JP4353794B2 - 給電線に接続されている負荷を制御する方法および装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

技術分野
本発明は、給電線に接続されている例えばランプなどの負荷を制御する方法および装置に関する。特に、本発明は、このような制御を可能にするために、データを送受信する新規のタイプの給電線モデムに関する。

従来技術
給電線に接続されている負荷の制御は、負荷のオン／オフ、負荷が正しく機能しているかの監視、電動機の場合には速度あるいはランプの場合には光の強度などの特定の特性の制御に関する。

米国特許第７９７５９９号は、ランプ減光回路を開示しており、この場合、制御信号は、別個の１本の線を経て送信される。これらの技術の主な欠点は別個にこの線が必要となり、このために設計が複雑になることである。

ランプの減光のための給電線モデムは、２０００年１月開催の２０００ ＩＥＥＥ ＩＡＳ会議の会議記録に記載のＰ．Ｖａｎ．Ｔｉｃｈｅｌｅｎら著の文書「ＨＰＳランプにより街路照明のための新規の減光可能電子バラスト」に記載されている。これらの給電線モデムは、給電線上で（例えば９〜９０ｋＨｚの）被変調電圧信号を加え、これにより別個の線の必要性が無くなる。しかしながら、これらの給電線モデムは、実施が比較的高価であり、配電網のノイズの影響を受けやすい。さらに、これらの給電線モデムは、給電電力定格が高い。

さらに、このタイプのモデムは、長距離にわたり情報を送信するためにリピータを使用することを必要とする。これらのモデムは、国際規格に普遍的には準拠しておらず、前述の高周波数は、様々な標準にしたがって異なる。

国際公開番号ＷＯ−Ａ−９２０６５５２号は、電圧零交差でまたはその近傍で線間電圧の瞬間遮断を使用して、給電線上でのデータを送受信するのに使用される送信機および受信機に関する。送信機は、スイッチを備え、特に、トライアックが、線間電圧上でこれらの遮断を生じさせるのに使用される。これにより、前述の文書自身も認めているように、容量負荷および誘電負荷が使用されるとき、問題が生じる。この問題を解決するために、前述の文書は、マイクロコントローラにより電圧波形を分析することを含む１つの代替的な送信機および受信機回路を提案している。しかしながら、これは複雑な解決法である。

国際公開番号ＷＯ−Ａ−９２０６５５２号に記載の受信機（図４）において、電圧遮断の存在は、比較器１０１により検出され、比較器１０１は、供給電圧の周波数の２倍で方形波を生じさせる。信号における切欠部の存在は、比較器１０１により供給されるパルスの長さを測定することにより検出される。

発明の目的
本発明の目的は、従来技術の方法および装置に比して、簡素化されより安価な方法で、給電線に接続されている１つ以上の負荷の制御を可能にする方法および装置を提案することにある。

さらに、本発明の１つのさらなる目的は、配電網のノイズに対する高いイミュニティと、低い高調波ひずみとを示し、より低い供給電力定格でよい一組の装置を提案することにある。

最後に、本発明の別の１つの目的は、リピータを使用しないことを可能にし、すべての国際規格に準拠する方法および装置を提案することにある。

発明の概要
本発明は、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線を通して給電線電流を運ぶ交流給電線上でデータを受信する装置に関し、前記装置は、
− マイクロコントローラと、
− 比較器であって、比較器の２つの入力側が、抵抗を介して前記２つの導線に接続され、一方の入力側は、一方の導線に接続され、他方の入力側は、他方の導線に接続され、これにより前記比較器の出力側は、前記給電線電圧と同一の周波数を有する方形波を出力する比較器と
を備え、
前記マイクロコントローラは、前記比較器により発生された前記方形波の各周期の衝撃係数を測定する回路構成要素と、前記衝撃係数からかなりの量のデータを導出する回路構成要素と、負荷へ向かって指令信号を送信する回路装置とを備え、抵抗を備えている帰還接続線が、前記比較器の出力側と、前記比較器の入力側のうちの１つとの間に設けられていることを特徴とする。

好ましい実施形態では、本発明に係るデータ受信装置は、
− トランジスタと１つまたは２つのダイオードとをさらに備え、各ダイオードの陽極は、前記給電線の導線に接続され、
− 前記ダイオードの陰極と、前記トランジスタのコレクタとの間に接続されている抵抗をさらに備え、前記トランジスタは前記マイクロコントローラによりオンオフされ、これにより、前記給電線の線電流は、前記トランジスタをオンにすると増加する。
本発明に係る受信装置では、前記比較器の供給電圧の端子のうちの１つが、少なくとも２つのダイオードにより前記給電線の導線のうちの１つに接続されている。

本発明は、交流給電線上でデータを伝送する装置１にも関し、この装置は、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線を通して給電線電流を運び、前記データは、本発明に係る受信機へ向かって伝送され、前記装置は、
− 前記給電線の前記導線のうちの１つの中に配置されているスイッチング装置と、
− マイクロコントローラと、
− 前記マイクロコントローラと前記スイッチング装置との間に設けられている第１の接続線と、
− 前記マイクロコントローラと、前記給電線の前記導線のうちの少なくとも１つとの間に設けられている１つ以上の導線を備えている第２の接続線と
を備え、
前記マイクロコントローラは、前記第１の接続線を介して前記スイッチング装置の状態を切替えるための信号を生じさせる回路構成要素と、前記第２の接続線を介して電気的値を測定する回路構成要素と、前記スイッチング装置の状態を切替える前に所定の時間遅延を導入する回路構成要素とを備えている装置１において、前記装置は、線電流を測定する手段をさらに備えていることを特徴とする装置にも関する。

好ましい実施形態では、線電流を測定する前記手段は、前記給電線の導線のうちの１つの中に配置されている分流抵抗と、前記マイクロコントローラと前記分流抵抗の前の一点との間および前記マイクロコントローラと前記分流抵抗の後の一点との間にそれぞれ設けられている２つの接続線とを備えている。

１つの実施形態では、前記スイッチング装置は、トライアックまたは２つのサイリスタから成る１つの群であり、好ましくは、前記トライアックまたは前記２つのサイリスタは、スナバ回路網を備えている。

別の１つの実施形態では、前記スイッチング装置は、ダイオードブリッジがさらに付加されているトランジスタである。

好ましい実施形態では、本発明の伝送装置は、前記マイクロコントローラと、前記スイッチング装置と前記装置により制御されている負荷との間に位置する一点との間に設けられている接続線１４を備えている。

本発明の伝送装置は、ダミー負荷回路を作動する手段を備える。前記ダミー負荷回路は、トランジスタ、ダイオードブリッジ、および抵抗を備えることもある。前記ダミー回路を作動する前記手段は、オプティカルカプラーを備える。前記ダミー負荷回路は、前記データ伝送装置内に組込まれていることもある。

本発明は、ダミー負荷のオンオフを指令するための請求項１に記載のデータ受信装置の使用にも関し、前記ダミー負荷は抵抗を備え、本発明は、ダミー負荷のオンオフを指令するための請求項２に記載のデータ受信装置の使用にも関し、この場合、前記抵抗はダミー負荷として使用される。

本発明は、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線を通して給電線電流を運ぶ交流給電線に接続されている少なくとも１つの負荷を制御する制御方法であって、前記制御はデータ伝送により行われ、前記データは、線間電圧を瞬間遮断することにより伝送される制御方法において、前記方法は、
− 所定の遮断期間の間、前記交流給電線の線間電圧を遮断するステップと、
− 非遮断線間電圧の衝撃係数からの前記線間電圧の衝撃係数のずれを検出することにより前記遮断期間を検出するステップと、
− これらの遮断期間の数および長さからメッセージを導出するステップと
を含んで成ることを特徴とする方法にも関する。

好ましい実施形態では、本発明の方法は、
− 基準遮断と呼ばれる第１の遮断を導入するステップと、
− 非遮断線間電圧の衝撃係数からの衝撃係数のずれを測定し、前記ずれを基準値として定義するステップと、
− 前記基準遮断に後続して線間電圧の１つ以上の周期の間に遮断を導入するステップと、
− 前記基準遮断に後続して前記遮断により引起される、非遮断衝撃係数からのずれを測定し、前記ずれ測定値を前記基準値と比較するステップと、
− 前記比較から一組の伝送されたデータを導出するステップと
を含んで成る。

好ましい実施形態では、固定数の周期の後、基準遮断が、線間電圧に再び導入され、前記第１の基準遮断と前記第２の基準遮断との間に伝送されたデータ伝送パケットは、この第２の基準遮断により引起される衝撃係数のずれが、前記第１の基準遮断により引起される衝撃係数のずれに十分に近い場合、有効である。

本発明の方法において、好ましくは、１つの遮断は、同一長の２つの遮断から成り、電圧の２つの連続する縁、すなわち立上り縁および後続の立下り縁または立下り縁および後続の立上り縁で導入される。

図面の簡単な説明
図１は、線間電圧を遮断することによりデータを伝送する方法を示す。

図２は、本発明に係る送信機の回路の２つの実施形態を示す。

図３は、本発明に係る受信機の回路を示す。

図４は、ダミー負荷に接続されている本発明に係る受信機を示す。

図５は、本発明の受信機により作動できるダミー負荷の回路を示す。

発明の詳細な説明
本発明は、例えば、互いに無関係にオンオフあるいは減光される１つ以上のランプなど、交流給電線に接続されている１つ以上の負荷を制御する装置および１つの特定の方法に関する。本明細書で使用される方法の基本的実施形態は、当技術分野で知られている。それは、１つ以上の負荷へ向かって、例えば０と１とのシーケンスなどのデータを伝送するために線間電圧を位相制御する技術に基づき、前記データは、例えば「電動機をオフにする」、「ランプを減光する」などの指令に翻訳される。位相制御は、線間電圧の短い遮断により行われ、好ましくは、前記線間電圧の零交差の直前または直後または同時に開始する。これらの遮断の長さは、線間電圧の周期に比して短く、好ましくは、前記周期の９％より長くない。これは、５０Ｈｚ信号に対して１．８ｍｓを意味する。線間電圧の波形における後続の変動は、負荷に接続されている適切な装置により検出され、指令信号に翻訳される。このようにして、ディジタル情報は、別個のケーブルを通して伝送されるのではなく、線間電圧自身の僅かな変調により伝送される。この変調は、高調波電流ひずみを最小化するために十分に小さく維持することが可能である。

本方法の１つの実施形態が図１に示され、図中、この場合には５０Ｈｚにおける、給電線上の正弦線間電圧１００および線電流１０１が示されている。図示の場合は、純粋に抵抗性の負荷に当て嵌まる、すなわち電圧と電流とは同相である。電流および電圧の零交差で、約１．５ｍｓの長さの遮断すなわち「切込み」１０２が、引起され、この遮断は、後続の側縁上の同一長の第２の切込み１０３により繰返される。

図面は、ディジタル情報（０または１）への切込みのこの特定のシーケンスの翻訳を示す。この実施形態では、２つの連続する側縁上の「切込み」は、「１」を表す。この第１の「１」の後の２つの連続する側縁上に切込みが無い事象は、「０」を表す。遮断の意味を逆にすることも可能である。すなわち、２つの「切込み」は、「０」に等しく、２つの連続する零交差は、「１」に等しい。

すべての場合、シーケンスは、メッセージを伝送しようとすることを示すために、２つの切込みで開始する符号で開始する。この第１の符号に、アドレスされる特定の負荷あるいは複数の負荷のための識別符号が後続し、最後に、固定長を有する指令符号が後続する。好ましくは、メッセージの終りに、例えば２つの付加的な「切込み」などの指示が、データ伝送から、切込みが無い通常の線間電圧供給へ移行することをマークするために付加される。例えば、メッセージは、次の４つの部分から成ることもある。
− 開始ビット（２つの切込み）
− ８つのアドレスビット
− ８つの指令ビット
− 終了ビット（２つの切込み）

後述の本発明の受信機において、指令信号の検出は、比較器により行われ、比較器の出力は、ブロック波１０４であり、ブロック長は、伝送されるビットの値を表す。カウンタ装置は、長さのこれらの差を検出するのに使用される。図示の実施形態では、ブロック波１０４は、通常の操作が行われる（すなわち遮断が無い）場合、電圧の負の半周期の間は「ハイ」である。出力は、遮断の間にわたりハイのままであり、これにより、ブロック長は、２つの連続する遮断が、２つの連続する側縁上に生じると、より長くなる。後述するように、出力が切込みの間に実際にハイのままであることを確実にするための手段を設けなければならない。

前の実施形態では、立下り縁上の１つの電圧遮断と、後続の前縁上の１つの遮断とは、１つのビットを表す。第１の遮断も、前縁上にあることもある。

本発明は、遮断長を可変にすることにより、１つの電圧遮断により２ビット以上の情報を伝送する方法に関する。

本発明の方法の好ましい実施形態は、次のステップを含んで成る。
ステップ１： 基準遮断が導入される。この遮断は、所定の長さを有し、前述のように、例えば２つの後続する線間電圧側縁上に導入される。
ステップ２： 基準遮断は、非遮断線間電圧の通常の５０％衝撃係数からのずれを引起す。このずれが測定され、基準値として定義される。
ステップ３： 後続の線間電圧周期のうちの１つ以上の間、異なる長さの遮断が導入される。各場合において、同一の長さの遮断が、前述のように、２つの連続する側縁上で導入される。しかしながら、１つの線間電圧周期内の一対の遮断の長さは、次の線間電圧周期の間に導入される一対の遮断の長さと異なることもある。
ステップ４： 遮断が、５０％の衝撃係数からのずれとして検出され、ずれが、基準値と比較される。
ステップ５： 比較が、基準値に対する、例えば一組の測定されたずれ値の比などの一組の異なる値をもたらす。別の比較方法を使用することも可能である。切込み長が測定され、基準切込み長から減算される。
ステップ６： １つの所定の手順にしたがって、これらの値が、一組の伝送されたデータに翻訳される。
この方法により、より少ない数の遮断により多くのデータを伝送することが可能となり、これにより、給電線に接続されている負荷の制御が、より迅速かつより効率的になる。

好ましい実施形態では、１つの付加的なステップが加えられ、この場合、一組のデータが前述の方法で伝送された後、基準遮断が、２つの連続する側縁上で再度導入される。衝撃係数のずれが再度測定され、測定値は、元の基準値と同一でなければならない。これは、回線負荷条件が伝送の間に変化したかどうかの検査方法であり、これにより、伝送自身の有効性も検査する。

図１の線間電圧および線電流は同相であり、これは、抵抗性負荷の場合にのみ当て嵌まる。実際には、負荷は、ある程度の容量性あるいは誘導性のインピーダンスを常に有する。後述のように、ＶとＩとの間の位相差は、本発明の送信機および受信機が、トライアックを備えている場合、適正に動作するためには、限界値と限界値との間に収まっていなければならない。「切込み」が、過剰の位相差に起因して、導入されないか、あるいは短すぎることが生じることがある。

容量性または誘導性含量の変動が生じることもあり、これにより遮断長が突然変化し、これにより伝送エラーが生じる。このような変動は、それぞれ、前述の方法にしたがってデータパケットを伝送する前および後に導入される第１の基準遮断と第２の基準遮断間の衝撃係数のずれにおける差を調べることにより見つけることができる。第２の基準遮断により、衝撃係数のずれがデータ伝送の間安定していたかどうかを検査することができる。１つのデータパケットの伝送の間の回線負荷条件は、大幅には変化しないものと仮定する。したがって、ずれが、所定の許容限界値を越えて変化しない場合、伝送は正しい仕方で行われたと結論することができる。

本発明は、さらに、線間電圧遮断によりデータを送受信するために必要な２つの装置の組合せに関する。すなわち、特定群の負荷のうちの１以上を制御するのに使用される送受信機である「クラスタ」給電線モデム（ＰＬＭ）と、各負荷に関連する負荷ＰＬＭ（受信機）とである。送信機は、少なくとも１つのマイクロコントローラと、例えばトランジスタあるいはトライアック、もしくはより一般的には逆平行の２つのサイリスタなど、電圧を遮断できる装置とを備えているが、トライアックではよくあることだが、必ずしもこれらは同一のユニット内に装荷されているとは限らない。図２ａは、トライアックに基づく１つの実施形態を示す。図２ｂは、トランジスタを使用する１つの実施形態を示す。

送信機自身は、中央制御ステーション４から作動され、多数の負荷２を制御する。図２は、さらに、給電線の導線５および６を示し、交流供給電圧が、入力端子７と８との間に印加されている。

図２ａの送信機は、とりわけ、トライアック１０を備え、トライアック１０は、トライアック１０に平行なコンデンサＣｓと抵抗Ｒｓとから成る古典的なスナバ回路網を備えている。トライアック１０は、給電線の第１の導線５の途中に配置され、好ましくはトライアックドライバ９により接続線１１および１５を介してトリガされ、トライアックドライバ９は、トライアック１０をマイクロコントローラ１２に接続し、マイクロコントローラ１２は制御ステーション４により作動される。マイクロコントローラ１２は、基準電圧Ｖｓｓを基準とする（例えば直流５Ｖなどの）電圧ＶＤＤが給電される。

トライアック１０は、線電流が零になるとただちにオフにされる。電圧の零交差は、接続線１３および２２により検出される。メッセージが送出されていない場合を意味する通常の条件下では、トライアック１０は、接続線１１および１５を介して連続的にトリガされ、これによりトライアック１０は、電流が零交差した直後に再トリガされ、線電流および線間電圧の遮断は生じない。しかしながら、遮断を導入する必要がある場合、電流の零交差後のトライアックのトリガは、マイクロコントローラにプログラムされ、電圧が零となる時点から開始する（例えば５０Ｈｚ信号において１．５ｍｓの）時間期間だけ僅かに遅延される。この時間期間は一定であることも、可変であることもある。可変である場合、送信機が、前述の本発明の方法を実施するのに使用される。遅延により線間電圧の検出可能遮断が生じ、これにより、例えば図１に示すような線間電圧曲線１００が生じる。マイクロコントローラ１２は、トライアック１０をトリガする前に遅延を生じさせるために、当技術分野で知られているプログラマブルカウンタ回路構成要素を備えている。

スイッチング装置としてトライアックを使用する場合、線間電圧と線電流との間の位相差は、重要な要素である。位相差が零であるという理論の上での場合、電圧および電流の零交差は、同時であり、何らの問題も生じない（図１）。しかしながら、電圧零交差が、電流零交差に先行する場合（すなわち誘導性負荷の場合）、非常に短い電圧遮断長が生じるか、または「切込み」が完全に無いかもしれない。同様の問題が、容量性負荷の場合に生じる。

零電圧を検出するために接続線１３及び２２を介して電圧測定を行う代わりに、電流測定を行うことも可能であることに留意すべきである。この場合、遅延は、電流の零交差から開始する。（例えば１３などの）一方の接続線が存在し、給電線の他方の導線は、（例えばＶｓｓなどの）適切な基準電圧に接続されていることもある。

図２の送信機は、トライアックの後に位置する（すなわちトライアックと負荷２と間に位置する）、第１の導線５の途中の点から延びてマイクロコントローラ１２に到達する付加的な接続線１４を備えている。これにより、伝送された信号の制御が可能となる。このようにしてマイクロコントローラ１２は、指令されたすべての遮断が、電圧遮断の形で効果的に伝送されたかどうかを検査することが可能である。例えば誘導性負荷の場合、これは、前述のように当て嵌まらないこともある。接続線１４を介して電圧を測定するためと、（例えば、遮断時間が増加しているなどの）欠陥が検出された場合、伝送された信号に補正を行うためとに、適切な回路構成要素が、マイクロコントローラ１２に加えられなければならない。

これらの補正措置を使用するにもかかわらず、トライアックが使用される場合、電圧と電流との間の位相差は、可能な限り小さくなければならない。すなわち負荷の力率は１に接近しなければならない。したがって、図２ａの装置は、理想的には、例えば給電線に接続されている１つの配列を成す電子ランプ負荷のそれぞれの前などに配置される力率補正装置と組合せて使用される。

トランジスタは、線電流と無関係にスイッチングできる。図２ｂは、本発明の送信機の回路を示し、この場合、トライアックの代わりにトランジスタ１７およびダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４が設けられている。トランジスタは、線電流の零交差と無関係に接続線１８および１９を介して任意の時間にオンオフできる。ダイオードブリッジは、電流が、１つの周期の間に方向を変えることを可能にするのに必要である。図２ｂの回路のその他の構成要素は、同一であり、図２ａの構成要素と同一の参照番号を有する。図２ｂの実施形態は、トライアックを有するものに対する代替であるが、誘導性でない負荷においてのみ使用できる。

図２の実施形態では、送信機は、第２の導線６の途中に位置する抵抗２０と、マイクロコントローラ１２への接続線２１とを備える。抵抗２０は分流抵抗であり、線電流を測定するのに使用される。この場合、マイクロコントローラ１２は、接続線２１および２２を介してこの線電流を測定することが可能である。本発明では、線電流の変調は、受信機のうちの１つにより引起され、これにより、負荷の状態に関する情報を送信機に通信する。これは、より詳細に後述される。分流抵抗以外の装置例えば変流器なども、線電流を測定するのに使用できる。

送信機は、接続線１６を介して制御ステーション４から指令できる。送信機は、無線接続を介して遠隔制御により制御することも可能である。

図３は、１つの好ましい実施形態に係る「負荷ＰＬＭ」３とも呼ばれる受信機の回路を示す。図３には、（例えば減光回路を有するランプなどの）負荷２の一例も示されている。負荷２は、ＥＭＩ（電磁障害）フィルタ２０と、本質的に負荷２へ向かう直流バスを形成するための整流器３１と、力率補正器３２と、直流バスでの変動を補償するためのコンデンサＣ２とを介して給電線に接続されている。これらの構成要素は、例示的に設けられているだけであり、本発明の範囲を限定するものではない。

図３に示すように、受信機３は、比較器３４とマイクロコントローラ３５とトランジスタ３６とを備えている。抵抗Ｒ５を備えている帰還接続線５０は、比較器３４の出力側と、比較器３４の入力側のうちの１つとをつないでいる。給電線の第２の導線６は、抵抗Ｒ３を介して比較器３４の反転入力側に接続され、前記反転入力側は、抵抗Ｒ４を介して、整流器３１の負の出力側と同一の基準電位（Ｖｓｓ）に接続されている。給電線の第１の導線５は、抵抗Ｒ１を介して比較器３４の非反転入力側に接続され、前記非反転入力側は、抵抗Ｒ２を介して前述のものと同一の基準電圧（Ｖｓｓ）に接続されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、比較器３４の入力側に適切な信号を生成させるために、分圧器として配置されている。この特定の場合、抵抗Ｒ５は特に重要である。何故ならば抵抗Ｒ５により、比較器の出力側は、確実に、遅延時間の間ハイのままであるからである（図１の切込み１０２および１０３参照）。

抵抗Ｒ５を介しての帰還は、比較器３４の反転入力側につながることも可能である。帰還抵抗の重要性を、以下、詳細に説明する。本発明の受信機回路は、単一の比較器３４で動作する。この回路は、線周波数と同期し、通常の動作下ではほぼ５０％の衝撃係数を有する方形波パルスを生じさせることが可能である。線間電圧遮断が導入されると、単一の比較器は、通常の動作下では方形波パルスからのずれを検出できない。何故ならば比較器の両入力側は等しく、出力側の状態は、適正に定義されていないからである。この理由から、帰還抵抗Ｒ５が導入される。線間電圧が遮断されると、抵抗Ｒ５は、比較器３４の出力側が安定状態のままであるように強制する。すなわち、帰還が比較器３４の非反転入力側に接続されている場合には正の出力電圧を出力し、帰還が比較器３４の反転入力側に接続されている場合にはロー（零あるいは負）の出力電圧を出力する。

この作用は、電圧遮断が導入されると、（例えば図１に示すように）比較器の出力パルスの衝撃係数が所望のようにシフトすることを保証する。

比較器回路が適正に機能するために、好ましくは、比較器３４の供給電圧（ＶＤＤおよびＶＳＳ）は、線間電圧に対して定められる。比較器３４のＶＤＤまたはＶＳＳの線間電圧のうちの１つへ（５または６）の直接の接続は、可能でない。これは、当業者なら推論できることであり、実験的に確認できる。この問題を解決するために、比較器供給電圧のうちの１つ（ＶＳＳまたはＶＤＤ）が、ダイオード整流器ブリッジ３１の出力側に接続される（図３参照）。一般的に言って、ＶＤＤまたはＶｓｓが、少なくとも２つのダイオードを介して、給電線の２つの導線のうちの１つ、５または６に接続される必要がある。図３ではこの条件が満たされている。何故ならばＶｓｓは、ダイオードブリッジ整流器３１の２つの下部ダイオードを介して導線５に接続されているからである。

当業者なら当然分かるように、正および負の供給電圧を有する１つの代替的な比較器を、図３および４の構成の代りに使用できる。しかしながら、これは、あまり実際的でない。何故ならば二重供給電圧が必要であり、ディジタル回路が、大部分、零から正までの様々な供給電圧につながれるからである。

ダイオード整流器ブリッジ３１は、現在頻繁に電子バラスト回路で使用されている能動整流器回路の一部であることもあるが、これは、絶対必要ではない。

比較器３４の出力側は、接続線３７を介してマイクロコントローラ３５に接続されている。比較器３４およびマイクロコントローラ３５は、前述の同一の基準電位（Ｖｓｓ）を基準とする、例えば５Ｖ電圧源などから直流供給電圧（ＶＤＤ）が供給される。

比較器の出力信号はブロック波であり、ブロック長は、送信される情報に直接に関連している。図１の例では、比較器の出力側から出力される「ハイ」ブロック長は、１つの遅延分だけ増加する。前記ブロックの長さは、マイクロコントローラ３５により測定される。検出された遅延は、前述の方法にしたがってディジタルデータに翻訳される。ブロック長を測定するために、好ましくは、マイクロコントローラ３５は、適切なカウンタ回路を備えている。

マイクロコントローラ３５は、受信制御信号に基づいて、接続線３８を介して負荷２に指令する。

図３の実施形態では、受信機は、例えば、負荷の条件に関する送信機により質問された例えば「負荷は故障かどうか？」などの質問に応答して、送信機に情報を送ることができる。この目的のために、トランジスタ３６は、接続線３９を介してマイクロコントローラ３５によりトリガされ得る。給電線の導線５および６にそれぞれ接続されているダイオードＤ５およびＤ６と、抵抗Ｒ６とを設けることにより、トランジスタ３６が導通するとただちに、２つの連続する半周期の間に線電流が増加する。なお、抵抗Ｒ６は、トランジスタ３６のコレクタと、ダイオードＤ５とＤ６との共通の陰極との間に接続されている。一方のダイオードＤ５またはＤ６だけで、１つの半周期の間に電流の増加を得るのに十分である。

トランジスタ３６のエミッタは、基準電位Ｖｓｓにつながっている。好ましくは、電流の増加は、時間的に２つの半周期に限定される。線電流のこの増加は、前述のように、分流抵抗２０および接続線２１、２２を介して送信機により検出される。

能動整流器を有する電子ランプバラストに接続されているトライアックでは、ランプがオフにされるとき、問題が生じる。この場合、入力側ＥＭＩフィルタは、非常に不規則な入力電流が入力され、これによりトライアックは不規則にオフにされ、これによりデータ伝送が困難になる。負荷のリアクタンス性も、もはや定義されず、前述のようにデータ伝送が不可能になるほどに容量性あるいは誘導性になり得る。これらの問題は、通信中、複数のランプのうちの一部のランプをオンのままに維持することにより回避される。

例えば家庭での用途などのある特定の用途において、ある特定の時間ではランプあるいは負荷をオンのままにすることは望ましくない。これを回避するために、「ダミー」負荷が給電線に加えられる（図４参照）。このダミー負荷は、トランジスタ４０をオンにすることにより給電線を介してつながる抵抗Ｒ７から実質的に成る。このようなダミー負荷は、本発明に係る受信機により指令され得るが、このようなダミー負荷は、送信機から指令信号を受信するのに比較器回路構成要素しか備えていない点で、図３のものに比して簡素化されている。マイクロコントローラ３５は、接続線３８を介してトランジスタ４０の動作を指令し、したがってダミー負荷のオンオフ動作を指令する。送信機は、オンである他の実際の負荷２が存在しない間はこのダミー負荷を作動状態に維持し、少なくとも１つの実際の負荷がオンになるとただちにダミー負荷をオフにする。しかしながら、好ましくは、ダミー負荷は、常に動作しているのではなく、線間電圧の遮断の間のみ動作する。例えば、ランプがオフであるとき、負荷の一般的リアクタンス性インピーダンスは高すぎる場合があり、したがって、例えば「スイッチオン」指令を伝送するために適切な電圧遮断を導入できない。ダミー負荷が作動されると、電圧と電流との間の位相差が、一次的に非常に低い値に回復され、したがって「切込み」を、問題なく伝送できる。遮断後、ダミー負荷は再び作動を停止する。

別の実施形態では、ダミー負荷の機能は、受信機回路内で抵抗Ｒ６により行われ、一方、ダミー負荷のオンオフは、トランジスタ３６により行われる。このようにして、図３に係る受信機は、データを受信することと、情報を送り返すことと、ダミー負荷として動作することとのすべての機能を行うことが可能である。

送信機の１つの好ましい実施形態では、ダミー負荷は、送信機により作動され、ダミー負荷回路は、送信機に組込まれていることさえある。図５は、送信機のマイクロコントローラ１２によりオプティカルカプラー５１を介して作動されるダミー負荷回路を示す。ダミー負荷の回路は、ダイオードブリッジ５３〜５６と抵抗ＲＤとを備える。図５において、抵抗ＲＤの３つの可能な代替的な位置が示されている。当然のことながら、ただ１つの抵抗ＲＤしか、回路内に設けられていない。抵抗ＲＤは、実際には、ダミー負荷が作動されると、導体５と６との間の線間電圧から見て負荷インピーダンスに加えられる。好ましくは、図５のダミー負荷を作動することも、線間電圧遮断の間にしか行われない。ダミー負荷回路の回路構成要素の残りは、ダイオード５７と、２つの直列の抵抗５８および５９と、ツェナーダイオード６１と、コンデンサ６２と、抵抗６０とを含む。構成要素５７〜６２は、トランジスタ５２へ給電するための回路の一部分である。これと同一の機能を行う任意の別の回路を使用することも可能である。抵抗６３は、マイクロコントローラ１２とオプティカルカプラー５１との間に設けられている。

本発明の方法および装置は、容易に実施できる。前述の方法および装置は、すべての国際規格に準拠する。送信機および受信機は、低い供給電力定格を必要とする。リピータは不要である。短い遮断により、高調波電流ひずみを限定でき、一方、低い周波数における動作は、配電網ノイズに対するイミュニティのために有用である。

線間電圧を遮断することによりデータを伝送する方法を示す。 本発明に係る送信機の回路の２つの実施形態を示す。 本発明に係る受信機の回路を示す。 ダミー負荷に接続されている本発明に係る受信機を示す。 本発明の受信機により作動できるダミー負荷の回路を示す。

Claims (16)

1. 交流給電線上でデータを伝送する装置であって、前記交流給電線が、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線（５，６）を通して給電線電流を運ぶ場合において、前記装置は、
   − 前記給電線の前記導線（５，６）のうちの１つの中に配置されているスイッチング装置（１０）であって、前記導線（５，６）の導通状態と非導通状態との間でスイッチングするように構成されているスイッチング装置（１０）と、
   − マイクロコントローラ（１２）と、
   − 前記マイクロコントローラ（１２）と前記スイッチング装置（１０）との間に設けられている第１の接続線（１１）と、
   − 前記マイクロコントローラ（１２）と、前記給電線の前記導線（５，６）のうちの少なくとも１つとの間に第２の接続線を形成している１つ以上の導線（１３，２２）と
   を備え、
   前記マイクロコントローラは、前記第１の接続線（１１）を介して前記スイッチング装置（１０）の状態を切替えるための信号を生じさせる回路構成要素と、電圧または電流の零交差を検出するために前記第２の接続線（１３，２２）を介して電圧または電流を測定する回路構成要素と、前記スイッチング装置の状態を切替える前に前記零交差から開始する所定の時間遅延を導入する回路構成要素とを備え、
   前記装置は、給電線の導線（５，６）の間に接続されたダミー負荷回路を作動する手段をさらに備えることを特徴とする装置。
2. 前記ダミー負荷回路は、トランジスタ（５２）、ダイオードブリッジ（５３〜５６）、および抵抗（ＲＤ）を備える請求項１に記載の装置。
3. 前記ダミー負荷回路を作動する前記手段は、マイクロコントローラとダミー負荷回路との間に結合されたオプティカルカプラー（５１）を備える請求項１に記載の装置。
4. 前記ダミー負荷回路は、前記データ伝送装置（１）内に組込まれている請求項１に記載の装置。
5. 前記スイッチング装置（１０）は、トライアックまたは２つのサイリスタから成る１つの群であり、好ましくは、前記トライアックまたは前記２つのサイリスタは、スナバ回路網（Ｒ１，Ｃ１）を備える請求項１に記載の装置。
6. 前記スイッチング装置は、トランジスタであり、前記装置はダイオードブリッジ（Ｄ１〜Ｄ４）をさらに備えている請求項１に記載の装置。
7. 線電流を測定する手段をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 線電流を測定する前記手段は、導線（５，６）のうちの１つの中に配置されている分流抵抗（２０）と、前記マイクロコントローラ（１２）と前記分流抵抗（２０）の前の一点との間および前記マイクロコントローラ（１２）と前記分流抵抗（２０）の後の一点との間にそれぞれ設けられている２つの接続線（２１，２２）とを備える請求項７に記載の装置。
9. 交流給電線上でデータを受信する装置（３）であって、前記交流給電流が、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線（５，６）を通して給電線電流を運ぶ場合において、前記装置（３）は、
   − マイクロコントローラ（３５）と、
   − 比較器（３４）であって、比較器の２つの入力側が、抵抗（Ｒ１，Ｒ３）を介して前記２つの導線（５，６）に接続され、一方の入力側は、一方の導線に接続され、他方の入力側は、他方の導線に接続され、これにより前記比較器の出力側は、前記給電線電圧と同一の周波数を有する方形波を出力する比較器（３４）と
   を備え、
   前記マイクロコントローラ（３５）は、前記比較器により発生された前記方形波の各周期の衝撃係数を測定する回路構成要素と、前記衝撃係数からかなりの量のデータを導出する回路構成要素と、前記交流給電線に接続されている負荷へ向かって指令信号を送信する回路装置とを備え、抵抗（Ｒ５）を備える帰還接続線（５０）が、前記比較器（３４）の出力側を、前記比較器（３４）の入力側のうちの１つに接続していることを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載のデータ受信装置（３）であって、
    − トランジスタ（３６）と１つまたは２つのダイオード（Ｄ５，Ｄ６）とをさらに備え、各ダイオードの陽極は、前記給電線の導線に接続され、
    − 前記ダイオードの陰極と、前記トランジスタ（３６）のコレクタとの間に接続されている抵抗（Ｒ６）をさらに備え、前記トランジスタは前記マイクロコントローラ（３５）によりオンオフされ、これにより、前記給電線の線電流は、前記トランジスタ（３６）をオンにすると増加する装置。
11. 前記比較器（３４）の供給電圧の端子（ＶＤＤまたはＶｓｓ）のうちの１つが、少なくとも２つのダイオードにより前記給電線の導線（５，６）のうちの１つに接続されている請求項９または１０に記載の装置（３）。
12. ダミー負荷のオンオフを指令するための請求項９に記載のデータ受信装置の使用であって、前記ダミー負荷は抵抗（Ｒ７）を備える使用。
13. ダミー負荷のオンオフを指令するための請求項１０に記載のデータ受信装置（３）の使用であって、前記抵抗（Ｒ６）はダミー負荷として使用される使用。
14. 交流給電線に接続されている少なくとも１つの負荷（２）を制御する制御方法であって、前記交流給電線は、給電線電圧に接続され、かつ一組の２つの導線（５，６）を通して給電線電流を運ぶ場合において、前記制御はデータ伝送により行われ、前記データは、線間電圧を瞬間遮断することにより伝送され、前記方法は、
    − 基準遮断と呼ばれる第１の遮断を導入するステップと、
    − 非遮断線間電圧の衝撃係数からの衝撃係数のずれを測定し、前記ずれを基準値として定義するステップと、
    − 前記基準遮断に後続して線間電圧の１つ以上の周期の間に遮断を導入するステップと、
    − 前記基準遮断に後続して前記遮断により引起される、非遮断衝撃係数からのずれを測定し、前記ずれ測定値を前記基準値と比較するステップと、
    − 前記比較から一組の伝送されたデータを導出するステップと
    を含んで成ることを特徴とする方法。
15. 固定数の周期の後、基準遮断が、線間電圧に再び導入され、前記第１の基準遮断と前記第２の基準遮断との間に伝送されたデータ伝送パケットは、この第２の基準遮断により引起される衝撃係数のずれが、前記第１の基準遮断により引起される衝撃係数のずれに十分に近い場合、有効である請求項１４に記載の方法。
16. １つの遮断は、同一長の２つの遮断から成り、電圧の２つの連続する縁、すなわち立上り縁および後続の立下り縁または立下り縁および後続の立上り縁で導入される請求項１４または１５に記載の方法。

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