JP6206276B2 - 自己診断機能を有する入力回路 - Google Patents

Description

本発明は、複数の入力信号を入力する入力回路に関するものである。

従来より、複数の入力信号を入力する入力回路がある（例えば、特許文献１参照）。このような入力回路は、例えばアナログ信号として入力される複数の入力信号をＡＤ変換し、ＡＤデータ信号として外部に出力するものとして用いられる。

このような入力回路では、各入力信号が入力される入力配線間や端子間においてショート故障が発生することがある。このため、特許文献１では、入力配線間のショート故障を常時検出するために、隣接した各入力端子に入力される信号が異なる特性であることを前提とし、各系統回路の入力信号が同じであるか否かを常時比較することが行われている。

すなわち、ショート故障が発生していなければ各系統回路の入力信号が異なり、ショート故障が発生していれば入力信号が同じとなる。このため、各系統回路の入力信号を比較することで、ショート故障の発生の有無を検出することが可能となる。

他方、正常時に同じ特性となる可能性のある他信号端子とのショート検出を行う方法としては、例えば同じ入力信号が入力される入力配線を２系統設けた２系統回路とし、各系統回路の入力信号が同じであるか否かを常時比較することが行われている。

すなわち、他の入力信号とショート故障が発生していなければ２系統回路の入力信号が同じになり、ショート故障が発生していれば入力信号が異なったものとなる。このため、２系統回路の入力信号を比較することで、ショート故障の発生の有無を検出することが可能となる。

特開２００５−２４５０５３号公報

しかしながら、２系統回路によってショート故障を検出する場合、本来必要である１系統以外に冗長的に検出用の系統を増やすことになるため、回路が複雑になる。また、部品点数が増加し、製品コスト増を招くことになる。

本発明は上記点に鑑みて、複数の入力信号が入力される入力回路において、２系統回路を備えずに、また各入力端子に入力される信号が異なる特性であることを前提することなく、入力配線間、端子間でのショート故障の常時検出が行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１ないし５に記載の発明では、複数の入力ライン（１３、２３）の間におけるショート故障の自己診断を行う時に制御信号を出力するコントローラ（１）と、コントローラの制御信号に基づいて複数回のパルス状の自己診断用電圧を発生させるパルス回路（５）と、コントローラからの制御信号に基づいて、自己診断の時に、複数の入力ラインのいずれか１つに対して１回または複数回のパルス状の自己診断用電圧を印加するスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ３）と、複数の入力ラインのいずれか１つに対して自己診断用電圧を印加したときに、自己診断用電圧のパルス電圧がＨからＬに立下る時（以下、単に立下り時という）またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧がＬからＨに立上る時（以下、単に立上り時という）またはＬ電圧が終了する時の自己診断用電圧が印加された入力ラインと異なる入力ラインの電圧変化に基づいて、複数の入力ラインの間におけるショート故障が発生しているか否かを判定する比較判定手段（８）と、を備えていることを特徴としている。

このように、複数の入力ラインのいずれか一つに対してパルス回路が発生させるパルス状の自己診断用電圧を印加している。また、複数の入力ラインのうち自己診断用電圧が印加されていない入力ラインについて、パルス電圧の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時の電圧変化を求めるようにしている。この電圧変化は、ショート故障が発生していない正常時と比較してショート故障時に大きくなる。これに基づいて、ショート故障の発生の有無を自己診断することが可能となる。したがって、複数の入力信号が入力される入力回路において、２系統回路を備えなくても入力配線や端子間でのショート故障の検出が行えるようにすることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる入力回路の回路構成を示す図である。 正常時における各入力ラインの入力信号および自己診断時の各入力ラインの電圧変化の一例を示したタイムチャートである。 正常時の自己診断時におけるパルス回路５の出力する自己診断用電圧と各入力端子（各入力ライン）の電圧変化を示したタイムチャートである。 異常時における各入力ラインの入力信号および自己診断時の各入力ラインの電圧変化の一例を示したタイムチャートである。 異常時の自己診断時におけるパルス回路５の出力する自己診断用電圧と各入力端子（各入力ライン）の電圧変化を示したタイムチャートである。 各センサのサンプリング時と自己診断時の様子を含めた各入力端子（各入力ライン）の電圧変化を示したタイムチャートである。 本発明の第２実施形態にかかる入力回路の回路構成を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる各センサのサンプリング時と自己診断時の様子を含めた各入力端子（各入力ライン）の電圧変化を示したタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１に示す入力回路１００は、アナログ信号で表される入力信号を入力し、それをＡＤ変換してＡＤデータ信号として外部に出力するものである。例えば、入力回路１００としてはブレーキ液圧制御を行うためのブレーキＥＣＵに備えられるセンサ信号入力回路などを挙げることができる。その場合、入力回路１００では、圧力センサや加速度センサ（Ｇセンサ）等のセンサから出力されるセンサ信号を入力信号として入力し、それをＡＤ変換したＡＤデータ信号をセンシング結果が示された信号として出力することになる。

図１に示すように、入力回路１００は、第１、第２入力信号発生源１１、２１および出力保護抵抗１２、２２を有する第１、第２センサ１０、２０から出力される信号が伝えられる第１、第２入力ライン１３、２３に接続される。第１、第２入力信号発生源１１、２１に対して出力保護抵抗１２、２２が接続され、この出力保護抵抗１２、２２を通じて第１、第２入力信号発生源１１、２１が発する信号が第１、第２センサ１０、２０に出力される。これが入力回路１００に第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂそれぞれに入力信号として入力される。

第１、第２センサ１０、２０と第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂとの間において、第１、第２入力ライン１３、２３には、第１、第２フィルタ回路１４、２４が備えられている。第１、第２フィルタ回路１４、２４は、外付け抵抗１５、２５および外付コンデンサ１６、２６を有するＲＣフィルタを構成している。具体的には、外付け抵抗１５、２５が第１、第２入力ライン１３、２３に対して直列接続されていると共に外付コンデンサ１６、２６が第１、第２入力ライン１３、２３に対して並列接続された構成とされている。

入力回路１００は、ＩＣによって構成されており、上記した第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂを通じて第１、第２入力ライン１３、２３に接続されている。本実施形態の場合、入力回路１００は、コントローラ１に加え、入力信号をＡＤ変換したＡＤデータ信号を出力するための構成として、サンプルホールド（以下、Ｓ／Ｈという）回路２、制御スイッチ３およびＡＤ変換器４を備えている。また、入力回路１００は、異常検出用の構成として、パルス回路５、スイッチＳＷ１、第１抵抗切替回路６、第１保持回路７および比較判定回路８も備えている。

コントローラ１は、入力回路１００に備えられたＳ／Ｈ回路２、制御スイッチ３およびＡＤ変換器４に対して制御信号を出力し、所定のサンプリング周期ごとに入力信号をＡＤ変換してＡＤデータ信号として出力させる。また、コントローラ１は、パルス回路５、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、第１抵抗切替回路６、第１保持回路７および比較判定回路８を制御し、ショート故障の発生の有無について自己診断する。

Ｓ／Ｈ回路２は、コントローラ１からの制御信号に従って、所望のサンプリング周期ごとに入力信号のサンプルホールドを行う。制御スイッチ３は、Ｓ／Ｈ回路２とＡＤ変換器４との接続状態を制御するものであり、Ｓ／Ｈ回路２にてサンプルホールドされた信号を所定のサンプリング周期ごとにＡＤ変換器４に入力する。ＡＤ変換器４は、例えば複数のコンパレータなどを内蔵しており、Ｓ／Ｈ回路２でサンプルホールドされたアナログ信号で表される入力信号を複数のコンパレータにて大小比較し、その比較結果に応じたデジタル信号をＡＤデータ信号として出力する。

パルス回路５は、コントローラ１からの制御信号に基づいてパルス状の自己診断用電圧（パルス信号）を発生させる。自己診断用電圧としては、パルス状の所定の電圧（例えば５Ｖと０Ｖのパルス電圧）を１回または複数回、短周期で発生させている。このパルス回路５で発生させられた自己診断用電圧は、第１抵抗切替回路６を介して第１、第２入力ライン１３、２３に印加される。

第１抵抗切替回路６は、自己診断用電圧を第１、第２入力ライン１３、２３に印加する際のインピーダンス調整に用いられるものであり、パルス回路５と第１、第２入力ライン１３、２３との間の抵抗値の切替えを行う。具体的には、第１抵抗切替回路６は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３および第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えている。これらの構成を用いて、第１抵抗切替回路６は、自己診断用電圧を第１、第２入力ライン１３、２３に印加する際に、自己診断用電圧を直接印加する形態と、第１抵抗Ｒ１または第２抵抗Ｒ２を介して印加する形態とを切替える役割を果たす。第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２は、第１、第２フィルタ回路１４、２４に対応して汎用性を持たせるために備えられるものであり、異なる抵抗値に設定され、フィルタ回路１４、２４のインピーダンスに合わせて適宜選択される。

すなわち、外付け抵抗１５、２５の抵抗値Ｒｆ１、Ｒｆ２や外付コンデンサ１６、２６の容量値Ｃｆ１、Ｃｆ２に応じて、第１、第２入力ライン１３、２３に対して接続しても良い抵抗値の許容範囲が異なる。このため、抵抗値Ｒｆ１、Ｒｆ２や容量値Ｃｆ１、Ｃｆ２に基づいて第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２のいずれを用いるか、もしくは、用いないかを選択する。第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２を用いる場合にはそれらのうち選択した方を通じて、もしくは、用いない場合には直接、第１、第２入力ライン１３、２３に自己診断用電圧が入力されるようにスイッチＳＷ２が切替えられる。そして、ＳＷ３がオンされることで、スイッチＳＷ２によって選択された抵抗値の経路を通じて、パルス信号が第１、第２入力ライン１３、２３に印加されるようになっている。

スイッチＳＷ１は、第１、第２入力ライン１３、２３への自己診断用電圧の印加を制御するものである。具体的には、パルス回路５にて自己診断用電圧が発生させられるタイミングでスイッチＳＷ１がオンされ、第１抵抗切替回路６を介して第１、第２入力ライン１３、２３に対してパルス信号を印加する際にいずれの入力ラインに印加するかの切り替えを行っている。

第１保持回路７は、保持タイミングの際にコントローラ１から制御信号が入力されると、その制御信号に基づいて第１、第２入力ライン１３、２３の電圧を保持する。具体的には、保持タイミングは、パルス回路５によって形成されるパルス状の自己診断用電圧のパルス電圧の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時とされている。第１保持回路７は、これら各タイミングの第１、第２入力ライン１３、２３の電圧をそれぞれ第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２として保持する。

比較判定回路８は、比較判定手段に相当するもので、第１保持回路７より保持している第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２を入力し、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ１、Ｖ２への電圧変化に基づいてショート故障判定を行い、判定結果に応じた異常判定信号を出力する。具体的には、比較判定回路８は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を演算すると共に、この差Ｖ１−Ｖ２が所定の閾値Ｔｈ以下であるか否かを判定し、差Ｖ１−Ｖ２が閾値Ｔｈ以下であれば正常、閾値Ｔｈを超えていればショート故障と判定する。そして、比較判定回路８は、正常かショート故障かを示す異常判定信号を出力する。

このような構成により、本実施形態にかかる入力信号が伝えられる第１、第２入力ライン１３、２３に第１、第２フィルタ回路１４、２４が接続された入力回路１００が構成されている。このような入力回路１００により、入力信号がＡＤ変換されたＡＤデータ信号が出力されると共に、ショート故障判定結果を示す異常判定信号が出力されることで、外部に備えられた制御装置などにそれらが伝えられる。これにより、制御装置は、例えば第１、第２センサ１０、２０によるセンシング結果や第１、第２入力ライン１３、２３の間におけるショート故障の判定結果を把握することが可能となる。したがって、制御装置は、センシング結果に基づいてブレーキ制御などの各種制御を行ったり、ショート故障時には各種制御の介入を中止するなどの処置を取ることができる。

なお、第２センサ２０のセンサ信号を伝達する第２入力ライン２３からＡＤ変換器４への入力回路については図示を省略してあるが、第１センサ１０のセンサ信号を伝達する第１入力ライン１３からＡＤ変換器４への入力回路と同様の構成とされている。すなわち、第２入力ライン２３からＡＤ変換器４への入力回路にもＳ／Ｈ回路２や制御スイッチ３と同様の構成が備えられている。そして、第１センサ１０と第２センサ２０のセンサ信号がＡＤ変換器４に異なるサンプリングタイミングで入力され、ＡＤ変換器４で各センサ信号がＡＤデータ信号に変換されるようになっている。また、入力回路１００の第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂに接続された容量９ａ、９ｂは寄生容量であり、外付コンデンサ１６、２６の容量値Ｃｆ１、Ｃｆ２よりも十分に小さな容量値Ｃｉ１、Ｃｉ２となっている。

続いて、上記のように構成された入力回路１００による自己診断方法の詳細について、図２〜図６を参照して説明する。

図２に示すように、第１、第２センサ１０、２０は、アナログ信号で表される所定の入力信号を発生している。例えば、第１、第２センサ１０、２０が車に搭載されたブレーキ液圧制御用のセンサ等である場合には、０Ｖ〜５Ｖの範囲において、センシング結果に応じたセンサ信号を入力信号として発生させている。

自己診断時ではない通常時には、所定のサンプリング周期ごとにＳ／Ｈ回路２にて入力信号がサンプリングされると共に、制御スイッチ３を介してＡＤ変換器４に入力信号が入力される。これにより、ＡＤ変換器４にて入力信号がＡＤ変換され、それに応じたＡＤデータ信号がＡＤ変換器４から出力される。

そして、図２中の期間Ｔａで示したように自己診断時になると、コントローラ１からの制御信号に基づいて、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２の切替えが行われると共に、パルス回路５にてパルス状の自己診断用電圧が発生させられる。これにより、第１、第２入力ライン１３、２３に対して順番に自己診断用電圧が印加されることで、第１、第２入力ライン１３、２３が正常であるかショート故障が発生しているかを判定する。

例えば、第１センサ１０が接続された第１ライン１３の自己診断定時には、スイッチＳＷ１が第１入力ライン１３に接続される方の接点端子に投入され、スイッチＳＷ２の切替えが行われると共にスイッチＳＷ３がオンされる。これにより、スイッチＳＷ２にて選択された形態、すなわち自己診断用電圧が直接、もしくは、第１抵抗Ｒ１または第２抵抗Ｒ２を介して第１入力ライン１３に印加され、自己診断用電圧に基づいて第１入力ライン１３（第１入力端子１００ａ）の電圧が変化する。

このとき、第１、第２入力ライン１３、２３の間がショート故障していなければ、第１、第２入力ライン１３、２３は互いに独立した電圧となり、第１入力ライン１３は自己診断用電圧に応じた電圧、第２入力ライン２３は第２センサ２０の出力に応じた電圧となる。このため、図２および図３に示した通り、第１入力端子１００ａの電圧は、パルス状の自己診断電圧に応じてパルス状に変化することになるが、第２入力端子１００ｂの電圧は、第１入力ライン１３に自己診断電圧を印加する程度の短時間では、殆ど変動が生じない。つまり、第２センサ２０のセンサ信号の変動周期およびフィルタ回路２４のフィルタ特性に対して、自己診断電圧の印加時間が短ければ、入力信号の変動は殆どない。

これに対して、第１、第２入力ライン１３、２３の間がショート故障していれば、第１、第２入力ライン１３、２３が同電圧となり、第１、第２入力ライン１３、２３が共に自己診断用電圧に応じた電圧となる。つまり、図４および図５に示した通り、第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂの電圧は、パルス状の自己診断電圧に応じてパルス状に変化することになる。ただし、自己診断電圧が並列的に接続された状態になっている第１、第２入力ライン１３、２３の両方に印加されることになる。このため、第１、第２入力端子１００ａ、１００ｂの電圧はパルス状に変化しつつも、その変化量がショート故障していない場合と比較して小さな値になる。

したがって、パルス電圧の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時における第２入力端子１００ｂの電圧を第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２として、これら第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２を保持し、これらの差Ｖ１−Ｖ２を求める。

具体的には、１パルス目の立下り時の第１電圧Ｖ１は、ショート故障が発生していたとすると、１パルス目の印加によって自己診断用電圧の印加に基づいて最も第２入力端子１００ｂの電圧が大きくなるときの電圧である。また、２パルス目の立上り時の第２電圧Ｖ２は、ショート故障が発生していたとすると、１パルス目の印加による第２入力端子１００ｂの電圧の上昇が収まって最も第２入力端子１００ｂの電圧が小さくなるときの電圧である。したがって、これら１パルス目の立下り時の第１電圧Ｖ１と２パルス目の立上り時の第２電圧Ｖ２との差Ｖ１−Ｖ２は、ショート故障が発生していない正常時であれば、小さな値になり、ショート故障が発生していると大きな値となる。よって、差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと比較し、差Ｖ１−Ｖ２が所定の閾値Ｔｈ以下であれば正常、閾値Ｔｈを超えていればショート故障と判定することができる。

なお、第２センサ２０が接続された第２入力ライン２３に対して自己診断用電圧を印加する際も上記と同様であり、スイッチＳＷ１を第２入力ライン２０に接続される方の接点端子に投入すると共に、スイッチＳＷ２の切替えを適宜行い、スイッチＳＷ３をオンする。また、自己診断電圧のパルス電圧の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時における第１入力端子１００ａの電圧を第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２として、これら第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２を保持し、これらの差Ｖ１−Ｖ２を求める。そして、差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと比較し、差Ｖ１−Ｖ２が所定の閾値Ｔｈ以下であれば正常、閾値Ｔｈを超えていればショート故障と判定することができる。

このようなショート故障の自己診断を所望のタイミングに行うことで、ショート故障の発生を検出している。これにより、ショート故障しているにもかかわらず、誤った第１、第２センサ１０、２０のセンシング結果に基づいて各種制御が行われることを防止している。例えば、図６に示すように、ショート故障の自己診断については、サンプリング毎に行っている。具体的には、第１センサ１０によるサンプリング後から次のサンプリングまでの間のうち、第２センサ２０によるサンプリング期間を除いたタイミングで第１入力ライン１３への自己診断電圧の印加を行うことができる。また、第２センサ２０によるサンプリング後から次のサンプリングまでの間のうち、第１センサ１０によるサンプリング期間を除いたタイミングで第２入力ライン２３への自己診断電圧の印加を行うことができる。このようにして、第１、第２入力ライン１３、２３に対して順番に自己診断電圧を印加して、ショート故障の発生の有無を常時判定することが可能となる。

以上説明したように、第１、第２入力ライン１３、２３のいずれか一方に対してパルス回路５が発生させるパルス状の自己診断用電圧を印加している。また、第１、第２入力ライン１３、２３の他方について、パルス電圧の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時のときの第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を求めるようにしている。そして、この差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと大小比較するようにしている。これにより、ショート故障の発生の有無を自己診断することが可能となる。したがって、複数の入力信号が入力される入力回路１００において、２系統回路を備えなくても入力配線間でのショート故障の検出が行えるようにすることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して自己診断後の電圧調整機能を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記したように、自己診断時に第１、第２入力ライン１３、２３のいずれかに対して自己診断電圧を印加することで、ショート故障の発生の有無を判定することが可能となる。しかしながら、フィルタ回路１４、２４に備えられた外付け抵抗１５、２５が影響し、時定数に応じて、自己診断動作後にＡＤ変換器４が出力するＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に復帰するまでに遅れ時間が発生する。遅れ時間は、外付け抵抗１５、２５の抵抗値などによって様々であるが、長時間になることも有り得る。このため、ショート故障の判定を常時行う場合には、ＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に戻るまでの間、ＡＤ変換を待たなければならず、短周期でのサンプリングができなくなるという問題が発生し得る。

そこで、本実施形態では、自己診断を行う際には、自己診断用電圧が印加される入力ラインについて自己診断前の電圧を保持しておき、自己診断終了時に、その保持しておいた電圧をその入力ラインの電圧として復帰させる。これにより、ＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に戻るまでの間、ＡＤ変換を待つ必要が無くなり、短周期でのサンプリングを行えるようにする。

具体的には、図７に示すように、本実施形態の入力回路１００は、上記第１実施形態で説明した各部に加えて、第２保持回路３０と、設定電圧出力回路３１および第２抵抗切替回路３２を備えた構成とされている。

第２保持回路３０は、コントローラ１の制御信号によって制御され、第１入力ライン１３および第２入力ライン２３のうち自己診断用電圧が印加される側の電圧、つまりセンサ信号が示す電圧を保持する。具体的には、第２保持回路３０は、スイッチＳＷ４もしくはスイッチＳＷ５がオンされたときに第１入力ライン１３もしくは第２入力ライン２３の電圧を保持する。スイッチＳＷ４、ＳＷ５もコントローラ１の制御信号によって制御され、自己診断時に、自己診断用電圧を印加する入力ラインの電圧が第２保持回路３０に保持されるように、スイッチＳＷ４、ＳＷ５のいずれかが選択されてオンさせられる。

設定電圧出力回路３１は、自己診断終了後に第２保持回路３０で保持された電圧（以下、保持電圧という）を出力するものである。具体的には、設定電圧出力回路３１は、第２抵抗切替回路３２を介して第１入力ライン１３もしくは第２入力ライン２３に保持電圧を印加する。

第２抵抗切替回路３２は、保持電圧を第１、第２入力ライン１３、２３に印加する際のインピーダンス調整に用いられ、設定電圧出力回路３１と第１、第２入力ライン１３、２３との間の抵抗値の切替えを行う。具体的には、第２抵抗切替回路３２は、スイッチＳＷ６、ＳＷ７がオンされると、スイッチＳＷ８の選択に基づいて、保持電圧を直接印加する形態と、第３抵抗Ｒ３または第４抵抗Ｒ４を介して印加する形態とに切替えて保持電圧を印加する。第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４は、第１、第２入力ライン電圧をセンサ信号が示す電圧に近い自己診断前の電圧に早期に回復しつつ、第１、第２入力ライン１３、２３の電圧変動に伴うノイズ抑制のために備えられる。これら第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４は、異なる抵抗値に設定されており、フィルタ回路１４、２４のインピーダンスに合わせて適宜選択される。

つまり、外付け抵抗１５、２５の抵抗値Ｒｆ１、Ｒｆ２や外付コンデンサ１６、２６の容量値Ｃｆ１、Ｃｆ２に応じて、第１、第２入力ライン１３、２３に対して接続したときにセンサ信号が示す電圧の早期回復やノイズ抑制を行うのに好ましい抵抗値の範囲が異なる。このため、抵抗値Ｒｆ１、Ｒｆ２や容量値Ｃｆ１、Ｃｆ２に基づいて第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４のいずれを用いるか、もしくは、用いないかを選択する。そして、第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４を用いる場合にはそれらのうち選択した方を通じて、もしくは、用いない場合には直接、第１、第２入力ライン１３、２３に保持電圧が入力されるようにスイッチＳＷ８の切替えが行われる。

このようにして、本実施形態にかかる入力回路１００が構成されている。続いて、本実施形態にかかる入力回路１００による自己診断方法の詳細について説明する。ただし、基本的な自己診断方法については第１実施形態と同様であり、第１実施形態に対して自己診断後の電圧調整のみが異なっていることから、自己診断後の電圧調整について主に説明する。

図８に示すように、第１センサ１０について、センサ信号のサンプリングを終えてから自己診断を行う際には、コントローラ１にてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が制御され、第１入力ライン１３に対して自己診断用電圧が印加される。これにより、第１実施形態で説明した方法によって、第１入力ライン１３と第２入力ライン２３とのショート故障の発生の有無が判定される。

このとき、自己診断直前に、スイッチＳＷ４をオンし、第２保持回路３０にて自己診断直前の第１入力ライン１３の電圧を保持する。そして、自己診断終了後に、スイッチＳＷ４をオフすると共に、第２抵抗切替回路３２においてスイッチＳＷ６をオンし、かつ、スイッチＳＷ８にて第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４を選択もしくは抵抗無しを選択する。これにより、第２保持回路３０での保持電圧が設定電圧出力回路３１から出力され、これが第２抵抗切替回路３２を介して第１入力ライン１３に印加される。

したがって、図７中に破線で示したように、仮に保持電圧を入力しない場合、外付け抵抗１５の抵抗値によっては、第１入力ライン１３の電圧が自己診断終了後に第１センサ１０のセンサ信号が再び入力されてから緩やかにしか回復していかないことがある。しかしながら、本実施形態のように保持電圧が入力されるようにすることで、第１入力ライン１３の電圧が自己診断終了後に早急に自己診断開始時の電圧まで回復させられる。このため、ＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に戻るまでの間、ＡＤ変換を待つ必要が無くなり、短周期でのサンプリングを行うことが可能となる。

そして、自己診断終了後、ＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に戻ると想定される期間が経過したら、スイッチＳＷ６をオフする。これにより、次のサンプリングの際には、再び、ＡＤ変換器４にてセンサ信号がＡＤ変換され、ＡＤデータ信号として出力されるようになる。

なお、第２センサ２０についてセンサ信号のサンプリングを終えてから第２入力ライン２３のショート故障の発生の有無を自己診断する際にも、上記と同様のことを行う。これにより、第２入力ライン２０の電圧についても、自己診断終了後に第２センサ２０のセンサ信号が再び入力された際に、早急に自己診断開始時の電圧に回復させられる。このため、ＡＤデータ信号の示す電圧がセンサ信号の示す電圧に戻るまでの間、ＡＤ変換を待つ必要が無くなり、短周期でのサンプリングを行うことが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、パルス回路５が発生させる信号を矩形波パルスとしたが、矩形波でなく三角波や正弦波でも実施可能である。パルス電流源や三角波電圧源のような三角波状の電圧となる場合、矩形波パルス同様にパルス電圧の立下り時立上り時の切替えタイミングで電圧を保持検出するか、またはパルス印加時の波高の最大値最小値をピーク検出で検出し、比較することでショート検出が可能である。正弦波パルスの場合もパルス印加時の波高の最大値最小値をピーク検出で検出し比較すればショート検出が可能である。

また、上記実施形態では、ショート故障を自己診断するのに、パルス回路５から印加したパルス信号の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時のときの第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと比較するようにした。しかしながら、これは一例を示したのであり、第１電圧Ｖ１に対する第２電圧Ｖ２の電圧変化に基づく他の手法、例えば第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２への変化率を閾値と比較することによってショート故障を診断しても良い。

また、上記実施形態では、パルス信号の立下り時またはＨ電圧が終了する時とパルス電圧の立上り時またはＬ電圧が終了する時のときを第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２としたが、パルス信号のそれぞれＨ出力後、Ｌ出力後の一定時間経過時を第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２として差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと比較してもよい。

つまり、パルス信号のＨ／Ｌ変化に同期したタイミングで第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２を保持し、その差Ｖ１−Ｖ２を閾値Ｔｈと大小比較してショート故障を判定すれば良いため、第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２を得るタイミングはどのタイミングであっても良い。

また、上記各実施形態では、入力回路１００に対して第１、第２センサ１０、２０の２つの入力信号が入力される形態について説明したが、２つの入力信号に限らず、複数の入力ラインを通じて入力信号が入力される形態の入力回路に対して本発明を適用できる。その場合、複数の入力ラインのうちから任意の１つの入力ラインに対して自己診断用電圧を印加し、そのときの複数の入力ラインのうちの他の入力ラインについて、第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を求め、これを閾値Ｔｈと比較すれば良い。この場合、第１、第２電圧Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の取得対象とする入力ラインについては、基本的には自己診断用電圧を印加した入力ライン以外のすべての入力ラインとすることができる。しかしながら、差Ｖ１−Ｖ２の取得対象とする入力ラインが多くなるため、ショート故障が発生し易いと想定される隣合う入力ラインについてのみ、差Ｖ１−Ｖ２の取得対象とすることもできる。

また、上記実施形態では、入力回路１００として、入力信号をＡＤ変換してＡＤデータ信号として外部に出力するＡＤ変換機能を有した構成としたが、入力信号を信号処理して外部に出力する他の機能を有するようなものであっても構わない。

また、上記実施形態では、汎用性を持たせるために、第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２を備え、スイッチＳＷ２にて第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２のいずれか、もしくは、抵抗無しを選択してパルス回路５と第１、第２入力ライン１３、２３との間に接続されるようにしている。同様に、第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４を備え、スイッチＳＷ８にて第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４のいずれか、もしくは、抵抗無しを選択して設定電圧出力回路３１と第１、第２入力ライン１３、２３との間に接続されるようにしている。しかしながら、単一の抵抗が備えられた構成や３つ以上の抵抗が備えられた構成であっても構わない。

また、上記実施形態では、第１抵抗切替回路６にスイッチＳＷ３を設け、スイッチＳＷ３のオンオフによってパルス回路５と第１、第２入力ライン１３、２３との接続のオンオフを制御するようにした。これ対して、スイッチＳＷ１に第１、第２入力ライン１３、２３との接続端子以外に第１、第２入力ライン１３、２３と接続されていない端子を設け、スイッチＳＷ１によってパルス回路５と第１、第２入力ライン１３、２３との接続のオンオフを制御しても良い。

１００…入力回路、１…コントローラ、２…Ｓ／Ｈ回路、３…制御スイッチ、４…ＡＤ変換器、５…パルス回路、６…第１抵抗切替回路、７…第１保持回路、８…比較判定回路、１０、２０…第１、第２センサ、１３、２３…第１、第２入力ライン、１４、２４…第１、第２フィルタ回路、１５、２５…外付け抵抗、１６、２６…外付コンデンサ、３０…第２保持回路、３１…設定電圧出力回路、３２…第２抵抗切替回路、１００…入力回路、１００ａ…入力端子、１００ｂ…入力端子、Ｒ１〜Ｒ４…第１〜第４抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ８…スイッチ

Claims (5)

1. 複数の入力端子（１００ａ、１００ｂ）を有し、複数の入力信号発生源（１１、２１）から出力される入力信号を伝える複数の入力ライン（１３、２３）に対して前記入力端子がそれぞれ接続された入力回路であって、
   前記複数の入力ラインの間におけるショート故障の自己診断を行う時に制御信号を出力するコントローラ（１）と、
   前記コントローラの制御信号に基づいて１回または複数回のパルス状の自己診断用電圧を発生させるパルス回路（５）と、
   前記コントローラからの制御信号に基づいて、前記自己診断の時に、前記複数の入力ラインのいずれか１つに対して前記１回または複数回のパルス状の自己診断用電圧を印加するスイッチ（ＳＷ１）と、
   前記複数の入力ラインのいずれか１つに対して前記自己診断用電圧を印加したときに、前記自己診断用電圧を印加した入力ラインと異なる入力ラインの電圧変化に基づいて、前記複数の入力ラインの間におけるショート故障が発生しているか否かを判定する比較判定手段（８）と、を備えていることを特徴とする入力回路。
2. 前記コントローラからの制御信号に基づいて、前記自己診断用電圧のパルス電圧のＨ／Ｌ変化に同期したタイミングで、前記自己診断用パルス電圧を印加した入力ラインと異なる入力ラインの電圧であって、前記パルス電圧がＨからＬになる立下り時もしくはＨが終了する時の電圧もしくはＨ出力後の一定時間経過時である第１電圧（Ｖ１）を保持すると共に、前記パルス電圧がＬからＨになる立上り時もしくはＬが終了する時の電圧もしくはL出力後の一定時間経過時である第２電圧（Ｖ２）を保持する第１保持回路（７）を有し、前記比較判定手段は、前記コントローラからの制御信号に基づいて、前記第１保持回路で保持された前記第１電圧と前記第２電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を演算すると共に、該差が所定の閾値（Ｔｈ）よりも大きければ前記ショート故障が発生していると判定し、小さければ正常と判定することを特徴とする請求項１に記載の入力回路。
3. 前記パルス回路と前記自己診断用電圧が印加される入力ラインとの間の抵抗値の切替えを行う第１抵抗切替回路（６）が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の入力回路。
4. 前記コントローラからの制御信号に基づいて、前記自己診断用電圧が印加される入力ラインにおける前記自己診断の前の電圧を保持電圧として保持する第２保持回路（３０）と、
   前記自己診断の後に、前記自己診断用電圧が印加された入力ラインに対して、前記第２保持回路で保持された保持電圧を出力する設定電圧出力回路（３１）と、を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の入力回路。
5. 前記設定電圧出力回路と前記自己診断用電圧が印加された入力ラインとの間の抵抗値の切替えを行う第２抵抗切替回路（３２）が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の入力回路。

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