(57)【要約】【課題】  従来のデジタル入力装置は、バイパス回路のオン／オフが、接点のオン／オフに連動した動作しかできなかった。このため、流れる電流による発熱を抑制しながら、接点の酸化被膜を破壊するのに十分な電流を確保することはできなかった。【解決手段】  接点のオン／オフ状態の読み取り信号を接続するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）の出力信号を、バイパス回路のオン／オフ制御用入力としてバイパス回路に接続し、バイパス回路のオン／オフを、ＭＰＵのソフトウェアを用いて予め設定したタイミングで制御できるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メカニカルリレーの接点のオン／オフ状態を認識可能なデジタル入力装置であって、
前記接点のオン／オフ状態に連動して通電する電流回路と、
この電流回路に接続され、当該電流回路の通電状態が読み取り信号として入力されるとともに、この読み取り信号の所定の変化に対応して制御用信号を出力するマイクロプロセッサと、
前記電流回路に並列に接続されるとともに、前記マイクロプロセッサの出力端に接続されて前記制御用信号が入力した場合に遮断されるバイパス回路と、
を備えたことを特徴とするデジタル入力装置。
【請求項２】
前記マイクロプロセッサは、前記読み取り信号がオフからオンに変化した場合には前記制御用信号をオフし、前記読み取り信号がオンからオフに変化した場合には前記制御用信号をオンすることを特徴とする請求項１に記載のデジタル入力装置。
【請求項３】
前記バイパス回路を遮断した後の一定時間の間は、前記接点がオン状態からオフ状態に変化した場合でも、前記バイパス回路の遮断状態を維持する制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル入力装置。
【請求項４】
前記接点のオン状態が予め定めた時間よりも長く継続している場合に、前記バイパス回路を一定時間の間、周期的に通電する制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル入力装置。
【請求項５】
前記電流回路は第１のフォトカプラを有し、当該フォトカプラにより当該電流回路の電流を読み取るとともに、前記バイパス回路は第２のフォトカプラを有し、前記マイクロプロセッサの制御用電流が入力されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデジタル入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プログラマブルコントローラ、プロセス入出力装置等に用いられるデジタル入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル入力装置においては、外部接点のオフ時には、外部接点の酸化被膜を破壊するのに十分な電流を流す抵抗値にしたバイパス回路を接続しておき、外部接点のオン信号で読み取り信号が確立した時にバイパス回路を切り離す動作を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２１１０４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のデジタル入力装置は、以上のように構成されているので、バイパス回路のオン／オフが、外部接点のオン／オフに連動した動作しかできなかった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、任意の条件、タイミングで、バイパス回路のオン／オフ制御をすることができるデジタル入力装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るデジタル入力装置は、
メカニカルリレーの接点のオン／オフ状態を認識可能なデジタル入力装置であって、
前記接点のオン／オフ状態に連動して通電する電流回路と、
この電流回路に接続され、当該電流回路の通電状態が読み取り信号として入力されるとともに、この読み取り信号の所定の変化に対応して制御用信号を出力するマイクロプロセッサと、
前記電流回路に並列に接続されるとともに、前記マイクロプロセッサの出力端に接続されて前記制御用信号が入力した場合に遮断されるバイパス回路と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、デジタル入力装置のバイパス回路のオン／オフ（遮断あるいは通電）を、デジタル入力装置に設けたＭＰＵを用いて、任意のタイミングで制御することができ、デジタル入力装置の接点に流れる電流値を、設定した時間間隔毎に通常の電流値より大きくすることができる。このことにより、接点を長寿命化でき信頼性の高いデジタル入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るデジタル入力装置の一例を示す回路図である。
【図２】実施の形態１のファームウェアの電流Ｉ２制御用信号制御のフローチャートを示す図面である。
【図３】実施の形態１のタイムチャートを示す図面である。
【図４】実施の形態２のファームウェアの電流Ｉ２制御用信号制御のフローチャートを示す図面である。
【図５】実施の形態２のタイムチャートを示す図面である。
【図６】実施の形態３のファームウェアの電流Ｉ２制御用信号制御のフローチャートを示す図面である。
【図７】実施の形態３のタイムチャートを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るデジタル入力装置の一例を図１に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るデジタル入力装置１０の回路図の一例である。
図１において、接点１は、リモートセンシングの電源２とともに直列にデジタル入力装置１０に接続されて電流Ｉ１のルートである電流回路３を形成する。ここで、電流Ｉ１のルートである電流回路３には、電流Ｉ１の読み取り用ＩＣ（フォトカプラ５）が配置されており、電流Ｉ１の読み取り用ＩＣとしてのフォトカプラ５を用いて読み取った電流Ｉ１を、電流Ｉ１の読み取り信号に変換してマイクロプロセッサ（以下ではＭＰＵと略記する）７に接続する。同じＭＰＵ７から電流の制御用信号８を出力し、電流制御用ＩＣとしてのフォトカプラ６を介してバイパス回路４のオン／オフ（遮断あるいは通電のこと。以下同様）を可能としている。
【００１０】
ここで、電流Ｉ１の読み取り用ＩＣ、および電流制御用ＩＣとして、いずれもフォトカプラを用いているのは、これらのＩＣを電流検出素子として使う必要があること、また、このデジタル入力装置の外部に大電圧が負荷されるなどの使用環境が厳しい中で絶縁状態を保持する必要があること、などがその理由である。
【００１１】
該バイパス回路４は電流Ｉ１と並列に電流Ｉ２が流れる回路とし、Ｉ１は比較的小電流、Ｉ２は比較的大電流になるように抵抗により電流を調整している。具体的には、電流Ｉ２と電流Ｉ１の比が３~４以上になるように各抵抗値の値を設定する。
接点１に流れる電流は、電流Ｉ１と電流Ｉ２を合成した（足し合わせた）ものとなるため、バイパス回路４がオンして、バイパス電流経路４ａに電流Ｉ２が流れれば、上記電流Ｉ２と電流Ｉ１の比の値に対応して接点１に流れる電流は大電流となり、バイパス回路がオフすれば小電流となる。なお、図１中の記号ＰＳＣは、基板回路中でのグランドの意味で使っている。
【００１２】
次に動作について説明する。接点１がオンすると、フォトカプラ５の１次側に電流Ｉ１が流れ、電流Ｉ１の読み取り信号９がオン（有効）になる。そのオン状態をＭＰＵ７が読み取ると、電流Ｉ２の制御用信号８をオフ（無効）にし、フォトカプラ６をオフさせバイパス回路４をオフに（無効に）する。
【００１３】
接点１がオフ時は上記とは反対の動作をし、電流Ｉ１読み取り用のフォトカプラ５の１次側の電流Ｉ１がなくなり、電流Ｉ１の読み取り信号９がオフ（無効）になる。そのオフ状態をＭＰＵ７が読み取ると、電流Ｉ２の制御用信号８をオン（有効）にし電流制御用のフォトカプラ６（ここでは電流Ｉ２制御用）をオンさせ、バイパス回路４をオンにする（有効にする）。
【００１４】
前記ＭＰＵ７のファームウェアの電流Ｉ２に係る制御用信号８の制御のフローチャートを図２に示す。ファームウェアは一定周期でステップＳ１、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ３１、ステップＳ３３、ステップＳ４１、ステップＳ５１の処理を実行する。
ステップＳ１で電流Ｉ１の読み取り信号９の状態変化を監視し、前回値と（今回値と）の比較結果により、ステップＳ２１、ステップＳ３１、ステップＳ４１、ステップＳ５１の４つに処理を分岐する。
【００１５】
具体的には、電流Ｉ１を定期的（典型的には１ｍｓｅｃ毎に）読み取り、前回と今回の信号の変化で決定する。すなわち、Ｉ１がＯＦＦからＯＮに変化していればＳ２１に進み（分岐し）、Ｉ１がＯＮからＯＦＦに変化していればＳ３１に進み（分岐し）、Ｉ１がＯＮからＯＮ（ＯＮのまま変化なし）であればＳ４１に進み（分岐し）、Ｉ１がＯＦＦからＯＦＦ（ＯＦＦのまま変化なし）であればＳ５１に進む（分岐する）。
【００１６】
電流Ｉ１の読み取り用信号９がオフからオンに変化した場合（ステップＳ２１に分岐した場合）、電流Ｉ２の制御用信号８をオフ（無効）にして（ステップＳ２２参照）、処理を終了する。
電流Ｉ１の読み取り用信号９がオンからオフに変化した場合（ステップＳ３１に分岐した場合）、電流Ｉ２の制御用信号８をオン（有効）にして（ステップＳ３３参照）、処理を終了する。この場合には、結果的にバイパス回路が遮断される。
電流Ｉ２の制御用信号８がオンのまま変化なし（ステップＳ４１に分岐した場合）、またはオフのまま変化なし（ステップＳ５１に分岐した場合）の場合は、いずれも何も処理せず終了する。
【００１７】
前記の制御の結果による各部位のオン／オフ状態と電流のタイムチャートを図３に示す。電流Ｉ１読取用のフォトカプラ５がＯＦＦからＯＮに変化したタイミングと、電流Ｉ２制御用のフォトカプラ６がＯＮからＯＦＦに変化したタイミングとの間の時間帯（例えば時間領域Ｔ２）では、電流Ｉの値をＩ１＋Ｉ２として、接点（通常、リレー接点を使用）の酸化被膜（酸化被膜の生成については特許文献１等を参照。実際上は設置環境に伴う表面の汚れ等が含まれると考えられる）を破壊するのに十分な電流（電流Ｉ１＋電流Ｉ２）を接点１に流し、電流Ｉ２制御用のフォトカプラ６がＯＮからＯＦＦに変化したタイミングと、電流Ｉ１読み取り用のフォトカプラ５がＯＮからＯＦＦに変化したタイミングとの間の時間帯（例えば時間領域Ｔ３）では、最小限の電流（Ｉ１）にすることによって、発熱量を抑えることができる。なお、図３において、時間領域Ｔ１、Ｔ４では、電流Ｉはゼロ、Ｔ５では、電流ＩはＩ１＋Ｉ２、Ｔ６では、電流ＩはＩ１である。
【００１８】
本デジタル入力装置の回路においては、通常、数秒に１回程度の頻度で大電流（Ｉ１＋Ｉ２の電流）を流す。この場合、Ｉ２、Ｉ１の典型的な電流値の比は、上述のように３〜４：１である。なお、この比の値は一般的には、３〜４以上であれば問題ない。また、（表面の）酸化被膜が破壊される理由は接点表面に流れる電流等の作用によると想定される。
【００１９】
なお、図３で、各箇所のＯＮおよびＯＦＦの特性を示す線は、横軸に時間経過をとって描いている。この場合、例えば、図面上では、最上段の接点の特性変化の線と上から2番
目の電流Ｉ１読取用フォトカプラのＯＦＦからＯＮに変化するタイミングにずれが生じているように表示されているが、設計上は時間をずらす必要があるわけではなく、同時にＯＦＦからＯＮに変化しても問題はない（接点、フォトカプラの物性等の理由で、上記タイミングに時間のずれが生ずることは当然ある）。
【００２０】
また、Ｉ１に電流を分岐する制御方法としては、接点を監視する方法、タイマを使用して定周期に流す方法、コンデンサにより瞬時電流を流す方法などがあるが、使用条件などにより最もよい方法を選択するようにすればよい。
なお、実施の形態１においては、バイパス回路のオン／オフをＭＰＵのソフトウェアを用いて任意のタイミングで制御することを前提に説明したが、これに限らず、同様の動作を
同等のＨ／Ｗ回路を用いて実現することも可能である。
【００２１】
実施の形態２．
本実施の形態２のデジタル入力装置２０の一例について以下図を用いて説明する。上記実施の形態１では、電流Ｉ１読み取り信号９がオンからオフになった場合、必ず電流Ｉ２の制御用信号８をオンする処理とする場合について述べたが、本実施の形態２のデジタル入力装置２０においては、図４のフローチャートに示すように、新たに条件ステップＳ３２を設け、電流Ｉ２をオフしてから一定時間（ここでは１分）経過している時のみ、電流Ｉ２の制御用信号８をオンする処理とする。
【００２２】
上記図４のフローチャートを用いて説明した実施の形態２のデジタル入力装置２０の動作について、次に図５に示すタイムチャートを用いて具体的に説明する。
図５において図３と異なる特徴は、接点１がオフからオンに変化後、１分経過していない次のオフからオンの変化時、すなわち時間領域がＴ５の時間帯では、電流の値がＩ１＋Ｉ２ではなくＩ１となっていることである。言い換えると、電流Ｉ２の制御用信号８がオフ後１分間は、外部接点がオフしても電流Ｉ２の制御用信号８をオンにしない。なお、図５において、時間領域Ｔ１、Ｔ４では、電流Ｉはゼロ、Ｔ２では、電流ＩはＩ１＋Ｉ２、Ｔ３、Ｔ５では、電流ＩはＩ１である。
【００２３】
接点の酸化被膜を破壊する電流は、頻繁に流すことは必要ではないため、以上で説明した本実施の形態に示したデジタル入力装置により、接点１が短時間でオフ／オンを繰り返した時において、大電流が流れる時間が短くなり、回路の発熱することを防ぐことができる。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態３のデジタル入力装置３０の一例について以下図を用いて説明する。上記実施の形態１では、電流Ｉ１の読み取り信号９がオンのまま変化がない場合、処理しない（電流Ｉ２の制御用信号８を変化させない）場合について述べたが、本実施の形態３のデジタル入力装置３０においては、図６のフローチャートに示すように、条件ステップＳ４２を新たに設け、電流Ｉ２がオンしてから長時間（例では３０分）経過していたら、一旦、電流Ｉ２の制御用信号８をオンし（ステップＳ４３参照）、すぐに（例えば１００ｍｓ後に）オフする（ステップＳ４４参照）処理を行うようにする。
【００２５】
上記図６のフローチャートを用いて説明した実施の形態３のデジタル入力装置３０の動作について、図７に示すタイムチャートを用いて以下説明する。
図７に示すように、接点１がオンのまま３０分経過した時に、例えば時間領域Ｔ４、Ｔ６などの時間帯においては、電流Ｉ２の制御用信号８がＯＮ状態となり、結果として接点１には、大電流（Ｉ１＋Ｉ２）が流れている。言い換えると、外部接点が長時間オン時には、電流Ｉ２の制御用信号８を定期的にオンにする。なお、図７において、時間領域Ｔ１では、電流Ｉはゼロ、Ｔ２では、電流ＩはＩ１＋Ｉ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７では、電流ＩはＩ１である。
【００２６】
本実施の形態３のデジタル入力装置３０により、酸化被膜を破壊する電流を定期的に（例えば３０分ごとに）流してやることにより、接点１に長時間小電流を流しているときの酸化の進行を防ぐことができる。
【００２７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  接点、２  電源、３  電流回路、４  バイパス回路、４ａバイパス電流経路、５
（電流読み取り用の）フォトカプラ、６  （電流制御用の）フォトカプラ、７  マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、８  制御用信号、９  読み取り信号、１０、２０、３０  デジタル入力装置
【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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