WO2009088099A1 - 外部制御手段の動作状態診断装置 - Google Patents

外部制御手段の動作状態診断装置 Download PDF

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WO2009088099A1
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external control
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hideaki Emoto
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches

Definitions

  • the present invention relates to an operation state diagnosis device for external control means, and in particular, is configured with a relay contact or a semiconductor that operates as a binary signal of ONZO FF as an external control means used for controlling a plant or equipment.
  • An external control means that can check whether the signal is correctly transmitted to the ONZO FF means and whether the circuit wiring is broken or short-circuited.
  • the present invention relates to an operation state diagnostic device. Background art
  • control means used for plant and equipment control there are relay contacts as external control means that operate with ONZO F F binary signals, or ONZO F F means made of semiconductors.
  • Such external control means can prevent the influence on the human body or avoid the influence of noise, etc. depending on the application, and the side that gives instructions to the plant or the like (hereinafter referred to as the instruction side), the plant or the equipment
  • the signal sent from the indicator side to the plant side, the signal of the measurement result sent from the plant side to the indicator side, etc. can be isolated from the measurement, drive or control side (hereinafter referred to as the plant side)
  • Photocouplers use signal insulation relays, insulation amplifiers, insulation transformers, etc., and use of insulation transformers as power transformers that supply power.
  • FIG. 10 is a block diagram of FIGS. 8 and 9.
  • FIG. Fig. 8, Fig. 9, binary signals 153 and 154 for driving and controlling the external control means 151 and 152 (hereinafter sometimes simply referred to as “contact points”) are used to insulate the indicator side from the plant side, for example, a photo MOS relay. Input to 155, 156, etc., and contacts 151, 152 are driven.
  • the dashed line 157 is a photo MOS relay 1
  • 55 and 156 represent an insulation barrier that insulates the plant side and the indicator side, and this insulation barrier also insulates the signals sent to the contacts 151 and 152.
  • the binary signals 153 and 154 for turning on and off the contacts 151 and 152 as external control means are simply sent to the photo MOS relays 155 and 156, and the photo MOS relays 155, 156, Do not know if contacts 151, 152, etc. are operating normally or if the circuit is broken or shorted.
  • a dedicated circuit is required to diagnose the soundness of the circuit, such as whether the photo MOS relays 155 and 156, contacts 151 and 152 are operating normally, and whether the circuit is disconnected or short-circuited. It becomes.
  • An example of such a case is the block diagram of FIG. In the circuit shown in FIG. 8, the power supply circuits 101a and 101b were not used. However, in order to perform soundness diagnosis while insulating each other's contacts, it was configured with a microcomputer that diagnosed the driving state of the contacts. A diagnostic circuit is required for each contact, and power supply circuits 101a and 101b are required for each contact in order to drive the diagnostic circuit.
  • This power circuit consists of power supplies 102a and 102b, noise generator circuits 103a and 103b, insulation transformers 104a and 104b, rectifier circuits 105a and 105b, constant voltage circuits 106a and 106b, etc. Is done.
  • the binary signals 153 and 154 that turn the contacts 151 and 152 ON and OFF are input to the photocouplers 15 5 and 156 that are used to insulate the plant side and the indicator side as in the case of Fig. 8, and are provided for soundness diagnosis.
  • Power supply circuit 101 a, 10 1 b is supplied with power, contact signal and contact state drive state monitoring circuit for reading back is turned on by the contact circuit 158 a, 158 b 15 1 and 152 are driven and controlled.
  • the monitoring circuit 158a, 158b diagnoses the operating status such as whether the contacts are operating as instructed or whether the wiring is disconnected or short-circuited, and the photocoupler 159a, 15 9 Output from b.
  • the circuit of FIG. 9 is a circuit for monitoring the isolated power sources 1 0 1 a and 1 0 1 b, the external control means drive signal and the drive state of the external control means corresponding to the contacts 15 1 and 15 2, respectively. Since 1 5 8 a and 1 5 8 b are installed on the plant side, resulting in a very expensive circuit, practical examples are limited to very special applications.
  • the above is the relay contact operated by the binary signal of ONZOF used for plant and equipment control, or the external control means composed of semiconductor, and the signal to make ONZOFF is accurately transmitted to the external control means.
  • This is a conventional circuit that diagnoses and drives the soundness of the circuit, such as whether the external control means is operating normally, whether the circuit wiring is disconnected or short-circuited. Operation status diagnosis of control means
  • the circuit configuration of the device has the following problems when performing soundness diagnosis.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 06-0 2 3 1 0 5
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-019-1893
  • No. 0 2 applies a check pulse signal to the signal line that detects disconnection through an impedance element, compares the signal obtained from the signal line with the check pulse signal, A disconnection detection circuit for determining disconnection is shown.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8_0 5 7 08 discloses that the management of measurement records is facilitated to improve the work efficiency when performing circuit diagnosis.
  • the measurement results of the characteristics of the electrical equipment written and stored in the non-volatile memory built into the electrical equipment to be diagnosed and the information related to the measurement or the electrical equipment Electrical circuit diagnosis method and method for diagnosing the state of electrical equipment by reading out measurement results of characteristics or information related to measurements and comparing them with the latest measurement results and information related to measurements obtained for electrical equipment An electrical circuit diagnostic device used in the method is shown.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 relate to disconnection detection, a pulse signal applying means, a reference current waveform storage device, and the like are required.
  • the electrical circuit diagnostic device requires a memory that stores the measurement results of electrical equipment characteristics and information related to the measurements, and requires a comparison means for measuring circuit characteristics and diagnosing conditions. It is a configuration and does not solve the problems as shown in A to C above. Disclosure of the invention
  • the operation state of the external control means, the transmission of the fault occurrence signal such as the disconnection of the wiring, and the short circuit and the transmission of the power can be performed by the same means with a simple configuration, and the number of parts and the circuit It is an object to provide an operating state diagnosis device for external control means that can prevent an increase in manufacturing cost due to complicated configuration, etc., and can accurately transmit signals and diagnose circuit health. .
  • the operation state diagnostic device for external control means comprises a relay contact operated by an ONZO FF signal transmitted through an insulation means, or an ONZO FF means constituted by a semiconductor.
  • An operating state diagnostic device for the external control means comprises a relay contact operated by an ONZO FF signal transmitted through an insulation means, or an ONZO FF means constituted by a semiconductor.
  • An alternating voltage generating means including a pulse voltage and an alternating current, an output of the alternating voltage generating means is connected to the primary side, and a first switch circuit constituting the external control means is connected to the secondary side. It is connected to an isolation transformer and an intermediate tap provided on the primary side of the isolation transformer, and operates according to the ONZOFF signal.
  • a second switch circuit that uses the first switch circuit as a voltage at which the first switch circuit is ONZOFF, and an external control means that is connected to the secondary side of the isolation transformer and that allows current to flow when the first switch circuit is in the ON state.
  • An operating state detection circuit and a means for measuring current flowing in the primary side of the isolation transformer, connected to the second switch circuit,
  • the operating state of the external control means connected to the secondary side of the insulating transformer is measured by the primary current of the insulating transformer that is changed by the current flowing through the operating state detection circuit of the external control means measured by the current measuring means. It is characterized by making a diagnosis.
  • the second switch circuit that operates in response to the ON / OFF signal turns on the first switch circuit that constitutes the external control means in which the power sent from the primary side via the isolation transformer is connected to the secondary side.
  • the second switch circuit switches the amplitude of the alternating voltage generating means output applied to the primary side of the isolation transformer to the first voltage for turning off the first switch circuit and the second voltage for turning off the first switch circuit.
  • the first switch circuit and the operating state detection circuit of the external control means in duplicate, for example, when the first switch circuit is used in an application in which it is safe to disconnect, the first switch circuit fails. However, if you shut off the other first switch circuit, The circuit can be increased.
  • the isolation transformer secondary side is grounded, and the first switch circuit is composed of N-type and P-type transistors and is connected to the isolation transformer secondary side according to a half-wave position.
  • the first switch circuit is composed of N-type and P-type transistors and is connected to the isolation transformer secondary side according to a half-wave position.
  • the operation state diagnosis apparatus for external control means does not require a power supply, an insulation means, or a drive state monitoring circuit for external control means for each driven body unlike the conventional apparatus.
  • the operation status diagnosis device for the external control means can accurately diagnose the health of the external control means status while preventing an increase in manufacturing costs due to an increase in the number of parts and complication of the circuit configuration. It can be.
  • FIG. 1 is a block diagram of a circuit for driving an external control means (contact point) such as a relay contact operated by a binary signal of ON / OF F or an ON / OFF means made of a semiconductor according to the present invention.
  • an external control means contact point
  • a relay contact operated by a binary signal of ON / OF F or an ON / OFF means made of a semiconductor according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a relay contact operated by a binary external control means signal of ONZO F F according to the present invention, or an external control means such as an ONZO F F means constituted by a semiconductor.
  • FIG. 3 is an operation state detection circuit of the external control means corresponding to 68 of FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an operation state detection circuit of the external control means corresponding to 68 of FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the core loss characteristics (power Z temperature) with temperature in the core material of the transformer used in the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a winding method of the primary coil and the secondary coil to the core of the transformer used in the present invention.
  • Fig. 7 shows the signal at each temperature by using the coil winding method to the core of the transformer used in the present invention (using the transfer characteristic coefficient at 25 ° C and the temperature from 40 to 85 ° C. (Linear error of transfer characteristics at each temperature when changing)
  • Graph (A) showing experimental results of differences in transfer characteristics
  • table (B) showing specifications of transformer used in the experiment .
  • FIG. 8 is a block diagram of a conventional circuit in the case where external control means (contact points) 151 and 152 are driven and controlled by being supplied with an ONZOFF binary signal.
  • FIG. 9 is a block diagram of a conventional circuit in the case where external control means (contact points) 151 and 152 are driven and controlled by being supplied with an ONZOFF binary signal.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are a block diagram (FIG. 1) and a detailed circuit example (FIG. 2) of an operation state diagnostic device for external control means according to the present invention.
  • the relay contact as the external control means used for controlling the blunt device described in FIGS. 8 and 9 or the ONZOFF means made of a semiconductor is turned ON / OFF.
  • a circuit such as a power ⁇ that transmits the signal by means of power transmission and that the external signal is accurately transmitted to the external control means and that the external control means is operating or that the circuit wiring is not broken or short-circuited. The health diagnosis can be performed at the same time.
  • 1 is a power supply
  • 2 is a pulse generator
  • 3a and 3b are isolation transformers
  • 21 and 22 are diodes
  • 23 and 24 are capacitors
  • 30 is a resistor
  • 7 is the indicator side and the plant side
  • a plurality of external control means 65, 65 hereinafter, simply referred to as “contacts”
  • insulating barriers 25, 26 are resistors and capacitors for measuring the primary current of the insulating transformer 3
  • 65, 66 is a relay contact as an external control means that operates by a binary signal of ONZOFF, or ONZ OFF means composed of a semiconductor
  • 67a and 67b are FETs (73, 74 in Fig. 2) etc.
  • 68a, 68b is the first switch circuit using FET (68 in Fig. 2)
  • 69a, 69b are diodes
  • 70a, 70b are resistors
  • 7 1 a and 7 lb are drive signals that turn ON and OFF the contacts 65 and 66
  • 72 a and 72 b are the primary currents (readback signals) of the isolation transformers 3 a and 3 b
  • 73 and 74 in Figure 2 are the isolation transformers Turn the contacts 65 and 66 on the secondary side of 3.
  • FET for applying F pulse The contacts 65 and 66, which are the external control means in Fig. 1, are switched by ONZOFF binary drive signals 7 1 a and 7 1 b.
  • the binary drive signals 7 1 a and 7 1 b are , FET 73, 74 (see Fig. 2), etc., input to the second switch circuit 6 7 a, 67 b.
  • the second switch circuits 6 7 a and 6 7 b are turned ON and OFF by the drive signals 7 1 a and 7 1 b. When ON, they are applied to the primary side of the isolation transformers 3 a and 3 b.
  • the secondary output from the isolation transformers 3a and 3b is accordingly high when ON, and when the voltage is OFF, the secondary output from the isolation transformers 3a and 3b is low. Low! /, Voltage is output.
  • the first and second switch circuits 68a and 68b are turned ON and OFF by the high and low voltages, thereby driving the contacts 65 and 66 as external control means.
  • the diodes 69a and 69b and the resistors 70a and 70b are used to pass current to confirm whether the contacts 65 and 66 are actually ON in the circuit shown in Fig. 1.
  • the external control means operating state detection circuit when contacts 65 and 66 are ON, current flows through diodes 69a and 69b and resistors 70a and 70b, and when OFF, they do not flow.
  • the currents correspond to the primary side of isolation transformers 3a and 3b. Since the current flows, the current flowing on the secondary side can be determined by measuring it with a current measuring device (not shown) as the read-back signal 72a, 72b. It is possible to diagnose the soundness of the circuit, such as whether the signal that turns ON / OFF the contact that is the control means is correctly transmitted to the external control means, or whether the circuit wiring is broken or short-circuited.
  • the operating state diagnostic device for external control means has a current flowing through the diodes 69 a and 69 b and the resistors 70 a and 70 b when the contacts 65 and 66 are turned on. Is used to estimate the current that flows to or is consumed by the contacts 65 and 66 of the external control means by measuring the consumption of power and the corresponding current flowing to the primary side of the isolation transformer 3.
  • Fig. 2 On the secondary side of the isolation transformer 3, diodes 21 and 22 and capacitors 23 and 24 are connected to form the full-wave rectifier circuit, and connected to the output side.
  • a resistor 30 is configured to supply a gate to the gate of the FET 68 as the first switch circuit that constitutes the contact.
  • the pulse from the pulse generation circuit 2 that operates with the power from the power supply 1 is input to the FETs 76 and 77 that are supplied with power from the power supply Vcc. When the FET is turned on, the voltage Vc is alternately applied to both ends of the primary side of the insulation transformer 3.
  • the second switch circuit shown as 67 in FIG. 1 is composed of FETs 73 and 74 in FIG. 2, and is turned ON and OFF when the ONZOFF drive signal 71 is inputted to each gate.
  • ON the current from the intermediate tap on the primary side of the isolation transformer 3 flows only through the resistor 25.
  • OFF it also passes through the resistor 75, so when it is ON, the current of the isolation transformer 3 A high voltage is applied to the primary side, and a low voltage is applied when it is OFF.
  • the second switch circuit When the second switch circuit is ON (that is, the drive signal 71 is ON), on the secondary side of the isolation transformer 3, the voltage from the pulse generation circuit 2 is boosted by the diodes 21 and 22 constituting the rectifier circuit. Rectified, smoothed by capacitors 23 and 24, and the presence of resistor 30 turns on FET 68 as the first switch circuit.
  • the FET68 which is the first switch circuit, also serves as the contacts 65 and 66 in Fig. 1.
  • the first switch circuit When the first switch circuit is turned on, the current flows through the diodes 69a and 69b and the resistors 70a and 70.
  • the current corresponding to the current flows through the primary side of the isolation transformer 3 Flowing into. Therefore, by measuring the primary-side current signal 72 with a current measuring device (not shown), including the health diagnosis of the connected circuit, such as whether the contacts 65 and 66 are operating normally. The state can be recognized.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show another embodiment of the operation state diagnosis apparatus for external control means according to the present invention.
  • 3 is an insulating transformer secondary side
  • 4 is a rectifier circuit
  • 21 and 22 are rectifier circuits 4.
  • Diode, 23 and 24 are capacitors
  • 31a, 31b and 32 are resistors
  • 33a and 33b are diodes
  • 68a, 68b, 68c and 68d are FETs
  • 69c, 69d and 69e 69 f is a diode
  • 70 c, 70 d, 70 e, and 70 f are resistors.
  • the circuit shown in Fig. 3 consists of two FETs 68 c that form the contact point of the first switch circuit 68 to the diodes 21 and 22 and capacitors 23 and 24 connected to form a full-wave rectifier circuit on the secondary side of the isolation transformer.
  • 68d are connected in series in the reverse polarity to operate as a non-polar contact.
  • the gates of FETs 68c and 68d as the first switch circuit that is connected to the output side of diodes 21 and 22 and capacitors 23 and 24 that make up the full-wave rectifier circuit.
  • the second switch circuit is ON (i.e., drive signal 71 is ON)
  • both FETs 68c and 68d are ON. Can be connected without thinking. In this case, if one FET fails in a conductive state, the other FETs can be cut off, so that, for example, when used in applications where cutting is safe, a circuit with higher safety can be made. it can.
  • the circuit in FIG. 4 includes two FETs 68 a and 68 b that are contacts constituting the first switch circuit 68, which are N-type and P-type, and are connected to the secondary side of the isolation transformer 3.
  • N-type and P-type F ET 68 a, 68 b are arranged at half-wave positions in the full-wave rectifier circuit 4 consisting of capacitors 23 and 24, corresponding to the + side and the one side. It has been duplicated so that it operates as a contact only after the is turned on, improving reliability.
  • one end of the secondary side of the isolation transformer 3 is grounded, and the N-type and P-type FETs 68a and 68b that form the first switch circuit are connected to the full-wave rectifier circuit.
  • the gates of the N-type and P-type FETs 68 a and 68 b are connected to the secondary-side ground terminal of the isolation transformer 3. Therefore, in the circuit of Fig. 4, the grounding terminal on the secondary side of the isolation transformer is set to 0V, and charges of opposite polarity are stored in the capacitors 23 and 24, so that the second switch circuit is turned on (that is, the drive signal 71 FET68a and 68b are ON on the + side and one side, so when one transistor fails, either the + side or the one side, that is, N-type or P-type FET You can know if has failed.
  • the operation state diagnosis of the external control means via the transformer that is, the power consumption generated by the operation of the external control means is the current generated on the transformer primary side.
  • accuracy is a problem for measuring the current flowing in the driven body as the external control means.
  • the loss in the insulation transformer 3 occurs as an error with respect to the transmitted energy.
  • accuracy there is no problem as long as the error in signal transmission is less than the allowable error range for the required accuracy. For example, it is usually the case that accuracy of about 0.2% to 0.25% is sufficient. It is also possible to use a transformer.
  • the most serious problem is the change in core loss due to the temperature of the transformer. For example, if this core loss is almost constant with temperature. For example, it is sufficient to make a judgment by taking the measurement results into account, and it is possible to perform measurement with a high degree of accuracy and to transmit analog signals. Therefore, in the present invention, as shown in the core loss characteristics (electrical temperature) in FIG. 5, for example, PC 44 and PC47 of TD K Stock Co., Ltd. Compared to PC44 and PC47, the peak characteristics are inferior to those of PC44 and PC47, but the core loss variation is relatively small over a wide temperature range.
  • the core is also composed of a core material called PC95 made by TDK Corporation. did. In FIG.
  • the horizontal axis is temperature (° C) and the vertical axis is power (P cv unit: kW / cm 3 ).
  • the inventor of the present application has an intermediate tuck in the substantially middle portion of the primary winding of the transformer.
  • a current measuring means is connected to this intermediate tap to measure changes in the primary current caused by the consumption of power supplied to the secondary side.
  • the primary coil is divided into two parts, the first half 1 1 and the second half 13 with the center tap at the center. It was found that a good signal transfer characteristic can be obtained by winding the secondary coil 12 between the first half 1 1 and the second half 13 in FIG.
  • the graph in Fig. 7 (A) shows the experimental results in that case.
  • This graph uses a core material called PC 95 made by TDK Corporation as described above.
  • the primary coil is divided into two parts, the first half 1 1 and the second half 13 with the middle tap as the center.
  • an insulation transformer wound around the secondary coil 12 is used to form a distributor isolation amplifier, and the linearity and temperature drift state are measured. .
  • Fig. 7 (B) The specifications of the insulation transformer used for this measurement are shown in the table shown in Fig. 7 (B). The measurement was performed using a precision resistor of 10 ppm ° C.
  • the horizontal axis is the unit in the output current of Day string Byuta isolation amplifier mA
  • the vertical axis (to 100% 4 to 2 OMA) Full-scale error 0/0 Yes This plots the linear error of the transfer characteristics at each temperature when the transfer characteristic coefficient at 25 ° C is used and the temperature is changed from 140 to 85 ° C.
  • the primary coil is wound continuously in the first half 1 1 and the second half 13 and then the secondary coil When 12 is applied, the linearity is ⁇ 0.05% or less and about ⁇ 0.25% in the environment of 0 to 60 ° C.
  • the insulation transformer is By constructing as described above, it is 0.1% in the environment of natural soil less than 0.01%, 0-85 ° C, 0.1% in the environment of _40-85 ° C and + 0.15%-0.1% It can be seen that good results are obtained for both linearity and temperature drift. By improving the shape and size of the insulation transformer and increasing the number of coils, the temperature characteristics can be improved and further accuracy can be improved. By doing so, it is possible to accurately diagnose the operation state of the external control means with a simple circuit configuration. Industrial applicability
  • the operation status diagnosis of the external control means which has been conventionally forgotten due to the increase in cost, can be made with a simple configuration without increasing the manufacturing cost due to an increase in the number of parts or a complicated circuit configuration. It can be implemented and can be easily applied to circuits where reliability is desired.

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Abstract

簡単な構成で、ＯＮ／ＯＦＦ信号により動作するリレー接点、もしくは半導体で構成したＯＮ／ＯＦＦ手段で構成される外部制御手段の駆動状態や、配線の断線、短絡といった障害発生の信号の伝達と電力の伝達を同一の手段で行えるようにし、部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの増加を防ぐと共に、精度良く信号の伝達、回路の健全性診断を行うため、交番電圧発生手段出力を外部制御手段の駆動信号でＯＮ／ＯＦＦし、絶縁トランス１次側に印加させる第２のスイッチ回路と、絶縁トランス２次側に接続され、第２のスイッチ回路でＯＮ／ＯＦＦされる外部制御手段たる第１のスイッチ回路と、絶縁トランス２次側に接続されて前記第１のスイッチ回路のＯＮ状態で電流が流れる外部制御手段動作状態検出回路と、前記第２のスイッチ回路に接続され、絶縁トランス１次側に流れる電流の測定手段とで外部制御手段の動作状態診断装置を構成した。

Description

明 細 書 外部制御手段の動作状態診断装置 技術分野
本発明は、 外部制御手段の動作状態診断装置に関し、 特に、 プラントや機器類 の制御のために用いる外部制御手段としての、 ONZO F Fの 2値信号により動 作するリレー接点、 もしくは半導体で構成した ONZO F F手段に信号が正確に 伝達されているかの確認と、 回路の配線に断線や短絡が生じていないか、 などの 回路の健全性診断とを行うことができるようにした、 外部制御手段の動作状態診 断装置に関するものである。 背景技術
プラントや機器類の制御に用いられる制御手段として、 ONZO F Fの 2値信 号により動作する外部制御手段としてのリレー接点、 もしくは半導体で構成した ONZO F F手段がある。 このような外部制御手段は、 用途に応じて人体に対す る影響を防止したりノィズなどの影響を避けるため、 プラントや 類に指示を 与える側 （以下指示側と称する） と、 プラントや機器類で測定や駆動または制御 を行う側 （以下プラント側と称する） とを絶縁できるよう、 一般的に、 指示側か らプラント側に送る信号、 プラント側から指示側に送る測定結果の信号などを、 フォトカップラゃ信号絶縁リレー、 絶縁アンプ、 絶縁トランスなどを用いたり、 電力を供給する電源トランスとして絶縁トランスを用いることが行われている。 また計装の世界では、 近年、 出力信号や回路配線の健全性、 すなわち測定や制 御などの手段が指示通り動作している力、 配線に断線や短絡が生じていないか、 などを確認してシステムの信頼性を高めるため、 回路の健全性診断を求める要求 も増大している。
こういった要請に対応し、 前記した、 O N/O F Fの 2値信号により動作する リレー接点、 もしくは半導体で構成した O N/O F F手段などの外部制御手段の 従来の駆動回路例を示したのが、 図 8、 図 9のブロック図である。 この図 8、 図 9において、 外部制御手段 151、 152 (以下、 単に 「接点」 と称することが ある） を駆動制御させる 2値信号 153、 154は、 指示側とプラント側を絶縁 するために用いられる例えばフォト MOSリレー 155、 156などに入力され、 接点 151、 152が駆動される。 なお、 157の破線はフォト MOSリレー 1
55、 156によりプラント側と指示側とを絶縁する絶縁バリアを表し、 この絶 縁バリアは接点 151、 152に送られる信号間も絶縁している。
この図 8の回路では、 外部制御手段たる接点 151、 152を ONZOFFさ せる 2値信号 153、 154は、 単にフォト MOSリレー 155、 156に送ら れているだけで、 フォト MOSリ レー 155、 156、 接点 151、 152など が正常に動作しているか、 回路が断線したり短絡していないか、 などはわからな レ、。
すなわち、 フォト MOSリレー 155、 156、 接点 151、 152などが正 常に動作しているか、 回路が断線したり短絡していないか、 などの回路の健全性 診断を行うためには専用の回路が必要となる。 その場合の一例が図 9のプロック 図である。 前記図 8の回路では、 電源回路 101 a、 101 bは用いられていな かったが、 互いの接点を絶縁しながら健全性診断するためには、 接点の駆動状態 を診断するマイコンなどで構成した診断回路が接点毎に必要であり、 その診断回 路を駆動するため、 電源回路 101 a、 101 bが接点毎に必要となる。 この電 源回路は電源 102 a、 102 b、 ノ レス発生回路 103 a、 103 b、 絶縁ト ランス 104 a、 104 b、整流回路 105 a、 105 b、定電圧回路 106 a、 106 bなどで構成される。
接点 151、 152を ONZOFFさせる 2値信号 153、 154は、 図 8の 場合と同様プラント側と指示側を絶縁するために用いられるフォトカップラ 15 5、 156に入力され、 健全性診断のために設けられて電源回路 101 a、 10 1 bから電力を供給される、 接点信号及び読み返し用の接点状態の駆動状態の監 視回路 158 a、 158 bにより接点を ON^OF Fする信号にされ、 接点 15 1, 152が駆動制御される。 そしてこの監視回路 158 a、 158 bで接点が 指示通り動作しているか、配線に断線や短絡がないかなどの動作状態が診断され、 プラント側から指示側へ送る読み返し信号としてフォトカップラ 159 a、 15 9 bから出力される。
しかしながら図 9の回路は、 接点 1 5 1、 1 5 2のそれぞれに対応して絶縁電 源 1 0 1 a、 1 0 1 b , 外部制御手段駆動信号及び外部制御手段の駆動状態の監 視回路 1 5 8 a、 1 5 8 bがプラント側に設けられ、 非常に高価な回路となるた め、 実際に使っている例は非常に特殊な用途に限られる。
以上がプラントや機器類の制御のために用いる O NZO F Fの 2値信号により 動作するリレー接点、 もしくは半導体で構成した外部制御手段を、 O NZO F F させる信号が外部制御手段に正確に伝達されているか、 外部制御手段が正常に動 作している力、 回路の配線に断線や短絡が生じていないか、 などの回路の健全性 診断と駆動とを行う従来回路であるが、 この従来の外部制御手段の動作状態診断 装置の回路構成では、 健全性診断を行う場合に下記のような問題があった。
A. 接点の O NZO F Fの信号の伝達回路とは別に、 健全性診断のために電 源や健全性診断回路を追加する必要があり、 部品点数が増えると共に回路構成が 複雑ィヒし、 製造コストが増加する。
B . 図 9のように接点が複数あって個別に絶縁する場合、 健全性診断回路を 接点毎に設けると共に、 接点が離れて設置されている場合は健全性診断回路毎に 高価な絶縁電源を設置せねばならず、 さらにコストが増加する。
C . そのため、 高価な絶縁電源を複数の接点に対して共用した場合、 接点同 士が離れて設置されている場合は信号ケーブルの長短により生じる電圧降下によ る電位差が生じ、 システムに大きな影響を与えるから、 基本的に近くの場所で評 価する必要が出る
なお、 電線の断線を検出する技術については、 例えば特許文献 1 (特開 2 0 0 6— 0 2 3 1 0 5号公報） に電線にパルス信号を印加し、 そのとき電線に流れる 電流を測定して電流波形を参照用の電流波形と比較し、 その波形差から断線を検 出するようにした電線の断線検出方法が示され、 特許文献 2 (特開 2 0 0 4— 1 9 8 3 0 2号公報） には、 断線を検知する信号線にチェック用パルス信号をイン ピーダンス素子を介して印加し、 信号線から得られる信号とチェック用パルス信 号とを比較して、 信号線の断線を判定するようにした断線検知回路が示されてい る。 また電気回路の診断については、 例えば特許文献 3 (特開平 8 _ 0 0 5 7 0 8 号公報） に、 測定記録の管理を容易にして回路診断を行う際の作業効率を向上さ せ、 さらに人為的な誤りが介入する余地を小さくするため、 診断対象となる電気 機器に組み込まれた不揮発性メモリに書き込み保存した電気機器の特性の測定結 果、 および測定に関連する情報、 あるいは電気機器の特性の測定結果または測定 に関連する情報を読み出し、 電気機器について得られた最新の測定結果や測定に 関連する情報と比較することで、 電気機器の状態を診断するようにした電気回路 診断方法およびその方法に使用する電気回路診断装置が示されている。
しかしながらこれら特許文献 1、 特許文献 2に示された技術は の断線検出 に関するものではあるが、 パルス信号の印加手段や参照用電流波形の記憶装置な どが必要であり、 特許文献 3に示された、 電気回路診断装置は電気機器の特性の 測定結果、 および測定に関連する情報を記憶したメモリが必要であると共に、 回 路の特性測定と状態診断のための比較手段などが必要で複雑な構成であり、 前記 した A〜Cに示したような問題点の解決方法とはならない。 発明の開示
そのため本発明においては、 簡単な構成で、 外部制御手段の動作状態や、 配線 の断線、 短絡といった障害発生の信号の伝達と電力の伝達を同一の手段で行える ようにし、 部品点数の増加や回路構成の複雑ィ匕などによる製造コストの増加を防 ぐと共に、 精度良く信号の伝達、 回路の健全性診断を行うことができる、 外部制 御手段の動作状態診断装置を提供することが課題である。
上記課題を解決するため本発明になる外部制御手段の動作状態診断装置は、 絶縁手段を介して伝達される O NZO F F信号により動作するリレー接点、 も しくは半導体で構成した ONZO F F手段で構成される外部制御手段の動作状態 診断装置であって、
パルス電圧及ぴ交流を含む交番電圧発生手段と、 該交番電圧発生手段出力が 1 次側に、 前記外部制御手段を構成する第 1のスィツチ回路が 2次側に接続された 前記絶縁手段としての絶縁トランスと、 該絶縁トランス 1次側に設けた中間タッ プに接続されて前記 O NZO F F信号により動作し、 前記交番電圧発生手段の出 力を、 前記第 1のスィッチ回路が ONZO F Fする電圧とする第 2のスィッチ回 路と、 前記絶縁トランス 2次側に接続されて前記第 1のスィツチ回路の O N状態 で電流が流れる外部制御手段動作状態検出回路と、 前記第 2のスィツチ回路に接 続され、 前記絶縁トランス 1次側に流れる電流の測定手段とからなり、
前記電流測定手段が測定した、 前記外部制御手段動作状態検出回路に流れる電 流により変化する絶縁トランス 1次側電流により、 前記絶縁トランス 2次側に接 続された前記外部制御手段の動作状態を診断することを特徴とする。
このように ONノ O F F信号により動作する第 2のスィツチ回路により、 絶縁 トランスを介して 1次側から送られる電力が 2次側に接続された外部制御手段を 構成する第 1のスィツチ回路を ON/O F Fさせると共に、 外部制御手段動作状 態検出回路によって消費されることで生じる 1次側電流の変ィ匕を測定し、 それに よつて外部制御手段の動作状態診断を行うことで、 第 1のスイツチ回路が断線し た場合は外部制御手段動作状態検出回路に電流が流れず、 短絡した場合は通常よ り大きな電流が流れて絶縁トランス 1次側電流もそれに応じて変化し、 外部制御 手段を構成する第 1のスィッチ回路の O NZO F F状態、 断線、 短絡を推定する ことができる。 従って、 従来装置のように外部制御手段毎に電源や絶縁手段、 外 部制御手段の駆動状態の監視回路などを設ける必要が無 非常に簡単な構成で、 部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コストの增加を防ぐと共に、 精度良く外部制御手段の動作状態の健全性診断を行うことができる、 外部制御手 段の動作状態診断装置とすることができる。
そして、 前記第 2のスィッチ回路は前記絶縁トランス 1次側に印加させる前記 交番電圧発生手段出力の振幅を、 前記第 1のスィツチ回路を ONさせる第 1の電 圧と O F Fさせる第 2の に切り換える機能を有することで、 前記した外部制 御手段たる第 1のスィッチ回路を ONZO F Fすると共に、 外部制御手段 （第 1 のスィッチ回路） の回路における断線、 短絡も検出できるようにすることができ る。
また、 前記第 1のスィツチ回路と外部制御手段の動作状態検出回路を 2重化し て設けることで、 例えば切断するのが安全な方向の用途に使うときに、 一の第 1 のスィツチ回路が故障しても他の第 1のスィツチ回路を遮断すれば、 安全 14をよ り高めた回路とすることができる。
さらに、 前記絶縁トランス 2次側の一端を接地し、 前記第 1のスィッチ回路を N型と P型トランジスタで構成して前記絶縁トランス 2次側に接続した全波整流 回路における半波別の位置にそれぞれ設け、 前記 N型と P型トランジスタにおけ る互いの駆動信号端を前記接地端に接続したことで、 一のトランジスタが故障し たときに、 +側と一側のどちらが故障したかを知ることができる。
以上記載のごとく本発明になる外部制御手段の動作状態診断装置は、 従来装置 のように被駆動体毎に電源や絶縁手段、 外部制御手段の駆動状態の監視回路を設 ける必要が無く、 非常に簡単な構成で、 部品点数の増加や回路構成の複雑化など による製造コストの增加を防ぐと共に、 精度良く外部制御手段状態の健全性診断 を行うことができる、 外部制御手段の動作状態診断装置とすることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、本発明により、 ON/O F Fの 2値信号により動作するリレー接点、 もしくは半導体で構成した O Nノ O F F手段などの外部制御手段 （接点） を駆動 する回路のブロック図である。
第 2図は、 本発明により、 ONZO F Fの 2値外部制御手段信号により動作す るリレー接点、 もしくは半導体で構成した ONZO F F手段などの外部制御手段
(接点） を駆動する具体的回路構成である。
第 3図は、 本発明の他の実施例に係る図 2の 6 8に対応する外部制御手段の動 作状態検出回路である。
第 4図は、 本発明の他の実施例に係る図 2の 6 8に対応する外部制御手段の動 作状態検出回路である。
第 5図は、 本発明に用いるトランスのコア材料における温度によるコアロスの 特性 （電力 Z温度） を示したグラフ図である。
第 6図は、 本発明に用いるトランスのコアへの 1次コイルと 2次コイルの卷回 方法を模式的に示した図である。
第 7図は、 本発明に用いるトランスのコアへのコイルの卷回方法による各温度 における信号 （2 5 °Cにおける伝達特性係数を用レ、、 温度を一 4 0〜十 8 5 °Cに 変化させたときの各温度における伝達特性の直線誤差） 伝達特性の違いの実験結 果を示したグラフ （A) と、 その実験に用いたトランスの諸元を示した表図 （B) である。
第 8図は、 ONZOFFの 2値信号を供給されて外部制御手段（接点） 151、 152を駆動制御させる場合の従来回路のブロック図である。
第 9図は、 ONZOFFの 2値信号を供給されて外部制御手段（接点） 151、 152を駆動制御させる場合の従来回路のブロック図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。 但し この実施例に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対的配置等は 特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、 単なる説明例に過ぎない。
図 1、図 2は、本発明になる外部制御手段の動作状態診断装置のプロック図（図 1) と詳細回路例（図 2) である。 この図 1、 図 2に示した回路では、前記図 8、 図 9で説明したブラントゃ機器類の制御のために用いる外部制御手段としてのリ レー接点、 もしくは半導体で構成した ONZOFF手段を ONZOFFさせる信 号を電力の伝達手段により伝達し、 かつ、 そめ信号が外部制御手段に正確に伝達 されて外部制御手段が動作しているか、 回路の配線に断線や短絡が生じていない 力 \ などの回路の健全性診断をも同時に行えるようにしたものである。
この図 1、 図 2において、 1は電源、 2はパルス発生回路、 3 a、 3 bは絶縁 トランス、 21、 22はダイオード、 23、 24はコンデンサ、 30は抵抗、 7 は指示側とプラント側、 及び複数の外部制御手段 65、 65 (以下、 単に 「接点」 と称することがある） を絶縁する絶縁バリア、 25、 26は絶縁トランス 3の 1 次側電流測定用の抵抗とコンデンサ、 65、 66は ONZOFFの 2値信号によ り動作する外部制御手段としてのリレー接点、 もしくは半導体で構成した ONZ OFF手段、 67 a、 67 bは FET (図 2における 73、 74) などを用いた 第 2のスィッチ回路、 68 a、 68 bは FET (図 2における 68) などを用い た第 1のスィツチ回路、 69 a、 69 bはダイォード、 70 a、 70 bは抵抗、 7 1 a、 7 l bは接点 65、 66を ONZO F Fさせる駆動信号、 72 a、 72 bは絶縁トランス 3 a、 3 bの 1次側電流（読み返し信号）、 図 2の 73、 74は 絶縁トランス 3の 2次側に接点 65、 66を ONさせる ¾j£と OFFさせる微小 電圧を印加するための FET、 75は抵抗、 76、 77は絶縁トランス 3の 1次 側卷線の両端に交互に ONZOF Fのパルスを印加するための FETである。 この図 1における外部制御手段たる接点 65、 66は、 ONZOFF 2値の駆 動信号 7 1 a、 7 1 bにより切り替えられるわけであるが、 その 2値の駆動信号 7 1 a、 7 1 bは、 FET 73、 74 (図 2参照） などを用いた第 2のスィッチ 回路 6 7 a、 67 bに入力される。 そしてこの第 2のスィッチ回路 6 7 a、 6 7 bは、 この駆動信号 7 1 a、 7 1 bにより ONZOFFされて、 ONの場合は絶 縁トランス 3 a、 3 bの 1次側に印加される電圧を高く、 OFFの場合は低くな るよう構成されており、 絶縁トランス 3 a、 3 bからの 2次側出力は、 それに伴 つて O Nの場合は高レ、電圧が、 OFFの場合は低!/、電圧が出力される。
そして、 その高い電圧、 低い電圧により第 1のスィッチ回路 68 a、 68 bが ONZOFFされ、それによつて外部制御手段たる接点 65、 66が駆動される。 なお、 69 a、 6 9 bのダイオードと 70 a、 70 bの抵抗は、 この図 1の回路 で実際に接点 65、 66が ONになっているかどうかを確認するための電流を流 すための外部制御手段動作状態検出回路で、 接点 65、 66が ONになっている 場合はこのダイオード 69 a、 69 bと抵抗 70 a 70 bを経由して電流が流れ、 OFFの場合は流れない。
そのため、 接点 65、 66が ONになってダイオード 69 a、 69 bと抵抗 7 0 a 70 bを経由して電流が流れると、 絶縁トランス 3 a、 3 bの 1次側にその 電流に対応した電流が流れるから、 それを読み返し信号 72 a、 72 bとして図 示していない電流測定装置で測定することで 2次側に流れる電流が判明し、 それ によってプラントや機器類の制御のために用いる外部制御手段たる接点を ONZ OFFさせる信号が、 外部制御手段に正確に伝達されている力 \ 回路の配線に断 線や短絡が生じていないか、 などの回路の健全性診断を行うことができる。 すなわち本発明になる外部制御手段の動作状態診断装置は、 接点 65、 66を ONさせたとき、 ダイオード 69 a、 6 9 bと抵抗 70 a、 70 bを流れる電流 により電力が消費され、 それに対応した電流が絶縁トランス 3の 1次側に流れる のを測定することで、 外部制御手段の接点 65、 66に流れる、 または消費され る電流を推定するもので、 それによつて第 1のスィッチ回路 68 a、 68 bが断 線した場合は外部制御手段動作状態検出回路に電流が流れず、 短絡した場合は通 常より大きな電流が流れて絶縁トランス 3の 1次側電流もそれに応じて変化し、 外部制御手段としての接点 65、 66の ON/OFF状態、 断線、 短絡を推定す ることができ、 他の絶縁手段を用いることなく、 接続された対象の健全性診断を 含む状態を認識することができる。
次に図 2の詳細回路例を説明すると、 絶縁トランス 3の 2次側には、 全波整流 回路を構成するようダイオード 21、 22、 コンデンサ 23、 24が接続され、 その出力側に接続された接点を構成する第 1のスィツチ回路としての FET68 のゲートに、 抵抗 30から ¾Ηが供給されるようにされている。 また、 絶縁トラ ンス 3の 1次側は、 電源 1からの電力で動作するパルス発生回路 2からのパルス が、 電源 Vc cから電力を供給されている FET76、 77に入力され、 それぞ れの FETが ONになることで電圧 Vcじが、 絶縁トランス 3の 1次側卷線の両 端に交互に印加される。
一方、 図 1で 67として示した第 2のスィッチ回路は、 図 2においては FET 73、 74で構成され、 ONZOFFの駆動信号 71がそれぞれのゲートに入力 されることで ONZOFFされる。 そして、 ONの場合は絶縁トランス 3の 1次 側中間タップからの電流は抵抗 25だけを経由して流れ、 OFFの場合はそれに 加えて抵抗 75も経由するため、 ONの場合は絶縁トランス 3の 1次側に高い電 圧が、 OFFの場合は低い電圧が印加されることになる。
そして第 2のスィッチ回路が ON (すなわち駆動信号 71が ON) の場合、 絶 縁トランス 3の 2次側では、 パルス発生回路 2からの電圧が昇圧されて整流回路 を構成するダイオード 21、 22で整流され、 コンデンサ 23、 24で平滑化さ れて抵抗 30の存在で第 1のスィッチ回路たる FET 68が ONになる。 この第 1のスィッチ回路たる FET68は、図 1における接点 65、 66を兼ねており、 この第 1のスィッチ回路が ONになることでダイオード 69 a、 69 bと抵抗 7 0 a、 70 を電流が流れ、 その電流に対応した電流が絶縁トランス 3の 1次側 に流れる。 そのため、 その 1次側の電流信号 72を図示していない電流測定装置 で測定することで、 接点 65、 66が正常に動作しているかなど、 接続された対 象の回路の健全性診断を含む状態を認識することができる。
図 3、 図 4は本発明になる外部制御手段の動作状態診断装置の他の実施例であ る。 図中、 前記図 2と同様な構成要素には同一番号が付してあるが簡単に説明す ると、 3は絶縁トランス 2次側、 4は整流回路、 21、 22は整流回路 4を構成 するダイオード、 23、 24は同じくコンデンサ、 31 a、 31 b、 32は抵抗、 33 a、 33 bはダイオード、 68 a、 68 b、 68 c、 68 dは FET、 69 c、 69 d、 69 e、 69 f はダイォード、 70 c、 70 d、 70 e、 70 f は 抵抗である。
まず図 3の回路は、 絶縁トランス 2次側に全波整流回路を構成するよう接続し たダイオード 21、 22、 コンデンサ 23、 24に、 第 1のスィッチ回路 68を 構成する接点たる 2つの FET68 c、 68 dを逆方向の極性に直列接続し、 無 極性の接点として動作するようにしたものである。 すなわち、 全波整流回路を構 成するダイオード 21、 22、 コンデンサ 23、 24の出力側に接続された、 接 点を構成する第 1のスィッチ回路としての FET 68 c、 68 dのゲートに共通 に 2次側電圧を印加し、 それによつて第 2のスィッチ回路が ON (すなわち駆動 信号 71が ON) の場合、 両方の FET68 c、 68 dが ONとなるから、 この 接点によって動作する手段は極性を考えずに接続することができる。 この場合、 一の FETが導通状態で故障した場合、 他の FETを遮断することで、 例えば切 断するのが安全な方向の用途に使うときに、 安全性をより高めた回路とすること ができる。
また図 4の回路は、 第 1のスィツチ回路 68を構成する接点たる 2つの FET 68 a、 68 bを N型、 P型で構成し、 絶縁トランス 3の 2次側に接続したダイ オード 21、 22、 コンデンサ 23、 24で構成される全波整流回路 4における 半波別の位置に、 +側と一側に対応させて N型、 P型の F ET 68 a、 68 bを 配し、 両者が ONして始めて接点として動作するよう 2重化して信頼性を高めた ものである。 この回路においては、 絶縁トランス 3の 2次側の一端を接地し、 第 1のスィッチ回路を構成する N型と P型の FET 68 a、 68 bを全波整流回路 における半波別の位置にそれぞれ設け、 前記 N型と P型の F E T 68 a、 68 b における互いのゲートを絶縁トランス 3の 2次側の接地端に接続してある。 そのためこの図 4の回路では、 絶縁トランス 2次側の接地端を 0Vとしてコン デンサ 23、 24には逆極性の電荷が蓄えられ、 それによつて第 2のスィッチ回 路が ON (すなわち駆動信号 71が ON) の場合、 FET68 a、 68 bが +側 と一側で ONとなるから、 一のトランジスタが故障したとき、 +側と一側、 すな わち N型、 P型のどちらの F E Tが故障したかを知ることができる。
なお、 このように定電圧回路を設けない電源を用い、 トランスを介して外部制 ^手段の動作状態診断、 すなわち外部制御手段の動作で生じる電力の消費がトラ ンス 1次側に発生させる電流の変化を測定し、 それによつて外部制御手段の状態 を推定する場合、 外部制御手段たる被駆動体に流れた電流計測のためには精度が 問題となる。 特にこの回路方式の^、 伝達されるエネルギに対して絶縁トラン ス 3で損失されるロスが誤差として発生する。 しかしながらこういった信号の伝 達における誤差が、 要求された精度に許容される誤差範囲以下であれば問題はな いから、 例えば 0. 2%から 0. 25%程度の精度で良い場合は通常のトランス を用いることも可能である。
また、 それ以上の精度、 例えば 0. 1%以下の精度が要求される場合、 最も問 題となるのはトランスの温度によるコアロス変化であるが、 例えばこのコアロス が温度に対してほぼ一定であれば測定結果をその分加味して判断すればよく、 精 度を保つた測定やアナ口グ信号の伝達が可能となる。そのため本発明におレ、ては、 図 5に温度におけるコアロスの特性 （電カ 温度） を示したように、 例えば TD K株式会ネ±¾の P C 44、 PC47といった通常 100 °C前後にピーク特性を持 つコア材料に対し、 ピーク特性はこの PC44、 PC47より劣るが、 広い温度 範囲でコアロス変動が比較的少ない、 やはり TDK株式会社製の PC 95と称す るコァ材料を用いてトランスを構成した。なお、この図 5におレ、て横軸は温度 (°C)， 縦軸は電力 （P c v単位： kW/cm3) である。 このようにすることで、 簡単 な回路構成で、 精度良く外部制御手段の動作状態診断装置を提供することができ る。
さらに本願発明者は、 このトランスの 1次側卷線における略中間部に中間タッ プを設け、 電流測定手段をこの中間タップに接続して、 2次側に供給する電力が 消費されることで生じる 1次側電流の変化を測定するようにしたが、 これら 1次 側のコイルと 2次側のコイルを図 6に示した模式図のように、 1次側コイルを中 間タップを中心に前半 1 1と後半 13の 2つに分け、 前記した PC 95で形成し たコア 10に前半 1 1と後半 13のコイルで 2次側コイル 12を挟むようにして 卷回することで、 良好な信号伝達特性が得られることを見いだした。
その場合の実験結果を示したのが図 7 (A) のグラフである。 このグラフは上 記したように TDK株式会社製の PC 95と称するコア材料を用い、 図 6に示し たように 1次側コイルを中間タップを中心に前半 1 1と後半 13の 2つに分けて、 前半 1 1と後半 13のコイルで 2次側コイル 12を挟むようにして卷回した絶縁 トランスを用い、 ディストリビュータアイソレーションアンプを構成して、 直線 性と温度ドリフ卜の状態を計測したものである。
なお、 この計測に用いた絶縁トランスの諸元は図 7 (B) に示した表の通りで あり、 計測は、 10 p pmZ°Cの精密抵抗を用いて実施した。 図 7 (A) のダラ フは、 横軸がデイストリビュータアイソレーションアンプの出力電流値で単位が mA、 縦軸がフルスケール誤差0 /0 (4〜2 OmAを 100%とする） であり、 2 5 °Cにおける伝達特性係数を用レ、、 温度を一 40〜十 85°Cに変化させたときの 各温度における伝達特性の直線誤差をプロットしたものである。
従来用いられていた、 例えば TDK株式会ネ ± の PC 44、 PC 47と称する コア材料を用い、 1次側コイルを前半 1 1と後半 13とも連続して卷回し、 その 上に 2次側コイル 12を卷いた場合は、 直線性 ±0. 05%以下、 0〜60°Cの 環境で ±0. 25%程度であるが、 この図 7 (A) のグラフからわかるとおり、 絶縁トランスを上記したように構成することで、 性土 0. 01 %以下、 0〜 85 °Cの環境で士 0. 1 %、 _ 40〜 85 °Cの環境で + 0. 15 % ー 0. 1% と、 直線性、 温度ドリフト共に良好な結果が得られることがわかる。 なお、 絶縁 トランスの形状や大きさを工夫し、 コイル卷き数を増加させるなどにより、 温度 特性の向上を始め、 さらなる高精度化が可能と考えられる。 このようにすること で、 簡単な回路構成で、 精度良く外部制御手段の動作状態診断を行うことができ る。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 従来はコスト増加で見送られていた外部制御手段の動作状態 診断を、 簡単な構成で、 部品点数の増加や回路構成の複雑化などによる製造コス トの增加を招くことなく実施でき、 信頼性の確保が望まれる回路に容易に適用す ることができる。

Claims

1 . 絶縁手段を介して伝達される ONZO F F信号により動作するリレー接点、 もしくは半導体で構成した ON/O F F手段で構成される外部制御手段の動作状 態診断装置であって、
パルス電圧及び交流を含む交番電圧発生手段と、 該交番電圧発生手段出力が 1 請
次側に、 前記外部制御手段を構成する第 1のスィツチ回路が 2次側に接続された 前記絶縁手段としての絶縁トランスと、 該絶縁トランス 1次側に設けた中間タッ プに接続されて前記 ONZO F F信号により動作し、 前記交番電圧発生手段の出 力を、 前記第 1のスィツチ回路が ON/O F Fする電圧とする第 2のスィツチ回 路と、 前記絶縁トランス 2次側に接続されて前記第 1のスィツチ回路の ON状態 囲
で電流が流れる外部制御手段動作状態検出回路と、 前記第 2のスィツチ回路に接 続され、 前記絶縁トランス 1次側に流れる電流の測定手段とからなり、
前記電流測定手段が測定した、 前記外部制御手段動作状態検出回路に流れる電 流により変化する絶縁トランス 1次側電流により、 前記絶縁トランス 2次側に接 続された前記外部制御手段の動作状態を診断することを特徴とする外部制御手段 の動作状態診断装置。
2. 前記第 2のスィツチ回路は前記絶縁トランス 1次側に印加させる前記交番 電圧発生手段出力の振幅を、 前記第 1のスィッチ回路を ONさせる第 1の ¾jEと O F Fさせる第 2の ¾Ηに切り換える機能を有することを特徴とする請求項 1に 記載した外部制御手段の動作状態診断装置。
3 . 前記第 1のスィツチ回路と外部制御手段の動作状態検出回路を 2重化して 設けたことを特徴とする請求項 1または 2に記載した外部制御手段の動作状態診 断装置。
4 . 前記絶縁トランス 2次側の一端を接地し、 前記第 1のスィッチ回路を Ν型 と Ρ型トランジスタで構成して前記絶縁トランス 2次側に接続した全波整流回路 における半波別の位置にそれぞれ設け、 前記 Ν型と Ρ型トランジスタにおける互 いの駆動信号端を前記接地端に接続したことを特徴とする請求項 3に記載した外 部制御手段の動作状態診断装置。
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