JP2520112B2 - 線路異常監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、線路の短絡を検知して短絡部分を切離すよ
うにした線路異常監視装置に関する。

（従来の技術） 従来、ショート・サーキット・アイソレータとして知
られたこの種の線路異常監視装置としては例えば第２図
に示すものがある。

第２図において、１は電源回路及び受信回路を備えた
受信機であり、受信機１から引き出された一対の電源兼
用信号線路2a,2b間には感知器または中継器等の複数の
端末負荷３が並列接続され、更に電源兼用信号線路2a,2
bは端末負荷３を並列接続した後に受信機１側に戻され
てループ線路を構成している。

このようなループ接続された電源兼用信号線路2a,2b
の途中には、受信機１側及び所定端末３のグループ毎に
ショート・サーキット・アイソレータとして知られた線
路異常監視装置4a,4b,4c,4dが設けられる。

第３図は第２図の線路異常監視装置を取り出して示し
たもので、プラス側となる電源兼用信号線路2a側に挿入
接続されるスイッチ５を有し、また挿入接続したスイッ
チ５の両側の線路の電圧を線路電圧の低下から線路の短
絡を検出する短絡検出回路６に入力し、短絡検出回路６
の出力をスイッチ制御回路７に与えてスイッチ５をオ
ン、オフ制御するようにしている。更にスイッチ５と並
列に抵抗８が接続され、受信機１による電源投入の際に
オフ状態にあるスイッチ５をバイパスして後段に位置す
る線路及び線路監視監視装置に電源電圧を供給できるよ
うにしている。

このような線路異常監視装置4a〜4dを備えた第２図の
システムの動作は次のようになる。

まず受信機１の電源を投入すると、線路異常監視装置
4a〜4dに設けているスイッチ５のそれぞれはオフ状態に
あることから、スイッチ５に並列接続された抵抗８を介
して電源電圧が供給される。電源兼用信号線路2a,2bが
正常であれば、短絡検出回路６の検出出力が得られない
ことからスイッチ制御回路７はスイッチ５をオンし、線
路異常監視装置4a〜4dのそれぞれのオン状態に切換わっ
たスイッチ５を介して端末負荷３に電源が供給され、端
末負荷により火災等の監視状態に入る。

一方、定常監視状態で例えば電源兼用信号線路2a,2b
のＡ点で短絡事故が起きたとすると、短絡が起きた区間
Ｃの線路電圧が略ゼロボルトに下がり、また短絡が起き
ていない区間B,Dの線路電圧も略ゼロボルトに下がり、
この線路電圧低下が線路異常監視装置4a,4b,4c,4dの短
絡検出回路６で検出され、そのスイッチ制御回路７によ
りスイッチ５がオフに切換えられる。

このためＡ点で短絡を起こして線路異常監視装置4bと
4cの間の区間Ｃの線路が正常な区間B,Dの線路から切離
される。また、Ａ点の短絡検出で線路異常監視装置4b,4
cのスイッチ５がオフとなると、線路異常監視装置4a,4d
の抵抗８を介して区間B,Dの線路に再び電源電圧が供給
され、このため線路異常監視装置4a,4dのスイッチ５は
再びオンして区間B,Dの線路電圧が正常な電圧に復旧
し、短絡により停止する端末負荷３の数を最小限に止め
ることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の線路異常監視装置に
あっては、電源投入時の電源供給のためスイッチ５と並
列にバイパス用の抵抗８を並列接続していたため、抵抗
８を介して端末負荷３側に供給される電源電圧は、端末
負荷３の数によって異なり、電源投入時に負荷側に一定
の電源電圧を供給することができなかった。

即ち、第３図に示すように、負荷側の端子11,12に接
続される端末負荷の合成負荷インピーダンスをＺとする
と、合成負荷インピーダンスＺは端末負荷の並列接続数
に応じて低下し、端子11、12間の電圧は抵抗８と合成負
荷インピーダンスＺの分圧力電圧となるため、端末負荷
が少ない場合には端子電圧が高くなり、端末負荷が多い
場合には端子電圧が低くなる。

このように端末負荷の接続数に応じて電源投入時に線
路異常監視装置の抵抗８を介して供給される電源電圧が
異なると、例えば端末負荷となる感知器又は中継器等が
マイクロコンピュータを備えていた場合、スイッチ５が
オンする前の供給電圧がマイクロコンピュータの動作電
圧付近にあったときには、電源投入時の電圧過渡変動に
より動作点付近で電源電圧がフラ付いてマイクロコンピ
ュータが暴走したりイニシャルリセットが正常に掛から
ない等の動作異常を起こす恐れがあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、負荷の接続数のいかんに係わらず電源投入から
スイッチオンにより正常な電源電圧が供給できるまでの
あいだ負荷に設けているマイクロコンピュータ等が異常
動作を起こすことがない所定電圧に保てるようにした線
路異常監視装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、受信機と
複数の端末負荷を電源兼用信号線を介してループ状に接
続してループ線路に複数の端末負荷を並列接続すると共
に、１又は複数の端末毎に線路短絡の検出時に短絡側の
線路を電源側の線路から切離す線路異常監視装置におい
て、前記電源兼用信号線路に挿入接続されたスイッチ手
段と、スイッチ手段が挿入接続された線路電圧を入力し
線路電圧が所定の閾値電圧以下に低下したときに、線路
の短絡を検出する短絡検出手段と、短絡検出手段の検出
出力が得られていないときにスイッチ手段をオンすると
共に検出出力が得られたときにスイッチ手段をオフする
スイッチ制御手段と、電源側と端末負荷側の間にあっ
て、スイッチ手段と並列に設けられスイッチ手段が挿入
接続された線路に端末負荷内臓のマイクロコンピュータ
の動作点電圧より低く且つ短絡検出手段の閾値電圧より
大きい所定の定電圧を端末負荷に対して電源電圧として
印加する定電圧供給手段とを備えたものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、線路に対する電源
投入からスイッチ手段がオンするまでの間、定電圧供給
手段により所定の定電圧が負荷側に供給されるようにな
り、この定電圧供給手段により印加する定電圧を接続負
荷として感知器や中継器等に設けているマイクロコンピ
ュータの動作点以下の電圧としておくことで、スイッチ
手段がオンして正常な電源電圧が供給されるまでの間、
負荷に設けているマイクロコンピュータの暴走やイニシ
ャルリセットが掛からないような異常動作を確実に防止
するよにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図で
ある。

まず構成を説明すると、15は本発明の線路異常検出装
置であり、端子9,10に対し電源兼用信号線路2a,2bによ
って受信機等の電源側が接続され、また端子11,12に電
源兼用信号線路2a,2bによって負荷側が接続される。

電源兼用信号線路2aが接続される端子９と11の間の線
路にはスイッチ５が挿入接続され、このスイッチ５とし
ては例えばFET等を用いたアナログスイッチが用いられ
る。スイッチ５を挿入接続した線路の両側の線路電圧は
短絡検出回路６に入力され、短絡検出回路６は入力した
線路電圧の少なくともいずれか一方が予め設定した線路
短絡を検出するための閾値電圧Vth以下となったとき、
線路短絡の検出出力をスイッチ制御回路７に出力する。
スイッチ制御回路７は短絡検出回路６の検出出力が得ら
れていないときにスイッチ５をオンする制御信号を出力
し、短絡検出出力が得られるとスイッチ５をオフする制
御信号を生ずる。一方、18は定電圧供給回路であり、ス
イッチ５を挿入接続した両側の線路に対し予め定めた所
定の定電圧Vlを供給する。

即ち、端子11,12側の電源兼用信号線路2a,2b間に接続
される端末負荷に設けているマイクロコンピュータの動
作点電圧をVaとすると、定電圧供給回路18によりスイッ
チ５の両側の線路に印加される定電圧Vlは短絡検出回路
６における短絡検出のための閾値電圧Vthより大きく且
つ端末負荷の動作点電圧Vaより小さい所定の電圧に設定
される。更に、具体的に説明するならば、端末負荷に設
けたマイクロコンピュータの動作点電圧VaがVa＝5Vであ
ったとすると、定電圧供給回路18によりスイッチ５の両
側の線路に印加する定電圧VlはVl＝２〜3V程度に定めら
れ、これに対応して短絡検出回路６の短絡検出のための
閾値電圧Vthは、例えばVth＝1V以下の電圧に設定され
る。

このような短絡検出用の閾値電圧Vth及びマイクロコ
ンピュータ等の端末負荷の動作点電圧Vaに基づいた定電
圧Vlを発生する定電圧供給回路18は、スイッチ５を挿入
接続した両側の線路のそれぞれに接続され、両側の線路
からの信号ラインを逆流阻止用のダイオードD1,D2を介
して接続すると共に、ダイオードD1とD2の接続点から抵
抗R1を介してトランジスタ20を直列接続し、トランジス
タ20のベースに抵抗R2とR3による分圧電圧を印加してお
り、更にトランジスタ20のコレクタ電圧を逆流阻止用の
ダイオードD3,D4のそれぞれを介してスイッチ５を挿入
接続した両側の線路に供給するようにして接続してい
る。

このような定電圧供給回路18において、トランジスタ
20のコレクタ電圧をVcとすると、トランジスタ20のベー
ス・エミッタ間電圧Vbeは、 Vbe＝｛R3/（R2＋R3）｝・Vc ・・・（１） となる。ここでダイオードD4の順方向電圧をVfとする
と、ダイオードD4の順方向電圧Vfはトランジスタ20のベ
ース・エミッタ間電圧Vbeに略等しいことから、Vf＝Vbe
とすると、負荷側の端子11,12間に印加される電圧Vl
は、 Vl＝Vc−Vf ・・・（２） となる。前記第（１）式から得られたコレクタ電圧Vcを
第（２）式に代入すると、負荷側の端子11,12間に印加
される電圧Vlは、 Vl＝Vbe・R2/R3 ・・・（３） で表すことができる。

即ち、第（３）式から明らかなように、定電圧供給回
路18により出力される定電圧Vlはベース・エミッタ間電
圧Vbeが例えば0.6Vと一定値であることから、トランジ
スタ20のベース回路に設けた抵抗R2とR3の値により一義
的に定まり、例えばR2＝４×R3に設定すれば、Vl＝2.4V
の定電圧出力を得ることができる。

尚、上記の説明は端子9,10側を電源側、端子11,12側
を負荷側とした場合を例にとっているが、逆に端子11,1
2側を電源側、端子9,10側を負荷側とした場合にも全く
同様に所定の定電圧Vlを負荷側の線路に印加することが
できる。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

今、受信機等に設けた電源回路の電源投入により電源
兼用信号線路2a,2bに電源を供給したとすると、線路異
常監視装置15の端子9,10に所定の電源電圧が印加され、
このときスイッチ15はオフ状態にあることから、定電圧
供給回路18のダイオードD1及び抵抗R1を介してトランジ
スタ20に電源電圧が供給される。尚、負荷側に対しては
ダイオードD2が電源阻止用のダイオードとして設けられ
ているため、定電圧供給回路18を経由した直接的な電源
供給は行なわれない。

ダイオードD1及び抵抗R1を介して電源供給を受けたト
ランジスタ20は抵抗R2とR3の分圧電圧によるベースバイ
アスを受けて導通し、導通したトランジスタ20のコレク
タ電圧VcはダイオードD4を通ってダイオードD4の順方向
電圧Vf分だけ電圧降下を受けた後、負荷側の端子11,12
間に前記第（３）式で与えられる定電圧Vlを印加するよ
うになる。

尚、ダイオードD3はトランジスタ20のコレクタ電圧Vc
側が低いので遮断状態におかれている。

このように電源投入直後にあっては、定電圧供給回路
18で作り出された定電圧Vlが負荷端子11,12に接続して
いる負荷側の電源兼用信号線路2a,2b間に印加されるた
め、端末側線路に並列接続されている複数の端末負荷、
例えば感知器や中継器等に定電圧供給回路18による定電
圧Vlが電源電圧として供給され、感知器や中継器にマイ
クロコンピュータが設けられていても定電圧Vlはマイク
ロコンピュータの動作点電圧Vaより低い電圧にあること
から、マイクロコンピュータは停止状態におかれ、動作
点付近での電源電圧のふらつき等によるマイクロコンピ
ュータの暴走やイニシャルリセットが掛からない動作異
常を確実に防ぐことができる。

次に、定電圧供給回路18より負荷側に定電圧Vlが印加
されると、この定電圧Vlは同時に短絡検出回路６にも負
荷側の線路電圧として入力されており、定電圧Vlは短絡
検出回路６における短絡検出用の閾値電圧Vthより高い
ことから、短絡検出回路６による短絡検出は行なわれ
ず、このためスイッチ駆動回路７が定電圧供給回路18に
よる定電圧Vlの出力に対し若干の時間遅れをもってスイ
ッチ５をオンするようになり、このスイッチ５のオンに
より正常な電源電圧が負荷側に供給されるようになる。

勿論、端子11,12に接続している負荷側の電源兼用信
号線路2a,2b間で短絡が起きると、端子11,12間の電圧は
略OVに下がり、短絡検出回路６に対する負荷側の線路電
圧が閾値電圧Vthを下回ることで短絡検出回路６が短絡
検出出力を生じ、この短絡検出出力を受けてスイッチ制
御回路７がスイッチ５をオフに切換え、短絡を起こした
負荷側線路を電源側から切離すようになる。

尚、本実施例では、ループ配線に用いる線路異常監視
装置として説明したため、負荷側線路に対し電源が両側
から供給されるので短絡検出回路６及び定電圧供給回路
18はスイッチ５に対し両側に検出及び供給している構成
とした。しかし、本発明はループ配線に用いる装置に限
定されるものでなく、片側からのみ電源供給を受ける場
合についても適用することができる。

この場合、第１図の実施例における線路異常監視装置
15において、短絡検出回路６の電源側の入力部、定電圧
供給回路18のダイオードD3が設けられたダイオードD1の
アノード側の接続点からダイオードD4のアノード側の接
続点までの接続線及びダイオードD2が設けられたダイオ
ードD1のカソード側の接続点からダイオードD4のカソー
ド側の接続点までの接続線を不要とできる。

また、本実施例のスイッチ５とスイッチ制御回路７と
しては、スイッチ制御回路７にラッチングリレー回路を
使用し、スイッチ５としてラッチングリレー回路のリレ
ー接点を使用してもよい。この場合、短絡検出回路６が
短絡検出していないときにセット信号を入力しリレー接
点を閉成し、短絡検出したときにリセット信号を入力し
リレー接点を開成させる。このラッチングリレー回路を
使用することにより消費電流を少なくすることができ
る。

更に、本実施例は電源兼用信号線として説明したが、
電源線であってもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、線路に挿入
接続されたスイッチ手段と、このスイッチ手段を挿入接
続した線路電圧を入力し、線路電圧が所定の閾値電圧以
下に低下したときに線路の短絡を検出する短絡検出手段
と、短絡検出出力が得られていないときにスイッチ手段
をオンすると共に、検出出力が得られたときにスイッチ
手段をオフするスイッチ制御手段と、スイッチ手段が挿
入された線路に端末負荷の動作点より小さく短絡検出手
段の閾値電圧より大きい所定の定電圧を印加する定電圧
供給手段とを設けるようにしたため、電源投入時にあっ
ては、まず定電圧供給手段によって端末負荷の動作点よ
り低い所定の定電圧が負荷側の線路に供給されることか
ら、端末負荷がマイクロコンピュータを持っていてもそ
の動作点を越える電源供給を受けないことから電源投入
直後のマイクロコンピュータの暴走を確実に防ぐことが
できる。

また、電源供給線路に挿入接続されたスイッチが開い
ている電源投入直後の状態で、定電圧供給回路から所定
の定電圧を負荷側に供給しているため、従来のように挿
入接続したスイッチと並列に抵抗を接続した場合に比
べ、端末負荷の接続数の如何に係わらず電源投入直後の
スイッチが開いた状態での負荷側への電源供給電圧を一
定電圧に保つことができる。

更に、定電圧供給手段による負荷側への定電圧の大き
さを短絡検出手段における閾値電圧より大きな電圧に設
定していることから、電源投入直後の負荷側への定電圧
の供給で短絡検出手段の短絡検出動作が解除されて確実
にスイッチオン状態を作り出し、このスイッチオンによ
る正常な電源供給によって端末負荷に設けたマイクロコ
ンピュータのイニシャルリセットによる正常なスタート
を確実に行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図、第
２図は従来の線路異常監視装置を用いたシステム構成
図、第３図は従来装置を示した回路ブロック図である。 2a,2b:電源兼用信号線路 5:スイッチ 6:短絡検出回路 7:スイッチ制御回路 9,10:電源側の端子 11,12:負荷側の端子 15:線路異常監視装置 18:定電圧供給回路 20:トランジスタ D1〜D4:ダイオード R1〜R3:抵抗

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信機と複数の端末負荷を電源兼用信号線
   を介してループ状に接続して該ループ線路に該複数の端
   末負荷を並列接続すると共に、１又は複数の端末毎に該
   線路短絡の検出時に短絡側の線路を電源側の線路から切
   離す線路異常監視装置において、 前記電源兼用信号線路に挿入接続されたスイッチ手段
   と、スイッチ手段が挿入接続された該線路電圧を入力し
   該線路電圧が所定の閾値電圧以下に低下したときに、線
   路の短絡を検出する短絡検出手段と、該短絡検出手段の
   検出出力が得られていないときに前記スイッチ手段をオ
   ンすると共に検出出力が得られたときに前記スイッチ手
   段をオフするスイッチ制御手段と、前記電源側と前記端
   末負荷側の間にあって、前記スイッチ手段と並列に設け
   られ前記スイッチ手段が挿入接続された線路に端末負荷
   内臓のマイクロコンピュータの動作点電圧より低く且つ
   前記短絡検出手段の閾値電圧より大きい所定の定電圧を
   前記端末負荷に対して電源電圧として印加する定電圧供
   給手段とを備えたことを特徴とする線路異常監視装置。