JPH0287722A - プログラマブル自動装置用入力回路 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は、少なくとも１つのセンサに接続されるべきオ
ールオアナシング（ａｌｌ　ｏｒ　ｎｏＬ旧ｎｇ）タイ
プのプログラマブル自動装置のための入力回路に関する
。上記センサは、抵抗と電源供給端子及び出力端子との
間に接続さるべきオンオフスイッチ素子との並列回路を
含む。上記入力回路は、電源電圧が印加される２つの電
源端子を有し、この電源端子の一方は該センサの電源端
子及び該センサの出力端子に接続さるべき入力端子に接
続される。当該入力回路は、その入力端子に供給される
入力信号を閾値と比較する手段を含み、該手段はセンサ
のスイッチ素子の状態を示す信号を発する。

プログラマブル自動回路においては、入／出力回路が、
中央処理ユニットとセンサ及びアクチュエータの入力装
置との間のインターフェースをなす。

オールオアナシングタイプの入力回路は、入力信号と判
別閾値とを比較して、入力装置の状態を判別する。同じ
タイプの入力がセンサへの供給電圧の性質（ＤＣ又はＡ
Ｃ）及びその値によって区別される。

更に、入／出力システムの欠陥を検知するための入／出
力回路が仏国特許第２５６５３７８号において提案され
ている。これらの回路は複雑でありしかも出力回路に関
する欠陥の検出をなすものである。

発明の概要 本発明の目的は、センサの状態の検出及び入力システム
に関する欠陥の検出の双方を電源電圧の大きさに拘らず
なし得る標準化されかつ高信頼性の回路を提供すること
である。

本発明による入力回路においては、比較手段がマイクロ
プロセッサ及びＡ／Ｄコンバータを含んでいる。このＡ
／Ｄコンバータの１の入力端子は入力回路の入力端子に
接続され、その出力端子はマイクロプロセッサの入力端
子に接続されている。

このＡ／Ｄコンバータからのディジタル出力信号は、マ
イクロプロセッサにおいて、所定のディジタルセンサ状
態値及び断線閾値と比較される。更に、電源電圧に比例
した基準電圧を発生する制御手段も設けられ、この基準
電圧はＡ／Ｄコンバータの基準入力端子に供給される。

このような情報処理機能を有する入力回路においては、
アナログ入力信号が電源電圧によって変動する基準電圧
を得るＡ／Ｄコンバータによってディジタル化された後
マイクロプロセッサによって所定のディジタル閾値と比
較される。

当該センサは、スイッチ素子に並列な抵抗を有する故、
入力回路は断線を検知することが出来る。

もし、当該センサがスイッチ素子に直列に抵抗を有する
ならば、回路の短絡を検知することが可能となる。但し
、マイクロプロセッサと協働しつつ電源電圧に応じた閾
値と比較する付加比較手段を付加する要がある。

実施例 第１図において、オールオアナシングタイプの入力回路
１０はセンサ１２に接続され、センサ１２は電源端子１
４及び信号出力端子１６を有する。

センサ１２の電源端子１４及び入力回路１０の第１電源
端子は共に電源電圧Ｖａに接続されている。

入力回路１０の第２電源端子２０は接地されている。電
源電？Ｆｊ、電圧Ｖａは、例えば、２０および６０ボル
トの間を変化する直流電圧である。入力回路１０の入力
端子２２はセンサの信号出力端子１６に接続されている
。

第１図の実施例においては、入力回路１０は情報処理機
能を有し、センサ１２から供給される情報を処理するマ
イクロプロセッサ２４を含む。マイクロプロセッサ２４
は公知の態様にてその出力端子２６を介してプログラマ
ブル自動装置の中央ユニット（図示せず）と信号授受を
行なう。

入力回路１０の入力端子２２に供給された信号Ｖｅは波
形整形された後、Ａ／Ｄコンバータ２８内においてディ
ジタル信号Ｎに変換される。このディジタル信号Ｎはマ
イクロプロセッサ２４に供給される。入力回路１０内の
マイクロプロセッサ２４、Ａ／Ｄコンバータ２８及び他
の全ての論理回路には、図示しない外部補助電源によっ
て生成される５Ｖの電源電圧が供給される。入力端子■
ｅは、Ａ／Ｄコンバータ２８の入力端子に供給される前
に波形整形されてＡ／Ｄコンバータ２８にとって許容出
来る電圧に整合せしめられねばならない。そのことのた
めに、入力電圧Ｖｅは、端子２０及び２２の間に直列接
続された２つの抵抗Ｒ１及びＲ２からなる抵抗分圧器の
端子に供給される。抵抗Ｒ１及びＲ２の各々の抵抗値は
、入力電圧Ｖｅが最大値となったとき抵抗Ｒ２の端子間
の較正電圧Ｖｃが５ｖ以下となるように設定される。

例えば抵抗Ｒ１の抵抗値は１，８にΩであり、抵抗Ｒ２
の抵抗値は１２０Ωである。これは入力電圧Ｖｅが８０
Ｖのとき較正電圧Ｖｃが５Ｖとなることに対応する。

クリップ素子としてのツェナーダイオード３０は端子２
０及び２２の間の分圧器に並列に接続され、最大許容電
圧（Ｖｃについては５ｖ）より高い過電圧が生じたとき
に入力回路を保護する。

制限抵抗Ｒ３が、分圧器及びＡ／Ｄコンバータ２８の人
力の間に挿入されており、Ａ／Ｄコンバータ２８の入力
と接地間にキャパシタ３１が接続されてローパスフィル
タを形成している。

本発明によれば、電源電圧Ｖａに応じて変化する基準電
圧ＶｒｅｆはＡ／Ｄコンバータ２８の基準入力端子に供
給される。第１図の実施例においては基準電圧Ｖｒｅｆ
は電源端子１８及び２０の間に直列に接続された抵抗Ｒ
４及びＲ５によって形成される抵抗分圧器から得られる
。インピーダンス整合回路としてのオペアンプ３２が分
圧器及びＡ／Ｄコンバータ２８の基準入力端子の間に好
ましくは接続される。

Ａ／Ｄコンバータ２８の入力端子りに信号を供給するマ
イクロプロセッサ２４の制御の下に、Ａ／Ｄコンバータ
２８は較正電圧Ｖｃをディジタル信号Ｎに変換する。こ
のディジタル信号Ｎの最大ディジタル値は較正電圧Ｖｃ
がＶｒｅｆに等しい場合に対応する。従って、較正電圧
ＶｃがＶｒｅｆに等しい場合、全てのビットが１に等し
くなる。

第２図から明らかな如く、基準電圧のいかなる値に対し
ても、較正電圧Ｖｃの０からＶｒｅｆの間の全ての値に
対して関係式は常に同一である。

抵抗Ｒ４及びＲ５の抵抗値は電源電圧が最大値の場合、
基準電圧Ｖｒｅｆが最大値すなわち５ｖとなるように選
択される。例えば、抵抗値Ｒ４は１８にΩであり、抵抗
値Ｒ５は１．２にΩであり、これは電源電圧Ｖａが８０
ボルトのとき基準電圧Ｖｒｅｆが５ボルトとなることに
対応する。

入力電圧Ｖｅが電源電圧Ｖａに等しい最大値となり、較
正電圧Ｖｃ及び基準電Ｊ’ＥＶｒｅｆが殆ど５ボルトに
等しいことに鑑みれば、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４の抵抗値を電
圧Ｖａ及び基準電圧Ｖｒｅｆの間の比例定数ｋが入力電
圧Ｖｅ及び較正電圧Ｖｃの間のそれと等しくなるように
選択することが望ましい。すなわち、Ｖａ−ｋＶｒｅｆ
及びＶｅ−ｋＶｃである。

Ａ／Ｄコンバータ２８からのディジタル出力信号Ｎはマ
イクロプロセッサ２４において適当な方法によって予め
設定されたディジタル閾値Ｓｌ。

ｓ２およびｓ３　　（第２図）と比較されセンサの状態
及び欠陥を検知することを可能としている。第１図から
も明らかなようにセンサ１２は端子１４及び１６の間に
接続されたスイッチ素子３４によって形成されている。

スイッチ索子３４は開閉自在である。従来の入力回路は
オールオアナシングセンサの状態をスイッチ開状態にお
けるゼロ電圧からスイッチ閉状態における電源電圧に亘
って変化する出力電圧を電源電圧の約７０％に等しい閾
値と比較していた。

本発明による入力回路はセンサの状態の検知のみならず
、ある種の欠陥をも検知することを可能としている。こ
のことをなすために、センサにおいてスイッチ素子３４
に並列な抵抗Ｒ６を用いている。従って、センサ１２の
開状態において入力回路１０への入力端子Ｖｅはゼロで
はなく、抵抗Ｒ６に漏れ電流が生じている。他方におい
て端子１４の上流又は端子１６及び２２の間において断
線が生じた場合入力電圧Ｖｅはゼロとなる。センサによ
っては、スイッチ索子３４に並列な抵抗Ｒ６を付加する
必要はなく抵抗Ｒ６の役割を果す充分なリーク抵抗を含
んでいる。

本実施例においてはセンサ１２においてはスイッチ素子
３４に直列に抵抗Ｒ７が挿入され、端子１４に接続され
た電源ライン及び端子１６及び２２の間の接続線におけ
る短絡を検出することを可能としている。もし短絡が生
じた場合は入力電圧Ｖｅは電源電圧に等しくなるがセン
サの開状態においては抵抗Ｒ７の両端における電圧降下
が入力電圧Ｖｅを低減せしめる。

例えば、第２図において、較正電圧Ｖｃの値がセンサの
２つの状態及び第１図の入力回路によって検知され得る
２つの欠陥状態に対応して実線によって示されている。

この較正電圧Ｖｃは以下の如き抵抗値によって与えられ
る。すなわち、Ｒ＋−１，８にΩ Ｒ２−１２０Ω Ｒａ＝１８にΩ Ｒ５■１．２にΩ Ｒ６−３，３にΩ Ｒｙ−ＩＫΩ よって、短絡発生時にはＶｃ−Ｖｒｅｆとなり、センサ
の閉状態においてはＶｃ−２Ｖｒｅｆ／３となり、セン
サの開状態においてはＶｃ−Ｖｒｅｆ／３となり、断線
発生時においてはＶｃ＝０となる。較正の後入力端子Ｖ
ｅを上記所定閾値と比較することによってこれらの４つ
の状態を判別することが出来る。例えば、上記閾値Ｓ１
．Ｓ２及びＳ３はこれらの４つの状態を判別するために
以下の如く選択される。すなわち Ｓｌ　−Ｖｒｅｆ／４ Ｓ２＝Ｖｒｅｆ／２ Ｓ　３　＝　３　Ｖ　ｒ　ｅ　ｆ　／　４である。

更に一般化すれば、 Ｖａ＝ｋＶｒｅｆ Ｖｒｅｆ−ｋｌ　　ｓ＋ Ｖｒｅｆ−に２ｓ２ Ｖｒｅｆ＝に３Ｓ３ であり、Ｖａ＝ｋｋｌ　Ｓｔ　−ｋｋ２　Ｓ２−ｋｋ３
Ｓ３である。従って閾値Ｓ１乃至Ｓ３は電源電圧に応じ
て変化する。

上記した３つの閾値Ｓ１乃至Ｓ３は第２図の３つのディ
ジタル値Ｓｌ、Ｓ２及びｓ３に対応し、これらのディジ
タル値６１１８２及びｓ３は電源電圧から独立して予め
定められる。従ってＡ／Ｄコンバータ２８が電源電圧に
応じた基阜電圧を用いている故、入力電圧を電源電圧に
応じて変動する閾値Ｓ】乃至Ｓ３と比較するためのマイ
クロプロセッサにおけるディジタル閾値を所定値とする
ことが出来る。

ひとつのマイクロプロセッサはいくつかの人力点に対し
て用いられ得る。このような場合単一のＡ／Ｄコンバー
タはセンサーに各々接続した抵抗分圧器の分圧点に接続
したマルチプレクサを介してその入力端子が接続される
。

第３図はマルチプレクサを含む人力チャンネルを有する
入力回路の例を示す。いくつかのセンサ１２ａ、１２ｂ
、・・・、１２ｎは入力回路の各入力端子２２ａ、２２
ｂ、・・・、２２ｎに各々接続されている。各入力電圧
Ｖｅは素子３０によってクリップされブリッジＲ，，Ｒ
２によって分圧され素子Ｒ３，Ｃによって濾波されて信
号Ｖｃａ、Ｖｃｂ、・・・、Ｖｃｎはマルチプレクサ３
６の入力端子に各々供給される。マルチプレクサ３６の
出力電圧ＶＣはＡ／Ｄコンバータ２８のアナログ入力端
子供給される。マイクロプロセッサ２４の出力端子２６
はフリーザプル（Ｆｒｅｅｚａｂｌｅ　）レジスタ３８
の如きマルチプレクサ手段の入力端子に接続されている
。レジスタ３８は自動装置の中央ユニットＵＣに変換及
び比較サイクルに関して同期してバス４０を介して結合
される。マルチプレクサ３６及びレジスタ３８は適当な
信号によって制御される。フィルタ素子Ｒ３，ＣはＡ／
Ｄコンバータ２８及びマルチプレクサの間ではなくてマ
ルチブレクサの上段における各チャンネルに挿入されて
おり、データ認識速度を向上せしめるものである。

上記説明は直流電源電圧の場合について行なった。しか
しながら本願発明は電源が交流であっても適応可能であ
り、電源と入力との間に整流回路を配置し更に抵抗分圧
器を設けることが出来る。

また、センサは３端子電子センサであってもよくその場
合第３端子は接地される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による入力回路を示す。 第２図はセンサーの各状態の関数としてのＡ／Ｄコンバ
ータの入力端子Ｖｃの値及び第１図の入力回路のディジ
タル比較閾値の関数として示している。 第３図は多重入力チャンネルを有する場合の本発明によ
る入力回路を示している。 主要部分の符号の説明 １０・・・・・・入力回路 １２・・・・・・センサ １４・・・・・・電源端子 １６・・・・・・信号出力端子 ２４・・・・・・マイクロプロセッサ ２６・・・・・・出力端子 ２８・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ ３２・・・・・・オペアンプ ３４・・・・・・スイッチ素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）オンオフスイッチ素子及び抵抗の並列回路を含み
   かつ電源端子及び出力端子間に接続されるオン・オフ形
   の少なくとも１のセンサに接続さるべきプログラマブル
   自動装置用入力回路であって、電源電圧が供給さるべき
   ２つの電源端子と、前記センサの出力端子が接続される
   センサ入力端子と、前記センサ入力端子に供給される入
   力信号と少なくとも１つの閾値とを比較する比較手段と
   、前記スイッチ素子の状態及び断線状態を示す出力信号
   を生成する信号生成手段とを含み、 前記比較手段はマイクロプロセッサ及びＡ／Ｄコンバー
   タを有し、前記Ａ／Ｄコンバータの入力端子は前記セン
   サ入力端子に接続されかつ出力端子は前記マイクロプロ
   セッサの入力端子に接続され、前記Ａ／Ｄコンバータの
   ディジタル出力信号は前記マイクロプロセッサ内におい
   て所定のセンサ状態判別閾値及び断線判別閾値と比較さ
   れ、前記電源電圧に比例して変化する基準電圧を生成し
   て前記基準電圧を前記Ａ／Ｄコンバータの基準入力端子
   に供給する基準電圧発生手段を含むことを特徴とするプ
   ログラマブル自動装置用入力回路。
2. （２）前記基準電圧発生手段は、前記電源端子間に接続
   された抵抗分圧回路からなり、前記抵抗分圧器の分圧出
   力端子が前記Ａ／Ｄコンバータの基準入力端子に接続さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の入力回路。
3. （３）前記センサ入力端子と前記電源端子のうち前記セ
   ンサに接続されない方の端子との間に接続された抵抗分
   圧器を有し、前記抵抗分圧器の分圧点が前記比較手段の
   入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１記
   載の入力回路。
4. （４）前記センサのスイッチ素子に直列な抵抗を含み、
   前記入力信号を前記電源電圧に応じた閾値と比較して短
   絡状態を検知する手段を有することを特徴とする請求項
   １記載の入力回路。
5. （５）前記比較手段は、各センサの出力を分圧する分圧
   器の分圧点に接続された入力端子と前記Ａ／Ｄコンバー
   タのアナログ入力端子に接続された出力端子を有するマ
   ルチプレクサを有し、前記マイクロプロセッサの出力端
   子はディマルチプレクサを経て後段に接続されることを
   特徴とする請求項１記載の入力回路。