JPS59160359A - ２値信号伝送装置 - 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】 本発明は、商用電源等の線路を利用して２値信号を伝送
する２値信号伝送装置に関する。

複数の機器を互いに接続する場合、信号を伝送するため
の電気ケーブルが必要である。機器間の距離が短い場合
には特に問題は生じないが、たとえば隣り合う室あるい
は異なるフロアに設置された機器同士を接続する場合に
は、壁に穴を開けたりしなければならないので、機器の
設置や移動は大変である。

一部の分野たとえば鉄道関係では、従来より電車の電源
供給ラインを利用して音声信号等の信号を伝送すること
が行なわれている。これと同様に、屋内では商用電源の
電源ラインがあらゆる所に配線されているので、この電
源ラインを利用して信号を伝送すれば、機器同士の接続
２機器設置場所の変更等が容易になる。

機器間での信号伝送にはＦ　Ｓ　Ｋ　’　（Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）等のパルス変調
が用いられるが、電源ライン等では高品質な信号伝送が
難しいので。

この種の伝送を行なう場合には、一般にパルス信号を正
弦波に変換して伝送している。しかしながら、パルス信
号から正弦波を生成する回路等はかなり回路構成が複雑
になるため、このような構成にすると装置が高価になっ
てしまう。

ところで、この種の線路に高周波信号を乗せる場合には
、不要電磁波の輻射、電源ラインからの他の機器への妨
害等を防止するため、その信号の送出レベルをあまり高
く設定できない。したかって、送信側のレベルを低く設
定して受信側では信号を所定レベルまで増幅する必要が
ある。このような場合、増幅器を設けると回路構成を複
雑にせざるを得ないか、パルストランスを用いて昇圧を
行なうと簡単な構成で受信信号レベルを大きくできる。

ところが、パルス信号を、正弦波に変換せずにコンデン
サ結合でこの種の線路に印加すると、線路には、パルス
信号を微分した波形が現われ、更に受信側に１−ランス
、コンデンサ等が備わっていると、受信側にはリンギン
グ等を含むかなり乱れた波形が現われる。この信号を復
調すると伝送エラーを生ずる可能性が高い。

たとえば、第１ａ図に示すようにＦＳＫ変調器の出力端
を商用電源ラインにコンデンサ結合し、ＦＳＫ復調器の
入力端をパルストランス、コンデンサ等を介して同じ電
源ラインに結合する場合、回路各部分での信号波形が第
１ｂ図のようになる。

第１ｂ図において、ＤＩＮが送信する２値データ波形、
Ｆ　ｏｕｔが生成したＦ’ＳＫ信号波形、Ｃがパルスト
ランス出力での波形、ｅｈ＜ｃを波形整形したパルス波
形、ｆがｅを復調した受信データ波形である。この例で
は、ＦＳＫ信号をそのまま伝送路にコンデンサ結合して
いるので、伝送路にはＦＳＫ信号の立ち上がりと立ち下
がりのタイミングで、正極性および負極性の微分パルス
信号が現われる。パルストランスを通すと、パルス信号
成分が増幅（昇圧）されるが、正極性のパルス信号と負
極性のパルス信号が共に増幅され、また増幅されたパル
ス信号の立ち下がり時にリンギング波形を伴なう。第１
ａ図のようにパルストランスの出力端にダイオードを接
続すると、負極性パルス成分を抑圧できるが、この信号
に伴なう正極性のリンギング波形は除去できない。した
がって、この出力を２値化すると、正常な信号波形およ
びリンギング波形に対して出力パルスが生じ、この信号
を復調すると受信データにエラーが生ずる。

リンギング波形の振幅は信号パルスと比較して小さいの
で、振幅を判別する比較器を設けて、所定レベル以上の
もののみを信号波形として２値化すればリンギング成分
を除去しうるが、その場合には機器の移動等をする度に
、あるいは電源ラインのインピーダンスが変わる度に比
較器の判定レベルを調整しなければならない。すなわち
、送信側の出力レベルを一定にすると、受信側での信号
レベルは伝送路の減衰量に応じて変化するが、この減衰
量が伝送路の距離（機器間の距離）および伝送路のイン
ピーダンスに応じて変化するので、受信レベルが変われ
ばそれに応じて比較１ノベルを設定しなおす必要がある
。しかも、この種の調整にはオシロスコープ等の測定器
が必要であり、素人が行なうことはできない。

本発明は、機器間の信号伝送を商用電源ライン等既設の
線路を利用して行なうことにより機器の設置、移動等を
簡単にすることを第１の目的とし、信号伝送装置本体の
構成を簡単かつ安価とし、しかも誤りなく情報を伝送す
ることを第２の目的とし、機器の設置、移動の際の機器
の調整を不要にすることを第３の目的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、送信側に
第１の時限手段を設けて送信側のパルス幅を規制し、負
極性パルス（又は正極性パルス）およびリンキング等不
要波成分の出現タイミングを前側にずらす。また受信側
に第１の時限手段よりも長い時間を設定した第２の時限
手段を設け、受信側では信号パルスを検出してから所定
時間は信号検出をマスクする。これによればリンギング
等が生じても、そのタイミングがマスク期間に対応する
ので、受信データには影響しない。したがって受信側の
信号増幅にパルストランスを使用して装置構成を簡単に
しうる。またこれによオｔば、比較器等が不要であるの
で信号レベル等の調整が不要である。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
２図に一実施例の装置構成を示す。第２図に示すＦＳＫ
変復調器１００，１．１０は、第３回に示すようなＦＳ
Ｋ変調器１００とＦ”　Ｓ　Ｋ復調器１１０を備える１
つの集積回路になっている。

第３図を参照して説明すると、端一７−　ＣＬ　ＯＣが
伝送データタイミングの基準となるタロツクパルスの入
力端、端子ＤＩＮが送信するデータの入力端、端子ＳＷ
が伝送路への信号出力許可／禁止を制御する入力端、端
子ＤＯＬＣおよびＤ　Ｏ＋（Ａか送４日データ出力端（
ＦＳＫ信号出力端）、端子ＳＩＮが受信信号入力端（Ｆ
ＳＫ信号入力端）、端子５ｏｕＬが復調データ出力端で
ある。端子ＳＷか高レベル■（であるとＤＯＬＣおよび
ＤＯＨＡからＦＳＫ信号が出力されるが、ＳＷか低レベ
ルしであるとＦＳＫ信号は出力されない。

すなわち、端子ＣＬＯＣに所定周期のタロツクパルスを
印加し、端子ＳＷをＨに中ソ１−シて端子ＤＩＮに所定
の２値データを印加すると、ＦＳＫ変調器１００内部で
ＤＩＮのレベルに応じた周期のパルス信号、すなわちＦ
ＳＫ信号が生成され、これがＤＯＬＣおよびＤ　ＯＨＡ
に出力される。また、端子ＳＩＮにＦＳＫ信号が印加さ
れると、ＦＳＫ復調器１１０がそのパルスの周期に応じ
た２値信号を端子Ｓ　ｏｕｒに出力（すなわちＦ　Ｓ　
Ｋ　信号を復調）する。なお第３図において、Ｚｌ、　
ｚ２およびＺ３は、そ才しぞれモトローラ社製のＭ　Ｃ
１４０４０。

Ｍ　Ｃ１４０１８およびＭ　Ｃ１４０４０と等価な動作
を行なうカウンタである。その他の素子は、一般的なＪ
−にノリツブフロップ、Ｄノリツブフロップ、ケート、
インバータ等である。

再度第２図を参照して説明する。Ｆ　Ｓ　Ｋ変調器１０
０の出力端Ｄ　ＯＨＡにはモノマルチバイブレータＭＭ
１を接続しである。ＭＭｌの出力端Ｑには、一方はバッ
ファＢｌを介してドライバの１ヘランジスタＱｌを接続
し、もう一方はインバータＩＮＩ。

ナントゲートＮＡＩ、バッファ３２等を介してドライバ
のトランジスタＱ２を接続しである。ナンドゲー１−　
Ｎ　Ａ　ｌの他方の入力端は、ＦＳＫ変調器１００の端
子ＳＷと共通に接続しである。トランジスタＱｌとＱ２
のコレクタは互いに接続され、ＡＣライン（商用電源ラ
イン）の一方にコンデンサＣＩおよび保護用の抵抗器Ｒ
１を介して接続しである。ＡＣラインの他方は６．コン
デンサＣ２を介してアースに接続しである。コンデンサ
Ｃ１およびＣ２は、ＦＳＫ信号の周波数に刺しては十分
低いインピーダンスで、しかも電源周波数（たとえば５
０　Ｈｚ　）に対しては十分高いインピーダンスどなる
ように静電容量を設定しである。

パルストランスＰＴの１次側には、コンデンサＣ３およ
びＣ４を介してＡＣラインを接続しである。

コンデンサＣ３およびＣ４は、ＣＩおよびＣ２と同様に
ＦＳＫ信号の周波数に対して低いインピーダンスとなり
電源周波数に対して高いインピーダンスとなる値に設定
しである。パルス１〜ランスＰＴの２次側には、負極性
パルス除去用のダイオードＤ１を含む波形整形回路５０
を介して、モノマルチバイブレータＭＭ２を接続し、Ｍ
Ｍ２の出力端ＱにＦＳＫ復調器１１０の信号入力端ＳＩ
Ｎを接続しである。

第４図に、第２図の回路各部での信号波形を示す。なお
実際の機器間でのデータ伝送では、たとえば第２図の装
置が信号をＡＣラインに送り出し、図示しない他の同様
な層成の装置がＡＣラインから信号を受信することにな
るが、その場合の受信動作は第２図の受信回路と同一で
あるので、ここでは第２図の回路が同時に信号の送信お
よび受信を行なうものとし、て説明する。

ＦＳＫ変調器１００の入力端ＳＷが高レベルＨになると
、入力端ＤＩＮの論理レベルに応じて、出力端ＤＯＨＡ
にそれぞれ定周期のパルス信号か出力される。この例で
は、ＤＩＮが高しヘルｌ−１のときに高い周波数（たと
えば１００ＫＦ］ｚ）、Ｌのときに低い周波数（たとえ
は５０　Ｋ　Ｈｚ　）のパルス信号が出力される。なお
、このパルス信号は、デユーティが５０％になっている
。モノマルチバイブレータＭＭＩには、ＦＳＫ変調器１
００のＤＯＨＡから出力されるパルス信号のパルス幅よ
すもかなり短い時間が設定してあり、、ＭＭｌの出力に
は、Ｄ○Ｉ−Ｉ　Ａの信号の立ち上がりと同時に立ち上
がりその直後立ち下がる、非常にパルス幅が短くしかも
そのパルス幅が一定（ＴＡ）の信号が得られる。

この信号によってトランジスタＱｌ、Ｑ２が交互にオン
／オフを繰り返し、その度にコンデンサＣ１の電荷が充
放電する。こハにより、ＡＣラインには、正極性および
負極性の微分パルス信号が現われる。しかし、ＡＣライ
ンに印加されるパルスの幅が非常に短い（ＴＡ）ため、
その負極性の微分パルス信号は第１ｂ図の場合と異なり
正極性微分パルス信号のすぐ後で発生する。

ＡＣライン上に乗った微分パルス信号は、パルストラン
スＰＴによって昇圧される。しかし、Ｐ丁のインダクタ
ンス成分とコンデンサＣ３，Ｃ４等のキャパシタンス成
分との影響によって、Ｐ′ｒの出力には微分パルス信号
に続いてリンギング波形が現われる。ところが、ＡＣラ
イン上の正極性微分パルス信号と負極性微分パルス信号
との間隔が短いため、正極性パルス信号が呪われてから
リンギング波形が消滅するまでの時間（ＴＢ）が比較的
短い。

パルストランスＰＴの出力信号は、波形整形回路で２値
信号に変換される。これによって、ＰＴ高出力正極性微
分パルス信号およびリンギング波形に対してパルス信号
が生成される。このパルス信号がモノマルチバイブレー
タＭＭ２に印加されるが、Ｍ、Ｍ２にはＦＳＫ信号の周
期よりもわずかに短い時間ＴＣを設定してあり、この時
間ＴＣは正極性パルスが現われてからリンギング波形が
消滅するまでに要する時間ＴＢよりも十分長くなってい
る。

すなわち、モノマルチバイブレータＭＭ２の出力信号は
、正極性微分パルスが現われると高レベルＨにセットさ
れ、それから時間ＴＣの間はマスクされる。リンギング
によって生ずるパルスは、正極性パルスが現われてから
ＴＢを経過すると消滅す°るので、マスク期間が終了す
るとＭＭ２の出力信号がＬにリセットされるが、そのタ
イミングではリンギング波形が消滅しているので、リン
ギングによってＭＭ２の出力信号がＨにセノ１〜される
ことはない。

したがってＭＭ２の出力に得られる信号は、デユーティ
はＤ　ＯＨＡから出力されたものと異なるが、周期はＤ
　ＯＨＡから出力されたものと同一になる。

この信号がＦＳＫ復調器１１０を通ると、ＦＳＫ変調器
１００のＤＩＮに印加された送信データと同一の復調デ
ータが得られる。

上記実施例においては、送信パルス信号のパルス幅ＴＡ
の規制およびマスク期間ＴＣの設定を、それぞれモノマ
ルチバイブレータＭＭＩおよびＭＭ２で行なっているが
、同一の動作をカウンタ。

ゲート等一般の論理回路の組み合わせでも実現しうるし
、ＦＳＫ信号の周波数が比較的低い場合には、マイクロ
コンピュータのプログラム動作でも行ないうる。

第５図に、シングルチップマイクロコンピュータＣＰＵ
を用いた信号伝送装置を示す。なお第５図においてｐｏ
が送信信号出力ポート、ＰＩが受信信号入力ボートであ
る。第５図のマイクロコンピュータＣＰＵの送信動作を
第６ａ図に示し、受信動作を第６ｂ図に示す。まず、第
６ａ図を参照して送信動作を説明する。

内部バッファに送信すべきデータが存在するかどうかを
チェックし、存在する場合には順次とそのデータを１ビ
ツトづつ読み出し、読み出したデータビットの値に応じ
て、１１１１＋であればタイマ１にＴｌ　　（ＦＳＫ信
号の周波数が高い方の１周期の時間）をセットし、ＩＩ
　ＯＩＩであればタイマ１にＴ。

（ＦＳＫ信号の周波数が低い方の１周期の時間）をセッ
トする。次いでタイマ２にパルス幅ＴＡの時間をセット
し、出力ポートＰＯのレベルを高レベルＨにセットする
。タイマ２がタイムオーバベしたら、出力ポートＰＯを
低レベルＬにリセットする。タイマ１がタイムオーバし
たら、再び以上の動作を繰り返す。すなわち、連続的に
データを送出する場合には、送信データがＩＩ　Ｉ　Ｉ
Ｉの場合には時間ＴＩを経過してから次のパルス幅ＴＡ
のノ（ルスをＰ○に出力し、送信データがｎ　Ｏｒｒで
あると時間ＴＯを経過してから次のパルス幅ＴＡのノ（
ルスをＰ○に出力する。したがって、第４図のａと同様
なパルス信号がバッファＢ１およびＢ２に印加される。

ただし、前記実施例ではデータ１ビツトレ３ついて複数
のパルスを出力しているが、この実施例ではデータ１ビ
ツトについて１つの）（ルスを出力するようになってい
る。

次に第６ｂ図を参照して受信動作を説明する。まず入力
ボートＰＩをチェックし、パルス入力がある（高レベル
Ｈである）とタイマをセントする。

ここで時間ＴＣが経過するのを待ち、ＴＣが経過したら
次のパルス入力があるまで待つ。ノ（ルス入力があった
ら、そのときのタイマの値を読み、タイマをクリアした
後再スタートさせる。タイマの値をチェックし、その大
小に応じて受信データピッ１−をｕ　Ｏｒｒ又はＩＩ　
Ｉ　ＩＩにセットする。更に時間ＴＣが経過したら次の
パルスをチェックし、これらの動作を繰り返す。したが
って、連続的にＦＳＫ微分パルスが印加されると、まず
正極性微分）（ルス番；応答してタイマをセットし、そ
の後ＴＣの間は何もしないので、その期間にリンギング
パルスが印加されてもそれに応答しない（すなわちリン
ギングパルスはマスクされる）。ＴＣが経過すると、次
の正極性微分パルスが到来するのを待って正極性微分パ
ルス間の時間をチェックし、その時間に応じて受信デー
タを復調する。なお、パルース間隔が所定以上になると
、タイマがタイムオーバとなり入力待ちに戻る。

なお上記実施例では商用交流電源ラインを利用する場合
について説明したが、直流電源ラインなど特殊な電源ラ
インが利用できる場合には、それを伝送路として利用し
てもよい。

以上のとおり本発明によれば、簡単な構成で商用交流等
の電源ラインを信号伝送路として利用でき、しかも伝送
データエラーが生じない。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は電源ラインを利用する一般的な構成による信
号伝送装置のブロック図、第１ｂ図は第１ａ図の回路各
部の信号波形を示すタイミングチャートである。 第２図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。 第３図は、第２図のＦＳＫ変復、開回路１００゜１１０
の具体的な回路構成を示すブロック図である。 第４図は、第２図の回路各部の信号波形を示すタイミン
グチャートである。 第５図は本発明の他の一実施例を示すブロック図、第６
ａ図および第６ｂ図は第５図のマイクロコンピュータＣ
ＰＵの信号伝送動作概略を示すフローチャートである。 ５０：波形整形回路 １００：ＦＳＫ変調器（２値信号変調器）１１０：ＦＳ
Ｋ復調器（２値信号復調器）ＭＭｌ：モノマルチバイブ
レータ（第１の時限手段）ＭＭ２：モノマルチバイブレ
ータ（第２の時限手段）ＰＴ：パルストランス 特許出願人　アイシン精機株式会社　他１名ハロ８司 η６ｂ■

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２値信号変調器； ２値信号変調器の出力側に接続した、出力パルスの持続
   時間を規制する第１の時限手段；伝送路に接続したパル
   ス１ヘランス； パルストランスの出力側に接続した、第１の時限手段よ
   りも長い時間を設定した第２の時限手段；および 第２の時限手段の出力側し；接続した２値信号復調器； を備える２値信号伝送装置。
2. （２）２値信号変調器はＦＳＫ変調器であり、２値信号
   復調器はＦＳＫ復調器である、前記特許請求の範囲第（
   １）項記載の２値信号伝送装置。
3. （３）第１の時限手段および第２の時限手段はモノマル
   チバイブレータである、前記特許請求の範囲第（１）項
   記載の２値信号伝送装置。