JP6322147B2 - Electro-pneumatic positioner - Google Patents
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Description
この発明は、圧力センサを内蔵した電空ポジショナに関するものである。 The present invention relates to an electropneumatic positioner with a built-in pressure sensor.
従来より、調節弁に対して電空ポジショナを設け、この電空ポジショナによって調節弁の弁開度を調整するようにしている。この電空ポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する演算部と、この演算部が生成した制御出力をノズル背圧に変換する電空変換部と、この電空変換部が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するパイロットリレーとを備えている。 Conventionally, an electropneumatic positioner is provided for the control valve, and the valve opening of the control valve is adjusted by the electropneumatic positioner. This electro-pneumatic positioner calculates the deviation between the valve opening setting value sent from the host device and the actual opening value fed back from the control valve, and generates an electrical signal corresponding to this deviation as a control output. And a pilot that amplifies the nozzle back pressure converted by the electropneumatic converter and outputs it as an output air pressure to the control valve actuator. It has a relay.
このような電空ポジショナでは、圧力センサを内蔵し、この内蔵した圧力センサを用いて内部の空気の圧力を観測することで、その観測した値を各種の診断や制御に活用するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Such an electro-pneumatic positioner has a built-in pressure sensor and uses the built-in pressure sensor to observe the pressure of the internal air so that the observed value can be used for various diagnoses and controls. (For example, refer to Patent Document 1).
圧力センサを用いる場合、調節弁への空気圧信号が流れる空気回路に圧力センサを接続する必要がある。そのため、空気回路の構造や圧力センサが搭載されるプリント配線基板の形状に工夫が求められる。また、電空ポジショナは常に防爆構造や小型化が求められる(例えば、特許文献2参照)。 When a pressure sensor is used, it is necessary to connect the pressure sensor to an air circuit through which an air pressure signal to the control valve flows. Therefore, a device is required for the structure of the air circuit and the shape of the printed wiring board on which the pressure sensor is mounted. In addition, the electropneumatic positioner is always required to have an explosion-proof structure and downsizing (for example, see Patent Document 2).
図2に従来の空気回路への圧力センサの接続構造の一例を示す。同図において、1は電空ポジショナの主要な電気部品(CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)など)が搭載されたメイン基板、2は調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部2−1,2−2が形成された空気回路形成部材、3は本体ケース(筐体)であり、本体ケース3はボディ3−1と蓋体3−2とからなる。
FIG. 2 shows an example of a connection structure of a pressure sensor to a conventional air circuit. In the figure, 1 is the main board on which the main electrical components of the electropneumatic positioner (CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), etc.) are mounted, 2 is the control valve An air
メイン基板1には、一方の面1a側に圧力センサS1,S2が搭載されており、他方の面1b側にCPUなどの主要な電気部品4が搭載されている。また、メイン基板1は、圧力センサS1,S2が溝部2−1,2−2内に密封された状態で位置するように、空気回路形成部材2に接合されている。メイン基板1と溝部2−1,2−2との間にはOリング5−1,5−2が装着されている。
On the
図3に従来の空気回路への圧力センサの接続構造の他の例を示す。同図において、図2と同一符号は図2を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。この接続構造では、メイン基板1とは別に、圧力センサS1,S2を搭載した圧力センサ専用基板6を設けており、メイン基板1と圧力センサ専用基板6との間をケーブル7で接続している。
FIG. 3 shows another example of a structure for connecting a pressure sensor to a conventional air circuit. 2, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG. 2, and the description thereof will be omitted. In this connection structure, a pressure sensor dedicated
すなわち、この接続構造では、圧力センサ専用基板6の一方の面6a側に圧力センサS1,S2を搭載し、溝部2−1,2−2内に圧力センサS1,S2が密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板6を空気回路形成部材2に接合しており、圧力センサ専用基板6の他方の面6bとメイン基板1の一方の面1aとを対向させ、その間を電源供給や通信信号用のケーブル7で接続している。なお、メイン基板1は、本体ケース3内に設けた保持部3−3に一方の面1aを固定することにより、圧力センサ専用基板6から隔絶させている。
That is, in this connection structure, the pressure sensors S1 and S2 are mounted on the one
しかしながら、従来の空気回路への圧力センサの接続構造によると、図2に示された接続構造では、メイン基板1に圧力センサS1,S2を搭載するようにしているため、メイン基板1上での圧力センサS1,S2の実装位置に制約があり、この制約された位置に実装された圧力センサS1,S2に対して空気回路を形成しなければならず、空気回路の構造が複雑となる。また、メイン基板1の交換時に空気回路との脱着が必要となり、空気回路との接続が不完全な場合、空気漏れが発生する虞がある。
However, according to the connection structure of the pressure sensor to the conventional air circuit, the pressure sensor S1 and S2 are mounted on the
また、図3に示された接続構造では、メイン基板1と圧力センサ専用基板6との間をつなぐケーブル7を必要とし、組み付け性が悪い。また、組み付け時に、ケーブル7を挟み込んで、切断してしまう可能性がある。また、本質安全防爆の要件を満たすために配慮が必要になる。
In addition, the connection structure shown in FIG. 3 requires a
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、空気回路の構造が複雑とならず、またメイン基板の交換時に空気回路との脱着が不要で、かつ組み付け性がよく、本質安全防爆の要件を満たし易い電空ポジショナを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such problems, and the object of the present invention is that the structure of the air circuit is not complicated, and it is not necessary to attach and detach the air circuit when replacing the main board. Another object is to provide an electropneumatic positioner that is easy to assemble and easily meets the requirements of intrinsically safe explosion protection.
このような目的を達成するために本発明は、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の開度を調整する電空ポジショナにおいて、 中央演算処理装置を含む電気部品が搭載されたメイン基板と、メイン基板と隔絶して設けられその一方の面に圧力センサが搭載された圧力センサ専用基板と、調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部が形成され、この溝部内に圧力センサが密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板が接合された空気回路形成部材とを備え、圧力センサ専用基板は、圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を備え、メイン基板は、圧力センサ専用基板の無線送信部からの圧力センサの出力を受信する無線受信部を備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides an electropneumatic positioner that converts an electrical signal into a pneumatic signal to adjust the opening of a control valve, and a main board on which an electrical component including a central processing unit is mounted. The pressure sensor dedicated board on which the pressure sensor is mounted on one side of the main board and the groove part serving as an air circuit through which the air pressure signal to the control valve flows are formed, and the pressure sensor is disposed in the groove part. An air circuit forming member to which a pressure sensor dedicated substrate is joined so as to be positioned in a sealed state, the pressure sensor dedicated substrate includes a wireless transmission unit that wirelessly transmits an output of the pressure sensor, and the main substrate is It is characterized by comprising a wireless receiver for receiving the output of the pressure sensor from the wireless transmitter of the pressure sensor dedicated board.
本発明において、圧力センサは圧力センサ専用基板に搭載され、この圧力センサ専用基板における圧力センサの出力が無線送信によってメイン基板に送られる。この構成において、圧力センサ専用基板における圧力センサの位置は制約を受けないので、空気回路形成部材における空気回路が複雑となることはない。また、圧力センサ専用基板をそのままとして、メイン基板のみを交換することができるので、空気回路との脱着も不要となる。また、圧力センサ専用基板とメイン基板との間は無線で接続されるので、組み付け性がよく、脱着による接続ミスの可能性を減らすことが可能となる。また、圧力センサ専用基板とメイン基板との間にはケーブルがないので、圧力センサ専用基板を充填剤で覆うなどして、本質安全防爆の要件を容易に満たすことが可能となる。 In the present invention, the pressure sensor is mounted on the pressure sensor dedicated board, and the output of the pressure sensor on the pressure sensor dedicated board is sent to the main board by wireless transmission. In this configuration, since the position of the pressure sensor on the pressure sensor dedicated substrate is not restricted, the air circuit in the air circuit forming member is not complicated. Further, since the main substrate can be replaced while the pressure sensor dedicated substrate is left as it is, the attachment / detachment with the air circuit is also unnecessary. In addition, since the pressure sensor dedicated board and the main board are connected wirelessly, the assemblability is good and the possibility of connection mistakes due to attachment / detachment can be reduced. In addition, since there is no cable between the pressure sensor dedicated board and the main board, the intrinsically safe explosion-proof requirement can be easily satisfied by covering the pressure sensor dedicated board with a filler.
本発明によれば、圧力センサを圧力センサ専用基板に搭載し、圧力センサ専用基板に圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を設け、メイン基板に圧力専用基板の無線送信部からの圧力センサの出力を受信する無線受信部を設けるようにしたので、空気回路の構造が複雑とならず、メイン基板の交換時に空気回路との脱着を不要とすると同時に、組み付け性をよくし、本質安全防爆の要件を満たし易くすることが可能となる。 According to the present invention, the pressure sensor is mounted on the pressure sensor dedicated substrate, the wireless sensor is provided on the pressure sensor dedicated substrate, and the pressure sensor from the wireless transmitter of the pressure dedicated substrate is provided on the main substrate. Since the wireless receiver that receives the output of the air circuit is provided, the structure of the air circuit is not complicated, and it is not necessary to attach or detach the air circuit when replacing the main circuit board. It is possible to make it easier to satisfy the requirements.
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。図1は本発明に係る電空ポジショナの一実施の形態の要部の構造(空気回路への圧力センサの接続構造)を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the structure of a main part of one embodiment of an electropneumatic positioner according to the present invention (connection structure of a pressure sensor to an air circuit).
図1において、11は電空ポジショナの主要な電気部品が搭載されたメイン基板、12は調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部12−1,12−2が形成された空気回路形成部材、13は本体ケース(筐体)、16は圧力センサS1,S2が搭載された圧力センサ専用基板であり、本体ケース13はボディ13−1と蓋体13−2と保持部13−3とからなる。本体ケース13や空気回路形成部材12は金属製とされている。
In FIG. 1, 11 is a main board on which main electric components of the electropneumatic positioner are mounted, and 12 is an air circuit formation in which grooves 12-1 and 12-2 are formed as air circuits through which air pressure signals to the control valve flow. A member, 13 is a main body case (housing), 16 is a pressure sensor dedicated board on which pressure sensors S1 and S2 are mounted, and the
圧力センサ専用基板16には、一方の面16a側に圧力センサS1,S2が搭載されており、圧力センサS1,S2が溝部12−1,12−2内に密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板16が空気回路形成部材12に接合されている。圧力センサ専用基板16と溝部12−1,12−2との間にはOリング15−1,15−2が装着されている。
Pressure sensor S1 and S2 are mounted on
メイン基板11は、その一方の面11aを下面として、本体ケース13内に設けられた保持部13−3に固定されている。保持部材13−3は、メイン基板11の一方の面11aの全体を受けるように、ケース13内に幅広く形成されている。これにより、メイン基板11は、保持部材13−3を間に挟んで、圧力センサ専用基板16から隔絶されている。メイン基板11の他方の面11b側には、CPU(中央演算処理装置)などの主要な電気部品14が搭載されている。
The
また、圧力センサ専用基板16には、他方の面16b側に圧力センサS1,S2の出力を無線送信する無線送信部17と、この無線送信部17に電源を供給するバッテリ18とが設けられており、メイン基板11には、他方の面11b側に圧力センサ専用基板16の無線送信部17から無線送信されてくる圧力センサS1,S2の出力を受信する無線受信部19が設けられている。本実施の形態において、無線送信部17と無線受信部19との間の無線通信は、ブルートゥース(登録商標)などの近距離無線通信によって行われる。
Further, the pressure sensor
また、ケース本体13内の保持部材13−3と空気回路形成部材12とで挟まれた空間には、充填剤20が満たされている。すなわち、ケース本体13内の保持部材13−3と空気回路形成部材12とで挟まれた空間において、圧力センサ専用基板16はその全体が充填剤20で覆われている。
The space between the holding member 13-3 and the air
この接続構造において、圧力センサ専用基板16は、圧力センサS1,S2の専用の基板として設けられているので、圧力センサS1,S2の実装位置は制約を受けることがない。このため、空気回路形成部材12における空気回路が複雑となることはない。また、圧力センサ専用基板16をそのままとして、メイン基板11のみを交換することができるので、空気回路との脱着も不要となる。このため、空気回路との接続が不完全となり、空気漏れが発生するというような問題は生じない。
In this connection structure, since the pressure sensor dedicated
また、この接続構造では、圧力センサ専用基板16とメイン基板11との間が無線で接続されるので、組み付け性がよく、脱着による接続ミスの可能性を減らすことができる。また、自由なレイアウトが可能であり、小型化、軽量化を図ることができる。
Further, in this connection structure, since the pressure sensor dedicated
また、この接続構造では、圧力センサ専用基板16とメイン基板11との間にはケーブルがないので、圧力センサ専用基板16の全体を充填剤20で覆うようにすることができており、本質安全防爆の要件を容易に満たすことができる。
In this connection structure, since there is no cable between the pressure sensor dedicated
なお、上述した実施の形態では、空気回路形成部材12を本体ケース13に対して独立した部材として設けるようにしているが、空気回路形成部材12を本体ケース13の一部としてもよいよい。すなわち、空気回路形成部材12を本体ケース13と一体化させてもよい。
In the above-described embodiment, the air
また、上述した実施の形態では、本体ケース13内に保持部13−3を設けるようにしているが、保持部材13−3を省略するようにしてもよい。すなわち、充填剤20を接着材として、メイン基板11を固定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the holding portion 13-3 is provided in the
また、保持部材13−3は、メイン基板11の全面を受ける保持部材ではなく、図3に示した保持部材3−3と同様のメイン基板11の周縁部を受ける保持部材であってもよい。また、本体ケース13や空気回路形成部材12は、樹脂製であっても構わない。
Further, the holding member 13-3 may not be a holding member that receives the entire surface of the
また、上述した実施の形態では、圧力センサ専用基板16にバッテリ18を設けるようにしたが、メイン基板11側から非接触で電力を供給するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
11…メイン基板、12…空気回路形成部材、12−1,12−2…溝部、13…本体ケース、13−1…ボディ、13−2…蓋体、13−3…保持部、14…電気部品、15−1,15−2…Oリング、16…圧力センサ専用基板、17…無線送信部、18…バッテリ、19…無線受信部、20…充填剤、S1,S2…圧力センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
中央演算処理装置を含む電気部品が搭載されたメイン基板と、
前記メイン基板と隔絶して設けられその一方の面に圧力センサが搭載された圧力センサ専用基板と、
前記調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部が形成され、この溝部内に前記圧力センサが密封された状態で位置するように、前記圧力センサ専用基板が接合された空気回路形成部材とを備え、
前記圧力センサ専用基板は、
前記圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を備え、
前記メイン基板は、
前記圧力センサ専用基板の無線送信部からの前記圧力センサの出力を受信する無線受信部を備える
ことを特徴とする電空ポジショナ。 In an electropneumatic positioner that converts the electrical signal into a pneumatic signal to adjust the opening of the control valve,
A main board on which electrical components including a central processing unit are mounted;
A pressure sensor dedicated board which is provided separately from the main board and has a pressure sensor mounted on one surface thereof;
An air circuit forming member in which a groove serving as an air circuit through which an air pressure signal to the control valve flows is formed, and the pressure sensor dedicated substrate is bonded so that the pressure sensor is sealed in the groove. With
The pressure sensor dedicated substrate is
A wireless transmission unit for wirelessly transmitting the output of the pressure sensor;
The main board is
An electro-pneumatic positioner comprising: a wireless receiver that receives an output of the pressure sensor from a wireless transmitter of the pressure sensor dedicated board.
前記圧力センサ専用基板は、充填剤で覆われている
ことを特徴とする電空ポジショナ。 In the electropneumatic positioner according to claim 1,
The electro-pneumatic positioner, wherein the pressure sensor substrate is covered with a filler.
前記空気回路形成部材は、
前記メイン基板や前記圧力センサ専用基板を含む前記電空ポジショナの主要部を収容する本体ケースの一部である
ことを特徴とする電空ポジショナ。 In the electropneumatic positioner according to claim 1 or 2,
The air circuit forming member is:
The electro-pneumatic positioner, which is a part of a main body case that houses a main part of the electro-pneumatic positioner including the main board and the pressure sensor dedicated board.
前記圧力センサ専用基板は、前記無線送信部に電源を供給するバッテリを備える
ことを特徴とする電空ポジショナ。 In the electropneumatic positioner according to any one of claims 1 to 3,
The electro-pneumatic positioner, wherein the pressure sensor dedicated board includes a battery that supplies power to the wireless transmission unit.
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