JP2007148634A - 電源モニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬停に対する改善措置に有効となるように電源環境のモニタ情報を取得する電源モニタ装置を提供する。
【解決手段】電圧低下検出手段１は電源電圧が電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ると電圧低下検出信号Ｓｄを生成し、機能停止判定閾値Ｖth2を下回ると機能停止信号Ｓｒを生成する。瞬停検出手段４は電圧低下検出信号Ｓｄに応答してクロックカウント動作を開始し、クロックカウント値が所定値に達すると瞬停検出信号Ｓｉを生成し、所定値に達するまでに機能停止信号Ｓｒが入力されるとカウント動作をリセットする。電圧低下回数カウント手段３は電圧低下検出信号Ｓｄの入力で電圧低下回数Ｃｄをインクリメントする。瞬停発生回数カウント手段５は瞬停検出信号Ｓｉの入力で瞬停発生回数Ｃｉをインクリメントする。停電発生回数演算手段６は電圧低下回数Ｃｄから瞬停発生回数Ｃｉを減算して停電発生回数Ｃｓを求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御機器の電源環境をモニタする電源モニタ装置に関する。

停電に際してデータの保護を図る必要のある制御機器では、電源電圧の低下を検出して内部のＣＰＵ（Central Processing Unit）に割り込みをかけ、データをＲＡＭ（random access memory）やＣＰＵのレジスタから不揮発性メモリへ退避させ、データ退避後、ＣＰＵをリセットする。そして、復電時には、退避させておいたデータを読み出して動作を再開する。

一方、電源電圧の低下が生じても停電までには至らず復電する瞬停（瞬断）の場合には、ＣＰＵのリセット動作が行われない。しかし、瞬停が生じるとＣＰＵの動作が不安定となって誤動作を起こす可能性がある。

そこで、従来から、瞬停に対応する技術が種々提案されている（例えば特許文献１、２、３参照）。
特開２００３−２０１０５９号公報 特開２００４−２２２４４７号公報 特開２００５−１４１６２３号公報

そして、瞬停に対する対応策としてその発生頻度を履歴として記録する技術も提案されていたが、より具体的にかつ効果的な記録対策をとったものではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、瞬停に対する改善措置に有効となるように電源環境のモニタ情報を取得する電源モニタ装置を提供することを目的としている。

本発明による電源モニタ装置は、
電源電圧を監視し、前記電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときに電圧低下検出信号を生成出力し、さらに前記電源電圧が低下して機能停止判定閾値を下回ったときに機能停止信号を生成出力する電圧低下検出手段と、
前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号に応答して基本クロックのカウント動作を開始し、そのクロックカウント値が所定のカウントアップ値に達すると瞬停検出信号を生成出力し、前記クロックカウント値が前記カウントアップ値に達するまでに前記電圧低下検出手段からの前記機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする瞬停検出手段と、
前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で電圧低下回数Ｃｄをインクリメントする電圧低下回数計数手段と、
前記瞬停検出手段からの前記瞬停検出信号の入力で瞬停発生回数Ｃｉをインクリメントする瞬停発生回数計数手段とを備えたものである。

この構成において、電圧低下検出手段は、監視している電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときは電圧低下検出信号を生成し、この電圧低下検出信号を電圧低下回数計数手段と瞬停検出手段に送出する。電圧低下検出信号を受け取った電圧低下回数計数手段は、その電圧低下回数Ｃｄをインクリメント（＋１）する。また、電圧低下検出信号を受け取った瞬停検出手段は、基本クロックのカウント動作を開始する。

電源電圧がさらに低下して機能停止判定閾値を下回ったときは電圧低下検出手段は機能停止信号を生成し、この機能停止信号を瞬停検出手段に送出する。瞬停検出手段において、クロックカウント値がカウントアップ値に達するまでに電圧低下検出手段から機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする。カウント動作がリセットされた瞬停検出手段は、瞬停検出信号を生成することはない。したがって、この場合、瞬停発生回数計数手段はその瞬停発生回数Ｃｉをインクリメント（＋１）することはない。

一方、電源電圧が機能停止判定閾値を下回ることなく上昇して復電する場合には、機能停止信号は生成されないが、その結果として、クロックカウント値がカウントアップ値に達することとなり、瞬停検出信号が生成される。瞬停検出信号を受け取った瞬停発生回数計数手段は、その瞬停発生回数Ｃｉをインクリメント（＋１）する。

以上のようにして、電源モニタ装置は、電源環境の履歴的なモニタ情報として電圧低下回数Ｃｄと瞬停発生回数Ｃｉを取得することが可能となる。

上記構成において、さらに、前記電圧低下回数計数手段からの前記電圧低下回数Ｃｄと前記瞬停発生回数計数手段からの前記瞬停発生回数Ｃｉとを入力し、前記電圧低下回数Ｃｄから前記瞬停発生回数Ｃｉを減算して停電発生回数Ｃｓ（＝Ｃｄ−Ｃｉ）を求める停電発生回数演算手段を備えるという態様がある。

この場合、停電発生回数演算手段は、電圧低下回数計数手段による電圧低下回数Ｃｄから瞬停発生回数計数手段による瞬停発生回数Ｃｉを減算して停電発生回数Ｃｓ（＝Ｃｄ−Ｃｉ）を求める。これによれば、電源モニタ装置は、電圧低下回数Ｃｄおよび瞬停発生回数Ｃｉと併せて停電発生回数Ｃｓを取得することが可能となる。なお、この場合、瞬停発生回数Ｃｉおよび停電発生回数Ｃｓを電源環境のモニタ情報として採用し、電圧低下回数Ｃｄはモニタ情報として採用しなくてもよい。

また、本発明による電源モニタ装置は、
電源電圧を監視し、前記電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときに電圧低下検出信号を生成出力し、さらに前記電源電圧が低下して機能停止判定閾値を下回ったときに機能停止信号を生成出力する電圧低下検出手段と、
前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号に応答して基本クロックのカウント動作を開始し、そのクロックカウント値が所定のカウントアップ値に達すると瞬停検出信号を生成出力し、前記クロックカウント値が前記カウントアップ値に達するまでに前記電圧低下検出手段からの前記機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする瞬停検出手段と、
前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で電圧低下回数Ｃｄをインクリメントする電圧低下回数計数手段と、
前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で停電発生回数Ｃｓをインクリメントし、前記瞬停検出手段からの前記瞬停検出信号の入力で前記停電発生回数Ｃｓをデクリメントする停電発生回数計数手段とを備えたものである。

この構成において、電圧低下検出手段は、監視している電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときは電圧低下検出信号を生成し、この電圧低下検出信号を電圧低下回数計数手段と停電発生回数計数手段と瞬停検出手段に送出する。電圧低下検出信号を受け取った電圧低下回数計数手段は、その電圧低下回数Ｃｄをインクリメント（＋１）する。また、電圧低下検出信号を受け取った停電発生回数計数手段は、その停電発生回数Ｃｓをインクリメント（＋１）する。また、電圧低下検出信号を受け取った瞬停検出手段は、基本クロックのカウント動作を開始する。

電源電圧がさらに低下して機能停止判定閾値を下回ったときは電圧低下検出手段は機能停止信号を生成し、この機能停止信号を瞬停検出手段に送出する。瞬停検出手段において、クロックカウント値がカウントアップ値に達するまでに電圧低下検出手段から機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする。カウント動作がリセットされた瞬停検出手段は、瞬停検出信号を生成することはない。したがって、この場合、停電発生回数計数手段はその停電発生回数Ｃｓをデクリメント（−１）することはない。

一方、電源電圧が機能停止判定閾値を下回ることなく上昇して復電する場合には、機能停止信号は生成されないが、その結果として、クロックカウント値がカウントアップ値に達することとなり、瞬停検出信号が生成される。瞬停検出信号を受け取った停電発生回数計数手段は、その停電発生回数Ｃｓをデクリメント（−１）する。

最初は電圧低下判定閾値を下回ったことで電圧低下回数Ｃｄと停電発生回数Ｃｓをともにインクリメント（＋１）したが、復電に伴って停電発生回数Ｃｓをデクリメント（−１）するので、結果として、停電発生回数Ｃｓは増加しない。

以上のようにして、電源モニタ装置は、電源環境の履歴的なモニタ情報として電圧低下回数Ｃｄと停電発生回数Ｃｓを取得することが可能となる。

上記構成において、さらに、前記電圧低下回数計数手段からの前記電圧低下回数Ｃｄと前記停電発生回数計数手段からの前記停電発生回数Ｃｓとを入力し、前記電圧低下回数Ｃｄから前記停電発生回数Ｃｓを減算して瞬停発生回数Ｃｉを求める瞬停発生回数演算手段を備えるという態様がある。

この場合、瞬停発生回数演算手段は、電圧低下回数計数手段による電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数計数手段による停電発生回数Ｃｓを減算して瞬停発生回数Ｃｉ（＝Ｃｄ−Ｃｓ）を求める。これによれば、電源モニタ装置は、電圧低下回数Ｃｄおよび停電発生回数Ｃｓと併せて瞬停検出信号Ｓｉを取得することが可能となる。なお、この場合、瞬停発生回数Ｃｉおよび停電発生回数Ｃｓを電源環境のモニタ情報として採用し、電圧低下回数Ｃｄはモニタ情報として採用しなくてもよい。

上記のいずれの構成の電源モニタ装置においても、ＣＰＵとの相互関係では、前記電圧低下検出手段により前記電圧低下検出信号が生成出力されたときに、ＣＰＵで使用中のデータを不揮発性メモリに退避させる処理を行うように構成されていることが好ましい。これにより、電源電圧の低下の初期において、換言すれば、停電に至るか至らないか不分明な状態においてさえ、安全を見込んで、使用中のデータを不揮発性メモリに退避させて保護することが可能となる。

また、前記電圧低下検出手段により前記機能停止信号が生成出力されたときにＣＰＵをリセットするように構成されていることが好ましい。このようにすれば、データを保護した上で安全にＣＰＵを停止させることが可能となる。

本発明によれば、瞬停発生回数や停電発生回数を電源環境のモニタ情報として取得することができる。そして、このモニタ情報に基づいて動作不安定や誤動作の原因解明に役立てれば、制御機器の信頼性向上に有益となる。

以下、本発明にかかわる電源モニタ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は制御機器に供給される電源電圧ＶＤＤを監視し、電源電圧ＶＤＤが低下して電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ったときにロウアクティブの電圧低下検出信号Ｓｄを生成出力し、さらに低下して機能停止判定閾値Ｖth2を下回ったときにロウアクティブの機能停止信号Ｓｒを生成出力する電圧低下検出手段、２はＣＰＵである。３は電圧低下回数Ｃｄを記憶する不揮発性のレジスタをもち、電圧低下検出手段１からの電圧低下検出信号Ｓｄを入力すると、電圧低下回数Ｃｄをインクリメントし、タイムスタンプとともに保持する電圧低下回数計数手段である。４は電圧低下検出手段１からの電圧低下検出信号Ｓｄの入力に応答して基本クロックのカウント動作を開始し、クロックカウント値ＣＮＴが所定のカウントアップ値Ｔupに達するとハイアクティブの瞬停検出信号Ｓｉを生成出力するが、クロックカウント値ＣＮＴがカウントアップ値Ｔupに達するまでに電圧低下検出手段１からの機能停止信号Ｓｒが入力されるとカウント動作をリセットする瞬停検出手段である。５は瞬停発生回数Ｃｉを記憶する不揮発性のレジスタをもち、瞬停検出手段４からの瞬停検出信号Ｓｉを入力すると、瞬停発生回数Ｃｉをインクリメントし、タイムスタンプとともに保持する瞬停発生回数計数手段である。６は電圧低下回数計数手段３からの電圧低下回数Ｃｄと瞬停発生回数計数手段５からの瞬停発生回数Ｃｉとを入力し、電圧低下回数Ｃｄから瞬停発生回数Ｃｉを減算して停電発生回数Ｃｓ（＝Ｃｄ−Ｃｉ）を求める停電発生回数演算手段である。電圧低下回数計数手段３、瞬停検出手段４、瞬停発生回数計数手段５および停電発生回数演算手段６はＣＰＵ２内に構成されている。７は不揮発性メモリである。

電圧低下回数計数手段３および瞬停発生回数計数手段５は、そのレジスタとして、バッテリによりバックアップされているスタティックＲＡＭを有している。このスタティックＲＡＭは、内部に電源電圧ＶＤＤ低下時のタイムスタンプを保存するリングバッファを備えている。

次に、上記のように構成された本実施の形態の電源モニタ装置の動作を説明する。

（停電発生時）
まず、停電発生時の動作を説明する。図２は停電発生時の動作を示すタイミングチャートである。履歴として、現在、電圧低下回数計数手段３における電圧低下回数Ｃｄの値をｍとし、瞬停発生回数計数手段５における瞬停発生回数Ｃｉの値をｎとする。なお、初回の電源低下時であれば、その直前で、ｍ＝ｎ＝０である。

時刻ｔ１において、電源電圧ＶＤＤが低下し始める。電源電圧ＶＤＤが低下して時刻ｔ２で電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの電圧低下検出信号Ｓｄを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサート（assert：有効に）する。この電圧低下検出信号Ｓｄは、電圧低下回数計数手段３および瞬停検出手段４に入力される。電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２は使用中のデータを不揮発性メモリ７に退避させる（データ退避処理）。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した電圧低下回数計数手段３は、その電圧低下回数Ｃｄを＋１インクリメントし（「ｍ」→「ｍ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。さらに、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４は、基準クロックのカウント動作を開始する。そのクロックカウント値ＣＮＴは時間経過とともに増加していく。

電源電圧ＶＤＤがさらに低下して時刻ｔ３において電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの機能停止信号Ｓｒを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサートする。この機能停止信号Ｓｒは瞬停検出手段４に入力される。機能停止信号Ｓｒの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２は自己の機能をリセットする。これに連動して、機能停止信号Ｓｒの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４では、それまで継続していた基準クロックのカウント動作がリセットされる。これにより、クロックカウント値ＣＮＴはゼロクリアされる。クロックカウント値ＣＮＴはカウントアップ値Ｔupに達することはなく、したがって、瞬停検出信号Ｓｉはネゲート（negate：無効）状態の“Ｌ”レベルを維持したままであり、瞬停発生回数Ｃｉのインクリメントは生じない（ｎはｎのまま）。

以上のように、停電発生時には、クロックカウント値ＣＮＴがカウントアップするよりも以前の時点で電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回り、電圧低下検出手段１が機能停止信号Ｓｒをアサートし、瞬停検出手段４におけるクロックカウント値ＣＮＴをリセットするので、瞬停検出信号Ｓｉはアサートされることはなく、瞬停発生回数計数手段５において瞬停発生回数Ｃｉはインクリメントされることはない。停電発生回数Ｃｓがインクリメントされることになる。

電源電圧ＶＤＤが復電したのち、停電発生回数演算手段６は、電圧低下回数計数手段３からの電圧低下回数Ｃｄ（＝ｍ＋１）と瞬停発生回数計数手段５からの瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｎ）とを入力し、電圧低下回数Ｃｄから瞬停発生回数Ｃｉを減算することにより、停電発生回数Ｃｓ（＝Ｃｄ−Ｃｉ＝ｍ＋１−ｎ）を求める。

ＣＰＵ２としては、瞬停発生回数計数手段５による瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｎ）と停電発生回数演算手段６による停電発生回数Ｃｓ（＝ｍ＋１−ｎ）とを電源環境のモニタ情報として管理することができる。なお、初回の電源低下時であれば、直前でｍ＝ｎ＝０であるので、瞬停発生回数Ｃｉ＝０、停電発生回数Ｃｓ＝１となる。

（瞬停発生時）
次に、瞬停発生時の動作を説明する。図３は瞬停発生時の動作を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ１１において、電源電圧ＶＤＤが低下し始める。電源電圧ＶＤＤが低下して時刻ｔ１２で電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの電圧低下検出信号Ｓｄを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサートする。この電圧低下検出信号Ｓｄは、電圧低下回数計数手段３および瞬停検出手段４に入力される。電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２はデータ退避処理を実行する。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した電圧低下回数計数手段３は、その電圧低下回数Ｃｄを＋１インクリメントし（「ｍ」→「ｍ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。さらに、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４は、基準クロックのカウント動作を開始する。そのクロックカウント値ＣＮＴは時間経過とともに増加していく。

電源電圧ＶＤＤがさらに低下していくが、ある時点（時刻ｔ１３の直前）で電源電圧ＶＤＤが回復に向けて上昇し、時刻ｔ１３において電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1に達している。すると、このタイミングで電圧低下検出信号Ｓｄが“Ｌ”レベルから反転して“Ｈ”レベルに復帰する。電源電圧ＶＤＤは機能停止判定閾値Ｖth2を下回ることがないので、機能停止信号Ｓｒはネゲート状態の“Ｈ”レベルを維持したままである。ＣＰＵ２では、リセットは生じない。

機能停止信号Ｓｒがアサートされないことから瞬停検出手段４はカウント動作を継続し、クロックカウント値ＣＮＴは増加し続ける。そして、時刻ｔ１４に至ってクロックカウント値ＣＮＴがカウントアップ値Ｔupに達すると、瞬停検出手段４は瞬停検出信号Ｓｉをアサートする。この瞬停検出信号Ｓｉはハイアクティブである。瞬停発生回数計数手段５は、瞬停検出信号Ｓｉの立ち上がりによって、瞬停発生回数Ｃｉを＋１インクリメントし（「ｎ」→「ｎ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。なお、その後、クロックカウント値ＣＮＴはゼロクリアされる。

以上のように、瞬停発生時には、低下中の電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回ることなく正常レベルへ復帰するので、機能停止信号Ｓｒはネゲート状態を保ち、それ以前の電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ったことに起因するカウント動作の継続を保障し、カウントアップさせて瞬停検出信号Ｓｉをアサートすることにより、瞬停発生回数計数手段５において瞬停発生回数Ｃｉをインクリメントさせる。電圧低下回数Ｃｄもインクリメントされるので、電圧低下回数Ｃｄと瞬停発生回数Ｃｉの差分である停電発生回数Ｃｓは増加しない。すなわち、電源電圧ＶＤＤの低下が起こり、しかもそれは瞬停どまりであることを識別している。

電源電圧ＶＤＤが復電したのち、停電発生回数演算手段６は、電圧低下回数Ｃｄ（＝ｍ＋１）から瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｎ＋１）を減算することにより、停電発生回数Ｃｓ（＝Ｃｄ−Ｃｉ＝ｍ＋１−（ｎ＋１）＝ｍ−ｎ）を求める。

ＣＰＵ２としては、瞬停発生回数計数手段５による瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｎ＋１）と停電発生回数演算手段６による停電発生回数Ｃｓ（＝ｍ−ｎ）とを電源環境のモニタ情報として管理することができる。なお、初回の電源低下時であれば、ｍ＝ｎ＝０であるので、瞬停発生回数Ｃｉ＝１、停電発生回数Ｃｓ＝０となる。

以上、停電発生の動作と瞬停発生の動作を説明した。機器を継続使用していく過程で、電源電圧ＶＤＤの低下が何度か生じ、そのうちに停電も生じれば瞬停も生じる可能性がある。履歴として、電圧低下回数計数手段３が最終的に保持している電圧低下回数Ｃｄをｍ_k とし、瞬停発生回数計数手段５が最終的に保持している瞬停発生回数Ｃｉをｎ_k とすると、停電発生回数演算手段６が最終的に行って得た停電発生回数Ｃｓは、（ｍ_k −ｎ_k ）となる。このようにして電源環境のモニタ情報をタイムスタンプ付きで得ることができる。そして、このモニタ情報に基づいて制御機器の動作を制御して制御機器の信頼性を高めることができる。

なお、図４は電源電圧ＶＤＤが不安定に変動しながら機能停止判定閾値電圧Ｖth2を下回って停電に至った場合のタイミングチャート、図５は電源電圧ＶＤＤが不安定に変動しながら復電した場合のタイミングチャートである。瞬停検出手段４における基準クロックのカウント開始からカウントアップ値Ｔupまでの時間ｔｗについては、経験上、様々な電源電圧ＶＤＤの低下パターンにおいて、瞬停と停電とを弁別できる値に設定するものとする。

図６および図７はソフトウェア処理で実施する場合のフローチャートである。

なお、電圧低下回数カウント手段３、瞬停発生回数カウント手段５に保持機能をもたせる代わりに、不揮発性メモリ７へ電圧低下回数Ｃｄ、停電発生回数Ｃｓを記憶させるように構成してもよい。

（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の構成を示すブロック図である。図８において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。図８において、５ａは停電発生回数Ｃｓを記憶する不揮発性のレジスタをもち、共通のカウント部において、電圧低下検出手段１からの電圧低下検出信号Ｓｄの入力でインクリメントし、瞬停検出手段４からの瞬停検出信号Ｓｉの入力で逆にデクリメントして、結果的に停電発生回数Ｃｓを求め、タイムスタンプを付けてその結果を保持する停電発生回数計数手段である。６ａは電圧低下回数計数手段３からの電圧低下回数Ｃｄと停電発生回数計数手段５ａからの停電発生回数Ｃｓとを入力し、電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数Ｃｓを減算して瞬停発生回数Ｃｉ（＝Ｃｄ−Ｃｓ）を求める瞬停発生回数演算手段である。電圧低下回数計数手段３、瞬停検出手段４、停電発生回数計数手段５ａおよび瞬停発生回数演算手段６ａはＣＰＵ２内に構成されている。停電発生回数計数手段５ａも電圧低下回数計数手段３と同様に、そのレジスタはバッテリによりバックアップされているスタティックＲＡＭを有している。その他の構成については実施の形態１の場合と同様である。

次に、上記のように構成された本実施の形態の電源モニタ装置の動作を説明する。

（停電発生時）
まず、停電発生時の動作を説明する。図９は停電発生時の動作を示すタイミングチャートである。履歴として、現在、電圧低下回数計数手段３における電圧低下回数Ｃｄの値をｍとし、停電発生回数計数手段５ａにおける停電発生回数Ｃｓの値をｐとする。

時刻ｔ１において、電源電圧ＶＤＤが低下し始める。電源電圧ＶＤＤが低下して時刻ｔ２で電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの電圧低下検出信号Ｓｄを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサートする。この電圧低下検出信号Ｓｄは、電圧低下回数計数手段３、瞬停検出手段４および停電発生回数計数手段５ａに入力される。電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２は使用中のデータを不揮発性メモリ７に退避させる（データ退避処理）。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した電圧低下回数計数手段３は、その電圧低下回数Ｃｄを＋１インクリメントし（「ｍ」→「ｍ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した停電発生回数計数手段５ａは、その停電発生回数Ｃｓを＋１インクリメントし（「ｐ」→「ｐ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。さらに、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４は、基準クロックのカウント動作を開始する。そのクロックカウント値ＣＮＴは時間経過とともに増加していく。

電源電圧ＶＤＤがさらに低下して時刻ｔ３において電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの機能停止信号Ｓｒを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサートする。この機能停止信号Ｓｒは瞬停検出手段４に入力される。機能停止信号Ｓｒの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２は自己の機能をリセットする。これに連動して、機能停止信号Ｓｒの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４では、それまで継続していた基準クロックのカウント動作がリセットされる。これにより、クロックカウント値ＣＮＴはゼロクリアされる。クロックカウント値ＣＮＴはカウントアップ値Ｔupに達することはなく、したがって、瞬停検出信号Ｓｉはネゲート状態の“Ｌ”レベルを維持したままであり、停電発生回数Ｃｓのデクリメントは生じない（ｐ＋１はｐ＋１のまま）。

以上のように、停電発生時には、電圧低下回数Ｃｄと停電発生回数Ｃｓがともにインクリメントされる。そして、クロックカウント値ＣＮＴがカウントアップするよりも以前の時点で電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回り、電圧低下検出手段１が機能停止信号Ｓｒをアサートし、瞬停検出手段４におけるクロックカウント値ＣＮＴをリセットするので、瞬停検出信号Ｓｉはアサートされることはなく、停電発生回数計数手段５ａにおいて停電発生回数Ｃｓはデクリメントされることはない。

電源電圧ＶＤＤが復電したのち、瞬停発生回数演算手段６ａは、電圧低下回数計数手段３からの電圧低下回数Ｃｄ（＝ｍ＋１）と停電発生回数計数手段５ａからの停電発生回数Ｃｓ（＝ｐ＋１）とを入力し、電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数Ｃｓを減算することにより、瞬停発生回数Ｃｉ（＝Ｃｄ−Ｃｓ＝（ｍ＋１）−（ｐ＋１）＝ｍ−ｐ）を求める。結果として、電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数Ｃｓが減算されて得られる瞬停発生回数Ｃｉは増加しない（元もｍ−ｐである）。

ＣＰＵ２としては、停電発生回数計数手段５ａによる停電発生回数Ｃｓ（＝ｐ＋１）と瞬停発生回数演算手段６ａによる瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｍ−ｐ）とを電源環境のモニタ情報として管理することができる。なお、初回の電源低下時であれば、直前でｍ＝ｐ＝０であるので、瞬停発生回数Ｃｉ＝０、停電発生回数Ｃｓ＝１となる。

（瞬停発生時）
次に、瞬停発生時の動作を説明する。図１０は瞬停発生時の動作を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ１１において、電源電圧ＶＤＤが低下し始める。電源電圧ＶＤＤが低下して時刻ｔ１２で電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ると、電圧低下検出手段１はロウアクティブの電圧低下検出信号Ｓｄを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下げてアサートする。この電圧低下検出信号Ｓｄは、電圧低下回数計数手段３、停電発生回数計数手段５ａおよび瞬停検出手段４に入力される。電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを受けて、ＣＰＵ２はデータ退避処理を実行する。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した電圧低下回数計数手段３は、その電圧低下回数Ｃｄを＋１インクリメントし（「ｍ」→「ｍ＋１」）、タイムスタンプを付けてその結果を保持する。また、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した停電発生回数計数手段５ａは、その停電発生回数Ｃｓを＋１インクリメントする（「ｐ」→「ｐ＋１」）。さらに、電圧低下検出信号Ｓｄの立ち下がりエッジを入力した瞬停検出手段４は、基準クロックのカウント動作を開始する。そのクロックカウント値ＣＮＴは時間経過とともに増加していく。

電源電圧ＶＤＤがさらに低下していくが、ある時点（時刻ｔ１３の直前）で電源電圧ＶＤＤが回復に向けて上昇し、時刻ｔ１３において電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1に達している。すると、このタイミングで電圧低下検出信号Ｓｄが“Ｌ”レベルから反転して“Ｈ”レベルに復帰する。電源電圧ＶＤＤは機能停止判定閾値Ｖth2を下回ることがないので、機能停止信号Ｓｒはネゲート状態の“Ｈ”レベルを維持したままである。ＣＰＵ２では、リセットは生じない。

機能停止信号Ｓｒがアサートされないことから瞬停検出手段４はカウント動作を継続し、クロックカウント値ＣＮＴは増加し続ける。そして、時刻ｔ１４に至ってクロックカウント値ＣＮＴがカウントアップ値Ｔupに達すると、瞬停検出手段４は瞬停検出信号Ｓｉをアサートする。この瞬停検出信号Ｓｉはハイアクティブである。停電発生回数計数手段５ａは、瞬停検出信号Ｓｉの立ち上がりによって、停電発生回数Ｃｓを−１デクリメントする（「ｐ＋１」→「ｐ＋１−１」＝「ｐ」）。なお、その後、クロックカウント値ＣＮＴはゼロクリアされる。

以上のように、瞬停発生時には、最初は電圧低下回数Ｃｄと停電発生回数Ｃｓがともにインクリメントされるが、低下中の電源電圧ＶＤＤが機能停止判定閾値Ｖth2を下回ることなく正常レベルへ復帰するので、機能停止信号Ｓｒはネゲート状態を保ち、それ以前の電源電圧ＶＤＤが電圧低下判定閾値Ｖth1を下回ったことに起因するカウント動作の継続を保障し、カウントアップさせて瞬停検出信号Ｓｉをアサートすることにより、停電発生回数計数手段５ａにおいて停電発生回数Ｃｓをデクリメントさせる。

電源電圧ＶＤＤが復電したのち、瞬停発生回数演算手段６ａは、電圧低下回数計数手段３からの電圧低下回数Ｃｄ（＝ｍ＋１）と停電発生回数計数手段５ａからの停電発生回数Ｃｓ（＝ｐ）とを入力し、電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数Ｃｓを減算することにより、瞬停発生回数Ｃｉ（＝Ｃｄ−Ｃｓ＝ｍ＋１−ｐ）を求める。結果として、電圧低下回数Ｃｄから停電発生回数Ｃｓが減算されて得られる瞬停発生回数Ｃｉは増加する（元はｍ−ｐである）。すなわち、電源電圧ＶＤＤの低下が起こり、しかもそれは停電ではなく瞬停どまりであることを識別している。

ＣＰＵ２としては、停電発生回数計数手段５ａによる停電発生回数Ｃｓ（＝ｐ）と瞬停発生回数演算手段６ａによる瞬停発生回数Ｃｉ（＝ｍ＋１−ｐ）とを電源環境のモニタ情報として管理することができる。なお、初回の電源低下時であれば、ｍ＝ｐ＝０であるので、瞬停発生回数Ｃｉ＝１、停電発生回数Ｃｓ＝０となる。

以上、停電発生の動作と瞬停発生の動作を説明した。機器を継続使用していく過程で、電源電圧ＶＤＤの低下が何度か生じ、そのうちに停電も生じれば瞬停も生じる可能性がある。履歴として、電圧低下回数計数手段３が最終的に保持している電圧低下回数Ｃｄをｍ_k とし、停電発生回数計数手段５ａが最終的に保持している停電発生回数Ｃｓをｐ_k とすると、瞬停発生回数演算手段６ａが最終的に行って得た瞬停発生回数Ｃｉは、（ｍ_k −ｐ_k ）となる。このようにして電源環境のモニタ情報をタイムスタンプ付きで得ることができる。そして、このモニタ情報に基づいて制御機器の動作を制御して制御機器の信頼性を高めることができる。

図１１および図１２はソフトウェア処理で実施する場合のフローチャートである。

なお、電圧低下回数カウント手段３、停電発生回数カウント手段５ａに保持機能をもたせる代わりに、不揮発性メモリ７へ電圧低下回数Ｃｄ、瞬停発生回数Ｃｉを記憶させるように構成してもよい。

本発明の電源モニタ装置は、電圧降下対策のために電源環境のモニタ情報を必要とする各種制御機器に有用である。

本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の停電発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の瞬停発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の電圧低下が不安定な停電発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の電圧低下が不安定な瞬停発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の動作を示すフローチャート（その１） 本発明の実施の形態１における電源モニタ装置の動作を示すフローチャート（その２） 本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の停電発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の瞬停発生時の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の動作を示すフローチャート（その１） 本発明の実施の形態２における電源モニタ装置の動作を示すフローチャート（その２）

符号の説明

１ 電圧低下検出手段
２ ＣＰＵ
３ 電圧低下回数計数手段
４ 瞬停検出手段
５ 瞬停発生回数計数手段
５ａ 停電発生回数カウント手段
６ 停電発生回数演算手段
６ａ 瞬停発生回数演算手段
７ 不揮発性メモリ
ＣＮＴ クロックカウント値
Ｃｄ 電圧低下回数
Ｃｉ 瞬停発生回数
Ｃｓ 停電発生回数
Ｓｄ 電圧低下検出信号
Ｓｉ 瞬停検出信号
Ｓｒ 機能停止信号
Ｔup カウントアップ値
Ｖth1 電圧低下判定閾値
Ｖth2 機能停止判定閾値

Claims (6)

1. 電源電圧を監視し、前記電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときに電圧低下検出信号を生成出力し、さらに前記電源電圧が低下して機能停止判定閾値を下回ったときに機能停止信号を生成出力する電圧低下検出手段と、
   前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号に応答して基本クロックのカウント動作を開始し、そのクロックカウント値が所定のカウントアップ値に達すると瞬停検出信号を生成出力し、前記クロックカウント値が前記カウントアップ値に達するまでに前記電圧低下検出手段からの前記機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする瞬停検出手段と、
   前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で電圧低下回数をインクリメントする電圧低下回数計数手段と、
   前記瞬停検出手段からの前記瞬停検出信号の入力で瞬停発生回数をインクリメントする瞬停発生回数計数手段とを備えた電源モニタ装置。
2. さらに、前記電圧低下回数計数手段からの前記電圧低下回数と前記瞬停発生回数計数手段からの前記瞬停発生回数とを入力し、前記電圧低下回数から前記瞬停発生回数を減算して停電発生回数を求める停電発生回数演算手段を備えた請求項１に記載の電源モニタ装置。
3. 電源電圧を監視し、前記電源電圧が電圧低下判定閾値を下回ったときに電圧低下検出信号を生成出力し、さらに前記電源電圧が低下して機能停止判定閾値を下回ったときに機能停止信号を生成出力する電圧低下検出手段と、
   前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号に応答して基本クロックのカウント動作を開始し、そのクロックカウント値が所定のカウントアップ値に達すると瞬停検出信号を生成出力し、前記クロックカウント値が前記カウントアップ値に達するまでに前記電圧低下検出手段からの前記機能停止信号が入力されるとカウント動作をリセットする瞬停検出手段と、
   前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で電圧低下回数をインクリメントする電圧低下回数計数手段と、
   前記電圧低下検出手段からの前記電圧低下検出信号の入力で停電発生回数をインクリメントし、前記瞬停検出手段からの前記瞬停検出信号の入力で前記停電発生回数をデクリメントする停電発生回数計数手段とを備えた電源モニタ装置。
4. さらに、前記電圧低下回数計数手段からの前記電圧低下回数と前記停電発生回数計数手段からの前記停電発生回数とを入力し、前記電圧低下回数から前記停電発生回数を減算して瞬停発生回数を求める瞬停発生回数演算手段を備えた請求項３に記載の電源モニタ装置。
5. 前記電圧低下検出手段により前記電圧低下検出信号が生成出力されたときに、ＣＰＵで使用中のデータを不揮発性メモリに退避させる処理を行うように構成されている請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電源モニタ装置。
6. 前記電圧低下検出手段により前記機能停止信号が生成出力されたときに前記ＣＰＵをリセットするように構成されている請求項５に記載の電源モニタ装置。

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