JP3953093B2 - A / D converter - Google Patents
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本発明はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換装置に関する。 The present invention relates to an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal.
従来、A/D変換装置は、アナログ信号側回路のHi故障あるいはLO故障を防止する為に、アナログ信号側回路が通常動作をしている時は、(電源電圧−α)と(グランド+β)間の電圧で動作する様に設計し、A/D変換結果がαからβ間に有る事を確認する安全対策を行っていた。 Conventionally, in order to prevent Hi failure or LO failure of the analog signal side circuit, the A / D conversion device has (power supply voltage −α) and (ground + β) when the analog signal side circuit is operating normally. It was designed to operate at a voltage between, and safety measures were taken to confirm that the A / D conversion result was between α and β.
図2に従来のA/D変換装置の構成を示しており、1はA/D変換部であり、アナログ値を入力し、ディジタル値として次段に出力する。2はディジタル基準電圧装置である。(電源電圧)から(電源電圧−α)の一定領域、および、(グランド電圧)から(グランド電圧+β)の一定領域を異常領域として、また、βからαの間を動作領域として、あらかじめ前述した各値をディジタル値に変換した値を記憶している。3は判定装置でありA/D変換部1の出力をディジタル基準電圧装置2の基準値と比較する。
FIG. 2 shows a configuration of a conventional A / D conversion apparatus. Reference numeral 1 denotes an A / D conversion unit which inputs an analog value and outputs it as a digital value to the next stage.
そして、A/D変換部1の出力値が動作領域であれば、前述のA/D変換部1の出力を、異常領域であれば異常の旨を次段に出力する様構成されている。上記の様に、このA/D変換装置では、アナログ信号側の回路が正常動作する領域と、回路故障時の異常領域があらかじめ求められている。そして、その領域をディジタル値としてディジタル基準電圧装置2に記憶させる。その値を基に、判定装置3で比較する事により、アナログ信号側の異常を検出していた。
If the output value of the A / D conversion unit 1 is an operation region, the output of the A / D conversion unit 1 described above is output to the next stage if it is an abnormal region. As described above, in this A / D converter, an area where the circuit on the analog signal side normally operates and an abnormal area when a circuit failure occurs are obtained in advance. The area is stored in the digital
しかしながら、上記構成ではA/D変換部1の故障や、A/D変換部1と接続する判定装置3の間の断線等により、ディジタル値が不定となる。その値が、ディジタル基準電圧装置2に記憶した動作領域に入れば、アナログ信号を検出したい広い領域でアナログ信号の異常検出ができないという課題を有していた。
However, in the above configuration, the digital value becomes indefinite due to a failure of the A / D conversion unit 1 or a disconnection between the
この課題を解決するために本発明は、従来のA/D変換装置に加え、タイマー装置により得られる一定タイミングで、A/D変換装置から出力されるディジタル信号値を逐時記憶し、また、あらかじめ多段に設定してある設定装置内の設定値より、演算・記憶装置の前回ディジタル信号値に基づき値を選択し、判定に用いる判定装置を有するものである。 In order to solve this problem, in addition to the conventional A / D converter, the present invention stores the digital signal value output from the A / D converter at a constant timing obtained by the timer device, It has a determination device for selecting a value based on the previous digital signal value of the arithmetic / storage device from the set values in the setting device set in advance in multiple stages, and for use in the determination.
上記発明によれば、アナログ検出信号の変化が、その信号値が取る領域で大きく異なる場合においても、判定装置は、演算・記憶装置に記憶してある前回のディジタル信号値に基づき、設定装置内に多段に設定してある設定値を選択し、判定に用いる為、設定値を小さく決めることが可能となる。そのことにより、より、精度良くアナログ信号を検出している領域内でのディジタル信号の不定を検出することができる。 According to the above invention, even when the change in the analog detection signal is greatly different in the area taken by the signal value, the determination device is based on the previous digital signal value stored in the calculation / storage device. Since the setting value set in multiple stages is selected and used for determination, the setting value can be determined small. As a result, it is possible to detect the indefiniteness of the digital signal in the region where the analog signal is detected with higher accuracy.
以上のように本発明によれば、従来検出できなかったA/D変換部の故障やA/D変換部とアナログ検出信号間の断線、A/D変換部と演算記憶装置間の断線等により生じるディジタル値の不定検出ができ、不定検出時はシステムの動作を停止する等の対策が可能となる。したがって、より安全性の高いA/D変換装置となるという有効な効果が得られる
。
As described above, according to the present invention, due to a failure of the A / D conversion unit that could not be detected in the past, disconnection between the A / D conversion unit and the analog detection signal, disconnection between the A / D conversion unit and the arithmetic storage device, etc. It is possible to detect indefinitely the generated digital value, and measures such as stopping the system operation when indefinite detection is possible. Therefore, it is possible to obtain an effective effect that an A / D conversion device with higher safety can be obtained.
本発明の第1の実施の形態は、A/D変換部と、このA/D変換部を設定時間毎に動作させ、アナログ側の検出信号をディジタル信号に変換するタイミングを与えるタイマー装置と、前記A/D変換部と接続し、A/D変換部からのディジタル信号が出力される度に、その値を記憶するとともに、前回記憶しているディジタル信号値と今回のディジタル信号値との差を求め次段に出力する演算・記憶装置と、この演算・記憶装置と接続し、その出力と、あらかじめタイマー装置の設定時間内では変化不可能なアナログ検出信号の差をディジタル値にした値を設定値として記憶した値とを比較し、演算・記憶装置の出力が設定値以内の場合は演算・記憶装置内の今回のディジタル信号値を次段に、また、設定値より大きい場合は異常信号を次段に出力する判定装置を有するものである。 The first embodiment of the present invention includes an A / D conversion unit, a timer device that operates the A / D conversion unit for each set time, and provides timing for converting an analog detection signal into a digital signal, Each time a digital signal is output from the A / D converter connected to the A / D converter, the value is stored and the difference between the previously stored digital signal value and the current digital signal value is stored. Is calculated and output to the next stage and connected to this calculation / storage device, and the difference between the output and the analog detection signal that cannot be changed within the set time of the timer device in advance is converted to a digital value. Compare the value stored as the set value. If the output of the calculation / storage device is within the set value, the current digital signal value in the calculation / storage device is set to the next stage. To the next stage And it has a determination device for outputting.
そして、タイマー装置により得られる一定タイミングで、A/D変換部から出力されるディジタル信号値を逐時記憶し、また前回の記憶のディジタル信号値との差を求める演算・記憶装置の演算結果があらかじめ設定装置に記憶してある設定値に入るかどうかを判定装置で合否判定する。このことにより、アナログ検出信号の変化が予想される値以内であるかを判定するので、A/D変換部の故障や、A/D変換部と判定装置間の断線により生じるディジタル値の不定を、アナログ信号を検出している領域内で、精度良く検出することができる。さらに設定装置内の設定値を小さく設定する事により、前記精度は向上する。 Then, the digital signal value output from the A / D converter is constantly stored at a fixed timing obtained by the timer device, and the calculation result of the calculation / storage device for obtaining the difference from the digital signal value of the previous storage is obtained. The determination device determines whether or not the set value stored in the setting device is entered in advance. As a result, it is determined whether the change in the analog detection signal is within an expected value. Therefore, it is possible to detect indefinite digital values caused by a failure of the A / D converter or a disconnection between the A / D converter and the determination device. In the region where the analog signal is detected, it can be detected with high accuracy. Further, the accuracy is improved by setting the setting value in the setting device small.
この発明によると、A/D変換部の故障や、A/D変換部と判定装置間の断線を演算・記憶装置の演算結果を受信した判定装置が、設定値より外れることで判定すれば、ディジタル信号の不定状態を検出でき、装置動作を停止する等により不定動作を防止できる。 According to this invention, if the determination device that has received the calculation result of the calculation / storage device determines that the A / D conversion unit has failed or the disconnection between the A / D conversion unit and the determination device is out of the set value, An indefinite state of the digital signal can be detected, and the indefinite operation can be prevented by stopping the operation of the apparatus.
また、本発明の第2の実施の形態は、演算・記憶装置の出力と、設定装置内の設定値とを比較し、演算記憶装置の出力が設定値以内の場合は演算・記憶装置内の今回ディジタル値を次段に、また設定値より大きい場合は、演算記憶装置内の前回ディジタル信号値を、今回ディジタル信号値に置換えるとともに、前回ディジタル信号値を次段に出力し、設定値より大きい判定をn回くり返した場合に異常信号を次段に出力する判定装置を有するものである。 The second embodiment of the present invention compares the output of the arithmetic / storage device with the set value in the setting device, and if the output of the arithmetic / storage device is within the set value, If the current digital value is the next stage or larger than the set value, the previous digital signal value in the arithmetic storage unit is replaced with the current digital signal value, and the previous digital signal value is output to the next stage. It has a determination device that outputs an abnormal signal to the next stage when a large determination is repeated n times.
そして、演算・記憶装置の出力を受信した判定装置が設定装置内の設定値より大きい判定をn回くり返さない事には異常判定しない。このことにより、アナログ検出信号への外来ノイズの重畳や、外来ノイズによる各装置の単発的な誤動作を無視することができ、外乱に対しても影響を受けにくい装置が得られる。 If the determination device that has received the output of the arithmetic / storage device does not repeat the determination larger than the set value in the setting device n times, no abnormality determination is made. This makes it possible to ignore the superimposition of external noise on the analog detection signal and the single malfunction of each device due to the external noise, and to obtain a device that is less susceptible to disturbances.
また、本発明の第3の実施の形態は、A/D変換部と、このA/D変換部を設定時間毎に動作させ、アナログ側の検出信号をディジタル信号に変換するタイミングを与えるタイマー装置と、前記A/D変換部と接続し、前記A/D変換部からのディジタル信号が出力される度に、その値を記憶するとともに、前回記憶しているディジタル信号値と今回のディジタル信号値との差を求め次段に出力する演算・記憶装置と、この演算・記憶装置と接続し、その出力と、あらかじめ前記タイマー装置の設定時間内では変化不可能なアナログ検出信号の差をディジタル値にした値を多段に設定値として記憶した内の1つの値とを比較し、前記演算・記憶装置の出力が設定値以内の場合は前記演算・記憶装置内の今回のディジタル信号値を次段に出力し、設定値より大きい場合は異常信号を次段に出力するとともにあらかじめ多段に設定してある設定装置内の設定値は、演算・記憶装置の前回ディジタル値に基づき値を選択し、判定に用いる判定装置を備えたものである。 Further, the third embodiment of the present invention is an A / D converter and a timer device that operates the A / D converter every set time and provides timing for converting an analog detection signal into a digital signal. Each time a digital signal is output from the A / D converter, the value is stored, and the previously stored digital signal value and the current digital signal value are stored. Is connected to this arithmetic / storage device, and the difference between the output and the analog detection signal that cannot be changed within the set time of the timer device in advance is a digital value. Is compared with one value stored as a set value in multiple stages, and if the output of the calculation / storage device is within the set value, the current digital signal value in the calculation / storage device is Output to When larger than the set value, an abnormal signal is output to the next stage, and the set value in the set device that has been set in multiple stages in advance is selected based on the previous digital value of the arithmetic / storage device, and used for determination It is equipped with.
そして、アナログ検出信号の変化が、その信号値が取る領域で大きく異なる場合においても、判定装置は、演算・記憶装置に記憶してある前回のディジタル信号値に基づき、設定装置内に多段に設定してある設定値を選択し、判定に用いる為、設定値を小さく決めることが可能となる。そのことにより、より、精度良くアナログ信号を検出している領域内でのディジタル信号の不定を検出することができる。 Even when the change in the analog detection signal varies greatly in the area taken by the signal value, the determination device is set in multiple stages in the setting device based on the previous digital signal value stored in the calculation / storage device. Since the set value is selected and used for determination, the set value can be determined to be small. As a result, it is possible to detect the indefiniteness of the digital signal in the region where the analog signal is detected with higher accuracy.
以下、本発明の実施例について図面を参照し説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
図1は本発明のA/D変換装置の構成を示したものである。図1においてA/D変換部4は、タイマー装置5により得られる一定タイミングで、A/D変換部4から出力する。その出力信号であるディジタル信号値を、演算・記憶装置6は逐時記憶し、また、前回記憶のディジタル信号値と今回のディジタル信号値との差を求める。判定装置8は、演算・記憶装置6からの演算結果が、あらかじめ設定装置7に記憶してある設定値に入るかどうかを判定する。
Example 1
FIG. 1 shows the configuration of the A / D conversion apparatus of the present invention. In FIG. 1, the A / D conversion unit 4 outputs from the A / D conversion unit 4 at a constant timing obtained by the
この様に構成されたA/D変換装置の動作について説明する。A/D変換部4は従来例のA/D変換装置と等しい動作を行う。このA/D変換部4は、タイマー装置5により得られるアナログ検出信号の変化と比較して充分に短い値(例えば、室温変化をアナログ検出信号とした場合は約0.1秒〜約0.01秒)の一定タイミングで、前述のアナログ検出信号値に相当するディジタル信号値に変換し次段に出力する。この信号を受信する度に演算・記憶装置6は、逐時記憶する。
The operation of the A / D converter configured in this way will be described. The A / D converter 4 performs the same operation as that of the conventional A / D converter. The A / D converter 4 has a sufficiently short value as compared with the change in the analog detection signal obtained by the timer device 5 (for example, about 0.1 second to about 0. At a constant timing of (01 seconds), it is converted into a digital signal value corresponding to the analog detection signal value described above and output to the next stage. Every time this signal is received, the arithmetic /
また、前回(今回記憶した1回前)記憶のディジタル信号値と今回のディジタル信号値との差を演算し求める。設定装置7には、あらかじめ、タイマー装置5からの一定タイミング間では変化不可能なアナログ検出信号値の差をディジタル値にした値(例えば、室温変化をアナログ検出信号とした場合、タイマー装置5のタイミングが0.1〜0.01秒であれば、必ず1K以下の変化しかない。この1Kに余裕を加味し、求めた約1〜3Kのアナログ検出信号値の差をディジタル値に変換し設定値とする。
Further, the difference between the digital signal value stored last time (one time before this time) and the current digital signal value is calculated and obtained. In the setting device 7, a value obtained by converting a difference between analog detection signal values that cannot be changed between certain timings from the
ただし、上述の余裕により精度の良し悪しが決まるので、検出するアナログ信号の要求精度を考慮する必要が有る)。を設定値として記憶している。判定装置8は演算・記憶装置6からの演算結果を、前記設定値と比較し、演算結果が設定値に入っていれば、演算・記憶装置6内部の今回のディジタル信号値を次段に出力する。また、入っていない場合は異常の旨を次段に出力する。ところで、判定装置6の初回の判定は、演算・記憶装置6の前回のディジタル信号値がデーターとしてない為、正しい演算結果を得られない事から、1度だけ判定しない様に配慮してある。
However, since accuracy is determined by the above-mentioned margin, it is necessary to consider the required accuracy of the analog signal to be detected). Is stored as a set value. The determination device 8 compares the calculation result from the calculation /
このことにより、従来のアナログ信号側回路の故障検出に加え、A/D変換部4の故障や、A/D変換部4と接続するアナログ検出信号間の断線や、A/D変換部4と接続する演算・記憶装置6間の断線等により生じるディジタル値の不定検出が可能となる。
As a result, in addition to the conventional failure detection of the analog signal side circuit, the failure of the A / D conversion unit 4, the disconnection between the analog detection signals connected to the A / D conversion unit 4, the A / D conversion unit 4 and the An indefinite detection of a digital value caused by disconnection or the like between connected arithmetic /
4 A/D変換部
5 タイマー装置
6 演算・記憶装置
7 設定装置
8 判定装置
4 A /
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