ポジショナ
【課題】一般的な電流入力型のポジショナに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナを提供する。
【解決手段】通信回路１−２の前段に電圧電流変換回路１−５を設ける。電圧電流変換回路１−５は、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺが極低となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｓｉｇが高となるインピーダンス特性を有している。これにより、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺ（Ｚｆ＞＞Ｚ）で電流に変換され、電流入力型の通信回路１−２へ送られる。
【解決手段】通信回路１−２の前段に電圧電流変換回路１−５を設ける。電圧電流変換回路１−５は、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺが極低となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｓｉｇが高となるインピーダンス特性を有している。これにより、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺ（Ｚｆ＞＞Ｚ）で電流に変換され、電流入力型の通信回路１−２へ送られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のポジショナは、上位側システムより一対の電線を介して送られてくる４〜２０ｍＡの電流（直流の電流信号）で動作するように設計されている。例えば、調節弁を比例弁とし、上位側システムより４ｍＡの電流が送られてきた場合には比例弁の開度を０％とし、２０ｍＡの電流が送られてきた場合には比例弁の開度を１００％とする。
【０００３】
この場合、上位側システムからの供給電流は４ｍＡ（下限電流値）から２０ｍＡ（上限電流値）の範囲で変化するので、ポジショナの内部回路は上位側システムから供給される電流値として常に確保することの可能な４ｍＡ以下の電流より自己の動作電源を生成する。
【０００４】
ポジショナには上位側システムから調節弁に対する設定開度値が入力される。また、開度センサを介して調節弁の実開度値も得られる。したがって、ポジショナでは、調節弁の設定開度値と実開度値との関係を演算することによって、調節弁の異常診断や自己の異常診断などが可能である。このような異常診断機能をポジショナに設ければ、別途異常診断装置を設けなくてもよく、低コストでシステムの機能アップを図ることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような理由から、近年、ポジショナには、調節弁の弁開度制御という本来の機能に加えて、弁開度発信機能や調節弁の異常診断や自己の異常診断などの結果を上位側システムへ送信する機能を有するポジショナが提案されている。図６に上位側システムとの間の通信機能を有するポジショナを用いたシステムの要部の構成を示す。
【０００６】
図６において、１はポジショナ、２はポジショナ１と２線式の伝送路（一対の電線）Ｌ１，Ｌ２を介して接続された上位装置、３は伝送路Ｌ１，Ｌ２間に必要に応じて接続される通信装置、４は上位側システム、５は調節弁（比例弁）である。ポジショナ１は、本体回路１−１と、通信回路１−２と、定電圧回路１−３とを備えている。なお、この例の場合、上位側システム４は、上位装置２と通信装置３とで構成されている。
【０００７】
このシステムにおいて、上位装置２は、伝送路Ｌ１，Ｌ２を介して、４〜２０ｍＡの直流の電流信号Ｉをポジショナ１へ送る。ポジショナ１において、定電圧回路１−３は、上位装置２から送られてくる直流の電流信号Ｉより定電圧Ｖｐｏｓを生成し、通信回路１−２や本体回路１−１へ供給する。本体回路１−１は、上位装置２から送られてくる直流の電流信号Ｉの値に応じて、比例弁５の開度を制御する。また、比例弁５の異常診断や自己の異常診断などを行う。
【０００８】
通信装置３は、ポジショナ１への直流の電流信号Ｉに、通信用の交流の電流信号Ｉｆを重畳させる。ポジショナ１において、通信回路１−２は、電流入力型の通信回路であり、直流の電流信号Ｉに重畳されている交流の電流信号Ｉｆを抽出し、この交流の電流信号Ｉｆによって通知される通信装置３からの指令やデータを本体回路１−１へ伝える。また、通信回路１−２は、伝送路Ｌ１，Ｌ２の線間電圧を変化させることによって、本体回路１−１からの比例弁５の異常診断結果や自己の異常診断結果を通信装置３へ伝える。このような通信方式は特許文献２に開示されている。
【０００９】
ところで、最近では、比例弁のみならず、オン／オフ弁でも異常診断を行いたいという要求があり、ポジショナが適用される場合も見られる。但し、オン／オフ弁は全開と全閉の２位置制御でよいので、通常は電磁弁が使用されるのが一般的であり、またその電磁弁を動作させるために一対の電線からは直流の電圧信号（通常、０〜２４Ｖ）が入力されるようになっている。そこで、このようなオン／オフ弁の弁開度を制御するポジショナの内部回路は電圧入力対応にする必要がある。
【００１０】
例えば、特許文献２において、一方の通信装置をポジショナ、他方の通信装置を上位装置とすれば、上位装置からは所定の範囲で変動する直流の電圧信号に通信用の交流の電圧信号を重畳させてポジショナ側に送信し、ポジショナ側は上位装置から受信した電圧信号のうち直流の電圧信号を抽出して、この直流の電圧信号の値に基づいて調節弁の開度を制御するとともに、上位装置へ帰還する線路電流を変化させることで、上位装置側に弁開度や異常診断結果を伝えることができる。この場合、ポジショナは、電圧入力対応となり、オン／オフ弁への適用が可能となる。また、上位側システムの電源を電流出力タイプ（ＡＯ：アナログアウトプット）ではなく、電圧出力タイプ（ＤＯ：デジタルアウトプット）として、比例弁の開度を制御することも可能となる。
【００１１】
なお、電圧出力タイプの電源を供給する方式は、フィールドバス方式と呼ばれており（例えば、特許文献３参照）、例えば９〜３２Ｖの電圧を上位側システムより供給する。
また、以下では、直流の電流信号を入力するタイプのポジショナを電流入力型のポジショナと呼び、直流の電圧信号を入力するタイプのポジショナを電圧入力型のポジショナと呼ぶ。
【００１２】
この場合、ポジショナを製造供給するメーカは、上位側システムとの間の通信機能を確保しつつ、オン／オフ弁に対応したり、フィールドバス方式に対応したりするために、電流入力型のポジショナと電圧入力型のポジショナの２機種を用意しなければならず、製造上の負担となる。また、電圧入力型のポジショナは、一般的な電流入力型のポジショナとは異なるものとして用意しておかなければならないので、高価となる。
【００１３】
そこで、この負担を解消すべく、１機種で、アナログ伝送路からの電流入力にもフィールドバス伝送路からの電圧入力にも対応することが可能な兼用型のポジショナが特許文献４に開示されている。この兼用型のポジショナでは、アナログ伝送路と接続するインタフェース回路（Ｉ／Ｖブロック）と、フィールドバス伝送路と接続するインタフェース回路（ＦＢブロック）とを設け、このＩ／ＶブロックとＦＢブロックとを必要に応じて切り替えて使用するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１−１４１２０２号公報
【特許文献２】特開昭６１−０７０８２７号公報
【特許文献３】特開２００４−２２６０９２号公報（特許第４１８５３６９号）
【特許文献４】特開２００２−３６７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献４に開示されている兼用型のポジショナでは、Ｉ／ＶブロックとＦＢブロックとを別個に設けなければならず、その構成が複雑となって、電流入力型のポジショナや電圧入力型のポジショナよりも高価になってしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、本出願人は、図６に示した電流入力型のポジショナ１（１Ａ）において、通信回路１−２の前段に固定抵抗器１−４（図７参照）を設けることを考えた。なお、このポジショナ１（１Ｂ）を用いたシステムにおいて、上位側装置２（２Ｂ）は直流の電圧信号Ｖをポジショナ１Ｂへ送る。また、通信装置３（３Ｂ）はポジショナ１Ｂへの直流の電圧信号Ｖに通信用の交流の電圧信号Ｖｆを重畳させる。また、調節弁５（５Ｂ）は、電磁弁（オン／オフ弁）とする。
【００１７】
このポジショナ１Ｂでは、上位装置２Ｂからの直流の電圧信号Ｖが固定抵抗器１−４で電流に変換され、本体回路１−１へ送られる。これにより、本体回路１−１は、固定抵抗器１−４で変換された電流の値、すなわち直流の電圧信号Ｖの値に基づいて、調節弁５Ｂの開閉を制御する。
【００１８】
しかし、このポジショナ１Ｂでは、固定抵抗器１−４の抵抗値ｒが大きいため、入力ラインでの交流の電圧信号Ｖｆに対するインピーダンスが電源側に比較して高くなりすぎて、変換される電流が小さくなり、通信ができなくなってしまう。なお、通常は、電源側に、電源側への通信信号の侵入を防ぐため、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｆが中となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｄｃが極低となるインピーダンス特性を有する通信フィルタ６を設けるが、このような通信フィルタ６を設けても、Ｚｆ＜＜ｒであるため、通信可能とはならない。
【００１９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、一般的な電流入力型のポジショナに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような目的を達成するために本発明は、上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、上位側システムから直流の電気信号に重畳して送られてくる交流の電気信号を受信する電流入力型の通信回路と、通信回路の前段に設けられ、上位側システムからの直流の電気信号が電圧である場合、この電圧を電流に変換して通信回路に送る電圧電流変換回路とを備え、電圧電流変換回路は、直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、交流の電気信号に対するインピーダンスが直流の電気信号に対するインピーダンスよりも低い特性を有することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、上位側システムから直流の電圧信号（直流の電気信号）に重畳して交流の電圧信号（交流の電気信号）が送られてくると、電圧電流変換回路は、直流の電圧信号を高いインピーダンスによって直流の電流信号に変換し、交流の電圧信号を低いインピーダンスによってほゞそのままの形で交流の電流信号に変換する。電圧電流変換回路で変換された交流の電流信号は電流入力型の通信回路に送られる。
【００２２】
なお、本発明における電圧電流変換回路は、コンデンサと抵抗との並列回路で構成したり、インダクタンスとコンデンサとの直列回路と抵抗との並列回路で構成したりすることが可能である。
【００２３】
また、電圧電流変換回路に対して並列にバイパス回路を接続し、このバイパス回路の電圧電流変換回路への並列接続を有効／無効とする切替スイッチを設けるようにしてもよい。この場合、バイパス回路の電圧電流変換回路への並列接続を有効とすると、電圧電流変換回路が機能しなくなり、電流入力型のポジショナが得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通信回路の前段に、直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、交流の電気信号に対するインピーダンスが低い特性を有する電圧電流変換回路を設けたので、直流の電圧信号が高いインピーダンスによって直流の電流信号に変換され、交流の電圧信号が低いインピーダンスによってほゞそのままの形で交流の電流信号に変換されるものとなり、一般的な電流入力型のポジショナに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るポジショナの一実施の形態（実施の形態１）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。
【図２】このシステムにおけるポジショナの通信回路の前段に設けられる電圧電流変換回路の具体例を示す図である。
【図３】この電圧電流変換回路の具体例におけるインピーダンスＺの周波数特性を示す図である。
【図４】電圧電流変換回路に対して並列に切替スイッチを介してバイパス回路を設けた例（実施の形態２）を示す図である。
【図５】電圧電流変換回路に並列に設けられたバイパス回路中の切替スイッチをオンとし電流入力型のポジショナとして使用した例を示す図である。
【図６】上位側システムとの間の通信機能を有するポジショナ（一般的な電流入力型のポジショナ）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。
【図７】電流入力型のポジショナの通信回路の前段に固定抵抗器を設けて電圧入力型のポジショナに変更しようとした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るポジショナの一実施の形態（実施の形態１）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２７】
このシステムでは、図７に示したシステムと比較して分かるように、ポジショナ１（１Ｃ）に抵抗１−４に替えて電圧電流変換回路１−５を設けている。この電圧電流変換回路１−５は、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺが極低となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｓｉｇが高となるインピーダンス特性を有している。
【００２８】
図２に電圧電流変換回路１−５の具体例を示す。図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５はコンデンサＣと抵抗Ｒとの並列回路とされている。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５はインダクタンスＬとコンデンサＣとの直列回路と抵抗Ｒとの並列回路とされている。
【００２９】
このポジショナ１Ｃでは、上位装置２Ｂからの直流の電圧信号Ｖが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺｓｉｇで電流に変換され、すなわちＤＣ信号に対して高くなるインピーダンスＺｓｉｇで電流に変換され、本体回路１−１へ送られる。これにより、本体回路１−１は、電圧電流変換回路１−５で変換された電流の値、すなわち直流の電圧信号Ｖの値に基づいて、調節弁５Ｂの開閉を制御する。
【００３０】
また、このポジショナ１Ｃでは、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺで電流に変換され、すなわち通信信号に対して極低となるインピーダンスＺで電流に変換され、電流入力型の通信回路１−２に送られる。この場合、Ｚｆ＞＞Ｚであるため、電源側への通信信号の侵入が防がれるとともに、電圧電流変換回路１−５において交流の電圧信号Ｖｆがほゞそのままの形で交流の電流信号に変換され、電流入力型の通信回路１−２へ送られることになる。
【００３１】
図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺの周波数特性を図３（ａ）に示す。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺの周波数特性を図３（ｂ）に示す。図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５では、図３（ａ）に示されるように、コンデンサＣと抵抗Ｒの値を適切に設定することによって、通信周波数ｆｃｏｍを含む所定値以上の周波数に対してインピーダンスＺを極低とすることができる。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５では、図３（ｂ）に示されるように、コンデンサＣと抵抗ＲとインダクタンスＬの値を適切に設定することによって、通信周波数ｆｃｏｍを中心としてインピーダンスＺを極低とすることができる。
【００３２】
以上の説明から分かるように、この実施の形態１のポジショナ１Ｃは、図６に示した一般的な電流入力型のポジショナ１Ａの通信回路１−２の前段にＣＲやＣＲＬで構成された電圧電流変換回路１−５を設けるだけで、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆを受信することができるようになり、通信装置３Ｂとの間の通信が可能となる。このようにして、本実施の形態では、一般的な電流入力型のポジショナ１Ａに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナ１Ｃを提供することができる。
【００３３】
〔実施の形態２〕
図１に示したポジショナ１Ｃは電圧入力型のポジショナとして使用される。このポジショナ１Ｃを電流入力型にするには電圧電流変換回路１−５を取り外さなければならない。そこで、実施の形態２では、図４に示すように、電圧電流変換回路１−５に対して並列にバイパス回路（短絡回路）１−６を設け、このバイパス回路１−６中に切替スイッチ１−７を設けている。
【００３４】
このポジショナ１（１Ｄ）を電圧入力型のポジショナとして使用する場合には、図４に示されるように、切替スイッチ１−７をオフとする。これにより、バイパス回路１−６の電圧電流変換回路１−５への並列接続が無効とされ、電圧電流変換回路１−５が機能し、電圧入力型のポジショナとなる。
【００３５】
これに対し、ポジショナ１Ｄを電流入力型のポジショナとして使用する場合には、図５に示されるように、切替スイッチ１−７をオンとする。これにより、バイパス回路１−６の電圧電流変換回路１−５への並列接続が有効とされ、電圧電流変換回路１−５が機能しなくなり、電流入力型のポジショナとなる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１，２では、調節弁５Ｂを電磁弁としたが、ポジショナ１Ｃ，１Ｄへの電源の供給方式をフィールドバス方式とし、調節弁５Ｂを比例弁とするようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態１，２では、通信装置３を伝送路Ｌ１，Ｌ２間に必要に応じて接続するようにしたが、上位装置３とポジショナ１との間で通信が行われるシステムであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のポジショナは、調節弁の開度を制御する機器として、プロセス制御など様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１（１Ａ〜１Ｄ）…ポジショナ、１−１…本体回路、１−２…通信回路、１−３…定電圧回路、１−４…抵抗、１−５…電圧電流変換回路、１−６…バイパス回路、１−７…切替スイッチ、２（２Ａ，２Ｂ）…上位装置、３（３Ａ，３Ｂ）…通信装置、４…上位側システム、５（５Ａ，５Ｂ）…調節弁、６…通信フィルタ、Ｌ１，Ｌ２…伝送路（一対の電線）、Ｒ…抵抗、Ｃ…コンデンサ、Ｌ…インダクタンス。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のポジショナは、上位側システムより一対の電線を介して送られてくる４〜２０ｍＡの電流（直流の電流信号）で動作するように設計されている。例えば、調節弁を比例弁とし、上位側システムより４ｍＡの電流が送られてきた場合には比例弁の開度を０％とし、２０ｍＡの電流が送られてきた場合には比例弁の開度を１００％とする。
【０００３】
この場合、上位側システムからの供給電流は４ｍＡ（下限電流値）から２０ｍＡ（上限電流値）の範囲で変化するので、ポジショナの内部回路は上位側システムから供給される電流値として常に確保することの可能な４ｍＡ以下の電流より自己の動作電源を生成する。
【０００４】
ポジショナには上位側システムから調節弁に対する設定開度値が入力される。また、開度センサを介して調節弁の実開度値も得られる。したがって、ポジショナでは、調節弁の設定開度値と実開度値との関係を演算することによって、調節弁の異常診断や自己の異常診断などが可能である。このような異常診断機能をポジショナに設ければ、別途異常診断装置を設けなくてもよく、低コストでシステムの機能アップを図ることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような理由から、近年、ポジショナには、調節弁の弁開度制御という本来の機能に加えて、弁開度発信機能や調節弁の異常診断や自己の異常診断などの結果を上位側システムへ送信する機能を有するポジショナが提案されている。図６に上位側システムとの間の通信機能を有するポジショナを用いたシステムの要部の構成を示す。
【０００６】
図６において、１はポジショナ、２はポジショナ１と２線式の伝送路（一対の電線）Ｌ１，Ｌ２を介して接続された上位装置、３は伝送路Ｌ１，Ｌ２間に必要に応じて接続される通信装置、４は上位側システム、５は調節弁（比例弁）である。ポジショナ１は、本体回路１−１と、通信回路１−２と、定電圧回路１−３とを備えている。なお、この例の場合、上位側システム４は、上位装置２と通信装置３とで構成されている。
【０００７】
このシステムにおいて、上位装置２は、伝送路Ｌ１，Ｌ２を介して、４〜２０ｍＡの直流の電流信号Ｉをポジショナ１へ送る。ポジショナ１において、定電圧回路１−３は、上位装置２から送られてくる直流の電流信号Ｉより定電圧Ｖｐｏｓを生成し、通信回路１−２や本体回路１−１へ供給する。本体回路１−１は、上位装置２から送られてくる直流の電流信号Ｉの値に応じて、比例弁５の開度を制御する。また、比例弁５の異常診断や自己の異常診断などを行う。
【０００８】
通信装置３は、ポジショナ１への直流の電流信号Ｉに、通信用の交流の電流信号Ｉｆを重畳させる。ポジショナ１において、通信回路１−２は、電流入力型の通信回路であり、直流の電流信号Ｉに重畳されている交流の電流信号Ｉｆを抽出し、この交流の電流信号Ｉｆによって通知される通信装置３からの指令やデータを本体回路１−１へ伝える。また、通信回路１−２は、伝送路Ｌ１，Ｌ２の線間電圧を変化させることによって、本体回路１−１からの比例弁５の異常診断結果や自己の異常診断結果を通信装置３へ伝える。このような通信方式は特許文献２に開示されている。
【０００９】
ところで、最近では、比例弁のみならず、オン／オフ弁でも異常診断を行いたいという要求があり、ポジショナが適用される場合も見られる。但し、オン／オフ弁は全開と全閉の２位置制御でよいので、通常は電磁弁が使用されるのが一般的であり、またその電磁弁を動作させるために一対の電線からは直流の電圧信号（通常、０〜２４Ｖ）が入力されるようになっている。そこで、このようなオン／オフ弁の弁開度を制御するポジショナの内部回路は電圧入力対応にする必要がある。
【００１０】
例えば、特許文献２において、一方の通信装置をポジショナ、他方の通信装置を上位装置とすれば、上位装置からは所定の範囲で変動する直流の電圧信号に通信用の交流の電圧信号を重畳させてポジショナ側に送信し、ポジショナ側は上位装置から受信した電圧信号のうち直流の電圧信号を抽出して、この直流の電圧信号の値に基づいて調節弁の開度を制御するとともに、上位装置へ帰還する線路電流を変化させることで、上位装置側に弁開度や異常診断結果を伝えることができる。この場合、ポジショナは、電圧入力対応となり、オン／オフ弁への適用が可能となる。また、上位側システムの電源を電流出力タイプ（ＡＯ：アナログアウトプット）ではなく、電圧出力タイプ（ＤＯ：デジタルアウトプット）として、比例弁の開度を制御することも可能となる。
【００１１】
なお、電圧出力タイプの電源を供給する方式は、フィールドバス方式と呼ばれており（例えば、特許文献３参照）、例えば９〜３２Ｖの電圧を上位側システムより供給する。
また、以下では、直流の電流信号を入力するタイプのポジショナを電流入力型のポジショナと呼び、直流の電圧信号を入力するタイプのポジショナを電圧入力型のポジショナと呼ぶ。
【００１２】
この場合、ポジショナを製造供給するメーカは、上位側システムとの間の通信機能を確保しつつ、オン／オフ弁に対応したり、フィールドバス方式に対応したりするために、電流入力型のポジショナと電圧入力型のポジショナの２機種を用意しなければならず、製造上の負担となる。また、電圧入力型のポジショナは、一般的な電流入力型のポジショナとは異なるものとして用意しておかなければならないので、高価となる。
【００１３】
そこで、この負担を解消すべく、１機種で、アナログ伝送路からの電流入力にもフィールドバス伝送路からの電圧入力にも対応することが可能な兼用型のポジショナが特許文献４に開示されている。この兼用型のポジショナでは、アナログ伝送路と接続するインタフェース回路（Ｉ／Ｖブロック）と、フィールドバス伝送路と接続するインタフェース回路（ＦＢブロック）とを設け、このＩ／ＶブロックとＦＢブロックとを必要に応じて切り替えて使用するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１−１４１２０２号公報
【特許文献２】特開昭６１−０７０８２７号公報
【特許文献３】特開２００４−２２６０９２号公報（特許第４１８５３６９号）
【特許文献４】特開２００２−３６７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献４に開示されている兼用型のポジショナでは、Ｉ／ＶブロックとＦＢブロックとを別個に設けなければならず、その構成が複雑となって、電流入力型のポジショナや電圧入力型のポジショナよりも高価になってしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、本出願人は、図６に示した電流入力型のポジショナ１（１Ａ）において、通信回路１−２の前段に固定抵抗器１−４（図７参照）を設けることを考えた。なお、このポジショナ１（１Ｂ）を用いたシステムにおいて、上位側装置２（２Ｂ）は直流の電圧信号Ｖをポジショナ１Ｂへ送る。また、通信装置３（３Ｂ）はポジショナ１Ｂへの直流の電圧信号Ｖに通信用の交流の電圧信号Ｖｆを重畳させる。また、調節弁５（５Ｂ）は、電磁弁（オン／オフ弁）とする。
【００１７】
このポジショナ１Ｂでは、上位装置２Ｂからの直流の電圧信号Ｖが固定抵抗器１−４で電流に変換され、本体回路１−１へ送られる。これにより、本体回路１−１は、固定抵抗器１−４で変換された電流の値、すなわち直流の電圧信号Ｖの値に基づいて、調節弁５Ｂの開閉を制御する。
【００１８】
しかし、このポジショナ１Ｂでは、固定抵抗器１−４の抵抗値ｒが大きいため、入力ラインでの交流の電圧信号Ｖｆに対するインピーダンスが電源側に比較して高くなりすぎて、変換される電流が小さくなり、通信ができなくなってしまう。なお、通常は、電源側に、電源側への通信信号の侵入を防ぐため、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｆが中となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｄｃが極低となるインピーダンス特性を有する通信フィルタ６を設けるが、このような通信フィルタ６を設けても、Ｚｆ＜＜ｒであるため、通信可能とはならない。
【００１９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、一般的な電流入力型のポジショナに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような目的を達成するために本発明は、上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、上位側システムから直流の電気信号に重畳して送られてくる交流の電気信号を受信する電流入力型の通信回路と、通信回路の前段に設けられ、上位側システムからの直流の電気信号が電圧である場合、この電圧を電流に変換して通信回路に送る電圧電流変換回路とを備え、電圧電流変換回路は、直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、交流の電気信号に対するインピーダンスが直流の電気信号に対するインピーダンスよりも低い特性を有することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、上位側システムから直流の電圧信号（直流の電気信号）に重畳して交流の電圧信号（交流の電気信号）が送られてくると、電圧電流変換回路は、直流の電圧信号を高いインピーダンスによって直流の電流信号に変換し、交流の電圧信号を低いインピーダンスによってほゞそのままの形で交流の電流信号に変換する。電圧電流変換回路で変換された交流の電流信号は電流入力型の通信回路に送られる。
【００２２】
なお、本発明における電圧電流変換回路は、コンデンサと抵抗との並列回路で構成したり、インダクタンスとコンデンサとの直列回路と抵抗との並列回路で構成したりすることが可能である。
【００２３】
また、電圧電流変換回路に対して並列にバイパス回路を接続し、このバイパス回路の電圧電流変換回路への並列接続を有効／無効とする切替スイッチを設けるようにしてもよい。この場合、バイパス回路の電圧電流変換回路への並列接続を有効とすると、電圧電流変換回路が機能しなくなり、電流入力型のポジショナが得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通信回路の前段に、直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、交流の電気信号に対するインピーダンスが低い特性を有する電圧電流変換回路を設けたので、直流の電圧信号が高いインピーダンスによって直流の電流信号に変換され、交流の電圧信号が低いインピーダンスによってほゞそのままの形で交流の電流信号に変換されるものとなり、一般的な電流入力型のポジショナに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るポジショナの一実施の形態（実施の形態１）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。
【図２】このシステムにおけるポジショナの通信回路の前段に設けられる電圧電流変換回路の具体例を示す図である。
【図３】この電圧電流変換回路の具体例におけるインピーダンスＺの周波数特性を示す図である。
【図４】電圧電流変換回路に対して並列に切替スイッチを介してバイパス回路を設けた例（実施の形態２）を示す図である。
【図５】電圧電流変換回路に並列に設けられたバイパス回路中の切替スイッチをオンとし電流入力型のポジショナとして使用した例を示す図である。
【図６】上位側システムとの間の通信機能を有するポジショナ（一般的な電流入力型のポジショナ）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。
【図７】電流入力型のポジショナの通信回路の前段に固定抵抗器を設けて電圧入力型のポジショナに変更しようとした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るポジショナの一実施の形態（実施の形態１）を用いたシステムの要部の構成を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２７】
このシステムでは、図７に示したシステムと比較して分かるように、ポジショナ１（１Ｃ）に抵抗１−４に替えて電圧電流変換回路１−５を設けている。この電圧電流変換回路１−５は、通信信号（交流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺが極低となり、ＤＣ信号（直流の電気信号）に対してそのインピーダンスＺｓｉｇが高となるインピーダンス特性を有している。
【００２８】
図２に電圧電流変換回路１−５の具体例を示す。図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５はコンデンサＣと抵抗Ｒとの並列回路とされている。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５はインダクタンスＬとコンデンサＣとの直列回路と抵抗Ｒとの並列回路とされている。
【００２９】
このポジショナ１Ｃでは、上位装置２Ｂからの直流の電圧信号Ｖが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺｓｉｇで電流に変換され、すなわちＤＣ信号に対して高くなるインピーダンスＺｓｉｇで電流に変換され、本体回路１−１へ送られる。これにより、本体回路１−１は、電圧電流変換回路１−５で変換された電流の値、すなわち直流の電圧信号Ｖの値に基づいて、調節弁５Ｂの開閉を制御する。
【００３０】
また、このポジショナ１Ｃでは、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆが電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺで電流に変換され、すなわち通信信号に対して極低となるインピーダンスＺで電流に変換され、電流入力型の通信回路１−２に送られる。この場合、Ｚｆ＞＞Ｚであるため、電源側への通信信号の侵入が防がれるとともに、電圧電流変換回路１−５において交流の電圧信号Ｖｆがほゞそのままの形で交流の電流信号に変換され、電流入力型の通信回路１−２へ送られることになる。
【００３１】
図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺの周波数特性を図３（ａ）に示す。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５におけるインピーダンスＺの周波数特性を図３（ｂ）に示す。図２（ａ）に示した電圧電流変換回路１−５では、図３（ａ）に示されるように、コンデンサＣと抵抗Ｒの値を適切に設定することによって、通信周波数ｆｃｏｍを含む所定値以上の周波数に対してインピーダンスＺを極低とすることができる。図２（ｂ）に示した電圧電流変換回路１−５では、図３（ｂ）に示されるように、コンデンサＣと抵抗ＲとインダクタンスＬの値を適切に設定することによって、通信周波数ｆｃｏｍを中心としてインピーダンスＺを極低とすることができる。
【００３２】
以上の説明から分かるように、この実施の形態１のポジショナ１Ｃは、図６に示した一般的な電流入力型のポジショナ１Ａの通信回路１−２の前段にＣＲやＣＲＬで構成された電圧電流変換回路１−５を設けるだけで、通信装置３Ｂからの交流の電圧信号Ｖｆを受信することができるようになり、通信装置３Ｂとの間の通信が可能となる。このようにして、本実施の形態では、一般的な電流入力型のポジショナ１Ａに対する簡単な変更で、通信を行うことが可能な安価な構成の電圧入力型のポジショナ１Ｃを提供することができる。
【００３３】
〔実施の形態２〕
図１に示したポジショナ１Ｃは電圧入力型のポジショナとして使用される。このポジショナ１Ｃを電流入力型にするには電圧電流変換回路１−５を取り外さなければならない。そこで、実施の形態２では、図４に示すように、電圧電流変換回路１−５に対して並列にバイパス回路（短絡回路）１−６を設け、このバイパス回路１−６中に切替スイッチ１−７を設けている。
【００３４】
このポジショナ１（１Ｄ）を電圧入力型のポジショナとして使用する場合には、図４に示されるように、切替スイッチ１−７をオフとする。これにより、バイパス回路１−６の電圧電流変換回路１−５への並列接続が無効とされ、電圧電流変換回路１−５が機能し、電圧入力型のポジショナとなる。
【００３５】
これに対し、ポジショナ１Ｄを電流入力型のポジショナとして使用する場合には、図５に示されるように、切替スイッチ１−７をオンとする。これにより、バイパス回路１−６の電圧電流変換回路１−５への並列接続が有効とされ、電圧電流変換回路１−５が機能しなくなり、電流入力型のポジショナとなる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１，２では、調節弁５Ｂを電磁弁としたが、ポジショナ１Ｃ，１Ｄへの電源の供給方式をフィールドバス方式とし、調節弁５Ｂを比例弁とするようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態１，２では、通信装置３を伝送路Ｌ１，Ｌ２間に必要に応じて接続するようにしたが、上位装置３とポジショナ１との間で通信が行われるシステムであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のポジショナは、調節弁の開度を制御する機器として、プロセス制御など様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１（１Ａ〜１Ｄ）…ポジショナ、１−１…本体回路、１−２…通信回路、１−３…定電圧回路、１−４…抵抗、１−５…電圧電流変換回路、１−６…バイパス回路、１−７…切替スイッチ、２（２Ａ，２Ｂ）…上位装置、３（３Ａ，３Ｂ）…通信装置、４…上位側システム、５（５Ａ，５Ｂ）…調節弁、６…通信フィルタ、Ｌ１，Ｌ２…伝送路（一対の電線）、Ｒ…抵抗、Ｃ…コンデンサ、Ｌ…インダクタンス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、
前記上位側システムから前記直流の電気信号に重畳して送られてくる交流の電気信号を受信する電流入力型の通信回路と、
前記通信回路の前段に設けられ、前記上位側システムからの直流の電気信号が電圧である場合、この電圧を電流に変換して前記通信回路に送る電圧電流変換回路とを備え、
前記電圧電流変換回路は、前記直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、前記交流の電気信号に対するインピーダンスが前記直流の電気信号に対するインピーダンスよりも低い特性を有する
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項２】
請求項１に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記電圧電流変換回路への並列接続を有効／無効とする切替スイッチと
を備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路は、コンデンサと抵抗との並列回路である
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路は、インダクタンスとコンデンサとの直列回路と抵抗との並列回路である
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項１】
上位側システムより一対の電線を介して直流の電気信号を受け、この直流の電気信号から自己の動作電源を生成する一方、その直流の電気信号の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、
前記上位側システムから前記直流の電気信号に重畳して送られてくる交流の電気信号を受信する電流入力型の通信回路と、
前記通信回路の前段に設けられ、前記上位側システムからの直流の電気信号が電圧である場合、この電圧を電流に変換して前記通信回路に送る電圧電流変換回路とを備え、
前記電圧電流変換回路は、前記直流の電気信号に対するインピーダンスが高く、前記交流の電気信号に対するインピーダンスが前記直流の電気信号に対するインピーダンスよりも低い特性を有する
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項２】
請求項１に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記電圧電流変換回路への並列接続を有効／無効とする切替スイッチと
を備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路は、コンデンサと抵抗との並列回路である
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載されたポジショナにおいて、
前記電圧電流変換回路は、インダクタンスとコンデンサとの直列回路と抵抗との並列回路である
ことを特徴とするポジショナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２０７７５５（Ｐ２０１２−２０７７５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５０６２（Ｐ２０１１−７５０６２）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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