JPH02295312A - 工業的制御装置用ディジタル/周波数入力装置 - Google Patents

工業的制御装置用ディジタル/周波数入力装置

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JPH02295312A
JPH02295312A JP2103303A JP10330390A JPH02295312A JP H02295312 A JPH02295312 A JP H02295312A JP 2103303 A JP2103303 A JP 2103303A JP 10330390 A JP10330390 A JP 10330390A JP H02295312 A JPH02295312 A JP H02295312A
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JP
Japan
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resistor
signal
diode
inverter
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JP2103303A
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English (en)
Inventor
Richard J Molnar
リチャード・ジェイ・モルナー
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Babcock and Wilcox Co
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Babcock and Wilcox Co
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/802Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/20Repeater circuits; Relay circuits
    • H04L25/26Circuits with optical sensing means, i.e. using opto-couplers for isolation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、工業的制御分野に対する信号処理に関し、特
定すると、種々の信号を受信するための新規にして有用
な入力回路に関する。
[従来技術.発明の課題] 工業上のディジタルおよび周波数入力回路は、通常、必
要とされる隔絶のため、オブトカップリングを有する抵
抗回路である.それらの回路は、24VDC , 12
5VDC, l17VAc、または230VAC(7)
ような標準的制御信号を取り入れることができる.これ
らの回路の欠点は、所望の信号範囲を選択するためジャ
ンパ設定を必要とすることである.そうでないと、回路
は、唯一の信号形式に制限される.1つの共通の問題は
、使用者が、使用者の応用に対して間違った状態におい
てジャンパを利用することになり、したがって障害が生
ずることである. 抵抗入力回路に関する他の問題は、電力が増すにつれて
、電力消費が加速的に増すことである.また、監視の方
法に依存して、信号の情報に制約がある.例えば、レベ
ルが毎秒1o回チェックされるならば、それはディジタ
ル入力に適切であろう.しかしながら、5Hz周波数が
、シャノンのサンプリング理論にしたがってビックアッ
プできるであろう最高である.他方、毎秒20, 00
0回のような小増分で監視される場合、おそらく何か他
のことをするに十分の時間がないであろう.この点で、
周波数一電圧コンバータが興味があるように見えるかも
しれない.しかしながら、これは、アナログ信号の測定
を必要とし、そしてこれは、間接的であり、実施するの
がより難しい.C課題を解決するための手段] 本発明は、工業的制御分野に対する入力回路であって、
回路の入力端子間に接続された金属酸化物バリスタと、
入力端子の一方に接続され、負電流を防ぐためのダイオ
ードと、入力端子間に接続され、トランジスタに供給さ
れる電圧を制限するためのゼナーダイオードとを含み、
該トランジスタは、そのベースが入力端子の一方に接続
され、かつオプトカプラーに接続されて成る入力回路を
提供する.オブトカップラーは、その出力が、インバー
タのシュミットトリガ入力に接続される.インバータの
出力は、マイクロプロセッサまたは工業的制御信号を受
信するだめのその他の装置に接続される. 本発明の回路は、広範囲のDCおよびAC電圧を受信す
ることができ、したがってジャンパの必要性を排除し得
る. [実施例] 本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、以下
に図面を参照して行った実施例についての説明から明か
となろう. 図面を参照して説明すると、ここに開示される本発明の
実施例は、種々の波形および電圧を有する入力制御信号
を受信・調整し、信号をマイクロプロセッサまたはその
他の工業的制御装置に供給する制御回路より成る. 本発明は、工業的制御分野に対して設計された改良され
たディジタル/周波数入力を提供する.回路は、広範囲
の標準的および非標準的制御信号を印加することを可能
にする.試験の結果、ロー10KHzの信号に対して1
1ボルトの最小高レベルスレッショルド電圧と、8ボル
トの最大低レベルスレッショルドを有した.回路は、1
30VDCおよび250VACの入力電圧に絶えること
ができる.それゆえ、回路は、約15〜130ボルトの
DC制御信号、および約15〜250ボルトのAC制御
信号を取り扱うことができる.本回路が取り入れる標準
制御入力信号ニハ、15VDC. 24VDC. 28
VDC. 125VDC. 24VAC,117VAC
および230VACなどがある。これらの信号はすべて
、範囲を選択するのにジャンバの必要を伴わずに印加で
きる。入力信号に対する唯一の基準は、高レベルに対し
てはl5ボルト以上であり、低レベルに対しては2ボル
ト以下であり、同時に+130VD, 250VACを
越エテはならず、−350VDCよりも負に移行しては
ならないということである.信号周波数は約45KHz
まで試験されたが、lOKHzが、応用される制御信号
の殆どのものに十分である.それゆえ、実際にどのよう
な波形でも、この基準に叶うものは、うまく使用できる
.可能な波形の若干の例が第2〜5図に示されている.
使用できる二三の波形は、方形、三角形、正弦波形であ
る. 第1図を参照すると、回路は、入力端子8および12に
MOV (金属酸化物バリスタ)を備えるが、これは3
70以上で現われるトランジェントを抑制する.ダイオ
ード14が、正偏倚信号を通過させ、負偏倚信号をカッ
トオフする.信号が高レベを生ずるように正で印加され
ると、トランジスタQがターンオンし、これにより電流
がオブトヵブラ16中に流入せしめられる.トランジス
タQおよびゼナーダイオード18は、抵抗R2中を流れ
る信号からバイアス電流が供給される.ゼナー電圧に達
すると、トランジスタQ中に定常電流が設定される。こ
れは、出力抵抗R3にほぼ一定の電圧が生ずることに起
因する。それゆえ、信号がこの点に達した後、信号がよ
り高電位に移行しても3〜4mAシか取り出さない. オプトカプラーダイオード16中のこの電流は、オプト
カプラートランジスタ20を導通せしめ、シュミットト
リガを有するインバータ(74HC14)22に対する
入力を低電位に降下させる.インバータ22はシュミッ
トトリガ入力を有しているが、これはノイズが誤パルス
を生じさせるのを防ぐに必要なヒステリシスを提供する
.反転されたインバータの出力は、信号をある工業的制
御関数として利用するマイクロプロセス24の入力ビン
に取り込まれる. 印加される制御信号が降下すると、抵抗R3およびホト
カブラ−16、2o中の電流が減じ、プルアップ抵抗R
4をしてインバータ22の入方電圧を上昇せしめ、これ
によりインバータ22の出力を低電位に移行せしめる。
マイクロプロセッサは、レベル中のこれらの変化を感知
し得る(エッジトリガ割込み).これらの割込みは、そ
れらの間の計数値を追跡することによって、時間をマー
クすることができる.既知の内部クロック周波数が存在
するから、割込み周波数を決定できる。DCディジタル
制御入力の状況においては、ボートを読むことから、あ
るいは転換状態を追跡することによってレベルが高か低
かを決定できる。
ACラインディジタル制御入力信号は、周波数モードを
使用することによって実現できる。ACライン信号は、
高レベル信号に対しては45〜65Hzの周波数として
、そして低レベル信号に対してはこれより低い周波数と
して確認できる。50/50デューティーサイクル波形
の場合、1/2サイクルで決定できる。周波数を決定す
る他の手法は、固定時間−期間内における転換゜を計数
することである6しかしながら、これは迅速な作用に得
ることができない. 第1図において、正入力端子8とトランジスタQのコレ
クタとの間には、抵抗Rlが接続されていて、コレクタ
をサージ電流から保護している。
オプトカプラートランジスタ20のペーストとエミッタ
との間には、抵抗R5が接続されており、ノイズを減じ
、オプトカプラーのオンー才フスイッチング時間を平均
化している6 オプトカプラ−16.20は、例えば商業的に入手でき
る4N36とし得る. マイクロプロセッサは、入力制御信号を感知し、マイク
ロプロセッサに接続されるデバイスに適切な制御を与え
るために0.5■のディジタル信号を必要とする. MOV I Oはトランジェントおよびノイズを防ぎ、
他方ゼナー18はトランジスタQに対する電圧を設定す
る.このトランジスタQは、動作してオプトカプラー中
に低電流を設定するため制御電圧を必要とする. 本発明の改良されたディジタル/周波数入力は、従来の
方法に優る多くの利点を有する.回路内の物理的ジャン
パの除去によって、使用者がジャンパをセットする必要
は排除される。これは、ジャンバ位置について確認する
段階を経ることから使用者開放するだけでなく、不正の
ジャンパ設定に起因する障害を防ぐのを助ける.本発明
の回路は、実際に波形と無関係であるから、もし望むな
らば、正弦波、方形波(オンー才フDC信号)、あるい
は三角波のような非標阜的信号を動作させ得るという変
幻性を使用者に与えるものである. 本発明の回路は、ディジタルおよび/または周波数入力
として二重に働くから、周波数一電圧コンバータやAC
結合形態のような追加の回路は必要とされない. 本発明の回路は、電流入力を3〜4mAに制限するが、
これは高電圧が印加されるとき電力消費を大幅に低減さ
せる.例えば、印加電圧が24VDCから125VDC
に増加したとしたら、標準的抵抗入力回路はスタート時
の27倍に増加するであろうが、改良回路は数倍にだけ
増加するだけである.本発明の回路は、普通3−4mA
 L/か取り出さない.これは、高レベル状態を生ずる
のに最小の電流しか必要としない.それゆえ、本回路は
、ある種の固有のノイズ不感知性をもたらす.シュミッ
トトリガ入力を備えるインバータ74}IC14はヒス
テリシス作用を内蔵しており、そしてこの作用は、レベ
ル転換中における出力の振動の発生を防ぐのを助ける.
抵抗R5は、ノイズによるオブトカプラーの作動を低減
するのを助ける. 本発明は、Rl,R2.R3およびゼナー電圧の値を変
えることによって種々の入力範囲および感知レベルに適
用できる.この変更は、スレッショルド電圧および入力
電流制限値を再設定することになろう. 以上本発明を好ましい実施例について説明したが、当技
術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱
することなく種々の変化変更をなし得ることは明らかで
あろう.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の入力回路の概略回路図、第2図は、そ
の上部に可能な入力制御信号の波形を、下部にマイクロ
プロセッサまたはその他の工業的制御装置により使用の
ため入力回路により調整されたた対応する信号波形を示
す波形図、第3図は他の入力制御信号を示す第2図に類
似の波形図、第4図はさらに他の入力制御信号を示す第
2図に類似の波形図、第5図は可能な非標準的入力制御
信号を示す第2図に類似の波形図である。 8,12:  端子 1〇二 MOV  (金属酸化物バリスタ)14; ダ
イオード 16: オプトカプラーダイオード l8: ゼナーダイオード 20: オプトカプラートランジスタ 22: インバータ 24: マイクロプロセッサ R1〜R5: 抵抗 Q:  トランジスタ FIG.3 FIG.5 FIG.2 FIG.4

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)種々の波形および電圧レベルを有する制御信号を
    調整するための入力回路において、制御信号を受信する
    ための1対の入力端子と、前記端子間に接続され、前記
    端子間の高トランジェント電圧を制限するための非直線
    性電圧制限手段と、前記端子の一方に接続され、該一方
    の端子に対する逆電流の流れを阻止するためのダイオー
    ド(第1ダイオード)と、ベースが抵抗(第1抵抗)を
    介して前記端子の他方に接続されたトランジスタと、抵
    抗を介して該トランジスタのエミッタに接続され、該ト
    ランジスタを流れる電流を受け取り、かつ工業的制御装
    置において使用のため調整された信号を出力するための
    隔絶出力を有するオプトカプラー手段とを備えることを
    特徴とする入力装置。
  2. (2)前記非直線的電圧制限手段が、前記入力端子間に
    接続されたバリスタを含む特許請求の範囲第1項記載の
    入力回路。
  3. (3)一端が前記バリスタの一端に接続された抵抗と、
    該抵抗の他端に接続されたゼナーダイオードとを備え、
    前記第1ダイオードが、前記バリスタおよび前記ゼナー
    ダイオード間に接続されている特許請求の範囲第2項記
    載の入力回路。
  4. (4)前記オプトカプラー手段の出力に接続されたシュ
    ミットトリガ入力を有するインバータを有し、該インバ
    ータが被調整信号を供給するためのインバータ出力を有
    する特許請求の範囲第1項記載の入力回路。
  5. (5)前記インバータの前記反転出力に接続されたマイ
    クロプロセッサを備える特許請求の範囲第4項記載の入
    力回路。
  6. (6)前記非直線的電圧制限手段がバリスタより成り、
    前記の第1ダイオードが該バリスタの一端およびゼナー
    ダイオード間に接続されており、前記バリスタおよび前
    記ゼナーダイオードの端子間に抵抗が接続されており、
    前記トランジスタのベースが該抵抗に接続されている特
    許請求の範囲第4項記載の入力回路。
  7. (7)前記第1抵抗に接続された入力端子に接続された
    第2の抵抗を備え、該第2抵抗が前記トランジスタのコ
    レクタに接続されている特許請求の範囲第6項記載の入
    力回路。
  8. (8)前記トランジスタおよび前記オプトカプラー間に
    接続された第3の抵抗を有する特許請求の範囲第7項記
    載の入力回路。
  9. (9)前記オプトカプラーが、前記第3抵抗および前記
    第1ダイオード間に接続された発光ダイオードと、該発
    光ダイオードに光学的に結合された光トランジスタを含
    む特許請求の範囲第8項記載の入力回路。
  10. (10)前記トランジスタがベース、エミッタおよびコ
    レクタを有し、前記光トランジスタのベースと前記コレ
    クタおよびエミッタの一方との間に第4の抵抗が接続さ
    れている特許請求の範囲第9項記載の入力回路。
  11. (11)前記光トランジスタのコレクタに接続されたシ
    ュミットトリガ入力を有するインバータを備え、該イン
    バータが前記被調整信号を搬送するための反転出力を有
    し、前記インバータの入力および選択されたレベルの電
    圧源間に接続された第5の抵抗を備える特許請求の範囲
    第10項記載の入力回路。
JP2103303A 1989-04-20 1990-04-20 工業的制御装置用ディジタル/周波数入力装置 Pending JPH02295312A (ja)

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