JP2014003600A - 電力線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＬＥＤ電球・照明機器の点灯状態を商用の交流電力線を用いて高速に制御できるようにする。
【解決手段】ＡＣラインからフィルターで遮られた範囲で、１台の親機と識別のために独立なＩＤが割り振られた多数の子機との間をＰＬＣで通信して、前記親機が前記多数の子機の中から、動作制御する子機のＩＤを指定して制御を行なう電力線通信システムにおいて、前記親機は、ＡＣ電源の交流ゼロクロス点検出手段を有し、前記交流ゼロクロス点検出手段により検出されたゼロクロス点に同期してＡＣ電源の周期の中から、特定の区間を選んで前記多数の子機に向かって通信し、一回の通信期間は電源周期の約1/5〜1/10以下の長さに限定して、必要な回数分複数に分けて通信し、前記親機から送信されたＩＤを有する子機は、親機から送られてきたコマンドに対して同期して応答する。
【選択図】図１

Description

本発明は電力線通信システムに関し、特に、電力線を介して電力線通信制御装置と接続されている複数のＬＥＤ端末装置の点灯状態を制御するために用いて好適な技術に関するものである。

制御機器の電源ＯＮ／ＯＦＦや、照明の調光、温度、湿度センサのデータ読み取りを遠隔地から行うことを目的としてＡＣラインに通信信号を重畳する電力線通信技術は以前からあり、古くは１９７５年に制定されたホームオートメーションでの機器間通信に関する国際オープン工業規格Ｘ１０がある。

Ｘ１０規格は、電力配線にデジタルデータを重畳して送受信する規格であり、このデジタルデータは、１２０ｋＨｚの搬送波で符号化され、５０／６０Ｈｚの交流波形がゼロ近辺にあるときにバースト転送される。交流波形が１回ゼロクロス点にあるときに1ビットの情報を伝送するため、１コマンドあたり約８００ｍｓかかる非常に低速な通信仕様である。アドレスは８ｂｉｔであり論理的に２５６種類の機器を制御できる。

また、同じ目的の電力線通信規格で通信速度と通信信頼性を向上させた米エシェロン社のLon Worksの電力線通信システムがあり、１９９９年にANSI/EIA709.1、ISO/IEC14908-3標準規格として採用されている。

この通信システムは、ゼロクロス点によらずＣバンド（１３２ＫＨｚ／１１５ＫＨｚ）のBPSKまたはＡバンド（８６ＫＨｚ／７５ＫＨｚ）のＢＰＳＫのいずれかを通信キャリアとして使用し、データ通信速度はＣバンドで５．４Ｋｂｐｓ、Ａバンドで３．６Ｋｂｐsである。アドレスは３２ｂｉｔのＩＰｖ４をサポートしており、電力線通信に限らないネットワークトポロジーを構成することもできる。

前者は、非常に簡易な制御システムとしてホームユースなどで現在でも用いられており、また後者もビルのメンテナンスなどの信頼性の高い用途の制御システムに採用されている。商用の交流電力線に流れる電流の電圧が０になるゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路を備えた電力線通信方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１７２３２９号公報

近年、省電力のニーズの高まりを背景としてＬＥＤ電球、ＬＥＤ照明機器が急速に普及するようになってきており、リモコンによって調光・調色制御ができるような高機能な照明機器も出てきている。このようなＬＥＤ電球・照明機器はデジタル機器として捉えることもでき、オフィスや商業店舗、結婚式場、野菜工場などにおいてはこれらの照明機器を個別に管理する他、複数のＬＥＤ電球をまとめてグループ制御したいニーズが高まっている。

前述の特許文献１に記載の技術は、子機側の機器が少ない場合、例えば、子機側のカメラ機器が８台程度接続されているような場合には用いることは可能である。しかしながら、商用の交流電力線に流れる電流の電圧が０になるゼロクロス付近だけを用いて動作制御を行うのでは、通信可能時間が短時間に制限される。複数のＬＥＤ電球・照明機器の調光、調色、ＯＮ／ＯＦＦ制御などを行う場合には、通信スピードを高速化する必要があった。

また、使用する照明器具が力率改善されている場合には、ゼロクロス付近に電源周期に同期したノイズが発生してしまう場合があった。さらに、多数の子機の動作を一斉に切り替えると電源電流の大きな変動により電圧が変動してしまう問題があった。
本発明は前述の問題点に鑑み、複数のＬＥＤ電球・照明機器の点灯状態を商用の交流電力線を用いて高速に制御できるようにすることを目的とする。
また、ゼロクロス点を基準に通信期間を調整、変更し、通信系に検出されるノイズの大きさを評価して、ノイズの少ない期間だけを選定して通信することで電源同期ノイズの影響を避けること、グループ制御、動作モード制御により複数の子機を一斉に制御することで高速に制御すること、多数の子機の動作を一斉に切り替えると、発生してしまう電源電流の変動を多数の子機の動作の切り替えのタイミングをずらすことで押えることを他の目的とする。

本発明の電力線通信システムは、
ＡＣラインからフィルターで遮られた範囲で、１台の親機と識別のために独立なＩＤが割り振られた多数の子機との間をＰＬＣで通信して、前記親機が前記多数の子機の中から、動作制御する子機のＩＤを指定して制御を行なう電力線通信システムにおいて、
前記親機は、ＡＣ電源の交流ゼロクロス点検出手段を有し、
前記交流ゼロクロス点検出手段により検出されたゼロクロス点に同期してＡＣ電源の周期の中から、特定の区間を選んで前記多数の子機に向かって通信し、一回の通信期間は電源周期の約1/5〜1/10以下の長さに限定して、必要な回数分複数に分けて通信し、
前記親機から送信されたＩＤを有する子機は、親機から送られてきたコマンドに対して同期して応答することを特徴とする。

本発明によれば、複数のＬＥＤ電球・照明機器を複数個にグループ分けし、各グループ毎に点灯状態を制御するようにしたので、複数のＬＥＤ電球・照明機器の点灯状態を商用の交流電力線を用いて高速に制御することができる。
また、それぞれのグループ毎にどのＬＥＤ電球・照明機器を参加させるか決められる。これにより、各ＬＥＤ電球・照明機を複数のグループに参加させることが可能となるので、点灯制御の自由度を高くすることができる。

本発明にかかわる電力線通信システムの全体構成を示す図である。 電力線通信搬送波と符号データの一例を示す図である。 ＡＣ電源に重畳させた通信タイミングを説明する図である。 管理パソコンからのＬＥＤランプグループ制御の手順を説明するタイミングチャートである。 グループ制御を説明する図である。 ＬＥＤランプタグの回路構成の一例を示す図である。 フィルター回路の構成例を説明する図である。 コントローラの構成例を説明する図である。 管理パソコンの構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態を示し、電力線通信システムの全体構成を示す図である。 第３の実施形態を示し、電力線通信システムの全体構成を示す図である。 無線送受信機の構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態を示し、電力線通信システムの全体構成を示す図である。 電力線通信制御で使用するコマンドの一例を示す図である。

本発明にかかわる電力線通信システムの構成例を図１に示す。
図１に示すように、本実施形態の電力線通信システムは、一括集中管理するための管理パソコン（上位システムを構成する集中管理装置として機能するホストコンピュータ）１０１、この管理パソコン１０１からの制御信号を伝達する制御用通信ケーブル１０２、制御信号を電力線に重畳するため搬送波に符号化するコントローラ（電力線通信制御装置：ホスト用リーダー：親機）１０３、符号化した信号を伝達するフィルター接続ケーブル１０４、宅内に引き込む商用電源ケーブル１０５、商用電源ケーブル１０５とフィルター接続ケーブル１０４を接続し、商用電源に符号化した制御信号を重畳し、かつ子機側からの応答信号を抽出してフィルター接続ケーブル１０４に伝達し、かつ商用電源ケーブル１０５側との高周波成分を遮断するフィルター１０６、複数の子機が接続されるＡＣケーブル１０７、制御対象となる子機であるＬＥＤランプタグ（照明機器群）１０８で構成されるシステムである。

コントローラ１０３がフィルター接続ケーブル１０４に出力するコマンド符号の搬送波を図２に示す。
本実施形態の電力線通信システムにおいて、搬送波と変調方式はＦＳＫ（４００ＫＨｚ／４４４ＫＨｚ）のＮＲＺＩ方式を採用している。
通信データは同期をとるためのSYNCパターンと、データ検証用のSUMチェックコードを末尾につける。なお、同期パターン：SYNCは、1６etu（element time unit:単位期間）の１の連続としている。

この搬送波をフィルター１０６で商用電源ケーブル１０５に重畳してＡＣケーブル１０７に出力する。このＡＣケーブル１０７の信号波形を図３に示す。
図３（ａ）は、交流電源に特段のノイズが重畳されず、交流電源のゼロクロス点で通信している波形の例である。

図３（ｂ）は、交流電源に特段のノイズが重畳されず、交流電源のゼロクロス点、さらに、もう１箇所で通信している波形の例である。
図３（ｃ）は、交流電源の最大ピーク電圧付近にノイズが重畳されている例で、負荷が整流回路を通して直流化して動作している場合に起きる例である。電圧波形では、矢印３０１で示すように、最大ピーク値付近で電圧が少し下がっているだけであるが、このときに集中して電源電流が流れている例である。この例でも交流電源のゼロクロス点で通信している。

図３（ｄ）は、矢印３０２で示すように、交流電源のゼロクロス付近にノイズが重畳されている例で、負荷が力率改善のために、ゼロクロス付近ぎりぎりまで受電動作を制御している場合に起きる例である。この例では、交流電源のゼロクロス付近を避けて通信している。

次に、図４のタイミングチャートを参照しながら、管理パソコン１０１からのＬＥＤランプグループ制御の手順を説明する。
図４は、グループＡに対して点灯動作を制御する例を示す図である。
時点ｔ１で管理パソコン１０１からコントローラ１０３に、ＬＥＤランプグループ制御コマンドを出力する。
コントローラ１０３は、コントローラ１０３から送られた制御コマンドを受信すると、ＰＬＣ通信で子機に発行する処理を行う（Ｓ１）。そして、時点ｔ２でＰＬＣ通信によるＬＥＤランプグループ制御コマンドを多数の子機（照明機器群）１０８に出力する。

コントローラ１０３から出力された信号は、フィルター１０６で、ＡＣケーブル１０７のＡＣ電源電圧に重畳されて、多数の子機（照明機器群）１０８に送られる。
多数の子機（照明機器群）１０８のそれぞれの照明機器は、信号からグループＡを指定した点灯命令を取り、各照明機器は、自分がグループＡに属するか判断し、グループＡに属していなければ点灯動作は実行せず、コマンドの待機状態を継続する。また、グループＡに属していれば、時点ｔ３でコマンドを受信したことをＰＬＣ通信で返信し、遅延時間（td）の経過後に点灯動作を行う（Ｓ２）。
コントローラ１０３は、ＰＬＣ通信で多数の子機（照明機器群）１０８からの応答を受信すると、時点ｔ４でコントローラ１０３は子機からの正常応答を示すレスポンスを管理パソコン１０１に送信する（Ｓ３）。

多数の子機（照明機器群）１０８が、コマンドを受信後、直ちに照明の動作制御をしないで、遅延時間（td）の経過を待ってから動作するのは、多数の照明機器が一斉に起動することにより大きな電流変動が起きるのを避けるためである。遅延時間（td）は、機器がその都度、乱数発生で動作切り制御タイミングを遅らせる場合と、各固有のＩＤデータを利用して遅らせる場合と、照明機器の設置時に分散させて設定した遅延データによる場合がある。遅延時間（td）は０〜１秒以内程度として特段の点灯遅れが目立たない様にする。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。
図５に本実施形態にかかわるグループ制御の例を示す。
従来の壁スイッチによるＯＮ／ＯＦＦ、調光器での調光では、制御対象となる照明器は、あらかじめ対応した電源配線で固定となっていた。このため、朝昼夜の時間による制御グループ化、窓際と通路側でのグループ化、用途によって特別なグループ（一部のエリアだけスポットで点灯するなど）など、自由な設定は同じ照明器の電源配線では実現することができなかった。

本実施形態では、この課題を解決するため、照明器個々の設置場所に応じたＩＤ番号をＬＥＤランプタグ１０８に付与している。さらに、様々なグループ単位で動作制御するために、ＬＥＤランプタグ１０８をGroup１〜１０に区分して登録している。

ＬＥＤランプタグ１０８の各ＬＥＤランプタグは、それぞれの設置場所に応じたＩＤ番号の他に、区分されたグループコードを記憶している。ＬＥＤランプタグ１０８の特定のＬＥＤランプタグは、いずれのグループにも区分しなくても、あるいは複数のグループに重複して登録しても良いが、この例では全てのＬＥＤランプタグ１０８は全ていずれかのグループに登録されている。さらに、ＬＥＤランプタグ１０８の一部は複数のグループに登録されている。管理パソコン１０１からコントローラ１０３への制御でグループ制御を実現している。管理パソコン１０１、コントローラ１０３で照明器個々の設置場所に応じたＩＤ番号とグループへの登録データを記憶している。

図５のグループ定義例では、図５（ａ）に示すように、本実施形態によるＩＤ番号を付与したＬＥＤ電球（ＬＥＤランプタグ１０８）６４個を天井に配置し、Group１〜Group１０までのグループで区分している。同じグループに属するＬＥＤ電球は、同じ調光設定を受け付ける。このグループ制御で調光コマンドを発行する場合、設定する調光レベルと対象のグループを指定するだけでよい。
重複してグループに区分されたＬＥＤ電球（ＬＥＤランプタグ１０８）は、該当するグループ指定の調光コマンドを受けて一旦、動作した後、さらに又、重複して登録された別のグループ指定で調光コマンドを受けた場合は、後で受け取った方の調光コマンドによる動作を行う。

このようにグループ分けすることにより、例えば、図５（ｂ）に示すように、Group２〜Group８までのグループを「明るさ１００％」で点灯させ、Group１のみを「明るさ３０％」で点灯させるようにすることができる。
また、図５（ｃ）に示すように、Group３〜Group８までのグループを「明るさ１００％」で点灯させ、Group１とGroup２を「明るさ３０％」で点灯させるようにすることができる。
また、図５（ｄ）に示すように、Group３〜Group８までのグループを「明るさ１００％」で点灯させた上で、Group１とGroup２とGroup１０を「明るさ３０％」で点灯させるようにすることもできる。

（動作モード制御）
次に、動作モード制御を説明する。
ＬＥＤ電球６４個のうち、動作モード制御の対象とするＬＥＤ電球に、Ｍ１〜ＭＮの複数の動作モードに対応する動作設定をあらかじめ記録しておく。本例では、８通りの動作モードを定義し、ＬＥＤ電球６４個の全てに指定される８通りの動作モードに対応する動作設定を記憶しておく。

管理パソコン１０１から、コントローラ１０３に動作モードの指示を出し、コントローラ１０３から送られた動作モードの指示信号はフィルター１０６でＡＣケーブル１０７にＡＣ電源電圧に重畳されて６４個のＬＥＤ電球に送られる。個々のＬＥＤ電球は、あらかじめ記憶していた８通りの動作設定から指定された動作設定に、個々の遅延時間（td）後に切り替える。動作モード制御の対象外のＬＥＤ電球が有る場合は、動作モードの指定を受け付けず、それまでの動作を継続する。

すなわち、あらかじめ登録しておいた点灯パターンであれば、一回の通信で動作を制御することができる。また、多数のＬＥＤ電球の動作モードが切り替わるのだが、制御動作までの個々の遅延時間（td）により全て同時に動作が切り替わらないので、電流変動が押えられる。６４個のＬＥＤ電球に個々のＩＤを指定して点灯状態を制御した後に新たな動作モードとして記憶させることで、新たな点灯パターンを動作モード制御に追加できる。

このため、図５の例に較べてメモリの使用量は増えるが１コマンドで一括調光パターンの設定ができて便利である。
図５に示したグループ制御と、動作モード制御のいずれの方法でも、多数のＬＥＤ電球に対して同時に動作を切り変えるコマンドを発行できるので、高速で制御できる。
さらに、各ＬＥＤ電球は個々の遅延時間（td）後に動作を切り替えるので、電源電流に大きなサージ電流が流れないようにすることができ、電源電圧変動も小さくてすむ。

図６は、ＬＥＤランプタグ１０８の回路構成の一例を示す図である。ＡＣケーブル１０７とＡＣライン結合回路１０８１でＰＬＣ通信用送受信信号をカップリングする。ＬＥＤランプタグ１０８の送受信回路１０８３〜ＬＥＤドライバ回路１０８５は、整流回路１０８２で生成したＤＣ電圧で駆動する。
送受信回路１０８３は、コントローラ１０３からの通信コマンドをＡＣライン結合回路１０８１から入力して増幅し、復調して信号成分を制御回路１０８４に渡す他、制御回路１０８４からの応答データを変調してＡＣライン結合回路１０８１に伝達する。

制御回路１０８４は通信コマンドを解析して、ＬＥＤドライバ回路１０８５への制御信号出力や制御回路内の保持データを送受信回路１０８３へ返信応答したりする機能を有する。この制御回路１０８４は、図５で説明したグループ制御や動作モード制御を行うためのメモリ１０８４ａ、及び遅延時間データを生成する乱数発生器１０８４ｂを内蔵している。ＬＥＤドライバ回路１０８５は、制御回路からのＬＥＤ制御信号に従って点灯・消灯・調光制御を行う回路である。

ＬＥＤ点灯部１０８６は、実際に発光するＬＥＤと、ＬＥＤを効率良く電力供給するための周辺回路で構成されている。たとえば、ＬＥＤ制御信号で調光レベル５０％を指定するとＬＥＤに供給する電力が５０％になるようにＬＥＤドライバ回路１０８５がチャージ用コイルＬにチャージする電力を調整する。なお、ＬＥＤ点灯部１０８６内のＰＴＣは温度保護用の回路である。

図７に、フィルター１０６の構成図を示す。外部電力供給源の電源側端子に接続するFUZEや雷サージ対策用の安全回路１０６１を経由し、ＬＥＤランプタグ１０８を接続する側のＡＣケーブル１０７間にフィルター回路１０６２を搭載する。このフィルター回路１０６２は、コントローラ１０３からの制御信号が商用電源ケーブル１０５側に行くのを遮断するとともに、商用電源ケーブル１０５側からのノイズを遮断する機能を有する。ＡＣ結合回路１０６３でコントローラ１０３からの制御信号と、ＬＥＤランプタグ１０８からの応答信号を橋渡しする。また、電源１０６４でコントローラへのＤＣ電源出力を生成する。ゼロクロス検出回路１０６５で電源電圧の極性が反転するタイミングを動作の基準点として検出する。

図８は、コントローラ１０３の構成図である。
フィルター１０６からのＤＣ電源出力を接続するＤＣ電源入力回路１０３１でコントローラの電源を生成する。２３２Ｃ変換回路１０３２は、管理パソコン１０１との通信インターフェイス用の回路であり、制御回路１０３３に接続される。制御回路１０３３は管理パソコン１０１からの管理設定に基づき、ＬＥＤランプタグ１０８の点灯・消灯制御やグループコマンドによるＬＥＤランプタグ１０８の動作モード制御などを行う機能をもつ。この制御回路１０３３はＬＥＤランプタグ１０８の送受信回路１０３４に接続し、この回路でＡＣケーブル１０７に結合するため交流信号に変換する。

可変遅延回路１０３５は、ゼロクロス検出信号を基準タイミング信号として電源周期内で通信動作するタイミングを発生させる。
送受信回路１０３４では、ＬＥＤランプタグ１０８からの返信が無い時に受信系に飛び込むノイズレベルを測定して、通信動作させるタイミングの候補でのノイズレベルの大小を判定している。この結果より、制御回路１０３３がノイズレベルの少ないタイミングを候補として選択する。

但し、ノイズが小さいだけで通信タイミングを決定すると、ＬＥＤランプタグ１０８の電源ラインからの入力インピーダンスが低くなって、ＡＣケーブル１０７における伝送ロスが大きくノイズが小さくなるが、伝送信号も小さくなってしまうタイミングを選択してしまう恐れがある。

本実施形態においては、次に、コントローラ１０３では制御回路１０３３が送受信回路１０３４を制御して、ＬＥＤランプタグ１０８に順次、返信させるコマンドを繰り返し実行し、通信の成功率に問題無いタイミングを選択させている。
この通信タイミングを決定する動作は基本的にはシステムの設置時に実行して、決定するが、運用中においても管理パソコン１０１からの指示で実行する。

図９の例は、本実施形態の管理パソコン１０１のハードウェア構成を示したブロック図であり、電力線通信制御を行う。
図９に示すように、本実施形態の管理パソコン１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１１、ＨＤＤ／ＳＳＤ（Hard Disk Drive/Solid State Drive）１０１２を有する。また、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１４、ＶＲＡＭ（Video ＲＡＭ）１０１５を有する。さらに、キーボード１０１６、マウス１０１７、記録メディア１０１８、モニタ１０２０を有し、これらの各ブロックはバス１０１９によって相互に接続されている。

ＨＤＤ／ＳＳＤ１０１２には、多数接続されたＬＥＤランプタグ１０８のＩＤの読み出しを行うマルチリード制御処理のプログラム、ＬＥＤランプのグループの制御等のプログラムとが格納されている。ＣＰＵ１０１１は、バス１０１９を介してＨＤＤ／ＳＳＤ１０１２より制御処理のプログラムを読み出しＲＡＭ１０１４上に展開しながらプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１０１１は制御処理のプログラムの指令により、バス１０１９を介してＨＤＤ／ＳＳＤ１０１２よりマルチリード制御処理データを読み込み、ＶＲＡＭ１０１５を通してモニタ１０２０に表示する。

管理パソコン１０１は、インターフェイス１０２１を介して制御用通信ケーブル１０２に接続され、各種のコマンドをコントローラ１０３に送信したり、コントローラ１０３から送られるＬＥＤランプタグ側からの応答信号を受信したりする。

ＣＰＵ１０１１は、キーボード１０１６及びマウス１０１７などのポインティングデバイスから入力されたデータ、あるいはコマンドに基づいて、マルチリード制御処理グループ制御処理、動作モード制御、通信タイミングの決定制御等の各種処理を行う。

前述した実施形態によれば、ＬＥＤ電球・照明機器を個別に点灯、消灯、調光制御ができる。さらに、あらかじめ設定しておいた点灯パターンへの制御を１コマンドで出来るので、所定の点灯パターンへの制御を高速にできる。

また、ＬＥＤ電球以外の装置に対するＯＮ−ＯＦＦ制御、動作制御を行うことも出来る。
また、子機からの情報を読み取れるので、子機にセンサ装置を組み込みことにより各種の物理量の検出を行うこともできる。例えば、温度センサを組み込んで温度計、湿度センサを組み込んで湿度計、圧力センサを組み込んで気圧計、赤外線の変化を検出する焦電型赤外センサを組み込んで、発熱体の移動（人体、動物等）を検出できる。
通信動作をゼロクロス点を基準に、電源周期の中で通信エラーの少ないタイミングを選択し所定の時間内で通信することで、ＡＣ電源に重畳する電源同期ノイズの小さなタイミングを使って通信するので、ノイズに強くできる。
また、子機の動作を一斉に制御するときも電源電流の変動を押えることができる。

（第２の実施形態）
次に、図１０を参照しながら本発明の第２の実施形態を説明する。
前述した第１の実施形態においては、分電盤（図示せず）に接続される商用電源ケーブル１０５が１本、商用電源ケーブル１０５に接続されるフィルター１０６が１個、電力線通信制御装置（コントローラ）１０３と複数のＬＥＤランプタグ１０８とを接続するＡＣケーブル１０７が１本の例を示した。

それに対して、第２の実施形態においては、複数のフィルター１０６を配設し（図１０の例では１０６ａ〜１０６ｄの４個）、複数のＬＥＤランプタグ１０８に対する電力供給及び制御を４系統にしている。なお、電力供給及び制御を４系統にしても、各ＬＥＤに対する制御は前述した第１の実施形態と同様に行うことができる。

すなわち、第１のＬＥＤランプタグ群１０８ａは、第１の商用電源ケーブル１０５ａ、第１のフィルター１０６ａ、ＡＣケーブル１０７ａにより電力供給及び制御が行なわれるように構成されている。そして、第１のフィルター１０６ａはフィルター接続ケーブル１０４１を介して電力線通信制御装置１０３ａに接続されている。電力線通信制御装置１０３ａは、制御用通信ケーブル１０９１を介して管理パソコン１０１（ホスト）に接続されている。

また、第２のＬＥＤランプタグ群１０８ｂは、第２の商用電源ケーブル１０５ｂ、第２のフィルター１０６ｂ、ＡＣケーブル１０７ｂにより電力供給及び制御が行なわれるように構成されている。そして、第２のフィルター１０６ｂはフィルター接続ケーブル１０４２を介して電力線通信制御装置１０３ｂに接続され、電力線通信制御装置１０３ｂは制御用通信ケーブル１０９２を介して電力線通信制御装置１０３ａに接続されている。

第３のＬＥＤランプタグ群１０８ｃは、第３の商用電源ケーブル１０５ｃ、第３のフィルター１０６ｃ、ＡＣケーブル１０７ｃにより電力供給及び制御が行なわれるように構成されている。そして、第３のフィルター１０６ｃはフィルター接続ケーブル１０４３を介して電力線通信制御装置１０３ｃに接続され、電力線通信制御装置１０３ｃは制御用通信ケーブル１０９３を介して電力線通信制御装置１０３ｂに接続されている。

第４のＬＥＤランプタグ群１０８ｄは、第４の商用電源ケーブル１０５ｄ、第４のフィルター１０６ｄ、ＡＣケーブル１０７ｄにより電力供給及び制御が行なわれるように構成されている。そして、第４のフィルター１０６ｄはフィルター接続ケーブル１０４４を介して電力線通信制御装置１０３ｄに接続され、電力線通信制御装置１０３ｄは制御用通信ケーブル１０９４を介して電力線通信制御装置１０３ｃに接続されている。

そして、第１のフィルター１０６ａは商用電源ケーブル１０５ａを介して分電盤１００に接続されている。また、第２のフィルター１０６ｂは第２の商用電源ケーブル１０５ｂを介して分電盤１００に接続され、第３のフィルター１０６ｃは第３の商用電源ケーブル１０５ｃを介して分電盤１００に接続され、第４のフィルター１０６ｄは第４の商用電源ケーブル１０５ｄに接続されている。

前述のように、第２の実施形態においては複数のＬＥＤランプタグ１０８に対する電力供給及び制御を４系統に分けている。これにより、ＡＣケーブル１０７の敷設に依存しない論理的な位置グループを定義することが可能となり、照明の自由なレイアウト、組み合わせ変更等に対して簡単に対応することができる。

また、ＡＣケーブル１０７を４本にしたので、１本のＡＣケーブル１０７に接続可能な複数のＬＥＤランプタグ１０８に制限がある場合においては、接続可能なＬＥＤランプタグ１０８の個数を４倍にすることができる。すなわち、制御可能なＬＥＤランプタグ１０８の個数をＡＣケーブル１０７により制限されないようにすることができる。

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態を説明する電力線通信システムの全体構成を示す図である。
本実施形態においては、管理パソコン１０１と制御用通信ケーブル２０２０を介して接続する無線送受信機２００ａを設けている。そして、第１のフィルター１０６ａに制御用通信ケーブル２０２０、電力線通信制御装置１０３ａを介して無線送受信機２００ｂを接続している。また、第２のフィルター１０６ｂに制御用通信ケーブル２０２０、電力線通信制御装置１０３ｂを介して無線送受信機２００ｂを接続し、第３のフィルター１０６ｃに制御用通信ケーブル２０２０、電力線通信制御装置１０３ｃを介して無線送受信機２００ｂを接続し、第４のフィルター１０６ｄに制御用通信ケーブル２０２０、電力線通信制御装置１０３ｄを介して無線送受信機２００ｂを接続している。

このように構成することにより、本実施形態においては、管理パソコン１０１と第１のフィルター１０６ａ〜第４のフィルター１０６ｄとの間の通信を、無線送受信機２００ａ及び無線送受信機２００ｂを介して無線により行うことが可能となる。これにより、管理パソコン１０１と第１のフィルター１０６ａ〜第４のフィルター１０６ｄとの間を、第２の実施形態のように、制御用通信ケーブル１０９１〜１０９４で接続することを不要することができるので、配線がし難い場合に有効である。

図１２は、本実施形態の無線送受信機２００の構成例を示すブロック図である。
本実施形態の無線送受信機２００は、無線アンテナ２１１と、コネクタ２１２と、信号処理部２１３と、経路変換部２１４と、信号検出部２１５と、制御部２１６とから構成され、コネクタ２１２に優先通信を行うためのケーブル２２０が接続される。

信号処理部２１３は、無線アンテナ２１１から入力される2.4GHz近辺の電波周波数帯の無線信号を、コネクタ２１２を介してケーブル２２０に出力するための有線信号に変換する。また、ケーブル２２０を介して入力される有線信号を、無線アンテナ２１１を介して出力するための無線信号に変換する。

信号検出部２１５は、ケーブル２２０または無線アンテナ２１１を介して信号が入力されると、入力された情報信号及び入力された信号経路を制御部２１６へ出力する。
制御部２１６では、入力された信号経路に基づいて経路変換部２１４に対して切り替え指示信号を出力する。この切り替え指示信号は、情報信号が無線アンテナ２１１から入力された場合にはコネクタ２１２側に切り替え、コネクタ２１２から入力された場合には無線アンテナ２１１側に切り替えるように経路変換部２１４を制御する信号である。

経路変換部２１４では、入力された切り替え指示信号に従って、無線アンテナ２１１から情報信号が入力されると、信号処理部２１３から入力される信号をコネクタ２１２へ直接転送するように信号転送経路を切り替える。また、コネクタ２１２から情報信号が入力されると、信号処理部２１３から入力される信号を無線アンテナ２１１に転送するように信号転送経路を切り替える。

（第４の実施形態）
次に、図１３を参照しながら本発明の第４の実施形態を説明する。
本実施形態は、全てのフィルター１０６を無線化せずに、例えば、天井裏の１台である第４のフィルター１０６ｄだけを無線化し、残りは制御用通信ケーブル２０２０で接続した例である。

図１３に示すように、本実施形態においては、無線送受信機２００ａ、２００ｂを設け、無線送受信機２００ａと無線送受信機２００ｂとの間の通信を無線で行っている。そして、無線送受信機２００ｂと第４のフィルター１０６ｄとの間に電力線通信制御装置１０３ｄを介設し、管理パソコン１０１と第４のフィルター１０６ｄとの間の通信を無線で行うことができるようにしている。

また、電力線通信制御装置１０３ｄと電力線通信制御装置１０３ｃとを制御用通信ケーブル２０２０で接続し、電力線通信制御装置１０３ｃと第３のフィルター１０６ｃとを制御用通信ケーブル２０２０を介して接続している。これにより、管理パソコン１０１と第３のフィルター１０６ｃとの間の通信を無線で行うことができるようにしている。

さらに、電力線通信制御装置１０３ｃと電力線通信制御装置１０３ｂとを制御用通信ケーブル２０２０で接続し、電力線通信制御装置１０３ｃと第２のフィルター１０６ｂとを制御用通信ケーブル２０２０を介して接続している。これにより、管理パソコン１０１と第２のフィルター１０６ｂとの間の通信を無線で行うことができるようにしている。

さらに、電力線通信制御装置１０３ｂと電力線通信制御装置１０３ａとを制御用通信ケーブル２０２０で接続し、電力線通信制御装置１０３ａと第１のフィルター１０６ａとを制御用通信ケーブル２０２０を介して接続している。これにより、管理パソコン１０１と第１のフィルター１０６ａとの間の通信を無線で行うことができるようにしている。
このように構成することにより、システム全体を安価に構成することができる。

前述した実施形態においては、電力線通信制御装置１０３とフィルター１０６とを別個に設けた例を示したが、これらは同一の筐体（ＣＦＢ：Contorl Filter Box）に設けてもよい。すなわち、電力線通信制御装置１０３aと第１のフィルター１０６ａのペア、電力線通信制御装置１０３ｂと第２のフィルター１０６ｂのペア、電力線通信制御装置１０３ｃと第３のフィルター１０６ｃのペア、電力線通信制御装置１０３ｄと第４のフィルター１０６ｄのペアを１つのＣＦＢ内に設けてもよい。
このようにした場合には、図７に示したフィルター１０６と、図８に示した電力線通信制御装置１０３は、１つのＣＦＢ内に構成される。

次に、前述した各実施形態の電力線通信制御で使用するコマンドの一例を示す。
図１４（ａ）に示すコマンドは、複数のＬＥＤランプタグ１０８の動作を制御するためのコマンドの一例である。
図１４（ｂ）は、ＡＣライン調査コマンドの一例である。
図１４（ｃ）は、その他のコマンドの一例である。

また、前述した実施形態においては、複数のＬＥＤランプタグ１０８の動作を制御するために、管理パソコン１０１と無線送受信機２００ａとを用いた例を示したが、専用のアプリケーションを備えたタブレット端末を用いて制御することも可能である。このように、タブレット端末を用いることにより、通信範囲に限定されることなく広範囲に亘って複数のＬＥＤランプタグ１０８を制御することが可能となり、使い勝手をさらに向上することができる。

また、前述した実施形態においては、複数のＡＣケーブルを配線する例として、４本のＡＣケーブルを配線する例を示したが、ＡＣケーブルの本数は４本以上の複数本を配線することができる。

１００ 分電盤
１０１ 管理パソコン
１０２ 制御用通信ケーブル
１０３ 電力線通信制御装置
１０４ フィルター接続ケーブル
１０５ 商用電源ケーブル
１０６ フィルター
１０７ ＡＣケーブル
１０８ ＬＥＤランプタグ
２００ａ 無線送受信機
２００ｂ 無線送受信機
２２０ ケーブル

Claims (12)

1. ＡＣラインからフィルターで遮られた範囲で、１台の親機と識別のために独立なＩＤが割り振られた多数の子機との間をＰＬＣで通信して、前記親機が前記多数の子機の中から、動作制御する子機のＩＤを指定して制御を行なう電力線通信システムにおいて、
   前記親機は、ＡＣ電源の交流ゼロクロス点検出手段を有し、
   前記交流ゼロクロス点検出手段により検出されたゼロクロス点に同期してＡＣ電源の周期の中から、特定の区間を選んで前記多数の子機に向かって通信し、一回の通信期間は電源周期の約1/5〜1/10以下の長さに限定して、必要な回数分複数に分けて通信し、
   前記親機から送信されたＩＤを有する子機は、親機から送られてきたコマンドに対して同期して応答することを特徴とする電力線通信システム。
2. ＡＣラインからフィルターで遮られた範囲で、１台の親機と識別のため独立なＩＤが割り振られた多数の子機との間をＰＬＣで通信し、前記親機が子機のＩＤを指定して制御を行なう電力線通信システムにおいて、
   前記親機は、ＡＣ電源の交流ゼロクロス点検出手段を有し、
   前記交流ゼロクロス点検出手段により検出されたゼロクロス点に同期して、前記親機は、前記ＡＣ電源の周期の中で、特定の区間を選んでコマンドを発行し、前記子機は親機から送られてきたコマンドに対して同期して応答し、
   前記親機は、通信に使用する区間を電源周期内で設定する設定手段と、
   通信の受信系に重畳するノイズレベルを評価するノイズレベル評価手段と、
   通信の安定度を評価する安定度評価手段とを備え、
   前記ノイズレベル評価手段により評価されたノイズレベルの低い区間で、かつ前記安定度評価手段により通信安定度の良い区間と評価された区間を選定して通信することを特徴とする電力線通信システム。
3. 多数の子機をＧｒ１〜ＧｒＮの複数のグループで分類し、前記親機はグループを指定して子機の動作を制御し、
   それぞれの子機は、どのグループに登録されない場合も、特定のグループだけに登録される場合も、複数のグループに登録される場合もあることを特徴とする請求項１または２に記載の電力線通信システム。
4. Ｍ１〜ＭＮの複数の動作モードの設定を有し、
   前記多数の子機には、Ｍ１〜ＭＮの複数の動作モードにおけるそれぞれの子機の動作モードを記録する記録手段を有し、
   前記親機は全体の子機に対し特定の動作モードを指示することで、多数の子機を一斉に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電力線通信システム。
5. 前記多数の子機は、乱数生成手段をそれぞれ有しており、
   前記親機が子機の動作を制御した場合に、それぞれの子機は、前記乱数生成手段から得られた乱数に応じて動作の切り替えタイミングを遅らせることを特徴とする請求項３または４に記載の電力線通信システム。
6. 前記親機が前記多数の子機の動作を制御した場合に、
   前記多数の子機は、各固有のＩＤに応じてそれぞれ動作の切り替えタイミングを遅らせることを特徴とする請求項３または４に記載の電力線通信システム。
7. 前記親機が前記多数の子機の動作を制御した場合に、
   前記多数の子機は、各固有の設定に応じて動作の切り替えタイミングを遅らせることを特徴とする請求項３または４に記載の電力線通信システム。
8. 前記１台の親機と接続するフィルターを複数個設け、前記複数個設けたフィルターにより、前記独立なＩＤが割り振られた多数の子機を複数個にグループ分けしたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力線通信システム。
9. 前記複数個設けたフィルターのうち、少なくとも１つを前記親機と接続し、前記親機と接続したフィタを介して他のフィルターを前記親機と接続したことを特徴とする請求項８に記載の電力線通信システム。
10. 前記多数の子機のＩＤを指定して動作制御するホストコンピュータと接続される無線送受信機と、前記複数個のフィルターとそれぞれ接続された無線送受信機とを設け、
    前記ホストコンピュータと前記複数個のフィルターとの間の通信を無線で行うようにしたことを特徴とする請求項８に記載の電力線通信システム。
11. 前記多数の子機のＩＤを指定して動作制御するホストコンピュータと接続される無線送受信機と、前記複数個設けたフィルターのうち、少なくとも１つのフィルターと接続される無線送受信機とを設け、
    前記無線送受信機と接続したフィタを介して他のフィルターを前記ホストコンピュータと接続される無線送受信機と接続したことを特徴とする請求項８に記載の電力線通信システム。
12. 前記ホストコンピュータ、及び前記ホストコンピュータと接続される無線送受信機をタブレット端末を用いて構成したことを特徴とする請求項１０または１１に記載の電力線通信システム。

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