JPS636469A - センサ−の断線検知警報システム - 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、センサー、例えば圧力センサー等の断線事故
を検知し、警報するシステムに関するものである。

〈従来の技術〉 例えば、押出成形機等の場合、加工用樹脂の圧力を所定
の値に保って行う必要がある。

このため、従来、圧力センサーを用い、樹脂圧を常時検
出し、その値を設定値と比較し、その偏差により押出成
形機側の制御機器を駆動させて樹脂圧をコントロールし
ている。

このような制御系で使用される圧力センサーとしては、
例えばホイートストンブリッジ型のものが挙げられ、こ
のセンサーは、周知のように菱形に接続された４個の抵
抗素子からなるブリ・ノジ部分と、これらの素子間を結
ぶ４本の人・出力側リード線とからなる。

このセンサーは、高温環境下等の条件下で使用されるた
め、センサー自体が断線する恐れが十分にある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そこで、このようなセンサーの断線事故に気付かず、そ
のま＼押出成形機側の制御機器を駆動させておくと、正
常な押出ができないだけでなく、時には機器の破損等と
いう極めて重大な事故に発展する恐れがある。

本発明は、このような制御系の暴走を防止せんとしてな
されたものである。

先ず、本発明者が、発明に先立って、ホイートストンブ
リッジ型圧力センサーにおいて、断線のあらゆる形態を
逐一検討して見た。

例えば、第５図に示したホイートストンブリッジ型のも
のにあって、断線の生じる個所としては、ブリッジの４
抵抗素子Ａ−Ｄ、及び入・出力側の各リード線１〜４が
挙げられる。そして、その個々の具体的な断線形態を示
すと、リード線では、夫々単独で断線する場合が４種類
、同時に２本断線する場合が６種類、同時に３本断線す
る場合が４種類、同時に全部が断線する場合が１種類で
、合計１５種類あり、−方、プリフジ部分では、各抵抗
素子Ａ−Ｄ部分で断線があるとすると、リード線と同様
に１５種類の断線形態がある。結局、合計３０通りのＵ
ｒ線多形態考えられる。

この各断線形態と種々部分の変化を例示すると、第１表
及び第２表の如くである。

尚、本センサーの場合、駆動側印加電圧は一方が＋５Ｖ
、他方が一５Ｖで、又抵抗素子Ａ−Ｄの抵抗値は各抵抗
とも３７４Ωの場合である。

これらの各表からすると、各３０通りの断線形態におい
て、センサーの駆動側か、或いは信号出力側かのいずれ
かのインピーダンスが変化し、これに対応して、出力変
換器側の出力も、幾つかの出力形態に大別されることが
分かる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、このようなセンサーの駆動側、又は信号出力
側のインピーダンスの変化に着目し、この変化時、いず
れの断線形態の場合でも、出力変換器の出力をある所定
値まで持って行くようにしておき、この所定値からセン
サー断線事故の有無を検知し、警報するようにしたもの
である。

これをより具体的に述べると、本発明は、センサーの検
出信号を出力変換器に入力させ、その出力変換された信
号により制御対象を制御する制御系において、前記セン
サーの断線時、当該センサーの駆動側の異常を捉えて前
記出力変換器の出力信号値を所定値にするための第１警
報手段と、前記センサーの信号出力側の異常を捉えて前
記出力変換器の出力信号値を所定値にするための第２警
報手段とからなるセンサーのＩ！Ｉｒ線検知警報システ
ムにある。

く作用〉 この構成により、センサー断線時、その断線形態から駆
動側のインピーダンスに変化が起こると、第１警報手段
が働き、或いは信号出力側のインピーダンスに変化が起
こると、第２警報手段が働き、いずれの場合も出力変換
器から所定の出力信号値が得られるため、センサー断線
の有無が検知され、警報される。

〈実施例〉 第１図は出力変換器に本発明に係るセンサーの断線検知
警報システムを適用した場合を示したものである。

同図において、１０はホイートストンブリッジ型圧力セ
ンサ−、Ａ〜Ｄはそのブリッジ部分の４抵抗素子、１１
〜１４は入・出力リード線、・１５はこのセンサー１０
の検出信号が人力される出力変換器である。

この出力変換器１５において、１６はセンサー１０と出
力リード＆’Ｈ３，１４を介して接続され、センサー１
０の検出信号が入力される高周波ノイズカット用ローパ
スフィルター、１７はノイズカットされたセンサー検出
信号を増幅する初段増幅器、１８は初段増幅器１７から
の出力極性を反転させ且つ増幅する次段増幅器、１９は
初段増幅器１７及び次段増幅器１８の出力ラインに並列
に接続され、センサー１０の定格圧力に対応した出力値
を設定するフルスケール調整部、２０は次段増幅器から
の出力を更に増幅する最終段増幅器、２１ａ−ｄは種々
の必要な電圧レベル又は電流レベルが取り出せる各出力
端子、２２ａ−ｂは異レベル電圧端子２１ｂ−Ｃのため
の電圧−電圧変換回路、２３は電流出力端子２１ｄのた
めの電圧−電流変換回路、２４は上記初段増幅器１７と
接続されたセンサー零点調整用バイアス回路、２５はセ
ンサー駆動電圧用の基準電圧設定部、２６はこの基準電
圧設定部２５と接続され、且つその出力端がセンサー１
０のリード′ｆＩＡｌｌと接続されたプラス側印加電圧
発生回路、２７は上記基準電圧設定部２５と極性変換用
反転増幅器２８を介して接続され、且つその出力端がセ
ンサー１０のリード線１２と接続されたマイナス側印加
電圧発生回路、２９は電源回路、３０は上記各出力端子
２１ａ〜ｄと接続され、センサー断線時の所定出力があ
った時、駆動されるようにセットされたブザーやランプ
、指示計等からなる警報装置である。

本発明のセンサー断線検知警報システムはこの出力変換
器１５に付加され、センサーの断線時、センサーの駆動
側の異常を捉えて前記出力変換器１５の出力信号値を所
定値にするための第１警報手段３１と、センサーの信号
出力側の異常を捉えて前記出力変換器１５の出力信号値
を所定値にするための第２警報手段３２とからなる。

この第１警報手段３１は、コンパレータ用オペアンプ３
３、Ｎチャンネル型ＦＥＴ３４及び必要な抵抗Ｒ８〜、
とからなり、オペアンプ３３の反転入力端子はプラス電
源（＋　１５　Ｖ）と接続され、非反転入力端子はプラ
ス側印加電圧発生回路２６のトランジスターＴｌのコレ
クタ側に接続され、オペアンプ３３の出力端子はＦＥＴ
３４を介して最終段増幅器２０の非反転入力端子側に接
続されている。

上記第２警報手段３２は、初段増幅器１７の非反転入力
端子側及び転入刃端子側の両方に付設され、いずれも抵
抗Ｒ５〜８からなり、抵抗Ｒ６は高抵抗で、その−方は
初段増幅器１７の非反転入力端子側に接続され、他方は
初段増幅器１７の反転入力端子側に接続され、且つ非反
転入力端子側にはプラス電源（＋　１５　Ｖ）が、反転
入力端子側にはマイナス電５（−１ｓｖ）が夫々印加さ
れている。

か＼る制御系において、圧力センサー１０が正常に働い
ているときは、例えば第２図の略図に示すようにセンサ
ー１０の最大定格圧力（例えば３５０Ｋｇ／ｃｍ２）を
ＩＯＶ電圧等で取り出そうとする場合、センサー１０の
信号出力（−７，５ｍＶ、＋７．５ｍＶ）は、初段増幅
器１７に入力され、ここで増幅され（−３Ｖ）、次の次
段増幅器１８で反転増幅され（８Ｖ）、更に最終段増幅
器２０で再度増幅される（ＩＯＶ）。この増幅出力は、
夫々の各出力端子２１ａ−ｄから押出成形機等の制御機
器に制御情報として送り出される。

ところが、この圧力センサー１０で断線事故が起り、セ
ンサー駆動側で異常が生したとする。

そうすると、本出力変換器１５の場合、通常時にはプラ
ス側印加電圧発生回路２６のトランジスターＴ１のコレ
クター部分（Ｘ点）の電位は１１゜５Ｖであるが、部分
断線でインピーダンスが７４８Ωとなった時、又は完全
にオープンになった時には、１５Ｖとなる。この電圧は
コンパレータ用オペアンプ３３の非反転入力端子に入力
される。

このオペアンプ３３０反転入力端子側の電位は抵抗Ｒ１
〜３により１２Ｖに設定されているため、非反転入力端
子側の電位が１２Ｖ以上であれば、オペアンプ３３の出
力は１５Ｖとなり、ＦＥＴ３４をオンさせる。このＦＥ
Ｔ３４の導通により、最終段増幅器２０の非反転入力端
子側の電位が上がり、この最終段増幅器２０からの出力
が１５Ｖとなる。この出力が各出力端子２１ａｘｄに伝
えられ、この値により警報装置３０が駆動される。

−方、センサー信号出力側で異常が生じた場合、初段増
幅器１７の非反転入力端子、又は反転入力端子、更には
両端子に信号出力がなくなる。このため、非反転入力端
子側ではプラス電源（＋１５Ｖ）から高抵抗Ｒ５を通じ
て電流が流れ、＋Ｑ。

５■の電位が生じ、又反転入力端子側ではマイナス電源
（−１５Ｖ）からやはり高抵抗Ｒ４を通じて電流が流れ
、−〇、５Ｖの電位が生じる。従って、いずれの場合も
初段増幅器１７は飽和され、１５Ｖの出力が得られ、こ
れが次段増幅器１８及び最終段増幅器２０を通じて各出
力端子２１ａ〜ｄに伝えられ、上記と同様に警報装置３
ｏが駆動される。

本実施例の場合は、センサーの断線時、出力変換器１５
の出力を＋１５Ｖ側に振らせる構成で、第１警報手段３
１は次段増幅器１８と最終段増幅器２０との間に接続し
たが、本発明はこれに限らず、初段増幅器Ｉ７の反転入
力端子側に接続することも可能である。又第３図に示し
たようにコンパレータ用オペアンプ３３の反転入力端子
にプラス側印加電圧発生回路２６のトランジスターＴ。

のコレクタ側を接続し、非反転入力端子側にプラス電源
（＋　１５　Ｖ）を接続し、更にＰチャンネル型ＦＥＴ
３４“を用いた別構成の第１警報手段３１°　とした場
合には、初段増幅器１７と次段増幅器１８との間、又は
初段増幅器１７の非反転入力端子側に接続することもで
きる。更に、上記画策１警報手段３１，３１”とも、異
常時の入力電圧はプラス側印加電圧発生回路２６のトラ
ンジスターＴ、のコレクタ側から持ってきたが、本発明
はこれに限らず、マイナス側印加電圧発生回路２７のト
ランジスターＴ２のエミッタ側（Ｘ°点）から持ってく
ることも可能である。

又、上記実施例では、センサーの断線時、出力変換器１
５の出力を＋１５Ｖ側に振らせる構成であったが、本発
明では、−１５Ｖ側に振らせることも可能である。この
ようなケースとしては、例えば断線があっても、圧力を
ある一定のレベルの圧力以上に維持制御したい場合、或
いは制御ループ内で使用せず、指示計だけ等でモニター
する場合等が挙げられる。この−１５Ｖ側に振らせる場
合は、第１警報手段３１と別構成の第１警報手段３１゛
　の取付は位置を逆にすればよい。そして、信号出力側
の第２警報手段３２は、第４図に示したように初段増幅
器１７の非反転入力端子側にはマイナス電源（−１５Ｖ
）を接続し、反転入力端子側にはプラス電源（＋　１５
　Ｖ）を接続した第２警報手段３２°とすればよい。

（発明の効果〉 以上の説明から明らかなように本発明のセンサーの断線
検知警報システムによると、押出成形機等の樹脂圧制御
系において、出力変換器等に組み込むと、センサーの断
線時、予め設定した所定の出力値を出力するため、断線
の有無を迅速に知ることができる。このため、制御系の
暴走による不要な不良品の発生が防止でき、又制御系の
高い安全性を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンサーの断線検知警報システム
を出力変換器に適用した場合の一例を示した結線図、第
２図は各増幅器での増幅状態を示した概略図、第３図は
本発明に係る他の第１警報手段を示した結線図、第４図
は本発明に係る他の第２警報手段を示した結線図、第５
図は圧力センサーを示した結線図である。 図中、 １０・・・圧力センサー、 Ａ−Ｄ・・・抵抗素子、 １１〜１４・・・入・出力リード線、 １５・・・出力変換器、 ３０・・・警報装置、 ３１．３１’　　・・・第１警報手段、３２．３２’　
　・・・第２警報手段、特許出願人　　　　理化工業　
株式会社第２図 第３図 ３１′＼ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサーの検出信号を出力変換器に入力させ、その出力
   変換された信号により制御対象を制御する制御系におい
   て、前記センサーの断線時、当該センサーの駆動側の異
   常を捉えて前記出力変換器の出力信号値を所定値にする
   ための第１警報手段と、前記センサーの信号出力側の異
   常を捉えて前記出力変換器の出力信号値を所定値にする
   ための第２警報手段とからなるセンサーの断線検知警報
   システム。