JPH0622378A

JPH0622378A - 欠陥検出器

Info

Publication number: JPH0622378A
Application number: JP9842593A
Authority: JP
Inventors: William J Spaeder; ウイリアム・ジエイ・スペダー; John C Grebe; ジヨン・シー・グリーブ
Original assignee: Moore Products Co
Current assignee: Moore Products Co
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-01-28
Also published as: EP0565326A2; CA2093473A1; US5229725A; EP0565326A3

Abstract

(57)【要約】【目的】回路欠陥を監視する。【構成】流出電流及び返送電流を飽和可能なコア上の
別々の反対向きのコイルに通過させることにより、遠隔
点へに向かう電流及び遠隔点からの電流の間の不均衡を
検出し、少なくとも一方向にコアを飽和状態にもたらす
のに十分な励磁電流を同一のコアの別のコイルに印加す
る。流出及び返送電流が等しいときには、励磁により同
じ継続期間を有する連続電圧パルスをアップ・ダウンカ
ウンターにより計りながら発生する。不均衡が存在する
ときには、アップ・ダウンカウンター内の残りが、これ
を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気的欠陥検出器に関
し、更に詳しくは本検出器に直列ループにより接続され
た被監視DCシステムへの電流と被監視システムから戻る
電流とを比較し、その差により欠陥の有無を検出してす
ることにより、その被監視システムの電気回路欠陥を検
知、表示する際に有用な電気的欠陥検出器に関する。

【０００２】

【従来技術】通常の、遠隔システムにおける電気的な欠
陥を検出する装置は、遠隔システムへ流出する電流およ
びその遠隔システムからの返送電流を感知し、それらが
同じであるか否かを調べる。このような構成形態のもの
においては、その包括的な回路は通常直列ループと称さ
れるものである。この直列ループにおいて、中央ステー
ションから電流を遠隔測定装置に対し供給し、その遠隔
測定装置からの電流が中央ステーションに戻る。流出電
流および返送電流の差が遠隔システム内、またはそこ
へ、若くは、そこからの導線内の電流の接地への流れと
言った欠陥を表わす。

【０００３】このような欠陥検出の実行を意図する装置
の一形態としては、１９８３年にGerald L.Wilsonに交
付された米国特許4,371,832がある。この装置におい
て、遠隔監視装置に対し流出する電流はトロイダル磁気
コア上のコイルを通過し、その返送電流は同じコア上の
もう一つのコイルをコアに対して相対的に反対方向に通
過する。欠陥が存在しなければ、二つの電流は等しくな
り、コアの総磁化は生じない。しかし、欠陥があると、
これら二つの電流は異なり、不均衡が生じその結果、ど
ちらの電流が大きかに基づき、一方向又はその反対方向
にコアの総磁化が生じる。通常は接地欠陥により返送電
流は流出電流より小さくなる。

【０００４】上記の該特許4,371,832は不均衡が生じた
ときにこれを検出するための装置に関するものである。
この検出を実行するため、励磁コイルは流出電流コイル
および流入電流コイルが配置されているのと同じコアに
設けられており、その励磁コイルに極性が変化する励磁
電圧が印加され、この印加電圧は励磁コイルを通過する
電流によりコアが一方向またはその反対方向への磁気飽
和レベルに達する毎に反転される。そして励磁電圧の振
動数すなわちデューティサイクルが測定され、電流の均
衡または不均衡の表示として用いられ、これにより欠陥
の有無が検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとうとする課題】該特許4,371,832
のシステムは特定の目的においては有用であるが、シス
テム出力が振動数が変動するパルス列の形態であり、こ
のシステムの出力を翻訳する次段のデジタル回路構成要
素を複雑にしてしまうという欠点がある。

【０００６】入力励磁電圧および出力パルス電圧がすべ
て同じ周波数であり、その結果、そのシステムの出力を
翻訳する次段のデジタル回路構成要素を簡素化する欠陥
検出システムを提供することが望まれている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によればコアの励
磁電圧は抵抗手段を介して励磁コイルに印加される電圧
波であり、これにより励磁コイル内に対応する荷電電流
パルスを交互に反対方向に発生させる。これらの荷電電
流パルスの各々は入力電圧波の反転極性に応答し発生
し、この電流パルスは少なくとの一方向に好ましくは相
反する両方向にコアを磁束飽和に導くのに十分な大きさ
を有するものである。本システムは反対の極性を持つ連
続する荷電電流パルスに対するコアの応答を比較し、こ
れにより欠陥があるか否かを判断する。好適な実施例に
おいて電流パルスはコアを両方向において飽和状態をも
たらし、本システムは一方向への磁束飽和から反対の方
向への磁束飽和へコアが変化するのに要する時間間隔を
次々に測定する。これらの時間間隔の継続時間が互いに
ほぼ等しいときには欠陥は存在しない。一方欠陥が存在
するときはこれらが有意に異なる。

【０００８】好適な実施例において磁束を一飽和レベル
からもう一つのレベルに変化するのに磁束が要する印加
時間間隔の継続時間の比較はこれらの時間間隔の継続時
間に対応する幅を有するパルスを構成し、これらのパル
スを装置、好ましくは、アップダウンカウンターに供給
することにより実行される。このカウンターは、各アッ
プダウン計数サイクルの後の計数残がゼロから所定のし
きい値より大きく異なるときに、これを表示する出力信
号を発生し、この出力信号が欠陥が存在することを示
す。

【０００９】この結果、コア上の励磁コイルに供給され
る励磁信号の周波数と同じ一定の周波数の欠陥表示出力
パルスを発生するシステムにより好適な欠陥検出が達成
される。

【００１０】本発明のこれら及びその他の目的及び特徴
は添付の図面と共に以下の詳細説明を考慮することによ
り、より容易く理解されるであろう。

【００１１】

【実施例】図１に示す本発明の好適な実施例を参照す
る。トロイダル磁気コア１０は従来の磁性亜鉛コアであ
るが、三つの巻線Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3を具備する。Ｗ1は中央
監視ステーション等の電流源１７からの電流が例えば、
遠隔パラメータ監視ステーション１８へ行く際に通過す
る単巻線コイルである。電流返送コイルＷ2も単巻線コ
イルであり、コイルＷ1と並列に同じサイズのワイヤで
構成し、同等に配置されている。遠隔監視点からの返送
電流はソース電流コイルを通過する電流に対し反対の向
きに返送コイルＷ２を通過し、中央監視ステーションに
向かう。励磁コイルＷ３は通常、コア１０上に複数の巻
線（例えば４００）を有し、例えば、２５６Hz程度の周
波数の矩形波といった規則的な周期的励磁電圧を励磁電
圧源１９から供給される。この励磁電圧は第一位相にお
いては直列抵抗Ｒ１を経由しコイルＷ３の一端部から供
給され、反対位相においてはＲ１と等しい抵抗値を有す
る直列抵抗Ｒ２を経由しコイルＷ３の他の端部から供給
される。これにより、励磁コイルＷ３には一極性の間、
印加入力電圧が励磁コイルを介して一方向に流れ、印加
入力電圧が反対の極性の間は反対の方向に流れるという
具合に交互に変化する規則的、周期的励磁電流が供給さ
れる。本例においてはクロック２０から供給される５０
％のデューティサイクルクロックシグナルの周波数で交
互に繰り返される。

【００１２】図２Ａから２Ｈを参照する。図２のＡにお
いて、Ｖ_INとラベルされた抵抗Ｒ１の入力端と抵抗Ｒ２
の入力端の間に現われる電圧の矩形周期波を示す。この
矩形波は正の方向に＋Ｖ_supplyまで変化し、負の方向に
−Ｖ_supplyとして表わされる負の電圧まで変化する。こ
の矩形電圧波の正の部分は時刻ｔ₀に開始し、これによ
り励磁コイルＷ３のインダクタンスを図２Ｂの欠陥がな
い場合を示す実線部Lで示されるように、正に印加する
と、電流は抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗値と、励磁コイルＷ３
の抵抗値との和によりＶ_INを割った値に等しい最終値Ｉ
_maxまでほぼ指数間数的に上昇する。図２Ａのｔ₁に示さ
れるようにその入力電圧が負の値に変化するとき、その
励磁コイルＷ３は最初は放電し、その後、負の方向に印
加され、最低電流値-ｉｍａｘに達する。励磁コイルＷ
３のインダクタンスにおける交互の荷電及び放電は周期
的に継続し、各交互の印加は対応する入力電圧パルスの
開始に同期して開始する。この電流はアンペア回数と励
磁コイル電流によりコアに及ぼされる磁気起動力Ｆに比
例する。

【００１３】本例において、励磁電流ｉの最大値と最小
値の間の振れはコア１０を両方向に磁気飽和に至らしめ
るのに十分であり、その飽和が起こる電流は図２Ｂにお
いて破線＋Ｓ及び-Ｓで示される。

【００１４】図２Ｃは実線により磁気コア内の磁束の値
を任意目盛りの縦軸に対し、概略的に示したものであ
る。通常、磁束は電流に対して若干遅れるが、一般的に
図２Ｃの＋Ｆ_sに示すように、コアが磁気的に飽和する
レベルまで上昇し、この飽和レベルは電流が電流の飽和
レベル以下に減少するまで継続する。電流が電流の飽和
レベルより十分に低くなると、磁束は飽和レベル以下に
なり、変化の方向を反転させ、負の方向に増加し、負の
磁束飽和レベルが-Ｆ_sに達する。

【００１５】励磁コイルにかかる電圧Ｖ_w3はその内部磁
束の時間的変化率に等しく、一般に理想形では図２Ｄの
如く表わされ、ラインNは欠陥が存在しないときの電圧
を示す。このように、例えば、磁束が図２Ｃの実線グラ
フの初期に示されるように急激に変化する際、励磁コイ
ルにかかる電圧は比較的高いレベルになる。コアが飽和
状態に達すると、磁束の変化の割合、それゆえ電圧が急
速に減少し、完全に飽和状態に達すると、電圧はほぼゼ
ロになりこの状態を継続する。図２Ｂの電流が負の方向
に十分大きくなると、コア内の磁束が減少し、磁束を反
対極性、すなわち負の極性に変える。図２Ｄに示すよう
に、図２Ｃの負方向に変化する磁束が、比較的高いレベ
ルの負の電圧を生じさせ、これは磁束の下方への遷移の
間継続し、負の飽和に達すると、電圧はゼロ方向に戻
り、そこで、次の正の入力電圧のパルスが発生するま
で、飽和状態を継続する。欠陥が存在しない場合につい
ては、これは図２Ｄの実線で示される正と負の電圧パル
ス列となり、図１の差動増幅器３０により形成される。

【００１６】Ｖ_w3の正および負のしきい値レベルは図２
Ｄに示すように、＋0.25vおよび-0.25vであり、増幅器
３０からの電圧が正のしきい値レベル+0.25に上昇する
時間M、及びこのレベルに再び落ちる時間Ｎをそれぞれ
規定する。このＭとＮの時間間隔は欠陥が無いときにＶ
_W3が負の飽和状態から正の飽和状態に移行するのに必要
な時間間隔の継続時間の測定値として使用され、同様
に、ＰとＱの時間間隔は欠陥が無いときに正の飽和状態
から負の飽和状態に移行するのにこの電圧に必要とされ
る時間間隔の継続時間の測定値として使用される。この
動作は差動増幅器３６、３８により、一方のプラス入力
端子、及び他方のマイナス入力端子に図２ＤのＶ_w3を供
給することにより実行される。アンプ３６はそのマイナ
ス入力端子において+0.25vのしきい値バイアスが入力さ
れ、アンプ３８は同様にそのプラス入力端子において-
0.25vのバイアスが入力される。この結果、欠陥がない
場合には、アンプ３６はCOMP.1上に図２Ｅにおいて示さ
れる出力電圧パルスを発生し、アンプ３８はCOMP.2上に
図２Ｆにおいて示されるパルスを発生する。なお、これ
ら二つのパルスの組は同じ幅である。これらはＯＲ回路
４０を介してデジタルロジックコンパレーター４２に入
力され、ここで、これら二組のパルスの幅を図２Ｅの各
パルスに対して応答しカウントアップし、図２Ｆのこれ
に続く各パルスに対して応答しカウントダウンすること
により比較する。この結果がゼロまたはゼロに近けれ
ば、これは欠陥が存在しない表示となる。

【００１７】しかし、カウントアップ、及びこれに続く
カウントダウン後の残りのカウントが有為な場合には、
欠陥が存在することを示す。この後者の状態は図２Ｇ及
び２Ｈに示される。これらの図において、欠陥が存在す
るときに、COMP.1ライン上及びCOMP.2ライン上のパルス
幅に差があることを示している。即ち、欠陥が存在する
ときには遠隔監視装置への電流とここからの電流の差に
より発生するコア内の磁束の値の変動により、COMP.1ラ
イン上のパルスが細くなり、COMP.2ライン上のパルスの
幅が広くなる。二つごとの連続するパルスの幅の差及び
対応する残パルスカウントが一定のしきい値以上で警告
を行うようにし、これにより、欠陥の警告を最小限にす
るように、しきい値をパルス幅を計るカウンターに設
け、またはこれに従うようにするのが好ましい。

【００１８】さら詳しくは、欠陥が存在するときは、入
力電圧及びＷ₃による荷電電流は上述したように図２Ａ
及び２Ｂに示したのと同様であるが、図２Ｂの破線によ
り示されるように、欠陥により生じる電流の不均衡によ
り、全アンペア回数は異なる。図２Ｃの破線により示さ
れるように磁束もまた異なり、特に、欠陥が無いときよ
り急激に最大値に上昇し、欠陥が無いときよりゆっくり
とその値から減少する。この効果は図２Ｄの破線で示さ
れる。ここにおいて、正のパルスが初めて1.25vのレベ
ルを超えるときの時間Ｒとその後、最初にそのレベルに
落ちる時間Ｓとの時間間隔は欠陥が無いときのこれに対
応する時間間隔Ｍ−Ｎより短く、負のパルスに対するＴ
とＶの対応する時間間隔は欠陥が存在しないときより長
くなる。先に述べたようにこれらの時間はデジタルロジ
ック４２で計測される。このように、異なるパルス幅の
これらの連続パルスがデジタルロジック４２に印加され
ると、各カウントアップ及びカウントダウンサイクルの
後に有為な残カウントが存在し、これが欠陥として解釈
され、これに対応する欠陥表示電圧が出力ライン５０上
に出力される。

【００１９】本好適な実施例において、パルス幅比較を
行うデジタルロジック４２について以下に述べる。

【００２０】ＯＲ回路４０からさまざまな幅を有するパ
ルス信号が別のＯＲ回路５２の入力に供給される。この
回路の残りの入力端子には６６で示される“CLOCK X１
２８”からのクロックパルス周波数の１２８倍の周波数
で周期的なパルス信号が供給され、ＯＲ５２の出力は、
アップダウンカウンター６０の“クロック”入力に供給
される。このカウンターは２：１デバイダー６８から１
／２クロック周波数でクリア信号を入力するクリア端子
を持ち、これにより、ＯＲ５２からの各連続するペアパ
ルスの後にカウンターをクリアし、ペアでのパルス幅に
ついてパルスを比較する。カウンター６０はクロック信
号を入力するアップ／ダウン入力端子を持ち、これによ
り、そのアップ／ダウン入力端子の一つのパルスに応答
し、カウンターはカウントアップを開始し、また、次の
パルスがアップ／ダウン入力端子に入力されると、これ
に応答にカウンターはカウントダウンを開始する。

【００２１】COMP.1ライン上のパルスに応答し、幅を測
定すべきパルスの間、たとえば、カウンター６０はそれ
に入力される“クロックＸ１２８”パルスの数により、
カウントアップし、その後、カウントを終了し、アップ
／ダウン入力端子でのクロック信号によりカウンターを
切り替え、カウントダウンする。次に続くCOMP.2ライン
からのパルスが同じ幅を有するときには、カウンターは
ゼロにカウントバックし、ゼロの二値カウントがカウン
ター出力端子Ｑ３からＱ７に出力される。二つの連続す
るパルスの幅が異なる場合にはアップダウンカウントの
後、残りが生じ、この例では、この残カウントの絶対値
が８以上の場合に、出力ライン５０上に欠陥表示を行
う。

【００２２】出力カウントのこの“制限”により、欠陥
警告が表現される可能性がある小さい残カウント（８未
満）に対して、欠陥検出システムが起動されるのを防止
する。この制限は、Ｑ３からＱ７の出力をＡＮＤゲート
７８、８０のペアの両方に入力することにより行われ
る。ゲート８０は負のカウントにのみ応答し出力を行い
応答し、一方、ゲート７８は、正のカウントにのみ応答
する。５つの出力Ｑ３−Ｑ７のすべてをオンにし、ゲー
ト７８または８０のいずれかから出力を生じさせるに
は、８カウント必要である。ＡＮＤゲート７８および８
０の制限された出力は、ＯＲゲート８６を介してフリッ
プフロップ９０に入力される。このフリップフロップ９
０はゲート７８または８０が出力を発したときにのみ接
地欠陥表示状態にトグルされる。

【００２３】従って、欠陥の表示はコア１０が負から正
の飽和に遷移するのに必要な時間間隔と、それが正の飽
和から負の飽和に遷移するのに必要な時間間隔の差を計
り、比較することにより、もたらされる。このように二
つの時間間隔を相互に比較することにより非常に正確な
欠陥表示を行うことができるが、一般的には、確実性に
劣るが、二つの時間間隔の内どちらかの継続時間を測定
し、この測定された間隔を欠陥のない状態に対応する標
準間隔と比較することにより行うことも可能である。

【００２４】図３および４はそれぞれ、欠陥が存在する
場合、及び欠陥が存在しない場合のトロイダルコアの磁
化を示すものである。図３はコア１０の通常のヒステレ
シスタイプの曲線を示したものであり、この図において
は、コイルの電流に比例し、場の強さを表わすHをコア
１０内の磁気誘導、または磁束Bに対してプロットした
ものである。図中に示される“動作範囲”は加えられた
磁界Hの振幅の程度を表わし、これは励磁コイル中の電
流の振幅に対応する。このコイルの電流はこの例におい
ては、有為な欠陥が存在するときにおいても、コアをプ
ラス及びマイナスの飽和にするのに必要な振幅を上回
る。電流の振幅の動作範囲は図３に示すように、欠陥が
ない場合には、ヒステレシス特性について対称に位置す
る。

【００２５】しかし有為な接地欠陥がある場合には、状
況は図４に示されるように変化する。ここで、“外部バ
イアス”と称される電流レベルは、欠陥が生じたときの
コア上の対応する二つのコイルの流出及び返送電流の差
による電流の不均衡を示している。そこで、コアに作用
する全Hの動作範囲は図示されるこの外部バイアスレベ
ルについて対称に振幅し、ここでも、コアをプラス及び
マイナスの飽和に導く。しかしながら、別のグラフにつ
いて既に述べたように、電流不均衡による外部磁気バイ
アスのために、磁束が正方向の飽和レベルに達するため
に必要な時間は短くなり、他方、負の方向の飽和レベル
に達するために必要な時間は増加する。これが、上述し
た、コイルにかかる連続する電圧パルスの継続期間の差
を生み、さらに対応する欠陥の電気的表示を行う。

【００２６】これまでにおいて、励磁コイル、流出電流
コイル及び返送電流コイルを具備する磁気トロイドを使
用する種類の欠陥検出器について記述してきたが、この
装置においては、周期的な励磁電流を励磁コイルに印加
し、周期的電圧出力パルスとして、励磁コイルに、磁束
が負から正の飽和に遷移するのにかかる時間に対応する
継続時間を有する交互の出力パルスの一つの組、及び磁
束が正の飽和から負の飽和に遷移するの必要な時間に対
応する継続時間を有するパルスからなる残りの組を発生
させ、これらの時間間隔の差を検出し、比較し、欠陥が
あるか否かを表示する。

【００２７】上述の詳細説明においては、欠陥が存在す
る場合においても、コアは励磁電圧及び電流により両方
向に飽和され得ることが仮定されるが、これは本発明の
すべての応用例がこの場合に当てはまる訳ではない。例
えば、電流の不均衡が非常に大きく、励磁電流がコアを
一方向についてのみ飽和状態にさせる場合においても、
本システムは欠陥を適宜表示するように動作する。また
別の場合としては、不均衡電流がさらに大きく、このた
め、その軌跡の一端部における励磁電流がコアを極度の
飽和状態にし、一方、他端ではコアを飽和からは引き出
すが磁束の方向を反転させる程ではないような場合にお
いても本システムは機能する。しかし不均衡電流が、過
度に大きく、コアが一方向の飽和状態から解放されない
ような場合には、欠陥を表示するCOMP1及びCOMP2の信号
は非常に小さくなり、上述の様に使用した場合、欠陥を
表示することはできない。

【００２８】電流が非常に大きな不均衡を有する後者の
条件において所望の欠陥表示を提供するために、図１の
デジタルロジックブロックの下の部分に示した回路を使
用するのが好ましい。この回路はCOMP1及びCOMP2のパル
スの幅の合計を算出し、この合計が所定のしきい値を下
回る場合には、他の回路が欠陥を表示しない場合でもこ
の付加構成回路により欠陥を表示する。

【００２９】特に、図１において、ＯＲゲート５２から
のパルスが、アップ・アップカウンター１００のクロッ
ク入力端子にも供給される。このアップ・アップカウン
ター１００は、アップ・ダウンカウンター６０のクリア
端子に供給される同じクロックの１／２の信号により一
つおきのパルス毎にクリアされる。アップ・アップカウ
ンター１００は連続するＣＯＭＰパルスの各ペアの両方
を間、カウントアップし、二つのパルスの幅の合計に比
例するカウントを与える。この合計が所定のしきい値よ
り小さい場合には、フリップフロップ１０４をトグル
し、そのQ出力ライン１０２上に欠陥を表示する出力を
与える。不均衡が小さいとき、アップ・アップカウンタ
ーは、ＣＯＭＰパルスの連続する各ペアに応答し、常に
しきい値レベル、例えば、３２までカウントアップし、
このカウントをライン１０８上に出力し、フリップフロ
ップ１０４をその非欠陥状態に保持する。返送ライン８
６はアップ・アップカウンタ１００の出力から後者のカ
ウンターのＥＮＡＢＬＥ入力に接続されていて、カウン
タをリセットし、これにより、カウンターがその上限を
超えるほど大きな値までカウントしてしまうのを防止
し、再びゼロよりカウントを開始する。クリアライン１
２０には１／２クロックパルスが供給され、ＣＯＭＰパ
ルスの各ペアの後にアップ・アップカウンタをリセット
する。

【００３０】図５Ａから５Ｆは不均衡電流がゼロから一
方向に増加する際に結果としての動作タイプを図解する
ものであり、反対方向の不均衡も同様な動作となる。

【００３１】図５Ａにおいて、カウンター６０のアップ
およびダウンの差はCOMP1及びCOMP2のパルスの幅の差を
表わし、これを縦軸に、不均衡電流の大きさを横軸に採
りプロットしたものである。不均衡電流のＯからＡの第
一範囲では、コアの磁束が振動する動作範囲の中心がコ
アの飽和点より下にある場合であり、コアの磁束は、さ
らに一方向の飽和へ振れ、これに伴い、反対方向への振
れは小さくなる。このためカウンター６０のカウントの
差はほぼ直線的に増加する。相対的な幅の対応する変化
を図５D及び５Cに示す。図５Ｄ及び５ＣはそれぞれCOMP
1及びCOMP2の出力パルス（Ｐ１及びＰ２）の幅を表わ
す。これらの両パルスは不均衡がゼロの時は同じ幅であ
り、不均衡が増加するに伴い、Ｐ２の幅が増加する一方
Ｐ１の幅は減少する。対応する励磁電圧Ｖ_inも参考のた
め同じ時間スケールについてプロットする。

【００３２】図５Ａにおいて、不均衡が点Ａに達する
と、動作範囲の中心は一方向の飽和点に一致する。それ
まで、幅がどんどん減少していた図５ＤのパルスＰ１は
コアがすでに飽和にあり、印加された場におけるさらな
る変動はもはやコアを飽和状態を変化させないので基本
的に完全に、消失する。一方、図５Ｄに示すように、Ｐ
２パルスは図５ＡのＡからＢの領域にわたり実質的に一
定の幅を維持し、カウントの差はこの領域では、原理的
に一定である。

【００３３】しかし、図５Ａの点Ｂに達すると、不均衡
電流は非常に大きくなり、励磁電圧の振れてもコアを反
対方向（図において左方向）へ飽和させることがなくな
り、飽和状態から抜け出す量がどんどん減少してくる。
この結果、Ｐ１パルスはゼロのままで、Ｐ２パルスが不
均衡電流のさらなる増加に伴いゼロ方向に減少し始め
る。Ｐ１及びＰ２の幅がゼロに近づくに連れ、その差も
またゼロに近づく。このため、不均衡が非常に大きいに
も拘わらず、Ｐ１及びＰ２のパルス幅の差はゼロに近づ
き、アップ・ダウンカウンタによる差分の残カウントも
小さくなる。その結果、非常に大きな不均衡は欠陥表示
されないことになる。

【００３４】この状況を回避するために、本発明のシス
テムに連続するＰ１及びＰ２パルスのペアの幅の和を検
出する手段を含むことが好ましい。この和は理想的には
図５Ｂに示される。領域ＯからＡにおいては、Ｐ１が狭
くなるとＰ２は広くなるので、和は原理的に一定であ
る。領域ＡからＢにおいてはＰ１パルスは幅ゼロであ
り、Ｐ２は相対的に一定の幅の状態にある。ＢからＣで
表わされる電流不均衡が増加する領域においては、Ｐ１
パルスはゼロのままであり、Ｐ２パルスは０に向い、図
５Ｂの右に示されるようにこれらの和はゼロに向い減少
する。このため出力ライン５０（図１）上には欠陥は表
示されない。

【００３５】ライン５０上の欠陥表示の消失を克服する
ために、上述した６ビットカウンター１００の形態を有
する手段が、Ｐ１とＰ２のパルスの幅の和が、例えば、
７以下のアップ・アップカウントにより示されるよう所
定のレベルより小さい場合に、出力ライン１０２上に欠
陥表示を出力する。この結果、図５Ａ及び５ＢのＯから
Ｂまでの範囲の不均衡により生じるパルス幅の差に対し
ては、ライン５０が欠陥表示を行い、さらに不均衡が大
きな場合にはライン１０２が欠陥表示を行う。必要に応
じて、これら二つの出力はＯＲ回路を介して、不均衡電
流のすべてに渡り、単独の欠陥表示にすることができ
る。

【００３６】図６は、図１のＡＮＤゲート７８に適する
５入力ＡＮＤゲートを示す。明らかなように、入力ライ
ンＡからＥのすべてがハイの場合、必然的に、ライン１
２２上にハイ出力を出力する。

【００３７】図７は、図１のゲート８０に適する５入力
ゲートを示す。明らかなように、５つの入力ラインのい
ずれかでローの場合、ライン１３０上の出力がローにな
る。

【００３８】従って、本発明のシステムはいずれの極性
の不均衡、すなわち、返送電流が出力電流より大きくて
も、小さい場合においても検出することできる。

【００３９】５０％デューティーサイクルの矩形励磁電
圧を必ずしも使用する必要はないが、少なくとも、二つ
の電流が異なる時に欠陥表示を出力するよう意図するシ
ステムにおいては、励磁波は正及び負の位相でのエネル
ギー量において対称であることが望ましい。電流の比率
が１：１以外、例えば、２：１などの比率が通常である
場合には、励磁波の対称において釣合をとるための不均
衡(counter-balancingimbalance)を利用することも可能
である。

【００４０】上記の例においては励磁周波数は２５６Hz
としたが、コアの磁化が十分に速く変化し励磁波に追従
可能であれば、別の周波数を使用することができ、数万
キロヘルツまでの周波数が可能である。更に比較する電
流は直流より交流がよい。その場合、交流の周波数は励
磁信号の周波数の整数倍が好ましい。更にパルス幅の測
定は必ずしもパルス継続時間をカウントすることにより
行う必要はなく、その代わりに例えば、COMP1とCOMP2の
パルスのエネルギーを比較してもよい。

【００４１】以上のように、本発明を完全に定義するた
めに特定の実施例について述べたが、本発明の意図およ
び範囲から逸脱することなく、限定的に記述説明した実
施例とは異なる様々な形態のものが実現可能であること
は理解されるであろう。

【００４２】本発明の態様を以下に記述する。

【００４３】１．遠隔システムに接続され、そのシステ
ム内の電気的回路の欠陥を検出するための欠陥検出器に
おいて、該欠陥検出器が、流出電流を該遠隔システムに
送るため及び、該遠隔システムからの流入電流を受ける
ための手段と、飽和可能な磁気コアと、該流出電流及び
該流入電流に応答し該流出電流と流入電流の差の方向及
び大きさに依存する方向及び大きさを有する、対応する
磁束を該コア内に発生させるための該コア上の第一コイ
ル手段と、印加される変化する励磁電流に対し応答し、
該コアを断続的に少なくとも一方向に磁気飽和に追い込
むのに十分な電流を自身に発生させるための該コア上の
励磁コイル手段とからなり、ここにおいて、該流出及び
流入電流は該遠隔システムに欠陥がない場合には互いに
既知の関係をもち、該遠隔システムに欠陥が存在する場
合には該関係からずれるようになっている欠陥検出器に
おいて、電圧波を含む励磁電圧源と、該励磁コイルに該
電源を接続する抵抗手段とを含み、該励磁コイル内に交
互に反対方向に対応する荷電電流パルスを発生し、該電
流パルスの各々が該矩形電圧波の極性の反転に実質的に
同期して開始し、少なくとも該電流パルスの一方が該コ
ア内に少なくとも磁束飽和を形成するまで増加し、該電
流パルスの連続するパルスに対する該コアの応答が、該
第一コイル手段により該コア内に確立される磁束のレベ
ルに依存して異なり、該コアの該応答を測定する手段を
含むような改良を特徴とする欠陥検出器。

【００４４】２．遠隔システムに接続され、そのシステ
ム内の電気的回路の欠陥を検出するための欠陥検出器に
おいて、該欠陥検出器が、流出電流を該遠隔システムに
送るため及び、該遠隔システムからの流入電流を受ける
ための手段と、飽和可能な磁気コアと、該流出電流及び
該流入電流に応答し該流出電流と流入電流の差の方向及
び大きさに依存する方向及び大きさを有する磁束を該コ
ア内に発生させるための該コア上の第一コイル手段と、
印加される変化する励磁電流に対し応答し、該コアを相
対する両方向に交互に磁気飽和に追い込むのに十分な電
流を発生させるための該コア上の励磁コイル手段とから
なり、ここにおいて、該流出及び流入電流は該遠隔シス
テムに欠陥がない場合には実質的に等しく、該遠隔シス
テムに欠陥が存在する場合には互いに異なるようになっ
ている欠陥検出器において、実質的に矩形の周期的な電
圧波を含む励磁電圧源と、該励磁コイルに該電源を接続
する抵抗手段とを含み、該励磁コイル内に交互に反対方
向に対応する荷電電流パルスを発生し、該パルスの各々
が該矩形電圧波の極性の反転に実質的に同期して開始
し、該電流パルスの各々が該コア内に少なくとも磁束飽
和を形成するまで増加し、これにより磁束飽和から反対
方向の磁束飽和に該コアが変化するのに必要な時間間隔
が、該第一コイル手段により該コア内に確立される磁束
のレベルに依存し、該時間間隔を測定する手段を含むよ
うな改良を特徴とする欠陥検出器。

【００４５】３．該第一コイル手段が該コア上の一対の
コアからなり、一方に該流出電流が供給され、もう一方
に流入電流が供給され、該流出及び流入電流が等しいと
きには該コア内の総磁束密が実質的にゼロになることを
特徴とする上記の２に記載の欠陥検出器。

【００４６】４．一方向の飽和から反対方向の飽和に該
コアを変化させるのに該磁束に必要とされる該時間間隔
の継続時間を該反対の方向の飽和から該一方向の飽和に
変化させるのに該磁束に対して必要とされる該時間間隔
の継続時間と比較する手段を含むことを特徴とする上記
２に記載の欠陥検出器。

【００４７】５．該時間間隔を計測する該手段が該電流
パルスの継続時間を表現する幅を有する幅表現パルスを
発生する手段を含み、該時間間隔の継続時間を比較する
ための該手段が該幅表現パルスの一つの幅に比例して一
方向にカウントを行ない、またそれに続く幅表現パルス
の幅に比例して反対方向にカウントを行うアップ・ダウ
ンカウンターを含み、これにより、このようなアップカ
ウンティング及びダウンカウンティングの後にカウンタ
ーの有為な残カウントが欠陥検出を表現することを特徴
とする上記４に記載の欠陥検出器。

【００４８】６．該一対の該コイルが実質的に大きさ、
構成及び巻き線数について等しく、該流出電流及び流入
電流が該コアの周りの流れの向きについて反対方向にそ
れぞれのコイルに供給されることを特徴とする上記３の
欠陥検出器。

【００４９】７．該コアの該応答を測定をする手段が荷
電電流の該パルスに応答してつくられる連続電圧パルス
の継続期間の差を検出するため及び該差が所定のレベル
を上回る場合は欠陥表示を行なうための手段を含むこと
を特徴とする上記１の欠陥検出器。

【００５０】８．荷電電流の該パルスに応答してつくら
れる連続電圧パルスの継続期間の和を検出する手段及び
該和が所定のレベルを下回る場合は欠陥表示を行なう手
段を含むことを特徴とする上記７の欠陥検出器。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の好適な具体例による電気的欠陥
検出回路の概略図である。

【図２】図２ＡからＨは欠陥が存在しないとき及び欠陥
が存在するときに本システムで起こる動作を説明する図
である。

【図３】図３は本発明の好適な実施例の動作の参考図で
ある。

【図４】図４は本発明の好適な実施例の動作の参考図で
ある。

【図５】図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅは本発明の動
作のある態様を説明するの用いられる図である

【図６】図６は図１のシステムで使用されるゲートの概
略図である。

【図７】図７は図１のシステムで使用されるゲートの概
略図である。

【符号の説明】

１０磁気コア１７電流源１９電圧源２０クロック３０差動増幅器３６差動増幅器３８差動増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠隔システムに接続され、そのシステ
ム内の電気的回路の欠陥を検出するための欠陥検出器で
あって、流出電流を該遠隔システムに送るため及び該遠
隔システムからの流入電流を受けるための手段と、飽和
可能な磁気コアと、該流出電流及び該流入電流に応答し
該流出電流と流入電流の差の方向及び大きさに依存する
方向及び大きさを有する、対応する磁束を該コア内に発
生させるための該コア上の第一コイル手段と、印加され
る変化する励磁電流に対し応答し、該コアを断続的に少
なくとも一方向に磁気飽和に追い込むのに十分な電流を
自身に発生させるための該コア上の励磁コイル手段とか
らなり、該流出及び流入電流は該遠隔システムに欠陥が
ない場合には互いに既知の関係をもち、該遠隔システム
に欠陥が存在する場合には該関係からずれるようになっ
ている欠陥検出器において、電圧波を含む励磁電圧源と、該励磁コイルに該電源を接
続する抵抗手段とを含み、該励磁コイル内に交互に反対
方向に対応する荷電電流パルスを発生し、該電流パルス
の各々が該矩形電圧波の極性の反転に実質的に同期して
開始し、少なくとも該電流パルスの一方が該コア内に少
なくとも磁束飽和を形成するまで増加し、該電流パルス
の連続するパルスに対する該コアの応答が、該第一コイ
ル手段により該コア内に確立される磁束のレベルに依存
して異なり、該コアの該応答を測定する手段を含むこと
を特徴とする欠陥検出器。
【請求項２】遠隔システムに接続され、そのシステム
内の電気的回路の欠陥を検出するための欠陥検出器であ
って、流出電流を該遠隔システムに送るため及び該遠隔
システムからの流入電流を受けるための手段と、飽和可
能な磁気コアと、該流出電流及び該流入電流に応答し該
流出電流と流入電流の差の方向及び大きさに依存する方
向及び大きさを有する磁束を該コア内に発生させるため
の該コア上の第一コイル手段と、印加される変化する励
磁電流に対し応答し、該コアを相対する両方向に交互に
磁気飽和に追い込むのに十分な電流を発生させるための
該コア上の励磁コイル手段とからなり、該流出及び流入
電流は該遠隔システムに欠陥がない場合には実質的に等
しく、該遠隔システムに欠陥が存在する場合には互いに
異なるようになっている欠陥検出器において、実質的に矩形の周期的な電圧波を含む励磁電圧源と、該
励磁コイルに該電源を接続する抵抗手段とを含み、該励
磁コイル内に交互に反対方向に対応する荷電電流パルス
を発生し、該パルスの各々が該矩形電圧波の極性の反転
に実質的に同期して開始し、該電流パルスの各々が該コ
ア内に少なくとも磁束飽和を形成するまで増加し、これ
により磁束飽和から反対方向の磁束飽和に該コアが変化
するのに必要な時間間隔が、該第一コイル手段により該
コア内に確立される磁束のレベルに依存し、該時間間隔
を測定する手段を含むことを特徴とする欠陥検出器。