JP4333291B2 - 故障診断システム - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を実装して電子回路を構成する電子回路基板の故障診断を行う際に用いられる故障診断システム及び故障診断方法に関する。

パーソナルコンピュータや複写機などの電子機器は、近年、性能、機能の向上に伴い、益々、それらを実現するための様々な用途のアナログ及びデジタルの電子回路がプリント配線基板（以下、電子回路基板）の形で格納されてきている。電子回路基板には、アルミニウム等の配線材料を用いて配線パターンが形成され、かつ配線パターンに導通するように種々の電子部品（半導体集積回路素子、トランジスタ、負荷抵抗素子等の能動素子、抵抗、コンデンサ、ダイオード等の受動素子）が実装されることにより、所定の機能を有する電子回路が構成される。

このような電子回路基板が搭載される電子機器の使用環境は、通常はオフィス内であったり、家屋内であったりするが、それ以外の過酷な環境下で使用される場合もあり、非常に多岐にわたっている。特に使用環境が劣悪である場合には、通常の方法で使用していたとしても、検出が困難な様々な異常や故障が発生し、その修復には多大な労力を要することになる。

また、通常の使用環境下で使用している場合でも、電子回路の異常や故障が発生し、その頻度は必ずしも低いとは言えず、故障箇所を特定できないこともしばしば生じていた。さらに、電子回路基板に異常が発生した場合には、安全性やコストなどの面から早急な対応が必要でもあった。

故障診断の一般的手法としては、テスターなどの測定装置を用いて主要な箇所の電圧や信号波形を監視（モニタ）しながら故障箇所を特定する手法が知られている。例えば、電子回路の設計情報に基づいて、電子回路基板の信号入出力特性を検査するとともに、この検査結果に応じて、回路図を追っていきながら電子回路基板内の配線や端子をプロービングすることにより故障箇所を特定する。

また、下記特許文献１には、電子回路を流れる電流が発生する磁界を検出する技術が開示されている。この特許文献１に提案されている技術では、プリント回路基板やＬＳＩなどの回路配線において、隣接配線の影響を抑えて一本のみの配線の電流による磁界を非接触で高分解能に測定することができる。

また、下記特許文献２には、電線に係る電気特性の高精度の取り出しなどの用途に好適な小型で簡易な構成のコイル部品を利用して電気特性量を取り出す技術が開示されている。この技術では、コイル部品として、各ターンの中心が同一直線または同一曲線上を徐々にずれていくように、全体が扁平されたコイル本体を提示している。

また、下記特許文献３には、各電子基板の電源電流を、電源に並列接続した抵抗に流し、その両端の電位差から各々の電子基板の電流情報を読み取って、これを通常状態と比較し、故障の有無を判断する技術が開示されている。

また、下記特許文献４には、プリント基板上におけるＬＳＩ等の電子部品の動作状態をセンサアレイを用いて非接触で測定する装置が開示されている。

特開平１１−３８１１１号公報 特開２００２−２３７４１３号公報 特開２０００−７４９９８号公報 特開平８−３２７７０８号公報

ところで、近年では、電子機器の性能及び機能の向上に伴って電子回路の動作が益々複雑化している。そのため、電子回路基板の故障診断をプロービングによって行う場合に、電子回路基板内の配線や端子のプロービングが困難になり、しかも高い回路知識が要求されるため、故障箇所の特定及び修理にかかるコストが高くなるという問題があった。

また、特許文献１，２，４に開示された技術を応用すれば、回路基板上の信号線の状態や電流から発生する磁界を非接触に検出することは可能であるものの、故障診断の対象となる電子回路基板の回路構成は多岐に及ぶため、それぞれの回路構成に合わせて専用のセンサ部を用意したり、故障診断部位に合わせてセンサ部を移動するための駆動系を用意したりする必要がある。したがって、故障診断に要するコストが非常に高くなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電子回路の構成が異なる電子回路基板であっても、各々の回路構成に合わせて適切にしかも低コストにて故障診断を行うことができる故障診断システム及び故障診断方法を提供することにある。

本発明に係る故障診断システムは、電子部品を実装して電子回路を構成する電子回路基板を故障診断の対象とし、電子回路に電流を流したときに生じる電気的な特徴情報を非接触式のセンサ部で検出し、このセンサ部で検出した特徴情報に基づいて電子回路基板の故障の有無を故障診断部で診断する故障診断システムであって、センサ部は、ベース部材の主面上に配列された複数のソケット部を有するとともに、ベース部材の主面側に電子回路基板がセットされるソケット部材と、このソケット部材に配列された複数のソケット部のうち、互いに隣り合う２つのソケット部に嵌脱可能な２つの端子部を有するとともに、それぞれコイル形態が異なる複数のコイル部材と、複数のソケット部の各々から個別に引き出された複数の配線パターンとを有し、故障診断部は、複数の配線パターンの中から、コイル部材の２つの端子部が嵌合された２つの配線パターンを選択する選択手段と、この選択手段で選択した２つの配線パターンを介して特徴情報を取り込む情報取得手段とを有するものである。

この故障診断システムとこれを用いた故障診断方法においては、電子回路基板における電子回路の故障診断部位に応じて、複数のコイル部材の中から何れかのコイル部材を選択し、かつ、選択したコイル部材の端子部をソケット部材のソケット部に嵌合させることにより、回路構成が異なる電子回路基板であっても、共通のセンサ部を用いて故障診断を行うことが可能となる。

本発明によれば、故障診断の対象となる電子回路基板に適合するコイル部材を適宜選択してソケット部材に嵌合させることにより、様々な回路構成を有する電子回路基板の故障診断を、共通のセンサ部を用いて非接触で行うことができる。これにより、電子回路基板の故障診断において、電子回路の構成が異なる電子回路基板であっても、各々の回路構成に合わせて適切にしかも低コストにて故障診断を行うことが可能となる。また、様々な回路構成を有する電子回路基板の故障診断に柔軟に対応できる、汎用性に優れた故障診断システムを低コストにて提供することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る故障診断システムの構成を示すブロック図である。図示のように、故障診断システムは、大きくは、センサ部１００と故障診断部２００とによって構成されるものである。センサ部１００は、電子部品を実装して電子回路を構成する電子回路基板を故障診断の対象とし、電子回路に電流を流したときに生じる電気的な特徴情報を非接触で検出するものである。故障診断部２００は、センサ部１００で検出した電気的な特徴情報に基づいて電子回路基板の故障の有無を診断するものである。

図２は本発明の実施形態に係る故障診断システムが備えるセンサ部１００の構成例を示す図である。図において、ソケット部材１０１は、ベース部材１０２と、複数（多数）のソケット部１０３，…と、配線ケーブル１０４とを備えて構成されている。また、ソケット部材１０１と組み合わせて使用可能なコイル部材として、それぞれコイル形態が異なる複数（図例では３つのみ表示）コイル部材１０５，１０６，１０７が用意されている。

ベース部材１０２は、例えば樹脂等の絶縁材料からなるもので、平面視四角形（長方形）の板状に形成されている。複数のソケット部１０３，…は、例えば平面視円形の端子受け口を有する導電性（金属製等）の筒状部材からなるもので、ベース部材１０２の主面に圧入、接着等の固定手段によって固定されている。また、各々のソケット部１０３，…は、図３に示すように、ベース部材１０２の主面（上面）上にアレイ状に配列されている。さらに詳述すると、ベース部材１０２の長辺方向に沿う第１の方向Ｘと、ベース部材１０２の短辺方向に沿う第２の方向Ｙとは、互いに直交する関係にあり、これらの直交二軸方向Ｘ，Ｙに対して各々のソケット部１０３，…が均等なピッチ（同一ピッチ）で配列されている。つまり、第１の方向Ｘで隣り合う任意の２つのソケット部１０３，１０３の配列ピッチＰｘと、第２の方向Ｙで隣り合う任意の２つのソケット部１０３，１０３の配列ピッチＰｙとは、互いに等しいピッチ（Ｐｘ＝Ｐｙ）となっている。

配線ケーブル１０４は、複数の配線パターンを一纏めに束ねて絶縁体で被覆したフラットケーブルによって構成されている。この配線ケーブル１０４は、ベース部材１０２の長辺側の一側面部から外部に引き出されている。配線ケーブル１０４に束ねられた各々の配線パターンは、上述のようにベース部材１０２に配列された各々のソケット部１０３，…と１：１の関係で対応している。具体的には、ベース部材１０２の内部に配線引き回し用の配線層を設け、この配線層を介して、各々のソケット部１０３，…とこれに対応する各々の配線パターンとを電気的に接続することにより、各々のソケット部１０３，…から１本ずつ個別に配線パターンを引き出した構成となっている。このように引き出された複数の配線パターンは配線ケーブル１０４内で互いに平行に配列されている。

一方、各々のコイル部材１０５，１０６，１０７は、例えばリジッドなプリント配線板（ガラスエポキシ基材のプリント配線板など）やフレキシブルプリント配線板（ポリイミドフィルム基材のプリント配線板など）に渦巻き状にコイル配線を形成することにより、一つのコイルとして構成されたものである。コイル部材１０５には、図４に示すように、渦巻き状に形成されたコイル配線の終端部に位置するように２つの端子部１０５Ａ，１０５Ｂが設けられている。各々の端子部１０５Ａ，１０５Ｂは、例えば金属等の導電材料によってＬ型のピン状に形成されたもので、そのピッチ（端子ピッチ）は上記ソケット部１０３，…の配列ピットと同一に設定されている。また、各々の端子部１０５Ａ，１０５Ｂは、上記ソケット部材１０１の各ソケット部１０３に自在に嵌合し、かつ嵌合状態においてソケット部１０３と常時接触し得るように端子サイズが設定されている。これにより、コイル部材１０５の２つの端子部１０５Ａ，１０５Ｂは、上述のようにソケット部材１０１に配列された複数のソケット部１０３，…のうち、第１の方向Ｘ又は第２の方向Ｙで互いに隣り合う任意の２つのソケット部１０３，１０３に対して嵌脱（嵌合／離脱）可能となっている。したがって、ベース部材１０２上の所望の位置にコイル部材をセットしたり、一旦セットしたコイル部材を取り外して別のコイル部材を取り付けたりすることができる。また、一方の端子部１０５Ａは、コイル部材１０５のコイル配線の一端部に電気的かつ機械的に接続され、他方の端子部１０５Ｂは、コイル部材１０５のコイル配線の他端部に電気的かつ機械的に接続されている。これと同様に、コイル部材１０６，１０７にも、それぞれ２つの端子部１０６Ａ，１０６Ｂ及び１０７Ａ，１０７Ｂが設けられている。

図５は、端子部とソケット部との嵌合状態の一例として、コイル部材１０５の端子部１０５Ａをソケット部材１０１のソケット部１０３に嵌合した状態を示している。図において、端子部１０５Ａの先端部は、端子幅が徐々に小さくなるようにテーパー状の先細に形成されている。これに対して、ソケット部１０３は、平面視円形でかつ同心円状をなす２段の孔構造を有し、その最内周部に上記端子部１０５Ａの先端部が差し込まれることにより、端子部１０５Ａとソケット部１０３が電気的に接続（機械的に接触）される構成となっている。

これらのコイル部材１０５，１０６，１０７は、コイル形態を表すコイル形状、コイル巻き数、コイルサイズ（コイル外径等）といった各要素のうち、少なくとも一つの要素が異なるものである。ただし、コイル形態が異なるコイル部材を複数用意したうえで、同じコイル形態を採用したコイル部材を複数取り揃えても良い。上述したコイル形態の各要素のうち、コイル形状とは、コイル部材を平面的に見たときの形状をいう。したがって、上記３つのコイル部材１０５，１０６，１０７の場合はいずれもコイル形状が四角形（長方形）となる。四角形以外のコイル形状としては円形（楕円を含む）が考えられる。コイル巻き数は、コイル部材１０５，１０６，１０７の各コイル配線を渦巻き状に形成するときの巻き数をいう。したがって、例えば上記図４に示すコイル部材１０５の場合は、コイル配線が３周巻き線されていることから、コイル巻き数が３となる。コイルサイズは、コイル部材を平面的に見たときのコイル外径さらにはコイル内径などの寸法をいう。なお、コイル形態の要素の中には、上述した各要素にコイル線径（コイル配線幅）を加えても良い。

図６（Ａ）は故障診断の対象となる電子回路基板の一例を示す平面図であり、図６（Ｂ）はその側面図である。図において、電子回路基板１０８は、例えばガラスエポキシ基材を用いた片面プリント配線板をベースに構成されたものである。電子回路基板１０８の一面（上面）には、電子部品の一例として、３つの半導体集積回路素子（以下、ＩＣと記す）１０９，１１０，１１１と２つのコンデンサ１１２，１１３が実装されている。また、実装回路基板１０８の他面（下面）にはアルミニウム等の配線材料を用いて図示しない配線パターンが形成され、この配線パターンに電気的に接続（導通）する状態で各々の電子部品（１０９〜１１３）が実装されている。

上記構成からなる電子回路基板１０８は、上述したソケット部材１０１の主面側つまり複数のソケット部１０３，…が配列された基板面側にセットされるようになっている。これに対して、ソケット部材１０１の主面側のコーナー部には、ソケット部材１０１と電子回路基板１０８とを相対的に位置決めする位置決め手段として、図７（Ａ）の斜視図及び（Ｂ）の断面図に示すように、平面視略Ｌ字形でかつ断面略凹形状のガイド部１１４が設けられている。ガイド部１１４は、ソケット部材１０１のベース部材１０２と一体に又は別部品として構成されるもので、電子回路基板１０８の外周部を抜き差し自在に嵌合し得るように、当該電子回路基板１０８の板厚とほぼ同じ寸法の溝幅を有するガイド溝１１５を備えている。ガイド溝１１５は、電子回路基板１０８が載置される載置面１１５Ａと、この載置面１１５Ａとの間で電子回路基板１０８を挟み込むように支持する基板押さえ面１１５Ｂと、基板載置面１１５Ａから基板押さえ面１１５Ｂに向かってほぼ垂直に起立する基板突き当て面１１５Ｃとによって略凹状に形成されている。このうち、基板載置面１１５Ａは、ガイド部１１４を平面視したときに、当該基板載置面１１５Ａが見えるように、基板押さえ面１１５Ｂとの対向領域よりも溝の外側に突出した状態で形成されている。また、ガイド溝１１５は、ガイド部材１１４の一端から他端にわたって連続的に形成されている。さらに、ガイド溝１１５は、当該ガイド溝１１５に電子回路基板１０８の外周部を嵌合させたときに、ベース部材１０２の主面と電子回路基板１０８の他面（下面：配線パターン形成面）との間に適度な隙間が確保されるように、ベース部材１０２の主面から所定の寸法だけ離れた高さ位置に配置されている。

図８は本発明の実施形態に係る故障診断システムが備える故障診断部２００の構成例を示す図である。図において、選択部２０１は、上述のように配線ケーブル１０４によって引き出された複数の配線パターンの中から、実際にコイル部材の２つの端子部が嵌合された２つの配線パターンを選択するものである。この選択部２０１は、例えば図９に示すように、センサ部１００から配線ケーブル１０４として引き出される複数の配線パターンＰ，…との組み合わせによって配線マトリクスを形成する複数の配線ラインＬ，…と、配線パターンＰと配線ラインＬとを１：１の対応関係で電気的に接続させる複数の接続子Ｔとを用いて構成されている。

上記配線マトリクスにおいて、配線パターンＰと配線ラインＬは互いに交差（ほぼ直交）する状態に配置され、その交差部（図中の黒丸部分）に接続子Ｔが配置される。また、配線マトリクスにおいて、配線パターンＰと配線ラインＬとが交差する部分には、それぞれ接続子Ｔを抜き差し可能な接続用孔が形成されている。接続用孔Ｈは、図１０（Ａ）に示すように平面視円形に形成されるとともに、その内周側の同一円周上で物理的に分離された平面視略円弧状の一対の導体部２１２Ａ，２１２Ｂを有する。このうち、一方の導体部２１２Ａは配線パターンＰに電気的に接続され、他方の導体部２１２Ｂは配線ラインＬに電気的に接続される。これに対して、接続子Ｔは、図１０（Ｂ）に示すように、上記接続用孔Ｈに嵌合されるピン状の導電性部材である。接続用孔Ｈの孔径φＤ１に対して、これに嵌合される接続子Ｔの端子外径φＤ２は、孔径φＤ１と同じか、それよりも僅かに大きく設定されている。したがって、接続子Ｔを接続用孔Ｈに差し込むことにより、上記一対の導体部２１２Ａ，２１２Ｂ同士が電気的に接続（導通）された状態となる。よって、配線マトリクス上で接続子Ｔの差し込み位置を適宜設定することにより、所望（任意）の接続パターンＰと配線ラインＬとを電気的に接続させることができる。

なお、ここでは選択部２０１の構成として、接続用孔Ｈと接続子Ｔとの組み合わせにより、所望の配線パターンＰと配線ラインＬとを電気的に接続するものを例示したが、これ以外にも、例えばジャンパーを用いて電気的な接続を行ったり、アナログスイッチのマトリクスを形成してスイッチング制御により電気的な接続を行うものであってもよい。

マルチプレクサ２０２は、上記複数の配線ラインＬ，…を通して選択部２０１から出力される複数の電子信号（アナログ信号）の中から、後述する配線切り替え信号にしたがって１つの電気信号を選択して出力するものである。増幅器２０３は、マルチプレクサ２０２から出力された電気信号を増幅するものである。Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２０４は、増幅器２０３で増幅された電気信号をアナログからデジタルに変換するものである。なお、マルチプレクサ２０２とＡ／Ｄ変換器２０４との間には、増幅器２０３に代えてバッファ回路を接続してもよい。

インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５は、バス２０６との間でデータをやりとり（受け渡し）するためのインターフェースである。上記配線切り替え信号は、このインターフェース２０５からマルチプレクサ２０２に入力される。バス２０６には、インターフェース２０５の他に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２０７、ＲＡＭ(Random Access Memory)２０８、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０９、外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）２１０が接続されている。また、ＣＰＵ２０７にはＲＯＭ(Read-Only Memory)２１１が接続されている。ＣＰＵ２０７は、ＲＯＭ２１１に格納された制御プログラムにしたがって故障診断部２００の処理動作を制御するものである。ハードディスクドライブ２０９には故障診断に必要な各種がデータが格納されている。ハードディスクドライブ２０９に格納されるデータの中には、予め測定しておいた正常状態の特徴情報を示すデータが含まれる。ハードディスクドライブ２０９に格納されたデータは、必要に応じてＲＡＭ２０８に読み出される。

続いて、上記構成からなる故障診断システムの動作とこれに基づく故障診断方法について説明する。

先ず、正常に動作することが確認されている電子回路基板（以下、正常品とも記す）１０８を用意したら、センサ部１００において、電子回路基板１０８に適合するコイル部材を、それぞれコイル形態が異なる複数のコイル部材の中から選んでソケット部材１０１にセットする。故障診断に使用するコイル部材は、電子回路基板１０８内で故障診断の対象となる故障診断部位の大きさ（範囲）や形状などを基準に選択される。また、図１１に示すように、電子回路基板１０８に適合するコイル部材として５つのコイル部材１１６〜１２０を選択した場合は、それら５つのコイル部材１１６〜１２０をソケット部材１０１の主面上に平面的に並べて配置する。このとき、各々のコイル部材１１６〜１２０は、電子回路基板１０８の故障診断部位に応じてソケット部材１０１の主面上にレイアウトされる。例えば、電子回路基板１０８の故障診断部位の一つがＩＣであった場合は、このＩＣをコイル配線で包囲するようにコイル部材がレイアウトされる。また、電子回路基板１０８の故障診断部位の一つが配線パターン間をつなぐ抵抗であった場合は、この抵抗にコイル配線の一部が隣接するようにコイル部材がレイアウトされる。また、各々のコイル部材１１６〜１２０に設けられた２つの端子部（不図示）は、それぞれソケット部材１０１の主面上で隣り合う２つのソケット部１０３，１０３に嵌合される。

一方、故障診断部２００においては、上述のようにソケット部材１０１上にレイアウトされた５つのコイル部材１１６〜１２０にそれぞれ電気的に接続する２つの配線パターン（各コイル部材の２つの端子部が嵌合された２つのソケット部１０３，３につながる２つの配線パターン）Ｐを、配線ケーブル４に配列された複数の配線パターンＰの中から選択し、この選択した２つの配線パターンＰを介してマルチプレクサ２０２で特徴情報を取得すべく、上記配線マトリクスの所定の位置（配線パターンＰと配線ラインＬの交差部）に接続子Ｔを配置することにより、マルチプレクサ２０２につながる２つの配線ラインＬを、上記２つのソケット部１０３，３につながる２つの配線パターンＰに電気的に接続させる。これにより、コイル部材１１６の２つの端子部（不図示）が嵌合された２つのソケット部１０３，３につながる２つの配線パターンＰは、これに対応（導通）する２つの配線ラインＬを通してマルチプレクサ２０２に電気的に接続された状態となる。また、他のコイル部材１１７〜１２０も、それぞれ個別の配線経路（配線パターンＰ及び配線ラインＬ）を通してマルチプレクサ２０２に電気的に接続された状態となる。

このようにセンサ部１００及び故障診断部２００をセッティングしたら、正常品とされた電子回路基板１０８をソケット部材１０１の主面側にセットする。このとき、ソケット部材１０１と電子回路基板１０８との間で、図１２に示すように、ソケット部材１０１上に配置されたコイル部材１１６〜１２０と電子回路基板１０８の他面（配線パターンの形成面）とが近接して対向するように、電子回路基板１０８を位置決めする。具体的には、ソケット部材１０１に設けられたＬ字形のガイド部１１４のガイド溝１１５に電子回路基板１０８の外周部を嵌合させるとともに、ガイド溝１１５の基板突き当て面１１５Ｃに電子回路基板１０８の端面を突き当てることにより、ソケット部材１０１の主面上で電子回路基板１０８を位置決めするとともに、ガイド溝１１５の基板載置面１１５Ａと基板押さえ面１１５Ｂとの間で電子回路基板１０８を挟持することにより、ソケット部材１０１の主面上で電子回路基板１０８を固定する。このとき、必要に応じてベース部材１０２の主面に支持ピン等の支持部材を所定数だけ配置しておき、この支持部材で電子回路基板１０８を載置状態に支持する構成としてもよい。

続いて、電子回路基板１０８の電子回路に電流を流して実際に回路を動作させるとともに、この動作状態のもとでマルチプレクサ２０２に取り込まれるアナログの電気信号を、インターフェース２０５を介してハードディスクドライブ２０９に格納（記憶）する。ここで、電子回路基板１０８の電子回路に電流を流した場合は、故障診断部位に応じて配置された各々のコイル部材において、コイル中を通る磁束が、電子回路に流れる電流の変化に応じて変化するとともに、この磁束の変化（すなわち磁界の変化）によってコイルに誘導起電力が発生する。したがって、各々のコイル部材においては、故障診断部位の電流の流れに応じた誘導起電力が電気的な特徴情報として感知される。

そこで、故障診断部２００においては、ソケット部材１０１の主面上に配置（レイアウト）された各々のコイル部材１１６〜１２０が感知する誘導起電力を、当該コイル部材１１６〜１２０につながる各配線パターンＰ及び配線ラインＬを通してマルチプレクサ２０２に取り込む。そして、ＣＰＵ２０７からの制御命令に基づいてインターフェース２０５が配線切り替え信号をマルチプレクサ２０２に入力することにより、その配線切り替え信号に基づくマルチプレクサ２０２のスイッチング動作によって、各々のコイル部材１１６〜１２０で感知した誘導起電力をインターフェース２０５で順に（個別に）取得する。こうして取得された正常状態の誘導起電力（特徴情報）は、ＣＰＵ２０７の制御命令にしたがってハードディスクドライブ２０９に格納される。以上で正常品を用いた特徴情報の測定が終了する。

続いて、故障診断の対象となる電子回路基板１０８を上記正常品と同様にソケット部材１０１の主面側にセットした後、上記正常品と同様の条件で電子回路基板１０８の電子回路に電流を流して回路動作させる。そして、この動作状態のもとで、ソケット部材１０１の主面上に配置された各々のコイル部材１１６〜１２０が感知する誘導起電力を、当該コイル部材１１６〜１２０につながる各配線パターンＰ及び配線ラインＬを通してマルチプレクサ２０２に取り込むとともに、ＣＰＵ２０７からの制御命令に基づいてインターフェース２０５が配線切り替え信号をマルチプレクサ２０２に入力することにより、各々のコイル部材１１６〜１２０で感知した誘導起電力をインターフェース２０５で順に（個別に）取得する。

このようにして得られた誘導起電力は、ＣＰＵ２０７の指示にしたがって、予めハードディスクドライブ２０９に格納された正常状態の誘導起電力と比較される。誘導起電力の比較は、例えばコイルに発生する誘導起電力の時間的なレベル変化を示す信号波形（電圧波形）の比較で行う。そして、双方の信号波形に、予め設定された許容レベル以上の差が生じた場合は、故障診断の対象とした電子回路基板１０８が故障していると判断する。上記「許容レベル」は、故障診断の対象とした電子回路基板１０８が故障しているか否かを判断するための基準となるもので、正常品の信号波形の変動範囲や、コイル部材を用いた誘導起電力の測定誤差などを考慮して予め設定される。

電子回路基板１０８が故障していると判断した場合は、その旨をアラームの発生や警告メッセージの表示などでユーザ（故障診断システムの使用者）に通知する。その際、電子回路基板１０８のどの部分が故障しているかといった故障箇所の特定を警告メッセージに含めて通知（表示）することができる。さらに、故障と診断された信号波形の状態を詳細に解析することにより、故障箇所の特定と合わせて故障内容の特定を警告メッセージに含めて通知（表示）することもできる。

図１３（Ａ）は故障診断の対象となる電子回路基板１０８の故障診断部位の回路構成を示し、図１３（Ｂ）は当該故障診断部位に対応したコイル部材の配置状態を示す図である。図１３（Ａ）に示す故障診断部位の回路は、オープンコレクタインバータ３００にデジタル信号ＶINを入力することにより、負荷抵抗３０１に電流ＩOUTを流すオープンコレクタインバータ回路である。この回路をプリント配線板で作成すると図１３（Ｂ）のようになる。すなわち、オープンコレクタインバータの機能を持つＩＣ３０２のリード端子３０３Ａ，３０３Ｂをプリント配線板の配線３０４Ａ，３０４Ｂに接合（半田付け）するとともに、負荷抵抗となる抵抗素子３０５の一方のリード端子３０６Ａを、ＩＣ３０２のリード端子３０３Ａと共通の配線３０４Ａに接合（半田付け）する。この場合、故障診断部位は、ＩＣ３０２と抵抗素子３０５の各リード端子をつなぐ配線部分となるため、この配線部分に適合するコイル部材１２１を選択するとともに、当該配線部分にコイル配線の一部が隣接するようにソケット部材１０１にコイル部材１２１を配置する。

このようにコイル部材１２１を配置して実際に回路を動作させると、正常品の場合は、図１４（Ａ）に示すように、ＩＣ３０２に入力されるデジタル信号ＶINのレベルがLOWレベルからHIレベルに変化したときに、オープンコレクタの出力がグランドに接続されるため、抵抗素子３０５に電流ＩOUTが流れ、その後、デジタル信号ＶINの信号レベルがHiレベルからLOWレベルに変化すると、抵抗素子３０５に電流ＩOUTが流れなくなる。このとき、抵抗素子３０５に流れる電流ＩOUTの変動量がコイル部材１２１の誘導起電力として出力される。そのため、コイル部材１２１からは、抵抗素子３０５に流れる電流ＩOUTが変化するタイミング（デジタル信号ＶINの立ち上がり及び立ち下がりのタイミング）で、電流ＩOUTの変動量に対応した微分波形が出力される。したがって、この電流ＩOUTが変化するタイミングを含むようにコイル部材１２１からの出力を連続的に取得（サンプリング）する。

これに対して、例えば抵抗素子３０５が故障してオープン状態となっていた場合は、いＣ３０２にデジタル信号ＶINを入力しても、抵抗素子３０５に電流ＩOUTが流れなくなる。そのため、コイル部材１２１に誘導起電力が発生せず、コイル部材１２１から微分波形が出力されることもない。この場合は、正常状態で予め測定しておいたコイル出力波形との比較処理で、同じタイミング（期間）で取得された双方の波形に大きな差が生じるため、故障診断部位としたオープンコレクタインバータ回路が故障していると判断し、その旨をユーザに通知する。さらに、故障時のコイル出力波形を解析することにより、抵抗素子３０５に電流ＩOUTが全く流れていないことが分かるので、故障内容を抵抗のオープン不良と特定することができる。

なお、上記実施形態においては、故障診断の対象となる電子回路基板１０８を用いて測定した誘導起電力の出力波形と、予め正常状態で測定しておいた誘導起電力の出力波形とを比較することにより、故障診断を行うものとしたが、これ以外にも、例えば誘導起電力の出力をフーリエ変換等の手法で周波数解析したり統計的処理・解析（例えば、出力レベルの平均化処理等）などを行ったりした結果で比較してもよい。

本発明の実施形態に係る故障診断システムの構成を示すブロックである。 本発明の実施形態に係る故障診断システムが備えるセンサ部の構成例を示す図である。 ベース部材におけるソケット部の配列状態を示す平面図である。 コイル部材の構成例を示す平面図である。 端子部とソケット部の嵌合状態を示す断面図である。 故障診断の対象となる電子回路基板の一例を示す図である。 基板位置決め手段となるガイド部の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る故障診断システムが備える故障診断部の構成例を示す図である。 配線マトリクスの配置状態と接続状態を示す図である。 配線同士を選択的に接続するための構成を説明する図である。 ソケット部材のコイル部材をセットした状態を示す平面図である。 電子回路基板とセンサ部の配置状態を示す斜視図である。 故障診断の対象となる電子回路基板の故障診断部位の回路構成とこれに対応したコイル部材の配置状態を示す図である。 正常時と故障時のコイル出力状態の違いを示す図である。

符号の説明

１００…センサ部、２００…故障診断部、１０２…ベース部材、１０３…ソケット部、１０５，１０６，１０７，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０…コイル部材、１０５Ａ，１０６Ａ，１０７Ａ…端子部、１０８…電子回路基板、２０１…選択部、２０２…マルチプレクサ

Claims (3)

1. 電子部品を実装して電子回路を構成する電子回路基板を故障診断の対象とし、前記電子回路に電流を流したときに生じる電気的な特徴情報を非接触式のセンサ部で検出し、このセンサ部で検出した特徴情報に基づいて前記電子回路基板の故障の有無を故障診断部で診断する故障診断システムであって、
   前記センサ部は、ベース部材の主面上に配列された複数のソケット部を有するとともに、前記ベース部材の主面側に前記電子回路基板がセットされるソケット部材と、前記ソケット部材に配列された前記複数のソケット部のうち、互いに隣り合う２つのソケット部に嵌脱可能な２つの端子部を有するとともに、それぞれコイル形態が異なる複数のコイル部材と、前記複数のソケット部の各々から個別に引き出された複数の配線パターンとを有し、
   前記故障診断部は、前記複数の配線パターンの中から、前記コイル部材の２つの端子部が嵌合された２つの配線パターンを選択する選択手段と、この選択手段で選択した２つの配線パターンを介して前記特徴情報を取り込む情報取得手段とを有する
   ことを特徴とする故障診断システム。
2. 前記センサ部は、前記電子回路に流れる電流の変化に応じて発生する磁界によってコイルに生じる誘導起電力を前記特徴情報として検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の故障診断システム。
3. 前記故障診断部は、前記センサ部で検出した前記特徴情報と予め測定しておいた正常状態の特徴情報とを比較することにより、前記電子回路基板の故障の有無を診断する
   ことを特徴とする請求項１記載の故障診断システム。

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