JP2003179652A - 電源供給シリアル通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信線を利用して電源電圧を供給するシリア
ル通信システムを提供すること。 【解決手段】 シリアル通信システム１０は、直流電源
が設けられた電源供給送信機２０と、電源を具えていな
い複数の送・受信機３０，３０を、クロックペア信号線
４０とシンクペア信号線５０で接続したものである。電
源供給送信機２０では、クロックペア信号線４０にシリ
アル信号が送信されていないとき、クロックペア信号線
４０とシンクペア信号線５０の電位差が４８Ｖになるよ
うに調整されており、この状態で、クロックペア信号線
４０にクロック信号を送るようにしている。両信号線４
０，５０の間の電位差は、各送・受信機３０，３におい
て電源電圧として利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信線により電源
電圧も供給するようにしたシリアル通信機の技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】シリアル通信システムは、シリアル通信
回路が接続された送信用通信機（以下、「送信機」と呼
ぶ。）と、シリアル通信回路が接続された受信用通信機
（以下、「受信機」と呼ぶ。）とを複数連結させた構成
になっており、送信機から送られたシリアル信号を受信
機で受信するものである。このシリアル通信システムの
電源としては、従来、それぞれの送・受信機に電源を内
蔵させたり、或いは、各送・受信機に外部から電源を受
取るための電源線を持たせたりして対応している。

【０００３】この点での特殊な方法として、特公昭６０
−３０１３８号公報に記載されたデータ送受信システム
では、クロック信号をＡＣ電源として使用することによ
って、各送・受信機毎に電源を設ける必要をなくしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、それぞれの送
・受信機に電源を内蔵させたり、或いは、各送・受信機
に外部から電源を受取るための電源線を持たせたりした
ものでは、各送・受信機に内蔵電源のための電源線か、
外部から電源を受取るための電源線が必要となり、電源
線用ケーブルとその工事を必要とするという問題があ
る。

【０００５】一方、クロック信号をＡＣ電源として使用
する特殊な方式では、電源線は必要ないが、クロック信
号をＡＣ電源として使用するため、クロック信号用ケー
ブルのインピーダンスが大きくなり、送信機と受信機が
離れている場合や、受信機が多数ある場合には、クロッ
ク信号を発生させている送信機又は受信機の電源容量を
非常に大きくしなければならないという問題を有してい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリアル通信
回路と送信機能、及び／又は受信機能を具え、直流電源
が設けられた電源供給通信機と、シリアル通信回路と送
信機能、及び／又は受信機能を具えた少なくとも１つの
通信機とが少なくとも一対の通信線で連結され、前記通
信線を介して前記電源供給通信機、及び前記少なくとも
１つの通信機の間でシリアル信号を送受信するようにな
っているシリアル通信システムにおいて、前記電源供給
通信機の直流電源によって前記通信線の間に電位差が与
えられ、該電位差が前記少なくとも１つの受信機の電源
電圧として利用されることを特徴とするシリアル通信シ
ステム、又は、直流電源を具えた中継機と、シリアル通
信回路と送信機能、及び／又は受信機能を具えた複数の
通信機とが少なくとも一対の通信線で連結され、前記通
信線を介して前記通信機の間でシリアル信号を送受信す
るようになっているシリアル通信システムにおいて、前
記中継機の直流電源によって前記通信線の間に電位差が
与えられ、該電位差が前記複数の通信機の電源電圧とし
て利用されることを特徴とするシリアル通信システムに
よって前記の課題を解決した。

【０００７】

【作用】本発明によれば、直流電源を具えた電源供給通
信機、又は直流電源を具えた中継機によって、シリアル
信号を送っていない状態であっても、少なくとも一対の
通信線に電位差が与えられる。この通信線に与えられた
電位差は、各通信機において、電源電圧として取出され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のシリアル通信シ
ステムの具体的な実施形態を示す概要図である。図１の
シリアル通信システム１０は、電源が内蔵された１つの
送信用通信機（以下、「電源供給送信機」と呼ぶ。）２
０と、電源を具えていない複数の受信用通信機（以下、
「受信機」と呼ぶ）３０、及び図１には図示しないが、
電源を具えていない複数の送信用通信機（以下、「送信
機」と呼ぶ。）とを、後述するクロックペア信号線４
０、及びシンクペア信号線５０で接続したものであり、
これらの信号線によって電源供給送信機２０から電源を
具えていない送・受信機３０，３０に電源電圧を供給
し、送・受信機３０，３０を駆動するものである。

【０００９】電源供給送信機２０は、シリアル通信回路
（図示せず。）、交流電源、直流電源（具体的にはスイ
ッチングやトランス、ブリッジ等）２２、及びシリアル
通信回路に接続された差動型ラインドライバ２４，２４
を内蔵したものであり、クロックペア信号線４０とシン
クペア信号線５０が外部に延びている。交流電源によっ
て１００Ｖの交流が得られ、この交流は直流電源２２に
おいて、４８Ｖ、１Ａの直流に変換される。直流電源２
２のプラス極は４７０μＨのコイルｈ，ｈを介して高電
位線４２と低電位線４４からなるクロックペア信号線４
０に連結され、マイナス極は４７０μＨのコイルｈ，ｈ
を介して、高電位線５２と低電位線５４からなるシンク
ペア信号線５０に連結されている。直流電源２２で得ら
れた直流は、クロックペア信号線４０とシンクペア信号
線５０を介して後述する他の送・受信機３０，３０に供
給される。シリアル通信回路で発生したクロック信号、
及びシンク信号は、差動型ラインドライバ２４，２４、
及び０．０１μＦのコンデンサｃ，ｃを介してクロック
ペア信号線４０、及びシンクペア信号線５０にそれぞれ
送られる。

【００１０】受信機３０は、シリアル通信回路（図示せ
ず。）、ＤＣ／ＤＣ変換器３２、及びシリアル通信回路
に接続された差動型ラインレシーバ３４，３４を内蔵し
ており、クロックペア信号線４０とシンクペア信号線５
０が外部に延びている。ＤＣ／ＤＣ変換器３２は、入力
された４８Ｖの直流を５Ｖの直流に変換して出力する絶
縁型の直流電圧変換器であり、入力側において、プラス
極は４７０μＨのコイルｈ，ｈを介してクロックペア信
号線４０に連結され、マイナス極は４７０μＨのコイル
ｈ，ｈを介してシンクペア信号線５０，５０に連結され
ている。また、ＤＣ／ＤＣ変換器３２の出力側はシリア
ル通信回路に連結されている。他の通信機等からのクロ
ック信号、及びシンク信号は、それぞれ１０００ｐＦの
コンデンサｃ，ｃと差動型ラインレシーバ３４，３４を
介してシリアル通信回路に受信されるようになってい
る。

【００１１】ここで、差動型ラインドライバ２４、及び
差動型ラインレシーバ３４は、信号線中におけるクロッ
ク信号やシンク信号の減衰を防止するための信号増幅器
として機能するものである。

【００１２】なお、図１に図示していない送信機も上記
の受信機３０とほぼ同一の構成であるが、この送信機で
は、差動型ラインレシーバ３４の替わりに差動型ライン
ドライバ２４が使用される。

【００１３】次に、図１のシリアル通信システム１０の
動作について説明する。電源供給送信機２０では、クロ
ックペア信号線４０にシリアル信号が送信されていない
とき、クロックペア信号線４０とシンクペア信号線５０
の電位差が４８Ｖになるように調整されている。この状
態で、電源供給送信機２０のシリアル通信回路からクロ
ックペア信号線４０に５Ｖ、４ＫＨｚのクロック信号を
送る。具体的には、シンク信号の低電位線の電圧を０Ｖ
とすると、図２（ａ）に示すように、クロックペア信号
線４０におけるクロック信号電圧は、４８Ｖ（シリアル
信号が送信されていない状態）と５３Ｖ（シリアル信号
が送信されている状態）の２つの状態をとるパルス信号
になる。

【００１４】上記のように、シリアル信号を送っていな
い状態であっても電源供給送信機２０のクロックペア信
号線４０とシンクペア信号線５０には電位差が生じるよ
うにされており、この電位差は、両信号線４０，５０を
介して４８Ｖの直流として、常に、他の送・受信機３
０，３０に供給される。そして、この４８Ｖの直流は、
送・受信機３０，３０のＤＣ／ＤＣ変換器３２において
５Ｖの直流に変換され、シリアル通信機の電源として、
また、これらの送・受信機３０，３０に接続された周辺
機器（図示せず。）の電源として利用される。

【００１５】電源供給送信機２０と各送・受信機３０，
３０のクロックペア信号線４０、及びシンクペア信号線
５０には、クロック信号として使用されるパルス信号が
電源供給送信機２０の電源や送・受信機３０，３０のＤ
Ｃ／ＤＣ変換器３２に到達しないようにするために、コ
イルｈ，ｈが設けられている。すなわち、信号線４０，
５０中にコイルｈ，ｈを設けておくと、コイルｈ，ｈが
抵抗として機能するため、パルス信号がコイルｈ，ｈよ
り先には伝達されなくなる。しかし、４ＫＨｚ程度の低
周波数のパルス信号をカットするためには、非常に大き
なコイルが必要になり、実用的でない。そこで、小さな
コイルｈ，ｈで低周波数のパルス信号を確実にカットす
るためには、低周波数のパルスを分割して実質的に高周
波数のパルス信号となるようにすればよい。具体的に
は、図２（ａ）に示す４ＫＨｚの低周波数パルス信号
（クロック信号）を分割し、見かけは低周波数パルス信
号のまま、図２（ｂ）に示すように、実質的には１ＭＨ
ｚの高周波数パルス信号にすることができる。パルス信
号の分割は、シリアル通信回路中で行なうようにしてお
けばよい。

【００１６】なお、クロック信号として高周波数のパル
ス信号を使用することも考えられるが、パルス信号の周
波数が高いと、周辺機器等との間でデータをやりとりす
るスピードが速くなりすぎてしまい、実際には使用でき
ないこともあるので注意を要する。高周波数のパルス信
号を利用する場合のシリアル信号の伝送方式としては、
電圧の高低で０と１を区別する通常方式の他に、図３に
示す位相変換方式（図３（ｂ）参照。）や周波数変換方
式（図３（ｃ）参照。）がある。なお、位相変換方式
は、クロック信号の立ち下がり時に、パルス信号の電圧
が高い状態にあれば１、低い状態にあれば０とする方式
であり、周波数変換方式は、パルス信号が１クロック長
さであれば０、２クロック長さであれば１とする方式で
ある。

【００１７】電源供給送信機２０と送信機３０の差動型
ラインドライバ２４、及び受信機３０の差動型ラインレ
シーバ３４に直流の電位差が到達しないように、差動型
ラインドライバ２４出力線、及び差動型ラインレシーバ
３４入力線にはそれぞれコンデンサｃ，ｃが設けられて
いる。

【００１８】図１では、クロックペア信号線４０とシン
クペア信号線５０の両方を用いて、電源供給送信機２０
から各送・受信機３０，３０へ電源を送る実施形態を示
したが、クロックペア信号線４０、又はシンクペア信号
線５０のどちらか一方を使用して電源を送ることもでき
る。図４は、クロックペア信号線４０のみを使用して、
電源供給送信機２０’から各送・受信機３０’へ電源を
送るシリアル通信システム１２の概要を示す図である。
図４に示すように、この実施形態の電源供給送信機２
０’、及び送・受信機３０’は、シンクペア信号線を具
えていなくてもよい。

【００１９】さらに、図５に示すシリアル通信システム
１４のように、クロックペア信号線とシンクペア信号線
のそれぞれの高電位線４２，５２を直流電源２２、又は
ＤＣ／ＤＣ変換器３２のプラス極に、両信号線のそれぞ
れの低電位線４４，５４を直流電源２２、又はＤＣ／Ｄ
Ｃ変換器３２のマイナス極に接続してもよい。なお、図
５のシリアル通信システム１４において、両信号線の接
続の仕方以外は図１のものと同一である。

【００２０】また、図１の構成において、電源を供給す
る通信機として受信機を使用してもよい（図示せず）。
この場合、図１に示す電源供給送信機の差動型ラインド
ライバを、差動型ラインレシーバに変更すればよい。

【００２１】さらに、電源電圧供給のため、専用の中継
機を使用することもできる。図６は、電源電圧供給用中
継機を具えたシリアル通信システム１６の概要を示す。
図６に示すように、中継機６０は１００Ｖの交流電源
と、直流電源６２を内蔵したものであり、クロックペア
信号線４０とシンクペア信号線５０を具えている。この
中継機６０は、交流電源からの交流１００Ｖにより直流
電源６２で４８Ｖ、１Ａの直流を得、クロックペア信号
線４０とシンクペア信号線５０を介して各送・受信機３
０，３０に供給するものである。なお、中継機６０に連
結されている送・受信機３０，３０は、図１に説明した
ものと同一の構成である。この実施形態の場合には、電
源電圧供給のための通信機が不要であることは言うまで
もない。

【００２２】なお、以上に説明したシリアル通信システ
ムは、それぞれ独立した送信機、及び受信機同士を連結
させたものであるが、実際に使用される通信機として
は、送・受信機能の両方が具えられていることが多い。

【００２３】

【発明の効果】本発明のシリアル通信システムによる
と、電源供給通信機、又は電源供給のための中継機によ
って、少なくとも一対の通信線に電位差が与えられるよ
うになっている。その電位差は、電源を具えていない通
信機や周辺機器の電源として利用される。その結果、各
通信機毎に電源を内蔵させたり、外部から電源を供給す
るための設備が不要になるため、設置の手間が省けると
ともに、各通信機の小型化・軽量化を図ることができる
という効果を奏する。

【００２４】また、クロック信号として低周波数、及び
高周波数のパルス信号を使用することができ、特に、低
周波数のパルス信号を使用する場合には、パルス信号を
分割することによって、小さなコイルでパルス信号をカ
ットすることができるようになる。そのため、通信機を
小型化することができるとともに、通信機の製造コスト
を低減することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のシリアル通信システムの第１の実施
形態の概要図。

【図２】 図１において、シンク信号の低電位線の電圧
を０Ｖとしたときのクロック信号を示し、図２（ａ）は
クロック信号として低周波数のパルス信号を使用した状
態、図２（ｂ）は図２（ａ）のパルス信号を分割して実
質的に高周波数のパルス信号にした状態。

【図３】 高周波数のパルス信号を利用する場合のシリ
アル信号の伝送方式の説明図で、図３（ａ）はクロック
パルスの図、図３（ｂ）は位相変換方式の図、そして、
図３（ｃ）は周波数変換方式の図。

【図４】 クロックペア信号線のみを使用して、電源供
給送信機から各送・受信機へ電源を送るシリアル通信シ
ステムの概要を示す図。

【図５】 図１のシリアル通信システムにおいて、クロ
ックペア信号線、及びシンクペア信号線の接続の仕方を
変更したものの概要図。

【図６】 電源供給のための中継機を具えたシリアル通
信システムの概要を示す図。

【符号の説明】

１０，１２，１４，１６：シリアル通信システム ２０，２０’，２０”：電源供給通信機（電源供給送信
機） ３０，３０’，３０”：送・受信機 ６０：中継機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリアル通信回路と送信機能、及び／又
   は受信機能を具え、直流電源が設けられた電源供給通信
   機と、シリアル通信回路と送信機能、及び／又は受信機
   能を具えた少なくとも１つの通信機とが少なくとも一対
   の通信線で連結され、前記通信線を介して前記電源供給
   通信機、及び少なくとも１つの通信機の間でシリアル信
   号を送受信するようになっているシリアル通信システム
   において、 前記電源供給通信機の直流電源によって前記通信線の間
   に電位差が与えられ、該電位差が前記少なくとも１つの
   通信機の電源電圧として利用されることを特徴とする、 シリアル通信システム。
2. 【請求項２】 直流電源を具えた中継機と、シリアル通
   信回路と送信機能、及び／又は受信機能を具えた複数の
   通信機とが少なくとも一対の通信線で連結され、前記通
   信線を介して前記通信機の間でシリアル信号を送受信す
   るようになっているシリアル通信システムにおいて、 前記中継機の直流電源によって前記通信線の間に電位差
   が与えられ、該電位差が前記複数の通信機の電源電圧と
   して利用されることを特徴とする、 シリアル通信システム。
3. 【請求項３】 前記シリアル通信回路において、高周波
   数のパルス信号を送受信する、請求項１又は２のシリア
   ル通信システム。
4. 【請求項４】 前記シリアル通信回路において、低周波
   数のパルス信号を分割して送受信する、請求項１又は２
   のシリアル通信システム。