JP6301592B2

JP6301592B2 - 故障検出装置

Info

Publication number: JP6301592B2
Application number: JP2013106809A
Authority: JP
Inventors: 唯宣中島; 亘高林
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: JP2014230016A

Description

本発明は、警報器の異常を検出する故障検出装置に関する。

従来、デジタルアンプを備えた警報器において、デジタルアンプがパワーオン信号に応じて送信する信号に基づいて、デジタルアンプの異常を検出する故障検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された故障検出装置は、図３に示すように、警報器１００に設けられたものであって、パワーオン信号Ｓｏｎによって電源が投入されたデジタルアンプ１０１がスピーカ１０２にパルス信号を送信し、スピーカ１０２の両端の電圧がそれぞれプラス又はマイナスと０とを繰り返す。ローパスフィルタ１０３を経由したこの電圧Ｖをマイコン１０４が測定することで、デジタルアンプ１０１の異常を検出する。

特開２０１０−２７２９０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された故障検出装置では、デジタルアンプ１０１のマイナス側の信号の振幅のみを検出しているため、プラス側に異常が発生している場合や、プラス側の信号やマイナス側の信号にノイズが生じた場合にデジタルアンプ１０１の故障を検出できず、測定精度が低いという不都合があった。そこで、プラス側の端子から送信された信号も検出する構成が考えられるが、このような構成とした場合、プラス側及びマイナス側の信号の振幅が正常であるか否かを判定することはできるものの、ノイズを検出することはできない。

本発明の目的は、アンプのプラス側及びマイナス側における異常を精度よく検出することのできる故障検出装置を提供することにある。

本発明の故障検出装置は、警報音を発生する警報音発生手段と、前記警報音を発生させるための警報信号を前記警報音発生手段に送信する警報信号送信手段と、前記警報信号を増幅するアンプと、を備えた警報器における前記アンプの異常を検出する故障検出装置であって、互いに極性及び位相の異なる二つのパルス波を有する故障検出信号を前記アンプに送信する検出信号送信手段と、前記アンプが前記故障検出信号を増幅してプラス側出力端子から出力する第一検出信号を検出するための第一検出回路と、前記アンプが前記故障検出信号を増幅してマイナス側出力端子から出力する第二検出信号を検出するための第二検出回路と、検出された前記第一検出信号と前記第二検出信号とに基づいて前記アンプの異常を判定する判定手段と、を有して構成され、前記アンプが正常に機能している場合において、それぞれ半波からなる前記第一検出信号と前記第二検出信号とが異なるタイミングで検出されることを特徴とする。

このような本発明によれば、第一検出回路及び第二検出回路を備えていることで、アンプが信号を正常に増幅して出力しているか否かをプラス側出力端子とマイナス側出力端子とにおいて判定することができる。また、故障検出信号が互いに極性及び位相の異なる二つのパルス波を有する、即ち、アンプが正常に動作している場合に第一検出信号と第二検出信号とが互いに位相の異なるパルス波となることで、第一検出信号と第二検出信号とを検出する際に時間差が生じる。従って、アンプが正常に動作していれば二つの信号は同時に検出されないので、一方の信号が検出される際に他方の信号が検出された場合には、信号にノイズが発生しているか、又は、二つの信号の出力に要する時間に差が生じていると判断することができ、アンプの異常を精度よく検出することができる。

また、検出された第一検出信号と第二検出信号との位相差が正常であるか否かを判定すれば、位相のずれによって二つの信号の合成波形に歪みが生じた場合に異常を検出することができ、アンプの異常をさらに精度よく検出することができる。

この際、本発明の故障検出装置では、前記警報器は、前記警報信号送信手段と前記アンプとが設けられた警報音出力回路を備えたものであって、前記検出信号送信手段は、前記警報音出力回路に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、検出信号送信手段が警報音出力回路に設けられていることで、構成を簡単化することができる。

さらに、本発明の故障検出装置では、前記第一検出回路及び前記第二検出回路には、ローパスフィルタが設けられていることが好ましい。このような構成によれば、ローパスフィルタが設けられていることで、故障検出信号の周波数よりもクロック数の低い判定手段を用いることができる。

また、本発明の故障検出装置では、前記アンプが正常に機能している場合において、検出された前記第一検出信号と前記第二検出信号との合成波は、一周期分の正弦波であることが好ましい。このような構成によれば、アンプが正常に機能している場合の第一検出信号と第二検出信号との合成波が正弦波であることで、第一検出信号と第二検出信号とは、互いに等しい振幅及び波長を有するとともに位相が半周期だけ異なる。従って、第一検出信号及び第二検出信号の振幅が正常であるか否かをこの正弦波の半周期毎に判定すればよく、容易に且つ精度よく判定することができる。また、この合成波は可聴域よりも低周波数の正弦波であることが好ましく、合成波の周波数が可聴域よりも低ければ、故障検出信号が警報音と混同されてしまうことを防ぐことができる。

以上のような本発明の故障検出装置によれば、第一検出回路及び第二検出回路を備えるとともに、故障検出信号が互いに位相及び極性の異なる二つのパルス波を有することで、アンプのプラス側及びマイナス側における異常を精度よく検出することができる。

本発明の実施形態に係る警報器を示すブロック図である。前記警報器の音声ＩＣが送信する故障検出信号の波形を示すタイミングチャートである。従来技術の警報器を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、本実施形態の警報器１は、警報音発生手段としてのスピーカ２と、警報音出力回路としての音声ＩＣ３と、音声ＩＣ３から出力されるプラス側の信号を検出するための第一検出回路４と、マイナス側の信号を検出するための第二検出回路５と、音声ＩＣ３に信号を出力するとともに第一検出回路４及び第二検出回路５から信号を受信するマイコン６と、を備えて構成されている。後述するように、音声ＩＣ３が検出信号送信手段として機能し、マイコン６が判定手段として機能することで、音声ＩＣ３と、マイコン６と、第一検出回路４と、第二検出回路５と、が故障検出装置として機能する。本実施形態における警報器１は、例えば、ガス警報器であって、図示しないガス検出手段がガス漏れを検出した際にスピーカ２によって警報音を発生するものとする。

マイコン６は、ガス検出手段がガス漏れを検出すると、音声ＩＣ３に警報指令信号Ｓ１を送信する。ここで、警報指令信号Ｓ１は矩形波であるものとする。また、マイコン６は、後述する第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭを受信してＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換された検出信号ＳＰ、ＳＭに基づいて音声ＩＣ３に設けられたアンプとしてのデジタルアンプの異常を判定し、判定手段として機能する。

音声ＩＣ３は、デジタルアンプが内蔵されるとともに、警報指令信号Ｓ１に対応した音声データを記憶している。音声ＩＣ３は、警報指令信号Ｓ１を受信すると、対応した音声データをデジタルアンプで増幅するとともに、プラス側出力端子３１とマイナス側出力端子３２とから警報信号としての音声信号ＳＰ１、ＳＭ１をスピーカ２に送信し、警報信号送信手段として機能する。従って、音声ＩＣ３のプラス側出力端子３１及びマイナス側出力端子３２は、それぞれデジタルアンプのプラス側出力端子及びマイナス側出力端子として機能する。さらに、音声ＩＣ３は、デジタルアンプの異常を判定する際に、故障検出信号をスピーカ２に送信し、検出信号送信手段として機能する。故障検出信号は、音声データと略同様に、デジタルアンプで増幅され、プラス側出力端子３１から第一検出信号ＳＰとして出力され、マイナス側出力端子３２から第二検出信号ＳＭとして出力される。

第一検出回路４及び第二検出回路５は、それぞれプラス側出力端子３１及びマイナス側出力端子３２とマイコン６とをローパスフィルタ４１、５１を介して接続している。第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭは、それぞれローパスフィルタ４１、５１を経由することで波形が鈍らされ、図１に示すような波形となる。以下、第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭの波形はローパスフィルタ４１、５１通過後のものとする。

次に、故障検出装置によってデジタルアンプの異常を検出する方法について図２も参照して説明する。図２は、デジタルアンプが正常に動作している場合における第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭの波形と、第一検出信号ＳＰと第二検出信号ＳＭとの合成波ＳＳの波形と、を示す。

マイコン６は、定期的に（例えば、５０時間毎に）故障検出信号を送信し、デジタルアンプが正常に動作するか否かを判定する。合成波ＳＳは、一周期分の正弦波であって、正の値となる時間領域Ｉと、負の値となる時間領域ＩＩと、に区別することができ、時間領域ＩＩの後の半周期を時間領域ＩＩＩとする。本実施形態における合成波ＳＳの周期は、例えば、１００ｍｓであるものとする。

第一検出信号ＳＰは、時間領域Ｉにおいて半波を有し、その他の時間領域においては０となり、第二検出信号ＳＭは、時間領域ＩＩにおいて半波を有し、その他の時間領域においては０となる。マイコン６は、このような第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭを受信する際、時間領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩのそれぞれの略中央において、例えば、６００μｓのＡ／Ｄ変換を６回行う。時間領域Ｉ、ＩＩにおいて第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭをＡ／Ｄ変換して得られた最大値と、デジタルアンプが正常な場合の第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭの振幅と、を比較して所定誤差以上となった場合、マイコン６はデジタルアンプに異常があると判定する。また、時間領域ＩＩ、ＩＩＩにおいて第一検出信号ＳＰをＡ／Ｄ変換して得られた値が所定値以上となった場合、又は、時間領域Ｉ、ＩＩＩにおいて第二検出信号ＳＭをＡ／Ｄ変換して得られた値が所定値以上となった場合、マイコン６はデジタルアンプに異常があると判定する。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、マイコン６が第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭをＡ／Ｄ変換して得られた最大値に基づいて判定することで、音声ＩＣ３のプラス側出力及びマイナス側の出力が正常であるか否かを判定することができる。

さらに、マイコン６が、時間領域ＩＩ、ＩＩＩにおける第一検出信号ＳＰ及び時間領域ＩＩ、ＩＩＩにおける第一検出信号ＳＰをＡ／Ｄ変換した値に基づいて異常を判定することで、デジタルアンプによって信号にノイズが生じていないかを判定することができ、異常の検出の精度を向上させることができる。

さらに、合成波ＳＳが正弦波である、即ち、デジタルアンプが正常な場合の第一検出信号ＳＰと第二検出信号ＳＭとが、互いに波長が等しく位相が半周期だけ異なるパルス波であることで、マイコン６はこの半周期毎にＡ／Ｄ変換を行って得られた値によってデジタルアンプの異常を判定することができ、容易に且つ精度よく判定することができる。

また、第一検出回路４及び第二検出回路５にそれぞれローパスフィルタ４１、５１が設けられていることで、マイコン６のクロック数が低くても異常を判定することができる。

また、合成波ＳＳの周期が１００ｍｓ（即ち、周波数が１０Ｈｚ）であることで、スピーカ２が第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭによって発生する音波は可聴域よりも周波数が低く、警報音と混同されることを防ぐことができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施形態では、第一検出回路４及び第二検出回路５にローパスフィルタ４１、５１が設けられるものとしたが、第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭよりもクロック数の高いマイコンを使用するとともにローパスフィルタ４１、５１を省略してもよく、ローパスフィルタ４１、５１を省略することで構成を簡単化することができる。また、このような構成においてはＡ／Ｄ変換も省略することができる。

また、前記実施形態では、合成波ＳＳは正弦波であるものとしたが、合成波は三角波であってもよいし、矩形波であってもよく、極性及び位相の異なる任意の二つのパルス波が合成されたものであればよい。

また、前記実施形態では、各時間領域においてＡ／Ｄ変換によって得られた値に基づいてマイコン６が異常を判定するものとしたが、さらに各時間領域における複数回のＡ／Ｄ変換のうちの最大値となるタイミングに基づいて判定する構成であってもよく、例えば、第一検出信号ＳＰ及び第二検出信号ＳＭをＡ／Ｄ変換して得られた値のうち、それぞれ時間領域Ｉ、ＩＩの略中央（前記実施形態においては３回目及び４回目）において得られた値が最大値とならない場合、マイコン６がデジタルアンプの異常を判定してもよく、このような構成によれば、デジタルアンプに信号が入力されてから出力されるまでに時間遅れが生じ、スピーカ２において合成された信号の波形に歪みが生じた場合に異常を検出することができる。

また、前記実施形態では、アンプとしてのデジタルアンプが音声ＩＣ３に内蔵されるものとしたが、デジタルアンプは音声ＩＣの外部に別体に設けられていてもよいし、ＡＢ級アンプ等のアナログ方式のアンプが設けられていてもよく、第一検出回路４及び第二検出回路５が設けられるとともに、極性及び位相の異なる任意の二つのパルス波を有する故障検出信号を送信する検出信号送信手段が設けられていれば任意のアンプの異常を検出することができる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１警報器
２スピーカ（警報音発生手段）
３音声ＩＣ（検出信号送信手段）
４第一検出回路
５第二検出回路
６マイコン（判定手段）
３１プラス側出力端子
３２マイナス側出力端子
４１ローパスフィルタ
５１ローパスフィルタ

Claims

警報音を発生する警報音発生手段と、前記警報音を発生させるための警報信号を前記警報音発生手段に送信する警報信号送信手段と、前記警報信号を増幅するアンプと、を備えた警報器における前記アンプの異常を検出する故障検出装置であって、
互いに極性及び位相の異なる二つのパルス波を有する故障検出信号を前記アンプに送信する検出信号送信手段と、
前記アンプが前記故障検出信号を増幅してプラス側出力端子から出力する第一検出信号を検出するための第一検出回路と、
前記アンプが前記故障検出信号を増幅してマイナス側出力端子から出力する第二検出信号を検出するための第二検出回路と、
検出された前記第一検出信号と前記第二検出信号とに基づいて前記アンプの異常を判定する判定手段と、を有して構成され、
前記アンプが正常に機能している場合において、それぞれ半波からなる前記第一検出信号と前記第二検出信号とが異なるタイミングで検出されることを特徴とする故障検出装置。
前記警報器は、前記警報信号送信手段と前記アンプとが設けられた警報音出力回路を備えたものであって、
前記検出信号送信手段は、前記警報音出力回路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
前記第一検出回路及び前記第二検出回路には、ローパスフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の故障検出装置。
前記アンプが正常に機能している場合において、検出された前記第一検出信号と前記第二検出信号との合成波は、一周期分の正弦波であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の故障検出装置。