(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点からの入力を受け付ける。【解決手段】本発明に係る入力回路１００は、それぞれ対応する入力接点１５を介して直流電源１４と並列に接続された複数のスイッチ回路１００を有し、複数のスイッチ回路１００のうち、演算部１６から入力される入力選択信号に応じたいずれかのスイッチ回路１００の出力信号を出力する入力選択回路１１と、入力選択回路１１から出力された出力信号の状態を検出し、検出結果を演算部１６に出力する電流検出部１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ対応する入力接点を介して直流電源と並列に接続された複数のスイッチ回路を有し、前記複数のスイッチ回路のうち、演算部から入力される入力選択信号に応じたいずれかのスイッチ回路の出力信号を出力する入力選択回路と、
前記入力選択回路から出力された出力信号の状態を検出し、検出結果を前記演算部に出力する電流検出部と、を備えることを特徴とする入力回路。
【請求項２】
請求項１に記載の入力回路において、
前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、
前記入力選択信号の入力に応じて発光する発光素子と、一端が前記スイッチ回路に対応する入力接点に接続され、他端が前記電流検出部に接続され、前記発光素子の発光に応じてオンとなる受光素子とを備えるフォトカプラを備えることを特徴とする入力回路。
【請求項３】
請求項２に記載の入力回路において、
前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、
前記受光素子の他端と前記電流検出部との間に設けられ、アノードが前記受光素子の他端に接続され、カソードが前記電流検出部に接続されたダイオードをさらに備えることを特徴とする入力回路。
【請求項４】
請求項１に記載の入力回路において、
前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、
一端が前記スイッチ回路に対応する入力接点に接続され、他端が前記電流検出部に接続されたスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子の一端に接続され、他端が前記スイッチング素子の制御端に接続された抵抗と、
前記入力選択信号の入力に応じて発光する発光素子と、前記スイッチング素子の制御端に接続され、前記発光素子の発光に応じてオンとなる受光素子とを備えるフォトカプラと、を備えることを特徴とする入力回路。
【請求項５】
請求項４に記載の入力回路において、
前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、
前記スイッチング素子の他端と前記電流検出部との間に設けられ、アノードが前記スイッチング素子の他端に接続され、カソードが前記電流検出部に接続されたダイオードをさらに備えることを特徴とする入力回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の入力回路において、
前記電流検出部は、前記入力選択回路からの出力信号の入力に応じて発光する発光素子と、前記発光素子の発光に応じた信号を前記演算部に出力する受光素子とを備えるフォトカプラを備えることを特徴とする入力回路。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載の入力回路において、
前記電流検出部は、
前記入力選択回路からの出力信号に応じた電流を出力するカレントトランスと、
前記カレントトランスからの出力された電流を検出し、検出結果を前記演算部に出力する検出回路とを備えることを特徴とする入力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入力接点からの入力を受け付ける入力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルコントローラーの入力回路は、入力電源側からの信号入力を受け付け、演算部に伝達する。図８は、従来の入力回路２０の構成例を示す図である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に示す入力回路２０は、減流抵抗２３と、フォトカプラ２４，２６と、スイッチング素子２５と、抵抗２８，２９とを備える。
【０００４】
減流抵抗２３の一端は入力接点２２を介して直流電源２１の正極に接続される。減流抵抗２３の他端は、抵抗２８を介して直流電源２１の負極に接続される。また、減流抵抗２３の他端は、フォトカプラ２４の発光ダイオードのアノードに接続される。また、減流抵抗２３の他端は、抵抗２９を介してフォトカプラ２６のフォトトランジスタのコレクタに接続される。
【０００５】
フォトトランジスタ２４の発光ダイオードのカソードは、スイッチング素子２５のコレクタに接続される。フォトカプラ２４のフォトランジスタのコレクタは電源ＶＣＣに接続される。フォトカプラ２４のフォトトランジスタのエミッタは演算部２７に接続される。
【０００６】
スイッチング素子２５のエミッタは、直流電源２１の負極に接続される。スイッチング素子２５のベースは、フォトカプラ２６のフォトトランジスタのエミッタに接続される。
【０００７】
フォトカプラ２６の発光ダイオードのアノードは、電源ＶＣＣに接続される。フォトカプラ２６の発光ダイオードのカソードは、演算部２７に接続される。
【０００８】
図８に示す入力回路２０においては、演算部２７からの信号入力により、フォトカプラ２６の発光ダイオードが発光すると、その発光に応じてフォトカプラ２６のフォトトランジスタがオンになる（フォトカプラ２６がオンになる）。フォトカプラ２６がオンになることで、スイッチング素子２５がオンになる。スイッチング素子２５がオンになることで、フォトカプラ２４の入力側（フォトカプラ２４の発光ダイオードのアノード）が入力接点２２に接続され、入力接点２２の状態を、フォトカプラ２４を介して演算部２７に入力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１５２３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８に示す入力回路２０においては、複数の入力チャンネル（入力接点）からの入力を受け付けるためには、スイッチ回路として動作するフォトカプラ２６およびスイッチング素子２５と、電流検出部として動作するフォトカプラ２４とを、入力チャンネルと同数だけ設ける必要がある。例えば、入力接点の数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、２Ｎ個のフォトカプラとＮ個のスイッチング素子とが必要となる。また、減流抵抗２３も入力接点の数だけ必要となる。そのため、部品点数が増加し、実装上の制約が生じる。
【００１１】
例えば、演算部と入力電源とでは電位が異なるため、特にプリント基板に入力回路を実装する場合、両者の電位を分離するフォトカプラを両電位の境界に合わせて直線状に並べることが多い。上述したようにフォトカプラの数が増加すると、直線状にフォトカプラを並べる実装部分が多くなり、配置の制約が大きくなる。
【００１２】
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点からの入力の受け付けが可能な入力回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る入力回路は、それぞれ対応する入力接点を介して直流電源と並列に接続された複数のスイッチ回路を有し、前記複数のスイッチ回路のうち、演算部から入力される入力選択信号に応じたいずれかのスイッチ回路の出力信号を出力する入力選択回路と、前記入力選択回路から出力された出力信号の状態を検出し、検出結果を前記演算部に出力する電流検出部と、を備える。
【００１４】
また、本発明に係る入力回路において、前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、前記入力選択信号の入力に応じて発光する発光素子と、一端が前記スイッチ回路に対応する入力接点に接続され、他端が前記電流検出部に接続され、前記発光素子の発光に応じてオンとなる受光素子とを備えるフォトカプラを備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る入力回路において、前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、前記受光素子の他端と前記電流検出部との間に設けられ、アノードが前記受光素子の他端に接続され、カソードが前記電流検出部に接続されたダイオードをさらに備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る入力回路において、前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、一端が前記スイッチ回路に対応する入力接点に接続され、他端が前記電流検出部に接続されたスイッチング素子と、一端が前記スイッチング素子の一端に接続され、他端が前記スイッチング素子の制御端に接続された抵抗と、前記入力選択信号の入力に応じて発光する発光素子と、前記スイッチング素子の制御端に接続され、前記発光素子の発光に応じてオンとなる受光素子とを備えるフォトカプラと、を備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る入力回路において、前記複数のスイッチ回路はそれぞれ、前記スイッチング素子の他端と前記電流検出部との間に設けられ、アノードが前記スイッチング素子の他端に接続され、カソードが前記電流検出部に接続されたダイオードをさらに備えることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る入力回路において、前記電流検出部は、前記入力選択回路からの出力信号の入力に応じて発光する発光素子と、前記発光素子の発光に応じた信号を前記演算部に出力する受光素子とを備えるフォトカプラを備えることが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る入力回路において、前記電流検出部は、前記入力選択回路からの出力信号に応じた電流を出力するカレントトランスと、前記カレントトランスからの出力された電流を検出し、検出結果を前記演算部に出力する検出回路とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る入力回路によれば、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点からの入力の受け付けが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る入力回路の構成例を示す図である。
【図２】図１に示すスイッチ回路の構成例を示す図である。
【図３】図１に示すスイッチ回路の別の構成例を示す図である。
【図４】図１に示すスイッチ回路のさらに別の構成例を示す図である。
【図５】図１に示すスイッチ回路のさらに別の構成例を示す図である。
【図６】図１に示す電流検出部の構成例を示す図である。
【図７】図１に示す電流検出部の別の構成例を示す図である。
【図８】従来の入力回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、共通の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る入力回路１０の構成例を示す図である。本実施形態に係る入力回路１０は、プログラマブルコントローラー（例えば、インバータの制御装置の演算ユニット）などの装置１に搭載される。入力回路１０は、装置１の外部のフィールド２に設けられた複数の入力接点１５−１〜１５−ｎへの入力を受け付け（入力接点１５−１〜１５−ｎの状態を検出し）、装置１の動作を制御する演算部１６に伝達する。
【００２４】
図１に示す入力回路１０は、入力選択回路１１と、電流制限抵抗１２と、電流検出部１３とを備える。
【００２５】
入力選択回路１１は、複数のスイッチ回路１００−１〜１００−ｎを有する。複数のスイッチ回路１００−１〜１００−ｎはそれぞれ、フィールド２に設けられた入力接点１５−１〜１５−ｎに対応して設けられている。入力接点１５−１〜１５−ｎはそれぞれ、一端が直流電源１４の正極と並列に接続され、他端が対応するスイッチ回路１００−１〜１００−ｎに接続される。したがって、入力選択回路１１は、それぞれ対応する入力接点１５−１〜１５−ｎを介して直流電源１４と並列に接続された複数のスイッチ回路１００を有する。なお、以下では、入力接点１５−１〜１５−ｎを区別しない場合には、入力接点１５と称する。また、スイッチ回路１００−１〜１００−ｎを区別しない場合には、スイッチ回路１００と称する。
【００２６】
スイッチ回路１００は、一端が対応する入力接点１５を介して直流電源１４の正極に接続され、他端が電流制限抵抗１２を介して電流検出部１３に接続される。スイッチ回路１００は、演算部１６からの入力選択信号の入力に応じてオンとなり、対応する入力接点１５の状態に応じた出力信号を出力する。演算部１６は、複数のスイッチ回路１００−１〜１００−ｎのうち、いずれかに対してのみ、入力選択信号を出力する。したがって、入力選択回路１１は、複数のスイッチ回路１００−１〜１００−ｎのうち、演算部１６から入力される入力選択信号に応じたいずれかのスイッチ回路１００の出力信号を電流制限抵抗１２を介して電流検出部１３に出力する。
【００２７】
電流制限抵抗１２は、入力選択回路１１から電流検出部１３に入力される出力信号（電流信号）を制限する。
【００２８】
電流検出部１３は、入力選択回路１１から出力された出力信号の状態を検出し、検出結果を演算部１６に出力する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る入力回路１０の動作について説明する。以下では、入力接点１５−１の状態を検出する例を用いて説明する。
【００３０】
入力接点１５−１の状態を検出する場合、演算部１６は、入力接点１５−１に対応するスイッチ回路１００−１に入力選択信号を出力してオンとし、スイッチ回路１００−２〜１００−ｎをオフとする。スイッチ回路１００−１がオンとなることで、入力接点１５−１は、スイッチ回路１００−１を介して電流検出部１３に接続される。入力接点１５−１が閉じている場合には、直流電源１４から出力され、入力接点１５−１を通った電流信号が入力選択回路１１の出力信号として、電流検出部１３に入力される。一方、入力接点１５−１が開いている場合には、直流電源１４からスイッチ回路１００−１に電流が流れ込まず、電流検出部１３に電流信号が入力されない。したがって、電流検出部１３により入力選択回路１１の出力信号の状態を検出することで、入力接点１５−１の状態（閉状態であるか、閉状態であるか）を演算部１６において検出することができる。
【００３１】
ここで、本実施形態に係る入力回路１０においては、複数の入力接点１５それぞれに対応する複数のスイッチ回路１００に対して、１つの電流検出部１３が設けられているだけである。すなわち、複数のスイッチ回路１００で１つの電流検出部１３が共有されている。そのため、図８に示す従来の入力回路２０のように、入力接点１５の数だけ電流検出部１３を設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点１５からの入力の受け付けが可能となる。さらに、後述するように、スイッチ回路１００は、１つのフォトカプラを用いて構成することができる。したがって、入力接点１５の数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、Ｎ個のスイッチ回路１００を設けるためには、Ｎ個のフォトカプラを実装すればよい。また、後述するように、電流検出部１３は、１つのフォトカプラを用いて構成することができる。そのため、Ｎ個の入力接点１５に対して、Ｎ＋１個のフォトカプラを実装するだけで、Ｎ個の入力接点１５からの入力の受け付けが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態に係る入力回路１０においては、複数の入力接点１５それぞれに対応する複数のスイッチ回路１００に対して、１つの電流制限抵抗１２が設けられているだけである。すなわち、複数のスイッチ回路１００で１つの電流制限抵抗１２が共有されている。そのため、図８に示す従来の入力回路２０のように、入力接点１５の数だけ減流抵抗２３を設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点１５からの入力の受け付けが可能となる。
【００３３】
次に、スイッチ回路１００および電流検出部１３の構成について説明する。まず、スイッチ回路１００の構成について説明する。なお、以下では、電流制限抵抗１２については記載を省略することがある。
【００３４】
図２は、スイッチ回路１００の構成例を示す図である。
【００３５】
図２に示すスイッチ回路１００は、フォトカプラ１０１を備える。フォトカプラ１０１は、発光素子１０２と、受光素子１０３とを備える。
【００３６】
発光素子１０２は、例えば、発光ダイオードであり、入力選択信号の入力に応じて発光する。受光素子１０３は、例えば、フォトトランジスタであり、一端（コレクタ）がスイッチ回路１００に対応する入力接点１５に接続され、他端（エミッタ）が電流検出部１３に接続される。
【００３７】
入力選択信号の入力に応じて発光素子１０２が発光すると、受光素子１０３は、発光素子１０２の発光に応じてオンとなる。受光素子１０３がオンとなることで、受光素子１０３の一端に接続された入力接点１５と、受光素子１０３の他端に接続された電流検出部１３とが接続される。これにより、受光素子１０３の一端に接続された入力接点１５の状態を示す出力信号が、電流検出部１３に出力される。
【００３８】
図３は、スイッチ回路１００の別の構成例を示す図である。
【００３９】
図３に示すスイッチ回路１００は、図２に示すスイッチ回路１００と比較して、ダイオード１０４を追加した点が異なる。
【００４０】
ダイオード１０４は、受光素子１０３の他端と、電流検出部１３との間に設けられている。具体的には、ダイオード１０４のアノードは、受光素子１０３の他端に接続される。ダイオード１０４のカソードは、電流検出部１３に接続される。ダイオード１０４は、電流検出部１３から受光素子１０３の他端に向かう方向に電流が流れる逆流を防止するために設けられている。
【００４１】
例えば、入力接点１５−２がオンである場合を考える。ここで、誤動作などにより、スイッチ回路１００−１およびスイッチ回路１００−２がオンになったとする。この場合、直流電源１４から入力接点１５−２およびスイッチ回路１００−２を流れた電流が、スイッチ回路１００−１の受光素子１０３に逆流することがある。ダイオード１０４を設けることで、スイッチ回路１００に電流が逆流するのを防止することができる。
【００４２】
図４は、スイッチ回路１００のさらに別の構成例を示す図である。
【００４３】
図４に示すスイッチ回路１００は、図２に示すスイッチ回路１００と比較して、スイッチング素子１０５と、抵抗１０６とを追加した点が異なる。
【００４４】
スイッチング素子１０５は、一端（コレクタ）がスイッチ回路１００に対応する入力接点１５に接続され、他端（エミッタ）が電流検出部１３に接続される。抵抗１０６は、一端がスイッチング素子１０５の一端に接続され、他端がスイッチング素子１０５の制御端（ベース）に接続される。さらに、図４に示すスイッチ回路１００においては、受光素子１０３の一端がスイッチング素子１０５の制御端に接続される。図４に示すスイッチ回路１００によれば、出力信号を増幅して電流検出部１３に出力することができる。
【００４５】
図５は、スイッチ回路１００のさらに別の構成例を示す図である。
【００４６】
図５に示すスイッチ回路１００は、図４に示すスイッチ回路１００と比較して、ダイオード１０７を追加した点が異なる。
【００４７】
ダイオード１０７は、スイッチング素子１０５の他端と、電流検出部１３との間に設けられている。具体的には、ダイオード１０７のアノードは、スイッチング素子１０５の他端に接続される。また、ダイオード１０７のカソードは、電流検出部１３に接続される。ダイオード１０７により、図３に示すダイオード１０４と同様に、スイッチ回路１００に電流が逆流するのを防止することができる。
【００４８】
次に、電流検出部１３の構成について説明する。
【００４９】
図６は、電流検出部１３の構成例を示す図である。
【００５０】
図６に示す電流検出部１３は、フォトカプラ１３１と、抵抗１３４とを有する。フォトカプラ１３１は、発光素子１３２と、受光素子１３３とを備える。
【００５１】
発光素子１３２は、例えば、発光ダイオードであり、一端（アノード）が入力選択回路１１に接続され、他端（カソード）が接地される。発光素子１３２は、入力選択回路１１からの出力信号（電流信号）の入力に応じて発光する。受光素子１０３は、例えば、フォトトランジスタであり、一端（コレクタ）が抵抗１３４の一端および演算部１６に接続され、他端（エミッタ）が接地される。抵抗１３４の他端は電源ＶＣＣに接続される。
【００５２】
入力選択回路１１から電流が流れ込んだ場合（入力選択信号に応じてオンとなったスイッチ回路１００に対応する入力接点１５がオンである場合）、発光素子１３２が発光する。受光素子１３３は、発光素子１３２の発光に応じてオンとなる。受光素子１３３がオンとなることで、電源ＶＣＣから抵抗１３４を介して演算部１６に信号が出力される。一方、入力選択回路１１から電流が流れ込まない場合（入力選択信号に応じてオンとなったスイッチ回路１００に対応する入力接点１５がオフである場合）、発光素子１３２は発光しない。また、受光素子１３３はオフのままである。そのため、演算部１６には、入力接点１５がオンの場合のような信号が入力されない。したがって、演算部１６は、入力選択信号によりオンとしたスイッチ回路１００に対応する入力接点１５の状態を検出することができる。
【００５３】
図７は、電流検出部１３の別の構成例を示す図である。
【００５４】
図７に示す電流検出部１３は、カレントトランス１３５と、検出回路１３６とを備える。
【００５５】
カレントトランス１３５は、入力選択回路１１に接続され、入力選択回路１１から出力された電流に応じた電流（所定比で変換した電流）を検出回路１３６に出力する。検出回路１３６は、カレントトランス１３５から出力された電流の電流値を検出し、検出結果を演算部１６に出力する。
【００５６】
入力選択回路１１から電流が流れ込んだ場合（入力選択信号に応じてオンとなったスイッチ回路１００に対応する入力接点１５がオンである場合）、カレントトランス１３５からは、入力選択回路１１から流れ込んだ電流に応じた電流が出力される。したがって、検出回路１３６は、ある程度の電流値を検出する。一方、入力選択回路１１から電流が流れ込まない場合（入力選択信号に応じてオンとなったスイッチ回路１００に対応する入力接点１５がオフである場合）、カレントトランス１３５から出力される電流は略ゼロである。すなわち、検出回路１３６が検出する電流値も略ゼロとなる。したがって、演算部１６は、検出回路１３６の検出結果から、入力選択信号によりオンとしたスイッチ回路１００に対応する入力接点１５の状態を検出することができる。
【００５７】
このように本実施形態においては、入力回路１０は、それぞれ対応する入力接点１５を介して直流電源１４と並列に接続された複数のスイッチ回路１００を有し、複数のスイッチ回路１００のうち、演算部１６から入力される入力選択信号に応じたいずれかのスイッチ回路１００の出力信号を出力する入力選択回路１１と、入力選択回路１１から出力された出力信号の状態を検出し、検出結果を演算部１６に出力する電流検出部１３とを備える。
【００５８】
複数の入力接点１５それぞれに対応する複数のスイッチ回路１００に対して、１つの電流検出部１３が設けられる。すなわち、複数のスイッチ回路１００で１つの電流検出部１３が共有される。そのため、入力接点１５の数だけ電流検出部１３を設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の入力接点１５からの入力の受け付けが可能となる。
【００５９】
また、図２から図５を参照して説明したように、スイッチ回路１００は、１つのフォトカプラ１０１を用いて構成することができる。したがって、入力接点１５の数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、Ｎ個のスイッチ回路１００を設けるためには、Ｎ個のフォトカプラ１０１を実装すればよい。また、図６を参照して説明したように、電流検出部１３は、１つのフォトカプラ１３１を用いて構成することができる。そのため、Ｎ個の入力接点１５に対して、Ｎ＋１のフォトカプラを実装するだけで、Ｎ個の入力接点１５からの入力の受け付けが可能となる。
【００６０】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１    装置
２    フィールド
１０    入力回路
１１    入力選択回路
１２    電流制限抵抗
１３    電流検出部
１４    直流電源
１５，１５−１，１５−２，１５−ｎ    入力接点
１６    演算部
１００，１００−１，１００−２，１００−ｎ    スイッチ回路
１０１，１３１    フォトカプラ
１０２，１３２    発光素子
１０３，１３３    受光素子
１０４，１０７    ダイオード
１０５    スイッチング素子
１０６，１３４    抵抗
１３５    カレントトランス
１３６    検出回路
【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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【図８】
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