JP6454876B2 - 通信装置ならびにモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機器間の双方向通信を行う通信装置に関するものであり、特に、１本の信号線を用いて、双方向通信を行う通信装置に関する。併せて、本発明は、この通信装置を用いたモータ制御装置に関する。

従来、機器間において、２種のデータを双方向で通信するためには、２本の信号線を必要としていた。１本の通信線は、送信用の信号線である。他の１本の通信線は、受信用の信号線である。

また、特許文献１では、機器間において、オープンコレクタ回路を用いて、１つの信号で２種のデータ送信を行う技術が提案されている。特許文献１において、データを通信する方向は、一方向である。特許文献１は、オープンコレクタ回路が有するコレクタに、サーミスタが取り付けられる。特許文献１で開示された通信回路では、受信側回路において、オフ時の電圧を検出することにより、２種のデータ送信を行っている。２種のデータとは、エンコーダ位置情報と温度情報である。

特許第４７７９５７２号公報

本発明が対象とする通信装置は、第１の通信回路と、第２の通信回路と、１本の信号線と、を備える。

第１の通信回路は、オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信する。第２の通信回路は、出力信号を受信する。１本の信号線は、第１の通信回路と第２の通信回路とを接続する。

特に、第１の通信回路は、出力信号をパルス信号として第２の通信回路に送信する。第２の通信回路は、第２の通信回路で生成した電圧信号を第１の通信回路に送信する。第１の通信回路と第２の通信回路とは、信号線を介して、パルス信号と電圧信号とを双方向で通信する。

また、本発明が対象とするモータ制御装置は、上述した通信装置を用いて、上位制御装置と下位制御装置との間で、双方向通信を行う。

図１は、本発明の実施の形態１における通信装置の概念図である。 図２は、本発明の実施の形態１における通信装置の各部の信号波形を示す波形図である。 図３は、本発明の実施の形態１における他の通信装置の概念図である。 図４は、本発明の実施の形態１における他の通信装置の各部の信号波形を示す波形図である。 図５は、本発明の実施の形態２における通信装置の概念図である。 図６は、本発明の実施の形態２における通信装置に用いられる合成抵抗の概念図である。 図７は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の他の概要を示すブロック図である。

本発明の実施の形態における通信装置は、オープンコレクタ回路を用いる簡易な構成で、１本の信号線を介して、双方向通信を行う。よって、双方向通信を行うにあたり、信号線を低減できる。その結果、通信装置は、軽量化が図られ、コストも抑制される。

また、本発明の実施の形態における通信装置に用いられる通信回路は、簡易な構成で実現される。

また、本発明の実施の形態における通信装置が用いられるモータ制御装置は、上述した通信装置と同様、双方向通信を行うにあたり、信号線を低減できる。その結果、モータ制御装置は、軽量化が図られ、コストも抑制される。

つまり、従来の通信装置には、つぎの改善点があった。すなわち、双方向の通信を行う場合、送信用に１本の信号線と、受信用に１本の信号線とが、必要であった。

また、１本の信号線を用いて、２種の信号を送信する通信方式もある。しかしながら、この通信方式は、信号が進む方向は１方向のみである。

そこで、本発明の実施の形態における通信装置は、後述する構成により、１本の通信線を用いて、双方向の通信を行う。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、後述する説明において、構成要素を接続するという表現は、構成要素を電気的に接続することを含む。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における通信装置の概念図である。図２は、本発明の実施の形態１における通信装置の各部の信号波形を示す波形図である。図３は、本発明の実施の形態１における他の通信装置の概念図である。図４は、本発明の実施の形態１における他の通信装置の各部の信号波形を示す波形図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１における通信装置１００は、第１の通信回路２と、第２の通信回路１と、１本の信号線３と、を備える。

第１の通信回路２は、オープンコレクタ回路のコレクタ電圧Ｖｃを出力信号として送信する。第２の通信回路１は、出力信号であるコレクタ電圧Ｖｃを受信する。１本の信号線３は、第１の通信回路２と第２の通信回路１とを接続する。

特に、第１の通信回路２は、出力信号をパルス信号５７として第２の通信回路１に送信する。第２の通信回路１は、第２の通信回路１で生成した電圧信号５６を第１の通信回路２に送信する。第１の通信回路２と第２の通信回路１とは、信号線３を介して、パルス信号５７と電圧信号５６とを双方向で通信する。

本発明の実施の形態１における第１の通信回路２について、説明する。

第１の通信回路２は、第１のトランジスタ２２と、第１の制御部であるマイクロコントローラ２１と、第１の検出部であるＡＤコンバータ２１１と、を有する。

第１のトランジスタ２２は、オープンコレクタ回路を成す。

第１の制御部であるマイクロコントローラ２１は、第１のトランジスタ２２が含むベース端子２２ｂと接続される。第１の制御部であるマイクロコントローラ２１は、ベース端子２２ｂに対して、第１のトランジスタ２２をオン／オフするゲート信号であるパルス出力信号３１１を出力する。

第１の検出部であるＡＤコンバータ２１１は、第１のトランジスタ２２が含むコレクタ端子２２ｃと接続される。第１の検出部であるＡＤコンバータ２１１は、コレクタ端子２２ｃに発生するコレクタ電圧Ｖｃを検出する。

特に、第１の制御部であるマイクロコントローラ２１は、ベース端子２２ｂに対して、第１のトランジスタ２２をオフするゲート信号である、パルス出力信号３１１を出力する。このとき、第１の検出部であるＡＤコンバータ２１１は、コレクタ電圧Ｖｃを検出する。

つぎに、本発明の実施の形態１における第２の通信回路１について、説明する。

第２の通信回路１は、プルアップ抵抗器１４と、比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２と、第２の検出部１１１と、第２の制御部であるマイクロコントローラ１１と、電圧変換部であるＤＡコンバータ１３と、を有する。第２の検出部１１１は、例えば、マイクロコントローラ１１が含む入力端子で実現できる。入力端子は、１ビット分のデータを通信できるシリアル入力部で実現できる。

プルアップ抵抗器１４は、オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタ２２が含むコレクタ端子２２ｃに、一方の端子５０が接続される。

比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２は、入力端子５２と、出力端子５３と、を含む。入力端子５２は、コレクタ端子２２ｃおよび一方の端子５０と接続される。比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２は、予め設定された閾値の電圧と、入力端子５２を介して伝達された出力信号の電圧と、を比較する。比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２は、閾値の電圧と出力信号の電圧とを比較した結果、第１の通信回路２から送信された出力信号を出力する。出力端子５３は、出力信号であるパルス入力信号３１２を出力する。パルス入力信号３１２は、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状の信号である。

第２の検出部１１１は、出力端子５３と接続される。第２の検出部１１１には、比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２から出力されたパルス入力信号３１２が入力される。

第２の制御部であるマイクロコントローラ１１は、所定の値を出力する。本発明の実施の形態１において、所定の値は、１ビット毎のデータを順次送信するシリアルデータである。具体例として、所定の値には、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号などのデジタル信号がある。

電圧変換部であるＤＡコンバータ１３は、所定の値を閾値の電圧以上のプルアップ電圧Ｖｐｕに変換する。電圧変換部であるＤＡコンバータ１３は、変換したプルアップ電圧Ｖｐｕを、プルアップ抵抗器１４が含む他方の端子５１に伝達する。

信号線３は、コレクタ端子２２ｃと、プルアップ抵抗器１４が含む一方の端子５０と、を接続する。第１の通信回路２と第２の通信回路１とは、信号線３を介して、パルス信号５７と電圧信号５６とを双方向で通信する。

さらに、詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態１における通信装置１００は、第１の機器１０５と第２の機器１０４とが信号線３で接続される。第２の機器１０４は、第２の通信回路１を搭載する。第１の機器１０５は、第１の通信回路２を搭載する。

第１の機器１０５は、パルス信号５７を第２の機器１０４に送信する。第２の機器１０４は、電圧信号５６を第１の機器１０５に送信する。換言すれば、第２の機器１０４は、第１の機器１０５から送信されたパルス信号５７を受信する。第１の機器１０５は、第２の機器１０４から送信された電圧信号５６を受信する。

第１の機器１０５と第２の機器１０４とは、１本の信号線３で接続される。１本の信号線３は、パルス信号５７と電圧信号５６とを、各々、伝達すべき方向に送信する。

以下、各機器に搭載された、第１の通信回路２と第２の通信回路１との間において、出力信号が送受信される動作について説明する。

第２の通信回路１において、マイクロコントローラ１１は所定の値を出力する。所定の値には、後述する一例のように、モータの実回転状態を示すデータなどがある。具体的には、所定の値は、実際に回転しているモータの実回転数などである。所定の値は、モータの実回転状態を示すものに限定する必要はない。所定の値は、後述するように、状態変化をアナログ出力信号３２１に変換して、伝達できる値であればよい。ＤＡコンバータ１３は、所定の値をアナログ出力信号３２１に変換する。ＤＡコンバータ１３は、バッファ１３１を含む。ＤＡコンバータ１３は、プルアップ抵抗器１４を介して、信号線３と、Ｈ／Ｌレベル検出部１２が有する入力端子５２と、に接続される。プルアップ抵抗器１４は、信号線３を介して、オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタ２２の受信部であるコレクタ端子２２ｃと接続される。

アナログ出力信号３２１は、Ｈ／Ｌレベル検出部１２のプルアップ電圧Ｖｐｕとなる。アナログ出力信号３２１は、Ｈ／Ｌレベル検出部１２の閾値以上の電圧レベルで変動する。

Ｈ／Ｌレベル検出部１２は、パルス入力信号３１２を出力する。Ｈ／Ｌレベル検出部１２から出力されたパルス入力信号３１２は、マイクロコントローラ１１が有する第２の検出部１１１に入力される。

第１の通信回路２において、マイクロコントローラ２１は所定の値を出力する。所定の値は、後述する一例のように、モータに駆動条件を指示するデータである。具体的には、所定の値は、モータが回転する目標回転数などである。所定の値は、モータの駆動命令に限定する必要はない。所定の値は、後述するように、第２の機器１０４に対する伝達信号が、パルス出力信号３１１に変換して、伝達できる値であればよい。出力された所定の値は、パルス出力信号３１１となる。パルス出力信号３１１は、第１のトランジスタ２２で構成されるオープンコレクタ回路のベース端子２２ｂに伝達される。パルス出力信号３１１は、オープンコレクタ回路を介して、第１の通信回路２の外部に出力される。

また、第１の通信回路２は、第１のトランジスタ２２が有するコレクタ端子２２ｃに生じるコレクタ電圧Ｖｃを、ＡＤコンバータ２１１で検出する。

図１に示した通信装置１００が動作する場合、各部で生じる波形を図２に示す。なお、以下に示す一具体例において、第１の通信回路２が有するマイクロコントローラ２１は、パルス出力信号３１１としてＰＷＭ信号を出力する。

パルス出力信号３１１は、オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタ２２を介して、第２の通信回路１に伝達される。第１のトランジスタ２２は、つぎの過程を経て生成されたプルアップ電圧Ｖｐｕを用いて、信号を伝達する。すなわち、第２の通信回路１が有するマイクロコントローラ１１は、所定の値を生成する。マイクロコントローラ１１で生成された所定の値は、ＤＡコンバータ１３でアナログ出力信号３２１に変換される。アナログ出力信号３２１は、プルアップ電圧Ｖｐｕとしても、用いられる。また、アナログ出力信号３２１は、信号線３を介して第１の通信回路２に伝達されて、アナログ入力信号３２２となる。アナログ入力信号３２２は、ＡＤコンバータ２１１で検出される。図２に示すように、第１の通信回路２において、第１のトランジスタ２２がオフのとき、アナログ入力信号３２２のハイレベル電圧は、アナログ出力信号３２１の電圧と等しくなる。つまり、マイクロコントローラ２１から出力されるパルス出力信号３１１が、オフのタイミングで、アナログ入力信号３２２のＡＤ値は読み込まれる。すなわち、パルス出力信号３１１がオフのタイミングで、ＡＤコンバータ２１１が読み込んだアナログ入力信号３２２の電圧が検出される。よって、第１の通信回路２は、第２の通信回路１から出力されたアナログ出力信号３２１を受信できる。

一方、第２の通信回路１は、第１の通信回路２から出力されたパルス出力信号３１１を受信する。第２の通信回路１において、第２の検出部１１１は、Ｈ／Ｌレベル検出部１２を介して、受信したパルス出力信号３１１を検出する。第２の検出部１１１は、Ｈ／Ｌレベル検出部１２で反転されたパルス出力信号３１１を、パルス入力信号３１２として受信する。

上述したように、本実施の形態１における通信装置１００は、１本の信号線３を用いて、パルス信号５７と電圧信号５６とを送受信することで、双方向通信を実現する。

ここで、第２の通信回路１が有する電圧変換部について、詳細に説明する。

図１中、電圧変換部は、ＤＡコンバータ１３で示される。ＤＡコンバータ１３は、抵抗器１３２とコンデンサ１３３とで構成されるＲＣ回路を有する。本構成において、マイクロコントローラ１１は、ＰＷＭ信号で所定の値を出力する。マイクロコントローラ１１から出力された所定の値は、ＲＣ回路で滑らかに変化するアナログ信号へと変換される。アナログ信号は、マイクロコントローラ１１が出力できる電圧範囲の中で、滑らかに変化する。

ところで、マイクロコントローラ１１から出力できる電流には、限りがある。そこで、ＲＣ回路の下流にバッファ１３１が位置する。ＤＡコンバータ１３は、バッファ１３１を介することで、出力できる電流を増加する。

なお、ＤＡコンバータ１３は、マイクロコントローラ１１の内部に構成してもよい。

このような、ＤＡコンバータ１３で構成される電圧変換部に対して、マイクロコントローラ１１は、Ｈ／Ｌレベル検出部１２で設定されている閾値の電圧を下回らないよう、ＰＷＭ信号を出力する。図２中、閾値３２３が、破線で示される。

つぎに、図３を用いて、比較器の他の具体例を示す。

図３に示す、通信装置１００ｂは、第２の通信回路１ｂを備える。第２の通信回路１ｂは、比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２ａを有する。より具体的には、図１中、反転素子で示されたＨ／Ｌレベル検出部１２に代えて、図３中、コンパレータで示されたＨ／Ｌレベル検出部１２ａが用いられる。Ｈ／Ｌレベル検出部１２ａが含む入力端子５２ａには、電圧Ｖｒｅｆが接続される。よって、図４に示すように、Ｈ／Ｌレベル検出部１２ａを用いた場合の閾値３２３は、入力端子５２ａに接続された電圧Ｖｒｅｆとなる。

以上の説明から明らかなように、比較器であるＨ／Ｌレベル検出部１２、１２ａは、反転素子やコンパレータで実現できる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における通信装置の概念図である。図６は、本発明の実施の形態２における通信装置に用いられる合成抵抗の概念図である。

実施の形態２で示す通信装置１００ａは、実施の形態１で説明した通信装置１００と比べて、第１の通信回路と第２の通信回路とが、次の点で異なる。

すなわち、実施の形態２で示す第１の通信回路２ａにおいて、第１のトランジスタ２２は、第１のトランジスタ２２が含むエミッタ端子２２ｅとコレクタ端子２２ｃとの間に、分圧抵抗器２３をさらに有する。

また、実施の形態２で示す第２の通信回路１ａは、プルアップ抵抗器である第１の抵抗器１４ｃと並列に接続される、可変電圧変換部３１４を有する。可変電圧変換部３１４は、第２の制御部であるマイクロコントローラ１１が出力する所定の値に応じて、抵抗値が変わる抵抗列３１５ａ、３１５ｂを有する。本実施の形態２において、所定の値とは、所望のプルアップ電圧Ｖｐｕを得るための値である。具体的には、所定の値は、第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂをオン／オフするゲート信号となる。なお、本実施の形態２のように、第２のトランジスタとして、複数のトランジスタを用いる場合、パラレルデータで実現できる。一方、第２のトランジスタとして、１つのトランジスタを用いる場合、１ビット毎のデータである、シリアルデータで実現できる。可変電圧変換部３１４は、所定の値を閾値の電圧以上のプルアップ電圧Ｖｐｕに変換する。可変電圧変換部３１４は、変換されたプルアップ電圧Ｖｐｕを、プルアップ抵抗器である第１の抵抗器１４ｃが含む一方の端子５０に伝達する。

特に、抵抗列３１５ａ、３１５ｂは、第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂと第２の抵抗器１４ａ、１４ｂとを直列に接続して成る。

可変電圧変換部３１４は、少なくとも一列以上の抵抗列３１５ａ、３１５ｂを並列に接続して有する。可変電圧変換部３１４は、第２の制御部であるマイクロコントローラ１１が出力する所定の値に応じて、各々の第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂをオン／オフする。可変電圧変換部３１４は、各々の第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂをオン／オフすることで、可変電圧変換部３１４の合成抵抗値を変更する。

以下、図５、図６を用いて説明する。

なお、上述した実施の形態１に示した構成と同一のものについては、同じ符号を付して、説明を援用する。

図５に示すように、第２の通信回路１ａは、マイクロコントローラ１１を備える。第２の通信回路１ａと、実施の形態１で示した第２の通信回路１とは、次の点で異なる。

すなわち、第２の通信回路１ａは、Ｈ／Ｌレベル検出部１２が有する入力端子５２とプルアップ電源Ｖｃｐと間に、可変電圧変換部３１４を有する。可変電圧変換部３１４は、プルアップ抵抗器である第１の抵抗器１４ｃに対して、抵抗列３１５ａと、抵抗列３１５ｂと、を並列に接続する。抵抗列３１５ａは、第２の抵抗器１４ａと第２のトランジスタ１５ａとが、直列に接続される。抵抗列３１５ｂは、第２の抵抗器１４ｂと第２のトランジスタ１５ｂとが、直列に接続される。

図５、図６に示すように、本構成において、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕと、プルアップ電圧Ｖｐｕとは、つぎの手順で算出される。

１．合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕについて：
合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕは、可変電圧変換部３１４とプルアップ抵抗器である第１の抵抗器１４ｃとを合成して、算出される。

可変電圧変換部３１４において、第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂは、マイクロコントローラ１１から出力される所定の値に応じて、オン／オフが切り替えられる。第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂがオン／オフされると、可変電圧変換部３１４で生成される抵抗成分が切り替えられる。可変電圧変換部３１４は、切り替えられた抵抗成分から合成抵抗Ｒ３１４が算出される。

可変電圧変換部３１４が有する合成抵抗Ｒ３１４と、プルアップ抵抗器である第１の抵抗器１４ｃとは、並列に接続される。算出された合成抵抗Ｒ３１４と第１の抵抗器１４ｃとを合成すれば、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕが、算出される。

２．プルアップ電圧Ｖｐｕについて：
プルアップ電圧Ｖｐｕは、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕと分圧抵抗器２３との分圧比で算出される。

第１の通信回路２ａは、オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタ２２において、第１のトランジスタ２２が有するコレクタ端子２２ｃと基準電位ＧＮＤとの間に接続された分圧抵抗器２３を有する。

つまり、図６に示すように、本実施の形態２において、プルアップ電源Ｖｃｐと基準電位ＧＮＤとの間には、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕと分圧抵抗器２３の抵抗Ｒ２３が存在する。よって、プルアップ電圧Ｖｐｕは、プルアップ電源Ｖｃｐに対する、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕと分圧抵抗器２３の抵抗Ｒ２３との分圧比で算出される。すなわち、ＡＤコンバータ２１１で検出されるプルアップ電圧Ｖｐｕは、次式（１）で導き出される。

Ｖｐｕ＝Ｖｃｐ・Ｒ２３／（Ｒｐｕ＋Ｒ２３） ・・・（１）
上述したように、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕは、マイクロコントローラ１１から出力された所定の値で、調整される。

このようにして算出されたプルアップ電圧Ｖｐｕが、コレクタ電圧Ｖｃとして、ＡＤコンバータ２１１で検出される。

ここで、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕとプルアップ電圧Ｖｐｕの具体例を説明する。

１）具体例１について：
例えば、第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂがオンの場合、第１の抵抗器１４ｃと、第２の抵抗器１４ａ、１４ｂとを合成した値が、プルアップ抵抗Ｒｐｕとなる。

このプルアップ抵抗Ｒｐｕと、分圧抵抗器２３の抵抗Ｒ２３との分圧比で、プルアップ電圧Ｖｐｕが算出される。

すなわち、プルアップ電圧Ｖｐｕは、第１の抵抗器１４ｃと、第２の抵抗器１４ａ、１４ｂと、分圧抵抗器２３とから導き出される。

２）具体例２について：
例えば、第２のトランジスタ１５ａ、１５ｂがオフの場合、可変電圧変換部３１４の合成抵抗Ｒ３１４は存在しない。よって、合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕは、第１の抵抗器１４ｃの抵抗となる。

よって、プルアップ電圧Ｖｐｕは、第１の抵抗器１４ｃと分圧抵抗器２３との分圧比で算出される。

つぎに、第１の通信回路２ａは、マイクロコントローラ２１を備える。マイクロコントローラ２１から出力された所定の値は、パルス出力信号３１１として第１のトランジスタ２２が有するベース端子２２ｂに伝達される。

オープンコレクタ回路は、第１のトランジスタ２２と、第１のトランジスタ２２が有するコレクタ端子２２ｃと基準電位ＧＮＤとの間に接続された分圧抵抗器２３と、で構成される。第１のトランジスタ２２に伝達されたパルス出力信号３１１は、オープンコレクタ回路を介して、第２の通信回路１ａに送信される。

また、第１のトランジスタ２２が有するコレクタ端子２２ｃに生じるコレクタ電圧Ｖｃは、ＡＤコンバータ２１１によって検出される。

本実施の形態２において、ＡＤコンバータ２１１で検出されるアナログ電圧は、可変電圧変換部３１４を用いて合成されたプルアップ抵抗Ｒｐｕ等と分圧抵抗器２３との分圧比で生成される。本構成とすれば、通信装置１００ａは、実施の形態１と同様に、１本の信号線３を用いて、第２の通信回路１ａと第１の通信回路２ａとの間で、電圧信号５６とパルス信号５７を送受信する双方向通信を行うことができる。

なお、図５に示した例において、プルアップ抵抗器を成す、第２の抵抗器と第２のトランジスタとは、各々２つを用いる構成とした。可変電圧変換部を成す、第２の抵抗器と第２のトランジスタは、１つ、または、３以上であってもよい。

また、実施の形態１で説明した電圧変換部であるＤＡコンバータ１３と、実施の形態２で説明した可変電圧変換部３１４とは、各々、下記の有利な点を有する。

すなわち、ＤＡコンバータ１３を用いた場合、取り出すことができるプルアップ電圧Ｖｐｕは、滑らかに変化する。

一方、可変電圧変換部３１４を用いた場合、ＤＡコンバータ１３と比べて、取り出すことができるプルアップ電圧Ｖｐｕの分解能は劣る。しかしながら、可変電圧変換部３１４は、安価な回路構成で実現できるため、費用を抑制できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図を示す。図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の他の概要を示すブロック図を示す。

図７に示すように、実施の形態３で示すモータ制御装置１０１において、上位制御装置５に用いられる第１の通信回路２と、下位制御装置４に用いられる第２の通信回路１とは、実施の形態１または実施の形態２で説明した内容を援用する。

なお、上位制御装置５に用いられる通信回路は、第１の通信回路２に代えて、第１の通信回路２ａであってもよい。下位制御装置４に用いられる通信回路は、第２の通信回路１に代えて、第２の通信回路１ａ、１ｂであってもよい。

また、上述した実施の形態１または実施の形態２に示した構成と同一のものについては、同じ符号を付して、説明を援用する。

図７に示すように、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置１０１は、上位制御装置５と、下位制御装置４と、を備える。

上位制御装置５は、オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信する第１の通信回路２を有する。下位制御装置４は、出力信号を受信する第２の通信回路１と、モータ６０と、モータ６０を駆動する駆動部６１と、を有する。

上位制御装置５は、信号線３を介して、下位制御装置４にモータ回転数指令信号３２を出力する。下位制御装置４は、入力されたモータ回転数指令信号３２に基いて、駆動部６１を介してモータ６０を駆動する。下位制御装置４は、信号線３を介して、上位制御装置５にモータ実回転情報３１を出力する。なお、モータ実回転情報３１とは、モータ実回転数やアラーム情報などがある。

以下、図７を用いて説明する。

図７に示すように、第２の通信回路１を有する下位制御装置４は、モータ駆動装置として機能する。第１の通信回路２を有する上位制御装置５は、下位制御装置４を指示する上位機器として機能する。

例えば、上位制御装置５は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ。以下、「ＥＣＵ」と記す。）を有する。上位制御装置５が有するＥＣＵは、モータ６０を駆動するためのモータ回転数指令信号３２を出力する。モータ回転数指令信号３２は、ＰＷＭ等のパルス信号で与えられる。ＥＣＵから出力されたモータ回転数指令信号３２は、１本の信号線３を介して、下位制御装置４が有する第２の通信回路１に伝達される。第２の通信回路１に伝達されたモータ回転数指令信号３２は、駆動部６１を介して、モータ６０を駆動する。

実際にモータ６０が駆動している状態は、信号線３を介して、第２の通信回路１から第１の通信回路２へと送信される。例えば、実際にモータ６０が駆動している状態は、モータ実回転情報３１として、伝達される。モータ実回転情報３１は、モータ６０の回転数などが含まれる。モータ実回転情報３１は、電圧信号である。

このようにして、上位制御装置５には、モータ実回転情報３１がフィードバックされる。上位制御装置５は、実際のモータ６０の駆動状態を把握した上で、モータ６０をより最適な状態で駆動するよう、新たなモータ回転数指令信号３２を導き出す。

なお、図７に示したモータ制御装置１０１に代えて、つぎの構成としても、同様にモータ６０を制御できる。

すなわち、図８に示すように、モータ制御装置１０１ａは、上位制御装置５ａと、下位制御装置４ａと、を備える。

下位制御装置４ａは、オープンコレクタ回路のコレクタ電圧Ｖｃを出力信号として送信する第１の通信回路２を有する。さらに、下位制御装置４ａは、モータ６０と、モータ６０を駆動する駆動部６１と、を有する。

上位制御装置５ａは、出力信号を受信する第２の通信回路１を有する。

また、当然のことながら、上位制御装置５ａに用いられる通信回路は、第２の通信回路１に代えて、第２の通信回路１ａ、１ｂであってもよい。下位制御装置４ａに用いられる通信回路は、第１の通信回路２に代えて、第１の通信回路２ａであってもよい。

以上の説明において、トランジスタは、バイポーラトランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて説明した。

本発明は、増幅、または、スイッチ動作に寄与する、他の半導体素子でも同様の効果を奏する。例えば、トランジスタには、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＦＥＴ）などがある。この場合、上述した説明で用いた「エミッタ」「ベース」「コレクタ」は、「ソース」「ゲート」「ドレイン」と置き換えれば、同様の作用効果を奏することができる。

本発明の通信装置およびモータ制御装置は、簡易な構成で双方向通信に用いる信号線を低減できる。よって、本発明の通信装置およびモータ制御装置を用いれば、低コスト化と軽量化とが可能となる。例えば、本発明の通信装置およびモータ制御装置を自動車に用いれば、燃費が向上する。つまり、本発明の通信装置およびモータ制御装置は、軽量化が要求される、車載機器や車載用モータ制御装置に有用である。また、本発明の通信装置およびモータ制御装置は、家電用や産業用の電気装置やモータ制御装置にも有用である。

１，１ａ，１ｂ 第２の通信回路
２，２ａ 第１の通信回路
３ 信号線
４，４ａ 下位制御装置
５，５ａ 上位制御装置
１１ マイクロコントローラ（第２の制御部）
１２，１２ａ Ｈ／Ｌレベル検出部（比較器）
１３ ＤＡコンバータ（電圧変換部）
１４ プルアップ抵抗器
１４ａ，１４ｂ 第２の抵抗器
１４ｃ 第１の抵抗器
１５ａ，１５ｂ 第２のトランジスタ
２１ マイクロコントローラ（第１の制御部）
２２ 第１のトランジスタ
２２ｂ ベース端子
２２ｃ コレクタ端子
２２ｅ エミッタ端子
２３ 分圧抵抗器
３１ モータ実回転情報
３２ モータ回転数指令信号
５０ 一方の端子
５１ 他方の端子
５２，５２ａ 入力端子
５３ 出力端子
５６ 電圧信号
５７ パルス信号
６０ モータ
６１ 駆動部
１００，１００ａ，１００ｂ 通信装置
１０１，１０１ａ モータ制御装置
１０４ 第２の機器
１０５ 第１の機器
１１１ 第２の検出部
１３１ バッファ
１３２ 抵抗器
１３３ コンデンサ
２１１ ＡＤコンバータ（第１の検出部）
３１１ パルス出力信号（ゲート信号）
３１２ パルス入力信号
３１４ 可変電圧変換部
３１５ａ，３１５ｂ 抵抗列
３２１ アナログ出力信号
３２２ アナログ入力信号
３２３ 閾値

Claims (10)

1. オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信する第１の通信回路と、
   前記出力信号を受信する第２の通信回路と、
   前記第１の通信回路と前記第２の通信回路とを接続する、１本の信号線と、
   を備える通信装置であって、
   前記第１の通信回路は、前記出力信号をパルス幅が変調するＰＭＷ信号であるパルス信号として前記第２の通信回路に送信し、
   前記第２の通信回路は、前記第２の通信回路で生成した電圧が連続的に変化するアナログ信号を前記第１の通信回路に送信し、
   前記第１の通信回路は、前記パルス信号がオフ時に前記アナログ信号を受信し、
   前記第２の通信回路は、前記パルス信号を受信し、
   前記第１の通信回路と前記第２の通信回路とは、前記信号線を介して、前記パルス信号の１周期の期間内で、前記パルス信号と前記アナログ信号とを同時に双方向で通信する通信装置。
2. 前記第１の通信回路は、
   前記オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生する前記コレクタ電圧をアナログの信号として検出する第１の検出部と、
   を有し、
   前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第２の通信回路は、
   前記オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタが含むコレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む他方の端子に伝達する電圧変換部と、
   を有する、請求項１に記載の通信装置。
4. 前記第１の通信回路は、
   前記オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生する前記コレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
   を有し、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出し、
   前記第２の通信回路は、
   前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む他方の端子に伝達する電圧変換部と、
   を有し、
   前記信号線は、前記コレクタ端子と前記一方の端子とを接続する、
   請求項１に記載の通信装置。
5. 前記第１の通信回路は、
   前記オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生する前記コレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
   前記第１のトランジスタが含むエミッタ端子と前記コレクタ端子との間に分圧抵抗器と、
   を有し、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出し、
   前記第２の通信回路は、
   前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記プルアップ抵抗器と並列に接続され、前記所定の値に応じて抵抗値が変わる抵抗列を有するとともに、前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む一方の端子に伝達する可変電圧変換部と、
   を有し、
   前記信号線は、前記コレクタ端子と前記一方の端子とを接続する、
   請求項１に記載の通信装置。
6. 前記抵抗列は、第２のトランジスタと第２の抵抗器とを直列に接続して成り、
   前記可変電圧変換部は、少なくとも一列以上の前記抵抗列を並列に接続して有し、前記第２の制御部が出力する前記所定の値に応じて、各々の前記第２のトランジスタをオン／オフして前記可変電圧変換部の合成抵抗値を変更する、請求項５に記載の通信装置。
7. オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生するコレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
   を有し、前記オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信するとともに、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出する、第１の通信回路を備える上位制御装置と、
   前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む他方の端子に伝達する電圧変換部と、
   を有し、前記出力信号を受信する第２の通信回路と、
   モータと、
   前記モータを駆動する駆動部と、
   を備える下位制御装置と、
   前記第１の通信回路が有する前記コレクタ端子と、前記第２の通信回路が有する前記一方の端子とを接続する、１本の信号線と、
   を備え、
   前記上位制御装置は、モータ回転指令をパルス信号に変換し、前記信号線を介して、前記パルス信号を前記下位制御装置に出力し、
   前記下位制御装置は、入力された前記モータ回転指令に基いて、前記駆動部を介して前記モータを駆動するとともに、モータ実回転情報を電圧信号に変換し、前記信号線を介して、前記電圧信号を前記上位制御装置に出力する、モータ制御装置。
8. オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生するコレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
   を有し、前記オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信するとともに、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出する、第１の通信回路と、
   モータと、
   前記モータを駆動する駆動部と、
   を備える下位制御装置と、
   前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む他方の端子に伝達する電圧変換部と、
   を有し、前記出力信号を受信する第２の通信回路を備える上位制御装置と、
   前記第１の通信回路が有する前記コレクタ端子と、前記第２の通信回路が有する前記一方の端子とを接続する、１本の信号線と、
   を備え、
   前記上位制御装置は、モータ回転指令を電圧信号に変換し、前記信号線を介して、前記電圧信号を前記下位制御装置に出力し、
   前記下位制御装置は、入力された前記モータ回転指令に基いて、前記駆動部を介して前記モータを駆動するとともに、モータ実回転情報をパルス信号に変換し、前記信号線を介して、前記パルス信号を前記上位制御装置に出力する、モータ制御装置。
9. オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
   前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生するコレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
   前記第１のトランジスタが含むエミッタ端子と前記コレクタ端子との間に分圧抵抗器と、
   を有し、前記オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信するとともに、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出する、第１の通信回路を備える上位制御装置と、
   前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
   前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
   予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
   を含む比較器と、
   前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
   所定の値を出力する第２の制御部と、
   前記プルアップ抵抗器と並列に接続され、前記所定の値に応じて抵抗値が変わる抵抗列を有するとともに、前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む一方の端子に伝達する可変電圧変換部と、
   を有し、前記出力信号を受信する第２の通信回路と、
   モータと、
   前記モータを駆動する駆動部と、
   を備える下位制御装置と、
   前記第１の通信回路が有する前記コレクタ端子と、前記第２の通信回路が有する前記一方の端子とを接続する、１本の信号線と、
   を備え、
   前記上位制御装置は、モータ回転指令をパルス信号に変換し、前記信号線を介して、前記パルス信号を前記下位制御装置に出力し、
   前記下位制御装置は、入力された前記モータ回転指令に基いて、前記駆動部を介して前記モータを駆動するとともに、モータ実回転情報を電圧信号に変換し、前記信号線を介して、前記電圧信号を前記上位制御装置に出力する、モータ制御装置。
10. オープンコレクタ回路を成す第１のトランジスタと、
    前記第１のトランジスタが含むベース端子と接続され、前記ベース端子に対して前記第１のトランジスタをオン／オフするゲート信号を出力する第１の制御部と、
    前記第１のトランジスタが含むコレクタ端子と接続され、前記コレクタ端子に発生するコレクタ電圧を検出する第１の検出部と、
    前記第１のトランジスタが含むエミッタ端子と前記コレクタ端子との間に分圧抵抗器と、
    を有し、前記オープンコレクタ回路のコレクタ電圧を出力信号として送信するとともに、前記第１の検出部は、前記第１の制御部が前記ベース端子に対して、前記第１のトランジスタをオフするゲート信号を出力しているときに、前記コレクタ電圧を検出する、第１の通信回路と、
    モータと、
    前記モータを駆動する駆動部と、
    を備える下位制御装置と、
    前記コレクタ端子に、一方の端子が接続されるプルアップ抵抗器と、
    前記コレクタ端子および前記一方の端子と接続される入力端子と、
    予め設定された閾値の電圧と、前記入力端子を介して伝達された前記出力信号の電圧と、を比較し、前記閾値の電圧と前記出力信号の電圧とを比較した結果として、前記第１の通信回路から送信された前記出力信号を、Ｈ信号とＬ信号とを含むパルス状のパルス入力信号として出力する出力端子と、
    を含む比較器と、
    前記出力端子と接続され、前記比較器が出力する前記パルス入力信号が入力される第２の検出部と、
    所定の値を出力する第２の制御部と、
    前記プルアップ抵抗器と並列に接続され、前記所定の値に応じて抵抗値が変わる抵抗列を有するとともに、前記所定の値を前記閾値の電圧以上のプルアップ電圧に変換し、変換した前記プルアップ電圧を前記プルアップ抵抗器が含む一方の端子に伝達する可変電圧変換部と、
    を有し、前記出力信号を受信する第２の通信回路を備える上位制御装置と、
    前記第１の通信回路が有する前記コレクタ端子と、前記第２の通信回路が有する前記一方の端子とを接続する、１本の信号線と、
    を備え、
    前記上位制御装置は、モータ回転指令を電圧信号に変換し、前記信号線を介して、前記電圧信号を前記下位制御装置に出力し、
    前記下位制御装置は、入力された前記モータ回転指令に基いて、前記駆動部を介して前記モータを駆動するとともに、モータ実回転情報をパルス信号に変換し、前記信号線を介して、前記パルス信号を前記上位制御装置に出力する、モータ制御装置。

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