JP6404729B2 - 信号入出力回路 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＰＮ型の制御機器またはＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能に構成された信号入出力回路に関する。

一般的な制御機器には、その入出力電流の方向に応じて、ＮＰＮ型の機器とＰＮＰ型の機器とがある。ＮＰＮ型の制御機器とは、いわゆるシンク型（ＮＰＮ型）の出力回路を有しており、具体的には、例えばＮＰＮオープンコレクタ又はＮｃｈオープンドレインで出力回路が構成されている。一方で、ＰＮＰ型の制御機器とは、いわゆるソース型（ＰＮＰ型）の出力回路を有しており、具体的には、例えばＰＮＰオープンコレクタ又はＰｃｈオープンドレインで出力回路が構成されている。従来は、上記ＮＰＮ型の制御機器と上記ＰＮＰ型の制御機器との両方に対応するためには、端末装置側において、ＮＰＮ型の制御機器との間で信号の入出力が可能に構成された信号入出力回路と、ＰＮＰ型対応の制御機器との間で信号の入出力が可能に構成された信号入出力回路とをそれぞれ用意するか、または、信号入出力回路に切り替えスイッチを設け、作業者が切り替えた上で制御機器に接続させる必要があった。しかしながら、ＮＰＮ型対応とＰＮＰ型対応の信号入出力回路を両方用意するのは面倒である。また、上記切り替えスイッチを設けた場合においても、制御機器と信号入出力回路との接続前又は接続後の誤操作や誤動作により、間違った切り替えが発生して破損や故障等の原因となる恐れがあった。

これに対して、特許文献１，２には、ＰＮＰ型の制御機器（特許文献１，２では出力装置）からの出力信号を取り込み可能な入力形態と、ＮＰＮ型の制御機器からの出力信号を取り込み可能な入力形態とを自動で切り替えることが可能な信号入力回路及び信号入力装置が開示されている。

これらのものでは、接続された制御機器（ＮＰＮ型またはＰＮＰ型）に応じて、リレーコイルによりリレー接点をオンオフ制御することで入力形態を自動的に切り替えている。

特開２００５−２２９２６４号公報 特開２００５−３４５１５５号公報

しかしながら、特許文献１の信号入力回路は、入力形態を自動で切り替えることが可能であるが、制御機器内において、シールド電線のシールド部材が低電位側入力線（ＰＮＰ型の場合）または高電位側入力線（ＮＰＮ型の場合）に短絡されていることが前提である。したがって、制御機器が、このようなシールド電線を有し、かつそのシールド電線が上述のように短絡されていない場合には適用できないという問題がある。仮に、特許文献１の信号入力回路をシールド電線が短絡されていない制御機器に適用する場合、制御機器側に上記シールド電線の短絡と同様の機能を実現する回路を追加する必要があり、コスト増や作業工数の増加等の問題が生じる。また、制御機器によっては、上記のような回路の追加や変更等が行えない場合もある。

さらに、特許文献１の信号入力回路は、信号入力にのみ対応した回路であるが、仮に信号入出力回路からの出力信号を制御機器側で受信可能にするためには、制御機器側において、上記のシールド線の短絡に加えてＮＰＮ型／ＰＮＰ型の切り替えに必要な対策を新たに講じる必要が生じる。すなわち、特許文献１の対策に加えて制御機器側の対応が必要になるが、上記のような対応を汎用の制御機器で実現するのは容易ではない場合がある。

さらに、特許文献１の信号入力回路は、自動でのＮＰＮ型／ＰＮＰ型の切り替えを実現するために、メカリレーを使用しているが、このようなメカリレー等の機械的なスイッチは、回路サイズが大きくなる問題があり、誤動作をする恐れもある。加えて、信号入出力回路は、制御機器の出力との接続及び制御機器の入力との接続の両方に対応した回路であるため、特許文献１の技術を信号入出力回路に適用する場合、制御機器からの信号入力及び制御機器への信号出力のそれぞれについてＮＰＮ型／ＰＮＰ型の切り替えが必要であり、特許文献１の回路よりさらにサイズが大きくなるという問題がある。

同様に、特許文献２の信号入力回路においても、出力装置側において、信号入力装置からの制御信号を受けて信号出力回路のトランジスタを強制的にオン動作させる必要があり、このような機能を有しない汎用の出力装置には適用できないという問題がある。また、特許文献２においても、特許文献１と同様に自動切り替えの実現のためにメカリレーを使用しているため、回路サイズの問題や誤動作の恐れがある。

上記の点に鑑み、本発明は、切り替えスイッチを用いることなく、ＮＰＮ型及びＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能に構成された信号入出力回路を小面積、低コストで実現するとともに、高い信頼性を有する回路を実現することを目的とする。

本発明に係る信号入出力回路は、第１電源端子と入力端子との間に接続された双方向型入力部と、第２電源端子と出力端子との間に接続された双方向型出力部とを備えることにより、ＮＰＮ型の制御機器、ＰＮＰ型の制御機器のいずれが接続された場合においても該制御機器との接続を可能にした。具体的には、例えば、信号出力回路に端末機器が接続されている場合に、上記制御機器から受けた入力信号（例えば、制御信号）を端末装置に伝達することができ、かつ端末装置から受けた入力信号（例えば、応答信号）を上記制御機器に伝達することができるようにした。

すなわち、本発明の第１態様では、ＮＰＮ型の制御機器またはＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能な信号入出力回路であって、前記ＮＰＮ型の制御機器の高電位電源端子または前記ＰＮＰ型の制御機器の低電位電源端子に接続可能に構成された第１電源端子と、前記ＰＮＰ型の制御機器の高電位電源端子または前記ＮＰＮ型の制御機器の低電位電源端子に接続可能に構成された前記第２電源端子と、入力端子と、出力端子と、端末側電源端子と、対なる端末側入力端子と、対なる端末側出力端子とを有し、前記第１電源端子と前記入力端子との間に接続され、該第１電源端子から流れ込む電流または該入力端子から流れ込む電流のいずれか一方が所定の閾値以上であるか否かに基づいて前記端末側出力端子間の接続をオンオフさせるように構成された双方向型入力部と、前記第２電源端子と前記出力端子との間に接続され、前記端末側入力端子から入力される制御信号に基づいて該第２電源端子と該出力端子との間を双方向に導通させるまたは双方向ともに非導通にさせる双方向型出力部と、前記第１電源端子と前記第２電源端子との間に接続され、前記端末側電源端子に対して前記第１電源端子または前記第２電源端子から受けた電流を整流して出力する整流部とを備えている、ことを特徴とする。

この態様によると、例えば、ＮＰＮ型の制御機器を接続する場合には、制御機器の高電位電源端子を第１電源端子に接続しかつ低電位電源端子を第２電源端子に接続すると、第１電源端子から流れ込む電流が所定の閾値以上であるか否かに基づいて双方向型入力部が端末側出力端子間の接続をオンオフさせるようになっている。一方で、ＰＮＰ型の制御機器を接続する場合には、制御機器の高電位電源端子を第２電源端子に接続しかつ低電位電源端子を第１電源端子に接続すると、入力端子から流れ込む電流が所定の閾値以上であるか否かに基づいて双方向型入力部が端末側出力端子間の接続をオンオフさせるようになっている。このように、第１電源端子と入力端子との間に接続された双方向型入力部を備えているため、ＮＰＮ型の制御機器とＰＮＰ型の制御機器との接続の相互間で制御機器から双方向型入力部に供給される電流の向きが反対になる場合においても制御機器からの入力信号を端末装置側で確実に検知することが可能である。

同様に、制御信号に基づいて第２電源端子と出力端子との間を双方向に導通させるまたは双方向ともに非導通にさせるように構成された双方向型出力部を備えているため、例えば、ＮＰＮ型の制御機器とＰＮＰ型の制御機器との接続の相互間で第２電源端子と出力端子との間に印加される電源電圧の極性が反対になる場合においても、制御機器側において、信号入出力回路からの出力信号を確実に検知することができる。

また、第１電源端子と第２電源端子との間に整流部が設けられていることにより、ＮＰＮ型の制御機器とＰＮＰ型の制御機器との接続の相互間で第１及び第２電源電圧にそれぞれ接続される高電位電源電圧と定電位電源電圧との極性が反対になった場合においても、端末側電源端子には同一極性を有する電源を供給することができる。これにより、端末側電源端子から出力される電源を端末装置側で極性変換（整流）することなく活用することができる。

ここで、本態様に係る信号入出力回路は、ＮＰＮ型の制御機器またはＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能な信号入出力回路を実現するために、メカリレー等の機械的なスイッチを使用していない。したがって、小型化することが可能であるとともに、誤動作や誤操作等によって誤ってスイッチが切り替えられる心配がない。すなわち、本態様に係る信号入出力回路は、ＮＰＮ型及びＰＮＰ型の両制御機器と接続可能な信号入出力回路を小面積かつ低コストで実現することができるとともに、高い信頼性を有するものである。

本発明の第２態様では、第１態様に記載の信号入出力回路において、前記双方向型出力部は、前記第２電源端子と前記出力端子との間に接続され、前記制御信号に基づいて該第２電源端子と該出力端子との間を双方向に導通させるまたは双方向ともに非導通にさせる双方向型の光電変換素子を備えている、ことを特徴とする。

この態様によると、双方向型出力部は、第２電源端子と出力端子との間を双方向に導通させるまたは双方向ともに非導通にさせる機能を単一の素子である双方向型の光電変換素子で実現しているため、信号入出力回路をより小型化することができる。

本発明に係る信号入出力回路は、メカリレー等の機械的なスイッチを用いることなくＮＰＮ型制御機器またはＰＮＰ型制御機器のいずれとも接続可能に構成されているため、小面積、低コストでの実現が可能であるとともに、高い信頼性を有するものである。

第１の実施形態に係る信号入出力回路を示す回路図である。 第１の実施形態に係る信号入出力回路がＮＰＮ型の制御機器に接続された場合の動作を説明するための図である。 第１の実施形態に係る信号入出力回路がＰＮＰ型の制御機器に接続された場合の動作を説明するための図である。 第２の実施形態に係る信号入出力回路を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

（第１の実施形態）
−信号入出力回路の構成−
図１は第１の実施形態に係る信号入出力回路を示す回路図である。

信号入出力回路１は、後述する制御機器（Ｍ１またはＭ２）に接続するためのコネクタ１０を有しており、コネクタ１０には、第１電源端子１１、出力端子１２、入力端子１３、第２電源端子１４が設けられている。また、信号入出力回路１は、上記コネクタ１０の端子に接続された双方向型入力部２０と、双方向型出力部３０と、整流部としての整流回路４０とを備えている。

具体的には、双方向型入力部２０は、一端が第１電源端子１１に接続された電流制限素子としての抵抗素子２２と、一方の入力が抵抗素子２２の他端に接続され、他方の入力が入力端子１３に接続された双方向型のフォトカプラ２１と、第１電源端子１１と入力端子１３との間において、フォトカプラ２１と並列に接続されたバイパス素子としての抵抗素子２３とを備えている。フォトカプラ２１の出力は、端末側出力端子２４，２４に接続されている。端末側出力端子２４，２４は、図示しない端末装置の制御回路（例えばマイコン、図ではＴＣと記載する）に接続される。

このように、フォトカプラ２１に流れる最大電流を規制する抵抗素子２２を設けているため、フォトカプラ２１に大電流が流れて、フォトカプラ２１が故障したりする恐れがない。また、抵抗素子２３を設けることにより、第１電源端子１１と入力端子１３との間にリーク電流やノイズ電流が流れた場合においても、抵抗素子２３を介してこれらの電流を迂回させることができる。これにより、双方向型入力部の信頼性をより高めることができる。

双方向型出力部３０は、一方の出力が出力端子１２に接続され、他方の出力が第２電源端子１４に接続された第２光電変換素子としての双方向型のフォトリレー３２を備えている。フォトリレー３２の入力は、端末側入力端子３１，３１に接続されている。端末側入力端子３１，３１は、図示しない端末装置の制御回路ＴＣに接続される。

整流回路４０は、入力が第１及び第２電源端子１１，１４に接続され、出力が端末側電源端子（プラス側端子４５とマイナス側端子との間）に接続されたブリッジ整流回路であり、４つのダイオード４１，４２，４３，４４を備えている。具体的には、ダイオード４１が第１電源端子１１と端末側電源のプラス側端子４５との間に接続され、ダイオード４２が第２電源端子１４と端末側電源のプラス側端子４５との間に接続され、ダイオード４３が第１電源端子１１と端末側電源のマイナス側端子（例えば、グランド）との間に接続され、ダイオード４４が第２電源端子１４と端末側電源のマイナス側端子との間に接続されている。端末側電源の両端子は、図示しない端末装置の電源回路（図ではＴＤと記載する）に接続される。この電源回路は、例えば定電圧回路、降圧回路等を有しており、例えば、端末装置の制御回路ＴＣ（例えば、マイコン）やモータ（図示しない）等に電源を供給する。

−信号入出力回路の動作（１）−
次に、本実施形態に係る信号入出力回路１がＮＰＮ型の制御機器Ｍ１（ＮＰＮ型の入出力回路６）に接続された場合の動作について、図２を用いて詳細に説明する。

（接続及び整流動作）
図２に示すように、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１は、ＮＰＮ型の入出力回路６を備えているものとする。この入出力回路６は、信号入出力回路１に接続するためのコネクタ６０を有しており、コネクタ６０には、ＤＣ電源の正極（例えば、ＤＣ２４Ｖ）が接続されるプラス端子６１、入力端子６２、出力端子６３及びＤＣ電源の負極が接続されるマイナス端子６４（例えば、グランド）が設けられている。また、入出力回路６は、プラス端子６１とマイナス端子６４との間に接続されたＤＣ電源６８と、プラス端子６１と入力端子６２との間に直列接続されたフォトカプラ６５及び抵抗素子６６と、出力端子６３とマイナス端子６４との間に接続されたＮＰＮトランジスタ６７とを備えている。フォトカプラ６５の出力及びＮＰＮトランジスタ６７の入力は、制御機器Ｍ１の制御回路（例えばマイコン、図２ではＭＣと記載する）に接続されている。

入出力回路６のコネクタ６０に信号入出力回路１のコネクタ１０が接続されると、プラス端子６１と第１電源端子１１、入力端子６２と出力端子１２、出力端子６３と入力端子１３及びマイナス端子６４と第２電源端子１４がそれぞれ接続される。すると、プラス端子６１から供給された電流は、第１電源端子１１，整流回路４０のダイオード４１及び端末側電源のプラス側端子４５を介して端末装置の電源回路ＴＤに供給される（図２の矢印Ａ１３参照）。また、端末装置の電源回路ＴＤからの電流は、整流回路４０のダイオード４４、信号入出力回路１の第２電源端子１４及び入出力回路６のマイナス端子６４を介してＤＣ電源６８に戻る（図２の矢印Ａ１４参照）。

なお、本実施形態では、入出力回路６及び信号入出力回路１の各端子は、コネクタ６０，１０に接続されており、このコネクタ同士を接続することにより各端子が接続されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、コネクタ６０，１０を設けず、各端子間を直接接続してもよい。具体的には、例えば、プラス端子６１と第１電源端子１１、入力端子６２と出力端子１２、出力端子６３と入力端子１３及びマイナス端子６４と第２電源端子１４等がそれぞれ半田付け等によって接続されたり、端子台等を用いて接続される。なお、第２の実施形態でも同様であり、後述するコネクタ７０及びコネクタ１０を設けなくてもよい。

（入力動作）
次に、制御機器Ｍ１の入出力回路６から信号入出力回路１への信号入力動作について説明する。なお、以下において、制御機器Ｍ１が端末装置に対して制御信号を出力し、端末装置は制御機器Ｍ１に対して応答信号を返すものとして説明する。なお、端末装置が制御機器Ｍ１に対して制御信号を出力してもかまわない。

図２の接続がされた状態において、制御機器Ｍ１の制御回路ＭＣからＮＰＮトランジスタ６７の入力をオン制御する電流が印加される（以下単にオン制御するともいう）と、図２の矢印Ａ１１に従って電流が流れる。具体的には、入出力回路６のプラス端子６１から信号入出力回路１の第１電源端子１１、抵抗素子２２、フォトカプラ２１及び入力端子１３並びに入出力回路６の出力端子６３及びＮＰＮトランジスタ６７を介して電流が流れる。この電流により、信号入出力回路１のフォトカプラ２１に所定の閾値以上の電流が流れてフォトカプラ２１の出力はオン制御される。

一方で、制御機器Ｍ１の制御回路ＭＣからＮＰＮトランジスタ６７の入力に印加された電流がオン電流未満だった場合（以下単にオフ制御するともいう）、図２の矢印Ａ１１の電流は流れない。したがって、フォトカプラ２１の入力に流れる電流は所定の閾値未満であるため、フォトカプラ２１の出力はオフ制御される。

端末装置の制御回路ＴＣ（図示しない）は、端末側出力端子２４，２４を介してフォトカプラ２１の出力状態（オンオフ状態）を検知することができるため、その検知結果に基づいて制御機器Ｍ１の制御回路ＭＣからの制御信号を受けることができる。すなわち、信号入出力回路１は、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１（入出力回路６）が接続された場合において、その制御機器Ｍ１（入出力回路６）から受けた入力信号（例えば、制御信号）を端末装置に伝達することができる。

（出力動作）
次に、信号入出力回路１から制御機器Ｍ１の入出力回路６への信号出力動作について説明する。

図２の接続がされた状態において、端末装置の制御回路ＴＣから端末側入力端子３１を介して制御信号が入力され、この制御信号に基づいてフォトリレー３２がオン制御されると、図２の矢印Ａ１２に従って電流が流れる。具体的には、入出力回路６のフォトカプラ６５、抵抗素子６６及び入力端子６２を介して、信号入出力回路１の出力端子１２に電流が流れ込み、信号入出力回路１のフォトリレー３２及び第２電源端子１４並びに入出力回路６のマイナス端子６４を介して電流が流れる。この電流により、入出力回路６のフォトカプラ６５がオン制御される。一方で、フォトリレー３２がオフ制御されると、図２の矢印Ａ１２の電流は流れない。したがって、フォトカプラ６５はオフ制御される。

制御機器Ｍ１の制御回路ＭＣ（図示しない）は、フォトカプラ６５の出力状態（オンオフ状態）を検知することができるため、その検知結果に基づいて信号入出力回路１からの応答信号を受けることができる。すなわち、信号入出力回路１は、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１（入出力回路６）が接続された場合において、出力信号（例えば、応答信号）をその制御機器Ｍ１（入出力回路６）に対して伝達することができる。

−信号入出力回路の動作（２）−
次に、本実施形態に係る信号入出力回路１にＰＮＰ型の制御機器Ｍ２（ＰＮＰ型の入出力回路７）が接続された場合の動作について、図３を用いて詳細に説明する。

（接続及び整流動作）
図３に示すように、ＰＮＰ型の制御機器Ｍ２は、ＰＮＰ型の入出力回路７を備えているものとする。この入出力回路７は、信号入出力回路１に接続するためのコネクタ７０を有しており、コネクタ７０には、ＤＣ電源の負極が接続されるマイナス端子７１（例えば、グランド）、入力端子７２、出力端子７３及びＤＣ電源の正極（例えば、ＤＣ２４Ｖ）が接続されるプラス端子７４が設けられている。また、入出力回路７は、プラス端子７４とマイナス端子７１との間に接続されたＤＣ電源７８と、マイナス端子７１と入力端子７２との間に直列接続されたフォトカプラ７５及び抵抗素子７６と、出力端子７３とプラス端子７４との間に接続されたＰＮＰトランジスタ７７とを備えている。フォトカプラ７５の出力及びＰＮＰトランジスタ７７の入力は、制御機器Ｍ２の制御回路（例えばマイコン、図３ではＭＣと記載する）に接続されている。

ここで、入出力回路７のコネクタ７０が信号入出力回路１のコネクタ１０に接続されると、マイナス端子７１と第１電源端子１１、入力端子７２と出力端子１２、出力端子７３と入力端子１３及びプラス端子７４と第２電源端子１４がそれぞれ接続される。すると、プラス端子７４から供給された電流は、第２電源端子１４、整流回路４０のダイオード４２及び端末側電源のプラス側端子４５を介して端末装置の電源回路ＴＤに供給される（図３の矢印Ａ２３参照）。また、端末装置の電源回路ＴＤからの電流は、整流回路４０のダイオード４３、信号入出力回路１の第１電源端子１１及び入出力回路７のマイナス端子７１を介してＤＣ電源７８に戻る（図３の矢印Ａ２４参照）。

（入力動作）
次に、制御機器Ｍ２の入出力回路７から信号入出力回路１への信号入力動作について説明する。なお、以下において、制御機器Ｍ２が端末装置に対して制御信号を出力し、端末装置は制御機器Ｍ２に対して応答信号を返すものとして説明する。なお、端末装置が制御機器Ｍ２に対して制御信号を出力してもかまわない。

図３の接続がされた状態において、制御機器Ｍ２の制御回路ＭＣからＰＮＰトランジスタ７７がオン制御されると、図３の矢印Ａ２１に従って電流が流れる。具体的には、入出力回路７のＰＮＰトランジスタ７７及び出力端子７３を介して、信号入出力回路１の入力端子１３に電流が流れ込み、信号入出力回路１のフォトカプラ２１、抵抗素子２２及び第１電源端子１１並びに入出力回路７のマイナス端子７１を介して電流が流れる。この電流により、信号入出力回路１のフォトカプラ２１に所定の閾値以上の電流が流れてフォトカプラ２１はオン制御される。一方で、制御機器Ｍ２のＰＮＰトランジスタ７７がオフ制御されると、図３の矢印Ａ２１の電流は流れないため、フォトカプラ２１出力はオフ制御される。

「信号入出力回路の動作（１）」と同様に、端末装置の制御回路ＴＣは、端末側出力端子２４，２４を介してフォトカプラ２１の出力状態を検知することが可能であり、その検知結果に基づいて制御機器Ｍ２の制御回路ＭＣからの制御信号を受けることができる。すなわち、信号入出力回路１は、ＰＮＰ型の制御機器Ｍ２（入出力回路７）が接続された場合において、その制御機器Ｍ２（入出力回路７）から受けた入力信号（例えば、制御信号）を端末装置に伝達することができる。

（出力動作）
次に、信号入出力回路１から制御機器Ｍ２の入出力回路７への信号出力動作について説明する。

図３の接続がされた状態において、端末装置の制御回路ＴＣからの制御信号が端末側入力端子３１を介して入力され、この制御信号に基づいてフォトリレー３２がオン制御されると、図３の矢印Ａ２２に従って電流が流れる。具体的には、入出力回路７のプラス端子７４から信号入出力回路１の第２電源端子１４、フォトリレー３２及び出力端子１２を介して、入出力回路７の入力端子７２に電流が流れ込み、入出力回路７の抵抗素子７６及びフォトカプラ７５を介して電流が流れる。この電流により、入出力回路７のフォトカプラ７５がオン制御される。一方で、フォトリレー３２がオフ制御されると、図３の矢印Ａ２２の電流は流れない。したがって、フォトカプラ７５はオフ制御される。

制御機器Ｍ２の制御回路ＭＣ（図示しない）は、フォトカプラ７５の出力状態を検知し、その検知結果に基づいて信号入出力回路１からの応答信号を受けることができる。すなわち、信号入出力回路１は、ＰＮＰ型の制御機器Ｍ２（入出力回路７）が接続された場合において、出力信号（例えば、応答信号）をその制御機器Ｍ２（入出力回路７）に対して伝達することができる。

以上のように、本実施形態によると、信号入出力回路１は、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１とＰＮＰ型の制御機器Ｍ２とのいずれが接続された場合においても、第１電源端子１１及び第２電源端子１４に接続する電源の極性を変えて接続することで、リレースイッチ等のスイッチの切り替えなしに接続することが可能である。例えば、上述の図２、図３で説明したように、信号入出力回路１に端末機器が接続されている場合に、例えば、制御機器Ｍ１，Ｍ２の制御回路から受けた入力信号を端末装置の制御回路ＴＣに伝達することができ、かつ、例えば、端末装置の制御回路ＴＣから受けた入力信号を制御機器Ｍ１，Ｍ２の制御回路に伝達することができる。これにより、信号入出力回路１の小型化を実現することが可能であるとともに、誤動作や誤操作等によって誤ってスイッチが切り替えられる心配がない。すなわち、本態様に係る信号入出力回路１は、ＮＰＮ型及びＰＮＰ型の両制御機器Ｍ１、Ｍ２との接続が可能であり、小面積かつ低コストで実現することができるとともに、高い信頼性を有するものである。

また、整流回路４０は、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１とＰＮＰ型の制御機器Ｍ２との接続において、第１及び第２電源端子１１，１４に接続される電源の極性が反対になった場合においても、端末側電源のプラス側端子４５には同一極性を有する電源を供給することができる。

さらに、本実施形態の信号入出力回路１は、例えば、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１のプラス端子６１が信号入出力回路１の第２電源端子１４に接続されるような接続ミスがあった場合においても光電変換素子等の構成要素が壊れないように構成されている。同様に、信号入出力回路１は、例えば、ＰＮＰ型の制御機器Ｍ２のマイナス端子７１が信号入出力回路１の第２電源端子１４に接続されるような接続ミスがあった場合においても光電変換素子等の構成要素が壊れないように構成されている。

（第２の実施形態）
−信号入出力回路の構成−
図４は第２の実施形態に係る信号入出力回路を示す回路図である。

図４に示す信号入出力回路１は、双方向型出力部３０の構成が図１と異なっている。具体的には、本実施形態に係る双方向型出力部３０は、出力端子１２と第２電源端子１４との間に順方向のダイオード３９を介して接続されたＮＰＮトランジスタ３６と、出力端子１２と第２電源端子１４との間に逆方向のダイオード３８を介して接続されたＰＮＰトランジスタ３５とを備えている。さらに、双方向型出力部３０は、端末装置の制御回路ＴＣからの信号を受ける端末側入力端子３１と、入力が該端末側入力端子３１に接続されたフォトカプラ３３と、フォトカプラ３３の出力を両極性にする整流回路３４と、整流回路３４から出力された信号を分圧してＰＮＰトランジスタ３５及びＮＰＮトランジスタ３６の入力に与えるように構成された抵抗素子３７ａ，３７ｂとを備えている。整流回路３４は、４つのダイオード３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄによって構成されたブリッジ整流回路であり、上記の接続に加えて、第１電源端子１１に接続されている。

−信号入出力回路の動作−
次に、本実施形態に係る信号入出力回路１がＮＰＮ型の制御機器Ｍ１（ＮＰＮ型の入出力回路６）またはＰＮＰ型の制御機器Ｍ２（ＰＮＰ型の入出力回路７）に接続された場合の動作について、図４を用いて詳細に説明する。なお、「接続及び整流動作」及び「入力動作」については、第１の実施形態と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

（出力動作）
信号入出力回路１がＮＰＮ型の制御機器Ｍ１に接続された状態において、端末装置の制御回路ＴＣからの制御信号が端末側入力端子３１を介して入力され、この制御信号に基づいてフォトカプラ３３がオン制御されると、プラス端子６１から供給された電流が、第１電源端子１１、ダイオード３４ｂ、フォトカプラ３３、ダイオード３４ｃ、抵抗素子３７ａ及びＮＰＮトランジスタ３６を介して第２電源端子１４に流れる。これにより、ＮＰＮトランジスタ３６がオン制御され、矢印Ａ３１に従って電流が流れる。具体的には、信号入出力回路１の出力端子１２から流れ込んだ電流が、ダイオード３９、ＮＰＮトランジスタ３６及び第２電源端子１４を介して入出力回路６のマイナス端子６４に流れる。この電流により、図２と同様にして、入出力回路６のフォトカプラ６５がオン制御される。一方で、フォトカプラ３３がオフ制御されると、図４の矢印Ａ３１の電流は流れない。したがって、フォトカプラ６５はオフ制御される。

次に、信号入出力回路１がＰＮＰ型の制御機器Ｍ２に接続された状態において、端末装置の制御回路ＴＣからの制御信号が端末側入力端子３１を介して入力され、この制御信号に基づいてフォトカプラ３３がオン制御されると、プラス端子７４から供給された電流が第２電源端子１４、抵抗素子３７ａ、ダイオード３４ａ、フォトカプラ３３及びダイオード３４ｄを介して第１電源端子１１に流れる。これにより、ＰＮＰトランジスタ３５がオン制御され、矢印Ａ３２に従って電流が流れる。具体的には、信号入出力回路１のマイナス端子６４から流れ込んだ電流が、第２電源端子１４、ＰＮＰトランジスタ３５、ダイオード３８及び出力端子１２を介して入出力回路６の入力端子６２に流れる。この電流により、図３と同様にして、入出力回路７のフォトカプラ７５がオン制御される。一方で、フォトカプラ３３がオフ制御されると、図４の矢印Ａ３２の電流は流れない。したがって、フォトカプラ７５はオフ制御される。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に信号入出力回路１は、ＮＰＮ型の制御機器Ｍ１とＰＮＰ型の制御機器Ｍ２とのいずれが接続された場合においても、リレースイッチ等のスイッチの切り替えなしに接続することが可能である。さらに、図４のような構成とすることにより、より低コストで信号入出力回路１を実現することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。

例えば、図１において、電流制限素子は抵抗素子２２であるものとしたが、これに限定されない。具体的には、第１光電変換素子に流れる電流の最大値を規定することができればよく、例えば、抵抗素子２２を定電流回路に置きかえることが可能である。

また、バイパス素子としての抵抗素子２３は必ずしも必要ではなく、なくても同様の効果が得られる。また、上述の実施形態において、整流回路４０は、ブリッジ回路であるものとしたが、他の方式の整流回路を用いてもよい。同様に、双方向型のフォトカプラ２１を他の方式の双方向型の入力回路に置きかえてもかまわない。

また、本実施形態の信号入出力回路１は、信号出力回路としても適用することができる。その場合には、例えば、入力端子１３に何も接続しない、入力端子１３に固定の電位を与える等のような構成にすればよい。

また、本実施形態の信号入出力回路１は、端末装置に内蔵されていてもよく、端末装置とは別体の装置や回路基板として設けられていてもよい。

本発明は、ＮＰＮ型の制御機器またはＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能に構成された信号入出力回路を小面積、低コストで実現しているため、極めて有用で産業上の利用可能性は高い。

１ 信号入出力回路
１１ 第１電源端子
１２ 出力端子
１３ 入力端子
１４ 第２電源端子
２０ 双方向型入力部
２４ 端末側出力端子
３０ 双方向型出力部
３１ 端末側入力端子
３２ フォトリレー（光電変換素子）
４０ 整流回路（整流部）
６１ プラス端子（高電位電源端子）
６４ マイナス端子（低電位電源端子）
７１ マイナス端子（低電位電源端子）
７４ プラス端子（高電位電源端子）
Ｍ１ ＮＰＮ型の制御機器
Ｍ２ ＰＮＰ型の制御機器

Claims (2)

1. ＮＰＮ型の制御機器またはＰＮＰ型の制御機器のいずれとも接続可能な信号入出力回路であって、
   前記ＮＰＮ型の制御機器の高電位電源端子または前記ＰＮＰ型の制御機器の低電位電源端子に接続可能に構成された第１電源端子と、前記ＰＮＰ型の制御機器の高電位電源端子または前記ＮＰＮ型の制御機器の低電位電源端子に接続可能に構成された第２電源端子と、入力端子と、出力端子と、端末側電源端子と、対なる端末側入力端子と、対なる端末側出力端子とを有し、
   前記第１電源端子と前記入力端子との間に接続され、該第１電源端子から流れ込む電流または該入力端子から流れ込む電流のいずれか一方が所定の閾値以上であるか否かに基づいて前記端末側出力端子間の接続をオンオフさせるように構成された双方向型入力部と、
   前記第２電源端子と前記出力端子との間に接続され、前記端末側入力端子から入力される制御信号に基づいて該第２電源端子と該出力端子との間を双方向に導通させるまたは双方向ともに非導通にさせる双方向型出力部と、
   前記第１電源端子と前記第２電源端子との間に接続され、前記端末側電源端子に対して前記第１電源端子または前記第２電源端子から受けた電流を整流して出力する整流部とを備えている
   ことを特徴とする信号入出力回路。
2. 請求項１記載の信号入出力回路において、
   前記双方向型出力部は、前記第２電源端子と前記出力端子との間に接続され、かつ前記制御信号に基づいて該第２電源端子と該出力端子との間を双方向に導通させるかまたは双方向ともに非導通にさせる双方向型の光電変換素子を備えている
   ことを特徴とする信号入出力回路。

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