JP6773372B2

JP6773372B2 - インタフェース回路

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Publication number: JP6773372B2
Application number: JP2017062933A
Authority: JP
Inventors: 久哉地下; 友朋松浦
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018165660A

Description

この発明は、ガス警報器と、入力電流を検出する検出部とを接続するインタフェース回路に関する。

電子式ＬＰガスメータのコントローラ回路は、リチウム１次電池にて１０年間、確実に駆動（計量機能、保安及び通信機能を実施）しなければならないため、回路全体の低消費電力化が求められている。また、規格書「ＪＧＩＡ−ＴＬ０９０３−０１」によって仕様が定められた無電圧ガス警報器が接続され、発報時にはガスメータ内部の遮断弁によりガス流路を遮断しなければならない。
このコントローラ回路としては、例えば特許文献１に開示された構成が知られている。このコントローラ回路では、入力電流を検出することで無電圧ガス警報器の接続状態を監視する検出部と、入力電流を検出することで無電圧ガス警報器によるガス漏れ検知を監視する検出部と、無電圧ガス警報器と両検出部とを接続するインタフェース回路とが設けられている。そして、コントローラ回路は、無電圧ガス警報器がガス漏れを検知した場合には、遮断弁によりガス流路を遮断させる。

一方、ユーザが、仕様が定められた無電圧ガス警報器ではなく、仕様外の有電圧ガス警報器を誤って接続してしまう場合がある。そこで、特許文献１に開示されたインタフェース回路では、有電圧ガス警報器が接続された場合に、有電圧ガス警報器からの電流を検出することで誤接続判定を行う誤接続安全回路が設けられている。

特開２００１−１８３２０７号公報

しかしながら、インタフェース回路では、ノイズ対策等のため、線路上にコンデンサ等の容量が設けられている。そして、正常時に上記容量に電荷が蓄積され、蓄積された電荷が誤接続判定時に誤接続安全回路に流れてしまう。その結果、誤接続安全回路が、有電圧ガス警報器が未接続にもかかわらず誤検知してしまう課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、有電圧ガス警報器の接続を正確に判定可能とするインタフェース回路を提供することを目的としている。

この発明に係るインタフェース回路は、一対の入出力端子と、一端が一対の入出力端子のうちの一方に接続され、他端が接地される接地切替えスイッチと、一端が一対の入出力端子のうちの一方に接続され、他端が、入力電流を検出する第１検出部の入力端子に接続される入力切替えスイッチと、接地切替えスイッチ及び入力切替えスイッチを制御する制御部とを備え、制御部は、一対の入出力端子への有電圧ガス警報器の接続状態を監視する場合に、接地切替えスイッチを一定時間オンに切替えた後、入力切替えスイッチをオンに切替える接続確認部を有することを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、有電圧ガス警報器の接続が正確に判定可能となる。

この発明の実施の形態１に係るインタフェース回路を有するコントローラ回路の構成例（無電圧ガス警報器が接続された場合）を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るインタフェース回路を有するコントローラ回路の構成例（有電圧ガス警報器が接続された場合）を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るインタフェース回路を有するコントローラ回路の構成例を示す回路図である。この発明の実施の形態１における接続切替えスイッチの動作タイミング（無電圧ガス警報器に対する動作）の一例を示す図である。この発明の実施の形態１における接続切替えスイッチの動作タイミング（有電圧ガス警報器に対する動作）の一例を示す図である。従来のインタフェース回路での課題を説明する図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，２はこの発明の実施の形態１に係るインタフェース回路を有するコントローラ回路１の構成例を示すブロック図であり、図３はコントローラ回路１の構成例を示す回路図である。なお、図１ではコントローラ回路１に無電圧ガス警報器２ａが接続された状態を示し、図２ではコントローラ回路１に有電圧ガス警報器２ｂが接続された状態を示している。また、図３では制御部１０６の図示を省略している。
コントローラ回路１は、ガス警報器２（無電圧ガス警報器２ａ及び有電圧ガス警報器２ｂ）の接続状態及び無電圧ガス警報器２ａによるガス漏れ検知を監視する。そして、コントローラ回路１は、無電圧ガス警報器２ａが未接続である場合、無電圧ガス警報器２ａによりガス漏れが検知された場合、及び、有電圧ガス警報器２ｂが接続された場合には、遮断弁（不図示）により、ＬＰガスが供給されるガス流路（不図示）を遮断させる。

なお、無電圧ガス警報器２ａは、規格書「ＪＧＩＡ−ＴＬ０９０３−０１」によって仕様が定められたＬＰガス用のガス警報器であり、ガス漏れを検知して発報を行う。この無電圧ガス警報器２ａは、図１に示すように、一対の入出力端子２１ａ，２２ａ及びフォトカプラＰＣ１，ＰＣ２を有している。

フォトカプラＰＣ１は、無電圧ガス警報器２ａがガス漏れを検知することでオン（ショート）する素子であり、フォトトランジスタ及びフォトダイオード（不図示）を有する。このフォトトランジスタは、コレクタが入出力端子２１ａに接続され、エミッタが入出力端子２２ａに接続されている。

フォトカプラＰＣ２は、コントローラ回路１からの信号を受ける素子であり、フォトダイオード及びフォトトランジスタ（不図示）を有する。このフォトダイオードは、カソードが入出力端子２１ａに接続され、アノードが入出力端子２２ａに接続されている。

また、有電圧ガス警報器２ｂは、仕様外のガス警報器であり、ガス漏れを検知して発報を行う。この有電圧ガス警報器２ｂは、図２に示すように、一対の入出力端子２１ｂ，２２ｂ及び電源２３を有している。

電源２３は、有電圧ガス警報器２ｂがガス漏れを検知していない場合には低電圧（ＤＣ６Ｖ）の電流を供給し、有電圧ガス警報器２ｂがガス漏れを検知した場合には高電圧（ＤＣ１２Ｖ）の電流を供給する。この電源２３は、プラス端子が入出力端子２１ｂに接続され、マイナス端子が入出力端子２２ｂに接続されている。

また、コントローラ回路１は、図１，２に示すように、一対の入出力端子１０１，１０２、電源１０３、第１，２検出部１０４，１０５、接続切替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ４及び制御部１０６を有している。

電源１０３は、電流を供給する。この電源１０３としては、例えばリチウム１次電池が用いられる。

第１検出部１０４は、入力電流を検出することで、ガス警報器２の接続状態を監視する。この第１検出部１０４による監視結果は制御部１０６に通知される。
第２検出部１０５は、入力電流を検出することで、無電圧ガス警報器２ａによるガス漏れ検知を監視する。この第２検出部１０５による監視結果は制御部１０６に通知される。

接続切替えスイッチ（第１出力切替えスイッチ）ＳＷ１は、信号線の接続及び解除を切替えるスイッチ回路であり、一端が電源１０３に接続され、他端が、入出力端子１０１に接続される。この接続切替えスイッチＳＷ１は、例えばトランジスタから構成される。

接続切替えスイッチ（第２出力切替えスイッチ）ＳＷ２は、信号線の接続及び解除を切替えるスイッチ回路であり、一端が電源１０３に接続され、他端が入出力端子１０２及び第２検出部１０５の入力端子に接続される。この接続切替えスイッチＳＷ２は、例えばトランジスタから構成される。

接続切替えスイッチ（接地切替えスイッチ）ＳＷ３は、信号線の接続及び解除を切替えるスイッチ回路であり、一端が入出力端子１０１に接続され、他端が接地される。この接続切替えスイッチＳＷ３は、例えばトランジスタから構成される。

接続切替えスイッチ（入力切替えスイッチ）ＳＷ４は、信号線の接続及び解除を切替えるスイッチ回路であり、一端が入出力端子１０１に接続され、他端が第１検出部１０４の入力端子に接続される。この接続切替えスイッチＳＷ４は、例えばトランジスタから構成される。

なお図３では、上記接続切替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、バイポーラトランジスタスイッチから構成した場合を示している。

制御部１０６は、第１，２検出部１０４，１０５による監視を行う際及びコマンド信号（電源アンサ要求信号等）を送る際に接続切替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御する機能（状態確認部１０６１、接続確認部１０６２、コマンド送信部１０６３及び接続確認部１０６４）と、第１，２検出部１０４，１０５による監視結果に応じて遮断弁を制御する機能を有する。なお、制御部１０６は、システムＬＳＩ等の処理回路や、メモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。

状態確認部１０６１は、一対の入出力端子１０１，１０２に接続された無電圧ガス警報器２ａによるガス漏れ検知を監視する場合に、接続切替えスイッチＳＷ１をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ２〜ＳＷ４はオフとする。これにより、状態確認部１０６１は、電源１０３とフォトカプラＰＣ１が有するフォトトランジスタのコレクタとを接続し、当該フォトトランジスタのエミッタと第２検出部１０５の入力端子とを接続する。

接続確認部１０６２は、一対の入出力端子１０１，１０２への無電圧ガス警報器２ａの接続状態を監視する場合に、接続切替えスイッチＳＷ２，ＳＷ４をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ３はオフとする。これにより、接続確認部１０６２は、電源１０３とフォトカプラＰＣ２が有するフォトダイオードのアノードとを接続し、当該フォトダイオードのカソードと第１検出部１０４の入力端子とを接続する。

コマンド送信部１０６３は、一対の入出力端子１０１，１０２に接続された無電圧ガス警報器２ａに対してコマンド信号を送る場合に、接続切替えスイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ４はオフとする。これにより、コマンド送信部１０６３は、電源１０３とフォトカプラＰＣ２が有するフォトダイオードのアノードとを接続し、当該フォトダイオードのカソードを接地する。

接続確認部１０６４は、一対の入出力端子１０１，１０２への有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視する場合に、接続切替えスイッチＳＷ３を一定時間オンに切替えた後、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替える。なお、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフのままとする。これにより、接続確認部１０６４は、電源２３のプラス端子と第１検出部１０４の入力端子とを接続する。

なお、接続切替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ４、及び、制御部１０６における状態確認部１０６１、接続確認部１０６２、コマンド送信部１０６３及び接続確認部１０６４は、インタフェース回路を構成する。

次に、実施の形態１に係るコントローラ回路１の動作例について説明する。
まず、図１，４に示すように、一対の入出力端子１０１，１０２に接続された無電圧ガス警報器２ａによるガス漏れ検知を監視する場合には、状態確認部１０６１は、接続切替えスイッチＳＷ１をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ２〜ＳＷ４はオフとする。ここで、無電圧ガス警報器２ａがガス漏れを検知していない場合には、フォトカプラＰＣ１がオフであり、第２検出部１０５には電流（ガス漏れ警報信号）ｉ２が流れない。よって、第２検出部１０５は、無電圧ガス警報器２ａがガス漏れを検知していないことを確認できる。一方、無電圧ガス警報器２ａがガス漏れを検知した場合には、フォトカプラＰＣ１がオンになり、第２検出部１０５に電流ｉ２が流れる。よって、第２検出部１０５は、無電圧ガス警報器２ａがガス漏れを検知したことを確認できる。
またこの際、接続切替えスイッチＳＷ４はオフのままであるため、第１検出部１０４には電流ｉ２による無駄な電流が流れない。よって、その分、低消費電力化が可能となる。

また、図１，４に示すように、一対の入出力端子１０１，１０２への無電圧ガス警報器２ａの接続状態を監視する場合には、接続確認部１０６２は、接続切替えスイッチＳＷ２，ＳＷ４をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ３はオフとする。ここで、無電圧ガス警報器２ａが接続されている場合には、フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードを通じて、第１検出部１０４に電流（警報器未接続検知信号）ｉ０が流れる。よって、第１検出部１０４は、無電圧ガス警報器２ａが接続状態であることを確認できる。一方、無電圧ガス警報器２ａが接続されていない場合には、第１検出部１０４には電流ｉ０が流れない。よって、第１検出部１０４は、無電圧ガス警報器２ａが未接続状態であることを確認できる。

また、図１，４に示すように、一対の入出力端子１０１，１０２に接続された無電圧ガス警報器２ａに対してコマンド信号（電流）ｉ１を送る場合には、コマンド送信部１０６３は、接続切替えスイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンに切替え、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ４はオフとする。これにより、無電圧ガス警報器２ａにコマンド信号ｉ１を送ることができる。

また、図２，５に示すように、一対の入出力端子１０１，１０２への有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視する場合には、接続確認部１０６４は、接続切替えスイッチＳＷ３を一定時間オンに切替えた後、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替える。なお、接続切替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフのままとする。なお、接続切替えスイッチＳＷ３のオン時間は例えばμｓｅｃオーダであり、接続切替えスイッチＳＷ４のオン時間は例えばｍｓｅｃオーダである。ここで、有電圧ガス警報器２ｂが接続されている場合には、電源２３から第１検出部１０４に電流が流れる。よって、第１検出部１０４は、有電圧ガス警報器２ｂが接続状態であることを確認できる。一方、有電圧ガス警報器２ｂが接続されていない場合には、第１検出部１０４には電流が流れない。よって、第１検出部１０４は、有電圧ガス警報器２ｂが未接続状態であることを確認できる。

従来から、一対の入出力端子１０１，１０２への有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視する方法として、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替える方法がある。
一方、例えば図６に示すように、インタフェース回路では、ノイズ対策等のため、線路上にコンデンサ等の容量６０１，６０２が設けられている。そして、正常時に上記容量６０１，６０２に電荷が蓄積される。その後、有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視するために接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替えると、図６の破線矢印のように、上記容量６０１，６０２に蓄積された電荷が接続切替えスイッチＳＷ４を介して第１検出部１０４に流れてしまう。その結果、第１検出部１０４が、有電圧ガス警報器２ｂが未接続にもかかわらず誤検知してしまう。

それに対し、実施の形態１に係るインタフェース回路では、接続確認部１０６４が、接続切替えスイッチＳＷ３を一定時間オンに切替えた後、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替えている。すなわち、接続切替えスイッチＳＷ３を一定時間オンに切替えることで、線路をＧＮＤ短絡させて、上記容量６０１，６０２に蓄積された不要な電荷を放電させる。その後、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替えて、第１検出部１０４による有電圧ガス警報器２ｂの接続判定を行う。これにより、有電圧ガス警報器２ｂの誤検知を回避できる。

なお、有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視する場合に、接続切替えスイッチＳＷ３を用いずに、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替えて十分時間が経過し、上記容量６０１，６０２に蓄積された電荷が自然放電された後に、第１検出部１０４による有電圧ガス警報器２ｂの接続判定を行う方法も考えられる。しかしながら、この場合には、接続判定までの時間が延びることになる。すなわち、接続切替えスイッチＳＷ３を用いた場合にはＧＮＤレベルへ短絡できるため、短時間で電荷を放電できるが、第１検出部１０４のみではＧＮＤ間に高抵抗が存在するため、必然的に放電時間が長くかかる。よって、この場合には、低消費電力化が困難となる。
また、無電圧ガス警報器２ａによるガス漏れ検知の監視は、例えば１秒に１回行われており、その間に、有電圧ガス警報器２ｂの接続状態の監視を行う必要があるため、接続切替えスイッチＳＷ３を用いずに自然放電を行う方法では対応できない。

以上のように、この実施の形態１によれば、一対の入出力端子１０１，１０２と、一端が入出力端子１０１に接続され、他端が接地される接続切替えスイッチＳＷ３と、一端が入出力端子１０１に接続され、他端が第１検出部１０４の入力端子に接続される接続切替えスイッチＳＷ４と、接続切替えスイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御する制御部１０６とを備え、制御部１０６は、一対の入出力端子１０１，１０２への有電圧ガス警報器２ｂの接続状態を監視する場合に、接続切替えスイッチＳＷ３を一定時間オンに切替えた後、接続切替えスイッチＳＷ４をオンに切替える接続確認部１０６４を有するので、有電圧ガス警報器２ｂの接続が正確に判定可能となる。

また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１コントローラ回路
２ガス警報器
２ａ無電圧ガス警報器
２ｂ有電圧ガス警報器
２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ一対の入出力端子
２３電源
１０１，１０２一対の入出力端子
１０３電源
１０４第１検出部
１０５第２検出部
１０６制御部
１０６１状態確認部
１０６２接続確認部
１０６３コマンド送信部
１０６４接続確認部
ＰＣ１フォトカプラ
ＰＣ２フォトカプラ
ＳＷ１接続切替えスイッチ（第１出力切替えスイッチ）
ＳＷ２接続切替えスイッチ（第２出力切替えスイッチ）
ＳＷ３接続切替えスイッチ（接地切替えスイッチ）
ＳＷ４接続切替えスイッチ（入力切替えスイッチ）

Claims

一対の入出力端子と、
一端が前記一対の入出力端子のうちの一方に接続され、他端が接地される接地切替えスイッチと、
一端が前記一対の入出力端子のうちの一方に接続され、他端が、入力電流を検出する第１検出部の入力端子に接続される入力切替えスイッチと、
前記接地切替えスイッチ及び前記入力切替えスイッチを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記一対の入出力端子への有電圧ガス警報器の接続状態を監視する場合に、前記接地切替えスイッチを一定時間オンに切替えた後、前記入力切替えスイッチをオンに切替える接続確認部を有する
ことを特徴とするインタフェース回路。
一端が、電流を供給する電源に接続され、他端が前記一対の入出力端子のうちの一方に接続される第１出力切替えスイッチと、
一端が前記電源に接続され、他端が、前記一対の入出力端子のうちの他方、及び、入力電流を検出する第２検出部の入力端子に接続される第２出力切替えスイッチとを備え、
前記制御部は、前記第１出力切替えスイッチ、前記第２出力切替えスイッチ、前記接地切替えスイッチ及び前記入力切替えスイッチを制御する
ことを特徴とする請求項１記載のインタフェース回路。
前記制御部は、
前記一対の入出力端子に接続された無電圧ガス警報器によるガス漏れ検知を監視する場合に、前記第１出力切替えスイッチをオンに切替え、前記第２出力切替えスイッチ、前記接地切替えスイッチ及び前記入力切替えスイッチはオフとする状態確認部と、
前記一対の入出力端子への前記無電圧ガス警報器の接続状態を監視する場合に、前記第２出力切替えスイッチ及び前記入力切替えスイッチをオンに切替え、前記第１出力切替えスイッチ及び前記接地切替えスイッチはオフとする第２接続確認部と、
前記一対の入出力端子に接続された前記無電圧ガス警報器に対してコマンド信号を送る場合に、前記第２出力切替えスイッチ及び前記接地切替えスイッチをオンに切替え、前記第１出力切替えスイッチ及び前記入力切替えスイッチはオフとするコマンド送信部とを有する
ことを特徴とする請求項２記載のインタフェース回路。