JP2020046955A - Ａｃ入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減する。【解決手段】ＡＣ入力装置は、外部信号入力部と、絶縁部と、信号有無判定回路と、インタフェース部と、を備える。外部信号入力部は、外部からＡＣ信号が入力されるコンデンサを有する。信号有無判定回路は、ＡＣ信号の入力の有無の判定に用いる計数値に加算する信号有フィルタ設定値および計数値から減算する信号無フィルタ設定値を設定する。また、信号有無判定回路は、計数値に対して信号有フィルタ設定値を加算し、計数値から信号無フィルタ設定値を減算し、計数値が予め設定されたオン判定値まで増えた後、次に、計数値が予め設定されたオフ判定値まで減るまで、ＡＣ信号の入力が有ると判定し、計数値がオフ判定値まで減った後、次に、計数値がオン判定値まで増えるまで、ＡＣ信号の入力が無いと判定する。インタフェース部は、ＡＣ信号の入力の有無の判定結果を出力する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＡＣ入力装置に関する。

ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御装置には、当該制御装置に接続されるスイッチ（例えば、リミットスイッチ）や接点等の状態を示す外部信号が入力される。そして、制御装置が有するＣＰＵ（Central Processing Unit）モジュール等の演算部は、外部信号に基づいて、各種の演算処理を実行し、その実行結果を外部の制御対象機器に出力する。制御装置に入力される外部信号は、当該外部信号の用途によってデジタル信号とアナログ信号がある。そのため、制御装置には、外部信号の種類毎に、外部信号を入力する入力装置が用意される。

制御装置に入力されるデジタル信号には、一般的に、ＤＣ信号とＡＣ信号があり、制御装置には、ＤＣ信号の入力の有無を判定するＤＣ入力装置およびＡＣ信号の入力の有無を判定するＡＣ入力装置が設けられる。ＤＣ入力装置は、ＤＣ信号の入力によるＤＣ入力装置に対する電圧の印加状態に基づいて、ＤＣ信号の入力の有無を判定する。ＤＣ信号は、ＤＣ入力装置に印加される電圧の有無が、ＤＣ入力装置へのＤＣ信号の入力の有無と一致している。そのため、ＤＣ入力装置は、ＤＣ信号の入力の有無を容易に判定することができる。

一方、ＡＣ入力装置は、ＡＣ信号が入力されていない状態では、ＡＣ入力装置に印加される電圧が無くなり、ＡＣ入力装置へのデジタル信号の電圧の印加状態が、ＡＣ入力装置へのＡＣ信号の入力の有無と一致する。しかし、ＡＣ入力装置は、ＡＣ信号が入力されている状態では、ＡＣ信号の特性上、ＡＣ入力装置に印加される電圧が周期的に変化し、ＡＣ信号の入力が有ると判定できる電圧が継続的に印加されない。そのため、ＡＣ入力装置には、ＡＣ信号の入力の有無を判定する機能が必要であり、当該機能は、ＡＣ入力装置へのＡＣ信号の入力特性に影響を与える。

特開昭５９−４４１２６号公報

しかしながら、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号は、その周波数がＡＣ信号毎に異なっていたり、その波形が理想的な正弦波でなかったり、外部の配線による誘導電圧によって意図せずに発生したりする場合があり、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化が生じることがある。

実施形態のＡＣ入力装置は、外部信号入力部と、絶縁部と、信号有無判定回路と、インタフェース部と、を備える。外部信号入力部は、外部からＡＣ信号が入力されるコンデンサを有する。絶縁部は、コンデンサを介して入力されるＡＣ信号をロジック信号に変換するフォトカプラを有する。信号有無判定回路は、ＡＣ信号の入力の判定に用いる計数値に加算する信号有フィルタ設定値および計数値から減算する信号無フィルタ設定値を設定する。また、信号有無判定回路は、ロジック信号がオンになる毎に、計数値に対して信号有フィルタ設定値を加算し、ロジック信号がオフになる度に、計数値から信号無フィルタ設定値を減算し、計数値が予め設定されたオン判定値まで増えた後、次に、計数値が予め設定されたオフ判定値まで減るまで、ＡＣ信号の入力が有ると判定し、計数値がオフ判定値まで減った後、次に、計数値がオン判定値まで増えるまで、ＡＣ信号の入力が無いと判定する。インタフェース部は、ＡＣ信号の入力の有無の判定結果を出力する。

図１は、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置が備えるフィルタ設定値設定部の構成の一例を示す図である。 図３Ａは、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置におけるＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。 図３Ｂは、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置におけるＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。 図３Ｃは、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置におけるＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。 図３Ｄは、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置におけるＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。 図４は、第２の実施形態にかかるＡＣ入力装置が備えるフィルタ設定値設定部の構成の一例を示す図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかるＡＣ入力装置について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置の構成の一例を示す図である。本実施形態にかかるＡＣ入力装置は、図１に示すように、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御装置に搭載され、外部からＡＣ信号が入力され、当該ＡＣ信号の入力の有無の判定結果を、当該制御装置が備える演算部１０５に対して出力する装置である。具体的には、ＡＣ入力装置は、ＡＣ信号の電圧が最小オン電圧（例えば、７５Ｖ）に達した場合に、ＡＣ信号が入力されたと判定可能で、かつＡＣ信号の電圧が最大オフ電圧（例えば、２０Ｖ）以下になった場合に、ＡＣ信号が入力されていないと判定可能な装置である。ここで、ＡＣ信号は、制御装置に接続される各種スイッチＳＷや接点等の状態を示す交流信号である。各種スイッチＳＷや接点等は、ＡＣ入力装置の近くに配置される外部のＡＣ電源Ｇから離れた位置に設けられる。例えば、各種スイッチＳＷや接点等は、ＡＣ電源Ｇから、距離ｌ、離れた位置に設けられる。

演算部１０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）モジュール等であり、ＡＣ入力装置から出力されるＡＣ信号に基づいて、各種の制御対象機器を制御するための各種演算を実行し、その演算結果を制御対象機器に出力する。これにより、演算部１０５は、制御対象機器を制御する。

具体的には、ＡＣ入力装置は、図１に示すように、外部信号入力部１０１、絶縁部１０２、信号有無判定回路１０３、およびインタフェース部１０４を有する。

外部信号入力部１０１は、外部配線Ｈおよび外部のＡＣ電源Ｇを介して各種スイッチＳＷや接点等と接続されるコネクタや端子台等を有する。そして、コネクタや端子台等には、ＡＣ信号が入力される。また、外部信号入力部１０１は、コネクタや端子台等を介してＡＣ信号が入力されるコンデンサＣを有し、ＡＣ信号を、コンデンサＣを介して後述する絶縁部１０２に出力する。

絶縁部１０２は、外部信号入力部１０１から入力されるＡＣ信号をロジック信号に変換するフォトカプラＰを有する。

信号有無判定回路１０３は、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であり、ＡＣ入力装置に対するＡＣ信号の入力の有無の判定する回路である。

インタフェース部１０４は、演算部１０５との通信を可能とする。本実施形態では、インタフェース部１０４は、ＡＣ入力装置から演算部１０５への入力データの伝送、および演算部１０５からの各種コマンドや書込データ等のＡＣ入力装置への伝送を行う。

ここで、入力データは、信号有無判定回路１０３によるＡＣ信号の入力の有無の判定結果である。書込データは、ＡＣ信号の入力の有無の判定に用いる計数値に加算する信号有フィルタ設定値および当該計数値から減算する信号無フィルタ設定値等である。各種コマンドは、ＡＣ信号の入力の有無の判定の実行を指示するコマンド等である。

次に、信号有無判定回路１０３の具体的な構成について説明する。信号有無判定回路１０３は、デジタルフィルタ部１０６、ＡＣ周期判定部１０７、タイミング発生部１０８、および信号有無判定結果保存部１０９を有する。

タイミング発生部１０８は、後述するＡＣ周期判定部１０７において、絶縁部１０２から出力されるロジック信号をサンプリングする周期（以下、サンプリング周期と言う）を指定する。

ＡＣ周期判定部１０７は、絶縁部１０２から入力されるロジック信号に基づいて、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号の周波数を判定する。具体的には、ＡＣ周期判定部１０７は、タイミング発生部１０８により指定されるサンプリング周期Tacsampleに従って、絶縁部１０２から入力されるロジック信号を取得する。次いで、ＡＣ周期判定部１０７は、取得したロジック信号がオンおよびオフを繰り返している状態において、ロジック信号がオフからオンに変化する周期Tcycle（以下、オン周期と言う）に基づいて、ＡＣ信号の周波数を判定する。

本実施形態では、後述するタイミング発生部１０８により指定されるサンプリング周期Tacsampleが固定されているため、ＡＣ周期判定部１０７は、サンプリング周期Tacsampleと、オフからオンに変化するロジック信号が取得される回数（以下、サンプリング回数と言う）と、に基づいて、オン周期Tcycleを求める。

例えば、サンプリング周期Tacsampleが６４μｓでありかつサンプリング回数が１５６回程度である場合、ＡＣ周期判定部１０７は、オン周期Tcycleが１０ｍｓとなるため、ＡＣ信号の周波数を５０Ｈｚ（第１周波数の一例）と判定する。また、サンプリング周期Tacsampleが６４μｓでありかつサンプリング回数が１３０回程度である場合、ＡＣ周期判定部１０７は、オン周期Tcycleが８．３ｍｓとなるため、ＡＣ信号の周波数を６０Ｈｚ（第２周波数の一例）と判定する。

信号有無判定結果保存部１０９は、後述するデジタルフィルタ部１０６によるＡＣ信号の入力の有無の判定結果を記憶する。

デジタルフィルタ部１０６は、絶縁部１０２から入力されるロジック信号に基づいて、ＡＣ入力装置に対するＡＣ信号の入力の有無を判定する。具体的には、デジタルフィルタ部１０６は、フィルタ設定値設定部１０６ａ、計数部１０６ｂ、計数結果保存部１０６ｃ、および信号有無判定部１０６ｄを有する。

フィルタ設定値設定部１０６ａは、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値を設定する設定部である。本実施形態では、フィルタ設定値設定部１０６ａは、インタフェース部１０４を介して演算部１０５から入力される書込データに従って、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値を設定する。

計数結果保存部１０６ｃは、信号有フィルタ設定値の加算および信号無フィルタ設定値の減算が行われた最新の計数値を計数結果として記憶する。

計数部１０６ｂは、絶縁部１０２から入力されるロジック信号がオンになる度に、計数結果保存部１０６ｃから計数結果（前回、加減算された計数値）を読み出し、当該計数値に対して、フィルタ設定値設定部１０６ａにより設定される信号有フィルタ設定値を加算する。また、計数部１０６ｂは、絶縁部１０２から入力されるロジック信号がオフになる度に、計数結果保存部１０６ｃから計数結果を読み出し、当該計数値から、フィルタ設定値設定部１０６ａにより設定される信号無フィルタ設定値を減算する。

本実施形態では、計数部１０６ｂは、タイミング発生部１０８により指定されるサンプリング周期で、絶縁部１０２から入力されるロジック信号を取得する。次に、計数部１０６ｂは、取得したロジック信号がオンの場合には、計数結果保存部１０６ｃから読み出した計数値に対して、信号有フィルタ設定値を加算し、取得したロジック信号がオフの場合には、計数結果保存部１０６ｃから読み出した計数値から、信号無フィルタ設定値を減算する。そして、計数部１０６ｂは、信号有フィルタ設定値の加算または信号無フィルタ設定値の減算を行った計数値を、計数結果保存部１０６ｃに保存する。

信号有無判定部１０６ｄは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される最新の計数結果に基づいて、ＡＣ入力装置に対するＡＣ信号の入力の有無を判定する。そして、信号有無判定部１０６ｄは、ＡＣ信号の入力の有無の判定結果を、信号有無判定結果保存部１０９に保存する。

具体的には、信号有無判定部１０６ｄは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値がオン判定値まで増えた後、次に、当該計数値がオフ判定値まで減るまで、ＡＣ入力装置に対するＡＣ信号の入力が有ると判定する。ここで、オン判定値は、予め設定された値であり、ＡＣ信号が入力されたと判定する値である。また、オフ判定値は、予め設定された値であり、オン判定値より小さくかつＡＣ信号が入力されていないと判定する値である。また、信号有無判定部１０６ｄは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値がオフ判定値まで減った後、次に、当該計数値がオン判定値まで増えるまで、ＡＣ入力装置に対するＡＣ信号の入力が無いと判定する。

これにより、スイッチＳＷがオフされ、ＡＣ入力装置に対してＡＣ信号が入力されていないにも関わらず、外部配線Ｈが長いことによる当該外部配線Ｈの浮遊容量によって電流が流れてＡＣ入力装置に誘導電圧が印加されたとしても、計数部１０６ｂにより計数される計数値がオン判定値に達しなければ、ＡＣ信号が入力されたとは判定されないので、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減できる。

なお、本実施形態では、信号有無判定回路１０３は、信号有無判定結果保存部１０９に記憶される入力データに対する演算部１０５からアクセスと、信号有無判定部１０６ｄによる信号有無判定結果保存部１０９に対するアクセスとが重なった場合、先に行われたアクセスを優先して処理する排他ロジックを実行する。

図２は、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置が備えるフィルタ設定値設定部の構成の一例を示す図である。本実施形態では、フィルタ設定値設定部１０６ａは、ＡＣ周期判定部１０７により特定されるＡＣ信号の周波数に応じて、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値を設定する。

例えば、フィルタ設定値設定部１０６ａは、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１、６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３、６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４、およびＭＵＸ（Multiplexer）２０５，２０６を有する。

５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１は、計数部１０６ｂにより計数値に加算する信号有フィルタ設定値（以下、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値と言う）を出力する。６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２は、計数部１０６ｂにより計数値に加算する信号有フィルタ設定値（以下、６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値と言う）を出力する。本実施形態では、６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値は、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値より小さい値とするが、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値と同じ値であっても良い。

５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３は、計数部１０６ｂにより計数値から減算する信号無フィルタ設定値（以下、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値と言う）を出力する。６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４は、計数部１０６ｂにより計数値から減算する信号無フィルタ設定値（以下、６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値と言う）を出力する。本実施形態では、６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値は、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値と同じ値とするが、これに限定するものではなく、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値と異なる値でも良い。

ＭＵＸ２０５は、ＡＣ周期判定部１０７によるＡＣ信号の周波数の判定結果Ｓ１に基づいて、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１から出力される５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値、または６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２から出力される６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を計数部１０６ｂに出力する。

具体的には、ＭＵＸ２０５は、ＡＣ周期判定部１０７によって、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号の周波数が５０Ｈｚであると判定された場合、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１から出力される５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を、信号有フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。一方、ＭＵＸ２０５は、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号の周波数が６０Ｈｚであると判定された場合、６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２から出力される６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を、信号有フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。

ＭＵＸ２０６は、ＡＣ周期判定部１０７によるＡＣ信号の周波数の判定結果Ｓ１に基づいて、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３から出力される５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値、または６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４から出力される６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値を計数部１０６ｂに出力する。

具体的には、ＭＵＸ２０６は、ＡＣ周期判定部１０７によって、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号の周波数が５０Ｈｚであると判定された場合、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３から出力される５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値を、信号無フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。一方、ＭＵＸ２０６は、ＡＣ入力装置に入力されるＡＣ信号の周波数が６０Ｈｚであると判定された場合、６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４から出力される６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値を、信号無フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。

すなわち、本実施形態では、フィルタ設定値設定部１０６ａは、ＡＣ信号の周波数が５０Ｈｚである場合、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を信号有フィルタ設定値に設定する。また、フィルタ設定値設定部１０６ａは、ＡＣ信号の周波数が６０Ｈｚである場合、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値より小さい６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を信号有フィルタ設定値に設定する。

コンデンサは、入力される信号の周波数が高くなるに従い、そのインピーダンスが下がる特性を有する。そのため、外部信号入力部１０１のコネクタに入力されるＡＣ信号を、コンデンサＣを介して、絶縁部１０２に出力する場合、ＡＣ信号の周波数が高くなると、絶縁部１０２に対して電流が流れやすくなり、ＡＣ入力装置に対してＡＣ信号が入力されていないにも関わらず、計数部１０６ｂにより計数する計数値が容易にオン判定値に達して、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性が変化することがある。

これに対して、本実施形態では、ＡＣ信号の周波数が高い場合（例えば、ＡＣ信号の周波数が６０Ｈｚと判定された場合）の信号有フィルタ設定値を、ＡＣ信号の周波数が低い場合（例えば、ＡＣ信号の周波数が５０Ｈｚと判定された場合）の信号有フィルタ設定値よりも小さくすることが可能となる。これにより、ＡＣ信号の周波数が高い場合に、外部信号入力部１０１が有するコンデンサＣのインピーダンスが下がり、絶縁部１０２に対して電流が流れやすくなったとしても、計数部１０６ｂにより計数する計数値が容易にオン判定値に達することを防止できるので、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減できる。

次に、図３Ａ〜３Ｄを用いて、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置におけるＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例について説明する。

図３Ａは、１００Ｖかつ５０ＨｚのＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。まず、図３Ａを用いて、１００Ｖかつ５０ＨｚのＡＣ信号が外部信号入力部１０１に入力された場合における、ＡＣ信号の入力の有無の判定処理について説明する。図３Ａに示すように、絶縁部１０２は、時刻ｔ０から、外部信号入力部１０１に対してＡＣ信号が入力され始めると、当該ＡＣ信号をロジック信号に変換して、デジタルフィルタ部１０６に出力する。

デジタルフィルタ部１０６の計数部１０６ｂは、タイミング発生部１０８により指定されるサンプリング周期に従って、ロジック信号を取得する。そして、計数部１０６ｂは、サンプリングしたロジック信号がオンと判定された場合、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値に対して、信号有フィルタ設定値を加算する。一方、計数部１０６ｂは、サンプリングしたロジック信号がオフと判定された場合、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値から、信号無フィルタ設定値を減算する。

そして、時刻ｔ１において、計数結果保存部１０６ｃに記憶される最新の計数結果が、オン判定値に達した場合、信号有無判定部１０６ｄは、ＡＣ入力装置に対してＡＣ信号が入力されたと判定する。その後、信号有無判定部１０６ｄは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される最新の計数結果がオン判定値を下回った場合でも、当該最新の計数結果がオフ判定値に達するまでは、信号有無判定結果保存部１０９に保存される前回の判定値（すなわち、ＡＣ信号が入力されたとの判定結果）を、ＡＣ信号の入力の有無の判定結果とする。

本実施形態では、計数部１０６ｂは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値に対して信号有フィルタ設定値を加算する際、予め設定された上限値以上は計数値に対して信号有フィルタ設定値を加算しないものとする。また、計数部１０６ｂは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値から信号無フィルタ設定値を減算する際、予め設定された下限値以下には計数値から信号無フィルタ設定値を減算しないものとする。

次いで、時刻ｔ２において、計数結果保存部１０６ｃに記憶される最新の計数結果が、オフ判定値まで下がった場合、信号有無判定部１０６ｄは、ＡＣ入力装置に対してＡＣ信号が入力されていないと判定する。その後、信号有無判定部１０６ｄは、計数結果保存部１０６ｃに記憶される最新の計数結果がオフ判定値を上回った場合でも、当該最新の計数結果がオン判定値に達するまでは、信号有無判定結果保存部１０９に保存される前回の判定値（すなわち、ＡＣ信号が入力されていないとの判定結果）を、ＡＣ信号の入力の有無の判定結果とする。

図３Ｂは、１００Ｖかつ６０ＨｚのＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。次に、図３Ｂを用いて、１００Ｖかつ６０ＨｚのＡＣ信号が外部信号入力部１０１に入力された場合における、ＡＣ信号の入力の有無の判定処理について説明する。図３Ｂに示すように、絶縁部１０２は、時刻ｔ０から、外部信号入力部１０１に対してＡＣ信号が入力され始めると、当該ＡＣ信号をロジック信号に変換して、デジタルフィルタ部１０６に出力する。

デジタルフィルタ部１０６の計数部１０６ｂは、タイミング発生部１０８により指定されるサンプリング周期に従って、ロジック信号を取得する。そして、計数部１０６ｂは、１００Ｖでかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合と同様に、計数結果保存部１０６ｃに記憶される計数値に対する信号有フィルタ設定値の加算、および当該計数値からの信号無フィルタ設定値の減算を行う。信号有無判定部１０６ｄも、１００Ｖでかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合と同様に、ＡＣ信号の有無の判定を行う。

しかし、上述したように、コンデンサＣは、入力されるＡＣ信号の周波数が高くなると、絶縁部１０２に対して電流が流れやすくなるため、ロジック信号がオンし易くなる。これにより、１００Ｖでかつ６０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、１６．６６ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、８０％）が、１００Ｖでかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、２０ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、７０％）より大きくなる。そのため、図３Ｂに示すように、時刻ｔ１より早い時刻ｔ３において、計数部１０６ｂの計数結果が、オン判定値まで達するため、１００Ｖかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力される場合と比較して、ＡＣ信号が入力されたと判定され易くなる。

図３Ｃは、９０Ｖかつ６０ＨｚのＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。例えば、９０Ｖかつ６０ＨｚのＡＣ信号が外部信号入力部１０１に入力された場合には、入力されるＡＣ信号の周波数が高くなって絶縁部１０２に対して電流が流れ易くなっても、ＡＣ信号の電圧が低いため、ロジック信号がオンし難い。これにより、９０Ｖでかつ６０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、１６．６６ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、７０％）が、１００Ｖでかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、２０ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、７０％）と同等となる。そのため、図３Ｃに示すように、１００Ｖかつ５０ＨｚのＡＣ信号が外部信号入力部１０１に入力された場合にＡＣ信号が入力されたと判定される時刻ｔ２と同等の時刻ｔ４において、計数部１０６ｂの計数結果が、オン判定値に達する。このことからも、コンデンサＣに入力されるＡＣ信号の周波数が高くなると、ロジック信号がオンし易くなることが分かる。

図３Ｄは、信号有フィルタ設定値を変更した場合における１００Ｖかつ６０ＨｚのＡＣ信号の入力の有無の判定処理の一例を説明するための図である。１００Ｖでかつ６０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、１６．６６ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、８０％）は、上述したように、１００Ｖでかつ５０ＨｚのＡＣ信号が入力された場合における、ＡＣ信号の１周期（例えば、２０ｍｓ）内でロジック信号がオンする時間の割合（例えば、７０％）より大きくなる。しかし、本実施形態では、フィルタ設定値設定部１０６ａは、ＡＣ信号の周波数が６０Ｈｚと判定された場合の信号有フィルタ設定値を、ＡＣ信号の周波数が５０Ｈｚと判定された場合の信号有フィルタ設定値よりも小さくする。言い換えると、図３Ｄに示すように、計数値に対して信号有フィルタ設定値を加算する際の計数結果の変化の傾きを小さくする。これにより、図３Ｄに示すように、１００Ｖかつ５０ＨｚのＡＣ信号が外部信号入力部１０１に入力された場合にＡＣ信号が入力されたと判定される時刻ｔ２と同等の時刻ｔ５において、計数部１０６ｂの計数結果がオン判定値に達する。その結果、コンデンサＣに入力されるＡＣ信号の周波数が上がった場合でも、ＡＣ信号が入力されたと判定され易くなることを防止できる。

このように、第１の実施形態にかかるＡＣ入力装置によれば、ＡＣ入力装置に対してＡＣ信号が入力されないにも関わらず、外部配線Ｈが長いことによる当該外部配線Ｈの浮遊容量によって電流が流れてＡＣ入力装置に誘導電圧が印加されたとしても、計数部１０６ｂにより計数される計数値がオン判定値に達しなければ、ＡＣ信号が入力されたとは判定されないので、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減できる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、ユーザにより指定される信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値の選択を指示する選択信号が入力された場合、当該ユーザにより指定される信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値を、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値として設定する例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４は、第２の実施形態にかかるＡＣ入力装置が備えるフィルタ設定値設定部の構成の一例を示す図である。本実施形態では、フィルタ設定値設定部４０１は、インタフェース部１０４を介して、選択信号Ｓ２が入力された場合、ユーザにより指定される信号有フィルタ設定値（以下、ユーザ指定信号有フィルタ設定値と言う）および信号無フィルタ設定値（以下、ユーザ指定信号無フィルタ設定値と言う）を、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値として設定する。ここで、選択信号Ｓ２は、ユーザにより指定される信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値の選択を指示する信号である。

例えば、フィルタ設定値設定部４０１は、図４に示すように、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１、６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３、６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４、ユーザ指定信号有フィルタ設定値出力部４０２、ユーザ指定信号無フィルタ設定値出力部４０３、およびＭＵＸ４０４，４０５を有する。

ユーザ指定信号有フィルタ設定値出力部４０２は、インタフェース部１０４を介して、演算部１０５等の外部装置からユーザにより指定されるユーザ指定信号有フィルタ設定値を出力する。ユーザ指定信号無フィルタ設定値出力部４０３は、インタフェース部１０４を介して、外部装置からユーザにより指定されるユーザ指定信号無フィルタ設定値を出力する。

ＭＵＸ４０４は、インタフェース部１０４を介して選択信号Ｓ２が入力された場合、ユーザ指定信号有フィルタ設定値出力部４０２から出力されるユーザ指定信号有フィルタ設定値を、信号有フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。ＭＵＸ４０５は、インタフェース部１０４を介して選択信号Ｓ２が入力された場合、ユーザ指定信号無フィルタ設定値出力部４０３から出力されるユーザ指定信号無フィルタ設定値を、信号無フィルタ設定値として計数部１０６ｂに出力する。

一方、ＭＵＸ４０４は、選択信号Ｓ２が入力されない場合、第１の実施形態と同様に、ＡＣ周期判定部１０７によるＡＣ信号の周波数の判定結果Ｓ１に基づいて、５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０１から出力される５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値または６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部２０２から出力される６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値を計数部１０６ｂに出力する。

また、ＭＵＸ４０５は、選択信号Ｓ２が入力されない場合、第１の実施形態と同様に、ＡＣ周期判定部１０７によるＡＣ信号の周波数の判定結果Ｓ１に基づいて、５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０３から出力される５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値または６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部２０４から出力される６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値を計数部１０６ｂに出力する。

このように、第２の実施形態にかかるＡＣ入力装置によれば、ＡＣ信号の周波数や、外部配線Ｈの浮遊容量、外部信号入力部１０１が有するコンデンサのインピーダンス特性、絶縁部１０２の特性等に応じて、信号有フィルタ設定値および信号無フィルタ設定値を、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減可能な値に任意に設定可能となるので、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化をより効果的に軽減できる。

以上説明したとおり、第１，２の実施形態によれば、ＡＣ信号の入力の有無の誤判定やＡＣ信号の入力特性の変化を軽減できる。

なお、本実施形態のＡＣ入力装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、本実施形態のＡＣ入力装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態のＡＣ入力装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のＡＣ入力装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態のＡＣ入力装置で実行されるプログラムは、上述した各部（デジタルフィルタ部１０６、ＡＣ周期判定部１０７、およびタイミング発生部１０８）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、デジタルフィルタ部１０６、ＡＣ周期判定部１０７、およびタイミング発生部１０８が主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０１ 外部信号入力部
１０２ 絶縁部
１０３ 信号有無判定回路
１０４ インタフェース部
１０５ 演算部
１０６ デジタルフィルタ部
１０６ａ，４０１ フィルタ設定値設定部
１０６ｂ 計数部
１０６ｃ 計数結果保存部
１０６ｄ 信号有無判定部
１０７ ＡＣ周期判定部
１０８ タイミング発生部
１０９ 信号有無判定結果保存部
２０１ ５０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部
２０２ ６０Ｈｚ用信号有フィルタ設定値出力部
２０３ ５０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部
２０４ ６０Ｈｚ用信号無フィルタ設定値出力部
２０５，２０６，４０４，４０５ ＭＵＸ
４０２ ユーザ指定信号有フィルタ設定値出力部
４０３ ユーザ指定信号無フィルタ設定値出力部
Ｃ コンデンサ
Ｐ フォトカプラ

Claims (3)

1. 外部からＡＣ信号が入力されるコンデンサを有する外部信号入力部と、
   前記コンデンサを介して入力される前記ＡＣ信号をロジック信号に変換するフォトカプラを有する絶縁部と、
   前記ＡＣ信号の入力の有無の判定に用いる計数値に加算する信号有フィルタ設定値および前記計数値から減算する信号無フィルタ設定値を設定し、前記ロジック信号がオンになる毎に、前記計数値に対して前記信号有フィルタ設定値を加算し、前記ロジック信号がオフになる度に、前記計数値から前記信号無フィルタ設定値を減算し、前記計数値が予め設定されたオン判定値まで増えた後、次に、前記計数値が予め設定されたオフ判定値まで減るまで、前記ＡＣ信号の入力が有ると判定し、前記計数値が前記オフ判定値まで減った後、次に、前記計数値が前記オン判定値まで増えるまで、前記ＡＣ信号の入力が無いと判定する信号有無判定回路と、
   前記ＡＣ信号の入力の有無の判定結果を出力するインタフェース部と、
   を備えるＡＣ入力装置。
2. 前記信号有無判定回路は、
   前記ＡＣ信号の周波数を特定し、
   特定した前記ＡＣ信号の周波数が第１周波数である場合、第１周波数用信号有フィルタ設定値を前記信号有フィルタ設定値に設定し、
   特定した前記ＡＣ信号の周波数が前記第１周波数より高い第２周波数である場合、前記第１周波数用信号有フィルタ設定値より小さい第２周波数用信号有フィルタ設定値を前記信号有フィルタ設定値に設定する請求項１に記載のＡＣ入力装置。
3. 前記インタフェース部は、さらに、ユーザにより指定されたユーザ指定信号有フィルタ設定値およびユーザ指定信号無フィルタ設定値の選択を指示する選択信号が入力され、
   前記信号有無判定回路は、前記選択信号が入力された場合、前記ユーザ指定信号有フィルタ設定値を前記信号有フィルタ設定値に設定し、かつ前記ユーザ指定信号無フィルタ設定値を前記信号無フィルタ設定値に設定する請求項１または２に記載のＡＣ入力装置。

Images