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公開番号2025163703
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067131
出願日2024-04-18
発明の名称間欠動作制御回路
出願人アズビル株式会社
代理人弁理士法人山王内外特許事務所
主分類G01R 19/25 20060101AFI20251023BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示技術は、4-20[mA]の信号を内部の電気回路を動作させるための電流源として使用し、かつ、ΔΣA/D変換方式のA/D変換回路を使用する、という条件下で、CPUの動作周波数を上げずに、消費電流制約を満たしつつ高精度AD値を取得するシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】本開示技術に係る間欠動作制御回路は、外部のセンサ(2000)と接続され、システム制御部(100)と、デルタシグマAD変換器(200)と、プロセッサ(300)と、SRAM(400)と、フラッシュメモリ(500)と、を含み、システム制御部(100)が、デルタシグマAD変換器(200)、プロセッサ(300)、SRAM(400)、フラッシュメモリ(500)、及びセンサ(2000)のそれぞれに対して、ActiveとInactiveとを切り替える指令を出す、というものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外部のセンサと接続され、
システム制御部と、デルタシグマＡＤ変換器と、プロセッサと、ＳＲＡＭと、フラッシュメモリと、を含み、
前記システム制御部が、前記デルタシグマＡＤ変換器、前記プロセッサ、前記ＳＲＡＭ、前記フラッシュメモリ、及び前記センサのそれぞれに対して、ＡｃｔｉｖｅとＩｎａｃｔｉｖｅとを切り替える指令を出す、
間欠動作制御回路。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記デルタシグマＡＤ変換器は、デルタシグマ変調部と、デジタルフィルタ部と、スケーリング部と、を備え、
前記デジタルフィルタ部は、ＳＩＮＣＦｉｌｔｅｒである、
請求項１に記載の間欠動作制御回路。
【請求項３】
前記デルタシグマＡＤ変換器の前段に備えられ、前記センサの出力をサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路を更に備える、
請求項１に記載の間欠動作制御回路。
【請求項４】
前記サンプルホールド回路は、少なくとも接続される前記センサの個数だけあり、それぞれが１つの対応する前記センサの出力をサンプリングしてホールドし、前記システム制御部により制御される選択回路で選択される、
請求項３に記載の間欠動作制御回路。
【請求項５】
前記スケーリング部は、前記デジタルフィルタ部の積算期間に応じて、スケーリングの係数を切り替える、
請求項２に記載の間欠動作制御回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示技術は、間欠動作制御回路に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
石油精製等の化学工業の技術分野において、製造プロセスの自動化に関する技術開発が多くなされている。製造プロセスの自動化に用いられる制御機器の多くは、アナログ信号の出力として４－２０［ｍＡ］（「ヨンニジュウ」と称されることもある）の規格が用いられる。この４－２０［ｍＡ］の出力が用いられることのメリットは、断線時に０［ｍＡ］になるため異常が分かりフェイルセーフであること、長距離の伝送でも減衰しにくいこと、２５０［Ω］の抵抗を利用することで容易に１－５［Ｖ］の電圧入力に変換できること、などが挙げられる。
【０００３】
工場、及び化学プラントの現場においては、製造プロセスの自動化に貢献すべく、多くの調整弁（「コントロールバルブ」とも称される）が用いられている。この調整弁は、バルブポジショナと称される制御器部分と、アクチュエータ（駆動部分）と、を有する。バルブポジショナは、単に「ポジショナ」と称されることもある。
バルブポジショナは、例えば、上位コントローラから、調整弁の開度を指示する制御信号として、上記の４－２０［ｍＡ］の規格に基づいた信号が入力される、という使われ方がよくなされる。
【０００４】
工場、及び化学プラントで用いられる調整弁等の自動化機器は、上位コントローラから送られる信号を、単なる制御信号としてのみならず、内部の電気回路を動作させるための電流源として使用することもある。
自動化機器が、４－２０［ｍＡ］の信号を、内部の電気回路を動作させるための電流源として使用する場合、電流が下限値の４［ｍＡ］であるときにおいても、内部の電気回路を正常に動作させなければならない。すなわち、このような自動化機器は、どのような条件下であっても、全体の消費電流を４［ｍＡ］未満に抑える必要がある。全体の消費電流を４［ｍＡ］未満に抑えられなかった場合に、自動化機器は、上位コントローラからの制御信号に基づいて正しく制御できないおそれも生じる。
【０００５】
このように、自動化機器が、４－２０［ｍＡ］の信号を、内部の電気回路を動作させるための電流源として使用する場合、自動化機器の消費電流を低く抑える設計は、非常に重要な課題である。なお、自動化機器が、４－２０［ｍＡ］の信号を、内部の電気回路を動作させるための電流源として使用する構成の場合、このような自動化機器は、信号端子が２つしか存在しないことから、「二線式」と称されることがある。
また、仮に自動化機器が、内部に電池等を保有して、４－２０［ｍＡ］の信号を内部の電気回路を動作させるための電流源として使用しない場合であっても、消費電流は製品寿命に関わるため、重要な設計課題であると言える。
【０００６】
工場、及び化学プラントの現場において用いられるセンサ類は、必ずしも、４－２０［ｍＡ］のアナログ信号を出力するものに限らない。工場、及び化学プラントの現場において用いられるシステムにおいて、複数種類の静電容量型センサを備えるものもある。
例えば、特許文献１には、容量型センサの容量値（アナログ値）をデジタルデータ化する信号変換部（例えば特許文献１の図５における「容量－デジタル変換部（２２）」を参照）を備える、インタフェース装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１３－８４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１において開示された信号変換部は、例えば、逐次比較型Ａ／Ｄ変換方式、ΔΣＡ／Ｄ変換方式（「デルタシグマＡ／Ｄ変換方式」と称する）、等により構成される。特に、高精度なセンシングが要求される場合、ΔΣＡ／Ｄ変換方式がよく用いられる。ここで、ΔΣＡ／Ｄ変換方式は、高精度なセンシングに向いているが、例えば、逐次比較型Ａ／Ｄ変換方式と比較して、消費電流が大きい、という欠点がある。
【０００９】
前述の調整弁を例にとると、調整弁は、弁の開度を検出するために、角度センサが用いられる。調整弁を駆動するためのいわゆる制御基板は、角度センサの出力であるアナログ信号を高精度に読み取るために、上記のΔΣＡ／Ｄ変換方式のＡ／Ｄ変換回路が搭載される。そして制御基板は、角度センサ、Ａ／Ｄ変換回路、その他ＣＰＵ、ＳＲＡＭ、及びＦＬＡＳＨ等の電子部品をアクティブにするための電流を要する。ここで、上記の文脈における「アクティブにする」の意味は、外部からエネルギーを供給しその機能を発揮できる状態にすること、簡単に言えば電源をＯＮにすること、と同じである。
【００１０】
工場、及び化学プラントで用いられる調整弁等の自動化機器において、４－２０［ｍＡ］の信号を内部の電気回路を動作させるための電流源として使用し、かつ、ΔΣＡ／Ｄ変換方式のＡ／Ｄ変換回路を使用する場合、従来の制御基板では、消費電流上限値の仕様が厳しく、低消費電流の動作周波数が低いＣＰＵしか用いることができない、という課題があった。なお、工場、及び化学プラントで用いられる調整弁等の自動化機器に対しては、μ秒単位の周期で制御を実現したい、という場合もある。
本開示技術は、４－２０［ｍＡ］の信号を内部の電気回路を動作させるための電流源として使用し、かつ、ΔΣＡ／Ｄ変換方式のＡ／Ｄ変換回路を使用する、という条件下で、ＣＰＵの動作周波数を上げずに、消費電流制約を満たしつつ高精度AD値を取得するシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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