JPH0614646B2 - デ−タ伝送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気線路で互いに接続された数個の装置を有
し、前記装置間では双方向のデータ伝送が可能であり、
前記各装置は、端子を２個有する少なくとも１個のデー
タ出力と、該データ出力と光カップラによって電気的に
分離され、端子２個有するデータ入力を含み、前記光カ
ップラの出力信号は受信装置の入力に送られ、装置のデ
ータ出力は他の装置の対応するデータ入力と２本の線か
らなる線路によって接続されているデータ伝送システム
に関する。

［従来の技術］ この種のシステムは純粋なデータ伝送システムにも関係
しうるが、データ処理システムに関係しうる。この種の
システムに対してはディジタル信号レベルが規定されて
いるので、データ伝送システムの互いに離れている各装
置が電気線路、すなわちケーブルで接続されている場合
には、互いに接続されたそれらすべての装置が同時に接
地電位になるように対策を講じなければならない。この
ような要求を満たすことは、データ伝送の干渉の恐れが
あるので困難な場合が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、簡単な手段によって前記干渉をなくす
ようにした、冒頭に述べた種類のデータ伝送システムを
提供することである。

［課題を解決するための手段］ この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項の
特徴項に記載された事項によって解決される。

［作用］ 指定された装置に数個のデータ入力を備えている場合に
は、これらデータ入力はすべて光カップラを備えてい
る。なお、例外としてアダプタに更に別のデータ入力を
設けても良く、これは本発明にしたがって設けられるも
のではない。装置のデータ出力は装置の電気的出力回
路、一般にはドライバアンプの出力に直接接続される。

本発明の利点は、互いに接続された装置が完全に互いに
電気的に絶縁状態とされることである。このように電位
を独立させることによって、種々の装置の接地電位を干
渉の恐れもなく互いに異なるものに設定することができ
る。更に、光カップラのデータ入力が丁度、従来のデー
タ入力と同様に電気的振舞いをすることになり、すなわ
ちRS-232あるいはRS-422の規格特性をほぼ備えることに
なるように、何ら困難を伴うことなく、光カップラのデ
ータ入力の電気的性質が、電気線路によって光カップラ
に接続されたデータ入力の特性に合わせられる。更に、
光カップラが設けられた装置から光カップラ用の電源を
取れるので、例えば装置の外部に設ける電源などの特別
な余分な出費がなくなるといった利点がある。なお、前
記光カップラ用電源は、内蔵した受光装置および光カッ
プラに接続された増幅器に給電するために必要とされ
る。もし、前述の従来の装置間に、光カップラによりす
べてのデータ路を電気的に絶縁する、光カップラを備え
たアダプタを挿入することによって各装置を電気的に絶
縁したい場合には、光カップラの出力信号を例えば前記
規格で規定された出力レベルまで持ち上げることができ
るようにアダプタ用の別電源を設けなければならないで
あろう。

本発明の最後の利点として、データ入力とデータ出力間
の線路における信号クロストークが減少するため、干渉
を受ける要因を実質的に最小限の費用で取り除くことが
できる利点もある。

指定された装置は互いに離して配設することができる
が、近接して配置してもよいし、あるいはこれら装置の
一方を他方の装置内に設けても良い。

これまで述べてきた本発明では、電気線路の導電シール
ドがないものと仮定してきた。しかし、本発明は電気線
路がシールドされているデータ伝送システムに対しても
また適用できるものである。上述した問題を解決するた
めに、前述の特徴に加えて、２個の装置を互いに接続し
ている線路の全てのシールドを、線路により互いに接続
された前記２個の装置の一方の装置の装置接地にのみ接
続するようになされる。こうすることの利点は、互いに
接続された２つの装置間の導電接続は、線路、すなわち
ケーブルのシールドによって何ら影響を受けないので、
装置の接地電位を異なるものに設定できることである。

上述の発明は例えば以下のようにして実施できる。両端
にプラグコネクタを備えた線路すなわちケーブルを使用
する場合、線路、すなわちケーブルのシールドは、該当
する装置の接地接続用に使用されるプラグコネクタの端
子には接続されない。従って、シールドが接続された従
来のデータ伝送システムの接続ケーブル、すなわち接続
線路とは異なる、特別に設計された接続ケーブルをここ
では用意しなければならない。

しかしながら、本発明の実施態様では、２つの装置間で
データ伝送を行なうために、互いに分離されシールドさ
れたケーブルをそれぞれ伝送方向に備えると共に、デー
タ出力に接続されたケーブルの一端、または接続された
装置のデータ入力に接続された一端のいずれか一方にお
いて、ケーブルのシールドが装置接地に接続されるよう
になされる。ここでもまた、前のパラグラフで説明した
ように、本発明によれば特別に設計された接続ケーブル
が使用されうる。これらのケーブルを接続する際には十
分注意してケーブルを適切に配置しなけれなならない。

しかしながら、もしケーブルで接続される装置に備えら
れたプラグコネクタが、本発明の一実施態様に従って以
下のように接続されるとするならば、すなわち、ケーブ
ルをこれらのプラグコネクタに接続するために、一実施
態様において当該ケーブルのデータ入力端子に配設さ
れ、そして他の実施態様においてはケーブルのデータ出
力端子に配設されたその装置の装置接地に、ケーブルの
シールドをシステム全体に対してのみ一様に接続される
ならば、従来のケーブル、すなわちケーブルの両端のシ
ールドがケーブル末端に配置されたプラグコネクタに付
属する端子に接続されるようになっているケーブルを使
用することができる。したがって、本発明のシステムに
対して、両端にプラグあるいはソケットを備えた市販の
仕上げ加工済みケーブルを容易に使用することができ
る。

一方、従来の方法で設計され、データ伝送システムの従
来の装置、例えば市場に出回っているコンピュータに接
続されることになるデータ入力および／またはデータ出
力を備え、また他方で、本発明にしたがって設計された
データ出力とデータ入力とを備えた電源内蔵アダプタも
また、本発明にしたがって設計できるデータ処理システ
ムの装置としてここでは考慮される。電気信号絶縁を有
しておらず、および／または異なるインタフェイス規格
（例えばRS-232やRS-422)を有する、市場に出回ってい
る装置を使用できるようにするために、このようなアダ
プタが用いられる。

指定されたデータ入力およびデータ出力の他に、データ
伝送システムの装置が更に例えば制御信号用の入力及び
出力を有する場合には、これらの入力及び出力もまた本
発明による上述した方法で設計されなければならない。
従って、最初に指定された「データ」もまた伝送される
べきすべての電気量を一般に含むことになる。

もしケーブルが、既存のシールドに加えて場合にもよる
が、ケーブルによって互いに接続された２つの装置の装
置接地を接続するために、従来のデータ伝送システムで
使用される導線を含むならば、同様の事柄が類推によっ
てあてはまることになる。ここでもまた、この導線が、
互いに接続された２つの装置の装置接地間に実際何ら導
電接続を生じさせないようになされなければならない。

特にここでもまた、この特定の導体に接続するために装
置に設けられたプラグコネクタの接点自身が装置内に接
続されないようになされるはずである。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい一実施例につき添付図面を参照
しながら詳細に説明する。

まず、第１図に示したデータ伝送システムは、ケーブル
２によりアダプタ３と接続され、アダプタ３はケーブル
４により電子制御装置（以下装置と略す）５に接続され
たパーソナルコンピュータ、すなわちミニコンピュータ
１を含む。なお、上記ミニコンピュータ１は本図ではア
ダプタ３に接続されるその入出力部分のみが示してあ
る。このミニコンピュータ１はデータ出力11、データ入
力12と、制御信号用出力13,14と、制御信号用のデータ
入力15,16を有する。さらに、接地電位にある端子17が
設けられ、これはまたミニコンピュータ１の金属ハウジ
ングに接続されるとともに通信用接地（通信用アース）
を有する端子18が設けてある。

アダプタ３は３対の信号路を有しており、その各対の信
号路は他のものと同一であるので、その内の一対につい
てのみ説明する。ケーブル２によりミニコンピュータ１
に接続され、そして片端接地信号(single-ended signa
l)を受信するデータ入力21は増幅器23に接続されてい
る。この増幅器23の両出力にプッシュプル信号(push-pu
ll signal)が現われ、そして増幅器23はアダプタ３の出
力24,25と導通している。増幅器23はこれらの出力24,25
からのケーブル４の２本のリード線を介して装置５のデ
ータ入力31,32に接続されている。電気信号はデータ入
力31から保護抵抗を通って光カップラ35内に設けられた
LED36へ流れる。LED36の他端は装置５内の全ての光カッ
プラに共通の線路38に接続されている。データ入力32は
保護抵抗を通って光カップラ35内LED36へ導かれ、このL
ED37の他端は引き続き線路38に接続されている。LED36,
37は公知の方法でフォトトランジスタ40,41に光学的に
接続され、それらのエミッタは、他の光カップラのその
他のフォトトランジスタのエミッタと共に共通の線路42
に接続されている。光カップラ35のフォトトランジスタ
40,41のコレクタは、演算増幅器45の反転入力あるいは
場合によっては非反転入力に接続されている。この演算
増幅器45の出力として、増幅された出力信号が線路47を
介して得られ、この信号はミニコンピュータ１の残りの
信号データ出力11に割り当てられる。

反対方向では、装置５の図示されていない部分からのデ
ータが装置５内の増幅器50の入力に到る。増幅器50は反
転出力及び非反転出力を有し、その各々は装置５のデー
タ出力51,52に接続されている。そこからデータはケー
ブル４の２本のリード線を介してデータ入力53,54に伝
わる。これらのデータ入力53,54は上述した装置５の光
カップラ35と全く同じ方法で光カップラ58のLED56,57に
接続されている。この光カップラ58は光カップラ35と同
様に設計される。光カップラ58のフォトトランジスタ5
9,60は、光カップラ35のため上述した回路と全く同様な
方法で、一方はアダプタ３内のフォトトランジスタのず
べてのエミッタに共通な線路62に接続され、また他方は
演算増幅器64の反転及び非反転入力に接続されている。
この演算増幅器64の出力はアダプタ３のデータ出力66に
接続されている。データ出力66はケーブル２のリード線
を介してミニコンピュータ１のデータ入力12に接続され
ている。

アダプタ３内の光カップラのLED56,57およびその他の各
LEDのカソードは共通線路61に接続されている。

このように全く同様にしてミニコンピュータ１の制御信
号用出力13,14から出力された制御信号が装置５へ伝送
され、そして装置５からの出力された制御信号がミニコ
ンピュータ１の制御信号用入力15,16へ伝送される。

装置５の線路38はケーブル４のリード線を介してアダプ
タ３の線路62に接続され、そして線路62はケーブル２の
リード線を介してミニコンピュータ１の端子18（信号接
地）に接続されている。この端子18の電位は、増幅器23
の２つの出力と、アダプタ３の入力における増幅器23に
対する他の増幅器の出力に生じる信号の電位の中間にあ
る。

同様に、アダプタ３の線路61はケーブル４のリード線を
介して装置５の線路42に接続され、そして線路42は装置
５の同じく図示されていない信号接地に接続されてい
る。

電位「信号接地」が存在し、そして装置５の光カップラ
35内の２個のLED36,37の各々のカソードが互いに接続さ
れているので、データ入力31,32に現われるプッシュプ
ル信号があたかも逆位相をもつ２つの片端接地信号のよ
うになる。こうすることによって干渉がなくなるといっ
た利点が生まれる。

逆方向のデータおよび制御信号の伝送についても、もち
ろん同じことがあてはまる。

ケーブル２，４はそれぞれシールドされており、これら
は図面ではケーブル２は線路72で、ケーブル４線路74で
図示されている。線路72はミニコンピュータ１の側では
端子17に接続され、アダプタ３の側では端子76に接続さ
れ、そこから上記線路はケーブル４の線路74に接続され
た端子77に至っている。アダプタ３内では、端子76と77
は以前に述べた方法で装置接地に接続されている。

ケーブル４の線路74はもちろん装置５内の図示されてい
ないマルチプラグコネクタの接点にまで至っているが、
この接点は装置５自身には接続されていない。したがっ
て、装置５とアダプタ３とは完全に電位が分離されてい
る。データはRS-232規格に従ってケーブル２で伝送さ
れ、RS-422規格に従ってケーブル４で伝送される。その
結果、ケーブル２のリード線には＋１２ボルトと−１２
ボルトの２つの電位（片端接地信号）が現われ、そして
ケーブル４のリード線にはプッシュプル信号が導通する
２〜６ボルトの範囲の差動電圧が現われる。光カップラ
の電気出力、すなわち例えば演算増幅器45あるいは64の
入力には＋５ボルトと０ボルトの信号レベルが現われ
る。なお、アダプタ３と装置５内には＋５ボルトの電圧
がそれぞれ印加される別の端子が設けてあり、この電圧
はアダプタ３または装置５に供給される。

【図面の簡単な説明】

図面は、データを入力し処理するミニコンピュータ（パ
ーソナルコンピュータ）１、アダプタ３およびもう一つ
の別の装置５を備えたデータ伝送システムの概略図を示
す。 １……ミニコンピュータ（パーソナルコンピュータ） ２，４……ケーブル ３……アダプタ ５……電子制御装置 11，24，25，51，52，66……データ出力 12，21，31，32，53，54……データ入力 13，14，15，16……制御信号用出力 17，18……端子（信号接地） 23，50，64……増幅器 35，58……光カップラ 36，34，56，57……LED 38，42，47，61，62……線路 40，41，59，60……フォトトランジスタ 45，64……演算増幅器 72，74……線路（シールド） 76，77……端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントン・ロデイ ドイツ連邦共和国6906ライメン３カ−ルス ル−エル・シユトラ−セ12 (56)参考文献 特開 昭56−65542（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−185040（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭56−18021（ＪＰ，Ｙ２) トランジスタ技術 13（４），（1976− ４） ＣＱ出版 Ｐ．89〜90，137〜141 トランジスタ技術 14（１） （1977− １） ＣＱ出版 Ｐ．154〜155

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気線路によって互いに接続された数個の
   装置を有し、前記装置間で双方向のデータ伝送が可能で
   あり、信号送信装置の各出力の前に、２つの出力を備え
   た増幅器が設けられており、これら出力は、二線式信号
   線を介して信号受信装置に導かれ、前記信号受信装置の
   ２つの入力は光結合器により電流的に分離されて別の増
   幅器に導かれているデータ伝送システムにおいて、 前記信号送信装置(1,3,5)の増幅器(23,50)が、データ入
   力(21)の信号に基づいて出力(31,32；53,54)上にプッシ
   ュプル信号を与えるように構成されていること、 前記信号受信装置(3,5)の入力(31,32；53,54)が、フォ
   トトランジスタ(40,41；59,60)と光学的に接続された２
   つの発光ダイオード(36,37；56,57)に導かれ、これら発
   光ダイオードの他端は前記信号送信装置(1,3,5)の信号
   接地(18)に接続されていること、 フォトトランジスタ(40,41；59,60)のエミッタ，コレク
   タがそれぞれ前記信号受信装置(1,3,5)の信号接地と、
   演算増幅器(45,64)の反転入力と非反転入力に接続さ
   れ、該演算増幅器は入力信号に対応した出力信号を発生
   すること、 前記フォトトランジスタ(40,41；59,60)と前記演算増幅
   器(45,64)は前記信号受信装置(1,3,5)からその電流供給
   を得ることを特徴とするデータ伝送システム。
2. 【請求項２】装置(3,5)の間の信号伝送が規格RS-422を
   有する、特許請求の範囲第１項記載のデータ伝送システ
   ム。
3. 【請求項３】装置(3)が、増幅器(23)と光結合器(58)を
   備え、市販の装置(1)に適合させる役目をするアダプタ
   である、特許請求の範囲第１項または第２項記載のデー
   タ伝送システム。
4. 【請求項４】装置(3,5)と接続されたケーブル(4)が、装
   置(1または5)の装置接地とのみ接続されたシールドを備
   えている。特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   １項記載のデータ伝送システム。
5. 【請求項５】装置(1,3,5)間のデータ伝送のために各伝
   送方向に対して互いに分離されたシールドケーブルを備
   え、ケーブルのシールドは、接続された装置のデータ出
   力と接続された接地においてのみまたは接続された装置
   のデータ入力と接続されている接地においてのみ装置接
   地と接続されている、特許請求の範囲第１項から第４項
   のいずれか１項記載のデータ伝送システム。