説明

外部アダプター

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−135871号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】電子スイッチの一般的な構成を示す電気回路図である。
【図6】半導体スイッチング素子の動作を示す波形図である。
【図7】従来の外部アダプターを示す電気回路図である。
【図8】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。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【符号の説明】
【0026】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−94980(P2012−94980A)
【公開日】平成24年5月17日(2012.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−238613(P2010−238613)
【出願日】平成22年10月25日(2010.10.25)
【出願人】(000124591)河村電器産業株式会社 (857)
【Fターム(参考)】