JPH04101143U - ウオツチドツグタイマ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】オペアンプと、オペアンプの入力端にバイアス
を加え且つ積分回路の一部をも兼ねるバイアス抵抗回
路，オペアンプの出力端と入力の一部との間に接続され
た積分回路をなす抵抗，ダイオード及びコンデンサと、
オペアンプの出力をクランプするダイオードとを含む。
コンデンサの両端に無電圧接点信号のウォッチドッグ信
号を入力し、オペアンプの出力端からは、ウォッチドッ
グ信号が途絶えたときウォッチドッグアラーム信号が出
力される。 【効果】長時間タイマとして安定に動作し、且つ低周波
で動作するアナログタイマであるためＥＭＩノイズの発
生が少ない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はコンピュータ等に応用した監視制御系システムにおけるフェイルセー フ用ウォッチドッグタイマに関し、特にＥＭＩノイズ防止に効果のあるアナログ タイマを用いたウォッチドッグタイマアラーム検出機能付きのウォッチドッグタ イマ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のウォッウドッグタイマ回路には、高周波信号を発生する水晶発 振器と分周回路とプリセットカウンタとを組み合せたディジタルタイマで構成す るのが一般的であった。また、プリセットカウンタ値をプログラマブル化する事 も比較的容易に行なわれていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来のディジタルタイマを用いたウォッチドッグタイマ回路は、高周 波信号を発生する水晶発振器を使用するため、時間計測という面では高性能であ る。しかしながら、ウォッチドックタイマは、一般的に数秒から数１００秒とい う比較的長い監視時間を設定して使われるので、絶対時刻に対する精度よりもむ しろ長時間タイマとして安定して動作する事が重要である。また、ディジタルタ イマは高周波発振回路を用いてディジタル信号処理するため、ＥＭＩノイズの信 号源となりやすいという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案のウォッチドッグタイマ回路は、正・負の信号の入力端と信号の出力端 を有するオペアンプと、前記正・負の入力端にバイアスを加え且つ積分回路の一 部をも兼ねるバイアス抵抗回路と、一端が前記オペアンプの出力端に接続された 抵抗と、アノードが前記抵抗の他端に接続された第１のダイオードと、前記第１ のダイオードのカソードと前記オペアンプの負入力端との間に接続されたコンデ ンサと、アノードが前記抵抗の他端に接続されカソードが接地されている第２の ダイオードとを含み、前記コンデンサの両端に無電圧接点信号のウォッチドッグ 信号を入力し、前記オペアンプの出力端にウォッチドッグアラーム信号を出力す る。

【０００５】 また、前記積分回路は前記オペアンプと前記バイアス抵抗回路と前記抵抗と前 記第１のダイオードと前記コンデンサとを含み、その積分回路の時定数は前記ウ ォッチドッグ信号が１回でも途絶えたとき前記ウォッチドッグアラーム信号が出 力されるように定められていることがある。

【０００６】

【実施例】

次に、本考案について図面を参照して説明する。

【０００７】 図１は、本考案の一実施例の回路図である。アナログタイマ回路１は、スイッ チ２からウォッチドッグタイマ信号である無電圧接点モーメンタリ信号ＩＮ１端 子に入力し、ＯＵＴ１端子からウォッチドッグアラーム信号をリレー駆動回路３ のＩＮ２端子に出力する。リレー駆動回路３は、ウォッチドッグアラーム信号が 入力されたとき、ＯＵＴ２端子に接続されたリレー４を駆動する。

【０００８】 アナログタイマ回路１は、オペアンプＡ１と、一端が負電源Ｅ１に接続された 抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の他端と接地間に接続された抵抗Ｒ２と、一端が負電源Ｅ １に他端がオペアンプＡ１の負入力端に接続された抵抗Ｒ３と、一端が抵抗Ｒ１ の他端に他端がオペアンプＡ１の正入力端に接続された抵抗Ｒ４と、一端がオペ アンプＡ１の出力端に接続された抵抗Ｒ５と、アノードが抵抗Ｒ５の他端に接続 されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードとオペアンプＡ１の負入力 端との間に接続されたコンデンサＣ１と、アノードが抵抗Ｒ５の他端に接続され カソードが接地されているダイオードＤ２と、アノードがオペアンプＡ１の出力 端にカソードがＯＵＴ１端子に接続されているダイオードＤ３とを有している。 また、コンデンサＣ１の両端がＩＮ１端子とされている。

【０００９】 リレー駆動回路３は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴｒ１と、一 端がＩＮ２端子に他端ＮＰＮトランジスタＴｒ１のベースに接続された抵抗Ｒ６ と、一端が正電源Ｅ２に接続された抵抗Ｒ７と、カゾードが抵抗Ｒ７の他端にア ノードがＮＰＮトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されたダイオードＤ４とを 有している。ダイオードＤ４の両端は、リレー４を駆動するＯＵＴ２端子とされ ている。

【００１０】 次に図２に示す本実施例の動作信号の波形と信号のタイミングチャート図を参 照し、動作を説明する。

【００１１】 まず、スイッチ２からの無電圧接点モーメンタリ信号（ウォッチドッグ信号） が、信号期間である時間Ｔｓの間、コンデンサＣ１の両端をショートする。する と、コンデンサＣ１は放電し、オペアンプＡ１の出力端は抵抗Ｒ５，ダイオード Ｄ１，コンデンサＣ１を通してオペアンプＡ１の負入力端に結ばれるため、オペ アンプＡ１はボルテージ・フォロワ形となり、その出力電圧Ｖ_A は正入力端電圧 （−Ｖ_L ）、即ち−Ｖ_L ＝Ｖ１・ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）まで下がる。（但し、− Ｖ１は負電源Ｅ１の電圧、ｒ１，ｒ２はそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値である 。以下同様とする。）スイッチ２がＴｓ時間後オフとなり、コンデンサＣ１の両 端がオープンになると、抵抗Ｒ３を流れる電流ＩによりコンデンサＣ１が充電さ れ、オペアンプＡ１，抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１は積分器として動作を開始す る。ここで抵抗Ｒ３の両端の電位差Ｖ３は、Ｖ３＝−Ｖ１・ｒ１／（ｒ１＋ｒ２ ）となり、このときのコンデンサＣ１の積分電流Ｉは、Ｉ＝Ｖ３／ｒ３となる。 この積分電流ＩでコンデンサＣ１は直線的に充電され、オペアンプＡ１の出力電 圧Ｖ_A はそれに伴って上昇する。ダイオードＤ１，Ｄ２およびＤ３に順方向電圧 Ｖｄが同じものを選ぶと、オペアンプＡ１の出力電圧Ｖ_A がその値Ｖｄになると 、それまで出力電圧Ｖ_A が順方向電圧Ｖｄより低かったためオフであったダイオ ードＤ２がオンとなり、出力電圧Ｖ_A の値を順方向電圧Ｖｄに抑え込んでしまう 。さらに積分電流ＩがコンデンサＣ１に流れ込むと、オペアンプＡ１の正入力端 電圧を押し下げ、オペアンプＡ１のヴァーチャルショートが破れてオペアンプＡ １の出力電圧Ｖ_A は、正の飽和電圧（＋Ｖ_L ）まで上昇する。

【００１２】 尚、ダイオードＤ３はオペアンプＡ１が積分器として動作中（Ｖ_A 〈Ｖｄ）は 、アナログタイマ回路１をリレー駆動回路３から切り離しておき、出力電圧Ｖ_A がその順方向電圧Ｖｄ以上となったとき、はじめて負荷であるリレー駆動回路４ へ出力を供給するためのものである。

【００１３】 このアナログタイマ回路１は、回路定数を抵抗Ｒ１〜Ｒ５の抵抗値ｒ１〜ｒ５ をそれぞれ、ｒ１＝８２ＫΩ，ｒ２＝３３０ＫΩ，ｒ３＝ｒ４＝２０ＫΩ，ｒ５ ＝２２ＫΩ、負電源Ｅ１の電圧−Ｖ１を−１５Ｖとすると、積分器の積分時間レ ートＣ_T は約０．０１μＦ／ｓｅｃとなる。積分時間ＴｄはＣ１／ＣＴであり、 コンデンサＣ１の容量を１μＦとすると、積分時間Ｔｄは１００秒という比較的 長い時定数となる。そして、このアナログタイマ回路１は、コンデンサＣ１の充 電を指数関数的な充放電カーブではなく、オペアンプＡ１の正入力端電位差−Ｖ_L という広い電圧範囲を直線的に充電し積分する事を特徴とする。その結果、充 電カーブが設定値（時間）を横切るタイミングが一定しており、比較的安定な確 度のタイマ動作が可能となる。

【００１４】 このアナログタイマ回路１のＯＵＴ１端子とリレー駆動回路３のＩＮ２端子を 接続すると、オペアンプＡ１の出力電圧Ｖ_A がダイオードＤ３の順方向電圧Ｖｄ 以下の間、ＮＰＮトランジスタＴｒ１はオフ状態であり、積分時間Ｔｄの経過後 、出力電圧Ｖ_A が正の飽和電圧＋Ｖ_L （≧Ｖｄ）となったとき、ＮＰＮトランジ スタＴｒ１はオンとなる。そして、エミッタコレクタ間電圧Ｖ_CEは低下し、リレ ー４をオンに駆動する。

【００１５】 このように、アナログタイマ回路１は、スイッチ２がオンとなってから、ウォ ッイドッグ信号期間Ｔｓと積分器の積分時間Ｔｄの和（Ｔｓ〈〈Ｔｄ）の時間の インターバルタイマとして機能する。

【００１６】 図３は本実施例の信号タイミングを説明する図である。

【００１７】 ＩＮ１端子にパルス幅Ｔｓのモーメンタリ信号列Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が時 間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のインターバルで入力された場合、アナログタイマ回路１の 積分時間Ｔｄがインターバルの時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３より大きいとすると、モー メンタリ信号Ｐ１〜Ｐ４それぞれのタイミングでアナログタイマ回路１の積分動 作はリセットされる。このときは、オペアンプＡ１の出力電圧Ｖ_A はＯＶ以下で ある。

【００１８】 一方、モーメンタリ信号Ｐ４が入力されなかった場合は、モーメンタリ信号Ｐ ４の位置でリセットされた後、信号期間Ｔｓと積分時間Ｔｄが経過すると、オペ アンプＡ１の出力電圧Ｖ_A が正の飽和電圧＋Ｖ_L となりリレー駆動回路３のＮＰ ＮトランジスタＴｒ１をオンとする。するとＮＰＮトランジスタＴｒ１のコレク タエミッタ間電圧Ｖ_CEががＯＶ近くまで低下し、リレー４をオンする。

【００１９】 このようにウォッチドッグ監視タイマ値を積分時間ＴｄとしてコンデンサＣ１ の静電容量を決め、モーメンタリ信号のパルス列を制御系のウォッチドッグ信号 として扱うと、制御系の障害が発生し、ウォッチドッグ信号が途絶えた事を、リ レー駆動回路３を通してウォッチドッグタイマアラーム信号として外部回路へ通 知する事ができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案のウォッチドッグタイマ回路は、制御系のヘルスチ ェック信号（ウォッチドッグ信号）を無電圧接点信号（モーメンタリパルス）と して入力し、入力された信号の時点から予め定められた一定時間積分し、積分中 に次のウォッチドッグ信号が入力されれば積分動作をリセットし、再び一定時間 積分動作を繰り返す。そして、制御系に障害が発生し、ウォッチドッグ信号が途 絶えた時は、直前のウォッチドッグ信号入力後から先述の積分時間経過後、ウォ ッチドッグアラーム信号を外部回路へ出力する。

【００２１】 この様に、本考案のウォッチドッグタイマ回路は、また低周波で動作するアナ ログタイマであるためＥＭＩノイズ等を発生することが少なく外部への悪影響を 排することができる。また、アナログタイマとして長時間監視に適し、かつ安定 して動作するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路図である。

【図２】実施例の動作波形と信号のタイミングチャート
図である。

【図３】実施例の信号タイミングを説明する図である。

【符号の説明】

１ アナログタイマ回路 ２ スイッチ ３ リレー駆動回路 ４ リレー Ａ１ オペアンプ Ｃ１ コンデンサ Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード Ｅ１ 負電源 Ｅ２ 正電源 Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗 Ｔｒ１ ＮＰＮトランジスタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 正・負の信号の入力端と信号の出力端を
   有するオペアンプと、前記正・負の入力端にバイアスを
   加え且つ積分回路の一部をも兼ねるバイアス抵抗回路
   と、一端が前記オペアンプの出力端に接続された抵抗
   と、アノードが前記抵抗の他端に接続された第１のダイ
   オードと、前記第１のダイオードのカソードと前記オペ
   アンプの負入力端との間に接続されたコンデンサと、ア
   ノードが前記抵抗の他端に接続されカソードが接地され
   ている第２のダイオードとを含み、前記コンデンサの両
   端に無電圧接点信号のウォッチドッグ信号を入力し、前
   記オペアンプの出力端にウォッチドッグアラーム信号を
   出力することを特徴とするウォッチドッグタイマ回路。
2. 【請求項２】 前記積分回路は前記オペアンプと前記バ
   イアス抵抗回路と前記抵抗と前記第１のダイオードと前
   記コンデンサとを含み、その積分回路の時定数は前記ウ
   ォッチドッグ信号が１回でも途絶えたとき前記ウォッチ
   ドッグアラーム信号が出力されるように定められている
   ことを特徴とする請求項１記載のウォッチドッグタイマ
   回路。