JP2009003915A - 変換回路 - Google Patents

Abstract

【課題】エアコンの屋内ユニットと屋外ユニットとの間の通信信号のトラブルシューティングを行うことが可能な変換回路の提供。
【解決手段】エアコンとコンピュータとの間において論理パルス電流形態の信号線データをＲＳ２３２レベルの電圧に変換する変換回路をソフトウェアによって構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアコンからの通信信号をＲＳ２３２レベル電圧に変換してコンピュータに入力するための回路に関する。

マイクロコントローラは、空調システムの全動作の制御及び監視を行う。シリアル通信回路を用いて不可欠な情報を互いに受け渡すことにより、マイクロコントローラは、制御される処理に関する必要な判断を行うことが可能である。システムに不具合が起こると、屋内ユニットと屋外ユニットとの間の通信信号の交信が診断のために遮断される。遮断されたデータはデータロガーによって記録され、後で閲覧することができる。コンピュータベースのデータロギングシステムは、この目的のために用いられる。コンピュータのシリアルポート、即ちＲＳ２３２ポートをデータ受信に用いることは、一般的なことである。空調システムによって送信されたデータをコンピュータに渡すためには、ＲＳ２３２変換回路が必要である。

一般的に、ＭＡＸ２３２等のＲＳ２３２送受信集積回路やフォトカプラは、図１に示すようなＲＳ２３２変換を実施するために用い得る。最初にフォトカプラは、信号線の論理パルス電流をトランジスタ・トランジスタ論理（ＴＴＬ）信号に変換する。そして、ＲＳ２３２送受信集積回路（ＩＣ）はＴＴＬ電圧レベルをＲＳ２３２レベルの電圧に変換し、その後、このＲＳ２３２レベルの電圧は、コンピュータのシリアルポートに供給される。送受信ＩＣは、チャージポンプ回路を用いて電圧を昇圧し、ＴＴＬ信号からＲＳ２３２レベルの信号を生成する。しかしながら、これらのチャージポンプ回路には、電圧を逓倍する外部コンデンサが必要である。通常、送受信ＩＣを適切に動作させるには、０．１μＦ〜１μＦの間の値の４つのコンデンサを送受信ＩＣの外部に追加する必要がある。外部コンデンサを用いると、プリント回路基板上のスペースが占有される。それに加えて、送受信ＩＣは、通常、動作用の＋５Ｖ領域の安定した外部電源も必要とする。

電子工業会（ＥＩＡ）標準規格ＲＳ２３２は、＋３Ｖ及び−３Ｖ程度の低電圧間を識別する受信機を必要とするが、この場合、正レベル電圧は論理‘０’と定義され、これに対して、負レベル電圧は論理‘１’と定義される。通常、ハードウェアに依存して、正レベル電圧は＋５Ｖ〜＋１２Ｖの範囲であり、一方、負レベル電圧は−５Ｖ〜−１２Ｖの範囲である。正と負の間の大きな電圧振れ幅は、データ信号の伝送が電気的雑音の影響を受けにくくするように意図されている。

本発明の目的は、エアコンからの論理パルス電流形態の信号線データを、パソコン上のＲＳ２３２電圧信号に変換することである。
本発明の他の目的は、変換回路を介して、エアコンの屋内ユニットと屋外ユニットとの間の通信信号のトラブルシューティングを行うことである。

エアコンとコンピュータとの間において論理パルス電流形態の信号線データをＲＳ２３２レベルの電圧に変換する回路は、前記エアコンの信号線から受信された信号を反転し、かつ電気的に絶縁するためのフォトトランジスタ及びフォトダイオードを有する複数のフォトカプラと、１つ又は複数の抵抗器と、不慮の逆電圧に対して前記フォトダイオードを保護するためのダイオードと、前記コンピュータに接続され、前記回路からの出力電圧を受信するためのシリアルポートと、前記回路における前記信号の有無を示すための発光ダイオードと、を備える。

エアコンとコンピュータとの間において論理パルス電流形態の信号線データをＲＳ２３２レベルの電圧に変換する変換回路をソフトウェアによって構成する方法は、シリアルポートのピン４［データ端子レディ（ＤＴＲ）］を出力正レベル電圧としてイネーブル状態にする段階と、前記シリアルポートのピン７［送信要求（ＲＴＳ）］を出力正レベル電圧としてイネーブル状態にする段階と、前記シリアルポートのピン３［送信データ（ＴＸＤ）］を出力負レベル電圧としてアイドル状態にする段階と、を備える。

本発明の変換回路によって論理‘０’を生成して正のＲＳ２３２電圧に変換するための方法は、第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにする段階であって、前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより第１抵抗器の第１端がローに引き下げられる段階と、第３フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにする段階であって、前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン２から同シリアルポートのピン３の負レベル電圧を切断する段階と、前記第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにする段階であって、前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン４の正レベル電圧を同シリアルポートのピン２に伝達する段階と、を備える。

本発明の変換回路によって論理‘１’を生成して負のＲＳ２３２電圧に変換するための方法は、第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにする段階であって、前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン２から同シリアルポートのピン４の正レベル電圧を切断する段階と、前記第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにする段階であって、前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタをオフに切り替える段階と、第３フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにする段階であって、前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン３の負レベル電圧を同シリアルポートのピン２に供給する段階と、を備える。

図２は、本発明の一実施形態の変換回路の概略図を示す。本発明の変換回路は、３つのフォトカプラ、即ちフォトカプラＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３と、２つの抵抗器（Ｒ１，Ｒ２）と、発光ダイオード（ＬＥＤ１）と、ダイオード（Ｄ１）と、コンピュータのＲＳ２３２シリアルポートとを含む。第１フォトカプラＩＣ１のフォトダイオードのアノードは屋内信号線に接続され、第２フォトカプラＩＣ２のフォトダイオードのカソードは屋外信号線に接続される。第１フォトカプラのフォトダイオードのカソードは、第２フォトカプラのフォトダイオードのアノードに接続され、信号線の直列接続を形成する。

第１フォトカプラＩＣ１のフォトトランジスタのコレクタはインバータとして構成され、第３フォトカプラＩＣ３のフォトダイオードのアノードに接続されて第３フォトカプラＩＣ３に入力する信号を反転する。第２フォトカプラ１Ｃ２のフォトトランジスタはスイッチとして構成され、ＲＳ２３２シリアルポートのピン４を同シリアルポートのピン２に接続（link）する。第３フォトカプラＩＣ３におけるフォトトランジスタはスイッチとして構成され、ＲＳ２３２シリアルポートのピン３を同シリアルポートのピン２にリンクする。第１抵抗器Ｒ１は、第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタのコレクタとＲＳ２３２シリアルポートのピン７との間に反転回路の一部として接続される。第１フォトカプラのフォトトランジスタのエミッタ及び第３フォトカプラのフォトダイオードのカソードは、ＲＳ２３２シリアルポートのピン５に接続される。第２抵抗器Ｒ２及び発光ダイオードＬＥＤ１は、ＲＳ２３２シリアルポートのピン２とピン３との間に直列に接続され、信号有無の指示器（indicator）として機能する。更に、ダイオードＤ１のカソードは、信号線の屋内側に接続され、そのアノードは信号線の屋外側に接続される。

ＲＳ２３２ポート（ＤＢ９）の２つのピン、即ちピン７及びピン４は正電圧（＋１０Ｖ）を提供し、ピン３は負電圧（−１０Ｖ）を提供する。ピン７［送信要求（ＲＴＳ）］及びピン４［データ端子レディ（ＤＴＲ）］は、ソフトウェアによってイネーブル状態にされて正電圧（＋１０Ｖ）を取得する一方、ピン３［送信データ（ＴＸＤ）］はアイドル状態にされて負電圧（−１０Ｖ）を取得する。ピン２［データ受信（ＲＸＤ）］は、ＲＳ２３２ポートの受信ピンである。ピン５は、ＲＳ２３２シリアルポートの共通接地である。

使用時、電流が信号線を流れない（ローの）場合、ＩＣ３はオンされ、ピン２がピン３に接続される。その結果、ピン２はピン３（−１０Ｖ）と同じ電位になる。正のパルス（ハイ）が信号線を介して送られる場合、ＩＣ１及びＩＣ２がオンされる。ＩＣ１がオンのとき、点Ａにおける電圧は共通接地側に引っ張られてローになり、ＩＣ３がオフに切り替わる。ＩＣ３がオフの状態で、ピン２はピン３（−１０Ｖ）から切断される。同時に、ＩＣ２をオンにすると、ピン２がピン４（＋１０Ｖ）に接続される。こうして、信号線を流れるパルス電流が、ＲＳ２３２電圧に変換される。図３に示すように、ローパルスは、負電圧−１０Ｖ（論理‘１’）に変換され、一方、ハイパルスは、正電圧＋１０Ｖ（論理‘０’）に変換される。

Ｄ１は、不慮の逆電圧の印加に対して、フォトダイオードＩＣ１，ＩＣ２を保護するために、入力間に接続された汎用ダイオードである。信号線が論理ハイの時はいつでも、ＬＥＤ１が点灯する。データが信号線を介して送信される場合、ＬＥＤ１は、断続的にオン及びオフ（点滅）する。

本発明の変換回路は、更に、ＲＳ２３２送受信集積回路（ＩＣ）と比較して、ＲＳ２３２変換処理において受動的手法を用いる。本発明は、主にフォトカプラ回路で形成されており、この回路が、コンピュータシリアルポート（ＲＳ２３２）と直接インターフェイス接続している。コンピュータのシリアルポートにおいて利用可能な±１０Ｖ〜±５Ｖ範囲の電圧は、信号線に入力される信号の論理状態に基づきフォトカプラによって操作され、シリアルポートの受信ピンに送り返される。また、これらのフォトカプラは、コンピュータのＲＳ２３２ポートを信号線から電気的に絶縁し、信号線の電流を妨げることなくデータを遮断し得る。

本発明の変換回路の利点の１つは、本回路が、ほとんどのデジタル及び論理回路において不可欠な通常＋５Ｖの外部定電源を必要としないことである。更に、本発明の変換回路は、異なるＲＳ２３２電圧レベルを有し得る様々なコンピュータハードウェアをサポートし、それらに接続することが可能である。この回路は、コンピュータのＲＳ２３２ポートを電気的なサージから保護するフォトカプラを用いているため、信号線とコンピュータのシリアルポートとの間における電気的絶縁という固有の特性を有する。

上記説明や図は、ＲＳ２３２装置と異なる周辺装置との間のインターフェイス回路の一実施形態について述べているが、本発明はＲＳ２３２装置に限定されない。
上記説明及び本明細書で種々の実施形態について述べたが、特許請求の範囲の請求項は本発明の範囲を規定し、また、請求項及びそれらの等価物の範囲内における装置及び処理はこれによって網羅されるものである。

信号線をコンピュータのＲＳ２３２ポートに接続するための従来技術による回路を示す図。 本発明の一実施形態の変換回路を示す概略図。 本発明の変換回路による変換後の信号線の波形を示す図。

Claims (13)

1. エアコンとコンピュータとの間において論理パルス電流形態の信号線データをＲＳ２３２レベルの電圧に変換するための回路であって、
   前記エアコンの前記信号線から受信された信号を反転し、かつ電気的に絶縁するためのフォトトランジスタ及びフォトダイオードを有する複数のフォトカプラと、
   １つ又は複数の抵抗器と、
   不慮の逆電圧に対して前記フォトダイオードを保護するためのダイオードと、
   前記コンピュータに接続され、前記回路からの出力電圧を受信するためのシリアルポートと、
   前記回路における前記信号の有無を示すための発光ダイオードと、
   を備える回路。
2. 請求項１に記載の回路において、
   前記回路は、一端において前記エアコンの屋内ユニットと屋外ユニットとの間に接続され、他端において前記コンピュータのシリアルポートに接続される、回路。
3. 請求項２に記載の回路において、
   前記コンピュータは、前記エアコンの屋内ユニットと屋外ユニットとの間の通信の異常をトラブルシューティングするために、前記エアコンの屋内ユニット及び屋外ユニットの信号線を介して送信されたシリアルデータを遮断する、回路。
4. 請求項１に記載の回路において、
   前記フォトカプラは更に、第１フォトカプラ、第２フォトカプラ、及び第３フォトカプラを含む、回路。
5. 請求項１に記載の回路において、
   前記複数の抵抗器は更に、第１抵抗器及び第２抵抗器を含む、回路。
6. 請求項１に記載の回路において、
   前記シリアルポートは、９つのピンを有するＲＳ２３２である、回路。
7. 請求項１に記載の回路において、
   前記回路を構成する構成要素群は、
   第１フォトカプラにおけるフォトダイオードのアノードが、屋内ユニットの信号線に電気的に接続され、
   第２フォトカプラにおけるフォトダイオードのカソードが、屋外ユニットの信号線に電気的に接続され、
   前記第１フォトカプラにおけるフォトダイオードのカソードが、前記第２フォトカプラにおけるフォトダイオードのアノードに電気的に接続され、
   前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタのコレクタが、第１抵抗器の第１端に電気的に接続され、
   前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタのエミッタが、ＲＳ２３２シリアルポートのピン５［接地（ＧＮＤ）］に電気的に接続され、
   前記第１抵抗器の第２端が、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン７［送信要求（ＲＴＳ）］に電気的に接続され、
   第３フォトカプラにおけるフォトダイオードのアノードが、前記第１抵抗器の第１端に電気的に接続され、
   前記第３フォトカプラにおけるフォトダイオードのカソードが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン５［接地（ＧＮＤ）］に電気的に接続され、
   前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタのコレクタが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン４［データ端子レディ（ＤＴＲ）］に電気的に接続され、
   前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタのエミッタが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン２［送信要求（ＲＸＤ）］に電気的に接続され、
   前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタのコレクタが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン２［データ受信（ＲＸＤ）］に電気的に接続され、
   前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタのエミッタが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン３［送信（ＴＸＤ）］に電気的に接続され、
   発光ダイオードのアノードが、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン２［データ受信（ＲＸＤ）］に電気的に接続され、
   前記発光ダイオードのカソードが、第２抵抗器の第１端に電気的に接続され、
   前記第２抵抗器の第２端が、前記ＲＳ２３２シリアルポートのピン３［送信（ＴＸＤ）］に電気的に接続され、
   ダイオードのカソードが、前記屋内ユニットの信号線に電気的に接続され、
   前記ダイオードのアノードが、前記屋外ユニットの信号線に電気的に接続される、回路。
8. 請求項１に記載の回路において、
   前記フォトカプラはスイッチとして構成されるとともに、前記出力電圧を送信するために前記シリアルポートに接続される、回路。
9. 請求項１に記載の回路において、
   前記論理パルスは、パルスが論理‘１’でローである場合、負のＲＳ２３２電圧に変換され、パルスが論理‘０’でハイである場合、正のＲＳ２３２電圧に変換される、回路。
10. 請求項１に記載の回路によって論理‘０’を生成して正のＲＳ２３２電圧に変換するための方法であって、
    第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにして、前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより第１抵抗器の第１端をローに引き下げる段階と、
    第３フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにして、前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン３の負レベル電圧を同シリアルポートのピン２から切断する段階と、
    前記第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにして、前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン４の正レベル電圧を同シリアルポートのピン２に伝達する段階と、
    を備える方法。
11. 請求項１に記載の回路によって論理‘１’を生成して負のＲＳ２３２電圧に変換するための方法であって、
    第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにして、前記第２フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン４の正レベル電圧を同シリアルポートのピン２から切断する段階と、
    前記第１及び第２フォトカプラにおけるフォトダイオードをオフにして、前記第１フォトカプラにおけるフォトトランジスタをオフに切り替える段階と、
    第３フォトカプラにおけるフォトダイオードをオンにして、前記第３フォトカプラにおけるフォトトランジスタにより前記シリアルポートのピン３の負レベル電圧を同シリアルポートのピン２に供給する段階と、
    を備える方法。
12. エアコンとコンピュータとの間において論理パルス電流形態の信号線データをＲＳ２３２レベルの電圧に変換する請求項１に記載の回路をソフトウェアによって構成する方法であって、
    前記シリアルポートのピン４［データ端子レディ（ＤＴＲ）］を出力正レベル電圧としてイネーブル状態にする段階と、
    前記シリアルポートのピン７［送信要求（ＲＴＳ）］を出力正レベル電圧としてイネーブル状態にする段階と、
    前記シリアルポートのピン３［送信データ（ＴＸＤ）］を出力負レベル電圧としてアイドル状態にする段階と、
    を備える方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、前記シリアルポートはＲＳ２３２である、方法。

Images