(57)【要約】【課題】システムの動作中に、ＣＰＵの異常を検出するためのタイムアウト時間を変更することが可能なウオッチドッグタイマを提供することにある。【解決手段】ウオッチドッグタイマ１０のタイマ回路１１には、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣを直列接続した積分回路１２が外付けされている。抵抗Ｒ１には、モータによって加熱される位置に配置したサーミスタＲ２が並列接続されている。タイマ回路１１のタイムアウト時間は、モータ駆動システム１の始動期間では抵抗Ｒ１によって長い時間に設定され、その後は、積分回路１２の抵抗Ｒ１およびモータによって加熱されたサーミスタを経由する並列回路が形成されるので、積分回路１２の抵抗値が小さな値に切り替わり、タイマ回路１１のタイムアウト時間が初期設定されている時間よりも短い時間に切り替わる。【選択図】図１
2008262443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵから一定の周期で入力されるリトリガ信号によってリセットされるタイマ回路と、
このタイマ回路に外付けされ、当該タイマ回路のタイムアウト時間を設定している抵抗およびコンデンサからなる積分回路と、
前記ＣＰＵによって制御される被制御機器又は当該被制御機器を構成する部品の状態を検出するセンサと、
このセンサの出力に基づき前記積分回路の抵抗値を少なくとも２段階に切り替える抵抗値切り替え回路とを有していることを特徴とするウオッチドックタイマ。
【請求項２】
請求項１に記載のウオッチドックタイマにおいて、
前記センサは、前記被制御機器又は当該被制御機器を構成する部品の発熱量、発光量、圧力、電圧、電流、位置、速度および加速度のうちの少なくとも一つの状態を検出するものであることを特徴とするウオッチドックタイマ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のウオッチドックタイマにおいて、
前記抵抗値は第１の値に初期設定されており、
前記抵抗値切り替え回路は、前記センサの出力レベルが予め定めた値を超えると、前記抵抗値を前記第１の値よりも小さな第２の値に切り替えて、前記タイマ回路のタイムアウト時間を短い時間に切り替えることを特徴とするウオッチドックタイマ。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のウオッチドックタイマにおいて、
前記積分回路の前記抵抗に並列接続されており、前記被制御機器の温度に応じて抵抗値が変化する感熱素子を有し、
当該感熱素子が、前記センサおよび前記抵抗値切り替え回路として機能することを特徴とするウオッチドックタイマ。
【請求項５】
請求項３に記載のウオッチドックタイマにおいて、
前記積分回路の前記抵抗に、スイッチングトランジスタを介して並列接続された付加抵抗を有し、
前記抵抗値切り替え回路は、前記センサの出力レベルが予め定めたしきい値を上回った場合あるいは下回った場合に、前記スイッチングトランジスタをオンして前記積分回路の抵抗値を低い値に切り替えることを特徴とするウオッチドックタイマ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタなどの電子機器システムに搭載されているＣＰＵの異常を監視するウオッチドッグタイマに関する。更に詳しくは、システムの動作中に、ＣＰＵの異常を検出するためのタイムアウト時間を変更することが可能なウオッチドッグタイマに関する。
【背景技術】
【０００２】
システムに搭載されているＣＰＵが正常に動作しているか否かを監視するためにウオッチドッグタイマが用いられている。ウオッチドッグタイマは、所定時間（タイムアウト時間）でタイムアップするタイマ回路を備えており、ここに監視対象のＣＰＵからリトリガ信号が一定の周期で入力されてタイマ回路がリトリガされ、タイムカウントがリセットされてタイムアップ信号が出力されないようになっている。
【０００３】
ＣＰＵが正常に動作している場合にはタイムアップ前にタイマ回路にリトリガ信号が入力されるのでタイムアップ信号が出力されることがない。これに対して、ＣＰＵが停止又は暴走などの異常状態にある場合にはタイマ回路にリトリガ信号が入力されないので、タイマ回路はリセットされることなくタイムアップし、タイムアップ信号を出力する。このタイムアップ信号によって、例えば、システムがリセット（初期化）されるなど強制的に停止させられ、これにより、ＣＰＵおよび、ＣＰＵによって駆動制御されている被制御機器の故障が未然に防止される。
【０００４】
このようなウオッチドックタイマは特許文献１に開示されており、当該文献においては、外部からの操作入力によりタイムアウト時間を設定可能となっており、これにより、ウオッチドックタイマに汎用性を持たせている。
【特許文献１】特開平５−６１７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ウオッチドックタイマとしては、外付けの抵抗およびコンデンサからなる積分回路の時定数によってタイムアウト時間が設定されているものがある。この場合には、システム組み込み時にシステムに適したタイムアウト時間となるように積分回路が設定される。すなわち、システムの初期化中にタイムアップ信号が出力されてシステムが停止してしまうことのないように、タイムアウト時間を初期化開始からＣＰＵがリトリガ信号を出力可能になるまでの時間よりも長い時間に設定される。
【０００６】
一方、システムに搭載されている機器の中には、ＣＰＵが異常状態に陥ったままで運転が継続されると短時間のうちに破損してしまうものがある。例えば、モータがシステムに搭載されている場合には、ＣＰＵの暴走によりモータが過剰回転して発煙、焼損することがある。このような弊害を防止するためには、ウオッチドッグタイマのタイムアウト時間をできるだけ短く設定しておくことが望ましい。
【０００７】
しかしながら、上記のように、タイムアウト時間は初期化時にＣＰＵがリトリガ信号を出力可能になるまでの時間よりも短い時間に設定することはできない。このため、初期化にかかる時間が長い場合には、ウオッチドッグタイマを搭載しても、そのシステムの安全性を確保することが十分にできないという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、システムの動作中に、ＣＰＵの異常を検出するためのタイムアウト時間を変更することが可能なウオッチドッグタイマを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のウオッチドックタイマは、
監視対象のＣＰＵから一定の周期で入力されるリトリガ信号によってリセットされるタイマ回路と、
このタイマ回路に外付けされ、当該タイマ回路のタイムアウト時間を設定している抵抗およびコンデンサからなる積分回路と、
監視対象の前記ＣＰＵによって制御される被制御機器又は当該被制御機器を構成する部品の駆動状態を検出するセンサと、
このセンサの出力に基づき前記積分回路の抵抗値を少なくとも２段階に切り替える抵抗値切り替え回路とを有していることを特徴としている。
【００１０】
例えば、前記センサによって、前記被制御機器又は当該被制御機器を構成する部品の発熱量、発光量、圧力、電圧、電流、位置、速度および加速度のうちの少なくとも一つの状態を検出すればよい。
【００１１】
また、前記抵抗値を第１の値に初期設定しておき、前記抵抗値切り替え回路は、前記センサの出力レベルが予め定めた値を超えると、前記抵抗値を前記第１の値よりも小さな第２の値に切り替えて、前記タイマ回路のタイムアウト時間を短い時間に切り替えるようにすればよい。
【００１２】
本発明によれば、センサから出力される信号のレベルに応じて積分回路の抵抗値が変化して、ウオッチドックタイマのタイムアウト時間が変更される。システムの動作中にタイムアウト時間を変更することができるので、システムの初期化時には、タイムアウト時間をＣＰＵがリトリガ信号を出力可能になるまでの時間よりも長い時間に設定しておき、システムの動作中において、被制御機器の発熱量、電流、電圧などが増加して異常状態になったことがセンサによって検出された場合には、タイムアウト時間を短い時間に切り替えて、異常状態での駆動を直ちに止めることが可能である。
【００１３】
ここで、被制御機器の発熱状態に基づきタイムアウト時間を変更する場合には、例えば、感熱素子であるサーミスタを、前記積分回路の前記抵抗に並列接続すると共に、前記被制御機器の温度を検出可能な位置に配置しておけばよい。
【００１４】
また、前記積分回路の前記抵抗に、スイッチングトランジスタを介して付加抵抗を並列接続しておき、前記センサの出力レベルが予め定めたしきい値を上回った場合あるいは下回った場合に、前記抵抗値切り替え回路により前記スイッチングトランジスタをオンして、前記積分回路の抵抗に付加抵抗を並列接続して、当該積分回路の抵抗値を小さくするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のウオッチドックタイマでは、センサから出力される信号のレベルが変化すると、積分回路の抵抗値が変化するのでウオッチドックタイマのタイムアウト時間が変更される。システムの動作中にタイムアウト時間を変更することができるので、システムの初期化時には、タイムアウト時間をＣＰＵがリトリガ信号を出力可能になるまでの時間よりも長くしておいて、システムの動作中には、タイムアウト時間をそれよりも短い時間に変更することができる。また、システムによっては、システムの動作中のタイムアウト時間を初期化時におけるタイムアウト時間よりも長くすることもできる。システムの動作中にセンサが検出する環境の変化に対応させて、タイムアウト時間を変更できるので、環境の変化に応じてシステムに搭載されているＣＰＵが正常に動作しているか否かを検出するタイミングを変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したウオッチドッグタイマの実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、ウオッチドックタイマが組み込まれているプリンタなどに搭載されているモータ駆動システムを示す概略ブロック図である。モータ駆動システム１は、ＣＰＵ２と、モータドライバ３を介してＣＰＵ２によって駆動制御されるモータ４と、ＣＰＵ２が正常に動作しているか否かを監視するウオッチドッグタイマ１０とを備えている。
【００１８】
ウオッチドッグタイマ１０は、監視対象のＣＰＵ２から一定の周期で入力されるリトリガ信号によってリセットされるタイマ回路１１と、このタイマ回路１１を構成する単安定マルチバイブレータＩＣ１５およびこれに外付けされて当該タイマ回路１１のタイムアウト時間を設定している抵抗Ｒ１およびコンデンＣサからなる積分回路１２と、監視対象のＣＰＵ２によって駆動制御される被制御機器であるモータ４の駆動状態を検出するセンサ１３と、このセンサ１３の出力に基づき積分回路１２の抵抗値を少なくとも２段階に切り替える抵抗値切り替え回路１４とを有している。
【００１９】
ＣＰＵ２からタイマ回路１１に入力されるリトリガ信号は一定の周期でＣＰＵ２から出力されているものであり、この間隔は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣにより初期設定されているタイマ回路１１のタイムアウト時間よりも短く設定されている。ＣＰＵ２が正常に動作している間は、リトリガ信号はタイマ回路１１がタイムアップする前に当該タイマ回路１１に入力され、タイマ回路１１がリセットされる。したがって、タイマ回路１１からタイムアップ信号が出力されることがない。
【００２０】
これに対して、ＣＰＵ２が停止又は暴走などの異常状態にある場合には、ＣＰＵ２からリトリガ信号が一定の周期で出力されなくなるので、タイマ回路１１がタイムアップしてタイムアップ信号が出力される。このタイムアップ信号は強制遮断信号として例えばモータドライバ３に入力される。モータドライバ３はタイムアップ信号が入力されるとモータ４への通電を停止するなど強制停止されるようになっている。
【００２１】
図２はウオッチドッグタイマの具体的な構成例を示す回路図である。ウオッチドックタイマ１０のタイマ回路１１は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣが直列接続された積分回路１２と、当該積分回路１２が外付けされている単安定マルチバイブレータＩＣ１５を備えている。積分回路１２には駆動電圧ＶＣＣが入力されており、出力は単安定マルチバイブレータＩＣ１５のＲｘ／Ｃｘポートに入力される。ＣＰＵ２からのリトリガ信号はＡ（反転信号）ポートに入力され、Ｑポートからはタイムアップ信号が出力されるようになっている。ＣＬＲ（反転信号）ポートにはウオッチドッグタイマ１０を初期化するための信号が入力される。なお、ＣＰＵ２からのリトリガ信号はＢポートに入力することもできる。タイマ回路１１のタイムアウト時間は公知のように、積分回路１２によって設定されており、その抵抗値と静電容量との積から成る時定数に比例する。
【００２２】
次に、積分回路１２における抵抗Ｒ１にはサーミスタＲ２が並列接続されている。サーミスタＲ２はＣＰＵ２の被制御機器であるモータ４の近傍に配置されており、モータ４が始動して発熱すると、サーミスタＲ２がモータ４によって加熱される。本例のサーミスタＲ２は、その加熱温度が高くなるとサーミスタ抵抗値が自然対数から成る特性に従って急激に小さくなる特性を備えている。
【００２３】
したがって、モータ４が加熱された運転状態では、積分回路１２では抵抗Ｒ１およびサーミスタＲ２の並列回路を介して電流が流れ、当該積分回路１２の抵抗値が常温時の抵抗値に対して小さな値に切り替わる。この結果、タイマ回路１１のタイムアウト時間が、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣによって設定されている初期設定時間よりも短い時間に切り替わる。よって、サーミスタＲ２は、抵抗値切り替え回路１４およびセンサとして機能する。
【００２４】
このように、本例では、モータ駆動システム１の始動時からモータ４が所定温度に加熱されるまでの間は、ウオッチドックタイマ１０のタイムアウト時間が初期設定された長い時間とされ、その後のシステム稼動中においては、タイムアウト時間が初期設定されたタイムアウト時間よりも短い時間に切り替わる。この切り替わり後のタイムアウト時間は、リトリガ信号の発生周期よりも長い時間ではあるが、初期設定されたタイムアウト時間よりも短い時間であるので、ＣＰＵ２に異常が発生した場合などにおいては、迅速にタイムアップ信号がモータドライバ３に出力され、これが強制停止させられる。よって、ＣＰＵ２に異常が発生した場合などにおいて、モータ４が焼損するなどの大きな損傷が発生することを未然に防止できる。
【００２５】
なお、温度上昇に応じて抵抗値が漸減する特性のサーミスタを積分回路の抵抗Ｒ１に並列接続しておき、モータ４の温度の上昇に対応させてウオッチドッグタイマ１０のタイムアウト時間を漸減させるようにすることも可能である。また、システムに搭載する機器によっては、検出している温度の上昇に応じて抵抗値が増大する逆特性の感熱素子を搭載しておき、機器の温度の上昇に応じてウオッチドッグタイマ１０のタイムアウト時間を長い時間に変更することも可能である。
【００２６】
（センサおよび抵抗値切り替え回路の別の例）
上記の例では、温度を検出してウオッチドッグタイマ１０のタイムアウト時間を変更していたが、ＣＰＵによって制御される被制御機器の温度以外の駆動状態を検出してウオッチドッグタイマのタイムアウト時間を変更することもできる。
【００２７】
図３は、被制御機器の駆動電圧を検出する電圧センサの出力に基づき積分回路の抵抗値を切り替える抵抗値切り替え回路の例を示してある。この抵抗値切り替え回路１４Ａは、電圧センサによる検出電圧Ｖｘと基準電圧ＶＣＣ１を比較するオペアンプＯＰと、このオペアンプＯＰの出力によりオンオフ制御されるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジシタＴｒを介して積分回路１２の抵抗Ｒ１に並列接続される付加抵抗Ｒ３とを備えている。検出電圧Ｖｘが基準電圧ＶＣＣ１を上回ると、スイッチングトランジスタＴｒがオンに切り替わり、付加抵抗Ｒ３が積分回路１２の抵抗Ｒ１に並列接続された回路が形成される。これにより積分回路１２の抵抗値が小さな値に切り替わり、これに伴って、タイマ回路１１のタイムアップ時間が初期設定されている長い時間から短い時間に切り替わる。
【００２８】
図４は、被制御機器の駆動電流を検出する電流センサの出力に基づき積分回路の抵抗値を切り替える抵抗値切り替え回路の例を示してある。この抵抗値切り替え回路１４Ｂは、電流センサ１６による検出電流がベースに供給されるトランジスタＴｒ１と、このトランジスタＴｒ１によってオンオフされるスイッチングトランジスタＴｒ２と、このスイッチングトランジスタＴｒ２を介して積分回路１２の抵抗Ｒ１に並列接続される付加抵抗Ｒ４とを備えている。検出電流が所定値を超えると、スイッチングトランジスタＴｒ２がオンして、付加抵抗Ｒ４が積分回路１２の抵抗Ｒ１に並列接続された状態となる。この結果、積分回路１２の抵抗値が小さくなり、これに伴って、タイマ回路１１のタイムアップ時間が初期設定時間よりも短い時間に切り替わる。
【００２９】
センサを用いることにより、システムの動作中にセンサが検出する環境の変化に対応させてタイムアウト時間を変更できるので、環境の変化に応じてシステムに搭載されているＣＰＵが正常に動作しているか否かを検出するタイミングを変更することができる。センサは、システム又はシステムを構成する部品の発熱量（サーミスタ）、発光量（フォトトランジスタ）、圧力（圧力センサ）、電圧（圧電センサ）、電流（ＩＶ変換）、位置（変位センサ）、速度（ロータリーエンコーダ）、加速度（加速度センサ）などを検出するものでよい。これらの出力を直接、又は増幅やインピーダンス変換等して、積分回路１２の時定数にフィードバックすることができる。
【００３０】
（その他の実施の形態）
なお、上記の各例では、ウオッチドッグタイマ１０に入力されるリトリガ信号はＣＰＵ２から一定の周期で供給される。この代わりに、センサから出力される信号のレベルに応じて、ＣＰＵから出力されるリトリガ信号の周期を変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ウオッチドッグタイマが組み込まれているモータ駆動システムの概略ブロック図である。
【図２】サーミスタを用いたウオッチドッグタイマの例を示すブロック図である。
【図３】センサおよび抵抗値切り替え回路の別の例を示すブロック図である。
【図４】センサおよび抵抗値切り替え回路の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  モータ駆動システム、２  ＣＰＵ、３  モータドライバ、４  モータ、１０  ウオッチドッグタイマ、１１  タイマ回路、１２  積分回路、１３  センサ、１４，１４Ａ，１４Ｂ  抵抗値切り替え回路、１５  単安定マルチバイブレータＩＣ、１６  電流センサ、Ｃ  コンデンサ、ＯＰ  オペアンプ、Ｒ１  抵抗、Ｒ２  感熱素子（サーミスタ）、Ｒ３，Ｒ４  付加抵抗、Ｔｒ，Ｔｒ１，Ｔｒ２  スイッチングトランジスタ、ＶＣＣ  駆動電圧、ＶＣＣ１  基準電圧、Ｖｘ  検出電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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