JPH0139255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、情報伝送装置に係り、多重伝送を行
なうのに好適な情報伝送装置に関するものであ
る。

多量の情報、例えばデータを遠方に送信する場
合、信号伝送用のケーブル数を少なくするため、
多数の信号を特定の規則により符号化して一本の
ケーブルにて伝送する多重データ伝送が利用され
ている。原子力発電プラントにおいても、中央操
作室からプラントの各被制御機器への制御信号の
伝送およびプラントの各計測計から中央操作室へ
の計測信号の伝送に多重データ伝送が用いられて
いる。

最近、同軸ケーブル伝送方式に代つて光フアイ
バを用いた多重データ伝送方式が使用されつつあ
る。光多重データ伝送においては、光の複数の波
長を使用する方法が考えられているが、合波器、
分波器および２種類の光源を必要とし、構造が複
雑になる。

光データ伝送の伝送路としては光フアイバケー
ブルが使用されるが、光フアイバケーブルの損失
が変化するため、受信側の光入力レベルが変化
し、データの伝送を確実に行なうことができな
い。

本発明の目的は、受信した伝送信号の振幅を所
定値に調節できしかも装置の異常を簡単に精度良
く検出できる光信号を用いた情報伝送装置を提供
することにある。

本発明の特徴は、論理「１」及び「０」の電気
信号で表された同期信号部及び情報信号部を有す
る伝送信号の前記情報信号部に含まれる１ビツト
の論理「１」を、論理「１」及び論理「１」と論
理「０」との間の中間レベルを含む光信号に、前
記情報信号部に含まれる１ビツトの論理「０」を
論理「０」及び前記中間レベルを含む光信号にそ
れぞれ変換し、これらの光信号を出力する情報送
信手段と、情報送信手段から出力された前記光信
号を伝送する手段と、光信号の状態で伝送されて
きた伝送信号を前記光信号伝送手段より入力する
情報受信手段とを備え、情報受信手段が、伝送信
号を光信号の状態から論理「１」、論理「０」及
び前記中間レベルを含む電気信号の状態に変換す
る手段、電気信号に変換された伝送信号に含まれ
る同期信号部を用いて伝送信号の振幅を所定の値
に調節する手段、及び振幅が調節された伝送信号
の各々の前記中間レベルを用いて伝送信号の誤り
の有無を検出する手段を有していることにある。

本発明の好適な一実施例である光伝送装置を第
１図、第２図および第３図に基づいて説明する。
光伝送装置は、データ送信装置１およびデータ受
信装置１５を有している。データ送信装置１は、
クロツク発生回路２、送信制御回路３、データレ
ジスタ４、並列直列変換回路５、擬似バイポーラ
変換回路６および電気―光変換素子１３からな
る。擬似バイポーラ変換回路６は、第２図に示す
ように、アンドゲート７、オアゲート８、フリツ
プフロツプ９および抵抗９から構成される。電気
―光変換素子１３は、発光素子１４である。

データ受信装置１５は、光―電気変換回路１
６、同期信号検出回路１７、ゲイン設定回路２
１、可変ゲインレシーバ２７、バイポーラ信号回
路３６および異常検出回路４３を有している。同
期信号検出回路１７は、クロツク発生回路１９、
カウンタ１８および２０から成つている。ゲイン
設定回路２１は、カウンタ２２、アンドゲート２
３、クロツク発生回路２４、コンパレータ２５お
よびバイアス電源２６から成つている。可変ゲイ
ンレシーバ２７は、抵抗２８、増幅器２９、抵抗
３０，３１および３２、スイツチ３３，３４およ
び３５を有している。バイポーラ信号回路３６
は、コンパレータ３７および３９、バイアス電源
３８および４０から構成される。

データ入力部から入力されたデータは、一旦、
データレジスタ４に蓄えられる。クロツク発生回
路２に同期して動作する送信制御回路３の指令信
号に従つて、データレジスタ４内のデータは、並
列―直列変換回路５に入力される。並列的に並べ
られていた複数のデータは、並列―直列回路５で
直列に並べ換えられる。

並列―直列変換回路５から出力される直列論理
信号Ａ（第４図のＡは、端子１１を介して擬似バ
イポーラ変換回路６のアンドケート７に入力され
る。送信制御回路３から出力される制御信号Ｃ
（第４図のＣ）は、端子１２を介して擬似バイポ
ーラ変換回路６のオアケート８に入力される。制
御信号Ｃは、直列論理信号Ａの同期信号が存在す
る間、論理「１」となる。クロツク発生回路２の
出力信号であるクロツク信号B₁（第４図のＢ）
は、擬似バイポーラ変換回路６のフリツプフロツ
プ９に入力される。直列論理信号Ａおよび制御信
号Ｃが論理「１」の場合は、アンドゲート７から
論理「１」の信号が出され、発光素子１４は第４
図のＤに示すように論理「１」の光量で発光す
る。オアゲート８に入力される制御信号Ｃが
「０」になつた場合は、クロツク信号B₁でトリガ
されるフリツプフロツプ９の出力信号Ｑによつて
アンドゲート７の出力信号が制御される。すなわ
ち、フリツプフロツプ９は、クロツク信号B₁が
論理「０」の時、フリツプフロツプ９の出力信号
Ｑおよびは、それぞれ論理「０」および「１」
になる。クロツク信号B₁が論理「１」の時、出
力信号Ｑおよびは、それぞれ論理「１」および
「０」になる。アンドゲート７は、論理「１」の
直列論理信号Ａと論理「１」の出力信号Ｑが入力
された時のみ、論理「１」の信号を出力する。し
かし、アンドゲート７は、直列論理信号Ａまたは
出力信号Ｑが論理「０」の時には、論理「０」の
信号を出力する。出力信号Ｑが論理「０」になつ
た時には必らず出力信号が論理「１」となるた
め、抵抗１０の作用により発光素子１４には、論
理「０」と論理「１」との間の中間レベルのＳ信
号が入力される。前述したような論理「０」の信
号、論理「１」の信号およびＳ信号に対応して光
量の変化した光信号Ｄ（第４図のＤ）が、発光素
子１４から出力される。光信号Ｄは、直列論理信
号Ａの論理「０」および「１」に基づいて論理
「０」と論理「１」の間を遷移するが、クロツク
信号B₁に同期して必らず１／２ビツト毎にＳ信
号に対応する中間レベル部分Ｍを含んでいる。こ
のように送信装置１では、中間レベル部分Ｍを中
心とするバイポーラ信号が作られる。光信号Ｄ
は、第５図に示すように、送信装置１と受信装置
１５の同期をとるための同期ビツト、命令や状態
信号のデータビツトおよびデータの誤りを検出す
るためのチエツクビツトから構成されている。

発光素子１４から出力された光信号Ｄは、光フ
アイバケーブル４２を通つて光―電気変換回路１
６に導かれ、ここで第６図に示す電気信号Ｅに変
換される。

カウンタ１８は、リセツト端子R₁に「０」が
入力されるとリセツトされ、「１」が入力される
とカウンタモードになる。カウンタ２０および２
２は、リセツト端子R₂およびR₃に「１」が入力
されるとリセツトされ、「０」が入力されるとカ
ウントモードになる。端子４１は、光―電気変換
回路１６に接続されている。電気信号Ｅに含まれ
ている同期信号の「０」がカウンタ１８に入力さ
れている間、カウンタ１８はカウントモードにな
る。カウンタ１８の出力端子Q₁およびQ₂は、リ
セツトされた状態を保持し、第６図に示すように
「０」の状態にある。カウンタ２０のリセツト端
子R₂に「０」が入力されているので、カウンタ
２０は、クロツク発生回路１９で発生するパルス
を第６図のＣのようにカウントし、それを分周し
たパルス、すなわち、カウントしたパルス10個に
ついて１個のパルスをカウンタ１８に入力する。
第６図のQ₃は、カウンタ２０の出力端子Q₃の出
力を示している。カウンタ１８に同期信号の
「１」が入力されて所定時間経過した後、すなわ
ち、カウンタ１８が出力端子Q₃から入力される
パルスを８個数えた時、出力端子Q₁が第６図の
ように「１」となる。この時、その値を入力して
いるカウンタ２２がリセツトされ、カウンタ２２
の出力端子Q₄，Q₅およびQ₆がすべて「０」にな
る。これにより、増幅器２９のゲイン調整用のス
イツチ３３，３４および３５が閉となつて増幅器
２９のゲインが最小になる。このような操作は、
出力端子Q₁が「１」になつている間に完了する。
出力端子Q₁が「１」になつて所定時間が経過す
ると、第６図に示すように出力端子Q₁が「０」
になり、同時に出力端子Q₂が「１」になる。カ
ウンタ２０はリセツトされ、クロツク発生回路１
９からのパルスをカウントしない。カウンタ１８
の出力端子Q₁およびQ₂は、「０」および「１」に
保持される。

電気信号Ｅは、増幅器２９にて増幅される。増
幅器２９の出力信号Ｌが、コンパレータ２５に入
力される。コンパレータ２５は、出力信号Ｌがバ
イアス電源２６の電位（例えば5V）未満である
場合に「１」を出力し、出力信号Ｌが5Vになつ
た場合に「０」を出力する。スイツチ３３，３４
および３５が閉になつている場合は、出力信号Ｌ
は5V未満である。コンパレータ２５の出力は、
アンドゲート２３に入力される。

アンドゲート２３は、カウンタ１８の出力端子
Q₂、クロツク発生回路２４およびコンパレータ
２５の出力を入力する。クロツク発生回路２４
は、「０」、「１」を所定間隔で交互に発信してい
る。アンドゲート２３は、出力端子Q₂、クロツ
ク発生回路２４およびコンパレータ２５の出力が
「１」になつた場合に、「１」を出力し、３つの信
号のうち少なくとも１つの信号が「０」になつた
場合には「０」を出力する。出力端子Q₂が「１」
になつている時は出力端子は「０」であり、カウ
ンタ２２はカウントモードになつている。カウン
タ２２は、アンドケート２３から出力されるパル
スの個数を数える。カウントされたパルスの個数
が増すに従つてカウンタ２２の出力端子Q₄，Q₅
およびQ₆から順次出力され、スイツチ３３，３
４および３５が順次閉じられる。このため、出力
信号Ｌは前述のスイツチが閉じられるたびに大き
くなる。出力信号Ｌが5Vに到達した時、コンパ
レータ２５は「０」を出力する。このため、アン
ドゲート２３の出力が「０」となり、カウンタ２
２の出力端子Q₄，Q₅およびQ₆の出力はそのまま
保持される。以上の動作によつて、電気信号Ｅの
同期信号「１」を入力している間に、増幅器２９
のゲイン較正が完了する。増幅器２９の出力5V
が、光信号Ｄの「１」に対応する。同期信号検出
回路１７、ゲイン設定回路２１および可変ゲイン
レシーバ２７は、受信した直列論理信号、すなわ
ち、電気信号Ｅの振幅を一定にする機能を有して
いる。

電気信号Ｅの同期信号に含まれる同期ビツト
（論理「０」の信号）がカウンタ１８に入力され
ると、カウンタ１８はリセツトされ、第６図のよ
うに出力端子Q₁およびQ₂が「０」になる。直列
論理信号Ａのデータビツトの論理「１」の長さ
は、その同期信号の論理「１」の長さよりも短か
い。このためカウンタ１８は、電気信号Ｅの論理
「１」のデータビツトが入力されてカウントモー
ドになつても、出力端子Q₁およびQ₂に「１」が
現われることはない。カウンタ１８は、論理
「０」のデータビツトが入力されている間、リセ
ツトされる。

その後、電気信号Ｅのデータビツトが、増幅器
２９で増幅され、バイポーラ信号回路３６のコン
パレータ３７および３９に入力される。コンパレ
ータ３７は、出力信号Ｌがバイアス電源３８の電
位（例えば4V）以上の場合に「１」を出力し、
出力信号Ｌが4V未満の場合に「０」を出力する。
コンパレータ３９は、出力信号Ｌがバイアス電源
４０の電位（例えば1V）以下であれば「−１」
を出力し、出力信号が1Vを越える場合には「０」
を出力する。このため、端子４２から「１」、
「０」および「−１」からなる正確なバイポーラ
信号が出力される。

このようにして１フレームの送信が完了する
と、次のフレームの送信がなされる。再び論理
「１」が所定長さ連続する同期信号が受信装置１
５に入力されるので、カウンタ１８は、出力端子
Q₁およびQ₁から「１」が順次出力され、前述と
同様にして増幅器２９のゲインが再較正される。

バイポーラ信号回路３６の端子４９は、異常検
出回路４３に接続されている。バイポーラ信号回
路３６の出力（論理「１」、「０」および「−１」
からなる信号）は、異常検出回路４３に伝えられ
る。異常検出回路４３は、電気信号Ｅ中のチエツ
クビツトの情報（例えば、論理「１」および
「０」のビツト数）に基づいて、受信したデータ
ビツトの情報の正誤を検出する。さらに、異常検
出回路４３は、データビツトの各々の１ビツト中
の中間レベル信号（論理「０」）の有無をチエツ
クする。これによつて１ビツト毎の信号の誤りを
検出することができる。すなわち、データ送信装
置１から出力される光信号Ｄが正常な場合には、
光信号Ｄのデータビツトの各１ビツトの信号は、
第４図Ｄに示されるように必ず中間レベル信号Ｍ
を含んでいる。例えば、１ビツトの信号が論理
「１」を示ものであれば１／２ビツトの論理「１」
の信号と１／２ビツトの中間レベル信号Ｍを含ん
でおり、１ビツトの信号が論理「０」を示もので
あれば１／２ビツトの論理「０」の信号と１／２
ビツトの中間レベル信号Ｍを含んでいる。第４図
Ｄにおいて幅ｂが１ビツトを示している。第７図
Ａの信号が異常検出回路４３に入力されたとす
る。異常検出回路４３は、t₁以降のデータビツト
の各１ビツト中に中間レベル信号Ｍが含まれてい
ないので入力した信号に誤りがあることを検出す
る。発光素子などが故障すると前述のようにデー
タビツトの１ビツト中に中間レベル信号Ｍが現わ
れなくなるので、それを受信装置１５側で容易に
検出することができる。異常検出回路４３は、第
７図Ｂ及びＣに示す信号の誤りも検出できる。第
７図Ｂはt₂以降のデータビツトの各１ビツト中に
論理「０」の信号が含まれていない状態を示し、
第７図Ｃはt₃以降のデータビツトの各１ビツト中
に論理「１」の信号が含まれていない状態を示し
ている。第７図Ａ，Ｂ及びＣにおいて、破線で示
す状態が信号の正常な状態を示している。第７図
Ｂ及びＣに示す信号の誤りの検出は、データビツ
トの各１ビツト中に論理「０」及び中間レベルの
信号両方がまたは論理「１」の信号及び中間レベ
ルの信号の両方が含まれていないことを検出する
ことによつて可能である。単なるデータビツトの
情報の間違いの場合には、異常検出回路４３は、
送信装置１に同じ情報の発信を指令する。

異常検出回路４３の出力信号は、図示されてい
ないが再生回路によつて中間レベル信号が消去さ
れ、直列論理信号Ａと同一波形の信号に再生され
る。

本実施例によれば、送信装置によつてバイポー
ラ符号化された同期信号、データ信号およびチエ
ツク信号からなるデータ伝送単位を有する光信号
を伝送するたびに、各々のデータ伝送単位の同期
信号を用いて伝送された各データ伝送単位の振幅
を簡単に一定に較正できる。このため、伝送路
（光フアイバケーブル）の損失が変化して光―電
気変換回路１６に入力される光信号の光量が変化
しても、データを確実に伝送することができる。
光信号をバイポーラ符号化して伝送しているの
で、伝送中のデータ誤り率が小さい。また、送信
装置１側のクロツク成分が完全に伝送信号に含ま
れているので、受信装置１５のクロツク発生回路
が不要となる。データ伝送単位中のデータ信号の
１ビツト中に１／２ビツトの中間レベル信号が含
まれているので１ビツトの信号毎に誤りを検出で
き、しかも発光素子等の故障検出も可能となる。

ゲイン調整用のスイツチを半導体スイツチにす
ることも可能であり、また電界効果トランジスタ
等を用いる従来の高速可変ゲイン回路の適用も可
能である。

前述した実施例は、３値のレベルを有する光信
号によるデータ伝送であるが、本発明の光伝送装
置では同期信号伝送毎に可変ゲインレシーバのゲ
インを正確に調整できるために、伝送データを３
値以上の多値論理データまたはアナログデータを
伝送することもできる。

本発明によれば、受信した伝送信号の振幅を情
報受信手段内で伝送単位毎にその同期信号部を用
いて簡単に調節できるので、その伝送信号の振幅
を所定値に一定に保持できる。また、伝送信号に
含まれる論理「１」、論理「０」以外の中間レベ
ルの信号を用いて１ビツト毎の伝送信号の誤りの
有無を情報受信手段にて検出できるので、光信号
を用いた情報伝送装置においても伝送信号の異常
の有無、ひいては装置、例えば情報送信手段内の
異常を簡単に精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である情報の
光伝送装置の系統図、第２図は第１図の擬似バイ
ポーラ変換回路の回路図、第３図は第１図の受信
装置の主要部の回路図、第４図は第１図の送信装
置における各部の信号のタイムチヤート、第５図
は伝送信号の構成を示す説明図、第６図は第３図
の各部における信号のタイムチヤート、第７図は
受信した信号の種々の誤りの状態を示す説明図で
ある。 １…送信装置、２…クロツク発生回路、６…擬
似バイポーラ変換回路、１４…発光素子、１７…
同期信号検出回路、２１…ゲイン設定回路、２７
…可変ゲインレシーバ、２９…増幅器、３６…バ
イポーラ信号回路、４２…光フアイバケーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 論理「１」及び「０」の電気信号で表された
   同期信号部及び情報信号部を有する伝送信号の前
   記情報信号部に含まれる１ビツトの論理「１」
   を、論理「１」及び論理「１」と論理「０」との
   間の中間レベルを含む光信号に、前記情報信号部
   に含まれる１ビツトの論理「０」を論理「０」及
   び前記中間レベルを含む光信号にそれぞれ変換
   し、これらの光信号の出力する情報送信手段と、
   前記情報送信手段から出力された前記光信号を伝
   送する手段と、前記光信号の状態で伝送されてき
   た伝送信号を前記光信号伝送手段より入力する情
   報受信手段とを備え、前記情報受信手段が、前記
   伝送信号を光信号の状態から論理「１」、論理
   「０」及び前記中間レベルを含む電気信号の状態
   に変換する手段、電気信号に変換された前記伝送
   信号に含まれる前記同期信号部を用いて前記伝送
   信号の振幅を所定の値に調節する手段、及び振幅
   が調節された前記伝送信号の各々の前記中間レベ
   ルを用いて前記伝送信号の誤りの有無を検出する
   手段を有している光信号を用いた情報伝送装置。 ２ 前記振幅調節手段が、同期信号部検出手段、
   増幅器、及び前記同期信号部検出手段が前記同期
   信号部を検出している間に入力した前記伝送信号
   の振幅を調節するために前記増幅器のゲインを調
   節する手段を備えている特許請求の範囲第１項記
   載の光信号を用いた情報伝送装置。