JPS6122362Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、冗長化電流出力装置に関するもので
ある。

電流信号を信号源から需要端に供給するシステ
ムにおいて、信号源を二重化してシステムの信頼
性を高めることが行われることがある。このよう
なシステムにおいては、現用側の信号源に故障が
発生したとき、待機側の信号源に切換えてシステ
ムの運転を続行しながらその間に故障した信号源
の修理等が行われる。

故障発生にともない現用側から待機側に切換え
るとき、電流信号の値は連続性が維持されなけれ
ばならない。連続性を維持するためには、待機側
は現用側の出力電流に一致した電流が出力できる
ように準備されていなければならないので、待機
側は現用側の出力電流を観測し、それに合わせて
自己の出力信号を調整する必要がある。また現用
側から待機側への切換えは外部装置によつて行わ
れるので、各信号源はそれぞれ自己が現用側にあ
るのか待機側にあるのか状態を観測する必要があ
る。

従来は、このような出力電流および状態の観測
のために、それぞれ観測用信号の伝達線を必要と
したので構成が複雑化していた。

本考案の目的は、信号配線が簡略化された冗長
化電流出力装置を提供することにある。

本考案は、現用側も待機側もそれぞれの電流出
力線を利用して状態観測信号を得るようにしたも
のである。

以下、図面によつて本考案を詳細に説明する。
第１図は、本考案実施例の概念的構成図である。
第１図において、１，２は冗長化された電流信号
源であつて、それぞれ制御部１１，２１によつて
制御されそれに従つた電流信号を生じるものであ
る。電流信号源１，２にはまたそれぞれ電流観測
器１２，２２と状態観測器１３，２３が組合わさ
れている。

３は切換回路、４は需要端に設けられた負荷で
ある。負荷４には切換回路３を通じて電流信号源
１，２のいずれかの出力電流が与えられる。切換
回路３は連動する２つの切換スイツチ３１，３２
と抵抗３３，３４の組合わせからなる。切換スイ
ツチ３１，３２は電流信号源１，２の片側の出力
線を負荷４または抵抗３３の一端に接続するため
のもので、連動して操作されることにより、電流
信号源１，２のどちらか一方が負荷４に接続され
るとき他方は抵抗３３に接続されるようになつて
いる。電流信号源１，２のコモン側の出力線は共
通に接続され、この共通接続点が抵抗３４の一端
に導かれる。抵抗３４の他端は抵抗３３の他端と
共通に接続され、この共通接続点が負荷４の他端
に導かれる。

このような構成により、電流信号源１，２のい
ずれか一方には負荷４と抵抗３３の直列回路が接
続され、他方には抵抗３３と抵抗３４の直列回路
が接続される。負荷４の接続されたほうが現用
側、抵抗３３の接続されたほうが待機側となる。
抵抗３３の値は負荷４の抵抗値に比べて十分大き
く定められる。これに対して抵抗３４の値は抵抗
３３よりは小さい、好ましくは負荷４よりも小さ
い適宜の値に定められる。この抵抗３４は現用側
と待機側に共通に含まれる。

このように構成された装置の動作は次のとおり
である。いま電流信号源１が現用側、電流信号源
２が待機側であるとすると、電流信号源１が出力
電流を送出しており、電流信号源２は出力電流の
送出を中止している。このため抵抗３４には電流
信号源１の出力電流に比例した電圧降下が生じ、
この電圧降下が待機側の出力線を通じて電流観測
器２２に与えられそれによつて観測される。電流
観測器２２の入力抵抗は抵抗３３を問題にしない
程度に十分大きく定められている。電流観測器２
２の出力信号は制御部２１に与えられ、制御部２
１により電流観測値に合わせた電流設定が行われ
るようになつている。これによつて、切換スイツ
チ３１，３２の切換えにより電流信号源２が現用
側にされた場合に電流の値の連続性が保証され
る。現用側と待機側が上記とは逆になつた場合
は、電流信号源１において同様なことが行われ
る。

すなわち、特別な信号線を要せずに現用側の出
力電流の観測が行え、それに基づいた待機側の準
備が行える。

電流信号源１，２における現用と待機の状態
は、各出力線の電圧状態によつて判定される。す
なわち、それまで現用側であつた電流信号源例え
ば２が待機側に切換えられたとき、負荷される抵
抗が増大したことにより、それに規定の電流を供
給しようとする電流信号源２の出力電圧が増大す
る。この出力電圧の増大は状態観測器２３によつ
て検知され、その出力信号によつて制御部２１に
報知されるとともに電流信号源２の出力電流の送
出が止められる。出力電流の停止とともに出力電
圧も低下するが、状態観測器２３の検知動作には
ヒステリシスが設けられ、このときの出力電圧の
低下には応動しないようになつている。電流信号
源１が現用側から待機側に切換えられたときに
は、電流信号源１において同様なことが行われ
る。

このようにして特別な信号線を要せずに現用と
待機の状態がそれぞれの電流信号源において観測
できる。

以上は、各電流信号源が電源を有して自から電
流を発生する場合の例であるが、電流信号源が自
からは電流を発生せず、需要端に設置された電源
から電流が供給され、この電流の値を調節して負
荷に通じる形式のであるときは、冗長化電流出力
装置は第２図のように構成される。第２図におい
て、５が需要側に設けられた共通の電源、１′，
２′が流通電流調節形の電流信号源である。

このような冗長化電流出力装置においても、第
１図の場合と同様にして現用側の出力電流および
現用／待機状態の観測が行える。なお、状態観測
は待機状態になつたほうが電源電圧がなくなり代
わりに現用側の電流観測値に相当する逆極性の電
圧が出力線に生じることを利用して行われる。

第１図の装置における電流信号源１と電流観測
器１２と状態観測器１３の接続関係の一例を第３
図に示す。このような構成は電流信号源２の側に
おいても同様になつている。第３図において、１
００は電源、１０１は出力用のトランジスタ、１
０２はトランジスタ制御用の誤差増幅器、１０３
はトランジスタ出力電流検出用の抵抗、１０４は
トランジスタ出力電流設定用の基準電圧源、１０
５はダイオード、１０６〜１０９は分圧抵抗であ
り、これら電流信号源１を構成している。トラン
ジスタ１０１の出力電流は電流検出抵抗１０３と
ダイオード１０５を通じて出力され、負荷を通つ
てコモン線に還流する。電流検出抵抗１０３の下
流と上流にはそれぞれ抵抗１０６，１０７および
１０８，１０９からなる分圧回路が設けられ、そ
れぞれの分圧出力が誤差増幅器１０２に入力され
る。抵抗１０６，１０７からなる分圧回路のコモ
ン線側には基準電圧源１０４が設けられる。誤差
増幅器１０２の出力信号はトランジスタ１０１の
ベースに与えられ、トランジスタ１０１の出力電
流を制御している。この制御により、トランジス
タ１０１の出力電流は、それによる電流検出抵抗
１０３の電圧降下が基準電圧源１０４によつて規
定される値に等しくなる。基準電圧源１０４の電
圧は制御部によつて設定されるので、トランジス
タ１０１の出力電流すなわち電流信号源１の電流
信号は制御部によつて規定される。

電流観測器１２は電圧フオロワ接続の演算増幅
器によつて構成され、電流信号源１の出力線の電
圧を検出するようになつている。状態観測器１３
は演算増幅器により、電流信号源１の出力線の電
圧と、抵抗１１０，１１１によるトランジスタ１
０１のエミツタ電圧の分圧値とを比較するように
構成され、比較出力の「Ｌ」極性の信号をダイオ
ード１３１を通じてトランジスタ１０１のベース
に与えるようになつている。

分圧比の設定により、電流信号源１が現用側に
あるときは、分電圧のほうが出力線の電圧よりも
高くなるようになつているので、状態観測器１３
の比較出力は「Ｈ」であつてダイオード１３１に
よつて阻止され、トランジスタ１０１には何んの
作用もおよぼさない。これに対して電流信号源１
が待機側になつたときは、負荷側の抵抗値がきわ
めて大きくなつたことにより、その抵抗を電流検
出抵抗１０３とで形成される分圧回路の分圧比が
抵抗１１０，１１１による分圧比よりも大きくな
るので、それに対応した入力電圧の変化によつて
状態観測器１３の比較出力は「Ｌ」となる。

この出力信号はダイオード１３１を通じてトラ
ンジスタ１０１のベースに与えられ、誤差増幅器
１０２の制御出力を吸収してトランジスタを逆バ
イアスし、トランジスタ１０１をオフする。これ
によつて電流信号源１の出力電流の送出が中止さ
れる。

この後は、出力線の電圧は現用側の出力電流の
観測値に対応した正のある値に低下するが、この
電圧はダイオード１０５によつて阻止されるので
トランジスタ１０１のエミツタ電圧は零であり、
したがつて状態観測器１３の出力信号は「Ｌ」に
維持される。すなわち状態観測器１３はヒステリ
シスを持つて動作し安定な出力信号を生じる。

第２図の装置における電流信号源１と電流観測
器１２と状態観測器１３の接続関係の一例を第４
図に示す。このような構成は電流信号源２の側に
おいても同様になつている。第４図において、１
０１は出力用のトランジスタ、１０２はトランジ
スタ制御用の誤差増幅器、１０３はトランジスタ
出力電流検出用の抵抗、１０４はトランジスタ出
力電流設定用の基準電圧源であり、これらは電流
信号源１を構成している。トランジスタ１０１の
出力電流は電流検出抵抗１０３を通じて出力さ
れ、負荷を通つてコレクタに還流する。電流検出
抵抗１０３の電圧降下は誤差増幅器１０２の入力
側に負帰還され、基準電圧源１０４の電圧とつき
合わされる。誤差増幅器１０２はこれら入力電圧
の差に応じてトランジスタ１０１を制御し、その
出力電流を電流検出抵抗１０３の電圧降下が基準
電圧源１０４の電圧に一致するように制御する。
基準電圧源１０４の電圧は制御部によつて設定さ
れるので、トランジスタ１０１の出力電流すなわ
ち電流信号源１の電流信号は制御部によつて規定
される。

電流観測器１２は電圧フオロワ接続の演算増幅
器によつて構成され、電流信号源１の出力線の電
圧を検出するようになつている。状態観測器１３
は演算増幅器１３１，１３２とフリツプフロツプ
回路１３３によつて構成され、電流観測器１２の
出力電圧を、演算増幅器１３１，１３２によつて
それぞれ電流検出抵抗１０３の電圧降下および一
定電圧Ｅと比較し、それぞれの比較出力でフリツ
プフロツプ回路１３３をリセツトおよびセツトす
るようになつている。フリツプフロツプ回路１３
３のＱ出力の「Ｌ」極性の信号がダイオード１３
４を通じてトランジスタ１０１のベースに与えら
れる。

一定電圧Ｅの値を適切に定めることにより、電
流信号源１が現用側にあるときは、電流観測器１
２の出力電圧すなわち電流信号源１の出力線の電
圧が常に一定電圧より大きくなつており、このた
め演算増幅器１３２の出力が「Ｈ」で、フリツプ
フロツプ回路１３３はセツト状態にある。これに
よつて「Ｈ」となるＱ出力はダイオード１３４に
よつて阻止されて、トランジスタ１０１には何ん
の作用もおよぼさない。これに対して電流信号源
１を待機側になつたときは、出力線の電圧したが
つて電流観測器１２の出力電圧が負になり、かつ
電流検出抵抗１０３の電圧降下が０になるので、
演算増幅器１３１の出力が「Ｈ」となりこれによ
つてフリツプフロツプ回路１３３のリセツトが行
われる。リセツトによつてＱ出力は「Ｌ」となる
ので、これはダイオード１３４を通じてトランジ
スタ１０１のベースに与えられ、誤差増幅器１０
２の制御出力を吸収してトランジスタ１０１をオ
フとする。

以上のように、本考案によれば、現用側も待機
側もそれぞれの電流出力線を利用して状態観測信
号を得るようにしたので、信号配線が簡略化され
た冗長化電流出力装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案実施例の概念的構
成図、第３図および第４図はそれぞれ上図の一部
の詳細図である。 １，２……電流信号源、１１，２１……制御
部、１２，２２……電流観測器、１３，２３……
状態観測器、３……切換回路、３１，３２……切
換スイツチ、３３，３４……抵抗、４……負荷。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つの電流信号源、これら電流信号源のそれぞ
   れの出力線のうちコモン側とは反対側の２線を負
   荷の一端とこの負荷よりも抵抗値が大きい第１の
   抵抗の一端に、一方の線を負荷に接続するとき他
   方の線を第１の抵抗に接続する関係でそれぞれ切
   換接続する切換スイツチと、一端が前記２つの電
   流信号源のそれぞれのコモン側出力線に接続され
   他端が前記第１の抵抗の他端に接続されるととも
   に負荷の他端に導かれる第２の抵抗とを有する切
   換回路、および、前記２つの電流信号源のそれぞ
   れと対にして設けられそれぞれの出力線間の電圧
   に基づいて前記切換回路の切換状態を観測する状
   態観測器を具備する冗長化電流出力装置。