(57)【要約】【課題】フェールセーフコンピュータを必要としないフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路を実現する。【解決手段】直流電源電圧Ａの下で動作するフェールセーフな低電圧検知回路６０と、低電圧検知回路６０の出力Ｍにて又はそれと直流電源電圧Ａとにて動作して信号リレー２０駆動用の整流信号Ｆを生成するフェールセーフなリレー駆動回路７０とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路５０について、直流電源電圧Ａに係る閾値であって信号リレー２０の動作電圧に対応しているリレー励磁側閾値Ｔｈｏと比べてそれよりも高い値に設定されたリレー安定側閾値Ｔｈｕを直流電源電圧Ａが下回ると低電圧検知回路６０が出力Ｍを停止するようにする。また、低電圧検知回路６０を、発振回路６１と、リレー駆動回路７０の各部１２〜１６に相似な回路６２〜６６とで、構成する。【選択図】        図１
2018085216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧の下で動作するフェールセーフな低電圧検知回路と、前記低電圧検知回路の出力のみにて又は前記低電圧検知回路の出力および前記直流電源電圧にて動作して信号リレー駆動用の信号を生成するフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっていることを特徴とするフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路。
【請求項２】
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する第１前段部と、前記第１前段部の出力にて動作する第１後段部とを具備したものであり、前記リレー駆動回路が、前記第１後段部の出力のみにて動作する又は前記直流電源電圧および前記第１後段部の出力の双方にて動作する第２前段部と、前記第２前段部の出力にて動作して信号リレー駆動用の信号を生成する第２後段部とを具備したものであり、前記第２前段部が入力交流信号の振幅の大小に応じて出力を断続するものであり、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっていることを特徴とするフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路。
【請求項３】
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、
前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する発振回路と、前記直流電源電圧の下で動作して前記発振回路の発振信号から第１矩形波信号を生成する第１交流シュミット回路と、前記第１矩形波信号を増幅して第１増幅矩形波信号を生成する第１増幅回路と、前記第１増幅矩形波信号を整流して第１整流信号を生成する第１トランス及び第１整流回路とを具備したものであり、
前記リレー駆動回路が、入力交流信号から第２矩形波信号を生成する第２交流シュミット回路と、前記第２矩形波信号を増幅して第２増幅矩形波信号を生成する第２増幅回路と、前記第２増幅矩形波信号を整流して信号リレー駆動用の第２整流信号を生成する第２トランス及び第２整流回路とを具備したものであり、
前記入力交流信号の受信部から前記第２増幅回路までの回路の一部または全部が前記第１整流信号にて動作するようになっており、
駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると、前記低電圧検知回路が前記第１整流信号の出力を停止するようになっている
ことを特徴とするフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路。
【請求項４】
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、
前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する発振回路と、前記直流電源電圧の下で動作して前記発振回路の発振信号から第１矩形波信号を生成する第１交流シュミット回路と、前記第１矩形波信号を増幅して第１増幅矩形波信号を生成する第１増幅回路と、前記第１増幅矩形波信号を整流して第１整流信号を生成する第１トランス及び第１整流回路とを具備したものであり、
前記リレー駆動回路が、入力交流信号から第２矩形波信号を生成する第２交流シュミット回路と、前記第２矩形波信号を増幅して第２増幅矩形波信号を生成する第２増幅回路と、前記第２増幅矩形波信号を整流して信号リレー駆動用の第２整流信号を生成する第２トランス及び第２整流回路とを具備したものであり、
前記第２交流シュミット回路が前記第１整流信号にて動作し、前記第２増幅回路が前記直流電源電圧にて動作するようになっており、
駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると、前記低電圧検知回路が前記第１整流信号の出力を停止するようになっている
ことを特徴とするフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道信号に係るフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路に関し、詳しくは、信号リレーを駆動する「フェールセーフなリレー駆動回路」であって、そのリレー駆動回路に供給される電源電圧の不所望な低下を検知する「フェールセーフな低電圧検知回路」が付加されているリレー駆動回路に関する。更に詳しくは、交流の信号を入力して直流の信号を出力するリレー駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号リレーは、高い信頼性を求められる鉄道信号用機器である信号機の制御回路や，踏切の制御回路，在線列車検知用の軌道回路などに用いられるものであり、そのような信号リレーを駆動するリレー駆動回路には、その構成部品の故障時に駆動対象リレーの状態を安全側に強制するフェールセーフなものが採用されている。
図３は、かかるフェールセーフなリレー駆動回路１０の構造を示すブロック図である。
【０００３】
リレー駆動回路１０は（図３参照）、給電線１１を介して受電した直流電源電圧Ａの電力で動作する前段部１２〜１４と、その出力である増幅矩形波信号Ｅで動作するので給電線１１経由の受電が不要な後段部１５〜１６とを具えたものであり、その出力である整流信号Ｆにて出力リレー２０を駆動するようになっている。
このリレー駆動回路１０によって駆動される出力リレー２０は、鉄道電気用の信号リレーそのものであることもあれば、信号リレーを駆動するものであることもある。
【０００４】
リレー駆動回路１０の前段部１２〜１４は、上述した直流電源電圧Ａの電力で動作することで入力交流信号Ｂを増幅して増幅交流信号Ｃを出力するプリアンプ回路１２と、上述した直流電源電圧Ａの電力で動作することで増幅交流信号Ｃを二値化して矩形波信号Ｄを出力する交流シュミット回路１３と、上述した直流電源電圧Ａの電力で動作することで矩形波信号Ｄを増幅して増幅矩形波信号Ｅを出力するメインアンプ回路１４とを具えている。入力交流信号Ｂは、外部から入力する比較的微弱な検知信号や制御信号などであって、状況に応じて振幅が大小変化する所定周波数の信号であり、例えば軌道回路では、列車非在線時に明確な大きさを維持する振幅が、列車在線時にはゼロ近くまで小さくなる。
【０００５】
リレー駆動回路１０の後段部１５〜１６は、絶縁トランス（変圧器）からなり一次側に増幅矩形波信号Ｅを受けるトランス１５と、このトランス１５の二次側から入力した信号を整流して整流信号Ｆを生成する整流回路１６とを具えている。
かかる前段部１２〜１４と後段部１５〜１６とを具えたリレー駆動回路１０は、正常であれば、入力交流信号Ｂの振幅が小さいときに出力リレー２０のリレー状態Ｇを非励磁状態（落下状態，復帰状態）にし、入力交流信号Ｂの振幅が大きいときに出力リレー２０のリレー状態Ｇを励磁状態（動作状態）にするが、リレー駆動回路１０の構成部品の何れかが故障したときには入力交流信号Ｂの振幅の大小に拘わらず強制的にリレー状態Ｇを安全側の非励磁状態（落下状態，復帰状態）にする「フェールセーフなリレー駆動回路」として知られている。
【０００６】
このような従来のリレー駆動回路１０（フェールセーフなリレー駆動回路）について、その動作を、後述する本発明との対比に資する程度に、図面を引用して説明する。
図４は、直流電源電圧Ａの正常時における動作例を示すタイムチャートであり、波形Ａ〜Ｆは何れも電圧波形である。また、図５は、直流電源電圧Ａの低下時における動作例を示すタイムチャートであり、やはり波形Ａ〜Ｆは何れも電圧波形である。
【０００７】
リレー駆動回路１０が正常であり且つ直流電源電圧Ａも正常である場合（図４参照）、直流電源電圧Ａが速やかに立ち上がってリレー不定電圧帯Ｔｈｄを超えると（時刻ｔ５１参照）、入力交流信号Ｂの振幅が大きいときは（時刻ｔ５１〜ｔ５２，ｔ５３〜ｔ５４参照）、増幅交流信号Ｃも振幅が大きくなり、その振幅が交流シュミット回路１３の閾値を上回るので矩形波信号Ｄに明確な矩形波が発現し、それに応じて増幅矩形波信号Ｅが大振幅の矩形波になる。そして、それに応じて整流信号Ｆがリレー非励磁側閾値Ｔｈｆ（リレー落下側閾値，リレーの復帰電圧に対応した閾値）を更にはリレー励磁側閾値Ｔｈｏ（リレー動作側閾値，リレーの動作電圧に対応した閾値）をも超えてハイになるので、出力リレー２０のリレー状態Ｇが励磁状態（動作状態）になる。
【０００８】
これに対し、入力交流信号Ｂの振幅が小さいときは（時刻ｔ５２〜ｔ５３，ｔ５４〜ｔ５５参照）、増幅交流信号Ｃも振幅が小さくなり、その振幅が交流シュミット回路１３の閾値を下回るので矩形波信号Ｄがローになって矩形波が消滅し、それに応じて増幅矩形波信号Ｅもローになって矩形波が消滅する。そして、整流信号Ｆがリレー励磁側閾値Ｔｈｏを更にはリレー非励磁側閾値Ｔｈｆをも下回ってローになるので、出力リレー２０のリレー状態Ｇが非励磁状態（落下状態，復帰状態）になる。
【０００９】
それから、直流電源電圧Ａが速やかに立ち下がってリレー不定電圧帯Ｔｈｄを下回ると（時刻ｔ５５参照）、前段部１２〜１４のうち交流シュミット回路１３とメインアンプ１４が動作を停止して、増幅矩形波信号Ｅがローなるので、整流信号Ｆもローになり、出力リレー２０のリレー状態Ｇが非励磁状態（落下状態，復帰状態）を維持する。
このように直流電源電圧Ａが正常であれば、正常なリレー駆動回路１０は、入力交流信号Ｂの振幅の大小に応じて出力リレー２０の駆動状態を切り替えることによりリレー状態Ｇを励磁状態（動作状態）にしたり非励磁状態（落下状態，復帰状態）にしたりする。
【００１０】
ここで、リレー非励磁側閾値Ｔｈｆは、それより整流信号Ｆの値が小さいとそれで駆動される出力リレー２０が非励磁状態（落下状態，復帰状態）になる閾値であり、リレー励磁側閾値Ｔｈｏは、それより整流信号Ｆの値が大きいと出力リレー２０が励磁状態（動作状態）になる閾値であり、整流信号Ｆの値が両閾値Ｔｈｆ，Ｔｈｏの間にあると出力リレー２０のリレー状態Ｇが何れか一方に確定しない不定状態になる。また、リレー不定電圧帯Ｔｈｄは、僅かな幅の電圧帯であって、その電圧帯の間に直流電源電圧Ａが入っていると、整流信号Ｆの値が上述した両閾値Ｔｈｆ，Ｔｈｏの間に来るというものなので、リレー不定電圧帯Ｔｈｄの下限が、出力リレー２０の復帰電圧に対応した直流電源電圧の閾値となり、上限が出力リレー２０の動作電圧に対応した直流電源電圧の閾値となる。
【００１１】
電源投入や電源停止の際に直流電源電圧Ａがリレー不定電圧帯Ｔｈｄに入ることがあるが、通常の電力供給では、直流電源電圧Ａが速やかに変化するため、直流電源電圧Ａがリレー不定電圧帯Ｔｈｄにとどまる時間が、出力リレー２０の応動時間より十分に短いので、出力リレー２０のリレー状態Ｇが不定になることがない。また、鉄道信号用機器の多くでは、電源操作が保守時などの限られたときにしか行われない。
そのため、かかる「フェールセーフなリレー駆動回路１０」が信号リレーの駆動に多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−４８５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
とは言え、理論上は、直流電源電圧Ａがリレー２０の応動時間を超えてリレー不定電圧帯Ｔｈｄの中にとどまることを否定しえない。例えば、監視対象の直流電源は他の複数の装置で使用されているため、他装置でショート故障などが発生し、直流電源の容量を超えてしまうと電源電圧が低下する事象が発生する。この場合、故障した装置に加えて当リレードライバー回路も動作が不安定になり、出力リレーが不安定動作となる。これを既述の例（図４参照）に当てはめると、リレー駆動回路１０は正常であるが、直流電源電圧Ａが途中で低下して暫くリレー不定電圧帯Ｔｈｄの中にとどまったような場合が挙げられる（図５の時刻ｔ６２〜ｔ６５を参照）。このような場合、入力交流信号Ｂの振幅が小さいときは問題が無いが（時刻ｔ５２〜ｔ５３参照）、入力交流信号Ｂの振幅が大きいときには問題が無いとは言い切れない（時刻ｔ６２〜ｔ５２，ｔ５３〜ｔ６５参照）。
【００１４】
詳述すると（図５参照）、入力交流信号Ｂの振幅が小さいときは（時刻ｔ５２〜ｔ５３参照）、増幅交流信号Ｃの振幅も小さくて、矩形波信号Ｄも増幅矩形波信号Ｅも更には整流信号Ｆもローになり、それに応じてリレー状態Ｇが非励磁状態（落下状態，復帰状態）になるので問題はない。これに対し、入力交流信号Ｂの振幅が大きいときは（時刻ｔ６２〜ｔ５２，ｔ５３〜ｔ６５参照）、増幅交流信号Ｃも矩形波信号Ｄも増幅矩形波信号Ｅも振幅が大きくなるが、その程度が直流電源電圧Ａの低下による増幅能力の弱小化に起因して不足することから、整流信号Ｆがリレー非励磁側閾値Ｔｈｆとリレー励磁側閾値Ｔｈｏとの間にとどまる可能性があり、そうなった場合、リレー状態Ｇが不定になる。
【００１５】
そのため、リレー状態Ｇが、励磁状態（動作状態）を維持するのか、非励磁状態（落下状態，復帰状態）になるのか、両状態間を不定期に遷移するのか、明確に定まらない。
入力交流信号Ｂの振幅が大きいときに（時刻ｔ６２〜ｔ５２，ｔ５３〜ｔ６５参照）、励磁状態（動作状態）を維持するのは正常動作と同じなので問題にならず、非励磁状態（落下状態，復帰状態）になるのは安全側への強制なので直ちに問題になる訳でないが、励磁状態（動作状態）と非励磁状態（落下状態，復帰状態）との状態遷移が頻繁に繰り返されるような場合は、後続処理での不所望な誤検知や誤判定に繋がりかねないので、好ましくない。
【００１６】
このような場合、直流電源電圧Ａを常時監視して低下を検出する低電圧検知回路をリレー駆動回路１０に付設し、低電圧検知時にはリレー状態Ｇを安全側の非励磁状態（落下状態，復帰状態）に強制することが考えられるが、フェールセーフなリレー駆動回路１０への付設には、全体のフェールセーフ性を損なわないよう、フェールセーフな低電圧検知回路を採用することが求められる。
そして、そのような要請に適うものとして、フェールセーフコンピュータを具備した低電圧検知回路が実用化されている（例えば特許文献１参照）。
【００１７】
しかしながら、このようなフェールセーフコンピュータ利用の低電圧検知回路は、フェールセーフコンピュータの方がリレー駆動回路１０より高価なので、コスト制限が大きく緩和されるような状況でなければ、実機への採用が許されない。
そこで、フェールセーフコンピュータを必要としないフェールセーフな低電圧検知回路を開発して、それをフェールセーフなリレー駆動回路と組み合わせることで、フェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路を実現することが、技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、
直流電源電圧の下で動作するフェールセーフな低電圧検知回路と、前記低電圧検知回路の出力のみにて又は前記低電圧検知回路の出力および前記直流電源電圧にて動作して信号リレー駆動用の信号を生成するフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっていることを特徴とする。
【００１９】
ここで明瞭化のため、特徴部を一文で言い換えると、前記直流電源電圧に係る閾値であって駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応しているリレー励磁側閾値と比べてそれより高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっていることを特徴とする、と言える。
それを複数の文に分けて言い換えると次のようになる。リレー励磁側閾値は、前記直流電源電圧に係る閾値であって、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応している。また、リレー安定側閾値は、やはり前記直流電源電圧に係る閾値であって、前記リレー励磁側閾値より高い値に設定されている。さらに、前記直流電源電圧が前記リレー安定側閾値を下回ると、前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっている。
【００２０】
また、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路は（解決手段２）、上記解決手段１を具体化したものであり、
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する第１前段部と、前記第１前段部の出力にて動作する第１後段部とを具備したものであり、前記リレー駆動回路が、前記第１後段部の出力のみにて動作する又は前記直流電源電圧および前記第１後段部の出力の双方にて動作する第２前段部と、前記第２前段部の出力にて動作して信号リレー駆動用の信号を生成する第２後段部とを具備したものであり、前記第２前段部が入力交流信号の振幅の大小に応じて出力を断続するものであり、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が出力を停止するようになっていることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路は（解決手段３）、上記解決手段２を更に具体化したものであり、
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、
前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する発振回路と、前記直流電源電圧の下で動作して前記発振回路の発振信号から第１矩形波信号を生成する第１交流シュミット回路と、前記第１矩形波信号を増幅して第１増幅矩形波信号を生成する第１増幅回路と、前記第１増幅矩形波信号を整流して第１整流信号を生成する第１トランス及び第１整流回路とを具備したものであり、
前記リレー駆動回路が、入力交流信号から第２矩形波信号を生成する第２交流シュミット回路と、前記第２矩形波信号を増幅して第２増幅矩形波信号を生成する第２増幅回路と、前記第２増幅矩形波信号を整流して信号リレー駆動用の第２整流信号を生成する第２トランス及び第２整流回路とを具備したものであり、
前記入力交流信号の受信部から前記第２増幅回路までの回路の一部または全部が前記第１整流信号にて動作するようになっており、
駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が前記第１整流信号の出力を停止するようになっていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路は（解決手段４）、上記解決手段３を更に限定したものであり、
フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを備えたフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路であって、
前記低電圧検知回路が、直流電源電圧の下で動作する発振回路と、前記直流電源電圧の下で動作して前記発振回路の発振信号から第１矩形波信号を生成する第１交流シュミット回路と、前記第１矩形波信号を増幅して第１増幅矩形波信号を生成する第１増幅回路と、前記第１増幅矩形波信号を整流して第１整流信号を生成する第１トランス及び第１整流回路とを具備したものであり、
前記リレー駆動回路が、入力交流信号から第２矩形波信号を生成する第２交流シュミット回路と、前記第２矩形波信号を増幅して第２増幅矩形波信号を生成する第２増幅回路と、前記第２増幅矩形波信号を整流して信号リレー駆動用の第２整流信号を生成する第２トランス及び第２整流回路とを具備したものであり、
前記第２交流シュミット回路が前記第１整流信号にて動作し、前記第２増幅回路が前記直流電源電圧にて動作するようになっており、
駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した前記直流電源電圧のリレー励磁側閾値より高い値に設定されたリレー安定側閾値を前記直流電源電圧が下回ると前記低電圧検知回路が前記第１整流信号の出力を停止するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
このような本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路にあっては（解決手段１）、フェールセーフな低電圧検知回路とフェールセーフなリレー駆動回路とを組み合わせたことにより低電圧検知回路付きリレー駆動回路が部品故障時にリレー駆動状態を安全側に強制するフェールセーフなものとなる。
また、リレー駆動回路に適した直流電源電圧の下で動作するものを低電圧検知回路に採用したことにより、フェールセーフコンピュータ採用時より電源や部品などに係る制約が少ないので、低電圧検知回路の開発負担が小さいうえ、部材費の節約も容易である。
【００２４】
さらに、リレー駆動回路の全部あるいは少なくとも一部が低電圧検知回路の出力によって動作するようにしたことから、低電圧検知回路が出力を停止すると、リレー駆動回路も動作を停止するので、リレー駆動状態が安全側に強制される。
しかも、駆動対象の信号リレーの動作電圧に対応した直流電源電圧の閾値より高く設定されたリレー安定側閾値を直流電源電圧が下回ると、低電圧検知回路が出力を停止するようにもしたことにより、直流電源電圧が低下したときにはリレー不定電圧帯に至る前にリレー駆動状態が安全側に強制される。
【００２５】
そのため、直流電源電圧が低下しても、例えそれがゆっくり低下したりリレー不定電圧帯にとどまるようなものであっても、リレー駆動信号はリレー励磁側閾値とリレー非励磁側閾値との間にとどまることが無いので、リレー駆動状態が速やかに安全側になる。
したがって、この発明によれば、フェールセーフコンピュータを必要としないフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路を容易に開発することができる。
【００２６】
また、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路にあっては（解決手段２）、上述した作用効果を奏するにとどまらず、フェールセーフなリレー駆動回路に準じた回路構成を低電圧検知回路の概要構成に採用したことにより、フェールセーフな低電圧検知回路の開発が一層容易になる。
さらに、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路にあっては（解決手段３）、上述の作用効果を奏するに加え、フェールセーフなリレー駆動回路に相似していると言える回路に対して発振回路を前置した回路構成を低電圧検知回路の構成に採用したことにより、フェールセーフなことが直截的に分かる具体的な低電圧検知回路が、迅速かつ容易に実現される。
【００２７】
また、本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路にあっては（解決手段４）、第２前段部に属する回路のうち、より具体的には入力交流信号の受信部から前記第２増幅回路までの回路のうち、電力消費の少ない第２交流シュミット回路と電力消費の多い第２増幅回路について、第２増幅回路は直流電源電圧で動作する一方、第２交流シュミット回路は低電圧検知回路の出力で動作するようにしたことにより、低電圧検知回路の出力パワーが少なくて済むことから、付加回路である低電圧検知回路の回路規模が小さくて良くなるので、回路規模増加や部材費高騰を抑制しつつ実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１について、フェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路の構造を示すブロック図である。
【図２】電源電圧低下時の動作例を示すタイムチャートである。
【図３】従来のフェールセーフなリレー駆動回路の構造を示すブロック図である。
【図４】電源電圧正常時の動作例を示すタイムチャートである。
【図５】電源電圧低下時の動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
このような本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１により説明する。
図１〜図２に示した実施例１は、上述した解決手段１〜４（出願当初の請求項１〜４）を総て具現化したものである。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、また、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の実施例についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明のフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。
図１は、リレー駆動回路５０（フェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路）のブロック図である。なお、各部ブロック内の回路構成は公知のもので足りるので、具体的な回路図は割愛した。
【００３１】
リレー駆動回路５０が既述したリレー駆動回路１０と相違するのは、リレー駆動回路１０を概ね踏襲したリレー駆動回路７０に対して新たな低電圧検知回路６０が付加されてフェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路になっている点である。
リレー駆動回路７０が、リレー駆動回路１０と相違するのは、直流電源電圧Ａにて動作していた交流シュミット回路１３が低電圧検知回路６０の出力である整流信号Ｍ（低電圧検知信号）にて動作する交流シュミット回路７３になっている点であり、そこの電源の相違を除けば交流シュミット回路７３は交流シュミット回路１３と同じである。
【００３２】
低電圧検知回路６０は、給電線１１を介して受電した直流電源電圧Ａの電力で動作する第１前段部６１〜６４と、その出力である増幅矩形波信号Ｌで動作するので給電線１１経由の受電が不要な第１後段部６５〜６６とを具えたものであり、その出力である整流信号Ｍ（低電圧検知信号）にて上述のように交流シュミット回路７３を駆動するようになっている。また、リレー駆動回路７０は、直流電源電圧Ａと第１後段部６５〜６６の出力Ｍとの双方にて動作する第２前段部１２＋７３＋１４と、この第２前段部１２＋７３＋１４の出力Ｅにて動作して出力リレー２０（信号リレー）駆動用の整流信号Ｆを生成する第２後段部１５〜１６とを具備したものとなっている。
【００３３】
リレー駆動回路６０の第１前段部６１〜６４は、直流電源電圧Ａの下で動作して発振信号Ｈを出し続ける発振回路６１と、やはり直流電源電圧Ａの電力で動作することで発振信号Ｈを増幅して増幅発振信号Ｊを出力するプリアンプ回路６２と、上述した直流電源電圧Ａの電力で動作することで増幅発振信号Ｊを二値化して矩形波信号Ｋを出力する交流シュミット回路６３と、上述した直流電源電圧Ａの電力で動作することで矩形波信号Ｋを増幅して増幅矩形波信号Ｌを出力するメインアンプ回路６４とを具えている。
【００３４】
低電圧検知回路６０の第１後段部６５〜６６は、絶縁トランス（変圧器）からなり一次側に増幅矩形波信号Ｌを受けるトランス６５と、このトランス６５の二次側から入力した信号を整流して整流信号Ｍ（低電圧検知信号）を生成する整流回路６６とを具えている。そして、このような第１前段部６１〜６４と第１後段部６５〜６６とを具えた低電圧検知回路６０は、発振回路６１が前置されたこと以外はフェールセーフなリレー駆動回路１０の構成を踏襲しているので、構成部品の何れかが故障したときには整流信号Ｍの出力が停止される「フェールセーフな低電圧検知回路」であることが、直ちに分かる。
【００３５】
もっとも、低電圧検知回路６０は、リレー駆動回路１０の構成を踏襲していても、駆動対象が出力リレー２０でなく交流シュミット回路７３になっていることと、一般にリレーに比べて電子部品の方が少ない電力で駆動できることとから、低電圧検知回路６０は、リレー駆動回路１０やリレー駆動回路７０より回路規模が小さい。また、低電圧検知回路６０は、直流電源電圧Ａが正常であれば、交流シュミット回路７３を動作させうる整流信号Ｍを出力し続けるが、直流電源電圧Ａが低下すると、プリアンプ回路６２の増幅発振信号Ｊの振幅が小さくなり、それに応じて交流シュミット回路６３の矩形波信号Ｋが矩形波からほぼゼロの一定値に変わって、整流信号Ｍの出力が停止するようになっている。
【００３６】
しかも、整流信号Ｍの出力停止については、リレー駆動回路７０の駆動対象である出力リレー２０（信号リレー）の動作電圧に対応した「直流電源電圧Ａの閾値（即ちリレー不定電圧帯Ｔｈｄの上限値）」より高く設定されたリレー安定側閾値Ｔｈｕを直流電源電圧Ａが下回ると、整流信号Ｍの出力が停止されるようになっているが、そのような整流信号Ｍの出力停止の条件は、第１前段部６１〜６４の各回路における抵抗比など適宜な回路定数を適切に設計することで容易に具現化される。
【００３７】
このような実施例１のリレー駆動回路５０（フェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。
図２は、電源電圧Ａの低下時におけるリレー駆動回路１０の動作例を示すタイムチャートであり、波形Ａ〜Ｆ，Ｈ〜Ｍは、何れも電圧波形である。
【００３８】
リレー駆動回路５０は既述したリレー駆動回路１０を置き換える態様で使用され、それが正常であり且つ直流電源電圧Ａも正常である場合は、リレー駆動回路７０の動作ひいてはリレー駆動回路５０全体の動作が、既述したリレー駆動回路１０の動作と同様になるので（図４参照）、全体動作を簡潔に説明する。
先ず（図２参照）、給電線１１を介した電力供給が無くて、直流電源電圧Ａがゼロのときは（時刻ｔ７１より前と時刻ｔ７７より後とを参照）、低電圧検知回路６０が動作せず、整流信号Ｍ（低電圧検知信号）が出力されないので、リレー駆動回路７０も動作せず、整流信号Ｆ（リレー駆動信号）が出力されないため、出力リレー２０のリレー状態Ｇは非励磁状態（落下状態，復帰状態）を維持する。
【００３９】
次に（図２参照）、直流電源電圧Ａがリレー不定電圧帯Ｔｈｄより高いリレー安定側閾値Ｔｈｕを超えているときには（時刻ｔ７１〜ｔ７２，ｔ７５〜ｔ７７参照）、低電圧検知回路６０が正常に動作して、発振信号Ｈ，増幅発振信号Ｊ，矩形波信号Ｋ，増幅矩形波信号Ｌ，更には整流信号Ｍ（直流電源電圧Ａの電圧が低下していないことを示している低電圧検知信号）が明確に出力されるため、リレー駆動回路７０が交流シュミット回路７３も含めて正常に動作する。そうすると、やはりリレー駆動回路７０が既述のリレー駆動回路１０と同様に動作することから、入力交流信号Ｂの振幅が大きいときは（時刻ｔ７１〜ｔ７２，ｔ７５〜ｔ７６参照）、整流信号Ｆがリレー励磁側閾値Ｔｈｏ（リレー動作電圧）を超えてハイになるので、リレー状態Ｇが励磁状態（動作状態）になる。また、入力交流信号Ｂの振幅が小さいときは（時刻ｔ７６〜ｔ７７参照）、整流信号Ｆがリレー非励磁側閾値Ｔｈｆ（リレー復帰電圧）を下回ってほぼゼロになるので、リレー状態Ｇが非励磁状態（落下状態，復帰状態）になる。
【００４０】
これに対し、リレー駆動回路５０が正常なときに直流電源電圧Ａが途中で低下して暫くリレー不定電圧帯Ｔｈｄの中にとどまった場合の動作は（図２時刻ｔ７２〜ｔ７５参照）、既述したリレー駆動回路１０の動作（図５時刻ｔ６２〜ｔ６５参照）と異なる。
詳述すると、直流電源電圧Ａが低下し始めてリレー安定側閾値Ｔｈｕを下回ると（図２時刻ｔ７２参照）、リレー駆動回路５０の低電圧検知回路６０の第１前段部６１〜６４では、発振回路６１の発振信号Ｈの振幅が小さくなるため或いは例えその振幅が維持されていてもプリアンプ回路６２の増幅能が低下して増幅発振信号Ｊの振幅が小さくなり、それに応じて交流シュミット回路６３の矩形波信号Ｋさらにはメインアンプ回路６４の増幅矩形波信号Ｌが矩形波でなくなる。
【００４１】
そうなると、リレー駆動回路５０の低電圧検知回路６０の第１後段部６５〜６６では、トランス６５が交番電流を出力できないので、それに応じて整流回路６６が整流信号Ｍの出力を停止することから、リレー駆動回路５０のリレー駆動回路７０の第２前段部１２＋７３＋１４では、交流シュミット回路７３が動作を停止するので、矩形波信号Ｄひいては増幅矩形波信号Ｅが矩形波でなくなる。
そして、リレー駆動回路５０のリレー駆動回路７０の第２後段部１５〜１６では、整流回路１６が交番電流を出力できないので、それに応じて整流回路１６の整流信号Ｆがロー（直流電源電圧Ａの電圧が低下していることを示す低電圧検知信号の状態）になり、それに応じて出力リレー２０のリレー状態Ｇが非励磁状態（落下状態，復帰状態）になる。
【００４２】
これは、出力リレー２０のリレー状態Ｇに対する安全側への強制であり、直流電源電圧Ａが低下してリレー不定電圧帯Ｔｈｄに至るときよりも（時刻ｔ６２参照）、先に開始されるとともに（時刻ｔ７２参照）、直流電源電圧Ａが回復してリレー不定電圧帯Ｔｈｄから抜け出るときよりも（時刻ｔ６５参照）、後まで行われる（時刻ｔ７５参照）。
そして、その間、入力交流信号Ｂや増幅交流信号Ｃの振幅が小さいときに限らず（時刻ｔ７３〜ｔ７４参照）、入力交流信号Ｂや増幅交流信号Ｃの振幅が大きいときにも（時刻ｔ７２〜ｔ７３，ｔ７４〜ｔ７５参照）、低電圧検知回路６０による整流信号Ｍの出力停止が継続されることから、整流信号Ｆがリレー非励磁側閾値Ｔｈｆ（リレー落下側閾値，リレーの復帰電圧に対応した閾値）とリレー励磁側閾値Ｔｈｏ（リレー動作側閾値，リレーの動作電圧に対応した閾値）との間にとどまることがないので、出力リレー２０のリレー状態Ｇが不定になることなく確定状態を保つ。
【００４３】
［その他］
上記実施例では、リレー駆動回路７０の第２前段部１２＋７３＋１４が整流信号Ｍと直流電源電圧Ａとの双方にて動作するようになっていたが、低電圧検知回路６０のパワーアップが許容されるのであれば、リレー駆動回路７０の第２前段部１２＋７３＋１４が整流信号Ｍのみで動作するようにしても良い。
上記実施例では、前段部１２〜１４，６１〜６４それぞれにプリアンプ回路１２，６２が組み込まれていたが、入力交流信号Ｂや発振信号Ｈが大きければ、それらのプリアンプ回路１２，６２は、不要なので、省いても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０…リレー駆動回路（フェールセーフなリレー駆動回路）、
１１…給電線、１２…プリアンプ回路、１３…交流シュミット回路、
１４…メインアンプ回路、１５…トランス、１６…整流回路、
２０…出力リレー（駆動対象リレー）、
５０…リレー駆動回路（フェールセーフな低電圧検知回路付きリレー駆動回路）、
６０…低電圧検知回路（フェールセーフな低電圧検知回路）、
６１…発振回路、６２…プリアンプ回路、６３…交流シュミット回路、
６４…メインアンプ回路、６５…トランス、６６…整流回路、
７０…リレー駆動回路（フェールセーフなリレー駆動回路）、
７３…交流シュミット回路、Ａ…直流電源電圧（低電圧検知対象）、
Ｂ…入力交流信号、Ｃ…増幅交流信号、Ｄ…矩形波信号、Ｅ…増幅矩形波信号、
Ｆ…整流信号（リレー駆動用）、Ｇ…リレー状態、Ｈ…発振信号、Ｊ…増幅発振信号、
Ｋ…矩形波信号、Ｌ…増幅矩形波信号、Ｍ…整流信号（低電圧検知信号）、
Ｔｈｄ…リレー不定電圧帯、Ｔｈｕ…リレー安定側閾値、
Ｔｈｏ…リレー励磁側閾値（リレー動作側閾値，リレーの動作電圧に対応した閾値）、
Ｔｈｆ…リレー非励磁側閾値（リレー落下側閾値，リレーの復帰電圧に対応した閾値）
【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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