JP3304597B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

電圧検出装置

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JP3304597B2 JP04208694A JP4208694A JP3304597B2 JP 3304597 B2 JP3304597 B2 JP 3304597B2 JP 04208694 A JP04208694 A JP 04208694A JP 4208694 A JP4208694 A JP 4208694A JP 3304597 B2 JP3304597 B2 JP 3304597B2
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば100V系
やそれ以上の電源電圧の有無、リレーおよびモータ等の
動作検出、並びに断線検出等を行なう電圧検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】第1の従来例として、電圧リレーの接点
の開閉状態により電圧の有無を検出するものがあった。
また第2の従来例として、図10に示すように電流を制
限する抵抗50に検出信号送出用の光リンク素子51を
接続して検出を行なうものがあった。52は光リンク素
子51の発光部に一端が接続された光ファイバであり、
53は受信回路54における入力側の光リンク素子であ
る。P,Nは電源である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、第1の従来例
は、リレー式のため、数msecの動作時間が必要であ
り、しかも受信側回路との絶縁の問題や機械的寿命の問
題があった。第2の従来例は、第1の従来例の問題がな
いが、100V回路系あるいはそれ以上の電圧回路系に
適用する場合に発熱の問題がある。すなわち、電流制限
用の抵抗50に対して回路電圧から光リンク素子51の
順電圧約3Vを差し引いた電圧97Vが加わるため、光
リンク素子51の必要な順電流約30mAが一定と考え
た場合、回路電圧が大きくなるほど抵抗50が大きくな
るから発熱量が大きくなってしまう。そのため定格電力
の確保のための抵抗50が発熱に対する安全性から大型
化する等の欠点があった。
【0004】したがって、この発明の目的は、受信側回
路との絶縁を確保するとともに、回路を小型化し発熱を
抑制することができる電圧検出装置を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の電圧検出装置
、検出すべき電圧が印加されて光を透過可能にする液
晶表示装置と、所定の波長の光を透過する光学フィルタ
と、この光学フィルタに透過可能な波長の光および前記
光学フィルタを透過できない波長の光を発生して前記液
晶表示装置および前記光学フィルタに放射する発光装置
と、前記液晶表示装置および光学フィルタの双方の透過
光を受光して波長ごとに分別する分別器を有するととも
に前記分別器により分別された各信号を検出する検出器
を有する受光装置とを備えたものである。
【0006】請求項の電圧検出装置は、請求項にお
いて、前記発光装置が波長の異なる光を交互にパルス状
に発光し、前記受光装置の前記検出器を、前記分別器に
より分別された各信号をカウントするカウンタとしたも
のである。
【0007】
【作用】請求項1の電圧検出装置によれば、発光装置よ
り発光した光が液晶表示装置に入射し、液晶表示装置に
検出すべき電圧が加わっていると発光装置の入射光が透
過し、受光装置に入射する。この場合、検出すべき電圧
が液晶表示装置に印加されても電流はほとんど流れない
ので、液晶表示装置に直列に接続された電流制限抵抗の
発熱を、従来例と比較して小さく抑制することができ
る。したがって、光で検出することにより受信側回路と
の絶縁を確保するとともに、発熱を抑制し回路を小型化
することができる。また、受光装置に受光され分別器に
より分別された光のうち、光学フィルタを透過しない波
長の光の信号を検出器により検出すると液晶表示装置に
検出すべき電圧が印加されていることを示し、その光の
信号を検出器により検出しないとき検出すべき電圧が印
加されていないことを示し、一方光学フィルタを透過す
る波長の光の信号を検出器により検出すると発光装置お
よび光ファイバ等が異常でなく、その光の信号を検出し
ないとき異常であることを示す。したがって、液晶表示
装置の電圧検出の有無等のほか、発光装置等の異常を検
出することが可能となる。
【0008】
【0009】請求項の電圧検出装置によれば、請求項
において、前記発光装置が波長の異なる光を交互にパ
ルス状に発光し、前記受光装置の前記検出器を、前記分
別器により分別された各信号をカウントするカウンタと
したため、請求項の作用のほか、誤動作およびノイズ
を防止でき、誤出力のない検出が可能となる。
【0010】
【実施例】この発明の第1の実施例を図1ないし図8に
より説明する。すなわち、この電圧検出回路は、液晶表
示装置1と、発光装置2と、受光装置3とを有する。液
晶表示装置1は、検出すべき電圧が印加されて光を透過
可能にする。実施例は透過型であり、電流制限抵抗4を
直列に接続している。また液晶表示装置1に並列に5V
のツェナーダイオード5が接続されて、液晶表示装置1
に加わる電圧を安定化している。20は液晶表示装置1
の電極、P,Nは電源である。
【0011】液晶表示装置1と並んで光学フィルタ6を
配置している。この光学フィルタ6は所定の波長λ1
光を透過する。発光装置2は、液晶表示装置1に入射光
を放射するとともに光学フィルタ6にも入射光を放射す
るが、光学フィルタ6に透過可能な波長λ1 の光および
光学フィルタ6を透過できない波長λ2 の光を発生して
液晶表示装置1および光学フィルタ6に放射している。
実施例の発光装置2は受光装置3とともに信号処理装置
7に設けられている。すなわち、この発光装置2は、図
1に示すように発振器8と、この発振器8の出力信号を
光に変換する発光部9と、この発光部9に一端が接続さ
れ他端が液晶表示装置1および光学フィルタ6に跨がっ
て配置された光ファイバ10とを有する。光ファイバ1
0の端面は約半分の面積が液晶表示装置1および光学フ
ィルタ6のそれぞれに対向するように配置されている。
さらに発光装置2の詳細を図5に示しており、発振器8
の出力信号をタイミング作成装置11,シフトレジスタ
12,ドライバ13に通して発光部9より出力させるこ
とにより、図4の(a),(b)に示す発光タイミング
で波長λ1 ,λ2 の各光をパルス状に発生するととも
に、図4(c)に示すように波長λ1 ,λ2 の光のパル
スが交互になるようにしている。タイミング作成回路1
1は、パルス幅を短くしデューティを1/100以上と
して光のパワーを上げるため用いているが、図6に示す
ような回路構成により、図4に示すタイミングを8チャ
ンネル分作成している。39は分周器、40はDフリッ
プフロップ、41,42はナンド回路、43はインバー
タである。なお、1チャンネル分だけ作成する場合はシ
フトレジスタ12は不要である。図7(a)は分周器3
9のサブクロック信号(Subclk)、同図(b)は
分周器39のメインクロック信号(Mainclk)、
同図(c)はナンド回路41の信号A、同図(d)はナ
ンド回路42の信号B、同図(e1 )はチャンネルch
1 の波長λ2 の信号、同図(f1 )はチャンネルch 1
の波長λ1 の信号、同図(e2 )はチャンネルch2
波長λ2 の信号、同図(f2 )はチャンネルch2 の波
長λ1 の信号、同図(e3 )はチャンネルch 3 の波長
λ2 の信号、同図(f3 )はチャンネルch3 の波長λ
1 の信号である。
【0012】この発光部9は2波長(λ1 ,λ2 )を発
光する2色発光ダイオードを用いている。受光装置3
は、液晶表示装置1の透過光を受光するとともに光学フ
ィルタ6の透過光を受光するが、信号を波長λ1 ,λ2
ごとに分別する分別器16を有するとともに分別器16
により分別された各信号を検出する検出器17,18を
有する。実施例では図1および図2に示すように、一端
を液晶表示装置1と光学フィルタ6を介して光ファイバ
10に対向する受光用の光ファイバ19を有する。この
光ファイバ19の端面は、光ファイバ10と同様に光フ
ァイバ19の約半分の面積が液晶表示装置1と光学フィ
ルタ6のそれぞれに対向するように配置されている。光
ファイバ19の液晶表示装置1等と反対側の端部はフォ
トダイオードを実施例とする受光器15に対向し、光フ
ァイバ19を通る光を受光器15で受光し、この受光器
15の出力信号を分別器16で分別し、分別された各信
号をカウンタを実施例とする検出器17,18により検
出している。
【0013】この受光装置3の詳細を図5に示してい
る。すなわち、光ファイバ19を受光した受光器15の
出力信号が信号増幅器21により信号増幅され、波形整
形器21により波形整形され、コンパレータ23により
しきい値設定部24のしきい値と比較される。なお、し
きい値設定部24は出力ラッチ26の信号を入力して、
誤出力を防止するため判定にヒステリシスをもたせてい
る。
【0014】つぎに分別器16により発振器8と同期し
て波長λ1 ,λ2 の信号が分離される。光学フィルタ6
を透過しない波長λ2 の信号は検出器17により所定数
がパルスカウントされ、その出力信号が出力ラッチ26
によりラッチされ、ドライバ27より液晶表示装置1へ
の電圧印加状態を示す信号として出力される。光学フィ
ルタ6を透過する波長λ1 の信号はパルス無し検出部2
8によりパルスがない場合に出力する。このパルス無し
検出部28は、たとえばウォッチドッグタイマーを用い
ており、波長λ1 のパルスを入力するとそのウォッチド
ッグ(WD)をリセットし、波長λ1 のパルスが入力さ
れない場合はウォッチドッグ(WD)の信号が永遠に続
く。このパルス無し検出部28のパルスが検出器18に
より所定数がカウントされ、所定数(規定回数)を超え
たとき異常を判定するための出力信号が出力され、その
出力信号が出力ラッチ30によりラッチされ、ドライバ
31より光ファイバ10,19または発光部9が異常で
発光していないことを示す信号として出力される。
【0015】また発光部9の波長λ2 の信号がコンパレ
ータ32により電圧監視している。図8に詳細を示して
いるが、発光部9の入力信号のパルスを所定の基準値と
比較判定し、波長λ2 のパルスがあればパルス無し検出
部33に出力する。パルス無し検出部33の構成はパル
ス無し検出部28と同様である。パルス無し検出部33
によりパルス無しのときパルスなしを示す出力信号を検
出器18に入力し、規定回数カウントすると出力ラッチ
30およびドライバ31により波長λ2 のパルスが異常
であることを示す。なお、検出器18は波長λ1 のパル
スの異常、波長λ2 のパルスの異常および光ファイバ1
0,19の断線用の判定カウンタである。
【0016】この電圧検出装置の動作について説明す
る。すなわち、液晶表示装置1は電界が加わると入射光
を透過させるものであり、図1に示す電圧検出回路の電
圧を電流制限抵抗4により分圧して液晶表示装置1に印
加し、液晶表示装置1をオフからオンにすることにより
光ファイバ10の入射光を遮光から透過にする。信号処
理装置7の発光装置2の発光部9から波長λ1 ,λ2
パルス状の光が交互に発光し、光ファイバ10を通して
液晶表示装置1および光学フィルタ6に入射する。液晶
表示装置1がオンのときは波長λ1 ,λ2 の各パルス状
の光が透過し光ファイバ19を通して受光装置3に入射
する。また光学フィルタ6に入射した波長λ1 ,λ2
光のうち波長λ1 の光のみが透過し、光ファイバ19を
通して受光装置3に入射する。受光装置3では受光器1
5の出力信号を前記のように分別器16により発光タイ
ミングで波長λ1 に相当するパルスと波長λ2 に相当す
るパルスを分離し波長λ2 に相当するパルスを検出器1
7によりカウントし、カウント数が所定値を越えたとき
ドライバ27より出力する。したがって、波長λ2 の信
号の有無によりドライバ27の出力が変化し、液晶表示
装置1に電圧が印加されているときはドライバ27の出
力があり電圧有りの検出が行なわれ、液晶表示装置1に
電圧が印加されていないときはドライバ27に出力がな
く電圧無しの検出が行なわれることとなる。
【0017】一方、波長λ1 に相当するパルスはパルス
無し検出部28で検出され、パルス無しのとき出力信号
が出力され、検出器18によりカウントされ所定数を超
えるとドライバ31より出力する。したがって、波長λ
1 が受光器15に入力されているときは、パルス無し検
出部28より出力がなく、発光装置1,光ファイバ1
0,19等は正常であることを示し、異常であるときは
ドライバ31より出力することとなる。また波長λ2
相当するパルスがパルス無し検出部33で検出され、検
出器18により同様に検出される。そして、波長λ2
相当するパルスが正常である場合に、液晶表示装置1が
オンであるのにドライバ27に電圧有りの出力がないと
きは光ファイバ10,19が異常であることが判断され
うる。
【0018】この実施例によれば、発光装置2より発光
した光が液晶表示装置1に入射し、液晶表示装置1に検
出すべき電圧が加わっていると発光装置2の入射光が透
過し、受光装置3に入射する。この場合、検出すべき電
圧が液晶表示装置1に印加されても電流はほとんど流れ
ないので、液晶表示装置1に直列に接続された電流制限
抵抗4の発熱を、従来例と比較して小さく抑制すること
ができる。すなわち、液晶表示装置1の制御電圧は電圧
検出回路の電圧を5Vのツェナーダイオード5でクラン
プしたものになる。液晶表示装置1の消費電力は一般的
には数十μW/cm2 のため、必要電流は10μA程度
と計算できる。ツェナーダイオード5が安定的に動作す
る電流を負荷の10倍以上と考えると、図1の電流制限
抵抗4に流す電流値は約0.1mAとなる。したがっ
て、この電圧検出回路を100V系で使用した場合で
も、電流制限抵抗4の消費電力は0.01Wと非常に小
さくすることが可能となる。
【0019】この結果、この実施例の電圧検出装置は、
光で検出することにより受信側回路との絶縁を確保する
とともに、発熱を抑制し回路を小型化することができ
る。また信号処理装置7側に発光装置2および受光装置
3を設置できるため、ロジックを構成することが容易に
なり、発光ダイオードを用いた発光部9の出力のパルス
化、2波長の出力の制御などが可能となり、後述の異常
検出回路を構成することも容易になる。
【0020】また受光装置3に受光され分別器16によ
り分別された光のうち、光学フィルタ6を透過しない波
長の光の信号を検出器17により検出すると液晶表示装
置1に検出すべき電圧が印加されていることを示し、そ
の光の信号を検出器により検出しないとき検出すべき電
圧が印加されていないことを示し、一方光学フィルタ6
を透過する波長の光の信号を検出器18により検出する
と発光装置1および光ファイバ10,19等が異常でな
く、その光の信号を検出しないとき異常であることを示
す。したがって、液晶表示装置1の電圧検出の有無等の
ほか、発光装置2等の異常を検出することが可能とな
る。
【0021】さらに、発光装置2が波長の異なる光を交
互にパルス状に発光し、受光装置2の検出器17,18
を、分別器16により分別された各信号をカウントする
カウンタとしたため、誤動作およびノイズを防止でき、
誤出力のない検出が可能となる。したがって、この実施
例によれば、電圧検出回路の小型化が図れ、発熱の抑
制、高絶縁および無接点化され、さらに異常検出を行な
うことができるため高信頼性のある検出装置とを提供す
ることができる。
【0022】この発明の第2の実施例を図9に示す。す
なわち、この電圧検出装置は、液晶表示装置1が反射型
であり、裏面にシート状ないし板状の反射部材35を有
し、この反射部材35の前面に液晶表示装置1と光学フ
ィルタ6を配置し、これらにまたがって送信兼受信用の
光ファイバ36の一端部を対向し、光ファイバ36の他
端にハーフミラ37を約45度傾斜して配置し、ハーフ
ミラー37の光ファイバ36と反対側に発光部9を配置
し、ハーフミラー37の光ファイバ36の入射光の反射
側に受光器15を配置している。
【0023】この実施例によれば、発光部9より波長λ
1 ,λ2 の光がハーフミラー37に入射し、その一部を
透過して光ファイバ36を通り液晶表示装置1および光
学フィルタ6を透過し、反射部材35を反射し、再度液
晶表示装置1および光学フィルタ6を透過して、光ファ
イバ36を通してハーフミラー37に入射し、その一部
が反射して受光器15に入射する。その他は第1の実施
例と同様である。
【0024】したがって、この実施例は、ハーフミラー
37を使用することにより、光ファイバ36が1本でよ
くなる。なお、検出部18は、波長λ1 のパルスのない
状態を検出するパルス無し検出部28で検出しなくても
よく、波長λ1 のパルスを検出して、検出しなかった場
合に異常であることを表示するのでもよい。
【0025】
【発明の効果】請求項1の電圧検出装置によれば、検出
すべき電圧が液晶表示装置に印加されても電流はほとん
ど流れないので、液晶表示装置に直列に接続された電流
制限抵抗の発熱を、従来例と比較して小さく抑制するこ
とができる。したがって、光で検出することにより受信
側回路との絶縁を確保するとともに、発熱を抑制し回路
を小型化することができる。 また、受光装置に受光され
分別器により分別された光のうち、光学フィルタを透過
しない波長の光の信号を検出器により検出すると液晶表
示装置に検出すべき電圧が印加されていることを示し、
その光の信号を検出器により検出しないとき検出すべき
電圧が印加されていないことを示し、一方光学フィルタ
を透過する波長の光の信号を検出器により検出すると発
光装置および光ファイバ等が異常でなく、その光の信号
を検出しないとき異常であることを示す。したがって、
液晶表示装置の電圧検出の有無等のほか、発光装置等の
異常を検出することが可能となる。
【0026】
【0027】請求項の電圧検出装置によれば、請求項
において、前記発光装置が波長の異なる光を交互にパ
ルス状に発光し、前記受光装置の前記検出器を、前記分
別器により分別された各信号をカウントするカウンタと
したため、請求項1の効果のほか、誤動作およびノイズ
を防止でき、誤出力のない検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例の電圧検出装置の説明
図である。
【図2】液晶表示装置と光学フィルタと光ファイバとの
関係を説明する部分側面図である。
【図3】その正面図である。
【図4】パルス波形図である。
【図5】発光装置および受光装置の詳細なブロック図で
ある。
【図6】タイミング作成回路等の詳細図である。
【図7】その各部のタイムチャートである。
【図8】波長λ2 の電圧監視部分の詳細図である。
【図9】第2の実施例の電圧検出装置の説明図である。
【図10】従来例の電圧検出回路図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置 2 発光装置 3 受光装置 6 光学フィルタ 15 受光器 16 分別器 17,18 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/155 G01R 15/24 G01R 19/00 G01R 31/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出すべき電圧が印加されて光を透過可
    能にする液晶表示装置と、所定の波長の光を透過する光
    学フィルタと、この光学フィルタに透過可能な波長の光
    および前記光学フィルタを透過できない波長の光を発生
    して前記液晶表示装置および前記光学フィルタに放射す
    る発光装置と、前記液晶表示装置および光学フィルタの
    双方の透過光を受光して波長ごとに分別する分別器を有
    するとともに前記分別器により分別された各信号を検出
    する検出器を有する受光装置とを備えた電圧検出装置。
  2. 【請求項2】 前記発光装置は波長の異なる光を交互に
    パルス状に発光し、前記受光装置の前記検出器は前記分
    別器により分別された各信号をカウントするカウンタで
    ある請求項記載の電圧検出装置。
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