JP2006134277A - Segment reader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計装分野やゲーム分野において使用されている7セグメントの数字表示器を電気的に非接触で読み取る技術に関するものである。The present invention relates to a technique for electrically reading a 7-segment numeric display used in the instrumentation field and the game field in a non-contact manner.
従来、電気機器や計装表示盤やゲーム機において、数値データを表示するのに発光ダイオードや液晶の7つの素子で構成された数字表示器が使われてきた。この数字表示器は7個の素子の点滅状態により、0から9までの数字を表現することができる。これを7セグメント数字表示器と呼ぶ。 Conventionally, in an electric device, an instrumentation display panel, and a game machine, a numerical display composed of seven elements of a light emitting diode and a liquid crystal has been used to display numerical data. This number display can express numbers from 0 to 9 by the blinking state of seven elements. This is called a 7-segment numeric display.
この7セグメントの数字表示器は人間が読み取るものであり、表示されている数字を外部から機械で読み取る必要性はあまりないとされてきた。なぜならば、表示するのはほとんど表示回路かCPUのソフトウェアであり、表示されているデータをコンピュータシステムに接続することは技術的には容易であるからである。This 7-segment numeric display is read by humans, and it has been considered that there is little need to read the displayed numbers with a machine from the outside. This is because most of the display is software of the display circuit or CPU, and it is technically easy to connect the displayed data to the computer system.
しかしながら、コンピュータに接続されていない場合、すでに完成されたシステムで機器の回路や表示盤ソフトウェアの改修行うには、困難な場合がある。それは、そもそも、機器のソフトウェアが公開されていない場合や、機器メーカが内部資料の提供を拒否した場合や、製作された当時の設計資料や担当者が不明の場合等である。それ以外にも、法的に機器と外部の接続が禁止されている場合、現在運用しているシステムを改修により少しでも影響を及ぼしたくない場合や費用的な問題から現在のシステムの改造を一切したくない場合などもある。過去、数字読み取りに関しての特許も申請されている。これらの方法はすべてシステムの改修や改造が必要になる方法である。
現在のシステムを電気的にもソフトウエア的にも一切改修せずに、簡単な方法で数字を監視できる方法が現場では切望されている。例えば、計装パネル上のデジタルパネルメータの温度の変化の数値を監視したいが、所要で席を離れなければならない場合、携帯電話でその数値データの確認ができないかという要望や、表示器が内部に隠れて表から見えない場合で、表示を見るためには一旦機械を停止させる必要があり、営業中にはその確認が出来ない場合や、不正な方法で機器の設定値を変更されるのを監視したい場合等である。There is an urgent need in the field for a way to monitor numbers in a simple way without modifying the current system, either electrically or software. For example, if you want to monitor the numerical value of the temperature change of a digital panel meter on the instrument panel, but need to leave your seat if necessary, you can check the numerical data with a mobile phone, In order to see the display, it is necessary to stop the machine once, and if it cannot be confirmed during business, or the setting value of the device is changed by an illegal method. This is the case when it is desired to monitor.
このような場合、従来、考えられる方法は計器盤をテレビカメラで撮影し、その画像をコンピュータでビデオキャプチャーし、デジタル映像に変換し、画像処理プログラムにより、撮影されている画像から数字を切り出し、パターン認識を行って、数字を読み取る方法しかなかった。この方法はテレビカメラや高価なコンピュータシステムやソフトウエアが必要で現実的ではない。In such a case, conventionally, a conceivable method is to shoot the instrument panel with a television camera, video-capture the image with a computer, convert it to digital video, and cut out numbers from the captured image by an image processing program, There was no other way than pattern recognition to read numbers. This method is not practical because it requires a television camera, expensive computer system and software.
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものである。この読み取り器は透明であるため、表示器の前に貼り付けても本来のパネルや機器の表示機能は損なわれることはなく数字データを読み取ることが可能で、電源は電池で供給され、データは無線で伝送されるため、一切配線が不要で、かつ表示器パネルに簡単に取り付けられることが出来る。The present invention has been made to solve these problems. Since this reader is transparent, even if it is attached in front of the display, the display function of the original panel or device can be read without losing the numeric data, the power is supplied by the battery, and the data is Since it is transmitted wirelessly, no wiring is required and it can be easily attached to the display panel.
また、無線で伝送されたデータは監視サーバに接続された受信機で受信され、監視サーバに接続されたネットワークにより、任意のアドレスにメールを送ることが可能である。当然、携帯電話にメールすることも可能である。また、数字の監視が必要な場合に簡単に、本発明の読み取り器を両面テープもしくは磁石で簡単にとりつけることが可能で、役割が完了した場合に取り外しも簡単に行える。In addition, data transmitted wirelessly is received by a receiver connected to the monitoring server, and mail can be sent to an arbitrary address through a network connected to the monitoring server. Of course, it is also possible to e-mail a mobile phone. In addition, the reader of the present invention can be easily attached with a double-sided tape or a magnet when it is necessary to monitor numbers, and can be easily removed when the role is completed.
請求項1記載の本発明は1個又は複数のセグメント型の表示器を持つ装置に対して、表示器のセグメントのそれぞれの真上の位置に、小型フォトセンサー又はファイバーオプチックス又は光ガイドを配置し、表示器のセグメントの状態をフォトセンサーで個別に検出し、その検出状態の組み合わせから、表示している数字を認識するセグメント読み取り器において、フォトセンサー又はファイバーオプチックス又は光ガイド固定部を透明基板で構成し、本来の表示器の表示機能を損なわないことを特徴としたセグメント読み取り器である。The present invention as claimed in
また、請求項2記載の本発明は請求項1記載の読み取り器において、フォトセンサー部分、認識部分、無線送信部分、電池部分を同一基板上又は筐体内に持つセグメント読み取り器である。According to a second aspect of the present invention, the reader according to the first aspect is a segment reader having a photosensor portion, a recognition portion, a wireless transmission portion, and a battery portion on the same substrate or in a housing.
また、請求項3記載の本発明は請求項1記載の読み取り器において、磁石や両面テープ、その他の手段で簡易に着脱可能なことを特徴としたセグメント読み取り器である。According to a third aspect of the present invention, there is provided the segment reader according to the first aspect, wherein the reader can be easily attached and detached with a magnet, a double-sided tape, or other means.
また、請求項4記載の本発明は請求項1記載の数字読み取り器において、表示データを読み取り、ネットワーク上の監視サーバに無線通信で送信する手段を持つセグメント読み取り器である。According to a fourth aspect of the present invention, in the number reader according to the first aspect, a segment reader having means for reading display data and transmitting the display data to a monitoring server on a network by wireless communication.
また、請求項5記載の本発明は請求項1記載の読み取り器と通信を行い、読み取りデータを常に収集し、必要に応じて過去、現在のデータ、データが変更された時間等を表示記録する手段を持つことを特徴とする監視サーバである。Further, the present invention described in
また、請求項6記載の本発明は請求項5記載の監視サーバにおいて、事前に設定された方法でデータをサンプリングし、事前に指定された特定のメールアドレスに自動的に読み取りデータを送信する手段を持つことを特徴とする監視サーバである。According to a sixth aspect of the present invention, in the monitoring server according to the fifth aspect, the data is sampled by a preset method, and the read data is automatically transmitted to a specific mail address designated in advance. It is a monitoring server characterized by having.
本発明は小型の1枚の基板又は筐体で構成され、外部に接続するコネクターや端子はなく、電源も不必要であり、無線送信機を備えているため、装置への着脱は簡単であり、かつ、設置した場合も透明であるため、本来の装置の表示や操作機能には影響がない。The present invention is composed of a single small board or casing, has no connectors or terminals to be connected to the outside, does not require a power source, and has a wireless transmitter, so it can be easily attached to and detached from the apparatus. In addition, since it is transparent when installed, the display and operation functions of the original apparatus are not affected.
また、従来のシステムには電気的にもソフトウエア的にも一切接続されないため、改修によるバグの発生や、ネットワーク上からの攻撃にも耐えられる。読み取ったデータは無線でネットワークに接続されたサーバにリンクされているため、ネットワーク上のクライアントからそのデータを簡単にモニターできる。また、ネットワークから読み取りデータを任意の相手にメールできるため、現場にいなくてもデータを携帯電話に常に監視することが出来る。In addition, since it is not electrically or software-connected to the conventional system, it can withstand the occurrence of bugs due to refurbishment and attacks from the network. Since the read data is linked to a server connected to the network wirelessly, the data can be easily monitored from a client on the network. In addition, since the data read from the network can be mailed to any other party, the data can always be monitored by the mobile phone even when not at the site.
以下、本発明の各実施の形態に係る7セグメント数字読み取り器を図面を参照しながら詳細に説明する。図1は今回対象となる7セグメント表示器のセグメント構成図である。構成要素a,b,c,d,e.fが図1のように並べられている。図4のように1を表示した場合はセグメントのbとcを点灯し、他のセグメントを消灯する。同じように3を表示したい場合はa、b、c、d、gを点灯し、他の消灯する。このように7セグメント表示器は簡単な構成で数字を表現できるので、計測器や計装で使われるデジタルパネルメータやゲーム機で使われてきた。Hereinafter, a 7-segment number reader according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a segment configuration diagram of a 7-segment display that is the subject of this time. Components a, b, c, d, e. f are arranged as shown in FIG. When 1 is displayed as shown in FIG. 4, the segments b and c are turned on and the other segments are turned off. Similarly, when 3 is to be displayed, a, b, c, d, and g are turned on and the other lights are turned off. As described above, since the 7-segment display can express numbers with a simple configuration, it has been used in digital panel meters and game machines used in measuring instruments and instrumentation.
このセグメントの上にフォトトランジスタを配置すれば各セグメントの点灯状態を検出できる。図3は7セグメント表示器とフォトトランジスタ3の配置の関係である。ちょうどセグメントの真上にフォトトランジスタ3が配置されている。フォトトランジスタ3を固定するために図2のようにアクリル板2の下にフォトトランジスタ3を接着する。透明なアクリル板2に1mm角の超小型のフォトトランジスタ3を接着するので、元の7セグメントのLED4の表示は読み取り器によって視認性が悪くなることはない。If a phototransistor is arranged on this segment, the lighting state of each segment can be detected. FIG. 3 shows the relationship between the arrangement of the 7-segment display and the
フォトトランジスタ3は7個でこの組み合わせにより、表示されている数字を認識する。フォトトランジスタ3は真下のLED4が点灯するとオンになり、消灯するとオフになる。表示器が0の場合、フォトトランジスタa,b、c,d,e,fがオンでgがオフである。1の場合フオトトランジスタb、cがオンでa,d,e,f,gがオフである。このようにフォトトランジスタのオン、オフ状態により、明瞭に数字の0から9までが認識できる。There are seven
図5は一般的な4桁の7セグメント読み取り器の例である。ベースはアクリル板2でフォトトランジスタ3を7個使った読み取り部分が4個とCPU・通信ユニット・電池6で構成されている。それぞれのセグメントからCPUに極細の線で配線されている。このユニットをデジタルパネルメータ等の7セグメント表示板に筐体が金属製なら磁石、プラスチックなら両面テープで貼り付ける。FIG. 5 shows an example of a general 4-digit 7-segment reader. The base is composed of an
このユニットは電源と通信ユニットとCPUで構成されており、外部の配線は不必要であり、必要な表示ユニットに簡単に取り付けることができる。図6は7セグメント読み取りユニットの配線図である。電池18と無線通信ユニット8とCPU9とフォトトランジスタ3で構成されている。この例では単純化するため7セグメント表示器は1個とするが、実際は複数個で構成される。This unit is composed of a power source, a communication unit, and a CPU. No external wiring is required, and it can be easily attached to a necessary display unit. FIG. 6 is a wiring diagram of the 7-segment reading unit. The battery 18, the wireless communication unit 8, the CPU 9, and the
セグメントの上に配置されたフォトトランジスタはセグメントが点灯すると電流が流れ、抵抗10に電圧が発生する。フォトトランジスタが接続されたポートはそれまで電源電圧に保たれていたものがセグメントが発光することにより、グランド近くまで電位が下がる。In the phototransistor arranged on the segment, when the segment is lit, a current flows and a voltage is generated in the resistor 10. The port to which the phototransistor is connected has been maintained at the power supply voltage until then, and the segment emits light, so that the potential drops to near ground.
他のフォトトランジスタも同様であり、このポート電位をCPUが読み取り表示器に表示されている数字を判定する。一般的に7セグメント表示器は常に点灯しているわけでもなく、点滅している。これは配線を省略するためにダイナミック点灯を行っているからである。人間の目には残像があり、細かく点灯しても連続して見える。そのためCPUはただポートの電圧を見るだけではなく連続したオン・オフの状態を見る必要がある。The same applies to the other phototransistors, and the CPU reads this port potential and determines the number displayed on the display. In general, the 7-segment display is not always lit but flashing. This is because dynamic lighting is performed to omit wiring. There is an afterimage in the human eye and it looks continuous even if it is lit finely. Therefore, the CPU needs to see not only the port voltage but also the continuous on / off state.
このようにセンシングした結果認識された0から9までの数字は無線通信ユニット8に送られる。この場合、ポートを節約するためにシリアル信号に変換して送る。無線通信ユニット8はこの場合、法的には微弱無線の範疇に入り、規定の電力しか送信できないが10m程度の送信距離は可能である。送信周波数帯は315MHz帯である。変調方式はAM変調でマンチェスターコード化し、パリテイを付加して送信する。The numbers 0 to 9 recognized as a result of sensing in this way are sent to the wireless communication unit 8. In this case, in order to save the port, it is converted into a serial signal and sent. In this case, the wireless communication unit 8 is legally in the category of weak wireless and can transmit only a prescribed power, but a transmission distance of about 10 m is possible. The transmission frequency band is 315 MHz band. As a modulation method, Manchester encoding is performed by AM modulation, and parity is added for transmission.
無線通信ユニット8には受信機も搭載されており、約10秒に1回電波を受信する。それ以外はスリープ状態で電力をほとんど消費しない。普段、送信機から計測の依頼がない場合はキャリアが出ていないので、受信機は10秒に1回ウエイクアップしても、すぐにスリープ状態に入る。このウエイクアップ時に消費する電流は約5mA程度で時間も5ms程度である。そのため電池は消耗せず、数ヶ月の間利用できる。The wireless communication unit 8 is also equipped with a receiver, and receives radio waves about once every 10 seconds. Other than that, it consumes almost no power in the sleep state. Usually, when there is no request for measurement from the transmitter, the carrier has not come out, so even if the receiver wakes up once every 10 seconds, it immediately enters the sleep state. The current consumed during the wakeup is about 5 mA and the time is about 5 ms. Therefore, the battery is not consumed and can be used for several months.
ウエイクアップした時にキャリアがあれば、ユニット全体が起動し、その時点でセグメントの発光状態を測定し、送信機でサーバに接続されたサーバ無線送受信機にデータを送信する。図7は全体のシステム構成図である。それぞれのパネルに取り付けられた読み取り器本体が複数あり、サーバ無線送受信機とPCで構成された監視サーバの間はUSBインタフェースで接続されている。If there is a carrier at the time of wakeup, the entire unit is activated, at which time the light emission state of the segment is measured, and data is transmitted to the server wireless transceiver connected to the server by the transmitter. FIG. 7 is an overall system configuration diagram. There are a plurality of reader bodies attached to each panel, and a server wireless transceiver and a monitoring server composed of a PC are connected by a USB interface.
監視サーバはブロードバンド回線を経由してインターネット網に接続されている。インターネット網には監視クライアントやメール受信の携帯電話が接続される。監視サーバは定められた方法によって読み取り器をスキャンする。定められた方法には一定時間毎に表示器を読みたい場合や、ネットワーク経由による読み取り命令による読み取り等がある。まず、ウエイクアップ信号を10秒間送信する。この場合10秒になっているが、1秒でも1分でもかまわない。The monitoring server is connected to the Internet via a broadband line. A monitoring client and a mail receiving mobile phone are connected to the Internet network. The monitoring server scans the reader by a defined method. The predetermined method includes a case where the display device is read at regular intervals, and reading by a reading command via a network. First, a wakeup signal is transmitted for 10 seconds. In this case, it is 10 seconds, but it can be 1 second or 1 minute.
この場合、読み取りユニットが10秒に1回受信するので、10秒間ウエイクアップ信号を出せば、すべての読み取り器が起動する。読み取りユニットには固有IDがついており、監視サーバはまず事前に登録された最初のIDの読み取りユニットに対してコマンドを送信する。このコマンドはデータを伝送せよという命令である。読み取りユニットは自分のIDが指定された場合、アクノリッジを送信し、読み取ったデータを送信する。監視サーバは複数の読み取りユニットに対してこの操作を繰り返す。読み取りユニットが例え1000台あっても同じである。このようにして読み取ったデータは監視サーバ内のメールに仕組みを利用してインターネットを経由して特定のクライアントや携帯電話に読み取った数値をメールする。In this case, since the reading unit receives once every 10 seconds, all readers are activated when a wake-up signal is output for 10 seconds. The reading unit has a unique ID, and the monitoring server first transmits a command to the reading unit having the first ID registered in advance. This command is an instruction to transmit data. When the ID of the reading unit is designated, the reading unit transmits an acknowledge and transmits the read data. The monitoring server repeats this operation for a plurality of reading units. This is the same even if there are 1000 reading units. The data read in this way is sent to a specific client or mobile phone via the Internet using a mechanism for mail in the monitoring server.
過去、工場での温度、電力、圧力等の計測はアナログもメータで行われていた。近年、デジタルパネルメータが出現し、現場のアナログ信号はセンサーにより電気信号に変換され、デジタルパネルメータによりAD変換され、デジタルで監視することが出来るようになった。そのためメータの読み取り精度が向上し人によって数値が違うということもなくなった。In the past, measurement of temperature, power, pressure, etc. at factories has been done with analog meters. In recent years, digital panel meters have appeared, and on-site analog signals have been converted into electrical signals by sensors, converted to AD by digital panel meters, and can be monitored digitally. As a result, the reading accuracy of the meter has been improved, and there is no longer a difference in numerical values among people.
また、数値がデジタル化し、コンピュータでの総合的な制御も可能になった。それにつれて、システムが高度化し、少しでもシステムに手を入れるとバグが混入する可能性が出てきて、大規模なシステム試験を行う必要が出てきた。しかしながら、ある一部の数値が問題で、その数値を常時監視した場合や、新人運転員には任せられず、ベテラン運手員がその数値を監視したい場合もある。その時、この発明を使えばシステムの改修を行わず、携帯電話でベテラン運転員が、携帯で数値の確認が可能となる。In addition, numerical values have been digitized, enabling comprehensive control with computers. Along with that, the system has become more sophisticated, and bugs can be introduced if a small amount of work is done on the system, and it has become necessary to conduct extensive system tests. However, some numerical values are problematic, and there are cases where the numerical values are constantly monitored, or veteran operators want to monitor the numerical values without being left to new operators. At that time, if the present invention is used, a veteran operator can check the numerical value by using a mobile phone without modifying the system.
1 7セグメント表示器構成要素
2 透明板
3 フォトトランジスタ
4 表示器構成要素
5 表示器本体
6 CPU・通信ユニット・電池
7 多桁7セグメント読み取り器
8 無線ユニット
9 CPU
10 抵抗
12 読み取りユニット(読み取り器本体)
13 サーバ無線送受信器
14 監視サーバ
15 インターネット網
16 携帯電話
17 インターネットクライアント1 7-
10 Resistance 12 Reading unit (reader body)
13 Server Wireless Transceiver 14 Monitoring Server 15 Internet Network 16 Mobile Phone 17 Internet Client
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004350427A JP2006134277A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Segment reader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004350427A JP2006134277A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Segment reader |
Publications (1)
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Family
ID=36727737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004350427A Pending JP2006134277A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Segment reader |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006134277A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017057780A1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社ソフィックス | Data collection device, method, and program for display panel or control panel |
-
2004
- 2004-11-04 JP JP2004350427A patent/JP2006134277A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017057780A1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社ソフィックス | Data collection device, method, and program for display panel or control panel |
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