JPH0581676U - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体圧を使用する圧力機器において、圧力セ
ンサに異常が生じた場合であっても、誤表示することな
く危険領域にあることを表示する。 【構成】 半導体圧力センサ１２と、当該半導体圧力セ
ンサ１２の出力を増幅する増幅部１４と、前記増幅部１
４の出力と所定の設定値とを比較する比較部１６と、前
記増幅部１４の出力に基づいて前記半導体圧力センサ１
２の異常を検出する圧力センサ異常検出回路１８とを備
え、増幅部１４の出力が所定の設定値以上であることを
示す信号を前記比較部１６が出力する時、あるいは、前
記半導体圧力センサ１２が異常であることを示す信号を
前記圧力センサ異常検出回路１８が出力する時、前記半
導体圧力センサ１２の検出圧力が危険領域にあることを
危険領域出力回路２２で表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空気等の流体圧を使用する圧力機器において、配管内の圧力を検出 する圧力検出装置に関し、一層詳細には、圧力検出に用いられる圧力センサに異 常が生じた場合でも、配管内の残圧が危険領域にあるか、安全領域にあるかを正 しく検出、表示することのできる圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、空気等の流体圧を使用する圧力機器において、シリンダ等の駆動機器 の交換作業を行う場合がある。この場合、配管内に高い圧力が残っていると、前 記駆動機器の取り出し作業等において危険である。このため、これらの圧力機器 においては、配管内の圧力等を検出する圧力検出装置が使用されている。なお、 この圧力検出装置には、半導体圧力センサが用いられることが多い。

【０００３】 図７は、半導体圧力センサの基本構成を示す図であり、半導体圧力センサ１は 、抵抗値がＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ である半導体抵抗２、３、４、５で構成され たブリッジ回路、増幅器６、電源７から構成されている。圧力が加わっていない 状態でＲ₁ ＝Ｒ₂ ＝Ｒ₃ ＝Ｒ₄ ＝Ｒとすると、明らかにＶ₂ −Ｖ₁ ＝０（Ｖ）で ある。

【０００４】 一方、半導体抵抗２乃至５に何らかの圧力が加わった場合、各半導体抵抗２乃 至５がその抵抗値を変化させ、従って、増幅器６からは加わった圧力に応じた電 圧が出力される。

【０００５】 従って、増幅器６の出力と、検出したい圧力に対応して設定した設定電圧とを 比較することにより、設定圧力と検出圧力の大小関係を検出でき、空気等の流体 圧を使用する圧力機器において、配管内に所定以上の圧力が残っているか否かを 検出する圧力検出装置として使用することができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、空気等の流体圧を使用する圧力機器において、圧力センサが圧力に よって破壊されたり、断線等によって圧力センサに異常が発生した場合、上記の 如き従来回路であると、配管内の圧力の如何にかかわらず、危険領域を示す出力 がオン（例えば赤ランプ表示が点灯）したままの状態になったり、安全領域を示 す出力がオン（例えば緑ランプ表示が点灯）したままの状態になったりする不都 合が生じてしまう。

【０００７】 本考案は、上記の不都合を解決するものであり、空気等の流体圧を使用する圧 力機器において、配管内の残圧が危険領域にあるか、安全領域にあるかを正しく 検出、表示するとともに、圧力検出に用いられるセンサに異常が生じた場合であ っても、誤表示を回避することのできる圧力検出装置を提供することを目的とす る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、本考案は、圧力センサと、 前記圧力センサの出力を所定の設定値と比較する比較部と、 前記圧力センサの出力が所定の設定範囲内であるか否かを検出する圧力センサ 異常検出回路と、 前記圧力センサの出力が所定の設定値以下若しくは未満であることを示す信号 を前記比較部が出力する時、前記圧力センサによる検出圧力が安全領域にあるこ とを示す信号を出力する安全領域出力回路と、 前記圧力センサの出力が所定の設定値以上若しくはそれを越えることを示す信 号を前記比較部が出力する時、あるいは、前記圧力センサの出力が所定の前記設 定範囲外であることを示す信号を前記圧力センサ異常検出回路が出力する時、前 記圧力センサによる検出圧力が危険領域にあることを示す信号を出力する危険領 域出力回路と、 を備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】

本考案に係る圧力検出装置では、圧力センサの出力が圧力検出電圧として比較 部に入力されて任意の設定圧力に相当する電圧値を設定値とした設定電圧と比較 され、比較結果が、設定電圧未満、すなわち、圧力センサの検出圧力が設定圧力 未満の時、安全領域出力回路より、圧力センサの検出圧力が安全領域にあること を示す信号を出力し、例えば、緑ランプを点灯表示する。

【００１０】 一方、圧力センサの出力は、圧力センサの異常を検出する圧力センサ異常検出 回路に入力される。圧力センサ異常検出回路は、圧力センサの出力電圧と、所望 の設定範囲の電圧値とを比較し、出力電圧がこの電圧値外の場合に圧力センサの 異常が発生したとして危険領域出力回路により圧力センサが異常であることを示 す信号を出力し、例えば、赤ランプを点灯表示する。

【００１１】

【実施例】

本考案に係る圧力検出装置について、実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが ら以下詳細に説明する。

【００１２】 図１は本実施例の圧力検出装置１０の構成を示すブロック図である。圧力検出 装置１０は、半導体圧力センサ１２と、当該半導体圧力センサ１２の出力信号を 増幅する増幅部１４と、増幅部１４の出力と所定の設定値とを比較する比較部１ ６と、増幅部１４の出力に基づいて、半導体圧力センサ１２の異常を検出する圧 力センサ異常検出回路１８とを備えている。また、圧力検出装置１０は、増幅部 １４の出力と所定の設定値とが所定の関係にあることを示す信号を前記比較部１ ６が出力する時、半導体圧力センサ１２の検出圧力が安全領域にあることを示す 信号を出力する安全領域出力回路２０と、半導体圧力センサ１２が異常であるこ とを示す信号を圧力センサ異常検出回路１８が出力する時、危険領域にあること を示す信号を出力する危険領域出力回路２２とから構成されている。

【００１３】 図２は図１に示す本考案に係る圧力検出装置１０の詳細構成を示す回路図であ る。半導体圧力センサ１２は、半導体抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびオフセ ット用の抵抗Ｒａ、Ｒｂで構成されたブリッジ回路からなり、その出力は差動増 幅器Ｓからなる増幅部１４に入力される。

【００１４】 比較部１６は、電圧比較器Ｃ１から構成され、その一方の入力端子には、差動 増幅器Ｓ（増幅部１４）の出力が入力され、他方の入力端子には、抵抗Ｒ５によ り設定される設定電圧が入力されている。この設定電圧は、半導体圧力センサ１ ２により検出される圧力と比較するための所定の圧力値に対応した電圧値となる ように設定される。なお、設定電圧は固定の設定値としてもよく、また、抵抗Ｒ ５を可変として可変の設定値としてもよい。

【００１５】 安全領域出力回路２０は、比較部１６の出力によりオン、オフされるトランジ スタＴ１と、トランジスタＴ１により駆動され、例えば、緑色に点灯するＬＥＤ 等の表示素子Ｌ１により構成され、比較部１６による比較結果が設定電圧未満、 すなわち、半導体圧力センサ１２の検出圧力が設定圧力未満の時、ＬＥＤ等の表 示素子Ｌ１（緑色）を点灯し、検出圧力が安全領域にあることを示す。

【００１６】 一方、半導体圧力センサ１２の検出圧力が設定圧力以上であると、当該圧力検 出装置１０が取着される配管内に圧力が残っていることになり、安全領域出力回 路２０のトランジスタＴ１がオフになるとともに、トランジスタＴ３がオンとな り、危険領域出力回路２２の赤色の表示素子Ｌ２に電流が流れて点灯し、危険領 域にあることが表示される。

【００１７】 圧力センサ異常検出回路１８は、電圧比較器Ｃ２、Ｃ３から構成され、電圧比 較器Ｃ２の一方の入力端子には抵抗Ｒ６により生成される電圧値が加えられ、他 方の入力端子には増幅部１４の出力電圧が加えられる。同様に、電圧比較器Ｃ３ の一方の入力端子には抵抗Ｒ７により生成される電圧値が加えられ、他方の入力 端子には増幅部１４の出力電圧が加えられる。

【００１８】 抵抗Ｒ６、Ｒ７により生成されるＣ点、Ｄ点の電圧は、図３に示すように、半 導体圧力センサ１２の出力断線や電源断線等の異常時に、増幅部１４の出力のＢ 点の電圧に対して、電圧比較器Ｃ２、Ｃ３が異常出力を発生する関係に設定され る。従って、半導体圧力センサ１２の出力断線や電源断線等の異常時に、この圧 力センサ異常検出回路１８の出力がオンとなる。なお、この電圧比較器Ｃ２、Ｃ ３の設定電圧は固定の設定値としてもよく、また、抵抗Ｒ６、Ｒ７を可変として 可変の設定値としてもよい。

【００１９】 危険領域出力回路２２は、圧力センサ異常検出回路１８の出力によりオン、オ フされるトランジスタＴ２と、このトランジスタＴ２により駆動され、例えば、 赤色に点灯するＬＥＤ等の表示素子Ｌ２とにより構成され、圧力センサ異常検出 回路１８の出力がオンの時に、ＬＥＤ等の表示素子Ｌ２（赤色）を点灯し、半導 体圧力センサ１２の出力断線や電源断線等の異常を示す。

【００２０】 本実施例に係る圧力検出装置１０は、基本的には以上のように構成されるもの であり、以下その動作について説明する。

【００２１】 圧力検出装置１０は、圧力機器の配管部に設けられる。半導体圧力センサ１２ は、配管内の圧力を検出し、この圧力に応じた電圧を差動増幅器Ｓからなる増幅 部１４に出力する。

【００２２】 増幅部１４の出力は、比較器１６の電圧比較器Ｃ１において設定電圧と比較さ れる。この場合、例えば、設定電圧に対応する圧力設定を０．３〔ｋｇｆ／ｃｍ ² 〕とした時、半導体圧力センサ１２の検出圧力が０．３〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕未 満であれば、比較部１６の出力により、安全領域出力回路２０のトランジスタＴ １がオンとなり、緑色の表示素子Ｌ１が点灯し、安全領域にあることが表示され る。また、半導体圧力センサ１２の検出圧力が０．３〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上で あれば、配管内に圧力が残っていることになり、安全領域出力回路２０のトラン ジスタＴ１がオフとなる一方、トランジスタＴ３がオンとなり、危険領域出力回 路２２の赤色の表示素子Ｌ２に電流が流れて点灯し、危険領域にあることが表示 される。

【００２３】 一方、圧力センサ異常検出回路１８には、増幅器１４のＢ点の出力電圧が供給 されている。この場合、抵抗Ｒ６、Ｒ７により生成されるＣ点、Ｄ点の電圧は、 半導体圧力センサ１２の出力断線や、電源断線等の異常時に、増幅部１４のＢ点 の出力電圧に対して、電圧比較器Ｃ２、Ｃ３が異常出力を発生する関係に設定さ れる。従って、半導体圧力センサ１２の出力断線や電源断線等の異常時に、この 圧力センサ異常検出回路１８の出力がオンとなる。

【００２４】 すなわち、出力断線時の増幅部１４のＢ点の出力電圧には、半導体圧力センサ １２の（−）側出力に抵抗Ｒａ、Ｒｂを接続することにより、大気開放時にオフ セット（Ｖｏ）を持たせることができる（図３参照）。従って、何らかの力が加 わり半導体圧力センサ１２の（−）側、（＋）側電源線および（−）側、（＋） 側出力線が断線すると、増幅部１４のＢ点の出力電圧は、必ず、増幅部１４の電 源電圧付近または０Ｖ付近となるため、これらの場合に出力センサ異常検出回路 １８の出力がオンとなる。圧力センサ異常検出回路１８の出力がオンになると、 危険領域出力回路２２のトランジスタＴ２がオンとなり、赤色の表示素子Ｌ２が 点灯し、半導体圧力センサ１２に異常があり、危険状態にあることが表示される 。

【００２５】 図４（図５のＩＶ−ＩＶ線断面図）、図５（図４のＶ−Ｖ線断面図）は、圧力 検出装置１０の構造を示す断面図であり、透明体からなる上部筐体３０と下部筐 体３２と中部筐体３４とから構成される筐体中に、半導体圧力センサ１２と回路 基板３６が組み込まれたものである。なお、回路基板３６上には、増幅部１４、 比較部１６、圧力センサ異常検出回路１８、安全領域出力回路２０、危険領域出 力回路２２が設けられる。上部筐体３０と下部筐体３２と中部筐体３４はＯリン グ３８によって密閉された構造となっており、下部筐体３２と中部筐体３４はタ ッピンねじ４０によって結合され、上部筐体３０は中部筐体３４に嵌合される。 この圧力検出装置１０はコードブッシュ４２を介してリード線４４によって外部 に接続される。

【００２６】 図６は圧力検出装置１０を圧力機器であるシリンダ４８に管継手５０を介して 接続した状態を示す。この場合、管継手５０にはチューブ５２を介して圧力流体 が供給され、また、管継手５０の分岐路５４には前記圧力検出装置１０が接続さ れる。そして、圧力流体の圧力状態が圧力検出装置１０において表示される。

【００２７】

【考案の効果】

本考案に係る圧力検出装置によれば、以下の効果が得られる。すなわち、圧力 機器において、圧力センサを用いた場合、当該圧力センサに異常が発生した際で であっても、危険領域を示す出力がオン（例えば赤ランプ表示が点灯）したまま の状態になったり、安全領域を示す出力がオン（例えば緑ランプ表示が点灯）し たままの状態になったりすることを防止でき、配管内の残圧が危険領域にあるか 、安全領域にあるかを正しく検出、表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る圧力検出装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本考案に係る圧力検出装置の詳細構成を示す回
路図である。

【図３】圧力センサ異常検出回路の動作特性図である。

【図４】本考案に係る圧力検出装置の構造を示す断面図
である。

【図５】本考案に係る圧力検出装置の構造を示す断面図
である。

【図６】本考案に係る圧力検出装置を圧力機器に接続し
た場合の取り付け構造を示す図である。

【図７】従来の半導体圧力センサの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…圧力検出装置 １２…半導体圧力センサ １４…増幅部 １６…比較部 １８…圧力センサ異常検出回路 ２０…安全領域出力回路 ２２…危険領域出力回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力センサと、 前記圧力センサの出力を所定の設定値と比較する比較部
   と、 前記圧力センサの出力が所定の設定範囲内であるか否か
   を検出する圧力センサ異常検出回路と、 前記圧力センサの出力が所定の設定値以下若しくは未満
   であることを示す信号を前記比較部が出力する時、前記
   圧力センサによる検出圧力が安全領域にあることを示す
   信号を出力する安全領域出力回路と、 前記圧力センサの出力が所定の設定値以上若しくはそれ
   を越えることを示す信号を前記比較部が出力する時、あ
   るいは、前記圧力センサの出力が所定の前記設定範囲外
   であることを示す信号を前記圧力センサ異常検出回路が
   出力する時、前記圧力センサによる検出圧力が危険領域
   にあることを示す信号を出力する危険領域出力回路と、 を備えることを特徴とする圧力検出装置。