專利名稱：雙線式傳送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種經(jīng)由兩根傳送線與外部電路連接，以外部電路作為電源并向外部電路輸出規(guī)定的電流信號(hào)的雙線式傳送器。
背景技術(shù)：
雙線式傳送器是一種經(jīng)由兩根傳送線與外部電路連接，以外部電路作為電源，并將從傳感器等取得的信息(物理量)變換為電信號(hào)而向外部電路輸出的設(shè)備。因?yàn)椴恍枰獙Ｓ玫碾娫磁渚€，可以便宜地設(shè)置，所以作為各工廠中的壓差·壓力傳送器或溫度傳送器等現(xiàn)場設(shè)備而被廣泛使用。作為現(xiàn)場設(shè)備使用的雙線式傳送器，將物理量作為現(xiàn)場設(shè)備的信號(hào)而變換為世界標(biāo)準(zhǔn)的4mA至20mA的直流電流，向外部電路發(fā)送。在專利文獻(xiàn)1中公開了作為現(xiàn)場設(shè)備，與雙線式傳送器同樣地使用不需要電源配線的雙線式傳送方式的電流監(jiān)測(cè)裝置。專利文獻(xiàn)1的電流監(jiān)測(cè)裝置，為了使電路動(dòng)作穩(wěn)定而設(shè)有進(jìn)行定壓控制的電源電壓生成部(并聯(lián)穩(wěn)壓器)。專利文獻(xiàn)1中記載的并聯(lián)穩(wěn)壓器控制為，使VSUP線的電位(電流監(jiān)測(cè)裝置的電路電壓)成為基準(zhǔn)電位VR。該基準(zhǔn)電位VR 利用電阻器和齊納二極管等基準(zhǔn)電壓源VREF固定。該并聯(lián)穩(wěn)壓器也用于通常的雙線式傳送器。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-66035號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
近年來，對(duì)于雙線式傳送器，要求進(jìn)一步的電路動(dòng)作高速化、用于提高傳感器S/N 比的絕緣處理、增加自行診斷等功能。為了實(shí)現(xiàn)這些要求，必須確保電路內(nèi)更大的可消耗電力。但是，在現(xiàn)有的雙線式傳送器中，如下所述，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)電路內(nèi)的較大可消耗電力的確保，和由并聯(lián)穩(wěn)壓器引起的電路動(dòng)作的穩(wěn)定化。在作為現(xiàn)場設(shè)備使用的雙線式傳送器上，伴隨輸出電流信號(hào)的變化(4mA至 20mA)，從外部電路供給的電流(供給電流)變化。另一方面，外部電路的電源電壓大致恒定，該電源電壓由于雙線式傳送器的電路電壓、和流過供給電流的回流電阻及檢測(cè)電阻上的電壓下降而消耗。如果雙線式傳送器的輸出增高，供給電流增大，則由回流電阻及檢測(cè)電阻引起的電壓下降量也增大，可以確保的電路電壓降低。雙線式傳送器的電路電壓最低是在最大輸出(20mA)時(shí)，如果換一個(gè)角度，則無論輸出如何，都可以確保小于或等于最大輸出時(shí)的電路電壓。因此，現(xiàn)有的雙線式傳送器的并聯(lián)穩(wěn)壓器將電路電壓固定在從電源電壓減去自身的最大電壓下降量的較低值的范圍內(nèi)。其結(jié)果是，雖然電路動(dòng)作穩(wěn)定化，但因?yàn)閷㈦娐冯妷汗潭ǖ幂^低，所以在由于低輸出(例如4mA)供給電流較小時(shí)，只能確保更小的可消耗電力。本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供一種在低輸出時(shí)也可以充分確?？上碾娏?，可以實(shí)現(xiàn)性能提高的雙線式傳送器。另外，目的在于在雙線式傳送器內(nèi)異常時(shí)也可以得到希望的電路電壓。為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的雙線式傳送器，其經(jīng)由兩根傳送線與外部電路連接，以上述外部電路作為電源，并且向上述外部電路輸出規(guī)定的電流信號(hào)，其特征在于， 具有傳感器，其將物理量變換為電氣信號(hào)并輸出；信號(hào)處理電路，其對(duì)從上述傳感器接收的電氣信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理；穩(wěn)定電流電路，其對(duì)應(yīng)于上述信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)， 確定向上述外部電路輸出的電流信號(hào)；并聯(lián)穩(wěn)壓器電路，其對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓，確定上述雙線式傳送器的電路電壓；以及基準(zhǔn)電壓輸出部，其對(duì)應(yīng)于從上述信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)，向上述并聯(lián)穩(wěn)壓器電路輸出上述基準(zhǔn)電壓。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以對(duì)應(yīng)于輸出動(dòng)態(tài)地控制電路電壓。例如在低輸出時(shí)，即，從外部電路供給的電流較小時(shí)，進(jìn)行增大電路電壓的控制。通過這種控制，可以緩和電路內(nèi)可消耗的電力限制。因此，即使在低輸出時(shí)也可以確保用于實(shí)現(xiàn)電路動(dòng)作的高速化或新功能增加等的充足的可消耗的電力，可以實(shí)現(xiàn)雙線式傳送器的性能提高。上述基準(zhǔn)電壓輸出部優(yōu)選從信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)越小，輸出越高的基準(zhǔn)電壓。由此，因?yàn)閬碜酝獠侩娐返墓┙o電流越小的低輸出，可以使電路電壓越高，所以可以增大電路內(nèi)的可消耗電力，從而有助于雙線式傳送器的性能提高。上述基準(zhǔn)電壓輸出部輸出的基準(zhǔn)電壓是對(duì)應(yīng)于信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)而使占空比變化的PWM(Pulse Width Modulation)信號(hào)，上述雙線式傳送器還可以設(shè)置濾波部，其在基準(zhǔn)電壓輸出部和并聯(lián)穩(wěn)壓器電路之間使PWM信號(hào)平滑化，變換為模擬信號(hào)。由此，可以通過PWM控制進(jìn)一步進(jìn)行抑制電力損耗的控制，可以充分確保電路內(nèi)的可消耗電力。另外，通過設(shè)置檢測(cè)上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作狀態(tài)的動(dòng)作狀態(tài)檢測(cè)單元，和對(duì)應(yīng)于該動(dòng)作狀態(tài)檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)將上述傳送線中通過的電流設(shè)定為規(guī)定值的電流設(shè)定單元，可以與上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作狀態(tài)無關(guān)，一邊盡可能增大雙線式傳送器內(nèi)的消耗電力，一邊將通過上述傳送線的電流值保持為正常值。此外，也可以構(gòu)成為，在檢測(cè)上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作異常而要使其燒斷的情況下，從硬件電路向上述傳送線流過對(duì)應(yīng)于異常狀態(tài)的規(guī)定的燒斷電流。由此，在伴隨上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作異常，要使輸出電流燒斷的情況下，可以避免不穩(wěn)定而可靠地使其燒斷。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供在低輸出時(shí)也可以充分地確?？上碾娏Φ木哂袃?yōu)良性能的雙線式傳送器。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的雙線式傳送器的電路圖。
圖2是說明P溝道MOSFET的特性的圖。圖3是現(xiàn)有的雙線式傳送器的電路圖。圖4是本發(fā)明的其他實(shí)施方式涉及的雙線式傳送器的電路圖。圖5是圖4的實(shí)施方式中的切換開關(guān)SW2的真值表。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。而且，實(shí)施方式中示出的尺寸、材料、其他具體數(shù)值等，是用于容易理解發(fā)明的例示，除了特別說明的情況，并不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定。另外，在本說明書及附圖中，對(duì)于實(shí)際上具有相同的功能或結(jié)構(gòu)的單元，通過標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)而省略重復(fù)說明，或省略一部分圖示。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的雙線式傳送器的電路圖。在圖1中，雙線式傳送器100利用兩根傳送線Li、L2與外部電路10連接，將外部電路10作為電源。雙線式傳送器100作為壓差·壓力傳送器或溫度傳送器等現(xiàn)場設(shè)備而構(gòu)成，將表示物理量的規(guī)定的電流信號(hào)向外部電路10輸出。外部電路10由相對(duì)于傳送線L1、L2串聯(lián)連接的電源電壓&及檢測(cè)電阻Rl構(gòu)成， 作為雙線式傳送器100的電源而供給電源電壓&，并且讀取檢測(cè)電阻Rl的電壓，取得雙線式傳送器100測(cè)定的物理量。(物理量的測(cè)定)按照物理量測(cè)定動(dòng)作的流程說明雙線式傳送器100的結(jié)構(gòu)。雙線式傳送器100具有傳感器102。傳感器102將壓力或溫度等物理量變換為電氣信號(hào)Si，輸出至信號(hào)處理電路104。信號(hào)處理電路104在對(duì)于從傳感器102輸入的電氣信號(hào)Sl進(jìn)行例如線性校正(失真校正)或噪聲消除等規(guī)定的處理后，變換為電流信號(hào)用PWM信號(hào)，將該電流信號(hào)用PWM信號(hào)作為切換控制信號(hào)向開關(guān)SWl輸出。在開關(guān)SWl的一個(gè)固定接點(diǎn)上連接具有輸出電壓Vki的基準(zhǔn)電壓源Pki的正極，在另一個(gè)固定接點(diǎn)上連接具有輸出電壓Vk2的基準(zhǔn)電壓源Pk2的正極，可動(dòng)接點(diǎn)與線L3連接。 開關(guān)SWl的可動(dòng)接點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電流信號(hào)用PWM信號(hào)的電壓等級(jí)的變化，在電壓Vki的基準(zhǔn)電壓源Pki和電壓Vk2的基準(zhǔn)電壓源Pk2之間切換。通過切換開關(guān)SWl的可動(dòng)接點(diǎn)，在一端與開關(guān) Sffl連接的線L3中，流過電壓等級(jí)在電壓VK1、Vk2之間變化的電氣信號(hào)S2。線L3的另一端與穩(wěn)定電流電路106連接。穩(wěn)定電流電路106對(duì)應(yīng)于流過線L3的電氣信號(hào)S2，換言之，傳感器102輸出的電氣信號(hào)Si,確定向外部電路10輸出的電流信號(hào) I。ut(4mA至20mA)的值。線L3中流過的電氣信號(hào)S2利用由電阻R2和電容器Cl構(gòu)成的濾波器LPFl平滑化，成為模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)利用緩存放大器Ql進(jìn)行緩存，從緩存放大器 Ql的輸出端子作為輸出Va向誤差放大器Q2輸出。將輸出Va與在回流電阻R3的兩端產(chǎn)生的回流電壓Vb之差的電壓，利用電阻R4、 R5及回流電阻R3分壓后，輸入至誤差放大器Q2的非反相輸入端子。并且，將基準(zhǔn)電壓源 Pei的電壓Vki，利用電阻R6、R7分壓后，輸入至誤差放大器Q2的反相輸入端子。誤差放大器Q2檢測(cè)分別輸入至非反相輸入端子及反相輸入端子的電壓的誤差， 以使它們一致的方式，與晶體管Q3、Q4—起控制流過電路內(nèi)的電流。誤差放大器Q2的輸出被輸入至晶體管Q3的基極，控制晶體管Q3的集電極電流。晶體管Q3的集電極與晶體管Q4 的基極連接，晶體管Q3控制晶體管Q4的基極電流。在晶體管Q4的發(fā)射極與集電極之間連接起動(dòng)電阻R8，在發(fā)射極上連接傳送線Ll。 如前所述，通過晶體管Q3的集電極控制晶體管的基極電流，與其相對(duì)應(yīng)地，電流從外部電路10經(jīng)由傳送線Ll向集電極引入(供給)。該晶體管Q4從外部電路10引入的電流，是對(duì)應(yīng)于傳感器102輸出的電氣信號(hào)的電流，即電流信號(hào)I。ut(4mA至20mA)。通過將該電流信號(hào)Iout經(jīng)由傳送線L2輸出至外部電路10的檢測(cè)電阻R1，外部電路10取得基于傳感器102的物理量的測(cè)定結(jié)果。(穩(wěn)定電壓控制)下面，依照雙線式傳送器100所具有的最重要特征、即穩(wěn)定電壓控制的動(dòng)作流程， 對(duì)于雙線式傳送器100的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。雙線式傳送器100具有進(jìn)行穩(wěn)定電壓控制的并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108，由此實(shí)現(xiàn)電路動(dòng)作的穩(wěn)定化。特別地，雙線式傳送器100對(duì)應(yīng)于輸出的電流信號(hào)I。ut，動(dòng)態(tài)地控制電路電壓VI。由此，即使是從外部電路10供給的電流(4mA至 20mA)較小的情況，也可以確保電路內(nèi)充分的可消耗電力。信號(hào)處理電路104與基準(zhǔn)電壓輸出部110連接。信號(hào)處理電路104向基準(zhǔn)電壓輸出部110輸出與來自傳感器102的電氣信號(hào)S 1對(duì)應(yīng)的規(guī)定的電氣信號(hào)(例如單純地對(duì)電氣信號(hào)Sl進(jìn)行放大的信號(hào))。基準(zhǔn)電壓輸出部110對(duì)應(yīng)于從信號(hào)處理電路104輸入的電氣信號(hào)，向并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108輸出基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)電壓是作為由并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108進(jìn)行的穩(wěn)定電壓控制的基準(zhǔn)的電壓。在本實(shí)施方式中，作為基準(zhǔn)電壓，輸出使占空比變化的基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)?；鶞?zhǔn)電壓輸出部110與基準(zhǔn)電壓處理電路112連接?；鶞?zhǔn)電壓處理電路112在基準(zhǔn)電壓輸出部110與并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108之間，對(duì)于基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理。 基準(zhǔn)電壓處理電路112具有由電阻R9和電容器C2構(gòu)成的濾波器LPF2，使基準(zhǔn)電壓用PWM 信號(hào)平滑化，變換為模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)利用誤差放大器Q5放大。誤差放大器Q5進(jìn)行使用電阻R10、R11的負(fù)回流放大，其輸出Vref向并聯(lián)穩(wěn)壓器108輸出。并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108對(duì)應(yīng)于誤差放大器Q5的輸出V,ef，確定雙線式傳送器100的電路電壓VI。并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108由誤差放大器Q6、P溝道MOSFET (晶體管Q7)、電阻R13、 R14等構(gòu)成。在誤差放大器Q6的非反相輸入端子，從基準(zhǔn)電壓處理電路112輸入基準(zhǔn)電壓Vref。 在誤差放大器Q6的反相輸入端子，輸入將電路電壓Vl利用電阻R13和電阻R14分壓后的電壓。誤差放大器Q6檢測(cè)分別輸入至非反相輸入端子和反相輸入端子的電壓的誤差，與晶體管Q7 —起控制電路電壓VI，以使它們一致。下面參照附圖2，對(duì)于晶體管Q7(P溝道M0SFET)的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖2是說明P 溝道MOSFET的特性的圖。圖2的橫軸表示柵極·源極間的電壓Ves(V)，縱軸表示從源極向漏極流過的電流Id(A)。P溝道MOSFET的主要載流子是空穴(正電空穴)，在輸入至柵極的電壓低于源極的情況下(電壓V。s較低的情況下)，電流Id從源極向漏極流過。作為電流ID，輸入的電壓 Vcs越位于-側(cè)其越大，越位于+側(cè)其減小，在規(guī)定的值處為0。圖1所示的雙線式傳送器100的基準(zhǔn)電壓輸出部110，從信號(hào)處理電路104輸出的電氣信號(hào)越小，即，從傳感器102輸出的電氣信號(hào)Sl越小，輸出占空比越高的基準(zhǔn)電壓用 PWM信號(hào)。這意味著，從外部電路10供給的電流(電流信號(hào)I。ut)越小，誤差放大器Q6的基準(zhǔn)電壓越高，而晶體管Q7的電壓V。s越傾向于+側(cè)。通過上述動(dòng)作，流過圖1的晶體管Q7的電流ID，隨著電流信號(hào)1_減小而成正比地減小，由晶體管Q7引起的電路電壓Vl的電壓下降被抑制，其結(jié)果是，電流信號(hào)Iout越小， 電路電壓Vl越高。并且，輸入誤差放大器Q6的反相輸入端子的電壓也升高，最終在與非反相輸入端子的基準(zhǔn)電壓Vref相等的時(shí)刻，電路電壓Vl穩(wěn)定。由上述并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108引起的負(fù)回流動(dòng)作，使用下式表示。電路電壓Vl = (1+(R13/R14)) X 基準(zhǔn)電壓 Vref (1)另外，雙線式傳送器100具有檢測(cè)電路電壓Vl的異常狀態(tài)的比較電路113。比較電路113具有比較器Q8，利用比較器Q8檢測(cè)電路電壓Vl的降低作為異常狀態(tài)。向比較器 Q8的反相輸入端子輸入與基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓。另外，向非反相輸入端子輸入將電路電壓Vl利用電阻R13、R14分壓后的電壓。比較器Q8對(duì)其進(jìn)行比較，在非反相輸入端子的電壓較低的情況下，通過向信號(hào)處理電路104輸出的反相而報(bào)告異常。由此，信號(hào)處理電路104執(zhí)行保存電氣信號(hào)Sl的當(dāng)前值等處理。如以上說明所述，利用雙線式傳送器100，可以對(duì)應(yīng)于輸出而動(dòng)態(tài)地控制電路電壓 Vlo特別地，輸出越低，即，從外部電路10供給的電流越小，使電路電壓Vl越高，從而可以提高電路內(nèi)的可消耗電力(減弱限制)。因此，即使在低輸出時(shí)，也可以確保為了實(shí)現(xiàn)電路動(dòng)作的高速化或新功能增加等充足的可消耗電力，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的性能提高。另外，基準(zhǔn)電壓輸出部110及信號(hào)處理電路104通過進(jìn)行PWM控制，進(jìn)一步進(jìn)行抑制電力損耗的控制。因此，可以有助于電路內(nèi)的可消耗電力的確保。(與現(xiàn)有的雙線式傳送器的比較)圖3是現(xiàn)有的雙線式傳送器的電路圖。下面，對(duì)圖1所示的雙線式傳送器100可以確保的可消耗電力，和圖3所示的現(xiàn)有的雙線式傳送器20可以確保的可消耗電力進(jìn)行比較。首先，表示在現(xiàn)有的雙線式傳送器20上，作為最大輸出時(shí)的電流信號(hào)I。ut為20mA 的情況下的可消耗電力的計(jì)算例。如果外部電路10的電源電壓& = 16V，檢測(cè)電阻Rl = 250 Ω，回流電阻R3 = 100 Ω，晶體管Q4的集電極 發(fā)射極電壓(電壓Vj =2V，二極管Dl =IV，則電路電壓Vl通過下式2求出。電路電壓 Vl = 16V-20mA (100 Ω +250 Ω ) -2V-1V = 6V (2)通過從上述式2得到的電路電壓Vl (6V)，最大輸出時(shí)(20mA)可確保的可消耗電力為下式3所示的值。6VX20mA = 120mff (3)上述式2及式3所示的電流信號(hào)I。ut = 20mA時(shí)，是檢測(cè)電阻R1、回流電阻R3的電壓下降量達(dá)到最大時(shí)(最大電壓下降量時(shí))。g卩，電路電壓Vl = 6V，是即使電壓下降量變化也可以確保最低限的電壓值。參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。圖3的雙線式傳送器20與圖1的雙線式傳送器100不同的地方在于，沒有基準(zhǔn)電壓輸出部110及基準(zhǔn)電壓處理電路112，利用基準(zhǔn)電位元件BE使誤差放大器Q6的基準(zhǔn)電壓V,ef固定?，F(xiàn)有的雙線式傳送器20的電路電壓Vl是固定的。特別地，電路電壓Vl將最大電壓下降量時(shí)的電壓值固定為基準(zhǔn)。因此，現(xiàn)有的雙線式傳送器20 在例如將電路電壓Vl固定為上述式2的6V的情況下，最低輸出時(shí)的電流信號(hào)I。ut = 4mA時(shí)得到的可消耗電力是如下述式4表示的值。6VX4mA = 24mff (4)另一方面，在圖1的雙線式傳送器100中，輸出越低，越可以提高電路電壓VI。最大輸出時(shí)可以確保的可消耗電力與現(xiàn)有的雙線式傳送器相同，但越是低輸出，與現(xiàn)有的雙線式傳送器相比，越可以確保較大的可消耗電力。在下述式5中表示最低輸出時(shí)(4mA)可以確保的電路電壓Vl的計(jì)算例。而且，式5是將電流信號(hào)I。ut = 4mA代入式2的電流信號(hào) lout = 20mA。電路電壓 Vl = 16V-4mA (100 Ω +250 Ω ) -2V-1V= 11.6V (5)根據(jù)從上述式5得到的電路電壓Vl (11.6V)，最低輸出時(shí)(4mA)可以確保的可消耗電力為下述式6所示的值。11. 6VX4mA = 46. 4mff (6)如果將上述式6與式4進(jìn)行比較，可知在圖1所示的雙線式傳送器100中，在最低輸出時(shí)可以確保約兩倍的可消耗電力。(設(shè)定例)下面說明用于實(shí)現(xiàn)上述式6所示的值(4mA時(shí)為46. 4mff)的圖1的基準(zhǔn)電壓輸出部Iio中的基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)的占空比，和基準(zhǔn)電壓處理電路112的誤差放大器Q5的增益的設(shè)定例。首先，求出并聯(lián)穩(wěn)壓器電路108的誤差放大器Q6的基準(zhǔn)電壓Vref。基準(zhǔn)電壓 Vref通過下述式7及式8得到。此外，式7是將式2及式5中的電路電壓Vl算式符號(hào)化，式 8是將式1符號(hào)化。Vl = Eb_min-I0Ut(R3_max+Rl_max)-A (7)式7的Vl表示電路電壓，Eb_min表示最小電源電壓，1_表示電流信號(hào)，R3_max表示回流電阻R3的最大電阻值，Rl_max表示電阻Rl的最大電阻值，A表示所設(shè)置的二極管、 晶體管類的最大電壓下降量。Vl = (1+(R13/R14)) XVref (8)式8的Vl是電路電壓，R13、R14是電阻R13、R14的電阻值，Vref是誤差放大器Q6 的基準(zhǔn)電壓。另外，(1+(R13/R14))表示誤差放大器Q6的增益。將各元件的實(shí)際規(guī)格代入上述式7，計(jì)算電路電壓VI。在電流信號(hào)I。ut = 4mA的情況下的電路電壓Vl通過下述式9計(jì)算出。Vl = 16. 6V-4mA(101 Ω+250Ω)-1. 1V-2V= 12. IOV (9)作為式9的Eb_min，參照現(xiàn)有的變換器而設(shè)定為16. 6V。Rljiiax是電源電壓為 16. 6V時(shí)可以連接的檢測(cè)電阻Rl的最大值，是250Ω。R3_max代入了作為現(xiàn)有的回流電阻 R3的規(guī)格的100 Ω 士的最大值即101 Ω。A參照現(xiàn)有的雙線式傳送器中使用的元件，代入二極管(D1F60)的正向電壓1. IV、用于避開晶體管QSA1385)的飽和區(qū)域的設(shè)定即集電極·發(fā)射極電壓2V。下面根據(jù)上述式8求出基準(zhǔn)電壓Vref。如果使R13 = R14并考慮其士的誤差， 誤差放大器Q6上的基準(zhǔn)電壓Vref的增益(式8中的(1+(R13/R14)))是1. 98至2. 02倍。 如果使式8的增益為2. 02倍，使通過式9求出的電路電壓Vl為12. 10V,則基準(zhǔn)電壓Vref可以通過下述式10計(jì)算出。12. IOV = 2. 02 X Vref (10)根據(jù)上述式10，得到Vref = 5. 99V。下面，確定基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)的占空比。在使基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)的PWM頻率為33kHz，PMW電壓為3. 3V，占空比為90%的情況下，利用圖1的濾波器LPF2平滑化的直流電壓通過模擬而成為2.96V。可知為了從該直流電壓 2. 96V得到通過上述式10求出的基準(zhǔn)電壓Vref = 5. 99V，誤差放大器Q5的增益可以是大約 2倍。如果是以上說明的占空比的基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)及上述增益的誤差放大器Q5，則可以將電路電壓Vl控制為與式6的計(jì)算例大致相同的程度。另外，因?yàn)楸容^電路114也根據(jù)上述占空比的基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)檢測(cè)電壓的降低，所以即使電路電壓Vl變化，也可以準(zhǔn)確地檢測(cè)異常狀態(tài)。在圖1的結(jié)構(gòu)中，如果信號(hào)處理電路104失控等出現(xiàn)異常，則無法輸出規(guī)定的基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)，PWM輸出變得不穩(wěn)定。其結(jié)果是，流過傳送線的電流值，盡管原本必須燒斷(burn out)(例如小于或等于3. 6mA或大于或等于21. 6mA)，但有時(shí)也產(chǎn)生達(dá)不到正常值的問題。這樣的問題可以通過例如圖4所示的電路結(jié)構(gòu)解決。圖4是本發(fā)明的其他實(shí)施方式涉及的雙線式傳送器的電路圖，對(duì)于與圖1共通部分的一部分(106和108)，省略圖示。在圖4中，切換開關(guān)SW4對(duì)應(yīng)于信號(hào)處理電路104的動(dòng)作狀態(tài)，選擇性地向穩(wěn)定電流電路106輸出三種電壓VK1、VK2、VK3。S卩，在切換開關(guān)SW2的第1固定接點(diǎn)連接具有輸出電壓Vri的基準(zhǔn)電壓源Pki的正電極，在第2固定接點(diǎn)連接具有輸出電壓Vk2的基準(zhǔn)電壓源Pk2 的正電極，在第3固定接點(diǎn)連接具有輸出電壓Vk3的基準(zhǔn)電壓源Pk3的正電極，可動(dòng)接點(diǎn)與線 L3連接。計(jì)數(shù)器114是檢測(cè)信號(hào)處理電路104的異常的自由振蕩的計(jì)數(shù)器，輸出與信號(hào)處理電路104的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的規(guī)定水平的錯(cuò)誤信號(hào)ERR，在從信號(hào)處理電路104輸入的清除信號(hào)CLR的邊沿被清除。錯(cuò)誤信號(hào)ERR在信號(hào)處理電路104正常動(dòng)作的情況下被清除，成為 L電平，如果信號(hào)處理電路104因?yàn)樵O(shè)置在內(nèi)部的CPU的失控等而異常，則因?yàn)槲幢磺宄绯觯瑥亩蔀镠電平。該錯(cuò)誤信號(hào)ERR作為切換控制信號(hào)輸入至切換開關(guān)SW2及SW3，并且輸入至或門 OG的一個(gè)輸入端子。向或門OG的另一個(gè)輸入端子經(jīng)由變換器INV輸入比較器Q8的輸出信號(hào)V3。此外，變換器INV的輸出信號(hào)iV3(i是表示反相信號(hào)的符號(hào))也作為切換控制信號(hào)輸入至切換開關(guān)SW4?；蜷TOG的輸出信號(hào)作為電壓切換控制信號(hào)VSEL輸入至切換開關(guān) Sff 5 ο因?yàn)榍袚Q開關(guān)SW2選擇性地輸出表示信號(hào)處理電路104的正常/異常狀態(tài)的信號(hào)，所以從信號(hào)處理電路104向一個(gè)固定接點(diǎn)104輸入電流信號(hào)用PWM信號(hào)，向另一個(gè)固定接點(diǎn)輸入切換開關(guān)SW4的輸出信號(hào)，從可動(dòng)接點(diǎn)輸出的輸出信號(hào)作為切換控制信號(hào)輸入至切換開關(guān)SW4。切換開關(guān)SW2的可動(dòng)接點(diǎn)根據(jù)信號(hào)處理電路104的正常/異常狀態(tài)，在錯(cuò)誤信號(hào) ERR為L電平的正常狀態(tài)下選擇輸入電流信號(hào)用PWM信號(hào)的固定接點(diǎn)，在錯(cuò)誤信號(hào)ERR為H 電平的異常狀態(tài)下，選擇輸入切換開關(guān)SW3的輸出信號(hào)DIR的固定接點(diǎn)。切換開關(guān)SW3選擇性地輸入用于表示信號(hào)處理電路104的異常狀態(tài)向上限和下限中的哪一個(gè)方向超過的電流，在一個(gè)固定接點(diǎn)上輸入電路電壓V2，另一個(gè)固定接點(diǎn)與共同電位點(diǎn)連接，從可動(dòng)接點(diǎn)輸出的輸出信號(hào)作為異常方向指示信號(hào)DIR而輸入切換開關(guān)SW2 的另一個(gè)固定接點(diǎn)。
切換開關(guān)SW3的可動(dòng)接點(diǎn)在信號(hào)處理電路104成為異常狀態(tài)時(shí)，選擇某一個(gè)固定接點(diǎn)，以使用于表示向上限和下限中的哪一個(gè)方向超過的規(guī)定值的電流流過線L3。例如，超過上限時(shí)為大于或等于21. 6mA，超過下限時(shí)為小于或等于3. 6mA,作為異常方向指示信號(hào) DIR，在超過上限時(shí)選擇輸入電路電壓V2的固定接點(diǎn)，在超過下限時(shí)，選擇連接共通電位的固定接點(diǎn)。切換開關(guān)SW5是選擇輸入基準(zhǔn)電壓處理電路112的電壓的元件，在一個(gè)固定接點(diǎn)輸入基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)，在另一個(gè)固定接點(diǎn)連接串聯(lián)連接的電阻R15和R16的連接點(diǎn)，從可動(dòng)接點(diǎn)輸出的輸出信號(hào)輸入構(gòu)成濾波器LPF2的電阻R9的一端。此外，在串聯(lián)連接的電阻R15的一端輸入電路電壓V2，電阻R16的另一端與共通電位點(diǎn)連接。切換開關(guān)SW5的可動(dòng)接點(diǎn)在比較器Q8的輸出信號(hào)V3為L電平的起動(dòng)前或信號(hào)處理電路104異常時(shí)，選擇輸入將電路電壓V2通過電阻R15和R16的串聯(lián)電路分壓后的任意固定電壓的固定接點(diǎn)，在比較器Q8的輸出信號(hào)V3為H電平的起動(dòng)后或信號(hào)處理電路104 正常時(shí)，選擇輸入基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)的固定接點(diǎn)。基于上述切換開關(guān)SW2和SW3的切換動(dòng)作的切換開關(guān)SW4的真值表如圖5所示。在信號(hào)處理電路104未動(dòng)作的起動(dòng)前，因?yàn)榛鶞?zhǔn)電壓用PWM信號(hào)及電流信號(hào)用PWM 信號(hào)均無法輸出，所以可以使用外部硬件，向穩(wěn)定電流電路106施加使電流流過任意傳送線的電壓Vk3，可以實(shí)現(xiàn)電流輸出。另外，通過對(duì)基準(zhǔn)電壓電路112的電阻R9施加固定的電壓，可以與信號(hào)處理電路 104的動(dòng)作狀態(tài)無關(guān)，得到希望的電路電壓V2。另外，即使在信號(hào)處理電路104未正常動(dòng)作的異常狀態(tài)，在基準(zhǔn)電壓用PWM信號(hào)及電流信號(hào)用PWM信號(hào)均無法輸出的情況下，通過使用外部硬件向穩(wěn)定電流電路106施加用于確定異常時(shí)流過傳送線的電流的異常方向指示信號(hào)DIR，可以施加希望的流過傳送線的電流。這時(shí)，通過對(duì)于基準(zhǔn)電壓電路112的電阻R9利用硬件施加固定的電壓，可以與信號(hào)處理電路104的動(dòng)作狀態(tài)無關(guān)地，得到希望的電路電壓V2。根據(jù)圖4的實(shí)施例，即使在信號(hào)處理電路104變?yōu)楫惓５那闆r下，也可以一邊盡量增大雙線式傳送器內(nèi)的消耗電力，一邊將流過傳送線的電流值保持為正常值。并且，在信號(hào)處理電路104變?yōu)閯?dòng)作異常的情況下，可以使輸出電流對(duì)應(yīng)于異常狀態(tài)向規(guī)定的方向可靠地?zé)龜?。上面參照附圖，對(duì)于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不是限定于上述實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書內(nèi)記載的范疇內(nèi)，可以想到各種變更例或修正例，而對(duì)于這些例子，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙線式傳送器，其經(jīng)由兩根傳送線與外部電路連接，以上述外部電路作為電源， 并且向上述外部電路輸出規(guī)定的電流信號(hào)，其特征在于，具有傳感器，其構(gòu)成為，將物理量變換為第1電氣信號(hào)并輸出；信號(hào)處理電路，其構(gòu)成為，對(duì)上述第1電氣信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理，輸出第2電氣信號(hào)； 穩(wěn)定電流電路，其構(gòu)成為，對(duì)應(yīng)于上述第2電氣信號(hào)，確定向上述外部電路輸出的電流信號(hào)；基準(zhǔn)電壓輸出部，其構(gòu)成為，對(duì)應(yīng)于上述第2電氣信號(hào)，輸出基準(zhǔn)電壓；以及并聯(lián)穩(wěn)壓器電路，其構(gòu)成為，對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓，確定上述雙線式傳送器的電路電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的雙線式傳送器，其特征在于，伴隨著上述第2電氣信號(hào)降低，從上述基準(zhǔn)電壓輸出部輸出的基準(zhǔn)電壓增大。
3.如權(quán)利要求1所述的雙線式傳送器，其特征在于，上述基準(zhǔn)電壓，是對(duì)應(yīng)于上述第2電氣信號(hào)而使占空比變化的PWM信號(hào)， 上述雙線式傳送器還在上述基準(zhǔn)電壓輸出部和上述并聯(lián)穩(wěn)壓器電路之間設(shè)置濾波器部，其使上述PWM信號(hào)平滑化，并變換為模擬信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的雙線式傳送器，其特征在于，設(shè)有動(dòng)作狀態(tài)檢測(cè)單元，其構(gòu)成為，檢測(cè)上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作狀態(tài)而輸出檢測(cè)信號(hào)；以及電流設(shè)定單元，其對(duì)應(yīng)于上述檢測(cè)信號(hào)，將流過上述傳送線的電流設(shè)定為規(guī)定的值。
5.如權(quán)利要求4所述的雙線式傳送器，其特征在于，通過檢測(cè)上述信號(hào)處理電路的動(dòng)作異常，在上述傳送線中流過與上述動(dòng)作異常相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的燒斷電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙線式傳送器，其即使在低輸出時(shí)也可以充分確?？上碾娏Γ兄谛阅芴岣?。其經(jīng)由兩根傳送線(L1、L2)與外部電路連接，一邊以上述外部電路作為電源一邊向外部電路輸出規(guī)定的電流信號(hào)，其特征在于，具有傳感器，其將物理量變換為電氣信號(hào)并輸出；信號(hào)處理電路，其對(duì)從上述傳感器接收的電氣信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理；穩(wěn)定電流電路，其對(duì)應(yīng)于上述信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)，確定向上述外部電路輸出的電流信號(hào)；并聯(lián)穩(wěn)壓器電路，其對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓，確定上述雙線式傳送器的電路電壓；以及基準(zhǔn)電壓輸出部，其對(duì)應(yīng)于從上述信號(hào)處理電路輸出的電氣信號(hào)，向上述并聯(lián)穩(wěn)壓器電路輸出基準(zhǔn)電壓。
文檔編號(hào)H02M3/157GK102447389SQ20111030630
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者巖野陽一, 石川郁光, 萩原亮, 遠(yuǎn)藤壽之 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社