JPH0342823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、親局と子局とをパルス変成器および
単一の双方向伝送線路により結合してデータの双
方向伝送を行なう双方向伝送方式、さらに詳しく
云えば、親局には、上記パルス変成器の親局側巻
線に直列に接続した直流電源とスイツチ回路と、
上記巻線に流れる電流を基準値と比較することに
より子局からの送信信号を受信して親局側受信信
号を得る手段を備え、子局には、上記パルス変成
器の子局側巻線に並列に接続したインピーダンス
可変手段と親局から送られる送信信号を受信し子
局側受信信号を得る手段とを具備した双方向伝送
方式に関する。

〔従来技術と問題点〕

一般に、データの有無すなわちデータ“１”、
“０”の情報に対する信号のデイジタル伝送にお
いては、高品質伝送が必要であるとともに、伝送
線路の節約等の経済的要求も満たさなければなら
ない。このために、単一線路を用いた双方向伝送
方式が考えられている。上記の方式において、伝
送線路の断線又は無接続を検出可能にすることが
必要であるが、従来の技術に従えば、上記の伝送
線路の断線または無接続検出には複雑な回路およ
び複雑な手順を必要とするものが多く、コスト高
となり適当なものがなかつた。

この種の双方向伝送方式として例えば特開昭56
−71349号、特開昭56−117456号のものが知られ
ている。これ等公知方式においては、親局側送受
信回路からパルス変成器の二次側（子局側）の状
態を知ることができず、すなわち、伝送線路の断
線、あるいは無接続を知ることができないという
欠点があり、この欠点を救済するために断線ある
いは無接続の検知手段を設けようとすれば、高価
となる欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した従来技術の欠点を除去し、
親局側送受信回路に簡単な回路を追加し、簡単な
処理により、伝送線路の断線または無接続を検出
し、この検出情報により受信データの有効、無効
を判別するとともにさらにRAS情報として知る
ことのできる双方向伝送方式を経済的に提供する
ことを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は上記目的を達成するため、親局側と子
局側の送受信回路の両方または一方に含まれるパ
ルス変成器を介して結合された単一伝送線路によ
り信号を双方向に伝送するもので、親局側には、
前記パルス変成器の親局側巻線に直列接続された
スイツチング手段と、親局側よりの送信信号また
は同期信号を子局側に送出する際に、該信号に応
じて前記スイツチング手段を開閉する送信手段
と、前記パルス変成器の親局側巻線に流れる電流
を検出して基準値と比較することにより子局側か
らの送信信号を受信する受信手段とを備え、子局
側には、前記変成器の子局側巻線間に並列接続さ
れたインピーダンス可変手段と、前記パルス変成
器の子局側巻線に生ずる親局側からの送信信号お
よび同期信号を受信する受信手段と、親局側より
の同期信号に基づいて子局側からの送信信号の送
出タイミングを制御して何れか一方の送信信号の
送信のために前記同期信号の送出期間に含まれる
第１期間において前記インピーダンス可変手段の
インピーダンスを変化させる送信手段とを備え、
前記伝送線路が正常状態にあり且つ前記同期信号
の送出期間において前記インピーダンス可変手段
のインピーダンスを変化させた時と変化させない
時に親局側の受信手段によりそれぞれ検出される
２つの受信信号の中間値に前記基準値を設定し、
親局側の受信手段は、前記同期信号の送出期間の
中で前記第１期間と該第１期間以外の第２期間と
においてそれぞれ受信信号をサンプリングして前
記基準値と比較し、第２期間において検出された
受信信号の比較結果により第１期間において検出
された受信信号の比較結果の有効性を判別するこ
とを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。図において１００は親局側送受信回路、２０
０は子局側送受信回路である。

親局側送受信回路１００にはデータ回路１およ
び２が接続され、子局側送受信回路２００にはデ
ータ回路１２および１３が接続され、両送受信回
路１００および２００はパルス変成器５および８
により単一の信号伝送線路７を介して結合され
る。

親局側では直流電源Vccが抵抗４を介してパル
ス変成器５の親局側巻線（一次巻線Ｐ）に接続さ
れる。

データ回路２からの親局側送信信号あるいは同
期信号Smはスイツチング回路６を開閉し、パル
ス変成器５を駆動する。

上記パルス変成器５の親局側巻線Ｐを流れる電
流を基準値と比較することにより子局からの送信
信号Ssを受信して親局側受信信号Rmを得る手段
として、本実施例においては、抵抗４、基準電圧
Vrefが印加されているコンパレータ３を有する。
すなわち、上記巻線に流れる電流値を抵抗４にお
ける電圧降下に変換してコンパレータ３に与え
る。コンパレータ３は上記電圧を該基準電圧
Vrefと比較し、該基準電圧Vrefより低下したと
き出力Ｈを送出する。コンパレータ３の出力は親
局側受信信号Rmとなる。そして、この信号Rm
を分岐して受信データ検出回路２２および伝送線
路状態検出回路２３に入力し、データの検出およ
び伝送線路状態検出を行ない、その検出結果をデ
ータ回路１に入力する。

なお、２１はデータ・サンプリング・クロツク
発生回路であつて、後述のように異なつたタイミ
ング（位相）の第１および第２のサンプリングク
ロツクCL₁およびCL₂を送出する。

子局側では、子局側送受信回路２００のパルス
変成器８の二次巻線Ｓは伝送線路７に接続され、
その子局側巻線（一次巻線Ｐ）の一端は接地さ
れ、他端は受信信号検出回路１０とインピーダン
ス可変手段を構成するスイツチング回路９に接続
されている。受信信号検出回路１０の出力は子局
側受信信号Rsとしてデータ回路１２に入力しデ
ータの検出が行なわれ、また同信号Rsはタイミ
ング設定回路１１に入力し、タイミング制御され
子局側制御出力信号Csとなつてデータ回路１３
を制御する。この制御出力信号Csの制御により、
データ回路１３から所定のタイミングで子局側送
信信号Ssが送出される。スイツチング回路９の
制御信号入力端はデータ回路１３に接続されてお
り、データ回路１３から送出される子局側送信信
号Ssを受け、これによつてスイツチング（オ
ン・オフ制御）される。スイツチング回路９がオ
ンのときは、親局側から見たパルス変成器８のイ
ンピーダンスは小さく、またスイツチング回路９
がオフのときは上記インピーダンスは大きくな
る。このようにスイツチング回路９はインピーダ
ンス可変手段として作用する。

いま、第１図においてＡ方向（親局から子局）
のデータ信号伝送を「送信モード」、Ｂ方向（子
局から親局）のデータ信号伝送を「受信モード」
とする。

第２図は、第１図の実施例の「送信モード」の
ときの信号のタイム・チヤートである。

第２図において、ａは親局から子局へ送る送信
データDsmの波形、ｂは親局側送信信号Smの波
形、ｃは子局側受信信号Rsの波形、ｄは子局側
送信信号Ssの波形である。

第２図ｂに示す親局側送信信号Smは親局側送
信データDsmのデータ“１”、“０”に対応して、
パルス幅変調を受けた信号であり、この信号Sm
によりスイツチング回路６が信号のパルス幅に応
じて開閉動作を繰返えす。スイツチング回路６の
動作によりパルス変成器５が駆動され、親局側送
信信号Smが伝送線路７に送出され、これにより
子局側パルス変成器が駆動される。子局側パルス
変成器８の駆動により生じた応答は、該パルス変
成器８の子局側巻線Ｐより取出され、受信信号検
出回路１０で検出され、該受信信号検出回路は、
第２図ｃに示すように親局側送信信号Smと対応
する波形の子局側受信信号Rsを出力する。

この場合、パルス幅変調波形が正しく伝えられ
るように適切な回路定数が設定される。すなわ
ち、第２図ａ，ｂに示すように１個のデータに対
応する１ビツト信号に対して時間幅τのタイムス
ロツトが割当てられ、該タイムスロツトにおい
て、データ“１”に対しては大きい時間幅taをも
つパルスを、データ“０”に対しては小さい時間
幅tbのパルスを割当てる。

子局側受信信号Rsは、伝送による遅れ時間は
あるが、第２図ｃに示すようにこのパルス幅変調
信号Smを忠実に再生したものとなる。したがつ
て子局側データ回路１２では親局送信データ
Dsmを容易に再生することができる。

なお送信モードでは、第２図ｄに示すように子
局側送信信号Ssはロー（LOW）に保たれ、スイ
ツチ回路９を閉（オン）の状態としている。

次に、受信モードにおける動作を説明する。第
３図は第１図の実施例の「受信モード」のときの
信号のタイム・チヤートである。第３図において
ａは親局側送信信号Smの波形を、ｂは子局側受
信信号Rsの波形を、ｃは子局から親局へ送る送
信データDssの波形を、ｄは子局側送信信号Ssの
波形を、また、ｅは親局側受信信号Rmの波形を
それぞれ示す。

親局送受信回路１００において、第３図ａに示
す親局側送信信号Smが「受信モード」時の同期
信号として子局側に伝送され、前記「送信モー
ド」の場合と全く同様に、第３図ｂに示す子局側
受信信号Rsとして受信される。

「受信モード」においても、子局側から親局側
へ送信される１個の子局側送信データに対応する
１個の信号に対して、第３図ａに示すように時間
幅τの１個のタイム・スロツトを割当て、この１
タイム・スロツトτの期間中に親局側送信信号
Smが時間幅tcだけ同期信号として親局から子局
に送出される。子局側では、受信信号検出回路１
０が送信信号Smに対してやや遅延（td）した受
信信号Rsを出力するが、その時間幅は送信信号
Smと同じtcである。子局は子局側送信データが
存在する場合には、この親局側送信信号Smの送
出期間（すなわち、信号Smがハイレベルである
期間）中の一部の期間だけインピーダンス可変手
段としてのスイツチング回路９を操作する。

上記受信信号Rsはタイミング設定回路１１に
入力してタイミング制御されてデータ回路１３に
入力し、データ回路１３は送信データDssが
“１”のときには受信信号Rsの受信からteだけ遅
れてパルス幅tfの信号Ssをスイツチング回路９に
出力し、データDssが“０”のときには信号Ssを
出力しない。なお、時間teは（td＋te）が第３図
ａに示す送信信号Smのパルス幅tcの1/2程度にな
るように設定する。またパルス幅tfは立下りが送
信信号Smの立下りとほぼ等しいか、やや遅くな
る程度に設定する。これに応じて親局側受信信号
RmはデータDssが“１”のときには小さいパル
ス幅の信号となり、データDssが“０”のときに
は大きいパルス幅の信号となる。

次に、第３図ｅに示す親局側受信信号Rmがど
のようにして形成されるのかを第１図、第４図に
より説明する。

まず、第１図において、親局に設けたパルス変
成器５の親局側巻線Ｐの一端ａ点の電位に着目す
る。受信モード時にもスイツチング回路６は第３
図ａおよび第４図ａに示す親局側送信信号Smに
よつて開閉される。すなわち、親局側送信信号
Smがハイレベルのときスイツチング回路６は閉
（オン）、ローレベルのとき開（オン）となる。親
局側送信信号Smがハイレベルにあつてスイツチ
ング回路６が閉のとき、直流電源Vccより抵抗
４、パルス変成器５、スイツチング回路６を電流
が流れる。

本発明によれば上記電流を基準値と比較するこ
とにより子局からの送信信号Ssを受信して親局
側受信信号Rmを得る手段を備えている。本実施
例においては上記手段は、上記直流電源に直列に
接続された抵抗４およびコンパレータ３を含み、
上記電流値を抵抗４における電圧降下に変換して
これをコンパレータ３において基準電圧Vrefと
比較するよう構成されている。

スイツチ回路９は子局側送信信号Ssがハイレ
ベルのときには開（オフ）となり、ローレベルの
ときには閉（オン）となるように構成されている
ので、子局側送信信号Ssがハイレベル、つまり
パルスが存在し、子局側スイツチング回路９が開
（オフ）であれば、パルス変成器５の二次側Ｓの
インピーダンスＺはZ₀（約100オーム）であるため
親局側スイツチング回路６が開（信号Smがハイ
レベル）のとき、パルス変成器５の一次巻線Ｐに
は下記の電流が流れる。

Ie＋Vcc／Z₀＋R₁ ……(1) ここにIeは励磁電流、R₁は抵抗４の抵抗値と
し、パルス変成器５の巻線比は１：１であるとす
る。

これに対して子局側送信信号Ssがローレベル
つまりパルスがないときで子局側スイツチング回
路９が閉（オン）となると、パルス変成器５の二
次側ＳのインピーダンスＺはZ₁（約０オーム）と
きわめて低くなり、親局側送信信号Smがハイレ
ベルでそのスイツチング回路６が閉（オン）のと
き、パルス変成器５の親局側（一次）巻線Ｐには
下記の電流が流れる。

Ie＋Vcc／Z₁＋R₁ ……(2) すなわち、子局側送信信号Ssに応じて、パル
ス変成器５の一次巻線Ｐを流れる電流つまり抵抗
４を流れる電流が変化する。この場合上記電流２
は上記電流１よりも大きいので、ａ点の電位Va
は電流１による電圧降下よりも電流２による電圧
降下のほうが大きくなる。

また、伝送線路７が断線していれば、パルス変
成器５の二次巻線ＳのインピーダンスＺはZ₂（約
無限大）ときわめて高くなり親局側スイツチング
回路６が閉のとき、パルス変成器５の一次巻線Ｐ
には下記の電流が流れる。

Ie＋Vcc／Z₂＋R₁≒Ie ……(3) すなわち、わずかな励磁電流が流れるだけで、
ａ点における電圧降下はわずかである。

第４図は送信モードにおける動作を説明するた
めの各部の波形図であり、ａは親局側送信信号
Smの波形図を示し、ｂ，ｃは子局側より送信デ
ータDss“１”、“０”を伝送するときの子局側送
信信号Ssの波形図、パルス変成器５の親局側巻
線Ｐの側のａ点における電圧Vaの波形図、およ
び親局側受信信号Rmの波形図を示し、ｄは伝送
線路７が断線した時のパルス変成器５の親局側巻
線Ｐの側のａ点における電圧Vaの波形図、ｅは
親局側受信信号Rmの波形図を示している。

第４図ａに示す親局側送信信号Smは第３図ａ
に示す親局側送信信号Smと同一波形である。ま
ず、送信データDssが“１”のときの動作を説明
する。第４図ｂにおいて、信号Smがローレベル
であるときには、スイツチング回路６が開（オ
フ）であるため、電圧VaはVccに等しくなつて
いる。次に信号Smがハイレベルになり、スイツ
チング回路６が閉（オン）になると、送信データ
Dssが“１”の場合には、子局側送信信号Ssは最
初はローレベルで、所定時間経過後（第３図ｄで
はtd＋te）にハイレベルとなる。このため、信号
Ssがローレベルの場合には前述の(2)式で示され
る電流が第１図の抵抗４を流れるため、電圧Va
は第４図ｂに示すように電圧V₁まで低下する。
これに対して、信号Ssがハイレベルの場合には
前述の(1)式で示される電流が抵抗４を流れるた
め、電圧Vaは第４図ｂに示すように電圧V₂とな
る。

第１図において、パルス変成器５の一次巻線Ｐ
と抵抗４との接続点ａにおける電圧Vaはコンパ
レータ３に導かれ、上記電圧V₁とV₂との間の値
に設定された基準電圧Vrefと比較される。コン
パレータ３はａ点の電圧Vaが基準電圧Vrefより
低いとき、その出力をハイレベルとし高いときロ
ーレベルとする。この出力は第４図ｂに示す親局
受信信号Rmに外ならない。

次に送信データDssが“０”のときの動作を第
４図ｃにより説明する。本発明によれば、送信デ
ータDssが“０”のときには子局側送信信号Ssは
ローレベルのままとしておく。このため、親局側
送信信号Smがハイレベルのときに前述の(2)式で
示される電流が抵抗４を流れるため、電圧Vaは
第４図ｃに示すように信号Smがハイレベルのと
きのみ電圧V₁まで低下する。この電圧Vaをコン
パレータ３において基準電圧Vrefと比較するた
め、親局側受信信号Rmは第４図ｃに示すように
信号Smと等しい信号となる。

さらに、伝送線路７が断線の場合には、親局側
送信信号Smがハイレベルのときに前述の(3)式で
示される電流が抵抗４を流れるため、電圧Vaは
第４図ｄに示すように電圧V₃までしか低下しな
い。したがつて、コンパレータ３において電圧
Vaを基準電圧Vrefと比較することにより得られ
る親局側受信信号Rmはローレベルのままであ
る。

このように、送信データDssが“１”、“０”の
とき、および伝送線路が断線のときでは親局側受
信信号Rmは第４図ｂ，ｃ，ｄに示すように異な
るが、この受信信号Rmは２つに分岐して受信デ
ータ検出回路２２および伝送線路状態検出回路２
３に入力する。

データ・サンプリングクロツク発生回路２１は
第４図に示すタイミングの第１および第２のデー
タ・サンプリングクロツクCL₁およびCL₂を発生
し、上記回路２２，２３に送り、ここで上記受信
信号Rmのサンプリングを行ない、それぞれその
サンプリング結果をデータ回路１に送る。

子局側より受信した親局側受信信号Rmが、第
４図ｂに示すようにデータ“１”に対応するもの
であれば、第１のクロツクCL₁によつて伝送線路
状態検出回路２３においてハイレベル“１”がサ
ンプリングされ、次いで第２のクロツクCL₂によ
つて受信データ検出回路２２においてローレベル
“０”がサンプリングされる。これによりデータ
回路１では“１”、“０”がサンプリングされたこ
とにより受信信号がデータ“１”に対応するもの
と識別する。

子局側より受信した親局側受信信号Rmが第４
図ｃに示すように“０”に対応するものであれ
ば、第１のクロツクCL₁によつて伝送線路状態検
出回路２３においてハイレベル“１”がサンプリ
ングされ、次いで第２のクロツクCL₂によつて受
信データ検出回路２２においてハイレベル“１”
がサンプリングされる。これによりデータ回路１
では“１”、“１”がサンプリングされたことによ
り受信信号がデータ“０”に対応するものと識別
する。

これに対して、伝送線路７が断線している場合
には子局側より受信した親局側受信信号Rmが第
４図ｄに示すようにローレベル“０”の状態であ
るため、第１のクロツクCL₁によつて伝送線路状
態検出回路２３においてローレベル“０”がサン
プリングされ、次いで第２のクロツクCL₂によつ
て受信データ検出回路２２においてローレベル
“０”がサンプリングされる。伝送線路状態検出
回路２３でサンプリングされるデータは、送信デ
ータDss“１”、“０”に対応するものであれば
“１”であるのに対して、伝送線路７が断線して
いれば“０”となるので、データ回路１では伝送
状態検出回路２３でサンプリングされるデータが
“０”であれば伝送線路の断線と識別することが
できる。すなわち、本発明によれば、第１のクロ
ツクCL₁により伝送状態検出回路２３でサンプリ
ングされるデータにより伝送線路が正常であるか
どうかを識別し、正常であれば第２のクロツク
CL₂により受信データ検出回路２２においてサン
プリングされるデータにより送信データDssが
“０”か“１”かの識別がされるのである。

換言すれば、受信モードにおいてデータ回路１
は、 親局側送信信号Smが同期信号として時間幅
tcだけ子局側に送出されている期間の中で、子
局側送信データの存在に応じてインピーダンス
可変手段が操作される第１期間（第４図ｂで信
号Ssがハイレベルの期間）に第２のサンプリ
ングクロツクCL₂によつて子局側送信データの
サンプリングを行い、 親局側送信信号Smが同期信号として時間幅
tcだけ子局側に送出されている期間の中で、前
記第１期間以外の第２期間（第４図ｂで信号
Rmがハイレベルの期間）に第１のサンプリン
グクロツクCL₁によつて検出された伝送線路状
態信号（伝送線路状態検出回路２３の出力）に
よつて、前述のサンプリングされた子局側送信
データの有効性の判定を行うのである。

この伝送線路状態信号はいわゆるRAS（信頼
性、利用可能性、保守容易性）情報として格
納、または表示することが簡単にできる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、
本発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、その技術的範囲内で種々の変形が可能であ
る。

例えば、親局側あるいは子局側のいずれか一方
のパルス変成器を除去し、その一次巻線Ｐへの接
続端を直接伝送線路７に接続する構成が可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば親局、子局側とも伝送回路がき
わめて簡単な回路で構成されているため、特に入
出力信号線を多数備えるプロセス制御用信号入出
力装置に用いてコストダウンおよび信頼性の向上
が期待でき、また回路の方式上きわめて効率のよ
い双方向伝送が可能であり、比較的長距離の伝送
でも高い伝送品質が得られ、伝送回路のインピー
ダンスを低くできるので耐ノイズ性に優れ、しか
もパルス変成器の絶縁により大地電位差のある２
地点間の信号伝送にも適用できる、等の従来の技
術による双方向伝送方式の利点を全て有する他
に、なお伝送線路の状態検出手段を備えており、
伝送線路の断線または無接続の検出ができ、信頼
性が向上するとともにRAS機能を一段と充実で
き、しかもこれ等をきわめて簡単な小数の回路を
付加するのみで、経済的に実現し得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図は第１図の実施例の「送信モード」のときの各
信号のタイム・チヤート、第３図ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅは第１図の実施例の「受信モード」のとき
の各信号のタイム・チヤート、第４図ａ，ｂ，
ｃ，ｄは第１図の実施例の「受信モード」のとき
の動作を説明するための各信号の波形図である。 １００……親局側送受信回路、２００……子局
側送受信回路、１，２，４……データ回路、３…
…コンパレータ、４……抵抗、５，８……パルス
変成器、６，９……スイツチング回路、７……伝
送線路、１０，２２……受信データ検出回路、１
１……タイミング・設定回路、２１……データ・
サンプリング・クロツク発生回路、２３……伝送
線路状態検出回路、Sm……親局側送信信号、
Rm……親局側受信信号、Ss……子局側送信信
号、Rs……子局側受信信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 親局側と子局側の送受信回路の両方または一
   方に含まれるパルス変成器を介して結合された単
   一伝送線路により信号を双方向に伝送するもの
   で、親局側には、前記パルス変成器の親局側巻線
   に直列接続されたスイツチング手段と、親局側よ
   りの送信信号または同期信号を子局側に送出する
   際に、該信号に応じて前記スイツチング手段を開
   閉する送信手段と、前記パルス変成器の親局側巻
   線に流れる電流を検出して基準値と比較すること
   により子局側からの送信信号を受信する受信手段
   とを備え、子局側には、前記変成器の子局側巻線
   間に並列接続されたインピーダンス可変手段と、
   前記パルス変成器の子局側巻線に生ずる親局側か
   らの送信信号および同期信号を受信する受信手段
   と、親局側よりの同期信号に基づいて子局側から
   の送信信号の送出タイミングを制御して何れか一
   方の送信信号の送信のために前記同期信号の送出
   期間に含まれる第１期間において前記インピーダ
   ンス可変手段のインピーダンスを変化させる送信
   手段とを備え、前記伝送線路が正常状態にあり且
   つ前記同期信号の送出期間において前記インピー
   ダンス可変手段のインピーダンスを変化させた時
   と変化させない時に親局側の受信手段によりそれ
   ぞれ検出される２つの受信信号の中間値に前記基
   準値を設定し、親局側の受信手段は、前記同期信
   号の送出期間の中で前記第１期間と該第１期間以
   外の第２期間とにおいてそれぞれ受信信号をサン
   プリングして前記基準値と比較し、第２期間にお
   いて検出された受信信号の比較結果により第１期
   間において検出された受信信号の比較結果の有効
   性を判別することを特徴とする双方向伝送方式。