特開 2024-115692 多連デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115692

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】多連デバイス

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/28 20060101AFI20240820BHJP

   G08C 15/06 20060101ALI20240820BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

H04L12/28 400

G08C15/06 H

H04Q9/00 311H

H04Q9/00 321E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021479

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000105350

【氏名又は名称】ＫＯＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100121049

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 正義

(72)【発明者】

【氏名】藤井 康隆

【テーマコード（参考）】

2F073

5K033

5K048

【Ｆターム（参考）】

2F073AA01

2F073AA04

2F073AA27

2F073AB04

2F073BB04

2F073BC01

2F073CC07

2F073CD11

2F073DD04

2F073DE17

2F073GG01

2F073GG02

2F073GG08

5K033AA01

5K033CB15

5K033DA01

5K033DA13

5K048BA34

5K048DA09

5K048EB02

5K048EB10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ソフトウェアの複雑な補正処理を必要とせずに、容易かつ精度よく同期させセンサ検出タイミングを合わせる多連デバイスを提供する。
【解決手段】多連デバイス１０は、上位デバイス（ホストデバイスＨ）、下位デバイス（センサデバイス４）及び上位デバイスと下位デバイスの間に位置する１以上の中間デバイス（センサデバイス１～３）を含む複数のデバイスを有し、各デバイスが通信線にて直列に接続されて各デバイス間でのデータ送受信を可能とする多連デバイスであって、所定のデータ信号ＳＤＡを取得するタイミングを制御するデータ取得要求コマンドを、各デバイスに対応付けて、上位デバイスから離れて位置するデバイスに対するデータ取得要求コマンドほど先に送信するとともに、下位デバイスにデータ取得要求コマンドが到達する前に、中間デバイスに対する全てのデータ取得要求コマンドを順次、送信する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上位デバイス、下位デバイス、及び、前記上位デバイスと前記下位デバイスの間に位置する１以上の中間デバイスを含む複数のデバイスを有し、各デバイスが通信線にて直列に接続されて各デバイス間でのデータ送受信を可能とする多連デバイスであって、
所定のデータを取得するタイミングを制御するデータ取得要求コマンドを、各デバイスに対応付けて、前記上位デバイスから離れた前記デバイスに対する前記データ取得要求コマンドほど先に送信するとともに、前記下位デバイスに前記データ取得要求コマンドが到達する前に、前記中間デバイスに対する全ての前記データ取得要求コマンドを順次、送信する、ことを特徴とする多連デバイス。

【請求項2】

各デバイス間にて、下位側のデバイスに前記データ取得要求コマンドを送信した後、続けて、次の前記データ取得要求コマンドを前記下位側のデバイスに伝達する、ことを特徴とする請求項１に記載の多連デバイス。

【請求項3】

前記上位デバイスは、ホストデバイスであり、前記中間デバイス及び前記下位デバイスは、風を検知するセンサデバイスである、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多連デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、多連デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数のセンサユニットをデイジーチェーン接続した多連式センサに関する発明が開示されている。特許文献１には、隣り合うセンサユニット間、或いはホストとセンサユニット間ごとに通信でき、通信品質を適切に保つことができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－５０５０２号公報

【特許文献2】特開２０１２－２３８３４１号公報

【特許文献3】特開２００４－８８２０８号公報

【特許文献4】特開２０１６－６６２７８号公報

【特許文献5】特開平１０－１３３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、データ取得の同期に関する記載がない。一方、特許文献２～４に記載の共通同期信号線を用いて、同期を図る技術が広く知られている（特許文献２の図１、特許文献３の図３、特許文献４の図１等を参照）。

【0005】

しかしながら、デバイスの接続数や、デバイス間の距離が、共通同期信号線の駆動力により制限される問題があった。

【0006】

一方、特許文献５では、機器（デバイス）に伝送線路の種類と長さを入力することにより、伝送線路による伝播遅延時間を求め、伝播遅延時間より補正量を求めることをしていた。

【0007】

しかしながら、各デバイスによって伝搬遅延時間が異なるため、多数のデバイスに対して伝搬遅延時間を補正することは複雑な補正処理を必要とし、ソフトウェアの負荷が大きい。

【0008】

本発明は、同期用の専用信号や、ソフトウェアの複雑な補正処理を必要とせずに、容易かつ精度よく同期させることが可能な多連デバイス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】

本発明における多連デバイスは、上位デバイス、下位デバイス、及び、前記上位デバイスと前記下位デバイスの間に位置する１以上の中間デバイスを含む複数のデバイスを有し、各デバイスが通信線にて直列に接続されて各デバイス間でのデータ送受信を可能とする多連デバイスであって、各デバイスにて所定のデータを取得するタイミングを制御するデータ取得要求コマンドを、各デバイスに対応付けて、前記上位デバイスから離れた前記デバイスに対する前記データ取得要求コマンドほど先に送信するとともに、前記下位デバイスに前記データ取得要求コマンドが到達する前に、前記中間デバイスに対する全ての前記データ取得要求コマンドを順次、送信する、ことを特徴とする。

【0010】

本発明では、各デバイス間にて、下位側のデバイスに前記データ取得要求コマンドを送信した後、続けて、次の前記データ取得要求コマンドを前記下位側のデバイスに伝達することが好ましい。

【0011】

本発明では、前記上位デバイスは、ホストデバイスであり、前記中間デバイス及び前記下位デバイスは、風を検知するセンサデバイスであることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、同期用の専用信号や、ソフトウェアの複雑な補正処理を必要とせずに、容易かつ精度よく同期させて、センサ検出タイミングを合わせることが可能な多連デバイスを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施の形態の多連デバイスの概要図である。

【図2】図２は、比較例の多連デバイスのコマンド送信における問題点を説明するための概念図である。

【図3】図３は、本実施の形態の多連デバイスのコマンド送信の一例を示す。

【図4】図４は、本実施の形態の多連デバイスの通信ブロック図の一例である。

【図5】図５は、センサの回路図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0015】

図１は、本実施の形態の多連デバイス１０の概要図である。
図１に示すように、本実施の形態の多連デバイス１０は、ホストデバイスＨと、複数のセンサデバイス１～４と、を有して構成される。本明細書では、ホストデバイスＨ及びセンサデバイス１～４を区別なく、「デバイス」と称する場合がある。また、ホストデバイスＨを、「上位デバイス」、センサデバイス４を、「下位デバイス」、センサデバイス１～３を「中間デバイス」と称する場合がある。また、「下位側のデバイス」とは、隣り合うデバイス間において、「下位デバイス」に近い側のデバイスを指す。

【0016】

図１に示すように、各デバイスは、データ信号（ＳＤＡ）をやり取りする信号線Ｌ１と、クロック信号（ＳＣＬ）をやり取りする信号線Ｌ２とを別々に図示しているが、これら信号線Ｌ１、Ｌ２を合わせて通信線５を構成でき、各デバイス間が通信線５により直列に接続される。

【0017】

ホストデバイスＨは、各センサデバイス１～４へのデータ転送を制御するマイコンであり、通信においてマスターとなる装置のことを意味する。例えば、ホストデバイスＨは、パソコン、サーバ、ルータなどである。また、センサデバイス１～４は、センサやＬＥＤなどを制御するマイコンであり、通信においてスレーブとなる装置のことを意味する。

【0018】

本実施の形態では、各センサデバイス１～４において、例えば、物理量データを取得でき、具体的には、流量データを取得でき、特に本実施の形態では、風速データの取得が可能な多連デバイス１０を提供できる。
本実施の形態では、各デバイスを通信線５にて直列に接続し、各デバイス間にてデータ送受信を可能とする。

【0019】

各センサデバイス１～４において、センサデータを取得するタイミングは、ホストデバイスＨから送られるデータ取得要求コマンド（センサデータ取得トリガのコマンド）を受け取ったときであるが、本実施の形態では、各センサデバイス１～４が受け取るデータ取得要求コマンドが、ほぼ同一タイミングとなるように制御し、データ取得の時間ずれが発生する不具合を改善できる。

【0020】

以下、コマンド送信について説明するが、まずは図２を用いて、各センサデバイスに対しデータ取得要求コマンドのタイミングがずれる比較例を説明する。なお、図２、図３では、説明を簡略化するために、ホストデバイスＨと、センサデバイス１及び、センサデバイス２のみを図示して説明する。図２、図３の縦方向は時系列を示し、図示上から下に向かって時間が進んでいる。

【0021】

図２に示すように、ホストデバイスＨからセンサデバイス１にデータ取得要求コマンドＳ１を送信する。なお、図２、図３において、ボックス表示の上欄は、コマンドの種類を示し、下左欄は、送信元を示し、下右欄は、受信先を示す。

【0022】

図２に示すように、データ取得要求コマンドＳ１は、ホストデバイスＨから全センサデバイスに対しての指令である。よって、図２に示すように、ホストデバイスＨからデータ取得要求コマンドＳ１を受け取ったセンサデバイス１は、そのタイミングで、所定のデータ検出を行うとともに、データ取得要求コマンドＳ１を、センサデバイス１からセンサデバイス２に送信する。

【0023】

そして、図２に示すように、センサデバイス１からデータ取得要求コマンドＳ１を受け取ったセンサデバイス２は、センサデバイス１によるデータ取得のタイミングより遅れて、所定のデータ検出を行う。

【0024】

なお、データ検出を完了したセンサデバイス１及びセンサデバイス２から、ホストデバイスＨにデータ取得完了コマンドＳ２、Ｓ３を送る。

【0025】

このように、図２の比較例では、ホストデバイスＨからセンサデバイス１、２に送られるデータ取得要求コマンドＳ１は、全センサデバイスに対する命令であり、いわゆるバケツリレー方式で通信するため、先にデータ取得要求コマンドＳ１を受け取る、ホストデバイスＨに近いセンサデバイスほど早くデータ検出を行ってしまい、したがって、データ検出に時間ずれが生じる。

【0026】

このようなデータ検出の時間ずれは、特許文献に示した共通同期信号線を用いた構成においても同様に起こる。すなわち、ホストデバイスから遠くに接続されたセンサデバイスに対する命令は、ホストデバイスの近くに接続されたセンサデバイスよりも遅く到達するため、各センサデバイスにおいてデータ取得タイミングが一致せず、共通同期信号線が長くなるほどタイミングずれが大きくなり、各センサデバイスにて同時刻のセンサデータを取得したり、ＬＥＤを同時に光らせるなど、同じタイミングでセンサ機能を発揮させることができなくなる。

【0027】

そこで、本実施の形態では、ホストデバイスＨから遠く離れたセンサデバイスほどデータ取得タイミングが遅れて、データ取得に時間ずれが生じる課題を改善すべく、データ取得要求コマンドの転送制御を以下のように改良した。

【0028】

すなわち、本実施の形態では、データ取得要求コマンドを、各デバイスに対応付けている。本実施の形態では、図３に示すデータ取得要求コマンドＳ４を、センサデバイス２のデータ取得タイミングに対応付けており、データ取得要求コマンドＳ５を、センサデバイス１のデータ取得タイミングに対応付けている。したがって、センサデバイス２はデータ取得要求コマンドＳ４を受け取ったタイミングで、データ取得を実行し、センサデバイス１は、データ取得要求コマンドＳ５を受け取ったタイミングで、データ取得を実行する。

【0029】

そして、図３に示すように、ホストデバイスＨから最も遠く離れたセンサデバイスに対するデータ取得要求コマンドを一番初めに送信する。図３に示すセンサデバイス１とセンサデバイス２では、センサデバイス２のほうが、センサデバイス１よりもホストデバイスＨから離れているので、センサデバイス２用のデータ取得要求コマンドＳ４を先に送信する。

【0030】

すなわち、図３に示すように、ホストデバイスＨからセンサデバイス１にデータ取得要求コマンドＳ４を送り、さらに、センサデバイス１は、センサデバイス２にデータ取得要求コマンドＳ４を転送する。

【0031】

このとき、センサデバイス１からセンサデバイス２にデータ取得要求コマンドＳ４を転送した直後に、センサデバイス１用のデータ取得要求コマンドＳ５を、ホストデバイスＨからセンサデバイス１に送信する。

【0032】

このように、データ取得要求コマンドＳ４を、ホストデバイスＨから隣のセンサデバイス１に送信した後、続けて、次のデータ取得要求コマンドＳ５を、ホストデバイスＨから隣のセンサデバイス１に送信する。このとき、ホストデバイスＨは、センサデバイス１がデータ取得要求コマンドＳ４を受け取ったことを示すＡｃｋ信号を受領したら即座に、データ取得要求コマンドＳ５を送信することができる。

【0033】

上記のように、データ取得要求コマンドの転送制御を行うことで、図３に示すように、センサデバイス２がデータ取得要求コマンドＳ４を受け取ったタイミングと、センサデバイス１がデータ取得要求コマンドＳ５を受け取ったタイミングとを、ほぼ同じにできる。これにより、センサデバイス１によるデータ検出とセンサデバイス２によるデータ検出との間の時間的なずれをほぼゼロにでき、少なくとも従来に比べて小さくできる。

【0034】

図３に示すように、センサデバイス１及びセンサデバイス２は、ホストデバイスＨに、データ取得完了コマンドＳ６、Ｓ７を送る。そして、ホストデバイスＨは、同じタイミングで得られたセンサデバイス１及びセンサデバイス２の各センサ検出信号を、処理する。

【0035】

以上のように、ホストデバイスＨは、図１でいえば、一番遠くに接続されたセンサデバイス４に対し、データ取得要求コマンドを発行する。そして、ホストデバイスＨの隣のセンサデバイス１がデータ取得要求コマンドを受け取ると、即座に、ホストデバイスＨから二番目に遠いセンサデバイス３に対するデータ取得要求コマンドを発行する。各デバイスは、データ取得要求コマンドに対応付けられたセンサデバイスまで、各データ取得要求コマンドの転送を行い、ちょうど、最も遠いセンサデバイス４に、センサデバイス４用のデータ取得要求コマンドが到達したタイミングで、各センサデバイス１～３にも、各センサデバイス用のデータ取得要求コマンドが到達する。このように、各センサデバイスに到達するデータ取得要求コマンドのタイミングをほぼ同じにできるため、センサ検出の時間ずれを従来に比べて小さくできる。

【0036】

本実施の形態では、センサデバイスの接続数にかかわらず、センサ検出の時間ずれを小さくできる。限定するものでないが、センサデバイスの数を数百個から数千個の範囲としても、適切に同期をとることができる。

【0037】

センサデバイスの接続数を増やすことで、ホストデバイスＨと、最も遠く離れたセンサデバイスとの間の距離は長くなるが、本実施の形態では、各デバイス間を通信線５で接続し、各デバイス間でデータの送受信を行うことができるシステムであるため、従来の共通同期信号を用いたシステムよりもトータルの通信距離が長くなっても、本実施の形態におけるデータ取得要求コマンドの転送制御を行うことで、同期を適切にとることが可能である。

【0038】

図４は、本実施の形態の多連デバイスの通信ブロック図である。図４に示すように、ホストデバイスＨは、上位通信制御部１２と、下位通信制御部１３と、プロセッサ１４と、を有して構成される。また、各センサデバイス１～４は、上位通信制御部１５と、下位通信制御部１６と、プロセッサ１７と、センサ機能部１８とを有して構成される。

【0039】

このように、各ホストデバイスＨ及び各センサデバイス１～４は、それぞれ上位通信制御部１２、１５と、下位通信制御部１３、１６の２つの通信制御部を有する。

【0040】

ホストデバイスＨの上位通信制御部１２は、ＰＣなどの情報制御装置３０に接続されており、また、ホストデバイスＨの下位通信制御部１３は、下位側に位置するセンサデバイス１との間で送受制御を行なう。

【0041】

同様に、各センサデバイス１～４の各下位通信制御部１６は、下位側に位置するセンサデバイスの上位通信制御部１５と接続され、各センサデバイス間で送受制御を行なう。

【0042】

なお、ホストデバイスＨに設けられたプロセッサ１４は、情報制御装置３０からのコマンドを制御したり、センサデバイス１～４からのデータに対する各種処理を行う。

【0043】

また、各センサデバイス１～４に設けられたプロセッサ１７は、センサ出力によるデータをホスト送信用メモリに書き込む処理や、ホストデバイスＨからのコマンドに基づく処理等、各種処理を行う。

【0044】

図４に示す各センサデバイス１～４に設けられたセンサ機能部１８は、データを取得する機能部である。例えば、風を検知する風センサである場合には、次のように構成される。

【0045】

図５は、センサ機能部の回路図の一例である。
図５に示すように、センサ機能部は、流量検知用抵抗素子２５と、温度補償用抵抗素子２６と、抵抗器２８、２９とでブリッジ回路２７を構成している。図５に示すように、流量検知用抵抗素子２５と抵抗器２８とで第１の直列回路１９を構成し、温度補償用抵抗素子２６と抵抗器２９とで第２の直列回路２０を構成している。そして、第１の直列回路１９と第２の直列回路２０とが、並列に接続されてブリッジ回路２７を構成している。

【0046】

図５に示すように、第１の直列回路１９の出力部２１と、第２の直列回路２０の出力部２２とが、夫々、差動増幅器（アンプ）２３に接続されている。ブリッジ回路２７には、差動増幅器２３を含めたフィードバック回路２４が接続されている。フィードバック回路２４には、トランジスタ（図示せず）等が含まれる。

【0047】

抵抗器２８、２９は、流量検知用抵抗素子２５、及び温度補償用抵抗素子２６よりも抵抗温度係数（ＴＣＲ）が小さい。流量検知用抵抗素子２５は、例えば、所定の周囲温度よりも所定値だけ高くなるように制御された加熱状態で、所定の抵抗値Ｒｓ１を有し、また、温度補償用抵抗素子２６は、例えば、前記の周囲温度にて、所定の抵抗値Ｒｓ２を有するように制御されている。なお、抵抗値Ｒｓ１は、抵抗値Ｒｓ２よりも小さい。流量検知用抵抗素子２５と第１の直列回路１９を構成する抵抗器２８は、例えば、流量検知用抵抗素子２５の抵抗値Ｒｓ１と同様の抵抗値Ｒ１を有する固定抵抗器である。また、温度補償用抵抗素子２６と第２の直列回路２０を構成する抵抗器２９は、例えば、温度補償用抵抗素子２６の抵抗値Ｒｓ２と同様の抵抗値Ｒ２を有する固定抵抗器である。

【0048】

風が、流量検知用抵抗素子２５に作用すると、発熱抵抗である流量検知用抵抗素子２５の温度は低下するため、流量検知用抵抗素子２５が接続された第１の直列回路１９の出力部２１の電位が変動する。これにより、差動増幅器２３により差動出力が得られる。そして、フィードバック回路２４では、差動出力に基づいて、流量検知用抵抗素子２５に駆動電圧を印加する。そして、流量検知用抵抗素子２５の加熱に要する電圧の変化に基づき、後述するマイコンにて風速を換算し出力することができる。

【0049】

上記したように、本実施の形態では、ホストデバイスＨ及びセンサデバイス１～４において、通信制御部を、上位通信制御部と下位通信制御部とに分けており、これにより、ホストデバイスＨ及びセンサデバイス１～４をデイジーチェーン接続でき、隣り合うデバイス間でのみ、コマンド送信やデータの送受信を行うことが可能になる。これにより、（１）データ取得要求コマンドを、各デバイスに対応付けること、（２）上位デバイスから離れたデバイスに対するデータ取得要求コマンドほど先に送信すること、（３）下位デバイスにデータ取得要求コマンドが到達する前に、中間デバイスに対する全てのデータ取得要求コマンドを順次、送信すること、の通信制御を行うことで、デバイス接続数が増えても、同期を適切にとることができ、ほぼ同じタイミングでセンサ検出を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明では、特に、同じタイミングでセンサ検出を行うのに最適な多連デバイスを提供できる。本発明の多連デバイスは、例えば、風を検知する多連デバイスであり、屋内屋外を問わず、適用できる。多連デバイスは、例えば、空調設備や、イルミネーション、実験・分析用などで用いることができる。

【符号の説明】

【0051】

１～４ ：センサデバイス
５ ：通信線
１０ ：多連デバイス
１２、１５ ：上位通信制御部
１３、１６ ：下位通信制御部
１４、１７ ：プロセッサ
１８ ：センサ機能部
１９ ：第１の直列回路
２０ ：第２の直列回路
２１、２２ ：出力部
２３ ：差動増幅器
２４ ：フィードバック回路
２５ ：流量検知用抵抗素子
２６ ：温度補償用抵抗素子
２７ ：ブリッジ回路
２８、２９ ：抵抗器
３０ ：情報制御装置
Ｈ ：ホストデバイス
Ｌ１、Ｌ２ ：信号線
Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５ ：データ取得要求コマンド
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７ ：データ取得完了コマンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】