JP4385757B2 - 信号伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、交流外部電源で駆動される信号伝送装置に関し、特に、信号伝送の対象となる伝送装置に、極性の反転された交流電源が供給されたときにも、伝送線を流れるリーク電流によるノイズの影響を抑制した信号伝送装置に関する。

図１１は、伝送装置として、テレビインターホンシステムを説明する図面である。
このシステムは主に家庭用であり、一対の伝送線３を介して互いに並列接続されているモニタ付親機１００ａ、モニタ付副親機１００ｂは、電源コンセント２ａ、２ｂへ電源コード先端のプラグを差し込まれ、商用１００Ｖの単相交流電源を受けて動作している。
モニタ付親機１００ａは、例えば居間などに設置されており、住戸の門扉などに設置されているカメラ付子機４００の呼出ボタン４０１の押下を検知すれば、スピーカ１２８ａを鳴動させて来客を家人に報知し、ＬＣＤモニタ１２６ａを起動して、カメラ付子機４００のカメラ４０２で撮影した来客の映像表示を開始する。
このような来客の呼出しに対して、家人がモニタ付親機１００ａの操作ボタン１２４ａによって応答操作すれば、スピーカ１２８ａ、マイク１２８ｂとを用いて来客とのハンズフリー通話を開始させる。モニタ付副親機１００ｂは、台所などに配置されており、モニタ付親機１００ａと同等の通話機能を有する。
通話副親機１００ｃは、居室などに配置されており、訪問者の映像表示を表示する機能はないが、それ以外の機能は、モニタ付親機１００ａと同等である。更に、モニタ付親機１００ａ、モニタ付副親機１００ｂ、通話副親機１００ｃは、互いに内線通話をすることもできる。
このようなインターホンシステムでは、伝送線３には、音声信号、映像信号、制御信号が、図１０のように周波数分割多重方式で送受信されており、その信号のうち、音声信号は、周波数変調されないベースバンド信号となっている。

特許文献１には、このようなインターホンシステムにおいて、モニタテレビ回路部と電話回路部との間の信号伝送を、交流電源に対して高インピーダンスを有した絶縁トランスやフォトカプラを介して行なうことによって、電話回線側の接地と交流電源側の接地とを完全に分離させたモニタテレビ付電話機が提案されている。
特開平６−１１３０２６号

ところで、一般の家庭などでは、単相３線式電力線の中性線（０）と２本の電圧線（＋、−）の一方を組み合わせて１００Ｖのコンセントとしており、電圧線（＋）と電圧線（−）は、互いに逆位相の交流電圧となっている。
そのため、家屋の各コンセントには、その２通りの組み合わせ、すなわち中性線（０）−電圧線（＋）、中性線（０）−電圧線（−）いずれかが配線施工され、このとき、前者の組み合わせを配線されたコンセントと、後者の組み合わせを配線されたコンセントとは、互いに逆位相、極性が反転した交流電源となる。

従って、このような場合には、モニタ付親機１００ａとモニタ付副親機１００ｂとの配置により、それらが互いに逆位相の交流電源で駆動される場合が起き、そのような電源供給を受けたモニタ付親機１００ａと、モニタ付副親機１００ｂとには、それぞれの伝送装置のグランドレベル間の電圧差が交流電源の周期で発生し、伝送線３にリーク電流を生じさせる。そして、この場合のリーク電流は、電圧線（＋）→モニタ付親機１００ａのグランド→伝送線３→モニタ付副親機１００ｂのグランド→電圧線（−）の経路を交流電源の周波数で往復し、このリーク電流の高調波が信号伝送にノイズ障害を起こし、特に通話音声に電源周波数の高調波成分を含むノイズが発生してしまうなどの問題があった。
しかしながら、前述の特許文献１では、伝送装置内部において、電話回線側の接地と交流電源側の接地とが交流電源に対して分離されるので、電話回線側の接地電位と交流電源側の接地電位との電位差に起因する雑音電流を遮断する利点はあるが、互いに逆位相の外部電源に接続された信号伝送装置間の伝送線を流れるリーク電流については何ら考慮されていない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、単相３線式電力線を電源設備として利用した場合に、互いに逆位相の交流電源で駆動される伝送装置同士が伝送線を通じて信号を送受信をしても、伝送線のリーク電流による信号伝送のノイズ障害を抑制し得る新規な構成の信号伝送装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１では、単相３線の電力線から供給される交流電力を受電して動作電源とし、前記単相３線の電力線から供給される交流電力の周波数を含む周波数帯の伝送信号を、単相３線の電力線とは異なる伝送線を介して伝送する、
第一および第二の信号伝送装置において、第一の信号伝送装置は、単相３線の電力線のうち、中性線と、中性線以外の互いに極性が相反する２本の電力供給線のうちの一方の電力線とに接続されて、この中性線と一方の電力線とを介して交流電力を供給されており、第二の信号伝送装置は、単相３線の電力線のうち、中性線と、前記一方の電力線とは異なる他方の電力線とに接続されて、この中性線と他方の電力線とを介して交流電力を供給されており、第一および第二の信号伝送装置のそれぞれは、単相３線の電力線と接続する電源受電端子である一対の電源端子のそれぞれに、一端をその装置のグランドレベルに接続したコンデンサを接続し、該一対の電源端子より交流電源の供給を受けて直流電源を生成するための電源部と、伝送トランスを有し、伝送線に接続される一対の送受信端子を該伝送トランスの２次巻線から導出させて、上記電源部から直流電源を受けて作動される伝送回路部とを備えている。
ここに、本発明でいう装置のグランドレベルは、伝送装置の回路電源の基準電圧を意味するものである。

また、請求項２では、上記伝送トランスの２次側巻線を所定の巻線比に区分するタップが上記装置のグランドレベルに接続されている信号伝送装置を提案し、請求項３では、上記タップとしてノイズ抑制効果に特に優れている中点タップを装置のグランドレベルに接続している、信号伝送装置を提案する。これらのタップ、あるいは中点タップは、伝送線を介して互いに信号を伝送する信号伝送装置間で、一対の伝送線の信号レベルをバランスさせるように、双方の信号伝送装置において、同じ巻数比に２次巻線を区分する位置から導出される。
そして、請求項４では、請求項２，３において、上記タップは抵抗を介して、上記装置のグランドレベルに接続されている、信号伝送装置を提案する。

請求項１の本発明によれば、伝送トランスによって信号伝送装置と伝送線とを絶縁しているから、互いに逆位相の交流電源の供給を受けて作動する信号伝送装置間であっても、リーク電流が伝送線を流れるのを抑制して、信号伝送のノイズ障害の発生が抑制できる。
更に請求項２、３によれば、信号伝送装置のグランドレベル間のインピーダンスが低くなるので、伝送トランスの巻線間浮遊容量を介して流れるリーク電流を装置のグランドに逃がすことにより、信号伝送のノイズ障害の防止が顕著となる。
また、更に請求項４では、伝送線より伝播してくる落雷等のサージ電圧から信号伝送装置を保護することができる。

本発明は、以上のような原理によって、伝送線を通じる信号にノイズが乗ることが効果的に防止できるので、通話のない場合にも音声信号を増幅して出力させる必要のある同時通話型のハンズフリー型のインターホンシステムなどに適用すれば特に有効である。

以下、本発明の信号伝送装置の一実施例を図について説明する。
図１は、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとの接続関係を説明する図面である。
モニタ付親機１ａの一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、単相３線式電力線の地面接地された中性線（０）と電圧線（＋）による交流電源と接続され、モニタ付副親機１ｂの一対の電源端子Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂは、単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（−）による交流電源と接続されている。
より具体的には、モニタ付親機１ａから導出される電源コードのプラグが差し込まれた電源コンセント２ａには、１００Ｖ交流電源として、家屋分電盤から単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（＋）が配線施工されており、モニタ付副親機１ｂから導出される電源コードのプラグが差し込まれた電源コンセント２ｂには、単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（−）が配線施工されている（図９参照）。
従って、中性線（０）は地面接地され、一方の電圧線（＋）と他方の電圧線（−）は、互いに反転位相の１００Ｖ交流電圧が印加されているから、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとは、互いに逆位相の交流電圧が供給されている。

したがって、このような接続状態で、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとが、それぞれの一対の送受信端子Ｔ３ａ，Ｔ４ａと、Ｔ３ｂ，Ｔ４ｂとを伝送線３を通じて内線通話を行うなどして、伝送線３を通じて信号を送受すれば、前述した理由によって、それぞれの装置のグランドレベルＧ１，Ｇ２との間に電圧差を生じ、交流電源によるリーク電流を生じさせる原因となり、その結果、低周波数側のベースバンドで伝送される音声信号が、高周波に変調されている映像信号や制御信号よりも大きく影響を受けることになる。
しかしながら、本発明によれば、そのようなグランド間の電圧差の変化は、伝送回路部１２Ａの伝送トランスＴによって遮断され、伝送線３へリーク電流として伝播することが抑制される。更に、受話側のモニタ付副親機１ｂにおける伝送回路部１２Ａの伝送トランスＴも同様にリーク電流を抑制する。

図１における波線は、リーク電流の伝播経路を説明するものあり、電圧線（＋）→モニタ付親機１ａのグランドレベル（Ｇ１）→伝送線３→モニタ付副親機１ｂのグランドレベル（Ｇ２）→電圧線（−）の経路を往復するリーク電流は、（Ａ）印の箇所でその伝播が抑制されるので、具体的現象としてのノイズが効果的に抑制される。

次に、本発明を適用したモニタ付親機と、モニタ付副親機を更に詳細に説明する。
図１Ａは、変形例であるモニタ付親機１ａ’と、モニタ付副親機１ｂ’との接続関係を説明するブロック図である。
モニタ付親機１ａ’は、図８Ｂに示すように、中点タップＰを設けたトランスＴ’を有した伝送回路部１２Ｂを有するが、他の構成要素は、従前のモニタ付親機１ａと共通であり、この点はモニタ付副親機１ｂ’についても同様である。
この伝送回路部１２Ｂでは、伝送トランスＴ’の２次巻線から一対の送受信端子Ｔ３ａ’、Ｔ４ａ’を導出し、その中点タップＰが接地されている。
従って、このような構成によれば、伝送トランスＴ’に浮遊容量Ｃが寄生している場合にも（図１Ａ及び図８Ｂでは破線で示している）、上述のリーク電流は一層流れにくくなるので、リーク電流による通話音声の劣化がより効果的に抑制される。

図２は、モニタ付親機の構成を説明するブロック図である。
モニタ親機１ａは、交流電源に接続される一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａと、伝送線３を導出する一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａと、交流電源を整流して装置の直流電源を生成する電源部１１と、電源部１１から直流電源Ｖ１を受けて作動し、制御部１３、受像部１４、通話部１５との間で信号を送受信するための伝送回路部１２Ａを備え、更に、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａへカメラ付子機４や通話副親機１ｃのための電源を供給する給電部１６も備えている。

図３は、モニタ付副親機の構成を説明するブロック図である。
モニタ付副親機１ｂは、給電部１６を有さない点を除けば、モニタ付親機１ａと共通である。したがって、モニタ付親機１ａと共通の構成要素には同一の参照符号を付け、詳細な説明は省略する。
なお、モニタ付副親機１ｂにおいては、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂが一対の電源端子、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂが一対の送受信端子になっている。

ついで、モニタ付親機、副親機の各部の構成について説明する。
図４は、電源部の構成を説明するブロック図である。
電源部１１では、一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａと、内部電源回路としてのスイッチング電源回路２１がコモンモードチョークコイルＬを介して接続されている。スイッチング電源回路２１は、交流電源をスイッチングして、直流電源Ｖ１を生成出力している。スイッチング電源回路２１は、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２を介して、交流電源間を接続しており、それらの共通接続点をグランドレベルＧ１に接続することで、一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａをグランドレベルに接続している。
ここに、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２は高周波スイッチングノイズを吸収するものであり、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２はそれぞれが独立してグランドレベルに接続されていてもよい。
なお、スイッチング電源回路２１は、必ずしも必須ではなく、外部からの交流電源の供給を受けて、整流して、直流電源を出力するものであればよい。

図５は、制御部の構成を説明するブロック図である。
制御部１３は、シリアル通信を行う非同期シリアル送受信器２２と、必要な表示部を構成する表示ＬＥＤ２３と、使用者が必要は操作を行なう場合に操作する操作ボタン２４とが、装置の制御と信号処理を行うＣＰＵ２５に接続されている。ＣＰＵ２５は、ソフトウェアによって装置の他の部分を制御する。

図６は、受像部の構成を説明するブロック図である。
受像部１４は、訪問者の映像を表示するＬＣＤモニタ２６がビデオ信号を処理して映像を表示させるビデオ回路２７に接続されている。

図７は、通話部の構成を説明するブロック図である。
通話部１５は、音声を入力して音声信号と成す集音マイク２８が第１の音声スイッチ２９と接続され、音声信号によって音声を出力するスピーカ３０が第２の音声スイッチ３１と接続されている。第１の音声スイッチ２９と第２の音声スイッチ３１は、スイッチ制御回路３２によって利得を調整制御されて、ハンズフリーの交互通話を可能にしている。
他の構成として、音声スイッチ２９、３１の代わりにエコーキャンセラを設ければ、相互に同時通話する構成にもできる。
従来、音声スイッチを用いた交互通話回路を用いたものでは、通話の語尾に不快なノイズが聞こえたり、エコーキャンセラを用いた同時通話回路を用いたものでは、通話信号のないときにノイズが聞こえたりするなど、特に無音時気になるようなリーク電流によるノイズ障害の問題があったが、本発明を適用すれば、そのようなノイズ障害も無く、クリアな同時通話が可能となる。

図８Ａは伝送回路部の基本構成を説明するブロック図である。
この図８Ａに示す伝送回路部１２Ａは、伝送トランスＴを有し、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａを、伝送トランスＴの２次巻線から導出している。
伝送トランスＴは、本発明の主要な構成要素であり、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａを装置の他の部分から絶縁させる機能をなす。なお、Ｃａ，Ｃｂは、直流遮断用のコンデンサである。このコンデンサＣａ、Ｃｂは、伝送線３に直流電源が接続され、伝送線３を通じた電源の供給が行われる場合には、直流遮断のために必要であるが、そのような電源の供給を行わない場合は、省略されてもよい。
図例の伝送トランスＴは、その１次巻線の一端をグランドレベルＧ１に接続されており、他端は周波数多重化された映像信号、音声信号、制御信号を混合分離する混合分離器３３と接続されている。ここに、混合分離器３３は、バンドパスフィルタ回路などで形成されており、制御信号を復変調する制御信号復変調回路３４、映像信号を復調する映像信号復調回路３５、音声信号を増幅通過させる音声増幅回路３６と接続されている。
また、制御信号復変調回路３４は、制御部１３の非同期シリアル送受信器２２と制御信号を送受信し、映像信号復調回路３５は、受像部１４のビデオ回路２７へ映像信号を送信する。音声増幅回路３６は、通話部１５に通話のための音声信号を送受信する。

図８Ｂは、伝送回路部の変形例を説明するブロック図である。
この図に示す伝送回路部１２Ｂでは、伝送トランスＴ’から一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａを導出する２次側巻線の中点タップＰが接地されている。この図では、簡単のために、中点タップPについて説明しているが、このような中点タップには限定されず、同様の目的のために、２次巻線を所定の巻数比に区分するタップを用いても当然構わない。これらのタップは、伝送線を介して互いに信号を伝送する信号伝送装置間で、一対の伝送線の信号レベルをバランスさせるように、双方の信号伝送装置の２次巻線を同じ巻数比に区分する位置から導出される。
なお、なお、Ｃａ，Ｃｂは、直流遮断用のコンデンサである。このコンデンサＣａ、Ｃｂは、伝送線３に直流電源が接続され、伝送線３を通じた電源の供給が行われる場合には、直流遮断のために必要であるが、そのような直流遮断を行わない場合は、省略されてもよい。

図８Ｃは、伝送回路部の更なる変形例を説明するブロック図である。
この伝送回路部１２Ｃでは、伝送トランスＴ’’から一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａを導出する２次側巻線の中点タップＰが、抵抗Ｒを介して接地されている。
ここに、抵抗Ｒは、伝送線３に発生したサージによる高電圧が、伝送トランスＴ’’の２次側巻線の中点タップＰからグランドレベルＧ１にそのまま伝播することを抑制するものである。このような構成によれば、モニタ付親機、モニタ付副親機は、特に伝送線のサージ（落雷によるサージ）による高電圧から保護される。

最後に、本発明の伝送装置を適用したハンズフリーテレビインターホンシステムについて説明する。
図９は、このシステムの全体構成を示している。
このシステムでは、一対の伝送線３を介して互いに並列接続されているモニタ付親機１ａ、モニタ付副親機１ｂは、電源コンセント２ａ、２ｂへ、それぞれの電源コード先端のプラグＴ１ａ，Ｔ１ｂを差し込まれ、商用１００Ｖの交流電源を受けている。
モニタ付親機１ａは、例えば居間などに設置されており、住戸の門扉に設置されているカメラ付子機４の呼出ボタン４１の押下を検知すれば、スピーカ２８ａを鳴動させて来客を家人に報知し、ＬＣＤモニタ２６ａを起動して、カメラ付子機４のカメラ４２で撮影した来客の映像表示を開始する。そして、家人がモニタ付親機１ａの操作ボタン２４ａによって応答操作すれば、スピーカ２８ａ、マイク２８ｂを通じて来客とのハンズフリー通話を開始させる。
一方のモニタ付副親機１ｂは、台所などに配置されており、モニタ付親機１ａと同等の通話機能を有する。通話副親機１ｃは、居室などに配置されており、訪問者の映像表示を表示する機能はないが、それ以外の通話機能は、モニタ付親機１ａと同等である。
更に、モニタ付親機１ａ、モニタ付副親機１ｂ、通話副親機１ｃは、互いに内線通話をすることもできる。

図１０は、テレビインターホンシステムで使用される周波数分割多重方式の信号伝送における各信号帯域を説明する図面である。
伝送線３には、音声信号、映像信号、制御信号が、周波数分割多重方式で送受信されている。その信号のうち、音声信号は、周波数変調されないベースバンド信号になっている。なお、この図は概念的なものであるため、音声信号、映像信号、制御信号の帯域、及び信号レベルは同一レベルとして表現されている。

本発明を適用したハンズフリーインターホンシステムの基本構成を説明するブロック図である。 本発明を適用した他例のハンズフリーインターホンシステムの基本構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例のモニタ付親機の構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例のモニタ付副親機の構成を説明するブロック図である。 電源部の構成を説明するブロック図である。 制御部の構成を説明するブロック図である。 受像部の構成を説明するブロック図である。 通話部の構成を説明するブロック図である。 伝送回路部の構成を説明するブロック図である。 伝送回路部の変形例の構成を説明するブロック図である。 伝送回路部の別の変形例の構成を説明するブロック図である。 本発明を適用したハンズフリーテレビインターホンシステムの基本構成を説明する概念図である。 周波数分割多重方式の信号伝送における各信号帯域を説明する図面である。 従来のハンズフリーインターホンシステムの基本構成を説明する概念図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 信号伝送装置（インターホンシステム親機、副親機）
２ａ、２ｂ 交流電源（電源コンセント）
３ 伝送線
１１ 電源部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 伝送回路部
２１ スイッチング電源回路
Ｃ１〜Ｃ２ コンデンサ
Ｐ 中点タップ
Ｒ 抵抗
Ｔ、Ｔ’ Ｔ’’ 伝送トランス
Ｔ１ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ１ａ’、Ｔ２ｂ’、Ｔ１ｂ’、Ｔ２ｂ’ 一対の電源端子
Ｔ３ａ、Ｔ４ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂ、Ｔ３ａ’、Ｔ４ｂ’、Ｔ３ｂ’、Ｔ４ｂ’ 一対の送受信端子

Claims (4)

1. 単相３線の電力線から供給される交流電力を受電して動作電源とし、
   前記単相３線の電力線から供給される交流電力の周波数を含む周波数帯の伝送信号を、単相３線の電力線とは異なる伝送線を介して伝送する、
   第一および第二の信号伝送装置であって、
   第一の信号伝送装置は、
   単相３線の電力線のうち、中性線と、中性線以外の互いに極性が相反する２本の電力供給線のうちの一方の電力線とに接続されて、この中性線と一方の電力線とを介して交流電力を供給されており、
   第二の信号伝送装置は、
   単相３線の電力線のうち、中性線と、前記一方の電力線とは異なる他方の電力線とに接続されて、この中性線と他方の電力線とを介して交流電力を供給されており、
   第一および第二の信号伝送装置のそれぞれは、
   単相３線の電力線と接続する電源受電端子である一対の電源端子のそれぞれに、一端をその装置のグランドレベルに接続したコンデンサを接続し、該一対の電源端子より交流電源の供給を受けて直流電源を生成するための電源部と、
   伝送トランスを有し、伝送線に接続される一対の送受信端子を該伝送トランスの２次巻線から導出させて、上記電源部から直流電源を受けて作動される伝送回路部とを備えることを特徴とする、第一および第二の信号伝送装置。
2. 請求項１において、
   上記伝送トランスの２次側巻線を所定の巻線比に区分するタップが、上記装置のグランドレベルに接続されている、第一および第二の信号伝送装置。
3. 請求項２において、
   上記タップが、中点タップとして構成されている、第一および第二の信号伝送装置。
4. 請求項２，３において、
   上記タップは抵抗を介して、上記装置のグランドレベルに接続されている、第一および第二の信号伝送装置。

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