JPS6398511A - 誘導型位置検出器における断線及び短絡検出装置 - 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〕 この発明は、複数相の１次コイルを有し、互いに位相が
異なる交流信号によって各相を励磁し、検出対象位置に
応じた出力信号を得るようにした誘導型位置検出器にお
いて、各相について１次コイル及び伝送線の断線及びｙ
ｒＩ格更にはその発生箇所を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

サイン信号によって励磁されるサイン相及びコサイン信
号によって励磁されるコサイン相の２相の１次コイルを
有する誘導型位置検出器（例えば特開昭５７−７０４０
６号に示されたような位相シフト型位置検出器）におい
て、各相についてのコイル及び伝送線の１ＦｉｌＦｉｌ
及び短絡を検出１ｙるために、従来用いていた装置の一
例を、第３図に示す。

１は誘導型位置検出器のセンサ部、１ａはセンサ部１の
うちのサイン相の１次コイル、１ｂは検出器１のうちの
コサイン相の１次コイル、１Ｃは１次コイル１ａ、１ｂ
に対応して設けられた２次コイル、２は１次コイル１ａ
を励磁するためのサイン信号を発生するサイン信号発生
回路、３は１次コイル１ｂを励磁するためのコサイン信
号を発生ずるコサイン信号発生回路、６及び７はサイン
信号及びコサイン信号を１次コイル１ａ及び１ｂに夫々
伝える伝送線、８が断線及び短絡検出装置である。検出
器ｅｔ８において、基準電圧発生器９は、断線及び短絡
がない場合のサイン信号及びコサイン信号の電圧レベル
に相応するレベルの基準電圧を発生するも”のである。

このレベルは、１次コイル１ａ、ｌｂ及び伝送線６，７
のインピーダンスの大きさに基づいて予め設定される。

電圧比較器１ｏは、サイン信号の電圧レベルと発生器９
からの基準電圧のレベルとを比較し、両者が相応しない
とき信号を出力するものである。電圧比較器１１は、コ
サイン信号の電圧レベルと発生器９からの基準電圧のレ
ベルとを比較し、両者が相応しないとき信号を出力する
ものである。オア回路１２は、比較器１０の出力信号と
比較器１１の出力信号との論理和信号を、断線又は短絡
検出信号として出力する。

この検出装置８によれば、１次コイル１ａ又は伝送線６
に断線があったとき、負荷側のインピーダンスの増加に
よってサイン信号の電圧レベルが基準レベルよりも増加
することにより、基準電圧のレベルとサイン信号の電圧
レベルとが相応しなくなる。したがって、比較器１０か
ら信号が出力され、オア回路１２から断線又は短絡の検
出信号が出力される。また、１次コイル１ａ又は伝送線
６に短絡があったときは、負荷側のインピーダンスの減
少によってサイン信号の電圧レベルが基準レベルよりも
減少することにより、基準電圧のレベルとサイン信号の
電圧レベルとが相応しなくなる。したがって、比較器１
０から信号が出力され、オア回路１２から断線又は短絡
の検出信号が出力される。他方、１次コイル１ｂ又は伝
送１ｉ１７に断線又は短絡があったときも、同様にして
、比較器１１から信号が出力され、オア回路１２から断
線又は短絡の検出信号が出力される。このようにして、
各相についての１次コイル及び伝送線の断線及び短絡が
全て検出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、誘導型位置検出器の１次コイルのインピーダ
ンスの大きさや伝送線のインピーダンス（伝送線の長さ
又は特性インピーダンス）の太きさは、検出対象に応じ
、検出器毎に異なっていることがある。そして、サイン
信号及びコサイン信号の電圧レベルは、負荷側の１次コ
イル又は伝送線のインピーダンスの大きさに応じて変動
する。

したがって、この検出装置では、インピーダンスの大き
さの異なる検出器毎に又は伝送線の長さが異なる毎に基
＊電圧のレベルをサイン信号及びコサイン信号の正常時
の電圧レベルに相応して設定し直さなければならず、非
常に不便であった。

また、温度変化や周辺環境の影響によって負荷側のイン
ピーダンスが変動すると、それがそのまま検出誤差の原
因となってしまう、という問題もあった。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、１次コイ
ル又は伝送線のインピーダンスの変動に無関係に断線及
び短絡を検出することのできる検出装置を提供しようと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る断線及び短絡検出装置は、複数相の１次
コイルを有し、互いに位相が異なる交流信号によって各
相をｌ１ｉｌＪＶＡシ、検出対象位置に応じた出力信号
を得るようにした誘導型位置検出器において、各相につ
いて１次コイル及び伝送線の断線及び短絡を検出する装
置であって、任意の少なくとも２つの相に関して前記１
次コイルに流れる励磁信号に対応する交流信号を夫々取
出ず信号取出し手段と、 前記信号取出し手段により取出された２つの相に関する
交流信号を互いに加算すること及び互いに減算すること
の少なくとも一方の演等を行う演算手段と、この演算手
段の出力信号の位相に基づき上記２つの相に関する断線
及び短絡の有無を判定する判定手段とを具えたことを特
徴としている。

〔作用〕

任意の少なくとも２つの相についての１次コイル励磁信
号に対応する交流信号が信号取出し手段より夫々取出さ
れる。Ｐｆ４算手段では、取出された２つの相の交流信
号を加算すること、及び互いに減算してそれらの差を求
めること、の少なくとも一方を行う。この２つの相の１
次交流信号には所定の位相差が存在するため、加算出力
信号はそれに応じた位相を持ち、減算出力信号もそれに
応じた位相を持ち、更に、加算出力と減痒出力との間に
もそれに応じた位相差が存在する。加算出力信号の位相
は、加算される２つの交流信号のレベル比が変化しなけ
れば（例えば互いに等しければ）、その大きさがどのよ
うに変動しても変化しない。

減算出力信号についても同様である。従って、製品仕様
の違い、あるいは設置条件の違い、あるいは温度変化等
周辺環境の変動、等によって１次コイル又は伝送線のイ
ンピーダンスがどのように変動しても、その変動が２つ
の相に共通に顕われる限り、上記加算出力信号と減算出
力信号の位相は変化せず、両者間の位相差も変動しない
。他方、上記２つの相の一方に断線や短絡が生じた場合
、両相間のインピーダンスのバランスが変わり、上記加
算出力信号及び減算出力信号の位相が変化し、これに応
じて両信号間の位相差が変動する。この位相差の変化は
加算出力信号及び減算出力信号の位相の変化に関して差
動的であり、精度が倍増されているものである。つまり
、同じ２相を加樟及び減算しているので、加算出力信号
の位相の変化の方向と減算出力信号の位相の変化の方向
とが逆向きになり、その結果、両者の位相差はその位相
変動を差動的に倍増したものとなる。

上記から明らかなように、判定手段により、上記加算出
力信号又は減算出力信号の少なくとも一方の位相状態に
基づき断線及び短絡の有無を判定することができる。更
に、精度の良い判定を行うには、該判定手段により、上
記加算出力信号と減算出力信号の位相差に基づき上記判
定を行えばよい。こうして、１次コイル又は伝送線のイ
ンピーダンスの変動とは無関係に断線及び短絡の検出を
行うことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図は、この発明に係る断線及び短絡検出装置の一実
施例を示す。１．１ａ、Ｉｂ、１ｃ、２゜３．６．７は
、第３図に示したのと全く同様のものであり、１３が断
線及び短絡検出装置である。

検出装置１３において、電流電圧変換回路１４は、サイ
ン相の１次コイル１ａに流れるサイン信号電流を電圧変
換して該１次コイル１ｂを流れる信号に対応する交流信
号１　ｓｉｎθを伝送線６から取出すしのである。電流
電圧変換回路１５は、コサイン相の１次コイル１ｂに流
れるコサイン信号電流を電圧変換して該１次コイル１ｂ
を流れる信号に対応する交流信号１’ｃＯｓＯを伝送Ｆ
ｉ１７から取出すものである。加算回路１６は、取出さ
れた交流信号１ｓｉｎＯとｌ’ｃｏｓθとを加算するも
のであり、減算回路１７は、取出された交流信号ｌ５ｉ
ｎＯからｌ’ｃＯ３θを減口するものである。

加算出力信号１５ｉｎｏ＋ｌ’ｃｏｓθは一般にＡｓ１
ｎ（０＋α〉で表わすことができ、サイン信号に対して
＋αなる位相ずれを持つ。減免出力信号ｌ５ｉｎθ−Ｉ
’ｃｏｓθは一般にＡｓ１ｎ　　（θ−α）で表わすこ
とができ、上記位相ずれ＋αとは逆方向の−αなる位相
ずれを持つ。位相差検出回路１８は、加算回路１６によ
り得られた信号　　　ｌ５ｉｎθ＋Ｉ’　ＣＯ３０＝Ａ
Ｓｉｎ　　（θ＋α）　　　と、減算回路１７により得
られ１ｃ信号　　　ｌ５ｉｎθ−Ｉ’　ｃｏｓ　０＝Ａ
ｓｉｎ　　（１９−ａ＞　　　　との位相差２αを求め
るものである。断線・短絡判定回路１９は、回路１８に
より求められた位相差２αに基づき各相における断線及
び短絡の有無を判定する。例えば、本実施例のように１
次相がサイン相とコサイン相のように９０”ずれた相で
ある場合、上記位相差２αが略９０°のとき、サイン相
及びコサイン相の双方について断線及び短絡がないと判
定し、位相差が略ＯＩのとき、サイン相についての短絡
又はコサイン相についての断線があると判定し、位相差
が略１８０°のとき、サイン相についての’Ｉｆｔｎ又
はコサイン相についてのり絡があると判定するものであ
る。この判定の基準となる上記位相差「略９０゛」、「
略０”Ｊ、「略１８０゛」の範囲は設計上適宜の範囲に
定めてよい。

この検出装置１３によるｌ！７ｉ線及び短絡の検出処理
を示すと、次の通りである。

１次コイル１ａ、１ｂ及び伝送線６．７のいずれにも断
線及び短絡がないとき、１次コイル１ａ及び伝送線６の
インピーダンスと１次コイル１ｂ及び伝送ＥＡ７のイン
ピーダンスとは大きさが等しいので、１次コイル１ａに
流れるサイン信号と１次コイル１ｂに流れるコザイン信
号とはレベルが等しい。したがって、回路１４．１５は
、ともに等しいレベルの交流信号１　ｓｉｎθ、１ｃｏ
ｓθを取り出す＜１＝１’）、加鐸回路１６は、■ｓｉ
ｎθとＩＣ０３Ｏを加詐して、 ｌ　ｓｉｎθ＋Ｉ　ｃｏｓθ −Ｅ丁１　（ｃｏｓ　４５°ｓｉｎθ＋ｓｉｎ　４５°
ｃｏｓθ）＝ＥＴ１　ｓｉｎ　　（θ＋４５°） という信号を得る。減募回路１７は、ｌ　ｓｉｎθから
ｌ　ｃｏｓθを減口して、 ｌ５ｉｎ　　θ−Ｉ　ｃｏｓ　　θ ＝　（Ｔ　Ｉ　　（ｃｏｓ　４５°　ｓｉｎ　θ−５ｉ
ｎ　４５”　ｃｏｓ　Ｏ）＝ＪＥ−１ｓｉｎ　　（θ−
４５°　）という信号を得る。位相差検出回路１８は、
これらの信号の位相差θ＋４５°−（θ−４５’）＝９
０”を求める。断線・短絡判定回路１９は、回路１８に
より求められた位相差が９０°であることから、サイン
相及びコサイン相の双方について断線及び短絡がないと
判定する。

他方、１次コイル１ａ又は伝送線６に断線があるとき、
１次コイル１ａにはサイン信号が流れない。したがって
、回路１４により取り出される交流信号は理論的には０
であり、回路１５のみが交流信＠Ｉ’ｃｏｓθを取出す
。それ故、加算回路１６はｌ’ｃｏｓθという信号を得
、減算回路１７は−Ｉ’ＣＯ３θ＝Ｉ’ｃｏｓ（θ＋１
８０°）という信号を得る。位相差検出回路１８は、こ
れらの信号の位相差１８０°十θ−〇＝１８０”を求め
る。断線・短絡判定回路１９は、回路１８により求めら
れた位相差が１８０°であることから、サイン相につい
ての断線又はコサイン相についての短絡があると判定す
る。

他方、１次コイル１ａ又は伝送４！２６に短絡があると
き、１次コイル１ａに流れるサイン信号のレベルは最大
になる。したがって、回路１４から取出される交流信号
１ｓ＋ｎｏと回路１５から取出される交流信号１’ｃＯ
３θとを比べると、Ｉ＞１’であり、ｌ　ｓｉｎθの大
きさに比べてＩ’ｃｏｓθを実質的に無視することがで
きる。従って、加算回路１６は実質的Ａｓ１ｎθという
信号を得、減算回路１７も実質的にＡｓ１ｎθという信
号を得る。位相差検出回路１８は、これらの信号の位相
差θ−θ＝０９を求める。断線・短絡判定回路１９は、
回路１８により求められた位相差が０゛であることから
、サイン相についての短絡又はコサイン相についての断
線があると判定する。

他方、１次コイル１ｂ又は伝送線７に断線があるとき、
１次コイル１ｂにはコサイン信号が流れない。したがっ
て、回路１５は交流信号を取出さず、回路１４のみが交
流信号１　ｓｉｎθを取出す。

それ故、加算回路１６はｌ５ｉｎθという信号を得、減
算回路１７も１ｓｉｎθという信号を得る。位相差検出
回路１８は、これらの信号の位相差θ−θ＝０°を求め
る。断線・短絡判定回路１９は、回路１８により求めら
れた位相差がＯｏであることから、サイン相についての
短絡又はコサイン相についての断線があると判定Ｊる。

他方、１次コイル１ｂ又は伝送ＦＡ７に短絡があるとき
、１次コイル１ｂに流れるコサイン信号のレベルが最大
になる。したがって、回路１５から取出される交流信号
１’ｃｏｓθに対して回路１４から取出される交流信号
１　ｓｉｎθは実質的に無視できるものとなる（１＜１
’）。それ故、加算回路１６は、Ａ　ｃｏｓθという信
号を得、叙惇回路１７は、−Ａｃｏｓθ＝　Ａ　Ｃ０３
（θ＋１８０°）という信号を得る。位相差検出回路１
８は、これらの信号の位相差１８０°＋θ−θ＝１８０
°を求める。断線・短絡判定回路１９は、回路１８によ
り求められた位相差が１８０°であることから、サイン
相についての断線又はコサイン相についての短絡がある
と判定する。

上述の作用は、１次コイル又は伝送線のインピーダンス
が、センサ機種の取換え、設定箇所に応じた伝送線路長
の変動、あるいは温度変化等周辺環境の変化、などによ
り変動しても、この変動が各１次相に対して共通に及ぼ
される限り、変わりなく橢能する。こうして、上述のよ
うなインピーダンス変動要因に影響されることなく、１
次コイル及び伝送線の断線及び短絡を正確に検出するこ
とができる。

尚、この実施例では１次コイル又は伝送線に断線がある
とき１次コイルに励磁信号が流れないとして説明を行な
ったが、実際には、浮遊容量があることを原因として、
幾分かのインピーダンスが生じ、これに応じた電流を検
出する（交流信号を取出ず）ことができる。そして、伝
送線が長い場合には、伝送線のどの箇所に断線があるか
によって、浮遊容量を原因とするインピーダンスが異な
り、回路１４．１５により取出される交流信号のレベル
が異なってくる。それ故、断線があるときに位相差検出
回路により求められる位相差は、必ずしも丁度Ｏ°又は
１８０°にはならず、また伝送線の断ＩＱ箇所によって
もその位相差が異なってくる。したがって、判定回路で
も、上述した論理ｒ１（０°又は１８０°）を基準にし
て断線の有無を判定するのでなく、上記浮遊容量及び断
線箇所の相違を考慮に入れた位相差の大きさを基準にし
て断線の有無を判定するようにしてもよい。

例えば、第２図に示すように、断線・短絡判定回路１９
においては複数の異なる断線箇所に応じて複数の異なる
基準値ＰＤ１〜ＰＤｎを設定し、位相差２αがどの基準
値に対応する範囲に該当するかを調べることにより、断
線の有無のみならず断線箇所をも判定できるようにして
もよい。

位相差検出回路１８は位相差２αをアナログ及びディジ
タルのどちらで検出するようにしてもよい。また、位相
差検出回路１８と断線・短絡判定回路１９を分離して設
ける必要はなく、加ロ出力信号及び減算出力信号を夫々
方形波に整形した２信号をワンショット回路、反転回路
、アンド回路、オア回路等を含む論理的判定回路に入力
し、適宜の論理判断により両信号間の位相差を判定して
断線及び短絡の判定を行うようにしてもよい。

の発明に係る断線及び短絡の検出装置を適用しているが
、互いに位相が異なる交流信号によって励磁される３以
上の相の１次コイルを有づる誘導型位置検出器に適用し
てもよい。

なお、上述から明らかなように、加算回路１６の出力信
号Ａｓ１ｎ　　（θ＋α）又は減算回路１７の出力信号
Ａｓ１ｎ　　（θ−α）それ自体が断線又は短絡に応じ
て変化する位相成分αを持っているので、このどちらか
一方の出力信号の位相αに基づき゛断線及び短絡を判定
するようにしてもよい。

〔発明の効果） 以上の通り、この発明に係る断線及び短絡検出装置によ
れば、誘導型位置検出器の各相についての１次コイル及
び伝送線の断線及び短、洛を、センサｔｉ種あるいは伝
送線の長さ等の設置条件あるいは温度変化等の周辺環境
の変化などに起因づる１次コイル又は伝送線のインピー
ダンスの変動に影響されずに、常に正確に検出すること
がでさる、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る断線及び短絡検出装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は同実施例の変更例を部分
的に抽出して示すブロック図、第３図は従来の断線及び
短絡の検出装置の一例を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数相の１次コイルを有し、互いに位相が異なる交
   流信号によって各相を励磁し、検出対象位置に応じた出
   力信号を得るようにした誘導型位置検出器において、各
   相について１次コイル及び伝送線の断線及び短絡を検出
   する装置であって、任意の少なくとも２つの相に関して
   前記１次コイルに流れる励磁信号に対応する交流信号を
   夫々取出す信号取出し手段と、 前記信号取出し手段により取出された２つの相に関する
   交流信号を互いに加算すること及び互いに減算すること
   の少なくとも一方の演算を行う演算手段と、 この演算手段の出力信号の位相に基づき上記２つの相に
   関する断線及び短絡の有無を判定する判定手段と を具えたことを特徴とする誘導型位置検出器における断
   線及び短絡検出装置。 ２、前記演算手段は、前記加算と減算の両方を行い、加
   算出力信号と減算出力信号を夫々出力するものであり、 前記判定手段は、前記加算出力信号と減算出力信号の位
   相差に基づき上記２つの相に関する断線及び短絡の有無
   を判定するものである特許請求の範囲の第１項記載の誘
   導型位置検出器における断線及び短絡検出装置。 ３、前記判定手段は、異なる断線箇所に関して複数の異
   なる基準値を有し、前記位相差とこれらの基準値との比
   較に基づき断線箇所をも判定するようにした特許請求の
   範囲第２項記載の誘導型位置検出器における断線及び短
   絡検出装置。 ４、誘導型位置検出器は、サイン信号によつて励磁され
   るサイン相及びコサイン信号によつて励磁されるコサイ
   ン相の２相の１次コイルを有するものであり、判定手段
   は、位相差が略９０°のとき、サイン相及びコサイン相
   の双方について断線及び短絡がないと判定し、位相差が
   略０°のとき、サイン相についての短絡又はコサイン相
   についての断線があると判定し、位相差が略１８０°の
   とき、サイン相についての断線又はコサイン相について
   の短絡があると判定するものである特許請求の範囲第２
   項記載の誘導型位置検出器における断線及び短絡検出装
   置。