JPS5831402A - 否定回路 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、否定情報をフェニルセーフに得ることができ
る否定回路に関する。

鉄道信号では一般に、列車力を制御区間に進入したとき
の情報は、常時は電圧があって列車が進入したこと及び
回路が故障したことにより電圧なしとなる閉電路式で処
理し、また列車が前記制御区間から進出したときの情報
は常時は電圧なしであって列車が進出したことにより電
圧ありとなり、かつ回路故障に、よっても電圧なしとな
る閉電路式で処理している（昭和４４年１２月信号保安
協金発行１鉄道信号ハンドブック”１２５９頁）。

しかし、このような回路では列車進入の情報と列車進出
の情報を別個の電気回路で処理しなければならないし、
回路方式を統＝することができず、また列車進出の情報
は列車が進出しであるべき出力電圧がないときに始めて
回路故障を発見する事後処置となる欠点がある。

本発明は、否定情報を７エールセーフに得ることができ
、入力情報を開電路式で処理する回路に適用してもその
回路の故障を即時チェックすることができる否定回路を
提供することを目的とする。

以下、図面に示゛す実施例に基いて本発明の詳細な説明
する。

第１図において、１は真理値″１１１１１″０′″の情
報＾の入力端子、２は前記情報Ａをその真理値１１”＠
０”に応じた波高値（振幅）で発振して交流信号Ｂに変
換する信号変換回路、３は故障時に発振出力が零となる
非対称誤り特性を有するウィンドウコンパレータ４は信
号変換回路２とウィンドウコンパレータ３を交流結合す
るコンデンサである。

信号変換回路２は、端子１１Ｉｃ人カする情報Ａが高い
電圧すなわち真理値＠１”のときはその間ウィンドウコ
シパレータ３の窓のレベルよりも高い波高値の交流信号
Ｂを出方し、また低い電圧すなわち真理値″′０”のと
きは前記窓内のレベルの波高値の交流信号を出方する回
路であり、この例ではＣ−ＭＯＳによる直流入力信号を
電源久方と％情報Ａ が電源端子に入力する。すなわち信号変換回路２は、こ
の例では２個のインバータ２０゜２１と、２個の抵抗２
２．２３と、コンデンサ２４とを備えており、情報Ａが
電源電圧としてインバータ２１の正側端子に入力する。

この信号変換回路２は、出力信号の発振周波数が抵抗２
２とコンデンｆ’２４による時定数で定まり、波高値（
振幅）が電源電圧すなわち情報Ａのレベルによって変る
。従って、この信号変換回路２は、情報Ａが第２図（４
）に示すようなレベルの真理値″′０″″′１”′″０
”の信号であると、第２図（Ｂ）に示すように真理値＠
０゛に対応する交流信号の波高値はウィンドウコンパレ
ータ３の窓の電圧レベルｅ１゜・、内にあるが５、真理
値′″１′″に対応する交流信号の波高値は窓の電圧レ
ベルｅ、　Ｉ　ｅ、よりも高くなる。また、信号変換回
路２の出力は入力情報Ａが電圧零または信号変換回路２
が故障したとき、ウィンドウコンパレータの窓以下の電
圧になる。

ウィンドウコンパレータ３は、この例では３個のトラン
ジスタ３１．３２．３３を用いた発振回□略２゛５と、
その出力信号を整流し平滑、して平均化した直流出力と
する整流神回路２６で構成され、抵抗３４．３５．３７
．’４０．４１は、トランジスタ３１．３２゜３３のコ
レクタ抵抗であり、電池３０は、トランジスタ３２の電
源である。各トランジスタのベースには、前段のトラン
ジスタの出力が直接結合で接続されている。すなわち、
トランジスタ３１のペースには、トランジスタ３３の出
力がコレクタ抵抗３４．３５の分割比で抵抗３６を介し
て供給され、トランジスタ３２のベースには、トランジ
スタ３１の出力がｍｍ５ａ、３９で電１１［３０のレベ
ルシフト分を含めて分割して供給され、トランジスタ３
３のペースには、トランジスタ３２の出力が抵抗４０．
４１で分割して供給されている。増巾回路２５は、入力
端２７に特定の入力電圧が印加されるとトランジスタ３
１→トランジスタ３２・→トランジスタ３３→トランジ
スタ３１の順に各トランジスタの出方が供給される帰還
発振器を構成している。

この発振−路２５が発振、で、きる入力電圧の範囲は電
源３０の電圧なＶｏｌ、抵、抗３４．＄５゜３７．３８
．３９の抵抗値を各々Ｒ，４ｅ　Ｒｊｌ　ｅＲａ−ｅ　
Ｒａｔｅ　ＲＩｅ　Ｒ１・、入力信号の電圧レベルをｖ
ｓ、ａ３！踵圧をＶ１％及び発振するときの入力電圧ｖ
ｌの下限を６０上限をｅｌとするとき、はば ｅｔ−Ｒａｍ／（Ｒａｙ＋Ｒａｓ＋Ｒｓ＊）中ｖ０．・
ｔｔ＋６ｍ　　＠Ｒｓｍ／　（ＲＵ　＋Ｒ１１）４”　
　Ｖ＊　　　　　　”・　　（２）で与えられる。ここ
に％ｅ１とｅ、の間はウィン−ドウコンパレータの窓と
なる。

入力電圧ｖ１が下限ｅ、より低い場合はトランジスタ３
２．３３がオンの状態でトランジスタ３１がオフのまま
であるので発振しない。

入力電圧Ｖ、が下＠ｅ、より大きくなると、トランジス
タ３２．３３がオフ状態となるので、トランジスタ３１
がオン状態となる。トランジスタ３１がオ／す仝と、ト
ランジスタ３２゜３３・がオフとなり、トランジスタ３
４がオフ状態となる。トランジスタ３１がオフ状態とな
ると、トランジスタ３２．３３がオフ状態となるの４２
４ＭることＫなる。

さらに、入力電圧Ｖ、が上限ｅ、をすぎると、トランジ
スタ３・３がたとえオンになってもトランジス′り３１
がオフしないので、発振回路は発振不能となる。

条件式（１）及び（２）からも明らかなように１ウイン
ドウコンパレータが発振をする入力電圧ｖ１の下限ｅ、
および上限ｅ、は、抵抗３４．３５゜３７．３８．３９
の値に依存して決定され、これらの抵抗値を適轟に選定
するととＫより、発振開始電圧を自由に設定することが
できる。

この否定回路において、真理値１０″が′低レベル真理
値＠１”が石レベルである第２図囚に示す情報が入力　
ると、・前述のように信゛号変換回路２が第　ｇｌ　（
Ｂ）に示す交流信号を出力するから、つ・　メドウコ′
ンパレータ３は交流信号Ｂの電圧ｖ１が第２図（Ｂ）に
おけるレベルｅ、　、　ｅ、の関のときのみ発振するの
で、第２図（Ｃ）Ｋ示す信号を発振回路２５・から出力
する。

この場合、発振回路２５の出力信号Ｃのパルス巾は、嬉
２図から明らかなよ５に、真理値＠０”のときは入力信
号とにビ同じであるが、真理値１１”のときは入力信号
の立上り時と立下り時だけの狭い巾となり、従って！１
流平滑回鴨６で平均化された出力信号０は第２図（ロ）
に示すようにλ力情報・＾が真理値″′０″のときは高
レベル、真理値＠１”のときは低レベルとなる。

すなわち、この否定回路は、情報＾が低レベルであると
出力信号りが高レベルになり、情報Ｂが高レベルである
と出力信号Ｏが低レベルになる。また、発振回路２５が
故障した場合は発振回路２５が発振しないから、整流平
滑回路２６の出力信号りは第２図（ロ）において破線で
示すように零レベル近く京で低下して故障情報φとなり
、それによって回路の故障を知ることができ、フェール
セーフになる。

上述した否定回路を、センナの出力信号を開電路式で処
理する回路に用いると、その回路の故障を速やかに知る
ことができる。

すなわち、センサの出力は、電圧Ｖの変化ΔＶとして検
出されるのが一般的である。たとえば、ループセンサの
出力はインダ夕タンスの変化ΔＬを電圧の変化Δｖ左し
て抽出する。この場合、検知レベルｖｔｈ　＜スレショ
ールドレベル）を第６図（４）の様に定めれば、閉電路
式の処理による出力情報は、第３図（Ａ）に示す電圧の
変化ΔＶに対して第５図（Ｂ）に示すように出力電圧Ｖ
ｎｃが消滅する側の検知信号となる。また、閉電路式の
処理による出力情報は、ｆＩＸＳ図（（’）Ｋ示すよう
に、前記変化ΔＶに対して、出力電圧Ｖｎｏが発生する
側の検知信号となる。一方、フェールセーフなセンサで
は、センナの故障によって第３図（４）における電圧Ｖ
が零になるように設計されるか性を有することになる。

従って、閉電路式では、変化ΔＶがあって、検知信号が
生じない時のみセンサの故障を判定することができ、そ
の他の時間では判定することができない。

しかし、いま、第３図囚に示すセンナの出力で図のよう
にライ、ンドウコンパレータの窓ｅ、　、　！、の設定
を！行い、第１図の端子ＩＫ第３図（６）の信号を印加
すれば、整流平滑回路２６の出力は変化ΔＶＫよって第
３図（Ｃ）　Ｋ水等検知信号Ｖｎｏ　Ｋ相当する出力を
生じる。この場合セ／すが故障すると整流平滑回路２６
の出力が零となって即時故障の判定をするこＥができる
ことになる。

なお、情報Ａが、パルス駆動される物体検知用のホトセ
ンサのように１第２図（Ｂ）　Ｋ示す信号を出力する回
路の出力であるときには、信号変換回路２が不要である
。また、当骸否定回路の次段の処理回路が真理値′″Ｏ
”１”をパルス巾で処理すモ回路であるときは整流平滑
回路が不要である。さらに第２図において、真理値１１
′の否定出力は交流信号の立上り時に対応する信号又は
立下り時に対応する信号のいずれかのみＫしてもよい。

以上のように１本発明は、入力を交流信号とするとウィ
ンドウコンパレータな備え、前記交流信号の最大レベル
が前記ウィンドウコンパレータの窓以下にあるときを第
１の真理値、窓内にあるときを第２の真理値、−窓より
高いときを第３の真理値とするとき、ウィンドウコンパ
レータの出力電圧の平均値は、前記第２の真理値に対す
る出力電圧より前記第５の真理値に対する出力電圧の方
が低い電圧となり、前記第１の真理値を故障信号とすれ
ば第２の真理値また第５の真理値に対して否定の論理の
一関係となる。そして、前記第１の真理値は、前記ウィ
ンドウコンパレータが非対称誤り特性を有するフェール
セーフなウィンドウコンパレータであるか、ら、ウィン
ドウコンパレータが故障した場合あるいは入力信号が零
（入力故障と呼ぶ場合がある）のときに生ず”る故障信
号である。また、本発明の否定回路を、閉電路式で処理
する回路に用いても回路の′故障を速やかに知ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる否定回路の一実施例図、第２図
は動作説明図、第３図は作用効果の説明図である。 Ａ：真理値情報、２：信号変換回路、３：ウィンドウコ
ンパレータ、２５：発振回路、２６：整流平滑回路。 特許出願人　日本信号株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１人力を交流信号とするウィンドウコンパレータを
   備え、前記交流入力信号の最大値が前記ウィンドウコン
   パレータの窓より低いレベル（第１の真理値）と窓の範
   囲内にあるレベルを第２の真理値と、窓の範囲より高い
   レベル第５の真理値とを入力論理変数罵′とじ、前記ラ
   イ／・ドクコンパレータの出力電圧の平均値を出力関数
   ｆ　（Ｘ）とする否定回路。 （２）前記交流入力信号が直流入力信号を電源入力とす
   る発振器の交流出力であり、前記ウィンドウコンパレー
   タが出力側に整−流平滑回路を備え、窓内入力電圧に対
   して発振出力を生ずる特許請求の範囲第１項記載の否定
   回路。