(57)【要約】【課題】  接続可能な入力機器の入力電圧の範囲を大きくすると共に、入力点数を多点化したり小型化を図ったりすることができる入力スレーブを提供すること【解決手段】  ＩＯ入力回路１１は、信号入力端子とフォトカプラ１３の間に直列に電流制限抵抗である第１抵抗Ｒ１を接続するとともに、フォトカプラに並列に第２抵抗Ｒ２を接続し、それら第１，第２抵抗Ｒ１，Ｒ２の前段に、電流制限回路１５を設けて構成する。電流制限回路は、トランジスタＴＲのコレクタを信号入力端子に接続するとともに、エミッタを第１抵抗に接続する。トランジスタのコレクタ−ベース間に第４抵抗Ｒ４を接続するとともに、トランジスタのベースをツェナーダイオードＺＤを介してＣＯＭ端子に接続する。入力電圧がツェナー電圧にほぼ達するまでは、トランジスタがＯＮし続け、入力電圧の増加にほぼ比例して入力電流も増加する。入力電圧がツェナー電圧を超えた後は、入力電流はほぼ一定の値をとる。【選択図】        図４
2008226004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、
外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、
その電流制限回路は、前記ＩＯ入力回路への入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧より低い場合には電圧に対して大きめの電流を確保でき、前記基準電圧より高い場合には電圧に対して少なめの電流に制限できるように構成されることを特徴とする入力スレーブ。
【請求項２】
プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、
外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、
その電流制限回路は、入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧を超えた場合に、前記トランジスタがＯＮからＯＦＦに切り替わることで、入力電圧の増加に対する前記入力電流の増加率が前記基準電圧以下のときよりも低く抑制されるように構成されることを特徴とする入力スレーブ。
【請求項３】
プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、
外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、
その電流制限回路は、入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧を超えた場合に、前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替わることで、その電流制限回路と前記入力制限抵抗との合成抵抗の抵抗値が小さくなるように構成したことを特徴とする入力スレーブ。
【請求項４】
前記電流制限回路を複数段設けると共に、各電流制限回路における前記基準電圧を異ならせたことを特徴とする請求項３に記載の入力スレーブ。
【請求項５】
８点以上の多点デジタル入力スレーブであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の入力スレーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、装置／設備の制御に用いられる機器制御システムの分野における、入力スレーブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）におけるネットワークシステムは、生産設備の制御を司る１または複数のＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）と、そのＰＬＣにより動作が制御される機器とが、制御系のネットワークに接続される。それらＰＬＣと機器は、その制御系のネットワークを介してサイクリックに通信を行なうことで、ＩＯデータの送受を行ない、生産設備を制御する。
【０００３】
ＰＬＣは、制御プログラムに基づいて演算実行するＣＰＵユニット、センサやスイッチなどの入力機器を接続してそれらのオン・オフ信号を入力信号として取り込む入力ユニット、アクチュエータやリレーなどの出力機器を接続してそれらに対して出力信号を送り出す出力ユニット、ネットワークに接続された他の装置とデータの送受を行なう通信ユニット、マスタスレーブ通信をするためのマスタユニット、各ユニットに電源を供給する電源ユニット、などの複数のユニットを組み合わせることにより構成されている。
【０００４】
また、図１に示すように、ＦＡシステムでは、ＰＬＣ１のマスタユニット２にフィールドバス３を接続するとともに、そのフィールドバス３に入力スレーブ４や出力スレーブ５を接続し、その入力スレーブ４に入力機器を接続し出力スレーブ５に出力機器を接続する構成を採るリモートＩＯシステムがある。これにより、入力スレーブ４に接続された入力機器や出力スレーブ５に接続された出力機器は、マスタスレーブ通信を利用してＰＬＣ１とＩＯデータの送受が行なえる。各スレーブ４，５は、フィールドバス３に対してディジチェーンにより直接接続したり、フィールドバス３に取り付けたブランチ６により分岐された支線に接続されたりする。
【０００５】
各スレーブ４，５への電源供給は、フィールドバスを構成する通信ケーブルを介して行なわれる。つまり、フィールドバス用の通信ケーブルは、データを送受するための２本の通信信号線と電源供給するための２本の通信電源線を備える。２本の通信電源線は、ネットワーク用電源７に接続され、各スレーブ４，５は、そのネットワーク用電源７からの電源供給を受ける。更に、図示省力するが、各スレーブ４，５には、センサ，スイッチ等の入力機器や、モータ，アクチュエータ等の出力機器が接続されている。さらに、係る入力機器や出力機器に対する電力供給もネットワーク用電源７から供給される電力によりまとめることができる。
【０００６】
図２，図３は、具体的な回路構成の一例を示している。この図は、入力スレーブ４に、入力機器８が接続された状態を示している。図２では、入力機器８として３線式センサを用いた例を示し、図３では、入力機器８として２線式センサを用いた例を示している。この例では、入力スレーブ４は、ＩＯ入力回路４ａと、内部回路４ｂと、を備えている。そして、両回路４ａ，４ｂの間は、フォトカプラ４ｃにて接続されている。
【０００７】
ＩＯ入力回路４ａは、入力機器８が接続される入力スレーブ４の信号入力端子とＣＯＭ端子の間に設けられ、信号入力端子側には入力電流制限抵抗である第１抵抗Ｒ１を接続し、その第１抵抗Ｒ１とフォトカプラ３ａとの直列回路を両端子間に実装している。また、フォトカプラ３ａと並列に第２抵抗Ｒ２を設けている。この第２抵抗Ｒ２は、フォトカプラ３ｃが外部に接続されたセンサやスイッチ等の入力機器８の漏れ電流でＯＮ（誤入力）してしまわないように電流を逃がすものである。
【０００８】
このように構成すると、接続された入力機器８がＯＮすると、入力スレーブ４の信号入力端子〜ＣＯＭ端子に電圧が印加され、それに伴い電流がフォトカプラ３ｃの発光側を流れることにより、内部回路側へＯＮの信号を伝達する。この種のＰＬＣに用いられるデジタル入力回路としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【特許文献１】特開平８−８７０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように電流制限が抵抗で構成されたＩＯ入力回路の場合、入力電流値は入力電圧の大きさにほぼ比例して増えていく。また、ＩＯ入力回路で消費される電力は、入力電圧大きさのほぼ２乗で増えていく。
【００１０】
一方、ＤＣ電源で動作するセンサやスイッチの仕様には、ＤＣ１２Ｖで動作するものからＤＣ２４Ｖで動作するものまである。そして、ＤＣ１２Ｖで動作するセンサを接続しようとした場合、一般的な２線式センサではその動作電流である３ｍＡ以上を流せて約ＤＣ３Ｖの電圧降下（センサやスイッチのＯＮ電圧から）で接続させることが求められる。したがって、入力回路にはＤＣ９Ｖ時に３ｍＡ以上を流すことが要求される。
【００１１】
従来回路でこれを満たせる電流制限抵抗値は、
Ｒ≦（Ｖｉｎ−Ｖｐｈｃ＿Ｉｆ）／Ｉｉｎ
＝（９［Ｖ］−１．５［Ｖ］）／（０．００３［Ａ］）＝２５００［Ω］
となる。
【００１２】
この抵抗値をＤＣ２４Ｖ動作のセンサで使用すると、
Ｉ＝（Ｖｉｎ−Ｖｐｈｃ＿Ｉｆ）／Ｒ
＝（２４［Ｖ］−１．５［Ｖ］）／２５００［Ω］
＝０．００９［Ａ］＝９［ｍＡ］
の電流が流れるので、消費電力はＶｉｎ＝２４［Ｖ］，Ｐ＝２１６［ｍＷ］となる。
【００１３】
また、ＤＣ２４Ｖのセンサやスイッチしか接続できないものでは、
Ｖｉｎ＝２４［Ｖ］時にＩｉｎ＝３［ｍＡ］でよいため、
Ｒ≦（２４［Ｖ］−３［Ｖ］−１．５［Ｖ］）／（０．００３［Ａ］）
＝６５００［Ω］
Ｐ＝（２４［Ｖ］＾２）／（６５００［Ω］）＝８８．６［ｍＷ］
しか電力を消費しないですむ。
【００１４】
したがって、ＤＣ１２Ｖ〜２４Ｖまでのセンサやスイッチを接続できるスレーブの入力回路と、ＤＣ２４Ｖしか接続できないスレーブの入力回路では、１回路あたり１２７．４［ｍＷ］の差が発生し、ＤＣ１２Ｖ〜２４Ｖ仕様の入力ユニットでは２４Ｖ仕様と比較して、入力点数に応じて回路がｎ回路実装されるため、１２７．４［ｍＷ］×ｎ[回路]だけ多い消費電力が消費される。
【００１５】
一方、リモートＩＯ用の入力スレーブは、ユーザの装置小型化に伴い、設置スペースが減少しているため体積が小型化傾向にある。また、同じ大きさの装置である場合、精度の高い制御や多品種の製品を製造できるように装置が作りこまれていくため、それに対応して同じ体積であればＩ／Ｏ点数は増加している。つまりは、体積あたりのＩ／Ｏ点数が増加している。
【００１６】
更に、係るＩ／Ｏ点数の増加は、熱源の増加の要因となる。そして、体積が小型化したユニットに、従来と同じ量の熱源(消費電力、入力回路)を入れると、ユニット内の温度は上昇する。この場合に、筐体にスリット（孔）をあけることにより空気を流して放熱できればよいが、ＰＬＣなどに比べて、よりセンサやスイッチなどの近辺に配置される入力スレーブは、ゴミなどが入りやすい過酷な条件で使われることが多いために筐体に大きなスリットが空いたものは敬遠される。このため、筐体に放熱効果を得られるほどのスリットを開けることはない。
【００１７】
このように、さまざまな仕様のセンサやスイッチ等の入力機器を接続可能とするリモートＩ／Ｏ入力スレーブを作るにあたっては、ユニットの体積小型化に対して、ユニットの内部回路の電力低減や放熱構造による、内部の熱低減が追従できていない。その結果、入力電圧と電流を制限して温度上昇を制限するというように入力ユニット外部に接続できるセンサやスイッチの種類を制限することにより入力点数を多点化するか、或いは、逆に入力点数を減らすことにより、スレーブユニットの小型化を図らざるを得なかった。
【００１８】
この発明は、接続可能な入力機器の入力電圧の範囲を大きくすると共に、入力点数を多点化したり小型化を図ったりすることができる入力スレーブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明による入力スレーブは、（１）プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、その電流制限回路は、前記ＩＯ入力回路への入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧より低い場合には電圧に対して大きめの電流を確保でき、前記基準電圧より高い場合には電圧に対して少なめの電流に制限できるように構成する。
【００２０】
（２）また、プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、その電流制限回路は、入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧を超えた場合に、前記トランジスタがＯＮからＯＦＦに切り替わることで、入力電圧の増加に対する前記入力電流の増加率が前記基準電圧以下のときよりも低く抑制されるように構成することができる。この発明は、図４，図６に示す実施形態により実現される。
【００２１】
（３）また、プログラマブルコントローラを構成するマスタユニットにフィールドネットワークを介して接続され、前記プログラマブルコントローラへＩＮデータを送る入力スレーブであって、外部に接続される入力機器からの入力信号を受けるＩＯ入力回路は、入力電流を制限する入力電流制限抵抗に加え、トランジスタとツェナーダイオードと抵抗とを備えた電流制限回路を含み、その電流制限回路は、入力電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧に基づく基準電圧を超えた場合に、前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替わることで、その電流制限回路と前記入力制限抵抗との合成抵抗の抵抗値が小さくなるように構成するとよい。この発明は、図７，図９，図１０に示す実施形態により実現される。
【００２２】
（１）から（３）の発明によれば、低い入力電圧時でもセンサやスイッチ等の入力機器を動作させる電流が確保でき、高い入力電圧時には不要な電流を流さない。その結果、接続可能な入力機器の動作電圧の範囲が広くなるとともに、内部の不要な温度上昇が抑制できる。
【００２３】
（４）上記の（３）の発明において、電流制限回路を複数段設けると共に、各電流制限回路における前記基準電圧を異ならせると良い。この発明は、図１０に示す実施形態により実現される。このようにすると、入力電圧の変化に対する入力電流の変化に対し、より細かな制御が行なえる。
【００２４】
（５）上記の各発明は、８点以上の多点デジタル入力スレーブに適用するとよい。このように多点デジタル入力スレーブとすることで、上記の作用効果がより顕著となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、接続可能な入力機器の入力電圧の範囲を大きくすると共に、入力点数を多点化することができる。また、従来と同じ点数（例えば１６点）のものとした場合、１回路あたりの消費電力（発生熱量）が低減されているため、例えばＤＣ１２Ｖ〜２４Ｖ仕様（広範囲な使用）のものとして小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図４は、デジタル入力スレーブ１０の好適な一実施形態を示している。本実施形態のデジタル入力スレーブ１０は、ＩＯ入力回路１１と、内部回路１２と、それら両回路１１，１２間で絶縁状態で信号を伝達するフォトカプラ１３と、を備えている。内部回路１２の信号入力側は、内部電源ラインに対して第３抵抗Ｒ３を介してフォトカプラ１３を接続している。
【００２７】
本実施形態では、ＩＯ入力回路１１として、信号入力端子とフォトカプラ１３の間に直列に入力電流制限抵抗である第１抵抗Ｒ１を接続するとともに、フォトカプラ１３に並列に第２抵抗Ｒ２を接続する点では従来と同様である。そして、それら第１，第２抵抗Ｒ１，Ｒ２の前段（信号入力端子・ＣＯＭ端子側）に、電流制限回路１５を設けた。
【００２８】
この電流制限回路１５は、入力回路への印加電圧が低い場合には電圧に対して大きめの電流を確保でき、入力回路への印加電圧が高い場合には電圧に対して少なめの電流に制限できる機能を持ち、具体的には、トランジスタＴＲと、ツェナーダイオードＺＤと、第４抵抗Ｒ４と、で構成される。つまり、トランジスタＴＲのコレクタを信号入力端子に接続するとともに、エミッタを第１抵抗Ｒ１に接続する。また、トランジスタＴＲのコレクタ−ベース間に第４抵抗Ｒ４を接続するとともに、トランジスタＴＲのベースをツェナーダイオードＺＤを介してＣＯＭ端子に接続する。
【００２９】
係る構成にすると、図５に示すように、デジタル入力スレーブ１０に対する入力電圧（ＣＯＭ端子−信号入力端子間電圧）がツェナー電圧にほぼ達するまでは、トランジスタＴＲがＯＮし続けるため、入力電圧の増加にほぼ比例して入力電流も増加する（図５では、入力電圧Ｖｉｎ＝９〜１０Ｖ程度まで）。一方、入力電圧がツェナー電圧を超えた後は、第４抵抗Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ、トランジスタＴＲで作られた回路により、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の両端に印加される電圧は、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚ−トランジスタＴＲのベースエミッタ間電圧Ｖｂｅで一定となる。この部分の負荷である第１抵抗Ｒ１＋第２抵抗Ｒ２＋フォトカプラ１３の発光側の合成抵抗値ＲＬは変化しないので、この部分を流れる電流値ＩＬは、
ＩＬ=（Ｖｚ−Ｖｂｅ）／（ＲＬ）
で一定となる。
【００３０】
なお、ＩＬの電流が一定になっても、入力電圧Ｖｉｎの増加により入力電流Ｉｉｎそのものは若干増加する（図５参照）。これは第４抵抗Ｒ４からツェナーダイオードＺＤに電流が流れるためである。また、この第４抵抗Ｒ４における電圧降下Ｖｒ４は、
Ｖｒ４＝Ｖｉｎ−Ｖｚ
となり、第４抵抗Ｒ４を流れる電流Ｉ４は、
Ｉ４＝（Ｖｉｎ−Ｖｚ）／Ｒ４
となる。
【００３１】
このとき、このデジタル入力スレーブ１０に接続する入力機器として、DＣ１２Ｖ動作のセンサを用いることを想定すると、Ｖｉｎ＝１２Ｖ、Ｉｉｎ≧３ｍＡとなることに注意しながら、ツェナー電圧Ｖｚと、第４抵抗Ｒ４の抵抗値を決定することになる。具体的には、下記式を解くことにより決定する。
【００３２】
ＩＬ＝Ｉｃ＋Ｉｂ=（ｈｆｅ＋１）×Ｉｂ
ここで、Ｒ４を大きな値としてＲ４を流れる電流値を小さくすれば、ＩＬとＩｉｎはほぼ等しくなるので、上記式は、以下のように置き換えることができ、係る式を満足するように各値を決定する。
【００３３】
Ｒ４≦（Ｖｉｎ−Ｖｚ）／Ｉｂ
また、入力機器として、定格２４Ｖのセンサを用いた場合、入力電圧Ｖｉｎが最大ＤＣ２６．４Ｖとなる。そこで、単一のデジタル入力スレーブにて係る２種類のセンサに適用するようにした場合、従来技術でＤＣ１２Ｖ〜２４Vのセンサを接続できる回路の消費電力は、
消費電力＝（２６．４＾２）／２５００＝２７８．８［ｍＷ］
であったのに対し、本実施形態では、図５より、Ｖｉｎ＝２６．４のときの入力電流は３．５ｍＡ以下であることから、
消費電力＝２６．４×３．５＝９２．４［ｍＷ］
となる。
【００３４】
よって、１点では約１８６．４［ｍＷ］の差となり、
８点では１４９１．２［ｍＷ］、
１６点では２９８２．４［ｍＷ］、
３２点では５９６４．８［ｍＷ］、
の差となる。また、発熱量も小さいことからこの分ケースの体積を削減できる。さらにまた、特に、８点以上の多点デジタル入力スレーブに適用すると、効果が大きくなるので好ましい。
【００３５】
本実施形態では、ＩＯ入力回路への印加電圧が低い場合には電圧に対して大きめの電流を確保でき、印加電圧が高い場合には電圧に対して少なめの電流に制限できる電流抑制回路１５を設けたので、入力電圧に対する消費電流を制限できる。そして、入力電圧が大きいときには、入力電圧に対して小さめの電流が流れるため、回路の消費電力すなわち発熱量を抑制しながら広範囲の動作電圧のセンサやスイッチ等の入力機器が接続可能となる。さらに、入力電圧が高い場合でも入力電流を比較的小さい値に抑制できるので、電流制限抵抗である第１抵抗Ｒ１として抵抗値の小さいものを用いることができる。その結果、抵抗の寸法形状も小さいものを使用できるため、トランジスタやツェナーダイオードを追加した分の実装面積の増加分を吸収できる。
【００３６】
さらに本実施形態では、消費電流を抑制でき、放熱対策が小規模で済み、スレーブ全体の寸法形状を小さくすることができるとともに、放熱のために大きな孔部等を設ける必要が無く、内部に埃が進入するのを可及的に抑制できる。
【００３７】
また、上記の実施形態では、接続する外部機器として入力電流が信号入力端子に流入するタイプ用としたためＮＰＮ型のトランジスタＴＲを用いたが、例えば図６に示すようにＰＮＰ型トランジスタＴＲを用いるとともに、ツェナーダイオードＺＤを逆向きに配置することで、入力電流が信号入力端子に流出するタイプの外部機器用のデジタル入力スレーブとすることができる。
【００３８】
図７は、別の実施形態を示している。本実施形態のＩＯ入力回路１１では、電流制限回路１６を第１抵抗Ｒ１と並列に接続している。つまり、第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第５抵抗Ｒ５を介して信号入力端子に接続し、第２トランジスタＴＲ２のコレクタは第８抵抗Ｒ８を介して信号入力端子に接続する。また、両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のエミッタは、ともに第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の接続点に接続する。また、ツェナーダイオードＺＤの一端を信号入力端子に接続するとともに、ツェナーダイオードＺＤの他端は、第７抵抗Ｒ７を介して第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の接続点に接続する。これにより、ツェナーダイオードＺＤと第７抵抗Ｒ７との直列回路と、第５抵抗Ｒ５と第１トランジスタＴＲ１の直列回路と、第８抵抗と第２トランジスタＴＲ２の直列回路と、が、第１抵抗Ｒ１に対して並列に接続されることになる。さらに、第１トランジスタＴＲ１のベースは、第６抵抗Ｒ６を介してツェナーダイオードＺＤと第７抵抗Ｒ７の接続点に接続し、第２トランジスタＴＲ２のベースは、第４抵抗Ｒ４を介して第５抵抗Ｒ５と第１トランジスタＴＲ１のコレクタの接続点に接続している。これにより、第１トランジスタＴＲ１と第２トランジスタＴＲ２は、ベース電圧が一定以上になった場合にＯＮになるスイッチとして機能する。
【００３９】
具体的には、第４抵抗Ｒ４、第５抵抗Ｒ５、第６抵抗Ｒ６、第７抵抗Ｒ７は、第１，第２トランジスタのＯＮ／ＯＦＦ動作を決める抵抗なので抵抗値の大きなものを選び消費電流を少なくする。第１抵抗Ｒ１と第３抵抗Ｒ３は、入力電流の大半を流す抵抗とするため、両方とも４ｋΩ前後とした。そして、信号入力端子とＣＯＭ端子間の入力電圧をＶｉｎ、フォトカプラ１３と第２抵抗Ｒ２部分の合成負荷をＲＬとすると、
Ｖｉｎ≦Ｖｚ＋ＶｂｅＴＲ１＿on＋ＶＲＬ
である入力電圧が小さい場合は、第１トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなるので、第２トランジスタがＯＮとなる。すると、入力電流は並列接続された第１抵抗Ｒ１と第８抵抗Ｒ８の合成抵抗に流れることになるので、入力電圧Ｖｉｎに対して大きめの電流を流すことになる。
【００４０】
一方、入力電圧がある基準値（Ｖｚ＋ＶｂｅＴＲ１＿on＋ＶＲＬ）を超えると、第１トランジスタＴＲ１がＯＮするので、それに伴い第２トランジスタＴＲ２はＯＦＦする。すると、入力電流は第１抵抗Ｒ１のみに流れる（第３抵抗Ｒ３には流れない）ため、入力電圧Ｖｉｎに対して小さめの電流を流すことになる。
【００４１】
図８は、本実施形態における入力電圧−出力電圧特性の一例を示している。同図に示すように、当初は入力電圧Ｖｉｎの上昇に伴い入力電流Ｉｉｎも上昇し、第１トランジスタＴＲ１がＯＮしたときに入力電流が流れる抵抗の抵抗値が上昇（Ｒ１とＲ８の合成抵抗→Ｒ１のみ）するため一旦入力電流が減少後、上昇する。このように一旦減少することから、消費電流を抑制でき、放熱対策が小規模で済み、スレーブ全体の寸法形状を小さくすることができるとともに、放熱のために大きな孔部を設ける必要が無く、内部に埃が進入するのを可及的に抑制できる。
【００４２】
また、上記の実施形態では、接続する外部機器として入力電流が信号入力端子に流入するタイプ用としたためＮＰＮ型のトランジスタＴＲを用いたが、例えば図９に示すようにＰＮＰ型トランジスタＴＲを用いるとともに、ツェナーダイオードＺＤを逆向きに配置することで、入力電流が信号入力端子に流出するタイプの外部機器用のデジタル入力スレーブとすることができる。
【００４３】
さらに、例えば図１０に示すように、図７の実施形態における入力電流制限回路１６と同様の回路１６，１６′を複数並列に配置するとともに、各入力電流制限回路１６，１６のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナー電圧を異ならせるようにしてもよい。係る構成にすると、図１１に示すように、第１トランジスタＴＲ１がＯＮするタイミング（入力電圧）とも第３トランジスタＴＲ３がＯＮするタイミング（入力電圧）を異ならせることができる。
【００４４】
すると、第１，第３トランジスタＴＲ１，ＴＲ３がともにＯＦＦしている入力電圧が小さい区間は、第８抵抗Ｒ８，第１３抵抗Ｒ１３，第１抵抗Ｒ１が並列接続された合成抵抗に入力電流が流れるため、入力電圧に対して入力電流を大きくすることができる。次いで、第１トランジスタＴＲ１がＯＮ（第３トランジスタはＯＦＦのまま）すると、第１３抵抗Ｒ１３と第１抵抗Ｒ１とが並列接続された合成抵抗に入力電流が流れるため、入力電流を一旦減少させることができ、さらに第３トランジスタＴＲ３がＯＮすると、第１抵抗Ｒ１のみに入力電流が流れるため、入力電流をさらに一旦減少させることができる。これにより、細かな電流制御が可能となる。
【００４５】
図１２は、１６点入力スレーブの外観を示している。この筐体２０の前面に、入力機器を接続するコネクタ２１が１６個配置されている。この各コネクタ２１が、上述した実施形態における入力信号端子とＣＯＭ端子を備えることになる。そして、各コネクタ２１の裏面側に、上述した各実施形態の回路が１６組実装される。本実施形態では、消費電力が小さく、発熱量を抑えることができたので、隣接する基板間の距離を短くでき、全体として筐体２０の寸法形状を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】リモートＩＯシステムの一例を示す図である。
【図２】従来の入力スレーブの内部回路の一例を示す図である。
【図３】従来の入力スレーブの内部回路の一例を示す図である。
【図４】本発明の入力スレーブの好適な一実施形態の内部回路の一例を示す図である。
【図５】入力電圧−入力電流特性を示すグラフである。
【図６】本発明の入力スレーブの好適な一実施形態の内部回路の一例を示す図である。
【図７】本発明の入力スレーブの好適な一実施形態の内部回路の一例を示す図である。
【図８】入力電圧−入力電流特性を示すグラフである
【図９】本発明の入力スレーブの好適な一実施形態の内部回路の一例を示す図である。
【図１０】本発明の入力スレーブの好適な一実施形態の内部回路の一例を示す図である。
【図１１】入力電圧−入力電流特性を示すグラフである
【図１２】入力スレーブの一例を示す外観図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  デジタル入力スレーブ
１１  ＩＯ入力回路
１２  内部回路
１３  フォトカプラ
１５，１６，１６′  電流制限回路
Ｒ１  第１抵抗（入力電流制限抵抗）
【図１】
2008226004.tif 000003
【図２】
2008226004.tif 000004
【図３】
2008226004.tif 000005
【図４】
2008226004.tif 000006
【図５】
2008226004.tif 000007
【図６】
2008226004.tif 000008
【図７】
2008226004.tif 000009
【図８】
2008226004.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008226004.tif 000012
【図１１】
2008226004.tif 000013
【図１２】
2008226004.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月30日(2007.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2008226004.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2008226004.tif 000016
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2008226004.tif 000017