JP4176186B2 - 機械等を起動するための回路及び起動を制御する方法 - Google Patents
機械等を起動するための回路及び起動を制御する方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護／監視回路によって保護された機械等を起動するための回路であって、前記保護／監視回路が複数の信号入力を絶え間なく監視し、異常が発生した場合、前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち；この回路が、前記保護／監視回路によって制御およびスイッチ可能な少なくとも２つの継電器および起動スイッチを含むことを特徴とする回路に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、保護／監視回路によって保護された機械等の起動を制御するための方法であって、前記保護／監視回路が複数の信号入力を絶え間なく監視し、異常が発生した場合、前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち、前記保護／監視回路が２つの継電器を制御およびスイッチし、前記継電器（Ｋ１、Ｋ２）が順番に起動され、最初に起動されるべき前記継電器（Ｋ２）は、コンデンサ（Ｃ１５）によって完全に制御されることを特徴とする方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、反射性の光バリア（reflective light barriers）および偏光フィルタを備える保護／監視回路が知られている。これら回路は、２つのセンサを持ち、これらセンサが、例えば、３００Ｈｚの周期にて、巡回的にテストされる。このテストフェーズの際に、これら２つのビーム経路の一つに障害物が、あるいは、エレクトロニクスの２つの冗長連鎖（two redundant chains of 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つの挿入された安全継電器（safety relay）が落ちる（drop）。これら安全継電器を含む全システムは、外部テスト入力（external test input）によって監視することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
継電器が落ちた場合、回路を解除するためには、手操作による解放が必要となる。従って、手操作による回路の解除は、保護／監視回路によって保護される機械等を起動することを意味する。
【０００５】
本発明の目的は、前記汎用回路を、製造コストが安価で、動作効率が良く、しかも、起動のために、保護／監視回路と信号入力の両方、および前記回路の監視が完全にできるような回路に改善することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これを達成するために、本発明によると、前記継電器が直列に接続され、順番に起動され；最初に起動されるべき継電器と並列にコンデンサが設置され、このコンデンサの電荷によって前記継電器が完全に制御され；少なくとも一つのトランジスタが前記継電器と直列に接続され、片方の継電器が前記トランジスタのベースに接続され、他方の継電器が前記トランジスタのコレクタに接続される。
【０００７】
従って、本発明による回路においては、継電器は、始動手続きの起動において、同時ではなく、順番に起動される。これは、いわゆるポンプ起動（pump start）である。つまり、このポンプは、保護／監視回路の正のレベルより高い仮想レベルの電位を必要とする。従って、この仮想レベルの低下（drop）は、この回路に接続された監視されるべき機械のスイッチオフを示す。
【０００８】
本発明の他の好ましい実施例が、以下のサブクレームから一層明白となるものである。
【０００９】
本発明の目的を解決するための一つの方法においては、起動の際に、前記継電器が順番に制御される。
【００１０】
本発明の方法によると、起動は、４つのフェーズから成り、これらが順番に遂行される。第一のフェーズにおいて、コンデンサが、前記継電器の常開接点（opening contact）を通じて充電される。第一のトランジスタのベース電流が、最初に制御されるべき継電器に流れる。このトランジスタの電荷は、この継電器を完全に制御するために用いられる。第一のフェーズが終了したところで、第二のフェーズにおいて、起動ボタンを押すことで、起動コマンド（start-up command）が与えられる。この起動ボタンを押すことで、結果として、後に起動されるべき継電器に電圧が供給される。すると電流がこの継電器と第一のトランジスタに流れる。
【００１１】
第三のフェーズは、後者継電器が自己維持状態（self-maintaining state）に達したとき開始され、電流が、後者継電器と第一のトランジスタに流れる。すると、後者継電器の常閉接点（make-contact）によって第二のトランジスタのベースが制御され、このために、前記コンデンサの放電が最初に起動された継電器に向けて開始される。このコンデンサは、また、第二のトランジスタに追加のベース電流を供給する。最終的に、後者継電器が起動（pull up）し、こうして、両方の継電器が自己維持状態となる。
【００１２】
最後の第四のフェーズにおいて、第一のトランジスタがロックされ、ロッキング電流（locking current）が、両継電器の常閉接点に流れる。この第四のフェーズは、第一の継電器が起動（pull up）すると、直ちに開始される。
【００１３】
本発明のその他の特徴および長所は、監視回路の好ましい実施例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。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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Ｖ１８１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。
【００１８】
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Ｖ１９３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Ｖ１９１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。
【００１９】
トランジスタＶ１８９、Ｖ１８１、Ｖ１７９、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、Ｖ１８５は、ＰＮＰ型トランジスタとして設計される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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Ｖ１６９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２９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。
【００２５】
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Ｖ１４５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。
【００２６】
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（relay discharge current）、および制御電流（control current）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。
【００２７】
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、２１、２２内に示される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、Ｚ２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。
【００３２】
トランジスタＶ１４５は、コンデンサＣ４１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Ｖ１４５のコレクタ・エミッタ経路に沿って送られる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ｖ５３が接続される。継電器Ｋ１の常閉接点（closing contact）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３６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。
【００３７】
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Ｖ８５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１７に、２つの継電器Ｋ１とＫ２の間で接続される。
【００３８】
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４１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。
【００３９】
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、ｉ3、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。
【００４０】
第一のフェーズにおいて、コンデンサＣ１５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。
【００４１】
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Ｋ１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。
【００４２】
最後の第四のフェーズにおいて、継電器Ｋ２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。
【００４３】
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】本発明の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】本発明の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
Ｒ５１、Ｒ５７ 抵抗
Ｖ９１〜Ｖ２０４ トランジスタ
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４ 信号入力
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護／監視回路によって保護された機械等を起動するための回路であって、前記保護／監視回路が複数の信号入力を絶え間なく監視し、異常が発生した場合、前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち；この回路が、前記保護／監視回路によって制御およびスイッチ可能な少なくとも２つの継電器および起動スイッチを含むことを特徴とする回路に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、保護／監視回路によって保護された機械等の起動を制御するための方法であって、前記保護／監視回路が複数の信号入力を絶え間なく監視し、異常が発生した場合、前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち、前記保護／監視回路が２つの継電器を制御およびスイッチし、前記継電器（Ｋ１、Ｋ２）が順番に起動され、最初に起動されるべき前記継電器（Ｋ２）は、コンデンサ（Ｃ１５）によって完全に制御されることを特徴とする方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、反射性の光バリア（reflective light barriers）および偏光フィルタを備える保護／監視回路が知られている。これら回路は、２つのセンサを持ち、これらセンサが、例えば、３００Ｈｚの周期にて、巡回的にテストされる。このテストフェーズの際に、これら２つのビーム経路の一つに障害物が、あるいは、エレクトロニクスの２つの冗長連鎖（two redundant chains of 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つの挿入された安全継電器（safety relay）が落ちる（drop）。これら安全継電器を含む全システムは、外部テスト入力（external test input）によって監視することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
継電器が落ちた場合、回路を解除するためには、手操作による解放が必要となる。従って、手操作による回路の解除は、保護／監視回路によって保護される機械等を起動することを意味する。
【０００５】
本発明の目的は、前記汎用回路を、製造コストが安価で、動作効率が良く、しかも、起動のために、保護／監視回路と信号入力の両方、および前記回路の監視が完全にできるような回路に改善することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これを達成するために、本発明によると、前記継電器が直列に接続され、順番に起動され；最初に起動されるべき継電器と並列にコンデンサが設置され、このコンデンサの電荷によって前記継電器が完全に制御され；少なくとも一つのトランジスタが前記継電器と直列に接続され、片方の継電器が前記トランジスタのベースに接続され、他方の継電器が前記トランジスタのコレクタに接続される。
【０００７】
従って、本発明による回路においては、継電器は、始動手続きの起動において、同時ではなく、順番に起動される。これは、いわゆるポンプ起動（pump start）である。つまり、このポンプは、保護／監視回路の正のレベルより高い仮想レベルの電位を必要とする。従って、この仮想レベルの低下（drop）は、この回路に接続された監視されるべき機械のスイッチオフを示す。
【０００８】
本発明の他の好ましい実施例が、以下のサブクレームから一層明白となるものである。
【０００９】
本発明の目的を解決するための一つの方法においては、起動の際に、前記継電器が順番に制御される。
【００１０】
本発明の方法によると、起動は、４つのフェーズから成り、これらが順番に遂行される。第一のフェーズにおいて、コンデンサが、前記継電器の常開接点（opening contact）を通じて充電される。第一のトランジスタのベース電流が、最初に制御されるべき継電器に流れる。このトランジスタの電荷は、この継電器を完全に制御するために用いられる。第一のフェーズが終了したところで、第二のフェーズにおいて、起動ボタンを押すことで、起動コマンド（start-up command）が与えられる。この起動ボタンを押すことで、結果として、後に起動されるべき継電器に電圧が供給される。すると電流がこの継電器と第一のトランジスタに流れる。
【００１１】
第三のフェーズは、後者継電器が自己維持状態（self-maintaining state）に達したとき開始され、電流が、後者継電器と第一のトランジスタに流れる。すると、後者継電器の常閉接点（make-contact）によって第二のトランジスタのベースが制御され、このために、前記コンデンサの放電が最初に起動された継電器に向けて開始される。このコンデンサは、また、第二のトランジスタに追加のベース電流を供給する。最終的に、後者継電器が起動（pull up）し、こうして、両方の継電器が自己維持状態となる。
【００１２】
最後の第四のフェーズにおいて、第一のトランジスタがロックされ、ロッキング電流（locking current）が、両継電器の常閉接点に流れる。この第四のフェーズは、第一の継電器が起動（pull up）すると、直ちに開始される。
【００１３】
本発明のその他の特徴および長所は、監視回路の好ましい実施例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。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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Ｖ１８１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。
【００１８】
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Ｖ１９３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Ｖ１９１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。
【００１９】
トランジスタＶ１８９、Ｖ１８１、Ｖ１７９、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、Ｖ１８５は、ＰＮＰ型トランジスタとして設計される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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Ｖ１６９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２９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。
【００２５】
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Ｖ１４５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。
【００２６】
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（relay discharge current）、および制御電流（control current）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。
【００２７】
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、２１、２２内に示される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、Ｚ２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。
【００３２】
トランジスタＶ１４５は、コンデンサＣ４１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Ｖ１４５のコレクタ・エミッタ経路に沿って送られる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ｖ５３が接続される。継電器Ｋ１の常閉接点（closing contact）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３６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。
【００３７】
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Ｖ８５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１７に、２つの継電器Ｋ１とＫ２の間で接続される。
【００３８】
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４１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。
【００３９】
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、ｉ3、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。
【００４０】
第一のフェーズにおいて、コンデンサＣ１５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。
【００４１】
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Ｋ１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。
【００４２】
最後の第四のフェーズにおいて、継電器Ｋ２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。
【００４３】
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】本発明の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】本発明の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
Ｒ５１、Ｒ５７ 抵抗
Ｖ９１〜Ｖ２０４ トランジスタ
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４ 信号入力
Claims (6)
- 保護／監視回路（１）によって保護された機械等を起動するための回路であって、前記保護／監視回路（１）が複数の信号入力（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）を絶え間なく監視し、異常が発生した場合は前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち、この回路は、前記保護／監視回路（１）によって制御およびスイッチ可能な少なくとも２つの継電器（Ｋ１、Ｋ２）と起動スイッチ（３４）とを含み、前記少なくとも２つの継電器（Ｋ１、Ｋ２）は直列に接続されて順番に起動され；最初に起動されるべき継電器（Ｋ２）と並列にコンデンサ（Ｃ１５）が設置されて、このコンデンサ（Ｃ１５）の電荷によって前記継電器（Ｋ２）が完全に制御され；少なくとも一つのトランジスタ（Ｖ９１）が前記継電器（Ｋ１、Ｋ２）と直列に接続され、一方の継電器（Ｋ２）が前記トランジスタ（Ｖ９１）のベースに接続され、他の継電器（Ｋ１）が前記トランジスタ（Ｖ９１）のコレクタに接続されていることを特徴とする回路。
- 前記コンデンサ（Ｃ１５）として分極電解コンデンサが用いられたことを特徴とする請求項１記載の回路。
- 前記トランジスタ（Ｖ９１）としてＮＰＮ型トランジスタが用いられたことを特徴とする請求項１記載の回路。
- 前記コンデンサ（Ｃ１５）の正極が、後に起動されるべき前記継電器（Ｋ１）の常開接点と直列に接続されていることを特徴とする請求項２記載の回路。
- 前記コンデンサ（Ｃ１５）はトランジスタ（Ｖ８５）と直列に接続され、ベース電流が現れた場合に、前記コンデンサ（Ｃ１５）は前記トランジスタ（Ｖ８５）を介して放電し；前記放電によって前記トランジスタ（Ｖ８５）に追加のベース電流が提供されることを特徴とする請求項１記載の回路。
- 保護／監視回路（１）によって保護された機械等の起動を制御する方法であって、前記保護／監視回路（１）は複数の信号入力（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）を絶え間なく監視し、異常が発生した場合は前記機械等への電力の供給を断つ機能を持ち、前記保護／監視回路（１）は、２つの継電器（Ｋ１、Ｋ２）を制御およびスイッチし、前記継電器（Ｋ１、Ｋ２）が順番に起動され、
最初に起動されるべき前記継電器（Ｋ２）は、コンデンサ（Ｃ１５）によって完全に制御されることを特徴とする方法。
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