JPH04213990A - ２線式データ収集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば駐車場の駐車状況
や病室の呼び出し状況を監視するシステム等に装備され
る装置であって、親機に複数台接続された子機の各デー
タを親機に随時転送して収集する２線式データ収集装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置の従来例として図５に示す
ものがある。１は親機、βは電源ライン、γは信号ライ
ンである。親機１には電源ラインβ、信号ラインγを介
して子機♯１、♯２、・・・♯ｍが並列に合計ｍ台接続
されている。子機♯１、♯２、・・・♯ｍにはスイッチ
である検知センサＸ１、Ｘ２、・・・Ｘｍが夫々設けら
れている。この検知センサＸは駐車監視システムでいえ
ば駐車を検知する光電センサに相当するものである。

【０００３】即ち、子機♯１の検知データである検知セ
ンサＸ１の接点状態を子機♯１の内部にて電気信号に変
換し、この電気信号を信号ラインγを介して親機１に転
送する。この転送が終了すると検知センサＸ２の接点状
態を同様に親機１に順次転送して、子機♯１、♯２、・
・・♯ｍの全ての検知データを親機１に収集するように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による場合には、電源ラインβの他に信号ラインγ
を必要とするという本質的な欠点がある。これに伴って
、使用する電線の量が多いことからコストが高くつく他
、結線作業が複雑となることから、誤結線の発生の度合
いが多く、結線の検査も煩わしい。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であり、その目的とするところは特別な信号ラインを必
要としない２線式データ収集装置を提供することにある
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１請求項にか
かる２線式データ収集装置は、１台の親機と子機１、子
機２、・・・、子機ｎ、子機ｎ＋１、子機ｍ（１≦ｎ＜
ｎ＋１≦ｍ：ｎ、ｍは自然数）とが、子機用の電源ライ
ンと信号ラインとを兼ねた２線式配線ラインを介して、
当該順番で並列接続されており、各子機の有する検知デ
ータを前記順番で親機に順次転送してデータ収集する２
線式データ収集装置であって、親機は、パルス電圧を２
線式配線ラインを介して各子機に出力する電力供給用の
発振器と、２線式配線ライン上に伝送される電流信号を
検知データとして検出するデータ検出回路と、発振器か
らパルス電圧が出力される度にデータ検出回路の出力を
随時入力して各子機の検知データを収集するデータ収集
回路とを備えている一方、子機ｎは、２線式配線ライン
に通電されるパルス電圧を平滑化して電源電圧を出力す
る子機用電源回路と、子機ｎと子機ｎ＋１との間の２線
式配線ラインに設けてあるスイッチ回路と、前記電源電
圧が印加されたときから所定時間だけ遅らせてスイッチ
回路をオフ状態からオン状態にせしめるスイッチ動作回
路と、検知センサの検知結果たる検知データをスイッチ
回路がオフ状態であるときに電流信号として２線式配線
ラインに送出するデータ検知回路とを備えている。

【０００７】本発明の第２請求項にかかる２線式データ
収集装置は、子機ｎの各回路に有するスイッチング素子
としてＭＯＳ型のＦＥＴを使用したことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明にかかる２線式データ収集装置
の一実施例を図面を参照して説明する。ここでは駐車監
視システムに装備された例について説明する。

【０００９】図１は本案装置全体のシステムの概略を示
す説明図である。１は親機である。♯１、♯２、・・・
♯ｍは合計ｍ台の子機であって各ガレージに配置されて
いる。親機１と子機♯１、♯２、・・・♯ｍとは２線式
配線ラインαを介してこの順番で並列接続されている。 ２線式配線ラインαは子機♯１、♯２、・・・♯ｍにつ
いての電源ラインと信号ラインとを兼ねるものである。 子機♯１、♯２、・・・♯ｍには検知センサＸ１、Ｘ２
、・・・Ｘｍが夫々設けられており、ここでは駐車の有
無を検知する光電センサである。検知センサＸ１、Ｘ２
、・・・Ｘｍの各検知結果は駐車の有無を示す検知デー
タとなる。

【００１０】図２は親機１の回路図であり、この図をも
とに親機１の回路構成について説明する。１１は所定周
波数のパルス電圧を出力する発振器である。発振器１１
の出力端子には２線式配線ラインαが接続されており、
発振器１１のパルス電圧により子機♯１、♯２、・・・
♯ｍに対して電力が供給されるようになっている。なお
、親機１の内部には図外の電源ラインが設けられており
、これにより発振器１１が動作するための電力が供給さ
れるようになっている。２線式配線ラインαの一方には
、スイッチング回路等からなるスイッチ１２が接続され
ている。スイッチ１２のスイッチング状態は後述するデ
ータ収集回路１４からの命令に基づいて制御されるよう
になっている。また、２線式配線ラインαの他方には、
電流／電圧変換用の抵抗である電流検出器１３（これは
データ検出回路に相当する）が接続されている。電流検
出器１３は２線式配線ラインαに流れる電流（子機♯１
、♯２、・・・♯ｍからの検知データたる電流信号に相
当する）を電圧に変換し、これをデータ収集回路１４に
送出するようになっている。

【００１１】データ収集回路１４はアンドゲート１４１
、カウンタ回路１４２、コンパレータ１４３、基準電圧
発生器１４５、シフトレジスタ１４６から構成されてい
る。以下、データ収集回路１４の回路構成について説明
すると、発振器１１から出力されたパルス電圧とスター
ト信号とはアンドゲート１４１の入力に導かれている。 ここでスタート信号とは子機♯１、♯２、・・・♯ｍの
各検知データを親機１に順次転送するためのスタートの
タイミングを与える信号であって、システム制御用のマ
イクロコンピュータ（図示せず）から導かれている。ア
ンドゲート１４１の出力信号はカウンタ回路１４２に導
かれている。即ち、スタート信号がハイレベル（子機側
の検知データを親機１に転送せよという命令を意味する
）である期間だけ、発振器１１のパルス電圧に同期した
パルスがシフトパルスとしてカウンタ回路１４２に導か
れるようになっている。

【００１２】カウンタ回路１４２は、カウンタ数を子機
数と同じｍに設定したカウンタ等からなる回路であって
、カウンタ回路１４２の各出力信号はスイッチ１２やシ
フトレジスタ１４６に導かれている。即ち、アンドゲー
ト１４１から出力されたパルスのカウント数がｍ未満で
あれば、当該パルスをシフトレジスタ１４６に出力し、
と同時に、スイッチ１２をオン状態にする信号を生成す
る。その後、カウント数がｍとなると、前記パルスはシ
フトレジスタ１４６には出力されず、スイッチ１２もオ
ン状態からオフ状態に変化せしめる信号を生成するよう
になっている。コンパレータ１４３は、電流検出器１３
の出力電圧と基準電圧発生器１４５の基準電圧とを比較
し、この比較結果に基づいてシフトレジスタ１４６の入
力データを生成するようになっている。

【００１３】シフトレジスタ１４６はレジスタ数がｍで
あり、コンパレータ１４３からの入力データをカウンタ
回路１４２からのシフトパルスに応じてシフトするよう
になっている。なお、シフトレジスタ１４６の出力デー
タは上記したマイクロコピュータに随時出力されるよう
になっている。

【００１４】図２は子機♯１の回路図であり、この図を
もとに子機♯１の回路構成について詳しく説明する。Ａ
は２線式配線ラインαに接続された子機用電源回路に相
当する電源回路である。電源回路Ａはダイオードｄ、平
滑コンデンサＣ、抵抗Ｒ１から構成されており、２線式
配線ラインαに通電されたパルス電圧を平滑化するとと
もに、平滑化した電圧を電源電圧ｖ１として子機♯１に
備えられている各回路に出力するようになっている。な
お、ダイオードｄはコンデンサＣ１から出力される電流
が２線式配線ラインα側に逆流しないようにするために
設けられている。また、抵抗Ｒ１は装置の一連の動作が
終了したときに、コンデンサＣ１にチャージされた電荷
を所定時間内に放電させるために設けられている。

【００１５】Ｂは２線式配線ラインαの一方に接続され
たスイッチ回路である。ここではＰチャネルＭＯＳ型の
ＦＥＴＳ１が使用されており、そのドレイン側に子機♯
２が接続されている（図１参照）。即ち、スイッチ回路
Ｂは子機♯１と子機♯２との間の２線式配線ラインαに
設けられている。なお、ＦＥＴＳ１のゲート側にはスイ
ッチ動作回路Ｃが接続されている。

【００１６】スイッチ動作回路Ｃは抵抗Ｒ３、コンデン
サＣ２、ｎチャネルのＭＯＳ型のＦＥＴＱ１、抵抗Ｒ４
からなる回路であって、電源電圧ｖ１を抵抗Ｒ３、コン
デンサＣ２にて分圧し、この電圧をＦＥＴＱ１のゲート
電圧にし、このドレイン電圧をＦＥＴＳ１をゲートに出
力するようになっている。即ち、電源電圧ｖ１が通電さ
れても、ＦＥＴＱ１は直ぐにはターンオンせず、抵抗Ｒ
３、コンデンサＣ２により決定される時間だけ遅れてタ
ーンオンする。ＦＥＴＱ１がオン状態となると、このド
レイン電圧が零となってＦＥＴＳ１がオフ状態からオン
状態に変化するようになっている。また、ＦＥＴＱ１の
ドレイン側にはスイッチ回路Ｂだけでなく、ＦＥＴＱ２
を介してデータ検知回路Ｄが接続されている。なお、抵
抗Ｒ３、コンデンサＣ２の時定数は、親機１側の発振器
１１のパルス周波数を考慮して決定されるが詳しいこと
については後述する。

【００１７】データ検知回路Ｄは上記した検知センサＸ
１を中心とした回路であって、ｎチャネルのＭＯＳ型の
ＦＥＴＱ２、抵抗Ｒ６、ｎチャネルのＭＯＳ型のＦＥＴ
Ｓ２、抵抗Ｒ２から構成されている。ＦＥＴＱ１のドレ
イン電圧をＦＥＴＱ２のゲート電圧とするとともに、Ｆ
ＥＴＱ２のドレイン電圧をＦＥＴＳ２のゲート電圧とし
ている。ＦＥＴＳ２のドレインは抵抗Ｒ２、検知センサ
Ｘ１を介して２線式配線ラインαの他方（グランド側）
に接続されている。即ち、検知センサＸ１の接点がオン
状態であるとき、電源電圧ｖ１が通電されると、ＦＥＴ
Ｑ２が直ぐにターンオンし、ＦＥＴＳ２もターンオンす
る。このとき、ＦＥＴＱ２のソース、ドレイン、Ｒ２、
検知センサＸ１の接点を介して２線式配線ラインαに電
流が流れる。この状態はＦＥＴＱ１がターンオフするま
で維持される。一方、検知センサＸ１の接点がオフ状態
であるとき、電源電圧ｖ１が通電されても、ＦＥＴＱ２
等は同様にターンオンするが、上記電流が２線式配線ラ
インαに流れることはない。つまりデータ検知回路Ｄは
検知センサＸ１の検知結果を電流信号に変換し、この電
流信号を検知データとして２線式配線ラインαに送出す
るようになっている。

【００１８】なお、子機♯２〜子機♯ｍの回路構成につ
いても上記した子機♯１と全く同様であるので説明は省
略する。ただ、子機♯ｍの後段に子機が接続される可能
性がない場合には、スイッチ回路Ｂを省略でき、検知セ
ンサＸｍの周辺回路のみの回路構成となる。

【００１９】図４は子機♯１、子機♯２の所定部位の電
圧、電流、スイッチング状態を示すタイミングチャート
である。以下、この図を随時参照して２線式データ収集
装置の動作について説明する。

【００２０】まず、発振器１１を動作させ２線式配線ラ
インαにパルス電圧を出力する。この状態で図２に示す
スタート信号がアクティブ（ハイレベル）となると、発
振器１１のパルスに同期した信号がアンドゲート１４１
から出力され、カウント回路１４２によりスイッチ１２
がオン状態となり、パルス電圧が子機♯１に供給される
。なお、スイッチ１２がオン状態となって、最初のパル
ス電圧が２線式配線ラインαに通電されたとき、子機♯
１のスイッチ回路Ｂ（ＦＥＴＳ１）はオフ状態であるの
で、子機♯１の後段に接続された子機♯２〜子機♯ｍに
はパルス電圧は供給されない。

【００２１】時刻ｔ１にてパルス電圧が２線式配線ライ
ンαに通電されると、電源回路Ａにより図３中に示すａ
点の電圧が上昇し、時刻ｔ２にて電源電圧ｖ１が生成さ
れる。時刻ｔ３から時刻ｔ５にかけての期間は、２線式
配線ラインαにパルス電圧が通電され得ない状態となる
が、電源電圧ｖ１はコンデンサＣ１の充電により子機♯
１の各回路が正常に動作する範囲で保持される。また、
時刻ｔ５になると再びパルス電圧が通電され、以後、こ
の繰り返しとなり、結果として、電源電圧ｖ１は保持さ
れる。

【００２２】時刻ｔ２にて電源電圧ｖ１が出力されると
、データ検知回路ＤにおけるＦＥＴＱ２及びＦＥＴＳ２
がオフ状態からオン状態となる。これと前後して、図３
中に示すｂ点の電圧、言い換えると、ＦＥＴＱ１のゲー
ト電圧が上昇する。図４の例では検知センサＸ１の接点
がオン状態であるので、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間、
言い換えると、スイッチ回路Ｂ（ＦＥＴＳ１）がオフ状
態である間に、２線式配線ラインαに電流（検知データ
に相当する）が流れる。２線式配線ラインαに流れる電
流が流れると、親機１側の電流検出器１３の両端に電圧
が発生する。このとき発生する電圧は基準電圧発生器１
４５の基準電圧より大きくなるように設定されているの
で、コンパレータ１４３の出力はハイレベルとなり、シ
フトレジスタ１４６の先頭レジスタには‘１’のデータ
が記憶される。なお、この‘１’のデータは子機におけ
る検知センサの接点状態がオン状態であるということを
示している。

【００２３】一方、時刻ｔ４にてｂ点の電圧がＶＴＨ（
ＦＥＴＱ１がターンオンするときのゲート電圧である）
を超えると、ＦＥＴＱ１がオフ状態からオン状態に変化
して、ＦＥＴＱ２がオン状態からオフ状態に変化する。 と同時に、スイッチ回路Ｂ（ＦＥＴＳ１）がオフ状態か
らオン状態に変化する。つまり時刻ｔ１にてパルス電圧
が通電されたときから時間Ｔ１（子機♯１からの検知デ
ータを親機１側に転送するに要する十分な期間）を経過
するまでは、スイッチ回路Ｂ（ＦＥＴＳ１）をオフ状態
に維持されるが、時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４では、検
知データを転送し得ないようにする一方、スイッチ回路
Ｂ（ＦＥＴＳ１）をオフ状態からオン状態にするように
なっている。

【００２４】ＦＥＴＳ１がオン状態となり、時刻ｔ５に
て次のパルス電圧が２線式配線ラインαに通電されると
、このパルス電圧は子機♯２側の２線式配線ラインαに
も通電されることになる。この子機♯２のその後の基本
的動作は上記した子機♯１と同様である。ただ、子機♯
２の検知センサＸ１の接点は上記とは異なってオフ状態
であるので、パルス電圧が通電されている期間（時刻ｔ
５〜時刻ｔ６）に子機♯２側のＦＥＴＳ２がオン状態と
なっても、２線式配線ラインαに電流は流れない。従っ
て、親機１側の電流検出器１３の両端には大きな電圧が
発生せず、コンパレータ１４３の出力はローレベルとな
る。一方、時刻ｔ５にて２線式配線ラインαにパルス電
圧が通電されると、アンドゲート１４１、カウンタ回路
１４２を通じてシフトレジスタ１４６にシフトパルスが
与えられるので、子機♯１の検知データは一つ分シフト
されている。そしてこの状態でコンパレータ１４３から
ローレベルの出力がシフトレジスタ１４６に入力される
と、この先頭レジスタには‘０’のデータが記憶される
。なお、この‘０’のデータは子機における検知センサ
の接点状態がオフ状態であるということを示している。

【００２５】そして時刻ｔ７で子機♯２側のスイッチ回
路Ｂ（ＦＥＴＳ１）がオフ状態からオン状態となると、
子機♯３が動作可能な状態となり、子機♯３の検知デー
タが同様に親機１側のシフトレジスタ１４６に転送され
る。その後、発振器１１からパルス電圧が出力される度
に、子機♯４、子機♯５・・・・の各検知データがシフ
トレジスタ１４６に随時転送され、パルス電圧が最初か
らｍ個分出力されると、子機♯ｍの検知データがシフト
レジスタ１４６に転送されることになる。このときのシ
フトレジスタ１４６のパラレルの出力データは、先頭レ
ジスタが子機♯ｍの検知データであり、これとは反対の
レジスタは子機♯１の検知データを示している。ここに
各子機の検知データがシフトレジスタ１４６に収集され
、このデータ群は図外のマイクロコンピータに随時転送
されるようになっている。

【００２６】また、発振器１１からｍ個分のパルス電圧
が出力された後は、カウンタ回路１４２が働いて、スイ
ッチ１２をオン状態からオフ状態にするので、パルス電
圧が子機♯１〜子機♯ｍに出力されることはなく、各子
機は未通電状態となる。更に、再びスタート信号がアク
ティブにされると、このときの各子機の検知データが再
び親機１に転送されることになる。

【００２７】上記した本実施例による場合には、後述す
るメリットに加えて、子機♯１〜子機♯ｍがアナログで
構成されているので、使用する部品点数が非常に少なく
、コスト及び小型化の点で非常に大きなメリットを期待
できる。

【００２８】なお、本発明にかかる２線式データ収集装
置は病室の呼び出し状況を監視するシステム等にも適用
可能であることは勿論、各子機の有する検知データをＰ
ＣＭ、ＦＭ等の方式で２線式配線ラインを介して親機に
転送するようにしてもかまわない。また、スイッチ動作
回路については、スイッチ回路のディレイ動作をデジタ
ルカウンタを用いて行うような形態を採ってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明の第１請求項にかかる２線
式データ収集装置による場合には、子機に対する電力供
給と検知データの親機への転送とを２線式配線ラインを
用いて行うような構成となっているので、２線式配線ラ
イン以外の特別な信号ラインを必要としない。従って、
３線式のものに比べて使用する電線の量を低く抑えるこ
とができる他、結線作業も単純となりコストの点で大き
なメリットがある。また、誤結線の発生の度合いが低く
、その検査も非常に簡単となる。

【００３０】本発明の第２請求項にかかる２線式データ
収集装置による場合には、子機の各回路に使用されるス
イッチング素子としてＭＯＳ型のＦＥＴを使用した構成
となっているので、親機に多数の子機を接続した場合で
も消費電流を極めて小さくすることができる他、子機の
検知データとしての２線式配線ラインに流れる電流の有
無の差を大きく採ることができるので、Ｓ／Ｎ比が良好
となるという別のメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２線式データ収集装置の一実施例を説
明するための図であって、実施例装置のシステムの全体
を示す概略図である。

【図２】図１における親機の回路図である。

【図３】図１における子機の回路図である。

【図４】実施例装置の動作説明を行うための図であって
、図３の子機の主要部位における電圧、電流、スイッチ
ング状態を示すタイミングチャートである。

【図５】従来のこの種の装置を説明するための図であっ
て図１に対応する図である。

【符号の説明】

α　　２線式配線ライン １　　親機 １１　　発振器 １３　　電流検出器 １４　　データ収集回路 ♯１〜♯ｍ　　子機 Ａ　　電源回路 Ｂ　　スイッチ回路 Ｃ　　スイッチ動作回路 Ｄ　　データ検知回路 Ｘ１〜Ｘｍ　　検知センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１台の親機と子機１、子機２、・・・
   、子機ｎ、子機ｎ＋１、子機ｍ（１≦ｎ＜ｎ＋１≦ｍ：
   ｎ、ｍは自然数）とが、子機用の電源ラインと信号ライ
   ンとを兼ねた２線式配線ラインを介して、当該順番で並
   列接続されており、各子機の有する検知データを前記順
   番で親機に順次転送してデータ収集する２線式データ収
   集装置であって、親機は、パルス電圧を２線式配線ライ
   ンを介して各子機に出力する電力供給用の発振器と、２
   線式配線ライン上に伝送される電流信号を検知データと
   して検出するデータ検出回路と、発振器からパルス電圧
   が出力される度にデータ検出回路の出力を随時入力して
   各子機の検知データを収集するデータ収集回路とを備え
   ている一方、子機ｎは、２線式配線ラインに通電される
   パルス電圧を平滑化して電源電圧を出力する子機用電源
   回路と、子機ｎと子機ｎ＋１との間の２線式配線ライン
   に設けてあるスイッチ回路と、前記電源電圧が印加され
   たときから所定時間だけ遅らせてスイッチ回路をオフ状
   態からオン状態にせしめるスイッチ動作回路と、検知セ
   ンサの検知結果たる検知データをスイッチ回路がオフ状
   態であるときに電流信号として２線式配線ラインに送出
   するデータ検知回路とを備えていることを特徴とする２
   線式データ収集装置。
2. 【請求項２】　　子機ｎの各回路に有するスイッチング
   素子としてＭＯＳ型のＦＥＴを使用したことを特徴とす
   る請求項１記載の２線式データ収集装置。