(57)【要約】【課題】クランプ回路やＡ／Ｄ変換器の健全性を確認することができ、また断線検出を比較的高速に検出することのできる断線／故障検出装置を提供する。【解決手段】抵抗経由にて入力される電圧値および分割抵抗により分割された電圧値の２値をアナログスイッチおよびアンプを通し、Ａ／Ｄ変換器にてＡＤ変換し、制御装置により上位へ伝達すると共に、外部入力の断線の検出および前記２系統の測定値を比較し、前記アナログスイッチ、アンプからなる入力回路部の健全性の確認を行うように構成する。【選択図】                    図１
2006211226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗経由にて入力される電圧値および分割抵抗により分割された電圧値の２値をアナログスイッチおよびアンプを通し、Ａ／Ｄ変換器にてＡＤ変換し、制御装置により上位へ伝達すると共に、外部入力の断線の検出および前記２系統の測定値を比較し、前記アナログスイッチ、アンプからなる入力回路部の健全性の確認を行うように構成したことを特徴とする断線／故障検出装置。
【請求項２】
前記抵抗および分割抵抗は、それぞれフィルタの構成素子として使用されたことを特徴とする請求項１に記載の断線／故障検出装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記２つのアナログスイッチを通してそれぞれ得られる２系統の電圧値を比較し、前記フィルタを構成している各抵抗の抵抗値異常を確認するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の断線／故障検出装置。
【請求項４】
外部入力に断線が発生した場合、前記２つのフィルタに備えられたコンデンサの電荷が、フィルタを構成する抵抗を介して放電されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の断線／故障検出装置。
【請求項５】
前記２つのフィルタの時定数を同等としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の断線／故障検出装置。
【請求項６】
前記アナログスイッチの前段に過電圧保護用のクランプ回路を備え、クランプ回路の故障によりクランプ電圧が下がったときは、前記２系統の測定値を比較してその故障を検出するように構成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の断線／故障検出装置。
【請求項７】
前記２系統の測定値を比較して、前記アンプに供給の電源の故障を検出することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の断線／故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス電圧入力モジュールなどに使用され、該モジュールなどの断線や故障を検出することのできる断線／故障検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数の信号を検出するプラントや工場では、１つのＡ／Ｄ変換器を利用して複数の信号をＡ／Ｄ変換する方式が採用されている。この場合、複数の信号を択一的に選択し、その出力をＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換した後、制御装置あるいはＣＰＵなどに導いている。このときの選択には、一般にマルチプレクサが使用される。
さらに、
【０００３】
この種のマルチプレクサに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６４３７２号公報
【０００５】
図２は、特許文献１に記載のようなマルチプレクサを応用して、多数の信号を選択して１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換すると共に、断線の検出、およびモジュール内のアンプやＡ／Ｄ変換器の健全性も確認することのできる従来の断線／故障検出装置の一例を示す構成図である。ただし、図２においては、使用するマルチプレクサは１組である。
【０００６】
図２の装置において、モジュール外部より入力された電圧は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１でなるＲＣフィルタ（以下フィルタという）１０と、ダイオードＤ１とＤ２で構成されたクランプ回路２０と、マルチプレクサ（ここでは、アナログスイッチまたはスイッチという）ＳＷ１およびアンプ（ここでは、ボルテージフォロアの例を示す）ＡＭＰを通って、Ａ／Ｄ変換器ＡＤへ入力される。Ａ／Ｄ変換された信号は制御装置３０により、入力値を上位（図示せず）へ伝達する。
【０００７】
クランプ回路２０のダイオードＤ１，Ｄ２は同じ向きに直列接続され、そのカソード側には電圧Ｖ１１が印加され、アノード側はコモンラインに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２の共通接続点は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の共通接続点に接続されると共に、アナログスイッチの入力端に接続されている。
このクランプ回路２０により、過大電圧の入力からスイッチＳＷ１およびアンプＡＭＰが保護される。
【０００８】
アナログスイッチＳＷ１は、図示しない駆動回路からの指令（選択制御信号）により、複数チャンネルの入力を択一的に順次選択するように構成されており、各チャンネルの入力としては例えば次のようなものがある。
（１）外部電圧
（２）アンプＡＭＰなどの故障を検出するための基準電圧Ｖref
（３）アンプＡＭＰなどの故障を検出するための基準電圧ＶZERO（０Ｖ）
（４）外部配線の断線時、アンプＡＭＰの入力を零にするための０Ｖ
【０００９】
上記（４）は、スイッチＳＷ１を、色々なチャンネルもしくはＶref等に接続する前に一度零に接続することによって、アンプＡＭＰの入力を零にするためである。アンプＡＭＰの入力部には多少の容量があるが、これにより放電される。
一方、断線の生じたチャンネルは、コンデンサＣ１に電荷が残っている状態であるが、スイッチＳＷ１のチャージトランスファーによりコンデンサＣ１に蓄えられた電荷は徐々に抜かれ、最終的に０Ｖとなる。これにより、制御装置は、断線しているという状態（０Ｖの状態）を検知することができる。
【００１０】
このような構成によれば、アナログスイッチＳＷ１のチャージトランスファーにより、断線時、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を抜き、Ａ／Ｄ変換器ＡＤで０Ｖが観測されることにより、断線検出ができる。
また、アナログスイッチＳＷ１により基準電圧Ｖrefを選択して、これを読み込めば、アンプＡＭＰやＡ／Ｄ変換器ＡＤの健全性も確認することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、このような従来の断線／故障検出装置では、次のような課題があった。
（１）アンプＡＭＰやＡ／Ｄ変換器ＡＤの健全性も確認する際は、基準電圧ＶrefをアナログスイッチＳＷ１、アンプＡＭＰおよびＡ／Ｄ変換器ＡＤを経由して読み込む必要がある。
（２）クランプ回路の健全性は確認できない。図２に示すように、入力端からアナログスイッチまでの部分は故障検出できない。
（３）アナログスイッチＳＷ１のチャージトランスファーにより断線検出するため、検出するまでに時間がかかる。
【００１２】
本発明の目的は、このような課題を解決するもので、クランプ回路やＡ／Ｄ変換器の健全性を確認することができ、また断線検出を比較的高速に検出することのできる断線／故障検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、
抵抗経由にて入力される電圧値および分割抵抗により分割された電圧値の２値をアナログスイッチおよびアンプを通し、Ａ／Ｄ変換器にてＡＤ変換し、制御装置により上位へ伝達すると共に、外部入力の断線の検出および前記２系統の測定値を比較し、前記アナログスイッチ、アンプからなる入力回路部の健全性の確認を行うように構成したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、抵抗、分割抵抗、アナログスイッチ、アンプからなる入力回路部の健全性の確認と、外部入力の断線の検出を高速に行うことができる。
【００１５】
この場合、請求項２のように、前記抵抗および分割抵抗は、それぞれフィルタの構成素子として使用する。
また、請求項３のように、前記制御装置は、前記２つのアナログスイッチを通してそれぞれ得られる２系統の電圧値を比較し、前記フィルタを構成している各抵抗の抵抗値異常を確認するように構成する。
【００１６】
また、請求項４のように、外部入力に断線が発生した場合、前記２つのフィルタに備えられたコンデンサの電荷がフィルタを構成する抵抗を介して放電されるように構成する。これにより、断線をより高速に検出することができる。
また、請求項５のように、前記２つのフィルタの時定数を同等とすることにより、ステップ応答が同等となり、２系統の入力差を無くすことができる。
【００１７】
また、請求項６のように、前記アナログスイッチの前段に過電圧保護用のクランプ回路を備え、クランプ回路の故障によりクランプ電圧が下がったときは、前記２系統の測定値を比較してその故障を検出することができる。
また、請求項７のように、前記２系統の測定値を比較することにより、前記アンプに供給の電源の故障を検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）断線検出を比較的高速に検出することができる。
（２）クランプ回路の健全性も確認することができる。
（３）入力端よりＡ／Ｄ変換器までの系の健全性も確認することができる。
（４）フィルタ部分の抵抗値の健全性も確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る断線／故障検出装置の一実施例を示す構成図である。図１において、図２と異なるところは、フィルタ、クランプ回路およびアナログスイッチでなる回路を２系統設けた点である。
【００２０】
１系統目は、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２でなるフィルタ１０ａと、ダイオードＤ３とＤ４でなるクランプ回路２０ａと、アナログスイッチＳＷ１１で構成される（この構成は図２と同等である）。
２系統目は、電圧分割抵抗Ｒ４とＲ５と、抵抗Ｒ５に並列に接続されたコンデンサＣ３でなるフィルタ１０ｂと、ダイオードＤ５とＤ６でなるクランプ回路２０ｂと、アナログスイッチＳＷ１２で構成される。
なお、フィルタ１０ａ、１０ｂとしては、コンデンサがなく、単に抵抗Ｒ２と、分割抵抗Ｒ４とＲ５のみの構成としてもかまわない。
また、ＶrefとＶZEROはアナログスイッチＳＷ１１にのみ接続してある。
【００２１】
アナログスイッチＳＷ１１とＳＷ１２は、図示しない駆動回路からの指令が共通に与えられ、チャンネル切換え動作は同時に行われる。ただし、２つのスイッチで同時に同じ入力が選択されないようにチャンネル接続してある。例えば、複数のチャンネル入力を、一方のアナログスイッチではチャンネル番号に対して昇順に、他方ではチャンネル番号に対して降順になるなどして、同じチャンネルが同時に選択されないように接続してある。
【００２２】
このような構成において、入力電圧は２系統に分岐され、一方は、フィルタ１０ａ、クランプ回路２０ａ、アナログスイッチＳＷ１１を通ってアンプＡＭＰへ入力される。他方は、フィルタ１０ｂ、クランプ回路２０ｂ、アナログスイッチＳＷ１２を通ってアンプＡＭＰへ入力される。
その後は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤへ入力され、デジタル変換された入力値は制御装置３０により上位装置へ伝達される。
なお、アナログスイッチＳＷ１１とＳＷ１２は、図２のアナログスイッチＳＷ１と同様の動作を行う。
【００２３】
断線検出においては、入力部を２系統にしたことにより、コンデンサＣ２とＣ３の電荷を抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５経由で放電させることができ、従来例のようなアナログスイッチＳＷ１のチャージトランスファーによりコンデンサの電荷を抜くのに比べて、より短時間で放電させることができる。
したがって、比較的高速に、０Ｖとなって行くコンデンサの電圧をＡ／Ｄ変換器ＡＤで読取れ、断線を短時間に判定することができる。
なお、２系統の入力段のフィルタの時定数を同等としてステップ応答を同等とすることにより、２系統の入力差を無くすことができる。
【００２４】
また、２系統で別々に検出した値（他方の系統での検出電圧は一方の系統での検出電圧の分圧値である）を比較することにより、アナログスイッチＳＷ１１とＳＷ１２、アンプＡＭＰの健全性を確認することもできる。
また、クランプ回路の電圧Ｖ１１が故障により下がった場合、２系統で測定した２値を比較することで、クランプ回路の故障も容易に検出することができる。
【００２５】
また、アンプＡＭＰへの供給電源の故障によりアンプＡＭＰの出力電圧が下がり、期待する出力が得られない場合は、２系統で測定した２値を比較することで、回路の故障を検出することができる。
また、ＶrefのＡＤ変換値は既知の値であり、ある範囲に入っていることを周期的にチェックしている。このチェックにより、Ｖref、ＡＭＰ、ＡＤの健全性が確認できる。
このように、本発明によれば、図示のように、入力端からＡ／Ｄ変換器までの回路部分の故障を検出することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る断線／故障検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】従来の断線／故障検出装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０ａ、１０ｂ  フィルタ
２０ａ、２０ｂ  クランプ回路
３０  制御装置
ＳＷ１１、ＳＷ１２  アナログスイッチ
ＡＭＰ  アンプ
ＡＤ  Ａ／Ｄ変換器
Ｒ３  抵抗
Ｒ４、Ｒ５  電圧分割抵抗
Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６  ダイオード
Ｖref  基準電圧
【図１】
2006211226.tif 000003
【図２】
2006211226.tif 000004