JP2706849B2

JP2706849B2 - 光結合装置及びこれを利用した情報機器

Info

Publication number: JP2706849B2
Application number: JP31979490A
Authority: JP
Inventors: 篤志村山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH04188924A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、信号の入・出力を行なう場合に用いられる
光結合装置（フオトカプラ）及びこれを利用したプログ
ラマブルコントロラー、プリンター、フアクシミリ、複
写機等の情報機器に関する。

＜従来技術＞従来の光結合装置（フオトカプラ）を情報機器のプロ
グラマブル・コントローラ等に使つた場合、第11図のよ
うに、入力用フオトカプラ（入力１〜入力Ｎ）及び出力
用フオトカプラ（出力１〜出力Ｎ）からの信号ラインを
外部制御装置（マイクロコンピユータ）Ｃに並列に接続
している。

＜発明が解決しようとする課題＞しかし、従来のフオトカプラでは、フオトカプラの使
用個数の増加により、その基板内を走るパターン及び機
器内を走るリード線の総延長は、かなりの長さが必要と
なり、かなりのスペースを取つてしまうため、機器のコ
ンパクト化の弊害になつている。

本発明は、上記に鑑み、基板内パターン及び機器内の
リード線の削減を図り、機器の小型化を実現できる光結
合装置及びこれを利用した情報機器の提供を目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞（１）本発明請求項１による課題解決手段は、第１図な
いし第５図の如く、発光素子１と、受光素子２と、外部
制御装置Ｃからの１本の信号ラインＬに接続され前記発
光素子１または受光素子２の駆動を制御する駆動制御素
子3,8とを同一パツケージ内に持ち、入力信号を発光素
子１にて一旦光に変換し、この光を受光素子２で再び電
気信号に変換して出力する、信号の入出力を行う部位を
複数箇所有する情報機器に使用される光結合装置であつ
て、駆動制御素子3,8に、識別符号を記憶する記憶手段1
1,21と、外部制御装置Ｃより識別符号が入力されたと
き、その識別符号が前記記憶手段11,21に記憶された自
己の識別符号と一致しているか否か判別する判別手段12
A,22Aと、該判別手段12A,22Aが自己の識別符号と一致し
ていると判別したとき、発光素子１または受光素子２を
駆動させる駆動手段12B,22Bとが設けられたものであ
る。

（２）本発明請求項２による課題解決手段は、第６図の
如く、請求項１記載の光結合装置が、信号の入出力を行
う必要がある複数箇所の部位にそれぞれ配設され、これ
ら光結合装置が１本の信号ラインＬにて外部制御装置Ｃ
に接続されたものである。

（３）本発明請求項３による課題解決手段は、第７図な
いし第９図の如く、発光素子１と、受光素子２と、外部
制御装置Ｃまたは他の光結合装置に接続され前記発光素
子１または受光素子２の駆動を制御する駆動制御素子3,
8とを同一パツケージ内に持ち、入力信号を発光素子１
にて一旦光に変換し、この光を受光素子２で再び電気信
号に変換して出力する、信号の入出力を行う部位を複数
箇所有する情報機器に使用される光結合装置であつて、
駆動制御素子3,8に、外部制御装置Ｃからの信号または
前段の光結合装置からの起動信号に基づき、発光素子１
または受光素子２を駆動させる駆動手段12B,22Bと、該
駆動手段12B,22Bにより発光素子１または受光素子２を
駆動させた後、起動信号を次段の光結合装置に出力する
起動信号出力手段12C,22Cとが設けられたものである。

（４）本発明請求項４による課題解決手段は、第10図の
如く、請求項３記載の光結合装置が、信号の入出力を行
う必要がある複数箇所の部位にそれぞれ配設され、これ
ら光結合装置が外部制御装置Ｃに順次直列接続されたも
のである。

＜作用＞上記請求項１による課題解決手段において、外部制御
装置Ｃから識別符号が入力された時に、判別手段12A,22
Aにより、その識別符号が記憶手段11,21に記憶された識
別符号と一致しているかどうか判断し、一致している場
合に、駆動手段12B,22Bにて発光素子１または受光素子
２を駆動させる。

したがつて、請求項２のように、この光結合装置を複
数個配設し、外部制御装置Ｃとの情報のやりとりを１本
の信号ラインＬにてできる。

また、請求項３による課題解決手段において、外部制
御装置Ｃからの信号または前段の光結合装置からの起動
信号に基づき、駆動手段12B,22Bが発光素子１または受
光素子２を駆動させ、この駆動が終了した後に、起動信
号出力手段12C,22Cにて次段の光結合装置に起動信号を
出力する。

したがつて、請求項４のように、外部制御装置Ｃに複
数の光結合装置とを順次直列接続して接続するだけで、
光結合装置を介して順番に次の光結合装置に送り情報の
やりとりを行なうことができる。

＜実施例＞以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

〔請求項１に対する第一実施例〕第１図は本発明第一実施例に係る入力用光結合装置の
機能ブロツク図、第２図は同じく出力用光結合装置の機
能ブロツク図、第３図は光結合装置のデータ処理動作を
示すフローチヤート、第４図は入力用光結合装置の構造
を示す断面図、第５図は出力用光結合装置の構造を示す
断面図、第６図は光結合装置を情報機器のプログラマブ
ル・コントローラに使つた場合のシステム結線図であ
る。

本実施例の光結合装置（フオトカプラ）は、プリンタ
ー、フアクシミリ、複写機等の情報機器のプログラマブ
ル・コントローラ等に使用されるもので、読み込みデー
タを外部制御装置に入力する入力用フオトカプラと、外
部制御装置からのデータを被外部制御部品に出力する出
力用フオトカプラとに大別される。

（入力用フオトカプラの構成）入力用フオトカプラは、第４図の如く、発光素子１、
受光素子２及び受光素子２の駆動を制御する駆動制御素
子（IC）３を備え、これらが透光性樹脂４、遮光性樹脂
５にて二重モールドされて成る。なお、図中、６はリー
ドフレーム、７はボンデイングワイヤである。

前記駆動制御素子３は、第１図の如く、発光素子１と
は別に１チツプ化されており、データバスラインより入
力されたアドレス書き込み用データ、またはフオトカプ
ラ動作制御用データを蓄えるI/Oバツフアレジスタ10
と、識別符号（アドレス）を記憶する記憶手段としての
アドレスメモリ11と、受光素子２の駆動を制御するコン
トロールロジツク12と、受光素子２を一定時間だけ駆動
させるためのタイマー13及び定電圧回路14とから構成さ
れている。

前記コントロールロジツク12は、外部制御装置よりア
ドレスが入力されたとき、そのアドレスがアドレスメモ
リ11に記憶された自己のアドレスと一致しているか否か
判別する判別手段12Aと、該判別手段12Aが自己のアドレ
スと一致していると判別したとき、受光素子２を駆動さ
せる駆動手段12Bとを備えている。

また、コントロールロジツク12は、フオトカプラ動作
制御用データが入力用か否かを判別する機能も有してい
る。

（出力用フオトカプラの構成）出力用フオトカプラは、第５図の如く、発光素子１、
受光素子２及び発光素子１の駆動を制御する駆動制御素
子８を備え、これらが透光性樹脂４、遮光性樹脂５にて
二重モールドされて成る。

前記駆動制御素子８は、第２図の如く、受光素子２と
は別に１チツプ化されており、データバスラインより入
力されたアドレス書き込み用データ、またはフオトカプ
ラ動作制御用データを蓄えるI/Oバツフアレジスタ20
と、アドレスを記憶する記憶手段としてのアドレスメモ
リ21と、発光素子１の駆動を制御するコントロールロジ
ツク22と、発光素子１を一定時間だけ駆動させるための
タイマー23及び定電圧回路24とから構成されている。

前記コントロールロジツク22は、外部制御装置よりア
ドレスが入力されたとき、そのアドレスがアドレスメモ
リ21に記憶された自己のアドレスと一致しているか否か
を判別する判別手段22Aと、該判別手段22Aが自己のアド
レスと一致していると判別したとき、発光素子１を駆動
させる駆動手段22Bとを備えている。

また、コントロールロジツク22は、フオトカプラ動作
制御データが出力用か否かを判別する機能、及び出力用
動作制御データであると判別したとき発光素子１をONさ
せるか否か判別する機能も有している。

（各フオトカプラの動作）上記各フオトカプラのデータ処理動作を第１図ないし
第３図に基づいて説明する。

外部制御装置から出力されたアドレス書き込み用デー
タまたはフオトカプラ動作制御用データは、データバス
ラインより入力され、各フオトカプラのI/Oバツフアレ
ジスタ10,20に蓄えられる。このデータがアドレス書き
込み用であれば、コントロールロジツク12,22は、記憶
手段としてのアドレスメモリ11,21にアドレスを書き込
む（S1）。

アドレスを書き込む方法は、RAMを使用する方法、フ
オトカプラの内部IC3,8に電荷注入方式、接合破壊方式
またはヒユーズ溶断方式で書き込む方式等が考えられ
る。また、書き込むタイミングは、プログラマブル・コ
ントローラ等の機器へ取付け前に専用メモリライタで書
き込む、または機器への取付け後に機器内の外部制御装
置より書き込む等が考えられる。

アドレス書き込む後、機器内の外部制御装置よりアド
レス信号が入力されたとき、コントロールロジツク12,2
2の判別手段12A,22Aにて、このアドレスが自分のものか
判断する（S2）。

そして、自分のアドレスでない場合は、何も行なわ
ず、次のアドレス信号の入力待ちとなる。

一方、自分のアドレスであつた場合は、コントロール
ロジツク12,22にてフオトカプラ動作制御用データが入
力用か否か判別する（S3）。

このとき、入力用フオトカプラのコントロールロジツ
ク12が入力用動作制御データであると判別すると、コン
トロールロジツク12の駆動手段12Bにて受光素子２を起
動させる。そして、タイマー13にて一定時間カウント
後、受光素子２の出力状態を読み込み、バスラインにこ
の読み込みデータを出力した後、受光素子２の電流をカ
ツトし待機状態となる。

また、S4で出力用フオトカプラのコントロールロジツ
ク22が出力用動作制御データであると判別すると、発光
素子１をONさせるか否かを判別する（S4）。

このとき、発光素子１をONさせるべきであると判別す
ると、コントロールロジツク22の駆動手段22Bにて発光
素子１をONし、タイマー23にて一定時間ON状態を保持さ
せてから待機状態となる。一方、発光素子１をONさせる
べきでないと判断すると、一定時間OFF状態を保持させ
てから待機状態となる。

すなわち、入力用フオトカプラは、外部制御装置より
アドレスが入力された時に、そのアドレスが自分のアド
レスと一致するかどうか判断し、一致した場合に、受光
素子の状態を読みとる。

また、出力用フオトカプラは、外部制御装置よりアド
レスが入力された時に、そのアドレスが自分のアドレス
と一致しているかどうか判断し、一致していた時の所定
の動作が発光素子に電流を流す場合、次のアドレスが一
致するまで電流を流し続ける。

このように、内部に、アドレスを記憶する記憶手段1
1,21と、外部制御装置よりアドレスが入力されたとき、
そのアドレスが記憶手段11,21に記憶されたアドレスと
一致しているか否か判別する判別手段12A,22Aと、判別
手段12A,22Aが自己のアドレスと一致していると判別し
たとき、発光素子１または受光素子２を駆動させる駆動
手段12B,22Bとを設けることにより、第６図の如く、こ
の入力用フオトカプラ（入力１〜入力Ｎ）及び出力用フ
オトカプラ（出力１〜出力Ｎ）を複数個配設して、情報
機器のプログラマブル・コントローラ等に使用すると、
外部制御装置Ｃからフオトカプラへの入力及びフオトカ
プラから外部制御装置Ｃへの出力は、１本の信号ライン
Ｌを使用して行なうことができる。

したがつて、基板パターン及び機器内のリード線の削
減が図れ、機器の小型化を実現し得る。

また、入力用フオトカプラでは、書き込まれたアドレ
スが入力された時のみ、受光素子の状態を読み取る電流
を流して、それ以外の時には、受光素子に電流を流さな
いので、消費電流を低減することができる。

〔請求項３に対する第二実施例〕第７図は本発明第二実施例の入力用光結合装置の機能
ブロツク図、第８図は同じく出力用光結合装置の機能ブ
ロツク図、第９図は光結合装置のデータ処理動作を示す
フローチヤート、第10図は光結合装置を情報機器のプロ
グラブル・コントローラに使つた場合のシステム結線図
である。

本実施例は、外部制御装置からの信号をフオトカプラ
を介して順番に次段のフオトカプラに送り、入力及び出
力のやりとりを行なうものである。

（入力用フオトカプラの構成）入力用フオトカプラの受光素子２の駆動を制御する駆
動制御素子３は、第７図の如く、I/Oバツフアレジスタ1
0、コントロールロジツク12、タイマー13及び定電圧回
路14から構成されている。

前記コントロールロジツク12は、外部制御装置からの
信号または前段のフオトカプラからの起動信号に基づき
受光素子２を駆動させる駆動手段12Bと、該駆動手段12B
により受光素子２を駆動させた後、起動信号と次段のフ
オトカプラに出力する起動信号出力手段12Cとを備えて
いる。

また、コントロールロジツク12は、フオトカプラ動作
制御データが入力用であるか否かを判別する機能と、駆
動手段12B及びタイマー13にて受光素子２を駆動させて
受光素子２の出力を読み込み後、その読み込みデータを
データバスラインを介して外部制御装置に出力する機能
と、起動信号出力手段12Cにより次段のフオトカプラに
起動信号を出力した後、外部制御装置からの信号をコン
トロールロジツク12に送らず、I/Oバツフアレジスタ10
を介して次段のフオトカプラに素通りさせる（以下、信
号ラインシヨートという）機能とを有している。

（出力用フオトカプラ）出力用フオトカプラの発光素子１の駆動を制御する駆
動制御素子８は、第８図の如く、I/Oバツフアレジスタ2
0、コントロールロジツク22、タイマー23及び定電圧回
路24から構成されている。

前記コントロールロジツク22は、外部制御装置からの
信号または前段のフオトカプラからの起動信号に基づき
発光素子１を駆動させる駆動手段22Bと、該駆動手段22B
により発光素子１を駆動させた後、起動信号を次段のフ
オトカプラに出力する起動信号出力手段22Cとを備えて
いる。

また、コントロールロジツク22は、フオトカプラ動作
制御データが出力用か否か判別する機能と、出力用動作
制御データであるとき発光素子１をONさせるか否か判別
する機能と、起動信号出力手段22Cにより次段のフオト
カプラへ起動信号を出力した後、信号ラインシヨートす
る機能とを有している。

（各フオトカプラの動作）上記各フオトカプラのデータ処理動作を第７〜９図に
基づき説明する。

外部制御装置から出力されたフオトカプラ動作制御用
データは、データバスラインより入力され、各フオトカ
プラのI/Oバツフアレジスタ10,20に蓄えられる。

そして、コントロールロジツク12,22にて動作制御デ
ータが入力用か否か判別する（S1）。

そうすると、コントロールロジツク12の起動信号出力
手段12Cにて次段フオトカプラに起動信号を出力し、そ
の後信号ラインをシヨートして待機状態となる。

また、出力用フオトカプラのコントロールロジツク22
が出力用動作制御データであると判別すると、発光素子
１をONさせるか否かを判別する（S2）。

このとき、発光素子１をONさせるべきであると判別す
ると、コントロールロジツク22の駆動手段22Bにて発光
素子１をONし、タイマー23にて一定時間ON状態を保持さ
せてから、コントロールロジツク22の起動信号出力手段
22Cにて次段のフオトカプラに起動信号を出力し、その
後、信号ラインをシヨートして待機状態となる。

一方、発光素子１をONさせるべきでないと判別する
と、一定時間OFF状態を保持させてから、次段のフオト
カプラに起動信号を出力し、信号ラインシヨートして待
機状態となる。

このように、内部に、外部制御装置からの信号または
前段のフオトカプラの起動信号に基づき発光素子１また
は受光素子２を駆動させる駆動手段12B,22Bと、駆動手
段12B,22Bにより発光素子１また受光素子２を駆動させ
た後、起動信号を次段のフオトカプラに出力する起動信
号出力手段12C,22Cとを設けることにより、第10図の如
く、この入力用フオトカプラ（入力１〜入力Ｎ）及び出
力用フオトカプラ（出力１〜出力Ｎ）を複数個配設し
て、情報機器のプログラマブル・コントローラ等に使用
すると、以下のように動作する。

入力１のフオトカプラは、外部制御装置Ｃから入力信
号を受けて、入力状態を外部制御装置Ｃに出力し終わる
と、フオトカプラに起動信号を送る。入力２のフオトカ
プラは、入力状態を外部制御装置Ｃに出力し終わると、
入力２のフオトカプラから次の入力３のフオトカプラに
起動信号を送る。この動作を順次最後の入力Ｎのフオト
カプラまで繰り返し、入力状態の信号をそれぞれのフオ
トカプラを介して外部制御装置Ｃに入力する。

次に、入力Ｎから出力１のフオトカプラに起動信号が
送られると、外部制御装置Ｃからの予め組み込まれたプ
ログラムに応じた出力状態を出力１のフオトカプラが読
み取り、その状態を出力１のフオトカプラの２次側に出
力する。そして、２次側への出力が終わると、出力１の
フオトカプラから出力２のフオトカプラに起動信号を送
り、出力２のフオトカプラが外部制御装置Ｃからの出力
状態を読み取り、その状態をフオトカプラの２次側に出
力し終わると、出力２のフオトカプラから次の出力３の
フオトカプラに起動信号を送り、順次最後の出力Ｎのフ
オトカプラまで繰り返し、外部制御装置Ｃからの出力状
態をそれぞれのフオトカプラを介して、順次フオトカプ
ラに出力する。

このように、外部制御装置Ｃからの信号をフオトカプ
ラを介して順番に次のフオトカプラに送り、情報のやり
取りを行なうことができる為、信号ラインＬを直列に結
線できる。

したがつて、全体として基板のパターン及び機器内の
リード線を削除することができ機器の小型化が実現でき
る。

また、入力１のフオトカプラに信号を送るだけで、常
に入力用フオトカプラにてシーケンスプログラムの情報
を外部制御装置Ｃに入力して確認しながら、出力用フオ
トカプラを駆動させることができ、外部制御装置Ｃのフ
オトカプラ動作制御プログラムも簡単となる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正及び変更
を加え得ることは勿論である。

上記実施例において、駆動制御装置3,8は、受光素子
または発光素子と別チツプとしたが、１チツプ化しても
よい。

また、二重モールド型フオトカプラを例にあげて説明
したが、他の構造においても本発明は有効である。

さらに、第二実施例において、入力用フオトカプラと
出力用フオトカプラとを交互に配置する等、シーケンス
プログラムの組み方に応じてこれらフオトカプラの配列
を変えてもよい。

＜発明の効果＞以上の説明から明らかな通り、本発明請求項１による
と、外部制御装置より識別符号が入力された時に、その
識別符号が自分の識別符号と一致するかどうか判断し、
一致した場合に、光結合装置の入力及び出力のやりとり
を行なうことができる。

したがつて、請求項２のように、外部制御装置と、信
号の入出力を行う必要がある複数箇所の部位にそれぞれ
配設された多数個の光結合装置との間で情報のやりとり
を行なう際に、従来のシステムでは、外部制御装置から
光結合装置までその使用数量分の入出力用信号ラインを
必要としていたのに対し、１本の入出力用信号ラインで
済む。

また、請求項３によると、外部制御装置からの信号を
光結合装置を介して順番に次の光結合装置に送り、情報
のやりとりを行なうことができる。

したがつて、請求項４のように、外部制御装置から複
数の光結合装置まで直列に結線を行なうだけで、外部制
御装置と、信号の入出力を行う必要がある複数箇所の部
位にそれぞれ配設された多数個の光結合装置との間で情
報のやりとりができる。

以上のことから、基板パターン及びリード線の削減が
図れ、機器のコンパクト化が図れるといつた優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例に係る入力用光結合装置の機
能ブロツク図、第２図は同じく出力用光結合装置の機能
ブロツク図、第３図は光結合装置のデータ処理動作を示
すフローチヤート、第４図は入力用光結合装置の構造を
示す断面図、第５図は出力用光結合装置の構造を示す断
面図、第６図は光結合装置を情報機器のプログラマブル
・コントローラに使つた場合のシステム結線図である。第７図は本発明第二実施例の入力用光結合装置の機能ブ
ロツク図、第８図は同じく出力用光結合装置の機能ブロ
ツク図、第９図は光結合装置のデータ処理動作を示すフ
ローチヤート、第10図は光結合装置を情報機器のプログ
ラマブル・コントローラに使つた場合のシステム結線図
である。第11図は従来の光結合装置を情報機器のプログラマブル
・コントローラに使つた場合のシステム結線図である。 1:発光素子、2:受光素子、11,21:記憶手段、12A,22A:判
別手段、12B,22B:駆動手段、12C,22C:起動信号出力手
段、C:外部制御装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、受光素子と、外部制御装置か
らの１本の信号ラインに接続され前記発光素子または受
光素子の駆動を制御する駆動制御素子とを同一パツケー
ジ内に持ち、入力信号を発光素子にて一旦光に変換し、
この光を受光素子で再び電気信号に変換して出力する。
信号の入出力を行う部位を複数箇所有する情報機器に使
用される光結合装置であつて、前記駆動制御素子に、識
別符号を記憶する記憶手段と、外部制御装置より識別符
号が入力されたとき、その識別符号が前記記憶手段に記
憶された自己の識別符号と一致しているか否かを判別す
る判別手段と、該判別手段が自己の識別符号と一致して
いると判別したとき、発光素子または受光素子を駆動さ
せる駆動手段とが設けられたことを特徴とする光結合装
置。
【請求項２】請求項１記載の光結合装置が、信号の入出
力を行う必要がある複数箇所の部位にそれぞれ配設さ
れ、これら光結合装置が１本の信号ラインにて外部制御
装置に接続されたことを特徴とする情報機器。
【請求項３】発光素子と、受光素子と、外部制御装置ま
たは他の光結合装置に接続され前記発光素子または受光
素子の駆動を制御する駆動制御素子とを同一パツケージ
内に持ち、入力信号を発光素子にて一旦光に変換し、こ
の光を受光素子で再び電気信号に変換して出力する、信
号の入出力を行う部位を複数箇所有する情報機器に使用
される光結合装置であつて、前記駆動制御素子に、外部
制御装置からの信号または前段の光結合素子からの起動
信号に基づき、発光素子または受光素子を駆動させる駆
動手段と、該駆動手段により発光素子または受光素子を
駆動させた後、起動信号を次段の光結合装置に出力する
起動信号出力手段とが設けられたことを特徴とする光結
合装置。
【請求項４】請求項３記載の光結合装置が、信号の入出
力を行う必要がある複数箇所の部位にそれぞれ配設さ
れ、これら光結合装置が外部制御装置に順次直列接続さ
れたことを特徴とする情報機器。