JP2007506203A - 構成可能なコントローラ - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3
Description
1.マイクロコントローラの入力はまだ普遍的ではない。これは、アナログセンサをコントローラのデジタル入力に接続できないことを意味する。
2.マイクロコントローラのデジタル入力は、異なる低および高論理レベルを持つセンサからの入力を受け入れるために必要な、入力ヒステリシス調整および入力閾制御を提供できない(例えばNORGREN QM/34型磁気動作スイッチの低論理レベルは、内蔵LEDインジケータのため、2Vの範囲内である。同時に、デジタル入力バッファMOTOROLA SN74LS240の最小入力HIGH電圧は2Vである。電圧レベルのそのような差異はQM34の誤った信号取得を引き起こし得る)。
3.提供された解決策はコントローラボード上のハードウェア冗長性を含む。コントローラアーキテクチャは、異なるセンサの捕捉をカバーするために、NVメモリによって構成される全ての可能な機能ブロックを含む必要があり、かつ構成によっては、機能ブロックの一部は使用されない。
4.提供された解決策は、比較的低い範囲の制御をもたらす。例えばコントローラの多重化信号取得は、コントローラの応答時間の減少を導く。この不利点は、おそらく100個を超えるセンサを取り扱う、例えばCTP装置コントローラを処理するときには重大になる。
5.負荷の片側に接続されるある固定型のスイッチの使用は、負荷接続の選択肢を制限する(スイッチがハイサイド型である場合には、負荷の反対側は共通(グランド)に接続しなければならず、スイッチがローサイド型である場合には、負荷の反対側は供給電源に接続しなければならない)。一般的に、(共通および電源への)両方の負荷接続が使用されるが、上に示した特許出願は、一種類の負荷接続しかサポートすることができない。
6.例えばDCモータを反転させるために必要な負荷の電流方向を変えることができない。
図1は異なる型の入力信号の取得を行うために必要な典型的なハードウェア解決策の一例である。
図2は異なる型の負荷の制御を行うために必要な典型的なハードウェア解決策の一例である。
図3は本発明のコントローラの略ブロック図である。
図4は本発明に係る入力セルの一実施形態の略図である。
図5は本発明に係る入力セルの好適な実施形態の略図である。
図6は図5の入力セル、およびアナログセンサ捕捉用に構成された、本発明に係る信号取得モジュールのタイミング図を示す。
図7はアナログ信号捕捉用に構成された、本発明に係る信号取得モジュールのブロック図である。
図8はトーテムポール出力センサを目的とする、本発明に係る信号取得モジュールの実施形態のブロック図である。
図9はトーテムポール出力センサの信号取得を説明するタイミング図を示す。
図10はLED表示付き近接センサ用の、本発明に係る信号取得モジュールの機能性を説明するタイミング図を示す。
図11はソレノイド、リレー、およびランプのような異なる負荷を駆動するコントローラの好適な実施形態のブロック図である。
図12はDCまたはACモータ制御の好適な実施形態を示す。
図13はステップモータ制御の好適な実施形態を示す。
図14はコントローラにおける電流および電圧フィードバックの好適な実現のブロック図である。
図6は、アナログセンサ取得の場合、例えば出力電圧が試験圧力に応じて変化する圧力センサの場合の図5の入力セル240(線1、2、3)および信号取得モジュール260(線4、5)のタイミング図を示す。
図8は、トーテムポール出力センサ、例えばワイドギャップ型OPTEC OPB900Wのための信号取得ブロック260の実施形態のブロック図である。
信号取得ブロック260のアーキテクチャは、図8に示すものと同じでなければならないが、閾値周波数発生器550はわずかに変更しなければならない。LED表示を備えた近接センサ用に意図された信号取得ブロック260の機能性を説明するタイミング図を図10に示す。
図11は、ソレノイド、リレー、ランプ等のような様々な負荷を駆動するコントローラの好適な実施形態のブロック図である。
DCまたはACモータ制御の好適な実施形態を図12に示す。DCモータ50は、ハイサイドドライバ350およびローサイドドライバ360の共通結線間に接続される。この実施例で構成された四つのドライバはブリッジ駆動回路を形成する。モータの制御は、ブリッジ制御回路機構をサポートするための全ての論理機能を有する、対応する制御モジュール280の構成によって提供される。図12の構成はまた、ブリッジ回路にPWM制御を設け、こうしてブリッジ出力にACを得ることによって、ACモータを駆動するためにも使用することができる。
ステップモータ制御の好適な実施形態を図13に示す。各ステップモータ55の巻線は、上述の通りブリッジ駆動回路の出力に接続される。ステップモータ巻線電流およびステップモータ制御に必要な論理の同期化は、その出力によってローサイドドライバ350およびハイサイドドライバ360にそれぞれ接続される、この目的のために構成された出力論理モジュール280によって実行される。
−負荷接続に依存する別個の負荷制御
−負荷接続に依存しない別個の負荷制御
−二つの独立チャネルによる安全な負荷接続
−DC、AC、およびステップモータの制御
−高電流負荷用途、例えばソレノイド、リレー、モータ等のための電流能力の増大
電流および電圧フィードバックを提供するために入力セル240aを利用するコントローラ230の好適な実施形態を図14に示す。
Claims (25)
- 構成可能なコントローラであって、
同期制御モジュールと、
前記同期制御モジュールに接続された複数の構成可能な信号取得モジュールと、
前記複数の信号取得モジュールに接続された制御論理と、
前記複数の信号取得モジュールにそれぞれ接続され、さらに前記コントローラのそれぞれの入力ピンに各々が接続された複数の同一入力セルと、
前記同期制御モジュールおよび前記複数の入力セルに接続された同期信号発生器と
を備えた構成可能なコントローラであって、
前記複数の入力セルの各々が入力信号パラメータを時間ベースパラメータに変換するように動作可能であり、かつ前記信号取得モジュールの各々が前記時間ベースパラメータを要求されるデジタル形式に変換するように構成されている、構成可能なコントローラ。 - 前記複数の同一入力セルの各々が比較器を備え、前記比較器は、それぞれの入力ピンからの入力信号、および前記同期信号発生器からの同期信号を受け取り、かつ信号を出力するように適応される請求項1に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記同期信号はのこぎり波形を持つ請求項2に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能なコントローラはさらに、前記制御論理に接続された複数の構成可能な出力制御論理モジュールを備え、前記コントローラはさらに、前記構成可能な出力制御論理モジュールに接続され、かつさらに前記コントローラの複数の出力ピンにも接続された複数のハイサイドおよびローサイド出力ドライバを備える請求項1に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバに接続され、前記ドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは、前記負荷の他方の側の接続に応じて、前記ハイサイドドライバおよびローサイドドライバの一つだけを駆動するように構成される請求項4に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは、前記ローサイドドライバの一つまたは前記ハイサイドドライバの一つに接続され、前記一つのドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは前記一つのドライバを駆動するように構成される請求項4に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールのうちの第一および第二のモジュールはそれぞれ、一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバに接続され、前記ハイサイドドライバおよび前記ローサイドドライバは前記コントローラの二つのそれぞれの出力ピンを通して負荷の両側に接続され、前記第一および第二の構成可能な出力制御論理モジュールは、二つの独立した信号源によって前記一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバを制御するように構成される請求項4に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは前記ハイサイドドライバのうちの二つに接続され、前記二つのハイサイドドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは、前記二つのハイサイドドライバを同時に制御するように構成される請求項4に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記ハイサイドまたはローサイドドライバの少なくとも一つは前記入力セルの一つに接続される請求項4に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記入力セルは、前記少なくとも一つのハイサイドまたはローサイドドライバの電流を測定するように動作可能である請求項9に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記入力セルは、前記少なくとも一つのハイサイドまたはローサイドドライバの接続性を検出するように動作可能である請求項10に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記入力セルは前記少なくとも一つのハイサイドまたはローサイドドライバの切替えを確認するように動作可能である請求項10に記載の構成可能なコントローラ。
- 複数の信号を取得する方法であって、
同期制御モジュールを提供するステップと、
前記同期制御モジュールに接続された複数の構成可能な信号取得モジュールを構成するステップと、
前記複数の信号取得モジュールに接続された制御論理を提供するステップと、
前記複数の信号取得モジュールにそれぞれ接続された複数の同一入力セルを提供するステップと、
前記同期制御モジュールおよび前記複数の入力セルに接続された同期信号発生器を提供するステップと、
前記複数の同一入力セルの一つによって各々取得される複数の入力信号を取得するステップと、
前記取得された信号パラメータを複数の時間ベースパラメータに変換するステップと、
前記複数の時間ベースパラメータを要求されるデジタル形式に変換するステップと
を含む方法。 - 前記取得された信号パラメータを複数の時間ベースパラメータに変換するステップは、前記同期信号発生器から同期信号を受け取るステップと、前記取得された入力信号を前記同期信号と比較するステップとを含む請求項13に記載の方法。
- 前記同期信号はのこぎり波形を持つ請求項14に記載の方法。
- 複数の負荷を制御するための構成可能なコントローラであって、
制御論理と、
前記制御論理に接続された複数の構成可能な出力制御論理モジュールと、
前記構成可能な出力制御論理モジュールに接続され、かつさらに前記コントローラの複数の出力ピンにも接続された複数のハイサイドおよびローサイド出力ドライバと
を備えた構成可能なコントローラ。 - 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバに接続され、前記ドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは、前記負荷の他方の側の接続に応じて、前記ハイサイドドライバおよびローサイドドライバのうちの一つだけを駆動するように構成される請求項16に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは、前記ローサイドドライバの一つまたは前記ハイサイドドライバの一つに接続され、前記一つのドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは前記一つのドライバを駆動するように構成される請求項16に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールのうちの第一および第二のモジュールは一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバにそれぞれ接続され、前記ハイサイドドライバおよび前記ローサイドドライバは前記コントローラの二つのそれぞれの出力ピンを通して負荷の両側に接続され、前記第一および第二の構成可能な出力制御論理モジュールは、二つの独立した信号源によって前記一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバを制御するように構成される請求項16に記載の構成可能なコントローラ。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは、前記ハイサイドドライバのうちの二つに接続され、前記二つのハイサイドドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは前記二つのハイサイドドライバを同時に制御するように構成される請求項16に記載の構成可能なコントローラ。
- 複数の負荷を制御する方法であって、
制御論理を提供するステップと、
前記制御論理に接続された複数の構成可能な出力制御論理モジュールを提供するステップと、
前記構成可能な出力制御論理モジュールに接続され、かつさらに前記コントローラの複数の出力ピンに接続された複数のハイサイドおよびローサイド出力ドライバを提供するステップと、
前記ハイサイドおよびローサイドドライバのうちの少なくとも一つを駆動するように、前記負荷と前記ドライバとの間の接続に応じて、前記複数の構成可能な出力制御論理モジュールの各々を構成するステップと
を含む方法。 - 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは一対の前記ハイサイドドライバおよびローサイドドライバに接続され、前記ドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは、前記負荷の他方の側の接続に応じて、前記ハイサイドドライバおよびローサイドドライバのうちの一つだけを駆動するように構成される請求項21に記載の方法。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは前記ローサイドドライバの一つまたは前記ハイサイドドライバの一つに接続され、前記一つのドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは前記一つのドライバを駆動するように構成される請求項21に記載の方法。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールのうちの第一および第二のモジュールは一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバにそれぞれ接続され、前記ハイサイドドライバおよび前記ローサイドドライバは前記コントローラの二つのそれぞれの出力ピンを通して負荷の両側に接続され、前記第一および第二の構成可能な出力制御論理モジュールは、二つの独立した信号源によって前記一対のハイサイドドライバおよびローサイドドライバを制御するように構成される請求項21に記載の方法。
- 前記構成可能な出力制御論理モジュールの少なくとも一つは前記ハイサイドドライバのうちの二つに接続され、前記二つのハイサイドドライバは前記コントローラのそれぞれの出力ピンを通して負荷の一方の側に接続され、前記構成可能な出力制御論理モジュールは前記二つのハイサイドドライバを同時に制御するように構成される請求項21に記載の方法。
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