(57)【要約】【課題】デジタル入力を行っている最中であってもフォトカプラの寿命診断を可能にする。【解決手段】外部から入力信号を受けとって光を発する発光素子、および、発光素子の発した光を受光して電気信号に変換する受光素子を含むフォトカプラと、受光素子に接続されたコンデンサと、フォトカプラの寿命を判定する寿命判定部とを有する。コンデンサは、受光素子が発光素子からの光を受光した場合、その受光素子に電流を供給することにより放電する。寿命判定部は、コンデンサの放電に要する時間を計測することによりフォトカプラの寿命を判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力信号を受けとって光を発する発光素子、および、前記発光素子の発した光を受光して電気信号に変換する受光素子を含むフォトカプラと、
前記受光素子に接続されたコンデンサと、
前記フォトカプラの寿命を判定する寿命判定部とを有し、
前記コンデンサは、前記受光素子が前記発光素子からの光を受光した場合、当該受光素子に電流を供給することにより放電し、
前記寿命判定部は、前記コンデンサの放電に要した時間を計測することにより前記フォトカプラの寿命を判定することを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデジタル入力装置であって、
前記受光素子と前記コンデンサとの間には、一端が受光素子に、他端がコンデンサに接続された抵抗が配置され、前記コンデンサは前記抵抗を介して前記受光素子に電流を供給することを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項３】
請求項１に記載のデジタル入力装置であって、
前記寿命判定部は、前記発光素子が前記入力信号の入力を受けてから、前記コンデンサの電圧が所定値になるまで放電するのに要した時間を計測する放電時間計測回路と、前記放電時間計測回路の計測した前記放電に要した時間を、閾値と比較することにより前記フォトカプラの寿命を判定する判定回路とを備えることを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載のデジタル入力装置であって、
前記放電時間計測回路は、カウンタと、Ｄラッチとを含み、
前記カウンタは、前記発光素子の２つの端子が予め定めたＨｉ電圧になったときにカウントを開始し、Ｄラッチは、前記コンデンサの両端電圧が予め定めたＬｏｗ電圧になったときに、前記カウンタの出力するカウント値を保持することにより前記放電に要した時間を計測することを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項５】
請求項３に記載のデジタル入力装置であって、
前記判定回路は、前記閾値を算出する閾値計算部と、算出された前記閾値を記憶する記憶領域と、前記記憶領域内の閾値と、前記放電時間計測回路の計測した前記放電に要した時間とを比較する比較部とを備えることを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項６】
請求項５に記載のデジタル入力装置であって、
前記閾値計算部は、前記放電計測回路が初めて計測した前記放電に要した時間に基づいて、前記閾値を計算することを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項７】
外部から入力信号を受けとるデジタル入力装置と、前記デジタル入力装置が出力する電気信号を演算処理する信号処理部とを有する演算装置であって、
前記デジタル入力装置は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のデジタル入力装置であることを特徴とする演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラの寿命を診断する機能を備えたデジタル入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計算機システム等のデジタル信号を入力するために使用されるデジタル入力ボード等と呼ばれるデジタル入力装置には、外部接続機器から入力信号を受け取る回路にフォトカプラを用いたものがある。フォトカプラは、発光ダイオードとフォトトランジスタとを含み、電気信号を発光ダイオードによって光に変換し、その光をフォトトランジスタが受光して電気信号に変換する構成であり、電気的に絶縁しながら入力信号を伝達することができる。
【０００３】
フォトカプラは、経年劣化により電流伝達率が小さくなることが知られている。その結果、フォトトランジスタに流れる電流が低減し、信号を正常に入力することが困難となる。
【０００４】
特許文献１には、フォトカプラの寿命診断を行うために、パルス信号を生成してフォトカプラに入力し、発光ダイオードで光に変換し、この光をフォトトランジスタで受光して電気信号に再変換し、得られた電気信号のパルス波形の時間幅を、フォトカプラに入力したパルス信号のパルス時間幅と比較する技術が開示されている。経年劣化により、電流伝達率が低下している場合、フォトカプラの応答性が低下するため、フォトカプラで受光後のパルス幅に基づいて残り寿命を推定できると提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１４７３６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のフォトカプラ寿命診断装置では、フォトカプラの寿命を診断する際に、パルス信号を生成してフォトカプラに入力する必要がある。そのため、定期的に寿命診断を行うためには、デジタル入力を行っている稼働中のフォトカプラの動作を一旦中断させ、寿命診断用のパルス信号をフォトカプラに入力する必要があり、デジタル入力装置の稼働時間を制限する必要がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、デジタル入力を行っている最中であってもフォトカプラの寿命診断を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、外部から入力信号を受けとって光を発する発光素子、および、発光素子の発した光を受光して電気信号に変換する受光素子を含むフォトカプラと、受光素子に接続されたコンデンサと、フォトカプラの寿命を判定する寿命判定部とを有する。コンデンサは、受光素子が発光素子からの光を受光した場合、その受光素子に電流を供給することにより放電する。寿命判定部は、コンデンサの放電に要する時間を計測することによりフォトカプラの寿命を判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるフォトカプラ寿命診断装置は、通常のデジタル入力動作の最中に、コンデンサの放電時間を計測することで、フォトカプラの寿命を診断することが可能となる。これにより、デジタル入力動作を中断することなく、フォトカプラの寿命を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フォトカプラ寿命判定部を備えたデジタル入力装置１０２および演算装置１０３の全体構成を示すブロック図
【図２】デジタル入出力部１０４の回路構成を示すブロック図
【図３】フォトカプラの放電時間を計測する寿命判定部１０５の内部構成を示したブロック図
【図４】ＶｓｔａｒｔとＶｓｔｏｐ等の変化を示すタイミングチャート
【図５】カウンタ３０１の動作を示したタイミングチャート
【図６】演算部３０３の内部構成を示したブロック図
【図７】寿命判定部１０５の処理を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかるフォトカプラの寿命診断機能を備えたデジタル入力装置を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態のデジタル入力装置１０２を備えた演算装置１０３の構成を示す図であり、図２は、デジタル入力装置１０２のデジタル入力部１０４の回路構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態のデジタル入力装置１０２は、フォトカプラ２０３とコンデンサ２０８を含むデジタル入力部１０４、および、フォトカプラの寿命を判定する寿命判定部１０５を備えて構成される。
【００１４】
フォトカプラ２０３は、図２に回路例を示したように、外部の機器１０１から入力信号を受けとって光を発する発光素子（一例として発光ダイオード）２０４と、発光素子２０４の発した光を受光して電気信号に変換する受光素子（一例としてフォトトランジスタ）２０５を含む。受光素子２０５にはコンデンサ２０８が接続され、受光素子２０５が発光素子２０４からの光を受光した場合、コンデンサ２０８から電流が供給されることにより受光素子２０５に電流が流れ、光が電気信号に変換される。
【００１５】
コンデンサ２０８は、受光素子２０５に電流を供給することにより放電する。このとき、コンデンサ２０８の放電時間は、受光素子２０５に内在する抵抗成分Ｒｉが、経年劣化により増加して大きくなるのに伴って増加する。寿命判定部１０５は、コンデンサの放電に要する時間（放電時間）を計測することによりフォトカプラ２０３の寿命を判定する。すなわち、受光素子の経年劣化に伴い放電時間が長くなるため、放電時間が閾値以上になった場合、フォトカプラ２０３の寿命が近いと判定できる。
【００１６】
なお、受光素子２０５とコンデンサ２０８との間には、図２のように、一端が受光素子２０５に、他端がコンデンサ２０８に接続された抵抗２０６が配置されていることが望ましい。これにより、コンデンサ２０８は、抵抗２０６を介して受光素子２０５に電流を供給する。
【００１７】
本実施形態のデジタル入力装置は、演算装置１０３内に配置することができる。演算装置１０３内には、デジタル入力部１０４が受け取った入力信号を処理する信号処理部１０６や、信号処理部１０６の出力信号を外部に出力するデジタル出力装置１５１や、寿命判定部１０５が出力した判定結果を受け取って処理し、表示等させる寿命判定処理部１１０が備えられている。また、寿命判定部１０５の動作に必要な信号を生成して寿命判定部１０５に入力するための発振器１０７、初回電源投入信号出力部１０８、および、不揮発性記憶領域１０９が、演算装置１０３内に配置されている。これらの構成や動作について、この後の実施形態の詳細な説明において明らかにする。
【００１８】
＜＜デジタル入力装置１０２を備えた演算装置１０３の詳細な説明＞＞
＜演算装置１０３の構成＞
図１に示すように、演算装置１０３は、デジタル入力装置１０２を備え、デジタル入力装置１０２には外部の機器１０１が接続されて、入力信号をデジタル入力装置１０２に入力する。デジタル入力装置１０２は、デジタル入力部１０４と、寿命判定部１０５を備える。また、演算装置１０３には、デジタル入力装置１０２の他に、信号処理部１０６と、発振器１０７と、初回電源投入信号出力部１０８と、不揮発性記憶領域１０９と、寿命判定処理部１１０が備えられている。
【００１９】
デジタル入力部１０４には、外部接続機器１０１からのデジタル入力信号が入力され、デジタル入力信号は、デジタル入力部１０４を介して、信号処理部１０６へ伝達され、処理される。信号処理部１０６の処理結果は、デジタル出力装置１５１から外部（外部接続機器１０１等）へ出力される。
【００２０】
寿命判定部１０５は、放電時間計測回路３３２と、判定回路３０３とを含む。放電時間計測回路３３２は、デジタル入力部１０４から出力されるＶｓｔａｒｔ、Ｖｓｔｏｐ、発振器１０７から出力されるクロック信号、初回電源投入信号出力部１０８から出力されるＰｆｉｒｓｔを受け取って、コンデンサ２０８の放電時間を計測する。判定回路３０３は、計測された放電時間を閾値と比較することにより、フォトカプラ２０３の寿命を判定する。また、判定回路３０３は、寿命判定結果を寿命判定処理部１１０へ送信する。
【００２１】
＜デジタル入力部１０４の回路構成と動作＞
図２は、外部接続機器１０１とデジタル入力部１０４の回路構成例を示す図である。ここでは説明を簡単にするために、外部接続機器１０１は、直流電圧を出力するＤＣ電源２０１と、ＤＣ電源２０１が出力する直流電圧を供給する状態または供給しない状態にするためのスイッチ２０２から構成されている場合を例に説明する。ただし、外部接続機器１０１は、図２の構成に限定されるものではなく、デジタル入力部１０４にデジタル入力信号を入力する装置であればどのようなものでもよい。
【００２２】
デジタル入力部１０４は、フォトカプラ２０３と、第１の抵抗２０６と、第２の抵抗２０７と、コンデンサ２０８とを有する。フォトカプラ２０３は、発光ダイオード２０４およびフォトトランジスタ２０５を備えている。フォトカプラ２０３の発光ダイオード２０４側には、外部接続機器１０１のＤＣ電源２０１とスイッチ２０２が接続されている。フォトトランジスタ２０５のコレクタには、第１の抵抗２０６の一端が接続されており、エミッタにはグラウンド２１０が接続されている。第１の抵抗２０６の他端には、第２の抵抗２０７の一端とコンデンサ２０８の一端が接続されている。第２の抵抗２０７の他端にはプルアップ用電源２０９が接続されている。コンデンサ２０８の他端にはグラウンド２１０が接続されている。
【００２３】
次に、デジタル入力部１０４の動作について説明する。
【００２４】
図２に示したデジタル入力部１０４の動作は、外部接続機器１０１のスイッチ２０２がＯＦＦのときとＯＮのときの２通りある。
【００２５】
まず、外部接続機器１０１のスイッチ２０２がＯＦＦの時の動作について説明する。スイッチ２０２がＯＦＦのときは、外部接続機器１０１から発光ダイオード２０４への入力信号である電流ＩＦは０Ａであるため、フォトトランジスタ２０５はＯＦＦ状態となり、フォトトランジスタ２０５に流れる電流ＩＣは０Ａである。
【００２６】
スイッチ２０２がＯＦＦの間に、プルアップ用電源２０９から第２の抵抗２０７を介して、コンデンサ２０８に電荷が充電され、コンデンサの一端とグラウンド２１０間の電圧Ｖｓｔｏｐはプルアップ電圧Ｖｃｃまで上昇する。従って、デジタル入力部１０４から放電時間計測回路３３２へＨｉ（Ｖｃｃ）レベルの電圧Ｖｓｔｏｐが出力される。
【００２７】
次に、外部接続機器１０１のスイッチ２０２がＯＮの時の動作について説明する。スイッチ２０２がＯＮのときは、外部接続機器１０１からの入力信号である電流ＩＦが発光ダイオード２０４に供給されるため、発光ダイオード２０４は発光する。この光をフォトトランジスタ２０５が受光してＯＮ状態となり、フォトトランジスタ２０５に電流ＩＣが流れる。この電流ＩＣは、コンデンサ２０８に蓄えられていた電荷が、第１の抵抗２０６、フォトトランジスタ２０５、グラウンド２１０の順に流れることによって生じる。このため、コンデンサ２０８は放電され、コンデンサ２０８の一端とグラウンド２１０間の電圧Ｖｓｔｏｐは０Ｖとなる。従って、デジタル入力部１０４から放電時間計測回路３３２へ、Ｌｏｗ（０Ｖ）の電圧Ｖｓｔｏｐが出力される。
【００２８】
このとき、コンデンサ２０８が放電に要する時間は、放電ルートの抵抗成分に比例して増加する。初回電源投入時は、フォトトランジスタ２０５に内在する抵抗成分Ｒｉは微小であるが、経年劣化により増加して大きくなり、放電時間も増加する。これに伴って、電流伝達率（ＩＣ／ＩＦ）が小さくなる。
【００２９】
寿命判定部１０５の放電時間計測回路３３２は、放電時間を測定し、判定回路３０３は、測定した放電時間を放電時間の初期値から算出した閾値と比較することで、フォトカプラの寿命を診断する。これにより、フォトカプラの経年劣化に伴って、放電時間が増加する特性を利用して、フォトカプラの寿命を診断することができる。
【００３０】
＜寿命判定部１０５の構成と動作＞
（放電時間計測回路３３２の構成）
図３は、寿命判定部１０５の放電時間計測回路３３２の詳しい構成を示す図である。
【００３１】
放電時間計測回路３３２は、カウンタ３０１と、Ｄラッチ３０２を有する。カウンタ３０１は一例として１６ビットのものを使用する場合、出力がＱ１〜Ｑ１６まで１６ビットあるため、Ｄラッチ３０２も１６個必要となる。
【００３２】
放電時間計測回路３３２には、デジタル入力部１０４から出力されるＶｓｔａｒｔおよびＶｓｔｏｐと、発振器１０７から出力されるクロック信号の３つが入力される。
【００３３】
図４に、演算装置１０３の電源、ＤＣ電源２０１、スイッチ２０２、Ｖｓｔａｒｔ、Ｖｓｔｏｐの動作を示すタイミングチャートを示す。Ｃｌｏｃｋはクロック信号である。Ｖｓｔａｒｔは、図２に示したデジタル入力部１０４の発光ダイオードの両端電圧である。Ｖｓｔａｒｔは、スイッチ２０２がＯＮ状態になったときにＨｉレベル、スイッチ２０２がＯＦＦ状態になったときにＬｏｗレベルとなる。Ｖｓｔｏｐは、コンデンサ２０８の両端電圧である。外部接続機器１０１のスイッチ２０２がＯＦＦ状態のとき、すなわち、外部接続機器１０１からの入力信号がデジタル入力部１０４に入力されていない状態のとき、コンデンサ２０８は充電されるため、Ｖｓｔｏｐは、プルアップ電源２０９の電圧Ｖｃｃまで上昇し、Ｖｓｔｏｐ＝Ｖｃｃとなる。
【００３４】
外部接続機器１０１のスイッチ２０２がＯＮ状態になったとき、すなわち、外部接続機器１０１からの入力信号がデジタル入力部１０４に入力されたとき、コンデンサ２０８は放電するため、Ｖｓｔｏｐは０Ｖとなる。
【００３５】
図５に示すように、カウンタ３０１には、クロック信号とＶｓｔａｒｔ信号が入力される。カウンタ３０１は、ＨｉレベルのＶｓｔａｒｔ信号が入力されると、クロック信号のカウントを開始し、カウント値Ｑ１〜Ｑ１６を出力する。カウント値Ｑ１〜Ｑ１６は、Ｄラッチ３０２の入力端子１に入力される。
【００３６】
Ｄラッチ３０２の入力端子２には、Ｖｓｔｏｐ信号が入力される。Ｄラッチ３０２は、Ｖｓｔｏｐ信号がＬｏｗレベルになると、カウンタから入力されているカウント値Ｑ１〜Ｑ１６を保持して判定回路３０３に出力する。Ｄラッチ３０２が保持したカウント値Ｑ１〜Ｑ１６は、コンデンサ２０８が放電に要した時間を示している。
【００３７】
判定回路３０３は、入力されたカウント値Ｑ１〜Ｑ１６に基づいて、寿命判定を行い、寿命判定信号を出力する。
【００３８】
図５のタイミングチャートを用いてカウンタ３０１の動作をさらに具体的に説明する。カウンタ３０１には、クロック信号とＶｓｔａｒｔが入力される。一例として、クロック信号のクロック周波数を１０ＭＨｚとすると、１クロックあたりの時間は０．１μｓとなる。ＶｓｔａｒｔがＬｏｗである期間は、カウントは開始されないが、ＶｓｔａｒｔがＨｉになるとカウントが開始される。１クロックあたり１カウントされるため、１カウントの時間は０．１μｓとなる。また、１６ビットカウンタの場合、６５５３６までカウントできるため、約６．５ｍｓまで放電時間を計測可能である。
【００３９】
（判定回路３０３の構成）
図６は、寿命判定部１０５の判定回路３０３の内部構成を示すブロック図である。図６を用いて、判定回路３０３の構成と動作を説明する。判定回路３０３は閾値計算部６０１と、不揮発性記憶領域６０２と、比較部６０３から構成される。Ｄラッチ３０２の出力（放電時間を表すカウント値Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）は、比較部６０３と閾値計算部６０１に入力される。閾値計算部６０１には、Ｄラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）の他に、初回電源投入信号出力部１０８から出力されるＰｆｉｒｓｔも入力される。
【００４０】
演算装置１０３内にある不揮発性記憶領域１０９は、電源投入回数を記憶している。初回電源投入信号出力部１０８は、不揮発性記憶領域１０９のデータを読み出し、読み出したデータが初回の電源投入時であることを示している場合のみＨｉレベルの信号を出力する。初回電源投入ではない場合は、Ｌｏｗを出力する。
【００４１】
ＰｆｉｒｓｔがＨｉである場合、すなわち、初回電源投入の場合、閾値計算部６０１は入力されたＤラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）に基づいて閾値を計算する。閾値は例えば放電時間の初期値から２０％増加した値とする。
【００４２】
閾値計算結果（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）は、不揮発性記憶領域６０２内に保存される。比較部６０３には、Ｄラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）と閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）が入力され、それぞれの値の比較を行う。そして、Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ≧Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈであるか否かの判定を行う。Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ≧Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈがＹｅｓである場合、フォトカプラの寿命が近づいてきていると判断し異常信号を出力する。Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ≧Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈがＮｏである場合、フォトカプラは正常であると判断し、正常信号を出力する。
【００４３】
ＰｆｉｒｓｔがＬｏｗである場合、すなわち、初回電源投入ではない場合、閾値計算部６０１は閾値の計算を行わない。不揮発性記憶領域６０２には、初回電源投入時に算出した閾値が保存され続けている。また、装置の電源が切断された場合でも不揮発性記憶領域６０２は、初回電源投入時の閾値を保存しつづける。
【００４４】
（寿命判定部１０５の動作）
図７は図３に示した寿命判定部１０５の動作を示すフローチャートである。以降、図７を用いて、寿命判定部１０５の動作例について説明する。なお、ここでは、寿命判定部１０５が図７のフローチャートによりソフトウエアにより実現されているように説明するが、放電時間計測回路３３１は、図３のようにハードウエアで構成されている。判定回路３０３の閾値計算部６０１および比較部６０３の機能は、ソフトウエアにより実現することももちろん可能であるし、機能の一部または全部をハードウエアにより実現することも可能である。ソフトウエアにより実現する場合、閾値計算部６０１および比較部６０３を、ＣＰＵとメモリにより構成し、ＣＰＵがメモリ内のプログラムを読み込んで実行することにより、以下で説明する図７のフローにおける閾値計算部６０１および比較部６０３動作を実現するようプログラムを作成しておけばよい。ハードウエアにより実現する場合、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣにより演算部１２の一部または全部を構成し、閾値計算部６０１および比較部６０３の動作を実現するように回路設計を行えばよい。なお、放電時間計測回路３３１の機能をソフトウエアにより実現することももちろん可能である。
【００４５】
（ステップ７０１）
放電時間計測回路３３２のカウンタ３０１にクロック信号が入力される。デジタル入力部１０４から出力される発光ダイオード２０４の両端電圧ＶｓｔａｒｔがＬｏｗのとき、すなわち外部接続機器１０１からの入力信号がＯＦＦ状態である場合、コンデンサ２０８は充電中であり放電はしていないので、カウンタ３０１はカウントを開始しない。
【００４６】
（ステップ７０２）
外部接続機器のスイッチ２０２がＯＮ状態になり、入力信号がデジタル入力部１０４に入力され、発光ダイオード２０４の両端電圧ＶｓｔａｒｔがＨｉになると、発光ダイオード２０４が発光し、フォトトランジスタ２０５が受光して電流Ｉｃが流れるため、コンデンサ２０８は放電を開始し、図１４のようにコンデンサ２０８の両端電圧Ｖｓｔｏｐは減衰曲線を描いて低下する。カウンタ３０１は、ＶｓｔａｒｔがＨｉになるタイミングでカウントを開始する。そして、カウント値（Ｑ１，Ｑ２…Ｑ１６）はＤラッチ３０２に入力される。
【００４７】
（ステップ７０３）
放電開始直後でコンデンサ２０８の両端電圧ＶｓｔｏｐがＨｉのときは、Ｄラッチ３０２の端子１に入力されたカウント値（Ｑ１，Ｑ２…Ｑ１６）はそのままＤラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ…Ｑ１６Ａ）に出力される。
【００４８】
（ステップ７０４）
コンデンサ２０８の放電が完了して、両端電圧ＶｓｔｏｐがＬｏｗになると、Ｄラッチ３０２の入力端子２にＬｏｗが入力される。これにより、Ｄラッチ３０２の出力の値（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ…Ｑ１６Ａ）は保持される。これにより、コンデンサ２０８の放電時間を示す出力値（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ…Ｑ１６Ａ）がＤラッチ３０２に保持される。
【００４９】
（ステップ７０５）
閾値計算部６０１は、初回電源投入であるか否かの判定を行う。判定は、初回電源投入信号出力部１０８から出力されるＰｆｉｒｓｔに基づいて行う。ＰｆｉｒｓｔがＨｉである場合、初回電源投入であると判定し、ＰｆｉｒｓｔがＬｏｗである場合、初回電源投入ではないと判定する。
【００５０】
（ステップ７０６）
初回電源投入であると閾値計算部６０１が判定した場合、閾値計算部６０１は、Ｄラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ…Ｑ１６Ａ）を用いて、閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ…Ｑ１６ｔｈ）を算出する。例えば、初回電源投入時のコンデンサ２０８の放電時間を示すＤラッチ３０２の出力（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ…Ｑ１６Ａ）の所定値倍（例えば１２０％）の値を閾値として算出する。
【００５１】
（ステップ７０７）
閾値計算部６０１が算出した閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ…Ｑ１６ｔｈ）は不揮発性記憶領域６０２に保存される。
【００５２】
（ステップ７０８）
比較部６０３は、Ｄラッチ３０２の出力するコンデンサ２０８の放電時間を示す値（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）がステップ７０６において算出した閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）以上であるか否かの判定を行う。
【００５３】
（ステップ７０９）
放電時間を示すＤラッチ３０２の出力の値（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）が閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）以上であると判定した場合、比較部６０３は、フォトカプラの寿命が近づいていると判断し、異常信号を出力する。
【００５４】
（ステップ７１０）
放電時間を示すＤラッチ３０２の出力の値（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，…Ｑ１６Ａ）が閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）未満であると判定した場合、比較部６０３はフォトカプラの寿命はまだ問題ないと判断し、正常信号を出力し、動作を継続する。
【００５５】
比較部６０３が出力した寿命判定信号は、図１に示した寿命判定処理部１１０へ送信される。
【００５６】
寿命判定処理部１１０は異常信号を受信した場合、該フォトカプラを実装したデジタル入力装置の交換を促すメッセージを表示装置１６０に表示する等して、ユーザに通知する。
【００５７】
ステップ７０５において、初回電源投入ではないと判定された場合、ステップ７０８に遷移し、動作を継続する。不揮発性記憶領域６０２は、初回電源投入以降も、初回電源投入時に算出した閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）を保存し続ける。さらに、不揮発性記憶領域６０２は装置の電源が遮断された場合でも、初回電源投入時に算出した閾値（Ｑ１ｔｈ，Ｑ２ｔｈ，…Ｑ１６ｔｈ）を保存し続ける。これにより、本発明のフォトカプラ寿命診断回路は、電源を遮断し、再度電源を投入した場合でも、初回電源投入時の放電時間に基づいた閾値との比較が可能である。
【００５８】
本実施の形態のデジタル入力装置１０２は、フォトカプラ寿命判定部１０５を備えるため、フォトカプラの経年劣化に伴ってコンデンサの放電時間が増加する特性を利用して、放電時間と閾値を比較判定することにより、フォトカプラの寿命を診断することができる。これにより、装置の故障を未然に防ぐことができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、デジタル入力装置１０２のフォトカプラ２０３の寿命を診断したが、デジタル出力ボード等のデジタル出力装置１５１にもフォトカプラを使用したものがある。その場合、デジタル出力装置１５１のフォトカプラの寿命を本実施形態の寿命判定部１０５により診断することができる。
【００６０】
さらには、デジタル入力装置とデジタル出力装置の両方を含むデジタル入出力装置に、本実施形態の寿命判定部１０５を搭載した構成とし、デジタル入力装置のフォトカプラおよび／またはデジタル出力装置のフォトカプラの寿命を診断することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  外部接続機器
１０２  デジタル入力装置
１０３  演算装置
１０４  デジタル入力部
１０５  寿命判定部
１０６  信号処理部
１０７  発振器
１０８  初回電源投入信号出力部
１０９  不揮発性記憶領域
１１０  寿命判定処理部
２０１  ＤＣ電源
２０２  スイッチ
２０３  フォトカプラ
２０４  発光素子（発光ダイオード）
２０５  受光素子（フォトトランジスタ）
２０６  第１の抵抗
２０７  第２の抵抗
２０８  コンデンサ
２０９  プルアップ用電源
２１０  グラウンド
３０１  カウンタ
３０２  Ｄラッチ
３０３  判定回路
３３２  放電時間計測回路
６０１  閾値計算部
６０２  不揮発性記憶領域
６０３  比較部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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