JP2006101291A - 通信アダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の通信アダプタにおいては、モジュラジャックのように空き端子がないコネクタの場合には、単一のコネクタで通信方式の異なる複数の電気機器を接続することが困難であった。
【解決手段】 各種電気機器１に接続するコネクタ１１と、コネクタ１１を介して電気機器１と通信するための複数の通信方式を有し、それら複数の通信方式のうち、いずれか１つの通信方式をコネクタ１１に出力する切り換え部８と、コネクタ１１に接続した電気機器１から受電する受電端子４と、受電端子４の電圧を検知する電圧検知部２１とを備え、切り換え部８は、電圧検知部２１で検知した電圧値に基づいて、複数の通信方式のうち１つを選択することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信端子から給電される電圧に応じて、通信方式を変更する通信アダプタに関するものである。

従来の技術として、例えば、一般的なパソコンを例にとって説明する。一般的なパソコンでは、異なる通信方式であるＵＳＢ(Universal Serial Bus)とＲＳ２３２Ｃで通信を行う場合には、それぞれ別々のコネクタが用意されており、別々のコネクタに該当する通信方式をもった電気機器を接続することで通信ができるようになっていた。
このように、通信方式とコネクタは、１対１に対応しているのが一般的であったが、単一のコネクタで通信方式の異なる複数の電気機器を接続する通信アダプタも、従来より知られていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−５７８１３号公報

上述した従来の通信アダプタは、モジュラジャックの未使用ピンを利用して、シリアル通信を行えるようにしたものであり、シリアル通信として使用する場合と、電話回線として使用する場合とで、同一のコネクタを共用することが可能であった。しかし、モジュラジャックのように空き端子がないコネクタの場合には、この技術を適用することができないという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、複数の通信方式を同一のコネクタで通信可能にし、該コネクタに通信方式の異なる電気機器を接続可能としたことであり、かつ、空き端子が無いようなコネクタの場合にも適用可能とすることである。さらに、第２の目的は、複数の通信方式をユーザの操作無く、自動的に判別して、切り換えることである。

本発明の通信アダプタは、各種電気機器に接続するコネクタと、前記コネクタを介して前記電気機器と通信するための複数の通信方式を有し、それら複数の通信方式のうち、いずれか１つの通信方式を前記コネクタに出力する切り換え部と、前記コネクタに接続した前記電気機器から受電する受電端子と、前記受電端子の電圧を検知する電圧検知部とを備え、前記切り換え部は、前記電圧検知部で検知した電圧値に基づいて、複数の前記通信方式のうち１つを選択することを特徴とする。

本発明に係る通信アダプタは、給電機能をもった電気機器がコネクタに接続された場合、電圧検知部で受電端子の電圧値が検知され、切り替え部では、この検知電圧値に基づいて、複数の通信方式の中から１つが選択される。その結果、複数の通信方式を持った通信アダプタに対して、ユーザが意識することなく、電気機器に合った通信方式を自動的に選択することが可能となる。

以下、本発明に係る通信アダプタの好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る通信アダプタ２を電気機器１に接続した構成を示すものである。電気機器１には、通信アダプタ２にＤＣ電源を供給する給電回路３および給電端子５と、通信アダプタ２との情報の送受信を行う通信端子７と通信制御回路１２とが実装されている。
通信アダプタ２には、電気機器１から供給される電力を受電する受電端子４と、電気機器１と情報の送受信を行う通信端子７と、通信方式Ａを実現する通信制御部９および通信方式Ｂを実現する通信制御部１０を有するマイクロプロセッサ２２と、通信方式Ａと通信方式Ｂを切り換える切り換え回路（切り替え部）８と、他の電気機器１５へ無線通信する無線通信部１４とが実装されている。

電気機器１は、エアコンなどの家電機器または、パソコンなどの情報機器を示す。給電回路３は、通信アダプタ２に電力供給するものである。家電機器が給電可能な電圧として、１２Ｖを想定する。また、パソコンで使用されるＵＳＢ規格では、High Power Portとして、４．７５Ｖから５．２５Ｖの規格が定められている(Universal Serial Bus Specificaton Revision 1.1 Chapter7)ことから、パソコンなどの情報機器が給電可能な電圧として、５Ｖを想定する。

電気機器１の通信制御回路１２は、通信方式Ａまたは通信方式Ｂのいずれかの通信方式をサポートしているものとする。電気機器１が、エアコンなどの家電機器の場合は、通信制御回路１２にはＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)などの通信方式が実装されており、電気機器１がパソコンなどの情報機器の場合は、ＵＳＢなどの通信方式が実装されている。
コネクタ１１は、オスコネクタとメスコネクタとから構成され、電気機器１と通信アダプタ２とをダイレクトに接続可能な形態としても良いし、ケーブルを介して接続する形態でも良い。

切り換え回路８は、アナログスイッチなどで構成されており、受電回路６からの制御信号１３により、通信アダプタ２内の通信端子７を、通信制御部９と通信制御部１０とのいずれか一方に接続する。
このように構成された電気機器１と通信アダプタ２からなるシステムにおいて、通信方式によって給電電圧が異なるように開発された電気機器１の給電電圧を検出して、切り換え回路８を該当する通信方式に切り換える。図２に通信アダプタ２の内部構成を示す。

コネクタ１１の受電端子４には、電気機器１の給電回路３から給電される。通信端子７には、電気機器１の通信制御回路１２からの信号が接続される。このコネクタ１１に通信方式がＵＡＲＴの電気機器１（エアコン）から給電電圧１２Ｖが印加されると、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１の分圧により、電圧が約３Ｖになり、シュミットバッファからなる電圧検知回路（電圧検知部）２１を介して、ロジックレベルのＨに整形され、切り換え回路８をＵＡＲＴ（ＴＸＤ），ＵＡＲＴ（ＲＸ）が接続された側に切り換え、ＵＡＲＴの接続方式に変更する。この時、ＵＡＲＴ方式に切り換えたことを電圧検知回路２１の出力信号をマイクロプロセッサ２２に通知することにより、マイクロプロセッサ２２は、電気機器１がＵＡＲＴで接続されたことを認識し、ＵＡＲＴの通信制御を行うことができる。

また、コネクタ１１に通信方式がＵＳＢの電気機器１（パソコン）から給電電圧５Ｖが印加されると、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１の分圧により、電圧が約１．３Ｖになり、シュミットバッファからなる電圧検知回路２１を介して、ロジックレベルのＬに整形され、切り換え回路８をＵＳＢが接続された側に切り換え、ＵＳＢの接続方式に変更する。この時、ＵＳＢ方式に切り換えたことを電圧検知回路２１の出力信号をマイクロプロセッサ２２に通知することにより、マイクロプロセッサ２２は、電気機器１がＵＳＢで接続されたことを認識し、ＵＳＢの通信制御を行うことができる。

本実施の形態では、２つの通信方式を用いた場合の例を示したが、通信方式の異なる電気機器において、給電電圧が異なる場合には、より多くの通信方式に対応する通信アダプタを構成することが可能になることは明らかである。また、図２では、電圧検知回路として、シュミットバッファー回路を記載したが、給電電圧の差異が小さい場合には、電圧検知回路２１として、コンパレータなどが用いられる。

実施の形態２．
なお、実施の形態１では、ＵＳＢとＵＡＲＴの切り換えをアナログスイッチなどの切り換え回路８を用いて構成したが、ＵＳＢとＵＡＲＴの機能をマイクロプロセッサ内部でマルチプレックスし、ＵＳＢとＵＡＲＴの接続信号ピンが同一の場合には、図３に示すように、電圧検知回路２１の出力をマイクロプロセッサ２２に入力し、このレベルを検出することにより、Ｌであれば、ＵＳＢの機能に設定し、Ｈであれば、ＵＡＲＴの機能に設定するようにマイクロプロセッサ２２内部のレジスタなどで切り換えても良い。

実施の形態３．
図４は、図１の通信アダプタ２における受電回路６の内部構成を示す図であり、コネクタ１１を介して電気機器１から給電された電圧をレギュレータ（変換部）３１によって、１２Ｖから３．６Ｖに降圧し、通信アダプタ２の制御電源を生成する回路を示すものである。ここで整流ダイオード３３は０．３Ｖ程度の電圧ドロップがあるため、これを踏まえて、レギュレータ３１の出力は３．６Ｖ程度の出力になるように調整している。

また、３．３Ｖに変換された電源をスーパーキャパシタ（充電部）３２または２次電池（記載なし）に充電している。これにより、コネクタ１１からの電源供給がなくなっても、スーパーキャパシタ３２から放電されるため、一定時間通信アダプタは動作することが可能になる。
また、電圧検知回路２１と電圧検出回路３４により、電気機器１から給電されている電源電圧を監視することができる。電圧検知回路２１は、実施の形態１で記載した通り、５Ｖと１２Ｖの電源電圧を判定するものであり、電圧検知回路３４は、電気機器１から給電されている電圧が、５Ｖ未満であるかどうかを判定するものである。

次に、動作について説明する。実施の形態３の構成では、受電回路６内にスーパーキャパシタ３２が内蔵され、一定時間バックアップ動作が可能であり、また電圧検知回路３４によって、５Ｖ未満の電圧が検出できる。コネクタ１１は、ケーブルを介して電気機器１に接続されるか、または、直接、コネクタ同士で電気機器１に接続される。このコネクタ１１から電気機器１が取り外されると、電圧検知回路３４によって、電気機器１の電圧が５Ｖ未満になったことを検出し、電気機器１が未接続になったことが検出できる。また、電気機器１が未接続になった以外にも、電気機器１の給電回路が故障したことを検出することができる。

コネクタ１１から給電される電圧が５Ｖ未満、且つ一定のしきい値電圧以下になると（電気機器から通信アダプタが外された状態）、レギュレータ３１の出力が、設定電圧である３．６Ｖ以下になる。これにより、スーパーキャパシタ３２から電流が補充され、一定時間、通信アダプタ２は、スーパーキャパシタ３２の電源で動作可能になる。この時、電圧検知回路３４によってスーパーキャパシタ３２での動作に切り替わったことを、マイクロプロセッサ２２が検出し、無線通信部１４を介して、他の電気機器１５に「給電されなくなったこと」を通知する。

他の電気機器１５はこの通知を受信すると、該当の通信アダプタ２が、一定時間経過後に通信不能になることを認識し、該当の通信アダプタ２に対する通信を控え、通信アダプタ２のスーパーキャパシタ３２に対する充電済み容量の減少を抑制する。

実施の形態４．
図５は、コネクタ１１から給電された電圧を基準電圧源５２で、３．６Ｖの基準電圧に変換し、給電電圧と基準電圧源５２の出力電圧とをコンパレータ５３によって比較し、比較した結果でアナログスイッチ（バイパス部）５１を動作させる図である。
給電電圧が、基準電圧源５２の出力電圧と等しい場合には、アナログスイッチ５１をＳ１側にセットし、レギュレータ３１をバイパスして通信アダプタ２の電源とする。
また、給電電圧が基準電圧源５２の出力電圧と異なる場合には、アナログスイッチ５１をＳ２側にセットし、レギュレータ３１を介して通信アダプタの電源とする。

電気機器１から供給される電源が、そのまま通信アダプタ２に使用できる場合には、レギュレータ３１を介さずに通信アダプタ２の電源として使用することにより、電源の利用効率を高くすることができ、電気機器１の電流負荷を少なくすることができる。
また、レギュレータ３１が昇降圧型のレギュレータではなく、降圧型のレギュレータの場合であった場合、レギュレータをバイパスしなければ、受電回路６からの出力電圧がドロップして出力されてしまうが、バイパスすることにより、給電電圧をそのまま利用できる。このため、レギュレータが昇降圧型レギュレータでなく、降圧型のレギュレータであっても、通信アダプタ２に使用する電圧と同じ電圧を給電する電気機器１に接続して使用することができる。

実施の形態１に係る通信アダプタと電気機器の回路構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る通信アダプタにおける通信方式の切り替え回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る通信アダプタにおける通信方式の切り替え回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る通信アダプタにおける受電回路と電圧検出回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る通信アダプタにおける受電回路とバイパス回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…電気機器、２…通信アダプタ、３…給電回路、４…電源端子、５…給電回路、６…受電回路、７…通信端子、８…切り替え回路（切り替え部）、９，１０…通信制御部、１１…コネクタ、１３…制御信号、１４…無線通信部、１５…他の電気機器、２１…電圧検知回路（電圧検知部）、２２…マイクロプロセッサ、３１…レギュレータ（変換部）、３２…スーパーキャパシタ（充電部）、５１…アナログスイッチ（バイパス部）、５２…基準電圧源。

Claims (4)

1. 各種電気機器に接続するコネクタと、
   前記コネクタを介して前記電気機器と通信するための複数の通信方式を有し、それら複数の通信方式のうち、いずれか１つの通信方式を前記コネクタに出力する切り換え部と、
   前記コネクタに接続した前記電気機器から受電する受電端子と、
   前記受電端子の電圧を検知する電圧検知部とを備え、
   前記切り換え部は、前記電圧検知部で検知した電圧値に基づいて、複数の前記通信方式のうち１つを選択することを特徴とする通信アダプタ。
2. 前記複数の通信方式をそれぞれ実現する複数の通信制御部と、これら複数の通信制御部を切り換える前記切り換え部とをマイクロプロセッサ内部に有することを特徴とする請求項１記載の通信アダプタ。
3. 前記受電端子の電圧を所定の電圧に変換する変換部と、
   前記変換部で変換した電圧を充電する充電部と、
   他の電気機器へ無線通信する無線通信部とを備え、
   前記電圧検知部で検知した電圧値が所定の電圧以下に降下した場合に、前記無線通信部は、前記他の電気機器に対して通信を開始することを特徴とする請求項１記載の通信アダプタ。
4. 前記受電端子の電圧を所定の電圧に変換する変換部と、
   前記変換部で変換した電圧を充電する充電部と、
   前記受電端子の電圧が通信アダプタ内で使用可能な電圧範囲内である場合に、前記変換部をバイパスさせるバイパス部とを備えることを特徴とする請求項１記載の通信アダプタ。

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