(57)【要約】【課題】所定の交流電圧が印加されるフォトカプラの劣化を判定する装置において、回路の大型化を抑制する。【解決手段】印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラ３０の劣化を判定する装置４２であって、パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラの劣化を判定する装置であって、
前記パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、前記フォトカプラが劣化したと判定することを特徴とするフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項２】
前記判定値は、劣化していない所定のフォトカプラが出力するパルス信号のデューティ比に対して所定割合に設定される請求項１に記載のフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項３】
前記所定のフォトカプラは、使用期間が所定期間未満のフォトカプラである請求項２に記載のフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項４】
印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラの劣化を判定する装置であって、
信号の高周波成分を減衰させるローパスフィルタを備え、
前記ローパスフィルタを通過させた前記パルス信号が閾値を超えた量が所定量よりも少ない場合に、前記フォトカプラが劣化したと判定することを特徴とするフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項５】
前記ローパスフィルタを通過させた前記パルス信号が前記閾値を超えた量が０である場合に、前記フォトカプラが劣化したと判定することを特徴とする請求項４に記載のフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項６】
前記劣化判定装置は、前記フォトカプラにより出力されるパルス信号のオン時間及びオフ時間を検出する既存の回路を利用する請求項１〜５のいずれか１項に記載のフォトカプラの劣化判定装置。
【請求項７】
前記劣化判定装置は、Programmable Logic Controller（ＰＬＣ）に適用されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のフォトカプラの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の交流電圧が印加されるフォトカプラの劣化を判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の直流電圧が印加されるフォトカプラの出力電圧と基準電圧とを比較器により比較し、フォトカプラの出力電圧が基準電圧よりも低いときに、フォトカプラが劣化したと判定するものがある（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２００９−７１９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のものは、基準電圧を発生する電源や、フォトカプラの出力電圧を基準電圧と比較する比較器を追加する必要があるため、回路の大型化が避けられない。なお、所定の交流電圧が印加されるフォトカプラにおいても、フォトカプラの劣化を判定することが望まれる。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、所定の交流電圧が印加されるフォトカプラの劣化を判定する装置において、回路の大型化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００７】
第１の手段は、印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラの劣化を判定する装置であって、前記パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、前記フォトカプラが劣化したと判定する。
【０００８】
上記構成によれば、所定の交流電圧がフォトカプラに印加され、所定の交流電圧に応じたパルス信号がフォトカプラにより出力される。ここで、フォトカプラが劣化すると、フォトカプラの発光ダイオードに流れる電流に対するフォトトランジスタに流れる電流の比である電流伝達比が低下する。そして、印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラでは、電流伝達比が低下することにより、フォトカプラが出力するパルス信号（フォトトランジスタに流れる電流）のデューティ比が小さくなることに本願発明者は着目した。したがって、パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、フォトカプラが劣化したと判定することができる。その結果、基準電圧を発生する電源や、フォトカプラの出力電圧を基準電圧と比較する比較器を追加する必要がなく、回路の大型化を抑制することができる。
【０００９】
第２の手段手は、前記判定値は、劣化していない所定のフォトカプラが出力するパルス信号のデューティ比に対して所定割合に設定される。
【００１０】
フォトカプラに印加される所定の交流電圧は、フォトカプラを使用するユーザによって異なる場合がある。その場合、判定値をデューティ比の絶対値で規定すると、印加される交流電圧に応じて判定値の設定を変更する必要がある。
【００１１】
この点、上記構成によれば、判定値は、劣化していない所定のフォトカプラが出力するパルス信号のデューティ比（初期デューティ比）に対して所定割合に設定される。例えば、所定割合が初期デューティ比の３０％であるとすると、初期デューティ比が８０％，６０％の場合は、それぞれ判定値が２４％，１８％に設定される。したがって、印加される交流電圧にかかわらず、判定値の設定を一律に行うことができる。
【００１２】
具体的には、第３の手段のように、劣化していない所定のフォトカプラとして、使用期間が所定期間未満のフォトカプラ（例えば、初めて使用されるフォトカプラ）を採用することができる。こうした構成によれば、使用期間が所定期間未満のフォトカプラを基準として、フォトカプラが劣化したか否か判定することができる。
【００１３】
第４の手段は、印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラの劣化を判定する装置であって、信号の高周波成分を減衰させるローパスフィルタを備え、前記ローパスフィルタを通過させた前記パルス信号が閾値を超えた量が所定量よりも少ない場合に、前記フォトカプラが劣化したと判定することを特徴とする。
【００１４】
フォトカプラにより出力されるパルス信号が、信号の高周波成分を減衰させるローパスフィルタに通されることがある。この場合、ローパスフィルタを通過したパルス信号のデューティ比が、不明瞭になるおそれがある。
【００１５】
この点、上記構成によれば、ローパスフィルタを通過させたパルス信号が閾値を超えた量が所定量よりも少ない場合に、フォトカプラが劣化したと判定される。したがって、パルス信号がローパスフィルタに通される場合であっても、フォトカプラの劣化を正確に判定することができる。
【００１６】
具体的には、第５の手段のように、ローパスフィルタを通過させたパルス信号が閾値を超えた量が０である場合、すなわちローパスフィルタを通過させたパルス信号が閾値を超えていない場合に、フォトカプラが劣化したと判定するといった構成を作用することができる。こうした構成によれば、フォトカプラの劣化を簡易に判定することができる。
【００１７】
第６の手段では、前記劣化判定装置は、前記フォトカプラにより出力されるパルス信号のオン時間及びオフ時間を検出する既存の回路を利用する。
【００１８】
上記構成によれば、劣化判定装置は、フォトカプラにより出力されるパルス信号のオン時間及びオフ時間を検出する既存の回路を利用する。このため、新たなハードウェアを追加する必要がなく、ソフトウェアによりフォトカプラの劣化を判定することができる。
【００１９】
第７の手段では、前記劣化判定装置は、Programmable Logic Controller（ＰＬＣ）に適用されている。
【００２０】
Programmable Logic Controller（ＰＬＣ）では、小型化が要求されているため、部品の追加なしでフォトカプラの劣化を判定する必要がある。この点、上記構成によれば、パルス信号の状態に基づいてフォトカプラが劣化したと判定されるため、部品の追加なしでフォトカプラの劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係るＰＬＣの交流電圧入力回路及びＡＳＩＣを示す回路図。
【図２】交流電圧、初期出力電圧、及び劣化後出力電圧を示すタイムチャート。
【図３】第２実施形態に係るＰＬＣの交流電圧入力回路及びＡＳＩＣを示す回路図。
【図４】交流電圧、初期出力電圧、劣化後出力電圧、初期出力電圧（フィルタ通過後）、及び劣化後出力電圧（フィルタ通過後）を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、交流電圧入力回路を備えるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として具体化している。
【００２３】
図１に示すように、ＰＬＣ２０は、交流電圧入力回路及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４０を備えている。
【００２４】
交流電圧入力回路は、入力端子２１Ａ，２１Ｂ、フィルタ回路２３、フォトカプラ３０、直流電源２５、抵抗２７を備えている。入力端子２１Ａ，２１Ｂは、交流電源１０に接続される。交流電源１０は、所定の交流電圧（例えば１００Ｖ交流電圧）を出力する。入力端子２１Ａ，２１Ｂは、フィルタ回路２３を介してフォトカプラ３０の入力端子に接続されている。フォトカプラ３０の出力端子は、ＡＳＩＣ４０の入力端子に接続されるとともに、抵抗２７を介してグランドに接続されている。
【００２５】
フォトカプラ３０は、発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂ、及びフォトトランジスタ３３を備えている。発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂは、フォトカプラ３０の入力端子に逆並列に接続されている。フォトトランジスタ３３のコレクタは、直流電源２５の正極に接続されている。直流電源２５は所定の直流電圧を出力する。フォトトランジスタ３３のエミッタは、フォトカプラ３０の出力端子に接続されている。発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂに電流が流れると、フォトトランジスタ３３に電流が流れ、フォトカプラ３０の出力端子からパルス信号が出力される。フォトトランジスタ３３に流れる電流は、発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂに流れる電流に比例する。発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂに流れる電流に対するフォトトランジスタ３３に流れる電流の比が電流伝達比ＣＴＲ（Current Transfer Ratio）である。
【００２６】
ＡＳＩＣ４０は、処理装置、メモリ、入出力インターフェース等を備える集積回路であり、検出部４１及び判定部４２を備えている。検出部４１は、ＡＳＩＣ４０が備える既存の回路であり、フォトカプラ３０の出力端子から出力されるパルス信号を入力する。検出部４１は、入力したパルス信号のオン時間及びオフ時間をそれぞれ検出し、オン時間及びオフ時間を判定部４２へ出力する。判定部４２は、検出部４１から出力されたオン時間及びオフ時間を入力し、オン時間及びオフ時間に基づいてパルス信号のデューティ比を算出する。そして、判定部４２（劣化判定装置）は、パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。
【００２７】
次に、図２を併せて参照して、判定部４２により実行されるフォトカプラ３０の劣化判定について詳細に説明する。
【００２８】
交流電源１０により所定の交流電圧が出力され、ＰＬＣ２０の交流電圧入力回路の入力端子２１Ａ，２１Ｂへ入力される。入力端子２１Ａ，２１Ｂへ入力された交流電圧は、フィルタ回路２３を介してフォトカプラ３０の入力端子へ入力される。図２（ａ）は、フォトカプラ３０の入力端子へ入力される交流電圧である。
【００２９】
フォトカプラ３０の入力端子に正電圧が印加された時に発光ダイオード３１Ａに電流が流れ、負電圧が印加された時に発光ダイオード３１Ｂに電流が流れる。発光ダイオード３１Ａ又は発光ダイオード３１Ｂに電流が流れると、フォトトランジスタ３３がオンとなり、コレクタからエミッタへ電流が流れる。これにより、フォトカプラ３０の出力端子からオン（ハイレベル）のパルス信号が出力される。なお、発光ダイオード３１Ａ及び発光ダイオード３１Ｂに電流が流れていない場合は、フォトトランジスタ３３がオフとなり、フォトカプラ３０の出力端子からオフ（ローレベル）のパルス信号が出力される。
【００３０】
図２（ｂ）は、使用期間が所定期間未満のフォトカプラ３０（例えば、初めて使用されるフォトカプラ３０）、すなわち劣化していない所定のフォトカプラ３０が出力するパルス信号を示している。この場合、パルス信号のデューティ比（初期デューティ比）は略８０％になっている。
【００３１】
ここで、フォトカプラ３０が劣化すると、フォトカプラ３０の発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂ及びフォトトランジスタ３３における電流伝達比ＣＴＲが低下する。そして、印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラ３０では、電流伝達比ＣＴＲが低下することにより、図２（ｃ）に示すように、フォトカプラ３０が出力するパルス信号のデューティ比が小さくなることに本願発明者は着目した。詳しくは、電流伝達比ＣＴＲが低下した場合は、フォトカプラ３０の発光ダイオード３１Ａ，３１Ｂ（入力端子）に、より高い電圧が入力されないとフォトトランジスタ３３がオンにならない。その結果、劣化していない所定のフォトカプラ３０と比べて、パルス信号のデューティ比が小さくなる。
【００３２】
本実施形態では、フォトカプラ３０が出力するパルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。ただし、フォトカプラ３０に印加される所定の交流電圧は、フォトカプラ３０を使用するユーザによって異なる場合がある。その場合、判定値をデューティ比の絶対値で規定すると、印加される交流電圧に応じて判定値の設定を変更する必要がある。
【００３３】
この点、判定部４２は、初期デューティ比８０％に対してその４０％（所定割合）、すなわちデューティ比３２％を判定値に設定する。判定部４２は、フォトカプラ３０が出力するパルス信号のデューティ比が３２％よりも小さい場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。そして、判定部４２は、フォトカプラ３０が劣化したと判定した場合に、その旨をユーザに報知する処理等を実行する。
【００３４】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００３５】
・印加される所定の交流電圧に応じたパルス信号を出力するフォトカプラ３０では、電流伝達比ＣＴＲが低下することにより、フォトカプラ３０が出力するパルス信号（フォトトランジスタ３３に流れる電流）のデューティ比が小さくなることに本願発明者は着目した。したがって、パルス信号のデューティ比が判定値よりも小さい場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定することができる。その結果、基準電圧を発生する電源や、フォトカプラ３０の出力電圧を基準電圧と比較する比較器を追加する必要がなく、回路の大型化を抑制することができる。
【００３６】
・判定値は、劣化していない所定のフォトカプラ３０が出力するパルス信号のデューティ比（初期デューティ比）に対して所定割合に設定される。したがって、印加される交流電圧にかかわらず、判定値の設定を一律に行うことができる。
【００３７】
・劣化していない所定のフォトカプラ３０として、使用期間が所定期間未満のフォトカプラ３０（例えば、初めて使用されるフォトカプラ３０）を採用している。このため、使用期間が所定期間未満のフォトカプラ３０を基準として、フォトカプラ３０が劣化したか否か判定することができる。
【００３８】
・判定部４２は、フォトカプラ３０により出力されるパルス信号のオン時間及びオフ時間を検出する既存の回路である検出部４１を利用する。このため、新たなハードウェアを追加する必要がなく、ソフトウェアによりフォトカプラ３０の劣化を判定することができる。
【００３９】
・パルス信号の状態に基づいてフォトカプラ３０が劣化したと判定されるため、部品の追加なしでフォトカプラ３０の劣化を判定することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施してもよい。
【００４１】
・判定部４２は、初期デューティ比８０％に対してその４０％に限らず、例えば初期デューティ比８０％に対してその３０％等を判定値に設定してもよい。
【００４２】
・印加される交流電圧に応じて判定値の設定を変更すれば、判定値をデューティ比の絶対値で規定することもできる。例えば、交流電源１０が１００Ｖ交流電圧を出力する場合に、判定値をデューティ比３０％に設定しておき、交流電源１０が８０Ｖ交流電圧を出力する場合に、判定値をデューティ比２０％に設定しておいてもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図３に示すように、フォトカプラ３０により出力されるパルス信号が、ローパスフィルタ５０に通された後にＡＳＩＣ４０へ入力される。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【００４４】
フォトカプラ３０の出力端子は、ローパスフィルタ５０の入力端子に接続されている。ローパスフィルタ５０の出力端子は、ＡＳＩＣ４０の入力端子に接続されている。すなわち、フォトカプラ３０により出力されるパルス信号は、ローパスフィルタ５０を介してＡＳＩＣ４０へ入力される。
【００４５】
ローパスフィルタ５０は、コンデンサ５１及び抵抗５２を備えている。コンデンサ５１の一方の電極はフォトカプラ３０の出力端子及び抵抗５２に接続され、コンデンサ５１の他方の電極はグランドに接続されている。抵抗５２は、フォトカプラ３０の出力端子とＡＳＩＣ４０の入力端子との間に接続されている。そして、ローパスフィルタ５０は、通過させる信号の高周波成分を減衰させる。
【００４６】
検出部４１は、入力した信号（ローパスフィルタ５０を通過したバルス信号）の電圧を検出し、検出した電圧を判定部４２へ出力する。判定部４２は、検出部４１から出力された電圧を入力し、入力した電圧が閾値Ｖｔｈを超えたか否か判定する。そして、判定部４２（劣化判定装置）は、入力した電圧が閾値Ｖｔｈを超えていない場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。閾値Ｖｔｈは、フォトカプラ３０が劣化したと判定することのできる電圧に設定されている。
【００４７】
次に、図４を併せて参照して、判定部４２により実行されるフォトカプラ３０の劣化判定について詳細に説明する。
【００４８】
図４（ａ）は、図２（ａ）と同一であり、フォトカプラ３０の入力端子へ入力される交流電圧である。図４（ｂ）は、図２（ｂ）と同一であり、劣化していない所定のフォトカプラ３０が出力するパルス信号を示している。図４（ｃ）は、図２（ｃ）と同一であり、劣化後のフォトカプラ３０が出力するパルス信号を示している。
【００４９】
ここで、図４（ｂ）のパルス信号をローパスフィルタ５０に通した後の信号は図４（ｄ）のようになり、図４（ｃ）のパルス信号をローパスフィルタ５０に通した後の信号は図４（ｅ）のようになる。すなわち、ローパスフィルタ５０を通過後のパルス信号のオン時間及びオフ時間、ひいてはデューティ比が不明瞭になる。
【００５０】
本実施形態では、判定部４２は、ローパスフィルタ５０を通過したパルス信号の電圧が閾値Ｖｔｈを超えていない場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定する。そして、判定部４２は、フォトカプラ３０が劣化したと判定した場合に、その旨をユーザに報知する処理等を実行する。
【００５１】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００５２】
・ローパスフィルタ５０を通過させたパルス信号の電圧が閾値Ｖｔｈを超えていない場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定される。したがって、パルス信号がローパスフィルタ５０に通される場合であっても、フォトカプラ３０の劣化を正確に判定することができる。さらに、こうした構成によれば、フォトカプラ３０の劣化を簡易に判定することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施してもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、判定部４２は、ローパスフィルタ５０を通過したパルス信号の電圧が閾値Ｖｔｈを超えていない場合、すなわちローパスフィルタ５０を通過したパルス信号の電圧が閾値Ｖｔｈを超えた量が０である場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定した。しかしながら、ローパスフィルタ５０を通過したパルス信号の電圧が閾値Ｖｔｈを超えた量が所定量（例えば、交流電圧の周期の所定割合）よりも少ない場合に、フォトカプラ３０が劣化したと判定することもできる。
【００５５】
・ローパスフィルタ５０は、ＰＬＣ２０に既存の回路でもよいし、ＰＬＣ２０に追加した回路でもよい。
【符号の説明】
【００５６】
３０…フォトカプラ、３１Ａ…発光ダイオード、３１Ｂ…発光ダイオード、３３…フォトトランジスタ、４１…検出部（既存の回路）、４２…判定部（劣化判定装置）、５０…ローパスフィルタ。
【図１】
2015145830.tif 000003
【図２】
2015145830.tif 000004
【図３】
2015145830.tif 000005
【図４】
2015145830.tif 000006