Isolator指的就是儀表信號的隔離器，具有直流輸入信號與輸出信號間隔離(數10MΩ以上／約DC500V)機能的部品。而最近一般的隔離器因為輸入信號與電源之間及輸出信號與電源之間皆有隔離，所以也被稱為3方向隔離機能。

        隔離器在儀表系統中、因 1) 防止信號接地回路旁通、2) 設備的保護、3) 雜訊影響的降低、4) 不同設備間的信號交換的分界 等目的被廣泛使用中。在此，就隔離器的必要性(效果)、以上述 1)的事例描述説明。而、隔離器的機能不論是在信號變換器或內含在遠端(Remote) I/O都具有相同的效果。

防止接地回路旁通的對策（１）

        圖1、將同一信號(DC4~20mA)串聯連接輸入到2台計測儀表的使用例。單一信號源輸入相同信號到儀表1、2時，通常採用這樣的連接方式。在此，若任一台儀表輸入為浮動（直流沒有直接接地）狀態時將不會有任何問題。但、如果2台的負電端子側皆有被接地時（為了安定輸入信號對地之間電位，大多會使用這種連接方式）、將會成為圖1中表示的等值電路，將會產生與接地旁通的回路電流。依此結果，下方儀表2的輸入將會被旁通，所以信號將沒有輸入到儀表2。

        上述現象，信號源與任一方儀表、或兩個儀表間插入隔離器，就可因直流信號隔離而回避。（圖2參照）。

防止接地回路旁通的對策（2）

        下面的例子中信號源有2個，同時連接到可多通道輸入的設備（例如PLC或電腦的輸入介面卡）（圖3參照）。通道編號1 的電路如前例一樣，被串聯連接到另一個計測儀表A。兩個信號源的負電端子側也因接地變成同電位。

        在這裡，如果通道1與通道2為個別獨立的電路，負電端子端因互相隔離而不會有任何問題。但是，具有多通道輸入的設備，各輸入的負電端子內部連接如虛線般，多為全部共通的電位（COM）。這時，將成為圖3中所示的等值電路，發生電流的接地回路現象，往通道編號1連接的儀表Ａ的信號將被旁通 。

        上述的現象，如同前例一樣在通道1或通道2 任一方或雙方的電路上插入隔離器，就可輕易的避開這個問題。在本例中多通道輸入設備中，將各通道間互相隔離也稱為通道間的隔離。

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變換器的應答時間

    M-SYSTEM技研變換器的應答時間主要有三種類型。

（1）一　　般：0.3～0.6s（0 → 90％）

（2）高 速 用：約25ms（0 → 90％）

（3）超高速用：約500μs（0 → 90％）

應答時間的選擇迷惘

         通常，使用（1），但是在可以以相同格式選擇（1）和（2）的型號的情況下，可能會誤解“高速產品是高級產品”而選擇（2）。

        但是，如果不做任何準備就選擇了高速版本（2），則可能會造成麻煩。例如，轉換器的輸出信號可能會跳動，造成無法確認測量的實際信號。在使用者反應“變換器異常”之後進行調查的結果，經常可發現原因是“使用者的應答時間選擇錯誤”。

選用（1）一般應答時間的原因

        變換器的入力配線端，在配線中混入了電源頻率雜訊干擾。（1）一般應答時間的變換器具有內建的濾波電路，可以消除電源頻率的雜訊干擾。濾波器機能越強，消除電源頻率上雜訊干擾的能力就越大，但是相對地對信號的應答時間就變慢。

        考慮到信號應答時間和濾波器對電源頻率的影響，選擇的應答時間請選擇0.3~0.6s（0→90％）。

選用（2）高速應答時間時注意事項

        如果需要大約25ms（0→90％）的應答時間，則需要注意入力佈線。如圖1所示，在這種情況下，應答時間與電源的瞬時電壓的變化率大約相同，因此，基本上不可能用濾波電路消除雜訊干擾。為了避免在入力配線的中間混入雜訊干擾，必須充分注意佈線方式。

    主要注意事項如下：

① 佈線應遠離高壓、大電流的電源配線。

② 專用線槽/配管佈線。

③ 使用帶有隔離網的雙絞線。

對絞線的效果

        將兩根導線以25mm以下的間距對絞的“雙絞線”中，電磁感應干擾的消除率可為普通電線（CVV等）的1/10左右。如果將其放入金屬專用導管中時，則可減少為1/20左右。

使用超高速用變換器時

        與高速用相比，有必要更加注意雜訊干擾。

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隔離器的機能

        隔離器是儀表間的信號隔離裝置，也是入力信號和出力信號之間的直流隔離機能變換器。由於信號是隔離的，因此即使入力信號和出力信號間有電位差，仍具有可以準確傳送直流信號的機能。隔離器的主要用途：

• 信號接地回路旁通的防止

• 保護設備

• 抑制現場配線側進來的雜訊干擾

• 使信號兩點接地

• 連接設備間進行故障隔離所需的責任分界點（信號隔離點）

        儘管具有上述優點，但當處理高速變化的信號時，隔離器的應答時間會導致信號傳輸延遲的缺點。

變換器的應答時間

        M-SYSTEM技研變換器的應答時間主要有三種類型。

（1）一　　般：0.3～0.6s（0 → 90％）

（2）高 速 用：約25ms（0 → 90％）

（3）超高速用：約180～500μs（0 → 90％）

        在可以用相同格式選擇（1）和（2）型號的情況下，可能因誤解“高速產品是高級產品”而選擇（2）。但這將可能因此造成雜訊干擾的混入，發生現場問題，請務必注意。

        如果選擇一般用應答時間變換器（1），則可以透過濾波器機能，將50Hz的電源雜訊干擾減少到大約1/40。通常，使用變換器的的類比信號在短時間內不會急遽變化，在大多數情況下可以視為恆定值。另外，溫度控制中的溫度信號也幾乎不會在短時間內變化，即使變化其變化速度也很慢，因此可以使用一般用變換器即可。

        如果選擇（2）的高速（約25ms）變換器，則50Hz的電源雜訊干擾僅減少約1/3。另外，如果在（3）中選擇了超高速（180μs）轉換器，則50 Hz的電源雜訊干擾將完全不會減少。隨著應答時間變短，濾波器功能變弱，因此，在信號和電源佈線中必須格外小心，以防止雜訊干擾進入。

        圖1顯示使用三種不同應答時間的隔離器時的輸出信號。如果原始信號高速變化時，則標準應答一般用變換器不會反應輸出原始信號的波形。因此，當輸入信號高速變化時，需要高速或超高速用的變換器。

超高速隔離器的必要性

        近年來，出於危機管理和設備維護管理的目的，越來越多的機會用來測量快速變化的類比信號，例如軸承振動測量和分析，汽車振動分析以及沖床壓力曲線管理。

        振動分析需要測量包括音波範圍在內的振動，而不是常規的低頻信號。即使使用（3）中的超高速（180μs）變換器，由於濾波器對2 kHz信號衰減多達30％，也會發生無法執行精確測量的問題。

        為了解決此問題，M-SYSTEM技研開發了一種能夠以更高速度應答的隔離器（型號：M2VF2）。

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    隔離器也稱為直流隔離變換器，即使入力信號和出力信號的電位不同，也同樣具有準確傳送直流信號的機能。隔離器的主要用途是：

• 盤內信號接地回路的防止

• 使信號可 2點接地

• 抑制從現場配線側進入的雜訊干擾

免電源的隔離器基本上是4~20mA直流輸入

        從M-UNIT系列以後的開發的轉換器，皆具有免電源隔離器。

免電源的隔離器的入出力種類

免電源隔離器的好處

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2線式傳送器因為可以從電流輸出信號中取得用於信號放大器的電源，進而省去電源的配線。隨著電子式製程控制儀器的發展，差壓傳送器首先採用了2線式傳輸方式。差壓傳送器因為一般散佈在大型工廠各個現場，省去電源配線就可節省大量製程控制成本。如今，使用2線式傳送器可支援熱電偶、白金測溫棒、mV、脈波、荷重元、CT和PT等各種輸入信號。下一代在現場使用的數位通信傳送方式也有使用2線式方式，在信號線上同時傳送電源。

2線式傳送方式的原理

容許負載阻抗

接下來，要考慮在該電路中可以連接多少歐姆的負載電阻。2線式傳送器需要電壓來驅動其內部電路。例如，M-SYSTEM 技研的荷重元信號變換器（型號：BLC）需要13V。

在圖1中，24V的電源電壓減去2線式傳送器所需的最小驅動電壓13V，此時負載阻抗可允許的壓降即為電壓11V。在該電路中，當負載電流為20mA時，壓降11V上的電阻值為
11V÷20mA =550Ω，該值就是允許的最大負載阻抗。

由於2線式傳送器所需的最小驅動電壓因型號而不同，因此在使用前必須確認製造廠商的規格。

在圖1的範例中，DC電源的供給電壓為24V DC，但是大多數2線式傳送器可以使用高達45V以上的電壓。

配電器(Distributor)

配電器原型是配電板（分配器），其目的是使用單個直流電源驅動多個2線式傳送器。現今的配電器除了具有基本的直流電源機能，也可以同時處理信號的隔離、平方根及線性化等運算。

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2線式變換器是將信號配線做為變換器驅動的電源，省去專用的電源配線的變換器。

2線式變換器首先使用做為差壓傳送器。差壓傳送器因為一般散佈在大型工廠各個現場，省去電源配線就可節省大量製程控制安裝成本。

與4線式變換器不同，2線式變換器由於不需要變換器電源的配線，因此可以顯著降低配線成本。

例如，在室外有多個儲罐的儲存槽中，這些儲存槽通常分散在沒有電源的地方，在這種情況下，就可以使用不需要單獨電源的2線式變換器。

2線式變換器的原理

2線式變換器的信號為直流電流

使用熟悉的DC電流信號（DC4至20mA）做為2線式變換器的信號。

不可忽視的事實是，即使在電力設備經常會產生較大干擾電壓的情況下，DC4～20mA信號也可以非常穩定地傳送。

由於2線式傳送器所需的最小驅動電壓因型號而不同，因此在使用前必須確認製造廠商的規格。

圖1中的2線式變換器的出力端子向變換器內部看時，阻抗值為1MΩ以上。因此，當雜訊干擾電壓為10V，流過受信阻抗的電流I 為 I (A)= 10 (V) / 10⁶ (Ω) = 10^-5 (A) = 0.01mA，相對於20mA僅會影響1/2000 ，這是2線式變換器的優勢。

2線式變換器的應用

2線式傳送器最早採用於差壓傳用器，現在則已經是可以支援熱電偶、白金測溫棒、mV、脈波、荷重元、CT和PT等各種輸入信號的2線式傳送器。

熱電偶使用時，可在現場安裝兩線式變換器，利用銅線來代替昂貴的熱電偶補償導線配線到控制盤。

此外，還提供多種工作溫度範圍為-40至85°C的2線式變換器，得以適用於現場的惡劣環境。

現場使用的2線式變換器

如上述所介紹的2線式變換器大多使用於室外有多個儲存槽的儲存場所。因此，需要支援現場型設備所需的各種性能。

首先，由於它是在戶外或在接近戶外條件的環境中使用，因此需要可適用寬廣的工作溫度範圍。

當安裝在諸如裝滿易燃液體的油罐場的現場時，預期將不僅暴露在不可燃及易爆環境中，在許多情況下需要防爆認證的應用。

可以在具有最高爆炸性環境的0級危險區域（表示爆炸性氣體等級最高的危險區域）中使用的電子產品僅限於已獲得本質安全和防爆認證的產品（本質安全防爆是即使在發生特定故障時也不會引起爆炸的防爆方法）。

在上述儲罐場的使用例中，也有只將傳感器安裝在0級危險場所，而變換器及安全保持器（防止危險能量進入傳感器側的裝置）或含安全保持器的變換器安裝在安全場所的方式。但是，如果0級危險場所和安全場所相距較遠，則必須進行較長距離的傳感器佈線。

而，使用熱電偶測量溫度的應用中，長距離佈線所使用的溫度補償線，又存在著溫度補償線價格昂貴的問題。

此外，很難將電源線拉入0級危險場所。因為電路的電力受本質安全防爆原理的限制。

基於上述原因，兩線式變換器在成本和安全性方面具有優勢，因為它可以在0級危險區域中使用。

結合2線式變換器的配電器

本質安全防爆2線式變換器需要安全保持器及配電器才能動作。

配電器相當是圖3中所示的DC電源和受信阻抗，用於向2線式變換器供電並取得電流信號。

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M-SYSTEM技研持續深入研究熱電偶變換器的冷接點補償方法。

熱電偶測量原理

熱電偶是由2種不同類型的金屬形成一個電路，當2個接點之間存在溫差，就會產生電動勢（Seebeck effect，塞貝克熱電效應），利用此效應可用來測量溫度。該電動勢取決於這2種金屬的類型以及接點之間的溫差。

舊的冷接點溫度傳感器設計

直到1986年前，如圖2所示，M-SYSTEM技研的熱電偶變換器的冷接點溫度一直在測量端子附近的外部環境溫度，而沒有直接測量熱電偶的端子溫度。

在這種冷接點溫度測量方法中，冷接點溫度容易受外界空氣溫度變動的影響，相對於熱電偶實際端子的溫度，約會有3°C的不穩定的變動。

目前產品的冷接點溫度傳感器

目前，熱電偶端子溫度是由冷接點傳感器直接測量的（圖3）。改善後，端子溫度測量的誤差約為0.2°C。

選擇熱電偶變換器的注意事項

建立目前的冷接點傳感器方法時,大約花費了兩年時間進行研究。因此，M-SYSTEM技研的熱電偶傳感器的冷接點補償性能得到認可，並廣泛用於狹窄的溫度範圍（例如0-50°C）。

因為，M-SYSTEM技研的熱電偶變換器性能已被使用者認可，被用於美國沙漠中每天溫度都在急劇變化的美軍基地設備。

而其他公司的熱電偶變換器和熱電偶輸入記錄器，大多數仍是測量熱電偶入力端子的環境溫度，再以冷接點補償。

當選擇熱電偶變換器時，或者如果您對熱電偶變換器的性能有疑問，建議您確認看看變換器是使用哪種冷接點測量方式。

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什麼是補償導線？

為了消除因這兩個連接點之間溫差引起的測量誤差，可以考慮採用直接連接熱電偶和熱電偶變換器的方法，因為如果要將熱電偶延長連接到熱電偶變換器接，則以下問題將會發生：

（1）熱電偶的電線較細，因此難以搬運且容易被切斷。

（2）它是單芯線且以較硬，連接困難

（3）成本比普通銅線高得多

為了解決該問題，一般是使用具有與熱電偶幾乎相同熱電動勢特性的“補償線（用於熱電偶）”，作為上述延伸用連接線。

如果使用補償導線進行接線，則可以像普通導線一樣輕鬆連接。但必須注意要與熱電偶一樣正負極性，以及補償接點溫度。如果補償接點的溫度與補償導線的規格不同或極性連接錯誤，將無法量測正確的溫度（表1顯示類型和顏色，表2顯示極性顏色）。

表1 根據JIS C 1995的類型/符號和表面塗層的顏色

*1 補償導線類型的符號是依熱電偶的類型和芯線的構成材料表示，延伸型芯線的符號為X，補償型芯線的符號為電線是C。

*2 顏色名稱根據 JIS Z 8102中指定的基本顏色名稱及其修飾代號。括號是其慣用的顏色名稱。

表2  極性色別　　根據JIS C 1995

補償導線的缺點

由於優先選擇材料具有跟熱電偶幾乎相同的熱電動勢特性，例如，K型熱電偶使用標準截面積為1.25 mm ²的補償導線，每1 m往返約1Ω，電阻值非常高。因此，隨著從溫度測量點到儀器室的距離增加，佈線電阻將隨著增加，使得檢測熱電偶斷線的燒斷(burnout)電流而導致的測量誤差增加。而目前在大型工廠中多使用比標準橫截面積大的補償線來解決長距離傳輸的要求。

現場安裝型2線式變換器的建議

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M-SYSTEM技研的MSS（規格書）中使用兩個術語來描述轉換器的精度：基準精度和許容差。

• 基準精度(英文:Accuracy)：儀表(計裝)用變換器適用

在標準操作條件下，所有影響精度的外部因素為固定的。

• 許容差(英文:Accuracy)：電力用變換器適用

在規定的範圍內，影響精度的外部因素之一可能會在指定範圍內變化。

精度沒有統一的表達標準

有許多影響精度的外部因素（例如環境條件）。在表示準確性時，沒有統一的標準來統一全部、部分或完全排除此外部因素。

因此，當使用者比較來自多個製造商同類型的轉換器時，即使每個公司都表示“精度：±0.1％”，但實際的性能值可能因製造商而異。

影響變換器精度的主要外部因素

影響精度的外部因素包括以下內容：

• 自發熱

• 環境溫度

• 電源電壓

• 電源頻率

• 外部磁場

• 入力側的各種條件

• 出力側的外部負載阻抗

基準精度

M-SYSTEM技研標準精度規定如下：

“在標準操作條件下，使用由M-SYSTEM技研管理的信號產生器和測量儀器下，理想出力與實際出力差異在輸出特性曲線上的百分比。”

在外部因素中，如果偏離標準操作條件而對標準精度產生重大影響的外部因素將在規格中單獨表述。例如，“環境溫度的影響”。

許容差

類似於表示電力表精度的“等級/階級(日文)”來稱呼電力用變換器頖度的“許容差”。許容差是即使影響精度的一個外部因素會發生變動時，變換器也有的精度範圍值。

換句話說，“許容差”等於是“基準精度”加上“一個外部因素的變動範圍”。

下表顯示被考慮的外部因素及其允許的變動範圍。

電力用變換器的許容差所包含的外部因素變動範圍

類似於表示電力表精度的“等級/階級(日文)”來稱呼電力用變換器頖度的“許容差”。許容差是即使影響精度的一個外部因素會發生變動時，變換器也有的精度範圍值。

換句話說，“許容差”等於是“基準精度”加上“一個外部因素的變動範圍”。

下表顯示被考慮的外部因素及其允許的變動範圍。

電力用變換器的許容差所包含的外部因素變動範圍

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每個公司的信號變換器規格書內都有一個應答時間(Response time)。但問題在於應答時間的標準因製造商而不同。為了解決這個問題，M-SYSTEM技研使用表1中所示的轉換表。

表1　應答時間換算表

在表1中建立的轉換表，是假設變換器的入力濾波器電路具有“一階滯後特性”。

步階(Step)應答

頻率應答

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電空變換器

顧名思義，電空變換器是將電氣號變換為氣壓信號的信號變換器，在儀表用信號變換器中是比較特別的。這是因為大部份的信號變換器僅由電子電路組成，而電空變換器與電空定位定位器一樣，都包含控制氣壓用必要的機械驅動裝置。可說是曾經充滿氣動儀表時代的殘存者。之所以仍被使用，因為其有不可替代的必要性。

電空變換器主要用作控制閥的操作信號源。許多控制閥驅動裝置(致動器)，目前仍使用空壓氣動方式，利用電空定位器或電空變換器將來自控制器的電信號轉換為氣壓信號。在許多情況下，利用電空變換器的輸出信號來直接操作致動器，使用於不需要高精度的開度控制的場合，而將電空變換器的輸出做為空氣/空氣定位器的輸入信號，在某些情況下，可能得到電空定位器相同精度。

比較氣動儀器時代和現在的氣空變換器，有些部份沒有改變，有些部份則已經改變。

不變的部分是具有被稱為噴嘴擋板的壓力控制機構和放大用的引導閥，順便提及，噴嘴擋板是使用轉矩馬達或電感器等電磁機構來驅動。M-SYSTEM技研採用了稱為電磁擋板的設計，將噴嘴擋板機構和驅動線圈整合在一起。到目前為止，利用引導閥將噴嘴擋板的氣壓信號放大的設計尚未改變。

與過去相比有變化的是，輸出信號的會回授(feedback)與輸入電流比較，做為噴嘴擋板間距的調整。過去，使用一種稱為力平衡的方法，將電空變感器本身的輸出壓力導入波紋管，利用膨脹和收縮調整噴嘴擋板的間隙是很常見的。但安裝位置和空氣管路內的積碳，導致輸出的變動(圖1)是此戶方法的缺點。

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這次，將說明與上篇解釋的“電空換器”關係互補的“空電變換器”。

空電變換器

顧名思義，“空電變換器”是一種將空壓信號轉換為電氣信號的裝置，與上篇的“電空變換器”動作正好相反。所謂“空電變換器”並不限使用於製程(process)自動化，只要可從任意形式的空壓轉換為任意形式的電氣信號皆是，例如，在空壓設備業中，也有將壓力開關稱為“空電變換器”。但是，在製程自動化領域，是指可將儀表氣壓信號比例化變換成電流或電壓信號的變換器。因此，即使在製程中有將氣壓作為控制和測量對象，但這種測量氣壓的裝置，並不能被稱為“空電換器”，而是將其區分在“壓力傳送器”中。

如上所述，空電變換器是將儀器量測的空壓信號(例如20-100 kPa)轉換為比例化的電氣信號(例如4-20 mA DC)。因此，主要用途是做為監視儀表信號。這與製程處理量的變換器(例如溫度變換器)不同。然而，即使已經從氣動式儀器改向使用電子式儀器，仍然殘存有許多昂貴的氣動式現場設備，繼續使用空電變換器將信號傳到控制用電腦（圖1）。在這種情況下，可以說是間接使用製程處理量的做法。

但並不如預期發展，在新工廠中沒有這樣的案例，即使到現在，現有工廠的儀器設備更新時也使用了許多空電變換器。

如同上篇電空變換器中提到的電子電路式電空變換器一樣，在空電變換器中使用的壓力傳感器精度非常重要。M-SYSTEM技研的空電變換器採用溫度穩定性高的半導體壓力傳感器，因此變換器整體上具有出色的溫度穩定性。

儀表的壓力信號，日本國內在修訂《測量法》之前是使用的0.2～1.0 kgf / cm2，後來改為Pa(帕斯卡)為單位的19.6～98.1 kPa和20～100 kPa為主。另一方面，在歐洲則是將單位改為bar，使用0.2-1.0 bar。在北美，主流是3～15 psi，M-SYSTEM技研的電空變換器和空電變換器都對應規格。

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使用PID控制器時，必須設定“正動作”或“逆動作”來決定控制輸出的變化方向。

另一方面，當來自控制器的控制輸出信號為0％時，控制閥具有全開的“正作動”和全閉的“逆作動”。

在構成控制迴路時，如果控制器的操作方向和控制閥的組合不正確，則負回授信號將變成正回授信號。

由於這是簡單的正/逆組合，雖然在不加思索地做出決定時，也有50％的機會正確，但是如果認真思考和做出決定，就不會因做錯而生氣。

因此，在對儀表系統進行工程設計時，可以使用下面的組合表（請參考表1）對機械進行正準的作業，而不必每次都根據原理來考慮迴路的正/逆組合。

表1控制閥動作與控制器動作組合表

在確定控制閥的作動和控制器動作的組合時，首先從失效安全的角度來決定控制閥操作，然後再選擇PID控制器的動作，例如，利用蒸氣加熱的溫度控制時，如果使用逆作動控制閥，則PID控制器的動作就如同表1中所示的“逆動作”。

讓我們簡要介紹一下PID控制器的動作和控制閥的作動。

PID控制器的動作

● 正動作 = 當偏差（測量值MV — 設定值SV）增加時，控制輸出MV 將會“增加”。

● 逆動作 = 當偏差（測量值MV — 設定值SV）增加時，控制輸出MV 將會“減少”。

控制閥的作動

● 正作動＝氣壓消失時全開

有時稱為Airless Open 或 Air to Close。當來自控制器的控制信號(4~20mA DC 或 0.2~1.0kgf/cm2)增加時，具有閥門會漸漸關閉的特色。

● 逆作動＝氣壓消失時全閉

可以稱為Airless Close 或 Air to Open。當來自控制器的控制信號增加時，具有閥門會漸漸打開的特色。

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為了將變換器小型化，考慮以下3項重點。

(1) 採用SMT（表面黏著技術）設計電路。

(2) 降低功耗，減少發熱。

(3) 以比較小的鉭電容(Tantalum capacitor)取代鋁電解電容作為大容量電容。

本次將重點介紹（3），並解釋 M System技研的設計方向。

鉭電容和鋁電解電容

鉭電容(以下簡稱鉭)與鋁電解電容(以下簡稱鋁)相比，一般具有下表所示的特點。

*1) 要降低故障率，必須降低施加電壓。

使用壽命和故障率

(1) 使用壽命: 維修故障率顯著增加，直到沒有經濟價值之前的時間。(JIS Z 8115)

(2) 故障率：在連續單位時間內，因某項目導致故障的比率。(JIS Z 8115)

(3) 使用壽命和故障率（圖1）

設計方向及背景

鉭電容(以下簡稱鉭)與鋁電解電容(以下簡稱鋁)相比，一般具有下表所示的特點。

1．電源電路以外的設計

從表1來說，採用鉭的方式有利於小型化。因此，除了電源電路外，鉭也被積極使用。但是，為了降低故障率，必須考慮降低施加的電壓。

2．電源電路的設計

為了縮小電源電路的尺寸應該使用鉭，但 M-SYSTEM技研出於以下各種理由使用鋁。

(1)鋁使用壽命有限的缺點已解決如下。也就是說，設計標準規定，原則上應使用105℃下壽命可達5000小時以上的鋁材。該等級屬於鋁製高級品類別。當變換器在室溫下使用時，該等級的電容器的使用壽命超過 20 年。另一方面，M-SYSTEM技研向客戶保證的變換器使用壽命為10年。因此，雖然鋁的壽命是有限的，但 M-System 技研所使用的鋁，在變換器的使用壽命內上，可以被視為是半永久性的。換句話說，在使用壽命方面可以說具有與鉭相同的性能。

(2)在故障率上，鉭在M-SYSTEM技研的製造商數據和現場數據方面不如鋁。為了降低鉭的故障率，需要降低施加的電壓及增加電路的阻抗，但對於電源電路來說，以上兩點都難以實現。

(3) 由於鉭易受突波電流的影響，因此不能用於平滑電源整流電路或低阻抗旁路。

(4)由於鉭的故障模式是短路模式，一旦故障會流過大電流流過，最壞的情況下甚至會著火。而這絕對是應該被避免發生的。另一方面，因為M-SYSTEM技研使用的鋁材質已經有數百萬實績，在正常使用下並沒有出現過短路模式所造成的現場故障。

總結

M-SYSTEM技研基於上述考量，在變換器的電源電路設計時，優先考慮到降低故障率及安全性，因此採用鋁的方式。換句話說，我們不會為了縮小變換器的尺寸，而不顧一切地使用鉭。

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從這篇開始大約10篇，將說明“閱讀信號變換器規格時的基本知識”。第一篇是關於“信號變換器的精度”。

1.信號變換器的精度

在測量和控制領域，「精度」一詞在例如 JIS Z 8103（測量術語）中定義為「與被測量實際值的吻合程度，包括測量的準確度和精密度」。但是，幾乎沒有統一的標準來規定具體表達“程度”的方法和前提條件^注1)。

為此，信號轉換器製造商根據自己的標準顯示其產品的精度，因此，即使各個製造商的信號變換器上相同標示「精度為± 0.1％」，由於先決條件的差異，所以這些變換器的“能力”並不會是相同的。

考慮到以上幾點，M-SYSTEM 技研對於信號變換器的「精度」，特別使用了通用變換器用『基準精度』一詞，而適用JIS C 1111（AC-DC變換器）的功率變換器，則使用了JIS中所使用的術語『許容差』，但這次，將先解釋前者的『基準精度』相關。

2.基準精度

『基準精度』為M-SYSTEM技研獨自使用的術語。其內容是「在 M-SYSTEM技研預先設定的標準運行條件下，針對信號轉換器的動作，使用管理良好的信號產生器和信號測量設備確認，將理論輸出與實際輸出的差相對於輸出性性曲線以百分比（% ) 表示」。

換言之，該值代表「在基準動作條件下，確認的理論輸出與實際輸出的一致性程度」。

3. 顯示外部因素對基準精度的影響程度

在外部因素中，對於偏離基準動作條件對基準精度有很大影響的因素，M-SYSTEM技研都有將每個因素的具體程度表示在規格書中。例如，關於「周圍温度的影響」，影響程度用「温度係數」一詞表示如下。關於「温度係數」的詳細內容將陸續說明。

4. 其他公司對於「精度」的表述

M-SYSTEM技研以外的變換器製造商，在提及「變換器精度」時可能使用以下術語，但其內容並不總是很清楚。

• 精　　度 　　• 精度定格

• 變換精度 　　• 許 容 差

注1) 下列外部因素是可能會造成測量、變換精度受到影響的環境條件。如果沒有考慮到統一的條件，就無法對不同廠家的產品進行客觀比較。

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上一篇關於信號變換器的精度中，解釋了M-SYSTEM技研為何採用通用變換器的術語「基準精度」。本篇，將解釋適用於 JIS C 1111(AC-DC 變換器)的產品，功率變換器採用的術語「許容差」。

1.「精度」與「許容差」

上一篇中提到在 JIS C 1111 中，使用「許容差」這個術語來表示「精度」。準確地說，JIS 並沒有直接使用「許容差」來代表「精度」。在「2.術語含義」的「2.4(4)」中，有「許容差 ：標準試驗條件下允許的百分比誤差的極限值」。當中的「標準試驗條件下的百分比誤差」，被認為是代表了實質的「精度」，從一開始，M-SYSTEM技研就將標題的「許容差」用作“表達功率變換器精度的用語”。我們認為這並不一定是一個適當的術語，但是由於使用多年來都沒有問題，為了避免進行更改時可能引起混亂，因此被我們繼續使用。

但，如果要符合 JIS C 1111來表示功率變換器單個設備的「精度」時，會採用JIS「2.4（7）」中規定的「等級」方式，具體表示為「0.x等級」，而不是使用上面提到的「許容差」。M-SYSTEM技研作為變換器綜合製造商，就如上篇泛用變換器的精度表示方法的說明，考慮到與「±0.x%」的統一，所以不採用「等級」方式來表示。

2．「動作試驗」與「影響量的影響」

在 JIS C 1111 4.2 中，不僅針對標準試驗狀態下表現的性能，測試當每個環境條件的影響量使標準試驗狀態下的標準值發生變化時，依據變換器上所發生輸出變化及臨限值來定義等級。例如，根據「溫度的影響」規定如下。

「6.3 (4) 溫度的影響是施加一個對應於額定輸出值的輸入，並測試23℃時的輸出值與環境溫度23±10℃時的輸出值的差異值。（以下省略）

4.2.4 當以6.3（4）測試時，變換器在溫度上的影響相對於輸出變化基準值的百分比，不得超過每個等級的等級指數的 100%。」

換句話說，在「等級」的性能表示中，要求許多影響量需在每個等級的影響範圍內，即使M-SYSTEM技研基於前述以「許容差」來表示精度的方法，，也將這些影響量造成基準值的偏離表示為「許容差 ±0.x％」。

3.M-SYSTEM技研在「許容差」的表現

 M-SYSTEM技研在功率變換器的規格書上所示如下。

規格上所標示的「許容差 0.5％」，是指溫度和頻率（影響量）由標準測試狀態到標示的範圍內發生變化時，落在±0.5%的影響範圍內，因此，它與等級表示方法下的「0.5級」基本上是相同的。

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在前兩篇中，說明了M-SYSTEM技研描述信號變換器在基準動作條件下變換精度的術語「基準精度」和「許容差」。這一次，我們將解釋信號變換器的工作環境（例如周圍溫度）偏離標準動作條件時，對變換精度影響程度描述的術語。

1.號變換器的溫度係數

M-SYSTEM技研使用「温度係數」來描述影響信號變換器基準精度的外部因素「周圍溫度」的影響程度。其內容是在信號變換器規定的使用溫度範圍內，當周圍溫度從基準溫度上下變化時，輸出信號值的最大變化量除以滿量的輸出信號，是以每1°C計算出的值的百分比，例如表示為「温度係數：±0.015%/°C」，這次將解釋具體的「温度係數」計算方法。

2.温度係數的計算方法

溫度係數的計算方法如下所示。

【計算方法】

● 試驗條件：固定周圍溫度以外的環境條件為基準動作條件的值。 溫度變化率應小於等於 1°C/min。

● 試驗方法：

① 將入力固定在0％値。

②在周圍溫度25℃（參考溫度）下打開信號變換器的電源，等待出力穩定後，以穩定後的出力值作為出力信號的基準值。

⑤ 將入力固定為 100% 值。

⑥在周圍溫度25℃（基準溫度）下開啟電源，等待出力穩定後，以穩定的出力值作為出力信號的基準値。

● 溫度係數計算方法：比較上面的 ⊿a、⊿b、⊿c 和 ⊿d，找出最大值。 若⊿d為最大值，則溫度係數可按下面計算式計算。

溫度係數＝ （⊿d ÷出力的滿量值）÷｛30℃（相對於基準温度的溫度變化量）｝×100

根據該溫度係數預測周圍溫度變化20°C時，出力信號值變化量的如下。

(2) 計算例

出力信號值的變化量是將出力的滿量值(Full span)乘以溫度係數，再乘以周圍溫度的變化量，再除以100所得的值。

{(5－1)× 0.015 × 20 } ÷ 100 ＝ 0.012

當基準動作條件為周圍溫度以外時， 如果有20°C 的溫度變化，出力信號值與基準值之間的差異最大為 0.012V。

3.其他公司相對於「溫度係數」的用語

而M-SYSTEM技研以外的變換器製造商，可能使用「變換器的溫度係數」類似的用語，列舉如下。

• 周圍溫度變化的影響

• 溫度特性

• 周圍溫度的影響

• 溫度偏移(drift)

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1.關於熱電偶

熱電偶，工業溫度測量中最常用測溫電阻的溫度傳感器。

2.冷接點補償

測量測溫接點 C 的溫度 t₁ 時，將基準接點(冷接點) D₁和 D₂ 保持在 0 °C，並使用上述的標準熱電動勢表換算此時的熱電動勢，知道溫度接點的溫度，從而知道被測物體的溫度。

順便說一下，在工業測量中，通常不需實際將基準接點 D₁ 和 D₂ 的溫度保持在 0°C，而是分別測量基準接點 D₁ 和 D₂ 的溫度，做為熱電動勢 V₁ 補償 ，稱為冷接點補償或基準接點補償。具體來說，測量 t₂ 的溫度後，從對應的標準熱電動勢表中得到的 t₂ 對應的熱電動勢 V₂，則將 V₂ 加到 V₁ 上進行補償。

測量基準接點的溫度時，通常使用二極體的溫度特性，或者使用測溫電阻以電子電路方式來補償。

3. 冷接點補償誤差的影響因素

雖然熱電偶的熱電動勢與溫度呈非線性關係，而基準接點溫度是透過二極體、測溫電阻等以近似線性方式來補償，因此當基準接點溫度變化時將會出現補償誤差。

4. M-SYSTEM技研的冷接點補償精度

冷接點補償精度：20±10℃時

K、E、J、T、N熱電偶： ±0.5℃以下

S、R、PR熱電偶： ±1℃以下

例如，使用 K 熱電偶測量溫度為0～1000℃的信號變換器(M2TS)，在20±10℃周圍溫度下的精度，需包含0.4%基準精度下的 4℃，和冷接點補償誤差的 0.5°C ，合計將是 4.5°C。

5.M-SYSTEM技研的冷接點補償特徴

由於M-SYSTEM技研的冷接點補償元件直接連接到變換器的熱電偶入力端子，它可以準確地反應基準接點溫度(圖2)。

有些廠商採用冷接點補償元件安裝端子及變換器的熱電偶入力端子分開的設計方式，這都是造成誤差較大的原因。M-SYSTEM技研從一開始就將熱電偶和冷接點補償元件連接到相同端子的方法。而準確測量端子溫度是抑製冷接點補償誤差的關鍵。

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這一次，我們將解釋關於信號變換器的入力信號或出力信號範圍調整的“ZERO”和“SPAN”機能。

1. 什麼是ZERO・SPAN

表示入力信號和出力信號範圍時，通常是使用 range 這個英文術語。Range 是用來表示變量的上限值及下限值的範圍。range這個術語通常會與所使用變量的修飾詞結合使用。例如，當表示入力信號的範圍時，稱為入力信號range；當表示出力信號的範圍時，則稱為出力信號 range，用以區別每個信號的範圍。

信號 range 的下限值也稱為 ZERO(零點)，而SPAN(跨度) 是指 range 的上限值與下限值間的差距。

表1  Range與其上下限值及span(跨度)的關係

2. ZERO・SPAN調整的目的

透過調整ZERO 和 SPAN，可以修正產品老化引起的設備誤差。

或者，在現場的傳感器與儀表室內的接收儀表(如顯示器)之間安裝一個變換器，可藉由變換器 ZERO 和 SPAN 的調整，將現場傳感器測定值與接收儀表顯示值之間的差異調到最小。

3. ZERO・SPAN調整的特點

以直流入力變換器 (型號：SV) 為代表， M-SYSTEM技研大多數變換器的出力信號都適用ZERO・SPAN調整機能。透過將ZERO・SPAN調整機能應用於出力電路，即使輸入傳感器的種類和 range 不同，也可以具有同樣的ZERO・SPAN調整感覺。

另一方面，也有像電位計變換器 (型號：PMS) 和 荷重元變換器(型號：LCS) 適用入力信號ZERO・SPAN調整機能的變換器。因為每個設備的傳感器(電位計)的安裝位置(角度)和設備可移動範圍是不同的，所以需要特別寬廣的調整範圍，因此可運用電位計變換器入力電路的ZERO・SPAN調整機能。因此，在入力電路上應用ZERO調整機能，來降低ZERO調整和SPAN調整的影響。

4. 規格書中的表達方法

●電位計變換器(型號：PM／PMS) 的示例

ZERO調整範圍：總電阻値的 0～50％

SPAN調整範圍：總電阻値的 50～100％

(入力電位器機械的零點位置是電氣信號的 0 ~ 50% 範圍內，可以利用ZERO調整將出力信號調整到 0%。)

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這一次，我們將解釋入出力範圍可依客戶需求設定的數位型信號變換器的精度。

1. 範圍可設定的信號變換器精度

M-SYSTEM技研對信號變換器(可設定型)的精度是採用“基準精度：入力精度+出力精度”的表示方法。基準精度的定義如本雜誌《計裝豆知識》先前所解釋的，是“在基準動作條件下確定的理論出力與實際出力的吻合程度”，而對於數位變換器也使用相同的表示方法。

數位式信號變換器的內部信號處理是按按入力數位化→數位計算→出力類比化的順序進行。由於進行了數位運算，因此可以任意設定入力和出力的信號變換範圍（但是，需在變換器預定的信號範圍內）。此時，變換誤差也會獨立分開發生。在這種情況下，入力和出力是分開的，所以需要分別表示入力精度和出力精度。變換範圍的設定例，譬如變換器可以設定的範圍為 -10 ~ 10V DC ，使用時可設定為實際使用的 1 ~ 5V DC（圖 1）。

2. 規格書中的精度表示

如上述，性能以最大 span 的百分比表示。更改 span 且在小於可設定範圍的 20% 的範圍內使用時，計算精度時必須小心。

3. 基準精度的計算例

【例1】型號：MXV-S2Z1-□，它是入力範圍-10～10V DC、出力範圍0～20mA DC的產品，當設定使用為入力1～5V DC、出力4 to 20mA DC時. 計算其基準精度。

首先確認入力精度。設定值 1~5V DC span 為 4V，這是可設定範圍 -10~10V DC 共20V的 20% span ，「當 span 為為可設定範圍的 20%以上時」，入力精度為±0.05%。

接下來是確認出力精度。4~20mA DC的設定值是0~20mA DC可設定範圍的80%，是可設定範圍的20%以上，所以出力精度為±0.05%。

由於基準精度是入力精度 + 出力精度，因此將兩者相加， (± 0.05%) + (± 0.05%) = ± 0.10% 是此設定下的精準精度。

【例2】接下來，相同的變換器下讓我們看看設定入力為 1~5V DC，出力為 0~1mA DC 時的狀況。

入力精度與例1相同都是±0.05%，，但出力0~1mA DC為可設定範圍0~20mA DC的5%，由於不符合可設定範圍的20%以上，出力精為將超過±0.05%。

有關出力 span 不足可設定範圍的 20% 的精度，將與出力 span 成反比關係（圖 2），如下計算：在這種情況下，設定值的 5% span是可保證±0.05%精度條件範圍20%的1/4，所以出力精度是±0.05%的 4倍，也就是±0.20%。

將兩個精度相加，基準精度就是 (± 0.05%) + (± 0.20%) = ± 0.25%。

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1. 配電器(Distributor)

『配電器』這個名稱最初似乎是指具有以下一種或兩種功能的工業儀器：

● 將工作電源分配給多個 2線式傳送器

● 將 2線式傳送器接收到的信號進行變換後，分配給記錄器、控制器、 電腦等多個設備

但是，之後發生了變化，現在上述機能不一定針對多個設備，也包含「只供給一個電源或出力信號的物品」。因此，在 M-SYSTEM技研認為是:「對 2線式傳送器(包括只有 1台時)供給電源，並將接收到的信號變換為其它信號後，再輸出到其它設備（包含只有 1台）的工業儀器」。

2. ２線式傳送器用電源規格

如上所述，配電器的主要功能是「對２線式傳送器提供工作電源」。因此，在考慮與各種２線式傳送器組合時，必須對電源規格有正確理解。

因此，這次以M-SYSTEM技研剛推出的「超小端子台型信號變換器M5-UNIT系列”的配電器(型號：M5DY)為例，一一說明說明規格書中描述的電源規格。

● M5DY的２線式傳送器用電源規格

a）２線式傳送器用電源　電壓範圍　

在 圖1 中，指端子 [3] - [4] 之間的電壓。另外，「無負載時」是指端子 [3] - [4]之間什麼都沒有連接時的端子電壓，「20mA DC負載時」是指端子 [3] - [4]之間有20mA DC電流時的端子電壓。

b）２線式傳送器用電源　電流容量　

在端子 [3] - [4] 之間連接 ２線式傳送器或其他負載時，當流過的電流增加時，電流會逐漸受限制在某個點，然後電流就不會持續地線性增加。這一個點，就是線性電流輸出的上限電流值。

c）短路保護電路　限制電流　

當超過上述的電流容量時，若流過的電流持續增加時，電流將被限制，而不會超過此數值。此最大值，就是表示可流過電流的上限。

d）短路保護電路 容許短路時間　

因為接線錯誤而導致２線式傳送器的電源出力電路短路時，用來表示短路持續多長的時間內不會有問題。

這一次，我們說明了配電器規範書的內容。下一次，將說明實際使用配電器時的注意事項以及適當的產品組合。

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這一次，會稍微偏離瞭如何閱讀規格書的主題，作為上一篇（2004年7月）的續集，說明２線式傳送器與 M-SYSTEM技研配電器正確搭配的注意事項。

1. 電流信號回路的容許負載

２線式傳送器與配電器組合使用時，可能會在兩者之間的電流信號回路中插入接收儀表等負載。在這種情況下，為了選擇合適的設備組合，需要事先知道可以連接多少負載，即電流信號回路的容許負載。

2. 如何知道容許負載

首先，檢查2線式傳送器的「最低要求驅動電壓」。如圖1 所示，這是2線式傳送器在出力端子之間所需要的電壓V_min，也就是驅動內部電路所需的最小電壓。由於該值因設備而異，因此需要從規格書中確認，但這裡以常用的規格12V DC為例進行說明。

接著，配電器電流信號回路的電流在使用範圍內的最大值20mA時，確認「2線式傳送器用電源電壓」，如圖1 中所示回路電流為20mA時的電壓V ，在上篇說明的配電器(型號: M5DY )的規格為18V DC以上。因此，計算電流信號回路中可連接的容許負載 R 的公式如下。

R ＝（V−V_min ）／I _Loop

R ：容許負載［Ω］

V ：2線式傳送器用電源電壓［V］

V_min ：2線式傳送器最低要求驅動電壓［V］

I_Loop :電流信號回路中流動的電流 [mA]

將上述具體數值代入這個公式時，

R ＝ (18［V］−12［V］)／20［mA］＝ 300［Ω］

即「R ：容許負載」的值為 300Ω。

實際上，如圖1 所示，容許負載 R 為配線阻抗 r₀ 與可連接負載阻抗 r₁ 之和，R 減去配線阻抗 r₀ 得到的值為可以串聯負載 r₁ 的值。

例如，假設配線阻抗為 5Ω，計算出的容許負載阻抗 300Ω減去 5Ω，得到實際可以連接的負載阻抗 r1的最大值為 295Ω。因此，如果您要插入的受信儀表的入力阻抗(受信阻抗)為 250Ω，則電流信號回路中就只能插入一台。

3. 關於過去的產品規格書

順便說一下，在某些情況下，過去的 M-SYSTEM技研 的規格書中沒有標示20mA DC 輸出時的「 V：２線式傳送器用電源電壓」 。雖然後續產品都要標示已是規定的政策，但如果沒有被標示，首先確認標示「２線式傳送器用電源電壓範圍（無負載時）」的電壓最小值，及從規格書確認 圖1 所示的信號隔離電路內部阻抗作為受信阻抗的電阻值。然後，將減去受信阻抗上的壓降所獲得的值當做 20mA DC 輸出時的 V。

例如，如果規格書中標示 2線式傳送器用電源電壓範圍為「24~28V(無負載)」，而內部受信阻抗為 250Ω，則從 24V減去 20[mA] x 250 [Ω] = 5 [V] 壓降，得到 19V 就可作為 20mA 輸出時「 V： 2 線式傳送器用電源電壓」。

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這一次，我們將說明信號變換器的響應時間(Response time)

1. 什麼是響應時間？

電路是由 R(電阻)、C(電容器)和 L(電感器)組成。當電路的狀態(電路中的電壓等)發生變化時，在C、L中儲存的電能也會發生變化。這種能量變化是連續的，因此電路從某種狀態過渡到另一種狀態需要時間。像這樣，電路從一種穩定狀態過渡到另一種穩定的狀態期間稱為過渡期，而在此期間出現的現象則稱為過渡現象。

在工業儀器領域，入力開始步階變化的那一刻起，到出力達到總變化的指定百分比，所需的時間稱為步級響應的響應時間（JIS B0155）。

2. 規格書上的表示方法

關於工業儀器中步級響應的性能表示方法，在JIS C1803 規定，「步級響應通常連續捕捉相對於步級入力的出力瞬態變化，根據需要使用 (a) ～ (e)來表示。」。

(a) 整定時間 (  ) s  [步級入力 (  ) ~ (  ) %, 最終值旳 (  ) %]

(b) 時間常数（  ）s

(c) 響應時間（  ）s［最終值的（  ）％］

(d) 無效時間（  ）s

(e) 超額（  ）％［步階入力（  ）～（  ）％］

關於 M-SYSTEM技研製造的信號轉換器的響應特性，如下例所示，採用了 (c) 中的表示方法，在規格書的性能部分中，表達的數值為達到最終值的 90% 時的響應時間。

另外，所謂步級響應時間，其他公司也有採用達到63.2%而不是最終值的90%的時間，但M-SYSTEM技研認為達到90%的時間是表示特性更好的方法。

3. 響應時間上的注意事項

如果信號變換器的響應時間過快，則可能使伴隨在入力信號上的 50/60Hz 感應雜訊，隨著信號變換器的出力信號輸出，造成系統的誤動作。

標準的M-SYSTEM技研信號變換器，採用的響應時間較慢(通常為「0.5s 以下（0 → 90%）」)，這樣即使入力信號加入了50/60Hz的感應干擾，出力信號也不會發生明顯變化(系統就不會出現故障) 。

我們也有開發高速響應信號變換器，但由於疊加在入力信號上的干擾經常會伴隨出力信號輸出，因此實際使用時需要隔離干擾源和使用隔離線佈線等干擾對策。

4. 參考：響應時間 及 時間常數

M-SYSTEM技研所製造的類比信號變換器，在達到穩定狀態的速度較慢，是為了可防止過衝(圖1的 ① 的響應特性)或擺盪(圖1的 ②的響應特性) 等振動響應，所以採用具有一階延遲響應特性(圖1③中的響應特性)的低通濾波器。

由於一階延遲低通濾波器是由一個RC串聯電路構成的，時間常數 T 表示為公式1。

T (s) = R (Ω ) • C (F)                       ....公式1

一階延遲低通濾波器在過渡期間（T (s) 之後）的出力值 E 可以透過公式2 計算。

（這裡的 ε 是自然對數的底數 (2.71828 ...)）

達到目標值的 90% 之前的響應時間約為公式1 中時間常數 T 的 2.3 倍（約 2.3T）(參考圖1)。

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1. 供給電源的注意事項

安裝規格欄中的「供給電源」描述了M-SYSTEM技研針對客戶提供的電源所要求的規格。為確保變換器正常動作及安全，使用請務必遵守變換器的使用說明。

2. 交流電源

變換器連接交流電源時，所需的規格包括電源電壓、電源頻率和電源容量。

電源電壓有一個代表標準電壓的額定電壓，還有一個代表上下限值的容許電壓。因考慮到標準電壓供電情況不總是固定值，所以允許電壓大約包含了 10% 的變動。請務必在允許的電壓範圍內使用變換器。如果在下限以下使用，出力端可能會出現漣波等現象，變感器將無法正常工作。另一方面，如果超過上限使用，內部使用的零件會因過熱或過電壓而燒毀，將會非常的危險。

取決於國家和電力公司，電源頻率有 50Hz 或 60Hz的不同。此外，近年來，私人發電變頻器的輸出頻率也有55Hz的。所有M-SYSTEM技研變換器可在50/60Hz下共用，即使是兩者之間的頻率55Hz也沒有問題。但，如果在規定的頻率範圍外使用，會發生與規定的電源電壓範圍外使用時相同的問題。

所需的電源容量規格是根據變換器處於穩定狀態時的功耗而設定的。但是，在電源投入的瞬間狀態下，雖然時間很短，流過的電流大約是穩定時的 4倍。因此，電源容量在設計上應保留空間。但是，這個注意僅適用在類似上述變頻器等，具有過電流保護快速動作的電子式電源裝置。在決定斷路器的容量時，因為變換器的啟動速度通常比斷路器的運行速度快，所以不需要考慮此瞬間狀態。

3. 直流電源

接下來，規格中的直流電源提及的電源電壓、漣波佔有率和輸出功率。

4. M-SYSTEM技研關於「供給電源」的表示

例如，在直流入力變換器(型號：W2VS)的規格書中，供給電源條件描述如下。請依據上述說明準備適當的電源。

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在信號變換器等許多儀表設備中，入力・出力電路之間或入出力電路與電源電路之間是絕緣的。此外，不僅是工業設備，一般消費性電子產品也同樣，連接商用電源的電路與其他電路是絕緣的。原因之一是各電路之間的信號旁通和干擾（主要是感應干擾）的影響可被阻隔，以維持設備原有的性能，另一方面是防止危險的高壓部份可能被使用者用手觸摸操作時觸碰，目的是確保使用者的安全。因此，產品的原有的機能之外絕緣性能也很重要。事實上，許多標準要求在認證規格之前，需進行絕緣性能測試。這次的主題就是隔離性能的指標「絕緣阻抗」和「耐電壓」。

1. 絕緣阻抗

表1 M2VS 規格書上表示例

2. 耐電壓

「耐電壓」用語的定義因使用情況而異。例如，當應用於上述 JIS C5602-1986 中的線圈或變壓器時，它表示可以施加指定時間而不會引起絕緣破壞的電壓，但是當應用於電容器時，它僅簡單地代表了承受規定電壓的能力。包括JIS B0155-1986，一般採用與上述線圈和變壓器相同的定義。在M-SYSTEM技研的規格書中，如果只簡稱「耐電壓」(Withstand Voltage)時，是指即使對絕緣區間施加規定時間，在不會引起絕緣破壞下能夠承受的電壓。根據這個定義，它也常被稱為「絶縁耐力」或「絶縁耐壓」(Dielectric Strength)。

在耐壓試驗中，在絕緣區間施加試驗電壓，以測試是否不會發生絕緣破壞，但M-SYSTEM技研的產品，是連續施加試驗電壓1分鐘，確認是否發生超過規定值的漏電流來判斷合格/不合格。。例如像 表1 中的M2VS標示「耐電壓：2000V AC 1分間」的產品，在絕緣區間施加2000V AC 1分鐘，但請注意我們不能保證是否超過後可以再連續施加。

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持續了一年的「如何閱讀變換器的規格書」將於本月結束。在最後一篇中，將說明變換器的「外殼材質」。

1. 外殼材質

M-SYSTEM技研變換器的外殼材質大部分使用稱為工程塑料的高機能樹脂。根據產品的用途，使用聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯醚（PPO）、聚苯硫醚（PPS）等各種樹脂，在規格書註明「阻燃黑色樹脂」(日文原文為: 難燃性黒色樹脂)。

2. 阻燃性

「阻燃黑色樹脂」命名中的「黑色」部分簡單地表示顏色。因此，在這裡討論重點是「阻燃性」(日文原文為: 難燃性)。

UL94（設備零件用塑料材料的可燃性試驗）是評價樹脂阻燃性的標準之一。此標準是美國民間機構 UL（Underwriters Laboratories Inc.）制定，認可在此基礎上的電氣設備等相關安全標準。UL94 定義成型材料的燃燒試驗方法和相關結果的等級。燃燒試驗方法雖有 6種，這裡我們將介紹「水平燃燒試驗」和「20mm垂直燃燒試驗」。

在水平燃燒試驗中，將條狀試驗片水平放置燃燒，根據燃燒進行的速度進行合格/不合格判斷。根據試驗片的厚度，燃燒速度有40mm/min以下和75mm/min以下 2種合格標準。通過該測試的樹脂的阻燃性將被歸類為“HB”級。由於HB級樹脂是根據燃燒速度進行測試的，因此沒有考慮火焰分離後停止燃燒的“自熄性”。

20mm 垂直燃燒試驗使用 5個試驗片來進行判斷。如圖1所示，將燃燒器火焰施加到垂直支撐的試驗片下端並保持10秒，然後將燃燒器火焰與試驗片分開。待火焰熄滅後，再使用燃燒器火焰 10 秒鐘，然後再次分開燃燒器火焰。判定第 1次和第 2次火焰接觸後的殘火燃燒持續時間、5個試驗片的總火焰燃燒持續時間、第 2次火焰接觸後的殘火燃燒持續時間和無火持續燃燒時間的總和（即火的保持時間）、夾具位置的有無燃燒以及燃燒滴落物（滴落）是否會導致棉花燃燒。

從阻燃性最高的等級開始，分別為V-0、V-1和V-2。判斷標準請參考 圖1，相關標準詳情請參考UL94。

 M-SYSTEM技研變換器使用的外殼，除了部份例外，大多是採用符合「20mm 垂直燃燒測試」要求的樹脂製成。這些樹脂具有高阻燃性及在火焰分離時樹脂燃燒會停止的「自熄性」。

M-SYSTEM技研為了保護環境，正致力於淘汰印刷線路板所含有的臭素系阻燃劑材料。

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