专利名称：测量设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及其中限制了功耗的含有液晶显示单元的测量设备。更具体地 说，本发明涉及对液晶显示单元供电的电源。另外，本发明涉及包括液晶显示单元和多个设 置单元的测量设备，每个设置单元对内部数据进行设置。更具体地说，本发明涉及用于诊断 液晶显示单元中消耗电流异常的技术。
背景技术：
流量计用作测量设备以测量用来构造工厂设施的管道线内的流速。流量计结合了 作为显示单元的液晶显示�？�(下文称作LCD�？�)，其中将例如由氧化铟锡(下文称作 ΙΤ0)形成的透明导电膜、由大量像素形成的液晶面板以及选择性地驱动液晶面板的像素的 驱动器集成为单个单元。图6是示出根据相关技术的流量计配置结构的框图。流量计包括模拟信号输入单 元1、A/D转换器2、CPU 3、非易失性存储器4、输出单元5、显示单元6、内部电源单元7和外 部单元8。在图6中，从传感器(图中未示出)输出的模拟流速信号S被输入到模拟信号输 入单元1进行归一化。随后，归一化的模拟流速信号S被输入到A/D转换器2以转换成数 字流速信号。然后把在A/D转换器2中转换的数字流速信号输入到CPU 3中。CPU 3根据非易失性存储器4中存储的程序，按照将要使用信号的应用(比如用于 外部输出或用于显示)来对数字流速信号执行预定计算处理。各个计算结果输出到输出单 元5或显示单元6。内部电源单元7提供所需电源以驱动各个单元，比如模拟信号输入单元1、A/D转 换器2、CPU 3和显示单元6。外部电源8通过传输线Ll连接到内部电源单元7。外部电源8通过传输线L2连 接到输出单元5。传输线L2包括调节电阻器R。外部电源8经由传输线Ll向内部电源单 元7提供例如24V的DC电压。外部电源8经由传输线L2和调节电阻器R从输出单元5接 收与测量的流速值相关的处于4mA与20mA之间的DC电流信号。流量计包括作为显示单元6的IXD模块。IXD�？橹邪ǖ腎TO膜会受到从各向 异性的导电膜或污染物之类附着到ITO膜上的离子的腐蚀，或被流量计安装位置处周围的 水腐蚀，或被在操作流量计时施加的电压腐蚀。尤其是在高温高湿安装地点处操作的流量计中的LCD模块中，连同ITO膜的腐蚀 作用而使驱动器周围的绝缘物中也产生劣化，这引起消耗电流增大。消耗电流的任何增大 都是不希望的，因为存在对二线式测量仪器以及诸如电池型和无线电型测量仪器之类的具 有严格的消耗电流限制的测量仪器的操作产生有害影响的可能性。诸如在化学工厂和制造厂等中使用的流量计之类的测量设备中，包括了如LCD之类的液晶显示单元、和如红外触摸开关等对内部参数的数据进行设置的设置单元。图7是示出根据相关技术的测量设备1的配置结构的框图。测量设备1包括内部 电源单元11、A/D转换器20、CPU 30、LCD 40、第一设置开关50、第二设置开关60、非易失性 存储器70和输出单元80。来自外部电源或内部电池(图中均未示出)的输出电压被输入 到内部电源单元7。内部电源单元7产生内部电源电压，并将内部电源电压供给A/D转换器 20、CPU 30、LCD 40 等。作为模拟信号的流速信号FLD(S卩，处理信号)从传感器(图中未示出)输入到A/ D转换器20。A/D转换器20将模拟信号转换为数字信号，随后输出数字信号。CPU 30从A/D转换器20接收数字信号。然后CPU 30从非易失性存储器70读取 内部参数数据，并采用内部参数数据计算流速值(即，处理值)。CPU 30经由输出单元80输出与流速值成比例的电流或电压信号，并向IXD 40发 送包括如流速值之类的显示数据的显示控制信号DCNT。IXD 40显示所接收的显示控制信 号DCNT中包括的显示数据，比如流速值。CPU 30提供有在IXD 40上显示流速值的测量值显示模式和对内部参数数据进行 设置的内部数据设置模式。当CPU 30已经变为内部数据设置模式时，用户在观察IXD 40上显示的当前内部 参数数据的同时，通过按压由红外触摸开关等形成的第一设置开关50和第二设置开关60 来改变内部参数数据。更具体地说，内部参数数据修改信号从第一设置开关50和第二设置开关60发送 到CPU 30。CPU 30根据内部参数数据修改信号来修改内部参数数据。修改后的内部参数 数据被存储在非易失性存储器70中并显示在LCD 40上。注意，内部参数包括用来确定流 速的例如仪表系数、流速范围等。IXD�？榭梢杂糜谝壕允镜ピ�。该IXD模块包括IXD驱动器和IXD 40。IXD驱 动器将显示控制信号DCNT转换为能够在液晶显示器上显示的电压并驱动IXD 40。IXD�？榘ǚ庾霸诓ＡЩゲ康腎XD驱动器、覆盖IXD驱动器的各向异性导电 膜(下文称作ACF膜)以及夹在玻璃基片和LCD驱动器之间的ITO膜。在LCD�？橹校覣CF膜或污染物等附着到ITO膜的离子、周围存在的湿气和在启 动时对LCD驱动器提供的电压都会在ITO膜中产生腐蚀。在高温高湿环境下操作的LCD模 块中，随着时间流逝，ITO膜中腐蚀的进程导致绝缘物劣化和消耗电流增大。在外部供给电流有限的二线式处理仪器中，如果总内部电路没有在4mA或以下进 行操作，则内部电源电压减�。靡瞧髅挥姓２僮�。因此，当在二线式处理仪器中使用LCD �？槭保牡缌髟龃蟛⑶腋靡瞧髅挥姓２僮�。在使用内部电池进行操作的测量设备中，电池的寿命由于消耗电流的增大而缩短。即使在除二线式处理仪器或使用内部电池进行操作的测量设备以外的测量设备 中，在内部电路尤其是在内部电源单元11中，由于消耗电流的增大而产生相当多的热量， 从而缩短了所使用的部件的寿命。如果使用了 LCD模块，当CPU 30诊断出消耗电流增大的异常时，要采用这样的结 构，其中新增用于诊断的信号以输入到CPU 30。在这种情况下，必须为CPU 30分配额外的输入端口，从而除非本就有剩余的输入端口，否则制造上述类型的结构是困难的。
发明内容
本发明提供了一种测量设备，其即使在LCD�？橹械母丛诰滴镏胁肆踊� 继而导致消耗电流增大的情况下也能稳定地操作。一种测量设备，可以包括含有驱动器的显示单元和被配置为从外部电源向显示单 元的驱动器提供电流的限流单元，限流单元对电流进行限制。限流单元输出的电流值可以等于或小于预定值。可以限制显示单元的驱动电流， 以使得测量设备即使在显示单元的消耗电流变得过大的情况下也能稳定地操作。所述测量设备还可以包括被配置为向显示单元输出用于显示器的逻辑信号的 CPU,以及被布置在CPU与显示单元之间的缓冲器，所述缓冲器对逻辑信号的电压电平进行 转换。缓冲器可以包括输入容许功能。根据本发明，即使伴随LCD�？榈母炊嬖诰滴镏械牧踊⑶宜鼍滴� 中的劣化导致了消耗电流增大，测量设备也仍然能够稳定地操作。在本发明的电子仪器中，当使用的LCD�？�(S卩，液晶显示单元)由于操作条件而 产生腐蚀和绝缘降低从而消耗电流增大时，采用已分配给第一和第二设置开关(即，设置 单元)的现有端口就可以诊断出消耗电流增大的异常。测量设备可以包括显示单元；电流检测单元，其被配置为如果检测到显示单元 的消耗电流增大则输出检测信号；多个设置单元，每个设置单元被配置为对输出信号进行 输出，所述多个设置单元的每一个如果接收到检测信号则改变输出信号；以及诊断单元，其 被配置为接收输出信号，所述诊断单元诊断消耗电流的增大。电流检测单元可以对消耗电流的检测处理执行第一预定时间段的时长。如果检测 到消耗电流的增大，则电流检测单元改变检测信号的状态并保持该状态一直到第一预定时 间段结束。电流检测单元可以在显示单元的启动处理完成之后对消耗电流的检测处理执行 第一预定时间段的时长。在经过第一预定时间段之后，可以恢复在显示单元上显示的显示数据以显示正确 的值。如果输出信号的改变后的状态已经持续了第二预定时间段的时长，则诊断单元可 以诊断出消耗电流的异常。电流检测单元可以包括运算放大器，其被配置为接收通过将内部电源电压分压 而得到的第一电压的第一输入和从内部电源电压下降了基于消耗电流的电压量的第二电 压的第二输入，所述运算放大器对消耗电流流过的元件进行控制；以及比较器，其被配置为 将运算放大器的输出电压与通过将内部电源电压分压而得到的第三电压进行比较。电流检 测单元可以基于来自比较器的比较结果检测出消耗电流的增大。测量设备还可以包括存储单元，其被配置为存储由诊断单元诊断出的异常的历 史。测量设备还可以包括报警单元，其被配置为如果诊断单元检测出异常则输出报警。一种测量设备，可以包括电流检测单元，其被配置为检测显示单元的消耗电流， 所述电流检测单元如果检测到所述显示单元的消耗电流增大则输出检测信号；多个设置单 元，每个设置单元被配置为对输出信号进行输出，所述多个设置单元的每一个如果接收到 检测信号则改变输出信号；以及诊断单元，其被配置为接收输出信号，所述诊断单元诊断消 耗电流的增大。电流检测单元可以对消耗电流的检测处理执行第一预定时间段的时长。如果检测 到消耗电流的增大，则电流检测单元改变检测信号的状态并保持该状态一直到第一预定时 间段结束。电流检测单元可以在显示单元的启动处理完成之后对消耗电流的检测处理执行 第一预定时间段的时长。在经过第一预定时间段之后，可以恢复在显示单元上显示的显示数据以显示正确 的值。如果输出信号的改变后的状态已经持续了第二预定时间段的时长，则诊断单元可 以诊断出消耗电流的异常。电流检测单元可以包括运算放大器，其被配置为接收通过将内部电源电压分压 而得到的第一电压的第一输入和从内部电源电压下降了基于消耗电流的电压量的第二电 压的第二输入，所述运算放大器对消耗电流流过的元件进行控制；以及比较器，其被配置为 将运算放大器的输出电压与通过将内部电源电压分压而得到的第三电压进行比较。电流检 测单元可以基于来自比较器的比较结果检测出消耗电流的增大。根据本发明，当使用的液晶显示单元由于操作条件而产生腐蚀和绝缘降低从而导 致消耗电流增大时，根据对液晶显示单元的消耗电流的增大进行检测的信号来改变设置单 元的输出信号，并且根据改变的输出信号来诊断消耗电流的异常。结果，采用已经分配给设 置单元的现有端口就可以诊断出消耗电流增大的异常。
从下文所述的特定优选实施例连同附图可以更清楚地得知本发明的上述特征和 优点，其中图1是示出根据本发明第一优选实施例的流量计的框图；图2是示出图1的流量计中限流单元的电路的例子的示图；图3是示出根据本发明第二优选实施例的测量设备的框图；图4是示出图3的测量设备中电流检测单元的电路的例子的示图；图5是示出图3的测量设备中的电流检测单元的操作的时序图；图6是示出根据相关技术的流量计的配置结构的框图；以及图7是示出根据相关技术的测量设备的配置结构的框图。
具体实施例方式现在将参照示意性实施例来描述本发明。本领域技术人员将认识到，采用本发明 的教导可以完成许多替代实施例，并且本发明不局限于这些用于示例说明的实施例。
第一优选实施例将描述本发明的第一优选实施例。图1是示出根据本发明第一优选实施例的流量 计的框图。与图6所示相同的部件采用相同符号表示。根据本发明第一优选实施例的流量 计包括模拟信号输入单元1、A/D转换器2、CPU 3、非易失性存储器4、输出单元5、显示单元 6、内部电源单元7、外部电源8、限流单元9和缓冲器10。外部电源8通过传输线Ll连接到 内部电源单元7。外部电源8通过传输线L2连接到输出单元5。调节电阻器R布置在传输 线L2上。图1不同于图6的地方在于在显示单元6与内部电源单元7之间布置了限流单 元9，并且在显示单元6与CPU 3之间布置了从限流单元9对其供电的缓冲器10。从传感 器(图中未示出)输出的模拟流速信号S被输入到模拟信号输入单元1以进行归一化。随 后，将归一化的模拟流速信号S输入到A/D转换器2中以转换为数字流速信号。随后，把在 A/D转换器2中转换的数字流速信号输入CPU 3。CPU 3根据存储在非易失性存储器4中的 程序按照将要使用该信号的应用(比如用于外部输出或用于显示)来对数字流速信号执行 预定计算处理。将各个计算结果输出到输出单元5或显示单元6。内部电源单元7提供所 需电源以驱动各个单元，比如模拟信号输入单元1、A/D转换器2、CPU 3和显示单元6。外 部电源8经由传输线Ll向内部电源单元7提供电源。外部电源8经由传输线L2和调节电 阻器R从输出单元5接收与测量的流速值相关的DC电流信号。图2是示出图1的流量计中限流单元9的电路的例子的示图。限流单元9包括运 算放大器U、场效应晶体管Q、由串联连接到一起的电阻器Rl和R2形成的电阻分压器电路、 电阻器R3和电容器C。由串联连接到一起的电阻器Rl和R2形成的电阻分压器电路的连接 中点被连接到运算放大器U的非反相输入端。由电阻器Rl和R2形成的电阻分压器电路的 一端被连接到内部电源单元7。把来自内部电源单元7的输出电压Va施加给电阻分压器电 路的所述一端，并且所述一端还经由电阻器R3连接到运算放大器U的反相输入端。由电阻 器Rl和R2形成的电阻分压器电路的另一端连接到公共电势点。运算放大器U的反相输入端经由形成恒流输出单元的场效应晶体管Q连接到运算 放大器U的输出端，并且该反相输入端还连接到显示单元6和缓冲器10。具体地说，场效应 晶体管Q的源极连接到运算放大器U的反相输入端，而场效应晶体管Q的栅极连接到运算 放大器U的输出端，并且场效应晶体管Q的漏极连接到显示单元6和缓冲器10。把来自内部电源单元7的输出电压Va施加给运算放大器U的一个电源端子，并将 运算放大器U的另一个电源端子连接到公共电势点。另外，在运算放大器U的这两个电源 端子之间连接电容器C。将描述图2所示限流单元9的操作。对运算放大器U的非反相输入端施加输入电压Vin+，其表达式为Vin+ = VaXR2/(Rl+R2)。对运算放大器U的反相输入端施加输入电压Vin-，其表达式为Vin-= Va-R3X (Ia+Ib)，其中Ia是显示单元6的消耗电流，Ib是缓冲器10的消耗电流。即使如上所述，由于腐蚀而增大了显示单元6的消耗电流Ia，从限流单元9输出的 电流的最大值被限制到由Ilimit = (Va-Vb)/R3所表示的值。因此，通过将该限流值Ilimit设置到不影响仪表整体的适当的值，即使在显示单 元6的消耗电流Ia由于腐蚀而增大的情况下，也不会对仪表整体产生影响。
接下来描述缓冲器10的操作。显示单元6的电源电压是由限流单元9生成的电压Vb = Vin_。内部电源单元7 提供所需的当前电压Va以驱动各个单元，比如模拟信号输入单元1、A/D转换器2、CPU 3和 显示单元6。当来自电源电压Vb的电流不足时，显示单元6的驱动器可以使用电源电压Va 以及CPU 3的信号线作为电源，并从中提取电流来操作。然而，如果显示单元6的驱动器由于电阻器R3造成的电压降使得电源电压Va高 于电源电压Vb从而不具有输入容许功能，则很可能会发生操作故障。输入容许功能是这样 一种功能当将输入端设置得高于电源电压或者当电源是OV时，电流不会从输入端流向电 源。因此，为了解决上述问题，采用具有输入容许功能的缓冲器作为缓冲器10，并采用 由限流单元9生成的电压Vb作为缓冲器10的驱动电源。结果，显示单元6的电源电压等于输入到显示单元6中的逻辑信号电平的最大值， 从而可以使显示单元6稳定地操作。即，通过采用将Vb用作电源的缓冲器，即使电流被从 信号线提取，也对电源电压Va没有影响。在上述第一优选实施例中，描述了用作二线式现场仪器的流量计，不过，本发明并 不局限于此，还可以将本发明应用于各种类型的测量仪器，比如蓄电池型或无线电型压力 计、温度计和发射机等包括液晶显示单元并具有严格的消耗电流限制的测量仪器。如上所述，根据本发明第一优选实施例，即使由于伴随LCD�？榈母吹牡缱枇� 化而引起消耗电流增大，该测量设备也能稳定地操作。第二优选实施例将描述本发明的第二优选实施例。图3是示出根据本发明第二优选实施例的测量 设备100的框图。测量设备100包括内部电源单元11、A/D转换器20、第一设置开关50、第二设置开 关60、非易失性存储器70、输出单元80、电流检测单元110、IXD�？�120、CPU 130和报警 单元140。IXD�？�120具有IXD 121和IXD驱动器122。CPU 130具有电流检测控制单元 131和诊断单元132。第一设置开关50和第二设置开关60是设置单元。非易失性存储器 70是存储单元。IXD�？�120是显示单元。内部电源单元11从外部电源或内部电池(图中均未示出)接收电压输入，并从该 电压产生内部电源电压Va。然后，内部电源单元11将内部电源电压Va供给A/D转换器20、 CPU 130和电流检测单元110等。A/D转换器20从传感器(图中未示出)接收流速信号FLD的输入(其为模拟信 号)，并将该流速信号FLD转换为要被传送到CPU 130的数字信号。CPU 130中的电流检测控制单元131将复位信号Reset和信号Signal A发送到电 流检测单元110。CPU 130中的诊断单元132从第一设置开关50接收输出信号STl并从第 二设置开关60接收输出信号ST2。CPU 130从非易失性存储器70读取数据，并且将数据写入非易失性存储器70。CPU 130还向输出单元80发送如流速值之类的输出信号。另外，CPU 130向报警单元140发送 报警信号，并且向IXD驱动器122发送显示控制信号DCNT。电流检测单元110根据内部电源电压Va产生内部电源电压Vb并将内部电源电压Vb供给LCD�？�120。此外，根据LCD�？�120的消耗电流的任何增加，将用来改变第一设 置开关50和第二设置开关60的输出信号的信号分别发送给第一设置开关50和第二设置 开关60。 IXD�？�120中的IXD驱动器122从CPU 130接收显示控制信号DCNT和复位信号 Reset，并在IXD 121上显示如显示控制信号DCNT中包含的流速值之类的数据。注意，使用A/D转换器20、第一设置开关50、第二设置开关60、非易失性存储器 70、输出单元80、IXD�？�120和CPU 130来执行流速值计算、外部输出、显示、以及内部参 数数据设置和存储的各项操作。流速值计算、外部输出、显示、以及内部参数数据设置和存 储的各项操作与图7描述的内容相同。接下来将采用图4描述电流检测单元110的电路，其为第二优选实施例的特征之 一。图4是示出在图3的测量设备100中的电流检测单元110的电路的例子的示例图。电流检测单元110包括限流单元111、比较器电路112、与门元件Ul、D型触发器 U2 (下文称作D-FF U2)、以及场效应晶体管Ql和Q2 (下文称作FET Ql和Q2)。限流单元111包括电阻器Rl至R3、运算放大器U3和 Τ Q3。比较器电路112包 括电阻器R4、R5、R6和R7以及比较器U4。将描述限流单元111的结构。电阻器Rl和R2串联连接于内部电源电压Va和公 共电压GND之间。电阻器Rl的一端经由电阻器R3连接到FET Q3源极端。电阻器Rl和R2之间的连接点连接到运算放大器U3的非反相输入端。电阻器R3 和FET Q3的源极端之间的连接点连接到运算放大器U3的反相输入端。运算放大器U3的输出端连接到FET Q3的栅极端。FET Q3的漏极端连接到IXD模 块 120。将描述比较器电路112的结构。运算放大器U3的输出端经由电阻器R4连接到比 较器U4的非反相输入端。将电阻器R5作为正反馈电阻器连接到比较器U4的非反相输入 端和输出端之间。电阻器R6和R7串联连接于内部电源电压Va和公共电压GND之间。电阻器R6和 R7之间的连接点连接到比较器U4的反相输入端。将描述剩下的部件的结构。比较器U4的输出端连接到与门元件Ul的一个输入端 A。信号Signal A从电流检测控制单元131输入到与门元件Ul的另一输入端B。与门元件Ul的输出端连接到D-FF U2的时钟端(下文称作CLK端)，内部电源电 压Va输入到D-FF U2的D端。将复位信号Reset从电流检测控制单元131输入到D_FF U2的清零端(下文称作 CLR端)，内部电源电压Va输入到D-FF U2的预设端(下文称作I3R端)。D-FF U2的输出Q端连接到FET Ql和Q2的栅极端。FET Ql的漏极和源极输入到 诊断单元132，并且第一设置开关50的触点连接于漏极端和源极端之间。FET Q2的漏极和源极输入到诊断单元132，并且第二设置开关60的触点连接于漏 极端和源极端之间。接下来将描述测量设备100的操作。首先将描述限流单元111的操作。通过在电阻Rl和R2之间将内部电源电压Va分压而得到的电压Vl ( S卩，第一电 压)被输入到运算放大器U3的非反相输入端。如果IL是IXD�？�120的消耗电流，那么作为将电阻R3乘以消耗电流IL而得到的电压降部分的电压V2( S卩，第二电压)输入到运 算放大器U3的反相输入端。如果IXD�？�120的消耗电流IL小，则第一电压Vl小于第二电压V2。结果，来自 运算放大器U3的输出是低电压(即，等于公共电压GND)。运算放大器U3的输出电压(控 制电压Vent)控制FET Q3的栅极电压(消耗电流IL流过该栅极)的结果是，消耗电流IL 流向LCD�？�120。相反，如果IXD�？�120的消耗电流IL大，第一电压Vl等于第二电压V2，则运算 放大器U3的输出变成高电压1。此时，消耗电流IL为IL = Rl X Va/(R3 X (R1+R2))(1)并且供给IXD�？�120的电流被限制到由公式⑴给出的电流。注意高电压1等 于通过将FET Q3的栅极与源极之间的电压Vgs加到内部电源电压Va上所得到的电压，并 且该电压大于内部电源电压Va。即，如果是小的消耗电流IL，则来自运算放大器U3的输出是低电压，并提供用来 操作LCD�？�120所需的消耗电流IL。然而，如果消耗电流IL增大，则运算放大器U3的输 出变成高电压1，并且供给LCD模块120的电流被限制到由公式(1)表示的电流。通过这种方式，如果消耗电流IL增大，因为运算放大器U3的输出变成高电压1，那 么借助于运算放大器U3的输出电压可以检测到消耗电流IL的增加。注意，还可以通过使消耗电流IL流过电阻器(图中未示出)并随后使用在该电阻 器两端产生的电压进行检测，来执行对消耗电流IL的增加的检测。接下来将描述比较器电路112的操作。比较器电路112将来自运算放大器U3的 输出电压(即，控制电压)Vcnt与通过对电阻器R6和R7之间的内部电源电压Va进行分压 而得到的电压V3( 即，第三电压)进行比较。如果来自运算放大器U3的输出电压小于第三电压V3，则比较器U4的输出是低电 压。然而，如果来自运算放大器U3的输出电压大于第三电压V3，则比较器U4的输出变为高 电压2。注意高电压2等于内部电源电压Va。因此，能够采用比较器U4的输出电压按照与运算放大器U3的输出电压相同的方 式检测消耗电流IL的增加。将利用图5所示时序图描述基于上述类型操作的电流检测单元110的操作。图5 是说明图3的测量设备100中的电流检测单元110的操作的时序图。注意，图5是针对由 于LCD�？�120的腐蚀和绝缘降低已经产生了消耗电流异常的状态下的时序图。在图5中，(a)是示出复位信号Reset的电压的时序图，(b)是示出运算放大器U3 的输出电压的时序图，(c)是示出与门元件Ul的输入端A的电压(即，比较器U4的输出电 压)的时序图，(d)是示出信号Signal A的电压(S卩，与门元件Ul的输入端B的电压)的时 序图，(e)是示出与门元件Ul的输出电压的时序图，(f)是示出检测信号Idet的电压(即， 来自D-FF U2的输出端Q的电压)的时序图，以及(g)是示出第一和第二输出信号STl和 ST2的电压的时序图。第一输出信号STl是第一设置开关50的触点之间的电压，并且是从第一设置开关 50到诊断单元132的输出信号。第二输出信号ST2是第二设置开关60的触点之间的电压， 并且是从第二设置开关60到诊断单元132的输出信号。
注意，图5的描述是针对用户没有按下第一和第二设置开关50和60时的情况，即 针对触点处于断开状态的情况。图5(a)中的复位信号Reset在时刻t 1从低电压变成高电压2。另外，其在时刻 t8变回低电压，并在时刻t9再次变为高电压2。这里，时刻tl与t8之间的时间包括对消 耗电流进行检测和诊断(下文将描述)的时间，该时间作为电流检测时标时间DT。将描述图5中的(b)所示的运算放大器U3的输出电压。在时刻tl，输入到IXD驱 动器122中的复位信号Reset (a)变成高电压2，并且取消了 IXD驱动器122的复位状态以 使得IXD驱动器122开始启动处理。IXD驱动器122的启动处理从时刻tl 一直执行到时刻t2。由于在该时间段中启 动电流流向IXD驱动器122，所以IXD�？�120的消耗电流IL增大。因此，运算放大器U3 的输出电压(b)由于上文所述的限流操作而在时刻tl从低电压变成高电压1(即，变成图 中bl所表示的部分)，并在时刻t2变回低电压。注意，IXD�？�120的腐蚀和绝缘降低的过程是逐渐和缓慢的。因此，IXD�？�120 的消耗电流IL不会因为LCD�？�120的腐蚀和绝缘降低而陡然增大，而是重复性地轻微增 大和减小。由于增加的量略大于减小的量，所以消耗电流IL在很长的时间段(例如几天或 几周)里缓慢平稳地增大。当LCD�？�120的腐蚀和绝缘降低正在进行中时，电流检测时标时间DT (例如为 10秒)和消耗电流IL在该时间期间重复地轻微增大和减小。结果，运算放大器U3的输出电压(b)在时刻t4从低电压变成高电压1 (即，消耗电 流增大(到图中b2表示的部分))，并在时刻t5变回低电压(即，消耗电流减小)。另外， 其在时刻t6从低电压变成高电压1 (即，消耗电流增大(到图中b3表示的部分))，并在时 刻t7变回低电压(即，消耗电流减小)。注意，运算放大器U3的输出电压(b)的bl、b2和b3部分都是由于消耗电流IL增 大而引起的高电压1的部分。这里，bl部分是由IXD驱动器122的启动处理造成的，而b2 和b3部分是由LCD模块120的腐蚀和绝缘降低造成的。以这种方式，消耗电流IL的增大 的原因在bl部分中与在b2、b3部分中是不相同的。当诊断单元132 (下文所述)诊断出消耗电流中的异常时，LCD驱动器122被在时 刻t8与时刻t9之间被来自电流检测控制单元131的复位信号Reset (a)的低电压变为复 位状态。在时刻t9，取消复位状态，启动处理开始。接下来，运算放大器U3的输出电压(b) 在时刻t9以后重复如部分bl、b2、和b3中相同类型的操作。注意，如果诊断单元132没有 诊断到消耗电流中的异常，则复位信号Reset (a)在时刻t8与时刻t9之间保持高电压2 (图 中未示出)，并且LCD驱动器122不变成复位状态。将描述图5中(c)所示的与门元件Ul的输入端A的电压(即，比较器U4的输出 电压)。作为上文所述的比较器电路112操作的结果，与门元件Ul的输入端A(C)的电压 在时刻tl从低电压变成高电压2，并在时刻t2变回低电压。其在时刻t4和t5执行与在时 刻tl和t2相同的变化(即，低电压一高电压2 —低电压)，并且在时刻t6和t7也执行与 在时刻tl和t2相同的变化。即，与门元件Ul的输入端A(C)的电压就是把运算放大器U3的输出电压(b)的高电压1的电平变换成高电压2时的电压。对与门元件Ul提供内部电源电压Va作为电源。如果大于内部电源电压Va的高 电压1处于与门元件Ul的输入电压范围内，则不使用比较器电路112，而可以将运算放大器 U3的输出(b)直接输入到与门元件Ul的输入端A(C)，从而实现电路尺寸、空间的减小以及 成本的降低。另一方面，如果与门元件Ul的输入电压范围小于内部电源电压Va(即，高电压2)， 那么，如果将运算放大器U3的输出(b)直接输入到与门元件Ul的输入端A (c)则会导致与 门元件Ul不能工作。因此，通过使用比较器电路112，执行转换到高电压2的电平变换并且将比较器U4 的输出输出到与门元件Ul的输入端A，与门元件Ul就能够工作。将描述图5中(d)所示的信号Signal A的电压(即，与门元件Ul的输入端B的 电压)、图5的(e)所示的与门元件Ul的输出电压、和图5中的(f)所示的检测信号Idet 的电压(即，D-FF U2的输出端Q的电压)。在IXD驱动器122的启动处理结束时的时刻t2以后，信号Signal A(d)的电压在 时刻t3从低电压变成高电压2，并在时刻t8变回低电压。在时刻t9及其以后执行相同类 型的操作。信号Signal A(d)的电压保持在高电压2处的从时刻t3到时刻t8的时间段作为 第一预定时间段FTl。与门元件Ul的输出电压(e)在时刻t4被输入端A和B的逻辑乘从低电压改变成 高电压2，并在时刻t5变回低电压。此外，其在时刻t6从低电压变成高电压2，并在时刻t7 变回低电压。在时刻t9及其以后重复相同类型的操作。在与门元件Ul的输出电压(e)中，与运算放大器U3的输出(b)的b2和b3相对 应的那些部分被输出作为高电压2，而与bl对应的部分保持为低电压。S卩，从与门元件Ul的输出电压(e)中提取消耗电流IL中由LCD�？�120中的腐 蚀和绝缘降低所导致的增加的对应部分，并将其输出。内部电源电压Va ( 即，高电压2)输入到D_FF U2的D输入端，D-FF U2保持并随 后在CLK(时钟)上升时输出D输入端的状态。因此，检测信号Idet (f)的电压在时刻t4从低电压变成高电压2。另外，由于复位 信号Reset (a)输入到D_FF U2的CLR端中，所以检测信号Idet (f)的电压在时刻t8被清 除并变成低电压。在时刻t9及其之后重复相同类型的操作。通过这种方式，当检测到由腐蚀导致的消耗电流IL增大时，检测信号Idet (f)的 电压在时刻t4变成高电压2，并且该状态一直保持到第一预定时间段FTl结束的时刻t8。通过将信号Signal A的电压(d)输入到与门元件Ul的B端(即，通过使用输入 端B来标记输入端A)，检测信号Idet(f)的电压从LCD驱动器122的启动处理结束的时刻 t2开始对消耗电流IL执行第一预定时间段FTl的时长的检测处理，并且可以检测到由腐蚀 导致的消耗电流中的任何增大。结果，没有检测消耗电流IL中由IXD驱动器122的启动处理所引起的增大的部 分，并且可以检测到消耗电流IL中由LCD�？�120的腐蚀和绝缘降低所引起的增大的部 分。
注意，如果消耗电流IL中由IXD驱动器122的启动处理所引起的增大的部分很 �。敲从捎诶醋栽怂惴糯笃鱑3的输出(b)的bl部分保持为低电压，因此能够代替使用与 门元件Ul的输入端B处的信号Signal A而输入内部电源电压Va。在这种情况下，与门元 件Ul的输出和检测信号Idet具有与图5中的(e)和(f)所示相同的波形。现在将描述图5中(g)所示的第一和第二输出信号STl和ST2。当检测信号Idet (f)的电压是高电压2时，FET Ql和Q2的漏极与源极之间的部 分接通。因此，分别为第一和第二设置开关50和60连接点断开时的输出的第一和第二输 出信号STl和ST2(g)是检测信号Idet(f)的电压的低电压与高电压2已经切换(S卩，翻 转)的电压。接下来将描述诊断单元132的异常诊断处理。诊断单元132接收第一和第二输出 信号STl和ST2。这两个电压在时刻t4处从高电压2变成低电压，并且当确定该低电压状 态从时刻t4开始已经持续了第二预定时间段FT2的时长或更长时，就断定消耗电流IL已 经由于腐蚀而增大，并诊断出消耗电流异常。注意，还可以不通过仅仅执行在电流检测时标时间DT的单次诊断，而是替代地通 过在一个循环中重复多次诊断异常来确定消耗电流中的异常。通过这种做法，可以提高诊 断准确度。这里，第一预定时间段FTl比电流检测时标时间DT (例如10秒)长，并且第二预 定时间段FT2比第一预定时间段FTl短，但比按下第一和第二设置开关50和60的时间段 (例如2到3秒)长。即，建立如下关系电流检测时标时间DT(例如10秒) >第一预定 时间段FTl (例如8秒)>第二预定时间段FT2(例如6秒)> 按下第一和第二设置开关50 和60的时间段(例如2到3秒)。通过使第二预定时间段FT2比按下第一和第二设置开关50和60的时间长，即使 用户按下了第一和第二设置开关50和60 ( S卩，让触点接触)，诊断单元132也能确定第一和 第二输出信号STl和ST2保持在低电压的时间长度不超过第二预定时间段FT2，从而不会诊 断为消耗电流异常。因此，可以避免当按下第一和第二设置开关50和60时作出错误的诊断。注意，使用两个(即，多个)设置开关的原因如下。即，即使用户错误地按下第一 设置开关的时间比第二预定时间段FT2长，由于另一设置开关的输出信号保持在高电压2， 因此也不会诊断消耗电流异常。通过这种做法，可以作出准确的诊断并避免错误诊断。根据第二优选实施例，电流检测单元110检测消耗电流IL中由LCD�？�120的腐 蚀引起的任何增加，并使用检测信号Idet改变来自第一和第二设置开关50和60的输出信 号STl和ST2。另外，当输出信号STl和ST2的改变的状态(即，低电压状态)已经持续了 第二预定时间段FT2或更长时，诊断单元132能够诊断消耗电流IL中由腐蚀引起的增大异常。由于第一和第二设置开关50和60的输出信号STl和ST2用来将检测信号Idet 传送到诊断单元132，因此可以使用CPU 130的已分配给第一和第二设置开关50和60的现 有输入端口来执行异常诊断。通过这种做法，即使当CPU 130中没有剩余输入端口时也能 执行异常诊断。
此外，即使IXD驱动器122的启动电流很大，与门元件Ul的输入端A被输入到Ul 的端口 B的信号Signal A所标记，并且D-FF U2在启动处理结束之后执行对消耗电流IL 的检测处理。结果，由于不会检测消耗电流IL中由LCD驱动器122启动处理所引起的增大 的部分，因此可以检测到消耗电流IL中由LCD�？�120的腐蚀和绝缘降低所引起的任何增 大，并且能够实现更准确的异常诊断。注意，当IXD�？�120的消耗电流IL增大时，有时在IXD 121上会显示错误的值。 因此，通过将复位信号Reset输入IXD驱动器122并在时刻t8至时刻t9执行复位状态(见 图5(a))，随后在时刻t9之后重启IXD驱动器122，可以恢复IXD 121来显示正确的值。接着将描述存储异常历史的操作。在图3中，当诊断单元132已经诊断出消耗电 流IL中由腐蚀引起的异常时，在非易失性存储器70中存储该诊断结果和作出该诊断的时 间。如果在非易失性存储器70中存储异常历史，则通过读取异常历史，用户等能够查 明之前的异常进展，并预测未来的异常(即，消耗电流IL中未来的增大)的进展的速率 (即，通常所说的预测诊断)。将描述报警单元140。当诊断单元132诊断出消耗电流IL中由腐蚀引起的异常 时，由报警单元140向外输出报警。用户等可以视觉地(借助于显示器或灯之类)或者听觉地(借助于声音之类)来 获知报警，随后可以确认异常的状况和采取适当的措施，例如替换测量设备100。注意，在上面的描述中，将第一和第二设置开关50和60用作设置单元，然而除此 之外还可以使用大量设置开关。除机械触点开关之外，也可以使用电子开关或者检测光 (如红外光射线)或磁力的开关作为设置单元。在上面的描述中，采用一种处理仪器作为测量设备100的示例，然而本发明不限 于此，而是可以应用于其它测量设备，只要这种仪器配备了液晶显示单元和用于设置数据 的设置单元。除了按照预定程序利用如CPU 130等处理器执行处理的电流检测控制单元131和 诊断单元132之外，该处理还可以借助于逻辑电路来实现。如这里所使用的术语，下列方向性的术语“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、下 方、和横向”以及任何其他类似的方向性术语指的是配置了本发明的设备的那些方向。因 此，用来描述本发明的这些术语应当解释为是相对于配置了本发明的设备而言的。术语“被配置为”用来描述包括被构造为和/或编程为执行期望功能的硬件和/或 软件的装置的组件、部件或部分。此外，在权利要求中表达为“装置加功能”的术语应当包括可用来执行本发明的那 个部分的功能的任何结构。这里使用的程度的术语比如“基本上”、“大约”、“接近”和“近似”表示对所修饰的 术语偏离合理的量，使得最终结果没有显著改变。例如，如果该偏离量不会否定其所修饰的 词的意思的话，这些术语可以解释为包括对所修饰的术语有最多士5%的偏离量。本发明不限于上述示例，并在不脱离本发明精神范围内包括各种改型和变体。另 外，本发明还包括各种部件的除了上述组合之外的组合。虽然上面已经描述了本发明的优选实施例，应当理解的是它们都是本发明的例子而不应当作为限制。可以在不脱离本发明范围的情况下做出添加、省略、替代和其它改变。 因此，本发明不由前文描述限制，仅由权利要求的范围来限制。
权利要求
1.一种测量设备，包括 显示单元；电流检测单元，其被配置为如果检测到显示单元的消耗电流增大则输出检测信号； 多个设置单元，每个设置单元被配置为对输出信号进行输出，所述多个设置单元的每 一个如果接收到检测信号则改变输出信号；以及诊断单元，其被配置为接收输出信号，所述诊断单元诊断消耗电流的增大。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其中电流检测单元对消耗电流的检测处理执行第一预定时间段的时长，并且 如果检测到消耗电流的增大，则电流检测单元改变检测信号的状态并保持该状态一直 到第一预定时间段结束。
3.根据权利要求2所述的测量设备，其中电流检测单元在显示单元的启动处理完成之后对消耗电流的检测处理执行第一预定 时间段的时长。
4.根据权利要求2所述的测量设备，其中在经过第一预定时间段之后，恢复在显示单元上显示的显示数据以显示正确的值。
5.根据权利要求1所述的测量设备，其中如果输出信号的改变后的状态已经持续了第二预定时间段的时长，则诊断单元诊断出 消耗电流的异常。
6.根据权利要求1所述的测量设备，其中 电流检测单元包括运算放大器，其被配置为接收通过将内部电源电压分压而得到的第一电压的第一输入 和从内部电源电压下降了基于消耗电流的电压量的第二电压的第二输入，所述运算放大器 对消耗电流流过的元件进行控制；以及比较器，其被配置为将运算放大器的输出电压与通过将内部电源电压分压而得到的第 三电压进行比较，并且所述电流检测单元基于来自比较器的比较结果检测出消耗电流的增大。
7.根据权利要求1所述的测量设备，还包括存储单元，其被配置为存储由诊断单元诊断出的异常的历史。
8.根据权利要求1所述的测量设备，还包括报警单元，其被配置为如果诊断单元检测出异常则输出报警。
9.一种测量设备，包括 显示单元，其包括驱动器；以及限流单元，其被配置为从外部电源向显示单元的驱动器提供电流，所述限流单元限制 该电流。
10.根据权利要求9所述的测量设备，其中由限流单元输出的电流值等于或小于预定值，并且限制显示单元的驱动电流，以使得所述测量设备即使在显示单元的消耗电流变得过大 的情况下也能稳定地操作。
11.根据权利要求9所述的测量设备，还包括CPU，其被配置为向显示单元输出用于显示器的逻辑信号；以及缓冲器，其被布置在CPU和显示单元之间，所述缓冲器转换逻辑信号的电压电平。
12.根据权利要求11所述的测量设备，其中所述缓冲器包括输入容许功能。
13.根据权利要求10所述的测量设备，还包括CPU，其被配置为向显示单元输出用于显示器的逻辑信号；以及缓冲器，其被布置在CPU和显示单元之间，所述缓冲器转换逻辑信号的电压电平。
14.根据权利要求13所述的测量设备，其中所述缓冲器包括输入容许功能。
15.一种测量设备，包括电流检测单元，其被配置为检测显示单元的消耗电流，所述电流检测单元如果检测到 所述显示单元的消耗电流增大则输出检测信号；多个设置单元，每个设置单元被配置为对输出信号进行输出，所述多个设置单元的每 一个如果接收到检测信号则改变输出信号；以及诊断单元，其被配置为接收输出信号，所述诊断单元诊断消耗电流的增大。
16.根据权利要求15所述的测量设备，其中电流检测单元对消耗电流的检测处理执行第一预定时间段的时长，并且 如果检测到消耗电流的增大，则电流检测单元改变检测信号的状态并保持该状态一直 到第一预定时间段结束。
17.根据权利要求16所述的测量设备，其中电流检测单元在显示单元的启动处理完成之后对消耗电流的检测处理执行第一预定 时间段的时长。
18.根据权利要求16所述的测量设备，其中在经过第一预定时间段之后，恢复在显示单元上显示的显示数据以显示正确的值。
19.根据权利要求15所述的测量设备，其中如果输出信号的改变后的状态已经持续了第二预定时间段的时长，则诊断单元诊断出 消耗电流的异常。
20.根据权利要求15所述的测量设备，其中 电流检测单元包括运算放大器，其被配置为接收通过将内部电源电压分压而得到的第一电压的第一输入 和从内部电源电压下降了基于消耗电流的电压量的第二电压的第二输入，所述运算放大器 对消耗电流流过的元件进行控制；以及比较器，其被配置为将运算放大器的输出电压与通过将内部电源电压分压而得到的第 三电压进行比较，并且所述电流检测单元基于来自比较器的比较结果检测出消耗电流的增大。
全文摘要
一种测量设备，包括显示单元；电流检测单元，其被配置为如果检测到显示单元的消耗电流增大则输出检测信号；多个设置单元，每个设置单元被配置为对输出信号进行输出，所述多个设置单元的每一个如果接收到检测信号则改变输出信号；以及诊断单元，其被配置为接收输出信号，所述诊断单元诊断消耗电流的增大。
文档编号G01R19/165GK101995527SQ20101025006
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月6日
发明者志村彻, 菅原藤和, 铃木晋, 鸟丸尚 申请人:横河电机株式会社
专业数控铣床产品供应商
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