モータ回転有無検出装置
【目的】モータＭの回転の有無をフェールセーフに検出する。
【構成】スナバ回路２にトランスＴ1 の１次巻線Ｎ1 を接続し、トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺とするブリッジ回路３から不平衡出力信号を出力し、アンプＡＭＰ１で増幅し、整流回路ＲＥＣ１で整流する。また整流回路ＲＥＣ１の出力信号に重畳しているモータＭのロータの回転による交流信号に、高周波信号発生回路７の高周波信号を重畳させ、この信号をアンプＡＭＰ２、整流回路ＲＥＣ２により検出し、整流回路ＲＥＣ１、ＲＥＣ２の出力信号をウィンドコンパレータ５でレベル検定し、ウィンドコンパレータ５の出力をオン・ディレー回路６で例えば20sec 遅延させて出力する。
【構成】スナバ回路２にトランスＴ1 の１次巻線Ｎ1 を接続し、トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺とするブリッジ回路３から不平衡出力信号を出力し、アンプＡＭＰ１で増幅し、整流回路ＲＥＣ１で整流する。また整流回路ＲＥＣ１の出力信号に重畳しているモータＭのロータの回転による交流信号に、高周波信号発生回路７の高周波信号を重畳させ、この信号をアンプＡＭＰ２、整流回路ＲＥＣ２により検出し、整流回路ＲＥＣ１、ＲＥＣ２の出力信号をウィンドコンパレータ５でレベル検定し、ウィンドコンパレータ５の出力をオン・ディレー回路６で例えば20sec 遅延させて出力する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータ回転有無検出装置に関し、特にモータが確実に停止していることをフェールセーフに検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、モータには、安全性を確保する為、モータが急に動き出したらすぐに通報できるように、モータの回転を検出するモータ回転検出装置を備えるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかるモータ回転検出装置では、モータが回転していることを検出することで、モータの回転停止も検出しているのであって、モータの回転が停止していることをフェールセーフに検出することが出来ない。本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、モータの回転の有無をフェールセーフに検出することが可能なモータ回転有無検出装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、トランスの１次巻線を介してモータの励磁巻線に並列接続し、該励磁巻線に発生するノイズ信号を緩衝する緩衝回路と、一辺に前記トランスの２次巻線を介装して構成された抵抗ブリッジ回路と、該抵抗ブリッジ回路に交流信号を供給する交流信号発生手段と、前記抵抗ブリッジ回路の中点間に介装され、各中点の不平衡出力信号を増幅する第１の増幅手段と、該第１の増幅手段の出力信号を整流する第１の整流手段と、所定レベル範囲を設定し、前記第１の整流手段の出力信号の出力レベルが所定レベル範囲内である時、高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号を出力し、所定レベル範囲外である時、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号を出力するウィンドコンパレータと、該ウィンドコンパレータからの出力を所定期間遅延させて出力するオン・ディレー回路と、を備えるようにした。
【０００５】また、高周波信号を発生させて、前記第１の整流手段の出力信号に高周波信号を重畳させる高周波信号発生手段と、前記高周波信号が重畳した第１の整流手段の出力信号を所定レベルで飽和させて増幅させる第２の増幅手段と、該第２の増幅手段の出力を整流して前記ウィンドコンパレータに出力する第２の整流手段と、を備えるようにした。
【０００６】さらに前記第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段を急速に立ち上がらせる立ち上げ手段を備えるようにした。
【０００７】
【作用】上記の構成によれば、モータが回転している時、モータの回転によるノイズ信号は緩衝回路で緩衝され、この時の信号によりトランスが励磁され、ブリッジ回路の中点間の不平衡電圧が大きくなる。この不平衡電圧による不平衡出力信号は第１の増幅手段により増幅されて第１の整流手段によって整流され、ウィンドコンパレータでレベル検定される。ウィンドコンパレータの窓をモータが略停止状態の時のレベルに設定しておけば、モータが回転している時の第１の整流手段の出力信号は窓範囲外となり、ウィンドコンパレータからは、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号が出力され、オン・ディレー回路の出力も論理値０となる。
【０００８】そしてモータの回転が低下してブリッジ回路の不平衡出力信号がウィンドコンパレータの所定レベル範囲内となれば、ウィンドコンパレータから高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号が出力され、この出力は所定期間経過後にオン・ディレー回路から出力される。また高周波信号発生手段、第２の増幅手段、第２の整流手段を備えたものでは、モータは回転によってインピーダンスが変化するので、このインピーダンス変化に基づいてブリッジ回路の不平衡出力信号に交流信号が重畳し、この交流信号は第１の整流手段の出力信号にも重畳している。
【０００９】この交流信号に、高周波信号発生手段で発生した高周波信号を重畳させ、この信号は第２の増幅手段によって増幅される。第２の増幅手段は入力信号を所定レベルで飽和させるようになっているので、第２の増幅手段の所定レベル以上の信号は高周波信号がカットされる。したがってこの第２の増幅手段の出力信号はモータの回転周期に基づいた信号となり、回転が低下してくるにしたがってそのパルス幅も長くなる。この信号は第２の整流手段により整流され、ウィンドコンパレータに入力される。
【００１０】ウィンドコンパレータの出力が論理値１になるパルス幅は、前記第２の増幅手段の出力信号のパルス幅と同じであり、ウィンドコンパレータの出力の周期が短く、ウィンドコンパレータの出力のパルス幅がオン・ディレー回路の遅延時間よりも短い時には、オン・ディレー回路からモータ回転停止検出信号は出力されず、モータ回転停止検出信号はこのパルス幅が遅延時間よりも長くなった時に初めてオン・ディレー回路から出力されるようになる。したがってこの遅延時間を略モータの停止状態の値に設定しておけば確実に回転停止を検出することが可能となる。
【００１１】また立ち上げ手段を備えたものでは、第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段が急速に立ち上がるようになるので、短期間でウィンドコンパレータに信号を出力することが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜５に基づいて説明する。本実施例を示す図１において、モータＭは、モータＭに通電する電流をオン／オフ制御するスイッチ回路１を介してＡＣ電源に接続されている。尚、本装置はどのようなモータにも適用できる。
【００１３】スナバ回路２は、モータＭのノイズを緩衝させる為に抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 とが直列に接続された緩衝回路であり、トランスＴ1 の１次巻線を介してモータＭと並列に接続されている。トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 は、トランスＴ1 が励磁された時、負の電圧が発生するように巻回されている。巻線Ｎ3 は、コンデンサＣ4 と並列に接続して共振回路を形成しており、この共振回路は、モータＭ側のリアクタンス分を相殺して２次巻線Ｎ2 を抵抗とみなせるように介装されたものである。
【００１４】ブリッジ回路３は、このトランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺に接続し、夫々抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 を他の三辺に接続して構成されている。交流信号発生手段である高周波信号発生回路４は、例えば１ｍＶ程度の交流信号を発生させ、この交流信号をトランスＴ2 を介してブリッジ回路３に供給する回路である。尚、ブリッジ回路３の各抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の抵抗値はスイッチ回路１がオフしている時でも夫々中点ｐ、ｑの電位が不平衡になるように設定されている。この中点ｐ、ｑ間には、トランスＴ3 の１次巻線が接続され、中点ｐ、ｑ間に発生した電圧によって１次巻線Ｎ31が励磁され、２次巻線Ｎ32からこの不平衡出力信号が出力される。
【００１５】アンプＡＭＰ１は、この不平衡出力信号を入力して増幅する回路であり、第１の増幅手段に相当する。尚、アンプＡＭＰ１は、整流回路ＲＥＣ１の出力信号の信号波形図３に示すように、入力信号を所定信号レベルＥ2 で飽和するようになっている。このトランスＴ3 とアンプＡＭＰ１とが第１の増幅手段に相当する。整流回路ＲＥＣ１はこの増幅された不平衡出力信号を整流し、整流した信号ａを抵抗Ｒ5 を介して２入力ウィンドコンパレータ５の一方の入力端Ａに出力する回路であり、第１の整流手段に相当する。
【００１６】高周波信号発生手段としての高周波信号発生回路７は、高周波信号を発生させて、抵抗Ｒ5 を介した整流回路ＲＥＣ１の出力信号ｂに、抵抗Ｒ6 を介して重畳させる。高周波信号が重畳した信号は、コンデンサＣ2 を介して信号ｃとして第２の増幅手段としてのアンプＡＭＰ２に入力される。アンプＡＭＰ２は、入力信号を所定レベルで飽和するように設定して増幅する増幅器であり、入力信号を飽和させて、飽和した期間の高周波信号を出力させない構成となっている。
【００１７】第２の整流手段としての整流回路ＲＥＣ２は例えば図２に示すようにコンデンサＣ11、Ｃ12、ダイオードＤ1 、Ｄ2 からなる回路で構成され、高周波成分を通過させて倍電圧整流する倍電圧整流回路であり、アンプＡＭＰ２の出力信号ｄを倍電圧整流した信号ｆをウィンドコンパレータ５のもう一方の入力端Ｂに出力される。
【００１８】ウィンドコンパレータ５は、入力した信号ｂ、ｆが共に所定レベルの範囲にある時にのみ出力信号ｙ＝１を生成するフェールセーフな回路である。このウィンドコンパレータ５の所定レベルは、信号ｂの信号波形図である図３に示すように設定されている。即ち、ｙ＝１（高エネルギ状態に相当）となる時、ＶL ≦Ｅ≦ＶHｙ＝０（低エネルギ状態に相当）となる時、Ｅ0 ＜ＶL 、又はＥ2 ＞ＶH但し、ｙはウィンドコンパレータ５の出力信号、ＶH 、ＶL は、夫々、信号ｂをレベル検定するための上限値、下限値、Ｅは信号ｂの信号レベル、Ｅ0 はスイッチ回路１がオンしてモータＭが回転している時に発生する電圧、Ｅ2 はスイッチ回路２がオフしてモータＭが回転している時に発生する電圧である。
【００１９】そして出力信号ｙ＝１がモータ回転停止検出信号であり、ｙ＝０がモータ回転検出信号である。オン・ディレー回路６は、ウィンドコンパレータ５から信号ｙ＝０（モータ回転検出信号）が出力されている時は信号ｚ＝０を出力し、信号ｙ＝１（モータ回転停止検出信号）が出力された時から出力信号ｙ＝１を所定期間、例えば20sec程度遅延させてから信号ｚ＝１を出力するフェールセーフ回路であり、ウィンドコンパレータ５で信号ｙ＝１が生成されてから20 sec経過するまではｚ＝０を保持するのでサンプリングホールドの機能を有し、故障時の立ち上がり応答が遅れる側に誤る遅延回路である。
【００２０】立ち上げ手段としてのトランジスタＱは、コレクタ、エミッタが夫々コンデンサＣ2 、アースに接続され、ベース−エミッタ間には抵抗Ｒ7 が接続され、また本装置の電圧ＶCCの直流電源がコンデンサＣ3 、抵抗Ｒ8 を介してベースに接続されている。次に図３〜５に基づいて動作を説明する。尚、本実施例では、例えば周波数50Hzでオン・オフ制御されるモータＭを使用した場合について説明するが、前述したように本装置はどのようなモータにも適用可能である。
【００２１】先ず、例えば電圧ＶCCの装置の電源をオンすると、トランジスタＱのベースには、コンデンサＣ3 、抵抗Ｒ8 を介して電圧ＶCCの信号が入力され、トランジスタＱがオンし、コンデンサＣ2 に電圧が印加されるので、コンデンサＣ2 は急速に充電される。これにより、コンデンサＣ3 の電圧は短時間で電源電圧ＶCCまで立ち上がり、モータＭの回転の有無を検出できるようになる。尚、コンデンサＣ2 が充電された後はトランジスタＱはオフする。
【００２２】図３において、時刻ｔ1 までは、スイッチ回路１がオフされてモータＭの回転が停止している時であり、スナバ回路２からみた負荷はモータＭの励磁巻線のインピーダンスだけであり、その時の整流回路ＲＥＣ１の出力信号ａの信号レベルＥはＥ＝Ｅ1 となる。尚、高周波信号発生回路４で発生した高周波信号がブリッジ回路３に供給されているので、Ｅ1 ≠０となる。したがって、万が一、高周波信号発生回路４が故障した場合には、Ｅ＝０となり、またブリッジ回路３の配線等の断線が装置内で発生した場合には、整流回路ＲＥＣ１の出力信号はウィンドコンパレータ５の上限値、下限値を越えてしまうので、装置内の故障も検知される。
【００２３】時刻ｔ1 においてスイッチ回路１をオンした時、モータＭの励磁巻線はスイッチ回路１を介してＡＣ電源と接続され、スナバ回路２からみたインピーダンスは、モータＭの励磁巻線と、ＡＣ電源スイッチオンによる負荷側からみたＡＣ電源の出力インピーダンスと、が並列接続した時の値となる。尚、ＡＣ電源の出力インピーダンスは非常に小さくなっている。
【００２４】ＡＣ電源は時刻ｔ2 〜ｔ3 でオンし、時刻ｔ3 〜ｔ4 でオフするように制御されており、その周期（時刻ｔ2 〜ｔ4 ）は20msecである。時刻ｔ2 〜ｔ3 では、信号ｂの信号レベルＥ＝Ｅ0 となる。ウィンドコンパレータ５はＥ0 ＜ＶL に設定されているので、ウィンドコンパレータ５からは低エネルギ状態に相当するｙ＝０が出力される。
【００２５】時刻ｔ3 〜ｔ4 では、信号ｂの信号レベルはＥ＝Ｅ1 となり、ＶL ≦Ｅ≦ＶHなのでウィンドコンパレータ５からは高エネルギ状態に相当するｙ＝１が出力される。またスイッチ回路１がオンする時刻ｔ1 からオフする時刻ｔ5 までは、ウィンドコンパレータ５の出力が周期20msecでｙ＝１、０に変化するが、オン・ディレー回路６の遅延時間が20sec に設定されているので、オン・ディレー回路６の出力信号ｚは常にｚ＝０に保持される。
【００２６】時刻ｔ5 でスイッチ回路１をオフした時、スナバ回路２からみたインピーダンスは、モータＭの励磁巻線のインピーダンスだけとなり、ＡＣ電源の影響はなくなる。またモータＭのロータ（回転軸）は慣性力により惰行回転し、直ぐには停止せず、この時の不平衡出力信号Ｅは正の値となる。時刻ｔ5 〜ｔ6 は、ロータの回転速度がまだ速く、アンプＡＭＰ１に入力されるブリッジ回路３の不平衡出力信号は非常に高くなっている期間であり、この期間では、アンプＡＭＰ１の入力信号は、アンプＡＭＰ１の飽和電圧でクランプされ、信号ｂの信号レベルはＥ2 となる。
【００２７】図５において、時刻ｔ6 以降では、ロータの回転速度が低下し、信号ｂの信号レベルＥがＥ＜Ｅ2 となる。そして時刻ｔ7 では、信号ｂの信号レベルＥはＶL≦Ｅ≦ＶH となる。一方、モータＭのロータの回転によってモータＭの励磁巻線のインピーダンスが変化するので、整流回路ＲＥＣ１の出力信号ａにはインダクタンスの変化によって交流信号が重畳する。図４に示すように、信号ｂに高周波信号発生回路７で発生した高周波信号が重畳し、信号ｂはコンデンサＣ2 を介して信号ｃとしてアンプＡＭＰ２に入力される。アンプＡＭＰ２は前述のように入力信号が所定レベルで飽和するように設定されているので、信号ｃは、飽和した期間で高周波信号がカットされた信号ｄに変換される。整流回路ＲＥＣ２では、この信号ｄの高周波成分のみがコンデンサＣ11を通過して、信号ｄは信号ｅに変換され、さらに整流されて信号ｆに変換される。信号ｅの高周波成分が出力されている期間は、信号ｆはハイレベルとなり、ハイレベルとなっているパルス幅Ｔは、ロータの回転に基づいた幅となっている。
【００２８】時刻ｔ7 以降、信号ｂの信号レベルＥはＶL ≦Ｅ≦ＶH となるが、ウィンドコンパレータ５からは信号ｂ、ｆの論理積が出力されるので、信号ｆの０、１にしたがってウィンドコンパレータ５の出力ｙもｙ＝１、０となり、信号ｆのパルス幅Ｔが長くなるにしたがってウィンドコンパレータ５の出力ｙがｙ＝１になるパルス幅もしだいに長くなる。
【００２９】時刻ｔ7 におけるウィンドコンパレータ５の出力ｙ＝１の期間では、ウィンドコンパレータ５の出力が高エネルギ状態となるが、オン・ディレー回路６の遅延時間20sec 未満であり、オン・ディレー回路６の出力信号ｚはｚ＝１に立ち上がらない。時刻ｔ8 において、ロータの回転が低下してモータＭの回転速度が20sec 以上となった時、信号ｆのパルス幅Ｔが遅延時間20sec よりも長くなるので、時刻ｔ8 から20sec 後の時刻ｔ9 において、オン・ディレー回路６の出力ｚはｚ＝０からｚ＝１に立ち上がり、モータ回転停止検出信号が出力される。
【００３０】かかる構成によれば、スナバ回路２に１次巻線Ｎ1 を接続したトランスＴ1 、トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺とするブリッジ回路３により監視し、ブリッジ回路３の不平衡出力信号を増幅、整流した後、整流回路ＲＥＣ１の出力信号をウィンドコンパレータ５でレベル検定することにより、モータＭに通電されてモータＭが回転している時、通電されないでモータＭが惰行回転している時には、オン・ディレー回路６からモータ回転停止検出信号は出力されず、モータＭが略停止状態になった時にのみモータ回転停止検出信号が出力されるので、モータＭの回転の有無をフェールセーフに検出することが出来る。
【００３１】また整流回路ＲＥＣ１の出力信号に重畳し、モータＭの励磁巻線のインピーダンス変化に基づいて変化する交流信号から、モータＭのロータの回転を検出し、ロータの回転周期に基づいた整流回路ＲＥＣ２の出力のパルス幅がオン・ディレー回路の遅延時間以上になった時にオン・ディレー回路６からモータ回転停止検出信号を出力することにより、整流回路ＲＥＣ１の出力信号でレベル検定できないような低回転時であっても、モータの回転を検出することが出来、ウィンドコンパレータ５の出力の論理値１のパルス幅が、オン・ディレー回路６の遅延時間を越えなければ、モータ回転停止信号が出力されないので、確実にモータの回転停止を検出することができる。
【００３２】また装置の電源投入時、トランジスタＱでコンデンサＣ2 を短絡させることにより、コンデンサＣ2 に電圧が印加されて急速に充電されるので、短期間でモータＭの回転を検出することが出来る。そして高周波信号発生回路４からトランスＴ2 を介してブリッジ回路３に高周波信号を供給して不平衡信号を出力することにより、万が一、高周波信号発生回路４が故障した場合、ブリッジ回路３の配線等の断線が装置内で発生した場合にも、装置内のこれらの故障も検出することが出来る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、緩衝回路にトランスの１次巻線を介装し、トランスの２次巻線を一辺とするブリッジ回路から不平衡出力信号を出力して増幅、整流してウィンドコンパレータでレベル検定することにより、モータに通電されてモータが回転している時、通電されないでモータが惰行回転している時にはウィンドコンパレータの出力は論理値０となり、オン・ディレー回路からもモータ回転停止検出信号が出力されず、ウィンドコンパレータの論理値が１になってから所定遅延時間後にオン・ディレー回路からモータ回転停止検出信号が出力されるので、モータが略停止状態になった時にのみモータ回転停止検出信号が出力され、モータの回転停止をフェールセーフに検出することが出来る。
【００３４】また第１の整流手段の出力信号に重畳し、モータの励磁巻線のインピーダンス変化に基づいて変化する交流信号を検出し、増幅、整流した後、ウィンドコンパレータに入力して、ウィンドコンパレータの出力を所定期間遅延させて出力することにより、モータの回転速度が低下して第１の整流手段の出力信号がウィンドコンパレータの窓範囲内となってもさらにモータの回転を検知することが出来、モータの回転周期に基づいたウィンドコンパレータのパルス幅がオン・ディレー回路の所定遅延時間以上にならなければ、モータ回転停止検出信号が出力されず、確実にモータの回転停止を検出することが出来る。
【００３５】また立ち上げ手段を備えることにより、電源投入時に第２の増幅手段が急速に立ち上がるので短期間でウィンドコンパレータに信号を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】図２の整流回路の一例を示す図。
【図３】図２の信号波形図。
【図４】図２の信号波形図。
【図５】図２の信号波形図。
【符号の説明】
１ スイッチ回路
２ スナバ回路
３ ブリッジ回路
５ ウィンドコンパレータ
６ オン・ディレー回路
Ｍ モータ
Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 トランス
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータ回転有無検出装置に関し、特にモータが確実に停止していることをフェールセーフに検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、モータには、安全性を確保する為、モータが急に動き出したらすぐに通報できるように、モータの回転を検出するモータ回転検出装置を備えるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかるモータ回転検出装置では、モータが回転していることを検出することで、モータの回転停止も検出しているのであって、モータの回転が停止していることをフェールセーフに検出することが出来ない。本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、モータの回転の有無をフェールセーフに検出することが可能なモータ回転有無検出装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、トランスの１次巻線を介してモータの励磁巻線に並列接続し、該励磁巻線に発生するノイズ信号を緩衝する緩衝回路と、一辺に前記トランスの２次巻線を介装して構成された抵抗ブリッジ回路と、該抵抗ブリッジ回路に交流信号を供給する交流信号発生手段と、前記抵抗ブリッジ回路の中点間に介装され、各中点の不平衡出力信号を増幅する第１の増幅手段と、該第１の増幅手段の出力信号を整流する第１の整流手段と、所定レベル範囲を設定し、前記第１の整流手段の出力信号の出力レベルが所定レベル範囲内である時、高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号を出力し、所定レベル範囲外である時、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号を出力するウィンドコンパレータと、該ウィンドコンパレータからの出力を所定期間遅延させて出力するオン・ディレー回路と、を備えるようにした。
【０００５】また、高周波信号を発生させて、前記第１の整流手段の出力信号に高周波信号を重畳させる高周波信号発生手段と、前記高周波信号が重畳した第１の整流手段の出力信号を所定レベルで飽和させて増幅させる第２の増幅手段と、該第２の増幅手段の出力を整流して前記ウィンドコンパレータに出力する第２の整流手段と、を備えるようにした。
【０００６】さらに前記第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段を急速に立ち上がらせる立ち上げ手段を備えるようにした。
【０００７】
【作用】上記の構成によれば、モータが回転している時、モータの回転によるノイズ信号は緩衝回路で緩衝され、この時の信号によりトランスが励磁され、ブリッジ回路の中点間の不平衡電圧が大きくなる。この不平衡電圧による不平衡出力信号は第１の増幅手段により増幅されて第１の整流手段によって整流され、ウィンドコンパレータでレベル検定される。ウィンドコンパレータの窓をモータが略停止状態の時のレベルに設定しておけば、モータが回転している時の第１の整流手段の出力信号は窓範囲外となり、ウィンドコンパレータからは、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号が出力され、オン・ディレー回路の出力も論理値０となる。
【０００８】そしてモータの回転が低下してブリッジ回路の不平衡出力信号がウィンドコンパレータの所定レベル範囲内となれば、ウィンドコンパレータから高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号が出力され、この出力は所定期間経過後にオン・ディレー回路から出力される。また高周波信号発生手段、第２の増幅手段、第２の整流手段を備えたものでは、モータは回転によってインピーダンスが変化するので、このインピーダンス変化に基づいてブリッジ回路の不平衡出力信号に交流信号が重畳し、この交流信号は第１の整流手段の出力信号にも重畳している。
【０００９】この交流信号に、高周波信号発生手段で発生した高周波信号を重畳させ、この信号は第２の増幅手段によって増幅される。第２の増幅手段は入力信号を所定レベルで飽和させるようになっているので、第２の増幅手段の所定レベル以上の信号は高周波信号がカットされる。したがってこの第２の増幅手段の出力信号はモータの回転周期に基づいた信号となり、回転が低下してくるにしたがってそのパルス幅も長くなる。この信号は第２の整流手段により整流され、ウィンドコンパレータに入力される。
【００１０】ウィンドコンパレータの出力が論理値１になるパルス幅は、前記第２の増幅手段の出力信号のパルス幅と同じであり、ウィンドコンパレータの出力の周期が短く、ウィンドコンパレータの出力のパルス幅がオン・ディレー回路の遅延時間よりも短い時には、オン・ディレー回路からモータ回転停止検出信号は出力されず、モータ回転停止検出信号はこのパルス幅が遅延時間よりも長くなった時に初めてオン・ディレー回路から出力されるようになる。したがってこの遅延時間を略モータの停止状態の値に設定しておけば確実に回転停止を検出することが可能となる。
【００１１】また立ち上げ手段を備えたものでは、第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段が急速に立ち上がるようになるので、短期間でウィンドコンパレータに信号を出力することが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜５に基づいて説明する。本実施例を示す図１において、モータＭは、モータＭに通電する電流をオン／オフ制御するスイッチ回路１を介してＡＣ電源に接続されている。尚、本装置はどのようなモータにも適用できる。
【００１３】スナバ回路２は、モータＭのノイズを緩衝させる為に抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 とが直列に接続された緩衝回路であり、トランスＴ1 の１次巻線を介してモータＭと並列に接続されている。トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 は、トランスＴ1 が励磁された時、負の電圧が発生するように巻回されている。巻線Ｎ3 は、コンデンサＣ4 と並列に接続して共振回路を形成しており、この共振回路は、モータＭ側のリアクタンス分を相殺して２次巻線Ｎ2 を抵抗とみなせるように介装されたものである。
【００１４】ブリッジ回路３は、このトランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺に接続し、夫々抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 を他の三辺に接続して構成されている。交流信号発生手段である高周波信号発生回路４は、例えば１ｍＶ程度の交流信号を発生させ、この交流信号をトランスＴ2 を介してブリッジ回路３に供給する回路である。尚、ブリッジ回路３の各抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の抵抗値はスイッチ回路１がオフしている時でも夫々中点ｐ、ｑの電位が不平衡になるように設定されている。この中点ｐ、ｑ間には、トランスＴ3 の１次巻線が接続され、中点ｐ、ｑ間に発生した電圧によって１次巻線Ｎ31が励磁され、２次巻線Ｎ32からこの不平衡出力信号が出力される。
【００１５】アンプＡＭＰ１は、この不平衡出力信号を入力して増幅する回路であり、第１の増幅手段に相当する。尚、アンプＡＭＰ１は、整流回路ＲＥＣ１の出力信号の信号波形図３に示すように、入力信号を所定信号レベルＥ2 で飽和するようになっている。このトランスＴ3 とアンプＡＭＰ１とが第１の増幅手段に相当する。整流回路ＲＥＣ１はこの増幅された不平衡出力信号を整流し、整流した信号ａを抵抗Ｒ5 を介して２入力ウィンドコンパレータ５の一方の入力端Ａに出力する回路であり、第１の整流手段に相当する。
【００１６】高周波信号発生手段としての高周波信号発生回路７は、高周波信号を発生させて、抵抗Ｒ5 を介した整流回路ＲＥＣ１の出力信号ｂに、抵抗Ｒ6 を介して重畳させる。高周波信号が重畳した信号は、コンデンサＣ2 を介して信号ｃとして第２の増幅手段としてのアンプＡＭＰ２に入力される。アンプＡＭＰ２は、入力信号を所定レベルで飽和するように設定して増幅する増幅器であり、入力信号を飽和させて、飽和した期間の高周波信号を出力させない構成となっている。
【００１７】第２の整流手段としての整流回路ＲＥＣ２は例えば図２に示すようにコンデンサＣ11、Ｃ12、ダイオードＤ1 、Ｄ2 からなる回路で構成され、高周波成分を通過させて倍電圧整流する倍電圧整流回路であり、アンプＡＭＰ２の出力信号ｄを倍電圧整流した信号ｆをウィンドコンパレータ５のもう一方の入力端Ｂに出力される。
【００１８】ウィンドコンパレータ５は、入力した信号ｂ、ｆが共に所定レベルの範囲にある時にのみ出力信号ｙ＝１を生成するフェールセーフな回路である。このウィンドコンパレータ５の所定レベルは、信号ｂの信号波形図である図３に示すように設定されている。即ち、ｙ＝１（高エネルギ状態に相当）となる時、ＶL ≦Ｅ≦ＶHｙ＝０（低エネルギ状態に相当）となる時、Ｅ0 ＜ＶL 、又はＥ2 ＞ＶH但し、ｙはウィンドコンパレータ５の出力信号、ＶH 、ＶL は、夫々、信号ｂをレベル検定するための上限値、下限値、Ｅは信号ｂの信号レベル、Ｅ0 はスイッチ回路１がオンしてモータＭが回転している時に発生する電圧、Ｅ2 はスイッチ回路２がオフしてモータＭが回転している時に発生する電圧である。
【００１９】そして出力信号ｙ＝１がモータ回転停止検出信号であり、ｙ＝０がモータ回転検出信号である。オン・ディレー回路６は、ウィンドコンパレータ５から信号ｙ＝０（モータ回転検出信号）が出力されている時は信号ｚ＝０を出力し、信号ｙ＝１（モータ回転停止検出信号）が出力された時から出力信号ｙ＝１を所定期間、例えば20sec程度遅延させてから信号ｚ＝１を出力するフェールセーフ回路であり、ウィンドコンパレータ５で信号ｙ＝１が生成されてから20 sec経過するまではｚ＝０を保持するのでサンプリングホールドの機能を有し、故障時の立ち上がり応答が遅れる側に誤る遅延回路である。
【００２０】立ち上げ手段としてのトランジスタＱは、コレクタ、エミッタが夫々コンデンサＣ2 、アースに接続され、ベース−エミッタ間には抵抗Ｒ7 が接続され、また本装置の電圧ＶCCの直流電源がコンデンサＣ3 、抵抗Ｒ8 を介してベースに接続されている。次に図３〜５に基づいて動作を説明する。尚、本実施例では、例えば周波数50Hzでオン・オフ制御されるモータＭを使用した場合について説明するが、前述したように本装置はどのようなモータにも適用可能である。
【００２１】先ず、例えば電圧ＶCCの装置の電源をオンすると、トランジスタＱのベースには、コンデンサＣ3 、抵抗Ｒ8 を介して電圧ＶCCの信号が入力され、トランジスタＱがオンし、コンデンサＣ2 に電圧が印加されるので、コンデンサＣ2 は急速に充電される。これにより、コンデンサＣ3 の電圧は短時間で電源電圧ＶCCまで立ち上がり、モータＭの回転の有無を検出できるようになる。尚、コンデンサＣ2 が充電された後はトランジスタＱはオフする。
【００２２】図３において、時刻ｔ1 までは、スイッチ回路１がオフされてモータＭの回転が停止している時であり、スナバ回路２からみた負荷はモータＭの励磁巻線のインピーダンスだけであり、その時の整流回路ＲＥＣ１の出力信号ａの信号レベルＥはＥ＝Ｅ1 となる。尚、高周波信号発生回路４で発生した高周波信号がブリッジ回路３に供給されているので、Ｅ1 ≠０となる。したがって、万が一、高周波信号発生回路４が故障した場合には、Ｅ＝０となり、またブリッジ回路３の配線等の断線が装置内で発生した場合には、整流回路ＲＥＣ１の出力信号はウィンドコンパレータ５の上限値、下限値を越えてしまうので、装置内の故障も検知される。
【００２３】時刻ｔ1 においてスイッチ回路１をオンした時、モータＭの励磁巻線はスイッチ回路１を介してＡＣ電源と接続され、スナバ回路２からみたインピーダンスは、モータＭの励磁巻線と、ＡＣ電源スイッチオンによる負荷側からみたＡＣ電源の出力インピーダンスと、が並列接続した時の値となる。尚、ＡＣ電源の出力インピーダンスは非常に小さくなっている。
【００２４】ＡＣ電源は時刻ｔ2 〜ｔ3 でオンし、時刻ｔ3 〜ｔ4 でオフするように制御されており、その周期（時刻ｔ2 〜ｔ4 ）は20msecである。時刻ｔ2 〜ｔ3 では、信号ｂの信号レベルＥ＝Ｅ0 となる。ウィンドコンパレータ５はＥ0 ＜ＶL に設定されているので、ウィンドコンパレータ５からは低エネルギ状態に相当するｙ＝０が出力される。
【００２５】時刻ｔ3 〜ｔ4 では、信号ｂの信号レベルはＥ＝Ｅ1 となり、ＶL ≦Ｅ≦ＶHなのでウィンドコンパレータ５からは高エネルギ状態に相当するｙ＝１が出力される。またスイッチ回路１がオンする時刻ｔ1 からオフする時刻ｔ5 までは、ウィンドコンパレータ５の出力が周期20msecでｙ＝１、０に変化するが、オン・ディレー回路６の遅延時間が20sec に設定されているので、オン・ディレー回路６の出力信号ｚは常にｚ＝０に保持される。
【００２６】時刻ｔ5 でスイッチ回路１をオフした時、スナバ回路２からみたインピーダンスは、モータＭの励磁巻線のインピーダンスだけとなり、ＡＣ電源の影響はなくなる。またモータＭのロータ（回転軸）は慣性力により惰行回転し、直ぐには停止せず、この時の不平衡出力信号Ｅは正の値となる。時刻ｔ5 〜ｔ6 は、ロータの回転速度がまだ速く、アンプＡＭＰ１に入力されるブリッジ回路３の不平衡出力信号は非常に高くなっている期間であり、この期間では、アンプＡＭＰ１の入力信号は、アンプＡＭＰ１の飽和電圧でクランプされ、信号ｂの信号レベルはＥ2 となる。
【００２７】図５において、時刻ｔ6 以降では、ロータの回転速度が低下し、信号ｂの信号レベルＥがＥ＜Ｅ2 となる。そして時刻ｔ7 では、信号ｂの信号レベルＥはＶL≦Ｅ≦ＶH となる。一方、モータＭのロータの回転によってモータＭの励磁巻線のインピーダンスが変化するので、整流回路ＲＥＣ１の出力信号ａにはインダクタンスの変化によって交流信号が重畳する。図４に示すように、信号ｂに高周波信号発生回路７で発生した高周波信号が重畳し、信号ｂはコンデンサＣ2 を介して信号ｃとしてアンプＡＭＰ２に入力される。アンプＡＭＰ２は前述のように入力信号が所定レベルで飽和するように設定されているので、信号ｃは、飽和した期間で高周波信号がカットされた信号ｄに変換される。整流回路ＲＥＣ２では、この信号ｄの高周波成分のみがコンデンサＣ11を通過して、信号ｄは信号ｅに変換され、さらに整流されて信号ｆに変換される。信号ｅの高周波成分が出力されている期間は、信号ｆはハイレベルとなり、ハイレベルとなっているパルス幅Ｔは、ロータの回転に基づいた幅となっている。
【００２８】時刻ｔ7 以降、信号ｂの信号レベルＥはＶL ≦Ｅ≦ＶH となるが、ウィンドコンパレータ５からは信号ｂ、ｆの論理積が出力されるので、信号ｆの０、１にしたがってウィンドコンパレータ５の出力ｙもｙ＝１、０となり、信号ｆのパルス幅Ｔが長くなるにしたがってウィンドコンパレータ５の出力ｙがｙ＝１になるパルス幅もしだいに長くなる。
【００２９】時刻ｔ7 におけるウィンドコンパレータ５の出力ｙ＝１の期間では、ウィンドコンパレータ５の出力が高エネルギ状態となるが、オン・ディレー回路６の遅延時間20sec 未満であり、オン・ディレー回路６の出力信号ｚはｚ＝１に立ち上がらない。時刻ｔ8 において、ロータの回転が低下してモータＭの回転速度が20sec 以上となった時、信号ｆのパルス幅Ｔが遅延時間20sec よりも長くなるので、時刻ｔ8 から20sec 後の時刻ｔ9 において、オン・ディレー回路６の出力ｚはｚ＝０からｚ＝１に立ち上がり、モータ回転停止検出信号が出力される。
【００３０】かかる構成によれば、スナバ回路２に１次巻線Ｎ1 を接続したトランスＴ1 、トランスＴ1 の２次巻線Ｎ2 を一辺とするブリッジ回路３により監視し、ブリッジ回路３の不平衡出力信号を増幅、整流した後、整流回路ＲＥＣ１の出力信号をウィンドコンパレータ５でレベル検定することにより、モータＭに通電されてモータＭが回転している時、通電されないでモータＭが惰行回転している時には、オン・ディレー回路６からモータ回転停止検出信号は出力されず、モータＭが略停止状態になった時にのみモータ回転停止検出信号が出力されるので、モータＭの回転の有無をフェールセーフに検出することが出来る。
【００３１】また整流回路ＲＥＣ１の出力信号に重畳し、モータＭの励磁巻線のインピーダンス変化に基づいて変化する交流信号から、モータＭのロータの回転を検出し、ロータの回転周期に基づいた整流回路ＲＥＣ２の出力のパルス幅がオン・ディレー回路の遅延時間以上になった時にオン・ディレー回路６からモータ回転停止検出信号を出力することにより、整流回路ＲＥＣ１の出力信号でレベル検定できないような低回転時であっても、モータの回転を検出することが出来、ウィンドコンパレータ５の出力の論理値１のパルス幅が、オン・ディレー回路６の遅延時間を越えなければ、モータ回転停止信号が出力されないので、確実にモータの回転停止を検出することができる。
【００３２】また装置の電源投入時、トランジスタＱでコンデンサＣ2 を短絡させることにより、コンデンサＣ2 に電圧が印加されて急速に充電されるので、短期間でモータＭの回転を検出することが出来る。そして高周波信号発生回路４からトランスＴ2 を介してブリッジ回路３に高周波信号を供給して不平衡信号を出力することにより、万が一、高周波信号発生回路４が故障した場合、ブリッジ回路３の配線等の断線が装置内で発生した場合にも、装置内のこれらの故障も検出することが出来る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、緩衝回路にトランスの１次巻線を介装し、トランスの２次巻線を一辺とするブリッジ回路から不平衡出力信号を出力して増幅、整流してウィンドコンパレータでレベル検定することにより、モータに通電されてモータが回転している時、通電されないでモータが惰行回転している時にはウィンドコンパレータの出力は論理値０となり、オン・ディレー回路からもモータ回転停止検出信号が出力されず、ウィンドコンパレータの論理値が１になってから所定遅延時間後にオン・ディレー回路からモータ回転停止検出信号が出力されるので、モータが略停止状態になった時にのみモータ回転停止検出信号が出力され、モータの回転停止をフェールセーフに検出することが出来る。
【００３４】また第１の整流手段の出力信号に重畳し、モータの励磁巻線のインピーダンス変化に基づいて変化する交流信号を検出し、増幅、整流した後、ウィンドコンパレータに入力して、ウィンドコンパレータの出力を所定期間遅延させて出力することにより、モータの回転速度が低下して第１の整流手段の出力信号がウィンドコンパレータの窓範囲内となってもさらにモータの回転を検知することが出来、モータの回転周期に基づいたウィンドコンパレータのパルス幅がオン・ディレー回路の所定遅延時間以上にならなければ、モータ回転停止検出信号が出力されず、確実にモータの回転停止を検出することが出来る。
【００３５】また立ち上げ手段を備えることにより、電源投入時に第２の増幅手段が急速に立ち上がるので短期間でウィンドコンパレータに信号を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】図２の整流回路の一例を示す図。
【図３】図２の信号波形図。
【図４】図２の信号波形図。
【図５】図２の信号波形図。
【符号の説明】
１ スイッチ回路
２ スナバ回路
３ ブリッジ回路
５ ウィンドコンパレータ
６ オン・ディレー回路
Ｍ モータ
Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 トランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】トランスの１次巻線を介してモータの励磁巻線に並列接続し、該励磁巻線に発生するノイズ信号を緩衝する緩衝回路と、一辺に前記トランスの２次巻線を介装して構成された抵抗ブリッジ回路と、該抵抗ブリッジ回路に交流信号を供給する交流信号発生手段と、前記抵抗ブリッジ回路の中点間に介装され、各中点の不平衡出力信号を増幅する第１の増幅手段と、該第１の増幅手段の出力信号を整流する第１の整流手段と、所定レベル範囲を設定し、前記第１の整流手段の出力信号の出力レベルが所定レベル範囲内である時、高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号を出力し、所定レベル範囲外である時、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号を出力するウィンドコンパレータと、該ウィンドコンパレータからの出力を所定期間遅延させて出力するオン・ディレー回路と、を備えたことを特徴とするモータ回転有無検出装置。
【請求項２】高周波信号を発生させて、前記第１の整流手段の出力信号に高周波信号を重畳させる高周波信号発生手段と、前記高周波信号が重畳した第１の整流手段の出力信号を所定レベルで飽和させて増幅させる第２の増幅手段と、該第２の増幅手段の出力を整流して前記ウィンドコンパレータに出力する第２の整流手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ回転有無検出装置。
【請求項３】前記第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段を急速に立ち上がらせる立ち上げ手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ回転有無検出装置。
【請求項１】トランスの１次巻線を介してモータの励磁巻線に並列接続し、該励磁巻線に発生するノイズ信号を緩衝する緩衝回路と、一辺に前記トランスの２次巻線を介装して構成された抵抗ブリッジ回路と、該抵抗ブリッジ回路に交流信号を供給する交流信号発生手段と、前記抵抗ブリッジ回路の中点間に介装され、各中点の不平衡出力信号を増幅する第１の増幅手段と、該第１の増幅手段の出力信号を整流する第１の整流手段と、所定レベル範囲を設定し、前記第１の整流手段の出力信号の出力レベルが所定レベル範囲内である時、高エネルギ状態に相当する論理値１のモータ回転停止検出信号を出力し、所定レベル範囲外である時、低エネルギ状態に相当する論理値０のモータ回転検出信号を出力するウィンドコンパレータと、該ウィンドコンパレータからの出力を所定期間遅延させて出力するオン・ディレー回路と、を備えたことを特徴とするモータ回転有無検出装置。
【請求項２】高周波信号を発生させて、前記第１の整流手段の出力信号に高周波信号を重畳させる高周波信号発生手段と、前記高周波信号が重畳した第１の整流手段の出力信号を所定レベルで飽和させて増幅させる第２の増幅手段と、該第２の増幅手段の出力を整流して前記ウィンドコンパレータに出力する第２の整流手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ回転有無検出装置。
【請求項３】前記第２の増幅手段への電源投入時に第２の増幅手段を急速に立ち上がらせる立ち上げ手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ回転有無検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開平６−２４５４３３
【公開日】平成６年（１９９４）９月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−３００６９
【出願日】平成５年（１９９３）２月１９日
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【公開日】平成６年（１９９４）９月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）２月１９日
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
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