JPH02157915A - アナログ出力回路の故障検出装置 - Google Patents

アナログ出力回路の故障検出装置

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JPH02157915A
JPH02157915A JP63310178A JP31017888A JPH02157915A JP H02157915 A JPH02157915 A JP H02157915A JP 63310178 A JP63310178 A JP 63310178A JP 31017888 A JP31017888 A JP 31017888A JP H02157915 A JPH02157915 A JP H02157915A
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アナログの入力信号電圧をアナログ電流信
号に変換するアナログ出力回路の故障検出装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第5図は例えば[受電子回路ハンドブック」(CQ出版
、昭和47年、P2S5)に示された従来のアナログ出
力回路の故障検出装置を示すブロック接続図であり1図
において、1は入力信号電圧を演算増幅器2へ出力する
演算器、3はトランジスタ、4は抵抗器で、2,3.4
は電圧−電流変換回路を構成する。5はトランジスタ3
のコレクタに接続された負荷抵抗、6は直流電源として
の直流安定化電源装置で、電流出力駆動用の電流を供給
する。7は電圧設定器で、電圧比較器8に基準入力電圧
を与える。8は抵抗器4の両端の電圧と電圧設定器7の
基準入力電圧とを比較する電圧比較器、9は電圧設定器
、10は演算器1からの入力信号電圧と電圧設定器9の
出力電圧を比較する電圧比較器、11は電圧比較器8,
10の論理積を求めるアンド回路である。なお、Dは故
障検出回路である。
次に動作について説明する。
演算増幅器2、トランジスタ3、抵抗器4で構成される
電圧−電流変換回路の入力信号電圧Vと出力電流工との
関係は、第6図に示す通りであり、入力信号電圧Vが演
算増幅器2に入力されると、電圧−電流変換回路の出力
電流工であるトランジスタ3のコレクタ電流は、抵抗器
4を経て流れ、このとき、抵抗器4の両端に発生する電
圧VFは、フィードバック電圧として演算増幅器2の入
力側にフィードバック入力されて、演算器1からの入力
信号電圧Vと比較される。この結果、演算増幅器2はV
=VFとするように、トランジスタ3のベース電圧を制
御する。
次に、電圧比較器10は演算器1の入力信号電圧Vを電
圧設定器9からの設定電圧vs2と比較し、V>Vs2
の場合は、電圧比較器10の出力電圧Vaがローレベル
からハイレベルに変化する。この関係を第7図(b)に
示す、電圧比較器8は抵抗器4の両端に発生する電圧V
Fと、電圧設定器7で設定した設定電圧VStとを比較
し、vF<vglの場合は、出力電圧をハイレベルとな
し、vF〉VStの場合はローレベルとなす、この関係
を第7図(a)に示す。ここで、抵抗器4の抵抗値Rは
次の関係が成立する大きさに選ばれている。
V=VF=R−I また、上記電圧v、、、vs2は、O<Vst<Vg2
く1の関係に設定されている。
また、入力信号電圧Vの有効範囲は1〜5ボルトの範囲
であり、出力電流工が4〜20ミリアンペアに変換され
る。従って、入力信号電圧Vが1ボルト以上で、出力電
流工は4ミリアンペア以上となり、このため電圧比較器
8の出力V^はローレベルとなる。しかし、トランジス
タ3の故障。
抵抗器4、トランジスタ3、負荷抵抗5.直流安定化電
源およびこれらを結ぶ線路中に断線が生じた場合には、
出力電流IがOとなり、出力V^はハイレベルとなる。
また、電圧比較器1oの出力veは、入力信号電圧Vが
1以上であり、v〉Vstであるからハイレベルとなる
。このように、入力信号電圧Vが1ボルト以上で、しか
も出力電流工が正常である場合は、出力VBはハイレベ
ルとなり、また、vくvs2であれば、出力VBがロー
レベルとなるため、それぞれに応じて、アンド回路11
の出力はローレベルとなる。次に、入力信号電圧Vが1
ボルト以下で、出力電流■が回路の断線などによりVF
=I・R(V stとなった場合には、出力VAはハイ
レベルとなり、従ってアンド回路11の出力がハイレベ
ルとなって、上記故障が検出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のアナログ出力回路の故障検出装置は以上のように
構成されているので、出力電流Iが正常値より大きな場
合の異常や、出力電流工の値が有効範囲内にある場合の
異常については、これらを故障として検出できないなど
の問題点があった。
この第1の請求項に係る発明は上記のような課題を解消
するためになされたもので、出力電流が正常値より大き
な場合や有効範囲内にあるか否かに拘らず、アナログ出
力回路の故障検出ができるアナログ出力回路の故障検出
装置を得ることを目的とする。
また、この第2の請求項に係る発明は入力信号の予め設
定した有効範囲内において、出力電流が予め設定した大
小2つの正常電流領域内にあるか否かを個別に検出する
ことによって、より高精度に故障検出ができるアナログ
出力回路の故障検出装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この第1の請求項の発明に係るアナログ出力回路の故障
検出装置は、負荷回路中の抵抗器から演算増幅器に入力
されるフィードバック電圧と、その演算増幅器に別に入
力される入力信号電圧との差電圧を来電圧検出器により
求め、この差電圧の絶対値を絶対値回路により得て、そ
の絶対値が予め設定した許容範囲内にあるか否かを電圧
比較器にて比較検出して、故障判断を行うようにしたも
のである。
また、この第2の請求項の発明に係るアナログ出力回路
の故障検出装置は、入力信号電圧が有効範囲の下限以上
であることを、第1の電圧比較器によって検出するとと
もに、演算増幅器に対して抵抗器から入力するフィード
バック電圧が大小2つの設定電圧値で定めた設定電圧領
域を外れたか否かを第2.第3の電圧比較器によって検
出し、上記下限以上の領域で、上記フィードバック電圧
がその設定電圧領域を外れた際、アンド回路を通して故
障検出信号を出力するようにしたものである。
〔作用〕
この第1の請求項に係る発明における差電圧検出器は、
演算器1から演算増幅器の一方の入力端子に供給される
入力信号電圧と、出力電流を抵抗器によって電圧変換し
て、上記演算増幅器の他方の入力端子に供給するフィー
ドバック電圧との差を求め、この差が許容範囲内にある
か否かを電圧比較器によって判定し、故障の有無を検出
できるようにする。
また、この第2の請求項に係る発明における第2の電圧
比較器は、出力電流に対応するフィードバック電圧が予
め設定した高い方の電圧値の上限許容値内にあるか否か
を検出し、第3の電圧比較器は、上記フィードバック電
圧が予め設定した低い方の下限許容値内にあるか否かを
検出し、これらのフィードバック電圧が上記2つの各上
限、下限許容値を外れた際に、演算増幅器に入力される
入力信号電圧が有効範囲内にある場合に限って。
故障検出信号を出力できるとともに、故障の原因を判別
できるようにする。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は演算器、2は演算器1からの入力信号
電圧Vを一方の入力端子(+端子)に受ける演算増幅器
、3は演算増幅器2の出力により制御される負荷回路用
のトランジスタ、4はトランジスタ3とアースとの間に
接続した抵抗器、6はトランジスタ3のコレクタに負荷
抵抗5を介して電流を供給する直流安定化電源装置とし
ての直流電源であり、上記トランジスタ3のエミッタと
演算増幅器2の他方の入力端子(一端子)とは、フィー
ドバック電圧vFのフィードバックラインQにより接続
されている。
また、12は上記入力信号電圧Vとフィードバック電圧
VFとの差を求める差電圧検出器で、これの各入力端子
の入力インピーダンスは無限大に近く(10数メガオ一
ム以上)、差電圧(V −VF)を出力する。13はコ
ノ差電圧(V  VF)の絶対値をとる絶対値回路、1
4は設定電圧AVを出力する電圧設定器、15はこの設
定電圧4vと上記絶対値の電圧IV−V、lを比較して
、故障信号を検出する電圧比較器である。なお、Dは故
障検出回路である。
次に動作について説明する。
演算器1からの入力信号電圧Vが0ボルトのときは、演
算増幅器2はこれの入力端子(一端子)にかかるフィー
ドバック電圧V「もOボルトにするように、トランジス
タ3のインピーダンスを制御する。次に、入力信号電圧
Vが正の値になると。
上記入力端子(一端子)の電圧が0ボルトであるため、
トランジスタ3のベースに十電位を出力してこれを導通
させる。このため、このトランジスタ3のコレクタ、エ
ミッタ間、負荷抵抗5.抵抗器4からなる負荷回路に、
直流電源6から出力電流Iが流され、抵抗器4の両端に
フィードバック電圧vFが得られる。このフィードバッ
ク電圧vFは演算増幅器2の一端子に入力され、その十
端子。
一端子に入力される電圧が等しくなるように、トランジ
スタ3が制御される。ここで、抵抗器4の抵抗値をRと
すると、I=V/Rとなる。
このように回路が正常状態にあるとき、入力信号電圧V
とフィードバック電圧V「は等しく、このため差電圧検
出器12の出力はOボルトで、絶対値回路13の出力も
Oボルトとなり、この結果、電圧比較器15の出力はロ
ーレベルとなる。
一方、トランジスタ3.直流電源6が故障するか、上記
負荷回路に断線事故が発生した場合には。
入力信号電圧Vとフィードバック電圧VFは等しくなら
ず、絶対値回路13の出力電圧もIV−VF l 4 
Qとなり、これが電圧設定器14からの故障判断の基準
となる設定電圧とともに、電圧比較器f 5 ニ入力す
レル、 ソシテ、  l V−VF I >IJVとな
ったとき、その出力がハイレベルとなり。
故障検出されることになる。また、第2図は入力信号電
圧および出力電流の関係を許容範囲内電圧との対比で説
明するグラフである。
第3図はこの発明の他の発明を示し1図において、16
は抵抗器4とアースとの間に接続した分圧抵抗器、17
は入力信号電圧Vと電圧設定器18にて設定した有効範
囲下限の設定電圧とを比較する第1の電圧比較器、19
は抵抗器4,16の接続中点Cの電圧vcと、上記入力
信号電圧Vの分圧抵抗器20.21による接続中点りの
電圧V[)とを比較する第2の電圧比較器、22は上記
接続中点Cの電圧Vcと、上記入力信号電圧Vを分圧抵
抗器23.24の接続中点で分圧した電圧VEとを比較
する第3の電圧比較器、25はオア回路、26はオア回
路25の出力と第1の電圧比較器17の出力との論理積
をとるアンド回路である。なお、Dは故障検出回路であ
る。
次に、この第3図の回路の動作を説明する。
いま1回路が正常である場合の接続中点C,D。
Eの電圧Vey vDl vl:の関係を図示すると、
第4図に示すようになる。これによれば、電圧VelV
D+ VEは、vc>VD>vEとなるように抵抗器4
、分圧抵抗器16,20,21,23,24の大きさが
設定されている。ここで、演算器1からの入力信号電圧
が電圧設定器18の出力電圧、つまり有効範囲の下限を
超えると、第7図(b)の場合と同じく、第1の電圧比
較器17の出力はハイレベルとなる。そこで、各分圧抵
抗器20.21.23,24の抵抗値をR2O,R,1
,R1ff。
R□とすると、電圧VD、vEは次のようになる。
そして、出力電流Iが正常であるときはV o >v’
c>vEで、第2.第3の電圧比較器19.22の出力
はそれぞれローレベルとなっている。
一方、何らかの原因で1例えば電流−電圧変換回路(負
荷回路)、直流電源6の故障や負荷抵抗5、トランジス
タ3間の断線事故が発生すると、出力電流工が異常とな
る。例えば、出力電流■が短絡事故などにより過大にな
ると、vc>VDとなり、第2の電圧比較器19の出力
はハイレベルとなり、オア回路25の出力もハイレベル
となる。
この結果、アンド回路26から故障信号であるハイレベ
ルの出力信号が出力される。
一方、出力電流Iが断線事故などにより正常時よりも過
小になると、vE>vcとなり、第3の電圧比較器22
の出力、オア回路25の出力がそれぞれハイレベルにな
る。この結果、アンド回路26からハイレベルの故障信
号が出力される。このように、入力信号電圧Vが所定の
有効範囲の下限以上である場合に、出力電流が過大また
は過小となったとき、アンド回路26から故障信号が出
力されることになる6つまり、負荷回路の故障状態(短
絡、断線等)を区別しながら、故障検出を行うことがで
きる。
〔発明の効果〕
以上のように、二〇第1の請求項に係る発明によれば負
荷回路中の抵抗器から演算増幅器に入力されるフィード
バック電圧と、この演算増幅器に別に入力される入力信
号電圧との差電圧を差電圧検出器により求め、この差電
圧の絶対値が予め定めた許容範囲外となったとき、故障
信号を出力するように構成したので、簡単な回路によっ
て、出力電流が有効範囲内にあるか否かに拘わらず、負
荷回路等の故障検出を確実に実施できるものが得られる
効果がある。
また、この第2の請求項に係る発明によれば入力信号電
圧が有効範囲の下限以上であることを第1の電圧比較器
にて検出し、さらに出力電流が所定領域の正常値よりも
過大であるか否か、過小であるか否かを、第2.第3の
電圧比較器によってそれぞれ検出するように構成したの
で、回路故障が負荷回路の断線であるのか、短絡事故で
あるのかなどを区別できるとともに、入力信号電圧の有
効範囲における上記回路故障を高精度に検出できるもの
が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの第1の請求項に係る発明の一実施例による
アナログ出力回路の故障検出装置を示すブロック量接続
図、第2図は第1図のブロック接続図の動作を示す入力
信号電圧−出力電流特性図、第3図はこの第2の請求項
に係る発明の一実施例によるアナログ出力回路の故障検
量装置を示すブロック接続図、第4図は第2図のブロッ
ク接続図各部の電圧を示す電圧特性図、第5図は従来の
アナログ出力回路の故障検出装置を示すブロック接続図
、第6図は第5図における入力信号電圧−出力電流特性
図、第7図は第5図のブロック接続図各部の電圧を示す
電圧特性図である6 2は演算増幅器、3はトランジスタ、4は抵抗器、5は
負荷抵抗、6は直流電源、12は差電圧検出器、13は
絶対値回路、15は電圧比較器、17は第1の電圧比較
器、19は第2の電圧比較器、22は第3の電圧比較器
、25はオア回路。 26はアンド回路、Dは故障検出回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人  三菱電椅株式会社 17:うヒI #191王rヒ卑交14?5:f了回9

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号電圧を一方の入力端子に受けて、直流電
    源に負荷抵抗を介して接続されたトランジスタを制御す
    る演算増幅器と、上記負荷抵抗を含む負荷回路中に接続
    されて、上記演算増幅器の他方の入力端子にその負荷回
    路に流れる出力電流を電圧変換してフィードバック入力
    する抵抗器と、この抵抗器から得たフィードバック電圧
    と上記入力信号電圧とにもとづいて回路故障を検出する
    故障検出回路とを備えたアナログ出力回路の故障検出装
    置において、上記故障検出回路を、上記フィードバック
    電圧と上記入力信号電圧との差電圧検出器と、この差電
    圧検出器から得られる出力電圧の絶対値を求める絶対値
    回路と、この絶対値回路の出力電圧が予め設定した許容
    範囲内にあるか否かを検出して故障判断をする電圧比較
    器とから構成したことを特徴とするアナログ出力回路の
    故障検出装置。
  2. (2)入力信号電圧を一方の入力端子に受けて、直流電
    源に負荷抵抗を介して接続されたトランジスタを制御す
    る演算増幅器と、上記負荷抵抗を含む負荷回路中に接続
    されて、上記演算増幅器の他方の入力端子にその負荷回
    路に流れる出力電流を電圧変換してフィードバック入力
    する抵抗器と、この抵抗器から得たフィードバック電圧
    と上記入力信号電圧とにもとづいて回路故障を検出する
    故障検出回路とを備えたアナログ出力回路の故障検出装
    置において、上記故障検出回路を、上記入力信号電圧を
    設定電圧と比較して、この入力信号電圧が有効範囲の下
    限以上であることを検出する第1の電圧比較器と、上記
    フィードバック電圧が上記入力信号電圧の設定分圧値よ
    り大きいことを検出する第2の電圧比較器と、上記フィ
    ードバック電圧が上記入力信号電圧の別の設定分圧値よ
    り小さいことを検出する第3の電圧比較器と、上記第2
    の電圧比較器および第3の電圧比較器の各出力の論理和
    をとるオア回路と、このオア回路と上記第1の電圧比較
    器の各出力の論理積をとるアンド回路とから構成したこ
    とを特徴とするアナログ出力回路の故障検出装置。
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