WO2020110221A1

WO2020110221A1 - 電流測定装置、断線検出装置および電流測定方法

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Publication number: WO2020110221A1
Application number: PCT/JP2018/043730
Authority: WO
Inventors: 木村　康二; 賢典今宮; 孝典松倉; 良範大竹; 拓未中村; 亮佑今井
Original assignee: 理化工業株式会社
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-06-04
Also published as: JPWO2020110221A1; JP7096471B2

Abstract

複数の負荷６のそれぞれに対する電源供給路にそれぞれ設けられた電流測定器２２からの電流測定信号を切り替えて出力する電流測定信号選択出力部１２と、複数の負荷６のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷６を安定状態負荷とし、当該安定状態負荷と判別された負荷であって且つ電流値が未測定である測定可能未測定負荷の電流を測定し、当該電流測定した負荷６を測定済みにするマイコン１１と、を備える電流測定装置。

Description

電流測定装置、断線検出装置および電流測定方法

　本発明は、複数の負荷への電源供給路における電流を測定するための電流測定装置、当該電流測定装置を備えた断線検出装置、および電流測定方法に関する。

　各種の電気、電子回路においては、その処理動作において所定箇所の電流を測定することが行われており、そのための電流測定回路を備えている。
　電流測定の目的の一例として、負荷への電源供給路における断線若しくは短絡を検知することが挙げられる。

特開平０４－２６０９１号公報特開２００１－２５５９４５号公報

　特許文献１や特許文献２で例示されるように、複数の負荷（ヒータ）を有する装置において、それぞれの負荷の電源供給路における断線若しくは短絡の検知を個別に行いたい場合がある。このような装置において、特許文献１では、断線を検知するための構成を１つに集約している。即ち、特許文献１の図１や図２等に示されるように、複数の電流検出手段１０４（ヒータ電流検出回路）からの入力を切り替えてヒータ断熱検出手段１０５（制御手段４１）に入力することで、断線を検知するための構成をヒータ断熱検出手段１０５（制御手段４１）に集約している。このように断線を検知するための構成を１つに集約することで、低コスト化や省スペース化が図られる。
　特許文献１の技術では、“ヒータ電流測定条件の整ったものから、ヒータ操作手段１０２で操作中のヒータ手段１０１の検出信号を取り込み、所定の基準値よりも低いときには当該ヒータ手段１０１へのヒータ回路が断線していることを検出する（３項左上欄）”ものである。ここで、特許文献１における“ヒータ電流測定条件の整ったもの”は、出力ＯＮ／ＯＦＦの期間がわかっていることを前提にして判別されるものである（５項左上欄）。即ち、複数の電流検出手段１０４（ヒータ電流検出回路）からの入力を切り替える処理や、ヒータ電流測定の処理を行う主体（マイコン等）に対して、出力ＯＮ／ＯＦＦの期間の情報が入力されている必要があるが、このような制約は、装置の設計の自由度を下げる一面がある。
　例えば、装置全体の設計を考える上で、複数の電流検出手段からの入力を切り替えて、各負荷の電流測定の処理を行うための主体（マイコン等）に対して出力ＯＮ／ＯＦＦの期間の情報を入力させることが効率的ではない場合もあり、そのような場合には、従来の技術では対応できないものであった。

　本発明は、上記の点に鑑み、複数の負荷のそれぞれに対する電源供給路におけるそれぞれの電流を測定する電流測定装置であって、従来にはない方式による電流測定を行う電流測定装置を提供することを目的とする。

（構成１）
　複数の負荷のそれぞれに対する電源供給路にそれぞれ設けられた電流測定器からの電流測定信号を切り替えて出力する電流測定信号選択出力部と、前記複数の負荷のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷を安定状態負荷とする安定状態判定部と、前記安定状態負荷と判別された負荷であって且つ電流値が未測定である測定可能未測定負荷に対応する電流測定信号を、前記電流測定信号選択出力部から受けて電流を測定し、当該電流測定した負荷を測定済みにする電流測定部と、を備えることを特徴とする電流測定装置。

（構成２）
　前記負荷に優先順位情報が対応付けられており、前記測定可能未測定負荷が複数あった場合には、前記優先順位情報に基づく優先度が最も高い負荷の電流測定を行うことを特徴とする構成１に記載の電流測定装置。

（構成３）
　前記出力オン信号が所定時間以上継続した安定状態負荷であって且つ電流値が未測定であるオン測定可能未測定負荷と、前記出力オフ信号が所定時間以上継続した安定状態負荷であって且つ電流値が未測定であるオフ測定可能未測定負荷が同時にあった場合、前記オン測定可能未測定負荷の電流測定を優先して行うことを特徴とする構成１又は２に記載の電流測定装置。

（構成４）
　前記測定可能未測定負荷がなく、前記安定状態負荷と判別された負荷であって電流値が測定済みである測定可能測定済負荷がある場合には、当該測定可能測定済負荷の電流測定を行うことを特徴とする構成１から３の何れかに記載の電流測定装置。

（構成５）
　前記測定可能測定済負荷の電流測定中に、前記測定可能未測定負荷が生じた場合には、前記測定可能測定済負荷の電流測定を中止し、前記測定可能未測定負荷の電流測定を行うことを特徴とする構成４に記載の電流測定装置。

（構成６）
　前記複数の負荷の全ての電流値が測定済みとなった場合には、全ての負荷を未測定とすることを特徴とする構成１から５の何れかに記載の電流測定装置。

（構成７）
　所定期間の経過後に、全ての負荷を未測定とすることを特徴とする構成１から６の何れかに記載の電流測定装置。

（構成８）
　信号回路のＬＯＷレベル若しくはＨＩＧＨレベルにおけるＡ／Ｄカウント値を取り込む内部基準値取込部を備え、
　前記安定状態負荷と判別された負荷が無い場合には、前記内部基準値取込部による取り込み処理を行うことを特徴とする構成１から７の何れかに記載の電流測定装置。

（構成９）
　前記内部基準値取込部による取り込み処理が行われた場合には、内部基準値を取込済みとし、全ての負荷の電流値が測定済みであり且つ内部基準値が取込済みである場合に、全ての負荷を未測定とすると共に、内部基準値を未取込とすることを特徴とする構成８に記載の電流測定装置。

（構成１０）
　構成１から９の何れかに記載の電流測定装置を備える断線検出装置。

（構成１１）
　複数の負荷のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷を安定状態負荷とするステップと、前記安定状態負荷と判別された負荷であって且つ電流値が未測定である負荷の電流を測定し、当該電流測定した負荷を測定済みにするステップと、を備えることを特徴とする電流測定方法。

　本発明の電流測定装置では、出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷を安定状態と判断し、安定状態となった負荷であって未測定の負荷から電流の測定を行うようにしているため、出力オン／オフの期間の情報が無くても処理をすることができる。

本発明に係る実施形態の電流測定装置を含むシステムの構成の概略を示すブロック図実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の処理動作の概略を示すフローチャート実施形態の電流測定装置の動作を説明するためのタイミング図実施形態の電流測定装置の動作を説明するためのタイミング図実施形態の電流測定装置の動作を説明するためのタイミング図

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。

　図１は、本発明に係る実施形態の電流測定装置を含むシステムの構成の概略を示すブロック図である。
　当該システムは、複数の負荷（ヒータ）を有する装置に対し、複数のヒータ６を制御対象としてその温度制御を行うものである。なお図１では簡単化のために負荷（ヒータ）への電力供給回路部分の１つのみを描いているが、点線で囲まれた部分が複数（本実施形態では１６チャンネル）設けられているものである。
　図１に示されるように、負荷であるヒータ６とこれに対する電力供給を行う交流電源５の電源供給路上に、電力供給のオン／オフの切り替えを行うスイッチング素子（本実施形態ではソリッドステートリレー（ＳＳＲ））２１と、電流測定器（本実施形態ではカレントトランス（ＣＴ））２２とが設けられている。
　図１のシステムは、時間比例制御に基づいて上記スイッチング素子（ＳＳＲ）２１のオン／オフ制御を行うことにより、ヒータ６へ電力供給を制御することで温度制御を行うものである。図１のシステムでは、その大まかな構成として、ＳＳＲ２１の制御等を行う出力制御器１と、前記したＳＳＲ２１やＣＴ２２が搭載された出力器２と、ＰＩＤ等のフィードバック制御によりＳＳＲ２１のオン／オフ制御を行う制御信号の演算等を行う温度制御器３と、上位装置との通信等を行う通信器４とを備えている。

　出力器２に搭載されるＳＳＲ２１やＣＴ２２は、前述のごとく１６チャンネル分設けられている。出力制御器１に搭載されているマイコン１１には各ＳＳＲ２１が１６チャンネル分の配線で接続されている。一方、各ＣＴ２２は、電流測定信号選択出力部（本実施形態ではマルチプレクサ（ＭＵＸ））１２と接続され、ＭＵＸ１２とマイコン１１が接続されることにより、マイコン１１からの制御によってＭＵＸ１２が切り替えられ、所望のチャンネルのＣＴ２２からの信号がマイコン１１に入力される構成となっている。
　出力器２には、内部基準値取込部２３が備えられる。内部基準値取込部２３は、出力器２の信号回路のＬＯＷレベル若しくはＨＩＧＨレベルにおけるＡ／Ｄカウント値を取り込むものであり、当該Ａ／Ｄカウント値に基づいて、各信号が較正されるものである。
　温度制御器３のマイコン３１では、ヒータ６によって温度制御される制御対象の近傍に設けられた温度センサ７によって得られる温度情報（ＰＶ）と、通信器４のマイコン４１を介して得られる目標温度情報（ＳＶ）に基づいて、操作量（ＭＶ）を算出し、これに基づく出力オン信号、出力オフ信号を算出し、これを出力制御器１のマイコン１１に対して出力する処理が行われる。また、温度制御器３のマイコン３１では、出力制御器１のマイコン１１から得られる電流値情報（各ＣＴ２２からの信号に基づく）に基づいて、断線警報処理や短絡（溶着）警報処理等も行われる。
　なお、各所での各々の説明を省略するが、アナログ信号（ＣＴ２２や温度センサ７等からの信号）はＡ／Ｄ変換された上で各マイコンに入力されるものである。

　本発明は、主に、複数の負荷に流れる電流を計測する部分に関するものであり、本実施形態においては、主に出力制御器１において実装されるものである。電流計測という機能に着目した場合、出力制御器１は、電流測定装置として機能するものである。
　出力制御器１に備えられるマイコン１１は、複数の負荷（ヒータ６）のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を温度制御器３のマイコン３１から受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続しているヒータ６を安定状態負荷として判別する機能と、当該安定状態負荷と判別されたヒータ６であって且つ電流値測定フラグが未測定である測定可能未測定負荷に対応する電流測定信号を、ＭＵＸ１２から受けて電流を測定し、当該電流測定したヒータ６に対応する電流値測定フラグを測定済みにする機能を有する。即ち、マイコン１１は、電流測定部と、安定状態判定部としての機能を有する。

　次に、上記構成の図１のシステムにおける、本発明に関する処理動作部分について、図２～９のフローチャートと、図１０～１２のタイミング図を参照しつつ説明する。下記説明では処理主体を省略して記載しているが、下記処理は出力制御器１のマイコン１１によって実行されるものである。

　図２～４は、各負荷（ヒータ６）が、安定状態負荷であるか否かを判別する処理の一例を示したフローチャートであり、図３、４の処理は、それぞれ図２のステップ２０７、２０８で実行される処理である。
　“安定状態負荷”とは、本実施形態のごとく、電流測定を行う機器（マイコン１１）において、単に出力オン信号若しくは出力オフ信号が入力されるだけであり、出力オン／オフの期間の情報が無い場合、即ち、電流測定を行う機器（マイコン１１）には出力オン若しくはオフが何時から何時まで続くのかの情報がない場合において、出力信号が一定期間オンかオフに維持されている負荷について、これを出力信号の安定状態として扱うものである。この“一定期間”を本実施形態では２０ｍｓとしている。２０ｍｓは交流電源５の周期（５０Ｈｚの電源の周期）に基づくものである。時間比例制御に基づいて電源のゼロクロスに基づいてスイッチングする場合、少なくとも半周期待つことで信号状態が確定するものであるが、余裕をもって１周期分としているものである。即ち、ゼロクロスが動作基準であることによる遅延分を吸収しているものである。
　本実施形態においては、出力オン信号が安定状態であるか否かと、出力オフ信号が安定状態であるか否かの双方について判別をするものを例としている。

　先ず、ステップ２０１（図２）では、初期化処理としてｎに１を代入する。前述のごとく、本実施形態では図１の点線で囲まれた部分が１６チャンネルあり、各チャンネルには１～１６の数字割り当てられていて、ｎはこのチャンネル番号を示す変数である。以降、このチャンネル番号をＣＨｎと表記し、チャンネル１のＣＴはＣＴ１、チャンネルｎのＣＴはＣＴｎと表記する。またチャンネルｎのヒータは、ヒータｎと表記する。
　なお、図２では記載を省略しているが、初期化処理として、ＣＨｎ出力フラグやＣＨｎ状態フラグの各フラグに０が代入される。
各フラグが示す情報は下記の通りである。
・ＣＨｎ出力フラグ：温度制御器３のマイコン３１から入力されるヒータｎに対する出力信号が、オンであるかオフであるかを示す。
・ＣＨｎ状態フラグ：ヒータｎが、１．出力オン信号で安定状態負荷、２．出力オフ信号で安定状態負荷、３．１，２の何れでもない、の何れであるかを示す。

　ステップ２０１に続くループ１は、ステップ２０２～２０９の処理を、ｎが１から１６となるまで（即ち全チャンネル分）繰り返すものである。

　ステップ２０２では、ＣＨｎ出力フラグの状態を判別し、これが“０”である場合にはステップ２０３、“ＯＮ”である場合にはステップ２０７、“ＯＦＦ”である場合にはステップ２０８へとそれぞれ移行する。

　初期状態としては、ＣＨｎ出力フラグ＝０であるため、最初の処理ではステップ２０３へと移行し、ＣＨｎタイマ（計時）をスタートする。
　続くステップ２０４では、温度制御器３のマイコン３１から受信されるヒータｎに対する出力信号がオンであるかオフであるかを判別し、オンであった場合にはＣＨｎ出力フラグ＝ＯＮとし（ステップ２０４→ステップ２０５）、オフであった場合にはＣＨｎ出力フラグ＝ＯＦＦとする（ステップ２０４→ステップ２０６）。なお、「フラグ＝ＯＮ」等と表現するのは理解の容易のためであり、プログラム上は“１”等の数値情報等であってよい。以降で説明する各フラグについても同様である。
　続くステップ２０９でｎをインクリメントして、ループ１の処理を繰り返す。

　ステップ２０２における判別の結果、ＣＨｎ出力フラグが“ＯＮ”であった場合にはステップ２０７のオン安定状態判断処理を行う。
　図３は、ステップ２０７のオン安定状態判断処理を示すフローチャートである。
　ステップ３０１では、温度制御器３のマイコン３１から受信されるヒータｎに対する出力信号がオンであるかオフであるかを判別し、オンであった場合にはステップ３０２へと移行し、オフであった場合にはステップ３０４へと移行する。

　ステップ３０１の判別結果がオンであった場合、これは出力信号がオン状態で維持されていることを意味する。ステップ３０２ではこのオン状態の維持時間が所定時間（本実施形態では２０ｍｓ）以上継続しているか否かを判別し、継続している場合にはステップ３０３へ移行してＣＨｎ状態フラグを“オン安定（出力オン信号で安定状態負荷）”とし、オン安定状態判断処理を終了する。一方、所定時間継続していない場合にはステップ３０３をスキップしてオン安定状態判断処理を終了する。

　ステップ３０１の判別結果がオフであった場合、これは出力信号がオン状態からオフ状態に変化していることを意味する。よって、新たにオフ状態が開始されたとして、ステップ３０４ではＣＨｎタイマ（計時）をリスタートし、ステップ３０５でＣＨｎ出力フラグ＝ＯＦＦとする。また、ＣＨｎ状態フラグを０にする（ステップ３０６）。前述のごとく、ＣＨｎ状態フラグは、ヒータｎが、
１．出力オン信号で安定状態負荷
２．出力オフ信号で安定状態負荷
３．１，２の何れでもない
の何れであるかを示す情報であり、出力信号がオン状態からオフ状態に変化した直後は３に該当し、これを示す０をＣＨｎ状態フラグに代入しているものである。

　図３のオン安定状態判断処理により、出力オン信号で安定状態である負荷（チャンネル）が判別され、当該情報がＣＨｎ状態フラグとして得られる。

　図２のステップ２０２における判別の結果、ＣＨｎ出力フラグが“ＯＦＦ”であった場合にはステップ２０８のオフ安定状態判断処理を行う。
　図４は、ステップ２０８のオフ安定状態判断処理を示すフローチャートである。
　図４のオフ安定状態判断処理は、図３のオン安定状態判断処理におけるオンとオフを入れ替えただけの処理であるため、ここでの説明を省略する。
　図４のオフ安定状態判断処理により、出力オフ信号で安定状態である負荷（チャンネル）が判別され、当該情報がＣＨｎ状態フラグとして得られる。

　図２（及び図３、４）の安定状態負荷であるか否かを判別する処理は、交流電源５の電源周期に対して十分に速いサイクルにて常に繰り返し実行されることで、各ＣＨｎに対する出力信号の状態を常時監視し、安定状態負荷であるか否かの情報を常時更新する。

　図５～９は、各負荷（ヒータ６）に流れる電流を計測する処理の一例を示したフローチャートであり、図６～９の処理は、それぞれ図５のステップ５０５～５０８で実行される処理である。
　なお、図５では記載を省略しているが、初期化処理として、内部基準値取込部２３によるＡ／Ｄカウント値の取り込み処理と、ＣＨｎオン電流値測定フラグ、ＣＨｎオフ電流値測定フラグ、内部基準値取込フラグ、内部基準値フラグ等の各フラグに０を代入する処理が行われる。
各フラグが示す情報は下記の通りである。
・ＣＨｎオン電流値測定フラグ：出力信号がオン状態における電流を測定済みであるか否かを示すチャンネル毎のフラグ。測定回数に対応する数値が格納される。
・ＣＨｎオフ電流値測定フラグ：出力信号がオフ状態における電流を測定済みであるか否かを示すチャンネル毎のフラグ。測定回数に対応する数値が格納される。
・内部基準値取込フラグ：内部基準値（Ａ／Ｄカウント値）を取込済みであるか否かを示すフラグ。ＬＯＷレベル及びＨＩＧＨレベルの双方のＡ／Ｄカウント値を取得した回数に対応する数値が格納される。
・内部基準値フラグ：ＬＯＷレベルのＡ／Ｄカウント値、ＨＩＧＨレベルのＡ／Ｄカウント値を交互に取り込むための切り替え変数。

　先ず、ステップ５０１（図５）では、上記説明した図２（及び図３、４）の処理によって設定されているＣＨｎ状態フラグが“オン安定”で、ＣＨｎオン電流値測定フラグが０であるＣＨｎがあるか否かを判別する。当該ＣＨｎのヒータは“オン測定可能未測定負荷”に該当する。“オン測定可能未測定負荷”があった場合には、後に説明するオン出力電流測定処理により、該当チャンネルの電流測定処理を行う（ステップ５０１：Ｙｅｓ→ステップ５０５）。即ち、“オン測定可能未測定負荷”の電流測定が優先して行われる。出力オン時に測定した結果は、負荷６の電流測定値であり、負荷６の電流測定値は、断線警報の判別以外にも各種の制御処理において利用される測定値であり、これを優先して取り込むものである。
　“オン測定可能未測定負荷”が無かった場合には、ステップ５０２へと移行して、ＣＨｎ状態フラグが“オフ安定”のＣＨｎがあるか否かを判別する。“オフ安定”のＣＨｎがあった場合にはＣＨｎオフ電流値測定フラグが０のＣＨｎがあるか否かを判別する（ステップ５０２：Ｙｅｓ→ステップ５０３）。当該ＣＨｎのヒータは“オフ測定可能未測定負荷”に該当する。“オフ測定可能未測定負荷”があった場合には、後に説明するオフ出力電流測定処理により、該当チャンネルの電流測定処理を行う（ステップ５０３：Ｙｅｓ→ステップ５０６）。
　ステップ５０２の判別の結果、“オフ安定”のＣＨｎが無かった場合、ステップ５０４へと移行して“オン安定”のＣＨｎがあるか否かが判別される。ステップ５０４の判別結果で“オン安定”のＣＨｎがない場合、オン／オフ何れについても安定状態のチャンネルが無い（即ち電流測定可能なチャンネルが無い）状態である。この場合には、ステップ５０８へと移行して、後に説明する内部基準値取込処理を行う。電流測定可能なチャンネルが無い場合に、Ａ／Ｄカウント値の取り込み処理を行うものである。
　ステップ５０３の判別がＮｏであった場合及びステップ５０４の判別がＹｅｓであった場合には、ステップ５０７へと移行して、後に説明する再測定処理を行う。測定可能（安定状態）なチャンネルは存在するが、電流未測定のチャンネルが無い場合に、測定済みのチャンネルを再測定するものである。

　図６は、ステップ５０５のオン出力電流測定処理を示すフローチャートである。
　当該処理は、前述のごとく、“オン測定可能未測定負荷”についての電流測定処理である。
　ステップ６０１では、ＣＨｎ状態フラグが“オン安定”で、ＣＨｎオン電流値測定フラグが０であるＣＨｎ（即ち、“オン測定可能未測定負荷”）のうち、ｎが最も小さいチャンネルを判別する。
　続くステップ６０２では、ステップ６０１で選択されたチャンネルの“オン測定可能未測定負荷”について電流測定を開始し、測定時間の計時をスタートする。即ち、チャンネル番号が小さいものほど優先して電流測定が行われるものであり、従って、チャンネル番号は電流測定の優先順位を定める情報でもある。
　なお、電流測定は、マイコン１１からＭＵＸ１２に対して、該当チャンネルのＣＴ２２を選択させる指示を出し、これによって、該当チャンネルのＣＴ２２からの信号が、マイコン１１に入力されることによって行われるものである。

　ステップ６０３では、電流測定を行っているチャンネルのＣＨｎ状態フラグが“オン安定”で維持されているか否かを判別する。前述のごとく、図２（及び図３、４）の処理によって、各チャンネルのＣＨｎ状態フラグが常時更新されており、これによって安定状態が維持されているか否かを判別するものである。
　ＣＨｎ状態フラグが“オン安定”でなくなった場合には、オン出力電流測定処理を終了する（ステップ６０３：Ｎｏ→ｅｎｄ）。この場合には、該当チャンネルの電流測定は完了しておらず、電流未測定扱いとなる。
　一方、ＣＨｎ状態フラグが“オン安定”で所定時間（本実施形態では５０ｍｓ）維持された場合には、電流測定が完了し、当該測定値を該当チャンネルの出力オン信号の際の電流値として記憶し、ＣＨｎオン電流値測定フラグをインクリメントする（ステップ６０４：Ｙｅｓ→ステップ６０５）。
　なお、測定値の取り込みの際には、ＣＴ２２からの信号に対し、内部基準値取込部２３によって取り込まれているＡ／Ｄカウント値に基づいた較正処理が行われる。

　以上のオン出力電流測定処理により、“オン測定可能未測定負荷”の電流測定が、チャンネル番号に従った優先順にて行われる。

　図７は、図５のステップ５０６のオフ出力電流測定処理を示すフローチャートである。
　オフ出力電流測定処理（図７）は、オン出力電流測定処理（図６）のオンとオフを入れ替えただけのものであり、基本的な処理概念は同様であるため、ここでの説明を省略する。

　図９は、図５のステップ５０８の内部基準値取込処理を示すフローチャートである。
　図５のステップ５０８は、安定状態のチャンネルが無い、即ち電流測定可能なチャンネルが無い場合において実行される処理であり、内部基準値取込部２３によるＡ／Ｄカウント値の取り込みを行う処理である。

　ステップ９０１（図９）では、内部基準値フラグの値を判別し、０であった場合にはステップ９０２、１であった場合にはステップ９０４へそれぞれ移行する。
　内部基準値フラグが０であった場合には、ＬｏｗレベルのＡ／Ｄカウント値の取り込み処理を行い（ステップ９０２）、内部基準値フラグを１に変更する。
　内部基準値フラグが１であった場合には、ＨｉｇｈレベルのＡ／Ｄカウント値の取り込み処理を行い（ステップ９０４）、内部基準値フラグを０に変更する。また、上記処理によりＬｏｗレベル及びＨｉｇｈレベルの双方のＡ／Ｄカウント値が取り込まれたことになるため、内部基準値取込フラグをインクリメントする（ステップ９０６）。
　このように、内部基準値取込処理が実行される度に、ＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルのＡ／Ｄカウント値が順番に取得され、Ｌｏｗレベル及びＨｉｇｈレベルの双方のＡ／Ｄカウント値が取り込まれた際に、内部基準値取込フラグがインクリメントされる。

　図８は、図５のステップ５０７の再測定処理を示すフローチャートである。
　図５のステップ５０７は、測定可能（安定状態）なチャンネルは存在するが、電流未測定のチャンネルが無い場合において実行される処理であり、測定済みのチャンネルを再測定する処理若しくは内部基準値取込処理を行うものである。
　なお、ここで再測定されるチャンネルは“測定可能測定済負荷”に該当する。

　ステップ８０１（図８）では、ＣＨｎ状態フラグが“オン安定”又は“オフ安定”で、ＣＨｎオン電流値測定フラグ又はＣＨｎオフ電流値測定フラグが最も小さいチャンネルを判別する。即ち、測定可能（安定状態）なチャンネルの中で、測定回数が最も少ないチャンネルを判別する。
　続くステップ８０２では、ステップ８０１で判別された最小のＣＨｎオン電流値測定フラグ又はＣＨｎオフ電流値測定フラグと、内部基準値取込フラグを比較する。内部基準値取込フラグの方が小さかった場合にはステップ８０９へ移行して内部基準値取込処理を行い、ＣＨｎオン電流値測定フラグ又はＣＨｎオフ電流値測定フラグが小さい場合にはステップ８０３以降の処理へと移行する。電流の測定回数と、内部基準値の取り込み回数を比較して、少ない回数の方の測定若しくは取り込みを行うものである。なお、ステップ８０９の内部基準値取込処理は、図９の処理であるため、ここでの説明を省略する。

　ステップ８０３では、ステップ８０１で判別されたチャンネルが複数ある場合に、“オン安定”を優先して選別し、さらにその中でチャンネル番号が一番小さいものを判別する。
　続くステップ８０４～８０８の処理は、ステップ８０３で判別されたチャンネルについての電流測定処理であり、ステップ８０６を除き、図６のステップ６０２～６０５若しくは図７のステップ７０２～７０５と同様の処理である。
　ステップ８０６は、上記チャンネルの電流測定中において、ＣＨｎ状態フラグが“オン安定”でＣＨｎオン電流値測定フラグが０であるＣＨｎ（即ち、“オン測定可能未測定負荷”）、又は、ＣＨｎ状態フラグが“オフ安定”でＣＨｎオフ電流値測定フラグが０であるＣＨｎ（即ち、“オフ測定可能未測定負荷”）が生じているか否かを判別する。前述のごとく、図２（及び図３、４）の処理によって、各チャンネルのＣＨｎ状態フラグが常時更新されており、これによって安定状態で未測定のチャンネルが生じているか否かを判別するものである。
　安定状態で未測定のチャンネルが生じている場合には、電流測定処理を中止して、測定済みのチャンネルの再測定処理を終了する。これにより、安定状態で未測定のチャンネルの電流測定が直ぐに開始されるようにしている。

　図５に戻って説明を続ける。

　上述のステップ５０１～５０４、及びステップ５０５～５０８（図６～９）の処理によって、所定の優先度に従ってチャンネルが選択されて、当該チャンネルの電流測定（若しくは内部基準値取込）が行われる。
　これに続くステップ５０９では、全てのチャンネルのＣＨｎオン電流値測定フラグ及びＣＨｎオフ電流値測定フラグが０でなく、且つ、内部基準値取込フラグが０でない状態であるか否かを判別する。即ち、すべての電流測定と内部基準値取込が行われたか否かを判別するものであり、すべての電流測定と内部基準値取込が行われていた場合には、ステップ５１１へと移行する。
　ステップ５１１では、全てのチャンネルのＣＨｎオン電流値測定フラグ及びＣＨｎオフ電流値測定フラグと内部基準値取込フラグをリセット（０を代入）し、ステップ５０１へと戻って上記処理を繰り返す。

　ステップ５１０はタイムアウト処理であり、所定期間が経過しても全ての測定や取込が終了しない場合には、全てのチャンネルのＣＨｎオン電流値測定フラグ及びＣＨｎオフ電流値測定フラグと内部基準値取込フラグをリセット（０を代入）し（ステップ５１０：Ｙｅｓ→ステップ５１１）、ステップ５０１へと戻って上記処理を繰り返すものである。
　タイムアウト処理における“所定期間”は設計思想に基づいて適宜定められるものであり、例えば、出力のオン／オフ状態を監視し、オン／オフの切り替わり回数から出力周期を判断し（２回の切り替わりで２周期）、２４周期経過した場合を“所定期間”の経過とする。

　次に、上記説明した処理動作に関し、その一部を簡単に例示したタイミング図である図１０～１２を参照しつつ、本実施形態の電流測定の動作を説明する。なお、図１０～１２では、簡単化のため、出力オン信号に対する電流測定のみを対象としている。

　図１０は、ＣＨ４に着目し、他のチャンネルについては全てのチャンネルが順番通りに電流測定されるとして単純化したものである。
　チャンネルの番号順でＣＨ４の順番になった際に、ＣＨ４に対する出力信号はオンではないため、この時点でのＣＨ４の電流測定はスキップされ、ＣＨ５の電流測定が行われる。
　その後、ＣＨ７の電流測定中にＣＨ４に対する出力信号がオンとなり、この状態が維持されてＣＨ８の電流測定中にＣＨ４が安定状態となっている。ＣＨ８はこれが最初の電流測定であり（再測定ではない）、ＣＨ８の電流測定の完了を待つ。
　ＣＨ８の電流測定が完了した後は、未測定の中でチャンネル番号が一番小さいＣＨ４が電流測定対象となる。

　図１１は、図１０と同様にＣＨ４に着目し、他のチャンネルについては全てのチャンネルが順番通りに電流測定されるとして単純化したものであるが、ＣＨ４以外のチャンネルについては、全て電流測定済みである場合を示している。
　ＣＨ４が安定状態となるまでは、既に測定済みの各チャンネルについて、チャンネル番号順に再測定が行われる。
　ＣＨ８の再測定中にＣＨ４が安定状態となると、ＣＨ８の再測定を中止し、すぐにＣＨ４の電流測定が開始される。ＣＨ４の電流測定完了によって、全てのチャンネルの測定が完了するため、全てのチャンネルが未測定に戻され、以降、各チャンネルの測定処理が繰り返される。

　図１２は、図１０と同様にＣＨ４に着目し、他のチャンネルについては全てのチャンネルが順番通りに電流測定されるとして単純化したものである。
　チャンネルの番号順でＣＨ４の順番になった際に、ＣＨ４は安定状態であったため、ＣＨ４の電流測定が開始されるが、電流測定の途中で出力信号がオフとなり、これによりＣＨ４の電流測定が中止され（ＣＨ４の電流測定は未完了）、すぐにＣＨ５の測定が開始される。その後、再度ＣＨ４が安定状態となった時点では、ＣＨ１０が最初の電流測定中であり、ＣＨ１０の電流測定の完了を待つ。
　ＣＨ１０の電流測定が完了した後は、未測定の中でチャンネル番号が一番小さいＣＨ４が電流測定対象となる。

　上記のごとく、本実施形態によれば、各チャンネルの出力オン信号の際の電流値及び各チャンネルの出力オフ信号の際の電流値の測定が効率的に行われる。
　マイコン１１による上記処理に基づき取得、記憶されている各チャンネルの出力オン信号の際の電流値及び出力オフ信号の際の電流値は、温度制御器３のマイコン３１へと送信される。これを利用して、マイコン３１では、断線警報処理や短絡（溶着）警報処理が行われる。即ち、出力オン信号の際の電流値が所定の値に達していない場合には、該当チャンネルにおける断線と判断し、断線警報を発する（例えば通信器４を介して上位装置へと警報情報を送信）。また、出力オフ信号の際の電流値が所定の値以上である場合には、該当チャンネルにおける溶着と判断し、溶着警報を発する（例えば通信器４を介して上位装置へと警報情報を送信）。

　以上のごとく、本実施形態によれば、マイコン１１において、出力信号のオン／オフの期間の情報が無い場合、即ち、電流測定を行う機器（マイコン１１）には出力オン若しくはオフが何時から何時まで続くのかの情報がない場合においても、各チャンネルの電流測定を効率的に行うことができる。
　本実施形態では、図１に示されるように、大まかな構成として、ＳＳＲ２１の制御等を行う出力制御器１と、前記したＳＳＲ２１やＣＴ２２が搭載された出力器２と、ＰＩＤ等のフィードバック制御によりＳＳＲ２１のオン／オフ制御を行う制御信号の演算等を行う温度制御器３とを備えている。このような構成におけるマイコン１１に、電流測定機能を持たせる場合、従来方式では対応できないか、対応させるための追加的な構成や処理等を要するため、装置の設計の自由度を下げる一面がある。これに対し、本実施形態によれば、そのような制約が低減されるものである。
　なお、本発明の適用が図１のような構成に限られるというものでなく、例えば、出力制御器１、出力器２、温度制御器３の全て若しくは一部が任意の組みあわせで一体化しているようなもの、或いはさらに細分化されているもの等、適宜対応することができる。
　また、本実施形態では処理の制御主体をマイコン１１とし、各機能がソフトウェア的に実装されるものとして説明しているが、上記説明した処理の一部若しくは全てをハードウェア的に実現するものであっても構わない。また、各機能がソフトウェア的に実装される際の制御主体をマイコンに限るものではなく、上記説明した機能を実行できる各種のデバイスを用いることができる。

　本実施形態では、出力オン信号の際の電流値及び出力オフ信号の際の電流値の双方を取得するものを例とし、出力オン信号時の電流測定を優先するものとしているが、オン／オフで優先度を設けないものであってよい。また、出力オン信号の際の電流値又は出力オフ信号の際の電流値の何れか一方のみを取得するものであっても構わない。

　本実施形態では、各チャンネルに対してその番号に従って優先させる処理とするものを例としているが、各チャンネル間に特段優先順位を付与しないもの（ランダム的に処理するもの）であっても構わない。ただし、複数ある負荷の中でその重要度に高低が存在するような場合には、これに対応させた優先情報を付与すると好適である。
　本実施形態では、負荷としてヒータを例としているが、これに限られるものではなく、ヒータ以外の各種の負荷の電流測定として本発明を適用することができる。

　１．．．出力制御器（電流測定装置）
　　１１．．．マイコン（安定状態判定部、電流測定部）
　　１２．．．ＭＵＸ（電流測定信号選択出力部）
　２．．．出力器
　　２１．．．ＳＳＲ
　　２２．．．ＣＴ（電流測定器）
　　２３．．．内部基準値取込部
　３．．．温度制御器（断線検出装置）
　６．．．ヒータ（負荷）

Claims

　複数の負荷のそれぞれに対する電源供給路にそれぞれ設けられた電流測定器からの電流測定信号を切り替えて出力する電流測定信号選択出力部と、
　前記複数の負荷のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷を安定状態負荷とする安定状態判定部と、
　前記安定状態負荷と判別された負荷であって且つ電流値が未測定である測定可能未測定負荷に対応する電流測定信号を、前記電流測定信号選択出力部から受けて電流を測定し、当該電流測定した負荷を測定済みにする電流測定部と、を備えることを特徴とする電流測定装置。
　前記負荷に優先順位情報が対応付けられており、前記測定可能未測定負荷が複数あった場合には、前記優先順位情報に基づく優先度が最も高い負荷の電流測定を行うことを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
　前記出力オン信号が所定時間以上継続した安定状態負荷であって且つ電流値が未測定であるオン測定可能未測定負荷と、前記出力オフ信号が所定時間以上継続した安定状態負荷であって且つ電流値が未測定であるオフ測定可能未測定負荷が同時にあった場合、前記オン測定可能未測定負荷の電流測定を優先して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流測定装置。
　前記測定可能未測定負荷がなく、前記安定状態負荷と判別された負荷であって電流値が測定済みである測定可能測定済負荷がある場合には、当該測定可能測定済負荷の電流測定を行うことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電流測定装置。
　前記測定可能測定済負荷の電流測定中に、前記測定可能未測定負荷が生じた場合には、前記測定可能測定済負荷の電流測定を中止し、前記測定可能未測定負荷の電流測定を行うことを特徴とする請求項４に記載の電流測定装置。
　前記複数の負荷の全ての電流値が測定済みとなった場合には、全ての負荷を未測定とすることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電流測定装置。
　所定期間の経過後に、全ての負荷を未測定とすることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の電流測定装置。
　信号回路のＬＯＷレベル若しくはＨＩＧＨレベルにおけるＡ／Ｄカウント値を取り込む内部基準値取込部を備え、
　前記安定状態負荷と判別された負荷が無い場合には、前記内部基準値取込部による取り込み処理を行うことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電流測定装置。
　前記内部基準値取込部による取り込み処理が行われた場合には、内部基準値を取込済みとし、全ての負荷の電流値が測定済みであり且つ内部基準値が取込済みである場合に、全ての負荷を未測定とすると共に、内部基準値を未取込とすることを特徴とする請求項８に記載の電流測定装置。
　請求項１から９の何れかに記載の電流測定装置を備える断線検出装置。
　複数の負荷のそれぞれに対する電源供給の出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信し、当該出力オン信号若しくは出力オフ信号を受信している期間が所定時間以上継続している負荷を安定状態負荷とするステップと、
　前記安定状態負荷と判別された負荷であって且つ電流値が未測定である負荷の電流を測定し、当該電流測定した負荷を測定済みにするステップと、を備えることを特徴とする電流測定方法。