JPH0787035A - 光による複数のデータ伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２以上の複数のアナログデ−タを確実に伝送
でき、しかも異常が発生した場合にはそれを検知できる
光による複数デ−タ伝送方式を提供する。 【構成】 複数のデ−タＡ，Ｂ，Ｃ…を送る部分の電圧
範囲はＶ₁ ボルトからＶ₂ ボルトまでであり、Ｖ₁ ボル
ト以下Ｖ_L ボルトまでおよびＶ₂ ボルト以上Ｖ_Hボルト
までは異常検出領域としている。デ−タ部の前にはパイ
ロット信号を挿入し、パイロット信号の範囲はＶ_L ボル
トからＶ_H ボルトまでであり、この例では立ち下がりに
よってパイロット信号と判断する。異常検出期間に異常
が発生すれらば、出力はＶ₁ ボルト以下またはＶ₂ ボル
ト以上となり、受信側で検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動物体と静止物体と
の間等、物体間で同軸上に配置した発光素子と受光素子
を用いて光により無線でアナログデータを伝送する方
式、さらに詳しくいえば、該伝送方式において、２以上
の複数のデータを確実に伝送できるようにした光による
複数デ−タ伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデ−タ伝送方式は、ディジタル信
号をそのままの状態または伝送符号化して所定のプロト
コルに従って送信したり、搬送波を角度変調や光を強度
変調等して所定の伝送路（光ファイバ，メタル伝送路，
空間伝送路）を用いて行っている。また、アナログ信号
をディジタル信号に変換しないで伝送する方法として搬
送波をアナログ信号で振幅または角度変調する方式が一
般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】離れた物体間のデ−タ
を無線で送信する方法として電磁波や光が用いられてい
る。光による空間伝送方式を用いてアナログデ−タを送
信する場合、他の伝送方式と同様、エラ−を生じること
なく確実に伝送できることが望ましい。特に複数のデ−
タの送信では、各デ−タ部分を識別できるようにして送
らなければ受信側が正確に受けることができない。本発
明の目的は、２以上の複数のアナログデ−タを確実に伝
送でき、しかも異常が発生した場合にはそれを検知でき
る光による複数のデ−タ伝送方式を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光による複数のデ−タ伝送方式は、光に
より無線でアナログデ−タを伝送する方式であって、デ
−タを認識させるためのパイロット信号と、前記パイロ
ット信号の後に、アナログデ−タに対応して周波数変換
した複数のデ−タ部を後続させ、前記デ−タ部の電圧領
域は第１の電圧レベルから第２の電圧レベルまでの範囲
であり第１の電圧レベル以下および第２の電圧レベル以
上の電圧領域を異常検知領域とし、前記パイロット信号
電圧は、前記異常検知領域まで変化するものであり、そ
の立ち上がり、または立ち下がりで前記パイロット信号
を判断することにより、後続する複数のデ−タ部を認識
し、前記複数のデ−タ部期間中に前記第１の電圧レベル
以下または第２の電圧レベル以上になったとき異常と判
断するように構成されている。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、光により複数のアナログデ
−タを確実に伝送することができる。また、異常が生じ
たときにはそれを検知することができる。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は本発明による光による複数のデ−タ伝
送方式の信号波形図である。本発明における信号形式
は、赤外線を含む光による伝送方式であり、データ電圧
に対応した周波数に変換して伝送するものである。今、
このデータのとりうる電圧範囲をＶ1 ボルトからＶ2 ボ
ルトまでとして対応する周波数に変換したとき、Ｆ1 ヘ
ルツからＦ2 ヘルツまで取るとする。そして信号全体の
電圧範囲は、Ｖ1 ボルトより低い電圧のＶL ボルトから
Ｖ2 ボルトより高い電圧のＶH ボルトまで取るものと
し、データ領域を越えた下の領域および上の領域を異常
検知領域とする。すなわち、周波数に変換したとき、Ｆ
1 ヘルツ未満のＦL ヘルツまでおよびＦ2 ヘルツ以上Ｆ
H ヘルツまでを異常検知領域とする。

【０００７】かかる信号形式で複数のデータを伝送する
場合、どれがＡデータであり、またどれがＢデータ、Ｃ
データ・・・・であるかを識別できるようにしなければ
ならない。そこで、複数のデータは、順次時分割で一定
配列で繰り返し伝送するようにし、、特定の場所、すな
わちこの実施例ではＡデータの前にパイロット信号を挿
入している。このパイロット信号の波形は、正の矩形波
と負の矩形波を順次並べて組み合わせたものであり、そ
の中間に生ずる立ち下がり信号（または前後を並びかえ
て立ち上がり信号）を使用している。このパイロット信
号の波形を形成する正の矩形波の正のピーク値はＶH ボ
ルト、すなわちＦH ヘルツであり、また、負の矩形波の
負のピーク値はＶL ボルト、すなわちＦL ヘルツであ
る。

【０００８】このような信号形式を用いることにより、
データが正常に送出されているときは勿論、異常状態が
発生した時にも、パイロット信号波形の中間に生ずるス
ロープ（立ち上がり、または立ち下がり）すなわちパイ
ロット信号が妨害されることはなく、複数のデータが確
実に伝送される。なお、異常状態が不安定的に発生する
場合において、パイロット信号が攪乱されるのではない
かと懸念されるが、これは異常状態が確実に表示される
であろうということで、問題は皆無に等しいと判断され
る。また、全体の系としてＶ／Ｆ、Ｆ／Ｖコンバータの
応答速度の問題があるので、実施例ではデータが安定し
た時点でデータを取り出すようにしている。

【０００９】次にＡおよびＢの２つのデータを伝送する
場合を説明する。図２は、本発明方式に従って構成され
た送信回路の実施例を示す回路ブロック図で、２つのデ
−タを送信する例である。図３は、図２の送信回路各部
の波形および時間関係を示す図である。Ａデ−タはアン
プＩＣ₃(１／２）より、Ｂデ−タはアンプＩＣ₃(２／
２）よりそれぞれ出力される。 ＩＣ₁ は水晶発振器およ
びカウンタで構成されており、その出力波形ａはデュ−
ティ５０％の矩形波である（図３波形ａ）。この矩形波
のＨ（ハイ）レベルの期間にＡデータが、またＬ（ロ
−）レベルの期間にＢデータが送信される。この送信回
路では部品点数を減らすため、Ａデータの送信期間であ
るＨレベルの期間の前縁の立ち上がりを利用してパイロ
ット信号波形を作っているので、Ａの期間がＢの期間に
比べてパイロット信号期間だけ短くなっている。ＩＣ
₂(１／４) はＮＡＮＤゲートで、その出力ｂはａの反転
波形であり、Ｌの期間ホトモスリレーＩＣ₅ の出力ｅは
Ａデータ出力に接続され（点線で示された側にスイッチ
が接続）、またＨレベルの期間はＢデータ出力に接続さ
れる（実線で示された側にスイッチが接続）。

【００１０】ＮＡＮＤゲート( ２／４）の出力ｃおよび
ＮＡＮＤゲート( ４／４）の出力ｄは、波形ａの立ち上
がりで作られた負パルスで、パルスｃの幅に対しパルス
ｄの幅は約１／２となっている。なお、ＩＣ₂(１／４)
，( ２／４），( ３／４）および( ４／４）は１つの
パッケ−ジ内に収容されたＮＡＮＤゲートである。ホト
モスリレ−ＩＣ₅ に接続されたホトモスリレ−ＩＣ₆ の
出力ｆは、パルスｃおよびｄが共にＬの期間はＶH 側に
接続され、パルスｃがＬで、かつパルスｄがＨレベルの
期間はホトモスリレーはＯＦＦとなって電流０となる。
そしてパイロット信号波形が形成され、パルスｃおよび
ｄが共にＨレベルになると、ホトモスリレ−ＩＣ₅ の出
力ｅに接続されデータの送信側に切り換わる。よって、
ＩＣ₆ の出力波形ｆは、図３ＩＣ₆ ｆの如くなる。この
ホトモスリレ−ＩＣ₆ に接続されたＶ／ＦコンバータＩ
Ｃ₄ は、電圧を電流に変換してから周波数に変換するタ
イプのものであり、その出力ｇの送信波形はＦ／Ｖコン
バータの応答速度の問題があるが大略電圧波形を周波数
に変換した形となり、図３（ｇ）のようになる。発光ダ
イオ−ドＬＥＤ１はこの周波数変調された信号で駆動さ
れ、デ−タは光の信号によって送信される。なお、電源
１はディジタル回路の電源であり、電源２はそれ以外の
増幅回路等の電源であり、電源１より電源２の方が電圧
を高くとっている。後述の受信回路に用いている電源１
および電源２の絶対値の大小の関係も同様である。

【００１１】次に受信回路について説明する。図４は、
本発明方式に従って構成された受信回路の実施例を示す
回路ブロック図で、２つのデ−タを受信する例である。
図５は、図４の受信回路各部の波形および時間関係を示
す図である。ホトダイオードＤ₁ （またはホトトランジ
スタでも良い）で受信された光の信号は、電気信号に変
換され、コンデンサＣ₁₁を通して増幅器ＩＣ₂₁で増幅さ
れる。ＩＣ₂ はＦ／Ｖコンバータで、これでもとの電圧
信号波形に変換される（図５波形ａ）。

【００１２】Ｆ／Ｖコンバータの出力ａの一部は、バッ
ファＩＣ₂₃を通してＡデータ用およびＢデータ用のサン
プルホールド回路ＩＣ₂₄およびＩＣ₂₆に入力する。この
出力ａの他の一部は、別のバッファＩＣ₈ を通ってコン
パレータＩＣ₉ に入力する。これ以降の回路はＡデー
タ、Ｂデータを取り込むためのパルスを発生させるタイ
ミング回路が形成されている。コンパレータＩＣ₉ で
は、パイロット信号波形の正パルスの頭の部分を取り出
すため、データ領域の電圧レベルより少し高い電圧レベ
ルに基準電圧を設定しており、この基準電圧を越えた信
号がコンパレータ出力ｂとして取り出される（図５波形
ｂ）。この正パルスの後縁によってパイロット信号と判
断するため、インバータＩＣ₁₀を通して反転させ、立ち
上がり信号に直してフリップフロップＩＣ₁₂のトリガー
信号として使用している。このインバータＩＣ₁₀は、タ
イミング回路とその他の回路部の電源電圧の相違を補正
する機能も兼ねている。

【００１３】フリップフロップＩＣ₁₂の出力ｃがＨレベ
ルの間、２段分の１０進カウンタＩＣ₁₃( １／２）およ
び（２／２）が動作し１００までカウントする。１０進
カウンタＩＣ₁₃( １／２）および（２／２）のクロック
入力としては、送信の場合と同様、水晶発振器とカウン
タを内蔵したＩＣ₁₁を使用し、その出力周波数は送信側
の周波数の１００倍に設定してある。よって 送信側の
１周期分を１００等分する形となる。なお、送信側と受
信側のこれらの発振器は、同期が取られていないので最
大で約１カウントのずれが生ずるが、実用上問題とはな
らない。

【００１４】ＩＣ₁₄はＢＣＤ−１０進デコーダで、０か
ら１０カウント毎に≪Ｙ０≫〜≪Ｙ９≫端子から順次負
パルスを出力する。なお、≪≫の記号は、≪≫で囲まれ
た符号の負論理を示す。ＩＣ₁₅( １／３）( ２／３）お
よび（３／３）はセット，リセットのラッチ回路で、Ｉ
Ｃ₁₅( ２／３）出力ｄは３０カウントでＡデータを取り
込むためのパルスを発生し（図５波形ｄ）、パルス発生
期間（１０カウント分）サンプルホールド回路ＩＣ₂₄が
データを取り込む。さらに、サンプルホールド回路ＩＣ
₂₄のデータ取り込み終了した時点から３０カウント後に
ラッチ回路ＩＣ₁₅( ３／３）の出力ｅはＢデータを取り
込むためのパルスを発生し（図５波形ｅ）、パルス発生
期間（１０カウント分）サンプルホールド回路ＩＣ₂₆が
データを取り込む。このようにして取り込まれたデータ
は、次の取り込みまで保持されるので、Ａデータ、Ｂデ
ータ各々連続したデータとして、バッファＩＣ₂₅および
ＩＣ₂₇の各々の端子から出力される。

【００１５】ラッチ回路ＩＣ₁₅( １／３）は異常状態を
検知する期間のパルスを発生させるためのもので、１０
カウントから９０カウントまでを異常状態検知期間とし
ている（図５波形ｆ）。このパルスによりホトモスリレ
ーＩＣ₁₆をオンにして、ウィンドウコンパレータＩＣ₁₇
に信号を入力し、異常領域に信号が発生した時、警報を
発するようにしてある。また、９０カウントのパルス
は、フリップフロップＩＣ₁₂および１０進カウンタＩＣ
₁₃のリセット信号として用いている。

【００１６】以上のようにしてＡおよびＢデータを確実
に伝送できるとともに異常状態が発生した場合にはこれ
を検知することができる。つぎに異常パイロット信号の
発生について考察してみる。先ず、正常なデータを伝送
しているとき、つぎに負の異常状態でこれが連続してい
るとき、および負の異常状態が不安定的に繰り返し出る
ようなとき、これらはいずれも異常パイロット信号は発
生しない。それは電圧コンパレータＩＣ₉ の基準電圧以
下であるため、パルスとしての出力が無いからである。
次に正の異常状態を考えると、ＡデータおよびＢデータ
期間ともに連続して発生しているときは、立ち下がりの
信号は正規のもの以外発生しないので、問題とならな
い。

【００１７】しかし正の異常状態で、これが間欠的に、
または不安定的に出たり引っ込んだりする場合を考える
と、疑似パイロット信号が発生するので、異常状態が検
知されないのではないかという疑問がある。この場合を
検討してみる。上記の回路について考察すると、正規の
立ち下がりのパイロット信号の前後１０カウントの間
に、異常状態から正常に戻ったときがそれに当たると考
えられる。それ以外で発生したときは、正規にフリップ
フロップＩＣ₁₂が動作しているときは異常検知期間に入
り、また、何らかの理由でフリップフロップＩＣ₁₂がこ
の疑似パイロット信号でトリガーされたとしても、正規
のパイロット信号波形の正のパルスが疑似異常信号とな
って異常検知期間に入り、異常を知らせることになる。
Ａデータ期間が正の異常状態であり、Ｂデータ期間で正
常に戻る場合も上記の例に含まれる。

【００１８】そこで問題として残るのは、前述の正規の
パイロット信号に同期して、その前後１０カウントの間
にのみ異常状態が発生したり正常に戻ったりして、それ
以外の期間では全く発生しない場合である。しかし、こ
の不安定的に発生を繰り返す異常状態が、正規のパイロ
ット信号に同期して、これの±１０カウントの間にのみ
発生するとは、確率から言っても、また、回路構成から
いっても、とても考えられず、皆無に等しいと考えるの
が妥当である。よって、この本発明方式により複数のデ
ータの確実な伝送および異常状態の検知が実行できるこ
とになる。

【００１９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、光によ
り無線でアナログデ−タを伝送する方式であって、デ−
タを認識させるためのパイロット信号と、前記パイロッ
ト信号の後に、アナログデ−タに対応して周波数変換し
た複数のデ−タ部を後続させ、前記デ−タ部の電圧領域
は第１の電圧レベルから第２の電圧レベルまでの範囲で
あり第１の電圧レベル以下および第２の電圧レベル以上
の電圧領域を異常検知領域とし、前記パイロット信号電
圧は、前記異常検知領域まで変化するものであり、その
立ち上がり、または立ち下がりで前記パイロット信号を
判断することにより、後続する複数のデ−タ部を認識
し、前記複数のデ−タ部期間中に前記第１の電圧レベル
以下または第２の電圧レベル以上になったとき異常と判
断するように構成されている。したがって、本発明方式
によれば、光により複数のアナログデ−タを確実に伝送
することができ、異常が生じたときにはそれを検知する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光による複数デ−タ伝送方式の実
施例を示す波形図である。

【図２】本発明方式に用いる送信回路の実施例を示す回
路ブロック図である。

【図３】図２の送信回路の動作を説明するための各回路
出力波形図である。

【図４】本発明方式に用いる受信回路の実施例を示す回
路ブロック図である。

【図５】図４の受信回路の動作を説明するための各回路
出力波形図である。

【符号の説明】

ＩＣ₁ …水晶発振器およびカウンタ ＩＣ₂ …ＮＡＮＤゲ−ト ＩＣ₃ …増幅器 ＩＣ₄ …Ｖ／Ｆコンバ−タ ＩＣ₅ ，ＩＣ₆ …ホトモスリレ− ＩＣ₈ ，ＩＣ₂₁，ＩＣ₂₃，ＩＣ₂₅，ＩＣ₂₇…バッファ回
路 ＩＣ₉ …コンパレ−タ ＩＣ₁₀…インバ−タ（電圧変換器） ＩＣ₁₁…水晶発振器およびカウンタ ＩＣ₁₂…フリップフロップ ＩＣ₁₃…１０進カウンタ ＩＣ₁₄…ＢＣＤ─１０進デコ−ダ ＩＣ₁₅…ラッチ回路 ＩＣ₁₆…ホトモスリレ− ＩＣ₁₇…ウインドウコンパレ−タ回路 ＩＣ₂₂…Ｆ／Ｖコンバ−タ ＩＣ₂₄，ＩＣ₂₆…サンプルホ−ルド回路 Ｄ₁ …ホトダイオ−ド ＬＥＤ…発光ダイオ−ド ＶＲ…可変抵抗 Ｒ…抵抗 Ｃ…コンデンサ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光により無線でアナログデ−タを伝送す
   る方式であって、 デ−タを認識させるためのパイロット信号と、前記パイ
   ロット信号の後に、アナログデ−タに対応して周波数変
   換した複数のデ−タ部を後続させ、 前記デ−タ部の電圧領域は第１の電圧レベルから第２の
   電圧レベルまでの範囲であり第１の電圧レベル以下およ
   び第２の電圧レベル以上の電圧領域を異常検知領域と
   し、 前記パイロット信号電圧は、前記異常検知領域まで変化
   するものであり、その立ち上がり、または立ち下がりで
   前記パイロット信号を判断することにより、後続する複
   数のデ−タ部を認識し、前記複数のデ−タ部期間中に前
   記第１の電圧レベル以下または第２の電圧レベル以上に
   なったとき異常と判断することを特徴とする光による複
   数のデータ伝送方式。