JP2010093538A - Ad conversion device and method for detecting failure of ad conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ電圧源からの信号をAD変換するAD変換装置およびAD変換装置の故障検出方法の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of an AD converter for AD-converting a signal from an analog voltage source and a failure detection method for the AD converter.
特許文献1には、AD変換器にノイズフィルタを介してアナログ電圧源であるセンサ素子を接続した技術が開示されている。ノイズフィルタを構成する外付けコンデンサは、その第1端部がAD変換器とセンサ素子との間に接続され、第2端部が固定電位と接続されている。
しかしながら、上記従来技術にあっては、外付けコンデンサの信号入力側にオープン故障が発生した場合、AD変換器には外付けコンデンサに充電された電圧が入力されるため、当該オープン故障を検出できず、誤ったセンサ値が出力されてしまう。 However, in the above prior art, when an open fault occurs on the signal input side of the external capacitor, the voltage charged in the external capacitor is input to the AD converter, so the open fault can be detected. Therefore, an incorrect sensor value is output.
本発明の目的は、外付けコンデンサの信号入力側で発生したオープン故障を検出できるAD変換装置およびAD変換装置の故障検出方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an AD converter that can detect an open fault occurring on the signal input side of an external capacitor and a fault detection method for the AD converter.
上記目的を達成するため、本発明のAD変換装置では、アナログ電圧源と外付けコンデンサを介して接続された第1入力端子の電圧値を変動させて第1入力端子からの信号をAD変換したときのAD変換器の出力値に基づいて、オープン故障を判断する。 In order to achieve the above object, the AD converter of the present invention AD-converts the signal from the first input terminal by changing the voltage value of the first input terminal connected via the analog voltage source and the external capacitor. An open fault is determined based on the output value of the AD converter.
よって、本発明のAD変換装置では、外付けコンデンサの信号入力側で発生したオープン故障を検出できる。 Therefore, the AD converter of the present invention can detect an open failure that has occurred on the signal input side of the external capacitor.
以下、本発明のAD変換装置およびAD変換装置の故障検出方法を実現するための最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for realizing an AD conversion apparatus and an AD conversion apparatus failure detection method according to the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1のAD変換装置1の構成図である。
実施例1のAD変換装置1は、例えば、車両のECU内に設けられ、アナログセンサからの信号をAD変換してデジタル信号に変換し、ECU内のCPUに出力するために用いられる。CPUは、AD変換装置1からのデジタル信号に基づいて、各種の制御を行う。また、AD変換装置1自体がマイコンであってもよい。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of an
The
AD変換装置1は、n個(nは自然数)の入出力ポートと、電源ポート4と、AD変換器5と、故障判断部6と、を有している。なお、入出力ポートについては、説明および図示の簡素化のために、第1入出力ポート2と第2入出力ポート3のみを図示している。
The
第1入出力ポート2は、アナログ電圧源であるセンサ素子7と接続されている。なお、第1入出力ポート2は、常時アナログ信号の入力端子として用いられるため、以下の説明では、第1入力端子と称す。
The first input /
第1入力端子2とセンサ素子7との間の信号入力ライン10上には、外付けコンデンサ8が接続されている。この外付けコンデンサ8は、センサ素子7から出力されたアナログ信号からノイズ成分を除去するノイズフィルタである。外付けコンデンサ8の第1端部8aは、第1入力端子2とセンサ素子7との間に接続されている。外付けコンデンサ8の第2端部8bは、固定電位としてのグランドGNDと接続されている。以下、信号入力ライン10上であって外付けコンデンサ8の第1端部8aの接続位置よりもセンサ素子7側を、外付けコンデンサ8の信号入力側と称し、第1端部8aの接続位置よりも第1入力端子2側を、外付けコンデンサ8の信号出力側と称する。
An
第2入出力ポート3は、アナログ電圧源と接続されていない空き端子である。実施例1では、後述するオープン故障の判断時に第2入出力ポートを利用する際、第2入出力ポートの機能を「入出力ポート」と「アナログ入力端子」の一方に切り替えるが、以下の説明では、第2入力端子と称する。
The second input /
ここで、「入出力ポート」機能とは、第2入力端子3に所定電圧値を入力するために、第2入力端子3を固定電位(実施例1では電源電圧)と接続することをいう。また、「アナログ入力端子」機能とは、第2入力端子3からの信号をAD変換するために、第2入力端子3をAD変換器5と接続することをいう。
Here, the “input / output port” function refers to connecting the
他の入出力ポート(第4〜第n入出力ポート)については、説明の簡略化のために、アナログ電圧源と接続されていない空き端子としているが、第1入力端子と同様、アナログ電圧源と接続された構成としてもよい。
電源ポート4は、AD変換器5および故障判断部6を駆動するための電源電圧9と接続されている。
The other input / output ports (fourth to nth input / output ports) are vacant terminals that are not connected to the analog voltage source for the sake of simplification of explanation, but the analog voltage source is the same as the first input terminal. It is good also as a structure connected with.
The power supply port 4 is connected to a power supply voltage 9 for driving the
AD変換器5は、入力端子切り替えスイッチ11と、サンプリングスイッチ12と、サンプリングコンデンサ13と、比較器14とを有している。
The
入力端子切り替えスイッチ11は、故障判断部6からの指令に応じて、各入力端子の1つを選択する。実施例1では、入力端子として用いられる入出力ポートは、第1入力端子2と第2入力端子3のみであるため、両者の一方を選択することとなる。なお、上述した「アナログ入力端子」機能とは、入力端子切り替えスイッチ11が故障判断部6からの指令に応じて第1入力端子2または第2入力端子3を選択することを指す。
The input
サンプリングスイッチ12は、あらかじめ設定されたサンプリング時間に応じてサンプリングコンデンサ13の接続先を、入力端子切り替えスイッチ11側と比較器14側との間で切り替える。ここで、サンプリング時間は、サンプリングコンデンサ13の充電量がセンサ素子7から出力されるアナログ信号の電圧レベルに一致するまでの時間をいう。
サンプリングコンデンサ13は、入力端子切り替えスイッチ11により選択された入力端子からの信号により充電する。
The
The
比較器14は、サンプリングコンデンサ13に充電された電圧値を、比較電圧と比較することにより、AD変換、すなわち、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ここで、サンプリングコンデンサ13に充電された電圧値をVin、比較電圧をVoutとしたとき、Voutは、図外のカウンタの2進出力をアナログ電圧に変換した出力であり、比較器14では、VoutとVinとを比較し、Vin<Voutの場合はゼロ、Vin>Voutの場合には1を出力する。ここで、カウンタは、比較器14から1が出力された場合にカウントアップするよう構成されているため、比較器14では、Vin<Voutとなるまで比較を繰り返し、Vin<VoutとなったときのVoutをVinとして2進出力する。
The
H/L切り替えスイッチ15は、故障判断部6からの指令に応じて、第2入力端子3の接続先を、電源電圧9とグランドGNDとの間で切り替える。なお、上述した「入出力ポート」機能とは、H/L切り替えスイッチ15が第2入力端子3の接続先を電源電圧9に切り替え、かつ、入力端子切り替えスイッチ11が故障判断部6からの指令に応じて第1入力端子2または第2入力端子3を選択することを指す。
The H /
故障判断部6は、AD変換器5の出力値(2進出力)に基づいて、外付けコンデンサ8の信号入力側にオープン故障(断線)が発生しているか否かを判断する。以下、オープン故障の判断方法を詳細に説明する。
The
[オープン故障判断処理]
図2は、実施例1のAD変換装置1で実行されるオープン故障判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、本処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。
[Open failure judgment processing]
FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of the open failure determination process executed by the
ステップS1では、検査対象端子である第1入力端子2から入力されたアナログ信号のAD変換を実施すると共に、AD変換されたデジタル信号であるAD変換初期値Vaを記憶し、この初期値VaをVbにコピーし、ステップS2へ移行する。
In step S1, AD conversion of the analog signal input from the
ステップS2では、空き端子である第2入力端子3の機能を「アナログ入力端子」から「入出力ポート」へ切り替えて第2入力端子3の電圧値をHigh固定し、ステップS3へ移行する。
In step S2, the function of the
ステップS3では、第2入力端子3の機能を「入出力ポート」から「アナログ入力端子」へ切り替えてAD変換を実施し、ステップS4へ移行する。
In step S3, the function of the
ステップS4では、入力端子切り替えスイッチ11により第1入力端子2を選択してAD変換を実施し、得られたAD変換値Vcを記憶してステップS5へ移行する。
In step S4, the
ステップS5では、ステップS4で記憶したAD変換値VcとステップS1で記憶したAD変換値Vbとの差分からAD変換値の1制御周期当たりの変動量1を算出し、ステップS6へ移行する。
In step S5, the
ステップS6では、ステップS5で算出した変動量1がゼロよりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。
In step S6, it is determined whether or not the
ステップS7では、ステップS5で算出した変動量1の絶対値|変動量1|が予定の変動量(予測変動量)よりも大きいか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。ここで、「予定の変動量」とは、図1のAにオープン故障が発生していると仮定したとき、ステップS1からステップS4の処理により予測される第1入力端子2の電圧変動量、すなわちコンデンサ8の充電量の増加分をいう。
In step S7, it is determined whether or not the absolute value |
ステップS8では、オープン故障なし(正常)と判断し、リターンへ移行する。 In step S8, it is determined that there is no open failure (normal), and the process proceeds to return.
ステップS9では、ステップS4で記憶したAD変換値VcとステップS1で記憶したAD変換初期値Vaとの差分から、AD変換値のAD変換初期値Vaからの変動量2を算出し、ステップS10へ移行する。
In step S9, the amount of
ステップS10では、ステップS9で算出した変動量2の絶対値|変動量2|が故障判断閾値以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS11へ移行し、NOの場合にはステップS12へ移行する。ここで、「故障判断閾値」は、例えば、「予定の変動量」×m(mは自然数であり、例えば4)により設定する。mは、AD変換初期値Vaが小さいほどより小さな値とする。すなわち、故障判断閾値は、AD変換初期値Vaが小さいほどより小さな値に設定する。また、「故障判断閾値」は、例えば、センサ素子7の出力電圧範囲外の電圧に設定する。
In step S10, it is determined whether or not the absolute value of
ステップS11では、オープン故障と判断し、リターンへ移行する。実施例1では、本制御でオープン故障と判断された場合であっても、本制御を繰り返し、オープン故障との判断が複数回連続した場合に、オープン故障と確定する。なお、オープン故障と確定した場合には、AD変換を中止することにより、誤った入力信号に基づく制御を回避できる。
ステップS12では、Vb=VcとしてステップS2へ移行する。
In step S11, it is determined that there is an open failure, and the process proceeds to return. In the first embodiment, even when it is determined that an open failure has occurred in the present control, the present control is repeated, and an open failure is determined when the determination of an open failure continues multiple times. When it is determined that an open failure has occurred, control based on an erroneous input signal can be avoided by stopping AD conversion.
In step S12, Vb = Vc, and the process proceeds to step S2.
次に、実施例1の作用を説明する。
アナログ電圧源と外付けコンデンサを介して接続されたAD変換装置では、外付けコンデンサの信号入力側にオープン故障が発生した場合、AD変換器には外付けコンデンサに充電された電圧が入力されるため、オープン故障を検出できない。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
In an AD converter connected via an analog voltage source and an external capacitor, when an open failure occurs on the signal input side of the external capacitor, the voltage charged in the external capacitor is input to the AD converter. Therefore, open failure cannot be detected.
これに対し、実施例1のAD変換装置1では、故障判断部6において、第1入力端子2の電圧値を変動させて入力信号をAD変換したときのAD変換器5の出力値に基づいて、オープン故障を判断する。そして、実施例1では、第1入力端子2からの信号をAD変換する前にサンプリングコンデンサ13を充電することにより、第1入力端子2の電圧値を変動させている。
On the other hand, in the
また、実施例1では、サンプリングコンデンサ13を充電する方法として、空き端子である第2入力端子3を利用している。すなわち、図3に示すように、空き端子である第2入力端子3を電源電圧にして第2入力端子3からの信号をAD変換することにより、サンプリングコンデンサ13には電源電圧を充電することができる。その後、第1入力端子2からの信号をAD変換することにより、外付けコンデンサ8の充電量、すなわち、第1入力端子2の電圧値は、サンプリングコンデンサ13に充電された電源電圧の影響を受けて増加する。
In the first embodiment, the
すなわち、外付けコンデンサ8の信号入力側にオープン故障が発生していない状態で第1入力端子2の電圧値を増加させた場合、外付けコンデンサ8はセンサ素子7からの信号の影響を受けるため、その充電量は第1入力端子2の電圧値の増加量とは無関係に変動する。一方、オープン故障が発生している状態で第1入力端子2の電圧値を増加させた場合、外付けコンデンサ8の充電量は、第1入力端子2の電圧値のみに影響を受け、第1入力端子2の電圧値の変動量に対応した所定の変動量となる。
That is, when the voltage value of the
つまり、実施例1では、上記オープン故障発生時における外付けコンデンサ8の充電量の変動特性に着目し、第1入力端子2の電圧値を変動させて入力信号をAD変換したときのAD変換値から、オープン故障を検出しようとするものである。
That is, in the first embodiment, paying attention to the fluctuation characteristics of the charge amount of the
(正常時)
オープン故障が発生していない場合には、図2のフローチャーチにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS8、またはステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れとなる。
(Normal)
If no open failure has occurred, in the flow church of FIG. 2, step S1, step S2, step S3, step S4, step S5, step S6, step S8, or step S1, step S2, step S3, step The flow proceeds from S4 to step S5 to step S6 to step S7 to step S8.
すなわち、オープン故障が発生していない場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、センサ素子7からの信号の影響を受けて変動するため、変動量1は予定の変動量とはならない。
That is, when an open failure has not occurred, the AD conversion value when the signal from the
つまり、ステップS6で変動方向が減少方向となる(変動量1<0)か、ステップS7で予定の変動量を超える(|変動量1|>予定の変動量)。よって、変動量1が予定の変動量でない場合にはオープン故障なしと判断することにより、オープン故障が発生していない状態を正確に検出できる。
That is, in step S6, the fluctuation direction becomes a decreasing direction (
(オープン故障発生時)
オープン故障発生時には、図2のフローチャートにおいて、ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS9→ステップS10→ステップS12へと進む流れを繰り返し、ステップS10で|変動量2|≧故障判断閾値の成立後、ステップS10→ステップS11へと進んで故障判断がなされる。
(When open failure occurs)
When an open failure occurs, repeat the flow from step S2 → step S3 → step S4 → step S5 → step S6 → step S7 → step S9 → step S10 → step S12 in the flowchart of FIG. After satisfying 2 | ≧ failure determination threshold, the process proceeds from step S10 to step S11, and the failure is determined.
すなわち、オープン故障が発生している場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、図4に示すように、予定の変動量ずつ増加し、AD変換初期値Vaからの変動量2は、故障判断閾値以上となる。
That is, when an open failure has occurred, the AD conversion value when the signal from the
ここで、AD変換値の変動量が複数回連続して(変動量2が故障判断閾値以上となるまで)予定の変動量ずつ増加した場合、オープン故障が発生している可能性が高い。そこで、変動量1が予定の変動量を維持しつつ、変動量2が故障判断閾値以上となった場合にオープン故障と判断することにより、オープン故障の発生を正確に検出できる。
Here, if the fluctuation amount of the AD conversion value increases continuously by a predetermined number of times (until
次に、実施例1の効果を説明する。
実施例1では、第1入力端子2の電圧値を変動させて入力信号をAD変換したときのAD変換器5のAD変換値に基づいて、外付けコンデンサ8の信号入力側に発生したオープン故障を判断する故障判断部6を備える。これにより、外付けコンデンサ8の信号入力側で発生したオープン故障を検出できる。
Next, the effect of Example 1 will be described.
In the first embodiment, an open failure occurred on the signal input side of the
AD変換器5は、入力信号によりサンプリングコンデンサ13を充電し、充電された電圧値に基づいてAD変換を行い、故障判断部6は、第1入力端子2からの信号をAD変換する前にサンプリングコンデンサ13を充電することにより、第1入力端子2の電圧値を変動させる。これにより、既存のAD変換器5に内蔵されたサンプリングコンデンサ13を用いて第1入力端子2の電圧値を変動させる構成を実現できるため、追加構成を抑えてコストアップを抑制できる。
The
AD変換器5は、アナログ電圧源と接続されていない第2入力端子3を有し、故障判断部6は、第2入力端子3に電源電圧(所定電圧値)を供給した後に第2入力端子3からの信号をAD変換することにより、サンプリングコンデンサ13を充電する。これにより、空き端子である第2入力端子3を有効利用してサンプリングコンデンサ13を充電することができる。
ここで、所定電圧値の供給は、第2入力端子3を出力端子とし'High'出力してもよいし、第2入力端子3はアナログ入力端子のまま電源を接続してもよい。
The
Here, the supply of the predetermined voltage value may be 'High' output by using the
故障判断部6は、第2入力端子3の機能を「入出力ポート」に切り替えて電源電圧9(固定電位)とした後、その機能を「アナログ入力端子」に戻して第2入力端子3からの信号をAD変換する。このため、複数チャンネル(複数の入力端子)からの信号を順次選択し、選択した信号によりサンプリングコンデンサ13を充電し、充電した電圧値に基づいてAD変換を行う、という既存のAD変換器の機能を利用できる。これにより、追加構成を抑えてコストアップを抑制できる。
The
故障判断部6は、第1入力端子2からの信号と第2入力端子3からの信号を交互にAD変換し、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値VcのAD変換初期値Vaからの変動量2が故障判断閾値以上となった場合にオープン故障と判断する。これにより、オープン故障の発生を正確に検出できる。
The
故障判断部6は、AD変換初期値Vaが小さいほど故障判断閾値をより小さな値に設定する。例えば、故障判断閾値を一定とした場合、オープン故障発生時、変動量2が故障判断閾値以上となるまでに時間を要し、オープン故障判断に遅れが生じる。そこで、AD変換初期値Vaが小さい場合には故障判断閾値をより小さな値とすることで、故障判断時間を短縮できる。
The
故障判断部6は、AD変換値Vcの前回値Vb(初回のみVa)との差分である変動量1が予定の変動量を超えた場合(|変動量1|>予定の変動量)、または変動量1の変動方向が予定の変動量の変動方向と反対方向である場合(変動量1<0)には、オープン故障なしと判断する。すなわち、オープン故障が発生していない場合、変動量1は予定の変動量とはならないため、この場合はオープン故障なしと判断することにより、オープン故障が発生していない状態を正確に検出できる。
The
故障判断部6は、オープン故障と複数回判断した場合、当該オープン故障と確定するため、オープン故障の検出精度を高め、誤判定を防止できる。
When the
実施例1では、第1入力端子2の電圧値を一定の割合で変動させながら入力信号を繰り返しAD変換したときのAD変換器5のAD変換値の変動量が、第1入力端子2の電圧値の変動量と対応している場合、外付けコンデンサ8の信号入力側にオープン故障が発生していると判断する。これにより、外付けコンデンサ8の信号入力側で発生したオープン故障を検出できる。
In the first embodiment, the fluctuation amount of the AD conversion value of the
実施例2は、第2入力端子3と接続する固定電位をグランドGNDとした例である。
すなわち、実施例2の「入出力ポート」機能は、H/L切り替えスイッチ15が第2入力端子3の接続先をグランドGNDに切り替え、かつ、入力端子切り替えスイッチ11が第1入力端子2を選択した状態を指す。なお、他の構成については実施例1と同じであるため、図示ならびに説明を省略する。
In the second embodiment, the fixed potential connected to the
That is, in the “input / output port” function of the second embodiment, the H /
[オープン故障判断処理]
図5は、実施例2のAD変換装置1で実行されるオープン故障判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、実施例1と同一処理を行うステップには、同一番号を付して説明を省略する。
[Open failure judgment processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the open failure determination process executed by the
ステップS21では、空き端子である第2入力端子3の機能を「アナログ入力端子」から「入出力ポート」へ切り替えて第2入力端子3の電圧値をLow固定し、ステップS3へ移行する。
In step S21, the function of the
ステップS22では、ステップS5で算出した変動量1がゼロよりも大きいか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。
In step S22, it is determined whether or not the
次に、実施例2の作用を説明する。
(正常時)
オープン故障が発生していない場合には、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS21→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS22→ステップS8、またはステップS1→ステップS21→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS22→ステップS7→ステップS8へと進む流れとなる。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
(Normal)
If no open failure has occurred, in the flowchart of FIG. 5, step S1 → step S21 → step S3 → step S4 → step S5 → step S22 → step S8 or step S1 → step S21 → step S3 → step S4. → Step S5 → Step S22 → Step S7 → Step S8.
すなわち、オープン故障が発生していない場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、センサ素子7からの信号の影響を受けて変動するため、変動量1は予定の変動量とはならない。
That is, when an open failure has not occurred, the AD conversion value when the signal from the
つまり、ステップS22で変動方向が増加方向となる(変動量1>0)か、ステップS7で予定の変動量を超える(|変動量1|>予定の変動量)。よって、変動量1が予定の変動量でない場合にはオープン故障なしと判断することにより、オープン故障が発生していない状態を正確に検出できる。
That is, in step S22, the variation direction becomes an increasing direction (
(オープン故障発生時)
オープン故障発生時には、図5のフローチャートにおいて、ステップS21→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS22→ステップS7→ステップS9→ステップS10→ステップS12へと進む流れを繰り返し、ステップS10で|変動量2|≧故障判断閾値の成立後、ステップS10→ステップS11へと進んで故障判断がなされる。
(When open failure occurs)
When an open failure occurs, repeat the flow from step S21 → step S3 → step S4 → step S5 → step S22 → step S7 → step S9 → step S10 → step S12 in the flowchart of FIG. After satisfying 2 | ≧ failure determination threshold, the process proceeds from step S10 to step S11, and the failure is determined.
すなわち、オープン故障が発生している場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、図6に示すように、予定の変動量ずつ減少し、AD変換初期値Vaからの変動量2は、故障判断閾値以上となる。
That is, when an open failure has occurred, the AD conversion value when the signal from the
ここで、AD変換値の変動量が複数回連続して(変動量2が故障判断閾値以上となるまで)予定の変動量ずつ減少した場合、オープン故障が発生している可能性が高い。そこで、変動量1が予定の変動量を維持しつつ、変動量2が故障判断閾値以上となった場合にオープン故障と判断することにより、オープン故障の発生を正確に検出できる。
以上説明したように、実施例2においても、実施例1と同様の作用効果を奏する。
Here, if the fluctuation amount of the AD conversion value decreases continuously by a predetermined number of times (until
As described above, also in the second embodiment, the same function and effect as in the first embodiment are obtained.
実施例3は、AD変換値の値からオープン故障を判断する例である。なお、他の構成については実施例1と同じであるため、図示ならびに説明を省略する。 The third embodiment is an example in which an open failure is determined from the AD conversion value. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[オープン故障判断処理]
図7は、実施例3のAD変換装置1で実行されるオープン故障判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、実施例1と同一処理を行うステップには、同一番号を付して説明を省略する。
[Open failure judgment processing]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of open failure determination processing executed by the
ステップS31では、ステップS4で記憶したAD変換値Vcの絶対値|Vc|が故障判断閾値以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS11へ移行し、NOの場合にはステップS12へ移行する。ここで、「故障判断閾値」は、通常の使用状態でセンサ素子7の出力可能範囲の最大値を超える値とする。
In step S31, it is determined whether or not the absolute value | Vc | of the AD conversion value Vc stored in step S4 is equal to or greater than a failure determination threshold value. If YES, the process proceeds to step S11. If NO, the process proceeds to step S12. Here, the “failure determination threshold value” is a value that exceeds the maximum value of the output possible range of the
次に、実施例3の作用を説明する。
オープン故障発生時には、図7のフローチャートにおいて、ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS31→ステップS12へと進む流れを繰り返し、ステップS31でVc≧故障判断閾値の成立後、ステップS31→ステップS11へと進んで故障判断がなされる。
Next, the operation of the third embodiment will be described.
When an open failure occurs, in the flowchart of FIG. 7, the flow of steps S2 → Step S3 → Step S4 → Step S5 → Step S6 → Step S7 → Step S31 → Step S12 is repeated, and in step S31, Vc ≧ failure determination threshold value After the establishment, the process proceeds from step S31 to step S11, and a failure determination is made.
すなわち、オープン故障が発生している場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、予定の変動量ずつ増加し、AD変換値Vcは故障判断閾値以上となる。ここで、故障判断閾値は、センサ素子7の実際の出力が取り得ない値であるため、変動量1が予定の変動量を維持して増加し、AD変換値Vcが故障判断閾値以上となった場合にオープン故障と判断することにより、オープン故障の発生を正確に検出できる。
That is, when an open failure has occurred, the AD conversion value when the signal from the
次に、実施例3の作用効果を説明する。
故障判断部6は、第1入力端子2からの信号と第2入力端子からの信号を交互にAD変換し、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換器5のAD変換値Vcが故障判断閾値以上の場合にオープン故障と判断するため、オープン故障の発生を正確に検出できる。
Next, the effect of Example 3 is demonstrated.
The
実施例4は、AD変換値の値からオープン故障を判断する例である。なお、他の構成については実施例2と同じであるため、図示ならびに説明を省略する。 The fourth embodiment is an example in which an open failure is determined from the AD conversion value. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[オープン故障判断処理]
図8は、実施例4のAD変換装置1で実行されるオープン故障判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、実施例2と同一処理を行うステップには、同一番号を付して説明を省略する。
[Open failure judgment processing]
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of an open failure determination process executed by the
ステップS41では、ステップS4で記憶したAD変換値Vcの絶対値|Vc|が故障判断閾値以下であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS11へ移行し、NOの場合にはステップS12へ移行する。ここで、「故障判断閾値」は、通常の使用状態でセンサ素子7の出力可能範囲の最小値を下回る値とする。また、故障判断閾値は、AD変換初期値Vaが小さいほどより大きな値に設定する。
In step S41, it is determined whether or not the absolute value | Vc | of the AD conversion value Vc stored in step S4 is equal to or less than a failure determination threshold value. If YES, the process proceeds to step S11. If NO, the process proceeds to step S12. Here, the “failure determination threshold value” is set to a value lower than the minimum value of the output possible range of the
次に、実施例4の作用を説明する。
オープン故障発生時には、図8のフローチャートにおいて、ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS41→ステップS12へと進む流れを繰り返し、ステップS41でVc≦故障判断閾値の成立後、ステップS41→ステップS11へと進んで故障判断がなされる。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
When an open failure occurs, in the flow chart of FIG. 8, the process of step S2, step S3, step S4, step S5, step S6, step S7, step S41, and step S12 is repeated. In step S41, Vc ≦ failure determination threshold value After the establishment, the process proceeds from step S41 to step S11, and a failure determination is made.
すなわち、オープン故障が発生している場合、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換値は、予定の変動量ずつ減少し、AD変換値Vcの絶対値|Vc|は故障判断閾値以下となる。ここで、故障判断閾値は、センサ素子7の実際の出力が取り得ない値であるため、変動量1が予定の変動量を維持して減少し、AD変換値Vcが故障判断閾値以下となった場合にオープン故障と判断することにより、オープン故障の発生を正確に検出できる。
That is, when an open failure has occurred, the AD conversion value when the signal from the
次に、実施例4の作用効果を説明する。
故障判断部6は、第1入力端子2からの信号と第2入力端子からの信号を交互にAD変換し、第1入力端子2からの信号をAD変換したときのAD変換器5のAD変換値Vcが故障判断閾値以下の場合にオープン故障と判断するため、オープン故障の発生を正確に検出できる。
Next, the effect of Example 4 is demonstrated.
The
実施例5は、第2入力端子3を固定電位と常時接続する例である。
図9は、実施例5のAD変換装置20の構成図であり、第2入力端子3は、トランジスタスイッチ21の出力端子21aと接続されている。このトランジスタスイッチ21は、入力端子21bに供給する信号(電圧値)を変えることで出力端子21aの電圧値、すなわち第2入力端子3の電圧値を変動させることができる。すなわち、入力端子21bに"1"信号を加えることで出力端子21aの出力電圧はゼロに維持され、入力端子21bに"0"信号を加えることで出力端子21aの出力電圧は電源電圧に維持される。
なお、他の構成については実施例1と同じであるため、図示ならびに説明を省略する。
The fifth embodiment is an example in which the
FIG. 9 is a configuration diagram of the
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
このように、実施例2では、第2入力端子3を固定電位である電源電圧9またはグランドGNDと常時接続したため、例えば、トランジスタスイッチ21の入力端子21bに"0"信号を加えてスイッチをオフしておくことにおり、第2入力端子3には常に電源電圧9が供給される。このため、第2入力端子3からの信号をAD変換する際、第2入力端子3の機能を「アナログ入力端子」から「入出力ポート」へと切り替えた後、再び「アナログ入力端子」へと切り替える処理が不要である。
As described above, in the second embodiment, since the
よって、図10に示すように、第2入力端子3からの信号をAD変換する時間が短縮されることで、第1入力端子2からの信号をAD変換する時間を短縮できる。これにより、実施例1〜4と比較して、オープン故障の判断時間を短くでき、より早期にオープン故障を検出できる。
Therefore, as shown in FIG. 10, the time for AD conversion of the signal from the
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、各実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
The best mode for carrying out the present invention has been described based on each embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the configuration shown in each embodiment. Design changes and the like within a range that does not depart from the gist are also included in the present invention.
例えば、オープン故障判断を複数回判断する際、1回オープン故障と判断した後は、第2入力端子からの信号のAD変換を実施せず、第1入力端子からの信号のAD変換のみを行い、変動量2またはAD変換値Vcの絶対値と故障判断閾値との比較によりオープン故障を判断してもよい。
For example, when judging an open fault multiple times, after judging an open fault once, AD conversion of the signal from the first input terminal is performed only, without AD conversion of the signal from the second input terminal. The open failure may be determined by comparing the
また、第2入力端子を固定電位と常時接続する方法として、図11のような構成を用いることができる。図11に示すAD変換装置22では、空き端子3aが電源電圧9と接続され、空き端子3bがグランドGNDと接続されている。入力端子切り替えスイッチ11により空き端子3aを選択することで、空き端子3aを第2入力端子として用いることができる。一方、入力端子切り替えスイッチ11により空き端子3bを選択することで、空き端子3bを第2入力端子として用いることができる。
Further, as a method of always connecting the second input terminal to a fixed potential, a configuration as shown in FIG. 11 can be used. In the
図11のAD変換装置22においても、実施例5と同様、第2入力端子の機能の切り替えが不要であるため、オープン故障の判断時間を短くでき、より早期にオープン故障を検出できる。
In the
GND グランド(固定電位)
1 AD変換装置
2 第1入出力ポート(第1入力端子)
3 第2入出力ポート(第2入力端子)
4 電源ポート
5 AD変換器
6 故障判断部
7 センサ素子(アナログ電圧源)
8 外付けコンデンサ
9 電源電圧(固定電位)
10 信号入力ライン
11 入力端子切り替えスイッチ
12 サンプリングスイッチ
13 サンプリングコンデンサ
14 比較器
15 H/L切り替えスイッチ
GND Ground (fixed potential)
1
3 Second input / output port (second input terminal)
4
8 External capacitor 9 Power supply voltage (fixed potential)
10
Claims (13)
入力信号をAD変換するAD変換器と、
を有するAD変換装置において、
前記第1入力端子の電圧値を変動させて前記入力信号をAD変換したときの前記AD変換器の出力値に基づいて、前記外付けコンデンサの信号入力側に発生したオープン故障を判断する故障判断部を備えることを特徴とするAD変換装置。 A first input terminal connected to the analog voltage source via an external capacitor;
An AD converter for AD conversion of the input signal;
In an AD converter having
Failure determination for determining an open failure occurring on the signal input side of the external capacitor based on an output value of the AD converter when the input signal is AD converted by changing the voltage value of the first input terminal An AD converter characterized by comprising a unit.
前記AD変換器は、入力信号によりサンプリングコンデンサを充電し、充電された電圧値に基づいてAD変換を行い、
前記故障判断部は、前記第1入力端子からの信号をAD変換する前に前記サンプリングコンデンサを充電または放電することにより、前記第1入力端子の電圧値を変動させることを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 1,
The AD converter charges a sampling capacitor with an input signal, performs AD conversion based on the charged voltage value,
The fault determination unit varies the voltage value of the first input terminal by charging or discharging the sampling capacitor before AD converting the signal from the first input terminal. .
前記AD変換器は、アナログ電圧源と接続されていない第2入力端子を有し、
前記故障判断部は、前記第2入力端子に所定電圧値を供給した後に前記第2入力端子からの信号をAD変換することにより、前記サンプリングコンデンサを充電または放電することを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 2,
The AD converter has a second input terminal not connected to an analog voltage source,
The fault determination unit charges or discharges the sampling capacitor by AD-converting a signal from the second input terminal after supplying a predetermined voltage value to the second input terminal .
前記故障判断部は、前記第2入力端子の機能を入出力ポートに切り替えて固定電位と接続した後、その機能をアナログ入力端子に戻して前記第2入力端子からの信号をAD変換することを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 3,
The failure determination unit switches the function of the second input terminal to an input / output port and connects it to a fixed potential, and then returns the function to the analog input terminal and AD-converts the signal from the second input terminal. A featured AD converter.
前記第2入力端子を、固定電位と常時接続したことを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 3,
An AD converter characterized in that the second input terminal is always connected to a fixed potential.
前記故障判断部は、前記第1入力端子からの信号と前記第2入力端子からの信号を交互にAD変換し、前記第1入力端子からの信号をAD変換したときの前記AD変換器の出力値の初期値からの変動量が故障判断閾値以上となった場合に前記オープン故障と判断することを特徴とするAD変換装置。 The AD conversion apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The failure determination unit alternately AD-converts the signal from the first input terminal and the signal from the second input terminal, and outputs the AD converter when the signal from the first input terminal is AD-converted. An AD conversion apparatus, wherein an open failure is determined when a variation amount from an initial value of the value is equal to or greater than a failure determination threshold value.
前記故障判断部は、前記出力値の初期値が小さいときは、大きいときよりも前記故障判断閾値をより小さな値に設定することを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 6, wherein
The AD converter according to claim 1, wherein the failure determination unit sets the failure determination threshold value to a smaller value when the initial value of the output value is small than when the output value is large.
前記故障判断部は、前記第1入力端子からの信号と前記第2入力端子からの信号を交互にAD変換し、前記第1入力端子からの信号をAD変換したときの前記AD変換器の出力値が前記アナログ電圧源の出力可能電圧範囲から外れた場合に前記オープン故障と判断することを特徴とするAD変換装置。 The AD conversion apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The failure determination unit alternately AD-converts the signal from the first input terminal and the signal from the second input terminal, and outputs the AD converter when the signal from the first input terminal is AD-converted. An AD converter characterized by determining that the open fault occurs when a value deviates from the output voltage range of the analog voltage source.
前記故障判断部は、前記出力値の初期値が小さいときは、大きいときよりも前記出力可能電圧範囲をより狭くすることを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to claim 8, wherein
The AD converter according to claim 1, wherein the failure determination unit narrows the output voltage range when the initial value of the output value is small than when it is large.
前記故障判断部は、前記出力値の前回値との差分が前記オープン故障発生時に予測される前記第1入力端子の電圧変動量である予測変動量を超えた場合、または前記電圧値の変動方向が前記予測変動量の変動方向と反対方向である場合には、前記オープン故障なしと判断することを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to any one of claims 6 to 9,
The failure determination unit, when the difference between the output value and the previous value exceeds a predicted fluctuation amount that is a voltage fluctuation amount of the first input terminal predicted when the open failure occurs, or a fluctuation direction of the voltage value Is the direction opposite to the fluctuation direction of the predicted fluctuation amount, it is determined that there is no open failure.
前記故障判断部は、前記オープン故障と複数回判断した場合、当該オープン故障と確定することを特徴とするAD変換装置。 The AD converter according to any one of claims 1 to 10, wherein
The AD converter according to claim 1, wherein the failure determination unit determines the open failure when the open failure is determined a plurality of times.
前記第1入力端子の電圧値を一定の割合で変動させながら前記入力信号を繰り返しAD変換したときの前記AD変換器の出力値または当該出力値の変動量が、前記第1入力端子の電圧値または電圧値の変動量と対応している場合、前記外付けコンデンサの信号入力側にオープン故障が発生していると判断することを特徴とするAD変換装置。 In an AD converter that AD-converts a signal input to a first input terminal connected to an analog voltage source and an external capacitor by an AD converter,
The output value of the AD converter or the amount of fluctuation of the output value when the input signal is repeatedly AD converted while changing the voltage value of the first input terminal at a constant rate is the voltage value of the first input terminal. Alternatively, in the case of corresponding to the fluctuation amount of the voltage value, it is determined that an open failure has occurred on the signal input side of the external capacitor.
前記第1入力端子の電圧値を一定の割合で変動させながら前記入力信号を繰り返しAD変換し、
前記AD変換器の出力値または当該出力値の変動量が、前記第1入力端子の電圧値または電圧値の変動量と対応している場合、前記外付けコンデンサの信号入力側にオープン故障が発生していると判断することを特徴とするAD変換装置の故障検出方法。 In a fault detection method for an AD converter that AD-converts a signal input to a first input terminal connected to an analog voltage source via an external capacitor by an AD converter,
The AD signal is repeatedly AD converted while changing the voltage value of the first input terminal at a constant rate,
When the output value of the AD converter or the fluctuation amount of the output value corresponds to the voltage value of the first input terminal or the fluctuation amount of the voltage value, an open failure occurs on the signal input side of the external capacitor. A fault detection method for an AD converter, characterized in that it is determined that
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