JPH0380718A - 光通信システム並びにその送信局及び受信局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は送信局に備えた発光素子を発光させることによ
り信号を受信局に送る光通信システムに関わり、特に信
号の変調・復調方式を改良した光通信システム並びにそ
の送信局及び受信局に関する。

（従来の技術） 近年、いわゆるファクトリ−オートメーション（ＦＡ）
の分野でＩＤカードシステムが利用されている。このＦ
Ａ用のＩＤカードシステムとは、一般には、マイクロコ
ンピュータや記憶回路等を内蔵したＩＤカードを工場の
組立ラインに流される製品と共に流し、組立ラインの各
組立てボートには固定局を設け、製品が組立てボートに
近付いた時には固定局とＩＤカードとの間で通信を行う
ことにより、ＩＤカードの記憶回路内に製品仕様に応じ
て予め記憶させである情報を読み出し、その情報に基づ
き製品仕様に応じた組立てが自動的に行われるようにし
たものをいう。

このようなＦＡ用ＩＤカードシステムでは光通信システ
ムを採用することがある。その場合は、ＩＤカードに、
マイクロコンピュータ、記憶回路、重み用電池の他、発
光素子としてのＬＥＤ、その駆動回路等を内蔵させ、送
信すべきデジタル信号に応じてそのＬＥＤを高速で点滅
させる構成とされる。そして、このようなデータ通信に
際しては、伝送誤りの発生防止等のために変調をかける
ことが行われ、その変調方式としては、従来、ＦＭ変調
が一般的に採用されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の光通信システムでは、送
信すべきデータ量の割にＬＥＤの総光光時間を十分に短
くできないため、電力消費が比較的大きく、ＩＤカード
の内蔵電池を早期に交換しなくてはならないという欠点
があった。

そこで、本発明の目的は、データ量当りの発光素子の発
光時間を極力短くできて電力消費量を削減できる光通信
システムを提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の光通信システムは、送信局は発光素子を備え、
その発光素子をＭＦＭ変調されたパルス信号に基づき発
光させ、受信局は受光素子を備え、その受光素子により
受信された受光信号に基づきカウンタによって前記パル
ス信号のパルス間で基準クロックパルスを計数すること
によりＭＦＭ変調信号の復調を行うようにしたところに
特徴を有する。

この光通信システムにおいては、送信局は、送信すべき
デジタル信号をＭＦＭ変調するＭＦＭ変調手段と、この
ＭＦＭ変調手段から出力されるパルス信号に基づき点灯
される発光素子とを具備せる構成となる。

また、受信局は、受光素子と、一定周期の基準クロック
パルスを発生する基準クロックパルス発生手段と、前記
受光素子により受信されたＭＦＭ変調信号に基づきその
パルス間で基準クロックパルスを計数するカウンタを備
えた復調手段とを具備せる構成となる。

（作用） 例えば、データｒＤ３８Ｊ　　（１６進数）をシリアル
伝送する場合、そのＮＲＺ　（ノン・リターン・ゼロ）
信号は第８図（Ａ）に示すようになる。

これをＭＦＭ変調（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｌｏｎ）されたパルス信号に変換
すると、同図（Ｂ）に示すようになる。一方、同じＮＲ
Ｚ信号をＦＭ変調されたパルス信号に変換したとすると
、同図（Ｃ）に示すようになるから、同じ情報の伝送の
ために要する発光素子の総光光時間はＦＭ変調に比べて
大幅に短くなることが明らかである。これにより、伝送
データ量当りの電力消費量を少なくできることになる。

一方、ＭＦＭ変調されたパルス信号は、３種類のパルス
間隔によって情報ｒＯＪ、ｒｌＪを表現していることに
なる。従って、受信局は、受光素子により受信されたＭ
ＦＭ変調信号に基づきバイナリカウンタによってパルス
間で基準クロックパルスを計数し、そのバイナリカウン
タによって計数された基準クロックパルス数はパルス間
隔に対応するから、計数された基準クロックパルス数に
基づき復調される。

（実施例） 以下本発明をＦＡ用ＩＤカードにおける光通信システム
に適用した第１実施例について第１図ないし第６図を参
照して説明する。

このＩＤカードシステムの使用態様は第２図に概略的に
示しである。ローラーコンベアからなる組立ライン１に
は、組立て途中の製品２を搭載した製品パレット３が流
され、その製品パレット３の側面にＩＤカード４が付さ
れている。このＩＤカード４は製品２と共に組立ライン
１上を移動し、製品パレット３が組立ポートに近付くと
、固定ターミナル５との間で光通信が行われ、ＩＤカー
ド４に内蔵したＲＡＭＱ内に製品仕様に応じて予め記憶
させである情報が読み出され、その情報に基づき製品仕
様に応じた組立動作が組立ポートにおいて自動的に行わ
れる。なお、ＩＤカード４及び固定ターミナル５は共に
送受信機能を有し、両者間で双方向通信が行われるが、
ここではＩＤカード４が本発明の送信局に相当し、固定
ターミナル５が本発明の受信局に相当する。

さて、ＩＤカード４及び固定ターミナル５の電気的構成
は第１図に示しである。まず、ＩＤカード４は、発光素
子たるＬＥＤ６、その駆動回路７、図示しないメモリー
を含んだマイクロコンピュータ８、製品の組立情報を記
憶するためのＲＡＭ９、受光用のフォトダイオード１０
．受信用の増幅回路１１及び電源用の電池１２を内蔵し
ている。ＬＥＤ６はマイクロコンピュータ８により駆動
回路７を介して点灯が制御され、後述するようにＭＦＭ
変調されたパルス信号によって点滅される。このＭＦＭ
変調のために、マイクロコンピュータ８はそのメモリー
に第４図に示すフローチャートを実行するためのプログ
ラムが記憶され、ＭＦＭ変調手段として機能するように
なっている。

一方、固定ターミナル５には、図示しないメモリーを含
んだ８ビツトのマイクロコンピュータ１３、ＬＥＤ１４
、駆動回路１５、受光素子たるフォトダイオード１６、
受信用の増幅回路１７、タイミング制御回路１８、基準
クロックパルス発生手段たるクロック発振回路１つ、バ
イナリカウンタ２０及びフリップフロップ２１が設けら
れ、前記ＩＤカード４との間で双方向の光通信が可能に
なっている。

このうち増幅回路１７から出力される受光信号ＳＲは、
フォトダイオード１６が受けた光パルスに対応する電気
パルス信号となっており、タイミング制御回路１８に入
力される。このタイミング制御回路１８は３個のＤタイ
プフリップフロップ１８ａ〜１８ｃから構成され、受信
回路１７からの受光信号ＳＲは初段のＤタイプフリップ
フロップ１８ａのデータ端子りに与えられ、クロック発
振回路１つからの基準クロックパルスＣＫは初段及び最
終段のＤタイプフリッププロップ１８ａ。

１８ｃのクロック端子ＣＫに夫々与えられる。また、初
段のＤタイプフリップフロップ１８ａの出力端子Ｑは中
間段のＤタイプフリップフロップ１８ｂのクロック端子
ＣＫに接続され、中間段のＤタイプフリップフロップ１
８ｂの出力端子Ｑは最終段のＤタイプフリップフロップ
１８ｃのデータ端子り及びフリップフロップ２１のクロ
ック端子ＣＫに接続されている。そして、最終段のＤタ
イプフリップフロップ１８ｃの出力端子Ｑは、中間段の
Ｄタイプフリップフロップ１８ｂのクリア端子ＣＬＲ，
バイナリカウンタ２０のクリア端子ＣＬＲ及びマイクロ
コンピュータ１３に接続されている。一方、上記基準ク
ロックパルスＣＫは例えば２５０ＫＨ２であって、バイ
ナリカウンタ２０のクロック端子ＣＫにも与えられてい
る。従って、バイナリカウンタ２０のクリア端子ＣＬＲ
がハイレベルからローレベルに落ちてから再度ハイレベ
ルに戻るまでの間に、バイナリカウンタ２０は基準クロ
ックパルスＣＫの計数を行う。バイナリカウンタ２０に
おける計数結果は出力端子Ｑ。〜Ｑ６からラッチ用のフ
リッププロップ２１を介してマイクロコンピュータ１３
に与えられ、マイクロコンピュータ１３において第３図
のフローチャートに示す周期判別ルーチンの実行を含む
ＭＦＭ変調信号の復調が行われる。この様に、上述した
タイミング制御回路１８、バイナリカウンタ２０、フリ
ップフロップ２１及びマイクロコンピュータ１３は本発
明にいう復調手段に相当する。なお、以上のように構成
された固定ターミナル５は、製品２に対する組立作業の
ためにマイクロコンピュータ１３から出力される復調信
号を図示しないセンターコンピュータに伝送する。

次に、本実施例の作用について述べる。製品パレット３
が組立ライン１のうち組立ボートから離れた領域を走行
している状態ではＩＤカード４のマイクロコンピュータ
８は低消費電力の待機状態にあるが、製品パレット３が
組立ポートに近付くと、ＩＤカード４のフォトダイオー
ド１０が固定ターミナル５のＬＥＤ１４からの光信号を
受けてマイクロコンピュータ８が動作状態に立ち上がる
。

この後、ＩＤカード４のマイクロコンピュータ８は、固
定ターミナル５から続いて送信されるコマンドに応じて
、ＲＡＭ９から製品の組立情報を読み出してＬＥＤ６か
ら固定ターミナル５に送信し、固定ターミナル５は受信
信号を復調してセンターコンピュータに伝送する。そこ
で、ＩＤカード４の送信局としての動作及び固定ターミ
ナル５の受信局としての動作を詳述すれば次の通りであ
る。

■、送信動作 まず、マイクロコンピュータ８がＲＡＭ９から製品の組
立情報を読み出し、その送信すべきデジタル信号をＭＦ
Ｍ変調されたパルス信号に変換する。これには、まず送
信すべきデータビットの前後にスタートビットとストッ
プビットとを配置した状態のデータをメモリーに記憶さ
せておき、第４図に示す変調ルーチンを実行させる。な
お、同図において、ｎはポインタを表し、（ｎ）は上記
メモリーのうちそのポインタで示されたアドレスに記憶
されているデータ自体を表す。また、処理「ＩＴ」は前
回のパルス出力から所定の周期ＩＴ後に、処理ｒ１．５
ＴＪは１．５Ｔ後に、処理「２Ｔ」は２Ｔ後に夫々パル
スを出力することをいう。従って、送信すべきデータが
例えばｎ−２ビツトのｒｏｌｏｏｌｌｏｌｌ・・・・・
・０１０」であるとすると、これにスタートビットとス
トップビットとを付加してメモリーに収納された内容は
、アドレス「１」から順に収納されたとして第５図（Ａ
）に示すようになる。そして、このデータ内容に基づき
第４図の変調ルーチンを実行させた結果は、第５図（Ｂ
）に示すようになり、ｒｌＴＪ。

ｒｌ、５ＴＪ及び「２Ｔ」の３種類のパルス間隔にて送
信すべきデータが表現されていることになる。なお、本
実施例では、パルス間隔「１Ｔ」は１２８μｓに設定し
た。

このようにしてマイクロコンピュータ８によりＭＦＭ変
調されたパルス信号が生成されると、そのパルス信号に
基づきＩＤカード４のＬＥＤ６が駆動回路７を介して点
滅され、固定ターミナル５に光信号が送信される。ここ
で、従来のＦＭ変調方式を採用して第５図（Ａ）のデー
タを変調したとすると、変調されたパルス信号は同図（
Ｃ）に示すようになるから、本実施例のＭＦＭ変調方式
によれば、ＦＭ変調方式に比べて送信データ量当りのＬ
ＥＤ６の総光光時間を十分に短くでき、電力消費を相当
に削減できることが明らかである。

■、受信動作 固定ターミナル５のフォトダイオード１６に光信号が入
射すると、増幅回路１７からフォトダイオード１６が受
けた光信号に対応するパルス状の受光信号ＳＲ（ＭＦＭ
変調信号）が出力される。

増幅回路１７からの受光信号ＳＲはタイミング制御回路
１８に与えられ、バイナリカウンタ２０が受光信号ＳＲ
の立上がりの度にリセットされるから、バイナリカウン
タ２０によって受光信号ＳＲのパルス間でクロック発振
回路１９からの基準クロックパルスＣＫが計数される。

基準クロックパルスＣＫは一定周期であるから、その計
数値は受光信号ＳＲのパルス間隔を表し、ｒｌＴＪ、　
　「１゜５ＴＪ及び「２Ｔ」のいずれかに対応する計数
値となる。バイナリカウンタ２０による基準クロックパ
ルスＣｘの計数に伴う各部の波形は第６図に示す通りで
、ここではパルス間隔が「ＩＴ」とｒｌ、５ＴＪとの場
合を例示している。なお、本実施例では、基準クロック
パルスＣＫは２５０ＫＨ２であるから、パルス間隔がｒ
ｌＴＪ　　（１２８μｓ）のときはバイナリカウンタ２
０のカウント値は１０進数で３２、パルス間隔がｒｌ、
５ＴＪ（１９２μｓ）のときはカウント値は４８となる
はずであるが、第６図から明らかなように、クロックタ
イミング及びフリップフロップ２１のラッチタイミング
の関係上、基準クロックパルスＣＫの３パルス分のオフ
セットが生じ、パルス間隔が「ＩＴ」のときのカウント
値は２９となり、「１゜５ＴＪのときのカウント値は４
５となっている。

フリップフロップ２１を介してマイクロコンピュータ１
３にカウント値が与えられると、マイクロコンピュータ
１３は第３図のフローチャートに示す周期判別ルーチン
を実行し、そのカウント値がパルス間隔ｒｌＴＪ、ｒ１
．５ＴＪ及び「２Ｔ」のいずれに相当するかを判別する
。ここでは、カウント値Ｘが２１≦Ｘく３７の範囲をパ
ルス間隔「ＩＴ」と扱い、３７≦Ｘく５３の範囲を「１
゜５ＴＪと扱い、５３≦Ｘく６９の範囲を「２Ｔ」と扱
い、Ｘ＜２１．Ｘ≧６９の場合をエラーと扱うこととし
ている。そして、このように受信信号ＳＲのパルス間隔
が判別された後には、これに基づきデジタル信号が復調
される。復調のためのルールは変調の逆であり、次の通
りとなる。

■パルス間隔が「ＩＴ」の場合は、直前のデータと同じ
。

■パルス間隔がｒｌ、５ＴＪの場合であって、直前のデ
ータが「１」の時は、ｒＯＪ。

直前のデータが「０」の時は、「０１」。

■パルス間隔が「２Ｔ」の場合は、「０１」。

■最初のパルスが入力する前のデータは「１」と仮定す
る。

これにより、送信された全てのデジタル信号が復調され
、これがマイクロコンピュータ１３から組立ポートのセ
ンターコンピュータに伝送され、その情報に基づいて製
品に対する組立てが行われる。

上記実施例によれば、ＩＤカード４のＬＥＤ６はＭＦＭ
変調されたパルス信号によって点滅されるから、従来の
ＦＭ変調方式に比べて同量の情報の伝送のために要する
ＬＥＤ６の総光光時間を大幅に短くすることができる。

これにより、ＩＤカード４全体の消費電力を抑えること
ができ、電池１２の消耗を長期間にわたり防止できる。

第７図は本発明の第２実施例を示す。前記第１実施例と
の相違は、バイナリカウンタ２０によるカウント値をマ
イクロコンピュータ１３によるソフト的判別処理に任せ
るのではなく、デジタル比較器３１〜３４を利用したい
わゆるハード的判別処理を行うようにしたところにある
。このために、バイナリカウンタ２０によるカウント値
はデータバスを介して各デジタル比較器３１〜３４に与
えられると共に、各デジタル比較器３１〜３４には４個
の設定器３５〜３８から比較用の４種類の基準カウント
値（２１，３７，５３，６９）が与えられるようになっ
ている。

このような構成とすれば回路が複雑化するが、マイクロ
コンピュータ１３におけるパルス間隔の判別処理の負担
が軽くなるため、復調処理の高速化を図ることができる
ようになる。

その他、本発明はＦＡ用ＩＤカードにおける光通信シス
テムに適用するに限らず、他の光通信システムに広く適
用できる等、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施
することができる。

［発明の効果コ 本発明は以上述べたように、送信局では発光素子をＭＦ
Ｍ変調されたパルス信号に基づき発光させ、受信局では
カウンタによってＭＦＭ変調信号の復調を行うようにし
ているから、送信データ量当りの発光素子の発光時間を
極力短くできて電力消費量を削減できるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は全体のブロック図、第２図はＩＤカードシステムの
使用態様を示す斜視図、第３図はＭＦＭ変調信号の復調
処理の一部を示すフローチャート、第４図はＭＦＭ変調
信号の生成手順を示すフローチャート、第５図は送信デ
ータと各種の変調信号との関係を示す図、第６図は固定
ターミナルにおける復調処理を説明するための各部の電
圧波形図、第７図は本発明の第２実施例を示す要部のブ
ロック図、第８図は本発明の作用説明のために送信デー
タと各種の変調信号との関係を示す図である。 図面中、４はＩＤカード（送信局）、５は固定ターミナ
ル（受信局）、６はＬＥＤ　（発光素子）、８はマイク
ロコンピュータ（ＭＦＭ変調手段）、１６はフォトダイ
オード（受光素子）、１つはタロツク発振回路（基準ク
ロックパルス発生手段）、２０はバイナリカウンタであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信局は発光素子を備え、その発光素子をＭＦＭ変
   調されたパルス信号に基づき発光させ、受信局は受光素
   子を備え、その受光素子により受信された受光信号に基
   づきカウンタによって前記パルス信号のパルス間で基準
   クロックパルスを計数することによりＭＦＭ変調信号の
   復調を行うようにしたことを特徴とする光通信システム
   。 ２、送信すべきデジタル信号をＭＦＭ変調するＭＦＭ変
   調手段と、このＭＦＭ変調手段から出力されるパルス信
   号に基づき点灯される発光素子とを具備してなる光通信
   用送信局。３、受光素子と、一定周期の基準クロックパ
   ルスを発生する基準クロックパルス発生手段と、前記受
   光素子により受信されたＭＦＭ変調信号に基づきそのパ
   ルス間で前記基準クロックパルスを計数するカウンタを
   備えた復調手段とを具備してなる光通信用受信局。