JP6640441B2 - ４線式の可変差動トランス型センサの故障検出 - Google Patents
４線式の可変差動トランス型センサの故障検出 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6640441B2 JP6640441B2 JP2014128964A JP2014128964A JP6640441B2 JP 6640441 B2 JP6640441 B2 JP 6640441B2 JP 2014128964 A JP2014128964 A JP 2014128964A JP 2014128964 A JP2014128964 A JP 2014128964A JP 6640441 B2 JP6640441 B2 JP 6640441B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- frequency
- lvdt
- wire
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 15
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 64
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
- G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
- G01D5/2291—Linear or rotary variable differential transformers (LVDTs/RVDTs) having a single primary coil and two secondary coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24457—Failure detection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
本開示は、変位センサの分野に関し、より詳細には、4線式の回転可変差動トランス（RVDT：Rotary Variable Differential Transformer）型センサまたは線形可変差動トランス（LVDT：Linear Variable Differential Transformer）型センサに関する。
変位センサは、物体の変位を測定する様々な用途で使用されている。変位センサは、物体の線形変位を測定することが可能であるか、または物体の回転変位を測定することが可能である。ある種の変位センサは、変圧器の原理に基づいて動作し、回転可変差動トランス型センサまたは線形可変差動トランス型センサと称され、以下では、RVDTセンサ、LVDTセンサ、または総称してR／LVDTセンサと称する。
例示的な一構成におけるLVDTセンサは、中空巻芯の周囲に巻き付けられた一次巻線を含む。LVDTセンサは、一次巻線に重なるようにまたは一次巻線の両側において中空巻芯の周囲に巻き付けられた二次巻線をさらに含む。電源が、一次巻線にAC電圧を印加するとき、一次巻線によって生成された磁束は、二次巻線と結合される。これにより、二次巻線のそれぞれにAC電圧が誘導される。LVDTセンサは、中空巻芯内を直線軸に沿って移動可能であるコアをさらに含む。LVDTセンサのコアは、その変位が測定される物体に何らかの方法で取り付けられる。コアが、物体の移動に起因して中空巻芯内を移動するとき、一次巻線は、二次巻線の一方とより強く結合される。このため、二次巻線における差動電圧は、LVDTセンサにおけるコアの変位を示す。
4線式LVDTセンサは、一次巻線のための2つの入力電線および二次巻線のための2つの出力電線を含む。出力電線は、2つの二次巻線における差動電圧の測定を可能にする。4線式R／LVDTセンサに関する1つの問題は、これらのセンサが故障した時点を判定することが困難なことである。これは、R／LVDTセンサのコアが2つの二次巻線間のニュートラルな位置または中間位置にあるとき、一次巻線が、二次巻線のそれぞれと等しく結合されるため、二次巻線が、同じ電圧の振幅および逆位相を有するためである。したがって、二次巻線における差動電圧が、DC電圧に変調されるとき、DC電圧はゼロボルトとなる。ゼロボルトは、有効な出力であるため、4線式R／LVDTセンサの故障を直接的に検出することは困難である。
本明細書に記載した1つ以上の実施形態は、センサ出力の周波数の連続的な測定および監視を使用することによって、4線式R／LVDTシステムの故障を検出するための機器および方法を提供する。R／LVDTセンサは、変圧器の原理に基づいているため、R／LVDTセンサの入力に印加される周波数は、システムが正しく動作している場合はR／LVDTセンサの出力にも存在する。したがって、R／LVDTシステムの故障を検出するために、本明細書に記載した機器および方法は、R／LVDTセンサへの入力信号の周波数とR／LVDTセンサからの出力信号の周波数（存在するならば）とを比較する。周波数が一致しない場合または出力信号に周波数が存在しない場合、R／LVDTセンサ、R／LVDTセンサへの／からの配線、または信号の生成および変調を行う構成要素に故障があると考えることができる。このように、R／LVDTセンサの出力周波数と入力周波数とを比較することによって、R／LVDTシステムの故障を直接的に検出することができる。
一実施形態は、RVDTセンサまたはLVDTセンサなどの4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出する方法を含む。この方法は、センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップおよびセンサの出力周波数を監視するステップを含む。この方法は、出力周波数とソース周波数とを比較するステップおよび出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するステップをさらに含む。故障は、センサ、センサへの／からの配線、AC電圧を供給する構成要素などに発生している可能性がある。
別の実施形態は、4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出するように構成された機器を備える。この機器は、センサと接続された周波数監視装置を含む。周波数監視装置は、センサの入力に印加されるAC電圧のソース周波数の監視およびセンサの出力周波数の監視を行うように構成される。周波数監視装置は、出力周波数とソース周波数とを比較し、出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するようにさらに構成される。
さらに別の実施形態は、物体の変位を測定するように構成された4線式の可変差動トランス型センサをそれぞれ有する複数のチャネルを監視するステップを含む方法を含む。この方法は、センサの入力に印加されるAC電圧のソース周波数を監視するステップ、センサの出力周波数を監視するステップ、出力周波数とソース周波数とを比較するステップ、および出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するステップによって、チャネルのそれぞれの有効性を判定するステップをさらに含む。この方法は、チャネルのセンサに故障が検出された場合に該チャネルを遮断するステップをさらに含む。
述べられた特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において個々に実現されてもよいし、あるいは、以下の説明および図面を参照しながらそのさらなる詳細が理解され得るさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。
次に、本開示のいくつかの構成について、添付図面を参照しながら単なる例として説明する。同じ参照符号は、すべての図において同じ要素または同じ種類の要素を示している。
図面および以下の説明は、開示される方法および機器の特定の例示的な実施形態を示している。したがって、当業者は、本明細書で明示的に説明も示されもしていないが、本明細書で説明された原理を実施し、本説明に従う特許請求の範囲の考えられる範囲に含まれる様々な構成を考案することができることを理解されたい。さらに、本明細書に記載した例は、本開示の原理の理解を助けることを目的としており、限定しないものとして解釈されるべきである。結果として、本開示は、以下に記載される特定の実施形態または例に限定されず、特許請求の範囲およびその均等物によって限定される。
図1は、典型的な4線式LVDTセンサ100を示している。4線式LVDTセンサ100は、中空巻芯140の周囲に巻き付けられた一次巻線110を含む。一次巻線110は、4線式LVDTセンサ100に電力を供給するためのAC電圧源112と接続されている。また、4線式LVDTセンサ100は、一次巻線110の両側において中空巻芯140の周囲に同様に巻き付けられた二次巻線120、121を含む。二次巻線120、121は、二次巻線120、121のそれぞれの電圧の差である出力電圧（V）を生成するために対置されて直列につながっている。また、4線式LVDTセンサ100は、中空巻芯140内の直線軸160に沿って移動可能なコア150を含む。使用時、コア150は、その変位が測定される、航空機の構成部品などの物体（図示せず）と何らかの方法で接続される。
4線式LVDTセンサ100を動作させるために、電源112は、4線式LVDTセンサ100にAC入力電圧を印加する。一次巻線110で生成された磁束は、二次巻線120、121のそれぞれにAC電圧を誘導する。コア150が、ニュートラルな位置またはゼロ位置である、二次巻線120、121間の中心に位置するとき、二次巻線120、121のそれぞれにおける電圧の振幅は等しい。二次巻線120、121は、直列に対置されているため、二次巻線120、121のそれぞれにおけるAC電圧の位相は、180度ずれている。したがって、二次巻線120、121において測定される差動電圧（V）の同位相振幅は、コア150が二次巻線120、121間の中心に位置するときゼロボルトに接近する。しかしながら、二次巻線120、121における差動電圧は、それでもなお、直交電圧の現象に起因して測定可能な周波数を示す。
コア150が、図1の左側へ移動すると、一次巻線110と二次巻線120との磁気結合が強くなり、一次巻線110と二次巻線121との磁気結合は弱くなる。一次巻線110と二次巻線120との磁気結合がより強くなるとき、二次巻線120、121間の差動電圧は、AC入力電圧と同位相となる。そして、出力電圧の振幅は、どれだけ強くコア150が二次巻線120と結合されているのかを示し、これは、図1の左側へのコア150の変位を示す。
コア150が、図1の右側へ移動すると、一次巻線110と二次巻線121との磁気結合が強くなり、一次巻線110と二次巻線120との磁気結合が弱くなる。一次巻線110と二次巻線121との磁気結合がより強くなるとき、二次巻線120、121間の差動電圧は、AC入力電圧と位相がずれる。そして、出力電圧の振幅は、どれだけ強くコア150が二次巻線121と結合されているのかを示し、これは、図1の右側へのコア150の変位を示す。
図2は、5線式LVDTセンサ200を示している。5線式LVDTセンサ200は、4線式LVDTセンサ100と類似の構造を有する。しかしながら、5線式LVDTセンサ200は、二次巻線120、121間に中心タップ202を含む。図2の場合のように中心タップ202が存在するとき、電圧（V1）が、二次巻線120において測定されてもよく、また、別の電圧（V2）が、二次巻線121において測定されてもよい。したがって、5線式LVDTセンサ200に関して、差動電圧（V1−V2）の直接的な測定または計算を行うことができる。
5線式LVDTセンサ200の構成は、5線式LVDTセンサ200の故障を直接的に検出するより容易な方法を提供する。5線式LVDTセンサ200の一次巻線110は、通常の条件下では二次巻線120、121の双方に電圧を誘導する。5線式LVDTセンサ200は、中心タップ202を有するため、二次巻線120、121のそれぞれに関して、個々の電圧を測定することができる。したがって、二次巻線120、121のどちらか一方でゼロボルトが測定されることは、5線式LVDTセンサ200の故障を表している。一方、図1のような4線式LVDTセンサ100は、2つの二次巻線120、121間の差動電圧を出力するだけである。故障を検出するために、4線式LVDTセンサの二次巻線120、121のそれぞれに関して、個々の電圧を測定することができないのに対して、このような測定は、5線式LVDTセンサ200によって行うことができる。このことは、4線式LVDTセンサ100の故障を直接的に測定することをより困難にしている。
本明細書に記載した実施形態は、4線式R／LVDTセンサの出力信号の周波数を測定することによって、4線式R／LVDTセンサを使用するシステムの故障を検出する機器および方法を提供する。これについては、図3〜図4においてさらに説明する。
図3は、例示的な実施形態の4線式R／LVDTセンサを含むシステム300の概略図である。システム300は、R／LVDTセンサ320と接続されたコントローラ310を含む。R／LVDTセンサ320は、概略的に示されており、一次巻線322および2つの二次巻線324、325を有する。また、R／LVDTセンサ320は、図3の矢印によって示されているように軸線に沿って直線的に移動可能（LVDTなどの場合）であるか、または軸線を中心として回転可能（RVDTなどの場合）であるコア326を含む。R／LVDTセンサ320は、2つの入力電線および2つの出力電線を含む。このため、R／LVDTセンサ320は、「4線式」センサであると考えられる。R／LVDT「システム」とは、R／LVDTセンサ320、R／LVDTセンサ320とコントローラ310との間の配線、およびコントローラ310内の構成要素を意味する。
コントローラ310は、R／LVDTセンサ320の2つの入力と接続されたAC電圧源312を含む。AC電圧源312は、R／LVDTセンサ320にAC電圧を供給するように構成されている。また、コントローラ310は、R／LVDTセンサ320の2つの出力と接続された電圧変調器314を含む。電圧変調器314は、DC電圧を生成するためにR／LVDTセンサ320の出力（すなわち、AC波形）を処理する構成要素である。電圧変調器314は、コア326の変位に比例するDC電圧を生成するために、R／LVDTセンサ320から出力されたAC波形の振幅および位相を処理する。
また、コントローラ310は、R／LVDTセンサ320の出力と接続され、かつR／LVDTセンサ320の入力とも接続された周波数監視装置316を含む。周波数監視装置316は、R／LVDTセンサ320の入力および出力のAC波形の周波数の監視および比較を行うことによってシステム300に故障が発生したか否かを判定することができる構成要素である。R／LVDTセンサ320は、変圧器の原理に基づいて動作するため、R／LVDTセンサ320へのAC入力信号の周波数が、通常の条件下では二次巻線324、325に誘導される。したがって、R／LVDTセンサ320からの出力信号は、R／LVDTセンサ320が正しく動作している場合は入力信号の周波数を示す。R／LVDTセンサ320の出力周波数とソース入力周波数とを比較することによって、周波数監視装置316は、システム300の故障を判別することができる。
図4は、例示的な実施形態の4線式R／LVDTセンサを有するシステムの故障を検出する方法400を示しているフローチャートである。方法400のステップは、図3のコントローラ310に関して説明されるが、当業者ならば、本明細書に記載した方法が、他の装置またはシステム（図示せず）によって実行され得ることを理解されるだろう。本明細書に記載した方法のステップは、包括的ではなく、他のステップ（図示せず）を含んでもよい。
ステップ402では、周波数監視装置316は、R／LVDTセンサ320の入力に印加されるAC電圧のソース周波数の監視、測定、または判別を行う。ステップ404では、周波数監視装置316は、R／LVDTセンサ320の出力周波数の監視、測定、または判別を行う。出力周波数は、R／LVDTセンサ320の出力信号において測定される優位周波数（dominate frequency）である。優位周波数は、周波数領域において最大の振幅を有する周波数である。ステップ406では、周波数監視装置316は、出力周波数とソース周波数とを比較する。出力周波数が、ソース周波数と一致する場合、周波数監視装置316は、R／LVDTセンサ320またはシステム300が有効であると判定する。言い換えれば、周波数監視装置316は、システム300に故障が発生していないと判定し、R／LVDTセンサ320の出力は有効な出力であると考えることができると判定する。
出力周波数が、ソース周波数と異なる場合、周波数監視装置316は、システム300の故障を検出する。出力周波数は、出力周波数とソース周波数とが一致しない場合またはR／LVDTセンサ320からの出力信号に周波数が存在しない場合、ソース周波数と「異なる」と考えられる。故障は、R／LVDTセンサ320、R／LVDTセンサ320への／からの配線、AC電圧源312、電圧変調器314などに発生する可能性がある。
方法400は、好適には、4線式R／LVDTセンサを使用するシステムの故障を検出する方法を提供する。4線式R／LVDTセンサからの出力信号におけるソース周波数の存在は、個別の4線式R／LVDTセンサが正しく機能していることの指標として使用することができる。4線式R／LVDTセンサの多くの故障が、配線、コネクタ、またはセンサの内部コイル（巻線）の短絡または開回路に関するものである。このような故障が発生している場合、ソース周波数が、R／LVDTセンサからの出力信号に存在しない。したがって、R／LVDTセンサの出力信号にソース周波数が存在していることを確認することによって、周波数監視装置316は、短絡または開回路がシステムに存在していないと判定することができる。
物体の変位を測定するとき、4線式R／LVDTシステムは、冗長な方法で使用されてもよい。例えば、3つまたは4つのR／LVDTセンサが、物体の変位を測定するために同じ物体と接続されてもよい。冗長なR／LVDT構成は、重大な構成要素が使用される航空機または他のシステムで使用されてもよい。本明細書に記載したような、個々の4線式R／LVDTセンサの故障を検出するための方法および機器は、図5〜図6に描かれているような冗長なR／LVDT構成として実施されてもよい。
図5は、例示的な実施形態の冗長な4線式R／LVDTセンサを有するシステム500の概略図である。システム500は、物体510の変位を測定するために接続部材512を介して物体510と接続された複数の4線式R／LVDTセンサ501〜503を示している。図5には、3つのR／LVDTセンサ501〜503が示されているが、システム500は、より多くのR／LVDTセンサを含んでもよい。図5のR／LVDTセンサ501〜503のそれぞれは、物体510の変位を測定するための独立した「チャネル」を形成している。チャネルは、R／LVDTセンサ、該R／LVDTセンサに電力を供給する特定周波数のAC電源、およびR／LVDTセンサの出力を処理する電圧変調器（DEMOD）を含む。このように、図5には、3つのチャネル531〜533が示されている。チャネルのそれぞれは、保護帯域によって隔てられたソース周波数を使用する。例えば、各チャネルは、90Ｈｚ、95Ｈｚ、100Ｈｚなど、一定量ごとに隔てられたソース周波数を使用してもよい。
また、チャネル531〜533のそれぞれは、周波数監視装置541〜543を含む。チャネル531〜533のそれぞれにおいて、周波数監視装置541〜543は、図3において周波数監視装置316が接続されているのと同様の方法でAC電源および電圧変調器と接続されている。周波数監視装置541〜543のそれぞれは、R／LVDTセンサ501〜503を有する個々のチャネルの故障を直接的に検出し、チャネル531〜533のどれが有効であるか、またはチャネル531〜533のどれが故障に起因して遮断されるべきかを判定することができる。
図6は、例示的な実施形態の冗長な4線式R／LVDT構成のチャネルの故障を検出する方法600を示しているフローチャートである。方法600のステップは、図5のシステム500に関して説明されるが、当業者ならば、本明細書に記載した方法が、他の装置またはシステム（図示せず）によって実行され得ることを理解されるだろう。
ステップ602では、周波数監視装置541〜543は、4線式R／LVDTセンサ501〜503をそれぞれ有するチャネル531〜533のそれぞれを監視する。チャネル531〜533を監視する一環として、周波数監視装置541〜543は、チャネル531〜533のどれが有効な出力を供給しているのか、またはチャネル531〜533のどれが欠陥出力を供給しているのかを判別することによって、チャネル531〜533のそれぞれの有効性を判定する。この有効性検査は、連続的に、周期的に、または特定の要求に応答して行われてもよい。
チャネル531〜533のそれぞれに関して、周波数監視装置541〜543は、当該チャネルのためのR／LVDTセンサの入力に印加されるAC電圧のソース周波数を監視する（ステップ604）。さらに、周波数監視装置541〜543は、当該チャネルのためのR／LVDTセンサの出力の出力周波数を監視する（ステップ606）。次に、周波数監視装置541〜543は、それぞれのチャネルのソース周波数と出力周波数とを比較する（ステップ608）。出力周波数が、ソース周波数と一致する場合、周波数監視装置541〜543は、チャネルが有効であると判定する（ステップ610）。出力周波数が、ソース周波数と異なる場合、周波数監視装置541〜543は、チャネルが故障していると判定する（ステップ612）。
周波数監視装置541〜543によって実行された有効性判定の結果に基づいて、コントローラは、どのチャネルが物体510の有効な変位測定を行っているのかを判定することができる。例えば、チャネルが有効であると判定された場合、コントローラは、変位測定に関する当該チャネルの出力を利用してもよい。チャネルの故障が判別された場合、コントローラは、検出された故障に起因して、このチャネルの出力を無視してもよいし、またはこのチャネルを遮断してもよい。
図面に示されたか、または本明細書に記載された様々な構成要素のどれもが、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの何らかの組合せとして実施されてもよい。例えば、構成要素は、専用のハードウェアとして実施されてもよい。専用のハードウェアの要素は、「プロセッサ」、「コントローラ」、または何らかの同様の用語によって称されてもよい。機能は、プロセッサによって実現される場合、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、または複数の個々のプロセッサ（これらのうちのいくつかは共有されてもよい）によって実現されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に意味すると解釈されるべきではなく、また、デジタル信号プロセッサ（DSP）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）もしくは他の回路、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（FPGA）、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ROM）、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）、不揮発性記憶装置、論理的なもしくは何か他の物理的なハードウェアの部品もしくはモジュールを暗黙的に含んでもよいが、これらに限定されない。
また、構成要素は、該構成要素の機能を実行するプロセッサまたはコンピュータによって実行可能な命令として実施されてもよい。命令のいくつかの例は、ソフトウェア、プログラムコード、およびファームウェアである。命令は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに要素の機能を実行させるよう動作可能である。命令は、プロセッサによって読み取り可能な記憶装置に記憶されてもよい。記憶装置のいくつかの例は、デジタルメモリもしくは固体メモリ、磁気記憶媒体（磁気ディスクおよび磁気テープなど）、ハードドライブ、または光学的に読み取り可能なデジタルデータ記憶媒体である。
さらに、本開示は、以下の節に記載の実施形態を含む。
節1：4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出する方法であって、
センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップと、
センサの出力周波数を監視するステップと、
出力周波数とソース周波数とを比較するステップと、
出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するステップと
を含む方法。
センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップと、
センサの出力周波数を監視するステップと、
出力周波数とソース周波数とを比較するステップと、
出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するステップと
を含む方法。
節2：センサが、4線式の線形可変差動トランス（LVDT）型センサを備える、節1に記載の方法。
節3：センサが、4線式の回転可変差動トランス（RVDT）型センサを備える、節1に記載の方法。
節4：故障がセンサにある、節1に記載の方法。
節5：故障がセンサへの／からの配線にある、節1に記載の方法。
節6：故障が、センサにAC電圧を供給する構成要素にある、節1に記載の方法。
節7：4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出するように構成された機器であって、
センサと接続された周波数監視装置を備え、
周波数監視装置が、センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視し、センサの出力周波数を監視し、出力周波数とソース周波数とを比較し、および出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するように構成されている機器。
センサと接続された周波数監視装置を備え、
周波数監視装置が、センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視し、センサの出力周波数を監視し、出力周波数とソース周波数とを比較し、および出力周波数がソース周波数と異なる場合に故障を検出するように構成されている機器。
節8：センサが、4線式の線形可変差動トランス（LVDT）型センサを備える、節7に記載の機器。
節9：センサが、4線式の回転可変差動トランス（RVDT）型センサを備える、節7に記載の機器。
節10：故障がセンサにある、節7に記載の機器。
節11：故障がセンサへの／からの配線にある、節7に記載の機器。
節12：故障が、センサにAC電圧を供給する構成要素にある、節7に記載の機器。
節13：物体の変位を測定するように構成された4線式の可変差動トランス型センサをそれぞれ有する複数のチャネルを監視するステップと、
チャネルのそれぞれの有効性を、
チャネルのためのセンサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップ、
チャネルのためのセンサの出力周波数を監視するステップ、
出力周波数とソース周波数とを比較するステップ、および
出力周波数がセンサのソース周波数と異なる場合にチャネルが故障していると判定するステップ
によって判定するステップと
を含む方法。
チャネルのそれぞれの有効性を、
チャネルのためのセンサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップ、
チャネルのためのセンサの出力周波数を監視するステップ、
出力周波数とソース周波数とを比較するステップ、および
出力周波数がセンサのソース周波数と異なる場合にチャネルが故障していると判定するステップ
によって判定するステップと
を含む方法。
節14：出力周波数がチャネルのセンサのソース周波数と一致する場合にチャネルは有効であると判定するステップをさらに含む、節13に記載の方法。
節15：チャネルに故障が検出されたことに応答してチャネルを遮断するステップをさらに含む、節14に記載の方法。
節16：チャネルが有効であるとの判定に応答してチャネルの出力を利用するステップをさらに含む、節14に記載の方法。
節17：チャネルのそれぞれのセンサに印加されるソースAC電圧が、一定量ごとに隔てられた周波数を有する、節13に記載の方法。
節18：センサが、4線式の線形可変差動トランス（LVDT）型センサを備える、節13に記載の方法。
節19：センサが、4線式の回転可変差動トランス（RVDT）型センサを備える、節13に記載の方法。
節20：物体の変位を測定するように構成された複数の4線式の可変差動トランス型センサを備え、
各センサが、周波数監視装置、各センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数、各センサの出力と接続された変調器と関連付けられ、
周波数監視装置が、センサに印加されるソース周波数およびセンサの出力周波数を監視し、出力周波数とソース周波数とを比較して、センサが故障していることを示す差が存在するか否かを判定することによって、各センサの有効性を判定するように構成されている機器。
各センサが、周波数監視装置、各センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数、各センサの出力と接続された変調器と関連付けられ、
周波数監視装置が、センサに印加されるソース周波数およびセンサの出力周波数を監視し、出力周波数とソース周波数とを比較して、センサが故障していることを示す差が存在するか否かを判定することによって、各センサの有効性を判定するように構成されている機器。
特定の構成が、本明細書では説明されたが、範囲は、これらの特定の構成に限定されない。正しくは、範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。
100 4線式LVDTセンサ
110、322 一次巻線
112、312 AC電圧源
120、121、324、325 二次巻線
140 中空巻芯
150、326 コア
160 直線軸
200 5線式LVDTセンサ
202 中心タップ
300 4線式R／LVDTセンサを含むシステム
310 コントローラ
314 電圧変調器
316、541、542、543 周波数監視装置
320、501、502、503 4線式R／LVDTセンサ
500 冗長な4線式R／LVDTセンサを有するシステム
510 物体
512 接続部材
531、532、533 チャネル
110、322 一次巻線
112、312 AC電圧源
120、121、324、325 二次巻線
140 中空巻芯
150、326 コア
160 直線軸
200 5線式LVDTセンサ
202 中心タップ
300 4線式R／LVDTセンサを含むシステム
310 コントローラ
314 電圧変調器
316、541、542、543 周波数監視装置
320、501、502、503 4線式R／LVDTセンサ
500 冗長な4線式R／LVDTセンサを有するシステム
510 物体
512 接続部材
531、532、533 チャネル
Claims (10)
- 4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出する方法であって、
前記センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視するステップと、
前記センサの出力周波数を監視するステップと、
前記出力周波数と前記ソース周波数とを比較するステップと、
前記出力周波数が前記ソース周波数と異なる場合に故障を検出するステップと
を含む方法。 - 前記センサが、4線式の線形可変差動トランス（LVDT）型センサを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記センサが、4線式の回転可変差動トランス（RVDT）型センサを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記故障が前記センサにある、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記故障が、前記センサへの／からの配線にある、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記故障が、前記センサにAC電圧を供給する構成要素にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 4線式の可変差動トランス型センサを有するシステムの故障を検出するように構成された機器であって、
前記センサと接続された周波数監視装置を備え、
前記周波数監視装置が、前記センサの入力に印加される交流（AC）電圧のソース周波数を監視し、前記センサの出力周波数を監視し、前記出力周波数と前記ソース周波数とを比較し、および前記出力周波数が前記ソース周波数と異なる場合に故障を検出するように構成されている機器。 - 前記センサが、4線式の線形可変差動トランス（LVDT）型センサを備える、請求項7に記載の機器。
- 前記センサが、4線式の回転可変差動トランス（RVDT）型センサを備える、請求項7に記載の機器。
- 前記故障が前記センサにあるか、前記故障が前記センサへの／からの配線にあるか、または前記故障が前記センサにAC電圧を供給する構成要素にある、請求項7〜9のいずれか一項に記載の機器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/926,837 | 2013-06-25 | ||
| US13/926,837 US9448275B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Fault detection of four wire variable differential transformer sensors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015007630A JP2015007630A (ja) | 2015-01-15 |
| JP6640441B2 true JP6640441B2 (ja) | 2020-02-05 |
Family
ID=50980234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014128964A Active JP6640441B2 (ja) | 2013-06-25 | 2014-06-24 | ４線式の可変差動トランス型センサの故障検出 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9448275B2 (ja) |
| EP (1) | EP2818834B1 (ja) |
| JP (1) | JP6640441B2 (ja) |
| CN (1) | CN104251659B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014219848A1 (de) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Airbus Operations Gmbh | Überwachungsvorrichtung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug und Verfahren |
| US10345357B2 (en) * | 2016-02-29 | 2019-07-09 | The Boeing Company | Fault detection in variable differential transformer sensors based on zero-crossings of signals |
| CN106597977A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-04-26 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种测量迎角传感器输出信号的电路 |
| CN106647505A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 北京润科通用技术有限公司 | 一种rvdt信号处理系统及方法 |
| US10830810B2 (en) * | 2017-12-27 | 2020-11-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method and system for detecting resolver/synchro faults |
| US10998116B2 (en) * | 2018-02-23 | 2021-05-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | VDT with high permeability shield |
| US10756531B2 (en) * | 2018-03-29 | 2020-08-25 | Hamilton Sunstrand Corporation | Voltage differential transducer (VDT) fault detection |
| US11209290B2 (en) | 2018-07-09 | 2021-12-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Resolver/LVDT odd harmonic distortion compensation |
| DE102018213725A1 (de) | 2018-08-15 | 2020-02-20 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Testen eines Sensors |
| EP3686563B1 (en) * | 2019-01-28 | 2022-10-26 | Ratier-Figeac SAS | Redundant vdt with dc interface |
| CN112798986B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-12-15 | 浙江中控技术股份有限公司 | Lvdt传感器信号检测装置、方法、伺服驱动系统 |
| US11650081B2 (en) * | 2021-03-10 | 2023-05-16 | Honeywell International Inc. | Linear position sensing components |
| US11852662B2 (en) | 2021-10-20 | 2023-12-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Open-wire detection for analog differential inputs using an alternating current (AC) bias |
| WO2023220315A1 (en) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | Hydra-Electric Company | Lvdt simulated output half bridge configuration pressure sensor |
| US11959977B2 (en) * | 2022-06-24 | 2024-04-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Systems and methods for fault detection in variable differential transformers |
| CN115164970A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-10-11 | 北京博科测试系统股份有限公司 | 一种位移传感器故障信号在线检测电路及方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51981A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | Sokudohatsudenkino koshokenshutsukairo |
| US5327030A (en) * | 1987-11-13 | 1994-07-05 | Analog Devices, Inc. | Decoder and monolithic integrated circuit incorporating same |
| US5767670A (en) | 1996-08-29 | 1998-06-16 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for providing improved temperature compensated output for variable differential transformer system |
| US5777468A (en) * | 1996-12-19 | 1998-07-07 | Texas Instruments Incorporated | Variable differential transformer system and method providing improved temperature stability and sensor fault detection apparatus |
| JP3614677B2 (ja) * | 1998-08-12 | 2005-01-26 | 株式会社リコー | 差動トランスの検査装置 |
| US6753686B2 (en) * | 2001-05-21 | 2004-06-22 | Mitutoyo Corporation | Method and apparatus for detecting failure of differential transformer, and method and apparatus for signal processing of differential transformer |
| JP4036112B2 (ja) * | 2003-02-14 | 2008-01-23 | 富士ゼロックス株式会社 | 故障診断システム |
| JP4690110B2 (ja) | 2004-05-24 | 2011-06-01 | 株式会社ミツトヨ | 差動トランスの信号処理装置及び信号処理方法 |
| US7288933B2 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-30 | Bell Helicopter Textron, Inc. | Position detecting system that self-monitors for connectivity faults |
| JP4713450B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2011-06-29 | 株式会社日立製作所 | 位置計測システム |
| US7977936B2 (en) * | 2008-10-16 | 2011-07-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Resolver interface and signal conditioner |
| JP2011017563A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 変位検出装置及び航空機 |
| US8712710B2 (en) | 2011-05-13 | 2014-04-29 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for detection of LVDT core fallout condition |
| US20120286820A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | General Electric Company | Methods to detect a single point of failure |
| US10042029B2 (en) * | 2013-04-16 | 2018-08-07 | Keysight Technologies, Inc. | Calibration of test instrument over extended operating range |
-
2013
- 2013-06-25 US US13/926,837 patent/US9448275B2/en active Active
-
2014
- 2014-06-23 CN CN201410284113.9A patent/CN104251659B/zh active Active
- 2014-06-24 JP JP2014128964A patent/JP6640441B2/ja active Active
- 2014-06-25 EP EP14173901.1A patent/EP2818834B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2818834A1 (en) | 2014-12-31 |
| EP2818834B1 (en) | 2017-06-07 |
| CN104251659B (zh) | 2018-11-13 |
| JP2015007630A (ja) | 2015-01-15 |
| US9448275B2 (en) | 2016-09-20 |
| CN104251659A (zh) | 2014-12-31 |
| US20140375331A1 (en) | 2014-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6640441B2 (ja) | ４線式の可変差動トランス型センサの故障検出 | |
| ES2439279T3 (es) | Método y aparato para diagnóstico de transformador | |
| WO2015165314A1 (zh) | 一种漏电流检测电路、直流高压系统、检测方法和装置 | |
| WO2013061475A1 (ja) | 判定装置、判定方法、およびプログラム | |
| CN103091539B (zh) | 供在测量通过导体的电流中使用的系统和方法 | |
| CN103502777B (zh) | 用于半桥可变差动变压器位置传感系统的设备和方法 | |
| US10830810B2 (en) | Method and system for detecting resolver/synchro faults | |
| JP6477548B2 (ja) | 漏洩電流算出装置および漏洩電流算出方法 | |
| EP2613163A1 (en) | Self-diagnostic apparatus and method for electric device | |
| KR20160066752A (ko) | 레졸버 고장 진단 방법 | |
| US20190041240A1 (en) | Rotation Angle Detector and Torque Sensor | |
| US10345357B2 (en) | Fault detection in variable differential transformer sensors based on zero-crossings of signals | |
| KR101384783B1 (ko) | 극전압 측정 기반의 인버터 개방오류 검출장치 | |
| JP4993728B2 (ja) | 有効漏れ電流測定器 | |
| JP2019115083A (ja) | 電力制御ユニット | |
| EP3206041A1 (en) | A system and a method for monitoring transformer bushings | |
| RU2650695C2 (ru) | Способ и устройство для контроля состояния трансформатора | |
| JP2016114424A (ja) | 位置検出装置 | |
| BR112017003796B1 (pt) | Método e dispositivo de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico | |
| JP2015021790A (ja) | ブリッジ回路の故障検出方法および装置 | |
| EP3933346A1 (en) | Sensor circuit diagnosis | |
| JP7199651B2 (ja) | 検出装置、方法およびプログラム | |
| JP2010054462A (ja) | 低圧電路絶縁監視方法および絶縁監視装置 | |
| RO132781A0 (ro) | Procedură programabilă de detecţie a defectelor la senzorii de curent ai unui convertor electronic trifazat | |
| WO2016160452A1 (en) | Real current meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170626 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180611 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180911 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190218 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190520 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191209 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6640441 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |