(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体システム内の粒子を監視するための装置（10）において、
前記流体システム内に位置決めされ、かかるシステム中の粒子により橋絡される対の電気接触子（38,40）を有する検出器（30）と、
前記電気接触子を橋絡する粒子の存在を検出するために、前記検出器に結合される手段（46）と、
電気エネルギーを蓄積するための第１のエネルギー蓄積手段（18）と、
前記検出器での粒子の検出に基づいて、前記第１のエネルギー蓄積手段に予め選択されたレベルの電気エネルギーを蓄積し、次に、このエネルギーを前記検出器に放電させて、前記電気接触子を橋絡する、前記検出器により検出された粒子を焼き払うために、前記検出器に応答して、前記検出器内の前記電気接触子間に前記予め選択されたレベルの電気エネルギーを放電するための制御手段（28）とを含み、
前記第１のエネルギー蓄積手段に予め選択されたレベルの電気エネルギーを蓄積するための手段は、前記第１のエネルギー蓄積手段（18）に蓄積された電気エネルギーのレベルを監視するための監視手段（50,48）と、電源（14）から前記第１のエネルギー蓄積手段（18）を充電するために前記検出器（30）に応答する手段（16）と、前記第１のエネルギー蓄積手段（18）に蓄積された電気エネルギーが、前記予め選択されたレベルに達した場合に、前記第１のエネルギー蓄積手段（18）の充電を終了させるために、前記監視手段（50,48）に応答する手段とからなり、
前記第１のエネルギー蓄積手段（18）は容量性エネルギー蓄積手段からなり、さらに、誘導性エネルギー蓄積手段からなる第２のエネルギー蓄積手段（24）と、前記制御手段（28）からの制御信号に応答する手段とを含んでおり、
前記制御信号に応答する手段は、前記制御信号の第１レベル部分の間、磁気エネルギーを前記誘導性エネルギー蓄積手段に蓄積するように前記誘導性エネルギー蓄積手段に電流を供給し、かつ前記制御信号の第２レベル部分の間、前記誘導性エネルギー蓄積手段の電流を消滅させて、前記磁気エネルギーの消失により、かかるエネルギーを電気エネルギーとして、前記容量性エネルギー蓄積手段に導くためのスイッチ手段（26）からなることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記検出器に応答して前記第１のエネルギー蓄積手段（18）を充電するための手段は、直流電力源から予め選択された直流レベルに、前記第１のエネルギー蓄積手段を充電するための直流−直流変換器（16）からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記直流−直流変換器（16）は、
前記第２のエネルギー蓄積手段（24）と、
前記制御手段に応答して、直流電源から前記第２のエネルギー蓄積手段に、先ずエネルギーを蓄積するための手段と、
前記第１のエネルギー蓄積手段（18）におけるエネルギーが、前記予め選択されたレベルに達するまで、前記第２のエネルギー蓄積手段（24）のエネルギーを前記第１のエネルギー蓄積手段（18）に放電するための手段と、からなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御手段（28）は、
前記検出器に応答して、交互に変わるデジタルレベルのパルス化放電用の制御信号を与えるための手段と、
前記制御信号の一方のデジタルレベルを示す前記第１レベル部分の間、該制御信号に応答して前記第２のエネルギー蓄積手段に電気エネルギーを蓄積するための手段（80,82）と、
前記制御信号の他方のデジタルレベルを示す前記第２レベル部分の間、前記制御信号に応答して、前記第２のエネルギー蓄積手段からのエネルギーを前記第１のエネルギー蓄積手段に移するための手段（80,82,84）とを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１のエネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが、前記予め選択されたレベルに達した場合に、前記制御信号を終了させるための手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記直流−直流変換器は、前記容量性エネルギー蓄積手段から前記誘導性エネルギー蓄積手段に、エネルギーの逆流を阻止するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記容量性エネルギー蓄積手段は、コンデンサ出力線及びリターン出力線を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記制御手段にそれぞれ応答して、前記検出器の前記電気接触子に、前記容量性エネルギー蓄積手段の前記コンデンサ出力線及びリターン出力線を別個に接続するための第１、及び第２の電子スイッチ（99,101）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記検出器は、対の電気接触子（38,40）に接続された前記第１、第２のスイッチ手段（99,101）に並列接続された差動入力手段（46d,46e）を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記差動入力手段は、前記検出器に流れる電流に応答して前記検出器の前記電気接触子の導通状態を監視するための手段（46）をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記差動入力手段は、前記差動入力手段の前記導通状態を示す欠陥検出動作モードにおいて、前記制御信号に応答して、前記検出器での粒子を検出し、且つ前記電気接触子の導通状態を監視するために、前記差動入力手段を構成する手段（104a-104f）をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記差動入力手段を構成する手段（104a-104f）は、前記導通状態を示す欠陥検出動作モードにおいて、前記差動入力手段の入力インピーダンス特性を変化させるための手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出器を介して前記容量性エネルギー蓄積手段(18)の放電持続時間を増大するために、前記容量性エネルギー蓄積手段(18)と前記検出器(30a〜30e)との間に接続された誘導性手段(24)をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
複数の粒子検出器（30a〜30e）を含む前記検出器（30）は、いずれの検出器も前記電気接触子（38,40）を橋絡する粒子の存在を検出するための手段（46）を含み、前記制御手段（28）は、粒子が検出されたときに、前記検出器に前記第１のエネルギー蓄積手段（18）を放電するための手段を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御手段（28）は、前記検出器の各々に対して、前記予め選択されたエネルギーレベルを蓄積するための手段と、前記検出器の１つでの粒子の検出に基づいて、かかる検出器に関連した予め選択されたレベルに、前記第１のエネルギー蓄積手段に電気エネルギーを蓄積するための手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記検出器に応答して、前記検出器での粒子の検出を指示するための指示手段（60,62,64）を更に含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御手段と前記検出器間に接続され、通常時、前記制御手段を前記検出器に接続し、前記制御手段の故障に応答して、前記指示手段に前記検出器を直接接続するための危険防止手段を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記検出器、及び該検出器での粒子の検出とは無関係に前記制御手段を動作させるために、前記制御手段に接続された入／出力ポート（52）を有するコネクタを更に含むことを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、不揮発性メモリ手段（70）と、前記不揮発性メモリ手段に、流体システム内の粒子を監視する装置の動作を示す情報を格納するための手段と、前記入／出力ポート（52）を介して、前記不揮発性メモリ手段を選択的に読み出す手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、マイクロプロセッサ仕様に基づくものであることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
流体中に配置される複数の粒子検出器を有する、流体異物監視システムにおける粒状の異物を焼き払う方法において、
(a) 粒状の異物が検出された検出器を識別するステップと、
(b) 前記ステップ(a) において識別された特定の検出器に関連した予め選択されたレベルの電気エネルギーを電荷蓄積コンデンサに蓄積するステップと、
(c) 前記ステップ(a) において識別された前記特定の検出器を介して、前記ステップ(b)において蓄積された前記電気エネルギーを放電するステップと、
(d) 粒状の異物が検出された別の検出器を識別するステップと、
(e) 前記ステップ(d) において識別された前記別の検出器に関連したレベルの電気エネルギーを同一の前記電荷蓄積コンデンサに蓄積するステップと、
(f) 前記ステップ(d) において識別された前記別の検出器を介して、前記ステップ(e)において蓄積された前記電気エネルギーを放電するステップとを含み、
前記ステップ(e) において蓄積された前記電気エネルギーのレベルは、前記ステップ(b) において蓄積された前記エネルギーレベルとは異なることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記ステップ(c) は、インダクタを介して、前記検出器に前記エネルギーを放電することにより実行されることを特徴とする請求項２１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップ(b) は、前記コンデンサにエネルギーを徐々に増加させるステップ(b1)により実行されることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ステップ(b) は、(b2)前記コンデンサのエネルギーレベルを監視するステップと、(b3)前記エネルギーレベルが、前記特定の検出器に関連した予め選択された電気エネルギーレベルに達した場合に、前記ステップ(b1)を終了するステップとを更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ステップ(b1)は、(b1a) インダクタに、所定量のエネルギーを蓄積するステップと、(b1b) 前記ステップ(b1a) において前記インダクタに蓄積された前記エネルギーを、前記コンデンサに供給して蓄積するステップと、(b1c) 前記ステップ(b1a) と(b1b) を順に繰り返すステップと、により実行されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体システム内に浮遊する磨耗粉の微粒子またはチップを検出するための、一般に「チップ検出器」と呼ばれる装置に関する。更に詳細には、粒子が比較的小さな寸法である場合、このような微粒子を検出し、「ファズバーニング(fuzz burning)」と呼ばれる方法で、かかる粒子を破壊するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における異物の監視及び検出システムには、監視回路及び検出回路に、ケーブルにより接続された１つ以上のチップ検出器が含まれる。検出器は、流体中に配置された電気接触子と、流体中に浮遊する強磁性粒子が検出器の電気接触子を橋絡する位置へと引き寄せるための磁石とを有する。粒子が、検出器の電気接触子を橋絡する場合、相互接続ケーブルを通る電流により警告ランプが点灯する。上記特徴を有する粒子検出システムは、航空機潤滑油システムを監視する際に特に有用であり、検出器は、潤滑される構成要素に配置され、警告ランプは、パイロット又は保守パネルに配置される。検出器におけるチップの存在が、システム構成要素の悪化を指示し、航空機の即座の着陸及び保守を要求する。
【０００３】
本出願人に譲渡された米国特許第4,070,660 号には、通常動作時に、検出器の電極間に接続されたコンデンサに蓄積されたエネルギーを放電することにより、検出器から小さな粒子を除去する付加的な能力を与える粒子検出システムが開示されている。磨耗粉の粒子、即ち「ファズ」が十分に小さな寸法である場合、この検出器の電極間に放電される電気的エネルギーが、その粒子を効果的に焼き払うことになる。上記特許に開示される変形例は、異なる寸法及び異なるエネルギー蓄積能力を有する複数のコンデンサと、該コンデンサに、順次チップ検出器を選択的に接続する操作者スイッチとを設けている。この方法において、操作者は、粒子を焼き払うのに必要なエネルギー量と関連して検出される粒子寸法についての情報を得ることができる。検出された粒子が、焼き払い不可能な寸法であるならば、飛行機の即座の着陸、及び保守が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特徴を有する粒子検出システムは、十分に商業的に受け入れられ、成功したものと言えるが、更なる改善が依然として望まれている。例えば、検出器のギャップ間に存在する粒子又はチップの検出に基づいて、焼き払い操作を自動的にすることが提案されている。
しかし、かかる自動焼き払い能力を実施するシステムは、静的な、すなわち柔軟性のないシステムであり、システム立上げ時、又は実際の動作時のどちらかで、現場において容易には適応できず、すなわちプログラム不可能である。従来のチップ検出器、及び焼き払いシステムが遭遇する別の問題は、システム構成要素にかかる高い電気的応力、及び非常に短時間にわたって、高電流での、蓄積された焼き払いエネルギーの急速放電に起因した電磁波障害にある。この電磁波障害は、航空機への適用において、特に害を及ぼす可能性がある。
【０００５】
従って、本発明の一般的な目的は、上記の従来技術のシステムにおける、１つ以上の欠点を克服する、流体システム内に混入した粒子を監視する装置及びその粒子を焼き払う方法を提供することである。本発明の他の及び更なる特定の目的は、小型化され、従って、利用可能なスペースが不足している航空機用途に容易に使用可能であり、以前に提案された同様のシステムと比較して、低減された消費電力で動作する粒子検出装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、１つ又は複数のチップ検出器と関連して使用可能であり、異なる検出器に異なる焼き払いエネルギーを印加するために、立上げ時又は通常操作時に、現場で容易にプログラム可能である、上述した特徴を有する粒子検出装置及びその方法を提供することである。
本発明の他の目的は、システム構成要素において、低減された電気的応力及び粒子焼き払い動作時に低減された電磁波障害を示す、上記特徴を有する粒子検出装置及びその方法を提供することである。
本発明の更なる目的は、粒子検出器が、システム電子装置での電力損失の場合に、パイロット又は保守パネルにおいて、粒子指示器に直接接続される、危険防止動作モードを備える、上記特徴を有する粒子検出システムを提供することである。本発明の更に他の目的は、接地された又は未接地のどちらかの粒子検出器と関連して使用可能である、対象とする特性の装置、及び方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による流体システムにおける粒子を監視する装置には、流体中に位置決めされ、流体中に浮遊する粒子によって橋絡されるような、電気接触子を有する少なくとも１つの検出器が含まれる。電子制御システムには、検出器の電気接触子を橋絡する粒子の存在を検出するための、検出器に結合される回路、及び検出器における粒子を焼き払うために電気エネルギーを蓄積する１つ以上のコンデンサが含まれる。
本発明の第１の重要な特徴によれば、制御回路は、粒子が検出された検出器と関連した所定レベルに蓄積コンデンサを充電し、次に、検出器の電気接触子を橋絡する粒子が焼き払われるように、検出器の電気接触子間にコンデンサを放電させる設備が含まれる。制御回路は、充電動作モード時に、エネルギー蓄積コンデンサに蓄積された、エネルギーレベルを監視して、所望の予め選択されたエネルギーレベルに達した場合に、充電動作モードを終了させる。このようにして、焼き払いエネルギーが、各検出器チャンネルに対して独立に予め選択され、又はプログラムされ、それにより異なる検出器動作特性、異なる相互接続ケーブル長等に適応可能となる。
【０００８】
本発明の好適な実施例において、焼き払い用コンデンサに蓄積される電荷は、充電動作モード時に、直流−直流変換器により増大、すなわち昇圧される。この変換器には、制御マイクロプロセッサからのパルス制御信号に応答する電子スイッチが含まれており、インダクタ、及び該インダクタを介して電流を引き出し、それにより制御パルスシーケンスのある極性の半周期にインダクタに電磁エネルギーを蓄積し、次に逆極性のパルス制御信号の半周期に、インダクタに蓄積されたエネルギーを電荷蓄積コンデンサに放電させる。蓄積エネルギーの歩進増加分は連続して監視され、蓄積エネルギーが所望レベルに達した場合に終了される。このようにして、焼き払いエネルギーは、各検出器チャンネルに対して密接に制御される。
【０００９】
本発明の他の特徴とは別個に又はそれらと組み合わせて使用可能である、本発明の別の特徴によれば、電荷蓄積コンデンサ又は幾つかのコンデンサは、インダクタを介して電荷を放電させるチップ検出器に接続される。このインダクタは、パルス化放電の期間を増大し、放電ピーク振幅を低減するが、全体の放電エネルギーに影響を与えないことにより、放電電流パルスの形状を制御する。このようにして、放電エネルギーをチップ検出器に印加する、スイッチにおける電気的応力が大幅に低減されて、電磁放射線の放出が低減又は排除される。焼き払いエネルギー放電経路にインダクタを設けるこの特徴は、現存の粒子検出システムにおける改造により容易に実施可能である。
【００１０】
やはり、本発明の他の特徴と組み合わせて、又はそれらとは別個に使用可能である、本発明の更なる特徴は、チップ検出器への、及びチップ検出器からの接続が、未接地の差動接続によるという事実にある。すなわち、焼き払いエネルギー蓄積コンデンサバンクは、それぞれのチップ検出器の電気接触子に接続された導体に、それぞれの電子スイッチを介して接続される、放電出力線及びリターン線を有する。差動増幅器は、このような導体に接続する入力を有して、検出器の電気接触子間における粒子の存在を検出する。また、差動増幅器は、チップ検出器に接続される、これらの導体の導通状態を、チップ検出器にあるいはチップ検出器から流れる電流に応じて監視するために使用される。各チップ検出器チャンネルにおける電子スイッチが、粒子検出及び導通状態の監視動作モードに対して、差動増幅器の入力インピーダンス特性を変化させるために、制御マイクロプロセッサからの制御信号に応答する。このようにして、本発明の検出及び焼き払い回路は、接地又は未接地のどちらかのチップ検出器と関連して使用可能である。
【００１１】
単独で又は他の特徴と組み合わせて使用可能である、本発明の更に他の特徴によれば、リレーが、焼き払いコンデンサバンクの差動出力、及び差動増幅器の入力に、又はチップ検出指示器に直接、チップ検出器の導体を交互に接続する、電気接触子を有する。リレーが、システム電源により駆動され、そのためシステム電源故障の場合に、チップ検出器が、パイロット又は保守パネルにおけるランプ又は他の指示器に直接接続される。その結果、従来技術と同様に機能させることができる。
本発明の好適な実施例における制御マイクロプロセッサは、保守又は立上げのために、制御電子装置に接続され得る、デジタル入力／出力ポートを有する。制御電子装置は、入力／出力ポートを介する解析のためにダウンロード可能である、プログラム情報、及び動作時に得られるイベント情報を格納するために、不揮発性メモリを含むことも可能である。制御電子装置の各種機能は、検出器におけるチップ検出に依存した保守目的のために、入力／出力ポートを介して、操作者により付勢され得る。
【００１２】
本発明の追加の目的、特徴、及び利点と共に、本発明は、以下の説明、特許請求の範囲、及び添付図面により最良に理解されるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好適な実施例による、航空機の潤滑油システム内の粒子を監視するための装置１０を示す。通常は直流２８ボルトである、航空機電力が、ＥＭＩフィルタ１２を介して、電源１４、及び可変電圧直流−直流変換器１６に供給される。電源１４は、システム回路の残部に電力を供給する。可変電圧直流−直流変換器の出力は、一対の並列な電荷蓄積コンデンサ２０、２２からなるコンデンサバンク（第１のエネルギー蓄積手段）１８に接続される。コンデンサ２０、２２の放電側は、インダクタ（第２のエネルギー蓄積手段）２４を介して、電力スイッチ（スイッチ手段）２６のバンク側の電力入力に接続され、コンデンサ２０、２２のリターン側は、電力スイッチ２６に直接接続される。電力スイッチ２６は又、制御マイクロプロセッサ（制御手段）２８から、スイッチ制御入力を受信する。
【００１４】
電力スイッチ２６は、異物監視システムにおけるチップ検出器の数に対応する、多数の並列差動出力チャンネルを有する。ヘリコプターの潤滑油異物監視への適用を示す図面の特定例において、監視及び制御されるべき検出器３０は、５個のチップ検出器３０ａ−３０ｅ（図１、及び図９）からなる。各電力スイッチ２６ａ−２６ｅ（図４、図５）の出力は、一連の結合リレー３２の対応するチャンネルに接続される一対の差動出力線からなる。各リレーチャンネルは、ツイストペア導線３４ａ、３４ｂにより、遠隔のチップ検出器コネクタ３６に接続される。各チップ検出器３０ａ−３０ｅは、永久磁石４２と、流体溜め又は流れ内に配置される一対の電気接触子３８、４０とからなり、その結果、粒子が、永久磁石４２により電気接触子に引き寄せられ、検出器の電気接触子３８、４０間を橋絡(短絡）させる。図示されているように、抵抗４４がコネクタ３６の端子間に接続され、導線３４ａ、３４ｂへの導通状態を監視するために電流路を形成する。
【００１５】
各チップ検出器チャンネルは、チップ検出器３０ａ−３０ｅの任意の電気接触子３８、４０を橋絡するチップの存在を検出し、且つ各検出器チャンネルのチップ検出器導線３４ａ、３４ｂの導通状態を監視するために、電力スイッチ２６と結合リレー３２間で、１組の差動増幅器（粒子の存在を検出するための手段）４６の対応する入力に接続される。差動増幅器４６の出力は、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８の対応する入力に接続され、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８は、コンデンサバンク１８間に接続される電圧モニタ５０から別の入力を受信する。Ａ／Ｄマルチプレクサ４８の出力は、マイクロプロセッサ２８への入力を与える。また、マイクロプロセッサ２８は、直列データインターフェース５６を介して、直列データ入力／出力ポート５２に接続される入力／出力ポートを有する。ポート５２は、立上げ又は保守の目的で、航空機電力とは独立の制御回路に電力を供給するために、ダイオード５４を介して、電源１４への電力バス入力にも接続可能である。また、マイクロプロセッサ２８は、ラッチ・ドライバ５７のバンクに接続される５個の出力線を有し、ラッチ・ドライバ５７は、搭載型又は遠隔式の故障指示器５８への出力だけでなく、遠隔のデータ獲得システムに対して、故障出力も与える。マイクロプロセッサ２８は、一対の指示器ランプ６２、６４を駆動する一対のラッチ・ランプドライバ６０に接続された１つの出力ポートを有する。マイクロプロセッサ２８は、遠隔のデータ獲得システム又は基板搭載の試験スイッチ６６のどちらかから、試験コマンドを受信する１つの入力ポートを有する。マイクロプロセッサ２８、ラッチ・ドライバ５７、及びラッチ・ランプドライバ６０は、全て、電力が、装置１０に初期に印加された場合、制御回路をリセットするために、パワーオン・リセット回路６８からリセット入力を受信する。水晶７１は、マイクロプロセッサ２８の内部クロックとなる。
【００１６】
マイクロプロセッサ２８は、直列ポート５２における後の読出しのための動作時に起こるチップ検出事象を示す情報を格納するために、又はプログラム情報、あるいは試験情報を格納するために、不揮発性メモリ７０に接続される。例えば、マイクロプロセッサ２８をプログラムして、その頻度が、保守の必要性を示す情報を与えうる、チップ検出、及び焼き払い情報を、不揮発性メモリ７０に格納可能である。また、マイクロプロセッサ２８をプログラムして、焼き払いの試みが失敗の場合に、コンデンサバンク１８において、焼き払いエネルギーを自動的に増大させ、別の焼き払いを試みることも可能である。さらに、焼き払いの試みの頻度、及びエネルギーを示す情報が、後の解析のために、メモリ７０に格納可能である。
【００１７】
通常動作時に、各チップ検出器３０ａ−３０ｅは、対応する差動増幅器４６（図７−９における４６ａ−４６ｅ）により監視される。チップが、チップ検出器３０ａのような、任意のチップ検出器の電気接触子３８、４０の間で検出された場合、その検出器において結果として生じる短絡回路状態は、差動増幅器４６ａ（図７）により、マルチプレクサ４８を介して、マイクロプロセッサ２８に送られて、チップイベントが指示される。チップイベントの検出に基づいて、可変電圧直流−直流変換器１６が、コンデンサバンク１８を充電するために、マイクロプロセッサ２８により付勢される。コンデンサバンク１８間の電荷は、電圧モニタ５０及びマルチプレクサ４８により監視される。各チップ検出器チャンネルは、マイクロプロセッサ２８又は不揮発性メモリ７０に格納された、対応する焼き払いエネルギーレベルを有する。これらの焼き払いエネルギーレベルは、ケーブル長、チップ検出器型式及び状態等のような、各種条件に起因して、チップ検出器チャンネル間で変更可能である。コンデンサバンク１８間の電荷が、チップが検出されたチャンネルに対応する所望レベルに達した場合、マイクロプロセッサ２８は、変換器１６を消勢して、そのチップ検出器チャンネルと関連した電力スイッチ２６の対を付勢する。この接続において、コンデンサバンク１８に蓄積されるエネルギーが、特定のチップ検出器チャンネルに所望されるエネルギーであるので、焼き払いは、一度に１チャンネルにおいて試行されるべきである、ということに留意されたい。
【００１８】
如何なる場合でも、コンデンサバンク１８に蓄積されたエネルギーは、電力スイッチ２６（例えば、図５におけるスイッチ２６ａ）、及びリレー３２（例えば、図７におけるリレー３２ａ）により、適切なチップ検出器（例えば、チップ検出器３０ａ）に送られる。電気接触子３８、４０を橋絡するチップが、十分に小さい場合、このエネルギーは、チップ粒子を焼き払うことになる。他方で、蓄積されたエネルギーが、チップ粒子を焼き払うのに不十分である場合、電気接触子３８、４０間のチップの存在は、差動増幅器４６（例えば、図７における増幅器４６ａ）及びマイクロプロセッサ２８により続けて検出される。次に、マイクロプロセッサ２８は、適切なラッチ・ドライバ５７を活性化して、故障指示器５８において故障状態を指示し、適切なランプドライバ６０をラッチして、ランプ６２、６４の１つを点灯する。また、差動増幅器４６は、関連した抵抗４４を介して流れる電流の関数として、各チップ検出器チャンネルにおける、導線３４ａ、３４ｂの導通状態を監視する。チップ検出器における故障又は導線の１つの断線を指示する、電流割り込みの場合に、マイクロプロセッサ２８は、適切な故障指示器５８を設定して、適切なランプ６２又は６４を点灯する適切なドライバ５７、６０をラッチする。導通状態のチェックは、試験スイッチ６６又は遠隔のデータ獲得システムからの試験コマンドにより開始することも可能である。
【００１９】
図２−図６及び図７−図９は、図２−図６及び図７−図９の実施例に与えられていない、不揮発性メモリ７０（図１）、遠隔の試験コマンド入力、及び入／出力ポート電力供給５４を除けば、図１に機能ブロック形式で開示される内容を実施するシステムの、それぞれの回路基板の電気的な概略図である。
図２及び図３は、各図において、線Ａ−Ｂに沿って相互接続され、図２及び図４は、各図において、線Ａ−Ｃに沿って相互接続され、図２及び図６は、各図において、線Ｃ−Ｅに沿って相互接続される。図７及び図８は、各図において、線Ａ−Ｂに沿って相互接続され、図８及び図９は、各図において、線Ｂ−Ｃに沿って相互接続される。図２−６の回路基板は、各図に示されるコネクタＪ１及びＪ２により、図７−９と相互接続される。
コネクタＪ３は、例えば、チップ検出器３２ａ−３２ｅ、直列入／出力ポート５２、ランプ６２、６４、航空機電力線と接地線、及び遠隔のデータ獲得システムといった、２つの回路基板の外部の構成要素への接続を与える。図１に関連して上記に使用した符号を、図２−６及び図７−９においても使用して、対応する要素又は構成要素グループを示す。
【００２０】
図１及び図４を参照すると、可変電圧直流−直流変換器１６は、一対のトランジスタ８０、８２を含み、トランジスタ８２は、航空機電力線間のインダクタ８４と直列に接続される。ダイオード８６が、トランジスタ８２とインダクタ８４の接合部を、コンデンサバンク１８に接続する。変換器１６は、バッファ８８（図４）のチャンネルＦを介して、マイクロプロセッサ２８（図１及び図２）から、パルス化制御入力を受信する。上記のように、チップが、チップ検出器の１つにおいて検出された後にのみ発生する、マクロプロセッサ２８により変換器１６に供給される制御信号は、逆極性（高、及び低レベル）が交互に生じる部分から構成される連続したパルス化デジタル信号からなる。トランジスタ８０のベースへの入力が高レベル（制御信号の第１レベル部分）である場合、トランジスタ８０、８２は導通状態にあり、電流が、トランジスタ８２によりインダクタ８４を介して流れる。インダクタ８４におけるこの電流は、インダクタを取り囲む磁場にエネルギーを蓄積する。トランジスタ８０のベースへの入力が、低レベル（制御信号の第２レベル部分）に移行する場合、トランジスタ８０、８２はオフにされて、インダクタ８４を取り囲む磁場は、ダイオード８６を介してコンデンサ２０、２２に電流を供給する。コンデンサ２０、２２に蓄積されたエネルギーは、ダイオード８６を介して逆流できず、説明するように、電力スイッチ２６により絶縁される。従って、変換器１６へのパルス化入力の交互の半周期の間に、電気エネルギーが、コンデンサ２０、２２に漸増して蓄積される。
【００２１】
コンデンサバンク１８のコンデンサ２０、２２は、電気的接地を基準としておらず、電気的接地に対する抵抗９１に関して浮遊状態にある、接地基準点９０を基準としていることに注目されるであろう。コンデンサバンク１８間の、この未接地の電圧は、ピンＪ１−８及びＪ１−２０により電圧モニタ５０（図１及び図９）に接続される。電圧モニタ５０は、コンデンサ電圧線とリターン線間の差動信号を受信する入力、及びピンＪ２−１４によりマルチプレクサ４８（図１及び図２）のチャンネル５に接続された出力を有する、差動増幅器５０ａ（図９）からなる。従って、マイクロプロセッサ２８（図１及び図２）は、バッファ８８と変換器１６を介して、コンデンサバンク１８（図１及び図４）の充電を制御し、同時に、差動増幅器５０ａ（図９）及びマルチプレクサ４８（図１及び図２）を介して、コンデンサ充電電圧を監視する。コンデンサバンク１８の充電電圧が、チップが検出された検出器チャンネルと関連した、予め選択されかつ予め格納されたレベルに達した場合、コンデンサの充電が終了する。そして、マイクロプロセッサ２８は、バッファ８８（図４）の適切なチャンネルＡ−Ｅを設定することにより、電力スイッチ２６（図１及び図７−９）の適切なチャンネル２６ａ−２６ｅ（図７−９）に、制御信号を発生する。また、マイクロプロセッサ２８は、抵抗分圧器９３（図４）及びマルチプレクサ４８（図２）のチャンネル６を介して、供給された航空機電力のレベルを監視する。基準電圧が、ツェナーダイオード９５により、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８に供給される。
【００２２】
コンデンサバンク１８に蓄積されたエネルギーは、もちろん、蓄積された電圧の平方に関連する。公称２８ボルトの航空機電源電圧に、コンデンサバンクを充電するには、通常、約１．５秒必要である。もし従来技術のように、チップ検出器へと直接放電されるとすれば、放電電流は、３〜２０マイクロ秒の時間にわたって、１５０〜３００アンペアのレベルに達し得る。この短期間の高電流パルスは、コンデンサ、スイッチ、半田接合部、及び接続に損傷を与えると同時に、無線周波数範囲において、かなりの電磁波障害を引き起こし得る。１６マイクロヘンリー程度とすることのできるインダクタ２４は、４０〜１００の係数だけ、パルス幅を増大させると同時に、１０の係数だけ、ピーク電流レベルを低減可能である。これは、電気的応力と電磁波障害の両方を低減する。
【００２３】
図４及び図５に示すように、電力スイッチバンク２６は、５個のチップ検出器３０ａ−３０ｅに対応する、５個のスイッチチャンネル２６ａ−２６ｅを含む。各チャンネル２６ａ−２６ｅは、一対のＭＯＳＦＥＴドライバ９２、９４からなる。これらのＭＯＳＦＥＴドライバは、バッファ８８の対応する出力チャンネルＡ−Ｅから制御入力を受信する。各ドライバ９２、９４は、対応するＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ９６、９８の制御導電線に接続される。各スイッチ９６に対する電力入力は、インダクタ２４からバス１００上で受信され、各ＭＯＳＦＥＴスイッチ９８の電力入力は、コンデンサリターン基準点９０に接続された、バス１０２から受信される。従って、チップ検出器３０ａに焼き払い電流を印加するために、例えば、スイッチ２６ａのドライバ９２、９４が、マイクロプロセッサ２８、及びバッファ８８のチャンネルＡにより、オンにされる。ドライバ９２、９４は、それぞれの電力スイッチ９６、９８を閉じて、コンデンサバンク１８が、チップ検出器３０ａ間に接続される。上記のように、コンデンサバンク１８は、一度に１つのチップ検出器にのみ接続される。
【００２４】
各電力スイッチ２６ａ−２６ｅ（図４及び図５）は、対応する出力結合リレー３２ａ−３２ｅ（図７−９）の関連した磁極片に接続された、一対の出力線（電力線とリターン線）を有する。例えば、スイッチ２６ａの電力スイッチ９６、９８は、ピンＪ１−１及びＪ１−３により、リレー３２ａにおける磁極片９９、１０１の通常閉じた電気接触子に接続される。（リレー３２ａ−３２ｅは、付勢状態を示す。すなわちピンＪ１−１０（図２及び図９）を介して、マイクロプロセッサ２８及びドライバ５７（図２）のチャンネル８の制御下で、電力が、対応するリレーコイル１０３間に印加される。）
リレー３２ａの磁極片９９、１０１の共通の電気接触子は、ツイストペア導線３４ａ、３４ｂにより、チップ検出器３０ａ（図１及び図７）に接続される。同様に、電力スイッチ２６ｂ（図５）におけるＭＯＳＦＥＴ電力スイッチからの出力は、ピンＪ１−５及びＪ１−７により、２極リレー３２ｂ（図８）における通常閉じた電気接触子に接続され、リレー３２ｂから、共通の電気接触子は、チップ検出器３０ｂに接続される。
電力スイッチ２６ｃ（図５）からの電力出力線は、ピンＪ１−９及びＪ１−１１により、リレー３２ｃ、及びチップ検出器３０ｃ（図８）に接続され、電力スイッチ２６ｄ（図４）からの電力線は、ピンＪ１−１３及びＪ１−１５により、リレー３２ｄ、及びチップ検出器３０ｄ（図９）に接続され、電力スイッチ２６ｅ（図４）からの電力線は、ピンＪ１−１７及びＪ１−１８により、リレー３２ｅ、及びチップ検出器３０ｅ（図９）に接続される。
従って、リレー３２ａ−３２ｅが、図７−９に示すように構成されると、電力スイッチ２６ａ−２６ｅは、コンデンサバンク１８の電力線と、リターン線の両方を、対応するチップ検出器に接続するために、マイクロプロセッサ２８（図２）、及びバッファ８８により、交互に活性化可能となる。
【００２５】
差動増幅器４６（図１、及び図７−９）は、リレー３２ａ−３２ｅの通常閉じた電気接触子に、それぞれ接続された差動入力を有する、５個の差動増幅器４６ａ−４６ｅを含む。すなわち、各増幅器４６ａ−４６ｅの差動入力は、対応する電力スイッチ２６ａ−２６ｅの放電電圧線及びリターン出力線に、従って、対応するチップ検出器３０ａ−３０ｅに接続される。
各差動増幅器４６ａ−４６ｅは、その差動入力に接続された、関連した電子スイッチ１０４ａ−１０４ｅを有する。６番目の電子スイッチ１０４ｆ（図９）が、基準ツェナーダイオード１０５の適用を制御するために、増幅器４６ａ−４６ｅの反転入力に接続される。スイッチ１０４ａ−１０４ｆの全ては、差動増幅器を構成してチップの検出を示し、関連したチップ検出器における短絡回路状態、又は相互接続ケーブル及びチップ検出器抵抗４４を介する電流の流れを示す。
従って、ケーブル及び検出器の導通状態を示す電圧状態のどちらかを監視するために、マイクロプロセッサ２８から、コネクタピンＪ１−１９を介して、共通制御入力を受信する。従って、マイクロプロセッサ２８は、チップ検出動作モード及び導通状態の欠陥検出動作モードに対して、差動増幅器４６ａ−４６ｅの入力インピーダンス及び基準電圧特性を選択的に制御する。
スイッチ６６（図１及び図２）を押し下げることにより、導通状態の欠陥検出動作モードに入ることが可能である。差動増幅器４６ａ−４６ｅの出力は、Ｊ２のピン１１、１６、８、及び１５により、Ａ／Ｄマルチプレクサ４８（図２）のチャンネル０−４に接続される。このように、マイクロプロセッサ２８は、各チップ検出器でのチップ検出、すなわち導通状態を示す、マルチプレクサ４８からの入力を選択的に受信する。
【００２６】
リターン線に関連した、各リレー磁極片１０１の通常開放の電気接触子は、電気的接地に接続されるが、コンデンサ放電出力線に関連した、各磁極片９９の通常開放の電気接触子は、ダイオードを介して、ランプ６２又はランプ６４（図１及び図７）のどちらかに接続されるということが、図７−９において注目される。
すなわち、リレー３２ｅの放電側の通常開放の電気接触子は、ダイオード１０６を介して、ランプ６４に接続され、リレー３２ａ−３２ｄの放電側の通常開放の電気接触子は、ダイオードバンク１０８（図８）を介してランプ６２に接続される。検出システムにおいて、電力が供給されない場合、リレー３２ａ−３２ｅが開放されて、検出器３０ａ−３０ｅが、関連したダイオード１０６、１０８を介して、ランプ６２、又はランプ６４のどちらかに自動的に接続される。
従って、例えば、検出器３６ａにおけるチップの検出が、ダイオード１０８の１つを介して機能して、パイロット又は保守パネルのランプ６２が点灯され、それにより従来技術のように、チップ検出が警告される。このように、リレー３２ａ−３２ｅは、検出回路において電力が供給されない場合に、チップ検出の危険防止動作（フェイルセーフ）をもたらす。
【００２７】
従って、上記のチップ検出装置及び方法は、以前に記載した目的及び目標の全てを完全に満足することが認識されるであろう。例えば、マイクロプロセッサ制御の可変電圧直流−直流変換器を設けることにより、他とは独立に、各検出器チャンネルに対して、放電電圧をプログラムする能力だけでなく、検出器チャンネル及び／又は検出されることが予測される粒子の特定の特性に対して、各放電電圧を適合させる能力が与えられる。
例えば、２ミル径の鉄の試験ワイヤチップの焼き払いには、通常、検出器の電気接触子において、２８ボルトの印加が必要とされる。しかし、相互接続ケーブルにおける損失、又は他の動作パラメータに起因して、コンデンサバンク１８において、そのチャンネルが、３２ボルトを蓄積するようにプログラムされることが、特定のシステムにおいて必要となる可能性もある。マイクロプロセッサ制御の変換器１６は、また、コンデンサが、入力電圧とは本質的に無関係なように漸増的に充電されるので、低い入力電圧での動作を可能にする。上記のように、電力モジュール出力は、シャーシ接地とは完全に区別され、それから絶縁される。従って、このシステムは、接地または未接地のどちらかのチップ検出器と関連して、使用可能である。
【００２８】
５個のチップ検出器を有する実施例に関連して、本発明のシステム及び方法を開示した。もちろん、チップ検出器チャンネルを加えることにより、より多くの数のチップ検出器も使用可能であり、またチップ検出チャンネルを削除、又はチャンネルを未使用のままにすることにより、より少ない数のチップ検出器も使用可能である、ということが認識されるであろう。更に、チップ検出器を並列に接続することも可能である。例えば、６番目のチップ検出器を、リレー３２ｅ間に、チップ検出器３０ｅ（図９）と並列に直結可能である。どちらかの検出器におけるチップの検出の場合、かかる事象は、制御回路において感知されることになるが、制御回路は、どちらのチップ検出器が関わっているかを決定できない。制御回路は、正しい検出器が、検出器の電気接触子においてチップ短絡回路を有するので、その検出器に自動的に送られる、焼き払い動作を開始することになる。差動増幅器４６ｅの入力インピーダンスは、２つのチップ検出器抵抗４４を介する電流に適応して、１つのかかる抵抗が、切断状態になった場合を識別するように、変更すべきであろう。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、小型化され、従って、利用可能なスペースが不足している、航空機用途に容易に使用可能であり、以前に提案された同様のシステムと比較して、低減された消費電力で動作する。
【００３０】
また、１つ又は複数のチップ検出器と関連して使用可能であり、異なる検出器に異なる焼き払いエネルギーを印加するために、立上げ又は通常操作時に、現場で容易にプログラム可能である。
【００３１】
更に、システム構成要素において、低減された電気的応力、及び粒子焼き払い動作時に、低減された電磁波障害を示し、粒子検出器が、システム電子装置での電力損失の場合に、パイロット又は保守パネルにおいて、粒子指示器に直接接続される危険防止動作モードを備え、接地されたまたは未接地のどちらかの粒子検出器と関連して使用可能である、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による、チップ検出及び焼き払いシステムの機能ブロック図である。
【図２】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図３】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図４】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図５】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図６】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図７】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図８】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【図９】図１に機能的に例示するシステムの現在好適な実施例の電気的な概略図である。
【符号の説明】
16 可変電圧直流−直流変換器
20,22 電荷蓄積コンデンサ
24 インダクタ
26 電力スイッチ
28 制御マイクロプロセッサ
30 チップ検出器
38,40 電気接触子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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