JP6436105B2 - Abnormality diagnosis device for A / D converter - Google Patents
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Description
本発明は、A/D変換器の異常を検出するための異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis apparatus for detecting an abnormality of an A / D converter.
ロボット等の様々な動作を制御するために、入力されたアナログ信号をデジタル信号として出力するA/D変換器が用いられる。ロボット等を正常に動作させるために、A/D変換器の故障等の異常を検出するための診断が行われる。この診断では、入力信号に対する出力信号の異常を検出する。特許文献1には、A/D変換器の異常を検出する回路が記載されている。この回路は、アナログ出力のシーケンスを有するマルチプレクサと、アナログ・デジタル変換器と、アナログ・デジタル変換器からのデジタル出力のシーケンスとデジタル出力に対応する正常範囲のシーケンスとを比較してデジタル出力の1個が正常範囲外にあるときにエラー出力を供給するためのプロセッサとを備えている。
In order to control various operations of a robot or the like, an A / D converter that outputs an input analog signal as a digital signal is used. In order to operate the robot or the like normally, a diagnosis for detecting an abnormality such as a failure of the A / D converter is performed. In this diagnosis, an abnormality of the output signal with respect to the input signal is detected.
特許文献1に記載された回路によると、デジタル出力の異常を検出してA/D変換器の異常を判断している。そのため、特許文献1に記載された回路では、電源電圧などのアナログ入力側の故障と、アナログ入力を受けるA/D変換器自体の故障とを切り分けて診断することができない。従って、この回路では、アナログ入力側に異常がある場合でもA/D変換器側を故障と診断する虞がある。
本発明は、アナログ入力側の故障とA/D変換器側の故障とを個別に診断することができるA/D変換器の異常診断装置を提供することを目的とする。
According to the circuit described in
An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis apparatus for an A / D converter that can individually diagnose a failure on the analog input side and a failure on the A / D converter side.
本発明に係るA/D変換器の異常診断装置は、入力されたアナログ信号からデジタル信号を出力するA/D変換器の異常を検出するための異常診断装置であって、
入力電圧を持って入力された前記アナログ信号に対応する前記デジタル信号の出力電圧が正常範囲にあるか否かを判断して判断結果を出力する判断手段と、
前記判断結果に基づいて前記A/D変換器の異常を検出する検出手段と、を有し、
前記判断手段は、第1入力電圧で入力された第1アナログ信号に対応する第1デジタル信号の第1出力電圧が第1正常範囲にあるか否かを判断する第1判断結果を出力すると共に、第2入力電圧で入力された第2アナログ信号に対応する第2デジタル信号の第2出力電圧が第2正常範囲にあるか否かを判断する第2判断結果を出力し、
前記検出手段は、前記第1正常範囲と前記第2正常範囲とが重複する範囲を有するように設定された状態で、前記第1判断結果と前記第2判断結果とを比較して前記A/D変換器の異常を検出する。
An abnormality diagnosis apparatus for an A / D converter according to the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for detecting an abnormality of an A / D converter that outputs a digital signal from an input analog signal,
Determining means for determining whether an output voltage of the digital signal corresponding to the analog signal input with an input voltage is in a normal range and outputting a determination result;
Detecting means for detecting an abnormality of the A / D converter based on the determination result,
The determination means outputs a first determination result for determining whether or not the first output voltage of the first digital signal corresponding to the first analog signal input at the first input voltage is in the first normal range. Outputting a second determination result for determining whether or not the second output voltage of the second digital signal corresponding to the second analog signal input at the second input voltage is in the second normal range;
The detection means compares the first determination result with the second determination result in a state where the first normal range and the second normal range are set to have an overlapping range. An abnormality of the D converter is detected.
本発明にかかるA/D変換器の異常診断装置によると、アナログ入力側の故障とA/D変換器側の故障とを個別に診断することができる。 According to the abnormality diagnosis apparatus for an A / D converter according to the present invention, a failure on the analog input side and a failure on the A / D converter side can be individually diagnosed.
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかるA/D変換器の異常診断装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an abnormality diagnosis apparatus for an A / D converter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示されるように、異常診断装置1は、A/D変換器10に接続されている。異常診断装置1は、A/D変換器10の内部の回路であってもよい。A/D変換器10は、プロセッサ内蔵のタイプであってもよく、外付けのICであってもよい。A/D変換器10は、入力側11から入力されるアナログ信号VAn(n:正の整数)に対応するデジタル信号VDnを出力側12から出力する。アナログ信号VAnは、アナログの電圧値を有する入力電圧を持って入力される。デジタル信号VDnは、アナログ信号VAnの入力電圧に対応する出力電圧を持って出力される。A/D変換器10は、一般的な構成を有しており内部構成等の説明については省略する。
As shown in FIG. 1, the
異常診断装置1は、出力側12に接続された判断手段2と、判断手段2に接続された検出手段6とを有する。判断手段2は、デジタル信号VDnを入力し、アナログ信号VAnに対応するデジタル信号VDnの出力電圧が正常範囲にあるか否かを判断して判断結果を出力する。A/D変換器10に入力されるアナログ信号VAnの例は、図2に示されている(n=1〜5)。正常時におけるそれぞれのアナログ信号VAnの入力電圧は、min〜maxまでのそれぞれの範囲内にある。
The
図3に示されるように、判断手段2に入力されるデジタル信号VDnは、入力されるアナログ信号VAnに対応した出力電圧を有する。デジタル信号VDnは、出力電圧が正常範囲Vnの領域に入るように調整されている。デジタル信号VDnの出力電圧の電圧値は、A/D変換テーブルに記載されているようにデジタル信号の数値として出力される。正常範囲VnとVn+1(n=1〜4)は、重複する範囲Dnが生じるように設定されている。判断手段2は、デジタル信号VDnの出力電圧(A/D変換値)が正常範囲Vnの範囲内にあるか否か判断する。判断手段2は、検出手段6に判断結果を出力する。判断手段2は、n個の判断結果を検出手段6に出力する。
As shown in FIG. 3, the digital signal V D n to be input to the
検出手段6は、判断結果に基づいてA/D変換器10の異常を検出する。検出手段6は、連続する2個の判断結果に基づいて入力側11の異常であるか、A/D変換器10の異常であるかどうかを検出する。異常検出において、異なる2個のデジタル信号VDn,VDn+1(n=1〜4)の出力電圧によって異常が判定される。
The detection means 6 detects an abnormality of the A /
例えば、判断手段2は、第1入力電圧で入力されたアナログ信号VA1に対応するデジタル信号VD1の第1出力電圧が正常範囲V1にあるか否かを判断する第1判断結果を出力する。そして、判断手段2は、第2入力電圧で入力されたアナログ信号VA1に対応する第2デジタル信号の第2出力電圧が正常範囲V2にあるか否かを判断する第2判断結果を出力する。その後、検出手段6は、第1判断結果と第2判断結果とを比較してA/D変換器10の異常を検出する。具体的な異常検出方法の処理について、以下説明する。
For example, the
図4に、示されるように、異常診断装置1において、判断手段2は、A/D変換器10からデジタル信号VDnを取得する(S100)。判断手段2は、デジタル信号VDnの出力電圧(A/D変換値)が正常範囲Vnの範囲内にあるか否か判断する(S101)。判断手段2は、デジタル信号VDnの出力電圧(A/D変換値)が正常範囲Vnの範囲内にあると判断した場合(S101:Yes)、判断結果を検出手段6に出力する。検出手段6は、1の入力に対応する判断結果と、他の入力に対応する判断結果とを比較する(S102)。検出手段6は、他の判断結果、すなわち他の異なる入力に対応するA/D変換値が正常範囲内にあると判断した場合(S102:Yes)、入力される異なるアナログ信号VAnがそれぞれ正しく、かつ、A/D変換器10も異常が無いと判断する:R1(S103)。
As shown in FIG. 4, in the
ステップ102で検出手段6は、他の判断結果、すなわち他の異なる入力に対応するA/D変換値が正常範囲内に無いと判断した場合(S102:No)、正常範囲の外となる他の異なる入力が異常と判断する:R2(S104)。ステップ101で判断手段2は、デジタル信号VDnの出力電圧(A/D変換値)が正常範囲Vnの範囲内に無いと判断した場合(S101:No)、判断結果を検出手段6に出力する。検出手段6は、1の入力に対応する判断結果と、他の入力に対応する判断結果とを比較する(S105)。
If the detection means 6 determines in
検出手段6は、他の判断結果、すなわち他の異なる入力に対応するA/D変換値が正常範囲内にあると判断した場合(S105:Yes)、1の入力が異常と判断する:R3(S106)。1の入力の異常とは、例えば、回路におけるオープン、ショート、ドリフトである。どのような種類の異常であるかは、デジタル信号VDnの変化のしかたで判定する。例えば、デジタル信号VDnの出力電圧の電圧値が示す、上下貼り付き、徐々に増加または減少、一定期間における振動などの現象により判断することができる。
When the detection means 6 determines that another determination result, that is, an A / D conversion value corresponding to another different input is within the normal range (S105: Yes), the
ステップ105で検出手段6は、他の判断結果、すなわち他の異なる入力に対応するA/D変換値が正常範囲内に無いと判断した場合(S105:No)、A/D変換器10が異常と判断する:R4(S107)。異常診断装置1において、ステップS108,ステップ109のループにより、それぞれのアナログ入力に対応するそれぞれのデジタル信号VDnの出力電圧(A/D変換値)を取得することができる。上記の診断結果R1〜R4は、図5に示されている。ここでは、デジタル信号VDnの出力電圧の電圧値が正常範囲内にある場合を○、正常範囲内に無い場合を×として記載している。検出手段6は、このテーブルに基づいてA/D変換器10の異常を診断することができる。
If the detection means 6 determines in
上述したように、異常診断装置1によると、A/D変換器10の異常診断において、入力側11から入力されるアナログ信号VAnの入力電圧の値が異常であるのか、及びA/D変換器10自体に異常があるのかをそれぞれ個別に検出することができる。また、異常診断装置1によると、A/D変換器10の故障の種類をも判定することができる。異常診断装置1によると、A/D変換器10が組み込まれているロボット等の装置の稼働率を向上させ、A/D変換器10の交換回数を低減させ、メンテナンス性を向上させることができる。
As described above, according to the
上記で説明した異常診断装置1によるA/D変換器10の異常診断方法は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)を含む半導体処理装置を用いて実現されてもよい。また、これらの処理は、少なくとも1つのプロセッサ(e.g. マイクロプロセッサ、MPU、DSP(Digital Signal Processor))を含むコンピュータシステムにプログラムを実行させることによって実現されてもよい。具体的には、これらの送信信号処理又は受信信号処理に関するアルゴリズムをコンピュータシステムに行わせるための命令群を含む1又は複数のプログラムを作成し、当該プログラムをコンピュータに供給すればよい。
The abnormality diagnosis method for the A /
これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。 These programs can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer readable media. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R(登録商標)、CD−R/W(登録商標)、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROM (Read Only Memory), CD-R ( (Registered trademark), CD-R / W (registered trademark), semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図6に示されるように、異常診断装置1は、マイコン等に備えられている自己診断機能と組み合わせてもよい。自己診断機能を備えているマイコンは、内部に電圧発生器も備えている。このとき、入力される電源ごとの正常値範囲は、マイコンが自己診断できる範囲に合わせて設定されてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, as shown in FIG. 6, the
1 異常診断装置
2 判断手段
6 検出手段
10 変換器
11 入力側
12 出力側
VAn アナログ信号
VDn デジタル信号
Vn 正常範囲
DESCRIPTION OF
Claims (1)
入力電圧を持って入力された前記アナログ信号に対応する前記デジタル信号の出力電圧が正常範囲にあるか否かを判断して判断結果を出力する判断手段と、
前記判断結果に基づいて前記A/D変換器の異常を検出する検出手段と、を有し、
前記判断手段は、第1入力電圧で入力された第1アナログ信号に対応する第1デジタル信号の第1出力電圧が第1正常範囲にあるか否かを判断する第1判断結果を出力すると共に、第2入力電圧で入力された第2アナログ信号に対応する第2デジタル信号の第2出力電圧が第2正常範囲にあるか否かを判断する第2判断結果を出力し、
前記検出手段は、前記第1正常範囲と前記第2正常範囲とが重複する範囲を有するように設定された状態で、前記第1判断結果と前記第2判断結果とを比較して前記A/D変換器の異常を検出する、
A/D変換器の異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for detecting an abnormality of an A / D converter that outputs a digital signal from an input analog signal,
Determining means for determining whether an output voltage of the digital signal corresponding to the analog signal input with an input voltage is in a normal range and outputting a determination result;
Detecting means for detecting an abnormality of the A / D converter based on the determination result,
The determination means outputs a first determination result for determining whether or not the first output voltage of the first digital signal corresponding to the first analog signal input at the first input voltage is in the first normal range. Outputting a second determination result for determining whether or not the second output voltage of the second digital signal corresponding to the second analog signal input at the second input voltage is in the second normal range;
The detection means compares the first determination result with the second determination result in a state where the first normal range and the second normal range are set to have an overlapping range. Detect D converter abnormality,
A / D converter abnormality diagnosis device.
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