JP2010068520A - 光センサシステム、光センサデバイスおよび光センサデバイスを光センサシステムのバスに接続するためのバスセグメント - Google Patents

Abstract

【課題】センサーシステムにおいて、複数のセンサデバイスがそれらの出力値を、遅延時間を最短にしながらマスターデバイスへ送信できるようにすること
【解決手段】１つ以上の光センサデバイス（１、１’）と、マスターデバイス（２）と、前記センサデバイス（１、１’）と前記マスターデバイス（２）とを接続する電気バスとを備える光センサシステムにおいて、前記センサデバイス（１、１’）によって発生された同期イベント（３８、３９）は、前記マスターデバイス（２）へ送信され、前記マスターデバイスは、これら同期イベント（３８、３９）から前記センサデバイスの出力値を抽出するための手段（３０、３４、３５）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の光センサシステム、光センサシステムのための、請求項４の前文に記載の光センサデバイス、およびセンサデバイスをセンサシステムのバスに接続するための、請求項９の前文に記載のバスセグメントに関する。

米国特許第５，８１８，１２３号は、光ファイバーにより光ヘッドセクションに接続可能な光センサデバイスを備えた光センサシステムを開示している。各センサデバイスは、光を第１光ファイバーに送るための電気光学的送信機と、第２光ファイバーを介して受信された光を検出するための電気光学的受信機と、送信機と受信機との間の光学的セクションの状態を示す出力値を決定するための手段とを備える。センサデバイス間の光学的干渉を防止するために、これら送信機の光学的アクティビティは同期化されている。各センサデバイスは、同期パルスを受信するための信号入力と、連続するセンサデバイスに同期パルスを提供するための信号出力とを有し、これらセンサデバイスの信号入力ターミナルおよび信号出力ターミナルは、デージーチェーンパターンに従ってペアとして接続されている。このシステムの電気バスはこの信号デージーチェーンだけでなく、電源ラインも備える。

米国特許第５，８１８，１２３号

本発明の第１の目的は、センサデバイスがそれらの出力値を、遅延時間を最短にしながらマスターデバイスへ送信できるようなセンサシステムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、センサシステムのうちの別のセンサデバイスと同期化するようになっている光センサデバイスを製造するコストを低減することにある。

これら目的は、請求項１に記載の光センサシステム、光センサシステムのための、請求項４に記載の光センサデバイス、およびセンサデバイスをセンサシステムのバスに接続するための、請求項９に記載のバスセグメントによって達成される。

好ましい実施形態では、請求項１〜３に記載のセンサシステムは、請求項４〜８のうちの１項に記載のセンサデバイスを備え、これらセンサデバイスは、請求項９〜１２のうちのいずれか１項に記載のバスセグメントにより、システムのマスターデバイスに接続することが好ましい。

以下、添付図面に示された好ましい実施形態を参照して、本発明について詳細に説明する。

マスターデバイスと、２つのセンサデバイスと、２つのバスセグメントとを備えるセンサシステムの簡略化された代表例を分解斜視図で示す。 図１に示されたセンサシステムの簡略化された回路図である。 図２に示された回路における電圧信号の時間履歴を示す。 請求項１に記載のシステムのためのセンサデバイスを斜視図で示す。 図４のセンサデバイスをセンサシステムのバスに接続するためのバスセグメントを示す。 図４のセンサデバイスと図５のバスセグメントとから成るセンサユニットを示す。 図６に示されたセンサデバイスを備えるセンサシステムを有すると共に、スタンドアローン使用のために接続された、図４に示されたセンサデバイスを有する取り付けレールを示す。 図４における矢印ＶＩＩＩに垂直であり、この矢印の先端にあるポイントを含む切断平面における、図４のセンサデバイスの部分図を示す。 図５における矢印ＩＸに垂直であり、この矢印の先端にあるポイントを含む切断平面における、図５のバスセグメントを示す。 図６のセンサユニットの部分断面図を示す。

図１は、バスセグメント３、３’によりマスターデバイス２に接続された２つのセンサデバイス１、１’を備えた光センサシステムを分解図で示す。これら２つのセンサデバイス１、１’は同一であり、以下、センサデバイス１を参照して説明する特徴は、他のセンサデバイス１’にも当てはまる。これらセンサデバイスの各々は、筺体４’（第１センサデバイス１に対しては図示されず）と、筺体内に配置されたプリント回路基板５を有するセンサ回路とを有する。

センサ回路は、電気光学的送信機６と、電気光学的受信機７とを備え、送信機６と受信機７との間の光学的セクションの状態を示す出力値を決定するようになっている。送信機６および受信機７には、それぞれ光ファイバー８、９が接続されており、光学的セクションは光ファイバー８、９のリモート端部の間に更にヘッドセクション１０を備える。以下、図２を参照して説明するセンサデバイスの機能は、メモリデバイス１１内に記憶されており、マイクロプロセッサ１２によって実行されるコンピュータプログラム内で実現されることが好ましい。センサ回路の接続ターミナルは、信号入力ターミナルＳＩと、信号出力ターミナルＳＯと、２つの電源ターミナルＧＮＤ、ＵＢとを含む。

マスターデバイス２は、二点鎖線によって示された筺体内に配置されたプリント回路基板１３を備えるマスター回路を含む。このマスター回路は、２つの電源ターミナルＶＳＳ、ＶＤＤと、信号出力ターミナルＭＯと、信号入力ターミナルＭＩとを備えたバスインターフェースを有し、このバスインターフェースは、電気（的）バスによりセンサデバイス１、１’に接続されている。以下、図２を参照して説明する送信プロトコルを使用することにより、マスターデバイス２は、センサデバイスへ電気信号を送ると共に、センサデバイスから出力値情報を受信することができる。光ダイオード１４の形態をした出力値ディスプレイが、センサデバイスの出力値を表示するようになっており、マスターデバイス２のパラレル信号インターフェースにはマスターケーブル１５が接続されており、センサ出力値信号を制御ユニットに送信するようになっている。マスター回路は、センサデバイス１、１’をリセットするためのリセットボタン１６と、センサデバイスへ特殊なコマンドを送るためのコマンドボタン１７とを更に備える（図２参照）。

マスター回路は、パラレル信号インターフェースの代わりに、またはこのパラレル信号インターフェースに加え、シリアルデータインターフェースを備えてもよく、このマスター回路はセンサデバイスと制御ユニットまたは他の任意のユーザーシステムとの間の通信インターフェースとして働く。この通信インターフェースは、ＩＯリンク規格に準拠することが好ましく、接続されたユーザーシステムは、リセットコマンドを遠隔的にトリガーしたり、またはセンサデバイスの出力値にシーケンシャルにアクセスしたりできる。

電気バスは、バスセグメント３、３’によって形成されており、バスセグメントの各々は、センサデバイス１、１’のうちの１つに別々に関連している。各バスセグメントは、それぞれのセンサデバイス１、１’の接続ターミナルに係合するためのセンサ側接続ターミナルｓ１〜ｓ４、ｓ１’〜ｓ４’だけでなく、入力側接続ターミナルｉ１〜ｉ４、ｉ１’〜ｉ４’、および出力側接続ターミナルｘ１〜ｘ４、ｘ１’〜ｘ４’を備える。このバスセグメントは、マスターデバイスから延びる列として配置されており、マスターデバイスはこの列の前端部に配置されている。組み立てられた状態では、マスターデバイス２のバスインターフェースの接続ターミナルＭＯ、ＶＤＤ、ＭＩ、ＶＳＳは、第１バスセグメント３の対応する入力側接続ターミナルｉ１〜ｉ４に係合している。このバスセグメント３の出力側接続ターミナルｘ１〜ｘ４の各々は、関連する入力側接続ターミナルｉ１〜ｉ４に対応し、後続するバスセグメント３’のうちの入力側接続ターミナルｉ１’〜ｉ４’に係合している。

次に、バスセグメント３、３’によって形成されるバスの配線トポロジーについて説明する。マスターデバイス２の信号出力ターミナルＭＯおよびセンサデバイス１、１’の信号入力および出力ターミナルＳＩ、ＳＯ、ＳＩ’、ＳＯ’は、デージーチェーンパターンに従ってペアとして接続されており、バスの信号デージーチェーンを形成している。マスターデバイス２の信号入力ターミナルＭＩは、バスの信号ラインに接続されており、センサデバイス１、１’の信号出力ターミナルＳＯ、ＳＯ’とこの信号ラインとの間には、ダイオード１８、１８’が接続されており、よってセンサデバイス１、１’によりこれらの信号出力ターミナルＳＯ、ＳＯ’にて発生される信号イベントが信号ラインを通してマスターデバイス２へ送信されるようになっている。最後に、バスの電源ラインによりセンサデバイス１、１’の対応する電源ターミナルＵＢ、ＧＮＤ、ＵＢ’、ＧＮＤ’に電源ターミナルＶＤＤ、ＶＳＳが接続されている。

各バスセグメント３、３’は、信号デージーチェーンのセグメントおよびバスラインのセグメントを含むバスのセグメントを備える。第１バスセグメント３だけを参照すると、信号デージーチェーンのセグメントは、相互に関連する１対の入力側および出力側接続ターミナルｉ１、ｘ１から成る。これらターミナルのうちの前者のターミナル（入力側接続ターミナルｉ１）は、センサデバイスの信号入力ターミナルＳＩに係合するよう、センサ側接続ターミナルｓ１に接続されており、後者のターミナル（出力側接続ターミナルｘ１）は、センサデバイスの信号出力ターミナルＳＯに係合するよう、センサ側接続ターミナルｓ４に接続されている。ラインのセグメントは、相互に接続されたペアの相互に関連する入力および出力側接続ターミナルｉ２、ｘ２；ｉ３、ｘ３；ｉ４、ｘ４から成り、それぞれのセンサデバイスの電源ターミナルＵＢ、ＧＮＤに係合するよう、センサ側接続ターミナルｓ３、ｓ２に接続された電源ラインのセグメントｉ２、ｘ２；ｉ４、ｘ４だけでなく信号ラインのセグメントｉ３、ｘ３も含む。ダイオード１８はバスセグメント３の一部であり、デージーチェーンセグメントのうちの出力側接続ターミナルｘ１（このターミナルは組み立てられた状態ではセンサデバイス１の信号出力ターミナルＳＯに接続されている）とそれぞれのバスセグメントの信号ラインｉ３、ｘ３との間に接続されている。後続するバスセグメント３’は、第１バスセグメント３と同じ構造となっている。

図２は、図１に示されたセンサシステムの簡略化された回路図を示す。一点鎖線は、システムのうちの個々のデバイス、すなわちセンサデバイス１、１’、マスターデバイス２およびバスセグメント３、３’に属す回路部分を区切ったものである。第２センサデバイス１’の回路は、第１センサデバイス１のものと同じである。

センサデバイス１の回路は、以下、モノフロップとも称される単安定マルチバイブレータ１９を備え、このマルチバイブレータの出力は、電気光学的送信機６を駆動するようになっており、よって送信機はモノフロップ１９がトリガーされるごとに、ある限られた時間の間、光ファイバー８へ光を送る。受信機７の出力は、受信機７の出力信号を評価すると共に送信機６と受信機７との間の光セクション１０の状態を示す出力値を決定するようになっている評価ユニット２０の入力に接続されている。決定された出力値は、評価ユニット２０の出力信号の電圧レベルによって表示される。この例では、センサデバイス１は評価ユニット２０の出力信号がデジタルとなるように、２つの可能な出力値しか有しない光スイッチとなっている。

センサデバイスは、スタンドアローン作動モードおよびセンサシステム内の作動モードを含む別々の作動モードを有する。スタンドアローンモードでは、モノフロップ１９は、内部パルス発生器２１によって発生されるパルスにより周期的にトリガーされるが、一方、システムモードでは、マスターデバイス２のパルス発生器２２により発生される同期化パルスによってトリガーされる。これらパルス発生器はマスターデバイスＭＯの信号出力ターミナルに設けられており、この信号出力ターミナルは、第１センサデバイスの信号入力ターミナルＳＩに接続されている。

センサデバイスの作動モードは、ラッチ２３の状態によって決定され、このラッチ２３は、スタンドアローンモードでリセットされ、システムモードでセットされる。ラッチ２３の出力は、スイッチ２４の状態を制御し、スイッチ２４は、スタンドアローンモードでは、モノフロップ１９のトリガー入力を内部パルス発生器２１の出力に接続し、システムモードでは、センサデバイスの信号入力ターミナルＳＩに接続する。同じように状態がラッチ２３の出力によって制御される別のスイッチ２５は、スタンドアローンモードでは、センサデバイスの信号出力ターミナルＳＯを評価ユニット２０の出力に接続し、システムモードでは、センサデバイスの信号出力ターミナルＳＯを同期化パルス処理ユニット２６の出力に接続する。図２は、システムモードでの状態にある２つのスイッチ２４、２５を示す。

同期化パルス処理ユニット２６は、信号入力ターミナルＳＩで生じる同期化パルスを所定オフセット時間Ｔだけ遅延させるための遅延ユニット２７を備える。このユニットは更に、評価ユニット２０の出力信号に応じて、遅延された同期化パルスの幅を変調するためのパルス幅変調器２８を備え、よってパルス処理ユニット２６の出力端で得られる遅延された同期化パルスの幅は、評価ユニット２０が決定する出力値を示すようになっている。パルス処理ユニット２６の出力における同期化パルスは、評価ユニット２０のデジタル出力信号のレベルに応じ、広くなったり狭くなったりする。この場合、広いパルスの幅は、狭いパルスの幅の２倍となっている。既に述べたように、パルス処理ユニット２６の出力は、システムモードでは信号出力ターミナルＳＯに接続され、この出力ターミナルＳＯは、センサデバイス１’の光学的アクティビティが、第１センサデバイス１の光学的アクティビティに対してオフセット時間Ｔだけ遅延されるよう後続するセンサデバイス１’の信号入力ターミナルＳＩ’に接続されている。

ラッチ２３は、Ｓ入力（セット）およびＥ入力（イネーブル）を有する。このラッチは、パワーアップ時にリセットされるので、スタンドアローンモードはデフォルトの作動モードである。Ｓ入力は、信号入力ターミナルＳＩに接続されており、Ｅ入力は、パワーアップ検出器２９の出力に接続されているので、信号入力ターミナルＳＩに印加される同期化パルスは、パワーアップ後の限られた時間内に同期化パルスが生じる場合、この同期化パルスはシステムモードへの変化をトリガーする。これにはスタンドアローン作動のために信号入力ターミナルＳＩに他の機能を割り当てできるという利点がある。

センサデバイス１、１’によって生じる同期化パルスは、ダイオード１８、１８’およびバスの信号ラインを介して、マスターデバイスの信号入力ターミナルＭＩへ送信される。ダイオード１８、１８’は、同期化パルスが信号ラインからセンサデバイスの信号入力ターミナルＳＩ、ＳＩ’へ送信されることを防止する機能を有する。マスターデバイス２は、これらパルスから出力値情報を抽出し、パラレル出力によりこの情報をレジスタ３０へ書き込むようになっている。この簡略化された例では、レジスタ３０は、マスターデバイス２に最大４つのセンサデバイス１、１’を接続できるように、４つのビットＱ１〜Ｑ４を有する。マスターデバイスに少なくとも１０個のセンサデバイスを接続できるように、１０ビット以上の、より大きいレジスタを使用することが望ましい。発光ダイオード１４は、センサデバイスの出力値を表示し、ケーブル３３により、マスターデバイス２からリモート制御ユニット３２へパラレル出力値信号Ｑ１〜Ｑ４が送信される。

センサデバイスが発生する同期化パルスから出力値情報を抽出するために、マスターデバイスの信号入力ターミナルＭＩは、レジスタ３０のシリアル入力Ｄに接続されると共に、モノフロップ３４のトリガー入力にも接続されており、モノフロップの反転出力はレジスタ３０のクロック入力ＲＣＬＫに接続されているので、レジスタ３０はモノフロップ３４のリターン時間に対応する遅延時間に関して、ある遅延時間を有する各同期化パルスの前縁によってクロック制御されるようになっている。リターン時間は、狭い同期化パルスの幅の１．５倍となっているので、それぞれの同期化パルスによって送信されるセンサ値がレジスタ３０内に書き込まれるのを保証できる。この値が書き込まれるレジスタ３０のビットは、レジスタのアドレス入力Ａ１、Ａ２に接続されているアドレスカウンター３５によりアドレス指定されており、このアドレスカウンターは、レジスタと共にクロック制御され（カウンター３５のクロック入力ＡＣＬＫは、レジスタのクロック入力ＲＣＬＫに接続されている）、よってカウンターは、出力値の登録直後にカウントアップされる。カウンター３５のリセット入力ＡＣＬＲは、パルス発生器２２の出力に接続されているので、このカウンターはマスターデバイスによって発生される同期化パルスによってリセットされる。

図３は、図２の回路内の種々のポイントにおける電圧信号の時間履歴を示す。パルス発生器２２は、周期的な同期化パルス３６、３７を発生し、これらのパルスは第１センサデバイス１の信号入力ＳＩへ供給される。かかる同期化パルス３６の検出の後で、このセンサデバイスは検出された同期化パルス３６に対してオフセット時間Ｔだけ遅延された同期化パルス３８を、その信号出力ターミナルＳＯに発生する。第２センサデバイス１’は、第１センサデバイス１と全く同じように作動する。すなわち、このセンサデバイスは、信号デージーチェーンにおいて先行しているデバイスによって発生された同期化パルス３８を検出し、自ら同期化パルス３９を発生するが、この同期化パルス３９は、検出された同期化パルス３８に対してオフセット時間Ｔだけ遅延されている。マスターデバイス２の信号入力ＭＩに接続されている、バスの信号ライン上の電圧レベルの時間履歴は、すべてのセンサデバイスの出力信号ＳＯ、ＳＯ’の論理ＯＲ演算の結果に対応する。この時間履歴は、センサデバイス１、１’が発生するすべての同期化パルス３８、３９を含む。レジスタ３０およびアドレスカウンター３５のクロック入力ＲＣＬＫ、ＡＣＬＫにおける信号の反転パルス４０は、これら同期化パルス３８、３９の前縁によりトリガーされ、後方の立ち上がりエッジ４１が、レジスタ３０およびアドレスカウンター３５をクロック制御するので、カウンター３５によってアドレス指定されるレジスタビットは、シリアル入力Ｄにおける信号レベルに対応する値にセットされ、カウンター３５は、次のビットをアドレス指定するようにカウントアップされる。

既に述べたように、図２を参照して説明した回路コンポーネントのほとんどの機能は、代替方法としてマイクロプロセッサによって実行されるソフトウェアで実現できる。例えばセンサデバイス１のモノフロップ１９は、信号入力ターミナルＳＩで生じる同期化パルスを検出すると共に、この同期化パルスに基づき、電気光学的送信機６の光学的アクティビティのタイミングを定めるようになっているコンピュータプログラムに置換してもよい。ラッチ２３の代わりにマイクロプロセッサ１１のフラグまたはメモリデバイス１２の記憶スペースを使って、センサデバイスの作動モードを設定することもできる。スイッチ２４、２５の機能、時間遅延ユニット２７の機能およびパルス幅変調器２８の機能も同じようにソフトウェアで実現できる。重要なこととしては、評価ユニット２０の機能はコンピュータプログラムで実現することが好ましい。一般に、電気光学的受信機７の出力信号の評価およびこの評価に基づく出力値の決定は、受信機の信号と所定のスレッショルド値とを比較する事項だけではなく、むしろかなり複雑なプロセスとなっている（このプロセスは、かかる比較を用いてもよい）。

センサデバイス１、１’の測定サイクルは、限られた時間中に送信機６の起動と関係があり、更に同じ時間中に受信機７の出力信号の評価により出力値を決定することと関係する。センサシステムの測定サイクルに対応する、マスターデバイスが発生する連続する同期化パルス３６、３７の間の時間インターバルは、センサシステムの測定サイクルよりも長くなってはならない。このことは、出力値で変調された同期化パルスをセンサデバイスからマスターデバイスへ直接送信することにより可能となっている。

センサデバイスによって発生される同期化パルスが、対応する検出同期化パルスに対して遅延しているオフセット時間Ｔは、干渉を防止するには、送信機６、６’の光学的アクティビティの時間と少なくとも同じ長さにしなければならないが、更に同期化パルス３６、３８、３９が信号デージーチェーンの端部まで伝搬し、よってマスターデバイスがシステムの次の測定サイクルを開始する前にすべてのセンサデバイスの状態情報がマスターデバイスへ送信されるよう、同期化パルス３６、３８、３９が信号デージーチェーンの端部まで伝搬できることを保証するよう、十分短くなっていなければならない。

同期化パルスの代わりに同期化イベントとして、識別可能な信号パターンを有する信号時間セグメントのような同期化イベントを使用してもよい。かかる同期化イベントは、２つ以上の電圧パルスを含むことができる。アナログ出力値を有するセンサデバイスでは、センサデバイスが発生する同期化パルスの幅を、アナログ出力値のリニア関数としてもよい。

図４、５および６は、センサデバイス（図４）、バスセグメント（図５）およびセンサデバイスとバスセグメントとから成るセンサユニット４２（図６）を示す。センサデバイスは、２つの平行な側面４４、４５と、正面４６、背面４７と、頂面４８および底面４９を含む、側面に接続する別の面とを有する立方外形をした筺体を有する。側面４４、４５は、別の面４６〜４９よりも広いので、筺体は、スライスまたはブレードの形状となっている。

背面４７には、筺体を取り付けレール５１に取り付けるためのリセス（凹部）５０（図７）が設けられており、正面４６にはディスプレイ５２および制御スイッチ５３（これらは図２には示されず）が設けられており、頂面４８には光ファイバー８、９のための開口部５４が設けられており、筺体の底面４９には電気コネクタ５５が設けられている。電源ターミナルＧＮＤ、ＵＢ、センサ回路（図１および２）の信号入力ターミナルＳＩおよび信号出力ターミナルＳＯは、この電気コネクタ５５の接点部材となっている。

バスセグメントは、同様な立方形の外形をした筺体５６を有し、この筺体は、対向する２つの側面５７、５８を備え、更にこれら側面を接続すると共に、開口部６０が設けられている頂面５９を含む別の面も備え、背面には、センサデバイスのプラグコネクタ５５がこの開口部６０を通して、バスセグメントの筺体内に配置された相補的なコネクタと係合できるようになっている。以下、図８〜１０を参照して更に説明するように、バスセグメントをセンサデバイスに取り付けるための手段として、結合リング６１が設けられている。

入力側接続ターミナルは、側面５７から垂直方向に突出する雄型プラグ接点ｉ１〜ｉ４であり、出力側接続ターミナルは、反対の側面５８に配置された相補的な雌型プラグ接点ｘ１〜ｘ４であり、各出力側接続ターミナルは、関連する入力側接続ターミナルｉ１〜ｉ４と整合し、これら出力側接続ターミナルは同一の別のセグメントの入力側接続ターミナルｉ１’〜ｉ４’に係合できるようになっている。突出する雄型プラグ接点ｉ１〜ｉ４を機械的に保護するために、同じ側面５７からプラグピンｉ１〜ｉ４の端部を超えてガイドピン６２が突出しており、ガイドピン６２に整合する反対側の側面５８に設けられている孔６３は、別のバスセグメントのガイドピンを収納するような形状となっている。

図７は、取り付けレール５１およびこのレールに取り付けられた図１に示されたセンサシステムを示し、このセンサシステムは、マスターデバイス６４、２つのセンサデバイス６５、６６および２つのバスセグメント６７、６８だけでなく、スタンドアローン作動するように接続された別のセンサデバイス６９も備える。このセンサシステムのセンサデバイス６７、６８は、図４のセンサデバイスに対応している。これらの筺体の背面は、レール５１の長手方向がこれら筺体の側面４５に垂直となるよう、取り付けレール５１に向くように、このレールに取り付けられている。別のセンサデバイス６９は、他のセンサデバイスと同様に、スタンドアローンモードで作動する。上記とは異なり、このセンサデバイス６９は、スタンドアローン作動しかできない基本的なセンサ回路を有していてもよい。かかる基本センサデバイスは、図４のセンサデバイスと同様に同じ筺体および同じ電気コネクタ５５を有する。

図８は、図４のセンサデバイスの一部を断面図で示す。コネクタ５５は、筺体４の底面４９から垂直方向に突出しており、雄ネジが切られた金属スリーブ７０を備え、このスリーブ７０はコネクタの４つの接点ピン（この図では２つのピンＳＩ、ＳＯしか見ることができない）を囲んでいる。

図９は、図５のバスセグメントを断面図で示す。バスセグメントの立方形をした筺体の側面５７、５８は、同じ筺体の側壁７１、７２により形成されており、これら側壁７１と７２との間に保持された回路基板７４上の筺体内にプラグコネクタ７３が配置されている。このコネクタ７３は、筺体の頂面５９にある開口部６０に整合し、この開口部６０に向いている。このコネクタ７３は、センサデバイスの相補的なプラグコネクタ５５に係合するよう、この開口部を通してアクセス可能となっている。センサ側接続ターミナルｓ１〜ｓ４（図１および２）は、このコネクタのプラグ接点（この図では、これらプラグ接点のうちの２つの接点ｓ１、ｓ４しか見ることができない）となっている。プラグコネクタ７３と整合するように、結合リング６１が回転可能なように配置されており、この結合リング６１は筺体の側壁７１、７２内に設けられたウィンドー７５、７６内で径方向に突出しているので、ユーザーはウィンドー（空所）７５、７６の領域内で親指と人差し指で結合リングをつまみ、この結合リングを回転することができるようになっている。この結合リングは、センサデバイスのコネクタ５５のスリーブ７０上の雄ネジ７８に対応する雌ネジ７７を有する。

図１０は、図８および９の切断平面に対応する切断平面にある、図６のセンサユニット４２の部分を示す。このセンサデバイスのプラグコネクタ５５は、バスセグメントの相補的なプラグコネクタ７３にプラグインし、よってこれらコネクタの対応する接点部材が係合するようになっている（参照番号に関しては図８および９を参照）。コネクタ５５、７３は、それぞれの筺体（センサデバイスおよびバスセグメントのそれぞれの筺体）の対向するスカート面に対して配置されているので、これら対向するスカート面は、接続された状態では隣接する。バスセグメントの筺体５６は、結合リング６１（このリングのネジはセンサデバイスのコネクタのスリーブ７０の対応するネジに係合する）により、センサデバイスの筺体４に対して保持され、よってこれら２つの筺体は、センサデバイスの剛性ユニットを形成するようになっている。ネジの代わりに、回転係合のための別の結合手段、例えば差込継手も使用できる。

１、１’ センサデバイス
２ マスターデバイス
６、６’ 送信機
７ 受信機
８、９、１０ 光セクション
１８、１８’ ダイオード
３０、３４、３５ 抽出手段
３６、３８、３９ 同期イベント
ＭＩ 信号入力ターミナル
ＭＯ 信号出力ターミナル
ＳＩ，ＳＩ’ 信号入力ターミナル
ＳＯ 信号出力ターミナル

Claims (15)

1. １つ以上の光センサデバイス（１、１’）と、マスターデバイス（２）と、前記センサデバイス（１、１’）と前記マスターデバイス（２）とを接続する電気バスとを備える光センサシステムであり、前記マスターデバイス（２）の信号出力ターミナル（ＭＯ）と前記センサデバイスの信号入力および出力ターミナル（ＳＩ、ＳＯ、ＳＩ’）とは、デージーチェーンパターンに従ってペアとして接続され、前記バスの信号デージーチェーンを形成しており、各センサデバイスは、光を第１光ファイバー（８）に送るための電気光学的送信機（６）と、受信した光を第２光ファイバー（９）を通して検出するための電気光学的受信機（７）と、前記送信機（６）と前記受信機（７）との間の光セクション（８、９、１０）の状態を示す出力値を決定するための手段とを備え、前記マスターデバイス（２）は、その信号出力ターミナル（ＭＯ）に同期イベント（３６）を発生するようになっており、各センサデバイス（１、１’）は、その信号入力ターミナル（ＳＩ、ＳＩ’）で生じる同期イベント（３６、３８）を検出し、その同期イベント（３６、３８）に基づき、前記送信機（６、６’）のアクティビティのタイミングを定めると共に、前記検出された同期イベント（３６、３８）に対して所定のオフセット時間（Ｔ）だけ遅延された同期イベント（３８、３９）を信号出力ターミナル（ＳＯ、ＳＯ’）において発生させるようになっている光センサシステムにおいて、
   前記センサデバイス（１、１’）によって発生される前記同期イベント（３８、３９）の性質は、前記それぞれのセンサデバイス（１、１’）によって決定される出力値を示し、前記センサデバイスの信号出力ターミナル（ＳＯ、ＳＯ’）と前記マスターデバイス（２）の信号入力ターミナル（ＭＩ）に接続された前記バスの信号ラインとの間には、ダイオード（１８、１８’）が接続されており、これによって前記センサデバイス（１、１’）によって発生された同期イベント（３８、３９）は、前記マスターデバイス（２）へ送信され、前記マスターデバイスは、これら同期イベント（３８、３９）から前記センサデバイスの出力値を抽出するための手段（３０、３４、３５）を備えることを特徴とする光センサシステム。
2. 各センサデバイス（１）は、前記バスの個々のセグメント（３）に接続されており、前記セグメント（３）の各々は、バスラインのセグメントと、一端が入力側接続ターミナル（ｉ１〜ｉ４）によって境界が定められ、他端が出力側接続ターミナル（ｘ１〜ｘ４）によって境界が定められた、前記信号デージーチェーンのセグメントとを備え、前記センサ側接続ターミナル（ｓ１〜ｓ４）は、前記センサデバイス（１）の接続ターミナル（ＳＩ、ＳＯ、ＧＮＤ、ＵＢ）に係合し、前記ダイオード（１８）は、前記センサデバイスの前記信号出力ターミナル（ＳＯ）に係合する前記センサ側接続ターミナル（ｓ４）と前記バスセグメントの前記信号ラインセグメント（ｉ３、ｘ３）との間に接続された、それぞれのセンサデバイス（１）に関連している、請求項１に記載の光センサシステム。
3. 前記マスターデバイスは、ユーザーシステムに接続するためのシリアルデータインターフェース、好ましくはＩＯリンクインターフェースを備え、前記シリアルデータインターフェースにより前記ユーザーシステムから前記センサデバイスへコマンドを送信すると共に、前記センサ出力の値を前記ユーザーシステムに送信するようになっている、請求項１または２に記載の光センサシステム。
4. ２つの対向する側面（４４、４５）を備え、更に前記側面（４４、４５）がレール（５１）の長手方向に対して垂直となるように、前記スカート面（４７）のうちの１つにて前記取り付けレール（５１）に取り付けられるようになっている、前記側面（４４、４５）を接続する別の面（４６〜４９）を備える、全体に立方形の外形をした筺体（４）と、センサ回路とを備え、前記センサ回路は、第１光ファイバー（８）に光を送るための電気光学的送信機（６）と、第２光ファイバー（９）を通して受信した光を検出するための電気光学的受信機（７）と、前記送信機（６）と前記受信機（７）との間の光セクション（８、９、１０）の状態を示す出力値を決定するための手段だけでなく、信号入力ターミナル（ＳＩ）、信号出力ターミナル（ＳＯ）および電源電圧を前記回路に供給するための１つ以上の電源ターミナル（ＧＮＤ、ＵＢ）を含む接続ターミナルも備え、前記センサ回路は、この回路の信号入力ターミナル（ＳＩ）で発生する同期イベント（３６）を検出し、この同期イベント（３６）に基づき、前記送信機（６）の光学的アクティビティの時間を定めると共に、前記検出された同期イベント（３６）に対して所定のオフセット時間（Ｔ）だけ遅延された同期イベント（３８）を前記信号出力ターミナル（ＳＯ）にて発生させるようになっている、センサシステムのための光センサデバイス（１）において、
   前記電源ターミナル（ＧＮＤ、ＵＢ）、前記信号入力ターミナル（ＳＩ）および前記信号出力ターミナル（ＳＯ）は、前記筺体（４）の前記スカート面（４９）のうちの１つに配置されたコネクタ（５５）の接続ターミナルであることを特徴とする、光センサデバイス（１）。
5. 前記センサデバイス（１）によって発生される前記同期イベント（３８）の性質は、前記決定された出力値を示すことを特徴とする、請求項４に記載の光センサデバイス。
6. 前記同期イベント（３６、３８）は、電気パルスであり、前記センサデバイス（１）によって発生される前記同期パルス（３８）の長さは、前記決定された出力値を示すことを特徴とする、請求項５に記載の光センサデバイス。
7. 前記センサ回路は、センサシステムにおけるシステム作動モードと、スタンドアローン作動のためのスタンドアローンモードとを含む、少なくとも２つの別個の作動モードを有し、前記送信機（６）の光学的アクティビティはシステムモードにおける前記検出された同期イベント（３６）に基づき、更にスタンドアローンモードにおける内部タイミングユニット（２１）によって発生されるタイミングイベントに基づき、タイミング制御されることを特徴とする、請求項４〜６のうちのいずれか１項に記載の光センサデバイス。
8. 前記センサ回路は、システムモードにおける前記発生された同期イベント（３８）を含む信号およびスタンドアローンモードにおける前記決定された出力値を示すＤＣ信号を前記出力ターミナル（ＳＯ）で発生するようになっていることを特徴とする、請求項７に記載の光センサデバイス。
9. センサデバイス（１）をセンサシステムの電気バスに接続するためのバスセグメント（３）であって、入力側接続ターミナル（ｉ１〜ｉ４）と出力側接続ターミナル（ｘ１〜ｘ４）とを備え、前記接続ターミナルの各々は、それぞれ他方の側接続ターミナルのうちの１つに別々に関連し、更に前記出力側接続ターミナル（ｘ１〜ｘ４）は、それらの関連する接続ターミナル（ｉ１〜ｉ４）に対応する同一の別のバスセグメント（３’）のうちの入力側接続ターミナル（ｉ１’〜ｉ４’）に係合できるように、各他方の接続ターミナルに対して配置されており、更に前記センサデバイス（１）を前記バスセグメント（３）に接続するためのセンサ側接続ターミナル（ｓ１〜ｓ４）を更に備え、前記バスのラインのセグメントは、相互に関連する入力側および出力側接続ターミナル（ｉ２、ｘ２；ｉ３、ｘ３；ｉ４、ｘ４）の相互に接続されたペアから成り、前記センサデバイス（１）の電源ターミナル（ＧＮＤ、ＵＢ）に係合するよう、前記センサ側接続ターミナル（ｓ２、ｓ３）に接続された１つ以上のラインセグメントを備えるバスセグメント（３）において、前記ラインセグメントは、前記バスの信号ラインのセグメント（ｉ３、ｘ３）を更に備え、前記バスの信号デージーチェーンのセグメントは、相互に関連した入力側および出力側接続ターミナル（ｉ１、ｘ１）の別のペアから成り、前者の入力側接続ターミナル（ｉ１）は、前記センサデバイス（１）の信号入力ターミナル（ＳＩ）に係合するよう、センサ側接続ターミナル（ｓ１）に接続されており、後者の出力側接続ターミナル（ｘ１）は、前記センサデバイス（１）の信号出力ターミナル（ＳＯ）に係合するよう、センサ側接続ターミナル（ｓ４）に接続されていることを特徴とするバスセグメント（３）。
10. 前記デージーチェーンセグメントの前記出力側接続ターミナル（ｘ１）と前記バスの前記信号ラインの前記セグメント（ｉ３、ｘ３）との間には、ダイオード（１８）が接続されていることを特徴とする、請求項９に記載のバスセグメント。
11. ２つの対向する側面（５７、５８）を備え、更にこれら側面を接続する別の面を備えた、全体が立方形の外形をした筺体（５６）を更に備え、前記センサ側接続ターミナルは、プラグコネクタ（７３）の接触部材（ｓ１〜ｓ４）であり、このプラグコネクタ（７３）は、前記側面（５７）と（５８）との間に配置され、前記別の面（５９）のうちの１つに向くと共に、この別の面（５９）に設けられた開口部（６０）と整合しており、前記開口部を通してこのプラグコネクタは、センサデバイス（１）の相補的なプラグコネクタ（５５）と係合するようにアクセス可能となっていることを特徴とする、請求項９または１０のうちのいずれか１項に記載のバスセグメント。
12. 前記プラグコネクタ（７３）に整合するように、結合リング（６１）が回転自在に配置されており、この結合リングは側面（５７、５８）を形成する筺体の壁（７１、７２）内に設けられたウィンドー（７５、７６）内で径方向に突出し、よってユーザーがウィンドー（７５、７６）の領域内で親指と人差し指でつまむことができるようになっており、前記結合リング（６１）には前記センサデバイス（１）の前記コネクタの対応する結合手段（７８）と回転結合するための結合手段（７７）が設けられていることを特徴とする、請求項１１記載のバスセグメント。
13. 前記入力側接続ターミナルは、前記筺体の側面（５７）から突出する雄型プラグ接点（ｉ１〜ｉ４）であり、前記プラグ接点（ｉ１〜ｉ４）のプラグ方向に平行な同じ側面（５７）から、この同じプラグ接点の両端を超えて突出しており、同一のこの別のバスセグメント（３’）の前記ガイドピン（６２）を収納するような形状の孔（６３）が前記対向する側面（５８）にある前記ガイドピン（６２）と整合するように設けられていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のバスセグメント。
14. 請求項４〜８のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスと、前記１つのセンサデバイスの接続ターミナル（ＳＩ、ＳＯ、ＧＮＤ、ＵＢ）が前記他方のセンサデバイスの対応するセンサ側接続ターミナル（ｓ１〜ｓ４）に係合するよう前記１つのセンサデバイスに接続された、請求項９〜１３のうちのいずれか１項に記載のバスセグメントとを含む、センサシステム用センサユニット。
15. 前記センサユニット（１）および前記バスセグメント（３）の前記筺体（４、５６）は、隣接して対向するスカート面（４９、５９）を有することを特徴とする、請求項１４に記載のセンサユニット。

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