JPS63148172A - ポテンシヨメ−タの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御装置等へ信号を供給しているポテンショ
メータが故障または劣化した場合、それを診断する装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

供給される信号が、正常な信号なのかそれとも故障によ
る信号なのかを診断する技術としては、従来、上限値お
よび下限値を設けておき、これらを超えた時故障と診断
するものがあった（例えば、特開昭６０−１１７２３号
公報）。制御装置等で使用する信号として、ポテンショ
メータで発生させた信号を用いることがあるが、このよ
うな信号の故障診断においても、同様の技術が用いられ
ていた。

第３図に、その従来技術を示す。第３図は、ポテンショ
メータ変位（摺動子の変位）または角度と、その時発生
する信号の大きさとの関係を示すもので、ポテンショメ
ータが正常であればその関係は線ａのようになっている
。そこで、上限値、下限値を設定しておき、ポテンショ
メータ信号がこれらを超えると故障と診断するのである
。

ポテンショメータ信号が故障によるものと診断されると
、その信号を受けて動作している制’＜１Ｕ　’Ｘｉ置
等は、ただちに所定の信号異常時制御（バンクアンプ）
に移行する。例えば、他の信号による代用制御とか、制
御中断とか、故障警報発生とかである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記の故障診断技術では、故障信号であ
るにもかかわらず、設定された上限値と下限値の範囲内
に入ってしまうものは検知できないという問題点があっ
た。

即ち、ポテンショメータは、その構造上、摺動子による
摩耗により、抵抗体が損傷を受けたり摩耗粉が生じたり
し易く、頻繁に使用する摺動範囲では特にそれがひどい
。その結果、摺動子が僅かに変位しただけで、砥抗値が
偶発的に大きく変化する不具合現象が発生する。それに
伴い、ポテンショメータ信号も偶発的に大きく変化し、
第４図中の八で示すようにヒゲ状（または針状）の信号
となって現れる。第４図は、ポテンショメータのヒゲ状
信号を説明する図である。このヒゲ状信号へが、設定さ
れている上限値または下限値を超えるものであれば、故
障であるとの検知動作が行われるからよいが、超える程
の大きさでなければ、故障とは診断されない。そして、
ヒゲ状信号Ａは、通常、摺動子の変位が停止するとな（
なり、ポテンショメータ信号は安定してしまう。そうな
ってしまえば勿論故障とは診断されない。そのため、こ
のポテンショメータ信号が供給されて動作している制御
装置等は、上記したヒゲ状信号へに基づいて、偶発的に
異常な制御動作をしてしまうことになる。

つまり、前記従来技術には、設定した上限値と下限値内
に納まってしまう大きさの異常なヒゲ状信号が発生した
場合、これを故障と診断することが出来ないという問題
点があった。

本発明は、この問題点を解決することを目的としてなさ
れたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するため、本発明では、従来の故障判
定手段に加えて、前記ヒゲ状信号を検知して故障と判定
する手段を具えることとした。そして、ヒゲ状信号を検
知するのに、ヒゲ状信号の変化率（つまり時間に対する
変化量）は、その絶対値が大きいという性質を利用した
。即ち、ポテンショメータ信号の変化率を算出し、それ
が所定値を超えた時、ヒゲ状信号が発生したと判定する
こととした。

以上の配慮を踏まえて、本発明に関わるポテンショメー
タ故障診断装置は、ポテンショメーク信号が所定の上限
値より大きい時または下限値より小さい時に故障と判定
する手段と、ポテンショメータ信号の変化率が所定値以
上である時に故障と判定する手段とを有するものとした
。

〔作　　用〕

本発明では、従来の故障判定手段に加えて、前記ヒゲ状
信号を検知して故障と判定する手段を具えることとした
ので、ポテンショメータ信号が所定の上限値より大きい
場合または下限値より小さい場合のほか、ヒゲ状信号が
発生する場合も故障と診断することができる。これによ
って、前記ポテンショメータ信号の供給を受けて制御動
作をしている制御装置等が、ヒゲ状信号によって異常な
動作をしてしまうのを防ぐことが出来る。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面によって詳細に説明する。

（第１の実施例の構成） 第１図は、本発明の第１の実施例の構成を示す。

第１図において、１はポテンショメータ、１−１は摺動
子、２はＡ／Ｄ変換器、３は演算装置、４はポテンショ
メータ故障診断装置、５は故障警報装置である。摺動子
１−１から取り出したポテンショメータ信号は、ポテン
ショメータ故障診断装置４内のＡ／Ｄ変換器２でディジ
タル量に変換される。ついで、演算装置３で故障診断の
ための種々の処理（その詳細は第６図で説明する）を行
って故障かどうか診断し、故障の場合は故障Ｖ報装置５
により警報する。

本発明は、前述した如く、ポテンショメーク信号が所定
の上限値より大きい場合または下限値より小さい場合の
ほか、ポテンショメータ信号の変化率が所定値より大き
い場合も故障と診断するものである。上限値より大、下
限値より小の場合の故障診断技術については既に述べた
（第３図参照）ので、その説明は省略し、ここではポテ
ンショメータ信号の変化率による故障診断技術について
説明する。

（変化率を用いた故障診断技術について）第５図は、第
４図のようにヒゲ状信号Ａを生ずるようになったポテン
ショメータを用いて信号を発生させた場合の、ポテンシ
ョメータ信号の変化率の時間的変化を示したものである
。第５図において、線すが変化率の時間的変化を示す線
である。

線すが、全体としては（針状に変化しているＢの部分を
除いては）グラフの上半分つまり変化率が正の領域にあ
るということは、ポテンショメータ信号を増加させた場
合のグラフであることを意味する。ポテンショメータ信
号を減少させた場合には、下半分に描かれることになる
。４ｍ　ｂのうち針状に変化しているＢの部分は、ポテ
ンショメータ信号にヒゲ状信号が発生したために生じた
部分であり、ここでは変化率が急激にしかも大きく変動
する。本発明は、この現象を巧みに利用する。

第５図で示すように、制御上または機構上からみて可能
な変化率の限度が、プラス方向にあっては＋Ｄ、マイナ
ス方向にあっては−Ｄであるとすると（つまり、絶対値
で言えばＤであるとすると）、ヒゲ状信号のように急激
に変化する場合の変化率は、当然これらの限度を超える
ことになる。

そこで、逆に、変化率を監視していて、その絶対値がＤ
より大になった時点を検知すれば、その時ヒゲ状信号が
発生したことを知ることが出来る。

本発明では、ポテンショメーク信号の異常な変動を上記
のようにして検知し、その検知のとき一応故障と判定す
るが、異常な変動が検知されてもそれが一時的なもので
あり、その後の変動ぶりは正常なものであるという場合
には、−血行なった故障という先の判定を解除すること
とした。一方、そうではなくて、異常な変動が変電なる
ようであれば、最終的に故障と判定することとした。正
常な変動ぶりというのは、第５図において、変化率の絶
対値がＣ−Ｄ（但し、Ｃ＜Ｄ）の範囲に所定時間ｍ続し
て滞在するような変動のことである。

前記Ｃ−Ｄの範囲は、変化率がその範囲内に所定時間継
続して滞在すれば、一旦行なった故障との判定を解除す
る範囲なので、以後「故障判定解除する変化率範囲」と
言うことにする。

変化率の絶対値がＣより小の範囲を除外したのは、ヒゲ
状信号はポテンショメータ信号を変化させる場合に出易
いという事実に鑑み、ポテンショメータ信号の変動の仕
方つまり変化率を手掛かりに故障かどうかを判定しよう
というわけであるから、そもそも変動自体がない時（も
しくは殆ど変動しない時、つまり信号安定時）は、判定
対象から外しておくという趣旨からである。Ｃの値は、
どの程度までの変動は信号が安定していると見ることに
するかによって、適宜設定する。

（故障診断の演算処理フローについて）第６図は、前記
した故障診断技術に基づき、第１図の演算装置３におい
て行う処理の手順を示すフローチャートである。以下こ
の項での説明における番号■〜Ｏは、第６図に示す処理
■〜０に対応する。

■ポテンショメーク信号を読み込む。

■ポテンショメータ信号を上限値と比較する。上限値以
上であれば一応故障と判定しく第３図参照）、処理■へ
進む。そうでなければ処理■へ進む。

■ポテンショメータ信号を下限値と比較する。下限値以
下であれば一応故障と判定しく第３図参照）、処理■へ
進む。そうでなければ処理■へ進む。

■ポテンショメータ信号の前回読み込み値と今回読み込
み値から、変化率の絶対値を算出する。

■変化率の絶対値を、設定値Ｃと比較する（第５図参照
）。設定値Ｃより小であれば、信号安定時であると判定
し、処理０へ進む。そうでなければ処理■へ進む。

■変化率の絶対値を、設定値りと比較する（第５図参照
）。設定値り以上であれば一応故障と判定し、処理■へ
進む。そうでなければ処理■へ進む。

■故障判定解除用タイマを始動させ時間を計る。

処理が■へ進んで来るのは、処理■、■から分かるよう
に、ポテンショメータ信号の変化率の絶対値が設定値Ｃ
と設定値りとの間の範囲（故障判定解除する変化率範囲
）にある時であるから、始動した故障判定解除用タイマ
は変化率が該範囲に継続して滞在する時間を計ることに
なる。

■故障判定解除用タイマで計りつつある時間を、別途設
定しである設定時間と比較する。設定時間を超えれば、
変化率が正常な範囲で所定時間経過したから正常と判定
し、処理＠へ進む。

■故障判定解除用タイマの値を零にする。つまりクリア
する。故障判定解除用タイマは、変化率が第５図の故障
判定解除する変化率範囲に継続して滞在する時間を計る
ものであるから、その計時の途中で異常信号が発生した
場合は、継続して滞在するということではな（なってし
まう。

そこで、そのような場合には、故障判定解除用タイマは
、いったんクリアしてしまう。

［相］エラーカウンタの値に１を加算する。異常信号が
検知される度毎に１が加算される。従ってエラーカウン
タは、異常信号が発生する度合を表すことになる。

■故障判定解除用タイマの値を零にする。ここに処理が
まわって来るのは、処理■で述べたように、信号安定時
である。この時、変化率の絶対値は第５図で示したよう
に設定値Ｃ以下つまり故障判定解除する変化率範囲の外
であるから、故障判定解除用タイマによる計時を続行さ
せる必要はない。そこで、故障判定解除用タイマの値を
クリアする。故障判定解除用タイマはあくまで、変化率
が故障判定解除する変化率範囲に！！続して滞在する時
間を計るためのものであるからである。

＠エラーカウンタの値から１を差し引く。但し、エラー
カウンタの最小値は０とし、マイナスにはしない。たと
え異常信号が発生してエラーカウンタに１が加算された
としても、そのあと、変化率が故障判定解除する変化率
範囲に所定時間継続して滞在し、正常と判定された時に
は、加算していた１を差し引くのである。この１を差し
引くことが、先に一旦行なっていた故障という判定を解
除することに相当する。なお、異常信号が発生すること
がなければ、エラーカウンタの値はＯである。そして、
変化率がずっと故障判定解除する変化率範囲に滞在しつ
づけているとすれば、エラーカウンタの値は減算されて
ばかりである。しかし、エラーカウンタの最小値は０と
されているから、０のままということになる。

０エラーカウンタの値を設定値Ｎと比較する。設定値Ｎ
以上であれば処理＠へ進み、゛故障警報表示を行う。エ
ラーカウンタの値で、異常信号が発生する度合が分かる
から、故障警報表示を要するのはどの程度の度合の時が
適当かを考慮して、設定値Ｎを定める。設定値Ｎより小
であれば、処理■へ進む。

■故障警報表示を行う。

■エラーカウンタの値を設定値Ｍと比較する。エラーカ
ウンタの値が設定値Ｍ以上となるほど頻繁に異常信号が
発生するのであれば、故障していることはもはや確実と
判定し、処理［相］に進む。

設定値Ｍより小であれば、故障ではないと判定し、処理
０へ進む。

［相］故障時に行うことになっている所定の信号異常時
制御（バックアップ）を行う。

■正常の場合に行う通常制御を続行する。

（応用例） 故障診断のための処理手順は以上のようなものであるが
、第６図に示した全ての処理が必要不可欠なものという
わけではない。例えば、故障警報表示をする必要はない
というのであれば、処理０゜■は不要となる。

また、制御装置によっては、ボテンンヨメータ信号の質
に対する要求が厳しいものもあろうし、それほど厳しく
はないものもあろうから、それに応して処理を変えるこ
とも出来る。仮に、ポテンショメータ（３号の質に対す
る要求が非常に厳しくて、１回でも異常信号が発生した
ら直ちに信号異常時制御（バンクアンプ）へ移行させた
いというのであれば、故障判定解除用タイマやエラーカ
ウンタに関する処理を省略してしまい、処理■の位置に
処理［相］を持って来ればよい。

さらに、設定値の大きさも必要に応じて適宜法めること
が出来る。例えば、信号異常時制御（バンクアンプ）へ
移行するのは早めに行い、故障警報はその後でも良いと
いうのであれば、設定値Ｍを設定値Ｎより小にしておけ
ば良い。

（第２の実施例） 第２図に第２の実施例を示す。第２図において、第１図
と同し符号のものは、第１図と同等のものである。そし
て、６は微分装置、７．８はＡ／Ｄ変換器である。第１
図の第１の実施例と異なる点は、微分装置６を用い、変
化率に相当するものとして微分値を得た点にある。第１
の実施例では、変化率は、演算装置３において、ポテン
ショメーク信号の前回の読み込み値と今回の読み込み値
とより算出していた（処理■参照）。第２の実施例の処
理フローも、第１の実施例のそれと略同様である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、ポテンショメータ信
号の故障診断装置において、ポテンショメーク信号が所
定の上限値より大きい時または下限値より小さい時に故
障と判定する手段と、ポテンショメータ信号の変化率が
所定値以上である時に故障と判定する手段とを有するこ
ととしたので、従来の故障診断装置では見逃されて来た
ヒゲ状信号を検知して、故障診断することが出来るよう
になった。そのようなヒゲ状の信号は、通常、ポテンシ
ョメータの摩耗による劣化に伴って起こることが多いの
で、ヒゲ状信号を検知することによって、ポテンショメ
ータの劣化を初期段階で発見することが出来、放置して
いたら引き起こされるであろう大きなトラブルを、未然
に防止することが出来るようになった。

また、故障判定解除用タイマやエラーカウンタを巧みに
駆使することによって、一時的に発生した異常信号に対
しては、いちいら信号異常時制御（バックアップ）に移
行することはしないようにすることも出来る。

さらに、異常信号の検知手段を高速化すれば、非接触セ
ンサ信号系の電磁障害を軽減したり、中継器における接
触不良を少なくすることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の第１の実施例を示す同第２図・・
・本発明の第２の実施例を示す国策３図・・・従来の故
障診断技術を説明する図第４図・・・ポテンショメータ
のヒゲ状信号を説明する図 第５図・・・ヒゲ状信号が生ずる場合のポテンショメー
タ信号の変化率を示す図 第６図・・・本発明における故障診断処理フローを示す
図 図において、■はポテンショメータ、１−１は摺動子、
２はＡ／Ｄ変換器、３ば演算装置、４はポテンショメー
タ故障診断装置、５は故障警報装置、６は微分装置、７
および８はＡ／Ｄ変換器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ポテンショメータ信号が所定の上限値より大きい時ま
   たは下限値より小さい時に故障と判定する手段と、ポテ
   ンショメータ信号の変化率が所定値以上である時に故障
   と判定する手段とを有することを特徴とするポテンショ
   メータの故障診断装置。