监视装置的制作方法

本发明涉及一种监视装置。

背景技术：

公知一种检测在电动机的制动控制中使用的电子部件的故障的控制电路。在日本专利公开2006年123118号公报的控制电路中，将两个开关晶体管、光电耦合器串联地连接。两个开关晶体管检测针对制动器的驱动信号(制动信号)，当检测到制动信号时成为接通状态。通常，在全部的开关晶体管接通时，光电耦合器成为接通状态，光电耦合器输出的检测信号从高电平成为低电平。此时，制动器被驱动。在进行故障检测时，依次向开关晶体管输入制动信号。在任意开关晶体管发生开路模式的故障时，发生故障的开关晶体管维持断开状态。因而，光电耦合器的检测信号维持高电平。接着，在两个开关晶体管中的上级的开关晶体管发生短路模式的故障时，在下级的开关晶体管检测到制动信号并接通时，光电耦合器的检测信号从高电平成为低电平。另一方面，在两个开关晶体管中的下级的开关晶体管发生短路模式的故障时，在上级的开关晶体管检测到制动信号并接通时，光电耦合器的检测信号从高电平成为低电平。因而，制动控制检测电路能够通过监视开关晶体管的接通、断开状态和光电耦合器的检测信号的状态来检测开关晶体管的故障。

上述制动控制检测电路能够检测开关晶体管的故障，但不能够检测在制动控制中使用的制动器线圈的状态。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种除了能够检测晶体管的故障外还能够检测制动器线圈的状态的监视装置。

技术方案1的监视装置监视制动装置的线圈的状态，所述监视装置在输入了规定时间以上的信号时向所述线圈输出信号来使所述制动装置的制动有效，所述监视装置的特征在于，具备：输出部，其向所述线圈输出小于所述规定时间的脉冲信号；第一检测部，其检测在由所述输出部向所述线圈输出了所述脉冲信号时在所述线圈中产生的反电动势，并且输出与所述反电动势相应的输出信号；以及第一判定部，其基于所述输出部输出的所述脉冲信号和所述第一检测部输出的所述输出信号来判定所述线圈的状态，其中，在所述第一检测部与所述输出部的所述脉冲信号相应地输出了所述输出信号时，所述第一判定部判定为所述线圈正常，在所述第一检测部没有与所述输出部的所述脉冲信号相应地输出所述输出信号时，所述第一判定部判定为所述线圈异常。

在线圈正常时，监视装置的第一检测部输出与基于输出部输出的脉冲信号在线圈中产生的反电动势相应的输出信号。在线圈异常时，在线圈中不产生反电动势，监视装置的第一检测部不输出输出信号。因而，监视装置能够通过由第一判定部基于输出信号进行判定来判定线圈的状态是正常还是异常。脉冲信号为能够维持制动装置不制动电动机的状态的脉冲信号。因而，监视装置能够在维持制动装置不制动电动机的状态的同时利用第一判定部判定线圈的状态。

技术方案2的监视装置具备：切换部，其介于所述输出部与所述线圈之间，能够切换为向所述线圈传递所述输出部输出的所述脉冲信号的传递状态，或者不向所述线圈传递所述脉冲信号的切断状态；控制部，其控制所述切换部来将所述切换部切换为所述传递状态或所述切断状态；以及第二检测部，其检测向所述线圈输出的所述脉冲信号，在所述控制部将所述切换部设为所述传递状态，所述第二检测部与所述输出部的所述脉冲信号相应地检测到所述脉冲信号且所述第一检测部没有输出所述输出信号时，所述第一判定部判定为所述线圈异常，所述监视装置还具备第二判定部，在所述控制部将所述切换部设为所述传递状态且所述第二检测部没有与所述输出部的所述脉冲信号相应地检测到所述脉冲信号时，所述第二判定部判定为是所述切换部保持为所述切断状态的第一异常。此时，关于制动装置，在切换部发生切断状态的故障时，即使控制部将切换部设为传递状态，切换部也不输出脉冲信号。因而，监视装置能够通过检测脉冲信号的状态来确定切换部的切断状态的故障。

关于技术方案3的监视装置，所述第二判定部还在所述控制部将所述切换部设为所述切断状态且所述第二检测部与所述输出部的所述脉冲信号相应地检测到所述脉冲信号时，判定为是所述切换部保持为所述传递状态的第二异常。此时，关于制动装置，在切换部发生了传递状态的故障时，即使控制部将切换部设为切断状态，切换部也输出脉冲信号。因而，监视装置能够通过检测脉冲信号的状态来确定切换部的传递状态的故障。

关于技术方案4～6的监视装置，所述第一检测部具备：二极管，其与所述线圈连接，所述反电动势以反偏压作用于所述二极管；以及光电耦合器，其内置发光元件和受光元件，在所述二极管产生了所述反偏压时，所述发光元件发光，从所述受光元件输出所述输出信号。此时，监视装置将二极管用作第一检测部来检测在线圈中产生的反电动势。在反电动势以反偏压作用于二极管时二极管输出规定电压。因而，第一检测部能够可靠地检测来自线圈的反电动势。监视装置将光电耦合器用作第一检测部来检测在二极管中产生的反偏压。在二极管中产生了反偏压时，光电耦合器的发光元件发光，受光元件通过发光元件的发光输出输出信号。因而，监视装置能够可靠地检测在线圈中产生的反电动势。监视装置能够使用二极管和光电耦合器来变换为第一判定部的额定以下的输出信号。因而，能够降低第一判定部由于过电压而发生故障的可能性。

关于技术方案7～12的监视装置，所述输出部以规定周期重复输出所述脉冲信号。此时，监视装置能够监视以规定周期产生的脉冲。因而，关于监视装置，第一判定部在以规定周期检测到输出信号时能够判定为线圈的状态正常。关于监视装置，第一判定部在没有以规定周期检测到输出信号时能够判定为线圈的状态异常。

技术方案13的监视装置还具备停止部，在由所述第一判定部判定为所述线圈异常时，所述停止部停止驱动部对电动机的驱动，该驱动部用于驱动作为所述制动装置的制动对象的所述电动机。此时，针对电动机和制动装置的负荷大，因此具有电动机和制动装置发生故障或寿命变短的可能性。监视装置在第一判定部检测到切换部的故障时，对驱动部进行驱动来停止电动机。此时，监视装置能够将针对电动机和制动装置的负荷抑制为最小限度。因而，监视装置能够降低电动机发生故障或寿命变短的可能性。

附图说明

图1为正常动作时的监视装置100的框图。

图2为正常动作时的监视装置100中的各信号波形。

图3为电磁体线圈7为未连接或断线状态时的框图。

图4为电磁体线圈7为未连接或断线状态时的监视装置100中的各信号波形。

图5为fet5发生切断状态的故障时的监视装置100的框图。

图6为fet5发生切断状态的故障时的监视装置100中的各信号波形。

图7为fet5发生传递状态的故障时的监视装置100中的各信号波形。

具体实施方式

对本发明的监视装置100进行说明。如图1所示，监视装置100具备fpga1、电源2、制动输出控制电路3、fet5、连接器6、齐纳二极管8、光电耦合器9、二极管11。fpga1的输出端子1a与电源2的输入端子2a连接。电源2的输出端子2b与fet5的源极连接。制动输出控制电路3的第一输出端子3a与fet5的栅极连接。制动输出控制电路3的第二输出端子3b与fpga1的第一输入端子1b连接。制动装置200的电磁体线圈7可装卸地与连接器6连接。连接器6的输入端子6a与fet5的漏极连接。电磁体线圈7的一端7a经由连接器6的输入端子6a与fet5的漏极连接。齐纳二极管8的阴极经由连接器6的输出端子6b与电磁体线圈7的另一端7b连接。光电耦合器9的发光元件的阳极与齐纳二极管8的阴极连接。光电耦合器9的发光元件的阴极经由电阻9a与齐纳二极管8的阳极连接。光电耦合器9的发光元件与齐纳二极管8并联连接。光电耦合器9的受光元件的集电极与fpga1的第二输入端子1c连接。fet5的漏极与fpga1的第三输入端子1d连接。二极管11的阴极与连接器6的输入端子6a连接。二极管11的阳极与齐纳二极管8的阳极连接，并且经由电阻9a与光电耦合器9的发光元件的阴极连接。

如图2所示，第一信号10为从fpga1的输出端子1a向电源2的输入端子2a输出的信号。第二信号20为从电源2的输出端子2b向fet5的源极输出的信号。第三信号30为从fet5的漏极向电磁体线圈7输出的信号。第四信号40为从电磁体线圈7的另一端7b经由连接器6的输出端子6b输出到齐纳二极管8的信号。第五信号50为从光电耦合器9的受光元件的集电极向fpga1的第二输入端子1c输出的信号。

<正常动作时>

监视装置100通过来自制动输出控制电路3的第一输出端子3a的控制信号来经由fet5向电磁体线圈7的一端7a输出第三信号30，由此控制制动装置200的驱动。在输入到电磁体线圈7的一端7a的第三信号30为高时，制动装置200为不对电动机进行制动的释放状态(制动器不工作的状态)。在输入到电磁体线圈7的一端7a的第三信号30为低时，制动装置200为对电动机进行制动的驱动状态(制动器工作的状态)。监视装置100将低电平的时间为规定时间以下的脉冲信号作为第三信号30输出到电磁体线圈7，来监视电磁体线圈7的状态。制动装置200在被输入第三信号30的脉冲信号时，能够不成为驱动状态，能够维持释放状态。

监视装置100通过fpga1、电源2、制动输出控制电路3、fet5来生成第三信号30。fpga1输出作为第三信号30的基础的第一信号10。在第一信号10中，振幅3.3v的状态持续99msec，振幅0v持续1msec。第一信号10以100msec的周期重复输出1msec宽的0v的脉冲。电源2将fpga1输出的第一信号10电平移位到振幅24v，作为第二信号20输出到fet5的源极。在第二信号20中，振幅24v的状态持续99msec，振幅0v持续1msec。第二信号20以100msec的周期重复输出1msec的0v的脉冲。第二信号20的脉冲的周期与第一信号10的脉冲的周期同步。

制动输出控制电路3向fet5的栅极和fpga1输出接通信号或断开信号。fpga1监视向fet5的栅极输出的接通信号或断开信号。在向fet5的栅极输入了接通信号时，fet5的漏源极间导通。此时，fet5将输入到源极的第二信号20转换为第三信号30后从漏极输出。在向fet5的栅极输入了断开信号时，fet5的漏源极间成为非导通。此时，fet5不从漏极输出第三信号30。

在第三信号30中，振幅24v的状态持续99msec，振幅-27.2v持续1msec。第三信号30以100msec的周期重复输出1ms的-27.2v的脉冲。第三信号30的脉冲的周期与第一信号10、第二信号20的脉冲的周期同步。第三信号30与基于后述的电磁体线圈7的反电动势叠加，因此成为振幅-27.2v。

fet5经由连接器6的输入端子6a向电磁体线圈7的一端7a输出第三信号30。在第三信号30中的振幅为24v的期间，电磁体线圈7使制动装置200成为释放状态。由于第三信号30的振幅-27.2v的脉冲宽度为1msec以下，因此在第三信号30中的振幅为-27.2v的期间，电磁体线圈7也使制动装置200成为释放状态。

当在第三信号30中振幅从24v位移到-27.2v时，电磁体线圈7由于自感应将维持24v的状态。此时，在电磁体线圈7中产生反电动势。二极管11保护fet5不受由在电磁体线圈7中产生的反电动势引起的过电压的影响。

在电磁体线圈7中产生的反电动势以反偏压作用于齐纳二极管8。由于该反偏压，在齐纳二极管8中流通固定的齐纳电流(击穿电流)。

如图2所示，在第三信号30中的振幅为24v时(波形s1)，在电磁体线圈7中不产生反电动势，因此第四信号40为0v(波形s2)。在第三信号30中的振幅为-27.2v时(波形s3)，电磁体线圈7的反电动势作用于齐纳二极管8。第四信号40包含与该反电动势对应的振幅-27.2v的脉冲(波形s4)。以与第一信号10、第二信号20、第三信号30同样的周期(100msec)输出第四信号40的该脉冲。因而，在第四信号40中，0v的状态持续99msec，-27.2v的状态持续1msec。第四信号40以100msec的周期重复输出1ms的-27.2v的脉冲。第四信号40的脉冲的周期与第一信号10、第二信号20、第三信号30的脉冲的周期同步。

光电耦合器9的发光元件通过作用于齐纳二极管8的反偏压的电压进行发光。因而，在与第四信号40的-27.2v的脉冲相应的反偏压作用于齐纳二极管8时，光电耦合器9的发光元件发光。

光电耦合器9的受光元件在光电耦合器9的发光元件发光时成为接通状态。此时，受光元件从集电极输出信号。另一方面，受光元件在发光元件不发光时成为断开状态。此时，受光元件不从集电极输出输出信号。受光元件的集电极经由上拉电阻与3.3v电源连接。因而，在受光元件为断开状态时，光电耦合器9从受光元件的集电极输出3.3v的第五信号50(波形s5)。在受光元件为接通状态时，光电耦合器9从受光元件的集电极输出0v的第五信号50(波形s6)。

如图2所示，在第五信号50中，振幅3.3v的状态持续99msec，振幅0v的状态持续1msec。在第三信号30中的振幅为24v时，不对齐纳二极管8作用反电动势，因此第五信号50成为3.3v的状态(波形s5)。在第三信号30中的振幅为-27.2v时，电磁体线圈7的反电动势以反偏压作用于齐纳二极管8，因此第五信号50成为0v(波形s6)。第五信号50的脉冲的定时与第一信号10、第二信号20、第三信号30、第四信号40的脉冲的定时同步。fpga1检测第五信号50。因而，fpga1以100msec的周期检测第五信号50的振幅0v的脉冲。

在电磁体线圈7中与第三信号30的-27.2v的脉冲相应地周期性地产生反电动势。fpga1经由齐纳二极管8、光电耦合器9来检测第五信号50。第五信号50的振幅0v的脉冲与第三信号30的振幅-27.2v的脉冲的周期大致一致。

<线圈未连接、断线检测时>

参照图3、4来说明电磁体线圈7为未连接或断线状态时。图3示出电磁体线圈7为未连接或断线状态。此时，即使fpga1、电源2、制动输出控制电路3、fet5生成并且输出第三信号30，也不产生基于电磁体线圈7的反电动势。因而，齐纳二极管8和光电耦合器9检测不到反电动势。因而，在电磁体线圈7为未连接或断线状态时，光电耦合器9输出的第五信号50维持为振幅3.3v的状态，不具有振幅0v的脉冲。因而，fpga1能够通过判定光电耦合器9输出的第五信号50是否包含振幅0v的脉冲来检测电磁体线圈7的未连接或断线状态。

图4示出电磁体线圈7为未连接或断线状态时的各信号。图4的单点划线表示电磁体线圈7为未连接或断线状态时。第一信号10、第二信号20与正常动作时(参照图2)相同(波形s11、s12)。在未连接或断线后，在电磁体线圈7中不产生反电动势，因此第三信号30以100msec的周期重复输出振幅24v的状态持续99msec、振幅0v的状态持续1msec的脉冲(波形s13)。由于在电磁体线圈7中不产生反电动势，因此第四信号40维持振幅0v的状态(波形s14)。由于齐纳二极管8检测不到反电动势，因此第五信号50维持振幅3.3v的状态(波形s15)。即，在第三信号30具有振幅0v的脉冲时，第四信号40不具有振幅-27.2v的脉冲，并且第五信号50不具有振幅0v的脉冲。因而，fpga1能够通过判定第五信号50是否具有振幅0v的脉冲来检测电磁体线圈7的未连接或断线状态。

<fet5为切断状态的故障时的检测>

参照图5、6来说明fet5为切断状态的故障时。切断状态的故障是指漏极-源极间维持不导通的状态的故障。此时，在向fet5的栅极输入了接通信号或断开信号时，fet5的漏极均不输出第三信号30的脉冲。

在fet5发生切断状态的故障时，在向栅极输入接通信号时，不从漏极输出基于输入到源极的第二信号20的第三信号30。在fet5发生切断状态的故障时，fpga1检测向栅极输出的接通、断开信号的状态和fet5输出的第三信号30的状态。因而，fpga1能够确认fet5是否处于正常动作中。

图6示出fet5发生切断状态的故障时的各输出信号。图6的单点划线表示发生切断状态的故障时。此时，第一信号10、第二信号20的输出与正常动作时(参照图2)相同。因而，fpga1及电源2与正常动作时同样地，对于第一信号10和第二信号20，以100msec的周期重复地输出振幅0v的脉冲(波形s21、s22)。在fet5发生切断状态的故障后，第三信号30维持0v的状态(波形s23)。针对电磁体线圈7的输出维持0v(波形s23)，因此第四信号40维持0v(波形s24)。光电耦合器9不接通，因此第五信号50维持3.3v的状态(波形s25)。在发生切断状态的故障时，fpga1检测向栅极输出的信号的接通、断开状态和fet5输出的第三信号30的状态。因而，fpga1能够确认fet5是否处于正常动作中。即，在尽管针对栅极的输出为接通状态但第三信号30维持0v时，fpga1判定为fet5发生切断状态的故障。

<fet5为传递状态的故障时的检测>

参照图7来说明fet5为传递状态的故障时。传递状态的故障是指漏极-源极间维持导通的状态的故障。因而，在向fet5的栅极输入了接通信号和断开信号时，fet5的漏极均输出固定的信号。

在fet5发生传递状态的故障时，fet5的漏极-源极间维持传递状态。因而，不论向fet5的栅极输入接通信号与断开信号中的哪一个信号，均从fet5的漏极输出基于输入到源极的第二信号20的第三信号30。因而，在发生传递状态的故障时，fpga1能够通过检测向栅极输出的接通、断开信号和fet5输出的第三信号30的状态来判定fet5是否处于正常动作中。

图7示出在fet5发生传递状态的故障时的各输出信号。图7的单点划线表示发生传递状态的故障时。此时，第一信号10、第二信号20的输出与正常动作时及发生切断状态的故障时相同。因而，fpga1及电源2与正常动作时同样地，对于第一信号10、第二信号20，以100msec的周期重复输出振幅0v的脉冲(波形s31、s32)。在fet5发生传递状态的故障后，与栅极的接通、断开信号的状态无关，从fet5的漏极输出第三信号30，且第三信号30维持24v的固定状态(波形s33)。由于针对电磁体线圈7的输出维持24v(波形s33)，因此第四信号40维持0v(波形s34)。光电耦合器9不接通，因此第五信号50维持3.3v的状态(波形s35)。因而，在fet5发生传递状态的故障时，fpga1能够通过检测向栅极输出的信号的接通、断开状态和fet5输出的第三信号30的状态来确认fet5是否处于正常动作中。即，在即使针对fet5的栅极的输出为断开状态但第三信号30维持24v时，fpga1判定为fet5发生传递状态的故障。

<作用、效果>

如以上那样，监视装置100向电磁体线圈7输出包含小于所述规定时间的脉冲的第三信号30。此时，监视装置100通过齐纳二极管8和光电耦合器9检测在电磁体线圈7中产生的反电动势。监视装置100基于第三信号30的脉冲和光电耦合器9输出的第五信号50的脉冲来利用fpga1判定电磁体线圈7的状态。在光电耦合器9输出的第五信号50包含脉冲时，fpga1判定为电磁体线圈7正常。在光电耦合器9输出的第五信号50不包含脉冲时，fpga1判定为电磁体线圈7异常。电磁体线圈7的状态异常例如是指电磁体线圈7为未连接或断线状态。因而，监视装置100能够检测电磁体线圈7为未连接或断线状态。由于能够不取决于第三信号30的脉冲地维持制动装置200的释放状态，因此监视装置100能够在将制动装置200维持为释放状态的同时判定电磁体线圈7的状态。

关于监视装置100，在fet5发生切断状态的故障时，即使制动输出控制电路3将fet5设为接通状态，fet5也不输出第三信号30的脉冲。因而，监视装置100能够通过检测第三信号30的状态来确定fet5的切断状态的故障。

关于监视装置100，在fet5发生传递状态的故障时，即使制动输出控制电路3将fet5设为断开状态，fet5也输出第三信号30。因而，监视装置100能够通过检测第三信号30的状态来确定fet5的传递状态的故障。

监视装置100通过齐纳二极管8检测在电磁体线圈7中产生的反电动势。在反电动势以反偏压作用于齐纳二极管8时，齐纳二极管8输出规定的击穿电压。因而，齐纳二极管8能够可靠地检测来自电磁体线圈7的反电动势。监视装置100通过使用光电耦合器9来在反电动势以反偏压作用于齐纳二极管8时输出第五信号50。因而，监视装置100能够可靠地检测在电磁体线圈7中产生的反电动势。监视装置100能够使用齐纳二极管8和光电耦合器9来将与反电动势相应的信号转换为fpga1的额定以下的电压电平。因而，能够降低fpga1由于过电压而发生故障的可能性。光电耦合器9的发光元件与受光元件不进行物理连接。因而，监视装置100能够降低由于噪声等使fpga1误检测的可能性。

fpga1以规定周期重复输出第一信号10的脉冲。此时，监视装置100能够监视以100msec的周期产生的第五信号50的脉冲。因而，监视装置100能够在fpga1以100msec的周期检测到第五信号50的脉冲时判定为电磁体线圈7为正常的状态。监视装置100能够在fpga1没有以规定周期检测到第五信号50的脉冲时判定线圈为异常的状态。

<变形例>

本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变更。监视装置100也可以具备电动机驱动机构。如图6所示，关于监视装置100，在fet5发生切断状态的故障时，第三信号30将制动装置200设为驱动状态。此时，在电动机驱动机构对电动机进行旋转驱动的状态下，制动装置200进行电动机停止动作。此时，对电动机和制动装置200施加过大的负荷，具有电动机和制动装置200发生故障或者寿命变短的可能性。在监视装置100中，在fpga1检测到fet5发生切断状态的故障时对电动机驱动机构进行驱动，在制动装置200的电动机停止动作之前或者开始电动机停止动作后停止对电动机的旋转驱动。此时，监视装置100能够抑制对电动机和制动装置200施加过大的负荷。因而，监视装置100能够降低电动机发生故障或者寿命变短的可能性。在fet5发生传递状态的故障时或者检测到其它状态的故障时，监视装置100也可以利用fpga1控制电动机驱动机构来进行电动机停止动作。

fpga1、电源2、制动输出控制电路3、fet5生成第一信号10、第二信号20、第三信号30，但例如也可以使用脉冲发生器等装置来生成脉冲。fet5也可以为mos等其它开关元件。使用齐纳二极管8来检测反电动势，但也可以为其它的以反偏压作用的元件。光电耦合器9也可以为晶体管等元件。监视装置100利用fpga1进行电磁体线圈7的异常检测、fet5的切断状态的故障检测、fet5的传递状态的故障检测、电动机驱动机构的动作等的判定，但也可以使用cpu等其它控制元件来进行。

<其它>

fpga1为本发明的输出部的一例。齐纳二极管8和光电耦合器9为本发明的第一检测部的一例。fpga1为本发明的第一判定部的一例。fet5为本发明的切换部的一例。制动输出控制电路3为本发明的控制部的一例。fpga1为本发明的第二检测部的一例。切断状态的故障为本发明的第一异常的一例。传递状态的故障为本发明的第二异常的一例。电动机驱动机构为本发明的驱动部的一例。fpga1为本发明的停止部的一例。