JP3231052B2 - 伝送ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、防災、防犯システム
やロボットコントロール等の情報伝送システムに適用さ
れる伝送ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】リモートセンシングシステムを含む情報
伝送システムは、コントローラと任意の場所に設置され
たセンサ端末と、このセンサ端末とコントローラとを接
続する伝送ラインとで構成され、各センサ端末で得られ
た情報をコントローラで収集、処理するとともに、コン
トローラから各センサ端末に情報を伝送するものであ
る。このようなリモートセンシングシステムでは、一般
に、コントローラ側とセンサ端末側との情報のやりとり
を信号の多重化によって行っていた。すなわち、周波数
を分割したり、時分割方式によって信号の多重伝送を実
現するようにしていた。

【０００３】ところが、多重伝送による情報伝送システ
ムでは、コントローラ側と各センサ端末側のそれぞれに
伝送制御部を設ける必要があり、非常に高価になる問題
があった。

【０００４】そこで、本出願人は特願平２−９１０４８
号において、コントローラ側を電流源として並列に接続
された複数のセンサ端末に直流電流を供給する２線式の
電流経路を設け、各センサ端末において電流経路を所定
のタイミングでセンサ側または負荷側に切換接続すると
ともに、この切換接続した際における電流経路の電流値
の変化をコントローラにおいて検出し、各センサ端末に
おけるセンサの状態を順次検出できるようにした伝送ユ
ニットを提案した。このように構成することによって、
コントローラ側およびセンサ端末側に伝送制御部を設け
る必要を無くし、低コストで且つ簡単な構成とすること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平２−９１０４８号に開示した伝送ユニットでは、コ
ントローラ側を電流源とする電流経路が複数のセンサ端
末に対して一方向にのみ構成されていたため、この電流
経路の途中で断線を生じたり、複数のセンサ端末のいず
れかにおいて故障を生じた場合、それらの破損部分以降
に接続されているセンサ端末におけるセンサの状態をコ
ントローラにおいて検出することができず、単一箇所の
破損により多数のセンサ端末に対する情報のやりとりを
行うことができなくなる問題があった。

【０００６】この発明の目的は、複数のセンサ端末に対
して電流経路を双方向に形成し、電流経路の途中で断線
を生じたり複数のセンサ端末の一部において破損を生じ
た場合にはセンサ端末に対する電流経路を逆方向に切り
換えることにより、破損部分以降のセンサ端末に対して
も情報の伝送を行うことができるようにし、電流経路が
その一部において断線した場合や一部のセンサ端末にお
いて破損を生じた場合にも、切断部分に含まれるセンサ
端末および破損を生じたセンサ端末以外のセンサ端末を
有効に活用できるようにし、部分的な破損によって多数
のセンサ端末が無効となることを防止できる伝送ユニッ
トを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の伝送ユニット
は図１に示すように、それぞれがセンサを備えた複数の
センサ端末をコントローラ側を電流源とする２線式の電
流経路にカスケード接続するとともに、各センサ端末は
個別の切換タイミングで切換素子を介して電流経路を後
段のセンサ端末側から内部のセンサ側に切換接続し、コ
ントローラは各センサ端末における切換タイミングで電
流経路の電流値を読み取ることにより各センサ端末が備
えるセンサのオン／オフ状態を検出する伝送ユニットに
おいて、前記電流経路を前記複数のセンサ端末の前段側
から後段側への順方向と後段側から前段側への逆方向と
の双方向に形成するとともに、前記コントローラにおけ
る順方向または逆方向の電流経路の電流値の読取がいず
れかのセンサ端末における切換タイミングで中断した際
に電流経路を逆方向または順方向に切り換える電流経路
切換手段を前記コントローラに設け、順方向の一方向素
子と電流経路を開閉するスイッチ素子とを含む第１のゲ
ート回路、及び、逆方向の一方向素子と前記切換素子と
を含む第２のゲート回路、並びに、前記切換タイミング
時に第１のゲート回路のスイッチ素子を開成するととも
に第２のゲート回路の切換素子により電流経路を内部の
センサ側に接続し、前記切換タイミング時以外において
第１のゲート回路のスイッチ素子を閉成するとともに第
２のゲート回路の切換素子により電流経路を後段のセン
サ端末側に接続する接続切換手段を、各センサ端末のそ
れぞれに設けたことを特徴とする。

【０００８】また、前記第１及び第２のゲート回路を、
個別のＭＯＳＦＥＴにより構成したものである。

【０００９】

【作用】この発明においては、コントローラに設けられ
た電流経路切換手段により、複数のセンサ端末に対して
双方向に構成された電流経路のうち順方向が選択される
と、前段に位置するセンサ端末における所定の切換タイ
ミング時に接続切換手段が第１のゲート回路のスイッチ
素子を開成するとともに第２のゲート回路の切換素子に
より電流経路をセンサ側に接続し、第１のゲート回路の
一方向素子及び第２のゲート回路の切換素子を経由して
センサに電流が流れる。前段に位置するセンサ端末にお
ける切換タイミングが終了すると接続切換手段が第１の
ゲート回路のスイッチ素子を閉成するとともに第２のゲ
ート回路の切換素子をセンサ側から後段のセンサ端末側
に接続し、センサに対する電流の供給が断たれるととも
に第２のゲート回路の切換素子を経由して後段のセンサ
端末に電流が供給される。この動作が各センサ端末で順
次行われ、センサに対する電流の供給は最前段に位置す
るセンサ端末から後段に位置するセンサ端末に順次切り
換えられ、複数のセンサ端末のうちのいずれか一つのセ
ンサ端末が有するセンサに対してのみ電流が供給され
る。

【００１０】一方、コントローラに設けられた電流経路
切換手段により、複数のセンサ端末に対して双方向に構
成された電流経路のうち逆方向が選択されると、後段に
位置するセンサ端末における所定の切換タイミング時に
接続切換手段が第１のゲート回路のスイッチ素子を開成
するとともに第２のゲート回路の切換素子により電流経
路をセンサ側に接続し、第２のゲート回路の一方向素子
から第２のゲート回路の切換素子を経由してセンサに電
流が流れる。後段に位置するセンサ端末における切換タ
イミングが終了すると接続切換手段が第１のゲート回路
のスイッチ素子を閉成するとともに第２のゲート回路の
切換素子をセンサ側から後段のセンサ端末側に接続し、
センサに対する電流の供給が断たれるとともに第２のゲ
ート回路の切換素子から第１のゲート回路のスイッチ素
子を経由して前段のセンサ端末に電流が供給される。こ
の動作が各センサ端末で順次行われ、センサに対する電
流の供給は最後段に位置するセンサ端末から前段に位置
するセンサ端末に順次切り換えられ、複数のセンサ端末
のうちのいずれか一つのセンサ端末が有するセンサに対
してのみ電流が供給される。

【００１１】したがって、コントローラにおいて電流経
路切換手段により電流経路を順方向または逆方向に切り
換えることにより、センサに対する電流の供給が前段側
から後段側または後段側から前段側に切り換えられる。
これによって、複数のセンサ端末のいずれかにおいて破
損を生じた場合または電流経路の一部において断線を生
じた場合に、コントローラにおける順方向または逆方向
の電流経路の電流値の読取がいずれかのセンサ端末にお
ける切換タイミングで中断した際にも、電流経路におけ
る電流方向を切り換えることにより破損部分を除くセン
サ端末が有するセンサの状態が正確に検出される。

【００１２】また、各センサ端末において第１および第
２のゲート回路をＭＯＳＦＥＴにより構成することによ
り、ＭＯＳＦＥＴが一般的に備える寄生ダイオードを一
方向素子として用いることができ、第１および第２のゲ
ート回路のそれぞれに一方向素子を別に接続する必要が
ない。

【００１３】

【実施例】図２はこの発明の実施例である伝送ユニット
の構成を示す図である。コントローラ１には双方向の電
流経路３を介して複数のセンサ端末２がカスケード接続
されている。コントローラ１は電流経路３に対して電流
を供給するトランジスタＴＲ１と、電流経路３を流れる
電流の電流値を電圧値に変換する電流／電圧変換用抵抗
Ｒ３、抵抗Ｒ３の両端電圧を増幅するオペアンプＯＰ、
このオプアンプＯＰの出力を基準電圧ＶａおよびＶｄの
それぞれと比較するコンパレータＣ１，Ｃ２、コンパレ
ータＣ１およびＣ２の出力が入力されるとともに、トラ
ンジスタＴＲ１〜ＴＲ３に駆動信号を出力するマイクロ
コンピュータ４、およびコンパレータＣ１，Ｃ２の出力
状態を外部に出力するインタフェイス５により構成され
ている。トランジスタＴＲ２およびＴＲ３は電流経路３
に対して電源からの電流をそれぞれ順方向（矢印Ａ方
向）または逆方向（矢印Ｂ方向）に供給する。このトラ
ンジスタＴＲ２，ＴＲ３がこの発明の電流経路切換手段
を構成し、マイクロコンピュータ４から出力される駆動
信号により択一的に駆動される。

【００１４】各センサ端末２はスイッチ素子Ｐ１〜Ｐ
３、タイマＴ１，Ｔ２、可変インピーダンス回路を構成
する抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびセンサ回路ＳＣとにより構
成されている。スイッチ素子Ｐ１は順方向の一方向素子
とともにこの発明の第１のゲート回路を構成し、この発
明の切換素子であるスイッチ素子Ｐ２は逆方向の一方向
素子とともにこの発明の第２のゲート回路を構成してお
り、スイッチ素子Ｐ１，Ｐ２はＭＯＳＦＥＴにより構成
することができる。また、タイマＴ２は、この発明の接
続切換手段である。なおスイッチ素子Ｐ１およびスイッ
チ素子Ｐ２はタイマＴ２が所定時間Ｔ２を計時した時に
オンする。このスイッチ素子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれは順
方向および逆方向の一方向素子を含み、スイッチ素子Ｐ
１はオフ状態においても順方向に電流を流し、スイッチ
素子Ｐ２はオフ状態においても逆方向に電流を流す。

【００１５】また、スイッチ素子Ｐ３はタイマＴ１が一
定時間Ｔ１を計時するまでの期間においてオンし、スイ
ッチ素子Ｐ１またはＰ２を介して供給される電流を可変
インピーダンス回路側に導く。可変インピーダンス回路
はセンサ回路ＳＣにおけるセンサＳのオン／オフ状態に
応じて抵抗値が変わり、センサＳがオン状態であればセ
ンサ回路３にはｉ＝Ｅ／Ｒ１の電流が流れ、センサＳが
オフ状態であるときにはｉ＝Ｅ／（Ｒ１＋Ｒ２）の電流
が流れる。

【００１６】タイマＴ２の計時時間はタイマＴ１の計時
時間よりも長く設定されており、スイッチ素子Ｐ３がオ
フしてから時間（Ｔ２−Ｔ１）が経過した後にスイッチ
素子Ｐ１，Ｐ２がオンするようにされている。この構成
により、各センサ端末２においては、センサ回路３に電
流が供給されてから一定時間Ｔ２が経過した後に負荷側
すなわち次のセンサ端末２に対して電流が供給される。

【００１７】コントローラ１に設けられたコンパレータ
Ｃ１およびＣ２の基準電圧ＶａおよびＶｄは図３に示す
ように、電流経路３に接続されている複数（ここでは１
２８個）のセンサ端末の全てについてセンサＳのオン／
オフ状態における電流変化を検出できる値にされてい
る。すなわち、コンパレータＣ１における基準電圧Ｖａ
はセンサＳのオン／オフ状態に係わらず電源がセンサ端
末の可変インピーダンス回路に供給されることによる伝
送経路３中の電流の低下を検出できる値にされており、
マイクロコンピュータ４は“Ｌｏ”レベルのコンパレー
タＣ１の出力数を計数し、これにより何段目のセンサ端
末２に電流が供給されているかを特定する。このように
コンパレータＣ１の出力信号はマイクロコンピュータ４
においてセンサ端末２のアドレス信号として用いられ
る。

【００１８】また、基準信号Ｖｄは各センサ端末２にお
けるセンサＳのオン／オフの変化による電流経路３の電
流値の変化を検出できる値にされており、センサＳがオ
ンしている時にコンパレータＣ２の出力が“Ｌｏ”レベ
ルとなる。したがってマイクロコンピュータ４はコンパ
レータＣ２の出力レベルから各センサ端末２におけるセ
ンサＳのオン／オフ状態を知ることができ、コンパレー
タＣ２の出力信号はマイクロコンピュータ４においてデ
ータ信号として用いられる。

【００１９】たとえば、オペアンプＯＰの出力電圧が図
３（Ａ）に示すように変化した場合には、マイクロコン
ピュータ４にはアドレス信号として同図（Ｂ）に示す波
形が入力され、データ信号として同図（Ｃ）に示す波形
が入力される。これによってマイクロコンピュータ４は
コンパレータＣ１から入力されるアドレス信号により電
流経路３から電流が供給されているセンサ端末２を特定
でき、その時のデータ信号の有無によりそのセンサ端末
２が有するセンサＳがオンしているか否かの検出を行う
ことができる。

【００２０】図４および図５は、この発明の実施例であ
る伝送ユニットのコントローラを構成するマイクロコン
ピュータ４の処理手順を示すフローチャートである。デ
ータの読取処理においてマイクロコンピュータ４はまず
トランジスタＴＲ１を駆動し（ｎ１）、続いて内部メモ
リの一部に設けられたカウンタＣをクリアし（ｎ２）、
トランジスタＴＲ２およびＴＲ３をそれぞれオンおよび
オフする（ｎ３，ｎ４）。これによって電源電流は電流
経路３を順方向に流れ、最前段に位置するセンサ端末２
から順にセンサＳに電流が供給される。マイクロコンピ
ュータ４はアドレス端子が“Ｌｏ”になった時にカウン
タＣの内容をインクリメントし（ｎ５，ｎ６）、その時
のデータ端子の状態を読み取る（ｎ７）。この時データ
端子が“Ｌｏ”レベルであるか否かに応じ、カウンタＣ
の内容によって特定される出力端子を“Ｈｉ”または
“Ｌｏ”レベルにする（ｎ７〜ｎ９）。マイクロコンピ
ュータ４はこのｎ５〜ｎ９の処理を連続して行い（ｎ１
０）、カスケード接続されている全てのセンサ端末２に
ついてセンサＳのオン／オフ状態を検出し、その検出結
果に応じて出力端子の状態を設定する。

【００２１】マイクロコンピュータ４は前記ｎ５におい
てアドレス端子が一定時間を経過しても“Ｌｏ”レベル
にならなかった際には、この時のカウンタＣの内容をメ
モリエリアＭＡ１に格納する（ｎ１１，ｎ１２）。次い
で、カウンタＣの内容をセンサ端末２の接続数（最大
値）ｍに１加算した値とし（ｎ２１）、トランジスタＴ
Ｒ２およびトランジスタＴＲ３をそれぞれオフおよびオ
ンする（ｎ２２，ｎ２３）。これによって電源電流は電
流経路３を逆方向に流れ、最後段に位置するセンサ端末
２から順にセンサＳに電流が供給されることになる。続
いて、アドレス端子が“Ｌｏ”になった時にカウンタＣ
の内容をデクリメントするとともに、データ端子の状態
を読み取り（ｎ２４〜ｎ２６）、データ端子が“Ｌｏ”
であるか否かに応じてカウンタＣによって特定される出
力端子を“Ｈｉ”または“Ｌｏ”レベルにする（ｎ２
７，ｎ２８）。ｎ２４において一定時間アドレス端子が
“Ｌｏ”レベルにならなかった場合にはその時のカウン
タＣの内容をメモリエリアＭＡ２に格納し（ｎ３１）、
メモリエリアＭＡ１，ＭＡ２の内容を出力する（ｎ３
２）。

【００２２】以上のようにしてこの実施例によれば、電
流経路３にカスケード接続された複数のセンサ端末２の
一部において破損を生じた場合、または電流経路３の一
部において断線を生じた場合には、ｎ１０においてカウ
ンタＣの内容が最大値ｍになることなくアドレス端子が
“Ｈｉ”のまま一定時間を経過する。マイクロコンピュ
ータ４はこの場合において電流経路３を逆方向に切り換
え、最後段に位置するセンサ端末２から順にセンサＳに
電流を供給する。このようにして電流経路３に順方向に
電流を流した場合におけるカウンタＣの最大値と、電流
経路３に逆方向に電流を流した場合におけるカウンタＣ
の最小値とをそれぞれメモリエリアＭＡ１，ＭＡ２に記
憶し、この内容を読み出すことにより、破損または断線
を生じた箇所を特定することができる。しかも、破損ま
たは断線を生じた箇所以外に位置するセンサ端末２の全
てについては正確にセンサＳの状態を検出することがで
きる。

【００２３】なお、各センサ端末２においてスイッチ素
子Ｐ１およびスイッチ素子Ｐ２をＭＯＳＦＥＴにより構
成することにより、ＭＯＳＦＥＴが一般的に備えている
寄生ダイオードをこの発明の一方向素子として用いるこ
とができ、スイッチ素子Ｐ１，Ｐ２に別途ダイオードを
設ける必要がない。また、ＭＯＳＦＥＴにおいて寄生ダ
イオードはゲートがオンされた状態で順方向の抵抗値と
なるため、スイッチ素子Ｐ１を追加することによって
も、各センサ端末２における抵抗値が大きく増加して電
流経路３を流れる電流値が著しく低下するということが
ない。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、センサ端末の一部に
おいて故障を生じた場合や電流経路の一部において断線
を生じた際には、電流経路における電流方向を反転し、
最後段に位置するセンサ端末から順に電流を供給するこ
とができる。これによって破損部分を除くセンサ端末の
全てについて正確にデータの検出を行うことができる利
点がある。

【００２５】また、第１および第２のゲート回路をＭＯ
ＳＦＥＴにより構成することによって寄生ダイオードを
一方向素子として利用することができるとともに、順方
向時の抵抗値を小さくして電流経路を流れる電流が大き
く減衰することを防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示す図である。

【図２】この発明の実施例である伝送ユニットの構成を
示す図である。

【図３】同伝送ユニットの電流経路における電流値の検
出波形、コントローラのマイクロコンピュータに入力さ
れるアドレス信号波形および同データ信号波形を示す図
である。

【図４】同伝送ユニットのコントローラを構成するマイ
クロコンピュータの処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】同フローチャートである。

【符号の説明】

１−コントローラ ２−センサ端末 ３−伝送経路 ＳＣ−センサ回路 ＴＲ２−トランジスタ（電流経路切換手段） ＴＲ３−トランジスタ（電流経路切換手段） Ｐ１−第１のスイッチ素子 Ｐ２−第２のスイッチ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−201700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−45802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−151542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−34698（ＪＰ，Ａ) 英国特許出願公開2131991（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 9/00 - 9/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれがセンサを備えた複数のセンサ端
   末をコントローラ側を電流源とする２線式の電流経路に
   カスケード接続するとともに、各センサ端末は個別の切
   換タイミングで切換素子を介して電流経路を後段のセン
   サ端末側から内部のセンサ側に切換接続し、コントロー
   ラは各センサ端末における切換タイミングで電流経路の
   電流値を読み取ることにより各センサ端末が備えるセン
   サのオン／オフ状態を検出する伝送ユニットにおいて、 前記電流経路を前記複数のセンサ端末の前段側から後段
   側への順方向と後段側から前段側への逆方向との双方向
   に形成するとともに、前記コントローラにおける順方向
   または逆方向の電流経路の電流値の読取がいずれかのセ
   ンサ端末における切換タイミングで中断した際に電流経
   路を逆方向または順方向に切り換える電流経路切換手段
   を前記コントローラに設け、順方向の一方向素子と電流
   経路を開閉するスイッチ素子とを含む第１のゲート回
   路、及び、逆方向の一方向素子と前記切換素子とを含む
   第２のゲート回路、並びに、前記切換タイミング時に第
   １のゲート回路のスイッチ素子を開成するとともに第２
   のゲート回路の切換素子により電流経路を内部のセンサ
   側に接続し、前記切換タイミング時以外において第１の
   ゲート回路のスイッチ素子を閉成するとともに第２のゲ
   ート回路の切換素子により電流経路を後段のセンサ端末
   側に接続する接続切換手段を、各センサ端末のそれぞれ
   に設けたことを特徴とする伝送ユニット。
2. 【請求項２】前記第１及び第２のゲート回路を、個別の
   ＭＯＳＦＥＴにより構成した請求項１に記載の伝送ユニ
   ット。