(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を出力するパルス信号出力部と、
前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号を、フォトカプラを含む回路を介して取得するパルス信号入力部と、
前記パルス信号入力部が取得するパルス信号のパルス時間幅の初期値を算出するパルス時間幅測定部と、
前記初期値を記憶する記憶部と、
前記パルス信号入力部によって取得されたパルス信号のパルス時間幅と前記記憶部に記憶された初期値との比較結果を用いて、前記フォトカプラの寿命を診断するフォトカプラ寿命診断部と、
を備え、
前記パルス時間幅測定部は、前記パルス信号出力部により信号幅が異なるパルス信号を連続的に発生させ、前記パルス信号入力部に入力されたパルス信号の時間幅が閾値に到達したときのパルス時間幅を前記初期値とすることを特徴とするフォトカプラ診断装置。
【請求項２】
前記記憶部は、
前記フォトカプラが初期状態であるときの、前記パルス信号入力部が取得するパルス信号のパルス時間幅を前記初期値として記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項３】
前記パルス信号出力部は、
前記パルス信号を定期的に出力する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項４】
前記パルス信号出力部は、
自装置の動作周波数の周期の倍数分のパルス信号を出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項５】
前記パルス信号入力部は、
前記フォトカプラを含む回路を介して入力されるパルス信号が第１レベル又は第２レベルのいずれであるかを、一定のサンプリング周期で検出し、前記パルス信号の状態が前記第１レベルであった通算時間を前記パルス信号のパルス時間幅とする
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項６】
前記フォトカプラ寿命診断部は、
前記パルス信号入力部において取得したパルス信号のパルス時間幅と前記記憶部に記憶された初期値とを用いて、前記フォトカプラの経年劣化に伴うパルス時間幅の変動量を算出し、前記変動量に基づいて前記フォトカプラの寿命を診断する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項７】
前記パルス時間幅測定部は、
自装置の電源が出荷後初めて投入された時に、前記初期値を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のフォトカプラ診断装置。
【請求項８】
前記パルス時間幅測定部は、
前記パルス信号入力部に入力されたパルス信号の時間幅が上限値に達した場合、前記上限値に対応する時間幅を前記初期値とする
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のフォトカプラ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラの寿命を診断するフォトカプラ診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置において、センサ又はリレーのような外部接続機器との入出力信号をモータ制御装置に内在するプロセッサへ伝送する手段として、フォトカプラを用いるのが一般的である。フォトカプラは、外部接続機器の電源系統と絶縁しながら入出力信号を伝送するのに適している。【０００３】
特許文献１では、ゲート信号発生器で生成されたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を、フォトカプラを介してゲートドライバに絶縁伝送するとともに、寿命診断装置でフォトカプラの出力信号の立ち下がりの傾きに基づいて電流伝達率（ＣＴＲ）を推定し、フォトカプラが寿命限界に到達する時期を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の寿命診断装置では、フォトカプラ出力信号が異なる２点の基準電圧にそれぞれ到達した時の時間差に基づいてフォトカプラの寿命を診断している。しかしながら、ＰＷＭ信号が高速の場合及び応答性の低いフォトカプラを用いた場合には、フォトカプラの出力信号が“Ｌｏｗ”レベルに落ち切らず、フォトカプラ出力信号の立ち下がり時間を測定できなくなる可能性がある。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機能安全のために異常診断で用いるパルス信号を利用して、フォトカプラの寿命を適切に診断できるフォトカプラ診断装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るフォトカプラ診断装置は、パルス信号を出力するパルス信号出力部と、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号を、フォトカプラを含む回路を介して取得するパルス信号入力部と、前記パルス信号入力部が取得するパルス信号のパルス時間幅の初期値を算出するパルス時間幅測定部と、前記初期値を記憶する記憶部と、前記パルス信号入力部によって取得されたパルス信号のパルス時間幅と前記記憶部に記憶された初期値との比較結果を用いて、前記フォトカプラの寿命を診断するフォトカプラ寿命診断部と、を備え、前記パルス時間幅測定部は、前記パルス信号出力部により信号幅が異なるパルス信号を連続的に発生させ、前記パルス信号入力部に入力されたパルス信号の時間幅が閾値に到達したときのパルス時間幅を前記初期値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるフォトカプラ診断装置は、機能安全のために異常診断で用いるパルス信号を利用して、フォトカプラの寿命を適切に診断できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置が適用されるモータ駆動装置の外部入力インタフェースを概略的に示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置のマイクロコンピュータの構成例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置を備えた外部入力インタフェースに、外部接続機器と、モータ駆動部とを接続した例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、外部接続機器が異常であると診断された場合における、動作シーケンスを示す図
【図５】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、パルスフィードバック信号のＨｉ時間幅を定義する概略図
【図６】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラの経年劣化に伴う、パルスフィードバック信号の電圧波形の応答性の推移を概略的に示す図
【図７】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラ経年劣化前の初期状態におけるパルスフィードバック信号のＨｉ時間幅を測定する方法を説明する図
【図８】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサによる処理の例を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサによる、測定処理の例を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラのＣＴＲ特性の一例を示す図
【図１１】図１０に示すＣＴＲ特性に対応するメモリマップの例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態２によるフォトカプラ診断装置におけるプロセッサによる処理の例を示すフローチャート
【図１３】あるモータ制御装置における、パルス出力信号の電圧波形とパルスフィードバック信号の電圧波形とを示す図
【図１４】他のモータ制御装置における、パルス出力信号の電圧波形とパルスフィードバック信号の電圧波形とを示す図
【図１５】本発明の実施の形態３にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサによる処理の例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるフォトカプラ診断装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置が適用されるモータ駆動装置の外部入力インタフェースを概略的に示すブロック図である。図１において、外部入力インタフェース２００は、フォトカプラの診断を行うフォトカプラ診断装置を実現するマイクロコンピュータ２０１と、診断対象であるフォトカプラＰＨ１及びＰＨ２と、外部入力インタフェース２００を外部接続機器と接続するためのコネクタＣＯＮ１２及びＣＯＮ２２とを備えている。
【００１２】
フォトカプラＰＨ１は、外部接続機器から外部入力インタフェース２００への信号伝達用のフォトカプラである。フォトカプラＰＨ２は、外部入力インタフェース２００から診断のために出力するパルス信号出力用のフォトカプラである。
【００１３】
フォトカプラＰＨ１及びＰＨ２は、いずれも、発光側素子と受光側素子とを有する。発光側素子は例えば発光ダイオードである。受光側素子は例えば、フォトトランジスタである。
【００１４】
フォトカプラＰＨ１及びＰＨ２は、いずれも、発光側素子に入力されたパルス信号に対応するパルス信号を受光側素子から出力する。フォトカプラＰＨ１及びＰＨ２は、いずれも、発光側素子と受光側素子との間で、パルス信号を絶縁して伝送する。
【００１５】
抵抗器Ｒ１は、一端がコネクタＣＯＮ１２に接続され、他端がフォトカプラＰＨ１の発光側素子に接続されている。抵抗器Ｒ１は、コネクタＣＯＮ１２からフォトカプラＰＨ１の発光側素子及びフォトカプラＰＨ２の受光側素子を介してコネクタＣＯＮ２２に向けて流れる電流Ｉｆを抑制する抵抗である。
【００１６】
抵抗器Ｒ２は、一端がフォトカプラＰＨ１の受光側素子に接続され、他端が電源電圧Ｖｃｃに接続されている。抵抗器Ｒ２は、電源電圧Ｖｃｃをプルアップ電源とするプルアップ抵抗である。フォトカプラＰＨ１の受光側素子が抵抗器Ｒ２によってプルアップされているため、フォトカプラＰＨ１の発光側素子へ入力されるパルスを反転したパルスがパルス信号入力部２０３において取得される。
【００１７】
フォトカプラＰＨ２の発光側素子は、マイクロコンピュータ２０１のパルス信号出力部２０２から出力されるパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴによって発光する。
【００１８】
フォトカプラＰＨ１の受光側素子は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢを、マイクロコンピュータ２０１のパルス信号入力部２０３に向けて出力する。パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢは、パルス信号出力部２０２から出力されてフォトカプラＰＨ２及びフォトカプラＰＨ１を介してパルス信号入力部２０３において取得されるパルス信号である。
【００１９】
マイクロコンピュータ２０１は、パルス信号を生成して出力するパルス信号出力部２０２と、パルス信号を取得するパルス信号入力部２０３と、フォトカプラの寿命を診断するフォトカプラ寿命診断部２０４と、パルスフィードバック信号幅の初期状態の値である初期値を記憶するパルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５と、上記初期値を算出するパルス時間幅測定部２０６とを有している。
【００２０】
マイクロコンピュータ２０１は、コネクタＣＯＮ２１及びＣＯＮ２２によって接続される外部接続機器１００を含めた回路に短絡又は断線が生じていないか否かを定期的に診断する。定期的に診断するために、マイクロコンピュータ２０１は、パルス信号を定期的に出力し、フォトカプラＰＨ２及びＰＨ１を介して外部接続機器１００を含めた回路にパルス信号を伝送させる。そして、マイクロコンピュータ２０１は、外部接続機器１００を含めた回路から所望のパルス信号がフィードバックして取得されるか否かの確認を行う。マイクロコンピュータ２０１は、この確認を行うことによって、外部接続機器１００を含めた回路に短絡又は断線が生じていないか否かを診断する。
【００２１】
しかしながら、フォトカプラＰＨ２及びＰＨ１が、経年劣化に伴って必要とする電流伝達率（ＣＴＲ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒａｔｉｏ）特性（以下、ＣＴＲ特性と記す）を確保できなくなった場合、外部接続機器１００を含めた回路から所望のパルス信号がマイクロコンピュータ２０１へ適切に伝送されない場合がある。その場合、外部接続機器１００を含めた回路の診断を行うことができない。
【００２２】
そこで、実施の形態１では、外部接続機器１００を含めた回路の診断に用いるパルス信号を利用し、フォトカプラＰＨ２及びＰＨ１の寿命を診断する。
【００２３】
（マイクロコンピュータの構成例）
図２は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置のマイクロコンピュータ２０１の構成例を示す図である。図２において、本例のマイクロコンピュータ２０１は、処理に必要なプログラム及びデータを記憶するメモリ２１と、メモリ２１からプログラムを読出して実行するプロセッサ２２と、パルス信号の入力及び出力のインタフェースとして機能する入出力ポート２３と、マイクロコンピュータ２０１内の各部を相互に接続するバス２４とを有する。
【００２４】
メモリ２１は、パルスフィードバック信号幅の初期値を記憶するパルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５を有している。また、メモリ２１は、フォトカプラのＣＴＲ特性を示すメモリマップ２０７を記憶している。さらに、メモリ２１は、プログラム２０８を記憶している。
【００２５】
プロセッサ２２は、メモリ２１からプログラム２０８を読出して実行することによって、パルス信号出力部２０２、パルス信号入力部２０３、フォトカプラ寿命診断部２０４及びパルス時間幅測定部２０６の各機能を実現する。
【００２６】
パルス信号出力部２０２は、メモリ２１からパルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶されているパルスフィードバック信号幅の初期値を読出し、パルス信号を発生して出力する。パルス信号出力部２０２は、パルス信号を定期的に出力する。
【００２７】
パルス信号入力部２０３は、パルス信号を取得する。
【００２８】
フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルス信号出力部２０２によって出力したパルス信号とパルス信号入力部２０３によって入力したパルス信号とを比較して、フォトカプラＰＨ１及びＰＨ２の寿命の診断を行う。
【００２９】
パルス時間幅測定部２０６は、自装置の初回の電源投入時に、初期値を算出する。パルス時間幅測定部２０６は、自装置の電源が初めて投入された時に、パルス信号出力部２０２により信号幅が異なるパルス信号を連続的に発生させ、パルス信号入力部２０３において取得されたパルス信号の時間幅が閾値に到達したときのパルス時間幅を上記初期値とする。パルス時間幅測定部２０６は、上記初期値をパルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶させる。
【００３０】
なお、汎用のマイクロプロセッサによってマイクロコンピュータ２０１を実現してもよいし、専用の集積回路によってマイクロコンピュータ２０１を実現してもよい。
【００３１】
（接続例）
図３は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置を備えた外部入力インタフェース２００に、外部接続機器１００と、モータ駆動部３００とを接続した例を示す図である。外部接続機器１００と、外部入力インタフェース２００と、モータ駆動部３００とを接続した状態において、フォトカプラＰＨ１は、モータ３０２を駆動するための制御信号を伝送するモータ制御装置として機能する。
【００３２】
外部接続機器１００は、直流電圧を出力するＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源１０１と、ＤＣ電源１０１が出力する直流電圧を供給する状態又は供給しない状態にするための外部スイッチＳＷ１と、コネクタＣＯＮ１２と接続できるコネクタＣＯＮ１１と、コネクタＣＯＮ２２と接続できるコネクタＣＯＮ２１と、を有する。コネクタＣＯＮ１１とコネクタＣＯＮ１２とを接続し、かつ、コネクタＣＯＮ２１とコネクタＣＯＮ２２とを接続することによって、外部入力インタフェース２００と外部接続機器１００とが電気的に接続された状態になる。
【００３３】
外部接続機器１００は、外部スイッチＳＷ１の開閉状態により、ＤＣ電源１０１から供給される電力すなわち直流電圧を、供給する状態または供給しない状態に切り替える構成になっている。外部スイッチＳＷ１は、例えば、オペレータが操作する。外部スイッチＳＷ１が閉状態になると、外部入力信号ＤＩが、コネクタＣＯＮ１１及びＣＯＮ１２を介して外部入力インタフェース２００に入力される。
【００３４】
モータ駆動部３００は、交流電圧を出力するＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３０１から供給される電力によってモータ３０２を駆動する。モータ駆動部３００は、三相交流電圧を整流する電源整流用のダイオードスタックＤＳと、ダイオードスタックＤＳによって整流された電圧の波形を平滑にする電源平滑用のコンデンサＣと、入力されるＰＷＭ信号によってオンオフするトランジスタを複数備えたトランジスタモジュールＴＲＭとを有する。
【００３５】
トランジスタモジュールＴＲＭは、外部入力インタフェース２００から入力される制御パルス信号によって複数のトランジスタがオン状態又はオフ状態になる。トランジスタモジュールＴＲＭは、複数のトランジスタがオン状態又はオフ状態になることによって、パルス時間幅が変化するパルス信号を出力する。トランジスタモジュールＴＲＭは、パルス信号を出力することによって、モータ３０２を制御する。また、トランジスタモジュールＴＲＭは、外部入力インタフェース２００から入力されるモータ動力遮断信号ＢＰ（Ｂｒｅａｋ  Ｐｕｌｓｅ）によって、モータ３０２を停止させる。
【００３６】
なお、トランジスタモジュールＴＲＭは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）モジュール又はＳｉＣ（炭化珪素）モジュールのどちらを用いても良い。
【００３７】
外部入力インタフェース２００と外部接続機器１００とが電気的に接続された状態において、外部入力インタフェース２００のパルス信号出力部２０２は、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴを出力する。パルス信号出力部２０２が出力するパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴは、フォトカプラＰＨ２、コネクタＣＯＮ２１及びＣＯＮ２２を介して外部接続機器１００へ伝送される。
【００３８】
外部入力インタフェース２００と外部接続機器１００とが電気的に接続された状態において、外部接続機器１００は、外部入力インタフェース２００へ外部入力信号ＤＩを第１レベルである“Ｈｉ”又は第２レベルである“Ｌｏｗ”で伝送する。外部入力信号ＤＩは、コネクタＣＯＮ１１及びコネクタＣＯＮ１２、フォトカプラＰＨ１を介してパルス信号入力部２０３において取得される。
【００３９】
なお、ここでは外部接続機器１００の例として、外部スイッチＳＷ１を用いた構成を示したが、センサ又はリレー、その他の機器であってもよい。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、外部接続機器１００が異常であると診断された場合における、動作シーケンスを示す図である。図４は、図３中に示した、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴ、外部スイッチＳＷ１の開閉状態、外部入力信号ＤＩ、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢ及びモータ動力遮断信号ＢＰについての“Ｈｉ”レベル又は“Ｌｏｗ”レベルの状態を示す。
【００４１】
図４において、モータ動力遮断信号ＢＰが“Ｌｏｗ”レベルの場合はＮＢＰ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｂｒｅａｋ  Ｐｕｌｓｅ）である。また、モータ動力遮断信号ＢＰが“Ｈｉ”レベルの場合はＰＢＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｂｒｅａｋ  Ｐｕｌｓｅ）である。
【００４２】
モータ動力遮断信号ＢＰは、トランジスタモジュールＴＲＭを構成する上アーム及び下アームに入力される。モータ動力遮断信号ＢＰがＰＢＰになることにより、トランジスタモジュールＴＲＭは動作を停止する。トランジスタモジュールＴＲＭの動作が停止することによって、モータ３０２の動作は停止する。
【００４３】
パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴは、パルス信号出力部２０２が出力する。パルス信号出力部２０２は、安全規格で定められた周期で、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴを出力する。パルス信号出力部２０２が出力するパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴは、“Ｌｏｗ”レベルの幅が、自装置のプロセッサ２２の動作周波数ｆｃの逆数である周期ＴＣの倍数分である。パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴはフォトカプラＰＨ２の発光側素子に入力される。フォトカプラＰＨ２の受光側素子は、コネクタＣＯＮ２２及びＣＯＮ２１により外部接続機器１００に接続される。このため、フォトカプラＰＨ２は、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴを、フォトカプラＰＨ２を介して外部接続機器１００へ絶縁伝送する。ここで、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅をＴＰＯ、プロセッサ２２の動作周波数の周期をＴＣとすると、以下の式（１）が成り立つ。
【００４４】
【数１】
0005972500.tif 000002
【００４５】
式（１）における整数ｎは、ユーザの使用環境又はモータ制御装置の構成によって決定される値である。整数ｎは、モータ制御装置の立ち上げ時に適した値を決定する。整数ｎは、値が決定された後は原則として固定値とする。
【００４６】
一方、外部入力信号ＤＩとパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢに関しては、外部スイッチＳＷ１の開閉状態によって動作シーケンスが異なる。
【００４７】
まず、外部スイッチＳＷ１が閉状態である場合の動作シーケンスについて説明する。
【００４８】
外部スイッチＳＷ１が閉状態である場合、外部入力信号ＤＩは、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴと同期してレベルが変化する。
【００４９】
また、外部スイッチＳＷ１が閉状態である場合、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢは、プルアップによりパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴに対して、レベルが反転して変化する。
【００５０】
パルス信号入力部２０３は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢをマイクロコンピュータ２０１の入出力ポート２３を介して読み込む。パルス信号入力部２０３は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢが“Ｈｉ”レベル又は“Ｌｏｗ”レベルのいずれであるかを認識する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルス信号出力部２０２が出力したパルス信号と、パルス信号入力部２０３が入力したパルス信号とを比較する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルス信号同士を比較することによって、所望のパルス信号がフィードバックされることを確認する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、所望のパルス信号がフィードバックされることを確認することにより、外部接続機器１００が固着故障しているか否かを診断する。固着故障とは、“Ｈｉ”レベルのまま変化しない信号又は“Ｌｏｗ”レベルのまま変化しない信号を出力し続ける故障である。
【００５１】
次に、外部スイッチＳＷ１が開状態である場合の動作シーケンスについて説明する。
【００５２】
外部スイッチＳＷ１が開状態である場合、外部入力信号ＤＩは、外部スイッチＳＷ１が開いたタイミングで“Ｈｉ”レベルから“Ｌｏｗ”レベルに移行する。
【００５３】
また、外部スイッチＳＷ１が開状態である場合、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢは、外部スイッチＳＷ１が開状態になったタイミングで“Ｌｏｗ”レベルから“Ｈｉ”レベルに移行する。
【００５４】
パルス信号入力部２０３は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢをマイクロコンピュータ２０１の入出力ポート２３を介して読み込む。パルス信号入力部２０３は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢが“Ｈｉ”レベル又は“Ｌｏｗ”レベルのいずれであるかを認識する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルス信号出力部２０２が出力したパルス信号と、パルス信号入力部２０３が入力したパルス信号とを比較する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの“Ｈｉ”レベルの連続期間が遅延フィルタによる遅延時間Ｔｄｅｌａｙを超えたか否かを判定する。
【００５５】
フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの“Ｈｉ”レベルの連続期間が遅延フィルタによる遅延時間Ｔｄｅｌａｙを超えたと判定した場合、モータ動力遮断信号ＢＰをＰＢＰで出力する。
【００５６】
モータ駆動部３００は、外部入力信号ＤＩに割り付けられた機能を実行する。本発明の実施の形態１では、モータ駆動部３００は、モータ動力遮断信号ＢＰがＰＢＰである場合に、モータ３０２への電力の供給を遮断する。
【００５７】
上記の遅延時間Ｔｄｅｌａｙは、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの状態が、外部接続機器１００は正常で、外部スイッチＳＷ１が開いたことによる“Ｈｉ”レベルの状態であるのか、あるいは外部接続機器１００が異常であるときのパルス信号による“Ｈｉ”レベルの状態であるのかを判別するために設ける遅延時間である。遅延時間Ｔｄｅｌａｙは、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅ＴＰＯよりも大きな値に設定する必要がある。したがって、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅ＴＰＯを小さく設定すると外部入力信号ＤＩの応答性が向上し、逆にＬｏｗ時間幅ＴＰＯを大きく設定すると外部入力信号ＤＩの応答性が低下する。
【００５８】
図５は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを定義する概略図である。図５は、パルス信号出力部２０２が出力するパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴの電圧波形と、パルス信号入力部２０３が取得するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形とを示す。
【００５９】
パルス信号入力部２０３は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢをマイクロコンピュータ２０１の入出力ポート２３を介して読み込む。パルス信号入力部２０３は、ある一定のサンプリング周期Ｔｓでパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの状態が“Ｈｉ”レベル又は“Ｌｏｗ”レベルのいずれであるかを検出する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢが“Ｈｉ”状態であった通算時間を、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢとして検知する。よって、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢは、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧レベルが、Ｈｉ入力電圧ＶＩＨからＬｏｗ入力電圧ＶＩＬに至るまでの時間で定義される。パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢは、サンプリング周期Ｔｓの整数倍である。パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを数式で表現すると、式（２）となる。
【００６０】
【数２】
0005972500.tif 000003
【００６１】
外部接続機器１００の異常診断を正常に行うためには、式（２）における整数ｍは１以上である必要がある。整数ｍ＝０の場合、フォトカプラ寿命診断部２０４が、外部接続機器１００が異常であると判断し、異常診断を正常に行えないからである。整数ｍが１以上であれば、サンプリング周期Ｔｓと等しいかそれより大きいため、フォトカプラ寿命診断部２０４は、異常診断を正常に行うことができる。フォトカプラ寿命診断部２０４は、外部接続機器１００が異常であると判断した場合、モータ動力遮断信号ＢＰをＰＢＰとして出力する。モータ駆動部３００は、モータ動力遮断信号ＢＰがＰＢＰである場合に、モータ３０２への電力の供給を遮断する。
【００６２】
（フォトカプラの経年劣化）
図６は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラの経年劣化に伴う、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形の応答性の推移を概略的に示す図である。図６は、パルス信号出力部２０２が出力するパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴの電圧波形と、パルス信号入力部２０３が取得するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形とを示す。
【００６３】
図６において、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立下り時間はフォトカプラの経年劣化に関わらずほとんど変化しない。これに対して、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立ち上がり時間はフォトカプラの経年劣化に伴って増大する。
【００６４】
図６において、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢは、初期状態での立ち上がり部分の波形４００に比べて、経年劣化した後の立ち上がり部分の波形４０１、さらに経年劣化した後の立ち上がり部分の波形４０２のように、フォトカプラの経年劣化に伴って立ち上がり時間が増大する。波形４０１の場合は波形４００に比べて時間変動幅ＴＤＩＦ１だけ遅れてパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢが立ち上がる。波形４０２の場合は波形４００に比べて時間変動幅ＴＤＩＦ２だけ遅れてパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢが立ち上がる。
【００６５】
このように立ち上がり時間が増大する結果、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢが減少していく。ここで、フォトカプラ経年劣化前の初期状態におけるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅をＴＦＢ０とすると、フォトカプラ経年劣化に伴うパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの時間変動幅ＴＤＩＦは、式（３）となる。
【００６６】
【数３】
0005972500.tif 000004
【００６７】
このフォトカプラの経年劣化に伴う、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立ち上がり時間の変動特性を利用し、時間変動幅ＴＤＩＦに基づいてフォトカプラの寿命を診断することが可能である。
【００６８】
（初期状態におけるパルス時間幅の測定）
図７は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラ経年劣化前の初期状態におけるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢ０を測定する方法を説明する図である。
【００６９】
図７は、パルス信号出力部２０２が出力するパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴの電圧波形と、パルス信号入力部２０３が取得するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形とを示す。図７に示すように、パルス信号出力部２０２は、パルス信号を“Ｌｏｗ”レベルとして連続的に発生させる。パルス信号出力部２０２は、プロセッサ２２の動作周波数の周期ＴＣを一単位とし、周期ＴＣの整数倍の“Ｌｏｗ”レベルの時間幅ＴＰＯを有するパルス信号を出力する。パルス信号出力部２０２が出力するパルス信号の“Ｌｏｗ”レベルの時間幅ＴＰＯは、動作周波数の周期ＴＣを出力回数倍した時間幅である。したがって、パルス信号出力部２０２は、出力回数に伴って、出力するパルス信号の“Ｌｏｗ”レベルの時間幅ＴＰＯを大きくする。すなわち、パルス信号出力部２０２が１回目に出力するパルスＰ１は時間幅ＴＰＯ＝１×Ｔｃ、パルス信号出力部２０２が２回目に出力するパルスＰ２は時間幅ＴＰＯ＝２×Ｔｃである。同様に、時間幅ＴＰＯをパルス信号の出力回数に伴って大きくし、パルスＰＬは時間幅ＴＰＯ＝Ｌ×Ｔｃである。なお、値Ｌは正の整数であり、以下同様である。
【００７０】
このように時間幅ＴＰＯを大きくしていった時に得られるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを順番に測定する。そして、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢが、ある閾値ＴＲＥＦに等しくなった時にシーケンスを終了する。
【００７１】
本発明の実施の形態１では、パルスＰ１に対応するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢはゼロ（時間幅ＴＦＢ＝０）、パルスＰ２に対応するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢは閾値ＴＲＥＦよりも小さい（時間幅ＴＦＢ＜閾値ＴＲＥＦ）。そして、時間幅ＴＰＯを大きくしていった結果、パルスＰＬに対応するパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢは閾値ＴＲＥＦに等しくなる（時間幅ＴＦＢ＝閾値ＴＲＥＦ）。この閾値ＴＲＥＦに等しい場合のＨｉ時間幅ＴＦＢ０すなわち測定されたＨｉ時間幅ＴＦＢ０は、パルス信号のパルス時間幅の初期値として、パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶される。閾値ＴＲＥＦを数式で表すと式（４）となる。
【００７２】
【数４】
0005972500.tif 000005
【００７３】
ここで、閾値ＴＲＥＦは、モータ駆動部３００の保証製品寿命の範囲内で外部接続機器１００の異常診断を正常に行うことができるように設定する。閾値ＴＲＥＦは、フォトカプラが経年劣化してパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＨｉ時間幅が減少しても、少なくとも１回はサンプリングできるように設定するのが理想的である。
【００７４】
（プロセッサによる処理）
図８は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサ２２による処理の例を示すフローチャートである。図８は、プロセッサ２２によるフォトカプラの診断処理の例を示す。
【００７５】
ステップＳ１では、プロセッサ２２は、装置の電源が投入されたか否か判定する。プロセッサ２２は、ステップＳ１において、装置の電源が投入されたと判定した場合（ステップＳ１においてＹｅｓ）、ステップＳ２に移行する。
【００７６】
ステップＳ２では、プロセッサ２２は、初回の電源投入か否かを判定する。例えば、電源の投入回数をメモリ２１に記憶できるようにしておき、記憶されている投入回数がゼロである場合に、初回の電源投入であると判定することができる。プロセッサ２２は、ステップＳ２において、初回の電源投入であると判定した場合（ステップＳ２においてＹｅｓ）、ステップＳ３に移行する。
【００７７】
ステップＳ３では、プロセッサ２２は、図７を参照して説明したように、パルス信号の時間幅を測定する。プロセッサ２２は、パルス信号の時間幅の測定結果を初期値としてパルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶する。
【００７８】
ステップＳ４では、プロセッサ２２は、パルス信号出力部２０２によってパルス信号を出力する。ステップＳ５では、プロセッサ２２は、パルス信号入力部２０３によってパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢを取得する。
【００７９】
ステップＳ６では、プロセッサ２２は、パルス信号入力部２０３において取得されたパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢを、パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶されている初期値と比較して、変動幅ＴＤＩＦを算出する。
【００８０】
ステップＳ７では、プロセッサ２２は、ステップＳ６において算出した変動幅ＴＤＩＦが閾値ＴＲＥＦ以上であるか否かを判定する。プロセッサ２２は、ステップＳ７において、変動幅ＴＤＩＦが閾値ＴＲＥＦ以上であると判定した場合（ステップＳ７においてＹｅｓ）、ステップＳ８において、フォトカプラに寿命が来たと判定する。
【００８１】
プロセッサ２２は、ステップＳ１において、装置の電源が投入されていないと判定した場合（ステップＳ１においてＮｏ）、ステップＳ１に戻って処理を継続する。
【００８２】
また、プロセッサ２２は、ステップＳ２において、初回の電源投入ではないと判定した場合（ステップＳ２においてＮｏ）、ステップＳ３を実行せずにステップＳ４に移行する。
【００８３】
プロセッサ２２は、ステップＳ８において、変動幅ＴＤＩＦが閾値ＴＲＥＦ未満であると判定した場合（ステップＳ７においてＮｏ）、ステップＳ４に戻って処理を継続する。
【００８４】
上記のように、プロセッサ２２は、パルス信号出力部２０２によってパルス信号ＰＬＳ＿ＯＵＴを出力し、パルス信号入力部２０３によってパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢを取得する。そして、プロセッサ２２は、入力したパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのパルス時間幅を初期値と比較することによって、外部接続機器１００の異常を検出することができる。プロセッサ２２は、上記の処理を定期的に行うことにより、外部接続機器１００に異常が発生した場合に、その異常を早期に発見し、モータ駆動部３００の動作を早期に停止することができる。
【００８５】
（初期状態における測定処理）
図９は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサ２２による、測定処理の例を示すフローチャートである。図９は、フォトカプラの経年劣化前の初期状態におけるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢ０を測定する処理の例を示す。図９に示す処理は、図８のステップＳ３に対応する処理である。なお、フォトカプラの経年劣化前の初期状態とは、フォトカプラ診断装置の使用開始時の段階、例えば電源の初回の投入時の状態をいう。電源の初回の投入時とは、フォトカプラ診断装置の出荷後初めての電源投入の時をいう。
【００８６】
ステップＳ３１では、プロセッサ２２は、値Ｌ＝１とする。ステップＳ３２では、プロセッサ２２は、Ｌ倍した動作周波数の周期ＴＣをＬｏｗ時間幅ＴＰＯとする。ステップＳ３３では、プロセッサ２２は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを測定する。
【００８７】
ステップＳ３４では、プロセッサ２２は、ステップＳ３３において測定したＨｉ時間幅ＴＦＢが閾値ＴＲＥＦに等しいか否かを判定する。プロセッサ２２は、ステップＳ３４の判定の結果、測定したＨｉ時間幅ＴＦＢが閾値ＴＲＥＦに等しい場合（ステップＳ３４においてＹｅｓ）、ステップＳ３５に進む。
【００８８】
ステップＳ３５では、プロセッサ２２は、閾値ＴＲＥＦを、初期状態におけるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢＯとする。
【００８９】
ステップＳ３６では、プロセッサ２２は、Ｈｉ時間幅ＴＦＢＯを、パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶する。その後、プロセッサ２２は、処理を終了する。
【００９０】
また、プロセッサ２２は、ステップＳ３４の判定の結果、測定したＨｉ時間幅ＴＦＢが閾値ＴＲＥＦに等しくない場合（ステップＳ３４においてＮｏ）、ステップＳ３７において値ＬをＬ＋１、すなわち値Ｌを「１」インクリメントする。その後、ステップＳ３２に戻り、プロセッサ２２は、処理を継続する。
【００９１】
（ＣＴＲ特性）
図１０は、本発明の実施の形態１にかかるフォトカプラ診断装置において、フォトカプラのＣＴＲ特性の一例を示す図である。図１０は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの変動幅ＴＤＩＦをパラメータとした時のフォトカプラのＣＴＲ特性を示す。なお、ここでの電流伝達率は、フォトカプラの経年劣化前の初期状態に対する相対値である。フォトカプラ寿命診断部２０４は、パルス信号入力部２０３によって読み取ったＨｉ時間幅ＴＦＢと、パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶された、初期状態でのＨｉ時間幅ＴＦＢ０とを用いて式（３）により変動幅ＴＤＩＦを測定する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、得られた変動幅ＴＤＩＦをパラメータとし、図１０に示すＣＴＲ特性に基づいてフォトカプラの寿命を診断する。
【００９２】
図１０に示すＣＴＲ特性は、外部入力インタフェース２００に内在するフォトカプラＰＨ１及びＰＨ２を含めた電流伝達率ＣＴＲ特性である。図１０に示すＣＴＲ特性は、製品開発の段階において予め取得しておいたものである。図１０に示すＣＴＲ特性に対応するメモリマップを作成し、メモリマップをメモリ２１に記憶しておく。
【００９３】
なお、取得するＣＴＲ特性は、図１０に示す領域５００までで良く、領域５０１についてはＣＴＲ特性の取得は不要である。領域５０１は外部接続機器１００の異常診断を正常に行えず、モータ駆動部３００を停止させる領域であるため、ＣＴＲ特性の取得は不要である。
【００９４】
図１１は、図１０に示すＣＴＲ特性に対応するメモリマップの例を示す図である。図１１に示すように、メモリマップ２０７は、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの変動幅ＴＤＩＦの値と、その変動幅ＴＤＩＦに対する電流伝達率ＣＴＲの値とを示す。本発明の実施の形態１では、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの変動幅ＴＤＩＦは「０」から「ＴＲＥＦ」までのいずれかの値であり、電流伝達率ＣＴＲは「１．０」から「０．５」までのいずれかの値である。
【００９５】
フォトカプラ寿命診断部２０４は、メモリ２１に記憶したメモリマップ２０７を参照して、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの変動幅ＴＤＩＦの値に対する、電流伝達率ＣＴＲの値を取得する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、取得した電流伝達率ＣＴＲの値が初期状態での電流伝達率ＣＴＲの値より低下している場合、フォトカプラに寿命が来たと判定する。フォトカプラ寿命診断部２０４は、例えば、取得した電流伝達率ＣＴＲの値が、初期状態での電流伝達率ＣＴＲの値の５０％の値になった場合に、フォトカプラに寿命が来たと判定する。以上のように、フォトカプラの寿命を診断することにより、外部入力インタフェース２００の故障によってモータ３０２が停止する前に、フォトカプラＰＨ１及びＰＨ２を交換することができる。
【００９６】
実施の形態１のフォトカプラ診断装置によれば、機能安全のために外部接続機器を含めた回路の診断に用いるパルス信号を利用して、外部接続機器及び配線の異常診断と同時にフォトカプラの寿命を診断できる。実施の形態１のフォトカプラ診断装置によれば、ハードウエア上の構成としては、機能安全のための回路をそのまま流用できるため、回路の部品点数は変わらず、部品の実装スペース及びコストを抑えることができる。
【００９７】
また、実施の形態１のフォトカプラ診断装置において、回路の診断及びフォトカプラの寿命の診断に用いるパルス信号の時間幅は、プロセッサ２２の制御により所望の値に任意に設定できる。このため、装置の多様な使用環境を考慮した十分なパルス信号の時間幅を確保し、かつ、安全性を害さない応答性を有するパルス信号を生成できる。
【００９８】
さらに、実施の形態１のフォトカプラ診断装置によれば、安全性を害さない応答性を有するパルス信号を、フォトカプラが経年劣化する前の初期状態におけるパルス信号の時間幅を測定する過程において自動的に生成する。このため、実施の形態１によるフォトカプラ診断装置は、ユーザが試行錯誤によりパルス信号の時間幅を調整する必要はなく、利便性を有する。
【００９９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、電流伝達率ＣＴＲに基づいて、フォトカプラの寿命を診断する。
【０１００】
（プロセッサによる処理）
図１２は、本発明の実施の形態２によるフォトカプラ診断装置におけるプロセッサ２２による処理の例を示すフローチャートである。図１２は、プロセッサ２２によるフォトカプラの診断処理の例を示す。
【０１０１】
図１２において、ステップＳ１からステップＳ６までは、図８を参照して説明した処理と同様である。このため、ステップＳ１からステップＳ６までの説明は省略する。
【０１０２】
ステップＳ９では、プロセッサ２２は、ステップＳ６において算出した変動幅ＴＤＩＦに基づき、電流伝達率ＣＴＲを取得する。例えば、プロセッサ２２は、メモリマップ２０７を参照して、変動幅ＴＤＩＦに基づき、電流伝達率ＣＴＲを取得する。
【０１０３】
ステップＳ１０では、プロセッサ２２は、ステップＳ９において取得した電流伝達率ＣＴＲに基づき、フォトカプラの寿命を診断する。例えば、取得した電流伝達率ＣＴＲの値が、初期状態での電流伝達率ＣＴＲの値の５０％の値になった場合に、フォトカプラに寿命が来たと判定する。
【０１０４】
ステップＳ１１では、プロセッサ２２は、フォトカプラに寿命が来たか否かを判定する。プロセッサ２２は、ステップＳ１１において、フォトカプラに寿命が来たと判定すると（ステップＳ１１においてＹｅｓ）、プロセッサ２２は、処理を終了する。
【０１０５】
プロセッサ２２は、ステップＳ１１において、フォトカプラに寿命が来ていないと判定すると（ステップＳ１１においてＮｏ）、ステップＳ４に戻って処理を継続する。
【０１０６】
本発明の実施の形態２のフォトカプラ診断装置によれば、電流伝達率ＣＴＲに基づき、フォトカプラの寿命を診断することにより、装置の故障を未然に防ぐことができる。図１０を参照して説明したように、ＣＴＲの値は、徐々に低下するので、変動幅ＴＤＩＦが閾値ＴＲＥＦに到達する前に、フォトカプラの寿命を推定することができる。
【０１０７】
例えば、複数の変動幅ＴＤＩＦに対応する複数のＣＴＲの値が得られれば、図１０に示す領域５００の実線の傾きが分かる。領域５００の実線の傾きが分かれば、フォトカプラの寿命とするＣＴＲの値に対応する閾値ＴＲＥＦまでの残り時間を算出することができる。
【０１０８】
実施の形態３．
モータ制御装置においては、センサ又はリレーといった外部接続機器、並びにケーブル種類及び周辺機器から放射されるノイズといった、ユーザ装置の多様な使用環境を考慮しなければならない。そのため、パルス信号を利用して寿命診断を行う場合、これらの環境変化に対して柔軟に適応させるため、パルス信号が適切にフィードバックされる信号幅を設定する必要がある。
【０１０９】
加えて機能安全の観点においては、センサ又はリレーといった外部接続機器からの制御信号によりモータの動力を遮断する構成において、パルス信号の時間幅が長過ぎる場合には、制御信号による動力遮断命令があっても、パルス信号の時間幅分だけディレーティングが発生するため、速やかに動力を遮断できない。プレス機械のように高い安全レベルが要求される装置においては制御信号の応答性が非常に重要となり、安全を確実に確保できる範囲でパルス信号の時間幅を設定する必要がある。
【０１１０】
図７及び図９を参照して説明した処理により、各種の外部接続機器１００及びケーブルの種類、並びに周辺機器から放射されるノイズのように、ユーザの装置の多様な使用環境に影響されず、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを閾値ＴＲＥＦ以下に確保できる。しかしながら、機能安全の観点においては、外部入力信号ＤＩの応答性も考慮しなければならない。
【０１１１】
図１３は、あるモータ制御装置Ａにおける、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴの電圧波形とパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形とを示す図である。図１４は他のモータ制御装置Ｂにおける、パルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴの電圧波形とパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの電圧波形とを示す図である。
【０１１２】
図１４に示すモータ制御装置Ｂのパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立ち上がり部分の波形４０４は、図１３に示すモータ制御装置Ａのパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立ち上がり部分の波形４００と比較して、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢの立ち上がり時間が大きい。このため、図１４に示すモータ制御装置Ｂでは図１３に示すモータ制御装置Ａよりもパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅ＴＰＯを大きく設定しなければならない。その結果、モータ制御装置Ｂは、モータ制御装置Ａよりも外部入力信号ＤＩの応答性が低下する可能性がある。
【０１１３】
プレス機械のように高い安全レベルが要求される装置においては外部入力信号ＤＩの応答性が非常に重要となる。このため、安全を害さない範囲でパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅ＴＰＯを決定しなければならない。
【０１１４】
そこで、図７を参照して説明したプロセッサ２２の処理において、モータ制御装置に要求される外部入力信号ＤＩの応答性を考慮してパルス出力信号ＰＬＳ＿ＯＵＴのＬｏｗ時間幅ＴＰＯの上限値を設定してもよい。そして、設定した上限値を超える場合には、パルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢを閾値ＴＲＥＦ以下に確保できなくてもプロセッサ２２の処理を終了させる。
【０１１５】
その場合のプロセッサ２２の処理の例について、図１５を参照して説明する。図１５は、本発明の実施の形態３にかかるフォトカプラ診断装置において、プロセッサ２２による処理の例を示すフローチャートである。図１５は、フォトカプラ経年劣化前の初期状態におけるパルスフィードバック信号ＰＬＳ＿ＦＢのＨｉ時間幅ＴＦＢ０を測定する処理の例を示す。
【０１１６】
図１５に示す処理は、図９を参照して説明した処理に、ステップＳ３８を加えた処理である。他のステップは、図９を参照して説明した処理と同様である。このため、ステップＳ３１からステップＳ３７までの説明は省略する。
【０１１７】
図１５において、プロセッサ２２は、ステップＳ３４の判定の結果、測定したＨｉ時間幅ＴＦＢが閾値ＴＲＥＦに等しくない場合（ステップＳ３４においてＮｏ）、ステップＳ３８に移行しＬｏｗ時間幅ＴＰＯが上限値を超えたか否かを判定する。プロセッサ２２は、Ｌｏｗ時間幅ＴＰＯが上限値を超えた場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）、処理を終了する。そして、プロセッサ２２は、Ｌｏｗ時間幅ＴＰＯの上限値に対応するＨｉ時間幅ＴＦＢ０を初期値として、パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部２０５に記憶する。
【０１１８】
一方、ステップＳ３８において、プロセッサ２２は、上限値を超えていない場合（ステップＳ３８でＮｏ）、ステップＳ３７において値ＬをＬ＋１、すなわち値Ｌを「１」インクリメントする。その後、ステップＳ３２に戻り、プロセッサ２２は、処理を継続する。
【０１１９】
本発明の実施の形態３のフォトカプラ診断装置によれば、パルス信号の時間幅を適切に設定することができる。
【０１２０】
なお、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３では、外部接続機器１００がセンサ又はリレーであり、外部接続機器１００と外部入力インタフェース２００とを接続した場合についても同様に適用できる。
【０１２１】
フォトカプラにパルス信号を入力した場合、経年劣化に伴うＣＴＲ特性の劣化に起因して応答性が低下するため、結果として経年劣化の前後でプロセッサへフィードバックされるパルス信号の幅が変動する。この特性を利用し、劣化前のパルス時間幅の値と比較することで、入出力信号伝送用フォトカプラとパルス信号生成用フォトカプラの２つを合わせた残り寿命を推定できる。劣化前のパルス時間幅は、電源初回投入時においてパルス信号を連続的に変化させて測定する。プロセッサへ入力されるパルス時間幅がある閾値以上となる値をパルス時間幅の初期値としてメモリに記憶しておく。これにより、フォトカプラのばらつき又は外部機器に対応して、パルス信号の時間幅を任意に設定できる。
【０１２２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
２１  メモリ、２２  プロセッサ、２３  入出力ポート、２４  バス、１００  外部接続機器、１０１  ＤＣ電源、２００  外部入力インタフェース、２０１  マイクロコンピュータ、２０２  パルス信号出力部、２０３  パルス信号入力部、２０４  フォトカプラ寿命診断部、２０５  パルスフィードバック信号幅初期状態メモリ部、２０６  パルス時間幅測定部、２０７  メモリマップ、２０８  プログラム、３００  モータ駆動部、３０１  ＡＣ電源、３０２  モータ、ＣＯＮ１１，ＣＯＮ１２，ＣＯＮ２１，ＣＯＮ２２  コネクタ、ＤＳ  ダイオードスタック、ＰＨ１，ＰＨ２  フォトカプラ、Ｒ１，Ｒ２  抵抗器、ＳＷ１  外部スイッチ、ＴＲＭ  トランジスタモジュール。
【要約】
フォトカプラの寿命を適切に診断する。パルス信号を出力するパルス信号出力部２０２と、パルス信号出力部が出力するパルス信号を、フォトカプラを含む回路を介して取得するパルス信号入力部２０３と、パルス信号入力部２０３が入力するパルス信号のパルス時間幅の初期値を記憶する記憶部２０５と、パルス信号入力部２０３によって取得されたパルス信号のパルス時間幅と記憶部２０５に記憶された初期値との比較結果に基づいて、フォトカプラの寿命を診断するフォトカプラ寿命診断部２０４とを外部インタフェース２００に設け、フォトカプラを診断する。【図１】
0005972500.tif 000006
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005972500.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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