JPH09298779A - 状態信号走査認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 離れた個所の複数の監視対象の複数のスイ
ッチの状態を遠隔集中認識をする。 【構成】 単独に動作する離れた個所の複数の監視対
象のスイッチ状態を別の監視対象毎に高周波発信部を設
け、別々の周波数の信号を発振させ監視対象毎に更に複
数の状態のスイッチ毎に設けた異なる低周波信号をスイ
ッチの状態に応じて断続し高周波発振部の信号を変調し
共通の伝達手段で共通の監視装置に導き監視装置で共通
の伝達手段から送られてくる信号を順次走査受信して信
号から復調したトーンにより監視対象の状態スイッチを
特定する手段を設け、離れた個所の複数の監視対象のス
イッチの状態を順次個別に認識する装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［産業上の利用分野］本発明は複数の対象
のスイッチ信号を複数の高周波信号に変えて共通の伝達
手段で監視装置に送り順次選択受信してスイッチを認識
する装置の提供に関する。

【０００２】［従来の技術］従来の技術として遠隔地に
置かれた対象の認識用としては電波による定められた周
波数を利用したテレメータシステムが病院の患者監視シ
ステムや河川の液位監視システム等対象物とその監視装
置（受信装置）をいち対いちで結んで実用化しているシ
ステムは多い。又対象と監視装置の相互に認識装置を持
つ俗に言う所の無線操縦システムや電話等の通信システ
ムは説明の必要が無いほど実用化されている。そして有
線分野でも対象と監視装置に相互認識装置を持つものは
電話を筆頭に多く利用されている。これらの中で遠隔地
の対象の状態を集中監視する目的の工場やプラントでの
利用は複数の対象と監視装置をいち対いちで結んで監視
してる例が多い。更にその中でも設備コストを下げる目
的で複数の対象を一台の監視装置で対象を時分割で走査
監視するシステムも広く実用化されている。そして実際
の実施技術例としては対象を一本の共通ケーブルで結び
監視情報を得ている方法も実用化されている。その複数
の対象の信号を共通のケーブルで結ぶ方法としてはその
対象の信号を発生させる物のそれぞれに番地を付け、そ
の対象場所に番地を認識する装置を用意し、そして監視
装置間を共通ケーブルで連結し、その監視装置には番地
信号を送受信出来る装置とし、遠隔地の対象場所に監視
の必要な番地信号を送信し対象場所の装置で送られて来
る番地信号を解読して自分の番地と一致したら逆にその
対象の内容を信号として遠隔地の監視装置に向けて送信
し、遠隔地の監視装置でその信号を受けて対象とその内
容を解読認識する時分割方式の監視技術が現在最も一般
的に使用されている方法である。

【０００３】［発明が解決しようとする課題］すでに述
べた対象の内容信号を遠隔地の監視装置とで双方に番地
の認識装置を配して通信する方法は確実な方法として古
くより利用されていて、通信方法も定められており、Ｒ
Ｓ２３２Ｃとして著名である。しかしこの方法は通信速
度を上げると信号伝送ケーブル上での信号の悪化が増し
高速通信には向かない事と、当然遠距離通信にも向かず
信号の悪化による誤読を避けるために、一般に使用され
ている距離はせいぜい２０ｍ程度が限度となっている。
そして更に遠距離通信を行う為には高価な光ケーブルを
使用しこの為の信号変換器を対象と監視装置間に相互に
用いて施設している例も見られる。無論ＲＳ２３２Ｃと
は別の規格でも実用化されているが更に専用の機器を必
要としコスト高となる。また利用者の多い一般のＲＳ２
３２Ｃ機器との接続にも変換器等が必要となりコスト高
の問題も多いわけである。そこで本発明での解決すべき
課題は全体の施設コストの低減と、一方向だが光ケーブ
ルを使用しなくても伝達距離を延ばすことが出来る装置
の提供にある。

【０００４】［課題を解決する為の手段］そこでこの課
題を解決する目的の為に本発明はそれぞれの監視対象に
おける番地の認識装置を無くすことでコスト低減を計っ
た、そして共通の同軸ケーブルを使用して通信距離の拡
大をも可能としたシステムの提供である。

【０００５】［作用］従来の技術で述べた一般的に用い
られている、対象に番地認識装置を用意し、遠隔地に設
けた監視装置の信号認識装置との間で通信を行う方式と
は違って監視対象側からその監視装置へ常時状態信号を
発信し、監視装置側で必要な監視対象の信号を選択する
ことで対象側に番地認識装置が不要となった。そして監
視対象からの信号には更に低周波信号を乗せて監視装置
側に送ることによってより多くの状態信号が送れるので
例えばレストランのテーブル毎のお客によるメニューの
決定伝送等がローコストで行える、又距離による信号の
劣化が少ないので確実な信号の伝送が出来る利点もある
ことが本発明の特徴である。

【０００６】［実施例］図１に本発明の複数の対象の監
視内容の信号収集方法の一例を示しこれについて説明す
る。まず対象からの信号を監視装置にまでどのように伝
達するかであるが、当然電波による空中送信による方法
が簡単で有効に利用出来るのはあたりまえである。しか
しこの場合利用出来る周波数の数は使用目的と使用電波
の出力と使用電波形式等でも違うが極端に少なく国の免
許の必要な場合もある。従って対象の数が定められた数
の周波数内で間に合えば無線電波も使用できるが本発明
は更に多くの対象に対応し確実に信号を伝達する為に有
線で伝達する方法について説明して行く。まずこのの構
成は、１の同軸ケーブルは複数の２の監視対象のスイッ
チ信号でＯＮ，ＯＦＦで動作させるか又は連続に動作さ
せる高周波発振回路で構成した３の信号発信部からの信
号の接続と３の信号発信部への電源供給をする。そして
２の監視対象は例えば自動化機械やロボット等の警報や
集団アンケート調査の押しスイッチ位置やレストランの
各テーブルに置かれたメニュー等の選択状態を電気的ス
イッチ等をへた、そのＯＮ，ＯＦＦ信号をもって離れた
個所で状態監視を可能とする訳である。そして一つの信
号発信部のグループの中には単独に動作させる複数の状
態のスイッチ信号のＯＮ，ＯＦＦ信号を受信側に伝える
為に、３の信号発信部には複数の周波数の低周波発振回
路を用意し各対象のＯＮ，ＯＦＦ信号でそれぞれ別の低
周波発振回路を発振させて３の信号発信器の信号を変調
して７の受信部へ伝える構成とする。そして３の信号発
信部は１の同軸ケーブルで他の信号発信部と芋ずる式に
次々に接続するか４のコネクターを介して１の同軸ケー
ブルに接続し、同軸ケーブルを複数の監視対象の信号で
共通に使用する。そして３の信号発信部は２の監視対象
からのスイッチ信号で各々の対象毎に別々の周波数の高
周波信号を発振させる部分であり詳細は図３、図４で後
述する。図２は本発明の収集した状態信号の監視装置部
の一例である。図１、図２に基ずき本発明の全体のシス
テムを説明すると、５はパソコンで本発明の中枢を受け
持ちシステム全体を制御出来る様にプログラムする、８
はＣＲＴ（カソード・レイ・チューブの略称で別名ブラ
ウン管表示装置と言い、以下ＣＲＴと言う）で監視結果
等をコメントする様に構成する、そしてこの５のパソコ
ン、８のＣＲＴは両者とも一般市販品が使用出来る。６
はケーブル切替器で高周波リレー等構成し、この目的は
１の同軸ケーブルは各３の信号発信部を接続する訳であ
るが、全てを芋ずる式に配線していくよりも場所毎のグ
ループ分けで配線する方が経済的になる場合もある理由
と２の監視対象に割り当てる周波数が有限である為に後
述の数十チャンネル毎のグループ分けしたことと１の同
軸ケーブルの伝送インビーダンスが低いので短距離（１
００メートル程度）間のケーブルに無限に３の信号発信
部を接続することが出来ない事や信号発信部に電源も供
給をする事の限度等の理由により多数の監視対象の場合
はグループ毎に１の同軸ケーブルを用意し、６のケーブ
ル切替器で切替えて７の受信部に選択接続して多数の対
象に対応出来る様な構成とする。この例で説明を続ける
と、６のケーブル切替器は５のパソコンの入出力インタ
ーフェースに（以下Ｉ／Ｏと言う）接続され５のパソコ
ンのケーブル選択指示で複数のケーブルがあればその中
から一本を選択接続出来る様に構成する。次に６のケー
ブル切替器で選択された１の同軸ケーブルの信号は７の
受信部に入力し、この７の受信部と５のパソコン間はＩ
／Ｏで接続され５のパソコンから予め定めた各対象毎の
信号を順次受信する指示を受信部に出すと共に受信され
た周波数の信号の内容を解読して順次８のＣＲＴに出力
する様に構成する。尚１の同軸ケーブルの対象側の最先
端は同軸ケーブルと同一のインピーダンスの終端抵抗を
接続して電波の不要輻射を少なくする。またこの７の受
信部の中の詳細については後述する。次に図３に示す本
発明の３の信号発信部の詳細について説明する。この図
の１０の変調付き発振回路は水晶発振子とトランジスタ
で構成した発振器で２の対象毎に水晶発振子を変えて発
振周波数を変えるものとする。１０の変調付き発振回路
は当然コイルとコンデンサによる発振回路でも良いが、
複数の２の対象毎に周波数を変える必要がある為に水晶
発振子で周波数を変える方が簡単且つ安定と正確であ
る。尚変調については後述の図４で説明する。またこの
時の発振周波数間隔は７の受信部の選択度でも決まるが
受信帯域が十数ＫＨＺのものが経済的なので、周波数間
隔は数十ＫＨＺは離した方が良い、それと近接周波数の
干渉を避ける為にも数十ＫＨＺは離した方が良く、例え
ば５０ＫＨＺとして７の受信部の受信帯域が２ＭＨＺの
装置を使用するとすれば４０チャンネルが一つのグルー
プとして使用出来る訳である。次に１０の変調付き発信
回路の変調入力には２の監視対象のスイッチでＯＮ，Ｏ
ＦＦされる１４の低周波発振回路の出力を入力する。１
４の低周波発振回路はトランジスタと抵抗Ｒとコンデン
サＣの組合せで容易に構成出来るところの、簡単な位相
型ＣＲ発振回路が使用出来この電源部に２の監視対象の
スイッチを入れて発振の断続をする訳である。尚この２
の監視対象及び１４の低周波発振回路は３の信号発信回
路グループでの必要数用意する。そして１０の発信回路
の出力は１１のバッファーアンプを通し微少の１２の結
合コンデンサで１の同軸ケーブルに結合する。この１２
の結合コンデンサの大きさは数ＰＦ程度が良く、使用す
る周波数が例えば２７ＭＨＺでのインピーダンスは数Ｋ
オームとなり、通常１の同軸ケーブルのインピーダンス
が５０オームなので他の２の対象の３の信号発信部との
干渉も少なくなり、複数の３の信号発信部を並列に接続
することによる伝送インピーダンスの低下による信号の
損失を少なくしている。尚使用する周波数は例に上げた
ものに限定されることは無く使用する１の同軸ケーブル
の長さによる信号の減衰率が使用する周波数が高くなる
と信号の減衰が増加するのでこの場合は数十ＭＨＺの周
波数が経済的である。次に１３の電源フィルターは１の
同軸ケーブルに印加されている電源用直流電圧の中の高
周波信号をコイルとコンデンサのフイルター回路で除去
して３の信号発信部の電源とする。一般には発振させた
信号は通常無線として空中に放射伝送させるが確実に信
号を受信部に伝える為には距離にもよるがかなりの出力
とアンテナが必要である、しかし本発明は１の同軸ケー
ブル内を伝送させるので３の信号発信部の出力は極微少
の数ｍＷで良く、従って同軸ケーブルを信号伝送用と電
源供給用に共用出来、施設コストも安く出来る訳である
い。また他の機器への電波妨害も少なくなり、且つアン
テナを使用しないので他の機器からのノイズの妨害も少
ないという利点もある。１５の高周波出力制御回路は１
１のバッファアンプのみでも良いが１３の電源フィルタ
ー回路よりの電源電圧を加減して１の同軸ケーブルに１
２の結合コンデンサで供給する高周波出力を加減する。
これはケーブルの長さの影響による信号の減衰や他の３
の信号発信部との受信部に伝わる信号の強さのバランス
調整に用いる。又この１５の高周波出力制御回路に図示
ないが外部スイッチで働く出力電源断の回路を設け別に
設けた２の監視対象のスイッチで動作させる事も出来、
この場合発振停止で、２５の検波出力アンプの出力を完
全にゼロに出来る事で２の監視対象のスイッチの状態が
確認出来る。次ぎに図４に本発明の１０の変調付き信号
発振回路の変調用低周波信号に１６のＤＴＭＦ（Ｄｕａ
ｌ Ｔｏｎｅ Ｍｕｌｔｉ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号
を発生出来る半導体集積回路（以下ＩＣという）を使用
した実施例を示し説明する。ＤＴＭＦ信号は電話のフッ
シュホン信号にも使用されているもので市販のＩＣもあ
り本発明の例は（株）シャープの型名ＬＲ４０８７のＤ
ＴＭＦエンコーダーである。以下図３と説明が重複する
が図４の１０の発振回路は水晶発信子とトランスタで構
成するが音声周波数程度で信号を変調する、変調は振幅
変調、ＦＭ変、ＳＳＢ等何でも良いが実施例ではＦＭ変
調で説明する。ＦＭ変調回路付き（図示しないが一般的
なＦＭ変調回路）とした水晶発振子とトランジスタ構成
の１０の変調付き発振回路の変調入力に対し、１６のＤ
ＴＭＦエンコーダーの出力を入力し変調する。この時の
１６のＤＴＭＦエンコーダーの発振周波数は２の監視対
象に複数のスイッチを用意して選択する構成とする。そ
して図２の７の受信部にＦＭ復調回路を設け、ダブルト
ーンの変調波から元の低周波を復調して後述する図５の
受信部の２４に示す様にトーンデコーダーに入力して２
の対象の選択したスイッチに戻す様に構成する。以下図
４の１１のバッファーアンプ、１２の結合コンデンサ、
１３の電源フィルター、１５の高周波出力制御回路の説
明と一般的説明は図３での説明と同一である。次に図５
に本発明のＤＴＭＦ信号を受ける信号受信部の詳細を示
し説明する。これは通常一般に市販されている通信型受
信機も使用出来るが一例を説明する。２０は高周波アン
プで１の同軸ケーブルよりの信号を増幅する、２１は周
波数混合回路で３０のＰＬＬ回路で生成された周波数で
混合されその差の周波数に信号を周波数変換する。尚３
０のＰＬＬ回路はフェーズロックループ回路の略称であ
りこの回路は市販のＩＣが使用出来、例えばアメリカの
モトローラ社の型名でＭＣ１４５１６３又は同等品が使
用出来る。２９は分周比設定用ラッチ回路で５のパソコ
ンからの命令をラッチしその分周比を３０のＰＬＬ回路
に設定して指定された周波数を発振させる。実施例とし
て１の同軸ケーブルの信号周波数が２７ＭＨＺから始ま
るとすれば３０のＰＬＬ回路よりの発振周波数は３７．
７ＭＨＺとなる、そして２１の周波数混合回路で１０．
７ＭＨＺに変換され２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣに入力され
る。２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣも市販のＩＣが使用出来、
例えばアメリカのモトローラ社の型名でＭＣ３３５９又
は同等品が使用出来る。この２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣで
ＦＭ復調された信号は２３の低周波アンプで増幅して２
４のトーンデコーダーに入力し復調する、２４のトーン
デコーダーはＩＣとして市販品が使用出来、三洋電機
（株）の型名ＬＣ７３８５のＤＴＭＦデコーダーが使用
出来る。そして２４のトーンデコーダーで復調されたス
イッチ信号は電圧の有無の１，０のデジタル値として２
７のアドレス付き通信用ＩＣの３２の入力ポートに入力
して選択されたスイッチ信号をパソコンに伝える訳であ
る。一方２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣからＦＭ復調する前の
信号を抽出して２５の検波出力アンプで増幅した信号を
２６のＡ／Ｄ変換器でデジタル値にして２７のアドレス
付き通信用ＩＣの３２の入力ポートを通してパソコンに
入力して、先に説明した図３の信号発信部からの信号の
受信強度電圧として信号の有無の確認等に使用する。尚
Ａ／Ｄコンバーターはアナログ入力電圧をコンピュータ
（パソコン）で扱えるデジタル信号に変換するものでこ
れも市販されているＩＣが使用出来、必要な精度によっ
て８ビット以上のものを使用すれば良い。２７のアドレ
ス付き通信用ＩＣは５のパソコンとＲＳ２３２Ｃ基準で
接続して５のパソコンとで命令、データなどのやり取り
が出来るＩＣである、これも市販のＩＣが使用出来、例
えばアメリカのモトローラ社の型名でＭＣ１４４６９又
は同等品が使用出来る。そして２８の通信インターフェ
ースを経由して５のパソコンとで命令や結果の表示を行
える構成とする。尚これらの部分は別に市販のワンチッ
プマイコンＩＣ等でも構成出来るのは言う迄も無い。以
上の構成で５のパソコンから７の受信部の３０のＰＬＬ
回路の発振周波数を決めるＩＣで構成した２９の分周比
設定用ラッチ回路に順次２の対象の３の信号発信部の周
波数を指定して行くことによって受信周波数を順次走査
することが出来る。そして２の対象の３の信号発信部の
周波数毎に走査受信したこの時の受信周波数のＤＴＭＦ
のデコーダーの信号を５のパソコンのメモリーエリアに
順次、受信周波数に対応して記録又は何の要求か予め決
めたものと一致比較してそれを実施するようにパソコン
にプログラムしておくよう構成する事により対象が複数
あっても管理、判定が出来る訳である。図６は２４のト
ーンデコーダーにＤＴＭＦデコーダーの替わりにバンド
パスのフィルターとその信号判別回路を用いた例で図３
の変調に低周波を用いた場合に組み合わせて使用するも
のである。それを説明すると３３はバンドパスフィルタ
ーであり通過周波数帯域は３の信号発信器の２の対象の
数にもよるが数個であれば数十から数百Ｈｚのバンド幅
で設計したフィルターを使用する。３４は整流回路でバ
ンドパスフィルターを通過してきた低周波信号を整流し
平滑（積分回路）した直流に直し、３５のレベルコンパ
レーターでノイズレベル除去程度に予め設定した電圧と
比較してバンドパスフィルターを通過してきた信号電圧
が高ければデジタル値の１とし、低ければ０として次ぎ
の２７のアドレス付き通信用ＩＣの３２の入力ポートに
入力してパソコンに伝える訳である。尚この３３バンド
パスフィルター，３４の整流回路，３５のレベルコンパ
レーターのセットの数３の信号発信部の２の監視対象の
スイッチの数だけ共通に用意する必要があるのとバンド
パスフィルターの中心周波数は３の信号発信部の変調用
の低周波信号と同一の中心周波数で数百Ｈｚおきに設計
する必要があるのは言うまでもない。尚１６のＤＴＭＦ
エンコーダーと２４のＤＴＭＦデコーダーに替えて、特
定のトーンの発生と特定トーンの判別が可能でトランシ
ーバーに用いられるトーン・スケルチ用のＩＣも市販さ
れており用いる事が出来る。

【０００７】［発明の効果］離れた個所の複数の対象の
データ収集はニーズも多く従来技術で述べた様に現場の
対象に番地認識装置を用意し、送られてくる自分の番地
が確認出来たら監視情報を送り返すという番地応答方式
が広く実施されている。この為に設備のコストは番地認
識応答装置が対象のそれぞれに必要な為に高く付き実施
の決断をしかねている部所も多いと聞いている。しかし
本発明は現場の対象は常時その状態信号を発信させその
信号の周波数を確認してその付属の変調信号の解読によ
って相手の対象を認識する方式なので対象が自分の番地
を認識することも、又番地信号を対象に送る必要も無
く、監視対象場所での装置のコストは本発明の装置は大
幅に安く出来る。従って一般にも又産業上にも共に有効
な手段の提供と考えられます。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数の監視対象の信号収集の一例を示
す。

【図２】本発明の収集した状態信号を監視する監視装置
部の一例を示す。

【図３】本発明の複数の監視対象の取得に低周波発信回
路を使用した例の信号発信部のブロック図である。

【図４】本発明の複数の監視対象の取得にＤＴＭＦエン
コーダーを使用した例の信号発信部のブロック図であ
る。

【図５】本発明の複数の監視対象の信号受信部のブロッ
ク図の一例を示す。

【図６】本発明のトーンデコーダー部にバンドパスフィ
ルターを使用した例を示す。

【図７】本発明の監視結果の表示部（パソコン）のプロ
グラムの流れの例を示す。

【符合の説明】

１ 同軸ケーブル ２０ 高周波アンプ ２ 監視対象 ２１ 混合回路 ３ 信号発信部 ２２ ＦＭ−ＩＦ用Ｉ
Ｃ ４ コネクター ２３ 低周波アンプ ５ パソコン ２４ トーンデコーダ
ー ６ ケーブル切替器 ２５ 検波出力アンプ ７ 受信部 ２６ Ａ／Ｄ変換器 ８ ＣＲＴ ２７ アドレス付通信
用ＩＣ ２８ 通信インタフェース １０ 変調付き発振回路 ２９ 分周比設定用ラ
ッチ回路 １１ バッファアンプ ３０ ＰＬＬ回路 １２ 結合コンデンサ ３１ 出力ポート １３ 電源フィルター ３２ 入力ポート １４ 低周波発振回路 ３３ バンドパスフィ
ルター １５ 高周波出力制御回路 ３４ 整流回路 １６ ＤＴＭＦエンコーダー ３５ レベルコンパレ
ーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単独に動作する離れた個所の複数の監視対
   象のスイッチ信号の状態を順次走査し状態を認識する装
   置において、監視対象毎に別々の周波数で発振する高周
   波の発信部を設け、該発信部に一つ以上の状態のスイッ
   チ信号に対応させた異なる周波数の低周波信号を設け、
   選択したスイッチ信号の状態に応じて低周波信号を発生
   させ該発信部の発振信号を変調する手段と監視対象毎の
   発信部の発振信号を共通の伝達手段に結合する手段と該
   共通の伝達手段から予め定めた周波数の該発信部の信号
   を順次走査受信して信号を復調する手段と順次復調した
   信号から監視対象毎のスイッチ信号の状態を特定する手
   段を具備してなる離れた個所の監視対象毎のスイッチ信
   号の状態を順次個別に認識する状態信号走査認識装置。
2. 【請求項２】請求項１において、監視対象毎に別の周波
   数で発振する高周波の発振部に一つ以上の状態のスイッ
   チ信号に対応させた異なる周波数の低周波信号を設け、
   選択したスイッチの状態に応じて低周波信号を発生させ
   該発信部の発振信号を変調する手段の低周波信号にＤＴ
   ＭＦ信号を用いた事を特徴とした請求項１の離れた個所
   の監視対象毎のスイッチ信号の状態を順次個別に認識す
   る状態信号走査認識装置。