JPH07280865A - 電気機器の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気回路の故障をその出力側で確認できるよ
うにして各部品の短絡、断線に対する保護回路を簡略化
し、電気回路の故障を検出した場合には次段の制御動作
を停止する。 【構成】 電気回路の入力側に、通常の入力信号に重畳
して該電気回路の動作を妨げないパルスを周期的に入力
し、該パルスが電気回路の出力側に出力として有る場合
にのみ次段の制御回路を動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器を構成する電
気回路の部品が短絡又は断線するなどの異常状態になっ
た場合、これを電気回路の出力側で検出できる電気機器
の異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気機器にあっては一般に、その
構成部品が短絡又は断線した場合に該電気機器が暴走し
て事故を起こさないようにするため、本来の機能とは別
に二重三重の保護回路を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の保護回路
は、電気機器の各構成部品に対して設けられており、保
護回路を設けたことで構成部品数が増加し、これらを保
護するためさらに保護回路が必要となって、最終的には
製品価格が高くなると共に外形も大きくなるといった問
題点がある。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点を解消するも
ので、電気回路の故障をその出力側で確認できるように
して各部品の短絡、断線に対する保護回路を簡略化した
電気機器の異常検出装置の提供を目的とする。

【０００５】本発明の他の目的は、電気回路の故障を検
出して次段の制御動作を停止する装置を提供することに
ある。

【０００６】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電気回路の入力側に、通常の入力信号に
重畳して該電気回路の動作を妨げないパルスを周期的に
入力し、該パルスが電気回路の出力側に出力として有る
か無いかによって回路の動作異常を確認できるようにし
ている。

【０００７】そして電気回路の入力側に与えた前記パル
スが、電気回路の出力側に出力として有る場合にのみ次
段の制御回路が制御素子を動作するようにしている

【０００８】

【作用】電気回路の入力側には、パルス発生部で周期的
に発生するパルスが通常の入力信号に重畳して入力され
る。該パルスは電気回路の本来の動作には悪影響を及ぼ
さない程度に時間幅が充分短く、電気回路が正常に機能
している場合にのみ該回路を通過し、通常の出力信号に
重畳して出力側に出力される。前記パルスが重畳した出
力信号は次段制御回路の入力信号となり、該制御回路は
入力信号にパルスが重畳している場合のみに後段の制御
素子を動作させる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明装置の一実施例を示し、一対
のトランジスタ２、３と各抵抗４、５、６、７、８を組
み合わせたシュミット回路１０の、トランジスタ２、３
の共通エミッタと接地側▲−▼とにはコンデンサ９が接
続され、前段トランジスタ２のベース側には抵抗１３が
カスケード接続され、また抵抗１１及びダイオード１２
の一端が夫々接続されている。

【００１０】上記抵抗１１の他端には通常の制御用信号
が入力Ｉとして入力され、上記ダイオード１２のカソー
ド側には時間幅の短い零電位のパルスが周期的に入力Ｉ
Ｉとして入力される。トランジスタ２、３の両エミッタ
は共通接続されて接地側▲−▼間にある抵抗５によって
正帰還が行なわれ、該抵抗５と並列に接続されているコ
ンデンサ９によって高い周波数成分は接地側▲−▼にバ
イパスされる。

【００１１】入力Ｉが高電位（以下「Ｈ」と略称）のと
き入力ＩＩに加えられたパルスによってその零電位の間
トランジスタ２はオフ、トランジスタ３はオンとなり、
出力Ｏには前記パルスの時間幅だけ「０」の部分が現わ
れる。このとき共通エミッタの電位は変動しようとする
が、この電位変動はコンデンサ９によって吸収されて正
帰還量は変動せず、シュミット回路１０の電圧特性は変
化しない。シュミット回路１０を構成する各抵抗やトラ
ンジスタの何れかが短絡又は断線してトランジスタ２、
３のどちらかが正常動作しなくなると、入力ＩＩに加え
られたパルスは出力Ｏに現われない。

【００１２】上記は入力Ｉが「Ｈ」のとき出力Ｏが
「Ｈ」で次段制御回路を動作させるような場合を説明し
たが、これとは反対に、入力Ｉが低電位（以下「Ｌ」と
略称）のとき出力Ｏが「Ｌ」で次段制御回路を動作させ
るには、上記ダイオード１２の極性を逆にし、入力ＩＩ
に加えるパルスを短い時間幅の高電位パルスにすれば良
い。

【００１３】図２は、本発明の他の実施例を示し、比較
器１４の−端子は接地側▲−▼に接続され、＋端子には
抵抗１１、ダイオード１２、抵抗１５の一端が接続さ
れ、該抵抗１５の他端と比較器１４の出力側には抵抗１
６が直列接続され、両抵抗１５、１６の接続部と接地側
▲−▼にはコンデンサ９が接続されている。図２で抵抗
１１及びダイオード１２の他端に加える入力Ｉ、入力Ｉ
Ｉを図１と同様にすると出力Ｏも同じになる。

【００１４】図３は、本発明の更に他の実施例で、入力
Ｉが「Ｌ」のとき出力Ｏが「Ｈ」で次段制御回路を動作
させる回路例を示し、比較器１４の＋端子に抵抗１７、
１９で分圧した正の直流電圧▲＋▼を印加し、−端子に
抵抗１１及びダイオード１２の夫々一端を接続してい
る。ダイオード１２のアノード側に加えるパルス入力Ｉ
Ｉを短い時間幅の高電位にすると、その出力Ｏは図１と
同じになる。

【００１５】図４は、本発明装置を用いた電気カーペッ
ト等温度制御装置の回路図を示し、交流電源１には温度
ヒューズ３１、リレー接点３２、ヒータ３３が直列接続
されている。電源１に直列接続の抵抗３４とコンデンサ
３５は、電源１に重畳している高調波を除去するフィル
タで、感熱線３６の外側導体３７の一方は該抵抗３４と
コンデンサ３５の接続部に接続される。前記外側導体３
７の他方と電源他端１ｂには抵抗３９、ツェナーダイオ
ード４０が直列接続されている。

【００１６】ツェナーダイオード４０のカソード側には
トランジスタ４１のコレクタとダイオード４２のアノー
ド側が接続され、トランジスタ４１のベースは感熱線３
６の内側導体３８に接続されている。また、トランジス
タ４１のベースと電源他端１ｂとには、ベース〜エミッ
タ間と逆極性にしたダイオード４３と抵抗４４が接続さ
れている。前記ダイオード４２のカソード側には抵抗４
５とコンデンサ４６の平滑回路が接続されている。トラ
ンジスタ４１のコレクタには、電源１の１サイクル毎
に、感熱線３６に印加される電圧と流れる電流の位相差
に対応する時間幅で出力があり、該出力Ａは平滑回路で
十数サイクル以上が平滑される。平滑回路の出力側Ｂに
は可変抵抗４７と抵抗４８が直列に接続され、可変抵抗
４７の可動子は抵抗１１に接続される。

【００１７】クロック発振部３０はＤ型フリップフロッ
プ（以下、Ｄ型Ｆ．Ｆと略称）５２を主要部とし、その
Ｄ端子は前記平滑回路の出力側Ｂと、抵抗５３を介して
電源他端１ｂに夫々接続されている。またＱ端子はコン
デンサ５１を介して上記ダイオード１２のカソード側に
接続されている。尚、ダイオード１２と前記Ｄ端子間に
はダイオード４９が極性を同方向にして接続されてい
る。

【００１８】トランジスタ３の出力側Ｏには別のＤ型
Ｆ．Ｆ５４のＤ端子が接続され、該Ｄ端子とＲ端子とは
コンデンサ５５を介して接続されている。前記Ｒ端子は
抵抗５６を介して電源他端１ｂに接続されている。Ｄ型
Ｆ．Ｆ５４のＱ端子と電源他端１ｂ間には抵抗５７、コ
ンデンサ５８、ダイオード５９が直列接続され、該ダイ
オード５９のカソード側には他のダイオード６０、コン
デンサ６１が直列にカスケード接続されている。また、
Ｄ型Ｆ．Ｆ５４のＣＬ端子は前記Ｄ型Ｆ．Ｆ５２のＱ端
子に接続されている。

【００１９】前記ダイオード６０のカソード側には抵抗
６２、６３が直列にカスケード接続され、両抵抗６２、
６３の接続部はトランジスタ５０のベースに接続されて
いる。電源一端１ａと電源他端１ｂ間には、ダイオード
６４、発熱用抵抗６５、ヒータ３３用の短絡検知線６６
及びコンデンサ６７が直列接続され、該コンデンサ６７
の＋側と前記トランジスタ５０のコレクタ間にはリレー
７１のコイルが介設されている。なお、コンデンサ６７
の＋側に接続された抵抗６８、コンデンサ６９、ツェナ
ーダイオード７０は直流の低電圧を得るためのもので、
上記シュミット回路やＤ型Ｆ．Ｆの電源に供される。ま
た、コンデンサ６７の＋側にはコンデンサ７２と抵抗７
３が直列にカスケード接続され、該抵抗７３の上端はＤ
型Ｆ．Ｆ５２のＲ端子に接続されている。

【００２０】感熱線３６はヒータ３３に近接して配置さ
れ、温度変化に対応してその位相角が変わる。この位相
角は、感熱線３６に印加した交流電圧と流れる電流の位
相差に対応するので、これをトランジスタ４１のコレク
タ出力Ａとして得、該出力Ａを平滑した電圧Ｂをシュミ
ット回路１０の入力としてその出力Ｏでトランジスタ６
３〜リレー６８を動作させ、リレー接点３２を開閉する
ことでヒータ３３の温度を制御する。何等かの原因でヒ
ータ３３の温度が異状上昇して合成樹脂７４が溶解し、
短絡検知線６６がヒータ３３に接触すると、電源一端１
ａ〜ダイオード６４〜発熱用抵抗６５〜短絡検知線６６
〜ヒータ３３〜電源他端１ｂの経路で電流が流れるよう
になり、発熱用抵抗６５が発熱してこれに接触の温度ヒ
ューズ３１が溶断してヒータ電源路が遮断される。

【００２１】クロック発振部３０においてクロック信号
は約０．０２５秒の周期に設定している。これは交流電
源１の周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの場合でも、電源
１の周波数に同期せずにリレーコイル６８を動作させる
ためである。また、感熱線３６の位相角は最大で約０．
３５πラジアンであり、他方内側導体３８からトランジ
スタ４１のベースに至る電路が断線した場合、出力Ａは
１サイクル毎にπラジアンとなるので、これを平滑した
出力Ｂ電圧は相対的に上昇が大きい。従ってこの出力Ｂ
電圧がＤ型Ｆ．Ｆ５２のＤ端子の閾い電圧を越えるとＣ
Ｌ端子が「Ｈ」に立上がった瞬間（このときＱ端子は
「Ｈ」状態）にＤ端子の状態をＱ端子に出 持され、トランジスタ５０はオフになる。尚、クロック
発振の再起動は電源の再投入で行なう。

【００２２】シュミット回路１０の出力ＯはＤ型Ｆ．Ｆ
５４で読みこまれる（図５（ａ）参照）が、コンデンサ
９によってシュミット回路１０はその応答性が落とされ
る。クロック信号の立下りエッジで抵抗１１、ダイオー
ド１２及びコンデンサ５１によって発生する短い時間幅
（約４０μ秒）のパルス（図（５）ｂ参照）は、シュミ
ット回路１０の動作を阻害することなくトランジスタ２
がオン、トランジスタ３がオフのときにシュミット回路
１０を通過してＤ型Ｆ．Ｆ５４のＲ端子に与えられ、そ
の立上りパルスでＤ型Ｆ．Ｆ５４をリセットし、Ｑ端子
を「Ｌ」に落とす。このときトランジスタ３はオフでＤ
型Ｆ．Ｆ５４のＤ端子は「Ｈ」の状態なので次のクロッ
ク信号の立上りエッジでＱ端子は再び「Ｈ」になる（図
５（ｃ）参照）。これの繰り返しでＤ端子が「Ｈ」の期
間、Ｑ端子からはクロック信号と同じ周期で「Ｈ」と
「Ｌ」を繰り返す矩形波が得られる。

【００２３】トランジスタ２がオフ、トランジスタ３が
オンのときにはＤ型Ｆ．Ｆ５４のＤ端子は「Ｌ」でＱ端
子も「Ｌ」なので、上記パルスは何の影響も与えずＱ端
子は「Ｌ」状態を保持する。トランジスタ２やトランジ
スタ３等が故障してシュミット回路１０が動作しなくな
ると上記パルスはＤ型Ｆ．Ｆ５４のＲ端子に達せず、Ｑ
端子は「Ｌ」か「Ｈ」のままで変化しない。

【００２４】Ｄ型Ｆ．Ｆ５４のＱ端子が「Ｈ」のとき、
この電圧は抵抗５７〜コンデンサ５８〜ダイオード６０
を経てコンデンサ６１に充電され、Ｑ端子が「Ｌ」のと
き、コンデンサ５８の電荷は抵抗５７〜Ｑ端子〜電源他
端１ｂ〜ダイオード５９を通じて放電され、次の充電に
備える。従ってＱ端子に「Ｈ」と「Ｌ」の繰り返し変化
がある場合にコンデンサ６１の電圧Ｅは高く保たれ、そ
のスタート、ストップのタイミングはクロック信号にの
み依存し、電源１の周波数とは全く非同期になる。コン
デンサ６１の電圧Ｅはトランジスタ５０をオン、オフ動
作させ、これによりリレー７１（リレー接点３２）もオ
ン、オフ動作する。

【００２５】尚、上記においてはＤ型Ｆ．Ｆ５４のＱ端
子出力（抵抗５７の入力）が「Ｈ」か「Ｌ」である場合
に動作する回路を示したが、これがオープンコレクタ出
力の場合にはプルアップ抵抗を介設することで解決され
る。また、上記電気回路の入力信号に重畳する別の信号
は、該回路の本来の動作を妨げなければパルスに限定さ
れることはなく、任意の信号を選択することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、通常の
入力信号に重畳して電気回路にパルスを入力し、該パル
スが電気回路の出力として現われることで当該電気回路
が正常にし動作していることを確認できるので、電気回
路の各構成部品の故障に対する保護対策を施す必要が無
く、また、電気回路からの出力信号に前記パルスが重畳
していない場合には次段の制御回路が動作しないので、
電気機器の暴走を防げるといった特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の回路図である。

【図２】本発明の他の実施例に係る装置の回路図であ
る。

【図３】本発明のさらに他の実施例に係る装置の回路図
である。

【図４】本発明装置を利用した温度制御装置の回路図で
ある。

【図５】シュミット回路の出力側に接続したＤ型Ｆ．Ｆ
５４の各端子の波形図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２、３ トランジスタ ４、５、６、７、８、１１、１３ 抵抗 ９ コンデンサ １０ シュミット回路 １２ ダイオード

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】 感熱線３６はヒータ３３に近接して配置
され、温度変化に対応してその位相角が変わる。この位
相角は、感熱線３６に印加した交流電圧と流れる電流の
位相差に対応するので、これをトランジスタ４１のコレ
クタ出力Ａとして得、該出力Ａを平滑した電圧Ｂをシュ
ミット回路１０の入力としてその出力Ｏでトランジスタ
５０〜リレー７１を動作させ、リレー接点３２を開閉す
ることでヒータ３３の温度を制御する。何等かの原因で
ヒータ３３の温度が異状上昇して合成樹脂７４が溶解
し、短絡検知線６６がヒータ３３に接触すると、電源一
端１ａ〜ダイオード６４〜発熱用抵抗６５〜短絡検知線
６６〜ヒータ３３〜電源他端１ｂの経路で電流が流れる
ようになり、発熱用抵抗６５が発熱してこれに接触の温
度ヒューズ３１が溶断してヒータ電源路が遮断される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気回路の入力側に、通常の入力信号に
   重畳して該電気回路の動作を妨げないパルスを周期的に
   入力し、該パルスが電気回路の出力側に出力として有る
   か無いかによって動作の異常を確認できるようにした電
   気機器の異常検出装置。
2. 【請求項２】 電気回路の入力側に、通常の入力信号に
   重畳して該電気回路の動作を妨げないパルスを周期的に
   入力し、該パルスが電気回路の出力側に出力として有る
   場合にのみ次段の制御回路で制御素子を動作させるよう
   にした電気機器の異常検出装置。
3. 【請求項３】 上記制御回路は、電気回路の出力側に抵
   抗と第１コンデンサ及び第１ダイオードを直列接続し、
   該第１コンデンサと第１ダイオードの接続部に第２ダイ
   オードと第２コンデンサを直列に接続し、出力信号に周
   期的な矩形波が出力される場合にのみ第２コンデンサへ
   の充電量が該出力信号に対応するようにした請求項２記
   載の電気機器の異常検出装置。