JPS6356037A - デイジタル伝送方式 - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は例えばコン１−〇−ラとこれによって管理さ
れる少数の管理対象との間において、信号の相互伝送を
行うディジタル伝送方式、特に伝送線の数Ｍを少なくし
、インタフェースの簡略化に関するものである。

［従来の技術１ 空調自動制御システムにおいて温度、湿度、圧力及び流
但などを所定の状態に管理するために、通常口々の管理
対象毎に制りυループを形成しＰＩＤ制御、０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御を行う直接配線方式が使用されている。第３図は
従来の直接配線方式のブロック図であり、１５は温度、
湿度、圧力及び流量などの検出器、１６は設定値などの
管理限界を設定する設定器、１７は検出器１５の物理量
を電気Ｍに変換し、この値と設定器１６による設定値と
比較して偏差信号を発生する調節器、１８は調節器１７
の出力により制御を行う操作器、１９は温度、湿度、圧
力及び流母などの管理対象の制御動作を行う負荷である
。

従来の信号伝送方式は上記のように構成され、検出器１
５、調節器１７、操作器１８はそれぞれカスケードに接
続され、測定値の指示ならびに記録は調節器１７にて行
われている。例えば温度制御を行うとき、管理対象の温
度は検出器１５により検出し調節器１７に入力して物理
量が電気量に変換され、測定値と設定器１６の設定値と
の間に偏差があるときは操作器１８により負荷１９を制
御して偏差値が小さくなるようにする。即ら帰ｊ！制御
型の制御ループを形成している。一般に検出器１５の信
号は個別にシールドケーブルなどを使用して調節器１７
までの長い距離伝送される。

第４図は複数の管理対象の信号を中央に伝送するブロッ
ク図の一例であり、１５は第３図に示すものと同一でお
り、３は複数の管理対象の信号を中央に伝送する伝送、
像、２１は複数の検出器１５が接続されアドレス信号に
より選択された管理対象の検出器１５のアナログ信号を
送出するローカルユニット、２２は複数のローカルユニ
ット２１の中から検出器１５を選択するアドレス信号を
送出し、選択された検出器１５のアナログ信号を入力し
計測、監視、制御を行う中央管制装置である。

従来の信号伝送方式は上記のように構成され、中央管制
装＠２２は複数のローカルユニット２１に接続される複
数の検出器１５の中より（モ意の検出器１５を選択する
ために２進コードのアドレス信号を送出する。この信号
をローカルユニット２１へ伝達するためのアドレス信号
伝送線３は管理対象の数ｍに比例している。例えば管理
対象１００点のとき７本の伝送線３を使用し、また選択
された検出器１５の信号はローカルユニット２１内にて
アナログ信号に変換され別の２本の伝送線３にて送出さ
れる。その伯接点信号を用いるステータス信号、警報信
号、コントロール信＠などの伝達にも伝送線３が使用さ
れる。上記の例においてはアドレス信＠ならびにアナロ
グ信号の伝達のために９本の伝送線３を必要とする。

第５図はローカルユニットＬのブロック図の一例であり
、１５は第４図に示すものと同一でおる、２２は複数の
管理対象の検出器１５の選択を行うマルチプレクサ、２
３はマルチプレクサ２２を駆動する駆動回路、２４は選
択された検出器１５の物理量を電気信号に変換する変換
回路、２５は電気信号を増幅する増幅器、２６は伝送線
３との信号の分離を行うインターフェース、２７はアナ
ログ信号送出端子である。

上記の通りの構成において、複数の検出器１５は中央管
制装置２２より送出される２進コードのアドレス信号を
駆動回路２３にて１０進信号に変換し、マルチプレクサ
２２か動作して固有のチャンネル信号により検出器１５
が選択される。また定周期にマルチプレクサ２２が作動
して検出器１５が順次選択され、変換回路２４によりア
ナログ信号に変換されてインターフェース２６を経てア
ナログ信号を端子２８へ出力する。

ローカルユニット２１には上記アナログ信号を発生する
検出器１５の他に制御別器の状態表示を行う０Ｎ−ＯＦ
Ｆ信号やその他の信号も同様にマルチプレクサ２２によ
り選択されＩＳ＠送出を行う。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の信号伝送方式では、各管理対象毎に
検出器１５、調節器１７、操作器１８より成る制御ルー
プが形成され、各法器間はそれぞれ電線にて接続される
。従って管理対象の増加により機器の数量と機器間接続
電線数が増加してコストが上昇する。

また複数の管理対象と関連する中央管制装置２２におい
ては、計測、監視、制御のために検出器１５とローカル
ユニット２１との間をそれぞれシールドケーブルにて接
続し、更にローカルユニットＬと中央管制装置２２と間
の信号伝達のため芯線数の多いケーブルの布設を行うの
で、長い距離の信号伝送には、信号レベルか変化して誤
差が介入すると共にケーブル布設の配線コストが大きく
なる。またローカルユニットＬ内における検出器１５の
信号切替時の信号整定時間のためデータ伝送の高速化に
限界が生じ、伝送距離の延長や管理対象の拡張などが繁
雑になるという問題点がめった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、中央管制装置２２からの検出器１５選択のアドレス
信号のパルス列の伝送線３と、選択された検出器１５の
ディジタル信号の伝送線３を時分割方式により、単一の
伝送線３を用いて行い、ケーブル布設コストが安く、デ
ィジタル信号の伝送誤差の小さいディジタル伝送方式を
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るディジタル伝送方式は、電源ｖ１にて作
動する変換器の出力をダイオードを介してコンパレータ
の一方の入力へ一端が電源■２に接続された抵抗器と共
に接続され、他の入力へ電源■３を接続して成る第１回
路と、電源ｖ２と抵抗器とアイソレータの直列回路を増
幅器の負荷とし他端を接地して成る第２回路と、第１回
路の出力と第２回路の増幅器と負荷の接続位置に接続さ
れる伝送線と、上記電源電圧はＶｌ　＞Ｖ２　＞Ｖ３の
関係をなし、第１回路の変換器の入力を入力とし、第２
回路のアイソレータ出力を出力とする第１の伝送回路と
、第２回路の増幅器の入力を入力とし第１回路のコンパ
レータ出力を出力とする第２の伝送回路を設けたもので
おる。

［作用］ この発明においては第１回路から第２回路への第１の伝
送回路による信号レベル〉２なるディジクル信号の伝送
と、第２回路から第１回路への第２の伝送回路による信
号レベル＜Ｖ２なるディジタル信号の伝送が相互に単一
の伝送線にて行え且つ第２回路の出力回路は伝送線とア
イソレートされる半二重伝送方式である。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
３は従来装置と同一のものであり、１はアドレス信号を
送出し、選択された計測データを受信するコントローラ
、２は各管理対象毎に設けられた検出器をコントローラ
１よりのアドレス信号にて選択し計測信号をディジタル
信号に変換して、この信号を送出する発信器でおる。

上記のように構成されたディジタル伝送方式においては
、コントローラ１より伝送線３の信号線を経てパルス列
のアドレス信号が発信器２へ伝達される、各発信器２は
予め設定されている固有アドレスと照合しそのアドレス
の一致した管理対象が選択され、該当する光信器２の計
測データのディジタル信号か伝送線３の信号線を経てコ
ントローラ１へ送出される。

第２図はこの発明の一実施例を示す回路図で変換器にＮ
ＰＮトランスシスタを用いたものであり、 図において、４は入力パルス信号に応動する（−ランジ
スタ、５はトランジスタ４のエミッタにカソードが接続
されたダイオード、６は一方の入力に電源Ｖ３が加わり
、他方の入力に上記ダイオード５のアノードと電源Ｖ２
へ接続される抵抗器Ｒ１か接続されるコンパレータ、７
は伝送線３の信号線に接続され抵抗器Ｒ２”経て電源ｖ
２に接続されるフォトカブラを用いたアイソレータ、８
は伝送線３の信号線にコレクタか接続されエミッタか接
地される増幅器でのる。

豆はトランジスタ４、ダイオード５、コンパレータ６、
抵抗器Ｒ１、電源＼１１、ｖ２、■３より成る第１回路
、ユΩは増幅器８、アイソレータ７、抵抗器Ｒ２、電源
■２より成る第２回路である。

例えば第１回路旦をコントローラ１に、第２回路１Ωを
発信器２へ適用する。

上記のように構成されたディジタル伝送方式においては
、コントローラ１より伝送線３に複数の分岐接続された
発信器２を選択するためにコントローラ１内に第１回路
旦を設けて例えば４ビツトのパルス列のアドレス信号を
送出し、発信器２内に第２回路１Ωを設けて受信すると
き、コントローラ１内のトランジスタ４のベースに４ビ
ツトのパルス列のアドレス信号を入力すると、トランジ
スタ４のコレクタには電源ｖ１が接続されエミッタには
伝送線３の信＠線からアイソレータ７と抵抗器Ｒ２を経
て電源Ｖ１より低い電圧の電源■２か接続されている。

この第１の伝送回路はパルス列信号に応動してトランジ
スタ４が通電し信号線を経てアイソレータ７が動作する
。このとき増幅器８は非動作状態である。アイソレータ
７はフォトカプラを使用しておりその動作により出力に
は伝送線３と隔離されコントローラ１に入力されたアド
レス信号のパルス列と同一パルス信号が得られる。

このようにコントローラ１から発信器２ヘアドレス信号
の伝達が行われ、伝送されるパルス信号のレベルは■１
〜Ｖ２範囲の電圧値である。

他方、発信器２の増幅器８のベースにパルス信号が入力
すると、増幅器８のコレクタは伝送線３の信号線とダイ
オード５と抵抗器Ｒ１を経て電源■２に接続されエミッ
タは接地されている。このときトランジスタ４は無通電
である。

この第２の伝送回路は増幅器８が動作すると抵抗器Ｒ１
に電圧降下が生じ、この電圧はコンパレータ６の入力に
加えられ他方の入力に接続されている電源■３の電圧値
と比較される。電源Ｖ２　＞電源■３であるので、抵抗
器Ｒ１による電圧降下が電源ｖ３の電圧より小さくなる
とコンパレータ６の出力にパルス信号を発生するように
設定されていて、増幅器８の動作時にコンパレータ６の
出力にパルス信号を発生し、その信号レベルは電源ｖ３
より小さい。即ち発信器２の増幅器８に入力されたパル
ス信号はコントローラ１のコンパレータ６の出力に上記
パルス信号と同一信号が得られる。

このようにコントローラ１へ第１回路旦及び発信器２へ
第２回路１Ωを設けることにより、例えばコントローラ
１から発信器２ヘパルス列のアドレス指令を与えると、
この指令に応答して選択された発信器２から計測データ
がコントローラ１へ伝）ヱされる。コントローラ１及び
発信器２から何れも信号を送出しないときは伝送線３の
信号線・は無通電でおる。

上記の通り、コントローラ１と発信器２は単一の信号線
を用いてアドレス１言号の伝送と計測データの伝送か時
分割にて交互に行える半二重伝送方式をなしている。こ
のｌＩ！２弁信器２の回路用電源線は２と○Ｖを供給す
る２本の電線にて行える。

上記例は変換器にＮＰＮトランジスタを用いたが、ＰＮ
Ｐトランジスタを用いてエミッタに電源ｖ１を加えコレ
クタを伝送線３の信号線に接続しても全く同一の動作を
行う。

上記のとありこの発明は非常に簡単な構成をなす第１回
路旦と第２回路１Ωをコントローラ１及び複数の発信器
２へ適合し機器相互間を一本の信号線を含む３本の伝送
線３にて接続し且つ電源電圧をＶｌ＞Ｖ２　＞Ｖ３の関
係にしたとき、アドレス信号の伝送信号レベルはｖ１〜
Ｖ２、計測データ信号の伝送信号レベルはＯ〜■３とな
り第１の伝送回路及び第２の伝送回路の信号レベルは容
易に識別でき、時分割により交互に信号伝送が行える信
頼性の高い配線コストの低い半二重伝送方式が構成でき
る。

発信器２のアイソレータ７にはフォトカブラを用いて変
換器の動作時のみ出力を発生するフォトダイオードによ
る一方向四を有し、伝送線３と隔離されているので発信
器２の内部回路の故障はその部位に止まり、伝送線３へ
の干渉妨害がないので伝送線３に複数の発信器２を配設
しても他の発信器２へ影響しないフェイルセーフ構成が
できる。

更にコントローラ１と発信器２を接続する伝送線３の長
さが２００ＴｒＬ位になっても伝送信号レベルの許容値
が大きいので伝送誤差の発生確率が低い。

上記発明は一例としてコントローラ１と複数の発信器２
とのアドレス信号と計測データ信号の伝送に適用したが
、伝送信号は２進のパルス列のみでなく、パルス符号を
使用した信号伝送の場合においても受信端に識別回路を
設けることにより多重通信へも使用でき伝送線３の効率
向上を計ることができる。勿論、受信端に調節器、操作
器を設けることにより制御信号の伝送に利用することも
できる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとあり、第１回路から第２回路
への第１の伝送回路と第２回路から第１回路への第２の
伝送回路の電源電圧がＶｌ　＞Ｖ２　＞３の関係にあり
且つ第２回路の出力にアイソレータを用いる部用な構造
により、第１回路及び第２回路の回路構成が非常に簡単
になり、第１の伝送回路と第２の伝送回路は共通な一本
の信号線を含む伝送１腺を用いて時分割にて相互に信号
の伝送が行なえ、第１の伝送回路と第２の伝送回路は伝
送される信号レベルが異なるので、多重周波数伝送方式
におけるフィルタなどを用いることなく信号の識別が容
易にできる。

第２回路の出力にはフォトカプラより成るアイソレータ
を用いているので第２回路内の故障が隔離されて他の回
路の動作に影響しないフェイルセーフの溝道になり、ま
た伝送線への第２回路の層設に際しては分岐接５涜を追
加することテ達成できるので拡張性にすぐれていて、配
線コストが安く、伝送誤差の少ない信頼性の高い信号伝
送が行えるという効果がおる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例を示す回路図。 第３図は従来の直接配線方式のブロック図、第４図は複
数の管理対象の信号伝送のブロック図の一例、第５図は
ローカルユニットのブロック図である。 図において、１はコントローラ、２は発信器、３は伝送
線、４はトランジスタ、５はダイオード、６はコンパレ
ータ、７はアイソレータ、８は増幅器、旦は第１回路、
ユΩは第２回路でおる。 なあ、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源Ｖ＿１にて作動する変換器の出力をダイオー
   ドを介してコンパレータの一方の入力へ一端が電源Ｖ＿
   ２に接続された抵抗器と共に接続され、他の入力へは電
   源Ｖ＿３を接続して成る第１回路と、該電源Ｖ＿２と抵
   抗器とアイソレータの直列回路を増幅器の負荷とし他端
   を接地して成る第２回路と、該第１回路の出力と該第２
   回路の増幅器と負荷の接続位置に接続される伝送線と、
   上記電源電圧はＶ＿１＞Ｖ＿２＞Ｖ＿３の関係をなし、
   上記第１回路の変換器の入力を入力とし上記第２回路の
   上記アイソレータの出力を出力とする第１の伝送回路と
   、上記第２回路の増幅器の入力を入力とし上記第１回路
   のコンパレータ出力を出力とする第２の伝送回路とを備
   えたことを特徴とするディジタル伝送方式。
2. （２）変換器としてＮＰＮトランジスタのコレクタに電
   源Ｖ＿１を接続しエミッタを出力とする特許請求の範囲
   第１項記載のディジタル伝送方式。
3. （３）変換器としてＰＮＰトランジスタのエミッタに電
   源Ｖ＿１を接続しコレクタを出力とする特許請求の範囲
   第１項記載のディジタル伝送方式。
4. （４）アイソレータとして光結合アイソレータを用いて
   変換器の動作時に出力信号を発生する特許請求の範囲第
   １項記載のディジタル伝送方式。