JP2017050637A - 光通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度の光電子素子及び高感度の光電子素子を用いることなく、通信の信頼性を高めた光通信装置を提供する。【解決手段】通信LED12と、通信LED12による受光レベルが閾値レベルを超えるか否かを認識することによって、他の機器50から出力される光信号を受信するマイクロコンピュータ15とを備えた光通信装置1であって、出射光が通信LED12によって受光される箇所に配置された受光量アップLED13を備え、マイクロコンピュータ15は、受光量アップLED13を発光状態として、他の機器50から出力される光信号を受信する。【選択図】 図1

Description

本発明は、光電子素子を用いて無線通信を行う光通信装置に関する。
従来、光電子素子を用いて無線通信を行う光通信装置として、送信用の光電子素子(発光素子)と受信用の光電子素子(受光素子)を別個に設けた光通信装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された光通信装置においては、器具(保温釜)の動作状態を示す発光表示素子を、光信号を送信するための発光素子として機能させて、光信号を送信している。
また、光信号の送信と受信を同じ光電子素子によって行うようにした光通信装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。光信号の送信と受信を同じ光電子素子によって行う構成とすることにより、受光用の光電子素子と発光用の光電子素子を別個に備えた構成よりも、部品点数を減らして部品の実装面積を減少させることができる。
特開2004−80398号公報 特開2006−246085号公報
光通信装置において、通信環境の相違や変化に対する通信の信頼性を確保するためには、高輝度の発光素子を用いて送信を行うこと、及び高感度の受光素子を用いて受信を行うことが有効である。しかしながら、高輝度の発光素子及び高感度の受光素子を用いた場合には、光通信を行う際の消費電力が多くなるという不都合がある。
また、上記特許文献1に記載された光通信装置のように、発光表示素子を光信号の発信手段として機能させる場合に輝度を高くすると、発光表示素子が必要以上に明るくなって使用者が見づらくなるという不都合がある。
さらに、上記特許文献2に記載された光通信装置のように、発光と受光を同じ光電子素子によって行う構成とした場合には、高輝度及び高感度の確保が可能な高コストの光電子素子を採用する必要がある。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、高輝度の光電子素子及び高感度の光電子素子を用いることなく、通信の信頼性を高めた光通信装置を提供することを目的とする。
本発明の光通信装置は、
受光素子と、
前記受光素子による受光レベルが所定の閾値レベルを超えるか否かを認識することによって、他の機器から出力される光信号を受信する通信制御部と
を備えた光通信装置であって、
出射光が前記受光素子によって受光される箇所に配置された発光素子を備え、
前記通信制御部は、前記発光素子を発光状態として、他の機器から出力される光信号を受信することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記発光素子が発光状態であるときは、前記発光素子から出射された光が前記受光素子で受光されて、前記受光素子の受光レベルがある程度上がった状態になる。このように、前記受光素子の受光レベルがある程度上がった状態とすることで、他の機器からの光信号を受信したときに、前記受光素子の受光レベルが前記閾値レベル以上になるのに必要な光信号の輝度が低くなる。そのため、前記受光素子として感度の高い受光素子を用いることなく、他の機器から送信される低輝度の光信号を受信することを可能にして、光通信の信頼性を高めることができる。
また、前記通信制御部は、前記発光素子を消灯した状態でも、他の機器から出力される光信号を受信することができるときは、前記発光素子を消灯状態として他の機器から出力される光信号を受信し、前記発光素子を消灯した状態では、他の機器から出力される光信号を受信することができないときに限定して、前記発光素子を発光状態として他の機器から出力される光信号を受信することを特徴とする。
この構成によれば、前記通信制御部は、前記発光素子を消灯した状態でも他の機器から出力される光信号を受信できるときには、前記発光素子を消灯状態として他の機器から出力される光信号を受信する。そのため、光信号の受信時における消費電力を低減することができる。
また、前記受光素子は、発光及び受光が可能な光電子素子であり、
前記通信制御部は、前記光電子素子を発光させることによって、他の機器に対して光信号を送信することを特徴とする。
この構成によれば、1個の光電子素子を用いた簡易な構成により、光信号の送信機能を付加することができる。
また、前記発光素子の輝度を変更する輝度変更部を備えることにより、他の機器から送信される光信号の輝度に合わせて、前記受光素子の受光レベルを前記閾値レベル付近までかさ上げすることができる。
光通信装置の使用態様を示した説明図。 光通信装置の回路図。 受光量アップLEDを点灯することによる受信感度の増大効果の説明図。図3Aは受光量アップLEDが消灯状態である場合を示し、図3Bは受光量アップLEDが点灯状態である場合を示す。 光通信処理のフローチャート。
本発明の実施形態の一例について、図1〜図4を参照して説明する。図1を参照して、本実施形態の光通信装置1は、ガスコンロ50(本発明の他の機器に相当する)との間で光通信を行う。
光通信装置1は、光通信装置1の作動と停止を指示するための電源スイッチ11、発光及び受光を行う通信LED12(本発明の光電子素子及び受光素子に相当する)、受光量アップLED13(本発明の発光素子に相当する)、及び受光量アップLED13の輝度を変更して、光信号の受信感度を変更するための感度ダイヤル14を備えている。受光量アップLED13は、出射光が通信LED12によって受光される箇所に配置されている。
光通信装置1は、パソコン80等の端末装置との間で通信を行う機能を有しており、メンテナンス作業者等は、光通信装置1を通信ケーブル70を介してパソコン80に接続することにより、光通信装置1がガスコンロ50から受信したメンテナンスデータ(エラー履歴、使用時間等を示すデータが含まれる)を、パソコン80に取り込むことができる。
さらに、光通信装置1は、ガスコンロ50に対して、いわゆるチャイルドロック(点火操作を禁止した状態)の設定と解除を指示する機能を有している。光通信装置1は、ガスコンロ50のチャイルドロックが解除された状態で、電源スイッチ11が短時間操作(例えば、1秒以下の押し操作)されたときに、ガスコンロ50に対して、チャイルドロックの設定を指示する光信号を送信する。
また、光通信装置1は、ガスコンロ50のチャイルドロックが設定された状態で、電源スイッチ11が短時間操作されたときには、ガスコンロ50に対して、チャイルドロックの解除を指示する光信号を送信する。
ガスコンロ50は、被調理物の加熱手段として、左バーナ51、右バーナ52、及びグリル53を備えている。左バーナ51には、左バーナ51に載置される調理容器の底部に接触して調理容器の温度を検出する鍋底温度センサ51aが設けられている。同様に、右バーナ52にも鍋底温度センサ52aが設けられている。
鍋底温度センサ51aは、被調理物の温度を一定に制御する揚げ物調理モードで使用され、また、左バーナ51に調理容器が載置されていない状態で左バーナ51が燃焼しているときに、警報(図示しないブザーによる警報音)を出力するために使用される。鍋底温度センサ52aについても同様である。
ガスコンロ50の前面には、左バーナ51用の操作部54、右バーナ52用の操作部55、及びグリル53用の操作部56が備えられている。左バーナ51用の操作部54には、火力調節レバー60、高温炒めスイッチ61、温度設定スイッチ62、高温炒めLED63、160℃LED64、180℃LED65、200℃LED66、及び電池交換LED67が設けられている。
高温炒めスイッチ61は、炒め調理をする場合のように、使用者が調理容器を持ち上げて調理容器が鍋底温度センサ51aから離れたときに、警報が出力されることを禁止するためのスイッチである。使用者が高温炒めスイッチ61を3秒間押し続けることで、警報の出力が禁止される。また、警報の出力が禁止された状態で、使用者が高温炒めスイッチ61を押したときに、警報の出力禁止が解除される。警報の出力が禁止された状態であるときは高温炒めLED63が点灯し、警報の出力禁止が解除された状態であるときには高温炒めLED63が消灯する。
温度設定スイッチ62は、揚げ物調理モードの設定を行うためのスイッチであり、使用者が温度設定スイッチ62を操作する毎に、揚げ物調理モード(160℃設定)→揚げ物調理モード(180℃設定)→揚げ物調理モード(200℃設定)→揚げ物調理モード解除→揚げ物調理モード(160℃設定)→…と順次切り替わる。
揚げ物調理モードの設定温度に応じて、160℃LED64、180℃LED65、200℃LED66が点灯する。また、ガスコンロ50は、図示しない電池からの供給電力によって作動し、電池の残容量が所定レベル以下になったときに電池交換LED67が点灯する。
また、ガスコンロ50は、図2を参照して後述する光通信装置1の回路と同様の構成を有する光通信回路57を備えている。
次に、図2を参照して、光通信装置1は、光通信の制御を行うマイクロコンピュータ15(以下、マイコン15という)、通信LED12の駆動回路20、通信LED12の受信回路30、及び受光量アップLED13の駆動回路40を備えている。マイコン15が光通信の制御を行う構成は、本発明の通信制御部に相当する。
マイコン15は、CPU、メモリ、入出力回路等を備えた集積回路であり、メモリに保持された光通信装置1の制御プログラムをCPUで実行することによって、光通信装置1の全体的な作動を制御する機能を果たす。なお、マイコン15が光通信の制御を行う構成は、本発明の通信制御部に相当する。
駆動回路20は、マイコン15の出力ポートDr1と通信LED12のアノード端子間に直列に接続された抵抗21、トランジスタ22、及び抵抗23を備えている。また、駆動回路20は、マイコン15の出力ポートTx(送信ポート)と通信LED12のアノード端子間に直列に接続された抵抗25、トランジスタ26、及び抵抗27を備えている。出力ポートTxは、抵抗24を介して5V電位(V5)にプルアップされている。
トランジスタ22,26のエミッタはDC5Vの電位部に接続されており、出力ポートDr1の出力がHigh(DC5Vレベル)であるときは、トランジスタ22がオフ(遮断状態)になって、V5からトランジスタ22を介した通信LED12への通電が遮断される。一方、出力ポートDr1の出力がLow(GNDレベル)であるときには、トランジスタ22がオン(導通状態)になって、トランジスタ22を介してV5から通信LED12に通電される。
同様に、出力ポートTxの出力がHighであるときは、トランジスタ26がオフになって、トランジスタ26を介したV5から通信LED12への通電が遮断される。また、出力ポートTxの出力がLowであるときには、トランジスタ26がオンになって、トランジスタ26を介してV5から通信LED12に通電される。
受信回路30は、オペアンプ37と、マイコン15の入力ポートRx(受信ポート)とオペアンプ37の出力端子間に直列に接続された抵抗31、トランジスタ33、及び抵抗34とを備えている。オペアンプ37の正入力端子は通信LED12のアノード端子に接続されると共に、抵抗39を介してGNDに接続されている。オペアンプ37の負入力端子は抵抗36を介してオペアンプ37の出力端子に接続されている。
また、オペアンプ37の出力端子は抵抗35を介してGNDに接続され、トランジスタ33のエミッタ端子は抵抗32を介してV5に接続されている。
通信LED12は、受光量が多い程発生する電圧が高くなり、通信LED12で発生している電圧のレベルに応じた電流がオペアンプ37から抵抗34を介してトランジスタ33のベースに入力される。そして、オペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vthを超えているときに、トランジスタ33がオンしてトランジスタ33のエミッタがGNDに導通し、入力ポートRxの入力レベルがLow(GNDレベル)となる。
また、オペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vth以下であるときには、トランジスタ33がオフするため、入力ポートRxの入力レベルがHigh(V5レベル)になる。なお、オペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vthであるときに通信LED12で受光されている光のレベル(受光量)が、本発明の閾値レベルに相当する。
駆動回路40は、マイコン15の出力ポートDr2と受光量アップLED13のカソード端子との間に直列に接続されたトランジスタ41、可変抵抗43、及び抵抗42を備えている。受光量アップLED13のアノード端子は、V5に接続されている。可変抵抗43の抵抗値は、感度ダイヤル14(図1参照)の操作に応じて変更され、可変抵抗43の抵抗値に応じて受光量アップLED13の輝度が変化する。なお、感度ダイヤル14と可変抵抗43とにより、本発明の輝度変更部が構成される。
マイコン15は、通信LED12を表示用に点灯させるときは、出力ポートDr1の出力を低レベル(GNDレベル)にして、トランジスタ22をオン状態にすることによって、通信LED12を点灯させる。マイコン15は、電源オン状態であるときに、通信LED12を点灯させる。
また、マイコン15は、光信号を送信するときは、出力ポートTxの出力を断続的にV5レベルからGNDレベルに切り替えることによって、通信LED12を点滅させる。
ここで、抵抗23,27の抵抗値を異なる設定とすることによって、通信LED12を表示用に点灯させるときの輝度と、通信LED12を送信用に点灯させるときの輝度とを変えることができる。例えば、抵抗23の抵抗値を抵抗27の抵抗値よりも高く設定することにより、通信LED12を表示用に点灯する際の輝度を抑えて、使用者が眩しさを感じないようにすると共に、光通信時には通信LED12を高輝度で発光させて、通信の信頼性を高めることができる。
ガスコンロ50の光通信回路57では、後述するように、電池交換LED67を通信用のLEDとして用いているが、抵抗23の抵抗値が抵抗27の抵抗値よりも高く設定されている。これにより、電池交換を促すために点灯する場合の輝度を、光信号を送信するときよりも低くしている。
また、光信号を受信するときには、マイコン15は、出力ポートDr1,Txの出力をHighとして、トランジスタ22,26をオフ状態に維持する。そして、マイコン15は、入力ポートRxに入力される電圧のレベルの変化(HighとLowの切り替わり)を検知することによって、光信号を受信する。
さらに、マイコン15は、出力ポートDr2の出力Highにすることによって、受光量アップLED13を点灯させる。
ここで、図3A,図3Bを参照して、受光量アップLED13を点灯させることによる効果について説明する。図3A,図3Bは、光通信装置1が、他の機器(本実施形態ではガスコンロ50)から断続的に出力される光信号を受光しているときのオペアンプ37の出力電圧Voの推移を、縦軸を電圧(V)に設定し、横軸を時間(t)に設定して例示したものである。
図3Aは、受光量アップLED13を消灯した状態でのオペアンプ37の出力電圧Voを示しており、Voが閾値Vthよりも低い範囲で、VoがGNDレベル(光信号を受光していない状態)とGND+Vw1(光信号を受光している状態)との間で変化している。この場合は、トランジスタ33がオンしないため、入力ポートRxの入力がGNDレベルに維持され、マイコン15は、光信号を受信することができない。
それに対して、図3Bは、受光量アップLED13を点灯した状態でのオペアンプ37の出力電圧Voを示している。図3Bでは、通信LED12が、受光量アップLED13から出射された光を常時受光する状態となるため、オペアンプ37の出力電圧Voは、GNDレベルからBup分(受光量アップLED13からの出射光の受光量分)オフセットされる。
その結果、光信号の受光時のオペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vthを超えると共に、光信号の非受光時のオペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vth以下になるため、光信号の受信の有無に応じてトランジスタ33がオン/オフする。そのため、マイコン15は、入力ポートRxへの入力電圧の変化を認識して、光信号を受信することができる。
使用者が感度ダイヤル14を操作して可変抵抗43の抵抗値を変化させると、可変抵抗43の抵抗値に応じて受光量アップLED13の輝度が変化する。そして、受光量アップLED13の輝度に応じて、通信LED12の受光量が変化して、図3BにおけるBupが増減する。そのため、使用者は、感度ダイヤル14を操作して、光信号の受信時に、オペアンプ37の出力電圧Voが閾値Vthを中心として切り替わるように設定することにより、機器から送信される光信号の輝度が低い場合であっても、光通信装置1により光信号を受信することができる。
ここで、ガスコンロ50も、光通信を行うために、光通信装置1と同様の構成を有する光通信回路57を備えており、電池交換LED67を通信用のLED(図2の通信LED12に相当する)として転用している。
また、ガスコンロ50の光通信回路57は、受光量アップ用のLEDを備えておらず、後述するように、光通信装置1の受光量アップLED13の点灯により、電池交換LED67の受光量を増加させて、光信号の受信感度を高めるようにしている。
次に、図4に示したフローチャートに従って、光通信装置1のマイコン15がガスコンロ50からメンテナンスデータの光信号を受信する処理について説明する。ガスコンロ50のメンテナンス作業者等は、ガスコンロ50からメンテナンスデータを受信するときには、高温炒めスイッチ61と温度設定スイッチ62の同時操作等の特殊操作を行って、ガスコンロ50を光通信装置1との間で光通信を行う通信モードに設定する。
マイコン15は、STEP1でメンテナンス作業者等により電源スイッチ11の特殊操作(短時間間隔での2度押し操作等)による通信開始操作がなされたときに、STEP2に進む。
マイコン15は、STEP2で、通信LED12を点滅させることによってガスコンロ50に光信号(メンテナンスデータの送信を要求する信号)を送信する。続くSTEP3で、マイコン15は、ガスコンロ50から光信号(メンテナンスデータを含む信号)を受信したか否かを判断する。そして、マイコン15は、ガスコンロ50から光信号を受信したときはSTEP20に分岐して、通信を完了する。
この場合は、受光量アップLED13を点灯することなく(受光量アップLED13を消灯状態に維持して)、光通信装置1とガスコンロ50間の光通信を行うことができるため、受光量アップLED13の点灯による通信電力の増加を回避することができる。
マイコン15は、STEP2〜STEP3の処理により、受光量アップLED13を消灯状態とした場合に、ガスコンロ50との光通信を行うことができない場合に限定して、STEP4以降の受光量アップLED13を点灯させる処理を行う。
マイコン15は、STEP3でガスコンロ50から光信号が受信できなかったときにはSTEP4に進み、受光量アップLED13を点灯状態(発光状態)として、STEP5で再度光信号を送信する。
そして、次のSTEP6で、受光量アップLED13の点灯により、図3Bに示したように、オペアンプ37の出力電圧VoをBup分だけオフセットさせた状態で、ガスコンロ50から光信号が受信できたか否かを判断する。STEP6でガスコンロ50から光信号が受信できたときはSTEP20に進み、光通信装置1は通信処理を完了する。
この場合は、送信時に受光量アップLED13を点灯させてガスコンロ50の光通信回路57における光信号の受信感度を高めると共に、受信時に受光量アップLED13を点灯させて光通信装置1における光通信信号の受信感度を高めることによって、光通信装置1とガスコンロ50間の光通信を可能にしている。
一方、STEP6でガスコンロ50から光信号が受信できなかったときにはSTEP7に進み、光通信装置1は、光信号を再度送信して、続くSTEP8で受光量アップLED13を消灯する。
次のSTEP9で、光通信装置1は、ガスコンロ50から光信号を受信したか否かを判断する。そして、光信号を受信したときはSTEP20に分岐し、光通信装置1は通信処理を完了する。
この場合は、送信時に受光量アップLED13を点灯させて、ガスコンロ50の光通信回路57における光信号の受信感度を高めることによって、光通信装置1とガスコンロ50間の通信を可能にしている。
一方、光信号を受信できなかったときにはSTEP10に進み、光通信装置1は、ガスコンロ50に対して光信号を再び送信し、続くSTEP11で受光量アップLED13を消灯する。
次のSTEP12で、光通信装置1は、ガスコンロ50から光信号を受信したか否かを判断する。そして、光信号を受信したときはSTEP20に分岐し、光通信装置1は通信処理を完了する。
この場合は、受信時に受光量アップLED13を点灯させて、光通信装置1における光信号の受信感度を高めることによって、光通信装置1とガスコンロ50間の通信を可能にしている。
一方、光信号を受信できなかったときにはSTEP13に進み、光通信装置1は、通信異常を報知する。光通信装置1は、通信異常の報知として、例えば、通信LED12と受光量アップLED13の交互に点灯させる等の処理を行う。
なお、本実施形態においては、本発明の発光素子として、発光と受光が可能な通信LED12を用いて光信号の送信と受信を行ったが、送信用の発光素子と受信用の受光素子を別個に備える構成としてもよい。
なお、本実施形態では、本発明の輝度変更部を感度ダイヤル14及び可変抵抗43により構成して、受光量アップLED13の通電量を変更することにより、受光量アップLED13の輝度を変更したが、他の構成を採用してもよい。例えば、受光量アップLEDを複数個備えて、点灯させる受光量アップLEDの個数を変更することにより、受光量アップLEDの輝度(トータルの輝度)を変更する構成としてもよい。
また、受光量アップLED13の輝度を変更することによる受信回路30の受信感度の調整が不要である場合には、輝度変更部を省略してもよい。
また、本実施形態では、本発明の光通信装置との間で光通信を行う機器として、ガスコンロ50を示したが、本発明の光通信装置の通信対象はこれに限られず、光通信機能を有する機器であれば本発明の光通信装置の通信対象とすることができる。
1…光通信装置、12…通信LED、13…受光量アップLED、15…マイクロコンピュータ(通信制御部)、20…(通信LED12の)駆動回路、30…受信回路、40…(受光量アップLED13の)駆動回路、50…ガスコンロ、54…左バーナの操作部、57…ガスコンロ50の光通信回路、67…電池交換LED(通信LED)。

Claims (4)

  1. 受光素子と、
    前記受光素子による受光レベルが所定の閾値レベルを超えるか否かを認識することによって、他の機器から出力される光信号を受信する通信制御部と
    を備えた光通信装置であって、
    出射光が前記受光素子によって受光される箇所に配置された発光素子を備え、
    前記通信制御部は、前記発光素子を発光状態として、他の機器から出力される光信号を受信することを特徴とする光通信装置。
  2. 請求項1に記載の光通信装置において、
    前記通信制御部は、前記発光素子を消灯した状態でも、他の機器から出力される光信号を受信することができるときは、前記発光素子を消灯状態として他の機器から出力される光信号を受信し、前記発光素子を消灯した状態では、他の機器から出力される光信号を受信することができないときに限定して、前記発光素子を発光状態として他の機器から出力される光信号を受信することを特徴とする光通信装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の光通信装置において、
    前記受光素子は、発光及び受光が可能な光電子素子であり、
    前記通信制御部は、前記光電子素子を発光させることによって、他の機器に対して光信号を送信することを特徴とする光通信装置。
  4. 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の光通信装置において、
    前記発光素子の輝度を変更する輝度変更部を備えたことを特徴とする光通信装置。
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