JP2005236815A - Power line communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源供給及び通信に共用される電力線を用いて通信を行う電力線通信装置に関する。 The present invention relates to a power line communication apparatus that performs communication using a power line shared for power supply and communication.
近年、通信技術の進展により様々な技術分野でネットワーク化が進んでおり、建物内の様々な機器がネットワークに接続されつつある。このような機器のネットワーク化は、これら機器を有機的に連携運転することによって、さらには、建物外のネットワークとこの建物内のネットワークとを相互接続して外部の通信端末からこれら機器に運転を指示することによって、省エネルギーや遠隔制御などに対応すると共に安全で快適な暮らしを提供しようとするものである。通信信号の伝送方法は、種々のものがあるが、既設の配線を利用することから新たな伝送路を布設する必要がないという利点や、そのために導入に伴う初期費用がその分低廉であり、建物の美観も損ねない、という利点から、これら機器に電力を供給する電灯線(電力線)を伝送路に利用した電力線通信が採用されることがある。 In recent years, networking has progressed in various technical fields due to advances in communication technology, and various devices in a building are being connected to the network. Such devices are networked by organically linking these devices, and by connecting the network outside the building and the network inside the building to operate these devices from an external communication terminal. By instructing it, it is intended to provide a safe and comfortable life while responding to energy saving and remote control. There are various communication signal transmission methods, but the advantage that there is no need to lay a new transmission line because the existing wiring is used, and the initial cost associated with the introduction is accordingly low, Because of the advantage that the aesthetics of the building is not impaired, power line communication using a power line (power line) for supplying power to these devices as a transmission path may be employed.
この電力線通信は、例えば、商用周波数の電力波形に高周波の通信信号を重畳して送信したり、この電力波形からこの高周波の通信信号を分離して受信したりすることによって、通信信号を電力線を介して送受信する通信方式である。 In this power line communication, for example, a high frequency communication signal is superimposed on a commercial frequency power waveform, or the high frequency communication signal is separated from the power waveform and received. This is a communication method for transmitting and receiving through the network.
図8は、背景技術に係る電力線通信装置の構成を示すブロック図である。図8に示す電力線通信装置100は、商用電源AC100Vを供給する電灯線101を用いて通信を行うもので、結合回路102、受信フィルタ回路103、受信回路104、モデム105、制御回路106、及び送信回路107を備える。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a power line communication apparatus according to the background art. The power
このような電力線通信装置100では、結合回路102によって、商用電源AC100Vに重畳されている信号が電灯線101から取得されると共に、商用交流周波数がカットされ、電力線通信に用いられる高周波数の信号が結合回路102を通過して受信フィルタ回路103へ出力され、受信フィルタ回路103によって抽出された所望の電力線通信信号が受信回路104により増幅および波形整形されてモデム105へ出力され、その増幅等された信号がモデム105により復調され、制御回路106により、その復調されたデータが受信される。また、制御回路106から出力された送信データは、モデム105によって変調され、送信回路107によって増幅され、結合回路102を介して電灯線101における商用電源電圧AC100Vに重畳されることにより、電灯線101を介して電力線通信を行う(例えば、特許文献1参照。)。
In such a power
そして、図9に示すように、複数の電力線通信装置100が電灯線101に接続されることにより、複数の電力線通信装置100相互間で、電灯線101を介してデータ送受信が行われる。そして、この電灯線101には、例えばエアコン等のインバータ機器や、IH(Induction Heating)調理器等の電気機器109が接続されている。
ところで、上述のような電力線通信に用いられる信号周波数としては、我が国の電波法により10kHz〜450kHzの使用が許可されている。一方、上述のインバータ機器や、IH(Induction Heating)調理器等の電気機器109は、数十kHz付近の周波数を有するノイズを電灯線101へ放出し、そのノイズレベルは、数十Vに達する場合がある。そのため、電力線通信に用いられる信号周波数と電気機器109が放出するノイズ周波数とが重複し、電力線通信信号が電気機器109から放出されるノイズによる妨害を受けて電力線通信が困難になるという不都合があった。
By the way, as a signal frequency used for the power line communication as described above, use of 10 kHz to 450 kHz is permitted by the Japanese radio law. On the other hand, the above-described inverter device and the
また、電力線通信に用いる変調方式として、AM(Amplitude Modulation)変調方式のように狭帯域の通信方式を用いる場合には、結合回路102によって通信に用いられる周波数のみを通過させるようにすることが考えられるが、スペクトラム拡散方式や、マルチキャリア方式等の広帯域を使用する変調方式においては、結合回路102の周波数特性を広範囲にする必要があるため、通信に用いられる周波数帯域を確保しつつノイズの影響を低減することが困難であった。
Further, when a narrow band communication method such as an AM (Amplitude Modulation) modulation method is used as a modulation method used for power line communication, only the frequency used for communication by the
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、電力線に接続されている電気機器から放出されるノイズの影響を低減することができる電力線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power line communication apparatus that can reduce the influence of noise emitted from electrical equipment connected to the power line. .
上述の目的を達成するために、本発明に係る電力線通信装置は、電源供給及び通信に共用される電力線を用いて通信を行う電力線通信装置において、前記電力線との間で信号を送受信する結合部と、前記結合部を介してデータを収容した信号を前記電力線へ送信する送信部と、前記結合部より出力された信号から所定の周波数範囲の信号を選択的に通過させる受信フィルタ部と、前記受信フィルタ部を通過した信号からデータを取得する受信部と、前記所定の周波数範囲を設定する設定部とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a power line communication device according to the present invention is a power line communication device that performs communication using a power line shared for power supply and communication, and a coupling unit that transmits and receives signals to and from the power line. A transmission unit that transmits a signal containing data to the power line via the coupling unit, a reception filter unit that selectively passes a signal in a predetermined frequency range from the signal output from the coupling unit, A receiving unit that acquires data from a signal that has passed through the receiving filter unit, and a setting unit that sets the predetermined frequency range are provided.
また、上述の電力線通信装置において、前記所定の周波数範囲における下限値は、10kHz〜100kHzであることを特徴としている。 In the power line communication device described above, the lower limit value in the predetermined frequency range is 10 kHz to 100 kHz.
そして、上述の電力線通信装置において、前記受信フィルタ部は、互いに異なる周波数帯域を備える複数のバンドパスフィルタと、前記複数のバンドパスフィルタのうちいずれかを選択するスイッチとを備え、前記設定部は、前記スイッチの切替えを行うことを特徴としている。 In the above power line communication apparatus, the reception filter unit includes a plurality of bandpass filters having different frequency bands and a switch for selecting any one of the plurality of bandpass filters, and the setting unit includes The switch is switched.
また、上述の電力線通信装置において、前記複数のバンドパスフィルタは、はしご型LCフィルタであり、前記設定部は、前記はしご型LCフィルタにおける次数の切り換えを行うことを特徴としている。 In the power line communication apparatus described above, the plurality of bandpass filters are ladder LC filters, and the setting unit performs switching of orders in the ladder LC filter.
そして、上述の電力線通信装置において、前記結合部は、前記電力線から取得した信号における電源成分をカットするコンデンサと、前記コンデンサと一次巻線が直列に接続され、二次巻線が前記受信フィルタ部及び送信部に接続されたトランスと、前記コンデンサの容量を増減させる容量切替部とを備え、前記容量切替部は、前記送信部からデータが送信される場合に前記コンデンサの容量を増加させる一方、前記受信部によりデータが取得される場合に前記コンデンサの容量を減少させることを特徴としている。 In the above power line communication apparatus, the coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal acquired from the power line, the capacitor and a primary winding are connected in series, and a secondary winding is the reception filter unit. And a transformer connected to the transmission unit, and a capacitance switching unit that increases or decreases the capacitance of the capacitor, while the capacitance switching unit increases the capacitance of the capacitor when data is transmitted from the transmission unit, When the data is acquired by the receiving unit, the capacitance of the capacitor is reduced.
さらに、上述の電力線通信装置において、前記結合部は、前記電力線から取得した信号における電源成分をカットするコンデンサと、前記コンデンサと一次巻線が直列に接続されたトランスと、当該トランスにおける二次巻線のうち、前記受信フィルタ部及び送信部に接続される巻線数を増減させる巻線数切替部とを備え、前記巻線数切替部は、前記受信部によりデータが取得される場合に前記巻線数を増加させる一方、前記送信部からデータを収容した信号が送信される場合に前記巻線数を減少させることを特徴としている。 Furthermore, in the above-described power line communication device, the coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal acquired from the power line, a transformer in which the capacitor and the primary winding are connected in series, and a secondary winding in the transformer. A winding number switching unit that increases or decreases the number of windings connected to the reception filter unit and the transmission unit, and the winding number switching unit, when data is acquired by the reception unit, While the number of windings is increased, the number of windings is decreased when a signal containing data is transmitted from the transmission unit.
また、上述の電力線通信装置において、前記結合部は、前記電力線から取得した信号における電源成分をカットするコンデンサと、一次巻線が前記コンデンサと直列に接続されると共に二次巻線が前記受信フィルタ部及び送信部と接続されたトランスとを備え、
当該トランスにおける二次巻線のうち、前記受信フィルタ部に接続される巻線数は、前記送信部に接続される巻線数よりも多くされていることを特徴としている。
In the power line communication apparatus, the coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal acquired from the power line, a primary winding connected in series with the capacitor, and a secondary winding connected to the reception filter. And a transformer connected to the transmitter and the transmitter,
Of the secondary windings in the transformer, the number of windings connected to the reception filter unit is larger than the number of windings connected to the transmission unit.
このような構成の電力線通信装置は、電力線に接続されている電気機器から放出されるノイズの周波数を避けて設定された所定の周波数範囲の信号を選択的に通過させ、その通過した信号からデータを取得することができるので、電力線に接続されている電気機器から放出されるノイズの影響を低減することができる。 The power line communication device having such a configuration selectively passes a signal in a predetermined frequency range that is set avoiding the frequency of noise emitted from the electrical equipment connected to the power line, and data is transmitted from the passed signal. Therefore, it is possible to reduce the influence of noise emitted from the electrical equipment connected to the power line.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す電力線通信装置1は、商用電源AC100Vを供給する電灯線101を用いて通信を行うもので、結合回路2、受信フィルタ回路3、受信回路4、モデム5、制御回路6、送信回路7、周波数設定スイッチ8、及び次数設定スイッチ9を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the power line communication apparatus according to the first embodiment of the present invention. A power line communication apparatus 1 shown in FIG. 1 performs communication using a
結合回路2は、商用電源周波数(電源成分)をカットするための、例えば0.22μFのコンデンサC1と、コンデンサC1を介して電灯線101に接続されるトランスTとを備え、10kHz〜450kHzの信号を通過させるようにされている。トランスTは、一次巻線21がコンデンサC1を介して電灯線101に接続され、二次巻線22が受信フィルタ回路3及び送信回路7に接続されている。
The coupling circuit 2 includes, for example, a 0.22 μF capacitor C1 for cutting the commercial power supply frequency (power supply component), and a transformer T connected to the
受信フィルタ回路3は、第1バンドパスフィルタ(BPF)31と、第2バンドパスフィルタ(BPF)32と、第3バンドパスフィルタ(BPF)33と、フィルタ切替スイッチSW1とを備える。フィルタ切替スイッチSW1は、トランスTの二次巻線22を、制御回路6からの制御信号に応じて第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33のうちいずれかと接続する。
The
第1バンドパスフィルタ31の通過域は、例えば10kHz〜450kHz、第2バンドパスフィルタ32の通過域は、例えば50kHz〜450kHz、第3バンドパスフィルタ33の通過域は、例えば100kHz〜450kHzにされている。このように、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33は、低周波側のカットオフ周波数が異なり、高周波側のカットオフ周波数が同一のものとされている。すなわち、電気機器109から放出されることが多いノイズの周波数である数十kHz付近の周波数について、カットオフ周波数が異なるバンドパスフィルタが複数設けられており、バンドパスフィルタを選択することにより、ノイズの周波数を効果的にカットできるカットオフ周波数が設定されるようになっている。そして、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33のうちいずれか一つを通過した信号は、受信回路4へ出力される。
The pass band of the first
図2は、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33の構成の一例を示す回路図である。図2に示す第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33は、それぞれフィルタF1,F2,F3、及びスイッチSW21,SW22,SW23を備える。そして、フィルタF1とフィルタF2との間は二極のスイッチSW21を介して接続され、フィルタF2とフィルタF3との間は二極のスイッチSW22を介して接続され、フィルタF1,F2,F3によって、はしご型LCフィルタが構成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
フィルタF1は、インダクタL21とコンデンサC21との直列回路と、インダクタL23とコンデンサC23との並列回路と、コンデンサC22とインダクタL22との直列回路と、が直列に接続され、インダクタL21におけるコンデンサC21とは反対側の端子と、インダクタL22におけるコンデンサC22とは反対側の端子とがフィルタ切替スイッチSW1と接続され、コンデンサC23の両端が、スイッチSW21を介してフィルタF2と接続されると共にスイッチSW23の極P11,P12に接続され、スイッチSW23を介して受信回路4と接続されている。 In the filter F1, a series circuit of an inductor L21 and a capacitor C21, a parallel circuit of an inductor L23 and a capacitor C23, and a series circuit of a capacitor C22 and an inductor L22 are connected in series. What is the capacitor C21 in the inductor L21? The opposite terminal and the terminal of the inductor L22 opposite to the capacitor C22 are connected to the filter changeover switch SW1, and both ends of the capacitor C23 are connected to the filter F2 via the switch SW21 and the pole P11 of the switch SW23. , P12 and connected to the receiving circuit 4 via the switch SW23.
フィルタF2は、コンデンサC24とインダクタL24との直列回路と、インダクタL26とコンデンサC26との並列回路と、インダクタL25とコンデンサC25との直列回路と、が直列に接続され、インダクタL26の両端がスイッチSW21を介してフィルタF1と接続されている。そして、コンデンサC24におけるインダクタL24とは反対側の端子と、コンデンサC25におけるインダクタL25とは反対側の端子とがスイッチSW22を介してフィルタF3と接続されると共にスイッチSW23の極P21,P22に接続され、スイッチSW23を介して受信回路4と接続されている。 In the filter F2, a series circuit of a capacitor C24 and an inductor L24, a parallel circuit of an inductor L26 and a capacitor C26, and a series circuit of an inductor L25 and a capacitor C25 are connected in series, and both ends of the inductor L26 are connected to the switch SW21. Is connected to the filter F1. A terminal of the capacitor C24 opposite to the inductor L24 and a terminal of the capacitor C25 opposite to the inductor L25 are connected to the filter F3 via the switch SW22 and to the poles P21 and P22 of the switch SW23. Are connected to the receiving circuit 4 via the switch SW23.
フィルタF3は、インダクタL27とコンデンサC27との直列回路と、インダクタL29とコンデンサC29との並列回路と、コンデンサC28とインダクタL28との直列回路と、が直列に接続され、インダクタL27におけるコンデンサC27とは反対側の端子と、インダクタL28におけるコンデンサC28とは反対側の端子とがスイッチSW22を介してフィルタF2と接続されている。そして、コンデンサC29の両端が、スイッチSW23の極P31,P32に接続され、スイッチSW23を介して受信回路4と接続されている。 In the filter F3, a series circuit of an inductor L27 and a capacitor C27, a parallel circuit of an inductor L29 and a capacitor C29, and a series circuit of a capacitor C28 and an inductor L28 are connected in series. What is the capacitor C27 in the inductor L27? The terminal on the opposite side and the terminal on the opposite side to the capacitor C28 in the inductor L28 are connected to the filter F2 via the switch SW22. Both ends of the capacitor C29 are connected to the poles P31 and P32 of the switch SW23, and are connected to the receiving circuit 4 via the switch SW23.
インダクタL21〜L29、及びコンデンサC21〜C29の定数は、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33の通過域に応じてそれぞれ設定されている。
The constants of the inductors L21 to L29 and the capacitors C21 to C29 are set according to the passbands of the
スイッチSW21,SW22,SW23は、フィルタ次数を切り替えるための切替スイッチであり、次数設定スイッチ9の設定状態に基づき制御回路6から出力された制御信号に応じて切り換えられる。これにより、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33は、次数設定スイッチ9の設定状態に応じて2次フィルタ、3次フィルタ、及び4次フィルタのいずれかに切り換えられる。
The switches SW21, SW22, and SW23 are switching switches for switching the filter order, and are switched according to the control signal output from the control circuit 6 based on the setting state of the
受信回路4は、例えば受信フィルタ回路3から出力された信号レベルを増幅するアンプ回路や、波形整形を行うコンパレータ等から構成されており、受信フィルタ回路3から出力された信号を増幅、整形してモデム5へ出力する。モデム5は、電力線通信信号の変復調回路であり、受信回路4からの信号を復調して制御回路6へ出力する一方、制御回路6からの信号を変調して送信回路7へ出力する。
The reception circuit 4 is composed of, for example, an amplifier circuit that amplifies the signal level output from the
制御回路6は、例えばCPU(Central Processing Unit)や、USART(Universal Synchronous and Asynchronous Receiver-Transmitter)等のシリアル通信インターフェイス回路等から構成される制御回路で、例えば電灯線101に接続されている他の電力線通信装置1から電灯線101、結合回路2、受信フィルタ回路3、受信回路4、及びモデム5を経由して受信した信号から受信データを取得すると共に、その受信データに応じて図略の放電灯等の電気機器へ制御信号を出力してその動作を制御したり、制御回路6に接続されている図略の電気機器から所定のデータを受信して、その受信データをモデム5、送信回路7、結合回路2、及び電灯線101を経由して他の電力線通信装置1へ送信したりする。
The control circuit 6 is a control circuit composed of a serial communication interface circuit such as a CPU (Central Processing Unit) or a USART (Universal Synchronous and Asynchronous Receiver-Transmitter), for example. Received data is acquired from the signal received from the power line communication device 1 via the
この場合、制御回路6に接続されている電気機器は、電気をエネルギー源として稼動する装置であり、例えば、照明器具及び空調装置等のオフィス環境や住戸環境を調整する装置、エレベータやエスカレータ等の人の移動を補助する移動補助設備、電力計、ガスメータ及び量水器等の計測装置、煙センサ、温度センサ、湿度センサ、及び照度センサ等のセンサ、電子錠装置等の住戸設備、テレビジョン、ビデオテープレコーダ、DVDレコーダ及び洗濯機等の家電製品、コンピュータ等の情報処理装置、電話機及びファクシミリ装置等の通信機器、そして、脈拍計、体温計、血中酸素濃度計及び心電図計等の医療機器等である。 In this case, the electrical device connected to the control circuit 6 is a device that operates using electricity as an energy source. For example, a device that adjusts an office environment or a dwelling environment such as a lighting fixture or an air conditioner, an elevator, an escalator, or the like. Mobility assistance equipment that assists the movement of people, measuring devices such as power meters, gas meters and water meters, smoke sensors, sensors such as temperature sensors, humidity sensors, and illuminance sensors, dwelling equipment such as electronic lock devices, televisions, Home appliances such as video tape recorders, DVD recorders and washing machines, information processing equipment such as computers, communication equipment such as telephones and facsimile machines, and medical equipment such as pulse meters, thermometers, blood oximeters and electrocardiographs, etc. It is.
また、制御回路6は、周波数設定スイッチ8の設定状態に応じてフィルタ切替スイッチSW1の接続を切り替える。周波数設定スイッチ8は、受信フィルタ回路3における通過域の周波数を、例えば10kHz〜450kHz(カットオフ周波数fc1)、50kHz〜450kHz(カットオフ周波数fc2)、及び100kHz〜450kHz(カットオフ周波数fc3)のいずれかに設定するための、ユーザからの周波数設定指示を受け付けるための設定スイッチであり、例えばディップスイッチ等から構成されている。
Further, the control circuit 6 switches the connection of the filter changeover switch SW <b> 1 according to the setting state of the
また、制御回路6は、次数設定スイッチ9の設定状態に応じてスイッチSW2の接続を切り替える。次数設定スイッチ9は、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33のフィルタ次数を切り替えるための、ユーザからのフィルタ次数設定指示を受け付けるための設定スイッチであり、例えばディップスイッチ等から構成されている。
The control circuit 6 switches the connection of the switch SW2 according to the setting state of the
なお、周波数設定スイッチ8及び次数設定スイッチ9の代わりに、例えば赤外線通信等の通信インターフェース等を備え、制御回路6は、当該通信インターフェース等を介してユーザからの周波数設定指示やフィルタ次数設定指示を受け付ける構成としても良い。
In place of the
次に、図1に示す電力線通信装置1の動作について説明する。まず、周波数設定スイッチ8が、10kHz〜450kHzの周波数設定とされている場合、制御回路6からの制御信号に応じてフィルタ切替スイッチSW1が切り換えられ、結合回路2と第1バンドパスフィルタ31とが接続される。
Next, the operation of the power line communication device 1 shown in FIG. 1 will be described. First, when the
そして、結合回路2によって、商用電源AC100Vに重畳されている信号が電灯線101から取得されると共に、商用交流周波数がカットされ、電力線通信に用いられる周波数の信号が結合回路2を通過して受信フィルタ回路3へ出力される。そして、結合回路2を通過した信号のうち10kHz〜450kHzの信号が、受信フィルタ回路3における第1バンドパスフィルタ31を通過して受信回路4により増幅および波形整形されてモデム5へ出力され、その信号がモデム5により復調され、制御回路6により、その復調されたデータが受信される。
Then, a signal superimposed on the commercial power supply AC100V is acquired from the
一方、制御回路6から出力された送信データは、モデム5によって変調され、送信回路7によって増幅され、結合回路2を介して電灯線101における商用電源AC100Vに重畳されることにより、電灯線101を介して他の電力線通信装置へデータが送信される。
On the other hand, transmission data output from the control circuit 6 is modulated by the modem 5, amplified by the transmission circuit 7, and superimposed on the commercial power supply AC 100 V in the
次に、電灯線101に接続されている電気機器109から放出されるノイズの影響により、電力線通信装置1による通信が阻害される場合には、ユーザは、周波数設定スイッチ8を、50kHz〜450kHz、又は、100kHz〜450kHzの周波数設定へと切り換えることができる。
Next, when communication by the power line communication device 1 is hindered by the influence of noise emitted from the
図3は、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33における周波数特性の一例を示すグラフである。図3において、横軸は周波数f、縦軸は第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33のゲインGを示している。そして、第1バンドパスフィルタ31のカットオフ周波数fc1は10kHz、第2バンドパスフィルタ32のカットオフ周波数fc2は50kHz、第3バンドパスフィルタ33のカットオフ周波数fc3は100kHzである。
FIG. 3 is a graph illustrating an example of frequency characteristics in the
今、ユーザが周波数設定スイッチ8を、50kHz〜450kHzの周波数設定へと切り換えると、制御回路6からの制御信号に応じてフィルタ切替スイッチSW1が切り換えられ、結合回路2と第2バンドパスフィルタ32とが接続される。そうすると、受信フィルタ回路3におけるカットオフ周波数がfc2となり、受信フィルタ回路3から受信回路4へ出力される信号は、50kHz未満の周波数成分が低減され、従って50kHz未満の周波数を有するノイズのレベルが低減される。これにより、例えば電気機器109から放出されるノイズによって、例えば受信回路4においてアンプに入力される信号電圧がアンプの定格電圧を超えてしまう等により受信回路4の出力信号が飽和することが抑制され、ノイズの影響が低減され、電力線通信装置1による通信状態を改善することができる。
Now, when the user switches the
さらに、ユーザが周波数設定スイッチ8を、100kHz〜450kHzの周波数設定へと切り換えると、制御回路6からの制御信号に応じてフィルタ切替スイッチSW1が切り換えられ、結合回路2と第3バンドパスフィルタ33とが接続される。そうすると、受信フィルタ回路3におけるカットオフ周波数がfc3となり、受信フィルタ回路3から受信回路4へ出力される信号は、100kHz未満の周波数成分が低減され、従って100kHz未満の周波数を有するノイズのレベルが低減される。これにより、周波数設定スイッチ8を50kHz〜450kHzの周波数設定とした場合よりもさらに広い周波数範囲のノイズレベルが低減され、電力線通信装置1における通信状態を改善することができる。
Further, when the user switches the
また、ユーザが次数設定スイッチ9を、二次フィルタの設定に切り換えると、制御回路6からの制御信号に応じてスイッチSW21がオフされ、スイッチSW23が極P11,P12に切り換えられ、受信フィルタ回路3は二次フィルタとなる。そして、ユーザが次数設定スイッチ9を、三次フィルタの設定に切り換えると、制御回路6からの制御信号に応じてスイッチSW21がオンされ、スイッチSW22がオフされ、スイッチSW23が極P21,P22に切り換えられ、受信フィルタ回路3は三次フィルタとなる。さらに、ユーザが次数設定スイッチ9を、四次フィルタの設定に切り換えると、制御回路6からの制御信号に応じてスイッチSW21がオンされ、スイッチSW22がオンされ、スイッチSW23が極P31,P32に切り換えられ、受信フィルタ回路3は四次フィルタとなる。
When the user switches the
この場合、受信フィルタ回路3のフィルタ次数が大きくなるほど第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33における周波数特性は、減衰傾度が増大して減衰域から通過域への遷移が急峻になる。従って、ユーザが次数設定スイッチ9を用いて、次数を大きくするようにフィルタ次数を設定することにより周波数選択の急峻さを増大させることができ、フィルタにおける遷移域の周波数のノイズレベルが低減され、電力線通信装置1における通信状態を改善することができる。
In this case, the frequency characteristics of the
また、ユーザが周波数設定スイッチ8を切り換えることにより、受信フィルタ回路3におけるカットオフ周波数が増大すると、受信回路4により受信される信号電力が減少し、S/Nが低下するが、電気機器109からのノイズは一定期間のみ出力される場合が多いので、電気機器109が動作していない場合には、ユーザが周波数設定スイッチ8をカットオフ周波数が減少する方向(fc3からfc2へ、fc2からfc1へ)へ設定を変更することにより、S/Nを改善させることができる。
Further, when the cutoff frequency in the
また、受信フィルタ回路3のインピーダンスを高くすることで、電灯線101からみた電力線通信装置1のインピーダンスが増大するので、例えば電灯線101に接続される電力線通信装置1の台数が増大しても、電力線通信装置1の入力インピーダンスによって電灯線101のインピーダンスが低下されることが抑制される。
Moreover, since the impedance of the power line communication apparatus 1 seen from the
なお、第1バンドパスフィルタ31、第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33を、切り換えスイッチにより切り換えることにより、受信フィルタ回路3の通過域を設定する例を示したが、例えば第2バンドパスフィルタ32、及び第3バンドパスフィルタ33を備えず、第1バンドパスフィルタ31におけるコンデンサC2,C3を可変コンデンサとし、コンデンサC2,C3の容量を変更することにより、受信フィルタ回路3の通過域を設定する構成としてもよい。
In addition, although the example which sets the pass band of the
また、周波数設定スイッチ8の設定内容に応じて制御回路がフィルタ切替スイッチSW1を切り換える例を示したが、フィルタ切替スイッチSW1として、ユーザが直接切替操作可能なスイッチを用いてもよい。
Further, although an example has been shown in which the control circuit switches the filter changeover switch SW1 according to the setting contents of the
また、周波数設定スイッチ8によって設定される周波数帯域は、10kHz〜450kHz、50kHz〜450kHz、及び100kHz〜450kHzとされている例を示したが、これらは一例であり、他の周波数帯域であってもよい。
Moreover, although the frequency band set by the
また、バンドパスフィルタを3つ備えた例を示したが、バンドパスフィルタは少なくとも2つ設けられていればよい。 Moreover, although the example provided with three band pass filters was shown, it is sufficient that at least two band pass filters are provided.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る電力線通信装置について説明する。図4は、本発明の第2の実施の形態に係る電力線通信装置1aの構成の一例を示すブロック図である。図4に示す電力線通信装置1aと図1に示す電力線通信装置1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図4に示す電力線通信装置1aでは、結合回路2aにおいて、コンデンサC1と並列に、コンデンサC4とスイッチSW3との直列回路が接続されている。結合回路2aにおいて、例えば、コンデンサC1は0.1μF〜0.01μFであり、コンデンサC1+コンデンサC4の容量は0.47μF程度にされている。
(Second Embodiment)
Next, a power line communication apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the power line communication device 1a according to the second embodiment of the present invention. The power line communication device 1a shown in FIG. 4 is different from the power line communication device 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, in the power line communication device 1a shown in FIG. 4, a series circuit of a capacitor C4 and a switch SW3 is connected in parallel with the capacitor C1 in the
また、スイッチSW3は、制御回路6aからの制御信号に応じてオン、オフされる。制御回路6aは、電灯線101を介してデータを他の電力線通信装置1へ送信する際はスイッチSW3をオンさせて、コンデンサC1にコンデンサC4を並列接続させることで、トランスTと電灯線101との間のコンデンサ容量、すなわち電灯線101から取得した信号における電源成分をカットするコンデンサの容量を増大させる一方、電灯線101を介して送られてきたデータを受信する際はスイッチSW3をオフさせて、コンデンサC1からコンデンサC4を切り離すことで、トランスTと電灯線101との間のコンデンサ容量を減少させる。
The switch SW3 is turned on / off in response to a control signal from the control circuit 6a. The control circuit 6a turns on the switch SW3 when transmitting data to the other power line communication device 1 via the
図5は、結合回路2aにおける周波数特性の一例を示すグラフである。図5のグラフにおいて、横軸は周波数f[kHz]、縦軸は、電灯線101からの入力電圧Vi、トランスTの二次側出力電圧Voとした場合のVo/Vi[dB]を示している。そして、送信時、すなわちスイッチSW3がオンされた場合、結合回路2aのカットオフ周波数fc4は例えば10kHzとされる一方、受信時、すなわちスイッチSW3がオフされた場合、結合回路2aのカットオフ周波数fc5は例えば100kHzとされる。
FIG. 5 is a graph showing an example of frequency characteristics in the
その他の構成は図1に示す電力線通信装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。 Since the other configuration is the same as that of the power line communication apparatus 1 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the characteristic points of the present embodiment will be described below.
まず、制御回路6aからデータが送信される場合は、制御回路6aによってスイッチSW3がオンされる。これにより、トランスTと電灯線101との間のコンデンサ容量が増大される結果、電灯線101に対する結合回路2aの出力インピーダンスが低下する。そして、制御回路6からデータを収容した信号がモデムへ出力され、モデム5によって変調され、送信回路7によって増幅され、結合回路2を介して電灯線101における商用電源AC100Vに重畳されることにより、電灯線101を介して他の電力線通信装置へデータが送信される。この場合、結合回路2aの出力インピーダンスが低下しているので、送信データを収容した信号が、電灯線101において商用電源AC100Vに重畳され易くなる。
First, when data is transmitted from the control circuit 6a, the switch SW3 is turned on by the control circuit 6a. As a result, the capacitance of the capacitor between the transformer T and the
また、この場合、図5に示すように、結合回路2aのカットオフ周波数は、fc4(10kHz)にされており、送信信号の低い周波数まで電灯線101へ出力できるようにされている。
Further, in this case, as shown in FIG. 5, the cutoff frequency of the
次に、制御回路6aがデータの受信待ち状態となっている場合、制御回路6aによってスイッチSW3がオフされる。そして、トランスTと電灯線101との間のコンデンサ容量が減少される結果、図5に示すように、結合回路2aのカットオフ周波数はfc5(100kHz)にされる。
Next, when the control circuit 6a is in a data reception waiting state, the switch SW3 is turned off by the control circuit 6a. As a result of the reduction of the capacitor capacity between the transformer T and the
そして、電灯線101において、他の電力線通信装置から商用電源AC100Vに、電力線通信信号が重畳されてくると、結合回路2によって、商用電源AC100Vに重畳されている信号が電灯線101から取得され、カットオフ周波数fc5(100kHz)未満の周波数成分が低減された信号、すなわち100kHz未満の周波数を有するノイズのレベルが低減された信号が、受信フィルタ回路3、モデム5を経由して制御回路6aへ出力され、制御部6aにより、そのデータが受信される。
When the power line communication signal is superimposed on the commercial power supply AC100V from another powerline communication device in the
これにより、送信時には、結合回路2aの出力インピーダンスを低下させて、送信データを収容した信号を電灯線101において商用電源AC100Vに重畳され易くし、かつ結合回路2aのカットオフ周波数を低下させて送信信号の低い周波数まで電灯線101へ出力する一方、受信時には、結合回路2aのカットオフ周波数を増大させて、ノイズが多い100kHz未満の周波数範囲においてノイズのレベルを低減することができるので、電力線通信装置1における通信状態を改善することができる。
As a result, at the time of transmission, the output impedance of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施の形態に係る電力線通信装置について説明する。図6は、本発明の第3の実施の形態に係る電力線通信装置1bの構成の一例を示すブロック図である。図6に示す電力線通信装置1bと図1に示す電力線通信装置1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図6に示す電力線通信装置1bでは、結合回路2bにおいて、トランスTの一次巻線21は巻線数がn1にされている。一方、トランスTの二次巻線22aは巻線数がn3巻にされており、その巻線数がn2巻の位置に中間タップP4が設けられている。そして、各巻線数の間には、n3>n2=n1の関係がある。
(Third embodiment)
Next, a power line communication apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the power
また、二次巻線22aの一端は受信フィルタ回路3と送信回路7とに接続され、他端は極P5に接続されている。また、結合回路2bは、制御回路6bからの制御信号に応じて、中間タップP4及び極P5のうちいずれかを、受信フィルタ回路3と送信回路7とに接続するスイッチSW4を備える。
One end of the secondary winding 22a is connected to the
制御回路6bは、電灯線101を介して送られてきたデータを受信する際はスイッチSW4を切り換えて、極P5と、受信フィルタ回路3及び送信回路7とを接続させる。一方、制御回路6bは、電灯線101を介してデータを他の電力線通信装置1へ送信する際はスイッチSW4を切り換えて、中間タップP4と、受信フィルタ回路3及び送信回路7とを接続させる。これにより、受信時においては二次巻線22aの巻線数が送信時よりも増加されてn3巻とされ、送信時においては二次巻線22aの巻線数が受信時よりも減少されてn2巻とされる。
The
その他の構成は図1に示す電力線通信装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。 Since the other configuration is the same as that of the power line communication apparatus 1 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the characteristic points of the present embodiment will be described below.
まず、電力線通信装置1bによって電灯線101を介して送られてきたデータが受信される場合の動作について説明する。電力線通信装置1bによって電灯線101を介して送られてきたデータが受信される際は、制御回路6bによって、スイッチSW4が極P5側に切り換えられ、二次巻線22aの巻線数はn3巻とされる。そうすると、トランスTの巻線数比はn1:n3となり巻線数比が1より大きくなるため、電灯線101側から見た電力線通信装置1bの受信インピーダンスが、受信フィルタ回路3のインピーダンスを巻線数比の2乗で除算した値となる。
First, an operation when data transmitted via the
そうすると、例えばトランスTの巻線数比が1:1であった場合と比較すると、トランスTの巻線数比が1:1であった場合には、電灯線101側から見た電力線通信装置1bの受信インピーダンスは受信フィルタ回路3のインピーダンスとなるのに対し、制御回路6bによって二次巻線22aの巻線数がn3巻とされた場合は、電灯線101側から見た電力線通信装置1の受信インピーダンスが受信フィルタ回路3のインピーダンスを1より大きい巻線比の2乗で除算した値となるため、受信インピーダンスが減少する。
Then, for example, when the winding number ratio of the transformer T is 1: 1 as compared with the case where the winding number ratio of the transformer T is 1: 1, the power line communication device viewed from the
これにより、受信時においては電力線通信装置1bの受信インピーダンスが減少されるので、例えば電気機器109から放出されるノイズによって、例えば受信回路4においてアンプに入力される信号電圧がアンプの定格電圧を超えてしまう等により受信回路4の出力信号が飽和することが抑制され、電力線通信装置1bによる受信状態を改善することができる。
As a result, the reception impedance of the power
次に、制御回路6bからデータが送信される場合の動作について説明する。この場合、受信時のようにトランスTの巻線数比がn1:n3にされていると、結合回路2bから電灯線101へ出力される信号電圧が、送信回路7から結合回路2bへ出力される信号電圧を1より大きな巻線数比で除した値になるため、結合回路2bから電灯線101へ出力される信号電圧が低下させられてしまう。
Next, an operation when data is transmitted from the
そこで、制御回路6bからデータが送信される際は、制御回路6bによって、スイッチSW4が中間タップP4側に切り換えられ、二次巻線22aの巻線数はn2巻とされる。そうすると、トランスTの巻線数比はn1:n2となり巻線数比が1となるため、受信時のようにトランスTの巻線数比がn1:n3にされている状態で送信を行う場合と比較して、結合回路2bから電灯線101へ重畳される信号電圧が低下させられてしまうことを抑制することができる。
Therefore, when data is transmitted from the
なお、トランスTの巻線数が、n3>n2=n1である場合を示したが、n3>n2であればよく、n2=n1の場合に限定されない。 Although the case where the number of windings of the transformer T is n3> n2 = n1 is shown, it is only necessary that n3> n2, and it is not limited to the case where n2 = n1.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施の形態に係る電力線通信装置について説明する。図7は、本発明の第4の実施の形態に係る電力線通信装置1cの構成の一例を示すブロック図である。図7に示す電力線通信装置1cと図6に示す電力線通信装置1bとでは、下記の点で異なる。すなわち、図7に示す電力線通信装置1cでは、二次巻線22aの中間タップP4と、送信回路7とが固定的に接続されている。また、結合回路2cは、結合回路2bにおけるスイッチSW4の代わりに、制御回路6cからの制御信号に応じて中間タップP4及び極P5のうちいずれかを受信フィルタ回路3へ接続するスイッチSW5を備える。
(Fourth embodiment)
Next, a power line communication apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a power line communication device 1c according to the fourth embodiment of the present invention. The power line communication device 1c shown in FIG. 7 is different from the power
また、制御回路6cには、巻線切替スイッチ10が接続されている。巻線切替スイッチ10は、スイッチSW5を切り換えて受信フィルタ回路3へ接続する二次巻線22aの巻線数を切り換えるためのユーザからの巻線切替指示を、受け付けるための設定スイッチであり、例えばディップスイッチ等から構成されている。そして、制御回路6cは、巻線切替スイッチ10の設定状態に応じてスイッチSW5の接続を切り替える。
Further, the winding
その他の構成は図6に示す電力線通信装置1bと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
Since the other configuration is the same as that of the power
まず、ユーザによって、スイッチSW5を極P5に接続するべく巻線切替スイッチ10が設定されている場合、制御回路6cからの制御信号に応じてスイッチSW5が極P5に接続され、受信フィルタ回路3に接続される二次巻線22aの巻線数はn3巻にされる。そして、図7に示す電力線通信装置1cによって電灯線101を介して送られてきたデータが受信される際には、図6に示す電力線通信装置1bによって受信される場合と同様に、電力線通信装置1cの受信インピーダンスが減少されるので、例えば電気機器109から放出されるノイズによって、例えば受信回路4においてアンプに入力される信号電圧がアンプの定格電圧を超えてしまう等により受信回路4の出力信号が飽和することが抑制され、電力線通信装置1cによる受信状態を改善することができる。
First, when the winding
また、制御回路6bからデータが送信される場合、図6に示す電力線通信装置1bによって送信される場合と同様に、トランスTの巻線数比はn1:n2であるので、結合回路2bから電灯線101へ重畳される信号電圧が低下させられてしまうことを抑制することができる。
When data is transmitted from the
さらに、図6に示す電力線通信装置1bのように、受信を行う際、及び送信を行う際において、その都度スイッチSW4を切り換えてトランスTの巻線数比を切り換える必要がないので、制御回路6cの動作を簡素化することができる。
Furthermore, unlike the power
また、例えば電気機器109が動作していない場合等、電気機器109から電灯線101へ放出されるノイズが減少した状態においては、ユーザが、巻線切替スイッチ10を中間タップP4に接続するべく設定することにより、制御回路6cからの制御信号に応じてスイッチSW5が中間タップP4に接続され、受信フィルタ回路3に接続される二次巻線22aの巻線数はn2巻にされる。これにより、受信時における電灯線101からみた電力線通信装置1cの受信インピーダンスを増大させることができ、受信インピーダンスの低下による受信信号レベルの低下を抑制することができる。
In addition, when the noise emitted from the
2,2a,2b,2c 結合回路(結合部)
3 受信フィルタ回路(受信フィルタ部)
4 受信回路(受信部)
5 モデム
6,6a,6b,6c 制御回路
7 送信回路
8 周波数設定スイッチ
9 次数設定スイッチ
10 巻線切替スイッチ
21 一次巻線
22,22a 二次巻線
31 第1バンドパスフィルタ
32 第2バンドパスフィルタ
33 第3バンドパスフィルタ
101 電灯線(電力線)
C1,C4 コンデンサ
SW1 フィルタ切替スイッチ(設定部)
SW2,SW5 スイッチ
SW3 スイッチ(容量切替部)
SW4 スイッチ(巻線数切替部)
T トランス
2, 2a, 2b, 2c Coupling circuit (coupling unit)
3 Reception filter circuit (Reception filter section)
4 Receiver circuit (receiver)
5
C1, C4 Capacitor SW1 Filter switch (Setting part)
SW2, SW5 switch SW3 switch (capacitance switching unit)
SW4 switch (winding number switching part)
T transformer
Claims (7)
前記電力線との間で信号を送受信する結合部と、
前記結合部を介してデータを収容した信号を前記電力線へ送信する送信部と、
前記結合部より出力された信号から所定の周波数範囲の信号を選択的に通過させる受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部を通過した信号からデータを取得する受信部と、
前記所定の周波数範囲を設定する設定部とを備えることを特徴とする電力線通信装置。 In a power line communication device that performs communication using a power line shared for power supply and communication,
A coupling unit for transmitting and receiving signals to and from the power line;
A transmission unit for transmitting a signal containing data to the power line via the coupling unit;
A reception filter unit that selectively passes a signal in a predetermined frequency range from the signal output from the coupling unit;
A receiving unit that acquires data from a signal that has passed through the reception filter unit;
A power line communication apparatus comprising: a setting unit configured to set the predetermined frequency range.
前記設定部は、前記スイッチの切替えを行うことを特徴とする請求項1又は2記載の電力線通信装置。 The reception filter unit includes a plurality of bandpass filters having different frequency bands, and a switch for selecting any of the plurality of bandpass filters,
The power line communication apparatus according to claim 1, wherein the setting unit switches the switch.
前記設定部は、前記はしご型LCフィルタにおける次数の切り換えを行うことを特徴とする請求項3記載の電力線通信装置。 The plurality of band pass filters are ladder-type LC filters;
The power line communication apparatus according to claim 3, wherein the setting unit switches the order of the ladder LC filter.
前記容量切替部は、前記送信部からデータが送信される場合に前記コンデンサの容量を増加させる一方、前記受信部によりデータが取得される場合に前記コンデンサの容量を減少させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電力線通信装置。 The coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal acquired from the power line, a transformer in which the capacitor and a primary winding are connected in series, and a secondary winding connected to the reception filter unit and the transmission unit. A capacitance switching unit that increases or decreases the capacitance of the capacitor,
The capacitance switching unit increases the capacitance of the capacitor when data is transmitted from the transmission unit, and decreases the capacitance of the capacitor when data is acquired by the reception unit. Item 5. The power line communication device according to any one of Items 1 to 4.
前記巻線数切替部は、前記受信部によりデータが取得される場合に前記巻線数を増加させる一方、前記送信部からデータを収容した信号が送信される場合に前記巻線数を減少させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電力線通信装置。 The coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal obtained from the power line, a transformer in which the capacitor and a primary winding are connected in series, and the reception filter unit and the secondary winding in the transformer. A winding number switching unit for increasing or decreasing the number of windings connected to the transmission unit;
The winding number switching unit increases the number of windings when data is acquired by the receiving unit, and decreases the number of windings when a signal containing data is transmitted from the transmission unit. The power line communication device according to claim 1, wherein the power line communication device is a power line communication device.
当該トランスにおける二次巻線のうち、前記受信フィルタ部に接続される巻線数は、前記送信部に接続される巻線数よりも多くされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電力線通信装置。
The coupling unit includes a capacitor that cuts a power supply component in a signal acquired from the power line, a transformer in which a primary winding is connected in series with the capacitor, and a secondary winding is connected to the reception filter unit and the transmission unit. And
The number of windings connected to the reception filter unit among the secondary windings in the transformer is larger than the number of windings connected to the transmission unit. The power line communication apparatus according to any one of the above.
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