JPH0380719A - 光通信システム並びにその送信局及び受信局 - Google Patents

光通信システム並びにその送信局及び受信局

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JPH0380719A
JPH0380719A JP1217748A JP21774889A JPH0380719A JP H0380719 A JPH0380719 A JP H0380719A JP 1217748 A JP1217748 A JP 1217748A JP 21774889 A JP21774889 A JP 21774889A JP H0380719 A JPH0380719 A JP H0380719A
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JP
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pulse
signal
mfm
pulse interval
light
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JP1217748A
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Ikuo Kumazaki
熊崎 郁夫
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は送信局に備えた発光素子を発光させることによ
り信号を受信局に送る光通信システムに関わり、特に信
号の変調・復調方式を改良した光通信システム並びにそ
の送信局及び受信局に関する。
(従来の技術) 近年、いわゆるファクトリ−オートメーション(FA)
の分野でIDカードシステムが利用されている。このF
A用のIDカードシステムとは、一般には、マイクロコ
ンピュータや記憶回路等を内蔵したIDカードを工場の
組立ラインに流される製品と共に流し、組立ラインの各
組立てボートには固定局を設け、製品が組立てポートに
近付いた時には固定局とIDカードとの間で通信を行う
ことにより、IDカードの記憶回路内に製品仕様に応じ
て予め記憶させである情報を読み出し、その情報に基づ
き製品仕様に応じた組立てが自動的に行われるようにし
たものをいう。
このようなFA用IDカードシステムでは光通信システ
ムを採用することがある。その場合は、IDカードに、
マイクロコンピュータ、記憶回路、電源用電池の他、発
光素子としてのLED、その駆動回路等を内蔵させ、送
信すべきデジタル信号に応じてそのLEDを高速で点滅
させる構成とされる。そして、このようなデータ通信に
際しては、伝送誤りの発生防止等のために変調をかける
ことが行われ、その変調方式としては、従来、FM変調
が一般的に採用されていた。
(発明が解決しようとする課8) しかしながら、上述した従来の光通信システムでは、送
信すべきデータ量の割にLEDの総光光時間を十分に短
くできないため、電力消費が比較的大きく、IDカード
の内蔵電池を早期に交換しなくてはならないという欠点
があった。
そこで、出願人は、この種の光通信にMFM変調(Mo
dlt’led Frequency Modulat
ion)方式を採用する発明を完成させ、既にこれを出
願した。その発明を概略的に述べれば、送信局では、送
信すべきデジタル信号に応じて3種類のパルス間隔(−
般には時間比が1:1.5:2)を組合せたMFM変調
信号によってLEDを点灯させると共に、受信局では、
カウンタによってMFM変調信号のパルス間で基準クロ
ックパルスを計数することによりパルス間隔を判別して
MFM変調信号の復調を行う構成である。これによれば
、従来のFM変調に比べてLEDの総光光時間が短くな
って消費電力の低減化を図り得る。
ところが、かかる構成としても、受信局における受光回
路の忠実度は受信光の強度によって変動する等の種々の
誤差要因があるから、受信されたMFM信号のパルス間
隔は、送信されたパルス間隔に対し僅かにずれを生ずる
。このため受信局のカウンタにおけるカウント値は本来
の値から少しずつばらつくから、パルス間隔の判別(カ
ウント値の判別)にあたっては、ある程度の幅をもたせ
て行わなければならない。
そのための具体的構成は、例えば第8図に示すように、
バイナリカウンタ1からのカウント値と基準値設定用の
複数個の設定器2〜5に設定した数値とをデジタル比較
器6〜9によって比較し、カウント値ひいてはパルス間
隔がどの範囲にあるかを判別するものが考えられる。こ
の例では、カウント値AがB、≦A<82のときにパル
ス間隔がT1と、B2≦A<B、のときにT2と、B3
≦A<B4のときにT、と判断される。
しかしながら、上記構成では、パルス間隔の判別のため
に数多くの設定器やデジタル比較器を必要とするから、
回路構成が複雑化するという欠点がある。また、これを
回避すべく、その判別をマイクロコンピュータのソフト
的処理に委ねるとすれば、8ビット以上のマイクロコン
ピュータを使用する必要があり、またソフト上の負担が
大きくなって復調処理の高速化ができなくなる等の問題
を生ずる。
そこで、本発明の目的は、データ量当りの発光素子の発
光時間を極力短くできて電力消費量を削減でき、しかも
簡単な回路構成で復調処理の高速化を可能にできる光通
信システムを提供するにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の光通信システムは、送信局は発光素子を備える
と共に、送信すべきデジタル信号に応じて3種類のパル
ス間隔を組合わせたパルス群により構成されるMFM変
調信号に基づいて発光素子が発光され、受信局は受光素
子を備えると共に、その受光素子により受信された受光
信号に基づきバイナリカウンタによってパルス信号のパ
ルス間で基準クロックパルスを計数することによりパル
ス間隔を判別してMFM変調信号の復調を行うものであ
って、送信局におけるMFM変調のパルス間隔の時間比
を5×2″ ニア×2″ :9×2″(nは自然数)に
定めると共に、受信局はバイナリカウンタの上位ビット
の信号に基づきパルス間隔を判別してMFM変調信号の
復調を行うようにしたところに特徴を有する。
この光通信システムにおいて、送信局は、送信すべきデ
ジタル信号に応じて3f4類のパルス間隔を組合わせた
パルス群により構成されるMFM変調信号を生成するM
FM変調手段と、このMFM変調手段から出力されるパ
ルス信号に基づき点灯される発光素子とを具備し、MF
M変調手段は3種類のパルス間隔の時間比を5×2n 
 ニア×2n  :9×2n (nは自然数)に定める
構成となる。
また、受信局は、受光素子と、一定周期の基準クロック
パルスを発生する基準クロックパルス発生手段と、受光
素子により受信されたMFM変調信号に基づきそのパル
ス間で基準クロックパルスを計数するバイナリカウンタ
を備えた復調手段とを具備し、その復調手段はバイナリ
カウンタの上位ビットからの信号に基づきパルス間隔を
判別してMFM変調信号の復調を行う構成となる。
(作用) 例えば、データrD38J  (16進数)をシリアル
伝送する場合、そのNRZ (ノン・リターン・ゼロ)
信号は第7図(A)に示すようになる。
これをMFM変調されたパルス信号に変換すると、同図
(B)に示すようになり、3種類のパルス間隔(T+ 
、T2 、T3 )によって情報「1」 「○」が表現
されていることになる。一方、同じNRZ信号をFM変
調されたパルス信号に変換したとすると、同図(C)に
示すようになるから、同じ情報の伝送のために要する発
光素子の総光光時間はFM変調に比べて大幅に短くなる
ことが明らかである。これにより、伝送データ量当りの
電力消費量を少なくできることになる。
一方、MFM変調されたパルス信号は、上述したように
3種類のパルス間隔T+ 、T2 、T3によって情報
rOJ、  「lJを表現していることになるから、受
信局において受信されたMFM変調信号に基づきバイナ
リカウンタによってパルス間で基準クロックパルスを計
数すれば、そのカウント値がパルス間隔に対応するよう
になる。従って、そのカウント値に基づきパルス間隔T
、、T2゜T、を判別し、これに基づき送信されたデジ
タル情報を復調することができる。
この場合、本発明では、送信局のMFM変調手段はパル
ス間隔T、、T2.T3の時間比を5×2n ニアX2
° :9×27 (nは自然数)となるように定めてい
るから、伝送誤差がなく送信局から受信局に正確なパル
ス間隔が伝送されたとすると、受信局におけるバイナリ
カウンタによる各種パルス間隔のカウント結果は、次表
の通りとなる。
ここで、伝送誤差が発生して受信されたMFM変調信号
のパルス間隔がずれたとすると、カウント値はまず下位
ビットにおいて変動するようになる。従って、カウント
値の上位ビット(例えば上位の第2及び第3番目の2つ
のビット)を監視しておけば、ある範囲内の下位ビット
における変動にかかわらずパルス間隔の判別が可能にな
る。具体的には、カウント値の変動が上位の第2及び第
3番目の2つのビットに及ぶまでは、その変動値が増加
方向に2”−1以上となるか、または減少方向に20と
なる必要があるから、カウント値の変動が+(2°−1
)、−2°の範囲内に収まる限り、パルス間隔の正確な
判別が可能となることになる。このように上位の数少な
いビットを監視するだけでパルス間隔の判別が可能にな
ることは、回路構成を極めて簡単化でき、またソフト的
処理に任せるにしても、その高速化を図り得ることを意
味する。
(実施例) 以下本発明をFA用IDカードにおける光通信システム
に適用した第1実施例について第1図ないし第4図を参
照して説明する。
このIDカードシステムの使用態様は第2図に概略的に
示しである。ローラーコンベアからなる組立ライン1に
は、組立て途中の製品2を搭載した製品パレット3が流
され、その製品パレット3の側面にIDカード4が付さ
れている。このIDカード4は製品2と共に組立ライン
1上を移動し、製品パレット3が組立ポートに近付くと
、固定ターミナル5との間で光通信が行われ、IDカー
ド4に内蔵したRAMQ内に製品仕様に応じて予め記憶
させである情報が読み出され、その情報に基づき製品仕
様に応じた組立動作が組立ポートにおいて自動的に行わ
れる。なお、IDカード4及び固定ター・ミナル5は共
に送受信機能を有し、両者間で双方向通信が行われるが
、ここではIDカード4が本発明の送信局に相当し、固
定ターミナル5が本発明の受信局に相当する。
さて、IDカード4及び固定ターミナル5の電気的構成
は第1図に示しである。まず、IDカード4は、発光素
子たるLED6、その駆動回路7、図示しないメモリー
を含んだマイクロコンピュータ8、製品の組立情報を記
憶するためのRAM9、受光用のフォトダイオード10
、受信用の増°幅回路11及び電源用の電池12を内蔵
している。LED6はマイクロコンピュータ8により駆
動回路7を介して点灯が制御され、後述するように3種
類のパルス間隔を組合わせたパルス群により構成される
MFM変調信号によって点滅される。このMFM変調の
ために、マイクロコンピュータ8はそのメモリーに第4
図に示すフローチャートを実行するためのプログラムが
記憶され、MFM変調手段として機能するようになって
おり、特に本発明では後に詳述するようにMFM変調信
号の3種類のパルス間隔T+ 、T2 、Tiの時間比
を5X23 ニア×2n  :9X23とするように定
めている。
一方、固定ターミナル5は前記IDカード4との間で双
方向の光通信を行うために、図示しないメモリーを含ん
だ4ビツトのマイクロコンピュータ13、LED14、
駆動回路15、受光素子たるフォトダイオード16、受
信用の増幅回路17、波形整形回路18、基準クロック
パルス発生手段たるクロック発振回路1つ、7ビツトの
バイナリカウンタ20及び3個のアンドゲート21a〜
21cから構成されたゲート回路群21が設けられてい
る。
このうち増幅回路17から出力される受光信号SRは、
フォトダイオード16が受けた光パルスに対応する電気
パルス信号となっており、波形整形回路18を介してバ
イナリカウンタ20のクリア端子CLHに入力される。
一方、クロック発振回路19から出力される基準クロッ
クパルスCKは例えば250KH2であって、バイナリ
カウンタ20のクロック端子CKに与えられている。従
って、バイナリカウンタ20のクリア端子CLRがハイ
レベルからローレベルに落ちてから再度ハイレベルに戻
るまでの間に、バイナリカウンタ20は基準クロックパ
ルスCKの計数を行う。バイナリカウンタ20における
計数結果は出力端子Qo−Q6に出力されるが、そのう
ち上位3ビットQ4.Q6.Q6のみがゲート回路群2
1に接続され、各出力端子がrO,1,OJのときにア
ンドゲート21aのみが「1」になり、ro、1゜1」
のときにアンドゲート21bのみがrlJになり、rl
、0.OJのときにアンドゲート21Cのみが夫々「1
」になるように構成されている。
各アンドゲート21a〜21cの3本の出力ラインはマ
イクロコンピュータ13に与えられ、これに基づきマイ
クロコンピュータ13においてMFM変調信号の復調が
行われる。この様に、上述したバイナリカウンタ20、
ゲート回路群21及びマイクロコンピュータ13は本発
明にいう復調手段に相当する。なお、以上のように構成
された固定ターミナル5は、製品2に対する組立作業の
ためにマイクロコンピュータ13から出力される復調信
号を図示しないセンターコンピュータに伝送する。
次に、本実施例の作用について述べる。製品パレット3
が組立ライン1のうち組立ポートから離れた領域を走行
している状態ではIDカード4のマイクロコンピュータ
8は低消費電力の待機状態にあるが、製品パレット3が
組立ボートに近付くと、IDカード4のフォトダイオー
ド10が固定ターミナル5のLED14からの光信号を
受けてマイクロコンピュータ8が動作状態に立ち上がる
この後、IDカード4のマイクロコンピュータ8は、固
定ターミナル5から続いて送信されるコマンドに応じて
、RAM9から製品の組立情報を読み出してLED6か
ら固定ターミナル5に送信し、固定ターミナル5は受信
信号を復調してセンターコンピュータに伝送する。そこ
で、IDカード4の送信局としての動作及び固定ターミ
ナル5の受信局としての動作を詳述すれば次の通りであ
る。
■、送信動作 まず、マイクロコンピュータ8がRAM9から製品の組
立情報を読み出し、その送信すべきデジタル信号をMF
M変調されたパルス信号に変換する。これには、まず送
信すべきデータビットの前後にスタートビットとストッ
プビットとを配置した状態のデータをメモリーに記憶さ
せておき、第4図に示す変調ルーチンを実行させる。な
お、同図において、nはポインタを表し、(n)は上記
メモリーのうちそのポインタで示されたアドレスに記憶
されているデータ自体を表す。また、処理「T1」は前
回のパルス出力から所定の時間TIを置いた間隔で、処
理「T2」は時間T2を置いた間隔で、処理「T3」は
時間T、を置いた間隔で次のパルスを出力することをい
う。前述したように、これらのパルス間隔T□、T、、
T3の時間比は5×2n  ニア×2n  :9×2n
とするように定められ、具体的には本実施例では夫々1
60μs、224μs、288μsに設定している。
更に、例を挙げて述べるに、送信すべきデータが例えば
n−2ビツトのroloolloll・・・・・・01
0」であるとすると、これにスタートビットとストップ
ビットとを付加してメモリーに収納された内容は、アド
レス「1」から順に収納されたとして第3図(A)に示
すようになる。そして、このデータ内容に基づき第4図
の変調ルーチンを実行させた結果は、第3図(B)に示
すようになり、rT+ J 、rTz J及び「T、」
の3種類のパルス間隔にて送信すべきデータが表現され
ていることになる。
このようにしてマイクロコンピュータ8によりMFM変
調されたパルス信号が生成されると、そのパルス信号に
基づきIDカード4のLED6が駆動回路7を介して点
滅され、固定ターミナル5に光信号が送出される。ここ
で、従来のFM変調方式を採用して第3図(A)のデー
タを変調したとすると、FM変調されたパルス信号は同
図CC’)に示すようになるから、本実施例のMFM変
調方式によれば、FM変調方式に比べて送信データ量当
りのLED6の総光光時間を十分に短くでき、これにて
電力消費を相当に削減できることが明らかである。
■、受信動作 固定ターミナル5のフォトダイオード16に光信号が入
射すると、増幅回路17からフォトダイオード16が受
けた光信号に対応するパルス状の受光信号SR(MFM
変調信号)が出力される。
増幅回路17からの受光信号SRは波形成形回路18を
介してバイナリカウンタ20に与えられ、この結果、バ
イナリカウンタ20が受光信号SRの立上がりの度にリ
セットされるから、バイナリカウンタ20によって受光
信号S8のパルス間でクロック発振回路19からの基準
クロックパルスCKが計数されることになる。基準クロ
ックパルスCには一定周期であるから、そのカウント値
はパルス間隔T、、T2.T3のいずれかに対応するカ
ウント値となる。基準クロックパルスCKは250KH
2であるから、パルス間隔T、、T2゜T3に対応する
カウント値は次表の通りである。
ところで、全てに理想的条件を仮定すれば、受信された
MFM信号のパルス間隔は送信されたパルス間隔と同一
となるが、現実には各回路の忠実度は信号強度によって
変動する等の種々の誤差要因があるため、受信されたM
FM信号のパルス間隔は、送信されたパルス間隔に対し
誤差を生ずる。
このようなパルス間隔の時間的誤差は、上表に掲げたカ
ウント値からの変動として現れ、具体的にはバイナリカ
ウンタ20の各ビットの出力端子Q o = Q 6の
状態が本来の値とは異なることになる。しかし、かかる
変動はバイナリカウンタ20の出力端子Q。−Q6のう
ちまず下位ビットから順に現れるから、そのカウント値
の変動がゲート回路群21に接続されている最上位から
第3番目のビットに影響を及ぼすためには、その変動値
が増加方向に7以上となるか、または減少方向に8とな
る必要がある。従って、上位3ビツトのみを監視してい
る本実施例によれば、いずれのパルス間隔と判別される
かのカウント値の範囲は次表に示すようになる。
この許容されるカウント値の変動幅はパルス間隔の時間
に換算すれば+28〜−32μsに相当し、最小でも約
10%のパルス間隔変動が許容されることになるから、
実用上十分な性能が得られる。
この様にしてゲート回路群21からマイクロコンピュー
タ13にパルス間隔判別信号が与えられると、これに基
づきデジタル信号が復調される。
復調のためのルールは変調の逆であり、次の通りとなる
■パルス間隔が「T1」の場合は、直前のデータと同じ
■パルス間隔が「T2」の場合であって、直前のデータ
が「1」の時は、「0」。
直前のデータがrOJの時は、「01」。
■パルス間隔が「T3」の場合は、「01」。
■最初のパルスが人力する前のデータは「1」と仮定す
る。
これにより、送信された全てのデジタル信号が復調され
、これがマイクロコンピュータ13から組立ボートのセ
ンターコンピュータに伝送され、その情報に基づいて製
品に対する組立てが行われる。
上記実施例によれば、IDカード4のLED6はMFM
変調されたパルス信号によって点滅されるから、従来の
FM変調方式に比べて同量の情報の伝送のために要する
LED6の総光光時間を大幅に短くすることができる。
これにより、IDカード4全体の消費電力を抑えること
ができ、電池12の消耗を長期間にわたり防止できる。
しかも、MFM変調を行うに際し、各種パルス間隔の時
間比をバイナリカウンタ20によるカウントのために最
適となるように設定したから、バイナリカウンタ20の
上位3ビツトのみをを使用するという簡単な回路構成で
各種パルス間隔の判別を確実に行うことができる。
第5図及び第6図は本発明の第2実施例を示す。
前記第1実施例との相違は、バイナリカウンタ20のカ
ウント値に基づくパルス間隔判別をゲート回路群21に
よるハード的判別に任せるのではなく、マイクロコンピ
ュータ13によるソフト的判別処理に任せるようにした
ところにある。その処理のためのフローチャートは第6
図に示す通りである。このような構成とすれば回路構成
を更に簡単化することができる。しかも、それでいなが
らカウント値の上位3ビツトしか使用しないから、4ビ
ツトのマイクロコンピュータ13でも十分に利用でき、
またマイクロコンピュータ13におけるソフト的負担は
軽く、復調処理の高速化の妨げになることもない。
その他、本発明はバイナリカウンタとして7ビツト以外
のものも同様にして利用でき、またFA用IDカードに
おける光通信システムに適用するに限らず、他の光通信
システムにも広く適用できる等、要旨を逸脱しない範囲
で種々変更して実施することができる。
[発明の効果コ 本発明は以上述べたように、送信局では発光素子をMF
M変調されたパルス信号に基づき発光させ、受信局では
バイナリカウンタによってMFM変調信号の復調を行う
ようにしているから、送信データ量当りの発光素子の発
光時間を極力短くできて電力消費量を削減できる。また
、MFM変調を行うに際し、パルス間隔の時間比を5×
2n ニア×2n  : 9×2n  (nは自然数)
に定める構成としているので、バイナリカウンタの上位
ビットのみの信号に基づきMFM変調信号の復調を行う
ことができ、パルス間隔の判別のための回路構成を極め
て簡単化でき、またソフト的処理に任せるにしても、そ
の高速化を図り得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の第1実施例を示し、第1
図は全体のブロック図、第2図はIDカードシステムの
使用態様を示す斜視図、第3図は送信データと各種の変
調信号との関係を示す図、第4図はMFM変調信号の生
成手順を示すフローチャートである。 t?J5図及び第6図は本発明の第2実施例を示し、第
5図は要部のブロック図、第6図はパルス間隔判別のた
めのフローチャートである。 第7図は本発明の作用説明のために送信データと各種の
変調信号との関係を示す図、第8図はMFM変調信号の
復調のためのパルス間隔判別をハード的に行う場合の参
考例である。 図面中、4はIDカード(送信局)、5は固定ターミナ
ル(受信局)、6はLED (発光素子)、8はマイク
ロコンピュータ(MFM変調手段)、16はフォトダイ
オード(受光素子)、19はクロック発振回路(基準ク
ロックパルス発生手段)、20はバイナリカウンタであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、送信局は発光素子を備えると共に、送信すべきデジ
    タル信号に応じて3種類のパルス間隔を組合わせたパル
    ス群により構成されるMFM変調信号に基づいて前記発
    光素子が発光され、受信局は受光素子を備えると共に、
    その受光素子により受信された受光信号に基づきバイナ
    リカウンタによって前記パルス信号のパルス間で基準ク
    ロックパルスを計数することによりパルス間隔を判別し
    てMFM変調信号の復調を行うものであって、前記送信
    局におけるMFM変調のパルス間隔の時間比を5×2^
    n:7×2^n:9×2^n(nは自然数)に定めると
    共に、前記受信局は前記バイナリカウンタの上位ビット
    の信号に基づきパルス間隔を判別してMFM変調信号の
    復調を行うようにしたことを特徴とする光通信システム
    。 2、送信すべきデジタル信号に応じて3種類のパルス間
    隔を組合わせたパルス群により構成されるMFM変調信
    号を生成するMFM変調手段と、このMFM変調手段か
    ら出力されるパルス信号に基づき点灯される発光素子と
    を具備してなり、前記MFM変調手段は3種類のパルス
    間隔の時間比を5×2^n:7×2^n:9×2^n(
    nは自然数)に定めたことを特徴とする光通信用送信局
    。 3、受光素子と、一定周期の基準クロックパルスを発生
    する基準クロックパルス発生手段と、前記受光素子によ
    り受信されたMFM変調信号に基づきそのパルス間で前
    記基準クロックパルスを計数するバイナリカウンタを備
    えた復調手段とを具備してなり、その復調手段は前記バ
    イナリカウンタの上位ビットからの信号に基づきパルス
    間隔を判別してMFM変調信号の復調を行うように構成
    されていることを特徴とする光通信用受信局。
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