(57)【要約】【課題】発熱を抑えて、機器の冷却の問題を解決することのできる入力回路を提供する。【解決手段】スイッチ１の一端を電源電圧にプルアップ、もしくは０ボルト電位にプルダウンし、スイッチの他端を機器に入力し、この信号を抵抗Ｒ１でプルダウン、もしくはプルアップして信号レベルを読み込む入力回路において、機器内部におけるプルダウン、もしくはプルアップ電圧をオン時間の短いパルス波形のサンプリングパルスとし、オン時間の最後に前記スイッチのオンオフ状態をバスバッファ３内部でラッチするようにする。また、スイッチが多数の場合に、各スイッチに対応する入力回路を複数のグループに分け、各グループの入力回路を時分割でオンするようにする。これにより、抵抗Ｒ１の発熱が抑えられる。【選択図】  図１
2005286905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチの一端を電源電圧にプルアップ、もしくは０ボルト電位にプルダウンし、前記スイッチの他端を機器に入力し、この信号を抵抗でプルダウン、もしくはプルアップして信号レベルを読み込む入力回路において、
前記機器内部におけるプルダウン、もしくはプルアップ電圧をオン時間の短いパルス波形とし、前記オン時間の最後に前記スイッチのオンオフ状態をラッチする手段を設けたことを特徴とする入力回路。
【請求項２】
前記スイッチが多数の場合に、各スイッチに対応する入力回路を複数のグループに分け、各グループの入力回路を時分割でオンするようにした請求項１記載の入力回路。
【請求項３】
前記グループのうち、常時オンすることが必要なグループの入力回路を常時オンとする常時投入用スイッチを設けたことを特徴とする請求項２記載の入力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＡ（Factory Automation）装置等の接点のオンオフ状態を読み込む入力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産ライン等のＦＡ装置を監視するシステムでは、各所に設けたリミットスイッチ等の接点のオンオフ状態を入力し、デジタル信号に変換してマイクロコンピュータや汎用コンピュータにより動作管理や出来高管理を行っている。
接点の状態を読み込む入力回路は、抵抗でプルアップされたものを０Ｖに落とすか（例えば、特許文献１，図６参照）、抵抗でプルダウンされた点に電圧を印加するか（例えば、特許文献１，図５参照）となっている。前記抵抗には接点の接触被膜を破るために、ある程度の大きさの電圧と電流を流す必要がある。通常、電圧２４Ｖで５ｍＡ程度である。定常的に接点がＯＮしている時は、その電流が流れている。
【０００３】
図４は、接点の状態等を読み込む通常のＤＣ入力回路の例を示している。点Ａは、通常２４Ｖで、他のスイッチとコモンになっているので、２４Ｖコモン、入力回路に電流を流し込むのでソース入力とも言われる。逆にＡ点が０ＶでＢが２４Ｖだと０コモン、もしくはシンク入力と言われる（例えば、特許文献２参照）。
２４Ｖコモンの入力機器内部では、抵抗Ｒ１でＢ点に電流を流し込む。これはスイッチ１１の接点に接触被膜を破るために相応の電流を流すためで、この抵抗Ｒ１で大きな電流を流さないと、スイッチ１１は接触不良を起こす。抵抗Ｒ２は、インタフェースＩＣ（７５１８９）１２への流入電流制限抵抗である。インタフェースＩＣ１２の出力は、バスバッファ（ＶＨＣ２４４）１３をコントロールすることで、バスを介してコンピュータに読み込まれる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０９８４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１６１３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した図４に示すＤＣ入力回路においては、抵抗Ｒ１に流す電流を５ｍＡとすると、電圧が２４Ｖであるから、一点当たり０．１２Ｗの電力が抵抗Ｒ１によりジュール熱として消費される。ＦＡ装置では、多数の接点を有するため、例えば入力点数が１２８点だと全抵抗の発熱量が１５Ｗとなり、機器の冷却が問題になってくる。
本発明は、このような従来の問題を解決し、発熱を抑えて、機器の冷却の問題を解決することのできる入力回路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】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、スイッチの一端を電源電圧にプルアップ、もしくは０ボルト電位にプルダウンし、前記スイッチの他端を機器に入力し、この信号を抵抗でプルダウン、もしくはプルアップして信号レベルを読み込む入力回路において、前記機器内部におけるプルダウン、もしくはプルアップ電圧をオン時間の短いパルス波形とし、前記オン時間の最後に前記スイッチのオンオフ状態をラッチする手段を設けたものである。
この第１の構成では、スイッチがオンしてパルス波形が立ち下がったタイミングでラッチし、それ以後はスイッチがオン状態を持続しても、抵抗には電流が流れない。スイッチがオフした後にパルス波形が立ち下がったタイミングでラッチが解除されるので、機器はスイッチがオフになったことを検知することができる。これにより、抵抗に電流を流す時間が短縮され、入力回路として具備すべき条件を満たしつつ、発熱の少ない入力回路が得られる。
【０００７】
本発明の第２の構成は、前記スイッチが多数の場合に、各スイッチに対応する入力回路を複数のグループに分け、各グループの入力回路を時分割でオンするようにしたものである。
この第２の構成では、スイッチ群を複数のグループに分けて時分割でオンすることにより、全体の抵抗の発熱が抑えられる。
本発明の第３の構成は、前記グループのうち、常時オンすることが必要なグループの入力回路を常時オンとするスイッチを設けたものである。
この第３の構成では、入力回路に接続されるスイッチが２線式のリミットスイッチのような常時電流を流す必要があるスイッチの場合には、必要に応じて常時投入用スイッチを投入して要求に対応することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機器内部におけるプルダウン、もしくはプルアップ電圧をオン時間の短いパルス波形とし、オン時間の最後にスイッチのオンオフ状態をラッチする手段を設けたので、発熱が少なく、且つ回路に要求される条件を満たした入力回路を提供することができ、装置の発熱が低下する。そのため、冷却の問題が解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す回路図である。
図１に示すように、本実施の形態の入力回路は、一端Ａが２４Ｖ電源に接続される監視対象のスイッチ１の他端をＣ点にプルダウンする抵抗Ｒ１と、電流制限用抵抗Ｒ２と、インタフェースＩＣ２と、サンプリングパルス入力端子を持つバスバッファ３と、サンプリングパルス入力端子と抵抗Ｒ１との間に接続されるＴＴＬ（トランジスタ−トランジスタ−ロジック）回路４とから構成されている。Ｃ点は他の入力のコモンでもある。バスバッファ３のサンプリングパルス入力端子には、オン周期の短いパルス波形の電圧が入力される。
【００１０】
図１において、バスバッファ３の／ＳＡＭＰがＬ（ローレベル）になると、ＴＴＬ回路４の出力がＬになり抵抗Ｒ１に電流が流れ回路は正常に動作する。
／ＳＡＭＰがＨ（ハイレベル）に戻る時に、インタフェースＩＣ２の出力はバスバッファ３内部のラッチに取り込まれる。この情報は、バスバッファ３の出力コントロール信号／ＲＤで、バスを介してコンピュータに読み込まれる。
その後、／ＳＡＭＰがＬになると、再びスイッチ１のオンオフ状態を検出する。
このように、抵抗Ｒ１に流れる電流はサンプリングパルスのオン期間だけであるので、サンプリングパルスのデューティ比の分だけ、抵抗Ｒ１の発熱が抑えられることになる。
【００１１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態を示す回路図である。
図１に示した第１実施形態では、２４Ｖコモンだけであるので、双方向にしたのが第２実施形態である。図２において、ＴＴＬ回路４の出力で、トランジスタで組まれた双方向の電流制御回路５を駆動する。Ｃはコモンである。
電流制御回路５は、互いにコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ１とＮＰＮトランジスタＴｒ２を有しており、ＰＮＰトランジスタＴｒ１のエミッタはコモンＣに、ＮＰＮトランジスタＴｒ２のエミッタはＢ端子にそれぞれ接続されている。それぞれのベースは、抵抗Ｒ１１およびＲ１２を介してＴＴＬ回路４の出力側に接続されており、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のベースとエミッタ間には、抵抗Ｒ１３およびＲ１４が接続されている。トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のコレクタ−エミッタ間には、通電用ダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。
【００１２】
Ａが０Ｖ、Ｂが２４Ｖのときは、トランジスタＴｒ２が動作可能状態、トランジスタＴｒ１が動作不可状態である。ＴＴＬ回路４の出力側がＬになると、トランジスタＴｒ２がオン状態となり、トランジスタＴｒ２のエミッタ、コレクタ、ダイオードＤ１を介して抵抗Ｒ１にプルアップ電流が流れる。
逆に、Ａが２４Ｖ、Ｂが０Ｖのときは、トランジスタＴｒ１が動作可能状態、トランジスタＴｒ２が動作不可状態である。ＴＴＬ回路４の出力側がＬになると、トランジスタＴｒ１がオン状態となり、トランジスタＴｒ１のエミッタ、コレクタ、ダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ１にプルダウン電流が流れる。
このようにして、電源制御回路５を設けたことにより、ＡとＢは逆の電位に変更できる。
【００１３】
（第３実施形態）
第１および第２実施形態は、入力回路単体の構成であるが、生産ライン等のＦＡ装置においては、多数の監視対象のスイッチがある。そこで、各スイッチに対応する入力回路を複数のグループに分け、各グループの入力回路を時分割でオンするようにしたのが第３実施形態である。図３は、４つのグループに分けて、各グループのサンプリングパルスをオン区間が重ならない３つのサンプリングパルス／ＳＡＭＰ０，／ＳＡＭＰ１，／ＳＡＭＰ２，／ＳＡＭＰ３で駆動するようにした状態を示している。この場合、図１および図２のコモンＣは、同一のグループ同士でつなぐようにする。
このように、各入力回路の抵抗Ｒ１に流れる電流を数十点ずつまとめて、時分割でオンさせ、オンしたタイミングに同期してラッチさせることで、機器全体の発熱を平均化し、抑えることができる。
【００１４】
（第４実施形態）
前記の第３実施形態において、監視対象のスイッチの中には、２線式のリミットスイッチなど、常に電流を流す必要があるものがある。この場合には、図２に示すように常時投入用スイッチ６をＴＴＬ回路４の出力側とＡとの間に設け、この常時投入用スイッチ６を投入することで、サンプリングパルスのオンオフに関係なく、監視対象のスイッチを常時監視することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、発熱を抑えた入力回路が実現できるので、ＦＡ装置等のスイッチの状態を監視する入力回路に最適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すサンプリングパルスの波形図である。
【図４】従来の入力回路の例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  スイッチ
２  インタフェースＩＣ
３  バスバッファ
４  ＴＴＬ回路
５  電源制御回路
６  常時投入用スイッチ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１〜Ｒ１４  抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ２  トランジスタ
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
【図１】
2005286905.tif 000003
【図２】
2005286905.tif 000004
【図３】
2005286905.tif 000005
【図４】
2005286905.tif 000006