(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象の測定量に応じた電流を出力する電流出力回路において、
前記電流を、外部から引き込む受動電流または外部へ供給する能動電流のいずれにするかを指示する指示信号を生成する受動能動指示部と、
この受動能動指示部の指示信号と前記測定量とに基づいて前記受動電流または前記能動電流を制御する電流制御信号を生成する出力電流制御部と、
この出力電流制御部の電流制御信号に基づいて、前記受動電流の出力素子を選択し前記受動電流を出力する、または前記能動電流の出力素子を選択し前記能動電流を出力する電流出力部と、
を備えたことを特徴とする電流出力回路。
【請求項２】
前記出力電流制御部は、
前記受動能動指示部の指示信号が受動電流を指示する場合には両極性の電圧と前記測定量に応じた所定デューティ比とを有する両極性パルス幅変調信号を生成し、前記指示信号が能動電流を指示する場合には前記所定デューティ比以外のデューティ比を有する両極性パルス幅変調信号を生成する両極性パルス幅変調信号生成部と、
この両極性パルス幅変調信号生成部の両極性パルス幅変調信号を平滑して前記電流制御信号を生成する平滑部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電流出力回路。
【請求項３】
前記出力電流制御部はデジタル／アナログコンバータを備え、
このデジタル／アナログコンバータは、前記受動能動指示部の指示信号に基づいて、前記測定量に応じた正または負の電圧を前記電流制御信号として生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流出力回路。
【請求項４】
前記受動能動指示部は、前記電流出力部の出力電圧に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流出力回路。
【請求項５】
前記受動能動指示部は、出力電流検出素子の電圧に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流出力回路。
【請求項６】
起動時に、内部電源電圧が所定電圧以上になったことを検出する起動検出信号を出力する起動検出部を備え、
前記受動能動指示部は、前記電流出力部の出力電圧または前記出力電流検出素子の電圧に基づいて前記指示信号を生成する前に、前記起動検出信号を受け取って前記受動電流を指示する前記指示信号を生成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の電流出力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流出力回路に関し、特に、受動電流出力または能動電流出力を可能とするものである。
【背景技術】
【０００２】
被測定対象の測定量に応じた電流を出力する電流出力回路として、例えば、プロセス制御に用いられる２線または４線式フィールド機器に内蔵された電流出力回路が一般に知られている。この電流出力回路は、プロセス標準電流（４〜２０ｍＡＤＣ）を出力するものであり、例として、フィールド機器内蔵の電流出力回路について図７を用いて説明する。なお、図７（ａ）は、能動電流出力型の電流出力回路２を含んだ４線式フィールド機器１の構成図であり、図７（ｂ）は、受動電流出力型の電流出力回路１１を含んだ２線式フィールド機器１０の構成図である。
【０００３】
図７（ａ）において、流量、圧力、温度などの被測定対象の物理量ＨＳがセンサ部３に入力され、センサ部３は、被測定対象の物理量ＨＳを検出し、検出信号を測定量演算部４へ出力する。測定量演算部４は、検出信号を用いて被測定対象の物理量ＨＳを演算し、演算結果を測定量Ｍとして電流出力回路２の出力電流制御部５へ出力する。
【０００４】
電流出力回路２は、内部から外部へ出力電流を供給する能動電流出力型である。以下に、能動電流Ｉａの出力動作について説明する。
【０００５】
出力電流制御部５は、０（ゼロ）〜測定スパンの範囲の測定量Ｍを測定量演算部４から受け取った後、測定量Ｍに応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号（以下、「ＰＷＭ信号」という）を生成し、このＰＷＭ信号を平滑した平滑信号を電流制御信号ＣＡとして演算増幅器Ａ１の非反転端子（＋）へ出力する。電流制御信号ＣＡは、測定量Ｍに応じた正の直流電圧（回路コモンＣＯＭに対して）であり、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＡの電圧は、＋（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜＋（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。なお、ＰＷＭ信号の電圧は、０〜ＶＤ（ＶＤは内部電源電圧（正の電圧））の範囲、すなわち一方の極性の電圧を有し、両極性の電圧（正および負電圧）を有さない。
【０００６】
演算増幅器Ａ１は、非反転端子（＋）の電圧と反転端子（−）の電圧とを一致させるようにトランジスタＱ１、Ｑ２を制御することによって、能動電流Ｉａは、第１出力端子Ｉ＋から外部抵抗Ｒ２を介して第２出力端子Ｉ−へ流れる。このとき、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、能動電流Ｉａは４〜２０ｍＡの範囲で流れる。
【０００７】
また、内部電源生成部７は、外部電源９から電力を受けて、内部電源電圧ＶＤを生成、出力する。センサ部３、測定量演算部４、出力電流制御部５および演算増幅器Ａ１は、内部電源電圧ＶＤと回路コモンＣＯＭとの間に接続され、内部電源電圧ＶＤから電力を供給される。
【０００８】
なお、一般に、４線式フィールド機器１は、比較的内部の消費電力が大きい電磁流量計およびコリオリ流量計などに用いられ、４線式フィールド機器１に接続される外部電源９の電源線と能動電流Ｉａが出力される出力電流線とは分かれている。
【０００９】
つぎに、２線式フィールド機器１０の電流出力回路１１について図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ｂ）において、センサ部３、測定量演算部４は、図７（ａ）と同様なので説明を省略する。測定量演算部４は、測定量Ｍを電流出力回路１１の出力電流制御部１２へ出力する。
【００１０】
電流出力回路１１は、外部から内部へ出力電流を引き込む受動電流出力型である。以下に、受動電流Ｉｐの出力動作について説明する。
【００１１】
出力電流制御部１２は、図７（ａ）の出力電流制御部５と同様に、ＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を平滑した平滑信号を電流制御信号ＣＰとして演算増幅器Ａ１の非反転端子（＋）へ出力する。電流制御信号ＣＰは、測定量Ｍに応じた負の直流電圧（回路コモンＣＯＭに対して）であり、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＰの電圧は、−（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜−（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。
【００１２】
演算増幅器Ａ１は、非反転端子（＋）の電圧と反転端子（−）の電圧とを一致させるようにトランジスタＱ３を制御することによって、受動電流Ｉｐは、外部電源１９の正側（＋）から第１出力端子Ｉ＋を介して内部へ引き込まれ、第２出力端子Ｉ−から外部抵抗Ｒ２を介して外部電源１９の負側（−）へ流れる。このとき、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、受動電流Ｉｐは４〜２０ｍＡの範囲で流れる。
【００１３】
内部電源生成部１４は、外部電源１９から電力を受けて、内部電源電圧ＶＤを生成、出力する。センサ部３、測定量演算部４、出力電流制御部１２および演算増幅器Ａ１は、内部電源電圧ＶＤと回路コモンＣＯＭとの間に接続され、内部電源電圧ＶＤから電力を供給される。
【００１４】
なお、一般に、２線式フィールド機器１０は、低消費電力の差圧伝送器および渦流量計などに用いられ、２線式フィールド機器１０に接続される外部電源１９の電源線は、２線式フィールド機器１０に電力を供給するとともに受動電流Ｉｐを出力する。
【００１５】
なお、特許文献１には、同様の電流出力回路（例えば図４）が記載されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−２９８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、ユーザーの計装現場やサイトにおいて、既設の２線式フィールド機器を４線式フィールド機器に置き換えるとき、４線式フィールド機器の電流出力回路に受動電流出力型が必要とされる場合がある。この場合、図７（ａ）の４線式フィールド機器１の電流出力回路２（能動電流出力型）を、図７（ｂ）の電流出力回路１１（受動電流出力型）に変更することがある。
【００１８】
しかしながら、電流出力回路２と１１とでは、能動電流Ｉａと受動電流Ｉｐの流れ方向が逆であるとともに、電流制御信号ＣＡとＣＰの電圧の極性が逆である（ＣＡは正、ＣＰは負の直流電圧）。
【００１９】
このため、１つのフィールド機器に、２つの電流出力回路を併存させるのは容易ではない。これに伴い、能動電流出力型と受動電流出力型の電流出力回路をそれぞれ有する２種類のフィールド機器を用意するため、メーカーおよびユーザーにおけるフィールド機器の在庫、管理工数およびこれらに要するコストが発生し、増加することがある。
【００２０】
本発明の目的は、受動電流または能動電流を出力可能な１つの電流出力回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
被測定対象の測定量に応じた電流を出力する電流出力回路において、
前記電流を、外部から引き込む受動電流または外部へ供給する能動電流のいずれにするかを指示する指示信号を生成する受動能動指示部と、
この受動能動指示部の指示信号と前記測定量とに基づいて前記受動電流または前記能動電流を制御する電流制御信号を生成する出力電流制御部と、
この出力電流制御部の電流制御信号に基づいて、前記受動電流の出力素子を選択し前記受動電流を出力する、または前記能動電流の出力素子を選択し前記能動電流を出力する電流出力部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記出力電流制御部は、
前記受動能動指示部の指示信号が受動電流を指示する場合には両極性の電圧と前記測定量に応じた所定デューティ比とを有する両極性パルス幅変調信号を生成し、前記指示信号が能動電流を指示する場合には前記所定デューティ比以外のデューティ比を有する両極性パルス幅変調信号を生成する両極性パルス幅変調信号生成部と、
この両極性パルス幅変調信号生成部の両極性パルス幅変調信号を平滑して前記電流制御信号を生成する平滑部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記出力電流制御部はデジタル／アナログコンバータを備え、
このデジタル／アナログコンバータは、前記受動能動指示部の指示信号に基づいて、前記測定量に応じた正または負の電圧を前記電流制御信号として生成する、
ことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、
前記受動能動指示部は、前記電流出力部の出力電圧に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、
前記受動能動指示部は、出力電流検出素子の電圧に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載の発明において、
起動時に、内部電源電圧が所定電圧以上になったことを検出する起動検出信号を出力する起動検出部を備え、
前記受動能動指示部は、前記電流出力部の出力電圧または前記出力電流検出素子の電圧に基づいて前記指示信号を生成する前に、前記起動検出信号を受け取って前記受動電流を指示する前記指示信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１つの電流出力回路で、受動電流または能動電流を出力可能とすることによって、この電流出力回路を用いた機器の管理工数およびコストなどを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１の実施例］
第１の実施例を図１を用いて説明する。図１は、電流出力回路１０１を含んだフィールド機器１００の構成図であり、図７（ａ）と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。
【００２４】
図１において、フィールド機器１００は、電流出力回路１０１、センサ部３、測定量演算部４、内部電源生成部７、第１出力端子Ｉ＋および第２出力端子Ｉ−を備えている。また、電流出力回路１０１は、受動能動指示部２００、出力電流制御部３００および電流出力部４００を備えている。電流出力部４００は、演算増幅器Ａ１００、コンパレータ（比較器）Ａ１０１、出力素子選択部４１０、トランジスタＱ１００（受動電流Ｉｐの出力素子）、Ｑ１０１、Ｑ１０２（能動電流Ｉａの出力素子）および抵抗Ｒ１（出力電流検出素子）を備えている。
【００２５】
センサ部３、測定量演算部４および被測定対象の物理量ＨＳの構成および動作は、図７（ａ）と同様なので説明を省略する。測定量演算部４は、測定量Ｍを電流出力回路１０１の出力電流制御部３００へ出力する。
【００２６】
電流出力回路１０１の構成について以下に説明する。出力電流制御部３００は、受動能動指示部２００から指示信号ＳＪおよび測定量演算部４から測定量Ｍを受け取り、電流制御信号ＣＣを、演算増幅器Ａ１００の非反転端子（＋）およびコンパレータＡ１０１の非反転端子（＋）へ出力する。演算増幅器Ａ１００の反転端子（−）は抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の一端は第２出力端子Ｉ−に接続される。演算増幅器Ａ１００の出力端子は、出力素子選択部４１０の選択入力端子Ｋ１に接続される。
【００２７】
コンパレータＡ１０１の反転端子（−）は回路コモンＣＯＭ（抵抗Ｒ１の他端）に接続される。コンパレータＡ１０１の出力は、出力素子選択信号ＤＳとして出力素子選択部４１０に入力される。出力素子選択部４１０の第１選択出力端子ＰはトランジスタＱ１００のベース端子に接続され、第２選択出力端子ＡはトランジスタＱ１０２のベース端子に接続される。
【００２８】
トランジスタＱ１００のコレクタ端子は回路コモンＣＯＭに接続され、エミッタ端子は第１出力端子Ｉ＋およびトランジスタＱ１０１のコレクタ端子に接続される。
【００２９】
トランジスタＱ１０２のエミッタ端子は回路コモンＣＯＭに接続され、コレクタ端子はトランジスタＱ１０１のベース端子に接続される。トランジスタＱ１０１のエミッタ端子は内部電源生成部７の出力（内部電源電圧ＶＤ）に接続される。
【００３０】
内部電源生成部７は、外部電源９から電力を受けて、内部電源電圧ＶＤを生成、出力する。センサ部３、測定量演算部４、受動能動指示部２００、出力電流制御部３００、出力素子選択部４１０、演算増幅器Ａ１００およびコンパレータＡ１０１は、内部電源電圧ＶＤと回路コモンＣＯＭとの間に接続され、内部電源電圧ＶＤから電力を供給される。
【００３１】
電流出力回路１０１は、受動電流出力または能動電流出力を選択可能である。まず、受動電流Ｉｐの出力動作について説明する。受動電流出力の場合、図７（ｂ）と同様に、第１出力端子Ｉ＋と第２出力端子Ｉ−との間に、外部電源１９および外部抵抗Ｒ２が接続される。
【００３２】
受動能動指示部２００は、通信信号またはスイッチから設定信号などに従い、受動電流または能動電流のいずれにするかを指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。例えば、指示信号ＳＪは、受動電流を指示する場合には「１」（デジタル値）、能動電流を指示する場合には「０」（デジタル値）とする。
【００３３】
出力電流制御部３００は、受動能動指示部２００から受動電流を指示する指示信号ＳＪおよび測定量演算部４から測定量Ｍを受け取り、これらに基づいて受動電流Ｉｐを制御する電流制御信号ＣＣを生成し、演算増幅器Ａ１００の非反転端子（＋）およびコンパレータＡ１０１の非反転端子（＋）へ出力する。電流制御信号ＣＣは、測定量Ｍに応じた負の直流電圧であり、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＣの電圧は、−（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜−（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。
【００３４】
コンパレータＡ１０１は、ロー電圧（例えば回路コモンＣＯＭの電圧）を、出力素子選択信号ＤＳとして出力素子選択部４１０に出力する。出力素子選択部４１０は、出力素子選択信号ＤＳに従って第１選択出力端子Ｐを選択し、演算増幅器Ａ１００の出力端子がトランジスタＱ１００のベース端子に接続される。
【００３５】
演算増幅器Ａ１００は、非反転端子（＋）の電圧と反転端子（−）の電圧とを一致させるようにトランジスタＱ１００を制御することによって、受動電流Ｉｐが、外部電源１９の正側（＋）から第１出力端子Ｉ＋を介して内部へ引き込まれ、第２出力端子Ｉ−から外部抵抗Ｒ２を介して外部電源１９の負側（−）へ流れる。このとき、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、受動電流Ｉｐは４〜２０ｍＡの範囲で流れる。
【００３６】
このように、電流出力部４００は、電流制御信号ＣＣに基づいてトランジスタＱ１００を選択し、受動電流Ｉｐを出力する。
【００３７】
つぎに、能動電流Ｉａの出力動作について説明する。能動電流出力の場合、図７（ａ）と同様に、第１出力端子Ｉ＋と第２出力端子Ｉ−との間に外部抵抗Ｒ２が接続される。
【００３８】
出力電流制御部３００は、能動電流を指示する指示信号ＳＪを受け取り、指示信号ＳＪと測定量Ｍとに基づいて電流制御信号ＣＣを生成し、出力する。出力電流制御部３００から出力される電流制御信号ＣＣは、測定量Ｍに応じた正の直流電圧であり、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＣの電圧は、＋（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜＋（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。
【００３９】
コンパレータＡ１０１は、ハイ電圧（例えば内部電源電圧ＶＤの電圧）を、出力素子選択信号ＤＳとして出力素子選択部４１０に出力する。出力素子選択部４１０は、出力素子選択信号ＤＳに従って第２選択出力端子Ａを選択し、演算増幅器Ａ１００の出力端子がトランジスタＱ１０２のベース端子に接続される。
【００４０】
演算増幅器Ａ１００は、非反転端子（＋）の電圧と反転端子（−）の電圧とを一致させるようにトランジスタＱ１０２、Ｑ１０１を制御することによって、能動電流Ｉａが、第１出力端子Ｉ＋から外部抵抗Ｒ２を介して第２出力端子Ｉ−へ流れる。このとき、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、能動電流Ｉａは４〜２０ｍＡの範囲で流れる。
【００４１】
このように、電流出力部４００は、電流制御信号ＣＣに基づいてトランジスタＱ１０２を選択し、能動電流Ｉａを出力する。
【００４２】
以上説明したように、出力電流制御部３００から出力される電流制御信号ＣＣは、受動電流を指示された場合には負の電圧、能動電流を指示された場合には正の電圧となる。すなわち、電流制御信号ＣＣは正と負の両極性の電圧となる。そして、電流制御信号ＣＣに基づいて、トランジスタＱ１００またはＱ１０２が選択され、受動電流Ｉｐまたは能動電流Ｉａが出力される。
【００４３】
つぎに、出力電流制御部３００の構成について図２を用いて説明する。図２は、出力電流制御部３００の構成図である。
【００４４】
図２において、出力電流制御部３００は、両極性パルス幅変調信号生成部３１０および平滑部３２０を備えている。また、両極性パルス幅変調信号生成部３１０は、単極性パルス幅変調信号生成部３３０、正負電圧選択部３４０、所定正電圧ＶｒＳおよび所定負電圧ＶｒＦを備えている。
【００４５】
単極性パルス幅変調信号生成部３３０に指示信号ＳＪおよび測定量Ｍが入力され、単極性パルス幅変調信号生成部３３０は、単極性パルス幅変調信号ＴＰＷＭ（以下、「単極性ＰＷＭ信号」という）を、正負電圧選択部３４０に選択信号として出力する。
【００４６】
正負電圧選択部３４０の第１選択入力端子Ｆは、所定負電圧ＶｒＦを介して回路コモンＣＯＭに接続され、第２選択入力端子Ｓは、所定正電圧ＶｒＳを介して回路コモンＣＯＭに接続される。すなわち、第１選択入力端子Ｆには負の電圧が印加され、第２選択入力端子Ｓには正の電圧が印加される。正負電圧選択部３４０は、選択出力端子Ｋ２から、両極性パルス幅変調信号ＲＰＷＭ（以下、「両極性ＰＷＭ信号」という）を平滑部３２０へ出力する。そして、平滑部３２０は、電流制御信号ＣＣを出力する。
【００４７】
出力電流制御部３００の動作について、図３も交えて説明する。図３は、図２の各信号の動作タイミングチャート図である。図３（ａ）は受動電流出力を選択した場合、図３（ｂ）は能動電流出力を選択した場合である。（ａ１）と（ｂ１）は単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ、（ａ２）と（ｂ２）は両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭ、（ａ３）と（ｂ３）は電流制御信号ＣＣである。
【００４８】
まず、受動電流出力を選択した場合について図３（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）の（ａ１）において、単極性パルス幅変調信号生成部３３０は、受動電流を指示する指示信号ＳＪを受け取った後、測定量Ｍに応じた所定デューティ比を有する単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ（ａ１）を生成し、出力する。単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ（ａ１）の電圧は、０〜内部電源電圧ＶＤ（正の電圧）であり、一方の極性の電圧を有する。ハイ電圧の時間を１周期で除算したもの（例えば、（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ３−Ｔ１））をデューティ比とすると、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、所定デューティ比は０．４〜０．１となる。
【００４９】
正負電圧選択部３４０は、単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ（ａ１）の電圧がＶＤの場合には所定正電圧ＶｒＳを選択し、０の場合には所定負電圧ＶｒＦを選択して、両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭを生成し、選択出力端子Ｋ２から出力する。これにより、図３（ａ）の（ａ２）において、両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭ（ａ２）は、単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭと同様の所定デューティ比を有し、ＶｒＦ（負）〜ＶｒＳ（正）の両極性の電圧を有するＰＷＭ信号となる。
【００５０】
平滑部３２０は、両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭ（ａ２）を平滑して、電流制御信号ＣＣを生成し、出力する。図３（ａ）の（ａ３）において、電流制御信号ＣＣ（ａ３）は、測定量Ｍに応じた負の直流電圧となる。例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＣの電圧は、−（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜−（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。なお、平滑部３２０には、ローパスフィルタなどが用いられる。
【００５１】
つぎに、能動電流出力を選択した場合について図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）の（ｂ１）において、単極性パルス幅変調信号生成部３３０は、能動電流を指示する指示信号ＳＪを受け取った後、図３（ａ）の（ａ１）で説明した所定デューティ比以外のデューティ比を有する単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ（ｂ１）を生成し、出力する。単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭ（ｂ１）の電圧は、０〜内部電源電圧ＶＤ（正の電圧）であり、一方の極性の電圧を有する。ここで、図３（ａ）の（ａ１）で説明した所定デューティ比が０．４〜０．１とすると、所定デューティ比以外のデューティ比とは、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、０．６〜０．９となる。
【００５２】
前述した正負電圧選択部３４０の動作により、図３（ｂ）の（ｂ２）において、両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭ（ｂ２）は、所定デューティ比以外のデューティ比を有し、ＶｒＦ（負）〜ＶｒＳ（正）の両極性の電圧を有するＰＷＭ信号となる。
【００５３】
前述した平滑部３２０の動作により、図３（ｂ）の（ｂ３）において、電流制御信号ＣＣ（ｂ３）は、測定量Ｍに応じた正の直流電圧となる。例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、電流制御信号ＣＣの電圧は、＋（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜＋（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）となる。
【００５４】
以上説明したように、両極性パルス幅変調信号生成部３１０は、受動電流の場合には両極性の電圧と所定デューティ比とを有する両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭを生成出力し、能動電流の場合には両極性の電圧と所定デューティ比以外のデューティ比とを有する両極性ＰＷＭ信号ＲＰＷＭを生成出力する。
【００５５】
なお、図４に、単極性パルス幅変調信号生成部３３０の構成例を示す。単極性パルス幅変調信号生成部３３０は、デューティ比演算部３３１、反転演算部３３２、加算部３３３および単極性パルス幅変調信号変換部３３４を備えている。
【００５６】
デューティ比演算部３３１は、測定量Ｍに応じたデューティ比を演算し、反転演算部３３２、加算部３３３に出力する。例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、このデューティ比は０．１〜０．４となる。
【００５７】
指示信号ＳＪが受動電流を指示する場合には、反転演算部３３２は、デューティ比演算部３３１から出力されたデューティ比を、例えば０．２を中心に反転して、単極性パルス幅変調信号変換部３３４へ出力する。例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、反転演算したデューティ比は０．４〜０．１となる。
【００５８】
指示信号ＳＪが能動電流を指示する場合には、加算部３３３は、デューティ比演算部３３１から出力されたデューティ比に０．５を加算して、単極性パルス幅変調信号変換部３３４へ出力する。例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、加算演算したデューティ比は０．６〜０．９となる。
【００５９】
単極性パルス幅変調信号変換部３３４は、反転演算部３３２または加算部３３３から受け取ったデューティ比を有する単極性ＰＷＭ信号ＴＰＷＭに変換し出力する。
【００６０】
また、他の構成例として、出力電流制御部３００はデジタル／アナログコンバータ（図示しない）を備える。デジタル／アナログコンバータは、デジタルデータである測定量Ｍを、アナログ信号である電流制御信号ＣＣに変換する。
【００６１】
デジタル／アナログコンバータは、受け取った指示信号ＳＪが受動電流を指示する場合には、例えば、測定量Ｍが０〜測定スパンの場合、−（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜−（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）の負の電圧を有する電流制御信号ＣＣを生成し出力する。また、受け取った指示信号ＳＪが能動電流を指示する場合には、例えば、＋（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）〜＋（Ｒ１の抵抗値×２０ｍＡ）の正の電圧を有する電流制御信号ＣＣを生成し出力する。
【００６２】
本実施例によれば、１つの電流出力回路で、受動電流または能動電流の選択に応じて電流制御信号ＣＣに正または負の両極性の電圧を生成することによって、受動電流または能動電流を出力可能な電流出力回路を実現し、この電流出力回路を用いた機器の在庫、管理工数およびこれらのコストなどを低減することができる。また、ユーザーの計装現場やサイトにフィールド機器を設置した後でも、受動電流または能動電流の選択が可能である。
【００６３】
［第２の実施例］
第２の実施例を図５を用いて説明する。図５は、電流出力回路５０１を含んだフィールド機器５００の構成図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。以下に、図１との相違点を中心に説明する。
【００６４】
図５において、受動能動指示部５１０に、電流出力部４００の出力電圧ＶＩ＋（第１出力端子Ｉ＋の電圧）および起動検出部５２０の出力が入力される。起動検出部５２０は、外部電源９の印加によりフィールド機器５００が起動したこと、すなわち内部電源電圧ＶＤが所定電圧以上になったことを検出し、起動検出信号を受動能動指示部５１０へ出力する。
【００６５】
受動能動指示部５１０は、起動検出信号を受け取った後、受動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。その後、受動能動指示部５１０は、電流出力部４００の出力電圧ＶＩ＋と所定電圧とを比較し、比較結果に基づいて、所定電圧以上の場合には受動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。一方、所定電圧より小さい場合には能動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。なお、電流出力部４００の出力電圧ＶＩ＋をアナログ／デジタル変換して、このデジタル値を所定電圧のデジタル値と比較してもよい。
【００６６】
ここで、所定電圧を、外部電源１９の出力電圧の電圧値にする。これにより、外部電源１９が、第１出力端子Ｉ＋と第２出力端子Ｉ−との間に接続されていれば、受動電流が選択される。また、外部抵抗Ｒ２が、第１出力端子Ｉ＋と第２出力端子Ｉ−との間に接続されていれば、能動電流が選択される。
【００６７】
また、他の例について、図６を用いて説明する。図６は、電流出力回路６０１を含んだフィールド機器６００の構成図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。以下に、図１との相違点を中心に説明する。
【００６８】
図６において、受動能動指示６１０に、抵抗Ｒ１（出力電流検出素子）の電圧ＶＲ１（第２出力端子Ｉ−の電圧）および起動検出部５２０の出力が入力される。
【００６９】
受動能動指示部６１０は、起動検出信号を受け取った後、受動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。その後、受動能動指示部６１０は、抵抗Ｒ１の電圧ＶＲ１と所定電圧とを比較し、比較結果に基づいて、所定電圧以下の場合には受動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。一方、所定電圧より大きい場合には能動電流を指示する指示信号ＳＪを生成し、出力電流制御部３００へ出力する。なお、抵抗Ｒ１の電圧ＶＲ１をアナログ／デジタル変換して、このデジタル値を所定電圧のデジタル値と比較してもよい。
【００７０】
ここで所定電圧を、−（Ｒ１の抵抗値×４ｍＡ）にする。これにより、受動電流型では抵抗Ｒ１の電圧ＶＲ１は負の電圧（所定電圧以下）になるので、受動電流が選択される。また、能動電流型では抵抗Ｒ１の電圧ＶＲ１は正の電圧になるので、能動電流が選択される。
【００７１】
第１の実施例では、ユーザーなどが、通信信号または設定信号を受動能動指示部２００へ送って受動電流または能動電流を選択する。本実施例によれば、電流出力部４００の出力電圧ＶＩ＋または抵抗Ｒ１の電圧ＶＲ１に基づいて、受動電流または能動電流を選択できるので、ユーザーなどの選択作業および作業コストを低減できるとともに、選択が容易になる。
【００７２】
なお、例えば、受動能動指示部２００、５１０、６１０、出力電流制御部３００、単極性パルス幅変調信号生成部３３０、デューティ比演算部３３１、反転演算部３３２、加算部３３３および単極性パルス幅変調信号変換部３３４は、所定プログラムを実行するプロセッサによって実現でき、また論理回路などによって実現されてもよい。
【００７３】
また、フィールド機器に内蔵された電流出力回路について説明したが、本発明は、被測定対象を測定し、測定量に応じた電流を出力する機器、装置などに内蔵された電流出力回路に適用できる。
【００７４】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各部の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明を適用した電流出力回路を含んだフィールド機器の構成図の例である。
【図２】本発明を適用した出力電流制御部３００の構成図の例である。
【図３】図２の各信号の動作タイミングチャート図の例である。（ａ）は受動電流出力選択時、（ｂ）は能動電流出力選択時である。
【図４】図２の単極性パルス幅変調信号生成部の構成図の例である。
【図５】本発明を適用した電流出力回路を含んだフィールド機器の構成図の他の例である。
【図６】本発明を適用した電流出力回路を含んだフィールド機器の構成図の他の例である。
【図７】（ａ）は、背景技術で示した能動電流出力型の電流出力回路を含んだ４線式フィールド機器の構成図の例、（ｂ）は、受動電流出力型の電流出力回路を含んだ２線式フィールド機器の構成図の例である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１、５０１、６０１  電流出力回路
２００、５１０、６１０  受動能動指示部
３００  出力電流制御部
３１０  両極性パルス幅変調信号生成部
３２０  平滑部
３３０  単極性パルス幅変調信号生成部
３４０  正負電圧選択部
４００  電流出力部
４１０  出力素子選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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