JPS6348119A

JPS6348119A - 故障検出回路

Info

Publication number: JPS6348119A
Application number: JP61190781A
Authority: JP
Inventors: 真渡辺; 健鈴木
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-02-29

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、負荷回路を制御するＳＳＲ（ソリッドステ
ートリレー）等に付設する故障検出回路に関する。

（ロ）従来の技術一般に、三相用のＳＳＲを用いて、単相電源にヒータ（
或いはモータ）等の負荷を接続して制御するのに、第４
図の回路が使用され、また三相用のＳＳＲを用いて、三
相電源と三相結線のヒータ等の負荷を制御するのに、第
５図に示す回路が使用される。従来のこの種のＳＳＲを
用いた負荷制御回路に、故障検出回路が設置されていな
い。

一般に、ＳＳＲを用いた負荷制御回路において、発生す
るおそれのある主な故障モード及びその故障モードによ
って生じる現象は、次表の通りである。

〈表　　１〉このような故障発生により、ＳＳＲのオン時の断線等で
電流が流れない、ヒータ負荷の場合には、ヒータ冷却事
故が生じ、モータ負荷の場合にはモータ回転しない。ま
た、三相負荷で一相がオンしないと、他の相に過電流を
流し、断線を招く。また、ＳＳＲのオフ時に、素子のシ
ロート等で電流が流れると、ヒータの加熱事故やモータ
が回転する等の事故を発生する。これらの事故のうち、
ヒータ負荷ではヒータの冷却、モータ負荷ではＳＳＲが
オフしているのに回転してしまう場合が特に大事故に至
るおそれがあり、危険である。しかしながら、従来の回
路では、故障検出機能を有していないので、故障を発見
し、事故を未然に防止するということが出来なかった。

そこで、上記の不都合を解決するため、この出願の発明
者等は、負荷回路の電流を検出し、電流の有無を示す論
理状態信号を出力する電流検出回路と、リレー回路のオ
ン／オフ状態を検出するリレーオン／オフ検出回路と、
前記電流検出回路の出力及びリレーオン／オフ検出回路
の出力を入力信号として受け、これら入力信号が所定の
論理状態の時に故障信号を出力する論理回路とを含む故
障検出回路を創出し、別に出願した。

この故障検出回路は、リレー回路のオン時、あるいはオ
フ時がオン／オフ検出回路で検出されると共に、負荷の
電流の有無が電流検出回路で検出される。そして、これ
らのリレー回路のオン／オフ検出回路及び電流検出回路
より出力される信号の論理モードが、予め想定する故障
モードであると、論理回路は故障信号を出力するもので
ある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記先願に係る故障検出回路では、負荷電流の有無を検
出する電流検出回路は、具体的には、負荷回路に流れる
電流に応じた信号を導出する変流器、この変流器よりの
信号を増幅する増幅器、増幅された信号を整流する整流
器、コンデンサを含み、前記整流器の出力を平滑する平
滑回路及び平滑電圧と基準電圧とを比較して、負荷電流
を有無を示す論理状態信号を出力するコンパレータより
構成されている。

この電流検出回路では、ＳＳＲのオン／オフに応答する
負荷回路のオン／オフに応答し、オン時に流れる電流に
応じた電荷が平滑回路のコンデンサに充電され、この電
荷による電圧が基準電圧より大となると、コンパレータ
は負荷電流オン（有）信号を出力する。しかし、ＳＳＲ
のオン／オフの開閉頻度が高いと、ＳＳＲがオフし、負
荷電流がオフしても、コンデンサの電荷は放電が十分で
ないために、ＳＳＲの開閉に追随できずに、誤った電流
検出信号を出力する場合があり、これが論理回路に入力
されると、誤った故障判断がなされるという問題がある
。

この発明は、上記に鑑み、高開閉頻度のＳＳＲに付設し
ても、これに追随でき、誤動作を生じることのない故障
検出回路を提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
故障検出回路は、負荷回路に流れる電流に応じた信号を
導出する変流器、この変流器よりの信号を増幅する増幅
器、増幅された信号を整流する整流器、コンデンサを含
み、この整流器の出力を平滑する平滑回路及び平滑され
た電圧と基準電圧とを比較し、負荷電流の有無を示す論
理状態信号を出力するコンパレータよりなる電流検出回
路と、リレー回路のオン／オフ状態を検出するリレーオ
ン／オフ検出回路と、前記電流検出回路の出力及びリレ
ーオン／オフ検出回路の出力を入力信号として受け、こ
れら人力信号が所定の論理状態の時に故障信号を出力す
る論理回路とを含むものにおいて、前記リレーオン／オ
フ検出回路よりの信号がオンからオフに立下ることに応
答して、所定時間だけ放電信号を発生する放電信号回路
と、この放電信号によりオンされ、前記平滑回路のコン
デンサの電荷を放電させるスイッチング回路を特徴的に
備えている。

この故障検出回路では、リレー回路がオンからオフに立
下る時点で、その後、一定時間、放電信号回路がオン信
号を出力し、このオン信号でスイッチング回路をオンし
て、電流検出回路の平滑コンデンサの電荷を瞬時に放電
させる。そのため、リレーが高開閉頻度で動作しても、
電流検出回路で誤動作を生じることはない。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す故障検出回路のブ
ロック図である。この故障検出回路は、ＳＳＲに付設し
て使用される。

この故障検出回路は、定電圧を出力する電源回路１、Ｓ
ＳＲのオン信号あるいはオフ信号を検出する入力回路２
、誤動作防止用の信号を出力する禁止信号回路３、三相
の負荷電流ライン６ａ、６ｂ、６Ｃに流れる電流の有無
を変流器５ａ、５ｂ、５Ｃを通して検出し、所定値以上
の時、電流有の論理状態信号を出力する増幅回路４ａ、
４ｂ、４Ｃ１上記入力回路２と禁止信号回路３と増幅回
路４ａ、４ｂ、４Ｃからの信号の論理状態より故障状態
を判定して、故障信号を出力する論理回路７、この論理
回路７中の信号を利用し、増幅回路４ａ、４ｂ、４Ｃ中
のコンデンサを放電させるための信号を出力する放電信
号回路８、また故障信号を各出力回路に確実に伝達させ
るための故障信号保持回路９、故障信号に応答してＳＳ
Ｒの人力信号をカット（オフ）する５ＳＲＯＦＦ回路１
０．故障信号に応答してＬＥＤ　（発光ダイオード）を
点減点灯し、オペレータに故障を報知するＬＥＤ点滅回
路１１、同じく故障信号に応答してキープリレーを駆動
させ、そのリレー出力により負荷回路を安全側に倒す保
護機器に信号を伝達するキープリレー駆動回路１２、故
障状態から正常状態に復帰した時に、再スタートするた
めのリセット回路１３を具備している。

第１図の故障検出回路を構成する主たる回路のさらに具
体的な回路接続図を、第２図〔第２図（ａｌ、第２図（
ｂｌ、第２図（Ｃ））に示している。

電源回路１は、第２図＋ａ）に示すように、１２〜２０
ＶのＤＣ入力電圧が端子Ｐ１、Ｐ２に与えられ、比較的
広範囲な入力電圧に対し、三端子レギュレータ２１によ
り、安定な定電圧８Ｖ　（＋Ｖｃｃ）が端子Ｐ１、Ｐｔ
を経て、後段の回路に供給される。

なお、ダイオードＤ、は十−逆接続保護用であり、コン
デンサＣ１はノイズ対策用として、それぞれ設けられて
いる。

入力回路２は、５ＳＲ１４の入力信号を故障検出回路内
に信号として取込むための回路であり、ホトカプラＰＨ
ｚによって信号が取込まれる。ホトカプラＰＨ，の発光
素子Ｌ２は、５ＳＲ１４の入力回路に直列に接続されて
おり、５ＳＲ１４のオンで点灯する。

入力回路にシュミット回路等を内蔵しているＳＳＨの場
合、その機能を有効に活かすために、ホトカプラＰＨ，
のホトトランジスタＰＴ、のベース端子とエミッタ端子
間に抵抗Ｒ４を接続し、ホトカプラＰＨ２の感度を鈍く
している。これにより、５ＳＲ１４内のシュミット回路
がオンすると同時に、端子Ｐ、に信号が出力される。ホ
トカプラＰＨ，の感度を落としているので、抵抗Ｒ３を
流れる電流が微小となり、回路電流を軽減できる。

５ＳＲＯＦＦ回路１０は、ホトカプラＰＨ＋、トランジ
スタＴｒ、、Ｔｒｔ等から構成されている。

トランジスタＴｒｚのベースに、故障信号保持回路９か
ら端子Ｐｂ、抵抗Ｒ１を経て、故障信号が入力される。

トランジスタＴｒｚのエミッタがグランドＧＮＤに接続
されると共に、コレクタがトランジスタＴｒ１のベース
、さらに抵抗Ｒ２を介して三端子レギュレ〜り２１の出
力、つまり＋ＶｃＣに接続されている。また、抵抗Ｒ１
、ホトカプラＰＨ１の発光素子Ｌ＋、トランジスタＴｒ
＋　のコレクタ及びエミッタが直列に接続されて、＋Ｖ
ｃｃとグランドＧＮＤ間に接続されている。また、ホト
カプラＰＨ，のホトトランジスタＰ　Ｔ　＋が、５ＳＲ
１４の入力回路及びホトカプラＰＨｚの発光素子Ｌ２に
直列に接続されている。

５ＳＲＯＦＦ回路１０は、電源回路１に電圧が印加され
ると同時に、抵抗Ｒ２からのベース電流により、トラン
ジスタＴｒｌがオンし、ホトカプラＰＨ，の発光素子り
、に電流が流れ、発光素子り、が点灯し、ホトカプラＰ
Ｈ，のホトトランジスタＰＴ、がオンする。今、端子Ｐ
６を経て故障信号が入力されると、トランジスタＴｒ、
がオンし、トランジスタＴｒ２のベースがエミッタと同
電位となり、トランジスタＴｒ、はオフする。そのため
、ホトカプラＰＨ，の発光素子Ｌ＋　は消灯し、ホトト
ランジスタＰＴＩがオフして、５ＳＲ１４の入力信号が
カントされ、５ＳＲＩ　４はオフする。また、故障検出
状態で、何らかの事故で電源回路１に入力電圧が印加さ
れなくなった場合でも、ホトカプラＰＨ，はオフのまま
であり、フェールセーフが成立している。

禁止信号回路３は、抵抗Ｒ６，コンデンサＣ２からなる
遅延回路と、コンパレータ２２とから構成されており、
端子Ｐ、に出力される５ＳＲ１４のオン信号が抵抗Ｒ６
を介してコンパレータ２２の十入力端に加えられると共
に、端子Ｐ、より基準電圧が、コンパレータ２２の一入
力端に印加されている。

今、入力回路２のＳＳＲオン信号が、第３図（ａｌに示
す信号とすると、この信号が抵抗Ｒ６、コンデンサＣ２
でｔ１時間だけ遅延されて、コンパレータ２２に入力さ
れるので、端子Ｐ８に導出されるコンパレータ２２の出
力は、第３図（ｂｌに示す信号となり、Ｓ　Ｓ　Ｒ１，
４のオン信号に対し、立上り・立下りとも、一定時間違
れた信号となる。この信号が禁止信号しとて、論理回路
７に入力される。

論理回路７では、ｔ３、ｔ２の時間において、故障検出
をしない。これにより、５ＳＲ１４の入力信号のチャタ
リング、各増幅回路の部品、位相のズレによる出力のバ
ラツキを原因とする論理回路７での誤動作を防止できる
。なお、コンパレータ２２は、出力オープンコレクタの
トランジスタを採用するため、＋Ｖｃｃと出力端子間に
、必要な電流を得るための抵抗Ｒ１が接続されている。

増幅回路４ａでは、第２図（ｂ）示すように、抵抗Ｒ６
と抵抗Ｒ１の直列回路が、＋ＶｃｃとグランドＧＮＤ間
に接続され、この抵抗Ｒ，とＲ１で分割される電圧が、
基準電圧としてコンパレータ２４の一入力端に加えられ
ている。変流器５ａの二次巻線に、ツェナ・ダイオード
ＺＤ２、抵抗ＲＩ＋が並列に接続され、この並列回路の
一端がＯＰアンプ２３の→−入力端に接続されている。

また、抵抗ＲＩＯとツェナ・ダイオードＺＤ＋が直列に
接続され、十ＶｃｃとグランドＧＮＤ間に接続され、そ
の接続中点が抵抗Ｒ１１とツェナ・ダイオードＺ　Ｄ　
ｔの並列回路の他端に接続される一方、抵抗Ｒ１２を介
してＯＰアンプ２３の一入力端に接続されている。ＯＰ
アンプ２３の出力端と一入力端間に抵抗ＲＩ３が接続さ
れ、さらにＯＰアンプ２３の出力端は、整流用のダイオ
ードＤ２、抵抗ＲＩ４を介して、コンパレータ２４の十
入力端に接続されている。

コンパレータ２４の出力端は、端子Ｐ、より電流検出信
号を出力する。また、この出力端は、抵抗ＲＩ８を介し
て＋Ｖｃｃに接続されている。

コンパレータ２４の十入力端とグランドＧＮＤ間に、平
滑用のコンデンサＣ３が接続され、このコンデンサＣ３
に並列に、抵抗Ｒ，い　トランジスタＴｒ、Ｉの直列回
路が接続されている。さらに、トランジスタＴｒ３のコ
レクタとグランドＧＮＤ間に、抵抗ＲＩ、が接続されて
いる。トランジスタＴｒ、は、放電信号回路８がら端子
ＰＩ２を経て、信号が入力されるとオンするようになっ
ている。

今、変流器５ａに交叉する負荷ラインに、負荷電流が流
れると、この電流に応じた電流が変流器５ａの二次コイ
ルに流れ、この電流に応じた電圧が抵抗Ｒ１，の両端に
得られ、ＯＰアンプ２３に入力される。ＯＰアンプ２３
では、その入力電圧を抵抗比ＲＩ３／Ｒ１□で同相増幅
する。増幅された電圧は、ダイオードＤ２で半波整流さ
れ、抵抗Ｒ，１４、コンデンサＣ３で小さな時定数を加
え、抵抗Ｒ１，。

コンデンサＣ３で平滑して、コンパレータ２４に入力す
る。コンパレータ２４は、入力された電圧が基準電圧よ
りも大きいと、矩形波で端子Ｐ、より、電流検出信号を
出力する。

なお、抵抗ＲＩ４、コンデンサＣ３は小さな時定数に設
定しているが、これは入力回路２のホトカプラＰＨ，の
オンスピードが増幅回路４ａより遅いため、誤動作防止
用として必要なためである。

また、ＯＰアンプ２３が単電源であるため、オフセット
電圧が必要であり、このために抵抗Ｒ０゜、ツェナ・ダ
イオードＺ　Ｄ　＋でコンパレータ２４の基準電圧（＝
Ｖ　ＣＣ−Ｒｆｉ／　（Ｒ８＋Ｒ９））を越えない電圧
でセットされている。

正常な状態では、５ＳＲ１４がオフすると同時に、放電
信号回路８からの信号で、第５図のｔ２時間だけ、トラ
ンジスタＴｒ３がオンする。そのため、コンデンサＣ３
に蓄積されていた電荷が一気に抵抗Ｒ８い　トランジス
タＴ　ｒ　３を通して放電し、コンパレータ２４の出力
はオフする。これにより、５ＳＲ１４が高開閉頻度で使
用された場合でも、この５ＳＲ１４のオン／オフに対応
する負荷のオン／オフによる電流を確実に検出でき、こ
の回路は誤動作することなく、機能する。

正常にオンしている状態から故障が生じ、変流器５ａか
らの出力及びＯＰアンプ２３からの出力がオフした場合
、トランジスタＴｒ３はオフ状態のままであり、この場
合は、抵抗ＲＩ５を通して放電し、端子Ｐ、がロー（レ
ベル）となる。

増幅回路４ｂ、４ｃも、増幅回路４ａと全く同様に構成
されているので、構成及び動作の説明を省略するが、負
荷ラインに電流が流れと、同様に端子Ｐ１゜、ｐＨより
矩形の電流検出信号が出力される。

論理回路７は、第２図（Ｃ）に示すように、増幅回路４
ａ、４ｂ、４Ｃの各出力、つまり端子Ｐ１、Ｐ、。、Ｐ
、よりの信号（電流検出信号）を受けると共に、入力回
路２の出力、つまり端子Ｐ、よりの信号（ＳＳＲオン信
号）、禁止信号回路３の出力、つまり端子Ｐａよりの信
号を入力に受けている。

端子Ｐ１、ＰＩＯ％ＰＩ＋は、ナンド回路Ｇ、の入力端
に接続されると共に、それぞれインバータＮ１、Ｎ２、
Ｎ３を介して、ナンド回路Ｇ２の入力端に接続されてい
る。ナンド回路Ｇ１の出力はナンド回路Ｇ３の入力の一
端に、またナンド回路Ｇ２の出力はナンド回路Ｇ、の入
力の一端に、それぞれ接続されている。端子Ｐ５は、ナ
ンド回路Ｇ２の人力の他端に接続される一方、インバー
タＮ４を介して、ナンド回路Ｇ４の入力の他端に接続さ
れている。また端子ＰＩＧは、ナンド回路Ｇ３の入力の
さらに他の一端に接続されると共に、インバータＮ５を
介して、ナンド回路Ｇ４のさらに他の一端に接続されて
いる。ナンド回路Ｇ８、Ｇ４の出力がナンド回路Ｇ、の
入力端に接続され、ナンド回路Ｇ、の出力＠（端子Ｐ、
５）より、故障検出信号が出力されるようになっている
。

今、負荷電流の有無、すなわち増幅回路４ａ、４ｂ、４
Ｃの各出力の全ての組合せと、ナンド回路Ｇ１、Ｇ２の
各出力（Ａ、Ｂ）の論理状態を考えると、表２の通りで
ある。

〈表　　２〉次に、ナンド回路Ｇ１．Ｇ２の出力と端子Ｐｓ、Ｐａの
組合せを考えると、表３のようになる。

く表　　３〉従って、端子ＰＩ５より出力される故障検出信号は、Ａ百ｐｓｐｓ　＋　Ａ　Ｂ　ＰＳＰ８　＋　Ａ　Ｂｖ５
Ｐｅ　＋　Ａ　ＢＰ５７Ｂ＝ＡＰＳＰ８　（Ｂ＋Ｂ）　
　＋ＢＰｓＰｅ　（Ａ、＋Ａ）＝ＡＰ５Ｐ８＋Ｂ下ｓｐ
ａとなる。この論理式で、前の項がナンド回路Ｇ３の出力
、後の項がナンド回路Ｇ４の出力に相当し、再出力かナ
ンド回路Ｇ５を経て、オア態様で端子ＰＩ５より出力さ
れる。

放電信号回路８は、ナンド回路Ｇ６とインバータＮ６か
ら構成され、ナンド回路Ｇ６には端子Ｐ５、つまり入力
回路２の出力がインバータＮ４を介して、また端子Ｐｅ
、つまり禁止信号回路３の出力が入力されるようになっ
ており、ナンド回路Ｇ６の出力は、インバータＮ６を介
して、端子Ｐ１□より導出されるようになっている。

この放電信号回路８では、５ＳＲ１４がオフした時点、
つまり端子Ｐ５の信号がハイかローに落ちた時点から、
禁止信号、つまり端子Ｐ８の信号がオフするまでの間、
ナンド回路Ｇ６の両人力がハイとなり、従って、その出
力がローとなり、これがインバータＮ、で反転されて、
第５図（Ｃ１に示すように、端子Ｐ１□より放電信号と
して出力される。この放電信号が、上記したように、ト
ランジスタＴｒ３をオンし、コンデンサＣ３の電荷を放
電する。

（へ）発明の効果この発明によれば、リレーオン／オフ検出回路のオン信
号の立下り時の一定時間だけオンする信号を放電信号回
路で作成し、この信号により、負荷電流の検出回路に設
けられる平滑コンデンサに並列接続されるスイッチング
回路（トランジスタ）をオンし、平滑コンデンサの電荷
を瞬時に放電するようにしているので、ＳＳＲ等のリレ
ー回路が高頻度に開閉されても、電流検出回路はこれに
追随して、負荷のオン／オフを検出でき、誤動作のない
故障検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すＳＳＲの故障検出
回路のブロック図、第２図（ａ）、第２図（ｂ１及び第
２図（Ｃ）は、同故障検出回路を構成する主たる回路の
具体的な接続を示す回路図、第３図は、同実施例回路の
放電信号回路の動作を説明するための波形図、第４図、
第５図は、従来の一般的なＳＳＲの使用例を示す回路図
である。２：入力回路、　　４ａ−４ｂ・４ｃ：増幅回路、５ａ
・５ｂ・５Ｃ：変流器、７：論理回路、　　８：放電信号回路、２３：ＯＰアン
プ、２４：コンパレータ、Ｄ２：整流用のダイオード、Ｃ１：平滑コンデンサ、Ｔｒ３：）ランジスタ。特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負荷回路に流れる電流に応じた信号を導出する変
流器、この変流器よりの信号を増幅する増幅器、増幅さ
れた信号を整流する整流器、コンデンサを含み、この整
流器の出力を平滑する平滑回路及び平滑された電圧と基
準電圧を比較し、負荷電流の有無を示す論理状態信号を
出力するコンパレータよりなる電流検出回路と、リレー
回路のオン／オフ状態を検出するリレーオン／オフ検出
回路と、前記電流検出回路の出力及びリレーオン／オフ
検出回路の出力を入力信号として受け、これら入力信号
が所定の論理状態の時に故障信号を出力する論理回路と
を含む故障検出回路において、前記リレーオン／オフ検
出回路よりの信号がオンからオフに立下ることに応答し
て、所定時間だけ放電信号を発生する放電信号回路と、
この放電信号によりオンされ、前記平滑回路のコンデン
サの電荷を放電させるスイッチング回路を備えてなるこ
とを特徴とする故障検出回路。