JP2005244836A - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる通信システム及び通信装置を供給することを目的とする。
【解決手段】 上記の課題を解決するため、本発明は、マスタ装置（１０）とスレイブ装置（１０）とを接続する接続ライン（４０）を有し、マスタ装置（１０）は、接続ライン（４０）上に電源を送出すると共に、電源に重畳して接続ライン（４０）上に第１の送信信号を送出し、スレイブ装置（２０）は、接続ライン（４０）から電源を抽出し、抽出した電源により駆動され、マスタ装置（１０）から送出されている第１の送信信号を用いて、マスタ装置（１０）に送出する第２の送信信号を接続ライン（４０）上に送出する構成とされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は通信システム及び通信装置に係り、特に、電気機器の電源ラインを用いてデータ通信を行う通信システム及び通信装置に関する。

従来、電気機器本体などのマスタ側と、コントローラなどのスレイブ側との間では、ライン接続されているものが多く存在する。例えば、マスタ側のマイコン（マイクロコンピュータ）からスレイブ側のマイコンへ、電源を供給するための電源ラインと、シリアル通信を行うための通信ラインなどが接続されている。また、このようなマスタ側とスレイブ側との接続ラインの構成について、以下に詳細に説明する。

図３は、従来のマスタ側とスレイブ側との接続ラインを示す構成図である。図３において、従来、電気機器等のマスタ側のマイコン１と、リモコン等のスレイブ側のマイコン２には、マスタ側からスレイブ側へデータが送信されるデータライン（ＴｘＤ（送信用））３、スレイブ側からマスタ側へデータが受信されるデータライン（ＲｘＤ（受信用））４、電源ライン５、ＧＮＤライン６とを有する。データライン（ＴｘＤ）３では、マスタ側からスレイブ側へのデータ送信が行われる。データライン（ＲｘＤ）４では、スレイブ側からマスタ側へのデータ送信が行われる。電源ライン５は、マスタ側（又は外部から）の電源Ｖｃｃから供給された電源をスレイブ側のマイコン２に供給する。ＧＮＤライン６は、スレイブがリモコン等の場合、ＧＮＤが設けられていないため、マスタ側のＧＮＤと接続される。このように、従来マスタ側とスレイブ側との間の接続ラインには、上記４本のラインが必要となる。

また、従来技術として、電源供給にかかる構成のコストダウンを目的として、シリアル通信線からダイオードを介してスレーブマイクロコンピュータ内部に直接電源を供給すると共に、シリアル通信線からダイオードを介してコンデンサに電荷を充電し、その電荷を放電してスレーブマイクロコンピュータ内部に電源を供給する電源供給回路が存在する（例えば、特許文献１）。
特開平６−３１１９６号公報

しかしながら、図３に示すマスタ側とスレイブ側との接続ラインの構成では、各ラインがマスタ側からスレイブ側へ、スレイブ側からマスタ側へと一方向のデータ通信のみを行うため、多数のラインが必要となり、配線の引き回しが複雑になってしまうという問題点があった。

また、このように配線が多いことにより、電気機器全体のコストがかかり、また、全体の重量が重くなってしまうという問題点があった。

そこで、本発明の課題は、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる通信システム及び通信装置を供給することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明において、マスタ装置（１０）からスレイブ装置（２０）に電源を供給すると共に、該マスタ装置（１０）と該スレイブ装置（２０）との間でデータ通信を行う通信システムにおいて、前記マスタ装置（１０）と前記スレイブ装置（１０）とを接続する接続ライン（４０）を有し、前記マスタ装置（１０）は、前記接続ライン（４０）上に電源を送出すると共に、該電源に重畳して前記接続ライン（４０）上に第１の送信信号を送出し、前記スレイブ装置（２０）は、前記接続ライン（４０）から前記電源を抽出し、抽出した電源により駆動され、前記マスタ装置（１０）から送出されている前記第１の送信信号を用いて、前記マスタ装置（１０）に送出する第２の送信信号を前記接続ライン（４０）上に送出する構成とされる。

本発明によれば、マスタ装置（１０）とスレイブ装置（１０）とを接続する接続ライン（４０）を有し、マスタ装置（１０）は、接続ライン（４０）上に電源を送出すると共に、該電源に重畳して接続ライン（４０）上に第１の送信信号を送出し、スレイブ装置（２０）は、接続ライン（４０）から電源を抽出し、抽出した電源により駆動され、マスタ装置（１０）から送出されている第１の送信信号を用いて、マスタ装置（１０）に送出する第２の送信信号を接続ライン（４０）上に送出することにより、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

請求項２に記載の発明において、前記マスタ装置（１０）から送出される第１の送信信号は、パルス幅変調される構成としてもよい。

本発明によれば、マスタ装置（１０）から送出される第１の送信信号がパルス幅変調されていることにより、接続ラインを用いてマスタ装置からスレイブ装置へデータを送信することができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

請求項３に記載の発明において、前記スレイブ装置（２０）から送出される前記第２の送信信号は、前記第１の送信信号を振幅変調した信号である構成としてもよい。

本発明によれば、スレイブ装置（２０）から送出される第２の送信信号は、第１の送信信号を振幅変調した信号であることにより、接続ラインを用いてスレイブ装置からデータを送信することができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

請求項４に記載の発明において、接続ライン（４０）によりスレイブ装置（２０）と接続されており、該接続ライン（４０）によりスレイブ装置（２０）に電源を供給するとともに、該スレイブ装置（２０）との間でデータ通信を行う通信装置において、前記接続ライン（４０）上に電源を送出するとともに、該電源に重畳して、前記接続ライン（４０）上に第１の送信信号を送出する送信手段（１６、Ｔｒ１）と、前記スレイブ装置（２０）から、前記接続ライン（４０）上に前記第１の送信信号が送出されているときに、前記第１の送信信号を用いて前記接続ライン（４０）上に送出されている第２の送信信号を受信する受信手段（１５）とを有する構成とされる。

本発明によれば、接続ライン（４０）上に電源を送出するとともに、該電源に重畳して、接続ライン（４０）上に第１の送信信号を送出する送信手段（１６、Ｔｒ１）と、前記スレイブ装置（２０）から、接続ライン（４０）上に第１の送信信号が送出されているときに、第１の送信信号を用いて接続ライン（４０）上に送出されている第２の送信信号を受信する受信手段（１５）とを有することにより、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

請求項５に記載の発明において、前記送信手段（１６、Ｔｒ１）は、送信データをパルス幅変調した信号を前記第１の送信信号として前記接続ライン（４０）に送出する構成としてもよい。

本発明によれば、送信手段（１６、Ｔｒ１）は、送信データをパルス幅変調した信号を第１の送信信号として接続ライン（４０）に送出することにより、接続ラインを用いてスレイブ装置へデータを送信することができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

請求項６に記載の発明において、前記受信手段（１５）は、前記接続ライン（４０）上の電位に応じて前記第２の送信信号を検出する構成としてもよい。

本発明によれば、受信手段（１５）は接続ライン（４０）上の電位に応じて第２の送信信号を検出することにより、接続ラインを用いてスレイブ装置からのデータを受信することができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

このような通信システムでは、マスタ装置とスレイブ装置とを接続する接続ラインを有し、マスタ装置は、接続ライン上に電源を送出すると共に、該電源に重畳して接続ライン上に第１の送信信号を送出し、スレイブ装置は、接続ラインから電源を抽出し、抽出した電源により駆動され、マスタ装置から送出されている第１の送信信号を用いて、マスタ装置に送出する第２の送信信号を接続ライン上に送出することにより、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

また、このような通信装置では、接続ライン上に電源を送出するとともに、該電源に重畳して、接続ライン上に第１の送信信号を送出する送信手段と、スレイブ装置から、接続ライン上にマスタ装置から第１の送信信号が送出されているときに、マスタ装置から送出される第１の送信信号を用いて、接続ライン上に送出されている第２の送信信号を受信する受信手段を有することにより、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

また、このような通信装置では、接続ラインから電源を抽出する電源抽出手段と、マスタ装置から接続ライン上に電源に重畳して、送出された第１の送信信号を受信する受信手段と、接続ライン上にマスタ装置から第１の送信信号が送出されているときに、マスタ装置から送出されている第１の送信信号を用いて、マスタ装置に送出する第２の送信信号を接続ライン上に送出する送信手段とを有することにより、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る電源ライン通信回路を示す回路構成図である。図１において、電源ライン通信システム１００は、電気機器本体であるマスタ装置１０と、リモコンなどのスレイブ装置２０とを電源ライン４０、ＧＮＤライン３０の２本のラインを有するケーブルで接続した構成とされている。

マスタ装置１０は、シリアル通信データ（ＴｘＤ（送信用））が送信される端子１１と、シリアル通信データ（ＲｘＤ（受信用））が受信される端子１２と、電源Ｖｃｃと、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１と、受信回路１５とで構成されている。端子１１は、トランジスタＴｒ１のベースと接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタは、電源Ｖｃｃ及び受信回路１５と接続され、トランジスタＴｒ１のコレクタは、電源ライン４０及び受信回路１５と接続されている。

受信回路１５は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２とで構成されている。抵抗Ｒ１の一端は、電源Ｖｃｃ及びトランジスタＴｒ１のエミッタと接続され、抵抗Ｒ１の他端は、端子１２及びトランジスタＴｒ２のコレクタと接続されている。また、抵抗Ｒ２の一端は、電源ライン４０及びトランジスタＴｒ１のコレクタと接続され、抵抗Ｒ２の他端は、トランジスタＴｒ２のベースと接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは、接地され、ＧＮＤライン３０と接続されている。

スレイブ装置２０は、シリアル通信データ（ＲｘＤ（受信用））が受信される端子２２と、電源Ｖｃｃ２が供給される端子２３と、ＧＮＤライン３０と接続された端子２４と、シリアル通信データ（ＴｘＤ（送信用））が送信される端子２５と、電源抽出回路２６と、コンパレータ２１と、ダイオードＤ３と、抵抗Ｒ４と、トランジスタＴｒ３とで構成されている。

端子２２は、コンパレータ２１と接続されている。端子２３は、抵抗Ｒ４の一端と接続され、他端をダイオードＤ３のカソードと接続されている。ダイオードＤ３のアノードは、コンパレータ２１の反転入力端子に接続されている。

トランジスタＴｒ３のベースは、端子２５と接続され、トランジスタＴｒ３のエミッタは、電源ライン４０及び電源抽出回路２６とに接続され、トランジスタＴｒ３のコレクタは、ＧＮＤライン３０と接続されている。また、端子２４は、ＧＮＤライン３０と接続されている。

電源抽出回路２６は、抵抗Ｒ３と、ダイオードＤ１、Ｄ２、コンデンサＣ１とで構成されている。抵抗Ｒ３は電源ライン４０に設けられ、コンデンサＣ１に貯えられる電力の放電を防ぐ機能を有する。抵抗Ｒ３の一端は、ダイオードＤ１のアノード、ダイオードＤ２のカソードと接続され、また、コンパレータ２１の非反転入力端子と接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１の一端と接続され、また、ダイオードＤ２のアノードと、コンパレータ２１の反転入力端子と、ダイオードＤ３のアノードと接続されている。コンデンサＣ１の他端は、ＧＮＤライン３０に接続されている。電源ライン４０上の電源はダイオードＤ１により整流されて、コンデンサＣ１に蓄積される。コンデンサＣ１に所定の電力が貯えられると、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ４を介して端子２３に供給され、マイコン２７などの後段回路の駆動電力として用いられる。また、コンデンサＣ１の充電電圧は、コンパレータ２１の反転入力端子に基準電圧として印加される。

次に、電源ライン通信システム１００の動作を説明する。

先ず、電源ライン通信システム１００において、マスタ装置１０の端子１１からデータが送信されると、トランジスタＴｒ１がオフとなる。この時、マスタ装置１０の電源Ｖｃｃからの電源電圧が低い状態になる。即ち、電源ライン４０の電圧が下がる（電源ライン４０の信号がＬｏｗになる）。トランジスタＴｒ１がオンとなると、電源ライン４０に電流が流れ、スレイブ装置２０へ電源が供給される。

電源抽出回路２６において、電源ライン４０により供給された電源を、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に蓄積する。また、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ１に蓄積した電力が、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ４を介して端子２３に提供され、スレイブ側マイコン２７へ電源が供給される。また、コンパレータ２１は、反転入力端子と非反転入力端子の電圧を比較して、電源ライン４０から供給されたデータのＨｉｇｈ、Ｌｏｗを判断する。コンパレータ２１により判断された信号が端子２２へ供給される。スレイブ側マイコン２７は、端子２２からの信号がパルス幅に応じて、データが１であるか０であるかを判断する。

また、端子２５からデータが供給され、所定の電流がトランジスタＴｒ３のベースに流れて、トランジスタＴｒ３がオンになる。トランジスタＴｒ３がオンになると、電源ライン４０からトランジスタＴｒ３のエミッタへ電流が流れる。即ち、スレイブ装置２０からデータが供給されると、電源ライン４０の電圧が所定レベルに下がる。

マスタ装置１０の受信回路１５では、電源ライン４０の電圧が所定レベルに下がることにより、受信回路１５のトランジスタＴｒ２のベースに電流が流れないため、トランジスタＴｒ２はオフになる。トランジスタＴｒ２がオフになると、電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ１を介して端子１２に電流が供給される。マスタ側マイコン１６は、端子１２からの電圧のレベルに応じて、データが１であるか０であるかを判断する。

このように、電源ライン４０、ＧＮＤライン３０との２本のラインを用いて、マスタ装置１０からスレイブ装置２０へ電源供給を行うと共に、供給される電源の電圧が低いときにマスタ装置１０とスレイブ装置２０とのデータ通信を行うことにより、同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

また、電源ライン４０によりマスタ装置１０から供給される電源を抽出する電源抽出回路２６と、電源ライン４０の電源電圧が低いか否かを判断するコンパレータ２１と、電源電圧が低いと判断されたとき、電源ライン４０によりマスタ装置１０へデータを送信するためにトランジスタＴｒ３を用い、スレイブ装置２０から送信されたデータを受信する受信回路１５を有することにより、電源ライン４０を利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化して電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

尚、スレイブ装置２０で接地可能であれば、ＧＮＤライン３０を省略し、更に配線を簡略化することができる。

次に、電源ライン通信回路１００を動作したときの各信号について説明する。図２は、電源ライン通信回路を動作したときの各信号を示す図である。図２（Ａ）は、マスタ装置１０の端子１１から供給される信号を示し、図２（Ｂ）は、スレイブ側マイコン２７で判断される信号を示し、図２（Ｃ）は電源ライン４０での電圧を示し、図２（Ｄ）はスレイブ装置２０の端子２５から供給される信号を示し、図２（Ｅ）はマスタ側マイコン１６で判断される信号を示している。

図２（Ａ）に示す信号は、マスタ装置１０からスレイブ装置２０へ送信されるデータであり、スタートビット５１と、データ５２と、ストップビット５３とで構成される。信号の周期はＴ０であり、スタートビット５１、ストップビット５３は４周期のパルスで構成されている。

図２（Ｂ）に示す信号は、スレイブ装置２０の端子２２に供給された信号を、スレイブ側マイコン２７での判断した結果を示している。図２（Ｂ）の信号に示すように、図２（Ｃ）の電源ライン４０のパルス幅が所定幅ｔ１よりも小さい場合、データが０であると判断され、所定幅ｔ１よりも大きい場合、データが１であると判断される。

図２（Ｃ）に示す信号は、電源ライン４０の電圧レベルを示す信号である。図２（Ｃ）の信号に示すように、図２（Ａ）の信号が供給された場合、電源ライン４０の電圧レベルがレベルＬ２に下がる。また、図２（Ｄ）の信号が供給された場合、電源ライン４０の電圧レベルがレベルＬ３に下がる。

図２（Ｄ）に示す信号は、スレイブ装置２０の端子２５からマスタ装置１０へ送信される信号である。このデータは、電源ライン４０の電圧レベルＬ２（Ｌｏｗの期間）に、Ｈｉｇｈレベルで出力される。

図２（Ｅ）に示す信号は、マスタ装置１０の端子１２に供給された信号を、マスタ側マイコン１６での判断した結果を示している。図２（Ｅ）の信号に示すように、図２（Ｃ）に示す電源ライン４０の電源電圧のレベルが、レベルＬ２よりも小さい場合、データが１であると判断し、レベルＬ２よりも大きい場合、データが０であると判断される。

このように、電源ライン４０のパルス幅が所定幅ｔ１よりも小さい時、スレイブ側マイコン２７はデータが０であると判断し、電源ライン４０の電源電圧レベルが所定のレベルより低い時、マスタ側マイコン１６はデータが１であると判断することにより、電源ライン４０でデータ通信を行うことができる。従って、電源を供給する接続ラインを利用して同時に双方向のデータ通信を行うことができ、配線を簡略化し、電気機器全体のコスト及び重量を削減することができる。

尚、上記電源ライン通信システム１００において、電源ライン４０の代わりに無線を用いてデータ通信を行うことも可能である。

本発明の一実施例に係る電源ライン通信回路を示す回路構成図である。 電源ライン通信回路を動作したときの各信号を示す図である。 従来のマスタ装置とスレイブ装置との接続ラインを示す構成図である。

符号の説明

１、２、１６、２７ マイコン
３、４ データライン
５、４０ 電源ライン
６、３０ ＧＮＤライン
７、１０ マスタ装置
８、２０ スレイブ装置
１１、１２、２２、２３、２４、２５ 端子
１５ 受信回路
２１ コンパレータ
２６ 電源抽出回路
４０ 電源ライン
３０ ＧＮＤライン
１００ 電源ライン通信システム

Claims (6)

1. マスタ装置からスレイブ装置に電源を供給すると共に、該マスタ装置と該スレイブ装置との間でデータ通信を行う通信システムにおいて、
   前記マスタ装置と前記スレイブ装置とを接続する接続ラインを有し、
   前記マスタ装置は、前記接続ライン上に電源を送出すると共に、該電源に重畳して前記接続ライン上に第１の送信信号を送出し、
   前記スレイブ装置は、前記接続ラインから前記電源を抽出し、抽出した電源により駆動され、前記マスタ装置から送出されている前記第１の送信信号を用いて、前記マスタ装置に送出する第２の送信信号を前記接続ライン上に送出することを特徴とする通信システム。
2. 前記マスタ装置から送出される前記第１の送信信号は、パルス幅変調されていることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記スレイブ装置から送出される前記第２の送信信号は、前記第１の送信信号を振幅変調した信号であることを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
4. 接続ラインによりスレイブ装置と接続されており、該接続ラインによりスレイブ装置に電源を供給するとともに、該スレイブ装置との間でデータ通信を行う通信装置において、
   前記接続ライン上に電源を送出するとともに、該電源に重畳して、前記接続ライン上に第１の送信信号を送出する送信手段と、
   前記スレイブ装置から、前記接続ライン上に前記第１の送信信号が送出されているときに、前記第１の送信信号を用いて前記接続ライン上に送出されている第２の送信信号を受信する受信手段とを有することを特徴とする通信装置。
5. 前記送信手段は、送信データをパルス幅変調した信号を前記第１の送信信号として前記接続ラインに送出することを特徴とする請求項４記載の通信装置。
6. 前記受信手段は、前記接続ライン上の電位に応じて前記第２の送信信号を検出することを特徴とする請求項４又は５記載の通信装置。

Images