JP2015022417A - 回路部、検知器およびこれらを備えた警報システム - Google Patents

Abstract

【課題】内部部材の動作を個別に診断して、出力結果の信頼性の高い回路部、検知器およびこれらを備えた警報システムを提供する。
【解決手段】外部環境の変化を検知するセンサ部１と、センサ部１の出力に基づいて外部環境の変化を判定するマイコン回路１１と、を備えた検知器Ａを有する警報システムＸであって、電源電圧回路５０から電源電圧が供給されるマイコン回路１１の電源電圧の上下限を監視するべく、電源電圧を監視する電源電圧監視信号Ｓ１をマイコン回路１１へ送信する電源電圧自己診断回路５２と、マイコン回路１１が異常と判断したときに故障結果を出力する出力手段Ｂと、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、外部環境の変化を検知するセンサと、前記センサの出力に基づいて外部環境の変化を判定するマイコン回路と、を備えた検知器および当該検知器を有する警報システムに関する。

従来、外部環境の変化を検知するセンサと、センサの出力に基づいて外部環境の変化を判定するマイコン回路と、を備えた検知器および当該検知器を有する警報システムが知られていた。当該検知器は外部環境の変化を検知するセンサ部として、酸素センサ、ＣＯセンサ、都市ガスセンサ、ＬＰガスセンサなどのガスセンサなどを使用していた。
センサ部が例えばガス検知素子の場合、センサ部が警報レベル以上の被検知ガスを継続して検知したことをマイコン回路が判定した場合、当該マイコン回路から警報信号を受け取り、音声により警報を発するように構成してあった。

尚、本発明における従来技術となる上述した検知器および警報システムは、一般的な技術であるため、特許文献等の従来技術文献は示さない。

このような検知器および警報システムにおいて、センサ部やマイコン回路が正常に動作する場合には、被検知ガスの漏洩を適正に検出することが可能であり、この限りにおいては検知器および警報システムの信頼性を確保することができる。一方、例えばマイコン回路、電源電圧の上下限を制御する電源電圧回路等の故障が生じた場合には、検知対象ガスなどを検知しない、または検知したとしても報知が行われないことなどが生じ、対象空間に対して十分な安全措置を講ずることができないため、当該対象空間の危険度が高まり、当該空間にいる人の安全性を担保することができないなどの問題が生じる。

このような事態を予め想定し、例えば検知器の内部部材であるセンサ部からの信号を増幅するセンサ信号増幅回路、マイコン回路および電源電圧回路等を定期的に点検するか、または定期的に交換すれば、検知器の信頼性は高い状態で確保される。しかし、この場合には、これら内部部材の性能が正常であっても点検や交換を不要に行うことになるため、メンテナンスに係るコストが嵩むこととなる。

従って、本発明の目的は、内部部材の動作を個別に診断して、出力結果の信頼性の高い回路部、検知器およびこれらを備えた警報システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る検知器の回路部の第一特徴構成は、電源電圧回路から電源電圧が供給される前記マイコン回路の電源電圧の上下限を監視するべく、電源電圧を監視する電源電圧監視信号を前記マイコン回路へ送信する電源電圧自己診断回路を備えた点にある。

本構成によれば、マイコン回路の電源電圧の上下限を監視することで、所定の範囲内の電源電圧がマイコン回路に供給されていることを常に診断できる。従って、検知器の稼働時には適切な電源電圧が供給されていることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器の回路部を供することができる。

本発明に係る検知器の回路部の第二特徴構成は、前記マイコン回路からのセンシング信号を受信して外部環境の変化のアナログ出力であるセンシング信号出力を出力する警報出力回路を監視する警報出力自己診断回路を備え、前記警報出力自己診断回路は警報出力監視信号を前記マイコン回路へ送信して前記センシング信号出力を監視する点にある。

本構成によれば、センシング信号出力が正常に出力できているか監視することで、常に、出力結果の信頼性を担保した検知器の回路部を供することができる。

本発明に係る検知器の回路部の第三特徴構成は、前記電源電圧が過電圧となった場合、前記電源電圧自己診断回路から過電圧監視信号を前記警報出力回路へ送信する点にある。

本構成のように、電源電圧が過電圧であるか否かを監視することで、検知器の内部部材や回路の故障などの検出を行うことができる。

本発明に係る検知器の回路部の第四特徴構成は、前記センサ部からの信号を増幅するセンサ信号増幅回路を監視するセンサ自己診断回路を備え、所定時間ごとに前記マイコン回路からセンサ自己診断回路に模擬センサ切替信号を送信して前記センサ信号増幅回路に模擬センサ信号を送信し、前記センサ信号増幅回路の初期センサ信号値と前記模擬センサ信号とを比較する点にある。

本構成のように、センサ信号増幅回路の異常判定を行うことで、センサ信号増幅回路の出力が正常値の範囲であるか否かを常に診断できる。従って、警報システムの稼働時にはセンサの出力が正常であることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器の回路部を供することができる。

本発明に係る検知器の回路部の第五特徴構成は、前記マイコン回路のＣＰＵを監視するウォッチドッグタイマを備え、所定時間ごとに前記マイコン回路からＣＰＵ監視信号を前記ウォッチドッグタイマへ送信し、前記ウォッチドッグタイマは当該ＣＰＵ監視信号を所定時間内に受信できないときに前記マイコン回路のリセット動作を行い、前記出力手段にて故障結果を出力する点にある。

本構成によれば、プログラムシーケンスの監視を行うことで、プログラムが正常動作しているか否かを常に診断できる。従って、警報システムの稼働時には適切なプログラム処理が行われていることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器を供することができる。

本発明に係る検知器の特徴構成は、前記検知器の回路部と、外部環境の変化を検知するセンサ部を備え、前記マイコン回路は、前記センサ部の出力に基づいて外部環境の変化を判定する点にある。

本構成によれば、出力結果の信頼性の高い検知器の回路部を備えた検知器を供することができる。

本発明に係る警報システムの特徴構成は、前記検知器と、前記マイコン回路が異常と判断したときに故障結果を出力する出力手段と、を備えた点にある。

本構成によれば、出力結果の信頼性の高い検知器の回路部、および検知器を有する警報システムを供することができる。

本発明の警報システムの概要を示すブロック図である。 本発明の警報システムの概要を示すブロック図である。 本発明の検知器が内部部材の動作を個別に診断する場合のフローチャートである。 本発明の検知器の電源電圧が過電圧であるか否かを監視する場合のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１，２に示したように、本発明の検知器Ａは、外部環境の変化を検知するセンサ部１、および、センサ部１の出力に基づいて外部環境の変化を判定するマイコン回路１１を有する回路部１０、を備える。また、警報システムＸは、当該検知器Ａと、マイコン回路１１が異常と判断したときに故障結果を出力する出力手段Ｂと、を備える。

検知器Ａは、可搬性の態様、或いは、屋内や屋外で壁面に設置する態様などであればどのような機器であってもよい。可搬性の検知器であれば、例えば、ヘルメットなどに装着できる態様とすることが可能である。また、壁面に設置する検知器としては、例えば防災用などの検知器が挙げられる。
本実施形態では、検知器Ａとは別に出力手段Ｂを設けた態様で警報システムＸを構成しているが、このような態様に限らず、検知器Ａに出力手段Ｂを組み込む構成とすることもできる。検知器Ａに出力手段Ｂを組込む場合、例えば検知器Ａが可搬性の態様の場合には、電源供給部を検知器Ａに組み込みことも可能である。
また、警報システムＸを構築する場合に含まれる検知器Ａは１つでもよく、複数でもよい。

当該検知器Ａ、その内部に外部環境の変化を検知するセンサ部１を備える。このようなセンサ部１として、可燃性ガスセンサ、酸素センサ、ＣＯセンサ、都市ガスセンサ、ＬＰガスセンサなどのガスセンサなどを使用することができるが、これに限られるものではない。

ガスセンサは、被検知ガスを検知するものであれば、どのような態様であってもよい。例えば、可燃性ガスセンサは水素ガスなどの可燃性ガスを検出でき、酸素センサは酸素ガスを検出でき、ＣＯセンサは不完全燃焼で発生する一酸化炭素ガスを検出でき、都市ガスセンサは炭化水素ガス等の漏洩ガスを検出することができるものであれば、公知の半導体式センサ素子や接触燃焼式センサ素子などが使用できる。
本実施形態では、工場などで被検知ガスとして水素ガスなどを検知する可燃性ガスセンサを備えた場合について説明する。

センサ部１からの信号を増幅するセンサ信号増幅回路１２よりセンサ入力信号Ｓ０がマイコン回路１１に送信され、警報レベル以上の被検知ガスを継続して検知したことをマイコン回路１１が判定した場合、当該マイコン回路１１から警報信号を受け取り、出力手段Ｂより警報を発するように構成してある。出力手段Ｂは、例えば検知器Ａとは離間した位置に配設された制御盤や監視部に組み込まれた態様としてもよいし、上述したように検知器Ａと同じ筐体内に組み込んでもよい。当該出力手段Ｂは、当該マイコン回路１１から警報信号（センシング信号出力Ｓ３）を受け取り、例えば音声により警報を発する。
尚、センシング信号出力Ｓ３は、接点出力や音声や警報音などの音を報知するための出力、センシングした物理量（たとえばガス濃度）を示す出力などを含み、センシングした物理量を示す出力の具体例としては、４−２０ｍＡ出力があるが、これに限定されるものではない。

マイコン回路１１は、上述したセンサ部１が可燃性ガスを検知した出力に基づき、可燃性ガス濃度を算出する濃度算出部を備える。当該濃度算出部の算出結果に基づいてセンサ部１が警報レベル以上の可燃性ガス濃度を継続して検知したと判定した場合、警報信号を出力手段Ｂに送って当該出力手段Ｂにより警報を発するように制御している。本発明の警報システムＸは、濃度算出部の算出結果を表示する出力手段Ｂを遠隔地に配設した監視部に設け、可燃性ガス濃度などを表示できるように構成してある。

また、マイコン回路１１は、警報出力回路６０、ＬＥＤの表示状態を制御するＬＥＤ表示回路８０、操作スイッチのチェックを行う操作スイッチ回路８１、接点出力回路８３等の制御を行うように構成してある。さらにマイコン回路１１は、サーミスタの状態を制御するサーミスタ回路８２からの信号を受信するように構成してある。

本発明の検知器Ａは、マイコン回路１１の電源電圧の上下限を監視する。
マイコン回路１１への電源電圧は、電源電圧回路５０から供給されている。当該電源電圧回路５０には、例えば外部の電源供給部５１より電力が供給される。マイコン回路１１の電源電圧の上下限は、電源電圧自己診断回路５２により監視する。

電源電圧自己診断回路５２は回路部１０に設けられ、電源電圧を監視する電源電圧監視信号Ｓ１をマイコン回路１１へ送信して前記上下限を監視する。具体的には、所定時間ごとに発生させた電圧値を電源電圧監視信号Ｓ１としてマイコン回路１１へ送信し、許容範囲内にあるかどうかをマイコン回路１１が判定する。このときマイコン回路１１が異常と判断すれば、出力手段Ｂより故障結果を出力する。

故障結果の出力は、例えば出力手段Ｂにて視覚的な出力や音声による出力で行うとよい。電源電圧の異常の判定は、例えば３０秒以内に判定できるように設定するとよい。

本構成のように、マイコン回路１１の電源電圧の上下限を監視することで、所定の範囲内の電源電圧がマイコン回路に供給されていることを常に診断できる。従って、検知器Ａの稼働時には適切な電源電圧が供給されていることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器（警報システム）を供することができる。

本発明の検知器Ａは、センシング信号出力が正常に出力できているか監視する。
即ち、回路部１０は、マイコン回路１１からのセンシング信号Ｓ２を受信して外部環境の変化のアナログ出力であるセンシング信号出力Ｓ３を出力する警報出力回路６０を備え、当該警報出力回路６０を監視する警報出力自己診断回路６１を備える。

警報出力自己診断回路６１は警報出力監視信号Ｓ４をマイコン回路１１へ送信して、センシング信号出力Ｓ３を監視する。マイコン回路１１が異常と判断したときに、出力手段Ｂより故障結果を出力する。

具体的には、マイコン回路１１からセンシング信号Ｓ２を受信した警報出力回路６０が警報出力信号Ｓ５を警報出力自己診断回路６１に送信し、当該警報出力自己診断回路６１にて警報出力信号Ｓ５を電圧に変換して警報出力監視信号Ｓ４をマイコン回路１１へ送信する。マイコン回路１１では、当該警報出力監視信号Ｓ４がセンシング信号Ｓ２に相当する信号となっているか否かを判定する。このときマイコン回路１１が異常と判断すれば、出力手段Ｂより故障結果を出力する。センシング信号出力の異常の判定は、例えば３０秒以内に判定できるように設定するとよい。

本構成のように、センシング信号出力が正常に出力できているか監視することで、常に、出力結果の信頼性の高い検知器（警報システム）を供することができる。

本発明の検知器Ａは、電源電圧が過電圧となった場合、電源電圧自己診断回路５２から過電圧監視信号Ｓ６を警報出力回路６０へ送信し、出力手段Ｂにて故障結果を出力する。
電源電圧が過電圧であるか否かの判断は、電源電圧自己診断回路５２によって行う。当該電源電圧自己診断回路５２が過電圧であると判定すれば、直ちに故障出力を行う。

本構成のように、電源電圧が過電圧であるか否かを監視することで、検知器Ａの内部部材や回路の故障などの検出を行うことができる。

本発明の検知器Ａは、プログラムシーケンスの監視を行っている。
即ち、検知器Ａは、マイコン回路１１のＣＰＵを監視するウォッチドッグタイマ７０を備え、所定時間ごとにマイコン回路１１からＣＰＵ監視信号Ｓ７をウォッチドッグタイマ７０へ送信する。
ウォッチドッグタイマ７０は当該ＣＰＵ監視信号Ｓ７を所定時間内に受信できないときにマイコン回路１１の電源のリセット動作を行う。

本構成のように、プログラムシーケンスの監視を行うことで、プログラムが正常動作しているか否かを常に診断できる。従って、検知器Ａの稼働時には適切なプログラム処理が行われていることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器（警報システム）を供することができる。

本発明の検知器Ａは、センサ信号増幅回路１２の異常判定を、模擬センサを用いて監視している。
即ち、回路部１０は、センサ部１からの信号を増幅するセンサ信号増幅回路１２を監視するセンサ自己診断回路１３を備え、所定時間ごとにマイコン回路１１からセンサ自己診断回路１３に模擬センサ切替信号Ｓ８を送信してセンサ信号増幅回路１２に模擬センサ信号Ｓ９を送信する。

当該センサ信号増幅回路１２では、センサ信号増幅回路１２の初期センサ信号値と模擬センサ信号Ｓ９とを比較して、異常と判断したときに出力手段Ｂにて故障結果を出力する。

初期センサ信号値は、模擬センサ信号Ｓ９の初期値であり、通常は、マイコン回路１１に出荷時に設定されている。しかし、初期センサ信号値は必要に応じて再設定できる。また、センサ信号増幅回路１２が異常と判定されれば、検知器Ａの電源をオフ操作すればよい。センサ信号増幅回路１２の異常の判定は、例えば３０秒以内に判定できるようにすればよい。

本構成のように、センサ信号増幅回路１２の異常判定を行うことで、センサ信号増幅回路１２の出力が正常値の範囲であるか否かを常に診断できる。従って、検知器Ａの稼働時にはセンサの出力が正常であることを認識できるため、出力結果の信頼性の高い検知器（警報システム）を供することができる。

図３に、本発明の検知器Ａが内部部材（センサ部１、マイコン回路１１および電源電圧回路５０等）の動作を個別に診断する場合のフローチャートを示す。

ステップ＃０１では、マイコン回路１１の電源電圧の上下限を監視する。電源電圧の上下限が正常範囲であれば、次のステップ＃０２を行う。電源電圧の上下限が異常であれば、センシング信号出力の故障出力を行う。

ステップ＃０２では、センシング信号出力が正常に出力できているか監視する。センシング信号出力が正常であれば次のステップ＃０３を行う。センシング信号出力が異常であれば、センシング信号出力の故障出力を行う。

ステップ＃０３では、センサ信号増幅回路の異常判定を行う。センサ信号増幅回路が正常であれば、次のステップ＃０４を行う。センサ信号増幅回路が異常であれば、センシング信号出力の故障出力を行う。

ステップ＃０４では、プログラムシーケンスの監視を行う。プログラムシーケンスが正常であれば、再度ステップ＃０１へのループに戻る。プログラムシーケンスが異常であれば、マイコン回路１１の電源のリセット動作を行い、センシング信号出力の故障出力を行う。

本実施例のステップ＃０１〜＃０４の実施順序は一例であり、この順に限定されるものではない。特に、ステップ＃０４は、ステップ＃０１，＃０２の間、およびステップ＃０２，＃０３の間の少なくとも何れかでのタイミングで行えばよい。

また、図４に、本発明の検知器Ａの電源電圧が過電圧であるか否かを監視する場合のフローチャートを示す（ステップ＃０５）。電源電圧が過電圧であれば、センシング信号出力の故障出力を行う。ステップ＃０５およびステップ＃０１〜＃０４は、並列して行うことが可能である。

本発明は、外部環境の変化を検知するセンサと、前記センサの出力に基づいて外部環境の変化を判定するマイコン回路と、を備えた検知器および当該検知器を有する警報システムに利用できる。

Ｘ 警報システム
Ａ 検知器
Ｂ 出力手段
Ｓ１ 電源電圧監視信号
Ｓ２ センシング信号
Ｓ３ センシング信号出力
Ｓ４ 警報出力監視信号
Ｓ６ 過電圧監視信号
Ｓ７ ＣＰＵ監視信号
Ｓ８ 模擬センサ切替信号
Ｓ９ 模擬センサ信号
１ センサ部
１０ 回路部
１１ マイコン回路
１２ センサ信号増幅回路
１３ センサ自己診断回路
５０ 電源電圧回路
５２ 電源電圧自己診断回路
６０ 警報出力回路
６１ 警報出力自己診断回路
７０ ウォッチドッグタイマ

Claims (7)

1. 電源電圧回路から電源電圧が供給されるマイコン回路の電源電圧の上下限を監視するべく、電源電圧を監視する電源電圧監視信号を前記マイコン回路へ送信する電源電圧自己診断回路を備えた検知器の回路部。
2. 前記マイコン回路からのセンシング信号を受信して外部環境の変化のアナログ出力であるセンシング信号出力を出力する警報出力回路を監視する警報出力自己診断回路を備え、
   前記警報出力自己診断回路は警報出力監視信号を前記マイコン回路へ送信して前記センシング信号出力を監視する請求項１に記載の検知器の回路部。
3. 前記電源電圧が過電圧となった場合、前記電源電圧自己診断回路から過電圧監視信号を前記警報出力回路へ送信する請求項２に記載の検知器の回路部。
4. センサ部からの信号を増幅するセンサ信号増幅回路を監視するセンサ自己診断回路を備え、所定時間ごとに前記マイコン回路から前記センサ自己診断回路に模擬センサ切替信号を送信して前記センサ信号増幅回路に模擬センサ信号を送信し、
   前記センサ信号増幅回路の初期センサ信号値と前記模擬センサ信号とを比較する請求項１〜３の何れか一項に記載の検知器の回路部。
5. 前記マイコン回路のＣＰＵを監視するウォッチドッグタイマを備え、
   所定時間ごとに前記マイコン回路からＣＰＵ監視信号を前記ウォッチドッグタイマへ送信し、
   前記ウォッチドッグタイマは当該ＣＰＵ監視信号を所定時間内に受信できないときに前記マイコン回路のリセット動作を行い、前記出力手段にて故障結果を出力する請求項１〜４の何れか１項に記載の検知器の回路部。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の検知器の回路部と、外部環境の変化を検知するセンサ部を備え、
   前記マイコン回路は、前記センサ部の出力に基づいて外部環境の変化を判定する検知器。
7. 請求項６に記載の検知器と、前記マイコン回路が異常と判断したときに故障結果を出力する出力手段と、を備えた警報システム。

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