JPH02239302A - 負荷駆動装置とシーケンサ用入・出力ユニットとシーケンサ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の負荷を駆動するときの消費電流を低減
する負荷駆動装置に係り、特に，複数の負荷のうち駆動
される負荷がランダムに発生する場合に好適な負荷駆動
装置と、この装置を利用したシーケンサ用入・出力ユニ
ットとこれを備えるシーケンサに関する。

［従来の技術］ 並列に接続された多数の負荷に電流を流して駆動する場
合、個々の負荷の消費電力が小さくても、全体としての
消費電力は大きくなってしまう．例えば，シーケンサの
一種であるプログラマブルコントローラの出力ユニット
を例に、第６図を参照して説明する．通常，プログラマ
ブルコントローラで被制御対象を制御する場合、被制御
対象と中央処理装置との間の電気的絶縁を図ると共に、
中央処理装置の出力信号を，被制御対象を駆動できる信
号に変換する必要がある。そこで第６図の出力ユニット
では、ソリッドステートリレー（ＳＳＲ）としてフォト
トライアック２（第６図ではフォトトライアックの発光
部２ａのみ図示）を設けて電気的絶縁を図り、各発光部
２ａ対応に在るフォトトライアック２（第７図）の受光
側トライアック素子２ｂが、対応する発光部２ａの発光
時に導通してトリガ信号を作り、受光側トライアック素
子２ｂに並列に設けたトライアックＴをこのトリガ信号
で導通・遮断させ、図示しない被制御対象の駆動信号と
している．尚、第７図のＲは抵抗、Ｃはキャパシタ，Ｄ
はバリスタである．第６図において、並列接続された各
発光部２ａには夫々抵抗３とスイッチング用トランジス
タ４が直列に接続され、各トランジスタ４のベースに図
示しない中央処理装置の出力信号が印加されてトランジ
スタ４がオン・オフし，これに応じて対応する発光部２
ａに電源１から電流が供給されて発光・消灯するように
なっている． ［発明が解決しようとする課題］ シーケンサに使用するリレーとしては、シーケンサ用の
電源を考えた場合、ソリッドステートリレー（Ｓ　Ｓ　
Ｒ）が好適である．しかし、このソリッドステートリレ
ーは、現状では発光部に１回路当り１０■八以上の電流
を必要としている．これは、発光量を大きくシ，被制御
対象駆動用信号を作る受光側で大電流を発生させるため
である．従って，発光させるための電力が全体として大
きくなってしまうという問題がある．このため、従来は
消費電流が２〜３ｍＡのトランジスタを使用したリレー
が使用されるが、この場合には被制御対象駆動用信号を
作成するための回路構成が複雑になり、その分だけ装置
の信頼性が犠牲になるという問題がある． 以上は、シーケンサの出力ユニットを例にした説明であ
るが、シーケンサの入力ユニットでも同様のことが言え
，また，複数の負荷を並列に接続して駆動する他の回路
構成を取る負荷駆動装置にも同様のことが言える． 本発明の第１の目的は、消費電力を小さくする負荷駆動
装置を提供することにある． 本発明の第２の目的は、消費電流が小さくソリッドステ
ートリレーを使用可能とし且つ回路構成が簡易で信頼性
の高いシーケンサ用入・出力ユニットを提供することに
ある． 本発明の第３の目的は、消費電流が小さく信頼性の高い
シーケンサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記第１の目的は、複数の負荷を所要個数ずつの複数の
負荷グループに分けて、各負荷グループ内では負荷を並
列に接続し、負荷グループ間は直列に接続し，各負荷グ
ループの両端間に夫々必要な定電圧を卯加する構成とす
ることで、達成される． 上記第２の目的は，ソリッドステートリレーの発光側を
負荷として上記第１の目的の達成手段と同様の構成とす
ることで、達成される．上記第３の目的は、上記第２の
目的を達成する構成の入出力ユニットを少なくとも入力
ユニットあるいは出力ユニットとして使用することで，
達成される． ［作用］ 本発明の負荷駆動装置では、各負荷グループに割り振ら
れた負荷のうちオン状態（導通状態）となる負荷の数が
同数となる場合には，１つの負荷グループに流れた電流
が次の負荷グループに続けて流れ、全体として消費電流
は負荷グループ数分の１になる。各負荷グループでの負
荷駆動数が異なる場合には、各負荷グループでの消費電
流は異なってくる．この消費電流のうちの異なる電流は
、各負荷グループに夫々定電圧を供給する定電圧設定部
を通り，各負荷グループの両端間の電圧は夫々定電圧に
保たれる．そこで、好ましくは、各負荷グループで駆動
される負荷の数が同数となるように，負荷を各負荷グル
ープに割り振るようにする。

本発明の入・出力ユニットでは、消費電流が負荷グルー
プ数分の１になるので，ソリッドステートリレーを使用
することが可能となり、回路構成が簡易となって信頼性
が向上する。

本発明のシーケンサは、入・出力ユニットでソリッドス
テートリレーを使用可能となるので、電力消費社が少な
くなり、且つ信頼性も向上する。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を第１図〜第５図を参照し
て説明する． 第１図は，請求項１記載の発明の一実施例に係る負荷駆
動装置のブロック構成図である。本実施例では、複数の
負荷５を２つの負荷グループ６，７に分け、各負荷グル
ープ６，７内においては負荷５を並列に接続し、負荷グ
ループ６，７間は直列に接続している．各負荷グループ
６，７を閘成する負荷５の数は同数あるいは略同数にな
っている．各負荷５は、負荷５対応に設けた図示しない
スイッチによりオン（通電），オフ（遮断）状態になる
．定電圧設定部８は、シーケンサ電［９（電圧をＥとす
る．）からＥ／２の定電圧あるいは略Ｅ／２の定電圧を
作り、負荷グループ６の両端子ａ，ｂ間及び負荷グルー
プ７の両端子ｂ，ｃ間に夫々この定電圧を印加する構成
となっている．上述した構成により、例えば負荷グルー
プ６に属する負荷５が全てオン状態となり、負荷グルー
プ７に属する負荷５が全てオフ状態になった場合には、
シーケンス電源９から供給される電流は端子ａから負荷
グループ６の構成負荷５を通して端子ｂに流れ，ここか
ら定電圧設定部８を通って電源９に戻る． 逆に，負荷グループ６に属する負荷５が全てオフ状態で
、負荷グループ７に属する負荷５が全てオン状態になっ
た場合には、シーケンス電源９から供給される電流は定
電圧設定部８から端子ｂに流れ，端子ｂから負荷グルー
プ７の構成負荷５を通って端子Ｃに流れ、電源９に戻る
。

負荷グループ６を構成する負荷５のうちオン状態となる
負荷の数と、負荷グループ７を構成する負荷５のうちオ
ン状態となる負荷の数とが同数の場合には、シーケンス
電源９から供給される電流は，端子ａから負荷グループ
６のオン状態となった負荷５を通って端子ｂに流れ，続
けて，負荷グループ７のオン状態となった負荷５を通っ
て端子Ｃに流れ、電源９に戻るようになっている。

負荷グループ６の中のオン状態となる負荷数と負荷グル
ープ７の中のオン状態となる負荷数とが異なる場合、例
えば負荷グループ６のオン状態となる負荷数の方が多い
場合には、シーケンス電源９から供給される電流は端子
ａから負荷グループ６のオン状態となった負荷５を通っ
て端子ｂに流れ，続けて，負荷グループ７のオン状態と
なった負荷５を通って端子Ｃに流れて電源９に戻るが、
過剰な電流、つまり両負荷グループ６，７のオン状態と
なる負荷数の差に相当する電流は，定電圧設定部８を通
り，電源９に戻る．このように電流が定電圧設定部８に
分流するのは，この定電圧設定部８が、端子ａ，ｂ問お
よび端子ｂ，ｃ間を定電圧に保とうとする作用による． 上述した実施例は、負荷グループを２つにした場合であ
るが、それ以上のグループに分けることも可能である。

例えば、複数の負荷を３つのグループに分けた実施例を
第２図に示す。第２図の実施例で，定電圧設定部１０は
、シーケン入電源９の電圧Ｅを三等分する定電圧Ｅ／３
を作り，各定電圧を各負荷グループ１１．，　１２．　
１３の両端子ａ，ｂ間、ｂ，ｃ間、ｃ，ｄ間に夫々印加
する構成となっている。この実施例で、洛負荷グループ
１１〜１３に流れる電流が等しい場合、電流は、負荷グ
ループ１１→１２→１３と流れ，各負荷グループ１１〜
１３に流れる電流が異なる場合，上述と同様に過剰な電
流は定電圧設定部１０を通るようになる。

第３図は、負荷グループを２つに分けた場合の定電圧設
定部８の具体的構成図である．シーケンス電源９の電圧
が５ｖのとき、本実施例では、降伏電圧が２．６Ｖ程度
のツェナ・ダイオード１４，１．５を二つ直列に接続し
て定電圧設定部とし，その接続点を負荷グループ６，７
の接続点Ｃに接続している。このようにすると、例えば
負荷グループ７の負荷に電流が流れて両端子ｂ，ｃ間の
電圧が２．６ｖを越えようとすると，ツェナ・ダイオー
ド１５が導通して電流がツェナ・ダイオード１５に分流
され、両端子ｂ，ｃ間は定電圧に維持される。また、ツ
ェナ・ダイオードを３段にすることで、第２図の定電圧
設定部１０として使用することができる． 第４図は、請求項３記載の発明の一実施例に係るシーケ
ンサのブロック構成図である。本実施例のシーケンサは
、コントロールユニット２０と、請求項２記載の発明の
一実旅例に係る出力ユニット２ｌと、入力ユニット２２
と、これらを接続するバス２３から成り、各ユニット２
０〜２２にはシーケンス電源９が接続されるようになっ
ている。被制御対象２４は、その出力信号が入力ユニッ
ト２２に入力され、出力ユニット２ｌの出力信号が被制
御対象２４に入力されるようになっている。

コントロールユニット２０は、中央処理装ｆｉ（ＣＰＵ
）２５と，システムプログラムを格納した記憶装置２６
と、ユーザが設計するユーザプログラムを格納する記憶
装置２７とを備えている．入力ユニット２２は、被制御
対象２４の出力信号を光信号に変換し、再び電気信号に
変換することで絶縁を行うフォト絶縁入力部２８と，フ
ォト絶縁入力部２８の出力信号をバス２３に乗せる入力
部制御回路２９から成る． 出力ユニット２１は、第５図に示すフォト絶縁出力部（
フォトトライアックは発光部のみ図示、受光部側は第７
図と同様のため省略）３０と，バス２３を監視し自己に
対する信号がバス２３上に現れたときそれを取り込んで
フォト絶縁出力部３０に出力する出力部制御回路３２か
ら成る。この出力部制御回路３２は、例えばゲートアレ
イで構成される．フォト絶縁出力部３０（第５図）は、
直列に接続した２つの負荷グループ３１ａ，　３ｌｂと
、シーケンス電源９の電源電圧Ｖから１／２の定電圧を
作り各負荷グループ３１ａ，　３ｌｂの両端子ａ，ｂ問
およびｂ，Ｃ間に印加する定電圧設定部３３から成る。

定電圧設定部３３は，演算増幅器３４と、シーケンス電
源９の十端子に接続された端子ａ′と演算増幅器３４の
非反転入力端子との間に接続された抵抗３５と，シーケ
ンス電源９の一端子に接続された端子Ｃ′と演算増幅器
３４の非反転入力端子との間に接続された抵抗３６と，
両ベース端子が演算増幅器３４の出力に接続されたｎｐ
ｎ　トランジスタ３７及びｐｎρトランジスタ３８と、
トランジスタ３７のコレクタと端子ａ′との間に接続さ
れた抵抗３９と，トランジスタ３８のコレクタと端子Ｃ
′との間に接続された抵抗４０とから成り，トランジス
タ３７．　３８の両エミッタが前記負荷グループ３１ａ
，　３ｌｂの接続端子ｂに接続され、且つ、この端子ｂ
に現れる電圧が演算増幅器３４の反転入力端子に帰還さ
れるようになっている．本実施例において，定電圧設定
部３３は、単に負荷グループ３１ａ，　３ｌｂに供給さ
れる電圧がその消費電流に係わらず定電圧となればよい
のである．従って、その構成は本発明の特徴ではなく、
本発明の特徴は定電圧設定部と複数の負荷グループとを
組み合わせた点にある。尚、第５図で構成を説明した定
電圧設定部３３は、書籍［ｏＰアンプ回路の設計ＪＣＱ
出版社（岡村姑夫著）１４４〜１４６頁にアクティブ・
バリオームとして紹介されている。

負荷グループ３１ａは，直列に接続された発光部２ａと
電流制限用抵抗４２とスイッチング用トランジスタ４３
の組が複数並列に接続され（発光部２ａと対になる受光
側は第７図と同様である．）、各発光部２ａのアノード
が前記端子ａ′に接続された端子ａに接続され、各トラ
ンジスタ４３のエミッタが端子ｂに接続される。負荷グ
ループ３ｌｂも負荷グループ３１ａと同一構成で成り、
各発光部２ａのアノードが端子ｂに接続され、各トラン
ジスタ４３のエミッタが前記端子Ｃ′に接続された端子
Ｃに接続される。両負荷グループ３１ａ，　３ｌｂの各
トランジスタ４３のベースに，第４図の中央処理装置２
５からの制御信号がバス２３及び出力部制御回路３２を
介して印加されるようになっている。

出力ユニット２１の図示しないケ所には、被制御対象の
各制御部に接続する接続端子（第７図のバリスタＤの両
端に接続する端子ｋ）が上下方向に一列に配列されてい
る。そして、負荷グループ３１ａ，　３ｌｂの例えば夫
々の左端の発光部２ａに対応する接続端子から右側に順
に、グループ３１ａのもの，グループ３ｌｂのもの，グ
ループ３１ａのもの，・・・と交互に配置される。これ
は，前述した様に，両負荷グループ３１ａ，　３ｌｂの
中でオン状態となる発光部２ａの数が略同数となるよう
にするためである。

従って、両グループ内のオン状態となる発光部２ａの数
が略同数となるのであれば、その接続端子の配列方法は
上記実施例に限定されるものではない。

上述した構成のシーケンサにおいて、中央処理装置２５
からの制御信号がバス２３上に出力されると、出力制御
部３１はこの制御信号を取り込んで対応するトランジス
タ４３のベースに電圧を印加する。べ一スに電圧が印加
されたトランジスタ４３は導通状態となり、そのトラン
ジスタ４３に接続する抵抗４２と発光部２ａに電流が流
れる．フォトトライアックの発光部２ａが発光すると、
その受光部（第７図）に電流（この電流の電源はバリス
タＤの両端子に接続される被制御対象側の図示しない電
源．）が流れ、これがトリガ信号となってトライアツク
Ｔが導通して大電流が流れ、被制御対象に駆動信号が出
力される。

両負荷グループ３１ａ，　３ｌｂ内で導通状態となるト
ランジスタ４３の数が同数の場合、夫々の負荷グループ
３１ａ，　３ｌｂの消費電流は同じため、負荷グループ
３１ａを通った電流は、続けて負荷グループ３ｌｂを通
ってシーケンス電源９に戻される。このように、負荷グ
ループ３１ａを流れた消！！電流が負荷グループ３ｌｂ
にも流れるので、負荷グループ３１ａと負荷グループ３
ｌｂとを並列に接続した従来技術に比べ、この実施例の
消費電流は半分となる。

上述した様に、負荷グループ３１ａと負荷グループ３ｌ
ｂの中でのオン状態となるトランジスタ４３の数は同数
であるのが望ましいが、シーケンス制御中にはアンバラ
ンスになり，極端な場合は片方の負荷グループのみ全部
オン状態となることもある。

このような場合は、第１図で説明した様に、定電圧設定
部３０に電流が分流して負荷グループ３１ａ，３ｌｂの
両端子間の電圧を所定の定電圧に維持するように働く． 以上述べた実施例は、シーケンサの出力ユニットに本発
明を適用した例であるが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一般の負荷駆動装置に適用できるものであ
る。例えば，多数のランプをランダムな状態で点灯する
ような負荷（ランプ）配列を持った装置にも適用できる
．尚，シーケンサの入力ユニット２２に本発明を適用す
る場合は、第５図のトランジスタ４３は、被制御対象側
の機械的なスイッチとなる。従らて、このスイッチを接
続するための接続端子が、抵抗４２と端子ｂあるいは端
子Ｃとの間に設けられ、これらの接続端子は，入力ユニ
ットの所要ケ所に配列されることとなる。

尚、上述した例えば第１図において，定電圧設定部は、
各負荷グループに印加する電圧を全部等しい定電圧とす
る必要はない。例えば、下段の負荷グループを上段の負
荷グループと異なる種類の負荷で構成し、夫々の負荷グ
ループに異なる定電圧を印加するようにしてもよい．印
加する定電圧を異ならせる場合は、第５図の抵抗３５．
　３６の抵抗値を違えればよい．このことは、負荷グル
ープを３つ以上設ける場合にも言える。また、スイッチ
ング素子としてｎｐｎ　トランジスタ４３を使用した例
を挙げたが、ρｎρトランジスタを使用してローアクテ
ィブな回路としても、また他の種類のスイッチング手段
を用いてもよい．更にこのスイッチング手段は、対応す
る負荷をオン・オフさせる機能を有すればよく、何も負
荷と直列に設ける必要はない． ［発明の効果］ 請求項１記載の発明によれば、消費電流が低減でき，従
って電源容量を小さくできるという効果がある．このた
め，コスト低減を図ることが可能となる。請求項２，３
記載の発明によれば、上記効果の他に、ソリッドステー
トリレーを使用可能となるので、装置構成が簡易となり
，しかも発熱量も減り、信頼性が向上するという効果も
ある．

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例に係る負荷駆動
装置のブロック構成図，第２図は諸求項１記載の発明の
別実施例に係る負荷駆動装置のブロック楕成図，第３図
は第１図の実施例における定電圧設定部の具体例を示す
構成図，第４図は請求項３記載の発明の一実施例に係る
シーケンサのブロック構成図、第５図は第４図に示す請
求項２記載の発明の一実施例に係るシーケンサ用出力ユ
ニットのうちのフォト絶縁出力部の具体的な回路横成図
、第６図は従来のシーケンサ用出力ユニットの発光側構
成図、第７図はシーケンサ用出力ユニットの受光側構成
図である． ２・・・フォトトライアック．　２ａ・・・発光部（負
荷），２ｂ・・・受光部，５・・・負荷，　６，　７，
　１１，　１２，　１３，３１ａ，　３ｌｂ−負荷グル
ープ、８　，　１０，　３０．　３３・・・定電圧設定
部、９・・・シーケンサ用電源、１４，　１５・・・ツ
ェナダイオード，２０・・・コントロールユニット、２
１・・・入力ユニット、２２・・・出力ユニット、２３
・・・バス、２５・・・中央処理装置、２６．　２７・
・・記憶装置，２８・・・フォト絶縁入力部、２９・・
・入力部制御回路，３０・・・フォト絶縁出力部、３２
・・・出力部制御回路、４２・・・抵抗（負荷）、４３
・・・トランジスタ（スイッチ）．第１図 第３図 ＠２図 弟 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源電圧から所要の定電圧を作る定電圧設定部と、
   複数のスイッチ対応に設けられた各スイッチのオン・オ
   フにより夫々電流が導通・遮断される複数の負荷とを備
   えて成り、複数の負荷を所要数毎に複数の負荷グループ
   に分け、各負荷グループ内においては各負荷を並列に接
   続し、負荷グループ間は直列に接続し、前記定電圧設定
   部は、各負荷グループの両端間に供給する夫々の定電圧
   を、夫々の定電圧の和が電源電圧となるように作ること
   を特徴とする負荷駆動装置。 ２、シーケンサの中央処理装置と被制御対象との間に設
   けられ、該被制御対象の入出力信号と前記中央処理装置
   の処理信号との変換を行うシーケンサ用入・出力ユニッ
   トにおいて、複数のスイッチ対応に設けられ各スイッチ
   のオン・オフにより夫々電流が導通・遮断される複数の
   負荷と、各負荷の通電状態に応じた信号を作成して前記
   中央処理装置あるいは前記被制御対象の入力信号を作る
   信号作成手段と、電源電圧から所要の定電圧を作る定電
   圧設定部とを備えて成り、複数の負荷を所要数毎に複数
   の負荷グループに分け、各負荷グループ内においては各
   負荷を並列に接続し、負荷グループ間は直列に接続し、
   前記定電圧設定部では、各負荷グループの両端間に供給
   する夫々の定電圧を、夫々の定電圧の和が電源電圧とな
   るように作り、前記スイッチは前記中央処理装置あるい
   は前記被制御対象によりオン・オフするようにしたこと
   を特徴とするシーケンサ用入・出力ユニット。 ３、システムプログラムを格納した記憶装置とユーザプ
   ログラムを格納する記憶装置とこれらの記憶装置の格納
   データ及び被制御対象からの信号を処理する中央処理装
   置とを備えるコントロールユニットと、被制御対象の出
   力信号を前記中央処理装置の処理可能な信号に変換する
   入力ユニットと、前記中央処理装置の出力信号を前記被
   制御対象の入力信号に変換する出力ユニットとを備えて
   成るシーケンサにおいて、前記入力ユニットあるいは前
   記出力ユニットの少なくとも一方を、前記請求項２記載
   のシーケンサ用入・出力ユニットとしたことを特徴とす
   るシーケンサ。