JP2004015841A - Modular equipment and functional module - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ユーザが希望に応じて電源モジュールに複数台数の固有の機能を奏する機能モジュールを接続してシステム構成できるモジュール型機器および機能モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平10−154964号には、任意のシステム構成が可能なモジュール型機器が開示されている。図8は、従来のモジュール型機器の構成を示すブロック図である。
図8において、100はすべての機能モジュール200、300、400に電源電圧を供給する電源モジュール、200、300、400は用途に応じて構成数を変更することのある固有の機能を有する機能モジュールであり、それぞれ初段目、2段目、n段目のモジュールにコネクタ接続されるものである。500は終端の機能モジュール400とコネクタ接続される終端モジュールである。
【0003】
10a、20a、30a、40aは、電源モジュール100、機能モジュール200、300、400の電源ライン、11a、21a、31a、31y、41aは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより電源供給線aが構成されている。
10b、20b、30b、40bは、電源モジュール100、機能モジュール200、300、400のグランドライン、11b、21b、31b、31z、41bは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらによりグランド線bが構成されている。
223、323、443は、各機能モジュール200、300、400の負荷であり、電源供給線aとグランド線bから電源の供給を受ける。
【0004】
電源モジュール100、機能モジュール200、300、400、終端モジュール500をコネクタ接続することにより、機能モジュール200、300、400の各負荷223、323、443に電源が供給され、各機能モジュールは所望の動作をする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、各モジュール100、200、300、400、500を接続しているコネクタ間の接触抵抗により、電圧ドロップが生じ、末端の機能モジュール400は、初段の機能モジュール100に比較し電圧降下が大きく、負荷回路443への供給電圧は動作を保証する最低電圧以下となる恐れがある。なお、電圧ドロップの程度については後述の発明の実施の形態の欄にて詳説する。
この問題を解決するには、電源モジュール100の供給電圧Vccを高くすれば良いが、この場合には、初段の機能モジュール100に供給される電源電圧が高くなるため、高くするにも限界があり、さらに消費電力が多くなり好ましくない。
【0006】
また、電源電圧を供給するコネクタ数またはコネクタ内で使用するピン数を増やして接触抵抗を低減させるようにしても良いが、この場合には、コネクタ数または大型のコネクタが必要となり、実装スペースが圧迫されることとなり好ましくない。
さらにまた、末端に近づくにつれ低い電圧でも動作する負荷回路を用いることも可能であるが、この場合には、供給電圧を低いものにするために部品選定に制約を受けることになり、さらに、機能モジュール200、300、400の接続順に制約が生じることとなり効率的ではない。
【0007】
この発明は、かかる課題を解決する為になされたものであり、複数の機能モジュールを接続しても安定して動作するモジュール型機器および機能モジュール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】
この発明に係るモジュール型機器は、電源を供給する電源モジュールと、コネクタに電気的に接続された電源側ラインおよびグランド側ラインに電気的に接続され上記電源モジュールから電源が供給され固有の機能を奏する負荷回路を有しコネクタ接続された複数の機能モジュールを備えたモジュール型機器において、上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインと、上記第一のラインと上記第二のラインを電気的に接続する折返し接続部とを備えたものである。
【0009】
また、上記折返し接続部は、上記機能モジュールに相互にコネクタ接続可能なコネクタと、このコネクタの上記第一のラインとなる端子と上記第二のラインとなる端子を電気的に接続する導体と、上記コネクタと導体を収納するケースとを備えた終端モジュールである。
また、上記折返し接続部は、上記電源モジュールから見て終端の機能モジュールに接続されることを特徴とする請求項2記載のモジュール型機器。
【0010】
また、上記第一のラインは上記コネクタの複数ピンを含むものである。
また、上記第二のライン端部の電圧を検出する電圧検出部と、上記電圧検出部により検出された電圧に基づいて上記電源モジュールに出力する電圧を調整する電圧変換部とを備えたものである。
【0011】
また、機器モジュールは、コネクタに電気的に接続された電源側ラインおよびグランド側ラインに電気的に接続され電源が供給され固有の機能を奏する負荷回路を有し、上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインとを備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係るモジュール型機器の構成図であり、機能モジュールが3台接続された図である。図2は図1のモジュール型機器の組み立てを説明する図である。図3は図1のモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図である。
【0013】
図1、2において、1はすべての機能モジュール2、3、4に電源電圧を供給する電源モジュール、2、3、4は用途に応じて構成数を変更することのある固有の機能を有する機能モジュールであり、それぞれ初段目、2段目、3段目のモジュール1、2、3にコネクタ接続される。5は終端の機能モジュール4とコネクタ接続される終端モジュール(折返しモジュール)である。9はモジュール型機器を取り付ける取り付けレールである。
【0014】
例えば、エネルギ監視機器の場合には、機能モジュール2は電力量計(図示しない)、ガス計(図示しない)、量水計(図示しない)、データ収集サーバ(図示しない)などと通信し、計測データの収集や収集データを送信する通信用のモジュールであり、機能モジュール3は、機能モジュール2の収集データを入力し、電力、ガス、水の使用量を表示するモジュール、機能モジュール4は、機能モジュール2の収集データを入力し、所定値と比較し注意、警報情報を表示するモジュールである。
【0015】
モジュール間は、図2に示すように、電源モジュール1の凸コネクタ11と機能モジュール2の凹コネクタ(図示しない)を嵌め合って接続する。また、機能モジュール2の凸コネクタ21と機能モジュール3の凹コネクタ(図示しない)を嵌め合って接続する。同様に、機能モジュール3、4間、並びに機能モジュール4と終端モジュール5との間を接続する。コネクタ接続とは、コネクタを嵌め合う接続をいい、コネクタの数(単数、複数)や一つのコネクタの有するピン数(単数、複数)については特に問わないが、接触抵抗の低減の観点や、電源供給と通信などの機能を達成でき、装置をコンパクトに構成する観点からは、一つのコネクタは複数の信号線(電源供給用、通信用など)を有する構成であることが好ましい。
【0016】
図3を用いて、電源供給について説明する。図3において、10A、20A、30A、40Aは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4の電源ライン、11A、21A、31A、31X、41Aは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより第一の電源供給線(第一のライン)Aが構成されている。10B、20B、30B、40Bは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4の電源ライン、11B、21B、31B、31Y、41Bは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより第二の電源供給線(第二のライン)Bが構成されている。53は終端モジュール5に設けられた第一の電源供給線Aと第二の電源供給線Bを電気的に接続する折返し導体である。第一の電源供給線Aと第二の電源供給線B、折返し導体53により、電源供給線(電源側ライン)ABが構成される。
【0017】
10C、20C、30C、40Cは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4のグランドライン、11C、21C、31C、31Z、41Cは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらによりグランド線(グランド側ライン)Cが構成されている。
13Aは電源モジュール1に設けられ第二の電源供給線Bの端部に接続されたオペアンプ、14、54は負荷23、33、43に電気的に並列に接続された終端抵抗であり、機能モジュール2、3、4間のCAN(Controller Area Network)通信用に設けている。CANとは両端に終端抵抗を有するシリアル通信プロトコルであり、耐ノイズ性に優れる、固有のモジュールが親とならずどのモジュールからでも通信が可能であるなどの特徴がある。終端モジュール5は、終端抵抗54と折返し導体53を有している。
23、33、43は、各機能モジュール2、3、4の負荷であり、電源側ラインABとグランド側ラインCから電源の供給を受ける。
【0018】
次に、電源供給の動作について、図8に示す従来のモジュール型機器と対比しながら説明する。
(従来のモジュール型機器)
まず、図8を参照し従来のモジュール型機器について説明する。説明を簡略化するため、すべての機能モジュール200、300、400が消費する電流値はI(A)と仮定する。また、接続する機能モジュール200、300、400の台数はn(台)と仮定する。また、終端モジュール500に流れる電流値は無視すると仮定する。また、モジュール間を接続するコネクタの接触抵抗11a、21a、31a、31y、41a、11b、21b、31b、31z、41bは均一(r(Ω))と仮定する。
【0019】
初段目の機能モジュール200に供給される電源電圧をV1、2段目の機能モジュール300に供給される電源電圧をV2、n段目の機能モジュール400に供給される電源電圧Vnは夫々次のとおりとなる。
【0020】
【数1】
【0021】
したがって、モジュール機器に供給されるモジュール間の電源電圧差の最大値ΔVmax1は、初段目の機能モジュール200とn番目の機能モジュール400との間の電源電圧差であり、次のとおりとなる。
【0022】
【数2】
【0023】
(実施の形態1のモジュール型機器)
次に図3を参照し実施の形態1のモジュール型機器について説明する。説明を簡略化するため、すべての機能モジュール2、3、4が消費する電流値はI(A)と仮定する。また、接続する機能モジュール2、3、4の台数はn(台)と仮定する。また、終端モジュール5に流れる電流値は無視すると仮定する。また、電源モジュール1のオペアンプ13に接続されるコネクタに流れる電流値は無視すると仮定する。また、モジュール間を接続するコネクタの接触抵抗値は均一(r(Ω))と仮定する。
【0024】
n段目のモジュールに供給される電源電圧をVn、(n−1)段目のモジュールに供給される電源電圧V( n−1 )、(n−2)段目のモジュールに供給される電源電圧V( n−2 )、(n−m)段目のモジュールに供給される電源電圧V( n−m )はそれぞれ次のとおりとなる。
【0025】
【数3】
【0026】
したがって、VnとVn−mとの差ΔVは次のとおりとなる。
【0027】
【数4】
【0028】
ここで、条件(m<=n−1)より、モジュール機器に供給されるモジュール間の電源電圧差の最大値ΔVmax2は、次のとおりとなる。
【0029】
【数5】
【0030】
以上のように構成したので、複数台の機能モジュールのコネクタ接続によって生ずる電圧降下を低減し、安定した動作を小型な構成により実現することができる。
例えば、機器モジュールの接続台数を20台とした場合、従来の接続で生じるモジュール間に供給される最大の電源電圧差ΔVmax1は380rI(V)であり、他方、実施の形態1の接続で生じるモジュール間に供給される最大の電源電圧差ΔVmax2は90.25rI(V)であり、約1/4以下に低減される。ここで、第一の電源供給線A、第二の電源供給線B、グランド線Cとして各々コネクタの8ピンを使用し接触抵抗r=50mΩ、負荷電流I=200mAの場合には、ΔVmax1は3.8(V)、他方、ΔVmax2は0.9(V)となる。したがって、すべての機能モジュールの最低動作保証電圧が5.0Vとすれば、従来の場合供給電圧Vccは8.8(V)、他方、実施の形態1の場合供給電圧Vccは5.9(V)となる。
【0031】
特に、コネクタのピンを、電源供給線以外制御用信号線、通信用信号線等として使用する場合には、小型化かつコネクタ接続により生じる電圧降下を抑えることができ好ましい。
具体的には、コネクタのピン数が24本で、電源供給用として12本使用可能な場合を想定する。従来の接続の場合には、電源側ラインa、グランド側ラインb共に6本のピンを使用する。実施の形態1の接続の場合には、電源側ラインABに8本、グランド側ラインCに4本のピンを使用する。上述のように、実施の形態1の接続は、使用するピン数の接触抵抗を考慮しなければ従来の接続に比較し、モジュール間の電圧降下が約1/4に低減する、他方、一ライン当たり使用するピンが4本と少なく、従来の接続(一ライン当たり6本)に比較し、接触抵抗は3/2(=6本/4本)倍となる。したがって、電源供給用として有限のピン数を使用する場合には、実施の形態1の接続は従来の接続よりも、3/8(=(1/4)×(3/2))の電圧降下となる。
【0032】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2について説明する。図4はこの発明の実施の形態2に係るモジュール型機器の供給電圧の制御回路を示すブロック図である。
図4において、8は電源モジュール1に電力を供給するAC電源である。13はオペアンプ13A(図3参照)を有し、第二の電源供給線(第二のライン)Bの電圧を検出する電圧検出部、15は電源電圧Vccの電圧を調整する電圧変換部であり、交流を直流に変換するAC/DC変換部15AとAC/DC変換部15Aが出力する電源電圧Vccの値を制御する変換制御部15Bを備えている。その他の構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
【0033】
機能モジュールに供給される電源電圧として、初段に接続される機能モジュール2へ供給される電源電圧即ち電源ライン10Bにおける電圧を電源検出部13により検出し、その検出値を変換制御部15Bに出力する。変換制御部15Bは検出値が所定値に近づくようにAC/DC変換部15Aの変換値をフィードバック制御する。即ち、最も低い供給電圧となる機能モジュールが動作可能な電圧となるように、供給電圧Vccを制御する。
【0034】
以上のように構成したので、機能モジュールを複数接続することにより生じる電圧ドロップを電圧検出部13で検出し、電圧変換部15にフィードバックするので、負荷23、33、43の動作に最適な電圧を得ることが可能となり、回路の安定動作や信頼性の向上に役立つ。また、コネクタの接触抵抗により生じる電圧ドロップ分を補正するので、初段に接続する機能モジュール2に供給する電源電圧が高くなりすぎることもない。これにより供給電源電圧範囲の広い電圧変換部15を構成する電子回路を選定する必要もなくなり、コスト低減にも役立つ。同様に動作可能電圧範囲の広い負荷23、33、43を構成する電子回路の選定も不要となる。
【0035】
実施の形態3.
以下この発明の実施の形態3について説明する。図5はこの発明の実施の形態3に係るモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図である。
図5において、10D、20D、30D、40Dは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4の電源ライン、11D、21D、31D、41Dは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより電源供給線(電源側ライン)Dが構成されている。
【0036】
10F、20F、30F、40Fは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4のグランドライン、11F、21F、31F、41Fは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより第一のグランド線(第一のライン)Fが構成され、10G、20G、30G、40Gは、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4のグランドライン、11G、21G、31G、41Gは各コネクタ間の接触抵抗であり、これらにより第二のグランド線Gが構成されている。55は終端モジュール5に設けられた第一のグランド線Fと第二のグランド線(第二のライン)Gを電気的に接続する折返し導体である。第一のグランド線Dと第二のグランド線(グランド側ライン)F、折返し導体55により、グランド線FGが構成される。
【0037】
13Gは電源モジュール1に設けられ第二の電源供給線Gの端部に接続されたオペアンプである。その他の構成は実施の形態1、2と同様であるのでその説明を省略する。
このように構成することで、実施の形態1、2と同様の作用効果を奏する。
【0038】
実施の形態4.
以下この発明の実施の形態4について説明する。図6はこの発明の実施の形態4に係るモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図であり、機能モジュール3と機能モジュール40の間には複数の機能モジュールが接続され、かつ機能モジュール40と終端モジュール5の間には複数の機能モジュールが接続されている。図6において、40は折返し導体56を有し、折返しモジュールを兼ねた機能モジュールであり、第一の電源線(第一のライン)Aからの線路を電源モジュール1側に折り返す第二の電源線(第二のライン)Bと終端モジュール500側に接続された第3の電源線Hに分岐する。その他の構成は実施の形態1、2、従来例と同様であるのでその説明を省略する。
【0039】
以上のように構成したので、従来のモジュール型機器に比較し、複数台の機能モジュールのコネクタ接続によって生ずる電圧降下を低減し、安定した動作を実現することができる。
また、機能モジュール40より終端モジュール500側に従来のモジュール型機器の構成モジュールを接続することができるので、汎用性に優れる。
また、機能モジュール40が折返しモジュールを兼ねたので、全体のモジュール型機器をコンパクトにできる。他方、機能モジュール間に接続される専用の折り返しモジュールを設けてもよく、この場合には、同一機能の機能モジュールとして、導体56有り無しの2種類を準備する必要がなくなる。
【0040】
なお、電源モジュール1、機能モジュール2、3、4は相互に矩形状の筐体を相互にコネクタ接続する例について説明したが、これ以外の接続であってもよい。例えば、図7に示すように、筐体の底面(即ち図1において取り付けレール9側の面)にコネクタを設ける接続であっても良い。図7はモジュール型機器の接続を説明する図であり、信号線を破線で1本のみ示している。図7において、7は導電機器、19、29、39、49は導電機器7のコネクタ71、72、73、74にコネクタ接続される電源モジュール1、機能モジュール2、3、4のコネクタである。図7の場合には終端モジュールは不要となる。
【0041】
【発明の効果】
この発明に係るモジュール型機器は、電源を供給する電源モジュールと、コネクタに電気的に接続された電源側ラインおよびグランド側ラインに電気的に接続され上記電源モジュールから電源が供給され固有の機能を奏する負荷回路を有しコネクタ接続された複数の機能モジュールを備えたモジュール型機器において、上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインと、上記第一のラインと上記第二のラインを電気的に接続する折返し接続部とを備えたので、複数の機能モジュールを接続しても安定して動作する。
【0042】
また、上記折返し接続部は、上記機能モジュールに相互にコネクタ接続可能なコネクタと、このコネクタの上記第一のラインとなる端子と上記第二のラインとなる端子を電気的に接続する導体と、上記コネクタと導体を収納するケースとを備えた終端モジュールであるので、同一の機能を有する機能モジュールを複数準備する必要がない。
【0043】
また、上記折返し接続部は、上記電源モジュールから見て終端の機能モジュールに接続されるので、電圧降下を効率的に抑制することができる。
【0044】
また、上記第一のラインは上記コネクタの複数ピンを含むので、上記ピン数を有効に活用でき装置を小型化できる。
【0045】
また、上記第二のライン端部の電圧を検出する電圧検出部と、上記電圧検出部により検出された電圧に基づいて上記電源モジュールに出力する電圧を調整する電圧変換部とを備えたので、動作がより安定化する。
【0046】
また、機器モジュールは、コネクタに電気的に接続された電源側ラインおよびグランド側ラインに電気的に接続され電源が供給され固有の機能を奏する負荷回路を有し、上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインとを備えたもので、機器モジュールを複数接続した際に電圧降下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るモジュール型機器の構成図である。
【図2】図1のモジュール型機器の組み立てを説明する図である。
【図3】図1のモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施の形態2に係るモジュール型機器の供給電圧の制御回路を示すブロック図である。
【図5】この発明の実施の形態3に係るモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態4に係るモジュール型機器の電気的な接続関係を示すブロック図である。
【図7】モジュール型機器の接続を説明する図であり、信号線を破線で1本のみ示している。
【図8】従来のモジュール型機器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 電源モジュール、 2、3、4 機器モジュール、
5 終端モジュール(折返しモジュール)、
10A、20A、30A、40A 電源ライン、
10B、20B、30B、40B 電源ライン、
10C、20C、30C、40C グランドライン、
11A、21A、31A、31X、41A 接触抵抗、
11B、21B、31B、31Y、41B 接触抵抗、
11C、21C、31C、31Z、41C 接触抵抗、
10D、20D、30D、40D 電源ライン、
10F、20F、30F、40F グランドライン、
10G、20G、30G、40G グランドライン、
11D、21D、31D、41D 接触抵抗、
11F、21F、31F、41F 接触抵抗、
11G、21G、31G、41G 接触抵抗、
13 電圧検出部、 15 電圧変換器、
40 機能モジュール(折返しモジュール)、
53、55、56 導体、
AB 電源側ライン(電源供給線)、
A 第一のライン(第一の電源供給線)、
B 第二のライン(第二の電源供給線)、
C グランド側ライン(グランド線)、
D 電源側ライン(電源供給線)、
F 第一のライン(第一のグランド線)、
G 第二のライン(第二のグランド線)、
FG グランド側ライン(グランド線)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a modular device and a functional module that can be configured as a system by connecting a plurality of functional modules having unique functions to a power supply module as desired by a user.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-154964 discloses a modular device that can have an arbitrary system configuration. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional modular device.
In FIG. 8,
[0003]
10a, 20a, 30a, and 40a are power lines of the
10b, 20b, 30b, and 40b are ground lines of the
[0004]
Power is supplied to the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional example, a voltage drop occurs due to the contact resistance between the connectors connecting the
To solve this problem, the supply voltage V cc of the
[0006]
Also, the contact resistance may be reduced by increasing the number of connectors for supplying the power supply voltage or the number of pins used in the connector, but in this case, the number of connectors or a large connector is required, and the mounting space is reduced. It will be oppressed, which is not preferable.
Furthermore, it is possible to use a load circuit that operates at a lower voltage as it approaches the end, but in this case, the selection of parts is restricted in order to lower the supply voltage, and furthermore, the function The order of connecting the
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a modular device and a function module that operate stably even when a plurality of function modules are connected.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A modular device according to the present invention has a power supply module for supplying power, a power supply line electrically connected to a connector, and a power supply line that is electrically connected to a ground side line and is supplied with power from the power supply module to perform a unique function. In a modular device including a plurality of functional modules connected to each other and having a load circuit to be played, the power supply side line or the ground side line is electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and A first line that is not electrically connected to the load circuit, a second line that is electrically connected to the load device, and a fold that electrically connects the first line and the second line. And a connection part.
[0009]
In addition, the folded connection portion is a connector that can be connected to the functional module with a connector, a conductor that electrically connects the first line terminal and the second line terminal of the connector, It is a terminal module including the connector and a case for housing a conductor.
3. The modular device according to
[0010]
The first line includes a plurality of pins of the connector.
The power supply module further includes a voltage detector that detects a voltage of the second line end, and a voltage converter that adjusts a voltage output to the power supply module based on the voltage detected by the voltage detector. is there.
[0011]
The device module has a load circuit that is electrically connected to a power supply side line and a ground side line that are electrically connected to a connector, is supplied with power, and performs a unique function. A line is electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and a first line not electrically connected to the load circuit, and a second line electrically connected to the load device. It is provided with.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter,
[0013]
In FIGS. 1 and 2,
[0014]
For example, in the case of an energy monitoring device, the
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
The power supply will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 10A, 20A, 30A, and 40A are
[0017]
10C, 20C, 30C, and 40C denote ground lines of the
Reference numeral 13A denotes an operational amplifier provided in the
[0018]
Next, the operation of power supply will be described in comparison with the conventional modular device shown in FIG.
(Conventional modular equipment)
First, a conventional modular device will be described with reference to FIG. To simplify the description, it is assumed that the current value consumed by all the
[0019]
Supply voltage V n is supplied with power supply voltage supplied to the power supply voltage supplied to the
[0020]
(Equation 1)
[0021]
Therefore, the maximum value ΔV max1 of the power supply voltage difference between modules supplied to the module devices is the power supply voltage difference between the first-
[0022]
(Equation 2)
[0023]
(Modular device of the first embodiment)
Next, the modular device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. For the sake of simplicity, it is assumed that the current value consumed by all the
[0024]
The power supply voltage supplied to the n-th stage module is V n , the power supply voltage V ( n-1 ) supplied to the (n-1) -th stage module, and the power supply voltage supplied to the (n-2) -th stage module supply voltage V (n-2), the following (n-m) the power supply voltage V (n-m) which is supplied to stage module respectively.
[0025]
[Equation 3]
[0026]
Therefore, the difference ΔV between V n and V nm is as follows.
[0027]
(Equation 4)
[0028]
Here, from the condition (m <= n−1), the maximum value ΔV max2 of the power supply voltage difference between the modules supplied to the module devices is as follows.
[0029]
(Equation 5)
[0030]
With the configuration described above, the voltage drop caused by the connector connection of a plurality of functional modules can be reduced, and stable operation can be realized with a small configuration.
For example, when the number of connected device modules is 20, the maximum power supply voltage difference ΔV max1 supplied between modules in the conventional connection is 380 rI (V), and the maximum power supply voltage difference ΔV max1 is generated in the connection in the first embodiment. The maximum power supply voltage difference ΔV max2 supplied between the modules is 90.25 rI (V), which is reduced to about 4 or less. Here, when the eight pins of each connector are used as the first power supply line A, the second power supply line B, and the ground line C, the contact resistance r = 50 mΩ, and the load current I = 200 mA, ΔV max1 is 3.8 (V), while ΔV max2 is 0.9 (V). Therefore, assuming that the minimum operation guarantee voltage of all the functional modules is 5.0 V, the supply voltage Vcc is 8.8 (V) in the conventional case, while the supply voltage Vcc is 5.9 in the first embodiment. (V).
[0031]
In particular, when the pins of the connector are used as a control signal line, a communication signal line, and the like other than the power supply line, it is preferable because the size can be reduced and a voltage drop caused by the connector connection can be suppressed.
Specifically, it is assumed that the connector has 24 pins and 12 pins can be used for power supply. In the case of the conventional connection, the power supply side line a and the ground side line b use six pins. In the case of the connection of the first embodiment, eight pins are used for the power supply side line AB and four pins are used for the ground side line C. As described above, the connection of the first embodiment reduces the voltage drop between modules to about 1/4 as compared with the conventional connection unless the contact resistance of the number of pins used is taken into account. The number of pins used per contact is as small as four, and the contact resistance is 3/2 (= 6/4) times that of the conventional connection (six per line). Therefore, when a finite number of pins are used for power supply, the connection in the first embodiment has a voltage drop of 3/8 (= (1/4) × (3/2)) than the conventional connection. It becomes.
[0032]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a control circuit for a supply voltage of a modular device according to
4,
[0033]
As the power supply voltage supplied to the functional module, the power supply voltage supplied to the
[0034]
With the configuration as described above, the voltage drop generated by connecting a plurality of functional modules is detected by the
[0035]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical connection relationship of a modular device according to
In FIG. 5,
[0036]
10F, 20F, 30F, and 40F are ground lines of the
[0037]
13G is an operational amplifier provided in the
With this configuration, the same operation and effect as those of the first and second embodiments can be obtained.
[0038]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing an electrical connection relationship of a modular device according to
[0039]
With the configuration as described above, a voltage drop caused by connector connection of a plurality of functional modules can be reduced and a stable operation can be realized as compared with a conventional modular device.
In addition, since a constituent module of a conventional modular device can be connected to the
In addition, since the
[0040]
Although the
[0041]
【The invention's effect】
A modular device according to the present invention has a power supply module for supplying power, a power supply line electrically connected to a connector, and a power supply line that is electrically connected to a ground side line and is supplied with power from the power supply module to perform a unique function. In a modular device including a plurality of functional modules connected to each other and having a load circuit to be played, the power supply side line or the ground side line is electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and A first line that is not electrically connected to the load circuit, a second line that is electrically connected to the load device, and a fold that electrically connects the first line and the second line. With the connection unit, even if a plurality of functional modules are connected, the operation is stable.
[0042]
In addition, the folded connection portion is a connector that can be connected to the functional module with a connector, a conductor that electrically connects the first line terminal and the second line terminal of the connector, Since the terminal module includes the connector and the case for housing the conductor, it is not necessary to prepare a plurality of functional modules having the same function.
[0043]
Further, since the folded connection portion is connected to the terminal functional module as viewed from the power supply module, a voltage drop can be efficiently suppressed.
[0044]
Further, since the first line includes a plurality of pins of the connector, the number of pins can be effectively used, and the device can be downsized.
[0045]
In addition, the power supply module includes a voltage detection unit that detects a voltage of the second line end, and a voltage conversion unit that adjusts a voltage output to the power supply module based on the voltage detected by the voltage detection unit. Operation becomes more stable.
[0046]
The device module has a load circuit that is electrically connected to a power supply side line and a ground side line that are electrically connected to a connector, is supplied with power, and performs a unique function. A line is electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and a first line not electrically connected to the load circuit, and a second line electrically connected to the load device. And a voltage drop can be suppressed when a plurality of device modules are connected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a modular device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the assembly of the modular device of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical connection relationship of the modular device of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a control circuit for a supply voltage of a modular device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical connection relationship of a modular device according to
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical connection relationship of a modular device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining connection of modular devices, and shows only one signal line with a broken line.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional modular device.
[Explanation of symbols]
1 power supply module, 2, 3, 4 equipment module,
5 Termination module (return module),
10A, 20A, 30A, 40A power line,
10B, 20B, 30B, 40B power line,
10C, 20C, 30C, 40C Ground line,
11A, 21A, 31A, 31X, 41A contact resistance,
11B, 21B, 31B, 31Y, 41B contact resistance,
11C, 21C, 31C, 31Z, 41C contact resistance,
10D, 20D, 30D, 40D power line,
10F, 20F, 30F, 40F Ground line,
10G, 20G, 30G, 40G ground line,
11D, 21D, 31D, 41D contact resistance,
11F, 21F, 31F, 41F contact resistance,
11G, 21G, 31G, 41G contact resistance,
13 voltage detector, 15 voltage converter,
40 function module (return module),
53, 55, 56 conductors,
AB power supply side line (power supply line),
A first line (first power supply line),
B second line (second power supply line),
C Ground side line (ground line),
D Power line (power supply line)
F first line (first ground line),
G second line (second ground line),
FG Ground side line (ground line)
Claims (6)
上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、
上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、
上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインと、
上記第一のラインと上記第二のラインを電気的に接続する折返し接続部と
を備えたことを特徴とするモジュール型機器。A power supply module for supplying power, and a load circuit that is electrically connected to a power supply side line and a ground side line electrically connected to the connector, is supplied with power from the power supply module and performs a unique function, and is connected to the connector. Modular equipment with multiple functional modules,
The power supply side line or the ground side line is
A first line electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and not electrically connected to the load circuit;
A second line electrically connected to the load device;
A modular device comprising: a folded connection portion that electrically connects the first line and the second line.
上記機能モジュールに相互にコネクタ接続可能なコネクタと、
このコネクタの上記第一のラインとなる端子と上記第二のラインとなる端子を電気的に接続する導体と、
上記コネクタと導体を収納するケースと
を備えた折返しモジュールであることを特徴する請求項1記載のモジュール型機器。The folded connection part is
A connector connectable to the functional module,
A conductor that electrically connects the first line terminal and the second line terminal of the connector,
The modular device according to claim 1, wherein the module is a folded module including the connector and a case for housing the conductor.
上記電圧検出部により検出された電圧に基づいて上記電源モジュールに出力する電圧を調整する電圧変換部と
を備えたことを特徴とする請求項1記載のモジュール型機器。A voltage detector for detecting the voltage of the second line end,
The module-type device according to claim 1, further comprising: a voltage conversion unit that adjusts a voltage output to the power supply module based on the voltage detected by the voltage detection unit.
上記電源側ラインまたは上記グランド側ラインは、
上記電源モジュールの電源側またはグランド側に電気的に接続され、かつ、上記負荷回路に電気的に接続されない第一のラインと、
上記負荷機器に電気的に接続される第二のラインと
を備えたことを特徴とする機能モジュール。A power supply side line electrically connected to the connector and a load circuit that is electrically connected to the ground side line and is supplied with power and has a unique function,
The power supply side line or the ground side line is
A first line electrically connected to a power supply side or a ground side of the power supply module, and not electrically connected to the load circuit;
A functional module, comprising: a second line electrically connected to the load device.
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