JP4536340B2 - センサシステム及びそのセンサユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のセンサユニットを備えて、各センサユニット間で伝送信号のやり取りを行うセンサシステム及びそのセンサユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、複数台のセンサユニットが予め定められた順番で隣接配置され、各センサユニットが、上位のセンサユニットから伝送信号を受信し、下位のセンサユニットに伝送信号を送信する、いわゆるバケツリレー方式でデータ伝送を行うセンサシステムがある。具体的には、伝送信号1は、同期信号2と、ハイレベルまたはローレベルの複数データ信号3を連ねてなるデータ群信号とを備えたデジタル信号である。各センサシステムは、図6に示すように、下位のセンサユニットに対して、上記伝送信号1の同期信号2を送信し、それに引き続いて同期信号2の送信タイミングを基準に自己のクロック発振器のクロックパルスに同期した送信タイミング毎(同図で時間t1毎のタイミング)に複数のデータ信号3を順次送信する(同図の最上段のタイムチャート参照)。
【0003】
一方、上位のセンサユニットからの伝送信号1を受ける次段のセンサユニットでは、その同期信号2の受信タイミングを基準に自己のクロック発振器のクロックパルスに同期し、上記送信タイミングに対応する受信タイミング毎(同図で時間t1毎のタイミング)にデータ群信号の各データ信号3を順次読み取るようになっている。従って、各センサユニットが内蔵するクロック発振器のクロックタイミングにずれが生じていなければ、各センサユニットにおいてデータ群信号の各データ信号を正確に読み取ることができる(同図の2段目のタイムチャート参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−222786公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような正常なデータ伝送を行うには、クロックタイミングが生じない高精度のクロック発振器を各センサユニットに使用する必要があり、センサ全体のコストが高くなるという問題が生じる。そこで、コストを抑えるために、各センサユニットに低コストのクロック発振器を使用する場合がある。そうると、各センサユニットのクロック発振器間のクロックタイミングのずれによって、各データ信号3の読取タイミングのずれが重畳的に大きくなっていき、本来読み取るべきタイミングとは異なるタイミングでデータ群信号の各データを読み取るおそれがある。これについて図6に示すタイムチャートを参照しつつ具体的に説明する。同図中、1段目のタイムチャートは、上位のセンサユニットから送信された伝送信号1の波形を示す。これは同期信号2に引き続き時間t1間隔毎に複数のデータ信号が連なっている。2段目は上記伝送信号1を受ける次の段のセンサユニットの受信動作のタイムチャートを示し、この次の段のセンサユニットと上位のセンサユニットとのクロック発信器のクロックタイミングにずれがない場合である。この場合、次の段のセンサユニットは同期信号の受信タイミングからやはり時間t1毎に伝送信号1のデータ群信号を読み取るよう動作し、データ群信号の各データ信号を正確に読み取ることができる。
【0006】
これに対して、3段目は上位のセンサユニットに対して次の段のセンサユニットのクロック発振器のクロックタイミングが遅れ、同期信号の受信タイミングから時間t2(>t1)毎に伝送信号1のデータ群信号を読み取るよう動作する場合のタイムチャートである。このような場合、各データ信号3の読取タイミングのずれは重畳的に大きくなってきてしまい、同図の受信タイミングX以降のように本来読み取るべきデータ信号の隣のデータ信号を誤って読み取る誤動作が生じてしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、各センサユニット間の内蔵クロック動作にずれが生じる場合であっても正確なデータ受信が可能なセンサシステム及びそのセンサユニットを提供するところにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明に係るセンサシステムは、被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うセンサユニットを複数台備えてなるセンサシステムであって、前記各センサユニットには、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とが備えられ、前記複数台のセンサユニット間で前記伝送信号のやり取りが行われるよう構成されたセンサシステムにおいて、前記各センサユニットは、前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、前記エッジ検出手段にて立上りエッジが検出されてからハイレベルが連続するハイレベル連続時間を測定し、このハイレベル連続時間が前記基準時間以上かどうかを判断する第1判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、前記データ読取手段は、前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間以上であると判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをハイレベルとみなし、前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間より短いと判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをローレベルとみなすよう構成されているところに特徴を有する。
【0009】
請求項2の発明に係るセンサシステムは、被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うセンサユニットを複数台備えてなるセンサシステムであって、前記各センサユニットには、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とが備えられ、前記複数台のセンサユニット間で前記伝送信号のやり取りが行われるよう構成されたセンサシステムにおいて、前記各センサユニットは、前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、前記エッジ検出手段における立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングのいずれかに略一致しているかどうかを判断する第2判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、前記データ読取手段は、前記第2判断手段にて前記立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングに略一致していると判断されたときには、その立上りエッジの検出タイミングから前記基準時間内に読み込んだデータ信号レベルをハイレベルとみなすことを特徴とする。
ここで、本発明の「正規のエッジ検出タイミング」とは、各センサユニットの発振動作間にずれが生じていないとした場合における、立上りエッジまたは立下りエッジが本来検出されるべきタイミングであり、補正動作前においては同期信号の受信タイミングを基準にカウントされる上記基準時間毎の各タイミングをいい、補正動作後は、上記次のデータ信号の読取処理のタイミングを基準にカウントされる上記基準間隔毎のタイミングをいう。
【0010】
請求項3の発明に係るセンサシステムは、請求項1または請求項2に記載のセンサシステムにおいて、前記補正手段は、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとのタイミング誤差を検出し、そのタイミング誤差が所定値を超えたことを条件に、当該タイミング誤差に応じて補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせるところに特徴を有する。
【0014】
請求項4の発明に係るセンサユニットは、被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うとともに、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とを備えたセンサユニットにおいて、前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、前記エッジ検出手段にて立上りエッジが検出されてからハイレベルが連続するハイレベル連続時間を測定し、このハイレベル連続時間が前記基準時間以上かどうかを判断する第1判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、前記データ読取手段は、前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間以上であると判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをハイレベルとみなし、前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間より短いと判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをローレベルとみなすよう構成されているところに特徴を有する。
【0015】
請求項5に係るセンサユニットは、被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うとともに、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とを備えたセンサユニットにおいて、前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、前記エッジ検出手段における立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングのいずれかに略一致しているかどうかを判断する第2判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、前記データ読取手段は、前記第2判断手段にて前記立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングに略一致していると判断されたときには、その立上りエッジの検出タイミングから前記基準時間内に読み込んだデータ信号レベルをハイレベルとみなすことを特徴とする。
請求項6の発明に係るセンサユニットは、請求項6記載のセンサユニットにおいて、前記補正手段は、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとのタイミング誤差を検出し、そのタイミング誤差が所定値を超えたことを条件に、当該タイミング誤差に応じて補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせるところに特徴を有する。
【0019】
【発明の作用及び効果】
<請求項1,3,4,6の発明>
本発明によれば、他のセンサユニットから受けた伝送信号から同期信号を検知し、通常は、その同期信号の受信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間(送信動作において同期信号を送信後に自己の内蔵クロック(自己の発振手段の発振動作)に基づきカウントした各データ信号送信の時間間隔)毎にデータ群信号のデータ信号を読み取る。一方、エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングが、それに最も近い正規のエッジ検出タイミングからずれているときには(請求項3,6の構成では、ずれ時間が所定値以上であるときには)、そのずれを解消する方向に補正したタイミング(基準時間間隔を長くする或いは短くしたタイミング)で次のデータ信号を読み取るよう動作する。
従って、各センサユニット間の内蔵クロック動作にずれが生じる場合であっても正確なデータ受信を行うことができる。
【0021】
また、例えばノイズによって伝送信号のデータ信号が本来ローレベルなのに一次的にハイレベルになってしまいデータ信号を誤って読込んでしまう可能性がある。そこで、本構成によれば、エッジが検出されてから基準時間以上ハイレベルが連続した場合にはこれをデータ信号の本来のレベルとみなして読み込む一方で、基準時間によりも短い時間であればこれをローレベルとみなして読み込むよう動作する。これにより一次的なノイズ発生に影響されることなく正確なデータ受信ができる。
【0022】
<請求項2,5の発明>
本発明によれば、他のセンサユニットから受けた伝送信号から同期信号を検知し、通常は、その同期信号の受信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間(送信動作において同期信号を送信後に自己の内蔵クロック(自己の発振手段の発振動作)に基づきカウントした各データ信号送信の時間間隔)毎にデータ群信号のデータ信号を読み取る。一方、エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングが、それに最も近い正規のエッジ検出タイミングからずれているときには、そのずれを解消する方向に補正したタイミングで次のデータ信号を読み取るよう動作する。
従って、各センサユニット間の内蔵クロック動作にずれが生じる場合であっても正確なデータ受信を行うことができる。
また、例えばノイズなどの影響によって各データ信号が本来のデータ長(デューティ比)よりも短くなってしまうことがあり得る。この場合、本来ハイレベルとして読み込まれるべきデータ信号がローレベルとして読み込まれてしまうおそれがある。そこで、本構成によれば、立上りエッジの検出タイミングが正規のエッジ検出タイミングのいずれかに略一致しているときには、その立上りエッジが検出されてから基準時間内に読み込んだデータ信号レベルをハイレベルとして読み込むよう動作する。従って、ノイズ等の影響によってデータ信号のデータ長が変化してしまう場合であっても各データ信号を正確に読み込むことができる。
【0023】
なお、本発明において、各データ信号の読取処理は、上記基準時間内において奇数回順次信号レベルを読み込んで多い方のレベル(ハイレベル或いはローレベル)を当該データ信号の信号レベルとする、いわゆる多数決方式でデータ信号を読み取る構成であってもよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明に係るセンサシステムについて図1ないし図5によって説明する。なお、図1において矢印Aの方向を前方、矢印Bの方向を右方向とする。
1.センサシステム全体の概要構成
本実施形態のセンサシステムは、同一構造の16台の光ファイバセンサ1(図1及び図2ではそのうちの4台のみ図示。本発明の「センサユニット」に相当)を備えて構成され、各光ファイバセンサ1は、そこから導出された光ファイバFの先端を検出領域に向けた状態で互いに隣接配置され、検出領域内における被検出物体の有無に応じた検出動作を行う。そして、センサシステムは、通信ユニット2からの送信された伝送信号Dに例えば各光ファイバセンサ1での検出結果などを反映させつつ、一端側に位置する光ファイバセンサ1から他端側に位置する光ファイバセンサ1へと順番に受け渡しいく、いわゆるバケツリレー方式でデータ伝送(シリアル伝送)を行うようになっている。
【0025】
なお、以下の説明において、光ファイバセンサ1全体を指す場合にはセンサ1と称し、個々の光ファイバセンサ1を指す場合には、左方の光ファイバセンサ1から第1のセンサ1、第2のセンサ1、第3のセンサ1、第4のセンサ1と称する。
【0026】
2.各機器の外部構成
(1)光ファイバセンサ
図1に示すように、各センサ1は箱状をなし、前面に設けられたファイバ挿入孔に光ファイバFの先端が挿入されており、一方、背面には図示しない制御ユニットから連なるケーブルのコネクタCが接続されている。また、センサ1の右側面には出力側カプラに相当する投光素子12が設けられ、左側面には入力側カプラに相当する受光素子11が設けられており、前部下端近傍には左右側面を貫く角型の透孔13が形成されている。また、下面にはセンサ1の並び方向に沿ってアリ溝(底面側よりも開口側の方が幅狭になっている溝)を形成してなる挟持部(図1では終端ユニット4に隠れており図示せず)が設けられている。
【0027】
センサ1は取付レールに相当する周知のDINレール3の溝内に上記挟持部を通すことによって装着されており、それぞれが密接して相隣接するセンサ1の投光素子12及び受光素子11が対向した状態となっている。
【0028】
(2)通信ユニット及び終端ユニット
第1及び第4のセンサ1の側方には同じく箱状をなす通信ユニット2及び終端ユニット4が配置されている。この通信ユニット2にはセンサ1の挟持部と同一形状の挟持部(図示せず)が設けられ、この挟持部にDINレール3を通して装着されている。また、上下側面間を貫通して形成された2つのねじ孔21が設けられ、これに螺合するねじ22が設けられており、ねじ22を締め付けることによって挟持部とねじ22先端とでDINレール3を挟み込み、DINレール3に対して固定可能となっている。終端ユニット4にも同じく挟持部41、ねじ孔42及びねじ43が設けられており、ねじ43を締めることによってDINレール3に対して固定可能となっている。
【0029】
通信ユニット2の右側面に設けられた出力側カプラに相当する投光素子23は第1のセンサ1の受光素子11と対向する位置に配されており、透孔13と対向する位置に入力側カプラに相当する受光素子24が設けられている。また、終端ユニット4の左側面に設けられた中継入力部に相当する受光素子44が第4のセンサ1の投光素子12と対向する位置に配されており、透孔13と対向する位置に中継出力部に相当する投光素子45が設けられている。終端ユニット4の投光素子45と通信ユニット2の受光素子24との間にはセンサ1の透孔13を介して光軸が形成可能となっている。
【0030】
3.各機器の電気的構成
次に、センサシステムの電気的構成を図2を参照して説明する。
(1)通信ユニット
まず、通信ユニット2のハウジングには設定操作部20が設けられており、ここに設けた設定スイッチを操作することによって通信相手のセンサ1を特定するアドレスの入力と、そのセンサ1が実行すべきコマンドを入力することができる。この設定スイッチのスイッチ状態はCPU25に取込まれ、ここで伝送信号Dを生成して、投光素子23と共に通信ユニット側送信手段を構成する投光回路26に与えられる。投光回路24はその伝送信号Dに基づいて投光素子23に駆動電流を供給して伝送信号Dを光信号として第1のセンサ1に所定の周期(例えば50μS)で順次送信する。一方、受光素子24に入射した光は通信ユニット側受信手段に相当する受光回路27を介してCPU25に入力されるようになっている。
【0031】
(2)光ファイバセンサ
各センサ1では、受光素子11で光信号として受けた伝送信号Dが電気信号に変換され、この受光素子11と共にセンサ間受信手段(本発明の「受信手段」)を構成する受光回路14にてデジタル信号に変換されてCPU15に与えられる。CPU15では、後述するソフトウエア的構成の説明で明らかになるように、伝送信号Dに含まれる同期信号に基づいて検出動作やデータ信号の読取処理等を実行する。そして、自己の検出結果を反映した伝送信号Dを、投光素子12と共にセンサ間送信手段(本発明の「送信手段」)を構成する投光回路16に送出し、投光回路16から駆動電流を投光素子12に供給して投光させる。
【0032】
(3)終端ユニット
そして、終端ユニット4の中継入力部に相当する受光素子44に入射した光は受光回路46にてディジタル信号に変換された後、信号増幅機能を持った中継アンプ48を介して投光回路47に送出される。投光回路47では信号に基づいて中継出力部に相当する投光素子45に駆動電流を供給して投光素子45から光を投光させる。これにより各センサ1間を伝送されてきた伝送信号Dが終端ユニット4から通信ユニット2に返送される。なお、投光素子45の出力はセンサ1の投光素子12よりも強く設定されている。
【0033】
4.ソフトウエア的構成
各センサ1のCPU15は、クロックパルスを出力するクロック発振器をそれぞれ内蔵し、自己のクロック発振器からのクロックパルスに基づいて伝送信号Dの送信処理や受信処理等を行う。なお、伝送信号Dは、同期信号D1と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号D2を連ねてなるデータ群信号とを備えたデジタル信号である。なお、クロック発振器はCPU15に内蔵されたものに限らず別体として設けられたものであってもよい。
【0034】
(1)伝送信号の送信動作
図4には、送信動作ルーチンを示すフローチャートが示されている。CPU15は、伝送信号Dの送信開始のタイミングが来たら、まずステップS1で同期信号D1を投光回路16に送り、この同期信号D1の送信タイミングから開始して、自己のクロックパルスに基づき基準時間Tsをカウントする毎に、ハイレベル或いはローレベルのデータ信号D2を順次投光回路16に送信する(ステップS2〜S5。伝送信号D波形については図3の最上段タイムチャート参照)。これにより、各センサ1は、自己のクロック発振器からのクロックパルスに応じたデータ間隔の伝送信号Dを下位のセンサ1に送信する。従って、このとき、CPU15は本発明の「送信制御手段」として機能する。
【0035】
(2)伝送信号の受信動作
図5には、受信動作ルーチンを示すフローチャートが示されている。CPU15は、上位のセンサ1から同期信号D1を受信したら図5の受信動作ルーチンを開始する。ステップS11で自己のクロック発振器のクロックパルスに基づき時間をカウントを開始する。そして、ステップS12で立上りエッジの有無を検出する。立上りエッジが検出されなければ(ステップS12で「Y」)、時間Ts(基準時間)カウントされたときにデータ信号D2を読み取る(ステップS15)。一方、立上りエッジが検出されたときには(ステップS12で「N」)、この立上りエッジの検出タイミング(以下、「実エッジ検出タイミング」)と正規のエッジ検出タイミングとの時間差αを算出する。ここで、正規のエッジ検出タイミングとは、自己のクロック発振器でカウントした場合に立上りエッジを検出し得るタイミングをいい、下記の読取タイミング補正動作が行われる前では、同期信号D1の受信タイミングを基準に上記基準時間Tsを整数倍して得られる各時間毎のタイミングとなる。また、次述する補正動作後は、次のデータ読取タイミングを基準に上記基準時間Tsを整数倍して得られる各時間毎のタイミングとなる。
【0036】
続いてステップS14で上記時間差αの絶対値が基準値未満であれば(「Y」)、立上りエッジが検出されない場合と同様、ステップS15で時間Tsカウントされたときにデータ信号D2を読み取る。一方、ステップS14で時間差αの絶対値が基準値以上であるときには(「N」)、ステップS16において上記時間Tsに時間差αを加算して補正した時間をカウントされたときにデータ信号D2を読み取る。以上の動作をデータ信号D2がなくなるまで繰り返し実行する(ステップS17)。従って、このとき、CPU15は、本発明の「データ読取手段」、「エッジ検出手段」、「抽出手段」及び「補正手段」として機能する。
【0037】
なお、本実施形態では、各データ信号D2の読取処理は、その読取タイミングまたは補正後の読取タイミングに同期して所定時間間隔で奇数回(本実施形態では3回)データ信号D2のレベルを読み取って多い方のレベル(ハイレベル或いはローレベル)を当該データ信号D2のレベルと定める、いわゆる多数決方式によりデータ信号D2レベルを定めている。このような構成であれば、センサ間のクロック発振器のクロックパルスに多少ずれが生じていても各データ信号D2レベルを正確に読み取ることができる。
また、CPU15は、受けた伝送信号Dの同期信号D2の受信タイミングに同期して投光部17から光を投光して光ファイバFを介して検出領域に光を照射し、検出領域からの光を受光部18にてデジタル信号に変換して取り込み、この受光量データと現在設定されている閾値とを比較して検出物体の有無を判断する検出動作を行なう。そして、その検出結果を下位センサ1に与える伝送信号Dのデータ群信号に反映させる。
【0038】
(3)具体的動作
具体的動作について図3を参照しつつ説明する。同図は、最上段が上位センサ1から送信された伝送信号Dのタイムチャートであり、2段目以降が上位センサ1からの伝送信号Dを受ける次の順位のセンサ1(下位センサ1)の受信動作タイムチャートである。このうち2段目は、上位センサ1と下位センサ1とのクロック発振器の発振動作(クロックパルス間隔t1)にずれがないときの受信動作タイムチャートであり、3段目は、下位センサ1におけるクロックパルス間隔t2が上位センサ1におけるクロックパルス間隔t1よりも長いときの受信動作タイムチャートである。また4段目は、逆に下位センサ1におけるクロックパルス間隔t3が上位センサ1におけるクロックパルス間隔t1よりも短いときの受信動作タイムチャートである。
【0039】
まず、2段目に示すように、上位センサ1と下位センサ1でクロックパルス間隔t1にずれがないときには、上位センサ1からの伝送信号Dにおいて時間間隔Ts毎に並ぶ各データ信号D2の位置に対応して、同じく時間間隔Ts毎にデータ信号D2の読取処理を順次行って、正確にデータ読み取りを行うことができる。
【0040】
一方、3段目に示すように、下位センサ1におけるクロックパルス間隔t2が上位センサ1におけるクロックパルス間隔t1よりも長いときには、上位からの伝送信号Dのデータ信号D2間隔Tsよりも長い周期(時間T1>Ts)で各データ信号D2を読み取ることになる。従って、徐々にそのずれが大きくなっていく。ところが、本実施形態では、(7)回目の読取処理と(8)回目の読取処理との間(正規のエッジ検出タイミング)で検出されるべき立上りエッジが時間α1だけ前に検出されている。このことは、伝送信号Dの各データ信号D2に対して下位の各読取処理が遅れていることを意味する。そこで、(8)回目の読取処理については(7)回目の読取タイミングから時間T1−α1カウントされたときに開始するよう読取タイミングが補正される。つまり、(8)回目の読取処理については時間α1だけ早いタイミングで実行するのである。そして、(9)回目の読取処理については、補正後の読取タイミングで実行される(8)回目の読取処理の開始から時間T1カウントされたときに実行される。これにより(9)回目以降の読込処理についても正常に各データ信号D2を読み取ることができる。
【0041】
次に、4段目に示すように、下位センサ1におけるクロックパルス間隔t3が上位センサ1におけるクロックパルス間隔t1よりも短いときには、上位からの伝送信号Dのデータ信号D2間隔Tsよりも短い周期(時間T2>Ts)で各データ信号D2を読み取ることになる。従って、徐々にそのずれが大きくなっていく。ところが、本実施形態では、(3)回目の読取処理と(4)回目の読取処理との間(正規のエッジ検出タイミング)で検出されるべき立上りエッジが時間α2だけ後に検出されている。このことは、伝送信号Dの各データ信号D2に対して下位の各読取処理が早いことを意味する。そこで、(5)回目の読取処理については(4)回目の読取タイミングから時間T1+α2カウントされたときに開始するよう読取タイミングが補正される。つまり、(5)回目の読取処理については時間α2だけ遅れたタイミングで実行するのである。そして、(6)回目の読取処理については、補正後の読取タイミングで実行される(5)回目の読取処理の開始から時間T2カウントされたときに実行される。これにより(5)回目以降の読込処理についても正常に各データ信号D2を読み取ることができる。
【0042】
その後、(7)回目の読取処理と(8)回目の読取処理との間(正規のエッジ検出タイミング)で検出されるべき立上りエッジが時間α3だけ後に検出されている。そこで、(9)回目の読取処理については(8)回目の読取タイミングから時間T1+α3カウントされたときに開始するよう読取タイミングが補正される。つまり、(9)回目の読取処理については時間α3だけ遅れたタイミングで実行するのである。これにより(9)回目以降の読込処理についても正常に各データ信号D2を読み取ることができる。
【0043】
5.伝送信号Dの波形変形に対する対策
ところで、ノイズ等の影響によって伝送信号Dの波形が変形してしまうことがある。そこで、本実施形態では、読取処理において下記の工夫がされている。
(1)伝送信号Dに一次的なハイレベル信号がのる場合
例えばノイズ等によって、図3の二点破線Xで示すように一時的にハイレベル信号がのってしまう場合がある。この場合、本来ローレベルとして読み取るべきデータ信号D2をハイレベルとして読み取ってしまうことになる。しかし、本実施形態では、立上りエッジが検出されたからハイレベルが連続した時間が時間Ts(T1,T2)以上であるときには、正規のデータ信号D2であるとみなし、その時間Ts(T1,T2)内に読み込んだデータ信号D2レベルをハイレベルとして処理する。一方、立上りエッジが検出されたからハイレベルが連続した時間が時間Ts(T1,T2)未満であるときには、正規のデータ信号D2でないとみなし、その時間Ts(T1,T2)内に読み込んだデータ信号D2をローレベルとして処理する(請求項1及び請求項4の構成に相当)。
このような構成であれば、一次的なノイズ等に影響されることなく正確にデータ読取を行うことができる。
【0044】
(2)伝送信号Dのハイレベルデータ信号D2が部分的に欠落する場合
例えばノイズ等の影響により、図3の二点破線Yで示すようにハイレベルのデータ信号D2が部分的に欠落する場合がある。この場合、本来ハイレベルとして読み取るべきデータ信号D2をローレベルとして読み取ってしまうことになる。しかし、本実施形態では、立上りエッジの検出タイミング(実エッジ検出タイミング)が正規のエッジ検出タイミングに実質的に一致しているときには、その立上りエッジの検出タイミングから時間Ts(T1,T2)内に読み込んだデータ信号D2レベルをハイレベルとみなして処理をする(請求項2及び請求項5の構成に相当)。
このような構成であれば、ハイレベル信号の部分的欠落が生じても正確にデータ読取を行うことができる。
【0045】
6.本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、上位センサ1から受けた伝送信号Dから同期信号D1を検知し、通常は、その同期信号D1の受信タイミングを基準に基準時間Ts(T1,T2,T3)に対応した読取タイミング毎にデータ群信号のデータ信号D2を読み取る。一方、立上りエッジが検出されたタイミング(実エッジ検出タイミング)が、それに最も近い正規のエッジ検出タイミングから所定値以上ずれているときには、そのずれを解消する方向に補正したタイミング(基準時間を補正することで読取タイミングを早くしたり遅くしたりしたタイミング)で次のデータ信号D2の読取処理を実行するよう動作する。
従って、各センサ1のクロック発振器のクロックパルスにずれが生じる場合であっても正確なデータ受信を行うことができる。
【0046】
更に、本実施形態では、伝送信号Dは、ハイレベル或いはローレベルが連続する時間に単位時間当たりのずれ率を乗じた時間が基準時間Ts(T1,T2,T3)の半分を超えないように構成されている。ここで「単位時間当たりのずれ率」とは、他のセンサユニットとの内蔵クロックにおける単位時間当たりの最大ずれ率をいう。具体的には、本実施形態では、単位時間当たりのずれ率は、1μS当たり1%のずれが生じ得る。そこで、伝送信号Dは、次の式を満たすデータ構成となっている。
「ハイレベル或いはローレベルが連続する時間」*0.01<「基準時間Ts(T1,T2,T3)」/2
このような構成であれば、伝送信号Dの立上りエッジまたは立下りエッジが検出されず読取タイミングの補正がされない状態が続いても最大ずれ時間は上記基準時間Ts(T1,T2,T3)の半分を超えないから、常時、実エッジ検出タイミングはいずれか一つの正規のエッジ検出タイミングに最も近づくことになり、その次のデータ信号への読取タイミングについて誤った補正が行われることを防止できる。
【0047】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るセンサシステムの外観を示す斜視図
【図2】センサシステムの内部構成を示すブロック図
【図3】上位センサからの伝送信号、及び下位センサにおける受信タイミングを示すタイムチャート図
【図4】送信動作ルーチンを示すフローチャート
【図5】受信動作ルーチンを示すフローチャート
【図6】従来のセンサシステムにおける、上位センサからの伝送信号、及び下位センサにおける受信タイミングを示すタイムチャート図
【符号の説明】
1…センサ(センサユニット)
11…受光素子
12…投光素子
14…受光回路
15…CPU
16…投光回路
17…投光部
18…受光部
D…伝送信号
D1…同期信号
D2…データ信号
Ts(T1,T2,T3)…基準時間
Claims (6)
- 被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うセンサユニットを複数台備えてなるセンサシステムであって、
前記各センサユニットには、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とが備えられ、前記複数台のセンサユニット間で前記伝送信号のやり取りが行われるよう構成されたセンサシステムにおいて、
前記各センサユニットは、
前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、
常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、
前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、
前記エッジ検出手段にて立上りエッジが検出されてからハイレベルが連続するハイレベル連続時間を測定し、このハイレベル連続時間が前記基準時間以上かどうかを判断する第1判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、
前記データ読取手段は、
前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間以上であると判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをハイレベルとみなし、
前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間より短いと判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをローレベルとみなすよう構成されていることを特徴とするセンサシステム。 - 被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うセンサユニットを複数台備えてなるセンサシステムであって、
前記各センサユニットには、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とが備えられ、前記複数台のセンサユニット間で前記伝送信号のやり取りが行われるよう構成されたセンサシステムにおいて、
前記各センサユニットは、
前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、
常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、
前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、
前記エッジ検出手段における立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングのいずれかに略一致しているかどうかを判断する第2判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、
前記データ読取手段は、前記第2判断手段にて前記立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングに略一致していると判断されたときには、その立上りエッジの検出タイミングから前記基準時間内に読み込んだデータ信号レベルをハイレベルとみなすことを特徴とするセンサシステム。 - 前記補正手段は、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとのタイミング誤差を検出し、そのタイミング誤差が所定値を超えたことを条件に、当該タイミング誤差に応じて補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサシステム。
- 被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うとともに、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とを備えたセンサユニットにおいて、
前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、
常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、
前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、
前記エッジ検出手段にて立上りエッジが検出されてからハイレベルが連続するハイレベル連続時間を測定し、このハイレベル連続時間が前記基準時間以上かどうかを判断する第1判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、
前記データ読取手段は、
前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間以上であると判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをハイレベルとみなし、
前記第1判断手段にて前記ハイレベル連続時間が前記基準時間より短いと判断されたときには、前記各読込処理において読み込むデータ信号のうち、前記立上りエッジの検出後、前記基準時間内に読み込んだデータ信号のレベルをローレベルとみなすよう構成されていることを特徴とするセンサユニット。 - 被検出物体の検出状態に応じた検出動作を行うとともに、他のセンサユニットから、同期信号と、ハイレベルまたはローレベルの複数のデータ信号を連ねてなるデータ群信号とを備えた伝送信号を受信する受信手段と、他のセンサユニットへ前記伝送信号を送信する送信手段とを備えたセンサユニットにおいて、
前記送信手段を介して、前記伝送信号のうち同期信号を送信し、その後に、その同期信号の送信タイミングを基準に自己の内蔵クロックに基づいた基準時間間隔毎に、前記データ群信号の各データ信号を順次送信する送信制御手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号から同期信号を検知する同期信号検知手段と、
常には、前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づき前記基準時間間隔毎に前記データ群信号の各データ信号を読み取る読取処理を順次行うデータ読取手段と、
前記受信手段で受信された伝送信号の各データ信号の立上りエッジまたは立下りエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記同期信号検知手段で検知された同期信号に基づく正規のエッジ検出タイミングのうち前記エッジ検出手段にてエッジが検出された実エッジ検出タイミングに最も近い正規のエッジ検出タイミングを抽出する抽出手段と、
前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとを比較し、その比較結果に基づき補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせる補正手段とを備え、
前記エッジ検出手段における立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングのいずれかに略一致しているかどうかを判断する第2判断手段を備えるとともに、前記エッジ検出手段は前記各データ信号の立上りエッジを検出するよう構成され、
前記データ読取手段は、前記第2判断手段にて前記立上りエッジの検出タイミングが前記正規のエッジ検出タイミングに略一致していると判断されたときには、その立上りエッジの検出タイミングから前記基準時間内に読み込んだデータ信号レベルをハイレベルとみなすことを特徴とするセンサユニット。 - 前記補正手段は、前記実エッジ検出タイミングと前記抽出手段にて抽出された正規のエッジ検出タイミングとのタイミング誤差を検出し、そのタイミング誤差が所定値を超えたことを条件に、当該タイミング誤差に応じて補正した基準時間間隔で次のデータ信号の読取処理を前記データ読取手段に行わせることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のセンサユニット。
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