(57)【要約】多接触スイッチが開示される。本明細書中の例示的多接触スイッチは、共通端子、第１の投端子および第２の投端子を有する双投スイッチであって、共通端子は基準に接続される、双投スイッチと、第１の投端子へ接続された第１の投回路であって、共通端子が第１の投端子または第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、第１の投回路は開信号をプロセス制御装置へ出力する第１の投回路と、第２の投端子へ接続された第２の投回路であって、共通端子が第１の投端子または第２の投接触端子のうち他方と実質的に接触した場合、第２の投回路は、第１の投回路に閉信号をプロセス制御装置へと出力させる、第２の投回路とを含む。開信号または閉信号のうち少なくとも１つは、基準に対応する。【選択図】図１
2014531122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多接触スイッチであって、
共通端子、第１の投端子および第２の投端子を有する双投スイッチであって、前記共通端子は基準に接続される、双投スイッチと、
前記第１の投端子へ接続された第１の投回路であって、前記共通端子が前記第１の投端子または前記第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、前記第１の投回路は開信号をプロセス制御装置へ出力する、第１の投回路と、
前記第２の投端子へ接続された第２の投回路であって、前記共通端子が前記第１の投端子または前記第２の投接触端子のうち他方と実質的に接触した場合、前記第２の投回路は、前記第１の投回路に閉信号を前記プロセス制御装置へと出力させ、前記開信号または前記閉信号のうち少なくとも１つは、前記基準に対応する、第２の投回路と
を含む、スイッチ。
【請求項２】
前記第１のおよび第２の投回路は、前記双投スイッチによるバウンスに応答して、前記開信号または前記閉信号を維持する、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記第１の投回路および第２の投回路は、前記双投スイッチが前記第１の投端子または第２の投端子のうちの１つとの接触から前記第１の投回路または第２の投回路のうちの他方との接触へと前記共通端子を切り換えていない場合、前記第１の投回路および第２の投回路のそれぞれの状態を維持するためのそれぞれの論理ゲートを含む、請求項１または２に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記第１の投回路は、第１のｎｏｔ−ａｎｄ論理ゲートおよび第１のプルアップ抵抗を含み、前記第２の投回路は、第２のｎｏｔ−ａｎｄ論理ゲートおよび第２のプルアップ抵抗を含む、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記第１のｎｏｔ−ａｎｄゲートの出力端子は、前記第２のｎｏｔ−ａｎｄゲートの入力端子へ接続され、前記第２のｎｏｔ−ａｎｄゲートの出力端子は、前記第１のｎｏｔ−ａｎｄゲートの入力端子へ接続される、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記第１の投回路は、第１のｎｏｔ論理ゲートおよび第１のプルアップ抵抗を含み、前記第２の投回路は、第２のｎｏｔ論理ゲートおよび第２のプルアップ抵抗を含む、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項７】
前記第１のｎｏｔゲートの出力端子は、前記第２のｎｏｔゲートの入力端子へ接続され、前記第２のｎｏｔゲートの出力端子は、前記第１のｎｏｔゲートの入力端子へ接続される、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記第１の投回路は、前記共通端子が前記第２の投端子と接触するまで前記開信号を出力し、前記共通端子が前記第２の投端子と接触した場合、前記閉信号を出力する、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項９】
多接触スイッチであって、
共通端子、第１の投端子および第２の投端子を有する双投スイッチであって、前記共通端子は基準へ接続される、双投スイッチと、
前記第１の投端子へ接続された第１の投回路であって、前記第１の投回路は、前記共通端子が前記第１の投端子または前記第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、開信号をプロセス制御装置へ出力する、第１の投回路と、
前記第２の投端子へ接続された第２の投回路であって、前記第２の接触端子は、前記共通端子が前記第１の投端子または前記第２の投端子のうち他方と実質的に接触した場合、閉信号を前記プロセス制御装置へ出力し、前記開信号または前記閉信号のうち少なくとも１つは、前記基準に対応する、第２の投回路と、
を含む、スイッチ。
【請求項１０】
前記開信号または前記閉信号の受信に基づいて前記プロセス制御装置を作動させるためのコントローラをさらに含む、請求項９に記載のスイッチ。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記開信号または前記閉信号の受信に応答してスイッチバウンスが発生したかを決定する、請求項１０に記載のスイッチ。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記スイッチバウンスが発生したとの決定に応答して、前記プロセス制御装置の作動を回避する、請求項１０〜１１のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記開信号または前記閉信号を少なくとも閾値の回数にわたってサンプリングして前記サンプルが等しい値を有するかを決定することにより、前記スイッチバウンスが発生したかを決定する、請求項１０〜１２のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項１４】
前記コントローラは、少なくとも連続的な閾値個数のサンプルが等しい値を有する場合、前記スイッチバウンスが発生したかを決定する、請求項１０〜１３のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項１５】
エラートリガーをさらに含み、前記エラートリガーは、外部エラー条件の検出に応答して、前記第１の投回路および第２の投回路にエラー条件に対応する信号を出力させる、請求項９〜１４のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項１６】
前記第１の投回路は第１のプルアップ抵抗を含み、前記第２の投回路は第２のプルアップ抵抗を含む、請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項１７】
方法であって、
スイッチから第１の出力信号を受信することであって、前記第１の出力信号は、２つの可能な値の第１の値を有する、ことと、
前記第１の出力信号に基づいてプロセス制御装置を作動させることと、
前記スイッチから第２の出力信号を受信することであって、前記第２の出力信号は、前記２つの可能な値のうち第２の値を有する、ことと、
前記第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応するかを決定することと、
前記第２の出力信号を受信することが前記スイッチバウンス条件に対応しない場合、前記第２の出力信号に基づいて前記プロセス制御装置を作動させることと、
前記第２の出力信号を受信することが前記スイッチバウンス条件に対応する場合、前記プロセス制御装置の作動を回避することと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記第２の出力信号が前記スイッチバウンス条件に対応するかを決定することは、少なくとも前記第２の出力信号の連続的な閾値個数のサンプルが等しい値を有するかを決定することを含み、少なくとも前記連続的な閾値個数のサンプルが等しい値を有する場合、前記第２の出力信号は、前記スイッチバウンス条件に対応しない、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
閾値の長さの時間が経過したとの決定に応答して、前記連続的な閾値個数のサンプルが等しい値を有するとの決定無しにエラー条件を検出することをさらに含む、請求項１７〜１８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のおよび第２の出力信号が前記プロセス制御装置の作動状態と関連付けられていない値を有する場合、エラー条件を検出することをさらに含む、請求項１７〜１９のうちいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロセス制御スイッチに主に関し、より詳細には、多接触スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御システムにおいて、弁および他のプロセス制御装置は、アクチュエータを有する。これらのアクチュエータは、液面検出器、圧力スイッチ、フロー開閉器および／または他のプロセス可変スイッチによって制御され得る。いくつかの例において、これらのスイッチは、２つの状態を有し（例えば、オン／オフ、開／閉）、また、関連付けられた条件が真または偽であると関連付けられたセンサーまたは検出器が決定したのに応答して、スイッチがこれらの状態間で切り替わるように較正される。例えば、液面検出器は、船舶またはコンテナ中の液面が閾レベルを超える（かまたは下回った）場合にスイッチがオン状態になるように、較正される場合もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書中に開示される例示的な多接触スイッチは、双投スイッチと、第１の投回路と、第２の投回路とを含む。双投スイッチは、共通端子と、第１の投端子と、第２の投端子とを有する。共通端子は、基準へ接続される。第１の投回路は、第１の投端子へ接続され、共通端子が第１の投端子または第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、第１の投回路は、開信号をプロセス制御装置へ出力する。第２の投回路は、第２の投端子へと接続される。共通端子が第１の投端子または第２の投接触端子のうち他方と実質的に接触した時、第２の投回路は、第１の投回路に閉信号をプロセス制御装置へと出力させる。開信号または閉信号のうち少なくとも１つは、基準に対応する。
【０００４】
別の例において開示される多接触スイッチは、双投スイッチと、第１の投回路と、第２の投回路とを含む。双投スイッチは、共通端子、第１の投端子および第２の投端子を有する。共通端子は基準へ接続され、第１の投回路は、第１の投端子へ接続され、共通端子が第１の投端子または第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、第１の投回路は、開信号をプロセス制御装置へと出力する。第２の投回路は、第２の投端子へ接続される。共通端子がその他の第１の投端子または第２の投端子のうち１つと実質的に接触した場合、第２の接触端子は、閉信号をプロセス制御装置へ出力する。開信号または閉信号のうち少なくとも１つは、基準に対応する。
【０００５】
開示の例示的方法は、スイッチから第１の出力信号を受信することであって、第１の出力信号は、２つの可能な値の第１の値を有する、ことと、第１の出力信号に基づいてプロセス制御装置を作動させることと、スイッチから第２の出力信号を受信することであって、第２の出力信号は、２つの可能な値のうち第２の値を有する、ことと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応するかを決定することと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応しない場合、第２の出力信号に基づいてプロセス制御装置を作動させることと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応する場合、プロセス制御装置の作動を回避することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】弁を制御するための多接触スイッチを含む例示的プロセス制御システムを示す。
【図２】弁を制御するための多接触スイッチを含む別の例示的プロセス制御システムを示す。
【図３】プロセス制御装置を制御するための例示的多接触スイッチの模式図である。
【図４】プロセス制御装置を制御するための別の例示的多接触スイッチの模式図である。
【図５】プロセス制御装置を制御するための別の例示的多接触スイッチの模式図である。
【図６】プロセス制御装置を制御するためのエラートリガーを含む例示的多接触スイッチの模式図である。
【図７】多接触スイッチからの入力に基づいてプロセス制御装置を制御するための図３〜図５の例示的コントローラを実行するために用いることが可能な例示的プロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
スイッチは、状態変化発生時において、バウンス（例えば、高速の機械的および電気的接続および接続解除）を示し得る。このようなバウンスに起因して、スイッチへ接続された電気コンポーネントが類似の高速変化を経験し、その結果、検出精度の低下および／または被制御のプロセス制御装置および／または関連付けられたコンポーネントの高速摩耗に繋がり得る。本明細書中に開示される例示的多接触スイッチは、公知の解法において発生することの多い応答性低下の発生無く、電気機械的バウンスに対する感度低下を有する。
【０００８】
本明細書中に開示されるいくつかの例示的多接触スイッチは、双投スイッチと、第１の接触回路と、第２の接触回路とを含む。双投スイッチは、共通接触、第１の投接触および第２の投接触を有する。共通接触は、基準へ接続される。第１の接触回路は、第１の投接触へ接続される。共通接触が第１の投接触または第２の投接触のうちの１つと実質的に接触（例えば、連続的および／またはバウンス接触）した時、第１の接触回路は、開信号をプロセス制御装置（例えば、アクチュエータ）へ出力する。第２の接触回路は、第２の投接触へと接続され、共通接触が第１の投接触または第２の投接触のうちもう１つと実質的に接触した場合、第２の接触回路は、第１の接触回路に閉信号をプロセス制御装置へと出力させる。開信号または閉信号のうち少なくとも１つは、基準に対応する。
【０００９】
本明細書中に開示されるいくつかの他の例示的多接触スイッチは、双投スイッチと、第１の接触回路と、第２の接触回路とを含む。双投スイッチは、共通接触、第１の投接触および第２の投接触を有する。共通接触は、基準へ接続され、第１の接触回路は、第１の投接触へと接続され、共通接触が第１の投接触または第２の投接触のうちの１つと実質的に接触した場合、第１の接触回路は、開信号をプロセス制御装置へ出力する、第２の接触回路は、第２の投接触へと接続され、共通接触が第１の投接触または第２の投接触のうちもう１つと実質的に接触した場合、第２の接触回路は閉信号をプロセス制御装置へ出力し、開信号または閉信号のうち少なくとも１つは、基準に対応する。
【００１０】
本明細書中に開示されるいくつかの例示的方法は、スイッチから第１の出力信号を受信することであって、第１の出力信号は、２つの可能な値の第１の値を有する、ことと、第１の出力信号に基づいてプロセス制御装置を作動させることと、スイッチから第２の出力信号を受信することであって、第２の出力信号は、２つの可能な値のうち第２の値を有する、ことと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応するかを決定することと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応しない場合、第２の出力信号に基づいてプロセス制御装置を作動させることと、第２の出力信号を受信することがスイッチバウンス条件に対応する場合、プロセス制御装置の作動を回避することとを含む。
【００１１】
図１は、（本例において弁として示される）プロセス制御装置を制御するための多接触スイッチ１０２を含む例示的プロセス制御システム１００を示す。図１の例示的プロセス制御システム１００は、船舶、コンテナまたは液体タンク１０６中の液体１０４のレベルをセンサー（例えば、液面検出器１０８）を用いて監視する。例示的多接触スイッチ１０２は、液面検出器１０８の物理的位置によって感知された液面１１０が閾レベル１１２よりも高い（かまたは低い）かを決定するように、液面検出器１０８へ機械的に接続される。液面１１０が上昇または低下すると、液面検出器１０８の物理的位置もそれぞれ上下する。例示的多接触スイッチ１０２は、２つの可能な値（例えば、開／閉、オン／オフ）を有する信号をマイクロコントローラ１１４へと出力する。よって、多接触スイッチ１０２からの出力信号の値は、（例えば、液面検出器１０８の物理的位置によって決定された）液面１１０が閾レベル１１２を上回る（かまたは下回る）かに基づく。
【００１２】
信号を出力するために、図１の例示的多接触スイッチ１０２は、双投スイッチ１１６と、第１の投回路１１８と、第２の投回路１２０とを含む。例示的双投スイッチ１１６は、任意の所与の時間において、共通接触を第１の投回路１１８または第２の投回路１２０のうちの１つへと接続させる。どの双投スイッチに対するどの例示的投回路１１８および１２０が共通接触へ接続されているか（例えば、液面１１０が閾レベル１１２を上回る（かまたは下回る））に基づいて、例示的多接触スイッチ１０２（例えば、第１の投回路１１８または第２の投回路１２０）は、２つの可能な出力値のうち１つを出力する。
【００１３】
図１の例示的マイクロコントローラ１１４は、例示的多接触スイッチ１０２からの信号出力に基づいて、アクチュエータ１２２に弁１２４を開口または閉鎖させる。図１の例において、液面１１０が閾レベル１１２を上回ると、例示的マイクロコントローラ１１４は、アクチュエータ１２２に弁１２４を開口させる。例示的弁１２４が開口すると、液体タンク１０６からの液体１０４が退出流体通路１２６を介して液体タンク１０６から退出し、これにより、液面１１０が下降する。逆に、液面１１０が閾レベル１１２を下回った場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、アクチュエータ１２２に弁１２４を閉鎖させる。例示的弁１２４が閉鎖されると、タンク１０６からの液体１０４の退出が停止する。
【００１４】
図２に示す別の例示的プロセス制御システム２００は、弁制御のための多接触スイッチ２０２を含む。図１の例示的多接触スイッチ１０２と同様に、例示的多接触スイッチ２０２は、任意の所与の時間に第１の投回路２０４または第２の投回路２０６のうちの１つに接続される双投スイッチ１１６を含む。さらに、例示的多接触スイッチは、第１の出力信号を第１の投回路２０４からマイクロコントローラ２０８へと出力する。しかし、例示的多接触スイッチ１０２と対照的に、図２の例示的多接触スイッチ２０２は、第２の出力信号も第２の投回路２０６から出力する。第１の投回路２０４および第２の投回路２０６は、例示的な双投スイッチ１１６が第１の投回路２０４または第２の投回路２０６へ電気機械的に接続されるかに基づいて、第１の出力信号および第２の出力信号を出力する。
【００１５】
図２の例示的マイクロコントローラ２０８は、第１のおよび第２の出力信号を多接触スイッチ２０２から受信し、信号が第１の状態（例えば、オン、開口）、第２の状態（例えば、オフ、閉鎖）または無効状態（例えば、エラー状態）に対応するかを決定する。例えば、第１の出力信号が論理高信号でありかつ第２の出力信号が論理低信号である場合、マイクロコントローラ２０８は、多接触スイッチ２０２が第１の状態にあると決定し得る。逆に、第１の出力信号が論理低信号でありかつ第２の出力信号が論理高信号である場合、マイクロコントローラ２０８は、多接触スイッチ２０２が第２の状態にあると決定し得る。第１の出力信号および第２の出力信号が同じ論理値（例えば、高または低）を有する場合、例示的マイクロコントローラ２０８は、無効状態が発生したと決定し得る（例えば、双投スイッチ１１６が投回路２０４および２０６のいずれかと接触していない場合、回路問題が発生した）。
【００１６】
図３は、プロセス制御装置（例えば、弁１２４）を制御するための例示的多接触スイッチ３００の模式図である。例示的多接触スイッチ３００を用いて、図１の多接触スイッチ１０２を実行することができる。図３に示すように、例示的多接触スイッチ３００は、双投スイッチ３０２と、第１の投回路３０４と、第２の投回路３０６とを含む。第１の投回路３０４は、双投スイッチ３０２の第１の端子３０８へ接続され、例示的な双投スイッチ３０２の位置に基づいて第１の信号または第２の信号をマイクロコントローラ（例えば、図１のマイクロコントローラ１１４）へと出力する。例示的な第２の投回路３０６は、例示的な双投スイッチ３０２の第２の端子３１０へ接続され、例示的な双投スイッチ３０２の位置に基づいて、第１の投回路３０４に第１の信号または第２の信号を出力させる。
【００１７】
図３の例示的な双投スイッチ３０２は、第１の端子３０８および第２の端子３１０と、共通端子３１２とを含む。共通端子３１２は、端子３０８および３１０間で切り換えられる。例示的共通端子３１２は、端子３０８および３１０間に切り換える場合において例示的な双投スイッチ３０２がブレークビフォメーク方法を用いる場合を除いて、任意の所与の時間において第１の端子３０８または第２の端子３１０のうちの１つへ主に電気機械的に接続される。例示的共通端子３１２は、基準信号（例えば、接地）へ電気的に接続される。図３の例示的基準信号は、出力信号のうちの１つ（例えば、低、オフ、または論理ゼロ信号）に対応する。対照的な高、オンまたは論理１信号は、電圧基準３１４である。
【００１８】
例示的な第１の投回路３０４は、２入力ｎｏｔ−ａｎｄ（ＮＡＮＤ）論理ゲート３１６と、プルアップ抵抗３１８とを含む。ＮＡＮＤゲート３１６の第１の端子は、双投スイッチ３０２の第１の端子３０８と、高基準３１４とへプルアップ抵抗３１８を介して接続される。同様に、例示的な第２の投回路３０６は、２入力ｎｏｔ−ａｎｄ（ＮＡＮＤ）論理ゲート３２０と、プルアップ抵抗３２２とを含む。ＮＡＮＤゲート３２０の第１の端子は、双投スイッチ３０２の第２の端子３１０と、高基準３１４とへプルアップ抵抗３２２を介して接続される。ＮＡＮＤゲート３２０の出力は、ＮＡＮＤゲート３１６の第２の端子へ入力される。ＮＡＮＤゲート３１６の出力は、ＮＡＮＤゲート３２０の第２の端子へ入力され、例示的多接触スイッチ３００の出力として用いられる。
【００１９】
例示的な第１の投回路３０４および第２の投回路３０６の組み合わせを用いることにより、共通接触３１２が端子３０８および３１０のうちの１つに接続された状態から端子３０８および３１０の他方に接続された状態へ変化しない限り、図３の多接触スイッチ３００からマイクロコントローラ１１４への出力の状態変化を回避することができる。例えば、共通端子３１２と端子３０８および３１０のうちの１つとの間に電気機械的バウンス（例えば、高速接続および接続解除）がある場合、第１の投回路３０４および第２の投回路３０６は、出力信号の状態を維持する。
【００２０】
以下、図３の多接触スイッチ３００の動作の一例について説明する。例示的動作の記載において、共通端子３１２と、共通端子３１２が接続された基準（例えば、接地）とを低信号と呼び、高基準３１４（例えば、供給信号）を高信号と呼ぶ。低信号および高信号は、論理状態として用いられる。動作時において、共通端子３１２は、第１の時間において第２の端子３１０へと接続され得る。その結果、ＮＡＮＤゲート３２０の第１の端子が低信号へと引き寄せられ、これによい、ＮＡＮＤゲート３２０から高信号がＮＡＮＤゲート３１６の第２の入力端子へと出力される。ＮＡＮＤゲート３１６の第１の端子は、プルアップ抵抗３１８を介して高信号へと引き寄せられる。ＮＡＮＤゲート３１６に対する入力端子はどちらとも高信号であるため、マイクロコントローラ１１４に対するＮＡＮＤゲートの出力（および多接触スイッチ３００の出力）は低信号となる。
【００２１】
第１の時間の後の第２の時間において、例示的な双投スイッチ３０２は、共通端子３１２を切り換えて、第１の端子３０８へと接続させる。第１の端子３０８およびよってＮＡＮＤゲート３１６の第１の端子が低信号へと引き寄せられると、ＮＡＮＤゲート３１６の出力は高信号となる。ＮＡＮＤゲート３１６からの高信号出力は、ＮＡＮＤゲート３２０の第１の端子へと入力される。ＮＡＮＤゲート３２０の第２の端子は、プルアップ抵抗３２２によって高信号へと引き寄せられる。ＮＡＮＤゲート３２０に対する入力端子はどちらも高信号であるため、ＮＡＮＤゲート３２０の出力は低信号となる。この低信号は、ＮＡＮＤゲート３１６の第２の端子へ入力される。
【００２２】
第２の時間の後の第３の時間において、例示的な双投スイッチ３０２は、バウンスと、第１の端子３０８との高速電気機械的接続および接続解除とを経験する。第１の端子３０８が共通端子３１２（例えば、低信号）から一時的に接続解除されている間、ＮＡＮＤゲート３１６の第１の端子は、プルアップ抵抗３１８を介して高信号へと引き上げられ得る。しかし、ＮＡＮＤゲート３１６の第２の端子への入力は低信号のままであるため、例示的ＮＡＮＤゲート３１６の出力は、低信号へ変化しない。同様に、双投スイッチ３０２が上記した第１の時間において第２の端子３１０と共にバウンスを経験すると、例示的ＮＡＮＤゲート３２０の出力は、変化しない。なぜならば、ＮＡＮＤゲート３２０の第１の端子に対する入力がバウンスにも関わらず低信号のままであるからである。よって、図３の例示的多接触スイッチ３００は、時間遅延および／または多接触スイッチ３００の応答性を低下させる他の回路を必要とすることなく、バウンスから感度解除されるかまたは無反応にされる。
【００２３】
例示的多接触スイッチ３００は、ＮＡＮＤゲートおよびプルアップ抵抗ならびに高信号および低信号を含むが、他の任意の種類の論理ゲート、信号レベル、および／またはプルアップおよび／またはプルダウン抵抗を用いて、類似の機能を得ることも可能である。
【００２４】
図４は、プロセス制御装置を制御するための別の例示的多接触スイッチ４００の模式図である。例示的多接触スイッチ４００を用いて、図１の多接触スイッチ１０２を実行することができる。図４に示すように、例示的多接触スイッチ４００は、図３の例示的な双投スイッチ３０２と、第１の投回路４０２と、第２の投回路４０４とを含む。上述したように、例示的な双投スイッチ３０２は、第１の端子３０８および第２の端子３１０と、基準（例えば、低信号）へ電気的に接続された共通端子３１２とを含む。
【００２５】
図４の例示的な第１の投回路４０２は、インバーターまたはＮＯＴ論理ゲート４０６と、プルアップ抵抗４０８とを含む。同様に、例示的な第２の投回路４０４は、ＮＯＴ論理ゲート４１０と、プルアップ抵抗４１２とを含む。例示的な第１の投回路４０２の出力（例えば、ＮＯＴゲート４０６の出力）は、マイクロコントローラ（例えば、図１の例示的マイクロコントローラ１１４）のへ入力される。双投スイッチ３０２の第１の端子３０８は、例示的ＮＯＴゲート４０６の入力端子へ接続される。ＮＯＴゲート４０６の出力は、プルアップ抵抗４０８を介して供給基準４１４（例えば、高信号）へとプルアップされる。双投スイッチ３０２の第２の端子３１０は、（同様にＮＯＴゲート４０６の出力に接続される）例示的ＮＯＴゲート４１０の入力端子へと接続される。例示的ＮＯＴゲート４１０の出力も、プルアップ抵抗４１２を介して供給基準４１４へプルアップされ、ＮＯＴゲート４０６の入力端子へと接続される。
【００２６】
図４の多接触スイッチ４００の動作の一例について、以下に述べる。この例の説明において、共通端子３１２と、共通端子３１２が接続された基準（例えば、接地）とを低信号と呼び、高基準４１４（例えば、供給信号）を高信号と呼ぶ。低信号および高信号は、論理状態に対応する。動作時において、例示的共通端子３１２は、第１の時間において第２の端子３１０へと接続される。その結果、多接触スイッチ４００の出力は、低信号へ直接接続される。さらに、例示的ＮＯＴゲート４１０への入力は低信号であり、その結果、ＮＯＴゲート４１０の出力が高信号となる。ＮＯＴゲート４１０からの高信号出力がＮＯＴゲート４０６へと入力され、その結果、共通端子３１２へ接続されているＮＯＴゲート４０６からの出力が低くなる。
【００２７】
第１の時間の後の第２の時間において、共通端子３１２が第２の端子３１０から接続解除され、第１の端子３０８へと接続される。この時間において、例示的ＮＯＴゲート４０６への入力は低信号であり、その結果、ＮＯＴゲート４０６からの高信号が多接触スイッチ４００から例示的マイクロコントローラ１１４へと出力される。ＮＯＴゲート４０６からの出力は、例示的ＮＯＴゲート４１０へ入力され、その結果、ＮＯＴゲート４１０から低信号が出力される。この低信号は、第１の端子３０８へ直接接続され、共通端子３１２に一貫して接続される。
【００２８】
第２の時間の後の第３の時間において、例示的な双投スイッチ３０２は、第１の端子３０８とのバウンスおよび高速電気機械的接続ならびに接続解除を経験する。第１の端子３０８が共通端子３１２（例えば、低信号）から一時的に接続解除されている間、ＮＯＴゲート４０６への入力は、共通端子３１２から接続解除される。しかし、例示的ＮＯＴゲート４１０からの低信号出力は、ＮＯＴゲート４０６への低信号入力を維持し、その結果、ＮＯＴゲート４１０は、例示的マイクロコントローラ１１４への高出力信号を維持する。同様に、双投スイッチ３０２が上記した第１の時間における第２の端子３０８とのバウンスを経験すると、例示的ＮＯＴゲート４０６からの出力は変化しない。なぜならば、ＮＯＴゲート４０６からの出力に起因するバウンスにも関わらず、ＮＯＴゲート４１０の入力端子は低信号のままであるからである。そのため、図４の例示的多接触スイッチ４００は、バウンスから感度解除されるかまたはさらには無反応化され、多接触スイッチ４００の応答性を低下させる時間遅延および／または他の回路は不要である。
【００２９】
例示的多接触スイッチ４００においてＮＯＴゲートおよびプルアップ抵抗ならびに高信号および低信号が含まれているが、他の任意の種類の論理ゲート、信号レベル、および／またはプルアップおよび／またはプルダウン抵抗を用いて、類似または相当する機能を得ることができる。
【００３０】
図５は、プロセス制御装置を制御するための別の例示的多接触スイッチ５００の模式図である。例示的多接触スイッチ５００を用いて、図２の多接触スイッチ２０２を実行することができる。図５に示すように、例示的多接触スイッチ５００は、図３の例示的な双投スイッチ３０２と、第１の投回路５０２および第２の投回路５０４とを含む。第１の投回路５０２は、双投スイッチ３０２の第１の端子３０８へ接続され、例示的な双投スイッチ３０２の位置に基づいて、第１の信号をマイクロコントローラ（例えば、図１のマイクロコントローラ１１４）へ出力する。例示的な第２の投回路５０４は、例示的な双投スイッチ３０２の第２の端子３１０へ接続され、双投スイッチ３０２の位置に基づいて、第２の信号をマイクロコントローラ１１４へ出力する。
【００３１】
例示的な第１の投回路５０２は、第１の端子３０８および第１の投回路５０２の出力を高基準５０８へプルアップするためのプルアップ抵抗５０６を含む。同様に、第２の投回路５０４は、第２の端子３１０および第２の投回路５０４の出力を高基準５０８へプルアップするためのプルアップ抵抗５１０を含む。動作時において、例示的な双投スイッチ３０２は、共通端子３１２を第１の端子３０８または第２の端子３１０のうち１つへと接続させる。第１の端子３０８は共通端子３１２へと接続され、第１の投回路５０２は低信号をマイクロコントローラ１１４へ出力し、第２の投回路５０４は高信号をマイクロコントローラ１１４へ出力する。逆に、第２の端子３１０が共通端子３１２へと接続されると、第１の投回路５０２は、高信号をマイクロコントローラ１１４へと出力し、第２の投回路５０４は、低信号をマイクロコントローラ１１４へと出力する。
【００３２】
例示的マイクロコントローラ１１４は、第１の投回路５０２および第２の投回路５０４からの出力の組み合わせに基づいて、多接触スイッチ５００の状態を決定する。例えば、第１の投回路５０２からの出力が高信号でありかつ第２の投回路５０４からの出力が低信号である場合、マイクロコントローラ１１４は、多接触スイッチ１１４が第１の状態にあると決定する。逆に、第１の投回路５０２からの出力が低信号でありかつ第２の投回路５０４からの出力が高信号である場合、マイクロコントローラ１１４は、多接触スイッチ１１４が第２の状態にあると決定する。図５の例において、多接触スイッチ５００からの双方の出力が低信号である場合、マイクロコントローラ１１４はエラーを検出する。なぜならば、このような条件は、スイッチ５００の故障に対応し得る。マイクロコントローラ１１４が多接触スイッチ５００からの双方の出力が高信号であると検出した場合、マイクロコントローラは、例示的多接触スイッチ５００がバウンスおよび／またはいくつかの他のエラーを経験している可能性があると決定する。双方の出力が高信号であると検出されるのに応答して、マイクロコントローラ１１４は、多接触スイッチ５００からの出力を複数回サンプリングして、これらの出力のうちいずれかが低信号へ変化したかを決定しかつ／またはこれらの出力のうち１つがバウンスを停止したかを決定する。例えば、マイクロコントローラ１１４が（第１の投回路からの出力信号が高い状態において）例示的な第２の投回路５０４からの出力信号の連続的な閾値個数のサンプルが低信号であると検出した場合、多接触スイッチ５００は第１の状態へと変化する。いくつかの例において、多接触スイッチ５００が第１の状態または第２の状態を達成することなく特定の長さの時間が経過した場合（または他の条件が発生した場合）、マイクロコントローラ１１４は、エラー条件が存在すると決定し得る。
【００３３】
例示的多接触スイッチ５００においてはプルアップ抵抗および高信号および低信号が含まれるが、他の任意の種類の信号レベル、論理、および／またはプルアップおよび／またはプルダウン抵抗を用いて、類似または相当する機能を得ることができる。さらに、図３および図４の例示的多接触スイッチ３００および４００がマイクロコントローラ１１４への単一の出力信号を有する様子を図示しているが、例示的スイッチ３００および４００のいずれかから第２の信号を（例えば、各第２の投回路３０６および４０４から）マイクロコントローラ１１４へと出力してもよい。いくつかのこのような例において、マイクロコントローラ１１４は、状態検出方法および／またはエラー検出方法（例えば、図５を参照して上記した例示的な状態検出方法および／またはエラー検出方法）を実行することができる。
【００３４】
図６は、プロセス制御装置を制御するための別の例示的多接触スイッチ６００の模式図である。図６の例示的多接触スイッチ６００は、双投スイッチ６０２、第１のおよび第２の投回路６０４および６０６、ならびにエラートリガー６０８を含む。図６の例示的な双投スイッチ６０２は、図３〜図５の例示的な双投スイッチ３０２を用いて実行することができる。例示的な第１の投回路６０４および第２の投回路６０６は、図３の例示的な第１の投回路３０４および第２の投回路３０６、図４の例示的な第１の投回路４０２および第２の投回路４０２、図５の例示的な第１の投回路５０２および第２の投回路５０４ならびに／あるいは他の任意の相当する、類似するかつ／または異なる構成の投回路を用いて実行することができる。よって、例示的な第１の投回路６０４および第２の投回路６０６は、投回路６０４および６０６を接続する破線により、図６に示すように相互接続してもよいし、しなくてもよい。
【００３５】
外部エラー条件が発生した場合、例示的なエラートリガー６０８は、第１の投回路６０４および第２の投回路６０６を介して、マイクロプロセッサ１１４によるエラー検出をトリガーする。エラー検出をトリガーするために、エラートリガー６０８は、双方の投回路６０４および６０６の出力を低信号または高信号にすることができる。外部エラー条件は、例示的多接触スイッチ６００および／またはマイクロコントローラ１１４の内部故障に起因しないエラーを含む。例示的な外部エラー条件は、多接触スイッチ６００および／またはマイクロコントローラ１１４への外部電源の損失を含み得る。このような例において、エラートリガー６０８（例えば、無停電電源（ＵＰＳ）のコントローラ）は、（例えば、供給電力の損失およびＵＰＳ中に蓄えられている電力の使用の検出に応答して）第１の投回路６０４および第２の投回路６０６を制御して、低信号をマイクロコントローラへと出力させる。この例において、ＵＰＳは、多接触スイッチ６００、マイクロコントローラ１１４および／またはマイクロコントローラ１１４によって制御されるプロセス制御装置へと電力を提供して、プロセス制御装置の状態を所定の条件またはデフォルト安全条件へと変化させる。例示的な安全条件は、アクチュエータ１２２を制御して図１の例示的弁１２４を閉鎖することを含み得る。例示的マイクロコントローラ１１４は、図５を参照して上述した例示的な状態検出方法および／またはエラー検出方法を用いて、例示的多接触スイッチ６００中の状態（単数または複数）および／またはエラー（単数または複数）を検出することができる（例えば、第１の投回路６０４および第２の投回路６０６を介して例示的エラートリガー６０８によってトリガーされたエラー（単数または複数））。
【００３６】
図７は、例示的プロセス７００を示すフローチャートである。例示的プロセス７００を用いて、図１〜図６の例示的マイクロコントローラ１１４を実行して、多接触スイッチからの入力に基づいてプロセス制御装置を制御させることができる。
【００３７】
図７の例示的プロセス７００において、先ず、（例えば、図１〜図６のマイクロコントローラ１１４を介して）多接触スイッチ（例えば、図１〜図６の多接触スイッチ１０２、２０２、３００、４００、５００および／または６００）からの出力信号（単数または複数）が検出される（ブロック７０２）。例えば、マイクロコントローラ１１４は、図１〜図６の各投回路１１８、１２０、２０４、２０６、３０４、３０６、４０２、４０４、５０２、５０４、６０４および６０６）から１つ以上の出力信号（単数または複数）を受信し得る。例示的マイクロコントローラ１１４は、出力信号（単数または複数）が第１の状態に対応するかを決定する（ブロック７０４）。出力信号（単数または複数）が第１の状態に対応する（ブロック７０４）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、第１の状態に基づいて、プロセス制御装置を作動させる（ブロック７０６）。例えば、マイクロコントローラ７０６は、第１の状態に応答して弁アクチュエータに弁を開口させ得る。プロセス制御装置を作動させた（ブロック７０６）後、制御はブロック７０２へ戻って、出力信号（単数または複数）を検出する。
【００３８】
出力信号（単数または複数）が第１の状態に対応しない場合（ブロック７０４）、例示的マイクロコントローラ１１４は、出力信号（単数または複数）が第２の状態に対応するかを決定する（ブロック７０８）。出力信号（単数または複数）が第２の状態に対応する（ブロック７０８）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、第２の状態に基づいてプロセス制御装置を作動させる（ブロック７１０）。例えば、マイクロコントローラ１１４は、第２の状態に応答して弁アクチュエータに弁を閉鎖させ得る。プロセス制御装置を作動させた（ブロック７１０）後、制御はブロック７０２へ戻って、出力信号（単数または複数）を検出する。
【００３９】
出力信号（単数または複数）が第２の状態に対応しない（ブロック７０８）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、出力信号（単数または複数）がエラーに対応するかを決定する（ブロック７１２）。例えば、出力信号（単数または複数）が多接触スイッチの故障に対応する場合、出力信号（単数または複数）はエラーに対応し得る。出力信号（単数または複数）がエラーに対応する（ブロック７１２）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、プロセス制御装置を作動させて、デフォルト（例えば、所定の）エラー状態とする（ブロック７１４）。プロセス制御装置を作動させてデフォルトエラー状態とした（ブロック７１４）後、図７の例示的プロセス７００は終了する。
【００４０】
出力信号（単数または複数）がエラーに対応しない（ブロック７１２）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、バウンスが検出されたかを決定する（ブロック７１６）。例えば、異なる出力信号（単数または複数）が第１の状態および第２の状態のうち異なる状態に対応する場合、バウンスが検出され得る。バウンスが検出されない（ブロック７１６）場合、制御はブロック７０２へと戻って、出力信号を検出する（単数または複数）。一方、バウンスが検出された（ブロック７１６）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、出力信号（単数または複数）をサンプリングする（ブロック７１８）。例えば、マイクロコントローラ１１４は、出力信号（単数または複数）を複数回サンプリングして、連続的なサンプルを得ることができる。
【００４１】
その後、例示的マイクロコントローラ１１４は、閾値Ｘ個の連続的な出力信号（単数または複数）が同一の値を有するかを決定する（ブロック７２０）。閾値Ｘ個の連続的な出力信号（単数または複数）が同一の値を有する（ブロック７２０）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、バウンスが終了したと決定し、ブロック７０４へ戻って、出力信号（単数または複数）の状態を決定する。同一の値を有する閾値個数の出力信号（単数または複数）が発見されない（ブロック７２０）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、時間制限に到達したかを決定する（ブロック７２２）。時間制限が到達していない（ブロック７２２）場合、制御はブロック７１８へと戻って、出力信号（単数または複数）のサンプリングを継続する。一方、時間制限に到達した（ブロック７２２）場合、例示的マイクロコントローラ１１４は、プロセス制御装置を作動させてデフォルトエラー状態とする（ブロック７１４）。その後、図７の例示的プロセス７００は終了し得る。
【００４２】
本明細書中において特定の例示的な装置および方法について記載してきたが、本特許の範囲はこれに限定されない。一方、本特許は、本特許の特許請求の範囲内に公正に収まる全ての装置および方法を網羅する。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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