(57)【要約】【課題】フォトカプラー、絶縁電源が不要なローコストのノイズに強い入出力装置を提供する。【解決手段】上位コントローラとは通信により伝送路２を介して接続し、該伝送路とはパルストランス３により絶縁して結合され、入出力部は絶縁用のフォトカプラーを用いて接続するリモート型の入出力装置において、非絶縁で接点入力１１の電圧を取り込む入力部および非絶縁でモジュール８を半導体スイッチ７により駆動する出力部とを有する入出力部と、入出力部の電源を直接取り込み適切な電圧値に降圧して使用する非絶縁型の制御部用電源６と、制御部グランドと入出力部グランドを分離して制御部グランドから入出力グランドへ電流を流すダイオード１５を備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位コントローラとは通信により伝送路を介して接続し、該伝送路とはパルストランスにより絶縁して結合され、入出力部は絶縁用のフォトカプラーを用いて接続するリモート型の入出力装置において、
非絶縁で接点入力の電圧を取り込む入力部および非絶縁でモジュールを半導体スイッチにより駆動する出力部とを有する入出力部と、前記入出力部の電源を直接取り込み適切な電圧値に降圧して使用する非絶縁型の制御部用電源と、制御部グランドと入出力部グランドを分離して前記制御部グランドから入出力グランドへ向け電流を流すダイオードと、を備えたことを特徴とする入出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の入出力装置において、
前記入出力グランドをコンデンサを介してフレームグランドへ接続した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ＦＡ、ロボットに用いるリモート入出力装置（リモートＩ／Ｏ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入出力部をフォトカプラーで絶縁した入出力装置としては、例えば、特許文献１に記載の「入出力装置」が挙げられる。図４はその入出力装置のブロック図であり、プリンタ、ディスプレイ、マウス等のコンピュータの周辺機器を絶縁接続するＮ個の各フォトカプラ１１１へは、アドレスバス１１９を介しデコーダ１１８によりデコードされたＩＣチップ選択信号ＣＳによって各フォトカプラのアドレスが指定され、ＣＳ信号によって指定されたフォトカプラのみが動作可能な状態となる。
【０００３】
次に、このような周辺機器としてリレー等の各モジュールとの間を、フォトカプラにより絶縁接続したＦＡ、ロボット等に用いられる入出力装置の１例を図５に示す。図５の入出力装置１００では、制御回路５用の電源部３２は絶縁された絶縁型電源であり、且つ、入出力部もフォトカプラー３０、３１により絶縁されている。
この入出力装置では、上位コントローラ（図示していない）からの信号を、伝送路２より各入出力装置において、絶縁用のパルストランス３を介し通信部４により受信して、「自己宛か？」のアドレスの識別を行い、自己Ｉ／Ｏ宛の指令ならば、制御回路で直／並列変換を行って出力部のフォトカプラー３１をオンさせて、例えばリレーモジュール８を駆動し、その接点１１の状態を入力部のフォトカプラー３０を介して読込む。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９３６３２号公報（第４〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図５に示した様な従来の入出力装置では、入出力を一対のフォトカプラー３０、３１により絶縁しているが、通常、実際のシステムにおいてはフォトカプラーの数は一対に止どまらず、これらのフォトカプラーは大容量のものだと数百点になる場合がある。こうしたフォトカプラーによる入出力接続は接点の信号を読込んだり、発光ダイオードを点灯したり、リレーをドライブする程度の動作を行わせるものであり、入出力装置では通信部や直／並列変換器等のロジック等の制御回路部は、上位コントローラとはパルストランスで絶縁されているので、実用上は改めて周辺のリレー等のモジュールとの間をフォトカプラーにより絶縁しなくてもよいにも関わらず、フォトカプラを使用していることは機器の小型化と、信頼性の向上及び低コスト化を阻害しているという問題がある。
また、このような観点から入出力部のフォトカプラーを省略して非絶縁接続にしようとする場合には、それと同時に、制御回路用の電源として従来のような絶縁電源を用いていたのでは、入出力部からのノイズが絶縁電源を介して回り込み、回路に悪影響を及ぼすという点を考慮して、制御回路用の電源も入出力部の電源から直接取り込んで非絶縁型電源とする必要があるが、その場合に、制御回路部と入出力部のグランドが共通になってしまうので、耐ノイズ性が低下するという問題も併せて解決しなければならない等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、フォトカプラーも絶縁電源も使用せず、ドライブされるべき機器を動作させる入出力部の電源から直接に制御回路用の電源を安価な非絶縁電源として作成することで、回り込みを無くしてノイズによる悪影響を避けると共に、制御部と入出力のグランドを分離して耐ノイズ性を向上させることが可能な入出力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１Ｉ記載の発明は、上位コントローラとは通信により伝送路を介して接続し、該伝送路とはパルストランスにより絶縁して結合され、入出力部は絶縁用のフォトカプラーを用いて接続するリモート型の入出力装置において、非絶縁で接点入力の電圧を取り込む入力部および非絶縁でモジュールを半導体スイッチにより駆動する出力部とを有する入出力部と、前記入出力部の電源を直接取り込み適切な電圧値に降圧して使用する非絶縁型の制御部用電源と、制御部グランドと入出力部グランドを分離して前記制御部グランドから入出力グランドへ向け電流を流すダイオードと、を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の入出力装置において、前記入出力グランドをコンデンサを介してフレームグランドへ接続したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フォトカプラーも絶縁電源も使用せず、制御回路用の電源は入出力部より直接取込み、非絶縁の降圧型電源とすることで、小型化が可能な低コストの入出力装置を構成し、制御回路部のグランドと入出力部のグランドを過渡損失の少ないダイオードを挿入して分離することによって、更に、耐ノイズ性を高めるようにしたので、フォトカプラーや絶縁電源および電源用コネクタ等を不要にし、通信で結合される上位コントローラとは絶縁された低コストでノイズに強い信頼性の高い入出力装置を提供できるという効果がある。
【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について図を参照して説明する。
図１は本発明に係る入出力装置の回路構成図である。
図１において、１は点線で囲んだ領域により示す入出力装置で、例えば、ＦＡ、ロボット等に設置されている多数の入出力モジュール（Ｉ／Ｏ）に相当する。
２はＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）等の上位コントローラと個々の入出力装置間のシリアルデータ伝送等により通信路を形成する伝送路である。
３はパルストランスであり、伝送路２と入出力装置１間を絶縁接続している。
４は通信部（Ｔ／Ｒ部）で伝送路２を介して上位コントローラからの各入出力装置へのアドレス信号の受信・識別、ＣＲＣ処理等を行う。
５は制御回路でシリアル・パラレル変換器等のロジック回路等により構成され、出力部へ駆動信号を出力すると共に、入力部より接点入力等の読込みを行う。
６は制御回路５の電源であり入出力部の電源を取込み降圧した非絶縁電源により構成している。
７はＭＯＳトランジスタによるスイッチ回路で、入出力部として制御回路５からの出力信号をリレー、フォトダイオード等へ出力する出力部である。
８はリレー、フォトダイオード等のモジュール（駆動対象）である。
９は入出力部の電源であり、ここでは＋２４Ｖとなっている。
１０はグランド側で０２４Ｖと表している。１１は入力部のスイッチでリレー８の状態を読み込む。１２、１３は入力部１１の電圧読込み用の抵抗であり、１４はノイズバイパス用コンデンサである。
１５は制御回路５と入出力部のグランドを分離するダイオードで、半導体と金属の接合により過渡損失を少なくしたショットキーバリアダイオードを使用している。
１６はバイパスコンデンサでグランドをフレームグランド（ＦＧ）１７へ落としている。
１８はチョークコイルでコンデンサ１９とでフィルターを形成している。
２０はＭＯＳトランジスタ７のゲートバイアス抵抗である。
【００１０】
つぎに図１〜図３を参照して動作について説明する。
図２、図３は本発明に係る入出力装置の説明図である。先に、図５で示した従来の入出力装置の場合は、左の伝送路２とパルストランス３により上位コントローラとつながっているので、二重に入出力をフォトカプラー３０、３１で絶縁する必要は無く、本発明はこの点の改良に関するもので、以下、図２及び図３により詳細に説明する。
先ず、図５に示す従来のフォトカプラー３０、３１による入出力部の接続を、図２のように非絶縁として、リレー８への駆動信号を出力する出力部をトランジスタ２１とそのバイアス抵抗２４、２５により構成し、接点１１からの入力信号を読込む入力部を検出抵抗２２、２３のみにより構成して、信頼性を高めるように改善する。
しかし、この方法では矢印Ｃによって図示しているように、入出力部からのノイズが電源部３２のトランスを通って電源部３２に回り込み、回路の誤動作を発生させる恐れが残る。これは電源用トランスが伝送用のパルストランスに比べ、１次側と２次側との容量性結合が多いのでこの様な悪影響が発生する。
【００１１】
そこで、更に、図３に示すように、本願の回路構成であるリレーや接点入力に用いる電源を入出力用コネクター（図示していない）から２４Ｖをそのまま取り込み、非絶縁の降圧型電源で制御回路電源６を作成する、この方法だと、入出力は非絶縁となり、電源も入出力部の２４Ｖを制御回路用に降圧して非絶縁の降圧型電源で構成されることになる。このような非絶縁の降圧型電源は安価であり入出力部にかかったノイズは制御回路を抜けて行くことが無いので、耐ノイズ性の高い安価な入出力装置を構成することができる。
【００１２】
更に、本発明では、耐ノイズ性をより向上させる為に最終的には、図１に示す構成とする。先ず、制御回路５のグランドと入出力部のグランドを分けて、制御部グランドから入出力部グランド間を過渡損失の少ないノイズ特性に優れたショットキーバリアダイオード１５で接続する、即ち入出力側のグランドにかかるノイズは制御側には回って来ない構成とすると共に、入出力部はコンデンサー１６でフレームグランド１７にアースすることによって、ノイズ成分は完全にフレーム側へバイパスされて、ノイズ特性が向上する。
また、制御回路５と入出力部はＭＯＳ回路７により接続されているので、電流は流れず、制御回路５のグランドから入出力グランドへは電源のリターン電流が流れるので、この回路は有効になる。
なお、入出力部電源９と制御部電源６間には、チョークコイル１８とコンデンサ１９によるフィルターを挿入して矢印Ａに示すような経路で電源ノイズを吸収する。また、検出抵抗１３に並列に挿入されたコンデンサ１４によって、矢印Ｂに示す様にスイッチングノイズ等をバイパスする。
以上によって、低ノイズで安定な、ローコストの入出力装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る入出力装置の回路構成図である。
【図２】図１に示す入出力装置における非絶縁入出力部の動作説明図である。
【図３】図１に示す入出力装置の電源回路の動作説明図である。
【図４】従来の入出力装置のブロック図である。
【図５】従来の絶縁電源を用いた入出力装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  入出力装置
２  伝送路
３  パルストランス
４  通信部
５  制御回路
６  電源部
７  ＭＯＳスイッチ
８  リレー
９  入出力部電源
１０  入出力部０電源
１１  スイッチ
１２、１３  入力検出用抵抗
１４  バイパスコンデンサ
１５  ショットキーバリヤダイオード
１６  ＦＧバイパスコンデンサ
１７  ＦＧアース
１８  チョークコイル
１９  フィルターコンデンサ
２０  ゲート電圧制御抵抗
【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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