DE69328930T2

DE69328930T2 - Stromsensor und seine anwendung als rotationssensor für einen motor

Info

Publication number: DE69328930T2
Application number: DE69328930T
Authority: DE
Inventors: Koichi Futsuhara; Masayoshi Sakai
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JP3361332B2; DE69328930D1; EP0647854B1; WO1994023307A1; US5568059A; EP0647854A4; EP0647854A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Erfassen eines Stroms, der in einer Stromleitung fließt. Ein derartiger Sensor ist zum Beispiel aus der US-A-4 071 871 bekannt. Dort bewirkt ein Überhitzungssensorschalter in einem Motor eine Impedanzänderung in einer HF-Schaltungsanordnung. Die Änderung wird verwendet, um eine Resonanzbedingung herzustellen, die das Auftreten eines Fehlers anzeigt. Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Motordrehsensor, der einen derartigen Stromsensor verwendet, um zu erfassen, ob sich ein Motor dreht oder nicht (einschließlich einer Drehung unter einer Trägheit).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Stromsensors, der zur Erfassung einer Drehung eines Motors angewendet wird. Der Betrieb dieses Sensors ist wie folgt.
Der Stromsensor ist so konstruiert, dass ein Hochfrequenzsignal, das von einem Signalgenerator 2 erzeugt wird, von der Primärwicklung N1 eines Transformators T an eine Sekundärwicklung N2 übertragen wird, die aus einem Teil einer Stromleitung eines Motors 1 gebildet ist, und dann durch die dritte Wicklung N3 an einen Empfänger R&sub0; übertragen wird. Wenn ein Strom in der Motoransteuerschaltung fließt, die eine Energiequelle E, einen Schalter SW und den Motor 1 umfasst, dann wird der Kern C des Transformators T, der aus einem sättigungsfähigen Magnetkörper gebildet ist, aufgrund eines Abfalls des Pegels des Hochfrequenzsignals, das an die Seite des Empfängers R&sub0; übertragen wird, gesättigt. Somit wird der Ausgang des Empfängers R&sub0;, der einen Verstärker 3, einen Einhüllenden-Detektor 4 und einen Pegeldetektor 5 umfasst, eine Ausgangsbedingung eines Logikwerts 0, was anzeigt, dass sich der Motor gerade dreht. Wenn ein Strom in der Motoransteuerschaltung nicht fließt, dann wird der Kern C nicht mehr gesättigt, so dass das Hochfrequenzsignal an die Seite des Empfängers R&sub0; ohne einen Abfall im Pegel übertragen wird. Demzufolge wird der Ausgang von dem Empfänger R&sub0; eine Ausgangsbedingung eines Logikwerts 1, was anzeigt, dass der Motor anhält. Ferner ist ein Widerstand R parallel zu dem Motor 1 vorgesehen, so dass, während der Motor 1 sich unter einer Trägheit unmittelbar nach Ausschalten des Schalters SW dreht, der in dem Motor 1 erzeugte Strom durch den Transformator T über den Widerstand R fließt und der Transformator T gesättigt wird. Dadurch wird auch dann, wenn sich der Motor 1 unter einer Trägheit dreht, ein Signal eines Logikwerts 0 von dem Empfänger R&sub0; erzeugt, was anzeigt, dass der Motor 1 sich gerade dreht.
Der voranstehend erwähnte herkömmliche Stromsensor weist jedoch den Nachteil auf, dass die Möglichkeit einer fehlerhaften Erzeugung eines Ausgangs, der anzeigt, dass der Motor anhält, von dem Empfänger R&sub0; existiert, wenn der Motor sich gerade noch unter einer Trägheit dreht, da dann, wenn ein Unterbrechungsfehler in dem Widerstand R auftritt, dies nicht erfasst werden kann.
Andere Verfahren zum Erfassen, ob ein Motor sich gerade dreht oder nicht, sind das Verfahren, bei dem eine gebohrte Drehscheibe zum Beispiel an dem Rotor des Motors angebracht ist und eine Drehung der Scheibe unter Verwendung eines Lichtprojektors und eines Empfängers, die auf beiden Seiten der Scheibe an der Stelle der Öffnung (das allgemeine Verfahren auf Grundlage eines Codierers) erfasst wird, oder das Verfahren auf Grundlage eines Tachometergenerators.
Die Motordrehungs-Erfassungsverfahren auf Grundlage eines Codierers oder eines Tachometergenerators extrahieren jedoch beide ein Drehungsausgangssignal. Deshalb werden andere Einrichtungen als eine Einrichtung benötigt, die zum Drehen des Motors benötigt wird. Zum Beispiel werden mit dem Codiererverfahren ein Projektor und ein Empfänger und eine Scheibe zum Betreiben des Projektors und des Empfängers benötigt, während mit dem Tachometergeneratorverfahren eine Wicklung für eine Energieerzeugung innerhalb des Motors benötigt wird.
Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromsensor bereitzustellen, der für den Fall eines Fehlers, der in einer Zuleitung auftritt, die einen zu erfassenden Strom führt, diesen Fehler zuverlässig erfassen kann. Ferner ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motordrehsensor bereitzustellen, der eine Motordrehung ohne Verwendung irgendeiner Einrichtung erfassen kann, die nicht an der Motordrehung beteiligt ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Angesichts dieser Aufgaben umfasst der Stromsensor eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung: einen ersten Transformator mit einer sekundärseitigen Wicklung, die aus einem Teil einer Stromleitung gebildet ist, durch die ein Strom fließt, eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen eines Wechselstromsignals an die Stromleitung mit Hilfe des ersten Transformators,
einen zweiten Transformator, der getrennt von dem ersten Transformator vorgesehen ist, mit einer primärseitigen Wicklung, die aus einem Teil der Stromleitung gebildet ist; und
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des Wechselstromsignals, das von der Übertragungseinrichtung an die Stromleitung übertragen wird, mit Hilfe des zweiten Transformators, und zum Erzeugen eines Ausgangs mit einem Logikpegel 1, wenn der empfangene Signalpegel höher als ein vorgegebener Pegel ist,
wobei wenigstens einer der Kerne des ersten Transformators und des zweiten Transformators einen Magnetkörperkern umfasst, der von dem Strom, aber nicht von dem Stromsignal, sättigbar ist.
Mit einer derartigen Konstruktion sind der Transformator zum Übertragen des Wechselstromsignals an die Stromleitung und der Transformator, der das Wechselstromsignal aus der Stromleitung extrahiert, getrennt angeordnet, so dass ein Fehler der Stromleitung zuverlässig erfasst werden kann.
Wenn ferner die Empfangseinrichtung so konstruiert ist, dass der Ausgang ein Logikwert 0 zur Zeit eines Fehlers wird, dann ist es möglich, einen ausfallsicheren Stromsensor bereitzustellen, wobei der Ausgang ein Logikwert 0 zur Zeit eines Fehlers wird.
Der Motordrehsensor unter Verwendung des Stromsensors gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so konstruiert, dass eine Motorschaltung eine Reihenschaltung einer Energiequelle, eines Motors und einer Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten eines Stroms an den Motor aufweist und eine Stromleitung in Reihe zu der Schalteinrichtung und parallel zu dem Motor vorgesehen ist, der erste Transformator des Stromsensors an die Stromleitung eingesetzt ist,
die Übertragungseinrichtung ein Wechselstromsignal mit Hilfe des ersten Transformators an die Stromleitung überträgt, der zweite Transformator des Stromsensors in eine andere Stromleitung als die Stromleitung eingefügt ist, wobei die Stromleitung und die andere Stromleitung eine geschlossene Schaltung mit dem Motor bilden, wenn die Schalteinrichtung ausgeschaltet ist, und
eine Empfangseinrichtung das Wechselstromsignal, das von der Übertragungseinrichtung übertragen wird, mit Hilfe des zweiten Transformators empfängt und ein Ausgangssignal mit einem Logikwert 1 erzeugt, das anzeigt, dass die Motordrehung angehalten hat, wenn der empfangene Signalpegel höher als ein vorgegebener Pegel ist.
Mit einer derartigen Konstruktion kann eine Motordrehung überwacht werden, ohne eine Erfassungseinrichtung direkt an dem Rotor des Motors oder an dem Motor anzubringen. Ferner kann die Tatsache, dass der Rotor des Motors angehalten hat, in einer ausfallssicheren Weise überwacht werden.
Wenn ferner ein Widerstand in Reihe zu dem ersten Transformator eingefügt ist, dann kann der Transformator kleiner ausgebildet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines herkömmlichen Stromsensors, der zur Erfassung einer Drehung eines Motors angewendet wird;
Fig. 2 ein Schaltbild, das die Konstruktion eines Stromsensors darstellt, der für eine Ausführungsform eines Motordrehsensors gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 ein Diagramm zum Erläutern eines Effekts der vorliegenden Ausführungsform;
Fig. 4 ein Schaltbild eines Wechselstromverstärkers, der auf die Ausführungsform anwendbar ist;
Fig. 5 ein anderes Schaltbild eines Wechselstromverstärkers, der auf die Ausführungsform anwendbar ist; und
Fig. 6 ein Diagramm, das ein Solenoidstrommuster darstellt, das das Schalten eines Schalters SW begleitet, für einen Fall, bei dem der Motor der Fig. 2 mit einem Gleichstromsolenoid ersetzt wird.

BEVORZUGTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Nachstehend wird eine ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen angegeben.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Motordrehsensors unter Verwendung eines Stromsensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 weist eine Motoransteuerschaltung eine Motoransteuer-Energiequelle E, einen Motor 1, beispielsweise einen Gleichstrommotor, und einen Schalter SW, der eine Schalteinrichtung zum Ein/Aus-Schalten eines Stroms zu dem Motor bildet, auf, die in Reihe geschaltet sind. Eine Stromleitung L ist in Reihe zu dem Schalter SW und parallel zu dem Motor 1 vorgesehen, wobei ein Widerstand R darin eingefügt ist.
Ein erster Transformator T1 mit einer sekundärseitigen Wicklung NO2, die aus einem Teil der Stromleitung L gebildet ist, ist in Reihe zu dem Widerstand R eingefügt. Eine primärseitige Wicklung NO1 des ersten Transformator T1 ist mit einem Signalgenerator 11 verbunden, der eine Übertragungs- bzw. Sendeeinrichtung zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignals bildet. Das Hochfrequenzsignal von dem Signalgenerator 11 wird an die Stromleitung L mit Hilfe des ersten Transformators T1 übertragen. Ferner ist ein zweiter Transformator T2 in die Stromleitung eingefügt, die ein anderer Teil als die Stromleitung L der geschlossenen Schaltung einschließlich des Motors 1 ist, die durch die Stromleitung erzeugt wird, wenn der Schalter SW ausgeschaltet wird, so dass eine primärseitige Wicklung NO3 einen Teil dieser Stromleitung bildet. Eine sekundärseitige Wicklung NO4 des zweiten Transformators T2 ist mit einem Wechselstromverstärker 13 eines Empfängers 12 verbunden, der eine Empfangseinrichtung bildet, so dass das an die Stromleitung L übertragene Hochfrequenzsignal mit Hilfe des zweiten Transformators T2 an den Empfänger 12 übertragen wird. Ferner umfassen die Kerne sowohl des ersten Transformators T1 als auch des zweiten Transformators T2 sättigungsfähige Magnetkörperkerne C1, C2.
Der Empfänger 12 umfasst einen Wechselstromverstärker 13, einen Einhüllenden-Detektor 14 zur Einhüllenden-Erfassung des von dem Wechselstromverstärker 13 verstärkten Wechselstromsignals, und einen Pegeltester 15 für einen Pegeltest des Signals, das von dem Einhüllenden-Detektor 14 über eine Einhüllenden-Erfassung erfasst worden ist. Der Wechselstromverstärker 13 weist eine ausfallsichere AC Verstärkerkonstruktion auf, so dass dann, wenn ein Fehler auftritt, der Ausgangspegel festgelegt ist. Der verstärkte Wechselstromausgang von dem Wechselstromverstärker 13 wird über eine Einhüllenden-Erfassung erfasst und gleichgerichtet. Durch Verwendung eines ausfallsicheren Pegeltesters, bei dem dann, wenn ein Fehler auftritt, der Ausgang einen Logikwert 0 (das Ausgangssignal geht auf Null), für den Pegeltester 15 einnimmt, wird der Empfänger 12 ein ausfallssicherer Empfänger, der einen Ausgang eines Logikwerts 0 (das Ausgangssignal geht auf Null) gibt, wenn ein Fehler existiert.
Der Betrieb des Motordrehsensors wird nun beschrieben.
Wenn zunächst der Schalter SW ausgeschaltet wird und sobald der Motor 1 eine Drehung angehalten hat, das heißt, wenn kein Stromfluss in dem Motor 1 sowie in dem Widerstand R vorhanden ist, dann fließt das Hochfrequenz-Ausgangsstromsignal des Signalgenerators 11 mit Hilfe der sekundärseitigen Wicklung NO2 des ersten Transformator T1 in die geschlossene Schaltung, die von dem Widerstand R, dem Motor 1 und der primärseitigen Wicklung NO3 des zweiten Transformators T2 gebildet wird. Dieses Hochfrequenz-Stromsignal wird durch die sekundärseitige Wicklung NO4 von der primärseitigen Wicklung NO3 des zweiten Transformators T2 extrahiert, von dem Wechselstromverstärker 13 des Empfängers 12 verstärkt und dann von dem Einhüllenden-Detektor 14 gleichgerichtet. Der gleichgerichtete Ausgangspegel zu dieser Zeit ist höher als der Schwellwert des Pegeltesters 15. Deshalb wird das Ausgangssignal f des Pegeltesters 15 ein Logikwert 1 (f = 1), was anzeigt, dass der Motor 1 angehalten hat.
Wenn dann der Schalter SW eingeschaltet wird, wird ein Strom durch den Schalter SW von der Motoransteuer-Energiequelle E zugeführt, so dass sich der Motor 1 dreht. Zusätzlich fließt ein Strom in dem Widerstand R, der sekundärseitigen Wicklung NO2 des ersten Transformators T1 und der primärseitigen Wicklung NO3 des zweiten Transformators T2. Infolgedessen werden die sättigungsfähigen Magnetkörperkerne C1, C2 der ersten und zweiten Transformatoren T1, T2 gesättigt. Demzufolge nehmen die ersten und zweiten Transformatoren T1, T2 eine gesättigte Bedingung ein und das von der primärseitigen Wicklung NO1 an die sekundärseitige Wicklung NO4 übertragene Hochfrequenzsignal fällt beträchtlich ab, wobei ein beträchtlicher Abfall in dem Ausgangssignal des Einhüllenden-Detektors 4 auf unter den Schwellwert des Pegeltesters 15 bewirkt wird. Infolgedessen verschwindet das Ausgangssignal f des Pegeltesters 15, wobei es f = 0 wird, was anzeigt, dass der Motor 1 sich gerade dreht.
Nun wird die Situation unmittelbar nachdem der Schalter SW ausgeschaltet wird betrachtet. Da der Motor 1 sich weiter unter Trägheit dreht, wird er ein Generator, so dass ein Strom weiter durch die Stromleitung der geschlossenen Schaltung fließt, die von dem Widerstand R, der Wicklung NO2, der Wicklung NO3 und dem Motor 1 gebildet wird. Aufgrund dieses Stroms bleiben die ersten und zweiten Transformatoren T1, T2 in der gesättigten Bedingung, genau wie dann, wenn der Schalter SW eingeschaltet ist, so dass das Ausgangssignal des Pegeltesters 15 auf f = 0 bleibt. Nach der Periode eines Stromflusses aufgrund der Trägheitsdrehung des Motors 1 hört der Stromfluss auf, so dass die gesättigte Bedingung der ersten und zweiten Transformatoren T1, T2 verloren geht. Das Hochfrequenz-Stromsignal von dem Signalgenerator 11 wird somit von der Wicklung NO1 an die Wicklung NO4 mit praktisch keiner Verringerung durch die ersten und zweiten Transformatoren T1, T2 übertragen. Das Ausgangssignal f des Pegeltesters 15 wird somit f = 1, was anzeigt, dass der Motor angehalten hat.
Die strukturelle Theorie des Motordrehsensors der Fig. 2 wird nachstehend beschrieben.
Der Grund zum Bereitstellen der Stromleitung L parallel zu dem Motor 1 ist wie folgt. Wenn die Stromleitung L nicht vorhanden ist, dann wird in einem Zustand, bei dem Schalter SW ausgeschaltet ist, keine Stromleitung vorhanden sein, um den Ausgangsstrom aufzunehmen, der eine Motordrehung begleitet. Wenn sich der Motor unter der Trägheit dreht, wird demzufolge kein Stromfluss zum Erfassen der Motordrehung vorhanden sein, so dass eine Drehungsüberwachung unter Verwendung einer Stromerfassung nicht möglich ist. Während nicht notwendigerweise der Widerstand R in der Stromleitung L benötigt wird, da dann, wenn kein Widerstand R vorhanden ist, ein sehr großer Transformator erforderlich wird, wird im allgemeinen der Widerstand R eingefügt.
Ferner muss der Verbindungspunkt der Stromleitung L gesehen von der Motoransteuer-Energiequelle E immer von dem Schalter SW zu der Seite des Motors 1 sein. Wenn zum Beispiel wie mit der gestrichelten Linie der Fig. 3 gezeigt, der Verbindungspunkt zu der Seite der Motoransteuer-Energiequelle E ist, dann wird in einem Zustand, wenn der Schalter SW ausgeschaltet wird, der erzeugte Strom unter einer Trägheitsdrehung des Motors 1 nicht in dem Widerstand R fließen.
Der Grund zur Bereitstellung von zwei Transformatoren T1, T2 an getrennten Stellen anstelle des einen Transformators für eine Stromerfassung wie bei dem herkömmlichen Stromsensor ist wie folgt.
Wenn bei der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Konstruktion, wie zuvor beschrieben, ein Strom in der Wicklung N2 mit Hilfe des Motors 1 fließt, dann wird in ähnlicher Weise der sättigungsfähige Magnetkörperkern gesättigt werden. Das Ausgangssignal der Wicklung N3 wird deshalb beträchtlich abfallen, so dass ein Ausgangssignal von "f" = 0 möglich ist. Wenn jedoch in einem extremen Fall ein Unterbrechungsfehler in dem Widerstand R auftritt, dann wird der Transformator T nicht gesättigt werden, selbst wenn sich der Motor noch unter einem Drehmoment dreht, da ein Strom in der Wicklung N2 nicht fließen wird. Infolgedessen bleibt das Ausgangssignal "f" des Empfängers 12 auf f = 1, der Ausgangsbedingung für die Bedingung des angehaltenen Motors.
Wenn jedoch wie in Fig. 2 gezeigt die zwei Transformatoren T1, T2 in getrennten Stromleitungen vorgesehen werden, dann wird für den Fall eines Unterbrechungsfehlers in dem Widerstand R das Hochfrequenzsignal nicht mehr von dem ersten Transformator T1 an den zweiten Transformator T2 übertragen werden. Das Ausgangssignal "f" des Empfängers 12 wird somit f = 0 werden, das Ausgangssignal für die Bedingung, dass sich der Motor dreht (d. h. ein Signal, das eine Gefahr anzeigt).
Die Ausfallsicherungscharakteristiken des Schaltungsaufbaus der Fig. 1 werden nun beschrieben.
Wenn, wie voranstehend beschrieben, ein Unterbrechungsfehler in dem Widerstand R, den Wicklungen NO2, NO3 oder den Erregerwicklungen des Motors auftritt, dann geht das Ausgangssignal für die Wicklung NO4 auf Null. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass dann, wenn ein Trennungsfehler in der Wicklung NO1 oder der Wicklung NO4 auftritt, das Ausgangssignal ebenfalls auf Null geht. Ein Verfahren, bei dem der Wechselstromverstärker 13 und ein Einhüllenden- Detektor zum Gleichrichten des Ausgangs des Wechselstromverstärkers verwendet werden, so dass für den Fall eines Schaltungsfehlers das Ausgangssignal auf Null geht, ist zum Beispiel in "Fail-Safe Circuit Design Know How", Transistor Technology, Feb., 1985, Seiten 425-434 (CQ Verleger) offenbart. Wenn außer diesem bekannten ausfallsicheren Pegeltester wie beispielsweise im U. S. Patent Nr. 5,027,114 offenbart ist, das U. S. Patent Nr. 4,661,880 oder das U. S. Patent Nr. 4,757,417 für den Pegeltester 15 verwendet wird, dann kann das Ausgangssignal zu der Zeit eines Fehlers auf Null gebracht werden. Der Empfänger 12 kann somit ausfallsicher gemacht werden. Wenn ferner zum Beispiel eine Schmitt-Schaltung in dem Pegeltester 15 zum Pegeltesten des Ausgangssignals des Wechselstromverstärkers 13 verwendet wird, dann wird der Einhüllenden-Detektor 14 nicht benötigt. In diesem Fall wird das Ausgangssignal der Schmitt-Schaltung ein Logikwert von 1, wenn das Wechselstrom-Ausgangssignal von dem Wechselstrom-Verstärker 13 erzeugt wird, und ein Logikwert von Null, wenn es nicht erzeugt wird.
Die Konstruktion des ausfallssicheren Wechselstromverstärkers wird nachstehend kurz beschrieben.
Der normale Transistorverstärkungspegel kann aufgrund eines Fehlers verringert sein, aber es ist nicht wahrscheinlich, dass er auf mehr als 30% ansteigt. Das Ausgangssignal wird somit auf einen bestimmten Pegel festgelegt, außer wenn der Transistorverstärker zur Zeit eines Fehlers eine Selbst- Oszillation ausführen wird. Aufgrund dessen bildet bei dem ausfallsicheren Verstärker unter Verwendung eines Wechselstromsignals für das Eingangssignal eine Ausgabe des Wechselstromsignals als ein Ausgangssignal mit einer vorgegebenen Amplitude einen normalen Betrieb des Verstärkers. Dies liegt daran, dass in einem extremen Fall, bei dem ein Fehler in dem Verstärker auftritt, der Ausgangspegel auf einen bestimmten Wert (Pegel) festgelegt wird und kein Wechselstrom-Ausgangssignal wird. Die Bedingung, auf der diese Denkungsweise basiert, besteht darin, dass der Verstärker keine Selbst-Oszillation ausführt. Demzufolge ist ein Verstärker mit einer negativen Rückkopplung nicht wirklich als ein ausfallssicherer Verstärker geeignet. Ein Verstärker mit einer negativen Rückkopplung weist jedoch den Vorteil auf, dass der Verstärkungspegel sich mit der Temperatur kaum ändert.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines ausfallsicheren Verstärkers mit negativer Rückkopplung (der einen Verstärkungsgrad von ungefähr 30 dB erzeugen kann).
In Fig. 4 bezeichnen die Symbole R191, R192, R913, R194, R195, R196 Widerstände, C191, C192, C193 bezeichnen Kondensatoren, während Q191, Q192 Transistoren bezeichnen. Das Ausgangssignal wird von der Emitterseite des Transistors Q192 über den Widerstand R196 an die Basis des Transistors Q191 zurückgekoppelt. Wenn in der Schaltung aus Fig. 4 ein Unterbrechungsfehler in den Widerständen R192, R192, R193, R194, R196 auftritt, dann wird das Ausgangssignal des Transistors Q192 entweder auf einen hohen oder einen niedrigen Ausgangspegel festgelegt. Ähnliche Ausgangsbedingungen ergeben sich ferner, wenn ein Kurzschlussfehler in dem Kondensator C192 auftritt, da dies die Basisvorspannung des Transistors Q191 beträchtlich ändern wird. Wenn ein Unterbrechungsfehler in dem Kondensator C192 auftritt und ein Unterbrechungsfehler in dem Widerstand R195 auftritt, dann fällt der Verstärkungspegel ab und die Amplitude des Ausgangs von dem Transistor Q192 wird verringert. Wenn jedoch ein derartiger Fehler auftritt, dann kann Konstruktion sein wie in Fig. 5, um das Ausgangssignal des Transistors Q192 auf einen konstanten Pegel festzulegen.
In Fig. 5 sind mit Ausnahme der Widerstände R194', R195' und dem Kondensator C192' die anderen Elemente die gleichen wie diejenigen in Fig. 4.
In Fig. 4 ist der Emitterwiderstand des Transistors Q192 bezüglich des Wechselstromsignals der kombinierte Widerstand der Widerstände R194 und R195 parallel. Der Widerstand des Widerstands R195' in Fig. 5 kann ungefähr in der Größe gleich zu diesem Widerstand gemacht werden. In Fig. 4 ist der Emitterwiderstand des Transistor Q192 bezüglich eines Gleichstromsignals der Widerstand des Widerstands R194. In Fig. 5 kann der Gesamtwiderstand der Widerstände R195' und R194' ungefähr gleich zu dieser Größe gemacht werden. In Fig. 5 wird ein Kondensator mit vier Anschlüssen für den Kondensator C192' verwendet, so dass selbst dann, wenn ein Unterbrechungsfehler in einem der Widerstände R194', R195' auftritt, und selbst dann, wenn ein Kurzschluss eines Unterbrechungsfehlers in dem Kondensator C192' auftritt, das Ausgangssignal des Transistors Q192 auf den spezifischen Gleichstrompegel festgelegt wird.
Da mit einem derartigen Aufbau dann, wenn der verstärkte Ausgang von dem Wechselstromverstärker 13 auf einen Gleichstrompegel festgelegt wird, der gleichgerichtete Ausgang von dem Einhüllenden-Detektor 14 auf Null geht, wenn der Wechselstromverstärker 13 fehlerhaft ist, wird das Ausgangssignal von dem Einhüllenden-Detektor 14 Null.
Mit dem Stromsensor, der zwei getrennt vorgesehene Transformatoren in der oben beschriebenen Weise aufweist, kann dann für den Fall eines Unterbrechungsfehlers, der in der Stromleitung auftritt, die den zu erfassenden Strom führt, dieser Fehler zuverlässig erfasst werden. Ein ausfallssicherer Stromsensor wird somit möglich. Wenn dieser Stromsensor ferner als ein Motordrehsensor verwendet wird, dann ist ein ausfallssicherer Motordrehsensor möglich, bei dem eine fehlerhafte Information aufgrund eines Schaltungsfehlers einer Bedingung mit einer angehaltenen Drehung nicht erzeugt wird, wenn sich der Motor tatsächlich dreht. Ferner kann die Motordrehung überwacht werden, ohne eine Erfassungseinrichtung direkt an dem Rotor des Motors oder an dem Motor anzubringen.
Mit der vorliegenden Ausführungsform wird ein sättigbarer Magnetkern sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Transformator verwendet. Jedoch wird natürlich die Verwendung eines sättigbaren Magnetkörperkerns in entweder dem ersten Transformator T1 oder dem zweiten Transformator T2 ausreichend sein.
Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung das zu überwachende Objekt die Drehung eines Motors. Für den Fall eines Gleichstromsolenoids anstelle eines Motors ist jedoch ersichtlich, dass der Strom während einer Entladung der akkumulierten Energie in den Wicklungen in einer ähnlichen Weise wie diejenige, die in Fig. 2 dargestellt ist, überwacht werden kann.
Fig. 6 zeigt ein Muster des in einem Solenoid fließenden Stroms gemäß einer Ein/Aus-Schaltung für den Fall, dass der Motor aus Fig. 2 durch ein Gleichstromsolenoid ersetzt ist.
Wie in Fig. 6 gezeigt fließt ein Strom noch von dem Solenoid, selbst wenn der Schalter SW ausgeschaltet ist. Die vorliegende Erfindung kann somit auf die Überwachung dieses Stroms angewendet werden.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Die vorliegende Erfindung kann in einer ausfallssicheren Weise den in einer Energieleitung fließenden Strom erfassen. Sie ermöglicht auch eine ausfallssichere Überwachung einer Motordrehung und des Stroms in einem Solenoid, so dass bei der Verwendung eines Ansteuermechanismus eines Motors oder Solenoids eine extrem hohe Sicherheit aufrechterhalten werden kann. Die Erfindung weist somit eine beträchtliche gewerbliche Anwendbarkeit auf.

Claims

1. Stromsensor, umfassend: einen ersten Transformator (T1) mit einer sekundärseitigen Wicklung (NO2), die aus einem Teil einer Stromleitung (12) gebildet ist, durch die ein Strom fließt, eine Übertragungseinrichtung (11) zum Übertragen eines Wechselstromsignals an die Stromleitung mit Hilfe des ersten Transformators,

einen zweiten Transformator (T2), der getrennt von dem ersten Transformator vorgesehen ist, mit einer primärseitigen Wicklung (NO3), die aus einem Teil der Stromleitung gebildet ist, und

eine Empfangseinrichtung (12) zum Empfangen des Wechselstromsignals, das an die Stromleitung von der Übertragungseinrichtung übertragen wird, mit Hilfe des zweiten Transformators und Erzeugen eines Ausgangs mit einem Logikwert 1, wenn der empfangene Signalpegel höher als ein vorgegebener Pegel ist,

wobei wenigstens einer der Kerne (C1, C2) des ersten Transformators und des zweiten Transformators einen Magnetkörperkern umfasst, der durch den Strom, aber nicht durch das Stromsignal sättigbar ist.

2. Stromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung einen Ausgang mit einem Logikwert 0 zur Zeit eines Fehlers ausgibt.

3. Stromsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung eine Wechselstrom- Verstärkungseinrichtung umfasst, die ein Wechselstromsignal, das an die sekundärseitige Wicklung von der primärseitigen Wicklung des zweiten Transformators übertragen wird, verstärkt und der einen festgelegten Ausgangspegel zur Zeit eines Fehlers aufweist, und

eine Pegeltesteinrichtung, die einen Ausgang mit einem Logikwert (1) erzeugt, wenn der verstärkte Ausgangssignalpegel der Wechselstrom- Verstärkungseinrichtung höher als ein vorgegebener Schwellwert ist, und der einen Ausgang mit einem Logikwert 0 ausgibt, wenn der Signalpegel niedriger ist, oder zur Zeit eines Fehlers.

4. Motordrehsensor unter Verwendung des Stromsensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motoransteuerschaltung eine Reihenschaltung einer Energiequelle, eines Motors und einer Schalteinrichtung zum Ein/Aus-Schalten eines Stroms zu dem Motor aufweist und eine Stromleitung in Reihe zu der Schalteinrichtung und parallel zu dem Motor vorgesehen ist, wobei der erste Transformator in die Stromleitung eingefügt ist,

wobei die Übertragungseinrichtung mit Hilfe des ersten Transformators ein Wechselstromsignal an die Stromleitung überträgt,

wobei der zweite Transformator in eine andere Stromleitung als die Stromleitung eingefügt ist, wobei die Stromleitung und die andere Stromleitung eine geschlossene Schaltung einschließlich des Motors bilden, wenn die Schalteinrichtung ausgeschaltet ist, und

die Empfangseinrichtung mit Hilfe des zweiten Transformators das von der Übertragungseinrichtung übertragene Wechselstromsignal empfängt und ein Ausgangssignal mit einem Logikwert 1 erzeugt, der anzeigt, dass die Motordrehung angehalten hat, wenn der empfangene Signalpegel höher als ein vorgegebener Pegel ist.

5. Motordrehsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand eingefügt ist in die Stromleitung, in der der erste Transformator eingefügt ist in Reihe zu dem ersten Transformator.