CN101765779B

CN101765779B - 计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置

Info

Publication number: CN101765779B
Application number: CN200980100030.7A
Authority: CN
Inventors: 江本英晃
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: EP2230525B1; US8310226B2; CN101765779A; PL2230525T3; JP2009168533A; WO2009088098A1; EP2230525A4; EP2230525A1; US20100271007A1; ES2704291T3

Abstract

本发明提供一种计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，其以简单的电路构成而高精度地检测出温度/湿度、压力等传感器执行的电流、电压、电阻的计测或控制单元的信号状态，并且，简化电源电路同时也进行电路的健全性诊断，与现有的没有诊断功能的电路相比进一步降低了成本，为此，在变压器的一次侧连接包括脉冲波状电压及交流的交变电压发生单元，在二次侧连接电流、电压、电阻中任一种发生变化的计测单元等被驱动体，测定因经由绝缘变压器输送的电力被连接在所述二次侧的被驱动体的动作消耗而产生的一次侧的电流的变化，利用该测定结果进行所述计测或控制单元执行的信号状态的诊断。

Description

计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置

技术领域

本发明涉及计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，尤其是涉及下述计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置：能够以简单的电路构成高精度地检测成套设备或仪器类的控制中所使用的温度/湿度、压力等传感器检测出的计测结果即电流、电压、电阻的检测、或控制单元的控制状态信号，并且，也能够进行传感器或控制单元侧电路的健全性诊断。

背景技术

成套设备或仪器类的控制中所使用的计测、控制等单元，例如有：被供给电力并将温度/湿度或压力的测定结果转换为模拟电流值而输出的传感器的一种即计测用变送器那样的计测单元；像热电偶、测温电阻那样将测定结果作为模拟的电压值或电阻值输出的传感器那样的计测单元；以及具有检测压力或温度达到规定值的情况而进行ON(接通)/OFF(断开)的接点以检测环境状态的控制单元等。

这样的计测单元、控制单元等被驱动体，为了根据用途防止对人体的影响或避免噪声等的影响，使对成套设备或仪器类发出指示的一侧(以下称为“指示侧”)、和通过成套设备或仪器类进行计测、驱动或控制的一侧(以下称为“设备侧”)能够绝缘，为此，通常，将供给电力的电源的变压器设定为绝缘变压器，或将从设备侧向指示侧传送的计测结果的信号、从指示侧向设备侧传送的信号用绝缘变压器、光耦合器、信号绝缘继电器、绝缘放大器等进行绝缘。

另外在仪表领域，近年来，为了确认输出信号或电路配线的健全性，即计测、控制等单元按指示动作、配线中没有产生断路或短路等，提高系统的可靠性，因此谋求实施电路的信号状态的诊断的健全性诊断的要求也随之增大。

图10～图13的框图表示这些计测单元、控制单元等被驱动体的现有的驱动电路例和添加了健全性诊断电路的电路例。首先，图10是如上述计测用变送器那样被供给电力并将温度/湿度或压力的测定结果转换成模拟电流值而输出的传感器的情况，通过由将来自电源102的电力形成脉冲电压的脉冲发生电路103、将来自该脉冲发生电路103的脉冲电压升压并同时将设备侧和指示侧进行绝缘的绝缘变压器104、对利用绝缘变压器104升压的脉冲进行整流的整流电路105、使整流后的脉冲平滑化并形成定电压的定电压电路106等构成的电源电路101，向计测用变送器100供给例如24V的电压，并向信号转换电路108、调制电路109等供给电力。

其中，信号转换电路108、调制电路109用于将计测用变送器100的温度/湿度或压力的测定结果的模拟值作为电压信号而向为了分离计测用变送器100侧和指示侧而使用的绝缘变压器110输入。即，由于计测用变送器100是根据温度/湿度或压力而将流过的电流转换成4～20mA左右的形式的传感器，所以不能将测定结果的信号直接输入绝缘变压器110，因此，利用信号转换电路108将电路信号转换为电压信号，进而利用调制电路109调制上述电压信号作为电压调制信号(交变电压信号)，向绝缘变压器110输入后，将来自绝缘变压器110的输出通过解调电路111形成电流信号或电压信号112向外部输出。另外，在该图10中标注序号107的虚线表示对测定侧(指示侧)和测定器件(设备侧)进行绝缘的绝缘层。另外，在下面的说明中，对与该图10中的构成要素相同的要素标注相同的序号，省略详细说明。

图11是如上述的热电偶、测温电阻那样将测定结果作为模拟的电压值或电阻值而输出的传感器的情况。电源电路101和上述图10的情况一样，由电源102、脉冲发生电路103、绝缘变压器104、整流电路105、定电压电路106等构成，向信号转换电路121、调制电路122等供给电力。而且，来自热电偶、热敏电阻等传感器120的电压信号、电阻值信号通过信号转换电路121转换为电压信号，利用调制电路122进行调制，利用将设备侧和指示侧绝缘的信号绝缘单元即绝缘变压器123放大后，来自绝缘变压器123的输出通过解调电路124形成电流信号或电压信号125向外部输出。

图12、图13是如上述的具有检测压力或温度达到规定值的情况而进行ON/OFF的接点以检测控制对象的状态或环境状态的控制单元(以下有时简称为“接点”)的情况。驱动根据该压力或温度而输出ON/OFF信号的接点140、143的电源电路101和上述的图10、图11的情况一样，由电源102、脉冲发生电路103、绝缘变压器104、整流电路105、定电压电路106等构成，但是，即使是在像这样具有多个接点的情况下，从降低成本的观点来看，通常也将电源电路101相对于接点设定为共用。而且，接点140、143的ON/OFF信号，向为了将设备侧和指示侧绝缘而设置的信号绝缘单元即光耦合器141、144传送，在接点140、143为ON时，构成该光耦合器141、144的发光元件发光，由受光元件向外部输出ON/OFF二值信号142、145，向指示侧传送设备侧的温度或压力状态。

对于上述图10、图11所示的电路中电路的断路或短路，根据计测结果没有向指示侧传送、或计测结果从一定值不变动等状态，能够进行某种程度的电路的健全性判断。但是，利用图12所示的电路进行电路的健全性诊断时，除了配线中没有产生断路或短路等，还需要确认控制单元(接点)正常动作。但是，对控制单元正常动作的确认，在不具备那样的构成时不能实施。

因此，在也进行电路的健全性诊断的图13的电路中，利用模块146进行诊断，该模块146使用微机中含有的A/D转换功能而模拟地读取接点140、143的ON/OFF状态信号并进行评价，判断ON/OFF状态、接点的短路或动作不良、配线的短路或断路等的健全性。其结果被传送至将设备侧和指示侧绝缘的信号绝缘单元即光耦合器141，作为串行通信信号输出，以传送给通信信号的接收部分147。

在这样的现有电路中，为了驱动计测用变送器100、控制单元(接点)140、143等控制单元，或驱动信号转换电路、调制电路、微机等，使用包括绝缘变压器104、定电压电路106的例如24V的绝缘电源101、和包括用于将信号在设备侧和指示侧绝缘的绝缘变压器110、123而构成的绝缘放大器、光耦合器141、144等绝缘单元，实现和计测、控制侧的绝缘接口。

另外，如图12、图13所示，将来自多个接点的信号相互绝缘并接受时，通常从降低成本的观点考虑，相对于多个信号将电源设置为共用，因此，在与连接地址的位置差异较大的两处以上连接时，因信号线的长短而产生的电压下降所产生的电位差对系统造成很大的影响，因此，需要在基本接近的部位进行评价。另外，通过电源共用，在组入健全性诊断功能的情况下，在绝缘单元的输入侧(即设备侧)模拟地评价信号的值。

因此，目前的计测、控制等单元的电路构成，和确认这些单元按指示动作、配线中没有产生断路或短路等的健全性诊断电路中，存在如下的问题。

A.需要定电压电路、用于信号转换、调制、解调的电路，制造成本增加。

B.由于绝缘电源价格高，因此相对于多个控制单元共用绝缘电源的情况较多，在控制单元彼此分离设置的情况下，因信号线的长短而产生的电压下降所产生的电位差对系统造成很大的影响，因此，需要在基本接近的部位进行评价。

对于上述的检测电线的断路的技术，例如在专利文献1(日本特开2006-023105号公报)中公开了下述电线的断路检测方法：对电线施加脉冲信号，此时，计测流过电线的电流，将电流波形与对照用电流波形比较，从该波形差检测出断路；在专利文献2(日本特开2004-198302号公报)中公开了下述断路检测电路：对检测断路的信号线经由阻抗元件施加检查用脉冲信号，将从信号线得到的信号和检查用脉冲信号比较，判定信号线的断路。

另外，对于电路的诊断，在例如专利文献3(日本特开平8-005708号公报)中公开了下述电路诊断方法及该方法所使用的电路诊断装置：为了易于进行测定记录的管理，提高进行电路诊断时的作业效率，并进而减小人为的错误介入的余地，将写入保存在组入作为诊断对象的电气设备中的非易失性存储器的电气设备的特性的测定结果、及与测定相关的信息、或与电气设备的特性的测定结果或测定相关的信息读出，与对电气设备得到的最新测定结果、与测定相关的信息比较，由此对电气设备的状态进行诊断。

但是，这些专利文献1、专利文献2所示的技术需要脉冲信号施加单元、对照用电流波形的存储装置等，专利文献3所示的电路诊断装置需要存储电气设备的特性的测定结果及与测定相关的信息的存储器，并且，需要用于电路的特性测定和状态诊断的比较单元等，结构复杂，不能成为解决上述A、B所示的问题的解决方法。

发明内容

因此，本发明的课题是提供一种计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，其以简单的电路构成而高精度地进行温度/湿度、压力等传感器执行的电流、电压、电阻的计测，或控制单元执行的信号状态检测，并且，简化了电源电路，同时也进行电路的健全性诊断，与目前的没有诊断功能的电路相比能够降低成本。

为解决所述课题，本发明提供一种计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，

该装置具有包括脉冲波状电压(0V～向正或负侧振荡的转换脉冲电压)及交流的交变电压发生单元和变压器，该变压器在一次侧连接有该交变电压发生单元，在二次侧经由整流电路连接有电流、电压、电阻中任一种发生变化的计测单元或将控制对象的状态变化转换为电流、电压、电阻中任一种的变化的被驱动体，进行所述被驱动体执行的计测、控制中的信号状态的诊断，其特征为，

所述变压器为将一次侧和二次侧绝缘的绝缘变压器，在一次侧设置中间抽头而连接电流测定单元，该电流测定单元对因电流流过经由整流电路连接于所述二次侧的所述被驱动体而流动的一次侧电流进行测定，通过该电流测定单元的测定结果进行所述被驱动体的电流、电压、电阻中任一种变化的检测和电路的健全性诊断。

这样，测定经由绝缘变压器从一次侧传送的电力被连接在二次侧的被驱动体消耗而产生的一次侧电流的变化，由此进行被驱动体的计测或控制单元中的信号状态的诊断，从而不需要像现有装置那样设置定电压电路、用于信号转换、调制、解调的电路，能够以非常简单的结构，能够防止零件数量增加及电路构成的复杂化等造成的制造成本的增加，而且能够高精度地进行计测结果的推测、电路的健全性诊断。

而且，本发明的适宜实施方式为：所述被驱动体为将测定结果转换为模拟电流值而输出的计测用变送器，利用所述电流测定单元测定因电流经由所述整流电路流向该计测用变送器而产生的所述变压器一次侧的中间抽头的电流的变化；所述被驱动体为电压输出型或电阻变化型传感器，具有将该传感器输出转换为电流值的信号转换电路，利用所述电流测定单元测定由从所述整流电路流向所述信号转换电路的电流而产生的所述变压器一次侧的中间抽头的电流的变化。

另外，所述被驱动体为根据包括压力、温度/湿度在内的环境状态而切换到ON/OFF的控制单元，设有根据该控制单元的ON状态和OFF状态而切换电阻值的单元，利用所述电流测定单元测定由从所述整流电路流向所述电阻的电流而产生的所述变压器一次侧的中间抽头的电流的变化，并设有进行所述控制单元的ON/OFF及控制单元的状态诊断的诊断单元，由此，能够在变压器一次侧(指示侧)设置进行控制单元的ON/OFF及控制单元的状态诊断的诊断单元，另外，即使有多个控制单元也不需要定电压电路，因此，也可以例如对每一个控制单元设置绝缘变压器。

如上所述，本发明的计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，不需要现有装置中需要的定电压电路、用于信号转换、调制、解调的电路，因此，作为绝缘电源只使用比较廉价的绝缘变压器，有利于降低成本。另外，由于绝缘变压器比较便宜，因此，可以对多个控制单元分别设置绝缘变压器，能够构成下述计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置：其以非常简单的结构，能够防止零件数量增加及电路构成的复杂化等造成的制造成本的增加，并且能够高精度地进行计测结果的推测及电路的健全性诊断。

附图说明

图1是根据本发明驱动计测单元的电路的框图，该计测单元是被供给电力并将温度/湿度或压力的测定结果转换为模拟电流值而输出的传感器的一种即计测用变送器那样的单元；

图2是根据本发明驱动计测单元的具体的电路构成，该计测单元是被供给电力并将温度/湿度或压力的测定结果转换为模拟电流值而输出的传感器的一种即计测用变送器那样的单元；

图3是根据本发明驱动传感器的电路的框图，该传感器将测定结果作为电压或电阻值的变化而输出；

图4是根据本发明驱动传感器的具体的电路构成，该传感器将测定结果作为电压或电阻值的变化而输出；

图5是根据本发明驱动控制单元的电路的框图，该控制单元具有检测压力或温度达到规定值的情况而进行ON/OFF的接点以检测环境状态；

图6是根据本发明驱动控制单元的具体的电路构成，该控制单元具有检测压力或温度达到规定值的情况而进行ON/OFF的接点以检测环境状态；

图7是表示用于本发明的变压器的铁芯材料的温度引起的铁芯损耗的特性(电力/温度)的坐标图；

图8是示意地表示向用于本发明的变压器的铁芯卷绕一次线圈和二次线圈的卷绕方法的图；

图9(A)是表示向用于本发明的变压器的铁芯卷绕线圈的卷绕方法产生的各温度的信号(使用25℃的传送特性系数，使温度在-40～+85℃变化时的各温度的传送特性的直线误差)传送特性的不同的实验结果的坐标图，图9(B)是表示用于该实验的变压器的各元素的表图；

图10是使用计测用变送器100测定温度/湿度或压力的现有电路的框图，该计测用变送器100是将温度/湿度或压力的测定结果转换为模拟的电流值而输出的传感器的一种；

图11是使用传感器120测定温度的现有的电路的框图，该传感器120是测定热电动势温度的热电偶、电阻相对于温度变化而变化的热敏电阻等；

图12是使用了控制单元130、133的现有电路的框图，该控制单元130、133具有检测压力或温度达到规定值的情况而输出ON/OFF信号的接点，以检测环境状态等；

图13是使用了控制单元130、133的现有电路的框图，该控制单元130、133具有检测压力或温度达到规定值的情况而输出ON/OFF信号的接点，以检测环境状态等。

具体实施方式

下面，参照附图示例性地详细地说明本发明的最佳实施例。但是，该实施例所记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等只要没有特别地进行特定的记载，就不意味着将本发明的范围限定于此，只不过仅仅是说明例。

图1、图2是与上述图10所示的传感器对应的本发明的驱动框图(图1)和具体的电路例(图2)，该传感器像计测用变送器那样被供给电力并将温度/湿度或压力的测定结果转换为模拟电流值而输出，其中，1是电源，2是脉冲发生电路，3是绝缘变压器，4是整流电路，20是被驱动体即计测用变送器，6是流过绝缘变压器3的一次侧的电流的信号，7的虚线是绝缘层，在图2中，21、22是构成整流电路4的二极管，23、24是也构成整流电路4的电容器，25是电流测定用的电阻，26是电容器。另外，流过绝缘变压器3的一次侧的电流6用未图示的电流测定装置测定，脉冲发生电路产生的脉冲优选矩形波，但当然也可以是由正弦构成的交流。

首先简单说明本发明，在本发明中，像这样在绝缘变压器3的一次侧连接有将来自电源1的电力形成脉冲电压的脉冲发生电路2，在二次侧经由整流电路连接有控制单元(以下有时简称为“接点”)等，该控制单元是通过计测或控制状态而改变信号状态的被驱动体，即具有计测用变送器20等传感器、控制单元即根据温度或压力进行ON/OFF的接点，测定因电力被连接在二次侧的被驱动体消耗电力而产生的一次侧的电流6的变化，检测计测或控制单元的信号状态的变化，并且，进行对象电路中有无断路或短路等的诊断即健全性诊断。

即，本发明的计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，使用脉冲发生电路2、绝缘变压器3、整流电路4等基本上与现有的电源电路101全部相同的部件，但是，不使用整流电路、信号转换、调制、解调电路而检测流向用作电源的绝缘变压器3的一次侧的电流，由此能够推测流向被驱动体或被消耗的电流，并且，能够不使用其它的绝缘单元而识别包括连接对象的健全性诊断的信号状态。

另外，在像这样使用未设置定电压电路的电源，测定因被驱动体的动作引起的电力的消耗而在变压器一次侧产生的电流的变化，进行被驱动体的信号状态的识别、诊断的情况下，特别是在模拟信号的传送中，其精度成为问题。特别是在该电路形式的情况下，相对于传送的能量，通过绝缘变压器3损失的损耗作为误差而产生。但是，这样的信号传送的误差只要是处于要求的精度所允许的误差范围以下就不会有问题，因此，例如在从0.2％至0.25％左右的精度即可的情况下也可以使用通常的变压器。

另外，要求上述以上的精度、例如0.1％以下的精度时，最大的问题是变压器的温度引起的铁芯损耗变化，但例如如果该铁芯损耗相对于温度大致恒定，那么只要将该部分加进测定结果进行判断即可，可以进行保持精度的测定、模拟信号的传送。因此，在本发明中，如图7中温度引起的铁芯损耗的特性(电力/温度)所示，例如相对于日本TDK株式会社制的PC44、PC47这样的通常在100℃左右具有峰值特性的铁芯材料，可以使用日本TDK株式会社制的称为PC95的铁芯材料构成变压器，该PC95峰值特性比该PC44、PC47差，但在较宽的温度范围内铁芯损耗变动较少。另外，该图7中横轴表示温度(℃)，纵轴表示电力(Pcv单位：kW/cm³)。由此，能够以简单的电路构成提供高精度的计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置。

此外，本发明人发现，在该变压器的一次侧绕组的大致中间部设置中间抽头，将电流测定单元与该中间抽头连接，测定因向二次侧供给的电力被消耗而产生的一次侧电流的变化，但如图8所示的这些一次侧线圈和二次侧线圈的示意图那样，将一次侧线圈以中间抽头为中心分成前半部11和后半部13两部分，在由上述的PC95形成的铁芯10上以用前半部11和后半部13的线圈夹持二次侧线圈12的方式进行卷绕，可得到良好的信号传送特性。

图9(A)的坐标图表示该情况的实验结果。该坐标图中，使用如上所述的日本TDK株式会社制的称为PC95的铁芯材料，如图8所示，使用将一次侧线圈以中间抽头为中心分成前半部11和后半部13两部分并以通过前半部11和后半部13的线圈夹持二次侧线圈12的方式卷绕而成的绝缘变压器，构成隔离分配放大器，计测直线性和温度偏差的状态。

另外，用于该计测的绝缘变压器的各因素如图9(B)的表所示，计测使用10ppm/℃的精密电阻而实施。图9(A)的坐标图中，横轴是隔离分配放大器的输出电流值，单位是mA，纵轴是全刻度误差％(将4～20mA作为100％)，使用25℃的传送特性系数，描绘使温度在-40～+85℃变化时的各温度的传送特性的直线误差。

在使用目前所用的、例如日本TDK株式会社制的称为PC44、PC47的铁芯材料，将前半部11和后半部13连续而卷绕一次侧线圈，并在其上卷绕二次侧线圈12时，在直线性±0.05％以下、0～60℃的环境下为±0.25％左右，但如从该图9(A)的坐标图判明的那样，通过如上述构成绝缘变压器，在直线性±0.01％以下、0～85℃的环境下为±0.1％，在-40～85℃的环境下为+0.15％/-0.1％，表明可以得到直线性、温度偏差都良好的结果。另外可以考虑，通过对绝缘变压器的形状、大小下功夫，并使线圈匝数增加等，能够实现以提高温度特性为代表的进一步高精度化。

在图1所示的框图中，由脉冲发生电路2产生的脉冲通过绝缘变压器3升压，利用整流电路4进行整流，对所连接的计测用变送器20施加例如24V的电压时，向计测用变送器20流过与温度/湿度或压力对应的4～20mA的电流。因此，在绝缘变压器3的一次侧流过与流向计测用变送器20的计测结果电流对应的电流，利用未图示的电流测定单元测定来自绝缘变压器3的中间抽头的一次侧电流信号6，由此可推测流向计测用变送器20的电流。另外，在该电路中，在绝缘变压器3的二次侧电路的配线中发生断路、短路等异常的情况下，可通过一次侧电流6完全不流过、流过过大电流等进行检测，因此，同时也能够诊断电路的健全性。

在将该图1所示的框图形成详细电路图后的图2中，在绝缘变压器3的二次侧连接二极管21、22，电容器23、24以构成全波整流电路，在其输出侧连接作为电流根据温度、压力等变化的计测单元的计测用变送器20。另外，在绝缘变压器3的一次侧，在绝缘变压器3的一次侧绕组的两端交替施加因来自电源1的电力而动作的脉冲发生电路2产生的脉冲，另外，绝缘变压器3的一次侧绕组在其中点设置有中间抽头，电阻25和电容器26并联连接，在这些电阻25和电容器26的连接点取出电流信号6，利用未图示的电流测定单元测定电流。这样，通过在绝缘变压器3的一次侧绕组的两端施加来自脉冲发生电路2的脉冲，能够不使用整流电路而测定从脉冲发生电路2流向绝缘变压器3的电流。

在这样构成的电路中，计测用变送器20测定控制对象的温度、压力等，流过的电流对应于这些温度、压力等而变化时，电流与该变化的电流值对应地流向绝缘变压器3的一次侧。因此，通过用未图示的电流测定装置测定该电流，能够推测流向计测用变送器20的电流、即计测用变送器20的测定结果，另外，如上所述，在绝缘变压器3的二次侧电路中的配线发生断路、短路等异常的情况下，可通过一次侧电流6完全不流过、流过过大电流等进行检测，因此，也能够诊断电路的健全性。

图3、图4是与上述图11所说明的传感器对应的电路的驱动框图(图3)和具体的电路例(图4)，该传感器像热电偶、测温电阻那样将测定结果形成模拟的电压值或电阻值的变化而输出，对和前述图1、图2同样的构成要素标注相同的符号进行简单说明，1是电源，2是脉冲发生电路，3是绝缘变压器，4是整流电路，6是流过绝缘变压器3的一次侧的电流的信号，7的虚线是绝缘层，30是被驱动体即如热电偶、测温电阻那样将测定结果形成电压或电阻值的变化而输出的传感器，31是将电压或电阻形成对应的电流而消耗的信号转换电路，在图4中，25是电流测定用的电阻，26是电容器，32是晶体管，33是放大器，34、35、36是电阻。

在图3所示的电路中，传感器30是如热电偶、测温电阻那样电压或电阻值根据温度等而变化的类型的传感器，所以不能直接向指示侧传送测定结果，因此，在图3中使用31所示的信号转换电路，在图4的详细电路中，传感器30作为使电压变化的传感器，由32～36所示的晶体管、放大器、电阻构成该信号转换电路31。

该图3、图4所示的电路也和图1、图2的情况相同，由脉冲发生电路2产生的脉冲通过绝缘变压器3升压，利用构成整流电路4的二极管21、22、电容器23、24进行整流，并向由晶体管32、放大器33、电阻34、35、36构成的信号转换电路31供给电力。而且，来自热电偶、测温电阻这样的传感器30的电压或电阻值输入该信号转换电路31，与测定电阻值对应的电流流向放大器33。即，在图4的电路中，传感器30的测定结果即电压经由电阻36向放大器33输入时，与该电压对应的电压施加于晶体管32的基极，由此，与传感器30的测定结果即电压对应的电流流向晶体管32。

因此，在绝缘变压器3的一次侧，流过与流向信号转换电路31的电流对应的电流，利用未图示的电流测定单元测定从绝缘变压器3的中间抽头经由电阻25、电容器26流过的一次侧电流6，由此，可以推测传感器30的电压或电阻，同时，在绝缘变压器3的二次侧电路中的配线发生断路、短路等异常的情况下，可通过一次侧电流6完全不流过、流过过大电流等进行检测，因此，也能够诊断电路的健全性。

通过像这样构成电路，如果测定流过用于供给电力的绝缘变压器3的一次侧的电流，就能够推测计测用变送器20、传感器30的测定结果即电流、电压、电阻等，因此，能够不设置上述图10、图11中的信号绝缘用的信号转换电路108、121、调制电路109、122、绝缘变压器110、113、解调电路111、124等，而构成高精度地将模拟信号即计测用变送器20、传感器30的测定结果向指示侧传送的驱动电路。

图5、图6是与前述图12、图13所说明的控制单元对应的电路的驱动框图(图5)和具体的电路例(图6(A))，该控制单元具有检测压力或温度达到规定值的情况而进行ON/OFF的接点，检测控制对象的状态。对与上述图1～图4相同的构成要素标注相同的序号进行简单说明，1是电源，2是脉冲发生电路，3a、3b是绝缘变压器，4a、4b是整流电路，7是绝缘层，55、56是根据压力或温度进行ON/OFF的接点等控制单元(以下有时简称为“接点”)，57是控制用微机，其测定绝缘变压器3的一次侧的电流，模拟地评价接点55、56的状态，诊断接点的ON/OFF、及电路的断路、短路等健全性。另外，接点55、56如在图6(A)中示出的一例，由与整流电路4连接的电阻60、61、具有根据压力或温度进行ON/OFF的接点的控制单元62构成。

该接点62构成为：如图6(A)所示，根据压力或温度切换到ON侧、OFF侧，但为了检测该切换结果，切换到ON时电阻60、61与整流电路4中连接，切换到OFF时仅有电阻61与整流电路4连接，根据接点的状态电阻值改变。因此，在绝缘变压器3的二次侧流过的电流根据该电阻60、61的连接状态进行切换，由此，在绝缘变压器3的一次侧流过的电流也发生变化，因此，可通过一次侧电流获知压力或温度产生的接点的ON/OFF状态。另外，即使接点在OFF状态，因电阻61的存在电流流过，因此，如图6(B)所示，以纵轴表示一次侧电流、以横轴表示接点55、56(图6(A)中为62)的状态时，除接点62的ON/OFF以外，还能够检测出下述等异常发生的情况：断路时变为电流0，短路时变为最大电流，另外，在发生接点的一部分融着等异常时变为ON和OFF的中间。

因此，对每个接点设置绝缘变压器3，并且在指示侧设置推测测定结果或诊断健全性的控制用微机57，测定其一次侧电流而评价测定结果，由此，能够获知接点62(图5中为55、56)的ON/OFF状态、电路的断路或短路、或构成控制单元的接点的融着等异常状态。而且，通过对每个接点设置绝缘变压器3，接点55、56之间能够绝缘，控制用微机57也能够设置在指示侧，并且，不仅能够防止零件数量增加、电路构成的复杂化等造成的制造成本的增加，而且能够高精度地进行控制状态的推测、电路的健全性诊断。另外，即使在如上述的图1、图2那样的计测用变送器20、传感器30等传感器的情况下，设置多个时，通过分别对应地设置各种绝缘变压器、整流电路、信号转换电路，也能够共用电源、脉冲发生电路，这是不言自明的。

工业上的可利用性

根据本发明，能够以简单的构成且不会导致零件数量的增加及电路构成的复杂化等造成的制造成本的增加，来实施目前因成本增加而被搁置的计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的确认、电路的健全性诊断，并能够容易地适用于希望确保可靠性的电路。

Claims

1.一种计测单元或控制单元执行的计测、控制中的信号状态的诊断装置，具有交变电压发生单元和变压器，该交变电压发生单元用于产生脉冲波状交变电压，该变压器在一次侧连接有该交变电压发生单元，在二次侧经由整流电路连接有将控制对象的状态变化转换为电流、电压、电阻中任一种的变化的被驱动体，进行所述被驱动体执行的计测、控制中的信号状态的诊断，其特征在于，

所述变压器为将一次侧和二次侧绝缘的绝缘变压器，在一次侧设置中间抽头而连接电流测定单元，该电流测定单元对因电流流过经由整流电路连接于所述二次侧的所述被驱动体而流动的一次侧电流进行测定，通过该电流测定单元的测定结果进行所述被驱动体的电流、电压、电阻中任一种的变化的检测和电路的健全性诊断，

所述被驱动体为根据包括压力或者温度或湿度在内的环境状态而切换到接通/断开的控制单元，设有根据该控制单元的接通状态和断开状态而切换电阻值的单元，对每个所述控制单元设置所述绝缘变压器，利用所述电流测定单元测定由从所述整流电路流向所述电阻的电流而产生的所述变压器一次侧的中间抽头的电流的变化，并在所述绝缘变压器的一次侧设有进行所述控制单元的接通/断开及控制单元的状态诊断的诊断单元。