JPH01272985A - 無電源型多数決回路の診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多重化制御装置の出力信号の多数決判定をと
って制御対象に操作信号を出力する無電源型の多数決回
路の診断手段に関する。

〔従来の技術〕

制御系の高信頼化を図るために制御装置を冗長化するこ
とは、従来より各分野で盛んに行なわれてきた。例えば
、三重化した制御装置と、各制御装置の出力信号のうち
最も確からしい信号を選択し、これを制御対象に出力す
る信号選択回路とからなるシステムが一般によく知られ
ている。信号選択回路には各制御装置からの信号が集ま
るため、信頼選択回路の信頼性を高めることも要求され
る。

例えば、特開昭５０−１１６３８号公報のアナログ信号
選択回路は、この要求に応えるために、一般に回路を動
作させるために必要な直流電源を用いなくても中間レベ
ルの信号を選択、出力できるようにして、この回路自身
の信頼性を高めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例は直流電源を用いないために、入力信号とは
無関係に適当な信号を出力する故障モートがなく信頼性
は高い。しかし、この回路には故障検出手段がないため
、この回路が故障し、かつ、入力信号が異常となると、
この異常信号が直接出力信号として出力されることがあ
る。

従来例の回路構成を第２図に示す。１−ランシスタＱ１
〜Ｑ３のうちＱ８のコレクタとエミッタ間が短絡したと
すると、入力電圧Ｅ＋　か直接出力信号ＥＯＩＩ　１　
として出力される。このとき、入力信号Ｅ１が、他の入
力信号Ｅ２．Ｅ３とは異なった異常な信号であれば、そ
の信号がＥｏｕＬとなる。このように、この回路の故障
を検出し、修理しなければ制御対象に異常信号を出力す
る可能性がある。

なお、抵抗Ｒ６１〜Ｒｃ　３．　Ｒｈ　１〜Ｒｂａは電
流制限用である。

本発明の目的は、無電源型の多数決回路の故障をオンラ
インで検出する装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

従来例では、トランジスタの電圧降下分だけ低い電圧が
出力されるため、この１−ランジスタのコレクタとエミ
ッタ間がｍｌするように故障すると、出力には、この電
圧降士分だけ高い電圧が出力されることになる。また、
１−ランジスタのコレクタとエミッタ間が開放モートに
なる故障は短絡モー１〜故障に比べて発生頻度が少ない
。また、抵抗の故障率とトランジスタの故障率とを比較
すると参考文献の電気協同研究筒３７巻筒５号表３−１
−１に記載されているように、１〜ランジスタの故障率
の方が高い。つまり、この回路の故障は、ｌ・ランシス
タのコレクタとエミッタが短絡する故障を考えればよい
。従って、無電源型の多数決回路の出力信号の変化量を
検出し、これが基準値共Ｊ−か否かを判定することによ
り故障を検出することができる。このようにして上記目
的を達成することができる。

〔作用〕

無電源型の多数決回路の出力信号の変化量を検出して、
これが基準値以上か否かを判定することによりこの回路
の故障をオンラインで検出することができる。この結果
、この回路の修復時間を短かくすることかできる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の基本構成を示す。無′市源型−：３
− 多数決回路１の出力信号Ｅ。Ｕ、の変化量を診断装置２
で検出し、かつ、この値があらかじめ定めた基準値共」
二か否かを判定して故障検出結果を出力端子３に出力す
る。ここで、Ｅ＋−Ｅ３は無電源型多数決回路の入力信
号である。診断装置２は、例えば、第３図のように構成
できる。

ここで、説明の都合で人力信号Ｅ１〜Ｅ３がディジタル
信号である場合を例にとる。この場合の無電源型多数決
回路は第４図のようになる。第２図と第４図の異なる点
は第４図のトランジスタＱ４〜Ｑ６がＮ　Ｐ　Ｎ　ｌ−
ランジスタであるのに対し、第２図の１−ランジスタＱ
Ｉ−Ｑ３はＰＮＰ　ｌ−ランジスタである。ディジタル
信号は、一般に、論理ｒｒ　ＯＩＩをＯＶとし、論理”
　１　”を＋５ｖとシティる。

第４Ｍにおいて、各トランジスタのコレクタとベースが
低値選択回路になっており、各トランジスタのエミッタ
を接続した部分が高値選択回路になっている。ここで、
入力信号Ｅ　ｌ＋　Ｅ　２１　Ｅ：＋すへてが＋５■で
あるとすると、各トランジスタＱ１〜Ｑｅのコレクタと
ベースにはそれぞれ＋５■が印加される。各トランジス
タのベースとコレクタが同電位であるので、ベース電位
よりトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＩ３Ｅだ
け低い電圧が出力される。一般に、ＶＢＥは０．７　Ｖ
程度であるので、この出力電圧は４．３　ｖとなる。各
１〜ランジスタとも、このように動作するため、出力電
圧Ｅ。ｕｔは、４．３　Ｖとなる。ここて、例えば、ト
ランジスタＱ６のコレクタとエミッタ間が短絡すると、
トランジスタＱ６のコレクタ電圧（＋５Ｖ）がそのまま
出力電圧Ｅ。ＩＩＬ　として出力される７つまり、＋５
Ｖが出力されることになる。従って、このときの出力電
圧の変化量は０．７　　Ｖとなる。

そこで、診断装置２は、その入力信号が＋４．３■から
＋５■に変化したか否かを検出すればよく、第３図の比
較回路の機能によって達成できる。」、（準電圧５を、
例えば、＋４．７　　Ｖに設定すれば、Ｅｏｕｔ　が＋
４．３　■から＋５ｖに変化すると、比較器４の出力が
論理ＩＩ　ＯＩＩから論理ｒｒ　Ｉ　１１になり、無電
圧型多数決回路が異常であることを検出できる。ここで
、抵抗Ｒ＋　、Ｒ２は他機器にヒステリシス特性をもた
せるために設けているだけである。

入力信号Ｅ１〜Ｅ３は第５図に示す冗長化制御装置１１
，１２，１．３の出力信号であり、各制御装置１１，１
２．１３は同期が保たれているので、各入力信号Ｅ１〜
Ｅ３の立上りはわずかの期間でふぞろいであるかもしれ
ないが、定常的には一致しているので、上述の手段によ
って正確に無電源型多数決回路の故障を検出することが
できる。

次に、入力信号Ｅ１〜Ｅ３がディジタル信号であっても
、論理ＩＩ　Ｉ　ＩＩがＯＶで、論理“０″が一５Ｖの
ように、その大きさが負の値である場合には、無電源型
多数決回路は第２図のようになる。

この場合にも、診断装置は第３図の構成でよいが、基準
電圧は負の値に設定する必要があるが、故障検出につい
ては同一である。

なお、第５図は、第」図に示す無電源型多数決回路が複
数個ある場合の診断構成例を示したものであり、各無電
源型多数決回路にそれぞれ診断装置を設けることによっ
て各々の無電源型多数決回路を診断できる。

次に入力信号がアナログ信号の場合について説明する。

無電源型多数決回路の前段にある冗長化された制御装置
は相互に同期が確保されているので、各制御装置の出力
信号、つまり、無電源型多数決回路の入力信号Ｅ１〜Ｅ
３の電圧レベルはほぼ一致しており、例えば、第６図の
ように入力信号Ｅ１〜Ｅａ（Ｅｔは破線、Ｒ２は一点鎖
線、Ｒ３は実線で示す）は交差しあったりする。そして
この結果、無電源型多数決回路の出力信号Ｅ。ｕｔは実
線の太線のようになる。

このような場合の診断装置は第７図のように構成して実
現できる。第７図において、１５はバッファ回路であり
、これは、後段の微分回路１６の影響がＥ。ｕｔに伝播
されなくするため、つまり、診断のために設けた回路に
よって、本来の制御機能が損われないようにするための
ものである。微分回路は、この実施例では最も基本的な
ＣＲ回路を示しているが、各種の方式が適用できる。比
較回路１７は微分回路の出力信号が基準電圧］８以上か
否かで無電源型多数決回路の異常を検出する。

前述のように、無電源型多数決回路内のトランジスタが
短絡モードに故障することを考える。例えば、第７図の
時刻ｔ１で上述の故障が発生すると、Ｅ　ｏｕｉは実線
のように、破線で示す本来のＥｏｕｖ　より■肛だけ高
い電圧が出力されることになる。これを微分回路に入力
すると、Ｅ　ｏｕ％　　なる信号が出力される。つまり
、時刻ｔ１の所でレベルの高い微分パルスが出力される
。従って、比較回路１７によってこの微分パルスのみを
検出するようにしている。具体的には、この微分パルス
が基準電圧１８よりも高いか否かを比較器４によって判
定する。こうして、入力信号がアナログでも無電源型多
数決回路の異常診断が可能となる。

なお、無電源型多数決回路は第２図及び第４図に示した
ものに限定されることはなく、例えば、第４図に対応し
て示す第９図の回路や、その他、特開昭５９−１４００
３号公報など各種の無電源型多数決回路が適用できる。

第９図では、ダイオードＤ１〜Ｄ３はトランジスタＱ４
〜Ｑ６を保護するために設けているが、これらのダイオ
ードの短絡故障についてもこの手段で検出することがで
きる。

本実施例によれば、無電源型多数決回路の出力信号のみ
をチエツクすることしこよりその回路の故障を検出する
ことができるため、診断装置の小型化が図れると共に、
診断装置自身の信頼性を高めることができる。特に、第
５図に示すように、制御対象が複数個あり、これに伴っ
て無電源型多数決回路の数も増加する場合には」１記効
果は太きい、。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各種の無電源型多数決回路の故障をオ
ンラインで検出することができるため、冗長化制御シス
テムの信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
例の回路図、第３図は診断装置の詳細図、第４図及び第
９図は第２図に示す無電源型多数決回路とは異なる他の
無電源型多数決回路図、第５図は冗長化制御システムの
一例を示す図、第７図は無電源型多数決回路に入力され
る信号がアナログ信号である場合の診断装置の回路図、
第６図及び第８図は第７図の診断装置の動作説明図であ
る。 １　無電源型多数決回路、２・診断装置、５゜１８　基
準電圧、Ｅｏｕｖ・・無電源型多数決回路の出力信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、三つの入力信号のうちの二つの信号の大小関係を比
   較し、レベルの高い方の信号を出力する複数の高値選択
   回路と、前記高値選択回路からの出力信号の大小関係を
   比較し、レベルの低い信号を出力する低値選択回路から
   成る無電源型多数決回路において、 前記低値選択回路の出力信号の変化量の検出手段と、前
   記検出手段の出力信号があらかじめ定めた基準値より高
   いか否かを判定して故障を検出する手段とを設けたこと
   を特徴とする無電源型多数決回路の診断装置。