(57)【要約】【課題】近接センサ内回路の故障だけでなく、故障診断機能自体が故障した場合にも、負荷側に適確に知らせることができるようにする。【解決手段】近接センサ内回路の故障状態を診断する故障診断回路２０と、故障診断出力端子３０と、を備え、故障診断回路２０は、近接センサ内回路が正常なときウォッチドグパルスを故障診断信号出力端子３０から常時出力させる一方で、近接センサ内回路が故障していると診断するとき、および当該故障診断回路２０自体の故障時には故障診断信号出力端子３０からウォッチドグパルスに代えて不定信号を出力する構成。【選択図】図１
2009033389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の近接センサ内回路の故障状態を診断する故障診断回路と、
故障診断出力端子と、
を備え、
上記故障診断回路は、上記近接センサ内回路が正常なときウォッチドグパルスを故障診断信号出力端子から常時出力させる一方で、上記近接センサ内回路が故障していると診断するとき、および当該故障診断回路自体の故障時には故障診断信号出力端子からウォッチドグパルスに代えて不定信号を出力する、ことを特徴とする故障診断機能付き近接センサ。
【請求項２】
上記近接センサ内回路が、検出物体の近接状態を検出する検出回路と、この検出回路の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する検波回路と、近接センサ内回路に電源を供給する電源回路とのうちのいずれか１つまたは２以上からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
上記近接センサ内回路が検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化させる検波回路であり、この検波回路の検出出力の出力形態がトランジスタ出力であり、
上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対してトランジスタ出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常であるとしてウォッチドグパルスを出力し、対応しない組み合わせであるときはウォッチドグパルスの出力を停止させる、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項４】
上記故障診断回路を、ウォッチドグタイマを内蔵したマイクロコンピュータで構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障診断機能付き近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出物体に非接触の状態で当該検出物体の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば、検出物体が金属である高周波発振型や、検出物体が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる（特許文献１参照）。
【０００３】
以上の近接センサでは出力形式により、無接点出力式、直流２線式や、直流３線式、交流３線式、等があり、また、内部回路としては、検出物体の近接状態の検出状態を示す検出回路と、この検出回路の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する検波回路と、近接センサ内回路に電源を供給する電源回路等がある。そして、近接センサ内のこれら回路が故障した場合では、負荷側にもその故障により、例えば、過大な出力電流が供給されたりして不具合である。
【０００４】
しかしながら、このように異常を来たしているのに、その近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がＰＬＣ等のコントローラに対して継続されたのではコントローラを用いた制御システムにはきわめて不具合である。特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野でＰＬＣを用いる場合では、極力回避し、近接センサが正常に作動中にそうした過大な出力電流による不具合が事前に対処できることが要請されている。
【０００５】
このような事情に対して、フェイルセーフ型の近接センサには内部回路に故障等があれば出力を停止するようにした故障診断機能を備えたものも提案されているが、その故障診断を行う機能自体が損なわれた場合には、その出力が停止されなくなり、近接センサ内回路が故障であるのに正常とする信号が出力されてしまう可能性があり、上記不具合が解消されない。
【特許文献１】特開２００２−０７６８７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、近接センサ内回路の故障だけでなく、故障診断機能自体が故障した場合にも、負荷側に適確に知らせることができるようにして、負荷側での所要の対応を可能とした近接センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による近接センサは、１つまたは複数の近接センサ内回路の故障状態を診断する故障診断回路と、故障診断出力端子と、を備え、上記故障診断回路は、上記近接センサ内回路が正常なときウォッチドグパルスを故障診断信号出力端子から常時出力させる一方で、上記近接センサ内回路が故障していると診断するとき、および当該故障診断回路自体の故障時には故障診断信号出力端子からウォッチドグパルスに代えて不定信号を出力することを特徴とするものである。
【０００８】
不定信号はウォッチドグパルスが停止された状態を含む。
【０００９】
本発明では、近接センサ内回路に故障がある場合、故障診断信号出力端子からはウォッチドグパルスの出力が停止され、不定信号が出力されるだけでなく、故障診断回路それ自体に故障がある場合も、上記故障診断信号出力端子から不定信号が出力されるので、近接センサの負荷側では、故障診断回路自体の故障により、近接センサ内回路故障があるのに近接センサ内回路が正常であるかのような信号が出力されてしまわずに済む。
【００１０】
好ましくは、上記近接センサ内回路が、検出物体の近接状態を検出する検出回路と、この検出回路の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する検波回路と、近接センサ内回路に電源を供給する電源回路とのうちのいずれか１つまたは２以上からなる、ことである。
【００１１】
好ましくは、上記近接センサ内回路が検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化させる検波回路であり、この検波回路の検出出力の出力形態がトランジスタ出力であり、上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対してトランジスタ出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常であるとしてウォッチドグパルスを出力し、対応しない組み合わせであるときはウォッチドグパルスの出力を停止させて不定信号を出力する、ことである。
【００１２】
好ましくは、上記故障診断回路を、ウォッチドグタイマを内蔵したマイクロコンピュータで構成する、ことである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の近接センサによれば、近接センサ内回路の故障だけでなく、故障診断機能自体が故障した場合にも、負荷側に適確に知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサを説明する。図１に同近接センサ全体のブロック構成を示す。
【００１５】
図１を参照して、１０は実施の形態の直流２線式の近接センサ全体を示す。
【００１６】
１２は検出物体１１を検出する検出回路である。この検出回路１２は、誘導型、静電容量型、磁気型を問わない。１４は、検出回路１２の検出信号から検出物体１１の検出処理をする検波回路である。検波回路１４は、検出回路１２の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する。検波回路１４は、表示回路１８の表示制御出力用の出力端子１４ａ、ｎｐｎ型の出力トランジスタ１６ａのベースへの検出出力用の出力端子１４ｂ、および検出出力確認用の出力端子１４ｃ、等を備える。１６は、検波回路１４の出力端子１４ｂにベースが接続されて当該近接センサ１０の出力形態をトランジスタ出力とする上記出力トランジスタ１６ａと、この出力トランジスタ１６ａのエミッタに接続されたエミッタ抵抗１６ｂとを含む出力回路であり、この出力トランジスタ１６ａのコレクタ出力（トランジスタ出力）は、検波回路１４の出力端子１４ｂからの出力レベルの高低変化に対応してそのレベルが高低に反転変化するようになっている。出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力は検波回路１４の出力端子１４ｂからの出力レベルの高低変化に対応して同相変化する。
【００１７】
１８は検波回路１４の出力を表示する表示回路である。この表示回路１８は例えば発光ダイオードで構成され、検波回路１４の出力端子１４ａから出力される表示制御出力の高低レベル変化に応じて発光または発光停止することにより動作表示することができるようになっている。
【００１８】
２０は、検出回路１２、検波回路１４、電源回路２４、出力トランジスタ１６ａ、等の故障を診断する故障診断回路である。
【００１９】
２２は故障診断回路２０からの故障診断信号を出力する故障診断出力回路であり、この故障診断出力回路２２はｎｐｎ型でオープンコレクタ構成の故障診断結果出力トランジスタ２２ａと、そのトランジスタ２２ａのベース・エミッタ間に接続されたバイアス抵抗２２ｂとを含む。
【００２０】
上記電源回路２４は電源用ＩＣで構成され近接センサ１０内の各回路１２，１４，２０に電源を供給する電源であり、近接センサ１０の検出信号出力端子２６に接続されたＰＬＣやリレー等の各種の負荷２８を介して供給される電源＋Ｖを処理して近接センサ内回路への電源を生成供給するようになっている。３０は故障診断結果出力トランジスタ２２ａのコレクタに接続されて故障診断結果信号を出力する故障診断信号出力端子である。この故障診断信号出力端子３０には故障診断出力用負荷３２が接続され、この故障診断出力用負荷３２を介して故障診断結果出力トランジスタ２２ａのコレクタに電源＋Ｖが供給されるようになっている。３１は近接センサ１０の接地端子である。
【００２１】
以上の構成を備えた近接センサ１０において、故障診断回路２０の構成を、図２を参照して説明する。故障診断回路２０はマイクロコンピュータにより構成されており、出力トランジスタ１６ａのエミッタに接続されて出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力を取り込むＡＤ変換ポートＩＮ１と、検波回路１４の出力端子１４ｃに接続されて該検波回路１４の出力を取り込むＡＤ変換ポートＩＮ２と、電源回路２４の出力端子２４ａに接続されて該電源回路２４の出力を取り込むＡＤ変換ポートＩＮ４と、故障診断結果出力トランジスタ２２ａのベースに接続されて故障診断信号をそのベースに出力する出力ポートＯＵＴと、を有する。なお、故障診断回路２０を組み込みマイコンで構成して機能不足する場合ではＡＤ変換機能は外付けしてもよい。この場合、上記ポートはＡＤ変換機能を設けなくてもよい。
【００２２】
故障診断回路２０は、メモリ２０ａ、ＣＰＵ２０ｂ、ウォッチドグタイマ２０ｃを備える。
【００２３】
メモリ２０ａは、ＣＰＵ２０ｂの以下で説明する故障診断の実行プログラムや、故障診断判定のためのプログラム等が格納されるプログラムメモリや、ＣＰＵ２０ｂの作業エリアを提供するメモリ等で構成される。
【００２４】
ＣＰＵ２０ｂは、近接センサ内回路のいずれか１つでも故障しているか否かを診断するとともに、近接センサ内回路のいずれも故障していないときは、ウォッチドグタイマ２０ｃからのウォッチドグパルスを出力ポートＯＵＴを介して故障診断結果出力トランジスタ２２ａを介して出力端子３０から負荷３２に常時出力するようになっている。そして、ＣＰＵ２０ｂは、近接センサ内回路のいずれか１つでも故障していると診断したときは、ウォッチドグパルスの出力を停止することにより、出力ポートＯＵＴを介して故障診断結果出力トランジスタ２２ａを介して出力端子３０から負荷３２にはウォッチドグパルス停止状態を示す信号が不定信号として出力されるようになっている。
【００２５】
この場合、故障診断回路２０それ自体の故障、例えば、ＣＰＵ２０ｂが故障した場合では、ウォッチドグタイマ２０ｃは、ＣＰＵ２０ｂにより制御されなくなって、ウォッチドグパルスの出力を停止することにより、上記出力端子３０から負荷３２には不定信号が自動的に出力されるようになっている。特に電源回路２４が故障して電源供給断の状態では、例えば、バックアップ電源があれば、ＣＰＵ２０ｂはウォッチドグタイマ２０ｃを制御することができる。このバックアップ電源も含めて電源回路２４から電源供給断の状態では、ＣＰＵ２０ｂやウォッチドグタイマ２０ｃは作動しないので、出力端子３０の電位はその状態に対応した高（Ｈ）の状態となる。
【００２６】
近接センサ内回路が正常でウォッチドグパルスが出力されている状態、近接センサ内回路のいずれかが故障してウォッチドグパルスの出力が停止されている状態を一例を挙げて説明する。
【００２７】
故障診断回路２０のＣＰＵ２０ｂは、ＡＤ変換ポートＩＮ１からの出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力と、ＡＤ変換ポートＩＮ２からの検波回路１４の出力レベルとを監視していて、エミッタ出力と検波回路１４の出力レベルは検波回路１４および出力トランジスタ１６ａが共に正常であれば、ＣＰＵ２０ｂはウォッチドグタイマ２０ｃを制御して図３の正常期間で示すようにウォッチドグパルスを出力制御し、検波回路１４が正常であるが出力トランジスタ１６ａが故障していれば、図３の故障期間で示すようにウォッチドグパルスの出力を停止するようウォッチドグタイマ２０ｃを制御する。  図３を詳しく説明すると、図３（ａ）は検波回路１４の出力レベルの変化を示し、図３（ｂ）は出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力の変化を示し、図３（ｃ）はウォッチドグパルスを示す。正常期間では図３（ａ）で示すように検波回路１４の出力レベルが高低（Ｈ．Ｌ）に変化すると、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力も図３（ｂ）で示すように高低（Ｈ．Ｌ）に変化する。この場合は出力トランジスタ１６ａは正常であり、ウォッチドグパルスが出力されている。しかしながら、故障期間では図３（ａ）で示すように検波回路１４の出力レベルが低（Ｌ）に変化しても、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力が図３（ｂ）で示すように低（Ｌ）に変化せず、高（Ｈ）の状態であれば、出力トランジスタ１６ａのコレクタ・ベースが短絡しているとか、コレクタ・エミッタが短絡して故障している場合であり、この場合では、ウォッチドグパルスの出力は図３（ｃ）で示すように出力トランジスタ１６ａが故障であるとして停止される。
【００２８】
又、検波回路１４が高（Ｈ）に変化しても、出力トランジスタ１６ａが低（Ｌ）のままであれば、出力トランジスタの断線であり出力トランジスタの故障として停止される。
【００２９】
ウォッチドグパルスは故障診断出力回路２２を介して故障診断出力用負荷３２に入力されるので、故障診断出力用負荷３２はウォッチドグパルスが入力されている状態では近接センサ１０は正常であり、ウォッチドグパルスの入力が停止されて不定信号が入力される状態では近接センサ１０は故障していると判断することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では直流２線式の近接センサであったが、図４で示すような直流３線式にも同様に適用することができる。図４において、図１と対応する部分には同一の符号を付している。この直流３線式の近接センサにおける故障診断回路２０は上記直流２線式と同様であるのでその説明は略する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る直流２線式の近接センサのブロック図である。
【図２】図２は図１の故障診断回路の内部ブロック図である。
【図３】図３は正常時と故障時のウォッチドグパルスの状態を検波信号とトランジスタ出力との関係で示すタイムチャートである。
【図４】図４は本発明の他の実施の形態に係る直流３線式の近接センサのブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  近接センサ
１２  検出回路
１４  検波回路
１６  出力回路
２０  故障診断回路
２２  故障診断出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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