(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ個の入力端子から入力された信号をｍ個の出力端子に分配するための信号分配装置であって、
前記ｐ個の入力端子に対応する少なくともｐ個の入力と、前記ｍ個の出力端子に対応する少なくともｍ個の出力とを有する、少なくともｐ×ｍ個のスイッチを含むマトリクス部と、
前記ｐ個の入力端子から前記マトリクス部の対応する前記ｐ個の入力までの信号経路を開閉するスイッチ群と、
前記スイッチ群により前記ｐ個の入力端子と前記マトリクス部の前記ｐ個の入力とを切り離し、前記マトリクス部の前記ｐ個の入力のいずれかに所定の電圧を加え、前記マトリクス部の前記ｍ個の出力のいずれかに現れる電圧値が所定の電圧範囲内であるか否かに基づいて、前記マトリクス部の接続状態をチェックするチェック部と、
前記マトリクス部のスイッチに対応するセルを表示し、表示されたセルを選択することによって、前記マトリクス部の所望の接続状態を選択することができるように構成された画面を表示するユーザ・インターフェース部と、
前記所望の接続状態を実現するように前記マトリクス部を制御すると共に、前記マトリクス部が前記所望の接続状態となっているか否かをチェックするように前記チェック部を制御する制御部と、
前記マトリクス部の接続状態を記憶するスイッチ状態記憶部と、
前記所望の接続状態を前記制御部に設定し、当該設定した接続状態を前記スイッチ状態記憶部に記憶させるスイッチ状態管理部と、
を備え、
前記スイッチ状態管理部が、前記所望の接続状態を前記制御部に設定すると、前記制御部が、当該設定された接続状態を実現するように前記マトリクス部を制御し、その後、前記制御部が、前記チェック部により、前記マトリクス部が前記設定された接続状態となっているか否かをチェックし、当該チェックの結果を前記スイッチ状態管理部に送信するように構成される、
信号分配装置。
【請求項２】
前記マトリクス部は、前記ｐ個の入力端子に対応する少なくともｐ個の入力と、前記ｍ個の出力端子の一つに対応する１個の出力とを有する、少なくともｍ個のマルチプレクサにより構成される、
請求項１に記載の信号分配装置。
【請求項３】
前記チェック部は、前記所定の電圧を受ける１個の入力と、前記マトリクス部の前記ｐ個の入力に接続された少なくともｐ個の出力とを有する第１のマルチプレクサを備え、該第１のマルチプレクサにより前記所定の電圧を前記マトリクス部の前記ｐ個の入力のいずれかに加えて、前記マトリクス部の接続状態をチェックするように構成された、請求項１または２に記載の信号分配装置。
【請求項４】
前記チェック部は、前記マトリクス部の前記ｍ個の出力に接続された少なくともｍ個の入力と、１個の出力とを有する第２のマルチプレクサを備え、該第２のマルチプレクサにより前記マトリクス部の前記ｍ個の出力のいずれかに現れる電圧値を選択的に取得して、前記マトリクス部の接続状態をチェックするように構成された、請求項１から３のいずれか１項に記載の信号分配装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の入力信号を多数の出力端子に分配する信号分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の信号を多数の端子に分配することが様々な場合に必要となる。たとえば、エンジンの性能テストにおいては、温度、圧力などの計測データや制御データなどの信号を、データレコーダやペンレコーダなどの記録装置やオシロスコープなどの表示装置や保安装置などの端子に分配する必要がある。その際、信号および端子の数は、数百個に及ぶ場合もある。
【０００３】
エンジンのテストの内容が変わる場合やテストの対象となるエンジンのタイプが変わる場合には、多数の信号を多数の端子に分配しなおす作業、すなわち、複雑な配線作業の必要が生じる。従来は、端子盤を設け、端子盤の接続を変えることによって、多数の信号の多数の端子への分配を変更していた。このため、端子盤の接続を変える配線作業の負荷が大きかった。また、配線作業の後に、端子盤の接続を確認する通電チェック作業の負荷も大きかった。
【０００４】
多数点の信号を記録する装置は、たとえば特許文献１および２に開示されている。しかし、これらの文献は、多数の信号を多数の端子に分配する際の作業負荷を低減するという課題は解決されていない。
【特許文献１】特開昭５８−７０１６８号公報
【特許文献２】実公平１−３１９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、センサ等の多数の信号入力を多数の計測装置に任意に分配する際の作業負荷を低減する信号分配装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による信号分配装置は、ｐ個の入力信号をｍ個の出力端子に分配する。本発明による信号分配装置は、前記ｐ個の入力信号に対応する少なくともｐ個の入力と、前記ｍ個の出力端子に対応する少なくともｍ個の出力とを有し、少なくともｐ×ｍ個のスイッチを含むマトリクス部と、前記入力信号を切り離したチェックモードにおいて、前記マトリクス部の入力のいずれかに所定の電圧を加え、前記マトリクス部の出力のいずれかの電圧を該所定の電圧と比較することによって、前記マトリクス部のスイッチの状態をチェックするチェック部と、を備える。本発明による信号分配装置は、前記マトリクス部のスイッチに対応するセルを表示し、表示されたセルを選択することによって、前記マトリクス部の所望のスイッチの状態を選択することができるように構成された画面を表示するユーザ・インターフェース部と、前記所望のスイッチの状態を実現するように、前記マトリクス部を制御し、前記マトリクス部のスイッチが、所望のスイッチの状態となっているかチェックするように前記チェック部を制御する制御部と、をさらに備える。
【０００７】
本発明による信号分配装置によれば、ユーザ・インターフェース部の表示する画面によって選択された、マトリクス部の所望のスイッチの状態を、制御部がマトリクス部を制御して実現する。さらに、制御部は、マトリクス部のスイッチが、所望のスイッチの状態となっているかどうかチェックする。したがって、入力し信号を出力端子に分配するための配線作業および配線作業後のチェック作業の負荷が大幅に減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態による信号分配装置の構成を示す図である。信号分配装置は、ユーザ・インターフェース部１０１と、スイッチ状態管理部１０３と、スイッチ状態記憶部１０５と、制御部１０７と、チェック部１０９と、マトリクス部１１１と、を備える。マトリクス部１１１は、入力信号と出力端子を接続するスイッチを有し、これらのスイッチを操作することによって、入力信号の分配状態を変化させる。本実施形態において、ユーザ・インターフェース部１０１、スイッチ状態管理部１０３およびスイッチ状態記憶部１０５は、パーソナル・コンピュータ１００によって実現されている。これらをパーソナル・コンピュータ以外のプロセッサを備えた単一のコンポーネントあるいは個別のプロセッサを備えた複数のコンポーネントによって実現してもよい。
【０００９】
図２は、制御部１０７、チェック部１０９およびマトリクス部１１１の構成を示す図である。図２は、ｐ個の入力信号およびｍ個の出力端子を示している。
【００１０】
マトリクス部１１１は、ｐ個の入力信号に対応する少なくともｐ個の入力と、ｍ個の出力端子に対応する少なくともｍ個の出力とを有し、入力および出力を接続する少なくともｐ×ｍ個のスイッチを含む。マトリクス部１１１は、それぞれが、２ｎ個の入力と、ｍ個の出力端子の一つに対応する１個の出力とを有するｍ個のマルチプレクサ１１１１から構成してもよい。ここで、ｎは、２ｎがｐ以上となる最小の整数である。２ｎ個の入力のうちｐ個が、ｐ個の入力信号に接続される。図２においては簡単のために、ｐ＝２ｎとした。それぞれのマルチプレクサ１１１１は、２ｎ個の入力と１個の出力とを接続する２ｎ個のスイッチを有する。制御部１０７は、それぞれのマルチプレクサ１１１１へ、（ｎ＋１）ビットの信号を送信して、スイッチの状態を制御する。本明細書および特許請求の範囲において、スイッチの状態とは、スイッチの開閉状態、すなわち、結線状態を指すものとする。（ｎ＋１）ビットの信号は、ｐ個の入力信号のいずれかを選択するためのｎビットの信号と、いずれの入力信号も選択しないための１ビットのエーブル・ディスエーブル信号からなる。このようにして、マトリクス部１１１のｐ×ｍ個のスイッチの状態が、制御部１０７によって制御される。
【００１１】
マトリクス部１１１の各入出力信号ラインに、入力インピーダンスを高くし出力インピーダンスを低くするようにヴォルテージ・フォロワー(ＶＦ)を挿入するのが好ましい。これにより信号電圧値変動を低減できる。
【００１２】
チェック部１０９は、第１のマルチプレクサ１０９１と、第２のマルチプレクサ１０９５と、チェック・ボード１０９３と、スイッチ群１０９７と、から構成される。
【００１３】
スイッチ群１０９７は、ｐ個の入力信号と、マトリクス部１１１の対応するｐ個の入力との間に挿入され、制御部１０７からの１ビットの信号によって一斉に切り替わる。入力信号が出力端子において計測される計測モードの場合には、制御部１０７からの１ビットの信号によってスイッチ群１０９７は閉となり、ｐ個の入力信号と、マトリクス部１１１の対応するｐ個の入力とが接続される。スイッチの状態をチェックするチェックモードの場合には、制御部１０７からの１ビットの信号によってスイッチ群１０９７は開となり、ｐ個の入力信号はマトリクス部１１１から切り離される。チェックモードにおける動作により、マトリクス部１１１の内部のスイッチの開閉状態、すなわち、結線状態をチェックすることができる。
【００１４】
第１のマルチプレクサ１０９１は、チェック・ボード１０９３から所定の電圧受ける１個の入力と、２ｎ個の出力とを有する。２ｎ個の出力のうちのｐ個がマトリクス部１１１のｐ個の入力に接続される。第１のマルチプレクサ１０９１は、１個の入力と、２ｎ個の出力とを接続する２ｎ個のスイッチを有する。制御部１０７は、第１のマルチプレクサ１０９１へ、（ｎ＋１）ビットの信号を送信して、スイッチの状態を制御する。（ｎ＋１）ビットの信号は、ｐ個の入力のいずれかを選択するためのｎビットの信号と、第１のマルチプレクサ１０９１をバイパスするバイパス信号からなる。チェックモードの場合に、第１のマルチプレクサ１０９１のスイッチを介して、マトリクス部１１１の選択された入力へチェック・ボード１０９３から所定の電圧が供給される。計測モードの場合に、第１のマルチプレクサ１０９１はバイパスされる。
【００１５】
第２のマルチプレクサ１０９５は、２ｎ’個の入力と、チェック・ボードへ接続される１個の出力とを有する。ここで、ｎ’は２ｎ’がｍ以上となる最小の整数である。２ｎ’個の入力のうちのｍ個は、マトリクス部１１１のｍ個の出力へ接続される。図２においては簡単のために、ｍ＝２ｎ’とした。第２のマルチプレクサ１０９５は、２ｎ’個の入力と１個の出力とを接続する２ｎ’個のスイッチを有する。制御部１０７は、第２のマルチプレクサ１０９５へ、（ｎ’＋１）ビットの信号を送信して、スイッチの状態を制御する。（ｎ’＋１）ビットの信号は、ｍ個の出力のいずれかを選択するためのｎ’ビットの信号と、第２のマルチプレクサ１０９５をバイパスするバイパス信号からなる。チェックモードの場合に、第２のマルチプレクサ１０９５のスイッチを介して、マトリクス部１１１の選択された出力が、チェック・ボード１０９３へ接続される。計測モードの場合に、第２のマルチプレクサ１０９５はバイパスされる。
【００１６】
上述のように、チェック・ボード１０９３から、第１のマルチプレクサ１０９１のスイッチを介して、マトリクス部１１１の選択された入力へ所定の電圧が供給されるとともに、第２のマルチプレクサ１０９５のスイッチを介して、マトリクス部１１１の選択された出力が、チェック・ボード１０９３へ接続される。チェック・ボード１０９３は、選択された出力が、選択された入力へ供給された所定の電圧値に近い電圧値を有するかどうかをチェックすることによって、マトリクス部１１１の選択された入力と選択された出力を接続するスイッチの開閉をチェックすることができる。マトリクス部１１１の全ての入力および出力を順次選択してチェックを行うことによって全てのスイッチの状態、すなわち、結線状態をチェックすることができる。ここで、スイッチもしくは導通線に不具合がある場合、ユーザ・インターフェース部１０１の表示するマトリクスの画面に不具合を示すエラー表示を行ってもよい。
【００１７】
図３は、チェック・ボード１０９３の構成を示す図である。チェック・ボード１０９３は、比較器１０９３ａと、比較器１０９３ｂと、ＡＮＤ回路１０９３ｃと、を含む。チェック・ボード１０９３は、第１のマルチプレクサ１０９１へ所定の電圧、すなわち、基準電圧を供給する。また、チェック・ボード１０９３は、第２のマルチプレクサ１０９５から検出電圧を受け取る。比較器１０９３ａは、検出電圧と基準電圧の上限値とを比較する。比較器１０９３ｂは、検出電圧と基準電圧の下限値とを比較する。検出電圧が、基準電圧の上限値以下で下限値以上である場合には、ＡＮＤ回路１０９３ｃが、たとえば、論理出力１を有し、マトリクス部１１１の、基準電圧を供給した入力と、選択された出力とがスイッチによって接続されていると判断される。
【００１８】
図２に示すように、制御部１０７は、制御ボード１０７１とデコーダ１０７３とを含む。
【００１９】
制御ボード１０７１は、パーソナル・コンピュータ１００とのインターフェースとして機能する。スイッチの状態を変更する際に、制御ボード１０７１は、パーソナル・コンピュータ１００からのスイッチ状態情報をデコーダ１０７３に伝達する。デコーダ１０７３は、該情報に基づいて、ｍ個のマルチプレクサのそれぞれに対して（ｎ＋１）ビットの信号を伝達する。スイッチの状態をチェックする際に、制御ボード１０７１は、パーソナル・コンピュータ１００から受け取ったチェックモードへの切り替え指示をデコーダ１０７３に伝達する。デコーダ１０７３は、該指示に基づいてスイッチ群１０９７に１ビットの信号を伝達する。つぎに、制御ボード１０７１は、パーソナル・コンピュータ１００から受け取ったチェック対象のスイッチの情報をデコーダ１０７３に伝達する。デコーダ１０７３は、該情報に基づいて、第１のマルチプレクサ１０９１に対する(ｎ＋１)ビットの信号および第２のマルチプレクサ１０９５に対する(ｎ’＋１)ビットの信号を伝達し、チェック部１０９に選択したスイッチの状態をチェックさせる。また、制御ボード１０７１は、チェック部１０９のチェック・ボード１０９３からスイッチ状態チェック結果を受け取り、パーソナル・コンピュータ１００へ伝達する。
【００２０】
図４は、ユーザ・インターフェース部１０１の表示するマトリクスの画面の一例を示す図である。マトリクスは、入力信号を表す行と出力端子を表す列とからなる。本例において、入力信号の数ｐは１１８であり、ｎは７である。本例において、出力端子は、３２チャンネルのデータレコーダ用の出力端子と１６チャンネルの２台のペンレコーダ用の出力端子とを含む。マトリクスの要素は、セルで表現される。たとえば、マウスなどを使用してセルをクリックして選択することにより、該セルに対応する要素の行と列とを接続することができる。図４において、第５行とデータレコーダの第３０チャンネルに対応する列とが交差するセルをクリックすることにより、第５行の入力信号とデータレコーダの第３０チャンネルの出力端子とが接続される。また、第５行と図４の左側のペンレコーダの第３チャンネルに対応する列とが交差するセルをクリックすることにより、第５行の入力信号と図４の左側のペンレコーダの第３チャンネルの出力端子とが接続される。この結果、第５行の入力信号をデータレコーダの第３０チャンネルおよび図４の左側のペンレコーダの第３チャンネルの出力端子に接続することができる。このように、ユーザ・インターフェース部１０１に表示されるマトリクスの画面を操作することにより、マトリクス部１１１のスイッチの状態を簡単に変更することができる。単一の出力端子に接続することができる入力信号は１個であるので、単一の列において２以上の行のセルを選択した場合にはエラー表示を行ってもよい。
【００２１】
図５は、信号分配装置がスイッチの状態を変更する方法を示す流れ図である。
【００２２】
図５のステップＳ５００５において、スイッチ状態管理部１０３が、たとえば、制御部１０７からの信号に基づいて、データ計測中であるかどうか判断する。データ計測中であれば、スイッチの状態を変更せずに処理を終了する。データ計測中でなければ、ステップＳ５０１０に進む。
【００２３】
図５のステップＳ５０１０において、スイッチ状態管理部１０３が、たとえば、ユーザ・インターフェース部１０１からの入力によって定められたスイッチの状態を制御部１０７へ設定する。
【００２４】
図５のステップＳ５０２０において制御部１０７が設定されたスイッチの状態を実現するようにマトリクス部１１１を制御する。
【００２５】
スイッチの設定が完了した後に、スイッチ状態管理部１０３が、設定したスイッチの状態をスイッチ状態記憶部１０５に記憶させる。
【００２６】
図６は、信号分配装置がスイッチの状態をチェックする方法を示す流れ図である。スイッチ状態管理部１０３は、スイッチの状態を設定した後に、自動的に、制御部１０７へスイッチの状態をチェックするように指示を伝達してもよい。あるいは、ユーザからの指示があった場合に、指示を伝達してもよい。
【００２７】
図６のステップＳ６００５において、スイッチ状態管理部１０３が、たとえば、制御部１０７からの信号に基づいて、データ計測中であるかどうか判断する。データ計測中であれば、スイッチの状態を変更せずに処理を終了する。データ計測中でなければ、ステップＳ６０１０に進む。
【００２８】
図６のステップＳ６０１０において、スイッチ状態管理部１０３が、制御部１０７へ所定のスイッチの状態をチェックするように指示を伝達する。
【００２９】
図６のステップＳ６０２０において、制御部１０７が、チェック部１０９を制御してスイッチの状態をチェックさせる。
【００３０】
図６のステップＳ６０３０において、制御部１０７が、チェックの結果をスイッチ状態管理部１０３へ伝達する。スイッチ状態管理部１０３は、チェックの結果をユーザ・インターフェース部１０１によってユーザに表示してもよい。
【００３１】
図７は、信号分配装置が、スイッチ状態記憶部１０５に記憶されたスイッチの状態の履歴を表示する方法を示す流れ図である。
【００３２】
図７のステップＳ７０１０において、スイッチ状態管理部１０３が、スイッチ状態記憶部１０５に記憶されたスイッチの状態の履歴を検索する。スイッチの状態の履歴を、テストの識別番号やキーワードとともにスイッチ状態記憶装置に記憶させておけば、ユーザが入力した識別番号やキーワードに基づいて、スイッチの状態の履歴（配線履歴）を検索することができる。
【００３３】
図７のステップＳ７０２０において、スイッチ状態管理部１０３が、検索したスイッチの状態の履歴を、たとえば、図４に示すようなマトリクスの画面としてユーザ・インターフェース部１０１に表示する。たとえば、ユーザは、テストの識別番号やキーワードを入力することにより、実施しようとするテストと類似したテストのスイッチの状態の履歴を検索し、マトリクスの画面としてユーザ・インターフェース部１０１に表示させ、該マトリクスの一部を変更することにより、簡単に計測目的に合わせた所望のスイッチの状態、すなわち、計測目的に合わせた配線パターンへ変更することができる。
【００３４】
上述の本発明の実施形態によれば、入力信号を出力端子に分配するための配線作業および配線作業後のチェック作業の負荷が大幅に減少する。本発明のそれぞれの実施形態の特徴は以下のとおりである。
【００３５】
本発明の一実施形態による信号分配装置は、スイッチの状態を記憶するスイッチ状態記憶部と、スイッチの状態を前記制御部に設定し、設定したスイッチの状態を前記スイッチ状態記憶部に記憶させるスイッチ状態管理部と、をさらに備える。
【００３６】
したがって、スイッチ状態記憶部に記憶させたスイッチの履歴を使用して、所望のスイッチの状態を選択することがき、配線の計画作業の負荷が低減される。
【００３７】
本発明の他の実施形態による信号分配装置は、前記スイッチ状態管理部が、スイッチの状態を前記制御部に設定すると、前記制御部が、設定されたスイッチの状態を実現するように、前記マトリクス部を制御し、その後、前記制御部が、前記設定されたスイッチの状態となっているかチェックし、チェックの結果を前記スイッチ状態管理部に送信するように構成されている。
【００３８】
したがって、配線作業およびチェック作業を、ユーザの介入を必要とせずに実施することができ、また、配線履歴の管理も従来作業に比して作業時間を短縮することができる。
【００３９】
本発明の他の実施形態による信号分配装置において、前記マトリクス部がｍ個のマルチプレクサからなり、それぞれのマルチプレクサが、前記ｐ個の入力信号に対応する少なくともｐ個の入力と、前記ｍ個の出力端子の一つに対応する１個の出力とを有する。
【００４０】
本実施形態によれば、マルチプレクサによって簡単にマトリクス部を製造することができる。
【００４１】
本発明の他の実施形態による信号分配装置において、前記チェック部は、前記所定の電圧受ける１個の入力と、前記マトリクス部の前記ｐ個の入力に接続された少なくともｐ個の出力とを有する第１のマルチプレクサを備え、前記制御部が該第１のマルチプレクサを操作して、スイッチの状態をチェックするように構成されている。
【００４２】
本実施形態によれば、マルチプレクサによって簡単にチェック部を製造することができる。
【００４３】
本発明の他の実施形態による信号分配装置において、前記チェック部は、前記マトリクス部の前記ｍ個の出力に接続された少なくともｍ個の入力と、１個の出力とを有する第２のマルチプレクサを備え、前記制御部が該第２のマルチプレクサを操作して、スイッチの状態をチェックするように構成されている。
【００４４】
本実施形態によれば、マルチプレクサによって簡単にチェック部を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による信号分配装置の構成を示す図である。
【図２】制御部、チェック部およびマトリクス部の構成を示す図である。
【図３】チェック・ボードの構成を示す図である。
【図４】ユーザ・インターフェース部の表示するマトリクスの画面の一例を示す図である。
【図５】信号分配装置がスイッチの状態を変更する方法を示す流れ図である。
【図６】信号分配装置がスイッチの状態をチェックする方法を示す流れ図である。
【図７】信号分配装置が、スイッチ状態記憶部に記憶されたスイッチの状態の履歴を表示する方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…ユーザ・インターフェース部、１０３…スイッチ状態管理部、１０５…スイッチ状態記憶部、１０７…制御部、１０９…チェック部、１１１…マトリクス部
【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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