信号多重化方法および信号多重化回路
【課題】 複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号と、アナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法および信号多重化回路を提供すること。
【解決手段】 複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、前記ディジタル的状態信号は、発振回路１１で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませることを特徴とする。
【解決手段】 複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、前記ディジタル的状態信号は、発振回路１１で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法および信号多重化回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水タンクの水位を検出して、その検出信号をボイラ装置や水処理装置の制御器へ送信する水位検出装置が知られている。こうした水位検出装置においては、水位をアナログ的に検出する主水位センサと、正常水位（第一状態）と正常水位でない異常水位（第一状態と異なる第二状態）をディジタル的状態信号として検出する補助水位センサとにより検出するものがある。具体的には、補助水位センサは、第一状態（正常水位）をＯＮとして検出し、第二状態（異常水位）をＯＦＦとして検出する。ＯＮ，ＯＦＦは、「０」，「１」の信号であり、アナログ信号でないディジタル信号であるので、ディジタル的状態信号と表現している。
【０００３】
こうしたディジタル的状態信号とアナログ信号とを前記制御器へ送信するには、２本の伝送線（アース線を除く。）が必要となる。この課題を解決するには、水位検出装置側で、ディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する方法が考えられる。
【０００４】
従来、アナログ信号とディジタル信号とを多重化する信号多重化回路は、種々のものが知られている。しかしながら、公知の信号多重化回路は、水位検出装置のような低価格の装置に実装するには、回路構成が複雑過ぎ、またコストの面からも好ましくない。
【０００５】
アナログ信号とディジタル信号とを多重化して一本の配線（アース線を除く。）により伝送する信号多重化方法として、比較的構成が簡単なものが特許文献１にて知られている。ディジタル信号は、「１」と「０」との時間的配列によって情報を表す。
【０００６】
この特許文献１は、本願発明のようなディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化するものではない。しかしながら、特許文献１の方法を用いて、２つのディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して送ることが可能である。例えば、ディジタル的状態信号の第一状態をディジタル信号の「１」として、ディジタル的状態信号の第二状態をディジタル信号の「０」として送ることが可能である。
【０００７】
この場合、ディジタル信号の「１」のときに、アナログ信号が出力信号として出力される。その結果、ディジタル信号とアナログ信号とが多重化されて出力されることになる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の多重化方法では、ディジタル信号の「０」のときには、アナログ信号が出力されないので、「０」が長時間続き、「１」が少ないディジタル信号であると、アナログ信号が殆ど出力されないことになる。その結果、連続して送信する必要のあるアナログ信号を連続して送信できないことになる。すなわち、場合によっては、アナログ信号が送信されない時間帯が生ずることになる。また、特許文献１の多重化方法では、ディジタル的状態信号が３以上存在する場合には、多重化できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２５９１３４号公報（特願平３−４０５０１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号と、アナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法および信号多重化回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませることを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませるように構成しているので、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法を提供できる。また、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、アナログ信号を所定周期で連続的に多重化できる。さらに、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるという効果を奏する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路であって、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるパルス生成部と、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるアナログ信号多重化部とを備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記ディジタル的状態信号は、前記パルス生成部において、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記アナログ信号多重化部において、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませるように構成しているので、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化回路を提供できる。また、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、アナログ信号を連続的に多重化できる。さらに、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるという効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記パルス生成部は、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と周波数および／またはデューティー比の設定回路とを備え、前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成されることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記パルス生成部における周波数および／またはデューティー比を簡単に変更できるという効果を
奏する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３において、前記アナログ信号が主水位センサのアナログ出力であり、前記ディジタル的状態信号が前記主水位センサと別の１または複数の補助水位センサのＯＮ−ＯＦＦにより形成される信号であることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の発明による効果に加えて、前記主水位センサのアナログ信号と前記補助水位センサによる複数のディジタル的状態信号を多重化して１本の伝送線により連続的に送信できるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号と、アナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法および信号多重化回路を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の原理的説明図である。
【図２】この発明の実施例１の信号多重化回路を備えた給水制御システムの概略構成を説明する電気回路図である。
【図３】同実施例１の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図４】同実施例１の信号多重化回路の出力信号の模式的説明図である。
【図５】同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図６】同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の他の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図７】この発明の実施例２の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図８】同実施例２の信号多重化回路の出力信号の模式的説明図である。
【図９】この発明の実施例３の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図１０】同実施例３の出力信号の模式的説明図である。
【図１１】この発明の実施例４を備えた給水制御システムの概略構成を説明する電気回路図である。
【図１２】同実施例４の具体的な電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、複数のディジタル的状態信号からなる水位信号と、アナログ信号からなる水位信号とを多重化する信号多重化方法および信号多重化回路に好適に実施される。
【００２２】
（方法の実施の形態）
まず、信号多重化方法の実施の形態（方法の実施の形態）について説明する。この実施の形態の信号多重化方法は、複数の（第一状態〜第Ｎ状態）のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法である。Ｎは、２以上正整数である。前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませる。換言すれば、前記ディジタル的状態信号は、パルスの周波数および／またはデューティー比の相違により表現する，すなわちパルスの周波数および／またはデューティー比を変化させる。他方、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませる。換言すれば、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として表現する、すなわち前記パルスの高さを変化させる。前記パルスは、好ましくは、所定周期および所定デューティー比で繰り返される方形波である。
【００２３】
この方法の実施の形態によれば、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、前記ディジタル的状態信号の第一状態と第二状態とをパルスの「１」または「０」に対応させて多重化し、パルスの「１」または「０」の高さとして含ませることが可能な特許文献１のような信号多重化方法と比較して、アナログ信号を所定周期で連続的に多重化して送信することができる。
【００２４】
また、ディジタル信号の「１」または「０」に対応して第一状態または第二状態を対応させるのではなく、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数を異ならせるか、前記パルスのデューティー比を異ならせるか、前記パルスの周波数およびデューティー比を異ならせるかにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができる。
【００２５】
（回路の実施の形態）
つぎに、この発明の信号多重化回路の実施の形態（回路の実施の形態）を図１に基づき説明する。この実施の形態の信号多重化回路は、前記方法の実施の形態を実現するものであって、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路である。
【００２６】
この信号多重化回路は、図１に示すように、パルス生成部と、アナログ信号多重化部とを含んでいる。前記パルス生成部は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、複数のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませ、このディジタル的状態信号を含んだパルスを出力するように構成（以下、構成Ａという。）されている。また、前記アナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませて、前記ディジタル的状態信号とアナログ信号を多重化した多重化信号として出力するように構成（構成Ｂ）されている。
【００２７】
発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせる技術は、周知である。しかしながら、構成Ａを備えるパルス生成部と構成Ｂを備えるアナログ信号多重化部とを組み合わせることによって、新規で有用なこの発明の信号多重化回路を実現することができる。
【００２８】
すなわち、ディジタル信号の「１」または「０」に対応して前記ディジタル的状態信号の「第一状態」または「第二状態」を対応させるのではなく、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、前記アナログ信号多重化部においては、アナログ信号を所定周期で連続的に前記パルスに含ませることができる。しかも、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるのである。
【００２９】
前記パルス生成部は、好ましくは、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と、周波数および／またはデューティー比を設定する設定回路とを備える。前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで、前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成される。この設定回路は、周波数およびデューティー比を変更、設定するものを含んでいる。デューティー比とはパルスの幅をパルスの周期で除した値である。
【００３０】
前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせる方法は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の抵抗値を変えることで実現できる。前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせる方法は、前記発信回路の第一周波数を決める前記Ｃ−Ｒ充放電回路の
第一設定抵抗と並列に、抵抗に対し、ダイオードおよび開閉接点の並列回路を直列に接続した回路を接続することで実現できる。
【００３１】
ここで、前記ディジタル的状態信号を、前記パルスの周波数を異ならせることで含ませる場合の前記パルス生成部の機能について説明する。前記ディジタル的状態信号が２の状態を含む場合、前記パルス生成部は、第一状態に対応して前記発振回路の第一周波数によるパルスを出力し、第二状態に対応して前記設定回路にて変更、設定された第一周波数と異なる第二周波数によるパルスを出力するように構成される。勿論、第一状態のとき、第二周波数のパルスを，第二状態のとき、第一周波数のパルスを出力するように構成しても良い。パルスの周波数は、例えば、１０HZ〜１kHZに設定する。
【００３２】
また、前記ディジタル的状態信号の３以上の状態を含む場合（ここでは説明を簡単にするためにＮ＝３とする。）、前記パルス生成部は、第一状態に対応して第一周波数によるパルスを出力し、第二状態に対応して第二周波数によるパルスを出力し、第三状態に対応して、第一周波数および第二周波数と異なる第三周波数によるパルスを出力するように構成される。なお、第一状態，第二状態および第三状態に対して、第一周波数，第二周波数および第三周波数をそれぞれ対応させているが、対応関係はこれに限定されるものではない。要するに、第一状態，第二状態および第三状態が、パルスの周波数の相違により識別できれば良い。
【００３３】
また、前記ディジタル的状態信号を、前記パルスのデューティー比を異ならせることで含ませる場合も、周波数を異ならせることで含ませる場合と同様に、第一状態を第一デューティー比（または第一デューティー比と異なる第二デューティー比）に対応させ、第二状態を第二デューティー比（または第一デューティー比）対応させる。要するに、前述の周波数を異ならせることで含ませる場合の説明において、「周波数」を「デューティー比」に置き換えた説明とすることができる。
【００３４】
さらに、複数の前記ディジタル的状態信号を、前記パルスの周波数とデューティー比とを異ならせることで含ませる場合は、第一状態，第二状態および第三状態に対応して、第一周波数および第一デューティー比のパルス，第二周波数および第二デューティー比のパルス，第二周波数と異なる第三周波数のパルスを出力するように構成することができる。この第一状態〜第三状態と周波数およびデューティー比との対応は、これに限定されるものではなく、第一状態〜第三状態が周波数およびデューティー比のいずれかで識別できるようにパルスに含ませれば良い。
【００３５】
つぎに、前記アナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるものであるが、前記パルス生成部からのパルスによりＯＮ−ＯＦＦするスイッチング素子を含み、このスイッチング素子のＯＮ時に高い定電圧を出力し、ＯＦＦ時に前記アナログ信号に応じた電圧（前記定電圧より低い）を出力する機能を有する。
【００３６】
このアナログ信号多重化部は、好ましくは、前記スイッチング素子としてトランジスタを含み、このトランジスタのエミッタ側にツェナーダイオードを接続し、前記トランジスタＯＮ時に前記ツェナーダイオードを導通させて、前記エミッタと前記ツェナーダイオードの間の多重化点から前記所定の定電圧を出力し、前記トランジスタのＯＦＦ時に前記多重化点から前記アナログ信号に応じた電圧を出力するように構成する。
【００３７】
しかしながら、このアナログ信号多重化部は、好ましい態様に限定されるものではなく、特許文献１に記載の構成とすることができる。この特許文献１のアナログ信号多重化部は、インバータ回路（４），スイッチ回路（５），抵抗（Ｒ３）および抵抗（Ｒ４）を含
む第２のレベル変換回路を含んで構成されている。すなわち、この回路の実施の形態は、特許文献１の図１に示す信号多重化回路において、ディジタル入力（３）に代えて前記パルス生成部の出力を入力するように構成したものを含むものである。
【００３８】
（回路の実施の形態を実施した給水制御システム）
この発明の実施の形態の信号多重化回路は、つぎの給水制御システムに適用可能である。この給水制御システムは、水処理機器で処理された処理水を貯留する処理水タンクなどの貯水タンクの水位を検出する水位検出装置と、この水位検出装置からの出力に基づいて前記貯水タンクへの処理水などの給水を制御する給水制御装置とからなる給水制御システムの前記水位検出装置に適用できる。
【００３９】
前記水位検出装置には、前記貯水タンクの水位を検出してアナログ信号で出力する主水位センサと、前記給水タンク内の水位が異常低水位である第一設定水位以上（第一状態）を検出するとＯＮ（閉じる）し、前記第一設定水位未満（第二状態）を検出するとＯＦＦ（開く）する第一補助水位センサと、この実施の形態の信号多重化回路とを備える。なお、第一補助水位センサは、第一状態，第二状態でそれぞれＯＦＦ，ＯＮするように構成できる。
【００４０】
前記信号多重化回路のパルス生成部は、前記発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記第一状態および前記第二状態を含むディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるように構成される。また、前記信号多重化回路のアナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませて、多重化信号として出力するように構成される。
【００４１】
この給水制御システムにおいては、前記給水タンク内の水位が異常高水位である第二設定水位未満（第一状態）を検出するとＯＦＦ（またはＯＮ）し、前記第二設定水位以上（第三状態）を検出するとＯＮ（またはＯＦＦ）する第二補助水位センサを備えることができる。前記第三状態も前記パルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記パルスに含ませるように構成される。
【００４２】
この発明の実施の形態の信号多重化回路が適用される範囲は、給水制御システムに限定されるものではない。例えば、蒸気センサによるアナログ信号と蒸気圧力スイッチによるディジタル的状態信号とを多重化する圧力制御システムにも適用可能である。
【実施例１】
【００４３】
ついで、この発明の実施例１の信号多重化回路１を図面に従い説明する。図２は、同実施例１の多重化回路１を備えた給水制御システム２の概略構成を説明する電気回路図であり、図３は、同実施例１の信号多重化回路１の具体的な電気回路図であり、図４は、同実施例１の信号多重化回路１の出力信号の模式的説明図であり、図５は、同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の信号再生手順を説明するフローチャート図であり、図６は、同給水制御装置の給水制御手順を説明するフローチャート図である。
【００４４】
（実施例１の構成）
まず、給水制御システム２の構成を説明する。給水制御システム２は、水処理機器（図示省略）からの処理水を貯留する処理水タンク（図示省略）の水位を検出する水位検出装置３と、水位検出装置３からの出力に基づいて処理水タンクへの処理水の供給を制御する給水制御装置４と主要部として備える。水位検出装置３と給水制御装置４とは１本の伝送線（信号線）５で接続されている。給水制御装置４は、前記水処理装置の一部として構成しても良いし、別装置として構成しても良い。
【００４５】
水位検出装置３は、処理水タンク（図示省略）の水位を検出してアナログ信号を出力する主水位センサ６と、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８と、信号多重化回路１とを備える。
【００４６】
第一補助水位センサ７は、給水タンク内の水位が異常低水位である第一設定水位ＬＬ以上を検出するとＯＮし、第一設定水位ＬＬ未満を検出するとＯＦＦする接点を含んで構成されている。また、第二補助水位センサ８は、給水タンク内の水位が異常高水位である第二設定水位ＨＨ未満を検出するとＯＦＦし、第二設定水位ＨＨ以上を検出するとＯＮする接点を含んで構成されている。
【００４７】
この実施例１では、第一補助水位センサ７がＯＮ，第二補助水位センサ８がＯＦＦ，すなわち第一設定水位ＬＬ以上および第二設定水位ＨＨ未満の状態が第一状態Ｚ１である。また、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がＯＦＦ，すなわち第一設定水位ＬＬ未満が第一状態Ｚ１と異なる第二状態Ｚ２である。さらに、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がＯＮ，すなわち第二設定水位ＬＬを以上の状態が第一状態Ｚ１および第二状態Ｚ２と異なる第三状態Ｚ３である。このように「状態」とは、直接的には第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８の開閉状態を意味するが、水位状態ということもできる。また、この実施例１では、第一補助水位センサ７がＯＦＦで、第二補助水位センサ８がＯＮのセンサ故障状態を第四状態Ｚ４としている。
【００４８】
つぎに、信号多重化回路１を図３に基づき説明する。信号多重化回路１は、パルス生成部９と、アナログ信号多重化部１０とを主要部として備える。パルス生成部９は、発振回路１１で生成されるパルスの周波数を異ならせることによりディジタル的状態信号をパルスに含ませるように構成されている。ディジタル的状態信号は、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３および第四状態Ｚ４を含んでいる。
【００４９】
パルス生成部９は、第一状態Ｚ１に対応する第一周波数Ｆ１でパルスを生成する発振回路１１と、第二状態Ｚ２に対応する第二周波数Ｆ２，第三状態Ｚ３に対応する第三周波数Ｆ３および第四状態Ｚ４に対応する第四周波数Ｆ４を設定する設定回路１２とを含んでいる。
【００５０】
発振回路１１は、第一インバータ１３と、第一インバータ１３の出力側に接続される第一設定抵抗１４およびコンデンサ１５からなるＣ−Ｒ充放電回路１６とを含んで構成されている。第一設定抵抗１４およびコンデンサ１５の接続点が第一インバータ１３の入力側に接続されている。
【００５１】
設定回路１２は、第二設定抵抗１７および第一補助水位センサ７の直列回路と、第三設定抵抗１８（第二設定抵抗１７よりも抵抗値が小さい）および第二補助水位センサ８の直列回路とを第一設定抵抗１４と並列に接続して構成されている。
【００５２】
この設定回路１２を備えるパルス生成部９は、つぎのように構成されている。第一補助水位センサ７がＯＮ，第二補助水位センサ８がＯＦＦの状態（第一状態Ｚ１）では、パルス生成部９から第一周波数Ｆ１のパルスが、信号線１９を介してアナログ信号多重化部１０へ出力されるように構成されている。また、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦの状態（第二状態Ｚ２）では、パルス生成部９から第二周波数Ｆ２のパルスが出力されるように構成されている。さらに、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮの状態（第三状態Ｚ３）では、パルス生成部９から第三周波数Ｆ３のパルスが出力され、第一補助水位センサ７がＯＦＦで第二補助水位センサ８がＯＦＦの状態（第四状態）では、パルス生成部９から第四周波数Ｆ４のパルスが出力されるように構成されている。
【００５３】
つぎに、アナログ信号多重化部１０について説明する。アナログ信号多重化部１０は、パルス生成部９からのパルスの高さＨを主水位センサ６のアナログ信号により変化させるように構成されている。そして、アナログ信号多重化部１０は、パルス生成部９からのパルスによりＯＮ−ＯＦＦするスイッチングトランジスタ２４を含み、このスイッチングトランジスタ２４のＯＮ時に高い定電圧を出力し、ＯＦＦ時に前記アナログ信号に応じた電圧を出力するように構成されている。
【００５４】
具体的には、トランジスタ２４のベースが第二インバータ２０，第一抵抗２１を介して信号線１９と接続され、エミッタが第二抵抗２２を介してツェナーダイオード２３と接続されるスイッチングトランジスタ２４を備えている。
【００５５】
そして、エミッタとツェナーダイオード２３の間の多重化点２５には増幅回路２６、第三抵抗２７を介してアナログ信号の入力端子２８が接続されている。また、多重化点２５は、多重化点２５の電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路２９を介して出力端子３０と接続されている。出力端子３０は、伝送線５が接続される。
【００５６】
なお、電圧−電流変換回路２９は、長い伝送線５を電圧で伝送すると、電圧が伝送線５の抵抗によって低下するので、これを防止するために設けたものあるので、場合によっては省略可能である。また、第二インバータ２０は、トランジスタ２４を駆動する電流を供給するためのものであり、第一インバータ１３の出力電流によりトランジスタ２４を駆動することができる場合は、省略することができる。
【００５７】
このアナログ信号多重化部１０のツェナーダイオード２３は、スイッチングトランジスタ２４のＯＮ時に導通する。この導通時に多重化点２５の電圧が、ツェナー電圧（例えば、５ボルト）以上の所定の定電圧Ｖ０となるように、第二抵抗２２および第三抵抗２７の分圧により保持するように構成される。また、多重化点２５に加えられるアナログ信号電圧は、定電圧Ｖ０より低い電圧ＶＡ（例えば、０．８〜４．０ボルト）とする。
【００５８】
図２を参照して、給水制御装置４は、信号再生手順と給水制御手順とを実行する制御器３１を備えている。信号再生手順は、予め記憶したソフトウエアにより信号多重化回路１からのパルス（多重化信号）の周波数が、第一周波数Ｆ１，第二周波数Ｆ２，第三周波数Ｆ３、第四周波数Ｆ４のいずであるかを判定して、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４を判定するとともに、パルスの高さからアナログ信号を再生する手順である。
【００５９】
この信号再生手順は、この実施例１では図５で示される。処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮを単にＳＮと称する。）で,信号多重化回路１から送信されてくる多重化信号（パルス）を取り込み、Ｓ２で、パルスの周波数を検出して、その結果に基づき、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８の開閉状態を判定する。パルスの周波数は、ソフトウエア的にパルスのＨ（頂辺）側の長さとＬ（底辺）側の長さとを検出することでパルスの周期を求めることで演算できる。演算したパルスの周波数が、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のいずれであるかにより、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４のいずれであるかを判定する。Ｓ３では、パルスの高さＨを検出することで、この高さＨに対応するアナログ信号を演算する。
【００６０】
また、給水制御手順は、この実施例１では図６で示され、制御器３１が水位検出装置３からパルス信号を入力しないとき、処理水タンクへ間欠給水する伝送線断線時給水制御と、第一状態Ｚ１を判定したとき、主水位センサ６のアナログ信号に基づいて給水制御を行う基準給水制御（正常時給水制御）と、第二状態Ｚ２を判定したとき、処理水タンクへ強
制給水を行う低水位異常時給水制御と、第三状態Ｚ３を判定したとき、処理水タンクへの給水を停止する高水位異常時給水制御とを含んでいる。
【００６１】
＜実施例１の動作＞
ここで、実施例１の動作を図面に基づき説明する。
（水位検出装置３の動作）
まず、水位検出装置３の動作，特に信号多重化回路１の動作について説明する。図２〜図４を参照して、今、処理水タンクの水位が適正水位（正常水位），すなわち第一補助水位スイッチ７がＯＮ、第二補助水位スイッチ８がＯＦＦ状態（第一状態Ｚ１）とする。図３を参照して、発振回路１１は、第一設定抵抗１４および第二設定抵抗１７の並列回路とコンデンサ１５で定まる周波数Ｆ１で発振し、パルス生成部９から信号線１９を通してアナログ信号多重化部１０へ周波数Ｆ１の方形状のパルスを送信する。
【００６２】
第一インバータ１３の出力がＬのとき、コンデンサ１５に充電された電荷が第一設定抵抗１４および第二設定抵抗１７の並列回路を通して第一インバータ１３に吸込まれる、この放電時，すなわちパルスがＬ側のとき、第二インバータ２０によりＨの信号がトランジスタ２４のベースに印加され、トランジスタ２４が導通（ＯＮ）する。すると、ツェナーダイオード２３が導通して、多重化点２５の電圧がＶ０となる。またパルスがＨ側のとき、第二インバータ２０によりＬの信号がトランジスタ２４のベースに印加され、トランジスタ２４が非導通（ＯＦＦ）となる。すると、多重化点２５には、アナログ信号に基づくＶＡとなる。
【００６３】
この電圧Ｖ０またはＶＡは、電圧−電流変換回路２９に入力される。この実施例１の電圧−電流変換回路２９は、入力電圧を２００Ωの抵抗で除して電流に変換する構成となっており、Ｖ０を５ボルトとすると、２５mAの電流Ｉ０に変換され、ＶＡは、４〜２０mAの電流ＩＡに変換され、電流パルスとして出力端子３０から出力される。
【００６４】
この第一状態Ｚ１の電流パルスを図４の（ａ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ１，Ｆ１，Ｈである。パルスの高さＨ＝Ｉ０―ＩＡがアナログ水位センサ６からのアナログ信号に比例して変化する。
【００６５】
また、処理水タンクの水位が異常低水位，すなわち第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦの状態（第二状態Ｚ２）では、図３において、第一設定抵抗１４のみが充放電に関わるので、充電時定数と放電時定数とがともに長くなり、発振回路１１は、周期Ｔ１より長い周期Ｔ２で、周波数Ｆ１より低い周波数Ｆ２で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００６６】
この第二状態の電流パルスを図４の（ｂ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ２，Ｆ２，Ｈである。
【００６７】
また、処理水タンクの水位が異常高水位，すなわち第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮの状態（第三状態Ｚ３）では、図３において、第一設定抵抗１４，第二設定抵抗１７および第三設定抵抗１８が充放電に関わるので、第一状態および第二状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに短くなり、発振回路１１は、周期Ｔ１および周期Ｔ２より短い周期Ｔ３で、周波数Ｆ１および周波数Ｆ２より高い周波数Ｆ３で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００６８】
この第三状態の電流パルスを図４の（ｃ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ３，Ｆ３，Ｈである。
【００６９】
さらに、第一補助水位センサ７，第二補助水位センサ８のいずれかが故障し、第一補助水位センサ７がＯＦＦで第二補助水位センサ８がＯＮの状態（第四状態Ｚ４）では、図３において、第一設定抵抗１４および第三抵抗１８が充放電に関わるので、第二状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに短くなり、第三状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに長くなる。その結果、発振回路１１は、周期Ｔ２より短く、Ｔ３より長い周期Ｔ４で、周波数Ｆ２より高く、Ｆ３より低い周波数Ｆ４で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００７０】
この第四状態の電流パルスを図４の（ｄ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ４，Ｆ４，Ｈである。
【００７１】
（給水制御装置４の動作）
つぎに、伝送線５を通して送信される多重化信号（パルス）を受信した給水制御装置４の動作を説明する。
【００７２】
受信された多重化信号は、図５に示す処理手順で、パルスの周波数がＦ１〜Ｆ４のいずれであるかが判定されるとともに、パルスの高さＨから主水位センサ６が出力するアナログ信号が再生される。
【００７３】
この結果に基づき、図６の給水制御手順により、給水制御がつぎのように行われる。Ｓ１１において、パルス信号を入力が有るかどうかが判定される。パルスそのものが検出されないときは、Ｓ１１でＮＯが判定され、Ｓ１５へ移行して処理水タンクへ間欠給水を行う。Ｓ１１がＮＯの場合は、伝送線５が断線していると判断できる。間欠給水とは、処理水タンクの水位によらず、一定時間給水と一定時間給水停止とを繰り返す給水で、必要最低限の給水を行うものである。
【００７４】
Ｓ１１でＹＥＳが判定されると、Ｓ１２へ移行して、第一補助水位センサ７がＯＦＦかどうかを判定する。Ｓ１２で、ＹＥＳが判定，すなわち第二状態Ｚ２が判定されると、Ｓ１６へ移行して処理水タンクへ強制給水を行う。この強制給水とは、処理水タンクの水位が異常低水位と判断した場合、無条件で行う給水である。
【００７５】
Ｓ１２でＮＯが判定されると、Ｓ１３へ移行して、第二補助水位センサ８がＯＮかどうかを判定する。Ｓ１３で、ＹＥＳが判定，すなわち第三状態Ｚ３を判定したとき、処理水タンクへの給水を停止する。
【００７６】
Ｓ１３でＮＯが判定されると、Ｓ１４へ移行して、主水位センサ６の検出アナログ信号に基づき、処理水タンクへの給水制御を行う。この給水制御は、正常水位時の制御で、給水制御装置４で演算した主水位センサ６の検出アナログ信号による検出水位が給水を必要とする水位になると給水を開始し、給水を必要としない水位になると給水を停止する制御である。
【実施例２】
【００７７】
この発明は、前記実施例１に限定されないものであり、信号多重化回路１を図７に示す実施例２とすることができる。実施例１の信号多重化回路１は、パルスの周波数を異ならせることで、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４をパルスに含ませるように構成しているが、実施例２の信号多重化回路１は、パルスのデューティー比を異ならせることで、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４をパルスに含ませるように構成している点で相違する。以下に、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同じ構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
実施例１と異なるのは、パルス生成部９の構成であり、図７に示すように、第五設定抵抗３２に対し、第一ダイオード３３および第一補助水位センサ７の並列回路を直列に接続した第一直列回路３４と、第四設定抵抗３２より抵抗値が小さい第五設定抵抗３５に対し、第二ダイオード３６および第二補助水位センサ８の並列回路を直列に接続した第二直列回路３７とを、Ｃ−Ｒ充放電回路１６の第一設定抵抗１４と並列に接続している。
【００７９】
この実施例２における信号多重化回路１の出力端子３０からは、図８に示すパルスが出力される。図８の（ａ）の第一状態Ｚ１では、第一補助水位センサ７がＯＮするので、充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４および第四設定抵抗３２の並列回路の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ１１が短く、パルスのＨ側の長さＴ１２が長くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ１＝Ｔ１２／（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。
【００８０】
また、図８の（ｂ）の第二状態Ｚ２では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦしているので,充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ２１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ２２がＴ１１より短くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ２＝Ｔ２２／（Ｔ２１＋Ｔ２２）で、Ｄ１より小さくなる。
【００８１】
また、図８の（ｃ）の第三状態Ｚ３では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ３１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ３２がＴ２２より短く、Ｔ３１と等しくなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ３＝Ｔ３２／（Ｔ３１＋Ｔ３２）で、Ｄ２より小さくなる。
【００８２】
さらに、図８の（ｄ）の第四状態Ｚ４では、第一補助水位センサ７がＯＦＦ，第二補助水位センサ８がＯＮしているので、充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ４１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ４２がＴ３２より長く、第五設定抵抗３５の抵抗値が第四設定抵抗３２のそれよりも小さいのでＴ２２より短くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ４＝Ｔ４２／（Ｔ４１＋Ｔ４２）で、Ｄ２より小さく、Ｄ３より大きくなる。
【００８３】
このように、この実施例２においては、第一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４の四つのディジタル的状態信号が互いに異なるデューティー比Ｄ１〜Ｄ４としてパルスに含まれることになる。アナログ信号は、実施例１と同様にパルスの高さＨとして含まれる。
【００８４】
また、給水制御装置４側においては、制御器３１により、信号再生手順により、パルスのＬ側長さとＨ側の長さを求めることでソフトウエア的にデューティー比Ｄ１〜Ｄ４を演算して、第一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４が判定されるとともに、パルスの高さＨからアナログ信号を求める。また、演算した一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４とアナログ信号に基づき、図６の制御手順により、実施例１と同様な給水制御が行われる。
【実施例３】
【００８５】
また、この発明は、信号多重化回路１を図９に示す実施例３とすることができる。実施例３の信号多重化回路１は、パルスの周波数とデューティー比を異ならせることで、第一
状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３をパルスに含ませるように構成している。以下に、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同じ構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
実施例１と異なるのは、パルス生成部９の構成であり、図９に示すように、第六設定抵抗３８と、第三ダイオード３９および第二補助水位センサ８の並列回路と、第二補助水位センサ８とを直列に接続した第三直列回路４０を、Ｃ−Ｒ充放電回路１６の第一設定抵抗１４と並列に接続している。
【００８７】
この実施例３における信号多重化回路１の出力端子３０からは、図１０に示すパルスが出力される。図１０の（ａ）の第一状態Ｚ１では、第一補助水位センサ７がＯＮするので、充電時定数が第一設定抵抗１４および第六設定抵抗３８の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ１１が短く、パルスのＨ側の長さＴ１２が長くなる。このときのパルスは、周波数Ｆ１で、デューティー比Ｄ１＝Ｔ１２／（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。
【００８８】
また、図８の（ｂ）の第二状態Ｚ２では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このときのパルスは、周波数Ｆ１より高い周波数Ｆ２で、デューティー比Ｄ２＝Ｔ２２／（Ｔ２１＋Ｔ２２）で、Ｄ１より小さい。
【００８９】
また、図８の（ｃ）の第三状態Ｚ３では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４よび第六設定抵抗３８の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このときのパルスは、周波数Ｆ２より高い周波数Ｆ３で、デューティー比Ｄ３はＤ２と等しい。
【００９０】
さらに、図８の（ｄ）の第四状態Ｚ４では、第一補助水位センサ７がＯＦＦ，第二補助水位センサ８がＯＮしているので、（ｂ）の第二状態Ｚ２と同じパルスが出力される。
【００９１】
この実施例３においては、第一状態Ｚ１と第二状態Ｚ２は、デューティー比Ｄ１とデューティー比Ｄ２との違いとしてパルスに含まれ、第二状態Ｚ２と第三状態Ｚ３は、周波数Ｆ２と周波数Ｆ３との違いとしてパルスに含まれる。
【００９２】
また、給水制御装置４側においては、制御器３１により、信号再生手順により、パルスの底辺と頂辺の長さを求めることでソフトウエア的に、パルスの周波数およびデューティー比を演算して、第一状態Ｚ１〜第三状態Ｚ３が判定されるとともに、パルスの高さＨからアナログ信号を求める。また、演算した一状態Ｚ１〜第三状態Ｚ３とアナログ信号に基づき、図６の制御手順により、給水制御が行われる。この実施例３では、第二状態Ｚ２と第四状態Ｚ４とが区別できないので、図６の制御手順においては、第４状態Ｚ４が判定されると、Ｓ１２にてＹＥＳが判定され、強制給水が行われることになる。
【実施例４】
【００９３】
また、この発明は、ディジタル的状態信号を２つとした実施例４を含むものである。この実施例４は、図１１に示すように、実施例１の第二補助水位センサ８を備えず、第一補助水位センサ７のみとしたものである。そして、この実施例４の信号多重化回路１は、図３の第三設定抵抗１８および第二補助水位センサ８の直列回路を備えていない。
【００９４】
この実施例４の動作は、基本的には実施例１と同様であり、第一状態Ｚ１では、図４の（ａ）で示すパルスが、第二状態Ｚ２では、図４の（ｂ）で示すパルスがそれぞれ出力される。二つのディジタル的状態信号がパルスに含まれることになる。アナログ信号は、パ
ルスの高さＨとしてパルスに含まれる。
【００９５】
この実施例４の信号多重化回路１は、図７の第二直列回路３７を除去したもので構成することができる。また、第一補助水位センサ７と第二補助水位センサ８の位置を入れ替えることができる。
【００９６】
この発明は、前記実施例１〜４に限定されるものではなく、パルスに含ませるディジタル的状態信号は、５以上とすることができる。また、発振回路１１は、実施例１に記載のものに限定されないものであり、種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 信号多重化回路
６ 主水位センサ
７，８ 補助水位センサ
９ パルス生成部
１０ アナログ信号多重化部
１１ 発振回路
１６ Ｃ−Ｒ充放電回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法および信号多重化回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水タンクの水位を検出して、その検出信号をボイラ装置や水処理装置の制御器へ送信する水位検出装置が知られている。こうした水位検出装置においては、水位をアナログ的に検出する主水位センサと、正常水位（第一状態）と正常水位でない異常水位（第一状態と異なる第二状態）をディジタル的状態信号として検出する補助水位センサとにより検出するものがある。具体的には、補助水位センサは、第一状態（正常水位）をＯＮとして検出し、第二状態（異常水位）をＯＦＦとして検出する。ＯＮ，ＯＦＦは、「０」，「１」の信号であり、アナログ信号でないディジタル信号であるので、ディジタル的状態信号と表現している。
【０００３】
こうしたディジタル的状態信号とアナログ信号とを前記制御器へ送信するには、２本の伝送線（アース線を除く。）が必要となる。この課題を解決するには、水位検出装置側で、ディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する方法が考えられる。
【０００４】
従来、アナログ信号とディジタル信号とを多重化する信号多重化回路は、種々のものが知られている。しかしながら、公知の信号多重化回路は、水位検出装置のような低価格の装置に実装するには、回路構成が複雑過ぎ、またコストの面からも好ましくない。
【０００５】
アナログ信号とディジタル信号とを多重化して一本の配線（アース線を除く。）により伝送する信号多重化方法として、比較的構成が簡単なものが特許文献１にて知られている。ディジタル信号は、「１」と「０」との時間的配列によって情報を表す。
【０００６】
この特許文献１は、本願発明のようなディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化するものではない。しかしながら、特許文献１の方法を用いて、２つのディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して送ることが可能である。例えば、ディジタル的状態信号の第一状態をディジタル信号の「１」として、ディジタル的状態信号の第二状態をディジタル信号の「０」として送ることが可能である。
【０００７】
この場合、ディジタル信号の「１」のときに、アナログ信号が出力信号として出力される。その結果、ディジタル信号とアナログ信号とが多重化されて出力されることになる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の多重化方法では、ディジタル信号の「０」のときには、アナログ信号が出力されないので、「０」が長時間続き、「１」が少ないディジタル信号であると、アナログ信号が殆ど出力されないことになる。その結果、連続して送信する必要のあるアナログ信号を連続して送信できないことになる。すなわち、場合によっては、アナログ信号が送信されない時間帯が生ずることになる。また、特許文献１の多重化方法では、ディジタル的状態信号が３以上存在する場合には、多重化できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２５９１３４号公報（特願平３−４０５０１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号と、アナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法および信号多重化回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませることを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませるように構成しているので、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法を提供できる。また、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、アナログ信号を所定周期で連続的に多重化できる。さらに、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるという効果を奏する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路であって、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるパルス生成部と、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるアナログ信号多重化部とを備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記ディジタル的状態信号は、前記パルス生成部において、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、前記アナログ信号は、前記アナログ信号多重化部において、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませるように構成しているので、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化回路を提供できる。また、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、アナログ信号を連続的に多重化できる。さらに、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるという効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記パルス生成部は、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と周波数および／またはデューティー比の設定回路とを備え、前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成されることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記パルス生成部における周波数および／またはデューティー比を簡単に変更できるという効果を
奏する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３において、前記アナログ信号が主水位センサのアナログ出力であり、前記ディジタル的状態信号が前記主水位センサと別の１または複数の補助水位センサのＯＮ−ＯＦＦにより形成される信号であることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の発明による効果に加えて、前記主水位センサのアナログ信号と前記補助水位センサによる複数のディジタル的状態信号を多重化して１本の伝送線により連続的に送信できるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、複雑なディジタル処理回路を必要とすることなく、複数のディジタル的状態信号と、アナログ信号とを多重化して１本の伝送線により送信可能な信号多重化方法および信号多重化回路を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の原理的説明図である。
【図２】この発明の実施例１の信号多重化回路を備えた給水制御システムの概略構成を説明する電気回路図である。
【図３】同実施例１の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図４】同実施例１の信号多重化回路の出力信号の模式的説明図である。
【図５】同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図６】同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の他の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図７】この発明の実施例２の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図８】同実施例２の信号多重化回路の出力信号の模式的説明図である。
【図９】この発明の実施例３の信号多重化回路の具体的な電気回路図である。
【図１０】同実施例３の出力信号の模式的説明図である。
【図１１】この発明の実施例４を備えた給水制御システムの概略構成を説明する電気回路図である。
【図１２】同実施例４の具体的な電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、複数のディジタル的状態信号からなる水位信号と、アナログ信号からなる水位信号とを多重化する信号多重化方法および信号多重化回路に好適に実施される。
【００２２】
（方法の実施の形態）
まず、信号多重化方法の実施の形態（方法の実施の形態）について説明する。この実施の形態の信号多重化方法は、複数の（第一状態〜第Ｎ状態）のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法である。Ｎは、２以上正整数である。前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませる。換言すれば、前記ディジタル的状態信号は、パルスの周波数および／またはデューティー比の相違により表現する，すなわちパルスの周波数および／またはデューティー比を変化させる。他方、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませる。換言すれば、前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として表現する、すなわち前記パルスの高さを変化させる。前記パルスは、好ましくは、所定周期および所定デューティー比で繰り返される方形波である。
【００２３】
この方法の実施の形態によれば、所定周期で繰り返されるパルスの高さとしてアナログ信号を含ませているので、前記ディジタル的状態信号の第一状態と第二状態とをパルスの「１」または「０」に対応させて多重化し、パルスの「１」または「０」の高さとして含ませることが可能な特許文献１のような信号多重化方法と比較して、アナログ信号を所定周期で連続的に多重化して送信することができる。
【００２４】
また、ディジタル信号の「１」または「０」に対応して第一状態または第二状態を対応させるのではなく、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数を異ならせるか、前記パルスのデューティー比を異ならせるか、前記パルスの周波数およびデューティー比を異ならせるかにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができる。
【００２５】
（回路の実施の形態）
つぎに、この発明の信号多重化回路の実施の形態（回路の実施の形態）を図１に基づき説明する。この実施の形態の信号多重化回路は、前記方法の実施の形態を実現するものであって、複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路である。
【００２６】
この信号多重化回路は、図１に示すように、パルス生成部と、アナログ信号多重化部とを含んでいる。前記パルス生成部は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、複数のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませ、このディジタル的状態信号を含んだパルスを出力するように構成（以下、構成Ａという。）されている。また、前記アナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませて、前記ディジタル的状態信号とアナログ信号を多重化した多重化信号として出力するように構成（構成Ｂ）されている。
【００２７】
発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせる技術は、周知である。しかしながら、構成Ａを備えるパルス生成部と構成Ｂを備えるアナログ信号多重化部とを組み合わせることによって、新規で有用なこの発明の信号多重化回路を実現することができる。
【００２８】
すなわち、ディジタル信号の「１」または「０」に対応して前記ディジタル的状態信号の「第一状態」または「第二状態」を対応させるのではなく、前記パルス発信回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませているので、前記アナログ信号多重化部においては、アナログ信号を所定周期で連続的に前記パルスに含ませることができる。しかも、３以上のディジタル的状態信号を前記パルスに含ませることができるのである。
【００２９】
前記パルス生成部は、好ましくは、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と、周波数および／またはデューティー比を設定する設定回路とを備える。前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで、前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成される。この設定回路は、周波数およびデューティー比を変更、設定するものを含んでいる。デューティー比とはパルスの幅をパルスの周期で除した値である。
【００３０】
前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせる方法は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の抵抗値を変えることで実現できる。前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせる方法は、前記発信回路の第一周波数を決める前記Ｃ−Ｒ充放電回路の
第一設定抵抗と並列に、抵抗に対し、ダイオードおよび開閉接点の並列回路を直列に接続した回路を接続することで実現できる。
【００３１】
ここで、前記ディジタル的状態信号を、前記パルスの周波数を異ならせることで含ませる場合の前記パルス生成部の機能について説明する。前記ディジタル的状態信号が２の状態を含む場合、前記パルス生成部は、第一状態に対応して前記発振回路の第一周波数によるパルスを出力し、第二状態に対応して前記設定回路にて変更、設定された第一周波数と異なる第二周波数によるパルスを出力するように構成される。勿論、第一状態のとき、第二周波数のパルスを，第二状態のとき、第一周波数のパルスを出力するように構成しても良い。パルスの周波数は、例えば、１０HZ〜１kHZに設定する。
【００３２】
また、前記ディジタル的状態信号の３以上の状態を含む場合（ここでは説明を簡単にするためにＮ＝３とする。）、前記パルス生成部は、第一状態に対応して第一周波数によるパルスを出力し、第二状態に対応して第二周波数によるパルスを出力し、第三状態に対応して、第一周波数および第二周波数と異なる第三周波数によるパルスを出力するように構成される。なお、第一状態，第二状態および第三状態に対して、第一周波数，第二周波数および第三周波数をそれぞれ対応させているが、対応関係はこれに限定されるものではない。要するに、第一状態，第二状態および第三状態が、パルスの周波数の相違により識別できれば良い。
【００３３】
また、前記ディジタル的状態信号を、前記パルスのデューティー比を異ならせることで含ませる場合も、周波数を異ならせることで含ませる場合と同様に、第一状態を第一デューティー比（または第一デューティー比と異なる第二デューティー比）に対応させ、第二状態を第二デューティー比（または第一デューティー比）対応させる。要するに、前述の周波数を異ならせることで含ませる場合の説明において、「周波数」を「デューティー比」に置き換えた説明とすることができる。
【００３４】
さらに、複数の前記ディジタル的状態信号を、前記パルスの周波数とデューティー比とを異ならせることで含ませる場合は、第一状態，第二状態および第三状態に対応して、第一周波数および第一デューティー比のパルス，第二周波数および第二デューティー比のパルス，第二周波数と異なる第三周波数のパルスを出力するように構成することができる。この第一状態〜第三状態と周波数およびデューティー比との対応は、これに限定されるものではなく、第一状態〜第三状態が周波数およびデューティー比のいずれかで識別できるようにパルスに含ませれば良い。
【００３５】
つぎに、前記アナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるものであるが、前記パルス生成部からのパルスによりＯＮ−ＯＦＦするスイッチング素子を含み、このスイッチング素子のＯＮ時に高い定電圧を出力し、ＯＦＦ時に前記アナログ信号に応じた電圧（前記定電圧より低い）を出力する機能を有する。
【００３６】
このアナログ信号多重化部は、好ましくは、前記スイッチング素子としてトランジスタを含み、このトランジスタのエミッタ側にツェナーダイオードを接続し、前記トランジスタＯＮ時に前記ツェナーダイオードを導通させて、前記エミッタと前記ツェナーダイオードの間の多重化点から前記所定の定電圧を出力し、前記トランジスタのＯＦＦ時に前記多重化点から前記アナログ信号に応じた電圧を出力するように構成する。
【００３７】
しかしながら、このアナログ信号多重化部は、好ましい態様に限定されるものではなく、特許文献１に記載の構成とすることができる。この特許文献１のアナログ信号多重化部は、インバータ回路（４），スイッチ回路（５），抵抗（Ｒ３）および抵抗（Ｒ４）を含
む第２のレベル変換回路を含んで構成されている。すなわち、この回路の実施の形態は、特許文献１の図１に示す信号多重化回路において、ディジタル入力（３）に代えて前記パルス生成部の出力を入力するように構成したものを含むものである。
【００３８】
（回路の実施の形態を実施した給水制御システム）
この発明の実施の形態の信号多重化回路は、つぎの給水制御システムに適用可能である。この給水制御システムは、水処理機器で処理された処理水を貯留する処理水タンクなどの貯水タンクの水位を検出する水位検出装置と、この水位検出装置からの出力に基づいて前記貯水タンクへの処理水などの給水を制御する給水制御装置とからなる給水制御システムの前記水位検出装置に適用できる。
【００３９】
前記水位検出装置には、前記貯水タンクの水位を検出してアナログ信号で出力する主水位センサと、前記給水タンク内の水位が異常低水位である第一設定水位以上（第一状態）を検出するとＯＮ（閉じる）し、前記第一設定水位未満（第二状態）を検出するとＯＦＦ（開く）する第一補助水位センサと、この実施の形態の信号多重化回路とを備える。なお、第一補助水位センサは、第一状態，第二状態でそれぞれＯＦＦ，ＯＮするように構成できる。
【００４０】
前記信号多重化回路のパルス生成部は、前記発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記第一状態および前記第二状態を含むディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるように構成される。また、前記信号多重化回路のアナログ信号多重化部は、前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませて、多重化信号として出力するように構成される。
【００４１】
この給水制御システムにおいては、前記給水タンク内の水位が異常高水位である第二設定水位未満（第一状態）を検出するとＯＦＦ（またはＯＮ）し、前記第二設定水位以上（第三状態）を検出するとＯＮ（またはＯＦＦ）する第二補助水位センサを備えることができる。前記第三状態も前記パルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより、前記パルスに含ませるように構成される。
【００４２】
この発明の実施の形態の信号多重化回路が適用される範囲は、給水制御システムに限定されるものではない。例えば、蒸気センサによるアナログ信号と蒸気圧力スイッチによるディジタル的状態信号とを多重化する圧力制御システムにも適用可能である。
【実施例１】
【００４３】
ついで、この発明の実施例１の信号多重化回路１を図面に従い説明する。図２は、同実施例１の多重化回路１を備えた給水制御システム２の概略構成を説明する電気回路図であり、図３は、同実施例１の信号多重化回路１の具体的な電気回路図であり、図４は、同実施例１の信号多重化回路１の出力信号の模式的説明図であり、図５は、同実施例１の信号を受けて作動する給水制御装置の信号再生手順を説明するフローチャート図であり、図６は、同給水制御装置の給水制御手順を説明するフローチャート図である。
【００４４】
（実施例１の構成）
まず、給水制御システム２の構成を説明する。給水制御システム２は、水処理機器（図示省略）からの処理水を貯留する処理水タンク（図示省略）の水位を検出する水位検出装置３と、水位検出装置３からの出力に基づいて処理水タンクへの処理水の供給を制御する給水制御装置４と主要部として備える。水位検出装置３と給水制御装置４とは１本の伝送線（信号線）５で接続されている。給水制御装置４は、前記水処理装置の一部として構成しても良いし、別装置として構成しても良い。
【００４５】
水位検出装置３は、処理水タンク（図示省略）の水位を検出してアナログ信号を出力する主水位センサ６と、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８と、信号多重化回路１とを備える。
【００４６】
第一補助水位センサ７は、給水タンク内の水位が異常低水位である第一設定水位ＬＬ以上を検出するとＯＮし、第一設定水位ＬＬ未満を検出するとＯＦＦする接点を含んで構成されている。また、第二補助水位センサ８は、給水タンク内の水位が異常高水位である第二設定水位ＨＨ未満を検出するとＯＦＦし、第二設定水位ＨＨ以上を検出するとＯＮする接点を含んで構成されている。
【００４７】
この実施例１では、第一補助水位センサ７がＯＮ，第二補助水位センサ８がＯＦＦ，すなわち第一設定水位ＬＬ以上および第二設定水位ＨＨ未満の状態が第一状態Ｚ１である。また、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がＯＦＦ，すなわち第一設定水位ＬＬ未満が第一状態Ｚ１と異なる第二状態Ｚ２である。さらに、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がＯＮ，すなわち第二設定水位ＬＬを以上の状態が第一状態Ｚ１および第二状態Ｚ２と異なる第三状態Ｚ３である。このように「状態」とは、直接的には第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８の開閉状態を意味するが、水位状態ということもできる。また、この実施例１では、第一補助水位センサ７がＯＦＦで、第二補助水位センサ８がＯＮのセンサ故障状態を第四状態Ｚ４としている。
【００４８】
つぎに、信号多重化回路１を図３に基づき説明する。信号多重化回路１は、パルス生成部９と、アナログ信号多重化部１０とを主要部として備える。パルス生成部９は、発振回路１１で生成されるパルスの周波数を異ならせることによりディジタル的状態信号をパルスに含ませるように構成されている。ディジタル的状態信号は、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３および第四状態Ｚ４を含んでいる。
【００４９】
パルス生成部９は、第一状態Ｚ１に対応する第一周波数Ｆ１でパルスを生成する発振回路１１と、第二状態Ｚ２に対応する第二周波数Ｆ２，第三状態Ｚ３に対応する第三周波数Ｆ３および第四状態Ｚ４に対応する第四周波数Ｆ４を設定する設定回路１２とを含んでいる。
【００５０】
発振回路１１は、第一インバータ１３と、第一インバータ１３の出力側に接続される第一設定抵抗１４およびコンデンサ１５からなるＣ−Ｒ充放電回路１６とを含んで構成されている。第一設定抵抗１４およびコンデンサ１５の接続点が第一インバータ１３の入力側に接続されている。
【００５１】
設定回路１２は、第二設定抵抗１７および第一補助水位センサ７の直列回路と、第三設定抵抗１８（第二設定抵抗１７よりも抵抗値が小さい）および第二補助水位センサ８の直列回路とを第一設定抵抗１４と並列に接続して構成されている。
【００５２】
この設定回路１２を備えるパルス生成部９は、つぎのように構成されている。第一補助水位センサ７がＯＮ，第二補助水位センサ８がＯＦＦの状態（第一状態Ｚ１）では、パルス生成部９から第一周波数Ｆ１のパルスが、信号線１９を介してアナログ信号多重化部１０へ出力されるように構成されている。また、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦの状態（第二状態Ｚ２）では、パルス生成部９から第二周波数Ｆ２のパルスが出力されるように構成されている。さらに、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮの状態（第三状態Ｚ３）では、パルス生成部９から第三周波数Ｆ３のパルスが出力され、第一補助水位センサ７がＯＦＦで第二補助水位センサ８がＯＦＦの状態（第四状態）では、パルス生成部９から第四周波数Ｆ４のパルスが出力されるように構成されている。
【００５３】
つぎに、アナログ信号多重化部１０について説明する。アナログ信号多重化部１０は、パルス生成部９からのパルスの高さＨを主水位センサ６のアナログ信号により変化させるように構成されている。そして、アナログ信号多重化部１０は、パルス生成部９からのパルスによりＯＮ−ＯＦＦするスイッチングトランジスタ２４を含み、このスイッチングトランジスタ２４のＯＮ時に高い定電圧を出力し、ＯＦＦ時に前記アナログ信号に応じた電圧を出力するように構成されている。
【００５４】
具体的には、トランジスタ２４のベースが第二インバータ２０，第一抵抗２１を介して信号線１９と接続され、エミッタが第二抵抗２２を介してツェナーダイオード２３と接続されるスイッチングトランジスタ２４を備えている。
【００５５】
そして、エミッタとツェナーダイオード２３の間の多重化点２５には増幅回路２６、第三抵抗２７を介してアナログ信号の入力端子２８が接続されている。また、多重化点２５は、多重化点２５の電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路２９を介して出力端子３０と接続されている。出力端子３０は、伝送線５が接続される。
【００５６】
なお、電圧−電流変換回路２９は、長い伝送線５を電圧で伝送すると、電圧が伝送線５の抵抗によって低下するので、これを防止するために設けたものあるので、場合によっては省略可能である。また、第二インバータ２０は、トランジスタ２４を駆動する電流を供給するためのものであり、第一インバータ１３の出力電流によりトランジスタ２４を駆動することができる場合は、省略することができる。
【００５７】
このアナログ信号多重化部１０のツェナーダイオード２３は、スイッチングトランジスタ２４のＯＮ時に導通する。この導通時に多重化点２５の電圧が、ツェナー電圧（例えば、５ボルト）以上の所定の定電圧Ｖ０となるように、第二抵抗２２および第三抵抗２７の分圧により保持するように構成される。また、多重化点２５に加えられるアナログ信号電圧は、定電圧Ｖ０より低い電圧ＶＡ（例えば、０．８〜４．０ボルト）とする。
【００５８】
図２を参照して、給水制御装置４は、信号再生手順と給水制御手順とを実行する制御器３１を備えている。信号再生手順は、予め記憶したソフトウエアにより信号多重化回路１からのパルス（多重化信号）の周波数が、第一周波数Ｆ１，第二周波数Ｆ２，第三周波数Ｆ３、第四周波数Ｆ４のいずであるかを判定して、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４を判定するとともに、パルスの高さからアナログ信号を再生する手順である。
【００５９】
この信号再生手順は、この実施例１では図５で示される。処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮを単にＳＮと称する。）で,信号多重化回路１から送信されてくる多重化信号（パルス）を取り込み、Ｓ２で、パルスの周波数を検出して、その結果に基づき、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８の開閉状態を判定する。パルスの周波数は、ソフトウエア的にパルスのＨ（頂辺）側の長さとＬ（底辺）側の長さとを検出することでパルスの周期を求めることで演算できる。演算したパルスの周波数が、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のいずれであるかにより、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４のいずれであるかを判定する。Ｓ３では、パルスの高さＨを検出することで、この高さＨに対応するアナログ信号を演算する。
【００６０】
また、給水制御手順は、この実施例１では図６で示され、制御器３１が水位検出装置３からパルス信号を入力しないとき、処理水タンクへ間欠給水する伝送線断線時給水制御と、第一状態Ｚ１を判定したとき、主水位センサ６のアナログ信号に基づいて給水制御を行う基準給水制御（正常時給水制御）と、第二状態Ｚ２を判定したとき、処理水タンクへ強
制給水を行う低水位異常時給水制御と、第三状態Ｚ３を判定したとき、処理水タンクへの給水を停止する高水位異常時給水制御とを含んでいる。
【００６１】
＜実施例１の動作＞
ここで、実施例１の動作を図面に基づき説明する。
（水位検出装置３の動作）
まず、水位検出装置３の動作，特に信号多重化回路１の動作について説明する。図２〜図４を参照して、今、処理水タンクの水位が適正水位（正常水位），すなわち第一補助水位スイッチ７がＯＮ、第二補助水位スイッチ８がＯＦＦ状態（第一状態Ｚ１）とする。図３を参照して、発振回路１１は、第一設定抵抗１４および第二設定抵抗１７の並列回路とコンデンサ１５で定まる周波数Ｆ１で発振し、パルス生成部９から信号線１９を通してアナログ信号多重化部１０へ周波数Ｆ１の方形状のパルスを送信する。
【００６２】
第一インバータ１３の出力がＬのとき、コンデンサ１５に充電された電荷が第一設定抵抗１４および第二設定抵抗１７の並列回路を通して第一インバータ１３に吸込まれる、この放電時，すなわちパルスがＬ側のとき、第二インバータ２０によりＨの信号がトランジスタ２４のベースに印加され、トランジスタ２４が導通（ＯＮ）する。すると、ツェナーダイオード２３が導通して、多重化点２５の電圧がＶ０となる。またパルスがＨ側のとき、第二インバータ２０によりＬの信号がトランジスタ２４のベースに印加され、トランジスタ２４が非導通（ＯＦＦ）となる。すると、多重化点２５には、アナログ信号に基づくＶＡとなる。
【００６３】
この電圧Ｖ０またはＶＡは、電圧−電流変換回路２９に入力される。この実施例１の電圧−電流変換回路２９は、入力電圧を２００Ωの抵抗で除して電流に変換する構成となっており、Ｖ０を５ボルトとすると、２５mAの電流Ｉ０に変換され、ＶＡは、４〜２０mAの電流ＩＡに変換され、電流パルスとして出力端子３０から出力される。
【００６４】
この第一状態Ｚ１の電流パルスを図４の（ａ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ１，Ｆ１，Ｈである。パルスの高さＨ＝Ｉ０―ＩＡがアナログ水位センサ６からのアナログ信号に比例して変化する。
【００６５】
また、処理水タンクの水位が異常低水位，すなわち第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦの状態（第二状態Ｚ２）では、図３において、第一設定抵抗１４のみが充放電に関わるので、充電時定数と放電時定数とがともに長くなり、発振回路１１は、周期Ｔ１より長い周期Ｔ２で、周波数Ｆ１より低い周波数Ｆ２で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００６６】
この第二状態の電流パルスを図４の（ｂ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ２，Ｆ２，Ｈである。
【００６７】
また、処理水タンクの水位が異常高水位，すなわち第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮの状態（第三状態Ｚ３）では、図３において、第一設定抵抗１４，第二設定抵抗１７および第三設定抵抗１８が充放電に関わるので、第一状態および第二状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに短くなり、発振回路１１は、周期Ｔ１および周期Ｔ２より短い周期Ｔ３で、周波数Ｆ１および周波数Ｆ２より高い周波数Ｆ３で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００６８】
この第三状態の電流パルスを図４の（ｃ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ３，Ｆ３，Ｈである。
【００６９】
さらに、第一補助水位センサ７，第二補助水位センサ８のいずれかが故障し、第一補助水位センサ７がＯＦＦで第二補助水位センサ８がＯＮの状態（第四状態Ｚ４）では、図３において、第一設定抵抗１４および第三抵抗１８が充放電に関わるので、第二状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに短くなり、第三状態と比較して充電時定数と放電時定数とがともに長くなる。その結果、発振回路１１は、周期Ｔ２より短く、Ｔ３より長い周期Ｔ４で、周波数Ｆ２より高く、Ｆ３より低い周波数Ｆ４で発振し、パルス生成部９からパルスを送信する。
【００７０】
この第四状態の電流パルスを図４の（ｄ）に示す。このパルスの周期，周波数，高さは、それぞれＴ４，Ｆ４，Ｈである。
【００７１】
（給水制御装置４の動作）
つぎに、伝送線５を通して送信される多重化信号（パルス）を受信した給水制御装置４の動作を説明する。
【００７２】
受信された多重化信号は、図５に示す処理手順で、パルスの周波数がＦ１〜Ｆ４のいずれであるかが判定されるとともに、パルスの高さＨから主水位センサ６が出力するアナログ信号が再生される。
【００７３】
この結果に基づき、図６の給水制御手順により、給水制御がつぎのように行われる。Ｓ１１において、パルス信号を入力が有るかどうかが判定される。パルスそのものが検出されないときは、Ｓ１１でＮＯが判定され、Ｓ１５へ移行して処理水タンクへ間欠給水を行う。Ｓ１１がＮＯの場合は、伝送線５が断線していると判断できる。間欠給水とは、処理水タンクの水位によらず、一定時間給水と一定時間給水停止とを繰り返す給水で、必要最低限の給水を行うものである。
【００７４】
Ｓ１１でＹＥＳが判定されると、Ｓ１２へ移行して、第一補助水位センサ７がＯＦＦかどうかを判定する。Ｓ１２で、ＹＥＳが判定，すなわち第二状態Ｚ２が判定されると、Ｓ１６へ移行して処理水タンクへ強制給水を行う。この強制給水とは、処理水タンクの水位が異常低水位と判断した場合、無条件で行う給水である。
【００７５】
Ｓ１２でＮＯが判定されると、Ｓ１３へ移行して、第二補助水位センサ８がＯＮかどうかを判定する。Ｓ１３で、ＹＥＳが判定，すなわち第三状態Ｚ３を判定したとき、処理水タンクへの給水を停止する。
【００７６】
Ｓ１３でＮＯが判定されると、Ｓ１４へ移行して、主水位センサ６の検出アナログ信号に基づき、処理水タンクへの給水制御を行う。この給水制御は、正常水位時の制御で、給水制御装置４で演算した主水位センサ６の検出アナログ信号による検出水位が給水を必要とする水位になると給水を開始し、給水を必要としない水位になると給水を停止する制御である。
【実施例２】
【００７７】
この発明は、前記実施例１に限定されないものであり、信号多重化回路１を図７に示す実施例２とすることができる。実施例１の信号多重化回路１は、パルスの周波数を異ならせることで、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４をパルスに含ませるように構成しているが、実施例２の信号多重化回路１は、パルスのデューティー比を異ならせることで、第一状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３，第四状態Ｚ４をパルスに含ませるように構成している点で相違する。以下に、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同じ構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
実施例１と異なるのは、パルス生成部９の構成であり、図７に示すように、第五設定抵抗３２に対し、第一ダイオード３３および第一補助水位センサ７の並列回路を直列に接続した第一直列回路３４と、第四設定抵抗３２より抵抗値が小さい第五設定抵抗３５に対し、第二ダイオード３６および第二補助水位センサ８の並列回路を直列に接続した第二直列回路３７とを、Ｃ−Ｒ充放電回路１６の第一設定抵抗１４と並列に接続している。
【００７９】
この実施例２における信号多重化回路１の出力端子３０からは、図８に示すパルスが出力される。図８の（ａ）の第一状態Ｚ１では、第一補助水位センサ７がＯＮするので、充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４および第四設定抵抗３２の並列回路の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ１１が短く、パルスのＨ側の長さＴ１２が長くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ１＝Ｔ１２／（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。
【００８０】
また、図８の（ｂ）の第二状態Ｚ２では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦしているので,充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ２１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ２２がＴ１１より短くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ２＝Ｔ２２／（Ｔ２１＋Ｔ２２）で、Ｄ１より小さくなる。
【００８１】
また、図８の（ｃ）の第三状態Ｚ３では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ３１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ３２がＴ２２より短く、Ｔ３１と等しくなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ３＝Ｔ３２／（Ｔ３１＋Ｔ３２）で、Ｄ２より小さくなる。
【００８２】
さらに、図８の（ｄ）の第四状態Ｚ４では、第一補助水位センサ７がＯＦＦ，第二補助水位センサ８がＯＮしているので、充電時定数が第一設定抵抗１４，第四設定抵抗３２および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４および第五設定抵抗３５の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ４１がＴ１１と等しく、パルスのＨ側の長さＴ４２がＴ３２より長く、第五設定抵抗３５の抵抗値が第四設定抵抗３２のそれよりも小さいのでＴ２２より短くなる。このときのパルスのデューティー比Ｄ４＝Ｔ４２／（Ｔ４１＋Ｔ４２）で、Ｄ２より小さく、Ｄ３より大きくなる。
【００８３】
このように、この実施例２においては、第一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４の四つのディジタル的状態信号が互いに異なるデューティー比Ｄ１〜Ｄ４としてパルスに含まれることになる。アナログ信号は、実施例１と同様にパルスの高さＨとして含まれる。
【００８４】
また、給水制御装置４側においては、制御器３１により、信号再生手順により、パルスのＬ側長さとＨ側の長さを求めることでソフトウエア的にデューティー比Ｄ１〜Ｄ４を演算して、第一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４が判定されるとともに、パルスの高さＨからアナログ信号を求める。また、演算した一状態Ｚ１〜第四状態Ｚ４とアナログ信号に基づき、図６の制御手順により、実施例１と同様な給水制御が行われる。
【実施例３】
【００８５】
また、この発明は、信号多重化回路１を図９に示す実施例３とすることができる。実施例３の信号多重化回路１は、パルスの周波数とデューティー比を異ならせることで、第一
状態Ｚ１，第二状態Ｚ２，第三状態Ｚ３をパルスに含ませるように構成している。以下に、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同じ構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
実施例１と異なるのは、パルス生成部９の構成であり、図９に示すように、第六設定抵抗３８と、第三ダイオード３９および第二補助水位センサ８の並列回路と、第二補助水位センサ８とを直列に接続した第三直列回路４０を、Ｃ−Ｒ充放電回路１６の第一設定抵抗１４と並列に接続している。
【００８７】
この実施例３における信号多重化回路１の出力端子３０からは、図１０に示すパルスが出力される。図１０の（ａ）の第一状態Ｚ１では、第一補助水位センサ７がＯＮするので、充電時定数が第一設定抵抗１４および第六設定抵抗３８の並列回路の抵抗値により、放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このためパルスのＬ側の長さＴ１１が短く、パルスのＨ側の長さＴ１２が長くなる。このときのパルスは、周波数Ｆ１で、デューティー比Ｄ１＝Ｔ１２／（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。
【００８８】
また、図８の（ｂ）の第二状態Ｚ２では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＦＦしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４の抵抗値により、それぞれ決まる。このときのパルスは、周波数Ｆ１より高い周波数Ｆ２で、デューティー比Ｄ２＝Ｔ２２／（Ｔ２１＋Ｔ２２）で、Ｄ１より小さい。
【００８９】
また、図８の（ｃ）の第三状態Ｚ３では、第一補助水位センサ７および第二補助水位センサ８がともにＯＮしているので、充電時定数および放電時定数が第一設定抵抗１４よび第六設定抵抗３８の並列回路の抵抗値によりそれぞれ決まる。このときのパルスは、周波数Ｆ２より高い周波数Ｆ３で、デューティー比Ｄ３はＤ２と等しい。
【００９０】
さらに、図８の（ｄ）の第四状態Ｚ４では、第一補助水位センサ７がＯＦＦ，第二補助水位センサ８がＯＮしているので、（ｂ）の第二状態Ｚ２と同じパルスが出力される。
【００９１】
この実施例３においては、第一状態Ｚ１と第二状態Ｚ２は、デューティー比Ｄ１とデューティー比Ｄ２との違いとしてパルスに含まれ、第二状態Ｚ２と第三状態Ｚ３は、周波数Ｆ２と周波数Ｆ３との違いとしてパルスに含まれる。
【００９２】
また、給水制御装置４側においては、制御器３１により、信号再生手順により、パルスの底辺と頂辺の長さを求めることでソフトウエア的に、パルスの周波数およびデューティー比を演算して、第一状態Ｚ１〜第三状態Ｚ３が判定されるとともに、パルスの高さＨからアナログ信号を求める。また、演算した一状態Ｚ１〜第三状態Ｚ３とアナログ信号に基づき、図６の制御手順により、給水制御が行われる。この実施例３では、第二状態Ｚ２と第四状態Ｚ４とが区別できないので、図６の制御手順においては、第４状態Ｚ４が判定されると、Ｓ１２にてＹＥＳが判定され、強制給水が行われることになる。
【実施例４】
【００９３】
また、この発明は、ディジタル的状態信号を２つとした実施例４を含むものである。この実施例４は、図１１に示すように、実施例１の第二補助水位センサ８を備えず、第一補助水位センサ７のみとしたものである。そして、この実施例４の信号多重化回路１は、図３の第三設定抵抗１８および第二補助水位センサ８の直列回路を備えていない。
【００９４】
この実施例４の動作は、基本的には実施例１と同様であり、第一状態Ｚ１では、図４の（ａ）で示すパルスが、第二状態Ｚ２では、図４の（ｂ）で示すパルスがそれぞれ出力される。二つのディジタル的状態信号がパルスに含まれることになる。アナログ信号は、パ
ルスの高さＨとしてパルスに含まれる。
【００９５】
この実施例４の信号多重化回路１は、図７の第二直列回路３７を除去したもので構成することができる。また、第一補助水位センサ７と第二補助水位センサ８の位置を入れ替えることができる。
【００９６】
この発明は、前記実施例１〜４に限定されるものではなく、パルスに含ませるディジタル的状態信号は、５以上とすることができる。また、発振回路１１は、実施例１に記載のものに限定されないものであり、種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 信号多重化回路
６ 主水位センサ
７，８ 補助水位センサ
９ パルス生成部
１０ アナログ信号多重化部
１１ 発振回路
１６ Ｃ−Ｒ充放電回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、
前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、
前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませる
ことを特徴とする信号多重化方法。
【請求項２】
複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路であって、
発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるパルス生成部と、
前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるアナログ信号多重化部とを備える
ことを特徴とする信号多重化回路。
【請求項３】
前記パルス生成部は、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と周波数および／またはデューティー比の設定回路とを備え、
前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成される
ことを特徴とする請求項２に記載の信号多重化回路。
【請求項４】
前記アナログ信号が主水位センサのアナログ出力であり、前記ディジタル的状態信号が前記主水位センサと別の１または複数の補助水位センサのＯＮ−ＯＦＦにより形成される信号である
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の信号多重化回路。
【請求項１】
複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化方法であって、
前記ディジタル的状態信号は、発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることで前記パルスに含ませ、
前記アナログ信号は、前記パルスの高さ信号として前記パルスに含ませる
ことを特徴とする信号多重化方法。
【請求項２】
複数のディジタル的状態信号とアナログ信号とを多重化する信号多重化回路であって、
発振回路で生成されるパルスの周波数および／またはデューティー比を異ならせることにより前記ディジタル的状態信号を前記パルスに含ませるパルス生成部と、
前記パルス生成部からのパルスの高さとしてアナログ信号を含ませるアナログ信号多重化部とを備える
ことを特徴とする信号多重化回路。
【請求項３】
前記パルス生成部は、Ｃ−Ｒ充放電回路を含む発振回路と周波数および／またはデューティー比の設定回路とを備え、
前記設定回路は、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の充電時定数および放電時定数を同時に異ならせることで前記パルスの周波数を異ならせるように構成するか、前記Ｃ−Ｒ充放電回路の放電時定数のみを異ならせることで、前記パルスのデューティー比を異ならせように構成される
ことを特徴とする請求項２に記載の信号多重化回路。
【請求項４】
前記アナログ信号が主水位センサのアナログ出力であり、前記ディジタル的状態信号が前記主水位センサと別の１または複数の補助水位センサのＯＮ−ＯＦＦにより形成される信号である
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の信号多重化回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−６０２８３（Ｐ２０１２−６０２８３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９５０４（Ｐ２０１０−１９９５０４）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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