JP2006209486A - 電源電圧監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 各種の電圧に対して、従来の独立した電源監視機能を持ちつつ、かつ、低コストな電源監視システムを実現する。
【解決手段】 基準電源と、この基準電源をオンオフするスイッチと、このスイッチを介して前記基準電源の電圧を複数の電圧に変換する複数の電圧変換手段と、前記電圧変換手段で変換したそれぞれの電圧レベルを監視する複数の電圧監視手段からなり、前記電圧変換手段で変換した電圧のいずれかが所定のレベルを超えたときに前記電圧監視手段から信号を発して前記スイッチをオフとする電圧監視装置において、前記複数の電圧監視手段の少なくとも一つをＣＰＵを用いて構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロセス入出力モジュール等の機器のように、基準電源の電圧をスイッチを介して入力し昇圧もしくは降圧して各種の回路に供給するようにした電源電圧監視システムにおいて、前記昇圧もしくは降圧した電圧の少なくとも一つが所定の電圧レベルを超えたときに前記スイッチをオフとするように構成した電源電圧監視システムに関するものである。

電源の監視において、供給される電源電圧の不安定を検出するものとして下記の文献が知られている。その文献に記された技術は、異なる直流電源により稼動する回路を混在する装置に対する電源監視の回路構成において、直流電源の異常を検出する各直流電源毎の電源監視回路に加えてシステムの暴走を監視するウォッチドッグタイマ回路を設け、一つの電源監視回路がウォッチドッグタイマ回路から出力されるリセット信号を入力した際には自己回路が検出する電源監視と同一の一つのリセット信号で出力するものである。

特開２０００−３３９０６９号公報

また、基準電源の電圧を昇圧もしくは降圧した電圧の少なくとも一つが所定の電圧レベルを超えたときに前記基準電源のスイッチをオフとするように構成した電源電圧監視システムとして図４に示すものがある。

図４において、１は基準電源電圧（例えば２４Ｖ）のオンオフを行うスイッチである。
２a，２ｂ・・・２ｎはスイッチ１に接続されたレギュレータ（電圧変換手段）で、レギュレータ２ａは２４Ｖの基準電圧を１２Ｖに降圧する。レギュレータ２ｂはレギュレータ２ａの後段に接続され１２Ｖの電圧を９Ｖに降圧し、レギュレータ２ｎは同じく９Ｖの電圧を５Ｖに降圧する。

３ａ，３ｂ・・・３ｎは電源監視手段であり、電源監視手段３ａはレギュレータ２ａで降圧された電圧１２Ｖの電圧レベル（ＯＶＰ オーバボルテージプロテクション、ＵＶＰ アンダボルテージプロテクション）を監視し、電源監視手段３ｂはレギュレータ２ｂで降圧された電圧９Ｖの電圧レベル（ＯＶＰ，ＵＶＰ）を監視し、電源監視手段３ｎはレギュレータ２ｎで降圧された電圧５Ｖの電圧レベルを監視する。

４はオア回路であり、電源監視手段３ａ〜３ｎで監視している各電源電圧のいずれかがが所定のレベルを超えたときにそれらの電源監視手段から発信された信号が入力される。
なお、図では省略するが、降圧された各電圧は各種の回路（電子機器）に送られてそれらの回路の動作電圧等として機能する。

上述の電源電圧監視システムにおいて、レギュレータ２ａ〜２ｎで電圧変換された電圧のうちいずれかの電圧が所定のレベルを超えた場合、その電圧で動作している各種の回路（電子機器）に故障を含む異常が発生する。電源監視手段３ａ〜３ｎはそれらの電圧のうちいずれかの電圧が所定の電圧レベルを超えたことを検出し、オア回路４にコントロール信号を送信する。オア回路４はその信号をスイッチ１に送信してオフとする。その結果電圧変換された電圧を使用する各種回路を保護することができる。

しかしながら、上述の従来例では、全ての電圧監視手段をハードウエアにより構成しているので回路実装の規模が大きくなりコスト高になるという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、各種の電圧に対して、従来の独立した電源監視機能を持ちつつ、かつ、低コストな電源監視システムを提供することを目的とする。

このような課題を達成するために本発明は、請求項１においては、
基準電源と、この基準電源をオンオフするスイッチと、このスイッチを介して前記基準電源の電圧を複数の電圧に変換する複数の電圧変換手段と、前記電圧変換手段で変換したそれぞれの電圧レベルを監視する複数の電圧監視手段からなり、前記電圧変換手段で変換した電圧のいずれかが所定のレベルを超えたときに前記電圧監視手段から信号を発して前記スイッチをオフとする電圧監視装置において、前記複数の電圧監視手段の少なくとも一つをＣＰＵを用いて構成したことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載のプラント電源監視装置において、
ＣＰＵにおける電圧監視手段はＣＰＵのファームウエアにインストールしたソフトウエアにより構成されていることを特徴とする。

請求項３においては、
ファームウエアに電圧監視手段として機能するソフトウエアをインストールした第１ＣＰＵと、このＣＰＵと通信回線を介して接続された第２ＣＰＵと、基準電源からの電圧をスイッチを介して取り込んで電圧変換を行い前記第１ＣＰＵに出力する第１電圧変換手段と、この第１電圧変換手段の後段に接続された第２電圧変換手段と、この第２電圧変換手段の電圧レベルを監視する電圧監視手段からなり、前記第１電圧変換手段の電源レベルが所定のレベルを超えたときは前記第１ＣＰＵは前記通信回線および第２ＣＰＵを介して前記スイッチをオフとし、前記第２電圧変換手段の電源レベルが所定のレベルを超えたときは前記電圧監視手段は前記第２ＣＰＵを介して前記スイッチをオフとすると共に、前記第１ＣＰＵ及び第２電圧変換手段で変換された電圧を使用する各種回路にリセット信号を発するように構成したことを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように、本発明の請求項１および２によれば、複数の電圧監視手段の少なくとも一つをＣＰＵで置き換え、ＣＰＵにおける電圧監視手段をＣＰＵのファームウエアにインストールしたソフトウエアにより構成したので、多数の電圧の監視が可能となり、高価なハードウエア（ＨＷ）の使用を最低限に抑えることができる。。

また、本発明の請求項３によれば、ハードウエアを用いることによるコストダウンが可能であり、ハードウエアである電源監視手段３のリセット信号を用いて第１ＣＰＵ６ａの機能を停止すると共に各種回路の動作を停止するので、確実にシステムを停止することができる。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
一般にプロセス入出力装置などにおいては、自己診断又は切り替え等を実現するために汎用のワンチップマイクロプロセッサ（μＰ)が使用されている。この汎用ワンチップμＰ
などには通常標準でＡＤコンバータが実装されている。

本発明では、このμＰのＡＤコンバータを利用することで電圧監視（ＯＶＰ/ＵＶＰ）機能を実現し、これまでハードウエア（ＨＷ）により個別に構成されていた電圧監視手段の一部をμＰにより実現する。

ただし、μＰを駆動させるために使用する５Ｖ電源の電圧監視手段は従来通りハードウエアにより構成する。
これらμＰおよびハードウエアにより構成された電源電圧監視機能により過電圧／低電圧を検出した場合、回路への２４Ｖをオフとすることで給電を停止させる。

図１は本発明の一実施例を示す構成図である。
図１において、図４の従来例と同一要素には同一符号を付している。６はＣＰＵであり、このＣＰＵは標準的に装備されたマルチプレクサ６ａ及びＡＤ変換器６ｂを有している。マルチプレクサ６ａにはスイッチ（ＳＷ）１を介してレギュレータ２a〜２ｃで降圧された複数の電圧が入力される。ＡＤ変換器６ｂはマルチプレクサが順次取り込んだ電圧をＡ／Ｄ変換して電圧レベル診断手段６ｃに送出する。電圧レベル診断手段６ｃはファームウエア（ＦＷ）に組み込まれたソフトウエアであり、レギュレータ２ａ〜２ｃで降圧された電圧が所定のレベルに維持されているかを判断する。

最終段のレギュレータ２ｎは、ここではＣＰＵ６の駆動電圧である５Ｖまで降圧され、その出力はハードウエアで構成された電圧監視手段３ｎに入力される。電圧監視手段３ｎは降圧された電圧が所定の電圧レベルに維持されているか否かを診断する。

上述の構成において、レギュレータで降圧された各電圧のいずれかが所定のレベルを超えてた場合はオア回路４ａに信号が発せられスイッチ（ＳＷ）１をオフとする。
このような構成によれば、システムで使われているＣＰＵを利用し、電圧レベル診断のためのソフトウエアをＣＰＵのファームウエアに追加するだけで、多数の電圧の監視が可能となり、高価なハードウエア（ＨＷ）の使用を最低限に抑えることができる。

図２は他の実施例を示すもので、１は基準電圧（例えば２４Ｖ）をオンオフするスイッチ、７は基準電圧２４Ｖを例えば９Ｖに降圧して第１ＣＰＵ６ａおよびレギュレータ２に出力するＤＣ／ＤＣ変換器（第１電圧変換手段）である。なお、図では省略するが、第１ＣＰＵ６ａにはファームウエアに第１電圧監視手段として機能するソフトウエアがインストールされている。

レギュレータ２（第２電圧変換手段）はＤＣ／ＤＣ変換器７で降圧された９Ｖの電圧を入力し例えば５Ｖに降圧する。降圧された５Ｖの電圧は各種回路の電源として供給されると共にハードウエア（ＨＷ）からなる第２電圧監視手段３に出力される。６ｄは第１ＣＰＵと通信回線８を介して接続された第２ＣＰＵである。

上述の構成において、ＤＣ／ＤＣ変換器７で降圧された電源レベルが所定のレベルを超えたときは、第１ＣＰＵ６ａは通信回線８を介して第２ＣＰＵ６ｄに信号を発信する。第２ＣＰＵ６ｄはその信号をトリガーとしてコントロール信号を発してスイッチ１をオフとする。

また、第２電圧変換手段（レギュレータ）２で降圧した電源レベルが所定のレベルを超えたときは、電圧監視手段３は第２ＣＰＵ６ｄを介してスイッチ１をオフとすると共に、第１ＣＰＵ６ａにリセット信号を発してこのＣＰＵの機能を停止する。このリセット信号は各種回路へも送信され５Ｖで動作している各種回路の動作を停止させる。

上述の構成によれば、ＤＣ／ＤＣ変換器７の電圧変動は第１ＣＰＵ６ａにインストールしたソフトウエアによる電圧監視手段を用いて検出するので従来のハードウエアを用いることによるコストダウンが可能である。また、ハードウエアである電源監視手段３のリセット信号を用いて第１ＣＰＵ６ａの機能を停止すると共に各種回路の動作を停止するので確実なシステムの停止が可能である。

図３は他の実施例を示すもので、図２で示す第１ＣＰＵ６ａとレギュレータ２およびハードウエアによる電圧監視手段３を複数段に構成したものである。
図において、１は基準電圧（例えば２４Ｖ）をオンオフするスイッチ、７は２４Ｖの基準電圧を９Ｖに降圧するＤＣ／ＤＣ変換器、２ａ，２ｂ・・・２ｎはレギュレータであり、ＤＣ／ＤＣ変換器７で降圧された９Ｖの電圧を更に５Ｖに降圧する。

９Ｖの電圧はファームウエアに第１電圧監視手段として機能するソフトウエア６ｃ（図２参照）がインストールされた複数のＣＰＵ６ａに入力されて所定の電圧レベルであるか否かが監視されている。また、レギュレータ２ａ，２ｂ・・・２ｎで降圧された５Ｖの電圧はハードウエア（ＨＷ）からなる第２電圧監視手段３ａ，３ｂ・・・３ｎに出力される。

この第２電圧監視手段３ａ，３ｂ・・・３ｎの出力も複数のＣＰＵ６ａ１，６ａ２・・・６ａｎに入力されると共にオア回路４に入力される。
８は通信ラインで第１ＣＰＵ６ａ１，６ａ２・・・６ａｎ同士を接続すると共に第２ＣＰＵ６ｄに接続されている。なお、９Ｖ，５Ｖの電圧は各種回路（図示省略）の電源として供給される。

上述の構成によれば、セイフ回路が第１ＣＰＵのみで構成されているので低コスト化を実現することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば実施例ではレギュレータにより２４Ｖの電圧を１５Ｖ，１２Ｖ，９Ｖ，５Ｖのように示したがこれらの数値に限定するものではなく、回路で使用する電圧に応じて適宜昇圧又は降圧することができる。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の電源監視装置の一実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す図である。 他の実施例を示す図である。 従来より用いられている電源監視装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ スイッチ
２ レギュレータ
３ 電圧監視正手段
４ オア回路
６ ＣＰＵ
７ ＤＣＤＣ変換器
８ 通信回線

Claims (3)

1. 基準電源と、この基準電源をオンオフするスイッチと、このスイッチを介して前記基準電源の電圧を複数の電圧に変換する複数の電圧変換手段と、前記電圧変換手段で変換したそれぞれの電圧レベルを監視する複数の電圧監視手段からなり、前記電圧変換手段で変換した電圧のいずれかが所定のレベルを超えたときに前記電圧監視手段から信号を発して前記スイッチをオフとする電圧監視装置において、前記複数の電圧監視手段の少なくとも一つをＣＰＵを用いて構成したことを特徴とする電源監視装置。
2. ＣＰＵにおける電圧監視手段はＣＰＵのファームウエアにインストールしたソフトウエアにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント電源監視装置。
3. ファームウエアに電圧監視手段として機能するソフトウエアをインストールした第１ＣＰＵと、このＣＰＵと通信回線を介して接続された第２ＣＰＵと、基準電源からの電圧をスイッチを介して取り込んで電圧変換を行い前記第１ＣＰＵに出力する第１電圧変換手段と、この第１電圧変換手段の後段に接続された第２電圧変換手段と、この第２電圧変換手段の電圧レベルを監視する電圧監視手段からなり、前記第１電圧変換手段の電源レベルが所定のレベルを超えたときは前記第１ＣＰＵは前記通信回線および第２ＣＰＵを介して前記スイッチをオフとし、前記第２電圧変換手段の電源レベルが所定のレベルを超えたときは前記電圧監視手段は前記第２ＣＰＵを介して前記スイッチをオフとすると共に、前記第１ＣＰＵ及び第２電圧変換手段で変換された電圧を使用する各種回路にリセット信号を発するように構成したことを特徴とする電源監視装置。
   
   

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