JPS6245486Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はアラーム回路に関し、その目的はアラ
ーム検出の機能と保護機能とを１つの回路で得る
ことができるアラーム回路を提供することにあ
る。

第１図は本考案に係るアラーム回路の一実施例
を示す電気的接続図である。第１図において、
OPは高ゲインの差動増幅器、PCはフオトダイオ
ードPDとフオトトランジスタPTよりなるフオト
カプラで、このフオトカプラよりアラーム信号
ASが取出されるようになつている。Ｑはトラン
ジスタ、Ｒ，Ｒ１は抵抗、Ｄはダイオード、DZ
はツエナーダイオード、Ｈはハイ側出力端子、Ｌ
は共通電位点（コモン）に接続されたロウ側出力
端子、RLは負荷で、この負荷は出力端子Ｈ，Ｌ
間に接続されている。

差動増幅器OPの非反転入力端子には入力信号
Eiが与えられ、出力端子ＯはトランジスタＱの
ベース電極に接続されると共に、フオトダイオー
ドPDとツエナーダイオードDZを介して共通電位
点に接続されている。トランジスタＱのエミツタ
電極は抵抗ＲとＲ１の直列回路に接続されてい
る。フオトダイオードPDとツエナーダイオード
DZの接続点と、抵抗ＲとＲ１の接続点との間に
はダイオードＤが接続され、又抵抗ＲとＲ１の接
続点は出力端子Ｈに接続されると共に、差動増幅
器OPの反転入力端子に接続されている。

Ｂ１，Ｂ２はそれぞれ電源で、両電源は直列に
接続されている。電源Ｂ１のプラス側は差動増幅
器OPのプラス電源端（＋）に接続されると共
に、トランジスタＱのコレクタ電極に接続されて
いる。又、電源Ｂ２のマイナス側は差動増幅器
OPのマイナス電源端（−）に接続されると共
に、抵抗Ｒ１の一端に接続されている。

このような構成のアラーム回路においては、入
力信号Eiによつて差動増幅器OPに出力が生じ、
この出力はトランジスタＱのベース電極に与えら
れる。これによつてトランジスタＱが導通し、負
荷RLに電流ILが供給される。出力端子Ｈに生じ
る電圧は差動増幅器OPの反転入力端子に帰還さ
れ、この差動増幅器はボルテージロアとして動作
する。

ここで、トランジスタＱのベース・エミツタ間
の飽和電圧をVbes、フオトダイオードPD、ダイ
オードＤの順電圧をそれぞれVfp，Vfとすると Vbes＋Ｒ・IL＜Vfp＋Vf …(1) のときにはフオトダイオードPDおよびダイオー
ドＤは共に導通せず、このためフオトカプラPC
はアラーム信号を出力しない。すなわち、負荷
RLには定常の電流ILが与えられている。

ここで、出力端子Ｈ，Ｌに接続する負荷RLと
して、その抵抗値が定格より小さいものを接続し
たような場合には、負荷電流ILが過大となつて
抵抗Ｒに生じる電圧降下が大となり、これが Vbes＋Ｒ・IL≧Vfp＋Vf …(2) になるとフオトダイオードPDとダイオードＤが
導通する。その結果、フオトダイオードPDに光
電流IFが流れ、これによつてフオトトランジス
タPTよりアラーム信号ASが取出される。この光
電流IFは電源Ｂ１より与えられるもので、差動
増幅器OPのプラス側電源端（＋）より差動増幅
器OPの内部の出力トランジスタＱ２を通じてOP
の出力端Ｏから図の点線のように流れる。

光電流IFがある程度の大きさになると、トラ
ンジスタＱのベース電極と出力端子Ｈ間の電圧は
フオトダイオードPDとダイオードＤの順電圧で
定まり、ほぼ一定となる。この場合、トランジス
タＱのベース・エミツタ間の電圧Vbeは Vbe＝Vfp＋Vf−Ｒ・IL …(3) で表わされる。（Vfp＋Vf）は一定なので、(3)式
から明らかなように、負荷電流ILが大きくなる
とトランジスタＱのベース・エミツタ間の電圧
Vbeは小さくなる。負荷電流ILが更に増大し、
VbeがトランジスタＱのベース・エミツタ間の飽
和電圧Vbesよりも小さくなろうとすると、それ
に対応してトランジスタＱのベース電流Ibが小さ
くなろうとする。トランジスタＱのコレクタ電流
はIL＝hfe・Ibで表わされる為、ベース電流Ibが
小さくなろうとするとコレクタ電流ILは減少す
る。以上のことから、負荷RLとして定格より抵
抗値の小さいものを接続した場合に、負荷電流
ILが増加しようとしたにもかかわらず、その負
荷電流ILは一定値に保たれ増加しない。なお、
出力端子Ｈの電圧VHはVH＝IL・RLで表わされ
る。その為、負荷RLの抵抗値が減少してもVHは
増大しない。このようにして、第１図の回路はア
ラーム検出として動作すると共に、過電流保護と
して動作する。第１図の回路において、電流設定
値は抵抗Ｒの大きさで定まるものである。

上述は過電流に対するアラーム信号の発生及び
保護についての説明であるが、過電圧に対しては
第１図の回路は次のように動作する。なお、ここ
で過電圧とは入力電圧Eiに対して出力端子Ｈ，
Ｌ間に生じる電圧が定格値を越えたような場合を
言う。本考案の回路は電圧・電流発生器として用
いられるが、その場合Eiは設定により与えられ
る。この設定を誤まると出力端子Ｈ，Ｌ間に過電
圧が発生する。第１図の回路において、抵抗Ｒの
値が小さく、出力端子ＨとトランジスタＱのベー
ス電極間の電圧の変化が負荷電流ILの変化に対
して無視できる程度に小さい場合には、出力端子
ＬとトランジスタＱのベース電極間の電圧は出力
端子Ｈ，Ｌ間の電圧とみなすことができる。この
場合、入力電圧Eiの設定が正しい範囲内に入つ
ていれば、差動増幅器OPはボルテージフロワと
して動作し、出力端子Ｈに生じる電圧はEiとな
る。このとき、出力端子ＬとトランジスタＱのベ
ース間の電圧をVQLとし、又Vzをツエナーダイ
オードDZのツエナー電圧とすると、VQLは VQL＜Vz＋Vfp …(4) になるようになつている。その結果、ツエナーダ
イオードDZは降伏しない。この場合、ツエナー
ダイオードDZには極くわずかに電流が流れ、そ
の電流によりフオトダイオードPDとの接続点に
電圧降下が生じ、それによりダイオードＤは順方
向にバイアスされるが、その値はダイオードＤを
導通させるための電圧Vfより小さい。その結
果、ダイオードＤはオフ状態にあり、これにより
フオトダイオードPDにはフオトカプラPCを動作
する光電流は流れない。即ち、この場合アラーム
信号ASは発生しない。

ここで、入力電圧Eiの誤設定により出力端子
Ｈ，Ｌ間の電圧が過電圧となり（なお、電源Ｂ１
を電圧源として動作する差動増幅器OPの出力を
トランジスタＱのベース電極に与えてこれを駆動
し、出力端子Ｈ，Ｌより出力電圧を得るようにし
ているので、この場合の過電圧の値としては電源
Ｂ１の範囲内で、Ｂ１の値を越えることはない。
したがつて、このような過電圧状態になつても、
トランジスタＱのベース電流は常に流れてい
る）、VQLが（Vfp＋Vz）を越えると、すなわち VQL≧Vz＋Vfp …(5) になるとツエナーダイオードDZが降伏し、フオ
トダイオードPDとツエナーダイオードDZの直列
回路を介してフオトダイオードPDに光電流IFが
流れ、フオトトランジスタPTよりアラーム信号
ASが取出される。

出力端子Ｈ，Ｌ間の電圧が更に高くなろうとす
ると（Vz＋Vfp）はほぼ一定になるので、出力端
子Ｈ，Ｌ間の電圧も一定値になる。すなわち、過
電圧保護として働く。過電圧に対する設定電圧は
ツエナーダイオードDZのツエナー電圧Vzで定ま
る。

なお、負荷電流ILの変化に対して端子Ｌとト
ランジスタＱのベース間の電圧変化が問題になる
ときには第２図のように構成すればよい。第２図
において、Ｑ１はトランジスタで、そのベース電
極は出力端子Ｈに接続され、コレクタ電極はフオ
トダイオードPDとダイオードＤの接続点に接続
され、又エミツタ電極はツエナーダイオードDZ
に接続されている。この第２図の回路においては
出力端子Ｈ，Ｌ間の電圧をVHLとし、トランジ
スタＱ１のベース・エミツタ間の飽和電圧を
Vbes′とすると VHL＜Vz＋Vbes′ …(6) の場合、ツエナーダイオードDZは降伏せず、ア
ラーム信号は発生しない。しかし、入力電圧Ei
の誤設定により VHL≧Vz＋Vbes′ …(7) になるとトランジスタＱ１が導通し、トランジス
タＱ及びツエナーダイオードDZの直列回路を禍
介してフオトトランジスタPDに光電流IFが流れ
る。出力端子Ｈ，Ｌ間の電圧が更に増加しようと
しても、Vz＋Vbes′はほぼ一定となるのでVHLは
増加できない。すなわち、過電圧保護として働
く。第１図の回路では出力端子Ｌとトランジスタ
Ｑのベース電極間の電圧を検出するようにした
が、第２図の回路では出力端子ＬとＨの間の電圧
を検出し、この電圧によりツエナーダイオード
Dzを動作させるように構成したので、抵抗Ｒの
値が大きく、電流ILの変化に対して出力端子Ｌ
とトランジスタＱのベース間の電圧変化が問題に
なるような場合にも、この電圧変化には関係な
く、第２図回路において高精度でアラーム信号を
発生させ、かつ保護動作を行なわせることができ
る。

従来のこの種のアラーム回路の一例に第３図の
ような回路がある。この従来回路において、過電
圧の場合は抵抗Ｒ１とＲ２の分圧点に生じる電圧
によりダイオードＤ１を介してトランジスタＱ２
をオンにし、又過電流の場合には抵抗Ｒ３に生じ
る電圧降下によりダイオードＤ２を介してトラン
ジスタＱ２をオンにしてそれぞれリレーLCを動
作させ、アラーム信号ASをこのリレーLCより得
るようにしている。しかし、この回路はアラーム
の検出機能だけで、保護機能は別に設けた手段で
行なわせるようにしている。このため、この回路
においては部品点数が多くなり、コストの面で問
題があつた。

これに対して、本考案の装置においては１つの
回路にアラーム検出機能と保護機能を持たせるよ
うに構成したので、従来回路に比して部品点数が
減り、低コストのアラーム回路を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本考案のアラーム
回路の実施例の電気的接続図、第３図は従来のア
ラーム回路の一例の電気的接続図である。 OP…増幅器、Ｑ，Ｑ１…トランジスタ、PC…
フオトカプラ、Ｄ…ダイオード、DZ…ツエナー
ダイオード、Ｒ，Ｒ１…抵抗、Ｈ，RL…負荷。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) その（＋）入力端子に入力信号が与えられる
   差動増幅器の出力端にベース電極が接続されか
   つコレクタ電極が電源に接続されエミツタ電極
   が抵抗を介してハイ側出力端子に接続されたト
   ランジスタ、共通電位点に接続されたロウ側出
   力端子、前記トランジスタのベース電極と共通
   電位点間に直列に接続されたフオトダイオード
   とツエナーダイオード、このフオトダイオード
   とツエナーダイオードの接続点とハイ側出力端
   子間に接続されたダイオード、及びハイ側出力
   端子を前記差動増幅器の（−）入力端子に接続
   する帰還回路を具備し、前記フオトダイオード
   と対になつて用いられるフオトトランジスタよ
   りアラーム信号を得るようにしたアラーム回
   路。 (2) 第２のトランジスタを具備し、そのベース電
   極をハイ側出力端子に、コレクタ電極をフオト
   ダイオードとダイオードの接続点に、エミツタ
   電極をツエナーダイオードにそれぞれ接続して
   なる実用新案登録請求の範囲(1)項記載のアラー
   ム回路。