JP2000149178A - 計測データのシリアル伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られたシリアル伝送速度で、時間的に変化
する計測データを効率的に伝送するとともに、受信した
計測データの誤りを検出できるようにした計測データの
シリアル伝送方式を提供する。 【解決手段】 計測部２側の送信制御部２１は、ロータ
リエンコーダ等を備えたセンサ部２０から出力される計
測データ２０ａが、先に送信した計測データに対して予
め設定した所定条件だけ変化した際に、そのときの計測
データ２０ａをシリアル送信部２４へ供給してシリアル
伝送させる。受信部３側の受信データ判定部３４は、前
回の受信データに対して今回の受信データが予め設定し
た所定条件だけ変化していることに基づいて伝送された
計測データに誤りがないことを検出する。計測データが
グレイコードで表現されている場合、ビット変化数が所
定数に達した計測データをシリアル伝送する。

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、計測データのシ
リアル伝送方式に係り、詳しくは、計測部側では計測デ
ータが所定値変化するたびに計測データを送信すること
で、送信データ量の低減を図るとともに計測データの変
化をリアルタイム性を保持しながら伝送し、さらに、受
信部側では先に受信した計測データと今回受信した計測
データとの変化量に基づいて伝送誤りを検出できるよう
にした計測データのシリアル伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリエンコーダなどから出力される
パラレルデータを伝送する場合、回線数などの制約から
パラレルデータをシリアルデータへ変換して伝送するこ
とが一般に行なわれている。例えば、特開平４−１７０
９６号公報には、測定対象物の変位に伴って回転する回
転軸の回転量を、コード板と検出子のオン／オフ動作で
変化するディジタル２進コードで直接検知し、検知した
ディジタル２進コード（計測データ）をシリアルデータ
へ変換し、さらに光信号へ変換して光ファイバを介し、
伝送するようにした回転変位量光通信装置が記載されて
いる。

【０００３】ロータリエンコーダなどの出力形式の１つ
として、グレイコード（グレイ符号）が知られている。
図４は純２進バイナリコードおよびグレイコードの一例
を示す説明図である。グレイコードは、互いに隣接する
コード間で、ただ１箇所だけ符号が異なる符号構成（隣
接する２数のハミング距離が１となる符号構成）を取っ
ている。バイナリコードは、ある数から次の数へ変化す
る場合に、各桁（各ビット）の状態（０または１）が同
時に２個以上変化することがある。各ビットの状態を全
く同時に変化させることは困難である。このため、バイ
ナリコードでは、読み取りタイミングのずれによって本
来の値とは大きく異なる値を読み取ることがある。これ
に対して、グレイコードは、ある数から次の数へ変化す
る場合に、全桁の中で１個のみが変化する符号構成を取
っているため、読み取りミスが発生しにくい。また、読
み取りミスが発生した場合でも、誤差は１０進表示で±
１であるため、本来の値と大きく異なる値を読み取るこ
とがない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】データ取得の信頼性を
確保するため、計測データを全て取得してデータの連続
性を検証しようとすると、全てのデータを伝送しなけれ
ばならず、伝送するデータ量が膨大となる課題がある。
データ受信部において、データ取得速度がデータ変化に
追従していれば、データの連続性がチェックでき、ビッ
トエラー等を検出することができる。例えば、デシマル
でいえばデータが１，２，３，４，５，６，７，８…，
と来れば正常であるが、１，２，３，５，８…と来ると
異常である。

【０００５】また、受信部側で計測データの変化時刻，
変化速度等を監視する必要がある場合（いわゆるリアル
タイム性が要求される場合）には、計測データの変化時
点からその変化データを伝送するまでの遅延時間を短く
しなければならない。このために、シリアル伝送の伝送
速度を上げる必要が生ずる。 しかしながら、伝送速度
の高速化に伴って、伝送距離が短くなったり、消費電力
が増大したり、信号方式が制約されたり、シリアル伝送
装置が高価になったりするという問題を生ずる。

【０００６】また、パリティチェックコードやＣＲＣコ
ード（サイクリック・リダンダンシ・チェックコード）
を計測データに付加して伝送することで、伝送路上での
データエラー（データ誤り）を受信部側で検出するデー
タ伝送も知られているが、計測データそのものの誤りは
検出することができない。例えば、センサ等の計測デー
タの出力ビットが１０ビットパラレルであり、どれかが
固定故障を起こしていてもＣＲＣはセンサ出力に付加さ
れるものなので、受信側では正常に受信される。このよ
うな異常な計測データは、ビットパターンの変化を見る
ことによって検出することができる。

【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、限られたシリアル伝送速度で、時間的
に変化する計測データを効率的に伝送するとともに、計
測データの誤りを検出できるようにした計測データのシ
リアル伝送方式を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る計測データのシリアル伝送方式は、計測
部側では計測データが予め設定した所定条件変化した場
合に計測データを送信し、受信部側では先に受信した計
測データと今回受信した計測データとの変化量に基づい
て受信した計測データの誤りの有無を検出することを特
徴とする。

【０００９】なお、計測データをグレイコードで表現
し、計測部は先に送信した計測データに対してビット変
化数が予め設定した値に達した計測データを送信し、受
信部は先に受信した計測データと今回受信した計測デー
タとのビット変化数に基づいて受信した計測データの誤
りの有無を検出するようにしてもよい。

【００１０】全データを送信部が取得し、データのビッ
ト変化を計数して送信し、受信部はそのデータと予測デ
ータを比較してデータの健全性をチェックすることによ
り、全データに連続性があると推定することができ、デ
ータの信頼性が確保できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る計測
データのシリアル伝送方式を適用した計測データシリア
ル伝送システムのブロック構成図である。計測データシ
リアル伝送システム１は、計測部２と受信部３とを伝送
路４で接続してなる。計測部２は、１対の電線からなる
伝送路４を介して電源の供給を受けるとともに、伝送路
４に流れる電流を変化させることで計測データをシリア
ル伝送する。受信部３は、伝送路４を介して計測部２へ
電源を供給するとともに、伝送路４に流れる電流の変化
に基づいて計測部２側から送出された計測データを受信
し、受信した計測データを図示しない監視制御装置等の
上位装置へ供給する。

【００１２】計測部２は、センサ部２０と、送信制御部
２１と、送信データ記憶部２２と、センサ出力監視部２
３と、シリアル送信部２４と、再送要求検出部２５と、
定電流回路２６と、電源回路２７と、出力回路２８と、
極性一致回路２９とを備える。出力回路２８は、定電流
回路２８Ａとスイッチ回路２８Ｂとを直列接続してな
る。受信部３は、直流電源３１と、電流検出部３２と、
シリアル受信部３３と、受信データ判定部３４と、再送
要求送出部３５とを備える。再送要求送出部３５は、常
閉型のスイッチ回路で構成している。

【００１３】計測部２と受信部３とが伝送路４で接続さ
れた状態で、直流電源３１→電流検出部３２→伝送路４
（一線側）→極性一致回路２９→定電流回路２６→電源
回路２７→極性一致回路２９→伝送路４（他線側）→再
送要求送出部３５→直流電源３１の経路で直流ループが
形成される。

【００１４】定電流回路２６は、予め設定した電流（例
えば１０ミリアンペア）を流すよう構成している。これ
により、出力回路２８内のスイッチ回路２８Ｂがオフ状
態にあるときは、定電流回路２６によって規定される電
流（例えば１０ミリアンペア）が直流ループに流れる。

【００１５】電源回路２７は、定電流回路２６を介して
供給される電源に基づいて予め設定した電圧（例えば＋
５ボルト）の回路用電源ＶＣＣを出力する。回路用電源
ＶＣＣは、センサ部２０，送信制御部２１，送信データ
記憶部２２，センサ出力監視部２３，シリアル送信部２
４，再送要求検出部２５等の各回路部へ供給される。電
源回路２７の出力側に電源安定化用のコンデンサを設け
ている。直流ループが所定時間（例えば、数１０ミリ秒
程度）開放されても（電源の供給が瞬断されても）、電
源回路２７の出力側に設けた電源安定化用のコンデンサ
から各回路部へ回路用電源ＶＣＣを供給できるようにし
ている。

【００１６】出力回路２８は、定電流回路２６と電源回
路２７との直列回路に対して並列に接続している。出力
回路２８は、シリアル送信部２４から出力される送信信
号２４ａの論理レベルがＨの場合はスイッチ回路２８Ｂ
がオフ状態となり、送信信号２４ａの論理レベルがＬの
場合はスイッチ回路２８Ｂがオン状態となるよう構成し
ている。スイッチ回路２８Ｂがオン状態となると、定電
流回路２８Ａを介して電流が流れるため、直流ループを
流れる電流は増加する。定電流回路２８Ａは、予め設定
した電流（例えば１０ミリアンペア）を流すよう構成し
ている。スイッチ回路２８Ｂはトランジスタ，電界効果
トランジスタ等の半導体スイッチング素子を用いて構成
している。

【００１７】したがって、送信信号２４ａの論理レベル
がＨの場合は、定電流回路２６と電源回路２７との直列
回路を介して流れる第１の電流値（例えば、１０ミリア
ンペア）が直流ループの電流値となる。そして、送信信
号２４ａの論理レベルがＬの場合は、出力回路２８を流
れる電流（例えば、１０ミリアンペア）が加算されるた
めに、直流ループの電流値は第２の電流値（例えば、２
０ミリアンペア）となる。このように計測部３は、送信
信号２４ａの論理レベルに対応して直流ループの電流値
を変化させることで、電源の供給を受けながら送信信号
２４ａをシリアル伝送するようにしている。

【００１８】受信部３側の電流検出部３２は、直流ルー
プの電流値が予め設定したしきい値（例えば、第１の電
流値と第２の電流値の中間値）よりも小さい場合はＨレ
ベルの受信信号３２ａを出力し、直流ループの電流値が
予め設定したしきい値を越えている場合はＬレベルの受
信信号３２ａを出力する。電流検出部３２は、直流ルー
プに直列に介設した電流検出抵抗と、この電流検出抵抗
の両端に発生した電圧を増幅する直流増幅器と、直流増
幅器の出力電圧と予め設定したしきい値電圧とを比較す
る電圧比較器等で構成している。なお、電流検出部３２
は、第２の電流値よりもさらに大きな電流（例えば第２
の電流値の２倍以上の電流）を検出した場合には、伝送
路４が短絡障害等にあることを示す過電流検出信号（図
示しない）を図示しない上位装置へ供給するようにして
もよい。

【００１９】直流電源３１は、伝送路４の直流抵抗によ
る電圧降下を含めて、計測部２側へ充分な電圧を供給で
きるよう構成している。

【００２０】極性一致回路２９はダイオードブリッジを
用いて構成している。極性一致回路２９は、伝送路４を
構成する一対の電線と計測部２との接続極性が逆になっ
ても計測部２が動作できるようにするため設けたもので
ある。伝送路４を構成する一対の電線と計測部２との接
続極性を規定する場合は、極性一致回路２９を設ける必
要はない。

【００２１】センサ部２０から出力された計測データ２
０ａは、送信制御部２１とセンサ出力監視部２３へそれ
ぞれ供給される。本実施の形態では、センサ部２０から
グレイコードで表現された例えば１０ビットのパラレル
データからなる計測データ２０ａが出力される。センサ
部２０の具体的な構成例については、図３を参照に後述
する。

【００２２】送信制御部２１は、図示しないパワーオン
イニシャル回路からパワーオンイニシャル信号が供給さ
れた後に、計測データ２０ａの伝送制御を開始する。な
お、図示しないパワーオンイニシャル回路は、伝送路４
を介して直流電源が供給され、電源回路２７を介して回
路用電源ＶＣＣが出力された時点から所定時間の間、パ
ワーオンイニシャル信号を出力する構成している。

【００２３】送信制御部２１は、パワーオンイニシャル
信号が供給された後に、第１回目の計測データ伝送を行
なう。この第１回目の計測データ伝送（初期値伝送）で
は、送信制御部２１は、同一の計測データを複数回（例
えば２回）送出する。送信制御部２１は、センサ部２０
から供給される計測データ２０ａを取り込むと、取り込
んだ計測データをシリアル送信部２４へ供給するととも
に、取り込んだ計測データを送信データ記憶部２２へ供
給して格納させる。

【００２４】シリアル送信部２４は、送信制御部２１か
ら供給された計測データに基づいてパリティチェックコ
ードを生成し、計測データとパリティチェックコードと
からなる送信データを生成するとともに、送信データの
先頭に１ビットのスタートビット（論理レベルＬ）を、
送信データの末尾に１ビットのストップビット（論理レ
ベルＨ）を配置した伝送データを生成する。なお、シリ
アル送信部２４は、計測データに対してＣＲＣコードを
演算によって求め、計測データとＣＲＣコードとからな
る送信データを生成するようにしてもよい。また、シリ
アル送信部２４は、誤りチェックコードを付加せずに計
測データのみを送信データとする伝送データを生成する
ようにしてもよい。

【００２５】シリアル送信部２４は、生成した伝送デー
タを予め設定したシリアル伝送速度でビットシリアルに
順次読み出し、送信信号（シリアルデータ）２４ａとし
て出力する。送信信号２４ａは出力回路２８へ供給さ
れ、出力回路２８を介してループ電流の変化に変換され
て伝送される。送信制御部２１は、先に供給した計測デ
ータのシリアル伝送が完了した時点で、同一の計測デー
タをシリアル送信部２４へ再度供給する。これにより、
同一の計測データが２回連続してシリアル伝送される。

【００２６】ループ電流の変化に変換されてシリアル伝
送された伝送データ（スタートビット，計測データ，パ
リティチェックコード，ストップビットからなる）は、
受信部３側の電流検出部３２によって検出され、シリア
ルの受信信号３２ａとして出力される。シリアル受信部
３３は、電流検出部３２から出力されるシリアルの受信
信号３２ａに基づいてスタートビットを検出すると、予
め設定された伝送速度に基づいて決定される時間間隔で
スタートビットに続く計測データ，パリティチェックコ
ード，ストップビットを受信する。シリアル受信部３３
は、一連の伝送データ（スタートビット，計測データ，
パリティチェックコード，ストップビットからなる）を
受信すると、計測データとパリティチェックコードとを
パラレルデータへ変換して受信データ判定部３４へ出力
する。

【００２７】受信データ判定部３４は、シリアル受信部
３３から計測データとパリティチェックコードとからな
る受信データ３３ａが供給されると、受信データ３３ａ
のパリティチェックを行なう。なお、誤り検出コードと
してＣＲＣコードを用いている場合は、受信データ判定
部３４はＣＲＣコードに基づいて誤りチェックを施す。
パリティチェック結果（またはＣＲＣコードチェック結
果）が正常である場合、受信データ判定部３４は、受信
した計測データを受信データ判定部３４内に設けた受信
データ記憶部（図示しない）へ格納する。

【００２８】第１回目の計測データ伝送（初期値伝送）
では、計測部２側から同一の計測データが複数回（例え
ば２回）連続して送出される。受信データ判定部３４
は、次の受信データ３３ａがシリアル受信部３３から供
給されると、パリティチェックを施し（ＣＲＣコードを
用いている場合は、ＣＲＣコードに基づいて誤りチェッ
クを施し）、その結果が正常である場合、受信データ記
憶部に格納されている先の受信データと今回の受信デー
タとが一致しているか否か判断する。先の受信データと
今回の受信データとが一致している場合、受信データ判
定部３４は、パリティチェックコード（またはＣＲＣコ
ード）を除いた計測データを受信計測データ３４ａとし
て出力する。なお、本実施の形態では、グレイコードで
表記された計測データをそのまま出力する構成を示して
いるが、グレイコード−バイナリコード変換回路を介し
てバイナリコードで表記された計測データを上位装置等
へ出力する構成としてもよい。

【００２９】受信データ判定部３４は、パリティチェッ
ク結果（またはＣＲＣコードチェック結果）が正常でな
い場合、ならびに、第１回目の計測データ伝送（初期値
伝送）において先の受信データと今回の受信データとが
一致しない場合、再送要求信号３４ｂを再送要求送出部
３５へ供給する。

【００３０】再送要求送出部３５は、再送要求信号３４
ｂが供給されると、常閉型のスイッチ回路を予め設定し
たループ開放時間（例えば数１０ミリ秒）だけ開状態に
して、直流ループをループ開放時間だけ開放する（直流
電源の供給をループ開放時間だけ断にする）。再送要求
送出部３５は、トランジスタ，電界効果トランジスタ等
の半導体スイッチング回路と、再送要求信号３４ｂに基
づいてループ開放時間の間だけ開放指令信号を出力する
タイマ回路等で構成している。なお、再送要求送出部３
５は、常閉型のリレー接点とリレー駆動用のタイマ回路
等で構成してもよい。

【００３１】計測部２側の再送要求検出部２５は、直流
ループが所定時間以上（例えば数ミリ秒以上）開放され
たことを検出すると、再送要求検出信号２５ａを出力す
る。図１では極性一致回路２９の出力側電圧に基づいて
直流ループが開放されたことを検出するブロック構成を
示したが、再送要求検出部２５は直流ループの電流に基
づいて直流ループが開放されたことを検出するようにし
てもよい。

【００３２】送信制御部２１は、再送要求検出部２５か
ら再送要求検出信号２５ａが供給されると、送信データ
記憶部２２に格納されている先に送信した計測データを
読み出してシリアル送信部２４へ供給することで、先に
送信した計測データを再度送信させる。

【００３３】受信部３側の受信データ判定部３４は、再
送要求に基づいて再送された受信データ３３ａに基づい
てパリティチェック結果が正常になるとともに第１回目
の計測データ伝送（初期値伝送）において先の受信デー
タと今回の受信データとが一致した場合には、受信計測
データ３４ａを出力する。受信データ判定部３４は、再
送要求信号３４ｂの連続発生回数を計数しており、再送
要求信号３４ｂの連続発生回数が予め設定した許容回数
（例えば５回）を越えた場合は、伝送異常検出信号３４
ｃを出力し、図示しない上位装置等へ伝送異常が発生し
ていることを報知する。

【００３４】送信制御部２１は、第１回目の計測データ
伝送（初期値伝送）が完了すると、センサ部２０から出
力される計測データ２０ａが変化するたびに、送信デー
タ記憶部２２に格納されている先に送信した計測データ
と計測データ２０ａとを比較する。送信制御部２１は、
先に送信した計測データとセンサ部２０から出力される
計測データ２０ａとの差が予め設定した条件となった場
合、すなわち、先に送信した計測データに対してセンサ
部２０から出力される計測データが予め設定した所定条
件変化した場合、その計測データ２０ａを伝送対象デー
タとして取り込み、取り込んだ計測データをシリアル送
信部２４，出力部２８を介してシリアル伝送するととも
に、送信データ記憶部２２に格納する。

【００３５】本実施の形態では、センサ部２０から出力
される計測データはグレイコードで表記されている。そ
して、送信制御部２１は、先に送信した計測データに対
してビット変化数が予め設定した値に達した計測データ
を伝送するようにしている。具体的には、例えば１０ビ
ット構成のグレイコードからなる計測データが、先に送
信した計測データに対して、例えばビット変化数が４と
なった場合に、そのビット変化数が４となった計測デー
タを送信するようにしている。ここで、ビット変化数と
は、２つの計測データを各ビット（各桁）毎に比較して
論理レベル（０，１）が変化しているビット（桁）の数
のことである。

【００３６】図２はビット変化数が４となるグレイコー
ドの一例を示す説明図である。図２は、第１回目の計測
データ伝送（初期値伝送）において１０進表記で１の計
測データ（グレイコードで表記で０００００００００
１）を送信した後に、計測データが増加した場合にビッ
ト変化数が４となる計測データを示している。例えば、
１０進表記で１の計測データを送信した後に、計測デー
タが増加していく場合には、１０進表記で１１の計測デ
ータが次に送信され、ついで１０進表記で１７，２７，
３３の計測データが順次送信される。

【００３７】先に送信した計測データに対してビット変
化数が４となる計測データ（グレイコード）を送信対象
とした場合、計測データが１０進表記で６または１０変
化したときに次の計測データが送出される。先に送信し
た計測データに対してビット変化数が３となる計測デー
タ（グレイコード）を送信対象とした場合、計測データ
が１０進表記で３または５変化したときに次の計測デー
タが送出される。先に送信した計測データに対してビッ
ト変化数が５となる計測データ（グレイコード）を送信
対象とした場合、計測データが１０進表記で１１，１
３，１９または２１変化したときに次の計測データが送
出される。

【００３８】したがって、先に送信した計測データに対
してビット変化数が４となる計測データ（グレイコー
ド）を送信対象とした場合、全ての計測データを伝送す
る従来の伝送方式に対して伝送データ量を平均で１／８
に低減することができる。また、先に送信した計測デー
タに対してビット変化数が３となる計測データ（グレイ
コード）を送信対象とした場合、全ての計測データを伝
送する従来の伝送方式に対して伝送データ量を平均で１
／４に低減することができる。さらに、先に送信した計
測データに対してビット変化数が５となる計測データ
（グレイコード）を送信対象とした場合、全ての計測デ
ータを伝送する従来の伝送方式に対して伝送データ量を
平均で１／１６に低減することができる。

【００３９】図１に示す送信制御部２１は、先に送信し
た計測データに対してセンサ部２０から供給される計測
データ２０ａが変化しているが、その変化量が予め設定
した所定条件に達していない場合、先に計測データを送
信した時点からの経過時間が予め設定した微少変化デー
タ送信間隔時間（例えば数１００ミリ秒〜数秒程度）に
達した時点で、その時点での計測データ２０ａを取り込
み、取り込んだ計測データ２０ａを複数回（例えば２
回）シリアル伝送させるとともに、シリアル伝送させた
計測データ２０ａを送信データ記憶部２２に格納させ
る。

【００４０】送信制御部２１は、先に送信した計測デー
タに対してセンサ部２０から供給される計測データ２０
ａが変化しない場合、先に計測データを送信した時点か
らの経過時間が予め設定した無変化データ送信間隔時間
（例えば数１０秒〜数分程度）に達した時点で、その時
点での計測データ２０ａを取り込み、取り込んだ計測デ
ータ２０ａを１回または複数回（例えば２回）シリアル
伝送させるとともに、シリアル伝送させた計測データ２
０ａを送信データ記憶部２２に格納させる。なお、この
場合、送信制御部２１は、計測データ２０ａを取り込ま
ずに、送信データ記憶部２２に格納されている計測デー
タを読み出してシリアル伝送させるようにしてもよい。

【００４１】すなわち、計測部２は、計測データ２０ａ
が短時間で大きく変化している場合には、計測データ２
０ａの変化量が所定の条件に達した時点で計測データ２
０ａを逐次シリアル伝送し、計測データ２０ａがゆるや
かに変化している場合には微少変化データ送信間隔時間
（例えば数１００ミリ秒〜数秒程度）毎に計測データ２
０ａをシリアル伝送し、さらに、計測データ２０ａが長
時間変化しない場合でも、無変化データ送信間隔時間
（例えば数１０秒〜数分程度）毎に計測データ２０ａを
シリアル伝送する。

【００４２】計測データが短時間で大きく変化している
場合には、計測データが所定条件変化した時点で計測デ
ータをシリアル伝送することで、シリアル伝送速度が低
速であっても、データ２０ａの変化状態を適切に伝送す
ることができる。また、計測データが所定条件変化しな
い場合でも、微少変化データ送信間隔時間（例えば数１
００ミリ秒〜数秒程度）毎に計測データをシリアル伝送
することで、センサ部２０の最小分解能での計測データ
を伝送することができる。すなわち、計測データの精度
を保つことができる。さらに、計測データが長時間変化
しない場合でも、無変化データ送信間隔時間（例えば数
１０秒〜数分程度）毎に計測データ２０ａをシリアル伝
送することで、計測部２が正常に動作していることを受
信部３側へ知らせることができる。

【００４３】受信データ判定部３４は、先に受信した計
測データに対して次に受信した計測データが所定条件変
化している場合、次に受信した計測データに誤りがない
ものと判断し、その計測データを受信計測データ３４ａ
として上位装置等へ供給するとともに、その計測データ
を受信データ判定部３４内の受信データ記憶部（図示し
ない）へ格納する。受信データ判定部３４は、先に受信
した計測データに対して次に受信した計測データが所定
条件を越えて変化している場合、例えばビット変化数が
４の条件に対してビット変化数が５以上となっている場
合、次に受信した計測データに誤りがあるものと判断
し、再送要求信号３４ｂを発生する。

【００４４】受信データ判定部３４は、先に受信した計
測データと次に受信した計測データとのビット変化数が
所定数未満である場合、例えば、ビット変化数が４の条
件に対してビット変化数が３以下である場合、次に受信
した計測データを図示しないデータ一時記憶部に格納す
るとともに、さらに次に送出されてくる計測データとの
照合を行ない、複数回（例えば２回）連続受信した計測
データが一致したときに、受信した計測データを受信計
測データ３４ａとして上位装置等へ供給するとともに、
その計測データを受信データ判定部３４内の受信データ
記憶部（図示しない）へ格納する。受信データ判定部３
４は、複数回（例えば２回）連続受信した計測データが
一致しない場合は、再送要求信号３４ｂを発生する。

【００４５】なお、計測部２側は、ビット変化数が所定
数未満である計測データを送出する場合、複数回の連続
送出を行なわずに計測データを１回だけ送出し、受信部
３側は、先の受信データと今回の受信データとのビット
変化数が所定数未満である場合には、今回の受信データ
に誤りがないと判断する構成としてもよい。この場合、
受信データに伝送誤りが含まれていることがあるが、計
測データの値としては小さな値のエラーで済む。

【００４６】受信データ判定部３４は、先に受信した計
測データと次に受信した計測データが同一である場合、
受信した計測データに誤りがないものと判断して、受信
した計測データを受信計測データ３４ａとして上位装置
等へ供給する。

【００４７】受信データ判定部３４は、計測データの先
の受信時点から無変化データ送信間隔時間（例えば、数
１０秒〜数分程度）が経過しても次の計測データが受信
されない場合には、伝送異常検出信号３４ｃを出力す
る。なお、受信計測データ３４ａの供給を受ける上位装
置側等で、所定の監視時間を越えても受信計測データ３
４ａが供給されないことに基づいて、計測データシリア
ル伝送システム１の動作が正常でないことを検出するよ
うにしてもよい。

【００４８】計測部２側のセンサ出力監視部２３は、セ
ンサ部２０から出力される計測データ２０ａの変化を継
続的に監視している。計測データ２０ａがグレイコード
で表現されている場合、計測データのビット変化数は常
に１である。センサ出力監視部２３は、計測データが変
化したときにビット変化数が２以上となった場合、セン
サ部２０の動作が正常でないものと判断し、センサ異常
検出信号２３ａを出力する。センサ異常検出信号２３ａ
は、シリアル送信部２４へ供給される。

【００４９】シリアル送信部２４は、センサ異常検出信
号２３ａが供給されると、送信信号２４ａの論理レベル
を予め設定したセンサ異常情報送出時間に亘ってＬレベ
ルに保持する。センサ異常情報送出時間は、１つの計測
データをシリアル伝送するのに要する時間よりも長く
（例えば２倍以上）設定している。これにより、伝送路
４を介して流れる電流が第２の電流値となった状態（Ｌ
レベルの情報が送出されている状態）がセンサ異常情報
送出時間継続する。

【００５０】受信部３側のシリアル受信部３３は、電流
検出部３２から出力される受信信号３２ａがＬレベルで
ある状態が所定の監視時間（例えば、１つの計測データ
をシリアル伝送するのに要する時間の１．５倍）に亘っ
て継続した場合には、センサ異常検出信号３３ｂを出力
する。センサ異常検出信号３３ｂは、図示しない上位装
置等へ供給される。

【００５１】なお、図示しない上位装置等は、受信部３
から出力される受信計測データ３４ａに基づいて測定対
象物や監視対象物の監視・制御等を行なうとともに、セ
ンサ異常検出信号３３ｂ，伝送異常検出信号３４ｃに基
づいて計測データシリアル伝送システム１の動作状態を
監視し、必要に応じて警報等を発生する。

【００５２】図３はセンサ部と測定対象物の一具体例を
示す説明図である。図３は電車の線路のポイント切換動
作を検出する例を示したものである。ポイント切換に伴
って切換線側のレール４１が移動されると、本線側レー
ル４２を貫通させて配置したポイント切換検出棒４３の
先端４３ａと切換線側のレール４１の側面とが当接し、
ポイント切換検出棒４３を移動させる。ポイント切換検
出棒４３に形成したラック歯４３ｂとラック歯４３ｂに
噛合するピニオンギヤ４４とからなるラック・ピニオン
機構によってポイント切換検出棒４３の横方向動を回転
動へ変換し、ロータリエンコーダ４５の入力軸４５ａを
駆動する。なお、ポイント切換検出棒４３は、図示しな
いばね等によってポイント切換検出棒４３の先端４３ａ
が切換線側のレール４１側へ突出するよう付勢されると
ともに、図示しないストッパによってその突出量が規制
される構造としている。

【００５３】図１に示した計測データのシリアル伝送シ
ステム１を用いて、ロータリエンコーダ４５の出力デー
タを上位装置としてのポイント切換監視部へ伝送する。
ポイント切換監視部は、ロータリエンコーダ４５から伝
送された出力データに基づいて、ポイントの切換動作状
態、ならびに、本線側レール４２と切換線側のレール４
１との密着状態を監視する。

【００５４】以上、本実施の形態では、グレイコード出
力型のロータリエンコーダを用いて測定対象物の変位量
を検出し、測定対象物の変位量を示すグレイコード表記
の計測データが予め設定したビット変化数だけ変化する
たびにそのときの計測データをシリアル伝送する例につ
いて説明したが、この発明に係る計測データのシリアル
伝送方式は、温度，湿度，圧力等の物理量を検出して検
出した物理量に応じた電気信号を出力するセンサの出力
をＡ／Ｄ変換器を介して計測した物理量に係るディジタ
ルデータに変換し、このディジタルデータをシリアル伝
送するシステムについても適用することができる。

【００５５】Ａ／Ｄ変換器から出力されるディジタルデ
ータは純２進バイナリコードであるのが通常である。こ
の場合は物理量に係るディジタルデータが所定値（例え
ば、１０進表記で４，８，１６等）変化するたびにディ
ジタルデータをシリアル伝送することで、シリアル伝送
するデータ量を低減することができる。また、受信側で
は、先の受信データと今回の受信データとの変化量が所
定値であるか否かに基づいて、伝送データの誤りの有無
を判断することができる。また、計測部側から微少変化
データが伝送された場合でも、先に受信したデータと今
回受信したデータと変化量が所定値以内であることに基
づいて、伝送誤りがないものと推定することができる。
なお、Ａ／Ｄ変換器から出力される純２進バイナリコー
ドをバイナリコード−グレイコード変換回路を介してグ
レイコードへ変換し、グレイコードをシリアル伝送する
ようにしてもよい。

【００５６】グレイコードを用いた場合、２つのデータ
に対して各桁毎に排他的論理和（エクスクルーシブオ
ア）演算を施すことで、２つのデータのビット変化数を
求めることができるので、送信すべきデータの選択処理
や受信したデータの誤りチェック等の処理を簡易な回路
や簡易なソフトウェア処理によって容易に行なうことが
できる。

【００５７】また、本実施の形態では、１対の伝送路４
を用いて電源の供給とデータの伝送とを行なう構成を例
示したが、伝送路を介してデータ伝送のみを行なう構成
であってもよい。また、シリアルデータへ変換された計
測データを光信号へ変換し、光ファイバ等の光伝送路を
介してシリアル伝送する構成としてもよい。さらに、シ
リアルデータへ変換された計測データに基づいて赤外線
等を変調して、無線でシリアル伝送する構成としてもよ
い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る計測
データのシリアル伝送方式は、先にシリアル伝送した計
測データに対して計測データが所定量変化した際にその
計測データをシリアル伝送するようにしたので、シリア
ル伝送するデータ量を削減することができる。計測デー
タをシリアル伝送するのに要する伝送時間よりも計測デ
ータが変化する時間が短い場合、計測データが変化する
たびに計測データを順次伝送していたのでは、計測デー
タの変化時点とその計測データが実際に伝送されるまで
の間に遅延を生じ、リアルタイム性が損なわれる。計測
データが所定量変化した際にその計測データをシリアル
伝送する構成とすることで、計測データの変化時点とそ
の計測データが実際に伝送されるまでの遅延をなくすこ
とができる。したがって、低速のシリアル伝送であって
も、計測データの変化をリアルタイム性を損なうことな
く受信部側へ伝送することができる。さらに、受信側で
は、先に受信した計測データと今回受信した計測データ
との変化量が所定量でない場合には、受信した計測デー
タに誤りがあると判断することができる。よって、全デ
ータに連続性があると推定することができ、データの信
頼性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る計測データのシリアル伝送方式
を適用した計測データシリアル伝送システムのブロック
構成図

【図２】ビット変化数が４となるグレイコードの一例を
示す説明図

【図３】センサ部と測定対象物の一具体例を示す説明図

【図４】純２進バイナリコードおよびグレイコードの一
例を示す説明図

【符号の説明】

１…計測データシリアル伝送システム、２…計測部、３
…受信部、４…伝送路、２０…センサ部、２１…送信制
御部、２２…送信データ記憶部、２３…センサ出力監視
部、２４…シリアル送信部、２５…再送要求検出部、２
６…定電流回路、２７…電源回路、２８…出力回路、３
１…直流電源、３２…電流検出部、３３…シリアル受信
部、３４…受信データ判定部、３５…再送要求送出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 義信 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 高野 利男 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内 (72)発明者 速水 敏弘 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内 Ｆターム(参考） 2F073 AA21 AB07 BB04 BC01 CC03 CD16 EE01 EF01 FG05 GG01 2F077 AA01 CC02 NN02 NN04 RR15 5K014 AA01 FA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測部から受信部へ計測データをシリア
   ル伝送する計測データのシリアル伝送方式において、 前記計測部は計測データが予め設定した所定条件変化し
   た場合に計測データを送信し、前記受信部は先に受信し
   た計測データと今回受信した計測データとの変化量に基
   づいて受信した計測データの誤りの有無を検出すること
   を特徴とする計測データのシリアル伝送方式。
2. 【請求項２】 前記計測データはグレイコードで表現さ
   れており、前記計測部は先に送信した計測データに対し
   てビット変化数が予め設定した値に達した計測データを
   送信し、前記受信部は先に受信した計測データと今回受
   信した計測データとのビット変化数に基づいて受信した
   計測データの誤りの有無を検出することを特徴とする請
   求項１記載の計測データのシリアル伝送方式。