(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）と、制御装置（１００）と、少なくとも２つの異なる接点状態を有するセンサ接点（５０）と、センサ接点状態検出装置（１５０）とを備えるバス駆動可能なセンサ装置（１０）であって、
前記第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）は相応する第１および第２のバス線路（Ｂ−、Ｂ＋）と接続されており、
当該第１および第２のバス線路はバス通常動作時には相応する第１および第２の電位を有し、
前記制御装置（１００）は前記第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）と接続されており、
前記センサ接点（５０）の第１の端子は第１のバス入力側（ａ１）と接続されており、
前記センサ接点状態検出装置（１５０）はセンサ接点（５０）の第２の端子および前記制御装置（１００）と接続されており、センサ接点（５０）の接点状態を検出し、当該接点状態を制御装置（１００）に通知し、
該制御装置は、通知された所定の接点状態に応答して所定の制御機能をトリガする形式のセンサ装置において、
方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子（ＳＥ，Ｄ１）が設けられており、
該回路素子は、センサ接点（５０）の第２の端子と第２のバス入力側（ｂ１）との間に接続され、バス通常動作にはセンサ接点（５０）の接点状態に依存せず、実質的に影響を与えない、
ことを特徴とするバス駆動可能なセンサ装置。
【請求項２】
方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子（ＳＥ，Ｄ１）は、検査モードにおいてセンサ接点（５０）の接点状態に依存する電流／電圧特性を第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）で検出し、
前記検査モードでは、第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）が第３および第４の電位と接続され、
該第３および第４の電位は、第１および第２の電位とは異なる符号の電位差を有する、請求項１記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項３】
方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子（ＳＥ，Ｄ１）は第１のダイオード装置（Ｄ１）であり、
該第１のダイオード装置の正端子はセンサ接点（５０）の第２の端子と、負端子は第２のバス入力側（ｂ１）と接続されており、
前記第１の電位は第２の電位よりも小さい、請求項１または２記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項４】
制御装置（１００）は、第２のダイオード装置（Ｄ２）を有しており、
該第２のダイオード装置は、センサ接点（５０）の閉じた接点状態では第１のダイオード装置（Ｄ１）に対して並列に接続され、
第１のダイオード装置の順方向電圧は第２のダイオード装置（Ｄ２）の順方向電圧よりも小さい、請求項３記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項５】
制御装置（１００）は、通知された所定の接点状態に応答してメッセージをバスを介して送信する、請求項１から４までのいずれか１項記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項６】
制御装置（１００）と接続された第１および第２のバス出力側（ａ１’，ｂ１’）が、別の第１および第２のバス線路（Ｂ−、Ｂ＋）と接続するための設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項７】
センサ接点（５０）は切換素子である、請求項１から６までのいずれか１項記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項８】
第２のバス入力側（ｂ１）と第２のバス出力側（ｂ１’）との間にアドレシング装置（２０ａ，２０ｂ）が設けられている、請求項６または７記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項記載のバス駆動可能なセンサ装置（１０）のセンサ接点（５０）の検査方法において、
センサ装置（１０）をバス（Ｂ＋、Ｂ−）から分離し、
電流／電圧特性を第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）にて検査モードで、センサ接点（５０）の異なる接点状態において測定し、
前記検査モードでは、第１および第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）が第３および第４の電位と接続されており、
当該第３および第４の電位は、第１および第２の電位とは符号の異なる電位差を有し、
センサ接点（５０）の品質を測定結果に基づいて判定する、
ことを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
センサ接点（５０）は２つの接点状態、すなわち開放と閉成を有し、
当該２つの接点状態において電流／電圧特性を第１と第２のバス入力側（ａ１，ｂ１）で測定する、請求項９記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、第１および第２のバス入力側と、制御装置と、少なくとも２つの異なる接点状態を有するセンサ接点と、センサ接点状態検出装置とを備えるバス駆動可能なセンサ装置であって、前記第１および第２のバス入力側は相応する第１および第２のバス線路と接続されており、当該第１および第２のバス線路はバス通常動作時には相応する第１および第２の電位を有し、前記制御装置は前記第１および第２のバス入力側と接続されており、前記センサ接点の第１の端子は第１のバス入力側と接続されており、前記センサ接点状態検出装置はセンサ接点の第２の端子および前記制御装置と接続されており、センサ接点の接点状態を検出し、当該接点状態を制御装置に通知し、該制御装置は、通知された所定の接点状態に応答して所定の制御機能をトリガする形式のセンサ装置に関する。同様に本発明は、相応する検査方法に関する。
【０００２】
任意のバス駆動可能なセンサ装置に適用することができるが、本発明並びに本発明の基礎となる問題点について、フィールドバスないしセンサ／アクチュエータバス上で駆動可能な、リードスイッチ付きセンサ装置に関連して説明する。
【０００３】
図４は、フィールドバスないしセンサ／アクチュエータバスでリング状に駆動可能な公知のセンサ装置を複数備える通常の構成の概略的回路線図である。
【０００４】
図４で、Ｓ１からＳ８はセンサ装置を、Ｂ＋とＢ−は第１の正バス線路と第２の負バス線路を、ＺＥは中央ユニットないし中央コンピュータを示す。バス線路を通してセンサ装置Ｓ１からＳ８はループ接続されている。
【０００５】
センサ装置Ｓ１〜Ｓ８は種々異なるまたは同じ監視目的、例えばガラス破壊通報、火災通報、霰通報、鍵通報等に用いる。これらのセンサ装置はそれぞれ１つのセンサ接点を有しており、センサ接点は少なくとも２つの異なる接点状態を有し、この接点状態は監視すべき量によって制御される。所定の接点状態に応答して、それぞれセンサ装置に設けられた制御装置は警報をバスを介して中央コンピュータに送信することができ、ここからさらに別の手段が取られる。
【０００６】
図５は、公知のバス駆動可能なセンサ装置の回路を概略的に示す。
【０００７】
図５ではすでに説明した参照符号に加えて、１０がセンサ装置、５０がセンサ接点、１００が制御装置、１５０がセンサ接点状態検出装置、ｂ１がＢ＋に対するバス入力側、ｂ１’がＢ＋に対するバス出力側、ａ１がＢ−に対するバス入力側、ａ１’がＢ−に対するバス出力側、Ｋ１とＫ２がノード、２０ａと２０ｂがそれぞれスイッチとダイオードとの並列回路を有するアドレシング装置、そしてＥ１からＥ４が１００ないし１５０のポートを示す。
【０００８】
このように構成されたセンサ装置の動作は次のとおりである。
【０００９】
第１および第２のバス入力側ａ１，ｂ１は相応する第１および第２のバス線路Ｂ−，Ｂ＋と接続されている。これらバス線路はバス通常動作で、相応の第１および第２の電位を有しており、ここではバス線路Ｂ−が負の電位を、バス線路Ｂ＋が正の電位を有する。
【００１０】
ここではリードスイッチとして構成されたセンサ接点５０が磁界によってトリガされると、バス線路Ｂ−の負の電位がセンサ接点状態検出装置１５０のポートＥ２に供給される。このセンサ接点状態検出装置はセンサ接点５０の第２端子および制御装置１００と接続されている。センサ接点状態検出装置１５０はセンサ接点５０の接点状態を検出し、その状態を制御装置１００に通知するために用いる。制御装置１００は、通知された所定の接点状態、例えばノーマリーオープンスイッチの閉成に応答して所定の制御機能をトリガする。ここでこの制御機能とは、通知された所定の接点状態に応答してメッセージを、バスを介して、すなわちバス出力側ａ１’，ｂ１’を介して中央コンピュータＺＥに送信し、中央コンピュータがこれに基づいて例えば警報をトリガすることである。
【００１１】
それぞれスイッチとダイオードの並列回路を有するアドレシングユニット２０ａと２０ｂはノードＫ２の左と右にあり、センサ装置１０のアドレシングに必要である。なぜなら図示のフィールドバスの場合、自動アドレシングされるデイジーチェーンシステムだからである。
【００１２】
一般的にセンサ接点、とりわけ機械要素を有するセンサ接点は摩耗する傾向がある。従って、この種のセンサ装置Ｓ１〜Ｓ８の形態で、バスを介して接続されたネットワーク素子をその正しい機能性、すなわちリードスイッチの開放および閉成について検査する必要がある。
【００１３】
しかしセンサ装置は閉鎖されたユニット、すなわち通常は鋳込まれたユニットであり、バス入力側ａ１，ｂ１ないしバス出力側ａ１’，ｂ１’を介してしか外部から操作することができないから、センサ接点のエラー診断は取り付け作業者または保守管理者にとって常に面倒なものである。ここではとりわけ外部からポートＥ２に、センサ接点５０の機能を検査するために介入することができない。
【００１４】
現在は面倒で高価な特別の検査機器がそのために使用されており、この検査機器はバス技術ごとに異なっている。この特別の検査機器はこの特別の検査機能にしか使用できない。
【００１５】
上記の公知のアプローチにおける欠点として、この機器が高価であり面倒な操作を必要とすることがある。
【００１６】
発明の利点
請求項１の構成を有する本発明の、バス駆動可能なセンサ装置、および請求項８記載の相応の検査方法は公知の解決アプローチに対して次の利点を有する。すなわち、本発明では簡単で正確な検査が可能であり、その際に使用者がセンサ装置自体に手動で介入する必要がなく、しかもコストの掛かる特別の検査機器が不要である。市販されている単純なマルチメータで検査には十分である。
【００１７】
本発明の基礎となる技術思想は、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子を設け、この回路素子をセンサ接点の第２の端子と第２のバス入力側との間に接続し、この素子がバス通常動作にセンサ接点の接点状態に依存しないで影響を与えないようにするのである。
【００１８】
言い替えると、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子は有利にはバス通常動作時には第１の極性に相応して高抵抗に作用し、センサ装置がバスから分離される検査モード時には第２の極性に相応して低抵抗に作用する。
【００１９】
従属請求項には、請求項１のバス駆動可能なセンサ装置の有利な発展形態および改善実施例が記載されている。
【００２０】
有利な発展形態によれば、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子は次のように接続される。すなわち、第１と第２のバス入力側が第３と第４の電位に接続される検査モード時に、センサ接点の接点状態に依存する電流／電圧特性が第１と第２のバス入力側で検出できるように接続され、前記第３と第４の電位は第１と第２の電位とは異なる符号の電位差を有するようにするのである。
【００２１】
別の有利な発展形態によれば、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子が第１のダイオード装置であり、このダイオード装置の正端子がセンサ接点の第２の端子と、その負端子が第２のバス入力側と接続されており、第１の電位は第２の電位よりも低いようにする。このようにして方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子が簡単にパッシブ回路素子によって実現される。
【００２２】
別の有利な発展形態によれば、制御装置は第２のダイオード装置をとりわけＥＭＣ保護装置として有し、この第２のダイオード装置はセンサ接点の閉じた接点状態では第１のダイオード装置に対して並列に接続される。ここで第１のダイオード装置の閾値電圧は第２のダイオード装置の閾値電圧よりも小さい。
【００２３】
別の有利な発展形態によれば、制御装置は通知された所定の接点状態に応答してメッセージを、バスを介して送信するように接続される。
【００２４】
別の有利な発展形態によれば、制御装置と接続された第１と第２のバス出力側が、別の第１と第２のバス線路を接続するために設けられている。
【００２５】
別の有利な発展形態によれば、センサ接点は切換素子、とりわけリードスイッチ、サーモスイッチ、インダクタスイッチ、フォトスイッチである。
【００２６】
別の有利な発展形態によれば、第２のバス入力側と第２のバス出力側との間にアドレシング装置が設けられている。これによりセンサ装置には一義的なアドレスないし識別子が付され、センサ装置と中央コンピュータとの対応関係が一義的である所期のメッセージを通知することができる。
【００２７】
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第１実施例の概略的回路図である。
【００２９】
図２は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第２実施例の概略的回路図である。
【００３０】
図３は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第３実施例の概略的回路図である。
【００３１】
図４は、フィールドバスないしセンサ／アクチュエータバスで駆動される公知の複数のセンサ装置の通常の構成を示す概略的回路図である。
【００３２】
図５は、公知のバス駆動可能なセンサ装置の概略的回路図である。
【００３３】
実施例の説明
図１は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第１実施例の概略回路図である。
【００３４】
図１に示された参照符号ＳＥは、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子であり、接続点Ｋ３とＫ４との間に接続されている。ここで接続点Ｋ３はセンサ接点５０とセンサ接点状態検出装置１５０との間にあり、接続点Ｋ４は第２のバス入力側ｂ１とスイッチ／ダイオード結合体２０ａとの間にある。
【００３５】
方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子ＳＥは、センサ接点５０の第２の端子と第２のバス入力側ｂ１との間に接続されており、バス通常動作には、センサ接点５０の接点状態に依存せず実質的に影響を与えない。このことによりセンサ接点に対して簡単な検査が可能になる。
【００３６】
第１の実施例では、方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子ＳＥが次のように構成されている。すなわちこの回路素子が、電圧が印加されているときには極性に依存して一方の方向で  非常に大きな電気抵抗を有し、他方の方向では非常に小さな電気抵抗を有するように構成されている。バス通常動作時にはＫ４からＫ３への電流が実質的に阻止され、接続点Ｋ３の電位はスイッチが開放しているときバス線路Ｂ＋上の第２の電位よりも低い。
【００３７】
次に、バス駆動可能なセンサ装置１０のセンサ接点５０を検査する検査方法について詳細に説明する。
【００３８】
まずセンサ装置１０がバスＢ＋、Ｂ−から分離される。すなわち入力側でも出力側でも分離される。
【００３９】
次の検査モードで電流／電圧特性の測定が第１と第２のバス入力側ａ１，ｂ１で行われる。この検査モードでは、第１と第２のバス入力側ａ１，ｂ１が第３と第４の電位に接続され、この第３と第４の電位は第１と第２の電位とは異なる符号の電位差を有する。前記測定は、センサ接点５０の異なる接点状態、すなわち開放状態と閉成状態でマルチメータを使用して行う。
【００４０】
センサ接点５０の品質の判定は測定結果に基づいて次のように行う。
【００４１】
センサ接点５０が正しく機能している場合には、所定の検査電圧を印加する際に電流変化が生じる。なぜなら、センサ接点が閉成されているときには低抵抗の接続がバス入力側ａ１，ｂ１間に形成されるからである。一方、電流変化が生じなければ、センサ接点５０は故障しており、センサ接点は開放または閉成されたままである。
【００４２】
図２は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第２実施例の概略回路図である。
【００４３】
この第２実施例ではＤ１が方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子を第１のダイオード装置の形態で示す。この第１のダイオード装置の正端子は接続点Ｋ３を介してセンサ接点５０の第２の端子と接続されており、その負端子は接続点Ｋ４を介して第２のバス入力側ｂ１と接続されている。
【００４４】
第１の電位は第２の電位よりも低いから、ダイオード装置はバス通常動作時には阻止方向に接続されており、したがってバス通常動作にはセンサ接点５０の接点状態に依存せずに実質的に影響を与えない（すなわち僅かな阻止電流を除いて）。
【００４５】
検査方法は第１実施例で説明したのと同じように行われる。
【００４６】
図３は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第３実施例の概略的回路図である。
【００４７】
図３でＤ２は、制御装置１００に含まれる第２のダイオード装置を示し、このダイオード装置はＥＭＣ保護装置として用いられ、センサ接点５０の閉じた接点状態では第１のダイオード装置に並列に接続される。
【００４８】
ここで第１のダイオード装置の閾値電圧は第２のダイオード装置の閾値電圧よりも小さく選定される。したがって第２のダイオード装置は検査電圧を適切に選択すれば、上記の検査方法に何ら影響を与えない。
【００４９】
本発明を前記の有利な実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、多種多様に変形することができる。
【００５０】
方向性に依存する電流／電圧特性を有する回路素子として、もちろん単体の構成部材だけでなく、構成部材結合体を使用することもできる。
【００５１】
極性の選択は任意であり、逆にすることもできる。さらに本発明は記載した特別のバス形式に制限されるものではなく、別のバス形式およびバス構成にも適用することができる。
【００５２】
最後に、本発明はオン・オフセンサ接点、ないしオフ・オンセンサ接点だけでなく、２つ以上の接点状態を有するセンサ接点にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第１実施例の概略的回路図である。
【図２】  図２は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第２実施例の概略的回路図である。
【図３】  図３は、本発明のバス駆動可能なセンサ装置の第３実施例の概略的回路図である。
【図４】  図４は、フィールドバスないしセンサ／アクチュエータバスで駆動される公知の複数のセンサ装置の通常の構成を示す概略的回路図である。
【図５】  図５は、公知のバス駆動可能なセンサ装置の概略的回路図である。
【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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