JP2010154441A - Ａ／ｄ入力回路の故障診断装置及び故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号入力線が断線してオープンになったことを、いつでも検出可能なＡ／Ｄ入力回路の故障診断装置を提供する。
【解決手段】隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されるとともに、該複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサ１１と、マルチプレクサ１１からの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータと、マルチプレクサ１１とＡ／Ｄコンバータとの間に設けられ、マルチプレクサ１１から出力された電圧信号を電荷として一時的に保持するコンデンサ１４とを備え、マルチプレクサ１１が複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力したときに、コンデンサ１４に保持した電荷量に変化がない場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ａ／Ｄ入力回路の故障診断装置、及び故障診断方法に関する。

Ａ／Ｄ入力回路として、複数の入力端子に電圧信号が入力されるとともに、入力された複数の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサと、マルチプレクサからの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータとを備えたものが知られている。

ところで、マルチプレクサの入力端子や、該入力端子に繋がった信号入力線に断線が生じると、Ａ／Ｄ入力回路からの出力信号が不安定になる。

そこで、マルチプレクサの入力端子のうち特定の２つの入力端子に電源電圧とグランド電圧をそれぞれ入力しておき、正常ならば、電源電圧が入力された入力端子に切り換えたときはＡ／Ｄ入力回路からのＡ／Ｄ変換出力は全ビットが「１」となり、グランド電圧が入力された入力端子に切り換えたときは全ビットが「０」となるので、これ以外の出力ならば故障と診断するＡ／Ｄ入力回路の故障診断方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３７５０１号公報

しかしながら、上記従来の技術では、入力端子をアクティブさせることによって診断を行っているので電源オン時のみ診断が可能であり、電源オンの後に、例えば入力端子に繋がった信号入力線が断線してオープンになった時には、再度電源をオンするまではそのオープン状態を検出できないという問題がある。

本発明の課題は、信号入力線が断線してオープンになったことを、いつでも検出可能なＡ／Ｄ入力回路の故障診断装置、及び故障診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されるとともに、該複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサからの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータと、前記マルチプレクサと前記Ａ／Ｄコンバータとの間に設けられ、前記マルチプレクサから出力された電圧信号を電荷として一時的に保持するコンデンサとを備え、前記マルチプレクサが複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力したときに、前記コンデンサに保持した電荷量に変化がない場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断することを特徴としている。

上記構成によれば、隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されているので、正常ならば、マルチプレクサが入力端子を順次切り換えたときは、コンデンサに蓄積される電荷量は変化するはずである。したがって、コンデンサに蓄積される電荷量に変化がない場合は、前回切り換えた入力端子からの電荷量がそのまま残っていることになり、この場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記コンデンサは、一方の極板が前記マルチプレクサの出力端子と前記Ａ／Ｄコンバータの入力端子とを結ぶ配線に接続され、他方の極板が接地されていることを特徴としている。

請求項３はＡ／Ｄ入力回路の故障診断方法についての発明である。すなわち、請求項３に記載の発明は、隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されるとともに、該複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサからの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータとを備えたＡ／Ｄ入力回路の故障診断を行う際に、前記マルチプレクサと前記Ａ／Ｄコンバータとの間に設けられ、前記マルチプレクサから出力された電圧信号を電荷として一時的に保持するコンデンサを設け、前記マルチプレクサが複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力したときに、前記コンデンサに保持した電荷量に変化がない場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断することを特徴とするＡ／Ｄ入力回路の故障診断方法である。

本発明によれば、信号入力線が断線してオープンになったことを、電源オン時に限らず、いつでも検出することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る故障診断装置が組み込まれたＡ／Ｄ入力回路を示している。このＡ／Ｄ入力回路は例えばエアバックのコントロールユニットに搭載されており、故障診断装置はＡ／Ｄ入力回路への入力信号線等の断線をチェックするものである。

図１に示すように、Ａ／Ｄ入力回路１０にはマルチプレクサ１１が設けられ、このマルチプレクサ１１は、入力信号線に接続される１６個のＣＨ（チャンネル）、つまり、入力端子１ＣＨ，２ＣＨ，３ＣＨ，・・・・・・，１６ＣＨを有している。マルチプレクサ１１の出力側はＯＰアンプ１２を介してＡ／Ｄコンバータ１３に接続されている。ここで、ＯＰアンプ１２は、利得が１に設定されたバッファアンプである。

本実施例では、マルチプレクサ１１の出力側とＡ／Ｄコンバータ１３との間に、マルチプレクサ１１から出力された電圧信号を電荷として一時的に保持する、電圧保持用のコンデンサ１４が設けられている。すなわち、図２に示すように、マルチプレクサ１１の出力側とＯＰアンプ１２の入力側とを結ぶ配線１５にコンデンサ１４が設けられている。なお、ＯＰアンプ１２の出力端は、Ａ／Ｄコンバータ１３の入力側に接続されている（図１参照）。

配線１５の途中にはアナログＳＷ（アナログスイッチ）１６が設けられており、配線１５は、マルチプレクサ１１の入力側とアナログＳＷ１６とを結ぶ配線１５Ａと、アナログＳＷ１６とＯＰアンプ１２の入力側とを結ぶ配線１５Ｂとからなっている。そして、上記コンデンサ１４は配線１５Ｂ側に配置され、一方の極板１４Ａが配線１５Ｂに接続され、他方の極板１４Ｂが接地されている。

また、本実施例では、マルチプレクサ１１の入力端子１ＣＨ，２ＣＨ，３ＣＨ，・・・・・・，１６ＣＨには、隣り合う入力端子においては互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されている。例えば、入力端子１ＣＨは初期診断用のもので、この入力端子１ＣＨには０Ｖ（ボルト）の電圧が印加されている。また、入力端子２ＣＨはＧセンサの入力端子であり、この入力端子２ＣＨには１〜４（ボルト）の電圧が印加されている。

マルチプレクサ１１は、ＣＭＯＳトランスファゲートと同じ回路のアナログスイッチで、外部から入力されるサンプリングクロックに基づいて、入力端子１ＣＨ，２ＣＨ，３ＣＨ，・・・・・・，１６ＣＨの電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて、ＯＰアンプ１２側へ出力する。

図３は、Ａ／Ｄコンバータ１３の詳細構成を示している。Ａ／Ｄコンバータ１３には、図３に示すように、その入力側にＳ／Ｈ（サンプルホールド）回路１７が設けられている。Ａ／Ｄコンバータ１３は逐次比較形のＡ／Ｄコンバータであり、比較器１８、ＳＡＲ（逐次比較レジスタ）１９、出力レジスタ２０、及びＤ／Ａコンバータ２１を有する。そして、Ａ／Ｄコンバータ１３は、Ｓ／Ｈ回路１７からの入力電圧と、基準電圧に応じたＤ／Ａコンバータ２１からの出力とが一致するように、アナログレベルで比較しながらデジタル値を算出する。なお、ＳＡＲ（逐次比較レジスタ）１９には、比較用に生成されたクロックが逐次入力されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

ここでは、入力端子１ＣＨ及び入力端子２ＣＨの故障診断について説明する。上述したように、マルチプレクサ１１の入力端子１ＣＨには０Ｖ（ボルト）の電圧が印加され、入力端子２ＣＨには１〜４（ボルト）の電圧が印加されている。

先ず故障診断の際には、図２において、マルチプレクサ１１は入力端子１ＣＨに接続を切り換え、同時に、アナログＳＷ１６をオンにする。入力端子１ＣＨには０Ｖ（ボルト）の電圧が印加されているので、このとき、マルチプレクサ１１からは０Ｖ（ボルト）の電圧信号が出力される。そして、アナログＳＷ１６がオンになっているので、０Ｖ（ボルト）の電圧信号は、コンデンサ１４側に伝達される。０Ｖ（ボルト）の電圧信号であるから、実際には、コンデンサ１４には電荷はチャージされない。なお、この場合、入力端子１ＣＨ、または入力端子１ＣＨに接続された入力信号線は正常であるとする。

次に、アナログＳＷ１６を一旦オフにする。そして、マルチプレクサ１１が入力端子２ＣＨに接続を切り換え、同時に、アナログＳＷ１６をオンにする。入力端子２ＣＨには１〜４Ｖ（ボルト）の電圧が印加されているので、入力端子２ＣＨや入力端子２ＣＨに接続された信号入力線が正常（信号入力線に断線等が生じていない状態）であれば、マルチプレクサ１１からは１〜４Ｖ（ボルト）の電圧信号が出力される。アナログＳＷ１６がオンになっているので、１〜４Ｖ（ボルト）の電圧信号はコンデンサ１４側にも伝達され、コンデンサ１４には１〜４Ｖ（ボルト）の電圧信号に対応した電荷がチャージされる。

しかし、入力端子２ＣＨや入力端子２ＣＨに接続された信号入力線に異常（信号入力線に断線等が生じている状態）であれば、マルチプレクサ１１からは電圧信号が出力されないので、コンデンサ１４には新たな電荷がチャージされず、入力端子１ＣＨにおける０Ｖ（ボルト）に対応した電荷のままである。つまり、コンデンサ１４に電荷がまったくチャージされていないことになる。

このように、マルチプレクサ１１が入力端子２ＣＨに接続を切り換えたとき、コンデンサ１４にチャージされた電荷量に変化がない場合、すなわち、入力端子１ＣＨに印加された電圧による電荷量に等しい場合は、入力端子２ＣＨや入力端子２ＣＨに接続された信号入力線に異常（信号入力線に断線等が生じている状態）が発生していると判断する。

本実施例によれば、コンデンサ１４にチャージされる電荷量に変化があるか否か検出するだけで、信号入力線が断線してオープンになったことを、電源オン時に限らず、いつでも検出することが可能となる。

なお、上記実施例では、入力端子２ＣＨ及び入力端子２ＣＨに接続された信号入力線の故障診断について説明したが、これに限らず、入力端子１ＣＨ，３ＣＨ〜１６ＣＨ及びこれら入力端子１ＣＨ，３ＣＨ〜１６ＣＨに接続された各信号入力線の故障についても同様に診断することができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

本発明に係る故障診断装置が組み込まれたＡ／Ｄ入力回路のブロック図である。 本発明に係る故障診断装置の詳細ブロック図である。 Ａ／Ｄコンバータの詳細構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ Ａ／Ｄ入力回路
１１ マルチプレクサ
１２ ＯＰアンプ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ コンデンサ
１６ アナログＳＷ
１ＣＨ〜１６ＣＨ マルチプレクサの入力端子

Claims (3)

1. 隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されるとともに、該複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサと、
   前記マルチプレクサからの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータと、
   前記マルチプレクサと前記Ａ／Ｄコンバータとの間に設けられ、前記マルチプレクサから出力された電圧信号を電荷として一時的に保持するコンデンサとを備え、
   前記マルチプレクサが複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力したときに、前記コンデンサに保持した電荷量に変化がない場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断することを特徴とするＡ／Ｄ入力回路の故障診断装置。
2. 前記コンデンサは、一方の極板が前記マルチプレクサの出力側と前記Ａ／Ｄコンバータの入力側とを結ぶ配線に接続され、他方の極板が接地されていることを特徴とする請求項１に記載のＡ／Ｄ入力回路の故障診断装置。
3. 隣り合う入力端子に互いに異なる複数種類の電圧信号が入力されるとともに、該複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力するマルチプレクサと、
   前記マルチプレクサからの出力された電圧信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の電圧信号を出力するＡ／Ｄコンバータとを備えたＡ／Ｄ入力回路の故障診断を行う際に、
   前記マルチプレクサと前記Ａ／Ｄコンバータとの間に設けられ、前記マルチプレクサから出力された電圧信号を電荷として一時的に保持するコンデンサを設け、
   前記マルチプレクサが複数種類の電圧信号の中から一つの電圧信号を順次切り換えて出力したときに、前記コンデンサに保持した電荷量に変化がない場合は、最後に切り換えた入力端子がオープン状態となっていると判断することを特徴とするＡ／Ｄ入力回路の故障診断方法。

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