JP3502643B2 - 絶縁変成器の2次側から受信機手段に通信する通信方法および通信システム、および飛行場灯火ランプのためのモニタシステム - Google Patents
絶縁変成器の2次側から受信機手段に通信する通信方法および通信システム、および飛行場灯火ランプのためのモニタシステムInfo
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Description
器から周期的な電圧が供給される回路に電力ケーブルを
介して1次側が結合されている絶縁(分離型)変成器
の、負荷を含む2次側から、上記回路に結合されている
受信手段と通信(連絡)する方法及び装置に関するもの
である。また、第2に、この発明は、飛行場の灯火(灯
火案内、照明、lighting)ランプ用モニタシステムに関
するもので、各ランプは、直列ケーブルと、各ランプに
対応して設けられていてその2次側にそのランプが接続
されている絶縁変成器とを介して交流電源から電力供給
を受ける。各ランプはそれ自身の固有のアドレスを持
ち、また、各ランプに対応して、上記ケーブルを介して
通信信号によって通信ユニットと通信できるランプモニ
タユニットが設けられている。
キシング時に飛行機を誘導するために灯火システムが用
いられる。これらの灯火システムの多くは多数のランプ
を備えている。従って、特に視程が低い時には、故障し
たランプをいち早く取り替えることが重要である。さも
ないと、飛行機が誘導路(タクシウェイ)や停止信号を
見誤って、惨事が生じる可能性がある。肉眼による検査
は事故の可能性が高いので、費用の掛かる自動ランプモ
ニタシステムが開発された。
般には、直列ケーブルを介して定電流電源から電力供給
を受ける。これらのランプは絶縁変成器を用いて電力供
給ケーブルに直列に接続される。
テムは、直列ケーブルに供給される電流と電圧をモニタ
する。あるランプが故障している時は、ループのインピ
ーダンスが変化し、それが供給電流と電圧に反映され
る。この方法の欠点は、どのランプが故障したのかとい
う点についての情報がないという点である。従って、ラ
ンプ交換の緊急性を決定することが困難である。また、
回路に多数のランプが接続されている場合には、ランプ
の故障によるインピーダンスの変化は非常に小さく、そ
れを検出することが難しくなる。
に対しモニタユニットと共に固有のアドレスが割り当て
られる。ランプが故障すると、ユニットがランプを短絡
し、そのランプのアドレスによって決められるタイミン
グのシーケンスでその短絡回路を周期的に遮断する。故
障したランプの識別はループ中でインピーダンスの変化
が生じた時間(ある基準を基準にした)を求めることに
よって行われる。このシステムの欠点も、ランプの故障
によるインピーダンスの変化が小さすぎて検出が困難で
あるという点である。
にモニタユニットが設けられ、このモニタユニットが直
列ケーブルを介して高周波数信号を送信することによ
り、中央ユニットと通信(連絡)する。この形式の今日
利用可能なシステムは、全て比較的費用が高い。このシ
ステムは、変成器あるいは比較的大きなチョークコイル
を用いる。従って、モニタユニットの製造を自動化する
ことが困難で、電子装置を1つの回路板に集積する、即
ち、所謂、特定用途向け集積回路(ASIC)として形
成することができない。
ンダクタンス型の素子を必要とせず、従って、モニタユ
ニットを相当安価に製造できるモニタシステム用の通信
方法を提供することである。
変成器の2次側のインピーダンスを一時的に変化させ
て、ケーブルに沿って受信機へ送られる1またはそれ以
上の電圧パルスを1次側に発生させることにより、通信
信号を生成する点に特徴がある。
は、変成器の2次側のインピーダンスを一時的に変化さ
せて、ケーブルに沿って受信機へ送られる1乃至それ以
上の電圧パルスを1次側に発生させることにより、通信
信号を生成する手段を有する点に特徴がある。
ニタシステムは、各ランプに関連付けて設けられ、その
ランプが故障していない場合、変成器の2次側のインピ
ーダンスを瞬間的に変化させて、ケーブルに沿って中央
モニタユニットへ送られる1またはそれ以上の電圧パル
スを1次側に発生させることにより、ある同期信号に基
準をおき、かつ、そのランプの固有のアドレスによって
決まる時間間隔で上記通信信号を発生する手段と、通信
ユニットに関連付けて設けられ、故障ランプからの上記
通信信号の不存在を検出する手段とを有することを特徴
とする。
流れている時に、その2次側のインピーダンスが瞬間的
に変化すると、その1次側に電圧パルスが生じるという
事実の認識に基づいている。電圧パルスの大きさは、中
でも、供給電圧とインピーダンス変化の量によって決ま
る。変成器が直列ケーブルに接続されている場合は、パ
ルスはこの直列ケーブルに沿って伝播し、従って、変成
器の2次側から、直列ケーブルに接続され変成器から遠
い位置にある受信機への信号として用いることができ
る。
方法は、2次側の負荷に直列にスイッチを置き、2次側
の電流を非常に短い期間中断させ、それによって、絶縁
変成器の1次側に大きな電圧パルスを生成するというや
り方である。インピーダンスの変化は、また、スイッチ
を負荷に並列に接続し、非常に短い期間、スイッチによ
って負荷を短絡することによっても生成することができ
る。インピーダンス変化の期間は、負荷電源に対する影
響が無視しうる程のものとなるように、非常に短く選ば
れる。
ニタシステムはランプ4に対する多数の電流供給ループ
2を含んでいるが、それらのループの内の1つのみの全
体が図示されている。各ランプ4は、図1及び図2に示
すように、光源(ランプ、灯火)モニタユニット10、
絶縁変成器6の2次巻線5、および電流供給ループ中で
直列に接続された上記絶縁変成器6の1次巻線8を介し
てそのランプに関連するループ2に接続されている。各
電流供給ループ2は通信ユニット14を介して定電流調
整器12によって電力供給される。集信装置ユニット1
6がマルチドロップ構成で通信ユニット14の群18に
接続されている。通信ユニット14と集信装置ユニット
16については、以下にさらに詳しく説明する。
随する構成要素は、サブユニット20を構成し、このサ
ブユニット20は、例えば、空港の灯火システムのある
部分に用いられる。この灯火システムには、所要数の同
様のサブユニットが含まれ、その中の幾つかを符号2
0’及び20”で示す。
ト16はマルチドロップモデムを介して中央集信ユニッ
ト22に接続されている。
有するコンピュータ24に接続することができる。コン
ピュータ24は、さらに、例えば、局部地域(ローカル
・エリア)ネットワーク(LAN)26によって他のシ
ステムに接続することもできる。ユニット22とコンピ
ュータ24は、例えば、制御室あるいは他の適当な場所
に集中させることができる。
及び機能については、以下のシステムの動作について行
う説明中で詳細に説明する。
いられる絶縁変成器においては、2次巻線を流れる電流
は1次巻線を流れる電流に比例しており、また、ある範
囲内においては、2次側に対する負荷によっては左右さ
れない。1次巻線の両端間の電圧は2次側の電圧に比例
する。両方の場合において、この比例関係は、主として
巻線の導体巻回数の関係によって与えられる。
側の電圧が変化する。電流が流れている間に、その電流
の周期に比して短い時間、負荷が変化すると、変成器の
1次巻線の両端間に電圧パルスが現れる。
信号を送る。各光源モニタユニット10は、同期信号を
受け取った後に現れる供給電流の半サイクル(50Hz
または60Hz)の数を計数する。各光源モニタユニッ
ト10には、上記の計数された半サイクルの数で表され
る個々のアドレスが割り当てられている。この個々に割
り当てられた半サイクルの数が光源モニタユニット10
で計数されると、この光源モニタユニットに対して機能
しているランプが接続されていれば、ユニット10はそ
れに付属する通信ユニット14に状態信号を送る。この
信号は対応する絶縁変成器6を通し、電力ケーブル2を
介して通信ユニット14に送られる。このように、一連
の上記のような状態信号が各通信ユニット14にそれに
接続されている光源モニタユニット10から送られる。
に接続されている光源モニタユニット10はどのような
信号も送らないから、故障したランプが接続されている
光源モニタユニットの各々に関し、状態信号の列中に間
隙が生じることになる。
からの応答を検出して、応答のない光源モニタユニット
のアドレスを局部集信装置ユニット16を通して中央集
信装置ユニット22に報告する。中央集信装置ユニット
22では、アドレスは制御室27中のコンピュータ24
にアクセス可能なデータベースに記憶されている。
数と各故障ランプの位置とを表示できる。この中央集信
装置ユニット22にはコンピュータ24によって、種々
の警報基準が設定できる。
タユニットとそれに関連する通信ユニットとの間の通信
は、電力ケーブル中の50Hzまたは60Hzの電流に
重畳した高周波数の信号によって行うことができる。
ト10の概略ブロック図である。図2には、ランプ4の
変成器6の2次巻線5への回路接続も示されている。光
源モニタユニット10は、ランプ4に直列に、ランプ回
路を流れる電流を中断させためのスイッチ30を含んで
いる。ユニット10はさらに、スイッチ30を制御する
ための制御回路、あるいは、論理回路32、例えば、マ
イクロプロセッサ、前述したアドレスを記憶するための
アドレスメモリ34、及びユニット14からの同期信号
を受信し、それを論理回路32に送る受信機36を含ん
でいる。ユニット10は、また、論理回路32と受信機
36に対する直流電源38も備えている。
並列に、制御回路32によって制御されるスイッチ42
が接続されている。当該技術分野で公知のように、スイ
ッチ30は、例えば、電界効果トランジスタを用いて構
成することができる。
整器12から受けた電流の半サイクルの数の計数を行
う。累積計数値がアドレスメモリ34中の内容と合致す
ると、接続されているランプ4が機能している場合に
は、絶縁変成器6の2次巻線5の両端間に、制御回路3
2によって制御されたスイッチ30によりランプ4を流
れる電流がパルス状に中断されることによって、高周波
数のパルス信号が生成される。
している場合には、変成器6の2次回路が故障したラン
プによって断路されているので、高周波数信号は生成さ
れず、2次巻線5が制御回路32によりスイッチ42に
よって短絡される。スイッチ42は、短い期間、代表的
には数マイクロ秒、再び断続的に開路される。これらの
期間中、制御回路32は信号受信機36によってランプ
4の両端間の電圧(または、ランプ4を流れる電流)を
測定して、ランプが取り替えられた時、及び、短絡状態
を解除すべき時を検出する。
憶するためのメモリはPROMメモリとすることができ
る。
路図である。この通信ユニットはモデム60、フィルタ
62及び結合変成器64を含んでいる。モデム60は変
成器64を介して、ランプ4に電力供給する直列回路2
に接続されており、直列回路中の電流の周期から前述し
た同期信号を導出し、その同期信号を送って、光源モニ
タユニットからの応答を検出する。モデム60は集信装
置22にも接続されており、ランプが故障しているラン
プモニタユニットのアドレスを報告する。
流中のノイズを低減し、モデム60とユニット10から
の信号が調整器ユニット12に供給されることがないよ
うにする。
りに、対応するフィルタを、電流調整器12中に含まれ
ている高電圧変成器(図示せず)の1次側に接続しても
よい。そのようにした場合には、フィルタを設ける位置
では絶縁に関する要件が緩和されるので、費用が小さく
なる。
はマイクロプロセッサ70、モデム72及び電源74を
含んでいる。情報システム(図示せず)、通信ユニット
14、コンピュータ24、及び電力回路網への接続を、
それぞれ76、78、80、及び82で表す。
されている通信ユニット14からの情報を収集し、これ
を制御室27内のコンピュータ24がアクセスできるマ
イクロプロセッサ70のデータベースに記憶することで
ある。この集信装置ユニット16は、得られたデータを
警報基準に照らしてテストし、必要な場合には警報を発
するように構成できる。
は、スイッチ30を除いて、図2のモニタユニットと同
じ素子を含んでいる。図5のランプモニタユニットの動
作は、図2のモニタユニットの動作と次の点で異なる。
即ち、状態信号は2次側の電流を直列スイッチではな
く、スイッチ42を用いて短期間短絡することによって
送信される。
ると、飛行場灯火回路中の各々のランプを個々にモニタ
できる。このシステムは故障ランプの位置に関する更新
された情報を継続的に供給することができる。この情報
を局部的に表示し、あるいは、それを飛行場にある他の
情報システムに送ることができる。
いて動作するので、飛行場に余分にケーブル施設を付加
する必要がない。
ニット10はそのアドレスをEEPROMメモリに記憶
してもよく、このようにすると、記憶アドレスを変更す
ることが可能となる。また、ランプモニタユニット10
はそのアドレスを2進コードとして、ユニット10内の
スイッチあるいはジャンパ接続構成から、あるいは、各
ランプに設けられた異なる磁化方向を持つ1列の磁石を
検出する磁気センサから受け取るようにすることもでき
る。
ユニット10は、状態信号に対するアドレスされた要求
を受け取った後に、状態信号を送るようにすることがで
きる。
関してランプを監視しているランプモニタユニットから
の通信にのみ向けられているが、この発明の通信システ
ムは直列ケーブルを介して、他の情報、例えば、モニタ
ユニット10が要求を受け取るとそれに応じてランプを
ターンオン/ターンオフするようにプログラムされてい
る時には、オン/オフ状態に関する状態情報、あるい
は、飛行場での動きを追跡するために飛行場に備えつけ
られた、直列ケーブルに接続された移動体検出器からの
状態情報を中継するのに適している。
を含む飛行場灯火モニタシステムの概略構成図である。
る。
る。
る。
ように構成されたモニタユニットの第2の実施例の概略
ブロック図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 1次巻線と2次巻線とを有する絶縁変成
器と、 上記変成器の2次巻線側に設けられた負荷と、 上記負荷と直列に結合されたスイッチング手段を含む少
なくとも1個のスイッチング手段と、このスイッチング
手段の動作を制御する制御回路とを含む2次巻線側回路
ユニットと、 を含むモニタ・システム用の通信方法であって、 上記負荷に動作電流が流れている間に、その動作電流の
周期に比して充分に短い期間、上記制御回路によって、
上記負荷と直列に接続された上記スイッチング手段を動
作させて、上記変成器の上記2次巻線側のインピーダン
スを瞬間的に変化させ、それによって上記2次巻線に上
記負荷の状態を表すパルス信号を発生させ、それによっ
て上記負荷の状態を表すパルス信号が上記変成器の上記
1次巻線を経て受信機手段に伝送されるようにすること
を特徴とする、通信方法。 - 【請求項2】 上記パルス信号は、他の信号の周波数お
よび上記2次巻線側回路ユニット中の背景ノイズとは異
なる周波数をもつように設定されていることを特徴とす
る、請求項1に記載の通信方法。 - 【請求項3】 1次巻線と2次巻線とを有する絶縁変成
器と、 上記変成器の2次巻線側に設けられた負荷と、 上記負荷と直列に結合されたスイッチング手段を含む少
なくとも1個のスイッチング手段と、このスイッチング
手段の動作を制御する制御回路とを含む2次巻線側回路
ユニットと、 を含むシステム用の、絶縁変成器の2次巻線側から受信
機手段への通信を行う方法であって、 上記変成器の上記1次巻線は電力ケーブルを介して電流
供給源から周期的な動作電流が供給されるものであり、
上記負荷に動作電流が流れている間に、その動作電流の
周期に比して充分に短い期間、上記制御回路によって上
記スイッチング手段を動作させて、上記負荷を含む上記
変成器の2次巻線側のインピーダンスを瞬間的に変化さ
せ、 それによって、上記負荷に欠陥がないときは、同期信号
を基準として上記負荷に割り当てられた固有のアドレス
によって決まる時間間隔で上記変成器の上記2次巻線の
両端間にパルス信号を発生させて、このパルス信号が上
記負荷の状態を表す通信パルス信号として上記変成器の
1次巻線および上記電力ケーブルを経て上記受信機手段
に伝送されるようにし、上記負荷に欠陥があるときは、
上記通信パルス信号の不存在を上記受信機手段によって
検出できるようにすること、 を特徴とする、方法。 - 【請求項4】 上記負荷に欠陥があるとき、上記通信パ
ルス信号の送信を禁止するように上記スイッチング手段
によって上記変成器の2次巻線側のインピーダンスに影
響を与えることを特徴とする、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 上記変成器の2次巻線側を、それに対応
する負荷が故障しているときはスイッチング手段によっ
て短絡することを特徴とする、請求項3に記載の方法。 - 【請求項6】 1次巻線と2次巻線とを有する絶縁変成
器と、 上記変成器の2次巻線側に設けられた負荷と、 上記負荷と直列に結合されたスイッチング手段を含む少
なくとも1個のスイッチング手段と、このスイッチング
手段の動作を制御する制御回路とを含む2次巻線側回路
ユニットと、 を含む、絶縁変成器の2次巻線側から受信機手段への通
信を行うシステムであって、 上記変成器の1次巻線は電力ケーブルを介して電流供給
源から周期的な動作電流が供給されるものであり、 上記負荷に動作電流が流れている間に、その動作電流の
周期に比して充分に短い期間、上記制御回路によって上
記スイッチング手段を動作させて、上記負荷を含む上記
変成器の2次巻線側のインピーダンスを瞬間的に変化さ
せ、 それによって、上記負荷に欠陥がないときは同期信号を
基準として上記負荷に割り当てられた固有のアドレスに
よって決まる時間間隔で上記変成器の上記2次巻線の両
端間にパルス信号を発生させて、このパルス信号が上記
負荷の状態を表す通信パルス信号として上記変成器の上
記1次巻線および上記電力ケーブルを経て上記受信機手
段に伝送されるようにし、負荷に欠陥があるときは上記
通信パルス信号の不存在を上記受信機手段によって検出
できるようにすること、 を特徴とする、システム。 - 【請求項7】 上記変成器の2次巻線側を、それに対応
する負荷が故障しているときに短絡するスイッチング手
段を含むことを特徴とする、請求項6に記載の通信シス
テム。 - 【請求項8】 上記負荷に欠陥があるときは、上記通信
パルス信号の送信を禁止するように上記変成器の2次巻
線側のインピーダンスに影響を与えるスイッチング手段
を含むことを特徴とする、請求項6に記載の通信システ
ム。 - 【請求項9】 1次巻線と2次巻線とを有する絶縁変成
器と、 上記変成器の2次巻線側に設けられた負荷と、 上記負荷と直列に結合されたスイッチング手段を含む少
なくとも1個のスイッチング手段と、このスイッチング
手段の動作を制御する制御回路とを含む2次巻線側回路
ユニットと、 上記変成器の上記1次巻線に電力ケーブルを介して周期
的な動作電流を供給する電流供給源と、 を含み、 上記負荷と直列に接続された上記スイッチング手段は、
上記負荷に動作電流が流れている間に、その動作電流の
周期に比して充分に短い期間、上記制御回路によって制
御されて動作して、上記変成器の上記2次巻線側のイン
ピーダンスを瞬間的に変化させ、それによって上記2次
巻線に上記負荷の状態を表すパルス信号を発生させ、 さらに、上記電力ケーブルに結合されていて、上記変成
器の上記1次巻線および上記電力ケーブルを介して上記
負荷の状態を表すパルス信号を受信する手段と、 上記受信されたパルス信号を処理する回路と、 を含む、負荷をモニタするシステム。 - 【請求項10】 上記少なくとも1個のスイッチング手
段はトランジスタからなることを特徴とする、請求項9
に記載のシステム。 - 【請求項11】 上記2次巻線側回路ユニットは2個の
スイッチング手段を含むことを特徴とする、請求項9に
記載のシステム。 - 【請求項12】 上記2個のスイッチング手段はトラン
ジスタからなることを特徴とする、請求項11に記載の
システム。 - 【請求項13】 1次巻線と2次巻線とを有する絶縁変
成器と、 上記変成器の2次巻線側に設けられた飛行場灯火ランプ
を含む負荷と、 上記負荷と直列に結合されたスイッチング手段を含む少
なくとも1個のスイッチング手段と、このスイッチング
手段の動作を制御する制御回路とを含む2次巻線側回路
ユニットと、 それぞれ固有のアドレスが割り当てられた上記の各灯火
ランプに対応して設けられたランプ・モニタ・ユニット
と、 を具える飛行場灯火ランプ・モニタ・システムであっ
て、 上記変成器の上記1次巻線は電力ケーブルを介して電流
供給源から周期的な動作電流が供給されるものであり、
上記ランプ・モニタ・ユニットは、上記変成器の上記1
次巻線に接続された上記電力ケーブルを介して通信ユニ
ットと通信できるものであり、 上記負荷に動作電流が流れている間に、その動作電流の
周期に比して充分に短い期間、上記制御回路によって上
記スイッチング手段を動作させて上記負荷を含む上記変
成器の2次巻線側のインピーダンスに瞬間的に影響を与
える手段であって、上記灯火ランプに欠陥がないとき
は、同期信号を基準として上記灯火ランプに割り当てら
れた固有のアドレスによって決まる時間間隔で上記変成
器の上記2次巻線の両端間にパルス信号を発生させ、こ
のパルス信号を上記灯火ランプの状態を表す通信パルス
信号として上記変成器の上記1次巻線および上記電力ケ
ーブルを介して上記通信ユニットに伝送されるように
し、上記灯火ランプに欠陥があるときは、上記通信パル
ス信号の不存在を上記通信ユニットによって検出できる
ようにする手段を含むことを特徴とする、飛行場灯火ラ
ンプ・モニタ・システム。 - 【請求項14】 上記灯火ランプが故障したときに、上
記通信パルス信号の送信を禁止するように上記灯火ラン
プと上記変成器の2次巻線側の上記インピーダンスに影
響を与える手段とを相互接続する手段を含むことを特徴
とする、請求項13に記載のシステム。 - 【請求項15】 上記インピーダンスに影響を与える手
段が、上記変成器の2次巻線側に設けられていて上記灯
火ランプ・モニタ・ユニットによって制御されるスイッ
チング手段であることを特徴とする、請求項13に記載
のシステム。 - 【請求項16】 上記灯火ランプ・モニタ・ユニット
は、上記変成器の2次巻線側にあるランプ給電回路を、
それに対応する灯火ランプが故障したときに、スイッチ
ング手段によって短絡する制御回路を含むことを特徴と
する、請求項13乃至15のいずれかに記載のシステ
ム。 - 【請求項17】 上記スイッチング手段が短い期間に断
続的に開放され、その期間に上記制御回路が上記灯火ラ
ンプの両端間の電圧または上記灯火ランプを流れる電流
を測定して、上記灯火ランプが取り替えられたときおよ
びその短絡状態を解除すべきときにそれを検出すること
を特徴とする、請求項16に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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