JP2722417B2 - 断線検知機能付き応力測定回路 - Google Patents

断線検知機能付き応力測定回路

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JP2722417B2 JP27537589A JP27537589A JP2722417B2 JP 2722417 B2 JP2722417 B2 JP 2722417B2 JP 27537589 A JP27537589 A JP 27537589A JP 27537589 A JP27537589 A JP 27537589A JP 2722417 B2 JP2722417 B2 JP 2722417B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ひずみゲージ回路によりひずみ応力を検出
する応力測定回路に係り、特にひずみゲージ回路の断線
状態を検知可能な断線検知機能付き応力測定回路に関す
る。
(従来の技術) 従来、この種の応力測定回路としては、例えば第5図
に示すようなものがある。即ち、同図において、1はひ
ずみゲージ2をブリッジ接続してなるひずみゲージ回路
で、その入力端子には図示しない定電圧電源からバイア
ス電圧+Vc及び−Vcが印加されている。ひずみゲージ回
路1の検出電圧は増幅回路3を介して正電圧入力形のA/
D変換回路4に与えられ、デジタル信号に変換されてマ
イクロコンピュータ5に入力される。マイクロコンピュ
ータ5はA/D変換回路4からのデジタル信号に基づいて
ひずみ応力を演算して表示部6に出力するものである。
7は増幅器3の出力電圧が与えられる断線検知回路で、
マイナス側に大きくシフトした入力電圧を検知してマイ
クロコンピュータ5に検知信号を与える。マイクロコン
ピュータ5は、断線検知回路7からの検知信号に基づい
て断線報知回路8に警報信号を出力して動作させるよう
になっている。
このような構成によれば、ブリッジ接続されたひずみ
ゲージ2のうち何れかが断線した場合には、ひずみゲー
ジ回路1の検出電圧は定電圧電源のバイアス電圧+Vc或
は−Vc(+15V或は−15V)に略一致する値となる。この
場合、A/D変換回路4においては、正電圧のみ受付ける
ようになっているため、ひずみゲージ回路1の検出電圧
が+Vcであるときには非常に高い入力電圧として受付け
てマイクロコンピュータ5に与えることができるが、検
出電圧が−Vcであるときには0Vとして受付けることにな
り、マイクロコンピュータ5は、そのデジタル信号に基
づいてひずみ応力がないことを演算して出力することに
なり、断線状態の検知はできない。断線検知回路7は、
このような場合にマイナス側に大きくシフトしたひずみ
ゲージ回路1の検出電圧に対して、検知信号をマイクロ
コンピュータ5に与えて断線状態を検出するもので、こ
れにより上述のA/D変換回路4の不具合を補っているも
のである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述のような従来のものでは、断線状
態を検知するために断線検知回路7を別途に設ける必要
があると共に、この断線検知回路7ではひずみゲージ1
が完全に断線状態にならないと検出できないため、例え
ば、ひずみゲージ1が劣化により断線を起こす場合に
は、断線に至る前の状態でその抵抗値が変動して検出電
圧がマイナス側に変動している場合でもこれを検知でき
ず、誤った測定出力が表示されてしまうという不具合が
あった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、断線検知回路を設けることなく簡単な構成でひず
みゲージ回路の断線状態を検知できると共に、ひずみゲ
ージの劣化状態をも検知して警報信号を出力できる断線
検知機能付き応力測定回路を提供するにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の断線検知機能付き応力測定回路は、ブリッジ
接続されたひずみゲージ回路の入力端子に定電圧を与え
た状態で出力端子に現れる電圧を検出してひずみ応力を
検出する応力測定回路を対象とし、前記ひずみゲージ回
路からの検出電圧に所定電圧を加算する加算回路、及び
この加算回路からの出力電圧を正或は負の何れか一方の
極性領域で受付けてデジタル信号に変換するA/D変換
器、並びにこのA/D変換器からのデジタル信号に基づい
てひずみ応力を検出する検出回路を設け、前記検出回路
を、応力のない状態での前記A/D変換器からのデジタル
信号が前記加算回路の加算電圧に相当しないときに警報
信号を出力させる構成としたところに特徴を有する。
また、上記応力測定回路において、ひずみゲージ回路
からの検出電圧を正負の極性領域に渡って受付けてデジ
タル信号に変換するA/D変換器、及びこのA/D変換器から
のデジタル信号に基づいてひずみ応力を検出する検出回
路を設け、前記検出回路を、前記A/D変換器からのデジ
タル信号が応力のない状態で零ボルトの電圧値に相当し
ないときに警報信号を出力させる構成としても良い。
(作用) 請求項1記載の断線検知機能付き応力測定回路によれ
ば、ひずみゲージ回路からの検出電圧は加算回路におい
て所定電圧が加算されてA/D変換回路を介して検出回路
に与えられる。検出回路においては、ひずみ応力のない
状態でA/D変換回路からのデジタル信号が加算電圧に相
当するとき、つまりひずみゲージ回路の検出電圧がゼロ
ボルトに相当し加算電圧のみがA/D変換回路を介してデ
ジタル信号として与えられているときには、ひずみゲー
ジ回路が正常であると判断して、その後ひずみゲージ回
路から加算回路及びA/D変換回路を介して与えられる検
出電圧に基づいてひずみ応力を演算する。
しかして、ブリッジ接続されたひずみゲージのうち何
れかが断線した場合には、応力のない状態でひずみゲー
ジ回路の検出電圧は入力端子に与えられた正或は負の定
電圧に略等しくなる。従って、この場合には、検出回路
にひずみ応力がないときの加算電圧に相当するデジタル
信号がA/D変換回路から与えられないことにより、検出
電圧が正或は負の何れかの電圧になっている場合にもひ
ずみゲージの断線状態を検知して警報信号を出力するも
のである。また、ひずみゲージが劣化等を起こした場合
には、応力のない状態でその検出電圧がゼロボルトから
外れることにより、検出回路は、加算電圧に相当するデ
ジタル信号がA/D変換回路から与えられないことにより
警報信号を出力する。
請求項2記載の断線検知機能付き応力測定回路によれ
ば、ひずみゲージの断線或は劣化等によりひずみゲージ
回路の検出電圧がゼロボルトから外れると、検出回路
は、A/D変換回路から与えられるデジタル信号に基づい
て、断線状態或は劣化状態を検出して警報信号を出力す
る。
(実施例) 以下、本発明をプレス加工機の金型に取付けられる応
力測定回路に適用した場合の第1の実施例について第1
図及び第2図を参照しながら説明する。
まず、電気的構成を示す第1図において、11は4個の
ひずみゲージ12をブリッジ接続してなるひずみゲージ回
路で、これは図示しない金型の応力測定部分に取付けら
れているもので、その入力端子I1及びI2には図示しない
定電圧電源から夫々正,負のバイアス電圧+Vc,−Vc
(例えば+15V,−15V)が与えられている。13は増幅回
路で、ひずみゲージ回路11の出力端子O1及びO2から検出
電圧が与えられ、その差動入力を増幅して出力する。14
は加算回路で、増幅回路13の出力に所定の電圧VA(例え
ば+1V)を加算して出力する。15は正電圧入力を受付け
てデジタル信号に変換するA/D変換回路である。16は検
出回路たるマイクロコンピュータで、A/D変換回路15か
らのデジタル信号に基づいて後述するように演算を行な
って表示部17に表示出力を行なうものである。18は断線
報知回路で、これはマイロコンピュータ16から断線警報
信号が与えられると図示しない断線報知ランプを点灯さ
せるようになっている。19は異常報知回路で、これはマ
イクロコンピュータ16から異常警報信号が与えられると
ひずみゲージ回路11の劣化状態を示す異常報知ランプが
点灯されるようになっている。
次に、本実施例の作用について第2図に示すフローチ
ャートをも参照しながら説明する。
まず、プレス加工機が動作を開始して金型が所定位置
まで移動すると、図示しない近接スイッチによりマイク
ロコンピュータ16にトリガ信号が与えられる。マイクロ
コンピュータ16は、このトリガ信号に応じて、第2図に
示すフローチャートに従って応力測定プログラムをスタ
ートする。即ち、マイクロコンピュータ16は、まだひず
み応力の加わっていない状態でのひずみゲージ回路11か
らの検出電圧を初期電圧V0として入力する(ステップ
S1)。この場合、ひずみゲージ回路11が正常状態であれ
ば、ひずみ応力が加わっていないことにより、その検出
電圧は0Vであり、加算回路14,A/D変換回路15を介してマ
イクロコンピュータ16に与えられるデジタル信号は加算
電圧VAに相当する値となっている。従って、マイクロコ
ンピュータ16は、ステップS2において、断線状態を検知
するための下限設定電圧VMIN及び上限設定電圧VMAXの中
間に入っていることにより「YES」と判断し、続くステ
ップS3において、初期電圧V0が許容誤差範囲内(VSA〜V
SB)に入っていることにより「YES」と判断してステッ
プS4に移行する。
上述の判断が終了すると、マイクロンコンピュータ16
は、金型がプレス動作を行なってひずみ応力を受けたと
きのひずみゲージ回路11からの検出電圧Vを入力し(ス
テップS4)、続いてその検出電圧Vの最大値と初期電圧
V0との差に基づいてひずみ応力を演算し(ステップ
S5)、その結果を表示部17に出力して(ステップS6)プ
ログラムを終了する。
しかして、ひずみゲージ回路11のひずみゲージ12が断
線している場合には、増幅回路13に入力される電圧はひ
ずみゲージ回路11に与えられているバイアス電圧VC或は
−VCに略等しくなり(通常複数本同時に断線することは
ないため)、加算回路14の出力はVC+VA或は−VC+VA
なり、加算電圧VAの値から大きく外れてVMIN以下になる
か或はVMAX以上の値となる。これにより、マイクロコン
ピュータ16は、ひずみゲージ回路11が断線状態であると
して、ステップS2で「NO」と判断し、ステップS7に進ん
で断線報知回路18に警報出力を与え、プログラムを終了
する。断線報知回路18はこれに応じて例えば断線報知ラ
ンプを点灯させるようになっている。
また、ひずみゲージ回路11のひずみゲージ12が劣化等
を起こしている場合には、各抵抗値のバランスが崩れて
ひずみ応力のない状態でも検出電圧が0Vを外れることが
ある。この場合、ひずみゲージ12が劣化等を起こさない
場合でも温度変化により検出電圧が0Vを外れることがあ
るが、その温度補正の許容限界範囲としてVSA〜VSBが設
定されている。従って、初期電圧V0がこの許容限界範囲
を外れたときには、マイクロコンピュータ16は、ステッ
プS3において「NO」と判断し、ステップS8に進んでひず
みゲージ12が劣化等の異常状態であることを警報信号と
して異常報知回路19に出力し、次いで前述同様ステップ
S4以降を実行してプログラムを終了する。これにより、
異常報知回路19はひずみゲージ回路11の異常状態を報知
ランプ等により報知を行なう。そして、その報知ランプ
の点灯状態で、ひずみ応力の表示出力が行なわれるもの
である。
このような本実施例によれば、ひずみゲージ回路11の
検出電圧に加算回路13により所定の電圧を加算してから
A/D変換回路15に与えるようにしたので、断線検知回路
を別途に設ける従来と異なり、A/D変換回路15が正電圧
領域のみ受付けるものでありながら、実質的に検出電圧
が負の値まで受付けることと等価となり、これにより、
ひずみゲージ12の断線状態及び劣化等による異常状態の
場合でもこれらを検知することができるものである。ま
た、ひずみゲージ回路11の結線が何等かの事故で断線し
た場合と、ひずみゲージ12そのものの劣化による異常及
びこれに続く断線とが区別できるので、断線に至る前の
測定データの信頼性が向上する。
第3図及び第4図は本発明の第2の実施例を示すもの
で、第1の実施例と異なるところは、加算回路14及びA/
D変換回路15に代えて、正負の極性領域に渡って入力電
圧を受付けるA/D変換回路20を設けたところにある(第
3図参照)。これにより、A/D変換回路20は、ひずみゲ
ージ回路11からの検出電圧を正負の両極性領域に渡って
受付けてデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ
16に与えることができる。従って、ひずみゲージ回路11
が正常状態にある場合には、マイクロコンピュータ16に
0Vに相当するデジタル信号が検出電圧Vとして与えられ
る。
このような構成において、マイクロコンピュータ16
は、前述同様近接スイッチによるトリガ信号に応じて第
4図に示すフローチャートに従ってプログラムを開始す
る。この第4図に示すフローチャートは、第1の実施例
に対してステップS2及びS3をステップS2′及びS3′とし
たもので、その他のステップについては同様である。
即ち、ひずみゲージ回路11の断線状態で現われるバイ
アス電圧VC或は−VCに略等しい検出電圧に対して、マイ
クロコンピュータ16は、ステップS2′において、誤差を
考慮した上限電圧VM及び下限電圧−VMの範囲から外れて
いることにより、「NO」と判断してステップS7の警報信
号出力の処理を行う。また、ひずみゲージ12の劣化によ
る検出電圧が変動している状態では、ステップS3におい
て許容誤差範囲(−VS〜VS)から外れていることによ
り、「TNO」と判断してステップS8を経てステップS4
降を実施する。
従って、第2の実施例によっても第1の実施例と同様
の効果が得られるものである。
尚、上記各実施例は、プレス加工機の金型のひずみ応
力測定回路に適用した場合について述べたが、これに限
らず、本発明はひずみゲージ回路を用いた装置全般に適
用できるものである。
[発明の効果] 請求項1記載の断線検知機能付き応力測定回路によれ
ば、加算回路により、ひずみゲージ回路の検出電圧に所
定の電圧を加算してA/D変換回路に与えるようにしたの
で、A/D変換回路が正或は負の何れか一方の極性領域で
受付けるものであっても、ひずみゲージ回路からの負電
圧入力を加算電圧以下の入力電圧として受付けて検出回
路に与えることができ、従って、断線検知回路を別途に
設けることなく、簡単な構成で、検出回路によりA/D変
換回路からの信号に基づいてひずみゲージ回路の断線状
態或はひずみゲージの劣化等による異常出力状態が検出
でき、さらに、断線に至るまでの測定データの信頼性も
向上するという優れた効果を奏する。
請求項2記載の断線検知機能付き応力測定回路によれ
ば、正負の極性領域に渡ってひずみゲージ回路の検出電
圧を受付けるA/D変換回路を設けたので、検出回路によ
り、A/D変換回路からのデジタル信号に基づいてひずみ
ゲージ回路の断線状態及びひずみゲージの劣化状態を検
知でき、上述と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示し、第1
図は電気的構成図、第2図は応力測定のプログラムを示
すフローチャートであり、第3図及び第4図は本発明の
第2の実施例を示す第1図及び第2図相当図であり、第
5図は従来例を示す第1図相当図である。 図面中、11はひずみゲージ回路、12はひずみゲージ、13
は増幅回路、14は加算回路、15及び20はA/D変換回路、1
6はマイクロコンピュータ(検出回路)、17は表示部、1
8は断線報知回路、19は異常報知回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−233302(JP,A) 特開 平1−132470(JP,A) 特開 昭63−6469(JP,A) 特開 昭61−178664(JP,A) 特開 昭61−180121(JP,A) 特開 昭61−93916(JP,A) 実開 昭63−88734(JP,U) 実開 昭60−129643(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブリッジ接続されたひずみゲージ回路の入
    力端子に定電圧を与えた状態で出力端子に現れる電圧を
    検出してひずみ応力を検出するものにおいて、前記ひず
    みゲージ回路からの検出電圧に所定電圧を加算する加算
    回路と、この加算回路からの出力電圧を正或は負の何れ
    か一方の極性領域で受付けてデジタル信号に変換するA/
    D変換器と、このA/D変換器からのデジタル信号に基づい
    てひずみ応力を検出する検出回路とを具備し、前記検出
    回路は、応力のない状態での前記A/D変換器からのデジ
    タル信号が前記加算回路の加算電圧に相当しないときに
    警報信号を出力することを特徴とする断線検知機能付き
    応力測定回路。
  2. 【請求項2】ブリッジ接続されたひずみゲージ回路の入
    力端子に定電圧を与えた状態で出力端子に現れる電圧を
    検出してひずみ応力を検出するものにおいて、前記ひず
    みゲージ回路からの検出電圧を正負の極性領域に渡って
    受付けてデジタル信号に変換するA/D変換器と、このA/D
    変換器からのデジタル信号に基づいてひずみ応力を検出
    する検出回路とを具備し、前記検出回路は、前記A/D変
    換器からのデジタル信号が応力のない状態で零ボルトの
    電圧値に相当しないときに警報信号を出力することを特
    徴とする断線検知機能付き応力測定回路。
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