(57)【要約】【課題】電流信号の送信時に過剰な電流が流れるのを抑制する。【解決手段】受信側の通信装置１において、受信部12の受信信号に対して信号処理部10が判定処理を行い、その判定結果を送信部11から送信側の通信装置1に返信する。送信側の通信装置１では、信号処理部10が調整処理を行い、電流信号の送信時における電流の最大値が前記判定結果に応じた値となるように調整部13を制御する。故に、電流信号の送信時に過剰な電流が流れるのを抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される２線式の通信線を介して通信する通信装置であって、前記通信線から流れ込む電流の大きさを変化させることによって電流信号を送信する送信部と、当該送信部が変化させる前記電流の最大値を調整する調整部と、他の通信装置から送信される前記電流信号を受信する受信部と、前記受信部の受信状況を判定し、当該受信状況の判定結果を電流信号によって前記送信部より送信させる信号処理部とを備え、前記信号処理部は、他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記他の通信装置における受信状況の判定結果を取得し、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記判定結果に応じた値に調整させることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記受信状況の判定結果に基づいて前記電流の最大値を決定し、当該最大値を示す電流調整情報を他の通信装置へ通知するための電流信号を前記送信部より送信させ、さらに他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記電流調整情報を受け取ると、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記電流調整情報で示される値に調整させることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記受信部で受信する信号のレベルを前記受信状況の判定結果とし、当該信号レベルが所定範囲内に収まるように前記電流の最大値を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記電流の最大値を段階的且つ等間隔に調整することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記電流の最大値の増加又は減少と、増加又は減少させる段階の数とを前記電流調整情報とすることを特徴とする請求項４記載の通信装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記調整部に調整させた前記電流の最大値を示す電流調整情報を前記判定結果の送信元である前記他の通信装置へ通知するための電流信号を前記送信部より送信させ、さらに他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記電流調整情報を受け取ると、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記電流調整情報に応じて調整させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記調整部に前記最大値を調整させた後に前記受信状況が劣化した場合、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記調整前の値に戻させることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかの通信装置と、複数台の前記通信装置が互いに並列接続される２線式の通信線と、当該通信線に電圧を印加する電源装置とを有し、一方の前記通信装置における前記信号処理部は、他方の前記通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記他方の通信装置における受信状況の判定結果を取得し、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記判定結果に応じた値に調整させることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、及び当該通信装置を含む通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信線(伝送路)に対して親機(伝送ユニット)および複数台の通信装置(子機)が接続され、各通信装置と親機との間で通信を行う通信システムが知られている。この種の通信システムの一例として、親機が定期的に通信装置の状態を監視し、通信装置の状態に変化があった場合、その状態変化に対応する処理を行うように親機から他の通信装置に信号を送るものがある(たとえば特許文献１〜３参照)。
【０００３】
ただし、上記構成では、通信装置同士は常に親機を介して通信を行うものであって、親機が通信装置に対してポーリングを行うため通信速度が遅く、たとえばアナログ量のように比較的データ量の多い情報の伝送には不向きである。また、親機の故障時などにシステム全体が停止してしまうため、通信システムとしての信頼性が低いという問題もある。
【０００４】
これに対して、通信線に接続された通信装置同士がピア・ツー・ピア(Ｐ２Ｐ)で直接通信を行うように構成され、通信速度を向上させることで比較的データ量の多い情報も伝送可能とした通信システムが提案されている。この通信システムでは、親機を電源装置として用い、１台の親機から通信線を介して複数台の通信装置に電力供給を行うライン給電方式を採用することが一般的である。
【０００５】
ところで、上述のように通信装置同士が直接通信を行う通信システムでは、２線式の通信線に複数台の端末(親機、通信装置)が接続されるから、各端末の入力インピーダンスが通信線を介して並列接続されることとなる。したがって、通信装置間で電圧信号を用いた通信を行うためには、通信線に接続する端末のインピーダンスを高くする必要がある。たとえば親機は電源装置として機能するために平滑コンデンサなどを出力段に具備し、比較的低いインピーダンスを示す。このような端末に関しては、通信線との間に電圧信号に対して高インピーダンスとなる高インピーダンスモジュール(図示せず)を接続し、信号成分に対する入力インピーダンスを高くする必要がある。仮に、高インピーダンスモジュールを接続し忘れていると、通信線のインピーダンスが低下し通信装置同士の通信が成立しなくなる可能性がある。
【０００６】
以上のことから、上記通信システムの導入に当たっては、現場の状況の調査などに手間がかかり、施工業者の負担が大きくなるため、通信システムを容易に導入できないという問題がある。
【０００７】
そこで本出願人は、通信装置の送信部を、通信線に接続し、電源装置としての親機から通信線を介して流れ込む電流を変化させることで電流信号を通信線上に送出するようにした通信システムを既に提案している(例えば、特許文献４参照)。ただし、通信線に送出された電流信号は、通信線の線路インピーダンスによる電圧降下(通信線の線間電圧の変化)として伝送される。
【０００８】
これにより、通信装置からの信号の送出は電流信号で行われ、通信装置での信号の受信は、通信線の線間電圧の変化として得られる電圧信号で行われることになる。このように通信装置からの送出信号を電流信号としたことで、通信線のインピーダンスが低下しても通信可能となる。結果的に、通信システムの導入に当たっては、現場の状況の調査などの手間が軽減され、施工業者の負担が小さくなって、通信システムの導入が容易になるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第１１８０６９０号公報
【特許文献２】特許第１１９５３６２号公報
【特許文献３】特許第１１４４４７７号公報
【特許文献４】ＷＯ２００８／１１７７２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献４記載の従来例などでは、電流信号の送信時に通信線に流れる電流の大きさがほぼ一定である。したがって、それほど大きな電流を流さなくても電圧信号の振幅が充分に確保できている場合、例えば、通信装置の台数が少ない場合や通信距離が短い場合、通信に必要なレベルよりも大きな電流が通信線に流れることになる。このように必要以上に大きな電流を通信線に流すことは、消費電流の増大や通信装置及び通信線の温度上昇を招いてしまう。
【００１１】
また、電源装置(親機)の電流容量に余裕が無い場合、電流信号の送信時に通信線に流れる電流が電源装置の定格電流を超えてしまう虞もある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、電流信号の送信時に過剰な電流が流れるのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の通信装置は、電圧が印加される２線式の通信線を介して通信する通信装置であって、前記通信線から流れ込む電流の大きさを変化させることによって電流信号を送信する送信部と、当該送信部が変化させる前記電流の最大値を調整する調整部と、他の通信装置から送信される前記電流信号を受信する受信部と、前記受信部の受信状況を判定し、当該受信状況の判定結果を電流信号によって前記送信部より送信させる信号処理部とを備え、前記信号処理部は、他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記他の通信装置における受信状況の判定結果を取得し、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記判定結果に応じた値に調整させることを特徴とする。
【００１４】
この通信装置において、前記信号処理部は、前記受信状況の判定結果に基づいて前記電流の最大値を決定し、当該最大値を示す電流調整情報を他の通信装置へ通知するための電流信号を前記送信部より送信させ、さらに他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記電流調整情報を受け取ると、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記電流調整情報で示される値に調整させることが好ましい。
【００１５】
この通信装置において、前記信号処理部は、前記受信部で受信する信号のレベルを前記受信状況の判定結果とし、当該信号レベルが所定範囲内に収まるように前記電流の最大値を決定することが好ましい。
【００１６】
この通信装置において、前記調整部は、前記電流の最大値を段階的且つ等間隔に調整することが好ましい。
【００１７】
この通信装置において、前記信号処理部は、前記電流の最大値の増加又は減少と、増加又は減少させる段階の数とを前記電流調整情報とすることが好ましい。
【００１８】
この通信装置において、前記信号処理部は、前記調整部に調整させた前記電流の最大値を示す電流調整情報を前記判定結果の送信元である前記他の通信装置へ通知するための電流信号を前記送信部より送信させ、さらに他の通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記電流調整情報を受け取ると、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記電流調整情報に応じて調整させることが好ましい。
【００１９】
この通信装置において、前記信号処理部は、前記調整部に前記最大値を調整させた後に前記受信状況が劣化した場合、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記調整前の値に戻させることが好ましい。
【００２０】
本発明の通信システムは、何れかの通信装置と、複数台の前記通信装置が互いに並列接続される２線式の通信線と、当該通信線に電圧を印加する電源装置とを有し、一方の前記通信装置における前記信号処理部は、他方の前記通信装置から送信される前記電流信号を前記受信部で受信することで前記他方の通信装置における受信状況の判定結果を取得し、前記調整部を制御して前記電流の最大値を前記判定結果に応じた値に調整させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の通信装置及び通信システムは、電流信号の送信時に過剰な電流が流れるのを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】(ａ)は本発明に係る通信システムの実施形態を示すシステム構成図、(ｂ)は本発明に係る通信装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上における送信部及び調整部の概略回路構成図である。
【図３】同上の動作説明用のシーケンス図である。
【図４】同上の動作説明用のシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、特許文献４記載の従来例と同様に時分割多重伝送システム(遠隔監視制御システム)と通信線LSを共用する通信装置及び通信システムに本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。但し、本発明の技術思想は、時分割多重伝送システムと通信線を共用しない通信装置及び通信システムにも適用可能である。
【００２４】
図１(ａ)に本実施形態の通信システム並びに通信線LSを共用する時分割多重伝送システムのシステム構成を示す。時分割多重伝送システムでは、親機３に対して複数の子機４，５が２線式の通信線LSによって並列接続されてなり、特許文献４に記載されているようにパルス列からなるキャリアをパルス幅変調した伝送信号を親機３と子機４，５の間で時分割多重伝送している。なお、かかる時分割多重伝送システムについては、特許文献１〜３にも記載されているように従来周知であるから、親機３及び子機４，５の構成も含めて詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施形態の通信システムは、互いに通信線LSに並列接続された複数台(図示例では２台)の通信装置１，１と、各通信装置１，１に対して送信データを出力するとともに通信装置１，１から受信データを入力する端末装置２，２と、通信線LSに電圧を印加する電源装置(親機２)とで構成される。すなわち、通信線LSを介した通信(データ伝送)を行うのは通信装置１，１であるが、送信するデータを生成したり、受信したデータを処理するのは端末装置２，２である。但し、このような端末装置２，２は一般的なコンピュータ装置等で実現可能であるから、詳細な構成や動作についての説明は省略する。
【００２６】
通信装置１は、図１(ｂ)に示すように信号処理部10、送信部11、受信部12、調整部13、伝送信号受信部14などを備えている。伝送信号受信部14は、時分割多重伝送システムの親機３と子機４，５の間で伝送される伝送信号を受信する。送信部11は、信号処理部10から入力される送信信号を、通信線LSから流れ込む電流の大きさを変化させることによって電流信号に変換し、通信線LSを介して伝送されている伝送信号に重畳して送信する。ただし、従来技術で説明したように、通信線LSに送出された電流信号は、通信線LSの線間電圧の変化として伝送される。受信部12は、他の通信装置１から伝送信号に重畳して送信される電流信号を受信し、受信した信号(受信信号)を信号処理部10に出力する。ここで、受信部12は、電流信号による通信線LSの線間電圧の変化として得られる電圧信号を受信信号として信号処理部10に出力する。また調整部13は、後述するように送信部11が変化させる前記電流の最大値を調整する。
【００２７】
信号処理部10はマイクロコンピュータやメモリなどのハードウェアと、後述する種々の処理を行うためのプログラム(ソフトウェア)とで構成される。信号処理部10は、端末装置２から受け取る送信データを変調して送信信号を生成し且つ受信部12から入力される受信信号より受信データを復調して端末装置２に渡す処理や、伝送信号によるデータ伝送状況を解析して電流信号を重畳するタイミングを決定する処理などを行う。ここで、電流信号の重畳に適したタイミングは、例えば、特許文献４に記載されているように伝送信号がハイレベルあるいはローレベルに安定している期間である。また信号処理部10は、受信部12の受信状況を判定し、当該受信状況の判定結果を送信元である他の通信装置１へ通知する処理(以下、判定処理と呼ぶ。)を行う。さらに信号処理部10は、送信先である他の通信装置１から通知される判定結果に応じて、送信部11が電流信号を送信する際に通信線LSから引き込む電流の最大値を調整部13に調整させる処理(以下、調整処理と呼ぶ。)も行う。なお、各部への電源供給は、時分割多重伝送システムの子機３，４と同様に親機３から通信線LSを介して伝送される伝送信号を整流し安定化することによって供給する方法と、商用電源を整流し安定化することによって供給する方法の何れかの方法によって行われる。
【００２８】
図２は送信部11及び調整部13の概略回路構成を示している。送信部11は、オペアンプOPやバイポーラトランジスタTRなどで構成され、信号処理部10からオペアンプOPに入力される送信信号に応じてバイポーラトランジスタTRをオン・オフすることで通信線LSから引き込む電流(コレクタ電流)の大きさを変化させる。
【００２９】
調整部13は、スイッチSiと抵抗Ri(i＝１，２，３，４)が直列接続された複数(図示例では４つ)の直列回路を有し、これら４つの直列回路がバイポーラトランジスタTRのエミッタとグランドの間に互いに並列に接続されて構成される。各スイッチSiは信号処理部10によって個別にオン・オフされ、電流信号の送信時以外では全てのスイッチS1〜S4がオフされている。４つの抵抗Riは全て同一の抵抗値を持つものであってもよいし、少なくとも何れか１つの抵抗Riの抵抗値が他の抵抗Riの抵抗値と異なっていてもよい。
【００３０】
而して、送信部11によって通信線LSから引き込まれる電流の最大値は、調整部13において、バイポーラトランジスタTRのエミッタと実質的に接続される抵抗Riの合成抵抗の値(合成抵抗値)によって決定される。つまり、合成抵抗値が大きくなる(増加する)ほどに電流の最大値が小さくなり、合成抵抗値が小さくなる(減少する)ほどに電流の最大値が大きくなる。ここで、４つの抵抗Riが全て同一の抵抗値(＝Ｒ)を持つものである場合、信号処理部10によってオンされるスイッチSiの個数が１つずつ増える毎に合成抵抗値がＲ，Ｒ／２，Ｒ／３，Ｒ／４と段階的に減少し、電流の最大値が段階的に増大することになる。ただし、各抵抗Riの抵抗値並びに各スイッチSiのオン・オフのパターンが適切に設定されれば、調整部13の合成抵抗値(電流の最大値)を段階的且つ等間隔に調整することも可能である。
【００３１】
ここで、信号処理部10による判定処理について、さらに詳しく説明する。信号処理部10は、受信部12から入力される電圧信号のレベル(信号電圧)をしきい値と比較することで復調しており、信号電圧のピーク値としきい値との差分に基づいて受信状況を判定している。例えば、信号電圧のピーク値がしきい値に所定の余裕値を加えた値(以下、上限値と呼ぶ。)よりも低ければ、信号処理部10は受信状況が適正であると判定する。一方、信号電圧のピーク値が上限値以上であれば、信号処理部10は受信状況が不適正(電流過剰)であると判定する。さらに信号処理部10は、受信状況の判定結果を他の通信装置１に通知するための送信信号を生成して送信部11に出力する。そして、送信部11が前記送信信号を電流信号に変換し、伝送信号に重畳して他の通信装置１へ送信する。ただし、信号電圧のピーク値が不適正である場合に電流の最大値を下げる必要があることを、信号電圧のピーク値が適正である場合は電流の最大値を調整する必要が無いことを、それぞれ受信状況の判定結果として通知するようにしてもよい。
【００３２】
続いて、信号処理部10による調整処理について、さらに詳しく説明する。他の通信装置１から受信状況の判定結果が通知されると、信号処理部10は、電流信号の送信時における電流の最大値が前記判定結果に応じた値となるように調整部13を制御する。例えば、受信状況の判定結果が不適正(電流の最大値を下げる必要有り)であれば、信号処理部10は、調整部13の合成抵抗値が１段階だけ大きくなるようにスイッチSiのオン・オフを切り換える。したがって、調整部13の合成抵抗値が１段階大きくなったことにより、電流信号の次回送信時においては、前回送信時と比較して電流信号の送信時における電流の最大値を下げることができる。なお、受信状況の判定結果が適正(電流の最大値を下げる必要無し)であれば、信号処理部10は、調整部13の合成抵抗値を変更しない。
【００３３】
次に、図３のシーケンス図を参照しながら、一方の通信装置１(以下、「通信装置1A」と表記)から他方の通信装置１(以下、「通信装置1B」と表記)へ電流信号を送信した場合における各通信装置1A，1Bの動作を説明する。
【００３４】
まず、通信装置1Aの送信部11から通信装置1Bへ電流信号が送信される(F1)。通信装置1Bでは、受信部12が電流信号を受信し、受信部12から入力される受信信号に対して信号処理部10が判定処理を行う(F2)。ここで、一般的な通信プロトコルでは、信号を受信した通信装置から送信元の通信装置に対してACK(肯定応答)を返信するように定められており、本実施形態の通信装置１においても、送信先(受信側)の通信装置1Bから送信元(送信側)の通信装置1AにACKが返信される。そして、受信側の通信装置1Bの信号処理部10は、受信状況の判定結果を含む電流信号(ACK)を送信部11から送信側の通信装置1Aに返信させる(F3)。
【００３５】
通信装置1Aでは、受信側の通信装置1Bから返信される電流信号を受信部12で受信し、受信信号に含まれる受信状況の判定結果を信号処理部10が取得する。そして、信号処理部10が調整処理を行い、電流信号の送信時における電流の最大値が前記判定結果に応じた値となるように調整部13を制御する(F4)。
【００３６】
上述のように本実施形態では、信号処理部10が、他の通信装置1Bにおける受信状況の判定結果を取得し、調整部13を制御して電流の最大値を判定結果に応じた値に調整させるので、電流信号の送信時に過剰な電流が流れるのを抑制することができる。その結果、通信線LS及び通信装置１の発熱やノイズ等の原因となる不要な電流の低減が図れる。
【００３７】
ここで、受信側の通信装置1Bの信号処理部10が、受信状況の判定結果に基づいて電流の最大値を決定し、当該最大値を示す電流調整情報を送信側の通信装置1Aへ通知するようにしてもよい。ただし、本実施形態における調整部13では合成抵抗値を段階的に変化させることで電流の最大値を段階的に調整しているので、例えば、現在の値から変化させるべき合成抵抗値の段数を電流調整情報として送信側の通信装置1Aへ通知することが好ましい。このようにすれば、受信部12で受信する電流信号(通信線LSの線間電圧の変化で表される電圧信号)の信号レベルを正確に検出する必要が無く、電流の最大値の調整を容易且つ迅速に行うことができる。
【００３８】
また、図４のシーケンス図に示すように送信側の通信装置1Aで調整処理が行われた場合において、通信装置1Aの信号処理部10が、調整部13に調整させた電流の最大値を示す電流調整情報を電流信号によって通信装置1Bへ通知してもよい(F5)。そして、通信装置1Bの信号処理部10が調整処理を行い、調整部13を制御して通信装置1Aから通知される電流調整情報に応じて電流の最大値を調整させる(F6)。つまり、通信距離が同一である２台の通信装置1A，1Bにおいては、適正な電流の最大値がほぼ同一であると推定されるので、２台の通信装置1A，1Bの電流の最大値を同じ値に調整することにより、判定処理を行う回数を減らして迅速に調整を行うことができる。
【００３９】
ところで、調整部13が電流の最大値を下げることにより、耐ノイズ性の低下などに起因して電流信号の受信状況が劣化する場合がある。そこで、調整部13に電流の最大値を調整させた後に受信状況が劣化した場合、例えば、送信先の通信装置1Bから返信されるはずの電流信号(ACK)が受信できない場合、信号処理部10が調整部13を制御して電流の最大値を調整前の値に戻させることが好ましい。これにより、電流の最大値を調整する(下げる)ことに起因して通信不能となることが回避できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  通信装置
３  親機(電源装置)
10  信号処理部
11  送信部
12  受信部
13  調整部
LS  通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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