JP6436419B2 - 通信装置およびそれを用いた通信システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に通信装置およびそれを用いた通信システム、より詳細には、一対の電線を媒体として他の通信装置と通信を行う通信装置およびそれを用いた通信システムに関する。

従来、火災受信機から導出された感知器回線に火災感知器を接続して構成された自動火災報知システムが知られており、たとえば特許文献１に開示されている。この自動火災報知システムの火災受信機は、火災感知器に感知器回線を介して制御信号を出力するように構成されている。また、火災感知器は、火災受信機からの制御信号を受けたとき、異常検出モードを実行するように構成されている。

特開２００２−８１５４号公報

上記のような自動火災報知システム（通信システム）では、たとえば感知器回線の配線が長くなると、感知器回線の抵抗成分および容量成分（感知器回線の線間容量）が大きくなる。そして、これら感知器回線の抵抗成分および容量成分に起因して、制御信号（通信信号）の波形（立ち上がり波形および立ち下がり波形）がなまる可能性がある。このため、火災受信機（通信装置）では、制御信号に含まれるデータを誤って取得する可能性がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされており、通信信号に含まれるデータを誤って取得する可能性を低減することを目的とする。

本発明の通信装置は、一対の電線に電気的に接続され、前記一対の電線間に印加される電圧の変化により送信される通信信号を受信して前記通信信号に応じた受信信号を出力する受信部と、第１判定期間での前記受信信号の立ち上がりの有無を監視し、かつ前記第１判定期間とは異なる第２判定期間での前記受信信号の立ち下がりの有無を監視することで、前記通信信号に含まれるデータのビットを判定し、前記データを取得する制御部とを備え、前記通信信号は、前記データの先頭に付加されるスタートビットを含み、前記制御部は、前記受信信号における前記スタートビットのパルス幅に基づいて、前記第１判定期間および前記第２判定期間の各々のタイミングを設定することを特徴とする。

本発明の通信装置は、一対の電線に電気的に接続され、前記一対の電線間に印加される電圧の変化により送信される通信信号を受信して前記通信信号に応じた受信信号を出力する受信部と、第１判定期間での前記受信信号の立ち下がりの有無を監視し、かつ前記第１判定期間とは異なる第２判定期間での前記受信信号の立ち上がりの有無を監視することで、前記通信信号に含まれるデータのビットを判定し、前記データを取得する制御部とを備え、前記通信信号は、前記データの先頭に付加されるスタートビットを含み、前記制御部は、前記受信信号における前記スタートビットのパルス幅に基づいて、前記第１判定期間および前記第２判定期間の各々のタイミングを設定することを特徴とする。

本発明の通信システムは、上記の通信装置である子機と、前記一対の電線に電気的に接続され、前記子機に対して前記通信信号を送信する親機とを備えることを特徴とする。

本発明は、通信信号に含まれるデータを誤って取得する可能性を低減することができる。

実施形態に係る通信装置および通信システムの概略構成を示すブロック図である。 図２Ａ，図２Ｂは、それぞれ実施形態に係る通信装置の動作説明図である。 実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る通信システムにおいて、波形なまりの無い通信信号および受信信号の波形図である。 図５は、実施形態に係る通信システムにおいて、波形なまりの有る通信信号および受信信号の波形図である。 図６Ａ，図６Ｂは、それぞれ実施形態に係る通信システムにおける受信信号の例を示す波形図である。 実施形態に係る通信装置の動作の一例を示す説明図である。 実施形態に係る通信装置の動作の他の一例を示す説明図である。 図９Ａ，図９Ｂは、それぞれ実施形態に係る通信装置のさらに他の一例を示す説明図である。

本発明の実施形態に係る通信装置１０（子機１）の第１の構成例は、図１に示すように、受信部１１と、制御部１３とを備えている。受信部１１は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂに電気的に接続され、一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間に印加される電圧（以下、「待機電圧」という）Ｖｔ１の変化により送信される通信信号Ｓ１を受信して通信信号Ｓ１に応じた受信信号Ｒｘ１を出力する。

制御部１３は、図２Ａ，図２Ｂに示すように、第１判定期間Ｔ１での受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視し、かつ第２判定期間Ｔ２での受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視する。そして、制御部１３は、これら第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２での判定結果により、通信信号Ｓ１に含まれるデータのビットを判定し、データを取得する。第２判定期間Ｔ２は、第１判定期間Ｔ１とは異なっている。

ここで、通信信号Ｓ１は、データの先頭に付加されるスタートビットＳＢ１を含んでいる。

そして、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１におけるスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０に基づいて、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを設定する。

また、本発明の実施形態に係る通信装置１０（子機１）の第２の構成例は、上記の第１の構成例において、「立ち上がり」を「立ち下がり」に、「立ち下がり」を「立ち上がり」にそれぞれ読み替えた構成である。

また、本発明の実施形態に係る通信システム１００は、図１に示すように、通信装置１０である子機１と、親機２とを備えている。親機２は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂに電気的に接続され、子機１に対して通信信号Ｓ１を送信する。

本実施形態の通信装置１０および通信システム１００では、制御部１３は、通信信号Ｓ１の波形なまりに応じて第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを設定している。したがって、本実施形態の通信装置１０および通信システム１００では、通信信号Ｓ１に含まれるデータを誤って取得する可能性を低減することができる。

以下、本実施形態に係る通信装置１０および通信システム１００について詳しく説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

また、以下の説明では、自動火災報知システムの子機１を通信装置１０として説明するが、通信装置１０を限定する趣旨ではない。同様に、以下の説明では、自動火災報知システムを通信システム１００として説明するが、通信システム１００を限定する趣旨ではない。

＜全体構成＞
以下では、本実施形態の通信システム１００が集合住宅（マンション）に用いられる場合を例示する。もちろん、本実施形態の通信システム１００は、集合住宅に限らず、たとえば商業施設、病院、ホテル、雑居ビル等、様々な建物に用いられてもよい。

本実施形態の通信システム１００においては、図３に示すように１棟の集合住宅５に対して、１台の親機２と、複数台の子機１０１，１０２，１０３…とが設けられている。なお、複数台の子機１０１，１０２，１０３…の各々を特に区別しないときには単に「子機１」という。

さらに、この通信システム１００では、一対の電線４１Ａ，４１Ｂが１〜４階の階（フロア）ごとに配線されている。要するに、２本１組（２線式）の電線４１Ａ，４１Ｂは、集合住宅５全体で４組設けられている。また、一対の電線４１Ａ，４１Ｂの終端（親機２と反対側の端部）においては、一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間が終端抵抗３を介して電気的に接続されている。ただし、終端抵抗３は必須の構成ではなく、省略されていてもよい。

本実施形態の通信システム１００の基本構成は、一般的な自動火災報知システムと同じである。通信システム１００は、たとえば、子機１により火災の発生を検知し、この子機１から親機２へ火災発生の通知（火災報）がなされるように構成されている。なお、子機１は、火災の発生を検知する構成に限らず、たとえば、発信機等を含む構成であってもよい。発信機とは、たとえば、押しボタンスイッチを有し、人が火災を発見した際に押しボタンスイッチを手動で操作することによって、親機２に対して火災発生の通知を行う装置を意味する。

また、本実施形態の通信システム１００は、他装置を連動させるための通知（連動報）を子機１から親機２が受けた際、防排煙設備や非常用放送設備等の他装置を連動させる連動機能を有している。そのため、本実施形態の通信システム１００は、火災の発生時に、防排煙設備の防火扉を制御したり、非常用放送設備にて音響または音声により火災の発生を報知したりすることが可能である。

ところで、自動火災報知システムとしては、一般に、Ｐ型（Proprietary-type）の自動火災報知システムと、Ｒ型（Record-type）の自動火災報知システムとが存在する。Ｐ型
の自動火災報知システムは、子機が一対の電線間を短絡することで、子機から親機へ火災発生の通知を行うように構成されている。Ｒ型の自動火災報知システムは、子機が通信により親機へ火災発生の通知を行うように構成されている。

本実施形態の通信システム１００は、Ｐ型の自動火災報知システムを基本とする。そして、本実施形態の通信システム１００では、Ｐ型の自動火災報知システムが導入されていた集合住宅５において、既存の配線（フロアごとに設置された一対の電線４１Ａ，４１Ｂ）をそのまま使用し、親機２および複数台の子機１を入れ替えた場合を想定する。なお、本実施形態の通信システム１００は、新規に導入される自動火災報知システムとして採用することも可能である。

以下、親機２および複数台の子機１（通信装置１０）の構成について詳細に説明する。なお、以下では、複数台の子機１のうち１台の子機１のみについて説明し、残りの子機１については、この１台の子機１と同じ構成であるため、説明を省略する。

＜親機の構成＞
親機２は、子機１から火災発生の通知（火災報）、並びに他装置を連動させるための通知（連動報）を受けるＰ型受信機である。親機２は、建物（集合住宅５）の管理室に設置される。

親機２は、図１に示すように、印加部２１の他、抵抗２２と、受信部２３と、送信部２４と、各種の表示を行う表示部２５と、ユーザからの操作入力を受け付ける操作部２６と、各部を制御する制御部２７とを備えている。

印加部２１は、所定の電圧を一対の電線４１Ａ，４１Ｂに対して印加する。ここでは一例として、印加部２１が一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間に印加する電圧は直流２４Ｖとするが、この値に限定する趣旨ではない。

抵抗２２は、印加部２１と一対の電線４１Ａ，４１Ｂの少なくとも一方との間に接続されている。図１の例では、抵抗２２は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂのうち一方（高電位側）の電線４１Ａと印加部２１との間に挿入されている。ただし、この例に限らず、抵抗２２は、他方（低電位側）の電線４１Ｂと印加部２１との間に挿入されていてもよいし、一対の電線４１Ａ，４１Ｂの両方と印加部２１との間にそれぞれ挿入されていてもよい。

また、抵抗２２は、抵抗２２を流れる電流を電圧降下により抵抗２２の両端間の電位差（電圧）に変換する第１の機能と、一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間が短絡したときに一対の電線４１Ａ，４１Ｂに流れる電流を制限する第２の機能との２つの機能を有している。要するに、抵抗２２は、電流−電圧変換素子としての第１の機能と、電流制限素子としての第２の機能とを兼ね備えている。ここでは一例として、抵抗２２の抵抗値は４７０Ωとするが、この値に限定する趣旨ではない。

受信部２３は、抵抗２２と一対の電線４１Ａ，４１Ｂとの間に電気的に接続されている。受信部２３は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間の電圧（待機電圧）Ｖｔ１に基づいて、子機１から送信される通信信号Ｓ２を受信する。具体的には、子機１が後述するように一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流を引き込むと、抵抗２２を流れる電流の電流値が変化し、待機電圧Ｖｔ１が変化する。受信部２３は、この待機電圧Ｖｔ１の電圧値を検出することにより、子機１から送信される通信信号Ｓ２を受信する。その他、受信部２３は、待機電圧Ｖｔ１の電圧値を検出することにより、子機１から通知される火災報（後述する）や連動報（後述する）を受信する。

送信部２４は、抵抗２２と一対の電線４１Ａ，４１Ｂとの間に電気的に接続されている。送信部２４は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流を変化させることで、通信信号Ｓ１を子機１に送信する。具体的には、送信部２４が印加部２１から抵抗２２に流れる電流を引き込むと、待機電圧Ｖｔ１が変化する。つまり、送信部２４は、印加部２１から抵抗２２に流れる電流の引き込みにより、待機電圧Ｖｔ１を変化させることで、通信信号Ｓ１を子機１に送信する。

本実施形態の通信システム１００では、制御部２７は、送信部２４を制御して待機電圧Ｖｔ１の電圧値を第１レベルＶ１と第２レベルＶ２（＜Ｖ１）とで交互に切り替えることにより、通信信号Ｓ１を子機１に送信している（図４Ａ参照）。

表示部２５は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ等を備えている。表示部２５は、制御部２７に制御されることで、子機１から受信した通信信号Ｓ２に含まれるデータに応じた内容を表示する。表示部２５は、たとえば火災の発生や、火災の発生した階（フロア）を表示する。また、表示部２５は、火災を検知した子機１の固有の識別情報（たとえば、アドレス）を取得できる場合は、当該子機１の設置場所を表示することも可能である。

制御部２７は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより所望の機能を実現する。なお、プログラムは、予めメモリに書き込まれていてもよいが、メモリカードのような記録媒体に記憶されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。

親機２は、上述したように印加部２１から一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間に電圧を印加することにより、一対の電線４１Ａ，４１Ｂに接続されている子機１を含め、通信システム１００全体の動作用の電源として機能する。

さらに、親機２は、停電に際しても通信システム１００の動作用の電源を確保できるように、蓄電池を用いた予備電源２８をさらに備えている。親機２は、商用電源、自家発電設備等を主電源とする。印加部２１は、電力の供給元を、主電源の停電時に主電源から予備電源２８に自動的に切り替え、主電源の復旧時には予備電源２８から主電源に自動的に切り替える。

＜子機の構成＞
子機１（通信装置１０）は、図１に示すように、受信部１１と、送信部１２と、制御部１３と、ダイオードブリッジ（Diode Bridge：ＤＢ）１４と、電源部１５と、センサ１６と、記憶部１７とを備えている。

ダイオードブリッジ１４は、入力端に一対の電線４１Ａ，４１Ｂが電気的に接続され、出力端に受信部１１、送信部１２、電源部１５が電気的に接続されている。

電源部１５は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂから電力を供給されることで子機１の動作用の電力を生成する。

センサ１６は、たとえば煙の濃度の変化、温度の変化、一酸化炭素等のガス濃度の変化を検出することで、火災や煙の発生を検知する。センサ１６の検知結果は、制御部１３に入力される。

受信部１１は、待機電圧Ｖｔ１の変化に基づいて、親機２から送信される通信信号Ｓ１を受信する。具体的には、親機２が一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流を引き込むと、抵抗２２を流れる電流の電流値が変化し、待機電圧Ｖｔ１が変化する。受信部１１は、この待機電圧Ｖｔ１に対応するダイオードブリッジ１４の出力電圧Ｖｒ１の電圧値を検出することにより、親機２から送信される通信信号Ｓ１を受信する。

送信部１２は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂに電気的に接続されている。送信部１２は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流を変化させることで、通信信号Ｓ２を親機２に送信する。具体的には、送信部１２が一対の電線４１Ａ，４１Ｂに流れる電流を引き込むと、待機電圧Ｖｔ１が変化する。つまり、送信部１２は、一対の電線４１Ａ，４１Ｂに流れる電流の引き込みにより、一対の電線４１Ａ，４１Ｂ間の電圧（待機電圧）Ｖｔ１を変化させることで、通信信号Ｓ２を親機２に送信する。

制御部１３は、受信部１１および送信部１２を制御する。制御部１３は、センサ１６の出力に応じて電流の引き込み量を調節することで送信部１２から親機２に通信信号Ｓ２を送信させたり、親機２からの通信信号Ｓ１を受信部１１で受信させたりする。ここでは、制御部１３はマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより所望の機能を実現する。なお、プログラムは、予めメモリに書き込まれていてもよいが、メモリカードのような記録媒体に記憶されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。

制御部１３は、センサ１６の出力（センサ値）を定期的に読み込み、センサ１６の出力が第１基準値を超えると、火災と判断する。そして、制御部１３は、送信部１２を制御して一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流の引き込み量を調節することにより、待機電圧Ｖｔ１を火災報レベルに変化させる。これにより、制御部１３は、火災報を親機２に通知する。

また、制御部１３は、センサ１６の出力が第２基準値（＞第１基準値）を超えると、他装置を連動させると判断する。そして、制御部１３は、送信部１２を制御して一対の電線４１Ａ，４１Ｂを流れる電流の引き込み量を調節することにより、待機電圧Ｖｔ１を連動報レベル（＜火災報レベル）に変化させる。これにより、制御部１３は、連動報を親機２に通知する。

また、制御部１３は、送信部１２を制御して、待機電圧Ｖｔ１の電圧値を第１レベルＶ１と第２レベルＶ２（＜第１レベル）とで交互に切り替えることにより、親機２に通信信号Ｓ２を送信する。通信信号Ｓ２には、たとえば子機１単位で発報元を特定するための情報（識別情報）や、自動試験のための情報などが含まれる。なお、自動試験の項目としては、たとえば生存確認（キープアライブ）、子機１の自己診断等が含まれている。

記憶部１７は、子機１に予め割り当てられている識別情報（たとえば、アドレス）を少なくとも記憶する。つまり、複数台の子機１０１，１０２，１０３…には、それぞれ固有の識別情報が割り当てられている。各識別情報は、複数台の子機１０１，１０２，１０３…の各々の設置場所（たとえば部屋番号）と対応付けられて親機２に登録される。

＜通信信号の受信＞
以下、子機１（通信装置１０）による通信信号Ｓ１の受信について詳細に説明する。受信部１１は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧Ｖｒ１の電圧値と閾値電圧Ｖｓ１の電圧値とを比較することにより、通信信号Ｓ１を受信して通信信号Ｓ１に応じた受信信号Ｒｘ１を出力する。具体的には、受信部１１は、図４に示すように、出力電圧Ｖｒ１の電圧値が閾値電圧Ｖｓ１の電圧値を上回っていればローレベル（図４に示す「Ｌ」）の受信信号Ｒｘ１を出力する。また、受信部１１は、出力電圧Ｖｒ１の電圧値が閾値電圧Ｖｓ１の電圧値以下であればハイレベル（図４に示す「Ｈ」）の受信信号Ｒｘ１を出力する。なお、受信部１１は、出力電圧Ｖｒ１の電圧値が閾値電圧Ｖｓ１の電圧値を上回っていればハイレベル、出力電圧Ｖｒ１の電圧値が閾値電圧Ｖｓ１の電圧値以下であればローレベルの受信信号Ｒｘ１を出力する構成であってもよい。

そして、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１を処理することで、通信信号Ｓ１に含まれるデータを取得する。たとえば、制御部１３は、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１（図４参照）ごとに受信信号Ｒｘ１をサンプリングすることで、受信信号Ｒｘ１を「０」，「１」の２値に変換してデータを取得することが考えられる。つまり、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１ごとに受信信号Ｒｘ１がローレベル、ハイレベル、ローレベル、ハイレベルと変化する場合、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１を「０１０１」の４ビットのデータとして取得する。

＜通信信号の波形なまり＞
ここで、本実施形態の通信システム１００では、一対の電線４１Ａ，４１Ｂの配線が長くなると、一対の電線４１Ａ，４１Ｂの抵抗成分および容量成分（線間容量）が大きくなる。そして、これら一対の電線４１Ａ，４１Ｂの抵抗成分および容量成分に起因して、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形（立ち上がり波形および立ち下がり波形）がなまる可能性がある。

たとえば、本実施形態の通信システム１００において親機２から離れた位置にある子機１では、一対の電線４１Ａ，４１Ｂの抵抗成分および容量成分により、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形がなまる（図５参照）。この場合、受信部１１は、波形なまりの無い出力電圧Ｖｒ１が入力される場合と比較して、ハイレベルのパルス幅の短い受信信号Ｒｘ１を出力することになる。

このように出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１に波形なまりが存在する場合、上記のように通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１ごとに受信信号Ｒｘ１をサンプリングする手法を用いると、制御部１３は、通信信号Ｓ１のデータを誤って取得する可能性がある。たとえば、通信信号Ｓ１に含まれるデータが４ビットの「０１０１」であると仮定する。そして、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形なまりにより、図６Ａに示すような波形の受信信号Ｒｘ１を受信部１１が出力すると仮定する。この場合、受信信号Ｒｘ１のハイレベルのパルス幅Ｗ１が、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１よりも長くなるので、制御部１３は、１ビットの「１」を２ビットの「１１」として誤って取得する可能性がある。

また、通信信号Ｓ１に含まれるデータが４ビットの「０１１０」であると仮定する。そして、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形なまりにより、図６Ｂに示すような波形の受信信号Ｒｘ１を受信部１１が出力すると仮定する。この場合、受信信号Ｒｘ１のハイレベルのパルス幅Ｗ２が、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１とほぼ同じ長さになるので、制御部１３は、２ビットの「１１」を１ビットの「１」として誤って取得する可能性がある。

＜判定期間＞
そこで、本実施形態の子機１（通信装置１０）では、制御部１３は、以下のように構成されている。すなわち、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１（図２Ａ参照）での受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視するように構成されている。また、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１とは異なる第２判定期間Ｔ２（図２Ａ参照）での受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視するように構成されている。そして、制御部１３は、これら第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２での判定結果により、通信信号Ｓ１に含まれるデータのビットを判定し、データを取得するように構成されている。

さらに、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１におけるスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０に基づいて、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを設定するように構成されている。スタートビットＳＢ１は、通信信号Ｓ１に含まれており、データの先頭に付加されている。

つまり、制御部１３は、スタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０に基づき、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形なまりの度合いを推定する。そして、制御部１３は、この波形なまりの度合いに基づいて、受信信号Ｒｘ１の立ち上がり・立ち下がりが生じると想定されるタイミングで第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２を設定する。

以下、子機１（通信装置１０）の制御部１３が、通信信号Ｓ１のデータを取得する処理について詳細に説明する。まず、制御部１３は、受信部１１から受信信号Ｒｘ１を入力されると、受信信号Ｒｘ１に含まれるスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０を算出する。具体的には、制御部１３は、スタートビットＳＢ１が立ち上がる時刻ｔ１から、スタートビットＳＢ１が立ち下がる時刻ｔ２までに要する時間を計時することで、スタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０を算出する（図２Ａ参照）。

次に、制御部１３は、このスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０を用いて、次式（１），（２）により第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを算出する。次式（１），（２）の各々において、「ｎ」は第１判定期間Ｔ１（または第２判定期間Ｔ２）の回数を表している。また、次式（１），（２）の各々において、「α」は通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１の値、「β」は受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０の値、「γ」は閾値電圧Ｖｓ１の変動を考慮した許容誤差を表している。

ｎ・α＋（α−β）±γ…（１）
ｎ・α−（α−β）±γ…（２）
たとえば、α＝８００〔μｓ〕、γ＝３００〔μｓ〕と仮定する。また、たとえば図２Ａに示すように、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１に波形なまりが存在しないと仮定する。この場合、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０は、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１と等しくなるので、β＝８００〔μｓ〕となる。このため、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２は、いずれも８００・ｎ±３００〔μｓ〕で表される。

つまり、上記の場合、１回目（ｎ＝１）の第１判定期間Ｔ１は、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１の立ち下がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち下がり）を始点として、５００〜１１００〔μｓ〕の間に設定される。また、２回目（ｎ＝２）の第１判定期間Ｔ１は、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１の立ち下がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち下がり）を始点として、１３００〜１９００〔μｓ〕の間に設定される。

同様に、１回目（ｎ＝１）の第２判定期間Ｔ２は、受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点として、５００〜１１００〔μｓ〕の間に設定される。また、２回目（ｎ＝２）の第２判定期間Ｔ２は、受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点として、１３００〜１９００〔μｓ〕の間に設定される。

一方、たとえば図２Ｂに示すように、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１に波形なまりが存在すると仮定した場合、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０は、通信信号Ｓ１のビット周期ＢＴ１よりも短くなる（または長くなる）。ここでは、β＝３００〔μｓ〕であると仮定する。この場合、第１判定期間Ｔ１は、８００・ｎ＋５００±３００〔μｓ〕で表され、第２判定期間Ｔ２は、８００・ｎ−５００±３００〔μｓ〕で表される。

つまり、上記の場合、１回目（ｎ＝１）の第１判定期間Ｔ１は、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１の立ち下がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち下がり）を始点として、１０００〜１６００〔μｓ〕の間に設定される。また、２回目（ｎ＝２）の第１判定期間Ｔ１は、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１の立ち下がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち下がり）を始点として、１８００〜２４００〔μｓ〕の間に設定される。

同様に、１回目（ｎ＝１）の第２判定期間Ｔ２は、受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点として、０〜６００〔μｓ〕の間に設定される。また、２回目（ｎ＝２）の第２判定期間Ｔ２は、受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点として、８００〜１４００〔μｓ〕の間に設定される。

ここでは、第１判定期間Ｔ１は、スタートビットＳＢ１の立ち下がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち下がり）を始点として設定されているが、他のタイミングを始点として設定されていてもよい。たとえば、第１判定期間Ｔ１は、スタートビットＳＢ１の立ち上がり（または受信信号Ｒｘ１の立ち上がり）を始点として設定されていてもよい。

そして、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２を用いて、通信信号Ｓ１のデータのビットを判定し、データを取得する。たとえば、制御部１３は、１回目（ｎ＝１）の第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出すると、１ビットの「０」と判定する。一方、制御部１３は、１回目の第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出しない場合、２回目（ｎ＝２）の第１判定期間Ｔ１での受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視する。そして、制御部１３は、当該期間にて受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出すると、２ビットの「００」と判定する。つまり、制御部１３は、ｎ回目の第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出すると、「０」がｎビット連続するデータと判定する。

制御部１３は、第１判定期間Ｔ１での受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出すると、この立ち上がりの時刻を始点として、次に第２判定期間Ｔ２での受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視する。そして、上記と同様に、制御部１３は、ｎ回目の第２判定期間Ｔ２で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出すると、「１」がｎビット連続するデータと判定する。そして、制御部１３は、第２判定期間Ｔ２での受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出すると、この立ち下がりの時刻を始点として、次に第１判定期間Ｔ１での受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視する。

制御部１３は、上記の処理を繰り返すことにより、通信信号Ｓ１のデータのビットを判定し、データを取得する。ここで、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１でのみ受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視するので、第１判定期間Ｔ１以外のタイミングでの受信信号Ｒｘ１の立ち上がりは、ノイズとして無視する。同様に、制御部１３は、第２判定期間Ｔ２でのみ受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視するので、第２判定期間Ｔ２以外のタイミングでの受信信号の立ち下がりは、ノイズとして無視する。

以下、通信信号Ｓ１に含まれるデータが７ビットの「００１０１１０」であると仮定した具体例を図２Ａ，図２Ｂに示す。既に述べたように、図２Ａは、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１に波形なまりが存在しないと仮定した場合を示し、図２Ｂは、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１に波形なまりが存在すると仮定した場合を示している。したがって、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングは、図２Ａに示す場合と図２Ｂに示す場合とで互いに異なるので、図２Ａに示す時刻ｔ１〜時刻ｔ２０の値は、図２Ｂに示す時刻ｔ１〜時刻ｔ２０の値と異なっている。

また、図２Ｂに示す場合では、時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間に設定されるべき第２判定期間Ｔ２は、その始点が直前の第１判定期間Ｔ１の終点（時刻ｔ６）よりも前になるため、ここでは時刻ｔ６〜時刻ｔ９の間に設定されている。同様に、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５の間に設定されるべき第２判定期間Ｔ２は、その始点が直前の第１判定期間Ｔ１の終点（時刻ｔ１２）よりも前になるため、ここでは時刻ｔ１２〜時刻ｔ１５の間に設定されている。

図２Ａ，図２Ｂのいずれの場合においても、制御部１３は、スタートビットＳＢ１の終点（時刻ｔ２）を始点とした１回目の第１判定期間Ｔ１（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）では受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出しない。そして、制御部１３は、２回目の第１判定期間Ｔ１（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出する。つまり、制御部１３は、この時点で２ビットの「００」を判定する。また、制御部１３は、この受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点（時刻ｔ７）とした１回目の第２判定期間Ｔ２（図２Ａにおける時刻ｔ８〜時刻ｔ９、図２Ｂにおける時刻ｔ６〜時刻ｔ９）で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出する。つまり、制御部１３は、この時点で１ビットの「１」をさらに判定する。また、制御部１３は、この受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを始点（時刻ｔ１０）とした１回目の第１判定期間Ｔ１（時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２）で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出する。つまり、制御部１３は、この時点で１ビットの「０」をさらに判定する。

また、制御部１３は、この受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを始点（時刻ｔ１３）とした１回目の第２判定期間Ｔ２（図２Ａにおける時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５、図２Ｂにおける時刻ｔ１２〜時刻ｔ１５）では受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出しない。そして、制御部１３は、２回目の第２判定期間Ｔ２（時刻ｔ１６〜時刻ｔ１７）で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出する。つまり、制御部１３は、この時点で２ビットの「１」をさらに判定する。そして、制御部１３は、この受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを始点（時刻ｔ１８）とした１回目の第１判定期間Ｔ１（時刻ｔ１９〜時刻ｔ２０）では受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出しない。つまり、制御部１３は、この時点で１ビットの「０」を判定する。

上記のようにして受信信号Ｒｘ１を処理することで、制御部１３は、図２Ａ，図２Ｂのいずれの場合においても、７ビットの「００１０１１０」を通信信号Ｓ１に含まれるデータとして正しく取得することができる。

上述のように、本実施形態の子機１（通信装置１０）では、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２で受信信号Ｒｘ１の立ち上がり・立ち下がりの有無を監視することで、通信信号Ｓ１に含まれるデータのビットを判定している。また、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０を算出することで、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを、出力電圧Ｖｒ１および通信信号Ｓ１の波形なまりに応じたタイミングに設定している。このため、本実施形態の子機１（通信装置１０）では、通信信号Ｓ１に含まれるデータを誤って取得する可能性を低減することができる。

ところで、本実施形態の子機１（通信装置１０）では、制御部１３は、通信信号Ｓ１のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０に基づいて第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを設定しているが、他の構成であってもよい。たとえば、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１における判定したデータのビット幅Ｗ１１に基づいて、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを更新する構成であってもよい。

以下、具体例について説明する。図７に示すように、制御部１３は、スタートビットＳＢ１の終点を始点とする第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出し、かつその後の第２判定期間Ｔ２で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりを検出したと仮定する。この場合、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１が立ち上がる時刻ｔ２１から、受信信号Ｒｘ１が立ち下がる時刻ｔ２２までに要する時間を計時することで、判定したデータのビット幅Ｗ１１を算出する。

そして、制御部１３は、この判定したデータのビット幅Ｗ１１を用いて、式（１），（２）により第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを更新する。図７では、更新された第１判定期間Ｔ１を「Ｔ１１」、更新された第２判定期間Ｔ２を「Ｔ１２」で示している。以下、制御部１３は、判定したデータのビット幅を算出するごとに、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを更新する。

この構成では、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングが、データのビットを判定するごとに逐次更新されていくので、制御部１３は、より正確に通信信号Ｓ１に含まれるデータを取得することができる。

また、本実施形態の子機１（通信装置１０）は、以下の構成を備えていてもよい。すなわち、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１のうち所定のパルス幅よりも短いパルスを無視してデータのビットを判定するように構成されていてもよい。

以下、具体例について説明する。図８に示すように、パルス幅Ｗ１２のノイズＮ１が出力電圧Ｖｒ１または通信信号Ｓ１に発生したと仮定する。すると、受信部１１は、このノイズＮ１を反映した受信信号Ｒｘ１を出力する。

一方、制御部１３では、第１判定期間Ｔ１において、このノイズＮ１の立ち上がりを受信信号Ｒｘ１の立ち上がりとして検出したと仮定する。すると、制御部１３は、データのビットを判定する前に、この受信信号Ｒｘ１の立ち上がりを検出した時刻ｔ３１から、次に受信信号Ｒｘ１が立ち下がる時刻までを計時する。ここでは、制御部１３は、時刻ｔ３２において、ノイズＮ１の立ち下がりを受信信号Ｒｘ１の立ち下がりとして検出する。

そして、制御部１３は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までに要する時間（つまり、ノイズＮ１のパルス幅Ｗ１２）が所定のパルス幅よりも短ければ、これら受信信号Ｒｘ１の立ち上がり・立ち下がりをノイズＮ１によるパルスとみなして無視する。つまり、制御部１３は、ノイズＮ１をフィルタリングして、通信信号Ｓ１に含まれるデータのビットを判定する。

ここでは、第１判定期間Ｔ１においてノイズＮ１の立ち上がりを検出した場合について説明したが、第２判定期間Ｔ２においてノイズＮ１の立ち下がりを検出した場合にも、制御部１３は上記と同様の処理を実行する。

この構成では、出力電圧Ｖｒ１または通信信号Ｓ１にノイズＮ１が発生したとしても、制御部１３は、ノイズＮ１の影響を受けることなく、通信信号Ｓ１に含まれるデータのビットを判定することができる。

また、本実施形態の子機１（通信装置１０）は、以下の構成を備えていてもよい。すなわち、制御部１３は、受信信号Ｒｘ１の変化（立ち上がりまたは立ち下がり）を検出してから所定の時間Ｔ３を計時しても受信信号Ｒｘ１の次の変化を検出できない場合、待機電圧Ｖｔ１の変化を通信信号Ｓ１として取得しないように構成されていてもよい。

この構成では、通信信号Ｓ１は、マンチェスタ符号化されていることを前提とする。つまり、受信部１１は、図９Ａに示すように、マンチェスタ符号化された受信信号Ｒｘ１を出力する。

ここで、マンチェスタ符号化された受信信号Ｒｘ１は、「０」または「１」が連続する場合でも、ローレベルからハイレベル、またはハイレベルからローレベルに必ず遷移する。したがって、このような受信信号Ｒｘ１において、たとえばローレベルまたはハイレベルの期間が３ビットに相当する長さ以上続く場合、通信エラーが発生していると考えられる。

そこで、制御部１３は、たとえば図９Ｂに示すように、時刻ｔ４１において受信信号Ｒｘ１の変化（立ち下がり）を検出すると、この時刻ｔ４１から所定の時間Ｔ３を計時する。そして、制御部１３は、所定の時間Ｔ３が経過した時刻ｔ４２になっても受信信号Ｒｘ１の次の変化（立ち上がり）を検出しない場合、待機電圧Ｖｔ１の変化を通信信号Ｓ１として取得しない。

この構成では、制御部１３は、何らかの通信エラーが発生している場合に、待機電圧Ｖｔ１の変化を通信信号Ｓ１として取得しないので、通信信号Ｓ１を誤って取得するのを防止することができる。その他、この構成では、他の子機１が火災報または連動報を親機２に通知することで待機電圧Ｖｔ１が火災報レベルまたは連動報レベルに変化する場合にも、この待機電圧Ｖｔ１の変化を通信信号Ｓ１として誤って取得するのを防止することができる。

なお、上記の説明では、受信信号Ｒｘ１がローレベルからハイレベルに遷移する状態を「１」、ハイレベルからローレベルに遷移する状態を「０」としているが、逆であってもよい。つまり、受信信号Ｒｘ１がハイレベルからローレベルに遷移する状態を「１」、ローレベルからハイレベルに遷移する状態を「０」としてもよい。

ところで、本実施形態の子機１（通信装置１０）では、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視し、第２判定期間Ｔ２で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視しているが、他の構成であってもよい。たとえば、制御部１３は、第１判定期間Ｔ１で受信信号Ｒｘ１の立ち下がりの有無を監視し、第２判定期間Ｔ２で受信信号Ｒｘ１の立ち上がりの有無を監視する構成であってもよい。

また、本実施形態の通信システム１００では、子機１が通信装置１０であるが、親機２が通信装置１０であってもよいし、子機１および親機２のいずれもが通信装置１０であってもよい。親機２が通信装置１０である場合、親機２の受信部２３は、通信信号Ｓ２を受信して通信信号Ｓ２に応じた受信信号を出力する。そして、親機２の制御部２７は、この受信信号の立ち上がり・立ち下がりの有無をそれぞれ第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２で監視することで、通信信号Ｓ２に含まれるデータのビットを判定し、データを取得する。また、制御部２７は、この受信信号のスタートビットＳＢ１のパルス幅Ｗ０に基づいて、第１判定期間Ｔ１および第２判定期間Ｔ２の各々のタイミングを設定する。

なお、親機２の受信部２３および制御部２７の動作は、それぞれ子機１の受信部１１および制御部１３の動作と同様であるので、ここでは説明を省略する。

１ 子機
２ 親機
１０ 通信装置
１１ 受信部
１３ 制御部
４１Ａ，４１Ｂ 一対の電線
１００ 通信システム
Ｒｘ１ 受信信号
Ｓ１ 通信信号
ＳＢ１ スタートビット
Ｔ１ 第１判定期間
Ｔ２ 第２判定期間
Ｔ３ 所定の時間
Ｖｔ１ 電圧（待機電圧）
Ｗ０ パルス幅
Ｗ１１ ビット幅

Claims (6)

1. 一対の電線に電気的に接続され、前記一対の電線間に印加される電圧の変化により送信される通信信号を受信して前記通信信号に応じた受信信号を出力する受信部と、
   第１判定期間での前記受信信号の立ち上がりの有無を監視し、かつ前記第１判定期間とは異なる第２判定期間での前記受信信号の立ち下がりの有無を監視することで、前記通信信号に含まれるデータのビットを判定し、前記データを取得する制御部とを備え、
   前記通信信号は、前記データの先頭に付加されるスタートビットを含み、
   前記制御部は、前記受信信号における前記スタートビットのパルス幅に基づいて、前記第１判定期間および前記第２判定期間の各々のタイミングを設定することを特徴とする通信装置。
2. 一対の電線に電気的に接続され、前記一対の電線間に印加される電圧の変化により送信される通信信号を受信して前記通信信号に応じた受信信号を出力する受信部と、
   第１判定期間での前記受信信号の立ち下がりの有無を監視し、かつ前記第１判定期間とは異なる第２判定期間での前記受信信号の立ち上がりの有無を監視することで、前記通信信号に含まれるデータのビットを判定し、前記データを取得する制御部とを備え、
   前記通信信号は、前記データの先頭に付加されるスタートビットを含み、
   前記制御部は、前記受信信号における前記スタートビットのパルス幅に基づいて、前記第１判定期間および前記第２判定期間の各々のタイミングを設定することを特徴とする通信装置。
3. 前記制御部は、前記受信信号における判定した前記データのビット幅に基づいて、前記第１判定期間および前記第２判定期間の各々のタイミングを更新することを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。
4. 前記制御部は、前記受信信号のうち所定のパルス幅よりも短いパルスを無視して前記データのビットを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記通信信号はマンチェスタ符号化され、
   前記制御部は、前記受信信号の変化を検出してから所定の時間を計時しても前記受信信号の次の変化を検出できない場合、前記一対の電線間に印加される電圧の変化を前記通信信号として取得しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信装置である子機と、
   前記一対の電線に電気的に接続され、前記子機に対して前記通信信号を送信する親機とを備えることを特徴とする通信システム。

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