JPH10318492A - 監視回路 - Google Patents

監視回路

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JPH10318492A
JPH10318492A JP10101338A JP10133898A JPH10318492A JP H10318492 A JPH10318492 A JP H10318492A JP 10101338 A JP10101338 A JP 10101338A JP 10133898 A JP10133898 A JP 10133898A JP H10318492 A JPH10318492 A JP H10318492A
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    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
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    • H01H47/004Monitoring or fail-safe circuits using plural redundant serial connected relay operated contacts in controlled circuit
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の少なくとも2つ、より具体的には、4
つの信号入力を絶え間なく監視するための監視回路を提
供する。 【解決手段】 本発明によると、上述のタイプの監視回
路が、複数の信号入力、および結果としての複数の信号
出力を、短期間に、完全に、しかも、光バリアの場合に
おける実行時間などの外部干渉を考慮する必要なしに監
視することを可能にするために、特徴として、前記信号
入力が2つのコンデンサを通じて少なくとも一つの継電
器に接続され;前記信号入力が前記コンデンサに交互に
電位を加え、前記コンデンサが前記継電器に向けて交互
に放電するように改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、監視回路に関す
る。より詳細には、本発明は、複数の入力信号、すなわ
ち、少なくとも2つ以上の入力信号で、より具体的には
4つの信号入力を絶え間なく監視するための監視回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】このタイプの監視回路は従来から知られ
ている。例えば、これらの監視回路は反射性光バリア
(reflective light barrier )や偏光フィルタを監視
するために用いられる。この目的のためには、少なくと
も2つのセンサが、巡回的に、例えば、300Hzの周
期にてテストされる。このテスト手続き中に、2つのビ
ーム経路の一つに障害物が検出され、あるいは、エレク
トロニクスの2つの冗長連鎖(two redundant chains o
f the electronics)の一つあるいはこれら2つのセン
サの一つの所に干渉物が検出された場合は、2つの安全
継電器(safety relay)が落ちて、この結果、これに接
続されている危険な機械がスイッチオフされる。
【0003】全システムは、外部テスト入力を介して監
視することが可能であり、この監視も継電器を含んでい
る。保護された部分が一旦停止されると、つまり、機械
がスイッチオフされると、これを再びスイッチオンする
ためには、手操作による解除しか方法がない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の監視回路の短所
は、用いられる継電器(relay)が機械的な要素を有す
るために低速で動作し、このために、監視周波数が制限
されることである。さらに、これらの継電器は磨耗にさ
らされる。つまり、焼き付き(burn out)等によって回
路を修理することが必要となる。
【0005】本発明の目的は、複数の信号入力、および
結果としての複数の信号出力を、光バリアの場合におけ
る実行時間のような外的な干渉を考慮する必要なしに、
短い時間間隔で完全に監視することが可能な汎用の監視
回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のこの目的を解決
するために、本発明の一つの実施形態によると、改善点
として、前記信号入力が2つのコンデンサを通じて少な
くとも一つの継電器に接続され;前記信号入力により前
記コンデンサに交互に電位が加えられ、前記コンデンサ
が前記継電器に向けて交互に放電する。
【0007】この実施形態においては、前記2つのコン
デンサのそれぞれから放電電流が、前記継電器に交互に
加えられる。この放電電流が現れない場合は、継電器が
落ちて(drop)、監視回路に接続された機械は停止され
る。このタイプの監視回路は、特に、安全措置のための
用途を有する。つまり、動作中にオペレータが接近する
のを防止することが要求されるような機械類に用いられ
る。例えば、このタイプの監視回路は、プレス、旋盤、
あるいは危険な機械との関連で、動作モードにて用いら
れる。
【0008】本発明のもう一つの実施形態においては、
特徴として、前記信号入力がオプトエレクトリック信号
出力(optoelectric signal output)に接続される。こ
の実施形態においては、送信機によって生成された光信
号は、信号入力に接続された受信機の内部で電気信号に
変換される。ここでいう受信機は、前記光信号の送信機
が同時に受信機としての機能も有する場合は、反射器
(reflector)として設計することも可能である。こう
することで、信号入力からピックアップされる信号を自
動的にチェックすることが可能となる。このチェックに
おいて変動が検出された場合は、結果として、接続され
た機械がスイッチオフされる。この監視回路は、こうし
て、信号入力と継電器の間の信号の整流を利用すること
で、自動監視を可能にする。
【0009】本発明のもう一つの実施形態においては、
特徴として、前記信号入力の電位出力が前記信号入力の
電位によって直接に制御される複数のトランジスタに接
続される。これらのトランジスタは、2つのコンデンサ
の充電を、これら2つのコンデンサが、交互に、充電あ
るいは放電するように制御し、これによって、前記継電
器が絶えず電流パルスを受信することを確保する。
【0010】最後に、本発明のもう一つの実施形態にお
いては、特徴として、前記少なくとも2つの信号入力が
並列に接続される。この実施形態においては、信号入力
が並列に接続されるために、前記センサを並列に制御す
ることが可能となり、このため、外部干渉、例えば、光
源の実行時間への依存性を無視できるという長所を持
つ。
【0011】本発明による監視回路によれば、複数の単
方向光バリアを組み合わせ、これらを、これらのテスト
接点を介して永続的に監視することが可能となる。これ
ら複数の光バリアは、好ましくは、それらの送信機およ
び受信機に対して、互いの干渉を回避するために、段違
いに設置される。信号入力の数に対応した数の光バリア
を接続し、これら複数の光バリアを、外部ワイヤストラ
ップを介して構成することが可能である。
【0012】本発明のその他の特徴および長所が、監視
回路の好ましい実施形態を示す付属の図面の以下の説明
から一層明らかとなるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図1および図2は、監視回路1を
示す。監視回路1は、4つ信号入力Z1、Z2、Z3、
Z4を持ち、各信号入力Z1、Z2、Z3、Z4は、抵
抗2に接続される。
【0014】さらに、図1および図2には、正の電力リ
ード(positive power lead)3および負の電力リード
(negative power lead)4が示されている。
【0015】信号入力Z1は、リード5を介して、トラ
ンジスタV185のエミッタに接続される。トランジス
タV185のベースは、一方は、リード6を介して、挿
入された抵抗7を経て、正の電力リード3に接続され、
他方は、トランジスタV189のコレクタに接続され
る。トランジスタV189のエミッタは、負の電力リー
ド4に接続され、トランジスタV189のベースは、挿
入された抵抗2を経て、信号入力Z2に接続される。
【0016】トランジスタV185のコレクタは、トラ
ンジスタV181のベースと隣接し、トランジスタV1
81のエミッタは、リード8を介して、負の電力リード
4に接続され、トランジスタV181のコレクタは、リ
ード9に接続される。リード9内には、抵抗10が設置
され、この抵抗10と並列にコンデンサC43が接続さ
れる。ここで、コンデンサC43は、分極電解コンデン
サとして設計され、負のプレートは、リード9に接続さ
れ、正のプレートは、リード11に接続される。さら
に、リード9は、トランジスタV179のエミッタに接
続され、トランジスタV179のコレクタは、正の電力
リード3に接続される。
【0017】トランジスタV179のベースは、リード
12を介して、トランジスタV183のコレクタに接続
される。トランジスタV183のベースは、トランジス
タV193のコレクタに接続される。トランジスタV1
93のエミッタは、リード5に接続され、トランジスタ
V193のベースは、リード13を介して、トランジス
タV191のコレクタに接続される。トランジスタV1
91のエミッタは、正の電力リード3に接続され、トラ
ンジスタV191のベースは、リード14を介して、ト
ランジスタV204のコレクタに接続される。トランジ
スタV204のベースは、ツェナーダイオードを経て、
リード6に接続される。
【0018】トランジスタV189、V181、V17
9、V193、V204は、NPN型トランジスタとし
て設計され、トランジスタV191、V183、V18
5は、PNP型トランジスタとして設計される。
【0019】リード11は、後に説明するように、リー
ド15とリード16を接続する。
【0020】リード15は、トランジスタV183のエ
ミッタと、トランジスタV154のエミッタに接続され
る。リード15は、さらに、リード17にも接続され
る。リード17内には、2つの継電器K1、K2が直列
に接続される。リード17の他方は正の電力リード3に
接続される。ダイオード18がリード17内に接続さ
れ、もう一つのダイオード19がリード11内に接続さ
れる。
【0021】監視回路1の左側には、上述の監視回路1
の右側と同様な構成が、信号入力Z3およびZ4に対し
て存在する。つまり、信号入力Z3は、抵抗2が挿入さ
れたリード20を介して、トランジスタV161のエミ
ッタに接続される。トランジスタV161のベースは、
リード21を介して、トランジスタV165のコレクタ
に接続される。トランジスタV165のベースは、リー
ド22に接続される。そして、このリード22を介して
トランジスタV165のベースが信号入力Z4に接続さ
れる。トランジスタV165のエミッタは負の電力リー
ド4に接続される。
【0022】トランジスタV161のベースとトランジ
スタV165のコレクタとの間で、リード21に、リー
ド23が接続される。リード23は正の電力リード3に
接続されるが、この間に抵抗24が挿入される。
【0023】トランジスタV161のコレクタは、トラ
ンジスタV169のベースに接続され、トランジスタV
169のエミッタは、リード25を介して、負の電力リ
ード4に接続される。他方、トランジスタV169のコ
レクタは、抵抗26と、コンデンサC41に直列に接続
される。コンデンサC41は、これも分極電解コンデン
サとして設計され、正のプレートは、リード27を通じ
てリード9に接続される。リード27内には、ダイオー
ド28が設置される。加えて、リード27は、リード2
9を介して、挿入されたダイオード30を経て、リード
15に接続される。
【0024】コンデンサC41と抵抗26の間に、トラ
ンジスタV167のエミッタが接続される。トランジス
タV167のコレクタは、正の電力リード3に接続さ
れ、トランジスタV167のベースは、上述のトランジ
スタV145のコレクタに接続される。トランジスタV
145のエミッタは、上述のように、リード15に接続
される。トランジスタV145のベースは、トランジス
タV141のコレクタに隣接し、トランジスタV141
のエミッタは、リード20に接続される。トランジスタ
V141のベースは、トランジスタV137のコレクタ
に接続され、トランジスタV137のエミッタは、正の
電力リード3に接続される。トランジスタV137のベ
ースは、トランジスタV136のコレクタに接続され、
トランジスタV136のベースは、リード23に接続さ
れる。ここで、リード23内には、ツェナーダイオード
31が挿入され、ダイオード31と直列に抵抗24が接
続される。
【0025】図1は、監視回路内の第一のフェーズにお
ける充電電流(charge current)、継電器放電電流(re
lay discharge current)、および制御電流(control c
urrent)を示す。ここで、充電電流は、符号1の付いた
矢印によって表され、継電器放電電流は、符号2の付い
た矢印によって表され、制御電流は、符号3の付いた矢
印によって表される。第一のフェーズにおいては、正の
電位が、信号入力Z3、Z4の所に現れ、アース電位
が、信号入力Z1、Z2の所に現れる。このために、コ
ンデンサC43は充電し、コンデンサC41は放電す
る。
【0026】信号入力Z3、Z4の所に現れる電位によ
って、トランジスタV161、V165、V169が直
接に制御される。対応する制御電流がリード20、2
1、22内に示される。
【0027】信号入力Z1、Z2の所に現れるアース電
位によって、トランジスタV204は導通する。トラン
ジスタV204に、トランジスタV191のベース電流
が流れる。一方、トランジスタV191のコレクタ電流
によって、トランジスタV193のベースが制御され
る。トランジスタV193は、信号入力Z1の所の電位
がアース電位である場合にのみ導通する。そして、この
場合、トランジスタV183はコンデンサC43から電
流の供給を受け、トランジスタV183のベース電流
は、トランジスタV193に流れる。また、トランジス
タV179のベース電流が、トランジスタV183のコ
レクタ・エミッタ経路に沿って流れる。
【0028】この状態(第一のフェーズ)においては、
トランジスタV169とV179が、完全に制御され、
コンデンサC43は、継電器K1、K2に放電する。こ
の放電は、トランジスタV179を介して起こる。この
放電は、また、トランジスタV179、V183にベー
ス電流を供給する。
【0029】コンデンサC43が放電すると同時に、コ
ンデンサC41が、トランジスタV179、V169を
通じて充電される。このコンデンサC41の充電は、信
号入力Z3、Z4の所の電位によって行なわれる。
【0030】図2に示す第二のフェーズが、図1に示す
第一のフェーズと、2.3ミリ秒毎に交替して起こる。
第二のフェーズにおいては、今度は、信号入力Z1、Z
2が正の電位を持ち、信号入力Z3、Z4がアース電位
を持つために、トランジスタV181、185、189
が直接に制御される。信号入力Z3、Z4がアース電位
となるためにトランジスタV136が導通する。トラン
ジスタV137のベース電流がトランジスタV136に
流れ、また、トランジスタV137のコレクタ電流によ
ってトランジスタV141のベースが制御される。トラ
ンジスタV141は、信号入力Z3の所の電位がアース
電位である場合にのみ導通する。
【0031】トランジスタV145は、コンデンサC4
1から電流の供給を受け、トランジスタV145のベー
ス電流がトランジスタV141に流れる。また、トラン
ジスタV167に対するベース電流がトランジスタV1
45のコレクタ・エミッタ経路に沿って送られる。
【0032】この第二のフェーズにおいては、トランジ
スタV167とV181が完全に制御され、このため
に、コンデンサC41が、トランジスタV167を通じ
て継電器K1、K2に放電する。コンデンサC41は、
さらに、トランジスタV167、V145にベース電流
を供給する。コンデンサC41が放電すると同時に、コ
ンデンサC43がトランジスタV167、V181を通
じて再充電される。
【0033】上述の2つのフェーズが、概ね2.3ミリ
秒毎に反復され、信号入力Z1、Z2、Z3、Z4が常
に監視できるようにされる。監視の最中に、電位が適当
な容量および/あるいは極性を持たない場合は、一方の
コンデンサの再充電が起こらず、このコンデンサは、継
電器K1、K2に向けて放電することができなくなる。
このために、継電器K1、K2が落ち(drop)、これに
よって、継電器K1、K2に接続された危険な機械が直
ちにスイッチオフされる。要素が故障した場合は、トラ
ンジスタV167、V169、V179、および/ある
いはV181が焼け切れ、コントロール全体がブレーク
ダウンし、この場合も、コンデンサの再充電が阻止され
る。この結果、次のフェーズにおいて、コンデンサの継
電器K1、K2への放電が起こらなくなる。
【0034】上述の図1および図2に示す監視回路1を
最初に起動(pull up)するためには、起動手続きが必
要とされ、この起動手続きは図3に示す回路32によっ
て遂行される。
【0035】図3に示すように、リード17に、継電器
K1、K2が接続される。これら継電器K1、K2は直
列に接続され、この間にダイオードV65が挿入され
る。継電器K1と並列に、抵抗33と、ダイオードV5
3が接続される。継電器K1の常閉接点(closing cont
act)は抵抗33と直列に接続され、他方、継電器K2
の常閉接点は、外部からの起動のために、スイッチ34
と直列に接続される。継電器K2の常開接点(opening
contact)は、リード17内に挿入され、継電器K1の
常開接点は、リード17に接続されたリード35内に設
置される。リード35は、抵抗R49を通じて、継電器
K2の常閉接点に接続される。さらに、リード35内に
はダイオードV83が挿入され、継電器K1の常開接点
は、このダイオードV83と抵抗R49との間に配置さ
れる。ダイオードV86とコンデンサC15がリード3
6内に接続され、このリード36は、抵抗R49と継電
器K1の常開接点の間に接続される。コンタクトC15
とダイオードV86の間で、リード36に、リード37
が接続される。リード37の一方はリード17に接続さ
れ、他方は抵抗33に接続される。
【0036】リード36と並列にリード38が設置され
る。リード38は、リード35を、トランジスタV85
に接続する。ここで、リード38は、トランジスタV8
5のベースに接続される。トランジスタV85のコレク
タは、継電器K2と継電器K2の常開接点との間で、リ
ード17に接続される。一方、トランジスタV85のエ
ミッタは、リード39に接続される。このリード39に
は、コンデンサC15を含むリード36も接続される。
さらに、リード39は、リード40を通じて、リード1
7に、2つの継電器K1とK2の間で接続される。
【0037】リード39と並列に、リード41が設置さ
れ、リード41に、抵抗R57が接続される。リード4
1は、リード17を、トランジスタV91のベースに接
続する。トランジスタV91のコレクタは、リード40
に接続される。
【0038】外部からの起動は、4つのフェーズから成
り、これらフェーズは、順番に起こることが要求され
る。図3は、これら4つのフェーズを電流i1、i2、i
3、i4によって示すが、ここで、これら電流in(n=
1〜4)に、A〜Dの大文字の付いた矢印が割当てられ
ている。
【0039】第一のフェーズにおいて、コンデンサC1
5が、継電器K1、K2の2つの常開接点を介して充電
される。すると、トランジスタV91のベース電流が継
電器K2に流れる。継電器K2を完全に制御するには、
コンデンサC15を完全に充電することが要求される。
第二のフェーズにおいて、スイッチ34が起動され、継
電器K1に電圧が加えられる。すると、電流が、継電器
K1およびトランジスタV91に流れる。この第二のフ
ェーズは、起動コマンド(start-up command)を表す。
【0040】起動コマンドのために継電器K1が自己維
持状態(self-maintaining state)に達すると、第三の
フェーズにおいて、電流が、抵抗R49、継電器K1、
およびトランジスタV91に流れる。すると、継電器K
1の常閉接点によってトランジスタV85のベースが制
御され、このために、コンデンサC15は、継電器K2
を介して放電する。コンデンサC15は、また、トラン
ジスタV85に追加のベース電流を供給する。この第三
のフェーズにおいて、継電器K1は、自己維持状態にと
どまる。
【0041】最後の第四のフェーズにおいて、継電器K
2が、起動(プルアップ)する。継電器K2が起動(プ
ルアップ)すると直ちに、トランジスタV91がロック
され、ロッキング電流(locking current)が、継電器
K1、K2の2つの常閉接点に流れる。
【0042】こうして、この起動回路32を用いた場
合、継電器K1とK2は、同時ではなく、順番に起動さ
れる。従来の技術と比較して、このタイプの起動構成
は、安価で、効率的で、しかも、起動回路32と、起動
回路に直列に接続された機械の両方を、完全に監視する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による監視回路の概略図であって、第一
のフェーズにおける電流の流れを示す。
【図2】本発明による監視回路の概略図であって、第二
のフェーズにおける電流の流れを示す。
【図3】図1および図2の監視回路に接続された外部機
械を起動するための2つの継電器を含む回路を示す。
【符号の説明】
1 保護/監視回路 2、7、10、24、26 抵抗 3 正の電力リード 4 負の電力リード 18、19、28、30 ダイオード 34 起動スイッチ C15、C41、C43 コンデンサ K1、K2 継電器 V136〜V204 トランジスタ Z1、Z2、Z3、Z4 信号入力

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも2つ以上の複数の信号入力を監
    視し、特に4つの信号入力を絶え間なく監視するために
    好適な監視回路であって、前記信号入力は少なくとも2
    つのコンデンサを介して継電器に接続され;前記信号入
    力は前記少なくとも2つのコンデンサに交互に電位を加
    え;前記少なくとも2つのコンデンサは前記継電器に交
    互に放電することを特徴とする監視回路。
  2. 【請求項2】前記信号入力は、オプトエレクトリック信
    号出力に接続されたことを特徴とする請求項1の監視回
    路。
  3. 【請求項3】前記信号入力による前記電位は、前記信号
    入力の前記電位によって直接に制御されるトランジスタ
    に出力されることを特徴とする請求項1の監視回路。
  4. 【請求項4】前記少なくとも2つ以上の複数の信号入力
    は、並列に接続されたことを特徴とする請求項1の監視
    回路。
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