JP7287413B2

JP7287413B2 - 状態検出装置

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Publication number: JP7287413B2
Application number: JP2021054212A
Authority: JP
Inventors: 信宏金谷; 崇之鈴木
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2041-03-26
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Description

本開示は、状態検出装置に関する。

従来、オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置においてソレノイド型電磁弁の動作電源の電圧と電流とを制限する防爆バリアが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－２２２０８５号公報

防爆バリアを介して、接点回路と、接点回路の異常状態を検出する状態検出装置とが接続されることがある。状態検出装置が接点回路の異常状態を検出した場合に他の装置に検出結果を送信する場合、異常状態の検出から検出結果の送信までの時間の短縮と通信回路の省電力化とが両方とも実現されることが求められる。

本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、異常状態の検出から検出結果の送信までの時間の短縮と通信回路の省電力化とを両方とも実現できる状態検出装置を提供することを目的とする。

幾つかの実施形態に係る状態検出装置は、通信回路と、制御回路と、電池と、第１防爆バリアとを備える。前記通信回路は、外部装置に対して情報を送信する。前記制御回路は、前記通信回路を第１のタイミングで動作させる。前記電池は、前記通信回路及び前記制御回路に電力を供給する。前記第１防爆バリアは、接点回路と前記制御回路との間に接続される。前記制御回路は、前記第１のタイミングより短い間隔で到来する第２のタイミングで、前記電池が出力する電圧に基づいて生成される検査信号を、前記第１防爆バリアを介して前記接点回路に印加する。前記制御回路は、前記検査信号が前記接点回路に印加されたことによって前記接点回路に電流が流れたことを表す検出信号を、前記第１防爆バリアから取得する。前記制御回路は、前記第１のタイミングにかかわらず、前記検出信号を取得したタイミングで前記通信回路を動作させて前記接点回路の接続先機器の状態が異常状態であることを前記外部装置に対して送信する。このようにすることで、制御回路が接点回路の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が、接点回路の異常状態の検出のタイミングにかかわらず短縮される。また、通信回路を動作させる第１のタイミングの間隔を短縮することなく、制御回路が接点回路の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が短縮される。通信回路を動作させる第１のタイミングの間隔が短縮されないことによって、通信回路の消費電力が低減される。その結果、制御回路による接点回路の異常状態の検出から異常状態を検出したことを表す情報の送信までにかかる時間の短縮と通信回路の省電力化とが両方とも実現される。

一実施形態に係る状態検出装置は、前記検出信号を取得して保持するラッチ回路を更に備えてよい。前記制御回路は、前記ラッチ回路から前記検出信号を取得してよい。このようにすることで、制御回路は、制御回路自身で定めるタイミングで検出信号を取得できる。その結果、制御回路の負荷が低減され得る。

一実施形態に係る状態検出装置において、前記制御回路は、前記第１のタイミングよりも短い間隔で到来する第３のタイミングで、前記ラッチ回路から前記検出信号を取得してよい。このようにすることで、通信回路を動作させる第１のタイミングの間隔を短縮することなく、制御回路が接点回路の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が短縮される。その結果、制御回路による接点回路の異常状態の検出から異常状態を検出したことを表す情報の送信までにかかる時間の短縮と通信回路の省電力化とが両方とも実現される。

一実施形態に係る状態検出装置において、前記制御回路は、前記検出信号を取得したときに割り込み処理として前記通信回路を動作させて前記接点回路の接続先機器の状態が異常状態であることを前記外部装置に対して送信してよい。このようにすることで、通信回路を動作させる第１のタイミングの間隔を短縮することなく、制御回路が接点回路の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が短縮される。その結果、制御回路による接点回路の異常状態の検出から異常状態を検出したことを表す情報の送信までにかかる時間の短縮と通信回路の省電力化とが両方とも実現される。

一実施形態に係る状態検出装置において、前記電池が塩化チオニールリチウム一次電池であってよい。このようにすることで、状態検出装置は、電池から大容量の電力を給電され長時間動作できる。その結果、状態検出装置は、長時間の安定動作が要求されるプロセスプラント及び工場等のフィールドで使用され得る。

一実施形態に係る状態検出装置において、前記制御回路は、前記第２のタイミングで、前記塩化チオニールリチウム一次電池の仕様に基づく電流値以上の電流を前記電池に出力させてよい。このようにすることで、電池の内部抵抗を低減する動作にあわせて接点回路に信号が出力される。

一実施形態に係る状態検出装置は、前記第１防爆バリアと前記接点回路との間に接続される昇圧回路と、前記昇圧回路と前記接点回路との間に接続される第２防爆バリアとを更に備えてよい。前記昇圧回路は、前記電池が出力する電圧を昇圧して昇圧信号を生成し、前記昇圧信号を前記検査信号として前記第２防爆バリアを介して前記接点回路に印加してよい。このようにすることで、第１防爆バリアによって電池から出力される電力が制限されたとしても、接点回路に入力する電圧が、接点回路の接続先機器の状態を十分に検出できる程度に昇圧され得る。その結果、状態検出装置が接点回路の接続先機器の状態を検出できる。

本開示に係る状態検出装置によれば、異常状態の検出から検出結果の送信までの時間の短縮と通信回路の省電力化とが両方とも実現され得る。

比較例に係る状態検出装置の回路図である。比較例に係る状態検出装置の動作のタイミングを示す図である。一実施形態に係る状態検出装置の構成例を示す回路図である。防爆バリアの構成例を示す回路図である。一実施形態に係る状態検出装置の動作のタイミングを示す図である。

本開示に係る実施形態が、比較例と対比しながら説明される。

（比較例）
図１に示されるように、比較例に係る状態検出装置９０は、電池９１と、制御回路９２と、通信回路９３と、スイッチ９４と、防爆バリア９５とを備える。状態検出装置９０は、防爆バリア９５を介して接点回路９６に接続される。接点回路９６は、他の機器に接続される。接点回路９６に接続される機器は、接続先機器とも称される。状態検出装置９０は、接点回路９６の接続先機器の状態に対応する信号を取得することによって、接点回路９６の接続先機器の状態を検出できる。接点回路９６が開状態（開放している状態）になっている場合、接点回路９６の接続先機器の状態が正常であるとする。接点回路９６が閉状態（導通している状態）になっている場合、接点回路９６の接続先機器の状態が異常であるとする。

電池９１は、制御回路９２及び通信回路９３に電力を供給する。電池９１は、ＧＮＤで表される接地点と、ＶＣＣで表される給電点との間に接続され、給電点に電圧を印加する。制御回路９２は、通信回路９３の動作を制御する。

制御回路９２は、スイッチ９４を開状態又は閉状態のいずれか一方の状態に制御する。スイッチ９４が閉状態にされる場合、電池９１から給電点に印加された電圧が防爆バリア９５を介して接点回路９６に出力される。

接点回路９６に防爆バリア９５を介して電圧が印加された場合、接点回路９６の接続先機器の状態に対応する電流が接点回路９６に流れる。防爆バリア９５は、接点回路９６に流れる電流の検出結果に基づく信号を検出信号として制御回路９２に出力する。具体的に、接点回路９６が閉状態になっている場合、つまり接点回路９６の接続先機器の状態が異常である場合、防爆バリア９５は、接点回路９６に電流が流れることを検出する。防爆バリア９５は、接点回路９６に電流が流れたことを表す信号を検出信号として出力する。一方で、接点回路９６が開状態になっている場合、つまり接点回路９６の接続先機器の状態が正常である場合、防爆バリア９５は、接点回路９６に電流が流れなかったことを検出する。防爆バリア９５は、接点回路９６に電流が流れなかったことを検出した場合、検出信号を出力しない。

制御回路９２は、スイッチ９４を閉状態にしたときに接点回路９６の接続先機器の状態に対応する信号である検出信号を防爆バリア９５から取得した場合、検出信号に基づいて接点回路９６の接続先機器の状態が異常であると判定できる。制御回路９２は、スイッチ９４を閉状態にしたときに接点回路９６の接続先機器の状態に対応する信号である検出信号を防爆バリア９５から取得しなかった場合、検出信号を取得しなかったことに基づいて接点回路９６の接続先機器の状態が正常であると判定できる。

制御回路９２は、接点回路９６の接続先機器の状態が異常であると判定した場合、通信回路９３によって接点回路９６の接続先機器の状態が異常であることを外部装置に送信する。

ここで、制御回路９２は、通信回路９３の消費電力を低減して電池９１の消耗を遅らせるように、原則として通信回路９３が停止する又はスリープする等の動作しない状態に制御し、第１の周期で通信回路９３が動作するように制御する。

また、制御回路９２は、電池９１の消耗を遅らせつつ接点回路９６の接続先機器の状態を高頻度で確認するために、原則としてスイッチ９４を開状態に制御し、第１の周期及び第１の周期より短い第２の周期でスイッチ９４を閉状態に制御する。

制御回路９２が通信回路９３及びスイッチ９４を第１及び第２の周期で制御する場合における、通信回路９３の動作状況及びスイッチ９４の状態が図２にタイミングチャートとして示される。図２において横軸は時間の経過を表している。スイッチ９４の行において、スイッチ９４の状態が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じてスイッチ９４の状態が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する状態に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、スイッチ９４は閉状態である。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、スイッチ９４が開状態である。制御回路９２がスイッチ９４の状態を「ＯＮ」に制御する第２の周期は、Ｔ２で表されている。

また、通信回路９３の行において、通信回路９３の動作状況が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じて通信回路９３の動作状況が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する動作状況に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、通信回路９３は動作している。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、通信回路９３は動作していない。制御回路９２が通信回路９３を動作させる第１の周期は、Ｔ１で表されている。

上述したように、制御回路９２は、スイッチ９４を閉状態にすることによって接点回路９６に電流が流れた場合に防爆バリア９５から検出信号を取得し、検出信号を取得した場合に接点回路９６の接続先機器の状態が異常であることを確認できる。図２のタイミングチャートに検出信号の一例が示される。検出信号の行において、検出信号の状態が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じて検出信号の状態が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する状態に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、検出信号は、防爆バリア９５から出力されている。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、検出信号は、防爆バリア９５から出力されていない。

ここで、図２のタイミングチャートにおいて、制御回路９２は、縦の一点鎖線でＸＣとして表されるタイミングで、検出信号の状態が「ＯＮ」になったこと、つまり検出信号が防爆バリア９５から出力されたことを検出する。制御回路９２は、検出信号の状態が「ＯＮ」になったことに基づいて、接点回路９６の接続先機器の状態が異常であると判定する。制御回路９２は、接点回路９６の接続先機器の状態が異常であると判定した後、縦の一点鎖線でＲＣとして表される、第２の周期で次に到来するタイミングで通信回路９３を動作させ、接点回路９６の接続先機器の状態が異常であることを通信回路９３によって外部装置に送信する。

制御回路９２が通信回路９３を第２の周期で動作させることによって、制御回路９２が接点回路９６の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間は、接点回路９６の異常状態の検出のタイミングに応じて異なる。制御回路９２による接点回路９６の異常状態の検出から送信するまでにかかる時間は、遅延時間とも称され、図２においてＤで表される。

制御回路９２は、接点回路９６の接続先機器の異常状態の検出のタイミングにかかわらず遅延時間を短縮するために、第１の周期を短縮してもよい。しかし、第１の周期の短縮は、多くの電力を消費する通信回路９３の動作頻度を増加させ、状態検出装置９０全体としての消費電力の増大を引き起こす。その結果、電池９１の消耗が速くなる。

以上述べてきたように、比較例に係る状態検出装置９０は、通信回路９３を動作させる周期を長くすることによって電池９１の消耗を遅らせつつ、接点回路９６の異常状態の検出から送信までの遅延時間を短縮することが難しいという課題を有している。

そこで、本開示は、電池１１（図３参照）の消耗を遅らせつつ接点回路３０（図３参照）の異常状態の検出から送信までの遅延時間を短縮できる状態検出装置１（図３参照）を説明する。状態検出装置１は、エッジコンピュータゲートウェイの用途に適用されてよい。状態検出装置１は、ＩｏＴ（Internet of Things）のゲートウェイ端末において用いられてもよい。

（本開示の一実施形態）
図３に示されるように、一実施形態に係る状態検出装置１は、伝送器１０と、信号変換装置２０とを備える。伝送器１０は、電池１１と、制御回路１２と、スイッチ１４と、防爆バリア１５と、通信回路１６と、ラッチ回路１７とを備える。信号変換装置２０は、昇圧回路２１と、防爆バリア２４とを備える。状態検出装置１は、信号変換装置２０の防爆バリア２４を介して接点回路３０に接続される。言い換えれば、防爆バリア２４は、信号変換装置２０と接点回路３０との間に接続される。防爆バリア１５は、制御回路１２と接点回路３０との間に接続される。防爆バリア１５は、第１防爆バリアとも称される。防爆バリア２４は、第２防爆バリアとも称される。

防爆バリア１５又は２４は、例えば図４に示されるように、信号ラインＬ１と接地ラインＬ２との間に並列に接続されているツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２と、信号ラインＬ１に直列に接続されている抵抗Ｒ１とを備える。信号ラインＬ１は、電池１１と接点回路３０との間を接続する。抵抗Ｒ１は、接点回路３０に接続される側に直列に接続されている。防爆バリア２４は、接点回路３０に流れる電流を検出する電流検出回路を更に備える。電流検出回路は、例えば、接点回路３０に電流が流れる場合に発光する発光ダイオードと、その発光ダイオードの発光を検出する光検出素子とを備えてよい。光検出素子は、接点回路３０に電流が流れる場合に、発光を検出した信号を出力する。発光を検出した信号は、接点回路３０に電流が流れたことを表す信号に対応する。

ツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２は、信号ラインＬ１に印加される電圧を制限する。ツェナーダイオードＺＤ１又はＺＤ２は、複数のツェナーダイオードを直列に接続して構成されてもよい。信号は、電池１１から接点回路３０に向けて伝搬する。信号ラインＬ１の信号伝搬方向の後段に抵抗Ｒ１が接続されていることによって、防爆バリア１５又は２４が出力する電圧は、ツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２に印加される最大電圧によって制限される。

抵抗Ｒ１は、防爆バリア１５又は２４から出力される電流を制限する。抵抗Ｒ１の抵抗値は、ツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２によって定められる電圧の上限と、抵抗Ｒ１によって定めようとする電流の上限とに基づいて定まる。

状態検出装置１は、伝送器１０の電池１１からスイッチ１４と防爆バリア１５と昇圧回路２１と防爆バリア２４とを介して、電池１１が出力する電圧に基づいて生成される検査信号を接点回路３０に出力する。接点回路３０は、他の機器に接続される。接点回路３０に接続される機器は、接続先機器とも称される。接点回路３０に状態検出装置１から検査信号が印加された場合、接点回路３０の接続先機器の状態に応じて接点回路３０に電流が流れる。接点回路３０が開状態（開放している状態）になっている場合、接点回路３０の接続先機器の状態が正常であるとする。接点回路３０が閉状態（導通している状態）になっている場合、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であるとする。信号変換装置２０の防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れたことを検出した場合、接点回路３０に電流が流れたことを表す信号を出力する。接点回路３０に電流が流れたことを表す信号は、検出信号とも称される。状態検出装置１の伝送器１０は、防爆バリア２４から検出信号を取得することによって、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であることを検出できる。

電池１１は、制御回路１２及び通信回路１６に電力を供給する。電池１１は、ＧＮＤで表される接地点と、ＶＣＣで表される給電点との間に接続され、給電点に電圧を印加する。制御回路１２は、通信回路１６の動作を制御する。

制御回路１２は、スイッチ１４を開状態又は閉状態のいずれか一方の状態に制御する。スイッチ１４が閉状態にされる場合、電池１１から給電点に印加された電圧が防爆バリア１５を介して信号変換装置２０に出力される。

信号変換装置２０の昇圧回路２１は、電池１１からスイッチ１４及び防爆バリア１５を介して印加された電圧を昇圧した昇圧信号を、検査信号として、防爆バリア２４を介して接点回路３０に出力する。昇圧回路２１は、電池１１が出力する電圧を昇圧するために、キャパシタ又はインダクタ等を備えるチョッパ回路として構成されてよい。防爆バリア１５によって伝送器１０から昇圧回路２１に入力される電力は制限されるものの、昇圧回路２１に大容量のキャパシタ又はインダクタが実装されることによって、接点回路３０に入力される電圧が接点回路３０の接続先機器の状態を十分に検出できる程度に昇圧され得る。

信号変換装置２０の防爆バリア２４から接点回路３０に昇圧信号が入力された場合、接点回路３０の接続先機器の状態に対応する電流が接点回路３０に流れる。防爆バリア２４は、接点回路３０に流れる電流の検出結果に基づく検出信号を伝送器１０に出力する。具体的に、接点回路３０が閉状態になっている場合、つまり接点回路３０の接続先機器の状態が異常である場合、防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れることを検出する。防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れたことを表す検出信号を伝送器１０に出力する。検出信号の電圧は、昇圧信号の電圧と同じであってもよいし昇圧信号の電圧より低くてもよい。つまり、検出信号の電圧は、昇圧信号の電圧以下であってよい。一方で、接点回路３０が開状態になっている場合、つまり接点回路３０の接続先機器の状態が正常である場合、防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れなかったことを検出する。防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れなかったことを検出した場合、検出信号を伝送器１０に出力しない。

信号変換装置２０の防爆バリア２４が検出信号を伝送器１０に出力した場合、検出信号は、伝送器１０の防爆バリア１５を介してラッチ回路１７に入力される。ラッチ回路１７は、入力された検出信号を保持する。制御回路１２は、ラッチ回路１７に保持される検出信号を取得する。制御回路１２は、ラッチ回路１７が検出信号を保持したときにラッチ回路１７から検出信号の入力を受け付けてよい。制御回路１２は、ラッチ回路１７が検出信号を保持した後、制御回路１２自身で定めるタイミングでラッチ回路１７から検出信号を取得してもよい。制御回路１２は、例えば、次にスイッチ１４を閉状態に制御するタイミングでラッチ回路１７から検出信号を取得してもよい。

制御回路１２は、検出信号を取得した場合、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であると判定できる。制御回路１２は、検出信号を取得しなかった場合、接点回路３０の接続先機器の状態が正常であると判定できる。つまり、制御回路１２は、スイッチ１４を閉状態にしたときに接点回路３０の接続先機器の状態に対応する信号である検出信号を取得した場合、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であると判定できる。

制御回路１２は、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であると判定した場合、通信回路１６によって接点回路３０の接続先機器の状態が異常であることを外部装置に送信する。

ここで、制御回路１２は、通信回路１６の消費電力を低減して電池１１の消耗を遅らせるように、原則として通信回路１６が停止する又はスリープする等の動作しない状態に制御し、第１のタイミングで通信回路１６が動作するように制御する。第１のタイミングは、周期的に到来するタイミングであってもよいし、不定間隔で到来するタイミングであってもよい。本実施形態において、第１のタイミングは、第１の周期で到来する。

また、制御回路１２は、電池１１の消耗を遅らせつつ接点回路３０の接続先機器の状態を高頻度で確認するために、原則としてスイッチ１４を開状態に制御し、第１のタイミングより短い間隔で到来する第２のタイミングでスイッチ１４を閉状態に制御する。本実施形態において、第２のタイミングは、第１の周期よりも短い第２の周期で到来する。

制御回路１２が通信回路１６及びスイッチ１４を第１及び第２のタイミングで制御する場合における、通信回路１６の動作状況及びスイッチ１４の状態が図５にタイミングチャートとして示される。図５において横軸は時間の経過を表している。スイッチ１４の行において、スイッチ１４の状態が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じてスイッチ１４の状態が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する状態に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、スイッチ１４は閉状態である。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、スイッチ１４が開状態である。制御回路１２がスイッチ１４の状態を「ＯＮ」に制御する第２の周期は、Ｔ２で表されている。

また、通信回路１６の行において、通信回路１６の動作状況が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じて通信回路１６の動作状況が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する動作状況に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、通信回路１６は動作している。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、通信回路１６は動作していない。制御回路１２が通信回路１６を動作させる第１の周期は、Ｔ１で表されている。

上述したように、制御回路１２は、スイッチ１４を閉状態にすることによって電池１１が出力する電圧によって生成される検査信号を信号変換回路２０に入力する。信号変換回路２０は、防爆バリア２４を介して検査信号の電圧を接点回路３０に印加する。接点回路３０の接続先機器の状態が異常である場合、接点回路３０に検査信号が印加されることによって接点回路３０に電流が流れる。防爆バリア２４は、接点回路３０に電流が流れたことを検出した場合、検出信号を出力する。制御回路１２は、信号変換装置２０の防爆バリア２４から検出信号を取得する。制御回路１２は、取得した検出信号に基づいて接点回路３０の接続先機器の状態を確認できる。図５のタイミングチャートに検出信号の一例が示される。検出信号の行において、検出信号の状態が「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」であることに対応する２本の破線が描かれている。そして、時間の経過に応じて検出信号の状態が「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」の２つのうちのどちらに対応する状態に変化するかが、破線に重ねて描かれる実線で表されている。実線が「ＯＮ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、防爆バリア２４が検出信号を出力している。実線が「ＯＦＦ」の側の破線に重ねて描かれている期間において、防爆バリア２４が検出信号を出力していない。

ここで、図５のタイミングチャートにおいて、制御回路１２は、縦の一点鎖線でＸとして表されるタイミングで、検出信号の状態が「ＯＮ」になったこと、つまり検出信号が防爆バリア２４から出力されたことを検出する。制御回路１２は、検出信号の状態が「ＯＮ」になったことに基づいて、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であると判定する。制御回路１２は、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であると判定した後、縦の一点鎖線でＲとして表される、次に到来する第２のタイミングまで待たずに、縦の一点鎖線でＹとして表される臨時のタイミングで通信回路１６を動作させ、接点回路３０の接続先機器の状態が異常であることを通信回路１６によって外部装置に送信する。

制御回路１２が検出信号を取得した後、通信回路１６を臨時のタイミング（Ｙ）で動作させることによって、制御回路１２が接点回路３０の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間は、接点回路３０の異常状態の検出のタイミングにかかわらず短縮される。

以上述べてきたように、本実施形態に係る状態検出装置１において、制御回路１２は、第１のタイミングで通信回路１６を動作させる一方で、検出信号を取得した場合に臨時のタイミングで通信回路１６を動作させる。このようにすることで、制御回路１２が接点回路３０の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が、接点回路３０の異常状態の検出のタイミングにかかわらず短縮される。また、通信回路１６を動作させる第１のタイミングの間隔を短縮することなく、制御回路１２が接点回路３０の異常状態を検出してから外部装置に異常状態の検出を送信するまでにかかる時間が短縮される。通信回路１６を動作させる第１のタイミングの間隔が短縮されないことによって、通信回路１６の消費電力が低減される。その結果、制御回路１２による接点回路３０の異常状態の検出から異常状態を検出したことを表す情報の送信までにかかる時間の短縮と通信回路１６の省電力化とが両方とも実現される。

また、状態検出装置１は、防爆バリア１５又は２４を備えることによって、本質安全防爆構造を有する設備として接点回路３０の接続先機器の状態を監視できる。

また、状態検出装置１は、昇圧回路２１を備える信号変換装置２０と接点回路３０との間に防爆バリア２４を備えることによって、検出信号の電圧が昇圧信号の電圧よりも低い場合であっても昇圧信号が伝送器１０に入力されない。

また、状態検出装置１は、信号変換装置２０に昇圧回路２１を備えることによって、伝送器１０から出力される電力が防爆バリア１５で制限されるとしても、接点回路３０に入力される電圧が接点回路３０の接続先機器の状態を十分に検出できる程度に昇圧され得る。

（他の実施形態）
状態検出装置１の伝送器１０は、ラッチ回路１７を備えなくてもよい。この場合、制御回路１２は、信号変換装置２０の防爆バリア２４から検出信号が入力されたときに検出信号を取得する。制御回路１２は、検出信号を取得したときに通信回路１６を動作させてよい。伝送器１０がラッチ回路１７を備えないことによって、伝送器１０の回路の小型化又はコストの削減が実現され得る。制御回路１２は、検出信号を取得したときに割り込み処理として通信回路１６を動作させて接点回路３０の異常状態を検出したことを外部装置に送信する処理を実行してよい。

状態検出装置１は、信号変換装置２０から制御回路１２に検出信号を入力するラインにラッチ回路１７を備えることによって、制御回路１２が制御回路１２自身で定めるタイミングで検出信号を取得できる。制御回路１２は、検出信号をラッチ回路１７から取得するタイミングとして、第１のタイミングよりも短い間隔で到来する第３のタイミングを設定してもよい。制御回路１２に検出信号が入力されたときに制御回路１２が通信回路１６を動作させる場合、制御回路１２は、検出信号の入力による割り込み処理を実装する必要がある。割り込み処理は、制御回路１２の負荷を重くしたり制御回路１２の回路規模を大きくしたりする。したがって、制御回路１２が制御回路１２自身で定めるタイミングで検出信号を取得できることによって、制御回路１２の負荷が低減され得る。

ラッチ回路１７は、制御回路１２に含まれてもよい。例えば、制御回路１２は、検出信号を保持する不揮発性メモリ等のメモリを備えてよい。このようにすることで、回路の小型化又はコストの削減が実現され得る。

電池１１は、塩化チオニールリチウム一次電池であってよい。

塩化チオニールリチウム一次電池は、電力容量が大きい、及び、自己放電が少ないため長期間の使用が可能である等の特徴を有する。したがって、塩化チオニールリチウム一次電池は、長時間の安定動作が要求されるプロセスプラント及び工場等のフィールドで使用される無線用測定装置に組み込まれる場合がある。

塩化チオニールリチウム一次電池を使用する上で、塩化チオニールリチウム一次電池において流れる負荷電流が微小である場合、塩化チオニールリチウム一次電池の内部で塩化膜が生成されることによって内部抵抗が上昇することが問題になり得る。具体的には、負荷電流が微小な状態が長時間続くことによって塩化チオニールリチウム一次電池の内部抵抗が大きくなった状態において、塩化チオニールリチウム一次電池から給電されて動作する装置が急激に高負荷の動作に遷移することがある。この場合、塩化チオニールリチウム一次電池に流れる電流が急激に大きくなる。内部抵抗が大きくなっている状態における電流の増大は、出力電圧の急激な低下を生じさせる。そして、出力電圧の低下は、装置の停止、又は、装置の動作異常を生じさせるおそれがある。

そこで、塩化チオニールリチウム一次電池を使用する装置は、塩化チオニールリチウム一次電池の内部抵抗を監視し、内部抵抗が所定値以上になった場合に、内部抵抗を低減する動作を実行する。具体的に、内部抵抗が所定値以上になった場合、塩化チオニールリチウム一次電池に所定電流以上の電流が流されることによって、内部抵抗が低減する。所定電流は、塩化チオニールリチウム一次電池の仕様に基づいて定まる電流値であってよい。

本実施形態に係る状態検出装置１において、電池１１が塩化チオニールリチウム一次電池である場合、制御回路１２は、所定電流以上の電流を流すことによって電池１１の内部抵抗を低減できる。伝送器１０は、必須ではないが図３に示されるように負荷回路１３を更に備える。負荷回路１３は、電気抵抗等の負荷を含んで構成される。伝送器１０が負荷回路１３を備える場合、制御回路１２は、電池１１に所定電流以上の電流を流すために、負荷回路１３に電流を流してよい。

制御回路１２は、塩化チオニールリチウム一次電池の内部抵抗を低減する動作を実行する際にあわせて接点回路３０に信号を出力してよい。この場合、制御回路１２は、電池１１に流す電流の一部を信号変換装置２０に流すように、スイッチ１４を閉状態に制御してよい。言い換えれば、第１のタイミングは、電池１１の内部抵抗が所定値以上になるタイミングであってよい。

状態検出装置１の信号変換装置２０は、昇圧回路２１を備えなくてもよい。この場合、信号変換装置２０は、検査信号として電池１１が出力する電圧を有する電圧信号を接点回路３０に入力する。

本実施形態に係る状態検出装置１は、正常時において小さい消費電力で動作し、異常時において正常時よりも大きい消費電力で動作する機器に適用され得る。

状態検出装置１は、信号変換装置２０を備えない場合、防爆バリア１５から接点回路３０に検査信号を印加してよい。この場合、防爆バリア１５は、接点回路３０に流れる電流を検出する電流検出回路を備える。そして、防爆バリア１５が接点回路３０に電流が流れたことを検出し、接点回路３０に電流が流れたことを表す検出信号を制御回路１２に出力する。防爆バリア１５の電流検出回路は、防爆バリア２４の電流検出回路として説明した構成と同一又は類似の構成であってよい。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１状態検出装置
１０伝送器（１１：電池、１２：制御回路、１３：負荷回路、１４：スイッチ、１５：防爆バリア、１６：通信回路、１７：ラッチ回路）
２０信号変換装置（２１：昇圧回路、２４：防爆バリア）
３０接点回路

Claims

外部装置に対して情報を送信する通信回路と、
前記通信回路を第１のタイミングで動作させる制御回路と、
前記通信回路及び前記制御回路に電力を供給する電池と、
接点回路と前記制御回路との間に接続される第１防爆バリアと
を備え、
前記制御回路は、
前記第１のタイミングより短い間隔で到来する第２のタイミングで、前記電池が出力する電圧に基づいて生成される検査信号を、前記第１防爆バリアを介して前記接点回路に印加し、
前記検査信号が前記接点回路に印加されたことによって前記接点回路に電流が流れたことを表す検出信号を、前記第１防爆バリアから取得し、
前記第１のタイミングにかかわらず、前記検出信号を取得したタイミングで前記通信回路を動作させて前記接点回路の接続先機器の状態が異常状態であることを前記外部装置に対して送信する、
状態検出装置。
前記検出信号を取得して保持するラッチ回路を更に備え、
前記制御回路は、前記ラッチ回路から前記検出信号を取得する、請求項１に記載の状態検出装置。
前記制御回路は、前記第１のタイミングよりも短い間隔で到来する第３のタイミングで、前記ラッチ回路から前記検出信号を取得する、請求項２に記載の状態検出装置。
前記制御回路は、前記検出信号を取得したときに割り込み処理として前記通信回路を動作させて前記接点回路の接続先機器の状態が異常状態であることを前記外部装置に対して送信する、請求項１に記載の状態検出装置。
前記電池が塩化チオニールリチウム一次電池である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の状態検出装置。
前記制御回路は、前記第２のタイミングで、前記塩化チオニールリチウム一次電池の仕様に基づく電流値以上の電流を前記電池に出力させる、請求項５に記載の状態検出装置。
前記第１防爆バリアと前記接点回路との間に接続される昇圧回路と、前記昇圧回路と前記接点回路との間に接続される第２防爆バリアとを更に備え、
前記昇圧回路は、前記電池が出力する電圧を昇圧して昇圧信号を生成し、前記昇圧信号を前記検査信号として前記第２防爆バリアを介して前記接点回路に印加する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の状態検出装置。