JP4967433B2 - Switch failure detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチの固着故障を検出する回路に関し、特に2重化された電流入力モジュールに用いて好適なスイッチ故障検出回路に関するものである。 The present invention relates to a circuit for detecting a switch failure, and more particularly to a switch failure detection circuit suitable for use in a double current input module.
図4に、2重化システムに用いられる電流入力モジュールの構成を示す。なお、この図では発明の主要部のみを示し、発明に直接関係のない部分は省略している。図4において、10は電流入力モジュール、20はフィールドに置かれている圧力センサ等の電流源である。電流入力モジュール10は、抵抗11と12,スイッチ素子13および制御部14で構成される。制御部14は比較回路14aおよびコントロール回路14bで構成される。
FIG. 4 shows a configuration of a current input module used in the duplex system. In this figure, only the main part of the invention is shown, and parts not directly related to the invention are omitted. In FIG. 4, 10 is a current input module, and 20 is a current source such as a pressure sensor placed in the field. The
抵抗11、スイッチ素子13、抵抗12はこの順に直列に接続され、この直列回路は電流源20に並列に接続される。スイッチ素子13のオンオフはコントロール回路14bで制御される。電流源20と抵抗11の接続点であるSub、およびスイッチ素子13と抵抗12の接続点であるMainの電圧は、比較回路14aに入力される。
The
電流入力モジュール10は、制御側と待機側の2系統用いられる。コントロール回路14bは、スイッチ素子13をオン、オフすることにより、制御側と待機側の切り替えを行う。また、比較回路14aは、点Subと共通電位点G間、および点Mainと共通電位点G間の電圧を比較することにより、電流源20の出力電流が流れる経路の途中で断線等が生じたときに、異常箇所を検出することができる。
The
二重化された入出力モジュールの異常を確実に検出する二重化プロセス入出力装置を示したものとして、例えば特許文献1に記載されたものがあった。
As an example of a duplex process input / output device that reliably detects an abnormality in a duplexed input / output module, there is one described in
しかし、このような電流入力モジュールは、スイッチ素子13がオフになると電流ループが遮断されてしまい、電流入力モジュールとしての動作が阻害される。スイッチ素子13のオン固着故障を検出するためにはスイッチ素子13をオフに制御しなければならないので、制御側動作のときにスイッチ素子13のオン固着故障検出を行うことが出来ないという課題があった。
However, in such a current input module, when the
従って本発明の目的は、電流ループを遮断することなく、スイッチ素子のオン固着故障を検出することができるスイッチ故障検出回路を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a switch failure detection circuit that can detect an on-fixation failure of a switch element without interrupting a current loop.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
一端が共通接続された第1および第2の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端にその一端が接続された第1のスイッチと、
前記第2の抵抗の他端にその一端が接続され、他端が前記第1のスイッチの他端と共通接続された第2のスイッチと、
前記第1および第2のスイッチの共通接続点と共通電位点間に接続された第3の抵抗と、
前記第1および第2のスイッチのオンオフを制御するコントロール回路と、
前記第1および第2の抵抗の共通接続点の電圧、および前記第1および第2のスイッチの共通接続点の電圧が入力され、これらの電圧を比較して前記第1および第2のスイッチの故障を検出する比較回路と、
を具備したものである。電流ループを遮断しないでスイッチの故障検出ができる。
In order to achieve such a problem, the invention according to
First and second resistors having one end connected in common;
A first switch having one end connected to the other end of the first resistor;
A second switch having one end connected to the other end of the second resistor and the other end connected in common with the other end of the first switch;
A third resistor connected between a common connection point of the first and second switches and a common potential point;
A control circuit for controlling on and off of the first and second switches;
The voltage at the common connection point of the first and second resistors and the voltage at the common connection point of the first and second switches are input, and these voltages are compared to compare the voltages of the first and second switches. A comparison circuit for detecting a failure;
Is provided. Switch failure can be detected without interrupting the current loop.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記コントロール回路は、故障診断時以外の使用時に前記第1および第2のスイッチの両方をオンにし、故障診断時に前記第1または第2のスイッチの片方を順番にオフにするようにしたものである。内部損失を小さくできる。
The invention according to
The control circuit is configured to turn on both the first and second switches during use other than during failure diagnosis and sequentially turn off one of the first or second switches during failure diagnosis. is there. Internal loss can be reduced.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記コントロール回路は、故障診断時以外の使用時に前記第1または第2のスイッチのいずれかを一方をオンにし、故障診断時に前記第1および第2のスイッチの両方をオンにするようにしたものである。外部から見たインピーダンスを一定にできる。
The invention according to
The control circuit is configured to turn on one of the first and second switches during use other than during failure diagnosis, and to turn on both the first and second switches during failure diagnosis. It is. Impedance seen from the outside can be made constant.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2および3の発明によれば、抵抗とスイッチを直列接続した回路を並列に接続し、故障検出時に少なくとも1つのスイッチがオン状態を維持するようにスイッチを操作するようにした。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, and third aspects of the present invention, a circuit in which a resistor and a switch are connected in series is connected in parallel, and the switch is operated so that at least one switch is kept on when a failure is detected.
故障検出のために片方のスイッチをオフにしても、他方のスイッチはオンなので電流ループが遮断されることはない。そのため、制御動作を行っているときであっても交互にスイッチをオフにすることにより、スイッチのオン固着故障を検出することができるという効果がある。また、故障診断時以外は両方のスイッチをオンにすることにより内部回路のインピーダンスが下がり、内部損失を少なくすることができるという効果もある。 Even if one switch is turned off for failure detection, the current loop is not interrupted because the other switch is on. Therefore, even when the control operation is being performed, it is possible to detect the on-fixing failure of the switch by alternately turning off the switch. In addition, when both of the switches are turned off except for failure diagnosis, there is an effect that the impedance of the internal circuit is lowered and the internal loss can be reduced.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るスイッチ故障検出回路の一実施例を示す構成図である。図1において、30は電流入力モジュール、20は圧力センサ等の電流源である。31、32は抵抗であり、その一端は共通接続され、電流源20の出力端に接続される。34はスイッチ素子であり、その一端が抵抗32の他端に接続される。35はスイッチ素子であり、その一端が抵抗31の他端に接続される。33は抵抗であり、その一端がスイッチ素子34および35の他端に、その他端が共通電位点に接続される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a switch failure detection circuit according to the present invention. In FIG. 1, 30 is a current input module, and 20 is a current source such as a pressure sensor. 31 and 32 are resistors, one end of which is connected in common and connected to the output end of the
36は制御部であり、比較回路36a、コントロール回路36bで構成される。コントロール回路36bの出力はスイッチ素子34、35のゲートに入力され、そのオンオフを制御する。電流源20と抵抗31、32の共通接続点Subの電圧、およびスイッチ素子34、35と抵抗33の共通接続点Mainの電圧は比較回路36aに入力される。
なお、この電流入力モジュールも図4と同じように2重化システムに用いられるものであり、制御側モジュールとして動作するときはスイッチ素子34、35をオンにし、待機側モジュールとして用いられるときはスイッチ34、35の両方をオフに制御する。また、本発明と直接関係のない部分は、記載を省略している。
This current input module is also used in the duplex system as in FIG. 4, and the
次に、図2および図3を用いてこの実施例の動作を説明する。なお、電流源20は20mAの電流を出力しており、また抵抗31、32の抵抗値を500/3(167.7)Ω、抵抗33の抵抗値を250/3(83.3)Ωとする。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The
このときのMain、Subの電圧値を図2に示す。パターンの(1)はスイッチ素子34、35のいずれもオンのときの電圧である。抵抗31と32は並列接続されるので合成抵抗は500/6=250/3Ωになり、抵抗33の抵抗値と同じになる。Mainの電圧は0.02×250/3=1.67V、Subの電圧はその倍の3.33Vになる。
The voltage values of Main and Sub at this time are shown in FIG. The pattern (1) is a voltage when both the
(2)、(3)はスイッチ素子34、35のいずれか一方がオン、他方がオフのときの電圧である。抵抗31、32のどちらかは切り離されるので、合成抵抗は500/3Ωになる。抵抗33の抵抗値は変わらないので、Mainの電圧は(1)と同じく1.67V
である。Subの電圧は(500/3+250/3)×0.02=5Vになる。
(2) and (3) are voltages when one of the
It is. The voltage of Sub is (500/3 + 250/3) × 0.02 = 5V.
(4)はスイッチ素子34、35の両方ともオフになっている場合であり、Main、Subの電圧共に0Vになる。
(4) is a case where both the
図3は、図2を模式的に示した図であり、記号(1)〜(4)は図2表のパターンの記号に対応している。(A)はMainの電圧、(B)はSubの電圧である。電圧値は図2と同じなので、説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing FIG. 2, and symbols (1) to (4) correspond to the symbols of the patterns in the table of FIG. (A) is the Main voltage, and (B) is the Sub voltage. The voltage value is the same as in FIG.
比較回路36aはMainとSubの電圧をモニタしている。制御側モジュールとして用いるときはスイッチ素子34、35の両方をオンにして稼働状態とする。このときのMain、Subの電圧は、図2(1)に示すように、それぞれ1.67V、3.33Vになる。
The
スイッチ素子34の故障検出を行うときは、コントロール回路36bはスイッチ素子34をオフに制御する。スイッチ素子35はオン状態のままなので、電流入力モジュール30は稼働状態を維持する。
When detecting a failure of the
スイッチ素子34が制御通りにオフになると、図2(3)の状態に移行し、Subの電圧は5Vになる。比較回路36aはこの電圧を検出し、スイッチ素子34が正常であることを確認する。スイッチ素子34にオン固着故障が発生しオフ状態にならないと、Subの電圧は3.33Vの状態を維持する。比較回路36aはスイッチ素子34にオン固着故障が発生したと判断し、外部に異常信号を出力する。
When the
なお、スイッチ素子35の故障検出の場合も同様の操作で行うことができるので、詳細説明を省略する。この実施例では、故障検出時以外の使用時で両方のスイッチをオンするようにしたので、電流入力モジュール30の内部インピーダンスが下がって内部損失を少なくすることができる。
In addition, since it can carry out by the same operation also in the case of failure detection of the
フィールドバスの1種であるHART通信等では、接続される機器の受信抵抗を規定値にする必要がある。この場合は、故障診断時以外の使用時はスイッチ素子34または35のどちらかをオン、他方をオフにして、スイッチ素子の故障検出を行うときのみスイッチ素子34、35の両方をオンに制御するようにすればよい。このとき、Subの電圧値が(2)または(3)から(1)に移行すれば、スイッチ素子は正常であると判断できる。
In HART communication, which is a type of fieldbus, it is necessary to set the reception resistance of the connected device to a specified value. In this case, when the
また、抵抗31、32、33が故障した場合、それぞれの故障の状態(オープン故障、ショート故障等)に応じて比較回路36aでモニタしているMainとSubの電圧が変わるので、抵抗31、32、33の故障も検出することができる。
Further, when the
なお、図1実施例ではスイッチ素子34、35を半導体素子としたが、リレーなどのメカニカル接点を有するスイッチであってもよい。
In the embodiment of FIG. 1, the
20 電流源
30 電流入力モジュール
31、32、33 抵抗
34、35 スイッチ素子
36 制御部
36a 比較回路
36b コントロール回路
Main、Sub 電圧測定点
20
Claims (3)
前記第1の抵抗の他端にその一端が接続された第1のスイッチと、
前記第2の抵抗の他端にその一端が接続され、他端が前記第1のスイッチの他端と共通接続された第2のスイッチと、
前記第1および第2のスイッチの共通接続点と共通電位点間に接続された第3の抵抗と、
前記第1および第2のスイッチのオンオフを制御するコントロール回路と、
前記第1および第2の抵抗の共通接続点の電圧、および前記第1および第2のスイッチの共通接続点の電圧が入力され、これらの電圧を比較して前記第1および第2のスイッチの故障を検出する比較回路と、
を具備したことを特徴とするスイッチ故障検出回路。 First and second resistors having one end connected in common;
A first switch having one end connected to the other end of the first resistor;
A second switch having one end connected to the other end of the second resistor and the other end connected in common with the other end of the first switch;
A third resistor connected between a common connection point of the first and second switches and a common potential point;
A control circuit for controlling on and off of the first and second switches;
The voltage at the common connection point of the first and second resistors and the voltage at the common connection point of the first and second switches are input, and these voltages are compared to compare the voltages of the first and second switches. A comparison circuit for detecting a failure;
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