WO1995033190A1 - Capteur de pression residuelle et son appareil de controle - Google Patents

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WO1995033190A1
WO1995033190A1 PCT/JP1994/000858 JP9400858W WO9533190A1 WO 1995033190 A1 WO1995033190 A1 WO 1995033190A1 JP 9400858 W JP9400858 W JP 9400858W WO 9533190 A1 WO9533190 A1 WO 9533190A1
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pressure
residual pressure
pressure sensor
signal
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PCT/JP1994/000858
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Inventor
Masato Ichikawa
Koichi Futsuhara
Masayoshi Sakai
Original Assignee
Nagano Keiki Seisakusho, Ltd.
The Nippon Signal Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G01L19/12—Alarms or signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
    • G01L9/0032—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using photoelectric means

Definitions

  • Residual pressure sensor and residual pressure sensor monitoring device are Residual pressure sensor and residual pressure sensor monitoring device
  • the present invention relates to a residual pressure sensor that detects a decrease in pressure using a Bourdon tube, and particularly to a machine using pressure as a drive source in a guard system as described in Article 9 of the British Standard BS 5304.
  • the present invention relates to a residual pressure sensor suitable for fail-safe confirmation of the driving force of a vehicle. Also, it relates to a residual pressure sensor monitoring device for monitoring the normal / abnormal of the residual pressure sensor.
  • safety measures to protect workers from accidents are extremely important. It is.
  • a method that shuts off the pressure source confirms that no pressure is supplied to the machine moving parts, and then allows the operator to approach the machine moving parts.
  • Safety measures have been taken.
  • a safety system that monitors the presence or absence of pressure supply to the moving parts of the machine with a residual pressure sensor and displays it with a lamp or the like to notify the operator can be considered.
  • Pressure detection suitable for this type of safety system
  • the residual pressure sensor proposed earlier by the applicant as a sensor for use (Japanese Patent Application No. 5-95757).
  • This residual pressure sensor displaces the tip closing part according to the introduced pressure. It has a pressure-sensitive pipe (Bourdon tube) bent into a substantially C-shape, and a plate with a slit is provided at the tip end closure.
  • a photo power blur composed of a light emitting element and a light receiving element facing each other with a plate interposed therebetween is provided, and the output of the photo power blur is clamped to the power supply voltage by a voltage doubler rectifier circuit and rectified.
  • the operation is performed by connecting and connecting a pressure-sensitive pipe to a pressure supply pipe that supplies pressure from the pressure source to the machine moving part.
  • a pressure-sensitive pipe that supplies pressure from the pressure source to the machine moving part.
  • An alternating-current light beam from the driven light emitting element is received by the light receiving element via the plate slit.
  • an AC output is generated from the photocoupler, an electric output signal in a high-level state (logical value 1) higher than the power supply voltage is generated from the voltage doubler rectifier circuit, the indicator light is turned on, and there is no pressure. (Movable part stopped) is displayed.
  • This residual pressure sensor has a fail-safe configuration in the event of a failure because the output from the output terminal of the rectifier circuit has the same output form (logical value 0) as when there is pressure (corresponding to a dangerous state). I have.
  • Such a pressure sensor also has the same problem as the residual pressure sensor described above.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the first invention to provide a residual pressure sensor that generates an output without residual pressure only when residual pressure completely disappears. . Further, in the second invention, in a system including a pressure supply control means for supplying pressure to a machine movable portion when power is supplied and stopping pressure supply when power is not supplied, the power supply state of the pressure supply control means and the residual pressure It is an object of the present invention to provide a residual pressure sensor monitoring device that monitors the normal / abnormal state of a residual pressure sensor by monitoring the operation state of the sensor.
  • one end is closed and the other end is introduced through the opening.
  • Pressure-sensitive pipe whose closed end is displaced as the pressure increases or decreases, and the displacement position of the closed end of the pressure-sensitive pipe is detected.
  • the electrical output decreases in accordance with the displacement of the closed end, and the pressure increases.
  • a residual pressure sensor having a pressure-electricity conversion unit whose electric output increases in accordance with the displacement of the closed end at the time of decrease, it is detected whether or not the electric output of the pressure-electricity conversion unit is in a changing state.
  • An electric output change detecting means for generating a low-level output when in a change state and generating a high-level output when in a constant state; an output of the electric output change detection means; and an output of the pressure-electric conversion unit.
  • a logical value 1 corresponding to a high level indicating that there is no residual pressure is generated and a logic corresponding to a low level is output in the case of a failure.
  • a failsafe that produces an output of value 0 And to constitute and a first AND operation means for off.
  • the pressure-electricity conversion unit includes a plate having a slit, fixed to the pressure-sensitive pipe closed end, and displaced in accordance with displacement of the closed end; and a light-emitting element opposed to the plate with the plate interposed therebetween.
  • An AC sensor having a light receiving element and an AC signal supplied to a light emitting element of the optical sensor to generate an AC light beam
  • a first rectifier circuit that clamps the AC output of the optical sensor to a power supply voltage and rectifies the AC output of the optical sensor.
  • the light beam from the light receiving element is received by the light receiving element via the slit.
  • a vibrator is attached to the plate using a method such as Hobara, Sugimoto, or the like, and the light emitting direction of the light projecting element is substantially reduced.
  • the plate may be vibrated in the perpendicular direction, and the light emitted from the light emitting element may be modulated into AC light.
  • the pressure-electric conversion unit is fixed to the pressure-sensitive pipe closed end and is displaced in accordance with displacement of the closed end; and a light-emitting element and a light-receiving element on the same side with respect to the plate.
  • An optical sensor that supplies an AC signal to a light emitting element of the optical sensor to generate an AC light beam; and a first that clamps an AC output of the optical sensor to a power supply voltage and outputs the output.
  • two pressure-to-electrical converters that generate high-level electrical output signals when the pressures fall below the first and second pressure levels, which are different from each other. And the output of the pressure-electrical converter that generates an electrical output signal at or below the first pressure level is used as the trigger input signal, and an electrical output signal is generated at or below the second pressure level that is higher than the first pressure level. And a first self-holding circuit that self-holds the trigger input signal using the output of the pressure-electrical conversion unit as a reset input signal, to prevent vibration of the closed end of the pressure-sensitive pipe. This can prevent output chattering.
  • the electric output change detecting means includes: a second signal generating means for superimposing a high-frequency AC signal on an output from the pressure-electrical conversion unit; and a pressure-electricity on which the high-frequency AC signal of the second signal generating means is superimposed.
  • Amplifying means for inputting the output of the converter via a coupling capacitor and saturating the amplified output when the output of the pressure-electrical converter is in a changing state, and rectifying the AC amplified output of the amplifying means by clamping it to the power supply voltage. And a rectified output from the second rectifier circuit is output to the first AND operation means.
  • the first AND operation means has two input terminals, and generates an AC output higher than the power supply voltage when each of the input signals input to each of the input terminals is equal to or more than a preset lower limit threshold value.
  • it consists of a full window-comparator that generates an output of logical value 0 when a fault occurs.
  • the pressure supply control means for supplying pressure to the machine movable portion when power is supplied and stopping when power is not supplied one end is closed and the pressure supplied from the other end is increased. Closed end side is displaced due to decrease Detects the pressure-sensitive pipe and the displacement position of the closed end of the pressure-sensitive pipe, and when the pressure increases, the electric output decreases according to the displacement of the closed end, and when the pressure decreases, the electric output increases according to the displacement of the closed end
  • the present invention is applied to a system for monitoring that no pressure is supplied to the mechanical movable unit by using a residual pressure sensor having a pressure-electrical conversion unit that performs the operation, wherein the operation state of the residual pressure sensor is normal.
  • the residual pressure sensor monitoring device monitors whether the pressure supply control means is energized, generates a low-level logical value of 0 when energized, and outputs a high-level logical value of 1 when not energized.
  • a current sensor that generates an output and outputs a logical value 0 when a failure occurs, and a high-level logic that generates a low-level logical value 0 when there is supply pressure to the moving parts of the machine and does not exist.
  • a fail-safe negative operation means for performing a negative operation on the logical output of the residual pressure sensor that generates an output of a logical value 0 at the time of failure and generating an output of a low-level logical value 0 at the time of the failure; Judgment means for judging the presence or absence of a residual pressure sensor failure based on each logical output of the negative operation means and generating a low-level logical value 0 output indicating a residual pressure sensor failure when both logical outputs are logical values 0 And was configured to include.
  • a second AND operation unit that performs an AND operation of the output of the determination unit and the output of the current sensor; and a logical operation of the output of the second AND operation unit and the output of the residual pressure sensor.
  • a third AND operation means for performing a product operation is provided, and the output of the third AND operation means is used as a failure judgment output of the residual pressure sensor. When the inlet is clogged, the output of the third AND operation means becomes a low-level logical value 0, and it is possible to notify the failure of the residual pressure sensor.
  • the determination means is an addition circuit, and upper and lower thresholds are set with an intermediate value of the addition output of the addition circuit therebetween.
  • an addition output within this threshold range is input, an output of a high-level logical value 1 is output.
  • a fail-safe first window control which also generates and outputs a logical 0 in the event of a fault. And the falling of the output of the first window comparator from the time when the current sensor generates an output indicating no current to the time when the residual pressure sensor generates an output indicating no residual pressure.
  • Off delay means for delaying for a time longer than the period, and a second window comparator for generating an output of a logical value 0 indicating a residual pressure sensor failure when the output of the off delay means is lower than a predetermined level. If the residual pressure sensor fails and its output becomes a logical value 0, the output of the second window comparator after the delay time of the delay means elapses is low. The theoretical value becomes 0, and it becomes possible to know the failure of the residual pressure sensor.
  • the residual pressure sensor detects whether or not the electric output of the pressure-to-electrical converter is in a changing state, generates a low-level output when in the changing state, and outputs a high-level output when in a constant state.
  • a logical AND operation of the generated electric output change detecting means, the output of the electric output change detecting means, and the output of the pressure-electrical converter is performed, and when both outputs are at a high level equal to or higher than a predetermined value, the remaining is calculated.
  • Fail-safe first AND operation means for generating an output of a logical value 1 corresponding to a high level indicating no pressure and generating an output of a logical value 0 corresponding to a low level in the event of a failure. Sore, 0
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a first embodiment of a residual pressure sensor according to the first invention.
  • FIG. 2 is an electric circuit diagram of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a window comparator used in the first embodiment.
  • FIG. 4 (A) shows an example of a circuit of an amplifier used in the first embodiment
  • FIG. 4 (B) shows another example of a circuit of the amplifier.
  • FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment
  • FIG. 6 is a main part configuration diagram of a second embodiment of the residual pressure sensor.
  • FIG. 7 is a main part configuration diagram of a third embodiment of the residual pressure sensor.
  • FIG. 8 is a main part configuration diagram of a fourth embodiment of the residual pressure sensor.
  • FIG. 9 is an electric circuit diagram of the pressure-electricity converter of the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a time chart showing the relationship between the residual pressure and the output of the pressure-electricity converter of the fourth embodiment. It is one.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a first embodiment of the residual pressure sensor monitoring device of the second invention.
  • FIG. 12 is a specific circuit example of the addition connection section of the current sensor side output and the residual pressure sensor side output of the first embodiment.
  • Fig. 13 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment.
  • Fig. 14 shows the logical relationship between the logical output related to the current supply state and the logical output related to the pressure supply state. It is a truth table.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of a second embodiment of the residual pressure sensor monitoring device of the present invention.
  • FIG. 16 is a circuit diagram of a rectifier circuit in the self-holding circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of a third embodiment of the residual pressure sensor monitoring device of the present invention.o
  • FIG. 18 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the residual pressure sensor monitoring device according to the present invention.o
  • FIG. 19 is a time chart for explaining the operation of the fourth embodiment. [Best Mode for Carrying Out the Invention]
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a residual pressure sensor according to the first invention.
  • a hollow prism-shaped pressure introducing pipe 2 is fixed to a lower portion of a base 1.
  • the pressure introducing pipe 2 is, for example, attached to a supply pipe (not shown) for supplying pressure from a pressure generating source to a machine movable portion to introduce pressure.
  • One end is closed, and the other end is connected to the supply pipe.
  • a hollow cylindrical connection screw part 3 for connection to the supply pipe and a pressure inlet 4 for taking in pressure during connection are provided.
  • the pressure-sensitive pipe 5 which is formed into a substantially C-shape, has a base end connected to and connected to the pressure introduction pipe 2 and fixed, and has a closed end 5A at the distal end. O When the pressure is introduced, the closed end 5A is displaced in the direction of the arrow (upward) in the figure according to the rise in the pressure.
  • a closed end 5A of the pressure-sensitive pipe 5 has a slit 7 at its end.
  • the rate 6 is fixed substantially parallel to the displacement direction of the closed end 5A.
  • the photo sensor 8 has a light emitting element 8a and a light receiving element 8b opposed to each other with the plate 6 interposed therebetween, and is fixed to the base 1 as an optical sensor.
  • the light projecting element 8a of the photo power blur 8 is activated by an AC signal supplied from a first signal generator 9 via a ⁇ current resistor R1. Generates an alternating light beam.
  • the light receiving element 8b receives the power supply voltage V cc through the resistor R2 into the collector and generates an electric output signal corresponding to the amount of received light from the point Z, in the figure.
  • the signal received by the light receiving element 8b is rectified by a voltage doubler rectifier circuit 10 as a first rectifier circuit composed of capacitors CI and C2 and diodes Dl and D2.
  • the plate 6, the photo power blur 8, the first signal generator 9, and the voltage doubler rectifier 10 constitute a pressure-electricity converter.
  • the output terminal of the voltage doubler rectifier circuit 10 Z 2 via the resistor R 3 is connected to one input terminal A of the full Lumpur safe 2 inputs WE emissions de 'comparator WC 1.
  • the window comparator WC1 corresponds to the first AND operation means.
  • the fail-safe 2-input window 'comparator WC1 is disclosed in US Patent 4,661,880, M. Kato, M. Sakai,. Futsuhara, etc. and the like, "LSI Implementation and Safety Verification of Window Comparat i on Used in Fai 1-Saf e Mul tiple-Valued Logic Operation "(IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E76-C, NO.3, MARCH 1993) And the like.
  • the two-input fail-safe window connector, ° C is composed of resistors R11 to R28 and transistors Q1 to Q7, as shown in Fig. 3, for example.
  • Each of the input terminals A and B has upper and lower thresholds, respectively, and oscillates at a high frequency when an input signal within the above threshold range is input to each of the input terminals A and B! ⁇ An AC output signal is generated. That is, when the input voltages of the human terminals A and B are set to VI and V 2 and the power supply voltage is set to Vcc,
  • the second signal generator 11 generates an AC signal, and the AC signal is superimposed on the output signal e, of the voltage doubler rectifier circuit 10 via the capacitor C3 and the resistor R4.
  • the first signal generator 9 may be used as the second signal generator 11.
  • the amplifier 12 amplifies a signal in which an AC signal is superimposed on the output signal e, of the voltage doubler rectifier circuit 10 input via the coupling capacitor C4, and constitutes a wideband amplifier circuit together with the capacitor C4.
  • the amplifier 12 has resistors R31 to R35, transistors Qll and Q12, for example, as shown in FIG. 4 (A), and is composed of an emitter-grounded amplifier circuit and an emitter-follower amplifier circuit. It is a known amplifier. It has resistors R36 to R40, a field effect transistor (FET) Q13 and a transistor Q14, as shown in Fig. 7B, and is composed of a FET amplifier circuit and an emitter-follower amplifier circuit. Alternatively, an intensifier 12 'may be used.
  • Voltage doubler rectifier circuit 13 of the second rectifier circuit, two capacitors C 5, C 6 and two diodes D 3, is composed of D 4, the output signal e 2 the power supply voltage V cc of the amplifier 12 To clamp.
  • the capacitors C 5 and C 6 are set so as to rectify the AC signal of the output frequency ⁇ of the signal generator 11 to generate the DC output signal e 3, and the signal (the voltage doubler rectification) that changes slowly with the pressure change
  • the output signal ei ) of the circuit 10 is blocked by the coupling capacitor C5. Therefore, the voltage doubler rectifier circuit 13 has a rectifying function and a filtering function for passing a high-frequency signal.
  • the output signal of the voltage doubler rectifier circuit 13 e 3 is input to the WE emissions de comparator evening other input terminal B of the WC 1.
  • the electrical output change detecting means includes the second signal generator 11, the amplifier 12, and the voltage doubler rectifier circuit 13.
  • the voltage doubler rectifier circuit 14 has the same configuration as the voltage doubler rectifier circuit 10, and generates an output signal e4 by clamping the oscillation output signal of the input and comparator WC1 to the power supply voltage Vcc.
  • the upper threshold of input terminal A of comparator WC1 is set to Th1AH
  • the lower threshold is set to Th1AL
  • the upper threshold of input terminal B is set.
  • F is the logical product output of Wie down de comparator WC 1
  • F A is logically an input signal applied to the input terminal A
  • F B is the logical input signal input to the input terminal B
  • the symbol "-" represents a logical product.
  • the light-sensitive element 8a moves from the light-emitting element 8a to the light-receiving element 8b by the plate 6 due to the displacement of the pressure-sensitive pipe 5.
  • the light beam is cut off, and there is no output from the photopower blur 8, and the level of the output signal of the voltage doubler 10 is low (power supply voltage Vcc ).
  • the pressure-sensitive pipe 5 is gradually displaced to its original position as the internal pressure is reduced, as a non-pressurized state.
  • FIG. 5 (a) shows the state of the input signal of the amplifier 12. In, t drawing time light Bee ⁇ begins to transmit Sri Tsu bets 7, t 3 is a pressure-sensitive pipe 5 inside the pressure is not completely Natsuta time.
  • amplifier 12 (the output signal e of the voltage doubler rectifier circuit,) DC component of the input signal to the operating point V B when it is constant, the AC component signal e. Is amplified and output (G is the gain, and the amplified output at this time is denoted by Ge). Also, when the DC component of the input signal is changing, it is amplified to reach the saturation level, and the AC amplified signal Ge. Disappears.
  • a voltage doubler output signal e 3 is a low level (power supply voltage V of the rectifier circuit 13 cc ).
  • the output level of the voltage doubler rectification circuit 10 is increased while the pressure in the pressure-sensitive pipe 5 is decreasing (time t 2 in FIG. 5 (a)).
  • the lower limit of the input terminal A of the window comparator WC 1 is equal to or greater than the lower threshold Th 1 AL, but at this time, the output signal e 3 of the voltage doubler rectifier circuit 13 is equal to that of the window comparator WC 1
  • the lower limit of the input terminal B is lower than the threshold value Th1BL. No output is generated from WC1. After that, the output of the voltage doubler rectifier circuit 13 is slightly delayed (shown by (c) time t 4 ′ in FIG.
  • the voltage doubler rectification is started only when the closed end 5A of the pressure-sensitive pipe 5 is completely stopped, that is, when the residual pressure is completely zero.
  • the voltage doubler rectifier circuits 10, 13, and 14 have a circuit configuration that never generates a high-level (indicating safety) output signal in the event of a failure.
  • the wideband amplifier composed of the capacitor C4 and the amplifier 12 is a circuit that does not generate an AC output signal when a failure occurs. For example, if a short circuit fault occurs in the capacitor C 4, the power supply voltage V cc is directly applied to the input side of the amplifier 12 via the diodes D 1 and D 2 of the voltage doubler rectifier circuit 10 and the resistor R 3. And the signal e. Cannot be amplified and output.
  • the window comparator WC1 Does not generate an oscillation output signal when a fault occurs. Therefore, the circuit of this embodiment is a fail-safe circuit that does not generate an output signal having a logical value of 1 indicating no residual pressure (safe side) when a failure occurs.
  • the upper threshold value of the wind comparator W C 1 is not always necessary. Therefore, the upper limit threshold may be set to a sufficiently high level.
  • the plate 6 will be insensitive. If it falls off from the closed end of the pressure pipe 5A, there is always a danger that the light emitted from the light emitting element 8a is received by the light receiving element 8b and indicates the safe side.
  • the light source is DC light
  • the vibrator 81 is attached to the plate 6 as in the second embodiment shown in FIG.
  • the plate 8 is driven to drive the plate 6 at a higher frequency than the light beam of the light emitting element 8a in a direction substantially perpendicular to the light emitting direction of the light emitting element 8a. It is good to modulate the light beam from the camera.
  • the time constant of the rectifier circuit 10 is set according to the vibration frequency of the vibrator 81.
  • the transmission type optical sensor is shown.
  • a plate 6 ′ without a slit is attached to the closed end 5 A of the pressure-sensitive pipe 5.
  • a reflection-type optical sensor that is fixed and has a photocabler 8 ′ provided with a light emitting element and a light receiving element on the same side of the plate 6 ′.
  • a plate 91 fixed to the closed end 5A of the pressure-sensitive pipe 5 is provided with two slits 92A and 92B as shown in FIG. Similar to Fig. 2 for 92A and 92B
  • the two photo brass 8A and 8B of the configuration are provided.
  • the slit 92B has a wider slit width than the slit 92A, and has a residual pressure of zero (shown by a dashed line in FIG. This is different from the position where the residual pressure value becomes zero) as shown in the figure.
  • the outputs X 1 and X 2 rectified by the rectifier circuit 10 are first self-holding circuits composed of a conventionally known fail-safe AND gate 93, a rectifier circuit 94, and a resistor 95 that do not generate an output upon failure. Input to circuit 96.
  • the self-holding circuit 96 uses the output of the photopower bra 8A as a trigger input, uses the output of the photopower bra 8B as a reset input, and uses the trigger input as its output y. And self-holding.
  • each photo coupler 8A, 8B receives light via both slits 92A, 92B, and both gates 93 of the self-holding circuit 96
  • the input is at a high level, and the output signal y of the self-holding circuit 96 becomes a high-level logic 1 output, indicating safety.
  • the output signal of the self-holding circuit 96 becomes a low-level logical value of 0, indicating that the mechanical movable section is in the movable state.
  • the light received by the photodetector 8b of the photocab 8A via the 92A and the rectified output XA of the photocab 8A is also input to the AND gate 93 of the self-holding circuit 96.
  • the self-holding circuit 96 is triggered, and the output signal y of the self-holding circuit 96 becomes a high logical value 1.
  • the output signal y is a logic value 0 of the self-hold circuit 96 when the pressure at the time of pressure rise becomes higher Ku than P B, when residual pressure drop, the pressure falls below P A .
  • the output signal y of the self-holding circuit 96 becomes a logical value 1. Therefore, it has the hysteresis width T shown in FIG. 10, and the plate 91 vibrates with the fluctuation of the pressure, and the output signal y of the self-holding circuit 96 becomes 0 N ⁇ FF. It is possible to prevent the switching phenomenon.
  • FIG. 11 shows a first embodiment of the residual pressure sensor monitoring device of the second invention. This is an example of a circuit applied to a system in which pressure is supplied to a movable portion of a machine by an electromagnetic valve.
  • a solenoid 21 is for driving, for example, a solenoid valve (not shown) provided in a pressure supply pipe. At this time, the valve is turned on (opened) and the pressure supply pipe connected to the moving parts of the machine is opened to supply pressure.
  • the current sensor 22 monitors the current I flowing through the solenoid 21, and its output signal e 5 is low when the current I is flowing through the solenoid 21 and is high when the current I is not present. This is a configuration that is
  • This current sensor 22 includes a saturable magnetic ring core 23 wound around three first to third windings N 1 to N 3, a signal generator 24 for transmitting a high-frequency signal to the first winding N 1, and
  • An example in which the signal is amplified by being connected to the second winding N 2 is an AC amplifier 25 having the same configuration as the amplifier 12 in FIG.
  • a voltage doubler rectifier circuit 26 as a third rectifier circuit for rectifying the output of the unit 25.
  • Third winding N 3 is connected in series to a current-carrying line of solenoid 21.
  • the current sensor 22 When the signal generator 24 fails, the resistor R50 has a disconnection failure, or the windings Nl and N2 have a disconnection failure, the current sensor 22 has a ⁇ sign in the winding N2. This is a fail-safe configuration that does not occur.
  • Such a current sensor 22 is described in, for example, a paper "Construction of Magnetic Sensors for A ssuring Safety" by M. Kato, K. Futsuhara,. Mukai dono (Proc. Of 2nd International conf. On Human Aspects of Advanced Manufacturing and Hybrid Automation, Honol uluCAug. 1990)).
  • WC 2 is a fail-safe configuration similar to that of WC 1 described above, and input terminals A and B are The output signal e 4 (indicating the presence or absence of residual pressure) of the residual pressure sensor in FIG. 2 is commonly input.
  • the power supply voltage V s of the WE emissions de co Npare evening WC 2 is is set lower than the power supply voltage Vcc of the WE emissions de comparator WC 1 (V s ⁇ Vcc) .
  • the upper and lower thresholds are determined in proportion to the power supply voltage.
  • the voltage doubler rectifier circuit 27 as the determination means has the same configuration as the voltage doubler rectifier circuit 10, but outputs the output signal of the window comparator WC2 to the output voltage e5 of the voltage doubler rectifier circuit 26. It is configured to clamp in FIG. 12 shows a connection state of such voltage doubler rectifier circuits 26 and 27.
  • C7 to C10 indicate capacitors
  • D5 to D8 indicate diodes.
  • V 1 indicates the output voltage of the current sensor 22 when the current I is not present.
  • (B) shows the output signal e 4 of the residual pressure sensor (the output of the voltage doubler rectifier circuit 14 in FIG. 2).
  • equation (4) is expressed as follows.
  • Fig. 14 shows a truth table of the logic outputs I and F1.
  • F 3 ⁇ l indicates the normal operation of residual pressure detection.
  • the display diode D 9 is used. It is possible to display this normal operation.
  • FIG. 15 is a circuit for solving such a problem.
  • the circuit of the second embodiment it is confirmed that there is no clogging in the residual pressure sensor after the solenoid valve FF, and a confirmation output without residual pressure is generated. It is.
  • a window comparator WC3 has the same configuration as the window comparator WC1 in FIG. 2, and has a logic output F3 input to an input terminal A together with a rectifier circuit 31. (Logical output of the voltage doubler rectifier circuit 27 in FIG. 11) as a trigger input, and a logical output F 2 (output of the current sensor 22) input to the input terminal B as a reset input.
  • the rectifier circuit 31 is composed of capacitors C11 to C14 and diodes D11 to D14 as shown in FIG. 16, and the voltage doubler rectifier circuit 10 shown in FIG. It has a two-tier configuration. This is because the lower threshold Th 3 AL of the input terminal A is at a high level, and it is necessary to generate a feedback voltage higher than the lower threshold Th 3 AL. Level within the threshold range of input terminal A.
  • An AC output signal is generated at WC3.
  • This output signal is rectified by the rectifier circuit 31 and fed back to the input terminal A via the resistor R60 at a level within the threshold range. Therefore, the signal F 3 to enter to the input terminal A F 3 ° 2 to the logical values such connexion also input terminal (FIG. 13 time T 2, and later) beta enter the logical value of F 2 two 1 During this time, an output is generated and held.
  • a failure occurs in the window comparator WC3 or a disconnection failure occurs in the feedback resistor R60. If the rectifier circuit 31 fails or the rectifier circuit 31 fails, the AC output of the wind comparator WC3 will not be generated or the self-holding function will be lost. is there.
  • Such a fail-safe self-holding circuit configured to rectify an oscillation output signal and feed it back to an input terminal is known from U.S. Patent No. 5,027,114.
  • the fact that the trigger condition of the self-holding circuit 30 is F3 2 means that the input terminal A is triggered by the logical product of the signal F1 and the signal F2. And functionally equivalent to
  • the window comparator WC 4 as the third AND operation means has a logic output of the rectifier circuit 32 input to one input terminal A, and a residual pressure sensor to the other input terminal B.
  • the logical output F1 is input and the logical product of both is performed.
  • the rectifier circuit 33 rectifies the AC output signal of the window comparator WC4 by clamping it to the power supply voltage Vcc, and outputs a logical product output of the logical outputs F4 and F1 as F5.
  • the output F 2 of the current sensor 22 is input to the set input of the counter 41, and the output F 1 of the residual pressure sensor is input to the reset input.
  • the clock signal from the clock generation circuit 42 is started and the residual pressure sensor, which indicates that there is no residual pressure, is started.
  • FIG. 18 shows a circuit of a fourth embodiment which compensates for such a disadvantage.
  • the first and second window comparators WC5 and WC6 have the fail-safe circuit configuration shown in FIG. 3, and the window comparator WC5 has an input terminal A , B are commonly input to the logical output F3 of the voltage doubler rectifier circuit 27 in FIG. Wind '' Compa
  • the output (the logical output F7) obtained by rectifying the output of the wind comparator WC5 by the voltage doubler rectifier circuit 51 is input to the input terminals A and B in common.
  • the output of the WC 6 is rectified by the voltage doubler rectifier circuit 52, and the rectified output is output as a logical output F8.
  • the voltage doubler rectifier circuit 51 is composed of two capacitors C15 and C16 and two diodes D15 and D16.
  • the output of the window comparator WC5 is clamped to the power supply voltage Vcc and output. Generates F7.
  • the capacitance of the smoothing capacitor C16 is set to be significantly larger than that of the coupling capacitor C15, so that the rising response of the output F7 is made slow. That is, the voltage doubler rectifier circuit 51 has an off-delay function and corresponds to an off-delay means.
  • the voltage doubler rectifier circuit 52 is the same as the voltage doubler rectifier circuit 10 in FIG.
  • the circuits in FIGS. 11 and 15 can also be applied to a configuration in which a residual pressure is detected by a pressure switch using a diaphragm instead of a pressure-sensitive pipe (Bourdon tube).
  • clogging of the Bourdon tube corresponds to the fact that a hole is formed in the diaphragm and the solenoid valve is set to 0 N but the pressure switch does not turn off.
  • the pressure inlet of the residual pressure sensor has been described as a hole clogging part, but the same can be applied to the pressure supply pipe between the solenoid valve and the residual pressure sensor mounting part. Is clear.
  • the output voltage of the rectifier circuit and click lamp to the power supply voltage V cc to output ing.
  • the rectified output signal does not necessarily have to be clamped to the power supply voltage because a voltage that reaches the threshold value of the output comparator can be arbitrarily output.
  • the output indicating that there is no residual pressure is generated only when the closed end of the pressure-sensitive pipe stops moving after the residual pressure has completely disappeared. Residual pressure remains even if pressure supply is stopped It can be applied to dangerous systems when present to improve system safety.
  • the residual pressure sensor monitoring device of the present invention can reliably notify the clogging of the residual pressure sensor or the sensor failure. This will significantly improve the safety of the elderly.
  • the present invention can reliably confirm zero residual pressure in a system that uses a machine driven by pressure as a drive source, and can notify a failure of a residual pressure sensor. Sex is great,

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Description

明 糸田 書
残圧セ ンサ及び残圧セ ンサ監視装置
〔技術分野〕
本発明は、 ブル ドン管を用いて圧力の低下を検出する残圧センサ に関し、 特に、 英国規格 B S 5 3 0 4第 9条で示されるようなガー ドシステムにおいて、 圧力を駆動源とする機械の駆動力停止の確認 をフヱールセーフに行うのに好適な残圧センサに関する。 また、 残 圧センサの正常 · 異常を監視するための残圧センサ監視装置に関す る o
〔背景技術〕
例えば、 機械可動部のホール ド状態でメ ンテナンス作業をする場 合や、 機械可動部と作業者が協調して交互に作業する場合等では、 作業者を事故から守るための安全対策が極めて重要である。 例えば. 圧力を駆動源とする機械の場合は、 圧力源を遮断して機械可動部に 圧力が供給されていないことを確認した後、 作業者に機械可動部へ の接近を許可するような方法の安全対策がとられている。 この場合. 例えば残圧センサで機械可動部への圧力供給の有無を監視し、 ラン プ等で表示して作業者に知らせるような安全システムが考えられる, この種の安全システムに好適な圧力検出用センサとしては、 本出 願人により先に提案された残圧センサがある （特願平 5 — 9 5 7 7 9号） 。
この残圧センサは、 導入された圧力に応じて先端閉塞部が変位す る略 C字状に折曲形成された感圧パイプ （ブル ドン管） を有し、 こ の先端閉塞部にスリ ッ ト付のプレー トを設ける。 また、 プレー トを 挟んで互いに対向する発光素子と受光素子からなるフォ 卜力ブラを 設け、 フ ォ ト力ブラの出力を倍電圧整流回路で電源電圧にクランプ して整流するよう構成される。
その動作は、 圧力源から機械可動部へ圧力を供給する圧力供給パ イブに感圧パイプを連通接続して取り付ける。 この状態で、 圧力供 給パイプに圧力が存在せず感圧パイプに導入される圧力が略零の場 合、 感圧パイプの先端閉塞部は変位せず、 信号発生器からの交流信 号によって ドライブされた投光素子からの交流の光ビームが、 プレ ー トのスリ ッ トを介して受光素子で受光される。 これによつて、 フ ォ トカブラから交流出力が発生し、 倍電圧整流回路から電源電圧よ り高い高レベル状態 （論理値 1 ) の電気出力信号が発生し表示灯が 点灯して圧力無し （機械可動部停止） を表示する。
一方、 機械可動部に供給される圧力が存在して機械可動部が駆動 状態にある場合は、 感圧パイプ内にも圧力が導入され、 導入された 圧力に応じて感圧パイプの閉塞端が変位する。 この閉塞端の変位に よって、 プレー 卜 も一体に変位し投光素子から受光素子に向かう光 ビームがプレー トによって遮断される。 これにより、 フ ォ ト力ブラ からは交流出力信号が発生せず、 倍電圧整流回路から電源電圧より 高いレベルの出力は発生せず （整流回路出力が低レベル状態の論理 値 0 となる） 、 表示灯が点灯せず圧力有り （機械可動部可動） の表 示となる。
そして、 この残圧センサは、 故障時には整流回路の出力端からの 出力が、 圧力有り （危険状態に相当する） と同様の出力形態 （論理 値 0 ) となるためフエ一ルセーフな構成となっている。
しかしながら、 上述の残圧センサでは、 機械可動部への圧力供給 が停止した時、 感圧パイプの先端閉塞部は、 パイプ内の圧力低下に 伴い徐々 に変位する。 この場合、 感圧パイプの変位途中において感 圧パイプ先端のプレー トの移動に伴い発光素子からの光がスリ ッ ト を介して漏れて受光素子の受光レベルがある程度以上になった時点 で、 圧力無しの高レベル状態の出力が整流回路から発生する。 この ため、 感圧パイプ内の残圧が完全に零になる以前に残圧無しの出力 が発生してしま う という問題がある。
また、 このような残圧センサによって機械可動部の残圧を監視す るシステムにおいて、 残圧センサの感圧パイプの圧力導入口等に異 物が詰まつて感圧パイプ内に圧力が導入されない伏態が発生した場 合、 常に、 圧力無しの表示となってしまう。 この場合、 機械可動部 に圧力が供給されているにも拘らず作業者に対して安全を示す圧力 無しの表示 （安全） がなされてしま う という問題が生じる。 従って. このようなシステムにおいては残圧センサの故障を監視するこ とが 安全対策上極めて重要となる。
尚、 ブル ドン管を用いた圧力センサとして、 蓬原、 杉本等により 先に提案されたものがある （特願平 5 — 7 8 1 7 8号） 。 この圧力センサは、 感圧パイプ （ブル ドン管） に、 圧力源から機 械可動部へ供給される圧力が導入されると、 閉塞端の変位によって 感圧パイプの先端閉塞端に設けた部材が、 振動発生装置で励振され ている片持ちパネの自由端に圧接係止し、 片持ちパネの振動が停止 して片持ちパネに固定された振動子からの出力が停止 （低レベル状 態） して圧力有り （機械可動部可動） を らせる。 一方、 機械可動 部への圧力供給が停止して感圧パイプ内の圧力が低下すると、 閉塞 端が元の位置に復帰し、 片持ちパネの自由端の係止が解除されるた め、 片持ちパネが振動して振動子から高レベル状態の出力が発生し て圧力無し （機械可動部停止） を知らせる構成である。
かかる圧力センサの場合も、 上述の残圧センサと同様の問題を有 する。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、 第 1 の発明では、 残圧が完全になく なった時に初めて残圧なしの出力を発生する残圧 センサを提供するこ とを目的とする。 また、 第 2の発明では、 通電 時に機械可動部への圧力供給を行い、 非通電時に圧力の供給を停止 する圧力供給制御手段を備えたシステムにおいて、 圧力供給制御手 段の通電状態と残圧センサの動作状態を監視するこ とで残圧センサ の正常 · 異常を監視するようにした残圧センサ監視装置を提供する こ とを目的とする。
〔発明の開示〕
このため、 第 1 の発明では、 一端が閉塞され他端開口部から導入 される圧力の増 · 減に伴い閉塞端側が変位する感圧パイプと、 該感 圧パイプの閉塞端の変位位置を検出し圧力増大時には閉塞端の変位 に応じて電気的出力が減少し、 圧力減少時には閉塞端の変位に応じ て電気出力が増大する圧力一電気変換部とを備えた残圧センサにお いて、 前記圧力 -電気変換部の電気出力が変化状態にあるか否かを 検出し変化状態にあるとき低レベルの出力を発生し一定状態の時に 高レベルの出力を発生する電気出力変化検出手段と、 該電気出力変 化検出手段の出力と、 前記圧力 -電気変換部の出力との論理積演算 を行い、 両出力が共に所定値以上の高レベルにあるときに残圧なし を示す高レベルに相当する論理値 1 の出力を発生すると共に故障時 には低レベルに相当する論理値 0の出力を発生するフェールセーフ な第 1 の論理積演算手段とを含んで構成するようにした。
これにより、 感圧パイプ内に圧力が残っていて閉塞端の変位が停 止しない間は、 圧力一電気変換部の出力の変化によって残圧なしの 出力は発生せず、 パイプ内の残圧が完全になく なり圧力一電気変換 部の出力が一定となった時に初めて残圧なしの出力が発生するよう になる。 また、 センサ故障時には残圧ありの危険側を示す出力形態 となるので、 フェールセーフな構成となっている。
前記圧力 -電気変換部は、 スリ ッ 卜を有し前記感圧パイプ閉塞端 に固着されて閉塞端の変位に応じて変位するプレー トと、 該プレー トを挟んで対向配置した投光素子と受光素子とを備えた光センサと 該光センサの投光素子に交流信号を供給して交流の光ビームを発生 させる第 1 の信号発生器と、 前記光センサの交流出力を電源電圧に クラ ンプして整流する第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧パイプ 内の圧力が所定圧力以下の時に投光素子からの光ビームが前記スリ ッ トを介して受光素子で受光される構成とする。
この場合、 投光素子に交流信号を供給する代わりに、 例えば、 蓬 原、 杉本等のような方法を用いて、 前記プレー トに振動子を取付け て投光素子の光放射方向に対して略直角方向にプレー トを振動させ 、 投光素子から放射される光を変調して交流光とするようにしても よい。
これにより、 スリ ッ トが脱落したか否かを判別するこ とが可能と "る。
また、 前記圧力一電気変換部は、 前記感圧パイプ閉塞端に固着さ れて閉塞端の変位に応じて変位するプレー トと、 該プレー トに対し て同じ側に投光素子と受光素子とを設けた光センサと、 該光センサ の投光素子に交流信号を供給して交流の光ビームを発生させる信号 発生器と、 前記光センサの交流出力を電源電圧にクランプして出力 する第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧パイプ内の圧力が所定圧 力以下の時に投光素子からの光ビームが前記プレー 卜で反射して受 光素子で受光される構成とすれば、 反射型の光センサを用いるこ と ができる。
また、 互いに異なる第 1 と第 2の圧力レベル以下になった時に高 レベルの電気出力信号をそれぞれ発生する 2つの圧力 -電気変換部 と、 第 1 の圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力一電気変 換部側の出力を ト リガ入力信号とし、 第 1 の圧力レベルより高い第 2の圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力—電気変換部側 の出力をリ セッ ト入力信号として前記ト リ ガ入力信号を自己保持す る第 1 の自己保持回路とを備えて構成すれば、 感圧パイプの閉塞端 の振動に起因する出力のチヤタ リ ングを防止できる。
前記電気出力変化検出手段は、 圧力 -電気変換部からの出力に高 周波交流信号を重畳する第 2の信号発生手段と、 該第 2の信号発生 手段の高周波交流信号が重畳された圧力 -電気変換部の出力を結合 コンデンサを介して入力し圧力一電気変換部の出力が変化状態にあ るとき増幅出力が飽和する増幅手段と、 該増幅手段の交流増幅出力 を電源電圧にクランプして整流する第 2の整流回路とからなり、 該 第 2の整流回路からの整流出力を、 前記第 1 の論理積演算手段に出 力する構成である。
また、 前記第 1 の論理積演算手段は、 2つの入力端子を備え、 各 入力端子に入力する入力信号のそれぞれが予め設定された下限の閾 値以上の時に電源電圧より高い交流出力を発生すると共に故障時に 論理値 0の出力を発生するフヱ一ルセ一フなウイ ン ド · コンパレ一 夕で構成する。
また、 第 2の発明では、 機械可動部への圧力供給を、 通電時に行 い非通電時に停止する圧力供給制御手段を備える一方、 一端が閉塞 され他端開口部から導入される圧力の増 · 減に伴い閉塞端側が変位 する感圧パイプと、 該感圧パイプの閉塞端の変位位置を検出し圧力 増大時には閉塞端の変位に応じて電気出力が減少し、 圧力減少時に は閉塞端の変位に応じて電気出力が増大する圧力一電気変換部とを 備えた残圧センサを用いて前記機械可動部に圧力が供給されていな こ とを監視するシステムに適用するものであって、 前記残圧センサ の動作状態が正常か否かを監視する残圧センサ監視装置において、 前記圧力供給制御手段の通電状態を監視し、 通電時に低レベルの論 理値 0の出力を発生し、 非通電時に高レベルの論理値 1 の出力を発 生すると共に故障時に論理値 0の出力を発生する電流センサと、 機 械可動部への供給圧力が存在する時に低レベルの論理値 0の出力を 発生し存在しない時に高レベルの論理値 1 の出力を発生すると共に 故障時に論理値 0 の出力を発生する前記残圧センサの論理出力を否 定演算すると共に故障時に低レベルの論理値 0の出力を発生するフ エールセーフな否定演算手段と、 前記電流センサと否定演算手段の 各論理出力に基づいて残圧センサの故障の有無を判定し両論理出力 が論理値 0の時に残圧センサの故障を示す低レベルの論理値 0の出 力を発生する判定手段とを含んで構成するようにした。
これにより、 圧力供給制御手段が 0 Nされて機械可動部に圧力が 供給されたにも拘らず、 残圧センサが残圧なしを示す論理値 1 の出 力を発生している場合には、 判定手段の出力が論理値 0 となる。 従 つて、 圧力供給を開始した時点で残圧センサに穴詰ま りが発生して いるこ とを知るこ とができる。 また、 前記判定手段の出力と前記電流センサの出力との論理積演 算を行う第 2の論理積演算手段と、 該第 2の論理積演算手段の出力 と前記残圧センサの出力との論理積演算を行う第 3の論理積演算手 段とを設け、 第 3の論理積演算手段の出力を残圧センサの故障判定 出力とする構成とすれば、 圧力供給中に、 残圧センサの圧力取入口 に穴詰ま りが発生した場合、 第 3の論理積演算手段の出力は低レべ ルの論理値 0 となり、 残圧センサの故障を知らせることが可能とな る。
また、 前記判定手段が加算回路であって、 該加算回路の加算出力 の中間値を挟んで上下の閾値が設定されこの閾値範囲内の加算出力 が入力した時に高レベルの論理値 1 の出力を発生すると共に故障時 に論理値 0 の出力を発生するフェールセーフな第 1 のウィ ン ド · コ ンノ、。レ—夕と、 該第 1 のウィ ン ド · コンパレー夕の出力の立下がり を、 電流センサが電流なしを示す出力を発生してから残圧センサが 残圧なしを示す出力を発生するまでの期間より長い時間遅延させる オフ · ディ レー手段と、 該オフ · ディ レ一手段の出力が所定レベル より低い時に残圧センサ故障を示す論理値 0 の出力を発生する第 2 のウィ ン ド · コンパレータとを設ける構成とすれば、 残圧センサが 故障してその出力が論理値 0 となれば、 オフ ' ディ レー手段の遅延 時間経過後に第 2のウィ ン ド ' コンパレータの出力が低レベルの論 理値 0 となり、 残圧センサの故障を知ることが可能となる。
また、 電流センサからの電流なしを示す論理値 1 が入力した時に クロ ッ ク信号をカウン ト し、 残圧センサからの残圧なしを示す論理 値 1 の出力が入力した時に、 前記クロ ッ ク信号のカウン トを停止す るカウン夕を設ける構成とすれば、 このカウンタ値があま り長い場 合に、 圧力の供給停止から残圧なしを示すまでの時間が長過ぎると して、 感圧パイプが劣化して圧力停止に伴う復帰動作が緩慢になつ たこ とを知らせるこ とが可能となる。
また、 前記残圧センサは、 前記圧力一電気変換部の電気出力が変 化状態にあるか否かを検出し変化状態にあるとき低レベルの出力を 発生し一定状態の時に高レベルの出力を発生する電気出力変化検出 手段と、 該電気出力変化検出手段の出力と、 前記圧力 -電気変換部 の出力との論理積演算を行い、 両出力が共に所定値以上の高レベル にあるときに残圧なしを示す高レベルに相当する論理値 1 の出力を 発生すると共に故障時には低レベルに相当する論理値 0 の出力を発 生するフェールセーフな第 1 の論理積演算手段とを、 含んで構成す とょレ、 0
これにより、 残圧センサは、 残圧が完全になくなった時に初めて 残圧なしを示す高レベルの論理値 1 の出力を発生するようになるの で、 機械可動部への圧力供給が停止した後も、 完全に残圧がなく な らない時は危険であるようなシステムにおいては、 作業者の安全を より確実に確保するこ とができるようになる。
〔図面の簡単な説明〕
第 1 図は第 1 の発明の残圧センサの第 1 実施例の構成を示す斜視 図である。
第 2図は同上第 1 実施例の電気回路図である。
第 3図は同上第 1 実施例に用いるウィ ン ド · コ ンパレータの回路 図である。
第 4図 （A ) は同上第 1 実施例に用いる増幅器の回路例であり、 ( B ) は増幅器の別の回路例である。
第 5図は同上第 1 実施例の動作を説明するタイムチャー トである, 第 6図は残圧センサの第 2実施例の要部構成図である。
第 7図は残圧センサの第 3実施例の要部構成図である。
第 8図は残圧センサの第 4実施例の要部構成図である。
第 9図は同上第 4実施例の圧力 -電気変換部の電気回路図である, 第 1 0図は同上第 4実施例の残圧と圧力一電気変換部の出力との関 係を示すタイムチヤ一 トである。
第 1 1図は第 2の発明の残圧センサ監視装置の第 1 実施例を示す回 路図である。
第 12図は同上第 1 実施例の電流センサ側出力と残圧センサ側出力 の加算接続部の具体的な回路例である。
第 1 3図は同上第 1 実施例の動作を説明するタイムチヤ一 トである 第 1 4図は電流の通電状態に関連する論理出力と圧力の供給状態に 関連する論理出力との論理関係を示す真理値表である。
第 1 5図は本発明の残圧センサ監視装置の第 2実施例の回路図であ o 第 1 6図は同上第 2実施例における自己保持回路内の整流回路の回 路図である。
第 1 7図は本発明の残圧センサ監視装置の第 3実施例の回路図であ る o
第 1 8図は本発明の残圧センサ監視装置の第 4実施例の回路図であ る o
第 1 9図は同上第 4実施例の動作を説明するタイムチヤ一 トである, 〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第 1 図は第 1 の発明の残圧センサの第 1 実施例の構成図である。 第 1 図において、 基台 1 の下部に、 中空角柱状の圧力導入パイプ 2が固定されている。 圧力導入パイプ 2は、 例えば圧力発生源から 機械可動部に圧力を供給する供給パイプ （図示せず） に取り付けて 圧力を導入するためのもので、 一端が閉塞され、 他端側に、 前記供 給パイプに接続するための中空円柱状の接続ネジ部 3及び接続時に 圧力を取り入れるための圧力取入口 4が設けられている。 略 C字状 に湾曲形成された感圧パイプ 5 は、 基端側が前記圧力導入パイプ 2 に連通接続して固定され、 先端側が閉塞端 5 Aとなっているもので. 圧力導入パイプ 2を介して圧力が導入された時にその圧力の上昇に 応じて閉塞端 5 Aが、 図中の矢印方向 （上方） に変位する構造であ る o
前記感圧パイプ 5 の先端閉塞端 5 Aには、 ス リ ッ ト 7を有するプ レー ト 6が閉塞端 5 Aの変位方向と略平行に固着されている。 また、 前記プレー ト 6を挟んで互いに対向する投光素子 8 a と受光素子 8 b とを有する光センサとしてのフ ォ 卜力ブラ 8力く、 前記基台 1 に固 定されている。
前記フ ォ ト力ブラ 8の投光素子 8 aは、 第 2図に示すように、 第 1 の信号発生器 9から'减流抵抗 R 1 を介して供給される交流信号に よって起動されて交流の光ビームを発生する。 受光素子 8 bは例え ば抵抗 R 2を介して電源電圧 V ccがコ レクタに入力され受光した光 量に応じた電気出力信号を図中の点 Z , から発生する。 受光素子 8 bで受信される信号は、 コンデンサ C I , C 2 とダイオー ド D l ， D 2 とで構成される第 1 の整流回路としての倍電圧整流回路 10で整 流される。 こ こで、 プレー ト 6、 フ ォ ト力ブラ 8、 第 1 の信号発生 器 9及び倍電圧整流回路 10で、 圧力 -電気変換部を構成する。
倍電圧整流回路 10の出力端子 Z 2 は、 抵抗 R 3を介してフ ール セーフな 2入力ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 1 の一方の入力端子 A に接続する。 ウィン ド · コンパレータ WC 1 が第 1 の論理積演算手 段に相当する。
前記フェールセーフな 2入力ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 1 は、 U.S. Patent 4, 661, 880 や、 M.Kato, M. Sakai, . Futsuhara, etc. 等による論文" LSI Implementation and Safety Verification of W indow Comparat i on Used in Fai 1-Saf e Mul tiple - Valued Logic Op eration"(IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E76-C, NO.3， MARCH 1993) 等で公知である。 この 2入力フ エ一ルセーフウィ ン ド · コ ンノ、°レー夕 W C 1 は、 例 えば、 第 3図に示すように、 抵抗 R 11〜 R 28と トランジスタ Q 1〜 Q 7で構成されており、 各入力端子 A, Bが各々上限と下限の閾値 を持っており、 入力端子 A， Bにそれぞれ前記閾値範囲内の入カレ ベルの信号が入力した時に高周波で発振！ ^交流の出力信号を生じる 即ち、 人力端子 A , Bの各入力電圧を V I、 V 2 とし、 電源電圧 を Vccと した時、
( R 11+ R 12+ R 13) Vcc (R 16+ R 17) Vcc
< V 1 < (1)
R 13 R 17
( R 21 + R22+ R23) Vcc ( R 26+ R27) Vcc
< V 2 < (2)
R23 R 27 の条件を各入力信号が満足した時のみ発振する構成となっている。 第 2の信号発生器 11は、 交流信号を発生するものであり、 この交 流信号は、 コンデンサ C 3、 抵抗 R 4を介して倍電圧整流回路 10の 出力信号 e , に重畳される。 尚、 第 2の信号発生器 11として、 第 1 の信号発生器 9を利用してもよい。 増幅器 12は、 結合コ ンデンサ C 4を介して入力される前記倍電圧 整流回路 10の出力信号 e , に交流信号が重畳された信号を増幅する もので、 コンデンサ C 4 と共に広帯域増幅回路を構成し、 信号発生 器 11の出力周波数 ωと圧力変化 （感圧パイプ 5の変位） に伴って倍 電圧整流回路 10の出力信号 e に起こる緩慢な変化も増幅する。 前記増幅器 12は、 例えば第 4図 （A) に示すような、 抵抗 R31〜 R 35, トラ ンジスタ Q ll， Q 12を有し、 エミ ッ夕接地の増幅回路と エミ ッタフォロワ増幅回路で構成される公知の増幅器である。 尚、 同図 （ B ) に示すような、 抵抗 R36〜R40、 電界効果トラ ンジスタ ( F E T) Q 13及びトラ ンジスタ Q 14を有し、 F E T増幅回路とェ ミ ツ夕フ ォロワ増幅回路で構成される増^器 12' を用いてもよい。 第 2の整流回路と しての倍電圧整流回路 13は、 2つのコンデンサ C 5 , C 6 と 2つのダイオー ド D 3 , D 4で構成され、 増幅器 12の 出力信号 e 2 を電源電圧 Vccにクランプする。 コンデンサ C 5 , C 6 は、 信号発生器 11の出力周波数 ωの交流信号を整流して直流の出 力信号 e 3 を発生するよう設定され、 圧力変化に伴う緩慢な変化の 信号 （倍電圧整流回路 10の出力信号 e i)は結合コ ンデンサ C 5 によ つて阻止される。 従って、 倍電圧整流回路 13は、 整流機能と高周波 信号を通過させるフィ ル夕機能を有している。 倍電圧整流回路 13の 出力信号 e 3 は、 前記ウィ ン ド · コンパレー夕 WC 1 の他方の入力 端子 Bに入力する。 ここで、 第 2の信号発生器 11、 増幅器 12、 倍電 圧整流回路 13を含んで電気出力変化検出手段が構成されている。
倍電圧整流回路 14は、 倍電圧整流回路 10と同様の構成であり、 ゥ イ ン ド ， コ ンパレータ WC 1 の発振出力信号を電源電圧 Vccにクラ ンプし、 出力信号 e 4 を発生する。
ここで、 ウィ ン ド . コンパレータ WC 1 の入力端子 Aの上限閾値 を T h 1 AH、 下限閾値を T h 1 A Lとし、 入力端子 Bの上限閾値 を T h 1 Β Η、 下限閾値を Τ h 1 B L とした時、 各入力信号 e , , e 3 の入力 レベルにより、 ウィ ン ド ' コ ンパレー夕 W C 1 は次のよ うな閾値演算を行う。
F = F Λ - F B · · · ( 3 )
ただし、
F A = 1 (T h 1 A H≥ e , ≥ T h 1 A L )
= 0 ( T h 1 A H < e i 又は T h l A L > e , )
F B = 1 (T h 1 B H≥ e 3 ≥ T h 1 B L )
= 0 (T h 1 B H < e 3 又は T h l B L > e 3 ) こ こで、 Fはウィ ン ド · コ ンパレータ WC 1 の論理積出力、 F A は入力端子 Aに入力する論理的入力信号、 F B は入力端子 Bに入力 する論理的入力信号であり、 記号 「 · 」 は論理積を表す。
従って、 倍電圧整流回路 14は、 その論理的 2値出力を F 1 とする と、 ウィ ン ド · コ ンパレー夕 WC 1 が発振した時 （ F = l の時） 、 その出力信号 e 4 は電源電圧 Vccより大きい高レベルとして論理値 1 ( F l = l ) の出力で発生し、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 1 が 発振しない時 （ F = 0の時） 、 低レベル （電源電圧 Vcc) となり論 理値 0 ( F 1 = 0 ) の出力として発生する。
次に、 第 1 実施例回路の動作を第 5図のタイムチャー トを参照し ながら説明する。
機械可動部に圧力が供給されている加圧状態では、 感圧パイプ 5 の変位によ りプレー ト 6 によって発光素子 8 aから受光素子 8 bへ の光ビームが遮断されフオ ト力ブラ 8からの出力がなく、 倍電圧整 流回路 10の出力信号 のレベルは低レベル （電源電圧 Vcc) とな つている。 この伏態で機械可動部への圧力供給が停止すると非加圧 状態として、 感圧パイプ 5 は内部の圧力の低下に伴い元の位置まで 徐々 に変位する。 この変位過程でプレー 卜 6の移動に伴いスリ ッ ト 7を介して受光素子 8 bで受光される光ビーム量が徐々 に増大し、 倍電圧整流回路 10の出力信号 e , のレベルもそれに伴い緩慢に上昇 し、 感圧パイプ 5内の圧力が完全になく なつた時点で一定値となる, このような倍電圧整流回路 10の出力信号 e , に、 信号発生器 11の出 力信号が抵抗 R 3 と抵抗 R 4で分圧されて重畳され、 コンデンサ。 4を介して増幅器 12に入力する。 この重畳信号を e。 として第 5図 の （ a ) に増幅器 12の入力信号の状態を示す。 図中、 t , は光ビー 厶がスリ ッ ト 7を透過し始める時刻、 t 3 は感圧パイプ 5内部の圧 力が完全になく なつた時刻である。
増幅器 12では、 動作点 V B に対して入力信号の直流分 （倍電圧整 流回路の出力信号 e , ) が一定であるとき、 交流成分信号 e。 が増 幅されて出力される （利得を Gとしてこの時の増幅出力を G e。 で 示す） 。 また、 入力信号の直流分が変化している時は、 これが増幅 されて飽和レベルに達し、 交流の増幅信号 G e。 が消滅する。
従って、 倍電圧整流回路 10の出力信号 e ！ の変化に伴って増幅器 12の出力が飽和している間 （時刻 t , ' から時刻 t 4 の間） では、 第 5図の （ b ) に示すように、 増幅器 12の出力に、 信号発生器 11の 交流信号成分がなく なる。 また、 倍電圧整流回路 10の出力信号 e , が一定になった後も、 結合コンデンサ C 4 と増幅器 12の入力抵抗の 時定数 rで定まる時間は交流信号成分 G e。 は現れず、 前記時間が 経過した時点から交流信号成分 G e。 が現れる。 非加圧状態から加 圧状態に変化した時も同様で、 時刻 t 5 〜 t 6 の問では信号発生器 11の交流信号成分がなく なる。
そして、 倍電圧整流回路 13では、 信号発生器 11の周波数 ωの交流 信号を整流するよう コンデンサ C 5 , C 6の静電容量を設定してあ るため、 交流信号成分 G e。 のない増幅出力期間 （ t , ' 〜 t 4 と t 5 〜 t 6 ) では、 第 5図の （ c ) に示すように、 倍電圧整流回路 13の出力信号 e 3 は低レベル （電源電圧 Vcc) となる。
従って、 加圧状態から非加圧伏態になる過程では、 感圧パイプ 5 内の圧力が減圧の途中 （第 5図 （ a ) の時刻 t 2 ) で倍電圧整流回 路 10の出力レベルがウィ ン ド · コ ンパレー夕 WC 1 の入力端子 Aの 下限閾値 T h 1 A L以上となるが、 この時は、 倍電圧整流回路 13の 出力信号 e 3 は、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 1 の入力端子 Bの下 限閾値 T h 1 B Lより低レベルであり、 ウィ ン ド ' コ ンノ、。 レ ー夕 W C 1 からは出力が発生しない。 その後、 感圧パイプ 5内の残圧が完 全に零 （出力信号 が一定） になってから少し遅れて （第 5図の ( c ) 時刻 t 4 ' で示す） 倍電圧整流回路 13の出力が入力端子 Bの 下限閾値 T h 1 B L以上となり、 ウィ ン ド ' コンパレータ WC 1 か ら発振出力が発生し、 倍電圧整流回路 14の出力信号 e 4 が高レベル ( F 1 = 1 ) となり、 この時点で始めて残圧なしを示す出力となる < 即ち、 高レベルの出力信号 F 1 = 1 は残圧が零になつてから後、 あ る時間ての遅れを必ず持つ。
また、 非加圧状態から加圧状態になる時 （第 5図中時刻 t 5 ) は. 倍電圧整流回路 10の出力信号 e , のレベルが即座にウイ ン ド ' コン パレ一夕 W C 1 の入力端子 Aの下限閾値 T h 1 A Lより低く なるた め、 倍電圧整流回路 1 4の出力信号 e , は低レベル （ F 1 = 0 ) とな り、 圧力有りを示す出力となる。
以上のように、 本実施例の回路構成によれば、 感圧パイプ 5の閉 塞端 5 Aが完全に停止した状態、 即ち、 残圧が完全に零となった状 態で始めて倍電圧整流回路 1 4から残圧零を示す F 1 = 1 の信号が発 生するこ とになり、 従来のように圧力が完全になくなる以前に残圧 なしの出力を発生してしまう ものに比べて、 作業者の安全確保の面 で優れている。
そして、 第 2図の回路では、 倍電圧整流回路 10, 13, 14は、 故障 した時に高レベル （安全を示す） の出力信号を決して生じない回路 構成である。 また、 コンデンサ C 4 と増幅器 12で構成される広帯域 増幅器も故障した時に交流の出力信号を生成しない回路である。 例 えば、 コンデンサ C 4 に短絡故障が起これば、 倍電圧整流回路 10の ダイオー ド D 1 , D 2 と抵抗 R 3を介して増幅器 12の入力側に電源 電圧 V c cが直接印加されることになり、 信号 e。 を増幅して出力す ることができなく なる。 また、 ウィ ン ド · コンパレータ W C 1 も故 障した時に発振の出力信号を生成しない。 従って、 本実施例回路は 故障した時に、 残圧無し （安全側） を示す論理値 1 の出力信号を発 生せずフェールセーフな回路である。
尚、 ウィ ン ド · コ ンパレー夕 W C 1 の上限閾値は、 必ずしも必要 ではない。 従って、 前記上限閾値は十分に高いレベルに設定してお けばよい。
ところで、 上述のような圧力がない時にスリ ツ ト 7を介して受光 素子 8 bで光を受光させて圧力無しを検出する方式の透過形の光セ ンサを使用した場合、 プレー ト 6が感圧パイプ閉塞端 5 Aから脱落 した場合、 常時、 投光素子 8 aからの放射光が受光素子 8 bで受光 されて安全側を示す危険が生じる。
このため、 上記透過形光センサを使用する場合には発光源を直流 光とし、 第 6図に示す第 2実施例のように、 プレー ト 6 に振動子 81 を取付け、 信号発生器 82によって振動子 8 1を駆動して常時プレー ト 6を、 投光素子 8 aの光放射方向に対して略直角方向に投光素子 8 aの光ビームより高周波数で励振させて、 投光素子 8 aからの光ビ —ムを変調する構成とするとよい。 この場合、 整流回路 1 0の時定数 を振動子 81の振動周波数に合わせて設定する。
かかる構成によれば、 プレー ト 6の振動によって変調された光ビ 一厶が受光素子 8 bで受光された時のみ、 整流回路 1 0のコンデンサ C 1 , C 2が充放電動作を行い、 整流回路 1 0の出力端 z 2 に高レべ ルの電気出力信号が発生するが、 プレー ト 6が脱落して変調動作が なくなると、 受光素子 8 bに投光素子 8 aからの光が伝達されても、 整流回路 1 0の出力端 z 2 には電源電圧 V c cより高い電位は発生せず、 圧力が存在するにも拘らず誤って圧力無しを示す高レベルの出力が 発生するこ とはない。
上記実施例では、 いずれも透過形の光センサを示したが、 第 7図 に示す第 3実施例のようにスリ ッ トなしのプレー ト 6 ' を感圧パイ プ 5の閉塞端 5 Aに固着し、 このプレー ト 6 ' に対して同じ側に、 投光素子と受光素子とを設けたフ ォ トカブラ 8 ' を設ける反射形の 光センサを使用してもよい。
かかる構成では、 圧力が存在 （機械可動部可動状態） する時には、 閉塞端 5 Aの変位によってプレー ト 6 ' が上昇し、 投光素子からの 光がプレー ト 6 ' で反射されず受光素子に伝達されず危険を示す低 レベルの出力形態となる。 一方、 圧力が無い （機械可動部停止状態） 時には、 感圧パイプ 5の変位がなく、 投光素子からの光がプレー ト 6 ' で反射されて受光素子に伝達される。 これにより、 整流回路 1 0 から安全を示す高レベルの電気出力信号が発生する。
次に、 第 8図〜第 1 0図に基づいて残圧センサの第 4実施例につい て説明する。 。 尚、 上述の各実施例と同一の部分には同一符号を付 して説明を省略する。
この実施例では、 感圧パイプ 5の閉塞端 5 Aに固着するプレー ト 91に、 第 8図に示すように、 2つのスリ ツ ト 92 A , 92 Bを設けると 共に、 それぞれのスリ ッ ト 92 A， 92 Bに対応させて第 2図と同様の 構成の 2つのフ ォ 卜力ブラ 8 A , 8 Bを設ける。 前記スリ ッ ト 92 B は、 スリ ッ ト 92 Aに比べてスリ ッ ト幅が広く なつており、 図の鎖線 で示す残圧零 （受光素子で光ビームが受光される位置であり、 完全 に残圧値が零となる位置とは異なる） の時の位置関係が図のように なっている。 このため、 圧力が導入されて感圧パイプ 5の閉塞端 5 Aの変位に伴って、 スリ ッ ト 92 A側に対応するフォ トカブラ 8 Aの 光が先にプレー 卜 9 1によって遮断され、 その後にスリ ッ ト 92 B側に 対応するフ ォ トカブラ 8 Bの光が遮断されるように構成されている, また、 第 9図に示すように、 各フ ォ ト力ブラ 8 A， 8 Bの整流回 路 1 0によって整流された出力 X , X は、 故障時出力を発生しな い従来公知のフヱールセーフな A N Dゲ一 ト 93、 整流回路 94及び抵 抗 95によって構成される第 1 の自己保持回路 96に入力される。 そし て、 この自己保持回路 96は、 フ ォ ト力ブラ 8 Aの出力を ト リガ入力 とし、 フ ォ ト力ブラ 8 Bの出力をリ セッ ト入力とし、 前記ト リガ入 力をその出力 yで自己保持する構成となっている。
次に、 第 10図のタイムチヤ一 トを参照しながら説明する。
残圧が零の時には、 両スリ ッ ト 92 A， 92 Bを介して各フ ォ トカブ ラ 8 A , 8 Bの受光素子 8 bが受光して自己保持回路 96の A N Dゲ 一 卜 93の両入力が高レベルであり、 自己保持回路 96の出力信号 yが 高レベルの論理値 1 の出力となり、 安全を示す。
この状態から、 圧力が供給されると、 圧力の上昇に伴って感圧パ イブ 5の閉塞端 5 Aが変位し、 プレー ト 91も一体に第 8図中、 上方 へ変位する。 そして、 圧力が第 1 0図の P A で示すレベルより高くな ると、 まず、 ス リ ッ ト 92 A側がフ ォ ト力ブラ 8 Aの投光素子 8 aの 光路から外れて光が遮断されてフ ォ トカブラ 8 A側の整流出力 X A がなく なり、 自己保持回路 96の ト リ ガ入力が停止するが、 この ト リ ガ入力は自已保持回路 96の出力 yの整流回路 94による整流出力で自 己保持されるので、 自己保持回路 96の出力信号 yは論理値 1 を維持 する。 その後、 更に圧力が上昇して圧力が P B より高くなると、 ス リ ッ ト 92 B側のフ ォ トカプラ 8 Bの光も遮断されてその整流出力 X B が停止する。 これにより、 自己保持回路 96の出力信号は低レベルの 論理値 0 となり、 機械可動部が可動状態であるこ とを知らせる。
次に、 機械可動部への圧力供給が停止される時は、 圧力の停止に よりプレー ト 91が逆方向に変位し、 残圧が P B 以下になると、 スリ ッ ト 92 Bを介してフ ォ ト力ブラ 8 Bの受光素子 8 bで受光ざれフ ォ トカブラ 8 B側の整流出力 χ Β が自己保持回路 96の A N Dゲー ト 93 に入力する。 この時は、 まだ、 フ ォ ト力ブラ 8 A側の整流出力 X A が入力されていなので自己保持回路 96の出力信号 yは論理値 0であ o
その後、 圧力が更に低下し、 残圧が P A 以下になると、 スリ ッ ト
92 Aを介してフ ォ トカブラ 8 Aの受光素子 8 bで受光されフ ォ トカ ブラ 8 A側の整流出力 X A も自己保持回路 96の A N Dゲ一 ト 93に入 力する。 これにより、 自己保持回路 96がト リガされ、 自己保持回路 96の出力信号 yは高レベルの論理値 1 となる。 このように、 第 4実施例では、 圧力上昇時には圧力が P B より高 く なった時に自己保持回路 96の出力信号 yが論理値 0 となり、 残圧 低下時は、 圧力が P A 以下になった時に自己保持回路 96の出力信号 yが論理値 1 となる。 従って、 第 10図に示すヒステリ シス幅 Tを持 つこ とになり、 圧力の変動に伴ってプレー ト 91が振動して自己保持 回路 96の出力信号 yが 0 N—〇 F Fするようなチヤタ リ ング現象を 防止するこ とが可能となる。
次に、 第 2の発明の残圧センサ監視装置について説明する。
第 1 1図は、 第 2の発明の残圧センサ監視装置の第 1 実施例を示し. 機械可動部への圧力供給を電磁弁により行う システムに適用した回 路例である。
第 1 1図において、 ソ レノイ ド 21は、 例えば圧力供給パイプに介装 される電磁弁 （図示せず） を駆動するためのもので、 圧力供給制御 手段としての電磁弁は、 電流 I の通電時に O N (開弁） して機械可 動部に接続する圧力供給パイプが開通して圧力が供給される。 電流 センサ 22は、 ソ レノィ ド 21に流れる電流 I を監視し、 その出力信号 e 5 は、 ソ レノ イ ド 21に電流 I が流れているとき低レベルとなり、 電流 I が存在しない時に高レべルとなる構成である。
この電流センサ 22は、 3つの第 1 〜第 3巻線 N 1 〜N 3を巻回し た可飽和磁性体リ ングコア 23と、 第 1 巻線 N 1 に高周波信号を送信 する信号発生器 24と、 第 2巻線 N 2 に接続されて信号を増幅する例 えば第 2図の増幅器 12と同様の構成の交流増幅器 25と、 該交流増幅 器 25の出力を整流する第 3の整流回路としての倍電圧整流回路 26と を、 含んで構成される。 第 3巻線 N 3は、 ソ レノイ ド 21の通電線に 直列に接続される。
かかる電流センサ 22では、 第 3巻線 N 3にソ レノィ ド駆動の電流 1 が流れていない時は、 信号発生器 24から抵抗 R 50を介して第 1 巻 線 N 1 に供給される高周波信号がリ ングコア 23を介して第 2巻線 N 2に伝達され、 この受信出力は交流増幅器 25で増幅される。 一方、 第 3巻線 N 3 に電流 I が流れている時は、 リ ングコア 23が飽和し、 このために、 第 1 巻線 N 1 の信号は第 2巻線 N 2に伝達され難くな り、 増幅器 25からの増幅出力は著しく低下する。 従って、 倍電圧整 流回路 26で電源電圧 Vccにクランプされて整流された出力信号 e 5 は、 その論理出力を F 2 とすると、 電流 I が存在しないときは高レ ベル （電源電圧 Vccより大） で論理値 1 ( F 2 = 1 ) となり、 電流 I が流れている時は、 低レベル （ e 5 - Vcc) で論理値 0 ( F 2 = 0 ) となる。
そして、 この電流センサ 22は、 信号発生器 24が故障したり、 抵抗 R50に断線故障が生じたり、 巻線 N l ， N 2に断線故障が生じたり した時に、 巻線 N 2に^号が発生しないフェールセーフな構成であ る。 このような電流センサ 22は、 例えば、 M.Kato, K. Futsuhara, . Mukai dono による論文 "Construction of Magnet i c Sensors for A ssuring Safety" (Proc. of 2nd International conf . on Human As pects of Advanced Manufacturing and Hybrid Automation, Honol uluCAug. 1990)) で公知である。
ウィ ン ド ' コ ン ノ、°レ一夕 W C 2は、 前述のウィ ン ド ' コ ン ノ、°レー 夕 WC 1 と同様の構成のフ ェールセーフなものであり、 入力端子 A, Bには、 第 2図の残圧セ ンサの出力信号 e 4 (残圧の有無を示す） が共通に入力される。 ただし、 このウィ ン ド · コ ンパレー夕 WC 2 の電源電圧 V s は、 ウィ ン ド · コ ンパレータ WC 1 の電源電圧 Vcc より低く設定してある （V s < Vcc) 。 第 3図の回路構成のウィ ン ド · コ ンパレータでは、 上限と下限の各闘値は、 電源電圧に比例し て定まる。 従って、 ウィ ン ド · コ ンパレータ WC 1 の電源電圧 Vcc に比べてウィ ン ド · コ ンパレータ WC 2の電源電圧 V s を低く設定 するこ とによ り、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ W C 1 の出力信号 e 4 の 論理値 0 ( F 1 = 0 ) の レベル （Vcc) をウィ ン ド · コ ンパレータ WC 2の上限閾値と下限閾値の範囲内に設定するこ とが可能となる, これにより、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 2で残圧センサの論理出 力 F 1 の否定演算が実行できる。 そして、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 2の上限閾値 T h 2 Hと下限閾値 T h 2 Lは、 ウィ ン ド · コ ン パレー夕 WC 1 の出力信号 e 4 の低レベル Vcc ( F 1 = 0 ) を挟ん で設定してある。 従って、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 2は、 入力 信号 （ F 1 ) が論理値 1 のとき論理値 0の出力を、 入力信号が論理 値 0のとき論理値 1 の出力を発生し、 その入力と出力との論理関係 は否定 （ F 1 = F 1 ) の関係となっており、 否定演算手段に相当す る o 判定手段と しての倍電圧整流回路 27は、 倍電圧整流回路 10と同様 の構成であるが、 ウィ ン ド ' コ ンパレー夕 WC 2の出力信号を、 倍 電圧整流回路 26の出力電圧 e 5 にクラ ンプする構成となっている。 第 12図に、 このような倍電圧整流回路 26と 27の接続状態を示す。 図 中、 C 7〜C 10はコンデンサ、 D 5〜D 8 はダイオー ドを示す。 そ して、 倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 の論理的出力信号を F 3 と したとき、 電流センサ 22とウィ ン ド ' コンパレータ WC 2の論理出 力が共に " 0 " のときは F 3 = 0、 どちらか一方の論理出力が " 1 のときは F 3 = 1 、 両方の論理出力が " 1 " のときは F 3 = 2 とな る。 従って、 倍電圧整流回路 27は、 電流センサ 22とウィ ン ド · コン パレ一夕 WC 2の各論理出力の加算演算を行う加算回路としての機 能を有している。
次に、 第 13図のタイムチヤ一 トを参照しながら動作を説明する。 第 13図において、 （ a ) は、 電流センサ 22の出力信号 e 5 を示し ており、 電磁弁のソ レノイ ド 21に電流 I が流れている時 （電磁弁〇 Nの時） は出力信号 e 5 - V cc ( F 2 = 0 ) であり、 電流 I が流れ ていない時 （電磁弁 O F Fの時） は出力信号 e 5 ^ V cc + V 1 ( F 2 = 1 ) の論理レベルである。 V 1 は電流 I が存在しない時の電流 センサ 22の出力電圧を示す。 （ b ) は、 残圧センサの出力信号 e 4 (第 2図の倍電圧整流回路 14の出力） を示しており、 加圧状態では e 4 = V cc ( F 1 = 0 ) であり、 残圧なしの状態では e 4 = Vcc + V 2 ( F 1 = 1 ) の論理レベルである。 V 2は残圧なしの時の残圧 センサの出力電圧を示す。 （ c ) はウィ ン ド · コンパレータ WC 2 の出力信号を整流する倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 の論理レべ ルを示している。 V 3はウイ ン ド · コ ン ノ、。レー夕 WC 2の出力電圧 であ 6。
電磁弁が O Nして加圧状態にある時は電流 I が流れており、 電流 センサ 22の出力信号 e 5 は低レベル （ e 5 - Vcc) で、 論理出力 F 2 = 0である。 この時、 残圧センサの出力信号 e 4 は、 圧力有りを 示す低レベル （ e 4 二 V c c ) で F 1 = 0 となり、 ウィ ン ド ' コンパ レー夕 WC 2の閾値範囲が第 13図の （ b ) に示すように Vccを挟ん で設定されているため、 ウィ ン ド · コンパレー夕 WC 2は論理出力
F 1 = 1 となる （記号 一 は否定を表す） 。 従って、 加圧状態にあ るときは、 倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 は e 6 = VCC + V 3 と なり、 その論理出力 F 3の論理値は F 3 = 1 となる。 時刻 T , (第 2図の時刻 t , に対応している） で電磁弁が 0 F Fされると、 電流 センサ 22の出力信号 e 5 は e 5 二 V 1 + VCC (F 2 = 1 の論理値） となるが、 残圧センサが残圧なしを示すには圧力が十分に低下する 時間 TD を要し、 時刻 T2 (第 2図の時刻 t 4 に対応している） で、 残圧センサの出力信号 e 4 が e 4 = V 2 + VCC ( F 1 = 1 の論理値） となり、 時刻 T 2 まではウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 2は発振出力 を発生する。 従って、 倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 は時刻 までは e 6 = Vcc+ V 3 ( F 3 = 1 の論理値） で、 時刻 T , と T 2 との間では e 6 = Vcc+ V l + V 3 ( F 3 = 2の論理値） となる。 こ こで、 論理出力 F 3 = 2は、 F 1 = 1且つ F 2 = 1 である時に 生じるから、 論理出力 F 1 と F 2の論理積出力を現している。
時刻 T 2 以降では、 残圧センサの出力信号 e 4 は e 4 = Vcc+ V 2 となり、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ W C 2の上限閾値 T h 2 Hを越 えるため、 ウィ ン ド ' コンパレータ WC 2の出力信号は低レベルと なり、 倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 は e 6 = VCC+ V 1 ( F 3 = 1 ) となる。 従って、 残圧センサが正常に動作している場合には、 倍電圧整流回路 27の論理出力 F 3は、 第 13図の （ c ) に示す如く常 時 F 3 ≥ 1 となる。
いま、 機械可動部に圧力を供給する以前において、 残圧センサの 圧力取入口 4 に穴詰ま りが生じたとすると、 感圧パイプ 5内へ圧力 が流入せず、 残圧センサの論理出力 F 1 は常時 F 1 = 1 ( e 4 = V< + V 2 ) であり、 第 13図の （ d ) に示すように、 ウィ ン ド · コンパ レー夕 WC 2の上限閾値 T h 2 Hを越え、 ウィ ン ド · コンパレータ WC 2には発振出力が発生しない。 このため、 電磁弁を〇Nして加 圧した時、 倍電圧整流回路 27の出力信号 e 6 は e 6 =VCCで、 第 13 図の （ e ) に示すように論理出力 F 3 = 0 となる。 尚、 電磁弁を 0 F Fすると電流センサ 22からの出力によって F 3 = 1 となる。
このため、 第 11図の回路では、 電磁弁を ONして加圧する時点で、 残圧センサに穴詰ま りが生じている場合は F 3 = 0の論理値に対応 する出力が発生することになり、 倍電圧整流回路 27の論理出力 F 3 に F 3 = 0の論理値に対応する出力が発生しているか否かを判定す るこ とで、 残圧センサの穴詰ま りがあるか否かを知ることができる, 従って、 圧力を利用するシステムにおいて、 システムを稼働する際 に、 残圧センサが危険を示すこ とができるか否かを確認して、 以後 の作業を実行するこ とが可能となり、 圧力を利用するシステムの安 全性を向上できる。
こ こで、 第 1 1図の論理構成は次式で示される。
F 3 = F 2 + F 1 · · · ( 4 )
ただし、 記号 「十」 は加算を表す。
論理変数 F 2はソ レノイ ド 21の電流 I の有無を表しているから、 電流 I があるときを " 1 " 、 ないときを " 0 " で表すと、
F 2 = T · · · ( 5 )
である。 よって、 （ 4 ) 式は次のように示される。
F 3 + F 1 ( 6 )
第 14図に論理出力 I と F 1 の真理値表を示す。
I = 0 と F 1 = 1 の組の F 3 = 1 は、 ソ レノィ ド 21に電流が流れ ている時に圧力が検出されていることを示し、 1 = 1 と F 1 = 0の 組の F 3 = 1 は、 ソ レノィ ド 21に電流が流れていない時に圧力が検 出されていないこ とを示し、 いずれも残圧センサが正常に動作して いることを示している。 1 = 1 と F l = l の組の F 3 = 2は、 作業 者が電磁弁を〇 F F したが、 圧力が未だ残っていることを示し、 回 路の正常動作の 1 つである。
I = 0 と F 1 = 0の組の F 3 = 0 は、 ソレノィ ド 21に電流が流れ ているにも拘わらず残圧センサは加圧状態を示すことができないこ とを示し、 このような事象は、 残圧センサの圧力取入口 4の穴詰ま りで発生する。
従って、 電流センサと残圧センサが正常であれば、 F 3 ≥ l は残 圧検出の正常動作を示し、 例えば、 第 12図の点線で示すように、 表 示用ダイォー ド D 9を用いてこの正常動作を表示することが可能で ある。
ところで、 第 1 1図の回路では、 加圧状態の最中で穴詰まりが発生 した場合、 電磁弁を 0 F F した後も、 残圧有りの出力 （ F 1 = 0 ) が発生するため、 F 3 = 0 とならず、 残圧センサの正常を示す論理 出力が発生する危険がある。 従って、 作業者が電磁弁を 0 F F して も残圧が完全に零とならなければ危険であるシステムでは、 残圧セ ンサの論理出力が F 1 = 1 (残圧なし） になったこ とを確認する必 要がある。
第 15図は、 このような問題を解消するための回路で、 電磁弁〇 F F後に残圧センサに穴詰ま りのないことを確認して残圧なしの確認 出力を生成する第 2実施例回路である。
第 15図において、 ウィ ン ド · コンパレータ W C 3は、 第 2図のゥ イ ン ド · コ ンパレータ W C 1 と同様の構成であり、 整流回路 31と共 に入力端子 Aに入力する論理出力 F 3 (第 1 1図の倍電圧整流回路 27 の出力） を ト リガ入力とし、 入力端子 Bに入力する論理出力 F 2 ( 電流センサ 22の出力） をリセッ ト入力とする第 2の論理積演算手段 と しての自己保持回路 30を構成する。 前記入力端子 Aの上限閾値 T h 3 A Hと下限閾値 T h 3 A Lは第 13図の （ c ) に示すように、 論 理出力 F 3 = 2の論理レベル （ e 6 = V cc + V 1 + V3 ) を挟んで 設定されている。 前記入力端子 Bの上限閾値 T h 3 B Hと下限閾値 T h 3 B Lは第 13図の （ a ) に示すように、 論理出力 F 2 = 1 の論 理レベル （ e 5 = V cc + V 1 ) を挟んで！^定されている。
また、 前記整流回路 31は、 第 16図のように、 コ ンデンサ C 11〜C 14とダイオー ド D 11〜D 14からなり、 第 2図に示す倍電圧整流回路 10を第 12図と同様の方法で 2段重ねる構成としている。 これは、 入 力端子 Aの下限閾値 T h 3 A Lが高レベルであり、 この下限閾値 T h 3 A Lより高いレベルの帰還電圧を生成する必要があるためであ り、 抵抗 R 60で調整して入力端子 Aの閾値範囲内にレベル設定され o
自己保持回路 30は、 電磁弁が 0 F Fされて F 2 = 1 の論理値が発 生し、 残圧センサが正常であれば同時に論理値 F 3 = 2 も生じて、 ウィン ド · コンパレ一夕 WC 3に交流の出力信号が発生する。 この 出力信号は整流回路 31で整流されて抵抗 R 60を介して入力端子 Aに その閾値範西内のレベルで帰還される。 このため、 入力端子 Aに入 力する信号 F 3が F 3 く 2 (第 13図の時刻 T 2 以降） の論理値とな つても入力端子 Βに F 2二 1 の論理値が入力している間は出力が発 生し自己保持される。 そして、 自己保持回路 30は、 万一、 ウィ ン ド • コンパレー夕 WC 3に故障が生じたり、 帰還抵抗 R60に断線故障 が生じたり、 整流回路 31に故障が生じた場合には、 ウィ ン ド · コン パレー夕 WC 3の交流出力が生じないか、 若しく は自己保持の機能 を失うのでい、 フェールセーフな構成である。
このような、 発振の出力信号を整流して入力端子に帰還する構成 のフェールセーフな自己保持回路は、 U. S. Patent No.5， 027、 114 で公知である。 尚、 自己保持回路 30の 卜 リガ条件が F 3 = 2である という こ とは、 この入力端子 Aが信号 F 1 と信号 F 2の論理積で自 己保持回路 30がト リ ガされるこ とと機能的に等しい。
整流回路 32は、 第 2図の倍電圧整流回路 10と同じ構成で、 ウィ ン ド · コンパレータ WC 3の交流の出力信号を電源電圧 Vccにクラン プして論理出力 F 4 = l として出力する。 第 3の論理積演算手段と してのウィ ン ド · コンパレータ WC 4 は、 一方の入力端子 Aに前記 整流回路 32の論理出力が入力し、 他方の入力端子 Bには、 残圧セン ザの論理出力 F 1 が入力し、 両者の論理積演算を行い、 両論理出力 F 4， F 1 が共に F 4 = l 、 F l = l の時、 交流の出力信号を発生 する。 整流回路 33は、 ウィ ン ド ' コ ンパレータ WC 4の交流出力信 号を電源電圧 Vccにクランプして整流し、 前記論理出力 F 4， F 1 の論理積出力を F 5 として出力する。
かかる第 15図の回路では、 電磁弁が 0 F Fされた後に残圧センサ が残圧伏態を検出し （ F 1 = 0を発生する） 、 その後に残圧が十分 に低下したこ とを検出したとき （ F 1 = 1 を発生する） に初めて F 5 = 1 が発生する。 万一、 加圧状態の最中に穴詰ま りが発生したり 電流センサ 22、 残圧センサ及び整流回路等のその他の回路に故障が 生じた場合は、 残圧なしを示す論理出力 F 5 = 1 は生成されない。
また、 第 17図に示す第 3実施例のように、 カウンタ 41のセッ ト入 力に電流センサ 22の出力 F 2を入力し、 リセッ ト入力に残圧センサ の出力 F 1 を入力とする構成とし、 電磁弁が O F Fされたこ とを示 す電流センサ 22の F 2 = 1 の入力でクロ ッ ク発生回路 42からのクロ ッ ク信号の計時を開始し、 残圧なしを示す残圧センサの F l = l の 入力で計時を停止させ、 その時にカウンタ 41から出力される計時値 を表示するようにする。 このよ う にすれば、 電磁弁が O F Fされて から残圧なしの出力が発生するまでの時間を表示するこ とができ、 これにより、 電磁弁が〇 F F してから残圧なしの出力が発生するま での時間が余り長い場合に、 例えば感圧パイプ 5が劣化してその動 作が緩慢になつてきていることを知らせることが可能となる。
ところで、 第 1 1図の回路の論理出力 F 3を用いて第 12図のように センサの動作状態を表示させる構成では、 残圧センサが故障してい る場合 F 1 = 0が発生するため、 論理出力 F 3 ≥ 1 となり残圧セン ザの故障が表示されない欠点がある。
第 18図は、 かかる欠点を補う第 4実施例回路を示す。
第 18図において、 第 1 及び第 2のウィ ン ド · コ ンパレータ W C 5， W C 6 は、 第 3図に示すフェールセーフな回路構成のもので、 ウイ ン ド . コンパレータ W C 5 は、 入力端子 A， Bに第 1 1図の倍電圧整 流回路 27の論理出力 F 3が共通に入力している。 ウィ ン ド ' コンパ レー夕 WC 6 は、 ウィ ン ド · コンパレー夕 WC 5の出力を倍電圧整 流回路 51で整流した出力 （論理出力 F 7 とする） が、 入力端子 A , Bに共通に入力している。 ウィ ン ド · コ ン ノ、'レ一夕 WC 6の出力は、 倍電圧整流回路 52で整流され、 この整流出力が論理出力 F 8 として 出力される。
前記倍電圧整流回路 51は、 2つのコンデンサ C 15， C 16と 2つの ダイオー ド D 15, D 16で構成され、 ウィ ン ド · コンパレー夕 WC 5 の出力を電源電圧 V ccにクランプして出力 F 7を発生する。 ただし、 平滑コンデンサ C 16の静電容量を結合コンデンサ C 15に比較して著 しく大き く設定してその出力 F 7の立ち上がり応答を緩慢にしてい る。 即ち、 倍電圧整流回路 51は、 オフ · ディ レーの機能を有し、 ォ フ · ディ レー手段に相当する。
また、 倍電圧整流回路 52は、 第 2図の倍電圧整流回路 10と同様の ものである。
次に第 19図のタイムチヤ一 トを参照しながら動作を説明する。
まず、 残圧センサと第 11図の回路が正常である場合について説明 する。
第 11図の回路出力 F 3は、 第 19図の （ a ) で示すように、 時刻 T , で電磁弁が 0 F Fされるまでは F 3 = 1 であり、 電磁弁が 0 F Fさ れて第 19図の （ c ) で示すように F 2 = 1 となってから残圧センサ が残圧なしの出力を発生する時刻 T 2 までは F 3 = 2を示し、 残圧 センサが残圧なしの出力を発生した後は F 3 = 1 となる。 ウィ ン ド - コ ンパレータ WC 5の上限閾値 T h 5 Hと下限閾値 T h 5 Lは第 19図の （ a ) で示すように F 3 = 1 を挟んで設定されているため、 前記時刻 T , と時刻 T 2 の期間 TD の間でウィ ン ド · コンパレー夕 W C 5の発振出力が停止してその出力は低レベルとなる。 こ こで、 倍電圧整流回路 51のコ ンデンサ C 16の容量を、 前記時刻 T , と T2 との期間 TD より大きいディ レ一時間 TN (TN > TD ) を有する よう設定しているため、 倍電圧整流回路 51は、 第 19図の （ b ) に示 すように前記期間 TD の間も高レベルの出力信号 F 7 (論理値と し て F 7 = 1 で示す） を生成し続ける。 期間 TD が経過すれば、 その 後は、 残圧センサの残圧なしを示す出力 F 1 = 1 によって F 3 = 1 となって再びウィ ン ド · コ ンパレー夕 WC 5から交流出力が発生す る o
従って、 第 11図及び残圧センサが正常である限りは、 第 19図の（b) の実線で示すように、 倍電圧整流回路 51の出力 F 7は F 7 = 1 のま まであり、 ウィ ン ド · コンパレータ W C 6の下限閾値 T h 6 Lが第 19図の （ b ) に示すように、 論理値 F 7 = 1 で示す論理レベルより '低い値に設定してあるので、 この場合、 ウィ ン ド ' コンパレー夕 W C 6から交流の出力が発生し続け、 倍電圧整流回路 52から、 正常で あることを示す電源電圧 Vccより高い高レベルの論理出力 F 8 = 1 が発生し続ける。
次に、 残圧センサが故障した場合について説明する。
加圧されている時に残圧センサが故障した場合、 残圧センサの出 力は F 1 = 0 とならず、 第 19図の （ a ) で点線で示すように、 時刻 T 2 以後も F 3 = 2のまま となる。 このため、 時刻 T , でウィ ン ド コ ンパレータ WC 5の発振出力が停止した後に倍電圧整流回路 51の ディ レー時問 TN が経過すると、 第 19図の （ b ) の点線で示すよう に倍電圧整流回路 51の出力 F 7が論理値 F 7 = 0 に対応するレベル となり、 ウィ ン ド · コ ンパレータ WC 6の出力が停止し、 倍電圧整 流回路 52からの出力が低レベル （電源電圧 Vcc) となり、 F 8 = 0 となる。
また、 電磁弁を〇 Nとする時点で残圧センサに既に穴詰ま りが発 生していれば、 残圧センサからの出力 F 1 は F 1 = 0 とならず、 時 刻 以前で F 7 = 0を生じ、 従って、 F 8 = 0 となる。 また、 第 19図の回路では、 第 2図及び第 11図の回路のいずれにも故障が発生 しても F 8 = 0 となる。
例えば、 第 19図に点線で示すように、 倍電圧整流回路 52の出力側 に、 抵抗 R70と表示ダイオー ド D 10を接続し、 F 8 = 1 の出力で表 示ダイオー ド D 10を点灯させ、 F 8 = 0の時消灯させるようにすれ ば、 残圧センサの故障は勿論、 その他の回路の故障時についても知 らせることが可能となる。
尚、 第 11図と第 15図の回路は、 感圧パイプ （ブル ドン管） に代え てダイヤフラムを用いた圧力スィ ッチで残圧を検出する構成にも適 用できる。 こ こで、 圧力がないとき電気接点が ON ( F 1 = 1 ) し 圧力があるとき電気接点が〇 F F ( F 1 = 0 ) とする構成とする。 この場合、 ブル ドン管の穴詰ま りはダイヤフラムに穴が生じて電磁 弁が 0 Nしたのに圧力スィ ツチが〇 F Fしないこ とに相当する。
また、 各実施例では、 入力信号を共通とするウ ィ ン ド · コ ンパレ 一夕 WC 2， WC 5 , WC 6 に 2入力のフ ヱ一ルセーフウィ ン ド - コ ンパレー夕を用いている力く、 1 入力のフェールセーフウイ ン ド · コ ンハ。レー夕を用いてもよいこ とは明らかである。 1 入力のフ エ一 ルセーフ ウィ ン ド · コ ンパレー夕は、 U. S. Patent 5， 027, 114 で公 知である。
また、 穴詰ま り部位と して、 残圧センサの圧力取入口について説 明したが、 電磁弁と残圧センサ取付け部との間の圧力供給パイプ部 分であっても同様に対処できるこ とは明らかである。
また、 各実施例では、 各ウィ ン ド · コ ンパレー夕の下限閾値が電 源電圧 Vccよ り高いために、 整流回路の出力電圧を電源電圧 V ccに ク ラ ンプして出力するようにしている。 一般的には、 交流の信号を ト ラ ンス結合を用いて後、 整流する方法を用いれば、 ト ラ ンスの 1 次側と 2次側の巻線比を適当に設計するこ とによって、 ウィ ン ド · コ ンパレー夕の閾値に達する電圧を任意に出力するこ とができるの で、 この方法によれば、 整流出力信号は電源電圧に必ずしも クラ ン プする必要はない。
以上説明したように、 本発明の残圧セ ンサによれば、 残圧が完全 にな く なつて感圧パイプの閉塞端の動きが停止した時に初めて残圧 なしを示す出力を発生するので、 圧力の供給が停止しても残圧が存 在する場合に危険なシステムに適用してシステムの安全性を向上で さる。
また、 本発明の残圧センサ監視装置では、 残圧センサの穴詰ま り やセンサ故障を確実に知らせることができるので、 残圧センサを利 用して残圧なしの検出を行う システムにおいて、 作業者の安全性を 格段に向上できるようになる。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、 圧力を駆動源とする機械を使用するシステムにおいて 残圧零を確実に確認でき、 しかも、 残圧センサの故障を知らせるこ とができるため、 作業者の安全を確保でき産業上利用性は大である,

Claims

言青 求 の 範 囲
( 1 ) 一端が閉塞され他端開口部から導入される圧力の増 ， 減に伴 い閉塞端側が変位する感圧パイプと、 該感圧パイプの閉塞端の変位 位置を検出し圧力増大時には閉塞端の変位に応じて電気出力が減少 し、 圧力減少時には閉塞端の変位に応じて電気出力が増大する圧力 一電気変換部とを備えた残圧センサにおいて、 前記圧力一電気変換 部の電気出力が変化状態にあるか否かを検出し変化状態にあるとき 低レベルの出力を発生し一定状態の時に高レベルの出力を発生する 電気出力変化検出手段と、 該電気出力変化検出手段の出力と、 前記 圧力 -電気変換部の出力との論理積演算を行い、 両出力が共に所定 値以上の高レベルにあるときに残圧なしを示す高レベルに相当する 論理値 1 の出力を発生すると共に故障時には低レベルに相当する論 理値 0の出力を発生するフュールセーフな第 1 の論理積演算手段と を、 含んで構成したこ とを特徴とする残圧センサ。
( ) 前記圧力一電気変換部は、 スリ ッ トを有し前記感圧パイプ閉 塞端に固着されて閉塞端の変位に応じて変位するプレー トと、 該プ レー トを挟んで対向配置した投光素子と受光素子とを備えた光セン ザと、 該光センサの投光素子に交流信号を供給して交流の光ビーム を発生させる第 1 の信号発生器と、 前記光センサの交流出力を電源 電圧にクラ ンプして整流する第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧 パイプ内の圧力が所定圧力以下の時に投光素子からの光ビームが前 記スリ ッ トを介して受光素子で受光される構成である請求の範囲第 1 項記載の残圧センサ。
( 3 ) 前記プレー トに振動子を取付けて投光素子の光放射方向に対 して略直角方向にプレー トを振動させ、 投光素子から放射される光 を変調する構成とした請求の範囲第 2項記載の残圧センサ。
( 4 ) 前記圧力 -電気変換部は、 前記感圧パイプ閉塞端に固着され て閉塞端の変位に応じて変位するプレー トと、 該プレー トに対して 同じ側に投光素子と受光素子とを設けた光センサと、 該光センサの 投光素子に交流信号を供給して交流の光ビームを発生させる信号発 生器と、 前記光センサの交流出力を電源電圧にクランプして出力す る第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧パイプ内の圧力が所定圧力 以下の時に投光素子からの光ビームが前記プレー 卜で反射して受光 素子で受光される構成である請求の範囲第 1 項記載の残圧センサ。
( 5 ) 互いに異なる第 1 と第 2の圧力レベル以下になった時に高レ ベルの電気出力信号をそれぞれ発生する 2つの圧力一電気変換部と- 第 1 の圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力一電気変換部 側の出力を ト リ ガ入力信号とし、 第 1 の圧力レベルより高い第 2の 圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力一電気変換部側の出 力をリセッ ト入力信号として前記ト リ ガ入力信号を自己保持する第
1 の自己保持回路とを備えて構成したことを特徴とする請求の範囲 第 1 項記載の残圧センサ。
( 6 ) 前記電気出力変化検出手段は、 圧力 -電気変換部からの出力 に高周波交流信号を重畳する第 2の信号発生手段と、 該第 2 の信号 発生手段の高周波交流信号が重畳された圧力 -電気変換部の出力を 結合コンデンサを介して入力し圧力一電気変換部の出力が変化状態 にあるとき増幅出力が飽和する増幅手段と、 該増幅手段の交流増幅 出力を電源電圧にクラ ンプして整流する第 2の整流回路とからなり . 該第 2の整流回路からの整流出力を、 前記第 1 の論理積演算手段に 出力する構成である請求の範四第 1 項記 の残圧センサ。
( 7 ) 前記第 1 の論理積演算手段は、 2つの入力端子を備え、 各入 力端子に入力する入力信号のそれぞれが予め設定された下限の閾値 以上の時に電源電圧より高い交流出力を発生すると共に故障時に論 理値 0の出力を発生するフェールセーフなウィ ン ド · コ ン ノ、'レー夕 である請求の範囲第 1 項記載の残圧センサ。
( 8 ) 機械可動部への圧力供給を、 通電時に行い非通電時に停止す る圧力供給制御手段を備える一方、 一端が閉塞され他端開口部から 導入される圧力の増 ， 減に伴い閉塞端側が変位する感圧パイプと、 該感圧パイプの閉塞端の変位位置を検出し圧力増大時には閉塞端の 変位に応じて電気出力が減少し、 圧力減少時には閉塞端の変位に応 じて電気出力が増大する圧力一電気変換部とを備えた残圧センサを 用いて前記機械可動部に圧力が供給されていなことを監視するシス テムに適用するものであって、 前記残圧センサの動作状態が正常か 否かを監視する残圧センサ監視装置において、 前記圧力供給制御手 段の通電状態を監視し、 通電時に低レベルの論理値 0の出力を発生 し、 非通電時に高レベルの論理値 1 の出力を発生すると共に故障時 に論理値 0の出力を発生する電流センサと、 機械可動部への供給圧 力が存在する時に低レベルの論理値 0の出力を発生し存在しない時 に高レベルの論理値 1 の出力を発生する と共に故障時に論理値 0 の 出力を発生する前記残圧センサの論理出力を否定演算すると共に故 障時に低レベルの論理値 0の出力を発生するフェールセーフな否定 演算手段と、 前記電流センサと否定演算手段の各論理出力に基づい て残圧センサの故障の有無を判定し両論理出力が論理値 0の時に残 圧センサの故障を示す低レベルの論理値 0 の出力を発生する判定手 段とを含んで構成されたこ とを特徴とする残圧センサ監視装置。
( 9 ) 前記否定演算手段は、 入力端子に入力する入力レベルが予め 設定された上下の閾値範囲内にあるとき高レベルの論理値 1 の出力 を発生すると共に故障時に論理値 0の出力を発生するフ ールセ一 フなウィ ン ド · コンパレータからなり、 前記上下の閾値を前記残圧 センサの論理値 0の出力レベルを挟んで設定する構成である請求の 範囲第 8項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 0 ) 前記判定手段は、 前記電流センサと否定演算手段の各論理出 力を加算演算する加算回路である請求の範囲第 8項記載の残圧セン サ監視装置。
( 1 1 ) 前記加算回路は、 前記否定演算手段の出力を、 前記電流セン ザの出力レベルにクランプして整流する構成の整流回路である請求 の範囲第 10項記載の残圧センサ監視装置。
( 12) 前記電流センサは、 第 1 巻線、 第 2巻線及び第 3巻線の 3つ の巻線が巻回され前記第 3巻線に前記圧力供給制御手段への駆動電 流が流れた時に飽和状態となる可飽和磁性体コアと、 前記第 1 巻線 に高周波信号を供給する第 2の信号発生器と、 前記第 2巻線に接続 され当該第 2巻線で受信される受信信号を増幅する交流増幅器と、 該交流増幅器の出力を電源電圧にクランプして整流出力を発生する 第 3の整流回路とを備えて構成される請求の範囲第 8項記載の残圧 センサ監視装置。
( 1 3) 前記判定手段の出力と前記電流センサの出力との論理積演算 を行う第 2の論理積演算手段と、 該第 2の論理積演算手段の出力と 前記残圧センサの出力との論理積演算を行う第 3の論理積演算手段 とを設け、 第 3の論理積演算手段の出力を残圧センサの故障判定出 力とする構成とした請求の範囲第 8項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 4 ) 前記第 2の論理積演算手段は、 前記判定手段が加算回路であ る場合には、 前記電流センサの出力をリセッ ト入力とし、 前記加算 回路の出力を ト リガ入力として自己保持すると共に故障時に論理値 0の出力を発生するフェールセーフな自己保持回路で構成ある請求 の範囲第 1 3項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 5 ) 前記判定手段が加算回路であって、 該加算回路の加算出力の 中間値を挟んで上下の閾値が設定されこの閾値範囲内の加算出力が 入力した時に高レベルの論理値 1 の出力を発生すると共に故障時に 論理値 0の出力を発生するフエ一ルセーフな第 1 のウィ ン ド ' コン パレ一夕と、 該第 1 のウィ ン ド ' コンパレ一夕の出力の立下がりを、 電流センサが電流なしを示す出力を発生してから残圧センサが残圧 なしを示す出力を発生するまでの期間より長い時間遅延させるオフ • ディ レー手段と、 該オフ · ディ レー手段の出力が所定レベルより 低い時に残圧センサ故障を示す論理値 0の出力を発生する第 2のゥ イ ン ド · コンパレ一夕とを設けたこ とを特徴とする請求の範囲第 8 項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 6 ) 電流センサからの電流なしを示す論理値 1 が入力した時に、 クロ ッ ク信号をカウン ト し、 残圧センサからの残圧なしを示す論理 値 1 の出力が入力した時に、 前記クロッ ク信号のカウン トを停止す るカウンタを設ける構成とした請求の範囲第 8項記載の残圧センサ 監視装置。
( 1 7) 前記残圧センサは、 前記圧力 -電気変換部の電気出力が変化 状態にあるか否かを検出し変化状態にあるとき低レベルの出力を発 生し一定状態の時に高レベルの出力を発生する電気出力変化検出手 段と、 該電気出力変化検出手段の出力と、 前記圧力一電気変換部の 出力との論理積演算を行い、 両出力が共に所定値以上の高レベルに あるときに残圧なしを示す高レベルに相当する論理値 1 の出力を発 生すると共に故障時には低レベルに相当する論理値 0の出力を発生 するフェールセーフな第 1 の論理積演算手段とを、 含んで構成され る請求の範囲第 8項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 8) 前記圧力一電気変換部は、 スリ ッ トを有し前記感圧パイプ閉 塞端に固着されて閉塞端の変位に応じて変位するプレー ト と、 該プ レ一卜を挟んで対向配置した投光素子と受光素子とを備えた光セン ザと、 該光センサの投光素子に交流信号を供給して交流の光ビーム を発生させる第 1 の信号発生器と、 前記光センサの交流出力を電源 電圧にクランプして整流する第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧 パイプ内の圧力が所定圧力以下の時に投光素子からの光ビームが前 記スリ ッ 卜を介して受光素子で受光される構成である請求の範囲第 1 7項記載の残圧センサ監視装置。
( 1 9 ) 前記プレー トに振動子を取付けて投光素子の光放射方向に対 して略直角方向にプレー トを振動させ、 投光素子から放射される光 を変調する構成とした請求の範囲第 1 8項記載の残圧センサ監視装置 <
( 20 ) 前記圧力 -電気変換部は、 前記感圧パイプ閉塞端に固着され て閉塞端の変位に応じて変位するプレー ト と、 該プレー トに対して 同じ側に投光素子と受光素子とを設けた光センサと、 該光センサの 投光素子に交流信号を供給して交流の光ビームを発生させる信号発 生器と、 前記光センサの交流出力を電源電圧にクランプして出力す る第 1 の整流回路とからなり、 前記感圧パイプ内の圧力が所定圧力 以下の時に投光素子からの光ビームが前記プレー 卜で反射して受光 素子で受光される構成である請求の範囲第 1 7項記載の残圧センサ監 視装置。
( 21 ) 互いに異なる第 1 と第 2の圧力レベル以下になった時に高レ ベルの電気出力信号をそれぞれ発生する 2つの圧力 -電気変換部と. 第 1 の圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力 -電気変換部 側の出力を ト リガ入力信号とし、 第 1 の圧力レベルより高い第 2の 圧力レベル以下で電気出力信号を発生する圧力一電気変換部側の出 力をリセッ ト入力信号として前記卜 リガ入力信号を自己保持する第 1 の自己保持回路とを備えて構成したこ とを特徴とする請求の範囲 第 1 7項記載の残圧センサ監視装置。
( 22) 前記電気出力変化検出手段は、 圧力 -電気変換部からの出力 に高周波交流信号を重畳する第 2の信号発生手段と、 該第 2の信号 発生手段の高周波交流信号が重畳された圧力 -電気変換部の出力を 結合コンデンサを介して入力し圧力 -電気変換部の出力が変化状態 にあるとき増幅出力が飽和する増幅手段と、 該増幅手段の交流増幅 出力を電源電圧にクラ ンプして整流する第 2の整流回路とからなり 該第 2の整流回路からの整流出力を、 前記第 1 の論理積演算手段に 出力する構成である請求の範囲第 1 7項記載の残圧センサ監視装置。
( 23 ) 前記第 1 の論理積演算手段は、 2つの入力端子を備え、 各入 力端子に入力する入力信号のそれぞれが予め設定された下限の閾値 以上の時に電源電圧より高い交流出力を発生すると共に故障時に論 理値 0の出力を発生するフェールセーフなウィ ン ド ' コ ンノ レー夕 である請求の範囲第 1 7項記載の残圧センサ監視装置。
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