專利名稱：控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，并且尤其是涉及這樣的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，從控制器輸出的并行控制信號(hào)被轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，以把它傳輸?shù)竭h(yuǎn)程裝置，在遠(yuǎn)程裝置的受控部分中執(zhí)行串行一并行轉(zhuǎn)換，以驅(qū)動(dòng)該遠(yuǎn)程裝置，在傳感器部分中用于檢測(cè)裝置狀態(tài)的并行監(jiān)視信號(hào)被轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，以把它傳輸?shù)娇刂破?，為把它供給控制器對(duì)串行信號(hào)執(zhí)行串行一并行轉(zhuǎn)換，控制信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上，監(jiān)視信號(hào)疊加到這些信號(hào)上。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域中，廣泛地采用的方式是，控制信號(hào)從諸如順序控制器、可編程序控制器或計(jì)算機(jī)之類的控制器發(fā)送到多個(gè)遠(yuǎn)程受控裝置(例如，電動(dòng)機(jī)、螺線管、電磁閥、繼電器、半導(dǎo)體開關(guān)元件和燈)，以驅(qū)動(dòng)和控制這些裝置，并且監(jiān)視信號(hào)從傳感器部分傳輸?shù)娇刂破?，以檢測(cè)裝置的狀態(tài)(諸如舌簧開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)和按鈕式開關(guān)之類的開關(guān)的通/斷狀態(tài))。
在這種技術(shù)中，控制器與受控裝置之間以及控制器與傳感器部分之間，要用諸如電源線、控制信號(hào)線和地線之類的許多線來進(jìn)行互連。從而出現(xiàn)了一個(gè)問題，即，由于近來受控裝置的體積減小，隨著封裝密度增大，布線工作變得困難，布線間隔減小，布線費(fèi)用提高。
為了解決這個(gè)問題提出了兩種方案“信號(hào)串行一并行轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”(日本專利申請(qǐng)62-229978)和“并行傳感器部分信號(hào)的串行傳輸系統(tǒng)”(日本專利申請(qǐng)62-247245)。按這些系統(tǒng)，由于與每個(gè)時(shí)鐘對(duì)應(yīng)的一個(gè)(一位)控制信號(hào)(或傳感器信號(hào))能疊加到包括電源的時(shí)鐘信號(hào)線上，因此能用少量的線實(shí)現(xiàn)控制器與受控裝置之間或控制器與傳感器部分之間的傳輸系統(tǒng)中的布線。
按日本專利申請(qǐng)1-140826所公開的發(fā)明“控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸方法”，通過把輸入單元和輸出單元連接到母站并從母站把疊加到電源上的時(shí)鐘信號(hào)供給公用數(shù)據(jù)信號(hào)線，可以用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)控制器與受控單元之間和控制器與傳感器部分之間的快速雙向信號(hào)傳輸。即，能減少線的數(shù)量和降低布線費(fèi)用，能簡(jiǎn)化多個(gè)單元的連接結(jié)構(gòu)，并且能隨意地給各單元分配地址，從而能在所需的位置自由地增加和刪除單元。
按上述的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，控制器與受控單元之間和控制器與傳感器部分之間能實(shí)現(xiàn)快速雙向信號(hào)傳輸。但是，由于從控制器傳輸?shù)绞芸貑卧男盘?hào)(以下稱作“控制信號(hào)”)和從傳感器部分傳輸?shù)娇刂破鞯男盘?hào)(以下稱作“監(jiān)視信號(hào)”)均供給公用數(shù)據(jù)信號(hào)線，因此它們不能同時(shí)傳輸。即，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)只能相互排他地傳輸，而不能同時(shí)按兩個(gè)方向傳輸。因此，必須分別設(shè)置控制信號(hào)在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)臅r(shí)間周期和監(jiān)視信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間周期。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上，控制信號(hào)是有預(yù)定的占空率的雙態(tài)信號(hào)，并且監(jiān)視信號(hào)作為電流信號(hào)來檢測(cè)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它把多路復(fù)用控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，提供一種控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它把作為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)的第一控制信號(hào)和作為電壓信號(hào)的第二控制信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上，并把作為電流信號(hào)的監(jiān)視信號(hào)疊加在這些信號(hào)上。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是，提供一種控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它把作為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)的第一控制信號(hào)和作為電壓信號(hào)的第二控制信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上，并且把作為電流信號(hào)的第一監(jiān)視信號(hào)和作為頻率信號(hào)的第二監(jiān)視信號(hào)疊加到這些信號(hào)上。
本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)包括控制器；多個(gè)受控裝置，其中每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視受控部分的傳感器部分；母站，它連接到控制器和多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；以及多個(gè)子站，它們與多個(gè)受控裝置相關(guān)聯(lián)，并連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線和相關(guān)的受控裝置，其中，在數(shù)據(jù)信號(hào)線上，控制信號(hào)從控制器傳輸?shù)绞芸夭糠郑O(jiān)視信號(hào)從傳感器部分傳輸?shù)娇刂破鳌?br> 除上述通用結(jié)構(gòu)的元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的母站包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分；以及母站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在每個(gè)時(shí)鐘周期中，通過根據(jù)從控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值改變不同于預(yù)定電源電壓電平的電壓電平的周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，母站輸出部分把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把轉(zhuǎn)換后的信號(hào)供給數(shù)據(jù)信號(hào)線。在定時(shí)信號(hào)的控制下，在每個(gè)時(shí)鐘周期中，按照電源電壓電平上升邊時(shí)有或無監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)，母站輸入部分檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，從而抽取串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把它轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，把它輸入到控制器。多個(gè)子站中的每個(gè)子站包括子站輸出部分和子站輸入部分。子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電壓電平周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，來抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并且把數(shù)據(jù)值中的與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸入部分建立按相應(yīng)的傳感器部分供給的值變化的雙態(tài)電流電平構(gòu)成的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它作為監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值疊加在串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的控制信號(hào)被構(gòu)成有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)(具有電源電壓電平和另一電平)，從傳感器部分到控制器的監(jiān)視信號(hào)按照在電源電壓的上升邊時(shí)雙態(tài)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用產(chǎn)生的電流信號(hào)的有或無來檢測(cè)。這就允許控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能疊加在時(shí)鐘信號(hào)上。因此，能實(shí)現(xiàn)控制器與受控部分之間和控制器與傳感器部分之間的快速雙向信號(hào)傳輸，而且，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能供給到公用數(shù)據(jù)信號(hào)線并同時(shí)雙向傳輸。結(jié)果，不需設(shè)置用于在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)所需的獨(dú)立的周期。因此，信號(hào)的傳送速率加倍。
除了上述的通用元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的母站包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定的周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分；以及母站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸出部分通過根據(jù)從控制器輸入的第一控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值，改變不同于預(yù)定電源電壓電平的電壓電平的周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，以及根據(jù)從控制器輸入的第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，把不同于電源電壓電平的電平周期中的電平改變?yōu)榕c電源電壓不同的預(yù)定電平或偽地電平，由此把第一和第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并且把轉(zhuǎn)換的信號(hào)供給數(shù)據(jù)信號(hào)線。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸入部分按照電源電壓電平的上升邊時(shí)有無監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用所產(chǎn)生的電流信號(hào)，檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，從而抽取串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，把它轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，并把它輸入到控制器。多個(gè)子站中的每個(gè)子站包括子站輸出部分和子站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電壓電平的周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，從而抽取第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，或者，確定不同于電源電壓的電平的周期中電平是不是與電源電壓不同的預(yù)定電壓電平或偽地電平，從而抽取第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并且把數(shù)據(jù)值與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸入部分根據(jù)相應(yīng)的傳感器部分供給的值，建立由雙態(tài)電流電平構(gòu)成的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它作為監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值疊加到串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的第一控制信號(hào)構(gòu)成為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)(具有電源電壓電平和另一電平)，不同于第一控制信號(hào)的電源電壓電平的第二控制信號(hào)的電平構(gòu)成為與電源電壓不同的預(yù)定電壓電平或偽地電平，從傳感器部分到控制器的監(jiān)視信號(hào)按照在電源電壓電平的上升邊時(shí)有或無雙態(tài)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)來檢測(cè)。這就允許第一和第二控制信號(hào)以及監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。因此，能在控制器與受控部分之間和控制器與傳感器部分之間進(jìn)行快速雙向信號(hào)傳輸，多路(雙路)控制信號(hào)和非多路監(jiān)視信號(hào)能供給到公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，并且同時(shí)雙向傳輸信號(hào)。結(jié)果，不必設(shè)置在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸控制信號(hào)或監(jiān)視信號(hào)的分離的周期，能使信號(hào)傳送速率比常規(guī)信號(hào)傳送速率快三倍。
除上述的通用結(jié)構(gòu)的元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分；以及母站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，通過根據(jù)從控制器輸入的第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值改變不同于預(yù)定電源電壓電平的電壓電平的周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，以及根據(jù)從控制器輸入的第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，將不同于電源電壓電平的電平的周期中的電平驅(qū)動(dòng)到與電源電壓不同的預(yù)定電平或偽地電平，母站輸出部分把第一和第二控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把轉(zhuǎn)換的信號(hào)供給數(shù)據(jù)信號(hào)線。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸入部分按照在電源電壓電平上升邊時(shí)有無監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)，來檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的作為頻率信號(hào)的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，以抽取第一和第二串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并把它們轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，把它們輸入控制器。多個(gè)子站中的每個(gè)子站包括子站輸出部分和子站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電壓電平周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率，從而抽取第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，或者，確定在不同于電源電壓的電平周期中的電平是否是與電源電壓不同的預(yù)定電壓電平或者偽地電平，從而抽取第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并且把數(shù)據(jù)值中的與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，根據(jù)相應(yīng)的傳感器部分供給的值，子站輸入部分建立雙態(tài)電流電平構(gòu)成的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，或者建立頻率信號(hào)構(gòu)成的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，把它作為第一或第二監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值疊加到串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的第一控制信號(hào)構(gòu)成為有預(yù)定的占空率的雙態(tài)信號(hào)(具有電源電壓和另一電平)，不同于第一控制信號(hào)的電源電壓電平的第二控制信號(hào)的電平構(gòu)成為與電源電壓不同的預(yù)定電壓電平或偽地電平，從傳感器部分到控制器的第一監(jiān)視信號(hào)按照在電源電壓電平的上升邊時(shí)有無雙態(tài)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)來檢測(cè)，第二監(jiān)視信號(hào)設(shè)置為具有與其它信號(hào)不同的頻率(和幅度)的信號(hào)。這就允許第一和第二控制信號(hào)以及第一和第二監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。因此，控制器與受控部分之間和控制器與傳感器部分之間能進(jìn)行快速雙向信號(hào)傳輸，并且多路(雙路)控制信號(hào)和多路(雙路)監(jiān)視信號(hào)能供給到公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線上，而且，能同時(shí)雙向傳輸信號(hào)。即，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)可以是全雙工的。結(jié)果，不必設(shè)置在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸控制信號(hào)或監(jiān)視信號(hào)所需的分離的周期，從而獲得比常規(guī)信號(hào)傳送速率快四倍的信號(hào)傳送速率。
除上述的通用結(jié)構(gòu)的元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分；以及母站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)電平的每個(gè)數(shù)據(jù)值，通過把控制數(shù)據(jù)信號(hào)的第一半或后一半驅(qū)動(dòng)到預(yù)定的電源電壓電平，并把控制數(shù)據(jù)信號(hào)的后一半或第一半驅(qū)動(dòng)到與電源電壓電平不同的預(yù)定電壓電平或偽地電平，母站輸出部分把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把串行脈沖電壓信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸入部分檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的頻率信號(hào)，以抽取串行監(jiān)視信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，把監(jiān)視信號(hào)輸入控制器。多個(gè)子站中的每個(gè)子站包括子站輸出部分和子站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的第一半或后一半是否是與電源電壓電平不同的預(yù)定電壓電平或偽地電平，以抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給受控制部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，根據(jù)相應(yīng)的傳感器部分中的值，子站輸入部分形成頻率信號(hào)，并把頻率信號(hào)疊加在串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的控制信號(hào)構(gòu)成為具有電源電壓電平和另一電平(預(yù)定電壓電平或偽地電平)的信號(hào)，從傳感器部分到控制器的監(jiān)視信號(hào)構(gòu)成為具有與其它信號(hào)不同的頻率(和幅度)的信號(hào)。這就允許控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。因此，控制器與受控部分之間和控制器與傳感器部分之間能實(shí)現(xiàn)快速雙向信號(hào)傳輸，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能供給到公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，并能同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。結(jié)果，不必設(shè)置控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸所需的分離的周期，因此，信號(hào)的傳送速率加倍。
除上述的通用結(jié)構(gòu)的元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分；以及母站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸出部分根據(jù)從控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，改變預(yù)定電源電壓電平的周期與偽地電平的周期之間的占空率，從而把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把串行脈沖電壓信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線上。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，母站輸入部分檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的頻率信號(hào)，以抽取串行監(jiān)視信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，把監(jiān)視信號(hào)輸入控制器。多個(gè)子站中的每個(gè)子站包括子站輸出部分和子站輸入部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的電源電壓電平的周期與的偽地電平的周期之間的占空率，以抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的受控部分。在定時(shí)信號(hào)的控制下，根據(jù)相應(yīng)的傳感器部分中的值，子站輸入部分形成頻率信號(hào)，并把頻率信號(hào)疊加到串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的控制信號(hào)構(gòu)成為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)(具有電源電壓電平和另一電平)，從傳感器部分到控制器的監(jiān)視信號(hào)構(gòu)成為具有與其它信號(hào)不同的頻率(和幅度)的信號(hào)。這就允許控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。因此，在控制器與受控部分之間和控制器與傳感器部分之間能實(shí)現(xiàn)快速雙向信號(hào)傳輸，并且，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能供給到公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，并能同時(shí)雙向傳輸。結(jié)果，不必設(shè)置控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸所需的分離的周期，因此，信號(hào)傳送速率加倍。
除上述的通用結(jié)構(gòu)的元件之外，本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；以及母站輸出部分。在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，母站輸出部分改變預(yù)定電源電壓電平的周期與偽地電平或真地電平的周期之間的占空率，從而把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把串行脈沖電壓信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線。在輸出串行脈沖電壓信號(hào)之前，母站把起始信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線上，起始信號(hào)的電壓電平等于電源電壓，其周期比時(shí)鐘的一個(gè)周期長(zhǎng)。母站對(duì)從串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘記數(shù)，以抽取預(yù)先指定給母站的地址，并輸出結(jié)束信號(hào)。每個(gè)子站包括子站輸出部分，在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，子站輸出部分確定串行脈沖電壓信號(hào)的電源電壓電平的周期與偽地電平或真地電平的周期之間的占空率，以抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的受控部分。子站輸出部分輸出從串行脈沖電壓信號(hào)抽出的時(shí)鐘，以抽取預(yù)先分配給子站輸出部分的地址，并把該地址的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分。
按本發(fā)明的控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，從控制器到受控部分的控制信號(hào)構(gòu)成為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)(具有電源電壓電平和另一電平)。這就允許控制信號(hào)疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。結(jié)果，能高可靠地在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸監(jiān)視信號(hào)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是說明本發(fā)明的信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D；圖3和4是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5是子站輸出部分的一個(gè)例子的示意圖；圖6和7顯示出母站的一個(gè)例子，其中，圖6是母站的示意圖，圖7是圖6所示母站中信號(hào)的波形圖；圖8和9顯示出子站輸出部分的一個(gè)例子，其中，圖8是子站輸出部分的示意圖，圖9是圖8所示子站輸出部分中的信號(hào)波形圖；圖10和11顯示出子站輸入部分的一個(gè)例子，其中，圖10是子站輸入部分的示意圖；圖11是圖10所示子站輸入部分中的信號(hào)波形圖；圖12是說明母站中監(jiān)視信號(hào)的檢測(cè)的示意圖；圖13是說明本發(fā)明的信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D；圖14和15顯示出母站的另一例子，其中，圖14是母站的示意圖，圖15是圖14所示母站中的信號(hào)波形圖；圖16和17顯示出子站輸出部分的另一例子，其中，圖16是子站輸出部分的示意圖，圖17是圖16所示子站輸出部分中的信號(hào)波形圖；圖18是說明本發(fā)明的信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D；圖19和20顯示出母站的又一例子，其中，圖19是母站的示意圖，圖20是圖19所示母站中的信號(hào)的波形圖；圖21和22顯示出子站輸入部分的又一例子，其中，圖21是子站輸入部分的示意圖，圖22是圖21所示子站輸入部分中的信號(hào)的波形圖；圖23是母站的又一例子的示意圖；圖24是本發(fā)明的另一種基本結(jié)構(gòu)的方框圖。
最佳實(shí)施例的描述[第一實(shí)施例]圖1、3和4是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的方框圖，圖2是說明按本發(fā)明的信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D。具體地講，圖1顯示出控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，圖3顯示出它的母站的結(jié)構(gòu)，圖4顯示出它的子站的結(jié)構(gòu)。
控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)包括控制器10和多個(gè)受控裝置12，其中，每個(gè)受控裝置包括受控部分16和監(jiān)視受控部分16的傳感器部分17，如圖1所示。控制器10例如可以是順序控制器、可編程序控制器和計(jì)算機(jī)。受控部分16和傳感器部分17總體叫做受控裝置12。受控部分16由構(gòu)成受控裝置12的各種元件組成，例如調(diào)節(jié)器(actuator)、(步進(jìn))電動(dòng)機(jī)、螺線管、電磁閥、繼電器、半導(dǎo)體開關(guān)元件和燈。傳感器部分17要根據(jù)相應(yīng)的受控部分16來選擇，例如可以是舌簧開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)和按鈕式開關(guān)，并輸出on/off(通/斷)狀態(tài)(雙態(tài)信號(hào))。
在多個(gè)受控單元12公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線上，控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)把控制信號(hào)從控制器10中的輸出單元102傳輸?shù)绞芸夭糠?6，并且把監(jiān)視信號(hào)(傳感器信號(hào))從傳感器部分17傳輸?shù)娇刂破?0中的輸入單元101。如圖1所示，從控制器10輸出和輸入的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)是由多位構(gòu)成的并行信號(hào)。另一方面，在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)目刂菩盘?hào)和監(jiān)視信號(hào)是串行信號(hào)。母站(主站)13對(duì)控制信號(hào)執(zhí)行并行一串行轉(zhuǎn)換，并對(duì)監(jiān)視信上執(zhí)行串行一并行轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)信號(hào)線由第一和第二數(shù)據(jù)信號(hào)線D+和D-組成。第一信號(hào)線D+用于供給電源電壓Vx，供給時(shí)鐘信號(hào)CK，并且用于控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)的雙向傳輸，這在下面將要說明。第二數(shù)據(jù)信號(hào)線D-處于母站13和多個(gè)子站11公用的(信號(hào))地電平。
在這個(gè)例子中，設(shè)有電源線P，用于向多個(gè)子站11的每一個(gè)(的子站電源20)供給電源電壓Vx。電源線P由第一和第二電源線P24和P0組成。第一和第二電源線P24和P0分別供給多個(gè)子站公用的電源電壓Vx(24V)和(電源的)地電平(0V)，正如以下要說明的。因此，第一和第二電源線P24和P0中的每根線的一端(或兩端)連接到本機(jī)電源21。電源線P的結(jié)構(gòu)可以是例如日本專利申請(qǐng)1-140826中所述的結(jié)構(gòu)。本機(jī)電源21的功率容量可以按子站11的數(shù)量變化，并允許多個(gè)子站11的每一個(gè)正常運(yùn)行。本機(jī)電源21可設(shè)在母站13內(nèi)。
為了按如上所述方式傳輸信號(hào)，控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)包括母站13和多個(gè)子站11，如圖1所示。母站13連接到控制器10和數(shù)據(jù)信號(hào)線。多個(gè)子站11與多個(gè)受控裝置12關(guān)聯(lián)，在任意位置連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線，并連接到關(guān)聯(lián)的受控裝置12。每個(gè)子站11包括子站輸出部分14和子站輸入部分15。子站輸出部分14和子站輸入部分15總稱為子站11。子站輸出部分14和子站輸入部分15分別與受控部分16和傳感器部分17關(guān)聯(lián)。輸入到子站輸入部分15和從子站輸出部分14輸出的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)是由多位構(gòu)成的并行信號(hào)。子站輸出部分14對(duì)控制信號(hào)執(zhí)行串行一并行轉(zhuǎn)換，子站輸入部分15對(duì)監(jiān)視信號(hào)執(zhí)行并行一串行轉(zhuǎn)換。
母站13包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132、母站輸出部分135和母站輸入部分139，如圖3所示。盡管圖3中只顯示出一個(gè)母站輸入部分139和一個(gè)母站輸出部分135，但可設(shè)n個(gè)(n≥1)母站輸入部分139，并且可設(shè)m個(gè)(m≥1)母站輸出部分135。與它們關(guān)聯(lián)可設(shè)m個(gè)子站輸出部分14和n個(gè)子站輸入部分15。
母站13包括振蕩器(OSC)131、定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132和母站地址設(shè)定裝置133。定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132根據(jù)振蕩器131供給的振蕩輸出產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘CK同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)。即，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132把電源電壓Vx疊加在所產(chǎn)生的時(shí)鐘CK上。因此，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132包括電源裝置(未示出)，它產(chǎn)生預(yù)定電平的電源電壓Vx。例如，占空率為50％的時(shí)鐘CK的第一周期的第一半保持在偽地電平(0+)，第二半保持在電源電壓Vx的電平，如圖2中虛線所指。包括電源電壓的時(shí)鐘CK大體上輸出到端子13a，并供給到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+。另一方面，處于地電平(GND)的信號(hào)從端子13b輸出到第二數(shù)據(jù)信號(hào)線D-。
從定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132輸出的包括電源電壓的時(shí)鐘CK實(shí)際上輸入到母站輸出部分135。母站輸出部分135包括控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136和線路驅(qū)動(dòng)器137。輸出數(shù)據(jù)部分134保持從控制器10輸入的并行控制數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)串來輸出?？刂茢?shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136把來自于輸出數(shù)據(jù)部分134的串行數(shù)據(jù)串中的每個(gè)數(shù)據(jù)值疊加到包括電源電壓的時(shí)鐘CK上。盡管圖3中示出了，但輸出數(shù)據(jù)部分134可以認(rèn)為是包括在母站輸出部分135中?？刂茢?shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置的輸出經(jīng)線路驅(qū)動(dòng)器137供給第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+，線路驅(qū)動(dòng)器137是一個(gè)輸出電路。
如圖2所示，母站輸出部分135在定時(shí)信號(hào)Vx的控制下，根據(jù)在時(shí)鐘CK的每個(gè)周期中從控制器10輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，改變不是預(yù)定的電源電壓Vx的電平的周期與后續(xù)的電源電壓的周期之間的占空率，把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把它輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線。不是電源電壓Vx的電壓電平例如可以是偽地電平0+，例如0+＝2V。
例如，若控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“0”，圖2中的母站輸出部分135把時(shí)鐘的第一個(gè)3/4周期變成偽地電平0+，并且把時(shí)鐘的第二個(gè)1/4周期變成電源電壓Vx的電平。若控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“1”，它把時(shí)鐘的第一個(gè)1/4周期變?yōu)閭蔚仉娖?+，并且把時(shí)鐘的第二個(gè)3/4周期變?yōu)殡娫措妷篤x的電平。即，按控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值改變時(shí)鐘的占空率。由此，把并行控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把它輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線。例如，若控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“0011”，控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136的輸出便是如圖2所示(即排除了將在后面說明的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出)。給時(shí)鐘CK的每個(gè)周期分配一個(gè)地址。
另一方面，第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)被送入母站輸入部分139。母站輸入部分139包括監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311和監(jiān)視數(shù)據(jù)抽取裝置1310。監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311得到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)，并檢測(cè)疊加在該信號(hào)上的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它輸出。監(jiān)視數(shù)據(jù)抽取裝置1310使檢測(cè)輸出與來自于定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132的包括電源電壓的時(shí)鐘CK同步，并(通過對(duì)它進(jìn)行波形整形)將它輸出。輸入數(shù)據(jù)部分138把檢測(cè)到的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)構(gòu)成的串行數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換成并行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它們輸出。盡管圖3中示出了，但輸入數(shù)據(jù)部分138可以認(rèn)為是包含在母站輸入部分139中。
如圖2所示，在定時(shí)信號(hào)的控制下，在每個(gè)時(shí)鐘周期中，母站輸入部分139按照在電源電壓Vx的上升邊時(shí)由監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)和電源電壓Vx之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)Iis的有無，檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。由此，它抽取串行監(jiān)視信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把它轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，從而把它輸入控制器10。因此，若監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值例如是“0101”，監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311的輸出(檢測(cè)電流)將如圖2所示。
如上所述，由于分配給多個(gè)子站11的控制信號(hào)是作為從單個(gè)母站13輸出的串行信號(hào)(串行脈沖電壓信號(hào))在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)?，所以用地址?jì)數(shù)法作為分配方式。即，要發(fā)送到(分配給)子站11的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)總量可以預(yù)先知道。因此，給所有控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每段數(shù)據(jù)分配一個(gè)地址。子站11從串行脈沖電壓信號(hào)抽取時(shí)鐘CK，并對(duì)時(shí)鐘CK的數(shù)量計(jì)數(shù)，若它碰到分配給它應(yīng)接收的控制數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)的(一個(gè)或多個(gè))地址，它就獲取在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)的串行脈沖電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)值作為控制信號(hào)。為了建立一個(gè)結(jié)束信號(hào)，給母站13分配一個(gè)結(jié)束地址。
為了確定地址計(jì)數(shù)的起始和結(jié)束，要建立一個(gè)起始信號(hào)和一個(gè)結(jié)束信號(hào)。在輸出串行脈沖電壓信號(hào)之前，母站13的定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132建立一個(gè)起始信號(hào)，并把它供給第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+。起始信號(hào)處于電源電壓Vx的電平，并且比時(shí)鐘CK的一個(gè)周期長(zhǎng)，以便區(qū)別于控制信號(hào)。母站地址設(shè)定裝置133保持分配給母站13的地址。母站13對(duì)從串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘CK進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得預(yù)先分配給它的地址，并且在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)向第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+供給一個(gè)結(jié)束信號(hào)。結(jié)束信號(hào)處于Vx/2的電壓，并且比時(shí)鐘CK的一個(gè)周期長(zhǎng)但比起始信號(hào)的一個(gè)周期短。
子站輸出部分14包括電源電壓發(fā)生裝置(CV)140、線路接收器141、控制數(shù)據(jù)信號(hào)抽取裝置142、子站地址設(shè)定裝置143、地址抽取裝置144和輸出數(shù)據(jù)部分145，如圖4所示。
以下將要說明的子站輸出部分14的電源電壓發(fā)生裝置140和子站輸入部分15的電源電壓發(fā)生裝置(CV)150構(gòu)成子站電源20?？梢园央娫措妷喊l(fā)生裝置140同電源電壓發(fā)生裝置150集成在一起構(gòu)成子站電源20。電源電壓發(fā)生裝置140與子站輸出部分14之間的實(shí)際連接以及電源電壓發(fā)生裝置150與子站輸入部分15之間的實(shí)際連接如圖8和圖10所示。
電源電壓發(fā)生裝置(CV)140是一個(gè)DC(直流)-DC轉(zhuǎn)換器，并從構(gòu)成子站輸出部分14的電驅(qū)動(dòng)電路用的電源線產(chǎn)生恒定電平的電源電壓Vcc，如圖5所示。即，主要通過以公知的手段對(duì)電源線P24的電源電壓Vx進(jìn)行平滑和穩(wěn)定處理，得到穩(wěn)定的電源電壓Vcc(5V)和向線路接收器144的輸出(12V)，如圖5所示。向子站輸出部分14的線路接收器141的輸出用變壓器T絕緣，以便不受電源電壓Vx變化的影響。電源電壓發(fā)生裝置140還從串行脈沖電壓信號(hào)產(chǎn)生電源電壓Vcc，用于電驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的受控裝置12中的受控部分16。電源電壓發(fā)生裝置140給受控部分16(未示出)供電。
電源電壓發(fā)生裝置140從串行脈沖電壓信號(hào)產(chǎn)生電源電壓Vcc，用于電驅(qū)動(dòng)與子站輸出部分14相關(guān)的低功耗電路(如LED指示器電路，圖中未示出)。即，主要通過以公知的手段平滑和穩(wěn)定第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的串行脈沖電壓信號(hào)的第二半的電源電壓Vx，來得到穩(wěn)定的電源電壓Vcc。
線路接收器141是一個(gè)輸入電路，它獲得在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上傳輸?shù)囊粋€(gè)信號(hào)，并把它輸出到控制數(shù)據(jù)信號(hào)抽取裝置142?？刂茢?shù)據(jù)信號(hào)抽取裝置142從該信號(hào)抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)，并把它輸出到地址由取裝置144和輸出數(shù)據(jù)部分145，子站地址設(shè)定裝置143保持它自己分配給子站輸出部分14的地址。地址抽取裝置144抽取與子站地址設(shè)定裝置143保持的自己的站地址匹配的地址，并把它輸出到輸出數(shù)據(jù)部分145。當(dāng)?shù)刂窂牡刂烦槿⊙b置144輸入到輸出數(shù)據(jù)部分145時(shí)，輸出數(shù)據(jù)裝置145輸出在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上傳輸?shù)?串行)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值，這些數(shù)據(jù)值是在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)由輸出數(shù)據(jù)部分保持的。即，輸出數(shù)據(jù)部分145對(duì)控制信號(hào)執(zhí)行串行一并行轉(zhuǎn)換。
如圖2所示，在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸出部分14確定在時(shí)鐘CK的每個(gè)周期中，不是串行脈沖電壓信號(hào)的電源電壓的電平的電平(偽地電平0+)的周期與后續(xù)的電源電壓Vx的電平的周期之間的占空率。由此，抽取控制信號(hào)中的數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分16。例如，若時(shí)鐘CK的第一個(gè)3/4周期處于偽地電平0+，就抽取“0”作為原始控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，或者，若時(shí)鐘的第一個(gè)1/4周期處于偽地電平0+，則抽取“1”作為原始控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值。因此，例如，若串行脈沖電壓信號(hào)如圖2所示，則抽取控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值“0011”。子站輸出部分14把數(shù)據(jù)值中對(duì)應(yīng)子站11的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分16。
另一方面，子站輸入部分15包括電源電壓發(fā)生裝置(CV)150、線路接收器151、控制數(shù)據(jù)信號(hào)抽取裝置152、子站地址設(shè)定裝置153、地址抽取裝置154、輸入數(shù)據(jù)部分155、監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置156和線路驅(qū)動(dòng)器157，如圖4所示。
正如能從圖4看到的，從電源電壓發(fā)生裝置150到地址抽取裝置154的元件的結(jié)構(gòu)和工作原理基本上與從電源電壓發(fā)生裝置140到地址抽取裝置144的元件的結(jié)構(gòu)和工作原理相同。電源電壓發(fā)生裝置150電驅(qū)動(dòng)構(gòu)成子站輸入部分15的電路，并從電源線P24產(chǎn)生電源電壓Vcc，用于電驅(qū)動(dòng)構(gòu)成子站輸入部分15的電路和相應(yīng)的受控裝置12中的傳感器部分17。電源電壓發(fā)生裝置150從第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的串行脈沖電壓信號(hào)產(chǎn)生電源電壓Vcc，用于電驅(qū)動(dòng)與子站輸入部分15相關(guān)的低功耗電路(圖中未示出，例如LED指示器電路)。
輸入數(shù)據(jù)部分155保持由相應(yīng)的傳感器部分17輸入的一位或多位數(shù)據(jù)值構(gòu)成的監(jiān)視信號(hào)。當(dāng)一個(gè)地址從地址抽取裝置154輸入到輸入數(shù)據(jù)部分155時(shí)，輸入數(shù)據(jù)部分155向監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置156輸出一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值，這些數(shù)據(jù)值是輸入數(shù)據(jù)部分155以預(yù)定順序的串行信號(hào)保持的。即，輸入數(shù)據(jù)部分155對(duì)監(jiān)視信號(hào)執(zhí)行并行一串行轉(zhuǎn)換。監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置156按監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值輸出監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。由監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置156輸出的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)由作為輸出電路的線路驅(qū)動(dòng)器157供給第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+。因此，監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上供給的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值上。即，監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)在對(duì)應(yīng)子站11的數(shù)據(jù)位置處疊加在串行脈沖電壓信號(hào)上。換句話說，監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值疊加到與監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值有相同地址的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值上。
如圖2所示，在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸入部分15根據(jù)傳感器部分17供給的值建立由與電源電壓不同的雙態(tài)電平構(gòu)成的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并作為監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值把它疊加在串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上。例如，若監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的值是“1”，則在時(shí)鐘CK的一個(gè)周期中建立監(jiān)視信號(hào)并疊加在預(yù)定位置上，或者，若監(jiān)視信號(hào)的值是“0”，則不建立或疊加監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。因此，若監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“0101”，作為由線路驅(qū)動(dòng)器157供給的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的疊加結(jié)果，從監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311的輸出(檢測(cè)電流)將如圖2所示。
以下將參見圖6至11說明這個(gè)例子的從控制器10的控制信號(hào)的輸出到監(jiān)視信號(hào)輸入到控制器的的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。圖6顯示出母站13的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)。圖7是圖6所示母站13中的信號(hào)的波形圖。圖8顯示出子站輸出部分14的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)。圖9是圖8所示子站輸出部分14中的信號(hào)的波形圖。圖10顯示出子站輸入部分15的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)。圖11是圖10所示子站輸入部分15中的信號(hào)的波形圖。在這個(gè)例子中，雙向傳輸?shù)男盘?hào)的波形如圖2所示。
首先說明母站輸出部分135。在圖6和7中，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132輸出起始信號(hào)ST、預(yù)定數(shù)量的時(shí)鐘CK和結(jié)束信號(hào)END。例如，響應(yīng)于從控制器10輸入的預(yù)定指令(未示出)，輸出(低電平的)起始信號(hào)ST。同樣地，響應(yīng)于從控制器10輸入的另一預(yù)定指令(未示出)，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132停止工作。選擇5t0作為起始信號(hào)ST輸出的周期長(zhǎng)度，以便起始信號(hào)ST可以與時(shí)鐘CK相區(qū)別。這里的“t0”是時(shí)鐘CK的一個(gè)周期的時(shí)間長(zhǎng)度。時(shí)鐘CK是通過對(duì)振蕩器131的振蕩輸出進(jìn)行分頻得到的，所以它有預(yù)定的周期。在起始信號(hào)ST之后立即開始與其下降邊同步地輸出時(shí)鐘CK，并且輸出預(yù)定數(shù)量(它是地址數(shù))的時(shí)鐘CK。因此，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132包括計(jì)數(shù)器裝置(未示出)。計(jì)數(shù)器裝置在起始信號(hào)ST的上升邊時(shí)開始計(jì)數(shù)。當(dāng)從計(jì)數(shù)器裝置輸出的計(jì)數(shù)到達(dá)預(yù)定值時(shí)，時(shí)鐘CK的輸出停止。在檢測(cè)時(shí)鐘CK的預(yù)定數(shù)(即地址數(shù))之后，輸出結(jié)束信號(hào)END。為了實(shí)現(xiàn)這種檢測(cè)，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132具有比較器裝置(未示出)。比較器裝置比較從計(jì)數(shù)器裝置輸出的計(jì)數(shù)與地址設(shè)定裝置133設(shè)定的地址，若它們相互匹配，則輸出預(yù)定周期的結(jié)束信號(hào)END。輸出結(jié)束信號(hào)END的周期設(shè)為1.5t0，以使結(jié)束信號(hào)END與時(shí)鐘CK相區(qū)別。結(jié)束信號(hào)END的輸出使計(jì)數(shù)器裝置復(fù)位。起始信號(hào)ST再次與結(jié)束信號(hào)END的輸出的結(jié)束同步地輸出，之后，重復(fù)同樣的工作過程。最大地址值與一個(gè)傳輸周期(從一個(gè)起始信號(hào)ST到緊接在該起始信號(hào)ST之后的結(jié)束信號(hào)END)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)對(duì)應(yīng)，并且它是母站13的地址。一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘。
例如，假設(shè)地址(上述控制信號(hào)的數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù))是0至31，作為32位并行數(shù)據(jù)的控制信號(hào)OUT0至OUT31從輸出單元102輸入到輸出數(shù)據(jù)部分134。在這種情況下，輸出數(shù)據(jù)部分134包括一個(gè)32位移位寄存器，它與起始信號(hào)ST的下降邊時(shí)的時(shí)鐘CK同步地位移控制信號(hào)OUT0至OUT31，并按該順序輸出它們作為輸出Dops。地址可以是0-63、127、255、…。例如，控制信號(hào)OUT0至OUT31的輸入與起始信號(hào)ST同步地轉(zhuǎn)換(更新)。最大地址(即地址31)設(shè)在地址設(shè)定裝置133中。這使得能在控制信號(hào)的地址31處根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)束把結(jié)束信號(hào)END供給到信號(hào)線Pck。地址設(shè)定裝置133使一個(gè)加權(quán)開關(guān)的左邊5個(gè)位置閉合，如圖6所示，以供給設(shè)置地址所用的高電平信號(hào)“111110”(這種方式同樣適用于其它情況)。
根據(jù)控制信號(hào)OUT0至OUT31的數(shù)據(jù)值，在每個(gè)時(shí)鐘內(nèi)輸出Dops被驅(qū)動(dòng)為高電平(或“1”)或低電平(或“0”)。這使得能輸出例如信號(hào)“0011…”。輸出Dops輸入到控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136。起始信號(hào)ST和結(jié)束信號(hào)END也輸入到控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136。
通過對(duì)振蕩器131振蕩輸出進(jìn)行分頻，定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132建立頻率比時(shí)鐘CK的頻率高4倍(4fo)的時(shí)鐘4CK。數(shù)據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)生裝置136用計(jì)數(shù)器(未示出)對(duì)時(shí)鐘4CK計(jì)數(shù)，若控制信號(hào)OUT0至OUT31的值是“1”，則只在時(shí)鐘4CK的第一個(gè)周期中輸出偽地電平0+，而在時(shí)鐘4CK的其它3個(gè)周期中將高電平Vx輸出到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上。另一方面，若該值是“0”，在時(shí)鐘4CK的前3個(gè)周期中輸出偽地電平0+，而只在時(shí)鐘4CK的余下的一個(gè)周期中輸出高電平Vx。這就允許數(shù)據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)生裝置136根據(jù)控制信號(hào)OUT0至OUT31執(zhí)行時(shí)鐘CK的脈沖寬度調(diào)制(PWM)。
數(shù)據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)生裝置136的輸出是雙態(tài)(+5V和0V)信號(hào)，并且供給單根信號(hào)線Pck。輸出到信號(hào)線Pck的信號(hào)經(jīng)比較器CMP輸入到線路驅(qū)動(dòng)器137，之后，輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線D+(和D-)。線路驅(qū)動(dòng)器137由互補(bǔ)連接的晶體管TR1和TR2組成，并且能在低阻抗下驅(qū)動(dòng)。作為監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311的光〔電〕耦合器PC連接到晶體管TR1的發(fā)射極。比較器CMP使輸出Pck反轉(zhuǎn)(倒相)，線路驅(qū)動(dòng)器137對(duì)該信號(hào)(反轉(zhuǎn)后的輸出Pck)執(zhí)行電平轉(zhuǎn)換并在上逆轉(zhuǎn)。線路驅(qū)動(dòng)器137的輸出的幅度限制在2至24V的范圍內(nèi)。它輸出的信號(hào)與信號(hào)線Pck上的信號(hào)類似。因此，第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)也是雙態(tài)(電平Vx和O+)信號(hào)。第二數(shù)據(jù)信號(hào)線D-的電位是0V(地電平0-)。起始信號(hào)ST被設(shè)置為處于電源電位Vx的信號(hào)，而結(jié)束信號(hào)END被設(shè)置為處于偽地電平0+的信號(hào)，它們被供給第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+。
以下將說明子站輸出部分14。在圖8和9中，第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)主要輸入到線路接收器141中。如上所述，電源電壓發(fā)生裝置140產(chǎn)生電源電壓Vcc(5V)并產(chǎn)生12V的輸出供給線路接收器141。
線路接收器141包括電流限制器電路，它連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線，并且其狀態(tài)根據(jù)串行脈沖電壓信號(hào)變化；以及光耦合器PC1，它根據(jù)電流限制器電路的狀態(tài)檢測(cè)和輸出脈沖電壓信號(hào)。電流限制器電路由晶體管TR1和TR2組成。齊納(Zener)二極管ZD1和ZD2的擊穿電壓分別是12V(供給PC1、TR1、和TR2的電壓值)和16V(大約是24V和12V的中間值)。連接到電源電壓發(fā)生裝置140的二極管D對(duì)電源電壓發(fā)生裝置140輸出的電壓整流，齊納二極管ZD1供給直流電壓(12V)。齊納二極管ZD2檢測(cè)脈沖電壓信號(hào)的16V以上的電壓。
通過增加構(gòu)成電源線的電源電壓發(fā)生裝置140來供給電源電壓并且除光耦合器PC1之外在線路接收器141中增加電流限制器電路，流經(jīng)數(shù)據(jù)信號(hào)線D+和D-的電流(接收器電流)能減小。即，從電源電壓發(fā)生裝置140能獲得恒定電流，該電流消耗在晶體管TR1和TR2中用于驅(qū)動(dòng)光耦合器PC1。由于恒定電流已用變壓器與電源線隔離，因此，恒定電流不受信號(hào)方向圖(nose)影響。因此，能耦接到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+的子站11的(輸出端)數(shù)能增多。如圖所示，通過將電流限制器電路構(gòu)成恒流電路并在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+與晶體管基極TR1之間連接齊納二極管和高電阻，可使電流限制器電路中的電流消耗明顯地減小并使其穩(wěn)定。
在給出疊加時(shí)鐘CK的控制信號(hào)out0至out31(串行脈沖電壓信號(hào))的情況下，若第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)是16V或更高，光耦合器PC1輸出一個(gè)低電平信號(hào)。否則，它輸出一個(gè)高電平信號(hào)。它的反轉(zhuǎn)信號(hào)是信號(hào)do，即，解調(diào)后的控制信號(hào)的值。這可以認(rèn)為是包括相位調(diào)制的時(shí)鐘CK。根據(jù)線路接收器141的輸出提供的信號(hào)do被輸入到預(yù)置的正向計(jì)數(shù)器1432和移位寄存器144。信號(hào)do的波形是基于控制信號(hào)out0至out31的脈沖寬度調(diào)制的時(shí)鐘CK的波形，如圖9所示。由于電源電壓Vcc由CV供給，信號(hào)do的高電平值是5V。
在此之前，起始信號(hào)ST相似地被檢測(cè)作為信號(hào)do的高電平，并輸入到接通延遲定時(shí)器TOn。延遲是3t0。即輸出st的上升邊被延遲3t0，而下降邊與它的原始信號(hào)ST同步。因此，結(jié)束信號(hào)END或時(shí)鐘CK保持高電平的時(shí)間量是很小的，因此，輸出st不會(huì)呈現(xiàn)。輸出st輸入到微分電路δ，一個(gè)微分信號(hào)在輸出st的上升邊時(shí)輸入到預(yù)置的正向計(jì)數(shù)器1432和移位寄存器(SR)144，并用作它的復(fù)位信號(hào)R。信號(hào)do(由此抽取的時(shí)鐘CK)也輸入到它們中。
用Schmitt(施密特)電路(未示出)檢測(cè)起始信號(hào)ST。當(dāng)反轉(zhuǎn)的起始信號(hào)ST(其周期比時(shí)鐘周期長(zhǎng)5倍的信號(hào))輸入給一個(gè)比較器(未示出，它比較輸入電壓與2.5V電壓)時(shí)，比較器提供一個(gè)檢測(cè)輸出。該輸出用于確定由電阻R和電容C構(gòu)成的時(shí)間常數(shù)電路中的時(shí)間。在經(jīng)歷預(yù)定的時(shí)間之后，從Schmitt電路供給一個(gè)輸出來清空計(jì)數(shù)器，并用計(jì)數(shù)器對(duì)比較器中檢測(cè)到的后續(xù)時(shí)鐘CK進(jìn)行計(jì)數(shù)。按同樣的方式，用另一Schmitt電路(未示出)檢測(cè)結(jié)束信號(hào)END(周期比時(shí)鐘周期長(zhǎng)1.5倍的信號(hào))。
分配給子站輸出部分14的地址，例如，從地址0至3選擇的一個(gè)地址(圖8中示出的是地址0)，被設(shè)置在子站地址設(shè)定裝置143的設(shè)定部分1431中。在子站地址設(shè)定裝置143的預(yù)置正向計(jì)數(shù)器1432由輸出st的上升微分信號(hào)復(fù)位之后，它對(duì)抽取的時(shí)鐘CK在它們的上升邊時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且只要計(jì)數(shù)值與設(shè)定部分1431中的地址匹配就保持供給輸出dc。即，與前置地址的周期中時(shí)鐘CK的上升邊同步，信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為高(電平)，而與所分配地址的周期中時(shí)鐘CK的上升邊同步，信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為低(電平)。對(duì)地址0而言，由于與輸出st的上升邊同步信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為高(電平)，它將如圖9所示。作為參考，用陰影指示地址4的高電平?？梢钥闯龆〞r(shí)移位一個(gè)時(shí)鐘。輸出dc輸入到移位寄存器144。
另一方面，信號(hào)do輸入到一個(gè)斷開延遲定時(shí)器TOff，后者輸出一個(gè)信號(hào)d1。斷開延遲定時(shí)器TOff只在“off(斷開)”(低)周期中輸出有預(yù)定延遲的信號(hào)。即，它延遲了輸入do的下降并與原始輸入do的上升邊同步。延遲是1/2t0。因此，在控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“1”的情況下，由于“off”周期短，所以在時(shí)鐘的第一個(gè)1/4周期中不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)d1的偽地電平0+(信號(hào)保持高)。在控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值是“0”的情況下，由于“off”周期長(zhǎng)，在時(shí)鐘的第一個(gè)3/4周期中保持偽地電平0+。即，只在(3/4-1/2)＝1/4周期中在信號(hào)d1中呈現(xiàn)偽地電平0+。
在輸出dc為高的周期中，移位寄存器144與抽取的時(shí)鐘CK的上升同步移位“1”(或高)。即，“1”是在移位寄存器144的單元電路Sr1至Sr4中按該順序移位的。因此，移位寄存器144的輸出dr1至dr4與時(shí)鐘CK的上升邊同步順序地被驅(qū)動(dòng)為高(直到下一個(gè)周期的上升邊為止)。輸出dr1至dr4作為時(shí)鐘分別輸入D型觸發(fā)電路FF1至FF4。
信號(hào)d1(解調(diào)的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值)輸入到作為輸出數(shù)據(jù)部分145的觸發(fā)電路FF1至FF4。因此，觸發(fā)電路FF1與輸出dr1的上升邊同步獲得并保持信號(hào)d1的值，并輸出該值。在這種情況下，它輸出低(電平)。同樣地，其它觸發(fā)電路FF2至FF4獲得并保持信號(hào)d1的電流值，并輸出它。這允許在地址0至址3的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值“0011”被解調(diào)成信號(hào)out0至out3。
以下將說明子站輸入部分15。與圖4至8比較，在圖10和11中，從電源電壓發(fā)生裝置150至地址抽取裝置154的結(jié)構(gòu)與從電源電壓發(fā)生裝置140至地址抽取裝置144的結(jié)構(gòu)基本相同。例如，分配給子站輸入部分15的地址與分配給子站輸出部分14的地址相同(在該青況下為地址0至3)。輸入的監(jiān)視信號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)與抽取的控制信號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)一樣多(4項(xiàng))。
輸入數(shù)據(jù)部分155包括多個(gè)(4個(gè))雙輸入“與”門，“與”門的數(shù)目與分配的地址(地址0至3)的數(shù)目相同，并且包括一個(gè)“或”門，它接收這些“與”門的輸出。從作為地址抽取裝置154的移位寄存器154的輸出dr1至dr4輸入到4個(gè)“與”門，如圖10所示。如上所述，輸出dr1至dr4與時(shí)鐘CK周期的下降邊同步順序地被驅(qū)動(dòng)為高(直至下一個(gè)周期的下降邊為止)。因此，在輸出dr1至dr4為高的周期中，4個(gè)“與”門中的每個(gè)“與”門開啟，以使監(jiān)視信號(hào)in0至in3按該順序通過“與”門從“或”門輸出。監(jiān)視信號(hào)in0至in3對(duì)應(yīng)控制信號(hào)out0至out3。
從“或”門的輸出被輸入雙輸入“與非”門1562。從反相器INV2的輸出，即反轉(zhuǎn)信號(hào)do被輸入到“與非”門1562?！芭c非”門1562構(gòu)成監(jiān)視信號(hào)發(fā)生裝置156。在輸出dr1至dr4為高的周期中，監(jiān)視信號(hào)in0至in3取值“0101”，如圖11所示。因此，在監(jiān)視信號(hào)in0至in3輸出的周期中，“與非”門1562與信號(hào)do的下降邊同步開啟，以允許取值“0101”的監(jiān)視信號(hào)in0至in3作為輸出dip被輸出。
在經(jīng)線路驅(qū)動(dòng)器157進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換(轉(zhuǎn)換)后，輸出dip輸出到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上。即，輸出dip通過光耦合器PC2與上述的時(shí)鐘抽取部分電隔離，之后，輸入到構(gòu)成電平轉(zhuǎn)換電路的晶體管TR3并輸入到輸出晶體管TR4。當(dāng)光耦合器PC2導(dǎo)通時(shí)，晶體管TR3和TR4導(dǎo)通。這就允許與信號(hào)dip成正比的一個(gè)信號(hào)被輸出到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+。監(jiān)視信號(hào)的高取決于數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)電位，因?yàn)楫?dāng)晶體管TR4關(guān)斷時(shí)它的電阻變高，而且，低電平是4V(因?yàn)辇R納二極管ZD2的擊穿電壓是3V)，因?yàn)榫w管TR4導(dǎo)通時(shí)它的電阻變低。
如上所述，在抽取的時(shí)鐘do的一個(gè)周期中，監(jiān)視信號(hào)從子站輸入部分15輸出(疊加)在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上。但是，無論監(jiān)視信號(hào)的電壓值是多大，都強(qiáng)制第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的電壓值為控制信號(hào)的電壓值。因此，母站輸出部分135的線路驅(qū)動(dòng)器137有足夠高的驅(qū)動(dòng)能力(即電流供給能力)來消減監(jiān)視信號(hào)，從而使第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+的電壓變成等于控制信號(hào)的電壓值。
穿過晶體管TR4的電流受到限制。為實(shí)現(xiàn)該限制，齊納二極管ZD3和電阻R連接到晶體管TR4的基極，如圖10所示。這就把通過晶體管TR4的電流限制在例如100mA或更小。因此，通過使上述母站輸出部分135的晶體管TR1導(dǎo)通，就能很容易地把第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的電位推高(pull-up)到接近Vx＝24V。由于在該推高過程中晶體管TR4保持ON(導(dǎo)通)，因此，大約100mA的電流暫時(shí)通過晶體管TR1的發(fā)射極。電流通過發(fā)射極的時(shí)間量例如是2微秒。這個(gè)電流被檢測(cè)作為Iis。
下面將說明母站輸入部分139。再參見圖6和圖7，供給第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+的監(jiān)視信號(hào)被輸入到監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311，并反轉(zhuǎn)它的檢測(cè)信號(hào)，作為信號(hào)Diip輸出。信號(hào)DiiP的波形只包括監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。在信號(hào)Diip中，在與相關(guān)的控制信號(hào)數(shù)據(jù)的地址位置相同的地址位置上，存在與監(jiān)視信號(hào)數(shù)據(jù)地址位置對(duì)應(yīng)的監(jiān)視信號(hào)數(shù)據(jù)。
母站輸入部分139包括一個(gè)電流檢測(cè)電路，作為監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311，它檢測(cè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的電流變化并輸出這種電流變化。即，光耦合器PC設(shè)在構(gòu)成母站輸出部分135的線路驅(qū)動(dòng)器137的晶體管TR1的發(fā)射極一側(cè)，如圖6所示。構(gòu)成線路驅(qū)動(dòng)器137的晶體管TR2的發(fā)射極不用齊納二極管連接到預(yù)定電位(偽地電位0+，例如2V)。光耦合器PC是監(jiān)視信號(hào)檢測(cè)裝置1311并且檢測(cè)電流Iis，如圖6所示。它檢測(cè)在電源電壓Vx的上升邊時(shí)通過晶體管TR1的發(fā)射極的電流。發(fā)射極電流Iis的值取決于在電源電壓Vx的上升邊時(shí)電源電壓Vx與監(jiān)視信號(hào)之間的爭(zhēng)用電流的存在與否，并且通過設(shè)置預(yù)定的閾值該值是“0”或“1”。在子站輸入部分15的晶體管TR4導(dǎo)通時(shí)，若通過光耦合器PC的電流是預(yù)定值Ith或更大，光耦合器PC將導(dǎo)通。
用連接到光耦合器PC的集電極電阻R1中的電壓降使通過光耦合器PC的電流信號(hào)Iis轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。用反相器INV建立信號(hào)DiiP，并輸入到監(jiān)視數(shù)據(jù)抽取裝置1310的觸發(fā)電路FF。延遲了時(shí)鐘CK的一個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)Dick由定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置132供給觸發(fā)電路FF。因此，從觸發(fā)電路FF輸出的信號(hào)Diis變成這樣一個(gè)信號(hào)，它只在原始時(shí)鐘CK一個(gè)周期后在等于時(shí)鐘CK的1/4或3/4周期的周期內(nèi)提供監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的值。信號(hào)Diis輸入到輸入數(shù)據(jù)部分138。
輸入數(shù)據(jù)部分138包括一個(gè)32位寄存器，它按預(yù)定順序?qū)⑤斎胄盘?hào)Diis接收到預(yù)定位中，并保持它至新數(shù)據(jù)值輸入為止，然后輸出它。由此，在時(shí)鐘CK后一個(gè)期所提供的信號(hào)Dick被輸入到輸入數(shù)據(jù)部分138。這就允許在原始時(shí)鐘CK后的周期中信號(hào)Diis被保存在輸入數(shù)據(jù)部分138的寄存器中。因此，作為在地址0至地址31處的32位并行數(shù)據(jù)的監(jiān)視信號(hào)IN0至IN31轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，并從輸入數(shù)據(jù)部分138輸入到輸入單元101。因此，供給類似“0101……”的監(jiān)視信號(hào)。
通過強(qiáng)制供給一個(gè)控制信號(hào)，按監(jiān)視信號(hào)0或1和控制信號(hào)0或1的組合可供給4種狀態(tài)，如圖12所示。由于在母站13中可以知道所發(fā)送的控制信號(hào)，因此通過檢測(cè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的電流差，就能知道監(jiān)視信號(hào)的狀態(tài)。電流Iis的安培數(shù)由監(jiān)視信號(hào)0或1確定。
如圖12所示，由于供給了監(jiān)視信號(hào)與電源電壓Vx之間的爭(zhēng)用電流，所以，當(dāng)監(jiān)視信號(hào)為1時(shí)，晶體管TR1的發(fā)射極電流Iis大約100mA。即，如圖10所示，由于通過子站輸入部分15的晶體管TR4電流值限制在100mA，如上所述，所以，電流值Iis不會(huì)超過該值。另一方面，由于監(jiān)視信號(hào)與電源電壓Vx之間沒有爭(zhēng)用電流供給，當(dāng)監(jiān)視信號(hào)是“0”時(shí)，電流Iis等于通過子站輸出部分14和輸入部分15中的線路接收器的電流ip，線路接收器作為電源電壓發(fā)生裝置。即，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)信號(hào)線D+上的電位被強(qiáng)制變成等于電源電壓Vx(＝24V)時(shí)，由于沒有數(shù)據(jù)信號(hào)供給，所以子站輸入部分15的晶體管TR4從導(dǎo)通(ON)轉(zhuǎn)換成關(guān)斷(OFF)。因此，若在監(jiān)視信號(hào)是“1”時(shí)強(qiáng)制供給電源電壓Vx，則會(huì)供給脈沖電流Iis。這里假設(shè)子站11的電路中的電流消耗低并且電流ip小。
這里確定一個(gè)閾值Ith＝is，以檢測(cè)電流Iis的值。閾值是子站輸入部分15的晶體管TR2的限制電流(約100mA)與電流ip的中間值。若電流Iis的值大于閾值，這就允許檢測(cè)到監(jiān)視信號(hào)“1”，否則，允許檢測(cè)到監(jiān)視信號(hào)“0”。實(shí)際上，當(dāng)電阻R1連接到光耦合器PC時(shí)，通過選擇適當(dāng)?shù)闹?，就能提供該閾值?br> 具體地講，當(dāng)電源電壓Vx的上升邊時(shí)的監(jiān)視信號(hào)是“1”時(shí)，如圖7所示，光耦合器PC的晶體管導(dǎo)通，連接到光耦合器PC的集電極電阻的電壓下降，從而給反相器INV輸入低電平。因此，高脈沖信號(hào)作為信號(hào)Diis輸入到輸入數(shù)據(jù)部分138。輸入數(shù)據(jù)部分138保持高信號(hào)Diis。這就保證會(huì)檢測(cè)到監(jiān)視信號(hào)“1”。
另一方面，若在電源電壓Vx的上升邊時(shí)的監(jiān)視信號(hào)是“0”，那么，光耦合器PC的晶體管關(guān)斷，并且會(huì)給反相器INV輸入高電平。因此，輸入數(shù)據(jù)部分138保持低信號(hào)Diis。即，檢測(cè)到監(jiān)視信號(hào)“0”。[第二實(shí)施例]
在第一實(shí)施例中，一個(gè)(通道)控制信號(hào)和一個(gè)監(jiān)視信號(hào)疊加到一個(gè)包括電源電壓的時(shí)鐘上。在第二實(shí)施例中，兩個(gè)控制信號(hào)和一個(gè)監(jiān)視信號(hào)疊加到一個(gè)時(shí)鐘上。即，多路(雙路)控制信號(hào)和(非多路)監(jiān)視信號(hào)供給公用數(shù)據(jù)信號(hào)線并同時(shí)按兩個(gè)方向傳輸。特另是，增加一個(gè)輸出數(shù)據(jù)部分134，以總共提供兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)部分。
如圖13所示，在定時(shí)信號(hào)控制下，通過根據(jù)從控制器10輸入到第一輸出數(shù)據(jù)部分134的第一控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值改變時(shí)鐘的每個(gè)周期中與預(yù)定的電源電壓電平不同的電壓電平周期和電源電壓電平Vx的后續(xù)之間的占空率(對(duì)它進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制)，并且通過根據(jù)從控制器10輸入第二輸出數(shù)據(jù)部分134的第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值改變處于與電源電壓Vx不同的預(yù)定電平(例如，Vx/2)的非電源電壓電平的電平周期中的電平或偽地電平0+(對(duì)它進(jìn)行電壓調(diào)制)，母站輸出部分135把第一和第二控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把轉(zhuǎn)換后的信號(hào)供給數(shù)據(jù)信號(hào)線。
在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，子站輸出部分14確定串行脈沖電壓信號(hào)的與電源電壓電平不同的電壓電平的周期與后續(xù)的電源電壓Vx電平的周期之間的占空率，以抽取第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并且把數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分16?；蛘?，在定時(shí)信號(hào)控制下，在時(shí)鐘的每個(gè)周期中，子站輸出部分14確定在與串行脈沖電壓信號(hào)的電平不同的電平周期中電平是否是與電源電壓Vx不同的預(yù)定電壓電平(例如，Vx/2)或者偽地電平，以抽取第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并將數(shù)據(jù)值中與子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給相應(yīng)的受控部分16。
例如，若第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)#1的數(shù)據(jù)值是“0”，它把時(shí)鐘的第一個(gè)3/4周期變成與電源電壓Vx不同的預(yù)定電平，并把時(shí)鐘的第二個(gè)1/4周期變成電源電壓Vx的電平。若它是“1”，它把時(shí)鐘的第一個(gè)1/4周期變成與電源電壓Vx不同的預(yù)定電平，并把時(shí)鐘的第二個(gè)3/4周期變成電源電壓Vx的電平。通過確定這些電平，抽取第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)#1的數(shù)據(jù)值。此外，若第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)#2的數(shù)據(jù)值是“0”，則與電源電壓Vx不同的預(yù)定電平設(shè)定為Vx/2，若該數(shù)據(jù)值是“1”，則把預(yù)定電平設(shè)定為偽地電平0+。通過確定這些電平，抽取第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)#2的數(shù)據(jù)值。因此，例如，若第一和第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)#1和#2的數(shù)據(jù)值分別是“0011”和“0101”，則信號(hào)將如圖13所示。
第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同，只有母站13的部分結(jié)構(gòu)不同，除圖8所示結(jié)構(gòu)中的子站輸出部分14之外，還有與圖8所示結(jié)構(gòu)不同的另一子站輸出部分14。圖14顯示出母站13的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)。圖15顯示出圖14所示母站13中的信號(hào)波形。圖16顯示出子站輸出部分14的另一例子的結(jié)構(gòu)。圖17是圖16所示子站輸出部分14中的信號(hào)波形圖。圖8所示結(jié)構(gòu)中的子站輸出部分14檢測(cè)并輸出脈沖寬度調(diào)制的第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)#1(OUT0p至OUT31p)。圖16所示結(jié)構(gòu)中的子站輸出部分14檢測(cè)并輸出電壓調(diào)制的第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)#2(OUT0v至OUT31v)。圖8中所示的子站輸出部分14和圖16中所示的子站輸出部分14在分配給子站11的地址(子站地址)中處于相同地址。處于相同地址的圖8中所示的子站輸出部分14和圖16中所示的子站輸出部分14可以處在相同子站11中或不同子站11中。
參見圖14和15，圖14中的母站13與圖6中的母站13基本相同，只是因?yàn)槌谝豢刂菩盘?hào)OUT0p至OUT31p之外還有第二控制信號(hào)OUT0v至OUT31v疊加在時(shí)鐘上而稍有差別?？刂菩盘?hào)OUT0p至OUT31p的疊加與第一實(shí)施例基本相同。
像對(duì)應(yīng)于第一控制信號(hào)OUT0p至OUT31p的信號(hào)Drops一樣，構(gòu)成對(duì)應(yīng)于第二控制信號(hào)OUT0v至OUT31v的信號(hào)Dovs?？刂茢?shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136根據(jù)信號(hào)Dops構(gòu)成信號(hào)Pck，并根據(jù)信號(hào)Dovs(和Pck)構(gòu)成信號(hào)Dv1和Dvh。即，在信號(hào)Pck是低電平的周期中，若第二控制信號(hào)是低電平，它構(gòu)成信號(hào)Dv1(“1”)，或者，若第二控制信號(hào)是高電平，則構(gòu)成信號(hào)Dvh(“1”)。從控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136輸出的Pck、Dvl和Dvh被輸入線路驅(qū)動(dòng)器137。線路驅(qū)動(dòng)器137包括比較器CMP1至CMP3和晶體管TR1至TR3。晶體管TR1至TR3與晶體管TR2互補(bǔ)連接，以允許在低阻抗下驅(qū)動(dòng)。晶體管TR1輸出電壓Vx，晶體管TR2輸出偽地電平0+(2V)，晶體管TR3輸出電壓Vx/2。光耦合器PC連接到晶體管TR1的發(fā)射極。
線路驅(qū)動(dòng)器137根據(jù)輸出Pck以及輸入Dvl和Dvh在輸出Pck是高電平的周期中用晶體管TR1把電源電壓Vx疊加到輸出Pck上，轉(zhuǎn)換信號(hào)(Dvl和Dvh)的電平，并疊加它們。具體地講，它把信號(hào)Dvl的“1(Vcc＝5V)”轉(zhuǎn)換成Vx/2(12V)的電壓，并把信號(hào)Dvh的“1(Vcc＝5V)”轉(zhuǎn)換成偽地電平0+(例如2V)。在信號(hào)Pck是低電平的周期中，電壓Vx/2或地電平0+疊加到信號(hào)Pck上。
起始信號(hào)ST輸出到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上，作為處于電源電位Vx電平的信號(hào)。由于根據(jù)結(jié)束信號(hào)END信號(hào)Pck被驅(qū)動(dòng)為低，以在控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136中產(chǎn)生信號(hào)Dvl的“1”，所以輸出結(jié)束信號(hào)END作為處于Vx/2電平的信號(hào)。在起始信號(hào)ST輸出之前，強(qiáng)制第一數(shù)據(jù)信號(hào)線的電位是Vx/2。
如上所述，從母站13輸出的脈沖寬度調(diào)制的第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)#1由圖8所示結(jié)構(gòu)中具有合適地址的子站輸出部分14檢測(cè)和輸出(解調(diào))。這個(gè)工作過程與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中相同，因此不再說明。電壓調(diào)制的第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)#2由圖16中所示結(jié)構(gòu)中具有合適地址的子站輸出部分14檢測(cè)和輸出(解調(diào))。
參見圖16和17，圖16中的子站輸出部分14的結(jié)構(gòu)與圖8中的檢測(cè)第一控制信號(hào)OUT0p至OUT31p的子站輸出部分14的結(jié)構(gòu)基本相同。但是，實(shí)際上，它檢測(cè)第二控制信號(hào)OUT0v至OUT31v，因此，它的結(jié)構(gòu)稍有改變。
圖16中的子站輸出部分14用與圖8中的子站輸出部分14相同的結(jié)構(gòu)來獲得信號(hào)do，并還從移位寄存器144獲得輸出dr1至dr4。這里，當(dāng)用圖8所示結(jié)構(gòu)時(shí)，由于齊納二極管ZD1和ZD2的齊納電壓分別是12V和16V，因此，信號(hào)do的波形如圖17所示(它與圖9所示波形相同)。
另一方面，用線路接收器141形成圖16所示子站輸出部分14中的信號(hào)d1。具體地講，與光耦合器PC1以及晶體管TR1和TR2構(gòu)成的電路(信號(hào)do形成電路)相似，光電耦合器PC2以及晶體管TR3和TR4構(gòu)成一個(gè)電路(信號(hào)d1形成電路)，它供給信號(hào)d1。信號(hào)d0形成電路與圖8所示線路接收器141相同。信號(hào)d1形成電路包括電流限制器電路，它連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線，并且其狀態(tài)根據(jù)串行脈沖電壓信號(hào)改變；以及光耦合器PC2，它根據(jù)電流限制器電路的狀態(tài)檢測(cè)和輸出串行脈沖電壓信號(hào)。電流限制器電路包括晶體管TR3和TR4。光耦合器PC2中的光電二極管與光耦合器PC1的光電二極管并聯(lián)。齊納二極管ZD1、ZD2和ZD3的擊穿電壓分別是12V(即供給PC1、PC2、TR1、TR2、TR3和TR4的電源電壓值)、16V(約為24V與12V之間的中間值)和8V(約為12V與2V之間的中間值)。
考慮到第二控制信號(hào)OUT0v至OUT31v，若第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)是偽地電平0+(例如，2V)，光耦合器PC2用齊納二極管ZD3輸出高電平。否則，(若該信號(hào)為例如Vx/2)它輸出低電平。若第二控制信號(hào)是“1”，它則輸出高電平，或者，若是“0”則輸出低電平。
信號(hào)d1(即解調(diào)的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值)輸入觸發(fā)電路FF1至FF4，這些觸發(fā)電路構(gòu)成輸出數(shù)據(jù)部分145。因此，例如，觸發(fā)電路FF1與輸出dr1的上升邊同步地接收并保持信號(hào)d1的電流值，并輸出它。在該情況下，它輸出高電平。同樣地，其它的觸發(fā)電路FF2至FF4也接收和保持信號(hào)d1的電流值，并輸出它。這就允許在地址0至3的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)值“1010”解調(diào)成信號(hào)out0v至out3v。[第三實(shí)施例]在第二實(shí)施例中，兩個(gè)控制信號(hào)和一個(gè)監(jiān)視信號(hào)疊加在包括電源電壓的時(shí)鐘上，而在第三實(shí)施例中，兩個(gè)控制信號(hào)和兩個(gè)監(jiān)視信號(hào)疊加在時(shí)鐘上。即，多路(雙路)控制信號(hào)和多路(雙路)監(jiān)視信號(hào)供給公用數(shù)據(jù)信號(hào)線并同時(shí)按兩個(gè)方向傳輸。換句話說，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)是全雙工的，以提供4通道數(shù)據(jù)傳輸通路。特別是，增加一個(gè)輸入數(shù)據(jù)部分138，從而總共提供兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)部分。
如圖18所示，在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸入部分15根據(jù)相應(yīng)的傳感器部分17中的值形成第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1，并把它疊加在串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上作為第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，該第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1由與電源電壓Vx不同的雙態(tài)電平構(gòu)成。或者，在定時(shí)信號(hào)控制下，子站輸出部分15根據(jù)相應(yīng)的傳感器17中的值形成由一個(gè)頻率信號(hào)構(gòu)成的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#2，并把它疊加到串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上作為第二監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
在定時(shí)信號(hào)控制下，在每個(gè)時(shí)鐘周期中，母站輸入部分139檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1，作為在電源電壓電平Vx的上升邊時(shí)監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)Iis的有無，并且檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的由頻率信號(hào)構(gòu)成的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#2。它抽取串行的第一和第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)值，并把它們轉(zhuǎn)換成監(jiān)視信號(hào)，而且經(jīng)第一和第二輸入數(shù)據(jù)部分138把它輸入到控制器10。
例如，若第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1的數(shù)據(jù)值是“0”，則疊加沒有因監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓Vx之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生電流信號(hào)Iis的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。若數(shù)據(jù)值是“1”，則疊加有因監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與電源電壓Vx之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生電流信號(hào)Iis的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。通過確定該關(guān)系，抽取第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1的數(shù)據(jù)值。此外，若第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#2的數(shù)據(jù)值是“0”，則不疊加頻率信號(hào)。若數(shù)據(jù)值是“1”，則疊加頻率信號(hào)。通過確定這些關(guān)系，抽取第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#2的數(shù)據(jù)值。因此，若第一和第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1和#2的數(shù)據(jù)值分別是“0101”和“1100”，則信號(hào)將如圖18所示。
第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一或第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同，只是母站13的部分結(jié)構(gòu)不同，并且除圖10所示的結(jié)構(gòu)中的子站輸入部分15之外，還有另一子站輸入部分15。圖19顯示出母站13的另一例子的結(jié)構(gòu)，圖20顯示出圖19所示母站13中的信號(hào)的波形。圖21顯示出子站輸入部分15的另一例子的結(jié)構(gòu)，圖22顯示出圖21中所示子站輸入部分15中的信號(hào)波形。圖10所示結(jié)構(gòu)中的子站輸入部分15形成并疊加電流調(diào)制的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1(IN0i至IN31i)。圖21所示結(jié)構(gòu)中的子站輸入部分15形成并疊加頻率調(diào)制的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#2(IN0f至IN31f)。圖10所示的子站輸入部分15和圖21所示的子站輸入部分15處于分配給子站11的地址(子站地址)中的相同地址上。處于相同地址圖的10中所示的子站輸入部分15和圖21中所示的子站輸入部分15可以處在相同子站11中或者不同子站11中。
參見圖19和20，圖19中的母站13與圖14中所示的母站13基本相同，只是因?yàn)槌谝槐O(jiān)視信號(hào)IN0i至IN31i之外還抽取第二監(jiān)視信號(hào)IN0f至IN31f而稍有不同。第一監(jiān)視信號(hào)IN0i至IN31i的抽取與第一或第二實(shí)施例中基本相同。
疊加在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的控制信號(hào)上的監(jiān)視信號(hào)是從線路變壓器T輸出的。信號(hào)從線路變壓器T輸入到頻率信號(hào)檢測(cè)裝置1311中的放大器AMP，在此被放大，之后，被輸入到一個(gè)比較器CMP，在此它被進(jìn)行波形整形(使其波高均勻)，之后，它被輸出作為輸出Difp。與控制信號(hào)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)在輸出Difp中處于與控制信號(hào)的數(shù)據(jù)相同的地址位置上。輸出Difp經(jīng)雙輸入“或”門電路輸入到接收數(shù)據(jù)抽取裝置1310的計(jì)數(shù)器CNT中。
計(jì)數(shù)器CNT對(duì)每個(gè)時(shí)鐘周期輸入它的輸出Difp中的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出計(jì)數(shù)結(jié)果作為信號(hào)Difs。為完成該操作，信號(hào)Dick經(jīng)微分電路δ輸入計(jì)數(shù)器CNT的復(fù)位輸入端，并且計(jì)數(shù)器CNT的計(jì)數(shù)輸出Difs經(jīng)雙輸入“或”門電路輸入。對(duì)于信號(hào)Dick的每個(gè)時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器CNT由信號(hào)Dick復(fù)位并輸出計(jì)數(shù)結(jié)果。用保持裝置(寄存器，未示出)保持的閾值N用于該計(jì)數(shù)操作，此處例如N＝5。即，由于監(jiān)視信號(hào)的頻率比控制信號(hào)的頻率高8倍，因此，在一個(gè)時(shí)鐘周期中將對(duì)8個(gè)脈沖計(jì)數(shù)。因此，選擇比脈沖數(shù)的一半稍大一點(diǎn)的數(shù)作為閾值N。由于能精確檢測(cè)監(jiān)視信號(hào)的高頻率，這使得與控制信號(hào)相比，監(jiān)視頻率對(duì)噪聲更敏感。例如，由于在控制信號(hào)的地址“0”處監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)是“1”，所以，計(jì)數(shù)值應(yīng)該是8，并且因此“1”(或高)作為信號(hào)Difs輸出。由于在控制信號(hào)的地址3處的數(shù)據(jù)是“0”，因此，計(jì)數(shù)值應(yīng)為4或更小，因此“0”(或低)作為信號(hào)Difs輸出。由于對(duì)監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)，因此，在控制信號(hào)后的一個(gè)地址輸出計(jì)數(shù)結(jié)果，即信號(hào)Dffs。例如，對(duì)于疊加在控制信號(hào)的地址0上的監(jiān)視信號(hào)的信號(hào)Difs用控制信號(hào)的地址1的定時(shí)輸出。換句話說，這對(duì)應(yīng)監(jiān)視信號(hào)的地址0。由于結(jié)束信號(hào)END的周期是1.5t0，所以，對(duì)于最后的地址(地址31)也能輸出計(jì)數(shù)結(jié)果。
第二輸入數(shù)據(jù)部分138用一個(gè)32位寄存器構(gòu)成，并按預(yù)定順序?qū)⑿盘?hào)Difs接收到預(yù)定位中，并保持它至輸入新數(shù)據(jù)值為止，然后輸出它。因此，作為在地址0至地址31的32位并行數(shù)據(jù)的監(jiān)視信號(hào)IN0f至IN31f最終轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，并從輸入數(shù)據(jù)部分138輸入到輸入單元101。由此，輸入例如象“1100...”這樣的監(jiān)視信號(hào)。
如上所述，電流調(diào)制的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)#1由圖10所示結(jié)構(gòu)中的具有合適地址的子站輸入部分15疊加。這與第一或第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中相同，因此不再解釋。頻率調(diào)制的第二監(jiān)視信號(hào)#2由圖21所示結(jié)構(gòu)中的具有合適地址的子站輸入部分15疊加。
參見圖21和22，圖21中的子站輸入部分15的結(jié)構(gòu)與圖10中檢測(cè)第一監(jiān)視信號(hào)IN0i至IN31i的子站輸入部分15的結(jié)構(gòu)基本相同。實(shí)際上，該結(jié)構(gòu)與圖10所示結(jié)構(gòu)稍有不同，因?yàn)樗鼨z測(cè)第二監(jiān)視信號(hào)IN0f至IN31f。子站輸入部分15不知道并且也不需要知道要疊加的監(jiān)視信號(hào)in0至in3是第一監(jiān)視信號(hào)還是第二監(jiān)視信號(hào)。
圖21中的子站輸入部分15用與圖10中的子站輸入部分相同的結(jié)構(gòu)，與抽取的時(shí)鐘CK同步地獲得作為一個(gè)“或”電路的輸出的串行監(jiān)視信號(hào)in0至in3?！盎颉彪娐返妮敵霰惠斎腚p輸入“與”門電路1562的一個(gè)輸入端。振蕩器(OSC)1561的振蕩輸出被輸入“與”門電路1562的另一輸入端。振蕩輸出的頻率可以是例如8f0，此處的f0是時(shí)鐘頻率。振蕩輸出的頻率不限于比時(shí)鐘CK的頻率大8倍的值，例如，可用16倍于時(shí)鐘CK的頻率?！芭c”門電路1562和振蕩器1561構(gòu)成頻率信號(hào)疊加裝置156。在輸出dr1至dr4是高電平的周期中，監(jiān)視信號(hào)in0至in3可取值“1100”，如圖22中所示。由此，當(dāng)監(jiān)視信號(hào)in0和in1輸出時(shí)，“與”門電路1562開啟，并且從振蕩器1561輸出振蕩信號(hào)8fo作為輸出difp。另一方面，當(dāng)監(jiān)視信號(hào)in2和in3輸出時(shí)，“與”門電路1562關(guān)閉，并且振蕩器1561不輸出振蕩信號(hào)8f0。
輸出difp經(jīng)線路驅(qū)動(dòng)器1571和1572輸出到線路變壓器T，之后，作為信號(hào)dif加到功率MOSFET的柵極。FET按信號(hào)dif重復(fù)地導(dǎo)通和關(guān)斷，允許要輸出到第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的信號(hào)與信號(hào)dif成正比。即，監(jiān)視信號(hào)疊加在控制信號(hào)上，如圖22所示。用串聯(lián)連接的二極管、FET和電阻的電阻值限制疊加的監(jiān)視信號(hào)的幅度。若控制信號(hào)處于偽地電平0+(2V)，監(jiān)視信號(hào)的幅度應(yīng)在真地電平(OV)與偽地電平0+之差(該情況下是2V)的范圍內(nèi)。由于監(jiān)視信號(hào)疊加在控制信號(hào)上，因此，它不會(huì)影響控制信號(hào)，而且應(yīng)能與控制信號(hào)相區(qū)別。
圖19所示母站13可以構(gòu)成為圖23所示結(jié)構(gòu)。即，從觸發(fā)電路FF的輸出Diis和從計(jì)數(shù)器的輸出Difs可輸入到一個(gè)“或”門電路，以在它們之間獲得邏輯“或”Dis，而且，信號(hào)Dis可輸入到輸入數(shù)據(jù)部分138。在這種結(jié)構(gòu)中，從一個(gè)子站地址只疊加第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，由該地址不疊加第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并且第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)只從另一子站地址疊加，而在該地址不疊加第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)(子站地址相互不重疊，即，這種結(jié)構(gòu)是串行轉(zhuǎn)換(serial mapping)結(jié)構(gòu))。在該結(jié)構(gòu)中，輸入數(shù)據(jù)部分138的數(shù)量能減至一個(gè)，監(jiān)視信號(hào)可由單個(gè)輸入數(shù)據(jù)部分138接收。這有利于系統(tǒng)擴(kuò)充，因?yàn)槿粝到y(tǒng)中具有以電流調(diào)制為基礎(chǔ)的子站和以頻率調(diào)制為基礎(chǔ)的子站，母站可將它們當(dāng)作同樣的站來處理。在這個(gè)例子中，輸出數(shù)據(jù)部分134的數(shù)量和控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生裝置136的數(shù)量也可減至1。即，母站輸出部分135與第一實(shí)施例中的母站輸出部分135(見圖6)相同。
雖然已用具體實(shí)施例說明了本發(fā)明，但在本發(fā)明精神范圍內(nèi)還會(huì)有各種變化。
例如，在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+和第二數(shù)據(jù)信號(hào)線D-的一端或兩端可優(yōu)選設(shè)置端子單元18和/或19，如圖24所示。端子單元18和19的結(jié)構(gòu)可以象例如日本專利申請(qǐng)1-140826中所述的那樣。
母站13中可設(shè)誤差檢測(cè)電路，如圖24所示。誤差檢測(cè)電路監(jiān)視第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+，以檢查該線的狀態(tài)(如短路等)。誤差檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)可以象日本專利申請(qǐng)1-140826中所述的那樣。
若從母站13輸出的并疊加在第一數(shù)據(jù)信號(hào)線D+上的24V電壓能滿足子站11的功率需求，則可以取消給子站11和受控裝置12供給外部電功率用的電源線P(P24和P0)，如圖24所示。
另外，正如從第一至第三實(shí)施例所能理解的，選自第一和第二控制信號(hào)的一個(gè)或兩個(gè)信號(hào)和選自第一和第二監(jiān)視信號(hào)的一個(gè)或兩個(gè)信號(hào)可以適當(dāng)?shù)匾黄鹗褂?。即，第一至第三?shí)施例中所示的結(jié)構(gòu)可通過用這些選擇得到的各種信號(hào)組合來獲得。
而且，盡管未示出，如日本專利申請(qǐng)1-140826所述，在母站13中可設(shè)多個(gè)母站輸出部分135和輸入部分139(未示出)，以與特定的子站對(duì)應(yīng)。在該情況下，設(shè)m個(gè)母站輸出部分135和m個(gè)子站輸出部分14(m≥1)，使它們按照一一對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并按預(yù)定順序連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線。另一方面，設(shè)n個(gè)母站輸入部分139和n個(gè)子站輸入部分15(n≥1)，使它們相互關(guān)聯(lián)，并按預(yù)定順序連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線。為了把控制信號(hào)傳輸?shù)较嚓P(guān)的受控部分16和從傳感器部分17傳輸監(jiān)視信號(hào)，在定時(shí)信號(hào)控制下順序驅(qū)動(dòng)每個(gè)相關(guān)的部分。此外，可設(shè)置有這種結(jié)構(gòu)的多組站。各組中的站數(shù)可以變化。
而且，盡管沒顯示出，由母站13和子站11進(jìn)行的操作可以通過執(zhí)行一些程序來完成，這些程序用于由設(shè)在每個(gè)站中的CPU(中心處理單元)來實(shí)現(xiàn)上述的過程。
按本發(fā)明，在控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，控制信號(hào)設(shè)置為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)，監(jiān)視信號(hào)按在電源電壓上升邊時(shí)監(jiān)視信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)的有或無來檢測(cè)，這樣控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能疊加在時(shí)鐘信號(hào)上。因此，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速雙向傳輸，控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能輸出到一根公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，而且，這些信號(hào)能同時(shí)雙向傳輸，從而允許信號(hào)傳輸速率是常規(guī)速率的兩倍。
按本發(fā)明，在控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，第一控制信號(hào)設(shè)置為有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)，第二控制信號(hào)設(shè)置為具有不同于第一信號(hào)的電源電壓或偽地電平的預(yù)定電平的信號(hào)，監(jiān)視信號(hào)按在電源電壓上升邊時(shí)有或無監(jiān)視信號(hào)與電源電壓之間的爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào)來檢測(cè)，所以，第一和第二控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)能疊加到時(shí)鐘信號(hào)上。因此，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速雙向傳輸，多路(雙路)控制信號(hào)和非多路監(jiān)視信號(hào)能輸出到一根公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，這些信號(hào)能同時(shí)雙向傳輸。即，不必分開設(shè)置在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸控制信號(hào)所需的周期和傳輸監(jiān)視信號(hào)所需的周期，從而允許信號(hào)傳輸速率比常規(guī)速率快三倍。
按本發(fā)明，在控制和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，第一控制信號(hào)設(shè)置成有預(yù)定占空率的雙態(tài)信號(hào)，第二控制信號(hào)設(shè)置成具有不同于第一信號(hào)的電源電壓或偽地電平的預(yù)定電平的信號(hào)，對(duì)于監(jiān)視信號(hào)，第一監(jiān)視信號(hào)按在電源電壓上升邊時(shí)有或無監(jiān)視信號(hào)與電源電壓之間爭(zhēng)用所產(chǎn)生的電流信號(hào)來檢測(cè)，第二監(jiān)視信號(hào)設(shè)置成具有與其它信號(hào)不同的頻率(和幅度)的信號(hào)，這樣第一和第二控制信號(hào)以及第一和第二監(jiān)視信號(hào)能疊加在時(shí)鐘信號(hào)上。因此，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速雙向傳輸，多路(雙路)控制信號(hào)和多路(雙路)監(jiān)視信號(hào)能輸出到一根公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上，這些信號(hào)能同時(shí)雙向傳輸，并且控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)都可以是全雙工的，由此，不必分別設(shè)置在公用數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸控制信號(hào)所需的周期和傳輸監(jiān)視信號(hào)所需的周期，從而允許信號(hào)傳輸速率比常規(guī)速率快4倍。
權(quán)利要求
1.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和所述多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述的多個(gè)受控裝置關(guān)聯(lián)，并連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置，其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿龅氖芸夭糠郑O(jiān)視信號(hào)從所述傳感器部分經(jīng)所述的數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿龅目刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，改變不同于預(yù)定的電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的所述電源電壓電平的周期之間的占空率，從而把所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把它輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上；和母站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，按照所述監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與所述電源電壓之間的爭(zhēng)用所產(chǎn)生的電流信號(hào)的有或無，檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，從而抽取所述串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，把所述數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所述監(jiān)視信號(hào)，并把所述監(jiān)視信號(hào)輸入所述控制器，并且其中，所述多個(gè)子站中的每個(gè)子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電平周期與后續(xù)的所述電源電壓的周期之間的占空率，從而抽取所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，并把所述數(shù)據(jù)值中的與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給所述的相應(yīng)受控部分；和子站輸入部分，用以形成由不同電流電平的雙態(tài)構(gòu)成的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)疊加到所述串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為所述監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
2.按權(quán)利要求1的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述的不同于所述電源電壓電平的電平包括偽地電平。
3.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和所述多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述的多個(gè)受控裝置相關(guān)聯(lián)，并連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置，其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿鍪芸夭糠?，監(jiān)視信號(hào)從所述傳感器部分經(jīng)所述數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿隹刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，改變不同于預(yù)定的電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的所述電源電壓電平的周期之間的占空率，并且在不同于所述電源電壓電平的電平周期中，把電平驅(qū)動(dòng)到與所述電源電壓不同的預(yù)定電平或地電平，從而把所述第一和第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并且把所述串行脈沖電壓信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線；和母站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，按照所述監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)與所述電源電壓之間的爭(zhēng)用所產(chǎn)生的電流信號(hào)的有或無，檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，從而抽取所述串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，把所述數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所述監(jiān)視信號(hào)，并把所述監(jiān)視信號(hào)輸入所述控制器；并且其中，多個(gè)子站中的每個(gè)子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的所述電源電壓的周期之間的占空率，從而抽取所述第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，或者，確定在不同于所述電源電壓電平的電平周期中的電平是預(yù)定的電壓電平或者是偽地電平，從而抽取所述第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并把所述數(shù)據(jù)值中與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給所述的相應(yīng)受控部分；和子站輸入部分，用以形成由不同電流電平的雙態(tài)構(gòu)成的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并把所述監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在所述串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為所述監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
4.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和所述多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述多個(gè)受控裝置相關(guān)聯(lián)，并連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置，其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿龅氖芸夭糠郑O(jiān)視信號(hào)從所述的傳感器部分經(jīng)所述數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿隹刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，改變不同于預(yù)定電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的所述電源電壓電平的周期之間的占空率，并且在不同于所述電源電壓電平的電平的周期中，把電平驅(qū)動(dòng)到與所述電源電壓不同的預(yù)定電平或地電平，從而把所述第一和第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并且把所述串行脈沖電壓信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線；和母站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，按所述監(jiān)視信號(hào)與所述電源電壓之間的爭(zhēng)用所產(chǎn)生的電流信號(hào)的有或無，檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并檢測(cè)由在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的頻率信號(hào)構(gòu)成的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，從而抽取所述第一和第二串行監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，把所述數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所述監(jiān)視信號(hào)，并把所述監(jiān)視信號(hào)輸入所述控制器；并且其中，所述多個(gè)子站中的每個(gè)子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的不同于電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的所述電源電壓的周期之間的占空率，從而抽取所述第一控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，或者，確定在不同于所述電源電壓電平的電平的周期中的電平是預(yù)定的電壓電平或是偽地電平，從而抽取所述第二控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值中與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給所述的相應(yīng)受控部分；和子站輸入部分，用以形成由不同的電流電平的雙態(tài)構(gòu)成的第一監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)或由頻率信號(hào)構(gòu)成的第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)，并且把所述第一或第二監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在所述第一或第二串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為所述監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
5.按權(quán)利要求4的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述頻率信號(hào)的頻率高于所述時(shí)鐘的頻率，并且其幅度基本上小于或等于所述偽地電平與真地電平之差的兩倍。
6.按權(quán)利要求1、3和4的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，還包括電源線，它給所述多個(gè)子站供電，其中，所述子站輸出部分具有連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線的電流限制器電路，所述電流限制器電路的狀態(tài)隨所述串行脈沖電壓信號(hào)變化；包括光耦合器的輸出電路，它根據(jù)所述電流限制器電路的狀態(tài)檢測(cè)和輸出所述串行脈沖電壓信號(hào)；和電源電壓發(fā)生裝置，它供給通過平滑處理形成的電源電壓，并且通過用電源變壓器隔離所述電源電壓與所述電源線來使由所述電源線供給所述輸出電路的電源電壓穩(wěn)定。
7.按權(quán)利要求1、3和4中任一權(quán)利要求的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，在輸出所述串行脈沖電壓信號(hào)之前，所述母站把起始信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上，所述起始信號(hào)的電壓電平等于所述電源電壓，并且其周期比所述時(shí)鐘的一個(gè)周期長(zhǎng)。
8.按權(quán)利要求1、3和4中任一權(quán)利要求的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述子站輸出部分對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘計(jì)數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述子站輸出部分的地址，并且把在所述地址處的數(shù)據(jù)供給所述的受控部分。
9.按權(quán)利要求1、3和4中任一權(quán)利要求的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述子站輸入部分對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘記數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述子站輸入部分的地址，并且把用于所述受控部分的所述監(jiān)視信號(hào)在所述地址處疊加到所述串行脈沖電壓信號(hào)上。
10.按權(quán)利要求1、3和4中任一權(quán)利要求的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述母站對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘計(jì)數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述母站的地址，并且輸出結(jié)束信號(hào)。
11.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括；控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述的多個(gè)受控裝置關(guān)聯(lián)，并連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置，其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿鍪芸夭糠郑O(jiān)視信號(hào)從所述傳感部分經(jīng)所述數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿隹刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)電平的每個(gè)數(shù)據(jù)值，通過把控制數(shù)據(jù)信號(hào)的第一半或后一半驅(qū)動(dòng)到預(yù)定的電源電壓電平，并且把控制數(shù)據(jù)信號(hào)的后一半或第一半驅(qū)動(dòng)到與所述電源電壓電平不同的預(yù)定的電壓電平或偽地電平，而把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并且把所述串行脈沖電壓信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上；和母站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的頻率信號(hào)，從而抽取所述串行監(jiān)視信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所述監(jiān)視信號(hào)，把所述監(jiān)視信號(hào)輸入所述控制器；并且其中，所述多個(gè)子站中的每個(gè)子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的第一半或后一半是否是與所述電源電壓電平不同的預(yù)定電壓電平或是偽地電平，從而抽取所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值中與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)供給所述受控部分；和子站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，根據(jù)所述相應(yīng)傳感器部分中的值形成頻率信號(hào)，并且把所述頻率信號(hào)疊加在所述串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為所述監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
12.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和所述多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述多個(gè)受控裝置相關(guān)聯(lián)，并且連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置，其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿鍪芸夭糠郑O(jiān)視信號(hào)從所述傳感器部分經(jīng)所述數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿隹刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，改變預(yù)定電源電壓電平的周期與偽地電平的周期之間的占空率，從而把所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把所述串行脈沖電壓信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線；和母站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)乃龃忻}沖電壓信號(hào)上疊加的頻率信號(hào)，從而抽取所述串行監(jiān)視信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所述監(jiān)視信號(hào)，把所述監(jiān)視信號(hào)輸入所述控制器；并且其中，所述多個(gè)子站中的每個(gè)子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的電源電壓電平的周期與偽地電平的周期之間的占空率，從而抽取所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值中與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出到所述的相應(yīng)受控部分；和子站輸入部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)的控制下，根據(jù)所述的相應(yīng)傳感器部分中的值形成頻率信號(hào)，并且把所述頻率信號(hào)疊加在所述串行脈沖電壓信號(hào)的預(yù)定位置上，作為所述監(jiān)視信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
13.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述頻率信號(hào)在對(duì)應(yīng)所述子站的數(shù)據(jù)位置處疊加在所述串行脈沖電壓信號(hào)上。
14.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述頻率信號(hào)的頻率高于所述時(shí)鐘的頻率，其幅度基本上小于或等于所述偽地電平與真地電平之差的兩倍。
15.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，用信號(hào)隔離器使連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線的所述母站輸出部分和所述母站輸入部分彼此隔開；并且其中，用信號(hào)隔離器使連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線的所述子站輸出部分和所述子站輸入部分彼此隔開。
16.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，在輸出所述串行脈沖電壓信號(hào)之前，所述母站把起始信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上，所述起始信號(hào)的電壓電平等于所述電源電壓，其周期比所述時(shí)鐘的一個(gè)周期長(zhǎng)。
17.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述子站輸出部分對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘計(jì)數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述子站輸出部分的地址，并把所述地址的數(shù)據(jù)供給所述受控部分。
18.按權(quán)利要求11或12的控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中，所述母站對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘計(jì)數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述母站的地址，并且輸出結(jié)束信號(hào)。
19.一種控制信號(hào)和監(jiān)視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括控制器；多個(gè)受控裝置，每個(gè)受控裝置包括受控部分和監(jiān)視所述受控部分的傳感器部分；母站，它連接到所述控制器和所述多個(gè)受控裝置公用的數(shù)據(jù)信號(hào)線；和多個(gè)子站，它們與所述的多個(gè)受控裝置關(guān)聯(lián)，并連接到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線和所述的相關(guān)受控裝置；其中，控制信號(hào)從所述控制器傳輸?shù)剿鍪芸夭糠?，監(jiān)視信號(hào)從所述傳感器部分經(jīng)所述數(shù)據(jù)信號(hào)線傳輸?shù)剿隹刂破?，其中，所述母站還包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生裝置，它產(chǎn)生與有預(yù)定周期的時(shí)鐘同步的預(yù)定的定時(shí)信號(hào)；和母站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，根據(jù)從所述控制器輸入的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)值，改變預(yù)定電源電壓電平的周期與偽地電平的周期之間的占空率，從而把所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào)，并把所述串行脈沖電壓信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線，其中，在輸出所述串行脈沖電壓信號(hào)之前，所述母站把起始信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線上，所述起始信號(hào)的電壓電平等于所述電源電壓，其周期比所述時(shí)鐘的一個(gè)周期長(zhǎng)，并且所述母站對(duì)從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘計(jì)數(shù)，從而抽取預(yù)先分配給所述母站的地址，而且輸出結(jié)束信號(hào)；并且其中，每個(gè)所述子站還包括子站輸出部分，用以在所述定時(shí)信號(hào)控制下，在所述時(shí)鐘的每個(gè)周期中，確定所述串行脈沖電壓信號(hào)的電源電壓電平的周期與偽地電平或真地電平的周期之間的占空率，從而抽取所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值，并且把所述數(shù)據(jù)值中與所述子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出到所述的相應(yīng)受控部分，而且所述子站輸出部分輸出從所述串行脈沖電壓信號(hào)抽取的時(shí)鐘，從而抽取預(yù)先分配給所述子站輸出部分的地址，并把所述地址的數(shù)據(jù)供給所述的相應(yīng)受控部分。
全文摘要
母站輸出部分根據(jù)控制數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)值改變不同于預(yù)定電源電壓電平的電平的周期與后續(xù)的電源電壓電平的周期之間的占空率,從而把控制數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行脈沖電壓信號(hào),并把它輸出到數(shù)據(jù)信號(hào)線上。母站輸入部分按電源電壓上升邊時(shí)有無監(jiān)視信號(hào)與電源電壓爭(zhēng)用而產(chǎn)生的電流信號(hào),檢測(cè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線上傳輸?shù)拇忻}沖電壓信號(hào)上疊加的監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)。
文檔編號(hào)G08C13/02GK1332433SQ01124919
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
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