信号変換器って色々種類があってわからない。「アイソ」ってなに？「ディスビ」ってなに？
説明して欲しいのに誰も説明しない、あるいはいまいちよくわかっていないという方も多いでしょう。
特に普段使っていなかったり、畑違いの業界や業種からきたのなら特にそうかもしれません。
そんな変換器初心者の方に向けて、変換器の一般的仕様となる種類について説明していこうと思います。
信号変換器は物凄い種類があるますが、基本的にここにあげた物が多く使われる傾向にあります。
なので特殊な変換器ばかり使っている会社は別として、最初はここでご紹介する物を覚えておけばあまり困ることはないでしょう。
信号変換器がどういうものかわからない、という人は下記関連記事もご参考ください。
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これが参考になれば幸いです。
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信号を変えるだけの信号変換器
さて、それでは最初に一般的に使用される信号の変換のみを行う信号変換器についてご紹介していきましょう。
【アイソレータ】
短縮して「アイソ」と呼ぶ人もいます。基本的に、4-20ｍAから4-20ｍAなど同一信号で行われます。
「なぜ同じ信号で？意味ないじゃん」
と本来は誰もが思うところですが、意味はあるんです。
変換器というのはこのように、内部で絶縁されています。つまり、電気的に繋がっているだけで物理的には繋がっていないのです。
これは、事故などで大電流が急に流れてきたりしたときにここで止まるので、リスクの分散になります。
【熱電対変換器】
温度センサで一般的な熱電対をアナログ信号に変える信号変換器です。
0-100℃など、レンジを変換器側で決めることで0℃のときに0％（4-20ｍAなら4ｍA)、100℃のときに100％（4-20ｍAなら20ｍA）と割り付けられます。
ノイズ対策・リスク分散・信号の統一など熱電対センサを使用した際の様々な用途で使われます。
ちなみに最初からレンジを指定して固定されている信号変換器も多いので、センサの種類と温度レンジは情報として必要になってきます。
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【測温抵抗体変換器】
熱電対と同様の温度センサの変換器です。
センサの種類が違うだけで、基本的には熱電対変換器同様となります。
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【直流電流・電圧変換器】
アナログ信号を純粋に別のアナログ信号へと変換する為のある意味文字通りの変換器です。
例えば、受け側が4-20ｍAしか受けられないのに、センサは1-5Vしか出せないとか、0-20ｍAだったりと信号が違う際に受け側の方に合わせる際に使用します。
後は信号を全て4-20ｍAにしたいとか、そういった事例の際に使われるものかと思います。
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【ポテンショメータ変換器】
ポテンショメータというのは、ツマミを回すとその位置によって抵抗値を変化させるものです。
ダイヤルでボリュームを回すと言った方がわかりやすいでしょうか？
このポテンショメータの最小値（ダイヤルなら一番左に回す）と最大値（ダイヤルなら一番右に回す）を登録しておくことで、0-100％の値でツマミを回すとその位置に合わせた同量のアナログ出力を出すことができます。
何に使うの？と言われると水門やバルブなどの開閉状況に使うことが可能です。いまどれくらい開いているかな？というのが視認でき、機械的に動作させることができるようになります。
他、純粋な出力発生器としても利用できるでしょう。
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【パルス変換器】
パルスというのは、初心者には難しいと思いますが心電図みたいに心臓の鼓動を計測したり、モーターの回転数など振動による短形波を周波数としてHｚ（ヘルツ）としてあらわしたものです。
単語単位では聞いたことがあるかと思います。
1秒間に何度振動の波が起こるかを計測したものがパルスなのですが、ただの振動波では人間が目で見てわからないので、それをアナログ信号に変えて可視化しようというのがこのパルス変換器の役割です。
機能性のある変換器
使い手の都合のいい信号に変換することができる信号変換器ですが、特殊な信号変換器は数あれど一般的に使われるのは下記の3機種程度でしょう。
特殊なセンサを作っていたり、そういったセンサを常用していなければ何十台、何百台に一台程度しか特殊なものは使わないという会社が多いです。
ですので、下記3機種を覚えておけば変換器の初期知識としては十分かと思います。
【ディストリビュータ変換器】
いきなり横文字で言われてもなんのこっちゃになるかもしれませんね。
実はこれ、2線式伝送用センサ専用の機種なんです。
2線式のセンサというのは、電源を入れると同時にそのラインに4-20ｍAでセンサが感知した数値を送ってくるもんなんです。
図にするとこんな感じのセンサですね。
つまり、センサへの電源供給の役目と信号を受ける役目、そして別途取り込んだ信号を出力する役目を担う変換器となります。
2線式のセンサって意外と多いので、それを使う際に使用することになります。
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【比率変換器（レシオバイアス）】
4-20ｍAなど、普通はリニア（最小値から最大値まで一直線で真っすぐ）な状態ですが、センサによっては-3-13ｍAのような妙な出力の物も存在します。
海外製が多いかもしれませんね。しかしそれ、素直に受けることはできませんよね。
そういう時に、このレシオバイアスという変換器を使うのです。
レシオ（傾き）とバイアス（かさあげ）を計算から行うことで通常のリニアな状態に補正することができるんです。
逆にリニアだったものを傾きを変えて半分の信号にしたいときも、同様に設定でやることが可能です。
ちょっと計算も含めて複雑ではありますが、本来できないものをできるようにした変換器となります。
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【リニアライザ変換器】
さて、本来熱電対などのセンサって奇麗にリニアに出るものはありません。通常であれば曲線を描くように上がっていくのが一般的なセンサの特性です。
当然、補正をしなければ使えませんよね。世の中の多くのセンサが補正されて出力しているものばかりですが、中にはそうでないものもあるんです。
なので、疑似的に補正してリニアで出すようにする機能をもったのがこのリニアライザになります。
図のようにポイントを指定し、ここは〇ｍAとか〇Vとかの指定してやると自動的にリニアにされた数字が出力されるんです。
なので、ポイントが多く細かいほどその数字は正確なものへとなっていきます。
逆に応用すればある程度都合のいい数字へと変換できるので便利な機能です。
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変換器購入時のアドバイス
ここで変換器購入時のアドバイスです。
基本的にこういった工業製品はエム・システム技研のような変換器専門メーカー、あるいはアズビルのような空調専門の大手で購入するのが一番安全です。
なぜかというと、名も通っていない中小企業のような温度調節計メインで扱っている『ついで』に変換器を販売していたり、食品・空調・水質・薬品などあちこち違う業界に手を出しているような特化していないところは知識もノウハウも不十分なことが多いです。
場合によっては、満足にテストをしないまま販売するので内部で熱を発して誤差が生じるなどクレームやトラブルの温床になりかねないことが多々あります。
実際にクレームになった事例をよく聞きますし、対応も「相手の使い方が悪いんじゃないか？」と非常に誠意がない回答を貰ったこともあります。やはり大手とは質そのものが違うと感じます。
客先に出す製品だからこそ、安心安全でなければなりませんよね。あくまで故障・不具合は可能性の問題ではあるのですが、大手の方が対応も早く、いざというときの小回りもききますので、メーカーにこだわりがなければ、大手メーカーさんをまず検討した方がいいでしょう。
まとめ
まとめさて、基本的に憶えておいた方がいい信号変換器の種類をご紹介してきました。
四則演算器とかスプリット変換器とか差入力、PT100出力など特殊なものもありますが、特殊なだけにあまり使う機会というのは少ないかと思います。
一般的な知識としては、この辺りが基本となるので抑えておくといいでしょう。
これが参考になるのであれば幸いです。
