JP3417762B2 - マイコンガスメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスの使用状態
などを監視し、保安を向上させている電池駆動のマイコ
ンガスメータにおける、マイコンの異常に対する安全確
保のための手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイコンガスメータは、マイコンを中心
としたシステムで、電池によって駆動されている。この
システムは、ガスの流量センサ、圧力センサや感震器の
信号を監視し、ガスの使われ方の異常、圧力の異常ある
いは地震発生を感知した場合には、マイコンが遮断弁駆
動用トランジスタに指令を出し、遮断弁を閉止させ、ガ
スの供給を止める。

【０００３】このような電池駆動のマイコンガスメータ
において、システムの中核となるマイコンの動作異常を
検出する、いわゆるウォッチドグ機能の実現方法として
は、次の方法が採用されている。図３はその１例を示す
回路図である。充電抵抗６とコンデンサ７からなる充電
回路と、マイコン１が正常に動作している状態ではマイ
コン１のリフレッシュ用ポートから周期的に発せられる
指令で、コンデンサ７の電荷を周期的に放電させるため
の放電用トランジスタ５と、コンデンサ７の電位を入力
し、この電位が所定値に達すると信号を発する二値化回
路８とから構成されている。マイコン１からの周期的な
指令の周期は、例えば 0.1秒であり、充電抵抗６とコン
デンサ７とで決まる時定数は、通常、マイコン１からの
指令の周期より十分大きい10秒程度に設定され、マイコ
ン１が正常に動作し、周期的に放電用トランジスタ５に
放電指令を発している状態では、コンデンサ７の電位は
殆ど上昇せず、二値化回路８は有意信号を出力しない。

【０００４】充電抵抗６とコンデンサ７とで決まる時定
数の上限は、マイコン異常時にガス放出状態になってい
ても保安上問題がない時間から決められ、１分以内にす
る必要がある。一方、コンデンサ７の電荷を周期的に放
電させるためのマイコン１からの周期的な指令は、コン
デンサ７の電位が殆ど上昇しないという条件から、通
常、充電抵抗６とコンデンサ７とで決まる時定数の1/10
0 程度の周期に決められている。

【０００５】マイコン１の動作に異常が発生し、コンデ
ンサ７の電荷が周期的に放電されなくなると、コンデン
サ７の電位は上昇し始め、その電位が二値化回路８の設
定電圧値（ｒｅｆ）以上になると、二値化回路８が有意
信号を出力する。この出力信号はマイコン１の「割り込
み」または「リセット」に入力されて、マイコン１は動
作異常をソフトウェア的に初期化すると同時に、遮断弁
11を遮断するための信号を遮断弁駆動用トランジスタ10
に出力し、遮断弁11を閉止する。

【０００６】コンデンサ４は、マイコン１のリフレッシ
ュ用ポートからの指令が放電用トランジスタ５を導通状
態にする電位レベルのままで異常状態になった場合に、
異常検出回路のコンデンサ７の電荷を放電させないで、
異常が検出できるようにするために、マイコン１のリフ
レッシュ用ポートからの指令の直流成分を遮断するため
に用いられている。

【０００７】以上の方法が一般的であるが、上述の充電
回路などの代わりに、マイコン内部にウォッチドグ専用
のタイマ回路をもち、このタイマ回路がオーバーフロー
するとリセット信号を発生する機能を有するマイコンを
利用する方法もある。この場合もタイマ回路がオーバー
フローしないようにソフトウェアで定期的にリフレッシ
ュする必要がある。

【０００８】いずれの方法においても、マイコンの動作
異常時にはマイコンに「割り込み」または「リセット」
を発生させて、ソフトウェアによる処理でシステムのフ
ェールセーフを確保しようとしているのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、上記のようにソフトウェアによる処理でシステ
ムのフェールセーフを確保しようとしているので、何ら
かの原因で、マイコン素子自体が破壊されたり、あるい
は、例えば発振子２の異常などによりマイコン１のクロ
ック回路が異常停止した場合には、システムのフェール
セーフを確保できなくなるという問題がある。

【００１０】また、ガスメータの遮断弁11としては、ガ
スの供給停止から供給状態に手動で復帰できる遮断弁が
広く普及しているため、マイコン１の動作異常時に１度
しか遮断弁11を閉止しない方式では、ガス使用者が遮断
弁11をリセットして、ガスが再度供給された場合には、
マイコン機能が停止したままでガスが使用されることに
なり、非常に危険な状態になるという問題もある。

【００１１】この問題を避けるためには、異常時には遮
断弁に連続通電してガスの供給を停止することもできる
が、この場合には、遮断弁の消費電力が200mＷと大きく
なり、システムの平均消費電力の30μＷとは桁違いに大
きな電力を消費するのが問題である。この発明は、以上
の問題点を解決するために、マイコンの動作異常時に、
マイコンガスメータを「監視機能の無いマイコンガスメ
ータ」として、ハード的に、遮断弁を閉止させて確実に
ガスの供給を停止することができ、しかも、消費電力の
大幅な増大を伴わないマイコンガスメータを提供するこ
とを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、マイコンの異常を検出する
手段がマイコンの異常を検出した場合に遮断弁を周期的
に繰り返し駆動する手段を備えている。マイコンの異常
を検出する手段としては、従来技術と同様の手段が利用
できる。すなわち、コンデンサに電荷を充電する回路
と、このコンデンサの電荷をマイコンからの指令で放電
するリフレッシュ回路と、このコンデンサの電位が一定
値以上に上昇したことを判断する二値化回路とで構成さ
れているマイコン異常検出回路が利用できる。

【００１３】マイコンの異常を検出した場合に遮断弁を
周期的に繰り返し駆動する手段は、前記の二値化回路か
らの有為信号を受けて動作を開始する発振回路と、発振
回路の発振信号により遮断弁を繰り返し駆動するトラン
ジスタとで構成される。マイコンに異常を生じた場合に
は、リフレッシュ回路へのマイコンからの定期的な指令
が出なくなるので、コンデンサの電荷は放電されなくな
り、したがって、コンデンサの電位が上昇してくる。こ
の電位が二値化回路の設定値以上に達すると、二値化回
路が有意信号を出力し、発振回路が動作状態となり、発
振回路の出力信号によって、遮断弁が周期的に繰り返し
駆動され、確実に閉止する。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明が従来技術と異なる点
は、マイコンの異常を検出した場合に動作を開始する、
遮断弁を周期的に繰り返し駆動する回路を備えているこ
とであり、マイコンの動作異常時にマイコンガスメータ
を「監視機能の無いマイコンガスメータ」として、ハー
ド的に遮断弁に信号を送って遮断弁を周期的に繰り返し
駆動し、確実に閉止して、確実にガスの供給を停止する
ことである。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す回路図であ
り、図２はその実施例における信号のタイミングチャー
トである。タイミングチャートは３つの信号が縦軸にと
ってあり、１番目は二値化回路への入力電圧すなわちコ
ンデンサ７の電位であり、２番目は二値化回路の出力信
号であり、３番目は発振回路の出力信号である。図１に
おいて、従来技術と同じ機能を有する部分は同じ符号で
示している。

【００１６】図１において、マイコン１の異常を検出す
るための回路は、従来技術と同じである。すなわち、充
電抵抗６とコンデンサ７からなる充電回路と、マイコン
１が正常に動作している状態ではマイコン１からの指令
で、例えば 0.1秒の間隔で、コンデンサ７の電荷を周期
的に放電させるための放電用トランジスタ５と、コンデ
ンサ７の電位を入力し、この電位が所定値に達すると信
号を発する二値化回路８とから構成されている。なお、
コンデンサ４は、マイコン１のリフレッシュ用ポートか
らの指令が放電用トランジスタ５を導通状態にする電位
レベルのままで異常状態になった場合に、異常検出回路
のコンデンサ７の電荷を放電させないで、マイコン１の
異常が検出できるようにするために、直流成分の遮断用
として用いられている。

【００１７】充電抵抗６とコンデンサ７の時定数を、例
えば10秒に選定すると、マイコン１が正常に動作し、定
期的に放電用トランジスタ５に放電指令を発している状
態では、コンデンサ７の電位は殆ど上昇せず、二値化回
路８は有意信号を出力しない。マイコン１の動作に異常
が発生し、コンデンサ７の電荷が放電されなくなると、
コンデンサ７の電位は上昇し始め、その電位が二値化回
路８の設定電圧値（ｒｅｆ）以上になると、二値化回路
８が有意信号を出力する。この時点は、図２における、
マイコン暴走・異常停止後10秒の点に相当する。

【００１８】マイコンの異常検出回路の出力である二値
化回路８の出力は、発振回路９に入力されており、発振
回路９の出力はマイコン異常時遮断弁駆動用トランジス
タ12のベースに入力されている。二値化回路８が有意信
号を出力すると、発振回路９は発振状態となり、例えば
周期10秒でパルス幅50ミリ秒の信号を出力し（図２に示
した状態）、マイコン異常時遮断弁駆動用トランジスタ
12を周期的に繰り返しＯＮ状態とし、遮断弁11を繰り返
し駆動し、例え手動で遮断弁11が復帰されても再度遮断
し、ガスを確実に停止する。なお、発振回路９の発振周
波数とパルス幅はコンデンサと２つの抵抗の定数で決定
できる。

【００１９】発振回路の出力のパルス幅は遮断弁11を駆
動するために必要な時間であり、この実施例では50ミリ
秒である。パルス周期は、安全上の許容時間からその上
限値が決められ、電池の消耗及び遮断弁の安定化時間か
らその下限が決められる。すなわち、上限値は、連続的
にガスが放出されても安全上問題ないと考えられる時間
から１分（周波数では、0.017 Hz）と考えられ、下限値
は、遮断弁11が機械的に安定するのに要する約１秒が適
当であると考えられる。

【００２０】なお、遮断弁11は、50ミリ秒の通電で駆動
でき、通電を止めても、機械的な自己保持機能によって
遮断状態を保つが、機械的に安定するためには約１秒を
必要とする。以上の実施例では、マイコン異常の信号を
受けて遮断弁を周期的に繰り返し駆動する手段として、
マイコン異常の信号によって発振を開始する発振回路
と、この発振回路の発振信号により動作するトランジス
タとからなる手段を説明したが、タイマーや遅延リレー
を用いて同様の機能を実現することもできる。

【００２１】以上のように、この発明においては、遮断
弁11が、流量センサ、圧力センサあるいは感震器の信号
を受ける遮断弁駆動用トランジスタ10によって駆動され
るのは従来技術と同様であるが、マイコン１異常時に
は、異常信号で発振する発振回路９によって専用のマイ
コン異常時遮断弁駆動用トランジスタ12が動作し、遮断
弁11が周期的に繰り返し駆動され、確実にガスの供給が
止められるのが特徴である。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、マイコン素子自体の
破壊時、あるいはマイコンのクロック回路の異常停止時
にハード的に遮断弁を閉止する機能をもっているので、
システムのより高いフェールセーフ機能が確保できる。
また、発振回路の信号によって周期的に遮断弁を駆動す
るので、ガス使用者が遮断弁を手動で復帰させても、繰
り返し遮断弁が閉止されて、安全が確保され、同時に、
ガス使用者にもマイコンガスメータが異常であることを
知らせることができる。

【００２３】また、遮断弁の駆動のための通電時間は、
50ミリ秒程度と短く、駆動周期は10秒程度であるから、
連続通電する場合に比べて、その消費電力は1/200 程度
と少なくなり、低消費電力化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるマイコンガスメータの実施例を
示す回路図

【図２】実施例の信号のタイミングチャート

【図３】従来技術によるマイコンガスメータを示す回路
図

【符号の説明】

１ マイコン ２ 発振子 ３ 抵抗 ４，７ コンデンサ ５ 放電用トランジスタ ６ 充電抵抗 ８ 二値化回路 ９ 発振回路 10 遮断弁駆動用トランジスタ 11 遮断弁 12 マイコン異常時遮断弁駆動用トランジスタ

フロントページの続き (73)特許権者 000005821 松下電器産業株式会社 大阪府門真市大字門真1006番地 (74)上記１名の代理人 100075166 弁理士 山口 巖 (73)特許権者 000005234 富士電機株式会社 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 (74)上記１名の代理人 100088339 弁理士 篠部 正治 (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台９番10号 (72)発明者 佐藤 左右文 神奈川県川崎市高津区梶ケ谷二丁目11番 ２号 (72)発明者 佐藤 真一 東京都八王子市北野町543−15 (72)発明者 上遠野 富夫 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70 号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 斉藤 満 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70 号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 増田 英生 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝 柳町工場内 (72)発明者 村上 博邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中村 廣純 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 沼上 毅 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−250319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17629（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−229802（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−129828（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともマイコンと流量センサと遮断弁
   を備え、流量センサの信号によりガスの使用状態をマイ
   コンで監視するなどして、ガスの異常な使用状態などを
   検出した場合には遮断弁を閉止してガスの供給を停止し
   て、ガス使用の保安を向上させている電池駆動のマイコ
   ンガスメータにおいて、 マイコンの異常を検出する手段と、その手段が出力する
   マイコン異常の信号を受けて遮断弁を周期的に繰り返し
   駆動する手段を備えていることを特徴とするマイコンガ
   スメータ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のマイコンガスメータにお
   いて、 マイコン異常の信号を受けて遮断弁を周期的に繰り返し
   駆動する手段が、マイコン異常の信号によって発振を開
   始する発振回路と、この発振回路の発振信号により動作
   するトランジスタとからなることを特徴とするマイコン
   ガスメータ。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のマイコンガ
   スメータにおいて、 マイコンの異常を検出する手段が、コンデンサに電荷を
   充電する回路と、このコンデンサの電荷をマイコンから
   の指令で放電するリフレッシュ回路と、このコンデンサ
   の電位が一定値以上に上昇したことを判断する二値化回
   路とからなることを特徴とするマイコンガスメータ。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかの項に記
   載のマイコンガスメータにおいて、 遮断弁を周期的に繰り返し駆動する手段の遮断弁駆動の
   周波数が１から0.02Hzであることを特徴とするマイコン
   ガスメータ。