JPS60189351A - 分析装置用通信ネツトワ−ク - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は１．複数の部分により構成する分析装置の部位
間通信を行なう通信ネットワークに係シ、特に微小信号
を扱う分析装置に好適な各部位間の電気的な絶縁性を備
え、最少のケーブルで構成する分析装置用通信ネットワ
ークに関する。

〔発明の背景〕

分析装置のように微小信号を扱い、また測定データの信
頼性を要求されながら、苛酷な環境の中で使用される装
置のユニット間の通信はシリアル信号により接続するこ
とにより、装置から出る信号線の本数を最少にし、同時
にユニット内部回路と外部に露出する信号線とは電気的
に絶縁することが望まれる。

このため一般に第１図に示すようにフォトカプラで絶縁
したカレントループ接続が用いられている。

同図において、１は送信信号、２は受信信号、３は通信
線路、４は送信用トランジスタ、５は受信用トランジス
タ、６は送信用トランジスタのペース抵抗、８は受信用
トランジスタのコレクタ抵抗、および９はユニット内電
源を示している。このようなカレントループ接続では１
対Ｎの相互通信が不可能で、１対Ｎ通信が必要な場合い
わゆるスター接続が使用される。このためケーブル数が
増し、耐環境特性が低下し、コスト上昇となる。

またケーブル数を減らすため第２図のような、ＳＨｍｐ
ｌｅ−４７＋４で使用されている方式がある。同図にお
いて、１２は受信用フォトカプラである。

この方式ではいわゆるディジーチェーン接続ができるた
め、ケーブル数を減らすことができるが、ユニット内部
の回路とケーブルが電気的に絶縁されないため、ＥＭＩ
雑音や、ユニット間の電位差により分析のための微小信
号に影響を及ぼす。

またディジタル信号処理やディジタル制御装置ではノイ
ズによる誤動作はアナログ処理系とは異なりシステム全
体の停止となる。特に近年処理系の高速化と共に耐ノイ
ズ性は低下して来ておりシステム構成方法により耐ノイ
ズ性を向上させる必要がある。

これら問題となるノイズ源としては １、電源ラインノイズ ２、静電気ノイズ ３、ＥＭＩノイズ がある。

これらの外来ノイズの影響を少ガくするためのシステム
（ユニット）接続方法として要求されることは １、ユニットより外に出る信号線の本数を少なくする。

２、ユニットより外に出る信号線とユニット内部回路と
は電気的に絶縁することにより外来ノイズの混入を防＋
ｈする。

３、ユニットの入力回路の周波数帯域を狭まくする。

などがあるが、従来の方式では、個々には満足し、特性
の良いものがあるが、すべてを満足するものではなく、
より改良する必要がある。

また従来の装置は付加されるユニット毎に制御部に接続
コネクタを設けるため、新規の拡張が困難であり、接続
台数が少ないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は分析装置に必要な、通信速度は遅くて良
いが、外来ノイズの侵入が少なく、ユニット相互の電気
的干渉が少なく、安価な分析装置内のユニット間の通信
ネットワークを提供するにある。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために本発明は以下に述べる
事項に基づいてなされたものである。

１６分析装置（システム）内のデータは一般の通信回線
より少ないため低速で良い。

２、分析装置は組合わされて分析システムを構成される
場合が多く、個々に操作、電源０Ｎ１０ＦＦ’されるこ
とがあり、ユニット間の干渉をなくすため相互に電気的
に絶縁する必要がちる。

３、分析システムの構成要素は拡張、縮退を分析目的に
応じ行なうため、接続を容易にする必要があり、１本の
ケーブルで、ディジーチェーン接続とする。

４、電位の異なる位置の装置や遠距離にある装置の接続
を可能にするためたとえば光ファイバで接続するユニッ
トの混在が容易であること。

このようなことから、本発明は、制御部と、１台もしく
は複数の被制御部より構成される分析装置の骸構成部位
を接続する通信ネットワークにおいて、信号線と接地線
および必要に応じ付加した給電線とで構成した通信線路
と、該通信線路と分析装置の制御部および被制御部とを
接続する送受信回路を構成し、該送受信回路は電気的に
分離されている送信素子と受信素子とを有し、前記送信
素子は送信データに応じて前記通信線路を駆動ｔ７、ま
た前記受信素子は該通信線路上のデータにより駆動され
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明を用いた分析装置システム例は第３図の様にデー
タ処理部２０と分析部２１とで構成され、必要に応じオ
ートサンプラ２２、およびその他の付属品の接続が可能
となっている。

このシステムはデータ処理部２０の指示によりオートサ
ンプラ２２および分析部２０は動作し、オートサンプラ
２２は順次測定試料を分析部２０に供給し、分析部２０
は順次測定を行ない測定データをデータ処理部２０に送
°リデータ処理を行ない、データ処理部２０からの制御
コマンド、分析部２１からの測定データは通信線路３を
介して送受信される。

データ処理部２０、分析部２１およびオートサンプラ２
２の各ユニットには前記通信線路３とユニット内部の制
御部とを接続する送受信回路１６（以下トランシーバと
略す）を備えている。

第３図がトランシーバ１６の詳細を示し、本発明の構成
により成シ立っている。第３図において、フォトカプラ
１０は送信用フォトカプラで、送信信号（ＴＸＤ　）１
により動作し、通信線路３を送信信号１に応じて駆動し
、送信中以外（送信信号が論理−ヒ”０”）の時高イン
ピーダンスとなシ通信線路３に影響を与えず、他のユニ
ットによる通信回路の利用が可能となっている。

また、フォトカプラには受信用フォトカプラで通信線路
３によシ駆動され、通信回線上の信号を受信信号（ＲＸ
Ｄ）２に変換し、ユニット内の回路に送る動作をする。

受信用フォトカプラには通信線路３の信号を常時変換し
ており、送信局より通信線路３を通して送信されるデー
タを受信したシ、自局が通信線路３に送出した信号をモ
ニタしたシ、通信線路３のあき時間を検出することが出
来る構成となっている。

第５図は実施例システムの詳細な説明で、各ユニットは
１本のＢＮＣケーブル３５により接続されておりＴ型Ｂ
ＮＣケーブル３５によ多接続されており、容易にシステ
ムの拡張が可能となっている。

第５図において通信制御部３３は受信用フォトカプラ（
第４図のに）からの受信信号より、通信線路のあき時間
を検出して送信動作を行なったり、送信した信号と通信
回線上の信号を比較することにより回線上での衝突を検
出することによシ、再送動作を行なう。

また通信制御部３３は通信回線上に出されて通信データ
ブロックの中から自局への通信データブロックを抽出し
、ユニット内の制御部に送る働きも行なう。

第６図は送受信される通信データブロックの構成を示し
、先頭に送信先のアドレスと送信先のアドレスおよび転
送語数があシ、自由に各ユニット間の通信が行なえるよ
うになっている。

また通信回線のあき時間の検知と衝突検知機能があるた
めあき時間を検出し、各ユニットは自由に通信を行なう
ことが出来る。

このような構成により一本の信号線によりＮ対Ｎ通信が
可能でディジーチェーン接続により簡単に増設が可能と
なる。

また第３図に示すよう通信線路とユニット内部回路とは
電気的に絶縁されると同時に、ユニットの電源を切断し
た場合駆動回路は高インピーダンスとなるため、分析装
置システムが稼動中に不要と々つたユニットの電源を切
断したり、接続を外しても他のユニットの動作に影響を
与えないシステムを構成することが出来る。

また通信線路とユニット内部回路と電気的に絶縁されて
おシ、また複数のユニット構成でも１本のケーブル接続
と々シケーブルの本数を著しく削減できることから、通
信線路を通ってユニット内（Ｑ） に侵入するＥＭＩノイズ、静電ノイズを防止することが
出来るため、誤動作やシステムダウンの発生しにくい信
頼性の高いシステムを構成することが出来る。

また、ユニット間は電気的に絶縁されるだめ、従来フレ
ーム発位差のために生ずるユニット間の還流電流がなく
なり、ユニット内の検知器などの微小信号回路への他の
ユニットからの影響がなくなるため、小信号回路設計が
容易になった楓データの信頼度が向上する。

第７図において、光フアイバ用トランシーバ３７は、発
光素子と受光素子を内蔵した光フアイバコネクタレセプ
タクル３８と光フアイバコネクタプラグ３９より構成し
、通信線３の信号により前記発光素子は駆動され、また
、受光素子はユニット４１からの光信号により通信線路
３を駆動する。

なお、前記ユニット４１内にも前記光ファイノくコネク
タプラグ３９と光フアイバケーブル４０と接続された別
個の光フアイバコネクタプラグ３９を有し、との光フア
イバコネクタプラグ３９と接（１０） 合される光フアイバコネクタレセプタクル３８を有して
いる。これにより−Ｆ述したフォトカプラの場合と同様
ユニット４１は送信と同時に通信線路の状態をモニタす
ることが出来、回線上での通信データの衝突およびコネ
クタの脱れを検出することが出来、再送動作やエラー処
理を行カうことが出来る。

またこの光フアイバ結合方式は、前述したフォトカプラ
結合方式と通信プロトコルと同じに扱うことができ、ま
たユニット４１の電源が切断されたシ、光フアイバコネ
クタを外された場合も光フアイバ用トランシーバ３７は
高インピーダンスになるため、通信線路３に何ら影響を
与えず、したがって、他のユニットの通信は可能で、フ
オルトトレラントなシステムとなる。

他の実施例として、ＥＭ■ノイズや静電ノイズのみが問
題となりユニット間の電位差による還流電流が問題とな
らないシステムでは、第８図の様に通信線路駆動電源を
各ユニットの電源から供給することが出来る。この場合
通信線路駆動電源９（１１） とユニット内電源間に高周波除去フィルタを挿入するこ
とによシ、ディジタル回路の誤動作を生じさせる高周波
ノイズを除去する。なお、図中９は通信線路駆動電源フ
ィルタコンデンサである。これにより電源装置の数を減
することが出来る。

また通信線路駆動電源の数を減する方法として第９図の
ように、通信線路２７に電源供給線を１本追加し、シス
テム内たとえば主局送受信回路２８に１台の通信線路駆
動電源１５を設ける方法がある。

また光フアイバ結合のみでシステムを構成する場合、第
１０図の様に構成することによシ、フォトカプラ結合シ
ステムによる通信ネットワークの通信プロトコルがその
まま適用できる。

以上述べた実施例によれば次の様な効果を得ることが出
来る。

１、微小電気信号を扱い、複数のユニットより構成され
る分析装置において、ユニット間、および通信線路とユ
ニット内部の電気回路間の電気的絶縁が得られるため、
ＥＭ■ノイズや静電ノイズお（１２） よびユニット間の電位差によシ生ずる還流電流がなくな
シ、シたがって、微小信号回路への影響がないことから
、ディジタル回路の誤動作がなくなって、性能向上が図
れる。

２、分析装置の様に分析目的に応じ、ユニットの拡彊、
縮退が必要なシステムでは容易にユニットの増設や取外
しが必要であるがディジーチェーン方式にケーブルを延
長するのみで増設することが出来る。

３、光ファイバと互換性があシ、通信プロトコルを共用
のまま、７オトカプラ方式、光フ“アイパ方式を選択で
きる。

４、分析装置では分析目的に応じて、分析システム内の
各ユニットの切離しあるいは電源切断を行なうが、本実
施例によれば稼動中のユニットや通信線路に影響を与え
ないため、取扱いが簡単になり、また誤動作による影響
を少なくでき、システムの信頼度を向上できる。

５、従来に比ベコネクタの数が減少し、構成を簡単にす
ることができる。

（１３） 上述した各実施例では、電気的に分離がなされる受信素
子と送信素子とからなる電子部材としてフォトカプラ、
あるいは光ファイバを介して送受信素子を用いたもので
あるが、これに限定されることなく、たとえばホール素
子あるいはトランス等であってもよいことはいうまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明による分析装置用通信ネットワ
ークによれば、外来ノイズの侵入を少なく、ユニット相
互の電気的干渉を少なく、シかも安価にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はいわゆるシンプルネットで用いられている従来
のネットワークの一例を示す送受信回路図、第２図はい
わゆるカレントループ方式で用いられる従来の伝送回路
のｍ−を示す回路図、第３図は本発明による分析装置用
通信ネットワークの一実施例を示す概略構成図、第４図
は本発明による分析装置用通信ネットワークに用いられ
る送受信回路の一実施例を示す回路図、第５図は本発明
１１Ａ） による分析装置用通信ネットワークの一実施例を示す具
体的構成図、第６図は本発明による分析装置用通信ネッ
トワークに用いられる通信データブロックの一例を示す
説明図、第７図ないし第１０図はそれぞれ本発明による
分析装置用通信ネットワークの他の実施例を示す回路図
である。 １・・・送信信号、２・・・受信信号、３・・・通信線
路、４・・・送信用トランジスタ、５・・・受信用トラ
ンジスタ、６・・・送信用トランジスタのベース抵抗、
８・・・受信用トランジスタのコレクタ抵抗、９・・・
ユニット内電源、１０・・・送信用フォトカプラ、１１
・・・送信用フォトカプラの電流制限抵抗、１２・・・
受信用フォトカブラ、１３・・・受信用フォトカブラの
電流制限抵抗、１４・・・受信用フォトカブラのコレク
タ抵抗、１５・・・通信線路駆動電源、１６・・・送受
信回路、１７・・・データ処理装置制御部、１８・・・
分析装置制御部、１９・・・機構制御部、２０・・・デ
ータ処理装置、２１・・・分析装置、２２・・・オート
サンプラ、２３・・・フレームグランド、２４・・・通
信線路駆動電源フィルタコンテンサ、２５・・・フィル
タ、２６・・・ユニツ（１５） ト内信号グランド、２７・・・通信線路、２８・・・主
局用送受信回路、２９・・・二次局用送受信回路、３３
・・・通信制御部、３４，３５・・・ＢＮＣコネクタ、
３６・・・Ｔ型ＢＮＣコネクタ、３７・・・光フアイバ
用トランシーバ、３８・・・光フアイバコネクタレセプ
タクル、３９・・・光７アイパコネクタプラグ、４゜・
・・光フアイバケーブル、４１・・・光ファイバで結合
するユニット。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 （１６）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、制御部と、１台もしくは複数の被制御部より構成さ
   れる分析装置の該構成部位を接続する通信ネットワーク
   において、信号線と接続線および必要に応じ付加した給
   電線とで構成した通信線路と、該通信線路と分析装置の
   制御部および被制御部とを接続する送受信回路を構成し
   、該送受信回路は電気的に分離されている送信素子と受
   信素子とを有し、前記送信素子は送信データに応じて前
   記通信線路を駆動し、また前記受信素子は該通信線路上
   のデータにより駆動されることを特徴とする分析装置用
   通信ネットワーク。