JP4357755B2 - 信号入力回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の入力端子を備えた信号入力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の信号入力回路として、例えばセンサからの出力信号を取り込むプログラマブルコントローラの信号入力回路がある。この信号入力回路は、複数の入力端子を備え、それらの入力端子に接続されるセンサの出力動作によって、入力抵抗を介してフォトカプラに入力電流が流れてフォトカプラが出力動作を行う。そして、この出力がプログラマブルコントローラ側に与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、センサには二線式のものがあり、これは電源ラインと出力ラインとが共通になっており、そのセンサがオフ状態のときでもセンサ自体を駆動させるために所定値以上の電流（待機電流）が流れる。従って、このような二線式センサに使用される信号入力回路の入力抵抗は、前記待機電流が常時流れるようにある程度小さい抵抗値のものが使用される。ところが、このような入力抵抗が小さい信号入力回路に例えば三線式センサを接続すると、そのセンサがオン動作する際には、大電流が流れて、それに伴い発熱量が非常に大きくなるといった問題があった。特に、複数の入力端子に多くの三線式センサを接続した場合には全体として発熱が非常に大きくなるために、一度に接続できる三線式センサの数に制限を課すことが必要となる。
【０００４】
そこで、特開2000-163105号では、複数の前記入力回路を備える構成において、時分割によって各入力回路ごとに入力処理することによって、全体としての発熱量の低減を図る発明が開示されている。しかしながら、全体として見たときにも時分割処理しなければならないので入力処理が遅れてしまう点、あるいは時分割処理のためのシフトレジスタやトランジスタなどの構成が必要となって、コストアップや装置の大型化を招くといった点などの問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コストアップや装置の大型化を抑えつつ、二線式のセンサ以外のオンオフ動作を行う外部機器に接続したときにも発熱を抑制することが可能な信号入力回路を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る信号入力回路は、複数の入力端子を備え、それらの各入力端子に二線式センサ及びその他のオンオフ動作を行う三線式センサ等の外部機器が選択的に接続され、その外部機器の動作に応じて入力抵抗を通して入力素子に電流が流れることで、その入力素子を動作させるようにした信号入力回路において、入力抵抗は、二線式センサを駆動するための待機電流の電流値に応じた抵抗値に設定された第１の入力抵抗と、第１の入力抵抗より抵抗値が大きい第２の入力抵抗とからなり、入力端子に二線式センサが接続されたときには第１の入力抵抗が選択され、入力端子に二線式センサ以外の外部機器が接続されたときには第２の入力抵抗が選択されるように構成したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の信号入力回路において、第１及び第２の入力抵抗は、互いに異なる入力端子に接続されているところに特徴を有する。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１記載の信号入力回路において、第１及び第２の入力抵抗は、切換スイッチを介して共通の入力端子に選択的に接続されるようになっているところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
本発明の構成によれば、二線式センサ以外のオンオフ動作を行う三線式センサ等の外部機器を入力端子に接続して使用する際には、二線式センサ接続時に選択される第１の入力抵抗より抵抗値が大きい第２の入力抵抗が選択されるから、大電流による発熱量の増大を回避することができる。これにより、コストアップや装置の大型化を抑えつつ発熱を低減することができる。また、二線式センサ以外の外部機器を複数接続して使用したり、他の信号入力回路を近接して使用しても発熱による影響を抑制することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１によって説明する。
本実施形態に係る信号入力回路は、例えば複数のセンサからの出力信号を取り込むプログラマブルコントローラ（以下、「ＰＣ」という）の入力信号回路である。入力信号回路は、８台のセンサを接続することができる、いわゆる８チャンネルコネクタ入力ユニット（以下、「入力ユニット１」という）である。図１には、その入力ユニット１のうちの１チャンネル分の入力回路１０が示されている。この入力回路１０には、ＰＣ接続側に、ＰＣの電源供給端子に接続される一対の電源端子（＋Ｖ端子Ｓi1及びグランド端子Ｓi2）と、出力端子Ｓo，Ｓoの４つの端子が備えられ、センサ接続側に、前記電源端子Ｓi1，Ｓi2のそれぞれと共通接続されて電源ライン及びグランドラインを構成する一対の電源供給ライン（＋Ｖ端子Ｓo1及びグランド端子Ｓo2）と、入力端子（Ｓi3，Ｓi4）の４つの端子が備えられている。
【００１１】
入力回路１０内には、前記出力端子Ｓo，Ｓoに接続された主回路１１と、例えばダイオードＤ及びトランジスタＴｒから構成されたフォトカプラＦと、そのフォトカプラＦと並列に接続される抵抗Ｒ３と、ダイオードＤのカソード側及び入力端子（Ｓi3，Ｓi4）間を接続する入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）とが設けられている。入力端子Ｓi3又は入力端子Ｓi4に接続されたセンサがオン動作すると、フォトカプラＦのダイオードＤにも電流が流れて発光し、トランジスタＴｒがオン動作して主回路１１側に信号を与える。これに伴い主回路１１から出力端子Ｓo，Ｓoを介してＰＣ本体側に出力信号が出力される。
【００１２】
さて、上述した入力端子（Ｓi3，Ｓi4）は、一方が二線式センサ用の入力端子Ｓi3で、他方が例えば三線式センサ用の入力端子Ｓi4である。また、入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）は、入力端子Ｓi3側に接続される入力抵抗Ｒ１と、入力端子Ｓi4側に接続される入力抵抗Ｒ２とからなる。入力抵抗Ｒ１は、二線式センサ３を駆動させるための待機電流の電流値に応じた抵抗値に設定され、入力抵抗Ｒ２は、入力抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値に設定されている。
【００１３】
次いで、本実施形態の入力ユニット１に二線式センサ３を接続して使用する場合には、入力回路１０の入力端子Ｓi3及びグランド端子Ｓi2に、二線式センサ３の出力端子とグランド端子を接続する。すると、電源ライン（Ｓi1−Ｓo1間）から抵抗Ｒ３、入力抵抗Ｒ１の順に電流が流れて二線式センサ３に電力が供給される。この待機電流では、フォトカプラＦは動作しない。ここで、その二線式センサ３がオン動作すると、フォトカプラＦが動作して、主回路１１からＰＣ側へ出力信号が出力される。入力抵抗Ｒ１は、上述したように二線式センサ３を駆動させるための待機電流の電流値に応じて小さい抵抗値に設定されているから、二線式センサ３がオフ状態のときにも、その二線式センサ３が駆動するのに必要な電力を供給することができる。
【００１４】
一方、三線式センサ４を接続して使用する場合には、入力回路１０の一対の電源供給端子（Ｓo1，Ｓo2）に三線式センサ４の電源端子を接続すると共に、入力回路１０の入力端子Ｓi4に三線式センサ４の出力端子を接続する。すると、入力回路１０の電源供給端子（Ｓo1，Ｓo2）から三線式センサ４側に電源供給される。この状態では、抵抗Ｒ３及び入力抵抗Ｒ２にはほどんど電流が流れない。ここで、三線式センサ４が出力動作すると、フォトカプラＦが動作して主回路１１から出力信号が出力される。ここで、入力抵抗Ｒ２は、上述したように入力抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値に設定されているから、その入力抵抗Ｒ１に流れる電流量が抑制され、抵抗値が小さい入力抵抗Ｒ２を使用する場合に比べて発熱を低くすることができる。
【００１５】
このように、本実施形態の入力ユニット１の各入力回路１０は、三線式センサ４を接続して使用する場合には、二線式センサ３で使用される入力抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きい入力抵抗Ｒ２が選択されて使用されるため、発熱を抑えることができる。従って、コストアップや装置の大型化を抑えつつ入力ユニット１全体の発熱を低減することができる。また、複数の入力ユニット１０を近接して使用しても発熱による影響を抑制することが可能になる。
【００１６】
＜第２実施形態＞
図２は（請求項２の発明に対応する）第２実施形態に係る入力ユニット２の１チャンネル分の入力回路２０を示す。前記実施形態との相違は、第１実施形態の入力回路１０のセンサ接続側の入力端子Ｓi3，Ｓi4を共通の端子としたことと、スイッチSWを設けたところにあり、その他の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
図２に示すように、共通入力端子Ｓi5にスイッチSWを設けて、その共通入力端子Ｓi5に入力抵抗Ｒ１及び入力抵抗Ｒ２を選択的に接続する構成とした。
この構成によれば、例えば入力ユニットの外部に設けられた図示しない切替スイッチにより、二線式センサ３を接続する場合には、スイッチSWを入力抵抗Ｒ１側にして、三線式センサ４を接続する場合には、スイッチSWを入力抵抗Ｒ２側に切り替えることで、前記第１実施形態と同様の効果を得ることできる。
【００１７】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記各実施形態では、二線式センサ３に対して三線式センサ４を例に挙げて説明したが、オンオフ動作を行う外部機器であれば本発明の効果を得ることができる。
【００１８】
（２）上記各実施形態で使用されたフォトカプラＦは、他のスイッチング素子に置き換えが可能である。また、入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を流れる電流量をＣＰＵなどで検出して、その電流量に応じて入力機器の出力状態を判別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る入力ユニットの入力回路図
【図２】本発明の第２実施形態に係る入力ユニットの入力回路図
【符号の説明】
１，２…入力ユニット（信号入力回路）
３…二線式センサ
４…三線式センサ
１０，２０…入力回路
Ｆ…フォトカプラ
Ｒ１，Ｒ２…入力抵抗
Ｓi3，Ｓi4，Ｓi5…入力端子
SW…スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の入力端子を備えた信号入力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の信号入力回路として、例えばセンサからの出力信号を取り込むプログラマブルコントローラの信号入力回路がある。この信号入力回路は、複数の入力端子を備え、それらの入力端子に接続されるセンサの出力動作によって、入力抵抗を介してフォトカプラに入力電流が流れてフォトカプラが出力動作を行う。そして、この出力がプログラマブルコントローラ側に与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、センサには二線式のものがあり、これは電源ラインと出力ラインとが共通になっており、そのセンサがオフ状態のときでもセンサ自体を駆動させるために所定値以上の電流（待機電流）が流れる。従って、このような二線式センサに使用される信号入力回路の入力抵抗は、前記待機電流が常時流れるようにある程度小さい抵抗値のものが使用される。ところが、このような入力抵抗が小さい信号入力回路に例えば三線式センサを接続すると、そのセンサがオン動作する際には、大電流が流れて、それに伴い発熱量が非常に大きくなるといった問題があった。特に、複数の入力端子に多くの三線式センサを接続した場合には全体として発熱が非常に大きくなるために、一度に接続できる三線式センサの数に制限を課すことが必要となる。
【０００４】
そこで、特開2000-163105号では、複数の前記入力回路を備える構成において、時分割によって各入力回路ごとに入力処理することによって、全体としての発熱量の低減を図る発明が開示されている。しかしながら、全体として見たときにも時分割処理しなければならないので入力処理が遅れてしまう点、あるいは時分割処理のためのシフトレジスタやトランジスタなどの構成が必要となって、コストアップや装置の大型化を招くといった点などの問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コストアップや装置の大型化を抑えつつ、二線式のセンサ以外のオンオフ動作を行う外部機器に接続したときにも発熱を抑制することが可能な信号入力回路を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る信号入力回路は、複数の入力端子を備え、それらの各入力端子に二線式センサ及びその他のオンオフ動作を行う三線式センサ等の外部機器が選択的に接続され、その外部機器の動作に応じて入力抵抗を通して入力素子に電流が流れることで、その入力素子を動作させるようにした信号入力回路において、入力抵抗は、二線式センサを駆動するための待機電流の電流値に応じた抵抗値に設定された第１の入力抵抗と、第１の入力抵抗より抵抗値が大きい第２の入力抵抗とからなり、入力端子に二線式センサが接続されたときには第１の入力抵抗が選択され、入力端子に二線式センサ以外の外部機器が接続されたときには第２の入力抵抗が選択されるように構成したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の信号入力回路において、第１及び第２の入力抵抗は、互いに異なる入力端子に接続されているところに特徴を有する。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１記載の信号入力回路において、第１及び第２の入力抵抗は、切換スイッチを介して共通の入力端子に選択的に接続されるようになっているところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
本発明の構成によれば、二線式センサ以外のオンオフ動作を行う三線式センサ等の外部機器を入力端子に接続して使用する際には、二線式センサ接続時に選択される第１の入力抵抗より抵抗値が大きい第２の入力抵抗が選択されるから、大電流による発熱量の増大を回避することができる。これにより、コストアップや装置の大型化を抑えつつ発熱を低減することができる。また、二線式センサ以外の外部機器を複数接続して使用したり、他の信号入力回路を近接して使用しても発熱による影響を抑制することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１によって説明する。
本実施形態に係る信号入力回路は、例えば複数のセンサからの出力信号を取り込むプログラマブルコントローラ（以下、「ＰＣ」という）の入力信号回路である。入力信号回路は、８台のセンサを接続することができる、いわゆる８チャンネルコネクタ入力ユニット（以下、「入力ユニット１」という）である。図１には、その入力ユニット１のうちの１チャンネル分の入力回路１０が示されている。この入力回路１０には、ＰＣ接続側に、ＰＣの電源供給端子に接続される一対の電源端子（＋Ｖ端子Ｓi1及びグランド端子Ｓi2）と、出力端子Ｓo，Ｓoの４つの端子が備えられ、センサ接続側に、前記電源端子Ｓi1，Ｓi2のそれぞれと共通接続されて電源ライン及びグランドラインを構成する一対の電源供給ライン（＋Ｖ端子Ｓo1及びグランド端子Ｓo2）と、入力端子（Ｓi3，Ｓi4）の４つの端子が備えられている。
【００１１】
入力回路１０内には、前記出力端子Ｓo，Ｓoに接続された主回路１１と、例えばダイオードＤ及びトランジスタＴｒから構成されたフォトカプラＦと、そのフォトカプラＦと並列に接続される抵抗Ｒ３と、ダイオードＤのカソード側及び入力端子（Ｓi3，Ｓi4）間を接続する入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）とが設けられている。入力端子Ｓi3又は入力端子Ｓi4に接続されたセンサがオン動作すると、フォトカプラＦのダイオードＤにも電流が流れて発光し、トランジスタＴｒがオン動作して主回路１１側に信号を与える。これに伴い主回路１１から出力端子Ｓo，Ｓoを介してＰＣ本体側に出力信号が出力される。
【００１２】
さて、上述した入力端子（Ｓi3，Ｓi4）は、一方が二線式センサ用の入力端子Ｓi3で、他方が例えば三線式センサ用の入力端子Ｓi4である。また、入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）は、入力端子Ｓi3側に接続される入力抵抗Ｒ１と、入力端子Ｓi4側に接続される入力抵抗Ｒ２とからなる。入力抵抗Ｒ１は、二線式センサ３を駆動させるための待機電流の電流値に応じた抵抗値に設定され、入力抵抗Ｒ２は、入力抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値に設定されている。
【００１３】
次いで、本実施形態の入力ユニット１に二線式センサ３を接続して使用する場合には、入力回路１０の入力端子Ｓi3及びグランド端子Ｓi2に、二線式センサ３の出力端子とグランド端子を接続する。すると、電源ライン（Ｓi1−Ｓo1間）から抵抗Ｒ３、入力抵抗Ｒ１の順に電流が流れて二線式センサ３に電力が供給される。この待機電流では、フォトカプラＦは動作しない。ここで、その二線式センサ３がオン動作すると、フォトカプラＦが動作して、主回路１１からＰＣ側へ出力信号が出力される。入力抵抗Ｒ１は、上述したように二線式センサ３を駆動させるための待機電流の電流値に応じて小さい抵抗値に設定されているから、二線式センサ３がオフ状態のときにも、その二線式センサ３が駆動するのに必要な電力を供給することができる。
【００１４】
一方、三線式センサ４を接続して使用する場合には、入力回路１０の一対の電源供給端子（Ｓo1，Ｓo2）に三線式センサ４の電源端子を接続すると共に、入力回路１０の入力端子Ｓi4に三線式センサ４の出力端子を接続する。すると、入力回路１０の電源供給端子（Ｓo1，Ｓo2）から三線式センサ４側に電源供給される。この状態では、抵抗Ｒ３及び入力抵抗Ｒ２にはほどんど電流が流れない。ここで、三線式センサ４が出力動作すると、フォトカプラＦが動作して主回路１１から出力信号が出力される。ここで、入力抵抗Ｒ２は、上述したように入力抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値に設定されているから、その入力抵抗Ｒ１に流れる電流量が抑制され、抵抗値が小さい入力抵抗Ｒ２を使用する場合に比べて発熱を低くすることができる。
【００１５】
このように、本実施形態の入力ユニット１の各入力回路１０は、三線式センサ４を接続して使用する場合には、二線式センサ３で使用される入力抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きい入力抵抗Ｒ２が選択されて使用されるため、発熱を抑えることができる。従って、コストアップや装置の大型化を抑えつつ入力ユニット１全体の発熱を低減することができる。また、複数の入力ユニット１０を近接して使用しても発熱による影響を抑制することが可能になる。
【００１６】
＜第２実施形態＞
図２は（請求項２の発明に対応する）第２実施形態に係る入力ユニット２の１チャンネル分の入力回路２０を示す。前記実施形態との相違は、第１実施形態の入力回路１０のセンサ接続側の入力端子Ｓi3，Ｓi4を共通の端子としたことと、スイッチSWを設けたところにあり、その他の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
図２に示すように、共通入力端子Ｓi5にスイッチSWを設けて、その共通入力端子Ｓi5に入力抵抗Ｒ１及び入力抵抗Ｒ２を選択的に接続する構成とした。
この構成によれば、例えば入力ユニットの外部に設けられた図示しない切替スイッチにより、二線式センサ３を接続する場合には、スイッチSWを入力抵抗Ｒ１側にして、三線式センサ４を接続する場合には、スイッチSWを入力抵抗Ｒ２側に切り替えることで、前記第１実施形態と同様の効果を得ることできる。
【００１７】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記各実施形態では、二線式センサ３に対して三線式センサ４を例に挙げて説明したが、オンオフ動作を行う外部機器であれば本発明の効果を得ることができる。
【００１８】
（２）上記各実施形態で使用されたフォトカプラＦは、他のスイッチング素子に置き換えが可能である。また、入力抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を流れる電流量をＣＰＵなどで検出して、その電流量に応じて入力機器の出力状態を判別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る入力ユニットの入力回路図
【図２】本発明の第２実施形態に係る入力ユニットの入力回路図
【符号の説明】
１，２…入力ユニット（信号入力回路）
３…二線式センサ
４…三線式センサ
１０，２０…入力回路
Ｆ…フォトカプラ
Ｒ１，Ｒ２…入力抵抗
Ｓi3，Ｓi4，Ｓi5…入力端子
SW…スイッチ
Claims (3)
- 複数の入力端子を備え、それらの各入力端子に二線式センサ及びその他のオンオフ動作を行う三線式センサ等の外部機器が選択的に接続され、その外部機器の動作に応じて入力抵抗を通して入力素子に電流が流れることで、その入力素子を動作させるようにした信号入力回路において、
前記入力抵抗は、
前記二線式センサを駆動するための待機電流の電流値に応じた抵抗値に設定された第１の入力抵抗と、
前記第１の入力抵抗より抵抗値が大きい第２の入力抵抗とからなり、
前記入力端子に前記二線式センサが接続されたときには前記第１の入力抵抗が選択され、前記入力端子に前記二線式センサ以外の外部機器が接続されたときには前記第２の入力抵抗が選択されるように構成したことを特徴とする信号入力回路。 - 前記第１及び第２の入力抵抗は、互いに異なる入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の信号入力回路。
- 前記第１及び第２の入力抵抗は、切換スイッチを介して共通の入力端子に選択的に接続されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の信号入力回路。
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|---|---|---|---|
| JP2001033364A JP4357755B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 信号入力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033364A JP4357755B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 信号入力回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002236505A JP2002236505A (ja) | 2002-08-23 |
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|---|---|---|---|---|
| US9013343B2 (en) * | 2012-05-09 | 2015-04-21 | Emerson Electric Co. | Controllers and methods for accepting multiple different types of input signals |
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2001
- 2001-02-09 JP JP2001033364A patent/JP4357755B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002236505A (ja) | 2002-08-23 |
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