JPH0325201Y2

JPH0325201Y2 -

Info

Publication number: JPH0325201Y2
Application number: JP9714681U
Authority: JP
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1981-07-02
Publication date: 1991-05-31
Also published as: JPS585101U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はフエイルセーフ装置に係り、特に工業
用計器に用いて、計器不具合時に装置を安全側に
制御するに好適なフエイルセーフ装置に関する。

一般に、工業用計器等においては、信号喪失
時、つまり零出力時には、殆んどの場合、装置を
安全側に作動させることとなるため、特に問題は
ないが、時として信号喪失時に危険側に動作する
装置が用いられることがある。かかる装置を従来
と同様の工業用計器と併せて用いると、計器不具
合時に重大事故をひき起す可能性があり、問題で
あつた。

かかる問題に対処すべく考えられているのが、
フエイルセーフ装置であり、計器不具合時に信号
が喪出しない様に出力を保持することにより、装
置を安全側に動作させる作用を有する。

第１図はかかる従来のフエイルセーフ装置のブ
ロツク図で、同図中２は演算増幅器４の出力を制
御信号として出力する工業用計器、６は電源ライ
ン８より演算増幅器４の電源端子に至る線路間に
介挿されたヒユーズ、１２は演算増幅器４の電源
端子に電源が供給されているか否かを比較器１４
で検出し、リレー１６を動作してスイツチ１８を
切換えるヒユーズ断線検出回路、２０は工業用計
器２によつて操作される装置を安全側に動作させ
るための電圧を発生する電圧源である。

かかる構成において、ヒユーズ６が建全で工業
用計器２の演算増幅器４に正常に電源が供給され
ていれば、ヒユーズ断線検出器１２の比較器１４
はリレー１６を動作してその接点をＡ側にし、演
算増幅器４の出力を操作信号として出力させる。
これに対して、ヒユーズ６の断線事故が発生する
と、演算増幅器４は電源ライン８と切離されるた
め、出力信号が喪出するが、ヒユーズ断線検出器
１２の比較器１４で演算増幅器４の電源が断たれ
たことを検出してリレー１６を不動作とするた
め、その接点がＢ側に切換り、電圧源２０の電圧
を操作信号として出力する。このため、工業用計
器２の操作出力に基いて操作される装置は工業用
計器２の出力信号の喪出にもかかわらず安全側に
制御されることとなる。一方、電源ライン８の電
源そのものがダウンした場合も、ヒユーズ断線検
出器１２のリレー１６が自然に不動作となり、接
点をＢ側とするため、被操作装置は安全側に動作
することとなる。

しかしながら、かかる構成によればリレーの接
点を介して信号切換を行うため、信頼性や耐久性
に欠け、また機械的な応答遅れも除去出来ないと
いう問題の他に、ヒユーズ断線や電源ダウン以外
の計器故障についてはフエイルセイフの機能を果
さないという欠点がある。

従つて本考案の目的は上記従来技術の欠点を除
去し、極めて簡単な構成において、工業用計器等
の故障時に被操作装置を安全側に制御し得る新規
のフエイルセーフ装置を提供するにある。

更に詳細には、本考案は工業用計器の操作信号
出力部、例えば演算増幅器の出力端子に簡単な回
路を付加するだけで、工業用計器の何らかの原因
による故障で演算増幅器の出力信号が喪失して
も、被操作装置には安全側に動作する様な信号を
送出し得るフエイルセーフ装置を提供するもので
ある。

以下、図面に示す実施例に基き本考案を更に詳
細に説明する。

第２図は本考案の一実施例に係るフエイルセー
フ装置の回路構成図で、同図中２２，２４はそれ
ぞれ演算増幅器４の正，負電源ライン、２６は工
業用計器から出力すべき操作信号の入力ライン、
２８は演算増幅器４の出力端に直列に介挿された
定電圧ダイオード、３０は工業用計器の被操作装
置に対する操作信号の出力端子、３２は出力端子
３０を外部電源ライン３４にプルアツプする抵抗
をそれぞれ示すものである。

かかる構成において、入力ライン２６の操作信
号の信号レベルをE₁、定電圧ダイオード２８の
ツエナー電圧をV_z、演算増幅器４の出力信号レ
ベルをE₀′、出力端子３０の信号レベルをE₀とす
る。一般に、演算増幅器は二つの入力信号を比較
し、この二つの入力信号が同じレベル、即ち、二
つの入力信号の偏差が零となるように動作するも
のである。したがつて、第２図に示す演算増幅器
４の場合は一方の入力端に与えられている信号レ
ベルE₁が所定のレベルを有するものであるから、
演算増幅器４は信号レベルE₀が信号レベルE₁と
等しくなるように動作する。

このような演算増幅器４の動作に基づいてフエ
イルセーフ装置を説明すると、演算増幅器４の一
方の入力端には入力ライン２６の信号レベルE₁
が与えられ、他方の入力端には演算増幅器４自体
の出力である信号レベルE′₀が定電圧ダイオード
２８を介して信号レベルE₀となり、この信号レ
ベルE₀が無負荷で帰還されている。同時に信号
レベルE₀は出力端子３０にも与えられ、この出
力端子３０には被操作装置（図示しない）が接続
され、被操作装置は信号レベルE₀に応じて作動
する。さらに、出力端子３０には抵抗３２を介し
て外部電源ライン３４が接続され、演算増幅器４
から出力される信号レベルE′₀が無い時にも出力
端子３０に所定の電圧が与えられる。この外部電
源ライン３４の電圧は被操作装置を作動させるた
めに必要な最大電圧よりも大きい電圧である。

上記のような構成に基づいてフエイルセーフ装
置の動作を説明する。

まず、正常時において、外部電源ライン３４の
電圧は被操作装置を作動させるための最大電圧よ
り大きい電圧であるから、この電圧は演算増幅器
４が出力する最大電圧よりも高いものであり、外
部電源ライン３４から演算増幅器４に向けて電流
が流れる。この時、出力端子３０の信号レベル
E₀は外部電源ライン３４から抵抗３２に流れる
電流に基づいた電圧降下分だけ下がつたものとな
る。この信号レベルE₀は演算増幅器４の他方の
入力端に抵抗を介さずに100％帰還されている。
したがつて、演算増幅器４は信号レベルE₀が信
号レベルE₁と等しくなるように調整された信号
レベルE′₀を出力する。この信号レベルE′₀は定電
圧ダイオード２８が出力した信号レベルE₀と異
なつている。これは信号レベルE₀が定電圧ダイ
オード２８が有する特性に影響されるからであ
る。即ち、定電圧ダイオード２８は良く知られて
いるように、逆方向電流が流れている時は所定の
ツエナー電圧V_zを有する。したがつて、正常時
において、信号レベルE₀と信号レベルE′₀との間
にはツエナー電圧V_zの電圧差を有する。即ち、
信号レベルE₀の方が信号レベルE′₀よりもツエナ
ー電圧V_zだけ高い電圧となる。この関係は次の
ようになる。

E₀＝E′₀＋V_z 但し、外部電源電圧はE₀よりも高く設定され
ている。

この時、E₀＝E₁となり、入力ライン２６に入
力された信号レベルE₁は出力端子３０から同じ
レベルの操作信号として信号レベルE₀が被操作
装置に出力される。

次に、演算増幅器４の電源が喪失したときの動
作を説明する。一般に、演算増幅器は電源喪失の
状態になると、その出力側が高インピーダンスと
なつて導通しなくなるものと、何らかの導通が残
るものとがある。はじめに、高インピーダンスに
なる場合の説明をする。演算増幅器４が高インピ
ーダンスになると、抵抗３２には電流が流れない
ために、抵抗３２に電圧降下は生じない。このた
めに出力端子３０には外部電源ライン３４からの
電圧がかかる。この電圧は被操作装置を安全側に
切換えるに必要な電圧よりも高いので、被操作装
置は瞬時に安全側に切換わる。

次に、演算増幅器４に何らかの導通が残る場合
について説明する。この場合は上記した正常時の
説明と同様に、外部電源ライン３４から演算増幅
器４に電流が流れるので、信号レベルE₀は信号
レベルE′₀の電圧よりもツエナー電圧V_zだけ高く
なる。この時、ツエナー電圧V_zを被操作装置が
安全側に切換わるように所定電圧以上の高い電圧
のものを選択することによつて、演算増幅器４の
電源が喪失しても出力端子３０の電圧を信号レベ
ルE₀にすることができ、被操作装置を安全側に
瞬時に切換えることができる。

このようにして、演算増幅器４の電源電圧が喪
失した時に被操作装置を安全側に切換えることが
でき、また、出力端子３０から被操作装置に与え
られる操作信号としての信号レベルE′₀が喪失し
たときも外部電源ライン３４からの電圧により被
操作装置を安全側に切換えることができる。

以上のように本考案によれば極めて簡単な構成
によつて工業用計器の故障等による不具合が発生
した時に、被操作装置を安全側にしかも遅延なく
切換えることができ、信頼性の高いフエイルセー
フ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフエイルセーフ装置のブロツク
図、第２図は本考案の一実施例に係るフエイルセ
ーフ装置の回路構成図である。２……工業用計器、４……演算増幅器、２２，
２４……正負電源ライン、２８……定電圧ダイオ
ード、３４……外部電源。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

被操作装置に操作信号を出力する工業用計器の
電源が喪失したときに前記被操作装置を安全側へ
動作させる信号を出力するフエイルセーフ装置に
おいて、前記操作信号が一方の入力端に与えられ
る演算増幅器を設け、この演算増幅器の出力端に
定電圧素子を順方向に接続し、この定電圧素子の
出力端を前記演算増幅器の他方の入力端に接続
し、かつ抵抗を介して前記被操作装置を安全側に
動作させる電圧以上の電圧を供給する外部電源に
接続し、前記演算増幅器が末入力電源電圧のとき
に前記定電圧素子の出力端の信号を前記被操作装
置に出力するように前記定電圧素子の出力端を前
記被操作装置に接続したことを特徴とするフエイ
ルセーフ装置。