JP2014142740A - 信号入力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1、第2のセンサ接続端子T1、T2への第1のセンサAの接続状態で、第1の回路状態遷移手段11aは、非動作状態の第1のセンサAに流れるオフ状態電流と動作状態の第1のセンサAに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる。第2の回路状態遷移手段11bは、第2、第3のセンサ接続端子T2、T3への第2のセンサBの接続状態で、非動作状態の第2のセンサBに流れるオフ状態電流と動作状態の第2のセンサBに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる。第1、第2の回路状態遷移手段11、12は、合計4つの遷移状態における、2つの出力端子O1、O2での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。
【選択図】図1
Description
複数の2線式センサ(以下、センサ)が択一的に複数のセンサ接続端子のいずれかに接続される信号入力装置であって、
接続状態とされた個々の前記センサのそれぞれにつき、非動作状態にある前記センサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記センサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる回路状態遷移手段と、
前記回路状態遷移手段に接続されて、前記回路状態の変化に応じて複数の出力信号の組み合わせが変化する複数の出力端子と、を備え、
前記回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた複数の遷移状態における、前記複数の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。
前記複数のセンサは、少なくとも2つの第1および第2のセンサを含み、また、前記複数のセンサ接続端子は、少なくとも3つの第1ないし第3のセンサ接続端子を含み、前記複数の出力端子は、少なくとも2つの第1および第2の出力端子を含み、前記第1のセンサは前記第1、第2のセンサ接続端子間に、また、前記第2のセンサは前記第2、第3のセンサ接続端子間に、それぞれ、択一的に接続される構成において、
前記回路状態遷移手段が、
前記第1、第2のセンサ接続端子間に前記第1のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第1のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第1のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第1の回路状態遷移手段と、
前記第2、第3のセンサ接続端子間に前記第2のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第2のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第2のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第2の回路状態遷移手段と、
を備え、
前記第1、第2の回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた2つずつで合計4つの遷移状態における、前記第1、第2の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。
(L、H)、(L、L)、(H、L)、(H、H)
以外に、
(L、H)、(L、L)、(H、H)、(H、L)
(L、L)、(L、H)、(H、L)、(H、H)
(L、L)、(L、H)、(H、H)、(H、L)
(H、L)、(H、H)、(L、H)、(L、L)
(H、H)、(H、L)、(L、H)、(L、L)
(H、L)、(H、H)、(L、L)、(L、H)
(H、H)、(H、L)、(L、L)、(L、H)
などもあり得る。要するに、4つの組み合わせは、互いに識別可能であれば、どのような組み合わせであってもよい。
(2)図4を参照して第1のセンサAを接続した状態で、被検出物Mに対する検出動作が非検出の状態であるときの動作を説明する。
VIN≒{R1/(R1+R8)}・VDD
これは、図3の場合のコンパレータC1の入力電圧VIN={R1/(R1+R8)}・VDDと同程度であり、コンパレータC1において、コンパレータC1の入力電圧VINは基準電圧Vthを上回ることになり、コンパレータC1の出力端子電圧つまりは第2の出力端子O2から図外のCPUに送出される検出電圧はそれまでと同じく"L"レベルのままである。
i0 =VL /(R1+R8)
コンパレータC1の入力電圧VINは、
VIN=R1・i0 =VL ・R1/(R1+R8)
このとき、コンパレータC1の出力が“L”レベルであるためには、基準電圧Vthは、
Vth<VL ・R1/(R1+R8)………[1]
である必要がある。
iA0 ≒0
コンパレータC1の入力電圧VINは、実質的に、
VIN≒0
このとき、コンパレータC1の出力が“H”レベルであるためには、基準電圧Vthは、
0<Vth………[2]
これは、実質的に無条件である。
iA1=VH /(R1+R2)
コンパレータC1の入力電圧VINは、
VIN=R1・iA1=VH ・R1/(R1+R2)
このとき、コンパレータC1の出力が“L”レベルであるためには、基準電圧Vthは、
Vth<VH ・R1/(R1+R2)………[3]
である必要がある。
iR1≒VL /(R1+R8)
コンパレータC1の入力電圧VINは、実質的に、
VIN≒R1・iB0=VL ・R1/(R1+R8)
このとき、コンパレータC1の出力が“L”レベルであるためには、基準電圧Vthは、
Vth<VL ・R1/(R1+R8)………[4]
である必要がある。この[4]の条件範囲は図3の場合の条件範囲[1]と同じである。
iB1=VL /{R1・R2/(R1+R2)+R8}
コンパレータC1の入力電圧VINは、VL から抵抗R8による電圧降下分を差し引いて、
VIN=VL −VL ・R8/{R1・R2/(R1+R2)+R8}
このとき、コンパレータC1の出力が“H”レベルであるためには、基準電圧Vthは、
VL −VL ・R8/{R1・R2/(R1+R2)+R8}<Vth………[5]
である必要がある。
R10=k・R9
つまり、
R9:R10=1:k
とすると、基準電圧Vthは、
Vth=VL ・R10/(R9+R10)=VL ・k/(1+k)………[6]
[5]式と[6]式より、
R1・R2/R8・(R1+R2)<k………[7]
また、[4]式と[6]式より、
k<R1/R8………[8]
[8]が成立するときは、[1]も保証される。
であるから、
Vth<VL ・R1/(R1+R8)<VH ・R1/(R1+R2)
であり、[1]が保証されれば、[3]も保証される。
R1・R2/{R8・(R1+R2)}<k<R1/R8………[9]
つまり、抵抗R9と抵抗R10の比率k(k=R10/R9)が[9]を満たすとき、図8に示す遷移条件が成立し、図外のCPUは、両出力端子O1、O2から入力されてくる電圧レベルの組み合わせ(H、L)、(L、H)、(L、L)、(H、H)のいずれであるかの確認をもって、現在、第1、第2のセンサ接続端子T1、T2または第2、第3のセンサ接続端子T2、T3のいずれにセンサ(AまたはB)が接続されているのを自動的に判別することができる。
R1=R2=R8=R
とすれば、[9]は、
1/2<k<1
であり、抵抗R10を抵抗R9の1/2より大きく定めておけばよいことになる。
R9:R10=3:2
となる。つまり、上位の抵抗R9の抵抗値を下位の抵抗R10の抵抗値よりも小さく設定すればよいことになる。
11の回路状態遷移手段
11a 第1の回路状態遷移手段
11b 第2の回路状態遷移手段
A 第1のセンサ
B 第2のセンサ
C1 コンパレータ
D1 逆流防止ダイオード
O1 第1の出力端子
O2 第2の出力端子
PC1 フォトカプラ
PD フォトダイオード
PT フォトトランジスタ
R1 第1の負荷抵抗
R2 第2の負荷抵抗
Sw スイッチ手段
T1 第1のセンサ接続端子
T2 第2のセンサ接続端子
T3 第3のセンサ接続端子
Tr1 トランジスタ
Tr2 トランジスタ(スイッチング素子)
VDD 高電位電源
VSS 低電位電源
Claims (7)
- 複数の2線式のセンサが択一的に複数のセンサ接続端子のいずれかに接続される信号入力装置であって、
接続状態とされた前記センサのそれぞれにつき、非動作状態にある前記センサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記センサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる回路状態遷移手段と、
前記回路状態遷移手段に接続されて、前記回路状態の変化に応じて複数の出力信号の組み合わせが変化する複数の出力端子と、
を備え、
前記回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた複数の遷移状態における、前記複数の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている、ことを特徴とする信号入力装置。 - 前記複数のセンサは、少なくとも2つの第1および第2のセンサを含み、また、前記複数のセンサ接続端子は、少なくとも3つの第1ないし第3のセンサ接続端子を含み、前記複数の出力端子は、2つの第1および第2の出力端子を含み、前記第1のセンサは前記第1、第2のセンサ接続端子間に、また、前記第2のセンサは前記第2、第3のセンサ接続端子間に、それぞれ、択一的に接続される構成において、
前記回路状態遷移手段は、
前記第1、第2のセンサ接続端子間に前記第1のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第1のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第1のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第1の回路状態遷移手段と、
前記第2、第3のセンサ接続端子間に前記第2のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第2のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第2のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第2の回路状態遷移手段と、
を備え、
前記第1、第2の回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた2つずつで合計4つの遷移状態における、前記第1、第2の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている請求項1に記載の信号入力装置。 - 前記第1の回路状態遷移手段は、高電位電源から前記第1のセンサ接続端子に導通時に給電し、非導通時に給電しない第1の給電ラインと、高電位電源から前記第2のセンサ接続端子に導通時に給電し、非導通時に給電しない第2の給電ラインとの間に介装されたスイッチ手段を有し、
前記スイッチ手段は、前記第1の給電ラインが導通状態にあるとき、前記第2の給電ラインを非導通状態とし、逆に、前記第1の給電ラインが非導通状態であるとき、前記第2の給電ラインを導通状態とするように構成され、
前記第2の回路状態遷移手段は、前記第2の出力端子にその出力部が接続されたコンパレータと、前記第2のセンサ接続端子からの電流の変化を電圧降下によって検出するための第1の負荷抵抗と、前記高電位電源から前記第2のセンサ接続端子への流入電流を制限するための第2の負荷抵抗と、を備え、
前記第1の負荷抵抗は、一端が前記スイッチ手段を介して前記高電位電源に接続され、他端が低電位電源に接続され、
前記第1の負荷抵抗と前記スイッチ手段との接続ノードは、前記コンパレータの入力部に接続されているとともに、前記第2の負荷抵抗を介して前記第2のセンサ接続端子に接続されている請求項2に記載の信号入力装置。 - 前記スイッチ手段は、
前記第1の給電ラインに挿入されたフォトダイオードおよび前記第2の給電ラインに接続されかつ前記第1の出力端子をプルダウンするためのフォトトランジスタを有するフォトカプラと、
前記高電位電源に入力部が接続され、かつ前記フォトトランジスタの導通/非導通に応じて非導通/導通となって出力部から前記高電位電源を出力するスイッチング素子と、
低電位電源側に接続された第1の負荷抵抗と、
前記第2のセンサ接続端子側に接続された第2の負荷抵抗と、
前記スイッチング素子の前記出力部に接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗と前記第1の負荷抵抗と前記第2の負荷抵抗との接続ノードに入力部が接続され、前記第2の出力端子に出力部が接続されたコンパレータと、
を備えた請求項3に記載の信号入力装置。 - 前記コンパレータの基準電圧を構成する抵抗分割された上位の抵抗の抵抗値(R9)と下位の抵抗の抵抗値(R10)との比率k(=R10/R9)が、
前記第1の負荷抵抗の抵抗値(R1)と、前記第2の負荷抵抗の抵抗値(R2)と、前記第1の抵抗の抵抗値(R8)とを用いて、
R1・R2/{R8・(R1+R2)}<k<R1/R8
の範囲に設定されている請求項4に記載の信号入力装置。 - 前記第1の抵抗と前記スイッチング素子の出力部との間に逆流防止ダイオードが挿入されている請求項4または5に記載の信号入力装置。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の信号入力装置を入力回路として備えたプログラムコントローラ。
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