(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷駆動信号の発生の有無によってＯＮ／ＯＦＦするスイッチ素子を有し負荷への給電を制御するためのスイッチ回路と、負荷への給電を強制的に遮断するためのリレー接点との直列回路を、負荷の給電回路に直列接続する構成の負荷駆動回路であって、前記スィッチ素子の接点間にエネルギを供給しスイッチ素子がＯＦＦ状態の時に前記供給エネルギに基づく受信レベルが高レベルとなって出力を発生し前記スイッチ素子がＯＮ状態の時に前記供給エネルギに基づく受信レベルが低レベルとなって出力を発生しないスイッチ回路状態を監視する監視センサと、該監視センサの出力と前記負荷駆動信号との論理和を演算する第１論理和演算回路と、該第１論理和演算回路の論理和出力と前記負荷駆動信号との論理積を演算する第１論理積演算回路とを備え、該第１論理積演算回路の論理積出力を前記スイッチ回路のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦのための入力信号とすると共に、前記第１論理和演算回路の論理和出力で前記リレー接点を駆動する電磁リレーを駆動制御する構成とし、前記第１論理積演算回路には、オン・ディレー回路を介して前記論理和出力を入力する構成としたことを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項２】
前記スイッチ回路は互いに直列接続する２つのスイッチ素子を有する一方、前記監視センサが、第１トランスの１次巻線に高周波信号を供給する信号発生器と、第１抵抗と第１コンデンサと前記第１トランスの２次巻線との直列回路からなり前記スイッチ回路の一方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第１エネルギ供給用回路と、第２抵抗と第２コンデンサと第２トランスの１次巻線との直列回路からなり前記一方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第１エネルギ受信用回路と、第３抵抗と第３コンデンサと前記第１トランスの別の２次巻線との直列回路からなりスイッチ回路の他方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第２エネルギ供給用回路と、第４抵抗と第４コンデンサと第３トランスの１次巻線との直列回路からなり前記他方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第２エネルギ受信用回路と、前記第１エネルギ受信用回路の第２トランスの２次巻線に接続し当該第２トランスを介して前記第１エネルギ受信用回路の電流の有無を検出し電流有りの時に出力を発生する第１電流センサと、前記第２エネルギ受信用回路の第３トランスの２次巻線に接続し当該第３トランスを介して前記第２エネルギ受信用回路の電流の有無を検出し電流有りの時に出力を発生する第２電流センサと、前記第１電流センサの出力を整流する第１整流回路と、前記第２電流センサの出力を整流する第２整流回路と、前記第１整流回路の出力と第２整流回路の出力の論理積を演算する第２論理積演算回路とで構成され、該第２論理積演算回路の論理積出力を監視センサの出力とする請求の範囲第１項記載の負荷駆動回路。
【請求項３】
前記スイッチ回路は互いに直列接続する２つのスイッチ素子を有する一方、前記監視センサが、第１トランスの１次巻線に高周波信号を供給する信号発生器と、第１抵抗と第１コンデンサと前記第１トランスの２次巻線との直列回路からなり前記スイッチ回路の一方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第１エネルギ供給用回路と、第２抵抗と第２コンデンサと第４トランスの１次巻線との直列回路からなり前記一方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第３エネルギ受信用回路と、第３抵抗と第３コンデンサと前記第１トランスの別の２次巻線との直列回路からなりスイッチ回路の他方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第２エネルギ供給用回路と、第４抵抗と第４コンデンサと前記第４トランスの別の１次巻線との直列回路からなり前記他方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第４エネルギ受信用回路と、前記第４トランスの２次巻線に接続し当該第４トランスを介して前記第３及び第４エネルギ受信用回路の電流の有無を検出し両エネルギ受信用回路が共に電流有りの時に出力レベルが論理値２となり両エネルギ受信用回路のどちらか一方が電流有りの時に出力レベルが論理値１となり両エネルギ受信用回路が共に電流無しの時に出力レベルが論理値０となる第３電流センサと、該第３電流センサの出力レベルが論理値２以上の時に出力を発生するレベル検定器と、該レベル検定器の出力を整流する第３整流回路とで構成され、該第３整流回路の整流出力を監視センサ出力とする請求の範囲第１項記載の負荷駆動回路。
【請求項４】
前記スイッチ回路は互いに直列接続する２つのスイッチ素子を有する一方、前記監視センサが、第５トランスの１次巻線に高周波信号を供給する信号発生器と、第１抵抗と第１コンデンサと前記第５トランスの２次巻線との直列回路からなり前記スイッチ回路の一方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第３エネルギ供給用回路と、第４抵抗と第４コンデンサと第３トランスの１次巻線との直列回路からなりスイッチ回路の他方のスイッチ素子の接点間に並列接続される第２エネルギ受信用回路と、前記第３トランスの２次巻線に接続し当該第３トランスを介して前記第２エネルギ受信用回路の電流の有無を検出し電流有りの時に出力を発生する第２電流センサと、該第２電流センサの出力を整流する第２整流回路と、前記リレー接点に並列接続し前記負荷の抵抗値より十分高い抵抗値を有する第５抵抗とで構成され、前記第２整流回路の整流出力を監視センサ出力とする請求の範囲第１項記載の負荷駆動回路。
【請求項５】
監視センサが、前記負荷の抵抗値より十分に高い抵抗値を有する第６抵抗と第１ホトカプラの受光素子と第２ホトカプラの発光素子とを直列に接続し前記スイッチ回路のスイッチ素子接点間に並列接続される直列回路と、前記第１ホトカプラの発光素子側に高周波信号を供給する信号発生器と、前記第２ホトカプラの受光素子側に接続され当該第２ホトカプラを介して前記直列回路の電流の有無を検出し電流有りの時に出力を発生する第４電流センサと、該第４電流センサの出力を整流する第４整流回路と、リレー接点に並列接続する第５抵抗とで構成され、前記第４整流回路の整流出力を監視センサの出力とする請求の範囲第１項記載の負荷駆動回路。
【請求項６】
前記第１論理和演算回路に代えて、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理積を演算する第３論理演算回路と、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理和を演算する第２論理和演算回路と、前記第３論理積演算回路の論理積出力をトリガ入力とし、前記第２論理和演算回路の論理和出力をリセット入力とし、前記トリガ入力を自己保持する自己保持回路とからなる論理処理回路を設ける構成とした請求の範囲第１項記載の負荷駆動回路。
【請求項７】
負荷駆動信号の発生の有無によってＯＮ／ＯＦＦするスイッチ素子を有し負荷への給電を制御するためのスイッチ回路と、負荷への給電を強制的に遮断するためのリレー接点との直列回路を、負荷の給電回路に直列接続する構成の負荷駆動回路であって、前記スイッチ回路のスイッチ素子の互いに対面してＯＮ／ＯＦＦする接点部を挟んで対面配置した一対の発光素子及び受光素子と、前記発光素子に高周波信号を供給する信号発生器と、前記受光素子に接続する受信器と、該受信器の出力を整流する第５整流回路とで構成され、前記スイッチ素子の接点部がＯＦＦ状態で発光素子からの光ビームが受光素子で受光された時に前記第５整流回路から出力が発生し、前記スイッチ素子の接点部がＯＮ状態で発光素子からの光ビームが接点部で遮断されて受光素子で受光されない時に前記第５整流回路の出力が発生しない前記スイッチ回路状態を監視する監視センサと、前記監視センサの出力と前記負荷駆動信号との論理和を演算する第１論理和演算回路と、該第１論理和演算回路の論理和出力と前記負荷駆動信号との論理積を演算する第１論理積演算回路とを備え、該第１論理積演算回路の論理積出力を前記スイッチ回路のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦのための入力信号とすると共に、前記第１論理和演算回路の論理和出力で前記リレー接点を駆動する電磁リレーを駆動制御する構成とし、前記第１論理積演算回路には、オン・ディレー回路を介して前記論理和出力を入力する構成としたことを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項８】
前記第１論理和演算回路に代えて、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理積を演算する第３論理積演算回路と、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理和を演算する第２論理和演算回路と、前記第３論理積演算回路の論理積出力をトリガ入力とし、前記第２論理和演算回路の論理和出力をリセット入力とし、前記トリガ入力を自己保持する自己保持回路とからなる論理処理回路を設ける構成とした請求の範囲第７項記載の負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、負荷に供給する負荷電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ回路のスイッチ素子が短絡故障した時に負荷電流を強制的に遮断できるようにしたフェールセーフな負荷駆動回路に関する。
〔背景技術〕
従来、負荷の給電回路に、例えば半導体スイッチ素子によるスイッチ回路と電磁リレー接点を直列に介装し、スイッチ回路に負荷駆動信号を入力して半導体スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦして負荷への給電を制御すると共に、半導体スイッチ素子に導通故障が発生した時に、これを検知して電磁リレー接点をＯＦＦにして強制的に負荷電流を遮断するようにした負荷駆動回路が提案されている（本発明の出願人の一人による米国特許第４，６６１，８８０号）。
かかる従来の負荷駆動回路の構成原理を第９図に示し説明する。
第９図において、電源１に負荷２が直列接続された負荷給電回路３に、例えばＳＳＲ等の半導体スイッチ素子を用いたスイッチ回路４と電磁リレー５のリレー接点５Ａが直列に接続される。また、前記給電回路３における負荷電流ＩLの有無を、電流トランス６を介して電流ゼロ検出センサ７によって検出し、この電流ゼロ検出センサ７の出力信号ＩPと負荷駆動信号ＩNとをＯＲゲート８に入力し、ＯＲゲート８の論理和出力によって前記電磁リレー５のリレー接点５ＡをＯＮ／ＯＦＦ駆動するようにしている。尚、前記負荷駆動信号ＩNは、故障で論理値１に誤らない２値（論理値１，０）の信号とする。
ここで、前記電流ゼロ検出センサ７は、負荷給電回路に負荷電流ＩLが流れていない時に出力信号ＩPが高エネルギ状態に相当する論理値１となり、流れている時に出力信号ＩPが低エネルギ状態に相当する論理値０となるセンサであり、例えば可飽和磁性体コアを利用して構成される。即ち、可飽和磁性体コアに交流信号を供給する１次巻線と、これを受信する２次巻線と、前記電流トランス６の出力線を、それぞれ巻回するようにする。負荷２の給電回路３に負荷電流ＩLが流れていて電流トランス６の出力線に電流が流れた時には、可飽和磁性体コアが飽和し１次巻線に供給されている交流信号が２次巻線側に伝達されずその出力信号ＩPは発生しない（論理値０に相当）。一方、負荷２の給電回路３に負荷電流ＩLが流れておらず電流トランス６の出力線に電流が流れない時には、可飽和磁性体コアが飽和せず１次巻線側の交流信号が２次巻線側に伝達されて出力信号ＩPは発生する（論理値１に相当）。
即ち、かかる従来の負荷駆動回路では、負荷２に電流が流れていない時若しくは正常な状態でスイッチ回路４に負荷駆動信号ＩNが入力してＯＮされた時、言い換えればＩP＝１若しくはＩN＝１の時に、電磁リレー５が励磁されてリレー接点５ＡがＯＮとなるよう構成されている。
ここで、第９図の電磁リレー５の励磁状態として、リレー接点５ＡのＯＮとＯＦＦを各々２値信号１と０として表すと、負荷駆動入力信号ＩNと負荷電流ＩLに対し、次の条件でリレー接点５Ａは動作することになる。
ｒ＝ＩN∨ＩN
但し、記号∨は論理和を表し、ＩN，ＩL，ｒは次の事象を意味する。
0003730253.tif 000002
尚、以下に述べる２値信号では、論理値１は電圧有り若しくは電流有りを示し、論理値０は電圧無し若しくは電流無しの時とする。
しかしながら、上述した従来の負荷駆動回路構成では、以下に示す二つの問題点が生じる。
(1)  負荷駆動信号ＩNが入力されない（即ちＩN＝０）のとき、スイッチ回路４のスイッチ素子にＯＮ（導通）故障が起こると俗に呼ばれるハンチングが生じる。
このハンチングとは次のようにリレー接点５ＡがＯＮ／ＯＦＦをくりかえすような事象である。
0003730253.tif 000003
(2)  半導体スイッチ素子にＯＮ故障が起ったとき、負荷駆動信号ＩNに応じて電磁リレー５のリレー接点５ＡがＯＮ／ＯＦＦする。
即ち、第９図の構成では、負荷駆動信号ＩNが入力されない時は電流ゼロ検出センサ７の出力信号ＩPは、半導体スイッチ素子にＯＮ故障が起ると、ＩP＝０となり、リレー接点５ＡがＯＦＦとなる。しかし、負荷駆動信号ＩNが入力されると、ＯＲゲート８の出力が論理値１となり電磁リレー５が励磁されるのでリレー接点５ＡがＯＮとなり、半導体スイッチ素子に代わって負荷駆動信号ＩNに応じて電磁リレー５のリレー接点５Ａが負荷電流ＩLをスイッチすることになる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、スイッチ回路のスイッチ素子に導通（ＯＮ）故障が発生した時にリレー接点がハンチングするという不具合を防止することを第１の目的とする。また、スイッチ回路のスイッチ素子に導通（ＯＮ）故障が発生した時に、リレー接点が負荷駆動信号に追従してＯＮ／ＯＦＦするという不具合を防止することを第２の目的とする。
〔発明の開示〕
このため本発明は、負荷駆動信号の発生の有無によってＯＮ／ＯＦＦするスイッチ素子を有し負荷への給電を制御するためのスイッチ回路と、負荷への給電を強制的に遮断するためのリレー接点との直列回路を、負荷の給電回路に直列接続する構成の負荷駆動回路であって、前記スイッチ素子の接点間にエネルギを供給しスイッチ素子がＯＦＦ状態の時に前記供給エネルギに基づく受信レベルが高レベルとなって出力を発生し前記スイッチ素子がＯＮ状態の時に前記供給エネルギに基つく受信レベルが低レベルとなって出力を発生しないスイッチ回路状態を監視する監視センサと、該監視センサの出力と前記負荷駆動信号との論理和を演算する第１論理和演算回路と、該第１論理和演算回路の論理和出力と前記負荷駆動信号との論理積を演算する第１論理積演算回路とを備え、該第１論理積演算回路の論理積出力を前記スイッチ回路のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦのための入力信号とすると共に、前記第１論理和演算回路の論理和出力で前記リレー接点を駆動する電磁リレーを駆動制御する構成とし、前記第１論理積演算回路には、オン・ディレー回路を介して前記論理和出力を入力する構成とした。
これにより、スイッチ回路のスイッチ素子にＯＮ故障が発生すると、監視センサから出力が発生しない。このため、負荷駆動信号が発生している時に前記ＯＮ故障が発生すれば、負荷駆動信号が停止した時点で、また、負荷駆動信号が発生していない時に前記ＯＮ故障が発生すればその時点で、第１論理和演算回路の出力がなくなって電磁リレーが非励磁となりリレー接点がＯＦＦ状態に維持され、負荷への給電が強制的に遮断される。そして、スイッチ素子がＯＮ故障している間は電磁リレーが励磁されることがないため、リレー接点がハンチングを起こすことはない。更に、スイッチ回路のスイッチ素子がＯＮする以前にリレー接点をＯＮさせることが確実にできるようになる。
また、前記第１論理和演算回路に代えて、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理積を演算する第３論理積演算回路と、監視センサの出力と負荷駆動信号との論理和を演算する第２論理和演算回路と、前記第３論理積演算回路の論理積出力をトリガ入力とし、前記第２論理和演算回路の論理和出力をリセット入力とし、前記トリガ入力を自己保持する自己保持回路とからなる論理処理回路を設ける構成とした。
これにより、スイッチ回路のスイッチ素子にＯＮ故障が発生して監視センサの出力がなくなり、その時点で又はその後に自己保持回路の出力が停止した場合、停止後に負荷駆動信号が発生しても自己保持回路から出力が発生することがない。従って、電磁リレーが非励磁状態のままとなるので、リレー接点のハンチング防止効果に加えて、負荷駆動信号に追従してリレー接点がＯＮ／ＯＦＦすることも防止できるようになる。
また、負荷駆動信号の発生の有無によってＯＮ／ＯＦＦするスイッチ素子を有し負荷への給電を制御するためのスイッチ回路と、負荷への給電を強制的に遮断するためのリレー接点との直列回路を、負荷の給電回路に直列接続する構成の負荷駆動回路であって、前記スイッチ回路のスイッチ素子の互いに対面してＯＮ／ＯＦＦする接点部を挟んで対面配置した一対の発光素子及び受光素子と、前記発光素子に高周波信号を供給する信号発生器と、前記受光素子に接続する受信器と、該受信器の出力を整流する第５整流回路とで構成され、前記スイッチ素子の接点部がＯＦＦ状態で発光素子からの光ビームが受光素子で受光された時に前記第５整流回路から出力が発生し、前記スイッチ素子の接点部がＯＮ状態で発光素子からの光ビームが接点部で遮断されて受光素子で受光されない時に前記第５整流回路の出力が発生しない前記スイッチ回路状態を監視する監視センサと、前記監視センサの出力と前記負荷駆動信号との論理和を演算する第１論理和演算回路と、該第１論理和演算回路の論理和出力と前記負荷駆動信号との論理積を演算する第１論理積演算回路とを備え、該第１論理積演算回路の論理積出力を前記スイッチ回路のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦのための入力信号とすると共に、前記第１論理和演算回路の論理和出力で前記リレー接点を駆動する電磁リレーを駆動制御する構成とした。
かかる構成とすれば、スイッチ回路のスイッチ素子のＯＮ故障検出に、光センサを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る負荷駆動回路の第１実施例を示す回路図である。
第２図は本発明に係る負荷駆動回路の第２実施例を示す回路図である。
第３図は本発明に係る負荷駆動回路の第３実施例を示す回路図である。
第４図は本発明に係る負荷駆動回路の第４実施例を示す回路図である。
第５図は本発明に係る負荷駆動回路の第５実施例の要部を示す構成図である。
第６図は同上各実施例において負荷駆動信号にリレー接点が追従するのを防止するための論理処理回路の回路図である。
第７図（Ａ）は安全状態を検出する基礎的原理を説明する図でフェールセーフな検出システムを示している。
第７図（Ｂ）は安全状態を検出する基礎的原理を説明する図で、フェールセーフでない検出システムを示している。
第８図（Ａ）は第７図（Ａ）に対応させたフェールセーフなスイッチ素子のＯＮ故障検出システムを説明する図である。
第８図（Ｂ）は第７図（Ｂ）に対応させたフェールセーフでないスイッチ素子のＯＮ故障検出システムを説明する図である。
第９図は従来の負荷駆動回路の構成原理を説明する回路図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に、本発明に係る負荷駆動回路の第１実施例を示す。
第１図において、従来と同様の構成の電源１１に負荷１２が直列接続された負荷給電回路１３に、スイッチ回路１４と電磁リレー１５のリレー接点１５Ａの直列回路が直列に接続される。前記スイッチ回路１４は、直列接続された２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２で構成され、正常時は、入力信号ＩN′が入力した時に２個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２は同時にＯＮ／ＯＦＦする。例えば、前記スイッチＳＷ１，ＳＷ２がトランジスタであれば、互いに直列に接続された２個のトランジスタに入力信号ＩN′を共通に入力するよう構成し、また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がリレー接点であれば、１個の電磁リレーに備えられる互いに連動する２枚のリレー接点で構成すればよい。
前記スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間には、第１抵抗器Ｒ11と第１コンデンサＣ11と第１トランスＴ１の２次巻線Ｎ2からなる第１エネルギ供給用回路に相当する直列回路と、第２抵抗器Ｒ12と第２コンデンサＣ12と第２トランスＴ２の１次巻線Ｎ4からなる第１エネルギ受信用回路に相当する直列回路が並列に接続されている。そして、接点ａ，ｂには、接点ｃ，ｄを介して負荷１２と電源１１で構成される負荷給電回路１３が並列に接続されている。また、スイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間には、第３抵抗器Ｒ13と第３コンデンサＣ13と第１トランスＴ１の別の２次巻線Ｎ3からなる第２エネルギ供給用回路に相当する直列回路と、第４抵抗器Ｒ14と第４コンデンサＣ14と第３トランスＴ３の１次巻線Ｎ6からなる第２エネルギ受信用回路に相当する直列回路が並列に接続されている。そして、接点ｃ，ｄには、接点ａ，ｂを介して負荷１２と電源１１で構成される負荷給電回路１３が並列に接続されている。また、前記第１トランスＴ１の１次巻線Ｎ1には、高周波信号を発生する信号発生器１６が接続されている。そして、第２トランスＴ２の２次巻線Ｎ5には、第１電流センサ（例えば増幅器とレベル検定回路で構成される）１７が接続され、第３トランスＴ３の２次巻線Ｎ7には、第２電流センサ１８が接続されている。
前記第１及び第２電流センサ１７，１８の各出力信号は、第１及び第２整流回路１９，２０によってそれぞれ整流され直流の出力信号として第２論理積演算回路としてのＡＮＤゲート２１に入力し、該ＡＮＤゲート２１の出力信号ＩPは第１論理和演算回路としてのＯＲゲート２２に入力する。
ＯＲゲート２２には、負荷駆動信号ＩNも入力し、ＯＲゲート２２の論理出力は前記電磁リレー１５に入力する。また、ＯＲゲート２２の出力は、負荷駆動信号ＩNの入力する第１論理積演算回路としてのＡＮＤゲート２４にオン・ディレー回路２３を介して入力し、ＡＮＤゲート２４からスイッチ回路１４の入力信号ＩN′が発生する。
次に第１図の回路の動作を説明する。
回路電源が投入されると、信号発生器１６で発生する高周波信号によって、第１トランスＴ１の２次巻線Ｎ2からコンデンサＣ11と抵抗器Ｒ11を介してスイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間に、また、第１トランスＴ１の別の２次巻線Ｎ3からコンデンサＣ13、抵抗器Ｒ13を介してスイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間に、それぞれ電圧（エネルギ）が印加される。
この状態で、負荷駆動信号ＩNがない時、ＡＮＤゲート２４からの入力信号ＩN′は生成されずスイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２にＯＦＦ状態にある。この場合、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間とスイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間にそれぞれ印加される電圧は、接点ａ，ｂ間及び接点ｃ，ｄ間がＯＦＦであるため、抵抗器Ｒ12とコンデンサＣ12と第２トランスＴ２の１次巻線Ｎ4で構成される直列回路及び抵抗器Ｒ14とコンデンサＣ14と第３トランスＴ３の１次巻線Ｎ6で構成される直列回路にそれぞれ印加される。そして、各直列回路を流れる高周波信号は、第２トランスＴ２と第３トランスＴ３を介して、それぞれ第１電流センサ１７と第２電流センサ１８で受信され、各整流回路１９，２０で直流の出力信号となって生成され、ＡＮＤゲート２１に入力する。従って、ＡＮＤゲート２１から出力信号ＩPが論理値１となり、ＯＲゲート２２から論理値１の出力信号が発生し、電磁リレー１５が励磁され、リレー接点１５ＡがＯＮ状態となる。
また、ＯＲゲート２２の論理値１の出力は、オン・ディレー回路２３によって所定時間遅延されてＡＮＤゲート２４に入力する。
そして、負荷駆動信号ＩNがＡＮＤゲート２４に入力されると、ＡＮＤゲート２４から入力信号ＩN′が発生（ＩN′＝１）し、スイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２がＯＮとなる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＯＮすると、信号発生器１６からの高周波信号が各々接点ａ，ｂ及び接点ｃ，ｄ間で短絡されるので、第２トランスＴ２、第３トランスＴ３には流れ込まず、第１及び第２電流センサ１７、１８の各出力信号が零となってＡＮＤゲート21の出力信号ＩPは論理値０となる。しかし、この時には、負荷駆動信号ＩNが論理値１としてＯＲゲート２２に既に入力されているので、ＯＲゲート２２の出力信号は論理値１のままであって、電磁リレー１５は励磁状態が保持されリレー接点１５ＡはＯＮ状態に保持される。また、ＡＮＤゲート２４からの入力信号ＩN′も論理値１のままとなり、電源１１からの電流が負荷１２に供給できる。
負荷駆動信号ＩNが消滅すれば、ＡＮＤゲート２４の出力が論理値０となりスイッチ回路１４の入力信号ＩN′がなくなり、接点ａ，ｂ及び接点ｃ，ｄ間がＯＦＦ状態となる。これにより、第１及び第２電流センサ１７，１８から出力信号が発生し、ＡＮＤゲート２１の２つの入力信号が論理値１の論理レベルに戻り、ＡＮＤゲート２１からＯＲゲート２２に入力する信号ＩPが論理値１となり、電磁リレー１５はそのまま励磁状態に維持され、リレー接点１５ＡもＯＮ状態のままとなる。
従って、スイッチ回路１４の両スイッチＳＷ１，ＳＷ２が正常であれば、リレー接点１５ＡはＯＮしたままとなり、負荷駆動信号ＩNの発生・消滅に応じてスイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦによって負荷１２への給電が制御される。
一方、スイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のいずれかがＯＮ（導通）故障した場合、第１電流センサ１７または第２電流センサ１８の出力信号がなくなるため、ＡＮＤゲート２１からの出力信号ＩPがＩP＝０となる。このＡＮＤゲート２１の出力信号ＩPが０となる状態（スイッチのＯＮ故障）が、負荷駆動信号ＩNがＩN＝１として発生しているときに起こった場合は、負荷駆動信号ＩN＝１が発生（入力信号ＩN′＝１）している間は、電磁リレー１５はこの負荷駆動信号ＩN＝１によるＯＲゲート22の出力信号で電磁されつづけるが、負荷駆動信号ＩNがＩN＝０となった時点で、ＯＲゲート２２の出力信号が論理値０となり、電磁リレー１５は非励磁状態となってリレー接点１５ＡはＯＦＦ状態となり、負荷１２への給電が停止される。その後は、スイッチＳＷ１若しくはスイッチＳＷ２の接点ａ，ｂ又は接点ｃ，ｄが故障によりＯＮ状態にあるから、対応する電流センサからの出力信号がなくＡＮＤゲート２１の出力信号ＩPが０のままとなり、リレー接点１５ＡがＯＮとなることはない。また、負荷駆動信号ＩNが発生していない時にＯＮ故障がおこった場合は、即座にＯＲゲート２２の出力信号がなくなり、電磁リレー１５が非励磁となってリレー接点１５ＡがＯＦＦとなり負荷１２への給電が停止される。従って、従来のようなハンチング現象は起こらない。
尚、第１図の回路構成でスイッチ回路１４を、１つの入力信号ＩN′に対して負荷電流ＩLをＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチとして２個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。この理由は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接点ａ，ｂまたは接点ｃ，ｄ間がＯＦＦしている時、第１トランスＴ１の２次巻線Ｎ2またはＮ3に生じる信号発生器１６の出力信号が負荷１２及び電源１１を経由して流れてしまわないようにするためである。図の構成では入力信号ＩN′が０であるときスイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間の印加電圧は、スイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間がＯＦＦしているので、負荷１２、電源11とリレー接点１５Ａの直列回路には印加されない。また、スイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間で印加電圧も、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間がＯＦＦしているので、負荷１２、電源１１、リレー接点１５Ａの直列回路には印加されない。
また、ＯＲゲート２２の出力をオン・ディレー回路２３を介してＡＮＤゲート２４に入力しているのは、電磁リレー１５が励磁されてリレー接点１５ＡがＯＮする時の立上がり遅れを配慮し、この立上がり遅れ時間よりＯＲゲート２２の出力信号がＡＮＤゲート２４へ入力する入力時間を遅くする目的で挿入されている。ここで、オン・ディレー回路２３とは、入力信号の立下がりには出力信号が即座に応答し、入力信号の立上がりにはある所定の遅延時間をもって応答するような回路である。
第１図で信号発生器１６や第１及び第２電流センサ１７，１８、ＡＮＤゲート２１，２４等は、通常共通の電源を用いて設計される。この電源投入時、オン・ディレー回路２３を設けることによって、入力信号ＩN′＝１はリレー接点１５ＡがＯＮＮしてからでないとスイッチ回路１４に入力されないようになっている。
即ち、信号発生器１６、第１及び第２電流センサ１７，１８、ＡＮＤゲート２１，２４、ＯＲゲート２２（電磁リレー１５の電源も含む）の電源が投入されると、第１図の回路は次の通り動作する。
(a)負荷駆動信号ＩN＝１が既に入力されている場合
負荷駆動信号ＩN＝１の入力でＯＲゲート２２からの出力信号により電磁リレー１５のリレー接点１５ＡがＯＮする。少しおくれて第１及び第２電流センサ１７，１８の出力信号により整流回路１９，２０から直流出力信号が発生し、この結果、ＡＮＤゲート２１の出力信号ＩP（＝１）が発生する。リレー接点１５ＡがＯＮ状態になってから、リレー接点１５Ａの立上がり時間ｔよりはるかに遅い立上がり遅れ時間ｔD（ｔD＞ｔ）をもつオン・ディレー回路２３によってＡＮＤゲート２４の出力信号ＩN′が発生し、スイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２がＯＮして負荷電流ＩLが通電される。
(b)負荷駆動信号ＩN＝１がまだ入力されていない場合
電源投入後、第１及び第２電流センサ１７，１８の出力信号が生じてＡＮＤゲート２１の出力信号ＩPによって、ＯＲゲート２２を介して電磁リレー１５のリレー接点１５ＡがＯＮ状態となる。その後、リレー接点１５Ａの立上がり時間ｔより遅いオン・ディレー回路２３の送れ時間ｔD（ｔD＞ｔ）後にＯＲゲート２２の出力信号がオン・ディレー回路２３を介してＡＮＤゲート２４に伝達される。そして、負荷駆動信号ＩN＝１が印加されれば、ＡＮＤゲート２４の出力信号ＩN′＝１が発生し、スイッチ回路14のスイッチＳＷ１，ＳＷ２がＯＮ状態となる。
第１図の回路で第１〜第３トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３の巻線に断線が生じたり、抵抗器Ｒ11，Ｒ13，Ｒ12，Ｒ14に断線故障が生じた場合は、電流センサ１７もしくは電流センサ１８、もしくは両方に出力信号が生じない。但し、コンデンサＲ11，Ｒ13，Ｒ12，Ｒ14に短絡故障が生じた場合は、これらのコンデンサに直列に接続される抵抗器を介して負荷１２に電源１１から電流が供給される。しかし、この場合は負荷１２のインピーダンスに較べてこれらの抵抗器Ｒ11，Ｒ13，Ｒ12，Ｒ14の抵抗値は格段に高く、微少の電流であり、ほとんど影響はない。
また、回路を構成する要素に故障が生じたとき、出力信号が生じないようなオン・ディレー回路は米国特許第４，６６７，１８４号で公知である。
この第１実施例の回路は以下の特徴を備えている。
（ｉ）負荷駆動信号ＩNがＩN＝０の状態でスイッチＳＷ１，ＳＷ２のいずれにＯＮ故障が起っても、ＡＮＤゲート２１の出力信号ＩPは０となる。
（ii）スイッチ回路１４の接点ａ，ｂとｃ，ｄに外部よりこの接点間のＯＮ故障を検査するための信号を送っている。このため、接点ＯＮ故障時にハンチングが起こらない。
（iii）スイッチＳＷ１とＳＷ２を用いることによって負荷１２と電源１１とリレー接点１５Ａの直列回路が相互に切り離されている。即ち、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂはスイッチＳＷ２によって、スイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄはスイッチＳＷ１によってこの分離が行われている。
（iv）オン・ディレー回路２３とＡＮＤゲート２４を用いることによって、リレー接点１５ＡがＯＮした後にスイッチ回路１４の入力信号ＩN′が生じ、ＩN′＝１によってスイッチＳＷ１とＳＷ２がＯＮしてはじめて起動時の負荷電流ＩLが流れる。
次に第２図に第２実施例を示し説明する。
第１図に示す第１実施例では、２つの電流センサを用いてスイッチ回路１４のＯＮ故障を検出する構成としたが、第２図の第２実施例では、１つの電流センサによってスイッチ回路１４のＯＮ故障を検出するものである。尚、第１実施例と同一の構成部分には同一符号を付す。
第２図において、第１図に示す第１実施例の第２トランスＴ２と第３トランスＴ３の各１次巻線Ｎ4とＮ6に相当する１次巻線Ｎ8とＮ9を、１つの第４トランスＴ４の互いに別の１次巻線として設ける。従って、抵抗Ｒ12とコンデンサＣ12と前記第４トランスＴ４の１次巻線Ｎ8の直列回路が第３エネルギ受信用回路に相当し、抵抗Ｒ14とコンデンサＣ14と前記第４トランスＴ４の１次巻線Ｎ9の直列回路が第４エネルギ受信用回路に相当する。また、前記トランスＴ４の２次巻線Ｎ10に、交流増幅器で構成される第３電流センサ３１を接続する。第３電流センサ３１の出力を、例えばシュミット回路等のレベル検定器３２、第３整流回路３３を介してＯＲゲート２２に入力させる構成とした。その他の回路構成は第１図に示す第１実施例の回路と同様である。
かかる第２実施例の回路では、第４トランスＴ４の２次巻線Ｎ10には、信号発生器１６による第１トランスＴ１の２次巻線Ｎ2．Ｎ3の出力信号の和が伝達される。この伝達される出力レベルは、スイッチＳＷ１．ＳＷ２が共にＯＦＦしているときは、論理値２に対応するレベルが生じ、いずれか一方だけがＯＦＦしているときは論理値１に対応するレベルが生じ、いずれもＯＮしているときは論理値０に対応するレベル（零レベル）が生じる。従って、レベル検定器３２の閾値レベルを、論理値２のレベルの時に出力信号が発生し、論理値２より低い論理レベルの時には出力が発生しないよう設定すれば、スイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦ状態にある時のみ整流回路３３から出力信号ＩP（＝１）を発生させることができ、第１実施例と同様の動作を達成できる。
尚、電流センサの構成は、米国特許第５，０２７，１１４号やIEE.TRANS on INST. & MEA. Vol.38 No. 2,APRIL 1989（Realization of a Fail-Safe Train Wheel Sensor Using Electromagnetic Induction）で示される増幅／レベル検定の方法を用いてもよい（但し、この２つの公知技術では、上限の閾値と下限の閾値が利用されているが、第２図の回路の場合では、下限の閾値だけを用い上限の閾値は十分高いレベルに設定しておくようにすればよい）。
次に、第３図に第３実施例を示し説明する。尚、第１図の第１実施例と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
第３図において、本実施例のスイッチ回路１４′は１つのスイッチＳＷ１で構成されている。スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂに対して、第６抵抗器Ｒ21と第１ホトカプラー４１の受光素子ＰＤ１と第２ホトカプラー４２の発光素子ＰＴ２の直列回路が並列に給電回路１３に接続され、接点ａ，ｂ間には、電源１１よりリレー接点１５Ａの両端に並列に挿入した第５抵抗器Ｒ22と負荷１２を介して電圧が供給される。抵抗器Ｒ21，Ｒ22の抵抗値は負荷１２の抵抗値に比較して十分高く、抵抗器Ｒ21，Ｒ22を流れる電流は負荷電流ＩLに較べて十分小さいものとする。
前記ホトカプラー４１，４２は、それぞれ発光素子ＰＴ１，ＰＴ２と受光素子ＰＤ１，ＰＤ２で構成されている。そして、ホトカプラー４１の発光素子ＰＴ１は第１実施例と同様の高周波信号を発生する信号発生器１６に接続され、受光素子ＰＤ１は、ホトカプラー４２の発光素子ＰＴ２と共に抵抗器Ｒ22と直列に接続されている。ホトカプラー４２の受光素子ＰＤ２は、第１実施例と同様の増幅器で構成される第４電流センサ４３に接続され、電流センサ４３の出力信号は、第４整流回路４４を介して出力信号ＩPとしてＯＲゲート２２に入力する構成である。
そして、信号発生器１６の発生する高周波信号でホトカプラー４１の発光素子ＰＴ１をスイッチして抵抗器Ｒ21を流れる電流をスイッチする。ホトカプラー４２の発光素子ＰＴ２は、ホトカプラー４１でスイッチされる電流信号を電流センサ４３の入力側に接続された受光素子ＰＤ２に伝達する。この伝達された信号は電流センサ４３で増幅され、整流回路４４で整流されて出力信号ＩPとなる。出力信号ＩPはスイッチ回路１４′のスイッチＳＷ１の接点ａ，ｂがＯＮ状態の場合はＩP＝０で、接点ａ，ｂがＯＦＦしているときはＩP＝１である。
次に、この第３実施例の動作を説明する。
負荷駆動信号ＩNがない場合、スイッチ回路１４′のスイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間はＯＦＦしているので、電源１１から負荷１２及び抵抗器Ｒ21，Ｒ22を介して流れる電流が、信号発生器16によりホトカプラー４１を介してスイッチされる。スイッチされた電流はホトカプラー４２を介して電流センサ４３に入力され、整流回路４４で整流されて出力信号ＩP（＝１）が発生する。ＯＲゲート２２は、この出力信号ＩP＝１に基づいて電磁リレー15を励磁し、リレー接点１５ＡがＯＮする。ここで、抵抗器Ｒ21もしくは抵抗器Ｒ22に断線故障が生じていたら、電流センサ４３への入力信号は生じないから、ＯＲゲート２２に入力する整流回路４４の出力信号ＩPはＩP＝０であり、また、ホトカプラー４１もしくは４２に故障がある場合も信号発生器１６の出力信号は電流センサ４３に入力されないので、同様にＩP＝０となり、電磁リレー１５が非励磁となりリレー接点１５ＡがＯＦＦとなって負荷１２の給電回路１３をオープン状態とする。
負荷駆動信号ＩNが入力されると、接点ａ，ｂ間がＯＮされるので、電流センサ４３の入力信号がなくなり整流回路４４の出力信号ＩP＝０となるが、負荷駆動信号ＩNによりリレー接点１５ＡはＯＮ状態に保持される。
スイッチ回路１４′のスイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間にＯＮ故障が生じた場合は、上述したようにＩP＝０となって、上述した各実施例と同様の動作を行い、ハンチングを防止できる。
第４図に第４実施例を示し説明する。尚、第１実施例と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
第４図において、本実施例では、電磁リレー１５のリレー接点１５Ａに並列に、第３図に示すものと同様の負荷１２の抵抗値に比較して十分高い抵抗値をもつ第５抵抗器Ｒ22を接続する。尚、第１図と同様に抵抗器Ｒ11，Ｒ14の抵抗値も負荷１２の抵抗値より十分大きいものとする。また、スイッチＳＷ１とＳＷ２の接点ａ，ｂとｃ，ｄの一方（本実施例ではスイッチＳＷ１の接点電極（ａ，ｂの側）に、抵抗器Ｒ11、コンデンサＣ11、第５トランスＴ５の２次巻線Ｎ12の直列回路が並列に接続し、信号発生器１６の出力信号が第５トランスＴ５の２次巻線Ｎ12から抵抗器Ｒ11、コンデンサＣ11を介して印加される。この直列回路が第３エネルギ供給用回路に相当する。更に、他方の接点ｃ，ｄ間には、抵抗器Ｒ14、コンデンサＣ14、第３トランスＴ３の１次巻線Ｎ6からなり第１実施例と同じ第２エネルギ受信用回路に相当する直列回路が並列に接続し、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間に印加される電圧信号は、接点ａ，ｂ間がＯＦＦの時には、負荷１２、電源１１、抵抗器Ｒ22を介してスイッチＳＷ２の接点ｃ，ｄ間に伝達される構成である。
かかる第４実施例の回路では、スイッチＳＷ１がＯＦＦしている時はスイッチＳＷ２もＯＦＦしており、従って、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂ間に印加される電圧信号は、負荷駆動信号ＩNがない場合は、抵抗器Ｒ14、コンデンサＣ14を介して第３トランスＴ３に印加される。即ち、第５トランスＴ５の２次巻線Ｎ12の出力信号は、負荷駆動信号ＩNに伴う入力信号ＩN′（＝１）がスイッチ回路１４に入力しない時は、コンデンサＣ11、抵抗器Ｒ11、負荷１２、電源１１、抵抗器Ｒ22、第３トランスＴ３の１次巻線Ｎ6、コンデンサＣ14、抵抗器Ｒ14を流れる電流として発生し、この電流は第３トランスＴ３の２次巻線Ｎ7から電流センサ１８によって抽出されて増幅され、整流回路２０で整流されて出力信号ＩP（＝１）となってＯＲゲート２２に入力する。換言すると、第５トランスＴ５の２次巻線Ｎ12の出力電圧は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接点ａ，ｂとｃ，ｄの両方に印加され、いずれの接点間もＯＮしていない時は、出力信号ＩP＝１を生成する。もし、接点ａ，ｂとｃ，ｄのいずれか一方、もしくは両方がＯＮ状態にあると、ＩP＝０となる。
従って、スイッチ回路１４のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ故障時には、上述の各実施例と同様にハンチングを生じることはない。
そして、抵抗器Ｒ22に断線故障が起ると、負荷駆動信号ＩNが入力しない限りは、以下に述べるようにリレー接点１５ＡがＯＮすることはない。
リレー接点１５ＡがＯＦＦしている時は、第３トランスＴ３の１次巻線Ｎ6には初めから電流が流れないため、ＩP＝０であり、電磁リレー１５は励磁されない。また、リレー接点１５ＡがＯＮしている時は、スイッチ回路１４の接点ａ，ｂ間もしくはｃ，ｄ間にＯＮ故障が起らない限り正常動作をつづけて、出力信号ＩPはＩP＝１（出力電圧あり）であるが、スイッチＳＷ１もしくはＳＷ２の接点ａ，ｂ間もしくはｃ，ｄ間にＯＮ故障が起ったり、信号発生器１６、電流センサ１８の電源が一度供給されない状態が起ると、電流センサ１８の出力が停止し整流回路２０の出力信号ＩPはＩP＝０（出力電圧なし）となり、リレー接点１５ＡがＯＦＦとなり、以後はそのままＯＦＦとなる。また、抵抗器Ｒ14，Ｒ11に断線故障が起きると、即座にＩP＝０となり、リレー接点１５ＡはＯＦＦとなる。尚、この第４実施例の回路は、特願平５−１１６１３４号に示されているものである。
第５図に第５実施例を示し説明する。
第５図では、スイッチ回路１４のスイッチＳＷを構成するアーム５１，５２の互いに対面する先端部に各々備えられた接点ａ，ｂ間を挟んで対をなす発光素子ＰＴと受光素子ＰＤを対面配置し、発光素子ＰＴに信号発生器１６からの高周波信号を供給する。また、受光素子ＰＤには、受信器５３を接続し、受信器５３の出力信号を第５整流回路５４で整流して出力信号ＩPを生成する構成である。尚、その他の回路構成は第１図に示す第１実施例と同様であり、図面及び説明を省略する。
かかる構成では、信号発生器１６からの高周波信号の供給によって発光素子ＰＴから光ビームＰＢを放射し、受光素子ＰＤでこの光ビームＰＢを受光している。受信器５３は受光素子ＰＤで受信されるこの交流信号を増幅して、整流回路５４で整流して出力信号ＩPを生成する。従って、接点ａ，ｂが閉じている時（スイッチＳＷがＯＮ状態の時）は、接点ａ，ｂにより光ビームＰＢが遮断されて光ビームＰＢが受光素子ＰＤで受信されず、出力信号ＩPは発生しない（ＩP＝０）。接点ａ，ｂ間が離れている時（スイッチＳＷがＯＦＦ状態の時）は、光ビームＰＢが受光素子ＰＤで受信されて出力信号ＩPが発生する（ＩP＝１）。この出力信号ＩPは、上述の各実施例に示すＯＲゲート２２の入力信号ＩPとなる。
この実施例も、上述の各実施例と同様にスイッチ回路のＯＮ故障時のハンチングを防止することができる。
ところで、上述した各実施例の回路構成では、スイッチ回路のＯＮ故障時のハンチングは防止できるが、負荷駆動信号ＩNの入力でＯＲゲート２２を介して電磁リレー１５が応答するため、負荷駆動信号ＩNに追従してリレー接点１５ＡがＯＮ／ＯＦＦしてしまう。
第６図はこの問題点を解決するため論理処理回路を示し、上記各実施例回路のＯＲゲートに代えて設けるものであり、この論理処理回路は、既にＰＣＴ／ＪＰ９３／０００４８で示されている。
第６図において、論理処理回路６０は、スイッチ回路のスイッチがＯＦＦ状態の時に論理値１となる出力信号ＩPと負荷駆動信号ＩNの論理和演算を行う第２論理和演算回路としてのＯＲゲート６１と、前記出力信号ＩPと負荷駆動信号ＩNとの論理積演算を行う第３論理積演算回路としてのＡＮＤゲート６２と、ＯＲゲート６１の出力信号をリセット入力信号とし、ＡＮＤゲート６２の出力信号をトリガ入力信号とする自己保持回路６３とで構成される。
第６図の回路によれば、自己保持回路６３のリセット入力信号は、負荷駆動信号ＩNと出力信号ＩPの論理和演算の出力信号として生成される。従って、自己保持回路６３のリセット入力信号は例え出力信号ＩPが発生しなくても、負荷駆動信号ＩN＝１によって発生する。一方、自己保持回路６３のトリガ入力信号は、負荷駆動信号ＩNと出力信号ＩPの論理積演算の出力信号として生成される。従って、トリガ入力信号は負荷駆動信号ＩNと出力信号ＩPの両方が入力されないと生成されない。
かかる論理処理回路６０をＯＲゲート２２に代わって用いた場合、負荷駆動信号ＩN＝１が入力している状態でスイッチ回路のＯＮ故障で出力信号ＩPが論理値０になった時は、負荷駆動信号ＩNが継続している間はそのまま負荷１２への給電は続行されるが、一旦負荷駆動信号ＩNが停止（ＩN＝０）すると、停止した時点で自己保持回路６３の出力が停止してリレー接点１５ＡがＯＦＦとなる。そして、その後、負荷駆動信号ＩNが入力しても、出力信号ＩP＝０のままであるため、ＡＮＤゲート６２の出力が発生せず、自己保持回路６３にトリガ入力信号が入力せずリレー接点１５ＡはＯＦＦしたままとなる。
また、負荷駆動信号ＩNがない状態でスイッチ回路のＯＮ故障で出力信号ＩP＝０になった時は、その後、負荷駆動信号ＩN＝１が入力されても、同じくＡＮＤゲート６２の出力が論値値１にならず、自己保持回路６３に出力信号が発生しない。従って、リレー接点１５ＡはＯＦＦ状態のままとなる。
従って、スイッチ回路の接点のＯＮ故障時に、負荷駆動信号ＩNに追従してリレー接点１５ＡがＯＮ／ＯＦＦすることを防止できる。
尚、スイッチ回路に２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２を用いた回路においては、両方のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＮ故障した場合は、上述のようにしてリレー接点１５ＡがＯＦＦ状態となり、このリレー接点１５Ａによって負荷電流ＩLが遮断され、以後、ＩP＝０によってスイッチ回路の入力信号ＩN′＝０となるが、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２のいずれか一方にＯＮ故障が起きた場合は、自己保持回路６３の出力が停止した時点でＩN′＝０となっても、リレー接点１５Ａは未だ負荷電流ＩLを直接遮断しないかも知れない。しかし、スイッチＳＷ１もしくはＳＷ２のいずれかＯＮ故障を起していない側のＯＦＦ応答がリレー接点１５ＡのＯＦＦ応答より速ければよい。スイッチＳＷ１，ＳＷ２に例えばトランジスタを用いれば、明らかに通常、リレー接点１５ＡのＯＦＦ応答よりトランジスタのＯＦＦ応答の方が早く、問題はない。
以上に示した各実施例回路におけるＡＮＤゲート２１，２４，６２、ＯＲゲート２２，６１及び自己保持回路６３はこれらの回路を構成する要素に故障が生じた場合、出力電圧信号が生じないようなフェールセーフな回路構成でなければならない。このようなフェールセーフな回路構成は、既に前述した米国特許第５，０２７，１１４号や第４，６６１，８８０号で公知である。また、電流センサを構成する増幅器や整流回路を構成する要素に故障が生じたとき出力信号が著しく低下するか、零になるようなフェールセーフな回路構成は、上述の米国特許第５，０２７，１１４号でも示され、また、前述したIEE TRANS. on INST. & MEA. Vol. 38, No.2,APRIL 1989によっても示されている。
ここで、上述した各実施例回路におけるスイッチ接点のＯＮ故障検出の原理について説明する。
第７図は安全状態を検出する場合における基礎的原理を示している。同図（Ｂ）は人が入った時に危険である領域を危険領域Ｗに投光器Ａより光ビームを放射し、危険領域Ｗに人がいるときその反射光が発生し、これを受光器Ｂが受信して危険を通報するシステムを示している。このシステムでは投光器Ａに故障が生じて光ビームが発生しない場合や、何らかの障害物で投光器Ａの光出力が遮蔽された場合、例え危険領域Ｗに人がいても受光器Ｂは反射光を受信することができず、安全を示してしまう。
一方、同図（Ａ）は危険領域Ｗに投光器Ａより光ビームを放射し、この光ビームが受光器Ｂで受信されるときを安全、受信されないときを危険として通報するシステムを示している。このシステムによれば、投光器Ａが故障して光ビームを発生することができない時も、光ビームが何らかの障害物で遮蔽されるような事態が起っても受光器Ｂで光ビームが受信されず危険を示すことができる。
よって、危険領域Ｗにおける安全を通報するには、第７図（Ａ）のシステムを用いなければならない。第７図（Ａ）は危険領域Ｗが安全であるとき光ビームエネルギーが受信されるようなシステムであり、第７図（Ｂ）は危険領域Ｗが危険であるとき光ビームが受信されるようなシステムである。
第８図（Ａ）、（Ｂ）は第７図（Ａ）、（Ｂ）の安全通報システムに対応させたスイッチＳＷのＯＮ故障検出原理を示す。
第８図で安全であるか危険であるかはスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦが対応している。スイッチ回路７１は第７図における危険領域Ｗに相当し、スイッチＳＷがＯＮしている時は負荷７２（例えばモータ等）に負荷電流ＩLが通電されている時で、これは危険を意味している。スイッチＳＷがＯＦＦしている時は負荷７２に負荷電流ＩLが流れていない時で、これは安全を意味している。
従って、スイッチＳＷの接点間が安全であるか否か（ＯＦＦしているか否か）を検出するには、安全である時（ＯＦＦしている時）センサでエネルギーが受信されるようにしなければならない。そうすれば、第７図（Ａ）と同じシステムとすることができる。尚、第８図で電源７３の出力インピーダンスは高いものとする。
図８（Ａ）の回路は、スイッチＳＷの接点間に信号発生器７４より信号電圧を抵抗器Ｒiを介して送信し、抵抗Ｒ0とトランスＴoを介してスイッチＳＷがＯＦＦしている（安全である）時にこの出力電流を電流センサ７５で受信している。そして、スイッチＳＷがＯＮしている（危険である）時にこの出力電流は受信されない（低レベルである）構成である。従って、第８図（Ａ）の検出システムは第７図（Ａ）のシステムに対応している。
一方、図８（Ｂ）の回路は、信号発生器７４の出力信号はトランスＴi′によってスイッチＳＷの接点間に伝達される。電流センサ７５は抵抗器Ｒi0を流れる電流をトランスＴ0′を用いて抽出している。第８図（Ｂ）の回路構成では、スイッチＳＷがＯＮしている時に高レベルの電流が抵抗器Ｒi0を流れ、ＯＦＦしている時に低レベルの電流が流れる。従って、電流センサ７５にはＯＮしている時（危険である時）に高レベルのエネルギーが受信され、ＯＦＦしている時（安全である時）に低レベルのエネルギーが受信されることになるので、第８図（Ｂ）の検出システムは第７図（Ｂ）のシステムに対応している。
そして、前述した各実施例は、第８図（Ａ）の検出原理に基づいており、先ず、監視すべき接点間にエネルギーを供給し、このエネルギーは、接点がＯＦＦ状態にある（負荷に電流が流れず安全である）時にセンサの入力信号が高レベルとなり、接点がＯＮ状態にある（負荷に電流が流れて危険である）時にセンサの入力信号が低レベルとなる構成をとっており、フェールセーフな検出システムとなっている。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、高度の安全性を要求される産業機器等における最終の制御対象物である負荷の駆動回路において、負荷の給電を制御するスイッチ回路に故障が発生した時に、極めて安全に負荷への給電を停止させることができ、産業上利用性は大である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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