JP2020191603A - 電圧値検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアナログ入力ポートを切り換えて電圧値検出器で電圧値を検出し、アナログ入力ポートが故障した場合でも誤った電圧値を検出する虞のないアナログ電圧値検出装置を提供する。【解決手段】アナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３中の特定ポートに基準電圧または接地電圧の何れか一方を入力して、特定ポートを電圧値検出器１２に接続した第１接続状態で特定ポートの電圧値を検出する。また、アナログ入力ポート中から対象ポートを選択し、対象ポートには、接地電圧および基準電圧の中で特定ポートに入力しない方の電圧を入力して電圧値検出器に接続した第２接続状態で対象ポートの電圧値を検出する。そして、第１接続状態で得られた特定ポートの電圧値と、第２接続状態で得られた対象ポートの電圧値とに基づいて、対象ポートが故障しているか否かを診断することで、誤った電圧値を検出することを防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、電圧値をデジタル値に変換して検出するＡＤ変換器と、複数のアナログ入力ポートとを備え、ＡＤ変換器に接続するアナログ入力ポートを切り換えることによって、アナログ入力ポートの電圧値を検出する電圧値検出装置に関する。

今日では、様々な機器にコンピューターが搭載されており、コンピューターを用いて複雑な制御を実行することが可能となっている。コンピューターは、制御を実行するに際して各種の情報を取得して、その内容を反映させながら制御を実行する。また、コンピューターが取得する情報の中には、スイッチの設定状態や他のコンピューターから出力されたデータのようなデジタル値の情報と、各種のセンサーから出力される電圧値のようなアナログ値の情報とが存在する。例えば、燃料ガスを燃焼させるなどして湯を生成する給湯器のコンピューターでは、各種スイッチの設定内容や、ユーザーによって設定された給湯温度などについてはデジタル値の情報として取得され、給湯器への給水温度や給湯器からの出湯温度などについてはアナログ値の情報として取得される。

ここで、コンピューターはアナログ値を直接取り扱うことは出来ないので、アナログ値を取得する際にはアナログ値をデジタル値に変換しておく必要がある。給湯器の場合であれば、温度センサーから出力された電圧値をデジタル値に変換する必要があり、この目的のために、いわゆるＡＤ変換器が用いられる。尚、アナログ値からデジタル値への変換は、ＡＤ変換と呼ばれている。また、ＡＤ変換すべき情報は１つとは限らない。例えば、給湯器には、給水温度を検出するための温度センサー（以下、給水温度センサー）や、出湯温度を検出するための温度センサー（以下、出湯温度センサー）など、複数の温度センサーが搭載されている。このような場合、ＡＤ変換すべきアナログ値毎（すなわち、温度センサー毎）にＡＤ変換器を搭載したのでは、多くのＡＤ変換器を搭載する必要が生じてしまう。そこで、複数のアナログ入力ポートを設けておき、ＡＤ変換すべきアナログ値をアナログ入力ポートに入力しておく。そして、ＡＤ変換器に接続するアナログ入力ポートを切り換えることによって、１つのＡＤ変換器で複数のアナログ値をＡＤ変換できるようにしていることが通常である。更に、ＡＤ変換にはある程度の時間が掛かるので、ＡＤ変換中に電圧値が変化すると正しいデジタル値が得られなくなる。そこで、ＡＤ変換器の上流側にコンデンサーを設けて、ＡＤ変換中は電圧値が保持されるようにすることによって、正しいデジタル値が得られるようになっている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−２４４８１３号公報

しかし、複数のアナログ入力ポートを切り換えることによって、１つのＡＤ変換器で複数の電圧値を検出可能とした場合、アナログ入力ポートで接触不良や断線などの故障が生じると、誤った電圧値が検出されてしまうと言う問題があった。この理由は、例えば、あるアナログ入力ポートが故障していた場合、そのアナログ入力ポートに切り換えても、ＡＤ変換器の上流側のコンデンサーには、切り換えたアナログ入力ポートの電圧値は伝わらない。このため、コンデンサーには切り換える前のアナログ入力ポートの電圧値が保持されたままになっており、その電圧値がＡＤ変換される結果、切り換える前のアナログ入力ポートの電圧値が、切り換えたアナログ入力ポートの電圧値として検出されてしまうためである。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するために成されたものであり、複数のアナログ入力ポートを切り換えることによって、１つのＡＤ変換器で複数の電圧値を検出可能であると共に、アナログ入力ポートが故障した場合でも、誤った電圧値を検出する虞のない電圧値検出装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の電圧値検出装置は次の構成を採用した。すなわち、
電圧値をデジタル値に変換して検出する電圧値検出器と複数のアナログ入力ポートとを有し、前記電圧値検出器に接続する前記アナログ入力ポートを切り換えることによって、前記アナログ入力ポートの電圧値を検出する電圧値検出装置において、
前記電圧値検出器は、接続された前記アナログ入力ポートからの電荷を蓄えることによって前記アナログ入力ポートの電圧値を保持する電圧値保持コンデンサーを有すると共に、前記電圧値保持コンデンサーで保持された電圧値を前記アナログ入力ポートの電圧値として検出しており、
前記複数のアナログ入力ポートの中から予め選択された特定ポートと、
前記特定ポートを除いた前記複数のアナログ入力ポートの中から選択された対象ポートと、
接地電圧または所定の基準電圧の何れか一方が前記特定ポートに入力されると共に、前記特定ポートが前記電圧値検出器に接続された第１接続状態を発生させる第１接続状態発生手段と、
前記接地電圧および前記基準電圧の中で前記特定ポートに入力されない方が前記対象ポートに入力されると共に、前記対象ポートが前記電圧値検出器に接続された第２接続状態を発生させる第２接続状態発生手段と、
前記電圧値検出器が前記第１接続状態で検出した電圧値と、前記電圧値検出器が前記第２接続状態で検出した電圧値とに基づいて、前記対象ポートの故障有無を診断するポート故障診断手段と
を備えることを特徴とする。

かかる本発明の電圧値検出装置においては、複数のアナログ入力ポート中の特定ポートに基準電圧または接地電圧の何れか一方を入力した状態で、特定ポートを電圧値検出器に接続することによって第１接続状態を発生させて、第１接続状態での特定ポートの電圧値を検出する。また、複数のアナログ入力ポート中から特定ポートを除いた対象ポートを選択し、対象ポートには、接地電圧および基準電圧の中で特定ポートに入力しない方の電圧を入力する。そして、その対象ポートを電圧値検出器に接続することによって第２接続状態を発生させて、第２接続状態での対象ポートの電圧値を検出する。こうして、第１接続状態で得られた特定ポートの電圧値と、第２接続状態で得られた対象ポートの電圧値とに基づいて、対象ポートが故障しているか否かを診断する。

第１接続状態では電圧値検出器が特定ポートに接続され、第２接続状態では電圧値検出器が対象ポートに接続される。加えて、特定ポートと対象ポートとは、何れか一方に基準電圧が入力されると、何れか他方には接地電圧が入力される関係にある。従って、対象ポートが故障していない場合は、第１接続状態で検出した電圧値と、第２接続状態で検出した電圧値とは、基準電圧と接地電圧との電圧差に対応して異なった電圧値となる。ところが、対象ポートが故障していた場合は、電圧値保持コンデンサーで電圧値が保持されてしまうため、第１接続状態で検出した電圧値と、第２接続状態で検出した電圧値との電圧差は小さくなる。こうすれば、第１接続状態で検出した電圧値と、第２接続状態で検出した電圧値とに基づいて、対象ポートの故障の有無を診断することができるので、アナログ入力ポートの故障が原因で誤った電圧値を検出することを回避することが可能となる。

また、上述した本発明の電圧値検出装置においては、第１接続状態で電圧値検出器によって検出された電圧値が、接地電圧または基準電圧の何れか一方であり、第２接続状態で電圧値検出器によって検出された電圧値が、接地電圧または基準電圧の何れか他方であった場合に、対象ポートが故障していないと診断するようにしてもよい。

例えば、第１接続状態で特定ポートに基準電圧が入力されている場合は、電圧値検出器では基準電圧が検出されるが、この時、電圧値検出器の電圧値保持コンデンサーには基準電圧が充電される。また、第１接続状態で特定ポートに基準電圧が入力される場合は、第２接続状態では対象ポートに接地電圧が入力される。従って、第２接続状態では、電圧値検出器で特定ポートの電圧値を検出すると、電圧保持コンデンサーの電圧が対象ポートを経由して放電されて接地電圧まで低下する結果、接地電圧が検出される。ところが、対象ポートで故障が発生していると、電圧保持コンデンサーの電圧を対象ポートから放電させることが出来ないので、電圧保持コンデンサーの電圧が接地電圧よりも高い電圧値で保持されてしまう。このため、第１接続状態で基準電圧が検出されることを予め確認しておき、その後、第２接続状態で検出した電圧値が接地電圧になっていれば対象ポートは故障しておらず、電圧値が接地電圧になっていなければ対象ポートが故障していると診断することが可能となる。

一方、第１接続状態で特定ポートに接地電圧が入力されている場合は、電圧値保持コンデンサーの電圧は接地電圧まで放電されるため、電圧値検出器では接地電圧が検出される。また、第１接続状態で特定ポートに接地電圧が入力される場合は、第２接続状態では対象ポートの基準電圧が入力される。従って、電圧値検出器で特定ポートの電圧値を検出すると、電圧保持コンデンサーの電圧が対象ポートを経由して基準電圧まで充電される結果、電圧値検出器では基準電圧が検出される。ところが、対象ポートで故障が発生していると、対象ポートから電圧保持コンデンサーに基準電圧を充電することが出来ないので、電圧保持コンデンサーの電圧が基準電圧よりも低い電圧値で保持されてしまう。このため、第１接続状態で接地電圧が検出されることを予め確認しておき、その後、第２接続状態で検出した電圧値が基準電圧になっていれば対象ポートは故障しておらず、電圧値が基準電圧になっていなければ対象ポートが故障していると診断することが可能となる。

また、上述した本発明の電圧値検出装置で、特定ポートに基準電圧を入力する場合には、次のようにして、第１接続状態および第２接続状態を発生させても良い。先ず、検出抵抗とセンサーとを直列に接続することによって検出部を形成し、検出抵抗とセンサーとの接続点の電圧を対象ポートに入力する。また、検出部の下流側は接地すると共に、検出部の上流側は基準電圧を発生する電源に接続する。更に、検出部と電源との間には切換スイッチを設けておき、切換スイッチを切り換えることによって検出部の上流側を接地できるようにする。そして、基準電圧が入力された特定ポートを電圧値検出器に接続することによって第１接続状態を発生させる。また、切換スイッチを切り換えて検出部の上流側を接地させることによって対象ポートに接地電圧を入力すると共に、その対象ポートを電圧値検出器に接続することによって第２接続状態を発生させることとしてもよい。

こうすれば、複数のアナログ入力ポート中でことなる対象ポートが選択された場合でも、特定ポートを電圧値検出器に接続すれば、第１接続状態を発生させることができる。また、切換スイッチを切り換えて検出部の上流側を接地した状態で対象ポートを電圧値検出器すれば、第２接続状態を発生させることができる。このため、簡単な構成で第１接続状態および第２接続状態を発生させることが出来るので、第１接続状態および第２接続状態での電圧値を検出して、対象ポートの故障の有無を簡単に診断することが可能となる。

また、上述した本発明の電圧値検出装置においては、センサーを測温抵抗体としてもよい。

測温抵抗体は、温度によって抵抗値が大きく変化するため、検出抵抗とセンサーとの接続点から出力される電圧値は大きく変化し、対象ポートに入力される電圧値が、基準電圧に近い電圧値まで上昇する場合や、接地電圧に近い電圧値まで低下する場合がある。しかし、対象ポートに入力される電圧値が基準電圧に近い電圧値となっていた場合には、第２接続状態で検出される電圧値が接地電圧となることを確認することで、対象ポートの故障の有無を診断することができる。また、対象ポートに入力される電圧値が接地電圧に近い電圧値となっていた場合にも、第１接続状態で検出された基準電圧が接地電圧となることを確認することで、対象ポートの故障の有無を診断することができる。

第１実施例の電圧値検出装置１０を含んだ電圧値検出システム１の大まかな構造を示した説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０が複数のアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の電圧値を検出する動作についての説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する動作の概要を示した説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がコンデンサーＣｓを充電する動作を示した説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートを選択する動作を示した説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートの故障の有無を診断するために、コンデンサーＣｓの電圧を放電する動作を示した説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する方法についての説明図である。 第１実施例の電圧値検出装置１０がコンデンサーＣｓを充電する理由を説明するために、コンデンサーＣｓを充電することなくアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する場合について示した説明図である。 アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する機能を有さない一般的な電圧値検出装置９０についての説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０を含んだ電圧値検出システム２の大まかな構造を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する動作の概要を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がコンデンサーＣｓの電圧を放電する動作を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートを選択する動作を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートの故障の有無を診断するために、コンデンサーＣｓに充電する動作を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートの電圧値を検出する動作を示した説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する方法についての説明図である。 第２実施例の電圧値検出装置２０がコンデンサーＣｓの電圧を放電する理由を説明するために、コンデンサーＣｓの電圧を放電することなくアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する場合について示した説明図である。

Ａ．第１実施例 ：
Ａ−１．第１実施例の装置構成 ：
図１は、第１実施例の電圧値検出装置１０を含んだ電圧値検出システム１の大まかな構造を示した説明図である。電圧値検出システム１は、電圧値を検出するための電圧値検出装置１０に加えて、検出の対象となる電圧値を出力するセンサーや、センサーに電力を供給する電源ＰＷＲなどを有している。図１に示した例では、温度によって抵抗値が変化する測温抵抗体（いわゆるサーミスター）がセンサーとして用いられており、３つのサーミスターＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３から出力される３つの電圧値を検出可能となっている。

上述したようにサーミスターは、温度によって抵抗値が変化する特性を利用して温度を検出するセンサーであるが、温度に限らず環境の変化に応じて抵抗値が変化する特性を利用するセンサーは、検出抵抗と呼ばれる抵抗を直列に接続して用いられることが通常である。図１に示した例では、サーミスターＴｈ１の上流側には検出抵抗Ｒ１が直列に接続され、サーミスターＴｈ２の上流側には検出抵抗Ｒ２が、サーミスターＴｈ３の上流側には検出抵抗Ｒ３が直列に接続されている。更に、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の上流側は、後述するスイッチＳＷｄを介して電源ＰＷＲに接続されており、電源ＰＷＲは所定の基準電圧Ｖｃｃを発生する。また、サーミスターＴｈ１、ＴＨ２、Ｔｈ３の下流側はグランドに接地されている。

このようにすれば、スイッチＳＷｄをＯＮにした時に、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点には、電源ＰＷＲからの基準電圧Ｖｃｃが分圧された電圧値が現れる。また、この分圧された電圧値は、サーミスターＴｈ１の抵抗値の変化に応じて増減する。このため、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点での電圧値を検出することで、サーミスターＴｈ１の抵抗値を検出することができ、その結果、サーミスターＴｈ１の温度を検出することができる。サーミスターＴｈ２、Ｔｈ３についても同様に、検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２との接続点、あるいは検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３との接続点での電圧値を検出することで、サーミスターＴｈ２の温度あるいはサーミスターＴｈ３の温度を検出することができる。

尚、図１に示した例では、サーミスターＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の上流側に検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が接続されているものとしているが、サーミスターＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の下流側に検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を接続してもよい。また、サーミスターＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の抵抗値に応じた電圧値を出力するためには、サーミスターＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３のそれぞれに検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を直列に接続して用いることが必要となる。そこで、サーミスターＴｈ１と検出抵抗Ｒ１とが直列に接続された組、サーミスターＴｈ２と検出抵抗Ｒ２とが直列に接続された組、およびサーミスターＴｈ３と検出抵抗Ｒ３とが直列に接続された組を、それぞれ検出部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３と称することが有るものとする。

また、電圧値検出装置１０には、全体の動作を制御する制御部１１と、電圧値をデジタル値にＡＤ変換して検出する電圧値検出器１２と、アナログの電圧値が入力される複数のアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３と、電圧値検出器１２に接続するアナログ入力ポートを切り換えるセレクター１３などが搭載されている。尚、図１で、電圧値検出装置１０が４つのアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３を搭載しているのは、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３から出力される３つの電圧値を検出しようとしているためである。しかし、アナログ入力ポートの数は、検出しようとする電圧値の数よりも多ければ十分であり、必ずしも４つに限られるわけではない。

図１に示されるように、４つのアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３の内のアナログ入力ポートＩｎＰ０には、電源ＰＷＲからの基準電圧Ｖｃｃが入力されている。また、アナログ入力ポートＩｎＰ１にはサーミスターＴｈ１の出力（すなわち、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点の電圧値）が入力され、アナログ入力ポートＩｎＰ２にはサーミスターＴｈ２の出力が、アナログ入力ポートＩｎＰ３にはサーミスターＴｈ３の出力が入力されている。更に、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３からの出力をアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３に入力するための配線には、ノイズ対策用に小容量（数十ｎＦ以下）のコンデンサーＣｎ１〜Ｃｎ３が接続されている。

また、セレクター１３の内部には、アナログ入力ポートの個数に相当する個数（図１では４つ）のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３が搭載されており、何れかのスイッチをＯＮにすることによって、複数のアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３の何れかを電圧値検出器１２に接続することが可能となっている。例えば、スイッチＳＷ０をＯＮとして、その他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をＯＦＦとすれば、アナログ入力ポートＩｎＰ０を電圧値検出器１２に接続することができる。また、スイッチＳＷ１をＯＮとして、その他のスイッチＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をＯＦＦとすれば、アナログ入力ポートＩｎＰ１を電圧値検出器１２に接続することができる。

また、電圧値検出器１２の内部には、セレクター１３によって接続されたアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３の電圧値をＡＤ変換するＡＤ変換器ＡＤＣと、ＡＤ変換器ＡＤＣに入力された電圧を保持するコンデンサーＣｓとが設けられている。このコンデンサーＣｓは、ＡＤ変換器ＡＤＣが、セレクター１３によって接続されたアナログ入力ポートＩｎＰ０〜ＩｎＰ３の電圧値をＡＤ変換している間に、電圧値が大きく変化しないように保持するためのものである。尚、このコンデンサーＣｓは、本発明における「電圧値保持コンデンサー」に対応する。また、図示は省略されているが、コンデンサーＣｓとセレクター１３との間にはスイッチが設けられており、ＡＤ変換器ＡＤＣが電圧値をＡＤ変換している間はスイッチをＯＦＦにすることによって、電圧値が変化しないようになっている。

また、図１に示すように、検出部Ｄ１（検出抵抗Ｒ１およびサーミスターＴｈ１）、検出部Ｄ２（検出抵抗Ｒ２およびサーミスターＴｈ２）、検出部Ｄ３（検出抵抗Ｒ３およびサーミスターＴｈ３）の上流側には、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇが接続されている。そして、スイッチＳＷｄをＯＮにしてスイッチＳＷｇをＯＦＦにすると、検出部Ｄ１〜Ｄ３に電源ＰＷＲの基準電圧Ｖｃｃを印加することができ、スイッチＳＷｄをＯＦＦにしてスイッチＳＷｇをＯＮにすると、検出部Ｄ１〜Ｄ３の上流側を、保護抵抗Ｒｇを介してグランドに接地することができるようになっている。

尚、保護抵抗ＲｇはスイッチＳＷｇの下流側に設けても良い。また、電圧値検出装置１０には、スイッチＳＷｄのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるための切換信号を出力する出力端子ＯＴｄと、スイッチＳＷｇのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるための切換信号を出力する出力端子ＯＴｇとが設けられている。尚、上述したように、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることによって、検出部Ｄ１〜Ｄ３の上流側が電源ＰＷＲに接続されたり、グランドに接地されたりすることができるので、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇの２つが一組になって、本発明の「切換スイッチ」を実現している。

制御部１１は、出力端子ＯＴｄを介してスイッチＳＷｄに切換信号を出力し、出力端子ＯＴｇを介してスイッチＳＷｇに切換信号を出力することによって、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇをＯＮまたはＯＦＦに切り換えることができる。また、セレクター１３に対して制御信号を出力することによって、スイッチＳＷ０〜ＳＷ３の何れかをＯＮとし、その他はＯＦＦとなるように制御することができる。更に、電圧値検出器１２に対して検出信号を出力することによって、コンデンサーＣｓに保持されている電圧値をデジタル値に変換して検出することが可能となっている。

Ａ−２．第１実施例の電圧値の検出動作 ：
図２は、第１実施例の電圧値検出装置１０が、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３から出力される電圧値を検出する動作についての説明図である。尚、図２では理解の便宜を図るため、複数の配線の中で説明に関係する配線は太い実線で表示し、説明に関係しない配線は細い破線で表示している。図２に示されるように、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３での温度を検出する際には、スイッチＳＷｄをＯＮにすることによって、電源ＰＷＲからの基準電圧Ｖｃｃが検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に印加されるようにする。すると、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点からは、基準電圧Ｖｃｃを検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１の抵抗値とで分圧した電圧値Ｖ１が出力される。この電圧値Ｖ１がサーミスターＴｈ１での温度に対応する電圧値となっている。同様に、検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２との接続点からは、基準電圧Ｖｃｃを検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２の抵抗値とで分圧した電圧値Ｖ２が出力され、検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３との接続点からは、基準電圧Ｖｃｃを検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３の抵抗値とで分圧した電圧値Ｖ３が出力される。これらの電圧値Ｖ２、Ｖ３は、サーミスターＴｈ２、Ｔｈ３での温度に対応する電圧値となっている。また、サーミスターＴｈ１から出力された電圧値はアナログ入力ポートＩｎＰ１に入力されており、サーミスターＴｈ２からの電圧値はアナログ入力ポートＩｎＰ２に入力され、サーミスターＴｈ３からの電圧値はアナログ入力ポートＩｎＰ３に入力されている。

そして、セレクター１３内のスイッチＳＷ１をＯＮとし、他のスイッチＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をＯＦＦとする。すると、サーミスターＴｈ１からの電圧値が入力されているアナログ入力ポートＩｎＰ１が選択されて電圧値検出器１２に接続される。その結果、アナログ入力ポートＩｎＰ１に入力されている電圧値Ｖ１が、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに保持されることになる。そこで、この電圧値Ｖ１を電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣでＡＤ変換してやれば、アナログ入力ポートＩｎＰ１の電圧値Ｖ１（従って、サーミスターＴｈ１から出力された電圧値Ｖ１）を検出することができる。また、セレクター１３内のスイッチＳＷ２をＯＮとし、他のスイッチＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ３をＯＦＦとすれば、アナログ入力ポートＩｎＰ２が電圧値検出器１２に接続される。このため、サーミスターＴｈ２からアナログ入力ポートＩｎＰ２に入力された電圧値Ｖ２を検出することができる。更に、セレクター１３内のスイッチＳＷ３をＯＮとし、他のスイッチＳＷ０〜ＳＷ２をＯＦＦとすれば、アナログ入力ポートＩｎＰ３が電圧値検出器１２に接続される。このため、サーミスターＴｈ３からアナログ入力ポートＩｎＰ３に入力された電圧値Ｖ３を検出することができる。このように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えて、電圧値検出器１２に接続されるアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３を切り換えてやれば、１つの電圧値検出器１２を用いて、何れのアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の電圧値も検出することが可能となる。

ところが、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３で故障が発生すると、正しい電圧値を検出することができなくなる。例えば、アナログ入力ポートＩｎＰ３で接続不良あるいは断線などの故障が発生していたとする。図２でアナログ入力ポートＩｎＰ３が黒く塗り潰されて表示されているのは、アナログ入力ポートＩｎＰ３で故障が発生していることを表している。この場合、アナログ入力ポートＩｎＰ３を電圧値検出器１２に接続しようとして、スイッチＳＷ３をＯＮにし、他のスイッチＳＷ０〜ＳＷ２をＯＦＦにしても、アナログ入力ポートＩｎＰ３で接続不良または断線などが発生しているため、アナログ入力ポートＩｎＰ３の電圧値Ｖ３が電圧値検出器１２に伝わらない。このため、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓは前に接続されていたアナログ入力ポートの電圧値を保持し続けることになり、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣは、その電圧値をＡＤ変換して検出してしまう。また、こうして誤って検出された電圧値は、アナログ入力ポートＩｎＰ３以外のアナログ入力ポートの電圧値であるため、特別に不自然な電圧値となっているわけではなく、電圧値が誤検出されていることに気付き難い。その結果、誤検出されたままで制御が継続されてしまうという問題がある。

そこで、第１実施例の電圧値検出システム１には、図１を用いて前述したように、検出部Ｄ１（検出抵抗Ｒ１およびサーミスターＴｈ１）や、検出部Ｄ２（検出抵抗Ｒ２およびサーミスターＴｈ２）、検出部Ｄ３（検出抵抗Ｒ３およびサーミスターＴｈ３）に基準電圧Ｖｃｃを印加するためのスイッチＳＷｄや、検出部Ｄ１〜Ｄ３の上流側をグランドに接地するためのスイッチＳＷｇが設けられている。また、これに対応して第１実施例の電圧値検出装置１０には、スイッチＳＷｄ、ＳＷｇに対する切換信号を出力する出力端子ＯＴｄ、ＯＴｇが設けられていると共に、アナログ入力ポートＩｎＰ０には電源ＰＷＲからの基準電圧Ｖｃｃが入力されている。こうすることで、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３で故障が発生したか否かを容易に診断することが可能となる。

Ａ−３．第１実施例の故障有無の診断動作 ：
図３は、第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する動作の概要を示した説明図である。故障の有無を診断しない従来の電圧値検出装置の場合は、図３（ａ）に示したように、アナログ入力ポートを選択して、選択したアナログ入力ポートの電圧値を検出する動作を繰り返す。ここで、アナログ入力ポートを選択する動作とは、図２を用いて前述したように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることによって、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の何れかを電圧値検出器１２に接続する動作である。

第１実施例の電圧値検出装置１０は、アナログ入力ポートの電圧値を検出するに先立って、そのアナログ入力ポートの故障の有無を診断するようになっており、これに伴って、図３（ｂ）に示した動作を繰り返す。図３（ｂ）と図３（ａ）と比較すれば明らかなように、第１実施例の電圧値検出装置１０では、アナログ入力ポートを選択する前に電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓを充電する動作が追加され、更に、アナログ入力ポートを選択した後は、コンデンサーＣｓの電圧を放電して故障の有無を診断する動作が追加されている。以下では、図３（ｂ）に示した４つの動作（すなわち、充電、ポート選択、放電＋診断、検出）について、具体的に説明する。

図４は、第１実施例の電圧値検出装置１０の充電時の動作を示した説明図である。尚、前述した図２と同様に、図４でも理解の便宜を図るため、複数の配線の中で説明に関係する配線は太い実線で表示し、説明に関係しない配線は細い破線で表示している。（コンデンサーＣｓへの）充電時には、図４に示したように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０をＯＮとして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をＯＦＦにする。すると、アナログ入力ポートＩｎＰ０が電圧値検出器１２に接続される。また、アナログ入力ポートＩｎＰ０には電源ＰＷＲからの基準電圧Ｖｃｃが入力されているから、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓは基準電圧Ｖｃｃに充電される。こうしてコンデンサーＣｓを充電したら、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣでコンデンサーＣｓの電圧値を検出して、制御部１１に出力しておく。

尚、第１実施例では、アナログ入力ポートＩｎＰ０が本発明における「特定ポート」に対応する。また、充電状態では、アナログ入力ポートＩｎＰ０に基準電圧Ｖｃｃが入力されており、且つ、アナログ入力ポートＩｎＰ０が電圧値検出器１２に接続されているので、第１実施例の充電状態は，本発明における「第１接続状態」に対応する。更に、充電状態は、制御部１１がセレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３や、スイッチＳＷｄ、ＳＷｇのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることによって発生させている。このため、第１実施例の制御部１１は、本発明における「第１接続状態発生手段」に対応する。以上のようにして、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電したら、続いて、故障の有無を診断するアナログ入力ポートを選択する（図３（ｂ）参照）。

図５は、故障の有無を診断するアナログ入力ポートを選択する動作を示した説明図である。図５でも、前述した図２および図４と同様に、説明に関係する配線は太い実線で表示され、説明に関係しない配線は細い破線で表示されている。また、図５では、アナログ入力ポートＩｎＰ１を選択する場合が示されている。アナログ入力ポートＩｎＰ１を選択する場合は、図５に示されるように、セレクター１３内のスイッチＳＷ１をＯＮにして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をＯＦＦにする。もちろん、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えれば、アナログ入力ポートＩｎＰ２やアナログ入力ポートＩｎＰ３を選択することができる。こうして選択されたアナログ入力ポートが、本発明における「対象ポート」に対応する。また、選択されたアナログ入力ポート（図５に示した例ではアナログ入力ポートＩｎＰ１）は、電圧値検出器１２に接続される。

また、この段階では、未だ検出抵抗Ｒ１には基準電圧Ｖｃｃが印加されていないので、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点の電圧値は接地電圧となっている。このため、コンデンサーＣｓに充電された電圧は、アナログ入力ポートＩｎＰ１およびサーミスターＴｈ１を介してグランドに放電される。もっとも、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３は温度によって抵抗値が大きく変化し（例えば、１００オーム〜２Ｍオーム）、抵抗値が大きい場合は、放電速度はゆっくりとしたものとなる。そこで、アナログ入力ポートを選択したら、今度は、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧を、速やかに且つ確実に放電させるための動作を開始する（図３（ｂ）参照）。

図６は、コンデンサーＣｓの電圧を速やかに且つ確実に放電させるための動作を示した説明図である。尚、アナログ入力ポートの故障の有無は、コンデンサーＣｓの電圧を放電した後に診断する。図６でも、前述した図２や、図４、図５と同様に、説明に関係する配線は太い実線で表示され、説明に関係しない配線は細い破線で表示されている。第１実施例の電圧値検出装置１０では、コンデンサーＣｓの電圧を速やかに且つ確実に放電させるために、（スイッチＳＷｄはＯＦＦにしたまま）スイッチＳＷｇをＯＮにする。すると、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３の上流側の検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３には基準電圧Ｖｃｃが掛からない（グランドに接地された）状態となるため、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３はグランドの電圧（すなわち、接地電圧）を出力することとなって、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３には接地電圧が入力された状態となる。更に、アナログ入力ポートＩｎＰ１については、既に選択されて電圧値検出器１２に接続されている。このため、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧は、アナログ入力ポートＩｎＰ１から、検出抵抗Ｒ１、保護抵抗Ｒｇ、スイッチＳＷｇを経由する経路でもグランドに放電されるようになる。従って、たとえサーミスターＴｈ１（アナログ入力ポートＩｎＰ２が選択されている場合はサーミスターＴｈ２、アナログ入力ポートＩｎＰ３が選択されている場合はサーミスターＴｈ３）の抵抗値が大きかった場合でも、この経路を経由してコンデンサーＣｓの電圧を速やかに且つ確実に放電することができる。そしてコンデンサーＣｓの電圧を放電したら、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣで放電後のコンデンサーＣｓの電圧値を検出して、制御部１１に出力しておく。

尚、図６に示したように、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧を、アナログ入力ポートＩｎＰ１やスイッチＳＷｇを経由してグランドに放電する状態では、対象ポートに対応するアナログ入力ポートＩｎＰ１に接地電圧が入力されていると共に、そのアナログ入力ポートＩｎＰ１が電圧値検出器１２に接続されている。従って、コンデンサーＣｓの電圧を、アナログ入力ポートＩｎＰ１やスイッチＳＷｇを経由してグランドに放電する状態は、本発明における「第２接続状態」に対応する。また、この第２接続状態は、制御部１１がセレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３や、スイッチＳＷｄ、ＳＷｇのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることによって発生させている。このため、第１実施例の制御部１１は、本発明における「第２接続状態発生手段」にも対応する。

以上のようにして、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電した状態での電圧値と、コンデンサーＣｓの電圧を放電した後の電圧値とを検出すれば、選択したアナログ入力ポート（ここでは、アナログ入力ポートＩｎＰ１）の故障の有無を診断することができる。故障の有無を診断する方法については、後ほど詳しく説明する。その結果、故障ありと診断された場合には、アナログ入力ポートが故障している旨を報知するが、故障なしと診断された場合には、選択したアナログ入力ポートの電圧値を検出する（図３（ｂ）参照）。

アナログ入力ポートの電圧値を検出する動作は、大まかには図２を用いて前述した動作と同様であるため、図２を参照して説明する。この場合（すなわち、放電および診断後に電圧値を検出する場合）は、既にアナログ入力ポートは選択されている。そこで、図６に示した放電および診断時にＯＮになっていたスイッチＳＷｇをＯＦＦにした後、スイッチＳＷｄをＯＮにする。すると、図２を用いて前述したように、電源ＰＷＲからの基準電圧ＶｃｃがスイッチＳＷｄを経由して検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に印加され、その結果、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点からは電圧値Ｖ１が出力され、検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２との接続点からは電圧値Ｖ２が、検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３との接続点からは電圧値Ｖ３が出力されて、それぞれアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３に入力される。このため、選択されていたアナログ入力ポートの電圧値が、電圧値検出器１２で検出されることになる。

Ａ−４．第１実施例の故障有無の診断方法 ：
図７は、第１実施例の電圧値検出装置１０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する方法についての説明図である。図７（ａ）には、各種のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３、ＳＷｄ、ＳＷｇを切り換えることによって、図４を用いて前述した充電動作、図５を用いて前述したアナログ入力ポートの選択動作、図６を用いて前述した放電および診断動作、図２を流用して前述した電圧値の検出動作を実現する様子が示されている。また、図７（ｂ）および図７（ｃ）には、これら４つの動作状態を切り換えるに伴って、コンデンサーＣｓの電圧値が変化する様子が示されている。図７（ｂ）はアナログ入力ポートが故障していない場合を表しており、図７（ｃ）はアナログ入力ポートが故障している場合を表している。

図７（ａ）に示されるように、充電動作の段階ではセレクター１３内のスイッチＳＷ０をＯＮにして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３はＯＦＦにする。尚、図４を用いて説明した際には、セレクター１３に含まれないスイッチＳＷｄ、ＳＷｇは充電時にはＯＦＦにするものとして説明したが、実際には、必ずしもスイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇをＯＦＦにする必要は無い。すなわち、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇを２つともＯＮにしなければよく、何れか一方がＯＦＦになっていれば、他方がＯＮになっていても構わない。図７（ａ）中で（ＳＷｄ，ＳＷｇ）と、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇがカッコ付きで表示されているのは、このことを表している。また、前述したように、アナログ入力ポートＩｎＰ０には電源ＰＷＲから基準電圧Ｖｃｃが入力されている。このため、セレクター１３内のスイッチＳＷ０をＯＮにして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をＯＦＦにすると、コンデンサーＣｓが基準電圧Ｖｃｃで充電される。その結果、図７（ｂ）に示したように、充電時にはコンデンサーＣｓの電圧が基準電圧Ｖｃｃまで速やかに上昇した後、基準電圧Ｖｃｃで一定となる。

続いて、アナログ入力ポートの選択動作の段階では、図７（ａ）に示されるように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかをＯＮにすると共に、セレクター１３内の他のスイッチをＯＦＦにする。例えば、アナログ入力ポートＩｎＰ１を選択する場合は、スイッチＳＷ１をＯＮにして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をＯＦＦにする。尚、図５を用いて説明した際には、アナログ入力ポートの選択時は、セレクター１３に含まれないスイッチＳＷｄ、ＳＷｇは充電時にはＯＦＦにするものとして説明した。しかし実際には、必ずしもスイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇをＯＦＦにする必要は無く、スイッチＳＷｇをＯＮにして、スイッチＳＷｄをＯＦＦにしても良い。この場合は、アナログ入力ポートを選択する動作と、次の動作（すなわち、放電および診断の動作）とが同時に行われたことと同じになる。

また、図５を用いて前述したように、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｇをＯＦＦにした状態で、アナログ入力ポートを選択すると、コンデンサーＣｓに充電された電圧が、選択されたアナログ入力ポート、およびそのアナログ入力ポートに接続されているサーミスターを経由してグランドに放電される。また、このときのサーミスターの抵抗値が大きい場合は、放電速度は小さくなる。図７（ｂ）には、アナログ入力ポートを選択したことによってコンデンサーＣｓの電圧値がゆっくりと低下する様子が示されている。

続いて、放電および診断動作の段階では、図７（ａ）に示されるように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３の状態は、アナログ入力ポートを選択した時の状態としたままで、スイッチＳＷｇをＯＮにして、スイッチＳＷｄをＯＦＦにする。すると、図６を用いて前述したように、コンデンサーＣｓの電圧が、選択されているアナログ入力ポート、およびそのアナログ入力ポートに接続されている検出抵抗、保護抵抗Ｒｇ、スイッチＳＷｇを経由してグランドに放電される。その結果、図７（ｂ）に示されるように、コンデンサーＣｓの電圧は、速やかに接地電圧まで低下することになる。

このように、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧は、充電段階では基準電圧Ｖｃｃまで上昇し、放電および診断段階では接地電圧まで低下する（図７（ｂ）参照）。ところが、選択したアナログ入力ポートで、接触不良や断線などの故障が発生していると、コンデンサーＣｓの電圧を放電することができないので、図７（ｃ）に示したように、放電および診断段階でも、コンデンサーＣｓの電圧が十分に低下しなくなる。従って、充電後および放電後にコンデンサーＣｓの電圧を検出しておき、充電後に検出した電圧値が基準電圧Ｖｃｃであり、且つ、放電後に検出した電圧値が接地電圧であれば、選択したアナログ入力ポートは故障していないと判断することができる。これに対して、充電後に検出した電圧値は基準電圧Ｖｃｃであるが、放電後に検出した電圧値が接地電圧でなかった場合は、選択したアナログ入力ポートは故障していると判断することができる。

図７（ａ）に示した放電および診断段階では、以上のように、充電後の電圧値および放電後の電圧値に基づいて、アナログ入力ポートの故障の有無を診断する。その結果、アナログ入力ポートが故障していないと診断された場合には、そのアナログ入力ポートの電圧値を検出する。すなわち、図７（ａ）に示すように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３の状態はそのままで、スイッチＳＷｄをＯＮにし、スイッチＳＷｇをＯＦＦにする。こうすれば、図７（ｂ）に示されるように、コンデンサーＣｓの電圧が、選択されているアナログ入力ポートの電圧値まで上昇するので、その電圧値を、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣで検出する。これに対して、アナログ入力ポートが故障していると診断された場合は、電圧値を検出することなく、そのアナログ入力ポートが故障している旨を報知する。尚、アナログ入力ポートが故障しているか否かの判断は、制御部１１が行う。従って、制御部１１は、本発明における「ポート故障診断手段」にも対応している。

以上に説明したように、第１実施例の電圧値検出装置１０では、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧をグランドに放電する前に、コンデンサーＣｓを基準電圧Ｖｃｃで充電している。このように、コンデンサーＣｓを一旦充電してから放電しているのは、アナログ入力ポートの故障の有無を確実に診断可能とするためである。

図８は、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓを充電せずに、アナログ入力ポートの故障の有無を診断した場合についての説明図である。この場合は、図８（ａ）に示すように、アナログ入力ポートを選択する段階と、コンデンサーＣｓの電圧を放電して故障の有無を診断する段階と、選択したアナログ入力ポートの電圧値を検出する段階とが繰り返して実行されることになる。また、図８（ｂ）および図８（ｃ）には、コンデンサーＣｓの電圧値が変化する様子が例示されている。尚、図８（ｂ）および図８（ｃ）でコンデンサーＣｓの電圧値が破線で示されているのは、前回に検出したアナログ入力ポートの電圧値をコンデンサーＣｓが保持していることを表している。

図８（ｂ）に示した例では、前回に検出したアナログ入力ポートの電圧値が比較的高いので、コンデンサーＣｓには高い電圧値が保持されている。このため、アナログ入力ポートを選択し、続いて行われる放電（および診断）動作でコンデンサーＣｓの電圧がグランドに放電されることにより、コンデンサーＣｓの電圧低下量ｄＶは十分な大きさとなる。従って、選択したアナログ入力ポートを経由して、コンデンサーＣｓの電圧が放電されていることを認識することができ、アナログ入力ポートが故障していないと判断することができる。

一方、図８（ｃ）に例示したように、前回に検出したアナログ入力ポートの電圧値が低かった場合には、コンデンサーＣｓに保持されている電圧値も低くなる。このため、アナログ入力ポートを選択し、続いて行われる放電（および診断）動作でコンデンサーＣｓの電圧を放電しても電圧低下量ｄＶが小さいために、コンデンサーＣｓの電圧が放電されているか否かを判断することが困難となる。その結果、選択したアナログ入力ポートが故障しているか否かを判断することも困難となってしまう。特に、サーミスターのように抵抗値が大きく変化するセンサーでは、センサーから出力される電圧値も大きく変化するため、図８（ｃ）に示すような事態が発生しやすい。

これに対して、前述した第１実施例の電圧値検出装置１０のように、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓを基準電圧Ｖｃｃで一旦充電してから放電するようにしておけば、選択したアナログ入力ポートが故障していない限り、コンデンサーＣｓの電圧値が基準電圧Ｖｃｃから接地電圧まで低下することになる。このため、アナログ入力ポートの故障発生の有無を確実に診断することが可能となる。

加えて、アナログ入力ポートの電圧値を検出する前に、基準電圧Ｖｃｃおよび接地電圧を検出することになるので、たとえ、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３の接地電圧が変動したり、電源ＰＷＲから生成される基準電圧Ｖｃｃが変動したりした場合でも、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３の正確な抵抗値が分かるので、正確な温度を検出することが可能となる。

このように第１実施例の電圧値検出装置１０では、アナログ入力ポートの故障有無を診断することに加えて、サーミスターなどのセンサーの出力を正確に検出することができるという優れた効果が得られるが、それにも拘わらず、アナログ入力ポートの故障有無を診断できない一般的な電圧値検出装置からの変更点は、比較的軽微なものに過ぎない。以下では、この点について簡単に説明しておく。

図９は、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する機能を有さない一般的な電圧値検出装置９０についての説明図である。図１を用いて前述した第１実施例の電圧値検出装置１０と、図９に示した一般的な電圧値検出装置９０とを比較すれば明らかなように、第１実施例では、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３を含んだ検出部Ｄ１〜Ｄ３に基準電圧Ｖｃｃを印加するためのスイッチＳＷｄと、検出部Ｄ１〜Ｄ３の上流側を接地するためのスイッチＳＷｇとが追加されている。これに伴って、第１実施例の電圧値検出装置１０には、スイッチＳＷｄ、ＳＷｇに切換信号を出力するための出力端子ＯＴｄ、ＯＴｇが追加されると共に、複数のアナログ入力ポートの中の１つ（図１では、アナログ入力ポートＩｎＰ０）が、基準電圧Ｖｃｃを入力するために使われているに過ぎない。

また、図１に示した例では、電圧値を出力するセンサーはサーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３の３つであるが、センサーの個数が多くなった場合でも、アナログ入力ポートの数を増やしてやるだけで、増やしたアナログ入力ポートについても故障有無を診断し、更に、増えたセンサーの出力も正確に検出することが可能となる。

Ｂ．第２実施例 ：
上述した第１実施例では、所定のアナログ入力ポート（上述した例では、アナログ入力ポートＩｎＰ０）を経由してコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電し、選択したアナログ入力ポート（上述した例では、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の何れか）を経由してコンデンサーＣｓの電圧を放電するものとして説明した。この場合、コンデンサーＣｓの電圧が放電できていれば、選択したアナログ入力ポートは故障していないと診断することになる。これに対して、所定のアナログ入力ポートをグランドに接地しておき、選択したアナログ入力ポートを経由してコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電するようにしても良い。そして、コンデンサーＣｓが基準電圧Ｖｃｃに充電できれば、選択したアナログ入力ポートは故障していないと診断しても良い。以下では、このような第２実施例について説明する。

Ｂ−１．第２実施例の装置構成 ：
図１０は、第２実施例の電圧値検出装置２０を含んだ電圧値検出システム２の大まかな構造を示した説明図である。第２実施例の電圧値検出システム２は、図１を用いて前述した第１実施例の電圧値検出システム１に対して、スイッチＳＷｇが設けられていない点、その代わりに、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３とグランドとの間にスイッチＳＷｃが設けられている点、およびアナログ入力ポートＩｎＰ０が保護抵抗Ｒｇを介して接地されている点が異なっている。また、このことに対応して、電圧値検出装置２０では、スイッチＳＷｇに切換信号を出力する出力端子ＯＴｇの代わりに、スイッチＳＷｃに切換信号を出力する出力端子ＯＴｃが設けられている点が異なっている。その他の点については、第１実施例の電圧値検出システム１および電圧値検出装置１０と同様であるため、第１実施例と同じ番号あるいは記号を付すことによって説明を省略する。

図１０に示した第２実施例の電圧値検出装置２０では、スイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｃをＯＮにしておけば、第１実施例の電圧値検出装置１０と同様にして、サーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３の出力する電圧値を検出することができる（図２参照）。また、第１実施例の電圧値検出装置１０と同様に、第２実施例の電圧値検出装置２０でも、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３で故障が発生すると、正しい電圧値を検出することができなくなる。そこで、第２実施例の電圧値検出装置２０は、次のようにして、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障の有無を診断する。

Ｂ−２．第２実施例の故障有無の診断動作 ：
図１１は、第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する動作の概要を示した説明図である。図３（ｂ）を用いて前述した第１実施例の電圧値検出装置１０に対して、アナログ入力ポートを選択する前に、コンデンサーＣｓの電圧を放電し、アナログ入力ポートを選択した後に、コンデンサーＣｓに充電して故障の有無を診断する点が異なっている。以下では、図１１に示した４つの動作（すなわち、放電、ポート選択、充電＋診断、検出）について、具体的に説明する。

図１２は、第２実施例の電圧値検出装置２０の放電時の動作を示した説明図である。尚、図１２でも、理解の便宜を図るため、複数の配線の中で説明に関係する配線は太い実線で表示し、説明に関係しない配線は細い破線で表示している。コンデンサーＣｓの電圧を放電する際には、図１２に示したように、セレクター１３内のスイッチＳＷ０をＯＮとして、セレクター１３内の他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をＯＦＦにする。すると、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧が、アナログ入力ポートＩｎＰ０および保護抵抗Ｒｇを経由してグランドに放電される。こうしてコンデンサーＣｓの電圧を放電したら、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣでコンデンサーＣｓの電圧値を検出して、制御部１１に出力しておく。

尚、第２実施例でも、アナログ入力ポートＩｎＰ０が本発明における「特定ポート」に対応する。また、放電状態では、アナログ入力ポートＩｎＰ０に接地電圧が入力されており、且つ、アナログ入力ポートＩｎＰ０が電圧値検出器１２に接続されているので、第２実施例の放電状態は，本発明における「第１接続状態」に対応する。また、第２実施例でも、制御部１１は本発明における「第１接続状態発生手段」に対応する。以上のようにして、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓの電圧を放電したら、続いて、故障の有無を診断するアナログ入力ポートを選択する（図１１参照）。

図１３は、故障の有無を診断するアナログ入力ポートを選択する動作を示した説明図である。図１３でも、説明に関係する配線は太い実線で表示され、説明に関係しない配線は細い破線で表示されている。また、図１３では、アナログ入力ポートＩｎＰ１を選択する場合が示されている。選択するアナログ入力ポートに応じて、セレクター１３内のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３の何れをＯＮにして、何れをＯＦＦにするかは、前述した第１実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。尚、第２実施例でも、選択されたアナログ入力ポートが本発明における「対象ポート」に対応する。また、アナログ入力ポートを選択したら、今度は、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電して故障の有無を診断するための動作を開始する（図１１参照）。

図１４は、コンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電して故障の有無を診断するための動作を示した説明図である。図１４でも、説明に関係する配線は太い実線で表示され、説明に関係しない配線は細い破線で表示されている。電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに充電する際には、スイッチＳＷｄをＯＮにして、スイッチＳＷｃをＯＦＦにする。すると、スイッチＳＷｃがＯＦＦになっているため、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点、検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２との接続点、および検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３との接続点の電圧値は何れも基準電圧Ｖｃｃとなる。このため、選択されたアナログ入力ポートを経由して、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃが充電される。尚、第２実施例では、選択されたアナログ入力ポートを経由してコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃが充電される状態が、本発明における「第２接続状態」に対応している。また、第２実施例でも、制御部１１は本発明における「第２接続状態発生手段」に対応する。以上のようにして、電圧値検出器１２内のコンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電したら、電圧値検出器１２内のＡＤ変換器ＡＤＣで充電後のコンデンサーＣｓの電圧値を検出して、制御部１１に出力しておく。

こうして、コンデンサーＣｓの電圧を放電した後の電圧値と、コンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電した状態での電圧値とを検出すれば、選択したアナログ入力ポートの故障の有無を診断することができる。故障の有無を診断する方法については、後ほど詳しく説明する。その結果、故障ありと診断された場合には、アナログ入力ポートが故障している旨を報知するが、故障なしと診断された場合には、選択したアナログ入力ポートの電圧値を検出する（図１１参照）。

図１５は、第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートの電圧値を検出する動作を示した説明図である。図１５でも、説明に関係する配線は太い実線で表示され、説明に関係しない配線は細い破線で表示されている。アナログ入力ポートの電圧値を検出する際には、スイッチＳＷｄはＯＮにしたままで、スイッチＳＷｃをＯＮにする。すると、スイッチＳＷｃがＯＮになっているため、検出抵抗Ｒ１とサーミスターＴｈ１との接続点には、サーミスターＴｈ１の出力（電圧値Ｖ１）が発生する。検出抵抗Ｒ２とサーミスターＴｈ２との接続点や、検出抵抗Ｒ３とサーミスターＴｈ３との接続点についても同様に、サーミスターＴｈ２の出力（電圧値Ｖ２）およびサーミスターＴｈ３の出力（電圧値Ｖ３）が発生する。そして、これらの電圧値Ｖ１〜Ｖ３は、アナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３に入力されている。このため、選択されたアナログ入力ポートの電圧値がコンデンサーＣｓに供給されるので、電圧値検出器１２で検出することが可能となる。

Ｂ−３．第２実施例の故障有無の診断方法 ：
図１６は、第２実施例の電圧値検出装置２０がアナログ入力ポートＩｎＰ１〜ＩｎＰ３の故障有無を診断する方法についての説明図である。図１６（ａ）には、各種のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３、ＳＷｄ、ＳＷｃを切り換えることによって、図１２の放電動作、図１３のアナログ入力ポートの選択動作、図１４の充電および診断動作、図１５の電圧値の検出動作を実現する様子が示されている。尚、図１６（ａ）中で（ＳＷｄ、ＳＷｃ）とスイッチＳＷｄおよびスイッチＳＷｃがカッコ付きで表示されているのは、これらのスイッチＳＷｄ、ＳＷｃを２つともＯＦＦにする必要はないことを表している。また、図１６（ｂ）および図１６（ｃ）には、これら４つの動作状態を切り換えるに伴って、コンデンサーＣｓの電圧値が変化する様子が示されている。図１６（ｂ）はアナログ入力ポートが故障していない場合を表しており、図１６（ｃ）はアナログ入力ポートが故障している場合を表している。

選択したアナログ入力ポートが故障していない場合は、図１６（ｂ）に示すように、放電状態ではコンデンサーＣｓの電圧は接地電圧まで低下し、充電状態では基準電圧Ｖｃｃまで上昇する。これに対して、選択したアナログ入力ポートが故障していた場合は、図１６（ｃ）に示すように、放電状態ではコンデンサーＣｓの電圧は接地電圧まで低下するが、充電状態で基準電圧Ｖｃｃまで上昇することがない。このため、放電後および充電後の電圧値を検出しておき、放電後の電圧値は接地電圧となっており、且つ、充電後の電圧値が基準電圧Ｖｃｃであれば、選択したアナログ入力ポートは故障していないと判断することができる。これに対して、放電後の電圧値は接地電圧となっているが、充電後の電圧値が基準電圧Ｖｃｃでなかった場合は、選択したアナログ入力ポートは故障していると判断することができる。上述した故障の有無は制御部１１が行っている。従って、第２実施例でも、制御部１１は本発明における「ポート故障診断手段」に対応する。

また、第２実施例の電圧値検出装置２０で、コンデンサーＣｓの電圧をグランドに放電してから、コンデンサーＣｓを基準電圧Ｖｃｃで充電しているのは、アナログ入力ポートの故障の有無を確実に診断可能とするためである。

図１７は、第２実施例の電圧値検出装置２０がコンデンサーＣｓの電圧を放電せずに、アナログ入力ポートの故障の有無を診断した場合についての説明図である。この場合は、図１７（ａ）に示すように、アナログ入力ポートを選択する段階と、コンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電して故障の有無を診断する段階と、選択したアナログ入力ポートの電圧値を検出する段階とが繰り返して実行されることになる。また、図１７（ｂ）には、コンデンサーＣｓの電圧値が変化する様子が例示されている。尚、図１７（ｂ）でコンデンサーＣｓの電圧値が破線で示されているのは、前回に検出したアナログ入力ポートの電圧値をコンデンサーＣｓが保持していることを表している。

図１７（ｂ）に示した例では、前回に検出したアナログ入力ポートの電圧値が比較的高いので、コンデンサーＣｓには高い電圧値が保持されている。このため、アナログ入力ポートを選択した後、コンデンサーＣｓに基準電圧Ｖｃｃを充電しても、コンデンサーＣｓの電圧値の上昇量が小さくなるので、コンデンサーＣｓが充電されているか否かを判断することが困難となる。その結果、選択したアナログ入力ポートが故障しているか否かを判断することも困難となってしまう。そこで、第２実施例の電圧値検出装置２０では、コンデンサーＣｓの電圧を一旦放電してから、基準電圧Ｖｃｃを充電することによって、アナログ入力ポートの故障発生の有無を確実に診断できるようにしている。

また、第２実施例の電圧値検出装置２０でも、アナログ入力ポートの電圧値を検出する前に、接地電圧および基準電圧Ｖｃｃを検出しているので、たとえ、センサー（ここではサーミスターＴｈ１〜Ｔｈ３）の接地電圧が変動したり、電源ＰＷＲから生成される基準電圧Ｖｃｃが変動したりした場合でも、センサーの出力値を正確に検出することが可能となる。加えて、図９に例示した一般的な電圧値検出装置９０と比較すれば明らかなように、一般的な電圧値検出装置９０に対して比較的軽微な変更で、第２実施例の電圧値検出装置２０を実現することが可能となる。

以上、第１実施例の電圧値検出装置１０および第２実施例の電圧値検出装置２０について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１，２…電圧値検出システム、 １０…電圧値検出装置、 １１…制御部、
１２…電圧値検出器、 １３…セレクター、 ２０…電圧値検出装置、
ＩｎＰ０〜ＩｎＰ３…アナログ入力ポート、 Ｒ１〜Ｒ３…検出抵抗、
Ｄ１〜Ｄ３…検出部、 Ｒｇ…保護抵抗、 Ｃｓ…コンデンサー、
ＳＷ０〜ＳＷ３…スイッチ、 Ｔｈ１〜Ｔｈ３…サーミスター、
ＰＷＲ…電源、 ＯＴｃ，ＯＴｄ，ＯＴｇ…出力端子、
ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｇ…スイッチ、 Ｖｃｃ…基準電圧。

Claims (4)

1. 電圧値をデジタル値に変換して検出する電圧値検出器と複数のアナログ入力ポートとを有し、前記電圧値検出器に接続する前記アナログ入力ポートを切り換えることによって、前記アナログ入力ポートの電圧値を検出する電圧値検出装置において、
   前記電圧値検出器は、接続された前記アナログ入力ポートからの電荷を蓄えることによって前記アナログ入力ポートの電圧値を保持する電圧値保持コンデンサーを有すると共に、前記電圧値保持コンデンサーで保持された電圧値を前記アナログ入力ポートの電圧値として検出しており、
   前記複数のアナログ入力ポートの中から予め選択された特定ポートと、
   前記特定ポートを除いた前記複数のアナログ入力ポートの中から選択された対象ポートと、
   接地電圧または所定の基準電圧の何れか一方が前記特定ポートに入力されると共に、前記特定ポートが前記電圧値検出器に接続された第１接続状態を発生させる第１接続状態発生手段と、
   前記接地電圧および前記基準電圧の中で前記特定ポートに入力されない方が前記対象ポートに入力されると共に、前記対象ポートが前記電圧値検出器に接続された第２接続状態を発生させる第２接続状態発生手段と、
   前記電圧値検出器が前記第１接続状態で検出した電圧値と、前記電圧値検出器が前記第２接続状態で検出した電圧値とに基づいて、前記対象ポートの故障有無を診断するポート故障診断手段と
   を備える電圧値検出装置。
2. 請求項１に記載の電圧値検出装置において、
   前記ポート故障診断手段は、前記第１接続状態で前記電圧値検出器によって検出された電圧値が、前記接地電圧または前記基準電圧の何れか一方で、前記第２接続状態で前記電圧値検出器によって検出された電圧値が、前記接地電圧または前記基準電圧の何れか他方であった場合に、前記対象ポートが故障していないと診断する
   ことを特徴とする電圧値検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電圧値検出装置において、
   前記特定ポートには、前記基準電圧が入力されており、
   前記対象ポートには、検出抵抗と該検出抵抗に対して直列に接続されたセンサーとの接続点の電圧が入力されると共に、前記検出抵抗と前記センサーとが直列に接続された検出部の上流側には前記基準電圧を発生する電源が接続され、前記検出部の下流側は接地されており、
   前記電源と前記検出部との間には、前記検出部の上流側が前記電源に接続された状態と接地された状態とを切り換える切換スイッチが設けられており、
   前記第１接続状態発生手段は、前記基準電圧が入力された前記特定ポートを前記電圧値検出器に接続することによって前記第１接続状態を発生させており、
   前記第２接続状態発生手段は、前記切換スイッチを切り換えて前記検出部の上流側を接地させることによって前記接地電圧を前記対象ポートに入力すると共に、前記対象ポートを前記電圧値検出器に接続することによって前記第２接続状態を発生させる
   ことを特徴とする電圧値検出装置。
4. 請求項３に記載の電圧値検出装置において、
   前記センサーは測温抵抗体である
   ことを特徴とする電圧値検出装置。

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