JPH11183107A - 差動トランスの信号処理回路 - Google Patents
差動トランスの信号処理回路Info
- Publication number
- JPH11183107A JPH11183107A JP35161597A JP35161597A JPH11183107A JP H11183107 A JPH11183107 A JP H11183107A JP 35161597 A JP35161597 A JP 35161597A JP 35161597 A JP35161597 A JP 35161597A JP H11183107 A JPH11183107 A JP H11183107A
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- Japan
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- voltage
- differential transformer
- sum
- signal processing
- processing circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な回路構成で温度補償機能と故障診断機
能とを持つ差動トランスの信号処理回路を提供する。 【解決手段】 差動トランス１の２つの二次側巻線４に
それぞれ接続される電圧検出器７１ａ，７１ｂと、これ
らの２つの検出電圧の差を求める減算器７２と、前記２
つの検出電圧の和を求める加算器７３と、前記差の電圧
対前記和の電圧の比から位置情報を求める位置演算部７
４と、前記和の電圧に基づいて故障診断を行う故障演算
部７５とを備えた。
能とを持つ差動トランスの信号処理回路を提供する。 【解決手段】 差動トランス１の２つの二次側巻線４に
それぞれ接続される電圧検出器７１ａ，７１ｂと、これ
らの２つの検出電圧の差を求める減算器７２と、前記２
つの検出電圧の和を求める加算器７３と、前記差の電圧
対前記和の電圧の比から位置情報を求める位置演算部７
４と、前記和の電圧に基づいて故障診断を行う故障演算
部７５とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、差動トランスが出
力する電圧信号を処理する信号処理回路に係り、特に、
簡素な回路構成で温度補償機能と故障診断機能とを持つ
差動トランスの信号処理回路に関するものである。
力する電圧信号を処理する信号処理回路に係り、特に、
簡素な回路構成で温度補償機能と故障診断機能とを持つ
差動トランスの信号処理回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】差動トランスは、被測定物により移動さ
れる可動鉄心と、その可動鉄心を励磁する一次側巻線
と、この可動鉄心の移動方向に隣合わせて並べた２つの
二次側巻線とからなり、一次側巻線への入力電圧を一定
にしておき、２つの二次側巻線に発生する二次側電圧を
比較することにより、可動鉄心の変位を検出して、被測
定物の変位（位置・距離）を測定するものである。
れる可動鉄心と、その可動鉄心を励磁する一次側巻線
と、この可動鉄心の移動方向に隣合わせて並べた２つの
二次側巻線とからなり、一次側巻線への入力電圧を一定
にしておき、２つの二次側巻線に発生する二次側電圧を
比較することにより、可動鉄心の変位を検出して、被測
定物の変位（位置・距離）を測定するものである。
【０００３】図４に示されるように、差動トランス１の
一次側巻線３は、可動鉄心２の位置によらず可動鉄心２
を一定に励磁するようになっている。二次側巻線４は、
可動鉄心２に重なる部分が磁束の影響を受けることによ
り、可動鉄心２の位置に依存する二次側電圧を発生する
ようになっている。二次側電圧は、可動鉄心２の位置変
化に対して直線的に変化する。そして、一方の二次側巻
線４の発生電圧が増加するとき他方の二次側巻線４の発
生電圧が減少する。従来は、両者の差をとって、この差
の電圧から位置情報を求めることにより、高精度の位置
測定を行っている。位置情報を求める方法としては、予
め実測で求めた可動鉄心の位置と発生電圧とによる較正
線に、測定した発生電圧を適用して位置情報に変換して
いる。
一次側巻線３は、可動鉄心２の位置によらず可動鉄心２
を一定に励磁するようになっている。二次側巻線４は、
可動鉄心２に重なる部分が磁束の影響を受けることによ
り、可動鉄心２の位置に依存する二次側電圧を発生する
ようになっている。二次側電圧は、可動鉄心２の位置変
化に対して直線的に変化する。そして、一方の二次側巻
線４の発生電圧が増加するとき他方の二次側巻線４の発
生電圧が減少する。従来は、両者の差をとって、この差
の電圧から位置情報を求めることにより、高精度の位置
測定を行っている。位置情報を求める方法としては、予
め実測で求めた可動鉄心の位置と発生電圧とによる較正
線に、測定した発生電圧を適用して位置情報に変換して
いる。
【０００４】差動トランス１による位置測定では、２つ
の二次側巻線４の発生電圧の差から位置情報を得ている
ので、断線等によりいずれか１つの巻線から本来の発生
電圧が得られなくなると、正確な測定ができない。そこ
で、従来は、各巻線の電圧異常を検出するために、個々
の二次側巻線４に電圧異常検出手段を備えたが、そのた
めに回路構成が複雑化していた。これに対し、本出願人
は、２つの二次側巻線４の発生電圧の和をとり、和の電
圧の変動から故障を診断する方法を既に提案している。
即ち、２つの二次側巻線４の発生電圧は、可動鉄心２の
位置変化に対して一方が直線的に増加し、他方が直線的
に減少するので、和の電圧は一定であり、そこで、和の
電圧が予め定めた正常電圧から離れれば異常と判定す
る。これにより、電圧異常検出手段は１つとすることが
できる。
の二次側巻線４の発生電圧の差から位置情報を得ている
ので、断線等によりいずれか１つの巻線から本来の発生
電圧が得られなくなると、正確な測定ができない。そこ
で、従来は、各巻線の電圧異常を検出するために、個々
の二次側巻線４に電圧異常検出手段を備えたが、そのた
めに回路構成が複雑化していた。これに対し、本出願人
は、２つの二次側巻線４の発生電圧の和をとり、和の電
圧の変動から故障を診断する方法を既に提案している。
即ち、２つの二次側巻線４の発生電圧は、可動鉄心２の
位置変化に対して一方が直線的に増加し、他方が直線的
に減少するので、和の電圧は一定であり、そこで、和の
電圧が予め定めた正常電圧から離れれば異常と判定す
る。これにより、電圧異常検出手段は１つとすることが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、位置情報を
得るためには前述のように２つの二次側巻線４の発生電
圧の差を求める必要があり、従って、差動トランス１の
信号処理回路には減算器が備えられている。一方、故障
診断のためには和を求める必要があるから、故障診断の
機能を持たせるには、信号処理回路に故障診断用の加算
器を付加する必要がある。このため、回路構成が複雑化
する。
得るためには前述のように２つの二次側巻線４の発生電
圧の差を求める必要があり、従って、差動トランス１の
信号処理回路には減算器が備えられている。一方、故障
診断のためには和を求める必要があるから、故障診断の
機能を持たせるには、信号処理回路に故障診断用の加算
器を付加する必要がある。このため、回路構成が複雑化
する。
【０００６】また、差動トランス１には温度依存する特
性がある。即ち、二次側巻線４の発生電圧は、一次側巻
線３に対する二次側巻線４の巻線比と可動鉄心２の位置
によって変化するリアクタンスとで決まるが、二次側巻
線４の巻線数はコイル抵抗と密接な関係があり、このコ
イル抵抗は温度によって変化する。このため、温度によ
って二次側巻線４の発生電圧が変化する。
性がある。即ち、二次側巻線４の発生電圧は、一次側巻
線３に対する二次側巻線４の巻線比と可動鉄心２の位置
によって変化するリアクタンスとで決まるが、二次側巻
線４の巻線数はコイル抵抗と密接な関係があり、このコ
イル抵抗は温度によって変化する。このため、温度によ
って二次側巻線４の発生電圧が変化する。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、簡素な回路構成で温度補償機能と故障診断機能とを
持つ差動トランスの信号処理回路を提供することにあ
る。
し、簡素な回路構成で温度補償機能と故障診断機能とを
持つ差動トランスの信号処理回路を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、差動トランスの２つの二次側巻線にそれぞ
れ接続される電圧検出器と、これらの２つの検出電圧の
差を求める減算器と、前記２つの検出電圧の和を求める
加算器と、前記差の電圧対前記和の電圧の比から位置情
報を求める位置演算部と、前記和の電圧に基づいて故障
診断を行う故障演算部とを備えたものである。
に本発明は、差動トランスの２つの二次側巻線にそれぞ
れ接続される電圧検出器と、これらの２つの検出電圧の
差を求める減算器と、前記２つの検出電圧の和を求める
加算器と、前記差の電圧対前記和の電圧の比から位置情
報を求める位置演算部と、前記和の電圧に基づいて故障
診断を行う故障演算部とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１０】図１に示されるように、差動トランス１
は、可動鉄心２と一次側巻線３と２つの二次側巻線４と
からなり、一次側巻線３には一定電圧を印加する交流電
圧源５が接続されている。二次側巻線の一方をＡ側、他
方をＢ側とする。Ａ，Ｂ両側の二次側巻線４ａ，４ｂに
はそれぞれ整流及び平滑化を行う整流平滑回路６ａ，６
ｂが接続され、二次側巻線４の発生電圧を直流電圧で検
出できるようになっている。
は、可動鉄心２と一次側巻線３と２つの二次側巻線４と
からなり、一次側巻線３には一定電圧を印加する交流電
圧源５が接続されている。二次側巻線の一方をＡ側、他
方をＢ側とする。Ａ，Ｂ両側の二次側巻線４ａ，４ｂに
はそれぞれ整流及び平滑化を行う整流平滑回路６ａ，６
ｂが接続され、二次側巻線４の発生電圧を直流電圧で検
出できるようになっている。
【００１１】本発明に係る１チップ信号処理回路７は、
２つの電圧検出器７１ａ，７１ｂと減算器７２と加算器
７３と位置演算部７４と故障演算部７５とからなる。電
圧検出器７１ａ，７１ｂは、Ａ側及びＢ側の整流平滑回
路６ａ，６ｂに接続され、二次側巻線の発生電圧を示す
直流電圧ＶA ，ＶB を検出することができる。検出され
たこれらの信号は、２つの検出電圧の差ＶA −ＶB を求
める減算器７２と、２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB を求
める加算器７３とにそれぞれ送られる。また、これら減
算器７２及び加算器７３の出力信号は、差の電圧対和の
電圧の比から位置情報電圧ＶOUT 、 ＶOUT ＝（ＶA −ＶB ）／（ＶA ＋ＶB ） を求める位置演算部７４と、故障演算を行う故障演算部
７５とに送られるようになっている。
２つの電圧検出器７１ａ，７１ｂと減算器７２と加算器
７３と位置演算部７４と故障演算部７５とからなる。電
圧検出器７１ａ，７１ｂは、Ａ側及びＢ側の整流平滑回
路６ａ，６ｂに接続され、二次側巻線の発生電圧を示す
直流電圧ＶA ，ＶB を検出することができる。検出され
たこれらの信号は、２つの検出電圧の差ＶA −ＶB を求
める減算器７２と、２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB を求
める加算器７３とにそれぞれ送られる。また、これら減
算器７２及び加算器７３の出力信号は、差の電圧対和の
電圧の比から位置情報電圧ＶOUT 、 ＶOUT ＝（ＶA −ＶB ）／（ＶA ＋ＶB ） を求める位置演算部７４と、故障演算を行う故障演算部
７５とに送られるようになっている。
【００１２】信号処理回路の動作を説明する。
【００１３】まず、位置情報を求める際の温度補償の動
作を説明する。
作を説明する。
【００１４】図２（ａ）に示されるように、横軸に可動
鉄心の位置ｘ、縦軸に検出電圧をとると、Ａ側検出電圧
ＶA は右上がりの直線となり、これと対称に、Ｂ側検出
電圧ＶB は右下がりの直線となる。図２（ｂ）に示され
るように、２つの検出電圧の差ＶA −ＶB は、負領域か
ら正領域にかけて急傾斜の直線となるので、位置ｘの変
化を敏感に検出することができる。
鉄心の位置ｘ、縦軸に検出電圧をとると、Ａ側検出電圧
ＶA は右上がりの直線となり、これと対称に、Ｂ側検出
電圧ＶB は右下がりの直線となる。図２（ｂ）に示され
るように、２つの検出電圧の差ＶA −ＶB は、負領域か
ら正領域にかけて急傾斜の直線となるので、位置ｘの変
化を敏感に検出することができる。
【００１５】差動トランスの温度依存特性を考慮する
と、Ａ側検出電圧ＶA は、真のＡ側電圧ＶA0に温度依存
による抵抗変化分を加えたものになる。抵抗変化分は、
温度係数αに温度Ｔをかけたものである。即ち、Ａ側検
出電圧ＶA は、 ＶA ＝ＶA0（１＋αＴ） と表すことができる。
と、Ａ側検出電圧ＶA は、真のＡ側電圧ＶA0に温度依存
による抵抗変化分を加えたものになる。抵抗変化分は、
温度係数αに温度Ｔをかけたものである。即ち、Ａ側検
出電圧ＶA は、 ＶA ＝ＶA0（１＋αＴ） と表すことができる。
【００１６】２つの二次側巻線は同じ温度依存特性を持
ち、同じ温度環境にあるので、同じ抵抗変化分があるも
のとすれば、Ｂ側検出電圧ＶB は、真のＢ側検出電圧Ｖ
B0を用いて、 ＶB ＝ＶB0（１＋αＴ） と表すことができる。
ち、同じ温度環境にあるので、同じ抵抗変化分があるも
のとすれば、Ｂ側検出電圧ＶB は、真のＢ側検出電圧Ｖ
B0を用いて、 ＶB ＝ＶB0（１＋αＴ） と表すことができる。
【００１７】本発明にあっては、抵抗変化分αＴを除去
するために、次の式を用いる。
するために、次の式を用いる。
【００１８】
【数１】
【００１９】これにより、位置演算部が出力する位置情
報電圧ＶOUT は、真のＡ側及びＢ側電圧ＶA0，ＶB0に基
づくものとなり、温度補償が達成される。位置情報電圧
ＶOUT は、１チップ信号処理回路７よりアナログ出力さ
れる。
報電圧ＶOUT は、真のＡ側及びＢ側電圧ＶA0，ＶB0に基
づくものとなり、温度補償が達成される。位置情報電圧
ＶOUT は、１チップ信号処理回路７よりアナログ出力さ
れる。
【００２０】次に、故障診断の動作を説明する。
【００２１】図３に示されるように、横軸に可動鉄心の
位置ｘ、縦軸に検出電圧をとると、二次側巻線がともに
正常であれば、Ａ側検出電圧ＶA は右上がりの直線とな
り、これと対称に、Ｂ側検出電圧ＶB は右下がりの直線
となり、２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB は一定レベルの
直線となる。いずれかの二次側巻線に異常がある場合、
２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB が一定レベルの直線から
外れるので、正常電圧の上下にそれぞれ異常検出レベル
を設け、この上下の異常検出レベルの範囲内ならば正
常、範囲外ならば異常と診断する。診断結果は、１チッ
プ信号処理回路７より故障信号としてアナログ出力され
る。
位置ｘ、縦軸に検出電圧をとると、二次側巻線がともに
正常であれば、Ａ側検出電圧ＶA は右上がりの直線とな
り、これと対称に、Ｂ側検出電圧ＶB は右下がりの直線
となり、２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB は一定レベルの
直線となる。いずれかの二次側巻線に異常がある場合、
２つの検出電圧の和ＶA ＋ＶB が一定レベルの直線から
外れるので、正常電圧の上下にそれぞれ異常検出レベル
を設け、この上下の異常検出レベルの範囲内ならば正
常、範囲外ならば異常と診断する。診断結果は、１チッ
プ信号処理回路７より故障信号としてアナログ出力され
る。
【００２２】
【表１】
【００２３】具体的な診断内容は、表１に示される。表
１の各欄には、Ａ側検出電圧ＶA の高さ（高中低で表
す）、Ｂ側検出電圧ＶB の高さ、２つの検出電圧の和Ｖ
A ＋ＶB から正常下限電圧Ｋを差引いて得られる故障信
号の電圧、故障信号の意味、故障内容に関する備考が記
載されている。表１の１欄乃至３欄のように、故障信号
が所定電圧Ｃ近傍であれば正常を意味する。４欄及び５
欄のように、故障信号が負電圧であれば異常を意味す
る。６欄及び７欄のように、故障信号が所定電圧Ｃを大
きく超えていれば異常を意味する。
１の各欄には、Ａ側検出電圧ＶA の高さ（高中低で表
す）、Ｂ側検出電圧ＶB の高さ、２つの検出電圧の和Ｖ
A ＋ＶB から正常下限電圧Ｋを差引いて得られる故障信
号の電圧、故障信号の意味、故障内容に関する備考が記
載されている。表１の１欄乃至３欄のように、故障信号
が所定電圧Ｃ近傍であれば正常を意味する。４欄及び５
欄のように、故障信号が負電圧であれば異常を意味す
る。６欄及び７欄のように、故障信号が所定電圧Ｃを大
きく超えていれば異常を意味する。
【００２４】また、各欄の備考を参照すると、４欄では
Ａ側の二次側巻線４ａの短絡が判定できる。５欄ではＢ
側の二次側巻線４ｂの短絡が判定できる。６欄ではＡ側
の二次側巻線４ａの断線が判定できる。７欄ではＢ側の
二次側巻線４ｂの断線が判定できる。このように、故障
演算の結果に応じて細部の故障内容が判断できるので、
利用者は、容易に適切な故障処置を行うことができる。
Ａ側の二次側巻線４ａの短絡が判定できる。５欄ではＢ
側の二次側巻線４ｂの短絡が判定できる。６欄ではＡ側
の二次側巻線４ａの断線が判定できる。７欄ではＢ側の
二次側巻線４ｂの断線が判定できる。このように、故障
演算の結果に応じて細部の故障内容が判断できるので、
利用者は、容易に適切な故障処置を行うことができる。
【００２５】以上、説明したように、本発明の信号処理
回路は、温度補償機能と故障診断機能とを併せ持ち、測
定精度が高く信頼性に優れた信号処理回路となる。しか
も、これら２つの機能に使用される加算器が共通である
ため、回路構成が簡素である。また、各要素を１チップ
の集積回路に収容した信号処理回路は、小型になると共
に２つの電圧検出器の感度や温度依存特性が均等化され
るので、温度補償に有利である。
回路は、温度補償機能と故障診断機能とを併せ持ち、測
定精度が高く信頼性に優れた信号処理回路となる。しか
も、これら２つの機能に使用される加算器が共通である
ため、回路構成が簡素である。また、各要素を１チップ
の集積回路に収容した信号処理回路は、小型になると共
に２つの電圧検出器の感度や温度依存特性が均等化され
るので、温度補償に有利である。
【００２６】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２７】（１）温度補償機能と故障診断機能とに使
用される加算器が共通であるため、回路構成が簡素であ
る。
用される加算器が共通であるため、回路構成が簡素であ
る。
【００２８】（２）一体の集積回路で構成したので、小
型化されると共に電圧検出器の特性が均等化される。
型化されると共に電圧検出器の特性が均等化される。
【図１】本発明の一実施形態を示す差動トランス及びそ
の信号処理回路の回路構成図である。
の信号処理回路の回路構成図である。
【図２】変位と二次側巻線の発生電圧及び差の電圧との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】変位と二次側巻線の発生電圧及び和の電圧との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図４】差動トランスの構成図である。
１ 差動トランス ４ａ，４ｂ 二次側巻線 ７ １チップ信号処理回路 ７１ａ，７１ｂ 電圧検出器 ７２ 減算器 ７３ 加算器 ７４ 位置演算部 ７５ 故障演算部
Claims (1)
- 【請求項１】 差動トランスの２つの二次側巻線にそれ
ぞれ接続される電圧検出器と、これらの２つの検出電圧
の差を求める減算器と、前記２つの検出電圧の和を求め
る加算器と、前記差の電圧対前記和の電圧の比から位置
情報を求める位置演算部と、前記和の電圧に基づいて故
障診断を行う故障演算部とを備えたことを特徴とする差
動トランスの信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35161597A JPH11183107A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 差動トランスの信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35161597A JPH11183107A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 差動トランスの信号処理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183107A true JPH11183107A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18418466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35161597A Pending JPH11183107A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 差動トランスの信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183107A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103328986A (zh) * | 2011-01-11 | 2013-09-25 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | 电流传感器 |
| CN103592545A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 国家电网公司 | 一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法 |
| JP2019035653A (ja) * | 2017-08-15 | 2019-03-07 | 株式会社東京精密 | 断線検出装置、断線検出方法、及びプローブ先端検出装置 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35161597A patent/JPH11183107A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103328986A (zh) * | 2011-01-11 | 2013-09-25 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | 电流传感器 |
| CN103592545A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 国家电网公司 | 一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法 |
| JP2019035653A (ja) * | 2017-08-15 | 2019-03-07 | 株式会社東京精密 | 断線検出装置、断線検出方法、及びプローブ先端検出装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
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