JPH0725404U - フィールド接点入力用定電流源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲の電圧範囲で動作する定電流源を提供
すること。 【構成】 選択された電圧範囲内のＤＣ電圧源に接続さ
れるに適した端子と、エミッタ−ベース接続を順方向に
偏倚するようにエミッタが前記端子に接続されたトラン
ジスタと、該トランジスタと前記端子間に接続されたゼ
ナーダイオードと、前記トランジスタのコレクタとフィ
ールド接点間に接続された発光ダイオードと、前記ベー
スと前記発光ダイオード間に接続された選択された抵抗
値の抵抗と、前記発光ダイオードに並列に前記コレクタ
と前記フィールド接点間に接続されたコンデンサと、前
記発光ダイオードに光学結合されて前記発光ダイオード
から受け取った信号を外部のデジタル処理制御装置に伝
送する回路とよりなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電源に関し、特定すると、普通１０ｍＡで２４〜１２５ＶＤＣが要 求されるフィールド接点入力で有用な新規な定電流源に関する。

【０００２】

【従来の技術】

パワーおよびプロセス制御工業には、フィールド（現場）接点入力を感知し、 必要な情報をディジタル／処理制御システムに供給するための回路設計が必要で ある。 パワおよびプロセス制御工業の顧客は、普通、適当な接点の浄化を維持するた め、顧客により供給されるフィールド接点入力が供給しなければならない特定の 電圧にて特定の電流を必要とする。普通、２４ＶＤＣ、４８ＶＤＣまたは１２５ Ｖで１０ｍＡが提供される。 従来、装置供給者は、必要とされる電流にて１種のみの電圧を提供するか、異 なる組立体により異なる電圧で同じ要求電流を供給できるようにした。また従来 の装置は、ジャンパを使用して回路の抵抗を変えることにより選択を可能にした 。

【０００３】

【考案が解決しようとする問題点】

第１に言及した技術は、種々の顧客を満足させることができない。次の２つの 技術は、各顧客の仕事に対して入力の形式を記録するため、必要のかかるペーパ ーワークおよびシステム処理を必要とした。第２の技術はまた、種々の費用のか かるモジュールの貯えを必要とし、また最後の技術は、電圧要求に基づいて部品 内および部品内からの適正なジャンピングを行なうため、全部品のモジュール上 への取付けおよび手動的介入を必要とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、広範囲の印加ＤＣ電圧にわたりフィールド入力接点を介して比較的 一定のＤＣ電流を供給する簡単な回路に係る。本考案の回路はまた、フィールド 入力回路とディジタルシステム回路間に電気的絶縁をもたらす。 本考案の定電流源は、従来技術よりも接点入力当りより多くの部品を必要とす るが、包含される費用は、従来技術の手法に関係する費用よりも少ないと期待さ れる。 すなわち、本考案は、選択された電圧範囲内のＤＣ電圧源に接続されるに適し た端子と、エミッタ−ベース接続を順方向に偏倚するようにエミッタが前記端子 に接続されたトランジスタと、該トランジスタと前記端子間に接続されたゼナー ダイオードと、前記トランジスタのコレクタとフィールド接点間に接続された発 光ダイオードと、前記ベースと前記発光ダイオード間に接続された選択された抵 抗値の抵抗と、前記発光ダイオードに並列に前記コレクタと前記フィールド接点 間に接続されたコンデンサと、前記発光ダイオードに光学結合されて前記発光ダ イオードから受け取った信号を外部のデジタル処理制御装置に伝送する回路とよ りなる、信号伝送手段を備えた定電流源を提供する。

【０００５】 本考案の回路は、２４〜１２５ＶＤＣの電圧で約１０ｍＡの電流を供給するよ うに使用することが意図される。異なる値または形式および許容差の選択にした がって、他の電圧範囲について他の電流を得ることができる。

【０００６】 本考案の回路は、コレクタがフィールド接点に接続され、エミッタが電圧源に 接続されたトランジスタを備える。トランジスタのベースとエミッタ間にはゼナ ーダイオードが接続されており、そしてベースは、選択された抵抗を介して接点 に接続される。フィールド接点とトランジスタ間には発光ダイオードＬＥＤが接 続されており、一定電流が供給されつつあるとき点灯する。ＬＥＤは、ディジタ ル系に対して論理入力を発生する監視用絶縁装置を作動する。コレクタとダイオ ード間には抵抗が、コレクタと接点間にはコンデンサを設けて、接点雑音すなわ ちバウンド濾波を減ずることができる。

【０００７】

【本考案の好ましい具体例】 以下、図面を参照して本考案の好ましい具体例について説明する。 図面を参照すると、接点１０、１１を有し、６で総括的に１０で指示されるフ ィールド接点入力に対して定電流源として働く回路が例示されている。 本回路は、特に２４〜１２５ＶＤＣの電圧にて約１０ｍＡを提供するのに使用 されることが意図される。回路の設計および動作は、以下に記載されるように、 接点６が閉成されることを仮定する。

【０００８】 トランジスタＱ１は、端子１４の電圧＋Ｖで順方向偏倚されたエミッタ−ベー ス接合ＥＢを有する。ゼナーダイオードＤ２は、＋ＶからトランジスタＱ１のベ ースに至る電圧降下を制限する。ここで使用されるトランジスタＱ１は、２Ｎ６ ４２４として指示されている。５．６Ｖゼナーダイオードが使用されている。何 故ならば、５ＶＤＣの近傍の値を有するゼナーダイオードは、９℃〜７０℃で動 作することが予期される場合、最良の温度係数仕様を有するからである。トラン ジスタは能動領域で動作し、コレクタ−エミッタ接合ＥＣに１２０ＶＤＣの領域 の電圧降下を生ずることができる。２Ｎ６４２４トランジスタは、コレクタ−エ ミッタ接合ＥＣに２２５ＶＤＣの電圧降下を生ずるよう規格されている。コレク タ−エミッタ接合に高電圧がかかり約１０ｍＡの電流が接合中を流れた場合、ト ランジスタケースの温度上昇（空気に対する）は、ヒートシンクを使用せず、６ ０℃／Ｗａｔｔの空気に対するＴＯ６６ケースの熱抵抗を使用すると、普通７２ ℃であるからヒートシンクが必要とされる。ヒートシンクを備えるケースの空気 に対する温度上昇は、１３．６℃／Ｗａｔｔの空気に対するヒートシンクの熱抵 抗を使用して約１７℃となる。回路は、７０℃の周囲温度で使用されることが予 測される。

【０００９】 １４の電圧が１２５°から２４ＶＤＣに減ずると、ベース電流量は減じ、トラ ンジスタＱ１は、主としてベース抵抗Ｒ１の値に依存する最小の利得を有するは ずである。普通、図示の実際の回路は、＋Ｖ＝２４ＶＤＣにて正確に１０ｍＡを 維持するため約２７の最小利得（ＨＦＥ）を有しなければならない。利得が任意 の電圧にて必要とされるものより大であると、ベース電流は制限され、過剰の電 流はゼナーダイオードＤ２中を流れる。

【００１０】 １４の電圧が２４ＶＤＣから１２５ＶＤＣに増大すると、エミッタ電流（ベー ス電流＋コレクタ電流）により端子からベースに至る電圧降下が５．６ＶＤＣに なるまでベース電流は増大する。そのとき、エミッタ電流をさらに増大しようと しても、エミッタ電流はゼナーダイオード中を側路し、トランジスタ回路により 増幅されない。

【００１１】 この特定の例におけるベース抵抗Ｒ１（４７ＫΩ）は、コレクタ電流（〜１０ ｍＡ）に加えてベース電流およびゼナーダイオード電流（両者とも＋Ｖが増すと 増大する）が、オプト−アイソレータ ＬＥＤ Ｄ１ および接点入力１０を介 して流されるように接続されている。この例において、この追加の電流が、有害 でありかつ接点浄化のための追加の電流を提供しまたＬＥＤを過度に「ＯＮ」に 駆動するのに実際に役立つとは予測されない。ベース抵抗およびＬＥＤは、余分 の電流を、所望に応じてそのＬＥＤまたは接点に流すように、またはどちらにも 流さないように他の形態で接続してもよい。

【００１２】 接点雑音またはバウンドの濾波を補助するため、３３０Ωの抵抗Ｒ２および０ ．４７μｆｄのコンデンサＣ１が追加されている。接点が最初開放されついで閉 成されるとき、コンデンサは、最初ＬＥＤを短絡し、ＲＣ時定数で充電するから 、ＬＥＤ中に同じ割合で電流を増大させる。コンデンサが完全に充電され、接点 が開放すると、コンデンサは変化する時定数で放電され（ＬＥＤ中の電流が減ず るにつれ、ＬＥＤの抵抗は増大する）、オプト−アイソレータをＯＮに維持しつ づけようとする。

【００１３】 現在の徴候として、これらのフィールド接点入力回路の３２の回路が単一のモ ジュール上に配置され、そして３２の全部の回路が同じＤＣ電圧で駆動され、加 えて、３２の入力の状態を制御または監視システムに伝達せしめるに必要なディ ジタル論理回路も単一のモジュール上に配置される。 発光ダイオードＤ１は、ディジタルシステム（図示せず）に対する監視用隔絶 装置を作動する接合部３０に光を放射する。回路２０は、感光トランジスタＱ２ を含んでいる。このトランジスタは、使用される回路においては４Ｎ３６で指示 されており、そのエミッタおよびコレクタは、論理信号をディジタルシステムに 印加するための端子２２、２４に接続されている。

【００１４】 以上、本考案を好ましい具体例について図示説明したが、本考案はその技術思 想から逸脱することなく他の方法でも具体化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電源装置の配線図である。

【図２】本考案の回路の配線図である。

【符号の説明】

６：フィールド接点入力 １０、１１：接点 １２：ヒートシンク １４、２２、２４：端子 ２０：回路 ３０：接合部 Ｑ１、Ｑ２：トランジスタ Ｄ１：発光ダイオード Ｄ２：ゼナーダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 選択された電圧範囲内のＤＣ電圧源に接
   続されるに適した端子と、エミッタ−ベース接続を順方
   向に偏倚するようにエミッタが前記端子に接続されたト
   ランジスタと、該トランジスタと前記端子間に接続され
   たゼナーダイオードと、前記トランジスタのコレクタと
   フィールド接点間に接続された発光ダイオードと、前記
   ベースと前記発光ダイオード間に接続された選択された
   抵抗値の抵抗と、前記発光ダイオードに並列に前記コレ
   クタと前記フィールド接点間に接続されたコンデンサ
   と、前記発光ダイオードに光学結合されて前記発光ダイ
   オードから受け取った信号を外部のデジタル処理制御装
   置に伝送する回路とよりなる、信号伝送手段を備えた定
   電流源。