JPS5828176Y2 - 信号変換回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、懸濁物質濃度測定装置等のリニアライザとし
て用いるのに好適な信号変換回路に関するものである。

懸濁物質濃度測定装置等の検出器からは、高精度の測定
を行うため参照信号Ｖｒと測定信号Ｖｍとが出力される
。

これらの信号Ｖｒ、Ｖｍは後段の演算回路でＶｍ／Ｖｒ
なる演算がなされ、この値を基に濃度信号が出力される
。

懸濁物質濃度とＶｍ／Ｖｒとの関係は、比例関係にはな
く、第１図に示すような単調増加関数で示される。

この懸濁物質濃度の場合に限らず、一般に、濃度、流量
、溶液濃度その他の物理的あるいは化学的な量と検出器
出力との関係も、第１図のような特性で示されることが
多い。

このような場合、検出器出力を変換して、物理的あるい
は化学的な量に比例した大きさの信号を得ている。

この信号変換を行う場合にリニアライザが必要となる。

本考案の目的は、このようなりニアライザとして用いる
のに適した簡単な構成の信号変換回路を提供することに
ある。

以下図面によって本考案を詳細に説明する。

第２図は本考案回路の一実施例を示す電気回路図である
。

図において、１は被変換信号（電圧）Ｅｌが与えられる
入力端子、２はこの入力端子に与えられた被変換信号Ｅ
１を受ける係数値になる係数回路、３は基準信号Ｅｓと
係数回路２の出力との和を求める加算回路、４は加算回
路３の出力と被変換信号Ｅ１との積に対応した信号（電
圧）ＥＯを出力端子Ｓに与える乗算回路である。

こＱ乗算回路４において、Ｑは入力端中→で被変換信号
Ｅ１を受けるコンパレータ、Ｓｌ、Ｓ２は一端がコモン
点に接続されコンパレータＱの出力が高レベルのとき閉
じ低レベルのとき開くスイッチ、Ｅｐは定電圧源（出力
電圧を示す場合もＥｐと記’ｔ）、Ｒ１、Ｒ２はコンパ
レータＱの入力端子（ト）と定電圧源ＥｐＯ間に直列接
続された抵抗、Ｃ１はコンパレータＱの入力端子（→と
コモン点の間に接続されたコンデンサである。

抵抗Ｒ１とＲ２の接続点にはスイッチＳ１の他端が接続
されている。

Ｒ３、Ｒ４は加算回路３と出力端子５間に直列接続され
た抵抗、Ｃ２は抵抗Ｒ４の出力端子５側の端子とコモン
点との間に接続されたコンデンサである。

抵抗Ｒ３とＲ４の接続点にはスイッチＳ２の他端が接続
されている。

以上のように構成された本考案回路の動作を次に説明す
る。

いま、コンパレータＱの出力が低レベルの信号のためス
イッチＳ１が開かれているとすれば、定電圧源Ｅｐかも
コンデンサＣ１に抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して充電電流が流
れ、コンパレータＱの入力端子（→の電圧が増加する。

この電圧がコンパレータＱの入力端側に与えられている
被変換信号Ｅ１より高くなると、コンパレータＱの出力
は反転し高レベルの信号となる。

したがって、スイッチＳ１が閉じられ、コンデンサＣ１
に充電された電荷は抵抗Ｒ２を通して流れ、コンパレー
タＱの入力端子（ト）の電圧が減少する。

この電圧が被変換信号Ｅ１より低くなると、再びコンパ
レータＱの出力が低レベルの信号に転する。

かくして、コンパレータＱ１抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチ
Ｓ１およびコンデンサＣ１からなる回路は発振し、コン
パレータＱかも一定周期の矩形波信号が出力される。

この矩形波信号の繰返し周期ＴＯと低レベルにある時間
幅Ｔ１との比ＴＩ／ＴＯをＫをすれば、次式が成り立つ
。

Ｅ１＝に−Ｅｐ （１）一方、被変換
信号Ｅ１は係数回路２および加算回路３を介して抵抗Ｒ
３の一端に与えられる。

したがって、この電圧Ｅ２は次式で示されることになる
。

Ｅ ２＝＝Ｅｓ＋に−Ｅ １ （２）
この電圧Ｅ２による充放電電流がスイッチＳ２によって
コンデンサＣ２に与えられるのであるから、出力電圧Ｅ
Ｏは次式で示される。

ＥＯ＝に−Ｅ２ 上紙１）−（３）式よりＫを消去しＥＯについて整理す
ると次式が求まる。

第３図はＥｌを横軸にとり、ＥＯを縦軸にとった場合の
（４）式で示される本考案回路変換特性を示す図である
。

この特性曲線の原点における横軸に対する傾斜角θは、
（４）式から明らかなように、基準信号Ｅｓの大きさに
応じて変化する。

また、湾曲率はｋの大きさに応じて変化する。

すなわち、ｋ＝Ｏの場合ａ図、ｋ）０の場合す図、ｋ（
０の場合Ｃ図のようになる。

この本考案回路を用いて、たとえば第１図に示すような
特性の信号Ｖｍ／Ｖｒかも濃度に比例した信号を得るに
は、この信号ｖｎ１／ｖｒを被変換信号Ｅ１として与え
、これを補正するようにθ、ｋを選べば良い。

通常は、濃度測定範囲の最大値、最小値および中央値を
与えるよりなＶｍ／Ｖｒのそれぞれを被変換信号Ｅ１と
して与えたときに、回路の出力が一直線上に配列される
ようにθ、ｋを選ぶ。

なお、上記の説明においては、加算回路３を用いて構成
したものを示したが、減算回路を用いて構成しても良い
。

ただし、その場合はｋの符号カ逆になる。

また、高利得増幅器の負帰還路に本考案回路を配置すれ
ば、当然のことながら、本考案回路と逆特性の信号変換
回路を得ることができる。

このようにして得られた回路もリニアライザとして用い
ることもできる。

以上説明したように、本考案によれば、リニアライザと
して用いるのに適した簡単な構成の信号変換回路を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は懸濁物質濃度と検出器出力との関係を示す特性
図、第２図は本考案回路の一実施例を示す構成図、第３
図は本考案回路の変換特性を示す図である。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・係数回路、３
・・・・・・加算回路、４・・・・・・乗算回路、５・
・・・・・出力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被変換信号を入力とする係数回路と、この係数回路の出
   力おたび基準信号を入力とする加算又は減算回路と、こ
   の加算又は減算回路の出力と前記被変換信号との積に対
   応した信号を出力する乗算回路とを具備してなる信号変
   換回路において、被変換信号を一方の入力回路で受ける
   コンパレータと、このコンパレータの出力で開閉される
   第１および第２のスイッチと、コモン点と前記コンパレ
   ータの他方の入力端子との間に接続され前記第１スイツ
   チの開閉に応じて充放電される第１コンデンサと、この
   第１コンデンサに充電電流を供給する定電モ源と、前記
   第２スイツチの開閉に応じて充放電される第２コンデン
   サとを有すると共に、前記加算又は減算回路から前記第
   ２コンデンサの充電電流を得るように前記乗算回路を構
   成したことを特徴とする信号変換回路。