JP2009005140A - 試験装置及び試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電力線が電力搬送通信における通信の品質を確保できるか否かを、迅速に判断できる試験装置を提供する。
【解決手段】搬送波を重畳することによって通信を行う電力線搬送波通信に用いられる商用電力線の状態を試験する試験装置であって、信号を送信する送信部と、信号を受信する受信部と、を備え、前記受信部は、受信した信号の状態に基づいて、前記商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを表示する表示部を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力線搬送通信に用いられる試験装置に関し、特に、商用電力線が電力搬送通信における通信の品質を確保できるか否かを、迅速に判断できる試験装置に関する。

電力線搬送通信（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＰＬＣ）とは、商用電力線に高周波の搬送波を重畳することによって、商用電力線を介してデータの送受信を可能とする技術である。

一般的に、家庭内や店舗等に用いられる商用電力線には、商用電源を利用する様々な電気機器が接続されている。電気機器は、商用電力線の特性インピーダンスに影響を与える。特に、充電器等の低インピーダンス機器が接続されている場合は、商用電力線の特性インピーダンスに大きく影響を及ぼし、電力線搬送通信の信頼性が低下する可能性がある。

そのため、電力線搬送通信を行う商用電力線に低インピーダンス機器が接続されている場合は、搬送波に対して高インピーダンスとなるフィルタ回路を接続することによって、商用電力線の特性インピーダンスへの影響を低減させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−６５５８３号公報

商用電力線のどの箇所にどのような電気機器が接続されているかが予め判明していれば、前述のようなフィルタ回路を接続することで商用電力線の特性インピーダンスへの影響を低減させることができる。

しかしながら、例えば店舗に既設の商用電力線に後から電力線搬送通信システムを追加するような場合、どの場所にどのような機器が接続されているのかが正確でない場合がある。そのため、どの箇所にフィルタ回路を接続すればよいかが直ちに判明しないことがある。特に、差込コンセント口を介してではなく、商用電力線に直接機器が接続されている場合は、その機器が商用電力線のどの箇所に接続されているのかを判断することは難しい。

従って、電力線搬送通信を行おうとする商用電力線のどの場所にどのような機器が接続されているのかが予め判明していない場合には、前述のようなフィルタ回路を適切に接続することは難しいという問題点があった。

さらに、既存の店舗等に新たに電力線搬送通信システムを設置する場合は、営業を妨げないように迅速に作業することが望ましい。その場合にも、商用電力線のどの場所にどのような機器が接続されているのかが予め判明していない場合には、作業時間が延びてしまい、店舗の営業に影響を与える可能性がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、商用電力線のどの場所にどのような機器が接続されているのかが予め判明していない場合にも、商用電力線が電力搬送通信における通信の品質を確保できるか否かを、迅速かつ容易に判断することができる試験装置を提供することを目的とする。

本発明は、搬送波を重畳することによって通信を行う電力線搬送波通信に用いられる電力線の信頼性を測定する試験装置であって、信号を送信する送信部と、前記送信された信号を受信する受信部と、前記受信した信号の状態に基づいて、前記電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によると、電力線搬送通信に用いられる商用電力線が、電力搬送通信における通信の品質を確保できるか否かを、特別な技能を持った作業者でなくとも、迅速かつ容易に判断することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態のテスター（ラインインピーダンス・テスター）の説明図である。

本発明の実施の形態では、既設の商用電力線に対して電力線搬送通信システムを構成する際の前段階の作業として、商用電力線の特性インピーダンスが電力線搬送通信に適しているか否か、すなわち、電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを判定する試験を行う。この試験は、試験装置（ラインインピーダンス・テスター、以下、単にテスターのみと表記する）を用いる。

テスターは、送信部１０と受信部２０とによって構成される。

送信部１０は、商用電力線に対して、所定の信号を電力線の交流電圧に重畳して送信する。受信部２０は、送信部によって送信された信号を交流電圧から抽出して、抽出された信号の状態に基づいて、当該商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを表示する。

送信部１０は、前面にスタートスイッチ１１とストップスイッチ１２と波形切り換えスイッチ１３を備える。また、送信部１０は、電源ケーブル１４と送信ケーブル１５とを備える。送信ケーブル１５にはコンデンサボックス１６が接続されている。

電源ケーブル１４は、所定の周波数帯の搬送波であるバースト信号を商用電力線に送信する場合に使用される。電源ケーブル１４の端部は差込プラグ形状となっており、商用電力線の差込プラグ受け（コンセント）に接続される。

また、電源ケーブル１４は、送信部１０への電力供給源としてもよい。なお、送信部１０への電力の供給が商用電力線の特性インピーダンスに変動を与えるなど好ましくない状況である場合は、送信部１０への電力を、バッテリ又はその他の電源によって供給してもよい。

波形切り換えスイッチ１３がバースト信号側に選択されている場合にスタートスイッチ１１が操作されると、送信部１０はバースト信号を搬送波として商用電力線に送信する。ストップスイッチ１２が操作された場合は、送信部１０はこの搬送波の送信を停止する。

送信ケーブル１５は、方形パルス波を商用電力線に送信する場合に使用する。波形切り換えスイッチ１３が方形パルスに選択されている場合にスタートスイッチ１１が操作された場合は、送信ケーブル１５から方形パルス波が送信される。

受信部２０は、表示部２１と受信ケーブル２２と受信機能（判定部）２３とを備える。

受信ケーブル２２は、送信部１０から送信された搬送波を受信する。受信ケーブル２２の端部は差込プラグ形状となっており、商用電力線の差込プラグ受け（コンセント）に接続される。

表示部２１は、商用電力線が電力線搬送通信に適しているか否かを表示するための三つのＬＥＤ（赤色、黄色、青色）を備える。

受信機能（判定部）２３は、送信部１０から送信された搬送波の波形の状態を判定する。そして、この判定結果を、表示部２１の赤色、黄色、青色の三つのＬＥＤの何れかを点灯させることによって表示する。

青色のＬＥＤが点灯した場合は、当該商用電力線は電力線搬送通信に適していると判断されたこととなる。

黄色のＬＥＤ、又は、赤色のＬＥＤが点灯した場合は、当該商用電力線は電力線搬送通信の信頼性が確保できない状態であると判断されたこととなる。

作業者は、このランプを観察することによって、商用電力線が電力線搬送通信に適しているか否かを、瞬時に判定することができる。

図２は、本発明の実施の形態のテスターを用いた試験方法の一例の説明図である。

この図２に示した例は、単相１００Ｖ（又は２００Ｖ）の商用電力線１００の試験を行う様子を示す。

一般的に、商用電力線は、電力の供給側（例えば配電盤）から、終端側へ向かう一筆書きの経路となっている。

前述のように、商用電力線には様々な電気機器（例えば、低インピーダンス機器２００Ａ、２００Ｂ）が接続されている。しかし、商用電力線が付設されている店舗の従業員や、試験を行う作業員は、どのような設置場所にどのような負荷の機器が接続されているかを正確に把握していない場合が多い。

そこで、図２に示すように、経路の特性インピーダンスの試験を行うために電力の供給側に送信部１０を接続し、終端側に受信部２０を接続する。接続には差込プラグ受けに電源ケーブル１４及び受信ケーブル２２を接続することにより行う。なお、差込プラグ受けが備えられていない場合は、商用電力線に差込プラグ受けを増設してもよい。

そして、送信部１０がバースト信号を交流電圧に重畳して送信し、受信部２０がバースト信号を受信する。受信部２０において、バースト信号の状態を確認し、電力線搬送通信に適しているか否かの判定がなされる。この判定は、受信部２０の表示部２１に表示される。

図３は、本発明の実施の形態の、送信部１０から送信されたバースト信号に対して、受信部２０が判定する判定基準の一例を示す説明図である。

なお、本発明の実施形態では、低速型の電力線搬送通信システムを用いる場合を例に説明する。

図３（Ａ）は、送信部１０によって送信されるバースト信号の一例を示す。

送信部１０は、電圧が５Ｖで、周波数が１２５〜２００［ｋＨｚ］の信号を所定間隔で繰り返すバースト信号を送信する。

これに対して、受信部２０の受信機能（判定部）２３は、受信した信号のレベルに応じて、次のように判定する。

受信信号レベルが５００ｍＶ以上であれば、受信レベルは良好（受信レベル３）であり、電力線搬送通信に適していると判断して、青色のＬＥＤを点灯させる（図３（Ｂ））。

受信信号レベルが３００ｍＶ以上、５００ｍＶ未満であれば、受信レベルは良好ではなく（受信レベル２）、電力線搬送通信に最適とはいえないと判断し、黄色のＬＥＤを点灯させる（図３（Ｃ））。

受信信号レベルが３００ｍＶ未満であれば、受信レベルは不良（受信レベル１）であり、電力線搬送通信には適さない、すなわち、現状では通信の信頼性が確保できないいと判断し、赤色のＬＥＤを点灯させる（図３（Ｄ））。

特に、（３）の場合は（好ましくは（２）の場合も含めて）、商用電力線に接続されている機器に対して対策を行う必要がある。

なお、図３に示した判定基準は、低速型の電力線搬送システム（搬送波周波数が数１０〜数１００［ｋＨｚ］程度、通信速度が９６００ｂｐｓ程度）を用い、搬送波の経路が２００ｍ程度である場合の一例を示した。これに対して、高速型の電力線搬送通信システム（搬送波周波数が２〜数１０［ＭＨｚ］程度、通信速度が数１０〜数１００［Ｍｂｐｓ］程度）を用いる場合には、送信部１０が送信するバースト信号、及び、受信部２０の判断基準となる信号レベルを、それぞれ最適な値に設定する。

このように、本発明の実施の形態では、受信部２０の表示部２１において、青色、黄色又は赤色の三つのＬＥＤによって、商用電力線の特性インピーダンスが電力線搬送通信に適しているか否かを表示する。このように構成することによって、作業者は、特殊な技能を備えていなくても、ＬＥＤを観察するのみで、商用電力性の状態を瞬時に判定することができる。

ここで、商用電力線に低インピーダンスの機器が接続されていることが明らかであった場合は、その機器にインピーダンス補償回路を接続することによる対策を実行したり、物理的に商用電力線から取り外すという対策を実行する。その上で再度テスターによる試験を実行して、青色のＬＥＤが点灯すれば、当該商用電力線は電力線搬送通信に適するものとなったことが確認できる。

しかし、商用電力線のどの場所にどのような機器が接続されているかが明らかでない場合には、以下に説明するように、方形パルス波を用いた試験を行う。

図４は、本発明の実施の形態のテスターによる、方形パルス波を用いた試験方法の一例の説明図である。

まず、送信部１０は、送信ケーブル１５を介して商用電力線に接続する。コンデンサボックス１６には端子が備えられており、この端子にオシロスコープ３０を接続する。

また、商用電力線の端部において、受信部２０は取り外し、開放端としておく。

オシロスコープ３０は、送信部１０によって送信された方形パルス波を表示可能に設定されている。すなわち、コンデンサボックス１６によって商用電力線の交流波形の影響を受けず、送信される方形パルス波と商用電力線の特性による反射波とが合成された波形を測定することができる。

この状態で、送信部１０の波形切り換えスイッチ１３を方形パルスに設定し、スタートスイッチ１１を操作することによって、試験を開始する。

図５は、本発明の実施の形態の、送信部１０から送信された方形パルス波に対して、オシロスコープ３０による測定結果の一例を示す説明図である。

図５（Ａ）は、送信部１０から送信される方形パルス信号である。

これに対して、商用電力線の特性による反射波が送信側に届く。この反射波と送信された方形パルス波とが合成された波形が、オシロスコープ３０によって表示される。

図５（Ｂ）は、反射波と方形パルス波とが合成された波形の一例を示す。このような波形（特にマイナス側に変調した波形）が表示された場合は、商用電力線に低インピーダンス機器が存在すると判定されたこととなる。

この波形を観察することで、送信部１０から反射波を発生させる低インピーダンス機器までの距離が判明する。

具体的には、送信部１０から低インピーダンス機器までの距離ｌは、次の式によって算出することができる。

まず、
Δ＝ｌ√（ＬＣ）
であり、このとき、特性インピーダンスＲ０は、
Ｒ０＝√（Ｌ／Ｃ）
であるので、
ｌ＝Δ／√（ＬＣ）
＝Δ／（Ｒ０Ｃ）
となる。

なお、
Ｌ：電力線の単位長さ当たりのインダクタンス［Ｈ／ｍ］
Ｃ：電力線の単位長さ当たりの静電容量［Ｆ／ｍ］
ｌ：電力線に接続された負荷までの距離［ｍ］
である。

このように、送信部１０からの距離ｌが算出され、その場所に存在する機器にインピーダンス補償回路を接続することによる対策を実行したり、物理的に商用電力線から取り外すという対策を実行する。その上で、再度、図４に示す試験を実行する。

なお依然として、オシロスコープ３０による測定波形が、図５（Ｂ）に示すように反射波が測定された場合は、前述の式によってさらに機器の距離を算出し、当該機器に対してさらに対策を実行する。

図５（Ｃ）は、商用電力線に低インピーダンス機器が存在せず、商用電力線の端部による反射によって発生する反射波のみが合成された波形である。すなわち、図５（Ａ）に示す波形に対して、マイナス側の波形が現れていない良好な状態である。

オシロスコープ３０による表示波形が、図５（Ｃ）に示すように、低インピーダンス機器の影響による波形が表示されなかった場合は、当該商用電力線における低インピーダンス機器の対策は完了したとみなせる。

そして、次に、前述の図２のように、送信部１０及び受信部２０を用いてバースト波形による試験を再度実行する。ここで青色のＬＥＤが点灯すれば、当該商用電力線は電力線搬送通信に適するものとなったことが確認できる。

図６は、本発明の実施の形態のテスターを用いた試験による対策が完了した状態の一例の説明図である。

前述の図４に示す試験によって、低インピーダンス機器の位置が判明し、当該低インピーダンス機器に対して対策を施す。

例えば、低インピーダンス機器２００Ａは、商用電力線との間にインピーダンス補償回路を接続することによって、インピーダンスを整合させている。

また、低インピーダンス機器２００Ｂは、インピーダンス補償回路による対策ができないため、物理的に商用電力線から取り除く。

そして、送信部１０及び受信部２０を用いてバースト波形による試験を実行した結果、受信部２０の表示部２１において、青色のＬＥＤが点灯したことが確認される。

この状態で、当該商用電力線は、電力線搬送通信に適したものとなったことが確認できる。

なお、受信部２０とオシロスコープ３０とは、同一の筐体に備えられていてもよい。

例えば、受信部２０に切り換えスイッチを備え、バースト波形の試験時には、表示部２１を三つのＬＥＤによる表示に切り換え、方形パルス波の試験時には、表示部２１をオシロスコープによる表示に切り換えるように構成してもよい。この場合、送信部１０と同様に、受信部２０に、波形測定のためのプローブを備えてもよい。

以上のように、本発明の実施の形態のテスターでは、まず、商用電力線の一端に送信部１０を、他端に受信部２０をそれぞれ設置し、送信部１０から所定の周波数帯の搬送波をバースト信号として送信する。受信部２０は、送信されたバースト信号を受信すると、受信した信号の状態によって青色、黄色又は赤色のＬＥＤの何れか一つを点灯させる。

これによって、作業者は、特別な技能を必要とすることなく、発光されたＬＥＤを観察するだけで、商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを迅速かつ容易に判断することができる。

その上で、黄色又は赤色ＬＥＤが点灯することによって、商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できないと判定された場合は、受信部２０を取り外して、送信部１０は、コンデンサボックスを介した送信ケーブル１５に変更し、送信部１０と同一端にオシロスコープ３０を設置する。そして、方形パルス信号を送信する。オシロスコープ３０は、送信された方形パルス信号と、商用電力線の特性により反射した信号とが合成された波形を表示する。この波形を観察して、前述のような数式によって、送信部１０から低インピーダンス機器までの距離を算出することができるので、その場所に存在する機器に適切な対策を施すことができる。

本発明の実施の形態のテスター（ラインインピーダンス・テスター）の説明図である。 本発明の実施の形態のテスターを用いた試験方法の一例の説明図である。 本発明の実施の形態の受信部が判定する判定基準の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態のテスターによる、方形パルス波を用いた試験方法の一例の説明図である。 本発明の実施の形態のオシロスコープによる測定結果の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態のテスターを用いた試験による対策が完了した状態の一例の説明図である。

符号の説明

１０ 送信部
１１ スタートスイッチ
１２ ストップスイッチ
１３ 波形切り替えスイッチ
１４ 電源ケーブル
１５ 送信ケーブル
１６ コンデンサボックス
２０ 受信部
２１ 表示部
２２ 受信ケーブル
２３ 受信機能（判定部）
３０ オシロスコープ
１００ 商用電力線
２００Ａ、２００Ｂ 低インピーダンス機器
３００ インピーダンス補償回路

Claims (10)

1. 搬送波を重畳することによって通信を行う電力線搬送波通信に用いられる電力線の信頼性を測定する試験装置であって、
   信号を送信する送信部と、
   前記送信された信号を受信する受信部と、
   前記受信した信号の状態に基づいて、前記電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする試験装置。
2. 前記送信部は、所定の周波数帯の搬送波を信号として送信するか、所定の方形パルス波を信号として送信するか、を選択可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
3. 前記表示部は複数の発光部を備え、前記判定部による判定結果を、前記発光部の何れか一つを発光させることにより表示することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
4. 前記送信部は前記商用電力線の一端に、前記受信部は前記商用電力線の他端に備えられ、
   前記判定部は、前記送信部により送信された所定の周波数帯の搬送波を受信した信号の状態に基づいて、前記送信部と前記受信部との間の商用電力線における電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の試験装置。
5. 前記表示部は、前記送信部により送信された所定の方形パルス波を受信した結果の信号の波形を表示することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
6. 前記送信部と前記受信部とは、前記商用電力線の同一端に備えられ、
   前記表示部は、前記送信部により送信された所定の方形パルス波が前記商用電力線の特性によって変形された波形を表示することを特徴とする請求項５に記載の試験装置。
7. 搬送波を重畳することによって通信を行う電力線搬送波通信に用いられる商用電力線の信頼性を測定する試験方法であって、
   前記商用電力線に信号を送信し、
   前記送信された信号を受信し、
   前記受信した信号の状態に基づいて、前記商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否かを判定し、
   前記判定結果を表示することを特徴とする試験方法。
8. 前記商用電力線の一端から、所定の周波数帯の搬送波を信号として送信し、
   前記商用電力線の他端から、前記送信された信号を受信し、
   前記受信された信号の状態に基づいて、前記商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否か判定することを特徴とする請求項７に記載の試験方法。
9. 前記商用電力線の一端から、所定の方形パルス波を信号として送信し、
   前記商用電力線の同一端から、前記送信された信号を受信し、
   前記送信された信号が前記商用電力線の特性によって変形された波形を表示することを特徴とする請求項７に記載の試験方法。
10. 前記商用電力線の一端から、所定の周波数帯の搬送波を信号として送信し、
    前記商用電力線の他端から、前記送信された信号を受信し、
    前記受信された信号の状態に基づいて、前記商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できるか否か判定し、
    前記判定結果を、複数備えられた発光部の何れか一つを発光させることにより表示し、
    前記商用電力線が電力線搬送通信の信頼性を確保できない旨が表示された場合は、
    前記商用電力線の一端から、所定の方形パルス波を信号として送信し、
    前記商用電力線の同一端から、前記送信された信号を受信し、
    前記送信された信号が前記商用電力線の特性によって変形された波形を表示し、
    前記波形は、前記商用電力線の通信の信頼性を確保できない原因となる機器が接続されている箇所を示す情報を含むことを特徴とする請求項７に記載の試験方法。