(57)【要約】  【課題】アナログ信号における設置時の抵抗調整作業を廃止し、また、電源電圧変動による信号電圧誤差を低減させる。  【解決手段】インターフェース装置は、入力された内部設定温度信号をＡ／Ｄ変換して内部設定温度値を出力するＡ／Ｄ変換手段１３ａと、入力された内部運転指示信号をＡ／Ｄ変換して内部運転指示値を出力するＡ／Ｄ変換手段１３ｃと、内部設定温度値が入力され、指定された補正率に従って内部設定温度値を補正して出力する補正手段１３ｄと、基準電圧値を予め記憶している基準電圧値記憶手段１３ｅと、入力された内部運転指示値と入力された設計電圧値との比率に基づいて補正率を算出して補正手段１３ｄへ出力する補正率算出手段１３ｆとが備えられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝達する情報に対応して電圧が変化する第１のアナログ電圧信号と、ローレベルとハイレベルとの２つの電圧状態となる第２のアナログ電圧信号との、少なくとも二種類のアナログ電圧信号を取り込んでデジタル信号に変換して出力するインターフェース装置であって、
前記インターフェース装置は、
前記第１のアナログ電圧信号を第１デジタル値に変換する第１Ａ／Ｄ変換手段と、
前記第２のアナログ電圧信号を第２デジタル値に変換する第２Ａ／Ｄ変換手段と、
ハイレベルの状態での前記第２のアナログ電圧信号と対応する基準電圧値を予め記憶した基準電圧値記憶手段と、
前記基準電圧値を前記第２デジタル値で除して補正率を算出して出力する補正率算出手段と、
入力された前記第１デジタル値に、入力された前記補正率を乗じて前記第１デジタル値を補正する補正手段とを備えていることを特徴とするインターフェース装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターフェース装置に係わり、より詳細には、アナログ信号をデジタル信号に変換する時の電圧誤差の補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インターフェース装置は図４の構成のものがあった。このインターフェース装置は、図示しない空調機システムにおいて、設定温度信号や運転指示信号のような制御信号をアナログ電圧で出力するアナログインターフェース機器によってデジタル信号で制御される機器を制御するため、制御信号をアナログ電圧信号からデジタル信号に変換するものである。
【０００３】
このインターフェース装置は、アナログ電圧信号である設定温度信号を分圧する抵抗Ｒ９１と抵抗Ｒ９２と、入力信号をバッファリングする入力バッファー部９１と、アナログ電圧信号である運転指示信号が入力され、内部運転指示信号として出力するフォトカプラ９２と、＋１０ボルトと＋５ボルトの電源を供給する直流電源装置９４と、入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力する制御部９３とが備えられている。
【０００４】
そして、抵抗Ｒ９１と抵抗Ｒ９２との一端は接続されており、抵抗Ｒ９１の他端は＋１０ボルトの電源へ、抵抗Ｒ９２の他端は接地されている。これらの抵抗の接続点に設定温度信号の配線が接続され、この配線は、さらに入力バッファー部９１へ接続され、入力バッファー部９１から出力される内部設定温度信号は制御部９３に入力されている。
また、抵抗Ｒ９２は可変抵抗であり、インターフェース装置の設置時に作業者が設定温度信号のレベル調整を行なうようになっている。この調整された信号は内部設定温度信号として制御部９３内部でＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換されて制御信号（デジタル信号）として出力される。
【０００５】
フォトカプラ９２に入力された運転指示信号は、フォトカプラ９２の内部のフォトダイオードと抵抗Ｒ９３を介して接地されている。フォトカプラ９２内部のフォトトランジスタのコレクタ端子に接続された＋５ボルトの電源は、フォトトランジスタのエミッタ端子に接続された抵抗Ｒ９４を介して接地されている。  また、フォトカプラ９２内部のフォトトランジスタのエミッタ端子は制御部９３の入力ポートに接続されている。また、図示しないアナログインターフェース装置に接続された接地線はインターフェース装置のアースに接地されている。
【０００６】
設定温度信号や運転指示信号が出力されるアナログインターフェース装置は図示しない直流電源を備えており、アナログインターフェース装置内に電源を供給している。従ってアナログインターフェース装置と、この装置から出力されるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するインターフェース装置とに備えられた直流電源の電圧は設計上は同じ値であっても、それぞれの機器に許される電源電圧の誤差（バラツキ）がある。一般的には出力される直流電源電圧の±５％の誤差があるが、それぞれの機器メーカーにより、この誤差の範囲は異なる。
【０００７】
この場合、運転指示信号のようにアナログインターフェース装置から運転停止の指示の時に０ボルト、運転開始の時に１０ボルトに変化する信号であればフォトカプラ９２を介してこの信号をオン／オフ信号に変換するだけでよいため、前述した直流電源電圧の±５％の変化は全く問題にならない。
【０００８】
ところが、設定温度信号のように指示される設定温度に対応してアナログ電圧で指示される信号の電圧はアナログインターフェース装置で許される±５％の誤差を含んでおり、さらに、これと接続するインターフェース装置でもアナログインターフェース装置と同様に±５％の誤差を含んでいるため、最悪の場合は±１０％の誤差を含む場合があった。
【０００９】
例えば設定温度信号として１０℃〜３０℃の指示を出す場合、アナログインターフェース装置からはこれに対応した０〜１０ボルトの信号がインターフェース装置に入力される。従って、内部設定温度信号は、０〜１０ボルトの信号をＲ９１とＲ９２とで分圧した０〜５ボルトが制御部９３に入力され、制御部９３の内部でＡ／Ｄ変換される。この変換以前において前述したように、±１０％の誤差が発生した場合、内部設定温度信号が０〜５ボルトつまり、１０℃〜３０℃の指示範囲である２０℃の±１０％に相当する±２℃の誤差が発生する場合がある。
【００１０】
家庭用の空気調和機であれば、実際に感じる温度で設定温度を調節する場合が多く、この温度誤差はあまり問題とならないが、業務用の空調機システムでは省エネ運転で一律に冷房運転で２８℃の設定を行なっても、実際にはこの２℃の誤差により２６℃の運転を行なってしまう場合があり、空調制御の精度として問題となる。このため、機器の設置時において、例えば設定温度が２０℃と対応する設定温度信号（５ボルト）をアナログインターフェース装置から出力させ、この時の内部設定温度信号が２．５ボルトになるように抵抗Ｒ９２の調整ボリュームで調整していた。
【００１１】
アナログインターフェース装置やインターフェース装置がそれぞれ単体のみであれば、特許文献１に示すように、それぞれの装置の電源電圧を監視し、これに対応して内部設定温度信号のＡ／Ｄ変換値を補正することも考えられる。
しかしながら、互いに製品として独立した装置の直流電源は直接監視できないという問題があった。さらに設置時に抵抗Ｒ９２の可変抵抗で調整したとしても、空調機システムに供給する交流電源に電圧変動が発生した場合、例えば前述した±５％の範囲でこの電圧変動による誤差（設定温度換算で１℃）が発生する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−５８６１号公報（第６−７頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は以上述べた問題点を解決し、アナログ信号電圧をデジタル信号に変換するインターフェース装置において、入力されたアナログ信号電圧を設置時に調整する作業をなくし、また、電源電圧変動による信号電圧誤差を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、伝達する情報に対応して電圧が変化する第１のアナログ電圧信号と、ローレベルとハイレベルとの２つの電圧状態となる第２のアナログ電圧信号との、少なくとも二種類のアナログ電圧信号を取り込んでデジタル信号に変換して出力するインターフェース装置であって、
前記インターフェース装置は、
前記第１のアナログ電圧信号を第１デジタル値に変換する第１Ａ／Ｄ変換手段と、
前記第２のアナログ電圧信号を第２デジタル値に変換する第２Ａ／Ｄ変換手段と、
ハイレベルの状態での前記第２のアナログ電圧信号と対応する基準電圧値を予め記憶した基準電圧値記憶手段と、
前記基準電圧値を前記第２デジタル値で除して補正率を算出して出力する補正率算出手段と、
入力された前記第１デジタル値に、入力された前記補正率を乗じて前記第１デジタル値を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上の手段を用いることにより、本発明によるインターフェース装置によれば、
請求項１に係わる発明は、入力されるアナログ電圧信号の電圧の誤差（バラツキ）により、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値に電圧誤差が含まれていても、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値を自動的に補正するため、インターフェース装置の設置時のアナログ電圧信号の電圧調整作業が不要となる。また、インターフェース装置の設置後においても、アナログ信号電圧に電源電圧変動の誤差が含まれていても、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値を自動的に補正するため正確なデジタル値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるインターフェース装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の原理を説明する説明図である。
【図３】本発明による制御部内部を示すブロック図である。
【図４】従来のインターフェース装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明によるインターフェース装置の内部を示すブロック図である。
図１において、このインターフェース装置は、アナログ電圧信号である設定温度信号を分圧する抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２と、入力信号をバッファリングする入力バッファー部１１と、アナログ電圧信号である運転指示信号を分圧する抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４と、入力信号をバッファリングする入力バッファー部１２と、＋１０ボルトと＋５ボルトとの電源を供給する直流電源装置３ａと、入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力する制御部１３と、インターフェース装置の内部に＋１０ボルトや＋５ボルトの直流電圧を供給する直流電源装置３ａとが備えられている。
【００１９】
また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との一端は接続されており、抵抗Ｒ１の他端は＋１０ボルトの電源へ、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。これらの抵抗の接続点に設定温度信号の配線が接続され、この配線は、さらに入力バッファー部１１へ接続され、入力バッファー部１１から出力される内部設定温度信号は制御部１３に入力されている。
【００２０】
また、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との一端は接続されており、抵抗Ｒ３の他端は＋１０ボルトの電源へ、抵抗Ｒ４の他端は接地されている。これらの抵抗の接続点に運転指示信号の配線が接続され、この配線は、さらに入力バッファー部１２へ接続され、入力バッファー部１２から出力される内部運転指示信号は制御部１３に入力されている。さらに、接地線はインターフェース装置のアースに接地されている。
なお、各入力バッファー部の入力インピーダンスは、インターフェース装置に入力されるアナログ電圧信号よりも非常に高いインピーダンスになっており、また、各分圧用の抵抗の値が高抵抗値であるため、入力されるアナログ電圧信号は、ほとんど低下することがない。
【００２１】
図２は本発明の原理を説明する説明図である。図２（１）はインターフェース装置に入力される設定温度信号を示し、図２（２）はインターフェース装置に入力される運転指示信号を示している。なお、どちらの図も横軸は時間であり、縦軸は電圧（ボルト）を示している。また、ｔ１〜ｔ４は時刻である。
【００２２】
図２（１）において、設定温度信号は伝達する情報に対応して電圧が変化するアナログ電圧信号であり、温度設定の指示範囲（１０〜３０℃）に対応して０〜１０ボルトの値の範囲で変化する。一方、図２（２）に示すように運転指示信号は、運転停止（ローレベル電圧）と運転開始（ハイレベル電圧）とに変化する。なお、本実施例ではローレベル電圧は０ボルト、ハイレベル電圧は１０ボルトである。
【００２３】
前述したように設定温度信号や運転指示信号を出力する図示しない装置には直流電源装置が備えられており、この直流電源装置の出力電圧には誤差（バラツキ）が含まれている。仮にこの直流電源装置の出力電圧の誤差範囲である±５％のうちで最も高い電圧誤差が発生した場合、図２（１）の設定温度信号は設計値よりも５％だけ電圧が高くなり、図２（２）の運転指示信号のハイレベル電圧は１０．５ボルトになる。
これらのアナログ信号電圧はインターフェース装置３内部で分圧され、制御部１３は分圧された各信号、つまり、内部設定温度信号と内部運転指示信号とを内部でＡ／Ｄ変換する。
【００２４】
従って、このデジタル変換された信号値は直流電源装置での電圧誤差を含んだままであるため、インターフェース装置の制御部１３は取り込んだ値を補正する処理を行なう。制御部１３は、入力された運転指示信号と基準電圧値（１０ボルト）との比率を算出する。つまり、運転指示信号のハイレベル電圧に対する基準電圧値の比率（補正率と呼称する）を算出し、この補正率に基づいて入力されている他の信号、例えば設定温度信号などの複数の信号を補正する。ただし、この実施例では設定温度信号の補正について代表的に説明する
【００２５】
以上説明した電圧の誤差は、アナログ電圧信号を出力する装置の直流電源装置の装置毎の出力電圧のバラツキによるものである。一方、直流電源装置の装置毎の出力電圧のバラツキ以外に、前述したように直流電源装置に入力される交流電源の電圧変動もある。この電圧変動は直流電源装置の出力電圧に影響し、この結果、インターフェース装置に入力されるアナログ電圧信号にも影響を与える。この電圧変動に対応するためには、周期的に運転指示信号を監視し、常に補正率を再計算して設定温度信号を補正する必要がある。この電圧変動は図２のｔ２、ｔ３、ｔ４に示すように一時的にアナログ電圧信号を変化させるが、運転指示信号と設定温度信号とを同時にＡ／Ｄ変換して補正することで対応可能である。なお、電圧変動に対応することにより、直流電源装置の装置毎の出力電圧のバラツキにも対応することができる。
【００２６】
実際には予め定めた一定の周期で、インターフェース装置の内部信号である内部設定温度信号と内部運転指示信号とを同じタイミングでＡ／Ｄ変換し、変換された内部運転指示信号と基準電圧値（インターフェース装置の内部では５ボルト）とから補正率を算出し、この補正率を用いて変換された内部設定温度信号の値を補正する。なお、図２ではインターフェース装置に入力されるアナログ電圧信号を出力する機器の直流電源装置の電圧誤差や電圧変動についてのみ説明しているが、前述したように実際にはインターフェース装置の直流電源装置３ａの電圧誤差や電圧変動も発生するため、内部設定温度信号には最大で±１０％の誤差が含まれることになる。
【００２７】
図３の本発明による制御部１３の内部を示すブロック図に示すように、制御部１３は、入力されたアナログ電圧信号からなる内部設定温度信号をＡ／Ｄ変換して内部設定温度値（第１デジタル値）を出力するＡ／Ｄ変換手段（第１Ａ／Ｄ変換手段）１３ａと、入力された内部運転指示信号をＡ／Ｄ変換して内部運転指示値（第２デジタル値）を出力するＡ／Ｄ変換手段（第２Ａ／Ｄ変換手段）１３ｃと、Ａ／Ｄ変換手段１３ａとＡ／Ｄ変換手段１３ｃとに一定周期で変換開始のタイミングを指示する変換タイミング信号発生手段１３ｂとを備えている。
【００２８】
さらに、制御部１３は内部設定温度値が入力され、指定された補正率に従って内部設定温度値を補正して出力する補正手段１３ｄと、入力された内部運転指示値に対応して運転指示信号を出力する運転指示判定手段１３ｇと、内部運転指示信号のハイレベルの電圧値と対応する基準電圧値（５ボルト）を予め記憶している基準電圧値記憶手段１３ｅと、内部運転指示値が入力された時に内部運転指示値と入力された基準電圧値との比率に基づいて補正率を算出して補正手段１３ｄへ出力する補正率算出手段１３ｆと、補正手段１３ｄから出力される補正後の内部設定温度値と運転指示判定手段１３ｇから出力される運転指示信号とが入力され、これらに基づいて制御信号を出力する制御手段１３ｈとが備えられている。
なお、補正率算出手段１３ｆは、Ａ／Ｄ変換された内部運転指示値が入力された時、補正率を算出して補正手段１３ｄへ出力し、補正手段１３ｄは補正率が入力され、かつ、Ａ／Ｄ変換された内部設定温度値が入力された時、補正処理を実行する。
【００２９】
変換タイミング信号発生手段１３ｂは、予め定められた周期、この実施例では１秒毎にＡ／Ｄ変換開始のタイミング信号を出力し、このタイミング信号が入力されたＡ／Ｄ変換手段１３ａは内部設定温度信号を、また、Ａ／Ｄ変換手段１３ｃは内部運転指示信号を、それぞれ同じタイミングでＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換手段１３ｃから出力される内部運転指示値は運転指示判定手段１３ｇに入力される。運転指示判定手段１３ｇは、変換される電圧の最大値である５ボルトの半分となる２．５ボルトを閾値として、内部運転指示値が閾値以上なら運転開始の指示であり、閾値未満なら運転停止の指示であるとし、この運転開始／運転停止をハイレベル／ローレベルに対応させた運転指示信号を制御手段１３ｈに出力する。
【００３０】
補正率算出手段１３ｆは内部運転指示値が入力された時、基準電圧記憶手段１３ｅから読み出した基準電圧値を、入力された内部運転指示値で除することで補正率を算出し、この補正率を補正手段１３ｄへ出力する。補正手段１３ｄは内部設定温度値が入力された時、入力された補正率に入力された内部設定温度値を乗じることで内部設定温度値を補正し、これを補正された内部設定温度値として制御手段１３ｈへ出力する。
【００３１】
例えば図２のｔ３の場合、運転指示信号は基準電圧値の１０ボルトである必要がある。しかしながら、電圧変動により５％だけ電圧が低下して９．５ボルトになっている。図２の設定温度と運転指示との電圧はインターフェース装置に入力された時にそれぞれ１／２に分圧、Ａ／Ｄ変換されて、内部設定温度値と内部運転指示値とになっている。従って、補正率算出手段１３ｆは、補正率＝基準電圧値（５ボルト）／運転指示信号値（４．７５ボルト）＝１．０５の演算により補正率を算出する。
【００３２】
この補正率が入力された補正手段１３ｄは、Ａ／Ｄ変換手段１３ａから出力された内部設定温度値に補正率を乗じることで内部設定温度値を補正し、補正された内部設定温度値を制御手段１３ｈへ出力する。制御手段１３ｈは、この補正された内部設定温度値をデジタルの制御信号として他の機器に出力する。また、入力された運転指示信号も同様にデジタルの制御信号として他の機器に出力する。
【００３３】
以上説明したように、他の機器に備えられた直流電源装置の出力電圧の誤差（バラツキ）によりアナログ電圧信号に誤差があっても、ローレベルとハイレベルとの２つの電圧状態となるアナログ電圧信号がハイレベルの時の電圧値と、予め定めた基準電圧値との比率から補正率を算出し、この補正率に基づいて補正対象であるアナログ電圧信号がＡ／Ｄ変換されたデジタル値を自動的に補正するため、インターフェース装置を設置する時のアナログ電圧の電圧調整作業が不要となる。
また、インターフェース装置の設置後においても、他の機器に備えられた直流電源装置の出力電圧の変動によるアナログ電圧信号の変動が有る場合、ローレベルとハイレベルとの２つの電圧状態となるアナログ電圧信号がハイレベルの時の電圧と、補正対象であるアナログ電圧信号とを同時にＡ／Ｄ変換し、ハイレベルの時の電圧値と、予め定めた基準電圧値との比率から補正率を算出し、この補正率に基づいて補正対象であるアナログ電圧信号の変換値を自動的に補正するため、電圧変動の影響を除去して正確なデジタル値を求めることができる。
【００３４】
本実施例では補正対象を設定温度信号のみとして説明しているが、これに限るものでなく、他の機器から出力されるアナログ電圧信号を補正率算出手段２３ｆで算出した補正率に基づいて補正するようにしてもよい。この場合、補正率はすでに算出済みなので、他のアナログ電圧信号と対応する補正手段を設け、補正率を利用するだけでよい。
【符号の説明】
【００３５】
３ａ  直流電源装置
１１  入力バッファー部
１２  入力バッファー部
１３  制御部
１３ａ  Ａ／Ｄ変換手段（第１Ａ／Ｄ変換手段）
１３ｂ  変換タイミング信号発生手段
１３ｃ  Ａ／Ｄ変換手段（第２Ａ／Ｄ変換手段）
１３ｄ  補正手段
１３ｅ  基準電圧値記憶手段
１３ｆ  補正率算出手段
１３ｇ  運転指示判定手段
１３ｈ  制御手段
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  抵抗
【図１】
2015088955.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015088955.tif 000006