信号変換器とは?

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自動制御は検出器やセンサーからの信号を読み取り、目標値に近づくように操作量を制御します。検出器やセンサーは温度や圧力・流量といった物理量を、電気信号に変換し制御部へ信号を送るのですが、この信号は統一されていないと、非常に扱いにくいので信号変換器で電気信号を統一する必要があります。このページでは、「信号変換器」について初心者の方でもわかりやすいように、やさしく解説しています。

信号変換器の種類と特徴

センサ入力変換器

検出器で検出された温度や圧力・流量といった物理量は、電気信号に変換する装置です。この信号は統一されていないと、非常に扱いにくいのでセンサ入力変換器で扱いやすい電気信号に統一しています。

センサ入力変換器には、検出器と一体になったものと、検出器とは別々になったものがあります。尚、計装用標準信号(統一信号)である、直流信号DC4-20mAを出力するものが大半です。

アイソレータ

信号絶縁器のことです。入力信号と出力信号の間を絶縁する機能をもった変換器です。信号を絶縁するため、入力信号と出力信号がそれぞれ個別の電位になった場合でも直流信号を正確に伝送できる機能をもっています。

例えば、1つの信号を2つの機器に取り込むとき、工業計装では標準信号であるDC4~20mAを使用して直列に接続することがあります。その場合、電流の回り込みがおき、機器の一方に信号が流れないといった現象が起こることがあります。そのような信号の回り込みを防止します。

又、ノイズなどが原因でセンサーが不具合を起こしたとき、絶縁されていないとメータやシーケンサーに悪影響を及ぼすことがあります機器の保護用にも使われます。

特性変換器

センサからの出力特性が直線的でない信号を直線化する変換器です。例えば、流量計が出力する特性は、完全に比例していません。これを、リニアライザーや演算器によって正比例するように修正変換して出力します。

特性変換器で直線性を持たせ、統一信号に変換することで、制御回路に取り込むことができます。
又、2つの信号を受信し、それらの和や差、乗などに比例する信号を出力する演算器などもあります。

特性変換器

主な使用方法として
・信号形態変換(Pt100Ω→4-20mAなど)
・信号レベル変換(DC0-1V→0-10Vなど)
・リニアライズ(非直線データ→直線化)
・フィルタリング(ノイズ除去)
・信号絶縁(アイソレーション、責任分界のため)
などがあります。信号変換器は、センサーの出力に合わせて、たくさんの種類があります。

パルス変換器

積算流量計や電力量計、カウンターなどはパルス信号を出力します。このパルス信号を、メータなどのアナログ機器で表示させるには変換する必要があります。又、逆にアナログ信号をパルス変換するものもあります。

警報設定器(アラームセッタ)

センサーからのアナログ信号に設定値(リミット)を持たせ、信号がある設定値を越えた、または下がったときに警報を出力します。

AD/DA変換器

アナログデータとデジタルデータを変換するものです。

AD変換は、コンピュータやシーケンサーにアナログ値を取り込む場合に使われます。

DA変換は、コンピュータやシーケンサーからの指令をアナログ機器へ伝達するのに使われます。

 

信号変換器は電気信号を変換し統一する計装機器です。一般的には計装用標準信号(統一信号)である、直流信号DC4-20mAを出力するものが大半です。DC1-5Vも統一信号として使われていますが、DC4-20mA伝送はDC1-5V伝送に比べノイズの影響を受けにくいなどといった多くの利点があります。
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