信号处理装置的制作方法

本发明涉及信号处理装置，详细而言涉及两线制传感器用的信号处理装置。

背景技术：

1、传感器根据其用途而具备各种输出。例如，科里奥利流量计对检测管的扭转的模拟信号进行检测，并将该信号作为电流送出(参照专利文献1)。

2、在送出来自传感器的信号的方式中，一般存在仅由两根电线兼用于向传感器的电源供给和来自传感器的信号输出的“两线制传感器”、以及电源系统与信号系统分离的“由三线以上的电线构成的传感器”。“两线制传感器”是在工业用途中已经一般化的通用技术，除了流量计以外，还在压力传送器、温度传送器等中被产品化。“两线制”是将在进行向设备的直流电源供给的电源线中流动的电流即设备的消耗电流，根据设备的测量值控制为与仪表用模拟输出相当的4～20ma的信号(参照专利文献2)。

3、另外，将向传感器的电子电路的电源供给和信号线分离的“由三线以上的电线构成的传感器”中，接受侧的电路能够简化，但与“两线制传感器”相比，存在布线工时(布线成本)增多的课题。

4、在先技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本专利第4952820号

7、专利文献2：日本专利第3139502号

技术实现思路

1、(发明所要解决的课题)

2、设备自身消耗的电流比模拟输出电流低，基本上必须为4ma以下。因此，专利文献1中公开的技术中，由于该设计上的制约，能够实现两线制的设备限定于基本上能够以4ma的消耗电流进行动作的低消耗的测量器。

3、进而，即使在能够实现两线制的情况下，在专利文献1所公开的科里奥利流量计那样的消耗较大电流的流量计中，也是抑制消耗电流来实现两线制，与不是两线制的科里奥利流量计相比，存在牺牲性能的倾向。

4、另外，在专利文献2所公开的一般的两线制的情况下，得到的信号为4～20ma信号＝瞬时值，因此还具有在流量计中无法得到实时的累计流量信息的问题。然而，如上所述，两线制传感器与三线制、进一步增多了线的传感器相比，大幅削减了布线工时，由此能够实现装置整体的总成本降低、装置的尽早启动。

5、在流量计的情况下，存在是持有较长历史的不需要外部电源的机械式(齿轮式、涡轮式)且具有触点脉冲输出、能够利用两线线缆仅传输与累计流量相当的脉冲信号的流量计。在该两线制(机械式)流量计中，虽然能够得到实时的累计信息，但另一方面，由于限定于不需要外部电源的机械式，因此还存在无法置换为多功能、使用方便且基本上免维护的最新的电子式流量计的课题。

6、因此，本发明是鉴于这些实际情况而完成的，其目的在于，提供一种两线制传感器用的信号处理装置，确保能够使用作为两线制的价值的两线线缆(兼用电源供给和信号传输。抑制成本)以及能够得到4～20ma输出(能够得到通用的仪表用信号)，并且不牺牲性能且能获得高性能。

7、(用于解决课题的技术方案)

8、为了解决上述课题，本发明的第一技术方案是一种信号处理装置，其是具有传感器以及对该传感器检测到的信号进行转换的信号转换器的信号处理装置，所述信号处理装置的特征在于，在所述传感器的外部线缆连接部具备有一对半导体式脉冲用的输出信号端子以及一对电源端子，一对所述输出信号端子中的一方经由规定的电阻与所述电源端子的+侧接线，并且所述输出信号端子中的另一方与所述电源端子的-侧(0v)短路，形成对由传感器的电源端子消耗的电流重叠有由脉冲输出电路消耗的电流的重叠电源线，所述传感器和所述信号转换器通过所述重叠电源线连接，所述信号转换器从在所述重叠电源线流动的重叠电流波形中仅提取与脉冲输出相当的信号。

9、为了解决上述课题，本发明的第二技术方案的特征在于，在所述信号转换器具备规定的电流检测电阻、以及频率滤波器或者比较器或该频率滤波器与该比较器这两者，从在所述重叠电源线流动的重叠电流波形中仅提取与脉冲输出相当的信号。

10、为了解决上述课题，本发明的第三技术方案的特征在于，所述信号处理装置还具备脉冲信号提取滤波器，所述脉冲信号提取滤波器通过所述电流检测电阻、以及频率滤波器或者比较器或该频率滤波器与该比较器这两者，从所述重叠电流波形中仅提取脉冲信号。

11、为了解决上述课题，本发明的第四技术方案的特征在于，所述信号处理装置还具备频率-电流转换器，所述频率-电流转换器将由所述脉冲信号提取滤波器得到的脉冲信号转换成规定的电流信号。

12、为了解决上述课题，本发明的第五技术方案的特征在于，所述传感器是三线制或四线制的流量计。

13、为了解决上述课题，本发明的第六技术方案的特征在于，根据由所述脉冲信号提取滤波器得到的脉冲信号的脉冲数以及频率信息来运算累计流量值和瞬时流量值，通过预先具备的显示器来显示累计流量值、以及瞬时流量值或基于流量状态的异常警报。

14、为了解决上述课题，本发明的第七技术方案的特征在于，在由所述脉冲信号提取滤波器得到的脉冲信号的频率超过或低于规定的频率阈值的情况下，发出警报输出。

15、(发明效果)

16、根据本发明，在具有高性能且具有开路集电极脉冲输出的三线制(或四线制)的传感器中，通过用规定的电阻连接电源+线和开路集电极的+线，在电源线上使流量计的本来的消耗电流(不发生急剧变化)与开路集电极脉冲的消耗电流(1hz～数kh左右的脉冲信号)重叠。并且，在成为与上级侧设备的接口的信号转换器中，能够通过规定的频率滤波器从消耗电流波形中仅提取脉冲信号。进而，通过对脉冲信号进行频率-电流(f/i)转换，能够进行4～20ma的输出，并且也能够进行脉冲输出。

17、另外，根据本发明，能够提供一种有效利用由三线以上的电线构成的传感器的优点，并且由抑制布线成本的两线制的流量计(例如面积式、差压式等)构成的已设的仪表系统。即，如果使用本发明所涉及的信号处理装置，则不变更已设的两线线缆和已设的上级接收设备，也能够仅将流量计更新为不是两线制的高性能的科里奥利流量计。

18、例如，以往，不需要外部电源的机械式且具有触点脉冲输出(相当于累计流量)功能的两线制流量计无法置换为需要外部电源供给的科里奥利流量计。然而，在本发明所涉及的信号处理装置中还能得到脉冲输出，因此不变更已设的两线线缆和已设的上级接收设备，也能够仅将流量计更新为不是两线制的高性能的科里奥利流量计。

19、由此，本发明能够提供一种两线制传感器用的信号处理装置，确保能够使用作为两线制的价值的两线线缆(能够兼用电源供给和信号传输，因此能够抑制成本)以及能够得到4～20ma输出(能够得到通用的仪表用信号)，并且不牺牲性能且能获得高性能。

技术特征：

1.一种信号处理装置，其是具有传感器以及对该传感器检测到的信号进行转换的信号转换器的信号处理装置，所述信号处理装置的特征在于，

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，

4.根据权利要求2或3所述的信号处理装置，其特征在于，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，

6.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，

7.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种两线制传感器用的信号处理装置，确保能够使用作为两线制的价值的两线线缆以及能够得到4～20mA输出，并且不牺牲性能且能获得高性能。信号处理装置(300)具有传感器(10)以及对传感器检测出的信号进行转换的信号转换器(100)，在传感器的外部线缆连接部(20)具备一对半导体式脉冲用的输出信号端子(120、130)以及一对电源端子(140、150)，一对输出信号端子中的一方经由规定的电阻(160)与电源端子的+侧接线，并且输出信号端子中的另一方与所述电源端子的‑侧短路，形成对由传感器的电源端子消耗的电流重叠有由脉冲输出电路消耗的电流的重叠电源线(210、220)，传感器和信号转换器通过重叠电源线连接，信号转换器从在重叠电源线流动的重叠电流波形中仅提取与脉冲输出相当的信号(304)。

技术研发人员：鹫尾健二
受保护的技术使用者：株式会社奥巴尔
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17