(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路を介して信号を送信する送信回路および送信回路からの信号を処理する処理回路間の伝送路途中に配置されるヒューズと、
送信回路と処理回路とに接続され、ヒューズに対して直列に配置され、送信回路と処理回路とが導通した導通状態およびその導通を解除した遮断状態の切換えを行う切換回路と、
処理回路からの信号を受信する受信回路に向けて処理回路から伝送される信号に基づいて異常を検出し、その検出信号を出力する検出回路と、
検出回路から出力される検出信号に応答して切換回路を制御し、検出回路が異常を検出したとき、切換回路に送信回路および処理回路間を導通状態から遮断状態に切換えさせる制御回路とを含むことを特徴とするヒューズ溶断防止装置。
【請求項２】
前記検出回路は、処理回路から受信回路に向けて伝送される信号および送信回路から処理回路に送信される信号の少なくともいずれか一方に基づいて異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断防止装置。
【請求項３】
前記切換回路は、トライステートバッファであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ溶断防止装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のヒューズ溶断防止装置を搭載した本質安全防爆装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信回路から処理回路までの伝送路途中に配置されるヒューズが溶断する頻度を低減するヒューズ溶断防止装置および本質安全防爆装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来技術に係る本質安全防爆回路１の電気回路図である。従来技術として、ツェナーダイオード２を挿入した安定化回路とヒューズ３とを含む本質安全防爆回路１が知られる。従来技術に係る本質安全防爆回路１は、信号を送信するフィールド機器４と、フィールド機器４が送信した信号を処理する上位通信機器５との間の伝送路６途中に、ヒューズ３が配置される。ツェナーダイオード２は、伝送路６と基準電位に保たれる基準電位部７との間に挿入され、伝送路６には、抵抗８、およびバッファ９も配置される。従来技術に係る本質安全防爆回路のヒューズ３は、送信回路が予め定める電流値を超えた大きな電流値の電流を発生したときに、溶断することによって処理回路を保護することを目的とする。（たとえば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６５４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒューズ３を含む本質安全防爆回路１では、ヒューズ３が溶断することによって、上位通信機器５を保護することができる。しかしヒューズ３は、ヒューズ３単体での交換はできないため、ヒューズ３が配置される基板を交換する必要がある。
【０００５】
従来技術に係る本質安全防爆回路１では、送信回路であるフィールド機器４に誤作動が生じた場合にも、処理回路である上位通信機器５に誤作動が生じた場合にもヒューズ３が溶断し、フィールド機器４に誤作動がなくても、ヒューズ３が配置される基板をも交換する必要が生じるという問題点がある。また処理回路が出力する信号に異常があっても、送信回路と処理回路との間に予め定める電流値より大きな電流が発生するまでは、送信回路と処理回路との導通は遮断されないという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、処理回路に異常がある場合にヒューズが溶断することを防止し、ヒューズが配置される基板を交換する頻度を低減するヒューズ溶断防止装置を提供することと、送信回路から処理回路に向かう電流の大きさに関わらず、異常があれば送信回路および処理回路間を導通状態から遮断状態に切換える本質安全防爆装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、伝送路を介して信号を送信する送信回路および送信回路からの信号を処理する処理回路間の伝送路途中に配置されるヒューズと、
送信回路と処理回路とに接続され、ヒューズに対して直列に配置され、送信回路と処理回路とが導通した導通状態およびその導通を解除した遮断状態の切換えを行う切換回路と、
処理回路からの信号を受信する受信回路に向けて処理回路から伝送される信号に基づいて異常を検出し、その検出信号を出力する検出回路と、
検出回路から出力される検出信号に応答して切換回路を制御し、検出回路が異常を検出したとき、切換回路に送信回路および処理回路間を導通状態から遮断状態に切換えさせる制御回路とを含むことを特徴とするヒューズ溶断防止装置である。
【０００８】
また本発明は、前記検出回路は、処理回路から受信回路に向けて伝送される信号および送信回路から処理回路に送信される信号の少なくともいずれか一方に基づいて異常を検出することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記切換回路は、トライステートバッファであることを特徴とする。
また本発明は、前記ヒューズ溶断防止装置を搭載した本質安全防爆装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出回路は、受信回路が処理回路から受信する信号に基づいて異常を検出し、制御回路は、検出回路が異常を検出したとき、切換回路に送信回路および処理回路間を遮断状態にさせる。これによって、処理回路に異常が発生したときに、送信回路および処理回路間に電流が発生することを防止することができる。したがって、処理回路を保護することができる。
【００１１】
また切換回路は、ヒューズに対して直列に配置される。処理回路に異常が発生した場合には、処理回路に接続される送信回路の端子の電位と、送信回路に接続される処理回路の端子の電位との間の電位差は、増大する可能性がある。処理回路に異常が発生した場合には、切換回路が送信回路と処理回路との間を遮断状態にすることによって、ヒューズが溶断することを防止することができる。したがって、処理回路に異常が発生した場合に、ヒューズが配置される基板を交換する必要性をなくすことができる。
【００１２】
また本発明によれば、処理回路から受信回路に向けて伝送される信号および送信回路から処理回路に送信される信号の少なくともいずれか一方に基づいて異常を検出するので、送信回路から送信される信号に異常が発生した場合にも、送信回路と処理回路との間を遮断状態にすることができる。したがって、送信回路からの信号に異常が発生した場合にも、ヒューズが溶断することを防止することができる。
【００１３】
また送信回路から処理回路に送信される信号と、処理回路から受信回路に伝送される信号とを比較することによって、異常を検出することが可能となる。これによって、送信回路から処理回路に信号が送信されたにも関わらず、処理回路から受信回路に信号が伝送されないときにも異常を検出することができる。
【００１４】
また本発明によれば、切換回路は、トライステートバッファであるので、送信回路と処理回路との間は、制御回路がトライステートバッファを制御することによって、導通状態と遮断状態とに変化可能である。送信回路と処理回路との間の導通状態と遮断状態との変化は、制御回路がトライステートバッファを制御することによって行われるので、トライステートバッファが送信回路と処理回路との間を遮断状態にした後に、トライステートバッファを交換することなく、送信回路と処理回路との間を、導通状態に戻すことができる。したがって、トライステートバッファおよびヒューズが配置される基板の交換の必要性をなくすことができる。
【００１５】
また本発明によれば、切換回路は、少なくとも処理回路に異常が発生した場合に、送信回路と処理回路との間を遮断状態にするので、ヒューズが溶断する電流の大きさよりも大きい電流が発生することを未然に防止することができる。これによって、従来技術に比べて、電気火花が発生する可能性を低減することができる。送信回路から処理回路に向かう電流の大きさに関わらず、異常があれば送信回路および処理回路間を遮断状態にするので、従来技術よりも信頼性の高い本質安全防爆装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。以下の説明は、ヒューズ溶断防止装置１２の説明、本質安全防爆装置１０の説明をも含む。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る本質安全防爆装置１０の回路図である。第１実施形態の本質安全防爆装置１０は、処理回路１１を含む電子機器が爆発性雰囲気の中に配置された場合に、異常が発生しても爆発性雰囲気に点火が生じることを防止する回路である。本質安全防爆装置１０は、第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２を含んで構成される。第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２は、信号を送信する送信回路１３と、信号を処理する処理回路１１と、信号を受信する受信回路１４とに接続される回路であり、信号の伝送に関わる回路である。ヒューズ溶断防止装置１２は、処理回路１１と、送信回路１３と、受信回路１４とに接続され、ヒューズ１６と、切換回路１７と、検出回路１８と、制御回路１９とを含んで構成される。
【００１８】
処理回路１１は、送信回路１３から送信された信号を処理する回路である。送信回路１３は、処理回路１１に信号を送信する回路である。受信回路１４は処理回路１１からの信号を受信する回路である。ヒューズ１６は、送信回路１３と処理回路１１との間に配置され、送信回路１３と処理回路１１との間に予め定める電流値以上の大きさの電流が生じたときに、溶断する部品である。切換回路１７は、送信回路１３と処理回路１１とに接続され、ヒューズ１６に対して直列に配置される。
【００１９】
切換回路１７は、ヒューズ１６に対して直列に配置され、送信回路１３と処理回路１１とが導通した導通状態およびその導通が解除された遮断状態との切換えを行う回路である。送信回路と処理回路との電気的接続状態について、送信回路と処理回路とが導通した状態を「導通状態」と称し、送信回路から処理回路に向かう電流および処理回路から送信回路に向かう電流の発生が防止された状態を「遮断状態」と称する。
【００２０】
検出回路１８は、受信回路１４が処理回路１１から受信する信号に基づいて異常を検出し、その検出信号を出力する回路である。制御回路１９は、検出回路１８から出力される検出信号に応答して切換回路１７を制御する回路である。制御回路１９は、検出回路１８が異常を検出したとき、切換回路１７に送信回路１３および処理回路１１間を遮断状態にさせる。
【００２１】
検出回路１８は、送信回路１３が処理回路１１に送信する信号にも基づいて異常を検出する。切換回路１７は、トライステートバッファ２１である。第１実施形態に係る本質安全防爆装置１０は、前記のヒューズ溶断防止装置１２および処理回路１１を含んで構成される。
【００２２】
検出回路１８は、受信回路１４が受信する信号に基づいて異常を検出し、制御回路１９は、検出回路１８が異常を検出したとき、切換回路１７に送信回路１３および処理回路１１間を導通状態から遮断状態に切換えさせる。切換回路１７は、処理回路１１に異常が発生したときには、送信回路１３から処理回路１１に電流が発生することを防止し、処理回路１１を保護する。
【００２３】
また切換回路１７は、ヒューズ１６に対して直列に配置される。処理回路１１に異常が発生した場合には、処理回路１１に接続される送信回路１３の端子の電位と、送信回路１３に接続される処理回路１１の端子の電位との間の電位差は、増大する可能性がある。切換回路１７は、処理回路１１に異常が発生した場合に、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にし、ヒューズ１６が溶断することを防止する。
【００２４】
切換回路１７は、トライステートバッファ２１であり、送信回路１３と処理回路１１との間は、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御することによって、導通状態と遮断状態とに変化可能である。送信回路１３と処理回路１１との間の導通状態と遮断状態との変化は、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御することによって行われる。トライステートバッファ２１は、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にした後に、送信回路１３と処理回路１１との間を、導通状態に戻すことが可能である。
【００２５】
切換回路１７は、少なくとも処理回路１１に異常が発生した場合に、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にし、ヒューズ１６が溶断する電流の大きさよりも大きい電流が発生することを未然に防止する。これによって、従来技術に比べて、電気火花が発生する可能性を低減する。したがって、送信回路１３から処理回路１１に向かう電流の大きさに関わらず、異常があれば送信回路１３および処理回路１１間を遮断状態にする。
【００２６】
図１は、前述のように、第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２の回路図である。ヒューズ溶断防止装置１２は、送信回路１３と、処理回路１１と、受信回路１４とに接続され、伝送路と、トライステートバッファ２１と、ヒューズ１６と、ツェナーダイオード２２と、抵抗２３と、バッファ２４と、検出回路１８と、制御回路１９とを含んで構成される。第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２は、本質安全防爆機器である塗装用ロボットを制御する機構の一部として形成される。
【００２７】
送信回路１３は、デジタル信号を処理回路１１に対して送信する回路である。処理回路１１に電気的に接続される送信回路１３の端子は、送信回路１３からの信号がＯＮの状態において、信号がＯＦＦの状態における電位よりも高い電位を有し、ＯＦＦの状態において、ＯＮの状態における電位よりも低い電位を有する。以下、信号がＯＮの状態における電位を「高電位」と称し、信号がＯＦＦの状態における電位を「低電位」と称する。また、高電位にある状態を「高電位状態」と称し、低電位にある状態を「低電位状態」と称する。
【００２８】
伝送路は、信号が通過する配線であり、送信回路１３から送信された信号を、処理回路１１に伝送する。また処理回路１１からの信号を受信回路１４に伝送する。伝送路の途中にはトライステートバッファ２１、ヒューズ１６および抵抗２３が挿入されており、伝送路の途中からはツェナーダイオード２２に接続される配線が分岐している。処理回路１１から受信回路１４までの伝送路途中には、バッファ２４も配置される。
【００２９】
トライステートバッファ２１は、制御回路１９によって制御され、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にすることが可能であり。送信回路１３と処理回路１１との間を、トライステートバッファ２１が導通状態にするとき、トライステートバッファ２１の状態をも「導通状態」と称し、送信回路１３と処理回路１１との間を、トライステートバッファ２１が遮断状態にするとき、トライステートバッファ２１の状態をも「遮断状態」と称する。
【００３０】
トライステートバッファ２１が導通状態にあるときに、送信回路１３から高電位の信号がトライステートバッファ２１に伝送された場合には、トライステートバッファ２１は高電位の信号を処理回路１１へ向けて出力し、送信回路１３から低電位の信号がトライステートバッファ２１に伝送された場合には、トライステートバッファ２１は低電位の信号を処理回路１１へ向けて出力する。トライステートバッファ２１が遮断状態にあるときには、送信回路１３からの出力が高電位であるか低電位であるかに関わらず、トライステートバッファ２１は送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にする。
【００３１】
トライステートバッファ２１からの状態には、高電位の信号を出力している瞬間の状態と、低電位の信号を出力している瞬間の状態と、送信回路１３および処理回路１１間を遮断状態にしているときの状態の３つの状態があり、トライステートバッファ２１は１つの瞬間において、前記３つの状態のうちいずれか１つの状態をとる。第１実施形態においてトライステートバッファ２１と制御回路１９とは、集積回路（Integrated Circuit, 略称「ＩＣ」）を含む電子部品として一体に形成され、伝送路途中に配置される。
【００３２】
ヒューズ１６は、トライステートバッファ２１よりも処理回路１１側の伝送路途中に、トライステートバッファ２１と直列に配置される。ヒューズ１６は、送信回路１３と処理回路１１との間の伝送路に予め定める電流値を超える電流が発生したときに溶断し、溶断することによって、処理回路１１を保護する。ツェナーダイオード２２は、ヒューズ１６よりも処理回路１１側の伝送路途中と、基準の電位に保たれる基準電圧部２０との間に配置される。以下、伝送路途中の、ツェナーダイオード２２が接続される部分を「ツェナー接続部」と称する。ツェナーダイオード２２は２つ設けられ、２つのダイオードは、ツェナー接続部２５と基準電圧部２０との間に並列に接続される。基準電圧部２０は、接地されることによって、基準となる電位に保たれる。
【００３３】
ツェナーダイオード２２は、ツェナー接続部２５の電位が基準電圧部２０よりも高くなり、かつツェナー接続部２５の電位と基準電圧部２０の電位との電位差が、ツェナー電圧よりも大きくなったときに、ツェナー接続部２５から基準電圧部２０に向かう電流を発生させ、ツェナー接続部２５の電位と基準電圧部２０の電位との差をツェナー電圧以内に保つ。
【００３４】
抵抗２３は、ツェナー接続部２５よりも処理回路１１側の伝送路に配置され、処理回路１１内で地絡または短絡が生じたときに、伝送路に発生する電流を制限する。処理回路１１は、本質安全防爆機器である塗装用ロボットに対して、塗装用ロボットを制御するための信号を送信するためのエンコーダの一部である。エンコーダは、送信回路１３からの信号を塗装用ロボットに伝送するための信号に変換する。またエンコーダは、塗装用ロボット内において駆動される部品の変位量および駆動の時期を含む塗装用ロボットの制御に関する情報を塗装用ロボットから受取り、受信回路１４に伝送するための信号に変換する。
【００３５】
処理回路１１は、送信回路１３から処理回路１１までの伝送路に接続されるツェナーダイオード２２によって、予め定める電圧値以上の電圧が印加されないように、守られている。通信機器は、送信回路１３からの信号を処理し、処理した結果の信号を受信回路１４に対して出力する。処理回路１１は、ＩＣを含んで構成されるマイクロコンピュータを含む。マイクロコンピュータは、時分割（time sharing）によって複数の処理を行うことのできる中央演算処理装置（Central Processing Unit, 略称：「ＣＰＵ」）を含んで構成される。
【００３６】
受信回路１４は、塗装用ロボット内において駆動される部品の変位量および駆動の時期を含む塗装用ロボットの制御に関する情報に関する信号を、処理回路１１から受取る。受信回路１４が受信した塗装用ロボットの制御に関する情報の内容は、塗装用ロボットを制御するために利用され、送信回路１３が送信する信号の内容にフィードバックされる。
【００３７】
送信回路１３から送信された信号は、トライステートバッファ２１に伝送され、トライステートバッファ２１からヒューズ１６に伝送される。ヒューズ１６を通過した信号はツェナー接続部２５を通過し、抵抗２３を通過する。その後、処理回路１１に伝送される。第１実施形態において、ヒューズ１６、ツェナー接続部２５および抵抗２３は、送信回路１３から処理回路１１に向かってこの順序で並ぶけれども、これらは必ずしもこの順序で並ぶ必要はなく、他の実施形態においては、第１実施形態とは異なる順序で並んでいてもよい。
【００３８】
処理回路１１から受信回路１４までの伝送路においては、抵抗２３、ツェナー接続部２５、ヒューズ１６およびバッファ２４が、処理回路１１から受信回路１４に向かって、この順序で並ぶ。ただし他の実施形態において抵抗２３、ツェナー接続部２５およびヒューズ１６は、必ずしもこの順序で並ぶ必要はなく、他の実施形態においては、第１実施形態とは異なる順序で並んでいてもよい。送信回路１３から処理回路１１までの伝送路を「第１伝送路」と称し、処理回路１１から受信回路１４までの伝送路を「第２伝送路」と称する。
【００３９】
第１実施形態において検出回路１８は２つの端子を有し、２つの端子のうちの一方の端子は、バッファ２４よりも受信回路１４側の第２伝送路２８途中に接続される。検出回路１８の２つの端子のうち、第２伝送路２８途中に接続される端子を除く他方の端子は、制御回路１９に接続される。検出回路１８は第２伝送路２８を伝送される信号を検知し、その信号の良否を判定して異常を検出する。信号の良否の判定は、信号に含まれるパリティビット２９を検査して行う。
【００４０】
送信回路１３から送信される信号および受信回路１４が受信する信号は、パリティビット２９を含む。パリティビット２９は、送受信に用いられる複数のビットからなる信号が、正しい信号であるか否かを判定するためのビットである。たとえば送受信に用いられる信号が１６桁の２進法で表される信号である場合、１桁目、３桁目を含む奇数番目の桁の数字に３をかけて、２桁目、４桁目を含む偶数番目の桁の数字に５をかける。１６桁全部についてのそれらの結果を合計し、たとえば７で割り、そのときの余りを４桁の２進法の数字として表し、１６桁の信号の後に附属させて、全体で２０桁の信号とする。
【００４１】
１６桁の２進法の数字で表される信号１つに対して、前記の演算結果として算出される４桁の２進法の数字は１通りに決定される。したがって、１６桁の数字に対して４桁の数字を比較して、もしも４桁の数字が１６桁の数字に対応したものでなければ、合計２０桁の数字で表される信号は、不良であると判定することができる。送受信に用いられる複数の桁の数字の良否を確認するために、複数の桁の数字に対して予め定める方法によって算出した、良否判定用のビットが、パリティビット２９である。
【００４２】
前記の桁数および演算方法はパリティビット２９の数字を算出するための一例であって、前記の演算方法に限るものではない。信号の桁数も１６桁である必要はなく、パリティビット２９が４桁である必要もない。演算方法は、送受信に用いられる１つの信号に対して１つのパリティビット２９が算出する決められた方法であるならば、どのような方法であってもよい。以下、送受信に用いられる信号を「信号本体」と称し、信号本体３１とパリティビット２９とを含んで「信号」と称する。検出回路１８による信号の良否の判定は、信号に含まれるパリティビット２９を、信号本体３１と比較することによって行われる。
【００４３】
図２は、本発明の第１実施形態において、検出回路１８が判定を行う対象となる信号を表す図である。第１実施形態において検出回路１８が判定の対象とする信号は、受信回路１４が処理回路１１から受信する信号である。この信号はパリティビット２９を含んで構成され、検出回路１８は信号から予め定める方法に従ってパリティビット２９を算出する。その算出結果と、信号内のパリティビット２９とを比較し、一致すればその信号を異常なしと判定する。算出結果と信号内のパリティビット２９とが一致しない場合には、信号に異常ありと判定する。検出回路１８が信号に異常を認めた場合には、制御回路１９に対して、異常ありとの情報を含んだ検出信号を出力する。
【００４４】
制御回路１９は、検出回路１８からの検出信号を受取り、検出信号が異常ありとの情報を含む場合には、トライステートバッファ２１を制御して、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断にさせる。遮断状態におけるトライステートバッファ２１は、導通状態におけるインピーダンスよりも大きなインピーダンスを有する。これによって、トライステートバッファ２１は、送信回路１３と処理回路１１との間の電気的接続を絶縁状態にする。異常が発生した状態において、送信回路１３と処理回路１１との間の電位差が、正常な状態における電位差よりも大きい場合にも、送信回路１３と処理回路１１との間は、遮断状態とされる。遮断状態におけるトライステートバッファ２１のインピーダンスは、異常が発生し、送信回路１３および処理回路１１間の電位差が正常な状態よりも大きくなった場合においても、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にできるほどに大きなインピーダンスとして、予め定められる。
【００４５】
受信回路１４が処理回路１１から受信する信号に異常がない状態において、送信回路１３と処理回路１１との間に予め定める電流値以上の大きさの電流が発生した場合には、ヒューズ１６が溶断することによって、処理回路１１は保護される。ヒューズ１６が溶断する原因には、送信回路１３の異常と処理回路１１の異常との両方が含まれる。第１実施形態では、これら原因のうち、処理回路１１の異常によるヒューズ１６の溶断を防止する。
【００４６】
図３は、本発明の第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２が行う処理の工程を表すフローチャートである。本処理は、第２伝送路２８を伝送される信号に基づいて送信回路１３と処理回路１１との導通状態を決定する方法である。この方法は、送信工程と、信号処理工程と、信号伝送工程と、受信信号判定工程と、受信工程と、導通遮断工程とを含んで構成される。
【００４７】
本処理開始後、ステップａ１の送信工程に移行し、送信回路１３から処理回路１１に信号を送信する。次にステップａ２の信号処理工程に移行し、処理回路１１によって信号の処理を行う。次にステップａ３の信号伝送工程に移行し、処理回路１１から処理した後の信号を受信回路１４に伝送する。次にステップａ４の受信信号判定工程に移行し、第２伝送路２８を伝送される信号に異常があるか否かを、検出回路１８が判定する。この判定は、第２伝送路２８を伝送される信号について、信号本体３１とパリティビット２９とを比較することによって行う。
【００４８】
検出回路１８が、第２伝送路２８を伝送される信号に異常があると判定した場合には、検出回路１８が制御回路１９に対して、異常があるとの情報を含む検出信号を送信して、ステップａ６の導通遮断工程に移行する。ステップａ６の導通遮断工程では、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御し、トライステートバッファ２１を遮断状態にする。その後、本処理は終了する。
【００４９】
ステップａ４の受信信号判定工程において、検出回路１８が、第２伝送路２８を伝送される信号に異常がないと判定した場合には、ステップａ５の受信工程に移行し、受信回路１４によって処理回路１１からの信号を受信する。その後、本処理は終了する。
【００５０】
第１実施形態によれば、検出回路１８は、受信回路１４が受信する信号に基づいて異常を検出し、制御回路１９は、検出回路１８が異常を検出したとき、切換回路１７に送信回路１３および処理回路１１間を遮断状態にさせる。これによって、処理回路１１に異常が発生したときに、送信回路１３および処理回路１１間に電流が発生することを防止することができる。したがって、処理回路１１を保護することができる。
【００５１】
また切換回路１７は、ヒューズ１６に対して直列に配置される。処理回路１１に異常が発生した場合には、処理回路１１に接続される送信回路１３の端子の電位と、送信回路１３に接続される処理回路１１の端子の電位との間の電位差は、増大する可能性がある。処理回路１１に異常が発生した場合には、切換回路１７が送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にすることによって、ヒューズ１６が溶断することを防止することができる。したがって、処理回路１１に異常が発生した場合に、ヒューズ１６が配置される基板を交換する必要性をなくすことができる。
【００５２】
また第１実施形態によれば、切換回路１７は、トライステートバッファ２１であるので、送信回路１３と処理回路１１との間は、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御することによって、導通状態と遮断状態とに変化可能である。送信回路１３と処理回路１１との間の導通状態と遮断状態との変化は、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御することによって行われるので、トライステートバッファ２１が送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にした後に、トライステートバッファ２１を交換することなく、送信回路１３と処理回路１１との間を、導通状態に戻すことができる。したがって、トライステートバッファ２１およびヒューズ１６が配置される基板の交換の必要性をなくすことができる。
【００５３】
また第１実施形態によれば、切換回路１７は、少なくとも処理回路１１に異常が発生した場合に、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にするので、ヒューズ１６が溶断する電流の大きさよりも大きい電流が発生することを未然に防止することができる。これによって、従来技術に比べて、電気火花が発生する可能性を低減することができる。したがって、送信回路１３から処理回路１１に向かう電流の大きさに関わらず、異常があれば送信回路１３および処理回路１１間を遮断状態にするので、従来技術よりも信頼性の高い本質安全防爆装置１０を実現することができる。
【００５４】
また第１実施形態によれば、ツェナーダイオード２２は、２つ設けられ、ツェナー接続部２５と基準電圧部２０との間に並列に設けられる。これによって、仮に２つのうちの１つのツェナーダイオード２２が故障したとしても、ツェナー接続部２５の電位が基準電圧部２０の電位に比べてツェナー電圧よりも高い状態を解消することができる。
【００５５】
また第１実施形態によれば、ヒューズ溶断防止装置１２はヒューズ１６を含んで構成される。送信回路１３から処理回路１１に送信される信号にも、受信回路１４が処理回路１１から受信する信号にも異常がない状態においては、制御回路１９が切換回路１７を制御して送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にすることができない。この場合に、送信回路１３と処理回路１１との間に予め定める電流値以上の大きさの電流が発生したときには、ヒューズ１６が溶断することによって、処理回路１１を保護することができる。
【００５６】
図４は、本発明の第２実施形態におけるヒューズ溶断防止装置１２の回路図である。第２実施形態の本質安全防爆装置１０は、処理回路１１を含む電子機器が爆発性雰囲気の中に配置された場合に、異常が発生しても爆発性雰囲気に点火が生じることを防止する回路である。本質安全防爆装置１０は、第２実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２を含んで構成される。第２実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２は、信号を送信する送信回路１３と、信号を処理する処理回路１１と、信号を受信する受信回路１４とに接続される回路であり、信号の伝送に関わる回路である。
【００５７】
ヒューズ溶断防止装置１２は、処理回路１１と、送信回路１３と、受信回路１４とに接続され、ヒューズ１６と、切換回路１７と、検出回路１８と、制御回路１９とを含んで構成される。第２実施形態において、検出回路１８は、送信回路１３が処理回路１１に送信する信号にも基づいて異常を検出する。第２実施形態に係る本質安全防爆装置１０は、第２実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２および処理回路１１を含んで構成される。第２実施形態において、切換回路１７は、トライステートバッファ２１である。
【００５８】
第２実施形態においては、送信回路１３から処理回路１１に送信される信号と、処理回路１１から受信回路１４に送信される信号とを比較することによっても、異常を検出する。したがって、送信回路１３から処理回路１１に信号が送信され、かつ処理回路１１から受信回路１４に信号が送信されないときにも異常を検出する。また送信回路１３から送信される信号に異常が発生した場合にも異常を検出し、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にし、ヒューズ１６が溶断することを防止する。
【００５９】
第２実施形態において、送信回路１３、受信回路１４、トライステートバッファ２１、ヒューズ１６、ツェナーダイオード２２、抵抗２３、バッファ２４、処理回路１１および制御回路１９は、第１実施形態と同様である。検出回路１８は、３つの端子を有し、３つのうちの１つの端子は、トライステートバッファ２１よりも送信回路１３側の第１伝送路２７途中に接続される。３つのうちの他の１つの端子は、制御回路１９に接続される。３つのうち残る１つの端子は、バッファ２４よりも受信回路１４側の第２伝送路２８途中に接続される。
【００６０】
第２実施形態における検出回路１８は、受信回路１４が処理回路１１から受信する信号の、信号本体３１とパリティビット２９とを比較して、信号の良否を判定すると同時に、送信回路１３が処理回路１１に送信する信号の、信号本体３１とパリティビット２９とを比較することによっても、信号の良否を判定する。また、送信回路１３から処理回路１１に信号が送信され、予め定める時間内に処理回路１１からの信号が第２伝送路２８を伝送されるかどうかによっても、処理回路１１の異常を検出する。
【００６１】
送信回路１３から処理回路１１に信号が伝送されてから、処理回路１１の信号が第２伝送路２８を通して伝送されるまでの時間は、処理回路１１による信号の処理速度に依存する。処理回路１１が行う処理は信号が有する情報に応じて異なり、複数の種類の処理を行う。また処理回路１１は時分割を行って複数の処理を行うので、処理回路１１が信号を受信してから処理して送信するまでの時間は、一定ではない。処理回路１１が行わなければならない処理が多くなればなるほど、処理回路１１の処理速度は低下する。しかし、送信回路１３から処理回路１１に送信される単位時間当たりの情報量には上限があり、この上限は処理回路１１が単位時間当たりに処理できる情報量を超えないように設定される。したがって、処理回路１１による信号の処理にかかる時間は、有限の範囲内となる。
【００６２】
送信回路１３からの１つの信号が処理回路１１に送信されると、この１つの信号に基づく処理が行われて、その処理結果を受信回路１４が処理回路１１から受信するので、第１伝送路２７を通過した信号の数と第２伝送路２８を通過する信号の数とは同じである。送信回路１３から送信される信号と受信回路１４が受信する信号とは、１対１に対応する。
【００６３】
図５は、本発明の第２実施形態において、検出回路１８が検出の対象とする信号の１つの形態を表す図である。１つの信号が処理回路１１によって処理される時間は、有限の範囲内であるので、送信回路１３から処理回路１１に信号が送信され、処理回路１１からの信号が第２伝送路２８を伝送され始めるまでの時間も、有限の範囲内となる。検出回路１８は、送信回路１３から処理回路１１に信号が送信され、処理回路１１からの信号が第２伝送路２８を伝送され始めるまでの時間の最も長い時間を予め定める時間とする。第１伝送路２７を通じて信号が送信されてから、この予め定める時間内に第２伝送路２８を伝送される信号がないときには、検出回路１８は処理回路１１に異常があるものと判定する。制御回路１９が検出回路１８からの検出信号に基づいて、トライステートバッファ２１を制御して送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にすることは、第１実施形態と同様である。
【００６４】
図６は、本発明の第２実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２が行う処理の工程を表すフローチャートである。本処理は、第１および第２伝送路２７，２８を伝送される信号に基づいて送信回路１３と処理回路１１との導通状態を決定する方法である。この方法は、送信工程と、送信信号判定工程と、信号処理工程と、信号伝送工程と、受信信号検出工程と、受信信号判定工程と、受信工程と、導通遮断工程とを含んで構成される。
【００６５】
本処理開始後、ステップｂ１の送信工程に移行し、送信回路１３から処理回路１１に信号を送信する。次にステップｂ２の送信信号判定工程に移行し、検出回路１８によって、送信回路１３からの信号の信号本体３１とパリティビット２９とを比較し、送信回路１３からの信号に異常があるか否かを判定する。検出回路１８が、送信回路１３からの信号に異常があると判定した場合には、検出回路１８が制御回路１９に対して、異常があるとの情報を含む検出信号を送信して、ステップｂ８の導通遮断工程に移行する。ステップｂ８の導通遮断工程では、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御し、トライステートバッファ２１を遮断状態にする。送信回路１３からの信号に異常がない場合には、ステップｂ３の信号処理工程に移行し、処理回路１１によって信号の処理を行う。
【００６６】
ステップｂ３の信号処理工程の後、ステップｂ４の信号伝送工程に移行し、処理回路１１から処理した後の信号を受信回路１４に伝送する。次にステップｂ５の受信信号検出工程に移行し、検出回路１８によって処理回路１１からの信号を検出する。この工程では、送信回路１３から信号が送信された時刻から、その信号が処理回路１１によって処理され、処理回路１１から受信回路１４に向けて処理結果が送信されるまでの時間を計測する。
【００６７】
送信回路１３から信号が送信されてから予め定める時間内に、処理結果としての信号が処理回路１１から伝送されない場合には、検出回路１８は、処理回路１１に異常があるものと判定する。予め定める時間内とは、送信回路１３、処理回路１１および受信回路１４が正常に作動する状況において、送信回路１３から信号を処理回路１１が受取り、処理回路１１が処理結果を受信回路１４に送信するまでの通常の処理時間よりも長く設定される。予め定める時間は、通常の処理時間に対して１．５倍以上１０倍以下の範囲から、１つの時間が設定される。
【００６８】
ステップｂ５の受信信号検出工程において検出回路１８が、処理回路１１からの信号に異常があると判定した場合には、検出回路１８が制御回路１９に対して、異常があるとの情報を含む検出信号を送信して、ステップｂ８の導通遮断工程に移行する。ステップｂ８の導通遮断工程では、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御し、トライステートバッファ２１を遮断状態にする。処理回路１１から信号が正常に送信されていれば、ステップｂ６の受信信号判定工程に移行し、第２伝送路２８を伝送される信号に異常があるか否かを、検出回路１８が判定する。この判定は、第２伝送路２８を伝送される信号について、信号本体３１とパリティビット２９とを比較することによって行う。
【００６９】
ステップｂ６の受信信号判定工程で検出回路１８が、第２伝送路２８を伝送される信号に異常があると判定した場合には、検出回路１８が制御回路１９に対して、異常があるとの情報を含む検出信号を送信して、ステップｂ８の導通遮断工程に移行する。ステップｂ８の導通遮断工程では、制御回路１９がトライステートバッファ２１を制御し、トライステートバッファ２１を遮断状態にする。その後、本処理は終了する。
【００７０】
第２伝送路２８を伝送される信号に異常がない場合には、ステップｂ７の受信工程に移行し、受信回路１４によって処理回路１１からの信号を受信する。その後、本処理は終了する。
【００７１】
第２実施形態によれば、処理回路１１から受信回路１４に向けて伝送される信号および送信回路１３から処理回路１１に送信される信号の少なくともいずれか一方に基づいて異常を検出するので、送信回路１３から送信される信号に異常が発生した場合にも、送信回路１３と処理回路１１との間を遮断状態にすることができる。したがって、送信回路１３からの信号に異常が発生した場合にも、ヒューズ１６が溶断することを防止することができる。
【００７２】
また送信回路１３から処理回路１１に送信される信号と、処理回路１１から受信回路１４に伝送される信号とを比較することによって、異常を検出することが可能となる。これによって、送信回路１３から処理回路１１に信号が送信されたにも関わらず、処理回路１１から受信回路１４に信号が伝送されないときにも異常を検出することができる。
【００７３】
第１および第２実施形態においてトライステートバッファ２１と制御回路１９とは、１つの電子部品として一体に形成されるものとしたけれども、他の実施形態においてトライステートバッファ２１と制御回路１９とは、別体に形成されてもよい。さらに他の実施形態においては、検出回路１８と制御回路１９とが１つの電子部品として一体に形成されてもよい。
【００７４】
第１および第２実施形態において、切換回路１７は、トライステートバッファ２１であるものとしたけれども、本発明において切換回路は、送信回路と処理回路とに接続され、ヒューズに対して直列に配置され、導通状態および遮断状態の切換えを行う回路であれば、足りる。たとえば他の実施形態において切換回路は、作動状態と非作動状態とを切換えるイネーブル端子を有する差動ドライバであってもよい。
【００７５】
第１および第２実施形態において検出回路１８は、信号に異常があると判定されたときに制御回路１９に対して検出信号を送信するものとしたけれども、異常がない場合には、検出回路１８は、制御回路１９に対して検出信号を出力しなくてもよいし、異常なしとの情報を含んだ検出信号を出力してもよい。
【００７６】
第１実施形態において検出回路１８は、バッファ２４よりも受信回路１４側の第２伝送路２８途中に接続され、第２実施形態において検出回路１８は、バッファ２４よりも受信回路１４側の第２伝送路２８途中と、トライステートバッファ２１よりも送信回路１３側の第１伝送路２７途中とに接続されるものとしたけれども、本発明において検出回路１８は、少なくとも制御回路１９と、第２伝送路２８とに接続されていればよい。検出回路１８が第２伝送路２８に接続される接続位置は、送信回路１３と処理回路１１との間の第２伝送路２８のいずれの位置であってもよい。また検出回路１８が第１伝送路２７に接続される接続位置は、送信回路１３と処理回路１１との間の第１伝送路２７のいずれの位置であってもよい。
【００７７】
また第１および第２実施形態において検出回路１８は、１つ配置されるものとしたけれども、本発明において検出回路１８は複数設けられてもよい。たとえば１つの検出回路１８が第１伝送路２７と制御回路１９とに接続され、他の１つの検出回路１８が第２伝送路２８と制御回路１９とに接続され、２つの検出回路１８によって第１および第２伝送路２７，２８の信号の異常を判定し、第１および第２伝送路２７，２８を信号が伝送される時期の比較については、制御回路１９が行って、異常を判定する構成とすることも可能である。
【００７８】
また他の実施形態において処理回路１１を含む通信機器が、少なくとも送信回路１３からの信号の良否を判定する検出回路１８を含んで構成されてもよい。この場合、送信回路１３からの信号の信号本体３１とパリティビット２９とを比較することによって、信号の良否を判定することは可能である。送信回路１３からの信号の良否を判定する検出回路１８が、処理回路１１を含む通信機器内に設けられる場合にも、ヒューズ溶断防止装置１２は、受信回路１４が処理回路１１から受信する信号の良否を検出する検出回路１８を、さらに含むものとする。この検出回路１８は、送信回路１３が処理回路１１に信号を送信する時期と、受信回路１４が受信する信号が第２伝送路２８を伝送される時期とを比較する機能を有していてもよい。
【００７９】
第１および第２実施形態において処理回路１１は、本質安全防爆機器に含まれるエンコーダであるものとしたけれども、本発明において処理回路１１は、送信回路１３からの信号を受信する装置であればよい。たとえば他の実施形態において処理回路１１は、本質安全防爆装置１０でなはく、カラー液晶画像の画像データを処理する電子機器の一部であってもよい。この場合、処理回路１１を含む電子機器は、送信回路１３からの信号を処理することによって、カラー液晶画面に画像を表示する。
【００８０】
第１および第２実施形態において複数のツェナーダイオード２２は、ツェナー接続部２５と基準電圧部２０との間に並列に配置されるものとしたけれども、他の実施形態においてツェナーダイオード２２は、ツェナー接続部２５と基準電圧部２０との間に直列に配置されてもよい。これによって、受信回路１４に印加される電圧の上限を、ツェナーダイオード２２を並列に配置する場合に比べて高く設定することができる。
【００８１】
第１および第２実施形態においてツェナーは２つ設けられるものとしたけれども、３つ以上または４つ以上であってもよい。仮に複数のツェナーダイオードのうちの一部のツェナーダイオードが故障したとしても、ツェナー接続部２５の電位が基準電圧部２０の電位に比べてツェナー電圧よりも高い状態を解消することができる。
【００８２】
第１および第２実施形態において、信号伝送路の途中には、ツェナーダイオード２２に流れる電流を抑制するための抵抗２３が配置されるものとしたけれども、他の実施形態において抵抗２３は、配置されなくてもよい。
【００８３】
第１および第２実施形態において、基準電圧部２０は接地されるものとしたけれども、基準電圧部２０は、基準となる電圧に保たれる部分であれば、足りる。たとえば他の実施形態において、基準電圧部２０は、電圧制限装置を収納し、外部に対して放電可能な筐体に接続され、筐体と同じ電圧に保たれる部分であってもよい。
【００８４】
第１および第２実施形態に係る本質安全防爆装置１０は、ヒューズ溶断防止装置１２および処理回路１１を含んで構成されるけれども、本発明に係る本質安全防爆装置１０は、ヒューズ溶断防止装置１２を含んで構成されていれば、足りる。たとえば他の実施形態において本質安全防爆装置１０は、ヒューズ溶断防止装置１２、送信回路１３、受信回路１４および処理回路１１を含む構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る本質安全防爆装置１０の回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、検出回路１８が判定を行う対象となる信号を表す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２が行う処理の工程を表すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態におけるヒューズ溶断防止装置１２の回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態において、検出回路１８が検出の対象とする信号の１つの形態を表す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るヒューズ溶断防止装置１２が行う処理の工程を表すフローチャートである。
【図７】従来技術に係る本質安全防爆回路の回路図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  本質安全防爆装置
１１  処理回路
１２  ヒューズ溶断防止装置
１３  送信回路
１４  受信回路
１６  ヒューズ
１７  切換回路
１８  検出回路
１９  制御回路
２０  基準電圧部
２１  トライステートバッファ
２２  ツェナーダイオード
２３  抵抗
２４  バッファ
２５  ツェナー接続部
２７  第１伝送路
２８  第２伝送路
２９  パリティビット
３１  信号本体
【図１】
0005026181.tif 000002
【図２】
0005026181.tif 000003
【図３】
0005026181.tif 000004
【図４】
0005026181.tif 000005
【図５】
0005026181.tif 000006
【図６】
0005026181.tif 000007
【図７】
0005026181.tif 000008