JP2615890B2 - 制御機器の入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《発明の分野》 この発明は入力装置に係り、特に、制御機器の入力装
置に関するものである。

《発明の概要》 本発明はプログラマブルコントローラ等の制御機器の
信号の入力装置において、入力装置を低レベル電圧の入
力信号から高レベル電圧の入力信号まで対応できるよう
にすることにより入力装置の種類を１種類にして製造コ
ストの低減を図るものであり、また前記のように入力装
置の種類を１種類にすることにより入力装置の在庫の数
を減らして在庫管理のコストを低減するものである。

《従来技術とその問題点》 プログラマブルコントローラ（以下、「PC」という）
等の制御機器は、センサやリミットスイッチ等から入力
される入力信号の電圧レベルと、内部演算処理部の電圧
レベルが異なるため、第３図の破線で囲まれた部分のよ
うな入力装置Cinを備えておりこれで前記入力信号を内
部演算処理部の電圧レベルに変換している。第３図の２
は外部信号用電源、Ｅはその電圧、３は外部入力接点で
ある。

前記入力信号は入力端子1A,1Bに入力された後、電流
制限用抵抗器４を介してアイソレーション用フォトカプ
ラ６の入力側発光ダイオード6Aに入力され、出力側フォ
トトランジスタ6Bから内部演算処理部へ出力される。抵
抗器５は、抵抗器４とともにフォトカプラ６の入力側発
光ダイオード6Aに印加される電圧を適正な値に調整する
ためのものであり、前記印加される電圧が入力側発光ダ
イオード6Aの順方向電圧より低くなれば入力装置はOFF
となる。ここで、入力側発光ダイオード6Aは、通常その
動作に好適な電流値があるので、前記電流制限用抵抗器
４には適正な抵抗値のものが選ばれている。

しかしながら、入力信号電圧Ｅには5V,12V,24V等様々
なものがあるため、従来の制御機器は、前記それぞれの
入力信号に対応して電流制限用抵抗器４および抵抗器５
の値を変えた複数種の入力装置を予め用意しておいて、
この中から前記入力信号に合ったものをセットするよう
にしていた。すなわち、前記のように、入力信号の電圧
レベルに合わせて何通りもの入力装置を用意しなければ
ならなかったので、入力装置の製造コストが高くなり、
また制御機器にセットされるまで保管しておく入力装置
が増えるので、在庫管理のコストが高くなるという問題
点があった。

《発明の目的》 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、入力装置の入力信号のレベル変換機能を電圧の異
なる複数種の入力信号に対応できるように構成すること
により、入力装置を１種類に統一して製造コストを低減
し、また保管しておく在庫の数を減らして在庫管理のコ
ストを低減することを目的とするものである。

《発明の構成と効果》 この発明は上記の目的を達成するため、入力信号を内
部演算処理部に伝達するフォトカプラと、このフォトカ
プラの入力側発光ダイオードに直列に接続された電流制
限用抵抗とを備えた制御機器の入力装置において、 前記入力信号の電圧レベルを判定する入力信号電圧レ
ベル判定回路と、 この入力信号電圧レベル判定回路の出力でON,OFFして
前記電流制限用抵抗を制御する抵抗制御スイッチとを具
備したことを特徴とするものである。

この発明の入力装置は、上記のように構成されている
ため、低電圧レベルの入力信号が入力されたときは前記
抵抗制御スイッチがONあるいはOFFとなって電流制限用
抵抗の抵抗値を小さくし、一方高電圧レベルの入力信号
が入力されたときは前記抵抗制御スイッチがOFF、ある
いはONとなって電流制限用抵抗の抵抗値を大きくして、
常にフォトカプラの入力側発光ダイオードに好適なほぼ
一定の電流が流れるので、入力装置を１種類に統一して
製造コストを低減することができ、また保管しておく在
庫の数を減らして在庫管理のコストを低減することがで
きる等の効果を有する。

《実施例の説明》 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係る入力装置の第１の実施例を示
す電気回路図である。なお、従来と同じ構成要素には同
一符号を付して説明する。

本実施例のPC等の制御機器の入力装置Cinは、第１図
に示すように、電流制限用抵抗器４が２個の電流制限用
抵抗器4A,4Bからなり、これらがフォトカプラ６の入力
側発光ダイオード6Aに直列に接続されている。７は入力
信号電圧レベル判定回路（以下、単に「判定回路」とい
う）であり、入力端子1Aと入力端子1Bの間に設けられ
て、入力信号電圧Ｅの電圧レベルが低レベル電圧E_L（例
えば5V）か、あるいは高レベル電圧E_H（例えば12〜24
V）かを判定するものである。

本実施例の判定回路７は、抵抗器8,9と、ツェナダイ
オード10と、PNPトランジスタ11と、抵抗器12とからな
り、第１図に示すように、前記抵抗器８と抵抗器９は直
列接続され、抵抗器９の一端が入力端子1Aに、抵抗器8A
の一端が入力端子1Bに接続されている。そして抵抗器８
と抵抗器９の接続部分は、ツェナダイオード10を介して
トランジスタ11のベースに接続されている。トランジス
タ11のエミッタは入力端子1A、抵抗器９および後述する
抵抗制御スイッチ13のエミッタ、電流制限用抵抗4Bのそ
れぞれに接続されている。トランジスタ11のコレクタ
は、抵抗制御スイッチ13のベースに接続され、また抵抗
器12を介して抵抗器８、入力端子1Bおよびフォトカプラ
６の入力側発光ダイオード6Aに接続されている。抵抗制
御スイッチ13はPNPトランジスタからなり、ベースがト
ランジスタ11のコレクタおよび抵抗器12の一端に接続さ
れ、エミッタが電流制限用抵抗4Bの一端に接続され、コ
レクタが電流制限用抵抗4Bの前記と異なる端部と電流制
限用抵抗4Aの一端に接続されている。電流制限用抵抗4A
の前記と異なる端部はフォトカプラ６の入力側発光ダイ
オード6Aに接続されている。抵抗制御スイッチ13は判定
回路７のトランジスタ11と抵抗器12の間から取り出され
る出力信号でON,OFFされて入力信号電圧Ｅが低レベル電
圧E_Lのときは電流制限用抵抗4Bを短絡し、入力信号電圧
Ｅが高レベル電圧E_Hのときは電流制限用抵抗4Bを短絡し
ないように制御されている。このため、電流制限用抵抗
4Aと電流制限用抵抗4Bとからなる電流制御用抵抗４は、
前記抵抗制御スイッチ13で電流制限用抵抗4Bを短絡する
ことによって抵抗値が小さくされ、電流制限用抵抗4Bを
短絡しないときには大きな抵抗値にされる。

前記抵抗制御スイッチ13がONして電流制限用抵抗4Bを
短絡したときは、発光ダイオード6Aに供給される電流値
が電流制限用抵抗4Aの抵抗値で決定されるので、電流制
限用抵抗4Aは低レベル電圧E_Lの信号が入力されたとき
に、発光ダイオード6Aに適正な電流を流すことができる
ものを用いる。一方、高レベル電圧E_Hの入力信号Ｅが入
力されて抵抗制御スイッチ13がOFFとされたときは電流
制限用抵抗4Bが短絡されず、発光ダイオード6Aに供給さ
れる電流が電流制限用抵抗4Aと電流制限用抵抗4Bの抵抗
値の和で決定されるので、電流制限用抵抗4Bは電流制限
用抵抗器4Aとの和が、高レベル電圧E_Hの入力信号が入力
されたときに発光ダイオード6Aに好適な電流を流すこと
ができるものが用いられる。

抵抗器8,9の抵抗値は、低レベル電圧E_Lの入力信号Ｅ
が入力されたときに、抵抗器９の両端の電位降下がツェ
ナダイオード10のツェナ電圧Vzとトランジスタ11のベー
スエミッタ間電圧の和より大きくなって、ベースエミッ
タ間が順バイアスになってトランジスタ11をONさせ、高
レベル電圧E_Hの入力信号Ｅが入力されたときに、抵抗器
９の電位降下が前記ツェナ電圧Vzとベースエミッタ間電
圧の和より小さくなって、ベースエミッタ間が逆バイア
スになってトランジスタ11をOFFさせるように設定され
ている。

次に、抵抗器12の抵抗値は、抵抗制御スイッチ13がON
しているときは飽和動作領域で動作させられるため、そ
のときの抵抗制御スイッチ13に十分なベース電流を供給
できるように設定されている。

次に、低レベル電圧E_Lの入力信号Ｅが入力されたとき
の入力装置Cinの回路動作を説明する。

外部入力接点３が閉じられて低レベル電圧E_Lの入力信
号Ｅが入力されたときは、抵抗器８と抵抗器９の接続点
の電位が、ツェナダイオード10を介してトランジスタ11
をONすることができる電位になるため、トランジスタ11
がONされる。すると抵抗器12の両端に抵抗制御スイッチ
13をONさせるのに十分な電位差を生じるので、そのONし
た抵抗制御スイッチ13によって電流制限用抵抗4Bが短絡
されて、入力側発光ダイオード6Aに適正な電流が流れ、
出力側フォトトランジスタ6Bから内部演算処理部の信号
レベルの出力信号が出力される。

次に、高レベル電圧E_Hの入力信号電圧Ｅが入力された
ときの回路動作を説明する。

外部接続点３が閉じられて高レベル電圧E_Hの入力信号
が入力されたときは、抵抗器８と抵抗器９の接続点の電
位が高くトランジスタ11のベースエミッタ間が順バイア
スにならずONされないため、抵抗器12の両端に電位差が
発生しない。このため、抵抗制御スイッチ13のベースが
そのスイッチ13をONさせるための電位にならないので、
抵抗制御スイッチ13はOFFとなり、電流制限用抵抗4Bが
短絡されない。よって入力側発光ダイオード6Aに流れる
電流が電流制限用抵抗4A,4Bによって適正に調整され、
出力側フォトトランジスタ6Bから内部演算処理部の信号
レベルに合った出力信号が出力される。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施
例の入力装置の構成によれば、PC等の制御装置にセット
される入力装置を、低レベル電圧E_Lの入力信号Ｅから高
レベル電圧E_Hの入力信号Ｅまで対応できる巾の広いもの
にできるので、１種類の入力装置を製造すればよい。し
たがって、何通りもの入力装置を製造する場合に比べ
て、製造コストを低減することができ、また前記のよう
に入力装置が１種類になることにより、保管しておく入
力装置の在庫の数を減らすことができるので、在庫管理
のコストを低減することができる。

次に、本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明す
る。

本実施例は、判定回路７のトランジスタ11と抵抗制御
スイッチ13のそれぞれにNPNトランジスタを用いてい
る。そして、トランジスタ11のベースはツェナダイオー
ド10から抵抗器８を介して入力端子1Aに接続され、また
抵抗器９を介して入力端子1Bに接続されている。トラン
ジスタ11のコレクタは、抵抗制御スイッチ13のベースに
接続され、また抵抗器12を介して入力端子1A、抵抗器
８、電流制限用抵抗4Aのそれぞれに接続されている。ト
ランジスタ11のエミッタは、入力端子1B、抵抗器９、抵
抗制御スイッチ13のエミッタ、電流制限用抵抗4Bのそれ
ぞれに接続されている。抵抗制御スイッチ13のコレクタ
は、フォトカプラ６の入力側発光ダイオード6Aおよび電
流制限用抵抗器4Bに接続されている。

前記抵抗器8,9の抵抗値は、低レベル電圧E_Lの入力信
号Ｅが入力されたときに、トランジスタ11がOFFとな
り、高レベル電圧E_Hの入力信号Ｅが入力されたときにト
ランジスタ11がONとなるように設定されている。抵抗器
12は、ONにされたときの抵抗制御スイッチ13に十分なベ
ース電流を流すことができるように設定されている。

次に、低レベル電圧E_Lの入力信号Ｅが入力されたとき
の回路動作を説明する。

入力信号Ｅが低レベル電圧E_Lのときは、抵抗器９の両
端の電位降下が小さく（すなわちトランジスタ11のベー
スの電位が低く）トランジスタ11がOFFされるため、抵
抗器12を介して抵抗制御スイッチ13のベースに十分大き
な電圧が印加されてその抵抗制御スイッチ13をONにす
る。したがって、電流制限用抵抗4Bが短絡されて、入力
側発光ダイオード6Aに適正な電流が供給される。

次に、高レベル電圧E_Hの入力信号電圧Ｅが入力された
ときの回路動作を説明する。

入力信号Ｅが高レベル電圧E_Hのときは抵抗器９の両端
の電位降下が大きく（すなわちトランジスタ11のベース
の電位が充分高く）トランジスタ11がONされるため、抵
抗制御スイッチ13のベース電位が小さくなるので抵抗制
御スイッチ13はOFFとなる。したがって電流制限用抵抗
器4Bは短絡されず、電流制限用抵抗器4A,4Bによって入
力側発光ダイオード6Aに適正な電流が供給される。

以上説明した第２の実施例の入力装置Cinの構成によ
り、低レベル電圧E_Lの入力信号Ｅから高レベル電圧E_Hの
入力信号Ｅまで対応できる入力装置を得ることができる
ので、PC等の制御機器にセットされる入力装置を１種類
に統一して製造コストを低減することができ、また前記
のように入力装置が１種類になることにより、保管して
おく入力装置の在庫の数を減らすことができるので、在
庫管理のコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る入力装置の第１の実施例を示す電
気回路図、第２図は本発明の第２の実施例を示す入力装
置の電気回路図、第３図は従来の入力装置の電気回路図
である。 Cin……入力装置 4A,4B……電流制限用抵抗 ６……フォトカプラ ７……判定回路 13……抵抗制御スイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号を内部演算処理部に伝達するフォ
   トカプラと、該フォトカプラの入力側発光ダイオードに
   直列に接続された電流制限用抵抗とを備えた制御機器の
   入力装置において、 前記入力信号の電圧レベルを判定する入力信号電圧レベ
   ル判定回路と、 この入力信号電圧レベル判定回路の出力によりON,OFFさ
   れ前記電流制限用抵抗の抵抗値を制御する抵抗制御スイ
   ッチとを具備することを特徴とする制御機器の入力装
   置。