JP5290052B2 - データ収集装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ収集対象となる機器類等に接続され、当該機器類等から取得したデータを着脱可能な記録媒体に記録することができるデータ収集装置に関するものである。

従来の一般的なデータ収集装置は、データ収集対象である例えばエンジン制御盤のような制御装置とは別個の装置であって、当該制御装置に接続され、当該制御装置から供給されるＤＣ電源で動作し、当該制御装置の作動とは独立した常時一定の周期でデータを収集し、メモリカード等の記録媒体に記録している。

前述した従来の一般的なデータ収集装置は、接続された制御装置から供給されるＤＣ電源で動作していたため、当該制御装置電源のＯＮ／ＯＦＦに連動してデータ収集装置の電源もＯＮ／ＯＦＦしていた。そのため、記録媒体にデータを書き込み中に制御装置の電源が切られた場合、連動してデータ収集装置の電源もＯＦＦとなるため、書き込み中のデータに不整合が生じ、これによって収集データが論理的に破損して読み出せなくなることがあった。

そこで、制御装置側に無停電電源装置（ＵＰＳ）を設置するなどして、制御装置の電源が切られても制御装置内の電源供給を一定時間保持するような電源バックアップ機構にすることが考えられるが、そのような場合でも、制御装置が電源バックアップ運転状態に移行したことをデータ収集装置が検知するために、供給電源が通常電源からＵＰＳに切り替わったことを通知する信号線を制御装置からデータ収集装置に接続する必要があった。また、無停電電源装置の内蔵バッテリを定期的に交換するなどの保守作業が必要であった。

また、データ収集装置の記録媒体が、ＳＤカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）のような脱着可能なメモリカードである場合、収集したデータを回収するためにメモリカードをデータ収集装置から取り出す作業が必要となるが、これまでの装置では上記のようなデータの破損を防止するために、データ収集装置の電源一旦切るか、イジェクトボタンなどの手動操作でメモリカードへの書き込みを停止させてからメモリカードを取り出すという手順が必要だった。この場合、データ収集装置の電源を切るタイミングによっては上記と同様の収集データの破損が起こることがあった。また、イジェクトボタンを押し忘れてメモリカードを取り出したことによって収集データが破損したりすることがあった。

本発明は、上述した従来のデータ収集装置における課題を解決するためになされたものであり、記録媒体にデータを書き込み中にデータ収集先の電源が切られた場合であっても、簡単な構成によってデータ収集先の電源ＯＦＦをいち早く検知して、記録媒体へのアクセス処理を停止するとともに、自らが有するバックアップ手段で記録媒体へのデータ書き込みを安全に続行することができ、また記録媒体にデータを書き込み中に記録媒体を取り出そうとした場合には、当該行為を事前に検知して記録媒体へのアクセス処理を停止することができるため、書き込み中の収集データの破損を効果的に防止できるデータ収集装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載されたデータ収集装置は、
外部からの供給電源により作動してデータを収集するとともにメモリカードへアクセスして収集したデータの書き込みを行なうデータ収集回路と、
外部からの供給電源に接続されて前記供給電源がＯＮの間に前記データ収集回路に回路電源を供給する定電圧回路と、
外部の供給電源に接続されて前記供給電源がＯＮの時に充電され、前記供給電源がＯＦＦの時に、前記定電圧回路が前記データ収集回路に回路電源を供給できるように、前記定電圧回路にチャージ電圧を供給するキャパシタと、
を有するデータ収集装置において、
前記データ収集回路は、前記キャパシタのチャージ電圧を監視してバックアップ動作開始可能なレベルに到達しているかどうかを判断することにより、前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルに到達している場合には、メモリカードヘのアクセスを開始して収集したデータの書き込みを行い、前記レベルに到達していない場合には、メモリカードへのアクセスを中断するように制御することを特徴としている。

請求項２に記載されたデータ収集装置は、請求項１記載のデータ収集装置において、
前記データ収集回路は、
前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルに到達した場合にはメモリカードヘのアクセスを開始して収集したデータの書き込みを行い、
アクセス中に前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルを下回った場合にはデータ収集処理は継続しつつメモリカードへのアクセスは中断し、
アクセス中断中に前記キャパシタのチャージ電圧が再び前記レベル以上になった場合にはメモリカードへのアクセスを再開してアクセス待機中に蓄積した収集データをメモリカードに書き出し、
前記供給電源のＯＦＦを検知した場合にはメモリカードへのアクセス処理を中止する制御を行なうことを特徴としている。

請求項３に記載されたデータ収集装置は、請求項１又は２に記載のデータ収集装置において、
前記データ収集回路が、フォトカプラのコレクタまたはエミッタ出力によって供給電源のＯＦＦ状態を検知できるようにしたことを特徴としている。

請求項１に記載されたデータ収集装置によれば、外部からの供給電源が供給されている間は、定電圧回路によって降圧・安定化した回路電源を供給しながらキャパシタを充電しつつデータ収集回路を動作させてデータの収集を行なうことができる。また、データ収集装置動作中に供給電源がＯＦＦになり、データ収集装置への電源供給購断たれた揚合でも、キャパシタの充電電圧によるバックアップ電源供給によって、データ収集回路は動作を継続できるため、記録媒体に記録されたデータの論理的な破損を防止することができる。そして、供給電源でデータ収集回路が作動している間は、データ収集回路がキャパシタのチャージ電圧を常時監視し、バックアップ動作時に記録媒体のアクセスを中止する処理を行えるだけの電圧がキャパシタに充電されているかを調べ、チャージ電圧が不十分の場合は一定のチャージ電圧に到達するまで記録媒体へのアクセスを中止する。このため、キャパシタのチャージ電圧が不十分な状態で供給電源がＯＦＦとなった場合でも、記録媒体の記録データが破損されない安全な状態でデータ収集装置の動作を停止することができる。

請求項２に記載されたデータ収集装置によれば、データ収集回路は、キャパシタのチャージ電圧が前記レベルに到達したらメモリカードヘのアクセスを開始し、一定周期で収集したデータの書き込みを行う通常のデータ収集処理を行いながら、チャージ電圧を定期的にチェックし、何らかの要因で一時的にキャパシタのチャージ電圧が前記レベルを下回ると、データ収集処理は継続するがメモリカードへのアクセスを中断し、その後キャパシタのチャージ電圧が再び前記レベル以上になったら、メモリカードへのアクセスを再開してアクセス待機中に内部に蓄積した収集データをメモリカードに書き出すことができる。そして、前記供給電源のＯＦＦを検知すると、電源はキャパシタのチャージ電圧によるバックアップ電源に切り替わってバックアップ動作を開始し、同時に即座にメモリカードへのアクセス処理を中止してデータ取集の終了処理を行い、プログラム停止可能な状態にすることができる。

請求項３に記載されたデータ収集装置によれば、データ収集回路は、フォトカプラのコレクタまたはエミッタ出力によって供給電源のＯＦＦ状態を検知できるので、供給電源のＯＦＦによって始められたキャパシタからのバックアップ電源供給によってデータ収集回路の動作が継続されている間に、記録媒体へのアクセス処理を停止して、記録媒体の記録データが破損されない安全な状態でデータ収集装置の動作を停止することができる。

本発明の実施形態の構成を示す図である。 本発明の実施形態の構成において、供給電源のＯＦＦ状態を検知するフォトカプラの接続構成における変形例を示す図である。 本発明の実施形態におけるバックアップ動作を各動作段階ごとに各部の電圧波形を用いて説明する図である。 本発明の実施形態における記録媒体の脱着時の動作を各動作段階ごとに各部の電圧波形を用いて説明する図である。

本発明の実施形態を図１から図４を参照して説明する。
１．本実施形態の構成（図１及び図２）
図１に示すように、データ収集装置へ供給される外部からの供給電源Ｖｉｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１でＶｏｕｔに変換され、定電圧回路としての機能をなす三端子レギュレータＵｌで降圧・安定化され、データ収集装置の回路電源Ｖｃｃとしてデータ収集回路としてのＣＰＵ２等に供給される。

電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔは、フォトカプラＰ１を利用してＤＣ−ＤＣコンバータ１の１次側電源（前記供給電源Ｖｉｎ）がＯＦＦになった時にＨｉｇｈからＬｏｗに変化する信号であり、この信号はＣＰＵ２のＩＲＱまたはＩ／Ｏ入力ポートに接続、入力される。ＣＰＵ２は、この信号によってデータ収集装置の供給電源断を検知することができる。フォトカプラＰ１の受光部の回路（図１の破線内）は、負荷Ｒ２をコレクタ側に配置したコレクタ負荷回路であるが、図２に示すように、Ｒ３をエミッタ側に配置したエミッタ負荷回路でもよい。

キャパシタＣ１は、外部からの供給電源ＶｉｎがＯＦＦとなった時にデータ収集装置の回路電源Ｖｃｃとして供給する電源を蓄積しておく手段であり、Ｖｏｕｔ出力中に抵抗Ｒ１に基づく比率で充電される。

ダイオードＤ１及びＤ２は、キャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔによるバックアップ作動時に、ＤＣ／ＡＣコンバータへの逆電流を防止する手段であり、ダイオードＤ３は外部からの供給電源Ｖｉｎで作動中に回路電源ＶｃｃからキャパシタＣ１への逆電流を防止する手段である。

外部からの供給電源ＶｉｎがＯＦＦになると、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧Ｖｏｕｔが０となり、キャパシタＣ１のチャージ電圧ＶｂａｔがＶｃｃとして回路に供給される。ＣＰＵ２は、電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔのＬｏｗ出力によって供給電源ＶｉｎがＯＦＦになった事を検知すると、メモリカード４へのアクセス処理を即座に中止する。一方回路電源Ｖｃｃは、供給電源ＶｉｎがＯＦＦとなったと同時にキャパシタＣｌのチャージ電圧Ｖｂａｔによるバックアップ電源に切り替わり、ＣＰＵ２がメモリカード４へのアクセスを中止する処理が完了するまでの間、回路の動作を保持する。

尚、キャパシタＣｌのチャージ電圧Ｖｂａｔによる回路のバックアップ動作可能時間Ｔｂｕは、定電圧回路としての機能をなす三端子レギュレータＵ１の入力側最低動作電圧をＶｉ＿ｍｉｎ、出力側回路の消費電流をＩｃｃ、キャパシタＣ１の静電容量をＣｂｕとすると、次式により求まる。
Ｔｂｕ＝Ｃｂｕ（Ｖｂａｔ−Ｖｉ＿ｍｉｎ）／Ｉｃｃ

キャパシタＣｌが充電されている間、ＣＰＵ２はＡ／Ｄ変換器６に入力されているキャパシタＣ１のチャージ電圧ＶｂａｔのＡ／Ｄ変換器６によるＡ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇを監視し、当該Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇが供給電源断時にバックアップ動作可能なレベルに到達しているかどうかを判断する。Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇがバックアップ動作可能な電圧レベルに満たない場合には、メモリカード４へのアクセスを中断して供給電源Ｖｉｎが突然ＯＦＦしてもメモリカード４に記録された記録データが破損しないようにする。

メモリカード４は、通常動作時はメモリカードスロット３に装着され、さらに脱落防止のために支持板５で固定する。支持板５はメモリカード４を固定した状態ではメモリカードイジェクト検出スイッチＳ１がＯＮとなるように設置され、メモリカード４を取り出すために支持板５を外すとＳ１の出力はＯＦＦとなるように構成されている。メモリカードイジェクト検出スイッチＳ１の信号はＣＰＵ２のＩＲＱまたはＩ／Ｏ入力ポートに接続、入力され、これによってＣＰＵ２はメモリカード４が取り出される状態にあるかどうかをメモリカード４を取り出す前に検知することができる。

２．本実施形態のバックアップ動作（図３）
次に、前記データ収集装置の脱着可能なメモリカード４としてＳＤカード（以下、ＳＤカード４と称する。）を使用した場合を例にとり、そのバックアップ回路動作を図３に基づいてステップ（１）〜（１２）毎に説明する。

（１）供給電源ＶｉｎがＯＦＦの時、データ収集装置の電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔはＬｏｗで、電源ＯＦＦが十分長い時間樺続した状態では、キャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔは０ｖ、ＣＰＵ２は動作停止状態にある。

（２）供給電源ＶｉｎがＯＮになると電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔはＨｉｇｈとなり、ＣＰＵ２はＤＣ／ＤＣコンバータ１からの出力電圧Ｖｏｕｔにより動作を開始し、データ収集処理に必要な初期化作業を行う。

（３）供給電源ＶｉｎのＯＮと同時にキャパシタＣｌには抵抗Ｒ１に応じた比率で充電が開始される。ＣＰＵ２はデータ収集処理の初期化が終了したらキャパシタＣ１のチャージ電圧ＶｂａｔのＡ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇをチェックし、当該Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇがバックアップ動作開始可能電圧Ｖｂｕに到達するまでＳＤカード４へのアクセスを待機する。

（４）Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇがバックアップ動作開始可能電圧Ｖｂｕに到達したらＣＰＵ２はＳＤカード４ヘのアクセスを開始し、一定周期で収集したデータの書き込みを行う。

（５）ＣＰＵ２は収集したデータをＳＤカード４に書き込む処理と並行してＡ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇの電圧レベルがバックアップ動作開始可能電圧Ｖｂｕ以上になっているかを定期的にチェックする。

（６）何らかの要因で一時的にＡ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｎｇがバックアップ動作開始可能電圧Ｖｂｕを下回ると、ＣＰＵ２はＳＤカード４へのアクセスを中断（データ収集処理は継続するがＳＤカード４へのアクセスは行わない）する。

（７）Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈａｇが再びバックアップ動作開始可能電圧Ｖｂｕ以上になったら、ＣＰＵ２はＳＤカード４へのアクセスを再開してＳＤカード４へのアクセス待機中に内部に蓄積した収集データをＳＤカード４に書き出す。

（８）ＣＰＵ２は通常のデータ収集処理を行いながら、Ａ／Ｄ変換電圧Ｖｃｈｇを定期的にチェックする。

（９）供給電源ＶｉｎがＯＦＦになると電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔはＬｏｗとなり、ＣＰＵ２は電源断検出信号Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔのＬｏｗ信号によって供給電源ＶｉｎがＯＦＦになったことを検知する。また、回路電源ＶｃｃはキャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔによるバックアップ電源に切り替わり、バックアップ動作を開始する。

（１０）ＣＰＵ２は供給電源ＶｉｎのＯＦＦを検知したと同時に即座にＳＤカード４へのアクセス処理を中止する。

（１１）ＳＤカード４に対するアクセスの中止処理が完了したら、ＣＰＵ２はデータ取集の終了処理を行い、プログラム停止可能な状態にする。

（１２）キャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔはバックアップ動作開始とともに徐々に電圧が低下し、ＣＰＵ２が動作可能なチャージ電圧Ｖｃｐｕを下回った時点でＣＰＵ２の動作が停止する。

３．本実施形態のメモリカード脱着時の動作（図４）
次に、前記データ収集装置におけるＳＤカード４の脱着時の動作を、図４に基づいてステップ（１）〜（７）毎に説明する。

（１）データ収集装置の動作時、支持板５が装着された状態ではメモリカードイジェクト検出スイッチＳ１はＯＮ、メモリカードイジェクト検出信号Ｍｅｍ＿ｅｊｅｃｔはＬｏｗとなり、ＣＰＵ２はＳＤカード４へのアクセスを行う。

（２）データ収集装置の使用者がＳＤカード４の交換のために支持板５を取り外すと、メモリカードイジェクト検出スイッチＳｌはＯＦＦとなってメモリカードイジェクト検出信号Ｍｅｍ＿ｅｊｅｃｔはＨｉｇｈになり、ＣＰＵ２はメモリカード取り出し操作が行われることを検知する。

（３）メモリカードイジェクト検出信号Ｍｅｍ＿ｅｊｅｃｔのＨｉｇｈによりメモリカードイジェクト検出スイッチＳｌのＯＦＦを検知したと同時に、ＣＰＵ２はＳＤカード４へのアクセス処理を終了し、ＳＤカード４を取り出し可能な状態にする。

（４）使用者は現在装着されているＳＤカード４を取り出し、新しいＳＤカード４をデータ収集装置のメモリカードスロット３に装着する。

（５）新しいＳＤカード４をメモリカードスロット３に装着した後、支持板５を再び装着するとメモリカードイジェクト検出スイッチＳ１はＯＦＦからＯＮに変わり、メモリカードイジェクト検出信号Ｍｅｍ＿ｅｊｅｃｔは再びＬｏｗとなる。

（６）ＣＰＵ２はメモリカードイジェクト検出信号Ｍｅｍ＿ｅｊｅｃｔがＬｏｗになったことを検知すると、ＳＤカード４へのアクセスを再開し、ＳＤカードアクセス待機中に内部に蓄積した収集データをＳＤカード４に書き出す。

（７）その後、ＣＰＵ２は通常のデータ収集処理を再開する。

４．本実施形態のデータ収集装置による効果
本実施形態のデータ収集装置によれば次のような効果が得られる。
バックアップ電源供給用のキャパシタＣ１を設けたことにより、データ収集装置の動作中に、データ収集対象である外部の制御装置等の電源がＯＦＦとされてデータ収集装置への電源供給が断たれた揚合でも、キャパシタＣ１からのバックアップ電源の供給によって、データ収集装置は動作を継続できるため、外部からの供給電源ＶｉｎのＯＦＦにともなうメモリカード４の記録データの論理的な破損を確実に防止することができる。

データ収集装置に供給される外部からの供給電源ＶｉｎがＯＦＦ状態となったことをフォトカプラＰ１によってＣＰＵ２が迅速・確実に検知できるため、外部からの供給電源ＶｉｎのＯＦＦによってキャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔによるバックアップ電源が供給されてデータ収集装置の動作が継続されている間に、ＣＰＵ２はメモリカード４へのアクセス処理を速やかに停止して、メモリカード４の記録データが破損されない安全な状態でデータ収集装置の動作を停止させることができる。

フォトカプラＰ１によって、データ収集装置単独で外部からの供給電源のＯＦＦを検知できるため、従来ＵＰＳ等の外部バックアップ電源装置から入力していたバックアップ電源切替信号の信号線接続が不要になり、データ収集装置と周辺装置との信号線接続が簡素化される。

メモリカード４の取り出し時に、支持板５を取り外すとメモリカードイジェクト検出スイッチＳｌが連動してＯＮからＯＦＦに変わり、メモリカード４の取り出し操作を行おうとしていることをＣＰＵ２が事前に検知できる機構としたため、メモリカード４を取り出す前にメモリカード４の記録データへのアクセス処理を停止してメモリカード４の記録データが破損されない安全な状態でメモリカード４を取り出すととができる。また、メモリカード４を安全に取り出せる状態にする処理は支持板５を取り外すことによって自動的に行われるため、操作忘れによるメモリカード４の記録データの破損を確実に回避することができる。

外部からの供給電源Ｖｉｎでデータ収集装置が作動している間は、キャパシタＣ１のチャージ電圧Ｖｂａｔを、Ａ／Ｄ変換器６を介してＡ／Ｄ変換電圧ＶｃｈｇとしてＣＰＵ２で監視し、バックアップ動作時にメモリカード４のアクセスを中止する処理を行えるだけの電圧が充電されているかを調べ、チャージ電圧Ｖｂａｔが不十分の場合は一定のチャージ電圧に到達するまでメモリカード４へのアクセスを中止することができるため、チャージ電圧が不十分な状態で供給電源ＶｉｎがＯＦＦとなった場合でもメモリカード４の記録データが破損されない安全な状態でデータ収集装置の動作を停止することができる。

１…ＤＣ−ＤＣコンバータ
２…データ収集回路としてのＣＰＵ
３…メモリカードスロット
４…メモリカード
５…支持板 ６…Ａ／Ｄ変換器
Ｕ１…定電圧回路としての三端子レギュレータ
Ｃ１…キャパシタ
Ｐ１…フォトカプラ
Ｓ１…メモリカードイジェクト検出スイッチ
Ｖｉｎ…外部からの供給電源
Ｖｂａｔ…キャパシタＣ１のチャージ電圧
Ｖｃｈｇ…キャパシタＣ１のチャージ電圧ＶｂａｔをＡ／Ｄ変換器を介して観測したＡ／Ｄ変換電圧
Ｐｏｆｆ＿ｄｅｔ…電源断検出信号

Claims (3)

1. 外部からの供給電源により作動してデータを収集するとともにメモリカードへアクセスして収集したデータの書き込みを行なうデータ収集回路と、
   外部からの供給電源に接続されて前記供給電源がＯＮの間に前記データ収集回路に回路電源を供給する定電圧回路と、
   外部の供給電源に接続されて前記供給電源がＯＮの時に充電され、前記供給電源がＯＦＦの時に、前記定電圧回路が前記データ収集回路に回路電源を供給できるように、前記定電圧回路にチャージ電圧を供給するキャパシタと、
   を有するデータ収集装置において、
   前記データ収集回路は、前記キャパシタのチャージ電圧を監視してバックアップ動作開始可能なレベルに到達しているかどうかを判断することにより、前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルに到達している場合には、メモリカードヘのアクセスを開始して収集したデータの書き込みを行い、前記レベルに到達していない場合には、メモリカードへのアクセスを中断するように制御することを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記データ収集回路は、
   前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルに到達した場合にはメモリカードヘのアクセスを開始して収集したデータの書き込みを行い、
   アクセス中に前記キャパシタのチャージ電圧が前記レベルを下回った場合にはデータ収集処理は継続しつつメモリカードへのアクセスは中断し、
   アクセス中断中に前記キャパシタのチャージ電圧が再び前記レベル以上になった場合にはメモリカードへのアクセスを再開してアクセス待機中に蓄積した収集データをメモリカードに書き出し、
   前記供給電源のＯＦＦを検知した場合にはメモリカードへのアクセス処理を中止する制御を行なうことを特徴とする請求項１記載のデータ収集装置。
3. 前記データ収集回路が、フォトカプラのコレクタまたはエミッタ出力によって供給電源のＯＦＦ状態を検知できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ収集装置。

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