JP2007150621A

JP2007150621A - 通信装置

Info

Publication number: JP2007150621A
Application number: JP2005341232A
Authority: JP
Inventors: Koji Kobayashi; 浩治小林; Yoshihiro Tanigawa; 嘉浩谷川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】電源アダプタと端末装置とを１組の２線式の接続線で接続可能とする通信装置を提供する。
【解決手段】通信装置Ａは、端末装置Ｂに組み込まれ、電力線５を介して端末装置Ｂに接続された他装置との間で伝送信号を授受する通信モジュール回路４を有した装置本体１と、電力線５からの商用電源を直流電源に変換して装置本体１に供給する電源回路６を有した電源アダプタ２とを備える。装置本体１と電源アダプタ２とは、伝送信号を直流電源に重畳させて通過させる２線式の接続線１８を用いて接続される。電源アダプタ２は、電力線５と接続線１８との間において電源回路６とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部を有し、装置本体１は、接続線１８を通して入力される電源アダプタ２の出力から直流電源を分離して通信モジュール回路４に供給する分離回路２１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源の電力線を伝送路に用いる電力線搬送技術を採用し、商用電源に重畳される伝送信号を用いて端末装置と電力線を介して接続された他装置との間で通信を可能とする通信装置に関するものである。

この種の通信装置を用いて端末装置と他装置との間で通信を行うための構成として、図５に示すように、端末装置Ｂ（ここではパーソナルコンピュータ）が、電力線に接続される電源アダプタ２’を用いて電力供給される場合には、端末装置Ｂと電力線との間に電源アダプタ２’とは別経路で通信装置Ａを接続することが考えられる。電源アダプタ２’は、商用電源を直流電源に変換する電源回路を有しており、電源ケーブル２９を用いて端末装置Ｂに接続される。

上記通信装置Ａは、電力線に結合トランスＴ１を介して接続されるとともに、端末装置Ｂに対して通信ケーブル２７を用いて接続される通信モジュール回路４（通信回路）を備えている。通信モジュール回路４は、端末装置Ｂの出力に基づいて伝送信号を生成し他装置に送信するとともに、他装置からの伝送信号に基づいて端末装置Ｂで処理可能な信号を生成し端末装置Ｂに出力する。さらに図５の通信装置Ａには、交流の商用電源を直流電源に変換して通信モジュール回路４に供給する電源回路６が内蔵されるとともに、電力線からの入力より商用電源を分離して電源回路６に出力する入力側フィルタ回路１９が設けられている。

図５に示す構成では、別体である電源アダプタ２’と通信装置Ａとのそれぞれに電源回路６が設けられているから、両方の電源回路６を電力線に接続するためにはコンセントが２個必要になり、各電源回路６をそれぞれコンセントに接続する接続線は２本必要になる。さらに、端末装置Ｂに対して電源アダプタ２’と通信装置Ａとを接続するために、２本の接続線（電源ケーブル２９と通信ケーブル２７）が必要である。すなわち、電力線と端末装置Ｂとの間においては合計４本の接続線が必要になる。このように、接続線が４本もあると、接続線同士が絡まりやすく、また接続線の接続作業が面倒であり、接続線を邪魔にならないように引き回す作業も手間がかかるという問題がある。

上述した構成に対して、図６に示すように、電源アダプタ２’内に、通信装置Ａを構成する通信モジュール回路４と入力側フィルタ回路１９とを設け、電源アダプタ２’の電源回路６を通信モジュール回路４への電力供給に兼用することが考えられる。この構成では、電力線に対しては電源アダプタ２’を１本の接続線で接続すればよい。これに類似する技術として、端末装置（携帯電話）の充電器に通信モジュール回路を設けたものもある（たとえば特許文献１参照）。
特開２００５−３０６０７号公報（第５頁、図４）

しかし、図６に示した構成でも、電源アダプタ２’と端末装置Ｂとを接続するために、電源用と通信用との２本の接続線（電源ケーブル２９と通信ケーブル２７）が必要であり、電力線と端末装置Ｂとの間においては合計３本の接続線が必要になる。すなわち、通信装置Ａを使用しない場合の、電力線と電源アダプタ２’との間および電源アダプタ２’と端末装置との間をそれぞれ１本の接続線で接続可能な構成に比べると、接続線の本数が多く、依然として接続線同士が絡まりやすく、また接続線の接続作業が面倒であり、接続線を邪魔にならないように引き回す作業も手間がかかるという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、電力線と電源アダプタとを１本の接続線で接続し、かつ電源アダプタと端末装置とを２線式の１本の接続線で接続しながらも、端末装置と他装置との間で電力線搬送による通信を可能とする通信装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、商用電源に重畳されることにより商用電源の電力線上を伝送される伝送信号を用いて、端末装置と電力線を介して端末装置に接続された他装置との間で電力線搬送による通信を可能とする通信装置であって、端末装置に組み込まれ、端末装置の出力に基づいて伝送信号を生成し前記他装置に送信するとともに、他装置からの伝送信号に基づいて端末装置で処理可能な信号を生成し端末装置に出力する通信回路を有した装置本体と、電力線からの商用電源を直流電源に変換して装置本体に供給する電源回路を有した電源アダプタとを備え、装置本体と電源アダプタとが、伝送信号を直流電源に重畳させて通過させる２線式の接続線を用いて接続され、電源アダプタが、電力線と接続線との間において電源回路とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部を有し、装置本体が、接続線と通信回路との間において接続線を通して入力される電源アダプタの出力から直流電源を分離して通信回路に供給する分離回路を有することを特徴とする。

この構成によれば、電源アダプタが、電力線と接続線との間において電源回路とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部を有するから、装置本体が組み込まれた端末装置と、電源アダプタとの間を２線式の１本の接続線で接続しながらも、電源回路から通信回路に供給される直流電源に重畳させる形で伝送信号を接続線に通すことができる。すなわち、電力線と電源アダプタとを１本の接続線で接続し、かつ電源アダプタと端末装置とを２線式の１本の接続線で接続しながらも、端末装置と他装置との間で電力線搬送による通信を実現することができる。なお、ここでいう端末装置に組み込まれるとは、端末装置の製造時から端末装置内に予め設けられた状態や、端末装置に設けられた拡張スロット等に装着されることにより端末装置に一体に結合された状態などを含む。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記信号通過部が、前記電源回路の入力側と出力側とを電気的に絶縁する絶縁回路と、電源回路への伝送信号の流入を阻止する流入阻止回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、絶縁回路により電源回路の入力側と出力側とを電気的に絶縁しているので、電力線にコモンモードノイズが乗っていてもこのコモンモードノイズが装置本体に影響することはない。また、流入阻止回路により電源回路への伝送信号の流入を阻止しているので、電源回路に伝送信号が流入して直流電源にノイズが乗じることはない。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記装置本体が、前記接続線と前記通信回路との間であって前記伝送信号が通る経路上に、接続線のコモンモードノイズを除去するノイズ除去回路を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、接続線が平行線であっても、ノイズ除去回路によって接続線のコモンモードノイズを除去することができ、接続線から装置本体への不要輻射を防止することができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記電源アダプタが、前記信号通過部と前記電力線との間および信号通過部と前記接続線との間に、接続線のコモンモードノイズを除去するノイズ除去回路を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、接続線が平行線であっても、ノイズ除去回路によって接続線のコモンモードノイズを除去することができ、接続線から電源アダプタへの不要輻射を防止することができる。

本発明は、電源アダプタが、電力線と接続線との間において電源回路とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部を有するから、装置本体が組み込まれた端末装置と、電源アダプタとの間を２線式の１本の接続線で接続しながらも、電源回路から通信回路に供給される直流電源に重畳させる形で伝送信号を接続線に通すことができる。すなわち、電力線と電源アダプタとを１本の接続線で接続し、かつ電源アダプタと端末装置とを２線式の１本の接続線で接続しながらも、端末装置と他装置との間で電力線搬送による通信を実現することができるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の通信装置Ａは、図１に示すように、端末装置Ｂ（ここではパーソナルコンピュータ）に組み込まれ端末装置Ｂの内部回路である端末回路３に接続された通信モジュール回路４（通信回路）を有する装置本体１と、電力線５からの商用電源を直流電源に変換して装置本体１に供給する電源回路６を有した電源アダプタ２とを備える。ここでは装置本体１は、端末装置Ｂに対応する拡張ボードの形態を採用しており、端末装置Ｂに設けられた拡張スロットに装着されることにより、端末回路３に直接接続される形で端末装置Ｂに組み込まれる。

通信モジュール回路４は、従来構成として説明したものと同様に、端末回路３の出力に基づいて伝送信号を生成し電力線５を介して接続された他装置（図示せず）に送信するとともに、当該他装置からの伝送信号に基づいて端末回路３で処理可能な信号を生成し端末回路３に出力する機能を有する。ここでは、図２に示すように、伝送信号を入出力する通信ポート７と、電源回路６からの直流電源を受電する電源ポート８と、端末回路３に接続される端末ポート９とを通信モジュール回路４に備えている。装置本体１を端末装置Ｂに組み込む形態によっては、端末ポート９に端末回路３を接続するためのＲＪ−４５などのモジュラコネクタ２６（図５，６参照）が設けられていてもよい。図示する通信モジュール回路４は、通信ポート７に対して送信アンプ１０および受信バンドパスフィルタ１１のそれぞれを介してＡ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換回路１２が接続され、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換回路１２と端末ポート９との間に電力線搬送の通信プロトコルの制御を行う専用のチップである電力線通信チップ１３およびＥｔｈｅｒ回路１４を備えた構成を有する。Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換回路１２には発振器１５が接続され、電力線通信チップ１３にはＲＡＭ１６とフラッシュメモリ１７とが接続されている。

ところで、別体に形成された電源アダプタ２と装置本体１とは図１に示すように２線式の１本の接続線１８を用いて接続されており、本実施形態では接続線１８として２線を撚って対とした所謂ツイストペアケーブルを用いている。この接続線１８は、電源アダプタ２と装置本体１との間において、後述するように電源回路６からの直流電源に重畳させた形で伝送信号を通過させるものである。

以下では、商用電源を直流電源に変換して通信モジュール回路４に供給する経路と、電力線５および通信モジュール回路４の間で伝送信号を通過させる経路とを形成する構成を、電源アダプタ２および装置本体１のそれぞれについて説明する。なお、商用電源に重畳されることにより電力線５上を伝送される伝送信号としては、商用電源の周波数である５０Ｈｚ（あるいは６０Ｈｚ）よりも高い周波数帯域の信号を用いる。

本実施形態の電源アダプタ２には、電力線５と接続線１８との間において電源回路６とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部が設けられている。信号通過部は、電源回路６の入力側（電力線５側）と出力側（接続線１８側）とを電気的に絶縁する絶縁回路としての結合トランスＴ１を含んでおり、さらに、電源回路６の入力側に設けられた入力側フィルタ回路１９と、電源回路６の出力側に設けられた出力側フィルタ回路２０とを有している。

入力側フィルタ回路１９は、電力線５と電源回路６との間に設けられた一対のインダクタＬ１，Ｌ２（流入阻止回路）と、電力線５と結合トランスＴ１との間に設けられた一対のコンデンサＣ１，Ｃ２とで構成される。インダクタＬ１，Ｌ２としては、電源回路６の入力側に伝送信号が流れ込まないように、伝送信号の周波数帯域の信号に対して高インピーダンスであって、５０Ｈｚ（あるいは６０Ｈｚ）の商用電源に対して低インピーダンスとなるものを用いている。コンデンサＣ１，Ｃ２は伝送信号の周波数帯域の信号を通過させるハイパスフィルターを構成するものであって、５０Ｈｚ（あるいは６０Ｈｚ）の商用電源が結合トランスＴ１に流れ込むことを阻止する。

また、出力側フィルタ回路２０は、接続線１８と電源回路６との間に設けられた一対のインダクタＬ３，Ｌ４（流入阻止回路）と、接続線６と結合トランスＴ１との間に設けられたコンデンサＣ３とで構成される。このインダクタＬ３，Ｌ４としては、電源回路６の出力側に伝送信号が流れ込まないように、伝送信号の周波数帯域の信号に対して高インピーダンスであって、直流電源に対して低インピーダンスとなるものを用いている。コンデンサＣ３は直流カット用であって、電源回路６から出力された直流電源が結合トランスＴ１に流れ込むことを阻止する。

一方、装置本体１においては、接続線１８と通信モジュール回路４との間に、接続線１８を通して入力される電源アダプタ２の出力から直流電源の成分を分離し通信モジュール回路４に供給する分離回路２１が設けられている。分離回路２１は、接続線１８と通信モジュール回路４の電源ポート８との間に設けられた一対のインダクタＬ５，Ｌ６と、接続線１８と通信モジュール回路４の通信ポート７との間に設けられた一対のコンデンサＣ５，Ｃ６とで構成される。インダクタＬ５，Ｌ６としては、伝送信号の周波数帯域の信号に対して高インピーダンスであって、直流電源に対して低インピーダンスとなるものを用いている。コンデンサＣ５，Ｃ６は直流カット用であって、電源回路６から出力された直流電源が通信モジュール回路４の通信ポート７に流れ込むことを阻止している。

上述した構成によれば、電力線５からの商用電源は電源回路６で直流電源に変換され、この直流電源が出力側フィルタ回路２０と接続線１８と分離回路２１とを介して通信モジュール回路４に供給されることになる。一方、通信モジュール回路４は、分離回路２１と接続線１８と電源アダプタ２内の信号通過部と電力線５とを介して、他装置との間で伝送信号を授受することができる。すなわち、装置本体１が組み込まれた端末装置Ｂと電源アダプタ２との間を２線式の１本の接続線１８で接続しながらも、電源回路６から通信モジュール回路４に供給される直流電源に重畳させる形で伝送信号を接続線１８に通すことができる。したがって、本実施形態では、電力線５と電源アダプタ２との間、および電源アダプタ２と端末装置Ｂとの間をそれぞれ１本の接続線１８で接続しながらも、端末装置Ｂと他装置との間で電力線搬送による通信を実現することができる。

また、本実施形態では、電源回路６からの直流電源を通信モジュール回路４だけでなく端末回路３にも供給するために、通信モジュール回路４の電源ポート８に接続された電源送り端子２２が装置本体１に設けられている。すなわち、端末回路３は端末装置Ｂ内で装置本体１の電源送り端子２２に接続されることにより、電源回路６からの直流電源が供給されることになる。

（実施形態２）
本実施形態の通信装置Ａは、図３に示すように、接続線１８のコモンモードノイズを除去するノイズ除去回路として機能するコモンモードチョーク２３を設けた点が実施形態１の通信装置Ａとは相違する。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

図３では、装置本体１において、接続線１８と分離回路２１を構成するコンデンサＣ５，Ｃ６との間の位置にコモンモードチョーク２３が設けられている。この構成によれば、図３のように接続線１８として実施形態１のツイストペアケーブルに代えて平行線を用いた場合でも、コモンモードチョーク２３によって接続線１８のコモンモードノイズを除去することができるから、接続線１８から装置本体１の内部回路への不要輻射を抑制することができる。

ただし、図３に示した構成では、コモンモードチョーク２３に直流電源６の直流成分も流れることになるので、コモンモードチョーク２３の直流重畳特性に従ってコモンモードチョーク２３の形状に直流電源の電流量に応じた制約を受けることになる。一方、図３の構成に代えて、分離回路２１を構成するコンデンサＣ５，Ｃ６と通信モジュール回路４の通信ポート７との間にコモンモードチョーク２３を設けるようにしてもよく、この場合には、コモンモードチョーク２３に直流電源の直流成分が流れることはないので、コモンモードチョーク２３の形状に関する制約が緩和され、コモンモードチョーク２３の小型化が可能になる。

また、図４に示すように、電源アダプタ２にコモンモードチョーク２４，２５を設けるようにしてもよい。図４ではコモンモードチョーク２４，２５は、電力線５と入力側フィルタ回路１９との間、および接続線１８と出力側フィルタ回路２０との間にそれぞれ設けられている。この構成では、図４のように接続線１８として平行線を用いた場合でも、コモンモードチョーク２４，２５によって接続線１８のコモンモードノイズを除去することができるから、接続線１８から電源アダプタ２の内部回路への不要輻射を抑制することができる。

さらに、図４の構成に代えて、コモンモードチョーク２４を入力側フィルタ回路１９と結合トランスＴ１との間に設け、かつコモンモードチョーク２５を出力側フィルタ回路２０と結合トランスＴ１との間に設けるようにしてもよく、この場合には、コモンモードチョーク２４，２５に直流電源の直流成分が流れることはないので、結果的に、コモンモードチョーク２４，２５の直流重畳特性に基づく形状の制約が緩和され、コモンモードチョーク２４，２５の小型化が可能になる。

ところで、エミット（ＥＭＩＴ（Embedded Micro Internetworking Technology）)と称する機器組み込み型ネットワーク技術（機器に簡単にミドルウェアを組み込んでネットワークに接続できる機能を備えるネットワーク技術、以降、ＥＭＩＴ技術と称する。）を用いることで、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の外部端末（図示せず）から様々な設備機器（照明装置、空調装置、動力装置、センサ、電気錠、ウェブカメラ等、以降、ＥＭＩＴ端末と称する。）＜図示せず＞にアクセスして、ＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御することができるシステムがある。

尚、ＥＭＩＴ端末は、マイコン搭載の組み込み機器であり、機器組み込み型のネット接続用ミドルウェアでありＥＭＩＴ技術を実現するＥＭＩＴソフトウェアが搭載されている。

上述のＥＭＩＴ技術を応用したシステム（以降、ＥＭＩＴシステムと称する。）としては、外部端末がインターネット上に設けられたセンタサーバ（図示せず）経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものや、センタサーバを介することなく、例えばＥＭＩＴソフトウェアが搭載された外部端末から、直接各ＥＭＩＴ端末にアクセスしてＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものを挙げることができる。

そして例えば、建物（戸建住宅、マンション、ビル、工場用等）＜図示せず＞内にインターネットに接続された端末装置Ｂを設置するとともに、当該建物内に分散配置されたＥＭＩＴ端末に上述の本発明の実施形態１〜２に係る通信装置Ａを採用し、端末装置Ｂと各ＥＭＩＴ端末との間で電力線搬送による通信を実現することにより、端末装置Ｂ経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御するようにしてもよい。

本発明の実施形態１の構成を示す回路図である。同上に用いる通信モジュール回路の構成を示す回路図である。本発明の実施形態２の構成を示す回路図である。同上の他の構成を示す回路図である。従来例を示す回路図である。他の従来例を示す回路図である。

符号の説明

１装置本体
２電源アダプタ
３端末回路
４通信モジュール回路（通信回路）
５電力線
６電源回路
１８接続線
２１分離回路
２３〜２５コモンモードチョーク（ノイズ除去回路）
Ａ通信装置
Ｂ端末装置
Ｌ１〜Ｌ４インダクタ（流入阻止回路）

Claims

商用電源に重畳されることにより商用電源の電力線上を伝送される伝送信号を用いて、端末装置と電力線を介して端末装置に接続された他装置との間で電力線搬送による通信を可能とする通信装置であって、端末装置に組み込まれ、端末装置の出力に基づいて伝送信号を生成し前記他装置に送信するとともに、他装置からの伝送信号に基づいて端末装置で処理可能な信号を生成し端末装置に出力する通信回路を有した装置本体と、電力線からの商用電源を直流電源に変換して装置本体に供給する電源回路を有した電源アダプタとを備え、装置本体と電源アダプタとは、伝送信号を直流電源に重畳させて通過させる２線式の接続線を用いて接続され、電源アダプタは、電力線と接続線との間において電源回路とは別経路で伝送信号を通過させる信号通過部を有し、装置本体は、接続線と通信回路との間において接続線を通して入力される電源アダプタの出力から直流電源を分離して通信回路に供給する分離回路を有することを特徴とする通信装置。
前記信号通過部は、前記電源回路の入力側と出力側とを電気的に絶縁する絶縁回路と、電源回路への伝送信号の流入を阻止する流入阻止回路とを備えることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記装置本体は、前記接続線と前記通信回路との間であって前記伝送信号が通る経路上に、接続線のコモンモードノイズを除去するノイズ除去回路を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信装置。
前記電源アダプタは、前記信号通過部と前記電力線との間および信号通過部と前記接続線との間に、接続線のコモンモードノイズを除去するノイズ除去回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。