JP2012094980A - 外部アダプター - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力の少ない回路によって２線式電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を的確に検出できる外部アダプターを提供する。
【解決手段】 外部アダプター１１は、電子スイッチ１に接続される２つの入力端子１２，１３を備える。分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２は入力電圧を分圧し、分圧抵抗器Ｒ２の両端電圧に基づいて、フォトカプラー１４が電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する。インピーダンス調整回路１９は、入力端子１２，１３間に介装された調整抵抗器Ｒ３、フォトカプラー１４の出力に応答して調整抵抗器Ｒ３への通電／遮断を切り替えるトランジスタＱ１およびフォトＭＯＳリレー１８を備え、アダプター１１の入力インピーダンスを電子スイッチ１の接点導通状態で相対的に高く、接点非導通状態で相対的に低く調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２線式の電子スイッチの接点信号を外部で検出し、各種のシステムを構築する外部アダプターに関する。

照明スイッチや人感センサ等に用いられる２線式の電子スイッチは、通常、図５に示すように、２つの端子２，３を接点信号の出力と制御回路５への電源供給とに兼用している。電子スイッチ１の接点４には、トライアックやサイリスタ等の半導体スイッチング素子が広く使用されている。半導体スイッチング素子は、接点摩耗を考慮する必要がなく、導通時の回路電流を小さくできる利点がある。また、図６に示すように、電子スイッチ１がＯＮのとき、スイッチング素子の非導通角を利用して、制御回路５に電源を供給することもできる。

この種の電子スイッチ１では、負荷回路を開くＯＦＦの状態でも、制御回路５に電源を供給するために微弱な電流が流れている。従来、この電流を利用して電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を外部で検出または表示する外部アダプターが知られている。例えば、図７に示す外部アダプター５１は、２つの入力端子５２，５３に印加される電圧の変化に基づいて、フォトカプラー５４が電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するように構成されている。

なお、特許文献１には、流体圧シリンダのピストン位置検出センサ（電子スイッチ）に接続される外部アダプターにおいて、２つの入力端子に印加される電圧を利用し、センサのＯＮ／ＯＦＦ状態をＬＥＤによって表示する技術が記載されている。

特開２００５−１３５８７１号公報

ところで、従来の外部アダプター５１では、電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するために、フォトカプラー５４に擬似負荷５５を接続して回路を成立させている。しかし、擬似負荷５５のインピーダンスを電子スイッチ１のインピーダンスよりも高く設定すると、図８に示すように、電子スイッチ１の両端電圧が低下し、制御回路５に十分な電源を供給できなくなる。また、擬似負荷５５のインピーダンスを低く設定すると、定格電力の大きな部品を使用する必要があり、消費電力が増え、不経済であった。

そこで、本発明の目的は、消費電力の少ない回路によって電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を的確に検出できる外部アダプターを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の外部アダプターは、半導体スイッチング素子を備えた２線式の電子スイッチに接続される２つの入力端子と、入力端子に印加された電圧の変化に基づいて電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する検出器と、入力端子間のインピーダンスを半導体スイッチング素子の導通状態で相対的に高く、非導通状態で相対的に低く調整するインピーダンス調整回路とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の外部アダプターは、入力インピーダンスを自動的に調整できるように、インピーダンス調整回路が、入力端子間に介装されたインピーダンス調整抵抗器と、検出器の出力に応答してインピーダンス調整抵抗器への通電／遮断を切り替えるスイッチング部材とを含むことを特徴とする。

さらに、本発明の外部アダプターは、電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を簡単な構成で検出できるように、入力端子に印加された電圧を分圧する第１および第２分圧抵抗器を備え、検出器が第２分圧抵抗器の両端電圧に基づいて電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することを特徴とする。

この場合、消費電力を削減するために、第１分圧抵抗器の抵抗値をインピーダンス調整抵抗器の抵抗値よりも小さく設定するのが好ましい。

本発明の外部アダプターによれば、電子スイッチの半導体スイッチング素子が非導通状態であるときに、入力インピーダンスを導通状態よりも低くなるように調整するので、電子スイッチの両端電圧を瞬間的に高め、その制御回路に充分な電源を供給することができる。また、半導体スイッチング素子の導通状態では、アダプターの入力インピーダンスを非導通状態よりも高くなるように調整するので、アダプターに流れる電流を制限し、消費電力を抑え、電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を経済的に監視することができる。

本発明の一実施形態を示す外部アダプターの電気回路図である。 電子スイッチのＯＮ状態でアダプターの動作を示す波形図である。 電子スイッチのＯＦＦ状態でアダプターの動作を示す波形図である。 接点非導通時におけるアダプターの動作を示す波形図である。 電子スイッチの一般的な構成を示す電気回路図である。 半導体スイッチング素子の動作を示す波形図である。 従来の外部アダプターを示す電気回路図である。 従来の外部アダプターの問題点を指摘する波形図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の外部アダプター１１は、電子スイッチ１に接続される２つの入力端子１２，１３と、入力端子１２，１３に印加される電圧の変化に基づいて電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するフォトカプラー１４とを備えている。なお、電子スイッチ１には、接点４と制御回路５が設けられ（図５参照）、接点４に半導体スイッチング素子が用いられている。

入力端子１２，１３の間には、入力電圧を分圧する第１および第２分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２が直列に設けられ、第２分圧抵抗器Ｒ２の両端がフォトカプラー１４の１次側ＬＥＤ部１４ａに接続されている。そして、フォトカプラー１４は、第２分圧抵抗器Ｒ２の両端電圧がＬＥＤ部１４ａの順方向電圧Ｖｆを超えたときに電子スイッチ１のＯＮ状態を検出し、そうでない場合に電子スイッチ１のＯＦＦ状態を検出する。従って、別途の電源線を配線することなく、２線式電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を容易に検出することができる。

フォトカプラー１４の２次側トランジスタ部１４ｂは、１次側ＬＥＤ部１４ａの非導通状態でＨｉ電圧を出力し、ＬＥＤ部１４ａの導通状態でＬｏ電圧を出力する。フォトカプラー１４の出力はマイコン１５に入力され、マイコン１５が通信回路１６を介して電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を外部のシステム機器（図示略）に伝送する。従って、外部アダプター１１からの接点情報に基づき、照明、空調等の各種システムを的確に稼動させることができる。

また、フォトカプラー１４の２次側トランジスタ部１４ｂは、バッファ１７を介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のコレクタはフォトＭＯＳリレー１８のＬＥＤ部１８ａに接続され、フォトＭＯＳリレー１８のＭＯＳＦＥＴ部１８ｂが入力端子１２，１３の間においてインピーダンス調整抵抗器Ｒ３と直列に接続されている。そして、トランジスタＱ１、フォトＭＯＳリレー１８および調整抵抗Ｒ３により、入力端子１２，１３間の入力インピーダンスを調整するインピーダンス調整回路１９が構成されている。

すなわち、電子スイッチ１の接点４が導通状態のときは、スイッチング部材としてトランジスタＱ１がフォトカプラー１４のＬｏ電圧に応答してＯＦＦし、フォトＭＯＳリレー１８がインピーダンス調整抵抗器Ｒ３への通電を遮断し、入力インピーダンスが相対的に高く調整される。また、接点４の非導通状態では、トランジスタＱ１がフォトカプラー１４のＨｉ電圧に応答してＯＮし、フォトＭＯＳリレー１８がインピーダンス調整抵抗器Ｒ３への通電を許容し、入力インピーダンスが接点導通時よりも低く調整される。

なお、抵抗器Ｒ３への通電は、電子スイッチ１がＯＦＦのときと接点非導通時に許容されるが、いずれの時も、抵抗器Ｒ３に流れる電流は電子スイッチ１側で制限されているため、抵抗器Ｒ３に抵抗値の小さな素子を使用し、インピーダンス調整回路１９の消費電力を抑えることができる。また、第１分圧抵抗器Ｒ１の抵抗値を抵抗器Ｒ３の抵抗値よりも小さく設定することで、消費電力をさらに削減することもできる。外部アダプター１１は電源回路２０を備え、マイコン１５と通信回路１６に動作電圧を供給し、フォトカプラー１４およびフォトＭＯＳリレー１８に電源電圧Ｖｃｃを供給している。

次に、上記のように構成された外部アダプター１１の作用について説明する。図２に示すように、電子スイッチ１がＯＮのときは、外部アダプター１１の入力端子１２，１３に加わる電圧が大きく、第２分圧抵抗器Ｒ２の両端電圧がフォトカプラー１４の１次側ＬＥＤ部１４ａの順方向電圧Ｖｆを超える。このため、電子スイッチ１の接点導通時に、２次側トランジスタ部１４ｂが導通し、Ｌｏ電圧を出力し、フォトカプラー１４のＬｏ電圧によりトランジスタＱ１がＯＦＦし、フォトＭＯＳリレー１８が非導通状態となる。

電子スイッチ１が非導通角のときは、外部アダプター１１の入力端子１２，１３に加わる電圧が小さく、第２分圧抵抗器Ｒ２の両端電圧がフォトカプラー１４の１次側ＬＥＤ部１４ａの順方向電圧Ｖｆより低下する。このため、フォトカプラー１４の２次側トランジスタ部１４ｂが導通せず、Ｈｉ電圧を出力し、フォトカプラー１４のＨｉ電圧によりトランジスタＱ１がＯＮし、フォトＭＯＳリレー１８が導通状態となる。

図３に示すように、電子スイッチ１がＯＦＦのときには、その制御回路５（図５参照）を動作させるに必要な値の電源電流が流れる。この電流により、外部アダプター１１の入力端子１２，１３に僅かの電圧が加わり、第２分圧抵抗器Ｒ２の両端電圧がフォトカプラー１４の１次側ＬＥＤ部１４ａの順方向電圧Ｖｆよりも低下する。このため、フォトカプラー１４の２次側トランジスタ部１４ｂが導通せず、Ｈｉ電圧を保持する。そして、フォトカプラー１４がＨｉ電圧を保持することにより、トランジスタＱ１がＯＮし、フォトＭＯＳリレー１８が導通状態を保持する。

図４に示すように、電子スイッチ１の接点４（半導体スイッチング素子）が非導通状態にあるときには、フォトカプラー１４の２次側出力電圧がＨｉとなり、トランジスタＱ１がＯＮし、インピーダンス調整抵抗器Ｒ３への通電が許容される。そして、電流が分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２よりも小さな抵抗値の調整抵抗器Ｒ３に流れ、外部アダプター１１の入力インピーダンスが低下する。この結果、電子スイッチ１の両端電圧を瞬間的に高め、制御回路５に充分な電源を供給することができる。

一方、電子スイッチ１の接点４が導通状態にあるときには、フォトカプラー１４の２次側出力電圧がＬｏとなり、トランジスタＱ１がＯＦＦし、インピーダンス調整抵抗器Ｒ３への通電が遮断される。そして、電流が分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２に流れ、外部アダプター１１の入力インピーダンスが増加する。この結果、外部アダプター１１に流れる電流を２つの分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２で制限し、消費電力を抑え、電子スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を経済的に監視することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、インピーダンス調整回路の構成または回路素子の種類を適宜に変更して実施することも可能である。

１ 電子スイッチ
４ 接点（半導体スイッチング素子）
５ 制御回路
１１ 外部アダプター
１２，１３ 入力端子
１４ フォトカプラー
１８ フォトＭＯＳリレー
１９ インピーダンス調整回路
Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗器
Ｒ３ インピーダンス調整抵抗器
Ｑ１ トランジスタ

Claims (4)

1. 半導体スイッチング素子を備えた２線式の電子スイッチに接続される２つの入力端子と、入力端子に印加された電圧の変化に基づいて電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する検出器と、入力端子間のインピーダンスを半導体スイッチング素子の導通状態で相対的に高く、非導通状態で相対的に低く調整するインピーダンス調整回路とを備えたことを特徴とする外部アダプター。
2. 前記インピーダンス調整回路が、入力端子間に介装されたインピーダンス調整抵抗器と、検出器の出力に応答してインピーダンス調整抵抗器への通電／遮断を切り替えるスイッチング部材とを含む請求項１記載の外部アダプター。
3. 前記入力端子に印加された電圧を分圧する第１および第２分圧抵抗器を備え、前記検出器が第２分圧抵抗器の両端電圧に基づいて電子スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する請求項１又は２記載の外部アダプター。
4. 前記第１分圧抵抗器の抵抗値をインピーダンス調整抵抗器の抵抗値よりも小さく設定した請求項３記載の外部アダプター。

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