(57)【要約】  センサ装置（１０）は、制御回路（１７）で処理された検出信号に基づく情報を出力する第１のインターフェイス部（１９）と、センサ装置（１０）に関するセンサ情報を記憶した記憶手段（２０）と、第１のインターフェイス部（１９）とは別のインターフェイス部であって、制御回路（１７）で処理された検出信号に基づく情報及び／又は記憶手段（２０）に記憶されたセンサ情報を、シリアルデータ信号として出力する第２のインターフェイス部（２３）と、を備える。センサ装置（１０）において、第１のインターフェイス部（１９）は、センサ装置（１０）本来のインターフェイス部として装備し、第２のインターフェイス部（２３）は、必要に応じて前記シリアルデータ信号を外部機器に対して伝送できるように接続するためのインターフェイス部として装備した。
2016030949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部の検出信号を処理する制御回路（１７）を内蔵したセンサ装置において、
前記制御回路（１７）で処理された検出信号に基づく情報を出力する第１のインターフェイス部と、
前記センサ装置に関するセンサ情報を記憶した記憶手段（２０）と、
前記第１のインターフェイス部（１９）とは別のインターフェイス部であって、前記制御回路（１７）で処理された検出信号に基づく情報及び／又は前記記憶手段（２０）に記憶されたセンサ情報を、シリアルデータ信号として出力する第２のインターフェイス部（２３）と、
を備え、
前記第１のインターフェイス部（１９）は、前記センサ装置本来のインターフェイス部として装備し、前記第２のインターフェイス部（２３）は、必要に応じて前記シリアルデータ信号を外部機器に対して伝送できるように接続するためのインターフェイス部として装備したことを特徴とするセンサ装置（１０）。
【請求項２】
前記センサ部とは別に、前記センサ装置（１０）の外部環境又は内部環境を検知するための検知手段（２１）を備えることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置（１０）。
【請求項３】
前記制御回路（１７）は、前記センサ部の検出信号に基づく情報、及び／又は前記センサ装置（１０）の外部環境又は内部環境を検知するための検知手段（２１）の情報を前記記憶手段（２０）に記憶させることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置（１０）。
【請求項４】
前記センサ情報は、少なくとも前記センサ装置（１０）の仕様、装置ＩＤ、前記センサ部に関する設定の何れかの情報を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載のセンサ装置（１０）。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ装置（１０）とともにセンサシステムを構成する前記外部機器であって、
前記シリアルデータ信号を受信する受信部（３１）と、
前記受信部（３１）で受信されたシリアルデータ信号に基づいて、前記検出情報及び／又は前記センサ情報を表示する表示部（３２）と、
他の周辺機器に対し当該周辺機器の通信規格に応じたデータを出力するための送信部（３６，３７）と、
を備えることを特徴とするセンサシステム用の機器（３０）。
【請求項６】
前記第２のインターフェイス部（２３）からのシリアルデータ信号を一旦受信し、その受信信号を前記外部機器へ送信する送信モジュールであって、
前記外部機器と非接触で通信を行う非接触通信手段（５２，５５ａ，６４〜６６）を備えることを特徴とする請求項５記載のセンサシステム用の機器（５０，５０´，５４，６０，６３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を測定するためのセンサ部を有するセンサ装置及びセンサシステム用の機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば製造設備において測定対象の回転位置や速度等の物理量を検知するために、図８に示すようなセンサシステムが採用されている。同図に示すセンサ１は、そのセンサケーブル１ａと延長ケーブル２を介して、接続機器３に接続されている。接続機器３は、マン・マシンインタフェースとして、表示部３ａや操作部３ｂを備えるとともに、上位ユニット等の他の機器に信号を出力するための出力部を備えている。【０００３】
例えば、回転位置を検出するセンサ１が用いられる場合、接続機器３は、センサ１の検出信号に基づき、回転角度を検出して表示部３ａに表示させ、或いはＡ相やＢ相を出力するパルスエンコーダとして機能する。
【特許文献１】特開２０１０−００２２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の接続機器３において、表示部３ａでの表示や操作部３ｂでの入力操作が行われることで、センサシステムと作業者との間で情報がやりとりされる。
しかしながら、このセンサシステムでは、接続機器３の設置スペースが必要であり、部品点数ひいては設置費用が増大し、ケーブル１ａ，２を含む全体の配線も複雑となる等の問題がある。また、センサ１からの応答が得られない場合、その解決に長時間を要することがある。即ち、この場合、センサ１や接続機器３の故障の他、正規でないセンサの取付けや、センサシステムにおけるケーブル１ａ，２の接続ミス、電圧低下による電源システムの不具合等、種々の要因が考えられる。このため、原因を特定するために、当該製造設備の設計に係わっていない作業者では非常に困難な作業を強いることとなる。【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、全体の小型化を図ることができるとともにセンサに係る情報を正確に把握できるセンサ装置及びセンサシステム用の機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のセンサ装置は、センサ部の検出信号の検出回路を内蔵したものであり、
前記制御回路で処理された検出信号に基づく情報を出力する第１のインターフェイス部と、前記センサ装置に関するセンサ情報を記憶した記憶手段と、前記第１のインターフェイス部とは別のインターフェイス部であって、前記制御回路で処理された検出信号に基づく情報及び／又は前記記憶手段に記憶されたセンサ情報を、シリアルデータ信号として出力する第２のインターフェイス部と、を備え、
前記第１のインターフェイス部は、前記センサ装置本来のインターフェイス部として装備し、前記第２のインターフェイス部は、必要に応じて前記シリアルデータ信号を外部機器に対して伝送できるように接続するためのインターフェイス部として装備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、センサ装置は制御回路を内蔵しているため、例えば各種信号のデジタル化や上位の機器との配線を共通化する等して省配線化や低コスト化が可能となり、全体としての占有スペースを極力コンパクトにすることができる。また、上記構成によれば、検出情報やセンサ情報を記憶手段に保持することができるとともに、ユーザによりセンサ部のみ切り離して交換することがなく取付ミスも生じないので、正確な情報を把握することができる。そして、係る情報を、第２のインターフェイス部を介して外部機器に対しシリアルデータ信号として出力する。このため、ノイズ等の影響を抑制してセンサ部の挙動を確実に把握することができ、システム立上げ時や、不具合発生時の問題解決をスムーズに行うことができる。また、第２のインターフェイス部を、必要に応じて外部機器に対して伝送できるように接続し、センサ装置本来の第１のインターフェイス部と並行して同時に使用することができる等、実用上好適で使い勝手のよいものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態を示すものであり、センサ装置を含むセンサシステムの概略構成を示す図
【図２】センサ装置におけるメイン処理の流れを示すフローチャート
【図３】割込み処理の流れを示すフローチャート
【図４】第２実施形態を示す図１相当図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、シリアルデータ出力部、送信モジュール、或いは受信部の変形例を示す概略図
【図６】第３実施形態を示すシリアルデータ出力部と送信モジュールの概略図
【図７】送信モジュールの変形例を示す図６相当図
【図８】従来のセンサシステムの説明図
【符号の説明】
【０００９】
１０はセンサ装置、１７は制御回路、１９は第１のインターフェイス部、２０は記憶手段、２１は検知手段、２３は第２のインターフェイス部（シリアル通信手段）、３０，４０，４１，６７は外部機器、３１は受信部、３２は表示部、３６，３７は送信部、５０，５０´，５４，６０，６３は送信モジュール、５２，５５ａ，６４〜６６は非接触通信手段を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、本開示のセンサ装置１０について、ＦＡ（Factory Automation）のフィールドネットワークに適用したセンサシステムの第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１に示すセンサシステムにおいて、センサ装置１０は、例えば測定対象の物理量として回転角度を検出する回転検出器を用いるものとする。また、同図では、センサ装置１０の外郭ケース１０ｂと回転する軸１０ａを模式的に示している。【００１１】
センサ装置１０は、外郭ケース１０ｂに設けられたステータ１１と、センサシャフトたる軸１０ａに設けられたロータ１２とを備えている。このうち、ステータ１１には、検出コイル１３ａ，１３ｂと励磁コイル１３ｃとが設けられており、ロータ１２には、ロータコイル１４が設けられている。また、詳しい図示は省略するが、ロータ１２には、ロータコイル１４に接続されたトランスコイル部が設けられており、当該トランスコイル部に対し励磁コイル１３ｃから非接触で励磁信号を供給する。これらトランスコイル部と励磁コイル１３ｃは回転トランスを構成する。【００１２】
こうして、励磁コイル１３ｃに所定の励磁信号として１相の交流信号が入力されると、回転トランスの作用によりロータコイル１４が励磁される。このロータコイル１４の励磁によって、検出コイル１３ａ，１３ｂに、軸１０ａの回転に応じて振幅変調された正弦波相出力信号と余弦波相出力信号とが誘起される。この正弦波ｓｉｎθと余弦波ｃｏｓθとによりｔａｎθを求め、アークタンジェントを求めることで、軸１０ａの回転角度θを演算する処理を行う。このように、センサ装置１０は、１相励磁／２相出力の振幅変調型の電磁誘導式のセンサであり、上記したコイル１３ａ，１３ｂとコイル１４との相対位置の変化により誘起される誘起電圧に基づき回転位置を検出する。尚、２相励磁／１相出力、つまり励磁側の２相に振幅が同じで位相が異なる交流信号を入力することで、回転角度θに比例して出力信号の位相が変化する位相変調型への適用が可能である。また、回転トランス部分は、容量結合型の構成としてもよい。【００１３】
センサ装置１０では、上記した１相励磁・２相出力（或いは２相励磁・１相出力）の信号形式とし、その出力たる検出信号に基づいて、絶対回転位置として１回転内のアブソリュート位置を検出する構成とされている。尚、軸１０ａの回転数と回転角（アブソリュート位置）を同時に検出する多回転検出型の構成としてもよく、この場合例えば、軸１０ａに図示しない減速ギヤを設け、その１回転毎にカウントアップすることで回転数を計数する。【００１４】
図１に示すように、センサ装置１０は、ステータ１１及びロータ１２と、その検出回路基板１５とを１つのケース１０ｂに収容している。ケース１０ｂ内に配設された検出回路基板１５には、制御回路としてのコントローラ１７が実装されている。コントローラ１７は、例えばマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array），ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成され、装置１０全体の制御を司り、前記の演算処理を含む検出処理等を実行する。これら各種の制御は、コントローラ１７のみならず、他の制御回路と協働して実行してもよい。【００１５】
コントローラ１７には、センサインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６を介して、検出コイル１３ａ，１３ｂ及び励磁コイル１３ｃが接続されている。また、コントローラ１７には、内部電源回路１８、電圧監視回路１８ａ、ネットワークＩ／Ｆ１９、メモリ部２０、温度センサ２１、設定入力部２２、及びシリアルデータ出力部２３が接続されている。【００１６】
センサ部は、上記した各コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃを含むステータ１１及びロータ１２で構成される。センサ部は、こうした磁気式の回転位置検出手段に限定するものではなく、検出原理としては、静電式、光学式、超音波或いはマイクロ波を用いて検出する方式等、何れの原理で検出してもよい。測定対象について、角度に関する物理量(位置、速度、加速度)、直線変位に関する物理量（位置、速度、加速度）の何れでもよく、又、その他の物理量を検出してもよい。【００１７】
前記センサＩ／Ｆ１６は、係るセンサ部と、後段のコントローラ１７（デジタル回路）とに接続される回路である。センサＩ／Ｆ１６は、オペアンプ回路（励磁回路、増幅回路、発振回路）、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、基準電圧回路等で構成され、必要に応じてセンサ部の異常診断回路等が設けられる。【００１８】
前記内部電源回路１８は、センサ装置１０の外部にある外部電源より供給される電源を、必要に応じて変圧・安定化させて内部の各回路に供給する。ここで、供給する電圧が規定の範囲外にあると、正規の出力電圧が得られなかったり、センサ装置１０の誤動作や故障の原因となる。電圧監視回路１８ａは、係る供給電圧を監視するもので、規定の電圧に対応する閾値と比較するコンパレータを備える。このコンパレータの出力に基づき、異常を検出した場合、電源を遮断する等して故障を未然に防止する。尚、電圧監視回路１８ａは、Ａ／Ｄコンバータを備えた構成としてもよい。【００１９】
前記メモリ部２０は、不揮発性メモリとしてのＦＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory（登録商標））で構成されている。ＦＲＡＭは、読出し専用メモリとしてのＲＯＭとデータを一時的に記憶するＲＡＭとの双方の機能を有する。記憶手段であるメモリ部２０は、ＦＲＡＭに代えてＲＯＭとＲＡＭとＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）とから構成してもよいし、フラッシュＲＯＭを用いてもよい。また、メモリ部２０は、不揮発性の機能を実現するために、電池を用いて揮発性のメモリ内容を保持するようにしてもよい。詳しくは後述するように、メモリ部２０には、制御プログラムや、回転位置と出力値とのリニアリティを改善するための補正値が記憶されるとともに、センサ装置１０の製造情報、設定情報等が記憶される。【００２０】
前記温度センサ２１は、センサ装置１０の外部環境又は内部環境として温度を検知するための検知手段である。上記のようにセンサ装置１０内部には、半導体部品を実装した検出回路基板１５が収容されているため、熱等の環境の影響を受けることも考えられる。そこで、製造設備が稼動している状態で、コントローラ１７は、温度センサ２１の出力信号に基づき温度が一定値を超えたと判断すると、その情報を出力する。これにより、後述する外部機器を報知手段として警告表示等を行い、センサ装置１０の健全性を保つ有用な構成にすることができる。【００２１】
前記設定入力部２２は、外郭ケース１０ｂに形成された図示しない穴部から操作可能な操作スイッチである。或いは、外郭ケース１０ｂを分割型とし、その一方のケースを外して操作される操作スイッチとしてもよい。設定入力部２２は、例えばセンサの機能をユーザにより設定するため、工場出荷時に製品型式（仕様）に合わせた機能に設定するため、或いは製造時に調整機能を実現するためのスイッチとして構成されている。【００２２】
前記ネットワークＩ／Ｆ１９は、例えば図示しない上位ユニットとしてのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と制御系のネットワークを介して接続される。具体的には、工場内の製造設備における各種計測・制御機器としてセンサ装置１０が用いられる場合、コントローラ１７で処理された検出信号に基づく情報（検出情報）は、ネットワークＩ／Ｆ１９からフィールドバス１９ａを介して前記ＰＬＣに伝達される。このように本実施形態では、センサ装置１０の如き各種計測・制御機器をフィールド機器とし、フィールドバス１９ａは、これらフィールド機器と上位フィールド機器（例えばＰＬＣ）とを１種類のケーブルで接続している。このフィールドネットワークによって、各信号のデジタル化や配線を共通化する等して省配線化や低コスト化が可能となる。また、これによれば、フィールド機器の規格が明確でその接続や保守が容易となり、種々の機器をフィールドバス１９ａ上で共存させることができる。更に、前記センサ部及びその検出回路の一体化と、フィールドネットワーク化とが相俟って、前記配線を含む全体としての占有スペースを極力コンパクトにし、合理性の高いシステムを構築している。尚、フィールドネットワークは、汎用的なイーサネット（登録商標）等を利用することができ、広義のネットワークとして構成してもよい。【００２３】
また、ネットワークＩ／Ｆ１９は、センサ装置１０本来の外部Ｉ／Ｆ（第１のインターフェイス部）として、少なくともバイナリ型の（パラレル）出力、アナログ出力、スイッチ信号出力、パルス出力の何れかを出力する信号出力部を複数備える。このうち、スイッチ信号出力は、アブソリュートデータとしての回転角度θに基づいて、ユーザにより設定された回転角度でオン・オフする。このような、オン・オフのタイミングの設定は、メカニカルカムであるカムリミットスイッチの場合、その構成要素の位置調整等の面倒な作業が必要となるが、本実施形態の場合、ネットワークを介して、ユーザの入力操作により簡単に行うことができ、その設定値をメモリ部２０のＲＯＭに記憶させることもできる。尚、パルス出力は、所謂Ａ相、Ｂ相のパルス信号であり、前記アブソリュートデータに基づき生成される。【００２４】
前記シリアルデータ出力部２３は、コントローラ１７で検出された検出情報や、メモリ部２０に記憶されたセンサ情報を、外部機器に対しシリアルデータ信号として出力するシリアル通信手段（第２のインターフェイス部）である。具体的には、コントローラ１７は、検出コイル１３ａ，１３ｂの検出信号に基づき、前記回転角度θをデジタル位置信号として算出する。このデジタル位置信号は、シリアルデータ出力部２３でシリアルデータ信号に変換され、そのシリアルデータ信号が、通信ケーブル２４を介して受信ユニット３０に出力される。このように、センサ装置１０においてシリアルデータ信号を出力する構成を付加しても、その回路構成は比較的簡単で安価なものであり、回路スペースの増大は極力抑制される。【００２５】
また、前記検出情報或いはセンサ情報は、回転角度θの他、コントローラ１７により前記検出信号に基づき演算・検知される、速度及び加速度や、センサ部の異常に関する情報が含まれる。また、検出情報或いはセンサ情報として、温度センサ２１で検知される温度、電圧監視回路１８ａ（電圧監視用ＩＣ）で検知される供給電源電圧、稼動情報（電源投入からの経過時間、軸１０ａの総回転数・総移動量）、ネットワークにおける通信状態（コマンド内容、エラー状態）、センサ装置１０の製造情報・設定情報等が含まれる。このうち、製造情報は、装置１０の型式・仕様、装置ＩＤ（シリアル番号）、プログラムバージョン、製造年月日を含み、設定情報は、設定入力部２２における設定情報や、デフォルト値（内部調整値）を含む。【００２６】
こうした、検出情報やセンサ情報は、メモリ部２０に記憶して永続的に把握することが可能となる。また、センサ部はコントローラ１７と一体に構成されてクローズしており、ユーザによりセンサ部のみ切り離して交換することがなく取付ミスも生じないので、経年変化を含む正確な情報を保持することができる。また、係る情報は、上記のようにシリアルデータ出力部２３でシリアルデータに変換され、受信ユニット３０に対し有線で送信する。【００２７】
この点、前記上位ユニットにおいて、ネットワークＩ／Ｆ１９からの入力は、ＦＡのシステムの一部として存在するにすぎず、センサ部の挙動を単独でチェックするように構成されていない場合も想定される。これに対し、シリアルデータ出力部２３は、センサ装置１０のネットワークＩ／Ｆ１９とは別の独立した出力部であり、必要に応じて受信ユニット３０（通信ケーブル２４）を接続することで、検出情報やセンサ情報を読み出し、センサ部の挙動を確実に把握することができる。また、この場合、シリアルデータ出力部２３の出力インピーダンスは例えば１００Ωとし、市販の通信ケーブル２４を用いるものとする。本実施形態では、シリアルデータ信号として出力されることから、信号線数が少なく（最低２芯）且つ低コストで入手性の良い通信ケーブル２４を用いることができ、しかも長距離の配線でもノイズ等でデータ異常となるのを抑制できる。【００２８】
また、シリアルデータ出力部２３は、クロック信号を使用した１つの信号ラインで出力し、或いはシリアルクロックラインとシリアルデータラインとの２つの信号ラインで出力するものとする。詳しくは後述するように、シリアルデータ出力部２３は、コントローラ１７側と絶縁する構成としてもよく、この絶縁によりノイズを低減することができる。また、シリアルデータに直流電圧を重畳させた重畳信号を、通信ケーブル２４を介して受信ユニット３０に送信する構成としてもよい。この場合、受信ユニット３０において、重畳信号から直流電圧を抽出して自身の電源電圧を生成できる。【００２９】
前記受信ユニット３０は、上記センサ装置１０とともにセンサシステムを構成する外部機器である。受信ユニット３０は、図１に示すように、前記シリアルデータ信号を受信して波形成形する受信部３１と、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）からなる表示部３２と、ユーザにより操作される操作入力部３３とが設けられている。また、受信ユニット３０のコントローラ３４には、これら受信部３１、表示部３２、操作入力部３３が接続されるとともに、内部電源回路３５、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）Ｉ／Ｆ３６、アナログＩ／Ｆ３７、メモリ部３８が接続されている。内部電源回路３５は、外部電源（或いは前記重畳信号）より供給される電源を、必要に応じて変圧・安定化させて内部の各回路に供給する。メモリ部３８は、揮発性のメモリや不揮発性のメモリを含む。【００３０】
受信ユニット３０のコントローラ３４は、受信部３１で受信されたシリアルデータ信号に基づき、当該シリアルデータ信号をデジタル位置信号に変換する等して前記検出情報やセンサ情報を表示部３２に表示させる表示制御を行う。また、操作入力部３３からの入力に基づいて、表示部３２における表示内容を設定したり、オートパワーオフ（省電力モード）等の各種モードの設定、アナログ出力のスケーリングが可能とされている。そして、ＵＳＢＩ／Ｆ３６及びアナログＩ／Ｆ３７は、他の周辺機器４０，４１に対し当該周辺機器４０，４１の通信規格に応じたデータを出力するための送信部として機能する。即ち、受信ユニット３０と上位ユニット（例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）４０）との間で、ＵＳＢＩ／Ｆ３６を介してＵＳＢ規格に準拠した通信を行う。また、受信ユニット３０と波形モニタ装置４１との間で、アナログＩ／Ｆ３７を介してアナログ通信規格に準拠した通信を行う。【００３１】
続いて、上記構成の作用について、図２、図３も参照しながら説明する。図２、図３のフローチャートは、センサ装置１０のコントローラ１７が実行する制御プログラムの処理の流れを示している。【００３２】
図２に示すように、コントローラ１７は、メイン処理において、検出コイル１３ａ，１３ｂの検出信号に基づき、軸１０ａのアブソリュート位置を演算する。（ステップＳ１、Ｓ２）。この場合、コントローラ１７は、軸１０ａの回転角度θをデジタル位置信号（アブソリュートデータ）として算出する。また、コントローラ１７は、温度センサ２１、電圧監視回路１８ａからの入力信号や、メモリ部２０、センサ部に関する情報、ネットワークＩ／Ｆ１９を介した通信情報を取得する（ステップＳ３）。【００３３】
ここで、コントローラ１７は、ステップＳ３で取得した入力信号や各種情報に基づいて、エラーの有無を判断する（ステップＳ４）。エラーが無いと判断した場合（ステップＳ４にてＮＯ）、上記した回転角度θ、検出温度、供給電圧についてメモリ部２０のデータを上書きして更新し、或いは通信情報をメモリ部２０に記憶させる（ステップＳ５）。これに対し、例えば検出温度や供給電圧が夫々所定の閾値を超え、或いはセンサ部や通信に関してエラーがあると判断した場合（ステップＳ４にてＹＥＳ）、そのエラーに応じた処理を実行する（ステップＳ６）。また、この場合、係るエラーの内容をメモリ部２０に記憶させる。【００３４】
更に、ステップＳ７では、シリアルデータとして出力するデータバッファを更新して、受信ユニット３０にシリアルデータを出力する（ステップＳ８）。こうして、ステップＳ１〜Ｓ８が実行されることにより、受信ユニット３０において、受信したシリアルデータに基づき、表示部３２で回転角度θや検出温度等を視認することができる。また、これら回転角度θや検出温度等の情報は、周辺機器であるＰＣ４０でデータを管理し、波形モニタ装置４１でモニタすることができる。【００３５】
ここで、図３は、ネットワークＩ／Ｆ１９を介して上位ユニットから入力されるコマンド（指示）に基づき実行される割込み処理の内容を示している。ステップＳ１１において、コントローラ１７は、上位ユニットからのコマンドを読み込んで解析する。この場合、前記ステップＳ４、Ｓ６と同様にエラーの有無を判断し、エラーが発生している場合そのエラー処理を実行する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。そして、ステップＳ１４において、コントローラ１７は、コマンド内容に対して応答する。例えば、上位ユニットから、ネットワークＩ／Ｆ１９を介して前記検出情報或いはセンサ情報（回転角度θ、センサ部の異常に関する情報、温度、稼動情報、製造情報等）を要求した場合、その応答が得られる。【００３６】
もっとも、センサ装置１０はＦＡのシステムの一部を構成するにすぎないため、前記ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理では、センサ装置１０の故障時に当該装置１０から応答が得られない等、装置１０単体としての挙動がつかみにくい事態も生じうる。この点、本実施形態ではネットワークＩ／Ｆ１９以外に、シリアルデータ出力部２３が用意されているため、受信ユニット３０等により検出情報やセンサ情報といったセンサ装置１０のあらゆる情報を確認することができる。従って、システムを熟知していない作業者であっても、センサ装置１０の故障等の問題をスムーズに解決することができる。【００３７】
以上説明したように、本実施形態のセンサ装置１０は、センサ部の検出信号を処理する制御回路（コントローラ１７）を内蔵したものであり、制御回路で処理された検出信号に基づく情報を出力する第１のインターフェイス部と、センサ装置１０に関するセンサ情報を記憶した記憶手段と、第１のインターフェイス部とは別のインターフェイス部であって、制御回路で処理された検出信号に基づく情報及び／又は前記記憶手段に記憶されたセンサ情報を、シリアルデータ信号として出力する第２のインターフェイス部と、を備える。そして、センサ装置１０において、第１のインターフェイス部は、センサ装置１０本来のインターフェイス部として装備し、第２のインターフェイス部は、必要に応じてシリアルデータ信号を外部機器に対して伝送できるように接続するためのインターフェイス部として装備した。【００３８】
これによれば、センサ装置１０は制御回路を内蔵しているため、例えば各種信号のデジタル化や上位の機器との配線を共通化する等して省配線化や低コスト化が可能となり、全体としての占有スペースを極力コンパクトにすることができる。また、上記構成によれば、検出情報やセンサ情報を記憶手段に保持することができるとともに、ユーザによりセンサ部のみ切り離して交換することがなく取付ミスも生じないので、正確な情報を把握することができる。そして、係る情報を、第２のインターフェイス部を介して外部機器に対しシリアルデータ信号として出力する。このため、ノイズ等の影響を抑制してセンサ部の挙動を確実に把握することができる。この場合、ネットワークＩ／Ｆ１９とは別に（インタフェース状態に関わらず）、シリアルデータ信号に基づいてセンサ部の動作を把握することができ、システム立上げ時や、不具合発生時の問題解決をスムーズに行うことができる。即ち、例えばセンサ部や検出回路基板１５の異常、ネットワーク接続の問題（アドレス設定のミスや接続ミス等）、電圧低下等の電源システムの不具合が生じ、ネットワークに接続されているセンサ装置１０から全く応答が得られない場合でも、シリアルデータ信号に基づきセンサ部の挙動を把握することができる。また、第２のインターフェイス部を、必要に応じて外部機器に対して伝送できるように接続し、センサ装置本来の第１のインターフェイス部と並行して同時に使用することができる等、実用上好適で使い勝手のよいものとすることができる。【００３９】
センサ装置１０は、前記センサ部とは別に、当該装置１０の外部環境又は内部環境を検知するための検知手段（例えば温度センサ２１）を備える。これによれば、検知手段により、センサ装置１０の外部環境又は内部環境を把握することができ、故障等の特定を速やかに行うことができる等、装置１０の健全性を保つ上で有用なものとすることができる。【００４０】
前記センサ情報は、少なくともセンサ装置１０の仕様、装置ＩＤ、センサ部に関する設定の何れかの情報を含む。これによれば、作業者は係る情報をセンサ装置１０から取得することができ、メンテナンス性を向上させることができる等、実用上有益なものとすることができる。【００４１】
受信ユニット３０は、センサ装置１０とともにセンサシステムを構成する外部機器であって、シリアルデータ信号を受信する受信部３１と、この受信部３１で受信されたシリアルデータ信号に基づいて、検出情報及び／又はセンサ情報を表示する表示部３２と、他の周辺機器に対し当該周辺機器の通信規格に応じたデータを出力するための送信部（例えばＵＳＢＩ／Ｆ３６やアナログＩ／Ｆ３７）とを備える。【００４２】
これによれば、受信ユニット３０の表示部３２で検出情報やセンサ情報を確認することができ、センサ装置１０に係る生産システムを熟知していない作業者であっても、前述した不具合発生時の問題解決をよりスムーズに行うことができる。【００４３】
ここで、センサ装置１０が例えばネットワークＩ／Ｆ１９を介して前記ＰＬＣに接続されている場合、そのＰＬＣでの処理速度等の観点から、センサ部の挙動を精密に検知できない事態が生じうる。また、ＦＡのシステムが確立された後で、その検知機能を付加できない事態も生じうる。この点、上記構成の受信ユニット３０によれば、センサ装置１０からシリアルデータ信号を受信して、センサ部の挙動を含む各種の情報を精密且つ正確に検知することができる。また、センサ装置１０のネットワークへの接続の有無にかかわらず、当該装置１０の動作確認ができる。受信ユニット３０（通信ケーブル２４）は必要に応じてセンサ装置１０との接続を外すことができる。尚、センサ装置１０がネットワークに接続され、かつネットワーク動作が行われている場合、受信ユニット３０によって、ネットワークからのセンサ装置１０に対するアクセス状態の確認も可能となり、ネットワーク処理の健全性チェックにも有効である。【００４４】
受信ユニット３０は、シリアルデータ信号に係る情報を記憶するためのメモリ部３８を備える。このメモリ部３８にて係るデータを蓄積し、データロガーとしての機能を持たせることができ、例えば受信ユニット３０により現場で得た検出情報を机上で確認することができる。また、センサ装置１０が、製造設備内部の奥方に設置され、その設置場所で当該装置１０のチェックができない場合でも、通信ケーブル２４を作業者が接近しやすい場所に敷設しておけば、定期点検も容易に行うことができる。【００４５】
上記センサ装置１０において、シリアルデータ出力部２３から受信ユニット３０へのコマンド体系を統一する。即ち、一般にセンサ装置と外部機器との間でコマンド体系が異なっている場合が少なくないが、このような場合でも両者の間にコマンド変換手段を介すことなく、受信ユニット３０で種々のセンサ装置のコマンドを認識することができ、汎用性を高めることができる。また、上記の構成により、センサ装置１０は、高精度、高分解能で回転位置（前記直線変位の位置でもよい）を検出し、その位置、速度加速度等の物理量を高精度で高速応答性にも優れ且つ信頼性の高い汎用の測定器とすることができる。【００４６】
＜その他の実施形態＞
図４〜図７は、その他の実施形態を示すものであり、第１実施形態と異なるところを説明する。尚、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。【００４７】
図４は、第２実施形態を示す図１相当図であり、センサ装置１０と受信ユニット３０との間に送信モジュール５０が設けられている。送信モジュール５０は、シリアルデータ信号を受信して波形成形する受信部５１と、受信した信号を光信号に変換して照射する発光素子５２とを備える。この場合、発光素子５２は、受信部５１から供給される電気信号により発光する発光ダイオード（赤外発光でもよい）で構成された非接触通信手段である。一方、受信ユニット３０の受信部３１には、受光部としてのフォトダイオード５３が、検出回路５６を介して接続されている。フォトダイオード５３は、発光素子５２が出力する光の強度に応じて電流を流し、検出回路５６は、オペアンプ及び帰還抵抗を含む電流電圧変換回路である。【００４８】
受信ユニット３０は、作業者による携帯が可能な構成とした場合、送信モジュール５０との位置合せ（光軸合せ）を行い、その光信号の受信の適否を表示部３２で確認しておく。そして、センサ装置１０からシリアルデータ信号が出力されると、その電気信号は送信モジュール５０の発光素子５２にて光信号に変換される。この光信号をフォトダイオード５３で受光することにより、受信ユニット３０においてシリアルデータ信号が再生される。従って、受信ユニット３０において検出情報やセンサ情報を確認することができ、周辺機器４０，４１でモニタやデータの管理を行うことができる等、第１実施形態と同様の効果が得られる。【００４９】
こうして、送信モジュール５０は、センサ装置１０からのシリアルデータ信号を一旦受信し、その受信信号を受信ユニット３０等の外部機器へ送信する中継装置を構成し、外部機器と非接触で通信を行う非接触通信手段を備える。この非接触通信手段は、発光素子５２の光信号に限らず、後述する磁気結合や静電容量結合、無線通信等を利用して非接触で信号を伝送するものであればよい。【００５０】
上記のように、周辺機器４０，４１を接続した場合でも、非接触通信手段にて非接触で信号を伝送することで、センサ装置１０と周辺機器４０，４１との間で完全に絶縁される。このため、製造設備においてもノイズ等によるセンサ装置１０の誤動作を極力抑制することができる。また、製造設備にセンサ装置１０が複数設置され、それらの定期点検を１台の受信ユニット３０で行う場合、センサ装置１０毎に送信モジュール５０を常時接続しておくことで、点検時の接続作業を省略して作業を容易に行うことができる。【００５１】
図５（ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態の変形例を示しており、図５（ａ）は、送信モジュール５０´周辺の構成の概略を示している。同図に示すように、送信モジュール５０´は、発光素子５２を用いており、安価で簡単な構成とされている。この場合、通信ケーブル２４は、その入手性やコスト、並びに長距離パルス伝送の観点から、例えば１００Ωの特性インピーダンスのＬＡＮケーブル等を用いる。尚、送信モジュール５０´の入力インピーダンスは、図５（ａ）に示す抵抗成分Ｒ１，Ｒ２の他、電圧と電流が比例しない非線形負荷たる発光素子５２を含むため、正確に１００Ωに設定することは困難となるが、後述するように通信ケーブル２４の特性インピーダンスと整合させる構成を採用することができる。【００５２】
図５（ｂ）の送信モジュール５４では、発光素子５２に代えて絶縁トランス５５を構成するコイル５５ａを用いている。即ち、送信モジュール５４に設けた１次側コイル５５ａと、受信ユニット３０に設けた２次側コイル５５ｂとを対向離間させる。こうして、送信モジュール５４と受信ユニット３０との間で、１次側コイル５５ａと２次側コイル５５ｂとの磁気結合手段により、非接触で信号を伝送する。この場合、センサ装置１０側（シリアルデータ出力部２３側）に、シリアルデータ信号をマンチェスタ符号（直流成分の低い符号でもよい）に変換するエンコード部（図示略）を設ける。また、受信ユニット３０に、マンチェスタ符号のデコードを行う（復調する）デコード部５７を設ける。ここで、マンチェスタ符号は、周知のように論理値１，０についてビット区間の中央でハイレベルからローレベル或いはローレベルからハイレベルに変化させる。これにより、伝送信号の直流成分をなくして、磁気結合に適した構成とすることができる。【００５３】
図５（ａ）（ｂ）では、通信ケーブル２４による信号伝送経路を１系統で示している。この場合、受信ユニット３０側で受信したデータ信号に重畳されているクロック信号を分離抽出する処理を実行する。このクロック抽出を正しく行うべく、例えばマンチェスタ符号化を行う。これによれば、接続線数が少なく簡単な構成とすることができる。一方、図示は省略するが、信号伝送経路は、クロック信号とデータ信号とを２系統で送信するようにしてもよい。この場合、１系統の場合と比べ、高速でデータの通信を行うことができる。【００５４】
図５（ａ）の光学式の構成において、市販のデバイスを用いても、例えば１０Ｍｂｐｓ（bit per second）以上で高速伝送するシステムを構築することができる。また、光学式の場合、光の指向性が高く、複数の発光源があったとしても、相互に干渉し難い。更に、光学式は、所定周波数帯で無線通信する通信手段と異なり、無線通信規格を考慮する必要がなく、送信回路及び受信回路を簡単なものとすることができる。【００５５】
図５（ｃ）（ｄ）は、センサ装置１０におけるノイズ抑制手段を示している。また、同図の符号２３ａはシリアルデータ信号を出力するバッファを示している。先ず、図５（ｃ）における一対の信号ラインＬ１，Ｌ２には、コモンモードチョークとしてのリアクトル５８、５８が介挿されている。各リアクトル５８、５８は、同一の特性値を有し、夫々の信号ラインＬ１，Ｌ２に配設されることで、高調波抑制機能を備えるだけでなく、シリアルデータ出力部２３におけるコモンモードリアクトルとしても機能する。【００５６】
図５（ｄ）に示すシリアルデータ出力部２３には、パルストランス５９が配設されている。この場合、前述したようにシリアルデータ信号をマンチェスタ符号に変換するエンコード部を設けることで、伝送信号の直流成分をなくす。これにより、パルストランス５９において不要なノイズ成分を遮断するとともに、直流成分のない符号化信号を２次側たる外部機器側へ伝送することができる。【００５７】
図６は、第３実施形態の送信モジュール６０をシリアルデータ出力部２３とともに示している。シリアルデータ出力部２３は、シリアルデータ信号に直流電圧を重畳して出力するように構成されている（図６で通信ケーブル２４上の波形図における電圧ｖ参照）。一方、送信モジュール６０の受信部６１は、入力されるパルス信号に基づき発光素子５２をオン・オフする波形成形回路６２を備えている。入力端子Ｐ１と波形成形回路６２との間には、波形成形回路６２に直列に接続されたコンデンサＣｘと、波形成形回路６２に並列に接続された抵抗Ｒｘとが設けられる。コンデンサＣｘと並列に接続されたインダクタＬｘは、比較的大きなインダクタンスの値を有し、リップルの無い直流電圧＋Ｖ２に平滑する。この＋Ｖ２は、送信モジュール６０における電源電圧とされ、内部の回路６２に供給される。【００５８】
一方、シリアルデータ信号は、コンデンサＣｘによって直流成分がカットされ、交流（パルス）成分のみが波形整形回路６２に入力される。また、この場合、Ｒｘが交流成分に対する入力抵抗となり、送信モジュール６０における入力インピーダンスは、実質Ｒｘとなる。この入力インピーダンスを、通信ケーブル２４の特性インピーダンスに整合させることで伝送時の波形歪を抑制し、長距離のパルス伝送を行う場合でも、良好なパルス受信特性を得ることができる。尚、波形整形回路６２は、入力抵抗の高いコンパレータＩＣ等で構成され、＋Ｖ２の電源電圧が供給される。【００５９】
上記のように送信モジュール６０では、内部の回路６２に電源を供給する事が可能であるので、図７のような送信モジュール６３の構成を採用することができる。送信モジュール６３は、非接触通信手段として、電源電圧＋Ｖ２に基づき動作するデータ変換回路６４及び無線通信回路６５と、アンテナ６６とを更に備える。波形整形回路６２で波形成形された信号に基づいて、データ変換回路６４と無線通信回路６５を介して所定の周波数帯の搬送波が変調され、アンテナ６６から外部機器側へ送信される。このとき、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による所定の無線通信規格に対応した無線通信にて通信を行う。これにより、図７に示す外部機器としての通信端末（スマートフォン６７）等で受信し、その表示画面で上記した各種の情報を視認することができ、専用の受信ユニットも不要となる。【００６０】
尚、通信ケーブル２４は、図６、図７に示す一対の信号線を撚り合わせたツイストケーブルに限らず、２対の信号線としてもよい。この場合、２対の信号線において、直流信号とシリアルデータ信号とを夫々独立して伝送しても、一対の信号線と同様の機能を得ることができる。【００６１】
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、種々の変形又は拡張が可能である。
送信モジュールは、非接触通信手段を備えた構成に限らず、例えば受信ユニットに対して有線接続する構成としてもよい。また、外部機器は、受信ユニット３０や、スマートフォン６７、他の周辺機器４０，４１に限らず、所定の通信規格で通信可能な市販の機器を用いることができる。この場合でも、上記した汎用性の高い送信モジュールを通信手段として、データ信号の授受を行うことができる。この他、本発明は、温度センサ２１に代えて、外部環境又は内部環境を検知する他の検知手段を用いる等、適宜変更して実施しうる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明は、センサ装置に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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