(57)【要約】【課題】温・湿度、圧力などのセンサによる電流、電圧、抵抗の計測、または制御手段における信号状態を、簡単な回路構成で精度良く検出すると共に電源回路を簡略化しながら回路の健全性診断をも行い、従来の診断機能のない回路よりもコストが抑えられるようにした計測または制御手段における信号状態の診断装置を提供することが課題である。【解決手段】矩形パルスを含む交流の発生手段をトランスの１次側に、２次側に電流、電圧、抵抗のいずれかが変化する計測手段などの被駆動体を接続し、絶縁トランスを介して送られる電力により前記２次側に接続された被駆動体の動作によって消費されることで生じる１次側中間タップの電流の変化を測定し、該測定手結果で前記計測または制御手段における信号状態の診断を行うようにした。【選択図】図１
2009168533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形パルスを含む交流の発生手段と、該交流発生手段が１次側に接続され、電流、電圧、抵抗のいずれかが変化する計測手段、あるいは制御対象の状態変化を電流、電圧、抵抗などのいずれかの変化に変換する被駆動体が整流回路を介して２次側に接続されたトランスとを有し、前記被駆動体における信号状態の診断を行う装置であって、
前記トランスは１次側と２次側とが絶縁された絶縁トランスであり、１次側に中間タップが設けられで前記２次側に整流回路を介して接続された前記被駆動体に電流が流れることで流れる１次側電流を測定する電流測定手段が接続され、該電流測定手段の測定結果で前記被駆動体における電流、電圧、抵抗などのいずれかの変化の検出と回路の健全性診断を行うことを特徴とする計測または制御手段における信号状態の診断装置。
【請求項２】
前記被駆動体はトランスミッタであり、該トランスミッタに前記整流回路を介して電流が流れることで生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定することで前記被駆動体における電流、電圧、抵抗の検出と回路の健全性診断を行うことを特徴とする請求項１に記載した計測または制御手段における信号状態の診断装置。
【請求項３】
前記被駆動体は電圧出力型または抵抗変化型センサであり、該センサ出力を電流値に変換する信号変換回路を有し、前記整流回路から前記信号変換回路に流れる電流により生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定することで前記被駆動体における電流、電圧、抵抗の検出と回路の健全性診断を行うことを特徴とする請求項１に記載した計測または制御手段における信号状態の診断装置。
【請求項４】
前記被駆動体は圧力や温・湿度を含む環境状態に応じてＯＮ／ＯＦＦに切り替わる接点であり、該接点のＯＮ状態とＯＦＦ状態とに応じて抵抗値を切り替える手段を設け、前記整流回路から前記抵抗に流れる電流により生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定し、前記接点のＯＮ／ＯＦＦ、及び接点の状態診断を行う診断手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載した計測または制御手段における信号状態の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測または制御手段における信号状態の診断装置に係わり、特に、プラントや機器類の制御に用いる温・湿度、圧力などのセンサによる計測結果である電流、電圧、抵抗の検出、または制御手段による制御状態信号を、簡単な回路構成で精度良く検出すると共に、センサや制御手段側回路の健全性診断をも行うことができるようにした、計測または制御手段における信号状態の診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラントや機器類の制御に用いられる計測や制御などの手段は、例えば、トランスミッタのように電力を供給され、温・湿度や圧力の測定結果をアナログの電流値として出力するセンサ、熱電対、測温抵抗のように測定結果をアナログの電圧値や抵抗値として出力するセンサ、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点により環境状態を検出する制御手段、などがある。
【０００３】
こういった計測手段や接点などの被駆動体は、用途に応じて人体に対する影響を防止したりノイズなどの影響を避けるため、プラントや機器類に指示を与える側（以下指示側と称する）と、プラントや機器類で計測や駆動または制御を行う側（以下プラント側と称する）とを絶縁できるよう、一般的に、電力を供給する電源のトランスを絶縁トランスとしたり、プラント側から指示側に送る計測結果の信号、指示側からプラント側に送る信号を、絶縁トランス、フォトカップラや信号絶縁リレー、絶縁アンプなどを用いて絶縁することが行われている。
【０００４】
また計装の世界では、近年、出力信号や回路配線の健全性、すなわち計測や制御などの手段が指示通り動作しているか、配線に断線や短絡が生じていないか、などを確認してシステムの信頼性を高めるため、回路の健全性診断を求める要求も増大している。
【０００５】
これら計測手段、制御手段などの被駆動体における、従来の駆動回路例と健全性診断回路を付加した回路例を示したのが図１０から図１３のブロック図である。まず図１０は、前記した、トランスミッタのように電力を供給され、温・湿度や圧力の測定結果をアナログ電流値として出力するセンサの場合であり、電源１０２からの電力をパルス電圧とするパルス発生回路１０３、そのパルス発生回路１０３からのパルス電圧を昇圧し、同時にプラント側と指示側とを絶縁する絶縁トランス１０４、絶縁トランス１０４で昇圧されたパルスを整流する整流回路１０５、整流されたパルスを平滑化すると共に定電圧とする定電圧回路１０６などからなる電源回路１０１により、トランスミッタ１００に例えば２４Ｖの電圧と、信号変換回路１０８、変調回路１０９などに電力が供給される。
【０００６】
このうち信号変換回路１０８、変調回路１０９は、トランスミッタ１００側と指示側とを分離するため用いられる絶縁トランス１１０に、温・湿度や圧力の測定結果を電圧信号として入力するためのものである。すなわち、トランスミッタ１００は、温・湿度や圧力によって流れる電流が４〜２０ｍＡ程度に変化する形式のセンサであるため、測定結果の信号をそのまま絶縁トランス１１０に入力できないから、信号変換回路１０８によって電流信号を電圧信号に変換し、さらに変調回路１０９によって変調して交流信号とし、絶縁トランス１１０に入力した後、絶縁トランス１１０からの出力を復調回路１１１で電流信号または電圧信号１１２として外部に出力する。なお、この図１０で１０７の番号を付した点線は、測定側（指示側）と測定デバイス（プラント側）とを絶縁する絶縁バリアを表している。また、以下の説明では、この図１０における構成要素と同一の要素には同一番号を付し、詳細説明は省略する。
【０００７】
図１１は、前記した、熱電対、測温抵抗のように測定結果をアナログの電圧値や抵抗値の変化として出力するセンサの場合である。電源回路１０１は、前記した図１０の場合と同様、電源１０２、パルス発生回路１０３、絶縁トランス１０４、整流回路１０５、定電圧回路１０６などで構成され、信号変換回路１２１、変調回路１２２などに電力が供給される。そして熱電対やサーミスタなどのセンサ１２０からの電圧信号、抵抗値信号は、信号変換回路１２１で電圧信号に変換されて変調回路１２２で変調され、プラント側と指示側とを絶縁する信号絶縁手段たる絶縁トランス１２３で増幅された後、絶縁トランス１２３からの出力が復調回路１２４で電流信号または電圧信号１２５として外部に出力される。
【０００８】
図１２、図１３は、前記した、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点により制御対象の状態を検知する制御手段の場合である。圧力や温度でＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接点１４０、１４３を駆動する電源回路１０１は、前記した図１０、図１１の場合と同様、電源１０２、パルス発生回路１０３、絶縁トランス１０４、整流回路１０５、定電圧回路１０６などで構成されるが、このように接点が複数ある場合でもコストダウンの観点から、一般的に電源回路１０１が接点に対して共通に設けられる。そして接点１４０、１４３のＯＮ／ＯＦＦ信号は、プラント側と指示側とを絶縁するために設けられた信号絶縁手段たるフォトカップラ１４１、１４４に送られ、接点１４０、１４３のＯＮ時にこのフォトカップラ１４１、１４４を構成する発光素子が発光し、受光素子からＯＮ／ＯＦＦの２値信号１４２、１４５が外部に出力され、指示側にプラント側の温度や圧力状態が伝えられる。
【０００９】
前記した図１０、図１１に示した回路における回路の断線や短絡に対しては、計測結果が指示側に送られてこない、或いは計測結果が一定値から動かないなどの状態から、有る程度の回路の健全性判断をすることが可能である。しかし図１２に示した回路の場合、回路の健全性診断を行おうとした場合、配線に断線や短絡が生じていないか、などに加え、制御手段が正常に動作しているか、を確認する必要がある。しかし制御手段が正常に動作しているかの確認は、それなりの構成を備えないと実施できない。
【００１０】
そのため回路の健全性診断も行う図１３の回路では、接点１４０、１４３のＯＮ／ＯＦＦの状態信号を、マイコンに含まれるＡ／Ｄ変換機能を用いてアナログ的に読み取って評価し、ＯＮ／ＯＦＦの状態、接点の短絡や動作不良、配線の短絡や断線などの健全性を判断するブロック１４６で診断が行われる。その結果は、プラント側と指示側を絶縁する信号絶縁手段たるフォトカップラ１４１に送られ、シリアル通信信号として通信信号の受信部分１４７に送られるよう出力される。
【００１１】
このように従来の回路では、トランスミッタ１００、接点１４０、１４３などのセンサや接点を駆動したり、信号変換回路、変調回路、マイコンなどを駆動するため、絶縁トランス１０４、定電圧回路１０６を含む例えば２４Ｖの絶縁電源１０１と、信号をプラント側と指示側で絶縁するための絶縁トランス１１０、１２３を含んで構成される絶縁アンプ、フォトカップラ１４１、１４４などの絶縁手段とを用い、計測、制御側との絶縁インターフェイスを実現していた。
【００１２】
また、図１２、図１３に示したように複数の接点からの信号を互いに絶縁しながら受けるような場合、通常コストダウンの観点から複数の信号に対して電源は共通に設けられるため、接続先のロケーションが大きく異なる２か所以上に接続される場合、ポテンシャルの差がシステムに大きな影響を与えるから、基本的に近くの場所で評価する必要があった。また電源が共通であることで、健全性診断機能を組込む場合、絶縁手段の人力側（即ちプラント側）でアナログ的に信号の値を評価することになる。
【００１３】
従って、従来の計測、制御などの手段の回路構成と、これら手段が指示通り動作しているか配線に断線や短絡が生じていないかなどを確認する、健全性診断回路は、下記のような問題があった。
【００１４】
Ａ．定電圧回路や信号変換、変調、復調のための回路が必要であり、製造コストが
増加
Ｂ．絶縁電源は高価であるためを複数の接点に対して共用することが多く、接点同
士が離れて設置されている場合はポテンシャルに差が生じてシステムに大きな
影響を与えるから、基本的に近くの場所で評価する必要が出る
【００１５】
前記した電線の断線を検出する技術については、例えば特許文献１に電線にパルス信号を印加し、そのとき電線に流れる電流を計測して電流波形を参照用の電流波形と比較し、その波形差から断線を検出するようにした電線の断線検出方法が示され、特許文献２には、断線を検知する信号線にチェック用パルス信号をインピーダンス素子を介して印加し、信号線から得られる信号とチェック用パルス信号とを比較して、信号線の断線を判定するようにした断線検知回路が示されている。
【００１６】
また電気回路の診断については、例えば特許文献３に、測定記録の管理を容易にして回路診断を行う際の作業効率を向上させ、さらに人為的な誤りが介入する余地を小さくするため、診断対象となる電気機器に組み込まれた不揮発性メモリに書き込み保存した電気機器の特性の測定結果、および測定に関連する情報、あるいは電気機器の特性の測定結果または測定に関連する情報を読み出し、電気機器について得られた最新の測定結果や測定に関連する情報と比較することで、電気機器の状態を診断するようにした電気回路診断方法およびその方法に使用する電気回路診断装置が示されている。
【００１７】
【特許文献１】特開２００６−０２３１０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８３０２号公報
【特許文献３】特開平８−００５７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながらこれら特許文献１、特許文献２に示された技術はパルス信号の印加手段や参照用電流波形の記憶装置などが必要であり、特許文献３に示された電気回路診断装置は、電気機器の特性の測定結果、および測定に関連する情報を記憶したメモリが必要であると共に、回路の特性測定と状態診断のための比較手段などが必要で複雑な構成であり、前記したＡ、Ｂに示したような問題点の解決方法とはならない。
【００１９】
そのため本発明においては、温・湿度、圧力などのセンサによる電流、電圧、抵抗の計測、または制御手段による制御状態検知を、簡単な回路構成で精度良く行うと共に電源回路を簡略化しながら回路の健全性診断をも行い、従来の診断機能のない回路よりもコストが抑えられるようにした計測または制御手段における信号状態の診断装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため本発明になる計測または制御手段における信号状態の診断装置は、
矩形パルスを含む交流の発生手段と、該交流発生手段が１次側に接続され、電流、電圧、抵抗のいずれかが変化する計測手段、あるいは制御対象の状態変化を電流、電圧、抵抗などのいずれかの変化に変換する被駆動体が整流回路を介して２次側に接続されたトランスとを有し、前記被駆動体における信号状態の診断を行う装置であって、
前記トランスは１次側と２次側とが絶縁された絶縁トランスであり、１次側に中間タップが設けられで前記２次側に整流回路を介して接続された前記被駆動体に電流が流れることで流れる１次側電流を測定する電流測定手段が接続され、該電流測定手段の測定結果で前記被駆動体における電流、電圧、抵抗などのいずれかの変化の検出と回路の健全性診断を行うことを特徴とする。
【００２１】
このように絶縁トランスを介して１次側から送られる電力が、２次側に接続された被駆動体によって消費されることで生じる１次側電流の変化を測定し、それによって被駆動体における計測または制御手段における信号状態の診断を行うことで、従来装置のように定電圧回路や信号変換、変調、復調のための回路を設ける必要が無く、非常に簡単な構成で、部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの増加を防ぐと共に、精度良く計測結果の推定や回路の健全性診断を行うことができる、計測または制御手段における信号状態の診断装置とすることができる。
【００２２】
そして、前記センサはトランスミッタであり、該トランスミッタに前記整流回路を介して電流が流れることで生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定したり、前記センサは電圧出力型または抵抗変化型センサであり、該センサ出力を電流値に変換する信号変換回路を有し、前記整流回路から前記信号変換回路に流れる電流により生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定することが本発明の好適な実施形態である。
【００２３】
また、前記接点は圧力や温・湿度を含む環境状態に応じてＯＮ／ＯＦＦに切り替わる接点であり、該接点のＯＮ状態とＯＦＦ状態とに応じて抵抗値を切り替える手段を設け、前記整流回路から前記抵抗に流れる電流により生じる前記トランス１次側における中間タップの電流の変化を前記電流測定手段で測定し、前記接点のＯＮ／ＯＦＦ、及び接点の状態診断を行う診断手段が設けられていることで、接点のＯＮ／ＯＦＦ、及び接点の状態診断を行う診断手段はトランス１次側（指示側）に設けることができるから、接点のＯＮ／ＯＦＦの検出、及び接点の状態診断を指示側で行うことができ、また、接点が複数有っても定電圧回路が不要であるから例えば絶縁トランスを接点毎に設けるなどのことも可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上記載のごとく本発明になる計測または制御手段における信号状態の診断装置は、従来装置で必要であった定電圧回路や信号変換、変調、復調のための回路が不要であり、そのため絶縁電源としては比較的安価な絶縁トランスだけとなり、コスト的に有利となる。また、絶縁トランスは比較的安価であるから複数の接点に対してそれぞれ絶縁トランスを設けることが可能となり、非常に簡単な構成で、部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの増加を防ぐと共に、精度良く計測結果の推定や回路の健全性診断を行うことができる、計測または制御手段における信号状態の診断装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２６】
図１、図２は、前記図１０に示した、トランスミッタのように電力を供給され、温・湿度や圧力の測定結果をアナログの電流値として出力するセンサ、に対応した本発明の駆動ブロック図（図１）と具体的回路例（図２）で、１は電源、２はパルス発生回路、３は絶縁トランス、４は整流回路、２０は被駆動体たるトランスミッタ、６は絶縁トランス３の１次側を流れる電流の信号、７の破線は絶縁バリアであり、図２において２１、２２は整流回路４を構成するダイオード、２３、２４も整流回路４を構成するコンデンサ、２５は電流測定用の抵抗、２６はコンデンサである。なお、絶縁トランス３の１次側を流れる電流６は、図示していない電流測定装置で測定するものとし、パルス発生回路が発生するパルスは、矩形波が好ましいがサインカーブからなる交流であっても良いことは自明である。
【００２７】
最初に本発明を簡単に説明すると、本発明においては、このように絶縁トランス３の１次側に電源１からの電力をパルス電圧とするパルス発生回路２を、２次側に計測、または制御状態によって信号状態が変化する被駆動体である、トランスミッタ２０などのセンサや制御手段である温度や圧力で切り替わる接点などを整流回路を介して接続し、２次側に接続した被駆動体によって電力が消費されることで生じる１次側の電流６の変化を測定して、計測または制御手段における信号状態の変化を検出すると共に、対象回路における断線や短絡などの有無の診断、すなわち健全性診断を行うようにしたものである。
【００２８】
すなわち本発明になる計測または制御手段における信号状態の診断装置は、パルス発生回路２、絶縁トランス３、整流回路４などの基本的に従来の電源回路１０１と全く同じものを用いるが、整流回路や信号変換、変調、復調回路は用いずに電源として用いた絶縁トランス３の１次側に流れる電流を検知し、それによって被駆動体に流れる、または消費される電流を推定すると共に他の絶縁する手段を用いることなく、接続された対象の健全性診断を含む信号状態を認識できるようにしたものである。
【００２９】
なお、このように定電圧回路を設けない電源を用い、被駆動体の動作で生じる電力の消費がトランス１次側に発生させる電流の変化測定し、被駆動体における信号状態の認識や診断を行った場合、特にアナログ信号の伝達においてはその精度が問題となる。特にこの回路方式の場合、伝達されるエネルギに対して絶縁トランス３で損失されるロスが誤差として発生する。しかしながらこういった信号の伝達における誤差が、要求された精度に許容される誤差範囲以下であれば問題はないから、例えば０．２％から０．２５％程度の精度で良い場合は通常のトランスを用いることも可能である。
【００３０】
また、それ以上の精度、例えば０．１％以下の精度が要求される場合、最も問題となるのはトランスの温度によるコアロス変化であるが、例えばこのコアロスが温度に対してほぼ一定であれば測定結果をその分加味して判断すればよく、精度を保った測定やアナログ信号の伝達が可能となる。そのため本発明においては、図７に温度におけるコアロスの特性を示したように、例えばＴＤＫ株式会社製のＰＣ４４、ＰＣ４７といった通常１００℃前後にピーク特性を持つコア材料に対し、ピーク特性はこのＰＣ４４、ＰＣ４７より劣るが、広い温度範囲でコアロス変動が比較的少ない、やはりＴＤＫ株式会社製のＰＣ９５と称するコア材料を用いてトランスを構成した。なお、この図７において横軸は温度（℃）、縦軸はＰｃｖ（ｋＷ／ｃｍ３）である。このようにすることで、簡単な回路構成で、精度良く被駆動体における計測または制御手段における信号状態の診断装置を提供することができる。
【００３１】
さらに本願出願人は、このトランスの１次側巻線における略中間部に中間タップを設け、電流測定手段をこの中間タップに接続して、２次側に供給する電力が消費されることで生じる１次側電流の変化を測定するようにしたが、これら１次側のコイルと２次側のコイルを図８に示した模式図のように、１次側コイルを中間タップを中心に前半１１と後半１３の２つに分け、前記したＰＣ９５で形成したコア１０に前半１１と後半１３のコイルで２次側コイル１２を挟むようにして巻回することで、良好な信号伝達特性が得られることを見いだした。
【００３２】
その場合の実験結果を示したのが図９（Ａ）のグラフである。このグラフは上記したようにＴＤＫ株式会社製のＰＣ９５と称するコア材料を用い、図８に示したように１次側コイルを中間タップを中心に前半１１と後半１３の２つに分けて、前半１１と後半１３のコイルで２次側コイル１２を挟むようにして巻回した絶縁トランスを用い、デイストリビュータアイソレーションアンプを構成して、直線性と温度ドリフトの状態を計測したものである。
【００３３】
なお、この計測に用いた絶縁トランスの諸元は図４（Ｂ）に示した表の通りであり、計測は、１０ｐｐｍ／℃の精密抵抗を用いて実施した。図４（Ａ）のグラフは、横軸がデイストリビュータアイソレーションアンプの出力電流で単位がｍＡ、縦軸がフルスケール誤差％（４〜２０ｍＡを１００％とする）である。
【００３４】
従来用いられていた、例えばＴＤＫ株式会社製のＰＣ４４、ＰＣ４７と称するコア材料を用い、１次側コイルを前半１１と後半１３とも連続して巻回し、その上に２次側コイル１２を巻いた場合は、直線性±０．０５％以下、０〜６０℃の環境で±０．２５％程度であるが、この図９（Ａ）のグラフからわかるとおり、絶縁トランスを上記したように構成することで、直線性±０．０１％以下、０〜８５℃の環境で±０．１％、−４０〜８５℃の環境で＋０．１５％／−０．１％と、直線性、温度ドリフト共に良好な結果が得られることがわかる。なお、絶縁トランスの形状や大きさを工夫し、コイル巻き数を増加させるなどにより、温度特性の向上を始め、さらなる高精度化が可能と考えられる。
【００３５】
図１に示したブロック図において、パルス発生回路２で発生されたパルスは絶縁トランス３で昇圧され、整流回路４で整流されて、接続されたトランスミッタ２０に例えば２４Ｖの電圧を印加し、トランスミッタ２０に温・湿度や圧力に対応した４〜２０ｍＡの電流が流れる。そのため、絶縁トランス３の１次側にはトランスミッタ２０に流れた計測結果電流に対応した電流が流れ、絶縁トランス３の中間タップから１次側電流信号６を図示していない電流測定手段で測定することで、トランスミッタ２０に流れる電流を推定することが可能となる。またこの回路では、併せて、絶縁トランス３の２次側の回路における配線が断線、短絡などの異常を起こした場合、１次側電流６が全く流れない、過大な電流が流れるなどで検出できるから、回路の健全性も診断することができる。
【００３６】
この図１に示したブロック図を詳細回路図とした図２においては、絶縁トランス３の２次側に全波整流回路を構成するようダイオード２１、２２、コンデンサ２３、２４が接続され、その出力側に温度、圧力などで電流が変化する計測手段としてのトランスミッタ２０が接続される。また、絶縁トランス３の１次側には、電源１からの電力で動作するパルス発生回路２からのパルスが、絶縁トランス３の１次側巻線の両端に交互に印加され、さらに、絶縁トランス３の１次側巻線はその中点に中間タップが設けられ、抵抗２５とコンデンサ２６が並列接続されてそれら抵抗２５とコンデンサ２６の接続点で電流信号６が取り出され、図示していない電流測定装置で電流が測定される。このように、絶縁トランス３の１次側巻線の両端にパルス発生回路２からのパルスが印加されることで、整流回路などを用いずにパルス発生回路２から絶縁トランス３に流れる電流を測定することが可能となる。
【００３７】
このように構成した回路において、トランスミッタ２０が制御対象の温度、圧力などを測定し、流れる電流がそれら温度、圧力などで変化すると、その変化を補うように絶縁トランス３の１次側に電流が流れる。そのため、その電流を図示していない電流測定装置で測定することで、トランスミッタ２０に流れる電流、即ちトランスミッタ２０の測定結果を推定することが可能であり、また、前記したように絶縁トランス３の２次側の回路における配線が断線、短絡などの異常を起こした場合、１次側電流６が全く流れない、過大な電流が流れるなどで検出できるから、回路の健全性も診断することができる。
【００３８】
図３、図４は前記図１１で説明した、熱電対、測温抵抗のように測定結果をアナログの電圧値や抵抗値の変化として出力するセンサ、に対応した回路の駆動ブロック図（図３）と具体的回路例（図４）であり、前記図１、図２と同様な構成要素には同一番号を付してあるが簡単に説明すると、１は電源、２はパルス発生回路、３は絶縁トランス、４は整流回路、６は絶縁トランス３の１次側を流れる電流の信号、７の破線は絶縁バリア、３０は被駆動体たる、熱電対、測温抵抗のように測定結果を電圧や抵抗値の変化として出力するセンサ、３１は電圧や抵抗を対応した電流として消費する信号変換回路であり、図４において２５は電流測定用の抵抗、２６はコンデンサ３２はトランジスタ、３３はアンプ、３４、３５、３６は抵抗である。
【００３９】
図４に示した詳細回路においては、センサ３０が熱電対、測温抵抗のように温度などで電圧や抵抗値が変化するタイプのセンサであるため、そのままでは測定結果を指示側に伝えることができないから、図３に３１で示した信号変換回路が用いられ、図４の詳細回路においては、センサ３０が電圧を変化させるセンサとし、３２から３６で示したトランジスタ、アンプ、抵抗がこの信号変換回路３１を構成している。
【００４０】
この図３、図４に示した回路においても図１、図２の場合と同様、パルス発生回路２で発生されたパルスは絶縁トランス３で昇圧され、整流回路４を構成するダイオード２１、２２、コンデンサ２３、２４で整流されて、トランジスタ３２、アンプ３３、抵抗３４、３５、３６で構成される信号変換回路３１に電力を供給する。そして熱電対、測温抵抗のようなセンサ３０からの電圧や抵抗値は、この信号変換回路３１に入力されて測定抵抗値に対応した電流がアンプ３３に流れる。すなわち、図４の回路において、センサ３０の測定結果である電圧が抵抗３６を介してアンプ３３に入力されると、その電圧に対応した電圧がトランジスタ３２のベースに印加され、それによってトランジスタ３２に、センサ３０の測定結果である電圧に対応した電流が流れるわけである。
【００４１】
そのため絶縁トランス３の１次側には、信号変換回路３１に流れた電流に対応した電流が流れ、絶縁トランス３の中間タップから抵抗２５、コンデンサ２６を介して流れる１次側電流６を図示していない電流測定手段で測定することで、センサ３０の電圧、または抵抗を推定することが可能であり、併せて、絶縁トランス３の２次側の回路における配線が断線、短絡などの異常を起こした場合、１次側電流６が全く流れない、過大な電流が流れるなどで検出できるから、回路の健全性も診断することができる。
【００４２】
このように回路を構成することで、電力供給のための絶縁トランス３の１次側を流れる電流を測定すれば、トランスミッタ２０、センサ３０の測定結果である電流、電圧、抵抗を推定することができるから、前記図１０、図１１における信号絶縁用の信号変換回路１０８、１２１、変調回路１０９、１２２、絶縁トランス１１０、１１３、復調回路１１１、１２４などを設けることなく、精度良くアナログ信号であるトランスミッタ２０、センサ３０の測定結果を指示側に伝える駆動回路とすることができる。
【００４３】
図５、図６は前記図１２、図１３で説明した、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点により制御対象の状態を検知する制御手段、に対応した回路の駆動ブロック図（図５）と具体的回路例（図６（Ａ））であり、前記図１乃至図４と同様な構成要素には同一番号を付してあるが簡単に説明すると、１は電源、２はパルス発生回路、３ａ、３ｂは絶縁トランス、４ａ、４ｂは整流回路、７は絶縁バリア、５５、５６は圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点などの制御手段、５７は絶縁トランス３の１次側の電流を測定し、アナログ的に接点５５、５６の状態を評価して接点のＯＮ／ＯＦＦ、及び回路の断線、短絡などの健全性を診断する制御用マイコンである。また、接点５５、５６は、図６（Ａ）に一例を示したように、整流回路４に接続された抵抗６０、６１と、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点６２とからなっている。
【００４４】
この接点６２は、図６（Ａ）に示したように圧力や温度によってＯＮ側、ＯＦＦ側に切り替わるが、その切り替え結果を検出するため、ＯＮのときは抵抗６０、６１が、ＯＦＦのときは抵抗６１のみが整流回路４に接続されるようにされ、接点の状態で抵抗値が変化するよう構成されている。そのため、絶縁トランス３の二次側に流れる電流はこの抵抗６０、６１の接続状態で切り替わり、それによって絶縁トランス３の１次側に流れる電流も変化するから、圧力や温度による接点のＯＮ／ＯＦＦ状態を１次側電流で知ることができる。また、接点がＯＦＦの状態でも抵抗６１の存在で電流が流れるから、図６（Ｂ）に示したように、縦軸に１次側電流を、横軸に接点５５、５６（図６（Ａ）では６２）の状態を示すと、接点６２のＯＮ／ＯＦＦ以外に、断線の場合は電流０に、短絡（ショート）の場合は最大電流になり、また、接点の一部が融着するなどの異常が発生した場合はＯＮとＯＦＦの中間となるなど、異常が発生していることも検知することができる。
【００４５】
従って、絶縁トランス３を接点毎に設けると共に測定結果を推定したり健全性を診断する制御用マイコン５７を指示側に設け、その１次側電流を測定して測定結果を評価することで、接点６２（図５では５５、５６）のＯＮ／ＯＦＦ状態、回路の断線や短絡、また接点の融着などの異常状態を知ることができる。しかも絶縁トランス３を接点毎に設けることで接点５５、５６間の絶縁が可能となり、制御用マイコン５７も指示側に設けることができると共に、部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの増加を防ぎながら、制御状態の推定、回路の健全性診断を精度良く行うことができるわけである。なお、前記した図１、図２のように、トランスミッタ２０やセンサ３０などのセンサの場合も、複数設ける場合にそれぞれ絶縁トランスや整流回路、信号変換回路をそれぞれに対応して設けることで、電源やパルス発生回路を共用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、従来はコスト増加で見送られていた計測または制御手段における信号状態の確認や回路の健全性診断を、簡単な構成で、部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの増加を招くことなく実施でき、信頼性の確保が望まれる回路に容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明により、電力を供給されて温・湿度や圧力の測定結果を電流で出力するセンサを駆動する回路のブロック図である。
【図２】本発明により、電力を供給されて温・湿度や圧力の測定結果を電流で出力するセンサを駆動する具体的回路構成である。
【図３】本発明により、測定結果を電圧や抵抗値の変化として出力するセンサを駆動する回路のブロック図である。
【図４】本発明により、測定結果を電圧や抵抗値の変化として出力するセンサを駆動する具体的回路構成である。
【図５】本発明により、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点などの制御手段を駆動する回路のブロック図である。
【図６】本発明により、圧力や温度によりＯＮ／ＯＦＦする接点などの制御手段を駆動する具体的回路構成である。
【図７】本発明に用いるトランスのコア材料における温度によるコアロスの特性を示したグラフである。
【図８】本発明に用いるトランスのコアへの１次コイルと２次コイルの巻回方法を模式的に示した図である。
【図９】本発明に用いるトランスのコアへのコイルの巻回方法による伝達特性の違いの実験結果を示したグラフ（Ａ）とその実験に用いたトランスの諸元を示した表図である。
【図１０】トランスミッタ１００を用いて温湿度や圧力を測定する従来回路のブロック図である。
【図１１】熱起電力温度を測定する熱電対や、温度変化に対して電気抵抗が変化するサーミスタなどのセンサ１２０を用いて測定する従来回路のブロック図である。
【図１２】圧力や温度でＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接点１３０、１３３を用いた従来回路のブロック図である。
【図１３】圧力や温度でＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接点１３０、１３３を用いた従来回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電源
２  パルス発生回路
３  絶縁トランス
４  整流回路
５  被駆動体
６  １次側電流
７  絶縁バリア
２０  トランスミッタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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