(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の装置機器の電気的インターフェースと、第２の装置機器の、ＲＳ２３２インターフェースとして構成されている電気的インターフェースとの間のデジタルデータ伝送のための変換器であって、
前記装置機器は、２つのロジック状態“ハイ”（ｈｉｇｈ）と“ロー”（ｌｏｗ）との区別のためそれぞれ異なる電圧レベルを利用し、
前記変換器は、内部回路（２３）を有し、
該内部回路（２３）により、前記第１の装置機器の電圧レベルを前記第２の装置機器の当該状態に相応する電圧レベルに変換し、
該変換の際に低い電圧レベルを比較的高い電圧レベルへ変換するため、該高い電圧レベルが前記２つの装置機器のうちの１つから前記内部回路に供給される、デジタルデータ伝送のための変換器において、
前記内部回路（２３）に、前記第２の装置機器のプログラミングによって前記ＲＳ２３２インターフェースの“Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ”出力側を介して＋１２Ｖの電圧レベルが供給され、前記ＲＳ２３２インターフェースの“Ｄａｔａ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  Ｒｅａｄｙ”出力側を介して-１２Ｖの電圧レベルが供給され、
前記内部回路（２３）は、供給電圧に依存しないスイッチング素子（１３ａ，１３ｂ）を有し、
該スイッチング素子（１３ａ，１３ｂ）は、前記第１の装置機器のデータ線路（１１）の状態により制御可能であり、該データ線路（１１）のロジック状態に応じて、前記第２の装置機器から引き出される２つの線路である、“Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ”（１４）と“Ｄａｔａ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  Ｒｅａｄｙ”（１７）のうちの１つを、前記第２の装置機器のＲＳ２３２インターフェースのデータ入力側（１５）へ導通接続することを特徴とする変換器。
【請求項２】
前記内部回路（２３）は、スイッチング過程により変換を行うことを特徴とする請求項１記載の変換器。
【請求項３】
前記内部回路（２３）は、ＴＴＬ規格の０Ｖ又はほぼ＋５Ｖの信号レベルを、ＲＳ２３２規格のほぼ−１２Ｖ又はほぼ＋１２Ｖの信号レベルに変換することを特徴とする請求項１又は２記載の変換器。
【請求項４】
前記内部回路（２３）は、ケーシング（１０ａ）を有するカップラ連結素子に収容されており、該ケーシング（１０ａ）は、プラグとして、前記２つの装置機器のうちの１つの電気的インターフェースに装着可能であることを特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項５】
前記カップラ連結素子（１０）にデータ線路へのケーブル（８）が設けられており、該ケーブル（８）は他の装置機器の電気的インターフェースへの接続を可能にすることを特徴とする請求項４記載の変換器。
【請求項６】
前記内部回路（２３）は、前記２つの装置機器のうちの１つに収容されていることを特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項７】
前記スイッチング素子は、２つの入力側と１つの出力側を有し、該入力側は＋／−１２ＶにおかれているＲＳ２３２インターフェースの出力線路に接続されており、該出力側はデータ転送線路に接続されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の変換器。
【請求項８】
前記内部回路（２３）は、カップラ連結素子（１２）を有し、該カップラ連結素子は前記第１の装置機器と前記第２の装置機器の直流的な分離を可能にすることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の変換器。
【請求項９】
前記カップラ連結素子（１２）は、光結合器であることを特徴とする請求項８記載の変換器。
【請求項１０】
前記内部回路は変換素子（１９）を有し、該変換素子はほぼ＋１２Ｖの入力電圧をほぼ０Ｖに低減することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の変換器。
【請求項１１】
前記変換素子は光結合器である、請求項１０記載の変換器。
【請求項１２】
前記内部回路（２３）は入力側において阻止素子（２１）を有し、該阻止素子（２１）はほぼ−１２Ｖの入力電圧をほぼ＋５Ｖに変換することを特徴とする請求項１０または１１記載の変換器。
【請求項１３】
前記阻止素子はダイオードである、請求項１２記載の変換器。
【請求項１４】
前記第１の装置機器は、メモリプログラミング可能な制御部として構成されており、該メモリプログラミング可能な制御部は、コンピュータユニット、ディスプレイ（６）、操作ユニット（４、５）、信号入力側（２）、電気的インターフェース（９）及び信号出力側（３）を有し、コンピュータユニット、ディスプレイ（６）、操作ユニット（４、５）、信号入力側（２）及び信号出力側（３）は１つの共通のケーシング（１）に収容されており、前記第２の装置機器は電気的インターフェースＲＳ２３２を有するコンピュータ装置（７）であることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項記載の変換器。
【請求項１５】
前記コンピュータユニットはマイクロコントローラである、請求項１４記載の変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、第１の装置機器の電気的インターフェースと第２の装置機器の電気的インターフェースとの間のデジタルデータ伝送のための変換器に関するものであり、装置機器は２つのロジック状態“ハイ”（ｈｉｇｈ）と“ロー”（ｌｏｗ）を区別するためそれぞれ異なる電圧レベルを利用する。
【０００２】
２つの電子機器がデジタル伝送により相互に交信する場合、それらの２つの電子機器は同じ言語を話さなければならない。このことはデジタルデータが直接的に伝送される場合には、２つの機器においてロジック状態“ハイ”及び“ロー”が同じ電圧レベルによって表されねばならないということを意味している。
刊行物「goedkope galvanische scheider voor RS232」ELEKTUUR  １９９７年７月の８９頁  XP002102753から、冒頭に述べた形式のＲＳ２３２規格に対するデジタル伝送のための変換器が公知である。この変換器はＲＳ２３２インターフェースにおいて直流的に分離するように特別に構成されている。この構成において、伝送されるべき信号を発生させるスイッチング素子には電圧が供給され、この電圧は付加的な回路部によってまず最初に形成されなければならない。そのほかにスイッチング素子の入力側回路部に電圧を付加的に供給する必要がある。
【０００３】
デジタルデータ伝送において殊に２つの規格が利用される。一方の規格は、状態“ハイ”をほぼ−１２Ｖの電圧のパルスで表し、状態“ロー”をほぼ＋１２Ｖの電圧パルスで表す信号についてのＲＳ２３２である。その種の直列インターフェースは有利にはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のようなコンピュータ装置において使用される。コンピュータにより制御可能な多数の電子機器、例えば機関用の制御機器、スイッチング装置又はメモリプログラミング可能な制御部は、一方の状態に対してほぼ０Ｖ、他方の状態に対してほぼ＋５Ｖの信号強度を有するＴＴＬ規格のパルスを通信のために生成し、またこれを必要とする。
【０００４】
異なる電圧レベルで動作する２つの電子機器間で通信するためには信号を変換しなければならない。ＴＴＬ規格の信号を変換する場合、正の信号を−１２Ｖに変換しなければならない。信号のこの増幅は、そのために外部電圧源が必要であるという意味で技術的コストを要する。これに反しＲＳ２３２規格及びＴＴＬ規格の場合、信号強度の逓降をダイオードによる電圧の簡単な阻止ないし電圧の逓降変換によって行うことができる。
【０００５】
信号の増幅が基本的な問題を何等生じないとしてもまさに、小型機器においてはコスト上の理由及びスペースを節減するために、その種の電圧変換器を省略できる場合、殊に作動中における他の機器との通信が副次的な重要性しかない場合には有利である。その種の小型機器にはプラグを有する外部給電されるインターフェースアダプタが公知であり、このプラグのケーシングには増幅器を備えた変換器回路が収容されている。この回路には外部から比較的高い電圧が供給される。その種のインターフェースアダプタは増幅回路であるために比較的コストを要し、また安価な量産に設計されている電子機器への付加的コスト負荷を来す。
【０００６】
本発明の課題は、僅かな技術的コストで作製可能なインターフェースアダプタを提供することである。
【０００７】
この課題は、デジタル伝送のための変換器に係わる請求項１の特徴的構成要件により解決される。
【０００８】
本発明の変換器により、ロジック状態“ハイ”及び“ロー”を区別するために用いられる信号レベルを変換するのと同時に、電気的インターフェース、例えばマイクロコンピュータの直列インターフェースを、制御すべき装置機器の電気的インターフェースと結合する構成上簡単且つ安価な手法を創出することが可能である。２つの装置機器のうちの１つから、即ち“オンボード”（“ｏｎ−ｂｏａｒｄ”）でＲＳ２３２インターフェースを有する装置機器、例えばＰＣから比較的高い電圧レベルが供給されるので外部電圧給電を完全に省略することができる。本発明によれば２つの装置機器のうちの１つが所要の電圧レベル自体を変換器に供給する。ここで、機器には種々の言語の機械的インターフェース間のデータ転送に必要な機能がまとめられているので、変換器はその簡単な構成部品という点で傑出しており、またロバストで信頼性がある。
【０００９】
変換器（インターフェースアダプタ）を殊に有利な実施形態では１つのプラグ内に統合することができ、このプラグは２つの装置機器を接続するデータ転送線路に設けられるが、２つの装置機器のうちの１つの装置機器自体に収容されてもよい。このようなプラグ内に統合された変換器は構成法が安価であるために、装置機器の簡単化、したがって価格低廉化に寄与する。
【００１０】
内部回路が比較的低いレベルから比較的高いレベルへの変換を、比較的低いレベルの信号によりスタートされる簡単な切換過程により行う場合には特に有利である。この切換過程により、１つの機器からアダプタに供給される比較的高い電圧レベルがデータ線路へ加えられる。コストを要する増幅の技術が本発明により簡単なスイッチング過程にとって代わられ、このことは、正及び負の給電電圧が不要である限り、インターフェースアダプタの更なる簡単化にも寄与する。ここで、スイッチング過程はスイッチング素子を用いて実施され、このスイッチング素子は、第１の装置機器のデータ線路の状態によって制御可能であり、データ線路のロジック状態に応じて、第２の装置機器から引き出される２つの線路のうちの１つを第２の装置機器のデータ入力側へ導通接続する。
【００１１】
有利な実施形態によれば、内部回路はＴＴＬ規格の０Ｖ又はほぼ＋５Ｖ信号レベルを、ＲＳ２３２規格のほぼ−１２Ｖ又はほぼ＋１２Ｖの信号レベルに変換するように構成されている。そのような変換はしばしばＲＳ２３２インターフェースを備えたＰＣと外部装置機器との通信の際必要とされる。ＲＳ２３２インターフェースはデータ線路のほかに他の線路、例えば、“Ｒｅｑｕｓｅｔ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ”（ＲＴＳ）及び“Ｄａｔａ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  Ｒｅａｄｙ”（ＤＴＲ）線路を有するので、インターフェースアダプタに殊に＋／−１２Ｖの電圧レベルを供給するためにこれらの既存の線路を利用すると有利である。ＴＴＬインターフェースとの通信に必要でないこれらの線路には、大きなコストを掛けずに、コンピュータにおいて実行されるプログラムを介して、一般的にコンピュータにより用意作成される＋／−１２Ｖの電圧を印加することができる。この場合、スイッチング素子は相応の電圧を簡単に、ＲＴＳないしＤＴＲ線路からデータ転送線路へ導通接続する。
【００１２】
特に簡単な実施形態では、スイッチング素子は２つの入力側と１つの出力側を有し、ここで、入力側は＋／−１２ＶにおかれているＲＳ２３２インターフェースの出力線路に接続されており、出力側はデータ転送線路に接続されており、また２つの出力側間で往復的にスイッチングすることができる。
【００１３】
特に有利には、本発明のアダプタは集積化コンピュータユニット（マイクロコントローラ）、スクリーン（ディスプレイ）及び操作ユニットを有するメモリプログラミング可能な制御部を外部プログラミングするために使用され、この制御部は付加的に機械的なインターフェースを有する。この制御部は外部プログラミングなしでも、多くの使用態様バリエーションを提供するので、制御部内での信号変換のための電子回路をアダプタで置換できる。したがって制御部はより安価でコンパクト且つ信頼性の高いものとなる。ユーザは制御部におけるアンプ回路を節減し、外部プログラミングを実施しようとする場合のみアダプタを調達しさえすればよい。
【００１４】
有利にはアダプタに２つの装置機器の直流的な分離部が統合され、その結果装置機器においては相応の構成部分を省略することができる。このために内部回路は直流的な分離のためのカップラ連結素子を有する。カップラ連結素子としては簡単且つ安価な光結合器が好適であり、この光結合器は任意のバリエーションで市販のものを入手できる。この種の光結合部は＋１２Ｖの信号を＋５ＶのＴＴＬレベルへ変換するのにも適する。この方向での変換は有利に同様に内部回路によって行われる。−１２Ｖの強度の信号を０ＶのＴＴＬレベルへ変換するために、内部回路は有利には阻止素子、例えば簡単なダイオードの形態のものを備える。
【００１５】
特に有利な実施形態では、内部回路はプラスチックで射出成形されたケーシング内に収容され、このケーシングはプラグとして直接的に２つの装置機器のうちの１つの機械的インターフェースへ装着可能である。他のインターフェースへの経路はケーブルを用いてデータ線路へ橋絡される。
【００１６】
本発明のアダプタの実施例が図１から４に示されており、以下この実施例を詳述する。
【００１７】
各図は次の通りである。
【００１８】
図１は、インターフェースアダプタ及び外部コンピュータを有するメモリプログラミング可能な制御部を示す。
【００１９】
図２は、外部給電されるインターフェースアダプタの回路略図である。
【００２０】
図３は、低い伝送速度用の回路図である。
【００２１】
図４は、光結合器の種々の遅延時間向けの回路図である。
【００２２】
図１には、ケーシング１及び一連の電圧入力側２及び信号出力側３を有するメモリプログラミング可能な制御部を示す。この制御部は、スイッチングプログラムのコントロール下で入力側２と出力側３との間での電流通電をスイッチングする。プログラムを一方では操作キー４及び多機能キー５を用いて、ケーシング１内に収容されているコンピュータユニットに入力することができ、ここで入力及びプログラムシーケンスをスクリーン６において観測することができる。プログラミング中及び装置機器の操作の際、スクリーン６上にメニューガイド式のユーザインタフェースが表示される。
【００２３】
他方では、制御部を外部コンピュータ７によりプログラミングすることが可能である。このためにコンピュータ７と制御部はデータ線路８を介して接続されており、このデータ線路はコンピュータ側ではコンピュータの裏面における図示してないインターフェースＲＳ２３２内に配され、制御部側ではインターフェース９へと配されている。制御部のインターフェース９には外部給電されるインターフェースアダプタ１０が装着されており、このインターフェースアダプタ１０は、ケーシング１０ａ及び規格化されているプラグヘッドを有するプラグとして構成されている。
【００２４】
図２はインターフェースアダプタ１０の内部回路２３を示す。図２の右側にはコンピュータのインターフェースに対する接続部が示され、左側には制御部のインターフェース９への接続部が示されている。制御部の側では５ＶのＴＴＬ信号に対する送信線路（ＴｘＤ）１１が光結合器１２に達している。線路１１上の５Ｖの信号は線路１６上ではそれとは直流的に分離された第１の信号状態となり、この線路により制御されるべき２つのスイッチ１３ａ、１３ｂへ達する。図示の状態ではスイッチ１３ａは閉成されており、コンピュータのＲＳ２３２から到来する２つの線路１４及び１５を相互に接続する。コンピュータは線路１４（ＲＴＳ線路）上に＋１２Ｖの電圧が現れるようにプログラミングされている。このような接続によって、この電圧は線路１５、インターフェースの入力側ＲｘＤに加えられる。スイッチ１３ａは線路１６における第１の信号状態の持続時間中閉成状態に保持され、その結果、相応の長さの１２Ｖパルスが線路１５上に現れる。
【００２５】
送信線路１１上で電圧が５Ｖに上昇した場合、このことはＴＴＬ規格における“ハイ”のロジック状態に相応するが、線路１６上には第２の信号状態が発生し、スイッチ１３ａは開かれて、スイッチ１３ｂが閉じられる。スイッチ１３ｂはＲＳ２３２の線路１５と１７との間の接続を形成する。コンピュータは線路１７、出力側ＤＴＲ上で−１２Ｖの一定電圧が現れるようにプログラミングされている。インターフェース９の線路１１上の“ロー”レベルの期間中、-１２Ｖの信号がＲＳ２３２の入力側ＴｘＤの入力側に加えられる。説明した要領で、制御部のＴＴＬパルス列が、コンピュータ用の相応のＲＳ２３２パルス列に変換される。
【００２６】
更に、アダプタは、制御のためのコンピュータの信号を変換する回路を有する。ここで、線路１８、ＲＳ２３２の線路ＲｘＤ上に現れる信号を直接光結合器１９に供給することができる。＋１２Ｖのコンピュータの信号は、光結合器１９によって制御部のＲｘＤ線路２０における０Ｖへ変換される。線路１８上での−１２Ｖの信号がダイオード２１により阻止され、その結果線路２０上にＴＴＬ状態“ハイ”に対するほぼ＋５Ｖが現れる。電流を制限するために線路１８内に抵抗２３が挿入されている。ダイオード２４は負の信号の場合における光結合器ダイオードの保護のため用いられる。
【００２７】
それの直流的な分離のために装置機器２５のアースとＰＣのアース２６とが区別される。
【００２８】
回路１２、１３ａ、１３ｂの実施形態は特に簡単且つ安価にトランジスタを用いて実現される。図３は直流的な分離部を備えた回路を示す。スイッチング素子１３ａ，１３ｂは、トランジスタ２７ａ，２７ｂを用いて実現されている。制御はベース給電抵抗２８を用いて光結合器１２の出力トランジスタにより直接行われる。
【００２９】
送信信号ＴｘＤが装置機器において休止状態に“ハイ”（ほぼ＋５Ｖ）の場合、光結合器１２の入力ダイオードは電流制限抵抗３０を用いて制御される。従って、光結合器１２の貫通トランジスタは導通接続される。その結果トランジスタ２７ｂが導通接続され、トランジスタ２７ａがブロッキングされる。つまり信号１５、ＰＣにおけるＲｘＤと、ＰＣによりほぼ−１２Ｖを以て印加接続される信号１７（ＤＴＲ）との間の接続が形成される。装置において送信信号ＴｘＤが“ロー”（ほぼ０Ｖ）にスイッチングされると、光結合器１２の入力ダイオードには電流が流れず、出力トランジスタがブロッキングされている。この場合において、スイッチングトランジスタ２７ａ及び２７ｂはベース給電抵抗２８によってトランジスタ２７ａが開かれ、トランジスタ２７ｂが阻止されるように制御される。つまり信号１５（ＰＣにおけるＲｘＤ）と、ＰＣにより１２Ｖに印加接続される信号１４（ＲＴＳ）との間の接続が形成される。
【００３０】
図３の回路は低い伝送速度に適する。“ロー”から“ハイ”へ、またその逆のスイッチングの際の光結合器の異なる遅延時間を補償するため、図４の回路を使用できる。この回路では抵抗３１を有するトランジスタ２９が追加されている。光結合器−出力トランジスタのブロッキングの際の緩慢なスイッチング過程は、光結合器−出力トランジスタのコレクタ・エミッタ電圧がほぼ０Ｖに達したときトランジスタ２９を直ちに導通接続するようにして加速される。付加的にコンデンサ３２は、抵抗２８による充電の際に“迅速な”側縁を緩慢にすることができる。トランジスタ２９を用いて信号が付加的に反転されるので、光結合器１２の入力ダイオードの制御は極性反転されねばならない。
【００３１】
光結合器を用いずに両伝送方向に対する類似の回路を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、インターフェースアダプタ及び外部コンピュータを有するメモリプログラミング可能な制御部を示す。
【図２】  図２は、外部給電されるインターフェースアダプタの回路略図である。
【図３】  図３は、低い伝送速度用の回路図である。
【図４】  図４は、光結合器の種々の遅延時間向けの回路図である。
【符号の説明】
１    ケーシング
２    電圧入力
３    信号出力
４    操作キー
５    多機能キー
６    スクリーン
７    コンピュータ
８    データ線路
９    インターフェース
１０  インターフェースアダプタ
１０ａ  プログラミング
１１  伝送線路
１２  光結合器
１３ａ  スイッチング素子
１３ｂ  スイッチング素子
１４  線路
１５  線路
１６  線路
１７  線路
１８  線路
１９  光結合器
２０  線路
２３  抵抗
２４  ダイオード
２５  装置
２６  アース
２７ａ  トランジスタ
２７ｂ  トランジスタ
２８  ベース給電抵抗
２９  トランジスタ
【図１】
0003706541.tif 000002
【図２】
0003706541.tif 000003
【図３】
0003706541.tif 000004
【図４】
0003706541.tif 000005