JP3084565B2 - 電力線を用いた通信方法及び通信装置 - Google Patents

電力線を用いた通信方法及び通信装置

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JP3084565B2 JP01107756A JP10775689A JP3084565B2 JP 3084565 B2 JP3084565 B2 JP 3084565B2 JP 01107756 A JP01107756 A JP 01107756A JP 10775689 A JP10775689 A JP 10775689A JP 3084565 B2 JP3084565 B2 JP 3084565B2
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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主として電力給電線、特に半導体スイッチ
素子によって電力が給電され、給電される負荷側に大き
な雑音の発生を伴わない電力負荷が接続された電力給電
線を利用して通信を行うのに好適な通信装置に関する。
〈従来の技術〉 電力供給線路を用いた通信方法は種々検討されてきて
いる(例えば特開昭61−33026号公報参照)。また、信
号を伝送する方法には、直接2本の電力線を使って例え
ばスペクトル拡散通信を行う方法(電気学会誌Vol.105,
No.1,昭60,P47)や、大地帰路を利用する方法(日立評
論Vol.71,No.3,1989年,P25)が利用されてきている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来技術では、電力供給線路に接続さ
れる負荷が様々で例えばモータ起動時等の雑音が重畳し
て誤りの少ない通信が困難であった。このため、雑音に
対するS/N比を大きくできるように通信処理の出力電力
を高レベルの信号とする必要があった。
また、給電される負荷側に大きな雑音の発生を伴わな
い例えばランプ等の電力負荷が接続された電力給電線で
あってもサイリスタ等の半導体スイッチ素子によって供
給電力を切り替える電力線では、サイリスタがONした時
に大きな雑音が発生し、この電力線を使って通信を行う
には、やはり通信の信号レベルがサイリスタON時の雑音
レベルより高レベルの信号でなければならなかった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、雑音レ
ベルに関係なく低レベルの通信信号でも誤りのない通信
が可能な電力線を用いた通信装置を提供することを目的
とする。
〈課題を解決するための手段〉 かかる目的達成のために、本発明の通信装置では、半
導体スイッチ素子で交流電力が供給される電力線を用い
て通信を行う通信装置であって、前記半導体スイッチ素
子の導通後前記電力線を流れる電流の変化分が予め設定
した第1のしきい値以下になった時に出力を発生する第
1レベル検定回路と、前記半導体スイッチ素子の遮断で
前記電力線を流れる電流の変化分が前記第1のしきい値
と逆特性の第2のしきい値以下になった時に出力を発生
する第2レベル検定回路と、前記第1レベル検定回路の
出力でセットされて出力を発生し、前記第2レベル検定
回路からの出力でリセットされて出力を停止するフリッ
プフロップと、該フリップフロップの出力を所定時間遅
延するオン・ディレー手段と、該オン・ディレー手段の
出力発生期間中のみ、前記電力線への送信が可能な送信
手段とを備えて構成した。
また、半導体スイッチ素子で交流電力が供給される電
力線に、それぞれ送信機能と受信機能を備えた主装置と
複数の従装置が接続され、主装置から前記電力線を介し
て各従装置に信号を送信し、各従装置は前記電力線を介
して主装置に返信する構成の通信装置であって、前記各
従装置は、前記主装置からの送信信号を受信し当該送信
信号の立ち下がりを所定時間遅延させるオフ・ディレー
回路と、前記送信信号の発生期間より短いオン・ディレ
ー時間を有し前記オフ・ディレー回路の出力発生から前
記オン・ディレー時間経過後に出力を発生するオン・デ
ィレー回路と、該オン・ディレー回路の出力立ち下がり
からの時間を計数し所定時間後に出力を発生する時間計
数手段と、該時間計数手段の出力発生期間中に前記オン
・ディレー時間より短い時間だけ前記電力線に返信信号
を送信する返信信号発生手段とを備え、各従装置の前記
時間計数手段の計数時間を異ならせ各時間計数手段の出
力発生タイミングを互いにずらして各従装置からの返信
信号の返信期間をずらす構成とした。
〈作用〉 上述の請求項1の通信装置では、第1及び第2レベル
検定回路とフリップフロップとオン・ディレー手段を用
いて、ノイズで信号がマスクされる期間を確実に排除
し、オン・ディレー手段の出力信号が継続している期間
だけ信号の送信を可能とすることで、電力線を介して良
好な通信を可能としている。
また、請求項2の通信装置では、主装置側の送信信号
と従装置側の返信信号の各送信時間とオン・ディレー回
路のオン・ディレー時間との関係を適切に設定すること
で、主装置側の送信信号と従装置の返信信号を、従装置
側が混同することなく確実に識別して受信でき、受信側
からの返信信号による受信側の誤動作を防止できる。ま
た、従装置が複数接続されていても、各従装置の返信信
号の発生タイミングをずらしているので、受信側からの
返信信号の重複を防止できる。
〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図の(a)は、半導体スイッチ素子、例えばサイ
リスタによってスイッチされた実測のランプ給電線の電
流波形例、第1図の(b)は、共振回路でこの電流を受
信したときの出力電圧波形の例である。第1図から判る
ようにサイリスタが導通して電流が流れ始めた時に、導
通時の立ち上がり成分の高調波雑音が発生し、この高調
波雑音は急激に減衰し、雑音のない状態が発生する。従
って、第1図の(a)のような電流が供給され、負荷側
に雑音発生源とならないランプのような負荷が接続され
ている場合、第1図の(b)のように雑音の発生しない
時間帯を作り出すことができる(第1図の(b)の雑音
の継続時間は共振回路のQファクタに依存する)。この
時間帯を電力線通信による通信時間帯に利用すれば、第
1図の(b)で発生している雑音によって誤りが生じな
いような十分高レベルの信号で通信を行う時に比較して
小さな信号レベルで通信を行うことができる。
第2図はサイリスタのスイッチによって電力が供給さ
れる電力線に通信信号を送出する装置の一実施例を示す
ブロック図で、第3図はその動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
図において、1は例えば空港灯火給電線、T1,T2,T3
電流トランス、2はトランスT1の出力信号を整流して他
の図示しない処理回路の電源PSを生成する整流回路、3
は灯火給電線1から所定の周波数の通信信号を送出する
ための信号発生器、C1はコンデンサ、RはコンデンサC1
の負荷抵抗器、4,5はレベル検定回路、6はフリップフ
ロップ、7はオン・ディレー回路(例えば積分回路)、
8はアンド回路である。
次に動作を説明する。
第2図で、給電線1の電流I(第3図の(I)で示す
波形)によって生じるトランスT2の二次側の出力c(第
3図の(c)で示す波形)は、第3図の(c)に示され
ている第1及び第2のしきい値Th1,Th2を各々もつレベ
ル検定回路4,5に入力される。そして、出力cの信号レ
ベルが、前記しきい値Th1以下になるとレベル検定回路
4から出力信号が発生し、フリップフロップ6がセット
され出力を発生する。また、フリップフロップ6は、前
記出力cの信号レベルがしきい値Th2以下になるとレベ
ル検定回路5からの出力によりセットされ出力が停止す
る。フリップフロップ6の出力信号はオン・ディレー回
路7で所定時間Dだけ遅れてアンド回路8に入力され、
オン・ディレー回路の出力信号d(第3図の(d)で示
す波形)が生成している間、信号発生器3の出力信号
(第3図の(e)で示す波形)をトランスT3より送り出
す。ここで、前記信号発生器3、アンド回路8及びトラ
ンスT3等で送信手段を構成している。
このように、サイリスタの導通時点から給電線1に信
号を送信するまでをオン・ディレー回路7で所定時間
(給電線の雑音が減衰するまでの時間)遅延させること
により、給電線1に雑音が発生していない時間帯に信号
を給電線1を用いて送信することが可能となる。尚、コ
ンデンサC1はこの送信信号をバイパスするためのコンデ
ンサである。
第4図はサイリスタのスイッチによって灯火電力が供
給される電力線を使って通信を行う電力線通信装置の別
の実施例(例えば灯火断芯の検知信号を送る)のブロッ
ク図を示す。
第4図において、9は主装置、20,30は複数備えられ
た従装置(図では2個が書いてある)で、主装置9側は
従装置20,30側に質問の高周波信号f1を所定時間発し、
従装置20,30側からの返信信号f2を受信して処理する装
置がである。T4,T5,・・・T9はトランス、10,11はオフ
・ディレー回路、12,13はオン・ディレー回路、18,19は
高周波返信信号f21,f22を発生する信号発生器、16,17は
計数装置、14,15は計数装置16,17に計数信号を供給する
計数信号発生器、21は主装置9側に含まれるオフ・ディ
レー回路である。
次に第5図のタイムチャートを参照しながら第4図の
動作を説明する。
主装置9側より質問信号f1がトランスf4より給電線1
を介して送信されると、この信号はトランスT5,T6で受
信されてオフ・ディレー回路10,11に入力される(受信
信号が小さい場合、当然オフ・ディレー回路には増巾回
路が含まれる)。この受信信号は第3図と同様にサイリ
スタの立ち上がり(立ち下がり)信号が含まれ、高周波
の質問信号f1はこれに重畳され、第5図の(a)に示す
信号となる。この信号は、オフ・ディレー回路10,11内
において、例えば受信信号の正成分をダイオードで整流
し、平滑した第5図の(b)の波形となり、更に積分回
路を介して(波形整形回路を含む)オフ・ディレー回路
10,11の出力信号は、遅延時間t1をもつ第5図の(c)
の出力波形となる。即ち、遅延時間t1より小さな負信号
入力(消滅信号)は現れない。オフ・ディレー回路10,1
1の出力信号は、更にオン・ディレー回路12,13に入力さ
れ、オン・ディレー回路12,13の遅延時間t2よりオフ・
ディレー回路の出力信号が長い時、オン・ディレー回路
12,13は出力信号を生成する。
即ち、質問信号f1はこのオン・ディレー回路12,13の
遅延時間t2より長い時間送信される。オン・ディレー回
路12,13に出力信号(第5図の(d))が発生している
間、計数装置16,17はリセット状態にあり、また、計数
信号発生器14,15は計数信号の発生を停止させられる。
そして、オン・ディレー回路12,13の出力信号が消滅す
ると計数信号発生器14,15に出力信号が生じる。この出
力信号を計数装置16,17が計数し、所定数になると、ま
ず計数装置16より計数出力信号(第5図の(e))が生
成される。この計数出力信号によって信号発生器18の返
信信号f21がまずアンドゲートA1より生成され、トラン
スT7から給電線に返送される。
次に、計数装置16より多い計数信号を計数して計数装
置17が出力信号(第5図の(f))を発生する(計数信
号発生器14,15の周期は等しい)。計数装置17の出力信
号によって信号発生器19の返信信号f22がアンドゲートA
2よりトランスT8を介して給電線1に返送される。ここ
に、計数装置16の出力発生と計数装置17の出力発生の間
には、遅れ時間t4が存在し、この遅れ時間t4はオフ・デ
ィレー回路の遅延時間t1より大きく(t1<t4)してある
(このような計数装置はカウンタとゲート回路で自由に
構成でき公知であるので詳細説明を除く)。また、計数
装置16,17の出力信号の継続時間t3は、オン・ディレー
回路12,13の遅延時間t2より十分小さい時間とする。こ
こで、計数信号発生器14,15が各従装置20,30の各時間計
数手段に相当し、計数装置16,17、信号発生器18,19及び
アンドゲートA1,A2が各従装置20,30の各返信信号発生手
段を構成にする。
このため、この返信信号f21,f22がたとえトランスT5,
T6を介して受信されてもオン・ディレー回路12,13の出
力信号が発生せず、従って、計数装置16,17はリセット
されることがなく、また、計数信号発生器14,15の出力
は停止しない。
給電線1からトランスT9を介して受信される返信信号
f21,f22は、主装置9側のオフ・ディレー回路21によっ
て、第5図の(c)に示す信号と同様の信号として再生
され、図示していないが、一般的公知の処理(例えば同
期信号としての質問信号送信後、計数信号発生器14及び
計数装置16、または計数信号発生器15及び計数装置17と
同様な構成の処理)を使って返信信号f21,f22の返信時
刻が計測される。
尚、計数信号発生器14,15は給電線1を流れる電流I
の信号を分周して発生させ得ることは公知である。ま
た、電力の給電はサイリスタに限らず、双方向サイリス
タ等の半導体スイッチ素子でも可能なことは明らかであ
る。
〈発明の効果〉 本発明の通信装置によれば、主装置側及び従装置側の
送信電力を低下させることができると共に、信号レベル
より大きな信号で誤りを生じない構成とすることができ
る。また、給電線を流れる電流の周期に同期させた通信
を、必ずしも必要としない構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はサイスタによって電力が供給される時の電流波
形及び雑音発生の一例を示す図、第2図は本発明に係る
通信装置の一実施例を示す回路図、第3図は同上実施例
装置の動作を示すタイムチャート、第4図は本発明に係
る通信装置の別の実施例を示す回路図、第5図は第4図
の実施例装置の動作を説明するためのタイムチャートで
ある。 1……電力給電線、10,11,21……オフ・ディレー回路、
12,13……オン・ディレー回路、14,15……計数信号発生
器、16,17……計数回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−96790(JP,A) 特開 昭58−77334(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体スイッチ素子で交流電力が供給され
    る電力線を用いて通信を行う通信装置であって、前記半
    導体スイッチ素子の導通後前記電力線を流れる電流の変
    化分が予め設定した第1のしきい値以下になった時に出
    力を発生する第1レベル検定回路と、前記半導体スイッ
    チ素子の遮断で前記電力線を流れる電流の変化分が前記
    第1のしきい値と逆特性の第2のしきい値以下になった
    時に出力を発生する第2レベル検定回路と、前記第1レ
    ベル検定回路の出力でセットされて出力を発生し、前記
    第2レベル検定回路からの出力でリセットされて出力を
    停止するフリップフロップと、該フリップフロップの出
    力を所定時間遅延するオン・ディレー手段と、該オン・
    ディレー手段の出力発生期間中のみ、前記電力線への送
    信が可能な送信手段とを備えて構成したことを特徴とす
    る電力線を用いた通信装置。
  2. 【請求項2】半導体スイッチ素子で交流電力が供給され
    る電力線に、それぞれ送信機能と受信機能を備えた主装
    置と複数の従装置が接続され、主装置から前記電力線を
    介して各従装置に信号を送信し、各従装置は前記電力線
    を介して主装置に返信する構成の通信装置であって、 前記各従装置は、前記主装置からの送信信号を受信し当
    該送信信号の立ち下がりを所定時間遅延させるオフ・デ
    ィレー回路と、前記送信信号の発生期間より短いオン・
    ディレー時間を有し前記オフ・ディレー回路の出力発生
    から前記オン・ディレー時間経過後に出力を発生するオ
    ン・ディレー回路と、該オン・ディレー回路の出力立ち
    下がりからの時間を計数し所定時間後に出力を発生する
    時間計数手段と、該時間計数手段の出力発生期間中に前
    記オン・ディレー時間より短い時間だけ前記電力線に返
    信信号を送信する返信信号発生手段とを備え、各従装置
    の前記時間計数手段の計数時間を異ならせ各時間計数手
    段の出力発生タイミングを互いにずらして各従装置から
    の返信信号の返信期間をずらす構成であることを特徴と
    する電力線を用いた通信装置。
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