(57)【要約】【課題】プログラマブルコントローラの入力回路においては、限流抵抗による発熱が大きくなっている。【解決手段】入力信号を取り込むフォトカプラと直列にスイッチング素子を接続する。このスイッチング素子のベースと限流抵抗の出力側間に第２のフォトカプラを接続する。演算部の制御手段は、この第２フォトカプラを介してスイッチング素子をオン・オフ制御するよう構成する。また、スイッチング素子のオン・オフ信号のデューティー比を可変可能に構成する。また、スイッチング素子のオン・オフ信号と、サンプリング信号のクロックを同一クロックで構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源に入力用接点、限流抵抗、及びフォトカプラの直列回路を接続し、サンプリング信号に基づいて前記フォトカプラを介して入力信号を演算部に取り込むものにおいて、
前記フォトカプラと直列にスイッチング素子を接続し、このスイッチング素子のベースと前記限流抵抗の出力側間に第２のフォトカプラを接続し、前記演算部の制御手段は、この第２フォトカプラを介してスイッチング素子をオン・オフ制御するよう構成したことを特徴としたプログラマブルコントローラの入力回路。
【請求項２】
前記スイッチング素子のオン・オフ信号のデューティー比を可変可能に構成したことを特徴とした請求項１記載のプログラマブルコントローラの入力回路。
【請求項３】
前記スイッチング素子のオン・オフ信号と、前記演算部内でのサンプリング信号のクロックを同一クロックで構成したことを特徴とした請求項１記載のプログラマブルコントローラの入力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラマブルコントローラの入力回路に係り、特に限流抵抗による発熱を抑制した直流ディジタル入力回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルコントローラの入力モジュールの電源は、ＪＩＳＢ３５０２プログラマブルコントローラ装置への要求事項及び試験の３．２．１において外部電源の種類が規定されている。それによると、直流電源としては、ＤＣ１２Ｖ、ＤＣ２４Ｖ、ＤＣ４８Ｖ、及びＤＣ１１０Ｖに規定されている。
【０００３】
図２は、直流入力モジュールの標準的な回路を示したものである。Ｄ１１〜Ｄｎは入力端子、ＣＯＭはコモン入力端子で、このコモン入力端子ＣＯＭと各入力端子Ｄ１１〜Ｄｎ間には限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎが接続されている。ＰＣはフォトカプラで、コモン入力端子ＣＯＭと各入力端子Ｄ１１〜Ｄｎ間に逆極性で並列接続された発光ダイオードと、この逆並列接続された発光ダイオードと対向して配置されたフォトトランジスタよりなっている。Ｆｌはフィルタ回路である。
【０００４】
図２で示すようなモジュールでは、入力端子Ｄ１１〜Ｄｎに信号が入力されたときには、限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎを介して一定の入力電流が流れるように制限されている。入力電流としては、電源がＤＣ２４Ｖの場合では５ｍＡ，１０ｍＡ等が一般的な仕様値であり、また、入力モジュールへの入力電圧は、限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎによって殆ど印加されるとがなく、抵抗で発熱する。したがって、限流抵抗は、定格電力の大きな抵抗を使用する必要が生じてプリント板への実装効率が落ちており、また、発熱により、モジュール内に実装できる入力点数が制限されている。
【０００５】
発熱を抑制するためには入力電流を小さくすればよい。そのためには、限流抵抗の値を単純に大きくすると、限流抵抗での消費電流は抑えられるが、取り込む接点の微小側の接点定格が満足できなくなる。すなわち、配線が長くなるとノイズによる影響が大きくなり、また、使用環境が悪い場合には、接点に酸化皮膜が出来て入力信号の取り込みが不可能となる虞が生じる。
【０００６】
上記のような理由により、ＤＣ１１０Ｖの直流入力モジュールの使用要望がある。しかし、ＤＣ１１０Ｖ使用となると、限流抵抗による消費電力が大きくなって、ますます発熱量が増大するため、入力モジュールに実装できる入力点数は少なくなる。そこで、従来では、図３で示すような補助リレーＡＲｙを設け、その接点をＤＣ２４ＶやＡＣ１００Ｖ等の電圧で入力することが行われている。
【０００７】
なお、限流抵抗による発熱を抑制するために、特許文献１のものが公知となっている。
【特許文献１】特開２００５−６４９２９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実装入力点数が少なくなっても、使用環境によっては、図３で示すように補助リレーＡＲｙを設けて入力電源ＤＣ１１０Ｖの入力モジュールの使用を可能としている。このため、補助リレーが必要となったことに伴うコストアップと、補助リレーの取り付け場所が必要となって大形となっている。また、補助リレーが取り付けられたことにより盤内での配線が増加すると共に、製造時間の増加につながっている。
【０００９】
よって、本発明が目的とするところは、発熱量が抑制できるプログラマブルコントローラの入力回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、入力電源に入力用接点、限流抵抗、及びフォトカプラの直列回路を接続し、サンプリング信号に基づいて前記フォトカプラを介して入力信号を演算部に取り込むものにおいて、
前記フォトカプラと直列にスイッチング素子を接続し、このスイッチング素子のベースと前記限流抵抗の出力側間に第２のフォトカプラを接続し、前記演算部の制御手段は、この第２フォトカプラを介してスイッチング素子をオン・オフ制御するよう構成したことを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明は、前記スイッチング素子のオン・オフ信号のデューティー比を可変可能に構成したことを特徴としたものである。
【００１２】
更に、本発明は、前記スイッチング素子のオン・オフ信号と、前記演算部内でのサンプリング信号のクロックを同一クロックで構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のとおり、本発明によれば、プログラマブルコントローラの入力モジュールにおいて、入力電流を可変可能とするか、若しくは、抑制することを可能としたものであるから、使用環境が悪い場合には最大の電流を流すことができ、使用環境が良い場合には、例えば１６点の入力が可能となるなど、環境に応じて任意に調整が可能となるものである。
また、DC１１０V入力回路などで、入力電流を少なくできる場合、従来のような補助リレー回路が不要となることにより、実装面積の縮小、省配線化、及びコスト低減が可能となるものである。
また、入力電流が、入力モジュールに設置した設定スイッチにより可変できることによって、入力電流を抑えて入力接点数を増やしたり、又は入力電流を増やして入力接点数を減らすといった選択が、容易に可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施例を示す構成図で、入力接点が１点の場合のみを示したものである。１は入力電源、２は入力用接点で、一端が入力電源に接続され、他端は入力端子Ｄ１に接続されている。入力端子Ｄ１とコモン端子ＣＯＭ間には、限流抵抗３と第１フォトカプラ４の発光ダイオード４ａ及びスイッチング素子５が直列に接続されている。フォトカプラ４のフォトトランジスタ４ｂは、そのコレクタは電源Ｖｃｃに接続され、また、エミッタはフィルタやサンプリング部などを有する演算部７に接続されて接地されている。
【００１５】
スイッチング素子５としてはトランジスタなどが使用され、そのベースには第２のフォトカプラ６の出力側が接続されている。フォトカプラ６でのフォトトランジスタ６ｂは、そのコレクタを限流抵抗３とフォトカプラ４との橋絡点に接続され、エミッタがスイッチング素子５のベースに接続されている。また、フォトカプラ６の発光ダイオード６ａは、電源Ｖｃｃと演算部７間に接続され、演算部７に内蔵された制御手段によってオン・オフ制御される。
【００１６】
以上のように構成された本発明において、その動作を説明する。
入力用接点２が閉じられて信号が入力された状態で、演算部７の制御手段よりパルス状の読み込み許可信号が発光ダイオード６aのカソード側に印加されると、電源Vcc、発光ダイオード６a及び演算部７へのルートで電流がながれ、発光ダイオード６aが発光してフォトトランジスタ６ｂがオンする。このフォトトランジスタ６ｂがオンしたことにより、スイッチング素子５にベース電流が流れて素子５をオン状態とする。スイッチング素子５がオン状態となったことにより、入力電源１、入力用接点２、限流抵抗３、フォトカプラ４及びスイッチング素子５の閉ループが形成されて電流が流れ、フォトカプラ４がオン状態となって電源Vcc、フォトトランジスタ４bを通ってパルス状となった入力信号が演算部７に取り込まれる。
【００１７】
フォトカプラ６の導通期間は、パルス状の読み込み許可信号のパルス幅のみであるので、スイッチング素子５がオンとなって限流抵抗３を流れる電流の流通期間も、この読み込み許可信号のパルス幅によって規制されるため、平均的な入力信号を抑え、限流抵抗３による発熱を抑制することが可能となる。
【００１８】
なお、演算部７にはラッチ回路が設けられ、フォトカプラ４を介して取り込まれた入力信号は一旦ラッチされ、その後にサンプリングされて演算処理されるが、その際、演算部７の制御手段は、フォトカプラ６の読み込み許可信号のオン・オフ、すなわち、スイッチング素子５のオン・オフのクロック信号と、ラッチ回路でのサンプリングのクロックを同一クロックとすることにより、スイッチング素子５がオンしているときだけ入力信号をサンプリングできる。
【００１９】
また、演算部７にスイッチング素子５のオン・オフ比の設定スイッチを設け、この設定スイッチによりスイッチング素子５のオン・オフのデューティー比を変更することで、平均的な入力電流の値をこの設定によって変更可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】標準的な入力モジュールの回路構成図。
【図３】従来のDC１１０V入力回路の構成図。
【符号の説明】
【００２１】
１…  入力電源
２…  入力用接点
３…  限流抵抗
４…  第１のフォトカプラ
５…  スイッチング素子
６…  第２のフォトカプラ
７…  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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