JP6045366B2 - Signal input device - Google Patents
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Description
本発明は、２線式の近接センサ、光電センサ、光ファイバセンサ等の２線式センサを接続して、その２線式センサからの信号を取り込んだ上で、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やＰＬＣ（プログラムコントローラ）などの制御装置に伝える信号入力装置に関する。 The present invention connects a two-wire sensor such as a two-wire proximity sensor, a photoelectric sensor, or an optical fiber sensor, takes in a signal from the two-wire sensor, and then executes a CPU (central processing unit) or The present invention relates to a signal input device that transmits a control device such as a PLC (program controller).
信号入力装置の一例として、ＰＬＣの入力回路がある。従来の入力回路では、少なくとも３つの第１〜第３のセンサ接続端子を持ち、２線式の近接センサを第１、第２のセンサ接続端子間に接続する第１の接続状態と、第２、第３のセンサ接続端子間に接続する第２の接続状態とを、択一的に切り替えている。ここで択一的とは、１つの近接センサを第１の接続状態でセンサ接続端子間に接続したときは、他の近接センサは第２の接続状態でセンサ接続端子に、同時には、接続することができないことである。 As an example of the signal input device, there is a PLC input circuit. The conventional input circuit has at least three first to third sensor connection terminals, a first connection state in which a two-wire proximity sensor is connected between the first and second sensor connection terminals, and a second The second connection state connected between the third sensor connection terminals is alternatively switched. Here, alternatively, when one proximity sensor is connected between the sensor connection terminals in the first connection state, the other proximity sensor is connected to the sensor connection terminal in the second connection state at the same time. It is not possible.
そして、ＰＬＣにおいて入力回路の後段の内部回路では、近接センサの接続態様が前記第１の接続状態か前記第２の接続状態かに対応して、近接センサからの入力信号を処理してシーケンスプログラムの実行等を行う。 Then, in the internal circuit at the subsequent stage of the input circuit in the PLC, the sequence program processes the input signal from the proximity sensor according to whether the connection mode of the proximity sensor is the first connection state or the second connection state. Execute.
かかる入力回路を備えたＰＬＣにおいては、センサ接続端子間での近接センサの接続態様に対応して作業者が手動で設定する必要があった。 In a PLC provided with such an input circuit, it is necessary for an operator to manually set in accordance with the connection mode of the proximity sensor between the sensor connection terminals.
しかしながら、このような設定を近接センサの接続態様に合わせて行うことは煩わしいだけでなく、誤認識の結果として誤設定を引き起こす可能性も指摘される。 However, it is not only troublesome to perform such setting according to the connection mode of the proximity sensor, but it is also pointed out that erroneous setting may be caused as a result of erroneous recognition.
そこで、本発明は、入力回路等の信号入力回路のセンサ接続端子に対するセンサの接続態様を自動検出し、その検出結果に基づいて後段側のＰＬＣ等では各種設定を自動的に確実に行うことができるようにすることを目的としている。 Therefore, the present invention can automatically detect the connection mode of the sensor with respect to the sensor connection terminal of the signal input circuit such as the input circuit and automatically and reliably perform various settings in the PLC on the rear stage based on the detection result. The purpose is to be able to.
（１）本発明による信号入力装置は、
複数の２線式センサ（以下、センサ）が択一的に複数のセンサ接続端子のいずれかに接続される信号入力装置であって、
接続状態とされた個々の前記センサのそれぞれにつき、非動作状態にある前記センサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記センサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる回路状態遷移手段と、
前記回路状態遷移手段に接続されて、前記回路状態の変化に応じて複数の出力信号の組み合わせが変化する複数の出力端子と、を備え、
前記回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた複数の遷移状態における、前記複数の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。
(1) A signal input device according to the present invention comprises:
A signal input device in which a plurality of two-wire sensors (hereinafter referred to as sensors) are alternatively connected to any of a plurality of sensor connection terminals,
A circuit that transitions a circuit state in accordance with a current difference between an off-state current that flows through the sensor in a non-operating state and an on-state current that flows through the sensor that is in an operating state for each of the sensors that are connected. State transition means;
A plurality of output terminals connected to the circuit state transition means, the combination of a plurality of output signals changing according to the change of the circuit state,
The circuit state transition means is configured such that all combinations of outputs at the plurality of output terminals in a plurality of transition states generated by the circuit state transition units are different from each other.
上記の構成において、回路状態遷移手段は、複数のセンサのうち、いずれのセンサが前記複数のセンサ接続端子のいずれかに択一的に接続されているかに応じて回路状態を自動的に遷移させるとともに、接続したセンサの非動作状態と動作状態の切り替えに応じても回路状態を自動的に遷移させるので、これら複数のセンサを択一的に複数のセンサ接続端子間に接続して使用する信号入力装置において、その回路状態の設定を自動化することが可能となる。 In the above configuration, the circuit state transition means automatically transitions the circuit state according to which of the plurality of sensors is selectively connected to any of the plurality of sensor connection terminals. In addition, since the circuit state is automatically changed according to switching between the non-operating state and the operating state of the connected sensor, a signal used by connecting these multiple sensors between multiple sensor connection terminals. In the input device, setting of the circuit state can be automated.
なお、前記センサは、２線式の近接センサ、光電センサ、光ファイバセンサ等の各種の２線式センサを含む。 The sensor includes various two-wire sensors such as a two-wire proximity sensor, a photoelectric sensor, and an optical fiber sensor.
本発明の好ましい１つの態様では、
前記複数のセンサは、少なくとも２つの第１および第２のセンサを含み、また、前記複数のセンサ接続端子は、少なくとも３つの第１ないし第３のセンサ接続端子を含み、前記複数の出力端子は、少なくとも２つの第１および第２の出力端子を含み、前記第１のセンサは前記第１、第２のセンサ接続端子間に、また、前記第２のセンサは前記第２、第３のセンサ接続端子間に、それぞれ、択一的に接続される構成において、
前記回路状態遷移手段が、
前記第１、第２のセンサ接続端子間に前記第１のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第１のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第１のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第１の回路状態遷移手段と、
前記第２、第３のセンサ接続端子間に前記第２のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第２のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第２のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第２の回路状態遷移手段と、
を備え、
前記第１、第２の回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた２つずつで合計４つの遷移状態における、前記第１、第２の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。
In a preferred embodiment of the present invention,
The plurality of sensors include at least two first and second sensors, the plurality of sensor connection terminals include at least three first to third sensor connection terminals, and the plurality of output terminals include , Including at least two first and second output terminals, wherein the first sensor is between the first and second sensor connection terminals, and the second sensor is the second and third sensors. In the configuration in which each connection terminal is alternatively connected,
The circuit state transition means is
In a state where the first sensor is connected between the first and second sensor connection terminals, an off-state current flowing through the first sensor in a non-operating state and the first sensor in an operating state First circuit state transition means for transitioning a circuit state according to a current difference from an on-state current flowing through
In a state where the second sensor is connected between the second and third sensor connection terminals, the off-state current flowing through the second sensor in the non-operating state and the second sensor in the operating state Second circuit state transition means for transitioning the circuit state in accordance with the current difference from the on-state current flowing through
With
The first and second circuit state transition means are configured so that all combinations of outputs at the first and second output terminals are different from each other in a total of four transition states. Has been.
上記態様の作用は次のとおりである。 The operation of the above aspect is as follows.
第１、第２のセンサ接続端子に第１のセンサを接続すると、第１の回路状態遷移手段が活性化される。この状態で、第１のセンサに被検出物を作用させない第１のセンサの非動作状態と、被検出物を作用させる第１のセンサの動作状態とを切り替えると、第１の回路状態遷移手段は回路状態を切り替える。 When the first sensor is connected to the first and second sensor connection terminals, the first circuit state transition means is activated. In this state, when switching between the non-operation state of the first sensor that does not cause the detection object to act on the first sensor and the operation state of the first sensor that causes the detection object to act, the first circuit state transition means Switches the circuit state.
すなわち、第１の回路状態遷移手段は、非動作状態にある第１のセンサに流れるオフ状態電流を検出して回路状態を遷移させ、２つの第１および第２の出力端子での出力の組み合わせを第１状態の組み合わせ〈１〉＝（Ｘ１、Ｙ１）とする。また、第１の回路状態遷移手段は、動作状態にある第１のセンサに流れるオン状態電流を検出して回路状態を遷移させ、２つの第１および第２の出力端子での出力の組み合わせを第２状態の組み合わせ〈２〉＝（Ｘ２、Ｙ２）とする。 In other words, the first circuit state transition means detects the off-state current flowing through the first sensor in the non-operating state, transitions the circuit state, and combines the outputs at the two first and second output terminals. Is the first state combination <1> = (X1, Y1). The first circuit state transition means detects the on-state current flowing through the first sensor in the operating state to transition the circuit state, and combines the outputs at the two first and second output terminals. The second state combination <2> = (X2, Y2).
あるいは、第２の回路状態遷移手段は、非動作状態にある第２のセンサに流れるオフ状態電流を検出して回路状態を遷移させ、２つの第１および第２の出力端子での出力の組み合わせを第３状態の組み合わせ〈３〉＝（Ｘ３、Ｙ３）とする。また、第２の回路状態遷移手段は、動作状態にある第２のセンサに流れるオン状態電流を検出して回路状態を遷移させ、２つの第１および第２の出力端子での出力の組み合わせを第４状態の組み合わせ〈４〉＝（Ｘ４、Ｙ４）とする。 Alternatively, the second circuit state transition means transitions the circuit state by detecting an off-state current flowing through the second sensor in the non-operating state, and a combination of outputs at the two first and second output terminals Is the third state combination <3> = (X3, Y3). The second circuit state transition means detects the on-state current flowing through the second sensor in the operating state to transition the circuit state, and combines the outputs at the two first and second output terminals. The fourth state combination <4> = (X4, Y4).
上記の４つの出力組み合わせ〈１〉、〈２〉、〈３〉、〈４〉は互いに識別可能である。 The above four output combinations <1>, <2>, <3>, <4> can be distinguished from each other.
２値の場合について例示すると、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｌ（またはＸ１＝Ｘ２＝Ｈ）であれば第１のセンサが接続されているとし（ここで“Ｌ”、“Ｈ”は論理レベル）、Ｘ３＝Ｘ４＝Ｈ（またはＸ３＝Ｘ４＝Ｌ）であれば第２のセンサが接続されているとする（一例）。これにより、いずれのセンサが接続されたかが識別される。 In the case of binary values, if X1 = X2 = L (or X1 = X2 = H), it is assumed that the first sensor is connected (here, “L” and “H” are logic levels), and X3 = X4 = H (or X3 = X4 = L), it is assumed that the second sensor is connected (an example). Thereby, which sensor is connected is identified.
さらに、Ｙ１＝Ｈ（またはＹ１＝Ｌ）であれば第１のセンサが非動作状態であるとし、Ｙ２＝Ｌ（またはＹ２＝Ｈ）であれば第１のセンサが動作状態であるとする（一例）。これにより、接続状態にある第１のセンサの非動作状態と動作状態とが識別される。 Furthermore, if Y1 = H (or Y1 = L), the first sensor is inactive, and if Y2 = L (or Y2 = H), the first sensor is in operation ( One case). Thereby, the non-operating state and the operating state of the first sensor in the connected state are identified.
また、Ｙ３＝Ｌ（またはＹ３＝Ｈ）であれば第２のセンサが非動作状態であるとし、Ｙ４＝Ｈ（またはＹ４＝Ｌ）であれば第２のセンサが動作状態であるとする（一例）。これにより、接続状態にある第２のセンサの非動作状態と動作状態とが識別される。 Further, if Y3 = L (or Y3 = H), the second sensor is in an inoperative state, and if Y4 = H (or Y4 = L), the second sensor is in an operating state ( One case). Thereby, the non-operating state and the operating state of the second sensor in the connected state are identified.
以上のように、第１、第２の回路状態遷移手段は、第１および第２のセンサのうち、いずれのセンサが第１および第２のセンサ接続端子間、または、第２および第３のセンサ接続端子間に接続されているかに応じて回路状態を自動的に遷移させるとともに、接続したセンサの非動作状態と動作状態の切り替えに応じても回路状態を自動的に遷移させるので、２種類のセンサを択一的に接続して使用する信号入力装置において、その回路状態の設定を自動化することが可能となる。 As described above, in the first and second circuit state transition means, any of the first and second sensors is between the first and second sensor connection terminals, or the second and third sensors. Since the circuit state is automatically changed according to whether it is connected between the sensor connection terminals, and the circuit state is automatically changed according to switching between the non-operating state and the operating state of the connected sensor, two types It is possible to automate the setting of the circuit state of a signal input device that is used by selectively connecting the sensors.
本発明によれば、複数の２線式のセンサが複数のセンサ接続端子のいずれに択一的に接続されているかを自動的に検出し、その検出結果に基づいて、後段側でのセンサの接続態様に応じた設定を適切にかつ自動的に行うことができる。 According to the present invention, it is automatically detected which of the plurality of two-wire sensors are selectively connected to the plurality of sensor connection terminals, and the sensor on the rear stage side is detected based on the detection result. Settings according to the connection mode can be appropriately and automatically performed.
以下、本発明の実施の形態にかかる信号入力装置を、図面を参照して、詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる信号入力装置の構成を概念的に示す構成概念図である。なお、以下の説明では、説明の都合で２線式の近接センサを単にセンサと称し、また、各図中でも、近接センサを単にセンサで示す。 Hereinafter, a signal input device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration conceptual diagram conceptually showing the configuration of the signal input device according to the embodiment of the present invention. In the following description, for convenience of explanation, a two-wire proximity sensor is simply referred to as a sensor, and in each drawing, the proximity sensor is simply indicated by a sensor.
図１に示すように、信号入力装置１０は、第１のセンサＡと第２のセンサＢとを、その第１、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対して択一的に接続し得るものとして構成されている。
As shown in FIG. 1, the
前記両センサＡ、Ｂは、共に、同一構成のものであり、センサ信号を出力する出力トランジスタＴｒを備えている。そして、これらセンサＡ、Ｂの出力端子ａ、ｂは、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２間、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３間のいずれかに出力トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタが接続することができるようになっている。トランジスタＴｒの型式は、図１ではＮＰＮであるが、この型式に限定されない。 Both the sensors A and B have the same configuration and include an output transistor Tr that outputs a sensor signal. The output terminals a and b of the sensors A and B are connected between the first and second sensor connection terminals T1 and T2 and between the second and third sensor connection terminals T2 and T3. A collector-emitter can be connected. The type of the transistor Tr is NPN in FIG. 1, but is not limited to this type.
センサＡ、ＢのトランジスタＴｒのコレクタ電位は、当該センサＡ、Ｂの信号となり、また、これらセンサにおいては、信号入力装置１０側からトランジスタＴｒのコレクタに接続されたセンサ内部回路に給電される。ただし、図１では、前記給電のための回路の図示を略している。
The collector potentials of the transistors Tr of the sensors A and B become signals of the sensors A and B. In these sensors, power is supplied to the sensor internal circuit connected to the collector of the transistor Tr from the
図１では、説明の都合で、第１のセンサＡはその出力端子ａ、ｂが第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に接続され、また、第２のセンサＢはその出力端子ａ、ｂが第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３間に接続されるものとしている。この接続は以下の説明でも同様である。 In FIG. 1, for convenience of explanation, the output terminals a and b of the first sensor A are connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2, and the second sensor B is connected to the output terminal a. , B are connected between the second and third sensor connection terminals T2, T3. This connection is the same in the following description.
また、上記の「択一的に接続」とは、第１、第２両センサＡ、Ｂのうちのいずれか一方の出力端子ａ、ｂを第１〜第３のセンサ接続端子Ｔ１〜Ｔ３に接続したときは、第１、第２両センサＡ、Ｂのうちのいずれか他方の出力端子ａ、ｂは第１〜第３のセンサ接続端子Ｔ１〜Ｔ３に接続することができない、つまり、両センサＡ、Ｂを第１〜第３のセンサ接続端子Ｔ１〜Ｔ３に同時接続はできないということである。 The “selectively connected” means that the output terminals a and b of the first and second sensors A and B are connected to the first to third sensor connection terminals T1 to T3. When connected, the other output terminals a and b of the first and second sensors A and B cannot be connected to the first to third sensor connection terminals T1 to T3. This means that the sensors A and B cannot be simultaneously connected to the first to third sensor connection terminals T1 to T3.
信号入力装置１０はまた、接続状態とされた第１のセンサＡまたは第２のセンサＢのそれぞれにつき、非動作状態（動作ＯＦＦ）でのセンサ内のオフ状態電流（トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間を流れる電流）と、動作状態（動作ＯＮ）でのセンサ内のオン状態電流（トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間を流れる電流）との電流差に応じて回路状態を遷移させる回路状態遷移手段１１を備えているとともに、回路状態の変化に応じて２組の出力信号のハイレベル（“Ｈ”）と、ローレベル（“Ｌ”）の組み合わせが変化する２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２を有している。
The
回路状態遷移手段１１は、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に第１のセンサＡが接続されている状態において、非動作状態にある第１のセンサＡに流れるオフ状態電流と、動作状態にある第１のセンサＡに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる。また、回路状態遷移手段１１は、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に第２のセンサＢが接続されている状態において、非動作状態にある第２のセンサＢに流れるオフ状態電流と、動作状態にある第２のセンサＢに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる。 The circuit state transition means 11 includes an off-state current flowing through the first sensor A that is in the non-operating state in a state where the first sensor A is connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2. The circuit state is transitioned according to the current difference from the on-state current flowing through the first sensor A in the operating state. Further, the circuit state transition means 11 is an off-state current that flows through the second sensor B that is in the non-operating state when the second sensor B is connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3. And the circuit state is changed in accordance with the current difference from the on-state current flowing through the second sensor B in the operating state.
回路状態遷移手段１１が生じさせるのは、４つの遷移状態であり、これら４つの遷移状態における、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている。 The circuit state transition means 11 generates four transition states, and the combinations of outputs at the two output terminals O1 and O2 in these four transition states are all different from each other.
第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に第１のセンサＡが接続されている状態で、その第１のセンサＡが非動作状態にあるとき、第１の回路状態遷移手段１１ａは回路状態を遷移させて、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２での出力の組み合わせを第１出力組み合わせ〈１〉＝（Ｘ１、Ｙ１）とする。 When the first sensor A is in a non-operating state with the first sensor A connected to the first and second sensor connection terminals T1, T2, the first circuit state transition means 11a is a circuit. The state is changed, and the combination of outputs from the two output terminals O1 and O2 is set to the first output combination <1> = (X1, Y1).
また、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に第１のセンサＡが接続されている状態で、その第１のセンサＡが動作状態にあるとき、第１の回路状態遷移手段１１ａは回路状態を遷移させて、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２での出力の組み合わせを第２出力組み合わせ〈２〉＝（Ｘ２、Ｙ２）とする。 Further, when the first sensor A is in an operating state with the first sensor A being connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2, the first circuit state transition means 11a is The circuit state is changed, and a combination of outputs at the two output terminals O1 and O2 is set as a second output combination <2> = (X2, Y2).
ここで留意するべきは、出力Ｘ１と出力Ｘ２とが同じであれば、出力Ｙ１と出力Ｙ２とは必ず異なっており、逆に、出力Ｙ１と出力Ｙ２とが同じであれば、出力Ｘ１と出力Ｘ２とは必ず異なっているということである。要するに、第１状態の出力組み合わせ〈１〉＝（Ｘ１、Ｙ１）と第２状態の出力組み合わせ〈２〉＝（Ｘ２、Ｙ２）とは互いに識別可能となっている。なお、出力Ｘ１と出力Ｘ２とが異なり、かつ出力Ｙ１と出力Ｙ２とが異なる場合もあり得る。出力Ｘ１と出力Ｘ２とが同じで、かつ出力Ｙ１と出力Ｙ２とが同じということはない。 It should be noted that if the output X1 and the output X2 are the same, the output Y1 and the output Y2 are always different. Conversely, if the output Y1 and the output Y2 are the same, the output X1 and the output Y2 are the same. This means that it is always different from X2. In short, the output combination <1> = (X1, Y1) in the first state and the output combination <2> = (X2, Y2) in the second state are distinguishable from each other. Note that the output X1 and the output X2 may be different, and the output Y1 and the output Y2 may be different. The output X1 and the output X2 are not the same, and the output Y1 and the output Y2 are not the same.
次に、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に第２のセンサＢが接続されている状態で、その第２のセンサＢが非動作状態にあるとき、回路状態遷移手段１１は回路状態を遷移させて、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２での出力の組み合わせを第３出力組み合わせ〈３〉＝（Ｘ３、Ｙ３）とする。 Next, when the second sensor B is in a non-operating state with the second sensor B being connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3, the circuit state transition means 11 The state is changed, and the combination of the outputs at the two output terminals O1 and O2 is the third output combination <3> = (X3, Y3).
また、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に第２のセンサＢが接続されている状態で、その第２のセンサＢが動作状態にあるとき、第２の回路状態遷移手段１１ｂは回路状態を遷移させて、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２での出力の組み合わせを第４出力組み合わせ〈４〉＝（Ｘ４、Ｙ４）とする。 Further, when the second sensor B is in an operating state with the second sensor B connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3, the second circuit state transition means 11b The circuit state is changed, and a combination of outputs at the two output terminals O1 and O2 is set to a fourth output combination <4> = (X4, Y4).
ここで留意するべきは、出力Ｘ３と出力Ｘ４とが同じであれば、出力Ｙ３と出力Ｙ４とは必ず異なっており、逆に、出力Ｙ３と出力Ｙ４とが同じであれば、出力Ｘ３と出力Ｘ４とは必ず異なっているということである。要するに、第３状態の出力組み合わせ〈３〉＝（Ｘ３、Ｙ３）と第４状態の出力組み合わせ〈４〉＝（Ｘ４、Ｙ４）とは互いに識別可能となっている。なお、出力Ｘ３と出力Ｘ４とが異なり、かつ出力Ｙ３と出力Ｙ４とが異なる場合もあり得る。出力Ｘ３と出力Ｘ４とが同じで、かつ出力Ｙ３と出力Ｙ４とが同じということはない。 It should be noted that if the output X3 and the output X4 are the same, the output Y3 and the output Y4 are always different. Conversely, if the output Y3 and the output Y4 are the same, the output X3 and the output Y4 are the same. X4 is always different. In short, the output combination of the third state <3> = (X3, Y3) and the output combination of the fourth state <4> = (X4, Y4) can be distinguished from each other. Note that the output X3 and the output X4 may be different, and the output Y3 and the output Y4 may be different. The output X3 and the output X4 are the same, and the output Y3 and the output Y4 are not the same.
さらに、上記の４つの出力組み合わせ〈１〉、〈２〉、〈３〉、〈４〉は互いに識別可能となっている。つまり、出力組み合わせ（Ｘ１、Ｙ１）と出力組み合わせ（Ｘ２、Ｙ２）と出力組み合わせ（Ｘ３、Ｙ３）と出力組み合わせ（Ｘ４、Ｙ４）とは互いに識別可能である。 Furthermore, the above four output combinations <1>, <2>, <3>, <4> can be distinguished from each other. That is, the output combination (X1, Y1), the output combination (X2, Y2), the output combination (X3, Y3), and the output combination (X4, Y4) can be distinguished from each other.
ここで一例として出力組み合わせを２値の“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルの組み合わせとして例示すると、第１状態の出力組み合わせ〈１〉＝（Ｌ、Ｈ）、第２状態の出力組み合わせ〈１〉＝（Ｌ、Ｌ）、第３状態の出力組み合わせ〈３〉＝（Ｈ、Ｌ）、第４状態の出力組み合わせ〈４〉＝（Ｈ、Ｈ）とすれば、これら第１〜第４の４つの組み合わせ（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）は、相互に識別可能である。 Here, as an example, when the output combination is illustrated as a combination of binary “H” level and “L” level, the output combination of the first state <1> = (L, H), the output combination of the second state <1> = (L, L), output combination of the third state <3> = (H, L), output combination of the fourth state <4> = (H, H), these first to fourth 4 The two combinations (L, H), (L, L), (H, L), (H, H) are distinguishable from each other.
これは、次のように考えることができる。出力端子はＯ１とＯ２の２つがあるが、これを２ビットと捉え、それぞれに“Ｈ”、“Ｌ”の２ビットがあるならば、２の２乗＝４で、４通りの組み合わせが生じることになる。 This can be considered as follows. There are two output terminals, O1 and O2, but this is regarded as 2 bits, and if there are 2 bits of “H” and “L” respectively, 2 squares = 4 and 4 combinations occur. It will be.
第１〜第４の４つの組み合わせは、上記の、
（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）
以外に、
（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）
（Ｌ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）
（Ｌ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｈ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）
（Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）
（Ｈ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）
（Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）
（Ｈ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）
などもあり得る。要するに、４つの組み合わせは、互いに識別可能であれば、どのような組み合わせであってもよい。
The four combinations of the first to fourth are as described above.
(L, H), (L, L), (H, L), (H, H)
other than,
(L, H), (L, L), (H, H), (H, L)
(L, L), (L, H), (H, L), (H, H)
(L, L), (L, H), (H, H), (H, L)
(H, L), (H, H), (L, H), (L, L)
(H, H), (H, L), (L, H), (L, L)
(H, L), (H, H), (L, L), (L, H)
(H, H), (H, L), (L, L), (L, H)
And so on. In short, the four combinations may be any combination as long as they can be distinguished from each other.
以上のように、回路状態遷移手段１１は、第１、第２のセンサＡ、Ｂのいずれが接続されているかに応じて回路状態を自動的に遷移させるとともに、接続したセンサの非動作状態と動作状態の切り替えに応じても回路状態を自動的に遷移させるので、２種類のセンサを択一的に接続して使用する信号入力装置１０において、その回路状態の設定を自動化することが可能となる。
As described above, the circuit state transition means 11 automatically transitions the circuit state according to which of the first and second sensors A and B is connected, and the non-operating state of the connected sensor. Since the circuit state is automatically changed in response to the switching of the operation state, it is possible to automate the setting of the circuit state in the
信号入力装置１０の出力信号は出力端子Ｏ１、Ｏ２から図示略の制御装置内部のＣＰＵに取り込まれる。なお、信号入力装置１０はＰＬＣ（ＰＬＣまたはプログラマブルコントローラ）において、近接センサ等のセンサが接続される入力回路とし、この入力回路からＰＬＣ内部の制御部に取り込まれるようにするとよい。
The output signal of the
第１、第２のセンサＡ、Ｂのいずれかを対応するセンサ接続端子のいずれか（Ｔ１、Ｔ２またはＴ２、Ｔ３）に接続した状態で、そのセンサを非動作状態と動作状態とに切り替えてみて、それぞれの場合に制御装置が信号入力装置１０の２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２から取り込んだ出力組み合わせを確認する。
With one of the first and second sensors A and B connected to one of the corresponding sensor connection terminals (T1, T2 or T2, T3), the sensor is switched between the non-operating state and the operating state. Thus, in each case, the control device confirms the output combination taken in from the two output terminals O1 and O2 of the
もし、センサ非動作状態でその出力組み合わせが（Ｘ１、Ｙ１）であり、かつセンサ動作状態でその出力組み合わせが（Ｘ２、Ｙ２）であるならば、そのときに信号入力装置１０に接続されているのは第１のセンサＡであると識別することが可能である。センサを接続しているのは、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２であることも分かる。
If the output combination is (X1, Y1) in the sensor non-operating state and the output combination is (X2, Y2) in the sensor operating state, the
また、もし、センサ非動作状態でその出力組み合わせが（Ｘ３、Ｙ３）であり、かつセンサ動作状態でその出力組み合わせが（Ｘ４、Ｙ４）であるならば、そのときに信号入力装置１０に接続されているのは第２のセンサＢであると識別することが可能である。センサを接続しているのは、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３であることも分かる。
Also, if the output combination is (X3, Y3) in the sensor non-operation state and the output combination is (X4, Y4) in the sensor operation state, then the
図１で図示略の制御装置は、このようにして接続されているセンサの種別を自動的に判別し、その判別結果に基づいて他の回路部への設定信号や制御信号などを生成することになる。 The control device not shown in FIG. 1 automatically determines the type of the sensor connected in this way, and generates a setting signal, a control signal, or the like for other circuit units based on the determination result. become.
目視等による接続状態の確認の難しい場所にセンサがある場合等であっても、接続されているセンサの種類を容易に判別することができる。 Even when the sensor is in a place where it is difficult to confirm the connection state by visual observation or the like, the type of the connected sensor can be easily determined.
なお、両センサＡ、Ｂとも未接続状態のときの出力組み合わせ（Ｘ０、Ｙ０）は、上記の４つの出力組み合わせ（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ４１、Ｙ４）のいずれかと一致していても構わない。その場合に、出力組み合わせが一致するのは、４つの出力組み合わせのどれであってもよい。 The output combination (X0, Y0) when both sensors A and B are not connected is the above four output combinations (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3), (X41, Y4) may be the same. In that case, the output combinations may match any of the four output combinations.
上記の本発明の構成において、好ましいいくつかの態様につき、次に図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる信号入力装置の概略的な構成図である。 In the above-described configuration of the present invention, some preferred embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the signal input device according to the embodiment of the present invention.
図２では、図１の回路状態遷移手段１１は、説明の都合で、第１の回路状態遷移手段１１ａと、第２の回路状態遷移手段１１ｂとに分けられる。第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２は、高電位電源ＶＤＤから給電される。第３のセンサ接続端子Ｔ３は低電位電源ＶＳＳ（または接地部）に接続される。
In FIG. 2, the circuit
第１の回路状態遷移手段１１ａは、高電位電源ＶＤＤから第１のセンサ接続端子Ｔ１までの給電ラインＬ１と、高電位電源ＶＤＤから第２のセンサ接続端子Ｔ２までの給電ラインＬ２との間に介装されたスイッチ手段Ｓｗをもって構成されている。 The first circuit state transition means 11a is provided between the power supply line L1 from the high potential power supply VDD to the first sensor connection terminal T1 and the power supply line L2 from the high potential power supply VDD to the second sensor connection terminal T2. The switch means Sw is interposed.
このスイッチ手段Ｓｗは、高電位電源ＶＤＤから第１のセンサ接続端子Ｔ１までの給電ラインＬ１が導通状態（ＯＮ）にあるとき、高電位電源ＶＤＤから第２のセンサ接続端子Ｔ２までの給電ラインＬ２を非導通状態（ＯＦＦ）とし、逆に、第１高電位電源ＶＤＤ１から第１のセンサ接続端子Ｔ１までの給電ラインＬ１が非導通状態であるとき、第２高電位電源ＶＤＤ２から第２のセンサ接続端子Ｔ２までの給電ラインＬ２を導通状態とする。 This switch means Sw is configured such that when the power supply line L1 from the high potential power supply VDD to the first sensor connection terminal T1 is in a conductive state (ON), the power supply line L2 from the high potential power supply VDD to the second sensor connection terminal T2. When the power supply line L1 from the first high potential power supply VDD1 to the first sensor connection terminal T1 is nonconductive, the second sensor from the second high potential power supply VDD2 The power supply line L2 up to the connection terminal T2 is brought into conduction.
すなわち、給電ラインＬ１から第１のセンサＡに給電が行われているとき、そのときの回路状態の変化に伴うスイッチ手段Ｓｗの動作によって、給電ラインＬ２の給電は停止され、また、給電ラインＬ１を介して第１のセンサＡに給電が行われていないとき、そのときの回路状態の変化に伴うスイッチ手段Ｓｗの動作によって、給電ラインＬ２から第２のセンサ接続端子Ｔ２への給電が行われる。 That is, when power is supplied from the power supply line L1 to the first sensor A, the power supply of the power supply line L2 is stopped by the operation of the switch means Sw accompanying the change in the circuit state at that time, and the power supply line L1. When power is not supplied to the first sensor A via the power supply, power is supplied from the power supply line L2 to the second sensor connection terminal T2 by the operation of the switch means Sw accompanying the change in the circuit state at that time. .
第２の回路状態遷移手段１１ｂは、コンパレータＣ１と第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２とを備えている。第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２間に第１のセンサＡが接続されている状態で、第１のセンサＡが非動作状態にあるとき、第２のセンサ接続端子Ｔ２からの電流は充分に小さくされ、第１のセンサＡが動作状態にあるとき、第２のセンサ接続端子Ｔ２からの電流は増加する。
The second circuit
この電流の大小変化を捕捉するために、コンパレータＣ１の入力端子に、第２のセンサ接続端子Ｔ２からの電流の変化を電圧降下によって検出するための第１の負荷抵抗Ｒ１を接続し、この第１の負荷抵抗Ｒ１に第２のセンサ接続端子Ｔ２からの電流を流すようにする。 In order to capture the change in current, a first load resistor R1 for detecting a change in current from the second sensor connection terminal T2 by a voltage drop is connected to the input terminal of the comparator C1. The current from the second sensor connection terminal T2 is caused to flow through one load resistor R1.
第１の負荷抵抗Ｒ１の両端電圧つまりコンパレータＣ１の入力電圧ＶINが基準電圧Ｖthと比較され、その比較結果がコンパレータＣ１の出力端子から第２の出力端子Ｏ２へと出力される。 The voltage across the first load resistor R1, that is, the input voltage V IN of the comparator C1, is compared with the reference voltage Vth, and the comparison result is output from the output terminal of the comparator C1 to the second output terminal O2.
第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３間に第２のセンサＢが接続されている状態で、第２のセンサＢが非動作状態にあるとき、高電位電源ＶＤＤから給電ラインＬ２を介して給電される電流の一部を第２のセンサ接続端子Ｔ２を介して第２のセンサＢへ供給するとともに、その電流の残りの部分を前記の第１の負荷抵抗Ｒ１へ供給する。 When the second sensor B is in a non-operating state with the second sensor B connected between the second and third sensor connection terminals T2 and T3, the high potential power supply VDD is connected to the power supply line L2. A part of the supplied current is supplied to the second sensor B via the second sensor connection terminal T2, and the remaining part of the current is supplied to the first load resistor R1.
このとき、第２高電位電源ＶＤＤ２から第１の負荷抵抗Ｒ１への電流は比較的大きなものとする。第２のセンサＢが動作状態にあるとき、第２のセンサＢの内部抵抗は充分小さく、これを流れる電流でショートを起こさないようにするため、第１の負荷抵抗Ｒ１とコンパレータＣ１の入力端子との接続ノードＮ１と第２のセンサ接続端子Ｔ２との間に第２の負荷抵抗Ｒ２を挿入する。 At this time, the current from the second high potential power supply VDD2 to the first load resistor R1 is relatively large. When the second sensor B is in an operating state, the internal resistance of the second sensor B is sufficiently small, and in order not to cause a short circuit due to the current flowing therethrough, the input terminals of the first load resistor R1 and the comparator C1 A second load resistor R2 is inserted between the connection node N1 and the second sensor connection terminal T2.
前記の接続ノードＮ１から分流して第１の負荷抵抗Ｒ１に流れる電流は、第２のセンサＢが非動作状態のときは大きく、動作状態のときは小さくなる。 The current that is shunted from the connection node N1 and flows to the first load resistor R1 is large when the second sensor B is in the non-operating state and is small when the second sensor B is in the operating state.
そして、第１の負荷抵抗Ｒ１の両端電圧つまりコンパレータＣ１の入力電圧ＶINが基準電圧Ｖthと比較され、その比較結果がコンパレータＣ１の出力端子から第２の出力端子Ｏ２へと出力される。 Then, the voltage across the first load resistor R1, that is, the input voltage V IN of the comparator C1, is compared with the reference voltage Vth, and the comparison result is output from the output terminal of the comparator C1 to the second output terminal O2.
この実施の形態の動作を説明する。 The operation of this embodiment will be described.
（Ａ１）信号入力装置１０の第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に第１のセンサＡを接続すると、第１のセンサＡが非動作状態であれば、高電位電源ＶＤＤ、第１のセンサ接続端子Ｔ１、第１のセンサＡ、第２のセンサ接続端子Ｔ２、第２の負荷抵抗Ｒ２、第１の負荷抵抗Ｒ１、低電位電源ＶＳＳの経路に電流が流れる。このとき、第１のセンサＡが非動作状態であれば、第１のセンサＡに流れる電流は微弱なオフ状態電流ｉA0となる。
(A1) When the first sensor A is connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2 of the
第１の回路状態遷移手段１１ａを構成しているスイッチ手段Ｓｗは、微弱なオフ状態電流ｉA0の検出をもって高電位電源ＶＤＤから第２のセンサ接続端子Ｔ２への給電ラインＬ２を遮断する。よって、第１の出力端子Ｏ１における論理は“Ｌ”レベル（一例）へと遷移する。 The switch means Sw constituting the first circuit state transition means 11a cuts off the power supply line L2 from the high potential power supply VDD to the second sensor connection terminal T2 upon detection of the weak off-state current i A0 . Therefore, the logic at the first output terminal O1 transitions to the “L” level (one example).
第１のセンサＡに流れる微弱なオフ状態電流ｉA0は第１の負荷抵抗Ｒ１にも流れ、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは低いレベルとなる。その結果、コンパレータＣ１の出力つまりは第２の出力端子Ｏ２の論理は“Ｈ”レベル（一例）となる。 The weak off-state current i A0 flowing through the first sensor A also flows through the first load resistor R1, and the input voltage V IN of the comparator C1 is at a low level. As a result, the output of the comparator C1, that is, the logic of the second output terminal O2, becomes “H” level (one example).
制御装置２０は、第１の出力端子Ｏ１の論理“Ｌ”の入力により、信号入力装置１０に接続されているのが第１のセンサＡであり、それは第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に接続されていると認識できる。また、制御装置２０は、第２の出力端子Ｏ２の論理“Ｈ”の入力により、接続されている第１のセンサＡが非動作状態にあると認識できる。
In the
（Ａ２）第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に接続された第１のセンサＡが動作状態に遷移すると、第１のセンサＡに流れる電流は増加する。これが第１のセンサＡのオン状態電流ｉA1である。スイッチ手段Ｓｗの状態は変わらず、第１の出力端子Ｏ１の論理は“Ｌ”レベルのままである。 (A2) When the first sensor A connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2 transitions to the operating state, the current flowing through the first sensor A increases. This is the on-state current i A1 of the first sensor A. The state of the switch means Sw does not change, and the logic of the first output terminal O1 remains at the “L” level.
第１のセンサＡに流れる大きなオン状態電流ｉA1が第１の負荷抵抗Ｒ１に流れ、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは上昇する。その結果、コンパレータＣ１の出力つまりは第２の出力端子Ｏ２の論理は“Ｌ”レベルへと反転する（一例）。 A large on-state current i A1 flowing through the first sensor A flows through the first load resistor R1, and the input voltage V IN of the comparator C1 rises. As a result, the output of the comparator C1, that is, the logic of the second output terminal O2, is inverted to the “L” level (an example).
制御装置２０は、第１の出力端子Ｏ１の論理“Ｌ”の入力により、信号入力装置１０に接続されているのが第１のセンサＡであり、それは第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に接続されていると認識できる。また、制御装置２０は、第２の出力端子Ｏ２の論理“Ｌ”の入力により、接続されている第１のセンサＡが動作状態にあると認識できる。
In the
（Ｂ１）信号入力装置１０の第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に第２のセンサＢを接続する。このとき、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２は開放されており、高電位電源ＶＤＤから給電ラインＬ１を介して第１のセンサ接続端子Ｔ１への電流の流入がないため、スイッチ手段Ｓｗは、第２高電位電源ＶＤＤ２から第２のセンサ接続端子Ｔ２への給電ラインＬ２を導通状態へ切り替える。その結果として、第１の出力端子Ｏ１における論理は“Ｈ”レベルへと反転する（一例）。
(B1) The second sensor B is connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3 of the
第２のセンサＢが非動作状態であれば、高電位電源ＶＤＤ、第２の負荷抵抗Ｒ２、第２のセンサ接続端子Ｔ２、第２のセンサＢ、低電位電源ＶＳＳの経路に電流が流れるが、その電流は微弱であり、高電位電源ＶＤＤからの電流の大部分は第１の負荷抵抗Ｒ１に流れることなる。結果、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは高いレベルとなり、コンパレータＣ１の出力つまりは第２の出力端子Ｏ２の論理は“Ｌ”レベル（一例）となる。 If the second sensor B is in a non-operating state, a current flows through the path of the high potential power supply VDD, the second load resistor R2, the second sensor connection terminal T2, the second sensor B, and the low potential power supply VSS. The current is weak, and most of the current from the high potential power supply VDD flows to the first load resistor R1. As a result, the input voltage V IN of the comparator C1 becomes a high level, and the output of the comparator C1, that is, the logic of the second output terminal O2, becomes “L” level (an example).
制御装置２０は、第１の出力端子Ｏ１の論理“Ｈ”の入力により、信号入力装置１０に接続されているのが第２のセンサＢであり、それは第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に接続されていると認識できる。また、制御装置２０は、第２の出力端子Ｏ２の論理“Ｌ”の入力により、接続されている第２のセンサＢが非動作状態にあると認識できる。
In the
（Ｂ２）第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に接続された第２のセンサＢが動作状態に遷移すると、第２のセンサＢに流れる電流は増加し、それに連動して第１の負荷抵抗Ｒ１に流れる電流が減少する。それは、第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２との並列抵抗に抵抗Ｒ８が直列に接続されていることによる。コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは低下し、コンパレータＣ１の出力つまりは第２の出力端子Ｏ２の論理は“Ｈ”レベルへと反転する（一例）。スイッチ手段Ｓｗの状態は変わらず、第１の出力端子Ｏ１の論理は“Ｈ”レベルのままである。 (B2) When the second sensor B connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3 transitions to the operating state, the current flowing through the second sensor B increases, and the first sensor B is linked to the first sensor B. The current flowing through the load resistor R1 decreases. This is because the resistor R8 is connected in series to the parallel resistance of the first load resistor R1 and the second load resistor R2. The input voltage V IN of the comparator C1 decreases, and the output of the comparator C1, that is, the logic of the second output terminal O2, is inverted to “H” level (an example). The state of the switch means Sw does not change, and the logic of the first output terminal O1 remains at “H” level.
制御装置２０は、第１の出力端子Ｏ１の論理“Ｈ”の入力により、信号入力装置１０に接続されているのが第２のセンサＢであり、それは第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に接続されていると認識できる。また、制御装置２０は、第２の出力端子Ｏ２の論理“Ｈ”の入力により、接続されている第２のセンサＢが動作状態にあると認識できる。
In the
以上のように、信号入力装置１０に第１のセンサＡを接続しているか、それとも第２のセンサＢを接続しているかの識別は、第１の出力端子Ｏ１の論理によって行われる。また、第１のセンサＡの接続状態であるか第２のセンサＢの接続状態であるかにかかわらず、第２の出力端子Ｏ２に現れる論理の変化に応じて、その接続しているセンサが非動作状態であるか動作状態であるかを識別することができる。
As described above, whether the first sensor A or the second sensor B is connected to the
より具体的な好ましい実施の形態として、次のようなものがある。 More specific preferred embodiments include the following.
第１のセンサＡ、第２のセンサＢが択一的に接続されるべき第１のセンサ接続端子Ｔ１、第２のセンサ接続端子Ｔ２および第３のセンサ接続端子Ｔ３と、給電ラインＬ１に挿入されたフォトダイオードおよび第１の出力端子Ｏ１をプルダウンする給電ラインＬ２に挿入されたフォトトランジスタを有するフォトカプラ（図２では図示せず：図３のＰＣ１参照）と、フォトトランジスタの導通／非導通に応じて非導通／導通となるスイッチング素子（図２では図示せず：図３のＴｒ２参照）と、このスイッチング素子と低電位電源ＶＳＳとの間に挿入された第１の負荷抵抗Ｒ１と、スイッチング素子と第１の負荷抵抗Ｒ１との接続ノードＮ１と第２のセンサ接続端子Ｔ２との間に挿入された第２の負荷抵抗Ｒ２と、第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２との接続ノードＮ１とスイッチング素子との間に挿入された抵抗Ｒ８とを備えた信号入力装置である。 The first sensor A and the second sensor B are inserted into the first sensor connection terminal T1, the second sensor connection terminal T2, the third sensor connection terminal T3 and the power supply line L1 to be connected alternatively. And a photocoupler (not shown in FIG. 2; see PC1 in FIG. 3) having a phototransistor inserted into a power supply line L2 that pulls down the first output terminal O1, and conduction / non-conduction of the phototransistor And a first load resistor R1 inserted between the switching element and the low-potential power supply VSS; The second load resistor R2 inserted between the connection node N1 between the switching element and the first load resistor R1 and the second sensor connection terminal T2, the first load resistor R1 and the second load resistor R1 A signal input device having inserted a resistor R8 between the connection node N1 and the switching element of the load resistor R2.
上記のフォトダイオード、フォトトランジスタからなるフォトカプラは、前述のスイッチ手段Ｓｗを構成している。 The photocoupler composed of the photodiode and the phototransistor constitutes the switch means Sw described above.
第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２との接続ノードＮ１とスイッチング素子との間に挿入された抵抗Ｒ８は、コンパレータＣ１における基準電圧Ｖthを設定する上で有用となるものである（これについては以下の実施例で詳述する）。 The resistor R8 inserted between the switching node and the connection node N1 between the first load resistor R1 and the second load resistor R2 is useful for setting the reference voltage Vth in the comparator C1 ( This will be described in detail in the following examples).
以下、本発明の実施例にかかる信号入力装置を、図３〜図８を参照して説明する。この実施例では、２線式センサとして２線式近接センサに適用しているが、近接センサに限定されない。なお、以下の説明では、２線式近接センサを単にセンサと称する。図３〜図７は、信号入力装置の回路図であり、図８は、信号入力装置の遷移条件を示す図である。図３〜図７を参照して信号入力装置の構成および動作の説明に先立ち、図８を簡単に説明すると、「未接続」は、センサをセンサ接続端子に接続していない状態であり、「接続、動作ＯＦＦ」は、センサをセンサ接続端子間に接続し、かつ、センサが動作していない状態であり、「接続、動作ＯＮ」はセンサをセンサ接続端子間に接続し、かつ、センサが動作している状態を意味する。「Ｈ」は出力端子Ｏ１、Ｏ２の電位がハイレベル（“Ｈ”）、「Ｌ」はローレベル（“Ｌ”）を意味する。 Hereinafter, a signal input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the two-wire sensor is applied to a two-wire proximity sensor, but is not limited to a proximity sensor. In the following description, the two-wire proximity sensor is simply referred to as a sensor. 3 to 7 are circuit diagrams of the signal input device, and FIG. 8 is a diagram illustrating transition conditions of the signal input device. Prior to the description of the configuration and operation of the signal input device with reference to FIGS. 3 to 7, FIG. 8 will be briefly described. “Unconnected” is a state in which the sensor is not connected to the sensor connection terminal. “Connection, operation OFF” is a state where the sensor is connected between the sensor connection terminals and the sensor is not operating. “Connection, operation ON” is a connection between the sensor and the sensor connection terminal. Means the operating state. “H” means that the potentials of the output terminals O1 and O2 are high level (“H”), and “L” means low level (“L”).
図３において、ＰＣ１はフォトカプラ、ＰＤはフォトダイオード、ＰＴはフォトトランジスタ、Ｒ１は第１の負荷抵抗、Ｒ２は第２の負荷抵抗、Ｒ３〜Ｒ１２は抵抗、Ｔｒ１はトランジスタ、Ｔｒ２はトランジスタ、Ｄ１は逆流防止ダイオード、Ｃ１はオペアンプ利用のコンパレータ、Ｔ１は第１のセンサ接続端子、Ｔ２は第２のセンサ接続端子、Ｔ３は第３のセンサ接続端子、Ａは第１のセンサ、Ｂは第２のセンサ、Ｏ１は第１の出力端子、Ｏ２は第２の出力端子、ＶＤＤは高電位電源、ＶＳＳは低電位電源（または接地部）である。 In FIG. 3, PC1 is a photocoupler, PD is a photodiode, PT is a phototransistor, R1 is a first load resistor, R2 is a second load resistor, R3 to R12 are resistors, Tr1 is a transistor, Tr2 is a transistor, D1 Is a backflow prevention diode, C1 is a comparator using an operational amplifier, T1 is a first sensor connection terminal, T2 is a second sensor connection terminal, T3 is a third sensor connection terminal, A is a first sensor, and B is a second sensor , O1 is a first output terminal, O2 is a second output terminal, VDD is a high-potential power supply, and VSS is a low-potential power supply (or a ground portion).
センサ接続端子Ｔ１、Ｔ２間には、第１のセンサＡが接続され、センサ接続端子Ｔ２、Ｔ３間には、第２のセンサＢが接続される。 The first sensor A is connected between the sensor connection terminals T1 and T2, and the second sensor B is connected between the sensor connection terminals T2 and T3.
高電位電源ＶＤＤにフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤのアノードが接続され、そのカソードが第１のセンサ接続端子Ｔ１に接続されている。第３のセンサ接続端子Ｔ３は低電位電源ＶＳＳに接続されている。 The anode of the photodiode PD of the photocoupler PC1 is connected to the high potential power supply VDD, and the cathode thereof is connected to the first sensor connection terminal T1. The third sensor connection terminal T3 is connected to the low potential power supply VSS.
第２のセンサ接続端子Ｔ２は、第１のセンサＡの接続と第２のセンサＢの接続とに兼用されるが、同時に両センサＡ、Ｂが接続されないものであり、第２の負荷抵抗Ｒ２の一端に接続されている。第２の負荷抵抗Ｒ２の他端は第１の負荷抵抗Ｒ１の一端に接続され、第１の負荷抵抗Ｒ１の他端は低電位電源ＶＳＳに接続されている。 The second sensor connection terminal T2 is used for both the connection of the first sensor A and the connection of the second sensor B, but the two sensors A and B are not connected at the same time, and the second load resistance R2 It is connected to one end. The other end of the second load resistor R2 is connected to one end of the first load resistor R1, and the other end of the first load resistor R1 is connected to the low potential power source VSS.
フォトカプラＰＣ１におけるフォトトランジスタＰＴのエミッタは低電位電源ＶＳＳに接続され、コレクタが抵抗Ｒ３を介して高電位電源ＶＤＤに接続されている。抵抗Ｒ３とフォトトランジスタＰＴとの接続ノードＮ２は、抵抗Ｒ４を介して低電位電源ＶＳＳに接続されているとともに、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。接続ノードＮ２はさらに図外のＣＰＵに接続される第１の出力端子Ｏ１にも接続されている。 In the photocoupler PC1, the emitter of the phototransistor PT is connected to the low potential power supply VSS, and the collector is connected to the high potential power supply VDD via the resistor R3. A connection node N2 between the resistor R3 and the phototransistor PT is connected to the low-potential power supply VSS through the resistor R4, and is connected to the base of the transistor Tr1 through the resistor R5. The connection node N2 is further connected to a first output terminal O1 connected to a CPU (not shown).
トランジスタＴｒ１のコレクタは抵抗Ｒ７の一端に接続され、抵抗Ｒ７の他端は抵抗Ｒ６を介して高電位電源ＶＤＤに接続されている。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続ノードＮ３は、トランジスタＴｒ２のベースに接続され、そのエミッタは高電位電源ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは逆流防止ダイオードＤ１のアノードに接続され、逆流防止ダイオードＤ１のカソードは抵抗Ｒ８の一端に接続され、抵抗Ｒ８の他端は第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２との接続ノードＮ１に接続されている。 The collector of the transistor Tr1 is connected to one end of the resistor R7, and the other end of the resistor R7 is connected to the high potential power supply VDD via the resistor R6. A connection node N3 between the resistors R6 and R7 is connected to the base of the transistor Tr2, and its emitter is connected to the high potential power supply VDD. The collector of the transistor Tr2 is connected to the anode of the backflow prevention diode D1, the cathode of the backflow prevention diode D1 is connected to one end of the resistor R8, and the other end of the resistor R8 is connected to the first load resistor R1 and the second load resistor R2. Connected to the connection node N1.
第１、第２の負荷抵抗Ｒ１、Ｒ２と抵抗Ｒ８との接続ノードＮ１は、コンパレータＣ１の反転入力端子（−）に接続されている。コンパレータＣ１の非反転入力端子（＋）には基準電圧を作る抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０との接続ノードＮ４に接続され、抵抗Ｒ９の他端は高電位電源ＶＤＤに接続され、抵抗Ｒ１０の他端は低電位電源ＶＳＳに接続されている。コンパレータＣ１の出力端子は抵抗Ｒ１１を介して非反転入力端子（＋）に接続されている。コンパレータＣ１の出力端子はまた、抵抗Ｒ１２を介して高電位電源ＶＤＤに接続されているとともに、図外のＣＰＵに接続される第２の出力端子Ｏ２にも接続されている。 A connection node N1 between the first and second load resistors R1 and R2 and the resistor R8 is connected to the inverting input terminal (−) of the comparator C1. The non-inverting input terminal (+) of the comparator C1 is connected to a connection node N4 between a resistor R9 and a resistor R10 that generate a reference voltage, the other end of the resistor R9 is connected to the high potential power supply VDD, and the other end of the resistor R10 is connected to the non-inverting input terminal (+). It is connected to the low potential power supply VSS. The output terminal of the comparator C1 is connected to the non-inverting input terminal (+) via the resistor R11. The output terminal of the comparator C1 is also connected to the high potential power supply VDD via the resistor R12, and is also connected to a second output terminal O2 connected to a CPU (not shown).
次に、図３〜図８を参照して動作を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIGS.
（１）図３を参照して、第１のセンサＡおよび第２のセンサＢの未接続状態での動作を説明する。 (1) The operation of the first sensor A and the second sensor B in the unconnected state will be described with reference to FIG.
両センサＡ、Ｂとも未接続の状態では、高電位電源ＶＤＤからフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤへの電流の流れがなく、フォトダイオードＰＤは非発光状態のため、フォトトランジスタＰＴがオフ状態となっている。そのため、接続ノードＮ２の電位は“Ｈ”レベルである。 When both sensors A and B are not connected, there is no current flow from the high potential power supply VDD to the photodiode PD of the photocoupler PC1, and the photodiode PD is in a non-light emitting state, so that the phototransistor PT is turned off. ing. Therefore, the potential of the connection node N2 is at “H” level.
接続ノードＮ２の電位が“Ｈ”レベルであると、第１の出力端子Ｏ１は“Ｈ”レベルとなる。接続ノードＮ２が“Ｈ”レベルであると、トランジスタＴｒ１が導通状態にあり、接続ノードＮ３が“Ｌ”レベルであるため、トランジスタＴｒ２は導通状態となっている。 When the potential of the connection node N2 is at “H” level, the first output terminal O1 is at “H” level. When the connection node N2 is at “H” level, the transistor Tr1 is in a conductive state, and since the connection node N3 is at “L” level, the transistor Tr2 is in a conductive state.
その結果、高電位電源ＶＤＤから、トランジスタＴｒ２、逆流防止ダイオードＤ１の抵抗Ｒ８、第１の負荷抵抗Ｒ１の経路に電流ｉ0 が流れ、コンパレータＣ１の非反転入力端子（＋）には第１の負荷抵抗Ｒ１の両端間電圧が印加される。このときのコンパレータＣ１の入力電圧ＶIN＝Ｒ１・ｉ0 で、これは非反転入力端子（＋）に印加されている基準電圧Ｖthよりも大きいことから、コンパレータＣ１の出力端子電圧つまりは第２の出力端子Ｏ２から図外のＣＰＵに送出される検出電圧は"Ｌ"レベルである。 As a result, the current i 0 flows from the high-potential power supply VDD to the transistor Tr2, the resistance R8 of the backflow prevention diode D1, and the first load resistance R1, and the first non-inverting input terminal (+) of the comparator C1 has the first current. A voltage across the load resistor R1 is applied. At this time, the input voltage V IN = R1 · i 0 of the comparator C1 is larger than the reference voltage Vth applied to the non-inverting input terminal (+), so that the output terminal voltage of the comparator C1, that is, the second voltage is The detection voltage sent from the output terminal O2 to the CPU (not shown) is at the “L” level.
以上をまとめると、第１のセンサＡの未接続状態では、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせは、図８に示すように（Ｈ、Ｌ）となる。 In summary, when the first sensor A is not connected, the combination of voltage levels appearing at the first and second output terminals O1 and O2 is (H, L) as shown in FIG.
この電圧レベルの組み合わせ（Ｈ、Ｌ）を入力した図外のＣＰＵは、現在、第１のセンサＡが未接続の状態にあると確認することになる。
（２）図４を参照して第１のセンサＡを接続した状態で、被検出物Ｍに対する検出動作が非検出の状態であるときの動作を説明する。
A CPU (not shown) that receives this combination of voltage levels (H, L) confirms that the first sensor A is currently unconnected.
(2) With reference to FIG. 4, the operation when the detection operation for the detection object M is in a non-detection state with the first sensor A connected will be described.
第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２間に第１のセンサＡを接続すると、被検出物Ｍの検出がなされない状態であっても、第１のセンサＡの出力端子ａ、ｂ間には微弱なオフセット電流ｉA0が流れる。すなわち、高電位電源ＶＤＤからフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ、第１のセンサ接続端子Ｔ１、第１のセンサＡ、第２のセンサ接続端子Ｔ２、第１、第２の負荷抵抗Ｒ１、Ｒ２、低電位電源ＶＳＳの経路に微弱な電流ｉA0が流れる。 When the first sensor A is connected between the first and second sensor connection terminals T1 and T2, even if the detection object M is not detected, the output terminals a and b of the first sensor A are not connected. , A weak offset current i A0 flows. That is, from the high potential power supply VDD, the photodiode PD of the photocoupler PC1, the first sensor connection terminal T1, the first sensor A, the second sensor connection terminal T2, the first and second load resistors R1, R2, low A weak current i A0 flows through the path of the potential power supply VSS.
その結果、フォトカプラＰＣ１が動作し、フォトトランジスタＰＴが導通することになるため、接続ノードＮ２の電位がそれまでの"Ｈ"レベルから"Ｌ"レベルへと反転し、第１の出力端子Ｏ１がそれまでの“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへと反転する。一方、接続ノードＮ２が“Ｌ”レベルになると、それまで導通状態にあったトランジスタＴｒ１が非導通状態となり、接続ノードＮ３が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと反転するため、それまで導通状態にあったトランジスタＴｒ２が非導通状態に切り替わる。すると、それまで高電位電源ＶＤＤ、トランジスタＴｒ２、逆流防止ダイオードＤ１の抵抗Ｒ８の経路を経て第１の負荷抵抗Ｒ１に流れ込んでいた電流が遮断される。つまり、第１の負荷抵抗Ｒ１に対して流れ込む電流は、高電位電源ＶＤＤからフォトダイオードＰＤ、第１のセンサＡ、第２の負荷抵抗Ｒ２の経路を経た微弱な電流ｉA0のみとなる。 As a result, the photocoupler PC1 operates and the phototransistor PT becomes conductive, so that the potential of the connection node N2 is inverted from the previous “H” level to the “L” level, and the first output terminal O1. Is inverted from the previous “H” level to the “L” level. On the other hand, when the connection node N2 becomes “L” level, the transistor Tr1 that has been in a conductive state until then becomes non-conductive state, and the connection node N3 is inverted from “L” level to “H” level. The transistor Tr2 in the state is switched to the non-conductive state. Then, the current that has flowed into the first load resistor R1 through the path of the high potential power supply VDD, the transistor Tr2, and the resistor R8 of the backflow prevention diode D1 is cut off. That is, the current flowing into the first load resistor R1 is only a weak current i A0 from the high-potential power supply VDD through the path of the photodiode PD, the first sensor A, and the second load resistor R2.
第１の負荷抵抗Ｒ１の両端間電圧つまりはコンパレータＣ１の非反転入力端子（＋）に印加されるコンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、ＶIN＝Ｒ１・ｉA0で、これは、電流ｉA0が微弱であることから、図３の場合のコンパレータＣ１の入力電圧ＶIN＝Ｒ１・ｉ0 よりも大幅に減少する。その結果、コンパレータＣ１において、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは基準電圧Ｖthを下回ることになり、コンパレータＣ１の出力端子電圧つまりは第２の出力端子Ｏ２から図外のＣＰＵに送出される検出電圧はそれまでの"Ｌ"レベルから"Ｈ"レベルに反転する。 The voltage across the first load resistor R1, that is, the input voltage V IN of the comparator C1 applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator C1, is V IN = R1 · i A0 , which is the current i A0. Therefore, the input voltage V IN of the comparator C1 in the case of FIG. 3 is much smaller than the input voltage V IN = R1 · i 0 . As a result, in the comparator C1, the input voltage V IN of the comparator C1 falls below the reference voltage Vth, and the output terminal voltage of the comparator C1, that is, the detection voltage sent from the second output terminal O2 to the CPU outside the figure is The current level is inverted from “L” level to “H” level.
以上をまとめると、第１のセンサＡの接続状態でかつ被検出物Ｍの非検出状態（動作ＯＦＦ）では、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせが、図８に示すように（Ｌ、Ｈ）となる。 In summary, in the connection state of the first sensor A and the non-detection state of the detection object M (operation OFF), the combination of voltage levels appearing at the first and second output terminals O1 and O2 is as shown in FIG. (L, H) as shown in FIG.
この電圧レベルの組み合わせ（Ｌ、Ｈ）を入力した図外のＣＰＵは、現在、第１のセンサＡが接続された状態にあって、しかもその第１のセンサＡは被検出物Ｍを検出していない状態であると確認することになる。 The CPU (not shown) to which this voltage level combination (L, H) is input is currently connected to the first sensor A, and the first sensor A detects the detected object M. It will be confirmed that it is not in the state.
（３）図５を参照して第１のセンサＡの接続状態で、被検出物Ｍを検出したときの動作を説明する。 (3) With reference to FIG. 5, the operation when the detection object M is detected in the connected state of the first sensor A will be described.
第１のセンサＡに被検出物Ｍが検出領域の境界より内側まで接近して、第１のセンサＡが検出動作を行ったとする。その結果、第１のセンサＡの出力端子ａ、ｂ間には大きな電流ｉA1が流れる（ｉA1＞ｉA0）。この大きな電流ｉA1は第１の負荷抵抗Ｒ１にも流れ、コンパレータＣ１の入力電圧ＶIN＝Ｒ１・ｉA1はそれまでのＲ１・ｉA0に比べて上昇し、基準電圧Ｖthを上回ることになり、コンパレータＣ１の出力端子電圧つまりは第２の出力端子Ｏ２から図外のＣＰＵに送出される検出電圧はそれまでの“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転する。一方、第１の出力端子Ｏ１の電圧レベルは図４の場合と同じく“Ｌ”レベルのままである。 It is assumed that the detection object M approaches the first sensor A from the boundary of the detection region to the inside, and the first sensor A performs the detection operation. As a result, a large current i A1 flows between the output terminals a and b of the first sensor A (i A1 > i A0 ). This large current i A1 also flows to the first load resistor R1, and the input voltage V IN = R1 · i A1 of the comparator C1 rises compared to the previous R1 · i A0 and exceeds the reference voltage Vth. The output terminal voltage of the comparator C1, that is, the detection voltage sent from the second output terminal O2 to the CPU (not shown) is inverted from the previous “H” level to the “L” level. On the other hand, the voltage level of the first output terminal O1 remains “L” level as in the case of FIG.
以上をまとめると、第１のセンサＡの接続状態でかつ被検出物Ｍの検出状態（動作ＯＮ）では、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせが、それまでの（Ｌ、Ｈ）から図８に示すように（Ｌ、Ｌ）へと変化する。この電圧レベルの組み合わせ（Ｌ、Ｌ）を入力した図外のＣＰＵは、現在、第１のセンサＡが接続された状態にあって、しかもその第１のセンサＡが被検出物Ｍを検出した状態であると確認することになる。 In summary, in the connection state of the first sensor A and the detection state of the detection object M (operation ON), the combination of the voltage levels appearing at the first and second output terminals O1 and O2 is It changes from (L, H) to (L, L) as shown in FIG. The CPU (not shown) to which this voltage level combination (L, L) is input is currently connected to the first sensor A, and the first sensor A has detected the object M to be detected. It will be confirmed that it is in a state.
（４）図６を参照して第２のセンサＢを接続した状態で、被検出物Ｍに対する検出動作が非検出の状態（動作ＯＦＦ）であるときの動作を説明する。 (4) With reference to FIG. 6, the operation when the detection operation for the detection target M is in a non-detection state (operation OFF) in a state where the second sensor B is connected will be described.
第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３間に第２のセンサＢを接続すると、被検出物Ｍの検出がなされない状態であっても、第２のセンサＢの出力端子ａ、ｂ間には微弱なオフセット電流ｉB0が流れる。すなわち、高電位電源ＶＤＤからトランジスタＴｒ２、逆流防止ダイオードＤ１の抵抗Ｒ８の経路で接続ノードＮ１に流れ込んだ電流は、第１の負荷抵抗Ｒ１の経路と第２の負荷抵抗Ｒ２および第２のセンサＢの経路とに分流される。 When the second sensor B is connected between the second and third sensor connection terminals T2 and T3, even if the detection object M is not detected, the output terminals a and b of the second sensor B are not connected. , A weak offset current i B0 flows. That is, the current flowing from the high-potential power supply VDD into the connection node N1 through the path of the transistor Tr2 and the resistance R8 of the backflow prevention diode D1 is the path of the first load resistance R1, the second load resistance R2, and the second sensor B. Is diverted to
非検出状態にある第２のセンサＢの内部抵抗が充分に大きいものとして、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINを求めると、
ＶIN≒｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）｝・ＶＤＤ
これは、図３の場合のコンパレータＣ１の入力電圧ＶIN＝｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）｝・ＶＤＤと同程度であり、コンパレータＣ１において、コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは基準電圧Ｖthを上回ることになり、コンパレータＣ１の出力端子電圧つまりは第２の出力端子Ｏ２から図外のＣＰＵに送出される検出電圧はそれまでと同じく"Ｌ"レベルのままである。
Assuming that the internal resistance of the second sensor B in the non-detection state is sufficiently large, the input voltage VIN of the comparator C1 is obtained.
V IN ≈ {R1 / (R1 + R8)} · VDD
This is approximately the same as the input voltage V IN of the comparator C1 in FIG. 3 = {R1 / (R1 + R8)} · VDD, and in the comparator C1, the input voltage V IN of the comparator C1 exceeds the reference voltage Vth. Thus, the output terminal voltage of the comparator C1, that is, the detection voltage sent from the second output terminal O2 to the CPU outside the figure remains at the “L” level as before.
以上をまとめると、第２のセンサＢの接続状態でかつ被検出物Ｍの非検出状態（動作ＯＦＦ）では、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせが、図８に示すように（Ｈ、Ｌ）となる。この電圧レベルの組み合わせ（Ｈ、Ｌ）は、図３に示す両センサＡ、Ｂともに未接続のときと同じである。よって、電圧レベルの組み合わせ（Ｈ、Ｌ）を入力した図外のＣＰＵは、現在の状況につき、確定的な確認は行えないことになる。しかし、両センサＡ、Ｂのうちいずれかが接続されているのであれば、それは第２のセンサＢであるということは分かる。 In summary, in the connection state of the second sensor B and the non-detection state of the detection object M (operation OFF), the combination of the voltage levels appearing at the first and second output terminals O1 and O2 is shown in FIG. (H, L) as shown in FIG. This combination of voltage levels (H, L) is the same as when both sensors A and B shown in FIG. 3 are not connected. Therefore, a CPU (not shown) to which a combination of voltage levels (H, L) is input cannot perform definitive confirmation regarding the current situation. However, if either of the sensors A and B is connected, it is understood that it is the second sensor B.
（５）図７を参照して第２のセンサＢの接続状態で、被検出物Ｍを検出したときの動作を説明する。 (5) With reference to FIG. 7, the operation when the detection object M is detected in the connected state of the second sensor B will be described.
被検出物Ｍが第２のセンサＢに対してその検出領域の境界から外側まで離間して、第２のセンサＢが検出動作を行ったとする。その結果、高電位電源ＶＤＤ、トランジスタＴｒ２、逆流防止ダイオードＤ１の抵抗Ｒ８、第２の負荷抵抗Ｒ２、第２のセンサＢ、低電位電源ＶＳＳの経路で、第２のセンサＢの出力端子ａ、ｂ間には大きな電流ｉB1が流れる（ｉB1＞ｉB0）。逆に、第１の負荷抵抗Ｒ１に流れる電流ｉR1は、図６の場合に流れる電流よりも減少する。その結果、コンパレータＣ１の入力電圧ＶIN＝Ｒ１・ｉR1はそれまでの入力電圧に比べて低下し、基準電圧Ｖthを下回ることになり、コンパレータＣ１の出力端子電圧つまりは第２の出力端子Ｏ２から図外のＣＰＵに送出される検出電圧はそれまでの"Ｌ"レベルから"Ｈ"レベルに反転する。一方、第１の出力端子Ｏ１の電圧レベルは図６の場合と同じく"Ｈ"レベルのままである。 It is assumed that the detection target M is separated from the boundary of the detection region to the outside with respect to the second sensor B, and the second sensor B performs the detection operation. As a result, the output terminal a of the second sensor B in the path of the high potential power supply VDD, the transistor Tr2, the resistance R8 of the backflow prevention diode D1, the second load resistance R2, the second sensor B, the low potential power supply VSS, A large current i B1 flows between b (i B1 > i B0 ). Conversely, the current i R1 flowing through the first load resistor R1 is smaller than the current flowing in the case of FIG. As a result, the input voltage V IN = R1 · i R1 of the comparator C1 is lower than the input voltage so far and is lower than the reference voltage Vth, and the output terminal voltage of the comparator C1, that is, the second output terminal O2 The detection voltage sent to the CPU (not shown) is inverted from the previous “L” level to the “H” level. On the other hand, the voltage level of the first output terminal O1 remains at the “H” level as in the case of FIG.
以上をまとめると、第２のセンサＢの接続状態でかつ被検出物Ｍの検出状態では、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせが、それまでの（Ｈ、Ｌ）から図８に示すように（Ｈ、Ｈ）へと変化する。この電圧レベルの組み合わせ（Ｈ、Ｈ）を入力した図外のＣＰＵは、現在、第２のセンサＢが接続された状態にあって、しかもその第２のセンサＢが被検出物Ｍを検出した状態であると確認することになる。 In summary, in the connection state of the second sensor B and the detection state of the detection object M, the combination of the voltage levels appearing at the first and second output terminals O1 and O2 is (H, L ) To (H, H) as shown in FIG. The CPU (not shown) to which this voltage level combination (H, H) is input is currently connected to the second sensor B, and the second sensor B has detected the object M to be detected. It will be confirmed that it is in a state.
図６と図７の状態を切り替えることにより、第１、第２の出力端子Ｏ１、Ｏ２に現れる電圧レベルの組み合わせが、（Ｈ、Ｌ）と（Ｈ、Ｈ）との間で遷移するため、図外のＣＰＵは、現在、第２のセンサＢが接続された状態にあって、しかもその第２のセンサＢの被検出物Ｍに対する検出の動作が、非検出状態と検出状態との間で遷移していることを確認することができる。 By switching the states of FIG. 6 and FIG. 7, the combination of voltage levels appearing at the first and second output terminals O1, O2 transitions between (H, L) and (H, H). The CPU outside the figure is currently in a state where the second sensor B is connected, and the detection operation of the second sensor B with respect to the detected object M is between the non-detection state and the detection state. It can be confirmed that there is a transition.
次に、状態識別のための基準電圧Ｖthの条件範囲を検討する。ここでは、表現を簡略化するため、高電位電源ＶＤＤの電位をＶH とし、高電位電源ＶＤＤの電位をＶL と記載することにする。 Next, the condition range of the reference voltage Vth for state identification is examined. Here, in order to simplify the expression, the potential of the high potential power supply VDD is described as V H and the potential of the high potential power supply VDD is described as V L.
図３の状態の場合、第１の負荷抵抗Ｒ１を流れる電流ｉ0 は、
ｉ0 ＝ＶL ／（Ｒ１＋Ｒ８）
コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、
ＶIN＝Ｒ１・ｉ0 ＝ＶL ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）
このとき、コンパレータＣ１の出力が“Ｌ”レベルであるためには、基準電圧Ｖthは、
Ｖth＜ＶL ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）………［１］
である必要がある。
In the state of FIG. 3, the current i 0 flowing through the first load resistor R1 is
i 0 = V L / (R1 + R8)
The input voltage V IN of the comparator C1 is
V IN = R1 · i 0 = V L · R1 / (R1 + R8)
At this time, in order for the output of the comparator C1 to be at “L” level, the reference voltage Vth is
Vth <V L · R1 / (R1 + R8) ......... [1]
Need to be.
図４の状態の場合、第１のセンサＡの内部抵抗を実質的に無限大とみなしてもよくて、第１の負荷抵抗Ｒ１を流れる電流ｉA0は、実質的に、
ｉA0 ≒０
コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、実質的に、
ＶIN≒０
このとき、コンパレータＣ１の出力が“Ｈ”レベルであるためには、基準電圧Ｖthは、
０＜Ｖth………［２］
これは、実質的に無条件である。
In the state of FIG. 4, the internal resistance of the first sensor A may be regarded as substantially infinite, and the current i A0 flowing through the first load resistor R1 is substantially
i A0 ≒ 0
The input voltage V IN of the comparator C1 is substantially
V IN ≒ 0
At this time, in order for the output of the comparator C1 to be at “H” level, the reference voltage Vth is
0 <Vth ……… [2]
This is substantially unconditional.
図５の状態の場合、第１の負荷抵抗Ｒ１を流れる電流ｉA1は、
ｉA1＝ＶH ／（Ｒ１＋Ｒ２）
コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、
ＶIN＝Ｒ１・ｉA1＝ＶH ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
このとき、コンパレータＣ１の出力が“Ｌ”レベルであるためには、基準電圧Ｖthは、
Ｖth＜ＶH ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）………［３］
である必要がある。
In the state of FIG. 5, the current i A1 flowing through the first load resistor R1 is
i A1 = V H / (R1 + R2)
The input voltage V IN of the comparator C1 is
V IN = R1 · i A1 = V H · R1 / (R1 + R2)
At this time, in order for the output of the comparator C1 to be at “L” level, the reference voltage Vth is
Vth <V H · R1 / (R1 + R2) ......... [3]
Need to be.
図６の状態の場合、第２のセンサＢの内部抵抗を実質的に無限大とみなしてもよくて、第１の負荷抵抗Ｒ１を流れる電流ｉR1は、実質的に、
ｉR1≒ＶL ／（Ｒ１＋Ｒ８）
コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、実質的に、
ＶIN≒Ｒ１・ｉB0＝ＶL ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）
このとき、コンパレータＣ１の出力が“Ｌ”レベルであるためには、基準電圧Ｖthは、
Ｖth＜ＶL ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）………［４］
である必要がある。この［４］の条件範囲は図３の場合の条件範囲［１］と同じである。
In the state of FIG. 6, the internal resistance of the second sensor B may be regarded as substantially infinite, and the current i R1 flowing through the first load resistance R1 is substantially
i R1 ≈ V L / (R1 + R8)
The input voltage V IN of the comparator C1 is substantially
V IN ≒ R1 ・ i B0 = V L・ R1 / (R1 + R8)
At this time, in order for the output of the comparator C1 to be at “L” level, the reference voltage Vth is
Vth <V L · R1 / (R1 + R8) ......... [4]
Need to be. The condition range [4] is the same as the condition range [1] in FIG.
図７の場合、抵抗Ｒ８を流れる電流ｉB1が第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２とに分流する関係から、計算を容易にするため、電流ｉB1を利用してみる。第１の負荷抵抗Ｒ１と第２の負荷抵抗Ｒ２との並列合成抵抗はＲ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）であり、抵抗Ｒ８を流れる電流ｉB1は、
ｉB1＝ＶL ／｛Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｒ８｝
コンパレータＣ１の入力電圧ＶINは、ＶL から抵抗Ｒ８による電圧降下分を差し引いて、
ＶIN＝ＶL −ＶL ・Ｒ８／｛Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｒ８｝
このとき、コンパレータＣ１の出力が“Ｈ”レベルであるためには、基準電圧Ｖthは、
ＶL −ＶL ・Ｒ８／｛Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｒ８｝＜Ｖth………［５］
である必要がある。
In the case of FIG. 7, the current i B1 is used in order to facilitate the calculation from the relationship that the current i B1 flowing through the resistor R8 is shunted to the first load resistor R1 and the second load resistor R2. The parallel combined resistance of the first load resistor R1 and the second load resistor R2 is R1 · R2 / (R1 + R2), and the current i B1 flowing through the resistor R8 is
i B1 = V L / {R1 · R2 / (R1 + R2) + R8}
The input voltage V IN of the comparator C1 is obtained by subtracting the voltage drop due to the resistor R8 from VL .
V IN = V L −V L · R8 / {R1 · R2 / (R1 + R2) + R8}
At this time, in order for the output of the comparator C1 to be at “H” level, the reference voltage Vth is
V L −V L · R8 / {R1 · R2 / (R1 + R2) + R8} <Vth... [5]
Need to be.
さて、コンパレータＣ１における基準電圧Ｖthは、抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０の比率で決まる。いま、
Ｒ１０＝ｋ・Ｒ９
つまり、
Ｒ９：Ｒ１０＝１：ｋ
とすると、基準電圧Ｖthは、
Ｖth＝ＶL ・Ｒ１０／（Ｒ９＋Ｒ１０）＝ＶL ・ｋ／（１＋ｋ）………［６］
［５］式と［６］式より、
Ｒ１・Ｒ２／Ｒ８・（Ｒ１＋Ｒ２）＜ｋ………［７］
また、［４］式と［６］式より、
ｋ＜Ｒ１／Ｒ８………［８］
［８］が成立するときは、［１］も保証される。
Now, the reference voltage Vth in the comparator C1 is determined by the ratio of the resistor R9 and the resistor R10. Now
R10 = k · R9
That means
R9: R10 = 1: k
Then, the reference voltage Vth is
Vth = V L · R10 / (R9 + R10) = V L · k / (1 + k) (6)
From [5] and [6],
R1 / R2 / R8 / (R1 + R2) <k ... [7]
From [4] and [6],
k <R1 / R8 ......... [8]
When [8] holds, [1] is also guaranteed.
ＶL ＜ＶH
であるから、
Ｖth＜ＶL ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ８）＜ＶH ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
であり、［１］が保証されれば、［３］も保証される。
V L <V H
Because
Vth <V L · R1 / (R1 + R8) <V H · R1 / (R1 + R2)
If [1] is guaranteed, [3] is also guaranteed.
以上を総合して、［７］と［８］が成立すればよいことになる。すなわち、
Ｒ１・Ｒ２／｛Ｒ８・（Ｒ１＋Ｒ２）｝＜ｋ＜Ｒ１／Ｒ８………［９］
つまり、抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０の比率ｋ（ｋ＝Ｒ１０／Ｒ９）が［９］を満たすとき、図８に示す遷移条件が成立し、図外のＣＰＵは、両出力端子Ｏ１、Ｏ２から入力されてくる電圧レベルの組み合わせ（Ｈ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ）のいずれであるかの確認をもって、現在、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２または第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３のいずれにセンサ（ＡまたはＢ）が接続されているのを自動的に判別することができる。
By combining the above, [7] and [8] may be satisfied. That is,
R1 * R2 / {R8 * (R1 + R2)} <k <R1 / R8 ......... [9]
That is, when the ratio k (k = R10 / R9) of the resistor R9 and the resistor R10 satisfies [9], the transition condition shown in FIG. 8 is satisfied, and the CPU outside the figure is input from both output terminals O1 and O2. The first and second sensor connection terminals T1 are currently confirmed by checking which of the combinations (H, L), (L, H), (L, L), (H, H) of the incoming voltage levels. , T2, or any of the second and third sensor connection terminals T2, T3, it is possible to automatically determine whether the sensor (A or B) is connected.
具体的には、第１、第２のセンサ接続端子Ｔ１、Ｔ２に第１のセンサＡが接続されていると判定したとき、図外のＣＰＵは、使用のセンサがノーマリオープン型のセンサであるとして、それに合わせて、関連する他の回路部分の回路設定を実行する。 Specifically, when it is determined that the first sensor A is connected to the first and second sensor connection terminals T1 and T2, the CPU outside the figure is a normally open type sensor. If there is, the circuit setting of other related circuit parts is executed accordingly.
また、第２、第３のセンサ接続端子Ｔ２、Ｔ３に第２のセンサＢが接続されていると判定したとき、図外のＣＰＵは、使用のセンサがノーマリクローズ型のセンサであるとして、それに合わせて、関連する他の回路部分の回路設定を実行する。 Further, when it is determined that the second sensor B is connected to the second and third sensor connection terminals T2 and T3, the CPU outside the figure assumes that the sensor in use is a normally closed type sensor. In accordance with this, the circuit setting of other related circuit parts is executed.
［９］をより具体的レベルで考える。ここで、仮に、
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ８＝Ｒ
とすれば、［９］は、
１／２＜ｋ＜１
であり、抵抗Ｒ１０を抵抗Ｒ９の１／２より大きく定めておけばよいことになる。
Consider [9] at a more specific level. Here, tentatively
R1 = R2 = R8 = R
Then, [9] is
1/2 <k <1
Therefore, the resistor R10 should be set larger than 1/2 of the resistor R9.
ちなみに、ｋ＝２／３とすれば、
Ｒ９：Ｒ１０＝３：２
となる。つまり、上位の抵抗Ｒ９の抵抗値を下位の抵抗Ｒ１０の抵抗値よりも小さく設定すればよいことになる。
By the way, if k = 2/3,
R9: R10 = 3: 2
It becomes. That is, the resistance value of the upper resistance R9 may be set smaller than the resistance value of the lower resistance R10.
本発明は、センサ、光電センサなどのセンサを接続して、そのセンサからの信号を取り込んだ上でＣＰＵやＰＬＣなどの制御装置に伝える信号入力装置において、第１のセンサと第２のセンサのいずれが接続されているかを自動的に検出し、その検出結果に基づいて内部回路に対する接続センサ種類に応じた設定を適切にかつ自動的に行うための技術として有用である。 The present invention relates to a signal input device in which a sensor such as a sensor or a photoelectric sensor is connected and a signal from the sensor is captured and transmitted to a control device such as a CPU or PLC. This is useful as a technique for automatically detecting which one is connected and appropriately and automatically performing setting according to the type of connection sensor for the internal circuit based on the detection result.
１０ 信号入力装置
１１の回路状態遷移手段
１１ａ 第１の回路状態遷移手段
１１ｂ 第２の回路状態遷移手段
Ａ 第１のセンサ
Ｂ 第２のセンサ
Ｃ１ コンパレータ
Ｄ１ 逆流防止ダイオード
Ｏ１ 第１の出力端子
Ｏ２ 第２の出力端子
ＰＣ１ フォトカプラ
ＰＤ フォトダイオード
ＰＴ フォトトランジスタ
Ｒ１ 第１の負荷抵抗
Ｒ２ 第２の負荷抵抗
Ｓｗ スイッチ手段
Ｔ１ 第１のセンサ接続端子
Ｔ２ 第２のセンサ接続端子
Ｔ３ 第３のセンサ接続端子
Ｔｒ１ トランジスタ
Ｔｒ２ トランジスタ（スイッチング素子）
ＶＤＤ 高電位電源
ＶＳＳ 低電位電源
10
VDD High potential power supply VSS Low potential power supply
Claims (7)
接続状態とされた前記センサのそれぞれにつき、非動作状態にある前記センサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記センサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる回路状態遷移手段と、
前記回路状態遷移手段に接続されて、前記回路状態の変化に応じて複数の出力信号の組み合わせが変化する複数の出力端子と、
を備え、
前記回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた複数の遷移状態における、前記複数の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている、ことを特徴とする信号入力装置。 A signal input device in which a plurality of two-wire sensors are alternatively connected to any of a plurality of sensor connection terminals,
Circuit state transition that causes the circuit state to transition in accordance with the current difference between the off-state current flowing through the sensor in the non-operating state and the on-state current flowing through the sensor in the operating state for each of the sensors that are in the connected state. Means,
A plurality of output terminals connected to the circuit state transition means, wherein a combination of a plurality of output signals changes according to a change in the circuit state;
With
The circuit state transition means is configured so that all combinations of outputs at the plurality of output terminals in a plurality of transition states generated by the circuit state transition units are different from each other.
前記回路状態遷移手段は、
前記第１、第２のセンサ接続端子間に前記第１のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第１のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第１のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第１の回路状態遷移手段と、
前記第２、第３のセンサ接続端子間に前記第２のセンサが接続されている状態において、非動作状態にある前記第２のセンサに流れるオフ状態電流と動作状態にある前記第２のセンサに流れるオン状態電流との電流差に応じて回路状態を遷移させる第２の回路状態遷移手段と、
を備え、
前記第１、第２の回路状態遷移手段は、それぞれが生じさせた２つずつで合計４つの遷移状態における、前記第１、第２の出力端子での出力の組み合わせがすべて互いに異なるように構成されている請求項１に記載の信号入力装置。 The plurality of sensors include at least two first and second sensors, the plurality of sensor connection terminals include at least three first to third sensor connection terminals, and the plurality of output terminals include The first sensor includes two first and second output terminals, the first sensor is between the first and second sensor connection terminals, and the second sensor is the second and third sensor connections. In the configuration in which the terminals are alternatively connected,
The circuit state transition means includes
In a state where the first sensor is connected between the first and second sensor connection terminals, an off-state current flowing through the first sensor in a non-operating state and the first sensor in an operating state First circuit state transition means for transitioning a circuit state according to a current difference from an on-state current flowing through
In a state where the second sensor is connected between the second and third sensor connection terminals, the off-state current flowing through the second sensor in the non-operating state and the second sensor in the operating state Second circuit state transition means for transitioning the circuit state in accordance with the current difference from the on-state current flowing through
With
The first and second circuit state transition means are configured so that all combinations of outputs at the first and second output terminals are different from each other in a total of four transition states. The signal input device according to claim 1.
前記スイッチ手段は、前記第１の給電ラインが導通状態にあるとき、前記第２の給電ラインを非導通状態とし、逆に、前記第１の給電ラインが非導通状態であるとき、前記第２の給電ラインを導通状態とするように構成され、
前記第２の回路状態遷移手段は、前記第２の出力端子にその出力部が接続されたコンパレータと、前記第２のセンサ接続端子からの電流の変化を電圧降下によって検出するための第１の負荷抵抗と、前記高電位電源から前記第２のセンサ接続端子への流入電流を制限するための第２の負荷抵抗と、を備え、
前記第１の負荷抵抗は、一端が前記スイッチ手段を介して前記高電位電源に接続され、他端が低電位電源に接続され、
前記第１の負荷抵抗と前記スイッチ手段との接続ノードは、前記コンパレータの入力部に接続されているとともに、前記第２の負荷抵抗を介して前記第２のセンサ接続端子に接続されている請求項２に記載の信号入力装置。 The first circuit state transition means supplies power from the high potential power source to the first sensor connection terminal when conducting, and does not feed power when not conducting, and the second sensor connection terminal from the high potential power source. Having a switch means interposed between the second power supply line that supplies power when conducting, and does not feed when not conducting,
The switch means sets the second power supply line to a non-conductive state when the first power supply line is in a conductive state, and conversely, when the first power supply line is in a non-conductive state, The power supply line is configured to be in a conductive state,
The second circuit state transition means includes a comparator whose output is connected to the second output terminal, and a first for detecting a change in current from the second sensor connection terminal by a voltage drop. A load resistance, and a second load resistance for limiting an inflow current from the high-potential power source to the second sensor connection terminal,
One end of the first load resistor is connected to the high potential power source via the switch means, and the other end is connected to a low potential power source,
A connection node between the first load resistor and the switch means is connected to an input unit of the comparator and is connected to the second sensor connection terminal via the second load resistor. Item 3. The signal input device according to Item 2.
前記第１の給電ラインに挿入されたフォトダイオードおよび前記第２の給電ラインに接続されかつ前記第１の出力端子をプルダウンするためのフォトトランジスタを有するフォトカプラと、
前記高電位電源に入力部が接続され、かつ前記フォトトランジスタの導通／非導通に応じて非導通／導通となって出力部から前記高電位電源を出力するスイッチング素子と、
低電位電源側に接続された第１の負荷抵抗と、
前記第２のセンサ接続端子側に接続された第２の負荷抵抗と、
前記スイッチング素子の前記出力部に接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗と前記第１の負荷抵抗と前記第２の負荷抵抗との接続ノードに入力部が接続され、前記第２の出力端子に出力部が接続されたコンパレータと、
を備えた請求項３に記載の信号入力装置。 The switch means includes
A photocoupler having a photodiode inserted in the first power supply line and a phototransistor connected to the second power supply line and pulling down the first output terminal;
A switching element that has an input connected to the high-potential power supply and is non-conductive / conductive in response to conduction / non-conduction of the phototransistor and outputs the high-potential power supply from the output section;
A first load resistor connected to the low potential power supply side;
A second load resistor connected to the second sensor connection terminal side;
A first resistor connected to the output of the switching element;
A comparator having an input connected to a connection node between the first resistor, the first load resistor, and the second load resistor, and an output connected to the second output terminal;
The signal input device according to claim 3 provided with.
前記第１の負荷抵抗の抵抗値（Ｒ１）と、前記第２の負荷抵抗の抵抗値（Ｒ２）と、前記第１の抵抗の抵抗値（Ｒ８）とを用いて、
Ｒ１・Ｒ２／｛Ｒ８・（Ｒ１＋Ｒ２）｝＜ｋ＜Ｒ１／Ｒ８
の範囲に設定されている請求項４に記載の信号入力装置。 The ratio k (= R10 / R9) between the resistance value (R9) of the upper resistance divided by the resistor and the resistance value (R10) of the lower resistance constituting the reference voltage of the comparator is as follows:
Using the resistance value (R1) of the first load resistance, the resistance value (R2) of the second load resistance, and the resistance value (R8) of the first resistance,
R1 * R2 / {R8 * (R1 + R2)} <k <R1 / R8
The signal input device according to claim 4, wherein the signal input device is set in a range of
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