JPH05343946A - 信号絶縁回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入出力信号を絶縁するフォトカプラを用いた
プロセス入出力回路における故障検出を確実にし、信頼
性の向上を図る。 【構成】 入力信号を絶縁して出力するフォトカプラ５
１０と、このフォトカプラ５１０の入力側に挿入され、
入力信号を検出して表示する第１のＬＥＤ５０５と、フ
ォトカプラ５１０の出力側に挿入され、出力信号を検出
して表示する第２のＬＥＤ５８０とを備え、第１のＬＥ
Ｄ５０５及び第２のＬＥＤ５８０は、近接して１個セル
５００内に配置され、フォトカプラ５１０、第１のＬＥ
Ｄ５０５及び第２のＬＥＤ５８０の何れかの異常を識別
可能に、発光色が相異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はプロセス入出力回路と
しての、入力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】プロセス機器の入出力信号を処理するプ
ロセス入出力回路としては入出力信号の電気的絶縁を必
要とする場合が一般的であり、入力信号を絶縁して出力
する信号絶縁回路が用いられるが、その主要部はフォト
カプラや電磁リレー（以下、リレーと記す）でもって構
成される。

【０００３】図９は従来の直流プロセス入力回路として
の信号絶縁回路の構成を示すブロック図である。図にお
いて、１００は入力信号の入力状態を表示するＬＥＤ、
１１０は入力回路の一次側と二次側を絶縁して入力信号
を伝達するフォトカプラ、１２０は入力用直流電源、１
３０は入力用スイッチであり、ＬＥＤ１００は入力用ス
イッチ１３０の入力状態をフォトカプラ１１０の一次側
で表示する。１４０、１５０は入力回路電流制限抵抗、
１６０はフォトカプラ１１０のフォトトランジスタ用電
流制限抵抗、１７０は入力信号をマイクロプロセッサの
入力ポート等に伝達するためのバッファである。

【０００４】次に、図９の動作について説明する。スイ
ッチ１３０のＯＮ、ＯＦＦにより入力回路の一次側に設
けたＬＥＤ１００が点灯、消灯して入力状態を表示す
る。また、その入力信号はフォトカプラ１１０にてフォ
トカプラ１１０の二次側に伝達される。フォトカプラ１
１０の二次側フォトトランジスタのエミッタ出力（以下
二次側エミッタ出力と記す）より伝達された入力信号が
取り出され、バッファ１７０を通してマイクロプロセッ
サの入力ポート等に伝えられる。

【０００５】このプロセス入力回路の場合、フォトカプ
ラ１１０で絶縁しているため入力回路一次側に乗った入
力信号以外のノイズ等を入力回路の二次側に伝達しない
ことが可能である。しかし、フォトカプラ１１０の一次
側発光ダイオード、または二次側フォトトランジスタが
故障しても、入力用スイッチ１３０の状態をＬＥＤ１０
０にて表示しているのみであり、フォトカプラ１１０の
故障を検出することができない。

【０００６】図１０は第２の従来例としての直流プロセ
ス入力回路である。図において、図９と同一番号は同一
部品を示す。１８０は入力状態を表示するＬＥＤ、１９
０は入力状態とＬＥＤ１８０の表示の論理を合わせるた
めのインバータ、１９５はＬＥＤ１８０の電流制限抵抗
である。

【０００７】次に、図１０の動作について説明する。ス
イッチ１３０のＯＮ、ＯＦＦ状態がフォトカプラ１１０
にてフォトカプラ１１０の二次側に伝達される。フォト
カプラ１１０の二次側エミッタ出力より伝達された入力
信号が取り出され、バッファ１７０を通してマイクロプ
ロセッサの入力ポート等に伝えられると同時に、入力回
路の二次側に設けたＬＥＤ１８０が点灯、消灯して入力
状態を表示する。

【０００８】このプロセス入力回路の場合、図９同様、
フォトカプラ１１０で絶縁しているため、入力回路一次
側に乗った入力信号以外のノイズ等を入力回路の二次側
に伝達しない。しかし、フォトカプラ１１０の故障を検
出することはできない。すなわち、フォトカプラ１１０
の二次側に信号が出力されないのは、スイッチ１３０が
ＯＦＦ状態なのか、ＯＮ状態にもかかわらず、フォトカ
プラ１１０の故障のために伝達されないのか判別できな
い。

【０００９】図１１は第３の従来例としての交流プロセ
ス入力回路である。図において、２００は入力状態を表
示するＬＥＤ、２１０は入力回路の一次側と二次側を絶
縁して入力信号を伝達するフォトカプラ、２２０は入力
用交流電源、２３０は入力用スイッチ、２４０、２５０
は入力回路電流制限抵抗、２６０は整流用ブリッジダイ
オード、２７０はフォトカプラ２１０のフォトトランジ
スタ用電流制限抵抗、２８０は入力信号を外部に伝達す
るためのバッファである。

【００１０】次に、図１１の動作について説明する。ス
イッチ２３０のＯＮ、ＯＦＦ状態がブリッジダイオード
２６０で整流されて入力回路の一次側に設けたＬＥＤ２
００が点灯、消灯して入力状態を表示する。また、その
入力信号はフォトカプラ２１０にてフォトカプラ２１０
の二次側に伝達される。フォトカプラ２１０の二次側エ
ミッタ出力より伝達された入力信号が取り出され、バッ
ファ２８０を通してマイクロプロセッサの入力ポート等
に伝えられる。

【００１１】このプロセス入力回路の場合、ＬＥＤ２０
０、フォトカプラ２１０共に単一方向であるため交流の
入力信号をブリッジダイオード２６０により整流する必
要があった。

【００１２】図１２は第４の従来例としての交流プロセ
ス入力回路である。図において、４００、４１０は入力
回路制限抵抗、４２０は入力回路の一次側と二次側を絶
縁して入力信号を伝達する双方向フォトカプラ、４３０
はフォトカプラ４２０のフォトトランジスタ用電流制限
抵抗、４４０は入力信号を外部に伝達するためのバッフ
ァである。

【００１３】次に、図１２の動作について説明する。ス
イッチ２３０のＯＮ、ＯＦＦ状態である入力信号は双方
向フォトカプラ４２０にてフォトカプラ４２０の二次側
に伝達される。フォトカプラ４２０の二次側エミッタ出
力より伝達された入力信号が取り出され、バッファ４４
０を通してマイクロプロセッサの入力ポート等に伝えら
れる。

【００１４】このプロセス入力回路の場合、フォトカプ
ラ４２０の一次側双方向発光ダイオードが片方向故障し
た場合、正常な発光ダイオードに逆電圧がかかり、正常
な発光ダイオードまでも壊れる恐れがある。

【００１５】図１３は従来のプロセス出力回路である。
図において３００は外部負荷、３１０は負荷用電源、３
２０はリレー、３３０は出力状態を表示するＬＥＤ、３
４０はＬＥＤの電流制限抵抗、３５０は出力信号を増幅
するバッファである。

【００１６】次に、図１３の動作について説明する。バ
ッファ３５０に入力されたＯＮ、ＯＦＦ信号に従いリレ
ー３２０のコイルがＯＮ、ＯＦＦし、同時にＬＥＤ３３
０が点灯、消灯しＯＮ、ＯＦＦ状態が表示される。リレ
ー３２０の接点はコイルのＯＮ、ＯＦＦに従いＯＮ、Ｏ
ＦＦし負荷がＯＮ、ＯＦＦする。

【００１７】このプロセス出力回路の場合、耐ノイズ性
向上のために負荷駆動部と内部ロジック回路部をリレー
３２０にて電気的に絶縁している。しかし、リレー３２
０のコイルの断線や接点の接触不良等の故障が生じた場
合は、負荷駆動部の状態と内部ロジック回路部の状態が
一致しなくなるが、この回路では、内部ロジック回路部
の状態の表示のみであり負荷駆動部状態を表示していな
いのでリレー３２０の故障は検出できない。

【００１８】図１４はプロセス出力回路の第２の従来例
である。図において、図１３と同一番号は同一部品を示
す。３６０は出力状態を表示する双方向ＬＥＤ、３７０
はその電流制限抵抗である。

【００１９】次に、図１４の動作について説明する。バ
ッファ３５０に入力されたＯＮ、ＯＦＦ信号に従いリレ
ー３２０のコイルがＯＮ、ＯＦＦする。リレー３２０の
接点はコイルのＯＮ、ＯＦＦに従いＯＮ、ＯＦＦして負
荷がＯＮ、ＯＦＦする。同時に、接点のＯＮ、ＯＦＦに
従いＬＥＤ３６０がＯＮ、ＯＦＦして接点状態を点灯、
消灯にて表示する。

【００２０】このプロセス出力回路の場合、耐ノイズ性
向上のために負荷駆動部と内部ロジック回路部を電気的
に絶縁している。リレー３２０のコイルの断線や接点の
接触不良等の故障が生じた場合は、負荷駆動部の状態と
内部ロジック回路部の状態が一致しなくなるが、この回
路では、負荷駆動部の状態の表示のみであり内部ロジッ
ク回路部状態を表示していないので故障は検出できな
い。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来の信号絶縁回路は
以上のように構成されているので、信号を絶縁して伝達
するフォトカプラやリレー等回路部品の異常、故障の使
用者による検出が困難であり、又、回路の信頼性が低い
などの問題点があった。

【００２２】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、回路部品の異常検出が容易
で、高信頼性の信号絶縁回路を得ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる信号
絶縁回路は、入力信号を絶縁して伝達する信号絶縁デバ
イスと、上記信号絶縁デバイスの入力側に挿入され、上
記入力信号を検出して表示する第１のＬＥＤと、上記信
号絶縁デバイスの出力信号を検出して表示する第２のＬ
ＥＤとを備え、上記第１及び第２のＬＥＤは、近接して
１個のＬＥＤセル内に配置され、上記信号絶縁デバイ
ス、第１及び第２のＬＥＤの何れかの異常を識別可能
に、発光色が相異なるものである。

【００２４】第２の発明に係わる信号絶縁回路は、入力
側が並列に接続され、入力信号を絶縁して並行に伝達す
る複数の信号絶縁デバイスと、該信号絶縁デバイスの出
力信号を入力し、論理和信号を出力する論理和回路と、
上記複数の信号絶縁デバイスの出力側のそれぞれに挿入
されて上記出力信号が出力されたことを検出して表示す
る複数のＬＥＤとを備え、上記複数のＬＥＤは、近接し
て１個のＬＥＤセル内に配置され、上記複数の信号絶縁
デバイス及び複数のＬＥＤの何れかの異常を識別可能
に、発光色が相異なるものである。

【００２５】第３の発明に係わる信号絶縁回路は、入力
側が並列に接続され、入力信号を絶縁して並行に伝達す
る複数の信号絶縁デバイスと、該複数の信号絶縁デバイ
スの出力信号を入力し、上記複数の信号絶縁デバイスの
うちの何れかの異常を検出可能に排他的論理和信号を出
力する排他的論理和回路とを備えたものである。

【００２６】第４の発明に係わる信号絶縁回路は、入力
側が双方向ＬＥＤからなり、交流入力信号を絶縁し、直
流信号として出力するフォトカプラと、上記双方向ＬＥ
Ｄの一方が異常となっても他方のＬＥＤを保護可能に、
上記双方向ＬＥＤに並列に挿入された双方向ダイオード
とを備えたものである。

【００２７】第５の発明に係わる信号絶縁回路は、入力
信号を絶縁し、該入力信号により交流回路を開閉する開
閉手段と、一次側に双方向ＬＥＤを有し、上記交流回路
に挿入されて該交流回路の開閉状態を検出するフォトカ
プラと、上記入力信号を検出して表示する第１のＬＥＤ
と、上記フォトカプラの出力信号を表示する第２のＬＥ
Ｄとを備え、上記第１及び第２のＬＥＤは、近接して１
個のＬＥＤセル内に配置され、上記信号絶縁デバイス、
第１及び第２のＬＥＤの何れかの異常を識別可能に、発
光色が相異なるものである。

【００２８】第６の発明に係わる信号絶縁回路は、入力
信号を絶縁し、かつ、該入力信号により交流回路を開閉
する開閉手段と、一次側に双方向ＬＥＤを有し、上記交
流回路に挿入されて該交流回路の開閉状態を検出するフ
ォトカプラと、上記入力信号及び上記フォトカプラの出
力信号を入力し、排他的論理和信号を出力する排他的論
理和回路とを備えたものである。

【００２９】第７の発明に係わる信号絶縁回路は、第３
または第６の発明に係わる信号絶縁回路において、排他
的論理和回路の出力信号をＤ端子から入力し、クロック
信号に同期してＱ端子から出力する第１のＤタイプフリ
ップフロップ回路素子と、該第１のＤタイプフリップフ
ロップ回路の出力信号をＤ端子から入力し、クロック信
号に同期してＱ端子から出力する第２のＤタイプフリッ
プフロップ回路と、上記第１及び第２のＤタイプフリッ
プフロップ回路の出力信号を入力して論理積の信号を出
力する論理積回路とを備えたものである。

【００３０】

【作用】第１の発明における第１及び第２のＬＥＤは近
接して１個のＬＥＤセル内に配置され、かつ、上記第１
のＬＥＤは信号絶縁デバイスの入力側に挿入されて上記
信号絶縁デバイスへの入力信号を検出して表示し、第２
のＬＥＤは上記信号絶縁デバイスの出力側に挿入されて
出力信号を検出して表示し、上記信号絶縁デバイス、及
び上記第１及び第２のＬＥＤの何れかが異常であれば上
記第１及び第２のＬＥＤの何れかが点灯せず、発光色の
相異により上記異常を識別する。

【００３１】第２の発明における複数の信号絶縁デバイ
スは、入力側が並列に接続され、入力信号を絶縁して並
行に出力し、論理和回路は、上記信号絶縁デバイスの出
力信号を入力して論理和信号を出力し、複数のＬＥＤ
は、上記複数の信号絶縁デバイスの出力側のそれぞれに
挿入されて上記出力信号が出力されたことを検出して表
示すると共に、近接して１個のＬＥＤセル内に配置さ
れ、上記複数の信号絶縁デバイス及び複数のＬＥＤの何
れかの異常であれば上記第１及び第２のＬＥＤの何れか
が点灯せず、発光色の相異により上記異常を識別する。

【００３２】第３の発明における複数の信号絶縁デバイ
スは、入力側が並列に接続され、入力信号を絶縁して並
行に出力し、排他的論理和回路は、上記複数の信号絶縁
デバイス及びフォトカプラの出力信号を入力して上記信
号絶縁デバイスの異常を検出可能に排他的論理和信号を
出力する。

【００３３】第４の発明におけるフォトカプラは、入力
側が双方向ＬＥＤを有し、交流入力信号を絶縁して直流
信号として出力し、双方向ダイオードは、逆並列接続さ
れて上記双方向ＬＥＤに並列に挿入され、上記双方向Ｌ
ＥＤの一方が異常となっても他方のＬＥＤを保護する。

【００３４】第５の発明における開閉手段は入力信号を
絶縁し、該入力信号により交流回路を開閉し、フォトカ
プラは、一次側に双方向ＬＥＤを有し、上記交流回路に
挿入されて該交流回路の開閉状態を検出し、第１のＬＥ
Ｄは入力信号を検出して表示し、第２のＬＥＤは上記フ
ォトカプラの出力信号を表示し、上記第１及び第２のＬ
ＥＤは、近接して１個のＬＥＤセル内に配置され、上記
開閉手段、第１及び第２のＬＥＤの何れかの異常を、発
光色の相異により識別可能に発光する。

【００３５】第６の発明における開閉手段は入力信号を
絶縁し、該入力信号により交流回路を開閉し、フォトカ
プラは、一次側に双方向ＬＥＤを有し、上記交流回路に
挿入されて該交流回路の開閉状態を検出し、排他的論理
和回路は上記入力信号及び上記フォトカプラの出力信号
を入力し、排他的論理和信号を出力する

【００３６】第７の発明における第１のＤタイプフリッ
プフロップ回路素子は、排他的論理和回路の出力信号を
Ｄ端子から入力し、クロック信号に同期してＱ端子から
信号を出力し、第２のＤタイプフリップフロップ回路
は、上記第１のＤタイプフリップフロップ回路の出力信
号をＤ端子から入力し、クロック信号に同期してＱ端子
から信号を出力し、論理積回路は、上記第１及び第２の
Ｄタイプフリップフロップ回路の出力信号を並列に入力
して論理積の信号を出力する。

【００３７】

【実施例】実施例１．第１の発明の一実施例を図１によ
り説明する。以下、図中、同一符号で示されたものは同
一もしくは同様なものを示す。

【００３８】図１は直流プロセス入力回路、すなわち、
直流の入力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロ
ック図である。図において、５００は二つのＬＥＤ５０
５、５８０を近接して内蔵したＬＥＤセルであり、ＬＥ
Ｄ５０５は入力用スイッチ５３０の入力状態を入力回路
の一次側で表示する第１のＬＥＤ、５８０は後述のフォ
トカプラ５１０のＯＮ、ＯＦＦ状態を表示する第２のＬ
ＥＤを示す。５１０は入力回路の一次側と二次側を絶縁
して入力信号を伝達する信号絶縁デバイスとしてのフォ
トカプラ、５２０は入力用直流電源、５３０は入力用ス
イッチ、５４０は入力回路電流制限抵抗、５５５はＬＥ
Ｄ５０５の電流制限抵抗である。５６０はフォトカプラ
５１０のフォトトランジスタに流れる電流を電圧に変換
する抵抗、５７０は入力信号を外部に伝達するためのバ
ッファである。５９５はＬＥＤ５８０の電流制限抵抗、
５９０は入力状態とＬＥＤ５８０の表示の論理を合わせ
るためのインバータである。

【００３９】次に、図１の動作を説明する。入力用スイ
ッチ５３０のＯＮ、ＯＦＦにより入力回路の一次側に設
けたＬＥＤ５０５が点灯、消灯して入力状態を表示す
る。また、その入力信号はフォトカプラ５１０にてフォ
トカプラ５１０の二次側に伝達される。フォトカプラ５
１０の二次側エミッタ出力より伝達された入力信号が取
り出され、バッファ５７０を通してマイクロプロセッサ
の入力ポート等に伝えられ、ＬＥＤ５８０によりその状
態（信号伝達）が表示される。

【００４０】ここで入力状態を表すＬＥＤ５０５に例え
ば赤色ＬＥＤを、フォトカプラのフォトトランジスタの
ＯＮ、ＯＦＦ状態を表示するＬＥＤ５８０に緑色ＬＥＤ
を使用すると、二つのＬＥＤ５０５、５８０が同時に点
灯している時、二つのＬＥＤ５０５、５８０は近接して
セル内に配置されているからＬＥＤ５００セルは橙色を
発光する。従って、ＬＥＤ５００セルは橙色の時、また
は同時に消灯している時、フォトカプラ５１０には故障
がなく、正常に入力信号が伝達されていることを示す。
一方、二つのＬＥＤ５０５、５８０の内、片方が点灯し
ている時、すなわち赤色の時、フォトカプラ５１０、イ
ンバータ５９０、抵抗５４０、抵抗５９５またはＬＥＤ
５８０のいずれかの故障であることを示し、また緑色の
時、ＬＥＤ５０５または抵抗５５５の故障であることを
示す。

【００４１】実施例２．図２は第２の発明の一実施例と
しての直流プロセス入力回路を示す図、すなわち、直流
の入力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック
図である。図において、６００はフォトカプラ５１０と
同様、入力回路の一次側と二次側を絶縁して入力信号を
伝達する信号絶縁デバイスとしてのフォトカプラ、６１
０は二つのＬＥＤ６２０、６３０を内蔵したＬＥＤセル
であり、ＬＥＤ６２０、６３０はそれぞれフォトカプラ
５１０、６００のＯＮ、ＯＦＦ状態を表示する。６４０
はフォトカプラ６００のフォトトランジスタ用電流制限
抵抗、６５０、６７０はそれぞれ入力状態とＬＥＤ６２
０、６３０の表示の論理を合わせるためのインバータ、
６６０、６８０はそれぞれＬＥＤ６２０、６３０の電流
制限抵抗、６９０はフォトカプラ５１０、６００のＯ
Ｎ、ＯＦＦ状態を論理和してマイクロプロセッサの入力
ポート等に伝達するためのＯＲゲートである。

【００４２】次に、図２の動作を説明する。スイッチ５
３０のＯＮ、ＯＦＦ状態がフォトカプラ５１０、６００
にてフォトカプラ５１０、６００の二次側に伝達され
る。フォトカプラ５１０、６００の二次側エミッタ出力
よりそれぞれ伝達された入力信号が取り出され、ＯＲゲ
ートに入力され、フォトカプラ５１０、６００の内、ど
ちらか片方が故障しても入力状態はマイクロプロセッサ
の入力ポート等に伝えられ、回路の信頼性が向上する。
また、ＬＥＤ６２０、６３０によりそれぞれフォトカプ
ラ５１０、６００のＯＮ、ＯＦＦ状態が表示される。

【００４３】ここで第１の発明と同様、フォトカプラ５
１０のＯＮ、ＯＦＦ状態を表示するＬＥＤ６２０に赤色
ＬＥＤを、フォトカプラ６００のＯＮ、ＯＦＦ状態を表
示するＬＥＤ６３０に緑色ＬＥＤを使用すると、二つの
ＬＥＤ６２０、６３０が同時に点灯している時、すなわ
ち橙色の時、または同時に消灯した時、二つのフォトカ
プラ５１０、６００の故障がなく、正常に入力信号が伝
達されていることを示す。一方、二つのＬＥＤ６２０、
６３０の内、片方が点灯している時、すなわち赤色の
時、フォトカプラ６００、ＬＥＤ６３０、抵抗６８０ま
たはインバータ６７０のいずれかの故障であることを示
し、また緑色の時、フォトカプラ５１０、ＬＥＤ６２
０、抵抗６６０またはインバータ６５０のいずれかの故
障であることを示す。

【００４４】実施例３．図３は第３の発明の一実施例と
しての直流プロセス入力回路を示す図、すなわち、直流
の入力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック
図である。図において、７００は入力用スイッチ５３０
の入力状態を入力回路の一次側で表示するＬＥＤ、７３
０はバッファ７１０、７２０の出力を排他的論理和する
ＥＸ．ＮＯＲゲート、７４０はフォトカプラ５１０また
は、６００の故障を示すＬＥＤ、７５０はＬＥＤ７４０
の電流制限抵抗である。

【００４５】次に、図３の動作を説明する。スイッチ５
３０のＯＮ、ＯＦＦにより入力回路の一次側に設けたＬ
ＥＤ７００が点灯、消灯して入力状態を表示する。ま
た、その入力信号はフォトカプラ５１０、６００にてフ
ォトカプラ５１０、６００の二次側に伝達される。フォ
トカプラ５１０、６００の二次側エミッタ出力よりそれ
ぞれ伝達された入力信号が取り出され、それらを排他的
論理和することにより、フォトカプラ５１０とフォトカ
プラ６００の二次側出力の状態が異なるとき、ＬＥＤ７
４０が点灯し、フォトカプラ５１０、フォトカプラ６０
０、バッファ７１０、バッファ７２０またはＥＸ．ＮＯ
Ｒゲート７３０の故障であることを示すと同時に、Ｅ
Ｘ．ＮＯＲゲート７３０の出力がエラー出力として外部
（マイクロプロセッサの入力ポート等）へ伝達される。

【００４６】図３において、図２の場合と同様に、ＯＲ
ゲートを追加し、フォトカプラ５１０、６００の出力を
上記ＯＲゲートに直接にまたはバッファを介して入力
し、上記ＯＲゲートの出力信号をマイクロプロセッサの
入力ポート等へ入力すれば、フォトカプラ５１０、６０
０の何れかが故障しても回路がダウンせず、回路の信頼
性が向上する。また、図３において、排他的論理和回路
としてＥＸ．ＮＯＲゲートのものを例示したが、ＥＸ．
ＯＲゲートとインバータの直列回路でも同じ効果が得ら
れる。

【００４７】実施例４．図４は第４の発明の一実施例と
しての直流プロセス入力回路を示す図、すなわち、直流
の入力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック
図である。図において８００は入力状態を表示する双方
向ＬＥＤセル（逆並列に接続された一対のＬＥＤを近接
して内蔵するもの）、８１０は入力回路の一次側と二次
側を絶縁して入力信号を伝達する双方向フォトカプラ
（一次側のＬＥＤが双方向ＬＥＤタイプのもの）、８２
０は入力用交流電源、８３０は入力用スイッチ、８４
０、８５０は入力回路電流制限抵抗、８６０はフォトカ
プラ８１０のフォトトランジスタ用電流制限抵抗、８７
０は入力信号をマイクロプロセッサの入力ポート等に伝
達するためのバッファ、８８０はフォトカプラ８１０の
片方向の発光ＬＥＤが故障した時、他方向の発光ＬＥＤ
が故障するのを防止するための双方向ダイオード（逆並
列に接続された一対のダイオードからなる）である。

【００４８】次に、図４の動作を説明する。スイッチ８
３０のＯＮ、ＯＦＦにより入力回路の一次側に設けた双
方向ＬＥＤセル８００が点灯、消灯して信号入力状態を
表示する。また、その入力信号は双方向フォトカプラ８
１０にてフォトカプラ８１０の二次側に伝達される。双
方向フォトカプラ８１０の二次側エミッタ出力より伝達
された入力信号が取り出され、バッファ８７０を通して
マイクロプロセッサの入力ポート等に伝えられる。

【００４９】ここでプロセス入力回路を一次側と二次側
に絶縁して入力信号を伝達するフォトカプラ８１０が双
方向であり、その一次側双方向発光ダイオードが片方向
故障しても双方向ダイオード８８０により故障した発光
ダイオードをバイパスして回路としての機能を果たすこ
とができる。すなわち、回路の信頼性を２倍にすること
ができる。

【００５０】実施例５．図５は第５の発明の実施例とし
てのプロセス出力回路を示す図、すなわち、交流負荷回
路への出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロ
ック図である。図において、９００は外部負荷、９１０
は負荷用電源、９３０は開閉手段としてのリレー、９４
０はリレー接点信号を絶縁して伝達するフォトカプラ、
９２０はその電流制限抵抗、９５０はＬＥＤ９６０、９
６５を近接して内蔵するＬＥＤセルであり、９６０は内
部回路側でのＯＮ、ＯＦＦ状態を表示するＬＥＤ、９７
０はその電流制限抵抗、９６５はリレー接点状態を表示
するＬＥＤ、９７５はその電流制限抵抗を示す。９８０
はリレーコイル駆動用バッファである。

【００５１】次に、図５の動作を説明する。このプロセ
ス出力回路の場合、耐ノイズ性向上のためにと内部ロジ
ック回路部を電気的に絶縁している。バッファ９８０に
入力された信号により内部ロジック回路部に設けたＬＥ
Ｄセル９５０が点灯、消灯して内部ロジック回路部の信
号状態を表示する。また、この入力信号によりリレー９
３０のコイルがＯＮ、ＯＦＦし、接点がＯＮ、ＯＦＦす
る。この時、接点のＯＮ、ＯＦＦに従いフォトカプラ９
４０のＬＥＤがＯＮ、ＯＦＦし、それによりＬＥＤ９５
０が点灯、消灯し、負荷駆動部のリレー９３０の接点の
ＯＮ、ＯＦＦ状態を表示する。

【００５２】ここで、内部ロジック回路部の状態を表す
ＬＥＤ９６０に赤色ＬＥＤを、接点のＯＮ、ＯＦＦ状態
を表示するＬＥＤ９６５に緑色ＬＥＤを使用すると、二
つのＬＥＤ９６０、９６５が同時に点灯している時、す
なわち橙色の時、または同時に消灯した時、リレー９３
０に故障がないことを示す。一方、リレー９３０に故障
のある場合には、例えばリレーのコイルが断線した場
合、バッファ９８０に入力された信号がＯＮであっても
接点がＯＮしないため、ＬＥＤ９６０のみが点灯するこ
とになり赤色となる。

【００５３】反対に、接点の溶着時には、バッファ９８
０に入力された信号がＯＦＦであっても接点がＯＦＦし
ないためＬＥＤ９６５のみが点灯することになり緑色と
なる。従って、二つのＬＥＤ９６０、９６５の内、片方
が点灯しているとき、すなわち赤色、または緑色の時、
出力デバイスのリレー９３０のコイルの断線、接点の接
触不良、または接点の溶着等の故障であることを示す。

【００５４】実施例６．図６は第６の発明の実施例とし
てのプロセス出力回路を示す図、すなわち、交流負荷回
路への出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロ
ック図である。図において、９９０はフォトカプラ９４
０のフォトトランジスタに流れる電流を電圧に変換する
抵抗、１０００は一次側の状態と二次側の状態を排他的
論理和するＥＸ．ＮＯＲゲート、１０２０はエラー状態
を示すＬＥＤ、１０１０はＬＥＤの電流制限用抵抗であ
る。

【００５５】次に、図６の動作を説明する。バッファ９
８０に入力された信号がＥＸ．ＮＯＲゲート１０００に
入力される。また、その信号によりリレー９３０のコイ
ルがＯＮ、ＯＦＦし、接点がＯＮ、ＯＦＦする。この
時、接点のＯＮ、ＯＦＦに従いフォトカプラ９４０のＬ
ＥＤがＯＮ、ＯＦＦし、それにより、ＥＸ．ＮＯＲゲー
トのもうひとつの入力が”Ｈ”、”Ｌ”状態になる。

【００５６】ここで、正常時はＥＸ．ＮＯＲの両入力は
一致するため、ＬＥＤ１０２０は点灯しない。リレー９
３０に故障がある場合には、例えばリレー９３０のコイ
ルが断線した場合、バッファ９８０に入力された信号が
ＯＮであっても接点がＯＮしないため、ＥＸ．ＮＯＲ１
０００の入力が一致せずエラーＬＥＤ１０２０が点灯す
る。反対に、接点の溶着時には、バッファ９８０に入力
された信号がＯＦＦであっても接点がＯＦＦしないた
め、ＥＸ．ＮＯＲの入力が一致せずエラーＬＥＤ１０２
０が点灯する。また、このプロセス出力回路が複数個あ
る場合には、それぞれのＥＸ．ＮＯＲの出力の論理和で
ＬＥＤを点灯させる回路とすれば出力回路それぞれにＬ
ＥＤを用意する必要がなくなり回路が簡単になる。

【００５７】実施例７．図７は第７の発明の実施例とし
てのプロセス出力回路を示す図、すなわち、交流負荷回
路への出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロ
ック図である。図において、図５、図６と同一番号は同
一部品を示す。１０３０は一次側と二次側の状態を排他
的論理和するＥＸ．ＯＲゲート、１０４０、１０５０は
Ｄタイプフリップフロップ、１０６０はＡＮＤゲートで
ある。

【００５８】次に、図７の動作を説明する。バッファ９
８０に入力された信号がＥＸ．ＯＲゲート１０３０に入
力される。また、その信号によりリレー９３０のコイル
がＯＮ、ＯＦＦし、接点がＯＮ、ＯＦＦする。この時、
接点のＯＮ、ＯＦＦに従いフォトカプラ９４０のＬＥＤ
がＯＮ、ＯＦＦし、それにより、ＥＸ．ＯＲゲート１０
３０のもうひとつの入力が”Ｈ”、”Ｌ”状態となる。
この出力がＤタイプフリップフロップ１０４０に入力さ
れ、クロック信号（以下、ＣＬＫと記す）の立ち上がり
時の状態（入力信号が”Ｈ”ならば出力信号も”Ｈ”、
入力信号が”Ｌ”ならば出力信号も”Ｌ”）が出力され
る。

【００５９】同様にこの出力がＤタイプフリップフロッ
プ１０５０に入力されＣＬＫの次の立ち上がり時の状態
が出力される。フリップフップ１０６０とフリップフロ
ップ１０５０の出力は、ＥＸ．ＯＲの出力の時間変化に
対してＣＬＫの１周期分ずつ遅れている。このため両者
の論理積をとるＡＮＤゲート１０６０の出力は、ＥＸ．
ＯＲ１０３０の出力がＣＬＫの一周期以上”Ｈ”のとき
のみ”Ｈ”となる。

【００６０】図１３に排他的論理和するＥＸ．ＯＲゲー
ト１０３０、Ｄタイプフリップフロップ１０４０、１０
５０、ＡＮＤゲート１０６０のタイミング図を示す。Ｄ
タイプフリップフロップ１０４０、１０５０およびＡＮ
Ｄゲート１０６０は、出力デバイスの正常時にバッファ
９８０のＯＮ、ＯＦＦの切り替え時に、リレー９３０や
フォトカプラ９４０の動作遅れのためのエラー出力がで
ないようにするために挿入したものである。

【００６１】ここで、正常時はＥＸ．ＯＲ１０３０の両
入力は一致するため、エラー出力は”Ｈ”とはならな
い。出力デバイスのリレーに故障がある場合には、例え
ばリレーのコイルが断線した場合、バッファ９８０に入
力された信号がＯＮであっても接点がＯＮしないため、
ＥＸ．ＯＲの入力が一致せずエラー出力が”Ｈ”とな
る。反対に、接点の溶着時には、バッファ９８０に入力
された信号がＯＦＦであっても接点がＯＦＦしないた
め、ＥＸ．ＯＲの入力が一致せずエラー出力が”Ｈ”と
なる。

【００６２】また、このプロセス出力回路が複数個ある
場合にはそれぞれのエラー出力の論理和をとってエラー
出力とすれば、エラー出力が１つですみ簡単になる。図
５、図６、図７の実施例は、開閉手段（出力デバイス）
としてリレーを用いたものを例示したが、フォトタイプ
のトライアックやトランジスタを、または、フォトカプ
ラで信号絶縁した後にトライアックやトランジスタを用
いても同様の効果が得られる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、第１および第５の発明に
よれば、第１及び第２のＬＥＤを１個のＬＥＤセル内に
配置し、かつ、信号絶縁デバイスまたは開閉手段の入出
力側に挿入し、それぞれの発光色が相異なるものとした
ので、上記信号絶縁デバイスまたは開閉手段が異常であ
れば上記第１及び第２のＬＥＤの何れかが点灯せず、上
記異常を発光色の相異により識別可能となり、異常の有
無及び異常箇所の検出の容易なものが得られる効果があ
る。

【００６４】また、第２の発明によれば、入力信号を絶
縁して並行に出力する複数の信号絶縁デバイスと、該複
数の信号絶縁デバイスの出力信号の論理和を出力するＯ
Ｒ回路と、該出力信号を検出して表示する複数のＬＥＤ
とを備え、上記複数のＬＥＤを近接して１個のＬＥＤセ
ル内に配置し、上記複数の信号絶縁デバイスの何れかの
異常を識別可能に、発光色が相異なるものとしたので、
上記複数の信号絶縁デバイスの何れかが異常となっても
正常な出力信号が得られると共に異常となった信号絶縁
デバイスの識別の容易なものが得られる効果がある。

【００６５】第３の発明によれば、入力信号を絶縁して
並行に出力する複数の信号絶縁デバイスと、上記複数の
信号絶縁デバイスの出力信号を入力し、排他的論理和信
号を出力する排他的論理和回路とを備えたので、また、
第６の発明によれば、開閉手段の入力信号及び出力信号
を入力し、排他的論理和信号を出力する排他的論理和回
路を備えたので、上記信号絶縁デバイスの入出力信号に
差異が生じた場合に上記信号絶縁デバイスの異常警報信
号を出力するものが得られる効果がある。

【００６６】第４の発明によれば、一次側が双方向ＬＥ
Ｄからなり、交流入力信号を絶縁し、直流信号として出
力するフォトカプラと、上記双方向ＬＥＤに並列に、双
方向ダイオードを挿入したので、上記双方向ＬＥＤの一
方が異常となっても他方のＬＥＤを保護して信号を出力
でき、高信頼性のものが得られる効果がある。

【００６７】第７発明によれば、排他的論理和回路の出
力側に第１及び第２のＤタイプフリップフロップ回路素
子直列接続すると共に、上記第１及び第２のＤタイプフ
リップフロップ回路の出力信号を入力して論理積の信号
を出力するＡＮＤ回路とを備えたので、信号絶縁デバイ
スまたは開閉手段の入出力信号の立ち上がりに差異が生
じた場合においても影響されることなく、正確な異常警
報信号を出力するものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例による直流の入力信号を
絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図である。

【図２】第２の発明の一実施例による直流の入力信号を
絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図である。

【図３】第３の発明の一実施例による直流の入力信号を
絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図である。

【図４】第４の発明の一実施例による交流の入力信号を
絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図である。

【図５】第５の発明の実施例としての交流負荷回路への
出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図
である。

【図６】第６の発明の実施例としての交流負荷回路への
出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図
である。

【図７】第７の発明の実施例としての交流負荷回路への
出力信号を絶縁して出力する信号絶縁回路のブロック図
である。

【図８】図７に示した信号絶縁回路のタイムチャートを
示す図である。

【図９】従来の直流の入力信号を絶縁して出力する信号
絶縁回路の構成を示すブロック図である。

【図１０】従来の直流の入力信号を絶縁して出力する別
の信号絶縁回路の構成を示すブロック図である。

【図１１】従来の交流の入力信号を絶縁して出力する別
の信号絶縁回路の構成を示すブロック図である。

【図１２】従来の交流の入力信号を絶縁して出力する別
の信号絶縁回路の構成を示すブロック図である。

【図１３】従来の交流の入力信号を絶縁して出力する信
号絶縁回路のブロック図である。

【図１４】従来の交流の入力信号を絶縁して出力する別
の信号絶縁回路のブロック図である。

【符号の説明】

５００、６１０、８００、９５０ ＬＥＤセル ５１０、６００、８１０、９４０ フォトカプラ ５２０ 直流電源 ５３０、８３０ スイッチ ５７０、７１０、７２０、８７０、７６０ バッファ ９８０、５９０、６５０、６７０ インバータ ９１０、８２０ 交流電源 ６９０ ＯＲゲート ７３０、１０００ ＥＸ．ＮＯＲゲート ８８０ ダイオード ９３０ リレー ９００ 外部負荷 １０３０ ＥＸ．ＯＲゲート １０４０、１０５０ Ｄタイプフリップフロップ １０６０ ＡＮＤゲート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を絶縁して伝達する信号絶縁デ
   バイスと、上記信号絶縁デバイスの入力側に挿入され、
   上記入力信号を検出して表示する第１のＬＥＤと、上記
   信号絶縁デバイスの出力信号を検出して表示する第２の
   ＬＥＤとを備え、上記第１及び第２のＬＥＤは、近接し
   て１個のＬＥＤセル内に配置され、上記信号絶縁デバイ
   ス、第１及び第２のＬＥＤの何れかの異常を識別可能
   に、発光色が相異なることを特徴とする信号絶縁回路。
2. 【請求項２】 入力側が並列に接続され、入力信号を絶
   縁して並行に伝達する複数の信号絶縁デバイスと、該信
   号絶縁デバイスの出力信号を入力し、論理和信号を出力
   する論理和回路と、上記複数の信号絶縁デバイスの出力
   側のそれぞれに挿入されて上記出力信号が出力されたこ
   とを検出して表示する複数のＬＥＤとを備え、上記複数
   のＬＥＤは、近接して１個のＬＥＤセル内に配置され、
   上記複数の信号絶縁デバイス及び複数のＬＥＤの何れか
   の異常を識別可能に、発光色が相異なるとを特徴とする
   信号絶縁回路。
3. 【請求項３】 入力側が並列に接続され、入力信号を絶
   縁して並行に伝達する複数の信号絶縁デバイスと、該複
   数の信号絶縁デバイスの出力信号を入力し、上記複数の
   信号絶縁デバイスのうちの何れかの異常を検出可能に排
   他的論理和信号を出力する排他的論理和回路とを備えた
   ことを特徴とする信号絶縁回路。
4. 【請求項４】 入力側が双方向ＬＥＤからなり、交流入
   力信号を絶縁し、直流信号として出力するフォトカプラ
   と、上記双方向ＬＥＤの一方が異常となっても他方のＬ
   ＥＤを保護可能に、上記双方向ＬＥＤに並列に挿入され
   た双方向ダイオードとを備えたことを特徴とする信号絶
   縁回路。
5. 【請求項５】 入力信号を絶縁し、かつ、該入力信号に
   より交流回路を開閉する開閉手段と、一次側に双方向Ｌ
   ＥＤを有し、上記交流回路に挿入されて該交流回路の開
   閉状態を検出するフォトカプラと、上記入力信号を検出
   して表示する第１のＬＥＤと、上記フォトカプラの出力
   信号を表示する第２のＬＥＤとを備え、上記第１及び第
   ２のＬＥＤは、近接して１個のＬＥＤセル内に配置さ
   れ、上記信号絶縁デバイス、第１及び第２のＬＥＤの何
   れかの異常を識別可能に、発光色が相異なることを特徴
   とする信号絶縁回路。
6. 【請求項６】 入力信号を絶縁し、かつ、該入力信号に
   より交流回路を開閉する開閉手段と、一次側に双方向Ｌ
   ＥＤを有し、上記交流回路に挿入されて該交流回路の開
   閉状態を検出するフォトカプラと、上記入力信号及び上
   記フォトカプラの出力信号を入力し、排他的論理和信号
   を出力する排他的論理和回路とを備えたことを特徴とす
   る信号絶縁回路。
7. 【請求項７】 請求項３または請求項６記載の信号絶縁
   回路において、排他的論理和回路の出力信号をＤ端子か
   ら入力し、クロック信号に同期してＱ端子から出力する
   第１のＤタイプフリップフロップ回路素子と、該第１の
   Ｄタイプフリップフロップ回路の出力信号をＤ端子から
   入力し、クロック信号に同期してＱ端子から出力する第
   ２のＤタイプフリップフロップ回路と、上記第１及び第
   ２のＤタイプフリップフロップ回路の出力信号を入力し
   て論理積の信号を出力する論理積回路とを備えたことを
   特徴とする信号絶縁回路。