JP4589462B2 - 入出力信号制御装置 - Google Patents

Description

本発明は入出力信号制御装置に係り、特に双方向伝送路、例えばＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）バスに接続される電子機器等に搭載して好適する入出力信号制御装置の改良に関する。

近年、車両等の電子制御システムにおいては、図６Ａに示すように、両終端を終端抵抗ｒ１、ｒ２で終端した２線式伝送路１を介して電子機器Ａ〜Ｃ間で伝送信号を双方向通信する構成が提案されている。特に、このようなシステムにおける伝送路１はＣＡＮバスと称される。

各電子機器Ａ〜Ｃは、他の電子機器Ａ〜Ｃとの間で伝送路１を介して伝送信号を双方向通信するので、例えば図６Ｂに示すように、伝送路１に対して伝送信号を入出力制御する入出力信号制御装置３と、この入出力信号制御装置３に伝送信号を出力するとともに入出力信号制御装置３からの伝送信号に基づき車両の各部を制御処理する機器本体５と、を有している。

入出力信号制御装置３は、例えば図７に示すように、図示しない定電圧電源部の高電位（５Ｖ）側に接続された端子Ｐ１に、切換部Ｑ１を形成するＦＥＴトランジスタのソース側を接続し、このトランジスタのドレインを保護ダイオードＤ１を介して伝送路１の一方のライン１ａに順方向接続し、当該伝送路１の他方のライン１ｂから保護ダイオードＤ２を介して切換部Ｑ２を形成するＦＥＴトランジスタのドレインを順方向接続し、このトランジスタのソースを端子Ｐ２から定電圧電源部の共通電位側（０Ｖ：ＧＮＤ）に接続している。さらに、機器本体５からの伝送信号を伝送路１側に送信する送信部７を切換部Ｑ１、Ｑ２のゲートに接続し、伝送信号を受信して機器本体５に出力する受信部９を伝送路１に接続した構成を有している。

送信部７および受信部９は、端子Ｐ１、Ｐ２から定電圧電源部の電源電力によって動作するものである。特に、受信部９は、電子機器Ａ〜Ｃからの伝送信号の出力（「Ｈ」レベル）状態（「ドミナント状態」と称される場合が多い。）および伝送信号の無出力（「Ｌレベル」）状態（「リセッシブ状態」と称される場合が多い。）を、機器本体５へそのまま出力するようになっている。

このような入出力信号制御装置３は、機器本体５からの伝送信号が送信部７に入力されると、送信部７が伝送信号に基づき切換部Ｑ１、Ｑ２をオン（ＯＮ）動作させ、定電圧電源からの電源電流が端子Ｐ１、切換部Ｑ１、保護ダイオードＤ１を介して伝送路１側に流れるとともに、伝送路１側から電源電流が保護ダイオードＤ２、切換部Ｑ２を端子Ｐ２に流れ、伝送信号が伝送路１側へ送信され、伝送路１が「ドミナント状態」になる。

他方、図７において、他の電子機器Ａ〜Ｃが伝送路１を「ドミナント状態」にすると、伝送路１側から受信部９に伝送信号が入力され、受信部９がその伝送信号を機器本体５へ出力する。

ところで、この種の一般的な技術として、例えば特許文献１（特開２００２−１７６４２７号公報）がある。
特開２００２−１７６４２７号公報

しかしながら、上述した入出力信号制御装置３では、切換部Ｑ１、Ｑ２がオン（ＯＮ）状態となって伝送路１を「ドミナント状態」にして伝送信号を伝送路１側へ送信すると、送信部７から送信した伝送信号が受信部９にも入力されてしまう。そのため、受信部９で受信された伝送信号が自機の電子機器Ａ〜Ｃからのものか否か判別する必要が生じ、誤動作を防止するために、機器本体５側において特別な構成が要求される。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、自機の電子機器側のみからの伝送信号を検出し、当該自機側での誤作動の防止を容易にした入出力信号制御装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係る入出力信号制御装置は、両端に終端抵抗の接続された伝送路側に伝送信号を出力する送信部と、定電圧電源の間をその伝送路を介して接続された切換部であって、その送信部からの伝送信号で定電圧電源からの供給電源をオンオフ切換えて伝送信号をその伝送路に対し出力する切換部と、その伝送路から伝送信号を受信する受信部と、その定電圧電源と切換部の間に接続され、その切換部を流れる送信部からの伝送信号出力を検出する検出部と、この検出部においてその送信部からの伝送信号の出力が検出されないとき、その受信部を選択する選択部とを具備している。

本発明の入出力信号制御装置では、上記検出部が、その定電圧電源と切換部の間に直列接続された抵抗を有する構成も可能である。

本発明の入出力信号制御装置では、上記検出部が、その送信部から伝送信号が出力される状態の検出部の両端電圧であって最もその両端電圧が高いとき、その受信部を選択しないよう上記選択部を制御する構成も可能である。

本発明の入出力信号制御装置では、上記伝送路が無線伝送路に接続された有線伝送路である構成も可能である。

このような本発明に係る入出力信号制御装置では、送信部によって切換部をオンオフして伝送信号を伝送路に出力すると、その切換部を流れる伝送信号出力を検出部が検出するが、この検出部において伝送信号の出力が検出されないとき、選択部がその受信部を選択して受信信号を出力可能にするから、受信された伝送信号が自機の電子機器のみからのものであれば、検出部がそれを検出し、選択部が受信信号を出力させず、当該自機側での誤作動の防止を容易にする。

本発明の入出力信号制御装置では、上記検出部が、その定電圧電源と切換部の間に直列接続された抵抗を有する構成では、検出部の構成を簡素化可能である。

本発明の入出力信号制御装置において、上記検出部が、その送信部から伝送信号が出力される状態の検出部の両端電圧であって最もその両端電圧が高いとき、その受信部を選択しないよう上記選択部を制御する構成では、自機の電子機器からの伝送信号の正確な検出が容易である。

本発明の入出力信号制御装置において、上記伝送路が無線伝送路に接続された有線伝送路である構成では、その途中に無線伝送路を有する有線伝送路において実施可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。

図１は本発明に係る入出力信号制御装置３の実施の一形態を示す概略ブロック図である。なお、図１は上述した図６中の例えば電子機器Ａを例にして示している。

図１において、伝送路１は、上述した図６に示したように、２線式の信号ライン１ａ、１ｂであって電子機器Ａ〜Ｃ（図１では図示せず。図６参照）間でデジタルデータ信号等の伝送信号を双方向通信するＣＡＮバスであり、その信号ライン１ａ、１ｂの両終端がこのインピーダンスと同じ抵抗値、例えば１２０Ωの終端抵抗ｒ１、ｒ２で終端されている。

電子機器Ａ〜Ｃは、例えば車両等において、燃焼エンジンの制御機器、検出機器、検索機器、記憶機器等であって車両電子制御システムを形成するものであり、本発明の入出力信号制御装置３は、個々の電子機器Ａ〜Ｃにおいて機器本体５と伝送路１との間で伝送信号の入出力を制御するものである。

図示しない定電圧電源部の高電位（５Ｖ）側に接続された端子Ｐ１には、切換部Ｑ１を形成するＰチャンネルＦＥＴトランジスタのソース側が接続されており、そのトランジスタのドレインが保護ダイオードＤ１を介して伝送路１の一方のライン１ａに順方向接続され、そのトランジスタのゲートには後述する送信部７の出力側が接続されている。

伝送路１の他方のライン１ｂには保護ダイオードＤ２を介して切換部Ｑ２を形成するＮチャンネルＦＥＴトランジスタのドレインが順方向接続され、そのトランジスタのソースが検出抵抗Ｒを介して端子Ｐ２に接続されており、端子Ｐ２が定電圧電源部の共通電位側（０Ｖ：ＧＮＤ）に接続されており、トランジスタのゲートには送信部７の出力側が接続されている。

送信部７は、上述した機器本体５から送信する伝送信号を入力して切換部Ｑ１、Ｑ２を同時にオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）して供給電源（電源電流）を伝送路１に流し、伝送路１を「Ｈ」レベルにして伝送路１を「ドミナント状態」にするドライバ回路である。なお、伝送路１に電源電流を流さない「Ｌ」レベルが「リセッシブ」状態である。

伝送路１のライン１ａ、１ｂには受信部９が接続されており、受信部９は伝送路１の「Ｈ」レベルを入力し、増幅等して選択部１５に出力する機能を有している。すなわち、受信部９は伝送路１の「ドミナント状態」をそのまま検出して出力するものである。

切換部Ｑ２と検出抵抗Ｒとの接続点には比較部１１が接続されており、検出抵抗Ｒと比較部１１によって検出部１３が形成されている。

比較部１１は、検出抵抗Ｒの両端電圧ｖと予め設定された基準電圧Ｖとを比較し、両端電圧ｖが基準電圧Ｖを超えているとき、送信部７のみによる伝送路１の「ドミナント状態」を検出するものであり、その検出によって制御信号Ｓを選択部１５に出力して選択部１５を制御する機能を有している。

選択部１５は、検出部１３において送信部７のみによる伝送路１の「ドミナント状態」を検出したとき、受信部９との接続を開放し、受信部９からの出力信号の機器本体５への出力を遮断し、他方、検出されないとき、受信部９との接続を選択し、受信部９からの出力信号の機器本体５への出力を確保する機能を有している。

なお、送信部７、受信部９、比較部１１および選択部１５は、定電圧電源部の電源電力によって動作するものである。

次に、本発明に係る入出力信号制御装置３の動作を説明する。

電子機器Ａの機器本体５から伝送信号が送信部７に出力されると、送信部７が伝送信号に基づき切換部Ｑ１、Ｑ２をオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）動作し、例えば図２Ａのように、定電圧電源１からパルス電流が端子Ｐ１、切換部Ｑ１、保護ダイオードＤ１を介して伝送路１側に流れるとともに、伝送路１側からパルス電流が保護ダイオードＤ２、切換部Ｑ２を介して端子Ｐ２に流れ、伝送信号が伝送路１側へ送信され、伝送路１が「Ｈ」レベルとなって「ドミナント状態」になる。

伝送路１が「ドミナント状態」になったことにより、他の電子機器Ｂ、Ｃにおいて電子機器Ａからの伝送信号が取り込まれる。なお、伝送信号が電子機器Ａ〜Ｃの何れに宛てたものかは、例えば電子機器Ａ〜Ｃのアドレスや識別符号を伝送信号に付せば良い。

このとき、電子機器Ａのみが伝送路１を「ドミナント状態」にした場合、電子機器Ａによって伝送路１に流れた電源電流は、両端の終端抵抗１ａ、１ｂを介して検出抵抗Ｒを流れ、検出抵抗Ｒの両端に大きな電位差が生じる。

そのため、比較部１１において、検出抵抗Ｒの両端電圧ｖが基準電圧Ｖを超えるようにその基準電圧Ｖを設定すれば、検出抵抗Ｒの両端電圧ｖが比較部１１に加えられて基準電圧Ｖと比較されると、検出部１３が送信部７からの伝送信号出力を検出して制御信号Ｓを選択部１５へ出力し、選択部１５が受信部９との接続を開放制御する。

他方、切換部Ｑ１、Ｑ２がオフ（ＯＦＦ）動作している状態では、検出抵抗Ｒの両端電圧ｖが定電圧電源部の共通電位側（０Ｖ：ＧＮＤ）にほぼ近くなり、比較部１１から制御信号Ｓが出力されず、選択部１５が受信部９との接続を確保するから、伝送路１から受信部９に入力される伝送信号が選択部１５を介して機器本体５へ出力される。

さらに、他の電子機器Ｂ又はＣによって伝送路１が「ドミナント状態」にある状態において、電子機器Ａの切換部Ｑ１、Ｑ２がオン（ＯＮ）動作している状態では、検出抵抗Ｒにも電源電流が流れて両端に電位差が生じる。

しかし、電子機器Ａのみの切換部Ｑ１、Ｑ２がオン（ＯＮ）動作しているときに比べて、検出抵抗Ｒの両端電位差が基準電圧Ｖより小さく、比較部１１から制御信号Ｓが出力されず、選択部１５が受信部９との接続を確保するから、伝送路１から受信部９に入力された伝送信号が選択部１５を介して機器本体５に出力される。

すなわち、電子機器Ａを含めた電子機器Ｂ、Ｃの複数が「ドミナント状態」となっても、終端抵抗ｒ１、ｒ２に流れる電流の１／２ずつが電子機器Ａ自身および他の電子機器Ｂ又はＣに流れることになり、検出抵抗Ｒで発生する電圧降下も小さくなる。

なお、電子機器Ａを含めた電子機器Ｂ、Ｃによって伝送路１が「ドミナント状態」となったとき、いずれの電子機器Ａ〜Ｃによって伝送路１が「ドミナント状態」となったのかは、例えば機器本体５側において、自機から出力する伝送信号に基づき区別可能である。

図３は、電子機器Ａを自機とし、電子機器Ｂ、Ｃを他機とした場合、自機が伝送路１を「ドミナント状態」および「リセッシブ状態」にした「自機ドミナント」および「自機リセッシブ」と、他機が伝送路１を「ドミナント状態」および「リセッシブ状態」にした「他機ドミナント」および「他機リセッシブ」において、検出抵抗Ｒの両端電圧ｖ（ｖ１＞ｖ２＞ｖ３）の変化を示すものである。

このように、本発明に係る入出力信号制御装置３は、両端に終端抵抗ｒ１、ｒ２の接続された伝送路１側に伝送信号を出力する送信部７と、定電圧電源の間をその伝送路１を介して接続された切換部Ｑ１、Ｑ２であって、その送信部７からの伝送信号で定電圧電源からの供給電源電流をオンオフ切換えて伝送信号をその伝送路１に対して出力する切換部Ｑ１、Ｑ２と、その伝送路１から伝送信号を受信する受信部９と、その定電圧電源と切換部Ｑ１、Ｑ２の間に接続され、その切換部Ｑ１、Ｑ２を流れる送信部７からの伝送信号の出力を検出する検出抵抗Ｒを有する検出部１３と、この検出部１３においてその送信部７からの伝送信号の出力が検出されないとき、その受信部９を選択して受信信号を出力する選択部１５とを具備している。

そのため、その送信部７から伝送信号が出力される状態の検出抵抗Ｒの両端電圧であって予め設定された最もその両端電圧が高いとき、選択部１５がその受信部９を選択せず、検出抵抗Ｒの両端電圧が低いとき、選択部１５がその受信部９を選択するから、自機の電子機器Ａのみが伝送路１に伝送信号を出力して「ドミナント状態」にするとき、それを検出してその伝送信号を受信部９から出力させ難くなり、電子機器Ａの誤作動の防止が可能である。

しかも、それら切換部Ｑ１、Ｑ２を流れる送信部７からの伝送信号出力を検出抵抗Ｒで検出するから、検出部１３の構成を簡素化可能である。

もっとも、本発明の入出力信号制御装置において、上記選択部１５が、その送信部７から伝送信号が出力される状態の検出抵抗Ｒの両端電圧であって最もその両端電圧が高いとき、その受信部９を選択するよう選択部１５を制御する構成では、自機の電子機器のみが伝送路１を「ドミナント状態」にしている状態の検出が容易である。

しかも、電子機器Ａのみドミナント状態のときに最も大きな電圧降下が発生するから、比較部１１の基準電圧Ｖが、その電圧値を下回る値に設定されていれば、設定を越えたときのみ選択部１５を制御し、受信部９からの出力を確実に無視することができる。

そして、上述した検出部１３は、検出抵抗Ｒおよび比較部１１からなる構成に限定されないが、その定電圧電源と切換部Ｑ１、Ｑ２の間に直列接続された検出抵抗Ｒを有し、検出抵抗Ｒの発生両端電圧の大小に基づき選択部１５を制御して受信部９との接続を開放（遮断）する構成では、検出部の構成が簡素化される利点がある。

ところで、上述した本発明の入出力信号制御装置３では、伝送路１が有線伝送路である構成を説明した。しかし、本発明の入出力信号制御装置３では、無線伝送路が接続された伝送路１においても実施可能である。

図４は、有線伝送路１どうしを無線伝送路としてのリモートカップラ装置１７、１９で接続した構成を示すものである。

リモートカップラ装置１７、１９は、図５に示すように、上述した本発明に係る入出力信号制御装置３、変調部２１、共振部２３、２５、復調部２７を有して構成され、伝送路１に接続されている。

リモートカップラ装置１７、１９は同一の構成を有し、それ以外にも構成要素、例えば電源供給部を有するが、本発明の要部ではないから説明および図示を省略する。

リモートカップラ装置１７の変調部２１は、例えば１００ＭＨｚの高周波信号を発振するとともに、この高周波信号を入出力信号制御装置３（選択部１５）からの出力伝送信号（パルス信号）で変調して共振部２３に出力するものである。変調された高周波信号は、例えば図２Ｂに示すようになる（なお、同図Ｂは誇張して図示されている。）。

共振部２３は、変調高周波信号に共振し、そのそれを外部（リモートカップラ装置１９）に放射するＬＣ共振回路であり、共振部２５は、外部のリモートカップラ装置１９から放射された変調高周波信号に共振して高周波信号を誘起して復調部２７に出力するＬＣ共振回路である。

復調部２７は、共振部２５からの高周波信号を復調して伝送信号（パルス信号）を入出力信号制御装置３（送信部７）に出力するものである。その他の構成は図１と同様である。

なお、リモートカップラ装置１９の構成および動作もリモートカップラ装置１７と同様であるから、その説明を省略する。

このように、本発明の入出力信号制御装置３は、他の無線伝送路に接続された有線伝送路１においても実施可能であり、広範囲の利用範囲で実施可能で、上述した効果を得ることが可能である。

本発明に係る入出力信号制御装置の実施の形態を示すブロック図である。 本発明に係る入出力信号制御装置の動作を説明する図である。 本発明に係る入出力信号制御装置の動作を説明する図である。 本発明に係る入出力信号制御装置の他の構成を説明するための電子制御システムを示すブロック図である。 図４における入出力信号制御装置を説明するブロック図である。 本発明の参考となる電子制御システムおよび電子機器を示すブロック図である。 図６における従来の入出力信号制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

ｒ１、ｒ２終端抵抗
１ 伝送路（ＣＡＮバス、有線伝送路）
１ａ、１ｂ ライン
３ 入出力信号制御装置
５ 機器本体
７ 送信部
９ 受信部
１１ 比較部（検出部）
１３ 検出部
１５ 選択部
１７、１９ リモートカップラ装置（無線伝送路）
２１ 変調部
２３、２５ 共振部
２７ 復調部
Ａ、Ｂ、Ｃ 電子機器
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｐ１、Ｐ２ 端子
Ｑ１、Ｑ２ 切換部
Ｒ 検出抵抗（検出部）

Claims (4)

1. 両端に終端抵抗の接続された伝送路側に伝送信号を出力する送信部と、
   定電圧電源の間を前記伝送路を介して接続された切換部であって、前記送信部からの前記伝送信号で定電圧電源からの供給電源をオンオフ切換えて前記伝送信号を前記伝送路に対し出力する切換部と、
   前記伝送路から伝送信号を受信する受信部と、
   前記定電圧電源と前記切換部の間に接続され、前記切換部を流れる前記送信部からの前記伝送信号の出力を検出する検出部と、
   この検出部において前記送信部からの前記伝送信号の出力が検出されないとき、前記受信部を選択する選択部と、
   を具備することを特徴とする入出力信号制御装置。
2. 前記検出部は、前記定電圧電源と前記切換部の間に直列接続された抵抗を有する請求項１記載の入出力信号制御装置。
3. 前記検出部は、前記送信部から前記伝送信号が出力される状態の前記検出部の両端電圧であって最も当該両端電圧が高いとき、前記受信部を選択しないよう前記選択部を制御する請求項１又は２記載の入出力信号制御装置。
4. 前記伝送路は、無線伝送路に接続された有線伝送路である請求項１〜３いずれか１記載の入出力信号制御装置。

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