专利名称：定位器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种其从上位系统通过一对电线接收直流电流信号，且由该直流电流信号生成自身的动作电源，另一方面，按照该直流电流信号的值对调节阀的开度进行控制的定位器。
背景技术：
以往，这种定位器被设计成用从上位系统通过一对电线送来的4 20 m A的电流(直流电流信号)进行动作。例如，当从上位系统送来4 m A的电流时，假设调节阀的开度为0% ;当送来20 m A的电流时，假设调节阀的开度为100%。在这种情况下，因为来自上位系统的供给电流是在4mA (下限电流值)至20 m A(上限电流值)的范围内变化的，所以定位器的内部电路由作为从上位系统供给的电流值而能够时常确保的4 mA以下的电流生成自身的动作电源。在定位器中输入有由上位系统对调节阀设定的开度值。另外，通过开度传感器可以得到调节阀的实际开度值。因此，在定位器中，通过对调节阀的设定开度值和实际开度值之间的关系进行运算，可以进行调节阀的异常诊断和自身的异常诊断等。如果将这样的异常诊断功能设在定位器中的话，也就可以不另设异常诊断装置，能够以低成本来提升系统的功能(例如，参见专利文献I)。因为这样的理由，近年来，提出有在定位器中，除了具有调节阀的阀开度控制这样原来的功能之外，还具有阀开度信息发送功能；将调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等的结果发送给上位系统的功能的定位器的方案。图8示出了在上位系统之间具有通信功能的定位器的主要部分的构成(例如，参见专利文献2)。图8中，输入端子T1、T2上输入有4 20 m A的直流电流信号。齐纳二极管ZDl通过电阻RA与输入端子Tl、T2连接，且生成调制解调器4和CPU6等的内部电路用的电源电压VI。因为电容器CA插入在发送电路I及接收电路2和输入端子T2之间，所以其对电源电压Vl和数字通信信号进行直流隔离。电容器CB为电源电压Vl的去耦电路，并防止在电源电压VI和接地GND之间的能量的移动、返回。发送电路I通过数字通信将响应信号发送给上位系统。接收电路2接收从上位系统送来的请求信号。在此，上位系统通过二路传输线(一对电线)与输入端子Tl、T2连接。另外，发送接收电路1、2的数字通信可以有效地利用由电阻RA所产生的阻抗，以能够确保某一规定电压电平以上的通信的振幅。电流检测电路3检测出输入端子T1、T2上所输入的电流信号，并将该检测出的信号送至A / D转换器7。调制解调器4对发送接收电路1、2的数字通信进行调制解调，与CPU6之间进行发送接收内容的收发。CPU6对数字通信和调节阀14的位置进行控制，在存储器5中存储有请求信号和响应信号等的通信处理程序、以及PID控制等的控制程序。D / A转换器8将CPU6控制输出的数字信号转换成模拟信号。驱动电路9将由D / A转换器8送来的模拟信号进行放大及阻抗转换并送至电空转换模块11。传感器接口电路10对位置传感器13的信号进行处理并送至A / D转换器7。A / D转换器7对由电流检测电路3送来的输入电流信号和由传感器接口电路10送来的调节阀的位置信号进行信号数字化并送至CPU6。电空转换模块11将被输入的驱动电流转换成气压信号，通过转矩马达对喷嘴的气压进行控制。控制继电器12将气压信号放大，根据放大了的气压信号对调节阀14进行开闭驱动。调节阀14的开度控制是通过以下的步骤来进行的，将位置传感器13的位置信号通过传感器接口电路10和A / D转换器7送至CPU6，在CPU6中进行控制运算，将控制输出通过D / A转换器8送至驱动电路9。据此，以驱动电路9—电空转换模块11—控制继电器12 —调节阀14的路径，对调节阀14进行驱动并将阀开度控制在目标值上。根据该定位器100，通过使交流电流信号叠加在4 20 m A的直流电流信号上叠加，可以在上位系统和定位器100之间进行通信。通信的内容为用于对调节阀14进行控制运算的控制参数，零/间距点的调整量，位移传感器的信号输出以及自身诊断结果的收发。通信数据的读取以接收电路2 —调制解调器4 — CPU6的路径来进行，通信数据的发送以CPU6 —调制解调器4 —发送电路I的路径来进行。定位器100中所输入的直流电流信号以电流检测电路3 — A / D转换器7 — CPU6的路径来认读。在该定位器100中，为了进行数字通信，电阻RA大致需要250 Ω以上，输入电流为20 mA的话，电压下降5V以上，则由齐纳二极管ZDl所产生的电压Vl将变小。因此，取代电阻RA，使用如图9所示那样的可变阻抗电路Zl作为有源负载。在该可变阻抗电路Zl中，晶体管Q2其集电极与线LI连接，其发射极通过电阻R7与线L2连接。晶体管Ql其集电极与线LI连接的同时，通过电阻R2与基极连接；其发射极与晶体管Q2的基极连接的同时，通过电阻R4与线L2连接。晶体管Ql的基极通过电阻R3和电容器Cl及电阻R5的并联电路与线L2连接。再者，线LI为向齐纳二极管ZDl的连接线，线L2为向端子T2的连接 线。图10是可变阻抗电路Zl的阻抗特性图。由该阻抗特性图可知，可变阻抗电路Zl具有在低频率区域阻抗(I Z I )较低，在高频区域阻抗(I Z I )较高的特性。即，具有相对于直流电流信号的阻抗较低，相对于交流电流信号的阻抗比相对于直流电流信号的阻抗高的特性。通过采用这样的可变阻抗电路Z1，能够使可变阻抗电路Zl中的电压下降较小，可以调高由齐纳二极管ZDl所生成的电压VI。现有技术文献专利文献专利文献I 日本特开2004-151941号公报专利文献2 日本特开平11-304033号公报(专利第3596293号)
发明内容
发明要解决的课题但是，采用该可变阻抗电路Zl的定位器的话，由图10所示的阻抗特性图也可知，存在在从阻抗低的低频率朝阻抗高的频率的变化点的特性平缓，容易受到低频杂音的影响这样的问题。本发明正是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种抗低频杂音的影响能力强的定位器。为了实现这样的目的，本发明的定位器，其从上位系统通过一对电线接收直流电 流信号，且由该直流电流信号生成自身的动作电源，另一方面，按照该直流电流信号的值对 调节阀的开度进行控制，且对叠加于直流电流信号上而输送来的交流电流信号进行接收， 定位器的特征在于，包括可变阻抗电路，该可变阻抗电路具有相对于所述直流电流信号的阻抗低，且 相对于交流电流信号的阻抗比相对于直流电流信号的阻抗高的特性，可变阻抗电路包括直流电流信号以及叠加在直流电流信号上的交流电流信号的输入线；直流电流信号以及叠加在直流电流信号上的交流电流信号的输出线；连接在所述输入线和输出线之间的第1电阻、第2电阻和第3电阻的串联电路；晶体管，其集电极连接在输入线上，且其基极连接在第2电阻和所述第3电阻的连 接点上；第4电阻，其被连接在所述晶体管的发射极和所述输出线之间；第1电容器，其一端连接在第2电阻和第3电阻的连接点上；第5电阻，其被连接在第1电容器的另一端和输出线之间；第2电容器，其一端连接在所述第1电阻和第2电阻的连接点上；和第6电阻，其被连接在第2电容器的另一端和输出线之间。根据本发明，主要由第2电阻和第1电容器和第5电阻的时间常数决定的低通滤 波器，加上主要由第1电阻和第2电容器和第6电阻的时间常数决定的低通滤波器的结构， 从阻抗低的低频率向阻抗高的高频率的变化点的特性陡变，因而低频杂音的影响变大。在本发明中，可变阻抗电路也可以是省略第2晶体管和第7电阻的结构。即，可变阻抗电路也可以包括直流电流信号以及叠加在直流电流信号上的交流电流信号的输入线；直流电流信号以及叠加在直流电流信号上的交流电流信号的输出线；连接在输入线和输出线之间的第1电阻、第2电阻以及第3电阻的串联电路；第1晶体管，其集电极连接在输入线上，且其基极连接在第2电阻和第3电阻的连 接点上；第4电阻，其被连接在第1晶体管的发射极和输出线之间；第1电容器，其一端连接在第2电阻和第3电阻的连接点上；第5电阻，其被连接在第1电容器的另一端和输出线之间；第2电容器，其一端连接在第1电阻和第2电阻的连接点上；第6电阻，其被连接在第2电容器的另一端和输出线之间；第2晶体管，其集电极连接在输入线上，且其基极连接在第1晶体管的发射极和第 4电阻的连接点上；和第7电阻，其被连接在第2晶体管的发射极和输出线之间。这样的话，因为可变阻抗电路通过唯一的晶体管而动作，所以在DC频率侧的阻抗 将变小，能够将可变阻抗电路的电压降进一步降低。发明效果
根据本发明，因为是第2电容器的一端连接在第I电阻和第2电阻的连接点上，第6电阻连接在第2电容器的另一端和输出线之间，所以变成主要由第2电阻和第I电容器和第5电阻的时间常数决定的低通滤波器，加上主要由第I电阻和第2电容器和第6电阻的时间常数决定的低通滤波器的结构，由此从阻抗低的低频率向阻抗高的高频率的变化点的特性变陡，能得到抗低频杂音的影响能力增强这样的效果。另外，根据本发明，通过将可变阻抗电路做成省略掉第2晶体管和第7电阻的结构，可变阻抗电路变成通过唯一的晶体管而动作，DC频率侧的阻抗将变小。据此，能够将可变阻抗电路的电压降进一步降低，除了抗低频杂音能力增强这样的效果之外，还能够得到减小最小动作端子间电压，实现与二路传输线之间的双连接或与其他负载的连接这样的效
果O
图1是示出本发明的定位器的一种实施方式的主要部分的结构的图。图2是示出在实施方式I的定位器中用作有源负载的可变阻抗电路的结构的图。图3是在实施方式I的定位器上采用的可变阻抗电路的阻抗特性图。图4是为了对图9中示出的可变阻抗电路进行说明而附加了必要的电流流向的图。图5是为了对图2中示出的可变阻抗电路进行说明而附加了必要的电流流向的图。图6是示出在实施方式2的定位器中用作有源负载的可变阻抗电路的结构的图。图7是在实施方式 2的定位器上采用的可变阻抗电路的阻抗特性图。图8是示出具有与上位系统之间的通信功能的现有的定位器的主要部分的结构的图。图9是示出现有的定位器中用作有源负载的可变阻抗电路的结构示意图。图10是在现有的定位器上所采用的可变阻抗电路的阻抗特性图。
具体实施例方式以下，根据附图就本发明的实施方式进行详细地说明。图1示出是本发明的定位器的一种实施方式的主要部分的结构的图。在该图中，与图8相同的符号，表示与参照图8说明的构成要素相同或者等同的构成要素，其说明省略。以下，首先对实施方式I的定位器进行说明，其次对实施方式2的定位器进行说明，将示出实施方式I和2整体构成的图1作为共同的图来使用。〔实施方式I〕在实施方式I的定位器200中，作为有源负载Z，采用如图2所示的可变阻抗电路ZA。S卩，将线LI作为直流电流信号及与直流电流信号叠加的交流电流信号的输入线，将线L2作为直流电流信号及与直流电流信号叠加的交流电流信号的输出线，将图2所示的可变阻抗电路ZA连接在该输入线LI和输出线L2之间，作为有源负载Z。
该可变阻抗电路ZA包括连接在输入线LI和输出线L2之间的第I电阻Rl和第2电阻R2和第3电阻R3的串联电路；和其集电极连接在输入线LI上、其基极连接在电阻R2和R3的连接点上的第I晶体管(NPN晶体管)Q1 ;连接在晶体管Ql的发射极和输出线L2之间的第4电阻R4 ;其一端连接在电阻R2和R3的连接点上的第I电容器Cl ;连接在电容器Cl的另一端和输出线L2之间的第5电阻R5 ;和其一端连接在电阻Rl和R2的连接点上的第2电容器C2 ;连接在电容器C2的另一端和输出线L2之间的第6电阻R6 ;和其集电极连接在输入线LI上、其基极连接在晶体管Ql的发射极和电阻R4的连接点上的第2晶体管(NPN晶体管)Q2 ;和连接在晶体管Q2的发射极和输出线L2之间的第7电阻R7。在该可变阻抗电路ZA中，电阻R2和R3的连接点上产生的电压，即加上电容器Cl和电阻R5的串联电路和电阻R3的并联电路的电压加在晶体管Ql的基极上；晶体管Ql的发射极和电阻R4的连接点上产生的电压加在晶体管Q2的基极上。据此，作为可变阻抗电路ZA的特性，得到相对于直流电流信号的阻抗较低，相对于交流电流信号的阻抗较高这样的特性。另外，在该可变阻抗电路ZA中，因为电容器C2的一端连接在电阻Rl和R2的连接点上，电阻R6连接在电容器C2的另一端和输出线L2之间，所以变成在主要由电阻R2和电容器Cl和电阻R5的时间常数所决定的低通滤波器(LPFl)加上主要由电阻Rl和电容器C2和电阻R6的时间常数所决定的低通滤波器(LPF2)的结构，如图3中示出的可变阻抗电路ZA的阻抗特性图那样，在从阻抗低的低频率向阻抗高的高频率的变化点的特性变陡，抗低频杂音的影响增强。在可变阻抗电路ZA中，关于在从阻抗低的低频率至阻抗高的高频率的变化点的特性变陡的情况，用图4及图5进行具体地说明。图4是为了对图9中示出的现有的可变阻抗电路ZI进行说明而附加了必要的电流流向的图；图5是为了对图2中示出的本实施方式的可变阻抗电路ZA进行说明而附加了必要的电流流向的图。首先，根据现有的可变阻抗电路Zl进行动作说明。输入电流I in_ac根据主要由电阻R2和电容器Cl和电阻R5的时间常数所决定的LPFl的频率特性，分支成I ac_R2、I ac_Cl及I ac_Qlb。该频率特性从LPF的截止频率fcl点由于高频率而使I ac_Cl变大，I ac_Qlb变小，其结果，自fcl由于高频率的输入电流而使晶体管Ql的集电极电流(AC成分)变小，并且晶体管Q2的基极电流(AC成分)变小，晶体管Q2的集电极电流(AC成分)变小。这等于+、_端子间的AC阻抗变大。对此，本实施方式的可变阻抗电路ZA是主要由电阻R2和电容器Cl和电阻R5的时间常数所决定的LPFl加上主要由电阻Rl和电容器C2和电阻R6的时间常数决定的LPF2的结构。如果从I ac_Qlb流经的晶体管Ql基极方面来看，LPF2是与LPFl串联连接，这变成LPF2、LPF1的2次的LPF的结构。据此，与现有的可变阻抗电路Zl的LPFl的I次的LPF相比，对于决定I ac_Qlb增减的截止频率fcl以后的高频率，变成减小I ac_Qlb的2次的LPF的特性，且该特性变陡。这与+、_端子间的AC阻抗变高的频率特性因在fcl以后的高频率而变陡是一样的。〔实施方式2〕在图1示出的定位器200中，例如，假定在来自二路传输线的供给电压为15V的情况下，如果将该定位器200进行双连接，输入端子Tl、T2间的电压(端子间电压)就将变成7. 5V。在这种情况下，作为内部电路的电源电压最低也需要5V，有源负载Z的电压降只允许到2. 5V为止。但是，在图2示出的可变阻抗电路ZA中，由于晶体管Ql和Q2为达林顿连接的结构，因而相对于直流电流信号的阻抗(DC频率侧的阻抗)较大，无法使有源负载Z的电压降落到2. 5V以下。因此，可以使定位器200动作的端子间电压(最小动作端子间电压)不能在7. 5V以下，不能将定位器200双连接在二路传输线之间。因此，在实施方式2的定位器200中，作为有源负载Z，采用了如图6所示的可变阻抗电路ZB。该可变阻抗电路ZB包括连接在输入线LI和输出线L2之间的第I电阻Rl和第2电阻R2和第3电阻R3的串联电路；其集电极连接在输入线LI上、其基极连接在电阻R2和R3的连接点上的第I晶体管(NPN晶体管)Q1 ;连接在晶体管Ql的发射极和输出线L2之间的第4电阻R4 ;其一端连接在电阻R2和R3的连接点上的第I电容器Cl ;连接在电容器Cl的另一端和输出线L2之间的第5电阻R5 ;其一端连接在电阻Rl和R2的连接点上的第2电容器C2 ;和连接在电容器C2的另一端和输出线L2之间的第6电阻R6。在该可变阻抗电路ZB中也与图2所示的可变阻抗电路ZA —样，电容器C2的一端连接在电阻Rl和R2的连接点上，电阻R6连接在电容器C2的另一端和输出线L2之间。因此，变成在主要由电阻R2和电容器Cl和电阻R5的时间常数所决定的低通滤波器(LPF1)，加上主要由电阻Rl和电容器C2和电阻R6的时间常数所决定的低通滤波器(LPF2)的结构，如图7中示出的可变阻抗电路ZB的阻抗特性图那样，在从阻抗低的低频率向阻抗高的高频率的变化点的特性变陡，抗低频杂音的影响的能力增强。另外，在该可变阻抗电路ZB中，在晶体管Ql的基极加上电阻R2和R3的连接点产生的电压，即，加上施加于电容器Cl和电阻R5的串联电路和电阻R3的并联电路的电压。据此，作为可变阻抗电路ZB的特性，得到了相对于直流电流信号的阻抗较低，相对于交流电流信号的阻抗较高这样的特性。在这种情况下，在图2示出的可变阻抗电路ZA中，虽然通过达林顿连接的晶体管Ql和Q2进行动作，但在该可变阻抗电路ZB中，因为通过唯一的晶体管Ql进行动作，所以在DC频率侧的阻抗将变小(参见图7)，在可变阻抗电路ZB中的电压降进一步降低。例如，在本实施方式中，可变阻抗电路ZB的电压降变成1. 3V。因此，假定定位器200中的内部电路的电源电压为5V的情况下，即假定齐纳二极管ZDl生成的电压Vl为5V的情况下，定位器200的最小动作端子间电压将变成6. 3V。据此，例如，在来自二路传输线的供给电压为15V的情况下，如果将定位器200进行双连接，定位器200的端子间电压就将变成7. 5V，即便以该7. 5V的端子间电压也能够使定位器200动作。对定位器200进行其他负载连接的情形也是同样的，直至端子间电压为6. 3V以下均可以对应。另外，在该可变阻抗电路ZB中，与图2所示的可变阻抗电路ZA进行比较可知，做成省略了晶体管Q2和电阻R7的形式，电路结构变得简单，零部件个数也少，还可以降低成本。再者，在上述实施方式1、2中，虽然用NPN晶体管作为晶体管Ql、Q2，但也可以用PNP晶体管来构成可变阻抗电路TA、ZB。
产业上的可利用性本发明的定位器作为对调节阀的开度进行控制的机器，可应用于工艺控制等各领域。符号说明I…发送电路、2…接收电路、3…电流检测电路、4…调制解调器、5…存储器、6…CPU、7…A / D转换 器、8…D / A转换器、9…驱动电路、10···传感器接口电路、11···电空转换模块、12···控制继电器、13···位置传感器、14···调节阀、Tl, T2…输入端子、ZDL···齐纳二极管、CA, CB···电容器、Z (ZA, ZB)…有源负载(可变阻抗电路)、LI···输入线、L2···输出线、Ql…第I晶体管、Q2…第2晶体管、Rl…第I电阻、R2…第2电阻、R3…第3电阻、R4…第4电阻、R5…第5电阻、R6…第6电阻、R7…第7电阻、Cl···第I电容器、C2…第2电容器、200…定位器。
权利要求
1.一种定位器，其从上位系统通过一对电线接收直流电流信号，且由该直流电流信号生成自身的动作电源，另一方面，按照该直流电流信号的值对调节阀的开度进行控制，且对叠加于所述直流电流信号上而输送来的交流电流信号进行接收，所述定位器的特征在于，包括可变阻抗电路，该可变阻抗电路具有相对于所述直流电流信号的阻抗低，且相对于所述交流电流信号的阻抗比相对于所述直流电流信号的阻抗高的特性，所述可变阻抗电路包括所述直流电流信号以及叠加在所述直流电流信号上的交流电流信号的输入线；所述直流电流信号以及叠加在所述直流电流信号上的交流电流信号的输出线；连接在所述输入线和所述输出线之间的第I电阻、第2电阻和第3电阻的串联电路；晶体管，其集电极连接在所述输入线上，且其基极连接在所述第2电阻和所述第3电阻的连接点上；第4电阻，其被连接在所述晶体管的发射极和所述输出线之间；第I电容器，其一端连接在所述第2电阻和所述第3电阻的连接点上；第5电阻，其被连接在所述第I电容器的另一端和所述输出线之间；第2电容器，其一端连接在所述第I电阻和所述第2电阻的连接点上；和第6电阻，其被连接在所述第2电容器的另一端和所述输出线之间。
2.一种定位器，其从上位系统通过一对电线接收直流电流信号，且由该直流电流信号生成自身的动作电源，另一方面，按照该直流电流信号的值对调节阀的开度进行控制，且对叠加于所述直流电流信号上而输送来的交流电流信号进行接收，所述定位器的特征在于，包括可变阻抗电路，该可变阻抗电路具有相对于所述直流电流信号的阻抗低，且相对于所述交流电流信号的阻抗比相对于所述直流电流信号的阻抗高的特性，所述可变阻抗电路包括所述直流电流信号以及叠加在所述直流电流信号上的交流电流信号的输入线；所述直流电流信号以及叠加在所述直流电流信号上的交流电流信号的输出线；连接在所述输入线和所述输出线之间的第I电阻、第2电阻以及第3电阻的串联电路；第I晶体管，其集电极连接在所述输入线上，且其基极连接在所述第2电阻和所述第3电阻的连接点上；第4电阻，其被连接在所述第I晶体管的发射极和所述输出线之间；第I电容器，其一端连接在所述第2电阻和所述第3电阻的连接点上；第5电阻，其被连接在所述第I电容器的另一端和所述输出线之间；第2电容器，其一端连接在所述第I电阻和所述第2电阻的连接点上；第6电阻，其被连接在所述第2电容器的另一端和所述输出线之间；第2晶体管，其集电极连接在所述输入线上，且其基极连接在所述第I晶体管的发射极和所述第4电阻的连接点上；和第7电阻，其被连接在所述第2晶体管的发射极和所述输出线之间。
全文摘要
本发明提供一种抗低频杂音的影响能力强的定位器。其在输入线L1和输出线L2之间设有作为有源负载Z的可变阻抗电路ZB。可变阻抗电路ZB具有相对于直流电流信号的阻抗低，而相对于交流电流信号的阻抗高的特性，其由串联电路，晶体管Q1，电阻R4，电容器C1，电阻R5，电容器C2及电阻R2构成。其中，该串联电路为连接在线L1和L2之间的电阻R1、R2及R3的串联电路；晶体管Q1，其集电极连接在线L1上，且其基极连接在电阻R2和R3的连接点上；电阻R4，其被连接在晶体管Q1的发射极和线L2之间；电容器C1，其一端连接在电阻R2和R3的连接点上；电阻R5，其被连接在电容器C1的另一端和线L2之间；电容器C2，其一端连接在电阻R1和R2的连接点上；电阻R2，其被连接在电容器C2的另一端和线L2之间。
文档编号F16K31/02GK103047465SQ201210384688
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月11日 优先权日2011年10月14日
发明者奥田浩二, 名古屋博昭, 前花芳夫 申请人:阿自倍尔株式会社