(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子がマイクロコンピュータの入力ポートに接続されたコンパレータにおいて、
前記マイクロコンピュータは前記コンパレータの出力端子から前記入力ポートに入力される出力レベルに基づいて論理処理を実行するものであって、
コンパレータの前記出力端子をさらに前記マイクロコンピュータの第１のアナログデータ入力ポートに接続し、
前記マイクロコンピュータは、前記論理処理実行中に、前記第１のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの出力電圧に基づいて、当該コンパレータの異常の有無を判断する異常判断部を備えたことを特徴とするコンパレータの異常検出装置。
【請求項２】
コンパレータの信号入力端子をさらにコンパレータの基準電圧に対してＨレベルまたはＬレベルのマイコン信号を出力可能とした前記マイクロコンピュータの出力ポートに接続し、
前記異常判断部は、前記マイコン信号に対応するコンパレータの出力レベルおよび出力電圧に基づいて、当該コンパレータの異常の有無を判断することを特徴とする請求項１記載のコンパレータの異常検出装置。
【請求項３】
ヒステリシスを与えるための周辺素子が付設され、出力端子がマイクロコンピュータの入力ポートに接続されたコンパレータにおいて、前記マイクロコンピュータは前記コンパレータの出力端子から前記入力ポートに入力される出力レベルに基づいて論理処理を実行するものであって、
コンパレータの前記出力端子をさらに前記マイクロコンピュータの第１のアナログデータ入力ポートに接続し、
コンパレータの信号入力端子を、コンパレータの基準電圧に対してＨまたはＬのマイコン信号を出力可能とした前記マイクロコンピュータの出力ポートに接続するとともに、第２のアナログデータ入力ポートに接続し、
前記マイクロコンピュータは、前記論理処理実行中に、前記マイコン信号に対応するコンパレータの出力レベル、前記第１のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの出力電圧および前記第２のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの入力電圧に基づいて、前記周辺素子を含むコンパレータ回路の異常の有無を判断する異常判断部を備えたことを特徴とするコンパレータの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロコンピュータを備える制御回路におけるコンパレータの異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパレータは、マイクロコンピュータを備える制御回路において、マイクロコンピュータへの種々の入力系統などに多く用いられており、例えば２つの入力端子に入力された入力回路からの信号の電圧を比較して、その結果をＨまたはＬのレベル出力として出力端子からマイクロコンピュータの入力ポートへ送出する。
このようなコンパレータは、その入出力端子に駆動電源系統の端子を加えて多数の端子ピンを備えており、コンパレータ本体および端子ピン間、さらには周辺素子におけるオープン故障あるいはショート故障を引き起こす可能性を有している。コンパレータまわりのこのような故障はマイクロコンピュータへの誤入力となって、正常な制御を阻害するものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、コンパレータまわりの回路が正常に機能しているかどうかを確認する必要がある。しかしながら、従来、コンパレータ単体を取り出してその基本動作を確認することは行われているが、制御装置に使用されている状態での機能確認は困難であった。さらには、コンパレータにヒステリシスをもたせてある場合には、そのヒステリシスを与えるための周辺素子の故障まで検出する手段はなかった。
【０００４】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、制御装置等のマイクロコンピュータに接続された状態で、簡単にコンパレータの故障を検出できるようにしたコンパレータの異常検出装置、さらにはヒステリシスをもたせる場合の周辺素子の故障による異常まで検出できるようにしたコンパレータの異常検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、出力端子がマイクロコンピュータの入力ポートに接続されたコンパレータにおいて、マイクロコンピュータはコンパレータの出力端子から上記入力ポートに入力される出力レベルに基づいて論理処理を実行するものであって、コンパレータの出力端子をさらにマイクロコンピュータの第１のアナログデータ入力ポートに接続し、マイクロコンピュータは、上記論理処理実行中に、第１のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの出力電圧に基づいて、当該コンパレータの異常の有無を判断する異常判断部を備えたものとした。
【０００６】
請求項２の発明は、さらにコンパレータの信号入力端子をコンパレータの基準電圧に対してＨレベルまたはＬレベルのマイコン信号を出力可能としたマイクロコンピュータの出力ポートに接続し、異常判断部は、マイコン信号に対応するコンパレータの出力レベルおよび出力電圧に基づいて、当該コンパレータの異常の有無を判断するものとした。
【０００７】
請求項３の発明は、ヒステリシスを与えるための周辺素子が付設され、出力端子がマイクロコンピュータの入力ポートに接続されたコンパレータにおいて、マイクロコンピュータはコンパレータの出力端子から入力ポートに入力される出力レベルに基づいて論理処理を実行するものであって、コンパレータの出力端子をさらにマイクロコンピュータの第１のアナログデータ入力ポートに接続し、コンパレータの信号入力端子を、コンパレータの基準電圧に対してＨまたはＬのマイコン信号を出力可能としたマイクロコンピュータの出力ポートに接続するとともに、第２のアナログデータ入力ポートに接続し、マイクロコンピュータは、上記論理処理実行中に、マイコン信号に対応するコンパレータの出力レベル、前記第１のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの出力電圧および前記第２のアナログデータ入力ポートに入力されたコンパレータの入力電圧に基づいて、周辺素子を含むコンパレータ回路の異常の有無を判断する異常判断部を備えたものとした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の構成を示す。
コンパレータ４および周辺素子１〜３からなるコンパレータ回路が入力回路５とマイクロコンピュータ６の間に設けられている。
コンパレータ４は、その駆動電源系統として、ピンＰ４を電源Ｖｃｃに接続し、ピン５をＧＮＤ（接地）に接続している。また、信号入力端子として、非反転入力のピンＰ１と反転入力のピンＰ２を備え、出力端子としてピンＰ３を備えている。
【０００９】
ピンＰ１は周辺素子２を介して入力回路５に接続され、ピンＰ２は周辺素子１を介して入力回路５に接続されている。また、ピンＰ３はマイクロコンピュータ６の入力ポート１１に接続されている。
入力回路５は例えば基準電位をピンＰ２へ向けて出力し、電位が変化する制御信号をピンＰ１へ向けて出力する。ピンＰ１への入力をＩＮ＋、ピンＰ２への入力をＩＮ−、ピンＰ３からの出力をＯＵＴとする。
【００１０】
ピンＰ３とピンＰ１の間には周辺素子３が接続されている。周辺素子１、２および３は、例えば抵抗からなり、周辺素子２と周辺素子３とで所定のヒステリシスが決定される。また、周辺素子１はピンＰ２への入力経路のインピーダンスを周辺素子２が設けられたピンＰ１への入力経路のインピーダンスと整合させるためのものである。
マイクロコンピュータ６は、通常作動時に、その入力ポート１１に入るコンパレータ出力ＯＵＴのレベル（Ｈ、Ｌ）に対応して論理処理を実行し、第１の出力ポート１２から図示しない外部装置へ制御信号を出力する。
【００１１】
本実施の形態ではさらに、コンパレータ４のピンＰ３がマイクロコンピュータ６の第１のアナログデータ（ＡＤ）入力ポート１３に接続され、ピンＰ１がマイクロコンピュータ６の第２の出力ポート１５と、第２のアナログデータ入力ポート１４とに接続されている。
【００１２】
マイクロコンピュータ６は、第１のアナログデータ入力ポート１３の電圧（すなわち、コンパレータ出力ＯＵＴの電圧）を検出するＯＵＴ電圧検出部７と、第２のアナログデータ入力ポート１４の電圧（すなわち、コンパレータ入力ＩＮ＋の電圧）を検出するＩＮ＋電圧検出部８と、これらＯＵＴ電圧検出部７とＩＮ＋電圧検出部８が接続された異常判断部９とを有している。
異常判断部９は、さらに入力ポート１１に接続されるとともに、第２の出力ポート１５に接続されている。
【００１３】
異常判断部９は、通常時は第２の出力ポート１５をオープンにしてハイインピーダンスとしており、所定の診断時にのみ第２の出力ポート１５の出力（以下、マイコン出力と呼ぶ）ＭＯをＨ、Ｌにレベル変化させる。各入力ポート１１、１３、１４の状態をＯＵＴ電圧検出部７、ＩＮ＋電圧検出部８等で、または通常時において、コンパレータ４の出力レベルが変化したときのピンＰ１の電圧をＩＮ＋電圧検出部８で検出して、各周辺素子１〜３を含めたコンパレータ４の機能が正常か異常かを判断する。
ＯＵＴ電圧検出部７、ＩＮ＋電圧検出部８および異常判断部９は、ソフトにより構成される。
【００１４】
つぎに、コンパレータまわりに発生する可能性のある故障のモードとそれによる影響を図２に示す。
周辺素子１が断線などによりオープン（Ｏｐｅｎ）故障すると、コンパレータ入力ＩＮ＋の電圧値にかかわらず、コンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定された状態となる。一方、周辺素子１がショート（Ｓｈｏｒｔ）したときにはどこにも影響は出ない。
周辺素子２がオープン故障するとコンパレータ出力ＯＵＴは固定状態となり、周辺素子２がショートしたときにはヒステリシスが減少する。
周辺素子３がオープン故障するとヒステリシスが減少し、周辺素子３がショートしたときにはコンパレータ出力ＯＵＴが固定状態となる。
【００１５】
また、コンパレータ４自体については、まずコンパレータ入力ＩＮ＋にかかるピンＰ１がオープン故障するとコンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
ピンＰ１が、電源Ｖｃｃにショート（ＶｃｃＳｈｏｒｔ）すると、コンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定される。
ピンＰ１が、ＧＮＤにショート（ＧＮＤＳｈｏｒｔ）すると、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
また、ピンＰ１が隣接のピンＰ２とショート（Ｐ２Ｓｈｏｒｔ）したときも、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
【００１６】
コンパレータ入力ＩＮ−にかかるピンＰ２がオープン故障するとコンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定される。
ピンＰ２が、電源Ｖｃｃにショートすると、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
ピンＰ２が、ＧＮＤにショートすると、コンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定される。
また、ピンＰ２がピンＰ４とショート（Ｐ４Ｓｈｏｒｔ）したときも、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
【００１７】
コンパレータ出力ＯＵＴにかかるピンＰ３がオープン故障すると、コンパレータ出力ＯＵＴは中間電位に固定される。
ピンＰ３が、電源Ｖｃｃにショートすると、コンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定される。
ピンＰ３が、ＧＮＤにショートすると、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
また、ピンＰ３がピンＰ５とショート（Ｐ５Ｓｈｏｒｔ）したときは、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
【００１８】
電源Ｖｃｃと接続されるピンＰ４がオープン故障すると、コンパレータ出力ＯＵＴは中間電位に固定される。
一方、ピンＰ４が電源Ｖｃｃにショートした場合には何らの影響もない。
ピンＰ４がＧＮＤにショートすると、電源供給不可となる。
また、ピンＰ４がピンＰ１とショート（Ｐ１Ｓｈｏｒｔ）したときは、コンパレータ出力ＯＵＴはＨに固定される。
【００１９】
ＧＮＤと接続されるピンＰ５がオープン故障すると、コンパレータ出力ＯＵＴは中間電位までしか下がらない。
ピンＰ５が電源Ｖｃｃにショートした場合には、電源供給不可となる。
ピンＰ５がＧＮＤにショートした場合には何らの影響もない。
また、ピンＰ５がピンＰ３とショート（Ｐ３Ｓｈｏｒｔ）したときは、コンパレータ出力ＯＵＴはＬに固定される。
【００２０】
上述のような故障の影響はいくつかのタイプに分かれ、これを検出コードとして類別すると、以下のようになる。
検出コード▲１▼コンパレータ出力ＯＵＴが中間電位に止まるもの
検出コード▲２▼コンパレータ出力ＯＵＴがＨまたはＬに固定されるもの
検出コード▲３▼コンパレータ出力ＯＵＴがコンパレータ入力の変化によって一度は変化してもその後固定されるもの
検出コード▲４▼ヒステリシスが変化するもの
検出コード▲５▼電源供給不可となるもの
【００２１】
マイクロコンピュータ６の異常判断部９では、これらの各検出コードの状態の有無を、図３に示すように確認して、正常／異常を判断する。
すなわち、検出コード（１）については、コンパレータ出力ＯＵＴの電圧をチェックして、ＯＵＴ電圧が４．７５Ｖ以上、または０．５Ｖ以下のときは正常とするが、ＯＵＴ電圧が０．５Ｖより高く、４．７５Ｖより低いときは、異常であると判断する。
【００２２】
検出コード▲２▼については、第２の出力ポート１５の出力（マイコン出力）ＭＯのレベルを変化させて、コンパレータ出力ＯＵＴの電圧をチェックする。
マイコン出力ＭＯがＨでＯＵＴ電圧が４．７５Ｖ以上、またはマイコン出力ＭＯがＬでＯＵＴ電圧が０．５Ｖ以下のときは正常とするが、マイコン出力ＭＯがＨでＯＵＴ電圧が４．７５Ｖより低いとき、またはマイコン出力ＭＯがＬでＯＵＴ電圧が０．５Ｖより高いときは異常と判断する。
【００２３】
検出コード▲３▼については、マイコン出力ＭＯの出力を挟むコンパレータ診断前と診断後のコンパレータ出力ＯＵＴのレベルをチェックする。
第２の出力ポート１５にマイコン出力ＭＯを出力する前と、ＨまたはＬのマイコン出力ＭＯを出力した後第２の出力ポート１５を再びオープンにしたときとで、コンパレータ出力ＯＵＴのレベル（ＨまたはＬ）に相違がない場合は正常であるが、相違している場合には異常と判断する。
【００２４】
検出コード▲４▼については、コンパレータ出力ＯＵＴのレベル変化ごとに、コンパレータ入力ＩＮ＋の電圧値をチェックする。
コンパレータ出力ＯＵＴのレベルがＨからＬに変化したときのコンパレータ入力のＩＮ＋電圧値と、その後に続くＯＵＴのレベルがＬからＨに変化したときのＩＮ＋電圧値との差が規定値以内であれば正常で、両電圧値の差が規定値より大きいときはヒステリシスが変化しており、異常と判断する。
なお、コンパレータ出力ＯＵＴのレベルのＨ〜Ｌ間の変化順序はどちらが先でもよい
【００２５】
検出コード▲５▼については、マイコン出力ＭＯを変化させてコンパレータ出力ＯＵＴのレベルをチェックする。
マイコン出力ＭＯがＨでコンパレータ出力ＯＵＴがＨ、またはマイコン出力ＭＯがＬでコンパレータ出力ＯＵＴがＬのときは正常で、マイコン出力ＭＯがＨでコンパレータ出力ＯＵＴがＬ、またはマイコン出力ＭＯがＬでコンパレータ出力ＯＵＴがＨのときは異常と判断する。
【００２６】
上記のうち、検出コード▲１▼と検出コード▲４▼にかかる確認は、コンパレータ６の通常使用状態を継続したまま、任意のインターバルでＯＵＴ電圧やＩＮ＋電圧値を検出して実行される。
また、検出コード▲２▼、検出コード▲３▼および検出コード▲５▼にかかる確認は、割り込み処理で異常判断部９から第２の出力ポート１５にマイコン出力ＭＯを出力して行なわれる。
【００２７】
図４は検出コード▲２▼、検出コード▲３▼および検出コード▲５▼についての、マイクロコンピュータ６における診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
診断開始の割り込み指令があると、まず、ステップ１０１において、異常判断部９は、入力ポート１１に入力するコンパレータ出力ＯＵＴのレベル（ＨかＬか）を記憶する。
異常判断部９は続いて、ステップ１０２で、第２の出力ポート１５にＨレベルとしたマイコン出力ＭＯを出力し、ステップ１０３で、入力ポート１１に入力するコンパレータ出力ＯＵＴがＨであるかどうかをチェックする。
【００２８】
コンパレータ出力ＯＵＴがＨであれば、ステップ１０４に進んで、ＯＵＴ電圧検出部７からコンパレータ出力ＯＵＴの電圧値を読み込み、ＯＵＴ電圧が４．７５Ｖ以上であるかどうかをチェックする。
ＯＵＴ電圧が４．７５Ｖ以上であるときは、今度はステップ１０５において、第２の出力ポート１５へのマイコン出力ＭＯをＬとする。そして、ステップ１０６で、コンパレータ出力ＯＵＴがＬとなっているかどうかをチェックする。
コンパレータ出力ＯＵＴがＬであれば、ステップ１０７に進んで、ＯＵＴ電圧が０．５Ｖ以下であるかどうかをチェックする。ＯＵＴ電圧が０．５Ｖ以下であればステップ１０８に進む。
【００２９】
ステップ１０８では、第２の出力ポート１５をオープンにしてマイコン出力ＭＯの出力を停止する。
その後、ステップ１０９において、入力ポート１１におけるコンパレータ出力ＯＵＴのレベルを読み込み、ステップ１１０で、先のステップ１０１において記憶したマイコン出力ＭＯ出力前のコンパレータ出力ＯＵＴのレベルと、前ステップで読み込んだマイコン出力ＭＯ停止後のコンパレータ出力ＯＵＴのレベルとが一致しているかどうかをチェックする。
マイコン出力ＭＯの出力を挟む前後のコンパレータ出力ＯＵＴのレベルが同じであれば、ステップ１１１において「異常なし」として、診断を終了する。
【００３０】
一方、ステップ１０３のチェックでコンパレータ出力ＯＵＴがＨでないとき、ステップ１０４のチェックでＯＵＴ電圧が４．７５Ｖ以上でないとき、ステップ１０６のチェックでコンパレータ出力ＯＵＴがＬとなっていないとき、ステップ１０７のチェックでＯＵＴ電圧が０．５Ｖ以下でないとき、あるいはステップ１１０のチェックで両コンパレータ出力ＯＵＴのレベルが一致していないときは、ステップ１１２において、「異常あり」とし、必要に応じて故障である旨の情報を外部へ出力するとともに、ステップ１１３において、当該コンパレータ出力ＯＵＴをマイクロコンピュータ内での論理処理に使用しないよう内部設定を変更して診断を終了する。
【００３１】
上記フローにおけるステップ１０１、１０９および１１０は検出コード▲３▼にかかる故障検出を構成し、ステップ１０２、１０３、１０５および１０６で検出コード▲５▼にかかる故障検出を、またステップ１０２、１０４、１０５および１０７で検出コード▲２▼にかかる故障検出を構成している。
【００３２】
なお、他の検出コード▲１▼、検出コード▲４▼にかかわる診断においても、「異常あり」と判断したときには、同様に、その旨の情報を外部へ出力するとともに、コンパレータ出力ＯＵＴをマイクロコンピュータ内での論理処理に使用しないよう内部設定を変更する。
【００３３】
実施の形態は以上のように構成され、ヒステリシス決定用の周辺素子等を含むコンパレータ回路において、コンパレータ４のピンＰ３をマイクロコンピュータ６の第１のアナログデータ入力ポート１３に接続し、ピンＰ１をマイクロコンピュータ６の第２の出力ポート１５と、第２のアナログデータ入力ポート１４とに接続して、コンパレータ出力ＯＵＴの電圧およびコンパレータ入力ＩＮ＋の電圧を検出できるようにするとともに、マイコン出力ＭＯをコンパレータに入力可能としたことにより、中間電位故障を含めたコンパレータ４の故障、ならびに周辺素子の故障によるコンパレータ回路の異常を、コンパレータ回路が制御装置などに組み込まれた状態で検出することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、コンパレータの出力端子をマイクロコンピュータの通常の入力ポートのほか第１のアナログデータ入力ポートにも接続して、マイクロコンピュータに備えた異常判断部が、コンパレータの出力電圧に基づいて当該コンパレータの異常の有無を判断するものとしたので、コンパレータが制御装置に組み込まれた通常使用状態で、例えば、出力電圧が中間電位に止まることを検出して、コンパレータの電源系統の端子あるいは出力端子の故障による異常を検出することができる。
【００３５】
さらにコンパレータの信号入力端子をコンパレータの基準電圧に対してＨレベルまたはＬレベルのマイコン信号を出力可能としたマイクロコンピュータの出力ポートに接続することにより、マイコン信号を出力したときコンパレータ出力がＨまたはＬに固定されることを検出して、コンパレータの各端子のオープン故障やショート故障による異常も検出することができる。とくにマイコン信号を出力したときコンパレータ出力がマイコン信号のＨまたはＬに対応しないことを検出して、コンパレータの電源系統端子間のショートによる電源供給不可を原因とする異常も検出することができる。
【００３６】
また、コンパレータにヒステリシスを与えるための周辺素子が付設されている場合において、コンパレータの出力端子をマイクロコンピュータの通常の入力ポートのほか第１のアナログデータ入力ポートにも接続し、コンパレータの信号入力端子を、コンパレータの基準電圧に対してＨまたはＬのマイコン信号を出力可能としたマイクロコンピュータの出力ポートに接続するとともに、第２のアナログデータ入力ポートに接続することにより、上述した各故障に加えて、コンパレータ出力のレベル変化ごとにヒステリシスが変化したり、マイコン信号の出力、停止を挟む前後のコンパレータ出力のＨまたはＬが一致せず逆レベルに固定されることを検出して、周辺素子の故障による異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】故障のモードとその影響を示す図である。
【図３】故障の検出方法を示す図である。
【図４】診断処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、２、３    周辺素子
４        コンパレータ
５        入力回路
６        マイクロコンピュータ
７        ＯＵＴ電圧検出部
８        ＩＮ＋電圧検出部
９        異常判断部
１１      入力ポート
１２      第１の出力ポート
１３      第１のアナログデータ入力ポート
１４      第２のアナログデータ入力ポート
１５      第２の出力ポート（出力ポート）
Ｐ１      ピン（信号入力端子）
Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５    ピン
Ｐ３      ピン（出力端子）
【図１】
0004162902.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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