JP5278389B2 - Cable breakage detection device and cable breakage detection method - Google Patents
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Description
本発明は、電線・ケーブルの断線を検出することのできる断線検出装置および方法に関する。 The present invention relates to a disconnection detection apparatus and method capable of detecting a disconnection of an electric wire / cable.
ロボット機構内に備わるサーボモータを駆動制御するサーボ制御装置とサーボモータの位置またはロボット姿勢を検出するエンコーダ装置との間をシリアル通信で接続されたエンコーダケーブルでは、ロボットの動作に伴う屈曲動作などにより常にストレスを受けているため、長期稼働により断線が生じる場合がある。断線が生じた場合は、ロボットシステムの正常動作ができなくなる。この信号線断線による異常状態の復旧のためには、断線箇所の特定と、断線したエンコーダケーブルの交換が必要となるので、生産設備の長時間停止に至り、生産性の低下となる。
また、同様のケーブルの断線は、制御装置と操作装置との間で、相互間を通信で接続されたものでも、操作装置の移動に伴うケーブルの引きずり、機器による挟み込みなどにより発生する。
With an encoder cable that is connected by serial communication between the servo controller that controls the servo motor provided in the robot mechanism and the encoder device that detects the position or posture of the servo motor, the encoder cable may be bent due to the movement of the robot. Because it is constantly stressed, disconnection may occur due to long-term operation. If a disconnection occurs, the robot system cannot operate normally. In order to recover from an abnormal state due to this signal line disconnection, it is necessary to identify the disconnection location and replace the disconnected encoder cable, resulting in a long stoppage of the production equipment and a decrease in productivity.
In addition, similar disconnection of the cable occurs even when the control device and the operating device are connected to each other by communication, due to dragging of the cable accompanying movement of the operating device, pinching by the device, or the like.
一般的な電線・ケーブルの導体断線を検出する方法として、電線・ケーブルの導体に断線検出用直流電流を流し、抵抗値を測定する方法があるが、断線検出用に直流電流または信号を印加して測定するため、ロボット稼動時の検出ができず、生産設備を停止する必要があった。
また、屈曲部で素線が断線していても、曲げを戻すと接触状態に復帰する瞬時断線現象が発生することがあるが、このような瞬時的な断線検出に対応できないという一般的な問題があった。
この様な問題を解決するために、通信の伝送方式を、2本の信号間の電圧差で電気信号を送る差動信号として、ラインレシーバで、位相が反転した2本の差動信号を排他的論理和により、断線を検出する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
As a general method for detecting conductor breakage in electric wires / cables, there is a method in which a DC current for wire breakage detection is passed through the conductors of wires / cables and the resistance value is measured, but a DC current or signal is applied for wire breakage detection. Therefore, it was impossible to detect when the robot was in operation, and it was necessary to stop the production equipment.
In addition, even if the wire is disconnected at the bent part, there is a case where an instantaneous disconnection phenomenon that returns to the contact state may occur when the bending is restored. was there.
To solve such problems, the communication transmission system is a differential signal that sends an electrical signal with a voltage difference between the two signals, and the line receiver excludes the two differential signals whose phases are reversed. There has been proposed a technique for detecting disconnection by logical OR (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、2つのラインレシーバが必要となり、このため伝送路のインピーダンスが不整合となるため、伝送路の反射が大きく影響するなどの阻害要因のために、より高速の通信に適用することが困難であるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高速の通信で、また、システムが稼動状態であっても、確実に電線・ケーブルの導体断線を検出することができる断線検出装置とその検出方法を提供することを目的とする。
However, the technique described in
The present invention has been made in view of such problems, and is a disconnection detection device capable of reliably detecting conductor disconnection of electric wires and cables with high-speed communication and even when the system is in operation. And its detection method.
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、 第1のトランシーバ回路を備えた第1の装置と、第2のトランシーバ回路を備えた第2の装置との相互間が差動信号で接続され、送受信制御回路の制御に基づき通信をおこなう通信装置のケーブル断線検出装置において、前記差動信号間に抵抗器を介したコモンモード信号のプリアンブル期間の周波数スペクトラム値に基づいて前記差動信号の断線を検出する断線検出回路を備えるケーブル断線検出装置が適用される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, there is a difference between a first device including a first transceiver circuit and a second device including a second transceiver circuit. In a cable disconnection detection device of a communication device that is connected by a signal and performs communication based on control of a transmission / reception control circuit, the difference based on a frequency spectrum value in a preamble period of a common mode signal via a resistor between the differential signals. A cable disconnection detection device including a disconnection detection circuit that detects disconnection of a motion signal is applied.
本発明によると、第1の装置と第2の装置との間の通信フレームのプリアンブル期間のコモンモード信号の周波数スペクトラムを求め、閾値と比較することにより、電線・ケーブルの断線を検出することができるので、高速の通信でシステム稼動中(通信中)に確実に電線・ケーブルの導体断線を検出することができる。 According to the present invention, by detecting the frequency spectrum of the common mode signal in the preamble period of the communication frame between the first device and the second device and comparing the frequency spectrum with a threshold value, it is possible to detect the disconnection of the electric wire / cable. As a result, it is possible to reliably detect the conductor breakage of the electric wire / cable while the system is operating (communication) with high-speed communication.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
まず、図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係るケーブル断線検出装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る通信回路のケーブル断線検出装置のブロック図である。図では、第1の装置 (不図示)と第2の装置 (不図示)との間の通信を行なうものであって、第1の装置(不図示)の第1のトランシーバ回路1と第2の装置(不図示)の第2のトランシーバ回路2との相互間は、差動信号1a、1bによるシリアル通信で、ツイストペアケーブルにより接続されている。第1のトランシーバ回路1の送受信を制御する送受信制御回路4と、第2のトランシーバ回路2の受信制御回路5と、によって通信制御されている。送受信制御回路4と送受信制御回路5は同様の構成となっている。
シリアル通信はマンチェスター符号方式で、伝送速度は、例えば4Mbps(bit・per・second)とする。一般的な通信の同期を取る方式として、送信側はデータ送信時にフレームの頭にプリアンブルとよばれる「0」と「1」が交互に複数並んだビット列を送信する。このため、4Mbpsのマンチェスター符号方式でのプリアンブルは半分の2MHzのビット列となる。プリアンブルは、通信において、2つのシステム間の伝送タイミングの同期化等に用いられる信号である。
<First Embodiment>
First, the configuration of the cable breakage detection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a cable break detection device for a communication circuit according to a first embodiment of the present invention. In the figure, communication is performed between a first device (not shown) and a second device (not shown), and the
The serial communication is a Manchester code system, and the transmission speed is, for example, 4 Mbps (bit / per / second). As a general communication synchronization method, the transmitting side transmits a bit string in which a plurality of “0” s and “1” s called preambles are alternately arranged at the beginning of a frame at the time of data transmission. For this reason, the preamble in the 4 Mbps Manchester code system is a half 2 MHz bit string. The preamble is a signal used for communication timing synchronization between two systems in communication.
抵抗器11、12は第1のトランシーバ回路1側のディファレンシャルモードの終端抵抗器で、抵抗器21、22は第2のトランシーバ回路2側のディファレンシャルモードの終端抵抗器で同一の抵抗値である。
抵抗器13は第1のトランシーバ回路1側のコモンモード終端抵抗器で、抵抗器23は第2のトランシーバ回路2側のコモンモード終端抵抗器で同一の抵抗値である。また、各終端抵抗器13、23はコンデンサを介してケーブルのシールドグランドFGに接続されている。
3は断線検出回路で、差動信号1aまたは1bの断線を検出すると、断線検出信号6aを出力する。
尚、第1のトランシーバ回路1、送受信制御回路4および断線検出回路3は、第1の装置の備わり、第2のトランシーバ回路2および送受信制御回路5は第2の装置に備わっている。
Resistors 11 and 12 are differential mode termination resistors on the
The
The
以下に差動信号の断線検出の原理を説明する。
図2は差動信号とコモンモード信号波形例であり、図2(a)は通常(非断線)時の波形で、図2(b)は差動信号1a断線発生時の波形である。13aはコモンモード信号であり、位相の異なる差動信号1aと1bの合成された信号となる。理想系の場合は、差動信号1aと1bが打ち消しあい、コモンモード信号13aはオフセットの定電圧成分のみが観測される。しかしながら、図2(a)に示されるように、トランシーバ出力の立ち上がりと立ち下がりのバラツキにより、コモンモード信号13aは、トランシーバ出力のHレベルからLレベル、またはLレベルからHレベルへの変化時に突起状の信号が観測される。
また、図2(b)では、差動信号1aの線路断線が発生した場合であるが、差動信号1aは、断線していない側の差動信号1bの誘導電圧により通常時の所定の電圧とならず低電圧となり、また差動信号1bと同相の信号波形となる。断線箇所のインピーダンス、差動信号路間の結合容量の変化により、差動信号路の平衡性が崩れ、崩れた分はノーマルモードに変換され、結果、図2の(b)のコモンモード信号13aとなる。
The principle of detecting a disconnection of a differential signal will be described below.
2A and 2B show examples of differential signal and common mode signal waveforms. FIG. 2A shows a waveform at the time of normal (non-disconnection), and FIG. 2B shows a waveform at the occurrence of disconnection of the
Further, FIG. 2B shows a case where the line disconnection of the
図3は、差動信号1aが通常時(非断線)のプリアンブル期間中におけるコモンモード信号13aの周波数スペクトラムである。プリアンブルの基本周波数2MHzと、その整数倍成分の高調波4MHz、6MHz、8MHzでスペクトラムのピークをもつ。
図4は、差動信号1aの線路が断線した時のプリアンブル期間中におけるコモンモード信号13aの周波数スペクトラムである。プリアンブルの基本周波数2MHzと、その奇数倍高調波成分の6MHz、10MHzで、スペクトラムのピークが通常時に比べて2倍以上になる。これは、コモンモード信号13aが、断線によって、差動信号の打ち消しが無くなり、矩形波となるため、基本周波数の奇数倍高調波成分が上昇するためである。
FIG. 3 shows the frequency spectrum of the
FIG. 4 is a frequency spectrum of the
次に本発明を実施する断線検出装置3の構成と動作について説明する。
図5は断線検出回路3のブロック図である。
図5において、断線検出回路3は、ローパスフィルタ31と、ADコンバータ32、DFT演算器33と、判定器6によって構成され、プリアンブル期間のコモンモード信号をFFT演算し、周波数スペクトラム値から断線を検出する。
Next, the configuration and operation of the
FIG. 5 is a block diagram of the
In FIG. 5, the
FFTとは高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)のことで、時系列信号を周波数軸の周波数スペクトラム値に変換(周波数スペクトラム値を生成)する方式である。
FFTは、連続関数を対象としており、ADコンバータ32でサンプリングした離散的なデジタルデータに対して、DFT演算器33により、DFT(Discrete Fourier Transform)と呼ばれる離散フーリエ変換することで、時系列信号を周波数軸の周波数スペクトラム値に変換する。なお、この際に、源信号には存在しない高周波数成分が現れるエイリアシングと呼ばれる現象を防ぐため、サンプリングの前にローパスフィルタ31を使用する。本実施形態では、DFT演算する周波数は、プリアンブルの主成分のスペクトラム検出に十分な10倍の周波数20MHzとし、それをローパスフィルタ31のカットオフ周波数とする。ADコンバータ32のサンプリング周波数は、カットオフ周波数の2倍である40MHzとする。
FFT is Fast Fourier Transform, which is a method for converting a time-series signal to a frequency spectrum value on the frequency axis (generating a frequency spectrum value).
The FFT is intended for a continuous function. The discrete digital data sampled by the
4aは送受信制御回路4から出力されたサンプリング遅延信号(詳細は後述)で、ADコンバータ32のイネーブル端子に接続され、通常はLレベルで停止している。サンプリング遅延信号4aは、プリアンブル送出の間、所定時間遅延してHレベル(アクティブ)となり、この間、ADコンバータ32は処理をおこなう。ADコンバータ32から出力されるデジタルデータをDFT演算器33に入力し、DFT演算器33は周波数スペクトラムに変換し、2MHz、6MHz、10MHzのスペクトラム値を判定器6へ出力する。
判定器6は、任意に設定可能な判定レジスタ61、62、63と、比較器64、65、66と論理積回路のAND回路67で構成されている。判定レジスタ61、62、63は、それぞれ2MHz、6MHz、10MHzのスペクトラム値の閾値で、例えば通常時(断線前)の2倍のスペクトラム値が、予め第1の装置の制御部(不図示)から設定される。各々の周波数のスペクトラム値が、比較器64、65、66で各々の閾値と比較され、ピーク上昇が判断される。AND回路67により、全ての比較器64、65、66の出力が閾値を超えた場合に、ケーブル断線と判断し、断線検出信号6aをHレベル出力する。
全ての比較値で判定することで、矩形波特有の基本周波数と、その奇数成分の高調波スペクトラムの上昇を判別できる。
本実施形態では3つ全ての比較器の出力をAND回路に入力する構成としているが、図3と図4とを対比すると明らかなように、1つ又は2つの比較器の出力に基づいてケーブル断線を判断することは可能であるが、ノイズ等による影響と区別することを考慮すると、少なくとも2つの比較器の出力に基づいてケーブル断線を判断する構成が望ましい。
断線検出信号6aがHレベル出力されると、図示していないラッチ回路でこれを保持し、第1の装置の制御部(不図示)で読み込まれ、サーボ電源の遮断、表示、異常信号の出力、その他の異常処理を行う。
The
By determining with all the comparison values, it is possible to determine the fundamental frequency peculiar to the rectangular wave and the rise of the harmonic spectrum of the odd component.
In the present embodiment, the outputs of all three comparators are input to the AND circuit. As is clear from comparison between FIG. 3 and FIG. 4, the cable is based on the outputs of one or two comparators. Although it is possible to determine the disconnection, considering the distinction from the influence due to noise or the like, it is desirable to determine the cable disconnection based on the outputs of at least two comparators.
When the
次に断線検出を期間のサンプリング遅延信号4aの生成回路を説明する。
図6は送受信制御回路4のブロック図である。送受信制御回路4は、送信制御回路9と、受信制御回路10と、第1の装置の制御部(不図示)に備わるCPUのインターフェース4cと接続するCPUインターフェース回路41を備えている。CPUは、CPUインターフェース回路41を介して、送信データと、判定レジスタ61、62、63の設定をする。42は送信データを格納する送信データメモリ、44はCRC生成回路でCRCC(Cyclic Redundancy Check Code)とよばれる誤り検出を行うための冗長データを送信データから生成する。7はフレーム生成回路で、送信データ42aと、CRCデータ44aから送信フレーム7aを生成する。フレームが生成されると、送信回路45により、マンチェスター符号信号4bに変換され、第1のトランシーバ回路1に出力する。7bはサンプリング信号で、プリアンブル期間のみHレベルとなる。
8は遅延回路で、サンプリング信号7bをローパスフィルタ31のフィルタ時定数だけ遅延させたサンプリング遅延信号4aを生成し、ADコンバータ31の処理を遅延させる。
Next, a generation circuit of the
FIG. 6 is a block diagram of the transmission /
A
次に図7を用いて、サンプリング信号7bの生成回路を説明する。
図7において、75は送信フレームのプリアンブルデータを格納するレジスタで、74は送信フレームのスタートフラグを格納するレジスタで、73は送信データメモリ42から転送された送信フレームの送信データ42aを格納するレジスタで、72はCRC生成回路44で生成された送信フレームのCRCデータ44aを格納するレジスタで、71は送信フレームのエンドフラグを格納するレジスタである。77はステートマシンで、セレクタ76を制御して、プリアンブルデータ、スタートフラグ、送信データ、CRCC、エンドフラグの順に送信フレームを構成する。セレクタ76で選択されたデータはパラレル−シリアル変換器78によって、パラレルデータからシリアルデータ7aへ変換される。
Next, a generation circuit for the
In FIG. 7, 75 is a register for storing the preamble data of the transmission frame, 74 is a register for storing the start flag of the transmission frame, and 73 is a register for storing the transmission data 42a of the transmission frame transferred from the
次に図8を用いて、サンプリング遅延信号4aのタイミングを説明する。
図8において、第1の装置から第2の装置(例えば、エンコーダ装置)へ送信される位置要求フレームは、プリアンブル、スタートフラグ(SF)、送信データ、CRCC、エンドフラグ(EF)で構成される。サンプリング信号7bはプリアンブル期間にHレベルとなる。サンプリング遅延信号4aは、サンプリング信号7bがローパスフィルタ31のフィルタ時定数だけ遅延させた信号となる。
Next, the timing of the
In FIG. 8, the position request frame transmitted from the first device to the second device (for example, the encoder device) includes a preamble, a start flag (SF), transmission data, CRCC, and an end flag (EF). . The
次に図9を用いて、本実施形態の動作を示す断線検出の動作フローを説明する。まず、判定レジスタ61、62、63に断線のスペクトラム値の閾値を設定する(閾値設定工程)。
プリアンブル期間中はサンプリング遅延信号4aがHレベルとなり(プリアンブル期間判断工程)、コモンモード信号の周波数スペクトラム値を測定し(スペクトラム生成工程)、比較器64、65、66で閾値と比較する(比較工程)。閾値を超えた場合は断線検出信号6aがHレベルとなり(断線検出信号判断工程)、断線を通知し、異常処理(異常処理工程)を実行する。
Next, an operation flow of disconnection detection showing the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a threshold value of a spectrum value for disconnection is set in the determination registers 61, 62, and 63 (threshold setting step).
During the preamble period, the
<第2実施形態>
以上、本発明の第1実施形態に係るケーブル断線検出装置について説明した。次に、図10を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係るケーブル断線検出装置の断線検出回路について説明する。図10は、本発明の第2実施形態に係るケーブル断線検出装置の断線検出回路のブロック図であり、第1実施形態で示した断線検出回路3のDFT演算の代わりに、バンドパスフィルタを用いており、同様の結果を得ることができる。
図において、断線検出回路50は、バンドパスフィルタ51、52、53と、整流部54、55、56と、ADコンバータ57、58、59と、断線検出装置3と同様の判定器6によって構成される。
Second Embodiment
The cable break detection device according to the first embodiment of the present invention has been described above. Next, the disconnection detection circuit of the cable disconnection detection apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram of the disconnection detection circuit of the cable disconnection detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. A band-pass filter is used instead of the DFT operation of the
In the figure, the disconnection detection circuit 50 includes bandpass filters 51, 52, 53,
コモンモード信号13aはそれぞれバンドパスフィルタ51、52、53により、基本周波数2MHzと、奇数倍高調波成分6MHz、10MHzの周波数成分が通過する。通過した信号は、それぞれ整流部54、55、56により、整流・平滑され、それぞれADコンバータ57、58、59へ出力する。第1実施形態で説明したサンプリング遅延信号4aが、それぞれADコンバータ57、58、59のイネーブル端子に接続され、通常はLレベルで停止し、Hレベル(アクティブ)となると、ADコンバータ57、58、59は処理を開始する。ADコンバータ57、58、59から出力されるデジタルデータは、断線検出装置3と同様の判定器6へ出力され、断線時のピーク上昇が判断されと、断線検出信号6aがHレベルとなる。このように、第1実施形態と同様の結果を得ることができ、断線を検出できる。
The
尚、実際では、第1実施形態での伝送速度の例である4Mbpsの場合、バンドパスフィルタ51、52、53のフィルタの減衰特性を表すクオリティファクタ(先鋭度)Qの値を、隣接周波数からの影響を考慮して、10程度とすることで、断線を検出することができた。
また、第1実施形態および第2実施形態では、シリアル通信はマンチェスター符号方式として説明したが、本発明は、送受信のタイミングを同期化するためのプリアンブル期間の信号に基づいて断線を検出するものであるので、マンチェスター符号方式に限定されず、プリアンブルで送受信のタイミングを同期化する他の通信方式にも適用することができる。
Actually, in the case of 4 Mbps, which is an example of the transmission rate in the first embodiment, the value of the quality factor (sharpness) Q representing the attenuation characteristics of the filters of the bandpass filters 51, 52, 53 is calculated from the adjacent frequency. Considering the influence of the above, disconnection could be detected by setting it to about 10.
In the first embodiment and the second embodiment, serial communication has been described as a Manchester code method. However, the present invention detects disconnection based on a preamble period signal for synchronizing transmission and reception timings. Therefore, the present invention is not limited to the Manchester encoding method, and can be applied to other communication methods that synchronize the transmission / reception timing with the preamble.
この様な構成となっているので、第1の装置と第2の装置との間で常に通信が行なわれている中で、第1の装置からの送信のプリアンブル期間で、断線を検出するので、断線検出のための回路を通信路中に付加することがなく、相互間のインピーダンス整合を崩すことがなく、また、本実施例の通信速度を越える場合にも適用することができる。そして、ロボット、数値制御装置、その他の生産設備で、動力にモータが使用されるもので、モータに備わるエンコーダと該モータを駆動制御する制御装置とのシリアル通信に適用することができる。 Since this structure is used, a disconnection is detected during the preamble period of transmission from the first device while communication is always performed between the first device and the second device. Further, no circuit for detecting disconnection is added to the communication path, impedance matching between them is not lost, and the present invention can also be applied to cases where the communication speed of this embodiment is exceeded. A robot, a numerical control device, and other production facilities use a motor for power, and can be applied to serial communication between an encoder provided in the motor and a control device that drives and controls the motor.
1:第1のトランシーバ回路
1a、1b:差動信号
2:第2のトランシーバ回路
3、50:断線検出回路
4:送受信制御回路
4a:サンプリング遅延信号
4b:マンチェスター符号信号
4c:CPUインターフェース
5:送受信制御回路
6:判定器
6a:断線検出信号
7:フレーム生成回路
7a:送信フレーム
7b:サンプリング信号
8:遅延回路
9:送信制御回路
10:受信制御回路
11、12、21、22:ディファレンシャルモードの終端抵抗器
13、23:コモンモード終端抵抗器
13a:コモンモード信号
31:ローパスフィルタ
32、57、58、59:ADコンバータ
33:DFT演算器
41:CPUインターフェース回路
41a:遅延データ
42:送信データメモリ
42a:送信データ
44:CRC生成回路
44a:CRCデータ
51、52、53:バンドパスフィルタ
54、55、56:整流部
61、62、63:判定レジスタ
64、65、66:比較器
67:AND回路
71:エンドフラグ格納レジスタ
72:CRCデータ格納レジスタ
73:送信データ格納レジスタ
74:スタートフラグ格納レジスタ
75:プリアンブルデータ格納レジスタ
76:セレクタ
77:ステートマシン
1:
Claims (8)
前記差動信号間に抵抗器を介したコモンモード信号のプリアンブル期間の周波数スペクトラム値に基づいて前記差動信号の断線を検出する断線検出回路を備えることを特徴とするケーブル断線検出装置。 The first device including the first transceiver circuit and the second device including the second transceiver circuit are connected to each other by a differential signal, and the first device and the second device A cable disconnection detection device for a communication circuit that performs communication based on control of a transmission / reception control circuit included in each,
A cable disconnection detection device comprising: a disconnection detection circuit that detects disconnection of the differential signal based on a frequency spectrum value in a preamble period of a common mode signal via a resistor between the differential signals.
前記コモンモード信号の高周波成分をカットするローパスフィルタと、
該ローパスフィルタの出力を前記通信のプリアンブル期間より所定時間遅延したサンプリング遅延信号がアクティブ期間中だけデジタルデータに変換するADコンバータと、
前記デジタルデータを離散フーリエ変換して周波数スペクトラム値の演算するDFT演算器と、
前記周波数スペクトラム値が予め定めた周波数スペクトラム閾値を超えた場合にケーブルの断線と判断する判定器と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のケーブル断線検出装置。 The disconnection detection circuit includes:
A low pass filter for cutting high frequency components of the common mode signal;
An AD converter that converts a sampling delay signal obtained by delaying an output of the low-pass filter by a predetermined time from a preamble period of the communication into digital data only during an active period;
A DFT calculator for calculating a frequency spectrum value by performing a discrete Fourier transform on the digital data;
A determinator that determines that the cable is disconnected when the frequency spectrum value exceeds a predetermined frequency spectrum threshold;
The cable disconnection detection device according to claim 1, comprising:
任意に設定可能な複数の判定レジスタと、
複数の比較器と、
AND回路と、を備え、
前記複数の判定レジスタには、前記コモンモード信号の基本周波数のスペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、前記基本周波数の3倍成分の高調波スペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、前記基本周波数の5倍成分の高調波スペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、をそれぞれ格納し、
前記複数の比較器により、前記DFT演算器で演算された周波数スペクトラム値と、前記複数の判定レジスタに格納した周波数スペクトラム閾値と、をそれぞれ比較し、
少なくとも2つの前記比較器の結果の論理積を前記AND回路により求め、断線検出信号とすることを特徴とする請求項2記載のケーブル断線検出装置。 The determiner is
Multiple decision registers that can be set arbitrarily,
Multiple comparators;
An AND circuit,
The plurality of determination registers include a frequency spectrum threshold corresponding to a spectrum of a fundamental frequency of the common mode signal, a frequency spectrum threshold corresponding to a harmonic spectrum of a triple component of the fundamental frequency, and five times the fundamental frequency. Store the frequency spectrum threshold corresponding to the harmonic spectrum of the component,
The plurality of comparators respectively compare the frequency spectrum values calculated by the DFT calculator and the frequency spectrum threshold values stored in the plurality of determination registers,
3. The cable disconnection detection apparatus according to claim 2, wherein a logical product of the results of at least two of the comparators is obtained by the AND circuit and used as a disconnection detection signal.
前記コモンモード信号の基本周波数と、3倍高調波成分および5倍高調波成分が通過する複数のバンドパスフィルタと、
該複数のバンドパスフィルタの出力の各々を整流および平滑する複数の整流部と、
該複数の整流部の出力を前記通信のプリアンブル期間より所定時間遅延したサンプリング遅延信号がアクティブ期間中だけデジタルデータに変換し前記周波数スペクトラム値を出力する複数のADコンバータと、
前記周波数スペクトラム値が予め定めた周波数スペクトラム閾値を超えた場合にケーブルの断線と判断する判定器と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のケーブル断線検出装置。 The disconnection detection circuit includes:
A plurality of bandpass filters through which a fundamental frequency of the common mode signal, a third harmonic component and a fifth harmonic component pass;
A plurality of rectifiers for rectifying and smoothing each of the outputs of the plurality of bandpass filters;
A plurality of AD converters that convert the sampling delay signal obtained by delaying the outputs of the plurality of rectifier units by a predetermined time from the communication preamble period into digital data only during an active period and output the frequency spectrum value;
A determinator that determines that the cable is disconnected when the frequency spectrum value exceeds a predetermined frequency spectrum threshold;
The cable disconnection detection device according to claim 1, comprising:
任意に設定可能な複数の判定レジスタと、
複数の比較器と、
AND回路と、を備え、
前記複数の判定レジスタには、前記コモンモード信号の基本周波数のスペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、前記基本周波数の3倍成分の高調波スペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、前記基本周波数の5倍成分の高調波スペクトラムに該当する周波数スペクトラム閾値と、をそれぞれ格納し、
前記複数の比較器により、前記複数のADコンバータより出力する前記周波数スペクトラム値 と、前記複数の判定レジスタに格納した周波数スペクトラム閾値と、をそれぞれ比較し、
少なくとも2つの前記比較器の結果の論理積を前記AND回路により求め、断線検出信号とすることを特徴とする請求項4記載のケーブル断線検出装置。 The determiner is
Multiple decision registers that can be set arbitrarily,
Multiple comparators;
An AND circuit,
The plurality of determination registers include a frequency spectrum threshold corresponding to a spectrum of a fundamental frequency of the common mode signal, a frequency spectrum threshold corresponding to a harmonic spectrum of a triple component of the fundamental frequency, and five times the fundamental frequency. Store the frequency spectrum threshold corresponding to the harmonic spectrum of the component,
The plurality of comparators compare the frequency spectrum values output from the plurality of AD converters with the frequency spectrum threshold values stored in the plurality of determination registers, respectively.
5. The cable disconnection detection apparatus according to claim 4, wherein a logical product of the results of at least two of the comparators is obtained by the AND circuit and used as a disconnection detection signal.
前記差動信号間に抵抗器を介したコモンモード信号のプリアンブル期間の周波数スペクトラム値に基づいて前記差動信号の断線を検出する断線検出工程を含むことを特徴とするケーブル断線検出方法。 The first device having the first transceiver circuit and the second device having the second transceiver circuit are connected to each other by a differential signal transmitted in the cable, and based on the control of the transmission / reception control circuit A cable disconnection detection method in a communication device for performing communication,
A cable breakage detection method comprising a breakage detection step of detecting a breakage of the differential signal based on a frequency spectrum value in a preamble period of a common mode signal via a resistor between the differential signals.
ケーブル断線時における周波数スペクトラム値の閾値を設定する閾値設定工程と、
サンプリング遅延信号に基づいて前記プリアンブル期間か否かを判断するプリアンブル期間判断工程と、
前記プリアンブル期間の周波数スペクトラム値を求めるスペクトラム生成工程と、
前記スペクトラム生成工程で求まった周波数スペクトラム値と前記閾値を比較する比較工程と、
前記比較工程において出力される断線検出信号に基づいて断線か否かを判断する断線検出信号判断工程と、
前記断線検出信号判断工程で断線と判断した場合に異常処理を実行する異常処理工程へ移行する工程と、
を含むことを特徴とする請求項7記載のケーブル断線検出方法。
The disconnection detecting step
A threshold setting step for setting a threshold of a frequency spectrum value at the time of cable disconnection;
A preamble period determination step of determining whether the preamble period is based on a sampling delay signal;
A spectrum generating step for obtaining a frequency spectrum value of the preamble period;
A comparison step of comparing the threshold value with the frequency spectrum value obtained in the spectrum generation step;
A disconnection detection signal determination step for determining whether or not the disconnection is based on the disconnection detection signal output in the comparison step;
A step of shifting to an abnormality processing step for executing an abnormality process when it is determined that the disconnection is detected in the disconnection detection signal determination step;
The cable disconnection detection method according to claim 7, further comprising:
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