(57)【要約】【課題】  絶縁された通信システムを有する入出力装置において、安価で、信頼性が高く、ノイズに強い入出力装置を提供する。【解決手段】絶縁された通信システム、例えば伝送路９に配置されたパルストランス１０で絶縁された通信システムの場合は、改めて上位制御装置（不図示）とアイソレーションする必要は無い。そこで、外部機器の接点７からの電気入力信号の読込や外部機器のリレー８を半導体出力で駆動し制御を行う制御回路２の電源として、外部機器の入出力用電源（２４Ｖ、０24）を入出力装置１の入出力用コネクタ１１から取り込み制御回路２を駆動するのに適切な値に降圧した非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源１５を用いる。【選択図】    図１
2005122243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位制御装置との間を通信で結合する為の絶縁された通信システムと、
外部機器からの電気入力信号の読込や前記外部機器への電気出力信号の制御を行う制御回路と、を有する入出力装置において、
前記制御回路の電源は、
前記外部機器の入出力用電源を前記入出力装置の入出力用コネクタから取り込み、
前記制御回路を駆動するのに適切な値に降圧した非絶縁電源であることを特徴とする入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を入出力する入出力装置に関し、特に、絶縁された通信システムを有するＦＡ用およびロボット用のリモート形入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の入出力装置では、外部機器と、前記外部機器からの電気入力信号の読込や前記外部機器への電気出力信号の制御を行う制御回路との間の入出力信号は、フォトカプラにより絶縁されていた。（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０６１１５号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−２４２３０８号公報（第１頁、図１−２）
【０００３】
図２は従来の回路構成を示す説明図である。
図２において、１は入出力装置、２は外部機器からの電気入力信号の読込や前記外部機器への電気出力信号の制御を行う制御回路、３および４はフォトカプラ、５は入力と出力の間が絶縁された絶縁電源、６は通信回路のトランスミット／レシーブ、７は外部機器の電気入力信号の例を示した外部機器の接点、８は外部機器の電気出力信号の例を示した外部機器のリレー、９は伝送路、１０は伝送路９に備えられた絶縁パルストランス、１１は外部機器との間で電気信号を入出力するための入出力コネクタ、１２は絶縁電源５の電源入力のための電源コネクタである。
通常、電気信号を入出力するリモート形の入出力装置は、通信システムを有し上位制御装置と結合されている。
図２に記載の入出力装置１は、絶縁された通信システムを有する入出力装置１であり、上位制御装置（不図示）と制御回路２との間は、その伝送路９に配置された絶縁パルストランス１０により絶縁されている。また、従来の入出力装置１では、制御回路２の電源は、絶縁電源５により商用電源などの電源入力部と電源出力部との間を絶縁しており、さらに、この制御回路２は、外部機器の入出力用の電源（図２における２４Ｖ、０24）および外部機器の接点７、外部機器のリレー８のコイルとフォトカプラ３、４で絶縁していた。
このように従来技術の絶縁された通信システムを有している入出力装置１は、電源部を絶縁電源５で絶縁し、さらにフォトカプラ３、４を用いて制御回路２と外部機器の接点７および外部機器のリレー８との間を絶縁していた。
図３は従来の別の回路構成を示す説明図である。図３において、１４はトランジスタである。
図３は、図２からフォトカプラ３、４を除去し、外部機器の接点７からの入力信号を直接、非絶縁のまま制御回路２で読込み、出力信号である外部機器のリレー８をトランジスタ１４を介して非絶縁のまま制御回路２で駆動する回路構成である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の入出力装置１では、図２に示すように、制御回路２はフォトカプラ３、４で外部機器の接点７や外部機器のリレー８のコイルと絶縁され、かつ、この制御回路２の電源は絶縁電源５が用いられていた。
フォトカプラ３、４は入出力の点数だけの数を必要とするため、フォトカプラの数が非常に多くなり（大容量の入出力装置の場合数百点にもなり）、信頼性が低下するという問題があった。また、制御回路２は絶縁トランスを内蔵した絶縁電源５を用いていたため、高価になるという問題もあった。
また、図３に示すように、フォトカプラ３、４を除去し、外部機器の接点７や外部機器のリレー８のコイルと制御回路２との間を非絶縁にすることで、フォトカプラによる信頼性の低下を回避する回路も考えられた。しかしながら、この場合、外部機器の接点７からの入力信号および外部機器のリレー８への出力信号から、制御回路２を経由して絶縁電源５に内蔵している図示しない絶縁トランスを通して商用電源に回り込む電流１３の為に、制御回路２を誤動作させる恐れがあるという問題があった。絶縁電源５に内蔵している電源用トランスは、伝送用の絶縁パルストランス１０に比べて、１次側と２次側との容量性結合が非常に強いためにこのような電流の回り込みが起こるのである。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、安価で、信頼性が高く、ノイズに強い入出力装置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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、上位制御装置との間を通信で結合する為の絶縁された通信システムと、外部機器からの電気入力信号の読込や前記外部機器への電気出力信号の制御を行う制御回路とを有する入出力装置において、前記制御回路の電源は、前記外部機器の入出力用電源を前記入出力装置の入出力用コネクタから取り込み、前記制御回路を駆動するのに適切な値に降圧した非絶縁電源であることを特徴としている。
このような構成にしているため、安価で信頼性が高く、耐ノイズ性の高い入出力装置を実現することができるのである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の入出力装置よれば、制御回路の電源は、外部機器の入出力用電源を入出力装置の入出力用コネクタから取り込み、前記制御回路を駆動するのに適切な値に降圧した非絶縁電源で構成しているので、高価な絶縁電源を必要とせず安価な入出力装置を実現でき、絶縁電源の電源トランスを通しての電流の回り込みもなくなる為、ノイズに強い入出力装置を実現できるのである。また、フォトカプラを必要としないため信頼性の高い入出力装置を実現できるのである。
さらに、制御回路の電源を入出力装置の入出力用コネクタから取り込んでいる為、電源コネクタが不要となり、より安価で小形の入出力装置が実現できるのである。
以上述べたように本発明により、ローコスト、小形、高信頼性、且つ電流の回り込みが無く、耐ノイズ性の高い入出力装置を容易に実現できるという非常に高い効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の入出力装置の回路構成を示す説明図である。本発明図１が、従来の技術図３と異なる部分は、制御回路の電源として、図３では絶縁電源を用いたが、図１では外部機器の入出力用電源を入出力装置の入出力用コネクタを通して取り込み、非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源で降圧したものを用いている部分である。
図１において、１５は非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源である。なお、図１において、前述の図２および図３と符号が同じものは同じ構成要素を示している。また、図３と同様に外部機器からの電気入力信号の例として外部機器の接点７による電気入力信号の場合を、外部機器への電気出力信号の例として制御回路２により半導体出力（トランジスタ１４）を駆動し、外部機器のリレー８を制御する場合を示している。
図１に示すように入出力装置１は、上位制御装置（不図示）と伝送路９を介してシリアル通信で結合されている。入出力装置１内の伝送路９の端部には絶縁パルストランス１０が配置されており、この絶縁パルストランス１０を介して、伝送路９と絶縁されるようにトランスミット／レシーブ６が接続されている。さらに、トランスミット／レシーブ６は制御回路２に接続され、信号の送信／受信の制御が行われている。制御回路２の制御出力信号はエミッタ接地されたトランジスタ１４のベースに接続され、トランジスタ１４のコレクタ出力は入出力コネクタ１１を介して外部機器のリレー８のコイルの一端に接続されている。なお、外部機器のリレー８のコイルの他端は外部機器の入出力用電源（２４Ｖ）に接続されている。また、外部機器の接点７の一端も外部機器の入出力用電源（２４Ｖ）に接続されており、他端は入出力コネクタ１１を通じて入出力装置１に取り込まれ、かつ読込可能な電圧に抵抗分圧されて制御回路２に入力され読込まれている。この制御回路２の電源は、外部機器の入出力用電源（２４Ｖ）を入出力用コネクタ１１を介して取り込み、入出力装置１の非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源１５で降圧して作られている。また、制御回路２の電源のグランドは、入出力コネクタ１１を介して外部機器の入出力用電源のグランド（０24）に接続されている。
制御回路２に必要な電源容量は、通信システムを駆動し、外部機器からの接点７による電気入力信号を読込んだり、図示しない発光ダイオードを点灯させたり、外部機器のリレー８を半導体出力で駆動制御する程度であるので小さなもので良い。
そこで、外部機器の接点７の電源および外部機器のリレー８の電源など、外部機器の入出力用電源（図１中の２４Ｖ、０24）を入出力装置１の入出力用コネクタ１１から図１に示すような形で取り込み、制御回路２を駆動するのに適切な値、例えば、ＤＣ２４ＶからＤＣ５Ｖに非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源１５で降圧し、制御回路２の電源とする。制御回路２の電源をこのような構成にすることで、外部機器の接点７や外部機器のリレー８と制御回路２の間は非絶縁となるが、上位制御装置との間を通信で結合するための伝送路が絶縁された通信システムの場合、例えば伝送路９に配置されたパルストランス１０で絶縁された通信システムの場合は、改めて上位制御装置とアイソレーションする必要は無く、外部機器の接点７や外部機器のリレー８と制御回路２の間のフォトカプラによる入出力信号の絶縁も不要である。
従来の入出力装置１では、図２に示すように入出力の点数だけフォトカプラ３、４を必要とし、すなわち、入出力装置１の入出力点数が多くなればなる程フォトカプラ３、４の数が増え信頼性が低下したが、本発明の入出力装置１はフォトカプラによる入出力信号の絶縁が不要であるので信頼性の高い入出力装置を実現することが可能である。
また、従来技術において、制御回路２の電源はトランスを内蔵した絶縁電源５を用いていたため、高価になるという問題があったが、本発明の入出力装置１の電源は、外部機器の入出力用電源（図１中の２４Ｖ、０24）を入出力装置１の入出力用コネクタ１１から取り込み、非絶縁で制御回路２を駆動するのに適切な値に降圧する構成としているため、三端子レギュレータのような安価な非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源１５を使用することができ、絶縁に要する費用を削減することができる。さらに絶縁電源５の入力のための電源コネクタ１２も不要となるため、更なる費用の削減と小形化を実現することが出来る。
また、図３に示す従来例では、外部機器の接点７からの入力信号あるいは外部機器のリレー８への出力信号に重畳したノイズが、制御回路２を経由して絶縁電源５に内蔵しているトランスの１次側と２次側間の容量性結合を通して１次側入力部の商用電源に回り込むことにより、制御回路２を誤動作させる恐れがあったが、本発明の入出力装置１はこのような絶縁電源５は使用しておらず、図３に示すような絶縁電源５の電源トランスを通しての回り込み電流１３が発生しないので、ノイズに強いリモート形の入出力装置を実現できるのである。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は利用分野を問わずに、絶縁された通信システムを有しているフィールドネットワークシステムに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の入出力装置の回路構成を示す説明図
【図２】従来の回路構成を示す説明図
【図３】従来の別の回路構成を示す説明図
【符号の説明】
【００１１】
１  入出力装置
２  制御回路
３、４  フォトカプラ
５  絶縁電源
６  トランスミット／レシーブ
７  外部機器の接点
８  外部機器のリレー
９  伝送路
１０  絶縁パルストランス
１１  入出力コネクタ
１２  電源コネクタ
１３  電流の回り込み
１４  トランジスタ
１５  非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣ電源
【図１】
2005122243.tif 000003
【図２】
2005122243.tif 000004
【図３】
2005122243.tif 000005