(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上の複数の信号入力を監視し、特に４つの信号入力（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４）を絶え間なく監視するための監視回路であって、
前記信号入力（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４）が２つのコンデンサ（Ｃ４１，Ｃ４３）及び少なくとも一つの継電器（Ｋ１，Ｋ２）を介して共に接続され；
第１の信号入力（Ｚ１，Ｚ２）は第１の正の電位を印加することができ、第２の信号入力（Ｚ３，Ｚ４）は第２のアース電位を印加することができ、前記第１の電位及び前記第２の電位の値が交互に入れ替わり、
前記電位の値に応じて、前記信号入力（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４）は振動している間、前記コンデンサ（Ｃ４１，Ｃ４２）に電位を供給し、前記コンデンサは交互に充電及び放電され、それにより前記継電器（Ｋ１．Ｋ２）は電流パルスを絶え間なく受け取ることを特徴とする監視回路。
【請求項２】
前記信号入力は、オプトエレクトリック信号出力に接続されたことを特徴とする請求項１の監視回路。
【請求項３】
前記信号入力による前記電位は、前記信号入力の前記電位によって直接に制御されるトランジスタに出力されることを特徴とする請求項１の監視回路。
【請求項４】
前記少なくとも２つ以上の複数の信号入力は、並列に接続されたことを特徴とする請求項１の監視回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視回路に関する。より詳細には、本発明は、複数の入力信号、すなわち、少なくとも２つ以上の入力信号で、より具体的には４つの信号入力を絶え間なく監視するための監視回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このタイプの監視回路は従来から知られている。例えば、これらの監視回路は反射性光バリア（reflective light barrier ）や偏光フィルタを監視するために用いられる。この目的のためには、少なくとも２つのセンサが、巡回的に、例えば、３００Ｈｚの周期にてテストされる。このテスト手続き中に、２つのビーム経路の一つに障害物が検出され、あるいは、エレクトロニクスの２つの冗長連鎖（two redundant chains of the electronics）の一つあるいはこれら２つのセンサの一つの所に干渉物が検出された場合は、２つの安全継電器（safety relay）が落ちて、この結果、これに接続されている危険な機械がスイッチオフされる。
【０００３】
全システムは、外部テスト入力を介して監視することが可能であり、この監視も継電器を含んでいる。保護された部分が一旦停止されると、つまり、機械がスイッチオフされると、これを再びスイッチオンするためには、手操作による解除しか方法がない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の監視回路の短所は、用いられる継電器（relay）が機械的な要素を有するために低速で動作し、このために、監視周波数が制限されることである。さらに、これらの継電器は磨耗にさらされる。つまり、焼き付き（burn out）等によって回路を修理することが必要となる。
【０００５】
本発明の目的は、複数の信号入力、および結果としての複数の信号出力を、光バリアの場合における実行時間のような外的な干渉を考慮する必要なしに、短い時間間隔で完全に監視することが可能な汎用の監視回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のこの目的を解決するために、本発明の一つの実施形態によると、改善点として、前記信号入力が２つのコンデンサを通じて少なくとも一つの継電器に接続され；前記信号入力により前記コンデンサに交互に電位が加えられ、前記コンデンサが前記継電器に向けて交互に放電する。
【０００７】
この実施形態においては、前記２つのコンデンサのそれぞれから放電電流が、前記継電器に交互に加えられる。この放電電流が現れない場合は、継電器が落ちて（drop）、監視回路に接続された機械は停止される。このタイプの監視回路は、特に、安全措置のための用途を有する。つまり、動作中にオペレータが接近するのを防止することが要求されるような機械類に用いられる。例えば、このタイプの監視回路は、プレス、旋盤、あるいは危険な機械との関連で、動作モードにて用いられる。
【０００８】
本発明のもう一つの実施形態においては、特徴として、前記信号入力がオプトエレクトリック信号出力（optoelectric signal output）に接続される。この実施形態においては、送信機によって生成された光信号は、信号入力に接続された受信機の内部で電気信号に変換される。ここでいう受信機は、前記光信号の送信機が同時に受信機としての機能も有する場合は、反射器（reflector）として設計することも可能である。こうすることで、信号入力からピックアップされる信号を自動的にチェックすることが可能となる。このチェックにおいて変動が検出された場合は、結果として、接続された機械がスイッチオフされる。この監視回路は、こうして、信号入力と継電器の間の信号の整流を利用することで、自動監視を可能にする。
【０００９】
本発明のもう一つの実施形態においては、特徴として、前記信号入力の電位出力が前記信号入力の電位によって直接に制御される複数のトランジスタに接続される。これらのトランジスタは、２つのコンデンサの充電を、これら２つのコンデンサが、交互に、充電あるいは放電するように制御し、これによって、前記継電器が絶えず電流パルスを受信することを確保する。
【００１０】
最後に、本発明のもう一つの実施形態においては、特徴として、前記少なくとも２つの信号入力が並列に接続される。この実施形態においては、信号入力が並列に接続されるために、前記センサを並列に制御することが可能となり、このため、外部干渉、例えば、光源の実行時間への依存性を無視できるという長所を持つ。
【００１１】
本発明による監視回路によれば、複数の単方向光バリアを組み合わせ、これらを、これらのテスト接点を介して永続的に監視することが可能となる。これら複数の光バリアは、好ましくは、それらの送信機および受信機に対して、互いの干渉を回避するために、段違いに設置される。信号入力の数に対応した数の光バリアを接続し、これら複数の光バリアを、外部ワイヤストラップを介して構成することが可能である。
【００１２】
本発明のその他の特徴および長所が、監視回路の好ましい実施形態を示す付属の図面の以下の説明から一層明らかとなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、監視回路１を示す。監視回路１は、４つ信号入力Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４を持ち、各信号入力Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、抵抗２に接続される。
【００１４】
さらに、図１および図２には、正の電力リード（positive power lead）３および負の電力リード（negative power lead）４が示されている。
【００１５】
信号入力Ｚ１は、リード５を介して、トランジスタＶ１８５のエミッタに接続される。トランジスタＶ１８５のベースは、一方は、リード６を介して、挿入された抵抗７を経て、正の電力リード３に接続され、他方は、トランジスタＶ１８９のコレクタに接続される。トランジスタＶ１８９のエミッタは、負の電力リード４に接続され、トランジスタＶ１８９のベースは、挿入された抵抗２を経て、信号入力Ｚ２に接続される。
【００１６】
トランジスタＶ１８５のコレクタは、トランジスタＶ１８１のベースと隣接し、トランジスタＶ１８１のエミッタは、リード８を介して、負の電力リード４に接続され、トランジスタＶ１８１のコレクタは、リード９に接続される。リード９内には、抵抗１０が設置され、この抵抗１０と並列にコンデンサＣ４３が接続される。ここで、コンデンサＣ４３は、分極電解コンデンサとして設計され、負のプレートは、リード９に接続され、正のプレートは、リード１１に接続される。さらに、リード９は、トランジスタＶ１７９のエミッタに接続され、トランジスタＶ１７９のコレクタは、正の電力リード３に接続される。
【００１７】
トランジスタＶ１７９のベースは、リード１２を介して、トランジスタＶ１８３のコレクタに接続される。トランジスタＶ１８３のベースは、トランジスタＶ１９３のコレクタに接続される。トランジスタＶ１９３のエミッタは、リード５に接続され、トランジスタＶ１９３のベースは、リード１３を介して、トランジスタＶ１９１のコレクタに接続される。トランジスタＶ１９１のエミッタは、正の電力リード３に接続され、トランジスタＶ１９１のベースは、リード１４を介して、トランジスタＶ２０４のコレクタに接続される。トランジスタＶ２０４のベースは、ツェナーダイオードを経て、リード６に接続される。
【００１８】
トランジスタＶ１８９、Ｖ１８１、Ｖ１７９、Ｖ１９３、Ｖ２０４は、ＮＰＮ型トランジスタとして設計され、トランジスタＶ１９１、Ｖ１８３、Ｖ１８５は、ＰＮＰ型トランジスタとして設計される。
【００１９】
リード１１は、後に説明するように、リード１５とリード１６を接続する。
【００２０】
リード１５は、トランジスタＶ１８３のエミッタと、トランジスタＶ１５４のエミッタに接続される。リード１５は、さらに、リード１７にも接続される。リード１７内には、２つの継電器Ｋ１、Ｋ２が直列に接続される。リード１７の他方は正の電力リード３に接続される。ダイオード１８がリード１７内に接続され、もう一つのダイオード１９がリード１１内に接続される。
【００２１】
監視回路１の左側には、上述の監視回路１の右側と同様な構成が、信号入力Ｚ３およびＺ４に対して存在する。つまり、信号入力Ｚ３は、抵抗２が挿入されたリード２０を介して、トランジスタＶ１６１のエミッタに接続される。トランジスタＶ１６１のベースは、リード２１を介して、トランジスタＶ１６５のコレクタに接続される。トランジスタＶ１６５のベースは、リード２２に接続される。そして、このリード２２を介してトランジスタＶ１６５のベースが信号入力Ｚ４に接続される。トランジスタＶ１６５のエミッタは負の電力リード４に接続される。
【００２２】
トランジスタＶ１６１のベースとトランジスタＶ１６５のコレクタとの間で、リード２１に、リード２３が接続される。リード２３は正の電力リード３に接続されるが、この間に抵抗２４が挿入される。
【００２３】
トランジスタＶ１６１のコレクタは、トランジスタＶ１６９のベースに接続され、トランジスタＶ１６９のエミッタは、リード２５を介して、負の電力リード４に接続される。他方、トランジスタＶ１６９のコレクタは、抵抗２６と、コンデンサＣ４１に直列に接続される。コンデンサＣ４１は、これも分極電解コンデンサとして設計され、正のプレートは、リード２７を通じてリード９に接続される。リード２７内には、ダイオード２８が設置される。加えて、リード２７は、リード２９を介して、挿入されたダイオード３０を経て、リード１５に接続される。
【００２４】
コンデンサＣ４１と抵抗２６の間に、トランジスタＶ１６７のエミッタが接続される。トランジスタＶ１６７のコレクタは、正の電力リード３に接続され、トランジスタＶ１６７のベースは、上述のトランジスタＶ１４５のコレクタに接続される。トランジスタＶ１４５のエミッタは、上述のように、リード１５に接続される。トランジスタＶ１４５のベースは、トランジスタＶ１４１のコレクタに隣接し、トランジスタＶ１４１のエミッタは、リード２０に接続される。トランジスタＶ１４１のベースは、トランジスタＶ１３７のコレクタに接続され、トランジスタＶ１３７のエミッタは、正の電力リード３に接続される。トランジスタＶ１３７のベースは、トランジスタＶ１３６のコレクタに接続され、トランジスタＶ１３６のベースは、リード２３に接続される。ここで、リード２３内には、ツェナーダイオード３１が挿入され、ダイオード３１と直列に抵抗２４が接続される。
【００２５】
図１は、監視回路内の第一のフェーズにおける充電電流（charge current）、継電器放電電流（relay discharge current）、および制御電流（control current）を示す。ここで、充電電流は、符号１の付いた矢印によって表され、継電器放電電流は、符号２の付いた矢印によって表され、制御電流は、符号３の付いた矢印によって表される。第一のフェーズにおいては、正の電位が、信号入力Ｚ３、Ｚ４の所に現れ、アース電位が、信号入力Ｚ１、Ｚ２の所に現れる。このために、コンデンサＣ４３は充電し、コンデンサＣ４１は放電する。
【００２６】
信号入力Ｚ３、Ｚ４の所に現れる電位によって、トランジスタＶ１６１、Ｖ１６５、Ｖ１６９が直接に制御される。対応する制御電流がリード２０、２１、２２内に示される。
【００２７】
信号入力Ｚ１、Ｚ２の所に現れるアース電位によって、トランジスタＶ２０４は導通する。トランジスタＶ２０４に、トランジスタＶ１９１のベース電流が流れる。一方、トランジスタＶ１９１のコレクタ電流によって、トランジスタＶ１９３のベースが制御される。トランジスタＶ１９３は、信号入力Ｚ１の所の電位がアース電位である場合にのみ導通する。そして、この場合、トランジスタＶ１８３はコンデンサＣ４３から電流の供給を受け、トランジスタＶ１８３のベース電流は、トランジスタＶ１９３に流れる。また、トランジスタＶ１７９のベース電流が、トランジスタＶ１８３のコレクタ・エミッタ経路に沿って流れる。
【００２８】
この状態（第一のフェーズ）においては、トランジスタＶ１６９とＶ１７９が、完全に制御され、コンデンサＣ４３は、継電器Ｋ１、Ｋ２に放電する。この放電は、トランジスタＶ１７９を介して起こる。この放電は、また、トランジスタＶ１７９、Ｖ１８３にベース電流を供給する。
【００２９】
コンデンサＣ４３が放電すると同時に、コンデンサＣ４１が、トランジスタＶ１７９、Ｖ１６９を通じて充電される。このコンデンサＣ４１の充電は、信号入力Ｚ３、Ｚ４の所の電位によって行なわれる。
【００３０】
図２に示す第二のフェーズが、図１に示す第一のフェーズと、２．３ミリ秒毎に交替して起こる。第二のフェーズにおいては、今度は、信号入力Ｚ１、Ｚ２が正の電位を持ち、信号入力Ｚ３、Ｚ４がアース電位を持つために、トランジスタＶ１８１、１８５、１８９が直接に制御される。信号入力Ｚ３、Ｚ４がアース電位となるためにトランジスタＶ１３６が導通する。トランジスタＶ１３７のベース電流がトランジスタＶ１３６に流れ、また、トランジスタＶ１３７のコレクタ電流によってトランジスタＶ１４１のベースが制御される。トランジスタＶ１４１は、信号入力Ｚ３の所の電位がアース電位である場合にのみ導通する。
【００３１】
トランジスタＶ１４５は、コンデンサＣ４１から電流の供給を受け、トランジスタＶ１４５のベース電流がトランジスタＶ１４１に流れる。また、トランジスタＶ１６７に対するベース電流がトランジスタＶ１４５のコレクタ・エミッタ経路に沿って送られる。
【００３２】
この第二のフェーズにおいては、トランジスタＶ１６７とＶ１８１が完全に制御され、このために、コンデンサＣ４１が、トランジスタＶ１６７を通じて継電器Ｋ１、Ｋ２に放電する。コンデンサＣ４１は、さらに、トランジスタＶ１６７、Ｖ１４５にベース電流を供給する。コンデンサＣ４１が放電すると同時に、コンデンサＣ４３がトランジスタＶ１６７、Ｖ１８１を通じて再充電される。
【００３３】
上述の２つのフェーズが、概ね２．３ミリ秒毎に反復され、信号入力Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が常に監視できるようにされる。監視の最中に、電位が適当な容量および／あるいは極性を持たない場合は、一方のコンデンサの再充電が起こらず、このコンデンサは、継電器Ｋ１、Ｋ２に向けて放電することができなくなる。このために、継電器Ｋ１、Ｋ２が落ち（drop）、これによって、継電器Ｋ１、Ｋ２に接続された危険な機械が直ちにスイッチオフされる。要素が故障した場合は、トランジスタＶ１６７、Ｖ１６９、Ｖ１７９、および／あるいはＶ１８１が焼け切れ、コントロール全体がブレークダウンし、この場合も、コンデンサの再充電が阻止される。この結果、次のフェーズにおいて、コンデンサの継電器Ｋ１、Ｋ２への放電が起こらなくなる。
【００３４】
上述の図１および図２に示す監視回路１を最初に起動（pull up）するためには、起動手続きが必要とされ、この起動手続きは図３に示す回路３２によって遂行される。
【００３５】
図３に示すように、リード１７に、継電器Ｋ１、Ｋ２が接続される。これら継電器Ｋ１、Ｋ２は直列に接続され、この間にダイオードＶ６５が挿入される。継電器Ｋ１と並列に、抵抗３３と、ダイオードＶ５３が接続される。継電器Ｋ１の常閉接点（closing contact）は抵抗３３と直列に接続され、他方、継電器Ｋ２の常閉接点は、外部からの起動のために、スイッチ３４と直列に接続される。継電器Ｋ２の常開接点（opening contact）は、リード１７内に挿入され、継電器Ｋ１の常開接点は、リード１７に接続されたリード３５内に設置される。リード３５は、抵抗Ｒ４９を通じて、継電器Ｋ２の常閉接点に接続される。さらに、リード３５内にはダイオードＶ８３が挿入され、継電器Ｋ１の常開接点は、このダイオードＶ８３と抵抗Ｒ４９との間に配置される。ダイオードＶ８６とコンデンサＣ１５がリード３６内に接続され、このリード３６は、抵抗Ｒ４９と継電器Ｋ１の常開接点の間に接続される。コンタクトＣ１５とダイオードＶ８６の間で、リード３６に、リード３７が接続される。リード３７の一方はリード１７に接続され、他方は抵抗３３に接続される。
【００３６】
リード３６と並列にリード３８が設置される。リード３８は、リード３５を、トランジスタＶ８５に接続する。ここで、リード３８は、トランジスタＶ８５のベースに接続される。トランジスタＶ８５のコレクタは、継電器Ｋ２と継電器Ｋ２の常開接点との間で、リード１７に接続される。一方、トランジスタＶ８５のエミッタは、リード３９に接続される。このリード３９には、コンデンサＣ１５を含むリード３６も接続される。さらに、リード３９は、リード４０を通じて、リード１７に、２つの継電器Ｋ１とＫ２の間で接続される。
【００３７】
リード３９と並列に、リード４１が設置され、リード４１に、抵抗Ｒ５７が接続される。リード４１は、リード１７を、トランジスタＶ９１のベースに接続する。トランジスタＶ９１のコレクタは、リード４０に接続される。
【００３８】
外部からの起動は、４つのフェーズから成り、これらフェーズは、順番に起こることが要求される。図３は、これら４つのフェーズを電流ｉ1、ｉ2、ｉ3、ｉ4によって示すが、ここで、これら電流ｉn（ｎ＝１〜４）に、Ａ〜Ｄの大文字の付いた矢印が割当てられている。
【００３９】
第一のフェーズにおいて、コンデンサＣ１５が、継電器Ｋ１、Ｋ２の２つの常開接点を介して充電される。すると、トランジスタＶ９１のベース電流が継電器Ｋ２に流れる。継電器Ｋ２を完全に制御するには、コンデンサＣ１５を完全に充電することが要求される。第二のフェーズにおいて、スイッチ３４が起動され、継電器Ｋ１に電圧が加えられる。すると、電流が、継電器Ｋ１およびトランジスタＶ９１に流れる。この第二のフェーズは、起動コマンド（start-up command）を表す。
【００４０】
起動コマンドのために継電器Ｋ１が自己維持状態（self-maintaining state）に達すると、第三のフェーズにおいて、電流が、抵抗Ｒ４９、継電器Ｋ１、およびトランジスタＶ９１に流れる。すると、継電器Ｋ１の常閉接点によってトランジスタＶ８５のベースが制御され、このために、コンデンサＣ１５は、継電器Ｋ２を介して放電する。コンデンサＣ１５は、また、トランジスタＶ８５に追加のベース電流を供給する。この第三のフェーズにおいて、継電器Ｋ１は、自己維持状態にとどまる。
【００４１】
最後の第四のフェーズにおいて、継電器Ｋ２が、起動（プルアップ）する。継電器Ｋ２が起動（プルアップ）すると直ちに、トランジスタＶ９１がロックされ、ロッキング電流（locking current）が、継電器Ｋ１、Ｋ２の２つの常閉接点に流れる。
【００４２】
こうして、この起動回路３２を用いた場合、継電器Ｋ１とＫ２は、同時ではなく、順番に起動される。従来の技術と比較して、このタイプの起動構成は、安価で、効率的で、しかも、起動回路３２と、起動回路に直列に接続された機械の両方を、完全に監視することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による監視回路の概略図であって、第一のフェーズにおける電流の流れを示す。
【図２】本発明による監視回路の概略図であって、第二のフェーズにおける電流の流れを示す。
【図３】図１および図２の監視回路に接続された外部機械を起動するための２つの継電器を含む回路を示す。
【符号の説明】
１  保護／監視回路
２、７、１０、２４、２６  抵抗
３  正の電力リード
４  負の電力リード
１８、１９、２８、３０  ダイオード
３４  起動スイッチ
Ｃ１５、Ｃ４１、Ｃ４３  コンデンサ
Ｋ１、Ｋ２  継電器
Ｖ１３６〜Ｖ２０４  トランジスタ
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４  信号入力
【図１】
0004176185.tif 000002
【図２】
0004176185.tif 000003
【図３】
0004176185.tif 000004