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JP6584802B2 - Analog signal processor - Google Patents
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JP6584802B2 - Analog signal processor - Google Patents

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Description

本発明は、複数チャンネルのアナログ信号が入力され、これらの信号に基づき所定の処理を行い、処理結果を外部に出力するアナログ信号処理装置に関する。 The present invention relates to an analog signal processing apparatus that receives analog signals of a plurality of channels, performs predetermined processing based on these signals, and outputs processing results to the outside.

特許文献1には、外部から取り込んだアナログ信号に応じて制御出力(制御信号)を演算し、演算結果としての制御出力を外部に出力することで、外部機器を制御するアナログ信号入力装置が開示されている。このアナログ信号入力装置は診断機能を有し、アナログ入力回路及びA/D変換器を含む故障を、高精度且つ汎用性をもって診断できるようになっている。   Patent Document 1 discloses an analog signal input device that controls an external device by calculating a control output (control signal) according to an analog signal captured from the outside and outputting the control output as a calculation result to the outside. Has been. This analog signal input device has a diagnostic function, and can diagnose a failure including an analog input circuit and an A / D converter with high accuracy and versatility.

特開2012−39423号公報JP 2012-39423 A

しかしながら、特許文献1の技術は、単一のアナログ信号を入力して処理することを前提にしており、複数チャンネルのアナログ信号を入力し、これらの信号に基づく所定の演算処理を行う必要がある場合には対応できない。このため、複数チャンネルのアナログ信号間の位相差、レベル差及び演算データなどを求め、その演算結果を外部機器に出力して制御することはできない。   However, the technique of Patent Document 1 is based on the premise that a single analog signal is input and processed, and it is necessary to input a plurality of channels of analog signals and perform predetermined arithmetic processing based on these signals. I can not cope with the case. Therefore, it is impossible to obtain a phase difference, a level difference, calculation data, and the like between analog signals of a plurality of channels and output the calculation result to an external device for control.

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数チャンネルのアナログ信号を入力して演算処理を行うことができ、且つこの演算結果を診断できるアナログ信号処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its object is to perform analog processing by inputting analog signals of a plurality of channels, and analog signal processing capable of diagnosing the calculation results. To provide an apparatus.

本発明のアナログ信号処理装置は、入力されたアナログ信号に対して所定の演算処理を行う演算手段を備え、演算処理結果を外部に出力する、複数の系統で構成される多重系構成のアナログ信号処理装置であって、各系統で実行される演算処理及び処理結果の系間照合を行い、一致しているか又は許容範囲内にある場合に、前記演算手段が正常と診断する診断手段を設けた、ことを特徴とする。 The analog signal processing apparatus of the present invention includes an arithmetic unit configured to perform predetermined arithmetic processing on an input analog signal, and outputs an arithmetic processing result to the outside. A processing device is provided that includes a diagnostic unit that performs a cross-system comparison of arithmetic processing and processing results executed in each system and diagnoses that the arithmetic unit is normal when they are consistent or within an allowable range . It is characterized by that.

本発明では、複数の系統で構成される多重系構成のアナログ信号処理装置において、各系統で実行される演算処理及び処理結果の系間照合を行い、一致しているか又は許容範囲内にある場合に、演算手段が正常に動作していることを診断できる。 In the present invention, in an analog signal processing device having a multiple system configuration composed of a plurality of systems, arithmetic processing executed in each system and inter-system verification of processing results are performed, and when they match or are within an allowable range In addition, it can be diagnosed that the computing means is operating normally.

本発明の実施形態に係るアナログ信号入力装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the analog signal input device which concerns on embodiment of this invention. 図1に示したアナログ信号入力装置に入力される2つのアナログ信号と、CPUから出力されるディジタル信号の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of two analog signals input to the analog signal input device illustrated in FIG. 1 and a digital signal output from a CPU. 図1に示したアナログ信号入力装置における2つのアナログ信号のレベル検出動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing level detection operations of two analog signals in the analog signal input device shown in FIG. 1. 図1に示したアナログ信号入力装置における2つのアナログ信号の位相差検出動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a phase difference detection operation of two analog signals in the analog signal input device shown in FIG. 1. 図1に示したアナログ信号入力装置における演算回路の診断動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the diagnostic operation | movement of the arithmetic circuit in the analog signal input device shown in FIG. 図1に示したアナログ信号入力装置におけるA/D変換器の診断動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the diagnostic operation | movement of the A / D converter in the analog signal input device shown in FIG. 図1に示したアナログ信号入力装置におけるシステム電源の診断動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the diagnostic operation | movement of the system power supply in the analog signal input device shown in FIG. 図1に示したアナログ信号入力装置における系間レベル差の診断動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a diagnosis operation of an inter-system level difference in the analog signal input device shown in FIG. 1.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すアナログ信号入力装置は、アナログ信号処理装置の具体例を示しており、2チャンネルのアナログ入力に対応し、A系とB系の二重系構成になっている。そして、アナログ信号A1,A2のレベルと、これらアナログ信号A1,A2間の位相差を算出して外部機器に出力する。当該アナログ信号入力装置には、各種の診断機能が付与されており、例えば軌道回路において列車の在線検知を行う際にも使用できるように高いフェールセーフ性が確保されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The analog signal input device shown in FIG. 1 shows a specific example of an analog signal processing device, which corresponds to a 2-channel analog input and has a dual system configuration of an A system and a B system. Then, the levels of the analog signals A1 and A2 and the phase difference between the analog signals A1 and A2 are calculated and output to an external device. The analog signal input device is provided with various diagnostic functions. For example, high fail-safety is ensured so that the analog signal input device can be used when detecting the presence of a train in a track circuit.

A系の回路部100は、アナログ入力回路1a,2a、マルチプレクサ3a、電源IC4a、MCU(Micro Controller Unit)5a及び演算回路6aなどを備えている。MCU5aは、判定制御部として働くもので、A/D変換器7a、CPU(Central Processing Unit)8a、バッファ9a,10a及びD/A変換器11aを含んでいる。B系の回路部200も同様な回路構成になっており、アナログ入力回路1b,2b、マルチプレクサ3b、電源IC4b、MCU5b及び演算回路6bなどを備えている。MCU5bは、判定制御部として働くもので、A/D変換器7b、CPU8b、バッファ9b,10b及びD/A変換器11bを含んでいる。   The A-system circuit unit 100 includes analog input circuits 1a and 2a, a multiplexer 3a, a power supply IC 4a, an MCU (Micro Controller Unit) 5a, an arithmetic circuit 6a, and the like. The MCU 5a functions as a determination control unit, and includes an A / D converter 7a, a CPU (Central Processing Unit) 8a, buffers 9a and 10a, and a D / A converter 11a. The B-system circuit unit 200 has a similar circuit configuration, and includes analog input circuits 1b and 2b, a multiplexer 3b, a power supply IC 4b, an MCU 5b, an arithmetic circuit 6b, and the like. The MCU 5b functions as a determination control unit, and includes an A / D converter 7b, a CPU 8b, buffers 9b and 10b, and a D / A converter 11b.

アナログ入力信号A1,A2はそれぞれ、A系の回路部100のアナログ入力回路1a,2aとB系の回路部200のアナログ入力回路1b,2bに入力される。アナログ入力回路1a,2aにそれぞれ入力されたアナログ入力信号A1,A2はマルチプレクサ3aに供給され、アナログ入力回路1b,2bにそれぞれ入力されたアナログ入力信号A1,A2はマルチプレクサ3bに供給される。   The analog input signals A1 and A2 are input to the analog input circuits 1a and 2a of the A system circuit unit 100 and the analog input circuits 1b and 2b of the B system circuit unit 200, respectively. The analog input signals A1 and A2 input to the analog input circuits 1a and 2a are supplied to the multiplexer 3a, and the analog input signals A1 and A2 input to the analog input circuits 1b and 2b are supplied to the multiplexer 3b.

マルチプレクサ3aには、アナログ入力回路1a,2aから出力されるアナログ信号A1,A2に加えて、演算回路6aの出力信号、D/A変換器11aから出力されるA/D変換器7aの診断信号、及びシステム電源診断信号(電源電圧Vcc)が供給され、CPU8aの制御によりいずれか1つが選択されてA/D変換器7aに供給される。A/D変換器7aには、電源IC4aから基準電圧VREFaが供給され、この基準電圧VREFaに基づき、入力をアナログ/ディジタル変換してCPU8aに供給する。これによって、CPU8aはマルチプレクサ3aで選択された各信号をアナログ/ディジタル変換した信号を時分割に取得する。   In addition to the analog signals A1 and A2 output from the analog input circuits 1a and 2a, the multiplexer 3a includes the output signal of the arithmetic circuit 6a and the diagnostic signal of the A / D converter 7a output from the D / A converter 11a. And a system power supply diagnosis signal (power supply voltage Vcc) are supplied, and one of them is selected and supplied to the A / D converter 7a under the control of the CPU 8a. The A / D converter 7a is supplied with the reference voltage VREFa from the power supply IC 4a. Based on the reference voltage VREFa, the input is converted from analog to digital and supplied to the CPU 8a. As a result, the CPU 8a acquires signals obtained by analog / digital conversion of the signals selected by the multiplexer 3a in a time division manner.

同様に、マルチプレクサ3bには、アナログ入力回路1b,2bから出力されるアナログ信号A1,A2に加えて、演算回路6bの出力信号、D/A変換器11bから出力されるA/D変換器7bの診断信号、及びシステム電源診断信号(電源電圧Vcc)が供給され、CPU8bの制御によりいずれか1つが選択されてA/D変換器7bに供給される。A/D変換器7bには、電源IC4bから基準電圧VREFbが供給され、この基準電圧VREFbに基づき、入力をアナログ/ディジタル変換してCPU8bに供給する。これによって、CPU8bはマルチプレクサ3bで選択された各信号をアナログ/ディジタル変換した信号を時分割に取得する。   Similarly, in addition to the analog signals A1 and A2 output from the analog input circuits 1b and 2b, the multiplexer 3b includes the output signal of the arithmetic circuit 6b and the A / D converter 7b output from the D / A converter 11b. And a system power supply diagnosis signal (power supply voltage Vcc) are supplied, and one of them is selected by the control of the CPU 8b and supplied to the A / D converter 7b. The A / D converter 7b is supplied with the reference voltage VREFb from the power supply IC 4b. Based on the reference voltage VREFb, the input is converted from analog to digital and supplied to the CPU 8b. As a result, the CPU 8b acquires signals obtained by analog / digital conversion of the signals selected by the multiplexer 3b in a time division manner.

CPU8aは、A/D変換器7aから出力されるディジタル信号D1,D2(アナログ信号A1,A2をディジタル化した信号、図2(a),(b)参照)をそれぞれ、バッファ9a,10aを介して演算回路6aに供給する。演算回路6aは、例えば入力されたディジタル信号D1,D2の位相を比較し、比較結果をマルチプレクサ3aに供給する。あるいは、必要に応じてディジタル信号D1,D2のレベル差や演算データなどを求め、演算結果をマルチプレクサ3aに供給する。また、CPU8aは、既知の診断用信号(ディジタル信号)をD/A変換器11aに供給する。このD/A変換器11aには、電源IC4aから基準電圧VREFaが供給されており、診断用信号をディジタル/アナログ変換してマルチプレクサ3aに供給するようになっている。   The CPU 8a receives the digital signals D1 and D2 (the signals obtained by digitizing the analog signals A1 and A2, see FIGS. 2A and 2B) output from the A / D converter 7a through the buffers 9a and 10a, respectively. To the arithmetic circuit 6a. The arithmetic circuit 6a compares the phases of the input digital signals D1 and D2, for example, and supplies the comparison result to the multiplexer 3a. Alternatively, the level difference between the digital signals D1 and D2 and calculation data are obtained as necessary, and the calculation result is supplied to the multiplexer 3a. The CPU 8a supplies a known diagnostic signal (digital signal) to the D / A converter 11a. The D / A converter 11a is supplied with the reference voltage VREFa from the power supply IC 4a, and the diagnosis signal is digital / analog converted and supplied to the multiplexer 3a.

一方、CPU8bは、A/D変換器7bから出力されるディジタル信号D1,D2(アナログ信号A1,A2をディジタル化した信号)をそれぞれ、バッファ9b,10bを介して演算回路6bに供給する。演算回路6bは、例えば入力されたディジタル信号D1,D2の位相を比較し、比較結果をマルチプレクサ3bに供給する。あるいは、必要に応じてディジタル信号D1,D2のレベル差や演算データなどを求め、演算結果をマルチプレクサ3bに供給する。また、CPU8bは、既知の診断用信号(ディジタル信号)をD/A変換器11bに供給する。このD/A変換器11bには、電源IC4bから基準電圧VREFbが供給されており、診断用信号をディジタル/アナログ変換してマルチプレクサ3bに供給する。そして、CPU8a,8bからそれぞれ出力信号OUTa,OUTbを出力するようになっている。   On the other hand, the CPU 8b supplies the digital signals D1 and D2 (the signals obtained by digitizing the analog signals A1 and A2) output from the A / D converter 7b to the arithmetic circuit 6b via the buffers 9b and 10b, respectively. For example, the arithmetic circuit 6b compares the phases of the input digital signals D1 and D2, and supplies the comparison result to the multiplexer 3b. Alternatively, the level difference between the digital signals D1 and D2, the operation data, and the like are obtained as necessary, and the operation result is supplied to the multiplexer 3b. The CPU 8b supplies a known diagnostic signal (digital signal) to the D / A converter 11b. The D / A converter 11b is supplied with the reference voltage VREFb from the power supply IC 4b, and digital / analog converts the diagnostic signal and supplies it to the multiplexer 3b. The CPUs 8a and 8b output output signals OUTa and OUTb, respectively.

次に、上記のような構成において、図3及び図4のフローチャートにより検出動作を説明する。
[2つのアナログ信号のレベル検出]
アナログ信号A1,A2のレベルを検出する場合には、図3に示すように行う。まず、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bでそれぞれアナログ入力回路1a,1bの出力、すなわちアナログ信号A1をそれぞれ選択する(ステップS1)。これによって、アナログ信号A1がA/D変換器7a,7bにそれぞれ入力され、アナログ/ディジタル変換される(ステップS2)。A/D変換器7a,7bの出力はそれぞれ、CPU8a,8bに供給されて読み取られ、A/D変換結果が取得される(ステップS3)。このステップS3においてCPU8a,8bで取得された値がアナログ信号A1の電圧レベルである。
Next, in the above configuration, the detection operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[Level detection of two analog signals]
The detection of the levels of the analog signals A1 and A2 is performed as shown in FIG. First, under the control of the CPUs 8a and 8b, the multiplexers 3a and 3b respectively select the outputs of the analog input circuits 1a and 1b, that is, the analog signal A1 (step S1). As a result, the analog signal A1 is input to the A / D converters 7a and 7b, respectively, and subjected to analog / digital conversion (step S2). The outputs of the A / D converters 7a and 7b are supplied to and read from the CPUs 8a and 8b, respectively, and A / D conversion results are acquired (step S3). The value acquired by the CPUs 8a and 8b in step S3 is the voltage level of the analog signal A1.

続いて、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bでそれぞれアナログ入力回路2a,2bの出力、すなわちアナログ信号A2をそれぞれ選択する(ステップS4)。これによって、アナログ信号A2がA/D変換器7a,7bにそれぞれ入力され、アナログ/ディジタル変換される(ステップS5)。A/D変換器7a,7bの出力はそれぞれ、CPU8a,8bに供給されて読み取られ、A/D変換結果が取得される(ステップS6)。このステップS6においてCPU8a,8bで取得された値がアナログ信号A2の電圧レベルである。
このようにして、アナログ信号A1,A2の電圧レベルを得ることができる。
Subsequently, under the control of the CPUs 8a and 8b, the multiplexers 3a and 3b respectively select the outputs of the analog input circuits 2a and 2b, that is, the analog signal A2 (step S4). As a result, the analog signal A2 is input to the A / D converters 7a and 7b, respectively, and subjected to analog / digital conversion (step S5). The outputs of the A / D converters 7a and 7b are supplied to and read from the CPUs 8a and 8b, respectively, and A / D conversion results are acquired (step S6). The value acquired by the CPUs 8a and 8b in step S6 is the voltage level of the analog signal A2.
In this way, the voltage levels of the analog signals A1 and A2 can be obtained.

[2つのアナログ信号の位相差検出]
アナログ信号A1,A2の位相差を検出する場合には、上述したアナログ信号A1,A2のレベル取得時に、所定レベルを上回った(または下回った)情報をCPU8a,8bから出力して、MCU5a,5b外部の演算回路(位相比較)6a,6bに入力する。すなわち、図4のフローチャートに示すように、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bでそれぞれアナログ入力回路1a,1bの出力、すなわちアナログ信号A1をそれぞれ選択する(ステップS11)。
[Detection of phase difference between two analog signals]
When detecting the phase difference between the analog signals A1 and A2, when the level of the analog signals A1 and A2 is acquired, information that exceeds (or falls below) a predetermined level is output from the CPUs 8a and 8b, and the MCUs 5a and 5b. Input to external arithmetic circuits (phase comparison) 6a and 6b. That is, as shown in the flowchart of FIG. 4, the outputs of the analog input circuits 1a and 1b, that is, the analog signal A1 are selected by the multiplexers 3a and 3b, respectively, under the control of the CPUs 8a and 8b (step S11).

これによって、アナログ信号A1がA/D変換器7a,7bにそれぞれ入力され、アナログ/ディジタル変換される(ステップS12)。A/D変換器7a,7bの出力はそれぞれ、CPU8a,8bに供給されて読み取られ、A/D変換結果が取得される(ステップS13)。CPU8a,8bでは、取得したA/D変換結果が所定レベルを上回ったか否か判定し、電圧レベルに応じた結果を演算回路に出力する(ステップS14)。   As a result, the analog signal A1 is input to the A / D converters 7a and 7b, respectively, and subjected to analog / digital conversion (step S12). The outputs of the A / D converters 7a and 7b are supplied to and read from the CPUs 8a and 8b, respectively, and an A / D conversion result is acquired (step S13). The CPUs 8a and 8b determine whether or not the acquired A / D conversion result exceeds a predetermined level, and output a result corresponding to the voltage level to the arithmetic circuit (step S14).

次に、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bでそれぞれアナログ入力回路2a,2bの出力、すなわちアナログ信号A2をそれぞれ選択する(ステップS15)。これによって、アナログ信号A2がA/D変換器7a,7bにそれぞれ入力され、アナログ/ディジタル変換される(ステップS16)。A/D変換器7a,7bの出力はそれぞれ、CPU8a,8bに供給されて読み取られ、A/D変換結果が取得される(ステップS17)。CPU8a,8bでは、取得したA/D変換結果が所定レベルを上回ったか否か判定し、電圧レベルに応じた結果を演算回路に出力する(ステップS18)。   Next, under the control of the CPUs 8a and 8b, the multiplexers 3a and 3b respectively select the outputs of the analog input circuits 2a and 2b, that is, the analog signal A2 (step S15). As a result, the analog signal A2 is input to the A / D converters 7a and 7b, respectively, and subjected to analog / digital conversion (step S16). The outputs of the A / D converters 7a and 7b are supplied to and read from the CPUs 8a and 8b, respectively, and an A / D conversion result is acquired (step S17). The CPUs 8a and 8b determine whether or not the acquired A / D conversion result exceeds a predetermined level, and output a result corresponding to the voltage level to the arithmetic circuit (step S18).

続いて、CPU8a,8bの制御により、マルチプレクサ3a,3bでそれぞれ演算回路6a,6bの出力をそれぞれ選択する(ステップS19)。そして、演算回路6a,6bからアナログ信号A1,A2の位相差に応じて出力される電圧レベルを、それぞれA/D変換器7a,7bを経由して(スルーして)CPU8a,8bに入力することで位相差を取得する(ステップS20)。   Subsequently, under the control of the CPUs 8a and 8b, the multiplexers 3a and 3b respectively select the outputs of the arithmetic circuits 6a and 6b (step S19). The voltage levels output from the arithmetic circuits 6a and 6b in accordance with the phase difference between the analog signals A1 and A2 are input to the CPUs 8a and 8b via (through) the A / D converters 7a and 7b, respectively. Thus, the phase difference is acquired (step S20).

このとき、CPU8a,8bは、演算回路6a,6bに対してレベルのしきい値判定に応じた出力のみを行い、位相差そのものを演算する必要がないことから、処理負荷を少なく抑えることができる。
CPU8a,8bは、以上により取得したアナログ信号A1,A2のレベルと、これらの信号の位相差の情報に応じて外部機器を制御する。
At this time, since the CPUs 8a and 8b perform only the output corresponding to the level threshold determination to the arithmetic circuits 6a and 6b, and it is not necessary to calculate the phase difference itself, the processing load can be reduced. .
CPU8a, 8b controls an external apparatus according to the level of analog signal A1, A2 acquired by the above, and the information of the phase difference of these signals.

例えば、軌道回路において列車の在線、非在線を検出する際には、機器室の基準電源と列車が在線しているか否かで位相と振幅が変化する電源の位相と振幅(電圧レベル)が正しい範囲に入っているか否かをチェックして在線、非在線を判断する。   For example, when detecting the presence / absence of a train in the track circuit, the phase and amplitude (voltage level) of the power supply whose phase and amplitude change depending on whether the reference power supply in the equipment room and the train are present or not are correct. Check whether it is within the range or not, and determine whether it is present or absent.

なお、本アナログ信号入力装置は、基準となるアナログ信号に対して、検出したアナログ信号がどうなっているのか比較することで、軌道回路に限らず様々な用途に用いることができる。
また、上述した実施形態では、アナログ信号A1,A2のそれぞれのレベルと、これらの信号A1,A2間の位相差を検出する場合を例に取って説明したが、演算回路6a,6bにより信号A1,A2のレベル差、信号A1,A2間の相関、及び信号A1,A2の演算データなどを求めることもできる。
In addition, this analog signal input device can be used not only for a track circuit but for various uses by comparing what the detected analog signal is with respect to a reference analog signal.
In the above-described embodiment, the case where the levels of the analog signals A1 and A2 and the phase difference between these signals A1 and A2 are detected has been described as an example. However, the signal A1 is output by the arithmetic circuits 6a and 6b. , A2 level difference, correlation between signals A1 and A2, and arithmetic data of signals A1 and A2.

次に、図1に示したアナログ信号入力装置における様々な診断機能について、図5乃至図8のフローチャートにより説明する。これらの診断動作は、所定の時間間隔で実施しても良いし、必要なタイミングで適宜実施しても良い。
<演算回路の診断>
演算回路6a,6bの診断では、演算結果が一定値に固着する陰モード故障を検出する。図5のフローチャートに示すように、CPU8a,8bから演算回路6a,6bに対して一定周期で診断用信号を入力する(ステップS31)。そして、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bで演算回路6a,6bの出力をそれぞれ選択する(ステップS32)。選択した演算回路6a,6bの出力は、A/D変換器7a,7bを経由して(スルーして)、CPU8a,8bに供給する(ステップS33)。このようにして得られた処理値と、CPU8a,8bから出力した診断用信号の出力値を比較し、妥当性をCPU8a,8bにより確認する(ステップS34)。このように、演算処理結果を検証することで演算回路6a,6bが正常動作しているか否かを診断できる。
Next, various diagnostic functions in the analog signal input device shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. These diagnostic operations may be performed at predetermined time intervals, or may be appropriately performed at a necessary timing.
<Diagnosis of arithmetic circuit>
In the diagnosis of the arithmetic circuits 6a and 6b, a negative mode failure in which the arithmetic result is fixed to a constant value is detected. As shown in the flowchart of FIG. 5, diagnostic signals are input from the CPUs 8a and 8b to the arithmetic circuits 6a and 6b at a constant cycle (step S31). Then, the outputs of the arithmetic circuits 6a and 6b are respectively selected by the multiplexers 3a and 3b under the control of the CPUs 8a and 8b (step S32). The outputs of the selected arithmetic circuits 6a and 6b are supplied to the CPUs 8a and 8b via the A / D converters 7a and 7b (through) (step S33). The processing value thus obtained is compared with the output value of the diagnostic signal output from the CPUs 8a and 8b, and the validity is confirmed by the CPUs 8a and 8b (step S34). In this way, it is possible to diagnose whether or not the arithmetic circuits 6a and 6b are operating normally by verifying the arithmetic processing result.

<A/D変換器の診断>
A/D変換器7a,7bの診断は、図6のフローチャートに示すように、まずCPU8a,8bからD/A変換器11a,11bにそれぞれ診断用信号を出力し、ディジタル/アナログ変換する(ステップS41)。診断用信号は、既知の電圧レベルに対応するディジタル信号であり、この信号に対応するアナログ電圧が得られる。次に、CPU8a,8bの制御によりマルチプレクサ3a,3bでそれぞれD/A変換器11a,11bの出力をそれぞれ選択する(ステップS42)。診断用信号がA/D変換器7a,7bに入力されてアナログ/ディジタル変換され(ステップS43)、CPU8a,8bに供給される(ステップS44)。そして、CPU8a,8bで読み取った処理値と、CPU8a,8bから出力した診断用信号(出力値)とを比較して妥当性を確認する(ステップS45)。具体的には、処理値と出力値の比較結果が所定値よりも小さいか否か判定し、小さい場合にA/D変換器7a,7bが正常動作していると判断する。このような診断を行うことで、A/D変換系の異常による不当な変換結果の採用を防止することができる。
<Diagnosis of A / D converter>
As shown in the flowchart of FIG. 6, the diagnosis of the A / D converters 7a and 7b is performed by first outputting diagnostic signals from the CPUs 8a and 8b to the D / A converters 11a and 11b, respectively, for digital / analog conversion (step). S41). The diagnostic signal is a digital signal corresponding to a known voltage level, and an analog voltage corresponding to this signal is obtained. Next, the outputs of the D / A converters 11a and 11b are respectively selected by the multiplexers 3a and 3b under the control of the CPUs 8a and 8b (step S42). A diagnostic signal is input to the A / D converters 7a and 7b, subjected to analog / digital conversion (step S43), and supplied to the CPUs 8a and 8b (step S44). Then, the processing values read by the CPUs 8a and 8b are compared with the diagnostic signals (output values) output from the CPUs 8a and 8b to confirm the validity (step S45). Specifically, it is determined whether or not the comparison result between the processed value and the output value is smaller than a predetermined value. If the result is smaller, it is determined that the A / D converters 7a and 7b are operating normally. By performing such a diagnosis, it is possible to prevent an inappropriate conversion result from being used due to an abnormality in the A / D conversion system.

<システム電源の診断>
システム電源の診断は、図7のフローチャートに示すように、CPU8a,8bの制御により、マルチプレクサ3a,3bで電源診断用信号(電源電圧Vcc)を選択して行う(ステップS51)。A/D変換器7a,7bで電源診断用信号をアナログ/ディジタル変換し(ステップS52)、CPU8a,8bで取得して基準電圧VREFa,VREFbと電源電圧Vccとの関係性を確認する(ステップS53)。
このように、システム電源の診断を行うことで、電源電圧Vccの異常によって基準電圧VREFa,VREFbが変動し、不当なアナログ/ディジタル変換結果となることを防止できる。
<System power supply diagnosis>
As shown in the flowchart of FIG. 7, the diagnosis of the system power supply is performed by selecting the power diagnosis signal (power supply voltage Vcc) by the multiplexers 3a and 3b under the control of the CPUs 8a and 8b (step S51). The A / D converters 7a and 7b perform analog / digital conversion of power supply diagnosis signals (step S52), and the CPUs 8a and 8b acquire and check the relationship between the reference voltages VREFa and VREFb and the power supply voltage Vcc (step S53). ).
As described above, by diagnosing the system power supply, it is possible to prevent the reference voltages VREFa and VREFb from fluctuating due to an abnormality in the power supply voltage Vcc and resulting in an invalid analog / digital conversion result.

<2系統の各種処理結果の診断>
本実施形態は、二重系構成になっているので、異常発生時にはA系の回路部100のCPU8aとB系の回路部200のCPU8bの処理結果に不一致が発生する。よって、CPU8aの各種処理結果と、CPU8bの各種処理結果を比較することで、アナログ入力回路1a,1b,2a,2b、マルチプレクサ3a,3b、MCU(A/D変換器7a,7b、CPU8a,8b、D/A変換器11a,11b等)5a,5b、及び電源IC4a,4bの単一系異常を検出可能である。
<Diagnosis of various processing results of two systems>
Since the present embodiment has a dual system configuration, there is a discrepancy between the processing results of the CPU 8a of the A system circuit unit 100 and the CPU 8b of the B system circuit unit 200 when an abnormality occurs. Therefore, by comparing the various processing results of the CPU 8a with the various processing results of the CPU 8b, the analog input circuits 1a, 1b, 2a, 2b, multiplexers 3a, 3b, MCU (A / D converters 7a, 7b, CPUs 8a, 8b). D / A converters 11a, 11b, etc.) 5a, 5b and power supply ICs 4a, 4b can detect a single system abnormality.

すなわち、2系統の各種処理結果に対して系間照合を行う。図8のフローチャートに示すように、自系の処理結果を他系に渡し(ステップS61)、他系の処理結果を受け取る(ステップS62)。そして、両者を比較して一致しているか否か、あるいは相違が許容範囲内にあるか否か確認する(ステップS63)。このようにA系の回路部100とB系の回路部200の各種処理結果を比較することで様々な故障、例えばCPU8a,8bの固定故障、すなわち出力レベルが固定された状態になる故障を診断できる。従って、判定結果に誤りがある場合に、系間照合を行うことによって判定の誤りを検出することができる。   That is, inter-system collation is performed on the various processing results of the two systems. As shown in the flowchart of FIG. 8, the processing result of the own system is transferred to the other system (step S61), and the processing result of the other system is received (step S62). Then, the two are compared to confirm whether they match or whether the difference is within an allowable range (step S63). In this way, by comparing various processing results of the A system circuit unit 100 and the B system circuit unit 200, various faults, for example, fixed faults of the CPUs 8a and 8b, that is, faults in which the output level is fixed are diagnosed. it can. Therefore, when there is an error in the determination result, it is possible to detect the determination error by performing inter-system collation.

上述したように、本発明では、複数チャンネルのアナログ信号の入力に対応できるだけでなく、これらのアナログ信号に基づく処理を診断してフェールセーフ性を確保できる。また、MCU5a,5bの外部に演算回路6a,6bを設けたことにより、少ないMCU5a,5bの処理負荷で種々の演算を施したデータを得ることができる。MCU5a,5bの処理負荷が少ないため、高性能なMCUを用意する必要がなく、コストの削減も図れる。更に、二重系構成にしてA系の回路部100とB系の回路部200の演算結果同士を比較して正しい判断が行われたか診断するので、より信頼度を高くできる。これによって、例えば軌道回路における列車の在線検知をする際にも適用できる。   As described above, according to the present invention, not only can the input of analog signals of a plurality of channels be supported, but also processing based on these analog signals can be diagnosed to ensure fail-safety. Further, by providing the arithmetic circuits 6a and 6b outside the MCUs 5a and 5b, it is possible to obtain data subjected to various calculations with a small processing load on the MCUs 5a and 5b. Since the processing load on the MCUs 5a and 5b is small, it is not necessary to prepare a high-performance MCU and the cost can be reduced. Furthermore, since the dual system configuration is used to compare the calculation results of the A system circuit unit 100 and the B system circuit unit 200 to diagnose whether a correct determination has been made, the reliability can be further increased. Thus, for example, the present invention can also be applied when detecting the presence of a train in a track circuit.

なお、本発明は、上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、2つのアナログ信号を入力して、信号間の位相差、レベル差及び演算データなどを求める場合を説明したが、3つ以上のアナログ信号を入力しても良いのはもちろんである。
また、検出動作と診断動作をそれぞれ独立して説明したが、各検出動作と各診断動作が所定の順序で連続的に実施されるようにしても良く、例えば検出動作と、この検出動作に対応する回路部の診断動作を交互に行うなどすることで、より信頼性を高めることができる。
更に、A系とB系の二重系構成を例に取ったが、高い信頼性が要求されない場合には一重系構成でも良い。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above and its modification, It is possible to implement in various deformation | transformation. For example, the case where two analog signals are input and the phase difference, level difference, calculation data, etc. between the signals are obtained has been described, but it is needless to say that three or more analog signals may be input.
In addition, although the detection operation and the diagnosis operation have been described independently, each detection operation and each diagnosis operation may be performed continuously in a predetermined order. For example, the detection operation and the detection operation correspond to this detection operation. The reliability can be further improved by alternately performing the diagnosis operation of the circuit unit to be performed.
Furthermore, although a dual system configuration of A system and B system is taken as an example, a single system configuration may be used when high reliability is not required.

以上の実施形態で説明された回路構成や動作手順等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The circuit configuration, operation procedure, and the like described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

3a,3b…マルチプレクサ(信号入力切換手段)、5a,5b…MCU(診断手段)、6a,6b…演算回路(演算手段)、7a,7b…A/D変換器、8a,8b…CPU、9a,9b,10a,10b…バッファ、11a,11b…D/A変換器、100…A系の回路部、200…B系の回路部 3a, 3b ... multiplexer (signal input switching means), 5a, 5b ... MCU (diagnostic means), 6a, 6b ... arithmetic circuit ( arithmetic means), 7a, 7b ... A / D converter, 8a, 8b ... CPU, 9a , 9b, 10a, 10b ... buffer, 11a, 11b ... D / A converter, 100 ... A system circuit unit, 200 ... B system circuit unit

Claims (7)

入力されたアナログ信号に対して所定の演算処理を行う演算手段を備え、演算処理結果を外部に出力する、複数の系統で構成される多重系構成のアナログ信号処理装置であって、
各系統で実行される演算処理及び処理結果の系間照合を行い、一致しているか又は許容範囲内にある場合に、前記演算手段が正常と診断する診断手段を設けた、アナログ信号処理装置。
An analog signal processing apparatus having a multi-system configuration including a plurality of systems, including arithmetic means for performing predetermined arithmetic processing on an input analog signal and outputting the arithmetic processing results to the outside,
An analog signal processing apparatus provided with a diagnostic unit that performs arithmetic processing executed in each system and inter-system collation of processing results, and that the arithmetic unit diagnoses that it is normal when they match or are within an allowable range .
前記診断手段は、更にディジタル化された前記アナログ信号を診断する、ことを特徴とする請求項1に記載のアナログ信号処理装置。   The analog signal processing apparatus according to claim 1, wherein the diagnosis unit further diagnoses the digitized analog signal. 信号を選択して前記診断手段に入力する信号入力切換手段を更に具備する、ことを特徴とする請求項1または2に記載のアナログ信号処理装置。   3. The analog signal processing apparatus according to claim 1, further comprising a signal input switching unit that selects a signal and inputs the selected signal to the diagnosis unit. 前記診断手段は、前記信号入力切換手段で選択した信号のアナログ/ディジタル変換を行うA/D変換器と、前記A/D変換器の出力に基づき前記所定の処理を行う処理装置と、該処理装置の出力をディジタル/アナログ変換するD/A変換器とを含み、
前記信号入力切換手段は、前記処理装置により切り換え制御されるマルチプレクサを含む、ことを特徴とする請求項3に記載のアナログ信号処理装置。
The diagnostic means includes an A / D converter that performs analog / digital conversion of the signal selected by the signal input switching means, a processing device that performs the predetermined processing based on the output of the A / D converter, and the processing A D / A converter for digital / analog conversion of the output of the device,
4. The analog signal processing apparatus according to claim 3, wherein the signal input switching means includes a multiplexer controlled to be switched by the processing apparatus.
前記マルチプレクサは、入力された複数チャンネルのアナログ信号の1つを選択して前記A/D変換器に供給する第1の動作モードと、入力された前記複数チャンネルのアナログ信号のうち非選択の1つのアナログ信号を選択して前記A/D変換器に供給する第2の動作モードと、前記演算手段から出力される2つのアナログ信号に対する演算処理結果を選択して前記A/D変換器に供給する第3の動作モードと、前記演算手段に前記診断用信号を入力したときの演算出力を選択して前記A/D変換器に供給する第4の動作モードと、前記処理装置から出力され前記D/A変換器でアナログ化された別の診断用信号を選択して前記A/D変換器に供給する第5の動作モードとを有する、ことを特徴とする請求項4に記載のアナログ信号処理装置。   The multiplexer selects one of the input multi-channel analog signals and supplies the selected analog signal to the A / D converter; and the non-selected one of the input multi-channel analog signals. A second operation mode in which two analog signals are selected and supplied to the A / D converter, and an arithmetic processing result for the two analog signals output from the arithmetic means are selected and supplied to the A / D converter. A third operation mode, a fourth operation mode for selecting a calculation output when the diagnostic signal is input to the calculation means and supplying the calculation output to the A / D converter, and a signal output from the processing device The analog signal according to claim 4, further comprising: a fifth operation mode in which another diagnostic signal analogized by the D / A converter is selected and supplied to the A / D converter. Processing equipment . 前記処理装置は、前記マルチプレクサの第1の動作モードでディジタル化された前記アナログ信号を取得し、前記第2の動作モードでディジタル化された前記アナログ信号を取得し、前記第3の動作モードで前記演算手段による演算処理結果を取得し、前記第4の動作モードで前記診断用信号の演算出力を取得して、演算処理結果が所定の範囲内の場合に、前記演算手段が正常動作していると判断し、前記第5の動作モードでディジタル化された別の診断用信号を取得して当該処理装置から出力した別の診断用信号と比較し、演算処理結果が所定の範囲内の場合に、前記A/D変換器が正常動作していると判断する、ことを特徴とする請求項5に記載のアナログ信号処理装置。   The processing device obtains the analog signal digitized in the first operation mode of the multiplexer, obtains the analog signal digitized in the second operation mode, and obtains the analog signal in the third operation mode. The calculation processing result by the calculation means is acquired, the calculation output of the diagnostic signal is acquired in the fourth operation mode, and the calculation means operates normally when the calculation processing result is within a predetermined range. And when another arithmetic signal digitized in the fifth operation mode is acquired and compared with another diagnostic signal output from the processing device, and the result of the arithmetic processing is within a predetermined range 6. The analog signal processing apparatus according to claim 5, wherein the A / D converter is determined to be operating normally. 前記演算手段は、ディジタル化された複数チャンネルのアナログ信号を受け、これらの信号の位相差、レベル差及び演算データの少なくともいずれか1つを算出する演算回路を含む、ことを特徴とする請求項1、5または6に記載のアナログ信号処理装置。   The arithmetic means includes an arithmetic circuit that receives digitized analog signals of a plurality of channels and calculates at least one of a phase difference, a level difference, and arithmetic data of these signals. The analog signal processing device according to 1, 5, or 6.
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