JPS6180715A - 接点の開閉状態検出装置 - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は、シーケンス回路などに組み込まれた接点の開
閉状態を検知する装置に関する。

発明の技術的背景 各種の産業機械や生産設備にはそれを制御する電気設備
が不可欠である。これらの電気設備は、多くの半導体ス
イッチング素子などを内蔵しており、その半導体素子の
利用率は、ますます増加する傾向にある。その反面、従
来から用いられている有接点リレーもその使用の容易性
、保守および管理の簡易性などの利点から、依然として
多く用いられる傾向にある。

しかし、これらの有接点リレーを備えた制御装置にも問
題点が残されている。すなわち、その接点の開閉が機械
的な手段によって行われるため、設置場所のごみや腐食
性ガスなどにより、その接触状態に変化を起こしたり、
また振動等に弱く、使用回数および使用期間に制限があ
ることなどが挙げられる。これらの現象が稼働中の制御
装置に発生すると、その状態は、再現性のない原因不明
の故障となる。これらの他にも、結線用の端子のねじの
ゆるみや、運転操作のミスなどという再現性がなく、ま
たその故障個所の発見が非常に困難な事故が現場では実
際に発生している。

このような再現性のない事故は、電気設備の保守に携わ
るものとして非常に大きな課題であり、その原因究明の
ために費やす努力と時間が、全作業中の大きな割合を占
めている。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、制御回路中のリレーの接
点のオン・オフ状態を電気的に検出し、その接点の状態
を監視できるようにすることである。

発明の概要 このような目的を達成するためには、接点の開閉状態検
出装置に下記のような機能が必要となる。

測定中に、接点および制御回路に悪影響のない状態で、
測定が可能でなければならない。この要求のために、本
発明は、測定端子の間に高い抵抗器を介在させ、開閉状
態検出装置の入力側に高い入力インピーダンスを設定し
、制御回路側に影響のない状態とし、同時に開閉状態検
出装置側の回路にも測定対象の制御回路から入り込んで
くるサージ電圧に耐え得るようにしている。

また、測定時に、測定動作が接点の通常の動きに充分追
従できるものでなければならない。リレーの種類にもよ
るが、リレーコイルに駆動電圧が印加されてから、接点
が機械的に閉じるまでの時間は、数ミリセカンドからで
あるから、測定動作は１ミリセカンド以下の速度で動作
しなければならないことになる。

さらに測定対象の接点があらゆる種類の電圧のもとで動
作したときにも、開閉状態検出装置は共通に用いられる
ものでなければならない。例えば接点間に直流または交
流の電圧が印加されており、その電圧値が１２Ｖ、２４
Ｖ、４８Ｖ、１００Ｖおよび２００Ｖの場合においても
、測定が可能であり、またこのような電圧が印加されて
いる状態での接点の開閉状態だけでなく、電圧が印加さ
れていない状態での接点の開閉状態をも同時に検出でき
るものでなければならない。そこで、本発明は、測定対
象の接点間に接続可能な一対の測定端子の信号電送路中
に補助的な電源を介在させることによって、接点間に電
圧が印加されていない場合においても、その開閉状態を
検出できるようにしている。また本発明は、回路中に定
電圧ダイオードなどを介在させ、測定対象の接点間の電
圧の極性あるいは接点間に印加される交流電圧にかかわ
らず、入力電圧を制限できるようにし、さらに、最終段
に補償回路を設け、交流電圧のゼロクロス期間を補償し
、測定対象の接点間の交流電圧にも対応できるようにし
ている。

発明の構成 以下、本発明の構成を図に示す実施例に基づいて具体的
に説明する。

まず、第１図は、本発明の基本的な実施例となる接点の
開閉状態検出装置１を示している。この開閉状態検出装
置１は、測定対象の接点２に接続される一対の測定端子
３ａ、３ｂ、第１入力回路４、第２入力回路５、判別回
路６および補償回路７によって構成されている。

上記第１入力回路４は、測定端子３ａ、３ｂの間に直列
軒捜続された保護用の抵抗器８、補助用の電＃９によっ
て構成されている。なお、これらの回路中にヒユーズ１
０が接続されており、また直列接続の抵抗器８および電
源９に対しサージ電圧吸収素子１１が並列に接続されて
いる。

また、第２入力回路５は、第１入力回路４の出力端側で
、直列に接続された分圧用の抵抗器１２．１３およびこ
の抵抗器１３の両端間で直列で、しかも互いに逆方向に
接続された定電圧ダイオード１４．１５を備えている。

また、判別回路６は、第２入力回路５の出力端側、つま
り定電圧ダイオード１４．１５の各アノード端に接続さ
れており、差動増幅器１６、ダイオード１７．１８およ
び抵抗器１９．２０．２１によって構成されている。上
記定電圧ダイオード１４のアノード端は、抵抗器１９、
およびダイオード１７によって差動増幅器１６のマイナ
ス入力端子を経て、抵抗器２１により他方の定電圧ダイ
オード１５のアノード端に接続されており、また。

ダイオード１７のカソード端は、ダイオード１８を経て
、差動増幅器１６のプラス入力端に接続され、かつ、可
変抵抗器２２の可変人力端および抵抗器２１によって定
電圧ダイオード１５のアノード端に接続されている。そ
して、上記差動増幅器１６の出力端は、上記補償回路７
を経て出力端子２３に接続されている。

発明の作用 次に、上記開閉状態検出装置Ｉの作用を説明する。

一対の測定端子３ａ、３ｂを測定対象の接点２の両端に
接続する。この接点２が開放しており、かつその端子間
に直流または交流の電圧が印加されていると、この電圧
は、抵抗器１２．１３によって分圧され、定電圧ダイオ
ード１４．１５によって数ボルトの電圧値に制限され、
第２入力回路５の出力端すなわち接続点Ａ、Ｈの間に現
れる。

この電圧は、接点２の間に印加された電圧が交流電圧で
あれば、定電圧ダイオード１４．１５によって、そのピ
イーク値を制限された波形となっており、また直流電圧
の場合には、接点２に接続される電圧の極性によって、
いずれかの極性の電圧として現れている。

また、接点２が閉じた状態にある場合には、測定端子３
ａ、３ｂの間の電圧もＯＶに近く、したかって接続点Ａ
、Ｈの電圧もＯＶとなっている。

このようにして、測定対象の接点２に直流または交流の
電圧が印加されており、測定対象の接点２が開いている
ときには、接続点Ａ、Ｂにある値の電圧が現れ、またそ
の接点２が閉じているときには、接続点Ａ、Ｂ間の電圧
は、０■となる。

抵抗器８．１２．１３がＭΩ単位の充分大きな抵抗値と
なっており、この開閉状態検出装置１の入力インピーダ
ンスが高い値に設定されているから、この開閉状態検出
装置１は、測定中に、測定対象の接点２およびこれに接
続された制御回路などに一切の影響を与えないし、また
サージ電圧などの高電圧から、保護されている。

さて、接続点Ａ、Ｂの電圧が接続点Ａでプラス、接続点
Ｂでマイナスの直流電圧の場合には、抵抗器１９→ダイ
オード１８−抵抗器２０を経て電流が流れ、差動増幅器
１６のプラス側入力端は、ダ　　　　　　１イオード１
８のカソード側の電圧と等しくなり、また差動増幅器１
６のマイナス側の入力端は、接続点Ｂの側の電圧と等し
くなる。この結果、差動増幅器１６には、正差動人力が
加えられるため、差動増幅器１６は、正極性の出力を出
す。

また、逆に接続点Ａがマイナスの電位で、接続点Ｂがプ
ラスの電位の場合には、抵抗器２１−ダイオード１７−
抵抗器１９の方向に電流が流れ、またダイオード１８に
逆方向電圧が印加されるため、差動増幅器１６のプラス
入力端が接続点Ｂの電位と等しくなる。この結果、差動
増幅器１６のマイナス側入力端の電位がプラス側入力端
の電位に比較して抵抗器２１による電圧効果分だけ負側
に低下するため、このときにも差動増幅器１６は、正差
動入力となって、正極性の出力を出す。このように、接
続点Ａ、Ｂの間に電圧が存在すると、判別回路６は、そ
の極性に関係な（、正極性の出力を出すことになる。

つぎに、接点２が閉じたときには、接点２の間は、無電
圧となり、この状態で理論的には、差動増幅器１６は、
０■の出力を出すが、実際には、入力オフセット電圧等
の影響により、出力が不安定となる。そこで、可変抵抗
器２２によって負入力オフセット電圧（−Ｖ）が差動増
幅器１６のプラス入力端子に加えられる。このため、差
動増幅器１６は、負の極性の出力を発生する。以上の動
作は、１ミリセカンド以下の速度で行われる。

そして、差動増幅器１６から出た出力は、補償回路７を
経て、出力端子２３に送り込まれる。この補償回路７は
、測定対象の接点２の間に印加される電圧が交流電圧の
ときに、この交流電圧のゼロクロス点で出力電圧が一時
的に消滅するのを防止するために、例えば積分回路など
を構成し、その電圧をゼロクロス期間で保持する役目を
する。

このようにして交流電圧の場合においても、継続的な出
力電圧が得られる。

発明の他の実施例 次に第２図は、本発明による他の開閉状態検出装置１を
示している。

この実施例の回路では２つの差動増幅器２６ａ、２６ｂ
が用いられており、それらの出力端は、それぞれのダイ
オード°２７．２８および共通のダイオード２９を経て
フォトカプラ３０により電気的に絶縁した状態で補償回
路７に接続されている。

また、一方の差動増幅器２６ａのプラス側入力端は、定
電圧ダイオード１４のカソードに接続されており、また
そのマイナス入力端は、抵抗器３１．３２の接続点に接
続されている。これらの抵抗器３１．３２は、抵抗器３
３とともに電源回路２４の出力端およびアース２５間に
直列に接続されている。なお、その抵抗器３２．３３の
接続点は、定電圧ダイオード４０によりアース２５に接
続されており、また、この回路に平滑用のコンデンサ３
４が接続されている。また、差動増幅器２６ｂは、プラ
ス入力端子により測定端子３ｂに接続され、またマイナ
ス入力端子により接続点Ａ、Ｂ間で直列に接続された抵
抗器３５およびダイオード３６の接続点に接続されてい
る。さらに、上記電源回路２４は、電源９に代わって、
保護用の抵抗器３７．３８により無電圧時の電圧をダイ
オード３９により、接点２に与える。

この実施例では、測定対象の接点２が閉じていると、い
ずれの差動増幅器２６ａ、２６ｂも負の電圧を発生し続
けるため、？１ｌｉ（Ｊｉ回路７の出力は、負の電圧と
なっている。

また、測定対象の接点２が開いており、その接点２の間
に電圧が印加されていないとき、または接続点へにプラ
ス側の直流電圧が印加されていると、差動増幅器２６ａ
が正の出力を出し、他の差動増幅器２６ｂが負の出力を
出すため、出力端子２３に正の電圧が現れる。また、測
定対象の接点２に直流電圧が掛けられており、接続点Ａ
がマイナスの電位で、接続点ＢがＯ電位の状態にある場
合には、一方の差動増幅器２６ａの出力が負の出力であ
るが、他の差動増幅器２６ｂの出力が正の出力となって
いるため、結果的にやはり出力端子２３に正の出力が現
れる。

さらに、測定対象の接点２が開放しており、かつ交流電
圧が印加されていると、上記直流電圧の損性が変化した
場合と同様に、いずれかの差動増幅５ｚ６ａ、２６ｂが
正の出力を出すため、その出力端子２３に正の出力が現
れる。もちろんこの場合においても、補償回路７は、交
流電圧のゼロクロス地点での出力のない状態を補償し、
連続的な正の出力電圧となるようにしている。

結局、測定対象の接点２が閉じており、その間に電圧が
印加されていなときにのみ、開閉状態検出装置１の出力
が負の出力となるが、その他の場合には常に正の出力が
現れる。これによって測定対象の接点２の開閉状態がそ
の電圧の種類、電圧の有無にかかわらず検出できること
になる。

発明の効果 本発明では、装置の入力インピーダンスが高く設定され
ており、かつ入力側に補助用の電源を備えているから、
測定対象の接点間の電圧の種類および無電圧にかかわら
ず、その開閉状態が接点側の回路に影響を及ぼさない状
態で検知できる。したがって、この開閉状態検出装置の
出力は、測定対象の接点の開閉状態を監視する装置のイ
ンタフェース回路として適切である。これによって、接
点の保守および管理が容易となり、この種の有接点回路
の保守および管理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接点の開閉状態検出装置の回路ｉ、第
２図は他の実施例の回路図である。 １・・接点開閉状態検出装置、２・・測定対象の接点、
３ａ、３ｂ・・測定端子、４・・第１入力回路、５・・
第２入力回路、６・・判別回路、７・・補償回路、８・
・保護用の抵抗器、９・・電源、１２．１３・・抵抗器
、１４．１５．４０・・定電圧ダイオード、１６・・・
差動増幅器、１７．１８・　・ダイオード、１９．２０
．２１・・抵抗器、２４・・電源回路、２６ａ、２６ｂ
・・・差動増幅器、２７．２８．２９・・ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定対象の接点間に接続可能な一対の測定端子と、この
   測定端子間に直列に接続された保護用の抵抗器および補
   助的な電源を含む第１入力回路と、上記の測定端子間お
   よび第１入力回路の出力端に接続され分圧用の抵抗器お
   よび定電圧ダイオードを含み出力電圧を規制する第２入
   力回路と、この第２入力回路の出力端に接続されこの第
   ２入力回路の出力電圧の有無を極性に関係なく判定する
   差動増幅器を含む判別回路と、この判別回路の出力のう
   ち交流電圧の出力のときにゼロクロス期間を補償する補
   償回路とを具備することを特徴とする接点の開閉状態検
   出装置。