JPH08327574A - 流体システムにおける粒子検出及び破壊 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、現場で容易にプログラム可能
であり、電気的応力、及び粒子焼き払い時の電磁妨害放
射を低減する、流体システムの粒子検出装置及び方法を
提供することである。 【解決手段】流体システム中に位置決めされ、システム
中の粒子により橋渡しされるように、電気的接触子を有
する検出器と、前記接触子を橋渡しする粒子の存在を検
出するために、前記検出器に結合される手段と、電気エ
ネルギーを蓄積するための第１のエネルギー蓄積手段
と、先ず、前記検出器での粒子の検出に基づいて、前記
第１の蓄積手段に電気エネルギーの予め選択されたレベ
ルを蓄積し、次に、前記接触子を橋渡しする前記検出手
段により検出された粒子を焼き払うために、前記接触子
を横切って、前記検出器へと前記エネルギーの予め選択
されたレベルを放電するために、前記検出手段に応答す
る制御手段とからなる装置により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体システムにお
ける微粒子異物の懸架を検出するための、一般に「チッ
プ検出器」と呼ばれる装置に関する。更に詳細には、粒
子が比較的小さな寸法である場合、「毛羽燃焼」と呼ば
れる、かかる粒子を検出し、且つかかる粒子を破壊する
ための装置、及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】慣用的な異物監視、及び検出システムに
は、監視及び検出回路に、ケーブルにより接続された１
つ以上のチップ検出器が含まれる。検出器は、流体中に
配置された電気的接触子、及び流体中に懸架された強磁
性粒子を、検出器の接触子を橋渡しする位置へと引き寄
せるための磁石を有する。粒子が、検出器の接触子を橋
渡しする場合、相互接続ケーブルを介する電流が、警告
ランプを点灯させる。記載される特性の粒子検出システ
ムは、航空機潤滑油システムを監視する際に特に有用で
あり、検出器は、潤滑される構成要素に配置され、警告
ランプは、操縦又は保守パネルに配置される。検出器に
おけるチップの存在が、システム構成要素の悪化を指示
し、航空機の即座の着陸、及び保守を要求する。

【０００３】本出願人に譲渡された米国特許第4,070,66
0 号は、通常動作時に、検出器接触子を横切るコンデン
サに蓄積されたエネルギーを放電することにより、検出
器から小さな粒子を除去する付加的な能力を備える、記
載される特性の粒子検出システムを開示している。粒
子、又は「毛羽」が、十分に小さな寸法である場合、検
出器接触子を横切って放電される電気的エネルギーは、
その粒子を効果的に焼き払うことになる。上記特許に開
示される変形例は、異なる寸法、及びエネルギー蓄積能
力のコンデンサ、及び順に、コンデンサにチップ検出器
を選択的に接続する操作者スイッチの提供を意図してい
る。このようにして、操作者は、粒子を焼き払うのに必
要なエネルギー量との相関により、検出されている粒子
寸法についての情報を得ることができる。検出された粒
子が、焼き払い不可能な寸法であるならば、即座の着
陸、及び保守が要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】記載される特性の粒子
検出システムは、十分に市販品としての受容と成功に恵
まれたが、更なる改善が依然として望まれている。例え
ば、検出器間隙における粒子、又はチップの検出に基づ
いて、焼き払い操作を自動的にすることが提案されてい
る。しかし、かかる自動焼き払い能力を実施するシステ
ムは、静的な、すなわち柔軟性のないシステムであり、
システム立上げ時、又は実際の動作時のどちらかで、現
場において容易には適応できず、すなわちプログラム不
可能である。慣用的なチップ検出器、及び焼き払いシス
テムが遭遇する別の問題は、システム構成要素にかかる
高い電気的応力、及び非常に短時間にわたって、高電流
での、蓄積された焼き払いエネルギーの急速放電に起因
した、電磁妨害放射にある。電磁妨害放射は、航空機用
途において、特に害を及ぼす可能性がある。

【０００５】従って、本発明の一般的な目的は、上記の
従来技術のシステムにおける、１つ以上の欠点を克服す
る、流体システムにおける粒子を監視する装置、及び方
法を提供することである。本発明の他の、及び更に特定
の目的は、小型寸法であり、従って、利用可能なスペー
スが不足している、航空機用途に容易に使用可能であ
り、以前に提案された同様のシステムと比較して、低減
された消費電力で動作する、記載される特性の粒子検出
装置を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、１つ又は複数のチッ
プ検出器と関連して使用可能であり、異なる検出器に異
なる焼き払いエネルギーを印加するために、立上げ、又
は通常操作時に、現場で容易にプログラム可能である、
記載される特性の粒子検出装置、及び方法を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、システム構成要素にお
いて、低減された電気的応力、及び粒子焼き払い動作時
に、低減された電磁妨害放射を示す、記載される特性の
粒子検出装置、及び方法を提供することである。本発明
の更なる目的は、粒子検出器が、システム電子装置での
電力損失の場合に、操縦又は保守パネルにおいて、粒子
指示器に直接接続される、危険防止動作モードを備え
る、記載される特性の粒子検出システムを提供すること
である。本発明の更に他の目的は、接地された、又は未
接地のどちらかの粒子検出器と関連して使用可能であ
る、対象とする特性の装置、及び方法を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による流体システ
ムにおける粒子を監視する装置には、流体中に位置決め
され、流体中に懸架される粒子によって橋渡しされるよ
うな、電気的接触子を有する少なくとも１つの検出器が
含まれる。電子制御システムには、検出器接触子を橋渡
しする粒子の存在を検出するための、検出器に結合され
る回路、及び検出器における粒子を焼き払うために、電
気的エネルギーを蓄積する１つ以上のコンデンサが含ま
れる。本発明の第１の重要な特徴によれば、制御回路に
は、粒子が検出された検出器と関連した所定レベルに、
蓄積コンデンサを充電し、次に、検出器接触子を橋渡し
する粒子を焼き払うために、検出器接触子を横切って、
検出器へとコンデンサを放電させる設備が含まれる。制
御回路は、充電動作モード時に、エネルギー蓄積コンデ
ンサに蓄積された、エネルギーレベルを監視して、所望
の予め選択されたエネルギーレベルに達した場合に、充
電動作モードを終了させる。このようにして、焼き払い
エネルギーが、各検出器チャンネルに対して独立に予め
選択され、又はプログラムされ、それにより異なる検出
器動作特性、異なる相互接続ケーブル長、等に適応可能
となる。

【０００８】本発明の好適な実施例において、焼き払い
コンデンサに蓄積される電荷は、充電動作モード時に、
直流−直流変換器により増大、すなわち昇圧される。こ
の変換器には、インダクタ、及び該インダクタを介して
電流を引き出し、それにより制御パルスシーケンスのあ
る極性の半周期に、インダクタに電磁エネルギーを蓄積
し、次に逆極性のパルス化制御信号の半周期に、インダ
クタに蓄積されたエネルギーを、電荷蓄積コンデンサへ
と放電するために、制御マイクロプロセッサからのパル
ス化制御信号に応答する、電子スイッチが含まれる。蓄
積エネルギーの歩進増加分は、連続して監視され、蓄積
エネルギーが所望レベルに達した場合に、終了される。
このようにして、焼き払いエネルギーは、各検出器チャ
ンネルに対して、密接に制御される。

【０００９】本発明の他の特徴とは別個に、又はそれら
と組み合わせて使用可能である、本発明の別の特徴によ
れば、電荷蓄積コンデンサ、又は幾つかのコンデンサ
は、インダクタを介して、チップ検出器へと放電するよ
うに接続される。このインダクタは、パルス化放電の期
間を増大し、放電ピーク振幅を低減するが、全体の放電
エネルギーに影響を与えないことにより、放電電流パル
スの形状を制御する。このようにして、放電エネルギー
をチップ検出器に印加する、スイッチにおける電気的応
力が大幅に低減されて、電磁放射線の放出が低減、又は
排除される。焼き払いエネルギー放電経路に、インダク
タを設けるこの特徴は、現存の粒子検出システムにおけ
る改造により、容易に実施可能である。

【００１０】やはり、本発明の他の特徴と組み合わせ
て、又はそれらとは別個のどちらかで使用可能である、
本発明の更なる特徴は、チップ検出器への、及びチップ
検出器からの接続は、未接地の差動接続の手段によると
いう事実にある。すなわち、焼き払いエネルギー蓄積コ
ンデンサバンクは、それぞれのチップ検出器接触子に接
続された導体に、それぞれの電子スイッチを介して接続
される、放電及びリターン線を有する。差動増幅器が、
検出器接触子を横切る粒子の存在を検出するために、か
かる導体に接続される入力を有する。差動増幅器は又、
チップ検出器に、及びチップ検出器から、導体を介して
流れる電流の関数として、チップ検出器に接続された導
体の連続性を監視するために使用される。各チップ検出
器チャンネルにおける電子スイッチが、粒子検出、及び
連続性監視動作モードに対して、差動増幅器の入力イン
ピーダンス特性を変化させるために、制御マイクロプロ
セッサからの制御信号に応答する。このようにして、本
発明の検出、及び焼き払い回路は、接地された、又は未
接地のどちらかのチップ検出器と関連して、使用可能で
ある。

【００１１】単独で、又は他の特徴と組み合わせて使用
可能である、本発明の更に他の特徴によれば、リレー
が、焼き払いコンデンサバンクの差動出力、及び差動増
幅器の入力に、又はチップ検出指示器に直接、チップ検
出器導体を交互に接続する、接触子を有する。リレー
は、システム電源により電源供給され、そのためシステ
ム電源故障の場合に、チップ検出器が、操縦又は保守パ
ネルにおけるランプ、又は他の指示器に直接接続され、
従って、システム故障の場合における従来技術のよう
に、機能することができる。本発明の好適な実施例にお
ける制御マイクロプロセッサは、保守、又は立上げ目的
のために、制御電子装置に接続され得る、デジタル入力
／出力ポートを有する。制御電子装置は、入力／出力ポ
ートを介する解析のためにダウンロード可能である、プ
ログラム情報、及び動作時に得られるイベント情報を格
納するために、不揮発性メモリを含むことも可能であ
る。制御電子装置の各種機能は、検出器におけるチップ
検出に依存した保守目的のために、入力／出力ポートを
介して、操作者により付勢され得る。

【００１２】本発明の追加の目的、特徴、及び利点と共
に、本発明は、以下の説明、特許請求の範囲、及び添付
図面により最良に理解されるであろう。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の目下のところ好
適な実施例による、航空機潤滑油システムにおける粒子
を監視するための装置１０を示す。通常は直流２８ボル
トである、航空機電力が、ＥＭＩフィルタ１２を介し
て、電源１４、及び可変電圧直流−直流変換器１６に供
給される。電源１４は、システム回路の残りに電力を供
給する。可変電圧直流−直流変換器の出力は、一対の並
列な電荷蓄積コンデンサ２０、２２からなる、コンデン
サバンク１８に接続される。コンデンサ２０、２２の放
電側は、インダクタ２４を介して、電力スイッチ２６の
バンクの電力入力に接続され、コンデンサ２０、２２の
リターン側は、電力スイッチ２６に直接接続される。電
力スイッチ２６は又、制御マイクロプロセッサ２８か
ら、スイッチ制御入力を受信する。

【００１４】電力スイッチ２６は、異物監視システムに
おけるチップ検出器の数に対応する、多数の並列差動出
力チャンネルを有する。ヘリコプター潤滑油異物監視用
途に対して、図面に示される特定例において、監視、及
び制御されるべき５個のチップ検出器３０ａ−３０ｅ
（図１、及び図９）がある。各電力スイッチ２６ａ−２
６ｅ（図４）の出力は、一連の結合リレー３２の対応す
るチャンネルに接続される、一対の差動出力線からな
る。各リレーチャンネルは、ツイストペア導線３４ａ、
３４ｂにより、遠隔のチップ検出器コネクタ３６に接続
される。各チップ検出器２０ａ−３０ｅは、永久磁石４
２、及び流体溜め、又は流れ内に配置される、一対の電
気接触子３８、４０からなり、そのため粒子が、永久磁
石４２により引き寄せられ、検出器接触子３８、４０を
橋渡しする。抵抗４４が、説明するように、電流経路を
与えて、導線３４ａ、３４ｂの連続性を監視するため
に、コネクタ３６の端子を横切って接続される。

【００１５】各チップ検出器チャンネルは、チップ検出
器３０ａ−３０ｅの任意の接触子３８、４０を橋渡しす
る、チップの存在を検出し、且つ各検出器チャンネルの
チップ検出器導線３４ａ、３４ｂの連続性を監視するた
めに、電力スイッチ２６と結合リレー３２間で、１組の
差動増幅器４６の対応する入力に接続される。差動増幅
器４６の出力は、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８の対応する
入力に接続され、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８は、コンデ
ンサバンク１８を横切って接続される、電圧モニタ５０
から別の入力を受信する。Ａ／Ｄマルチプレクサ４８の
出力は、マイクロプロセッサ２８への入力を与える。マ
イクロプロセッサ２８は又、直列データインターフェー
ス５６を介して、直列データ入力／出力ポート５２に接
続される、入力／出力ポートを有する。ポート５２は
又、立上げ、又は保守目的のために、航空機電力とは独
立の制御回路に電力を供給するために、ダイオード５４
を介して、電源１４への電力バス入力にも接続可能であ
る。マイクロプロセッサ２８は又、ラッチ・ドライバ５
７のバンクに接続される、５個の出力線を有し、ラッチ
・ドライバ５７は、基板搭載の、又は遠隔の故障指示器
５８への出力だけでなく、遠隔のデータ獲得システムに
対して、故障出力も与える。マイクロプロセッサ２８は
又、一対の指示器ランプ６２、６４を駆動する、一対の
ラッチ・ランプドライバ６０に接続される、１つの出力
ポートを有する。マイクロプロセッサ２８は又、遠隔の
データ獲得システム、又は基板搭載の試験スイッチ６６
のどちらかから、試験コマンドを受信する１つの入力ポ
ートを有する。マイクロプロセッサ２８、ラッチ・ドラ
イバ５７、及びラッチ・ランプドライバ６０の全ては、
電力が、装置１０に初期に印加された場合、制御回路を
リセットするために、パワーオン・リセット回路６８か
らリセット入力を受信する。水晶７１が、マイクロプロ
セッサ２８の内部クロックとなる。

【００１６】マイクロプロセッサ２８は又、直列ポート
５２における後の読出しのための動作時に被る、チップ
検出事象を示す情報を格納するために、又はプログラム
情報、あるいは試験情報を格納するために、不揮発性メ
モリ７０に接続される。例えば、マイクロプロセッサ２
８をプログラムして、その頻度が、保守の必要性を示す
情報を与えうる、チップ検出、及び焼き払い情報を、メ
モリ７０に格納可能である。また、マイクロプロセッサ
２８をプログラムして、焼き払いの試みが失敗の場合
に、コンデンサバンク１８において、焼き払いエネルギ
ーを自動的に増大させ、別の焼き払いを試みることも可
能である。再度、焼き払いの試みの頻度、及びエネルギ
ーを示す情報が、後の解析のために、メモリ７０に格納
可能である。

【００１７】通常動作時に、各チップ検出器３０ａ−３
０ｅは、対応する差動増幅器４６（図７−９における４
６ａ−４６ｅ）により監視される。チップが、チップ検
出器３０ａのような、任意のチップ検出器の接触子３
８、４０を横切って検出された場合、その検出器におい
て結果起こる短絡回路状態は、差動増幅器４６ａ（図
７）により、マルチプレクサ４８を介して、マイクロプ
ロセッサ２８に送られて、チップイベントが指示され
る。チップイベントの検出に基づいて、可変電圧直流−
直流変換器１６が、コンデンサバンク１８を充電するた
めに、マイクロプロセッサ２８により付勢される。コン
デンサバンク１８を横切る電荷は、電圧モニタ５０、及
びマルチプレクサ４８により監視される。各チップ検出
器チャンネルは、マイクロプロセッサ２８、又は不揮発
性メモリ７０に格納された、対応する焼き払いエネルギ
ーレベルを有する。これらの焼き払いエネルギーレベル
は、ケーブル長、チップ検出器型式、及び状態、等のよ
うな、各種条件に起因して、チップ検出器チャンネル間
で変更可能である。コンデンサバンク１８を横切る電荷
が、チップが検出されたチャンネルに対応する、所望レ
ベルに達した場合、マイクロプロセッサ２８は、変換器
１６を非勢して、そのチップ検出器チャンネルと関連し
た、電力スイッチ２６の対を付勢する。この接続におい
て、コンデンサバンク１８に蓄積されるエネルギーが、
特定のチップ検出器チャンネルに所望されるエネルギー
であるので、焼き払いは、一度に１チャンネルにおいて
試行されるべきである、ということに留意されたい。

【００１８】如何なる場合でも、コンデンサバンク１８
に蓄積されたエネルギーは、電力スイッチ２６（例え
ば、図５におけるスイッチ２６ａ）、及びリレー３２
（例えば、図７におけるリレー３２ａ）により、適切な
チップ検出器（例えば、チップ検出器３０ａ）に送られ
る。接触子３８、４０を橋渡しするチップが、十分に小
さい場合、このエネルギーは、チップ粒子を焼き払うこ
とになる。他方で、蓄積されたエネルギーが、チップ粒
子を焼き払うのに不十分である場合、接触子３８、４０
を横切るチップの存在は、差動増幅器４６（例えば、図
７における増幅器４６ａ）、及びマイクロプロセッサ２
８により、続けて検出される。次に、マイクロプロセッ
サ２８は、適切なラッチ・ドライバ５７を活性化して、
５８における故障状態を指示し、適切なランプドライバ
６０をラッチして、ランプ６２、６４の１つを点灯す
る。差動増幅器４６は又、関連した抵抗４４を介して流
れる電流の関数として、各チップ検出器チャンネルにお
ける、導線３４ａ、３４ｂの連続性を監視する。チップ
検出器における故障、又は導線の１つの断絶を指示す
る、電流割り込みの場合に、マイクロプロセッサ２８
は、適切な故障指示器５８を設定して、適切なランプ６
２又は６４を点灯する、適切なドライバ５７、６０をラ
ッチする。連続性チェックは、試験スイッチ６６、又は
遠隔のデータ獲得システムからの試験コマンドにより開
始することも可能である。

【００１９】図２−図６、及び図７−図９は、図２−図
６、及び図７−図９の実施例においては提供されない、
不揮発性メモリ７０（図１）、遠隔の試験コマンド入
力、及び入／出力ポート電力供給５４を除いて、図１に
機能ブロック形式で開示される内容を実施するシステム
の、それぞれの回路基板の電気的な概略図である。図２
及び図３は、各図において、線Ａ−Ｂに沿って相互接続
され、図２及び図４は、各図において、線Ａ−Ｃに沿っ
て相互接続され、図２及び図６は、各図において、線Ｃ
−Ｅに沿って相互接続される。図７及び図８は、各図に
おいて、線Ａ−Ｂに沿って相互接続され、図８及び図９
は、各図において、線Ｂ−Ｃに沿って相互接続される。
図２−６の回路基板は、各図に示されるコネクタＪ１及
びＪ２により、図７−９と相互接続される。コネクタＪ
３は、例えば、チップ検出器３２ａ−３２ｅ、直列入／
出力ポート５２、ランプ６２、６４、航空機電力と接
地、及び遠隔のデータ獲得システムといった、２つの回
路基板の外部の構成要素への接続を与える。図１に関連
して上記に使用した符号を、図２−６、及び図７−９に
おいても使用して、対応する要素、又は構成要素グルー
プを示す。

【００２０】図１及び図４を参照すると、可変電圧直流
−直流変換器１６は、一対のトランジスタ８０、８２を
含み、トランジスタ８２は、航空機電力を横切るインダ
クタ８４と直列に接続される。ダイオード８６が、トラ
ンジスタ８２とインダクタ８４の接合部を、コンデンサ
バンク１８に接続する。変換器１６は、バッファ８８
（図４）のチャンネルＦを介して、マイクロプロセッサ
２８（図１及び図２）から、パルス化制御入力を受信す
る。上記のように、チップが、チップ検出器の１つにお
いて検出された後にのみ発生する、マクロプロセッサ２
８により、変換器１６に供給される制御信号は、逆極性
（高、及び低レベル）の交互部分から構成される、連続
したパルス化デジタル信号からなる。トランジスタ８０
のベースへの入力が、高レベルである場合、トランジス
タ８０、８２は導通状態にあり、電流が、トランジスタ
８２により、インダクタ８４を介して引かれる。インダ
クタ８４におけるこの電流は、インダクタを取り囲む磁
場にエネルギーを蓄積する。トランジスタ８０のベース
への入力が、低レベルに移行する場合、トランジスタ８
０、８２はオフにされて、インダクタ８４を取り囲む消
失磁場は、ダイオード８６を介して、コンデンサ２０、
２２に電流を供給する。コンデンサ２０、２２に蓄積さ
れたエネルギーは、ダイオード８６を介して逆流でき
ず、説明するように、電力スイッチ２６により絶縁され
る。従って、変換器１６へのパルス化入力の交互の半周
期の間に、電気エネルギーが、コンデンサ２０、２２に
漸増して蓄積される。

【００２１】コンデンサバンク１８のコンデンサ２０、
２２は、電気的接地を基準としておらず、電気的接地に
対する抵抗９１に関して浮遊状態にある、基準接地９０
を基準としていることに注目されるであろう。コンデン
サバンク１８を横切る、この未接地の電圧は、ピンＪ１
−８、及びＪ１−２０により、電圧モニタ５０（図１及
び図９）に接続される。電圧モニタ５０は、コンデンサ
電圧とリターン線間の差動信号を受信する入力、及びピ
ンＪ２−１４により、マルチプレクサ４８（図１及び図
２）のチャンネル５に接続された出力を有する、差動増
幅器５０ａ（図９）からなる。従って、マイクロプロセ
ッサ２８（図１及び図２）は、バッファ８８と変換器１
６を介して、コンデンサバンク１８（図１及び図４）の
充電を制御し、同時に、差動増幅器５０ａ（図９）、及
びマルチプレクサ４８（図１及び図２）を介して、コン
デンサ充電電圧を監視する。コンデンサバンク１８の充
電電圧が、チップが検出された検出器チャンネルと関連
した、予め選択され、予め格納されたレベルに達した場
合、コンデンサ充電は終了して、マイクロプロセッサ２
８は、バッファ８８（図４）の適切なチャンネルＡ−Ｅ
を設定することにより、電力スイッチ２６（図１及び図
７−９）の適切なチャンネル２６ａ−２６ｅ（図７−
９）に、制御信号を発生する。マイクロプロセッサ２８
は又、抵抗分圧器９３（図４）、及びマルチプレクサ４
８（図２）のチャンネル６を介して、供給された航空機
電力のレベルを監視する。基準電圧が、ツェナーダイオ
ード９５により、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８に供給され
る。

【００２２】コンデンサバンク１８に蓄積されたエネル
ギーは、もちろん、蓄積された電圧の平方に関連する。
公称２８ボルトの航空機電源電圧に、コンデンサバンク
を充電するには、通常、約１．５秒必要である。もし従
来技術のように、チップ検出器へと直接放電されるとす
れば、放電電流は、３から２０マイクロ秒の時間期間に
わたって、１５０から３００アンペアのレベルに達し得
る。この短期間の高電流パルスは、コンデンサ、スイッ
チ、半田接合部、及び接続に損傷を与えると同時に、無
線周波数範囲において、かなりの電磁妨害放射線を引き
起こし得る。１６マイクロヘンリー程度とすることので
きる、インダクタ２４は、４０から１００の係数だけ、
パルス幅を増大させると同時に、１０の係数だけ、ピー
ク電流レベルを低減可能である。これは、電気的応力
と、電磁妨害放出の両方を低減する。

【００２３】図４及び図５に示すように、電力スイッチ
バンク２６は、５個のチップ検出器３０ａ−３０ｅに対
応する、５個のスイッチチャンネル２６ａ−２６ｅを含
む。各チャンネル２６ａ−２６ｅは、一対のＭＯＳＦＥ
Ｔドライバ９２、９４からなる。これらのＭＯＳＦＥＴ
ドライバは、バッファ８８の対応する出力チャンネルＡ
−Ｅから、制御入力を受信する。各ドライバ９２、９４
は、対応するＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ９６、９８の制
御導電線に接続される。各スイッチ９６に対する電力入
力は、インダクタ２４からバス１００上で受信され、各
ＭＯＳＦＥＴスイッチ９８の電力入力は、コンデンサリ
ターン基準９０に接続された、バス１０２から受信され
る。従って、チップ検出器３０ａに焼き払い電流を印加
するために、例えば、スイッチ２６ａのドライバ９２、
９４が、マイクロプロセッサ２８、及びバッファ８８の
チャンネルＡにより、オンにされる。ドライバ９２、９
４は、それぞれの電力スイッチ９６、９８を閉じて、コ
ンデンサバンク１８が、チップ検出器３０ａを横切って
接続される。上記のように、コンデンサバンク１８は、
一度に１つのチップ検出器にのみ接続される。

【００２４】各電力スイッチ２６ａ−２６ｅ（図４及び
図５）は、対応する出力結合リレー３２ａ−３２ｅ（図
７−９）の関連した磁極片に接続された、一対の出力線
（電力とリターン）を有する。例えば、スイッチ２６ａ
の電力スイッチ９６、９８は、ピンＪ１−１及びＪ１−
３により、リレー３２ａにおける磁極片９９、１０１の
通常閉じた接触子に接続される。（リレー３２ａ−３２
ｅは、付勢状態、すなわちピンＪ１−１０（図２及び図
９）を介して、マイクロプロセッサ２８、及びドライバ
５７（図２）のチャンネル８の制御下で、電力が、対応
するリレーコイル１０３を横切って印加されて、示され
ている。）リレー３２ａの磁極片９９、１０１の共通の
接触子は、ツイストペア導線３４ａ、３４ｂにより、チ
ップ検出器３０ａ（図１及び図７）に接続される。同様
に、電力スイッチ２６ｂ（図５）におけるＭＯＳＦＥＴ
電力スイッチからの出力は、ピンＪ１−５及びＪ１−７
により、２極リレー３２ｂ（図８）における通常閉じた
接触子に接続され、リレー３２ｂから、共通の接触子
は、チップ検出器３０ｂに接続される。電力スイッチ２
６ｃ（図５）からの電力出力は、ピンＪ１−９及びＪ１
−１１により、リレー３２ｃ、及びチップ検出器３０ｃ
（図８）に接続され、電力スイッチ２６ｄ（図４）から
の電力出力は、ピンＪ１−１３及びＪ１−１５により、
リレー３２ｄ、及びチップ検出器３０ｄ（図９）に接続
され、電力スイッチ２６ｅ（図４）からの電力出力は、
ピンＪ１−１７及びＪ１−１８により、リレー３２ｅ、
及びチップ検出器３０ｅ（図９）に接続される。従っ
て、リレー３２ａ−３２ｅが、図７−９に示すように構
成されると、電力スイッチ２６ａ−２６ｅは、コンデン
サバンク１８の電力線と、リターン線の両方を、対応す
るチップ検出器に接続するために、マイクロプロセッサ
２８（図２）、及びバッファ８８により、交互に活性化
可能となる。

【００２５】差動増幅器４６（図１、及び図７−９）
は、リレー３２ａ−３２ｅの通常閉じた接触子に、それ
ぞれ接続された差動入力を有する、５個の差動増幅器４
６ａ−４６ｅを含む。すなわち、各増幅器４６ａ−４６
ｅの差動入力は、対応する電力スイッチ２６ａ−２６ｅ
の放電電圧、及びリターン出力に、従って、対応するチ
ップ検出器３０ａ−３０ｅを横切って接続される。各差
動増幅器４６ａ−４６ｅは、その差動入力に接続され
た、関連した電子スイッチ１０４ａ−１０４ｅを有す
る。６番目の電子スイッチ１０４ｆ（図９）が、基準ツ
ェナーダイオード１０５の適用を制御するために、増幅
器４６ａ−４６ｅの反転入力に接続される。スイッチ１
０４ａ−１０４ｆの全ては、差動増幅器を構成して、チ
ップの検出を示す、関連したチップ検出器における短絡
回路状態、又は相互接続ケーブル及びチップ検出器抵抗
４４を介する電流の流れを示す、従って、ケーブル及び
検出器の連続性を示す電圧状態のどちらかを監視するた
めに、マイクロプロセッサ２８から、コネクタピンＪ１
−１９を介して、共通制御入力を受信する。従って、マ
イクロプロセッサ２８は、チップ検出動作モード、及び
連続性欠陥検出動作モードに対して、差動増幅器４６ａ
−４６ｅの入力インピーダンス、及び基準電圧特性を選
択的に制御する。スイッチ６６（図１及び図２）を押し
下げることにより、連続性欠陥検出動作モードに入るこ
とが可能である。差動増幅器４６ａ−４６ｅの出力は、
Ｊ２のピン１１、１６、８、及び１５により、Ａ／Ｄマ
ルチプレクサ４８（図２）のチャンネル０−４に接続さ
れる。このように、マイクロプロセッサ２８は、各チッ
プ検出器でのチップ検出、及び連続性を示す、マルチプ
レクサ４８からの入力を選択的に受信する。

【００２６】リターン線に関連した、各リレー磁極片１
０１の通常開放の接触子は、電気的接地に接続される
が、コンデンサ放電線に関連した、各磁極片９９の通常
開放の接触子は、ダイオードを介して、ランプ６２、又
はランプ６４（図１及び図７）のどちらかに接続される
ということが、図７−９において注目される。すなわ
ち、リレー３２ｅの放電側の通常開放の接触子は、ダイ
オード１０６を介して、ランプ６４に接続され、リレー
３２ａ−３２ｄの放電側の通常開放の接触子は、ダイオ
ードバンク１０８（図８）を介して、ランプ６２に接続
される。検出システムにおける電力故障の場合、リレー
３２ａ−３２ｅが開放されて、検出器３０ａ−３０ｅ
が、関連したダイオード１０６、１０８を介して、ラン
プ６２、又はランプ６４のどちらかに自動的に接続され
る。従って、例えば、検出器３６ａにおけるチップの検
出が、ダイオード１０８の１つを介して機能して、操縦
又は保守パネルのランプ６２が点灯され、それにより従
来技術のように、チップ検出が警告される。このよう
に、リレー３２ａ−３２ｅは、検出回路における電力故
障の場合に、チップ検出の危険防止動作をもたらす。

【００２７】従って、上記のチップ検出装置、及び方法
は、以前に記載した目的、及び目標の全てを完全に満足
することが認識されるであろう。例えば、マイクロプロ
セッサ制御の可変電圧直流−直流変換器を設けることに
より、他とは独立に、各検出器チャンネルに対して、放
電電圧をプログラムする能力だけでなく、チャンネルの
特定の特性、及び／又は検出されることが予測される粒
子に、各放電電圧を適合させる能力ももたらされる。例
えば、２ミル径の鉄の試験ワイヤチップの焼き払いに
は、通常、検出器接触子において、２８ボルトの印加が
必要とされる。しかし、相互接続ケーブルにおける損
失、又は他の動作パラメータに起因して、コンデンサバ
ンク１８において、そのチャンネルが、３２ボルトを蓄
積するようにプログラムされることが、特定のシステム
において必要となる可能性もある。マイクロプロセッサ
制御の変換器１６は又、コンデンサが、入力電圧とは本
質的に無関係なように、漸増的に充電されるので、低い
入力電圧での動作を可能にする。上記のように、電力モ
ジュール出力は、シャーシ接地とは完全に区別され、そ
れから絶縁される。従って、このシステムは、接地され
た、又は未接地のどちらかのチップ検出器と関連して、
使用可能である。

【００２８】５個のチップ検出器を有する実施例に関連
して、本発明のシステム、及び方法を開示した。もちろ
ん、チップ検出器チャンネルを加えることにより、より
多くの数のチップ検出器も使用可能であり、またチップ
検出チャンネルを削除、又はチャンネルを未使用のまま
にすることにより、より少ない数のチップ検出器も使用
可能である、ということが認識されるであろう。更に、
チップ検出器を並列に接続することも可能である。例え
ば、６番目のチップ検出器を、リレー３２ｅを横切っ
て、チップ検出器３０ｅ（図９）と並列に直結可能であ
る。どちらかの検出器におけるチップの検出の場合、か
かる事象は、制御回路において感知されることになる
が、制御回路は、どちらのチップ検出器が関わっている
かを決定できない。制御回路は、正しい検出器が、検出
器接触子においてチップ短絡回路を有するので、その検
出器に自動的に送られる、焼き払い動作を開始すること
になる。差動増幅器４６ｅの入力インピーダンスは、２
つのチップ検出器抵抗４４を介する電流に適応して、１
つのかかる抵抗が、切断状態になった場合を識別するよ
うに、変更すべきであろう。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、小
型寸法であり、従って、利用可能なスペースが不足して
いる、航空機用途に容易に使用可能であり、以前に提案
された同様のシステムと比較して、低減された消費電力
で動作する。

【００３０】また、１つ又は複数のチップ検出器と関連
して使用可能であり、異なる検出器に異なる焼き払いエ
ネルギーを印加するために、立上げ、又は通常操作時
に、現場で容易にプログラム可能である。

【００３１】更に、システム構成要素において、低減さ
れた電気的応力、及び粒子焼き払い動作時に、低減され
た電磁妨害放射を示し、粒子検出器が、システム電子装
置での電力損失の場合に、操縦又は保守パネルにおい
て、粒子指示器に直接接続される危険防止動作モードを
備え、接地された、又は未接地のどちらかの粒子検出器
と関連して使用可能である、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による、チップ検出及び焼き
払いシステムの機能ブロック図である。

【図２】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図３】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図４】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図５】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図６】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図７】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図８】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【図９】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な
実施例の電気的な概略図である。

【符号の説明】

16 可変電圧直流−直流変換器 20,22 電荷蓄積コンデンサ 24 インダクタ 26 電力スイッチ 28 制御マイクロプロセッサ 30 チップ検出器 38,40 電気的接触子

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体システムにおける粒子を監視するた
   めの装置において、 流体システム中に位置決めされ、かかるシステム中の粒
   子により橋渡しされるように、電気的接触子を有する検
   出器と、 前記接触子を橋渡しする粒子の存在を検出するために、
   前記検出器に結合される手段と、 電気エネルギーを蓄積するための第１のエネルギー蓄積
   手段と、 先ず、前記検出器での粒子の検出に基づいて、前記第１
   の蓄積手段に、電気エネルギーの予め選択されたレベル
   を蓄積し、次に、前記接触子を橋渡しする前記検出手段
   により検出された粒子を焼き払うために、前記接触子を
   横切って、前記検出器へと、前記エネルギーの予め選択
   されたレベルを放電するために、前記検出手段に応答す
   る制御手段と、 からなる装置。
2. 【請求項２】 前記第１のエネルギー蓄積手段に、電気
   エネルギーの前記予め選択されたレベルを蓄積するため
   の前記手段は、 前記第１のエネルギー蓄積手段に蓄積された、エネルギ
   ーのレベルを監視するための手段と、 電力源から前記第１のエネルギー蓄積手段を充電するた
   めに、前記検出手段に応答する手段と、 前記第１のエネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギー
   が、前記予め選択されたレベルに達した場合に、前記第
   １のエネルギー蓄積手段の充電を終了させるために、前
   記監視手段に応答する手段とからなる、請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】 前記第１のエネルギー蓄積手段を充電す
   るための前記手段は、直流電力源から予め選択された直
   流レベルに、前記第１のエネルギー蓄積手段を充電する
   ための直流−直流変換器からなる、請求項２に記載の装
   置。
4. 【請求項４】 前記直流−直流変換器は、 第２のエネルギー蓄積手段と、 直流電源から前記第２のエネルギー蓄積手段に、先ずエ
   ネルギーを蓄積するために、前記制御手段に応答する手
   段と、 前記第１のエネルギー蓄積手段におけるエネルギーが、
   前記予め選択されたレベルに達するまで、前記第１のエ
   ネルギー蓄積手段へと、前記第２のエネルギー蓄積手段
   を放電するための手段とからなる、請求項３に記載の装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、 交互のデジタルレベルのパルス化放電制御信号を与える
   ために、前記検出手段に応答する手段と、 一方のデジタルレベルの前記制御信号の第１の部分の
   間、前記第２のエネルギー蓄積手段に、電気エネルギー
   を蓄積するために、前記制御信号に応答する手段と、 他方のデジタルレベルの前記制御信号の第２の部分の
   間、前記第２のエネルギー蓄積手段から、エネルギーを
   転送するために、前記制御信号に応答する手段とからな
   る、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は更に、前記第１のエネル
   ギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが、前記予め選択
   されたレベルに達した場合に、前記制御信号を終了させ
   るために、前記監視手段に応答する手段からなる、請求
   項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記第１の蓄積手段は、容量性エネルギ
   ー蓄積手段からなる、請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記第２のエネルギー蓄積手段は、誘導
   性エネルギー蓄積手段からなり、前記制御信号に応答す
   る手段は、前記制御信号の前記第１の部分の間、前記誘
   導性エネルギー蓄積手段に、磁気エネルギーを蓄積する
   ために、前記誘導性エネルギー蓄積手段において電流を
   確立して、前記誘導性エネルギー蓄積手段における前記
   磁気エネルギーの消失が、かかるエネルギーを電気エネ
   ルギーとして、前記容量性エネルギー蓄積手段に転送す
   るように、前記制御信号の前記第２の部分の間、前記誘
   導性エネルギー蓄積手段における前記電流を終了させる
   ための、スイッチ手段からなる、請求項７に記載の装
   置。
9. 【請求項９】 前記直流−直流変換器は、前記容量性エ
   ネルギー蓄積手段から、前記誘導性エネルギー蓄積手段
   への、エネルギーの逆流を阻止するための手段を含む、
   請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記容量性エネルギー蓄積手段は、容
    量性の電力及びリターン接続手段を含む、請求項７に記
    載の装置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は更に、前記検出器の前
    記接触子に、前記容量性エネルギー蓄積手段の前記電
    力、及びリターン接続手段を別個に接続するために、そ
    れぞれ前記制御手段に応答する、第１、及び第２の電子
    スイッチを含む、請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記粒子検出手段は、前記検出器接触
    子の対を横切って、前記第１、及び第２のスイッチ手段
    と並列に接続される、差動入力を備える、請求項１１に
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記差動入力手段は更に、前記検出器
    に対する接続の連続性を監視するために、前記検出器を
    介する電流に応答する手段を含む、請求項１２に記載の
    装置。
14. 【請求項１４】 前記差動入力手段は更に、該差動入力
    手段の第１、及び第２の動作モードにおいて、前記差動
    入力手段を構成して、前記検出器での粒子を検出し、且
    つ前記接続の連続性を監視するために、前記制御手段に
    応答する手段を含む、請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記構成手段は、前記第１、及び第２
    の動作モードにおいて、前記差動入力手段の入力インピ
    ーダンス特性を変化させるための手段を含む、請求項１
    ４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記検出器を介する、前記容量性エネ
    ルギー蓄積手段の放電の時間期間を増大するために、前
    記容量性エネルギー蓄積手段と、前記検出器との間に接
    続される、誘導性手段から更になる、請求項７に記載の
    装置。
17. 【請求項１７】 複数の前記検出器からなり、前記検出
    手段は、前記検出器の何れかにおいて、接触子を橋渡し
    する粒子の存在を検出するための手段からなり、前記制
    御手段は、粒子が検出される検出器へと、前記第１のエ
    ネルギー蓄積手段を放電するための手段からなる、請求
    項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記制御手段は更に、前記検出器の各
    々に対して、前記予め選択されたエネルギーレベルを蓄
    積するための手段と、前記検出器の１つでの粒子の検出
    に基づいて、かかる検出器に関連した予め選択されたレ
    ベルに、前記第１のエネルギー蓄積手段において、電気
    エネルギーを蓄積するための手段とからなる、請求項１
    ７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記検出器での粒子の検出を指示する
    ために、前記検出器に応答する手段から更になる、請求
    項１から１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 【請求項２０】 通常は、前記検出器に前記制御手段を
    接続するために、前記制御手段と前記検出器間に接続さ
    れ、前記指示手段に前記検出器を直接接続するために、
    前記制御手段での故障に応答する、危険防止手段から更
    になる、請求項１９に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記検出器、及び該検出器での粒子の
    検出とは無関係に、前記制御手段を動作させるために、
    前記制御手段に接続される、入／出力ポートから更にな
    る、請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記制御手段は更に、 不揮発性メモリ手段と、 前記不揮発性メモリ手段に、前記装置の動作を示す情報
    を格納するための手段と、 前記入／出力ポートを介して、前記不揮発性メモリ手段
    を選択的に読むための手段とからなる、請求項２１に記
    載の装置。
23. 【請求項２３】 前記制御手段は、マイクロプロセッサ
    に基づくものである、請求項１から２２のいずれか一項
    に記載の装置。
24. 【請求項２４】 流体システムにおける粒子を監視する
    ための装置において、 流体システム中に位置決めされ、システム中の粒子によ
    り橋渡しされるように、電気的接触子を有する検出器
    と、 前記接触子を橋渡しする粒子の存在を検出するために、
    前記検出器に結合される手段と、 所定レベルでの電気エネルギーを蓄積するための容量性
    エネルギー蓄積手段と、 前記検出器を介して、前記容量性エネルギー蓄積手段を
    放電して、前記検出手段により検出された粒子を焼き払
    うために、前記制御手段に応答する手段であって、前記
    検出器に印加されるエネルギーの波形形状を制御して、
    前記装置からの電磁妨害放射を低減するために、前記容
    量性エネルギー蓄積手段と、前記検出器との間に接続さ
    れる、インダクタ手段を含む手段と、 からなる装置。
25. 【請求項２５】 流体中に配置される複数の粒子検出器
    を有する、流体異物監視システムにおける微粒子異物を
    焼き払う方法において、 (a) 微粒子異物が検出された検出器を識別するステップ
    と、 (b) 前記ステップ(a) において識別された特定の検出器
    と相関のあるレベルで、電荷蓄積コンデンサに、電気エ
    ネルギーを蓄積するステップと、 (c) 前記ステップ(a) において識別された検出器を介し
    て、前記ステップ(b)において蓄積された前記電気エネ
    ルギーを放電するステップと、 を含む方法。
26. 【請求項２６】 (d) 微粒子異物が検出された別の検出
    器を識別するステップと、 (e) 前記ステップ(d) において識別された特定の検出器
    と相関のあるレベルで、同一の電荷蓄積コンデンサに、
    電気エネルギーを蓄積するステップと、 (f) 前記ステップ(d) において識別された検出器を介し
    て、前記ステップ(e)において蓄積された前記電気エネ
    ルギーを放電するステップとを更に含む、請求項２５に
    記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記ステップ(e) において蓄積された
    前記エネルギーレベルは、前記ステップ(b) において蓄
    積された前記エネルギーレベルとは異なる、請求項２６
    に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記ステップ(c) は、インダクタを介
    して、前記検出器へと、前記エネルギーを放電すること
    により実行される、請求項２５から２７のいずれか一項
    に記載の方法。
29. 【請求項２９】 前記ステップ(b) は、漸増段階で、前
    記コンデンサにエネルギーを汲み上げるステップ(b1)に
    より実行される、請求項２５から２８のいずれか一項に
    記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記ステップ(b) は、 (b2)前記コンデンサのエネルギーレベルを監視するステ
    ップと、 (b3)前記エネルギーレベルが、前記特定の検出器と相関
    のある前記レベルに達した場合に、前記ステップ(b1)を
    終了するステップとを更に含む、請求項２９に記載の方
    法。
31. 【請求項３１】 前記ステップ(b1)は、 (b1a) インダクタに、所定量のエネルギーを蓄積するス
    テップと、 (b1b) 前記ステップ(b1a) において蓄積された前記エネ
    ルギーを、前記コンデンサへと転送するステップと、 (b1c) 前記ステップ(b1a) と(b1b) を順に繰り返すステ
    ップと、により実行される、請求項２９に記載の方法。