JP6180862B2

JP6180862B2 - パルス受信回路

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Publication number: JP6180862B2
Application number: JP2013191730A
Authority: JP
Inventors: 辻　智晴; 智晴辻
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP2015061103A

Description

本発明は、パルス受信回路に関する。

電池を内蔵し、電池により駆動されるパルス受信回路では、送信回路が送信する、電圧レベルを持たない無電圧パルス（受信パルス）に対して、パルス受信回路でＨレベルまたはＬレベルの電圧レベルを読み込むため、プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗を使用する。例えば、下記特許文献１では、送信回路がオン状態を表す受信パルスを出力する場合に、パルス受信回路で受信パルスのＨレベルを読み込むため、プルアップ抵抗を、パルス受信回路に内蔵した電池の正極側と受信パルスが入力される入力端子との間に接続している。

特許第３２９５４８６号公報

特許文献１に記載のパルス受信回路は、受信パルスの周波数が大きくなるか、または受信パルスの間隔が小さくなると、プルアップ抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替える。これにより、特許文献１に記載のパルス受信回路では、受信パルスの周波数が大きくなった場合などには、送信回路側がオフ状態にある場合のＨレベルの受信パルスのレベルの大きさを大きくし、受信パルスを正確に受信することができるようになる。

プルアップ抵抗の抵抗値が大きい場合、すなわち、受信パルスの周波数が低い場合であって、かつ、送信回路側がオフ状態にある場合、受信パルスはＨレベルとなる。このＨレベルは、高抵抗のプルアップにより維持されるものである。しかしながら、送信回路とパルス受信回路との間の配線などに外乱ノイズが重畳した場合、パルス受信回路では、プルアップ抵抗の抵抗値が高抵抗値であるため、この外乱ノイズを吸収しにくい。つまり、特許文献１に記載のパルス受信回路では、高抵抗プルアップで動作している間は、外乱ノイズの影響を受けやすく、受信パルスの電圧レベルを誤って判定してしまうという問題があった。また、パルス受信回路が、さらに送信回路のオン状態またはオフ状態の回数をカウントする機能を有する場合、外乱ノイズによりカウント精度が悪化してしまうという問題もあった。

また、送信回路側がオン状態にある場合、電池の正極側から抵抗、送信回路を介して電池の負極側に電流が流れる。この電流の電流値は、プルアップ抵抗の抵抗値が高抵抗の場合、低抵抗値の場合に比べて減少する。しかし、この電流は、送信回路側がオン状態にある期間中、流れ続けるため、パルス受信回路が内蔵する電池の寿命を短くしてしまう。すなわち、特許文献１に記載のパルス受信回路では、未だ低消費電力化のための対策が不十分であるという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、低消費電力化を図りつつ、対ノイズ性が向上したパルス受信回路を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のパルス受信回路は、送信器のオン状態またはオフ状態を表す受信パルスを、２つの入力端子の間で受信し、前記受信パルスの電圧レベルを検出するパルス受信回路であって、前記入力端子のうち一方の入力端子と、電源の正極側または負極側のうち一方との間に設けられる抵抗の抵抗値を、低抵抗値と高抵抗値とのいずれかに切り替える抵抗値変更部と、前記受信パルスの電圧レベルの変化を検出し、検出結果を出力する電圧エッジ検出部と、前記受信パルスの電圧レベルを読み取る電圧レベル読取部と、を備え、前記電圧レベル読取部は、前記電圧エッジ検出部から前記検出結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上記パルス受信回路において、前記電圧レベル読取部は、前記電圧エッジ検出部から前記検出結果として、ＨレベルとＬレベルのうち、一方のレベルから他方のレベルへの切り替わりを表す切り替わり結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上記パルス受信回路において、前記電圧レベル読取部は、前記電圧エッジ検出部から、前記検出結果として、ＨレベルとＬレベルのうち、一方のレベルから他方のレベルへの切り替わりを表す切り替わり結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り結果が前記他方のレベルの場合、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値のまま維持させ、読み取り結果が前記一方のレベルの場合、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上記パルス受信回路において、前記電圧レベル読取部が読み取る電圧レベルに基づいて、前記受信パルスがＨレベルとＬレベルのうち、いずれか一方のレベルから他方のレベルになることをカウントし、カウント結果を積算する制御部と、前記制御部が積算する積算結果を、パルス受信回路の外部にある受信機能を有する受信器に、予め設定された所定期間ごとに送信するパルス数出力部と、をさらに備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、電圧エッジ検出部が、受信パルスの電圧レベルの変化を検出して、検出結果を電圧レベル読取部に対して出力する。電圧レベル読取部は、電圧エッジ検出部から前記検出結果が入力されると、抵抗値変更部を制御して、入力端子のうち一方の入力端子と、電源の正極側または負極側のうち一方（例えば正極側）との間に設けられる抵抗の抵抗値を、高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせる。この抵抗値が低抵抗値となっている期間であって、かつ、送信回路側がオフ状態にある場合、入力端子のうち一方の入力端子は、電源の正極側または負極側のうち一方との間と低抵抗で接続されている。すなわち、受信パルスにノイズが重畳しても、ノイズが吸収されやすくなり、パルス受信回路の対ノイズ性が向上する。なお、この場合、入力端子のうち一方の入力端子と、他方の端子との間に電流パスが存在しないため、前記抵抗に電流が流れることはない。

また、電圧レベル読取部は、制御する抵抗の抵抗値が低抵抗値となっている期間において、受信パルスの電圧レベルを読み込む。そのため、電圧レベル読取部が読み取る電圧レベルは、１つ前に受信パルスが正しく変化し、抵抗値が低抵抗値となっている期間において読み取った、ノイズを受けにくい場合の電圧レベルと同じになる。つまり、電圧レベル読取部は、受信パルスのノイズによる電圧レベルの変化を、受信パルスの電圧レベルの変化として検出しないため、検出器の検出精度を向上させることができる。

また、電圧レベル読取部は、受信パルスの電圧レベルを読み取り後に抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる。この抵抗値が高抵抗値となっている期間であって、かつ、送信回路側がオン状態にある場合、電源の正極側または負極側のうち一方から、入力端子のうち一方の入力端子及び他方の端子を介して、電源の正極側または負極側のうち他方の間に電流パスが存在する。しかしながら、抵抗の抵抗値が高抵抗に切り替わっているので、抵抗に流れる電流が減少し、パルス受信回路の消費電力を低減することができる。

また、例えば、電圧レベル読取部の後段に、受信パルスのＨレベルまたはＬレベルの一方の状態をカウントする制御部を設けた場合、受信パルスにノイズが重畳しても、電圧レベル読取部が、受信パルスのノイズによる電圧レベルの変化を、受信パルスの電圧レベルの変化として検出しない。そのため、制御部が、受信パルスのノイズによる電圧レベルの変化を、送信回路のオフ状態またはオン状態に対応する受信パルスのＨレベルまたはＬレベルへの変化と誤ってカウントすることを抑制でき、カウント精度を向上することができる。

すなわち、本発明によれば、低消費電力化を図りつつ、対ノイズ性が向上したパルス受信回路を提供することができる。

無電圧パルスカウンタ１０の構成を示す図である。図１に示す無電圧パルス出力器２０の構成を示す図である。図１に示す抵抗値変更部１２の構成を示す図である。第１の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートである。受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図４に対応するタイムチャートである。第２の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートである。受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図６に対応するタイムチャートである。第３の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートである。受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図８に対応するタイムチャートである。無電圧パルスカウンタ１０ａの構成を示す図である。第４の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。第５の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。第６の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、無電圧パルスカウンタ１０の構成を示す図である。無電圧パルスカウンタ１０は、入力端子１１ｔ１及び１１ｔ２、抵抗値変更部１２、電圧エッジ検出部１３、電圧レベル読取部１４、制御部１５、パルス数出力部１６及び電源１７を備えている。無電圧パルスカウンタ１０は、無電圧パルス出力器２０（送信器）の出力信号である無電圧パルスの状態（オン状態、オフ状態）の変化を電圧レベル読取部１４により検出し、オン状態またはオフ状態になるたびに、オン状態またはオフ状態になった回数を制御部１５により積算し、パルス数出力部１６から外部へ出力する装置である。

ここで、無電圧パルス出力器２０の出力信号である無電圧パルスの状態について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す無電圧パルス出力器２０の構成を示す図である。図２（ａ）に示すように、無電圧パルス出力器２０は、内部に電源を有しておらず、ＯＮ（オン）またはＯＦＦ（オフ）信号を出力端子２１ｔ１及び２１ｔ２から出力するときに、スイッチ素子（接点）２２のオン状態またはオフ状態で信号を出力する回路である。つまり、信号を送る側である無電圧パルス出力器２０は、単にスイッチ素子２２をオン状態またはオフ状態とするだけある。一方、この無電圧パルス出力器２０の出力する信号を、入力端子１１ｔ１及び１１ｔ２から受け取る側である無電圧パルスカウンタ１０（図１参照）は、スイッチ素子２２のオン状態またはオフ状態を検出するため、電源１７を有している。無電圧パルスカウンタ１０は、入力端子１１ｔ１及び１１ｔ２の少なくとも一方の入力端子に電圧を印加して或いは電流を流して、電流或いは電圧を検出する。この検出信号を、本実施形態において、以下、受信パルスと称する。

このように、接点状態を見るための電源を持ってない、単にオンまたはオフするだけの接点を無電圧接点と呼び、無電圧パルス出力器２０は接点の状態（オン状態またはオフ状態）を出力する。無電圧パルス出力器２０としては、例えば電子式水道メータなどがある。

なお、無電圧パルス出力器２０の構成として、以下の様な構成としてよい。例えば、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示すスイッチ素子２２をＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２２ｂとし、オープンコレクタ出力器としてもよい。この場合、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２２ｂのコレクタ端子が出力端子２１ｔ１に接続され、エミッタ端子が出力端子２１ｔ２に接続される。ベースとエミッタとの間の電圧が、ベース・エミッタ電圧ＶＢＥ以上の電圧である場合、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２２ｂがオン状態となり、一方、ベース・エミッタ電圧ＶＢＥ未満の電圧である場合、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２２ｂがオフ状態となる。

また、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）に示すスイッチ素子２２をＮチャネル型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２２ｍとし、オープンドレイン出力器としてもよい。この場合、Ｎチャネル型ＦＥＴ２２ｍのドレイン端子が出力端子２１ｔ１に接続され、ソース端子が出力端子２１ｔ２に接続される。ゲートとソースとの間の電圧が、閾値電圧Ｖｔ以上の電圧である場合、Ｎチャネル型ＦＥＴ２２ｍがオン状態となり、一方、閾値電圧Ｖｔ未満の電圧である場合、Ｎチャネル型ＦＥＴ２２ｍがオフ状態となる。

図１に戻って、入力端子１１ｔ１及び１１ｔ２は、それぞれ無電圧パルス出力器２０の出力端子２１ｔ１及び２１ｔ２に接続される。
抵抗値変更部１２は、抵抗素子１２ｒ１、１２ｒ２、スイッチ素子１２ｓを備えている。抵抗素子１２ｒ１は、一端が入力端子１１ｔ１に接続され、他端が電源１７の正極側に接続される。抵抗素子１２ｒ２とスイッチ素子１２ｓとは直列に接続される。抵抗素子１２ｒ２は、一端が入力端子１１ｔ１に接続され、他端がスイッチ素子１２ｓの一端に接続される。スイッチ素子１２ｓは、一端が抵抗素子１２ｒ２の他端に接続され、他端が電源１７の正極側に接続される。スイッチ素子１２ｓの開閉は、電圧レベル読取部１４が出力するスイッチ開閉信号により制御される。本実施形態では、スイッチ開閉信号がＬレベルのとき、入力端子１１ｔ１が高抵抗で電源１７の正極側に接続され、スイッチ開閉信号がＨレベルのとき、入力端子１１ｔ１が低抵抗で電源１７の正極側に接続される。スイッチ開閉信号がＨレベルのとき、入力端子１１ｔ１と電源１７の正極側とは、抵抗素子１２ｒ１および１２ｒ２の並列抵抗で接続されるため、抵抗値は低抵抗値となる。一方、スイッチ開閉信号がＬレベルのとき、入力端子１１ｔ１と電源１７の正極側とは、抵抗素子１２ｒ１で接続されるため、抵抗値は高抵抗値となる。

また、抵抗値変更部１２は、受信パルスの電圧レベルを、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオン状態のときＬレベルに、スイッチ素子２２がオフ状態のときＨレベルにする。
図３は、図１に示す抵抗値変更部１２の構成を示す図である。図３（ａ）に示す抵抗値変更部１２については、上述の図１の構成と同じである。抵抗値変更部１２の構成は、図３（ｂ）に示す可変抵抗１２ｖを用いて構成してもよい。可変抵抗１２ｖの抵抗値は、電圧レベル読取部１４が出力するスイッチ開閉信号により制御される。スイッチ開閉信号がＬレベルのとき、入力端子１１ｔ１が高抵抗で電源１７の正極側に接続され、スイッチ開閉信号がＨレベルのとき、入力端子１１ｔ１が低抵抗で電源１７の正極側に接続される。

図１に戻って、電圧エッジ検出部１３は、受信パルスがＨレベル（例えば一方のレベル）からＬレベル（例えば他方のレベル）に変化するとき、或いはＬレベルからＨレベルに変化するとき、レベルの変化を示すレベル変化検出信号を電圧レベル読取部１４に対して出力する。電圧エッジ検出部１３は、例えば、予め受信パルスのＨレベルとＬレベルとの間に設定された閾値レベルと、受信パルスの電圧レベルとを比較する。電圧エッジ検出部１３は、受信パルスがＨレベルからＬレベルに変化するとき、受信パルスの電圧レベルが閾値レベル未満になると、例えばＨレベルのレベル変化検出信号を出力する。一方、電圧エッジ検出部１３は、受信パルスがＬレベルからＨレベルに変化するとき、受信パルスの電圧レベルが閾値レベル以上になると、Ｈレベルのレベル変化検出信号を出力する。

電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号が入力されると、上記スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この期間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオン状態とする。この所定期間は、受信パルスに重畳するノイズの発生する期間（時間幅）の最大値を、無電圧パルスカウンタ１０と無電圧パルス出力器２０を設置する環境下において想定し、この想定した環境下においても、低抵抗にした状態で受信パルスのノイズが電源１７の正極側に吸収され、受信パルスのレベルがＨレベルまたはＬレベルに戻るまでの時間を実験などにより求めることにより、予め例えば電圧レベル読取部１４に設定される。つまり、次に電圧レベル読取部１４が行う受信パルスの電圧レベル読み取りの際、ノイズを受けない状態での受信パルスのレベルを読み取れるだけの十分な時間が所定時間として予め設定される。
電圧レベル読取部１４は、スイッチ開閉信号がＨレベルである所定期間において、受信パルスの電圧レベルを読み取り、この読取結果を制御部１５に対して出力する。

制御部１５は、電圧レベル読取部１４からの読取結果が入力されると、受信パルスの電圧レベルを、例えば内蔵するメモリに記憶する。また、メモリに記憶した電圧レベルが、前回記憶した電圧レベルと異なる場合、受信パルスのカウント数を＋１とする積算処理を行う。制御部１５は、受信パルスのレベルに基づいて、例えば、受信パルスのレベルが記憶しているＨレベル（ＨレベルとＬレベルのうち、いずれか一方のレベル）からＬレベル（他方のレベル）になるとき、それまでのカウント結果に＋１ずつしていき、積算結果を算出する。制御部１５は、カウント結果の積算値をパルス数出力部１６に対して出力する。
なお、制御部１５が積算していくカウント値の初期値は、ユーザによる無電圧パルスカウンタ１０の無電圧パルス出力器２０への接続時に０となっているものとする。

パルス数出力部１６は、例えば無線送信機能を有しており、制御部１５からのカウント結果の積算値を、定期的な周期で、無電圧パルスカウンタ１０の外部に設けられる、無線受信機能を有するベース（受信器）に対して発信する。無電圧パルスカウンタ１０の外部では、ベース（受信器）に接続される、例えばＰＣなどの演算処理装置が設けられる。この演算処理装置は、制御部１５が演算処理したカウント結果の積算値の時間に対する変化を求め、例えば表示部に表示する。これにより、表示部の表示結果を観察するユーザは、無電圧パルス出力器２０がオン状態となった回数、或いはオフ状態となった回数を知ることができる。

電源１７は、例えば、その寿命が例えば１０年程度の電池であり、無電圧パルスカウンタ１０内部の各部に動作のための電力を供給するものである。

［第１の実施形態］
続いて、無電圧パルスカウンタ１０の動作の一例について、図面を参照して説明する。図４は、第１の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートであり、図５は、受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図４に対応するタイムチャートである。
図４においては、受信パルスの時間変化、スイッチ開閉信号の時間変化、電圧レベル読み取りタイミング（電圧レベル読取部１４が受信パルスの電圧レベルを読み取る読取時刻）を示している。なお、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ６は受信パルスのＨレベルからＬレベルへ切り替わる時刻、またはＬレベルからＨレベルへ切り替わる時刻を示している。なお、第１の実施形態〜第３の実施形態では、制御部１５は、電圧レベル読取部１４の読み取りレベルを記憶し、前回記憶したレベルがＨレベルであって、次に記憶するレベルがＬレベルになったときに、受信パルスをカウントし、積算値を＋１とするものとする。

時刻ｔ１において、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフ状態からオン状態となると、受信パルスがＨレベルからＬレベルに変化する。電圧エッジ検出部１３は、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出して、Ｈレベルのレベル変化検出信号を、電圧レベル読取部１４に対して出力する。

電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号が入力されると、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この所定期間の間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオンさせる。電圧レベル読取部１４は、この所定期間において受信パルスの電圧レベルを読み取り、電圧レベルを制御部１５に対して出力する。制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、カウント数（以下、時刻ｔ１までのカウント数の積算値を自然数Ｎとする）の積算値を（Ｎ＋１）とする。

所定期間経過後、電圧レベル読取部１４は、スイッチ開閉信号をＨレベルからＬレベルへ変化させ、抵抗素子１２ｒ２に電流が流れないようにする。これにより、所定期間中、電源１７の正極側から、抵抗素子１２ｒ１及び抵抗素子１２ｒ２、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２を介して、電源１７の負極側に流れていた電流の電流値に対して、電流値を少なくすることができ、無電圧パルスカウンタを低消費電力化することができる。

時刻ｔ２において、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオン状態からオフ状態となると、受信パルスがＬレベルからＨレベルに変化する。電圧エッジ検出部１３は、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出して、Ｈレベルのレベル変化検出信号を、電圧レベル読取部１４に対して出力する。

電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号が入力されると、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この所定期間の間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオンさせる。電圧レベル読取部１４は、この所定期間において受信パルスの電圧レベルを読み取り、電圧レベルを制御部１５に対して出力する。制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＬレベルであり、今回の受信パルスがＨレベルに変わっているが、Ｈレベルをカウントせず、カウント数の積算値（Ｎ＋１）を維持する。

所定期間経過後、電圧レベル読取部１４は、スイッチ開閉信号をＨレベルからＬレベルへ変化させる。ただし、所定期間中もその後も、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフしているので、電源１７の正極側から負極側へ電流が流れることはない。

以降、時刻ｔ３〜時刻ｔ４における動作、時刻ｔ４〜時刻ｔ５における動作、時刻ｔ５〜時刻ｔ６における動作は、それぞれ時刻ｔ１〜時刻ｔ２における動作、時刻ｔ２〜時刻ｔ３における動作、時刻ｔ１〜時刻ｔ２における動作と同じであるので、同じ動作については説明を省略する。
時刻ｔ３〜時刻ｔ４において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、カウント数の積算値を（Ｎ＋２）とする。また、時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＬレベルであるので、今回の受信パルスのＨレベルをカウントせず、カウント数の積算値を（Ｎ＋２）に維持する。また、時刻ｔ５〜時刻ｔ６において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、カウント数の積算値を（Ｎ＋３）とする。

続いて、受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの無電圧パルスカウンタ１０の動作について、図５を参照して説明する。
図５においては、図４と同様に、受信パルスの時間変化、スイッチ開閉信号の時間変化、電圧レベル読取部１４が受信パルスの電圧レベルを読み取る読取時刻を示している。なお、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ５は受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わり時刻、またはＬレベルからＨレベルへの切り替わり時刻を示している。また、受信パルスの時間変化において、受信パルスがＨレベルのときは無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２はオフしており、受信パルスはノイズを受けやすいため、このノイズをギザギザの波形で示している。図５では、特に時刻ｔ３の直前において受信パルスがＨレベルからＬレベルへと大きく変化するほど大きなノイズを受けていることを示している。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の直前までにおける動作は、図４に示す時刻ｔ１〜時刻ｔ３における動作と同じであるので、説明を省略する。ただし、制御部１５は、時刻ｔ１〜ｔ２において、前回記憶した受信レベルがＨレベルであり、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、時刻ｔ３の直前においてはカウント数の積算値を（Ｎ＋１）としている。

時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフ状態であり、入力端子１１ｔ１と電源１７の正極側との間は高抵抗で接続されているため、受信パルスがノイズを受けやすい状態にある。時刻ｔ３の直前において、受信パルスがノイズを受け、ＨレベルからＬレベルに変化する。電圧エッジ検出部１３は、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出して、Ｈレベルのレベル変化検出信号を、電圧レベル読取部１４に対して出力する。

電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号が入力されると、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この所定期間の間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオンさせる。この期間は、入力端子１１ｔ１と電源１７の正極側との間は低抵抗で接続されているため、受信パルスはノイズを受けにくくなり、電圧レベルが図４に示す場合と同様のＨレベルとなる。電圧レベル読取部１４は、この所定期間において受信パルスの電圧レベルを読み取り、電圧レベルを制御部１５に対して出力する。制御部１５は、前回時刻ｔ２〜ｔ３において記憶した受信レベルがＨレベルであり、今回の受信パルスがＨレベルであるので、Ｈレベルをカウントせず、カウント数の積算値（Ｎ＋１）を維持する。

ここで、電圧レベル読取部１４がノイズを受けた受信レベルの検出レベルとして、誤ってＬレベルを検出していると、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、現在のカウント数の積算値を（Ｎ＋２）と、誤ってカウントしてしまうことになる。
しかしながら、上述のように、電圧レベル読取部１４が、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号（検出結果）が入力されると、抵抗値変更部１２を制御して入力端子１１ｔ１（入力端子のうち一方の入力端子）と、電源１７の正極側（正極側または負極側のうち一方）との間に設けられる抵抗の抵抗値を高抵抗値（抵抗素子１２ｒ１の抵抗値）から低抵抗値（抵抗素子１２ｒ１と抵抗素子１２ｒ２との並列抵抗値）に切り替えさせる。これにより、受信パルスにノイズが重畳しても、ノイズが吸収されやすくなり、無電圧パルスカウンタ１０（パルス受信回路）の対ノイズ性が向上する。

また、電圧レベル読取部１４の後段に、受信パルスのＬレベル（ＨレベルまたはＬレベルの一方）の状態をカウントする制御部１５を設けているので、受信パルスにノイズが重畳しても、電圧レベル読取部１４が、受信パルスのノイズによる電圧レベルの変化を、受信パルスの電圧レベルの変化として検出しない。そのため、制御部１５が、受信パルスのノイズによるＬレベルへの変化を、送信回路のオン状態に対応する受信パルスのＬレベルへの変化と誤ってカウントすることを抑制でき、カウント精度を向上することができる。
時刻ｔ３から所定期間経過後の動作は、図４に示す場合と同じであるので、同じ部分については説明を省略する。時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、制御部１５は、前回時刻ｔ３からの所定期間において記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントし、カウント数の積算値を正しく（Ｎ＋２）とする。

［第２の実施形態］
続いて、無電圧パルスカウンタ１０の動作の他の一例について、図面を参照して説明する。図６は、第２の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートであり、図７は、受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図６に対応するタイムチャートである。
第２の実施形態において、第１の実施形態と相違する点は下記の通りである。すなわち、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出する場合にのみ、第１の実施形態と同様、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとすることである。つまり、第２の実施形態において、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出する場合、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとせず、また、受信パルスの電圧レベルを読みこまない（図６、図７参照）。

この理由は、受信パルスがＬレベルの期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２はオン状態にあり、受信パルスはノイズを受けにくいため、受信レベルがノイズによりＬレベルからＨレベルへ変化することが少ないためである。このように、電圧レベル読取部１４に不必要な動作をさせないことにより、制御動作を簡素化することができる。

［第３の実施形態］
続いて、無電圧パルスカウンタ１０の動作の他の一例について、図面を参照して説明する。図８は、第３の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０の動作を説明するためのタイムチャートであり、図９は、受信パルスがノイズを受ける環境下にあるときの図８に対応するタイムチャートである。
第３の実施形態において、第１の実施形態と相違する点は下記の通りである。すなわち、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出する場合、第１の実施形態と同様、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとすることである。一方、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出する場合、第１の実施形態と相違して、スイッチ開閉信号を、次に電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出するまで、スイッチ開閉信号のＨレベルを維持することである（図８、図９参照）。

この理由は、受信パルスがＨレベルの期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２はオフ状態にあり、電源１７の正極側から抵抗値変更部１２を介して電源１７の負極側に電流が流れないため、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオフする必要がないためである。このように、本実施形態においても、電圧レベル読取部１４に不必要な動作をさせないことにより、制御動作を簡素化することができる。

次に、第４の実施形態〜第６の実施形態について説明する。これらの実施形態では、図１０に示す無電圧パルスカウンタについて説明する。図１０は、無電圧パルスカウンタ１０ａの構成を示す図である。なお、図１に示す無電圧パルスカウンタ１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１０に示す無電圧パルスカウンタ１０ａでは、図１に示す無電圧パルスカウンタ１０と相違して、次の構成を備えている。すなわち、抵抗値変更部１２、電圧エッジ検出部１３及び電圧レベル読取部１４は、入力端子のうち入力端子１１ｔ２に接続される。

そのため、無電圧パルスカウンタ１０ａでは、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフ状態のとき、すなわち受信パルスがＬレベルの期間において、ノイズを受けやすくなる。そこで、電圧エッジ検出部１３が、少なくとも、受信パルスがＬレベルからＨレベルに変化することを検出したとき、電圧レベル読取部１４は所定期間の間、抵抗値変更部１２を制御して、抵抗値を高抵抗値から低抵抗値にして、受信パルスにノイズが重畳することを抑制する。また、電圧レベル読取部１４は、少なくとも、受信パルスのＨレベルの電圧レベルを読み取り、制御部１５に対して出力する。なお、第４の実施形態〜第６の実施形態では、制御部１５は、電圧レベル読取部１４の読み取りレベルを記憶し、前回記憶したレベルがＬレベルであって、次に記憶するレベルがＨレベルになったときに、受信パルスをカウントし、積算値を＋１とするものとする。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。図１１は、図４に対応するタイムチャートである。
時刻ｔ１において、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフ状態からオン状態となると、受信パルスがＬレベルからＨレベルに変化する。電圧エッジ検出部１３が、受信パルスがＬレベルからＨレベルに変化することを検出すると、電圧レベル読取部１４は、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この期間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオン状態とする。電圧レベル読取部１４は、受信パルスのＨレベルを読み取り、制御部１５に対して出力する。電圧レベル読取部１４は、所定期間経過後スイッチ開閉信号をＬレベルとする。

これにより、以降時刻ｔ２まで、電源１７の正極側から無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２、抵抗値変更部１２を介して、電源１７の負極側へ流れる電流を低減することができる。また、制御部１５は、電圧レベル読取部１４が読み込んだ受信パルスのＨレベルを記憶する。制御部１５は、受信パルスのレベルが、記憶したＬレベルから、Ｈレベルに変わったので、カウント値を＋１アップし、積算値を（Ｎ＋１）とする。

時刻ｔ２において、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオン状態からオフ状態となると、受信パルスがＨレベルからＬレベルに変化する。電圧エッジ検出部１３が、受信パルスがＨレベルからＬレベルに変化することを検出すると、電圧レベル読取部１４は、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この期間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオン状態とする。電圧レベル読取部１４は、受信パルスのＬレベルを読み取り、制御部１５に対して出力する。電圧レベル読取部１４は、所定期間経過後スイッチ開閉信号をＬレベルとする。
制御部１５は、電圧レベル読取部１４が読み込んだ受信パルスのＬレベルを記憶する。また、制御部１５は、受信パルスのレベルが、記憶したＨレベルから、Ｌレベルに変わったので、カウント値を＋１アップせず、積算値を（Ｎ＋１）のまま維持する。

以降、時刻ｔ３〜時刻ｔ４における動作、時刻ｔ４〜時刻ｔ５における動作、時刻ｔ５〜時刻ｔ６における動作は、それぞれ時刻ｔ１〜時刻ｔ２における動作、時刻ｔ２〜時刻ｔ３における動作、時刻ｔ１〜時刻ｔ２における動作と同じであるので、同じ動作については説明を省略する。
時刻ｔ３〜時刻ｔ４において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＬレベルであるので、今回の受信パルスのＨレベルをカウントし、カウント数の積算値を（Ｎ＋２）とする。また、時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＨレベルであるので、今回の受信パルスのＬレベルをカウントせず、カウント数の積算値を（Ｎ＋２）のまま維持する。また、時刻ｔ５〜時刻ｔ６において、制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＬレベルであるので、今回の受信パルスのＨレベルをカウントし、カウント数の積算値を（Ｎ＋３）とする。

受信パルスがＬレベルにある期間、例えば時刻ｔ２から所定時間経過後〜時刻ｔ３の期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２がオフ状態であり、入力端子１１ｔ２と電源１７の負極側との間は高抵抗で接続されているため、受信パルスがノイズを受けやすい状態にある。この期間において、受信パルスがノイズを受け、ＬレベルからＨレベルに変化するとする。電圧エッジ検出部１３は、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出して、Ｈレベルのレベル変化検出信号を、電圧レベル読取部１４に対して出力する。

電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号が入力されると、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとして、この所定期間の間、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオンさせる。この期間は、入力端子１１ｔ２と電源１７の負極側との間は低抵抗で接続されているため、受信パルスはノイズを受けにくくなり、電圧レベルがＬレベルとなる。電圧レベル読取部１４は、この所定期間において受信パルスの電圧レベルを読み取り、電圧レベルを制御部１５に対して出力する。制御部１５は、前回記憶した受信レベルがＬレベルであり、今回の受信パルスがＬレベルであるので、Ｌレベルをカウントせず、カウント数の積算値（Ｎ＋１）を維持する。

ここで、電圧レベル読取部１４がノイズを受けた受信レベルの検出レベルとして、誤ってＨレベルを検出していると、制御部１５は、前回記憶した受信パルスのレベルがＬレベルであるので、このＨレベルをカウントし、現在のカウント数の積算値を（Ｎ＋２）と、誤ってカウントしてしまうことになる。
しかしながら、上述のように、電圧レベル読取部１４が、電圧エッジ検出部１３からＨレベルのレベル変化検出信号（検出結果）が入力されると、抵抗値変更部１２を制御して入力端子１１ｔ２（入力端子のうち一方の入力端子）と、電源１７の負極側（正極側または負極側のうち一方）との間に設けられる抵抗の抵抗値を高抵抗値（抵抗素子１２ｒ１の抵抗値）から低抵抗値（抵抗素子１２ｒ１と抵抗素子１２ｒ２との並列抵抗値）に切り替えさせる。これにより、受信パルスにノイズが重畳しても、ノイズが吸収されやすくなり、無電圧パルスカウンタ１０ａ（パルス受信回路）の対ノイズ性が向上する。

また、電圧レベル読取部１４の後段に、受信パルスのＨレベル（ＨレベルまたはＬレベルの一方）の状態をカウントする制御部１５を設けているので、受信パルスにノイズが重畳しても、電圧レベル読取部１４が、受信パルスのノイズによる電圧レベルの変化を、受信パルスの電圧レベルの変化として検出しない。そのため、制御部１５が、受信パルスのノイズによるＨレベルへの変化を、送信回路のオン状態に対応する受信パルスのＨレベルへの変化と誤ってカウントすることを抑制でき、カウント精度を向上することができる。

［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。図１２は、図６に対応するタイムチャートである。
第５の実施形態において、第４の実施形態と相違する点は下記の通りである。すなわち、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出する場合にのみ、第４の実施形態と同様、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとすることである。つまり、第５の実施形態において、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出する場合、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとせず、また、受信パルスの電圧レベルを読みこまない（図６、図１２参照）。

この理由は、受信パルスがＨレベルの期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２はオン状態にあり、受信パルスはノイズを受けにくいため、受信レベルがノイズによりＨレベルからＬレベルへ変化することが少ないためである。このように、電圧レベル読取部１４に不必要な動作をさせないことにより、制御動作を簡素化することができる。

［第６の実施形態］
図１３は、第６の実施形態での無電圧パルスカウンタ１０ａの動作を説明するためのタイムチャートである。図１３は、図８に対応するタイムチャートである。
第６の実施形態において、第４の実施形態と相違する点は下記の通りである。すなわち、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出する場合、第４の実施形態と同様、スイッチ開閉信号を所定期間Ｈレベルとすることである。一方、電圧レベル読取部１４は、電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＨレベルからＬレベルへの切り替わりを検出する場合、第４の実施形態と相違して、スイッチ開閉信号を、次に電圧エッジ検出部１３が、受信パルスのＬレベルからＨレベルへの切り替わりを検出するまで、スイッチ開閉信号のＨレベルを維持することである（図８、図１３参照）。

この理由は、受信パルスがＬレベルの期間は、無電圧パルス出力器２０のスイッチ素子２２はオフ状態にあり、電源１７の正極側から抵抗値変更部１２を介して電源１７の負極側に電流が流れないため、抵抗値変更部１２のスイッチ素子１２ｓをオフする必要がないためである。このように、本実施形態においても、電圧レベル読取部１４に不必要な動作をさせないことにより、制御動作を簡素化することができる。

以上説明したように、本実施形態１〜６によれば、低消費電力化を図りつつ、対ノイズ性が向上したパルス受信回路を提供することができる。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１０，１０ａ…無電圧パルスカウンタ、１１ｔ１，１１ｔ２…入力端子、１２…抵抗値変更部、１２ｒ１，１２ｒ２…抵抗素子、１２ｓ，２２…スイッチ素子、１３…電圧エッジ検出部、１４…電圧レベル読取部、１５…制御部、１６…パルス数出力部、１７…電源、２０…無電圧パルス出力器、２１ｔ１，２１ｔ２…出力端子

Claims

送信器のオン状態またはオフ状態を表す受信パルスを、２つの入力端子の間で受信し、前記受信パルスの電圧レベルを検出するパルス受信回路であって、
前記入力端子のうち一方の入力端子と、電源の正極側または負極側のうち一方との間に設けられる抵抗の抵抗値を、低抵抗値と高抵抗値とのいずれかに切り替える抵抗値変更部と、
前記受信パルスの電圧レベルの変化を検出し、検出結果を出力する電圧エッジ検出部と、
前記受信パルスの電圧レベルを読み取る電圧レベル読取部と、
を備え、
前記電圧レベル読取部は、
前記電圧エッジ検出部から前記検出結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、
ことを特徴とするパルス受信回路。
前記電圧レベル読取部は、
前記電圧エッジ検出部から前記検出結果として、ＨレベルとＬレベルのうち、一方のレベルから他方のレベルへの切り替わりを表す切り替わり結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス受信回路。
前記電圧レベル読取部は、
前記電圧エッジ検出部から、前記検出結果として、ＨレベルとＬレベルのうち、一方のレベルから他方のレベルへの切り替わりを表す切り替わり結果が入力されると、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を高抵抗値から低抵抗値に切り替えさせ、前記受信パルスの電圧レベルを読み取り、読み取り結果が前記他方のレベルの場合、前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値のまま維持させ、読み取り結果が前記一方のレベルの場合、読み取り後に前記抵抗値変更部を制御して前記抵抗の抵抗値を低抵抗値から高抵抗値に切り替えさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス受信回路。
前記電圧レベル読取部が読み取る電圧レベルに基づいて、前記受信パルスがＨレベルとＬレベルのうち、いずれか一方のレベルから他方のレベルになることをカウントし、カウント結果を積算する制御部と、
前記制御部が積算する積算結果を、パルス受信回路の外部にある受信機能を有する受信器に、予め設定された所定期間ごとに送信するパルス数出力部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項に記載のパルス受信回路。