JPH0636009B2

JPH0636009B2 - センサの断線検出装置

Info

Publication number: JPH0636009B2
Application number: JP63158004A
Authority: JP
Inventors: 千秋岡村; 章谷口
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0210169A

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、各種センサの断線を検出する装置に係り、特
に、誤動作を引き起こすことのない断線検出装置に関す
る。

（従来の技術）例えばタービンには、羽根の破壊や発電不能等の事故を
未然に防止するために常時振動を監視して異常を検出す
る振動監視装置が設けられている。

タービンの振動検出は、ピックアップ式の振動センサを
適宜か所に取付けてその周波数成分を監視することで行
われているが、センサが断線すると振動検出が出来ず、
タービンに発生する異常を検出することができなくな
る。

そこで、従来より第２図に示すようなセンサの断線検出
回路が設けられている。

同図において、タービン正常時にはタービン本体に取付
けられたセンサ１により０〜６０Ｈｚの商用周波数の振
動が検出されている。そして、１ｋＨｚ程度の断線検出
用の交流電圧ｅ１がトランス２を介してセンサ出力に重
畳されている。

上記センサ出力は増幅回路３，積分増幅器４，及び整流
回路５を介して振動出力として取り出されている。

一方、断線検出信号は、増幅回路３，微分回路６を介し
て取り出され、整流平滑された後にコンパレータ７によ
り基準電圧Ｖｒと比較される。そして、基準電圧Ｖｒ以
下となった場合に、断線検出出力が得られ、センサ１の
断線が通知されるようになっている。そして、基準電圧
Ｖｒ以下となった場合にはコンパレータ７から電圧信号
が出力され、スイッチ回路８の接点が「閉」となるの
で、振動出力が接地されセンサ１の断線が通知されるよ
うになっている。

しかしながら、センサ１から増幅回路３までの配線が長
いと、配線の線路キャパシタンスによるインピーダンス
１／ωＣによって閉回路が形成され、センサ１が断線し
ても断線検出出力を得ることができない。

また、センサ１に前記重畳周波数成分に近い周波数のノ
イズ成分が互いに逆相で加わった場合、それぞれの周波
数成分が打ち消され、断線検出出力が生成され、センサ
１の断線として誤検出してしまう。

（発明が解決しようとする課題）このように、上記従来におけるセンサの断線検出回路に
あっては、配線の線路キャパシタンスの影響により断線
検出ができないという問題や、センサ１へのノイズ成分
の重畳により断線として誤検出するという課題があっ
た。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目
的は、配線の線路キャパシタンスやノイズ成分に影響さ
れず正確に断線検出することができるセンサの断線検出
装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明ではセンサの交流出力
電圧に直流バイアスを当該センサの一端から印加する直
流バイアス電源と、前記センサの他端から取り出される
出力電圧中の直流成分と前記直流バイアスを分圧して得
られる基準電圧とを比較し、取り出された直流成分電圧
が基準電圧以下となったときに断線検出信号を出力する
手段と、この断線検出信号が与えられると前記センサの
交流出力電圧を零とし、これによって該センサの断線を
知らせる手段と、を備えている。

（作用）本発明によるセンサの断線検出装置では、センサの断線
検出のために、センサ出力に重畳させるバイアス電圧と
して、直流電圧を使用している。

したがって、配線の線路キャパシタンスや、ノイズによ
り影響を受けることはなく、誤動作を引き起こすことは
なくなる。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、センサ１は例えば発電用タービンの所定
位置に設けられたピックアップ式の振動センサであり、
タービンの振動数に比例した周波数の起電力をセンサ出
力（振動信号）として得ている。

センサ１の一端は後述する断線検出器９の直流バイアス
出力回路１０に接続され、他端は該断線検出器９のロー
パスフィルタ１１に接続されると共に、増幅回路３のプ
ラス側の入力端子に接続され、更に、入力抵抗Ｒｉを介
して接地されている。

増幅回路３によって増幅されたセンサ出力は、積分増幅
器４で高周波成分を除去された後、整流回路５で平滑整
流され出力信号として取り出されている。また、この出
力信号は断線検出器９のスイッチ回路８に供給されてい
る。

このような装置において、センサ１の断線を検出する断
線検出器９はセンサ出力に直流バイアスを重畳させる直
流バイアス出力回路１０と、直流バイアスが重畳された
センサ出力から直流成分のみを取り出すローパスフィル
タ１１と、２個の入力信号のレベルに応じてプラス電圧
又はマイナス電圧を出力する積分回路１２と、入力電圧
の極性がプラスであるかマイナスであるかを判別するコ
ンパレータ１３、及びセンサ１が断線した場合には接点
を「閉」として、振動出力を接地するスイッチ回路８か
ら構成されている。

直流バイアス出力回路１０は直列接続された３個の抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有し、その両端には直流バイアス電
圧（＋Ｖ）が印加されている。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２との接続点はセンサ１の一端へ接続され、抵抗Ｒ２と
抵抗Ｒ３との接続点は積分回路１２のマイナス側入力端
子に接続されている。

積分回路１２はローパスフィルタ１１から与えられる電
圧と直流バイアス出力回路１０から与えられる電圧との
差を積分し、ローパスフィルタ１１側の電圧の方が大き
い場合には電圧（＋Ｖ）を出力し、直流バイアス出力回
路１０側の電圧の方が大きい場合には電圧（−Ｖ）を出
力する。そして、この出力電圧を抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５で
分圧している。

コンパレータ１３は与えられる電圧の極性がマイナスで
ある場合のみ、電圧信号を出力するように動作する。

このように構成された断線検出器９において、センサ１
が正常である場合と断線した場合とを比較しながら、断
線検出の動作について説明する。

センサ１が正常な動作している場合には、センサ出力に
重畳される直流バイアス電圧Ｖ１（正常時）は次の第
(1)式で示される。

Ｖ１（正常時）＝（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖ ÷（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …(1) そして、この電圧Ｖ１（正常時）はローパスフィルタ１
１を介して積分回路１２のプラス側入力端子に印加され
る。

また、この積分回路１２のマイナス側入力端子に印加さ
れる電圧Ｖ２（正常時）は次の第(2)式で示される。

Ｖ２（正常時）＝Ｒ３・Ｖ ÷（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …(2) したがって、第(1)式、及び第(2)式より、Ｖ１（正常時）＞Ｖ２（正常時）となり積分回路１２における出力電圧は、Ｒ５・（＋Ｖ）／（Ｒ４＋Ｒ５）となる。

このため、コンパレータ１３から電圧信号が出力され
ず、スイッチ回路８は「開」となっている。

次に、センサ１が断線した場合には、積分回路１２はプ
ラス側入力端子に印加される電圧Ｖ１（断線時）は零と
なる。したがって、Ｖ１（断線時）＝０ …(3) また、マイナス側入力端子に印加される電圧Ｖ２（断線
時）は、センサ１が正常な場合と同じであるので第(2)
式と同様になる。したがって、Ｖ２（断線時）＝Ｒ３・Ｖ ÷（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …(4) 第(3)式と第(4)式からＶ１（断線時）＞Ｖ２（断線時）となり、積分回路１２における出力電圧は、Ｒ５・（−Ｖ）／（Ｒ４＋Ｒ５）となる。

このため、コンパレータ１３から電圧信号が出力され
ず、スイッチ回路８の接点が「閉」となる。その結果、
振動出力はこのスイッチ回路８を介して接地され、振動
出力は得られなくなりセンサ１が断線したことが通知さ
れるのである。

このようにして、本実施例では、センサ出力に重畳させ
るバイアス成分として直流電圧を使用しているので、従
来のように配線の線路キャパシタンスによる影響を受け
ることはなくなる。

また、直流バイアスであるので、従来のように重畳させ
た成分と互いに逆相となるノイズ成分が発生することは
なく、誤動作の発生を防止することができる。

更に、直流バイアス出力回路１０の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３の大きさを変えれば電圧Ｖ１，Ｖ２の大きさを変更す
ることができ、電圧Ｖ２の大きさを小さくすれば、セン
サ１の断線時にチャタリングが発生しても積分回路１２
が誤動作を引き起こすことはない。

また、積分回路１２の抵抗Ｒ４，Ｒ５の大きさを変更す
れば出力電圧を変えることもできる。

更に、センサ１が断線しかかった場合においても、セン
サ１の内部抵抗が大きくなると入力抵抗Ｒｉとの分圧比
から電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも小さくなり、断線が通知
されるようになる。

「発明の効果」以上述べたように、この発明によれば、断線を検出する
ためのバイアス成分として、直流電圧を印加しているの
で、配線ケーブルの線路キャパシタンスの影響は無視で
きる。このため、ケーブルの配線長を考慮する必要がな
くなる。

また、直流バイアスを使用しているので、従来の交流バ
イアスと比較すると、線路に発生するノイズの影響を受
けることはなく誤動作を引き起こすことはなくなる。

したがって、正確な断線検出ができるので、センサでの
検出設備の信頼性が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
例を示す構成図である。１……センサ、９……断線検出器１０……直流バイアス出力回路１１……ローパスフィルタ、１２……積分回路１３……コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサの交流出力電圧に直流バイアスを当
該センサの一端から印加する直流バイアス電源と、前記センサの他端から取り出される出力電圧中の直流成
分と前記直流バイアスを分圧して得られる基準電圧とを
比較し、取り出された直流成分電圧が基準電圧以下とな
ったときに断線検出信号を出力する手段と、この断線検出信号が与えられると前記センサの交流出力
電圧を零とし、これによって該センサの断線を知らせる
手段と、を具備して成ることを特徴とするセンサの断線検出装
置。