JPH1039924A - Fail-safe DC digital output circuit - Google Patents

Fail-safe DC digital output circuit

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JPH1039924A
JPH1039924A JP21196096A JP21196096A JPH1039924A JP H1039924 A JPH1039924 A JP H1039924A JP 21196096 A JP21196096 A JP 21196096A JP 21196096 A JP21196096 A JP 21196096A JP H1039924 A JPH1039924 A JP H1039924A
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JP
Japan
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output
circuit
output element
load
failure
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Pending
Application number
JP21196096A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiko Sato
幸彦 佐藤
Kaoru Itou
かおる 伊藤
Akio Makishima
亜紀雄 牧島
Toshiyuki Komine
利行 小峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
East Japan Railway Co
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
East Japan Railway Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力素子の故障を自己判断して故障の拡大等
を未然に防げるフェールセーフ型直流デジタル出力回路
を提供する。 【解決手段】 負荷を直接駆動する負荷駆動用の直流電
源と負荷との間に、互いに直列接続される出力素子1,
2とを設け、各出力素子1,2を駆動制御する第1、第
2の出力制御回路10,20を設け、出力素子2の駆動出力
を瞬間的に瞬断する瞬断パルス発生回路28を設ける。第
1、第2の比較回路12,22で、第1、第2のモニタ入力
回路16,26により検出される出力素子1,2の出力状態
を出力素子1,2の駆動出力と比較し、両者が異なると
きには出力素子1,2の故障を自己判断すると共に、第
2の比較回路22は瞬断パルス発生回路28のパルス出力を
出力素子2の出力状態と直接比較して、両者が異なると
きには出力素子2の短絡故障を自己判断する。出力素子
1,2のいずれかの故障が判断されたときには両素子の
駆動出力をオフする。
(57) [Problem] To provide a fail-safe DC digital output circuit capable of self-determining a failure of an output element and preventing the failure from spreading beforehand. SOLUTION: An output element 1, which is connected in series with a load, between a load driving DC power supply that directly drives the load and a load.
2, and first and second output control circuits 10 and 20 for driving and controlling the output elements 1 and 2, respectively, and an instantaneous interruption pulse generation circuit 28 for instantaneously interrupting the driving output of the output element 2. Provide. First and second comparison circuits 12 and 22 compare output states of output elements 1 and 2 detected by first and second monitor input circuits 16 and 26 with drive outputs of output elements 1 and 2, When the two are different, the self-determination of the failure of the output elements 1 and 2 is performed, and the second comparison circuit 22 directly compares the pulse output of the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 with the output state of the output element 2. The self-determination of the short-circuit fault of the output element 2 is made. When it is determined that one of the output elements 1 and 2 has failed, the drive output of both elements is turned off.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄道用信号
機を制御する制御用回路として用いられるフェールセー
フ型直流デジタル出力回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fail-safe DC digital output circuit used as a control circuit for controlling, for example, a railway traffic signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば鉄道用信号機の制御を行うに際
し、制御の誤動作が列車の衝突や脱線といった人命を脅
かす事故の直接原因となり得るために、鉄道用信号機の
制御回路には以下のフェールセーフ性を保つことが望ま
れている。
2. Description of the Related Art For example, when controlling a railway traffic signal, a malfunction of the control can directly cause an accident that threatens human life such as a train collision or derailment. It is desired to keep.

【0003】このフェールセーフとは、まず第1に、回
路や素子の誤動作により、誤ったオン出力を行わないこ
とである。これは信号機がオフ出力で列車停止を示す赤
信号を点灯し、オン出力で列車の進行を許可する青信号
を点灯する様に回路構成されていることに起因し、オフ
出力は安全側出力(”0”出力)、オン出力は危険側出
力(”1”出力)と定義される。
[0003] First, the fail-safe means that an erroneous ON output is not performed due to a malfunction of a circuit or element. This is because the circuit is configured so that the traffic light is turned on to output a red signal indicating train stop at the off output and the green signal is turned on at the on output to allow the train to proceed. 0 "output) and the ON output are defined as dangerous outputs (" 1 "outputs).

【0004】第2に、回路や素子の故障や誤動作を拡大
させないことである。これは、例えば2入力のアンド出
力回路において、1入力の故障や誤動作では危険側出力
(”1”出力)とはならないが、他方の入力が危険
側(”1”側)に固定された様な故障を起こしている
と、1入力の故障や誤動作で、結局、危険側出力が誤出
力されてしまい第1のフェールセーフ性が保てなくなる
ためである。
Second, failures and malfunctions of circuits and elements are not increased. This is because, for example, in a two-input AND output circuit, a failure or malfunction of one input does not result in a dangerous output ("1" output), but the other input is fixed to a dangerous side ("1" side). If a failure occurs, a failure or malfunction of one input may result in erroneous output of the dangerous output, and the first fail-safe property may not be maintained.

【0005】ところで、信号制御では転てつ機のように
方向性を持った機器の制御を行うことが多く、電流の向
きで方向制御が可能な直流制御が主流であるが、常時変
化のない直流電圧のオン/オフ制御では、前記第2のフ
ェールセーフ性である、回路や素子の故障の拡大防止が
困難である。そこで、鉄道用信号機の制御用回路とし
て、従来は、例えば図5に示すように、原理的に故障の
発生や拡大が危険側出力となりにくい交流入力による整
流出力(直流出力)回路が採用されている。
By the way, in signal control, a device having directionality, such as a point machine, is often controlled, and a direct current control capable of controlling a direction by a current direction is mainstream, but there is no change at all times. In the on / off control of the DC voltage, it is difficult to prevent the failure of a circuit or an element from expanding, which is the second fail-safe property. Therefore, a rectification output (DC output) circuit based on an AC input, which in principle is unlikely to cause a failure to occur or expand on the dangerous side as shown in FIG. 5, has been conventionally used as a control circuit for a railway traffic signal. I have.

【0006】同図に示す回路において、図中、3は結合
トランスであり、交流入力された一次側の交流電圧か
ら、この結合トランス3によって規定の直流出力電圧相
当の二次側交流電圧を得る。そして、ブリッジ整流回路
4によって前記二次側交流電圧を整流し、全波整流波形
(脈流)を得て、平滑用コンデンサ6によって脈流から
直流出力を得るようになっている。
In the circuit shown in FIG. 1, reference numeral 3 denotes a coupling transformer, which obtains a secondary AC voltage equivalent to a specified DC output voltage from the primary-side AC voltage input by AC coupling. . Then, the secondary AC voltage is rectified by the bridge rectifier circuit 4 to obtain a full-wave rectified waveform (pulsating current), and a DC output is obtained from the pulsating current by the smoothing capacitor 6.

【0007】このような回路においては、結合トランス
3が断線したり、ブリッジ整流回路4が無出力となった
り、平滑用コンデンサ6が短絡したりした場合には、交
流入力の有無によらず、いずれも直流出力が得られない
ために、このようなときには危険側出力とはなり得な
い。
In such a circuit, when the coupling transformer 3 is disconnected, the bridge rectifier circuit 4 has no output, or the smoothing capacitor 6 is short-circuited, regardless of the presence or absence of the AC input, In either case, a DC output cannot be obtained, and in such a case, a dangerous output cannot be obtained.

【0008】また、ブリッジ整流回路4が半波出力とな
った場合には規定の直流電圧出力が得られず、交流出力
となった場合には事実上直流負荷は動作できないため
に、いずれも危険側出力とはならないのである。
Further, when the bridge rectifier circuit 4 has a half-wave output, a specified DC voltage output cannot be obtained, and when the bridge rectifier circuit 4 has an AC output, the DC load cannot be operated in practice. It is not a side output.

【0009】なお、近年、信号機器制御も用地難や低コ
スト化要求により、従来のリレーシーケンス回路制御か
らCPUを搭載したデジタル制御装置による制御へ移行
しつつあり、デジタル制御装置において図5に示したよ
うなフェールセーフ出力回路を使用する場合、交流信号
を得るために設けられる発振回路において、発振回路故
障(無制御発振状態)によるフェールセーフ性確保が困
難なことより、交流信号の代わりに、図6に示す波形を
デジタル処理で出力し、疑似交流信号として図5の回路
の入力信号に使用している。
In recent years, signal equipment control has been shifting from conventional relay sequence circuit control to control by a digital controller equipped with a CPU due to land shortage and cost reduction requirements. When such a fail-safe output circuit is used, in an oscillation circuit provided for obtaining an AC signal, it is difficult to secure fail-safe characteristics due to an oscillation circuit failure (uncontrolled oscillation state). The waveform shown in FIG. 6 is output by digital processing, and is used as an input signal of the circuit of FIG. 5 as a pseudo AC signal.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方式は、いずれも出力端子に接続される負荷を駆動す
るのに十分な電力を交流電力あるいは疑似交流電力で入
力端子に対し供給するものであるため、余計な発熱を伴
う上、電力供給に十分に耐える電力用素子で回路を構成
せざるを得ず、回路自体の小型化や低コスト化が困難で
あった。
However, each of these systems supplies AC power or pseudo AC power to an input terminal with sufficient power to drive a load connected to an output terminal. For this reason, unnecessary heat is generated, and the circuit must be configured with power elements that can sufficiently withstand power supply, making it difficult to reduce the size and cost of the circuit itself.

【0011】また、デジタル制御装置で上記の回路を使
用する場合、電源電圧や電源容量、ノイズ発生の問題か
ら制御装置用直流電源で直接疑似交流電力を出力するこ
とはなく、装置電源とは別の負荷駆動用の直流電源を用
意しその直流電圧をオン/オフして疑似交流波形を得る
のが普通である。しかし、このように、負荷駆動用の直
流電源を装置電源とは別に用意して疑似交流波形を得る
方法を用いると、図7に示すような負荷駆動用の直流電
源で直接負荷を駆動する場合に比べてはるかに効率が悪
く、装置全体の小型化や省電力化への障害となってい
た。
Further, when the above-described circuit is used in a digital control device, a pseudo-AC power is not directly output by a DC power supply for a control device due to a problem of a power supply voltage, a power supply capacity, and noise generation. In general, a DC power supply for driving the load is prepared, and the DC voltage is turned on / off to obtain a pseudo AC waveform. However, when a method of preparing a DC power supply for driving the load separately from the apparatus power supply and obtaining a pseudo AC waveform is used, when the load is directly driven by the DC power supply for driving the load as shown in FIG. This is much less efficient than that of, and has been an obstacle to miniaturization and power saving of the entire device.

【0012】そこで、図7に示すような負荷駆動用の直
流電源を有する直流電圧のオン/オフ制御回路を鉄道用
信号機器の制御回路として採用すれば、上記の問題を解
消し、装置全体の小型化や省電力化、低コスト化を図る
ことができると考えられるが、この直流電圧のオン/オ
フ制御回路は、前記の如く、フェールセーフ性の確保が
困難であり、そのまま信号機器制御回路として用いるこ
とはできなかった。
Therefore, if a DC voltage on / off control circuit having a DC power supply for driving a load as shown in FIG. 7 is employed as a control circuit for a railway signal device, the above-mentioned problem can be solved and the entire apparatus can be solved. Although it is considered that downsizing, power saving, and cost reduction can be achieved, this DC voltage on / off control circuit is difficult to secure fail-safe characteristics as described above, and the signal device control circuit Could not be used.

【0013】以下、図7に示す各回路の回路構成および
各回路においてフェールセーフ性の確保が困難である状
況を説明する。まず、同図の(a)および(c)は、直
流電圧のオン/オフ制御回路として最も簡単な回路であ
り、いずれも負荷駆動用の直流電源と負荷との間にリレ
ーやMOS−FET等の出力素子1を1つ設けた単回路
である。(a)に示すものは、出力素子1の故障を検出
するための検出回路として、電圧検出を行う電圧検出回
路41を用いており、電圧検出回路41を負荷と並列に接続
している。(c)においては、検出回路によって出力素
子1の電流を検出するために電流検出回路51を用いてお
り、電流検出回路51を負荷と直列に接続したものであ
る。このような単回路においては、出力素子1が短絡故
障や短絡誤動作した場合には、危険側出力となり、前記
第1のフェールセーフ性すら確保できない。
The circuit configuration of each circuit shown in FIG. 7 and the situation where it is difficult to ensure fail-safeness in each circuit will be described below. First, (a) and (c) of the figure are the simplest circuits as a DC voltage on / off control circuit. In each case, a relay, a MOS-FET or the like is provided between the load driving DC power supply and the load. Is a single circuit provided with one output element 1. 1A uses a voltage detection circuit 41 for detecting a voltage as a detection circuit for detecting a failure of the output element 1, and the voltage detection circuit 41 is connected in parallel with a load. In (c), the current detection circuit 51 is used for detecting the current of the output element 1 by the detection circuit, and the current detection circuit 51 is connected in series with the load. In such a single circuit, when the output element 1 has a short-circuit failure or a short-circuit malfunction, the output becomes a dangerous output, and even the first fail-safe property cannot be ensured.

【0014】また、同図の(b)に示す回路は、直流電
源と負荷との間に出力素子1,2を直列接続して形成し
た出力素子直列多重式の回路であり、各出力素子1,2
の故障を検出するための電圧検出回路41,42をそれぞれ
負荷と並列に接続している。この回路は、同図の(a)
に示した回路を直列に二重に接続して形成され、アンド
出力回路と成している。この回路における各部の動作状
態や検出状態をまとめて表1に示す。
The circuit shown in FIG. 1B is an output element serial multiplexing circuit formed by connecting output elements 1 and 2 in series between a DC power supply and a load. , 2
Are respectively connected in parallel with the load. This circuit is shown in FIG.
Are formed in series and doubly connected to each other to form an AND output circuit. Table 1 summarizes the operating state and the detecting state of each part in this circuit.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】なお、表1において、出力データとは、出
力素子1および出力素子2に対する出力制御値であり、
オンで危険側出力、オフで安全側出力である。また、出
力素子1および出力素子2の素子状態とは、出力素子
1,2の誤動作を含む動作状態や故障状態(故障モー
ド)を示す。また、電圧検出回路41,42の欄は、各電圧
検出回路41,42で検出した直流電圧を示しており、オン
で電圧あり、オフで電圧なしである。出力素子故障検出
の欄は、各出力素子1,2の故障検出の可否を示してお
り、同表に示すように、原理的に、前記出力データ(出
力制御値)と各出力素子1,2に対応した電圧検出回路
41,42の値が一致していれば検出不可、異なっていれば
検出可能である。負荷の欄は、負荷の動作状態を示し、
オンでオン動作、すなわち、危険側動作である。
In Table 1, the output data is an output control value for output element 1 and output element 2;
ON indicates a dangerous output, and OFF indicates a safe output. The element states of the output elements 1 and 2 indicate an operation state including a malfunction of the output elements 1 and 2 and a failure state (failure mode). The column of the voltage detection circuits 41 and 42 shows the DC voltage detected by each of the voltage detection circuits 41 and 42. The voltage is ON when there is a voltage and OFF when there is no voltage. The column of output element failure detection indicates whether failure of each of the output elements 1 and 2 can be detected. As shown in the table, in principle, the output data (output control value) and each of the output elements 1 and 2 are output. Voltage detection circuit corresponding to
If the values of 41 and 42 match, detection is impossible, and if they are different, detection is possible. The load column indicates the operation state of the load,
On-operation is on operation, that is, dangerous operation.

【0017】この表1から明らかなように、図7の
(b)に示した回路において、第1のフェールセーフ性
が満たされないもの、すなわち、出力素子1,2の故障
や誤動作で危険側出力(負荷オン)となるのは、表1の
b1,d1,e1,e0である。このうち真に危険な出
力となるのは、出力データと負荷の動作状態の異なるe
0である。e0の状態は、出力素子1および出力素子2
が両方とも短絡故障を起こしている状態であるが、通常
の部品の故障率を考えると両方の素子が同時に短絡故障
となるのは極めて希であり、片方の素子の短絡故障を放
置した結果、両素子の短絡故障に至るのが普通である。
逆に言えば、片方の素子の短絡故障を確実に検出し、そ
の時点で適切な処置を施せば故障の拡大(すなわち両方
の素子の短絡故障)を未然に防ぐことができ、第2のフ
ェールセーフ性を満足し、結果的に回路全体で第1のフ
ェールセーフ性を確保することができる。
As is apparent from Table 1, the circuit shown in FIG. 7B does not satisfy the first fail-safe property, that is, the dangerous output due to the failure or malfunction of the output elements 1 and 2. (Load ON) is b1, d1, e1, and e0 in Table 1. Among them, the truly dangerous output is that the output data and the operating state of the load differ from each other.
0. The state of e0 corresponds to output element 1 and output element 2
Are both short-circuit faults, but considering the failure rate of normal components, it is extremely rare for both elements to be short-circuit faults at the same time.As a result of leaving one element short-circuit fault, It usually leads to a short circuit failure of both elements.
Conversely, if the short-circuit failure of one of the elements is reliably detected and appropriate measures are taken at that time, the expansion of the failure (that is, short-circuit failure of both elements) can be prevented beforehand, and the second failure can be prevented. The safety property is satisfied, and as a result, the first fail-safe property can be secured in the entire circuit.

【0018】そこで、表1において、真に危険な状態で
あるe0に至るb1,d1,e1の状態のうち、出力素
子2の短絡故障の検出の可否に着目すると、表1から明
らかなように、図7の(b)に示した回路においては、
出力素子2の短絡故障が検出できず、第2のフェールセ
ーフ性が確保できないために、結果的に回路全体で第1
のフェールセーフ性をも確保することができない。
Therefore, in Table 1, when attention is paid to whether or not a short-circuit failure of the output element 2 can be detected among the states of b1, d1, and e1 leading to e0, which is a truly dangerous state, as shown in Table 1, In the circuit shown in FIG.
Since the short-circuit failure of the output element 2 cannot be detected and the second fail-safe property cannot be secured, the first circuit
Fail-safeness cannot be ensured.

【0019】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、例えば鉄道用信号機
器等に用いられる出力素子直列多重式の直流デジタル出
力回路において、少なくても1つの出力素子の故障を確
実に自己判断することが可能であり、それにより、出力
素子の誤動作に伴う危険を未然に防ぐことができる小型
でコストが安いフェールセーフ型直流デジタル出力回路
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. An object of the present invention is to provide a DC digital output circuit of an output element serial multiplex type for use in, for example, railway signal equipment. To provide a small and inexpensive fail-safe DC digital output circuit that can reliably judge the failure of two output elements and thereby prevent the danger caused by the malfunction of the output elements. It is in.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本第1の発明は、負荷を
直接駆動する負荷駆動用の直流電源と負荷との間に、互
いに直列接続される複数の出力素子を備えた出力素子直
列多重式の直流デジタル出力回路であって、前記複数の
各出力素子にはそれぞれ各出力素子を駆動制御する出力
制御回路が設けられており、該出力制御回路によって制
御される各出力素子の駆動出力と対応する出力素子の出
力状態とをそれぞれ比較して各出力素子の駆動出力と対
応する出力素子の出力状態とが異なるときにはこの出力
素子は故障であると自己判断する比較判断回路が設けら
れ、該比較判断回路により出力素子故障が判断されたと
きには前記各出力制御回路によって全ての出力素子の駆
動出力をオフする構成として構成されている。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention provides means for solving the problems by the following constitution. That is, the first invention is an output element serial multiplex type DC digital output circuit including a plurality of output elements connected in series with each other between a load driving DC power supply that directly drives a load and a load. Each of the plurality of output elements is provided with an output control circuit for driving and controlling each output element, and the output state of the output element corresponding to the drive output of each output element controlled by the output control circuit. When the drive output of each output element is different from the output state of the corresponding output element by comparing the respective output elements with each other, a comparison / determination circuit for self-determining that the output element is faulty is provided. Is determined, the drive outputs of all the output elements are turned off by the output control circuits.

【0021】また、少なくとも1つの出力素子の駆動出
力を瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発生回路
が設けられており、比較判断回路はこの瞬間パルス変化
発生回路の出力と対応する出力素子の出力状態とを比較
して該出力素子に駆動出力変化に伴う出力状態変化が生
じないときにはこの出力素子は故障であると自己判断す
ることも本第1の発明の特徴的な構成とされている。
Further, there is provided an instantaneous pulse change generating circuit for instantaneously changing the drive output of at least one output element for a short period of time, and the comparison / judgment circuit is provided with an output of the output element corresponding to the output of the instantaneous pulse change generating circuit. If the output state does not change due to a change in the driving output of the output element by comparing the output state with the output state, it is also a characteristic feature of the first invention that the output element self-determines that it is faulty. .

【0022】さらに、本第2の発明は、負荷を直接駆動
する負荷駆動用の直流電源と負荷との間に、互いに直列
接続される複数の出力素子を備えた出力素子直列多重式
の直流デジタル出力回路であって、前記複数の各出力素
子にはそれぞれ各出力素子を駆動制御する出力制御回路
が設けられており、少なくとも1つの出力素子の駆動出
力を瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発生回路
が設けられており、この瞬間パルス変化発生回路の出力
と対応する出力素子の出力状態とを比較して該出力素子
に駆動出力変化に伴う出力状態変化が生じないときには
この出力素子は故障であると自己判断する比較判断回路
が設けられ、該比較判断回路により出力素子故障が判断
されたときには前記各出力制御回路によって全ての出力
素子の駆動出力をオフする構成としたことを特徴として
構成されている。
Further, the second invention provides an output element serial multiplex type DC digital device having a plurality of output elements connected in series with each other between a load driving DC power supply for directly driving the load and the load. An output circuit, wherein each of the plurality of output elements is provided with an output control circuit for driving and controlling each of the output elements, and an instantaneous pulse change for instantaneously changing a drive output of at least one output element for a short time. A generator circuit is provided, and the output of the instantaneous pulse change generator is compared with the output state of the corresponding output element, and when the output state does not change with the drive output change, the output element fails. Is provided, and when an output element failure is determined by the comparison / determination circuit, the drive outputs of all output elements are controlled by the output control circuits. Is configured as characterized in that a configuration in which full.

【0023】さらに、前記直流電源から各出力素子側に
供給される電源電圧が予め定められた基準電圧値に達し
ているか否かを検出し、直流電源電圧が前記基準電圧値
よりも低下したときには自己判断阻止信号を比較判断回
路に加える電源電圧監視回路を設けたことも本第1、第
2の発明の特徴的な構成とされている。
Further, it is detected whether or not the power supply voltage supplied from the DC power supply to each output element has reached a predetermined reference voltage value, and when the DC power supply voltage falls below the reference voltage value. A characteristic feature of the first and second inventions is that a power supply voltage monitoring circuit for adding a self-judgment inhibiting signal to the comparison / judgment circuit is provided.

【0024】上記構成の本第1の発明において、比較判
断回路により、各出力制御回路によって制御される各出
力素子の駆動出力と対応する出力素子の出力状態とがそ
れぞれ比較され、各出力素子の駆動出力と対応する出力
素子の出力状態とが異なるときには、この出力素子は故
障と自己判断される。そして、この自己判断によって出
力素子の故障が判断されたときには、各出力素子の駆動
制御用の各出力回路により、全ての出力素子の出力がオ
フされる。
In the first aspect of the present invention, the drive output of each output element controlled by each output control circuit is compared with the output state of the corresponding output element by the comparison / judgment circuit. When the drive output is different from the output state of the corresponding output element, the output element is determined to be faulty. When the failure of the output element is determined by the self-determination, the output of all the output elements is turned off by each output circuit for driving control of each output element.

【0025】また、上記構成の本第1の発明において瞬
間パルス変化発生回路が設けられているものや、上記構
成の本第2の発明においては、瞬間パルス変化発生回路
によって少なくとも1つの出力素子の駆動出力が瞬間的
に短時間変化させられ、この駆動出力変化が生じている
にもかかわらず対応する出力素子にこの駆動出力変化に
伴う出力状態変化が生じないときには、比較判断回路に
よってこの出力素子は故障であると自己判断される。そ
して、この自己判断によって出力素子の短絡故障が判断
されたときには、各出力素子の駆動制御用の各出力回路
により、直ちに全ての出力素子の出力がオフされる。
In the first invention having the above-described structure, the instant pulse change generating circuit is provided. In the second invention having the above-described structure, at least one output element is provided by the instant pulse change generating circuit. When the drive output is instantaneously changed for a short period of time and the output state does not change in accordance with the drive output change in the corresponding output element despite the drive output change, this output element is determined by the comparison and judgment circuit. Is determined to be a failure. When the short-circuit failure of the output element is determined by this self-determination, the output of all the output elements is immediately turned off by each output circuit for driving control of each output element.

【0026】このように、本発明においては、比較判断
回路によって、各出力素子の駆動出力と対応する出力素
子の出力状態との比較により各出力素子の故障の有無が
自己判断されたり、瞬間パルス変化発生回路を設けたも
のにおいては、必要に応じて瞬間パルス発生回路によっ
て出力素子の駆動出力を瞬間的に変化させ、比較判断回
路によって出力素子の短絡故障の有無を自己判断できる
ために、少なくとも、1つの出力素子の故障や誤動作を
そのままの状態にしておいたがために、別の出力素子の
故障が生じたときに危険側出力となってしまうといった
状態を防ぐことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the comparison and judgment circuit compares the drive output of each output element with the output state of the corresponding output element to determine whether or not each output element has a fault, In the case where the change generation circuit is provided, the drive output of the output element is instantaneously changed by the instantaneous pulse generation circuit as necessary, and the presence / absence of a short-circuit failure of the output element can be determined by the comparison judgment circuit. (1) Since a failure or malfunction of one output element is left as it is, it is possible to prevent a state in which a failure occurs in another output element and the output becomes a dangerous output.

【0027】そして、この出力素子の故障が判断された
ときに全ての出力素子の出力をオフすることにより、回
路の出力が直ちに危険側出力となることは防止され、1
つの出力素子の故障によって回路の故障の拡大や誤動作
の再発が生じることを未然に防止できるようになり、回
路のフェールセーフ性が確保される。しかも、本発明に
おいては、負荷を直接駆動する直流電源に接続されて用
いられるために、回路の小型化低コスト化が図れ、上記
課題が解決される。
By turning off the outputs of all the output elements when it is determined that the output element has failed, the output of the circuit is prevented from immediately becoming a dangerous output.
It is possible to prevent the failure of one of the output elements from causing an increase in the failure of the circuit and the recurrence of the malfunction, thereby ensuring the fail-safe property of the circuit. In addition, in the present invention, since it is used by being connected to a DC power supply that directly drives a load, the size and cost of the circuit can be reduced, and the above-mentioned problem can be solved.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図1には、本発明に係るフェールセ
ーフ型直流デジタル出力回路の一実施形態例が負荷を省
略した状態で示されている。同図に示す回路も、図7の
(b)に示した従来例の直流電圧のオン/オフ制御回路
と同様に、負荷を直接駆動する負荷駆動用の直流電源と
負荷との間に、互いに直列接続される出力素子1,2を
有して構成される出力素子直列多重式(直列二重式)の
制御回路であり、この回路は、電源入力端子によって直
流電源に接続され、出力端子によって負荷と接続され
る。なお、本実施形態例では、各出力素子1,2は、リ
レーやフォトMOS−FET、フォトカプラ等の絶縁出
力素子により形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as those in the conventional example, and the overlapping description will be omitted. FIG. 1 shows a fail-safe type DC digital output circuit according to an embodiment of the present invention in a state where a load is omitted. The circuit shown in FIG. 7 is also connected between the load driving DC power supply for directly driving the load and the load, similarly to the conventional DC voltage on / off control circuit shown in FIG. This is a control circuit of an output element series multiplex type (series double type) configured to include output elements 1 and 2 connected in series. This circuit is connected to a DC power supply by a power input terminal and is connected by an output terminal. Connected to the load. In the embodiment, each of the output elements 1 and 2 is formed by an insulated output element such as a relay, a photo MOS-FET, and a photo coupler.

【0029】また、本実施形態例の直流デジタル出力回
路は、電源電圧監視回路30、第1のモニタ入力回路16、
第2のモニタ入力回路26、第1の出力制御回路(ラッ
チ)10、第1の比較回路12、第2の出力制御回路(ラッ
チ)20、第2の比較回路22、瞬断パルス発生回路28、逆
流防止用ダイオード34、平滑用コンデンサ32を有して構
成されている。
The DC digital output circuit according to the present embodiment includes a power supply voltage monitoring circuit 30, a first monitor input circuit 16,
Second monitor input circuit 26, first output control circuit (latch) 10, first comparison circuit 12, second output control circuit (latch) 20, second comparison circuit 22, instantaneous interruption pulse generation circuit 28 , A backflow prevention diode 34 and a smoothing capacitor 32.

【0030】第1の出力制御回路10は、出力素子1を駆
動制御する回路であり、例えば図2の(a)に示すよう
な、内部出力Aからのオン/オフを示す極めて短いパル
ス信号を受けて、このパルス信号から図2の(d)に示
すような状態信号に変換し、出力素子1に対して制御出
力を行う。なお、内部出力Aは、例えばCPUを搭載し
たデジタル制御装置における出力素子1に対する内部制
御出力である。
The first output control circuit 10 is a circuit for controlling the driving of the output element 1, and outputs an extremely short pulse signal indicating ON / OFF from the internal output A as shown in FIG. In response, the pulse signal is converted into a state signal as shown in FIG. The internal output A is, for example, an internal control output for the output element 1 in a digital control device equipped with a CPU.

【0031】第2の出力制御回路20は、出力素子2を駆
動制御する回路であり、第2の出力制御回路20には、前
記内部出力Aと同様の内部出力Bからのパルス信号と、
瞬断パルス発生回路28からの瞬断パルス信号が加えられ
るようになっている。
The second output control circuit 20 is a circuit for controlling the driving of the output element 2. The second output control circuit 20 includes a pulse signal from the internal output B similar to the internal output A,
An instantaneous interruption pulse signal from the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 is added.

【0032】瞬断パルス発生回路28は、出力素子2の駆
動出力を瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発生
回路として機能するものであり、例えば図2の(b)に
示すような瞬断パルスを発生させ、第2の出力制御回路
20および第2の比較回路22に加える。
The instantaneous interruption pulse generation circuit 28 functions as an instantaneous pulse change generation circuit for instantaneously changing the drive output of the output element 2 for a short period of time. For example, an instantaneous interruption as shown in FIG. A second output control circuit for generating a pulse
20 and the second comparison circuit 22.

【0033】第2の出力回路20は、前記内部出力Bから
のパルス信号を、前記第1の出力制御回路10と同様に状
態信号に変換して出力素子2に加えるが、第2の出力制
御回路20には、内部出力Bからのパルス信号と共に、瞬
断パルス発生回路28からの瞬断パルスが加えられるため
に、瞬断パルスがオフとなると、内部出力Bがオン状態
のときであっても図2の(f)に示すように、第2の出
力制御回路20の出力もオフとなり、この出力は出力素子
2に加えられる。
The second output circuit 20 converts the pulse signal from the internal output B into a state signal in the same manner as the first output control circuit 10 and applies it to the output element 2. Since the instantaneous interruption pulse from the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 is added to the circuit 20 together with the pulse signal from the internal output B, when the instantaneous interruption pulse is turned off, the internal output B is in the on state. As shown in FIG. 2F, the output of the second output control circuit 20 is also turned off, and this output is applied to the output element 2.

【0034】第1のモニタ入力回路16は、出力素子1の
出力電圧波形(例えば図2の(e))をモニタ入力し、
負荷の動作可否状態(例えば図3の(i))として検出
する回路であり、出力素子1と出力素子2との間の電圧
を検出して第1の比較回路12に加える。
The first monitor input circuit 16 monitors and inputs the output voltage waveform of the output element 1 (for example, (e) of FIG. 2).
This is a circuit for detecting as a load operability state (for example, (i) in FIG. 3), and detects a voltage between the output element 1 and the output element 2 and applies the voltage to the first comparison circuit 12.

【0035】第2のモニタ入力回路26は、出力素子2の
出力電圧波形(例えば図2の(g))をモニタ入力し、
負荷の動作可否状態(例えば図3の(j))として検出
する回路であり、出力素子2と逆流防止用ダイオード34
との間の電圧を検出して第2の比較回路22に加える。
The second monitor input circuit 26 monitors and inputs the output voltage waveform of the output element 2 (for example, (g) in FIG. 2).
This is a circuit for detecting as a load operability state (for example, (j) in FIG. 3), the output element 2 and a backflow prevention diode 34.
Is detected and applied to the second comparison circuit 22.

【0036】第1の比較回路12は、出力制御回路10によ
って制御される出力素子1の駆動出力と、対応する出力
素子1の出力状態とを比較し、この比較結果に基づいて
出力素子1の故障の有無の自己判断を行う比較判断回路
として機能するものである。第1の比較回路12は、出力
素子1に対する第1の出力制御回路10からの制御出力
(例えば図2の(d))と、第1のモニタ入力回路16の
出力、すなわち、負荷の動作可否状態(例えば図3の
(i))とを比較し、第1のモニタ入力回路16の出力と
第1の出力制御回路10の出力とが一致しないときには、
出力素子1の故障と自己判断し、この判断結果を第1の
出力制御回路10および第2の出力制御回路20に加える。
なお、一旦故障と判断された判断結果は、比較回路が機
能する限り自己保持される。
The first comparison circuit 12 compares the drive output of the output element 1 controlled by the output control circuit 10 with the output state of the corresponding output element 1, and based on the comparison result, determines whether the output element 1 It functions as a comparison / judgment circuit for self-judgment of the presence or absence of a failure. The first comparison circuit 12 outputs a control output from the first output control circuit 10 to the output element 1 (for example, (d) in FIG. 2) and an output of the first monitor input circuit 16, that is, whether or not the load can operate. The state (for example, (i) in FIG. 3) is compared, and when the output of the first monitor input circuit 16 does not match the output of the first output control circuit 10,
The self-determination is made that the output element 1 has failed, and the result of this determination is applied to the first output control circuit 10 and the second output control circuit 20.
It should be noted that the determination result once determined to be faulty is held as long as the comparison circuit functions.

【0037】第2の比較回路22も比較判断回路として機
能するものである。第2の比較回路22は、第1の比較回
路12と同様に、第2の出力制御回路20によって制御され
る出力素子2の駆動出力(出力素子2に対する制御出
力)と、対応する出力素子2の出力状態とを比較し、こ
の比較結果に基づいて出力素子2の故障の有無の自己判
断を行うと共に、前記瞬断パルス発生回路28の出力と出
力素子2の出力状態とを比較し、出力素子2に瞬断パル
ス発生に伴う出力状態変化が生じないときには出力素子
2の短絡故障と判断する。すなわち、第2の比較回路22
は、第2の出力制御回路20の出力(例えば図2の
(f))と第2のモニタ入力回路26の出力(例えば図3
の(j))とを比較し、この電圧波形が前記制御出力波
形と一致しないときには出力素子2は異常と判断する動
作を行うが、特に、瞬断パルスがオフのときに、第2の
モニタ入力回路26によって負荷動作オフが検出されてい
なければ、出力素子2に対する制御出力状態とは無関係
に、直ちに出力素子2の短絡故障を検出するように構成
されている。これらの比較結果はいずれも第1および第
2の出力制御回路10,20に加えられる。また、一旦故障
と判断されたこれらの比較結果は、比較回路が機能する
限り自己保持される。
The second comparison circuit 22 also functions as a comparison judgment circuit. Similarly to the first comparison circuit 12, the second comparison circuit 22 includes a drive output of the output element 2 controlled by the second output control circuit 20 (a control output for the output element 2) and a corresponding output element 2 The output state of the output element 2 is compared with the output state of the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 and the output state of the output element 2 is determined based on the comparison result. When the output state change does not occur in the element 2 due to the occurrence of the instantaneous interruption pulse, it is determined that the output element 2 is short-circuited. That is, the second comparison circuit 22
The output of the second output control circuit 20 (for example, (f) in FIG. 2) and the output of the second monitor input circuit 26 (for example, FIG.
(J)), and when the voltage waveform does not match the control output waveform, the output element 2 performs an operation of determining that it is abnormal. In particular, when the instantaneous interruption pulse is off, the second monitor If the load operation off is not detected by the input circuit 26, the short circuit fault of the output element 2 is immediately detected regardless of the control output state of the output element 2. All of these comparison results are applied to the first and second output control circuits 10 and 20. Further, these comparison results once determined to be faulty are self-held as long as the comparison circuit functions.

【0038】第1の出力制御回路10は、前記第1の比較
回路12から出力素子1の故障判断結果が加えられたとき
と、第2の比較回路22から出力素子2の故障判断結果が
加えられたときにはいずれも、内部出力Aがオンであっ
ても出力素子1の出力をオフに制御する。また、第2の
出力制御回路20も、第1の比較回路12から出力素子1の
故障判断結果が加えられたときと、第2の比較回路22か
ら出力素子2の故障判断結果が加えられたときには、い
ずれも、内部出力Bがオンであっても出力素子2の出力
をオフにするようになっている。
The first output control circuit 10 adds the failure judgment result of the output element 1 from the first comparison circuit 12 and the failure judgment result of the output element 2 from the second comparison circuit 22. In any case, the output of the output element 1 is controlled to be off even if the internal output A is on. Further, the second output control circuit 20 also receives the failure judgment result of the output element 2 from the first comparison circuit 12 and the failure judgment result of the output element 2 from the second comparison circuit 22. In some cases, the output of the output element 2 is turned off even when the internal output B is on.

【0039】電源電圧監視回路30は、負荷駆動用の直流
電源から各出力素子1,2側に供給される電源電圧を常
時検出し、この電源電圧が予め定められた基準電圧値に
達しているか否かを検出し、直流電源電圧値が前記基準
電圧値よりも低下したときには、自己判断阻止信号を第
1、第2の各比較回路12,22に加える。この自己判断阻
止信号は、例えば、第1、第2の各比較回路12,22によ
る前記自己判断動作を行わないようにする信号であって
もよいし、自己判断動作を行った後に、その判断結果を
第1、第2の各出力制御回路10,20に加えることを行わ
ないようにする信号であってもよい。
The power supply voltage monitoring circuit 30 constantly detects the power supply voltage supplied to each of the output elements 1 and 2 from the DC power supply for driving the load, and determines whether the power supply voltage has reached a predetermined reference voltage value. If the DC power supply voltage value is lower than the reference voltage value, a self-judgment inhibiting signal is applied to the first and second comparison circuits 12 and 22. The self-judgment inhibiting signal may be, for example, a signal for preventing the first and second comparison circuits 12 and 22 from performing the self-judgment operation, or after performing the self-judgment operation. The signal may be a signal that prevents the result from being applied to the first and second output control circuits 10 and 20.

【0040】本実施形態例では、このように、電源電圧
監視回路30を設けて常時直流電源電圧の監視を行うこと
により、直流電源が停電したときや電圧が基準電圧以下
に低下したときに、第1、第2のモニタ入力回路16,26
がいずれも負荷動作オフを検出し、このとき、第1の出
力制御回路10からの駆動出力や第2の出力制御回路20か
らの駆動出力がオンとなっていて、第1の比較回路12や
第2の比較回路22が出力素子1や出力素子2の異常を検
出してしまうといった誤動作を防止するようにしてい
る。
In this embodiment, the power supply voltage monitoring circuit 30 is provided so as to constantly monitor the DC power supply voltage, so that when the DC power supply stops or the voltage drops below the reference voltage. First and second monitor input circuits 16, 26
Detect that the load operation is off. At this time, the drive output from the first output control circuit 10 and the drive output from the second output control circuit 20 are on, and the first comparison circuit 12 The second comparison circuit 22 prevents a malfunction such as detecting an abnormality of the output element 1 or the output element 2.

【0041】平滑用コンデンサ32は、電圧平滑用のコン
デンサである。図1に示す回路において、出力データが
オンのときに、出力素子1,2が正常であれば、負荷の
動作状態もオンとなるが、この状態のときに、瞬断パル
ス発生回路28の瞬断パルスが発生すると、このパルス発
生時間幅の分だけオフ出力となり、この間負荷もオフ動
作となり、出力素子1,2が正常なのにもかかわらず、
出力データと負荷動作状態とが異なってしまう可能性が
ある。これを防止するために、オン出力時に瞬断時間を
十分補うだけのエネルギーを平滑用コンデンサ32に充電
しておき、瞬断パルス発生回路28による瞬断時にはこの
平滑用コンデンサ32に貯蔵したエネルギーを放電するこ
とにより、瞬断パルス発生回路28による瞬断パルス発生
時にも負荷動作のオンを補償するようになっている。
The smoothing capacitor 32 is a capacitor for smoothing a voltage. In the circuit shown in FIG. 1, when the output data is on and the output elements 1 and 2 are normal, the operation state of the load is also on. In this state, the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 When a disconnection pulse is generated, the output is turned off for the duration of the pulse generation, and the load is also turned off during this time.
The output data and the load operation state may be different. To prevent this, the smoothing capacitor 32 is charged with energy sufficient to make up for the momentary interruption time at the time of ON output, and the energy stored in the smoothing capacitor 32 is momentarily interrupted by the momentary interruption pulse generation circuit 28. By discharging, the ON of the load operation is compensated even when the instantaneous interruption pulse is generated by the instantaneous interruption pulse generation circuit 28.

【0042】逆流防止用ダイオード34は、平滑用コンデ
ンサ32の放電が第2のモニタ入力回路26側へ逆流するこ
とを防止するものであり、第2のモニタ入力回路26と平
滑用コンデンサ32との間に直列に接続されている。この
逆流防止用ダイオード34を設けて、平滑用コンデンサ32
からの放電を第2のモニタ入力回路26側へ逆流しないよ
うにすることで、第2のモニタ入力回路26が、平滑用コ
ンデンサ32からの放電によって負荷動作状態をオン動作
と誤検出し、結果的に第2の比較回路22によって出力素
子2の異常を誤検出しないようにしている。
The backflow prevention diode 34 is for preventing the discharge of the smoothing capacitor 32 from flowing back to the second monitor input circuit 26 side, and is provided between the second monitor input circuit 26 and the smoothing capacitor 32. It is connected in series between them. The backflow prevention diode 34 is provided, and the smoothing capacitor 32 is provided.
Is prevented from flowing back to the second monitor input circuit 26 side, the second monitor input circuit 26 erroneously detects the load operation state as an ON operation by discharging from the smoothing capacitor 32, The second comparison circuit 22 prevents the output element 2 from being erroneously detected.

【0043】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、図2,3に示す各構成要素の出力電圧波形に基づい
て、出力素子1および2が共に正常のときの回路動作に
ついて説明する。まず、直流電源からの電源電圧が出力
素子1,2に供給され、出力素子1は第1の出力制御回
路10によって駆動制御され、出力素子2は第2の出力制
御回路20によって駆動制御される。また、このとき、電
源電圧監視回路30によって、前記直流電源の電源電圧監
視が常時行われ、例えば、直流電源の停電が生じたとき
には、図3の(h)に示すように、電源電圧監視回路に
よって停電が検出され、この電源電圧監視回路30の出力
が、第1、第2の比較回路12,22に加えられる。
The present embodiment is configured as described above. The circuit operation when both the output elements 1 and 2 are normal will be described based on the output voltage waveforms of the components shown in FIGS. . First, a power supply voltage from a DC power supply is supplied to the output elements 1 and 2, the output element 1 is driven and controlled by the first output control circuit 10, and the output element 2 is driven and controlled by the second output control circuit 20. . At this time, the power supply voltage monitoring circuit 30 constantly monitors the power supply voltage of the DC power supply. For example, when a power outage of the DC power supply occurs, as shown in FIG. As a result, the power failure is detected, and the output of the power supply voltage monitoring circuit 30 is applied to the first and second comparison circuits 12 and 22.

【0044】第1の出力制御回路10は、前記の如く、内
部出力Aから加えられる、図2の(a)に示すようなパ
ルス信号から、同図の(d)に示すような状態信号に変
換して出力素子1に加える。そうすると、出力素子1の
出力は、同図の(e)に示すように、第1の出力制御回
路10の出力がオンとなったときにNvとなるが、直流電
源から供給される電源電圧が前記停電により0となる
と、0vとなり、停電から復帰すると再びNvとなり、
第1の出力制御回路10がオフとなったときにはまた0v
となる。
As described above, the first output control circuit 10 converts the pulse signal shown in FIG. 2A applied from the internal output A into a state signal shown in FIG. Convert and apply to output element 1. Then, the output of the output element 1 becomes Nv when the output of the first output control circuit 10 is turned on, as shown in (e) of FIG. When it becomes 0 due to the power failure, it becomes 0v, and when returning from the power failure, it becomes Nv again,
When the first output control circuit 10 is turned off,
Becomes

【0045】一方、第2の出力制御回路22は、前記の如
く、内部出力Bと共に、瞬断パルス発生回路28からの、
同図の(b)に示すような瞬断パルスが共に加えられて
おり、同図の(f)に示すような、瞬間的にオフとなる
期間(図のs3′)を有する波形となるために、出力素
子2は、この第2の出力制御回路20の出力を受けて、同
図の(g)に示す波形の電圧を出力する。すなわち、第
2の出力制御回路20がオンとなったときに絶縁出力素子
2の出力がNvとなり、直流電源の停電によって出力素
子2の出力電圧も0vとなり、停電が復帰したときに再
びNvとなる。そして、出力素子1の出力とは異なり、
瞬断パルスが発生したとき(図のs3)に対応して、出
力素子2の出力も図のs3″のところで瞬間的に0vと
なる。そして、再び出力素子2の出力はNvとなり、第
2の出力制御回路20の出力がオフとなったところで0v
となる。
On the other hand, as described above, the second output control circuit 22 outputs the signal from the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 together with the internal output B.
Since the instantaneous interruption pulse as shown in FIG. 7B is applied together, the waveform has a period (s3 'in the figure) that is momentarily off as shown in FIG. The output element 2 receives the output of the second output control circuit 20 and outputs a voltage having a waveform shown in FIG. That is, when the second output control circuit 20 is turned on, the output of the insulated output element 2 becomes Nv, the output voltage of the output element 2 becomes 0 V due to the power failure of the DC power supply, and when the power failure is restored, the output voltage becomes Nv again. Become. And, unlike the output of the output element 1,
In response to the occurrence of the instantaneous interruption pulse (s3 in the figure), the output of the output element 2 also instantaneously becomes 0v at s3 ″ in the figure. Then, the output of the output element 2 becomes Nv again, and the second When the output of the output control circuit 20 is turned off,
Becomes

【0046】図3の(i),(j)にはそれぞれ、第1
のモニタ入力回路16の出力と第2のモニタ入力回路26の
出力とが示されている。これらの各モニタ入力回路16,
26は、それぞれ出力素子1,2の出力電圧を負荷動作の
可否(オンのときは可、オフのときは否)として検出す
るものであるから、第1のモニタ入力回路16は、出力素
子1の出力が負荷の動作電圧であるMv以上のときには
オンとなり、それ以外のときにはオフとなる。また、第
2のモニタ入力回路26の出力は、出力素子2の出力がM
v以上のときにはオンとなり、それ以外のときにはオフ
となる。そして、第1のモニタ入力回路16の出力は第1
の比較回路12に加えられ、第2のモニタ入力回路26の出
力は第2の比較回路22に加えられる。
FIGS. 3 (i) and 3 (j) respectively show the first
The output of the monitor input circuit 16 and the output of the second monitor input circuit 26 are shown. Each of these monitor input circuits 16,
The first monitor input circuit 16 detects the output voltages of the output elements 1 and 2 as whether or not the load operation is possible (permitted when turned on, and deactivated when turned off). Is turned on when the output is equal to or higher than the operating voltage Mv of the load, and turned off at other times. The output of the second monitor input circuit 26 is M
It is on when v is greater than or equal to v, otherwise it is off. The output of the first monitor input circuit 16 is the first
The output of the second monitor input circuit 26 is applied to the second comparison circuit 22.

【0047】第1の比較回路12は、図2の(d)に示し
た第1の出力制御回路10の出力と、図3の(i)に示し
た第1のモニタ入力回路16の出力とを比較し、この波形
が一致しないときには出力素子1の故障(異常)が生じ
ていると判断するが、本実施形態例においては、電源電
圧監視回路30によって直流電源の電源電圧の監視が常時
行われており、この電源電圧が前記基準電圧以下となっ
たときには第1の比較回路12による自己判断を行わない
ようになっている。
The first comparison circuit 12 outputs the output of the first output control circuit 10 shown in FIG. 2D and the output of the first monitor input circuit 16 shown in FIG. When the waveforms do not match, it is determined that a failure (abnormality) of the output element 1 has occurred. In this embodiment, however, the power supply voltage monitoring circuit 30 constantly monitors the power supply voltage of the DC power supply. When the power supply voltage falls below the reference voltage, the first comparison circuit 12 does not perform self-determination.

【0048】そのため、図2の(d)に示した第1の出
力制御回路10の出力と、図3の(i)に示した第1のモ
ニタ入力回路16の出力とを単純に比較すると、両波形が
一致していない領域があるが、この領域は直流電源の停
電によるものであるということが、図3の(h)に示し
た電源電圧監視回路30の出力波形から明らかであるため
に、この停電領域においては第1の出力制御回路10の出
力と第1のモニタ入力回路16の出力との比較による出力
素子1の故障の自己判断は行わず、図3の(k)に示す
ように、出力素子1の正常信号を出力し、第1、第2の
出力制御回路10,20にそれぞれ加える。
Therefore, when the output of the first output control circuit 10 shown in FIG. 2D and the output of the first monitor input circuit 16 shown in FIG. 3I are simply compared, Although there is an area where both waveforms do not match, it is clear from the output waveform of the power supply voltage monitoring circuit 30 shown in FIG. 3H that this area is caused by a power failure of the DC power supply. In this power failure region, the self-determination of the failure of the output element 1 by comparing the output of the first output control circuit 10 and the output of the first monitor input circuit 16 is not performed, as shown in FIG. 3 (k). Then, a normal signal of the output element 1 is output and applied to the first and second output control circuits 10 and 20, respectively.

【0049】また、第2の比較回路22は、図2の(f)
に示した第2の出力制御回路20の出力と、図3の(j)
に示した第2のモニタ入力回路26の出力との比較を行
い、それにより、出力素子2の故障の自己判断を行う。
この自己判断においても、前記第1の比較回路12による
出力素子1の故障の自己判断と同様に、電源電圧監視回
路30によって直流電源の停電が検出されている間は第2
の出力制御回路20の出力と第2のモニタ入力回路26の出
力との比較は行わず、それ以外の領域において第2の出
力制御回路20の出力と第2のモニタ入力回路26の出力と
の比較を行い、出力素子2の故障の自己判断を行う。
Further, the second comparison circuit 22 is provided as shown in FIG.
The output of the second output control circuit 20 shown in FIG.
Is compared with the output of the second monitor input circuit 26 shown in (1), whereby the self-determination of the failure of the output element 2 is performed.
In this self-determination, as in the self-determination of the failure of the output element 1 by the first comparison circuit 12, the second determination is performed while the power supply voltage monitoring circuit 30 detects the power failure of the DC power supply.
Is not compared with the output of the second monitor input circuit 26, and the output of the second output control circuit 20 and the output of the second monitor input circuit 26 are not compared in other regions. A comparison is made to determine whether the output element 2 has failed.

【0050】また、第2の比較回路22には、瞬断パルス
発生回路28からの瞬断パルス信号が直接加えられるよう
になっているために、第2の比較回路22はこの瞬断パル
スが発生しているとき( 瞬断パルスがオフのとき、すな
わち、図2の(b)のs1,s2,s3に、図3の
(j)に示すように、第2のモニタ入力回路26の出力も
オフとなっていれば、出力素子2は正常であると判断す
るが、瞬断パルスがオフとなっているにもかかわらず、
第2のモニタ入力回路26の出力がオフとなっていないと
きには、第2の出力制御回路20の出力にかかわらず、直
ちに出力素子2の短絡故障と判断する。
Since the instantaneous interruption pulse signal from the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 is directly applied to the second comparison circuit 22, the second comparison circuit 22 When an instantaneous interruption pulse is off, that is, when s1, s2, and s3 in FIG. 2B are connected to the output of the second monitor input circuit 26 as shown in FIG. Is also off, it is determined that the output element 2 is normal, but despite the instantaneous interruption pulse being off,
When the output of the second monitor input circuit 26 is not turned off, it is immediately determined that the output element 2 is short-circuited regardless of the output of the second output control circuit 20.

【0051】なお、図2〜3に示す出力波形において
は、図2の(b)に示す瞬断パルスと、図3の(j)に
示す第2のモニタ入力回路26の出力波形とを比較したと
きに、瞬断パルスがオフの状態にもかかわらず、第2の
モニタ入力回路26の出力がオンとなっている状態はな
く、かつ、前記停電のときを除いては、図2の(f)に
示した第2の出力制御回路20の波形と図3の(j)に示
した第2のモニタ入力回路26との出力とが一致するため
に、同図の(l)に示すように、第2の比較回路26から
は、出力素子2が正常であるとという判断結果が第1、
第2の出力制御回路10,20にそれぞれ加えられる。
In the output waveforms shown in FIGS. 2 and 3, the instantaneous interruption pulse shown in FIG. 2B is compared with the output waveform of the second monitor input circuit 26 shown in FIG. In this case, there is no state where the output of the second monitor input circuit 26 is turned on despite the state of the instantaneous interruption pulse being off, and except for the above-mentioned power failure, the state shown in FIG. Since the output of the second output control circuit 20 shown in FIG. 3F and the output of the second monitor input circuit 26 shown in FIG. 3J match, the waveform shown in FIG. From the second comparison circuit 26, the judgment result that the output element 2 is normal is given by the first comparison circuit 26.
The signals are applied to the second output control circuits 10 and 20, respectively.

【0052】次に、出力素子2の故障発生時の動作につ
いて図4に基づいて説明する。内部出力Bからのパルス
信号および、瞬断パルス発生回路28からの瞬断パルス信
号、および直流電源電圧はそれぞれ、図2〜3に示した
状態であるとし、このとき、図4の(m)に示すよう
に、直流電源電圧が停電中に出力素子2の短絡故障が生
じたとする。そうすると、出力素子2には第2の出力制
御回路20からの駆動出力が、図2の(f)に示すように
加えられて、瞬断パルス発生回路28からの瞬断パルス発
生時(図2のs3)には駆動出力もオフとなり(同図の
s3′)、当然、出力素子2の出力も0v(同図のs
3″)となるはずであるが、前記短絡故障が発生してい
ると、出力素子2の出力は図4の(m)に示すように、
0vとはならずにNvのままとなる。そして、この出力
素子2の出力を検出する第2のモニタ入力回路26の出力
もオフとはならずにオンのままとなり、この検出結果が
第2の比較回路22に加えられる。
Next, the operation when a failure occurs in the output element 2 will be described with reference to FIG. It is assumed that the pulse signal from the internal output B, the instantaneous interruption pulse signal from the instantaneous interruption pulse generation circuit 28, and the DC power supply voltage are in the states shown in FIGS. Suppose that a short-circuit failure of the output element 2 occurs during a power failure of the DC power supply voltage as shown in FIG. Then, the drive output from the second output control circuit 20 is applied to the output element 2 as shown in FIG. 2F, and the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 generates the instantaneous interruption pulse (FIG. In s3), the drive output is also turned off (s3 'in the figure), and the output of the output element 2 is naturally 0v (s3 in the figure)
3 "), but when the short-circuit fault occurs, the output of the output element 2 becomes as shown in FIG.
It does not become 0v but remains Nv. Then, the output of the second monitor input circuit 26 for detecting the output of the output element 2 also remains on without being turned off, and the detection result is applied to the second comparison circuit 22.

【0053】第2の比較回路22は、この第2のモニタ入
力回路26の出力を瞬断パルスと比較し、この瞬断パルス
がオフ(図2のs3)にもかかわらず、図4の(n)に
示す如く、第2のモニタ入力回路26の出力がオン(負荷
動作オン)となっているために、直ちに出力素子2の短
絡故障を自己判断し、この自己判断結果を第1の出力制
御回路10および第2の出力制御回路20に加える。そうす
ると、第1、第2の出力制御回路10,20では、それぞれ
各出力素子1,2に対してオフ出力し、それにより、出
力素子1,2により回路が切断された状態となり、同図
の(n)に示すように、負荷動作もオフとなる。
The second comparison circuit 22 compares the output of the second monitor input circuit 26 with the instantaneous interruption pulse. Even though the instantaneous interruption pulse is off (s3 in FIG. 2), the second comparison circuit 22 (FIG. As shown in (n), since the output of the second monitor input circuit 26 is on (the load operation is on), the short-circuit fault of the output element 2 is immediately judged by itself and the self-judgment result is output to the first output. It is added to the control circuit 10 and the second output control circuit 20. Then, in the first and second output control circuits 10 and 20, the output is turned off to each of the output elements 1 and 2, whereby the circuit is cut off by the output elements 1 and 2. As shown in (n), the load operation is also turned off.

【0054】表2には本実施形態例のフェールセーフ型
直流デジタル出力回路の回路動作状態と出力素子1,2
の故障検出素子をまとめた結果が示されている。なお、
表2において、オンとオフの表示および出力素子故障検
出の可および不可の表示の仕方等は前記表1と同様であ
る。
Table 2 shows the circuit operation state of the fail-safe DC digital output circuit of this embodiment and the output elements 1 and 2.
The result of summarizing the failure detection elements of FIG. In addition,
In Table 2, how to display ON and OFF and whether to enable or disable output element failure detection are the same as in Table 1 above.

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】この表2から明らかなように、表2のb1
およびe1の状態のとき、すなわち、出力素子2の短絡
故障が生じており、負荷がオンとなって危険側出力とな
っているときに、出力素子2の故障検出が可となった。
このように、本実施形態例では、表2において、真に危
険な状態e0に至る直前の状態である両出力素子1,2
が短絡故障を起こしているe1の状態が検出可能な他、
前記状態に至る出力素子の短絡故障状態を、出力素子1
については表2のd0で示すように、また、出力素子2
については表2のb1で示すように検出可能である。
As is apparent from Table 2, b1 in Table 2
In the states of e1 and e1, that is, when a short-circuit fault of the output element 2 has occurred and the load is turned on and the output is on the dangerous side, the fault of the output element 2 can be detected.
As described above, in the present embodiment, in Table 2, both the output elements 1 and 2 are in the state immediately before reaching the truly dangerous state e0.
Can detect the state of e1 in which a short-circuit fault has occurred.
The short-circuit fault state of the output element that leads to the above state is determined by the output element 1
As shown by d0 in Table 2, the output element 2
Can be detected as shown by b1 in Table 2.

【0057】本実施形態例によれば、上記動作により、
第1、第2の比較回路12,22によって、各出力素子1,
2の故障を自己判断することが可能であり、特に、瞬断
パルス発生回路28によって出力素子2の駆動出力を瞬間
的に短時間瞬断し、駆動出力の瞬断が生じているにもか
かわらず、この駆動出力瞬断に伴って出力素子2の出力
も0vとならないときには、出力素子2は短絡故障であ
ると自己判断することにより、出力データがオン(直流
電源電圧が供給されている)の状態で出力素子2が短絡
すると、直ちに出力素子2の短絡故障を自己判断するこ
とができる。
According to the present embodiment, by the above operation,
By the first and second comparison circuits 12 and 22, each output element 1,
In particular, although the drive output of the output element 2 is momentarily interrupted for a short time by the instantaneous interruption pulse generation circuit 28, the instantaneous interruption of the drive output occurs. If the output of the output element 2 does not become 0 V due to the instantaneous interruption of the drive output, the output data is turned on (DC power supply voltage is supplied) by self-determining that the output element 2 is short-circuited. When the output element 2 is short-circuited in the state described above, the short-circuit failure of the output element 2 can be immediately determined by self.

【0058】そして、出力素子1,2の故障が判断され
たときには出力素子1,2の駆動出力を共にオフとする
ために、出力素子1,2の故障(特に出力素子2の短絡
故障)が生じたままの状態で放置しておき、それによ
り、回路の故障や誤動作を拡大させることはなくフェー
ルセーフな回路を構築することができる。
When the failure of the output elements 1 and 2 is determined, the drive outputs of the output elements 1 and 2 are both turned off, so that the failure of the output elements 1 and 2 (especially the short-circuit failure of the output element 2) occurs. It is possible to construct a fail-safe circuit without causing a failure or malfunction of the circuit while leaving it as it is.

【0059】また、本実施形態例によれば、電源電圧監
視回路30を設けて、直流電源から各出力素子1,2側に
供給される電源電圧を監視し、停電等によって電源電圧
が基準電圧値よりも低下したときには、第1、第2の比
較回路12,22による前記自己判断動作を行わないように
したために、停電等が生じているにもかかわらず、直流
電源電圧の状態を無視して第1、第2の出力制御回路1
0,20による各出力素子1,2の駆動出力と各出力素子
1,2の出力状態との比較を行うことによる自己判断動
作の誤動作を防ぐことができる。
Further, according to the present embodiment, the power supply voltage monitoring circuit 30 is provided to monitor the power supply voltage supplied from the DC power supply to each of the output elements 1 and 2, and to reduce the power supply voltage to the reference voltage due to power failure or the like. When the value falls below the value, the self-determination operation by the first and second comparison circuits 12 and 22 is not performed, so that the state of the DC power supply voltage is ignored despite the occurrence of a power failure or the like. And the first and second output control circuits 1
It is possible to prevent a malfunction of the self-determination operation by comparing the drive output of each of the output elements 1 and 2 by 0 and 20 with the output state of each of the output elements 1 and 2.

【0060】なお、図7の(b)に示したような従来の
直流出力回路においては、負荷駆動用の直流電源が停電
した場合を考えると、危険側出力とはなり得ないため、
前記第1のフェールセーフ性上は問題ないが、オン出力
時に、出力データと電圧検出回路41,42の検出値が異な
るため、出力素子1,2の故障と誤検出してしまうこと
があったが、本実施形態例では、前記の如く、この誤検
出の問題を解消することができる。
Incidentally, in the conventional DC output circuit as shown in FIG. 7B, considering that the DC power supply for driving the load is out of power, it cannot be a dangerous output.
Although there is no problem in the first fail-safe property, the output data and the detection values of the voltage detection circuits 41 and 42 are different at the time of the ON output, so that the output elements 1 and 2 may be erroneously detected as failures. However, in the present embodiment, as described above, the problem of the erroneous detection can be solved.

【0061】さらに、本実施形態例によれば、各出力素
子1,2の出力状態を負荷の動作可否状態として検出す
る第1、第2のモニタ入力回路16を設けて負荷の動作可
否状態を検出するようにしたために、負荷の接続状態に
よらず出力素子1,2の出力状態のモニタが可能にな
り、負荷を接続しない状態での誤検出が防止されるた
め、将来の機器増設用に予備出力回路を予め確保した
り、機器の廃止に伴い不使用となった出力回路を撤去せ
ずそのまま放置したり等自由なシステム運用が可能とな
る。
Further, according to the present embodiment, the first and second monitor input circuits 16 for detecting the output state of each of the output elements 1 and 2 as a load operable state are provided to change the load operable state. Since the detection is performed, the output states of the output elements 1 and 2 can be monitored irrespective of the connection state of the load, and erroneous detection in a state where the load is not connected is prevented. Free system operation is possible, such as securing a spare output circuit in advance, or leaving an unused output circuit without removing it as it is abolished.

【0062】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、瞬断パルス発生回路28は、瞬断パ
ルスを第2の出力制御回路20と第2の比較回路22に加え
て出力素子2の駆動出力の瞬断および第2の比較回路22
による出力素子2の故障の自己判断動作を行うようにし
たが、瞬断パルス発生回路28を第1の出力制御回路10お
よび第1の比較回路12側に設けて瞬断パルスを発生さ
せ、それにより出力素子1の駆動出力を瞬断させるよう
にすれば、直流電源のオン出力中においても出力素子1
の短絡故障の自己判断を第1の比較回路12によって行う
ことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example,
In the above-described embodiment, the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 applies the instantaneous interruption pulse to the second output control circuit 20 and the second comparison circuit 22 so that the instantaneous interruption of the drive output of the output element 2 and the second comparison circuit twenty two
The self-judgment operation for the failure of the output element 2 is performed by using the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 provided on the first output control circuit 10 and the first comparison circuit 12 side to generate the instantaneous interruption pulse. If the drive output of the output element 1 is momentarily interrupted by the
Can be determined by the first comparison circuit 12.

【0063】また、瞬断パルス発生回路28の代わりに、
出力素子1の駆動出力を瞬間的に短時間オンとする瞬時
オンパルスを発生させる回路を設けて第1の出力制御回
路10および第1の比較回路12に加えるようにすれば、直
流電源のオフ出力中においても、出力素子2の短絡故障
判断(表2のb0に該当)を行うことができる。
In place of the instantaneous interruption pulse generation circuit 28,
If a circuit for generating an instantaneous ON pulse for instantaneously turning on the drive output of the output element 1 for a short time is provided and applied to the first output control circuit 10 and the first comparison circuit 12, the OFF output of the DC power supply can be obtained. In the middle, it is possible to determine the short-circuit failure of the output element 2 (corresponding to b0 in Table 2).

【0064】さらに、上記実施形態例のように、第1、
第2の比較回路12,22によって各出力素子1,2の故障
の自己判断を行ったときに、この自己判断結果を第1、
第2の出力制御回路10,20に加えるとき、第1、第2の
比較回路12,22によって出力素子1,2の故障が判断さ
れたときには、同時に、異常信号を装置故障信号として
外部に対して警報出力することもできる。このようにす
ると、入力電源の切断や出力素子直列多重式の回路を備
えた装置の自動切り換えといった自動制御や、装置交換
といった人の手による保守を可能とすることもできる。
Further, as in the above embodiment, the first,
When the self-determination of the failure of each of the output elements 1 and 2 is performed by the second comparison circuits 12 and 22, the result of the self-determination is first and second.
When adding to the second output control circuits 10 and 20, when the first and second comparison circuits 12 and 22 determine that the output elements 1 and 2 have failed, at the same time, the abnormal signal is sent to the outside as a device failure signal. Alarm output. In this manner, automatic control such as disconnection of the input power supply or automatic switching of the device provided with the output element serial multiplexing circuit, and maintenance by human hand such as device replacement can be enabled.

【0065】さらに、上記実施形態例では、直流電源と
負荷との間に互いに直列接続される出力素子を2つの出
力素子1,2としたが、本発明のフェールセーフ型直流
デジタル出力回路に設けられる出力素子の数は特に限定
されるものではなく、3つ以上の出力素子同士を設けて
直流電源と負荷との間に互いに直列接続されるようにし
て回路を構成してもよい。
Further, in the above embodiment, the two output elements 1 and 2 are connected in series between the DC power supply and the load. However, the output elements are provided in the fail-safe DC digital output circuit of the present invention. The number of output elements provided is not particularly limited, and a circuit may be configured such that three or more output elements are provided and connected in series between a DC power supply and a load.

【0066】さらに、上記実施形態例では、瞬断パルス
発生回路28を設けて、この瞬断パルス発生回路28によっ
て出力素子2の駆動出力を変化させるようにしたが、瞬
断パルス発生回路28等の、少なくとも1つの出力素子の
駆動出力を瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発
生回路は省略することもできる。ただし、瞬断パルス発
生回路28等の瞬間パルス変化発生回路を設けて、例えば
上記実施形態例のように出力素子の短絡故障判断を行え
ば、より一層迅速に、効率的に出力素子の短絡故障を自
己判断することが可能となり、その自己判断後に出力素
子をより迅速にオフ状態として安全側出力にすることが
できる。
Further, in the above embodiment, the instantaneous interruption pulse generating circuit 28 is provided, and the drive output of the output element 2 is changed by the instantaneous interruption pulse generating circuit 28. However, the instantaneous pulse change generating circuit for instantaneously changing the drive output of at least one output element for a short time can be omitted. However, if an instantaneous pulse change generation circuit such as the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 is provided and the short-circuit failure of the output element is determined, for example, as in the above-described embodiment, the short-circuit failure of the output element can be more quickly and efficiently performed. Can be self-determined, and after the self-determination, the output element can be turned off more quickly to provide a safe output.

【0067】さらに、上記実施形態例では、第1の比較
回路12によって、第1の出力制御回路10によって制御さ
れる出力素子1の駆動出力と出力素子1の出力状態とを
比較し、第2の比較回路22により、第2の実力制御回路
20によって制御される出力素子2の駆動出力と出力素子
2の出力状態とを比較し、第1、第2の比較回路12,22
によってそれぞれ、各出力素子1,2の駆動出力と出力
素子1,2の出力状態とが異なるときにはその出力素子
は故障であると自己判断するようにしたが、このような
判断は行わずに、瞬断パルス発生回路28等の瞬間パルス
変化発生回路の出力と対応する出力素子の出力状態とを
比較して、出力素子に瞬間パルス変化発生回路の出力に
よる駆動出力変化に伴う出力状態変化が生じないときに
はこの出力素子は短絡故障であると自己判断することだ
けを行うようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the first comparison circuit 12 compares the drive output of the output element 1 controlled by the first output control circuit 10 with the output state of the output element 1, Of the second ability control circuit
The first and second comparison circuits 12 and 22 compare the drive output of the output element 2 controlled by 20 with the output state of the output element 2.
When the drive output of each of the output elements 1 and 2 is different from the output state of each of the output elements 1 and 2, the output element is self-determined to be faulty. The output of the instantaneous pulse change generation circuit such as the instantaneous interruption pulse generation circuit 28 is compared with the output state of the corresponding output element, and an output state change occurs in the output element due to the drive output change due to the output of the instantaneous pulse change generation circuit. When there is no output element, the output element may perform only the self-determination of the short-circuit failure.

【0068】さらに、上記実施形態例では、第1、第2
のモニタ入力回路16,26を設けて各出力素子1,2の各
出力状態を電圧値によって検出するようにしたが、出力
素子1,2の出力状態は電流値によって検出するように
してもよい。ただし、各出力素子の出力状態を電圧値に
よって検出すると、負荷を接続しない状態でも誤検出が
防止されるため、各出力素子の出力状態は電圧値によっ
て検出することが望ましい。
Further, in the above embodiment, the first and second
Although the monitor input circuits 16 and 26 are provided to detect the output states of the output elements 1 and 2 based on the voltage value, the output states of the output elements 1 and 2 may be detected based on the current value. . However, if the output state of each output element is detected by a voltage value, erroneous detection is prevented even when no load is connected. Therefore, it is desirable to detect the output state of each output element by a voltage value.

【0069】さらに、これまでの説明は、フェールセー
フ型直流デジタル出力回路を鉄道用信号機器の制御回路
として採用する例について述べたが、本発明のフェール
セーフ型直流デジタル出力回路は、鉄道用以外にも、例
えば自動車におけるエンジン制御、製造装置における動
力制御等の、オフ出力が安全側と定義される様々な制御
分野に広く用いられるものである。
Further, in the above description, an example in which the fail-safe type DC digital output circuit is adopted as a control circuit of a railway signaling device has been described. In addition, it is widely used in various control fields in which off-output is defined as a safe side, such as engine control in an automobile and power control in a manufacturing apparatus.

【0070】さらに、上記実施形態例では、いずれも出
力素子の故障を検出する回路としたが、例えば、出力素
子の駆動出力と対応する出力素子の出力状態とが異なる
ときに、出力素子に故障がないかどうかを確認し、故障
がないときにはモニタ入力回路の故障であると判断する
こともできる。
Further, in each of the above embodiments, the circuit for detecting the failure of the output element is used. However, for example, when the drive output of the output element is different from the output state of the corresponding output element, the failure of the output element occurs. It is also possible to confirm whether or not there is a failure, and if there is no failure, it can be determined that the monitor input circuit has a failure.

【0071】[0071]

【発明の効果】本第1の発明によれば、出力制御回路に
よって制御される各出力素子の駆動出力と、対応する出
力素子の出力状態とをそれぞれ比較して、前記駆動出力
と出力素子の出力状態とが異なるときにはこの出力素子
は故障であると自己判断し、出力素子故障が判断された
ときに全ての出力素子の駆動出力を前記各出力制御回路
によってオフする構成としたものであるから、各出力素
子の故障を前記自己判断によって迅速、かつ、確実に検
出することができる。そのため、各出力素子が故障した
状態で放置しておくことによる回路の危険性の拡大や誤
動作の再発を未然に防ぐことができる。
According to the first aspect of the invention, the drive output of each output element controlled by the output control circuit is compared with the output state of the corresponding output element, and the drive output and the output element are compared. When the output state is different, the output element self-determines that it is faulty, and the drive output of all output elements is turned off by each of the output control circuits when the output element fault is determined. The failure of each output element can be quickly and reliably detected by the self-determination. For this reason, it is possible to prevent the danger of the circuit from being increased and the malfunction from reoccurring due to leaving each output element in a failed state.

【0072】また、前記少なくとも1つの出力素子の駆
動出力を瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発生
回路が設けられている。本第1の発明や、本第2の発明
によれば、瞬間パルス変化発生回路の出力と対応する出
力素子の出力状態とを直接比較することによって、最も
危険な出力素子短絡故障を極めて迅速に自己判断するこ
とができるために、回路の安全性を極めて高いものとす
ることができる。
Further, there is provided an instantaneous pulse change generating circuit for instantaneously changing the drive output of the at least one output element for a short time. According to the first invention and the second invention, the most dangerous short-circuit of the output element can be extremely quickly performed by directly comparing the output of the instantaneous pulse change generation circuit with the output state of the corresponding output element. Since the self-determination can be made, the safety of the circuit can be made extremely high.

【0073】さらに、前記直流電源から各出力素子側に
供給される電源電圧が予め定められた基準電圧値に達し
ているか否かを検出し、直流電源電圧が前記基準電圧値
よりも低下したときには自己判断阻止信号を比較判断回
路に加える電源電圧監視回路を設けた本発明によれば、
直流電源が停電したとき等に、この停電等によって変化
した出力素子の出力状態を、出力素子の駆動出力や瞬間
パルス変化発生回路の出力と比較することによる出力素
子故障(短絡故障)の誤検出を防止することができる。
Further, it is detected whether or not the power supply voltage supplied from the DC power supply to each output element has reached a predetermined reference voltage value. When the DC power supply voltage falls below the reference voltage value, According to the present invention, the power supply voltage monitoring circuit for adding the self-judgment prevention signal to the comparison judgment circuit is provided.
When the DC power supply fails, the output state of the output element changed by the power failure or the like is compared with the drive output of the output element or the output of the instantaneous pulse change generation circuit, thereby erroneously detecting an output element failure (short circuit failure). Can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るフェールセーフ型直流デジタル出
力回路の一実施形態例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a fail-safe DC digital output circuit according to the present invention.

【図2】上記実施形態例の回路構成要素の出力状態の一
例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an output state of a circuit component of the embodiment.

【図3】上記実施形態例の回路構成要素の出力状態例を
図2に続いて示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an output state of a circuit component according to the embodiment, following FIG. 2;

【図4】上記実施形態例における出力素子2の短絡故障
時の動作を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation when a short circuit fault occurs in the output element 2 in the embodiment.

【図5】従来の交流入力による直流出力回路の一例を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a conventional DC output circuit using AC input.

【図6】従来の直流制御(パルス信号制御)における疑
似交流波形を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a pseudo AC waveform in conventional DC control (pulse signal control).

【図7】従来の直流制御を行う出力素子故障検出回路の
説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional output element failure detection circuit that performs DC control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の出力素子 2 第2の出力素子 10 第1の出力制御回路 12 第1の比較回路 16 第1のモニタ入力回路 20 第2の出力制御回路 22 第2の比較回路 26 第2のモニタ入力回路 28 瞬断パルス発生回路 30 電源電圧監視回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st output element 2 2nd output element 10 1st output control circuit 12 1st comparison circuit 16 1st monitor input circuit 20 2nd output control circuit 22 2nd comparison circuit 26 2nd monitor Input circuit 28 Instantaneous interruption pulse generation circuit 30 Power supply voltage monitoring circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/007 H03K 19/007 (72)発明者 牧島 亜紀雄 東京都千代田丸の内一丁目6番5号 東日 本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 小峰 利行 東京都千代田丸の内一丁目6番5号 東日 本旅客鉄道株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H03K 19/007 H03K 19/007 (72) Inventor Akio Makishima 1-6-5 Chiyoda Marunouchi 1-chome, Tokyo No. Tohoku Japan Railway Company (72) Inventor Toshiyuki Komine 1-6-5 Chiyoda Marunouchi Tokyo Metropolitan Government Inside the Japan Railway Company

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負荷を直接駆動する負荷駆動用の直流電
源と負荷との間に、互いに直列接続される複数の出力素
子を備えた出力素子直列多重式の直流デジタル出力回路
であって、前記複数の各出力素子にはそれぞれ各出力素
子を駆動制御する出力制御回路が設けられており、該出
力制御回路によって制御される各出力素子の駆動出力と
対応する出力素子の出力状態とをそれぞれ比較して各出
力素子の駆動出力と対応する出力素子の出力状態とが異
なるときにはこの出力素子は故障であると自己判断する
比較判断回路が設けられ、該比較判断回路により出力素
子故障が判断されたときには前記各出力制御回路によっ
て全ての出力素子の駆動出力をオフする構成としたこと
を特徴とするフェールセーフ型直流デジタル出力回路。
An output element serial multiplex type DC digital output circuit comprising a plurality of output elements connected in series between a load driving DC power supply for directly driving a load and a load, Each of the plurality of output elements is provided with an output control circuit for driving and controlling each output element. The output control circuit compares the drive output of each output element with the output state of the corresponding output element. When the drive output of each output element is different from the output state of the corresponding output element, a comparison / judgment circuit for self-determining that this output element is faulty is provided, and the comparison / judgment circuit judges the output element failure. A fail-safe DC digital output circuit, wherein the drive outputs of all output elements are sometimes turned off by the output control circuits.
【請求項2】 少なくとも1つの出力素子の駆動出力を
瞬間的に短時間変化させる瞬間パルス変化発生回路が設
けられており、比較判断回路はこの瞬間パルス変化発生
回路の出力と対応する出力素子の出力状態とを比較して
該出力素子に駆動出力変化に伴う出力状態変化が生じな
いときにはこの出力素子は故障であると自己判断するこ
とを特徴とする請求項1記載のフェールセーフ型直流デ
ジタル出力回路。
2. An instantaneous pulse change generating circuit for instantaneously changing a drive output of at least one output element for a short time, and a comparison / judgment circuit outputs an output of the output element corresponding to the output of the instantaneous pulse change generating circuit. 2. A fail-safe type DC digital output according to claim 1, wherein the output element is self-determined as a failure when the output state does not change in accordance with the drive output change. circuit.
【請求項3】 負荷を直接駆動する負荷駆動用の直流電
源と負荷との間に、互いに直列接続される複数の出力素
子を備えた出力素子直列多重式の直流デジタル出力回路
であって、前記複数の各出力素子にはそれぞれ各出力素
子を駆動制御する出力制御回路が設けられており、少な
くとも1つの出力素子の駆動出力を瞬間的に短時間変化
させる瞬間パルス変化発生回路が設けられており、この
瞬間パルス変化発生回路の出力と対応する出力素子の出
力状態とを比較して該出力素子に駆動出力変化に伴う出
力状態変化が生じないときにはこの出力素子は故障であ
ると自己判断する比較判断回路が設けられ該比較判断回
路により出力素子故障が判断されたときには前記各出力
制御回路によって全ての出力素子の駆動出力をオフする
構成としたことを特徴とするフェールセーフ型直流デジ
タル出力回路。
3. A DC digital output circuit of an output element series multiplex type comprising a plurality of output elements connected in series between a load and a load DC power supply for directly driving the load. Each of the plurality of output elements is provided with an output control circuit for driving and controlling each of the output elements, and is provided with an instantaneous pulse change generation circuit for instantaneously changing the drive output of at least one output element for a short time. Comparing the output of the instantaneous pulse change generation circuit with the output state of the corresponding output element, and when the output state does not change with the drive output change, the output element is determined to be faulty. A determination circuit is provided, and when the output element failure is determined by the comparison determination circuit, the drive outputs of all output elements are turned off by the output control circuits. Fail-safe type DC digital output circuit.
【請求項4】 直流電源から各出力素子側に供給される
電源電圧が予め定められた基準電圧値に達しているか否
かを検出し、直流電源電圧が前記基準電圧値よりも低下
したときには自己判断阻止信号を比較判断回路に加える
電源電圧監視回路を設けたことを特徴とする請求項1又
は請求項2又は請求項3記載のフェールセーフ型直流デ
ジタル出力回路。
And detecting whether or not a power supply voltage supplied from the DC power supply to each output element has reached a predetermined reference voltage value. When the DC power supply voltage falls below the reference voltage value, a self-test is performed. 4. A fail-safe type direct current digital output circuit according to claim 1, further comprising a power supply voltage monitoring circuit for applying a judgment prevention signal to the comparison judgment circuit.
JP21196096A 1996-07-23 1996-07-23 Fail-safe DC digital output circuit Pending JPH1039924A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007331642A (en) * 2006-06-16 2007-12-27 Hitachi Ltd Turning control circuit, turning control device, and railway operation management system
CN104634592A (en) * 2014-12-18 2015-05-20 成都铁安科技有限责任公司 Train running gear fault diagnosis method and train running gear fault diagnosis device
JP2018100151A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 株式会社日立製作所 Elevator control device and elevator control method

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