JPS6034124B2 - 遠隔制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、送受信信号の相互干渉を防止し、かつ送受信
部の回路構成の簡略化を図った遠隔制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

電波により被操縦体を遠隔操縦する装置としては、例え
ば模型自動車や飛行機を遠隔操縦する、いわゆるラジオ
コントロー装置が知られている。このラジオコントロー
ル装置は、操作者側の送信機から発信された電波を、被
操縦体に搭載された受信機で受信し、操作者の操作量に
応じて被操縦体の各操作部位を駆動し、遠隔操縦を行い
、また操縦者は、被操縦体の動きを眼で追いながらその
操作量を決定するシステムとなっている。ところで近時
、遠隔操縦システムは、模型の被操縦体の制御のみなら
ず各種産業用機器、例えばクレ−ンのアームの上下、旋
回制御や各種ポンプのバルブの開閉制御などに採用され
るようになってきている。この場合、産業用機器では一
つの操作ミスが大きな事故につながるおそれがあるため
、被操縦体の動きを十分監視しておくことが必要である
。

そこで、被操作機器側から操作側に対してフィードバッ
ク信号を送出させるようにし、操作者の単なる目視によ
る監視のみによらず、信号的に閉回路を構成し、一種の
送受信同時システムとして被操作機器の遠隔操作を行う
システムが実用化されるようになってきている。すなわ
ち、第１図に示すように操作側１及び被操作側２に、そ
れぞれ送信部ＩＴ及び２Ｔと、受信部ＩＲ及び２Ｒを設
け、操作側１の操作部ＩＰでの操作量に応じて変調され
て、アンテナＩＡから送された電波を被操作側２のアン
テナ２Ａを介して受信部２Ｒで受信し、操作信号に変換
した後、被操作側２の被操作部２Ｍを駆動させる。

この被操作部２Ｍの操作状態が、送信部２Ｔで検出され
て信号化され、この信号に応じて変調された電波がアン
テナ２Ｂを介して操作側１のアンテナ１Ｂ‘こ向けて送
出され、受信部ＩＲにより受信され、ここでデコードさ
れてモニタＩＭに与えられ、例えば可視情報として表示
されるようになるものである。この第１図に示す構成の
システムを用いて遠隔制御を行えば、被操作側２の被操
作部２Ｍの状態をほぼ実時間で監視できるので、確実な
制御が行われるようになる。

しかしながらこの場合、操作側１と被操作側２では、そ
れぞれ送信部ＩＴと受信部ＩＲ及び送信部２Ｔと受信部
２Ｒがきわめて接近して設けられるため、前記各送信部
ＩＴ，２Ｔの発振周波数をそれぞれｆ，，ｆ２とすれば
、相互干渉を防ぐためには、前記発振周波数ｆ，，ｆ２
を大きく離す必要がある。

このことは、操作側１と被操作側２とで送・受信部をそ
れぞれ別個に構成する必要が生じ、特に、一般にこの種
の受信部ではスーパーヘロブロダィン受信方式が探られ
ることから、送信用の発振回路部と受信用局部発振回路
部の２つの発振回路部が必要となる。

また、前記発振周波数ｆ，及びらが大きく離れる場合は
、送信部ＩＴと受信部ＩＲ、あるいは送信部２Ｔと受信
部２Ｒの送受信アンテナを共用しようとする場合、きわ
めて不利である。

一方、受信機ＩＲ又は２Ｒの入力部に特性の良いフィル
夕を設ければ、前記発振周波数ｆ，及びｆ２をある程度
接近させることがきる。

しかしながらこの場合、一般に特性の良いフィル夕はき
わめて高価であり、また体積的にも大きくなり、かつ高
重量であるために、実用的でない。さらに、この場合も
受信部ＩＲ及び２Ｒにスーパーヘテロダィン方式を採用
すれば、送信用の発振回路部とは別個に受信用局部発振
回路部が必要であり、回路構成からみればかなり複雑に
なってしまう、という問題点があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、
操作側で形成される制御信号を被操作側に送出する送信
電波と、被操作側からのフィードバック信号送出用の送
信電波とは、必ずしも同時に発信される必要がない、と
いう点に着目し、操作側及び被操作側で操作者に知覚で
きない程度の切換え周期をもって時分割的に送信部と受
信部を交互に作動させることにより、送信部及び受信部
間の相互干渉を防止するとともに、それぞれの送信電波
形成用の発振回路部をそれぞれの受信部側での局部発振
電圧発生用の発振回路部として兼用させ、操作側及び被
操作側の発振回路部をそれぞれ一個とし、回路構成の簡
略化を図り、かつ被操作側の操作状態を実時間で監視で
きるようにした安価な遠隔制御装置を提供することを目
的とするものである。

以下、図面を参照して本発明による遠隔制御装置の一実
施例を説明する。

第２図は、本発明による遠隔制御装置の一実施例におけ
る操作側の構成を示すブロック図、第３図は、同実施例
における被操作側の構成を示すブロック図である。

まず、第２図において、１１は、例えば可変抵抗器やキ
ーボード等により制御入力が与えられる操作部、１２は
、前記操作部１２で設定された制御入力を、パルス幅信
号などに変換するェンコーダ部、１３は、前記ェンコー
ダ部１２の出力に応じて発振回路部１４の発振出力をオ
ン・オフ変調、あるいは周波数変調する変調回路部であ
り、１５は、変調された発振回路部１４の出力を電力増
幅してアンテナ１６から発振させる出力回路部であって
、前記変調回路部１３、発振回路部１４及び出力回路部
１５により送信部が形成される。

１７は、リセット端子Ｒを有し、このリセット端子にリ
セット信号が与えられない場合に、所定周期でパルス信
号を発振するパルス発振回路部、１８は、前言己パルス
発振回路部１７の出力パルスと、後述する同期回路部か
ら出力される同期パルスとの論理和をとるオア回路部で
ある。

さらに１９は、前記オア回路部１８とェンコーダ部１２
の出力が導入され、操作側での送信状態と受信状態を交
互に切換えるための切換信号を形成する送受信切換部で
ある。

また、２川ま、前記発振回路部１４の発振出力が、局部
発振電圧として導入され、アンテナ２１により受信され
た被操作側からの電波をスーパーへテロダィン方式によ
って検波ないし復調して前記被操作側の被操作部の駆動
状態に応じた信号を形成する受信回路部、２２は、前記
送受信切換部１９の出力により開き、前記受信回路部２
２の受信出力を通過させるゲート回路部であり、前記受
信回路部２０とともに受信部を構成する。

２３は、前記受信出力中から同期信号を抽出するための
同期回路部である。

２４は、前記ゲート回路部２２を通過してきた受信回路
部２０の出力を、モニ夕部２５の駆動信号に変換するデ
コーダ部であり、このデコーダ部２４の出力によって、
被操作側の操作部位の状態がデコーダ部２５に、例えば
可視情報として表示される。

一方、被操作側は第３図に示すように構成させる。

この第３図において、３１は、アンテナ３２で受信され
た操作側からの電波を、後述する送信用発振回路部の発
振出力を局部発振電圧として受けてスーパーヘテロダィ
ン方式により復調・増幅する受信回路部、３２は、後述
する送受信切換部の出力により開き、前記受信回路部３
１の出力を通過させるゲート回路部であり、前記受信回
路部３１とともに受信部を構成する。３３は、前記受信
回路部３１の受信出力を被操作部３４の操作信号に変換
するデコーダ部である。

また、３５は、前記ゲート回路部３２を通過してきた受
信出力中から同期信号を抽出する同期回路部、３６は、
前記被操作部３４の状態を電気信号に変換し、コード化
するェンコーダ部、３７は、前記同期回路部３５の出力
と前記ェンコーダ部３６の出力に基付いて、送受信切換
信号を形成する送受信功換部である。

さらに、３８は、前記ェンコーダ部３６でコード化され
た信号に応じて、発振回路部３９の発振回出力を変調す
る変調回路部、４０は、前記発振回路部３９での発振出
力を電力増幅してアンテナ４１から電波として送出する
出力回路部であり、前記変調回路部３８、発振回路部２
９及び出力回路部４０が、送信部を形成する。

次に上述した構成の本発明による遠隔制御装置の動作に
ついて第４図及び第５図に示すタイミング図を参照して
説明する。

第２図に示す操作側のパルス発振回路部１７は、リセッ
ト端子Ｒにリセット信号が与えられない限り、第４図ａ
に一方を破線で示すような周期Ｔ．でパルスを発生して
いる。

そして、前記パルス発振回路部１７の出力が、オア回路
部１８を介してェンコーダ部１２に与えられ、ヱンコー
ダ部１２が操作者による操作部１１の操作状態を読込み
、これをコード化して制御信号を形成し、この制御信号
が変調回路部１３に与えられ、発振回路部１４の発振出
力が変調される。

一方、前記オア回路部１８の出力は、送受信切換部１９
にも導入され、ここで送受信切換信号が形成される。

ここで、前記送受信切換部１９の出力が“１”信号の場
合、前記ゲート回路部１５が作動し、“０”信号の場合
、前記ゲート回路部２２が開く論理構成にしておけば、
第４図ａに実線で示すパルスの立上りに同期して、送受
層切換部１９から第４図ｂに示すような“１”信号が出
力されると、この“１”信号が出力されている期間、出
力回路部１５が作動し、アンテナ１６から、制御信号に
応じて変調された送受信波が発信される。

この場合、ェンコーダ部１２で形成される制御信号は、
第４図ｃに示すように、操作部１１の操作データに応じ
てコード化されるデータ区眉証ｄと、制御のーフレ−ム
中におけるデータの送出終了を示す同期区間Ｔｓとを含
む構成となる。具体的には、前記データ区憤町ｄと同期
区間Ｔｓとは、例えば信号の時間幅や周波数を変えるこ
とによって区別させる、ようにすればよい。しかして、
前記アンテナ１６から送出された電波は、第３図に示す
被操作側のアンテナ３２で受信され、受信回路部３１に
導入される。

ここで、受信回路部３１は、発振回路部３９の発振出力
を局部発振電圧として受け、受信電波をスーパーヘテロ
ダィン方式により中間周波に変換して復調・増幅する。

したがって、制御信号の搬送波の周波数、すなわち、操
作側の発振回路部１４の発振周波数をｆ，、被操作側の
発振回路部３９の発振周波数をｆ２とすれば、前記受信
電波はｆ，ｐ２ ＝ｌｆ，一ｆ２ｌ の中間周波信号に変換され、復調・増幅が行われること
になる。

ところで、被操作側では、最初の状態では送受信切換部
３７は、第５図ａに示すように“０”信号を出力してお
り、これによりゲート回路部３２が開いている。

したがって、前記受信回路部３１で復調された信号は、
このゲート回路部３２を通過してデコーダ部３３及び同
期回路部３５に与えられる。

デコーダ部３５に入った信号は、ここで被操作部３４の
操作用の信号に変換され、この操作信号によって、被操
作部３４が駆動される。また、同期回路部３５に入った
信号は第５図ｂに示す受信回路部３１の出力信号中の同
期区間Ｔｓを検出し、この同期区間の立下り時点に同期
して＼第５図ｃに示す同期パルスを出力する。この同期
パルスは、送受信切換部３７に入り、その出力を第５図
ａに示すように“０”信号から“１”信号に反転させる
。

したがって、今度はこの送受信切換部３７の出力により
、ゲート回路部３２が閉じて、出力回路部４．０が出力
可能状態に切換わる。

一方、前記同期回路部３５から出力された同期パルスは
、ェンコーダ部３６にも入り、この同期パルスによって
ヱンコーダ部３６は、被操作部３４の操作状態を読込み
、ここで、第５図ｄに示すように、被操作部３４の操作
状態データからなるデータ区間Ｔｄとーフレーム中にお
けるデータの終了を示す同期区間Ｔｓを含むフィードバ
ック信号が形成される。

さらに、このフィードバック信号が変調回路部３８に入
り、発振回路部３９の出力を変調する。

また、前記同期パルスにより、出力回路部４０が、出力
可能状態に置かれていることから、前記フィードバック
信号は、搬送波の周波数をｆ２として、出力回路部４０
からアンテナ４１を介して電波として放出される。また
、前記ェンコーダ部３６は、フィードバック信号中の同
期区間Ｔｓの終了時に同期して、第５図ｅに示すような
切換信号を形成し、送受信切襖部３７の出力を第５図ａ
に示すように“１”信号から“０”信号に反転させて、
ゲート回路部３２を開き、次の受信状態に入る。

この間、発振回路部３９は常時動作状態におかれるよう
になるので、安定した発振動作が持続することになる。

ところで、アンテナ４１から放出された電波は、操作側
のアンテナ２１を介して受信回路２０に導入される。し
かして、受信回路部２川ま、常時動作状態にある発振回
路部１４の発振出力を局部発振電圧として導入して、受
信電波をｆ，Ｆ２ ＝ｌｆ，一ｆ２ｌ の中間波信号に変換した後、検波・復調する。

一方、この操作側では、ェンコーダ部１２から第４図ｃ
に示す制御信号中の同期区間Ｔｓの終了後、４図ｄに示
す切換パルスが形成され、この切換パルスが送受信切換
部１９に与えられて、第４図ｂに示すようにその出力が
“１”信号から“０”信号に反転し、送信状態から受信
状態に切換っている。したがって、ゲート回路部２２が
開いた状態にあり、被爆作側から送られて受信回路部２
０により検波・復調された第４図ｅに示すフィードバッ
ク信号が、ゲート回路部２２を通過してデコーダ部２４
に入り、デコードされて元のフィードバック信号に変換
されて、モニタ部２５により、例えば可視像として被操
作側の被操作部の操作状態が映出されるようになる。

また、前記ゲート回路部２２の出力は、同期回路部２３
にも導入されており、ここで、第４図ｅに示すフィード
バック信号中の同期区間Ｔｓが検出され、この同期区間
の立下り時点に同期して、第４図ｆに示す同期パルスを
出力する。

この同期パルスは、まずパルス発振回路部１７のリセッ
ト端子Ｒに入り、これをリセットし、第４図ａに破線で
示すパルスの発生を禁止させる。また、前記同期パルス
は、オア回路部１８を介して送受信切換部１９に与えら
れ、その出力を第４図ｂに示すように“０”信号の状態
から“１”信号の状態に切換え、再び送信状態に戻って
、上述した同様の過程を通り、操作部１１の操作状態を
、被操作側に送出する動作を繰返すようになるものであ
る。

ところで、何らかの理由、例えば被操作部３４の故障等
により、被操作側が操作側から送出される制御信号に応
答しない場合、すなわち、ェンコーダ部１２で形成され
た第４図ｄに示す切換信号により、ゲート回路部２２が
開いて受信状態にあるにもかかわらず、第４図ｅに破線
で示す被操作側からのフィードバック信号が受信されな
い場合は、送受信切襖部１９の出力を“０”信号から“
１”信号に換えて受信状態から送信状態にするための、
同期回路部２３による第４図ｆに示す同期パルスが形成
されないことになる。

しかしながらこの場合は、パルス発振回路部１７がリセ
ットされないので、前回の同期パルスが発生してからこ
のパルス発振回路部の周期Ｔ，後に、第４図ａに示すよ
うにパルス発振回路部１７からパルスが発生し、このパ
ルスが送受信切換部１９に与えられて、その出力が“１
”信号に反転され、送信状態に切換わる。

すなわち、被操作側からフィードバック信号が送り返さ
れない場合でも、操作側はパルス発振回路部１７の周期
に応じて制御信号を送出し続けるようになり、制御指令
が中断されることはない。

そしてこの場合、被操作側からのフィードバック信号が
なければ、モニタ部２５が不動作となることから、操作
者は被操作側に何らかの故障が生じたことを認識できる
。あるいは、操作側でパルス発振回路部１７からの出力
パルスを計数して、そのパルスが連続して数回発生した
場合には、モニタ部２５、又は別途設けた警報部により
警報表示や警報音を発生させ、被操作側の事故状態を知
らせるようにしてもよい。

このように、操作側では、制御信号を送出するための、
最初の起動パルスをパルス発振回路部１７で形成した後
は、被操作側からのフィードバック信号中に含まれる同
期区間を検出して、これに基付いて形成される同期信号
により、受信状態から送信状態への切換えを行っている
。

また、被操作側では、操作側から送出される制御信号中
に含まれる同期区間を検出し、これに基付いて形成され
る同期信号により、受信状態から送信状態への切換えを
行っているものである。

しかして、前記各同期信号の発生周期を、被操作部３４
の動作を実質上中断させないような時間、あるいは操作
者にとつては連続状態と知覚され得る時間、例えば数十
ｍＳ程度の時間に設定することにより、被操作部３４の
連続的な操作が得られ、またモニタ部２５上で、前記被
操作部３４の実時間で操作状態を連続的に監視できるよ
うになる。すなわち、操作側及び被操作側で、時分割的
に交互に送受信状態を切換えて被操作部３４の制御を行
っているので、操作側及び被操作側での送信信号と受信
信号の相互干渉を防げ、確実な遠隔操作と操作状態の監
視を行うことが可能になるものである。

また、操作側及び被操作側のそれぞれで、送信用発振回
路部を、受信用局部発振回路部として兼用しているので
、それぞれに発振回路部が一個で足り、回路構成の大幅
な簡略化を可能にしているとともに、操作側及び被操作
側のそれぞれの内部での相互干渉をなくす上からもきわ
めて有利な回路構成となっている。

さらに、発振回路部１４及び３９が、それぞれ受信用局
部発振回路部としても用いられることから、送信電波の
周波数と受信電波の周波数は、各受信回路部における中
間周波数分だけ離れた構成となる。

ところで、一般に前記中間周波数は、使用周波数帯によ
り数百ＫＨＺ〜数十ＭＨ２程度に選定されるので、送信
周波数と受信周波数は、比較的近接した周波数となり、
送受信のアンテナ１６と２１、又は３２と４１を兼用す
る上で有利である。

すなわち、第６図のように操作側又は被操作側（図では
、操作側のみについて示している）のアンテナを、アン
テナ５０のみの一個で構成し、このアンテナ５０と出力
回路部１５及び受信回路部２０とを、例えばサーキュレ
ータなどの分波回路部５１で結合して、アンテナの節約
を図る場合などにおいても、送受信電波の周波数が接近
しているので、アンテナ５０での電波の有効な放出及び
受信が可能となるものである。そのほか本発明は、上記
し、かつ図面に示した実施例に限定されることなくその
要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できるもので
ある。

以上述べたように、本発明による遠隔制御装置は、操作
側及び被操作側で、時分割的に送信状態と受信状態を切
換え、被操作部の遠隔操作とその操作状態の監視を行う
ようにし、かつ、操作側及び被操作側では、それぞれ一
個の発振回路部をもち、この発振回路部を送信用の発振
回路部として使用するとともに、また受信時の局部発振
回路部としても兼用する構成になるものである。したが
って、本発明による遠隔制御装置は、操作側及び被操作
側のそれぞれの内部で送受信電波が同時に存在すること
がないので、送受信電波の相互干渉が防げ、誤動作のな
い正確な操作と監視動作が行える、というすぐれた特長
を有するものである。

また、時分割的に送受信を切換えているために受信回路
部の入力側に特性の良いフィル夕を設けるなどの工夫が
必要であり、さらに、操作側及び被操作側に設ける発振
回路部がそれぞれ−固で足ることから、回路構成の大幅
な簡略化が図れ、製造コストを低減させる上からも得ら
れる効果はきわめて大である。

特に、操作側及び被操作側ではそれぞれ一個の発振回路
を送信用と局部発振用に兼用することにより、受信回路
部での中間周波数が、操作側及び被操作側で等しくなる
ので、構成部品の共通化が図れ、製造上から、また保守
上からもきわめて有利となる。

さらに、本発明による遠隔制御装置は、相互干渉を引起
すことなく、送受信電波の周波数を大幅に接近させるこ
とができるので、送受信アンテナの共用も可能となり、
装置の小型化や構成部品の節約を図る上からも有利とな
るなど、性能上から、得られる効果はきわめて大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、送受信同時方式による遠隔制御装置の概略動
作を説明するための図、第２図は、本発明による遠隔制
御装置の一実施例における操作側の構成を示すブロック
図、第３図は、同実施例における被操作側の構成を示す
ブロック図、第４図ａ〜ｆ及び第５図ａ〜ｅは、同実施
例の動作を説明するためのタイミング図、第６図は、本
発明による遠隔制御装置の他の実施例を示す要部ブロッ
ク図である。 １１・・・・・・操作部、１３，３８・・・・・・変調
回路部、１４，３９…・・・発振回路部、１５，４０・
・・・・・出力回路部、１９，３７・・・・・・送受信
切襖部、２０，３１・・・…受信回路部、２２，３２…
・・・ゲート回路部、３４・・・・・・被操作部。 第１図 第３図 第６図 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操作側及び被操作側のそれぞれに送信部と受信部が
   設けられ、操作側で形成される制御信号に応じてこの操
   作側から送信される電波を、被操作側の受信部で受信・
   復調して被操作部を駆動した後、被操作側の操作部の操
   作状態をフイードバツク信号として被操作側の送信部よ
   り操作側に送信し、操作側の受信部で受信・復調してモ
   ニタすることにより被操作部の操作状態を実時間で監視
   できるようにした遠隔制御装置において、操作側及び被
   操作側は、それぞれ送信用の電波を形成するための発振
   回路部と、この発振回路部の出力を電波として送出する
   ための出力回路部と、前記発振回路部の発振出力が局部
   発振電圧として導入され、受信した電波との差の周波数
   をもつ中間周波信号に変換した後復調する受信回路部と
   、相手側に送出すべきデータ信号に同期信号を付加した
   制御信号を形成するエンコーダ部と、相手側から受信し
   た信号中から同期信号を検出する同期回路部と、前記エ
   ンコーダ部の出力中の同期信号を検出して送信状態から
   受信状態に切換える信号を形成するとともに、前記同期
   回路部で検出された同期信号を受けて受信状態から送信
   状態に切換える信号を形成する送受信切換部とを備えた
   構成になる遠隔制御装置。