JPH0548098U - センサの異常監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路構成によりセンサの故障等に
起因する異常を容易、且つ、迅速に検出可能なセンサの
異常監視装置を提供する。 【構成】 Ａ／Ｄ変換部１３から中央処理部１４に
読み込まれたＡ／Ｄ変換データが０Ｖの電圧値に相当す
るかどうかを判断するとともに、Ａ／Ｄ変換データが０
Ｖの電圧値に相当する場合にはリレー制御部１６からリ
レー制御信号をリレー回路１８に送出しリレースイッチ
１８Ｃをリレー端子１８Ａに切換え、電流−電圧変換回
路３をバイパス回路１９を介して直接Ａ／Ｄコンバータ
７に接続することにより電流−電圧変換回路３からの電
圧値を直接Ａ／Ｄ変換して得られたＡ／Ｄデータ変換を
再度０Ｖの電圧値に相当するかどうかを判断する。判断
の結果、Ａ／Ｄ変換データが０Ｖの電圧値に相当する場
合にはエラーコマンドを中央監視装置１２に送出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は被監視物の状態を零よりも大きいアナログ値により検出するセンサの 異常監視装置に関し、特に、かかるセンサからのアナログ入力値をＡ／Ｄコンバ ータに出力するに際し、簡単なリレー制御を行うことにより、センサの異常を容 易、且つ、迅速に監視可能なセンサの異常監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種被監視物の監視装置としては、例えば図５に示すように、複数の 各ガスボンベにおけるガスの充填状態を、零よりも大きなアナログ値をもって検 出する圧力センサを使用して監視する監視装置が提案されている。

【０００３】 図５において、ガスボンベ１には圧力センサ２が接続されており、また、圧力 センサ２には電流−電圧変換回路３が接続されている。更に、電流−電圧変換回 路３には、整流回路５、Ａ／Ｄ変換回路７及び監視制御部８が接続されている。 また、基準電圧発生回路６の一方の出力はＡ／Ｄコンバータ７に接続されるとと もに、他方の出力は加算回路４に接続されている。更に、加算回路４の出力は電 流−電圧変換回路３と整流回路５との接続線に接続されている。

【０００４】 ここに、圧力センサ２はガスボンベ１内におけるガスの充填状態に従って、ガ スの内圧を零よりも大きい４ｍＡから２０ｍＡのアナログ電流値として検出する ものである。また、電流−電圧変換回路３は圧力センサ２により検出された電流 値を１Ｖ乃至５Ｖの電圧値に変換し、更に、基準電圧発生回路６はＡ／Ｄコンバ ータ７に対しては５Ｖの基準電圧、加算回路４に対しては−１Ｖの基準電圧を出 力するものである。

【０００５】 また、加算回路４は基準電圧発生回路６からの基準電圧（−１Ｖ）に基づいて 安定して−１Ｖの電圧値を出力するものである。更に、整流回路５は電流−電圧 変換回路３からの電圧値と加算回路４から出力された電圧値とを加算した電圧値 を整流し、０Ｖ乃至５Ｖの電圧値をＡ／Ｄコンバータ７に出力するとともに、０ Ｖ以下の電圧値を整流して０Ｖの電圧値を出力するものである。

【０００６】 更に、Ａ／Ｄコンバータ７は前記基準電圧発生回路６からの５Ｖの電圧値を基 準として（例えば、ｎビットデータの場合は基準電圧発生回路６からの５Ｖを２ ｎ−１分割した値を基準とする）、０Ｖ乃至５Ｖの電圧値を変換する能力を有す るものであり、これら以外の０Ｖよりも低い電圧値は０Ｖ入力とし、５Ｖよりも 高い電圧値はカットし５Ｖ入力としてＡ／Ｄ変換を行う。

【０００７】 これより、Ａ／Ｄコンバータ７により変換されたデータは監視制御部８におい て所定の処理が行われた後中央監視装置に送信され、中央監視装置は送信された データに基づいてガスボンベ１内のガスの充填状態をモニタするものである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記した従来の監視装置においては、例えば、圧力センサ２に 故障等の異常が発生した場合には、ガスボンベ１内におけるガスの充填状態の如 何に拘らず圧力センサ２から出力される電流値は０ｍＡとなり、これより電流− 電圧変換回路３を経た時点で０Ｖとなる。また、加算回路４からは前記基準電圧 発生回路６からの基準電圧（−１Ｖ）に基づいて−１Ｖの電圧値が出力され、こ の結果、整流回路５への入力電圧値は−１Ｖとなる。これより、整流回路５から 出力される電圧値はその整流作用により０Ｖとなってしまう。

【０００９】 一方、圧力センサ２が正常に作動して圧力センサ２から４ｍＡの電流値が出力 された場合、整流回路５から出力される電圧値は０Ｖとなる。

【００１０】 このように従来の監視装置では、圧力センサ２に異常が発生した場合と圧力セ ンサ２が正常に作動している場合の双方において０Ｖの電圧値がＡ／Ｄコンバー タ７に入力されてしまうので、Ａ／Ｄコンバータ７から同一のデータが出力され てしまう虞が存する。この結果、かかるデータに基づいて得られるガスボンベ１ 内のガスの充填状態に関するデータも双方の場合において同一のデータとなって しまう。

【００１１】 また、かかる従来の監視装置には、圧力センサ２の異常を検出するための検出 回路等は何等設けられていない。 従って、圧力センサ２に故障等の異常が発生しているにも拘らず、正常に作動 しているものとしてガスボンベ１内におけるガスの充填状態をモニタし続ける虞 が多分に存するものであり、この結果、長期に渡ってガスボンベ１内のガスの充 填状態を正確にモニタすることができないという問題があった。

【００１２】 本考案は前記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、極めて 簡単な回路構成によりセンサの故障等による異常を容易、且つ、迅速に検出する ことができ、もって被監視物の監視を正確に行うことができるセンサの異常監視 装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため本考案は、被監視物の状態を零より大きいアナログ値 により検出するセンサ手段と、前記センサ手段により検出されたアナログ値を所 定の電圧値に換算する第１換算手段と、前記第１換算手段からの電圧値を零を含 む所定の電圧値に換算する第２換算手段と、前記第１換算手段と前記第２換算手 段との間に配設された切換手段と、前記第２換算手段により換算された電圧値を Ａ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータにより得られ たデータに基づき前記第２換算手段を介して換算された電圧値が零であるかどう かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記第２換算手段を介して換算さ れた電圧値が零であると判断された場合、前記第１換算手段からの電圧値を直接 Ａ／Ｄ変換すべくバイパス手段を介して前記第１換算手段と前記Ａ／Ｄコンバー タとを接続するように前記切換手段を制御する切換制御手段とを備えた構成とさ れる。

【００１４】

【作用】

前記構成を有する本考案では、センサ手段を介して被監視物の状態を零より大 きいアナログ値をもって検出する。検出された値は第１換算手段及び第２換算手 段を介して零を含む所定の電圧値に換算される。次に、このように換算された電 圧値はＡ／Ｄコンバータにより所定のデータにＡ／Ｄ変換される。更に、このよ うに得られたデータが判断手段により前記電圧値が零に相当するデータではない と判断された場合センサに異常は発生していないものとして、このデータが読み 込まれメモリに記憶される。

【００１５】 一方、前記のように得られたデータが判断手段により前記電圧値が零に相当す るデータであると判断された場合センサに異常が発生している虞があるものとし て、切換制御手段により切換手段を切換え、バイパス手段を介して第１換算手段 とＡ／Ｄコンバータとを接続し、第１換算手段からの電圧値を直接Ａ／Ｄコンバ ータによりＡ／Ｄ変換して所定のデータを作成する。

【００１６】 そして、かかるデータが判断手段により電圧値が零に相当しないデータである と判断された場合には、センサは正常に作動しているものとしてそのデータが読 み込まれメモリに記憶される。これに対し、データが判断手段により電圧値が零 に相当するデータであると判断された場合には、センサに異常が発生したものと して中央監視装置にエラー信号を送出する。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案をガスボンベ内におけるガスの充填状態を監視する監視装置につ いて具体化した一実施例に基づいて図面を参照しつつ詳細に説明する。ここに、 前記した図５に示す従来の監視装置に使用される回路等と同一のものについては 同一の符号を付して説明する。

【００１８】 図１は本実施例に係るセンサの異常監視装置のブロック図を示し、ガスボンベ １内には手術時等に使用される酸素ガス、笑気ガス等の医療用のガスが充填され ており、かかるガスボンベ１のバルブ１Ａには圧力センサ２が接続されている。

【００１９】 尚、このようなガスボンベ１は病院の側に配置されている。 また、圧力センサ２には、後述する監視制御部１０（図２参照）が接続されてお り、更に、監視制御回路１０には電話回線１１を介して中央監視装置１２が接続 されている。また、中央監視装置１２にはブザー、ランプ等の警報装置Ｐが接続 されている。尚、中央監視装置１２はガス供給会社等に配置されている。

【００２０】 図２は監視制御部１０のブロック図を示すものであり、監視制御部１０はＡ／ Ｄ変換部１３、中央処理部１４、通信用インターフェース部１５、リレー制御部 １６及びメモリ部１７より構成される。

【００２１】 Ａ／Ｄ変換部１３には圧力センサ２からの出力が入力され、図３にその詳細な 構成が示されている。図３はＡ／Ｄ変換部１３の構成を示すブロック図であり、 前記圧力センサ２からの出力は電流−電圧変換回路３の入力端子に接続されてい る。また、電流−電圧変換回路３の出力はリレー回路１８のリレースイッチ１８ Ｃに接続されており、このリレースイッチ１８Ｃは後述するリレー制御部１６か らのリレー制御信号によりリレー端子１８Ａと１８Ｂとに切り換えられるもので ある。

【００２２】 また、リレー端子１８Ｂには整流回路５が接続され、更に、整流回路５の出力 はＡ／Ｄコンバータ７の一方の入力端子に接続されている。リレー端子１８Ａか らはバイパス回路１９が設けられており、このバイパス回路１９は前記整流回路 ５とＡ／Ｄコンバータ７との接続線に接続されている。

【００２３】 更に、Ａ／Ｄ変換部１３は基準電圧発生回路６を有し、かかる基準電圧発生回 路６の一方の出力端子はＡ／Ｄコンバータ７の他方の入力端子に接続されている とともに、他方の出力端子は加算回路４の入力端子に接続されている。ここに、 基準電圧発生回路６はＡ／Ｄコンバータ７に対しては５Ｖの基準電圧を供給し、 Ａ／Ｄコンバータ７はかかる５Ｖの基準電圧を２５５分割して得られた値に基づ いて８ビットデータを生成するものである。また、基準電圧発生回路６は加算回 路４に対して−１Ｖの基準電圧を供給し、加算回路４はかかる−１Ｖの基準電圧 を受けて安定した−１Ｖの電圧値を生成するものである。 尚、加算回路４は前記リレー端子１８Ｂに接続されている。

【００２４】 このように構成されるＡ／Ｄ変換部１３の動作について説明すると、ガスボン ベ１内におけるガスの充填状態は、ガスによるボンベ１内の内圧として圧力セン サ２により検出される。圧力センサはボンベ１の内圧を電流値として検出し、正 常な作動状態で零よりも大きい４ｍＡから２０ｍＡの幅で検出する。圧力センサ ２にて検出された電流値は電流−電圧変換回路３により１乃至５Ｖの電圧値に変 換され、更に、かかる電圧値は、リレースイッチ１８Ｃ、リレー端子１８Ｂを介 して加算回路４から出力される−１Ｖの電圧値と加算される。

【００２５】 この結果、整流回路５に入力される電圧値は０Ｖ乃至４Ｖとなる。整流回路５ では、かかる電圧値が整流されて０Ｖ乃至５Ｖの電圧値をＡ／Ｄコンバータ７に 出力する。Ａ／Ｄコンバータ７は基準電圧発生回路６から入力される５Ｖの電圧 を基準として入力された電圧値を８ビットのデータにＡ／Ｄ変換する。

【００２６】 また、リレー制御部１６からのリレー制御信号によりリレー回路１８のリレー スイッチ１８Ｃがリレー端子１８Ａに切り換えられた場合、電流−電圧変換回路 ３はバイパス回路１９を介して直接Ａ／Ｄコンバータ７に接続されることとなる ので、圧力センサ２からの電流値を電流−電圧変換回路３により変換して得られ た電圧値（０Ｖ乃至５Ｖ）はＡ／Ｄコンバータ７により直接Ａ／Ｄ変換されて対 応する８ビットデータに変換される。

【００２７】 更に、図２に戻って説明を続けると、Ａ／Ｄ変換部１３に接続された中央処理 部１４はＣＰＵを中核として構成され、公知のＲＡＭ、ＲＯＭを有している。Ｒ ＡＭはＣＰＵによって演算された各種のデータを一時的に記憶するものであり、 また、ＲＯＭには後述する異常監視プログラムが記憶されており、ＣＰＵはかか る異常監視プログラムに従って各種の演算を行う。

【００２８】 また、通信用インターフェース部１５はＮＣＵ（Network Control Unit）又は モデムを有し電話回線１１を介して中央監視装置１２に接続されており、ＮＣＵ 等から出力されたアクセス信号に基づき中央処理部１４から送出されたデータを 中央監視装置１２へ送出する際の送信制御を行うものである。ここに、ＮＣＵや モデムは、一定時間毎に中央処理部１４をアクセスするとともに、中央処理部１ ４から出力されるデータを電話回線１１を介して中央監視装置１２に送出するも のである。

【００２９】 更に、リレー制御部１６はタイマ回路を内蔵し、タイマ回路により設定された 一定時間毎（例えば、１時間毎）にリレー制御信号を前記したＡ／Ｄ変換部１３ のリレー回路１８に送出しリレー端子１８Ａと１８Ｂとを切換えるものである。 更に、メモリ部１７は、Ａ／Ｄ変換部１３から中央処理部１４を介して送られ た８ビットデータや必要なコマンドを記憶しておくためのものである。

【００３０】 続いて、前記のように構成されたセンサの異常監視装置の動作について、図４ に参照しつつ説明する。ここに、図４は圧力センサ２の異常監視プログラムのフ ローチャートを示し、また、リレー回路１８のリレースイッチ１８Ｃはリレー端 子１８Ｂに短絡されているものとする（図３に破線で示す）。

【００３１】 先ず、ステップ（以下、Ｓと略記する）１において、リレー制御部１６のタイ マが起動されているかどうかが判断される。起動されていない場合（Ｓ１の判断 がＮＯの場合）は圧力センサ２の監視タイミングでないこととなり、リターンし てプログラムを終了する。

【００３２】 Ｓ１における判断がＹＥＳの場合、Ｓ２でＡ／Ｄコンバータ７によりＡ／Ｄ変 換されたデータが中央処理部１４に読み込まれる。続くＳ３では、Ｓ２で読み込 まれたＡ／Ｄ変換データが０Ｖの電圧値に相当するデータかどうかが判断される 。Ｓ３における判断がＮＯの場合、圧力センサ２に異常が発生していないのでＳ ５に進み、Ｓ５にてＳ２で読み込んだＡ／Ｄ変換データをメモリ部１７に記憶し てリターンする。

【００３３】 一方、Ｓ３における判断がＹＥＳの場合、圧力センサ２に異常が発生している 虞がある。そこで、Ｓ６でリレー制御部１６からリレー制御信号をリレー回路１ ８に出力し、リレースイッチ１８Ｃをリレー端子１８Ａに切換える（図３に実線 で示す）。これにより、電流−電圧変換回路３は整流回路５をスルーしバイパス 回路１９を介してＡ／Ｄコンバータ７に直接接続されることとなる。

【００３４】 次に、Ｓ７に進み電流−電圧変換回路３から出力されてきた電圧値がＡ／Ｄコ ンバータ７により直接Ａ／Ｄ変換されるとともに、得られたＡ／Ｄ変換データが 中央処理部１４に読み込まれる。Ｓ８では、Ｓ７で得られたＡ／Ｄ変換データが ０Ｖの電圧値に相当するデータかどうかが判断される。Ｓ８での判断がＮＯの場 合は、圧力センサ２から４ｍＡ以上の電流値が得られて電流−電圧変換回路３か ら出力された電圧値も１Ｖ以上であることから圧力センサ２に異常が発生してい ないことが明かとなるのでＳ４に進み、Ｓ４にてリレー制御部１６からのリレー 制御信号をＯＦＦにしてリレースイッチ１８Ｃをリレー端子１８Ｂに切換える。 そして、Ｓ５においてその読み込んだＡ／Ｄ変換データをメモリ部１７に記憶 しリターンする。

【００３５】 また、Ｓ８における判断がＹＥＳの場合、圧力センサ２から出力された電流値 は０ｍＡであるとともに、電流−電圧変換回路３から出力された電圧値も０Ｖで あり、従って、圧力センサ２に異常が発生しているいることが明かであるので、 Ｓ９にてメモリ部１７に記憶されているエラーコマンドを読み込む。

【００３６】 更に、Ｓ１０において、通信用インターフェース部１５から電話回線１１を介 して中央監視装置１２にエラーコマンドが送信される。中央監視装置１２はかか るエラーコマンドを受けて警報装置Ｐにより圧力センサ２に異常が発生したこと を外部に知らせる。そして、Ｓ１１にてリレー制御部１６からのリレー制御信号 をＯＦＦにし、リレースイッチ１８Ｃをリレー端子１８Ｂに切換えてリターンす る。

【００３７】 以上詳細に説明した通り本実施例に係るセンサの異常監視装置は、Ａ／Ｄ変換 部１３から中央処理部１４に読み込まれたＡ／Ｄ変換データが０Ｖの電圧値に相 当するかどうかを判断し、０Ｖの電圧値に相当しない場合には圧力センサ２が正 常に作動していると認識するとともに、Ａ／Ｄ変換データが０Ｖの電圧値に相当 する場合にはリレー制御部１６からリレー制御信号をリレー回路１８に送出しリ レースイッチ１８Ｃをリレー端子１８Ａに切換え、電流−電圧変換回路３をバイ パス回路１９を介して直接Ａ／Ｄコンバータ７に接続することにより電流−電圧 変換回路３からの電圧値を直接Ａ／Ｄ変換して得られたＡ／Ｄ変換データを再度 ０Ｖの電圧値に相当するかどうかを判断するようにしたので、極めて簡単な回路 構成により圧力センサの異常を容易、且つ、簡単に監視することができる。 これより、ガスボンベ１内におけるガスの充填状態を長期に渡って正確に監視 することができるものである。

【００３８】 特に、本実施例のようにガスボンベ１内に医療用ガスを充填しその充填状態を 監視する場合、監視のミスは患者の生命に直接影響する重要なものであり、かか る場合に本実施例に係るセンサの異常監視装置を使用すればガスボンベ１内にお ける医療用ガスの充填状態を常時正確にモニタすることができ、これより患者の 生命の安全を保持することができるものである。

【００３９】 尚、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しな い範囲において種々の改良、変形が可能である。 例えば、前記実施例では圧力センサ２の異常を監視する構成を中心に説明した が、ガスボンベ１から監視制御部１０に至る接続線の断線検知についても適用す ることができることは言うまでもない。

【００４０】 また、前記実施例では監視制御部１０と中央監視装置１２間を電話回線１１に より接続したが、電話回線１１の代わりに光ファイバ等の信号線を用いてもよい ことは勿論である。

【００４１】 更に、前記実施例では、ガスボンベ１内に医療用ガスが充填された場合を例に とって説明したが、都市ガス、プロパンガス等の家庭用ガスを充填した場合につ いても適用できることは勿論であり、この場合ガスボンベ１は各家庭に配置され るものである。

【００４２】

【考案の効果】

以上説明した通り本考案は、極めて簡単な回路構成によりセンサの故障等によ る異常を容易、且つ、迅速に検出することができ、もって被監視物の監視を正確 に行うことができるセンサの異常監視装置を提供することができ、その産業上奏 する効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力センサの異常監視装置のブロック図であ
る。

【図２】監視制御部のブロック図である。

【図３】Ａ／Ｄ変換部のブロック図である。

【図４】圧力センサの異常監視制御プログラムのフロー
チャートである。

【図５】従来における圧力センサの異常監視装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ ガスボンベ ２ 圧力センサ ３ 電流−電圧変換回路 ４ 整流回路 ７ Ａ／Ｄコンバータ １０ 監視制御部 １２ 中央監視装置 １３ Ａ／Ｄ変換部 １４ 中央処理部 １６ リレー制御部 １７ メモリ部 １８ リレー回路 １９ バイパス回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被監視物の状態を零より大きいアナ
   ログ値により検出するセンサ手段と、 前記センサ手段により検出されたアナログ値を所定の電
   圧値に換算する第１換算手段と、 前記第１換算手段からの電圧値を零を含む所定の電圧値
   に換算する第２換算手段と、 前記第１換算手段と前記第２換算手段との間に配設され
   た切換手段と、 前記第２換算手段により換算された電圧値をＡ／Ｄ変換
   するためのＡ／Ｄコンバータと、 前記Ａ／Ｄコンバータにより得られたデータに基づき前
   記第２換算手段を介して換算された電圧値が零であるか
   どうかを判断する判断手段と、 前記判断手段により前記第２換算手段を介して換算され
   た電圧値が零であると判断された場合、前記第１換算手
   段からの電圧値を直接Ａ／Ｄ変換すべくバイパス手段を
   介して前記第１換算手段と前記Ａ／Ｄコンバータとを接
   続するように前記切換手段を制御する切換制御手段とを
   備えたことを特徴とするセンサの異常監視装置。