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JP6786331B2 - Electrical equipment - Google Patents
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Description

本発明は、各種の電気機器に関し、特に、電気機器内の負荷の変動による所定の機能への影響を少なくする手段を備える電気機器に関する。 The present invention relates to various electric devices, and more particularly to an electric device provided with means for reducing the influence of fluctuations in the load in the electric device on a predetermined function.

現在、各種の電気機器が多様な分野で使用されている。一般に、電気機器では、外来または内部発生のノイズなどの正常動作を阻害する因子によって、誤動作や、電気機器間の信号伝送における伝送エラーなどが引き起こされることがある。電気機器の正常な動作を得るために、ノイズなどを抑制する各種の試みがなされている。たとえば、特許文献1には、通信装置の通信ラインに通信波形を鈍らせるスルーレート制御回路を挿入して、電磁波ノイズの発生源となる通信波形中の高調波成分を抑制することが記載されている。 Currently, various electric devices are used in various fields. In general, in electrical equipment, factors that hinder normal operation, such as external or internally generated noise, may cause malfunctions and transmission errors in signal transmission between electrical equipment. Various attempts have been made to suppress noise and the like in order to obtain normal operation of electrical equipment. For example, Patent Document 1 describes that a slew rate control circuit that blunts a communication waveform is inserted into a communication line of a communication device to suppress harmonic components in a communication waveform that is a source of electromagnetic noise. There is.

国際公開第2012/132215号International Publication No. 2012/132215

電気機器では、一般的に、電気機器それぞれが有する機能を果たす電気回路は、電気機器内の回路基板上に形成されている。また、1つの機能だけではなく複数の機能を有している電気機器も数多く存在する。その場合、ノイズなどの、正常動作を阻害する因子に対する耐性は、個々の機能を果たす機能ブロックごとに異なることも考えられる。すなわち、誤動作などを防ぐために、たとえば特許文献1のスルーレート制御回路のようなノイズ抑制回路の付加を必要とする機能ブロックもあれば、特に必要としないものも存在し得る。たとえば、主要な機能として所定の機能(以下、機能Aとする)を有する電気機器が、機能A以外の機能(たとえば、他の電気機器との間の通信機能、以下、機能Bとする)も有する場合、機能Aを担う機能ブロックはノイズ抑制回路などを必要としないが、正常に機能Bを果たすためにはノイズ抑制回路などが必要となることがある。 In an electric device, generally, an electric circuit that fulfills a function of each electric device is formed on a circuit board in the electric device. In addition, there are many electric devices having not only one function but also a plurality of functions. In that case, resistance to factors that impede normal operation, such as noise, may differ for each functional block that performs its individual function. That is, in order to prevent malfunction, for example, there may be a functional block that requires the addition of a noise suppression circuit such as the slew rate control circuit of Patent Document 1, and there may be one that does not particularly need it. For example, an electric device having a predetermined function (hereinafter referred to as function A) as a main function may also have a function other than function A (for example, a communication function with another electric device, hereinafter referred to as function B). If it has, the functional block responsible for the function A does not require a noise suppression circuit or the like, but a noise suppression circuit or the like may be required to normally perform the function B or the like.

このような場合、機能Bを用いるユーザーには機能Bを担う機能ブロックと共にノイズ抑制回路を設けた電気機器を提供し、機能Bを用いないユーザーには、機能Bを担うブロックおよびノイズ抑制回路を備えない電気機器を提供することが、コストダウンや小型化の点で好ましい。しかし、1つの回路基板上に全ての機能ブロックが形成されていると、部品共通化のために同一の回路基板を使用する場合、機能Bを担うブロックとノイズ抑制回路とを除去するだけでは、コストダウンが十分に得られなかったり、小型化が図れなかったりするという問題がある。また、機能Aとは異なる機能(以下、機能Cとする)を果たす電気機器に機能Bを付加する場合、機能Aを有する電気機器とは異なっている、機能Cを有する電気機器の回路基板の改造が必要となる。すなわち、異なる機能を有する電気機器ごとに、回路基板の改造が必要となる。そのため、既存の複数種の電気機器のグレードアップなどを効率よく行うことができないという問題がある。 In such a case, the user who uses the function B is provided with an electric device provided with a noise suppression circuit together with the function block responsible for the function B, and the user who does not use the function B is provided with the block and the noise suppression circuit which are responsible for the function B. It is preferable to provide an electric device that is not provided in terms of cost reduction and miniaturization. However, if all the functional blocks are formed on one circuit board, when the same circuit board is used for common components, simply removing the block responsible for the function B and the noise suppression circuit is sufficient. There are problems that cost reduction cannot be sufficiently obtained and miniaturization cannot be achieved. Further, when the function B is added to an electric device that performs a function different from the function A (hereinafter referred to as the function C), the circuit board of the electric device having the function C, which is different from the electric device having the function A. Remodeling is required. That is, it is necessary to modify the circuit board for each electric device having a different function. Therefore, there is a problem that it is not possible to efficiently upgrade existing plurality of types of electric devices.

たとえば、比較的ノイズ耐量の大きい伝送方式による通信機能を有している電気機器においても、機能向上のために多様な信号の伝送が求められるのに従って多くの信号を送受信できる伝送方式による通信機能が付加されることがある。そして、そのような伝送能力の高い通信機能を担う機能ブロックの正常な動作のために、ノイズ抑制回路などが必要となることがある。たとえば、主に計装機器間の通信において採用されているHARTプロトコルでは、周波数偏移変調(FSK)により送受信されるデジタル信号の電流振幅は0.8mAP-P程度と小さいため、グランド電位の変動などがデジタル信号にノイズとして重畳すると、伝送エラーを引き起こし易いと考えられる。従って、HARTプロトコルを用いない通信機能を有する電気機器にHARTプロトコルを用いる通信機能を付加する場合は、HARTプロトコルでの通信機能と共に、グランド電位の変動を抑制する回路などの付加が必要となることがある。その場合、それぞれ別の機能を有する電気機器ごとに回路基板の改造を行っていたのでは、前述のように、効率的に各電気機器の機能アップを図れないという問題がある。 For example, even in an electric device having a communication function by a transmission method having a relatively large noise tolerance, a communication function by a transmission method capable of transmitting and receiving a large number of signals as various signals are required to be transmitted for functional improvement is available. May be added. Then, a noise suppression circuit or the like may be required for the normal operation of the functional block carrying the communication function having such a high transmission capacity. For example, in the HART protocol mainly used for communication between instrumentation devices, the current amplitude of digital signals transmitted and received by frequency shift keying (FSK) is as small as about 0.8 mA PP , so fluctuations in ground potential, etc. Is superimposed on the digital signal as noise, it is considered that a transmission error is likely to occur. Therefore, when adding a communication function using the HART protocol to an electric device having a communication function that does not use the HART protocol, it is necessary to add a circuit that suppresses fluctuations in the ground potential in addition to the communication function using the HART protocol. There is. In that case, if the circuit board is modified for each electric device having a different function, there is a problem that the function of each electric device cannot be efficiently improved as described above.

また、たとえば既存の電気機器に、グランド電位の変動抑制回路と共にHARTプロトコルによる通信機能を付加する場合、そのような付加部分を既存の回路基板に形成すると、回路基板サイズの拡大が必要となることがある。しかし、電気機器、たとえば可燃性ガスが流れ込むガス検知器などには、防爆構造などを要件とする安全規格などへの適合が求められるものがあり、既に規格への適合認証を受けた電気機器においては、前述の回路基板が内部に収容される筐体の構造の変更が困難なことがある。 Further, for example, when adding a communication function by the HART protocol together with a ground potential fluctuation suppression circuit to an existing electric device, if such an additional part is formed on the existing circuit board, it is necessary to increase the circuit board size. There is. However, some electrical equipment, such as gas detectors into which flammable gas flows, are required to comply with safety standards that require an explosion-proof structure, etc., and electrical equipment that has already been certified to comply with the standards It may be difficult to change the structure of the housing in which the circuit board described above is housed.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、内部回路の負荷変動のような正常動作を阻害する因子の影響を受け得る特定の機能を有する手段が正常に動作し、しかも、このような機能の付加や除去を容易に行うことができ、加えて、筐体内に収容する電気回路のレイアウトの自由度が高い電気機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and a means having a specific function that can be affected by a factor that hinders normal operation such as load fluctuation of an internal circuit operates normally, and moreover, this means. It is an object of the present invention to provide an electric device which can easily add or remove such a function and has a high degree of freedom in layout of an electric circuit housed in a housing.

本発明の電気機器は、経時的に負荷が変動する負荷部を含む電気回路を備える第1回路基板と、前記第1回路基板に着脱可能に連結される第2回路基板と、を有し、前記第2回路基板は、所定の機能を有する信号処理手段、および、前記負荷部の負荷の変動による前記所定の機能への影響を少なくするように構成される電流制御手段を備えている。 The electric device of the present invention includes a first circuit board including an electric circuit including a load portion whose load fluctuates with time, and a second circuit board detachably connected to the first circuit board. The second circuit board includes a signal processing means having a predetermined function, and a current control means configured to reduce the influence of fluctuations in the load of the load unit on the predetermined function.

前記電気回路は第1電圧を供給する電源部をさらに含み、前記電流制御手段は、前記電源部から電力を受けて動作すると共に前記負荷部に第2電圧で電流を供給するように構成されていてもよい。 The electric circuit further includes a power supply unit that supplies a first voltage, and the current control means is configured to operate by receiving electric power from the power supply unit and supply a current to the load unit at a second voltage. You may.

前記信号処理部は前記電源部のグランドと同一の線路を共用するグランドを基準とする信号を外部機器との間で所定のプロトコルに従って送受信するように構成されていてもよい。 The signal processing unit may be configured to transmit and receive a signal with reference to a ground that shares the same line as the ground of the power supply unit with an external device according to a predetermined protocol.

さらに、前記第1および第2回路基板を収容する筐体を有しており、前記第1回路基板と前記第2回路基板とは、互いに重なるように前記筐体に所定の固定手段により固定されており、前記第1回路基板および前記第2回路基板の一方は、固定用プレートを介して前記筐体に固定され、前記固定用プレートの前記第1回路基板および前記第2回路基板の他方を固定する前記固定手段と対応する位置に切り欠きが設けられていることが好ましい。 Further, it has a housing for accommodating the first and second circuit boards, and the first circuit board and the second circuit board are fixed to the housing by a predetermined fixing means so as to overlap each other. One of the first circuit board and the second circuit board is fixed to the housing via a fixing plate, and the first circuit board and the other of the second circuit board of the fixing plate are fixed to each other. It is preferable that a notch is provided at a position corresponding to the fixing means for fixing.

前記第1回路基板および前記第2回路基板の他方に、外部の電気回路との接続部が設けられており、前記固定用プレートの前記接続部と対応する位置に切り欠きが設けられていることが好ましい。 A connection portion with an external electric circuit is provided on the other side of the first circuit board and the second circuit board, and a notch is provided at a position corresponding to the connection portion of the fixing plate. Is preferable.

前記第2回路基板が前記固定用プレートを介して前記筐体に固定されており、前記電流制御手段の構成要素と前記固定用プレートとが、直接または熱伝導可能に間接的に接していることが好ましい。 The second circuit board is fixed to the housing via the fixing plate, and the component of the current control means and the fixing plate are in direct or indirect contact with each other so as to be heat conductive. Is preferable.

さらに、周囲環境の状態を検知する検知手段を含んでおり、前記検知手段の状態に応じて前記負荷部の負荷が変動するように構成されていてもよい。 Further, it includes a detection means for detecting the state of the surrounding environment, and may be configured so that the load of the load unit fluctuates according to the state of the detection means.

本発明によれば、第2回路基板が、たとえば、通信機能などの所定の機能を有する信号処理手段と、この所定の機能への負荷部の変動による影響を少なくする電流制御手段とを備えているため、誤動作などの無い適正な所定の機能を得ることができる。しかも、電気機器への所定の機能の付加や除去を、第2回路基板を付加または除去することにより容易に実現することができる。また、異なる機能を有する他の電気機器においても、第2回路基板を組み合わせることで、容易に第2基板が備える所定の機能を付加することができ、複数の電気機器に対する機能アップを効率的に行うことも可能となり得る。さらに、第1回路基板と第2回路基板との間の相対位置や角度を変えることが可能なため、筐体内における電気回路のレイアウトの自由度が高まり、筐体の形状や大きさの変更を回避しながら、第2回路基板に備えられる所定の機能を付加することも可能となり得る。 According to the present invention, the second circuit board includes, for example, a signal processing means having a predetermined function such as a communication function, and a current control means for reducing the influence of fluctuations in the load portion on the predetermined function. Therefore, it is possible to obtain an appropriate predetermined function without malfunction. Moreover, the addition or removal of a predetermined function to the electric device can be easily realized by adding or removing the second circuit board. Further, even in other electric devices having different functions, by combining the second circuit board, a predetermined function provided in the second board can be easily added, and the function can be efficiently improved for a plurality of electric devices. It may also be possible to do so. Furthermore, since the relative position and angle between the first circuit board and the second circuit board can be changed, the degree of freedom in the layout of the electric circuit in the housing is increased, and the shape and size of the housing can be changed. While avoiding it, it may be possible to add a predetermined function provided in the second circuit board.

本発明の一実施形態の電気機器の構成の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the electric device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の電気機器内の電気的な接続形態の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically an example of the electric connection form in the electric device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の電気機器の一例であるガス検知器の外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the gas detector which is an example of the electric device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の電気機器の一例であるガス検知器の外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the gas detector which is an example of the electric device of one Embodiment of this invention. 図3AのIIIC−IIIC線での断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section by the IIIC-IIIC line of FIG. 3A. 図3Aおよび図3Bのガス検知器を、本体側筐体と蓋側筐体とを分離した状態で示す図である。It is a figure which shows the gas detector of FIG. 3A and FIG. 3B in a state where the main body side housing and the lid side housing are separated. 図3Aおよび図3Bのガス検知器に用いられる固定用プレートを示す図である。It is a figure which shows the fixing plate used for the gas detector of FIG. 3A and FIG. 3B. 図4のVI−VI線での断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section by the VI-VI line of FIG. 図4に示される固定用プレートが蓋側筐体に取付けられていない状態で第1回路基板を示す図である。It is a figure which shows the 1st circuit board in the state which the fixing plate shown in FIG. 4 is not attached to a lid side housing. 図4に示される固定用プレートに固定された第2回路基板を示す図である。It is a figure which shows the 2nd circuit board fixed to the fixing plate shown in FIG. 図2の電流制御手段を構成する電気回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electric circuit which comprises the current control means of FIG. 図9の電流制御手段を有する本発明の一実施例および比較例における負荷部への流入電流の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the inflow current to the load part in one Example and comparative example of this invention which has the current control means of FIG. 図10Aに示される電流の変動下における本発明の一実施例および比較例のグランドラインに流れる電流の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the current flowing through the ground line of one Example and comparative example of this invention under the fluctuation of the current shown in FIG. 10A. 図10Aに示される電流を時間軸を拡大して測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the current shown in FIG. 10A by enlarging the time axis. 図10Bに示される電流を時間軸を拡大して測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the current shown in FIG. 10B by enlarging the time axis.

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態の電気機器を詳細に説明する。図1には、本発明の一実施形態の電気機器100の一例が模式的に示されている。また、図2には、一実施形態の電気機器100内の電気的な接続を示すブロック図が示されている。 Hereinafter, the electric device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an example of an electric device 100 according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 shows a block diagram showing an electrical connection within the electrical device 100 of one embodiment.

図1に示されるように、本実施形態の電気機器100は、第1回路基板31と、第2回路基板32とを有している。第1回路基板31は電気回路6を備えており、電気回路6は、経時的に負荷が変動する負荷部3を含んでいる。第2回路基板32は、所定の機能(以下、第1機能とする)を有する信号処理手段4、および、負荷部3の負荷の変動による第1機能への影響を少なくするように構成される電流制御手段1を備えている。信号処理手段4は、第1機能の一部または全部を担うように構成されている。第2回路基板32は、たとえばコネクタ43a、43bのような接続手段によって、第1回路基板31に着脱可能に連結される。なお、図1に示される第1回路基板31と第2回路基板32の位置関係は一例に過ぎず、両者は任意の位置関係で配置され得る。たとえば、第1回路基板31と第2回路基板32は並置されてもよい。また、図1では、電流制御手段1、負荷部3、信号処理手段4および電気回路6が形成される領域の大きさや第1回路基板31または第2回路基板32内での位置を正確に示すことは意図されていない。また、図1では、電流制御手段1などは、個々に一体的な外形を有するように描かれているが、これらは模式的に描かれているに過ぎない。電流制御手段1などは、実際には、後述のように半導体装置や抵抗などの電気部品と、これらを接続する配線とにより構成されている。また、電流制御手段1などは、半導体装置内の記憶素子に書き込まれたソフトウェアを含んでいてもよい。 As shown in FIG. 1, the electric device 100 of the present embodiment has a first circuit board 31 and a second circuit board 32. The first circuit board 31 includes an electric circuit 6, and the electric circuit 6 includes a load unit 3 whose load fluctuates with time. The second circuit board 32 is configured to reduce the influence on the first function due to the load fluctuation of the signal processing means 4 having a predetermined function (hereinafter referred to as the first function) and the load unit 3. The current control means 1 is provided. The signal processing means 4 is configured to carry out a part or all of the first function. The second circuit board 32 is detachably connected to the first circuit board 31 by connecting means such as connectors 43a and 43b. The positional relationship between the first circuit board 31 and the second circuit board 32 shown in FIG. 1 is only an example, and both can be arranged in an arbitrary positional relationship. For example, the first circuit board 31 and the second circuit board 32 may be juxtaposed. Further, FIG. 1 accurately shows the size of the region where the current control means 1, the load unit 3, the signal processing means 4, and the electric circuit 6 are formed, and the position in the first circuit board 31 or the second circuit board 32. That is not intended. Further, in FIG. 1, the current control means 1 and the like are drawn so as to have an integral outer shape individually, but these are only schematically drawn. The current control means 1 and the like are actually composed of electrical components such as semiconductor devices and resistors, and wiring connecting them, as will be described later. Further, the current control means 1 and the like may include software written in the storage element in the semiconductor device.

ここで、「(経時的に負荷が)変動する」は、負荷の変動により負荷部3に流れる電流が単位時間あたり一定の大きさ以上の変化量で変化することを意味している。具体的には、この「変動する」は、その変化により、たとえば本実施形態の電流制御手段1を備えていない場合に、第1機能に支障が生じるほど急激に負荷部3の電流が変化することを意味している。たとえば、本実施形態の電流制御手段1などを備えていない場合、負荷部3に流れる電流の変化により電気機器100内のグランドラインを流れる電流が変化し、その変化が急激な場合グランド電位の変動を引き起こすことがある。そして、そのグランド電位の変動に伴って信号処理手段4内の信号のレベルも変動し、第1機能に支障が生じることがある。なお、「経時的に変動」は、定期的な変化および不定期の変化の両方を含んでいる。 Here, "(load fluctuates with time)" means that the current flowing through the load unit 3 changes by a change amount of a certain magnitude or more per unit time due to the fluctuation of the load. Specifically, this "fluctuation" means that the current of the load unit 3 changes so rapidly that the first function is hindered, for example, when the current control means 1 of the present embodiment is not provided. It means that. For example, when the current control means 1 of the present embodiment is not provided, the current flowing through the ground line in the electric device 100 changes due to a change in the current flowing through the load unit 3, and when the change is rapid, the ground potential fluctuates. May cause. Then, the level of the signal in the signal processing means 4 also fluctuates with the fluctuation of the ground potential, which may cause a trouble in the first function. In addition, "change with time" includes both regular change and irregular change.

本実施形態では、本実施形態の電流制御手段1が備えられていない場合に負荷部3の負荷変動の影響を受け得る第1機能を担う信号処理手段4と、この負荷部3の影響を少なくする電流制御手段1(電流制御手段1の作用については後述される)とが、第2回路基板32に纏めて形成されている。そして、第2回路基板32は、電流制御手段1および信号処理手段4以外の電気的要素からなる電気回路6を備える第1回路基板31と、着脱可能に連結される。このような構成とすることによって、負荷部3の負荷変動による第1機能における誤動作を少なくすることができ、しかも、第1機能を有さない機能削減型の電気機器が好まれる場合は、第2回路基板32を連結しない構成とすることにより、第2回路基板32の削減効果を含めて大幅に、かつ、容易に、コストダウンや小型化を図ることができる。 In the present embodiment, the signal processing means 4 having the first function of being affected by the load fluctuation of the load unit 3 when the current control means 1 of the present embodiment is not provided, and the influence of the load unit 3 are reduced. The current control means 1 (the operation of the current control means 1 will be described later) is collectively formed on the second circuit board 32. Then, the second circuit board 32 is detachably connected to the first circuit board 31 including an electric circuit 6 including an electric element other than the current control means 1 and the signal processing means 4. With such a configuration, it is possible to reduce malfunctions in the first function due to load fluctuations of the load unit 3, and when a function-reduced electric device having no first function is preferred, the first function is used. By adopting a configuration in which the two circuit boards 32 are not connected, it is possible to significantly and easily reduce the cost and size, including the reduction effect of the second circuit board 32.

また、それぞれ別の機能を有する複数種の電気機器に第1機能を付加する場合に、機能の異なる電気機器ごとに大幅な改造をすることなく第1機能を付加することができる。すなわち、各電気機器の回路基板に小規模な改造(たとえば第2回路基板32を接続する部分の付加)を施して第1回路基板31とし、各電気機器に共通の第2回路基板32を連結するだけで、異なる機能を有する複数種の電気機器に第1機能を付加することができる。従って、既存の複数種の電気機器のグレードアップなどを効率よく行うことができる。たとえば、比較的ノイズの影響を受け難い伝送方式による通信機能を有する複数種の電気機器に前述のHARTプロトコルによる通信(以下、単にHART通信という)機能を付加する場合、HART通信機能を担う手段(信号処理手段4)と、グランド電位の変動を抑制する回路(電流制御手段1)とが、1つの回路基板(第2回路基板32)に形成される。この第2回路基板32を複数種の電気機器間に共通に用いて、電気機器の種類ごとに異なる回路基板(第1回路基板31)と連結することにより、複数種の電気機器に効率よく、しかも、グランド電位の変動による誤動作の少ないHART通信機能を付加することができる。 Further, when the first function is added to a plurality of types of electric devices having different functions, the first function can be added to each of the electric devices having different functions without major modification. That is, the circuit board of each electric device is modified on a small scale (for example, a portion for connecting the second circuit board 32 is added) to form the first circuit board 31, and the second circuit board 32 common to each electric device is connected. The first function can be added to a plurality of types of electric devices having different functions. Therefore, it is possible to efficiently upgrade existing plurality of types of electric devices. For example, when adding a communication function using the above-mentioned HART protocol (hereinafter, simply referred to as HART communication) to a plurality of types of electric devices having a communication function by a transmission method that is relatively insensitive to noise, a means (hereinafter, simply referred to as HART communication) that bears the HART communication function. A signal processing means 4) and a circuit (current control means 1) that suppresses fluctuations in the ground potential are formed on one circuit board (second circuit board 32). By using this second circuit board 32 in common among a plurality of types of electric devices and connecting it to a different circuit board (first circuit board 31) for each type of electric device, it is possible to efficiently connect to a plurality of types of electric devices. Moreover, it is possible to add a HART communication function that is less likely to malfunction due to fluctuations in the ground potential.

また、本実施形態では、第1機能を担う信号処理手段4と、負荷部の負荷変動による第1機能への影響を少なくする電流制御手段1とが、第1回路基板31と別個の第2回路基板32に備えられる。電気機器が筐体を有し、この筐体の内部に確保される空間内に電気機器の電気回路が配置される場合、内部空間の形状や大きさに応じて第1回路基板31と第2回路基板32との相対位置を選択することができる。たとえば、筐体の内部空間に回路基板(第1回路基板)が配置されている電気機器に第1機能を付加する場合、この内部空間の空き領域に応じて第2回路基板の位置を選択することができる。たとえば、第1回路基板と平行な方向には内部空間の空き領域は余り無いが、第1回路基板と直交する方向には空き領域がある場合は、第2回路基板を第1回路基板の上方に、すなわち、第2回路基板の一部または全部が第1回路基板と平面視において重なるように配置することができる。本実施形態によれば、このように、信号処理手段4および電流制御手段1が第1回路基板31に形成される場合に比べて、信号処理手段4および電流制御手段1のレイアウトの自由度が高いため、既存の筐体の形状や大きさの変更を回避しながら、電気機器100に所定の機能を付加することも可能となり得る。前述の安全規格などとの関係で筐体構造の変更が困難な場合でも、電気機器への機能追加が可能となることがある。 Further, in the present embodiment, the signal processing means 4 that bears the first function and the current control means 1 that reduces the influence of the load fluctuation of the load unit on the first function are the second separate from the first circuit board 31. It is provided on the circuit board 32. When the electric device has a housing and the electric circuit of the electric device is arranged in the space secured inside the housing, the first circuit board 31 and the second circuit board 31 and the second circuit board are arranged according to the shape and size of the internal space. The relative position with respect to the circuit board 32 can be selected. For example, when adding the first function to an electric device in which a circuit board (first circuit board) is arranged in the internal space of the housing, the position of the second circuit board is selected according to the empty area of the internal space. be able to. For example, if there is not much free space in the internal space in the direction parallel to the first circuit board, but there is free space in the direction orthogonal to the first circuit board, the second circuit board is placed above the first circuit board. That is, a part or all of the second circuit board can be arranged so as to overlap the first circuit board in a plan view. According to the present embodiment, as compared with the case where the signal processing means 4 and the current control means 1 are formed on the first circuit board 31, the degree of freedom in the layout of the signal processing means 4 and the current control means 1 is increased. Since it is expensive, it may be possible to add a predetermined function to the electric device 100 while avoiding a change in the shape and size of the existing housing. Even if it is difficult to change the housing structure due to the safety standards mentioned above, it may be possible to add functions to electrical equipment.

図1および図2に示されるように、第1回路基板31上に形成されている電気回路6は、さらに、電源部2を含んでおり、電源部2は、第1電圧V1で電気機器100内の構成要素に電力を供給する。第2回路基板32に形成されている電流制御手段1には、第1回路基板31上の電源部2から第1電圧V1で電力が供給される。電流制御手段1は、電源部2から電力を受けて動作し、負荷部3に第2電圧V2で電流を供給するように構成されている。すなわち、第1回路基板31上に形成されている負荷部3は、第1回路基板31上に形成されている電源部2から第1電圧V1で直接電力供給を受けるのではなく、第2回路基板32に設けられている電流制御手段1を介して第2電圧V2で電力供給を受ける。換言すると、電源部2から負荷部3に向って流れる電流は、第1回路基板31から流れ出して、一旦、第2回路基板32側に渡り、電流制御手段1を通ってから再び第1回路基板31側に戻って負荷部3に流入する。ここで、第1回路基板31または第2回路基板32に「形成され」、「構成され」、「設けられ」、「実装され」または「備えられ」は、電流制御手段1などを構成する電気部品などが、その本体部分を各基板に物理的に接触させて載置されることだけを意味するものではない。これらは、各回路基板から離れた位置に配置された電気部品の入出力端子などが、配線などによりそれぞれの回路基板上の導体部分に電気的に接続されていることも含んでいる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the electric circuit 6 formed on the first circuit board 31 further includes a power supply unit 2, and the power supply unit 2 has an electric device 100 at a first voltage V1. Power the components inside. Power is supplied to the current control means 1 formed on the second circuit board 32 from the power supply unit 2 on the first circuit board 31 at the first voltage V1. The current control means 1 is configured to operate by receiving electric power from the power supply unit 2 and supply a current to the load unit 3 at a second voltage V2. That is, the load unit 3 formed on the first circuit board 31 does not receive power directly from the power supply unit 2 formed on the first circuit board 31 at the first voltage V1, but the second circuit. Power is supplied at the second voltage V2 via the current control means 1 provided on the substrate 32. In other words, the current flowing from the power supply unit 2 toward the load unit 3 flows out from the first circuit board 31, once crosses the second circuit board 32 side, passes through the current control means 1, and then again passes through the first circuit board. It returns to the 31 side and flows into the load unit 3. Here, "formed", "configured", "provided", "mounted" or "provided" on the first circuit board 31 or the second circuit board 32 are electricity constituting the current control means 1 and the like. It does not mean that a component or the like is placed by physically contacting the main body portion with each substrate. These also include that the input / output terminals of electric components arranged at positions away from each circuit board are electrically connected to the conductor portion on each circuit board by wiring or the like.

負荷部3は、電気機器100の動作状態に応じて経時的に内部の負荷の大きさが変化し、その変化に応じて、負荷部3に流入する電流の大きさが変動する。電気機器100の構成要素のうち、このように内部の負荷の大きさが変化する任意の要素が、負荷部3と見做され得る。負荷部3は、電気機器100の主要な機能を果たす部分であってもよく、副次的な機能、たとえば、表示部や操作部などのユーザーとのインターフェース機能を果たす部分であってもよい。負荷部3としては、電気機器100の中央処理装置、ROMやRAMなどの記憶装置、電気機器100が通信機能を有する場合のモデム、各種センサ、ディスプレイなどの表示装置、LEDなどの灯火装置、または、キーボードやタッチパネルなどの入力装置、およびこれらの周辺回路などが例示される。 The magnitude of the internal load of the load unit 3 changes with time according to the operating state of the electric device 100, and the magnitude of the current flowing into the load unit 3 changes according to the change. Of the components of the electrical device 100, any element whose internal load magnitude changes in this way can be regarded as the load unit 3. The load unit 3 may be a part that performs a main function of the electric device 100, or may be a part that performs a secondary function, for example, an interface function with a user such as a display unit or an operation unit. The load unit 3 includes a central processing device of the electric device 100, a storage device such as a ROM or RAM, a modem when the electric device 100 has a communication function, various sensors, a display device such as a display, a lighting device such as an LED, or a lighting device such as an LED. , Input devices such as keyboards and touch panels, and peripheral circuits thereof are exemplified.

電源部2は、商用電源や電池などからの電力に基づいて、第1電圧V1を供給する。たとえば、電源部2としては、安定電圧を出力するリニアレギュレータやスイッチングレギュレータを構成する電気回路や、そのようなレギュレータとして構成された集積回路装置およびその周辺回路などが例示される。また、外部電源Bから第1電圧V1で安定電圧が印加される場合などのように、電気機器100内に第1電圧V1の生成または安定化機能が必要無い場合は、外部の電気回路との接続部101(図2参照)が電源部2に該当する。また、電気機器100にセットされる電池(図示せず)の電力により電気機器100が動作する場合は、電源部2は、電池を保持すると共に電池のセットに伴って電池電圧を電気機器100内の構成要素に供給する電池保持部であってもよい。なお、図2に示される接続部101は、外部電源Bと電気機器100とを接続するコネクタやカプラ、または、外部電源Bに接続された外部の線材を電気機器100に接続するための端子やパッドなどであってよい。 The power supply unit 2 supplies the first voltage V1 based on the electric power from a commercial power source, a battery, or the like. For example, as the power supply unit 2, an electric circuit constituting a linear regulator or a switching regulator that outputs a stable voltage, an integrated circuit device configured as such a regulator, and peripheral circuits thereof are exemplified. Further, when the electric device 100 does not need the function of generating or stabilizing the first voltage V1, such as when a stable voltage is applied from the external power supply B at the first voltage V1, it is connected to the external electric circuit. The connection unit 101 (see FIG. 2) corresponds to the power supply unit 2. Further, when the electric device 100 is operated by the electric power of the battery (not shown) set in the electric device 100, the power supply unit 2 holds the battery and sets the battery voltage in the electric device 100 as the battery is set. It may be a battery holding unit that supplies the components of the above. The connection portion 101 shown in FIG. 2 is a connector or coupler for connecting the external power supply B and the electric device 100, or a terminal for connecting an external wire rod connected to the external power supply B to the electric device 100. It may be a pad or the like.

電流制御手段1は、電気機器100のグランド電位の変動を低減することにより、負荷部3の負荷変動による第1機能への影響を少なくするように構成されている。具体的には、電流制御手段1は、電源部2から供給される電流を、負荷部3に流入する電流i1と、電流i1の変動に応じた電流値を有する電流i2とに分流させるように構成されている。図2の例では、電流制御手段1は、定電流生成部11と定電圧生成部12とを含んでいる。定電流生成部11は、定電流Icを定電流生成部11から流出させるように構成されている。定電圧生成部12は、一定電圧である第2電圧V2を負荷部3に供給する。定電圧生成部12は、負荷部3に流入する電流i1の変動に応じた大きさの電流i2が定電流生成部11から流入するように構成されている。定電流生成部11からは定電流Icが流出するため、定電圧生成部12は、電流i1の増加量(減少量)とほぼ同量だけ電流i2が減少(増加)するように構成されている。このような電流制御手段1の作用によって、電源部2から流出する電流、およびグランドラインを介して電源部2に戻る電流の変動が、負荷部3に流れる電流i1の変動よりも少なくなり、グランド電位の変動が抑制される。その結果、負荷部3の負荷変動による第1機能への影響が抑制される。なお、電流制御手段1の具体的な回路例は後述される。 The current control means 1 is configured to reduce the influence of the load fluctuation of the load unit 3 on the first function by reducing the fluctuation of the ground potential of the electric device 100. Specifically, the current control means 1 divides the current supplied from the power supply unit 2 into the current i1 flowing into the load unit 3 and the current i2 having a current value corresponding to the fluctuation of the current i1. It is configured. In the example of FIG. 2, the current control means 1 includes a constant current generation unit 11 and a constant voltage generation unit 12. The constant current generation unit 11 is configured to cause the constant current Ic to flow out from the constant current generation unit 11. The constant voltage generation unit 12 supplies a second voltage V2, which is a constant voltage, to the load unit 3. The constant voltage generation unit 12 is configured such that a current i2 having a magnitude corresponding to the fluctuation of the current i1 flowing into the load unit 3 flows in from the constant current generation unit 11. Since the constant current Ic flows out from the constant current generation unit 11, the constant voltage generation unit 12 is configured to decrease (increase) the current i2 by substantially the same amount as the increase (decrease amount) of the current i1. .. Due to the action of the current control means 1, the fluctuation of the current flowing out from the power supply unit 2 and the current returning to the power supply unit 2 via the ground line becomes smaller than the fluctuation of the current i1 flowing in the load unit 3, and the ground Fluctuations in potential are suppressed. As a result, the influence of the load fluctuation of the load unit 3 on the first function is suppressed. A specific circuit example of the current control means 1 will be described later.

信号処理手段4は、電気機器100内で生成される、または、電気機器100が外部から受け取る任意の電気信号を処理することにより所定の機能(第1機能)の一部または全部を果たしている。信号処理手段4は、信号処理手段4が担う信号処理が可能なように構成された、集積回路装置や個別半導体素子、および抵抗などの受動部品などからなる電気回路などのハードウェアにより構成される。また、信号処理手段4は、集積回路装置に所定の処理を行わせる命令が書き込まれたプログラムなどのソフトウェアを含んでいてもよい。 The signal processing means 4 fulfills a part or all of a predetermined function (first function) by processing an arbitrary electric signal generated in the electric device 100 or received from the outside by the electric device 100. The signal processing means 4 is composed of hardware such as an integrated circuit device, individual semiconductor elements, and an electric circuit composed of passive components such as resistors, which are configured to enable signal processing carried out by the signal processing means 4. .. Further, the signal processing means 4 may include software such as a program in which an instruction for causing the integrated circuit device to perform a predetermined process is written.

信号処理手段4が、その一部または全部を担う第1機能は、電気機器100が有する機能のうちの任意の機能であってよい。たとえば、第1機能は、電気機器100の特定の部分の制御機能、各種情報の記録機能、電気機器100と電気機器100のユーザーとの間のインターフェース機能、および、電気機器100と外部の機器との間の通信機能などであってよい。図2に示される例は、信号処理手段4が、電気機器100と外部機器Eとの間の通信機能の一部を担っている例である。第1機能が通信機能である場合、信号処理手段4は、たとえば、外部機器との信号伝送に必要な信号処理を行うようにプログラムされた通信制御IC、電気機器100の内部の信号を所定のフォーマットの送受信信号に変調および送受信信号を復調するモデムIC、ならびに、これらのICの周辺回路で構成され得る。さらに、第1機能は、通信に関する機能のうち、特に、前述のHART通信を担うものであってもよい。その場合、信号処理手段4は、HART通信に用いられる制御信号を処理する通信制御IC、HART通信用のモデムなどを含んでいてもよい。なお、本実施形態では、電気機器100への第1機能の付加および電気機器100からの第1機能の除去が容易であるという点で、第1機能は、電気機器100が有する機能の一部であることが好ましい。換言すると、第1機能は、多くとも電気機器100が有する機能の全てではないことが好ましい。 The first function in which the signal processing means 4 bears a part or all of the signal processing means 4 may be any function among the functions possessed by the electric device 100. For example, the first function is a control function of a specific part of the electric device 100, a recording function of various information, an interface function between the electric device 100 and the user of the electric device 100, and the electric device 100 and an external device. It may be a communication function between. The example shown in FIG. 2 is an example in which the signal processing means 4 plays a part of a communication function between the electric device 100 and the external device E. When the first function is a communication function, the signal processing means 4 determines, for example, a signal inside the communication control IC and the electric device 100 programmed to perform signal processing necessary for signal transmission with an external device. It may consist of a modem IC that modulates the format transmission / reception signal and demodulates the transmission / reception signal, and peripheral circuits of these ICs. Further, the first function may be, among the functions related to communication, particularly responsible for the above-mentioned HART communication. In that case, the signal processing means 4 may include a communication control IC for processing a control signal used for HART communication, a modem for HART communication, and the like. In the present embodiment, the first function is a part of the functions of the electric device 100 in that the first function can be easily added to the electric device 100 and the first function can be easily removed from the electric device 100. Is preferable. In other words, it is preferable that the first function is not all the functions of the electric device 100 at most.

図2の例では、信号処理手段4は、第2線路L2を介して外部機器Eに接続されている。電気機器100は、信号伝送に関して、第1線路L1、第2線路L2および第3線路L3で外部機器Eと結ばれている。すなわち、信号処理手段4は、所謂3線式の通信プロトコルで信号の送受信を行う通信機能の一部を担うように構成されている。ここで、第1線路L1は、電気機器100または外部機器Eのいずれか一方から他方に電力が供給される給電ラインであり、第2線路L2は、所望の情報を含む信号が伝送される信号伝送ラインであり、第3線路L3は、伝送される信号の電位の基準となるグランドラインである。なお、図2では、信号処理手段4と外部機器Eとが第2線路L2を介して直接接続されているが、信号処理手段4は、伝送信号を実際に送受信する手段を介して外部機器Eに接続されていてもよい。 In the example of FIG. 2, the signal processing means 4 is connected to the external device E via the second line L2. The electric device 100 is connected to the external device E by the first line L1, the second line L2, and the third line L3 with respect to signal transmission. That is, the signal processing means 4 is configured to play a part of a communication function for transmitting and receiving signals by a so-called three-wire communication protocol. Here, the first line L1 is a power supply line in which power is supplied from either one of the electric device 100 or the external device E to the other, and the second line L2 is a signal through which a signal including desired information is transmitted. It is a transmission line, and the third line L3 is a ground line that serves as a reference for the potential of the transmitted signal. In FIG. 2, the signal processing means 4 and the external device E are directly connected via the second line L2, but the signal processing means 4 uses the external device E via means for actually transmitting and receiving a transmission signal. It may be connected to.

第3線路L3は電源部2のグランドと接続されており、電源部2と信号処理手段4とは、外部機器Eとの間の給電および信号伝送に関して、1つの第3線路L3を共用している。信号処理手段4は、電源部2のグランドと同一の線路を共用するグランドを基準とする信号を外部機器Eとの間で所定のプロトコルに従って送受信する通信機能を担うように構成されている。本実施形態の電気機器100のように電流制御手段1を有していない場合、負荷部3に流入する電流i1の変動に応じてグランドGに流れ込む電流が変動する。電流i1の変化が急峻な場合、グランドGに流れ込む電流の変化に伴ってグランドGの電位が変動し、グランドGに接続されている第3線路L3の電位も変動する。そのため、第3線路L3の電位(グランド電位)に対する、第2線路L2を介して伝送される信号の電位が変動し、電気機器100と外部機器Eとの間の正常な信号伝送が阻害されることがある。すなわち、電流制御手段1を有していない場合、信号処理手段4がその一部を担う第1機能が負荷部3の負荷変動の影響を受け得る。 The third line L3 is connected to the ground of the power supply unit 2, and the power supply unit 2 and the signal processing means 4 share one third line L3 with respect to power supply and signal transmission between the external device E and the external device E. There is. The signal processing means 4 is configured to have a communication function of transmitting and receiving a signal with reference to the ground sharing the same line as the ground of the power supply unit 2 with the external device E according to a predetermined protocol. When the electric device 100 of the present embodiment does not have the current control means 1, the current flowing into the ground G fluctuates according to the fluctuation of the current i1 flowing into the load unit 3. When the change of the current i1 is steep, the potential of the ground G fluctuates with the change of the current flowing into the ground G, and the potential of the third line L3 connected to the ground G also fluctuates. Therefore, the potential of the signal transmitted via the second line L2 fluctuates with respect to the potential (ground potential) of the third line L3, and normal signal transmission between the electric device 100 and the external device E is hindered. Sometimes. That is, when the current control means 1 is not provided, the first function in which the signal processing means 4 plays a part thereof may be affected by the load fluctuation of the load unit 3.

特に前述のHART通信では、伝送されるデジタル信号の電流振幅が非常に小さいため、グランド電位の変動による伝送エラーや誤動作が生じ易いと考えられる。HART通信では、このようなグランドラインの共用がもたらす誤動作などを防止するために、給電ラインのグランドと、信号伝送ラインのグランドとを分離する、所謂4線式による通信も行われている。しかし、4線式は、2つのグランドラインを必要とするため、低コスト化や小型化の面で不利になることがある。 In particular, in the above-mentioned HART communication, since the current amplitude of the transmitted digital signal is very small, it is considered that transmission errors and malfunctions due to fluctuations in the ground potential are likely to occur. In HART communication, in order to prevent malfunctions caused by such sharing of the ground line, so-called 4-wire communication is also performed in which the ground of the power supply line and the ground of the signal transmission line are separated. However, since the 4-wire system requires two ground lines, it may be disadvantageous in terms of cost reduction and miniaturization.

本実施形態では、前述のように電流制御手段1によって、負荷部3に流入する電流の変動によるグランド電位の変動が抑制されるので、所謂3線式のHART通信においても、伝送エラーや誤動作を生じさせることなく適切に、電気機器100と外部機器Eとの間で信号を伝送することができる。本実施形態の信号処理手段4が担い得る通信機能のプロトコルは、3線式のHART通信に限定されず、2線式もしくは4線式のHART通信であってもよい。また、その他にも、Modbus Protocol、FOUNDATION Fieldbus、Profibus、もしくは、イーサネット(登録商標)などが、信号処理手段4による通信のプロトコルとして例示される。しかし、微小な振幅の信号であっても少ない線路数で適切に信号を送受信し得るという点で、電流制御手段1を有する実施形態は、信号処理手段4が3線式のHART通信機能を担うように構成されている場合、より有益である。 In the present embodiment, as described above, the current control means 1 suppresses fluctuations in the ground potential due to fluctuations in the current flowing into the load unit 3, so that even in so-called three-wire HART communication, transmission errors and malfunctions occur. A signal can be appropriately transmitted between the electric device 100 and the external device E without causing the occurrence. The protocol of the communication function that the signal processing means 4 of the present embodiment can carry is not limited to the 3-wire HART communication, and may be a 2-wire or 4-wire HART communication. In addition, Modbus Protocol, FOUNDATION Fieldbus, Profibus, Ethernet (registered trademark), and the like are exemplified as communication protocols by the signal processing means 4. However, in the embodiment having the current control means 1, the signal processing means 4 is responsible for the three-wire HART communication function in that the signal can be appropriately transmitted and received with a small number of lines even if the signal has a minute amplitude. It is more beneficial if it is configured to.

電気機器100は、商用電源や電池などから電力の供給を受けて所定の機能を果たす機器であり、産業用途および民生用途のいずれの用途の電気機器であってもよく、その用途について特に限定されない。たとえば、電気機器100は、ノイズによる誤動作の防止が求められる自動車用の制御機器、通信機器、プラント内に構築される各種制御システムに組み込まれる制御機器、所謂白物家電を始めとする家庭用電化製品など、各種の電気機器のいずれであってもよい。従って、電気機器100は、負荷部3以外にも、その用途に応じた特定の機能を果たす部分であって、電源部2からの電流が流入する1つまたは2つ以上の負荷部分を有していてもよい。 The electric device 100 is a device that receives power from a commercial power source, a battery, or the like and performs a predetermined function, and may be an electric device for any purpose of industrial use or consumer use, and the use thereof is not particularly limited. .. For example, the electric device 100 is a household electric appliance such as a control device for an automobile, a communication device, and a control device incorporated in various control systems constructed in a plant, so-called white goods, which are required to prevent malfunction due to noise. It may be any of various electric devices such as products. Therefore, the electric device 100 has one or more load portions in which the current from the power supply portion 2 flows in, which is a portion that fulfills a specific function according to the application, in addition to the load portion 3. You may be.

また、電気機器100は、周囲の環境を監視して周囲環境が特定の状態にあることを検知する検知器や警報器であってもよい。このような検知器や警報器としては、特定の種類のガスが所定の濃度以上で存在することを検知するガス検知器をはじめ、煙検知器、火災警報器、人の侵入などを検知する防犯用の警報器などが例示される。電気機器100が検知器などである場合、電気機器100は、検知対象に応じた各種センサなどの検知手段(図示せず)を有し得る。このようなセンサとしては、一酸化炭素(CO)ガス、メタンガス(CH4)などを検知するガスセンサ、サーミスタからなる温度センサ、湿度センサ、および、煙センサなどが例示される(但しセンサはこれらに限定されない)。検知手段に、たとえば電源部2から電流が供給される場合、検知状態に応じて検知手段に流入する電流の大きさが変動し得る。従って、このような検知手段は負荷部3に含まれていてもよい。また、検知手段は、負荷部3と別に、電源部2または電流制御手段1に接続されていてもよい。 Further, the electric device 100 may be a detector or an alarm that monitors the surrounding environment and detects that the surrounding environment is in a specific state. Such detectors and alarms include gas detectors that detect the presence of a specific type of gas at a predetermined concentration or higher, smoke detectors, fire alarms, and crime prevention that detects the intrusion of people. An alarm device for use is exemplified. When the electric device 100 is a detector or the like, the electric device 100 may have detection means (not shown) such as various sensors according to the detection target. Examples of such a sensor include a gas sensor that detects carbon monoxide (CO) gas, methane gas (CH 4 ), a temperature sensor composed of a thermistor, a humidity sensor, a smoke sensor, and the like (however, the sensors include these). Not limited to). When a current is supplied to the detecting means from, for example, the power supply unit 2, the magnitude of the current flowing into the detecting means may vary depending on the detection state. Therefore, such a detection means may be included in the load unit 3. Further, the detection means may be connected to the power supply unit 2 or the current control means 1 separately from the load unit 3.

電気機器100が前述のように検知器である場合、図示しない検知手段の検知状態に応じて、検知手段への流入電流だけでなく、検知結果を表示する表示装置に流れる電流も検知手段の検知状態に応じて変動し得る。前述のように、負荷部3は、このような表示装置であってもよい。たとえば、負荷部3が後述のデジタル表示器29(図3A参照)である場合、検知手段の検知状態に応じて点灯するセグメントの数が変化し、負荷部3への流入電流が変動する。また、この場合、検知手段により検知される周囲の物理的環境の変化が緩やかであっても、デジタル表示器29の表示状態は、極めて短い時間、たとえば2ミリ秒の遷移時間で変化(1つまたは複数のセグメントが点灯から消灯に、またはその逆に変化)し得る。そのため、負荷部3への流入電流が、検知手段の検知状態に応じてグランド電位を変動させるほど急激に変化することがある。しかし、本実施形態では、電流制御手段1を有しているため、グランド電位の変動が低減される。従って、電気機器100の誤動作などを防止することができる。 When the electric device 100 is a detector as described above, the detection means detects not only the inflow current to the detection means but also the current flowing through the display device displaying the detection result according to the detection state of the detection means (not shown). It can vary depending on the condition. As described above, the load unit 3 may be such a display device. For example, when the load unit 3 is a digital display 29 (see FIG. 3A) described later, the number of lit segments changes according to the detection state of the detection means, and the inflow current to the load unit 3 fluctuates. Further, in this case, even if the change in the surrounding physical environment detected by the detection means is gradual, the display state of the digital display 29 changes in an extremely short time, for example, a transition time of 2 milliseconds (one). Or multiple segments can change from on to off and vice versa). Therefore, the inflow current to the load unit 3 may change so rapidly that the ground potential fluctuates according to the detection state of the detection means. However, in the present embodiment, since the current control means 1 is provided, the fluctuation of the ground potential is reduced. Therefore, it is possible to prevent malfunction of the electric device 100.

つぎに、電気機器100が、3線式によるHART通信機能を備えた、可燃性ガスや有毒ガスを検知するガス検知器である場合を例に、本発明の一実施形態の電気機器の構造の一例について説明する。 Next, taking the case where the electric device 100 is a gas detector for detecting flammable gas or toxic gas, which has a 3-wire HART communication function, as an example, the structure of the electric device according to the embodiment of the present invention. An example will be described.

図3Aおよび図3Bには、本発明の電気機器の一例であるガス検知器200の外観が示されている。図3Aは、ガス検知器200の設置時に設置面側となる面と反対側からみた正面図であり、図3Bは、図3A上、下方側からみた下面図である。図3Aおよび図3Bに示されるように、ガス検知器200は、本体側筐体21と蓋側筐体22とにより構成される筐体20を有している。本体側筐体21が筐体20の設置面側の部分を構成している。本体側筐体21と蓋側筐体22とは、ヒンジ部23によって係合されると共に、4本の筐体固定用ネジ24で結合されている。ガス検知器200は、検知対象のガスを検知するガスセンサを含む検知部25を備え、本体側筐体21の側面には、ガス検知器200と外部電源(図示せず)などとを電気的に接続するケーブル(図示せず)を挿し通すためのケーブル挿通部26を備えている。 3A and 3B show the appearance of the gas detector 200, which is an example of the electric device of the present invention. FIG. 3A is a front view seen from the side opposite to the surface to be the installation surface side when the gas detector 200 is installed, and FIG. 3B is a bottom view seen from the upper and lower sides of FIG. 3A. As shown in FIGS. 3A and 3B, the gas detector 200 has a housing 20 composed of a main body side housing 21 and a lid side housing 22. The main body side housing 21 constitutes a portion of the housing 20 on the installation surface side. The main body side housing 21 and the lid side housing 22 are engaged by the hinge portion 23 and are connected by four housing fixing screws 24. The gas detector 200 includes a detection unit 25 including a gas sensor that detects the gas to be detected, and the gas detector 200 and an external power source (not shown) are electrically mounted on the side surface of the main body side housing 21. A cable insertion portion 26 for inserting a connecting cable (not shown) is provided.

ガス検知器200は、正面22aに、スティック状の操作ツールで外部から操作可能なガス検知器200の調整用の4つのスイッチ27、および、ガス検知器200の動作状態などが表示される3つのランプ部28を備えている。さらに、ガス検知器200は、正面22a側から蓋側筐体22の開口22bを通して視認し得るように設けられた、小数点を示すドット表示用を含めて1桁あたり8セグメントの点灯素子で数字を表示する4桁のデジタル表示器29を備えている。デジタル表示器29は、ガス検知器200の検知状態などを表示する。 On the front surface 22a of the gas detector 200, four switches 27 for adjusting the gas detector 200 that can be operated from the outside with a stick-shaped operation tool, and three displays such as the operating state of the gas detector 200 are displayed. A lamp unit 28 is provided. Further, the gas detector 200 is provided with a lighting element having 8 segments per digit, including a dot display indicating a decimal point, which is provided so as to be visible from the front surface 22a side through the opening 22b of the lid side housing 22. It is equipped with a 4-digit digital display 29 for displaying. The digital display 29 displays the detection status of the gas detector 200 and the like.

図3Cには、図3AのIIIC−IIIC線での断面図が示されている(図3Bと異なり、本体側筐体21が、図3C上、上側に位置している)。また、図4には、本体側筐体21と蓋側筐体22とが分離されている状態で、ガス検知器200の内部が示されている(図4上、右側に本体側筐体21が示され、左側に蓋側筐体22が示されている)。なお、図4では、図3A〜3Cに示されているヒンジ部23、検知部25、およびケーブル挿通部26は省略されている。 FIG. 3C shows a cross-sectional view taken along the line IIIC-IIIC of FIG. 3A (unlike FIG. 3B, the main body side housing 21 is located on the upper side of FIG. 3C). Further, FIG. 4 shows the inside of the gas detector 200 in a state where the main body side housing 21 and the lid side housing 22 are separated (the main body side housing 21 is shown on the right side in FIG. 4). Is shown, and the lid-side housing 22 is shown on the left side). In FIG. 4, the hinge portion 23, the detection portion 25, and the cable insertion portion 26 shown in FIGS. 3A to 3C are omitted.

図3Cおよび図4に示されるように、本体側筐体21および蓋側筐体22は、それぞれ凹部21cおよび凹部22cを有している。本体側筐体21の凹部21cと蓋側筐体22の凹部22cとにより、筐体20内に空間が確保され、この空間に第1回路基板31および第2回路基板32が収容されている。さらに、本体側筐体21の凹部21cには、第3回路基板33が配置され、第1回路基板31と第3回路基板33とは、複数の内部ケーブル30aによって電気的に接続されている。内部ケーブル30aと第1回路基板31とは、コネクタ35aを介して接続され、内部ケーブル30aと第3回路基板33とは、コネクタ35bを介して接続されている(図4では、コネクタ35aが結合されていない状態で、本体側筐体21および蓋側筐体22が示されている)。 As shown in FIGS. 3C and 4, the main body side housing 21 and the lid side housing 22 have recesses 21c and recesses 22c, respectively. A space is secured in the housing 20 by the recess 21c of the main body side housing 21 and the recess 22c of the lid side housing 22, and the first circuit board 31 and the second circuit board 32 are accommodated in this space. Further, a third circuit board 33 is arranged in the recess 21c of the main body side housing 21, and the first circuit board 31 and the third circuit board 33 are electrically connected by a plurality of internal cables 30a. The internal cable 30a and the first circuit board 31 are connected via the connector 35a, and the internal cable 30a and the third circuit board 33 are connected via the connector 35b (in FIG. 4, the connector 35a is coupled). The main body side housing 21 and the lid side housing 22 are shown in the unreachable state).

第1回路基板31および第2回路基板32は、互いにほぼ平行に、厚さ方向において離間して、かつ、互いに重なるように蓋側筐体22に固定されている。このような配置にすることで、ガス検知器200が設置される設置面上の占有面積に関して小型のガス検知器200を得ることができる。第1回路基板31は、2つの第1回路基板固定用ネジ39で蓋側筐体22に固定されている。第2回路基板32は、第2回路基板32の固定用プレート34を介して蓋側筐体22に固定されている。固定用プレート34を用いることで、第1回路基板31に対する所定の相対位置に安定して第2回路基板32を配置することができる。第1回路基板31は、一部を除いて、固定用プレート34に覆われている。固定用プレート34は、4つのプレート固定用ネジ41によって4隅を蓋側筐体22に固定されている。第2回路基板32は2つの第2回路基板固定用ネジ44で固定用プレート34に固定されている。なお、図3Cに示される例と異なり、第1回路基板31よりも第2回路基板32が蓋側筐体22側に配置されてもよい。その場合、第1回路基板31が固定用プレートを介して蓋側筐体22に固定されてもよい。第1回路基板31および第2回路基板32の配置位置は、各基板に搭載される電気部品などに応じて任意に選択され得る。 The first circuit board 31 and the second circuit board 32 are fixed to the lid-side housing 22 so as to be substantially parallel to each other, separated from each other in the thickness direction, and overlap each other. With such an arrangement, it is possible to obtain a small gas detector 200 with respect to the occupied area on the installation surface where the gas detector 200 is installed. The first circuit board 31 is fixed to the lid side housing 22 with two first circuit board fixing screws 39. The second circuit board 32 is fixed to the lid-side housing 22 via the fixing plate 34 of the second circuit board 32. By using the fixing plate 34, the second circuit board 32 can be stably arranged at a predetermined relative position with respect to the first circuit board 31. The first circuit board 31 is covered with a fixing plate 34, except for a part. The four corners of the fixing plate 34 are fixed to the lid-side housing 22 by four plate fixing screws 41. The second circuit board 32 is fixed to the fixing plate 34 with two second circuit board fixing screws 44. In addition, unlike the example shown in FIG. 3C, the second circuit board 32 may be arranged closer to the lid side housing 22 than to the first circuit board 31. In that case, the first circuit board 31 may be fixed to the lid-side housing 22 via the fixing plate. The arrangement positions of the first circuit board 31 and the second circuit board 32 can be arbitrarily selected according to the electric components mounted on each board and the like.

第1回路基板31の凹部22cの底面側の面(図3C上、下側の面、以下、単に裏面という)には、デジタル表示器29が実装されている。デジタル表示器29は、ガス検知器200の外部から、その表示を視認し得るように蓋側筐体22の開口22bに対応する位置に実装されている。デジタル表示器29の電気的な負荷は、前述のように、ガス検知器200の検知状態に応じて、すなわち経時的に変化する。従って、デジタル表示器29は、ガス検知器200である本実施形態の電気機器の負荷部3と見做され得る。図示されていないが第1回路基板31にはLEDなどの灯火装置が実装されており、図示されない灯火装置の光をランプ部28まで導く導光部材28aが、蓋側筐体22の凹部22c内に配置されている。なお、第1回路基板31、固定用プレート34および第2回路基板32の固定手段は、符号39、41または44で示されるようなネジに限定されない。たとえば、第1回路基板31、固定用プレート34および第2回路基板32の固定手段は、リベットや接着材であってもよく、締り嵌めとなるように設計された、蓋側筐体22の突起部と第1回路基板31などの貫通孔との単なる嵌め合いであってもよい。 The digital display 29 is mounted on the bottom surface of the recess 22c of the first circuit board 31 (upper and lower surfaces in FIG. 3C, hereinafter simply referred to as the back surface). The digital display 29 is mounted at a position corresponding to the opening 22b of the lid-side housing 22 so that the display can be visually recognized from the outside of the gas detector 200. As described above, the electrical load of the digital display 29 changes according to the detection state of the gas detector 200, that is, with time. Therefore, the digital display 29 can be regarded as the load unit 3 of the electric device of the present embodiment, which is the gas detector 200. Although not shown, a lighting device such as an LED is mounted on the first circuit board 31, and a light guide member 28a that guides the light of the lighting device (not shown) to the lamp portion 28 is inside the recess 22c of the lid side housing 22. It is located in. The fixing means of the first circuit board 31, the fixing plate 34, and the second circuit board 32 is not limited to the screws as indicated by reference numerals 39, 41, or 44. For example, the fixing means of the first circuit board 31, the fixing plate 34, and the second circuit board 32 may be a rivet or an adhesive, and the protrusion of the lid-side housing 22 designed to be tightened. It may be a simple fit between the portion and the through hole of the first circuit board 31 or the like.

第3回路基板33は、本体側筐体21の凹部21cの底部付近に、第1回路基板31および第2回路基板32とほぼ平行に配置されている。第3回路基板33は、図示されていないが、ネジなどの任意の固定手段で本体側筐体21に固定されている。第3回路基板33には、外部ケーブル用コネクタ36が実装されている。外部電源などとの接続用の複数の外部ケーブル30bが、ケーブル挿通部26を通して本体側筐体21内に導入され、外部ケーブル用コネクタ36に接続されている。外部ケーブル用コネクタ36は、外部ケーブル用コネクタ36の実装面(第3回路基板33と対向する面)に対して、外部ケーブル30bが斜めに挿入されて固定されるタイプのコネクタである。従って、外部ケーブル30bは、第3回路基板33や第1および第2回路基板31、32に対して、垂直方向でも平行方向でもなく、ケーブル挿通部26側から斜め方向に外部ケーブル用コネクタ36に挿し込まれている。このような挿入方向とすることにより、外部ケーブル30bを容易に外部ケーブル用コネクタ36に挿入することができる。しかも、外部ケーブル30bの柔軟性が比較的低い場合でも、固定用プレート34と第3回路基板33との間に、両基板および外部ケーブル30bに過度なストレスを与えることなく外部ケーブル30bを収めることができる。図示されていないが、第3回路基板33には、外部ケーブル用コネクタ36の他に、ガス検知器200内の電気回路を外来のサージ電圧などから保護する保護回路などが実装され得る。本体側筐体21の凹部21cの周囲にはOリング37が設けられている。 The third circuit board 33 is arranged near the bottom of the recess 21c of the main body side housing 21 substantially parallel to the first circuit board 31 and the second circuit board 32. Although not shown, the third circuit board 33 is fixed to the main body side housing 21 by an arbitrary fixing means such as a screw. An external cable connector 36 is mounted on the third circuit board 33. A plurality of external cables 30b for connecting to an external power source or the like are introduced into the main body side housing 21 through the cable insertion portion 26 and connected to the external cable connector 36. The external cable connector 36 is a type of connector in which the external cable 30b is diagonally inserted and fixed to the mounting surface (the surface facing the third circuit board 33) of the external cable connector 36. Therefore, the external cable 30b is not in the vertical direction or the parallel direction with respect to the third circuit board 33 and the first and second circuit boards 31 and 32, but is obliquely from the cable insertion portion 26 side to the external cable connector 36. It is inserted. With such an insertion direction, the external cable 30b can be easily inserted into the external cable connector 36. Moreover, even when the flexibility of the external cable 30b is relatively low, the external cable 30b can be accommodated between the fixing plate 34 and the third circuit board 33 without giving excessive stress to both boards and the external cable 30b. Can be done. Although not shown, the third circuit board 33 may be provided with a protection circuit for protecting the electric circuit in the gas detector 200 from an external surge voltage or the like, in addition to the external cable connector 36. An O-ring 37 is provided around the recess 21c of the main body side housing 21.

固定用プレート34は、その平面図および正面図が図5(a)および図5(b)にそれぞれ示されるように、全体として矩形の板材により形成され、本体部341、および、外周上の対向する2辺それぞれの近傍の部分からなる側端部342を有している。本体部341と側端部342とは、両者の間に段差が生じるように繋げられており、固定用プレート34は、側端部342の無い縁部側からみたときに、図5(b)に示されるように、全体として凸形状を有している。本体部341には、第2回路基板固定用ネジのための2つの貫通孔34dが設けられ、側端部342には、プレート固定用ネジのための4つの貫通孔34eが設けられている。また、固定用プレート34には、3つの切り欠き34a、34bおよび34cが設けられている。 The fixing plate 34 is formed of a rectangular plate as a whole, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), respectively, in a plan view and a front view thereof, and is formed of a main body portion 341 and facing each other on the outer circumference. It has a side end portion 342 composed of a portion in the vicinity of each of the two sides. The main body portion 341 and the side end portion 342 are connected so as to form a step between them, and the fixing plate 34 is shown in FIG. 5 (b) when viewed from the edge side without the side end portion 342. As shown in, it has a convex shape as a whole. The main body 341 is provided with two through holes 34d for the second circuit board fixing screw, and the side end 342 is provided with four through holes 34e for the plate fixing screw. Further, the fixing plate 34 is provided with three notches 34a, 34b and 34c.

再度図3Cおよび図4を参照すると、第1回路基板31には、コネクタ35の他に、第1回路基板31内に構成される電気回路の所定のノードと電気的に接続された端子部38が設けられている。端子部38は、図3Cおよび図4の例ではコネクタにより形成されているが、第1回路基板31の導体層に形成された導体パッドなどでもよい。端子部38は、たとえば、第1回路基板31に構成される電気回路の検査や、第1回路基板31に実装される記憶素子(図示せず)への情報の書き込みなどのために設けられる。図4の例では、固定用プレート34の、コネクタ35aに対応する位置に切り欠き34aが設けられ、切り欠き34a内にコネクタ35aが露出している。また、端子部38に対応する位置に切り欠き34bが設けられ、切り欠き34b内に端子部38が露出している。そのため、固定用プレート34を蓋側筐体22に固定した状態で、容易に、コネクタ35aを挿抜することができ、また、端子部38を介して記憶素子への書き込みなどを行うことができる。 Referring to FIGS. 3C and 4 again, the first circuit board 31 has a terminal portion 38 electrically connected to a predetermined node of the electric circuit configured in the first circuit board 31 in addition to the connector 35. Is provided. Although the terminal portion 38 is formed by a connector in the examples of FIGS. 3C and 4, a conductor pad formed on the conductor layer of the first circuit board 31 may be used. The terminal portion 38 is provided, for example, for inspecting an electric circuit configured on the first circuit board 31 and writing information to a storage element (not shown) mounted on the first circuit board 31. In the example of FIG. 4, a notch 34a is provided at a position corresponding to the connector 35a on the fixing plate 34, and the connector 35a is exposed in the notch 34a. Further, a notch 34b is provided at a position corresponding to the terminal portion 38, and the terminal portion 38 is exposed in the notch 34b. Therefore, the connector 35a can be easily inserted and removed while the fixing plate 34 is fixed to the lid-side housing 22, and writing to the storage element can be performed via the terminal portion 38.

図6には、第1回路基板31などが配置された蓋側筐体22の図4のVI−VI線での断面図が示されている(図6は、図3Cに示される断面図の視点とは反対の側からみた断面図となっている。なお、導光部材28aは省略されている)。図6に示されるように、蓋側筐体22の凹部22cの外周部に、本体側筐体21(図3C参照)との結合面22dよりも凹んだ位置に座ぐり面22eが設けられており、第1回路基板31が座ぐり面22e上に載置され、第1回路基板固定用ネジ39で蓋側筐体22に固定されている。また、固定用プレート34は、スペーサ40を介して、座ぐり面22eにプレート固定用ネジ41で固定されている。固定用プレート34には、スペーサ42を介して第2回路基板32が固定されている。 FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4 of the lid-side housing 22 on which the first circuit board 31 and the like are arranged (FIG. 6 is a cross-sectional view of the cross-sectional view shown in FIG. 3C. It is a cross-sectional view seen from the side opposite to the viewpoint. The light guide member 28a is omitted). As shown in FIG. 6, a counterbore surface 22e is provided on the outer peripheral portion of the recess 22c of the lid-side housing 22 at a position recessed from the bonding surface 22d with the main body-side housing 21 (see FIG. 3C). The first circuit board 31 is placed on the counterbore surface 22e and fixed to the lid side housing 22 with the first circuit board fixing screw 39. Further, the fixing plate 34 is fixed to the counterbore surface 22e with the plate fixing screw 41 via the spacer 40. The second circuit board 32 is fixed to the fixing plate 34 via the spacer 42.

第1回路基板31には、基板対基板タイプのコネクタ43aが実装されており、第2回路基板32には、コネクタ43aに嵌合する基板対基板タイプのコネクタ43bが実装されている。第1回路基板31が蓋側筐体22に取付けられ、その後、第2回路基板32が固定用プレート34を介して蓋側筐体22に固定されるときに、コネクタ43aとコネクタ43bとが結合される。このとき、第1回路基板31が蓋側筐体22に対して正確な位置に固定されていないと、コネクタ43aとコネクタ43bとを適正に結合することができない。しかし、再度図4を参照すると、切り欠き34a、34c内に、第1回路基板31の固定手段である第1回路基板固定用ネジ39が露出している。すなわち、固定用プレート34には、第1回路基板固定用ネジ39と対応する位置に切り欠き34a、34cが設けられている。そのため、第2回路基板32が取付けられた固定用プレート34に第1回路基板31の大半の部分が覆われた状態でも、第1回路基板固定用ネジ39を回すことができる。すなわち、固定用プレート34を蓋側筐体22に取り付ける時点で、第1回路基板31が蓋側筐体22に固定されていなくてもよい。たとえば、事前にコネクタ43aとコネクタ43bとを結合させたうえで、第1回路基板31および固定用プレート34を蓋側筐体22に固定することができる。または、たとえば、第1回路基板31を蓋側筐体22に仮固定した状態、すなわち、第1回路基板31を僅かに動かし得る状態で、コネクタ43aとコネクタ43bとを位置合わせしながら結合させることができる。その後、第1回路基板固定用ネジ39を締め付けることにより第1回路基板31を完全に固定することができ、さらに固定用プレート34を蓋側筐体22に固定することができる。 A board-to-board type connector 43a is mounted on the first circuit board 31, and a board-to-board type connector 43b that fits into the connector 43a is mounted on the second circuit board 32. When the first circuit board 31 is attached to the lid-side housing 22, and then the second circuit board 32 is fixed to the lid-side housing 22 via the fixing plate 34, the connector 43a and the connector 43b are coupled. Will be done. At this time, if the first circuit board 31 is not fixed at an accurate position with respect to the lid-side housing 22, the connector 43a and the connector 43b cannot be properly coupled. However, referring to FIG. 4 again, the first circuit board fixing screw 39, which is the fixing means of the first circuit board 31, is exposed in the notches 34a and 34c. That is, the fixing plate 34 is provided with notches 34a and 34c at positions corresponding to the first circuit board fixing screw 39. Therefore, the first circuit board fixing screw 39 can be turned even when most of the first circuit board 31 is covered with the fixing plate 34 on which the second circuit board 32 is attached. That is, the first circuit board 31 may not be fixed to the lid-side housing 22 at the time when the fixing plate 34 is attached to the lid-side housing 22. For example, the first circuit board 31 and the fixing plate 34 can be fixed to the lid-side housing 22 after the connector 43a and the connector 43b are connected in advance. Alternatively, for example, the connector 43a and the connector 43b are coupled while being aligned with each other in a state where the first circuit board 31 is temporarily fixed to the lid side housing 22, that is, in a state where the first circuit board 31 can be slightly moved. Can be done. After that, the first circuit board 31 can be completely fixed by tightening the first circuit board fixing screw 39, and the fixing plate 34 can be further fixed to the lid side housing 22.

図7には、図4に示される固定用プレート34が取り付けられていない状態で、蓋側筐体の凹部22c内の第1回路基板31が示されている。第1回路基板31には、コネクタ35、コネクタ43aおよび端子部38が設けられる他、ガス検知器200を構成する所定の電気回路6が形成されている。電気回路6は前述の電源部2を含んでいる。図示されていないが、電気回路6は第1回路基板31の裏面(図7に示されている面と反対側の面)にも形成されており、第1回路基板31の裏面には、前述のように負荷部3となり得るデジタル表示器29(図3C参照)が実装されている。 FIG. 7 shows the first circuit board 31 in the recess 22c of the lid-side housing without the fixing plate 34 shown in FIG. 4 attached. The first circuit board 31 is provided with a connector 35, a connector 43a, and a terminal portion 38, and is formed with a predetermined electric circuit 6 constituting the gas detector 200. The electric circuit 6 includes the power supply unit 2 described above. Although not shown, the electric circuit 6 is also formed on the back surface of the first circuit board 31 (the surface opposite to the surface shown in FIG. 7), and the back surface of the first circuit board 31 is described above. A digital display 29 (see FIG. 3C) that can serve as the load unit 3 is mounted as described above.

一方、ガス検知器200では、図8に示されるように、第2回路基板32上に電流制御手段1が形成されている(図8には、図4に示される固定用プレート34を図4上、左右方向に反転させた状態で、固定用プレート34に取付けられた第2回路基板32が示されている)。たとえば、後述のシャントレギュレータU1、基準電圧発生器U2、演算増幅器U3、トランジスタQ1、および抵抗R1〜R9(いずれも図9参照)などの電流制御手段1の構成要素は、第2回路基板32に実装される。また、第2回路基板32には、ガス検知器200において、3線式のHART通信の制御ならびにHART信号の変調および復調を行う電気回路により構成される信号処理手段4が形成されている。 On the other hand, in the gas detector 200, as shown in FIG. 8, the current control means 1 is formed on the second circuit board 32 (in FIG. 8, the fixing plate 34 shown in FIG. 4 is shown in FIG. 4). The second circuit board 32 attached to the fixing plate 34 in a state of being inverted in the left-right direction is shown). For example, the components of the current control means 1 such as the shunt regulator U1, the reference voltage generator U2, the operational amplifier U3, the transistor Q1, and the resistors R1 to R9 (all of which are referred to in FIG. Will be implemented. Further, on the second circuit board 32, a signal processing means 4 composed of an electric circuit for controlling three-wire HART communication and modulating and demodulating the HART signal is formed in the gas detector 200.

図7および図8に示されるように、ガス検知器200では、電源部2は第1回路基板31に形成され、第2回路基板32上に設けられた電流制御手段1に電源部2から電流が供給される。電流制御手段1から流出する電流は、第1回路基板31側に戻って、デジタル表示器29を含む負荷部3(図6参照)に流入する。前述のように、電流制御手段1により、負荷部3への電流の変動によるグランド電位の変動が抑制される。グランド電位の変動の影響を受け易い3線式によるHART通信機能(第1機能)を担う信号処理手段4は、電流制御手段1と共に第2回路基板32に形成されている。すなわち、HART通信機能を担う部分と、正常に3線式のHART通信が行えるようにグランド電位の変動の抑制を担う部分とが、ガス検知器200の電気回路の他の構成部分が形成される基板(第1回路基板31)と別の基板(第2回路基板32)に纏めて形成されている。そのため、第2回路基板32の接続を省略するだけで、容易にHART通信機能を有さない廉価型のガス検知器を得ることができる。逆に、HART通信機能を有さない複数種のガス検知器に第2回路基板32を接続するだけで、既存の部分の大幅な改造を要することなく簡単に、HART通信機能を有する複数種のガス検知器200を得ることができる。しかも、負荷部3の電流の変動に影響されにくい、誤動作や伝送エラーの少ないHART通信機能を、既存のガス検知器に付加することができる。なお、第2回路基板32を用いない場合は、電源部2から負荷部3に直接電力が供給されるように、第1回路基板31に予め設けておいた接続用パッドにジャンパ部材などを実装して電源部2と負荷部3とを電気的に接続してもよい。 As shown in FIGS. 7 and 8, in the gas detector 200, the power supply unit 2 is formed on the first circuit board 31, and the current control means 1 provided on the second circuit board 32 receives a current from the power supply unit 2. Is supplied. The current flowing out from the current control means 1 returns to the first circuit board 31 side and flows into the load unit 3 (see FIG. 6) including the digital display 29. As described above, the current control means 1 suppresses fluctuations in the ground potential due to fluctuations in the current to the load unit 3. The signal processing means 4 having a 3-wire HART communication function (first function) that is easily affected by fluctuations in the ground potential is formed on the second circuit board 32 together with the current control means 1. That is, the portion responsible for the HART communication function and the portion responsible for suppressing the fluctuation of the ground potential so that the 3-wire HART communication can be normally performed form other components of the electric circuit of the gas detector 200. The substrate (first circuit board 31) and another substrate (second circuit board 32) are collectively formed. Therefore, a low-priced gas detector having no HART communication function can be easily obtained simply by omitting the connection of the second circuit board 32. On the contrary, by simply connecting the second circuit board 32 to a plurality of types of gas detectors that do not have the HART communication function, a plurality of types that have the HART communication function can be easily obtained without major modification of the existing part. A gas detector 200 can be obtained. Moreover, an HART communication function that is not easily affected by fluctuations in the current of the load unit 3 and has few malfunctions and transmission errors can be added to the existing gas detector. When the second circuit board 32 is not used, a jumper member or the like is mounted on a connection pad provided in advance on the first circuit board 31 so that power is directly supplied from the power supply unit 2 to the load unit 3. Then, the power supply unit 2 and the load unit 3 may be electrically connected.

なお、図7や図8に示される電源部2、ならびに、電流制御手段1および信号処理手段4は、単にこれらが第1回路基板31、または、第2回路基板32上に形成されることを示しているに過ぎず、その大きさや各回路基板上での正確な位置を示すことは意図されていない。電源部2や電流制御手段1などは、図7および図8に示される面と反対の面に形成されていてもよく、第1および第2の回路基板31、32の両面に形成されていてもよい。たとえば、電流制御手段1の一部または全部が、図8に示される面と反対の面(固定用プレート34に対向する面)に形成されていてもよい。また、その場合、電流制御手段1の構成要素と固定用プレート34とが、直接、または熱伝導可能に間接的に接していてもよい。電流制御手段1には負荷部3への流入電流に応じた電流が流れ込むため、電流制御手段1の構成要素、たとえば集積回路装置、個別半導体素子または電気抵抗などは、動作中に発熱を伴うことがある。そのような構成要素を、たとえば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属材料により形成され得る固定用プレート34と直接、または熱伝導可能に接するように配置することにより、これらが過熱状態となることを回避することができる。ここで、「熱伝導可能に間接的に(接する)」は、少なくとも空気よりも熱伝導率の高い材料を介して固定用プレート34に接することを意味している。 The power supply unit 2 shown in FIGS. 7 and 8, and the current control means 1 and the signal processing means 4 simply indicate that they are formed on the first circuit board 31 or the second circuit board 32. It is only shown and is not intended to indicate its size or its exact location on each circuit board. The power supply unit 2, the current control means 1, and the like may be formed on a surface opposite to the surface shown in FIGS. 7 and 8, and may be formed on both surfaces of the first and second circuit boards 31 and 32. May be good. For example, a part or all of the current control means 1 may be formed on a surface opposite to the surface shown in FIG. 8 (a surface facing the fixing plate 34). Further, in that case, the component of the current control means 1 and the fixing plate 34 may be in direct contact with each other or indirectly in a heat conductive manner. Since a current corresponding to the inflow current to the load unit 3 flows into the current control means 1, the components of the current control means 1, such as an integrated circuit device, an individual semiconductor element, or an electric resistance, generate heat during operation. There is. By arranging such components in direct or thermally conductive contact with the fixing plate 34, which may be formed of, for example, a metal material such as aluminum or stainless steel, they are prevented from becoming overheated. can do. Here, "indirectly (contacting) with thermal conductivity" means contacting the fixing plate 34 at least through a material having a higher thermal conductivity than air.

図8に示される第2回路基板32では、第2回路基板32に構成される電気回路の検査や、第2回路基板32に実装される記憶素子(図示せず)への情報の書き込みなどのために設けられるコネクタ45が、第2回路基板32の縁部に実装されている。コネクタ45の相手側のコネクタとの嵌合面は、第2回路基板32の側方に向けられている。そのため、固定用プレート34が蓋側筐体22(図4参照)に固定された状態でも、コネクタ45の相手側のコネクタを第2回路基板32の側方からコネクタ45に挿入して、記憶素子への書き込みなどを行うことができる。 In the second circuit board 32 shown in FIG. 8, the inspection of the electric circuit configured in the second circuit board 32, the writing of information to the storage element (not shown) mounted on the second circuit board 32, and the like are performed. A connector 45 provided for this purpose is mounted on the edge of the second circuit board 32. The mating surface of the connector 45 with the connector on the other side is directed to the side of the second circuit board 32. Therefore, even when the fixing plate 34 is fixed to the lid side housing 22 (see FIG. 4), the connector on the other side of the connector 45 is inserted into the connector 45 from the side of the second circuit board 32 to store the storage element. You can write to.

図9には、電流制御手段1の定電流生成部11および定電圧生成部12を構成する具体的な電気回路の一例が示されている。図9の例では、定電流生成部11は、演算増幅器U3、基準電圧発生器U2、Pチャネル電界効果トランジスタ(以下、単に「トランジスタ」という)Q1、および抵抗R1〜R6で構成されている。アノード端子に対して一定の基準電圧Vr2を基準電圧出力端子U2rに出力するシャントレギュレータが、基準電圧発生器U2として用いられ、基準電圧出力端子U2rとカソード端子とが接続されている。トランジスタQ1のソース端子に、電源部2(図1参照)から電流Ic1が流入し、抵抗R6のトランジスタQ1のドレイン側と反対側の一端R6aから定電流Icが流出する。演算増幅器U3には市販の演算増幅器を用いることができる。トランジスタQ1も、定電流Ic1を上回る定格ドレイン電流を有するものであれば特に限定されない。抵抗R1〜R3およびR6の抵抗値は、所望の定電流Ic、および基準電圧発生器U2の基準電圧Vr2の大きさに応じて適宜選択される。 FIG. 9 shows an example of a specific electric circuit constituting the constant current generation unit 11 and the constant voltage generation unit 12 of the current control means 1. In the example of FIG. 9, the constant current generator 11 is composed of an operational amplifier U3, a reference voltage generator U2, a P-channel field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a “transistor”) Q1, and resistors R1 to R6. A shunt regulator that outputs a constant reference voltage Vr2 to the reference voltage output terminal U2r with respect to the anode terminal is used as the reference voltage generator U2, and the reference voltage output terminal U2r and the cathode terminal are connected to each other. The current Ic1 flows into the source terminal of the transistor Q1 from the power supply unit 2 (see FIG. 1), and the constant current Ic flows out from one end R6a of the resistor R6 opposite to the drain side of the transistor Q1. A commercially available operational amplifier can be used as the operational amplifier U3. The transistor Q1 is also not particularly limited as long as it has a rated drain current exceeding the constant current Ic1. The resistance values of the resistors R1 to R3 and R6 are appropriately selected according to the desired constant current Ic and the magnitude of the reference voltage Vr2 of the reference voltage generator U2.

図9の例では、定電圧生成部12は、シャントレギュレータU1および抵抗R7〜R9で構成されている。シャントレギュレータU1は、所望の精度の第2電圧V2を生成し得る基準電圧Vr1の精度を有し、電流i1の変動に応じて流入する電流i2に対して十分な電流容量を有するものであれば特に限定されない。なお、直列接続された2つの抵抗R7およびR8が用いられているが、所望の抵抗値および公差を満たし得る場合は、1つの抵抗が、シャントレギュレータU1のカソード端子と基準電圧出力端子U1rとの間に接続されてもよい。 In the example of FIG. 9, the constant voltage generation unit 12 is composed of a shunt regulator U1 and resistors R7 to R9. The shunt regulator U1 has an accuracy of a reference voltage Vr1 capable of generating a second voltage V2 with a desired accuracy, and has a sufficient current capacity with respect to the flowing current i2 according to the fluctuation of the current i1. There is no particular limitation. Two resistors R7 and R8 connected in series are used, but if the desired resistance value and tolerance can be satisfied, one resistor is the cathode terminal of the shunt regulator U1 and the reference voltage output terminal U1r. It may be connected in between.

図9に示される定電流生成部11および定電圧生成部12の動作について説明する。抵抗R1および抵抗R2の直列回路の両端には、基準電圧発生器U2の基準電圧Vr2が印加され、抵抗R1の一端R1aと他端R1bとの間には定電圧で電位差が発生する。また、演算増幅器U3の非反転入力端子には、抵抗R1の他端R1bの電圧Vinが入力され、演算増幅器U3の反転入力端子に接続されている抵抗R6の一端R6aの電圧が、負帰還回路が形成された演算増幅器U3によって、電圧Vinとほぼ同じになるように制御される。その結果、抵抗R6の両端にも抵抗R1の両端間と同じ一定電圧の電位差が生じることとなり、固定抵抗である抵抗R6には定電流Icが流れる。この定電流Icが、負荷部3および定電圧生成部12に供給される。一方、定電圧生成部12では、シャントレギュレータU1により、基準電圧Vr1、および抵抗R7〜R9の抵抗値に基づいて第2電圧V2が生成される。 The operation of the constant current generation unit 11 and the constant voltage generation unit 12 shown in FIG. 9 will be described. A reference voltage Vr2 of the reference voltage generator U2 is applied to both ends of the series circuit of the resistor R1 and the resistor R2, and a potential difference is generated at a constant voltage between one end R1a and the other end R1b of the resistor R1. Further, the voltage Vin of the other end R1b of the resistor R1 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier U3, and the voltage of one end R6a of the resistor R6 connected to the inverting input terminal of the operational amplifier U3 is a negative feedback circuit. Is controlled by the operational amplifier U3 in which the voltage is formed so as to be substantially the same as the voltage Vin. As a result, a potential difference of the same constant voltage as between both ends of the resistor R1 is generated across the resistor R6, and a constant current Ic flows through the resistor R6 which is a fixed resistor. This constant current Ic is supplied to the load unit 3 and the constant voltage generation unit 12. On the other hand, in the constant voltage generation unit 12, the shunt regulator U1 generates a second voltage V2 based on the reference voltage Vr1 and the resistance values of the resistors R7 to R9.

前述のように、定電流生成部11からは定電流Icが供給され、一方、負荷部3に流れる電流i1は経時的に変動する。図9の例では、定電圧の第2電圧V2が生成されるように、シャントレギュレータU1によってカソード電流が調整される。そのため、定電流Icと、負荷部3への電流i1との差分の電流i2は、第2電圧V2が一定に保たれるように、カソード電流としてシャントレギュレータU1側に分流され、グランドGを介して電源部2に戻される。負荷部3への電流i1が変動しても、その変動に応じた電流i2がシャントレギュレータU1によって分流される。それにより、定電流生成部11は、負荷部3の負荷の変動に影響されずに定電流Icを流し続けることができる。また、定電圧生成部12によって定電圧の第2電圧V2が生成されることにより、抵抗R1の一端R1aや基準電圧発生器U2のカソード端子の電圧もほぼ一定となる。そのため、基準電圧発生器U2や抵抗R1に流れる電流もほぼ一定となり、電源部2から定電流生成部11に流入する電流Ic1もほぼ定電流となる。その結果、電源部2から流出する電流、およびグランドラインを介して電源部2に戻る電流の変動が抑制されると共に、電源部2のグランド電位が安定し、電気機器100の誤動作などを防ぐことができる。 As described above, the constant current Ic is supplied from the constant current generation unit 11, while the current i1 flowing through the load unit 3 fluctuates with time. In the example of FIG. 9, the cathode current is adjusted by the shunt regulator U1 so that a constant voltage second voltage V2 is generated. Therefore, the current i2, which is the difference between the constant current Ic and the current i1 to the load unit 3, is shunted to the shunt regulator U1 side as a cathode current so that the second voltage V2 is kept constant, and passes through the ground G. Is returned to the power supply unit 2. Even if the current i1 to the load unit 3 fluctuates, the current i2 corresponding to the fluctuation is shunted by the shunt regulator U1. As a result, the constant current generation unit 11 can continue to flow the constant current Ic without being affected by the fluctuation of the load of the load unit 3. Further, since the constant voltage generation unit 12 generates a constant voltage second voltage V2, the voltage at one end R1a of the resistor R1 and the cathode terminal of the reference voltage generator U2 become substantially constant. Therefore, the current flowing through the reference voltage generator U2 and the resistor R1 is also substantially constant, and the current Ic1 flowing from the power supply unit 2 into the constant current generation unit 11 is also substantially constant. As a result, fluctuations in the current flowing out of the power supply unit 2 and the current returning to the power supply unit 2 via the ground line are suppressed, the ground potential of the power supply unit 2 is stabilized, and malfunction of the electric device 100 is prevented. Can be done.

なお、シャントレギュレータU1には、このように負荷部3への電流i1の変化に応じて電流i2が流入する。そのため、シャントレギュレータU1は、その動作において発熱を伴うことがある。従って、シャントレギュレータU1は、好ましくは、第2回路基板32の固定用プレート34側の面に配置され、かつ、固定用プレート34と直接、または熱伝導可能に間接的に接するように配置される。 In this way, the current i2 flows into the shunt regulator U1 according to the change in the current i1 to the load unit 3. Therefore, the shunt regulator U1 may generate heat in its operation. Therefore, the shunt regulator U1 is preferably arranged on the surface of the second circuit board 32 on the fixing plate 34 side, and is arranged so as to be in direct contact with the fixing plate 34 or indirectly so as to be thermally conductive. ..

実施例1
図9に示される定電流生成部11および定電圧生成部12からなる電流制御手段1を、ガス検知器(新コスモス電機株式会社製:KD−12B)に付加して、グランド電位の変動の低減効果について調べた。ガス検知器は、図3Aに示されるようなデジタル表示器29およびLEDによる光を放射するランプ部28を有していた(ただし、HART通信機能は有していない)。このデジタル表示器29およびランプ部28の光を発するLEDの状態を経時的に変化させ、デジタル表示器29およびLEDなどを含む負荷部3(図2参照)に流れる電流i1の変動に対する、ガス検知器のグランドラインに流れる電流の変動を調べた。
Example 1
A current control means 1 including a constant current generation unit 11 and a constant voltage generation unit 12 shown in FIG. 9 is added to a gas detector (manufactured by New Cosmos Electric Co., Ltd .: KD-12B) to reduce fluctuations in the ground potential. I investigated the effect. The gas detector had a digital display 29 as shown in FIG. 3A and a lamp unit 28 that radiates light from an LED (however, it does not have a HART communication function). The state of the LED that emits light from the digital display 29 and the lamp unit 28 is changed over time, and gas detection is performed for fluctuations in the current i1 flowing through the load unit 3 (see FIG. 2) including the digital display 29 and the LED. The fluctuation of the current flowing through the ground line of the vessel was investigated.

この調査では、ガス検知器KD−12Bが備える電源部が切り離され、電源部2として、テキサスインスツルメンツ社のスイッチングレギュレータIC:LM2501の評価ボードが接続され、この電源部2に、外部電源から24Vの電圧が供給された。電源部2はスイッチング周波数を500kHz、出力電圧を3.6Vに設定された。すなわち、本実施例では、第1電圧V1(図2参照)は3.6Vであった。シャントレギュレータU1にはルネサスエレクトロニクス社のμPC1093が用いられ、第2電圧V2が3.18Vとなるように、抵抗R7〜R9が選択された。基準電圧発生器U2には、テキサスインスツルメンツ社のシャントレギュレータTLV431Aが用いられ、基準電圧発生器U2は、TYP値として1.24Vの基準電圧Vr2を有していた。演算増幅器U3およびトランジスタQ1には、テキサスインスツルメンツ社のOPA170、ローム社のRQ5E035ATが、それぞれ用いられ、定電流Icが57.4mAとなるように、抵抗R1〜R3およびR6が選択された。 In this survey, the power supply unit of the gas detector KD-12B was disconnected, and the evaluation board of Texas Instruments' switching regulator IC: LM2501 was connected as the power supply unit 2, and 24V from an external power supply was connected to this power supply unit 2. The voltage was supplied. The power supply unit 2 was set to a switching frequency of 500 kHz and an output voltage of 3.6 V. That is, in this embodiment, the first voltage V1 (see FIG. 2) was 3.6V. Renesas Electronics' μPC1093 was used as the shunt regulator U1, and resistors R7 to R9 were selected so that the second voltage V2 was 3.18V. A Texas Instruments shunt regulator TLV431A was used as the reference voltage generator U2, and the reference voltage generator U2 had a reference voltage Vr2 of 1.24 V as a TYPE value. OPA170 from Texas Instruments and RQ5E035AT from ROHM were used as the operational amplifier U3 and the transistor Q1, and resistors R1 to R3 and R6 were selected so that the constant current Ic was 57.4 mA.

各電流の測定は、各桁8セグメント×4桁のデジタル表示器29の最上位桁だけを8ミリ秒毎に全セグメント点灯させると共に、ランプ部28への光を発する3つのLEDを1秒周期、デューティ比50%で点滅させながら行った。なお、負荷部3への電流i1の測定は、電流制御手段1と負荷部3との間に0.5Ωの抵抗を挿入し、この抵抗による電圧降下を測定することにより行った。同様に、グランドラインに流れる電流は、外部電源と電源部2との間のグランドラインに20Ωの抵抗を挿入し、その電圧降下を測定することにより行った。各電流の測定は、いずれもオシロスコープを用いて行った。 For each current measurement, only the most significant digit of the digital display 29 with 8 segments x 4 digits is turned on every 8 milliseconds, and the three LEDs that emit light to the lamp unit 28 are cycled for 1 second. , While blinking at a duty ratio of 50%. The current i1 to the load unit 3 was measured by inserting a 0.5 Ω resistor between the current control means 1 and the load unit 3 and measuring the voltage drop due to this resistor. Similarly, the current flowing through the ground line was measured by inserting a 20Ω resistor into the ground line between the external power supply and the power supply unit 2 and measuring the voltage drop thereof. Each current was measured using an oscilloscope.

図10Aおよび図11Aは、負荷部3に流れる電流i1の測定結果であり、図10Bおよび図11Bはグランドラインの電流の測定結果である。ここで、図10Aおよび図10Bは、オシロスコープの時間軸の設定を1divisionあたり5秒として観測したものであり、図11Aおよび図11Bは、時間軸の設定を1divisionあたり0.1秒に拡大して観測したものである。また、図10Bおよび図11B中、符号igは本実施例において測定されたグランドラインの電流を示し、符号ixは、比較のために測定された、電流制御手段1が付加されていない比較例におけるグランドラインの電流を示している。なお、負荷部3への電流は、本実施例および比較例の間で違いはないため、図10Aおよび図11Aには、1つの電流波形(電流i1)だけが示されている。 10A and 11A are measurement results of the current i1 flowing through the load unit 3, and FIGS. 10B and 11B are measurement results of the current of the ground line. Here, FIGS. 10A and 10B observe the oscilloscope time axis setting as 5 seconds per division, and FIGS. 11A and 11B expand the time axis setting to 0.1 seconds per division. It was observed. Further, in FIGS. 10B and 11B, the reference numeral ig indicates the current of the ground line measured in this embodiment, and the reference numeral ix is a comparative example in which the current control means 1 is not added, which is measured for comparison. It shows the current of the ground line. Since there is no difference in the current to the load unit 3 between this embodiment and the comparative example, only one current waveform (current i1) is shown in FIGS. 10A and 11A.

図10Aに示されるように、負荷部3への電流i1は、LEDの点滅周期(1秒)に合わせて、約1秒の周期P1で、その大きさが変化している。また、時間軸を拡大して測定された結果である図11Aに示されるように、デジタル表示器29の8ミリ秒周期の表示状態の変化に合わせて、約8ミリ秒の周期P2で電流i1の大きさが変動している。すなわち、電流i1は、図10Aでは黒く塗りつぶされて帯状に描かれているが、デジタル表示器29に流れる電流量に応じて約8ミリ秒周期で細かく変動し、かつ、ランプ部28の光を発するLEDに流れる電流量に応じて約1秒周期で変動している。なお、図11Aおよび図11Bは、LEDが点灯状態にある0.2秒間(時間t1秒から(t1+0.2)秒までの間)の測定結果を示している。また、図10Aにおいて、時間T1以降は、LED表示灯28が常時点灯状態にされたので、電流i1の1秒周期の変動は生じていない。また、電流i1は、デジタル表示器29やLED以外のガス検知器の構成要素にも流れているため、図10Aや図11Aにおいてゼロレベルまで低下することなく流れ続けている。 As shown in FIG. 10A, the magnitude of the current i1 to the load unit 3 changes in a cycle P1 of about 1 second in accordance with the blinking cycle (1 second) of the LED. Further, as shown in FIG. 11A, which is the result of measurement by enlarging the time axis, the current i1 has a period P2 of about 8 milliseconds in accordance with the change in the display state of the digital display 29 having a period of 8 milliseconds. The size of is fluctuating. That is, although the current i1 is painted black in FIG. 10A and drawn in a band shape, it finely fluctuates in a cycle of about 8 milliseconds according to the amount of current flowing through the digital display 29, and emits light from the lamp unit 28. It fluctuates in a cycle of about 1 second according to the amount of current flowing through the emitted LED. 11A and 11B show the measurement results for 0.2 seconds (time from t1 second to (t1 + 0.2) seconds) in which the LED is lit. Further, in FIG. 10A, since the LED indicator lamp 28 is always lit after the time T1, the current i1 does not fluctuate in a 1-second cycle. Further, since the current i1 also flows to the components of the gas detector other than the digital display 29 and the LED, it continues to flow without dropping to the zero level in FIGS. 10A and 11A.

負荷部3への電流i1が図10Aおよび図11Aに示されるように変動している状況において、比較例では、グランドラインの電流ixは、図10Bに示されるように電流i1の変動に応じて1秒周期で変動し、さらに、図11Bに示されるように8ミリ秒周期で変動している。これに対して、本実施例では、図10Bおよび図11Bの符号igに示されるように、電流i1の変動に影響されることなくほぼ一定の電流値でグランドラインの電流igが流れていることがわかる。従って、デジタル表示器29などに流れる電流の変動によってガス検知器内の信号ラインの電位に変動が生じることがなく、正常なガス検知器の動作を得ることができる。また、前述のHART通信では、500Hz〜10kHzの周波数帯において、負荷抵抗500Ωの場合に、2.2mVrms以下というグランドレベルの変動についての規格が定められているが、本実施例ではグランドレベルの変動はほぼ0mVrmsであり、図9に例示される一実施形態の電流制御手段1を用いることにより、このHART通信の規格を満たすことができる。 In a situation where the current i1 to the load unit 3 fluctuates as shown in FIGS. 10A and 11A, in the comparative example, the ground line current ix corresponds to the fluctuation of the current i1 as shown in FIG. 10B. It fluctuates in a 1-second cycle, and further fluctuates in an 8-msec cycle as shown in FIG. 11B. On the other hand, in this embodiment, as shown by the reference numerals ig in FIGS. 10B and 11B, the current ig of the ground line flows at a substantially constant current value without being affected by the fluctuation of the current i1. I understand. Therefore, the potential of the signal line in the gas detector does not fluctuate due to the fluctuation of the current flowing through the digital display 29 or the like, and the normal operation of the gas detector can be obtained. Further, in the above-mentioned HART communication, a standard for ground level fluctuation of 2.2 mVrms or less is defined in the frequency band of 500 Hz to 10 kHz when the load resistance is 500 Ω, but in this embodiment, the ground level fluctuation is defined. Is approximately 0 mVrms, and the HART communication standard can be satisfied by using the current control means 1 of the embodiment illustrated in FIG.

1 電流制御手段
2 電源部
3 負荷部
4 信号処理手段
6 電気回路
11 定電流生成部
12 定電圧生成部
21 本体側筐体
22 蓋側筐体
29 デジタル表示器
31 第1回路基板
32 第2回路基板
33 第3回路基板
34 固定用プレート
34a、34b、34c 切り欠き
39 第1回路基板固定用ネジ
41 プレート固定用ネジ
43a 第1回路基板上のコネクタ
43b 第2回路基板上のコネクタ
100 電気機器
200 ガス検知器
B 外部電源
E 外部機器
G グランド
i1 負荷部に流入する電流
i2 電流制御手段に流れる電流
Ic 定電流生成部から流出する定電流
ig 本発明の実施例のグランドラインの電流
ix 比較例のグランドラインの電流
L1 第1線路
L2 第2線路
L3 第3線路
U1 シャントレギュレータ
U2 基準電圧発生器
U3 演算増幅器
V1 第1電圧
V2 第2電圧
1 Current control means 2 Power supply unit 3 Load unit 4 Signal processing means 6 Electric circuit 11 Constant current generation unit 12 Constant voltage generation unit 21 Main unit side housing 22 Lid side housing 29 Digital display 31 First circuit board 32 Second circuit Board 33 Third circuit board 34 Fixing plates 34a, 34b, 34c Notches 39 First circuit board fixing screw 41 Plate fixing screw 43a Connector on the first circuit board 43b Connector on the second circuit board 100 Electrical equipment 200 Gas detector B External power supply E External device G Ground i1 Current flowing into the load unit i2 Current flowing through the current control means Ic Constant current flowing out from the constant current generator ig Ground line current ix of the embodiment of the present invention Ground line current L1 1st line L2 2nd line L3 3rd line U1 Shunt regulator U2 Reference voltage generator U3 Computational amplifier V1 1st voltage V2 2nd voltage

Claims (8)

経時的に負荷が変動する負荷部を含む電気回路を備える第1回路基板と、
前記第1回路基板に着脱可能に連結される第2回路基板と、を有し、
前記第2回路基板は、
所定の機能を有する信号処理手段、および、前記負荷部に供給されるべく前記第1回路基板側から供給される電流を、前記負荷部の負荷の変動による前記所定の機能への影響少なくるように制御する電流制御手段を備えている、電気機器。
A first circuit board including an electric circuit including a load portion whose load fluctuates with time, and
It has a second circuit board that is detachably connected to the first circuit board.
The second circuit board
Signal processing means having a predetermined function, and wherein the current supplied from the first circuit board side to be supplied to the load unit, it little impact on the predetermined function due to variations in the load of the load unit An electrical device equipped with a current control means for controlling such as.
前記電気回路は第1電圧で前記電流を供給する電源部をさらに含み、
前記電流制御手段は、前記電源部から電力を受けて動作すると共に前記負荷部に第2電圧で電流を供給するように構成されている請求項1記載の電気機器。
The electric circuit further includes a power supply unit that supplies the current at the first voltage.
The electric device according to claim 1, wherein the current control means operates by receiving electric power from the power supply unit and supplies a current to the load unit at a second voltage.
前記電気回路は、前記電流を供給すると共に前記電気機器の構成要素に電力を供給する電源部をさらに含み、
前記信号処理手段は前記電源部のグランドと同一の線路を共用するグランドを基準とする信号を外部機器との間で所定のプロトコルに従って送受信するように構成されている、請求項1記載の電気機器。
The electrical circuit further includes a power supply that supplies the current and powers the components of the electrical device.
The electrical device according to claim 1, wherein the signal processing means is configured to transmit and receive a signal with reference to a ground that shares the same line as the ground of the power supply unit with an external device according to a predetermined protocol. ..
さらに、前記第1および第2回路基板を収容する筐体を有しており、
前記第1回路基板と前記第2回路基板とは、互いに重なるように前記筐体に所定の固定手段により固定されており、
前記第1回路基板および前記第2回路基板の一方は、固定用プレートを介して前記筐体に固定され、
前記固定用プレートの前記第1回路基板および前記第2回路基板の他方を固定する前記固定手段と対応する位置に切り欠きが設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気機器。
Further, it has a housing for accommodating the first and second circuit boards.
The first circuit board and the second circuit board are fixed to the housing by a predetermined fixing means so as to overlap each other.
One of the first circuit board and the second circuit board is fixed to the housing via a fixing plate.
The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein a notch is provided at a position corresponding to the fixing means for fixing the first circuit board and the other of the second circuit board of the fixing plate. Electrical equipment.
前記第1回路基板および前記第2回路基板の他方に、前記他方において構成される電気回路と電気的に接続された端子部、および/またはコネクタが設けられており、前記固定用プレートにおける前記端子部と対応する位置または前記コネクタと対応する位置に切り欠きが設けられている、請求項4記載の電気機器。 The other of the first circuit board and the second circuit board is provided with a terminal portion and / or a connector electrically connected to the electric circuit formed by the other, and the terminal in the fixing plate . The electrical device according to claim 4, wherein a notch is provided at a position corresponding to the portion or a position corresponding to the connector . 前記第2回路基板が前記固定用プレートを介して前記筐体に固定されており、前記電流制御手段の構成要素と前記固定用プレートとが、直接または熱伝導可能に間接的に接している、請求項4または5記載の電気機器。 The second circuit board is fixed to the housing via the fixing plate, and the components of the current control means and the fixing plate are in direct or indirect contact with each other so as to be heat conductive. The electrical device according to claim 4 or 5. さらに、周囲環境の状態を検知する検知手段を含んでおり、前記検知手段の状態に応じて前記負荷部の負荷が変動するように構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気機器。 Further, according to any one of claims 1 to 6, the detection means for detecting the state of the surrounding environment is included, and the load of the load unit is configured to fluctuate according to the state of the detection means. Electrical equipment. 前記電流制御手段は、前記第1回路基板側から供給される前記電流の一部を前記負荷部の負荷の変動に応じた電流値で分流させる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気機器。The present invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the current control means divides a part of the current supplied from the first circuit board side at a current value corresponding to a fluctuation of the load of the load unit. Electrical equipment.
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