JPH0334264B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多重系の時分割多重信号伝送システ
ムあるいは計測・制御システムにおける多重系回
路に関し、特に各系対応のデイジタル信号出力回
路からの光出力信号を系共通デイジタル信号出力
回路において合成したうえ任意の多数決論理で電
気信号に変換するようになした光結合式多重系回
路に関するものである。

第１図は本発明が適用可とされた３重系時分割
多重信号伝送システムの全体構成を最も単純な１
対１の伝送システムとして示したものであるが、
これによると３重系共通のデイジタル信号出力回
路においては最終段リレーなどに電源を要した
り、負荷側などの間において電気的な絶縁が図れ
ないという欠点がある。

即ち、第１図に示すシステムにおいては一般に
監視制御装置８より出力される制御信号は３重系
共通のデイジタル信号入力回路６で３つに分けら
れた後、系対応のデイジタル信号入力回路４（４
ａ〜４ｃ）を介し主局装置１（１ａ〜１ｃ）に取
り込まれるものとなつている。主局装置１に取り
込まれた制御信号はこの装置による制御下に端局
装置２（２ａ〜２ｃ）に伝送された後、更にデイ
ジタル信号出力回路３（３ａ〜３ｃ）を介し３重
系共通のデイジタル信号出力回路５に取り込まれ
るようになつている。デイジタル信号出力回路５
では各系対応の制御信号は２アウト・オブ３（2/
３）の論理によつて処理され、その処理結果によ
つて制御対象７が制御される。換言すれば、３つ
の系対応の制御信号のうち何れか２つのものが一
致した場合には一致に係る制御信号で以て制御対
象７が制御されるようになつているわけである。

一方、これと同様にして制御対象７より出力さ
れる監視信号はデイジタル信号入力回路６、デイ
ジタル信号入力回路４、端局装置２、主局装置
１、デイジタル信号出力回路３、デイジタル信号
出力回路５を介し監視制御装置８に取り込まれ、
ランプなどにより制御対象７の状態が表示される
ようになつている。

このように監視制御装置と制御対象との間で各
種の信号が送受されているわけであるが、このよ
うなシステムにおける問題としては各系共通のデ
イジタル信号出力回路には既述した如くの欠点が
あることである。第２図、第３図は従来技術に係
る各系共通のデイジタル信号出力回路の構成をそ
れぞれ示したものである。これによると前者のも
のにおいては、系対応のデイジタル信号出力回路
３ａ〜３ｃからの信号は互いに他の２つの信号と
アンドゲート９〜１１で論理積され、アンドゲー
ト９〜１１の出力はオアゲート１２、リレードラ
イバ１３を介しリレーコイル１４を励磁制御する
ようになつている。何れか２つの信号が一致する
場合は一致に係る信号でリレーコイル１４が励磁
制御され、出力はリレー接点１５出力として得ら
れるものである。また、後者のものにおいては系
対応の信号によつて各々リレーコイル１６〜１８
が励磁制御され、リレーコイル１４はリレーコイ
ル１６〜１８のうち少なくとも２つが励磁された
場合に限り励磁されるようになつている。少なく
とも何れか２つが励磁された場合にはリレー接点
１９〜２１による３経路のうち何れか１つの経路
が少なくとも閉じられるものである。

このように従来の各系共通のデイジタル信号出
力回路においてはロジツクICや最終段リレーに
電源を必要とし、また、各系対応のデイジタル信
号出力回路や負荷側との間においては電気的に絶
縁が図れないものとなつている。一般に多重系の
共通部分は信頼性大として構成されることが望ま
しいが、従来のものにあつてはそのように構成さ
れていないのが実状である。

よつて本発明の目的は、各系共通のデイジタル
信号出力回路に電源を要せず、しかも負荷側など
との間においては電気的絶縁が図れる信頼性大の
光結合式多重系回路を供するにある。また、本発
明の他の目的は、各系共通のデイジタル信号出力
回路が上記目的を達成されるべく構成された場合
において、何れかの系が異状となつた場合にはそ
の系を特定して検出し得る光結合式多重系回路を
供するにある。更に本発明の他の目的は、上記２
つの目的が達成されるべく構成された場合におい
て、予定数以上の系が異常となつた場合であつて
も各系共通のデイジタル信号出力回路より目的と
するデイジタル信号が得られる光結合式多重系回
路を供するにある。

この目的のため、本発明は、各系対応のデイジ
タル信号出力回路の光信号出力を光伝達手段にて
系共通のデイジタル信号出力回路に集めて合成
し、光共振手段にて多数決論理をとる構成とす
る。また、更に、各系対応のデイジタル信号出力
回路からの各光信号を分岐し、分岐した信号にて
各系に異常が生じているか否かを判定する。更に
また、この判定でいずれかの系に異常が生じてい
る場合には、該系の光信号出力を模擬する光信号
を発生させて前記合成光に合成することで、多数
決論理をとる合成光が異常により低下するのを防
止するようにする。

以下、本発明を最も一般的な３重系回路につい
て第４図から第１４図により説明する。

第４図は本発明による光結合式多重系回路の基
本的な構成を、第１図における制御対象７側のも
のに例を採つて示したものである。

これによると各系対応のデイジタル信号出力回
路３ａ〜３ｃの出力はその最終段の発光ダイオー
ド２２〜２４が発光駆動されることによつて光信
号の形で得られるようになつている。これら光信
号は光フアイバ２５〜２７を介し各系共通のデイ
ジタル信号出力回路５に伝達されたうえ合成さ
れ、合成された光信号は光量調整用の光アツテネ
ータ２８を介しフオトトランジスタ２９より光電
変換されるようになつているものである。この場
合アツテネーナ２８では例えば３つの発光ダイオ
ード２２〜２４のうち何れか２つが少なくとも発
光されている場合にソリツドステートリレー３０
がオン状態となるべくその光量が調整されるよう
になつている。したがつて、発光ダイオード２２
〜２４のうち何れか２つが少なくとも発光してい
れば、ソリツドステートリレー３０がオンされこ
れにより制御対象７はソリツドステートリレー３
０を介して制御され得るものである。

ここでのソリツドステートリレー３０は便宜上
デイジタル信号出力回路５に含まれているが、こ
れは本発明に直接関するものではなく、また、公
知のものであるが、制御対象７側からの電源によ
つて動作するものとなつている。第５図から第７
図はソリツドステートリレーの例をそれぞれ示し
たものであるが、これらを簡単に説明すれば以下
のようである。

即ち、第５図は制御対象７における電源が交流
であつて、しかも負荷が小さく開閉電流が1A程
度である場合に用いられるソリツドステートリレ
ーの構成を示したものである。これによると制御
入力が存しない場合発光ダイオード３２は発光さ
れなく、したがつてフオトトランジスタ３３、ト
ランジスタ３４はそれぞれオフ状態、オン状態に
ありサイリスタ３５は点弧され得ないものとなつ
ている。しかし、制御入力が存する場合は発光ダ
イオード３２の発光によりフオトトランジスタ３
３、トランジスタ３４はそれぞれオン状態、オフ
状態におかれ、サイリスタ３５のゲートには点弧
電流が流れるようになる。これによりサイリスタ
３５はオン状態におれ、しかして、全波整流回路
３６、サイリスタ３５には電流が流れることか
ら、制御対象７側における負荷には交流電流が流
れるようになるものである。この場合フオトトラ
ンジスタ３３は第４図におけるフオトトランジス
タ２９に相当するものとなつている。

第５図に示すソリツドステートリレーは以上の
ようであるが、次に第６図ａ，ｂにより大電力交
流用のものについて説明する。第６図ａはその構
成を示したものであり、ゼロボルト付近で出力接
点側がオンとなるべくゼロクロス回路３７が含ま
れており、また、出力には三端子双方向性サイリ
スタ３８が用いられ大電力負荷を制御し得るもの
となつている。第６図ｂはその構成における要部
の電圧波形あるいは電流波形を示したものであ
る。なお、第５図、第６図ｂにおける発光ダイオ
ード３１は制御入力監視表示用のものである。

以上は交流用のものであるが、第７図は直流用
のものを示したものである。制御入力が存する場
合発光ダイオード３２の発光によりフオトトラン
ジスタ３３はオン状態におかれ、フオトトランジ
スタ３３がオン状態にある間パワートランジスタ
４０は駆動回路３９によりオン状態におかれるよ
うになつているものである。この場合駆動回路３
９の電源は図示されていないが、負荷側の直流電
源より得るようにされる。

さて、再び第４図に戻り光アツテネータ２８、
フオトトランジスタ２９およびソリツドステート
リレー（SSR）３０の関係について説明する。第
８図はフオトトランジスタ２９についての照度−
光電流特性を示したものである。図中L₁〜L₃は
発光ダイオード２２〜２４のうち何れか１個が発
光した場合、２個が発光した場合、３個がともに
発光した場合での照度を示しているが、それぞれ
の場合での照度は光アツテネータ２８により同率
で調整し得るものとなつている。ここで例えばソ
リツドステートリレー３０がオン、オフ動作する
しきい値が図示の如くであるとすれば、如何なる
多数決論理で以てソリツドステートリレー３０が
オン、オフ動作するかは光アツテネータ２８の調
整如何によることとなる。第８図図示の調整状態
では発光ダイオード２２〜２４のうち何れか２個
が少なくとも発光した場合にソリツドステートリ
レー３０はオン状態となるから、2/3の論理で動
作することになる。光の減衰が大となるべく調整
する場合は発光ダイオード２２〜２４がともに発
光した場合のみソリツドステートリレー３０がオ
ン状態となるものであり、これとは逆に減衰が小
となるべく調整する場合には少なくとも何れか１
個の発光によつてもソリツドステートリレー３０
はオン状態となるものである。

このように本発明による場合は、各系共通のデ
イジタル信号出力回路には電源が要されず、ソリ
ツドステートリレーに要される電源は負荷側より
供給可となつており、しかも系対応のデイジタル
信号出力回路や負荷側との間は光伝達手段により
電気的に絶縁され得るから、信頼性大にして多重
系回路が構成されるところとなるものである。以
上は本発明による多重回路の基本的部分である
が、更に信頼性が大とされた多重系回路が得られ
るようになつている。

第９図は更に信頼性が大とされた本発明による
多重系回路の構成を示したものである。これによ
ると光フアイバ２５〜２７各々の途中には光分岐
器４１〜４３が設けられており、各系対応のデイ
ジタル信号出力回路３ａ〜３ｃからの光信号は一
部光フアイバ４４〜４６を介し自己診断・不一致
検出回路４７に入力されるようになつている。光
フアイバ４４〜４６からの光信号は自己診断・不
一致検出回路４７でフオトトランジスタ４８〜５
０により電気信号に変換されたうえ自己診断・不
一致検出論理回路５１に取り込まれ、これにより
各系の状態が自己診断されるようになつているも
のである。ここでは自己診断・不一致検出論理回
路５１の構成については具体的に説明しないが、
この診断により何れかの系が異常であるか否か、
異常である場合にはその系が特定して検出される
ようになつているものである。系異常検出出力は
デイジタル信号出力回路３ａ〜３ｃの系がそれぞ
れＡ系、Ｂ系、Ｃ系に対応するものとしてＡ系不
一致、Ｂ系不一致、Ｃ系不一致として自己診断・
不一致検出論理回路５１より出力されるが、系異
常検出出力は端局装置２ａ〜２ｃに取り込まれて
ある系の出力しや断に供されたり、更に主局装置
１ａ〜１ｃにも取り込まれ系の異常表示に供され
るようになつている。このように各系の信号と電
気的に完全に絶縁された状態で異常である系を特
定して検出し得るものであり、これによりある系
が異常となつた場合は速やかに復旧措置が採れる
ようになるものである。

ところで例えば2/3論理を採用してなる３重系
システムにおいて２つの系が異常となれば、シス
テムはダウンしてしまい問題である。ある１つの
系が正常である場合にはその系の信号を積極的に
活かすようにすればシステムダウンは避けられ、
その分システムとしての信頼性は大となることが
考えられる。第１０図はそのような場合を考慮し
た多重系回路を示したものである。図示の如くあ
る１つの系が異常となつた場合には発光ダイオー
ド５２より模擬的に正常な光信号を発生させ、こ
の光信号を光フアイバ５３、光合波器５４を介し
デイジタル信号出力回路３ａ〜３ｃからの光信号
に加えるようにするものである。このようにある
１つの系が異常となれば光信号が補われることか
ら、更にこの後ある１つの系が異常となつても、
出力信号自体の信頼性が低下することは否めない
がシステムはダウンせず稼働面での信頼性は大と
なるものである。

さて、最後に本発明の好ましい実施態様につい
て説明する。第１１図は光双安定素子を用いた各
系共通のデイジタル信号出力回路の構成を示した
ものである。図示の如く光アツテネータ２８とフ
オトトランジスタ２９との間に光双安定素子５５
を介在させたものであり、光双安定素子５５自体
は従来より公知となつているものである。その構
成は第１２図に示すように平行に対向設置された
鏡５６，５７間に光量に応じ屈折率が変化する非
線刑分散材料５８を配することによつて光共振器
（フアブリ・ペロー共振器）となしたものである。
この光双安定素子５５では第１３図に示すように
入射光量の増加に伴れ共振器中で光の位相が変化
し、ある光量で反共振から共振状態に移行するこ
とによつて光は光双安定素子５５を透過するよう
になつている。即ち、その特性は第１４図に示す
如くヒステリシスをもつており、一種のスイツチ
ング機能を有するものとなつている。したがつ
て、光双安定素子５５を用いる場合は光アツテネ
ータ２８による光の調整は第４図の場合よりも容
易となる。例えば３重系において2/3論理を実現
する場合には、発光ダイオード２２〜２４のうち
何れか少なくとも２つ発光した場合に光が透過し
得るように光アツテネータ２８で光の光量を調整
すればよく、そのときの透過光量でフオトトラン
ジスタ２９を介しソリツドステートリレー３０が
オンされればよいものである。即ち、光アツテネ
ータ２８によつて光の光量を調整することによつ
て容易に任意の多数決論理が得られるわけであ
る。また、光双安定素子５５を用いる場合には、
中間的大きさの光量が得られることはないので、
フオトトランジスタ２９、したがつてソリツドス
テートリレー３０が誤動作する虞れがなくなる。

以上本発明による多重系回路を制御最対象側の
ものについて説明したが、監視制御装置側のもの
についても同様に考え得ることは勿論である。ま
た、３重系回路について具体的に説明されている
が、３重系に限定されないこともまた勿論であ
る。

以上説明したように、本発明によれば、光信号
の多数決を光共振手段にてとる構成としたので、
系共通のデイジタル信号出力回路と負荷側との電
気的絶縁をとることができ、しかも系共通のデイ
ジタル信号出力回路側には電源が不要となるの
で、高信頼性の多重系回路が得られるという効果
がある。更に、光信号で取り込んだ信号にてつま
り電気的に絶縁された状態にて系の異常診断を行
うので、より一層の信頼性を得ることが可能とな
る。更にまた、異常となつた系の光信号を補償し
た合成光にて多数決論理をとる構成としたので、
予定数以上の系が異常となつてもシステムダウン
とはならず、システムの信頼性は更に一層向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による多重系回路が適用可と
された３重系時分割多重信号伝送システムの全体
構成を最も簡単化して示す図、第２図、第３図は
従来技術に係る各系共通のデイジタル信号出力回
路の構成をそれぞれ示す図、第４図は、本発明に
よる多重系回路の基本的構成を示す図、第５図お
よび第６図ａ，ｂは、交流用ソリツドステートリ
レーの説明図、第７図は、直流用ソリツドステー
トリレーの説明図、第８図は、第４図における光
アツテネータ、フオトトランジスタおよびソリツ
ドステートリレーの関係についての説明図、第９
図は、本発明による他の多重系回路の構成を示す
図、第１０図は、本発明による更に他の多重系回
路の構成を示す図、第１１図は、実施態様に係る
各系共通のデイジタル信号出力回路の構成を示す
図、第１２図、第１３図および第１４図は、第１
１図において用いられている光安定素子について
の説明図である。 ３（３ａ〜３ｃ）……各系対応のデイジタル信
号出力回路、５……各系共通のデイジタル信号出
力回路、２２〜２４，５２……発光ダイオード、
２５〜２７，４４〜４６，５３……光フアイバ、
２８……光アツテネータ、２９，４８〜５０……
フオトトランジスタ、４１〜４３……光分岐器、
４７……自己診断・不一致検出回路、５４……光
合波器、５５……光双安定素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 系対応のデイジタル信号出力回路の各光信号
   出力を系共通のデイジタル信号出力回路にて任意
   の多数決論理をとり出力する多重系回路におい
   て、入射光量がある量に達したとき反共振から共
   振状態に移行して入射光を透過する光共振手段で
   成り前記の各系対応のデイジタル信号出力回路か
   ら送られてくる各光信号を合成した合成光を入射
   光とし各光信号の多数決論理をとる手段を前記系
   共通のデイジタル信号出力回路が備えることを特
   徴とする光結合式多重系回路。 ２ 特許請求の範囲第１項の系共通のデイジタル
   信号出力回路は、前記光共振手段の前段に光量調
   整手段を備えることを特徴とする光結合式多重系
   回路。 ３ 系対応のデイジタル信号出力回路の各光信号
   出力を系共通のデイジタル信号出力回路にて任意
   の多数決論理をとり出力する多重系回路におい
   て、入射光量がある量に達したとき反共振から共
   振状態に移行して入射光を透過する光共振手段で
   成り前記の各系対応のデイジタル信号出力回路か
   ら送られてくる各光信号を合成した合成光を入射
   光とし各光信号の多数決論理をとる手段を前記系
   共通のデイジタル信号出力回路が備えると共に、
   前記系対応の各光信号を分岐して取り込み分岐し
   た各光信号にて各系の診断を行う診断回路を設け
   たことを特徴とする光結合式多重系回路。 ４ 系対応のデイジタル信号出力回路の各光信号
   出力を系共通のデイジタル信号出力回路にて任意
   の多数決論理をとり出力する多重系回路におい
   て、前記系対応の各光信号を分岐して取り込み分
   岐した各光信号にて各系の診断を行う診断回路が
   設けられ、更に、前記系共通のデイジタル信号出
   力回路が、入射光量がある量に達したとき反共振
   から共振状態に移行して入射光を透過する光共振
   手段であつて前記の各系対応のデイジタル信号出
   力回路から送られてくる各光信号を合成した合成
   光を入射光とし各光信号の多数決論理をとる手段
   と、前記診断回路にて異常と判定された系がある
   場合に該診断回路にて発生される該系の正常な光
   信号出力を模擬した光信号を前記合成光に合成さ
   せる手段とを備えることを特徴とする光結合式多
   重系回路。