特開 2025-143652 状態監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025143652

(43)【公開日】2025-10-02

(54)【発明の名称】状態監視システム

(51)【国際特許分類】

   H03K 19/0175 20060101AFI20250925BHJP

   H03K 5/08 20060101ALI20250925BHJP

【ＦＩ】

H03K19/0175 240

H03K5/08 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024042990

(22)【出願日】2024-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下山 陽太

【テーマコード（参考）】

5J039

5J056

【Ｆターム（参考）】

5J039DA12

5J056AA01

5J056BB54

5J056CC04

5J056CC09

5J056FF08

5J056KK01

(57)【要約】

【課題】多種の出力仕様のセンサを接続することが可能な状態監視装置を提供する。
【解決手段】状態監視装置１は、センサからの信号の入力回路を少なくとも備える。センサ入力回路１１は、電源端子ＰＷ、信号入力端子ＳＩＧ、および基準端子ＣＯＭと、信号入力端子ＳＩＧに接続される第１入力ノード（＋）と基準電圧が与えられる第２入力ノード（－）とを有する比較回路Ｕと、電源端子ＰＷと信号入力端子ＳＩＧとの間に直列に接続された第１スイッチ素子ＳＷ１および第１電流制限素子Ｒ１とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサからの信号の入力回路を少なくとも備える状態監視装置であって、
前記入力回路は、
電源端子、信号入力端子、および基準端子と、
前記信号入力端子に接続される第１入力ノードと基準電圧が与えられる第２入力ノードとを有する比較回路と、
前記電源端子と前記信号入力端子との間に直列に接続された第１スイッチ素子および第１電流制限素子とを含む、状態監視装置。

【請求項2】

前記入力回路は、
前記電源端子と前記基準端子との間に第１の電源電圧を供給する第１電源と、
前記基準端子と前記第２入力ノードとの間に前記基準電圧を供給する基準電源とをさらに含む、請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項3】

前記基準電源は、ＤＣ－ＤＣコンバータ、Ｄ／Ａコンバータまたは分圧回路を含む可変電圧源である、請求項２に記載の状態監視装置。

【請求項4】

前記第１スイッチ素子は、前記第１電流制限素子を経由して前記電源端子と前記信号入力端子とを接続する電流経路の開閉を切替えることが可能に構成された機械スイッチ、電子スイッチ、ジャンパーまたはヒューズのいずれかであり、
前記第１電流制限素子は、オーム性素子または非オーム性素子である、請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項5】

前記センサは、状態監視対象の回転を監視する回転センサであり、
前記比較回路の出力を受けて前記状態監視対象の回転速度を検出する処理回路をさらに備える、請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項6】

前記入力回路は、
前記基準端子と前記信号入力端子との間に直列に接続された第２スイッチ素子と第２電流制限素子とをさらに含む、請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項7】

前記入力回路は、第１抵抗素子と第２抵抗素子とをさらに備え、
前記第１入力ノードは、前記第１抵抗素子を介して前記信号入力端子と接続され、
前記第２抵抗素子は、前記第１入力ノードと前記基準端子との間に接続され、
前記第１入力ノードには、前記信号入力端子の電圧を前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子によって分圧した電圧が与えられる、請求項１に記載の状態監視装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、産業機械向け状態監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

産業機械の運転状態を監視して故障などを早期に発見する状態監視システムは、監視対象の機器の回転速度などを検出する各種センサからの信号を受ける入力回路を備えている。たとえば、特許第２７３０１１２号公報（特許文献１）は、近接スイッチ、光電スイッチ、超音波スイッチ等の直流２線式センサからの信号を受ける回路が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２７３０１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許第２７３０１１２号公報（特許文献１）に開示された構成では、入力回路が直流２線式センサの信号に特化しており、他の形式、たとえば直流３線式のセンサの信号、電圧パルス信号などは入力できない。

【0005】

状態監視装置は、監視対象の構造や構成によって、状態監視に必要な情報の収集方法に制約を受ける。具体的には、監視対象に特定のセンサしか設置できないこと、同じ機能を持った出力仕様が異なるセンサが既に監視対象に設置されていることなどが挙げられる。

【0006】

状態監視装置に入力できる回転信号の種別が限定されることによって、前者の場合では、状態監視装置の入力回路に対応するセンサが設置できずに回転信号の計測ができないこと、後者の場合では、既設のセンサからの信号が利用できずにセンサを追加することで余計なコストを要求されることなどの問題がある。

【0007】

本開示は、上記の課題を解決する状態監視装置であって、多種の出力仕様のセンサを接続することが可能な状態監視装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示は、センサからの信号の入力回路を少なくとも備える状態監視装置に関する。入力回路は、電源端子、信号入力端子、および基準端子と、信号入力端子に接続される第１入力ノードと基準電圧が与えられる第２入力ノードとを有する比較回路と、電源端子と信号入力端子との間に直列に接続された第１スイッチ素子および第１電流制限素子とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示の状態監視装置によれば、入力回路を交換しなくても、多種の出力仕様のセンサ出力信号を入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】状態監視装置と周辺の装置の構成と接続関係とを示した図である。

【図2】状態監視装置１に含まれるセンサ入力回路１１の構成を示す図である。

【図3】センサ入力回路と直流３線式センサ（負荷内蔵型）との接続状態を説明するための図である。

【図4】センサ入力回路と直流３線式センサ（負荷非内蔵型）との接続状態を説明するための図である。

【図5】センサ入力回路と直流２線式センサとの接続状態を説明するための図である。

【図6】図３から図５に示した直流３線式または直流２線式センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。

【図7】センサ入力回路とパルス出力型センサとの接続状態を説明するための図である。

【図8】パルス出力型センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。

【図9】センサ入力回路とＰＮＰ型直流３線式センサとの接続状態を説明するための図である。

【図10】ＰＮＰ型直流３線式センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。

【図11】入力電圧のレンジが拡大されたセンサ入力回路の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0012】

［実施の形態１］
図１は、状態監視装置と周辺の装置の構成と接続関係とを示した図である。図１において、産業機械２は、監視対象の機器であり、発電機または電動機などの回転体を含む機器、たとえば風力発電設備などが該当する。産業機械２は、回転センサ２１およびその他センサ２２を含む。

【0013】

回転センサ２１は、監視対象の回転速度を測定するための信号を検出する。たとえば、監視対象に設置した各種センサからの信号、監視対象の制御装置からの信号などが回転信号として産業機械２から状態監視装置１に送信される。

【0014】

その他センサ２２は、監視対象の状態を監視するためのセンサであり、加速度や温度、変位、圧力などを検出するセンサである。

【0015】

状態監視装置１は、センサ入力回路１１，センサ入力回路１２および処理回路１３を含む。

【0016】

センサ入力回路１１は、回転センサ２１からの信号を受けて、処理回路１３が処理可能な形式（たとえば、既定の電圧パルス信号）に変換する。

【0017】

センサ入力回路１２は、回転センサ以外のセンサからの信号を受けて、処理回路１３が処理可能な形式（Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換後のデジタル値、規定の電圧信号など）に変換する。たとえば、センサ入力回路１２は、プリアンプ、電源供給回路、アナログフロントエンド、Ａ／Ｄコンバータ、デコーダ／エンコーダなどを含んでもよい。

【0018】

処理回路１３は、センサ入力回路１１、センサ入力回路１２からの信号またはデータを処理して、診断、保存、表示、上位システムへの転送のどれか一つ以上を行う。

【0019】

サーバ３は、状態監視装置１の上位システムの例である。状態監視装置１は、サーバ３の代わりに、出力信号を表示器に送信したり、監視対象の産業機械２にフィードバックしたりしてもよい。

【0020】

状態監視装置１は、その他の要素として、計測データ、設定値、処理用の変数などを格納する記録部、センサ以外のデータを取得するための通信部、外部から設定値などを変更するためのコンソール部など含んでも良い。

【0021】

一般に、回転センサには、出力信号の形式が異なる４つの代表的な種別がある。これらの種別には、たとえば、直流３線式センサ（負荷内蔵）、直流３線式センサ（ＮＰＮまたはＰＮＰトランジスタ出力）、直流２線式センサ、電圧パルス出力型センサが挙げられる。形式が異なる出力信号を受けるためには、従来は各形式に対応する専用の入力回路が必要であった。形式が異なる信号用の入力回路で、他の種別の信号を受けて処理することは通常はできなかった。

【0022】

本実施の形態の状態監視装置１が内蔵するセンサ入力回路１１は、複数の形式の入力信号に対応することができるため、多数のバリエーションの状態監視装置を用意しなくてもよい。

【0023】

図２は、状態監視装置１に含まれるセンサ入力回路１１の構成を示す図である。図２に示すセンサ入力回路１１は、３つの入力端子を有する。すなわちセンサ入力回路１１は、電源端子ＰＷと、信号入力端子ＳＩＧと、基準端子ＣＯＭとを含む。

【0024】

電源端子ＰＷと、基準端子ＣＯＭとは、センサ用の電源電圧ＶＤＣを供給する電源ＰＳ１と接続される。なお、図２では電源ＰＳ１はセンサ入力回路１１に含まれているが、センサ入力回路１１の外部から図示しないセンサ用の電圧源が電源端子ＰＷと基準端子ＣＯＭとの間に接続されても良い。

【0025】

センサ入力回路１１は、さらに、比較回路Ｕとスイッチ素子ＳＷ１と電流制限素子Ｒ１とを含む。信号入力端子ＳＩＧは、比較回路Ｕの＋入力ノードに接続される。電源端子ＰＷと信号入力端子ＳＩＧとの間に、スイッチ素子ＳＷ１と、負荷抵抗である電流制限素子Ｒ１とが直列に接続される。

【0026】

比較回路Ｕは、二つ以上の入力ノードと、一つ以上の出力ノードと、正負の電源ノードとを有する。比較回路Ｕの入力ノードのうち、＋入力ノードに信号入力端子ＳＩＧが接続され、－入力ノードに基準電圧Ｖｔｈが与えられる。比較回路Ｕの正負電源ノードには、比較回路Ｕの駆動電源であるＶＣＣが接続される。なお、図２では基準電圧Ｖｔｈを発生する電源ＰＳ２はセンサ入力回路１１に含まれているが、センサ入力回路１１の外部から図示しないセンサ用の基準電圧源で発生された基準電圧が比較回路Ｕの－入力ノードに接続されても良い。

【0027】

比較回路Ｕの出力ノードは、センサ入力回路１１の出力であり、処理回路１３に接続される。たとえば、処理回路１３は、回転センサ２１からの回転信号をカウントするカウンターを内蔵している。

【0028】

スイッチ素子ＳＷ１は、回路の開放／短絡を切替える素子であり、機械スイッチであるか、または、ＭＯＳＦＥＴ、フォトカプラなどの電子スイッチである。なお、スイッチ素子ＳＷ１は、ジャンパー線、ヒューズなどであってもよい。

【0029】

電流制限素子Ｒ１は、電流を制限する素子であり、負荷抵抗などのオーム性素子か、または定電流ダイオードなどの非オーム性素子である。

【0030】

比較回路Ｕは、二つの入力の電圧を比較して、比較結果を出力する素子であり、コンパレータ、オペアンプなどである。

【0031】

基準電圧Ｖｔｈを供給する電源ＰＳ２は、可変電圧源であり、ＤＣ－ＤＣコンバータ、分圧回路、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータなどを用いることができる。基準電圧Ｖｔｈは比較回路Ｕが入力信号を判定するしきい値電圧である。

【0032】

比較回路Ｕの駆動電源電圧ＶＣＣは電源ＰＳ３から供給される。電源ＰＳ３は、センサ入力回路１１中に示されているが、センサ入力回路１１の外部から駆動電源電圧ＶＣＣが供給されても良い。比較回路Ｕの出力信号ＣＯＵＴは、センサ入力回路１１の出力信号となる。

【0033】

なお、回路図中の極性は一例であり、それぞれの正負で対応する端子同士で、独立に極性を反転させてもよい。

【0034】

以下、各入力信号種別に応じて、センサ入力回路１１の構成要素がどのように働くか説明する。

【0035】

図３は、センサ入力回路と直流３線式センサ（負荷内蔵型）との接続状態を説明するための図である。図３では、センサ入力回路１１には、回転センサ２１Ａが接続される。回転センサ２１Ａは、負荷内蔵型の直流３線式センサであり、センサ主回路ＭＣと、スイッチ素子ＴｒＮと、負荷Ｒ２１とを含む。

【0036】

負荷内蔵型の直流３線式センサである回転センサ２１Ａをセンサ入力回路１１に接続するときは、電源端子ＰＷにセンサの電源端子ＰＴを接続し、信号入力端子ＳＩＧにセンサの信号端子ＳＴを接続し、基準端子ＣＯＭにセンサの基準端子ＣＴを接続する。そして、スイッチ素子ＳＷ１を開放（オープン）として、電流制限素子Ｒ１に電流が流れないようにする。

【0037】

さらに基準電圧Ｖｔｈを、電源電圧ＶＤＣと接地電圧との範囲内の任意の電圧に設定する。より望ましくは、電源電圧ＶＤＣと接地電圧の中間の電圧とする。

【0038】

このようにスイッチ素子ＳＷ１を設定し、センサ入力回路１１に回転センサ２１Ａを接続することによって、電源電圧ＶＤＣがセンサに供給され、信号入力端子ＳＩＧから入力される信号（電圧）が、比較回路Ｕで基準電圧Ｖｔｈと比較されて、処理回路１３に入力可能なパルス信号に変換される。

【0039】

図４は、センサ入力回路と直流３線式センサ（負荷非内蔵型）との接続状態を説明するための図である。図４では、センサ入力回路１１には、回転センサ２１Ｂが接続される。回転センサ２１Ｂは、負荷非内蔵型の直流３線式センサであり、センサ主回路ＭＣと、スイッチ素子ＴｒＮとを含む。図３と異なり、負荷Ｒ２１は回転センサ２１Ｂには含まれていない。

【0040】

センサ入力回路１１に回転センサ２１Ｂを接続するときは、図３と同様に、電源端子ＰＷにセンサの電源端子ＰＴを接続し、信号入力端子ＳＩＧにセンサの信号端子ＳＴを接続し、基準端子ＣＯＭにセンサの基準端子ＣＴを接続する。そして、スイッチ素子ＳＷ１を短絡させる。さらに、基準電圧Ｖｔｈを、電源電圧ＶＤＣから、接地電圧に残留電圧を加えた電圧の範囲内の任意の電圧に設定する。一般的には、電源電圧ＶＤＣと接地電圧の中間の電圧とするのが望ましい。

【0041】

図４に示すようにスイッチ素子ＳＷ１を設定することによって、回転センサ２１Ｂに電源電圧ＶＤＣが供給されるとともに、電源電圧ＶＤＣが電流制限素子Ｒ１を経由して信号入力端子ＳＩＧに印加され、回転センサ２１Ｂのスイッチ素子ＴｒＮの出力状態が電圧に変換される。すなわち、信号端子ＳＴと基準端子ＣＴ間の短絡／開放がそれぞれローレベル／ハイレベルの電圧に変換される。

【0042】

そして、変換された電圧が、比較回路Ｕで基準電圧Ｖｔｈと比較されて、図１の処理回路１３に入力可能なパルス信号にさらに変換される。

【0043】

図５は、センサ入力回路と直流２線式センサとの接続状態を説明するための図である。直流２線式の回転センサ２１Ｃをセンサ入力回路１１に接続するときは、信号入力端子ＳＩＧにセンサの信号端子ＳＴを接続し、基準端子ＣＯＭにセンサの基準端子ＣＴを接続し、スイッチ素子ＳＷ１を短絡させる。電源端子ＰＷには何も接続しない（オープンとする）。

【0044】

さらに、基準電圧Ｖｔｈを、電源電圧ＶＤＣから、接地電圧に残留電圧を加えた電圧の範囲内の任意の電圧に設定する。一般的には、電源電圧ＶＤＣと接地電圧の中間の電圧とするのが望ましい。

【0045】

上記のようにすることで、電流制限素子Ｒ１と信号入力端子ＳＩＧおよび信号端子ＳＴを経由して回転センサ２１Ｃに電源が供給される。そして回転センサ２１Ｃのスイッチ素子ＴｒＮの出力状態（インピーダンス変化）によって、電流制限素子Ｒ１との分圧比が変化して信号入力端子ＳＩＧの電圧が変化する。この変化した電圧が、比較回路Ｕで基準電圧Ｖｔｈと比較されて、処理回路１３に入力可能なパルス信号にさらに変換される。

【0046】

図６は、図３から図５に示した直流３線式または直流２線式センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。図６に示すように、回転センサのスイッチ素子ＴｒＮは、センサ主回路ＭＣの出力に応じてオープン状態とクローズ状態とを繰り返す。信号入力端子ＳＩＧの電圧は、スイッチ素子ＴｒＮがクローズ状態の場合は、ほぼ０Ｖ、スイッチ素子ＴｒＮがオープン状態の場合は、ほぼ電源電圧ＶＤＣとなる。この電圧が基準電圧Ｖｔｈと比較された結果が出力信号ＣＯＵＴとなる。

【0047】

すなわち、スイッチ素子ＴｒＮがクローズ状態の場合は、出力信号ＣＯＵＴの電圧は０Ｖとなる。一方、スイッチ素子ＴｒＮがオープン状態の場合は、出力信号ＣＯＵＴの電圧は電源電圧ＶＣＣとなる。

【0048】

図７は、センサ入力回路とパルス出力型センサとの接続状態を説明するための図である。回転センサ２１Ｄは、センサ主回路ＭＣとパルス出力回路とを含む。パルス出力回路は、基準端子ＣＴの電圧を基準として、信号端子ＳＴにハイレベル、ローレベルを有する電圧パルス信号を出力する。パルス出力回路は、たとえば、プッシュプルの２つのトランジスタを含む回路であっても良い。図示しないが、パルス出力回路には別途電源電圧が供給されても良い。回転センサ２１Ｄをセンサ入力回路１１に接続するときは、信号入力端子ＳＩＧにセンサの信号端子ＳＴを接続し、基準端子ＣＯＭにセンサの基準端子ＣＴを接続し、スイッチ素子ＳＷ１をオープンに設定する。電源端子ＰＷには何も接続しない（オープンとする）。

【0049】

さらに、基準電圧Ｖｔｈを、電圧パルス信号の下限値と上限値の範囲内の任意の電圧に設定する。一般的には、上限値と下限値の中間の電圧とするのが望ましい。

【0050】

このようにすることによって、信号入力端子ＳＩＧに入力されたパルス電圧が、比較回路Ｕにおいて基準電圧Ｖｔｈと比較されて、処理回路１３に入力可能なパルス信号にさらに変換される。

【0051】

図８は、パルス出力型センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。

【0052】

図８に示すように、回転センサのパルス出力回路はセンサ主回路ＭＣの出力に応じてハイ（Ｈｉｇｈ）レベル状態とロー（Ｌｏｗ）レベル状態とを繰り返す。信号入力端子ＳＩＧの電圧は、パルス出力がローレベルの場合は、ローレベルとなり、パルス出力がハイレベルの場合は、ハイレベルとなる。この電圧が基準電圧Ｖｔｈと比較された結果が出力信号ＣＯＵＴとなる。

【0053】

すなわち、パルス出力信号がローレベル状態の場合は、出力信号ＣＯＵＴの電圧は０Ｖとなる。一方、パルス出力信号がハイレベル状態の場合は、出力信号ＣＯＵＴの電圧は電源電圧ＶＣＣとなる。

【0054】

以上説明したように、本実施の形態のセンサ入力回路１１を状態監視装置１に備えることによって、産業機械２に設置された回転センサ２１の出力がいくつかの異なる形式を取り得る場合であっても、センサ入力回路１１の設定を変更することによって、同じ回路で対応することが可能となる。

【0055】

［実施の形態２］
実施の形態１では、状態監視装置１に接続される回転センサ２１の出力部に主としてＮＰＮ型トランジスタが用いられている場合について説明した。しかし、ＰＮＰ型トランジスタが用いられる場合も考えられる。実施の形態２では、センサの出力トランジスタがＮＰＮ型トランジスタである場合に加えてＰＮＰ型トランジスタの出力である場合も対応可能なセンサ入力回路について説明する。

【0056】

図９は、センサ入力回路とＰＮＰ型直流３線式センサとの接続状態を説明するための図である。実施の形態２では、状態監視装置１の入力回路として、図１のセンサ入力回路１１に代えてセンサ入力回路１１Ａが使用される。

【0057】

図９に示すセンサ入力回路１１Ａは、図２に示すセンサ入力回路１１の構成に加えて、第２スイッチ素子ＳＷ２と、第２電流制限素子Ｒ２とを備える。センサ入力回路１１Ａの他の部分の構成は、図２に示したセンサ入力回路１１と同様であるので、ここでは説明は繰り返さない。回転センサ２１Ｅは、センサ主回路ＭＣと、出力用のスイッチ素子ＴｒＰと、電源端子ＰＴと信号端子ＳＴと基準端子ＣＴとを含む。

【0058】

図９に示した構成のように、基準端子ＣＯＭと信号入力端子ＳＩＧとの間に、スイッチ素子ＳＷ２と電流制限素子Ｒ２とを直列に追加することによって、ＰＮＰ型の直流３線式センサの出力信号または電流信号（４－２０ｍＡなど）も入力可能となる。

【0059】

センサ入力回路１１Ａにおいて、入力される信号種別が、ＰＮＰ型の直流３線式センサまたは電流信号の場合はスイッチＳＷ１を開放かつスイッチ素子ＳＷ２を短絡し、それ以外の場合はスイッチ素子ＳＷ２を開放する。スイッチ素子ＳＷ２を開放すれば、図２に示した回路と等しくなるので、この場合の動作の説明は繰り返さない。

【0060】

図１０は、ＰＮＰ型直流３線式センサを接続した際のセンサ入力回路の動作を説明するための動作波形図である。図９、図１０を参照して、ＰＮＰ型の直流３線式センサと電流信号が接続された場合に、どのように働くか説明する。

【0061】

センサ入力回路１１ＡにＰＮＰ型の直流３線式センサである回転センサ２１Ｅを接続するときは、電源端子ＰＷに回転センサ２１Ｅの電源端子ＰＴを接続し、信号入力端子ＳＩＧに回転センサ２１Ｅの信号端子ＳＴを接続し、基準端子ＣＯＭに回転センサ２１Ｅの基準端子ＣＴを接続する。そして、スイッチ素子ＳＷ１を開放するとともに、スイッチ素子ＳＷ２を短絡する。

【0062】

さらに、基準電圧Ｖｔｈを、電源電圧ＶＤＣから残留電圧を差し引いた電圧から接地電圧の範囲内の任意の電圧に設定する。一般的には、電源電圧ＶＤＣと接地電圧の中間の電圧とするのが望ましい。

【0063】

このようにすることで、回転センサ２１Ｅに電源電圧ＶＤＣが供給される。さらにセンサのスイッチ素子ＴｒＰの状態によって、信号入力端子ＳＩＧの電圧が変化する。すなわち、スイッチ素子ＴｒＰが導通状態の場合は、スイッチ素子ＴｒＰによって信号入力端子ＳＩＧは電源電圧ＶＤＣに引き上げられる。また、スイッチ素子ＴｒＰが非導通状態の場合は、電流制限素子Ｒ２によって信号入力端子ＳＩＧは接地電圧付近まで引き下げられる。

【0064】

このように変動する信号入力端子ＳＩＧの電圧が比較回路Ｕにおいて基準電圧Ｖｔｈと比較され、処理回路１３に入力可能なパルス信号にさらに変換される。

【0065】

また、センサ入力回路１１Ａに電流信号を接続するときは、信号入力端子ＳＩＧにセンサからの電流信号の信号線を接続し、基準端子ＣＯＭにセンサの接地線を接続し、スイッチ素子ＳＷ１を開放し、ＳＷ２を短絡する。電源端子ＰＷには何も接続しない。さらに基準電圧Ｖｔｈを、電流信号の電流の最大値と最小値に電流制限素子Ｒ２の抵抗値を掛けた値の範囲内の任意の電圧に設定する。一般的には、中間の電流値に電流制限素子Ｒ２の抵抗値を掛け算した電圧とするのが望ましい。

【0066】

このような接続とすることによって、電流制限素子Ｒ２を経由して信号入力端子ＳＩＧと基準端子ＣＯＭとの間に電流信号が流れることで、電流信号が信号入力端子ＳＩＧの電圧に変換される。この変換された電圧が、比較回路Ｕで基準電圧Ｖｔｈと比較されて、処理回路１３に入力可能なパルス信号にさらに変換される。

【0067】

さらに、比較回路Ｕを１次側と２次側が絶縁されたものにすることで、同じ電流信号を取得する機器と直列接続できるようになる。

【0068】

［実施の形態３］
図１１は、入力電圧のレンジが拡大されたセンサ入力回路の構成を示す図である。実施の形態３では、状態監視装置１の入力回路として、図１のセンサ入力回路１１に代えてセンサ入力回路１１Ｂが使用される。図１１に示すセンサ入力回路１１Ｂは、図２に示すセンサ入力回路１１の構成に加えて、抵抗素子Ｒ３と、抵抗素子Ｒ４とをさらに備える。抵抗素子Ｒ３は、信号入力端子ＳＩＧと比較回路Ｕの＋入力ノードとの間に挿入される。抵抗素子Ｒ４は、比較回路Ｕの＋入力ノードと基準端子ＣＯＭとの間に接続される。

【0069】

センサ入力回路１１Ｂの他の部分の構成は、図２に示したセンサ入力回路１１と同様であるので、ここでは説明は繰り返さない。

【0070】

図１１に示す回路図のように、分圧抵抗として抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を加えることで、出力信号ＣＯＵＴに許容される信号の振幅に対して、より大きな振幅の入力信号を受け入れられるようになる。

【0071】

すなわち、通常の比較回路Ｕでは、電源電圧ＶＣＣの範囲を超えた信号は入力できない。このため、一般には、信号入力端子ＳＩＧと基準端子ＣＯＭの間の電圧は電源電圧ＶＣＣ以下である必要がある。

【0072】

これに対して、分圧抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を加えることで、比較回路Ｕに入力される信号の電圧を（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））倍に引き下げることができ、より広い電圧範囲の回転信号を入力できる。

【0073】

以上説明したように、実施の形態１～３のセンサ入力回路を使用した状態監視装置は、入力可能な回転信号の信号種別が増えることで、計測対象に適合する回転計測方法が利用できる。その結果、回転を計測できる対象の拡張や、回転計測にかかるコストを低減できる。

【0074】

なお、実施の形態１～３のセンサ入力回路は、回転センサ以外の入力を受ける図１のセンサ入力回路１２に適用しても良い。この場合も信号の出力形態が異なる種々のセンサを接続することができる。

【0075】

［付記］
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0076】

（第１項） 本開示は、センサからの信号の入力回路を少なくとも備える状態監視装置１に関する。図２に示すセンサ入力回路１１は、電源端子ＰＷ、信号入力端子ＳＩＧ、および基準端子ＣＯＭと、信号入力端子ＳＩＧに接続される第１入力ノード（＋）と基準電圧が与えられる第２入力ノード（－）とを有する比較回路Ｕと、電源端子ＰＷと信号入力端子ＳＩＧとの間に直列に接続された第１スイッチ素子ＳＷ１および第１電流制限素子Ｒ１とを含む。

【0077】

（第２項） 第１項に記載の状態監視装置１において、センサ入力回路１１は、図２に示すように、電源端子ＰＷと基準端子ＣＯＭとの間に第１の電源電圧ＶＤＣを供給する第１電源ＰＳ１と、基準端子ＣＯＭと第２入力ノード（－）との間に基準電圧Ｖｔｈを供給する基準電源ＰＳ２とをさらに含む。

【0078】

（第３項） 第２項に記載の状態監視装置において、基準電源ＰＳ２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ、Ｄ／Ａコンバータまたは分圧回路を含む可変電圧源である。

【0079】

（第４項） 第１項に記載の状態監視装置において、第１スイッチ素子ＳＷ１は、第１電流制限素子Ｒ１を経由して電源端子ＰＷと信号入力端子ＳＩＧとを接続する電流経路の開閉を切替えることが可能に構成された機械スイッチ、電子スイッチ、ジャンパーまたはヒューズのいずれかであり、第１電流制限素子Ｒ１は、オーム性素子または非オーム性素子である。

【0080】

（第５項） 第１項に記載の状態監視装置において、図１に示すように、センサは、状態監視対象である産業機械２の回転を監視する回転センサ２１であり、比較回路Ｕの出力を受けて状態監視対象の回転速度を検出する処理回路１３をさらに備える。

【0081】

（第６項） 第１項に記載の状態監視装置において、図９に示すように、センサ入力回路１１Ａは、基準端子ＣＯＭと信号入力端子ＳＩＧとの間に直列に接続された第２スイッチ素子ＳＷ２と第２電流制限素子Ｒ２とをさらに含む。

【0082】

（第７項） 第１項に記載の状態監視装置において、図１１に示すように、センサ入力回路１１Ｂは、第１抵抗素子Ｒ３と第２抵抗素子Ｒ４とをさらに備え、第１入力ノード（＋）は、第１抵抗素子Ｒ３を介して信号入力端子ＳＩＧと接続され、第２抵抗素子Ｒ４は、第１入力ノード（＋）と基準端子ＣＯＭとの間に接続され、第１入力ノード（＋）には、信号入力端子ＳＩＧの電圧を第１抵抗素子Ｒ３および第２抵抗素子Ｒ４によって分圧した電圧が与えられる。

【0083】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0084】

１ 状態監視装置、２ 産業機械、３ サーバ、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２ センサ入力回路、１３ 処理回路、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ 回転センサ、２２ センサ、ＣＯＭ，ＣＴ 基準端子、ＭＣ センサ主回路、ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３ 電源、ＰＷ 電源端子、Ｒ１，Ｒ２ 電流制限素子、Ｒ３，Ｒ４ 抵抗素子、Ｒ２１ 負荷抵抗、ＳＩＧ 信号入力端子、ＳＴ 信号端子、ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ素子、ＴｒＮ，ＴｒＰ トランジスタ、Ｕ 比較回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】