JP2014068091A - データ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】
システムを構成する接続機器台数や終端抵抗に応じた適切なバイアス抵抗値を設定することのできるデータ通信システムを提供することを課題とする。
【解決手段】
複数の装置と、複数の装置間に接続される伝送路と、前記少なくとも一つの装置に前記伝送路間の電圧を検知する検知部と、抵抗値が切替可能な、前記伝送路に接続されるバイアス抵抗部と、前記バイアス抵抗を切替える切替スイッチと、前記電圧を入力とし、前記切替スイッチへの出力をおこなう制御部とを有するデータ通信システム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データ通信システムに関する。

産業用機器等のデータ通信システムとして、汎用シリアル通信であるＲＳ−４８５が数多く使用されている。
ＲＳ−４８５は通信物理層のみを規定しているため、使用しやすい通信方式である。そのため、多数のトランシーバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ−集積回路）が半導体メーカから提供されている。
ＲＳ−４８５を採用する場合は、規定する次の条件を満たす必要がある。全ノードが受信状態のときの信号レベルを２００ｍＶ以上確保する（条件１）。通信スピードに応じて終端抵抗を設ける（条件２）。
従来は条件１に関しては製品機器内でバイアス抵抗を設け、そのバイアス抵抗を手動設定あるいはデータ通信システム内の親局であらかじめ設けておくなどの方法がとられている。条件２に関しては一般的に通信速度が速くなった場合に、取り付けるあるいは機器に内蔵している抵抗をスイッチで設定するなどの方法がとられている。

条件１を満たすためにはある値のバイアス抵抗が必要だが、バイアス抵抗値はシステム上での機器接続台数と終端抵抗の有無によって最低限必要な値が異なる。そのため従来はもっとも厳しい条件(接続台数最大、終端抵抗あり)にバイアス抵抗値をあわせる。ただし、これによりバイアス抵抗値は小さくなるため、必要以上のバイアス電流を流すこととなる。

特開２００７−１６６１０９ではこのような問題解決手段の一つとしてシステム上にインピーダンス変換手段を有する分岐路を設け、分岐器に機器の接続台数をカウントする仕組みを設けることでインピーダンス変換手段（バイアス抵抗）を設定する手法が提示されている。

特開２００７−１６６１０９号公報

従来の発明で、接続台数は判断することはできる。しかし、この方法では接続台数は判断できるが終端抵抗有無は判断できない。また、接続台数が判明しても、その接続機器に必要なバイアス設定が不明である場合には適切に対応できない。
さらに、接続台数をカウントするためには接続台数に応じた分岐路が必要（すなわち構成要素が多くなる）といった問題がある。

そこで、本発明では、システムを構成する接続機器台数や終端抵抗に応じた適切なバイアス抵抗値を設定することのできるデータ通信システムを提供することを課題とする。

本発明は、複数の装置と、複数の装置間に接続される伝送路と、前記少なくとも一つの装置に前記伝送路間の電圧を検知する検知部と、抵抗値が切替可能な、前記伝送路に接続されるバイアス抵抗部と、前記バイアス抵抗を切替える切替スイッチと、前記電圧を入力とし、前記切替スイッチへの出力をおこなう制御部とを有するデータ通信システムである。
前記検知部は、前記伝送路の非反転端子と反転端子間の電圧を検知することとしてもよく、さらに、前記バイアス抵抗部は、非反転端子抵抗バイアスと反転端子バイアス抵抗を有し、前記切替スイッチは、連動して、非反転端子抵抗バイアスと反転端子側バイアス抵抗を切替えることとしてもよい。
また、前記制御部が、前記電圧と前記伝送路の通信に必要な信号レベルと比較し、前記比較結果に基づき、前記切替スイッチへの出力をおこなうこととしてもよく、それに加え、前記制御部が、前記電圧と前記伝送路の通信に必要な信号レベルより大きな値と比較し、比較結果に基づき、前記切替スイッチへの出力をおこなうこととしてもよい。
また、本発明は、前記伝送路にＲＳ−４８５を使用することを場合に好適な発明となる

このように、本発明によれば、システムを構成する接続機器台数や終端抵抗に応じた適切なバイアス抵抗値を設定することのできるデータ通信システムを提供する効果がある。

本発明にかかるデータ通信システムの構成図 本発明にかかるバイアス抵抗切替のフローチャート

（１）本発明の実施の形態に係るデータ通信システム１０は図１に示す構成をとる。各構成要素について説明をしていく。

伝送路１１にはＲＳ−４８５が使用される。ＲＳ−４８５は、産業用機器等のデータ通信に使用される汎用シリアル通信である。
本データ通信システム１０は、親局の装置１、子局の装置２〜装置ｎから構成され、伝送路１１により、各装置はマルチドロップ接続されている
本データ通信システム１０では、一つのペアー線（２線式）で半二重通信として送信と受信の信号を共有している。ＲＳ−４８５では、４線式通信も可能であるが、この２線式の構築により、ケーブル配線の費用を抑えることができる。

伝送路１１の両端に終端抵抗Ｒｔ１およびＲｔ２が取り付けられる。終端抵抗は、一般的に通信速度が速くなった場合に取り付けられる。終端抵抗は、内蔵している抵抗をスイッチで設定するなどの方法としてもよい。

親局の装置１は、制御部１、ＲＳ４８５ドライバーＤ１、ＲＳ４８５レシーバＲ１を有する。子局の装置２〜装置ｎには、制御部２〜制御部ｎ、ＲＳ４８５ドライバーＤ２〜Ｄｎ、ＲＳ４８５レシーバＲ２〜Ｒｎを有する。
親局の装置１が子局の装置２〜装置ｎにデータを送信しようとする場合、制御部１がドＲＳ４８５ライバーＤ１に信号を出力し、ＲＳ４８５ドライバーＤ１から、伝送路１１を通じ、子局のＲＳ４８５レシーバＲ２〜Ｒｎに送られ、さらに子局の制御部に信号ａ２〜ａｎが送られる。
また、子局の装置２〜装置ｎが親局の装置１にデータを送信しようとする場合、制御部２〜制御部ｎがＲＳ４８５ドライバーＤ１〜Ｄｎに信号を出力し、ＲＳ４８５ドライバーＤ２〜Ｄｎから、伝送路１１を通じ、子局のＲＳ４８５レシーバＲ１に送られ、さらに親局の制御部１に信号ａ１が送られる。

ここで、親局の装置１に（子局）装置２〜装置ｎが接続されるＲＳ４８５を使用したデータ通信システムにおいて、装置１〜装置ｎが送受信状態のときに伝送路１１の電圧が２００ｍＶ以上確保できないと、信号ａ１〜ａｎは不定状態となる
そこで、バイアス抵抗として、非反転端子可変抵抗ＶＲｂ１と反転端子可変抵抗ＶＲｂ２を設ける。
ここで、非反転端子，反転端子とは，ＲＳ４８５ドライバーＤ１〜Ｄｎ、または、ＲＳ４８５レシーバＲ１〜Ｒｎの２つの端子の一方を示す。また、非反転，反転とは、入力信号と出力信号の関係を表したものであり，反転入力端子に加えた信号が，プラスの増加方向にあるとき，出力信号は，マイナスの方向に増加する．非反転入力端子に加えた信号は，同じ変化方向の出力信号となる．
適切な抵抗のバイアス抵抗を設けることにより、装置１〜装置ｎが接続されるＲＳ４８５システムは、装置１〜装置ｎが送受信状態のときに通信ライン問の電圧が２００ｍＶ以上確保し、信号ａ１〜ａｎは安定状態となる

検出部１は、装置１の非反転−反転端子間電圧検出抵抗ＲＳ１
間の電圧を検出し、信号ｂ１として値を制御部に入力される。この検出部の構成は電圧増幅回路とＡ／Ｄ変換回路から構成されても良く、またＡ／Ｄ変換回路は制御部に含まれでも良い。

制御部１は信号ｂ１が２００ｍＶ以下と判断した場合に、切替信号ｃ１を出力し、スイッチＳ１とＳ２を切り替えることで非反転端子可変抵抗ＶＲｂ１と反転端子可変抵抗ＶＲｂ２の抵抗値を変えてライン間電圧が２００ｍＶ以上となるようにする。
ここで図１では非反転端子可変抵抗ＶＲｂ１と反転端子可変抵抗ＶＲｂ２は２つの抵抗(弱いバイアスと強いバイアス)から構成されており、２００ｍＶを下回る場合(バイアスが弱い）に強いバイアスに切替えることができる構成である。この可変抵抗値を複数もつことでよりこまやかにバイアス抵抗を設定することが可能である。

次に、バイアス抵抗切替のフローチャートの処理フローを図２で示し、それを説明する。このフロチャートは、可変抵抗が３段階の場合（Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｄ、Ｒｍｉｎ、Ｒｍａｘ＞Ｒｍｉｄ＞Ｒｍｉｎ）で、Ｒｍａｘが初期値となっている場合を記述する。

まず、検出部１は、ＲＳ１間の電圧Ｖ＿ＲＳ１を測定する（図２中ステップ１）。その信号は制御部１に信号ｂ１として入力される。
続いて、信号ｂ１のレベル判断１をおこなう（ステップ２）。ここでは、信号ｂ１が閾値Ｖｍｉｎ（＝２００ｍＶ）を下回ったかどうかを判断する。もし、信号ｂ１、すなわち、ＲＳ１間の電圧Ｖ＿ＲＳ１、さらに言えば、伝送路１１の電圧が２００ｍＶを下回っている場合、デジタル通信が実行できない状態と判断できるからである。
信号ｂ１がＶｍｉｎ（＝２００ｍＶ）を下回ったと判断した場合は、強いバイアスに切替る必要があるため、制御部１は、スイッチＳ１、Ｓ２にＲｍｉｎ側に切替えるよう、切替信号ｃ１を出力する（ステップ１１）。
スイッチＳ１、Ｓ２のＲｍｉｎ側への切替操作により（ステップ１２）、可変抵抗ＶＲｂ１、ＶＲｂ２は、Ｒｍｉｎの設定となる（ステップ１３）。

信号ｂ１が２００ｍＶを下回っていないと判断した場合は、続いて、信号ｂ１のレベル判断２をおこなう（ステップ３）。ここでは、信号ｂ１が閾値Ｖｍｉｎより大きな値の閾値Ｖｍｉｄを下回ったかどうかを判断する。ステップ２で信号ｂ１が２００ｍＶを下回っていないと判断されたため、デジタル通信が実行できなる状態と判断できるが、もし、信号ｂ１、すなわち、ＲＳ１間の電圧Ｖ＿ＲＳ１、さらに言えば、伝送路１の電圧が２００ｍＶより、少し大きい値程度の値の場合、いつでも、デジタル通信が実行できない状態になってもおかしくない状態、言わば、不安定な状態と判断できるからである。
信号ｂ１がＶｍｉｄを下回ったと判断した場合は、不安定な状態を解消するため、中程度バイアスに切替える。制御部１は、スイッチＳ１、Ｓ２にＲｍｉｄ側に切替えるよう、切替信号ｃ１を出力する（ステップ２１）。
スイッチＳ１、Ｓ２のＲｍｉｄ側への切替操作により（ステップ２２）、可変抵抗ＶＲｂ１、ＶＲｂ２は、Ｒｍｉｄの設定となる（ステップ２３）。

信号ｂ１がＶｍｉｄを下回っていない判断した場合は、データ通信システムは、安定であると判断される。そして、バイアス抵抗は弱いバイアスであるため、必要以上のバイアス電流を流すこともない。よって、現在のＲｍａｘの状態を保持するため、制御部１は、スイッチＳ１、Ｓ２へ切替信号ｃ１を出力せず、可変抵抗ＶＲｂ１、ＶＲｂ２は、Ｒｍａｘの設定のままとなる（ステップ３１）。

初期値が、Ｒｍｉｎ、Ｒｍｉｄの場合も同様の処理フローとなる。ただし、閾値の設定は、Ｒｍａｘの場合と同じとはならない。設定が同じ場合、例えば、ＲｍａｘとＲｍｉｄの切替により、Ｖ＿ＲＳ１が変わるため、ＲｍａｘとＲｍｉｄの切替が繰り返しおこってしまう場合があるからです。

上記実施例は、３段階の場合を記述したが、２段階でもよく、また、４段階以上の場合も可能であり、また、親局ではなく子局の制御部で実行してもよい。

１０ データ通信システム
１１ 伝送路

Claims (6)

1. 複数の装置と、
   複数の装置間に接続される伝送路と、
   前記少なくとも一つの装置に前記伝送路間の電圧を検知する検知部と、
   抵抗値が切替可能な、前記伝送路に接続されるバイアス抵抗部と、
   前記バイアス抵抗を切替える切替スイッチと、
   前記電圧を入力とし、前記切替スイッチへの出力をおこなう制御部とを有するデータ通信システム。
2. 前記検知部は、前記伝送路の非反転端子と反転端子間の電圧を検知することを特徴とする請求項１のデータ通信システム。
3. 前記バイアス抵抗部は、非反転端子抵抗バイアスと反転端子バイアス抵抗を有し、前記切替スイッチは、連動して、非反転端子抵抗バイアスと反転端子側バイアス抵抗を切替えることを特徴とする請求項２のデータ通信システム。
4. 前記制御部は、
   前記電圧と前記伝送路の通信に必要な信号レベルと比較し、
   前記比較結果に基づき、前記切替スイッチへの出力をおこなうことを特徴とする請求項１〜３のデータ通信システム。
5. 前記制御部において、
   前記電圧と前記伝送路の通信に必要な信号レベルより大きな値と比較し、比較結果に基づき、前記切替スイッチへの出力をおこなうことを特徴とする請求項４のデータ通信システム。
6. 前記伝送路にＲＳ−４８５を使用することを特徴とする請求項１〜５のデータ通信システム。