(57)【要約】【課題】フォトカプラの劣化を検出し、且つフォトカプラの寿命を延ばすことを可能にする。【解決手段】本発明に係るフォトカプラ通信システム（１００）は、フォトカプラ（３０Ａ、３０Ｂ）と、電流調整部（３１、３４）と、フォトカプラの二次側の電流に応じた出力信号を生成する出力信号生成部（３３、３５）と、電流調整部を制御することでフォトカプラの一次側の電流を調整するとともに前記出力信号を入力するデータ処理制御部（２０）とを有する。前記データ処理制御部は、前記フォトカプラによって一方の装置から他方の装置に信号を送信する通常動作モードにおいて、フォトカプラの一次側の電流を第１電流値（Ｉｆａ１，Ｉｆａ２）とそれよりも小さい第２電流値（Ｉｆｂ１，Ｉｆｂ２）との間で切り替え、検査モードにおいてフォトカプラの一次側の電流を第２電流値に設定し、そのときの前記出力信号に基づいてフォトカプラの劣化を判定する。【選択図】図４
2015211246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側の発光素子と二次側の受光素子とを備え、少なくとも２つの装置間で信号の送受信を行うフォトカプラと、
前記フォトカプラの一次側の発光素子に流れる電流を調整する電流調整部と、
前記フォトカプラの二次側の受光素子に流れる電流に応じた出力信号を生成する出力信号生成部と、
前記電流調整部を制御することにより、前記フォトカプラの一次側の発光素子に流れる電流を調整するとともに、前記出力信号生成部の出力信号を入力するデータ処理制御部を有し、
前記データ処理制御部は、一方の装置から送信された信号を他方の装置に入力する通常動作モードと、前記フォトカプラの劣化を検出する検査モードと有し、通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を第１電流値と前記第１電流値よりも小さい第２電流値との間で所定の周期で切り替え、前記検査モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第２電流値に設定し、そのときの前記出力信号生成部の出力信号に基づいて前記フォトカプラの劣化を判定する
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトカプラ通信システムにおいて、
前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流が前記第２電流値になる期間は、前記フォトカプラの一次側に供給する電流を前記第１電流値から前記第２電流値に切り替えてから前記フォトカプラの二次側に流れる電流が安定するまでの期間よりも短い
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載のフォトカプラ通信システムにおいて、
前記フォトカプラは、前記二次側の受光素子としてフォトトランジスタを有する
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフォトカプラ通信システムにおいて、
前記データ処理制御部は、前記フォトカプラの劣化を検出したら、それ以降の前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流の切り替えを停止するとともに、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第１電流値に設定する
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフォトカプラ通信システムにおいて、
信号を送信する送信側装置と、
信号を受信する受信側装置とを更に有し、
前記データ処理制御部は、前記受信側装置内に設けられる
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフォトカプラ通信システムにおいて、
信号を送信する送信側装置と、
信号を受信する受信側装置と、
前記出力信号生成部によって生成された信号の信号レベルに応じて、前記受信側装置による信号受信の有無を示す受信結果信号を生成する受信結果送信部とを有し、
前記データ処理制御部は、前記送信側装置内に設けられる
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【請求項７】
少なくとも２つの装置間でフォトカプラを介して信号の送受信を行うフォトカプラ通信システムであって、
一方の装置から送信された信号を他方の装置に入力する通常動作モードと、前記フォトカプラの劣化を検出する検査モードと有し、
前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を第１電流値と前記第１電流値よりも小さい第２電流値との間で所定の周期で切り替えて信号の送受信を行い、
前記検査モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第２電流値に設定して信号の送受信を行い、受信側の装置で受信した信号に基づいてフォトカプラの劣化の有無を判定する
ことを特徴とするフォトカプラ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラを用いてデータの送受信を行うフォトカプラ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器や車載システム等では、電気的に絶縁された装置間の信号伝達を行うために、フォトカプラがよく用いられている。フォトカプラは、発光素子と受光素子から構成され、一次側の発光素子が駆動されることによって生じた光を二次側の受光素子によって電気信号に変換することで、一次側から二次側への信号伝達を実現するものである。発光素子としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられ、受光素子としては、フォトダイオードやフォトトランジスタが用いられている。
【０００３】
一般的に、フォトカプラは、発光素子（ＬＥＤ）の光量の経年的な低下により、電流伝達率（ＣＴＲ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が経年的に劣化することが知られている。従来から、フォトカプラを備える産業用機器等では、フォトカプラの特性劣化に起因する機器の突然の故障が問題となっていた。
【０００４】
この問題の対処方法としては、例えば、予め製品寿命を想定し、予防保全を行うことが挙げられる。しかしながら、この方法では、実際には特性の劣化が進んでいないフォトカプラも一緒に交換することになるため、設備の維持に無駄があった。
【０００５】
一方、フォトカプラの劣化を検出するための技術も従来から知られている。例えば、特許文献１には、受信用のフォトカプラと送信用のフォトカプラを備えた通信装置において、一方のフォトカプラのＬＥＤの順電流を通常動作時よりも小さくした状態で上記のフォトカプラ間でデータの送受信を行い、受信データが正常であるか否かを判断することにより、上記一方のフォトカプラの劣化の有無を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−２８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術を用いたとしても、フォトカプラの交換が必要になることには変わりはなく、設備維持のためにコストが発生することは否めない。そこで、本願発明者は、設備維持に掛かるコストの更なる低減を図るために、フォトカプラの劣化検出のみならず、フォトカプラの寿命を延ばしてフォトカプラの交換頻度を減らすための技術が必要であると考えた。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、フォトカプラの劣化の検出とフォトカプラの寿命を延ばすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るフォトカプラ通信システムは、一次側の発光素子と二次側の受光素子とを備え、少なくとも２つの装置間で信号の送受信を行うフォトカプラと、前記フォトカプラの一次側の発光素子に流れる電流を調整する電流調整部と、前記フォトカプラの二次側の受光素子に流れる電流に応じた出力信号を生成する出力信号生成部と、前記電流調整部を制御することにより、前記フォトカプラの一次側の発光素子に流れる電流を調整するとともに、前記出力信号生成部の出力信号を入力するデータ処理制御部とを有し、前記データ処理制御部は、一方の装置から送信された信号を他方の装置に入力する通常動作モードと、前記フォトカプラの劣化を検出する検査モードと有し、通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を第１電流値と前記第１電流値よりも小さい第２電流値との間で所定の周期で切り替え、前記検査モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第２電流値に設定し、そのときの前記出力信号生成部の出力信号に基づいて前記フォトカプラの劣化を判定することを特徴とする。
【００１０】
上記フォトカプラ通信システムにおいて、前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流が前記第２電流値になる期間は、前記フォトカプラの一次側に供給する電流を前記第１電流値から前記第２電流値に切り替えてから前記フォトカプラの二次側に流れる電流が安定するまでの期間よりも短くしてもよい。
【００１１】
上記フォトカプラ通信システムにおいて、前記フォトカプラは、前記二次側の受光素子としてフォトトランジスタを有してもよい。
【００１２】
上記フォトカプラ通信装置において、前記データ処理制御部は、前記フォトカプラの劣化を検出したら、それ以降の前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流の切り替えを停止するとともに、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第１電流値に設定してもよい。
【００１３】
上記フォトカプラ通信システムにおいて、信号を送信する送信側装置と、信号を受信する受信側装置とを更に有し、前記データ処理制御部は、前記受信側装置内に設けられてもよい。
【００１４】
上記フォトカプラ通信システムにおいて、信号を送信する送信側装置と、信号を受信する受信側装置と、前記出力信号生成部によって生成された信号の信号レベルに応じて、前記受信側装置による信号受信の有無を示す受信結果信号を生成する受信結果送信部とを有し、前記データ処理制御部は、前記送信側装置内に設けられてもよい。
【００１５】
また、本発明に係るフォトカプラ通信システムは、少なくとも２つの装置間でフォトカプラを介して信号の送受信を行うフォトカプラ通信システムであって、一方の装置から送信された信号を他方の装置に入力する通常動作モードと、前記フォトカプラの劣化を検出する検査モードと有し、前記通常動作モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を第１電流値と前記第１電流値よりも小さい第２電流値との間で所定の周期で切り替えて信号の送受信を行い、前記検査モードにおいて、前記フォトカプラの一次側の発光素子に供給する電流を前記第２電流値に設定して信号の送受信を行い、受信側の装置で受信した信号に基づいてフォトカプラの劣化の有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことにより、本発明によれば、フォトカプラの劣化を検出することができ、且つフォトカプラの寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るフォトカプラ通信システム１００を示す図である。
【図２】図２は、フォトカプラ通信装置３の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、スイッチ駆動回路３２の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、各動作モードにおけるフォトカプラ３０Ａの入力順電流ＩＦと信号ＶＩＮ２の信号波形を示す図である。
【図５】図５は、フォトカプラ３０Ａの劣化前において装置１から装置２に信号を送信するときのフォトカプラ通信システム１００のタイミングチャート図である。
【図６】図６は、フォトカプラ３０Ａの劣化後において装置１から装置２に信号を送信するときのフォトカプラ通信システム１００のタイミングチャート図である。
【図７】図７は、フォトカプラ通信装置３の内部構成の別の一例を示す図である。
【図８】図８は、受信結果通知部３６の内部構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、フォトカプラ３０Ｂの劣化前において装置２から装置１に信号を送信するときのフォトカプラ通信システム１００のタイミングチャート図である。
【図１０】図１０は、フォトカプラ３０Ａの劣化後において装置２から装置１に信号を送信するときのフォトカプラ通信システム１００のタイミングチャート図である。
【図１１】図１１は、一般的なフォトカプラのＣＴＲの経時特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１９】
≪フォトカプラ通信システムの構成≫
図１は、本発明の実施の形態に係るフォトカプラ通信システムを示す図である。同図に示されるフォトカプラ通信システム１００は、例えば、産業機器や車載システム、医療機器等の内部に設けられた電気的な絶縁が必要な装置間で通信を行うための通信機構である。本実施の形態では、２つの装置１、２がフォトカプラ通信装置３を介して通信を行う場合を例示するが、フォトカプラ通信装置３を介して通信を行う装置の台数に特に制限はない。
【００２０】
装置１と装置２とは、フォトカプラ通信装置３を介して通信を行う。装置１および装置２は、例えば異なる電源電圧によって動作し、２つの装置間に電気的な絶縁が要求される。例えば、装置１は電源電圧ＶＣＣ１とグラウンド電圧との間で動作し、装置２は電源電圧ＶＣＣ１よりも十分に低い電源電圧ＶＣＣ２とグラウンド電圧との間で動作する。以下の説明では、参照符号ＶＣＣ１、ＶＣＣ２は、電源電圧のみならず、その電源電圧が供給される電源ラインをも表すものとする。
【００２１】
フォトカプラ通信システム１００は、動作モードとして、通常動作モードと検査モードを有する。通常動作モードとは、フォトカプラ通信装置３によって、一方の装置から出力された信号を他方の装置に送信する動作モードである。また、検査モードとは、フォトカプラ通信装置３の内部に設けられたフォトカプラの劣化の有無を検査する動作モードである。フォトカプラ通信システム１００における動作モードは、装置２の内部に設けられたデータ処理制御部２０によって管理される。
【００２２】
データ処理制御部２０は、プログラム処理装置であり、例えばプログラムが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムにしたがって各種の演算を実行するＣＰＵやプロセッサ等によって実現される。データ処理制御部２０は、装置２内の図示されない各種機能部を制御することにより、装置２全体の統括的な制御を行うとともに、フォトカプラ通信装置３を介して装置１との間で通信を行う。また、データ処理制御部２０は、例えば周期的に通常動作モードと検査モードとを切り替え、各動作モードに応じてフォトカプラ通信装置３を制御する。なお、各動作モードにおける具体的な制御方法については後述する。
【００２３】
≪フォトカプラ通信装置３の具体的な構成≫
フォトカプラ通信装置３は、装置１と装置２との間を絶縁し、装置１から出力された信号を装置２に送信するとともに、装置２から出力された信号を装置１に送信する。以下、フォトカプラ通信装置３について、装置１から装置２に信号を送信するための機能部と、装置２から装置１に信号を送信するための機能部とに分けて、それらの構成と動作を具体的に説明する。
【００２４】
（１）装置１から装置２に信号を送信するための機能部について
図２は、フォトカプラ通信装置３の内部構成の一例を示す図である。同図には、装置１から装置２に信号を送信するための機能部が図示されており、装置２から装置１に信号を送信するための通信部については、図示を省略している。
図２に示されるように、フォトカプラ通信装置３は、装置１から装置２に信号を送信するための機能部として、フォトカプラ３０Ａ、電流調整部３１、スイッチ駆動回路３２、および出力信号生成部３３を有する。
【００２５】
フォトカプラ３０Ａは、一次側の発光素子によって発生した光を二次側の受光素子で光電変換することによって、一次側から二次側に信号を伝達する。一次側の発光素子としては、例えばＬＥＤを例示することができる。二次側の受光素子としては、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードを例示することができる。詳細は後述するが、本フォトカプラ通信装置では、受信側装置に入力される信号の論理レベルが変化しない程度にフォトカプラ３０Ａの一次側の電流をスイッチングさせるので、フォトカプラ３０Ａの二次側の受光素子としては、フォトダイオードよりも電流の減少する速度が遅いフォトトランジスタの方が好ましい。以下の説明では、フォトカプラ３０Ａの一次側の発光素子がＬＥＤであり、二次側の受光素子がフォトトランジスタであるとして説明する。
【００２６】
ここで、フォトカプラの一次側に流れる電流（以下、「入力順電流」と称する。）をＩＦ、フォトカプラの二次側に流れる電流（以下、「出力電流」）をＩＣとしたとき、フォトカプラ３０ＡのＣＴＲは“１００×ＩＣ／ＩＦ〔％〕”で表すことができる。すなわち、ＣＴＲが１００％であれば、フォトカプラ３０Ａの入力順電流ＩＦと出力電流ＩＣとは等しい。
【００２７】
出力信号生成部３３は、フォトカプラ３０Ａの出力電流ＩＣに応じた信号ＶＩＮ２を生成する。具体的には、出力信号生成部３３は、フォトカプラ３０Ａのフォトトランジスタのエミッタ電極とグラウンドＧＮＤ２との間に接続された抵抗Ｒ３から構成される。出力電流ＩＣは抵抗Ｒ３によって電圧に変換され、信号ＶＩＮ２としてデータ処理制御部２０の入力端子（入力ポート）ＰＩ１に入力される。
【００２８】
電流調整部３１は、フォトカプラ３０Ａの入力順電流ＩＦの電流値を調整する回路である。フォトカプラ３０Ａの入力順電流ＩＦは、データ処理制御部２０からスイッチ駆動回路３２を介して供給された制御信号ＣＮＴ１、ＣＮＴ２に基づいて制御される。図２に示されるように、電流調整部３１は、例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２とスイッチＳＷ１、ＳＷ２とから構成される。抵抗Ｒ１は、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤのアノードと電源ラインＶＣＣ１との間に接続される。抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ１とは、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤのアノードと電源ラインＶＣＣ１との間に直列に接続される。スイッチＳＷ２は、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤのカソードとグラウンドＧＮＤ１との間に接続される。また、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤのカソードは、装置１の出力端子ＯＵＴに接続される。なお、グラウンドＧＮＤ１とグラウンドＧＮＤ２とは、相互に異なる電源ラインに供給された電圧であり、それらの電圧は同一の大きさであっても良いし、異なる大きさであってもよい。
【００２９】
装置１から装置２に信号を送信する場合、装置１は、出力端子ＯＵＴから電流を供給（ソース）することによって出力端子ＯＵＴの電圧をハイレベルにし、出力端子ＯＵＴから電流を流し込む（シンク）ことにより、出力端子ＯＵＴの電圧をローレベルにする。これにより、装置１の出力端子ＯＵＴから２値の信号ＶＴＸ１が出力される。ここで、ハイレベルの電圧とは、例えば電源ラインＶＣＣ１の電圧であり、ローレベルの電圧とは、例えばグラウンドＧＮＤ１の電圧（０Ｖ）である。
【００３０】
例えば、装置１がローレベルの信号ＶＴＸ１を出力するとき、電源ラインＶＣＣ１から、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびフォトカプラ３０ＡのＬＥＤを介して装置１の出力端子ＶＯＵＴに電流ＩＦが流れ込む。このとき、スイッチＳＷ１のオン・オフを切り替えることにより、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１とＩｆｂ１との間で切り替えることができる。
【００３１】
ここで、Ｉｆｂ１は、スイッチＳＷ１をオフしたときに抵抗Ｒ１を介してフォトカプラ３０Ａに流れる入力順電流を表し、Ｉｆａ１は、スイッチＳＷ１をオンしたときに抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を介してフォトカプラ３０Ａに流れる入力順電流を表す。なお、Ｉｆｂ１＜Ｉｆａ１である。Ｉｆａ１は、フォトカプラ３０Ａに“Ｉｆａ１”の入力順電流を流したときに、信号ＶＩＮ２がデータ処理制御部２０の入力論理の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも十分に大きくなるような値に設定される。ＩｆｂはＩｆａよりも低い値に設定される。入力順電流Ｉｆａ１、Ｉｆｂ１の詳細な決定方法については、後述する。
【００３２】
一方、装置１がハイレベルの信号ＶＴＸを出力するとき、スイッチＳＷ２をオフしていれば、フォトカプラ３０Ａに入力順電流は流れない。一方、スイッチＳＷ２をオンさせると、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤに入力順電流を流すことができる。このときの入力順電流は、上述のようにスイッチＳＷ１を切り替えることによって、ＩｆａまたはＩｆｂとの間で切り替えることができる。なお、このとき、装置１の出力端子ＯＵＴからもスイッチＳＷ２を介してグラウンドＧＮＤ１に電流が流れ込むので、その電流が大きくなりすぎないように、装置１のソース電流を制限する必要がある。
【００３３】
スイッチ駆動回路３２は、データ処理制御部２０と電流調整部３１との間を絶縁し、データ処理制御部２０からの制御信号に応じて電流調整部３１のスイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフを制御する。
図３にスイッチ駆動回路３２の内部構成を例示する。
同図に示されるように、スイッチ駆動回路３２は、フォトカプラ８Ａ、８Ｂと抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３とから構成される。フォトカプラ８Ａ、８Ｂとしては、フォトカプラ３０Ａよりも長寿命のものが用いられる。また、フォトカプラ３０Ａの二次側の電流の応答速度よりも早くスイッチＳＷ１をオン・オフさせる必要があることから、フォトカプラ８Ａ、８Ｂはフォトカプラ３０Ａよりも二次側の電流の応答速度が速い方が望ましい。
【００３４】
抵抗Ｒ１０は、フォトカプラ８Ａの一次側のＬＥＤのアノードと電源ラインＶＣＣ２との間に設けられる。フォトカプラ８Ａの一次側のＬＥＤのカソードは、データ処理制御部２０の出力端子ＰＯ１に接続される。また、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタのコレクタは電源ラインＶＣＣ１に接続される。抵抗Ｒ１１は、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタのエミッタとグラウンドＧＮＤ１との間に接続される。抵抗Ｒ１１とフォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタのエミッタとの接続ノードの電圧がスイッチ制御信号ＣＮＴ１として出力される。スイッチ制御信号ＣＮＴ１は、スイッチＳＷ１に供給され、スイッチＳＷ１のオン・オフを切り替える。
【００３５】
抵抗Ｒ１２は、フォトカプラ８Ｂの一次側のＬＥＤのアノードと電源ラインＶＣＣ２との間に設けられる。フォトカプラ８Ｂの一次側のＬＥＤのカソードは、データ処理制御部２０の出力端子ＰＯ２に接続される。また、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタのコレクタは電源ラインＶＣＣ１に接続される。抵抗Ｒ１３は、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタのエミッタとグラウンドＧＮＤ１との間に接続される。抵抗Ｒ１３とフォトカプラ８Ｂの二次側のフォトトランジスタのエミッタとの接続ノードの電圧がスイッチ制御信号ＣＮＴ２として出力される。スイッチ制御信号ＣＮＴ１は、スイッチＳＷ２に供給され、スイッチＳＷ２のオン・オフを切り替える。
【００３６】
例えば、データ処理制御部２０の出力端子（ポート）ＰＯ１からローレベルの制御信号が出力された場合、フォトカプラ８Ａの一次側のＬＥＤに電流が流れ、当該ＬＥＤが発光することにより、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタがオンする。これにより、抵抗Ｒ１１の両端に電位差が発生し、スイッチ制御信号ＣＮＴ１はハイレベルとなる。一方、データ処理制御部２０の出力端子ＰＯ１からハイレベルの制御信号が出力された場合、フォトカプラ８Ａの一次側のＬＥＤに電流は流れないため、当該ＬＥＤは発光せず、フォトカプラ８Ａの二次側のフォトトランジスタはオフする。これにより、スイッチ制御信号ＣＮＴ１はローレベルとなる。スイッチＳＷ１は、例えばスイッチ制御信号ＣＮＴ１がハイレベルであるときにオンし、ローレベルであるときにオフする。なお、制御信号ＣＮＴ２も、制御信号ＣＮＴ１と同様に、データ処理制御部２０の出力端子ＰＯ２の論理レベルに応じて生成される。
【００３７】
次に、各動作モードにおけるフォトカプラ３０Ａの制御について説明する。
図４は、各動作モードにおけるフォトカプラ３０Ａの入力順電流ＩＦと信号ＶＩＮ２の信号波形を示す図である。
前述したように、データ処理制御部２０は、周期的に通常動作モードと検査モードとを切り替えて、フォトカプラ通信装置３を制御する。動作モードが切り替わる周期Ｔは、例えば１００ｍｓ〜２００ｍｓである。
【００３８】
通常動作モードにおいて、データ処理制御部２０は、装置１から出力された送信信号ＶＴＸ１の論理に反して装置２に供給される信号ＶＩＮ２の論理が反転しない程度に、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１とＩｆｂ２との間でスイッチングさせる。具体的には、図４に示されるように、フォトカプラ３０Ａの入力順電流が“Ｉｆｂ１”になる期間Ｔｆが、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１からＩｆｂ１に切り替えてからフォトカプラ３０Ａの出力電流ＩＣ（信号ＶＩＮ２の電圧）が安定するまでの期間Ｔｃよりも短くなるように、データ処理制御部２０は、電流調整部３１のスイッチＳＷ１のオン・オフを切り替える。このとき、スイッチＳＷ２はオフさせる。これにより、通常動作モードの期間にフォトカプラ３０Ａに流れる入力順電流の平均値は、Ｉｆａ１よりも小さくなるので、フォトカプラ３０Ａに流れる入力順電流を従来よりも削減することが可能となる。
【００３９】
一方、検査モードにおいて、データ処理制御部２０は、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆｂ１に設定し、入力された信号ＶＩＮ２に基づいてフォトカプラ３０Ａの劣化の有無を判定する。具体的には、データ処理制御部２０は、スイッチ駆動回路３２を介してスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにしてフォトカプラ３０Ａに通常動作モード時の平均電流よりも小さい入力順電流Ｉｆｂを流し、そのときの信号ＶＩＮ２の論理レベルを判定する。
【００４０】
例えば、予め、フォトカプラ３０Ａに入力順電流Ｉｆｂ１を流したときの信号ＶＩＮ２が閾値電圧Ｖｔｈ２を超えるように設計しておく。そして、フォトカプラ３０Ａの劣化が進みＣＴＲが低下すると、同じ入力順電流Ｉｆｂ１を流してもフォトカプラ３０Ａの出力電流ＩＣが減るので、信号ＶＩＮ２の電圧レベルが徐々に低下し、いずれは閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなる。したがって、信号ＶＩＮ２の論理を判定すれば、フォトカプラ３０Ａが劣化しているか否かを容易に検出することができる。
【００４１】
例えば、図３に示されるように、検査モードの期間において信号ＶＩＮ２がハイレベル（ＶＩＮ２＞Ｖｔｈ２）であれば、データ処理制御部２０はフォトカプラ３０Ａが劣化していないと判定する。一方、信号ＶＩＮ２がローレベル（ＶＩＮ２＜Ｖｔｈ２）であれば、データ処理制御部２０はフォトカプラ３０Ａが劣化していると判定する。
【００４２】
次に、装置１から装置２に信号を送信する場合のフォトカプラ通信システム１００の動作について、図５および図６を用いて具体的に説明する。
図５および図６は、装置１から装置２に信号を送信するときのフォトカプラ通信システム１００のタイミングチャート図である。図５には、フォトカプラ３０Ａが劣化する前の各信号波形が示されており、図６には、フォトカプラ３０Ａが劣化した後の各信号波形が示されている。
【００４３】
フォトカプラ３０Ａが劣化していない場合の信号波形は以下のようになる。
例えば、図５に示されるように、時刻ｔ０からｔ１までの通常動作モード期間では、データ処理制御部２０によって、スイッチＳＷ２がオフされるとともに、スイッチＳＷ１のオン・オフが所定の周期で切り替えられる。この期間のうち、装置１がハイレベルの送信信号ＶＴＸ１を出力している期間Ｔ１、Ｔ３では、フォトカプラ３０Ａに入力順電流が流れないため、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤは発光せず、データ処理制御部２０による信号ＶＩＮ２の判定論理はローレベルとなる。
一方、装置１がローレベルの出力信号ＶＯＵＴを出力している期間Ｔ２は、フォトカプラ３０Ａに入力順電流が流れるので、フォトカプラ３０ＡのＬＥＤが発光する。このとき、フォトカプラ３０Ａの入力順電流がＩｆａとＩｆｂとの間で周期的に切り替わるため信号ＶＩＮ２の電圧は変動するが、閾値Ｖｔｈ２よりも低くはならないので、データ処理制御部２０による信号ＶＩＮ２の判定論理はハイレベルとなる。また、期間Ｔ２におけるフォトカプラ３０Ａに流れる入力順電流の平均電流は、Ｉｆａ１、Ｉｆｂ１、およびＳＷ１のスイッチング周期（デューティ比）によって決まり、Ｉｆａ１よりも小さくなる。したがって、通常動作モードの期間では、フォトカプラ３０Ａの入力順電流を抑えつつ、装置１の送信信号ＶＴＸ１の論理レベルに応じた信号ＶＩＮ２を装置２に送信することが可能となる。
【００４４】
次に、図５における時刻ｔ１からｔ２までの検査モード期間では、データ処理制御部２０は、スイッチＳＷ１のオン・オフの切り替え制御を停止し、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンさせる。これにより、フォトカプラ３０Ａに入力順電流Ｉｆｂが流れ、信号ＶＩＮ２の電圧が通常動作モード時よりも低下する。例えば、図５に示されるように、上記検査モード期間において、信号ＶＩＮ２の電圧は閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなるため、データ処理制御部２０による信号ＶＩＮ２の判定論理はハイレベルとなり、データ処理制御部２０はフォトカプラ３０Ａが劣化していないと判定する。
【００４５】
一方、フォトカプラ３０Ａが劣化している場合の信号波形は以下のようになる。
図６に示されるように、時刻ｔ１０からｔ１１までの通常動作モード期間では、データ処理制御部２０がスイッチＳＷ２をオフさせるとともに、スイッチＳＷ１のオン・オフを所定の周期で切り替える。この期間において、信号ＶＩＮ２は、前述の図５の時刻ｔ０からｔ１までの通常動作モード期間と同様に変化する。図６では、フォトカプラ３０Ａの劣化が進んでいる状況を想定しているため、期間Ｔ１２における信号ＶＩＮ２の信号レベルは、図５の期間Ｔ２のそれよりも小さくなるが、閾値Ｖｔｈ２よりも低くなることはない。したがって、時刻ｔ１０からｔ１１までの通常動作モードの期間では、図５の場合と同様に、フォトカプラ３０Ａの入力順電流を抑えつつ、装置１の送信信号ＶＴＸ１の論理レベルに応じた信号ＶＩＮ２を装置２に送信することが可能となる。
【００４６】
次に、図６における時刻ｔ１１からｔ１２までの検査モード期間では、図５の場合と同様に、データ処理制御部２０は、スイッチＳＷ１のオン・オフの切り替え制御を停止し、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンさせるので、信号ＶＩＮ２の電圧が通常動作モード時よりも低下する。このとき、図６に示されるように、信号ＶＩＮ２の電圧は閾値電圧Ｖｔｈ２よりも低くなるため、データ処理制御部２０による信号ＶＩＮ２の判定論理はローレベルとなり、データ処理制御部２０はフォトカプラ３０Ａが劣化していると判定する。
【００４７】
その後、データ処理制御部２０は、通常動作モードにおけるフォトカプラ３０Ａの入力順電流の切り替え制御を停止し、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１に固定する。例えば、図６に示されるように、フォトカプラ３０Ａの劣化が検出された後の時刻ｔ１２からｔ１３までの通常動作モード期間において、データ処理制御部２０は、スイッチＳＷ１をオン状態に、スイッチＳＷ２をオフ状態に固定する。これにより、装置１がローレベルの送信信号ＶＴＸ１を出力しているときは、フォトカプラ３０Ａに劣化検出前の平均電流よりも大きい入力順電流Ｉｆａが流れるので、信号ＶＩＮ２は閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高くなる。これにより、フォトカプラ３０Ａの劣化検出後、しばらくの間は、装置１から装置２への信号の伝達を安定して行うことができる。
【００４８】
（２）装置２から装置１に信号を送信するための機能部について
次に、フォトカプラ通信装置３における装置２から装置１に信号を送信するための機能部について説明する。
図７は、フォトカプラ通信装置３の内部構成の別の一例を示す図である。同図には、装置２から装置１に信号を送信するための機能部が図示されており、装置１から装置２に信号を送信するための機能部については、図示を省略している。
図７に示されるように、フォトカプラ通信装置３は、装置２から装置１に信号を送信するための機能部として、フォトカプラ３０Ｂ、出力信号生成部３５、電流調整部３４、および受信結果通知部３６を有する。
【００４９】
フォトカプラ３０Ｂは、前述したフォトカプラ３０Ａと同様である。フォトカプラ３０Ｂのフォトトランジスタのエミッタ電極はグラウンドＧＮＤ１に接続される。
出力信号生成部３５は、フォトカプラ３０Ａの出力電流ＩＣに応じた信号ＶＩＮ１を生成する。具体的には、出力信号生成部３５は、フォトカプラ３０Ｂのフォトトランジスタのコレクタ電極と電源ラインＶＣＣ１との間に接続された抵抗Ｒ６から構成される。フォトカプラ３０Ｂの出力電流ＩＣは抵抗Ｒ６によって電圧に変換され、信号ＶＩＮ１として装置１の入力端子ＩＮに入力される。
【００５０】
電流調整部３４は、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流の電流値を調整する機能部である。フォトカプラ３０Ｂの入力順電流ＩＦは、データ処理制御部２０から供給される送信信号ＶＴＸ２と制御信号ＶＣＮＴに基づいて制御される。具体的に、電流調整部３４は、例えば抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５とから構成される。抵抗Ｒ４は、フォトカプラ３０Ｂの一次側のＬＥＤのカソードとデータ処理制御部２０の出力端子（出力ポート）ＰＯ４との間に接続される。抵抗Ｒ５は、フォトカプラ３０Ｂの一次側のＬＥＤのカソードとデータ処理制御部２０の出力端子（出力ポート）ＰＯ５との間に接続される。
【００５１】
装置２から装置１に信号を送信する場合、データ処理制御部２０は、出力端子ＰＯ４の電圧をハイレベルまたはローレベルにすることで２値の送信信号ＶＴＸ２を出力する。ここで、ハイレベルの電圧とは、例えば電源ラインＶＣＣ２の電圧であり、ローレベルの電圧とは、例えばグラウンドＧＮＤ２の電圧（０Ｖ）である。
【００５２】
例えば、データ処理制御部２０がローレベルの送信信号ＶＴＸ２を出力した場合、電源ラインＶＣＣ２から、フォトカプラ３０ＢのＬＥＤと抵抗Ｒ４を介して装置２の出力端子ＰＯ４に電流が流れ込む。同様に、データ処理制御部２０がローレベルの制御信号ＶＣＮＴを出力した場合、電源ラインＶＣＣ２から、フォトカプラ３０ＢのＬＥＤと抵抗Ｒ５を介して装置２の出力端子ＰＯ５に電流が流れ込む。一方、データ処理制御部２０が送信信号ＶＴＸ２と制御信号ＶＣＮＴをともにハイレベルにした場合、フォトカプラ３０Ｂの一次側のＬＥＤには入力順電流が流れない。
【００５３】
したがって、送信信号ＶＴＸ２をローレベルにした状態で、制御信号ＶＣＮＴをハイレベル／ローレベルで切り替えることにより、フォトカプラ３０Ｂに流れる入力順電流をＩｆａ２とＩｆｂ２との間で切り替えることができる。ここで、Ｉｆｂ２は、送信信号ＴＸ２をローレベル、制御信号ＶＣＮＴをハイレベルにしたときに、抵抗Ｒ４を介してフォトカプラ３０Ｂに流れる入力順電流を表し、Ｉｆａ２は、送信信号ＴＸ２と制御信号ＶＣＮＴをともにローレベルにしたときに、抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５を介してフォトカプラ３０Ｂに流れる入力順電流を表す。なお、Ｉｆｂ２＜Ｉｆａ２である。また、ダイオードＤ１は出力端子ＰＯ５がローレベル、出力端子ＰＯ４がハイレベルの時の逆流防止用である。
【００５４】
受信結果通知部３６は、電源ラインＶＣＣ１からの給電により動作する回路（装置１、出力信号生成部３５、フォトカプラ３０Ｂの受光素子等）とデータ処理制御部２０とを絶縁した状態で、装置１による信号の受信結果を装置２に通知する。
図８に受信結果通知部３６の内部構成の一例を示す。同図に示されるように、受信結果通知部３６は、フォトカプラ８Ｃと、抵抗Ｒ１４、Ｒ１５と、トランジスタＭＮとから構成される。
【００５５】
フォトカプラ８Ｃとしては、フォトカプラ８Ａ、８Ｂと同様に、フォトカプラ３０Ｂよりも長寿命のものが用いられる。抵抗Ｒ１４は、フォトカプラ８Ｃの一次側のＬＥＤのアノードと電源ラインＶＣＣ１との間に設けられる。トランジスタＭＮは、フォトカプラ８Ａの一次側のＬＥＤのカソードとグラウンドＧＮＤ１との間に接続され、制御電極に信号ＶＩＮ１が供給される。トランジスタＭＮ１は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭＮ１のゲート・ソース間の閾値電圧は、例えば、装置１の入力論理を判定する閾値電圧Ｖｔｈ２と略等しい。
【００５６】
フォトカプラ８Ｃのフォトトランジスタのコレクタは電源ラインＶＣＣ２に接続される。抵抗Ｒ１５は、フォトカプラ８ＣのフォトトランジスタのエミッタとグラウンドＧＮＤ２との間に接続される。抵抗Ｒ１５とフォトカプラ８Ｃのフォトトランジスタのエミッタとの接続ノードの電圧は、装置１の受信結果を示す受信結果信号ＶＰとして、データ処理制御部２０の入力端子ＰＩ２に入力される。
【００５７】
例えば、装置１の入力端子に入力される信号ＶＩＮ１がローレベルである場合、フォトカプラ８ＣのＬＥＤに電流が流れないため、フォトカプラ８Ｃの二次側のフォトトランジスタにも電流が流れず、受信結果信号ＶＰはローレベルとなる。一方、装置１の入力端子に入力される信号ＶＩＮ１がハイレベルである場合、フォトカプラ８ＣのＬＥＤに電流が流れて発光するため、フォトカプラ３０Ａの二次側のフォトトランジスタがオンし、受信結果信号ＶＰはハイレベルとなる。これにより、装置２のデータ処理制御部２０は、装置１で受信した信号ＶＩＮ１の論理レベルを判定することができる。
【００５８】
次に、装置２から装置１に信号を送信する場合のフォトカプラ通信システム１００の動作について、図９および図１０を用いて具体的に説明する。
図９および図１０は、フォトカプラ通信システム１００において、装置２から装置１に信号を送信するときのタイミングチャート図である。図９には、フォトカプラ３０Ｂが劣化する前の各信号波形が示されており、図１０には、フォトカプラ３０Ｂが劣化した後の各信号波形が示されている。
【００５９】
先ず、フォトカプラ３０Ａが劣化していない場合について説明する。
例えば、図９に示されるように、時刻ｔ０からｔ１までの通常動作モード期間では、データ処理制御部２０は、装置１に対して送信信号ＶＴＸ２を送信する。この期間のうち、送信信号ＶＴＸ２がハイレベルである期間Ｔ１、Ｔ３において、データ処理制御部２０は、制御信号ＶＣＮＴをハイレベルに固定する。これにより、フォトカプラ３０Ｂに入力順電流が流れないので、フォトカプラ３０ＢのＬＥＤは発光せず、信号ＶＩＮ１はハイレベル（ＶＣＣ１）となる。
【００６０】
一方、送信信号ＶＴＸ２がローレベルである期間Ｔ２において、データ処理制御部２０は、制御信号ＶＣＮＴの論理レベルを所定の周期で切り替え、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流をＩｆａ２とＩｆｂ２との間で周期的に切り替える。フォトカプラ３０Ｂの入力順電流の切り替え周期は、フォトカプラ３０Ａの入力順電流の切り替え周期と同様である。すなわち、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流がＩｆｂ２となる期間が、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流がＩｆａ２からＩｆｂ２に切り替わってからフォトカプラ３０Ｂの出力電流（信号ＶＩＮ１の電圧）が安定するまでの期間よりも短くなるように、制御信号ＶＣＮＴの論理レベルが切り替えられる。
【００６１】
これにより、期間Ｔ２におけるフォトカプラ３０Ｂに流れる入力順電流の平均値は、フォトカプラ３０Ａの場合と同様に、Ｉｆａ２、Ｉｆｂ２、および制御信号ＶＣＮＴの切り替わり周期（デューティ比）によって決まり、Ｉｆａ２よりも小さくなる。また、期間Ｔ２では、信号ＶＩＮ１の電圧は変動するが、閾値Ｖｔｈ２よりも高くはならないので、装置１による信号ＶＩＮ２の判定論理はローレベルとなる。したがって、通常動作モードの期間では、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流を抑えつつ、装置２の送信信号ＶＴＸ２の論理レベルに応じた信号ＶＩＮ１を装置１に送信することが可能となる。
【００６２】
次に、図９における検査モード期間Ｔ４では、データ処理制御部２０は、送信信号ＶＴＸ２をローレベルに固定するとともに、制御信号ＶＣＮＴをハイレベルに固定する。これにより、フォトカプラ３０Ｂには入力順電流Ｉｆｂ２が流れ、信号ＶＩＮ１の電圧が通常動作モード時よりも上昇する。図９に示されるように、上記の検査モード期間Ｔ４では、信号ＶＩＮ１の電圧は閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいため、装置１による信号ＶＩＮ１の判定論理はローレベルとなり、受信結果通知部３６からローレベルの受信結果信号ＶＰが出力される。これにより、データ処理制御部２０は、フォトカプラ３０Ｂが劣化していないと判定する。
【００６３】
次に、フォトカプラ３０Ｂが劣化している場合について説明する。
図１０に示されるように、時刻ｔ１０からｔ１１までの通常動作モード期間では、データ処理制御部２０は、装置１に対して送信信号ＶＴＸ２を送信する。この期間において、信号ＶＩＮ１は、前述の図９の時刻ｔ０からｔ１までの通常動作モード期間と同様に変化する。図１０では、フォトカプラ３０Ｂの劣化が進んでいる状況を想定しているため、期間Ｔ１２における信号ＶＩＮ１の信号レベルは、図９の期間Ｔ２のそれよりも高くなるが、閾値Ｖｔｈ１よりも高くなることはない。したがって、時刻ｔ１０からｔ１１までの通常動作モードの期間では、図９の場合と同様に、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流を抑えつつ、装置２の送信信号ＶＴＸ２の論理レベルに応じた信号ＶＩＮ１を装置１に送信することが可能となる。
【００６４】
図１０における検査モード期間Ｔ１４では、データ処理制御部２０は、送信信号ＶＴＸ２をローレベルに固定するとともに、制御信号ＶＣＮＴをハイレベルに固定する。これにより、フォトカプラ３０Ｂには、通常動作モード時の平均電流よりも小さい入力順電流Ｉｆｂ２が流れ、信号ＶＩＮ１の電圧が通常動作モード時よりも上昇する。図１０に示されるように、検査モード期間Ｔ１４では、信号ＶＩＮ１の電圧は閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいため、信号ＶＩＮ１はハイレベルと判定され、受信結果通知部３６からハイレベルの受信結果信号ＶＰが出力される。これにより、データ処理制御部２０は、フォトカプラ３０Ｂが劣化していると判定する。
【００６５】
フォトカプラ３０Ｂの劣化検出後、データ処理制御部２０は、前述したフォトカプラ３０Ａと同様に、通常動作モードにおけるフォトカプラ３０Ｂの入力順電流の切り替え制御を停止し、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流をＩｆａ２に固定する。例えば、図１０に示されるように、フォトカプラ３０Ｂの劣化が検出された後の時刻ｔ１２からｔ１３までの通常動作モード期間において、データ処理制御部２０は、ハイレベルの送信信号ＶＴＸ２を出力する場合には制御信号ＶＣＮＴをハイレベルにし、ローレベルの送信信号ＶＴＸ２を出力する場合には制御信号ＶＣＮＴをローレベルに固定する。これにより、送信信号ＶＴＸがローレベルのときには、フォトカプラ３０Ｂに劣化検出前の平均電流よりも大きい入力順電流Ｉｆａ２が流れるので、装置１に入力される信号ＶＩＮ１は閾値電圧Ｖｔｈ１よりも十分小さくなる。これにより、フォトカプラ３０Ｂの劣化検出後、しばらくの間は、装置２から装置１への信号の伝達が安定して行われる。
【００６６】
（３）フォトカプラ３０Ａ、３０Ｂの入力順電流ＩＦの決定方法について
上述したフォトカプラ３０Ａの入力順電流Ｉｆａ１、Ｉｆｂ１は以下のように決定される。なお、フォトカプラ３０Ｂの入力順電流Ｉｆａ２、Ｉｆｂ２の決定方法については、入力順電流Ｉｆａ１、Ｉｆｂ１と同様であるため、説明を省略する。
例えば、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１としたときのフォトカプラ３０Ａの出力電流をＩｃａ１（＝ＣＴＲ×Ｉｆａ１）とすると、信号ＶＩＮ２の電圧（Ｉｃａ１×Ｒ３）が入力端子ＰＩ１の入力論理の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも十分大きくなるように、入力順電流Ｉｆａ１を決定する。
【００６７】
また、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆｂ１としたときのフォトカプラ３０Ａの二次側に流れる出力電流をＩｃｂ１（＝ＣＴＲ×Ｉｆｂ１）とすると、入力順電流Ｉｆｂ１は、信号ＶＩＮ２の電圧（Ｉｃｂ１×Ｒ３）が入力端子ＰＩ１の入力論理の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きく、且つ（Ｉｃａ１×Ｒ３）よりも小さくなるように設定する。
【００６８】
以下、具体的な数値例を挙げて説明する。
図１１は、一般的なフォトカプラのＣＴＲの経時特性を示す図である。同図に示されるように、一般的なフォトカプラは、使用を継続すると、ＣＴＲが経年的に劣化する。
ここで、フォトカプラの劣化を検出するための判定基準をＣＴＲ＝５０％とした場合のフォトカプラ３０Ａの入力順電流Ｉｆａ１、Ｉｆｂ１の決定方法について説明する。
【００６９】
入力順電流Ｉｆｂ１は以下のように決定する。
例えば、装置２の入力論理の判定に係る閾値電圧Ｖｔｈ２を２．５Ｖとし、出力信号生成部３３の抵抗Ｒ３を１０ｋΩとしたとき、信号ＶＩＮ２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２超えるためには、フォトカプラ３０Ａの出力電流Ｉｃｂｃは、０．２５ｍＡ（＝２．５Ｖ／１０ｋΩ）以上でなければならない。すなわち、ＣＴＲが５０％まで低下するまでは、フォトカプラ３０Ａの出力電流Ｉｃｂｃが０．２５ｍＡ以上でなければならない。したがって、フォトカプラ３０Ａの使用開始時の入力順電流Ｉｆｂ１は、０．５ｍＡ（＝０．２５ｍＡ／５０％）となる。
【００７０】
入力順電流Ｉｆａ１は以下のように決定する。
フォトカプラ３０Ａの劣化が検出された後でも、しばらくの間はフォトカプラ３０Ａによる信号の送信を保証する必要がある。そこで、例えばＣＴＲが２５％まで低下しても、フォトカプラ３０Ａによる正常な信号伝達ができるようにするためには、フォトカプラ３０Ａの出力電流Ｉｃａｃを、０．２５ｍＡ（＝２．５Ｖ／１０ｋΩ）以上にする必要がある。したがって、フォトカプラ３０Ａの使用開始時の入力順電流Ｉｆａ１は、１．０ｍＡ（＝０．２５ｍＡ／２５％）となる。
【００７１】
上記の条件（Ｉｆａ１＝１．０ｍＡ、Ｉｆｂ１＝０．５ｍＡ）でフォトカプラ３０Ａを使用すると、ＣＴＲが５０％を下回った時点で、フォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆｂ１（＝０．５ｍＡ）としたとき信号伝達ができなくなり、検査モードにてフォトカプラ３０Ａの劣化が検出される。劣化検出後は、上述したようにデータ処理制御部２０が通常動作モードでのフォトカプラ３０Ａの入力順電流をＩｆａ１（＝１．０ｍＡ）に固定するので、ＣＴＲが２５％まで低下するまでは正常な信号伝達が可能となる。すなわち、ＣＴＲが１００％から２５％に低下するまでの期間が、フォトカプラ３０Ａの使用可能期間となる。
【００７２】
したがって、フォトカプラ３０Ａの劣化が検出されても、すぐにフォトカプラ３０Ａによる通信が不能となるわけではないので、ＣＴＲが５０％から２５％に低下するまでの期間にフォトカプラ３０Ａを交換すればよく、計画的な修理および部品交換が可能となる。
【００７３】
以上、本発明に係るフォトカプラ通信システムによれば、動作モードとして通常動作モードと検査モードを設け、検査モードにおいてフォトカプラの入力順電流ＩＦを通常動作モード時よりも小さくして信号の送受信を行うことで、フォトカプラの劣化を容易に検出することができる。
【００７４】
また、通常動作モードにおいて、受信側の装置に入力される信号の論理レベルが変化しない程度にフォトカプラの入力順電流ＩＦをスイッチングさせることにより、通常動作モード時の信号伝達に影響を与えることなく、フォトカプラに流れる入力順電流ＩＦを低減することができる。これにより、フォトカプラの延命を図ることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００７６】
例えば、図１１において、フォトカプラ３０Ａの劣化検出の基準となるＣＴＲを５０％とし、フォトカプラ３０Ａの動作保障の基準となるＣＴＲを２５％とする場合の入力順電流Ｉｆａ１，Ｉｆｂ１の決定方法について説明したが、上記の基準となるＣＴＲの値は、種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７７】
図２や図７において示した電流調整部３１、３４、出力電圧生成部３３、３５、スイッチ駆動回路３２、および受信結果通知部３６等の具体的な回路構成はあくまで例示であり、それらの機能を実現することができれば、別の回路構成を用いることも可能である。
【００７８】
装置２の統括的な制御を行うデータ処理制御部２０が、フォトカプラ３０Ａ、３０Ｂの一次側の電流を調整するとともにフォトカプラ３０Ａ、３０Ｂの劣化を検出する場合を例示したが、これに限られない。例えば、装置２の統括的な制御を行うＣＰＵやプロセッサとは別に、フォトカプラ３０Ａ、３０Ｂの一次側の電流を調整し且つフォトカプラ３０Ａ、３０Ｂの劣化を検出する処理部を設けてもよい。この場合、上記処理部は、装置２の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１００…フォトカプラ通信システム、１、２…装置、３…フォトカプラ通信装置、２０…データ処理制御部、ＰＩ１、ＰＩ２…入力端子、ＰＯ１、ＰＯ２、ＰＯ４、ＰＯ５…出力端子、３０Ａ、３０Ｂ、８Ａ、８Ｂ…フォトカプラ、３１、３４…電流調整部、３３、３５…出力電圧生成部、３２…スイッチ駆動回路、３６…受信結果通知部、ＶＴＸ１…装置１の送信信号、ＶＩＮ２…装置２の入力信号、ＶＴＸ２…装置２の送信信号、ＶＩＮ１…装置１の入力信号、ＣＮＴ１、ＣＮＴ２…スイッチ制御信号、ＶＣＮＴ…制御信号、ＶＰ…受信結果信号。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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