JPS62170873A - 光バリア装置 - Google Patents

光バリア装置

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JPS62170873A
JPS62170873A JP61308992A JP30899286A JPS62170873A JP S62170873 A JPS62170873 A JP S62170873A JP 61308992 A JP61308992 A JP 61308992A JP 30899286 A JP30899286 A JP 30899286A JP S62170873 A JPS62170873 A JP S62170873A
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JP
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light
relay
barrier device
output
signal
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JP61308992A
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エーサン サリム
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Agie Charmilles SA
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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】 発明の背景 本発明は、相互に対応された複数の送光手段および複数
の受光手段を含む光バリア装置であって、前記送光手段
と前記受光手段の各対を周期的に活動的にさせる制御回
路と、前記送光手段が活動的にされた場合にその送光手
段に対応する受光手段が応答したか否かを点検する第1
のチャンネルおよび前記送光手段が非活動的であるにも
かかわらずその送光手段に対応する受光手段が応答した
か否かを点検する第2のチャンネルを有する評価回路と
を含む、光バリア装置に関する。
この種の光バリア装置は、米国特許第4,520.26
2号明細書により公知である。複数の発光ダイオードの
列は、ダイオード一つづつ順次発光するように制御され
る。各光反応受光素子は、各発光ダイオード(送光器)
と共同する。各送光器および受光器の対はマルチプレク
サにより同期して制御され、該マルチプレクサは共通の
バイナリ−カウンタによって制御される。バイナリ−カ
ウンタは、クロック発生器からのパルスを計数する。受
光器側では、論理回路内でそれぞれの発光器用の励起パ
ルスを受光器側のパルスと比較し、これを二つの関係に
定義付ける。第1の論理積回路は発光器側制御パルスが
受光器側でパルスとして生じたか否かを点検し、第2の
論理積回路は発光器側のパルスインターバルの間受光器
側で異常パルスが生じたか否かを点検する。
しかし、この回路では、考えられる全ての異常、特に各
要素に特有の異常の場合に正確に応答しないという欠点
がある。また、アラームを誤って作動させることができ
るので、各パルスの位置場よび幅を正確に一致させなけ
ればならないという欠点がある。
発明の概要 本発明の目的は、最適な安全性および信頼性となるよう
に、上記の光バリア装置の監視回路を改良することにあ
る。
この目的は、本発明によれば、相互に対応された複数の
送光手段および複数の受光手段と、前記送光手段と前記
受光手段との各対を周期的に活動的にさせる制御回路と
、前記送光手段が活動的にされた場合にその送光手段に
対応する受光手段が応答したか否かを点検する第1のチ
ャンネルおよび前記送光手段が非活動的であるにもかか
わらずその送光手段に対応する受光手段が応答したか否
かを点検する第2のチャンネルを有する評価回路とを含
み、前記評価回路は前記受光手段の出力信号の動的成分
に応答して異常が生じたときに前記第1および第2のチ
ャンネルの応答感度を増大さ“せる第3のチャンネルを
さらに有する、光バリア装置、とすることにより解決さ
れる。
本発明の重要な基本的な特徴は、2つのチャンネルすな
わち第1および第2のチャンネルを監視する第3のチャ
ンネルを備えることである。信頼性は、正しくない指示
を導く回路要素の欠陥を直ちに検出することができるよ
うに、測定段階および特有の試験段階を実行することに
より、増大される。
信頼性は、また、プラントまたは機械、たとえば光バリ
ア装置によって監視される外部要素の各構成要素が評価
回路すなわち監視回路に組み込まれることによっても増
大される。
信頼性は、まちがったアラームの多くのリスクを同時に
減じる間、3つのチャンネルで処理する信号がアナログ
信号であるが、実際には3つのチャンネルの入出力信号
がパルス状のディジタル信号であることによっても増大
される。
信頼性は、また、無故障運転時に一つのチャンネルによ
り制御される切換え要素が常に作動しく励磁されたリレ
ーの場合)、他が作動しない(非励磁のリレーの場合)
ように、一つのチャンネルの出力を他のチャンネルに対
し反転させることによって増大される。最後に信頼性は
異常が生じた後、監視される機械またはプラントが停止
され、操作員がリセットキーを操作して作動状態にする
ことができるだけである点でも増大される。
これは、異常が完全に解決されたときだけ行なうことが
できる。
好ましい実施例の説明 本発明の上記のおよび他の特徴は、以下の制限さねない
実施例についての別添図面を参照する説明からより明ら
かになろう。
第1図は本発明に従う回路のブロック図を示す。送信器
すなわち送光器lは、受信器すなわち受光器3で監視さ
れるように空間すなわち通路2を経る赤外線のような光
線を発生する。送光器1は、通常直線ダイオード列の形
に配置された複数の発光ダイオード4〜4mを含む。L
EDすなわち各発光ダイオード4〜4mは、光ビームを
より形よく集光するレンズ5〜5mのような光学手段と
共同する。受光器3はその入力側に、受光した光ビーム
を光感応素子7〜7mに伝達するレンズ6〜6mのよう
な光学手段を有する。各光感応素子7〜7mは、発光ダ
イオード4〜4mと一対一の関係で対応される。光学手
段5〜5m。
6〜6mは、特定の発光ダイオードの光ビームを該発光
ダイオードと共同する光感応素子にだけ確実に到達させ
る。
それぞれの発光ダイオード4〜4mは、送光器側マルチ
プレクサ8により規則的かつ連続的に活動化される。同
様に、光感応素子7〜7mは、受光器側マルチプレクサ
9によりて規則的かつ連続的にポーリングをされる。両
マルチプレクサ8.9は、一つの測定段階において発光
している発光ダイオード4に対応する光感応素子7だけ
がポーリングをされるように、相互に同期される。
発生器10は、その固定された周波数の方形波状のクロ
ックパルスを端子c1から出方し、またクロックパルス
の周波数より低い2分の1の周波数の制御パルスを端子
Qから出力する。発生器10の出力端子Qのパルスは、
バイナリカウンタである二つのカウンタ11,12に供
給される。
これらのカウンタは、相互に同期して作動され、またマ
ルチプレクサ8.9を制御するのに使用される。カウン
タ11.12の読取り機能すなわち歩進により、マルチ
プレクサ8.9はスイッチングステイトを明らかに規定
される。発生器10の出力端子Qのパルスは、マルチプ
レクサ8の信号入力端子に供給される。この信号の供給
線にはアンドゲート8′が接続され、該ゲートの他の入
力端子にはカウンタ12の最高ビット位置Eが接続され
ている。このビット位置が1であるときだけ、送光器は
活動的にされる。このビット位置Eは、測定段階のとき
と試験段階のときとで反転される。試験段階の間、送光
器は非作動にされ、受光器だけがポーリングをされる。
カウンタ11の読取り計数機能すなわち歩進にともなっ
て、パルスはマルチプレクサ8から発光ダイオード4の
一つに供給され、その間その発光ダイオードから光パル
スが発生される。このパルスは、その発光ダイオードと
共同する光感応素子7により受光され、その光感応素子
7はカウンタ12によって制御されるマルチプレクサ9
により正確にポーリングをされ、その結果マルチプレク
サの出力に信号が現われる。この操作モードにおいて、
マルチプレクサ9はデマルチプレクサとしてより正確に
作動する。
二つのカウンタ11,12は二つのマルチプレクサ8,
9を並行して制御する単一のバイナリカウンタに置き換
えることができる。しかし、それぞれの要素のフェイル
セーフ作動を確実にするには、二つの分離されたカウン
タを用いることが好ましい。
マルチプレクサ9の出力信号は、主要な作用なする三つ
のチャンネルを持つ評価回路に供給される。第1のチャ
ンネルは光パルスの出現を主として監視する。第2のチ
ャンネルは二つの光パルス間のインターバルを主として
監視し、第3のチャンネルは第1および第2のチャンネ
ルを監視する。評価回路は、以下のように構成されてい
る。
マルチプレクサ9の出力信号は比較器13の反転された
入力すなわち反転入力に供給され、該比較器には参照値
供給回路14からの基準値すなわち参照値が他の入力に
供給される。比較器13は反転比較器として作用し、そ
の出力は第1のDフリップフロップ15の0入力に供給
される。該フリップフロップ15のクロック端子CIL
は発生器10の出力端子C2に接続されている。フリッ
プフロップ15のQ出力端子は排他的オアゲート19の
一つの入力端子に接続されている。フリップフロップ1
5は、その出力Qを0入力のロジックレベルにする入力
端子C1にクロックパルスが供給されているとき、その
スイッチングステイトを変更するように作用する。
発生器10のクロック出力端子C12は、第2のDフリ
ップフロップ16のクロック入力端子c℃にも接続され
ている。フリップフロップ16のD入力端子はナントゲ
ート18の出力端子に接続され、該ナントゲートはその
一つの入力端子が発生器10の出力端子Qに接続され、
他の−っの入力端子がカウンタ12の最高位ビット出力
端子Eに接続されている。カウンタ11,12は、n個
の出力端子を有し、従って2ηを計数することができる
。従って、発光ダイオード4および光感応素子7の符号
mは、2ト1である。このように、カウンタ11,12
の完全な一計数サイクルにおいて、マルチプレクサ8.
9は可能な全ての切換え状態を2回行なう。
第2のフィリップフロップ16の出力端子Qは、排他的
オアゲート19の他の入力の端子に接続されている。同
様に、フィリップフロップ15.16の二つの反転出力
端子Qは、他の排他的オアゲート23の二つの入力端子
に接続されている。両排他的オアゲート19,23の出
力端子はダイオードDI 、D2を経て積分用RC素子
20,21,24.25に接続されており、点B、Cの
出力は比較器22.26の非反転入力に供給される。第
2のチャンネルの比較器26も反転比較器である。キャ
パシタ21.25は、該キャパシタの放電時定数を決定
する抵抗21”。
25°に接続されている。ダイオードDI 、 D2は
、キャパシタ21.25が排他的オアゲート19.23
の出力端子の側へ放電することを防止する。第1のチャ
ンネルは要素15,19゜DI 、20.21’ 、2
2により形成され、第2のチャンネルは要素16,23
.D2.25゜25°、26によって形成される。
第3のチャンネルはナントゲート17を含む。
該ナントゲートの一つの入力端子はフリップフロップ1
5の出力端子Qに接続され、他の一つの入力端子はカウ
ンタ12の出力端子Eに接続されている。ナントゲート
17の出力端子は該ナントゲートの動的成分のみを通過
させる結合キャパシタ17′を経て第3の積分用RC素
子27.28に接続され、その出力Aは電圧分割器すな
わち抵抗29を経て比較器22.26の反転入力に供給
される。キャパシタ22.26は三つのスイッチすなわ
ち切換え接点31,32.90または35.36.91
を作動させるリレー30.34の一つを制御する。二つ
の切換え接点31.35は直列に接続され、この直列接
続の一端はアースに、他端は発光ダイオード33の一端
にそれぞ接続され、該発光ダイオードの他端は図示しな
い電圧供給源に接続される。切換え接点32,36゜9
0.91は、光バリア装置により監視されるプラント機
器の制御のために接続される。第1図では、全ての切換
え接点を非作動の状態、すなわちリレーが非励磁である
ものとして示す。
加えるに、比較器22.26の二つの出力端子は排他的
オアゲート37に接続され、該排他的オアゲートの出力
はスイッチすなわち切換え接点40.41を有する他の
リレー39を増幅器38を経て制御する。比較器26の
出力は、インバータ37°を有する排他的オアゲートの
反転入力に供給される。これとは逆に、比較器26の出
力を反転することなく排他的オアゲート37に供給して
もよい。
切換え接点40には、他の発光ダイオード42が直列に
接続されている。切換え接点41は、回路の出力端子と
して役立ち、またリセット機能のために使用される。増
幅器38の出力端子には、他の発光ダイオード43が接
続されている。最終的に、排他的オアゲート37の出力
端子は、第5図により具体的に示されるリセット回路4
4に供給される。このリセット回路の出力端子80は、
カウンタ11,12およびフリップフロップ15.16
のリセット入力端子に接続されている。
真理値0のロジックレベルリセット信号が出力端子80
に生じると同時に、二つのフリップフロップ15.16
および二つのカウンタ15゜16は規定された状態にリ
セットされ、その結果二つの前記カウンタおよび二つの
前記フリップフロップは同期される。切換え接点90.
91は、リレー30が励磁されたときおよびまたはリレ
ー34が非励磁のとき、ライン77に作動電圧を加える
。ライン77はリレー39に接続されており、該リレー
は増幅器38または切換え接点90.91により励磁す
ることができる。ライン77には、他の切換え接点73
が挿入されている。該切換え接点は、無故障運転の場合
第1図に示す閉鎖位置にあり、また第5図に示すリセッ
ト回路44内のリレー54により作動される。
第1図の回路の説明を第2図のパルス波形と関連して以
下に行なう。第2図は選択きれた信号のタイムチャート
を示し、第1図の要素をそれに関連する参照符号で示す
。従って、たとえば”Q(15)”は、フリップフロッ
プ15の出力Qのパルス列である。
発生器10は、クロックパルスC1(10)を連続的に
発生する。測定段階において、カウンタ12の出力Eは
真理値1であり、実施例では測定段階に発生器10の出
力端子Qに生じるパルス数が16になる。
カウンタ11,12が”1 ・−−000”  (Eが
1であり、他のすべてのカウンタ出力が0)であると仮
定する。Q (10)の第1のパルスは二つのカウンタ
11,12を計数状態”100・・・01”にさせ、そ
れにより二つのマルチプレクサ8,9は共同する最初の
一対の発光ダイオードおよび光感応素子を活動的にさせ
る。さらに、Q(10)の第1のパルスは、対応して接
続されたマルチプレクサ8を通って最初の発光ダイオー
ド4にエネルギーを与え、連続通路2を経る光線を生じ
させる。該光線は最初の光感応素子7に入射して対応す
る電圧パルスに変換される。このように、パルスQ(1
0)が出力されるたびに発光ダイオード4が順次活動的
にされ、その発光ダイオードに対応する光感応素子から
電圧パルスが生じる。
光感応素子からの電圧パルスは、マルチプレクサ9を経
て比較器13に供給される。対応する信号列は第2図に
おいて”出力(9)”として示す。比較器13は、パル
ス列を参照値供給回路14からの予め設定された参照値
すなわち閾値と比較する。マルチプレクサ9の出力信号
の振幅が前記閾値より高いと、比較器13の出力は反転
する。しかし、館記振幅が前記閾値より低いと、比較器
13の出力は反転しない。このような比較器13の反転
動作に起因して比較器13は反転パルス形成器として作
用し、第2図の出力(13)の信号列が前記比較器の出
力に現われる。フリップフロップ15は、その入力端子
りに真理値1が入力すると、その後のクロックパルスC
Iによりその状態を反転され、それにより信号列Q(1
5)、Q(15)が得られる。これらの信号は、比較器
13の出力信号に関し、Dフリップフロップの特性によ
り定まる信号Q(10)の位相の180度だけ移相され
る。このように、信号Q(15)は、マルチプレクサ9
の実際の出力に対し位相状態が遅れたすなわち反転され
た方形波状のパルス信号を構成する。各パルスは、発光
ダイオード4と光感応素子7との2n−1対の一つを表
わす。これは、以後の各パルスQ(10)によりカウン
タ11,12が歩進し、それに対応してマルチプレクサ
8,9が発光ダイオード4および光反応素子7の次の対
を活動的にさせるためである。
測定段階の間、フリップフロップ16は、カウンタ12
の出力Eが真理値1であるから、位相置換手法において
光パルスの希望値を意味するパルス互(10)をD入力
端子に受ける。フリップフロップ16の作用は、また、
対応する遅延すなわち移相なもたらす。フリップフロッ
プ15(実際値)およびフリップフロップ16(希望値
)のQ出力端子の信号は排他的オアゲート19において
相互に比較される。該二つの信号が同一すなわち共に真
理値0または真理値1であると、ゲート19の出力は真
理値Oになる。しかし、それらが相互に異なると、ゲー
ト19の出力は真理値1になって異常が発生したことを
意味する。このような測定段階の間の異常は、第2図に
斜線を施したパルスの部分により示す。
マルチプレクサ9の出力信号のレベルが閾値に達しない
ように、光路2が一点で遮断されているとする。これに
応じて、反転比較器14の出力は真理値1のままであり
、正しい作動である真理値0に反転しない。位相置換手
法において、出力Q (15)は真理値1を維持し、反
転出力Q(15)は真理値0を維持する。これにより、
排他的オアゲート19にはQ (15)からの真理値1
とQ(16)からの真理値0とが入力し、該ゲートは第
2図に斜線で示す異常パルスを発生する。同様に、フリ
ップフロップ15.16の反転出力6は、Φ(15)が
真理値0、ζ(16)が真理値1であり、排他的オアゲ
ート23も対応するパルスを出力する。これらのパルス
がRC素子20.21,24.25により積分され、そ
れにより点B、Cに第2図の下部に示す信号B、Cが現
われる。換言すれば、前記信号は正常時は低レベルであ
り、異常になると急に高レベルになる。
前記信号は、その後、放電用抵抗21’ 、25゜を経
るキャパシタ21.25の放電により実質的に徐々に低
下する。ダイオードDI、D2は、前記キャパシタの放
電が排他的オアゲート19゜23の出力を経る全ての可
能性を防止する。
測定段階の間比較器22.26に共通に供給される比較
信号(第2図における曲線A)は、フリップフロ・ツブ
15の反転出力Q(ナントゲート17は信号Qを反転す
る)の動的成分(キャパシタ17゛)の積分値の上下動
を表わす。キャパシタ28の放電時定数は抵抗29によ
り定められ、キャパシタ28の充電時定数にほぼ等しい
。従って、ナントゲート17の出力が連続方形波信号の
場合、木質的に一定の信号が点Aに得られる。異常が生
じると、直ちに、ナントゲート17の出力はパルスギャ
ップすなわちパルスの欠落を生じ、それによって信号A
は与えられたレベルから低下し、二つの比較器22.2
6は感度を切り換えられる。複数のパルスがない場合に
は、信号Aが対応してさらに低下し、それにより第1お
よび第2のチャンネルの感度が対応して増大される。
異常でないと、比較器22の出力は真理値0であり、リ
レー30は励磁されない。逆に、比較器26の反転出力
は無故障運転の場合真理値1であり、リレー34は励磁
される。従って、ダイオード33の回路は二つの切換え
接点31.35を経て閉路され、黄色のダイオード33
は発光する。
インバータ37゛が存在する結果、排他的オアゲート3
7の二つの入力端子は同一の信号を受けてその出力が真
理値Oになる。従って、リレー39は励磁されず、切換
え接点40は閉路された非作動位置にあり、緑色の発光
ダイオード44は発光するが、赤色のダイオード43は
発光しない。
通常の異常(光路すなわち通路2または受光器に照射さ
れる他の光源からの光の遮断)の場合には、両比較器2
2.26は逆転される。リレー30は向上され、リレー
34は落下される。その後、第5図に関連して説明する
リセット手段により、アラームが駆動されるか、監視さ
れた機器がオフに切り換えられる。反転リレー30.3
4により、切換え接点90.91も反転されて、ライン
77に配置されたリレー39が励磁され、切換え接点4
0.41が切り換えられ、発光ダイオード42が消灯し
、赤色の発光ダイオード43が点灯する。
第1およびまたは第2のチャンネル19〜22およびま
たは23〜26の異常のような特定の異常の場合には、
排他的オアゲート37は、その内入力端子に同一レベル
の信号を受ける。これによりリレー39は、増幅器38
に切り換えられて励磁される。これにより、緑の発光ダ
イオード42が消灯し、赤の発光ダイオード43が点灯
する。
切換え接点40.41も反転される。従って、リレー3
9は二つの異なる通路90.91または37.38を経
て励磁することができる。
上記の通常の異常の場合には、光パルスが誤りであるか
受光器に充分な強度を得られないと推定される。第2図
に星印で示す点は光パルスが生じるべきでない位置で生
じた場合の例である。マルチプレクサ9の出力には、第
2図に斜線で示す余分なパルスが生じる。従って、該パ
ルスは比較器13の出力に異常信号となって現われ、フ
リップフロップ15の出力Qに位相の反転を生じる。Q
(15)(真理値0)とQ(16)(真理値1)との排
他的オア結合により、異常パルスは排他的オアゲート1
9の出力に現われる。従って、第1の異常の場合で説明
したように、第2図の曲線B、Cは立上がり、曲線Aは
異常である。最後に説明した異常の場合第2図に曲線A
、B、Cの関係を示さない。
カウンタ12の出力Eが真理値0に、なると、システム
は試験段階になる。カウンタ11の出力E(この場合ア
ンドゲートが省略される)またはアンドゲート8゛のい
ずれかにより、マルチプレクサ8の入力をそのいずれの
出力にも接続させないか、もしくは非活動または非励起
パルスを発光ダイオードに到達させる手法でもって、マ
ルチプレクサ8または送光器1は非作動にされ、後者の
場合には駆動信号を生じない。
しかし、マルチプレクサ9は、作動を継続する。従って
、光反応素子7〜7mの一つが異常信号を受けたか否か
のポーリングをされる。これが真実でないすなわち異常
信号を受けないと、マルチプレクサ9の出力は参照値供
給手段14の参照値より明らかに低い低レベル信号であ
り、反転比較器13は無異常の場合真理値1を連続して
発生する。従って、フリップフロップ15はその0入力
に真理値1が連続し、その出力は連続する真理値1とな
るがその後発生するクロック信号C℃によっては反転さ
れない。同様に、フリップフロップ15の出力点は連続
する真理値0である。
カウンタ12の出力Eが真理値0であることにより、ナ
ントゲート18は、その他の入力端子に入力する信号と
無関係に真理値1を連続して出力する。同様に、フリッ
プフロップ16もその出力Qに真理値1を、反転出力d
に真理値0をそれぞれ連続して出力する。従って、異常
が生じないときは、両排他的オアゲート19,23、は
その両入力に同一の信号が入力し、真理値0を出力する
。これにより、点B、Cの信号は連続する低レベルとな
る。カウンタ12の出力端子Eからの信号が真理値0の
ため、ナントゲート17の出力は連続する真理値1とな
る。しかし、キャパシタ17′はこのDC電圧を遮断し
、それによりキャパシタ28は抵抗29を経て放電し、
点Aの信号は徐々に零に向かう。外部光源により発生さ
れ同じ波長範囲を有する赤外線または異常要素を経る赤
外線に起因して、試験段階中にマルチプレクサ9の出力
に異常信号か生じると、第2図の試験段階の間に斜線で
示す信号がマルチプレクサ9の出力に現われる。後者の
場合、これは特定の異常のときに起るだけである。同様
に、比較器13の出力は真理値0の信号レベルの異常と
なり、位相置換手法により、フリップフロップ15に異
常出力Qすなわち正パルスQを導く。しかし、フリップ
フロップ16はこのような異常に影響されず、排他的オ
アゲート19.23は異常が生じたとき各入力に異なる
信号を有し、それらの出力に真理値1の短期間パルスを
生じる。以下に説明するように、点B、Cの信号は急激
に立ち上り、比較器22.26は再度応答する。
第3図は、32(25)の送受信チャンネル用の送光器
側マルチプレクサの制御回路のより具体的な例を示す。
第3図の実施例では、 24=16のチャンネルを制御
することができる、一般的なタイプ4076の二つのマ
ルチプレクサ8゛。
8′°を用いる。マルチプレクサ8°、8゛′は、第1
図のカウンタ11の出力でありかつ第4図に示す制御入
力A、B、C,Dを受ける。好ましい実施例では、これ
らの制御入力は6つのビット位置A〜FのBCDコード
の計数パルスである。
4ビツトのマルチプレクサ8°、8°′はプリセット入
力Vを受け、該プリセット入力はこれが真理値1の場合
にマルチプレクサがその機能を実行し、プリセット入力
が真理値0の場合にマルチプレクサが信号を出力しない
効果を有する。測定と試験のサイクルは、相手のマルチ
プレクサが対応する段階になる前に、マルチプレクサ8
′、8”が測定段階および試験段階でもって完全な一サ
イクルとなる手法で実行されるみこの目的のために、カ
ウンタ11の出力信号E、Fが用いられ、両信号はアン
ドゲート45により結合されて4ビツトの第1のマルチ
プレクサ8°のプリセット入力Vに供給される。第2の
マルチプレクサ8”には、信号Eと、インバータ47に
より反転された信号「との結合信号すなわち第4図に示
す論理積信号がアンドゲート46を経て供給される。論
理積信号EXFが真理値1である間、マルチプレクサ8
゛は周期的な切り換えを実行し、それにより各発光ダイ
オード40〜42トlは順次活動化される。この間、論
理積信号ExFは真理値0であり、それにより第2のマ
ルチプレクサ8”は非作動である。マルチプレクサ8′
が第1の試験段階を実行することに対応して、第2のマ
ルチプレクサ8゛°は測定段階(測定2)を実行し、そ
の後試験段階(試験2)を実行する。
このように、6ビツトカウンタの16でもって、計32
の発光ダイオード40〜42ηを制御することができる
。16のダイオードだけを使用するときは、信号Eは点
線48で示ずようにマルチプレクサ8゛のプリセット入
力端子■に直接供給される。それは切換えスイッチとす
ることができ、それにより必要とする16または32チ
ヤンネルでシステムを作動させることができる。それに
応じて、システムをさらにそれ以上に拡張することがで
きる。
第3図において、駆動トランジスタ49がマルチプレク
サ8′、8”の出力と発光ダイオードとの間に接続され
ている。従って、各発光ダイオードの陰極は抵抗5を経
てアースされるように接続された接続点に相互に接続さ
れている。オーム抵抗51が各ダイオードの陽極に接続
されている場合、該抵抗の他の接続点はアースされる。
第5図はリセット回路44のより具体的な例を示す。ス
イッチすなわち切換え接点90,32゜91.36を有
するリレー30.34.39は、第1図から分離してま
た第5図に示し、またリセット回路の機能的部分として
作用する。リセット回路は8つのリレー30.34,3
9,54゜55.56,57.58とともに作動する。
リレー56,57.58は、リレー30,34゜39の
スイッチすなわち切換え接点32,36゜41により励
磁される。切換え接点32゜36.41は、それらのリ
レーが非励磁状態であると開放されているが、それらの
リレーが励磁された状態であるとライン59の正の励起
電圧(ここでは24V)を共同するリレー56.57゜
58に供給する。第5図の全ての切換え接点はリセット
状態すなわち非励磁状態で示す。リレー56〜58は、
切換え接点すなわち切換え接点60と61.62と63
.64と65の対を作動させる。切換え接点60,62
.64は押しボタンスイッチすなわちリセットキー66
に直列に接続され、この直列接続回路はライン59の正
の供給電圧を加えられる。切換え接点60.64は、リ
レー56.58が非励磁状態であるときリセットキー6
6から切り離され、励磁状態であるときリセットキー6
6に接続される。切換え接点62は、リレー57がリセ
ット状態であるとき切換え接点60に接続され、リレー
57が励磁されているとき切り離される。66.60,
62.64の直列接続回路の出力はライン67に供給さ
れる。
3つの切換え接点61,63.65も直列に接続されて
おり、切換え接点61はライン68にり、セット状態i
接続されている。非作動状態において、切換え接点63
は開放されており、また切換え接点65は閉じられ接点
63に接続されている。3つの切換え接点61,63.
65の直列接続部にリレー69が直列に接続されており
、該リレーは機器の機能を制御する作動接点である3つ
のスイッチすなわち切換え接点を有する。ライン68は
アースまたは供給電圧の正側に接続することができる。
リレー69の他の接続部は、供給電圧の負側にまたはア
ースに接続することができる。全ての3つの切換え接点
61,63.65が閉路されると、すなわちリレー56
.58が励磁されず、リレー57が励磁されると、リレ
ー69は励磁され、所望の機器の機能(作動)が開始さ
れる。1つまたはそれ以上のリレー56.57゜58が
上記と逆になると、リレー69は非励磁になり、被監視
機器は非作動になる。
異常の場合、同時にリレー56.58が励磁され、リレ
ー57が励磁されず、リセットキー66が押し下げられ
ると、ライン67が正電位になる。
構成要素の故障の結果、排他的オアゲート37の切換え
接点が応答すると、リレー30または34の一方だけが
その状態に励磁され、これに応じてリレー56または5
8の1つだけが励磁される。従って、直列接続回路60
,62.64は切換え接点により相互に接続され、その
結果異常の場合にキー66によってリセットが可能であ
る。
リセットは、以下に記載の構成要素によりなされる。ラ
イン67とアースすなわちOVとの間のリレー54が転
換される。前記リレーに対し並列に抵抗70とキャパシ
タ71の直列接続回路が設けられている。これら2つの
構成要素の共通接続点はダイオード72によりリレー5
4に接続されてライン67に接続されている。リレー5
4は、2つのスイッチすなわち切換え接点73.74を
作動させる。図示の状態においては、接点73は一端が
アースすなわちOVに接続された抵抗の他端に接続され
ている。リレー54か励磁状態であると、切換え接点7
3はライン67に接続される。切換え接点73の第3の
端子はキャパシタ76を経てリレー55に接続され、該
リレーの他端はアースすなわち0■に接続されている。
リレー54の第2の切換え接点74は供給電圧をリセッ
ト時はライン77に供給し、リレーが励磁されると抵抗
78とキャパシタ79との並列接続部すなわち端子80
に切り換えて供給する。接続部80は、第1図のフリッ
プフロップ15゜16およびカウンタ11,12をリセ
ットさせるリセット信号を与える。リレー54が励磁さ
れず、その結果切換え接点74が図示の位置である間、
リレー39は切換え接点90.91を紅て励磁すること
ができる。さらに詳細な説明は第7図に関連して行なう
リレー55は、2つのスイッチすなわち切換え接点81
.82を含む。切換え接点81は、非作動時には開放さ
れており、閉じられるとライン67をライン59に接続
し、従って切換え接点60.62,64.66とは別に
ライン67にイ共給電圧を加える。
非作動時に切換え接点82は、閉じられ、それにより1
2Vの供給電圧を送光器へ供給するための接続部83へ
供給する。+12Vの供給電圧は、キャパシタ85.8
6のより平滑される外、ツェナーダイオード84により
ピーク電圧に対し保護される。
第5図のリセット回路の動作を説明する。回路は、異常
がない間は以下の状態である。リレー30.56,39
,58,54,55.69は落下されており、対応する
各切換え接点は図示の非作動位置にある。しかし、リレ
ー34.57は励磁され、切換え接点36は閉じられ、
切換え接点62.91は開放されている。従って、切換
え接点62はリセットキー66からライン67への回路
を中断し、その結果リセットキー66の操作は無効であ
る。リレー69への回路は閉鎖された切換え接点61,
63.65により閉じられ、その結果リレー69は励磁
され、所望の機器の機能は対応する切換え接点が閉じる
ことにより活動的にされる。切′換え接点90.91は
開放され、その結果リレー39は励磁されない。
もし、異常が発生すると、リレー30,34゜39の少
なくとも1つひいては対応するリレー56.57.58
がその状態を変更する。参照値は、第1に、常時異常す
なわち光バリア装置を中断するように作られている。リ
レー30,34゜39.57.58は反転される。すな
わち、リレー30,39,56.58は引き上げられ、
リレー34.57は落下する。従って、リレー69のた
めの電源回路は切換え接点61,63.65により中断
され、その結果リレー69は落下し、機器は非作動にな
る。切換え接点60,62゜64が同時に切り換えられ
ると、リセットキー66を操作するための電流路か形成
される。キー66が押し下げられると、この抑圧作用を
持続する間、正の供給電圧がライン67を経てリレー5
4に加えられ、該リレー54が引き上げられる。また、
キャパシタ71が充電され、リレー54の自己保持機能
を所定時間確保する。リレー54が引き上げられた結果
、リレー55に短いパルスがキャパシタ76を経て供給
され、それによりリレー55が短時間引き上げられる。
切換え接点82は開放され、送光器へ加える供給電圧を
短時間中断し、それにより送光器は光パルスを短時間発
生しない。この短時間の間、切換え接点81はリレー5
4に正の供給電圧を加え、それによりリセットキー66
が押し下げられる期間のときと無関係に、キャパシタ7
1は明らかに規定された時間の間充電し、またリレー5
4の自己保持時間が正確に規定される。リレー54が引
き上げられた結果、切換え接点74は反転され、端子8
0はアース電位を加えられる。従って、カウンタ11.
12$5よびフリップフロップ15.16はリセットさ
れる。以前に検出された異常すなわち光バリア装置の中
断が排除されると、説明されたリセットでもって第5図
のリセット回路は前記した状態にすなわちリレー30,
39,56.58が落下し、リレー34.57が引き上
げられた状態に切換え復帰する。しかし、異常のままで
あると、すなわち光バリア装置が中断されたままである
と、リセットリレー30.34,39,56゜57.5
8は切換え復帰せず、その結果リセットプロセスの間、
予告なしに監視機器を作動状態におくことはできない。
2つのカウンタ11,12が同期して作動しないと発光
ダイオード4の励起時が光感応素子のポーリング時と一
致しないので、他の異常が生じる。この異常は、光バリ
ア装置の中断という前記の異常と同じ手法で回路により
処理される。
前に説明したように、2つのチャンネル(比較器22.
26)の出力が同じ信号であるとき、すなわちインバー
タ37゛を考慮してオアゲート37への入力が同じ信号
でないとき、排他的オアゲート37は応答する。このよ
うな異常は、2つのチャンネルの1つが構成要素の異常
のために故障したときに生じる。リレー39は排他的オ
アゲート39と増幅器38により励磁され、切換え接点
90,91.74を経て選択的に付加的に励磁される。
この異常の場合、2つのリレ430.34は反転されず
、それにより2つのリレー56.57が反転されず、リ
セットキー66からライン67への回路は中断状態に維
持される。リセットキー66によるリセットはもはや可
能でない。それ故に、異常構成要素は、充分に申し分な
い作動をシュミレートすることができない。リセットは
、3つの全てのリレー30゜34.39が、それ故にま
たリレー56,57゜58がそれらの状態を変更したと
き可能なだけである。
第7図は本発明の他の実施例の回路図を示す。
第1図の構成要素1〜16および18は、第7図の実施
例においても必要であるが、説明を簡単にする上で第7
図の実施例では省略している。完全な回路が必要である
ならば、ゲート17,19゜23の入力端子に第1図の
構成要素15,16゜12の出力端子を接続すればよい
。比較器22゜26に至るまで(参照番号17〜26の
構成要素)、第7図の評価回路は第1図の実施例に対応
し、同一の参照番号を付して示す。第1図と第2図とは
、電圧分割器29のタップが抵抗96゜98の1つを経
て比較器22.26の非反転入力に接続されている点で
相違する。また、両比較器22.26は、それぞれ、そ
の出力端子から非反転入力への帰還抵抗98.99を有
する。比較器22の出力端子は抵抗100を経てトラン
ジスタ102のベースに接続され、該ベースには抵抗1
01を経るベース電圧が供給されている。比較器22の
入力の極性が第1図の実施例と逆にして比較されている
ので、その出力信号は第1図の実施例と反転される。従
って、異常(信号D〉信号A)の場合には、比較器22
の出力は低レベルの信号(たとえば、アース電位)であ
る。この場合、トランジスタ102のベース電位は、電
圧分割器101,100を経て減少し、該トランジスタ
を切り換え、リレー30を励磁する。このように、トラ
ンジスタ102は、反転増幅器として作用する。第1図
の実施例に比べて2重反転である結果、第1図と同じ切
換え状態がリレー30のためになされる。各リレーとそ
れらの切換え接点の関係をより明らか強調すべく、符号
に1〜に5を各リレーとそれらの切換え接点に付して示
す。
第1図の実施例と比較して、比較器26を経る第2のチ
ャンネルの場合、入力端子は交換されており、それによ
り比較器26は第7図において非反転増幅器として設計
されている。比較器26の出力は一方に抵抗103を他
方に抵抗104゜105を含む電圧分割器に接続されて
いる。抵抗103の他端子には供給電圧が印加される。
抵抗104,105の共通接続点はトランジスタ106
のベースに接続され、抵抗104の他端はアースされて
いる。無故障運転の場合(信号Cく信号A)、比較器2
6は、各抵抗103゜104.105およびトランジス
タ106の結果切り換えられ、それによってリレー34
が励磁される。しかし、異常の場合には比較器26の出
力電位が低レベルになり、それによりトランジスタ10
6がオフになり、リレー34が非励磁になる。トランジ
スタ106は、該トランジスタが切り換えられたときゲ
ート37に低レベルの信号が供給され、逆のとき逆の信
号が供給されるため、排他的オアゲート37に供給され
る信号に関し、反転増幅器として作用する。
リレーの各切換え接点32,36.41の接続、同様に
リレー54.55およびそれらと共同する構成要素70
〜81は、第1図の実施例のそれらに対応し、従って再
度の説明はしない。しかし、リレー39および後述の構
成要素の制御に関しては、第1図の例と異なる。
第7図の実施例において、並列の切換え接点90.91
は切換え接点74と直列に接続されている。この直列接
続回路は、リレー39の1つの端子とアースとの間に配
置されている。第7図はまた、全てのスイッチすなわち
切換え接点を対応するリレーが非励磁状態であるものと
して示す。
無故障運転において、2つの切換え接点90゜91は開
放されており、切換え接点74は図示のように非作動位
置にある。異常の場合に、リレー30.34の両者また
は一方が反転されると、対応する切換え接点90.91
は反転され、それによりリレー39はアースに接続され
た切換え接点を経て励磁される。
第5図に関して説明したように、試験の間中、リレー5
4 (K4)は与えられた時間励磁され、それに基づい
て切換え接点74は反転される。2つのナントゲート1
10,111を相互に交差させて接続したフリップフロ
ップ回路は、前記反転または前記切換え時にリレー39
が再度落下しないことを確実にする。切換え接点74が
非作動位置にある間、抵抗119を経る、ナントゲート
110への制御入力は供給電圧電位である。切換え接点
74がリレー54の励磁により反転されると同時に、抵
抗120およびこれに並列に接続されたキャパシタ12
1を経る、ナンドケート110への制御入力は、電圧分
割器としての抵抗90.91が供給電圧とアースとの間
に配置されるため、低電位に低下される。ナントゲート
110の出力は抵抗117を経てトランジスタ117の
ベースに供給され、リレー39のアースラインを切り換
えすなわちゲートする。このように、切換え接点74が
開放する異常の場合には、該リレーが励磁状態に維持さ
れ、フリップフロップ110,111はリレー39の自
己保持機能を確実にする。励磁されたリレー54のナン
トゲート110の制御入力を経て切り換えられたアース
電位はインバータ118に達し、該インバータの出力ラ
イン80を経てフリップフロップ15゜16およびカウ
ンタ11,12ヘリセット信号として供給される。
リセットプロセスの間に、リレー54がキャパシタ71
によって決定される自己保持時間を経邊後落下し、それ
により切換え接点74が非作動位置に反転復帰すると、
フリップフロップ110゜111はリレー39が励磁さ
れる前記状態にさらに維持される。無故障運転が以下の
リセット操作に応じて維持されるやいなや、フリップフ
ロップ110.111はリレー39が落下(リセット機
能)できるように切り換えねばならない。
この目的のために、ナントゲート111の制御入力は、
抵抗116と、抵抗114およびキャパシタ115の並
列接続回路と、スイッチすなわち切換え接点94.95
の直列接続回路とを含む電圧分割器により制御される。
切換え接点94はリレー30により作動され、切換え接
点91はリレー34によって作動される。2つの切換え
接点90.91は抵抗114に直列に配置され、その端
子をアースに接続する。非作動状態のとき、切換え接点
94は閉路され、切換え接点95は開放される。異常の
場合、切換え接点94およびまたは95が開放している
間、抵抗114はアースから切り離され、それにより供
給電圧がナントゲート111の制御入力に加えられる。
ナントゲート110の出力が高レベルであると、ゲート
111はその両入力が切換え状態である高レベルとなり
、それによりその出力が低電位になる。異常を取り除く
ことに起因する切換え接点94.95の切り換えにより
、ナントゲート111の制御入力には低電位が加えられ
、それによフてその出力は高電位になる。従って、ナン
トゲート110の両入力は高電位になり、ナントゲート
110゜111からなるフリップフロップは反転され、
ナントゲート110の出力は低電位になる。その後、正
常運転を連続することができる。
加えるに、排他的オアゲート37の出力が抵抗107を
経てトランジスタ109のベースに供給される。上記の
異常の場合排他的オアゲート37はゲートされ、その正
出力電位は抵抗107を経てトランジスタ109のベー
スに供給され、それによりトランジスタ109がオンに
なり、リレー39が励磁される。
リレー39のための再度の自己保持機能は、該リレーに
より作動される切換え接点40によってさらに与えられ
る。リレー39が引き上げられると、切換え接点90.
81またはトランジスタ109のいずれかを経ることに
より、切換え接点40は反転される。この自己保持機能
はリセットプロセスの間に切換え接点74を切り換える
ことを通して無効にされる。
赤色の発光ダイオード33を制御するために、以下の回
路部品が用いられる。抵抗112とキャパシタ113の
並列接続回路はナントゲート111の制御入力に接続さ
れており、この並列接続回路の他端は発光ダイオード3
3におよび切換え接点31.35の直列接続回路を経て
アースに接続されている。一方または両方の切換え接点
31.35が開放されるやいなや、一端に供給電圧が加
えられた発光ダイオードの他端には、正電位が抵抗11
6,112を経て加えられる。それ故に該発光ダイオー
ドは発光しない。これら両切換え接点は、リレー30.
34と共同するから、無故障運転の場合だけ閉路される
。ナントゲート111の制御入力に対し、抵抗114,
112は相互に並列であり、この並列接続回路は抵抗1
16とともに電圧分割器を形成する。これらの抵抗の値
により、4つの全ての切換え接点94゜95.31.3
5が閉路されたときだけナンドゲート111が切り換え
られるように、ナントゲート111のトリガー電圧を固
定することができる。
第6図は各リレーの切換え状態の切換えパターンを示す
。第7図におけるリレー30はに1、リレー34はに2
、リレー39はに3、リレー54はに4、リレー55は
に5をそれぞれ示す。異常の場合、K1とに3が励磁さ
れ、K2が落下する。第5図のリセットキー66が押し
下げられることにより、K4が励磁され、リセット信号
”リセットパが第7図の切換え接点74により発生され
る。t1遅延すると、K5が励磁され、それにより送光
器への電力が断たれる。K5が再度落下すると、送光器
には再度電力が供給される。カウンタ11,12とフリ
ップフロップ15.16はすでにリセットされ、それに
より正常運転がを開始することができ、K1、K3は落
下され、K2は励磁される。
本発明は、特許請求の範囲に記載された事項から逸脱す
ることなく、上記の実施例を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は評価回路を含む本発明の光バリア装置の電気回
路を示すブロック図、第2図は第1図の回路の選択され
たパルス波形を示す図、第3図は送光器側マルチプレク
サの変形例をその制御手段とともに示すブロック図、第
4図は第3図に示す回路用のパルスの波形を示す図、第
5図は第1図のリセット回路を示すブロック図、第6図
はリセット回路のリレーの切り換えの時間的順序を説明
するためのパルス波形図、第7図は本発明の他の実施例
に従う評価回路とリセット回路を示す図である。 1:送光器、     3:受光器、 4:発光ダイオード、7:光感応素子、8.9:マルチ
プレクサ、10:信号発生器、11.12:カウンタ、 13.22,26:比較器、 15.16:フリップフロツブ、 17.18:ナンドゲート、 19.23,37:排他的オアゲート、20,24,2
7,29.21’ 、25° :抵抗器、21,25.
28:キャパシタ、 30.34,39,54,55,56,57゜58.6
9:リレー、44:リセット回路。 代理人 弁理士 松 永 宣 行 手続補正書 昭和62年4月20日 特許庁長官 黒 1)明 tdl  殿1、事件の表示 昭和61年特許願第308992号 2、発明の名称 光バリア装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 アギ−ローソネ バイ ロカルノ 4、代理人 6、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 (2)図面の第7図 7、補正の内容 (])明細書の記載において次のとおり訂正する。 (2)図面の第7図を別紙のとおり訂正する。 8、添付書類の目録

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相互に対応された複数の送光手段および複数の受
    光手段と、前記送光手段と前記受光手段との各対を周期
    的に活動的にさせる制御回路と、前記送光手段が活動的
    にされた場合にその送光手段に対応する受光手段が応答
    したか否かを点検する第1のチャンネルおよび前記送光
    手段が非活動的であるにもかかわらずその送光手段に対
    応する受光手段が応答したか否かを点検する第2のチャ
    ンネルを有する評価回路とを含み、前記評価回路は前記
    受光手段の出力信号の動的成分に応答して異常が生じた
    ときに前記第1および第2のチャンネルの応答感度を増
    大させる第3のチャンネルをさらに有する、光バリア装
    置。
  2. (2)前記評価回路は、測定段階と試験段階とを周期的
    にかつ交互に実行し、また測定段階の間は前記送光手段
    および受光手段を活動的にさせ、前記試験段階の間は前
    記送光手段を非活動的にさせ、前記受光手段を活動的に
    させる、特許請求の範囲第(1)項に記載の光バリア装
    置。
  3. (3)前記評価回路には、前記光バリア装置によって制
    御される、モータ保護器、リレーのようなプラントまた
    は機械の各構成要素が機能的に組み込まれている、特許
    請求の範囲第(1)項または第(2)項に記載の光バリ
    ア装置。
  4. (4)前記3つのチャンネルへの入力信号はディジタル
    信号の形に処理され、前記3つのチャンネルは前記ディ
    ジタル入力信号をアナログ信号に変換するアップ・ダウ
    ン積分器をそれぞれ備え、前記3つのチャンネルの出力
    信号はディジタル信号の形の信号を出力する2つの比較
    器に供給され、その中で前記第3のチャンネルの前記積
    分器の出力信号は前記2つの比較器へ参照信号として供
    給される、特許請求の範囲第(1)項、第(2)項また
    は第(3)項に記載の光バリア装置。
  5. (5)前記受光手段の入力は調節可能の閾値を有する比
    較器で比較され、該比較器の入力信号は前記受光手段の
    出力信号のディジタル化された実際の値を表わす信号を
    出力する第1のフリップフロップのD入力端子に供給さ
    れ、前記送光手段のための励起パルスが供給されかつ光
    パルスの存在のための所望の値を表わす信号を出力する
    第2のDフリップフロップを備え、両フリップフロップ
    の出力信号は第1のチャンネルの入力信号を表わす信号
    を出力する排他的オアゲートで比較され、両フリップフ
    ロップの反転出力が第2の排他的オアゲートに供給され
    、該第2の排他的オアゲートの出力は第2のチャンネル
    の入力信号を形成し、第1のフリップフロップの出力信
    号は測定段階の間第3のチャンネルの入力信号を形成す
    る、特許請求の範囲第(4)項に記載の光バリア装置。
  6. (6)前記第1のチャンネルの出力信号は、各構成要素
    が異常でないときに前記第2のチャンネルの出力信号に
    対し常に逆である、特許請求の範囲第(4)項または第
    (5)項に記載の光バリア装置。
  7. (7)前記第1および第2のチャンネル各出力信号はそ
    れぞれリレーを制御し、無故障運転の間一方のリレーは
    励磁され他方のリレーは非励磁にされ、前記各リレーと
    共同する各切換え接点は一方のリレーが励磁され他方の
    リレーが非励磁にされたとき光バリア装置により監視さ
    れる機械またはプラントの作動を許す、特許請求の範囲
    第(6)項に記載の光バリア装置。
  8. (8)前記第1および第2のチャンネルの出力信号は、
    構成要素の異常の結果前記両出力が相互に反転されない
    ときに応答する第3の排他的オアゲートにおいて相互に
    比較され、該第3の排他的オアゲートが応答したとき、
    光バリア装置により監視されるプラントまたは機械が停
    止される、特許請求の範囲第(6)項または第(7)項
    に記載の光バリア装置。
  9. (9)前記第3の排他的オアゲートにより励磁されると
    ともに前記第1および第2のチャンネルの前記リレーと
    共同する切換え接点の反転によって励磁される第3のリ
    レーをさらに備え、該第3のリレーは、自己保持接点を
    有し、少なくとも1つの他の切換え接点を経て、光バリ
    ア装置によって監視される機械またはプラントを停止さ
    せ、前記自己保持接点の結果前記プラントまたは機械を
    リセットキーの操作に応じて元の状態に戻すことができ
    る、特許請求の範囲第(8)項に記載の光バリア装置。
  10. (10)リセットキーを操作後、前記各接点とフリップ
    フロップとを規定された初期状態にさせ、光バリア装置
    の以下のリセットの操作を無故障または無欠陥であると
    きの作動にし、光バリア装置により監視されるプラント
    または機械を作動させることができるリセット回路をさ
    らに備える、特許請求の範囲第(1)項から第(9)項
    のいずれか1項に記載の光バリア装置。
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