JP2008160533A - ２線式のデータ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】２線式のデータ通信システムに接続されるコントローラ等の電子機器に汎用性を持たせる。
【解決手段】コントローラ（電子機器）１０1において、第１の配線１２1の一端をデータ通信素子（データ通信部）１１1に接続し、他端を第１の外部接触子１５1に接続する。また第２の配線１３1の一端をデータ通信素子（データ通信部）１１1に接続し、他端を第２の外部接触子１６1に接続する。また第３の配線１４1の一端を第２の配線１３1に接続し、他端を第３の外部接触子１７1に接続する。この第３の配線１４1の中間には終端抵抗１８1を直列接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子機器間で２線式のデータ伝送路を介して相互にデータ通信自在とした２線式のデータ通信システムに関し、特に複数の電子機器が終端抵抗を有するもの関する。

近年は装置内でネットワークが形成されており、装置内の各種電子機器が情報が共有されている。例えばこうしたネットワークには２線式のデータ伝送路に各種電子機器を接続した２線式のデータ通信システムが採用されている。

２線式のデータ通信システムでは、ＨｉとＬｏの２つのデータ伝送路の両者に複数の電子機器がそれぞれ接続されている。各電子機器はＨｉのデータ伝送路からＨｉの信号を受信し、Ｌｏのデータ伝送路からＨｉの反転信号であるＬｏの信号を受信し、両信号の差をとり、その差を真の信号とする。こうすることによって信号に重畳するノイズなどが相殺されるため、信号の信頼性を高めることができる。

一般に、特許文献１に開示されているように、Ｈｉのデータ伝送路の一端とＬｏのデータ伝送路の一端とは終端抵抗で接続され、同様にＨｉのデータ伝送路の他端とＬｏのデータ伝送路の他端とは終端抵抗で接続される。終端抵抗が接続されていない場合は各データ伝送路の両端で信号が反射し信号の信頼性が低下するが、終端抵抗が接続されている場合は信号の反射が抑制され信号の信頼性が高まる。

データ伝送路を用いたデータ通信は例えばＣＡＮバスプロトコルに基づいて行われる。ＣＡＮとはController Area Networkの略称であり、Robert Bosch GmbH社によって開発され、ＩＳＯで国際的に標準化された通信プロトコルである。

ところでフォークリフトのような産業車両でも２線式のデータ通信システムが採用されており、車載の各種コントローラや表示装置等の電子機器間でデータ通信が行われている。

図３〜図５は一般に考えられる２線式のデータ通信システムの構成を示している。以下、産業車両のコントローラ間でデータ通信を行う場合を例にして図３から図５に示す各システムの説明をする。

図３に示す２線式のデータ通信システムでは、コントローラ３０1は、図示しない演算処理部とデータ通信素子３１1と第１及び第２の配線３２1、３３1とを有し、さらに第１及び第２の外部接触子３５1、３６1を有する。データ通信素子３１1と第１及び第２の外部接触子３５1、３６1は第１及び第２の配線３２1、３３1を介して接続されている。外部接触子３５1はＨｉのデータ伝送路１に接続され、外部接触子３６1はＬｏのデータ伝送路２に接続される。他のコントローラ３０2〜３０nも同様の構成を有する。さらにデータ伝送路１、２の両終端に配置されるコントローラ３０1、３０nは、第１の配線３２1と第２の配線３３1との間に終端抵抗３８1、３８nが接続されている。

図４に示す２線式のデータ通信システムでは、コントローラ４０1〜４０nは、図示しない演算処理部とデータ通信素子４１1と第１〜第３の配線４２1、４３1、４４1とを有し、さらに第１及び第２の外部接触子４５1、４６1を有する。データ通信素子４１1と第１及び第２の外部接触子４５1、４６1は第１及び第２の配線４２1、４３1を介して接続されている。さらに第１の配線４２1と第２の配線４３1は第３の配線４４1を介して接続されており、第３の配線４４1には終端抵抗４８1とスイッチ４９1とが直列接続されている。外部接触子４５1はＨｉのデータ伝送路１に接続され、外部接触子４６1はＬｏのデータ伝送路２に接続される。そして、データ伝送路１、２の両終端に配置されるコントローラ４０1、４０nのスイッチ４９1、４９nはオンに切り換えられ、他のコントローラ４０2〜４０n-1のスイッチ４９2、４９n-1はオフに切り換えられている。

図５に示す２線式のデータ通信システムでは、コントローラ５０1〜５０nの構成は、図３に示す２線式のデータ通信システムにおけるコントローラ３０2〜３０n-1と同様の構成を有する。データ伝送路１、２の一方の終端にはコネクタ５ｂが接続され、他方の終端にはコネクタ６ｂが接続されている。また終端抵抗３の両端はコネクタ５ａに接続され、終端抵抗４の両端はコネクタ６ａに接続されている。コネクタ５ａとコネクタ５ｂとが接続されることによって、Ｈｉのデータ伝送路１の一方の終端とＬｏのデータ伝送路２の一方の終端とが終端抵抗３を介して互いに接続される。同様にコネクタ６ａとコネクタ６ｂとが接続されることによって、Ｈｉのデータ伝送路１の他方の終端とＬｏのデータ伝送路２の他方の終端とが終端抵抗４を介して互いに接続される。
特開平１０−１９８４７３号公報

しかし図３〜図５に示すような２線式のデータ通信システムには様々な問題がある。

図３に示す２線式のデータ通信システムにおいては、終端抵抗３８1、３８nを有するコントローラ３０1、３０nが予め定められている。このため、これら終端抵抗３８1、３８nを有するコントローラ３０1、３０nをデータ伝送路１、２の終端に配置しなければならない。なぜなら終端抵抗を有さないコントローラ３０2、３０n-1をデータ伝送路１、２の終端に配置すると、信号の反射抑制という効果が著しく低減されるためである。

産業車両ではコントローラ等の各種機器を収容する空間が狭い。こうした状況で図３に示すデータ通信システムのようにデータ伝送路１、２の終端に配置するコントローラ３０1、３０nが定められていると、実質的にこれらコントローラ３０1、３０nの配置が決定することになり、他のコントローラ等の配置も自ずと限られてくる。つまり産業車両の設計自由度が低下することになる。

逆に、設計段階でコントローラ３０1〜３０n等の配置を最適にすると、産業車両毎にコントローラ３０1〜３０n等の配置が異なることになる。この場合、産業車両毎にデータ伝送路１、２の終端に位置するコントローラ３０1、３０nが異なることになる。すると結局は終端抵抗を有するコントローラ３０1、３０nを産業車両毎に製造することになり、コントローラ３０1〜３０nの汎用性が無くなる。

また結線後にコントローラ３０1〜３０nの外観を見ただけではどのコントローラ３０1〜３０nが終端抵抗３８1、３８nを有するのかが判らないため、メンテナンス時の作業効率の低下を招く。

図４に示す２線式のデータ通信システムにおいては、結線の際にコントローラ４０1〜４０nのスイッチ４９1〜４９nの状態をそれぞれ確認する必要がある。すなわち結線時にデータ伝送路１、２の終端に配置されるコントローラ４０1、４０nのスイッチ４９1、４９nがオン側に切り換えられているか、またデータ伝送路１、２の終端以外に配置されるコントローラ４０2、４０n-1の内部スイッチ４９2、４９n-1がオフ側に切り換えられているか、をそれぞれ確認する必要があり、さらに切り換え状態が正しくない場合は適宜正しい状態に切り換える必要がある。こうした作業はコントローラの数が増えるほど煩雑になるため結線時の作業効率の悪化を招く。

また通常はスイッチ４９1〜４９nは隠されて設けられているため、図３に示すシステムと同様に、結線後にコントローラ４０1〜４０nの外観を見ただけではどのコントローラ４０1〜４０nの終端抵抗４８1、４８nがオン状態になっているのかが判らないため、メンテナンス時の作業効率の低下を招く。

図５に示す２線式のデータ通信システムにおいては、データ伝送路１、２と終端抵抗３、４とが直接接続されているため、図３、図４で示すシステムよりも電気的接続箇所が多くなる。この接続にはコネクタが使用されている。そもそも各コントローラ５０1〜５０nとデータ伝送路１、２との接続にはコネクタが使用されている。コネクタを使用することにより各コントローラ５０1〜５０nとデータ伝送路１、２との着脱が容易になるというメリットがある反面、配線にコネクタを接続する際に高度な技術が必要でありさらにコストがかかるというデメリットがある。

図５に示すデータ通信システムの場合、各コントローラ５０1〜５０nとデータ伝送路１、２との間にコネクタが設けられていることに加えて、データ伝送路１、２の両端にはコネクタ５ｂ、６ｂが接続され、終端抵抗３にはコネクタ５ａが接続され、終端抵抗４にはコネクタ６ａが接続されている。つまり４つのコネクタが必要であり、コストの増大を招く。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、２線式のデータ通信システムに接続されるコントローラ等の電子機器に汎用性を持たせると共に、２線式のデータ通信システムの設計自由度を高め、また２線式のデータ通信システムを結線する際の作業を簡素化し、さらに簡素な接続にしてコストを極力低減することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、
第１及び第２のデータ伝送路からなる２線式のデータ伝送路と、
前記第１のデータ伝送路及び前記第２のデータ伝送路に接続される複数の電子機器と、を備え、
前記第１及び第２のデータ伝送路の一方及び他方の終端にそれぞれ終端抵抗が接続される２線式のデータ通信システムにおいて、
前記電子機器は、
前記データ伝送路にデータを送信しまた前記データ伝送路からデータを受信するデータ通信部と、
第１、第２、第３の外部接触子と、
前記データ通信部と前記第１の外部接触子とを接続する第１の配線と、
前記データ通信部と前記第２の外部接触子とを接続する第２の配線と、
前記第２の配線と前記第３の外部接触子とを接続する第３の配線と、
前記第３の配線上に直列接続される抵抗と、を有し、
前記第１及び第２のデータ伝送路の一方の終端に前記電子機器のうちの一つが配置され且つ前記第１及び第２のデータ伝送路の他方の終端に前記電子機器のうちの他の一つが配置され、
前記第１及び第２のデータ伝送路の一方及び他方の終端に配置された電子機器はそれぞれ、
前記第１の外部接触子が前記第１のデータ伝送路に接続され、
前記第２の外部接触子が前記第２のデータ伝送路に接続され、
前記第３の外部接触子が前記第１のデータ伝送路に接続されたこと
を特徴とする。

本発明を図１を用いて説明する。
コントローラ（電子機器）１０1において、第１の配線１２1は一端がデータ通信素子（データ通信部）１１1に接続され、他端が第１の外部接触子１５1に接続される。また第２の配線１３1は一端がデータ通信素子（データ通信部）１１1に接続され、他端が第２の外部接触子１６1に接続される。また第３の配線１４1は一端が第２の配線１３1に接続され、他端が第３の外部接触子１７1に接続される。この第３の配線１４1の中間には終端抵抗１８1が直列接続される。そして、コントローラ（電子機器）１０1の外部では、第１の外部接触子１５1がＨｉのデータ伝送路（第１のデータ伝送路）１に接続され、第２の外部接触子１６1がＬｏのデータ伝送路（第２のデータ伝送路）２に接続され、第３の外部接触子１７1がＨｉのデータ伝送路（第１のデータ伝送路）１に接続される。

本発明によれば、データ伝送路に接続される電子機器が全て終端抵抗を有するため、何れの電子機器でもデータ伝送路の終端に接続することが可能になる。つまり電子機器は汎用性を有する。また終端であるないに関わらず電子機器をデータ伝送路上に自由に配置することができるため、設計自由度が向上する。

また本発明によれば、終端に配置された電子機器とデータ伝送路とが３本の配線で接続されている様子が外観から判別でき、終端以外に配置された電子機器とデータ伝送路とが２本の配線で接続されている様子が外観から判別できる。したがってメンテナンス時などに、終端抵抗が接続されている電子機器を外観で判別できるため、作業効率が向上する。

また本発明によれば、データ伝送路に接続される電子機器が全て終端抵抗を有するため、結線時は単に電子機器とデータ伝送路とを接続する作業のみよい。したがって結線時に、電子機器に設けられたスイッチの確認や切り換えといった作業が不要であるため、作業効率が向上する。

また本発明によれば、電子機器が終端抵抗を有するため、データ伝送路に外部配線で終端抵抗を直接接続する必要がなくなる。したがって終端抵抗を接続するためのコネクタなどが不要となり、コストを低減できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では産業車両に設けた２線式のデータ通信システムを想定している。

図１は本実施形態に係る２線式のデータ通信システムの構成を示している。
本実施形態のデータ通信システムでは、２線式のデータ伝送路１、２の両者に複数の電子機器１０1〜１０nが接続されて車内ネットワークが形成されている。本システムにおけるデータ通信はＣＡＮバスプロトコルに基づいて行われる。

図１においては４つの電子機器１０1、１０2、１０n-1、１０nが示されているが、２つ以上の電子機器１０1、１０n（ｎは２以上）がデータ伝送路１、２に接続されていれば本実施形態は成立する。以下では電子機器１０1〜１０nを各種コントローラとして説明するが、必ずしもコントローラである必要はなく、例えばバッテリ残量等の各種車内情報を表示する表示装置などでもよい。要は少なくともデータ伝送路１、２に電気的に接続され、データ伝送路１、２にデータを送信し、またはデータ伝送路１、２からデータを受信するような電子機器であれば何でもよい。

コントローラ１０1〜１０nには、例えば図示しない走行用操作レバーの操作に応じて図示しない走行モータの動作を制御する走行コントローラや、図示しない作業用操作レバーの操作に応じて図示しない荷役モータの動作を制御する荷役コントローラ等がある。荷役モータの回動に応じて油圧ポンプが回動し、作業機油圧アクチュエータに圧油が供給される。

コントローラ１０1は、走行モータや荷役モータ等の被制御装置を制御するための演算処理を行う図示しない演算処理部と、データ伝送路１、２にデータを送信しまたデータ伝送路１、２からデータを受信するデータ通信素子１１1と、を有する。またコントローラ１０1は、データ通信素子１１1に電気的に接続される第１の配線１２1と第２の配線１３1と第３の配線１４1と終端抵抗１８1とを有し、さらに第１の外部接触子１５1と第２の外部接触子１６1と第３の外部接触子１７1とを有する。第１の配線１２1は一端がデータ通信素子１１1に接続され、他端が第１の外部接触子１５1に接続されている。第２の配線１３1は一端がデータ通信素子１１1に接続され、他端が第２の外部接触子１６1に接続されている。第３の配線１４1は一端が第２の配線１３1に接続され、他端が第３の外部接触子１７1に接続されている。この第３の配線１４1の中間には終端抵抗１８1が直列接続されている。

Ｈｉのデータ伝送路１の一端部を第１の終端線１1とすると、この第１の終端線１1とコントローラ１０1の第１の外部接触子１５1が接続される。同様に、Ｌｏのデータ伝送路２の一端部を第２の終端線２1とすると、この第２の終端線２1とコントローラ１０1の第２の外部接触子１６1が接続される。またＨｉのデータ伝送路１の他端部を第１の終端線１nとすると、この第１の終端線１nとコントローラ１０nの第１の外部接触子１５nが接続される。同様に、Ｌｏのデータ伝送路２の他端部を第２の終端線２nとすると、この第２の終端線２nとコントローラ１０nの第２の外部接触子１６nが接続される。

Ｈｉのデータ伝送路１の終端線１1からは更に終端抵抗接続線８1が分岐する。この終端抵抗接続線８1はコントローラ１０1の第３の外部接触子１７1に接続される。同様に、Ｈｉのデータ伝送路１の終端線１nからは更に終端抵抗接続線８nが分岐する。この終端抵抗接続線８nの端部はコントローラ１０nの第３の外部接触子１７nに接続される。

Ｈｉのデータ伝送路１からは第１の分岐線１2〜１n-1が分岐しており、この第１の分岐線１2〜１n-1とコントローラ１０2〜１０n-1の第１の外部接触子１５2〜１５n-1が接続される。同様に、Ｌｏのデータ伝送路２からは第２の分岐線２2〜２n-1が分岐しており、この第２の分岐線２2〜２n-1とコントローラ１０2〜１０n-1の第２の外部接触子１６2〜１６n-1が接続される。

以上の構成によって、各コントローラ１０1〜１０nのデータ通信素子１１1〜１１nはデータ伝送路１、２にデータを送信でき、またデータ伝送路１、２からデータを受信できる。またデータ伝送路１、２の一方の終端を終端抵抗１８1で接続でき、他方の終端を終端抵抗１８nで接続できる。

ここで、各コントローラ１０1〜１０nとデータ伝送路１、２との具体的な接続態様の一例について図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）では、データ伝送路１、２の終端に配置されるコントローラ１０1とデータ伝送路１、２との接続態様を示しており、図２（ｂ）では、データ伝送路１、２の終端以外に配置されるコントローラ１０2とデータ伝送路１、２との接続態様を示している。

図２（ａ）で示すように、コントローラ１０1は外部にコネクタ２１1を備える。コネクタ２１1には、第１の外部接触子１５1と第２の外部接触子１６1と第３の外部接触子１７1とが配設されている。図２（ｂ）で示すコネクタ２１2の構成もコネクタ２１1の構成と同様である。つまりコネクタの構成は全コントローラ間で共通である。

一方、図２（ａ）、（ｂ）で示すように、データ伝送路１、２側のコネクタ２２1、２２2の構成は、データ伝送路１、２の終端に位置する終端線１1、２1に接続されるコネクタ２２1と、データ伝送路１、２の終端以外から分岐する分岐線１2、２2に接続されるコネクタ２２2とで異なる。

図２（ａ）で示すように、データ伝送路１、２側のコネクタ２２1には、終端線１1に接続される接触子２５1と終端線２1に接続される接触子２６1と終端抵抗接続線８1に接続される接触子２７1とが配設されている。終端線１1と終端抵抗接続線８1はコネクタ２２1外で接続されている。すなわちコネクタ２２1からは終端線１1、２1、終端抵抗接続線８1といった３本の信号線が外部に露出している。一方、図２（ｂ）で示すように、データ伝送路１、２側のコネクタ２２2には、分岐線１2に接続される接触子２５2と分岐線２2に接続される接触子２６2のみが配設されている。すなわちコネクタ２２2からは分岐線２1、２2といった２本の信号線が外部に露出している。

図２（ａ）で示すように、データ伝送路１、２側のコネクタ２２1にコントロール１０1側のコネクタ２１1が装着されると、外部接触子１５1と接触子２５1とが接続され、外部接触子１６1と接触子２６1とが接続され、外部接触子１７1と接触子２７1とが接続される。一方、図２（ｂ）で示すように、データ伝送路１、２側のコネクタ２２2にコントロール１０2側のコネクタ２１2が装着されると、外部接触子１５2と接触子２５2とが接続され、外部接触子１６2と接触子２６2とが接続される。外部接触子１７2は何れにも接続されないが何ら問題はない。

各コントローラ１０1〜１０nとデータ伝送路１、２とを図２で示すようにコネクタで接続するのではなく、半田などで接続してもよい。

本実施形態によれば、データ伝送路に接続されるコントローラが全て終端抵抗を有するため、何れのコントローラでもデータ伝送路の終端に接続することが可能になる。つまりコントローラは汎用性を有する。また終端であるないに関わらずコントローラをデータ伝送路上に自由に配置することができるため、設計自由度が向上する。

また本実施形態によれば、終端に配置されたコントローラとデータ伝送路とが３本の配線で接続されている様子が外観から判別でき、終端以外に配置されたコントローラとデータ伝送路とが２本の配線で接続されている様子が外観から判別できる。したがってメンテナンス時などに、終端抵抗が接続されているコントローラを外観で判別できるため、作業効率が向上する。

また本実施形態によれば、データ伝送路に接続されるコントローラが全て終端抵抗を有するため、結線時は単にコントローラとデータ伝送路とを接続する作業のみよい。したがって結線時に、コントローラに設けられたスイッチの確認や切り換えといった作業が不要であるため、作業効率が向上する。

また本実施形態によれば、コントローラが終端抵抗を有するため、データ伝送路に外部配線で終端抵抗を直接接続する必要がなくなる。したがって終端抵抗を接続するためのコネクタなどが不要となり、コストを低減できる。

なお、上述した本実施形態では本発明を産業車両の２線式のデータ通信システムに適用すること想定して説明したが、本発明を産業車両以外の２線式のデータ通信システムに適用することも可能である。

本実施形態に係る２線式のデータ通信システムの構成を示す図。 コントローラとデータ伝送路との接続態様を示す図。 一般に考えられる２線式のデータ通信システムの第１の構成を示す図。 一般に考えられる２線式のデータ通信システムの第２の構成を示す図。 一般に考えられる２線式のデータ通信システムの第３の構成を示す図。

符号の説明

１、２…データ伝送路 ８1…終端抵抗接続線
１０1〜１０n…コントローラ １１1…データ通信素子
１２1…第１の配線 １３1…第２の配線 １４1…第３の配線
１５1…第１の外部接触子 １６1…第２の外部接触子 １７1…第３の外部接触子
１８1…終端抵抗

Claims (1)

1. 第１及び第２のデータ伝送路からなる２線式のデータ伝送路と、
   前記第１のデータ伝送路及び前記第２のデータ伝送路に接続される複数の電子機器と、を備え、
   前記第１及び第２のデータ伝送路の一方及び他方の終端にそれぞれ終端抵抗が接続される２線式のデータ通信システムにおいて、
   前記電子機器は、
   前記データ伝送路にデータを送信しまた前記データ伝送路からデータを受信するデータ通信部と、
   第１、第２、第３の外部接触子と、
   前記データ通信部と前記第１の外部接触子とを接続する第１の配線と、
   前記データ通信部と前記第２の外部接触子とを接続する第２の配線と、
   前記第２の配線と前記第３の外部接触子とを接続する第３の配線と、
   前記第３の配線上に直列接続される抵抗と、を有し、
   前記第１及び第２のデータ伝送路の一方の終端に前記電子機器のうちの一つが配置され且つ前記第１及び第２のデータ伝送路の他方の終端に前記電子機器のうちの他の一つが配置され、
   前記第１及び第２のデータ伝送路の一方及び他方の終端に配置された電子機器はそれぞれ、
   前記第１の外部接触子が前記第１のデータ伝送路に接続され、
   前記第２の外部接触子が前記第２のデータ伝送路に接続され、
   前記第３の外部接触子が前記第１のデータ伝送路に接続されたこと
   を特徴とする２線式のデータ通信システム。

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