JPH11168367A - 接点入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトカプラの発光ダイオードに対する通電
時間を大幅に短縮することにより、消費電力の極めて少
ない接点入力装置を得る。 【解決手段】 発光ダイオード４とフォトトランジスタ
５とからなるフォトカプラ３と、電源１１と接点１４と
の直列回路よりなる発光ダイオード４の入力回路と、一
定のサンプリング周期毎にフォトトランジスタ５の出力
を検知して機器を制御する制御回路６と、入力回路にコ
レクタとエミッタが直列に接続され、制御回路６の信号
をベースに受ける通電制御用スイッチングトランジスタ
１８とを備え、フォトトランジスタ５の出力検知の必要
期間のみ制御回路６がスイッチングトランジスタ１８の
ベースに信号を加えるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、接点の開閉状態
を検知して演算処理の上、機器を制御する制御回路の接
点入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、例えば特公平１ー５７８０１号
公報に開示された従来の接点入力装置（シーケンサの入
力回路）の電気回路を示すものである。図において、１
はシーケンサ、２はその入力回路で、これらは発光ダイ
オード４とフォトトランジスタ５とよりなるフォトカプ
ラ３を介して接続されている。６はマイクロコンピュー
タを含む制御回路であり、制御回路６は、抵抗７を介し
て電源電圧ＶＣＣをＯＮーＯＦＦするフォトトランジス
タ５のコレクタ電圧を、抵抗８、及び、コンデンサ９を
介して入力するよう構成されている。１０は、電源１１
と、発振回路１２と、発振回路１２により制御されるス
イッチングトランジスタ１３とにより構成される電源回
路で、電源回路１０には、そのＯＮ−ＯＦＦ状態を制御
回路６に入力するための接点１４と、フォトカプラ３の
発光ダイオード４とが直列に接続されている。なお、１
５は表示用の発光ダイオード、１６はフォトカプラの逆
電圧抑制用のダイオードである。

【０００３】接点入力装置は接点１４の０Ｎ−ＯＦＦ状
態を検出し、これを制御回路６に入力して機器の制御を
行うものである。接点１４のＯＮ−ＯＦＦ状態はフォト
カプラ３を介して制御回路６に入力されるが、接点１４
がＯＮの期間中、フォトカプラ３の発光ダイオード４が
常時通電された場合には電源１１の電力が消費され続け
消費電力が増加する。上記従来装置は、フォトトランジ
スタ５がＯＦＦする時のキャリヤ蓄積時間の遅れを利用
し、発光ダイオード４に常時通電することなく、接点１
４のＯＮ期間中はフォトトランジスタ５が常時ＯＮ状態
が保てるようにし、消費電力の低減を図ったものであ
る。

【０００４】上記従来例において、電源回路１０の発振
回路１２は一定のデューティ比の発振を行い、スイッチ
ングトランジスタ１３をＯＮ−ＯＦＦして電源１１から
発光ダイオード４に断続的に給電を行うが、そのＯＮ時
間は発光ダイオード４がフォトトランジスタ５を通電状
態にするに充分な時間に設定され、また、ＯＦＦ時間は
フォトトランジスタ５のキャリヤ蓄積時間遅れにより、
時間と共に上昇するコレクタ電圧が制御回路６の弁別レ
ベルにまで上昇しない時間未満に設定されている。従っ
て、電源１１から常に発光ダイオード４に給電しなくて
も、接点１４の閉期間中はフォトトランジスタ５はＯＮ
状態を継続し、電源１１の消費電力をある程度低減させ
ながら接点１４の状態を検知することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の接
点入力装置においても、電源１１の消費電力をある程度
低減することが可能であるが、その低減量、つまり、発
光ダイオード４の非通電期間は、フォトトランジスタ５
がＯＦＦする時のキャリヤ蓄積の時間遅れに制約される
ため、比較的短時間の設定とせざるを得ず、消費電力の
低減量は充分なものにはなり得なかった。

【０００６】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであって、フォトカプラの発光ダイオ
ードに必要時のみ通電するようにし、あるいは、非通電
時間を大幅に延長できるようにすることにより、消費電
力の低減効果を大幅に向上することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる接点入
力装置は、発光ダイオードとフォトトランジスタとを有
するフォトカプラ、直流電源と接点とスイッチング素子
とが直列接続された発光ダイオードの入力回路、及び一
定のサンプリング周期毎にスイッチング素子を導通さ
せ、接点の開閉状態を検知して機器を制御する制御回路
を備えたものである。

【０００８】また、発光ダイオードとフォトトランジス
タとからなるフォトカプラと、交流電源と接点とツエナ
ダイオードとが直列接続された発光ダイオードの入力回
路と、フォトトランジスタの出力検知により接点の開閉
状態を検知して機器を制御する制御回路とを備え、ツエ
ナーダイオードのブレークダウン電圧値と交流電源の波
高値とにより発光ダイオードの通電期間が設定されるよ
うに構成したものである。

【０００９】さらに、発光ダイオードとフォトトライア
ックとからなるフォトカプラ、直流電源と接点とスイッ
チング素子とが直列接続された発光ダイオードの入力回
路、前記フォトトライアックの両端に電圧を印加する交
流電源、一定のデューティ比でパルスを発生し、前記ス
イッチング素子を導通させる発振回路、及び前記フォト
トライアックの出力電圧により接点の開閉状態を検知し
て機器を制御する制御回路を備えたものである。

【００１０】さらにまた、発振回路の発信周波数を、少
なくともフォトトライアックの交流電源の周波数より高
く設定するようにしたものである。また、発振回路がフ
ォトトライアックの交流電源のゼロクロスを検出してパ
ルスを発生するように構成したものである。

【００１１】さらに、発光ダイオードとフォトトライア
ックとからなるフォトカプラ、第１の交流電源と接点と
ツエナダイオードとが直列接続された発光ダイオードの
入力回路、フォトトライアックの両端に電圧を印加する
第２の交流電源、及びフォトトライアックの出力電圧に
より接点の開閉状態を検知して機器を制御する制御回路
を備え、ツエナーダイオードのブレークダウン電圧値と
第１の交流電源の波高値とにより発光ダイオードの通電
期間が設定されるように構成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による接点入力装置の基本的な電気回路
を示すもので、上記従来例と同一部分には同一符号を付
している。図において、３は発光ダイオード４とフォト
トランジスタ５とからなるフォトカプラで、フォトカプ
ラ３の発光ダイオード４には直流電源１１と、ＯＮ−Ｏ
ＦＦ状態が検知される接点１４と、限流抵抗１７と、通
電制御用のスイッチングトランジスタ１８のコレクタと
エミッタとが直列に接続され、これらはフォトカプラ３
の入力回路をなしている。６は接点１４の開閉を検知し
て図示しない機器を制御するためのマイクロコンピュー
タを含む制御回路で、その接点状態を検知するための入
力端子はフォトトランジスタ５のコレクタに接続され、
一定のサンプリング周期毎にフォトトランジスタ５のコ
レクタ電圧を検知して機器を制御すると共に、フォトト
ランジスタ５のコレクタ電圧を検知する必要のある度毎
にフォトトランジスタ５を通電状態とするのに必要な時
間幅のパルス信号をスイッチングトランジスタ１８のベ
ースに出力するように構成されている。なお、７は電源
電圧ＶＣＣをフォトトランジスタ５のコレクタに加える
抵抗である。また、接点１４の電源１１と制御回路６を
絶縁するためには、スイッチングトランジスタ１８の代
わりにフォトカプラを使用すればよい。いずれにして
も、ここではスイッチングトランジスタ１８およびフォ
トカプラがスイッチング素子としての機能を有すればよ
い。

【００１３】以上のように構成されたこの発明の実施の
形態１による接点入力装置においては、制御回路６が、
一定のサンプリング周期毎に接点１４の開閉状態を検知
して図示しない機器を制御し、接点１４の開閉状態を検
知する必要のある時のみパルス信号をスイッチングトラ
ンジスタ１８のベースに加えるので、スイッチングトラ
ンジスタ１８はこのパルス信号幅に相当する期間のみ導
通し、接点１４が閉じているときには電源１１から発光
ダイオード４に通電してフォトトランジスタ５を導通せ
しめる。パルス信号が終了すればスイッチングトランジ
スタ１８は発光ダイオード４に対する通電を遮断し、制
御回路６が接点状態を検知する必要のない期間中はパル
ス信号が供給されないので常に非導通状態を保つ。この
ように、この実施の形態においては、電源１１から発光
ダイオード４に対する通電が必要最低限の時間のみとな
り、非通電時間を大幅に延長することができるので、接
点１４の状態を安定して検知しながら電源１１の電力消
費を大幅に低減することができる。

【００１４】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２による接点入力装置の基本的な電気回路を示すも
ので、この実施の形態においては、フォトカプラ３の発
光ダイオード４には交流電源１９と、ＯＮ−ＯＦＦ状態
が検知される接点１４と、限流抵抗１７と、ダイオード
２０及びツエナーダイオード２１とが直列に接続され、
フォトカプラ３の入力回路を構成している。また、フォ
トトランジスタ５と制御回路６との間には抵抗２２とコ
ンデンサ２３とからなる時定数回路２４が接続されてい
る。

【００１５】このように構成されたこの実施の形態にお
いては、接点１４閉路時の発光ダイオード４に対する通
電期間は、交流電源１９の波高値と、ツエナーダイオー
ド２１のブレークダウン電圧との電圧比により設定され
る。つまり、電源１９の波高値がツエナーダイオード２
１のブレークダウン電圧を超えた期間のみ発光ダイオー
ド４に通電され、その期間はフォトトランジスタ５を導
通状態にするに必要な期間に設定される。また、発光ダ
イオード４への通電終了後、次の周期の通電までの間、
すなわち、電源１９のほぼ１周期の間はフォトトランジ
スタ５は非導通期間となるが、この間に電源ＶＣＣから
の通電により制御回路６の入力端子電圧が弁別電圧に達
しないよう、時定数回路２４の抵抗２２とコンデンサ２
３の各常数が設定される。このように構成することによ
り、電源１９が交流電源であっても必要最低限の期間の
電力供給で安定して接点の状態を検知することができ、
消費電力の大幅な低減が可能になるものである。

【００１６】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３による接点入力装置の基本的な電気回路を示すも
ので、この実施の形態においては、フォトカプラ２５が
発光ダイオード４とフォトトライアック２６とにより構
成され、発光ダイオード４には直流電源１１と、ＯＮ−
ＯＦＦ状態が検知される接点１４と、限流抵抗１７と、
通電制御用のスイッチングトランジスタ１８のコレクタ
とエミッタとが直列に接続されている。また２８はスイ
ッチングトランジスタ１８を駆動する発振回路である。
フォトカプラ２５の出力側には、交流電源２７と、フォ
トトライアック２６の出力を整流及び平滑して制御回路
６の入力として加えるフィルタ２９とが接続されてい
る。なお、実施の形態１と同様に、接点１４の電源１１
と制御回路６を絶縁するためには、スイッチングトラン
ジスタ１８の代わりにフォトカプラを使用すればよい。
いずれにしても、ここではスイッチングトランジスタ１
８およびフォトカプラがスイッチング素子としての機能
を有すればよい。

【００１７】このように構成されたこの実施の形態の接
点入力装置において、接点１４が閉じた状態で発振回路
２８の信号がスイッチングトランジスタ１８のベースに
加えられると、電源１１から発光ダイオード４に通電さ
れ、フォトトライアック２６は導通状態となり、続いて
発光ダイオード４の通電が停止されても、交流電源２７
の位相が反転するまでの間はフォトトライアック２６は
導通状態を継続する。従って、発振回路２８の信号はフ
ォトトライアック２６を導通状態にするのに必要な最低
の時間幅があればよく、デューティ比を小さく設定でき
るので電源１１の消費電力を大幅に低減することができ
る。また、接点１４が開いた後は、交流電源２７の位相
反転と共にフォトトライアック２６は非導通状態となっ
て交流電源２７の電圧がフィルタ２９により整流及び平
滑されて制御回路６に入力される。

【００１８】また、この実施の形態においては、発振回
路２８と交流電源２７の同期がとれなくても、発振回路
２８の周波数を交流電源２７の周波数より高くすること
により、フォトトライアック２６の非導通期間を交流電
源２７の１／２周期以下とすることができ、フィルタ２
９の時定数により平滑出力は制御回路６の弁別電圧を上
回ることはなく、安定した動作が可能になる。さらに、
発振回路２８の動作を、交流電源２７の電圧のゼロクロ
スを検出して一定幅のパルスを出力するように構成する
ことにより、接点１４の閉路期間中はフォトトライアッ
ク２６を完全にＯＮ状態に保つことができ、消費電力の
低減と安定した動作を得ることが可能になる。

【００１９】実施の形態４．図４は、この発明の実施の
形態４の基本的な電気回路を示すもので、この実施の形
態は、フォトカプラ２５を発光ダイオード４とフォトト
ライアック２６とにより構成し、フォトカプラ２５の入
力側は、交流電源１９と、ダイオード２０と、ツエナー
ダイオード２１と、ＯＮ−ＯＦＦ状態が検知される接点
１４とを発光ダイオード４に直列接続すると共に、フォ
トカプラ２５の出力側は、フォトトライアック２６に交
流電源２７を接続し、フィルタ２９を介して制御回路６
に信号を供給するするようにしたものである。

【００２０】このように構成された実施の形態４の接点
入力装置においては、フォトカプラ２５の入力側は実施
の形態２と同様に、交流電源１９の波高値とツエナーダ
イオード２１のブレークダウン電圧との電圧比により、
フォトトライアック２６の動作に必要な期間のみ発光ダ
イオード４を通電するように設定され、電源１９による
発光ダイオード４の次の周期の発光までの間は、実施の
形態３と同様に、フィルタ２９の時定数回路により、交
流電源２７の電圧が制御回路６の弁別電圧に達しないよ
うに設定される。このように構成することにより、発光
ダイオード４の入力回路における消費電力は低減され、
制御回路６は安定して接点の開閉状態を検知することが
できるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明による
接点入力装置においては、制御回路が接点状態を検出す
るのに必要な期間のみフォトカップラの発光ダイオード
に通電するようにし、また、発光ダイオードに対する通
電を必要最低限に設定するようにしたので、安定して接
点の状態を検知しながら大幅な消費電力の低減が可能に
なるものである。さらに、フォトトライアックを使用し
たフォトカプラと交流電源との組み合わせにより、交流
電源の位相反転までの間、発光ダイオードの入力が消滅
してもフォトトライアックが導通状態を維持するように
構成したので、発光ダイオードの入力パルス幅を少なく
して消費電力を大幅に低減させながら、安定した動作の
可能な接点入力装置を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による接点入力装置
の電気回路である。

【図２】 この発明の実施の形態２による接点入力装置
の電気回路である。

【図３】 この発明の実施の形態３による接点入力装置
の電気回路である。

【図４】 この発明の実施の形態４による接点入力装置
の電気回路である。

【図５】 従来の接点入力装置の電気回路である。

【符号の説明】 ３、２５ フォトカップラ、４発光ダイオード、５フォ
トトランジスタ、６ 制御回路、１１ 直流電源、１４
接点、１７ 限流抵抗、１８ スイッチングトランジ
スタ、１９ 交流電源、２１ ツエナーダイオード、２
４ 時定数回路、２６ フォトトライアック、２７ 交
流電源、２８ 発振回路、２９ フィルタ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光ダイオードとフォトトランジスタと
   を有するフォトカプラ、直流電源と接点とスイッチング
   素子とが直列接続された発光ダイオードの入力回路、及
   び一定のサンプリング周期毎に前記スイッチング素子を
   導通させ、前記接点の開閉状態を検知して機器を制御す
   る制御回路を備えたことを特徴とする接点入力装置。
2. 【請求項２】 発光ダイオードとフォトトランジスタと
   からなるフォトカプラ、交流電源と接点とツエナダイオ
   ードとが直列接続された発光ダイオードの入力回路、前
   記フォトトランジスタの出力検知により前記接点の開閉
   状態を検知して機器を制御する制御回路を備え、前記ツ
   エナーダイオードのブレークダウン電圧値と前記交流電
   源の波高値とにより前記発光ダイオードの通電期間が設
   定されるように構成したことを特徴とする接点入力装
   置。
3. 【請求項３】 発光ダイオードとフォトトライアックと
   からなるフォトカプラ、直流電源と接点とスイッチング
   素子とが直列接続された発光ダイオードの入力回路、前
   記フォトトライアックの両端に電圧を印加する交流電
   源、一定のデューティ比でパルスを発生し、前記スイッ
   チング素子を導通させる発振回路、及び前記フォトトラ
   イアックの出力電圧により接点の開閉状態を検知して機
   器を制御する制御回路を備えたことを特徴とする接点入
   力装置。
4. 【請求項４】 発振回路の発信周波数が、少なくともフ
   ォトトライアックの交流電源の周波数より高く設定され
   たことを特徴とする請求項３記載の接点入力装置。
5. 【請求項５】 発振回路がフォトトライアックの交流電
   源のゼロクロスを検出してパルスを発生するように構成
   されたことを特徴とする請求項３記載の接点入力装置。
6. 【請求項６】 発光ダイオードとフォトトライアックと
   からなるフォトカプラ、第１の交流電源と接点とツエナ
   ダイオードとが直列接続された発光ダイオードの入力回
   路、前記フォトトライアックの両端に電圧を印加する第
   ２の交流電源、及び前記フォトトライアックの出力電圧
   により接点の開閉状態を検知して機器を制御する制御回
   路を備え、前記ツエナーダイオードのブレークダウン電
   圧値と前記第１の交流電源の波高値とにより前記発光ダ
   イオードの通電期間が設定されるように構成したことを
   特徴とする接点入力装置。