JPH06782Y2 - 差動トランス用断線検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、差動トランスの断線および、リード線切れ、
コネクターの接触不良等に依って正常な測長ができなく
なったことを検出する差動トランス用断線検出回路に関
する。

（従来技術） 従来より油圧機器のスプール位置のフィードバック用
や、アクチュエータのフィードバック用として差動トラ
ンスが用いられている。フィードバック用の差動トラン
スが断線したり、リード線が断線したりすると制御系が
暴走するために、すばやく断線を検出して非常停止等の
処置をとる必要がある。断線検出の方法として従来は、
差動トランスの断線を直接に検出するのではなく断線し
たことに依って制御系が暴走したことを検出して断線検
出する方法がとられていた。これらの方法は間接的に断
線を検出するものであり弱い検出機能であることから満
足できるものではなかった。

トラッククレーンや建設機械に使用される電磁比例マル
チプルバルブのように確実な断線検出機能が要求される
場合には、簡単な断線検出方法のよく知られているポテ
ンショメータを使用する場合が多かった。しかし、ポテ
ンショメータには油温の上昇に伴う熱に弱いこと、油汚
れに弱いこと、振動に弱いこと、ブラシによる接触方式
のために耐久性に欠けるなど油圧機器に付属するものと
して差動トランスに比較し劣る点が多い。このため差動
トランス用の簡単で確実な断線検出回路が望まれてい
た。一つの試みとして、特開昭52-25217号公報では、差
動変圧器の２次側に誘起する電圧の絶対値の和を算出
し、これを出力する出力信号検出回路と、前記出力信号
検出回路の出力と、予め設定された所定電圧とを比較し
前記２次側に誘起する電圧の絶対値の和の減少を検出す
る電圧比較回路とを具え、差動変圧器の１次側、２次側
及び共通線の断線を検出するようにした差動変圧器の断
線検出装置を提案している。しかしながらこのものは、
２次コイルの出力をバッファアンプ4，5で受けているた
め入力インピーダンスが高く、２次コイルや接続ライン
が断線した後も商業電源からの静電誘導等により交流分
が入力され全波整流後に直流電圧が出力されるので、断
線を検出できないことがあった。更にもし回路３などに
より、0Vとの間に一定の抵抗値を持っていると仮定する
ならば、差動トランスの２個の２次コイルの接続点と制
御回路16のCOM間共通線が断線した場合には、差動トラ
ンスの２次コイルのＶNを基準にすればＶＰには断線前
の２倍の出力電圧が発生する。この出力電圧が前記仮定
による抵抗値により半分に分圧されることから前記COM
間共通線の断線前後においての整流後の合成電圧の変化
はわずかであり断線検出が困難であることから引用例の
回路は、完全な断線検出回路とは言えなかった。またこ
のものでは、２次コイルの断線を検出するために差動ト
ランスを通った交流分を検波した出力電圧を利用してい
るために、差動トランスの性能の影響を受け易くポテン
ショメータ11，13による調整が必要となるなど取扱が難
しかった。

（考案が解決しようとする課題） 本考案の課題は、差動トランスの各コイル及び共通線を
含むいずれかの断線状態を確実に検出でき、かつ取扱が
易しい差動トランス用断線検出回路を提供することにあ
る。さらには、 本考案は、差動トランス用の断線検出回路でありなが
ら、ポテンショメータの断線検出回路と同程度の簡単な
回路構成で１次側と２次側の断線を検出できる回路を提
供することを目的とし、それにより差動トランスの有効
な利用を促進し、油圧システムの安全性を向上させるこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため本考案は、実用新案登録請求の範囲記載の差動
トランス用断線検出回路を提供することによって上述し
た従来技術の課題を解決した。

（実 施 例） 実施例として、ここでは単一電源での作動が可能な差動
トランス用検波回路と断線検出回路について説明する。
両電源で作動する回路でも電位の基準のとりかたが異な
るだけで、原理は同じである。また検波回路はダイオー
ドによる半波整流回路としたが、全波整流回路とした場
合も、演算素子等の能動素子を使用した場合も原理は同
じである。

第１図に本考案の実施例である差動トランス用断線検出
回路を示す。(4)は断線検出をしようとする差動トラン
スおよびリード線やコネクターをしめしている。１次コ
イル(P)には発振器から搬送波が与えられる。ここで
は、２つの２次コイル(S1)，(S2)は順方向に直列に接続
されている。２個の２次コイル(S1)，(S2)の接続点(1)
は、制御回路の中立点電位と同電位にするのが普通であ
るが、ここでは、グランドレベルつまり０Ｖとしてあ
る。そこで差動トランスの各出力信号線の信号は第４図
上段のようにグランドレベルを平均値とする交流信号出
力となる。

この出力信号は３つの回路に入力される。１つは、差動
トランスのコアー(5)の偏差を直流電位の出力信号に変
換する検波回路である。Ｒ１，Ｒ２は、信号線(6)，(7)
が断線した時に信号線の直流電位を上昇させるめのプル
アップ抵抗である。ここでＲ１，Ｒ２は、差動トランス
の２次コイルの抵抗値Rsに比較して充分に大きい値に選
ぶことに依り、検波回路への特性の影響を少なくしてい
る。つまり、出力信号の平均値はプルアップ抵抗の有無
にかかわらずグランドレベルに近い値である。

Ｒ５とＲ７およびＲ６とＲ８は、出力信号を制御回路で
処理のできる信号とするために平均レベルを上昇させる
ためのレベルシフト回路である。一般的にはＲ５＝Ｒ７
＝Ｒ６＝Ｒ８とすることにより出力信号は、制御回路の
グランドレベルの電位と電源電圧の電位との中間の電位
を平均値とする信号となる。またこれらの抵抗値は前記
プルアップ抵抗に比較して充分に大きい値とすることに
依りプルアップ抵抗の機能を確保する必要がある。ここ
でC4，C5は検波後の搬送波の脈動分を除くローパス フ
ィルター回路の要素ともなっている。なおプルアップ抵
抗R1，R2をなくし、その代わりにR7，R8の抵抗値をより
小さくして代用してもよい。コアー(5)の偏差を示す直
流電位の出力信号は、出力端子ｂより出力される。

もう一方は、Ｒ３，Ｃ１及びＲ４，Ｃ２で構成した積分
回路のローパス フィルター回路に依り搬送波の高周波
成分を除去している。ここで得られた直流電位の信号を
Ｄ１，Ｄ２に依るダイオードＯＲ回路で合成して比較器
への入力としている。正常な状態ではダイオードＯＲ回
路の後の出力信号はグランドレベルの電位に等しいが、
２次コイルや、そのリード線やコネクターが断線した時
には、Ｒ１，Ｒ２のプルアップ抵抗の働きに依り電源電
圧に近い値まで上昇することになるので、比較器の出力
信号で断線検出が可能となる。即ち、第１図では２個の
２次コイルの接続点(1)の電位（例えば0V）と検波回路
および制御回路の中立点電位（例えば6V）との間に断線
検出のための電位差をもたせ、２次コイル(S1)，(S2)の
断線時に各信号線の直流電位を上昇させるためのプルア
ップ抵抗R1，R2を接続したものである。２次コイルの抵
抗値に比較して、R1，R2の抵抗値を充分大きくしている
ので、プルアップ抵抗R1，R2の存在にもかかわらず、
(6)，(7)のラインの電圧の直流分はほぼ0Vとなる。一方
ライン(6)又は(7)で断線が生じた場合は、２次コイルの
抵抗値が非常に大きくなったことになるので、ライン
(6)又は(7)の電圧はプルアップ抵抗R1，R2の作用により
上昇する。この状況をＶ_ｃｃを12Vに設定し、R3，C1に
よるフィルター通過後の出力信号として第４図中段に示
す。

２個の２次コイルの接続点(1)と制御回路(3)のグランド
レベルとを接続している共通線ラインに断線が生じた場
合は、ライン(6)，(7)の両方の電圧が上昇する。この状
況を同様に、R3，C1によるフィルター通過後の出力信号
として第４図下段に示す。

比較器(2′)はダイオードD1，D2によりＯＲ回路となっ
ているので、差動トランスの２次側のライン３本の内の
いずれか断線した場合も出力端ａの出力信号が上昇する
ので、これらのいずれの断線も確実に検出できるものと
なった。

最後のＤ３，Ｄ４に接続される回路は、Ｄ３，Ｄ４を搬
送波の検波回路として使用している。何かの異常により
発振器から搬送波が差動トランスの１次コイルに印加さ
れなくなった時は、検波出力はなく、ＴＲ１は、ＯＦＦ
の状態となっている。搬送波が差動トランスを通って伝
送されてくる場合は、ダイオードに依る検波出力に依
り、ＴＲ１は、ＯＮの状態となる。また、ＴＲ１は、検
波後の搬送波の脈動分を除くローパス フィルター回路
の要素ともなっている。この方法によりＴＲ１の出力で
差動トランスの１次側の異常検出が可能となる。この状
況を同様に、R13，C3によるフィルター通過後の出力信
号として第５図に示す。差動トランスの１次側が断線し
た場合は出力端ｃの出力信号が0Vに下降するので、確実
に検出できるものとなっている。

以上により第１図の実施例では、出力端ａ，ｃの出力信
号により、差動トランスの１次側及び２次側のライン３
本及び共通線を含むいずれかが断線したとき、これを確
実に検出でき、更に１次側の断線は出力端ｃの出力信号
で特定できものとなった。

第２図に差動トランスの２次コイルを逆極性に接続した
ものをしめしている。２次コイルに発生する電圧の差の
とりかたが異なるだけで原理は同じである。

第３図は、２次コイルの接続点の電位をグランドレベル
でなく電源電圧のレベルとしたものであり、プルダウン
抵抗を使用した本考案の実施例回路を示す。第２図及び
第３図の実施例回路は、第１図の実施例回路と同様な効
果を奏することは明らかであろう。この他の方法として
は、検波方法としてダイオードだけでなく、演算増幅器
を用いた方法や全波整流方式に依る方法が考えられる
が、断線検出の方法は、本考案の回路で対応できる。

（考案の効果） 本考案は上述したように、ポテンショメータの断線検出
回路と同程度の簡単な回路構成で１次側と２次側を含む
差動トランスの各コイル及び共通線を含むいずれかの断
線状態を確実に検出でき、しかも本願考案では、直流分
を利用しているので、検出性能に影響を与えるのは、２
次コイルの抵抗値だけであるから、広範囲にわたり無調
整での適用が可能となり、取扱が易しい差動トランス用
断線検出回路を提供できるものとなった。そして差動ト
ランスの断線検出が困難であるという本質的な問題を解
決して、耐環境性に優れ、油圧制御システムとは相性の
よい差動トランスの有効な利用を促進し、油圧制御シス
テムの安全性を向上させるものである。またこのことに
より、電子油圧制御システム全体の利用拡大をもたらす
ものとなるなど極めて有用なものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ異る本考案の実施例を示す
差動トランス用断線検出回路を示す。 第４図及び第５図は、それぞれ第１図の実施例差動トラ
ンス用断線検出回路の作動を示す説明図である。 １……２個の２次コイルの接続点 ２……プルアップ抵抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２次コイルの断線時に各信号線の直流電位
   を上昇または下降させるためのプルアップ抵抗（２）又
   はプルダウン抵抗と、各出力信号線の信号から搬送波と
   して使用している発振器からの高周波成分を減衰させる
   ためのフィルター回路を通して直流成分の電位を取り出
   して断線時に前記抵抗に依り直流成分の電位が変化する
   ことにより断線したことを検出する手段と各出力信号線
   の搬送波を検出して、高周波成分の有無を判別し１次側
   の断線または発振停止等の異常を検出する手段を備えて
   なる差動トランス用断線検出回路。