(57)【要約】【課題】Ａ／Ｄ変換回路において、入力段の異常な状態を含むアナログ信号の計測が、基板上に計測用端子やレベル比較回路を設けることなく、小型化して可能とする。【解決手段】Ａ／Ｄ変換回路２の入力段から分岐し、入力段のアナログ信号の振幅を圧縮する信号レベル変換回路３と、レベル変換後の信号を所定の位相をずらせる位相遅延回路４と、この位相遅延回路４の出力する遅延信号とＡ／Ｄ変換回路２の出力ディジタル信号を重畳するカップリング回路５と、カップリング回路５の出力を外部に出力する端子６を備えたＡ／Ｄ変換装置１００。【選択図】図１
2008219466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられ、入力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の入力段から分岐して、入力段アナログ信号の振幅を圧縮する信号レベル変換回路と、レベル変換後の信号を所定の位相量ずらせる遅延回路と、この遅延された信号と前記Ａ／Ｄ変換回路の出力段ディジタル信号とを重畳するカップリング回路と、このカップリング回路が繰り返し出力するディジタル、アナログ重畳信号を外部に出力する端子とを備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置と、出力波形解析装置とで構成される異常検出装置であって、前記出力波形解析装置には、前記Ａ／Ｄ変換装置の出力する繰り返しの信号を入力して、周期的なトリガ信号を生成するＡ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路と、前記トリガ信号に基づき、前記Ａ／Ｄ変換装置の出力信号をアナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の出力を予め設定された基準出力値と比較することによって、前記Ａ／Ｄ変換装置に入力するアナログ信号を異常と判定する異常判定回路とが設けられていることを特徴とする異常検出装置。
【請求項３】
前記遅延回路によってずらされる所定の位相量は、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力段の立上がり、立下がり後のノイズの無い安定波形域に達した時点の位相量であることを特徴とする請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置。
【請求項４】
前記信号レベル変換回路が前記Ａ／Ｄ変換回路のディジタル出力信号に対して、１／１０〜１／５の信号レベルに圧縮することを特徴とする請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置。
【請求項５】
前記異常判定回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力が予め設定された基準出力値に対する比率が所定値以下あるいは所定値以上のいずれか一方である時に、異常と判定することを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記異常判定回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力が予め設定された基準値出力との差が所定値以上である時に、異常と判定することを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＦＡ機器に備えられているエンコーダ等に設けられたＡ／Ｄ変換装置において、入力段のアナログ信号の異常状態を計測可能とするＡ／Ｄ変換装置およびそのＡ／Ｄ変換装置を使用した異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アナログ信号をディジタル信号に変換する回路において、アナログ信号の異常を検出するには、入力段のアナログ信号の計測が有効である。従来の異常検出回路として、入力段の異常な状態を含むアナログ信号を計測する検出回路を設け、その検出回路の出力を専用端子を通じて計測するようにした技術が示されている（例えば、特許文献１）。
また、入力段の異常な状態を含むアナログ信号の信号レベルを比較する回路を設け、この比較信号レベルを外部から変化させて、変化に伴う出力段のディジタル信号のパルスの幅の変化を計測することで、異常を検出することが示されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３-２４８０２２号公報（Ｐ３，３１〜５０行、図１）
【特許文献２】特開平０２−２２３８６４号公報（Ｐ３，１０〜１７行、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなアナログ信号の異常状態を検出可能とするＡ／Ｄ変換回路にあっては、異常を検出するための回路や比較信号を与えるための付加回路、および異常検出信号を出力するための端子や、比較信号を可変とするための端子を回路基板上に設置する必要がある。ところが最近の機器の小型化、低価格化要請に対して、上記のような従来技術でもって対応することは困難となってきた。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、異常検出信号等を出力するための新たな端子を具備することなく、安価な回路を付加することによって、入力段の異常な状態を含むアナログ信号を外部に出力するＡ／Ｄ変換装置を提供するとともに、このＡ／Ｄ変換装置を使用して出力波形を計測し、異常を検出する異常検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係るＡ／Ｄ変換装置は、基板に設けられ、入力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の入力段から分岐して、入力段アナログ信号の振幅を圧縮する信号レベル変換回路と、レベル変換後の信号を所定の位相量ずらせる遅延回路と、この遅延された信号とＡ／Ｄ変換回路の出力段ディジタル信号とを重畳するカップリング回路と、このカップリング回路が繰り返し出力するディジタル、アナログ重畳信号を外部に出力する端子とを備えたものである。
【０００７】
また、第２の発明に係る異常検出装置は、前記第１の発明のＡ／Ｄ変換装置と、出力波形解析装置とで構成される異常検出装置であって、出力波形解析装置には、Ａ／Ｄ変換装置の出力する繰り返しの信号を入力して、周期的なトリガ信号を生成するＡ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路と、トリガ信号に基づき、Ａ／Ｄ変換装置の出力信号をアナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の出力を予め設定された基準出力値と比較することによって、Ａ／Ｄ変換装置に入力するアナログ信号を異常と判定する異常判定回路とが設けられているものである。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明に係るＡ／Ｄ変換装置は、基板に設けられ、入力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の入力段から分岐して、入力段アナログ信号の振幅を圧縮する信号レベル変換回路と、レベル変換後の信号を所定の位相量ずらせる遅延回路と、この遅延された信号と前記Ａ／Ｄ変換回路の出力段ディジタル信号とを重畳するカップリング回路と、このカップリング回路が繰り返し出力するディジタル、アナログ重畳信号を外部に出力する端子とを備えているので、Ａ／Ｄ変換回路における、異常な状態を含む入力段アナログ信号に、出力段のディジタル信号の出力の変化に伴って発生するノイズの影響を回避して位相をずらした信号として重畳した信号とし、特別な計測用端子を設けることなく外部に出力することができるので、基板を含むＡ／Ｄ変換回路装置の小型化が実現可能となり、また低価格化が達成される。
【０００９】
また、第２の発明に係る異常検出装置は、前記第１の発明のＡ／Ｄ変換装置と、出力波形解析装置とで構成される異常検出装置であって、出力波形解析装置には、Ａ／Ｄ変換装置の出力する繰り返しの信号を入力して、周期的なトリガ信号を生成するＡ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路と、トリガ信号に基づき、Ａ／Ｄ変換装置の出力信号をアナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の出力を予め設定された基準出力値と比較することによって、Ａ／Ｄ変換装置に入力するアナログ信号を異常と判定する異常判定回路とが設けられているので、Ａ／Ｄ変換装置の出力する信号、つまり異常な状態を含む入力段アナログ信号に、出力段のディジタル信号の出力の変化に伴って発生するノイズの影響を回避して位相をずらした信号として重畳し、この重畳波形を出力波形解析装置が解析するので、Ａ／Ｄ変換装置の入力段の異常波形を繰り返しの周期に係わらずに簡単なＡ／Ｄ変換処理だけの処理ルーチンで計測可能になり、またノイズの影響を受けることなく異常判定の処理が簡単化できる。さらにはパルス抜け時にもアナログ波形を計測できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるＡ／Ｄ変換装置１００を示す構成図である。基板７に設けられたＡ／Ｄ変換装置１００には、外部のセンサ入力１からアナログ信号が入力され、バッファＩＣ２の入力段に接続される。Ａ／Ｄ変換回路であるバッファＩＣ２では、アナログ信号を内部の基準レベルによりハイ、ローに変化し、出力段よりディジタル信号として出力される。入力段のアナログ信号は、二股分岐して、信号レベル変換回路３にも接続されて、この信号レベル変換回路３で、ディジタル出力信号に対して、例えば、１／１０〜１／５の十分小さな信号レベルに変換される。変換された信号は、遅延回路４に接続され、バッファＩＣ２の立上がり、立下がりの出力変化に伴って発生するノイズの影響を回避するのに充分な、つまり立上がり、立下がり後のノイズの無い安定波形域に達した時点での図２（ｄ）に示す所定のＤＬだけ位相遅延されて、カップリング回路５に入力される。カップリング回路５では、この位相遅延された信号とバッファＩＣ２の出力信号を重畳した信号を生成して出力し、この出力信号は端子６から、外部へ出力される。
図２は、この発明の実施の形態１によるＡ／Ｄ変換装置１００の波形処理経過を示している。図２（ａ）にセンサ入力１から入力される計測点Ａのアナログ信号を示す。この実施の形態１では、図２（ａ）に示すように振幅小の信号を異常信号としている。信号レベル変換回路３で、計測点Ｃの図２（ｃ）に示すアナログ信号に変換され、遅延回路４で、計測点Ｄの図２（ｄ）に示す遅延処理後のアナログ波形に変換される。一方、計測点Ａの図２（ａ）に示したアナログ信号は、バッファＩＣ２により、計測点Ｂの図２（ｂ）に示すディジタル信号に変換される。カップリング回路５では、計測点Ｄの遅延処理後アナログ波形（図２（ｄ））と計測点Ｂのディジタル信号（図２（ｂ））が、重畳されて、図２（ｅ）に示すように計測点Ｅのディジタル信号に変換されて、この信号が出力される。
【００１１】
出力信号である計測点Ｅのディジタル信号（図２（ｅ））には、特徴量Ｘ、特徴量Ｙのように、ディジタル波形に、入力段のアナログ信号波形の特徴が重畳され、特徴量Ｙは、特徴量Ｘよりも振幅が小さく、入力の振幅小の異常信号が検出可能となる。なお、ここで特徴量Ｘは、入力段のアナログ信号波形が正常な状態におけるものとし、特徴量Ｙは異常な状態におけるものとしている。
また、図２（ｅ）では、振幅が特徴量Ｘ＞特徴量Ｙの例を示しているが必ずしもこの例に限らず特徴量Ｘ＜特徴量Ｙの場合も存在する。
この構成によれば、異常な状態を含む入力段のアナログ信号を、外部に取り出すための端子を付加することなく、外部に出力して異常信号を検出することが可能となる。
次に実施の例を示す。この実施の形態１のＡ／Ｄ変換装置１００は、例えば量産されるＦＡ機器（ファクトリオートメーション機器）に備えられる。ＦＡ機器が出力するアナログ信号の異常波形の検出を、製造メーカ工場内の製品試験段階において確認される。すなわち工場内にて図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００の端子６に専用の波形解析装置を接続して、例えば特徴量Ｘを予め設定された基準出力値とし、特徴量Ｙ／特徴量Ｘが所定値以下（Ｘ＞Ｙの場合）の時または所定値以上（Ｘ＜Ｙの場合）の時、あるいは｜特徴量Ｘ−特徴量Ｙ｜が所定値以上の時にアナログ信号を異常と判定することでＦＡ機器の製品確認が行われる。なお、顧客に納入後のＦＡ機器の、例えば定検時にも同様の要領によって品質確認が可能である。
以上のようにこの実施の形態１によるＡ／Ｄ変換装置１００は従来のような特別の付加回路や端子を設けることが必要なく小型化が可能で、かつ容易に入力段のアナログ信号の異常信号の検出を可能とする。
なお、バッファＩＣ２は、コンパレータＩＣやインバータＩＣでもよく、信号レベル変換回路３と遅延回路４は、経路の順序を入れ替えてもよいし、両方を一体化した回路で構成してもよい。
【００１２】
実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。
図３は、この発明の実施の形態２による繰り返し出力される信号の異常検出装置３００を示す構成図である。前述した実施の形態１のＡ／Ｄ変換装置１００に、出力波形を解析する出力波形解析装置２００を付加したものであり、出力波形解析装置２００は、Ａ／Ｄ変換装置１００の出力する、アナログ波形にディジタル波形を重畳した波形をディジタルデータで取り込むためのＡ／Ｄ変換回路１７と、波形を取り込むタイミングを生成するＡ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路１８と、Ａ／Ｄ変換回路１７でＡ／Ｄ変換されたデータから異常を判定する異常判定回路１９から構成されている。
図４はこの発明の実施の形態２による異常検出装置３００の内の出力波形解析装置２００の動作を示す図であり、Ａ／Ｄ変換装置１００の出力信号は、出力波形計測ケーブル１６で出力波形解析装置２００に接続され、Ａ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路１８で、ディジタル信号の立ち上がりタイミングでトリガ周期２０を生成し、Ａ／Ｄ変換回路１７へ変換開始のトリガ信号が伝達される。なお、このＡ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路１８は、Ａ／Ｄ変換回路１７の変換開始を、前述した実施の形態１と同様に、ノイズの影響を回避するのに充分な所定のタイミングＤＬだけ遅らせた信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１７は、トリガ信号を受けて、サンプリング周期２１で、Ａ／Ｄ変換を実行する。この変換結果は図４に特徴量ｘ、ｙとして示している。異常判定回路１９では、Ａ／Ｄ変換結果を入力し、異常を判定する。なおこの場合、例えば特徴量ｘを予め設定された、Ａ／Ｄ変換装置１００のアナログ入力が所定の場合の基準出力値とし、特徴量ｙ／特徴量ｘが所定値以下（ｘ＞ｙの場合）の時または所定値以上（ｙ＞ｘの場合）の時、あるいは｜特徴量ｘ−特徴量ｙ｜が所定値以上の時にＡ／Ｄ変換装置１００へのアナログ入力信号を異常と判定するものである。
この構成によれば、繰り返しの入力段の異常波形を、繰り返しの周期に関わらず、簡単なＡ／Ｄ変換処理だけの同じ処理ルーチンで計測可能になり、異常判定の処理が簡素化できる。またさらに図４の特徴量ｚに示すように、パルス抜け時でもアナログ波形を計測できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
この発明の第１の実施の形態に係るＡ／Ｄ変換装置は、一般の電気的計測装置に利用可能であり、第２の実施の形態に係る異常検出装置は、一般の電気的計測装置の入力段の異常を検出する装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のＡ／Ｄ変換装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１のＡ／Ｄ変換装置の波形処理経過を示す図である。
【図３】実施の形態２の異常検出装置を示す構成図である。
【図４】実施の形態２の異常検出装置の出力波形解析装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  センサ、２  バッファＩＣ、３  信号レベル変換回路、４  遅延回路、
５  カップリング回路、６  端子、７  基板、１７  Ａ／Ｄ変換回路、
１８  Ａ／Ｄ変換用トリガ信号生成回路、１９  異常判定回路、
１００  Ａ／Ｄ変換装置、２００  出力波形解析器、３００  異常検出装置。
【図１】
2008219466.tif 000003
【図２】
2008219466.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008219466.tif 000006