(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイコンの内部のクロックパルスの立ち上がりと立ち下がりとの少なくとも一方において前記クロックパルスよりも時間幅の短いパルスを発生するワンショット回路と、前記ワンショット回路からパルスが出力される期間においてコンデンサを充電しパルスが停止している期間に所定の時定数で前記コンデンサを放電する充放電回路と、前記コンデンサの両端電圧が規定の基準電圧よりも低下すると前記マイコンの異常と判定する判定回路とを備え、前記コンデンサが前記マイコンと前記マイコンにより制御される制御機器とのいずれか一方と共通の電源により充電され、前記基準電圧が、前記マイコンと前記制御機器とのうち前記コンデンサと電源を共通としたほうの最低動作電圧より低い規定電圧に設定されることを特徴とするマイコンの異常検出回路。
【請求項２】
マイコンの内部のクロックパルスを遅延させる遅延回路と、前記クロックパルスと前記遅延回路の出力との組合せ論理により前記クロックパルスの立ち上がりと立ち下がりとの一方の変化点において前記遅延回路での遅延時間に相当する時間幅のパルスを発生するゲート回路と、前記ゲート回路からパルスが出力される期間においてコンデンサを充電しパルスが停止している期間に所定の時定数で前記コンデンサを放電する充放電回路と、前記コンデンサの両端電圧が規定の基準電圧よりも低下すると前記マイコンの異常と判定して出力値を反転させる電圧比較回路を判定回路として備え、前記コンデンサが前記マイコンと前記マイコンにより制御される制御機器とのいずれか一方と共通の電源により充電され、前記基準電圧が、前記マイコンと前記制御機器とのうち前記コンデンサと電源を共通としたほうの最低動作電圧より低い規定電圧に設定されることを特徴とするマイコンの異常検出回路。
【請求項３】
前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンにより制御される制御機器を、前記マイコンとは別に安全側に強制的に制御する割込制御回路を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマイコンの異常検出回路。
【請求項４】
前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンとは別に報知用の異常信号を外部に出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のマイコンの異常検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器に組み込まれたマイコンの異常を検出するマイコンの異常検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種機器において制御用のマイコンが組み込まれるようになってきている。この種のマイコンは機器制御に関わるものであるから、マイコンが暴走すると機器の動作に異常が生じ、機器の種類によっては安全性に問題を生じることがある。機器に組み込まれたマイコンに異常が生じる原因としては、マイコンへの供給電圧の不良、外来ノイズの影響、マイコンが用いるクロックパルスの基になるパルス信号をマイコンに入力する発振回路の異常などが考えられる。そこで、この種の用途のマイコンでは暴走したときやクロックパルスに異常が生じたときにマイコンをリセットすることによって異常を解除するためにウォッチドッグタイマ（以下、「ＷＤＴ」と略称する）が広く採用されている。
【０００３】
図７に示すように、ＷＤＴ２１は外部から入力されるパルス信号ＰＳのパルス数を規定値からダウンカウントするパルスカウンタ２２を備え、入力されたパルス信号の個数が上記規定値に達するとパルスカウンタ２２の出力値が０になってＷＤＴリセット信号ＷＲＳを発生するように構成されている。また、パルスカウンタ２２は外部からリセット信号ＲＳＴが入力されるとリセットされて出力値が上述した規定値に戻るように構成されている。ＷＤＴ２１へのリセット信号ＲＳＴはマイコン１１から出力され、ＷＤＴ２１から出力されるＷＤＴリセット信号ＷＳＴはマイコン１１のリセットに用いられる。マイコン１１は正常に動作している間に一定時間間隔または比較的短い不定時間間隔でリセット信号ＲＳＴを発生するようにプログラムが設定されている。また、ＷＤＴ２１へのパルス信号ＰＳは、マイコン１１に接続した発振回路２３から与えられる。マイコン１１の内部では、発振回路２３から周期的に出力されるパルス信号ＰＳを分周することによりクロックパルスを発生させる。
【０００４】
上述のようにマイコン１１にＷＤＴ２１を接続することによって、発振回路２３から出力されたパルス信号ＰＳがパルスカウンタ２２に入力され、パルスカウンタ２３の出力値が図８（ａ）のように時間経過に伴って減少する。マイコン１１はプログラムを正常に実行しているときには、図８（ｂ）の時刻Ｔ０１，Ｔ０２のように、リセット信号ＲＳＴを繰り返し発生するから、リセット信号ＲＳＴが発生する時間間隔をパルスカウンタ２２の出力値が０にならないように設定しておくことによって、パルスカウンタ２２の出力値が０になる前にパルスカウンタ２２がリセットされる。つまり、マイコン１１においてプログラムが正常に実行されリセット信号ＲＳＴが繰り返し発生している間には、図８（ｃ）のようにＷＤＴ２１からＷＤＴリセット信号ＷＲＳは出力されず、したがってマイコン１１がリセットされることはない。
【０００５】
一方、マイコン１１に暴走が生じてマイコン１１がプログラムを正常に実行できないときには、図８（ｂ）の時刻Ｔ０３のように、マイコン１１はリセット信号ＲＳＴを発生しなくなるから、図８（ａ）のようにパルスカウンタ２２の出力値がやがて０になり、この時点で図８（ｃ）のようにＷＤＴ２１からＷＤＴリセット信号ＷＳＴが出力される。つまり、マイコン１１はＷＤＴリセット信号ＷＳＴによりリセットされ、リセット処理によって正常な動作に復帰する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７のようにＷＤＴ２１を用いてマイコン１１の異常を検出するとともに、マイコン１１をリセットして正常な動作に復帰させる構成では、ＷＴＤ２１が発振回路２３から出力されるパルス信号ＰＳをパルスカウンタ２２においてダウンカウントし、マイコン１１からのリセット信号ＲＳＴの発生毎にパルスカウンタ２２をリセットしているから、発振回路２３の動作が停止したときには、パルスカウンタ２２のダウンカウントも停止し、結果的にマイコン１１がリセットされないことになる。すなわち、発振回路２３の動作が異常であると当然ながらマイコン１１は正常に動作しないが、マイコン１１の内部における異常ではない発振回路２３の異常についてはＷＤＴ２１では検出することができず、マイコン１１の動作が異常であるにもかかわらず、異常として検出することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するために為されたものであり、その目的は、マイコンの動作の異常を漏れなく確実に検出することができるマイコンの異常検出回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、マイコンの内部のクロックパルスの立ち上がりと立ち下がりとの少なくとも一方において前記クロックパルスよりも時間幅の短いパルスを発生するワンショット回路と、前記ワンショット回路からパルスが出力される期間においてコンデンサを充電しパルスが停止している期間に所定の時定数で前記コンデンサを放電する充放電回路と、前記コンデンサの両端電圧が規定の基準電圧よりも低下すると前記マイコンの異常と判定する判定回路とを備え、前記コンデンサが前記マイコンと前記マイコンにより制御される制御機器とのいずれか一方と共通の電源により充電され、前記基準電圧が、前記マイコンと前記制御機器とのうち前記コンデンサと電源を共通としたほうの最低動作電圧より低い規定電圧に設定されることを特徴とする。この構成によれば、マイコンの異常をクロックパルスの異常により検出することができ、ウォッチドッグタイマのようにパルス信号が停止すると異常を検出できなくなるということがなく、マイコン自身の暴走のような異常とクロックパルスを発生させる回路の異常とのいずれをも漏れなく確実に異常として検出することができて信頼性が向上する。しかも、マイコンの異常状態を検知するだけでなく、マイコンあるいは制御機器の電源電圧が最低動作電圧よりも低下した状態を異常として検出することが可能になり、供給電圧の低下によるマイコンの暴走・停止・誤動作などを未然に防ぐことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、マイコンの内部のクロックパルスを遅延させる遅延回路と、前記クロックパルスと前記遅延回路の出力との組合せ論理により前記クロックパルスの立ち上がりと立ち下がりとの一方の変化点において前記遅延回路での遅延時間に相当する時間幅のパルスを発生するゲート回路と、前記ゲート回路からパルスが出力される期間においてコンデンサを充電しパルスが停止している期間に所定の時定数で前記コンデンサを放電する充放電回路と、前記コンデンサの両端電圧が規定の基準電圧よりも低下すると前記マイコンの異常と判定して出力値を反転させる電圧比較回路を判定回路として備え、前記コンデンサが前記マイコンと前記マイコンにより制御される制御機器とのいずれか一方と共通の電源により充電され、前記基準電圧が、前記マイコンと前記制御機器とのうち前記コンデンサと電源を共通としたほうの最低動作電圧より低い規定電圧に設定されることを特徴とする。この構成によれば、マイコンの異常をクロックパルスの異常により検出することができ、ウォッチドッグタイマのようにパルス信号が停止すると異常を検出できなくなるということがなく、マイコン自身の暴走のような異常とクロックパルスを発生させる回路の異常とのいずれをも漏れなく確実に異常として検出することができて信頼性が向上する。また、異常時には電圧比較回路の出力値が反転するから、マイコンをリセットさせたりする動作だけではなく、電圧比較回路の出力を外部に取り出すことによって異常を報知するなどマイコンの異常に対する各種の対処が可能になる。しかも、マイコンの異常状態を検知するだけでなく、マイコンあるいは制御機器の電源電圧が最低動作電圧よりも低下した状態を異常として検出することが可能になり、供給電圧の低下によるマイコンの暴走・停止・誤動作などを未然に防ぐことができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンにより制御される制御機器を、前記マイコンとは別に安全側に強制的に制御する割込制御回路を備えることを特徴とする。この構成によれば、制御機器の制御がマイコンでは不可能になった場合でも制御機器を安全側に強制的に制御することが可能になり、とくに安全性が要求されるガスメータなどにおいては遮断弁をマイコンによらずに強制的に閉じるというような動作が可能になるから、さらなる信頼性の向上が期待できる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンとは別に報知用の異常信号を外部に出力することを特徴とする。この構成によれば、外部に異常信号を出力して聴覚的ないし視覚的な報知手段を動作させることが可能になり、マイコンの異常を報知することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に説明する本発明の実施の形態では、マイコンを内蔵したガスメータ（いわゆる、「マイコンメータ」）に本発明の技術思想を適用する場合を想定しているが、マイコンを組み込んだ他の機器への本発明の技術思想の適用を妨げるものではない。
【００１４】
ここで、マイコン１１を内蔵したガスメータＡについて図６を用いて簡単に説明する。この種のガスメータＡは、ガスを安全に使用するために各種のセンサによって得られる情報を用いており、図示するガスメータＡでは、センサとして、ガスの流量を計測する流量計測部３３と、ガスの圧力を検出する圧力センサ３４と、地震のような強い振動を検出する感震器３５とが内蔵され、さらにガスメータＡとは別に設けたガス漏れ警報器３６が接続されている。また、これらのセンサの出力に基づいてガスの供給路に配置された遮断弁３０の開閉を遮断弁駆動回路１７を介して制御するマイコン１１が設けられている。マイコン１１はガスメータＡに内蔵した電池１２を電源として動作する。センサとしての流量計測部３３と圧力センサ３４と感震器３５とガス漏れ警報器３６とは、それぞれ流量演算部１３、圧力センサ入力回路１４、感震器入力回路１５、ガス漏れ警報器入力回路１６を介してマイコン１１に接続される。つまり、マイコン１１は、電池１２、流量演算部１３、圧力センサ入力回路１４、感震器入力回路１５、ガス漏れ警報器入力回路１６、遮断弁駆動回路１７とともにコントローラ１０を構成する。上述したセンサは、ガスの流量の異常、ガスの使用時間の異常、その他の異常を検出するために設けられ、マイコン１１はこれらの異常が生じたときに遮断弁３０を閉じるように機能する。
【００１５】
ガスの流量の異常とは、ガス消費機器に接続したゴム管が外れるなどして大流量のガスが漏れることである。この種の異常に対処するために、マイコン１１では流量計測部３３から出力される流量信号の値が、マイコン１１に内蔵したメモリ（図示せず）にあらかじめ記憶されている遮断流量条件値を超えたときに、遮断弁３０を駆動してガス供給路を遮断させる。
【００１６】
また、ガスの使用時間の異常とは、ガスコンロの消し忘れや風呂の湯沸し時の消し忘れなどによってガスが異常に長い時間に亘って連続して使用されることである。この種の異常に対処するために、マイコン１１では流量計測部３３から出力される流量信号が継続して出力されている時間が、マイコン１１に内蔵したメモリ（図示せず）にあらかじめ記憶されている遮断時間条件値を越えたときに、遮断弁３０を駆動してガス供給路を遮断させる。
【００１７】
さらに、その他の異常とは、圧力センサ３４、感震器３５、ガス漏れ警報器３６により異常が検出されることであり、圧力センサ３４の出力によって供給圧力の低下が検出され、感震器３５では地震が検出され、ガス漏れ警報器３６では屋内のガス漏れが検出される。この種の異常に対してもマイコン１１は遮断弁３０を駆動してガス供給路を遮断させる。
【００１８】
上述のようにマイコン１１を内蔵したガスメータＡは各種の異常に対して遮断弁３０を閉じることによって、ガスの使用における安全を確保するためにマイコン１１を利用している。したがって、マイコン１１が暴走したりマイコンが用いるクロックパルスの基になるパルス信号をマイコンに入力する発振回路に異常が生じたりすると、コントローラ１０としての機能が停止し、結果的に異常が生じても遮断弁３０を閉じることができず、安全を確保することができなくなる可能性がある。従来の技術として説明したＷＤＴ２１（図７参照）を設けたとしても、発振回路２３からパルス信号ＰＳが出力されなくなればマイコン１１のリセットを行えないから、従来構成について説明したように、この種の異常には対処できない。以下に説明する本発明の実施の形態では、発振回路２３からパルス信号ＰＳが出力されない場合でも異常に対処することができる異常検出回路を開示する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本実施形態の異常検出回路１は、図１に示すように、マイコン１１の内部に設けたクロックパルス発生部１１ａで発生するクロックパルスＣＬＫを受けてマイコン１１の異常を検出するように構成してある。なお、クロックパルス発生部１１ａは、マイコン１１に対して外付けであってもよい。クロックパルス発生部１１ａはマイコン１１で制御され、マイコン１１に接続された発振回路２３から周期的に出力されるパルス信号ＰＳを分周することによりクロックパルスＣＬＫを発生させる。したがって、クロックパルスＣＬＫの異常は、発振回路２３の異常だけではなく、マイコン１１への供給電圧の不良やマイコン１１の暴走など、マイコン１１の動作の異常も反映していることになる。そこで、本実施形態の異常検出回路１はクロックパルスＣＬＫが発生した後に次のクロックパルスＣＬＫが所定時間内に発生しないとマイコン１１に異常が生じていると判定する構成を採用している。また、上述の説明から明らかなように、本実施形態でのマイコン１１の異常には、マイコン１１の動作の異常だけではなく発振回路２３の異常も含まれる。
【００２０】
すなわち、従来構成ではマイコン１１におけるプログラムの実行中にリセット信号ＲＳＴ（図７参照）を発生させ、このリセット信号ＲＳＴを監視することによってマイコン１１の異常を検出したのに対して、本実施形態ではマイコン１１の内部のクロックパルスＣＬＫ（つまり、発振回路２３からマイコンに入力されるパルス信号ＰＳに基づいて発生させたクロックパルスＣＬＫ、または外部のクロックパルス発生部１１ａからマイコン１１に入力されるクロックパルスをマイコン１１の内部回路に通したクロックパルスＣＬＫ）を用いてマイコン１１の異常を検出する点に特徴がある。また、本実施形態の異常検出回路１は、クロックパルスＣＬＫの発生毎にコンデンサＣ２の充放電を繰り返し、このコンデンサＣ２の両端電圧によってクロックパルスＣＬＫが発生する時間間隔を電圧に置き換えて監視する構成を採用することによって、従来構成におけるパルスカウンタ２２を不要にしてある。
【００２１】
以下、本実施形態の異常検出回路１について具体的に説明する。図１に示すようにマイコン１１のクロックパルス発生部１１ａで発生したクロックパルスＣＬＫは、クロックパルスＣＬＫを遅延させる遅延回路２に入力されるとともに、クロックパルスＣＬＫと遅延回路２の出力との組合せ論理によってクロックパルスＣＬＫの立ち上がりから遅延回路による遅延時間に相当する時間幅のパルスを発生するゲート回路３に入力される。
【００２２】
遅延回路２は、クロックパルス発生部１１ａの出力を受けるバッファＢＦと、バッファＢＦの出力端と回路グランドとの間に接続された抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１からなる直列回路と、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の接続点とゲート回路３との間に挿入されたインバータＮＴとにより構成される。すなわち、遅延回路２では抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とにより構成される積分回路を用いて抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とにより決定される時定数に対応した遅延時間だけクロックパルスＣＬＫを遅延させる。この遅延時間はマイコン１１の正常時におけるクロックパルスＣＬＫの時間幅（オン期間）よりも短く設定される。バッファＢＦは入力インピーダンスを高めるために挿入され、インバータＮＴは積分回路の出力の波形整形と論理値の反転のために設けられている。したがって、遅延回路２の出力波形は、実際にはクロックパルスＣＬＫを遅延させるだけではなく、クロックパルスＣＬＫに対して遅延したパルスの論理値を反転させた波形になる。ここで、論理値を反転させているのはクロックパルスＣＬＫの立ち上がりの変化点を捉えるためである。
【００２３】
ゲート回路３は２入力のＮＡＮＤゲートＮＡからなり、クロックパルスＣＬＫと遅延回路２の出力とが入力になる。したがって、クロックパルスＣＬＫが出力され（つまり、クロックパルスＣＬＫがＨレベルであり）かつ遅延回路２の出力がＨレベルである期間にのみ出力をＬレベルにし、他の期間にはゲート回路３の出力はＨレベルになる。言い換えると、ゲート回路３は、遅延回路２の遅延時間に相当する時間幅の負論理のパルスを出力することになる。
【００２４】
ゲート回路３の出力は充放電回路４に入力される。充放電回路４は、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ２からなる並列回路を備え、この並列回路はスイッチング素子としてのｐｎｐ形のトランジスタＱ１を介して電源Ｖｃｃに接続される。ここに、本実施形態では電源Ｖｃｃとして直流３Ｖの電池を用いている。さらに、トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ３を介してゲート回路３の出力に接続される。したがって、ゲート回路３の出力がＬレベルである間にはトランジスタＱ１がオンになってコンデンサＣ２が電源Ｖｃｃから充電され、ゲート回路３の出力がＨレベルである間にはトランジスタＱ１がオフであってコンデンサＣ２は充電されることなく抵抗Ｒ２を介して放電される。つまり、コンデンサＣ２の充電はトランジスタＱ１を介して瞬時に行われ、コンデンサＣ２の放電はコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とにより決まる所定の時定数で行われる。要するに、コンデンサＣ２の両端電圧は、ゲート回路３の出力がＬレベルである期間に上昇し、ゲート回路３の出力がＨレベルである期間に時間経過に伴って低下する。この動作によって充放電回路４の出力電圧は、クロックパルスＣＬＫが発生する時間間隔に対応した電圧になる。
【００２５】
充放電回路４の出力はコンパレータＣＰを用いた電圧比較回路５に入力される。コンパレータＣＰでは、充放電回路４におけるコンデンサＣ２の両端電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、図示例ではコンデンサＣ２の両端電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い期間に出力をＨレベルにする。マイコン１１が正常であってクロックパルスＣＬＫが周期的に発生しているときには、コンデンサＣ２の両端電圧が基準電圧Ｖｒｅｆまで低下する前にコンデンサＣ２が再び充電されるから、コンパレータＣＰの出力はＨレベルに保たれ出力値は反転することがない。一方、クロックパルスＣＬＫが発生した後にコンデンサＣ２および抵抗Ｒ２により決まる時間を超えても次のクロックパルスＣＬＫが発生しなければコンデンサＣ２の両端電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低下し、コンパレータＣＰの出力はＬレベルになり出力値が反転することになる。
【００２６】
以下に動作例を説明する。まず、マイコン１１が正常である場合について説明する。正常時には図２（ａ）のようにクロックパルスＣＬＫが周期的に（一定周期で）出力される。クロックパルスＣＬＫは遅延回路２とゲート回路３の一方の入力端への信号になる。遅延回路２に設けた積分回路では、クロックパルスＣＬＫが出力されている期間に抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１を充電し、クロックパルスＣＬＫが出力されていない期間にはコンデンサＣ１が放電するから、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１は図２（ｂ）のようにクロックパルスＣＬＫが出力されている期間（Ｔ２−Ｔ４，……）に上昇し、クロックパルスＣＬＫが出力されていない期間（Ｔ１−Ｔ２，Ｔ４−Ｔ５，……）に低下する。図２（ｂ）において電圧Ｖｔｈは、インバータＮＴの入力の閾値であって、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が電圧Ｖｔｈを越える期間に遅延回路２の出力がＬレベルになる。
【００２７】
ゲート回路３では、遅延回路２の出力がＨレベルでありクロックパルスＣＬＫが発生している期間にのみ出力をＬレベルにするから、図２（ａ）に示すクロックパルスＣＬＫが出力されている（Ｈレベルである）期間（Ｔ２−Ｔ４，……）で、かつ図２（ｂ）のようにコンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が電圧Ｖｔｈ以下である期間にのみ出力をＬレベルにする。つまり、図２（ｃ）のようにゲート回路３から出力される信号は、期間（Ｔ２−Ｔ３，Ｔ５−Ｔ６，……）においてのみＬレベルになる。
【００２８】
ゲート回路３がＬレベルである期間にはトランジスタＱ１がオンであるからコンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２は図２（ｄ）のように期間（Ｔ２−Ｔ３，Ｔ５−Ｔ６，……）において上昇し、それ以外の期間はトランジスタＱ１がオフであるからコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２は時間経過とともに低下する。ただし、マイコン１１が正常に動作している状態でクロックパルスＣＬＫが発生する時間間隔に対して、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２が電圧比較回路５に設定された基準電圧Ｖｒｅｆを下回らないように、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２との定数を設定するとともに基準電圧Ｖｒｅｆを設定してあり、したがって、図２（ｅ）のように電圧比較回路５の出力はＨレベルに保たれる。つまり、本実施形態では、マイコン１１が正常であるときに電圧比較回路５の出力がＨレベルになるように構成してある。
【００２９】
一方、マイコン１１に異常が生じてクロックパルス発生部１１ａからクロックパルスＣＬＫが出力されなくなり、クロックパルス発生部１１ａの出力がＬレベルに保たれるときには図３に示すような動作になる。図３において時刻Ｔ４までは図２における時刻Ｔ４までの動作と同様であるが、図３（ａ）のように時刻Ｔ４の後にクロックパルスＣＬＫが発生しなくなりクロックパルス発生部１１ａの出力がＬレベルに保たれると、図３（ｂ）のように遅延回路２に設けたコンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が低下し続けて０Ｖになるから、遅延回路２の出力はＨレベルに保たれる。ただし、クロックパルスＣＬＫはＬレベルであるから、図３（ｃ）のように時刻Ｔ４以降においてゲート回路３の出力はＨレベルに保たれ、トランジスタＱ１はオフに保たれる。その結果、充放電回路４ではコンデンサＣ２の充電が行われず、図３（ｄ）のように時間経過とともにコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２が低下し続け、最終的には時刻ＴｘのようにコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２が基準電圧Ｖｒｅｆを下回って電圧比較回路５の出力が図３（ｅ）のようにＬレベルに反転する。このように、クロックパルスＣＬＫが異常検出回路１に入力されなくなると、異常検出回路１の出力である電圧比較回路５の出力がＬレベルになり、マイコン１１の異常を検出することができる。つまり、電圧比較回路５はコンデンサＣ２の両端電圧に基づいて異常の有無を判定する判定回路として機能する。
【００３０】
図３に示した動作はマイコン１１の異常や発振回路２３の停止などによりクロックパルス発生部１１ａの出力がＬレベルに保たれる状態であるが、クロックパルス発生部１１ａからクロックパルスＣＬＫが出力されなくなり、クロックパルス発生部１１ａの出力がＨレベルに保たれるような異常が生じたときには、図４に示す動作になる。すなわち、時刻Ｔ３までの動作は図２に示した正常時と同様であるが、図４（ａ）のように時刻Ｔ２の後にクロックパルスＣＬＫが発生しなくなりクロックパルス発生部１１ａの出力がＨレベルに保たれると、図４（ｂ）のように遅延回路２に設けたコンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１は低下しなくなり、電源電圧（図示例では３Ｖ）に保たれるから、遅延回路２の出力はＬレベルに保たれる。つまり、ゲート回路３への入力である遅延回路２の出力がＬレベルであることにより、ゲート回路３の出力は図４（ｃ）のようにＨレベルに保たれ、図３に示した動作と同様に、コンデンサＣ２が充電されなくなり、図４（ｄ）のようにコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２が時間経過とともに低下し続け、最終的に時刻ＴｙのようにコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ることになる。その結果、電圧比較回路５の出力が図４（ｅ）のようにＬレベルに反転してマイコン１１の異常を検出することができる。
【００３１】
上述した電圧比較回路５の出力、すなわち異常検出回路１の出力は異常信号として外部に出力して報知に用いることができ、またウォッチドッグタイマと同様にマイコン１１のリセットに用いることも可能である。あるいはまた、マイコン１１による機器の制御を停止させるなどしてマイコン１１を組み込んだ機器を安全方向に動作させることが可能になる。判定回路である電圧比較回路５から出力される異常信号を報知として外部に出力する際には、異常信号によって聴覚的ないし視覚的な報知手段（たとえば、ブザーや表示灯）を動作させて異常を報知すればよい。
【００３２】
ところで、異常検出回路１の電源とマイコン１１の電源とを共通に用いているときには、電圧比較回路５における基準電圧Ｖｒｅｆを、マイコン１１の最低動作電圧よりも低く設定するのが望ましい。仮に、基準電圧Ｖｒｅｆをマイコン１１の最低動作電圧に一致させて設定していると、マイコン１１の電源電圧が低下して最低動作電圧に達したとしてもマイコン１１は動作することができるのであるが、コンデンサＣ２の両端電圧は電源電圧が上限になるから、電源比較回路５の出力はＬレベルになって異常を示すことになる。そこで、基準電圧Ｖｒｅｆを最低動作電圧より低い規定電圧に設定しておくことによって、電源電圧が低下しても可能なかぎりマイコン１１の動作を継続させ、かつマイコン１１の最低動作電圧よりも電源電圧が低下したときには異常検出回路１から異常を示す出力を発生させることができる。このように、本実施形態では電源電圧の低下に対する異常も検出することができる。
【００３３】
たとえば、図６に示したガスメータＡを例として説明すると、マイコン１１の最低動作電圧が２．０Ｖである場合に、電圧比較回路５における基準電圧Ｖｒｅｆは２．０Ｖよりも低く設定されることになる。ガスメータＡでは電源として電池１２を用いており、マイコン１１だけではなく異常検出回路１も電池１２を電源として動作している。ここで、電池１２が消耗したり電池１２の異常によって電池１２の電圧がマイコン１１の最低動作電圧よりも低下すると、充放電回路４におけるコンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２もマイコン１１の最低動作電圧よりも低下し、基準電圧Ｖｒｅｆ（＜２．０Ｖ）を下回る。その結果、電圧比較回路５の出力がＬレベルになる。このように、基準電圧Ｖｒｅｆをマイコン１１の最低動作電圧よりも低い規定電圧に設定しておくことによって、マイコン１１の異常だけではなく電池１２の異常も併せて検出することが可能になる。
【００３４】
なお、本実施形態において、遅延回路２とゲート回路３とを組み合わせた回路は、クロックパルスＣＬＫの立ち上がりからクロックパルスＣＬＫよりも時間幅の短いパルスを発生するワンショット回路として機能する。このようなワンショット回路は、遅延回路２とゲート回路３とを組み合わせる以外にも単安定マルチバイブレータなどの他の構成で置換することが可能である。単安定マルチバイブレータを用いる場合には反転出力を用いると本実施形態のゲート回路３の出力と等価になる。また、本実施形態ではクロックパルスＣＬＫの立ち上がりから遅延時間に相当する時間幅のパルスを生成しているが、クロックパルスＣＬＫの立ち下がりから遅延時間に相当する時間幅のパルスを生成したり、立ち上がりと立ち下がりとの両方においてパルスを生成したりすることが可能である。
【００３５】
また、上述した実施形態において正論理と負論理とは適宜に入れ替えることが可能であり、たとえば、本実施形態では、マイコン１１の異常に対してコンパレータＣＰの出力がＬレベルになるように構成した例を示したが、コンパレータＣＰにおいて充放電回路４と基準電圧Ｖｒｅｆとを接続している入力端子を入れ替えれば、異常に対してコンパレータＣＰの出力がＨレベルになるように構成することも可能である。さらに、充放電回路４においてトランジスタＱ１をスイッチング素子に用いているがＭＯＳＦＥＴのような他のスイッチング素子に置き換えることも可能である。
【００３６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、マイコン１１の異常を検出したときに異常を報知したり、マイコン１１をリセットしたり、機器の動作を停止させたりするように対応する構成を示したが、本実施形態においては、マイコン１１の異常時にマイコン１１に代わって遮断弁３０を閉じることを可能としたマイコンの異常検出回路を例示する。
【００３７】
本実施形態の異常検出回路１は、図５に示すように、基本的には図１に示した第１の実施の形態と同様の構成を有しているが、電圧比較回路５の出力により異常が示されたときに、遮断弁３０を強制的に閉じさせる（つまり、強制的に安全側に制御する）割込制御回路６を付加した点が相違する。遮断弁３０は図６に示したようにマイコン１１に対して遮断弁駆動回路１７を介して接続され、マイコン１１が正常に動作している間にはマイコン１１によって開閉が制御される。
【００３８】
一方、割込制御回路６はマイコン１１の異常が検出されたときに遮断弁駆動回路１７と同様に動作して遮断弁３０を強制的に閉じさせる。つまり、第１の実施の形態と同様の動作によって、マイコン１１の異常が検出され電圧比較回路５からの出力が異常を示す値（第１の実施の形態ではＬレベル）になると、割込制御回路６が遮断弁３０を駆動して遮断弁３０を閉じるのである。
【００３９】
たとえば、図６に示した構成のガスメータＡでは、遮断弁３０は通常はマイコン１１により遮断弁制御回路１７を介して制御されており、マイコン１１によってガスが適切に使用されていないこと（ガス漏れ、消し忘れなど）が検出されると、マイコン１１が遮断弁３０をただちに閉じるように構成されている。しかしながら、マイコン１１に異常があると、マイコン１１では遮断弁３０を閉じるように制御できないことがある。ガスメータＡにおいてこのような状態が生じると安全を確保することができないおそれがあるが、本実施形態では、マイコン１１に異常があっても割込制御回路６により遮断弁３０を強制的に閉じることができるから、確実に安全を確保することができる。
【００４０】
ところで、本実施形態においても電圧比較回路５の基準電圧Ｖｒｅｆをマイコン１１の最低動作電圧よりも低い規定電圧に設定しておくのが望ましい。また、ガスメータＡのように、マイコン１１により制御される制御機器（遮断弁３０など）や、マイコン１１に各種情報を入力する監視機器（センサなど）がマイコン１１に接続されているときには、マイコン１１の最低動作電圧だけではなくマイコン１１の周辺の制御機器や監視機器のような周辺機器の最低動作電圧も考慮し、マイコン１１の最低動作電圧と周辺機器の最低動作電圧とのうちいずれか高いほうの電圧に基づいて、当該電圧よりもやや低い規定電圧を基準電圧Ｖｒｅｆに選択する。基準電圧Ｖｒｅｆを上述のように設定することで、マイコン１１と周辺機器との両方が動作可能な電源電圧では電圧比較回路５の出力は反転せず、電源電圧の低下によりいずれか一方でも動作できなくなると異常として処理することになる。本実施形態の場合には、遮断弁３０の最低動作電圧がマイコン１１の最低動作電圧以上であるときには、基準電圧Ｖｒｅｆを遮断弁３０の最低動作電圧よりも低い規定電圧に設定しておけば、電源電圧の低下に対して遮断弁３０を確実に閉じることができる。
【００４１】
なお、上述した各実施形態において、ガスメータＡのコントローラ１０に用いるマイコン１１の異常を検出することを想定して説明したが、本発明の技術思想は、ガスメータＡに用いるマイコン１１に用途が限定されるものではなく、たとえば、ガス漏れ警報器や火災警報器などの警報装置、無線端末などの通信装置、炊飯器や食器洗い乾燥機のような各種家電製品のように、マイコンにより制御される各種装置に適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、マイコンの異常をクロックパルスの異常により検出することができ、ウォッチドッグタイマのようにパルス信号が停止すると異常を検出できなくなるということがなく、マイコン自身の暴走のような異常とクロックパルスを発生させる回路の異常とのいずれをも異常として漏れなく確実に検出することができて信頼性が向上するという効果がある。しかも、マイコンの異常状態を検知するだけでなく、マイコンあるいは制御機器の電源電圧が最低動作電圧よりも低下した状態を異常として検出することが可能になり、供給電圧の低下によるマイコンの暴走・停止・誤動作などを未然に防ぐことができるという利点がある。
【００４３】
請求項２の発明の構成によれば、マイコンの異常をクロックパルスの異常により検出することができ、ウォッチドッグタイマのようにパルス信号が停止すると異常を検出できなくなるということがなく、マイコン自身の暴走のような異常とクロックパルスを発生させる回路の異常とのいずれをも異常として漏れなく確実に検出することができて信頼性が向上するという利点がある。また、異常時には電圧比較回路の出力値が反転するから、マイコンをリセットさせたりする動作だけではなく、電圧比較回路の出力を外部に取り出すことによって異常を報知するなどマイコンの異常に対する各種の対処が可能になるという効果がある。しかも、マイコンの異常状態を検知するだけでなく、マイコンあるいは制御機器の電源電圧が最低動作電圧よりも低下した状態を異常として検出することが可能になり、供給電圧の低下によるマイコンの暴走・停止・誤動作などを未然に防ぐことができるという利点がある。
【００４４】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンにより制御される制御機器を、前記マイコンとは別に安全側に強制的に制御する割込制御回路を備えるので、制御機器の制御がマイコンでは不可能になった場合でも制御機器を安全側に強制的に制御することが可能になり、とくに安全性が要求されるガスメータなどにおいては遮断弁をマイコンによらずに強制的に閉じるというような動作が可能になるから、さらなる信頼性の向上が期待できるという効果がある。
【００４５】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記判定回路が前記マイコンの異常と判定したときに前記マイコンとは別に報知用の異常信号を外部に出力するので、外部に異常信号を出力して聴覚的ないし視覚的な報知手段を動作させることが可能になり、マイコンの異常を報知することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上の正常時の動作説明図である。
【図３】同上の異常時の動作説明図である。
【図４】同上の異常時の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】ガスメータの一例を示すブロック図である。
【図７】従来構成を示すブロック図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１  異常検出回路
２  遅延回路
３  ゲート回路
４  充放電回路
５  電圧比較回路
６  割込制御回路
１０  コントローラ
１１  マイコン
１１ａ  クロックパルス発生部
１２  電池
２２  パルスカウンタ
２３  発振回路
３０  遮断弁
Ａ  ガスメータ
ＢＦ  バッファ
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
ＣＰ  コンパレータ
ＮＡ  ＮＡＮＤゲート
ＮＴ  インバータ
Ｑ１  トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
【図１】
0003762695.tif 000002
【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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