(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチに接続されて、該スイッチの状態が該状態に対応する電圧として入力される入力装置であって、
第１電圧と、該第１電圧とは異なる第２電圧と、から選択された電圧を出力する出力手段と、
前記出力手段から出力された電圧が閉状態である前記スイッチを介して入力され、入力された入力電圧に対応する入力信号を出力する入力手段と、
前記出力手段から出力される電圧が前記第２電圧に切り替わったときに、前記入力信号が変化するか否かを診断する診断手段と、
前記入力信号に基づいて前記スイッチの状態を示す状態信号を生成する生成手段と、
を備え、
前記第２電圧は、前記スイッチが開状態であるときに前記入力手段に入力される基準電圧とは異なる電圧である、入力装置。
【請求項２】
前記入力手段には、前記スイッチが開状態であるときには前記第１電圧より低い前記基準電圧が入力され、
前記第２電圧は、前記基準電圧より低い電圧であって、
前記入力手段は、前記入力電圧が、前記第１電圧より低く前記基準電圧より高い第１閾値電圧を超えるか否かを示す第１入力信号と、前記入力電圧が、前記基準電圧より低く前記第２電圧より高い第２閾値電圧を超えるか否かを示す第２入力信号と、を前記入力信号として出力し、
前記診断手段は、前記第１入力信号が変化するか否かを診断し、
前記生成手段は、前記入力電圧が前記第１閾値電圧より高いことが前記第１入力信号によって示される場合及び前記入力電圧が前記第２閾値電圧より低いことが前記第２入力信号によって示される場合には、前記スイッチが閉状態であることを示す前記状態信号を生成し、前記入力電圧が前記第１閾値電圧より低いことが前記第１入力信号によって示され前記第２閾値電圧より高いことが前記第２入力信号によって示される場合には、前記スイッチが開状態であることを示す前記状態信号を生成する、
請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記第２電圧は、前記第１電圧より低い電圧であって、
前記入力手段には、前記スイッチが開状態であるときには前記第２電圧より低い前記基準電圧が入力され、
前記入力手段は、前記入力電圧が、前記第１電圧より低く前記第２電圧より高い第１閾値電圧を超えるか否かを示す第１入力信号と、前記入力電圧が、前記第２電圧より低く前記基準電圧より高い第２閾値電圧を超えるか否かを示す第２入力信号と、を前記入力信号として出力し、
前記診断手段は、前記第１入力信号が変化するか否かを診断し、
前記生成手段は、前記入力電圧が前記第２閾値電圧より高いことが前記第２入力信号によって示される場合には、前記スイッチが閉状態であることを示す前記状態信号を生成し、前記入力電圧が前記第２閾値電圧より低いことが前記第２入力信号によって示される場合には、前記スイッチが開状態であることを示す前記状態信号を生成する、
請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
スイッチの状態が該状態に対応する電圧として入力される入力装置によって実行される入力診断方法であって、
前記入力装置が備える入力手段が、第１電圧と、該第１電圧とは異なる第２電圧と、から選択されて、前記入力装置が備える出力手段によって前記スイッチに対して出力された電圧であって、閉状態である前記スイッチを介して入力された入力電圧に基づく入力信号を出力する入力ステップと、
前記入力装置が備える診断手段が、前記出力手段から出力される電圧が前記第２電圧に切り替わったときに、前記入力信号が変化するか否かを診断する診断ステップと、
前記入力装置が備える生成手段が、前記入力信号に基づいて前記スイッチの状態を示す状態信号を生成する生成ステップと、
を含み、
前記第２電圧は、前記スイッチが開状態であるときに前記入力手段に入力される基準電圧とは異なる電圧である、入力診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、入力装置及び入力診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Factory Automation）の現場で用いられる装置には、一般的に、安全性を有することが求められる。例えば、外部のスイッチと配線を介して接続され、当該スイッチの状態を示す信号が入力されるタイプの入力装置について、当該スイッチの状態が外力によって変化することがない場合であっても、配線の導通状態が正常であることを確認することが求められる。そこで、このようなタイプの入力装置による自己診断のための技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
特許文献１には、パルス列信号を自己診断パターンデータとして出力し、被制御対象を介して当該パルス列信号を受信する安全入力装置について記載されている。この安全入力装置は、出力した自己診断パターンデータと、受信した信号から復号された自己診断パターンデータと、の相違の有無を判定することによる自己診断処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４５９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の安全入力装置は、受信した信号を低域通過フィルタに通して自己診断に用いるパルス列信号を取り除くことで、通常の制御用の信号を得ている。このような低域通過フィルタを通過した制御用の信号を利用すると、入力された信号に対して高速に応答することができないおそれがある。したがって、自己診断を実行しつつ入力装置の入力応答性を向上させる余地があった。【０００６】
本開示は、自己診断を実行しつつ入力装置の入力応答性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示の入力装置は、スイッチに接続されて、該スイッチの状態が該状態に対応する電圧として入力される入力装置であって、第１電圧と、該第１電圧とは異なる第２電圧と、から選択された電圧を出力する出力手段と、出力手段から出力された電圧が閉状態であるスイッチを介して入力され、入力された入力電圧に対応する入力信号を出力する入力手段と、出力手段から出力される電圧が第２電圧に切り替わったときに、入力信号が変化するか否かを診断する診断手段と、入力信号に基づいてスイッチの状態を示す状態信号を生成する生成手段と、を備え、第２電圧は、スイッチが開状態であるときに入力手段に入力される基準電圧とは異なる電圧である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、診断手段は、出力手段から出力される電圧が第２電圧に切り替わったときに、入力信号が変化するか否かを診断する。これにより、入力装置とスイッチとの間における導通状態が正常であるか否かが確認される。また、生成手段は、入力電圧に対応する入力信号に基づいてスイッチの状態を示す状態信号を生成する。ここで、入力電圧は、スイッチが閉状態であるときには第１電圧及び第２電圧から選択された電圧に等しいことから、入力電圧に対応する入力信号から直接的に状態信号を生成することができる。このため、自己診断を実行しつつ入力装置の入力応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る制御システムの構成を示す図
【図２】実施の形態１に係る入力装置の構成を示す図
【図３】実施の形態１に係る出力回路の構成を示す図
【図４】実施の形態１に係る制御信号と出力電圧との対応関係を示す図
【図５】実施の形態１に係る負電圧発生回路の構成を示す図
【図６】実施の形態１に係る入力回路の構成を示す図
【図７】実施の形態１に係る入力電圧と入力信号と状態信号との対応関係を示す図
【図８】実施の形態１に係る診断が実行される際の信号の推移を示す図
【図９】実施の形態１に係るスイッチの状態が切り替わる際の信号の推移を示す図
【図１０】実施の形態１に係る入力装置において異常と診断される際の信号の推移を示す図
【図１１】実施の形態１に係る入力診断処理を示すフローチャート
【図１２】比較例に係る入力装置の構成を示す図
【図１３】比較例に係る出力回路の構成を示す図
【図１４】比較例に係る入力回路の構成を示す図
【図１５】比較例に係る入力装置による診断が実行される際の信号の推移を示す図
【図１６】比較例に係るスイッチの状態が切り替わる際の信号の推移を示す図
【図１７】比較例に係る入力装置に対するノイズの影響について説明するための第１の図
【図１８】比較例に係る入力装置に対するノイズの影響について説明するための第２の図
【図１９】比較例に係るパルス列の例を示す図
【図２０】実施の形態２に係る入力装置の構成を示す図
【図２１】実施の形態２に係る出力回路の構成を示す図
【図２２】実施の形態２に係る入力回路の構成を示す図
【図２３】実施の形態２に係る入力電圧と入力信号と状態信号との対応関係を示す図
【図２４】実施の形態２に係る診断が実行される際の信号の推移を示す図
【図２５】実施の形態２に係るスイッチの状態が切り替わる際の信号の推移を示す図
【図２６】変形例に係る基準電圧について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態に係る入力装置１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１には、本実施の形態に係る入力装置１０を含むＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１００の構成が示されている。ＰＬＣ１００は、スイッチ２０及び機器２１とともに、工場に構築される制御システム１０００を構成する。ＰＬＣ１００と機器２１とは、専用線又は産業用ネットワークを介して接続されて互いに通信する。また、ＰＬＣ１００の入力装置１０とスイッチ２０とは、２本の配線を介して接続される。
【００１２】
ＰＬＣ１００は、製造ラインに設置された機器２１を制御する制御装置であって、スイッチ２０の状態に応じて製造ラインを稼働させる。例えば、ＰＬＣ１００は、緊急停止ボタンであるスイッチ２０がユーザ２２によって押された場合に、製造ラインを停止させ、それ以外の場合には製造ラインを稼働させる。ＰＬＣ１００は、演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニット１０１と、ＰＬＣ１００の入力ユニットとして機能する入力装置１０と、を有する。
【００１３】
入力装置１０には、スイッチ２０の状態が当該状態に対応する電圧として入力される。図２に示されるように、入力装置１０は、種々の演算処理を実行して後述の機能を発揮するプロセッサ１１０と、プロセッサ１１０からの指示に従って出力電圧を出力する出力回路１２０と、出力回路１２０によって利用される負電圧を生成する負電圧発生回路１３０と、スイッチ２０と配線を介して電気的に接続される出力端子１４１及び入力端子１４２と、出力回路１２０から出力された電圧がスイッチ２０を介して入力される入力回路１５０と、を有する。
【００１４】
プロセッサ１１０は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、又は、ＲＡＭ（Random Access Memory）とともにＳｏＣ（System-on-a-Chip）として集積されたＬＳＩ（Large Scale Integration）である。ただし、プロセッサ１１０としてのハードウェア構成はこれに限定されず、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、その他のＩＣ部品であってもよい。プロセッサ１１０は、その機能として、出力回路１２０による電圧の出力を制御する出力制御部１１１と、出力回路１２０からスイッチ２０を介して入力回路１５０に至る配線の導通状態を、入力回路１５０によって生成される入力信号３３から診断する診断部１１２と、スイッチ２０の開閉状態を示す状態信号３４を入力信号３３から生成する生成部１１３と、状態信号３４を取り込んでＣＰＵユニット１０１に提供する取込部１１４と、を有する。
【００１５】
出力制御部１１１は、制御信号３１を出力回路１２０に送信することで、制御信号３１に応じた電圧を出力回路１２０に出力させる。制御信号３１は、第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２を含み、第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２はいずれも、自己診断を実行中であるか否かに対応してオン状態又はオフ状態のいずれか一方の状態を示す１ビットの信号である。詳細には、第１制御信号３１１は、診断が実行されていないときにオン状態を示す電流値を有し、診断が実行されているときにオフ状態を示す電流値を有する電流信号である。第２制御信号３１２は、診断が実行されているときにオン状態を示す電流値を有し、診断が実行されていないときにオフ状態を示す電流値を有する電流信号である。ここで、いずれかの状態に対応する電流値は、ゼロであってもよい。なお、第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２を、電流信号から、診断の実行の有無に対応する電圧値を有する電圧信号に変更してもよい。第１制御信号３１１のオン状態を示す電流値は、例えば１０μＡであって、オフ状態を示す電流値は、ゼロＡである。第２制御信号３１２のオン状態を示す電流値は、例えば１０μＡであって、オフ状態を示す電流値は、ゼロＡである。
【００１６】
出力制御部１１１は、製造ラインを稼働させる一方で診断が実行されない通常時においては、診断が実行されないときに対応する第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２を含む制御信号３１を出力して、第１電圧として例えば２４Ｖの出力電圧を出力回路１２０に出力させる。また、出力制御部１１１は、製造ラインを稼働させつつ自己診断を実行する診断期間においては、診断が実行されるときに対応する第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２を含む制御信号３１を出力して、第２電圧として負の出力電圧を出力回路１２０に出力させる。負の出力電圧は、例えばマイナス１２Ｖである。また、出力制御部１１１は、現在時刻が診断期間内であるか否かを示す期間信号３２を診断部１１２に送信する。
【００１７】
診断部１１２は、出力制御部１１１から期間信号３２を受信し、入力回路１５０によって生成される入力信号３３のうちの第１入力信号３３１を入力回路１５０から受信する。そして、診断部１１２は、現在時刻が診断期間内の時刻になったときに、第１入力信号３３１が変化したか否かを診断することにより、出力回路１２０からスイッチ２０を介して入力回路１５０に至る経路４０における導通状態が正常であるか否かを診断する。詳細には、診断部１１２は、第１入力信号３３１が変化したときには導通状態が正常であると診断し、第１入力信号３３１が変化しないときには、入力回路１５０に入力される電圧信号の値が固着していると判断して、導通状態が異常であると診断する。診断部１１２の診断によって異常が検出された場合に、プロセッサ１１０は、ＣＰＵユニット１０１に異常の検出を通知してもよいし、他の処理を実行してもよい。また、診断部１１２の診断により異常が検出されない場合に、プロセッサ１１０は、導通状態が正常である旨をＣＰＵユニット１０１に通知してもよいし、診断結果に基づく処理を実行することなく次回の診断まで待機してもよい。診断部１１２は、入力装置１０において出力手段としての出力回路１２０から出力される電圧が第２電圧に切り替わったときに入力信号が変化するか否かを診断する診断手段の一例に相当する。
【００１８】
生成部１１３は、入力回路１５０によって生成される入力信号３３を受信する。入力信号３３は、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２を含み、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２はいずれも、入力電圧の電圧値に対応してハイレベル又はローレベルのいずれか一方の電圧レベルを有する１ビットの信号である。詳細には、第１入力信号３３１は、入力電圧が第１閾値電圧を超える場合に、ハイレベルの電圧値を有し、入力電圧が第１閾値電圧を下回る場合に、ローレベルの電圧値を有する電圧信号である。第２入力信号３３２は、入力電圧が第２閾値電圧を超える場合に、ハイレベルの電圧値を有し、入力電圧が第２閾値電圧を下回る場合に、ローレベルの電圧値を有する電圧信号である。ここで、いずれかの状態に対応する電圧値は、グランド電位に等しいゼロＶであってもよい。なお、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２を、電圧信号から、入力電圧に対応する電流値を有する電流信号に変更してもよい。第１入力信号３３１のハイレベルの電圧値は、例えば５Ｖであって、ローレベルの電圧値は、例えばゼロＶである。第２入力信号３３２のハイレベルの電圧値は、例えば５Ｖであって、ローレベルの電圧値は、例えばゼロＶである。
【００１９】
生成部１１３は、これらの入力信号３３から論理演算により、スイッチ２０の開閉状態を示す状態信号３４を生成して、取込部１１４に送信する。入力信号３３は、入力電圧に対応するため、スイッチ２０の開閉状態を示すとともに、スイッチ２０が閉状態であるときには入力電圧が第１電圧と第２電圧のいずれに等しいかを示す。入力信号３３がスイッチの開閉状態に加えて他の情報を示すのに対して、状態信号３４は、スイッチの開閉状態を直接的に示す信号であって、他の情報を示さない点で、入力信号３３とは異なる。生成部１１３は、入力装置１０において、入力信号に基づいてスイッチの状態を示す状態信号を生成する生成手段の一例に相当する。
【００２０】
取込部１１４は、生成部１１３から状態信号３４を受信して、状態信号３４の値に応じて外部に取込信号を出力する。例えば、取込部１１４は、状態信号３４の値をそのまま、又は状態信号３４を加工した値を、ＣＰＵユニット１０１に通知してもよい。
【００２１】
出力回路１２０は、制御信号３１に従って、第１電圧及び第２電圧から選択された出力電圧を出力端子１４１に出力する。出力回路１２０は、入力装置１０において第１電圧及び第２電圧から選択された電圧を出力する出力手段の一例に相当する。図３には、出力回路１２０の回路構成の概要が示されている。図３に示されるように、出力回路１２０は、スイッチング素子としてのトランジスタ１２１及びリレー１２２を有する。
【００２２】
トランジスタ１２１は、制御信号３１に含まれる第１制御信号３１１に応じて第１電圧Ｖ１を出力端子１４１に印加するためのＰＮＰ型バイポーラトランジスタである。トランジスタ１２１のエミッタには、電源電圧Ｖ１として第１電圧が印加され、出力制御部１１１に接続されたベースには、第１制御信号３１１としての電流信号が入力され、コレクタは、接続点Ｐ１を介して出力端子１４１に接続される。第１制御信号３１１がオン状態であるときには、接続点Ｐ１に第１電圧が印加され、第１制御信号３１１がオフ状態であるときには、接続点Ｐ１に第１電圧が印加されることはない。
【００２３】
リレー１２２は、例えば、メカニカルリレー又は半導体リレーである。以下では、リレー１２２がメカニカルリレーである例を中心に説明する。リレー１２２は、コイルと、当該コイルに電流が流れたときに生じる電磁力で閉状態になる接点に相当するスイッチと、を有する。コイルの一方の端子は出力制御部１１１に接続され、他方の端子はグランドに接続されて、コイルには制御信号３１に含まれる第２制御信号３１２としての電流信号が入力される。この電流信号は、オン状態であるときにリレー１２２のスイッチを閉状態とし、オフ状態であるときにスイッチを開状態とする。このスイッチの一方の端子は負電圧発生回路１３０に接続されて負電圧である第２電圧が印加され、他方の端子は接続点Ｐ１を介して出力端子１４１に接続される。
【００２４】
接続点Ｐ１と出力端子１４１とは、接続点Ｐ２を介して接続され、この接続点Ｐ２は、抵抗を介してグランドに接続される。
【００２５】
図４には、制御信号３１の状態と、出力回路１２０から出力される出力電圧と、の関係が示されている。図４に示されるように、第１制御信号３１１がオン状態であり第２制御信号３１２がオフ状態であるときには、出力電圧として第１電圧Ｖ１が出力される。また、第１制御信号３１１がオフ状態であり第２制御信号３１２がオン状態であるときには、出力電圧として第２電圧Ｖ２が出力される。なお、第１制御信号３１１及び第２制御信号３１２の双方がオフ状態であるときには、出力電圧がグランドである基準電圧となる。
【００２６】
負電圧発生回路１３０は、負電圧である第２電圧を生成する回路である。図５には、負電圧発生回路１３０の回路構成の概要が示されている。図５に示されるように、負電圧発生回路１３０は、電源ＩＣ１３１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、を有する。
【００２７】
電源ＩＣ１３１は、チャージポンプにより負電圧を発生するためのクロックを生成する素子であって、電源とグランドに接続されるとともに、コンデンサＣ１及びダイオードＤ２をこの順で介して出力回路１２０に接続される。電源ＩＣ１３１は、クロックを生成してコンデンサＣ１に印加する電圧をスイッチングするクロックジェネレータ１３１１と、ダイオードＤ２と出力回路１２０とを接続する接続点Ｐ５における電圧を監視してクロックジェネレータ１３１１によるクロックの生成を制御する電圧フィードバック回路１３１２と、を有する。
【００２８】
コンデンサＣ１の一方の端子は、電源ＩＣ１３１のクロックジェネレータ１３１１に接続され、他方の端子は、接続点Ｐ３を介してダイオードＤ２のカソードに接続される。接続点Ｐ３は、ダイオードＤ１を介してグランドに接続され、このダイオードＤ１のアノードは接続点Ｐ３に接続され、カソードはグランドに接続される。また、ダイオードＤ２のアノードと接続点Ｐ５とは、接続点Ｐ４を介して接続され、この接続点Ｐ４は、コンデンサＣ２を介してグランドに接続される。
【００２９】
このような回路構成を有する負電圧発生回路１３０において、コンデンサＣ２に印加される電圧は、クロックジェネレータ１３１１によるスイッチングが実行される毎に低下する。そして、電圧フィードバック回路１３１２は、このコンデンサＣ２の電圧が目標値である第２電圧を下回るときに、クロックジェネレータ１３１１によるスイッチングを停止させ、コンデンサＣ２の電圧が第２電圧を上回るときに、クロックジェネレータ１３１１にスイッチングを実行させる。電圧フィードバック回路１３１２によるフィードバックにより、接続点Ｐ５における電圧は、第２電圧に等しくなり、負電圧発生回路１３０によって負電圧として第２電圧が生成される。
【００３０】
図２に戻り、出力端子１４１及び入力端子１４２はそれぞれ、配線を介してスイッチ２０の異なる端子に接続される。なお、スイッチ２０がユーザ２２によって操作される非常停止ボタンである例を説明したが、これには限定されず、スイッチ２０は、出力端子１４１と入力端子１４２との電気的な接続を開閉する機器であればよい。例えば、スイッチ２０は、ベルトコンベアに設置され、ワークと接触したときに開状態になるセンサであってもよいし、スイッチング素子としてロボットに内蔵されてもよい。
【００３１】
入力回路１５０は、入力端子１４２に入力された入力電圧から、この入力電圧に対応する入力信号３３を生成して、入力信号３３のうち第１入力信号３３１を診断部１１２及び生成部１１３に送信し、第２入力信号３３２を生成部１１３に送信する。入力信号３３は、入力電圧が、スイッチ２０が閉状態のときに出力回路１２０から出力された第１電圧と、スイッチ２０が閉状態のときに出力回路１２０から出力された第２電圧と、スイッチ２０が開状態のときに入力される基準電圧と、のいずれに等しいかを識別するための信号である。基準電圧は、グランド電位に等しい。入力回路１５０は、入力装置１０において、出力手段から出力された電圧が閉状態であるスイッチを介して入力され、入力された入力電圧に対応する入力信号を出力する入力手段の一例に相当する。
【００３２】
図６には、入力回路１５０の回路構成の概要が示されている。図６に示されるように、入力回路１５０は、入力端子１４２における入力電圧が接続点Ｐ６を介して入力される比較器１５１，１５２を有する。ここで、接続点Ｐ６は、プルダウン抵抗を介してグランドに接続されている。入力回路１５０には、スイッチ２０が閉状態であるときには、出力電圧に等しい入力電圧が入力され、スイッチ２０が開状態であるときには、グランドに等しい基準電圧が入力される。なお、図６の例では、入力端子１４２と入力回路１５０との間に、プルダウン抵抗に接続される接続点Ｐ６が配置されたが、これには限定されず、接続点Ｐ６は、入力端子１４２とスイッチ２０との間に配置されてもよい。
【００３３】
比較器１５１は、入力電圧が第１電圧に等しいか否かを判定するために電圧を比較する。詳細には、比較器１５１は、第１電圧より低く基準電圧より高い第１閾値電圧Ｖｔ１と入力電圧とを比較して、入力電圧が第１閾値電圧Ｖｔ１を超える場合にはハイレベルの第１入力信号３３１を出力し、入力電圧が第１閾値電圧Ｖｔ１を下回る場合にはローレベルの第１入力信号３３１を出力する。第１閾値電圧は、例えば１２Ｖであって、２４Ｖの電源電圧を分圧することで得られる。入力電圧が第１電圧に等しい場合には第１入力信号３３１はハイレベルになり、入力電圧が第２電圧又は基準電圧に等しい場合には第１入力信号３３１はローレベルになる。すなわち、第１入力信号３３１は、入力電圧が第１閾値電圧を超えるか否かを示す信号である。そして、比較器１５１は、第１入力信号３３１を診断部１１２及び生成部１１３に送信する。
【００３４】
比較器１５２は、入力電圧が第２電圧に等しいか否かを判定するために電圧を比較する。詳細には、比較器１５２は、基準電圧より低く第２電圧より高い第２閾値電圧Ｖｔ２と入力電圧とを比較して、入力電圧が第２閾値電圧Ｖｔ２を超える場合にはハイレベルの第２入力信号３３２を出力し、入力電圧が第２閾値電圧Ｖｔ２を下回る場合にはローレベルの第２入力信号３３２を出力する。第２閾値電圧は、例えばマイナス６Ｖであって、負電圧発生回路１３０によって生成されたマイナス１２Ｖの負電圧を分圧することで得られる。入力電圧が第２電圧に等しい場合には第２入力信号３３２はローレベルになり、入力電圧が第１電圧又は基準電圧に等しい場合には第２入力信号３３２はハイレベルになる。すなわち、第２入力信号３３２は、入力電圧が第２閾値電圧を超えるか否かを示す信号である。そして、比較器１５２は、第２入力信号３３２を生成部１１３に送信する。
【００３５】
ここで、生成部１１３による状態信号３４の生成について説明する。図６に示されるように、生成部１１３は、第１入力信号３３１と第２入力信号３３２との排他的論理和に対する否定の値を状態信号３４として出力する。この論理演算は、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２それぞれのハイレベルを真或いは１として扱い、ローレベルを偽或いはゼロとして扱うことで実行される。図７には、２つの入力信号３３のレベルと状態信号３４の値との関係が示されている。詳細には、入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧Ｖｔ１より高い場合には、２つの入力信号３３はいずれもハイレベルとなることが「Ｈ」として示され、この場合に状態信号３４の値が「１」となる。また、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧Ｖｔ２より高く第１閾値電圧Ｖｔ１より低い場合には、第１入力信号３３１がローレベルとなることが「Ｌ」として示され、この場合には第２入力信号３３２がハイレベルとなり、状態信号３４の値が「ゼロ」となる。また、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧Ｖｔ２より低い場合には、２つの入力信号３３がいずれもローレベルとなり、状態信号３４の値が「１」となる。総合すると、生成部１１３は、入力電圧が第１閾値電圧より高いことが第１入力信号３３１によって示される場合及び入力電圧が第２閾値電圧より低いことが第２入力信号３３２によって示される場合には、スイッチ２０が閉状態であることを示す状態信号３３を生成し、入力電圧が第１閾値電圧より低いことが第１入力信号３３１によって示され第２閾値電圧より高いことが第２入力信号３３２によって示される場合には、スイッチ２０が開状態であることを示す状態信号３３を生成する。換言すると、入力電圧が第１電圧及び第２電圧のいずれかに等しい場合、すなわちスイッチ２０が閉状態である場合には、状態信号３４の値がスイッチ２０の閉状態を示す「１」となり、入力電圧が基準電圧に等しい場合、すなわちスイッチ２０が開状態であるときには、状態信号３４の値がスイッチ２０の開状態を示す「ゼロ」となる。
【００３６】
図８は、入力装置１０が診断を実行するときの信号の推移を示すタイミングチャートである。図８に示されるように、診断が実行されない平常時においては、第１制御信号３１１がオン状態であり第２制御信号３１２がオフ状態であって、出力回路１２０からは出力電圧として第１電圧Ｖ１が出力される。診断期間においては、第１制御信号３１１がオフ状態になり第２制御信号３１２がオン状態になって、出力回路１２０からは第２電圧Ｖ２が出力される。診断の対象となる第１入力信号が平常時と診断期間とで変化していることから、診断部１１２によって正常であると診断される。
【００３７】
スイッチ２０が閉状態のまま変化しなければ、入力電圧は、出力電圧と同様に推移する。そして、平常時においてハイレベルである２つの入力信号３３はいずれも、診断期間においてローレベルになる。図７に示されたように、入力信号３３がいずれもハイレベルである場合、及びいずれもローレベルである場合の双方において、状態信号３４の値は「１」であるため、図８において状態信号３４の値は「１」のまま変化しない。
【００３８】
図９は、スイッチ２０の操作が発生したときの信号の推移を示すタイミングチャートである。図９に示される例では、診断期間内における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までにスイッチ２０が開状態となり、その後の平常時には一旦閉状態となってから時刻Ｔ３以降に再び開状態となる。スイッチ２０が開状態となっているときには、入力電圧が基準電圧に等しくなる。第１入力信号３３１は、図８の例と同様に推移するが、第２入力信号３３２は、スイッチ２０が開状態となっているときには、ハイレベルになるため、第２入力信号３３２がローレベルになる期間は、診断期間の開始から時刻Ｔ１までである。図７に示されたように、２つの入力信号３３のレベルが異なる場合には、状態信号３４の値は「ゼロ」となるため、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間、及び時刻Ｔ３以降の期間では、状態信号３４の値が「ゼロ」になる。
【００３９】
図８，９からわかるように、状態信号３４の推移は、スイッチ２０の状態と対応しており、状態信号３４は、スイッチ２０の状態を示す信号といえる。
【００４０】
図１０には、診断部１１２によって異常と診断される場合の信号の推移が示されている。図１０の例では、スイッチ２０の状態に関わらず、入力電圧が第１電圧Ｖ１に固着している。出力回路１２０からスイッチ２０を経由して入力回路１５０に至る経路に異常が生じた場合には、図１０に示されるように入力電圧が固定され得る。この場合には、第１入力信号３３１がハイレベルに固定され、診断期間になっても変化しないため、診断部１１２が異常であると診断する。
【００４１】
続いて、入力装置１０によって実行される入力診断処理について、図１１を用いて説明する。図１１に示される入力診断処理は、診断時における入力装置１０の動作を示しているが、入力装置１０の実際の動作が同図の順序に従うとは限らない。例えば、入力回路１５０による入力信号３３の生成は、図１１中のステップＳ３として示されているが、入力回路１５０は、入力電圧に対応する入力信号を常時生成しており、図１１中のステップＳ３は、ステップＳ２の実行に起因する入力信号の生成を便宜的に示すものである。
【００４２】
入力診断処理では、入力装置１０は、現在時刻が診断の実行タイミングに相当するか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、プロセッサ１１０が、前回の診断から一定時間が経過したか否かを判定する。一定時間は、例えば、１分間、１時間又は１日間である。
【００４３】
現在時刻が診断の実行タイミングではないと判定した場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、入力装置１０は、ステップＳ１の判定を繰り返して、診断の実行タイミングまで待機する。一方、現在時刻が診断の実行タイミングであると判定した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、入力装置１０は、第２電圧を出力する（ステップＳ２）。具体的には、出力制御部１１１が、制御信号３１の値を変更することで、出力回路１２０から出力される出力電圧を、第１電圧から第２電圧に変更させる。これにより、出力回路１２０が第２電圧を出力する。
【００４４】
次に、入力装置１０は、入力信号３３を生成する（ステップＳ３）。具体的には、入力回路１５０が、入力電圧に対応する第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２を生成する。このステップＳ３は、入力診断方法において、第１電圧及び第２電圧のうちの、閉状態であるスイッチ２０を介して入力された入力電圧に基づく入力信号を出力する入力ステップの一例に相当する。
【００４５】
次に、入力装置１０は、入力信号が変化するか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、出力回路１２０から第２電圧が出力される診断期間になるときに、診断部１１２が、入力信号３３のうちの第１入力信号３３１が変化するか否かを判定する。このステップＳ４は、入力診断方法において入力される電圧が第２電圧に切り替わったときに入力信号が変化するか否かを診断する診断ステップの一例に相当する。
【００４６】
入力信号が変化したと判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、入力装置１０は、状態信号３４を生成する（ステップＳ５）。具体的には、生成部１１３が、２つの入力信号３３の値から論理演算により得た値を示す状態信号３４を生成して、取込部１１４に出力する。このステップＳ５は、入力診断方法において、入力信号に基づいて状態信号を生成する生成ステップの一例に相当する。その後、入力装置１０は、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。
【００４７】
一方、入力信号が変化しないと判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、入力装置１０は、異常処理を実行する（ステップＳ６）。具体的には、診断部１１２が、異常が発生した旨を外部に通知する。その後、入力診断処理が終了する。
【００４８】
以上、説明したように、診断部１１２は、出力回路１２０から出力される電圧が第２電圧に切り替わったときに、入力信号３３が変化するか否かを診断する。これにより、入力装置１０とスイッチ２０との間における導通状態が正常であるか否かが確認される。また、生成部１１３は、入力電圧に対応する入力信号３３に基づいてスイッチ２０の状態を示す状態信号３４を生成する。ここで、入力電圧は、スイッチ２０が閉状態であるときには第１電圧及び第２電圧から選択された電圧に等しいことから、入力電圧に対応する入力信号から直接的に状態信号３４を生成することができる。このため、信号をフィルタに通す必要がなく、自己診断を実行しつつ入力装置１０の入力応答性を向上させることができる。
【００４９】
また、診断部１１２は、入力信号３３が変化したか否かを診断する。このため、診断部１１２は、入力電圧が第１電圧から第２電圧に変化した場合に、正常であると診断する。さらに、診断部１１２は、診断期間においてスイッチ２０が外力により開状態とされて、入力電圧が基準電圧に等しくなった場合に、正常であると診断する。すなわち、診断部１１２は、スイッチ２０の開閉状態によらず診断することができる。
【００５０】
また、入力回路１５０には、スイッチ２０が開状態であるときには第１電圧より低い基準電圧が入力され、第２電圧は、基準電圧より低い電圧である。そして、入力回路１５０は、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２を入力信号として出力し、生成部１１３は、これらの信号からスイッチ２０の状態を示す状態信号３４を生成した。このため、第１電圧から基準電圧までの電圧範囲よりも広い、第１電圧から第２電圧までの電圧範囲を利用して、自己診断が実行される。これにより、ノイズマージンを小さくすることなく、入力応答性を向上させることができる。
【００５１】
ここで、本実施の形態に係る入力装置１０と比較するために、出力する電圧が２つのレベルから選択されることなく１つのレベルに固定されている例について説明する。図１２に示される入力装置５０は、入力装置１０のプロセッサ１１０に対応するプロセッサ５１０と、プロセッサ５１０からの指示に従って電圧を出力する出力回路５２０と、入力電圧に対応する入力信号を出力する入力回路５５０と、を有する。
【００５２】
プロセッサ５１０は、出力回路５２０による電圧の出力を制御する出力制御部５１１と、入力回路５５０から出力される入力信号が変化するか否かを診断する診断部５１２と、入力信号に対して高域の成分を取り除くフィルタリングを施すフィルタ部５１３と、フィルタリングされた信号を取り込む取込部５１４と、を有する。出力制御部５１１は、診断期間を、フィルタ部５１３によるフィルタリングによって取り除かれる十分短い期間として、この診断期間において出力回路５２０から出力される出力電圧を基準電圧に変更する。
【００５３】
出力回路５２０は、図１３に示されるように、出力回路１２０から第２電圧に関する部分を省略した回路に相当する。また、入力回路５５０は、図１４に示されるように、入力回路１５０から第２入力信号３３２に関する部分を省略した回路に相当する。
【００５４】
図１５は、入力装置５０による診断が実行される際の信号の推移を示すタイミングチャートである。図１５に示されるように、出力制御部５１１から出力回路５２０に出力される制御信号は、平常時においてはオン状態であるが、診断期間においてはオフ状態になる。このため、出力電圧は、平常時においては第１電圧Ｖ１に等しいが、診断期間においては基準電圧Ｖ０となる。
【００５５】
スイッチ２０が閉状態のまま変化しなければ、入力回路５５０に入力される入力電圧は、出力電圧に等しい。入力信号は、平常時においてはハイレベルであるが、診断期間においてはローレベルとなる。そして、フィルタ部５１３によるフィルタリングが施されたフィルタ信号は、低域成分のみが通過して、短いパルスが取り除かれるため、値が「１」のまま変化しない信号となる。
【００５６】
図１６には、入力装置５０に接続されたスイッチ２０が操作された場合の信号の推移を示すタイミングチャートである。図１６に示されるように、スイッチ２０が時刻Ｔ１１において開状態となると、時刻Ｔ１１以降には、入力電圧が基準電圧に等しくなり、入力信号がローレベルとなる。しかしながら、フィルタ部５１３によるフィルタリングの結果、フィルタ信号は、時刻Ｔ１１より後の時刻Ｔ１２から値が「ゼロ」に変化している。これにより、自己診断のための短いパルスをスイッチ操作と混同することなく診断を実行することができるが、入力装置５０のスイッチ操作に対する入力応答性は低い。
【００５７】
また、短いパルスを利用した自己診断は、ノイズの影響を受けやすい。例えば、図１７には、診断期間において入力電圧が固着しており、入力信号が線Ｌ１のように一定のまま推移すべきところ、ノイズの影響により線Ｌ２のように歪む例が示されている。この例では、入力電圧が固定されているため異常であると診断すべきであるが、正常であると誤診断されるおそれがある。
【００５８】
図１８には、診断期間において入力電圧が変化するが、入力信号が線Ｌ１のように推移すべきところ、ノイズの影響により線Ｌ２のように歪む例が示されている。この例では、入力電圧が変化しているため正常であると診断すべきであるが、異常であると誤診断されるおそれがある。
【００５９】
上述の特許文献１に記載の技術によれば、診断のために複雑なパルス列が一致するか否かが判定される。例えば図１９に示されるような複雑なパルス列と一致するようにノイズが発生する確率は十分に低いため、図１７に示されるように、異常を見逃してしまうような誤診断の発生を回避することができる。一方、パルス列を構成するパルスがすべて一致しなければ異常であると判定されるため、パルス列を構成するいずれかのパルスが図１８に示されるようにノイズにより歪むと、異常であると誤診断されてしまう。
【００６０】
さらに、上述の特許文献１に記載の技術によれば、診断期間においてスイッチ２０が開状態になると、パルス列が入力回路５５０に入力されないため、正確な診断を実行することができない。具体的には、スイッチ２０が開状態であるときには、導通状態が正常であるにも関わらず異常と診断されることが考えられる。
【００６１】
これに対して、本実施の形態に係る入力装置１０によれば、診断のための入力電圧の変動と、スイッチ操作による入力電圧の変動と、を電圧レベルにより見分けることが可能となる。このため、入力装置５０においてスイッチ操作を診断のためのパルス列と区別するために用いられたようなフィルタリングの必要がなくなる。これにより、診断期間を短くする必要がなく、ある程度長くすることができる。従って、短いパルスに重畳するノイズの影響が生じることもない。また、入力装置１０によれば、診断期間においてスイッチ２０が開状態とされても、正確に診断を実行することができる。
【００６２】
なお、入力装置１０においてフィルタリングの必要が無いことを説明したが、入力応答性を損なわない範囲で、例えばノイズを除去するためのフィルタリングを実行してもよい。また、図１１において、入力装置１０は、異常と診断したときには状態信号３４を生成することなく異常を報知したが、異常を報知するとともに状態信号３４を生成してもよい。
【００６３】
実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いる。本実施の形態は、第２電圧が基準電圧より高い点で、実施の形態１とは異なる。
【００６４】
本実施の形態に係る入力装置６０は、図２０に示されるように、プロセッサ６１０と、出力回路６２０と、出力端子６４１及び入力端子６４２と、入力回路６５０と、を有する。プロセッサ６１０は、出力回路６２０による電圧の出力を制御する出力制御部６１１と、入力回路６５０によって生成される入力信号７３が変化するか否かを診断する診断部６１２と、入力信号７３からスイッチ２０の状態を示す状態信号７４を生成する生成部６１３と、状態信号７４を取り込む取込部６１４と、を有する。
【００６５】
出力制御部６１１は、制御信号７１を出力回路６２０に送信することで、制御信号７１に応じた電圧を出力回路６２０に出力させる。制御信号７１は、制御信号３１と同等の信号であって、図４に示されるように、第１電圧を出力するための第１制御信号と、第２電圧を出力するための第２制御信号と、を含む。出力制御部６１１は、通常時には、オン状態である第１制御信号とオフ状態である第２制御信号とを含む制御信号７１を出力して、第１電圧として例えば２４Ｖの出力電圧を出力回路６２０に出力させる。また、出力制御部６１１は、診断期間においては、オフ状態である第１制御信号とオン状態である第２制御信号とを含む制御信号７１を出力して、第２電圧として、第１電圧より低く基準電圧より高い１２Ｖの出力電圧を出力回路６２０に出力させる。また、出力制御部６１１は、現在時刻が診断期間内であるか否かを示す期間信号７２を診断部６１２に送信する。
【００６６】
診断部６１２は、出力制御部６１１から期間信号７２を受信し、入力回路６５０によって生成される入力信号７３のうちの第１入力信号７３１を入力回路６５０から受信する。そして、診断部６１２は、第１入力信号７３１が変化したか否かを診断する。
【００６７】
生成部６１３は、入力回路６５０によって生成される入力信号７３を受信する。入力信号７３は、第１入力信号７３１及び第２入力信号７３２を含み、第１入力信号７３１及び第２入力信号７３２はいずれも、入力電圧に対応してハイレベル又はローレベルのいずれか一方の電圧レベルを有する１ビットの信号である。このような１ビットの信号である点で、第１入力信号７３１及び第２入力信号７３２は、第１入力信号３３１及び第２入力信号３３２と同等であるが、第１入力信号７３１と第１入力信号３３１との相違点、及び第２入力信号７３２と第２入力信号３３２との相違点については、後述する。生成部６１３は、これらの入力信号７３から論理演算により、スイッチ２０の開閉状態を示す状態信号７４を生成して、取込部６１４に送信する。
【００６８】
出力回路６２０は、制御信号７１に従って、第１電圧及び第２電圧から選択された出力電圧を出力端子６４１に出力する。図２１には、出力回路６２０の回路構成の概要が示されている。図２１に示されるように、出力回路６２０は、スイッチング素子としてリレー１２２に代えてトランジスタ６２２、抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺ１を有する点で、実施の形態１に係る出力回路１２０と異なっている。
【００６９】
トランジスタ６２２は、制御信号７１に含まれる第２制御信号７１２に応じて第２電圧Ｖ２を出力端子６４１に印加するためのＰＮＰ型バイポーラトランジスタである。トランジスタ６２２のエミッタは、ツェナーダイオードＺ１と抵抗Ｒ１とを接続する接続点Ｐ７に接続され、出力制御部６１１に接続されたベースには、第２制御信号７１２としての電流信号が入力され、コレクタは、接続点Ｐ１を介して出力端子６４１に接続される。ツェナーダイオードＺ１のアノードはグランドに接続され、カソードは接続点Ｐ７に接続される。抵抗Ｒ１の一端は接続点Ｐ７に接続され、他端には電源電圧Ｖ１が印加される。第２制御信号７１２がオン状態であるときには、第１電圧Ｖ１から抵抗Ｒ１により分圧された第２電圧Ｖ２が接続点Ｐ１に印加され、第２制御信号７１２がオフ状態であるときには、接続点Ｐ１に第２電圧が印加されることはない。
【００７０】
図２０に戻り、出力端子６４１及び入力端子６４２はそれぞれ、配線を介してスイッチ２０の異なる端子に接続される。
【００７１】
入力回路６５０は、入力端子６４２に入力された入力電圧から、この入力電圧に対応する入力信号７３を生成して、入力信号７３のうち第１入力信号７３１を診断部６１２及び生成部６１３に送信し、第２入力信号７３２を生成部６１３に送信する。入力信号７３は、入力電圧が、スイッチ２０が閉状態のときに出力回路６２０から出力された第１電圧と、スイッチ２０が閉状態のときに出力回路６２０から出力された第２電圧と、スイッチ２０が開状態のときに印加される基準電圧と、のいずれに等しいかを識別するための信号である。基準電圧は、グランド電位に等しい。図２２には、入力回路６５０の回路構成の概要が示されている。図２２に示されるように、入力回路６５０は、実施の形態１に係る入力回路１５０と同等の構成を有する。
【００７２】
ただし、入力回路６５０の比較器１５１は、第１電圧より低く第２電圧より高い第１閾値電圧Ｖｔ１と入力電圧とを比較する。そして、比較器１５１は、入力電圧が第１閾値電圧Ｖｔ１を超える場合にはハイレベルの第１入力信号７３１を出力し、入力電圧が第１閾値電圧Ｖｔ１を下回る場合にはローレベルの第１入力信号７３１を出力する。第１閾値電圧は、例えば１８Ｖであって、２４Ｖの電源電圧を分圧することで得られる。入力電圧が第１電圧に等しい場合には第１入力信号７３１はハイレベルになり、入力電圧が第２電圧又は基準電圧に等しい場合には第１入力信号７３１はローレベルになる。そして、比較器１５１は、第１入力信号７３１を診断部６１２及び生成部６１３に送信する。
【００７３】
また、入力回路６５０の比較器１５２は、入力電圧が基準電圧に等しいか否かを判定するために電圧を比較する。詳細には、比較器１５２は、第２電圧より低く基準電圧より高い第２閾値電圧Ｖｔ２と入力電圧とを比較して、入力電圧が第２閾値電圧Ｖｔ２を超える場合にはハイレベルの第２入力信号７３２を出力し、入力電圧が第２閾値電圧Ｖｔ２を下回る場合にはローレベルの第２入力信号７３２を出力する。第２閾値電圧は、例えば６Ｖであって、電源電圧を分圧することで得られる。入力電圧が第２電圧に等しい場合には第２入力信号７３２はローレベルになり、入力電圧が第１電圧又は基準電圧に等しい場合には第２入力信号７３２はハイレベルになる。そして、比較器１５２は、第２入力信号７３２を生成部６１３に送信する。
【００７４】
また、生成部６１３は、第１入力信号７３１と第２入力信号７３２との論理和の値を状態信号７４として出力する。図２３には、２つの入力信号７３のレベルと状態信号７４の値との関係が示されている。詳細には、入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧Ｖｔ１より高い場合には、２つの入力信号７３はいずれもハイレベルとなり、この場合に状態信号７４の値が「１」となる。また、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧Ｖｔ２より高く第１閾値電圧Ｖｔ１より低い場合には、第１入力信号７３１がローレベルとなり、第２入力信号７３２がハイレベルとなり、状態信号７４の値が「１」となる。また、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧Ｖｔ２より低い場合には、２つの入力信号７３がいずれもローレベルとなり、状態信号７４の値が「ゼロ」となる。総合すると、生成部６１３は、入力電圧が第２閾値電圧より高いことが第２入力信号７３２によって示される場合には、スイッチ２０が閉状態であることを示す状態信号７４を生成し、入力電圧が第２閾値電圧より低いことが第２入力信号７３２によって示される場合には、スイッチ２０が開状態であることを示す状態信号７４を生成する。換言すると、入力電圧が第１電圧及び第２電圧のいずれかに等しい場合、すなわちスイッチ２０が閉状態である場合には、状態信号７４の値がスイッチ２０の閉状態を示す「１」となり、入力電圧が基準電圧に等しい場合、すなわちスイッチ２０が開状態であるときには、状態信号７４の値がスイッチ２０の開状態を示す「ゼロ」となる。
【００７５】
図２４は、入力装置６０による診断が行われる際の信号の推移を示すタイミングチャートである。図２４に示されるように、入力装置６０は、平常時においては第１制御信号７１１をオン状態として第２制御信号７１２をオフ状態とするが、診断期間においては第１制御信号７１１をオフ状態として第２制御信号７１２をオン状態とする。これにより、出力電圧は、平常時においては第１電圧Ｖ１に等しいが、診断期間においては第２電圧Ｖ２に等しくなる。
【００７６】
スイッチ２０が閉状態のまま変化しなければ、入力電圧は出力電圧と同様に推移する。図２３からわかるように、入力電圧が第１閾値電圧Ｖｔ１より高い平常時においては、２つの入力信号７３がいずれもハイレベルとなるが、診断期間においては、第２入力信号７３２はハイレベルのまま第１入力信号７３１がローレベルになる。そして、状態信号７４の値は「１」のまま変化せず、スイッチ２０の状態に対応する。
【００７７】
図２５は、スイッチ２０の操作が発生した場合における信号の推移を示すタイミングチャートである。図２５に示されるように、診断期間中の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までにスイッチ２０が開状態となり、その後に一端閉状態となってから時刻Ｔ３以降に再び開状態となっている。スイッチ２０が開状態となっている期間においては、入力電圧が基準電圧に等しくなり、２つの入力信号７３がいずれもローレベルとなって、状態信号７４の値もゼロとなる。図２４，２５からわかるように、状態信号７４は、スイッチ２０の状態と等しく推移している。
【００７８】
以上、説明したように、本実施の形態に係る入力装置６０によれば、実施の形態１と同様に、自己診断を実行しつつ入力応答性を向上させることができる。
【００７９】
また、第２電圧は第１電圧より低く、入力回路６５０には、スイッチが開状態であるときには、第２電圧より低い基準電圧が入力される。第２電圧は、電源電圧から分圧することで容易に得ることができるため、複雑な回路が不要となり、簡易な回路構成で入力装置を実現することができる。
【００８０】
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態によって限定されるものではない。
【００８１】
例えば、入力装置１０，６０がＰＬＣ１００の入力ユニットに相当する例について説明したが、これには限定されず、入力装置１０，６０は、スイッチ２０からの信号を取得可能な一体型の制御装置であってもよい。
【００８２】
また、出力回路１２０，６２０が第１電圧及び第２電圧のいずれかを出力する例について説明したが、これには限定されない。出力回路１２０，６２０は、プロセッサ１１０，６１０からの指示に従って、さらに基準電圧を出力してもよい。また、基準電圧とは異なる３種類以上の電圧から選択された電圧を出力してもよい。さらに、第１電圧、第２電圧、及び、スイッチ２０が開状態であるときに入力回路１５０に入力される基準電圧の電圧値は、互いに異なる値であればよく、任意に変更してもよい。
【００８３】
また、入力信号が、１ビットの値を示す２つの信号から構成される例について説明したが、これには限定されず、入力信号は、第１電圧に等しい入力電圧と、第２電圧に等しい入力電圧と、スイッチが開状態であるときの基準電圧に等しい入力電圧と、を識別可能であればよい。例えば、入力信号は、入力電圧が第１電圧に等しいときにハイレベルであって、入力電圧が第２電圧に等しいときにローレベルであって、入力電圧が基準電圧に等しいときにハイレベルとローレベルを交互にスイッチングする信号であってもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、スイッチ２０が開状態であるときに入力回路１５０に入力される基準電圧が、グランドに等しい例について説明したが、これには限定されない。例えば、図２６に示されるように、接続点Ｐ６が、抵抗を介して電源に接続されるとともに、他の抵抗を介してグランドに接続されてもよい。図２６の例では、スイッチ２０が開状態であるときには、２つの抵抗によって分圧された基準電圧が入力回路１５０に入力されることとなる。
【００８５】
また、図２６に示される回路部１６１，１６２のいずれか一方を省略して入力装置１０，６０を構成してもよい。回路部１６１が省略される場合は、上記実施の形態１に係る構成に等しく、回路部１６２が省略される場合には、基準電圧が電源電圧Ｖ３に等しくなる。ここで、基準電圧は、出力回路１２０から出力される第１電圧及び第２電圧のそれぞれと異なる電圧であればよく、基準電圧のレベルを任意に変更してもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、入力装置１０，６０が出力回路１２０を備える例について説明したが、これには限定されず、出力回路１２０は、入力装置１０，６０の外部に配置されてもよい。出力回路１２０が外部に配置される場合には、入力装置１０，６０が、スイッチ２０を介して、第１電圧と第２電圧とを出力する電源としての出力回路１２０に接続される。この場合には、診断部１１２は、外部の出力回路１２０から期間信号３２を取得すればよい。ただし、診断部１１２が期間信号３２を取得することなく、外部の出力回路１２０と共通して予めタイミングが定められた診断期間において、診断部１１２が診断を実行してもよい。さらに、出力回路１２０が、第１電圧と第２電圧とを予め定められた周期で交互に出力し、診断部１１２は、この周期に従って診断を実行してもよい。例えば、出力回路１２０が１秒毎に出力電圧を第１電圧と第２電圧との一方に切り替えて、診断部１１２は、任意のタイミングで、過去１秒間において入力信号が変化したか否かを診断してもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態では、単一のプロセッサ１１０，６１０が複数の機能を発揮する例について説明したが、これには限定されない。例えば、入力装置１０は、出力制御部１１１、診断部１１２、生成部１１３、及び取込部１１４を、別個のハードウェアにより実現される機能として備えてもよい。
【００８８】
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
【００８９】
なお、本願については、２０１９年７月２３日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１９／０２８８１０号に基づく優先権を主張するものであり、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１９／０２８８１０号の全内容を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本開示は、外部から入力を得る装置の自己診断に適している。
【符号の説明】
【００９１】
１０，６０  入力装置、  １１２，６１２  診断部、  １１３，６１３  生成部、  １２０，６２０  出力回路、  １５０，６５０  入力回路、  １６１，１６２  回路部、  ２０  スイッチ、  ３３，７３  入力信号、  ３３１，７３１  第１入力信号、  ３３２，７３２  第２入力信号、  ３４，７４  状態信号。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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