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公開番号2021012830
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210204
出願番号2019127094
出願日20190708
発明の名称信号処理装置
出願人オムロン株式会社
代理人個人
主分類H01R 13/46 20060101AFI20210108BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】重畳信号を用いた通信に対応していない装置等を、重畳信号を用いたシステムにおいて利用可能にする。
【解決手段】電気機器(53)の動作素子(13)に係る動作信号に、所定の情報を示すデータ信号を重畳させた重畳信号を生成する重畳回路(18)と、所定の情報を記憶する情報記憶部(140)と、動作信号または重畳信号を、電気機器または機器制御装置(3、52)との間で入出力するための信号伝送端子(62)と、情報記憶部に記憶されている情報の読み出しおよび該情報記憶部への情報の書き込みの少なくともいずれか一方を実行する情報転送装置(200A)との間で、情報を入出力するための情報伝送端子(63)とを備え、信号処理装置は、外部装置とコネクタ部材(61)を介して接続されるとともに、各端子は、信号処理装置が外部装置とコネクタ部材を介して接続されている状態において、コネクタ部材の内部となる領域に設けられている。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項1】
通信システムの下流で動作する電気機器と、上流で1以上の前記電気機器を制御する機器制御装置との間の通信を仲介する信号処理装置であって、
前記電気機器の動作素子の状態に応じた動作信号、または、前記動作素子を制御する動作信号に、所定の情報を示すデータ信号を重畳させた重畳信号を生成する重畳回路と、
前記所定の情報を記憶する情報記憶部と、
前記動作信号または前記重畳信号を、前記電気機器または前記機器制御装置との間で入出力するための信号伝送端子と、
前記情報記憶部に記憶されている前記所定の情報を読み出すこと、および、該情報記憶部に前記所定の情報を書き込むこと、の少なくともいずれか一方を実行する情報転送装置との間で、前記所定の情報を入出力するための情報伝送端子と、を備え、
前記信号処理装置は、前記電気機器、前記機器制御装置および前記情報転送装置を含む外部装置とコネクタ部材を介して接続されるとともに、
前記信号伝送端子および前記情報伝送端子は、前記信号処理装置が前記外部装置と前記コネクタ部材を介して接続されている状態において、該コネクタ部材の内部となる領域に設けられている、信号処理装置。
続きを表示(約 950 文字)【請求項2】
前記機器制御装置と接続されている状態において、該機器制御装置と接続するための第1の前記コネクタ部材の内部となる上流側表面と、
前記電気機器と接続されている状態において、該電気機器と接続するための第2の前記コネクタ部材の内部となる下流側表面とを有し、
前記情報伝送端子は、前記上流側表面、および、前記下流側表面のそれぞれに設けられている、請求項1に記載の信号処理装置。
【請求項3】
前記情報伝送端子は光信号を入力する光入力端子であり、
前記光入力端子において前記情報転送装置から入力された光信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記信号伝送端子から前記重畳信号として出力する制御部を備える、請求項1または2に記載の信号処理装置。
【請求項4】
前記情報伝送端子は、光信号を入力する光入力端子、および、光信号を出力する光出力端子であり、
前記光入力端子において前記情報転送装置から入力された光信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記光出力端子から光信号として出力する制御部を備える、請求項1または2に記載の信号処理装置。
【請求項5】
前記情報伝送端子は、電気信号を入出力する電気信号入出力端子であり、
前記電気信号入出力端子において前記情報転送装置から入力されたシリアル信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記電気信号入出力端子からシリアル信号として出力する制御部を備える、請求項1または2に記載の信号処理装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記情報転送装置から前記信号伝送端子を介して電力供給を受ける、請求項3から5のいずれか1項に記載の信号処理装置。
【請求項7】
前記情報転送装置から電力供給を受けるための電力供給端子をさらに備え、
前記制御部は、前記情報転送装置から前記電力供給端子を介して電力供給を受ける、請求項4に記載の信号処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は電気信号を処理する信号処理装置等に関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、検出情報に加えて通信データの送受信を行う3線式の電気機器(センサ等)があった。このような電気機器は、電源の供給および信号の入出力のために、電源線2本と信号線1本とを少なくとも必要とした。3線式の通信方法の1つに、IO-Link(登録商標)がある。非特許文献1はIO-Linkの仕様書である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019−12906号公報(2019年1月24日公開)
【非特許文献】
【0004】
“IO-Link Interface and System Specification”、version 1.1. 2、July 2013、IO-Link Community、Order No:10.002、4 Overview of SDCI、p32-p37
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、非特許文献1の技術では、配線数が多くなるという問題がある。また、非特許文献1の技術では、例えば、センサの検出信号をセンサが通信データに変換して外部に送信する。それゆえ、変換処理のために、外部機器が検出信号を認識するまでの時間が長くなる、または、センサおよび外部機器の回路構成が複雑になるという問題がある。
【0006】
これに対し、配線数を削減するための技術の一例として、動作素子に関する信号をデータ信号に重畳させた重畳信号を通信に用いることにより、配線数を削減することが考えられる(例えば、特許文献1)。
【0007】
ところで、重畳信号を用いた一連のシステムを導入するに際し、システム構築の自由度を高め、利便性を向上させるという観点から、重畳信号を用いた通信に対応していない機器または装置なども、上述の一連のシステムに組み込んで利用できるようにするために工夫する余地がある。
【0008】
本開示の一態様は、重畳信号を用いた通信に対応していない機器等を、重畳信号を用いたシステムにおいて利用可能にする、信号処理装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、本開示の一例として、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【0010】
すなわち、本開示の一側面に係る信号処理装置は、通信システムの下流で動作する電気機器 と、上流で1以上の前記電気機器を制御する機器制御装置 との間の通信を仲介する信号処理装置であって、前記電気機器の動作素子の状態に応じた動作信号、または、前記動作素子を制御する動作信号に、所定の情報を示すデータ信号を重畳させた重畳信号を生成する重畳回路と、前記所定の情報を記憶する情報記憶部と、前記動作信号または前記重畳信号を、前記電気機器または前記機器制御装置との間で入出力するための信号伝送端子と、前記情報記憶部に記憶されている前記所定の情報を読み出すこと、および、該情報記憶部に前記所定の情報を書き込むこと、の少なくともいずれか一方を実行する情報転送装置との間で、前記所定の情報を入出力するための情報伝送端子と、を備え、前記信号処理装置は、前記電気機器、前記機器制御装置および前記情報転送装置を含む外部装置とコネクタ部材を介して接続されるとともに、前記信号伝送端子および前記情報伝送端子は、前記信号処理装置が前記外部装置と前記コネクタ部材を介して接続されている状態において、該コネクタ部材の内部となる領域に設けられている。
【0011】
この構成によれば、情報伝送端子は、信号伝送端子と同様に、コネクタ部材を介して信号処理装置が外部装置と接続されている状態において、コネクタ部材の内部となる、信号処理装置の領域に設けられる。したがって、通信システムが稼働中であっても、メンテナンス中であっても、信号処理装置がコネクタ部材を介して外部装置と接続されている間は、情報伝送端子は、信号伝送端子と同様にコネクタ部材によって保護される。結果として、情報転送装置と信号処理装置との間の情報の読み書きを正しく行うことが保証されるので、重畳信号を用いた通信に対応していない機器または装置なども、信号処理装置を介して上述の一連のシステムに組み込んで利用できるようになるという効果を奏する。
【0012】
前記一側面に係る信号処理装置は、前記機器制御装置と接続されている状態において、該機器制御装置と接続するための第1の前記コネクタ部材の内部となる上流側表面と、前記電気機器と接続されている状態において、該電気機器と接続するための第2の前記コネクタ部材の内部となる下流側表面とを有し、前記情報伝送端子は、前記上流側表面、および、前記下流側表面のそれぞれに設けられていてもよい。
【0013】
この構成によれば、上流側表面からコネクタ部材を外したとき、上流側表面に設けられた情報伝送端子を使って情報転送装置を接続し、情報の読み書きができる。下流側表面からコネクタ部材を外したときは、下流側表面に設けられた情報伝送端子を使って情報転送装置を接続し、情報の読み書きができる。上流側、下流側のどちらのコネクタ部材を外したときでも、外した側から情報転送装置を接続し、情報の読み書きができる。結果として信号処理装置の上流側表面から機器制御装置の接続を断ってメンテナンスを行ったり、信号処理装置の下流側表面から電気機器の接続を断ってメンテナンスを行ったりするにあたって、情報の読み書きを簡易に行えるため、メンテナンスの利便性が向上するという効果を奏する。
【0014】
前記一側面に係る信号処理装置において、前記情報伝送端子は光信号を入力する光入力端子であり、前記光入力端子において前記情報転送装置から入力された光信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記信号伝送端子から前記重畳信号として出力する制御部を備えてもよい。
【0015】
上述の構成によれば、情報の書き込みのための光通信を、信号処理装置の筐体などに光を透過する窓部を設けずに実現することができるので、窓部の汚れに伴って情報の読み書きが行えなくなる不都合が生じない。結果として、情報転送装置と信号処理装置との間の情報の読み書きを正しく行うことを保証することができる。
【0016】
前記一側面に係る信号処理装置において、前記情報伝送端子は、光信号を入力する光入力端子、および、光信号を出力する光出力端子であり、前記光入力端子において前記情報転送装置から入力された光信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記光出力端子から光信号として出力する制御部を備えてもよい。
【0017】
上述の構成によれば、窓部を設けずに光通信を実現することに加えて、情報の書き込みに加えて、読み出しも光通信にて実現することができる。これにより、情報の読み出しのために、重畳信号通信を行う必要がなくなるため、信号処理装置の電力供給に際しては、高い電圧を維持せずとも、比較的低い電圧にて電力供給を行うことで足りる。また、情報の読み出しを行う情報転送装置において、重畳信号を受信するための回路を設けずに済むという効果を奏する。
【0018】
前記一側面に係る信号処理装置において、前記情報伝送端子は、電気信号を入出力する電気信号入出力端子であり、前記電気信号入出力端子において前記情報転送装置から入力されたシリアル信号の情報を前記情報記憶部に書き込むとともに、前記情報記憶部に記憶されている情報を前記情報転送装置に、前記電気信号入出力端子からシリアル信号として出力する制御部を備えてもよい。
【0019】
上述の構成によれば、信号処理装置の制御部と、情報転送装置の制御部とを直接シリアルバスで接続して情報の読み書きを実現することができる。そのため、光通信を実現するための専用回路やその他の電子部品が不要となり、信号処理装置を簡易かつ安価に構成できるという効果を奏する。
【0020】
前記一側面に係る信号処理装置において、前記制御部は、前記情報転送装置から前記信号伝送端子を介して電力供給を受けてもよい。
【0021】
上述の構成によれば、信号処理装置が、通信システムの稼動時に、機器制御装置と接続する時には、制御部は、信号伝送端子から電力供給を受けることになるが、メンテナンス時などに、情報転送装置と接続される時にも、これと同様の電力供給方法で、電力供給を受けることができる。よって、情報転送装置との接続時における電力供給用の配線を別途設ける必要がないという効果を奏する。
【0022】
前記一側面に係る信号処理装置において、前記情報転送装置から電力供給を受けるための電力供給端子をさらに備え、前記制御部は、前記情報転送装置から前記電力供給端子を介して電力供給を受けてもよい。
【0023】
上述の構成によれば、信号処理装置が情報転送装置と接続される時には、専用の電力供給端子で制御部に電力供給されるので、情報転送装置は、必要最低限の電力供給を信号処理装置に対して行えばよい。結果として、機器制御装置からの電力供給方法と合わせる必要がなくなり、そうした制約を受けずに信号処理装置を設計することが可能になるという効果を奏する。
【発明の効果】
【0024】
本開示の一側面によれば、重畳信号を用いた通信に対応していない機器または装置等を、重畳信号を用いたシステムにおいて利用可能にする、信号処理装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
本開示の一側面に係る信号処理装置および情報書換装置の構成を示すブロック図である。
重畳信号対応の電気機器と通信装置である入力ユニットの回路構成の一例を示すブロック図である。
本開示の一側面の制御システムの構成を示すブロック図である。
信号波形の一例を模式的に示す図である。
信号処理装置および情報書換装置の構成を示す回路図である。
本開示の一側面の信号処理装置および情報書換装置を用いた情報の書換および検証の具体例を示す図である。
本開示の一側面に係る信号処理装置および情報書換装置が実行する処理の流れの一例を示すフローであり、(a)は信号処理装置100のフローを示し、(b)は情報書換装置のフローを示す。
重畳信号の送信中である信号処理装置および情報書換装置を用いた情報の書換および検証の具体例を示す図である。
本開示の一側面に係る信号処理装置が実行する処理の流れの一例を示すフローである。
本開示の一側面に係る信号処理装置の適用場面の一例を模式的に例示する図である。
本開示の一側面に係る信号処理装置、情報転送装置、および、入力端末の構成を示すブロック図である。
本開示の一側面である構成例(1)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(1)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(1)に係る信号処理装置および情報転送装置の回路構成の一例を示す図である。
本開示の一側面である構成例(2)に係る信号処理装置および情報転送装置の回路構成の一例を示す図である。
本開示の一側面である構成例(3)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(3)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(3)に係る信号処理装置および情報転送装置の回路構成の一例を示す図である。
本開示の一側面である構成例(4)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(4)に係る信号処理装置の構成を示す図である。
本開示の一側面である構成例(4)に係る信号処理装置および情報転送装置の回路構成の一例を示す図である。
本開示の一側面である構成例(5)に係る信号処理装置および情報転送装置の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
〔実施形態1〕
§1 前提となる構成例
(重畳信号対応の電気機器および通信装置の構成)
本開示の一側面に係る電気機器等について説明する前に、まずは動作素子に関する信号をデータ信号に重畳させた重畳信号を用いた通信に対応する電気機器等の構成について図2を用いて説明する。図2は、重畳信号対応の電気機器と通信装置である入力ユニットの回路構成の一例を示すブロック図である。ここでは、電気機器6(リミットスイッチ)と入力ユニット4とを例に挙げて説明する。電気機器6と入力ユニット4とは、1対の信号線21、22によって互いに接続されている。信号線21は、入力ユニット4の第1入力端子31と、電気機器6の機器側第1端子11とに接続される。信号線22は、入力ユニット4の第2入力端子32と、電気機器6の機器側第2端子12とに接続される。信号線21の経路には、電源20が設けられている。電源20は、所定の電圧(ここでは24V)を発生させる直流電源である。
【0027】
電気機器6は、機器側第1端子11、機器側第2端子12、動作素子13、電位差発生回路14、および送信回路15を備える。送信回路15は、降圧回路16、データ生成回路17、重畳回路18、および診断回路19を備える。動作素子13は、機器側第1端子11と機器側第2端子12との間に接続される。電位差発生回路14は、機器側第1端子11と機器側第2端子12との間の通電路において、動作素子13に対して直列に接続される。機器側第2端子12の電位は、動作素子13の状態に応じて変化する。すなわち、機器側第2端子12は、動作素子13の状態に応じた出力信号(動作信号)を外部(信号線22)に出力する。
【0028】
送信回路15は、機器側第1端子11と機器側第2端子12との間に接続される。送信回路15は、機器側第1端子11と機器側第2端子12との間の電圧を電源として動作する。降圧回路16は、機器側第1端子11と機器側第2端子12との間の電圧を所定の電圧に降圧して、データ生成回路17に所定の電圧を出力する。データ生成回路17は、降圧回路16から印加された電圧によって動作し、入力ユニット4に送信されるべき送信データを生成する。送信データは、例えば、電気機器6に固有の識別子(ID情報)を含む。データ生成回路17は、重畳回路18に送信データを出力する。重畳回路18は、受け取った送信データを、データ信号として前記出力信号に重畳させる。これにより、送信回路15は、データ信号を出力信号に重畳させた重畳信号を、機器側第2端子12から信号線22に出力する。
【0029】
診断回路19は、降圧回路16から印加された電圧によって動作し、電気機器6の診断情報を表す診断データを生成する。診断回路19は、電気機器6の素子(例えば動作素子13)に関するチェック回路を備え、チェック回路の出力が正常か否かに応じて、電気機器6が正常か否かを示す診断データを生成する。診断回路19は、診断データ(診断情報)をデータ生成回路17に出力する。データ生成回路17は、診断データを送信データに含めてもよい。
【0030】
入力ユニット4は、第1入力端子31、第2入力端子32、入力回路33、抽出回路34、誤り検出回路35、およびユニット制御回路36を備える。図2では、図3に示すコントローラ3への送信部分の構成の図示を省略している。第1入力端子31の電位は一定(例えばGND)に維持される。第2入力端子32には、信号線22から重畳信号が入力される。
(【0031】以降は省略されています)

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