(57)【要約】【課題】  ノイズ信号の印加によるフォトカプラの破損を防止するとともに、ノイズ信号に対する耐性が高い半二重のデータ通信を可能にする。【解決手段】  網制御装置Ｎから端末装置Ｔにデータを伝送する第１フォトカプラ１と、端末装置Ｔから網制御装置Ｎにデータを伝送する第２フォトカプラ２と、端末装置Ｔが網制御装置Ｎにデータを伝送する通信状態と端末装置Ｔが網制御装置Ｎからのデータを受信可能とする待機状態とに切り替える信号切替部２２とを備える。第１フォトカプラ１と第２フォトカプラ２とが直列に接続され、第１フォトカプラ１および第２フォトカプラ２と信号切替部２２とによって電源から接地への電気回路が形成され、各フォトカプラ１、２にダイオード２３ａ、２３ｂがそれぞれ並列に接続される。【選択図】  図２
2005117435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線に接続された網制御装置と端末装置との間で双方向にデータ通信を行うためのインターフェース回路において、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記網制御装置から端末装置にデータを伝送する第１絶縁回路と、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記端末装置から網制御装置にデータを伝送する第２絶縁回路とを備え、前記第１絶縁回路と第２絶縁回路とが直列に接続され、各絶縁回路に逆電圧抑制素子がそれぞれ並列に接続されたことを特徴とするインターフェース回路。
【請求項２】
通信回線に接続された網制御装置と端末装置との間で双方向にデータ通信を行うためのインターフェース回路において、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記網制御装置から端末装置にデータを伝送する第１絶縁回路と、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記端末装置から網制御装置にデータを伝送する第２絶縁回路と、前記端末装置が網制御装置にデータを伝送する通信状態と前記端末装置が網制御装置からのデータを受信可能とする待機状態とに切り替える切替部とを備え、前記第１絶縁回路と第２絶縁回路とが直列に接続され、前記第１絶縁回路および第２絶縁回路と前記切替部とによって電源から接地への電気回路が形成され、各絶縁回路に逆電圧抑制素子がそれぞれ並列に接続されたことを特徴とするインターフェース回路。
【請求項３】
第１絶縁回路および第２絶縁回路が網制御装置内に設けられ、切替部が端末装置内に設けられ、前記網制御装置と端末装置とが一対の接続線によって接続されたことを特徴とする請求項２記載のインターフェース回路。
【請求項４】
切替部は、スイッチング素子によって構成されることを特徴とする請求項２または３記載のインターフェース回路。
【請求項５】
第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第１絶縁回路に電流を流すことにより、網制御装置から端末装置へのデータ通信を可能とし、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第２絶縁回路に電流を流すことにより、端末装置から網制御装置へのデータ通信を可能とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインターフェース回路。
【請求項６】
逆電圧抑制素子はショットキーバリアダイオードであることを特徴とする請求項５記載のインターフェース回路。
【請求項７】
通信回線が接続されるとともに端末装置が一対の接続線を介して接続され、前記端末装置と双方向にデータ通信を行う網制御装置であって、入出力間を電気的に絶縁した状態で前記端末装置にデータを伝送する第１絶縁回路と、入出力間を電気的に絶縁した状態で前記端末装置からのデータを受信する第２絶縁回路とを備え、前記第１絶縁回路と第２絶縁回路とが直列に接続され、前記第１絶縁回路が一方の接続線に接続され、前記第２絶縁回路が他方の接続線に接続され、各絶縁回路に逆電圧抑制素子がそれぞれ並列に接続されたことを特徴とする網制御装置。
【請求項８】
第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第１絶縁回路に電流を流すことにより、網制御装置から端末装置へのデータ通信を可能とし、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第２絶縁回路に電流を流すことにより、端末装置から網制御装置へのデータ通信を可能とすることを特徴とする請求項７記載の網制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信回線に接続された網制御装置とこの網制御装置に接続された端末装置間における半二重のデータ通信を行うインターフェース回路に関し、特に網制御装置と端末装置間を電気的に絶縁した状態で双方向にデータを伝送するインターフェース回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆電話回線等の通信回線を使用して、センタ側装置と端末側装置との間でデータの送受信を行うデータ通信システムにおいて、端末側装置としては、センタ側装置に通信回線を介して接続された網制御装置と、網制御装置に接続線を介して接続されたメータ等の端末装置とから構成される。
【０００３】
網制御装置と端末装置とは、半二重のデータ通信を行う。このとき、接続線からのノイズの混入を防止するために、網制御装置と端末装置とは電気的に絶縁されている。そのため、インターフェース回路が両者の間に設けられ、インターフェース回路は、入出力間を電気的に絶縁した状態にして、双方向のデータ通信を行う。
【０００４】
従来のインターフェース回路を図１０に示す。これは、４線式のインターフェース回路であり、フォトカプラ１、２によって入出力間の電気的絶縁を図っている。網制御装置Ｎおよび端末装置Ｔの通信制御部３、４が、トランジスタ５、６を制御して、フォトカプラ１、２内のフォトダイオードを発光させることにより、フォトカプラ１、２内のフォトトラジスタが駆動する。このようにフォトカプラ１、２の動作により、網制御装置Ｎと端末装置Ｔとの間で双方向にデータ通信が行われる。
【０００５】
しかし、このインターフェース回路では、半二重のデータ通信を行うのに4本の接続線Ｌが必要となる。そのため、機器設置時の工事コストやケーブルなどの材料コストが高くなってしまう。この課題に対応するべく、特許文献１、２に、２線式のインターフェース回路が開示されている。
【０００６】
２線式のインターフェース回路を図１１に示す。このインターフェース回路において、端末装置Ｎが網制御装置Ｎからのデータを受信可能とする待機状態時には、端末装置Ｔのスイッチ７は接地側に接続され、スイッチ８はプルアップ抵抗９を介して電源側へ接続されている。このとき、フォトカプラ２のフォトダイオードには、逆方向の電圧が印加されている。また、フォトカプラ１のフォトトランジスタには、順方向電圧が印加されている。しかし、トランジスタ５がオフ状態であるため、フォトカプラ１のフォトダイオードは発光せず、フォトカプラ１のフォトトランジスタはオフ状態となっている。これにより、一対の接続線Ｌには電流が流れない。
【０００７】
網制御装置Ｎから端末装置Ｔに対してデータを送信するときは、網制御装置Ｎの通信制御部３がトランジスタ５をオン状態にして、フォトカプラ１のフォトダイオードに電流を流して発光させ、フォトカプラ１のフォトトランジスタをオン状態とする。これにより、接続線Ｌに電流が流れ、端末装置Ｔの通信制御部４における受信入力がＨｉからＬｏｗに変化する。すなわち、網制御装置Ｎのトランジスタ５をオンオフ制御して、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力端子に入力される信号レベルを制御することにより、端末装置Ｔにおいて網制御装置Ｎから送信されたデータを受信することが可能となる。
【０００８】
逆に、端末装置Ｔから網制御装置Ｎに対してデータを送信するときは、端末装置Ｔのスイッチ７をプルアップ抵抗１０を介して電源側に接続し、スイッチ８を接地側に接続する。このとき、接続線Ｌ間に印加される電圧が反転するので、フォトカプラ２のフォトダイオードに順方向電圧がかかり、電流が流れて、フォトダイオードは発光する。これにより、フォトカプラ２のフォトトランジスタはオン状態となり、網制御装置Ｎの通信制御部３における受信入力端子の入力がＨｉからＬｏｗに変化する。この状態で端末装置Ｔのスイッチ７を接地側に切り替えると、フォトカプラ２のフォトダイオードには順方向電圧が印加されず、フォトダイオードがオフ状態となる。網制御装置Ｎの通信制御部３における受信入力端子には、プルアップ抵抗１１を介してＨｉが入力される。すなわち、端末装置Ｔのスイッチ８を接地側にしたまま、スイッチ７を電源側と接地側との間で切替制御することにより、フォトカプラ２が動作して、網制御装置Ｎにおいて端末装置Ｔから送信されたデータを受信することが可能となる。
【特許文献１】特許第２６５４０３９号
【特許文献２】特許第２８３１６９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のインターフェース回路では、２本の接続線によりデータ通信が可能となるが、接続線間に静電気などのノイズ信号が印加された場合、２つのフォトカプラが並列に接続されているので、フォトカプラ１のフォトトランジスタおよびフォトカプラ２のフォトダイオードの両端に大きな電気的負荷が加わる。通常、フォトトランジスタの逆電圧ＶＥＣＯやフォトダイオードの逆電圧ＶＲに関する絶対最大定格は６Ｖ程度である。すなわち、フォトカプラ１のフォトトランジスタのＶＣＥ間に６Ｖ以上の電圧が印加されると、フォトカプラ２のフォトダイオードには絶対最大定格を越える逆電圧が印加されることになる。この場合、フォトカプラ２のフォトダイオードには過大な逆電圧がかかってしまい、このフォトダイオードが破損するおそれがある。同様にフォトカプラ２のフォトトダイオードに対して順方向の電圧が印加されると、フォトカプラ１のフォトトランジスタのＶＥＣ間には絶対最大定格を越える電圧が印加されることになる。そのため、フォトカプラ１のフォトトランジスタが破損するおそれがある。
【００１０】
通常、端末装置としてはガス検針用メータなどが用いられる。ガス検針用メータからは、ガス漏れ通知などの重要度の高いデータの送信を網制御装置に対して行う。これに応じて、網制御装置からガス検針メータに対しては、ガス弁の開閉信号などの重要度の高いデータの送信を行う。したがって、端末装置と網制御装置間でのデータ通信はより確実に行える必要がある。しかし、上記のようにフォトカプラが破損すると、端末装置と網制御装置間でのデータ通信を行うことが不可能となってしまう。
【００１１】
本発明は、上記に鑑み、ノイズ信号の印加によるフォトカプラの破損を防止でき、しかもノイズ信号に対する耐性が高い半二重のデータ通信を可能にしたインターフェース回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、通信回線に接続された網制御装置と端末装置との間で双方向にデータ通信を行うためのインターフェース回路において、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記網制御装置から端末装置にデータを伝送する第１絶縁回路と、前記網制御装置と端末装置とを電気的に絶縁した状態で前記端末装置から網制御装置にデータを伝送する第２絶縁回路とを備え、前記第１絶縁回路と第２絶縁回路とが直列に接続され、各絶縁回路に逆電圧抑制素子がそれぞれ並列に接続されたものである。
【００１３】
そして、端末装置が網制御装置にデータを伝送する通信状態と前記端末装置が網制御装置からのデータを受信可能とする待機状態とに切り替える切替部を備える。直列に接続された第１絶縁回路および第２絶縁回路と切替部とによって電源から接地への電気回路が形成され、双方向に通信可能なデータ通信路となる。ここで、第１絶縁回路および第２絶縁回路は網制御装置内に設けられ、切替部は端末装置内に設けられ、前記網制御装置と端末装置とが一対の接続線によって接続される。
【００１４】
フォトカプラ等の絶縁回路にノイズ信号による過大な電圧がかかっても、絶縁回路に並列に接続された逆電圧抑制素子による順方向電圧に応じた逆電圧が絶縁回路にかかる。したがって、絶縁回路にかかる逆電圧が抑えられ、絶縁回路がノイズ信号のような電気的負荷によって破損することがなくなる。また、逆電圧抑制素子により、絶縁回路にかかる順方向電圧も低くなる。そのため、受信した信号のレベルを判別するときのノイズマージンが広がり、ノイズ信号の影響を受けずにデータ通信できる。
【００１５】
特に、逆電圧抑制素子として、ショットキーバリアダイオードを用いると、逆方向電圧および順方向電圧を低減する効果が高まり、ノイズ信号からの影響をなくせる。
【００１６】
また、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第１絶縁回路に電流を流すことにより、網制御装置から端末装置へのデータ通信を可能とする。第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子に順方向電圧をかけ、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子に逆方向電圧をかけて、第２絶縁回路に電流を流すことにより、端末装置から網制御装置へのデータ通信を可能とする。
【００１７】
すなわち、一方の絶縁回路に接続された逆電圧抑制素子を通じて他方の絶縁回路に電流を流すことにより、データ通信が行われる。例えば、網制御装置から端末装置にデータを伝送するとき、第２絶縁回路に並列に接続された逆電圧抑制素子から第１絶縁回路への電気回路が形成される。第１絶縁回路の作動により、前記電気回路を通じて信号が端末装置に入力される。このとき、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子には、順方向電圧がかかり、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子には、逆方向電圧がかかる。端末装置から網制御装置にデータを伝送するとき、第１絶縁回路に並列に接続された逆電圧抑制素子から第２絶縁回路への電気回路が形成される。端末装置からの信号が第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子を通じて第２絶縁回路に流れ、第２絶縁回路の作動により信号が網制御装置に入力される。このとき、第１絶縁回路側の逆電圧抑制素子には、順方向電圧がかかり、第２絶縁回路側の逆電圧抑制素子には、逆方向電圧がかかる。このようにして、ノイズ信号に影響を受けずに安全にデータ通信を行える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、端末装置と網制御装置間の電気的接続を絶縁する２つの絶縁回路を直列に接続するとともに各絶縁回路に並列に整流素子を接続することにより、ノイズ耐性が高く、ノイズ信号に対してより安全度の高い双方向のデータ通信路を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態のインターフェース回路は、通信回線を通じてセンタ側装置と端末側装置との間でデータ通信を行うデータ通信システムにおける端末網制御装置と端末装置との間に介在するものである。図１に示すように、網制御装置Ｎと端末装置Ｔとはケーブルからなる一対の接続線Ｌによってデータ通信可能に接続される。この２線式のインターフェース回路は、網制御装置Ｎと端末装置Ｔとを電気的に絶縁した状態で網制御装置Ｎから端末装置Ｔにデータを伝送する第１絶縁回路２０と、網制御装置Ｎと端末装置Ｔとを電気的に絶縁した状態で端末装置Ｔから網制御装置Ｎにデータを伝送する第２絶縁回路２１と、端末装置Ｔが網制御装置Ｎにデータを伝送する通信状態と端末装置Ｔが網制御装置Ｎからのデータを受信可能とする待機状態とに切り替える信号切替部２２とを備える。
【００２０】
そして、第１絶縁回路２０と第２絶縁回路２１とが直列に接続され、第１絶縁回路２０が一方の接続線Ｌに接続され、第２絶縁回路２１が他方の接続線Ｌに接続され、信号切替部２２が両接続線Ｌに接続される。したがって、第１絶縁回路２０および第２絶縁回路２１と信号切替部２２とによって電源から接地への電気回路が形成される。また、各絶縁回路２０、２１に、逆電圧抑制素子としての整流素子２３がそれぞれ並列に接続される。整流素子２３の挿入により、網制御装置Ｎと端末装置Ｔとの間で半二重のデータ通信を行うことを可能とするとともにノイズ耐性を高める。
【００２１】
第１絶縁回路２０と整流素子２３との第１並列接続体および第２絶縁回路２１と整流素子２３との第２並列接続体は、網制御装置Ｎ内に設けられる。第１絶縁回路２０および第２絶縁回路２１には、網制御装置Ｎ側のデータ通信を制御する通信制御部３が接続される。通信制御部３は、第１絶縁回路２０を作動制御して、端末装置Ｔへデータを送信するとともに、第２絶縁回路２１の作動による端末装置Ｔからのデータを受信する。
【００２２】
信号切替部２２は、端末装置Ｔ内に設けられ、端末装置Ｔ側のデータ通信を制御する通信制御部４が接続される。通信制御部４は、通常時には待機状態、データを送信するときには通信状態となるように信号切替部２２を駆動する。信号切替部２２において状態を切り替えることにより、接続線Ｌに印加される電圧レベルが変化して、データの送受信が行われる。
【００２３】
具体的なインターフェース回路を図２に示す。信号切替部２２は、一対の第１、第２スイッチ７、８から構成される。第１スイッチ７と第１並列接続体とが第１接続線Ｌ１によって接続され、第２スイッチ８と第２並列接続体とが第２接続線Ｌ２によって接続される。第１スイッチ７は、第１接続線Ｌ１に接続された共通端子と、電源に接続された電源端子と、接地された接地端子とを有する。第２スイッチ８は、第２接続線Ｌ２に接続された共通端子と、通信制御部４に接続された電源端子と、接地された接地端子とを有する。
【００２４】
通信制御部４は、第１スイッチ７を電源端子と接地端子との間で切り替えるとともに、第２スイッチ８を電源端子と接地端子との間で切り替える制御を行う。すなわち、待機状態のとき、第１スイッチ７では共通端子と接地端子とを接続し、第２スイッチ８では共通端子と電源端子とを接続する。通信状態のときには、第２スイッチ８では共通端子と接地端子とを接続し、第１スイッチ７では、送信するデータに応じて電源端子と接地端子とを切り替える。
【００２５】
各絶縁回路２０、２１は、フォトカプラからなり、整流素子２３は、ダイオードとされる。すなわち、第１絶縁回路２０は第１フォトカプラ１、第２絶縁回路２１は第２フォトカプラ２である。
【００２６】
第１フォトカプラ１のフォトダイオードでは、カソード端子が接地され、アノード端子がトランジスタ５に接続される。トランジスタ５は、通信制御部３に接続され、トランジスタ５のオンオフが制御されることにより、第１フォトカプラ１が作動して、データが伝送される。なお、２４は第１フォトカプラ１のフォトダイオードの電流制限用抵抗である。第１フォトカプラ１のフォトトランジスタでは、エミッタ端子が第１スイッチ７に接続され、コレクタ端子が第２フォトカプラ２に接続される。整流素子である第１ダイオード２３ａのアノード端子は、第１スイッチ７に接続され、カソード端子が第２フォトカプラ２に接続される。すなわち、フォトトランジスタと第１ダイオード２３ａとは逆向きに接続される。
【００２７】
第２フォトカプラ２のフォトダイオードでは、カソード端子が第２スイッチ８に接続され、アノード端子が第１フォトカプラ１に接続される。整流素子である第２ダイオード２３ｂのアノード端子は、第２スイッチ８に接続され、カソード端子が第１フォトカプラ１に接続される。すなわち、フォトダイオードと第２ダイオード２３ｂとは逆向きに接続される。第１フォトカプラ１のフォトトランジスタでは、エミッタ端子が接地され、コレクタ端子が通信制御部３に接続される。第２フォトカプラ２が作動したときの出力信号が通信制御部３に入力され、データを受信できる。また、第１ダイオード２３ａと第２ダイオード２３ｂとは逆向きに接続される。
【００２８】
端末装置Ｔおよび網制御装置Ｎが待機状態の場合、端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力がＨｉとされ、信号切替部２２の第１スイッチ７は接地側に保持される。また、通信制御部２２の切替制御出力がＬｏｗとされ、第２スイッチ８はプルアップ抵抗９を介して端末装置Ｔの電源側へ接続される。第２スイッチ８が電源側へ接続されることにより、通信制御部４の受信入力はＨｉとなる。このとき、第２フォトカプラ２のフォトダイオードには逆方向の電圧が印加されているので、フォトダイオードには電流が流れない。第２フォトカプラ２のフォトトランジスタがオフ状態となるので、網制御装置Ｎにおける通信制御部３の受信入力はプルアップ抵抗１１を介してＨｉとなる。そして、第２フォトカプラ２に並列に挿入されている第２ダイオード２３ｂには順方向電圧が印加されるので、第２ダイオード２３ｂには電流が流れ、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタのＶＣＥ間に順方向電圧が印加される。しかし、網制御装置Ｎのトランジスタ５がオフ状態であるため、第１フォトカプラ１のフォトダイオードは発光せず、フォトトランジスタもオフ状態となる。このため、接続線Ｌには電流が流れない。
【００２９】
ところで、接続線Ｌから静電気などのノイズ信号が印加された場合、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタおよび第２フォトカプラ２のフォトダイオードの両端に大きな電気的負荷が加わる。このとき、第１フォトカプラ１と第２フォトカプラ２とは直列に接続されているので、印加された電圧は分圧され、従来のように２つのフォトカプラが並列に接続されている場合よりも個々のフォトカプラにかかる電圧は低く抑えられる。また、第２フォトカプラ２のフォトダイオードに印加される逆方向電圧は、第２フォトカプラ２に並列に挿入されている第２ダイオード２３ｂに規定される。すなわち、第２ダイオード２３ｂの順方向電圧以下となる。通常、ダイオードの順方向電圧は０．６Ｖ程度であり、この値はフォトカプラのフォトダイオードにおける逆電圧の絶対最大定格を十分満足するものである。なお、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタにも電気的な負荷が加わるが、これは順方向電圧であるので、問題はない。
【００３０】
次に、待機状態から網制御装置Ｎが端末装置Ｔに対してデータを送信する場合について、図３に基づいて説明する。網制御装置Ｎの通信制御部３は、送信データに応じて送信出力をＨｉ／Ｌｏｗに切り替える。トランジスタ５がオンオフされて、データの送信が可能となる。例えば図４に示すような調歩同期方式によりデータ通信を行う場合、待機状態では網制御装置Ｎにおける通信制御部３の送信出力はＨｉであるため、データの始まりを示すスタートビットの期間だけ送信出力をＬｏｗとする。続けてデータに応じてＨｉあるいはＬｏｗのデータビットを送出し、規定ビット送出後、ストップビット（Ｈｉ）を送出する。このようにして、網制御装置Ｎから端末装置Ｔへのデータ伝送が可能となる。
【００３１】
網制御装置Ｎの通信制御部３の送信出力がＬｏｗになると、トランジスタ５がオン状態となり、第１フォトカプラ１のフォトダイオードが発光する。待機状態では、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタのＶＣＥ間に順方向電圧が印加されているため、フォトダイオードが発光すると、フォトトランジスタはオン状態となり、第２接続線Ｌ２に電流が流れる。これにより、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力がＬｏｗとなる。すなわち、待機状態において網制御装置Ｎの通信制御部３の送信出力がＨｉからＬｏｗへ変化すると、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力もＨｉからＬｏｗへ変化し、逆に網制御装置Ｎの通信制御部３の送信出力がＬｏｗからＨｉへ変化すると、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力もＬｏｗからＨｉへ変化する。通信制御部４は、この受信入力のＨｉ／Ｌｏｗを検出することによって、網制御装置Ｎからのデータを受け取る。
【００３２】
網制御装置Ｎからのデータを受信するときの端末装置Ｔの受信シーケンスを図５に基づいて説明する。端末装置Ｔでは、通信制御部４の切替制御出力をＬｏｗ、送信出力をＨｉとすることにより、待機状態となる。待機状態において、通信制御部４の受信入力のＨｉからＬｏｗへの立ち下がりの変化を検出することにより、相手側からのデータ受信の開始を検知することが可能となる。これは、図４に示すスタートビットの検出を行うことを意味する。ＨｉからＬｏｗへの立ち下がりの変化を検出したとき、あらかじめ装置間で規定された通信プロトコルに従い、規定されたボーレートにより１ビットずつデータの受信処理を行う。規定されたデータビット長のデータを受信後、正常にストップビット（論理Ｈｉ）を受信したときには、受信データを受信バッファへ転送する等の受信データ処理を行い、待機状態となる。正常なデータ受信が行えなかった場合には、受信データを廃棄して、待機状態となる。以上のシーケンスを繰り返すことより、受信バッファには網制御装置Ｎから送信されてきたデータが蓄積され、データの受信が可能となる。
【００３３】
ここで、各フォトカプラ１、２に並列に挿入されたダイオード２３ａ、２３ｂをショットキーバリアダイオードとしてもよい。ショットキーバリアダイオードにおける順方向電圧は０．３Ｖ程度であるので、第２フォトカプラ２のフォトダイオードにかかる逆電圧がダイオード２３ａ、２３ｂに比べてより低くなり、電気的な絶対最大定格の面においてより安全性が高くなる。
【００３４】
また、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力における電圧レベルは、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタのＶＣＥと第２ダイオード２３ｂの順方向電圧ＶＦとの和となる。ショットキーダイオードを用いることにより、順方向電圧ＶＦが低くなるので、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力におけるＨｉ／Ｌｏｗのレベル判別時のノイズマージンが広がる。したがって、通信制御部４の受信入力に対する耐ノイズ性を高めることが可能となる。
【００３５】
次に、待機状態から端末装置Ｔが網制御装置Ｎに対してデータを送信する場合について、図６に基づいて説明する。端末装置Ｔの通信制御部４の切替制御出力をＬｏｗからＨｉにすると、第２スイッチ８は接地側へ接続され、通信状態となる。通信制御部４が送信データにあわせて送信出力をＨｉからＬｏｗへ変化させることにより、前述した調歩同期方式のようなあらかじめ装置間で取り決めた通信プロトコルにしたがってデータの送信が行われる。
【００３６】
端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力レベルをＬｏｗにすると、第１スイッチ７はプルアップ抵抗１０を介して電源側へ接続される。第１スイッチ７が電源側へ切り替えられると、網制御装置Ｎの第１ダイオード２３ａに順方向電圧が印加され、電流が流れる。このとき、第１フォトカプラ１はオフ状態であるが、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタには逆電圧がかかる。フォトトランジスタに印加される逆電圧は、第１フォトカプラ１と並列に挿入されている第１ダイオード２３ａの順方向電圧と同じ電圧となる。通常、ダイオードの順方向電圧は０．６Ｖ程度であり、この値はフォトカプラのフォトトランジスタにおける逆電圧の絶対最大定格を十分満足するものである。したがって、第１フォトカプラ１のフォトトランジスタに過大な逆電圧がかかることはない。
【００３７】
そして、第２フォトカプラ２のフォトダイオードにも順方向電圧が印加され、フォトダイオードに電流が流れ、第２接続線Ｌ２に電流が流れる。このとき、第２フォトカプラ２のフォトトランジスタのＶＣＥ間にはプルアップ抵抗１１を介して順方向電圧が印加されているため、第２フォトカプラ２はオン状態となり、網制御装置Ｎの通信制御部３の受信入力はＨｉからＬｏｗとなる。すなわち、待機状態において端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力がＨｉからＬｏｗへ変化すると、網制御装置Ｎの通信制御部３の受信入力もＨｉからＬｏｗへ変化し、逆に端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力がＬｏｗからＨｉへ変化すると、網制御装置Ｎの通信制御部３の受信入力もＬｏｗからＨｉへ変化する。これにより、端末装置Ｔから網制御装置Ｎに対してデータ送信が可能となる。
【００３８】
データを送信するときの端末装置Ｔの送信シーケンスを図７に基づいて説明する。端末装置Ｔでは、通信制御部４の切替制御出力をＬｏｗ、送信出力をＨｉとすることにより、待機状態となる。データの送信を行うには、まず通信制御部４の受信入力がＨｉであることを確認し、相手側からデータが送信されていないことを確認する。通信制御部４は、網制御装置Ｎがデータを送信していないことを認識すると、切替制御出力をＨｉとし、データ送信処理へ移行する。データ送信は、あらかじめ装置間で規定している通信プロトコルに従って１バイトのデータを１ビット単位で送出することにより行われる。以上の処理を全ての送信データを送出するまで繰り返すことにより、データの送信が可能となる。
【００３９】
なお、網制御装置Ｎにおける受信シーケンスは、図５に示したように、切替制御出力を除いて端末装置Ｔと同様のシーケンスにて行われる。
【００４０】
待機状態および通信状態における端末装置Ｔおよび網制御装置Ｎの通信制御部３、４の入出力の関係を図８に示す。端末装置Ｔでは、通信制御部４の送信出力をＨｉ、切替制御出力をＬｏｗとすると、待機状態になる。網制御装置Ｎでは、通信制御部３の送信出力をＨｉとすると、受信待ち、すなわち待機状態となる。このとき、端末装置Ｔおよび網制御装置Ｎの通信制御部３、４の受信入力はＨｉである。
【００４１】
網制御装置Ｎがデータ送信を行うとき、網制御装置Ｎの通信制御部３の送信出力がＨｉ→Ｌｏｗ→Ｈｉと変化すると、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力がＨｉ→Ｌｏｗ→Ｈｉと変化する。このとき、端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力はＨｉのままとされ、変化しないため、網制御装置Ｎの通信制御部３の受信入力もＨｉのままである。
【００４２】
また、端末装置Ｔがデータ送信を行うとき、端末装置Ｔの通信制御部４の切替制御出力をＨｉとして、端末装置Ｔの通信制御部４における送信出力がＨｉ→Ｌｏｗ→Ｈｉと変化すると、網制御装置Ｎの通信制御部３における受信入力がＨｉ→Ｌｏｗ→Ｈｉと変化する。このとき、網制御装置Ｎの通信制御部３の送信出力はＨｉのままで変化しないため、端末装置Ｔの通信制御部４の受信入力もＨｉのままである。
【００４３】
以上のように、端末装置Ｔおよび網制御装置Ｎの通信制御部３、４は、受信入力を確認することにより、データを送信可能か判断できる。例えば、受信入力がＨｉであれば、通信制御部３、４は、相手側が待機状態にあることを認識できる。したがって、通信制御部３、４は、受信入力を検出してから、データ伝送を開始する。これによって、双方から同時にデータ通信が行われて、信号が衝突することを避けることができ、半二重のデータ通信を行え、通信効率を高めることができる。
【００４４】
ここで、端末装置Ｔにおける信号切替部２２の他の形態を図９に示す。信号切替部２２は、スイッチング素子によって構成され、第１スイッチに相当する第１トランジスタ２５、第２スイッチに相当する第２、第３トランジスタ２６、２７を有する。第１トランジスタ２５は、第１接続線Ｌ１を介して網制御装置Ｎの第１並列接続体に接続される。通信制御部４の送信出力がＨｉのとき、第１トランジスタ２５はオンし、送信出力をＬｏｗに切り替えると、第１トランジスタ２５はオフする。
【００４５】
第２トランジスタ２６は、電源側に接続され、第３トランジスタ２７は接地側に接続され、通信制御部４の切替制御出力のＨｉ／Ｌｏｗに応じてオンオフされる。切替制御出力がＬｏｗのとき、第２トランジスタ２６はオンし、第３トランジスタ２７はオフし、第２並列接続体に接続された第２接続線Ｌ２は電源に接続される。切替制御出力をＨｉに切り替えると、第２トランジスタ２６はオフし、第３トランジスタ２７はオンし、第２接続線Ｌ２は接地される。
【００４６】
待機状態時、端末装置Ｔの通信制御部４の送信出力はＨｉとされる。第１トランジスタ２５はオンとなり、第１接続線Ｌ１を流れる信号はＬｏｗとなる。また、通信制御部４の切替制御出力はＬｏｗとされる。第２トランジスタ２６はオン、第３トランジスタ２７はオフとなり、第２接続線Ｌ２は抵抗２８および第２トランジスタ２６を介して電源側へ接続される。このように、待機状態のとき、端末装置Ｔと網制御装置Ｎとの間には電流が流れないため、第２接続線Ｌ２の信号はＨｉとなる。ダイオード２９、３０および抵抗３１によりＯＲ回路が構成され、切替制御出力の信号と第２接続線Ｌ２の信号とが入力すると、通信制御部４の受信入力はＨｉとなる。
【００４７】
待機状態において、網制御装置Ｎが送信処理を行うことにより、第２接続線Ｌ２を通じて電流が流れる。すると、第２接続線Ｌ２の信号はＬｏｗとなる。切替制御出力および第２接続線Ｌ２の信号がともにＬｏｗとなるため、通信制御部４の受信入力は抵抗３１を介してプルダウンされ、Ｌｏｗとなる。すなわち、切替制御出力をＬｏｗ、送信出力をＨｉに保持することにより、網制御装置Ｎのデータ送信によって第２接続線Ｌ２の信号がＨｉからＬｏｗへ変化し、通信制御部４の受信入力もＨｉからＬｏｗへ変化する。このようにして、端末装置Ｔは、網制御装置Ｎからのデータを受信できる。
【００４８】
端末装置Ｔからデータ送信するとき、端末装置Ｔの通信制御部４の切替制御出力をＨｉにする。第２トランジスタ２６はオフ、第３トランジスタ２７はオンとなり、第２接続線Ｌ２の信号はＬｏｗとなる。また、通信制御部４の受信入力はＨｉとなる。このとき、通信制御部４の送信出力をＨｉからＬｏｗに変化させると、第１トランジスタ２５はオフとなり、第１接続線Ｌ１の信号はプルアップ抵抗３２を介してＨｉとなる。第１接続線Ｌ１がＨｉ、第２接続線Ｌ２がＬｏｗとなることにより、第２フォトカプラ２に電流が流れるため、端末装置Ｔは、網制御装置Ｎに対してデータの送信が可能となる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。絶縁回路は、フォトカプラに限らず、フォトＭＯＳリレー、ソリッドステートリレーを用いてもよい。逆電圧抑制素子として、ダイオードに限らず、バリスタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のインターフェース回路の概略構成図
【図２】インターフェース回路の詳細回路図
【図３】待機状態時のインターフェース回路を示す図
【図４】通信データの信号波形を示す図
【図５】端末装置のデータ受信時のフローチャート
【図６】通信状態時のインターフェース回路を示す図
【図７】端末装置のデータ送信時のフローチャート
【図８】網制御装置および端末装置の通信制御部の入出力を示す図
【図９】他の形態の信号切替部の回路図
【図１０】従来の４線式のインターフェース回路を示す図
【図１１】従来の２線式のインターフェース回路を示す図
【符号の説明】
【００５１】
１    第１フォトカプラ
２    第２フォトカプラ
３、４    通信制御部
７    第１スイッチ
８    第２スイッチ
２３ａ、２３ｂ    ダイオード
２２    信号切替部
Ｎ    網制御装置
Ｔ    端末装置
Ｌ    接続線
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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