專利名稱：定位器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種定位器，該定位器通過一對電線從上位側系統接受直流電信號，一方面由該直流電信號產生自身的工作電源，另一方面根據該直流電信號的值控制調節閥的開度。
背景技術：
以往，這種定位器設計成通過經一對電線從上位側系統輸送來的4 20mA的電流(直流電信號)進行動作。例如，將調節閥作為比例閥，當從上位側系統輸送來4mA的電流時使比例閥的開度為0%，當輸送來20mA的電流時使比例閥的開度為100%。在這種情況下，因為來自上位側系統的供給電流在4mA(下限電流值) 20mA(上 限電流值)的范圍內變化，所以，定位器的內部電路從作為由上位側系統供給的電流值而能夠始終確保的4mA以下的電流生成自身的工作電源。從上位側系統對定位器輸入對于調節閥的設定開度值。此外，能夠通過開度傳感器得到調節閥的實際開度值。因此，在定位器中，可以通過計算調節閥的設定開度值與實際開度值的關系而進行調節閥的異常診斷以及自身的異常診斷等。如果在定位器中設置這種異常診斷功能，則可以不用另外設置異常診斷裝置，能夠以較低的成本實現系統的功能提升(例如參照對比文獻I)。基于這樣的原因，近年來，在定位器中，除了調節閥的閥開度控制這一原有的功能之外，提出有具有閥開度發信功能、將調節閥的異常診斷、自身的異常診斷等的結果發送至上位側系統的功能的定位器。在圖8中表示采用具有和上位側系統間的通信功能的定位器的系統的主要部分的構成。在圖8中，I是定位器，2是通過兩線式的傳輸路徑(一對電線)L1、L2與定位器I連接的上位裝置，3是根據需要連接在傳輸路徑L1、L2間的通信裝置，4是上位側系統，5調節閥(比例閥)。定位器I具有主體電路1-1、通信電路1-2和定電壓電路1-3。又，在該例的情況下，上位側系統4由上位裝置2和通信裝置3構成。在該系統中，上位裝置2通過傳輸路徑L1、L2向定位器I輸送4 20mA的直流電流信號I。在定位器I中，定電壓電路1-3由從上位裝置2輸送來的直流電流信號I生成定電壓Vpos，且供給到通信電路1-2、主體電路1-1。主體電路1-1根據由上位裝置2輸送來的直流電流信號I的值，控制比例閥5的開度。又，進行比例閥5的異常診斷、自身的異常診斷等。通信裝置3使通信用的交流電流信號If疊加于向定位器I的直流電流信號I。在定位器I中，通信電路1-2是電流輸入型的通信電路，提取被疊加于直流電流信號I的交流電流信號If，將通過該交流電流信號If被通知的來自通信裝置3的指令或數據傳輸至主體電路1-1。又,通過使傳輸路徑LI、L2的線間電壓變化，通信電路1-2將來自主體電路1-1的比例閥5的異常診斷結果、自身的異常診斷結果傳輸至通信裝置3。在專利文獻2中揭示了這樣的通信方式。
然而，最近，不僅是對于比例閥，對于開/關閥也有需要進行異常診斷這樣的要求，對于開/關閥也出現了適用定位器的情況。但是，由于開/關閥是以全開和全閉兩個位置控制，因此，一般情況下通常使用的電磁閥，又為了使電磁閥工作從一對電線輸入直流電壓信號(通常是O 24V)。因此，控制這樣的開/關閥的閥開度的定位器的內部電路需要對應輸入電壓。例如，在專利文獻2中，一方的通信裝置是定位器，另一方的通信裝置是上位裝置的話，從上位裝置使通信用的交流電壓信號疊加于以規定的范圍變動的直流電壓信號，發送至定位器側，定位器側提取從上位裝置接收的電壓信號中的直流電壓信號，基于該直流電壓信號的值，控制調節閥的開度，且通過使返回至上位裝置的線路電流變化，能夠將閥開度、異常診斷結果傳輸至上位裝置側。這時，定位器對應電壓輸入，能夠適用于開/關閥。又，上位側系統的電源不是電流輸出型(A0 :模擬輸出)，而是電壓輸出型(D0:數字輸出)，也可以控制比例閥的開度。又，供給電壓輸出型的電源的方式被稱為現場總線方式(例如，參照專利文獻3)，例如從上位側系統供給9 32V的電壓。又，以下，將輸入直流電流信號的類型的定位器稱 作電流輸入型定位器，將輸入直流電壓信號的類型的定位器稱作輸入電壓型定位器。在這種情況下，制造供給定位器的制造商為了確保和上位側系統間的通信功能，且對應開/關閥，或對應現場總線方式，必須準備電流輸入型的定位器和電壓輸入型的定位器的兩種機型，從而在制造上造成了負擔。又，由于必須準備與一般地電流輸入型的定位器不同的電壓輸入型的定位器，所以造成了高價。因此，為了消除這個負擔，在專利文獻4中揭示有通過I種機型，既能夠對應于來自模擬傳輸路徑的電流輸入，也能夠對應來自現場總線傳輸路徑的電壓輸入的兼用型的定位器。在這個兼用型的定位器中，設置有與模擬傳輸路徑連接的接口電路(Ι/v模塊)和與現場總線傳輸路徑連接的接口電路(FB模塊)，根據需要切換I/V模塊和FB模塊來使用。
背景技術：
文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平1-141202號公報專利文獻2 :日本特開昭61-070827號公報專利文獻3 :日本特開2004-226092號公報(專利第4185369號)專利文獻4 :日本特開2002-367069號公報
發明內容
發明要解決的課題然而，在專利文獻4中揭示的兼用型的定位器中，必須分別設置I/V模塊和FB模塊，存在其構成變得復雜，比電流輸入型的定位器或電壓輸入型的定位器更高價這樣的問題。因此，在圖8所示的電流輸入型的定位器I (IA)中，本申請人考慮將固定電阻器1_4(參照圖9)設置于通信電路1-2之前。又，在使用該定位器I(IB)的系統中，上位側裝置2(2B)將直流電壓信號V傳送至定位器IB。又，通信裝置3(3B)使通信用的交流電壓信號Vf疊加于傳送至定位器IB的直流電壓信號V上。又，調節閥5 (5B)是電磁閥(開/關閥)。在該定位器IB中，來自上位裝置2B的直流電壓信號V由電阻值r的固定電阻器1-4變換為電流，傳送至主體電路1-1。由此，主體電路1-1基于由固定電阻器1-4所變換的電流的值，即直流電流信號V/r的值，控制調節閥5B的開閉。又，在線LI上，為了防止向電壓源側的通信信號的侵入，設置有比固定電阻器1-4的電阻值r大的負載電阻6。又，固定電阻器1-4的電阻值r變小，將交流電壓信號Vf變化為電流的變化。
但是，在這樣的定位器IB中，未連接負載電阻6地錯誤地連接到電壓源側的話(參照圖10)，存在由于固定電阻器1-4的值r較小，向定位器IB的內部電路流動過大電流，結果損壞定位器IB這樣的擔憂。因此，如圖11所示，雖然考慮使用比固定電阻器1-4的電阻值大的電阻R，然而這樣做的話，相對于交流電壓信號Vf的阻抗和電源側比較變得過高，被變換的電流變小，無法完成通信。本發明為了解決上述那樣的課題而作出，其目的是提供一種定位器，該定位器是通過對一般的電流輸入型的定位器進行簡單地改進，即使未連接負載電阻地連接到電壓源偵牝也不會流動過大電流，而且通信也能夠不受妨礙地進行的，廉價的構成的電壓輸入型的定位器。通過一對電線從上位側系統接受直流電信號，由該直流電信號生成自己的工作電源，另一方面根據所述直流電信號的值控制調節閥的開度，所述定位器的特征在于，具有電流輸入型的通信電路，所述電流輸入型的通信電路接受從上位側系統疊加在所述直流電信號上而被傳送來的交流電信號；以及電壓電流變換電路，所述電壓電流變換電路設置在所述通信電路之前，在來自所述上位側系統的直流電信號為電壓的情況下，將該電壓變換為電流，傳送至所述通信電路，所述電壓電流變換電路具有防止規定的電流值以上的電流流動的過電流防止電路。本發明，從上位側系統疊加在所述直流電信號上而被傳送來交流電信號的話，電壓電流變換電路將將直流電壓信號變換為直流電流信號，將交流電壓信號變換為交流電流信號。在電壓電流變換電路被變換的交流電流信號傳送至電流輸入型的通信電路。又，根據本發明，在未連接負載電阻、將定位器錯誤連接在電壓源側的情況下，雖然向內部電路流動過大電流，但是該過大電流可以通過過電流防止電路抑制在規定的電流值以下。又，對電壓電流變換電流并聯連接旁路電路，可以設置向該旁路電路的電壓電流變換電路的并聯連接為有效/無效的切換開關。這時，向旁路電路的電壓電流變換電路的并聯連接有效的話，電壓電流變換電路不發揮功能，成為電流輸入型的定位器。發明效果根據本發明，在來自上位側系統的直流電信號為電壓的情況下，在通信電路之前設置將該電壓變換為電流、傳送至通信電路的電壓電流變換電路，由于該電壓電流變換電路被構成為具有過電流防止電路，所以本發明能夠提供一種定位器，該定位器是通過對一般的電流輸入型的定位器進行簡單地改進，即使未連接負荷電阻地連接到電壓源側，也不會流動過大電流，而且通信也能夠不受妨礙地進行的，廉價的構成的電壓輸入型的定位器。
圖I表示使用本發明涉及的定位器的一實施形態(實施形態I)的系統的主要部分的構成的圖。圖2表示設置在該系統中的定位器的通信電路之前的電壓電流變換電路的電路構成的圖。圖3表示該電壓電流變換電路的輸入電壓-電流特性的圖。圖4表示在該電壓電流變換電路附加二極管的例子的圖。圖5表示設置有電壓電流變換電路的定位器未連接負荷電阻地錯誤地連接到電壓源側的狀態的圖。圖6表示對于電壓電流變換電路，通過并聯切換開關而設置旁路電路的例子(實 施形態2)的圖。圖7表示使與電壓電流變換電路并聯設置的旁路電路中的切換開關為開，作為電流輸入型的定位器使用的例子的圖。圖8表示使用具有和上位側系統間的通信功能的定位器(一般的電流輸入型的定位器)的系統的主要部分的構成的圖。圖9表示在電流輸入型的定位器的通信電路之前設置固定電阻器(電阻值小)，變化為電壓輸入型的定位器的例子的圖。圖10表示該定位器未連接負荷電阻地與電壓源側錯誤連接的狀態的圖。圖11表示在電流輸入型的定位器的通信電路之前設置固定電阻器(電阻值大)，變化為電壓輸入型的定位器的例子的圖。符號說明KlA 1D)…定位器；1_1…主體電路；1_2…通信電路；1_3…定電壓電路；1_4…電阻；1_5…電壓電流變換電路；1_6…旁路電路；1-7切換開關；2(2A、2B)···上位裝置；3 (3A、3B)…通信裝置；4…上位側系統；5 (5A、5B)…調節閥；6…負載電阻；L1、L2…傳輸路徑(一對電線)；LA···線；LA1···線LA的上位側系統側；LA2···線LA的通信電路側；CB···過電流防止電路；Q1···第I晶體管；Q2···第2晶體管；R1···第I電阻；R2···第2電阻；D1···二極管。
具體實施例方式以下，根據附圖對本發明的實施形態進行詳細地說明。(實施形態I)圖I表示使用本發明涉及的定位器的一實施形態(實施形態I)的系統的主要部分的構成的圖。在該圖中，與圖9相同的符號表示與參照圖9所說明的構成要素相同或者等同的構成要素，其說明省略。關于該系統，與圖9所示的系統相比較可知，在定位器I (IC)中設置電壓電流變換電路1-5來代替電阻1-4。在該電壓電流變換電路1-5中，配置有防止規定的電流值以上的電流流動的過電流防止電路CB。圖2表示電壓電流變換電路1-5的電路構成。該電壓電流變換電路1-5包括第I晶體管Q 1，所述第I晶體管Q I插入連接在通至通信電路的線LA中，其集電極被連接在線LA的上位側系統側LAl ；電阻為rl的第I電阻R1，其一端連接在第I晶體管Ql的發射極，其另一端連接在線LA的通信電路側LA2 ;第2電阻R2，其一端連接在第I晶體管Ql的集電極，其另一端連接在第I晶體管Ql的基極；第2晶體管Q2，其集電極連接在電阻為r2的第2電阻R2的另一端，其基極連接在第I晶體管Ql的發射極，其發射極連接在第I電阻Rl的另一端。又，在該實施形態中，電阻Rl的電阻值rl是20Ω、電阻R2的電阻值r2是IOkQ，通過后述的晶體管Q1、Q2的動作，如圖3所示，雖然至30mA為止線性的電流可以流動，但是在到達30mA的時刻，使該電流在30mA飽和，使得30mA以上的電流無法流動。即，將30mA作為設定電流值(切斷電流)，以限制設定電流值以上的電流流動。這時，在電壓電流變換電路1-5中，電流在晶體管Ql —電阻Rl的路徑流動。又，在該電壓電流變換電路1-5中，電阻Rl起到將電壓變換成電流的作用，對于該電阻Rl被附加的晶體管Ql、Q2以及電阻R2構成的電路結構構成過電流防止電路CB。
在該定位器IC中，來自上位裝置2B的直流電壓信號V通過電壓電流變換電路1-5中的電阻Rl被變換為電流，被傳送至主體電路1-1。由此，主體電路1-1基于由電壓電流變換電路1-5被變換的電流的值，即直流電流信號V/rl的值，控制調節閥5B的開閉。又，在該定位器IC中，來自通信裝置3B的交流電壓信號Vf通過電壓電流變換電路1-5中的電阻Rl被變換為電流，被傳送至電流輸入型的通信電路1-2。這時，通過被連接在線LI的負載電阻6，防止向電源側的通信信號的侵入，且在電壓電流變換電路1-5中，交流電壓信號Vf以幾乎原樣的形狀被變換為交流電流信號，被傳送至電流輸入型的通信電路 1_2。在圖5中表示該定位器IC未連接負荷電阻6地與電壓源側錯誤連接的狀態。這時，由于電壓電流變換電路1-5中的電阻Rl的值較小，所以向定位器IC的內部電路流入較大的電流。在這里，在流入的電流到達30mA前，集電極電流在晶體管Ql流動，在晶體管Q2中沒有電流流動(由于20 Ω X 29mA = O. 58V，晶體管Q2的Vbe不足O. 6V時無法工作，所以在晶體管Q2中沒有電流流動。)。電流達到30mA的話，20 Ω X 30mA = O. 6V，晶體管Q2的Vbe為O. 6V而開始工作，晶體管Q2的Vce間接近于0V。這是因為晶體管Ql的Vbc間接近于OV與不到O. 6V的情況相同，晶體管Ql不進行工作(OFF)。通過維持該平衡，控制經過電壓電流變換電路1-5的電流不超過30mA。像這樣，在本實施方式中，能夠提供以下這樣的定位器1C，僅通過在圖8中所示的一般的電流輸入型的定位器IA的通信電路1-2之前設置配置有過電流防止電路CB的電壓電流變換電路1-5，即使未連接負荷電阻6地與電壓源錯誤連接，也不會有過大電流流動，而且通信能夠不受妨礙地進行的，廉價的構成的輸入電壓型的定位器1C。又，在該實施方式中，雖然電壓電流變換電路1-5中的過電流的設定電流值為30mA，但是也不一定要限制在30mA。例如，通過改變電阻R1、R2的值，也可以將電壓電流變換電路1-5中的過電流的設定電流值設定為50mA等。又，如圖4所示，在電壓電流變換電路1-5中，也可以在電阻Rl和線LA的通信電路側LA2間設置二極管D1。這時，二極管Dl的陽極連接在電阻Rl的另一端，二極管Dl的陰極連接在線LA的通信電路側LA2。通過像這樣設置二極管D1，即使在和電壓源的連接的極性發生錯誤而反接的情況下，也可以可靠地防止過電流在定位器IC的內部電路流動。
(實施形態2)在圖I中所示的定位器IC使用電壓輸入型的定位器。將該定位器IC作為電流輸入型時，必須拆除電壓電流變換電路1-5。因此，在實施形態2中，如圖6所示，對于電壓電流變換電路1-5并聯設置旁路電路(短路電路)1-6，在該旁路電路1-6中設置有切換開關1-7。將該定位器I (ID)作為電壓輸入型的定位器使用的情況下，如圖6所示，切斷切換開關1-7。由此，旁路電路1-6的向電壓電流變換電路1-5的并聯連接無效，電壓電流變換電路1-5發揮功能，成為電壓輸入型的定位器。相對于此，將該定位器ID作為電流輸入型的定位器使用的情況下，如圖7所示，導通切換開關1-7。由此，旁路電路1-6的電壓電流變換電路1-5的并聯連接有效，電壓電流變換電路1-5不發揮功能，成為電流輸入型的定位器。
又，在上述的實施方式1、2中，雖然調節閥5B為電磁閥，然而向定位器1C、1D的電源的供給方式為現場總線方式，調節閥5B為比例閥也是可以的。又，在上述的實施方式1、2中，雖然根據需要將通信裝置3連接在傳輸路徑L1、L2間，但也可以是在上位裝置2和定位器I間進行通信的系統。產業上利用的可能性本發明的定位器作為控制調節閥的開度的設備，能夠用于過程控制等各種領域。
權利要求
1.一種定位器，其通過一對電線從上位側系統接受直流電信號，由該直流電信號生成自己的工作電源，另一方面根據所述直流電信號的值控制調節閥的開度，所述定位器的特征在于，具有 電流輸入型的通信電路，所述電流輸入型的通信電路接受從上位側系統疊加在所述直流電信號上而被傳送來的交流電信號；以及 電壓電流變換電路，所述電壓電流變換電路設置在所述通信電路之前，在來自所述上位側系統的直流電信號為電壓的情況下，將該電壓變換為電流，傳送至所述通信電路，所述電壓電流變換電路具有防止規定的電流值以上的電流流動的過電流防止電路。
2.如權利要求I所述的定位器，其特征在于，具有 相對所述電壓電流變換電路并聯連接的旁路電路； 使所述旁路電路的向所述電壓電流變換電路的并聯連接為有效/無效的切換開關。
3.如權利要求I或2所述的定位器，其特征在于， 所述電壓電流變換電路被插入連接在通至通信電路的線中， 所述電壓電流變換電路具有 第I晶體管，所述第I晶體管的集電極連接在所述線的所述上位側系統側； 第I電阻，其一端連接在所述第I晶體管的發射極，其另一端連接在所述線的所述通信電路側； 第2電阻，其一端連接在所述第I晶體管的集電極，其另一端連接在所述第I晶體管的基極；和 第2晶體管，所述第2晶體管的集電極連接在所述第2電阻的另一端，所述第2晶體管的基極連接在所述第I晶體管的發射極，所述第2晶體管的發射極連接在所述第I電阻的另一端。
4.如權利要求I或2所述的定位器，其特征在于， 所述電壓電流變換電路被插入連接在通至通信電路的線中， 所述電壓電流變換電路具有 第I晶體管，所述第I晶體管的集電極連接在所述線的所述上位側系統側； 第I電阻，其一端連接在所述第I晶體管的發射極； 二極管，所述二極管的陽極連接在所述第I電阻的另一端，所述二極管的陰極連接在所述線的所述通信電路側； 第2電阻，其一端連接在所述第I晶體管的集電極，其另一端連接在所述第I晶體管的基極；和 第2晶體管，所述第2晶體管的集電極連接在所述第2電阻的另一端，所述第2晶體管的基極連接在所述第I晶體管的發射極，所述第2晶體管的發射極連接在所述第I電阻的另一端。
全文摘要
本發明提供一種通過對一般的電流輸入型的定位器進行簡單地改進，即使未連接負載電阻地連接在電壓源側，也不會流動過大電流，且通信也能夠不受妏礙地進行，廉價的構成的電壓輸入型的定位器。在通信電路(1-2)之前設置電壓電流變換電路(1-5)。在電壓電流變換電路(1-5)中配置有過電流防止電路(CB)。電壓電流變換電路(1-5)將將直流電壓信號(V)變換為直流電流信號，將交流電壓信號(Vf)變換為交流電流信號。又，電壓電流變換電路(1-5)在定位器(1C)未連接負載電阻(6)地與電壓源側錯誤連接的情況下，可以將流向內部電路的過大電流抑制在規定的電流值以下(例如，30mA以下)。
文檔編號F16K31/02GK102734530SQ20121007635
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月21日 優先權日2011年3月30日
發明者奧田浩二 申請人:阿自倍爾株式會社