JP2021189006A - 短絡検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子の使用時に、端子間の短絡を検出可能な短絡検出装置を提供することである。【解決手段】制御部は、第１端子部の電圧利得を変更する前の第１センサおよび第２センサの出力を取得する（Ｓ１）。次いで、制御部は、第１端子部の電圧利得を変更する（Ｓ３）。そして、制御部は、第１端子部の電圧利得を変更した後の第１センサおよび第２センサの出力を取得する（Ｓ５）。制御部は、第２センサの出力が閾値以上変化したか否かを判定し（Ｓ７）、第２センサの出力が閾値以上変化した場合には、端子間に短絡が生じたと判定する（Ｓ９）。第２センサの出力が閾値以上変化していない場合には、端子間に短絡が生じていないと判定する（Ｓ１１）。【選択図】図５

Description

本開示は、短絡検出装置に関する。

特開２０１９−４６５１５号公報（特許文献１）は、ディスク装置に用いられるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）の隣接する端子間における短絡を検出する異常検出回路を開示する。この異常検出回路は、ディスク装置がテストモード（ディスクの書き込みおよび読み出しが行なわれないモード）である場合に用いられ、端子間に電圧を印加し、検出される端子間電圧と基準電圧とを比較することにより、端子間の短絡を検出する（特許文献１参照）。

特開２０１９−４６５１５号公報

特許文献１に開示された異常検出回路は、端子間に電圧を印加するため、テストモードである場合にしか用いることができない。すなわち、ディスク装置において、たとえば、端子の信号のモニタ結果を用いた制御が行なわれている場合（以下「端子の使用時（モニタ時）」とも称する）には、異常検出回路を用いて端子間の短絡を検出することができない。一般に端子間の短絡は、端子の使用時に発生する可能性が高い。端子の使用時に端子間の短絡が生じたような場合には、速やかに短絡の発生を検出することが望ましい。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、端子の使用時に、端子間の短絡を検出可能な短絡検出装置を提供することである。

この開示に係る短絡検出装置は、第１端子と第２端子との短絡を検出する。この短絡検出装置は、第１端子および第２端子から信号を受ける制御装置と、第１端子の電圧利得を変更させる変更手段とを備える。制御装置は、変更手段を制御する。制御装置は、第１端子の電圧利得を変更させたときの第２端子の信号レベルの変化に基づいて、第１端子と第２端子との短絡を検出する。

上記構成によれば、制御装置は、変更手段を制御することによって第１端子の電圧利得を変更させる。第１端子と第２端子とが短絡している場合には、第１端子の電圧利得の変更に伴なって、第２端子から制御装置への信号のレベルが変化する。一方、第１端子と第２端子とが短絡していない場合には、第１端子の電圧利得が変化しても、第２端子から制御装置への信号のレベルは変化しない。よって、制御装置は、第１端子の電圧利得を変化させたときの第２端子からの信号のレベルの変化に基づいて、端子間の短絡を検出することができる。信号レベルの変化に基づいて端子間の短絡を検出するので、第１端子および第２端子の使用時に端子間の短絡を検出することができる。

本開示によれば、端子の使用時に、端子間の短絡を検出可能な短絡検出装置を提供することができる。

実施の形態に係るセンサ装置の全体構成図である。 端子間に短絡が生じていない正常時の第１センサおよび第２センサの出力を説明するための図である。 端子間に短絡が生じた異常時の第１センサおよび第２センサの出力を説明するための図である。 実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。 制御部で実行される短絡検出処理の手順を示すフローチャートである。 変形例３に係るセンサ装置の全体構成図である。 比較例に係るセンサ装置の全体構成図である。

以下、本開示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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜センサ装置の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るセンサ装置１０の全体構成図である。センサ装置１０は、第１端子部２０と、第２端子部３０と、第１入力回路４０と、第２入力回路５０と、制御部６０とを備える。第１端子部２０には、第１センサ７０が接続されている。第２端子部３０には、第２センサ８０が接続されている。第１センサ７０および第２センサ８０は、たとえば、温度センサである。センサ装置１０は、第１センサ７０の検出信号（電圧）を温度に変換し、変換した温度を、第１センサ７０の検出値として外部の装置（図示せず）に出力する。センサ装置１０は、第２センサ８０の検出信号（電圧）を温度に変換し、変換した温度を、第２センサ８０の検出値として外部の装置に出力する。なお、第１センサ７０および第２センサ８０は、温度センサであることに限られるものではなく、種々のセンサとすることができる。また、第１センサ７０と第２センサ８０とは、同種のセンサであることに限られるものではなく、異種のセンサであってもよい。

第１端子部２０は、第１正極端子２１と、第１負極端子２２とを含む。第１正極端子２１は、第１入力回路４０を介して制御部６０に接続される。具体的には、第１正極端子２１は、信号線Ｌ１１により、第１入力回路４０の入力部と電気的に接続されている。第１入力回路４０の出力部は、信号線Ｌ１２により、制御部６０の入力ポートに電気的に接続されている。第１負極端子２２は、接地されている。

第２端子部３０は、第２正極端子３１と、第２負極端子３２とを含む。第２正極端子３１は、第２入力回路５０を介して制御部６０に接続される。具体的には、第２正極端子３１は、信号線Ｌ２１により、第２入力回路５０の入力部に電気的に接続されている。第２入力回路５０の出力部は、信号線Ｌ２２により、制御部６０の入力ポートに電気的に接続されている。第２負極端子３２は、接地されている。

第１入力回路４０は、第１正極端子２１と制御部６０との間に電気的に接続されている。第１入力回路４０は、第１センサ７０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部６０に出力する。第１入力回路４０の詳細については、後述する。

第２入力回路５０は、第２正極端子３１と制御部６０との間に電気的に接続されている。第２入力回路５０は、第２センサ８０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部６０に出力する。第２入力回路５０は、電源５１と、プルアップ抵抗５２と、抵抗５３と、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）５４とを含む。

電源５１は、信号線Ｌ２１に電源電圧を供給する。プルアップ抵抗５２の一端は電源５１に接続され、他端は信号線Ｌ２１上の接続点Ｘ２に接続される。

ＡＤＣ５４の入力部は、抵抗５３を介して信号線Ｌ２１上の接続点Ｘ２に接続される。ＡＤＣ５４の出力部は、信号線Ｌ２２に接続される。ＡＤＣ５４は、第２端子部３０から入力される第２センサ８０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部６０に出力する。なお、第２入力回路５０の回路構成は上記に限られるものではなく、たとえば、第１入力回路４０（詳細は後述）と同様の構成を採用することも可能である。

制御部６０は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入出力ポートとを含む（いずれも図示せず）。入力ポートには、信号線Ｌ１２および信号線Ｌ２２が接続される。出力ポートには、たとえば、外部の装置の入力ポートに接続される信号線（図示せず）が接続される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＣＰＵは、入力ポートから入力される信号、およびメモリに記憶された情報に基づいて、所定の演算処理を実行し、その演算結果を出力ポートから出力する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

制御部６０は、信号線Ｌ１２を介して受ける第１センサ７０の検出値（電圧値）を温度に変換する。なお、以下においては、信号線Ｌ１２を介して制御部６０に入力される第１センサ７０からの検出信号を、「第１センサ７０の出力」とも称する。制御部６０は、たとえば、予めメモリに記憶された、電圧値と温度との関係を定めた第１マップを用いて、第１センサ７０の出力を温度に変換する。制御部６０は、変換した温度を、第１センサ７０の検出温度として外部の装置に出力する。

また、制御部６０は、信号線Ｌ２２を介して受ける第２センサ８０の検出信号（電圧）を温度に変換する。なお、以下においては、信号線Ｌ２２を介して制御部６０に入力される第２センサ８０の検出信号を、「第２センサ８０の出力」とも称する。制御部６０は、たとえば、予めメモリに記憶された、電圧値と温度との関係を定めた第２マップを用いて、第２センサ８０の出力を温度に変換する。制御部６０は、変換した温度を、第２センサ８０の検出温度として外部の装置に出力する。

外部装置において、たとえば、第１センサ７０の検出温度および第２センサ８０の検出温度を用いた所定の制御が実行される。すなわち、センサ装置１０および外部の装置において、第１端子部２０および第２端子部３０からの信号のモニタ結果を用いた制御（端子からの信号のモニタ結果を用いた制御）が行なわれる。

＜短絡検出処理＞
ここで、第１端子部２０および第２端子部３０のように隣接する端子間において短絡が生じる場合がある。端子間の短絡は、たとえば、端子（第１端子部２０および第２端子部３０）からの信号のモニタ結果を用いた制御が行なわれている場合（端子の使用時）、すなわち、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）のモニタ時に発生する可能性が高い。そこで、センサのモニタ時（端子の使用時）に、端子間の短絡を検出できることが望ましい。

そこで、本実施の形態に係る制御部６０は、短絡検出処理を実行可能に構成される。短絡検出処理は、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）のモニタ時に、端子間の短絡を検出するための処理である。以下、短絡検出処理に関して、順を追って説明する。

本実施の形態に係る第１入力回路４０は、電源４１と、利得変更部４２と、抵抗４４と、ＡＤＣ４５とを含む。

電源４１は、信号線Ｌ１１に電源電圧を供給する。電源４１と信号線Ｌ１２との間には、利得変更部４２が電気的に接続される。

利得変更部４２は、スイッチ４３と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを含む。
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、異なる抵抗値を有する。本実施の形態においては、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値よりも小さい値を有する。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、互いに異なる抵抗値を有すればよく、その値は特に限定されるものではない。たとえば、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値よりも大きい値を有してもよい。

スイッチ４３は、所謂ｃ接点スイッチである。スイッチ４３は、３つの接点４３ａ、４３ｂ，４３ｃを有する。接点４３ａは電源４１と電気的に接続されている。接点４３ｂは、抵抗Ｒ１の一端と電気的に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、信号線Ｌ１１上の接続点Ｘ１に電気的に接続されている。接点４３ｃは、抵抗Ｒ２の一端と電気的に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、接続点Ｘ１に電気的に接続されている。

スイッチ４３は、接点４３ａと接点４３ｂとを接続する第１状態と、接点４３ａと接点４３ｃとを接続する第２状態とに切り替え可能に構成される。スイッチ４３は、制御部６０からの制御信号に従って、第１状態と第２状態とを切り替える。スイッチ４３が第１状態である場合と、スイッチ４３が第２状態である場合とでは、信号線Ｌ１１に供給される電圧が異なる。すなわち、スイッチ４３の接続状態が切り替えられると、第１端子部２０の電圧ゲインが変更される。なお、利得変更部４２は、本開示に係る「変更手段」の一例に相当する。本実施の形態においては、第１状態がスイッチ４３のデフォルトの状態であり、短絡検出処理の実行時に、スイッチ４３が第２状態に切り替えられる。

ＡＤＣ４５の入力部は、抵抗４４を介して信号線Ｌ１１上の接続点Ｘ１に接続される。ＡＤＣ４５の出力部は、信号線Ｌ１２に接続される。ＡＤＣ４５は、第１端子部２０から入力される第１センサ７０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部６０に出力する。

制御部６０は、第１入力回路４０を制御して、短絡検出処理を実行する。短絡検出処理は、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）をモニタしている状態で開始される。センサのモニタ時には、第１入力回路４０のスイッチ４３は、第１状態になっている。すなわち、第１端子部２０の電圧利得は、抵抗Ｒ１によって定まる電圧利得となっている。

そして、センサのモニタ時において、制御部６０は、利得変更部４２のスイッチ４３を第１状態から第２状態に切り替える。これにより、第１端子部２０の電圧利得は、抵抗Ｒ２によって定まる電圧利得となる。第１端子部２０の電圧利得が変化することにより、信号線Ｌ１２を介して制御部６０に入力される信号のレベル（第１センサ７０の出力）が変化する。

ここで、第１端子部２０と第２端子部３０との間（より具体的には、第１端子部２０の第１正極端子２１と第２端子部３０の第２正極端子３１との間）に短絡が生じている場合には、第１端子部２０の電圧利得に伴なって、信号線Ｌ２２を介して制御部６０に入力される信号のレベル（第２センサ８０の出力）が変化する。一方、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていない場合には、第２センサ８０の出力は変化しない。

制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得を変更させた後の第２センサ８０の出力を監視し、第２センサ８０の出力が閾値以上の変化をした場合に、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていると判定する。

閾値は、たとえば、第１端子部２０の電圧利得を変更させる前の第２センサ８０の出力に、予め定められた変化率を乗算して算出される。変化率は、たとえば、電源４１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２のそれぞれの値に基づいて、予め定めておくことができる。

図２は、端子間に短絡が生じていない正常時の第１センサ７０および第２センサ８０の出力を説明するための図である。図３は、端子間に短絡が生じた異常時の第１センサ７０および第２センサ８０の出力を説明するための図である。図２および図３の横軸には時刻が示され、縦軸にはセンサの出力が示されている。図２における実線Ｌ１、および、図３における実線Ｌ３は、第１センサ７０の出力を示す。図２における実線Ｌ２、および、図３における実線Ｌ４は、第２センサ８０の出力を示す。

まず、図２を参照して、時刻ｔ０から時刻ｔ１においては、利得変更部４２のスイッチ４３が第１状態となっている。時刻ｔ１において、スイッチ４３が第１状態から第２状態に切り替えられる。これによって、第１端子部２０の電圧利得が変更される。第１端子部２０の電圧利得が変更されたため、時刻ｔ１において第１センサ７０の出力（信号レベル）が低下している。一方、端子間に短絡が発生していないため、第１端子部２０の電圧利得が変更されても、第２センサ８０の出力は、その影響を受けない。それゆえに、第２センサ８０の出力は、時刻ｔ１の前後において、閾値以上の変化をしていない。

次に、図３を参照して、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２においては、利得変更部４２のスイッチ４３が第１状態となっている。ここで、時刻ｔ１１において、第１端子部２０と第２端子部３０との間（より具体的には、第１端子部２０の第１正極端子２１と第２端子部３０の第２正極端子３１との間）に短絡が生じている。そのため、時刻ｔ１１において第１センサ７０の出力と第２センサ８０の出力とが同値となっている。この状態で、時刻ｔ１２において、スイッチ４３が第１状態から第２状態に切り替えられる。第１端子部２０の電圧利得が変更されたため、当該電圧利得の変更に伴なって、第１センサ７０の出力および第２センサ８０の出力（信号レベル）が低下している。この場合には、第２センサ８０の出力は、時刻ｔ１２の前後において、閾値以上の変化をしている。

以上のように、制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得を変更した前後の第２センサ８０の出力を監視することにより、第１端子部２０と第２端子部３０との間での短絡の発生の有無を判定することができる。

本実施の形態における端子間の短絡検出手法であれば、スイッチ４３の切り替えによって第１端子部２０の電圧利得が変化するものの、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）のモニタを中断しなくてもよい。そのため、端子間の短絡検出のために、端子（第１端子部２０および第２端子部３０）からの信号のモニタ結果を用いた制御を中断しなくてもよい。

なお、第１端子部２０の電圧利得の変更後（スイッチ４３：第２状態）には、制御部６０は、上述の第１マップに代えて、変更後の電圧利得に応じた第３マップ（電圧値と温度との関係を定めたマップ）を用いて、第１センサ７０の出力を温度に変換すればよい。

＜制御部の機能ブロック＞
図４は、本実施の形態に係る制御部６０の機能ブロック図である。図４を参照して、制御部６０は、実行開始部６１と、スイッチ切替部６２と、第１取得部６３と、第２取得部６４と、判定部６５と、出力部６６とを含む。

実行開始部６１は、短絡検出処理の開始を決定する。実行開始部６１は、たとえば、前回の短絡検出処理の実行から所定時間が経過した場合に、短絡検出処理の開始を決定する。あるいは、実行開始部６１は、たとえば、センサ装置１０の上位装置から実行指示を受けた場合に、短絡検出処理の開始を決定してもよい。短絡検出処理の開始を決定すると、実行開始部６１は、スイッチ切替部６２に接続状態の切り替え指示を出力する。

スイッチ切替部６２は、切り替え指示を受けると、利得変更部４２のスイッチ４３の接続状態を、第１状態から第２状態に切り替えるための制御信号を生成し、出力する。また、スイッチ切替部６２は、利得変更部４２のスイッチ４３の接続状態を切り替えたこと、すなわち、第１端子部２０の電圧利得を変更したことを示す変更信号を判定部６５に出力する。

第１取得部６３は、第１センサ７０の出力を取得し、判定部６５に出力する。
第２取得部６４は、第２センサ８０の出力を取得し、判定部６５に出力する。

判定部６５は、第１センサ７０の出力および第２センサ８０の出力を受ける。判定部６５は、第１端子部２０と第２端子部３０との間（より具体的には、第１端子部２０の第１正極端子２１と第２端子部３０の第２正極端子３１との間）に短絡が生じているか否かを判定する。判定部６５は、スイッチ切替部６２から変更信号を受け、かつ、第２センサ８０の出力が閾値以上変化した場合に、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていると判定する。判定部６５は、判定結果（端子間の短絡の有無）を出力部６６に出力する。判定部６５は、スイッチ切替部６２から変更信号を受け、かつ、第２センサ８０の出力が閾値以上変化していない場合には、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていないと判定する。

なお、判定部６５は、スイッチ切替部６２から変更信号を受け、かつ、第１センサ７０の出力が第１閾値以上変化し、かつ、第２センサ８０の出力が第２閾値以上変化した場合に、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていると判定してもよい。たとえば、第２センサ８０の検出対象が大きく変化したような場合には、第２センサ８０の出力が閾値を超えて変動することもあり得る。このような場合に、第２センサ８０の出力の変動のみの監視では、端子間の短絡の発生を正確に判定できない場合もあり得る。第２センサ８０の出力の変動に加えて、第１センサ７０の出力の変動も考慮することによって、端子間の短絡の発生をより正確に判定することができる。なお、第１閾値は、たとえば、第１端子部２０の電圧利得を変更させる前の第１センサ７０の出力に、上述の変化率を乗算して算出される。第２閾値は、たとえば、第１端子部２０の電圧利得を変更させる前の第２センサ８０の出力に、上述の変化率を乗算して算出される。

出力部６６は、判定部６５から受けた判定結果を、外部の装置に出力する。
＜制御部により実行される処理＞
図５は、制御部６０で実行される短絡検出処理の手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、短絡検出処理の実行開始が決定された場合にメインルーチンから呼び出され、制御部６０により実行される。なお、図５に示すフローチャートの各ステップ（以下ステップを「Ｓ」と略す）は、制御部６０によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部が制御部６０内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

制御部６０は、前回の短絡検出処理の実行から所定時間が経過した場合、あるいは、上位装置から実行指示を受けた場合に当該フローチャートを開始し、第１センサ７０の出力および第２センサ８０の出力を取得する（Ｓ１）。制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得の変更前の値として、取得した値を記憶する。

次いで、制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得を変更する（Ｓ３）。具体的には、制御部６０は、利得変更部４２のスイッチ４３の接続状態を、第１状態から第２状態に変更する。これにより、第１端子部２０の電圧利得が変更される。

次いで、制御部６０は、第１センサ７０の出力および第２センサ８０の出力を取得する（Ｓ５）。制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得の変更後の値として、取得した値を記憶する。

制御部６０は、第１端子部２０の電圧利得の変更前後において、第２センサ８０の出力が閾値以上変化したか否かを判定する（Ｓ７）。第２センサ８０の出力が閾値以上変化した場合には（Ｓ７においてＹＥＳ）、制御部６０は、異常判定し、第１端子部２０と第２端子部３０との間（より具体的には、第１端子部２０の第１正極端子２１と第２端子部３０の第２正極端子３１との間）に短絡が生じていると判定する（Ｓ９）。

第１端子部２０の電圧利得の変更前後において、第２センサ８０の出力が閾値以上変化していない場合には（Ｓ７においてＮＯ）、制御部６０は、正常判定し、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていないと判定する（Ｓ１１）。

なお、Ｓ７において、制御部６０は、第１センサ７０の出力が第１閾値以上変化し、かつ、第２センサ８０の出力が第２閾値以上変化した場合に、第１端子部２０と第２端子部３０との間に短絡が生じていると判定してもよい。第２センサ８０の出力の変動に加えて、第１センサ７０の出力の変動も考慮することによって、端子間の短絡の発生をより正確に判定することができる。

制御部６０は、Ｓ７あるいはＳ９での判定結果を出力する（Ｓ１３）。
以上のように、本実施の形態に係るセンサ装置１０においては、第１端子部２０の電圧利得の変更前後の第２センサ８０の出力を監視することにより、第１端子部２０と第２端子部３０との間での短絡の発生の有無が判定される。本実施の形態における端子間の短絡検出手法であれば、スイッチ４３の切り替えによって第１端子部２０の電圧利得が変化するものの、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）のモニタを中断しなくてもよい。そのため、端子間の短絡検出のために、第１端子部２０および第２端子部３０からの信号のモニタ結果を用いた制御を中断しなくてもよい。

＜変形例１＞
実施の形態においては、センサ装置１０が、第１端子部２０および第２端子部３０の２つの端子部を有する例について説明した。しかしながら、端子部の数は２つに限られるものではない。センサ装置１０は、３つ以上の端子部を有してもよい。センサ装置１０が３以上の端子部を有する場合であっても、各端子部に対して第１入力回路４０が設けられることにより、隣接する端子間の短絡の発生を検出することができる。

＜変形例２＞
実施の形態においては、利得変更部４２は、スイッチ４３と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを含み、スイッチ４３の接続状態を変更することにより、第１端子部２０の電圧利得を変更した。変形例２においては、第１端子部２０の電圧利得を変更する他の例を説明する。

たとえば、スイッチ４３に代えて、所謂ａ接点スイッチあるいはｂ接点スイッチを用いることも可能である、変形例２においては、一例としてａ接点スイッチを用いる例について説明する。

変形例２においては、抵抗Ｒ１の一端は、電源４１と電気的に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、信号線Ｌ１１上の接続点Ｘ１に電気的に接続されている。抵抗Ｒ２は、電源１と接続点Ｘ１との間に、抵抗Ｒ１と並列に接続されている。抵抗Ｒ２の一端は、ａ接点スイッチを介して、電源４１と抵抗Ｒ１の一端との接続点に電気的に接続されている。具体的には、ａ接点スイッチは、第１接点および第２接点を有する。第１接点は、たとえば、電源４１と抵抗Ｒ１の一端との接続点に電気的に接続されている。第２接点は、抵抗Ｒ２の一端と電気的に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ１の他端と接続点Ｘ１との接続点に電気的に接続されている。

変形例２においては、ａ接点スイッチの遮断と接続とを切り替えることにより、第１端子部２０の電圧利得を変更することができる。すなわち、変形例２においても、実施の形態と同様に、ａ接点スイッチの接続状態を制御することにより、第１端子部２０の電圧利得を変更することができる。ゆえに、変形例２の構成においても、実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、第１端子部２０の電圧利得は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を適宜変更することで、適切に設定すればよい。

＜変形例３＞
実施の形態においては、利得変更部４２は、スイッチ４３と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを含み、スイッチ４３の接続状態を変更することにより、第１端子部２０の電圧利得を変更した。変形例３においては、第１端子部２０の電圧利得を変更する他の例を説明する。

図６は、変形例３に係るセンサ装置１０Ａの全体構成図である。センサ装置１０Ａは、実施の形態に係るセンサ装置１０に対して、第１入力回路４０を第１入力回路４０Ａに変更したものである。センサ装置１０Ａのその他の構成については、センサ装置１０と同様であるため、繰り返し説明しない。

第１入力回路４０Ａは、第１電源４６と、利得変更部４７と、抵抗Ｒ３と、抵抗４４と、ＡＤＣ４５とを含む。利得変更部４７は、第２電源４８と、スイッチ４９とを含む。

第１電源４６と第２電源４８とは、異なる電位を有する。すなわち、第１電源４６と第２電源４８とは、信号線Ｌ１１に異なる電圧を供給する。変形例３においては、第１電源４６は、第２電源４８よりも高い電位を有する。なお、第１電源４６と第２電源４８とは、互いに異なる電位を有すればよく、その値は特に限定されるものではない。たとえば、第１電源４６は、第２電源４８よりも低い電位を有してもよい。

スイッチ４９は、所謂ｃ接点スイッチである。スイッチ４９は、３つの接点４９ａ、４９ｂ，４９ｃを有する。接点４９ａは、抵抗Ｒ３の一端と電気的に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、信号線Ｌ１１上の接続点Ｘ３に電気的に接続されている。接点４９ｂは、第１電源４６と電気的に接続されている。接点４９ｃは、第２電源４８と電気的に接続されている。スイッチ４９は、接点４９ａと接点４９ｂとを接続する第３状態と、接点４９ａと接点４９ｃとを接続する第４状態とに切り替え可能に構成される。スイッチ４９は、制御部６０からの制御信号に従って、第３状態と第４状態とを切り替える。スイッチ４９が第３状態である場合と、スイッチ４９が第４状態である場合とでは、信号線Ｌ１１に供給される電圧が異なる。すなわち、スイッチ４９の接続状態が切り替えられると、第１端子部２０の電圧ゲインが変更される。なお、利得変更部４７は、本開示に係る「変更手段」の一例に相当する。変形例３においては、第３状態がスイッチ４９のデフォルトの状態であり、短絡検出処理の実行時に、スイッチ４９が第４状態に切り替えられる。

第１入力回路４０Ａが上記のような構成を有するので、実施の形態と同様に、スイッチ４９の接続状態を制御することにより、第１端子部２０の電圧利得を変更することができる。変形例３に係るセンサ装置１０Ａにおいても、実施の形態に係るセンサ装置１０と同様の効果を奏することができる。

＜比較例＞
たとえば、実施の形態１に係るセンサ装置１０において、第１端子部２０と第２端子部３０との短絡を検出するために、第１入力回路４０代えて、他の構成を有する入力回路を採用することも考えられる。

図７は、比較例に係るセンサ装置１００の全体構成図である。センサ装置１００は、第１端子部２００と、第２端子部３００と、第１入力回路４００と、第２入力回路５００と、制御部６００とを備える。第１端子部２００には、第１センサ７００が接続されている。第２端子部３００には、第２センサ８００が接続されている。第１端子部２００、第２端子部３００、第２入力回路５００、第１センサ７００および第２センサ８００は、実施の形態に係るセンサ装置１０の第１端子部２０、第２端子部３０、第２入力回路５０、第１センサ７０および第２センサ８０とそれぞれ同様の構成を有する。そのため、第１端子部２００、第２端子部３００、第２入力回路５００、第１センサ７００および第２センサ８００については、その説明は繰り返さない。

第１入力回路４００は、電源４１０と、抵抗Ｒ４と、抵抗４４０と、ＡＤＣ４５０と、スイッチ４６０とを含む。

電源４１０は、信号線Ｌ１１０に電源電圧を供給する。電源４１０は、抵抗Ｒ４を介して信号線Ｌ１１０に電気的に接続される。具体的には、抵抗Ｒ４の一端は電源４１０と電気的に接続され、他端は信号線Ｌ１１０上の接続点Ｘ１０に電気的に接続される。

ＡＤＣ４５０の入力部は、抵抗４４０を介して、抵抗Ｒ３の他端と信号線Ｌ３１との接続点Ｘ１０に電気的に接続される。ＡＤＣ４５０は、第１端子部２００から入力される第１センサ７００からのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部６００に出力する。

スイッチ４６０は、第１端子部２００（第１正極端子２１０）を接地するためのスイッチである。スイッチ４６０が閉状態となると、第１正極端子２１０が接地される。スイッチ４６０は、制御部６００からの制御信号に応じて開状態と閉状態とを切り替える。

制御部６００は、第１端子部２００と第２端子部３００との短絡を検出する場合には、第１入力回路４００のスイッチ４６０を閉状態に制御する。これによって、信号線Ｌ１２０を介して制御部６００に入力される信号のレベル、すなわち第１センサ７００の出力（第１端子部２００の信号レベル）がゼロに固定される。

制御部６００は、スイッチ４６０を閉状態にして、第１センサ７００の出力をゼロに固定した状態で、第２センサ８００の出力（第２端子部３００の信号レベル）を監視する。仮に第１端子部２００と第２端子部３００との間（より具体的には、第１端子部２００の第１正極端子２１０と第２端子部３００の第２正極端子３１０との間）に短絡が生じている場合には、第１端子部２００の信号レベルをゼロに固定することにより、第２端子部３００の信号レベルもゼロになる。一方、第１端子部２００と第２端子部３００との間に短絡が生じていない場合には、第１端子部２００の信号レベルをゼロに固定したとしても、第２端子部３００の信号レベルはゼロにならない。制御部６００は、第１端子部２００の信号レベルをゼロに固定した状態で、第２端子部３００の信号レベルを監視することにより、第１端子部２００と第２端子部３００との間の短絡の発生の有無を検出することができる。

しかしながら、この場合には、第１端子部２００の信号レベルをゼロに固定するため、センサ（第１センサ７０および第２センサ８０）のモニタを中断することが求められる。そのため、たとえば端子間の短絡の発生の有無を判定するためのテストモードを設け、テストモードの選択時には、センサの検出値を用いた制御を中断することが求められる。比較例に係るセンサ装置１００では、実施の形態のセンサ装置１０のように、センサの検出値を用いた制御を継続しながら、端子間の短絡の発生の有無を判定することはできない。

また、仮に端子間に短絡が生じたとしても、センサ装置および／または外部の装置に致命的な故障を生じさせないように、短絡が生じた場合に致命的な故障を生じさせる可能性のある端子同士が隣接しないような設計をすることも考えられる。しかしながら、この場合には、端子の配列に制約が生じてしまう。

また、物理的に似た挙動をするセンサの出力に基づいて、短絡の発生を推定することも考えられる。物理的に似た挙動をするセンサの一例として、たとえば、センサ装置が車両に搭載される場合を例に想定すると、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサと、エンジンオイルの温度を検出する油温センサとが挙げられる。水温センサの出力と、油温センサの出力とには、一定の相関関係があると考えられる。このように、物理的に似た挙動をするセンサがある場合には、一方のセンサの短絡発生の結果に基づいて、他方のセンサの短絡の発生を推定することも考えられる。しかしながら、センサの種類によっては、物理的に似た挙動をするセンサが存在しない場合もある。このような場合には、他のセンサの結果に基づいて短絡の発生を推定することができない。

以上のように、実施の形態における第１入力回路４０を用いることによって、センサの検出値を用いた制御を中断することなく、端子間における短絡の発生の有無を検出することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ センサ装置、２０ 第１端子部、２１ 第１正極端子、２２ 第１負極端子、３０ 第２端子部、３１ 第２正極端子、３２ 第２負極端子、４０，４０Ａ 第１入力回路、４１ 電源、４２ 利得変更部、４３ スイッチ、４４ 抵抗、４５ ＡＤＣ、４６ 第１電源、４７ 利得変更部、４８ 第２電源、４９ スイッチ、５０ 第２入力回路、５１ 電源、５２ プルアップ抵抗、５３ 抵抗、５４ ＡＤＣ、６０ 制御部、６１ 実行開始部、６２ スイッチ切替部、６３ 第１取得部、６４ 第２取得部、６５ 判定部、６６ 出力部、７０ 第１センサ、８０ 第２センサ、１００ センサ装置、２００ 第１端子部、２１０ 第１正極端子、３００ 第２端子部、３１０ 第２正極端子、４００ 第１入力回路、４１０ 電源、４４０ 抵抗、４５０ ＡＤＣ、４６０ スイッチ、５００ 第２入力回路、６００ 制御部、７００ 第１センサ、８００ 第２センサ、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ１１０，Ｌ１２０ 信号線、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗。

Claims (1)

1. 第１端子と第２端子との短絡を検出する短絡検出装置であって、
   前記第１端子および前記第２端子から信号を受ける制御装置と、
   前記第１端子の電圧利得を変更させる変更手段とを備え、
   前記制御装置は、前記変更手段を制御し、
   前記制御装置は、前記第１端子の電圧利得を変更させたときの前記第２端子の信号レベルの変化に基づいて、前記第１端子と前記第２端子との短絡を検出する、短絡検出装置。

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