JP5184246B2 - Output circuit and detection switch using the same - Google Patents
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Description
本発明は、出力回路及びこれを用いた検出スイッチに関するものである。 The present invention relates to an output circuit and a detection switch using the same.
従来、検出スイッチなどに用いられる出力回路として種々のものが提案されている(例えば特許文献1など)。こうした出力回路を安全機器に使用する場合には、安全規格上、その破損検知(出力破損検知)を行う必要がある。 Conventionally, various output circuits used for detection switches and the like have been proposed (for example, Patent Document 1). When such an output circuit is used in a safety device, it is necessary to detect damage (output damage detection) in accordance with safety standards.
図7は、こうした出力破損検知を行う出力回路の一例を示す回路図である。同図に示されるようにオープンコレクタ出力の故障検知をするため出力電圧を読み出したいが、負荷(100)に何も接続しない場合、あまりにもインピーダンスが高すぎてちょっとした外乱で間違った値を読んでしまう。これを回避するため内部にある程度の大きさの負荷抵抗R100を内蔵しておく。詳しくは、図7に示すように出力回路はPNPトランジスタQ100とNPNトランジスタQ101の共用出力であり、PNP/NPN切替スイッチ112により負荷抵抗R100を切り替えている。そして、負荷抵抗R100により出力破損検知のために出力電圧をCPU111が常時モニターしている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of an output circuit that performs such output damage detection. As shown in the figure, I want to read the output voltage to detect the failure of the open collector output, but when nothing is connected to the load (100), the impedance is too high and the wrong value is read with a little disturbance. End up. In order to avoid this, a load resistor R100 having a certain size is built in. Specifically, as shown in FIG. 7, the output circuit is a shared output of the PNP transistor Q100 and the NPN transistor Q101, and the load resistor R100 is switched by the PNP /
このとき、出力に何も繋がないと電流が全く流れないため電圧も発生しない。そのため、モニターできなくなる。ユーザーに「外部に必ず負荷を繋ぐこと」と限定条件を付ければよいが、なかなかユーザーの理解が得られない。 At this time, if nothing is connected to the output, no current flows, so no voltage is generated. Therefore, it becomes impossible to monitor. Although it is only necessary to give a limited condition to the user, “Be sure to connect the load to the outside”, it is difficult to understand the user.
ここで、負荷抵抗R100の値について考察する。負荷抵抗R100の値が大きすぎるとモニター時に外来ノイズの影響を受けやすくなり、一方、小さすぎると発熱が大きくなる。よって、その間の値(例えば24ボルト電源を用いた場合、例えば8.2kΩ)をとっている。
しかし、PNP/NPN共用出力にすると、この負荷抵抗R100が原因で漏れ電流i100が流れてしまうことがある。つまり、漏れ電流i100について、通常の使用時には問題はないが、何らかの理由でグランド端子側(図7の×印の箇所)が断線した場合には次の問題が発生する。 However, when the PNP / NPN shared output is used, the leakage current i100 may flow due to the load resistance R100. That is, there is no problem with the leakage current i100 during normal use, but the following problem occurs when the ground terminal side (the location marked with x in FIG. 7) is disconnected for some reason.
図7の電源120のプラス端子→内部回路130→内部グランドライン→PNP/NPN切替スイッチ112→抵抗R100→負荷100の経路で漏れ電流が流れる。
その値は電源電圧が24ボルトであれば、24ボルト/8.2kΩ=2.9mAとなり、漏れ電流は安全センサとしては最大でも2.0mAでなければならず、フォトカプラの負荷(シーケンサもしくはプログラマブルコントローラの入力回路)のことも考えると、できれば200μA以下にしたい。なお、負荷抵抗R100の値を大きくする手段を用いると前述したとおりノイズに弱くなる。
The leakage current flows through the path of the positive terminal of the
If the power supply voltage is 24 volts, the value is 24 volts / 8.2 kΩ = 2.9 mA, and the leakage current must be at most 2.0 mA as a safety sensor, and the load of the photocoupler (sequencer or programmable) Considering the controller input circuit), we would like to make it 200 μA or less if possible. If means for increasing the value of the load resistance R100 is used, it becomes weak against noise as described above.
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、内部に負荷抵抗を備えるPNP/NPN共用の出力回路に対し、負荷を接続して使用している際に、負荷とグランド端子との間が断線したときに、電流が負荷に流れ込むことにより出力回路が停止しているにもかかわらず負荷側が通電してしまうことを防止する。またさらには負荷が破損することを防止することにある。 The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to use a load connected to a PNP / NPN shared output circuit having a load resistance therein. When the circuit is disconnected from the ground terminal, the load side is prevented from being energized even though the output circuit is stopped due to current flowing into the load. Furthermore, it is to prevent the load from being damaged.
請求項1に記載の発明では、図6に示すように、電源ライン及びグランドラインの間に接続される第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を備え、PNPトランジスタよりなる前記第1スイッチング素子とNPNトランジスタよりなる前記第2スイッチング素子とは制御手段からの制御信号に基づきスイッチング動作を行い、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子は、前記第1スイッチング素子が電源ライン側に、前記第2スイッチング素子がグランドライン側になるように直列接続され、前記第1スイッチング素子のコレクタと前記第2スイッチング素子のコレクタとの間には出力信号ラインが設けられ、前記電源ラインには電源端子、前記グランドラインにはグランド端子、前記出力信号ラインには出力端子がそれぞれ設けられ、外部において前記電源端子と前記出力端子との間、または、前記出力端子と前記グランド端子との間に負荷が接続可能な出力回路において、前記第1スイッチング素子のコレクタと前記出力信号ラインとの間、及び前記出力信号ラインと前記第2スイッチング素子のコレクタとの間にはそれぞれダイオードが前記電源ラインから前記グランドラインに向かう方向に整流するように設けられ、前記第1スイッチング素子のコレクタと前記電源ラインとの間には、第1負荷抵抗と第3スイッチング素子とが直列接続されるとともに、前記第2スイッチング素子のコレクタと前記グランドラインとの間には、第2負荷抵抗と第4スイッチング素子とが直列接続され、前記制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とから選択する選択手段を備え、前記選択手段により前記第1スイッチング素子が選択されたときに前記第4スイッチング素子をオンし、また、前記第2スイッチング素子が選択されたときに前記第3スイッチング素子をオンするようにしたことを要旨とする。 In the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 6, the first switching element and the second switching element that are connected between the power supply line and the ground line are provided, and the first switching element and the NPN that are formed by PNP transistors are provided. The second switching element formed of a transistor performs a switching operation based on a control signal from a control unit, and the first switching element and the second switching element include the first switching element on a power supply line side, The switching elements are connected in series so as to be on the ground line side, an output signal line is provided between the collector of the first switching element and the collector of the second switching element, the power supply line has a power supply terminal, Ground terminal for ground line, output terminal for output signal line In an output circuit that is provided and can be connected externally between the power supply terminal and the output terminal or between the output terminal and the ground terminal, the collector of the first switching element and the output signal A diode is provided between the output signal line and the collector of the second switching element so as to rectify in a direction from the power supply line toward the ground line, and between the output signal line and the collector of the second switching element. A first load resistor and a third switching element are connected in series between the collector and the power supply line, and a second load resistor is connected between the collector of the second switching element and the ground line. A switching element connected in series with the fourth switching element and performing output control based on the control signal; Selecting means for selecting from the first switching element and the second switching element, and when the first switching element is selected by the selecting means, the fourth switching element is turned on, and the second switching element is selected. The gist is that the third switching element is turned on when the element is selected.
請求項1に記載の発明によれば、出力端子とグランド端子との間に負荷を接続し、選択手段により第1スイッチング素子を選択して制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を第1スイッチング素子としたとき、第4スイッチング素子がオンされる。そして、第2負荷抵抗の両端子間電圧を検出することにより出力電圧(出力破損)を検知することができる。このようにして負荷を接続して使用している際に、負荷とグランド端子との間が断線すると、電源端子→内部回路→第4スイッチング素子まで電流が流れるが、ダイオードによりその流れが阻止され、出力端子→負荷へ流れることが回避される。 According to the first aspect of the present invention, the switching element that performs the output control based on the control signal by connecting the load between the output terminal and the ground terminal, selecting the first switching element by the selection unit, and performing the output control based on the control signal is the first switching. When the element is used, the fourth switching element is turned on. The output voltage (output damage) can be detected by detecting the voltage between both terminals of the second load resistor. When the load and the ground terminal are disconnected when the load is connected in this way, a current flows from the power supply terminal → the internal circuit → the fourth switching element, but the current is blocked by the diode. The flow from the output terminal to the load is avoided.
請求項2に記載のように、請求項1に記載の出力回路において、前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子のベース同士が共通ラインに接続され、この共通ラインを前記選択手段により選択されるスイッチング素子に応じて前記電源ラインと接続するか前記グランドラインと接続するかを切り替えて前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子をオン・オフするようにするとよい。
As described in
請求項3に記載のように、請求項1に記載の出力回路において、前記制御手段により前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子をオン・オフすることもできる。
請求項4に記載のように、検出スイッチとして、請求項1〜3のいずれか1項に記載の出力回路と、検出領域の物体の有無を検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段が物体を検出したか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記第1スイッチング素子と第2スイッチング素子を制御する構成とすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the output circuit according to the first aspect, the third switching element and the fourth switching element can be turned on / off by the control means.
According to a fourth aspect of the present invention, the detection switch includes the output circuit according to any one of the first to third aspects, and a detection unit that detects the presence or absence of an object in the detection region. It is possible to determine whether or not the detection means has detected an object and control the first switching element and the second switching element based on the determination result.
本発明によれば、内部に負荷抵抗を備えるPNP/NPN共用の出力回路に対し、負荷を接続して使用している際に、負荷とグランド端子との間が断線したときに、電流が負荷に流れ込むことにより出力回路が停止しているにもかかわらず負荷側が通電してしまうことを防止する。またさらには負荷が破損することを防止することができる。 According to the present invention, when a load is connected to the PNP / NPN shared output circuit having a load resistance therein, when the load and the ground terminal are disconnected, the current is loaded. The load side is prevented from being energized even though the output circuit is stopped. Furthermore, it is possible to prevent the load from being damaged.
(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
本実施形態の検出スイッチは、図1に示すように、コントローラ1とセンサヘッド(投光器側)2とセンサヘッド(受光器側)3とから構成されている。図1では、6個のセンサヘッド2及び6個のセンサヘッド3が用意されている。各センサヘッド2は投光素子を備えているとともに、各センサヘッド3は受光素子を備えている。そして、対をなすセンサヘッド2,3においてセンサヘッド2から投光されてセンサヘッド3でその光を受光するように配置されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the detection switch according to this embodiment includes a controller 1, a sensor head (projector side) 2, and a sensor head (light receiver side) 3. In FIG. 1, six
コントローラ1はセンサヘッド2,3が複数接続可能な構成となっている。詳しくは、コントローラ1からケーブル4を介して各センサヘッド2が接続されている。同様に、コントローラ1からケーブル5を介して各センサヘッド3が接続されている。コントローラ1からセンサヘッド2にケーブル4を通して制御信号が送られ、この制御信号によりセンサヘッド2において投光動作が実行される。また、コントローラ1からセンサヘッド3にケーブル5を通して制御信号が送られ、この制御信号によりセンサヘッド3において受光動作が実行される。そして、検出手段としてのヘッド2,3によりヘッド2,3間の検出領域の物体の有無を検出することができる。即ち、遮光されれば物体があることになる。具体的には、例えば進行禁止区域に作業者が進入したことが検出される。
The controller 1 is configured such that a plurality of
コントローラ1には出力回路6が設けられ、この出力回路6により負荷90を駆動することができるようになっている。詳しくは、コントローラ1は、検出手段としてのヘッド2,3が物体を検出したか否かを判定し、この判定結果に基づいて負荷90を駆動する。
The controller 1 is provided with an
図2には、出力回路6の電気的構成を示す。
図2において、出力回路6には、電源ライン10及びグランドライン20が備えられている。また、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2が備えられている。第1スイッチング素子Q1はPNPトランジスタよりなり、第2スイッチング素子Q2はNPNトランジスタよりなる。電源ライン10及びグランドライン20の間に第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2が備えられている。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2は直列接続され、第1スイッチング素子Q1を電源ライン10側に、第2スイッチング素子Q2をグランドライン20側に接続している。詳しくは、第1スイッチング素子Q1のエミッタが抵抗R10を介して電源ライン10に接続されるとともに、第2スイッチング素子Q2のエミッタが抵抗R11を介してグランドライン20に接続されている。
FIG. 2 shows an electrical configuration of the
In FIG. 2, the
スイッチング素子Q1,Q2のベースは駆動回路41,42を介してCPU40と接続されている。第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2とは、制御手段としてのCPU40からの制御信号に基づきスイッチング動作を行う。詳しくは、第1スイッチング素子Q1は制御信号が第1の信号レベル(例えばハイ)の時にオンし、第2スイッチング素子Q2は制御信号が第2の信号レベル(例えばロー)の時にオンする。
The bases of the switching elements Q1, Q2 are connected to the
第1スイッチング素子Q1のコレクタと第2スイッチング素子Q2のコレクタとの間には出力信号ライン30が設けられている。電源ライン10には電源端子11、グランドライン20にはグランド端子21、出力信号ライン30には出力端子31がそれぞれ設けられている。
An
外部に負荷90が接続可能である。この負荷90は、例えば進入禁止区域への作業者の進入が検出された際に警報を発するなど、安全上の適宜の処理を行うための負荷(安全機器用の負荷)である。負荷90は、電源端子11と出力端子31との間(図3参照)、または、出力端子31とグランド端子21との間(図2参照)に接続可能である。
A
図2の第1スイッチング素子Q1のコレクタと出力信号ライン30との間にはダイオードD10が電源ライン10からグランドライン20に向かう方向に整流するように設けられている。即ち、アノードがスイッチング素子Q1のコレクタ側となるとともにカソードが出力信号ライン30側となるように接続されている。同様に、出力信号ライン30と第2スイッチング素子Q2のコレクタとの間にはダイオードD20が電源ライン10からグランドライン20に向かう方向に整流するように設けられている。即ち、アノードが出力信号ライン30側となるとともにカソードがスイッチング素子Q2のコレクタ側となるように接続されている。
A diode D10 is provided between the collector of the first switching element Q1 in FIG. 2 and the
第1スイッチング素子Q1のコレクタと電源ライン10との間には、第1負荷抵抗R1と第3スイッチング素子Q3とが直列接続されている。第3スイッチング素子Q3はPNPトランジスタよりなり、エミッタが電源ライン10に接続され、コレクタが第1負荷抵抗R1の一端に接続されている。第1負荷抵抗R1の他端が第1スイッチング素子Q1のコレクタと接続されている。同様に、第2スイッチング素子Q2のコレクタとグランドライン20との間には、第2負荷抵抗R2と第4スイッチング素子Q4とが直列接続されている。第4スイッチング素子Q4はNPNトランジスタよりなり、エミッタがグランドライン20に接続され、コレクタが第2負荷抵抗R2の一端に接続されている。第2負荷抵抗R2の他端が第2スイッチング素子Q2のコレクタと接続されている。
Between the collector of the first switching element Q1 and the
さらに、内部負荷抵抗R1,R2の電圧監視用(両端子間電圧監視用)として、抵抗R20,R21,R22の直列回路およびオペアンプ50が備えられている。抵抗R20,R21,R22の直列回路が出力信号ライン30とグランドライン20との間に接続されている。オペアンプ50の+入力端子は抵抗R21,R22間に接続されている。オペアンプ50は負帰還がかけられている。オペアンプ50の出力端子がCPU40に接続されている。抵抗R20,R21,R22の直列回路は漏れ電流規格の2mAを超えない程度の高抵抗であり、電源電圧の24ボルトを4ボルト程度に減衰する。そして、第4スイッチング素子Q4のオンに伴う負荷抵抗R2のグランドライン20への接続により負荷抵抗R2の両端子に加わる電圧、即ち、出力電圧に応じた電圧がオペアンプ50に入力され、オペアンプ50で増幅されてCPU40に送られる。また、第3スイッチング素子Q3のオンに伴う負荷抵抗R1の電源ライン10への接続により負荷抵抗R1の両端子に加わる電圧、即ち、出力電圧に応じた電圧がオペアンプ50に入力され、オペアンプ50で増幅されてCPU40に送られる。
Furthermore, a series circuit of resistors R20, R21, and R22 and an
このようにして、CPU40は出力電圧を監視している。負荷抵抗R1,R2の値は、外来ノイズの影響を受けにくく、かつ、発熱も小さくできる値である(例えば電源電圧が24ボルトの場合、例えば8.2kΩ)。
In this way, the
また、出力回路6には選択手段としてのPNP/NPN切替スイッチ70が備えられている。PNP/NPN切替スイッチ70は、作業者が手動で切り替えるスライドスイッチである。PNP/NPN切替スイッチ70は、図2のように負荷90を接続した時と図3のように負荷90を接続した時とで切り替え操作される。切替スイッチ70は、制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2とから選択するためのものである。
Further, the
第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4のベース同士が抵抗R13,R15を介して共通ライン60に接続されている。共通ライン60は、PNP/NPN切替スイッチ70の切替接点70aを介して電源ライン10またはグランドライン20と接続することができるようになっている。そして、共通ライン60を、切替スイッチ70により選択されるスイッチング素子に応じて電源ライン10と接続するかグランドライン20と接続するかを切り替える。これにより、PNP/NPN切替スイッチ70により第1スイッチング素子Q1が選択されたときに第4スイッチング素子Q4をオンし、また、第2スイッチング素子Q2が選択されたときに第3スイッチング素子Q3をオンするようになっている。
The bases of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are connected to the
第3スイッチング素子Q3のベースと電源ライン10との間には抵抗R12が接続されている。また、第4スイッチング素子Q4のベースとグランドライン20との間には抵抗R14が接続されている。
A resistor R12 is connected between the base of the third switching element Q3 and the
このようにして、負荷抵抗(内部負荷抵抗)を2つに分割して抵抗R1,R2とし、それぞれスイッチング素子を付けている。即ち、負荷抵抗を2つに分割して抵抗R1,R2とし、第1負荷抵抗R1の一方の端子をダイオードD10とスイッチング素子(トランジスタ)Q1との間に接続する。同様に、第2負荷抵抗R2の一方の端子をダイオードD20とスイッチング素子(トランジスタ)Q2との間に接続する。第1負荷抵抗R1の他方の端子は第3スイッチング素子Q3を介して電源ライン10に接続する。第2負荷抵抗R2の他方の端子は第4スイッチング素子Q4を介してグランドライン20に接続する。
In this way, the load resistance (internal load resistance) is divided into two to be resistors R1 and R2, and switching elements are respectively attached. That is, the load resistor is divided into two to be resistors R1 and R2, and one terminal of the first load resistor R1 is connected between the diode D10 and the switching element (transistor) Q1. Similarly, one terminal of the second load resistor R2 is connected between the diode D20 and the switching element (transistor) Q2. The other terminal of the first load resistor R1 is connected to the
図2の出力回路6において内部回路80が電源ライン10とグランドライン20の間に接続されている。内部回路80は、例えば、投光器と受光器の通信回路であって、受光素子からの受光素子の信号を増幅するアンプ(トランジスタ)とアナログスイッチとシフトレジスタとワンチップマイコンと動作表示灯を含んでいる。
In the
制御手段としてのCPU40は、検出手段としてのヘッド2,3が物体を検出したか否かを判定し、この判定結果に基づいて第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2を制御する。
The
次に、検出スイッチの作用を説明する。
まず、図2に示すように、PNPモード、即ち、負荷90を出力端子31とグランド端子21との間に接続し、PNP/NPN切替スイッチ70により第1スイッチング素子(PNPトランジスタ)Q1を選択して制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を第1スイッチング素子Q1とした場合について説明する。
Next, the operation of the detection switch will be described.
First, as shown in FIG. 2, the PNP mode, that is, the
電源端子11とグランド端子21との間には24ボルト電源Eが接続される。PNP/NPN切替スイッチ70の接点70aは、共通ライン60と電源ライン10とをつなぐ。電源端子11から切替スイッチ70の接点70aを経た電流i13がスイッチング素子Q4のベース・エミッタ間に流れ、スイッチング素子Q4がオンされる。この第4スイッチング素子Q4のオンにより抵抗R2がスイッチング素子Q4を通してグランドライン20に接続されることになる。なお、スイッチング素子Q3はオフなので抵抗R1はオープン状態となる。
A 24 volt power supply E is connected between the
この状態でヘッド2,3が物体を検出すると、CPU40は第1スイッチング素子Q1をオンする。これにより、電源端子11→第1スイッチング素子Q1→出力端子31→負荷90へ電流が流れる。一方、CPU40はオペアンプ50の出力信号レベルから第2負荷抵抗R2の両端子間電圧を検出することにより出力電圧(出力破損)を検知する。そして、オペアンプ50の出力信号レベルが所定範囲から外れると、異常であると判定してロックアウト(機能停止)する。具体的には、ロックアウト用表示灯を点滅させる。
When the
次に、図3に示すように、NPNモード、即ち、負荷90を電源端子11と出力端子31との間に接続し、PNP/NPN切替スイッチ70により第2スイッチング素子(NPNトランジスタ)Q2を選択して制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を第2スイッチング素子Q2とした場合について説明する。
Next, as shown in FIG. 3, the NPN mode, that is, the
電源端子11とグランド端子21との間には24ボルト電源Eが接続される。PNP/NPN切替スイッチ70の接点70aは、共通ライン60とグランドライン20とをつなぐ。電源端子11からスイッチング素子Q3のエミッタ・ベース間→切替スイッチ70の接点70aを経た電流i23が流れ、スイッチング素子Q3がオンする。この第3スイッチング素子Q3のオンにより第1負荷抵抗R1がスイッチング素子Q3を通して電源ライン10に接続されることになる。
A 24 volt power supply E is connected between the
ヘッド2,3が物体を検出すると、CPU40は第2スイッチング素子Q2をオンする。これにより、負荷90→出力端子31→第2スイッチング素子Q2→グランドライン20へ電流が流れる。
When the
一方、CPU40はオペアンプ50の出力信号レベルから第1負荷抵抗R1の両端子間電圧を検出することにより出力電圧(出力破損)を検知する。そして、オペアンプ50の出力信号レベルが所定範囲から外れると、異常であると判定してロックアウト(機能停止)する。具体的には、ロックアウト用表示灯を点滅させる。
On the other hand, the
次に、図2に示す状態から(PNPモードで負荷90を接続して使用している際に)、図4に示すように、負荷90とグランド端子21との間(図4の×の箇所)が断線した場合について説明する。
Next, from the state shown in FIG. 2 (when the
電源Eのプラス端子から電流(i30)が、電源端子11→内部回路80→内部グランドライン20→第4スイッチング素子Q4のエミッタ・コレクタ間→抵抗R2まで電流が流れる。しかし、ダイオードD20においては逆方向電流となるので、その流れが阻止される。よって、出力端子31→負荷90へ電流が流れることが回避される。
A current (i30) flows from the positive terminal of the power supply E to the
その結果、内部に負荷抵抗(R1,R2)を備えるPNP/NPN共用の出力回路に対し、負荷90を接続して使用している際に、負荷90とグランド端子21との間が断線したときに、電流が負荷90に流れ込むことにより出力回路6(これを用いた検出スイッチ)が停止しているにもかかわらず負荷90側(フォトカプラなど)が通電(オン)してしまうことを防止する。またさらには負荷90が破損することを防止することができる。
As a result, when the
以上のように本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第1スイッチング素子Q1のコレクタと電源ライン10との間に、第1負荷抵抗R1と第3スイッチング素子Q3とを直列接続するとともに第2スイッチング素子Q2のコレクタとグランドライン20との間に、第2負荷抵抗R2と第4スイッチング素子Q4とを直列接続し、切替スイッチ70の操作に連動してスイッチング素子Q3,Q4を切り替えるようにした。よって、負荷90とグランド端子21との間が断線したときに、電流が負荷90に流れ込むことにより出力回路6が停止しているにもかかわらず負荷90側が通電してしまうことを防止する。またさらには負荷90が破損することを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A first load resistor R1 and a third switching element Q3 are connected in series between the collector of the first switching element Q1 and the
(2)第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4のベース同士が共通ライン60に接続され、この共通ライン60を切替スイッチ70により選択されるスイッチング素子に応じて電源ライン10と接続するかグランドライン20と接続するかを切り替えて第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4をオン・オフするようにした。よって、ハード構成のみの構成とすることができる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
(2) The bases of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are connected to the
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
図2に代わる構成として、本実施形態では図5のようにしている。CPU40には第3スイッチング素子Q3のベースが接続されるとともに第4スイッチング素子Q4のベースが接続されている。これにより、スイッチング素子Q3,Q4を独立してCPU40で制御することができる。また、CPU40には切替スイッチ70が接続されており、切替スイッチ70の操作状態をCPU40で検知することができる。
As an alternative to FIG. 2, the present embodiment is configured as shown in FIG. The base of the third switching element Q3 is connected to the
そして、CPU40は切替スイッチ70の操作状態に応じてスイッチング素子Q3,Q4を切り替える。つまり、切替スイッチ70がPNP側に操作されていれば第3スイッチング素子Q3をオフに、第4スイッチング素子Q4をオンにする。一方、切替スイッチ70がNPN側に操作されていれば第3スイッチング素子Q3をオンに、第4スイッチング素子Q4をオフにする。このようにCPU40によりスイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4をオン・オフする。
Then, the
さらに、本実施の形態においては以下のような作用効果も奏する。
図2に示したようにPNPモードで出力端子31とグランド端子21との間に負荷90を接続していれば(正しい接続を行っていれば)、出力オフ時(スイッチング素子Q1,Q2のオフ時)には、出力端子31の電位は0ボルトとなる。この状態において第4スイッチング素子Q4のオンに伴う負荷抵抗R2のグランドライン20への接続によりオペアンプ50の出力が約1ボルトのLレベルとなる。
Furthermore, in the present embodiment, the following operational effects are also achieved.
As shown in FIG. 2, if the
しかしながら、図5においては、PNP出力設定で、電源端子11と出力端子31との間に(NPN側に)負荷90を繋いでいる(誤配線している)。このとき、出力オフ時(スイッチング素子Q1,Q2のオフ時)には、出力端子31の電位は約24ボルトとなる。この状態において第4スイッチング素子Q4のオンに伴う負荷抵抗R2のグランドライン20への接続によりオペアンプ50の出力が約2.4ボルトのHレベルとなる。
However, in FIG. 5, a
このように、出力オフ時(図5のスイッチング素子Q1,Q2が共にオフ)において、間違った接続をしていると、オペアンプ50の出力がHレベルになり、これにより、CPU40において間違った接続をしていることが分かるので、スイッチング素子Q3,Q4を両方ともオフにする。また、CPU40は、遮光時に出力(負荷への通電)は行わない。
Thus, when the output is off (switching elements Q1 and Q2 in FIG. 5 are both off), if an incorrect connection is made, the output of the
また、遮光時に間違った接続であることが判明すると、CPU40はその時点でロックアウト(出力をオフにして動作を停止)する。これにより、次回入光になってもオフのままにする。
If it is determined that the connection is incorrect at the time of light shielding, the
その結果、PNP出力設定でNPN側に負荷を繋いだ場合(誤配線した場合)にはスイッチング素子Q4をオンしないことにより、図5においてi40に示す漏れ電流が発生しないようにすることができる。即ち、スイッチング素子Q4がオンすることに起因して負荷90→出力端子31→スイッチング素子Q4→内部グランドライン20に至る漏れ電流i40が流れようとするが、スイッチング素子Q4をオフすることにより漏れ電流経路を遮断することができる。
As a result, when a load is connected to the NPN side in the PNP output setting (when miswiring is performed), the switching element Q4 is not turned on, so that the leakage current indicated by i40 in FIG. 5 can be prevented. That is, the leakage current i40 from the
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・スイッチング素子Q3,Q4はバイポーラトランジスタ以外にもFETでも、メカニカル接点でもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The switching elements Q3 and Q4 may be FETs or mechanical contacts other than bipolar transistors.
・図1の検出スイッチにおいてはコントローラ1と各センサヘッド(投光器側)2とをケーブル4で接続するとともにコントローラ1と各センサヘッド(受光器側)3とをケーブル5で接続した場合について説明したが、これ以外にも、ケーブルを用いずに各投光素子や各受光素子を電気的に接続した、一般的な多光軸光電スイッチに適用してもよい。つまり、投光器においては複数の投光素子及びこれら投光素子を順に駆動させる投光回路を備え、受光器においては投光器の複数の投光素子と一対一で対応するように対向配置された複数の受光素子及びこれら受光素子を順に駆動させる受光回路を備え、コントローラと投光器の投光回路とを電気的に接続するとともにコントローラと受光器の受光回路とを電気的に接続した場合に適用してもよい。
In the detection switch of FIG. 1, the case where the controller 1 and each sensor head (sender side) 2 are connected by the
2,3…ヘッド、6…出力回路、10…電源ライン、11…電源端子、20…グランドライン、21…グランド端子、30…出力信号ライン、31…出力端子、40…CPU、60…共通ライン、70…切替スイッチ、90…負荷、D10,D20…ダイオード、Q1…第1スイッチング素子、Q2…第2スイッチング素子、Q3…第3スイッチング素子、Q4…第4スイッチング素子、R1…第1負荷抵抗、R2…第2負荷抵抗。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1スイッチング素子のコレクタと前記出力信号ラインとの間、及び前記出力信号ラインと前記第2スイッチング素子のコレクタとの間にはそれぞれダイオードが前記電源ラインから前記グランドラインに向かう方向に整流するように設けられ、前記第1スイッチング素子のコレクタと前記電源ラインとの間には、第1負荷抵抗と第3スイッチング素子とが直列接続されるとともに、前記第2スイッチング素子のコレクタと前記グランドラインとの間には、第2負荷抵抗と第4スイッチング素子とが直列接続され、前記制御信号に基づく出力制御を行うスイッチング素子を、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とから選択する選択手段を備え、前記選択手段により前記第1スイッチング素子が選択されたときに前記第4スイッチング素子をオンし、また、前記第2スイッチング素子が選択されたときに前記第3スイッチング素子をオンするようにしたことを特徴とする出力回路。 A first switching element and a second switching element connected between a power line and a ground line, the first switching element comprising a PNP transistor and the second switching element comprising an NPN transistor are control signals from a control means. The first switching element and the second switching element are connected in series so that the first switching element is on the power line side and the second switching element is on the ground line side, and the first switching element and the second switching element are connected in series. An output signal line is provided between the collector of one switching element and the collector of the second switching element. The power supply line has a power supply terminal, the ground line has a ground terminal, and the output signal line has an output terminal. Each of the power terminals provided outside Between the output terminal, or, in the output circuit load can be connected between the output terminal and the ground terminal,
A diode rectifies in a direction from the power supply line to the ground line between the collector of the first switching element and the output signal line and between the output signal line and the collector of the second switching element. A first load resistor and a third switching element are connected in series between the collector of the first switching element and the power supply line, and the collector of the second switching element and the ground line A second load resistor and a fourth switching element are connected in series, and a switching element that performs output control based on the control signal is selected from the first switching element and the second switching element Means, and the first switching element is selected by the selection means when the first switching element is selected. To turn on the switching element, also, the output circuit being characterized in that so as to turn on said third switching element when said second switching element is selected.
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