JP2002340612A - 差動トランスの故障検出方法及び装置 - Google Patents
差動トランスの故障検出方法及び装置Info
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract
能とする。 【解決手段】 差動トランスの出力信号に、該差動トラ
ンスのインピーダンスより出力インピーダンスの高いオ
フセット印加回路90から、入力信号線27が断線した
場合に除去不可能な、故障検出用のオフセット信号を印
加する。
Description
タ等に用いる差動トランスの故障検出方法及び装置に関
する。
て、電気マイクロメータが、図1に例示する如く、イン
ラインの多点測定に用いられるようになっている。
蔵された電気マイクロメータ、12は測定ユニット、1
2Aは、オフセットやゲイン調整用のボリューム、14
は、ビルトイン方式のユニットケース、14Aはセレク
タ、14Bは確認用メータ、16はパソコン(PC)で
ある。
細に示す如く、プローブ20を構成するスピンドル22
の変位が伝えられるコア26と、該コア26の機械的な
中心位置(中立点と称する)に関して対称に設けられ
た、互いに直列接続されたセンサコイル28、30を含
む差動トランスを用いて、コア26の位置によるセンサ
コイル28、30のインビーダンスの変化を利用して、
外部の発振器32からセンサコイル28、30に電圧を
掛けた時に、各センサコイル28、30の両端に発生す
る、図3に示すような電圧E1、E2の差(E1−E
2)のコア26の位置による変化に基づいて、スピンド
ル22の変位を検出していた。
で発生した正弦波状の駆動信号を、例えばトランス40
を介して前記センサコイル28、30に印加し、前記セ
ンサコイル28、30の中立点の出力とゼロ調整(オフ
セット補正)用の可変抵抗器(ボリュームと称する)4
2の出力を増幅器46で増幅し、スパン調整(ゲイン補
正)用のボリューム48及びオフセット除去用のコンデ
ンサ50を介して同期整流器52に入力し、該同期整流
器52により前記発振器32出力の駆動信号との同期を
とって半波又は全波整流した後、フィルタ54により平
滑化し、該フィルタ54出力のアナログ信号をアナログ
−デジタル(A/D)変換器56によりデジタル信号に
変化した後、例えば液晶表示器(LCD)で構成される
表示装置58によりデジタル表示していた。図におい
て、44は抵抗である。
うな差動トランスを用いた電気マイクロメータにおいて
は、プローブ20(コア26)の機械的中立点でセンサ
信号が零になるため、断線等による故障と中立点からの
正常信号との判別が困難であるという問題点を有してい
た。
くなされたもので、入力信号線や駆動信号線の断線状態
と正常状態を判別可能とすることを課題とする。
の出力信号に、該差動トランスのインピーダンスより出
力インピーダンスが高いオフセット印加回路から、入力
信号線が断線した場合に除去不可能な、故障検出用のオ
フセット信号を印加するようにして、前記課題を解決し
たものである。
故障検出用のオフセット信号を印加するための、該差動
トランスのインピーダンスより出力インピーダンスが高
くされたオフセット印加回路と、前記オフセット信号が
印加された信号を、オフセットが無い状態に戻すための
オフセット除去回路と、該オフセット除去回路の出力信
号を整流する整流回路と、該整流回路の出力レベルに基
づいて、入力信号線や駆動信号線の断線を検出するレベ
ル判定回路とを備えることにより、同じく前記課題を解
決したものである。
を検出したら、外部へアラームを出力すると共に、直前
の内部データを保持するようにしたものである。
施形態を詳細に説明する。
く、クロック信号を発生する、周波数安定度が従来の発
振器32に比べて極めて高い水晶発振器60と、該水晶
発振器60の出力に基づいて、正弦波状の駆動信号をデ
ジタル的に発生するための、正弦波(SIN)データが
記憶されたリードオンリーメモリ(ROM)64及び該
ROM64の出力をアナログ信号に変換して出力するデ
ジタル/アナログ(D/A)変換器66を含む駆動信号
発生用CPU62と、従来と同様のセンサコイル28、
30の中点に発生した電圧を増幅するための、高精度の
抵抗アレイ44及び安定したゲインの増幅器68と、該
増幅切換回路68の出力を、前記水晶発振器60出力の
クロック信号と同期して整流する同期整流器78と、該
同期整流器78の出力を平滑化するフィルタ54と、該
フィルタ54の出力をデジタル信号に変換する、例えば
14ビットのA/D変換器56と、測定信号を表示する
際に、ヒステリシスを持たせて、表示のちらつきを防止
するためのデジタルフィルタ81、オフセット補正及び
ゲイン補正をデジタル的に行う補正処理部82、表示処
理部84、オフセット・入出力処理部86、D/A出力
部88、後出レベル判定回路98を含む信号処理用CP
U80と、前記センサコイル28と30の中立点からの
信号に故障検出用のオフセット信号を印加するための、
差動トランスのインピーダンスより出力インピーダンス
が高く設定されたオフセット印加回路90と、該オフセ
ット回路90によりオフセットされた信号を、再びオフ
セットの無い状態に戻すためのオフセット除去回路92
と、駆動信号線29、31の断線にも対応できるよう
に、該オフセット除去回路92の出力信号を検波する整
流回路94と、該整流回路94の出力をデジタル信号に
変換するA/D変換器96と、該A/D変換器96の出
力に基づいて、異常値のレベルを判定するための、例え
ば前記信号処理用CPU80に含まれるレベル判定回路
98と、を含んで構成されている。
計算して格納されており、前記水晶発振器60は、該R
OM64の正弦波データの読み出しタイミングを発生さ
せる。
正及びゲイン補正は、次式により行われる。
駆動信号線29、31が断線した状態の入力信号と出力
信号の関係の例を図6(A)に示す。図から明らかなよ
うに、正常であれば、オフセット印加回路90で印加し
たオフセットが、オフセット除去回路92で元に戻り、
整流回路94の出力も正常レベルとなるのに対して、入
力信号線27又は両駆動信号線29、31が断線した場
合には、インピーダンスの関係で、オフセット印加回路
90により入力信号が大きくオフセットし、オフセット
除去回路92を経ても正常値には戻らないので、レベル
判定回路98により、異常レベルを判定できる。
るか、あるいは、水が入ったりして短絡した場合には、
図6(B)に示す如く、振幅が大きいままとなり、やは
り整流回路94の出力が異常レベルとなるので、レベル
判定回路98により、この状態を検知できる。
されると、デジタルフィルタ81の処理を停止させて以
降の入力データを無効にし、最後の測定値を保持させる
と共に、オフセット・入出力処理部86から、RS23
2等の外部出力にアラーム信号を出力させる。
ルやコンデンサを用いた発振器32の代わりに、信号発
生用CPU62でデジタル的に駆動信号を発生し、且
つ、ボリューム42、46の代わりに補正処理部82で
デジタル的にオフセット補正及びゲイン補正を行うよう
にしているので、温度変化や経年変化の影響を受け難
く、組立時やキャリブレーション時の調整を省略でき、
更に、ボリュームの取付スペースの削減による小型化が
可能である。
ルタ81を加えて、A/D変換器56の出力にヒステリ
シスを持たせているので、時定数の大きなフィルタを用
いて応答速度を下げなくても、判定レベル近傍での信号
のふらつきにより変位表示が変化しにくくなるようにな
ると共に測定値が近似的に平均化され、インラインに組
込んでの自動制御に適した高い応答速度で、安定した表
示を得ることができる。
リシスの処理の手順を図7に示す。ここで、ヒステリシ
ス量Nは、安定性を優先する場合には大きくし、速さを
優先する場合には小さくすることができる。
線Aで示す。同じく破線Bで示す従来例と比べて、表示
のちらつきが小さくなっていることが明らかである。
デジタル式の電気マイクロメータに限定されず、図4に
示したようなアナログ式の電気マイクロメータにも同様
に適用できる。このアナログ式の電気マイクロメータに
適用した本発明の第2実施形態を図9に示す。
にオフセット印加回路90が設けられ、ゲイン補正用ボ
リューム48の出側にオフセット除去回路92が設けら
れている。
同様であるので、説明は省略する。
様に、入力信号線27又は両駆動信号線29、31が断
線した場合には、図6(A)に示したような波形とな
り、一方、片側の駆動信号線29又は31が断線又は短
絡した場合には、図6(B)に示した如くとなるので、
レベル判定回路98で、正常状態とこれらの異常状態を
区別することが可能となる。
と、その信号が信号処理用CPU80´に入って表示装
置58でアラーム表示を行うと共に、A/D変換器56
からの入力を以降無効にして、最後のデータをCPU8
0´で保持する。このデータを、必要に応じて、表示装
置58に表示することも可能である。又、CPU80´
から外部へアラーム信号を出力するように構成すること
も可能である。
/D変換器96を省略して、コンパレータ等からなるレ
ベル判定回路98により、整流回路94の出力に基づい
て、直接レベル判定しているので、構成が簡略である。
も、本発明が電気マイクロメータに適用されていたが、
本発明の適用対象はこれに限定されず、他の電気マイク
ロ製品や、差動トランスを用いた一般の測定器にも同様
に適用することができることは明らかである。
状態と正常状態を判別することが可能となり、故障検出
を容易且つ的確に行うことが可能となる。
て、プローブと電装間のケーブルの断線やコネクタの接
続不良に対して、警告メッセージを発生し、誤ったデー
タによる誤作動を防止することが可能になる。
多点測定の例を示す構成図
ンスの原理を示す構成図
図
号線が断線した場合、及び、片側の駆動信号線が断線又
は短絡した場合の各部信号波形を示す線図
タ内におけるヒステリシス処理の手順を示す流れ図
態を比較して示す線図
Claims (3)
- 【請求項1】差動トランスの出力信号に、該差動トラン
スのインピーダンスより出力インピーダンスが高いオフ
セット印加回路から、入力信号線が断線した場合に除去
不可能な、故障検出用のオフセット信号を印加すること
を特徴とする差動トランスの故障検出方法。 - 【請求項2】差動トランスの出力信号に故障検出用のオ
フセット信号を印加するための、該差動トランスのイン
ピーダンスより出力インピーダンスが高くされたオフセ
ット印加回路と、 前記オフセット信号が印加された信号を、オフセットが
無い状態に戻すためのオフセット除去回路と、 該オフセット除去回路の出力信号を整流する整流回路
と、 該整流回路の出力レベルに基づいて、入力信号線や駆動
信号線の断線を検出するレベル判定回路と、 を備えたことを特徴とする差動トランスの故障検出装
置。 - 【請求項3】前記入力信号線や駆動信号線の断線を検出
したら、外部へアラームを出力すると共に、直前の内部
データを保持するようにされていることを特徴とする請
求項2に記載の差動トランスの故障検出装置。
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