JP2863775B2 - Contact input circuit - Google Patents

Contact input circuit

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JP2863775B2 JP14936290A JP14936290A JP2863775B2 JP 2863775 B2 JP2863775 B2 JP 2863775B2 JP 14936290 A JP14936290 A JP 14936290A JP 14936290 A JP14936290 A JP 14936290A JP 2863775 B2 JP2863775 B2 JP 2863775B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はプログラマブルシーケンサ等に使用される接
点入力回路に係り、特に低消費電力化の改良に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact input circuit used for a programmable sequencer or the like, and more particularly to an improvement in low power consumption.

<従来の技術> 第7図はプログラマブルシーケンサ(PC)等に使用さ
れる従来の接点入力回路の回路図である。図において、
n点の接点入力回路が並列にPCに設けられており、各接
点入力回路は接点SWと直列に接続された入力抵抗R
inと、接点とPC内部回路とを絶縁するフォトカプラPC並
びにフォトカプラの発光ダイオードと並列に接続された
保護抵抗RBを有する。各発光ダイオードを発光させる
ために、外部入力電圧Vinが設けられ、各接点SWに直流
電圧を供給している。
<Prior Art> FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional contact input circuit used for a programmable sequencer (PC) and the like. In the figure,
n points of contact input circuits are provided in parallel on the PC, and each contact input circuit has an input resistor R connected in series with the contact SW.
has a in, the protection resistor RB connected in parallel with the photocoupler PC and the photocoupler light-emitting diode insulates the contacts and the PC internal circuit. To emit the light-emitting diode, the external input voltage V in is provided, which supplies a DC voltage to each contact SW.

<発明が解決しようとする課題> 第8図は入力電圧Vinと消費電力の関係図である。フ
ォトカプラは接点オン時に最低2〜3mAの電流を流す必
要がある。外部入力電圧Vinには12Vと24Vのものがあ
り、12Vに対しては入力抵抗Rinを2.2kΩ、24Vに対して
は4.7kΩにしている。外部入力電圧Vinの範囲を拡大し
て両者兼用とする場合には、入力抵抗Rinを3.3kΩとす
る。すると12Vではフォトカプラに必要とされる最低電
流を供給できるが、24Vでは消費電流が大きくなって入
力接点数が64点の場合には消費電力が10Wを超過して熱
的問題を生じるという課題があった。これを回避するた
めには、同時にオンする接点数を制限する必要がある
が、制御が複雑になると共に本来入力接点数を増大した
趣旨が滅却されるという課題があった。
<Problems to be Solved invention> FIG. 8 is a graph showing the relationship between the consumption and the input voltage V in power. The photocoupler needs to supply a current of at least 2-3 mA when the contact is turned on. The external input voltage V in are as 12V and 24V, and to 4.7kΩ in the input resistance R in 2.2 k, relative to 24V for 12V. To expand the range of the external input voltage V in the case of the two combined is a 3.3kΩ input resistor R in. Then, at 12V, the minimum current required for the photocoupler can be supplied, but at 24V, the current consumption increases, and when the number of input contacts is 64 points, the power consumption exceeds 10 W, causing a thermal problem. was there. In order to avoid this, it is necessary to limit the number of contacts that are turned on at the same time. However, there has been a problem that control becomes complicated and the purpose of increasing the number of input contacts is obliterated.

本発明はこのような課題を解決したもので、低消費電
力化をはかることにより、多数の接点入力が可能で外部
入力電圧の許容範囲の広い接点入力回路を提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a contact input circuit capable of inputting a large number of contacts and having a wide allowable range of an external input voltage by reducing power consumption.

<課題を解決するための手段> このような目的を達成する本発明は、接点(SW)が入
力抵抗(Rin)を介して制御端子に接続されるスイッチ
ング素子(Q)、このスイッチング素子の入力端子に接
続されたフォトカプラ(PC)、このフォトカプラの発光
素子側に直列に接続されたプルアップ抵抗(Rp)を各接
点ごとに設けた入力回路と、この各接点に直流電圧を供
給する外部直流電源(Vin)と、二次側出力電圧を各フ
ォトカプラの発光素子に供給する絶縁型コンバータとを
具備することを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention for achieving the above object, a switching element (Q) in which a contact (SW) is connected to a control terminal via an input resistor (R in ), An input circuit with a photocoupler (PC) connected to the input terminal, a pull-up resistor (Rp) connected in series to the light emitting element side of this photocoupler for each contact, and a DC voltage supplied to each contact an external DC power source (V in) to be, is characterized by comprising a secondary output voltage and the insulating converter supplies to the light emitting element of the photo coupler.

<作 用> 本発明の各構成要素はつぎの作用をする。外部直流電
源は各接点のオンオフ検出に必要な電力を供給する。絶
縁型コンバータは各フォトカプラの駆動に必要な電流を
供給する。スイッチング素子のオンオフのために外部電
源より供給する電流は、各フォトカプラの駆動電流に比
較して格段に(二桁ぐらい)少なくてすむ。絶縁型コン
バータの出力電圧もフォトカプラを駆動するのに最低必
要な電圧で足りる。この様にして、全体として低消費電
力化がはかれる。
<Operation> Each component of the present invention performs the following operation. The external DC power supply supplies electric power required for ON / OFF detection of each contact. The isolated converter supplies a current necessary for driving each photocoupler. The current supplied from an external power supply for turning on and off the switching element can be significantly (about two digits) smaller than the drive current of each photocoupler. The output voltage of the isolated converter is also the minimum voltage required to drive the photocoupler. In this way, power consumption can be reduced as a whole.

<実施例> 以下図面を用いて、本発明を説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

尚第1図において、前記第7図と同一作用をするものに
は同一符号をつけ説明を省略する。図において、スイッ
チング素子Qはトランジスタで、ベース端子には入力抵
抗Rinを介して接点SWが接続されている。コレクタ端子
(入力端子)にはフォトカプラPCの発光ダイオードが接
続されており、この発光ダイオードの他端はプルアップ
抵抗Rpを介して絶縁型コンバータ20と接続されている。
絶縁型コンバータ20は一次側に24Vの直流電圧若しくは
商用の交流電圧の供給を受けて、二次側にフォトカプラ
駆動用電圧V0を出力している。二次側コモンは外部直流
電源のコモンと接続されており、二次側出力電圧V0はプ
ルアップ抵抗Rpを介してフォトカプラPCの発光ダイオー
ドに供給されており、この電圧は発光ダイオードを駆動
するに足りる電圧たる1.5〜4Vにする。ロジック回路30
はフォトカプラPCの受光トランジスタと接続されるもの
で、各接点信号に応じて必要な論理演算をしている。
In FIG. 1, components having the same functions as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the figure, the switching element Q is a transistor, the contacts SW via the input resistor R in is connected to the base terminal. The light-emitting diode of the photocoupler PC is connected to the collector terminal (input terminal), and the other end of the light-emitting diode is connected to the insulated converter 20 via the pull-up resistor Rp.
The isolated converter 20 receives a 24 V DC voltage or a commercial AC voltage supplied to the primary side, and outputs a photocoupler driving voltage V0 to the secondary side. The secondary common is connected to the common of the external DC power supply, and the secondary output voltage V0 is supplied to the light emitting diode of the photocoupler PC via the pull-up resistor Rp, and this voltage drives the light emitting diode 1.5 to 4V which is enough voltage. Logic circuit 30
Is connected to the light receiving transistor of the photocoupler PC, and performs a necessary logical operation according to each contact signal.

このように構成された装置の動作を次に説明する。今
接点SW1がオンされると、トランジスタQ1のベースに次
のベース電流Ibが流れる。
The operation of the device configured as described above will now be described. When the contact SW1 is turned on, the next base current Ib flows through the base of the transistor Q1.

Ib=(Vin−VBEQ1)/Rin (1) すると、トランジスタQ1がオンしてフォトカプラPCの発
光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラPCの二次側ト
ランジスタがオンしてロジック回路30にオンが伝わる。
Ib = (V in -VBEQ1) / R in (1) Then, a current flows through the light emitting diode of the photocoupler PC transistor Q1 is turned on, turned to the logic circuit 30 secondary transistor of the photocoupler PC is turned on Is transmitted.

第2図は本発明に基づいて具体的に設計した回路の仕
様図で、第7図の従来回路と比較して説明してある。図
中、入力抵抗Rinを22kΩ、外部入力電圧Vinを24Vとする
と、入力抵抗Rinに流れる入力電流Iinは1.1mAとなり、
単一の接点入力回路当り0.026Wが消費される64点合計で
は1.68W消費される(〜)。また、発光ダイオード
の順方向電圧VFを1.2Vとすると、プルアップ抵抗Rpの抵
抗値を300Ω、駆動電圧V0を3Vとするとフォトカプラ電
流Ipcは次式で与えられる。
FIG. 2 is a specification diagram of a circuit specifically designed based on the present invention, which is described in comparison with the conventional circuit of FIG. Figure, 22Keiomega input resistor R in, when the external input voltage V in and 24V, the input current I in flowing through the input resistor R in is 1.1mA, and the
For a total of 64 points that consume 0.026 W per single contact input circuit, 1.68 W is consumed (~). Further, when the forward voltage V F of the light-emitting diodes and 1.2V, 300 [Omega the resistance value of the pull-up resistor Rp, the photocoupler current Ipc When the drive voltage V0 and 3V is given by the following equation.

Ipc=(3.0−1.2)/270=0.0067 (2) 即ち、6.7mAとなるから、フォトカプラPC1点当りの駆
動電力は0.02Wとなり、64点では1.28Wとなる。絶縁型コ
ンバータ20の入力電力は、効率を50%とすると2.56W必
要になる(〜)。この結果、全体の消費電力は4.25
Wとなる()。この値は、従来装置の10.33Wに対して
半分にも満たないものであり、消費電力が大巾に削減さ
れることが了解される。
Ipc = (3.0−1.2) /270=0.0067 (2) That is, since it is 6.7 mA, the driving power per one photocoupler PC is 0.02 W, and it is 1.28 W at 64 points. Assuming that the efficiency is 50%, the input power of the isolated converter 20 requires 2.56 W (W). As a result, the overall power consumption is 4.25
It becomes W (). This value is less than half of 10.33 W of the conventional device, and it is understood that the power consumption is greatly reduced.

また第1図の回路において、外部入力電圧Vinが5Vと
低い値であっても、トランジスタQ1のベース電流Ibは次
式で与えられる。
Also in the circuit of FIG. 1, also an external input voltage V in is a 5V and a low value, the base current Ib of the transistor Q1 is given by the following equation.

Ib=(Vin−VBE)/Rin =(5−0.7)/22X1000=0.00020[A] (3) ここで、トランジスタQ1のエミッタ接地静順方向電流増
幅率hFEが100であったとしても、コレクタ端子電流Icに
は20mA流すことができ、フォトカプラPCを駆動すること
は十分可能になっている。従って、外部入力電圧Vin
範囲も5〜24V程度と大巾に拡大される。
Ib = (V in -V BE) / R in = (5-0.7) /22X1000=0.00020 [A] (3) where, as an emitter grounded electrostatic forward current amplification factor h FE of the transistor Q1 was 100 Also, 20 mA can be passed to the collector terminal current Ic, and it is sufficiently possible to drive the photocoupler PC. Accordingly, the scope of the external input voltage V in is also magnified as about 5~24V by a large margin.

第3図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。
ここでは抵抗内蔵形複合トランジスタ(例えば東芝
(株)より供給されるRN1507等)を用いている。この様
なトランジスタ素子を使用すると、部品点数をさほど増
加させることなく回路を構成することができる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
Here, a compound transistor with a built-in resistor (for example, RN1507 supplied from Toshiba Corporation) is used. When such a transistor element is used, a circuit can be formed without increasing the number of parts.

第4図は本発明の第3実施例を示す回路図である。絶
縁型コンバータ20の出力電圧を互いに絶縁されたV01,V0
2の2系統設けることで、互いに絶縁された2系統の外
部入力電圧Vin1,Vin2を入力することができる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. V01, V0 insulated from the output voltage of the isolated converter 20
By providing two-systems, it is possible to input the external input voltage V in 1, V in 2 of two systems that are insulated from each other.

第5図は本発明の第4実施例を示す回路図である。ト
ランジスタQ1にPNP型トランジスタを使用して+コモン
で構成している。そこで、エミッタ端子に絶縁型コンバ
ータ20の出力電圧V0が供給され、コレクタ端子にフォト
カプラPCの発光ダイオード及びプルアップ抵抗Rpを介し
てコモンが接続されている。外部直流電源のコモンは絶
縁型コンバータ20の出力電圧V0と接続され、出力電圧側
が接点と接続されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention. Transistor Q1 uses a PNP transistor and is configured with + common. Therefore, the output voltage V0 of the insulating converter 20 is supplied to the emitter terminal, and the common is connected to the collector terminal via the light emitting diode of the photocoupler PC and the pull-up resistor Rp. The common of the external DC power supply is connected to the output voltage V0 of the isolated converter 20, and the output voltage side is connected to a contact.

第6図は本発明の第5実施例を示す回路図である。ト
ランジスタQ1のベースエミッタ間にベース抵抗Rbを設け
て、トランジスタQ1がオンする入力電圧Vinを任意に設
定できるようにしたものである。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention. And the base resistance Rb is provided between the base and the emitter of the transistor Q1, is obtained by allowing arbitrarily set the input voltage V in the transistor Q1 is turned on.

<発明の効果> 以上説明したように、本発明によればフォトカプラPC
を用いた絶縁型接点入力回路において、フォトカプラPC
を駆動する電力を内部に設けた絶縁型コンバータ20より
供給することで、外部直流電源よりもらう電力を減ら
し、全体で消費電力を低減させている。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the photocoupler PC
In an isolated contact input circuit using
Is supplied from an isolated converter 20 provided inside, thereby reducing the power received from an external DC power supply and reducing the power consumption as a whole.

また、トランジスタQ1は接点信号を制御入力としてい
るので、外部入力電圧Vinの許容範囲が拡大するという
効果もある。
The transistor Q1 is because it is a control input contact signal, there is also an effect that the allowable range of the external input voltage V in is enlarged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明に基づいて具体的に設計した回路の仕様図、第3図乃
至第6図は本発明の他の実施例を説明する回路図であ
る。 第7図は従来装置の回路図、第8図は入力電圧Vinと消
費電力の関係図である。 20……絶縁型コンバータ、30……ロジック回路、PC……
フォトカプラ、Q……トランジスタ、Rin……入力抵
抗、SW……接点、Vin……外部直流電源。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a specification diagram of a circuit specifically designed based on the present invention, and FIGS. 3 to 6 show other embodiments of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram for explaining. FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional apparatus, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the consumption and the input voltage V in power. 20 …… Insulated converter, 30 …… Logic circuit, PC ……
Photocoupler, Q: Transistor, R in: Input resistance, SW: Contact, V in: External DC power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/04 - 19/05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G05B 19/04-19/05

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】接点(SW)が入力抵抗(Rin)を介して制
御端子に接続されるスイッチング素子(Q)、このスイ
ッチング素子の入力端子に接続されたフォトカプラ(P
C)、このフォトカプラの発光素子側に直列に接続され
たプルアップ抵抗(Rp)を各接点ごとに設けた入力回路
と、 この各接点に直流電圧を供給する外部直流電源(Vin
と、 二次側出力電圧を各フォトカプラの発光素子に供給する
絶縁型コンバータと、 を具備することを特徴とする接点入力回路。
A switching element (Q) having a contact (SW) connected to a control terminal via an input resistor (R in ), and a photocoupler (P) connected to an input terminal of the switching element.
C), an input circuit provided with a pull-up resistor (Rp) for each contact connected in series to the light emitting element side of this photocoupler, and an external DC power supply (V in ) that supplies a DC voltage to each contact
A contact input circuit, comprising: and an insulating converter that supplies a secondary output voltage to a light emitting element of each photocoupler.
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