JP5758208B2 - Power line transmission device - Google Patents
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Description
本発明は電力線伝送用デバイスに関し、特に、電力線を介して親機と子機との間で電力線通信を行うために用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a power line transmission device, and more particularly to a technique suitable for use in power line communication between a parent device and a child device via a power line.
従来、交流商用電源を供給する電力線を伝送媒体としてコンピュータ間の通信を行う電力線搬送通信が知られている。この電力線搬送通信を行うための通信装置(いわゆるPLCモデム等)は電力線に直接接続される。そこで、交流商用電源をもとに外部機器に直流電源を供給する電源装置(いわゆるACアダプタ)に、通信装置として機能する通信ユニットを組み付けた装置が提案された(例えば、特許文献1参照)。この装置は、通信装置としても機能するし、通信ユニットを取り外せば通常のACアダプタとして動作する。 2. Description of the Related Art Conventionally, power line carrier communication for performing communication between computers using a power line for supplying AC commercial power as a transmission medium is known. A communication device (so-called PLC modem or the like) for performing the power line carrier communication is directly connected to the power line. Therefore, a device has been proposed in which a communication unit that functions as a communication device is assembled to a power supply device (so-called AC adapter) that supplies a DC power supply to an external device based on an AC commercial power supply (see, for example, Patent Document 1). This device also functions as a communication device, and operates as a normal AC adapter when the communication unit is removed.
ところで、ACアダプタについては、従前から、待機時においても無視できない電力を消費するという問題が指摘されている。例えばスイッチングレギュレータを用いるACアダプタは、交流商用電源に接続されている間は常にスイッチング動作を行っており、損失を生じている。このため、消費電力量の増加が懸念され、特に多数の機器に電力線伝送用回路を組み込んだ場合に消費電力が多くなる問題があった。 By the way, regarding the AC adapter, a problem has been pointed out that it consumes power that cannot be ignored even during standby. For example, an AC adapter using a switching regulator always performs a switching operation while being connected to an AC commercial power source, causing a loss. For this reason, there is a concern about an increase in power consumption, and there is a problem that power consumption increases especially when a power line transmission circuit is incorporated in many devices.
前述した待機状態における消費電力量の増加を抑えるための技術として、交流商用電源をもとに直流電源を供給する構成における待機状態における消費電力量を抑える技術が提案されている(特許文献2参照)。 As a technique for suppressing the increase in power consumption in the standby state described above, a technique for suppressing power consumption in the standby state in a configuration in which a DC power supply is supplied based on an AC commercial power supply has been proposed (see Patent Document 2). ).
特許文献2において提案されている電源ユニットの場合には、AC電源から直流の動作電力を供給する為に配設されている交流―直流変換回路での電力損失の方が大きくなるとか、回路が複雑になる等の問題点があった。
本発明は前述の問題点に鑑み、交流商用電力線に接続されて用いられる装置本体に電力線伝送用回路を組み込み場合に直流の動作電力を供給する際の電力損失を、簡単な構成の回路で低減できるようにすることを第1の目的とする。
組み込む装置本体の回路の基準電位と電力線伝送用回路の基準電位を共通化することを第2の目的とする。
また、親機から供給する高周波信号が装置本体に印加されないようにすることを第3の目的とする
また、子機の親機から送られる高周波信号に対するインピーダンスを高くして親機が駆動する負荷抵抗を大きくすることを第4の目的とする。
また、装置本体から発生するノイズが親機と子機との間の通信を妨害しない様にすることを第5の目的とする。
In the case of the power supply unit proposed in
In view of the above-described problems, the present invention reduces power loss when supplying DC operating power when a power line transmission circuit is incorporated in an apparatus main body connected to an AC commercial power line with a simple configuration circuit. It is a first object to make it possible.
A second object is to make the reference potential of the circuit of the apparatus main body to be incorporated common with the reference potential of the circuit for power line transmission.
The third object is to prevent the high-frequency signal supplied from the master unit from being applied to the main body. Also, the load driven by the master unit by increasing the impedance to the high-frequency signal sent from the master unit of the slave unit. A fourth object is to increase the resistance.
It is a fifth object of the present invention to prevent noise generated from the apparatus main body from interfering with communication between the parent device and the child device.
本発明の電力線伝送用デバイスは、電力線に接続される装置本体に附加して使用され、前記電力線からの交流電圧を受けて直流電力を生成する電源供給回路を備えた電力線伝送用デバイスであって、前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、2次側コイルを備える同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記同調コイルの2次側コイルから受信して応答する通信回路と、前記電力線の交流電圧を直流電流に変換して前記通信回路に出力するための電流制限コンデンサと、前記電流制限コンデンサにアノードを接続し、前記通信回路の電源端子にカソードを接続した第1の整流用ダイオードとにより構成された第2の直列回路と、前記通信回路の電源端子と基準電位との間に接続された、ツェナーダイオード、平滑コンデンサにより構成された並列回路と、カソードを前記電流制限コンデンサ及び前記第1の整流用ダイオードのアノードの接続点に接続するとともに、アノードを前記通信回路の基準電位側に接続した第2の整流用ダイオードとを備え、前記第2の直列回路と前記並列回路とを直列に接続するとともに、前記電流制限コンデンサ及び前記第1の整流用ダイオードの接続点と前記基準電位との間に前記第2の整流用ダイオードを接続して電源回路を構成し、前記電源回路を前記バイパスコンデンサの両端に接続し、前記バイパスコンデンサの両端から前記装置本体の電源を供給するとともに、前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記電流制限コンデンサで制限して供給するようにしたことを特徴とする。 A power line transmission device according to the present invention is a power line transmission device provided with a power supply circuit that is used by being added to an apparatus main body connected to a power line and that receives an alternating voltage from the power line and generates direct current power. A series circuit disposed between the input points of the first and second AC voltages of the power line, comprising a parallel resonance circuit including a tuning coil having a secondary coil and a tuning capacitor, and a bypass capacitor A communication circuit that receives and responds from the secondary coil of the tuning coil with a high-frequency signal transmitted superimposed on the AC voltage of the power line, and the AC voltage of the power line. A current limiting capacitor for converting to a direct current and outputting to the communication circuit; an anode connected to the current limiting capacitor; and a cathode connected to a power supply terminal of the communication circuit A second series circuit constituted by a rectifying diode, a parallel circuit constituted by a Zener diode and a smoothing capacitor connected between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential, and a cathode connected to the current And a second rectifying diode having an anode connected to a reference potential side of the communication circuit, and connected to a connection point of a limiting capacitor and an anode of the first rectifying diode, and the second series circuit and the A power supply circuit is configured by connecting a parallel circuit in series and connecting the second rectifying diode between the reference point and a connection point between the current limiting capacitor and the first rectifying diode, connect the power supply circuit to both ends of the bypass capacitor supplies a power source of the apparatus main body from both ends of the bypass capacitor, before The current applied between the power supply terminal and a reference potential of the communication circuit, characterized by being adapted to supply to limit at the current limiting capacitor.
また、本発明の他の特徴とするところは、電力線に接続される装置本体に附加して使用され、前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に印加される交流電圧を受けて直流電力を生成する電源供給回路を備えた電力線伝送用デバイスであって、前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、前記電力線の第1の入力端子に接続される前記並列共振回路から前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を受信して応答する通信回路と、前記通信回路の電源端子と基準電位間との間に接続された、ツェナーダイオード及び平滑コンデンサとにより構成された並列回路と、前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記並列共振回路から取得して整流し、前記整流した直流出力を前記通信回路の電源として印加するブリッジ整流回路と、前記電力線の第2の入力端子に一端が接続された電流制限コンデンサと、記電流制限コンデンサの他端にアノードに接続されるとともに、前記通信回路の電源端子に接続されカソードが接続された第1の整流用ダイオードと、前記電流制限コンデンサの他端にカソードが接続され、アノードが前記通信回路の基準電位に接続された第2のダイオードとを備え、前記バイパスコンデンサの両端から前記装置本体の電源を供給するとともに、前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記電流制限コンデンサで制限して供給するようにしたことを特徴とする。 Another feature of the present invention is that it is used in addition to an apparatus main body connected to a power line, and receives an AC voltage applied between input points of the first and second AC voltages of the power line. A power line transmission device having a power supply circuit for generating DC power and comprising a series circuit disposed between first and second AC voltage input points of the power line, and a tuning coil and a tuning coil A first series circuit composed of a parallel resonant circuit composed of a capacitor and a bypass capacitor, and the parallel resonant circuit connected to the first input terminal of the power line are transmitted superimposed on the AC voltage of the power line. A communication circuit that receives and responds to an incoming high-frequency signal; a parallel circuit that is connected between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential; and a Zener diode and a smoothing capacitor; A high frequency signal came transmitted by superimposing the alternating voltage on the line is rectified to obtain from the parallel resonant circuit, a bridge rectifier circuit for applying a direct current output obtained by the rectifier as a power source of the communication circuit, the first of the power line And a first rectifying diode having a cathode connected to a power supply terminal of the communication circuit and an anode connected to the other end of the current limiting capacitor. And a second diode having a cathode connected to the other end of the current limiting capacitor and an anode connected to a reference potential of the communication circuit, and supplying power to the apparatus body from both ends of the bypass capacitor The current applied between the power supply terminal of the communication circuit and a reference potential is limited and supplied by the current limiting capacitor. That.
また、本発明のその他の特徴とするところは、電力線に接続される装置本体に附加して使用され、前記電力線からの交流電圧を受けて直流電力を生成する電源供給回路を備えた電力線伝送用デバイスであって、前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、2次側コイルを備える同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、前記バイパスコンデンサの両端から印加される交流電圧を全波整流して、前記装置本体に印加する電源供給回路と、前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記同調コイルの2次側コイルから受信して応答する通信回路と、前記電力線の第1の端子に一端が接続されるとともに、他端が第1の整流用ダイオードのアノードに接続された第1の電流制限コンデンサと、前記第1の電流制限コンデンサにアノードが接続されるとともに、カソードが前記通信回路の電源端子に接続された第1の整流用ダイオードとにより構成される第2の直列回路と、前記電力線の第2の端子に、前記並列共振回路を介して一端が接続されるとともに、他端が第2の整流用ダイオードのアノードに接続された第2の電流制限コンデンサと、前記第2の電流制限コンデンサにアノードが接続されるとともに、カソードが前記通信回路の電源端子に接続された第2の整流用ダイオードとにより構成される第3の直列回路と、前記第1及び第2の整流用ダイオードのカソードが共通に接続された前記通信回路の電源端子と前記通信回路の基準電位との間に接続された、ツェナーダイオード及び平滑コンデンサにより構成された並列回路と、前記第1の電流制限コンデンサと第1の整流用ダイオードとの接続点にカソードが接続され、前記通信回路の基準電位にアノードが接続された第3の整流用ダイオードと、前記第2の電流制限コンデンサと第2の整流用ダイオードとの接続点にカソードが接続され、前記通信回路の基準電位にアノードが接続された第4の整流用ダイオードとを備え、前記通信回路の基準電位を、前記装置本体に印加する前記電源供給回路の基準電位側の出力点に接続し、前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記第1、第2の電流制限コンデンサで電流制限して供給するようにしたことを特徴とする。 Another feature of the present invention is that it is used in addition to a device main body connected to a power line, and for power line transmission provided with a power supply circuit that receives an AC voltage from the power line and generates DC power. A device, which is a series circuit disposed between input points of the first and second AC voltages of the power line, and includes a parallel resonance circuit including a tuning coil including a secondary coil and a tuning capacitor, and a bypass A first series circuit constituted by a capacitor, an AC voltage applied from both ends of the bypass capacitor is full-wave rectified, and is superimposed on a power supply circuit to be applied to the device body and the AC voltage of the power line. A communication circuit that receives and responds to the high-frequency signal transmitted from the secondary coil of the tuning coil, and one end connected to the first terminal of the power line and the other end to the first A first current limiting capacitor connected to the anode of the diverting diode; a first rectifying diode having an anode connected to the first current limiting capacitor and a cathode connected to a power supply terminal of the communication circuit; One end of the second series circuit constituted by the power line and the second terminal of the power line via the parallel resonant circuit, and the other end connected to the anode of the second rectifying diode. And a second rectifier diode having an anode connected to the second current limiting capacitor and a cathode connected to the power supply terminal of the communication circuit. Are connected between a power supply terminal of the communication circuit to which the cathodes of the first and second rectifying diodes are connected in common and a reference potential of the communication circuit. Further, a cathode is connected to a connection point between the parallel circuit composed of a Zener diode and a smoothing capacitor, the first current limiting capacitor and the first rectifying diode, and an anode is connected to a reference potential of the communication circuit. A fourth rectifying diode having a cathode connected to a connection point between the third rectifying diode, the second current limiting capacitor, and the second rectifying diode, and an anode connected to a reference potential of the communication circuit; A reference potential of the communication circuit is connected to an output point on the reference potential side of the power supply circuit to be applied to the apparatus body, and a current applied between the power supply terminal of the communication circuit and a reference potential is provided. The first and second current limiting capacitors are used to limit the current to be supplied.
本発明によれば、簡単な構成で、電力線を流れる交流電流を直流電流に変換して前記通信回路に出力するための電流制限コンデンサ及び整流用ダイオードにより交流電流から直流電流を生成するようにしたので、交流商用電力線に接続されて用いられる装置に直流の動作電力を供給する際の電力損失を、簡単な構成の回路で低減することができるとともに、交流商用電源をもとに直流電源を供給するための消費電力量を抑えることができる。
また、本発明の他の特徴によれば、簡単な構成で、電力線を流れる交流電流に重畳して送信された高周波信号から直流電力を生成することができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、電力線伝送用回路を装置に組み込むに当り、装置の回路の基準電位と電力線伝送用回路の基準電位を共通化することができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、親機から供給する高周波信号が装置本体に印加されない様にできる。
また、本発明のその他の特徴によれば、子機の親機から送られる高周波信号に対するインピーダンスを高くして親機が駆動する負荷抵抗を大きくして多数の子機を同時に駆動する様にできる。
また、本発明のその他の特徴によれば、装置本体から発生するノイズが親機と子機との間の通信を妨害しない様にできる。
According to the present invention, the direct current is generated from the alternating current by the current limiting capacitor and the rectifying diode for converting the alternating current flowing through the power line into the direct current and outputting the direct current to the communication circuit with a simple configuration. Therefore, it is possible to reduce power loss when supplying DC operating power to devices used connected to AC commercial power lines with a simple configuration circuit, and supply DC power based on AC commercial power It is possible to reduce the amount of power consumed for the operation.
Further, according to another feature of the present invention, DC power can be generated from a high-frequency signal transmitted by being superimposed on an AC current flowing through the power line with a simple configuration.
According to another feature of the present invention, when the power line transmission circuit is incorporated in the device, the reference potential of the device circuit and the reference potential of the power line transmission circuit can be made common.
Further, according to another feature of the present invention, it is possible to prevent a high frequency signal supplied from the master unit from being applied to the apparatus main body.
In addition, according to another feature of the present invention, it is possible to increase the impedance of the high frequency signal sent from the master unit of the slave unit and increase the load resistance driven by the master unit to drive a large number of slave units simultaneously.
According to another feature of the present invention, it is possible to prevent noise generated from the apparatus main body from interfering with communication between the parent device and the child device.
(背景技術)
先ず、入力される交流電流の電圧を変換する変圧器を用いない本発明の背景技術を図15を参照しながら説明する。
図15に示した子機150において、A点がB点に対し正の場合に、A点→D7→電流制限抵抗RT→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→L1とC1の並列共振回路→B点に電流が流れる。すなわち、A点がB点に対し正の場合に電流が流れ、ツェナーダイオードD5でクランプされるとともに、平滑コンデンサC2に充電されてリップルを抑えられて通信回路104に動作電源として印加されている。A点がB点に対し負の場合には整流用ダイオードD7の為に電流が流れない。この状態においては、通信回路104には平滑コンデンサC2から動作電力が供給される。
(Background technology)
First, the background art of the present invention which does not use a transformer for converting the voltage of the input alternating current will be described with reference to FIG.
In the
図15の例では、電流制限抵抗RTを介して電力を通信回路104に供給している。このため、子機150の通信回路104の動作電力は、5V、2mAで良くても、電圧の安定化のため、ツェナーダイオードD5に流す電流分を多く供給していた。
In the example of FIG. 15, power is supplied to the
AC電源が100Vの交流の場合は、ほとんどの電圧が電流制限抵抗RTに印加されるため、電流制限抵抗RTでの消費電力が多くなってしまう。例えば、電流制限抵抗RTを15KΩとした場合、消費電力は約300mW程度になる。これでは、50個の子機を動作させる場合には、待機時でも常に15Wと大きな電力が消費されてしまう問題がある。 When the AC power source is an alternating current of 100 V, most of the voltage is applied to the current limiting resistor RT, so that power consumption at the current limiting resistor RT increases. For example, when the current limiting resistor RT is 15 KΩ, the power consumption is about 300 mW. In this case, when 50 slave units are operated, there is a problem that a large power of 15 W is always consumed even during standby.
(第1の実施形態)
次に、図1を参照しながら本発明の第1の実施形態を説明する。
図1の例は、装置本体101に外付けされた電力線伝送用デバイス(以下、子機100とする)との信号のやり取り、及びプラグ102を介してAC電源を印加することができる。
まず、プラグ102を介してAC電源が通信回路104に印加されず、図示しない親機からの高周波信号だけが子機100に送られる場合の動作を説明する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the example of FIG. 1, signal exchange with a power line transmission device (hereinafter referred to as a slave unit 100) externally attached to the apparatus
First, an operation in the case where AC power is not applied to the
2次側コイルL2を備える同調コイルL1と同調コンデンサC1による並列共振回路103は、親機から送信される高周波信号(例えば、400KHz)に共振している。バイパスコンデンサC4と並列共振回路103は直列に接続されているため、電力線102a、102bを介して親機から送られた高周波信号は並列共振回路103に印加され、バイパスコンデンサC4に並列に接続される装置本体101側には印加されない。
The
並列共振回路103に印加された高周波信号は、同調コイルL1の2次側コイルL2からサージ保護抵抗R1、R2を介してブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4にて整流され、ダイオードD3、D4の共通カソードと、ダイオードD1、D2の共通アノード間から取り出される直流出力は、ツェナーダイオードD5でクランプされ、平滑コンデンサC2にてリップルを抑えられて通信回路104に動作電源として印加されている。
The high frequency signal applied to the parallel
図1は、子機100の通信回路104の動作電力は5V、2mAで10mWの場合を示している。電圧の安定化のためツェナーダイオードD5にも電流を供給し、ブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4とサージ保護抵抗R1、R2でも電力を消費するが、約30mW程度の小電力で済んでいる。したがって、親機の出力が2Wあれば子機を50台程度は同時に駆動することができる。前述のサージ保護抵抗R1、R2は、過電圧が印加された時に電流を制限して回路を保護するための小抵抗(約10〜100Ω)であり、電力線102a、102bには、過電圧が印加される場合があるので配設している。
FIG. 1 shows a case where the operating power of the
次に、子機100に、プラグ102を介してAC電源が印加される場合を説明する。
親機が制御する子機100の数が50個以上の場合等、親機から供給される高周波信号が多数の子機に供給する場合には電力不足となる。同様に電力線での伝送ロスが大きい場合にも電力不足となる。このような場合には、並列共振回路103に印加される高周波信号をブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4にて整流しても、通信回路104を動作させるのに十分な電力を得られない。そこで、本実施形態においては、子機100の動作電力はプラグ102を介して入力されるAC電源から供給されるようにしている。
Next, a case where AC power is applied to the
When the number of
AC電源の周波数は低いため、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103では電圧降下しない。また、バイパスコンデンデンサC4に流れる成分も少ない。
AC電源は、装置本体101と前述した電源供給回路(サージ保護抵抗R3、電流制限コンデンサC3、整流用ダイオードD6(第2の整流用ダイオード)、D7(第1の整流用ダイオード)、ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2よりなる)に印加されている。この時の動作を(1)、(2)のステップに分けて説明する。
Since the frequency of the AC power supply is low, there is no voltage drop in the
The AC power supply includes the apparatus
(1)図1のA点―B点の電位が負方向のピークから正方向のピークに変化していくと、A点→サージ保護抵抗R3→電流制限コンデンサC3→整流用ダイオードD7→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103→B点の順路に電流が流れる。
これにより、ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路に電流が供給され、平滑コンデンサC2は充電される。電流制限コンデンサC3は最初充電されていたが放電し、その後、逆方向に充電される。
(1) When the potential at point A-point B in FIG. 1 changes from the negative peak to the positive peak, point A → surge protection resistor R3 → current limiting capacitor C3 → rectifying diode D7 → zener diode D5, a parallel circuit of the smoothing capacitor C2 and the
Thereby, a current is supplied to the parallel circuit of the Zener diode D5, the smoothing capacitor C2, and the
(2)図1のA点―B点の電位が正方向のピークから負方向のピークに変化していくと、B点→同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103→整流用ダイオードD6→電流制限コンデンサC3→サージ保護抵抗R3→A点に電流が流れる。電流制限コンデンサC3は、電力線の交流電圧を直流電流に変換して前記通信回路に出力する大きさを決めるために設けられており、初期的に充電されていたのが放電し、その後、逆方向に充電される。この場合、通信回路104には平滑コンデンサC2から電力が供給される。ここで、サージ保護抵抗R3は、サージ保護抵抗R1、R2と同様に、過電流を制限して回路を保護するための小抵抗(約10〜100Ω)であり、電力線102a、102bには、過電圧が印加される場合があるので配設している。
(2) When the potential at point A-point B in FIG. 1 changes from the peak in the positive direction to the peak in the negative direction, point B → parallel
図1の例では、電流制限コンデンサC3は、AC電源により充電される動作と、AC電源に向かって放電する動作を繰り返している。AC電源から電流制限コンデンサC3にエネルギが蓄積されても、AC電源に向かって放電して蓄積したエネルギを返しており、電流制限コンデンサC3ではエネルギを消費していない。したがって、子機100の通信回路104とツェナーダイオードD5と整流用ダイオードD6、D7、サージ保護抵抗R3での消費電力は全体で約30mW程度の小電力にできている。
In the example of FIG. 1, the current limiting capacitor C3 repeats the operation of being charged by the AC power source and the operation of discharging toward the AC power source. Even if energy is stored in the current limiting capacitor C3 from the AC power source, the energy stored by discharging toward the AC power source is returned, and the current limiting capacitor C3 does not consume energy. Therefore, the power consumption of the
前述したように、同調コイルL1の2次側コイルL2からの高周波信号を、ブリッジ整流回路D1〜D4により整流して動作電源として、通信回路104の電源端子、基準電位間に接続している。このブリッジ整流回路D1〜D4は、AC電源に過電圧が印加されたときに、通信回路104の入力端子S1、S2に、通信回路104の電源端子、基準電位間の電位より大きく外れる電位が印加されなくする機能も持っている。
As described above, the high-frequency signal from the secondary coil L2 of the tuning coil L1 is rectified by the bridge rectifier circuits D1 to D4 and connected as an operation power supply between the power supply terminal of the
子機100の入力から見て、高周波での入力インピーダンスは、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103のため高く保たれているので、親機は複数の子機を高周波で駆動するのが容易になっている。また、装置本体101は、ノイズを出さないのが本来であるが、高周波信号と同じ周波数成分が消費電流に載って漏れてくる場合は、バイパスコンデンデンサC4でバイパスされる。
Since the input impedance at a high frequency is kept high by the
さらに、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103がトラップ回路と機能して、AC電力線に漏れて行くレベルを押える働きをしている。これにより、多数の装置を接続しても、装置本体101から発生するノイズが親機と子機100との間の通信を妨害しない様にすることができる。
Further, the
通信回路104は、親機からの高周波信号をS1、S2端子から受信して検波して親機から送られた命令やデータを受け取り応答している。通信回路104からの応答はS1、S2端子から出力されている。
前述した例では、電源周波数が50Hzで100Vrmsの場合、電流制限コンデンサC3を0.22μFと選べばよく、子機100を50個並列にしても消費電力を2W以下にすることができる。
The
In the example described above, when the power supply frequency is 50 Hz and 100 Vrms, the current limiting capacitor C3 may be selected as 0.22 μF, and even when 50
(第2の実施形態)
次に、図2を参照しながら電力線伝送用デバイスの第2の実施形態を説明する。
図2に示した子機200は、図1に示した子機100のAC電源を整流する回路が半波整流回路であったのに対して、両波整流(全波整流)回路にした例である。図2において、図1と同じ構成部材には同一の符号を付してある。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the power line transmission device will be described with reference to FIG.
The
まず、プラグ102を介してAC電源が印加されず、図示しない親機からの高周波信号だけが子機200に送られる場合の動作を説明する。
同調コイルL1とコンデンサC1による並列共振回路103は、親機から送信される高周波信号(例えば、400KHz)に共振している。バイパスコンデンサC4と並列共振回路103は直列に接続されているため、電力線102a、102bを介して親機から送られた高周波信号は並列共振回路103に印加され、バイパスコンデンサC4に並列に接続される装置本体101側には印加されない。
First, an operation in the case where AC power is not applied via the
The
並列共振回路103に印加された高周波信号は、サージ保護抵抗R1、R2を介してブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4に印加され、ダイオードD3、D4の共通カソードと、ダイオードD1、D2の共通アノード間から取り出される直流出力は、ツェナーダイオードD5でクランプされ、平滑コンデンサC2にてリップルを抑えられて通信回路104に動作電源として印加されている。
The high frequency signal applied to the parallel
図2の例も、子機200の通信回路104の動作電力は5V、2mAで10mWの場合を示している。電圧の安定化のためツェナーダイオードD5にも電流を供給し、ブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4と抵抗R1、R2でも電力を消費するが、約30mW程度の小電力ですんでいる。したがって、親機の出力が2Wあれば子機200を50台程度は同時に駆動することができる。
The example of FIG. 2 also shows a case where the operating power of the
サージ保護抵抗R1、R2は、過電圧が印加された時に電流を制限して回路を保護するための小抵抗(約10〜100Ω)であり、電力線102a、102bには、過電圧が印加される場合があるので配設している。
The surge protection resistors R1 and R2 are small resistors (about 10 to 100Ω) for protecting the circuit by limiting the current when an overvoltage is applied, and an overvoltage may be applied to the
次に、子機200にプラグ102を介してAC電源が印加される場合を説明する。
親機が制御する子機200の数が50個以上の場合は、親機から供給される高周波信号が多数の子機に供給するためには電力不足となる。同様に、電力線での伝送ロスが大きい場合も並列共振回路103に印加される高周波信号をブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4にて整流しても、通信回路104を動作させるのに十分な電力は得られない場合がある。
Next, a case where AC power is applied to the
When the number of
このような場合には、子機200の動作電力はプラグ102を介して入力されるAC電源から供給される。
AC電源の周波数は低いため、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103では電圧降下しない。また、バイパスコンデンデンサC4に流れる成分も少ない。AC電源は、装置本体101と電源供給回路(サージ保護抵抗R3、電流制限コンデンサC3、整流用ダイオードD6、D7、平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5、ブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4、サージ保護抵抗R1、R2よりなる)に印加されている。
In such a case, the operating power of the
Since the frequency of the AC power supply is low, there is no voltage drop in the
子機200の動作電力がAC電源から供給される場合の動作を、図5を参照しながら(1)、(2)、(3)、(4)のステップに分けて説明する。
(1)符号51で示す様に、電源のA点側が正の場合で振幅が増加する間は、電源のA点側から供給される電流は、A点側→サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらか→ブリッジ整流回路のD3又はD4のどちらか→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→整流用ダイオードD6→電流制限コンデンサC3→サージ保護抵抗R3→B点の順路に電流が流れる。すなわち、電流制限コンデンサC3は充電されていく。
The operation when the operating power of the
(1) As indicated by
サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらに電流が流れるかは、並列共振回路103の高周波電圧の位相によってきまる。
同様に、ブリッジ整流回路のD3又はD4のどちらに電流が流れるのかも並列共振回路103の高周波電圧の位相によって決まる。
すなわち、符号51で示すように、A−B間が正極性で、電源のA−B間の電圧振幅が増加するとき、電流制限コンデンサC3にエネルギをチャージしつつ、通信回路104に電力を供給している。
Whether the current flows through the surge protection resistor R1 or the series circuit of the surge protection resistor R2 and the tuning coil L1 depends on the phase of the high-frequency voltage of the
Similarly, whether the current flows through D3 or D4 of the bridge rectifier circuit is determined by the phase of the high-frequency voltage of the parallel
That is, as indicated by
(2)符号52で示すように、電源のA点側が正の場合で振幅が減少する間は、電流制限コンデンサC3に充電されていた電荷は→整流用ダイオードD7→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→、ブリッジ整流回路のD1、D2のどちらか→サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらか→電源のA点側→電源→電源のB点側→サージ保護抵抗R3→電流制限コンデンサC3へと流れる。すなわち、電流制限コンデンサC3は放電していく。
(2) As indicated by
整流用ダイオードD1、D2のどちらに電流が流れるかは並列共振回路103の高周波電圧の位相により決まる。
同様に、サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらに電流が流れるかは並列共振回路103の高周波電圧の位相によってきまる。
すなわち、符号52で示すように、電源のA−B間が正極性で、A−B間の電圧振幅が減少するとき、コンデンサC3にチャージされた電荷を放電してエネルギを電源に返しつつ、通信回路104に電力を供給している。
Which of the rectifying diodes D1 and D2 flows depends on the phase of the high-frequency voltage of the parallel
Similarly, whether the current flows through the surge protection resistor R1 or the series circuit of the surge protection resistor R2 and the tuning coil L1 depends on the phase of the high-frequency voltage of the
That is, as indicated by
(3)符号53で示すように、電源のB点側が正の場合で振幅が増加する間は、B点側から供給される電流は、サージ保護抵抗R3→電流制限コンデンサC3→整流用ダイオードD7→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→ブリッジ整流回路のD1、D2のどちらか→サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらか→電源のA点側に流れる。
(3) As indicated by
すなわち、電流制限コンデンサC3は充電されていく。ブリッジ整流回路のD1、D2のどちらを流れるかは、並列共振回路103の高周波電圧の位相によってきまる。
同様に、サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらに電流が流れるかも、並列共振回路103の高周波電圧の位相によってきまる。
すなわち、符号53で示すように、電源のA−B間が負極性で、A−B間の電圧振幅が増加するとき、電流制限コンデンサC3にエネルギをチャージしつつ、通信回路104に電力を供給している。
That is, the current limiting capacitor C3 is charged. Which of the bridge rectifier circuits D1 and D2 flows depends on the phase of the high-frequency voltage of the parallel
Similarly, whether the current flows through the surge protection resistor R1 or the series circuit of the surge protection resistor R2 and the tuning coil L1 depends on the phase of the high-frequency voltage of the
That is, as indicated by
(4)符号54で示すように、電源のB点側が負の場合で振幅が減少する間は、電流制限コンデンサC3に充電されていた電荷は、電流制限コンデンサC3→サージ保護抵抗R2→電源のB点側→電源→電源のA点側→サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらか→ブリッジ整流回路のD3又はD4のどちらか→ツェナーダイオードD5、平滑コンデンサC2及び通信回路104の並列回路→整流用ダイオードD6→電流制限コンデンサC3に流れる。
(4) As indicated by
すなわち、電流制限コンデンサC3は放電されていく。サージ保護抵抗R1又はサージ保護抵抗R2と同調コイルL1のシリーズ回路のどちらに電流が流れるかは、並列共振回路103の高周波電圧の位相によってきまる。
同様に、整流用ダイオードD1、D2のどちらを流れるかも、並列共振回路103の高周波電圧の位相により決まる。
That is, the current limiting capacitor C3 is discharged. Whether the current flows through the surge protection resistor R1 or the series circuit of the surge protection resistor R2 and the tuning coil L1 depends on the phase of the high-frequency voltage of the
Similarly, which of the rectifying diodes D1 and D2 flows is determined by the phase of the high-frequency voltage of the parallel
すなわち、符号54で示すように、電源のA−B間が負極性で、A−B間の電圧振幅が減少するとき、コンデンサC3にチャージされた電荷を放電してエネルギを電源に返しつつ 通信回路104に電力を供給している。
サージ保護抵抗R3は、サージ保護抵抗R1、R2、と同様に過電流を制限して回路を保護するための小抵抗(約10〜100Ω)であり、電力線102a、102bには、過電圧が印加される場合があるので配設している。
That is, as indicated by
The surge protection resistor R3 is a small resistor (about 10 to 100Ω) for protecting the circuit by limiting overcurrent in the same manner as the surge protection resistors R1 and R2, and an overvoltage is applied to the
図2の例は、子機200の通信回路104の動作電力は5V、2mAと10mWの例を示している。電圧の安定化のためツェナーダイオードD5にも電流を供給し、ブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4とサージ保護抵抗R1、R2、R3、整流用ダイオードD6、D7でも電力を消費するが、約30mW程度の電力ですんでいる。
The example of FIG. 2 shows an example in which the operating power of the
前述した説明のごとく、図1の例と同様に、同調コイルL1の高周波信号を、ブリッジ整流回路D1〜D4により整流して動作電源として、通信回路104の電源端子、基準電位側に接続している。
このブリッジ整流回路D1〜D4は、AC電源に過電圧が印加されたときに、通信回路104の入力端子S1、S2に、通信回路104の電源端子、基準電位間の電位より大きく外れる電位が印加されなくする機能も持っている。
As described above, the high frequency signal of the tuning coil L1 is rectified by the bridge rectifier circuits D1 to D4 and connected to the power supply terminal of the
In the bridge rectifier circuits D1 to D4, when an overvoltage is applied to the AC power supply, a potential that greatly deviates from the potential between the power supply terminal of the
子機200の入力から見て、高周波での入力インピーダンスは、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103のため高く保たれているので、親機は複数の子機を高周波で駆動するのが容易になっている。また、装置本体101は、ノイズを出さないのが本来であるが、高周波信号と同じ周波数成分が消費電流に載って漏れてくる場合は、バイパスコンデンデンサC4でバイパスされる。
Since the input impedance at a high frequency is kept high by the
さらに、同調コイルL1と同調コンデンサC1の並列共振回路103がトラップ回路と機能して、AC電力線に漏れて行くレベルを押える働きをしている。これにより、多数の装置を接続しても、装置本体101から発生するノイズが親機と子機200との間の通信を妨害しない様にすることができる。
Further, the
通信回路104は、親機からの高周波信号をS1、S2端子から受信して検波して親機から送られた命令やデータを受け取り応答している。通信回路104からの応答はS1、S2端子から出力されている。
図2に示した例は、親機から供給される高周波信号から動作電力を取り出す回路と、AC電源から動作電力を取り出す回路を構成する部品の一部を共通化して部品数を増やさない様にしている。また、AC電源を整流する回路を両波整流回路にしたので平滑コンデンサC2の値を図1の例より小さくでき、同調コイルL1の2次側コイルL2が不要となっている。
The
The example shown in FIG. 2 does not increase the number of parts by sharing a part of the circuit that extracts the operating power from the high-frequency signal supplied from the master unit and the circuit that extracts the operating power from the AC power supply. ing. Further, since the circuit for rectifying the AC power supply is a double-wave rectifier circuit, the value of the smoothing capacitor C2 can be made smaller than in the example of FIG. 1, and the secondary coil L2 of the tuning coil L1 is not necessary.
(第3の実施形態)
次に、図3を参照しながら電力線伝送用デバイスの第3の実施形態を説明する。
図3に示した子機300は、図1に示した子機100に対してフォトモスリレ105及びトライアック106を備えている。動作電力の供給に関する動作と応答動作については、第1の実施形態と共通であるので省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the power line transmission device will be described with reference to FIG.
The
図1に示した子機100に対してフォトモスリレ105及びトライアック106を備えており、電源のA点に、装置本体101と起動抵抗R4が接続されている。フォトモスリレ105は、抵抗R6を介して通信回路104のVDD端子とI/Oポートとの間に接続されている。
The
トライアック106のゲート電極は、起動抵抗R4、フォトモスリレ105、誤動作防止抵抗R5の直列回路において、フォトモスリレ105と誤動作防止抵抗R5の接続点にゲート電極が接続されている。トライアック106のT1電極は装置本体101の他端に接続され、トライアック106のT2電極と誤動作防止抵抗R5の他端は同調コイルL1とバイパスコンデンサC4の接続点に接続されされている。
The gate electrode of the
このような構成により、通信回路104によりフォトモスリレ105がオン/オフ動作すると、トライアック106はA点から装置本体101に流れる電流を、順逆どちらの方向においても断続するスイッチング動作を行う。
With such a configuration, when the
本実施形態の子機300は、電力線通信で親機と通信し、装置本体101への電源供給をON−OFF制御したり、装置本体101の動作状態を親機で読み取ったりすることができる。
The
(第4の実施形態)
次に、図4を参照しながら電力線伝送用デバイスの第4の実施形態を説明する。
図4に示した子機400は、図2に示した子機200に対してフォトモスリレ105及びトライアック106を備えている。動作電力の供給と応答に関する動作については、図2に示した第2の実施形態と共通であるので省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of a power line transmission device will be described with reference to FIG.
A
フォトモスリレ105を介しての動作は図3に示した例と同様であるので、違いのみ説明する。
図4の例において、装置本体101は電源に対し抵抗性に負荷特性を示すため、電源が印加されると電流が流れるものである。このため、トライアック106と装置本体101の接続を変えてトライアック106の起動後には、トライアック106の起動後の起動抵抗R4とフォトモスリレ105の出力側に流れる電流を無くす様にしている例である。
Since the operation through the
In the example of FIG. 4, the apparatus
本実施形態の子機400は、図3に示した子機300と同様に、電力線通信で親機と通信し、装置本体101への電源供給をON−OFF制御したり、装置本体101の動作状態を親機で読み取ったりすることができる。
Similarly to the
(第5の実施形態)
図6に第5の実施形態を示す。
本実施形態においては、親機と装置に組み込まれた子機600が電力線102a、102bを介して通信する他、電源電圧を整流した直流電圧で動作する装置の動作を制御するのに適した例である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 shows a fifth embodiment.
In the present embodiment, an example suitable for controlling the operation of a device that operates with a DC voltage obtained by rectifying the power supply voltage, in addition to communication between the parent device and the
図6において、装置に組み込まれた子機600に電力を供給する動作を説明する。
親機から電力線102a、102bに重畳して送られる高周波信号から動作電力を得る場合、2次側コイルL2を備えた同調コイルL1と同調コンデンサC1による並列共振回路103は、高周波信号(例えば400KHz)に共振している。そして、バイパスコンデンサC4と並列共振回路103とは直列に接続されているため、電力線102a、102bを介して親機から送られた高周波信号は並列共振回路103に印加される。また、バイパスコンデンサC4に並列に接続されるダイオードD8〜D15、抵抗R31、R32、コンデンサC31(第1の電流制限コンデンサ)、コンデンサC32(第2の電流制限コンデンサ)で構成される電源回路には印加されない。
In FIG. 6, the operation of supplying power to the
When operating power is obtained from a high-frequency signal transmitted from the parent device superimposed on the
並列共振回路103に印加された高周波信号は、同調コイルL1の2次側コイルL2からサージ保護抵抗R1、R2を介してブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4にて整流される。ダイオードD3、D4の共通カソードと、ダイオードD1、D2の共通アノード間から取り出される直流出力は、ツェナーダイオードD5でクランプされ、平滑コンデンサC2にてリップルを抑えられて通信回路104に動作電源として印加されている。
The high frequency signal applied to the parallel
プラグ102を介して電力線102a、102bから供給されるAC電源から動作電力を得る場合で、装置が動作してダイオードD8〜D11の整流回路に動作電流が流れている場合の動作波形を図7(イ)〜(ハ)に示す。
図7(イ)は電力線102a、102bから供給されるAC電源の波形である。図7(ロ)は、C点を基準電位としてA点の波形である。図7(ハ)は、C点を基準電位としてB点の波形である。
FIG. 7 shows operating waveforms when operating power is obtained from an AC power source supplied from the
FIG. 7A shows the waveform of the AC power supplied from the
図7(ロ)において矢印71に示したように、A点側が正で振幅が大きくなる場合には、A点→サージ保護抵抗R31→電流制限コンデンサC31→整流用ダイオードD12(第1の整流用ダイオード)→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5、通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD9→並列共振回路103→B点に電流が流れる。この間に電流制限コンデンサC31は充電される。
As shown by the
また、矢印72で示したように、A点側が正で振幅が小さくなる場合には、電流制限コンデサC31→サージ保護抵抗R31→D10→装置本体101→C点→整流用ダイオードD14→電流制限コンデンサC31に電流が流れる。この間に電流制限コンデンサC31は放電し、装置本体101に電力を供給し、平滑コンデンサC2が通信回路104へ
動作電力を供給する。
As indicated by the
図7(ハ)において、矢印73で示したように、B点側が正で振幅が大きくなる場合には、B点→並列共振回路103→サージ保護抵抗R32→電流制限コンデンサC32→整流用ダイオードD13(第2の整流用ダイオード)→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5及び通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD8→A点に電流が流れる。この間に、電流制限コンデンサC32は充電される。
In FIG. 7C, as indicated by
また、矢印74で示したように、B点側が正で振幅が小さくなる場合には、電流制限コンデンサC32→サージ保護抵抗R32→整流用ダイオードD11→装置本体101→C点→整流用ダイオードD15(第4の整流用ダイオード)→電流制限コンデンサC32に電流が流れる。この間に電流制限コンデンサC32は放電し、装置本体101に電力を供給し、平滑コンデンサC2が通信回路104へ動作電力が供給する。
As indicated by an
電力線102a、102bから供給されるAC電源から動作電力を得る場合で、装置本体101が動作しておらず、整流用ダイオードD8及びD9の整流回路に電流が流れていない場合、あるいは装置本体101は動作しているがコンデンサC5の電荷で動作して、整流用ダイオードD8及びD9の整流回路に電流が流れていない場合について説明する。
When operating power is obtained from an AC power source supplied from the
図8(イ)に示すように、A−B間には電力線102a、102bから供給されるAC電源が供給されている。図8(ロ)は、C点を基準電位としてA点の波形である。図8(ハ)は、C点を基準電位としてB点の波形である。
供給されるAC電源の最初の1サイクルのみ、A点→サージ保護抵抗R31→電流制限コンデンサC31→整流用ダイオードD12→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5及び通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD9→並列共振回路103→B点に電流が流れる。この間に電流制限コンデンサC31は充電される。電流制限コンデンサC32には電流は流れない。
As shown in FIG. 8A, AC power supplied from the
Only in the first cycle of the supplied AC power source, point A → surge protection resistor R31 → current limiting capacitor C31 → rectifier diode D12 → parallel circuit of smoothing capacitor C2, Zener diode D5 and
次のサイクルからは、電流制限コンデンサC32が充電されているため、ダイオードD9は逆バイアスされる。このため、図8(ロ)において矢印81で示すように、A点側が正で振幅が大きくなる場合には、A点→サージ保護抵抗R31→電流制限コンデンサC31→整流用ダイオードD12→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5及び通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD15→電流制限コンデンサC32→サージ保護抵抗R32→並列共振回路103→B点に電流が流れる。この間に電流制限コンデンサC31は充電され、電流制限コンデンサC32は放電となる。
From the next cycle, the current limiting capacitor C32 is charged, so the diode D9 is reverse biased. For this reason, as indicated by an
また、矢印82で示すように、A点側が正で振幅が小さくなる場合には、電流制限コンデンサC31→サージ保護抵抗R31→A点→電源→B点→並列共振回路103→サージ保護抵抗R32→電流制限コンデンサC32→整流用ダイオードD13→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5及び通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD14(第3の整流用ダイオード)→電流制限コンデンサC31の順路に電流が流れる。この間においては電流制限コンデンサC31は放電し、電流制限コンデンサC32は充電される。ここで、電流制限コンデンサC31、電流制限コンデンサC32が充電されているため、整流用ダイオードD9には電流が流れない。
Further, as indicated by an
また、矢印83で示すように、B点側が正で振幅が大きくなる場合には、B点→並列共振回路103→サージ保護抵抗R32→電流制限コンデンサC32→整流用ダイオードD13→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5、通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD14→電流制限コンデンサC31→サージ保護抵抗R31→A点に電流が流れる。この間、電流制限コンデンサC32は充電され、電流制限コンデンサC31は放電される。この期間においては、電流制限コンデンサC31、C32が充電されているため、整流用ダイオードD8には電流が流れない。
As indicated by an
また、矢印84で示すように、B点側が正で振幅が小さくなる場合には、電流制限コンデンサC32→サージ保護抵抗R32→並列共振回路103→B点→電源→A点→サージ保護抵抗R31→電流制限コンデンサC31→整流用ダイオードD12→平滑コンデンサC2、ツェナーダイオードD5及び通信回路104の並列回路→C点→整流用ダイオードD15→電流制限コンデンC32に電流が流れる。この間、電流制限コンデンサC31は充電され、電流制限コンデンサC32は放電する。この期間においては、電流制限コンデンサC31、C32が充電されているため、D8には電流が流れない。
As indicated by an
以上、説明した様に、装置本体101が動作しておらず、整流用ダイオードD8及びD9の整流回路に電流が流れていない場合も通信回路104への電力供給路に電流制限コンデンサC31、C32が2個シリーズになって動作するので、電流の大きさは半分に制限されるが、電源の交流の1サイクルの間に、初期極性から逆極性に充放電しかつ充電中、放電中も通信回路104に電流を供給するので、通信回路104への給電量は変わらない。
As described above, the current limiting capacitors C31 and C32 are provided in the power supply path to the
C点は通信回路104の基準電位点であり、かつ装置本体101に直流電圧を供給するためにブリッジ整流回路D8、D9、D10、D11の負側の出力点で装置本体101の基準電位となるため、通信回路104と装置本体101間の信号の受け渡しにフォトカプラを介す必要がなく、容易になっている。
Point C is a reference potential point of the
(第6の実施形態)
図9に第6の実施形態を示す。
図9に示す子機900は、通信回路104の出力信号で、例えば図3に示した様に、フォトモスリレ等の開閉回路SW1を制御して、装置本体101への電源印加を制御する様にした例である。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 shows a sixth embodiment.
The
装置本体101への電源の印加を状態を、抵抗、電流制限コンデンサC33、ダイオードD16、トランジスタTrで検出して、通信回路104を介して、親機から読み出せる様にした例である。電力伝送による制御を想定していなかった装置本体101に対して電力線伝送による制御を附加してON/OFF動作の制御、電源の印加状態を読み出せる様にした例である。本発明によれば、待機時の消費電力を十分小さくできるため、多数の機器を電力線伝送で制御することが可能になる。
In this example, the state of application of power to the apparatus
前述したように、第1の実施形態〜第6の実施形態の電力線伝送用デバイスにおいては、電力線102a、102bの入力点間に印加される交流電圧を受けて直流電力を生成して子機に動作電力を供給する電源供給回路を、電流制限コンデンサとダイオードとを組み合わせて構成した。これにより、回路構成を簡素化できるとともに、消費電力を小さくすることができる。
As described above, in the power line transmission devices of the first embodiment to the sixth embodiment, a DC power is generated by receiving an AC voltage applied between the input points of the
また、前述した各実施形態においては、親機から送信される高周波信号に共振する並列共振回路103に印加された高周波信号を整流するためのブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4を設けたので、親機から送信される高周波信号を動作電力として利用することができる。これにより、電力線102a、102bから得られる交流電圧を整流した直流電力と、親機からの電力の両方を共用することができる。
In each of the above-described embodiments, the bridge rectifier circuits D1, D2, D3, and D4 are provided for rectifying the high-frequency signal applied to the parallel
前述した各実施形態においては、子機で消費される電力を大幅に低減することができるので、電力線102a、102bを介して接続される親機と、機器に組み込んだ子機との間で通信する場合に、AC電源を用いることなく多数の子機と通信することが可能となる。これにより、例えば、設置工事直後に電力線にAC電圧を印加する前に、親機からの高周波信号だけで子機を動作させることができる。例えば、設置工事を終了後に、AC電圧を印加する前に結線、及び動作確認を行うことができる。
In each of the embodiments described above, the power consumed by the slave unit can be significantly reduced, so communication between the master unit connected via the
具体的な用途例としては、トンネル内の照明の様に、多数の照明機器に対して、時間帯、天候、車両の通行に応じて、点滅動作、調光動作、動作状態の確認等、個別の照明機器の運用履歴やメンテナンス情報の書き込み、読み出し等を行う場合に用いることができる。このような用途においては、1000個程度の照明機器に(1kmの長さで、4列で250個づつ設置した場合)子機を組み込み、親機と電力線伝送で通信することができる。
この他に、事務所、工場の照明機器、空調機器等を対象にした場合も多数の機器に子機を組み込み、親機と電力線伝送で通信することにより多くの子機を動作させることが可能となる。
Specific examples of applications include lighting, dimming, and confirmation of operating status for many lighting devices, such as lighting in tunnels, depending on the time of day, weather, and traffic of vehicles. It can be used when writing / reading the operation history and maintenance information of the lighting equipment. In such a use, it is possible to incorporate a slave unit into about 1000 lighting devices (when installed in 250 units in four rows with a length of 1 km) and communicate with the master unit by power line transmission.
In addition to this, even when targeting office and factory lighting equipment, air conditioning equipment, etc., it is possible to operate many slave units by incorporating slave units into many devices and communicating with the master unit via power line transmission. It becomes.
(変形例)
前述した第1の実施形態〜第6の実施形態においては、親機が電力線102a、102bに重畳させる高周波信号からの電力を整流して、通信回路104の動作電力を得るように構成した例を説明した。以下に説明する変形例では、親機が電力線102a、102bに重畳させる高周波信号は動作電力に利用しない例である。
(Modification)
In the first to sixth embodiments described above, an example in which the base unit rectifies the power from the high-frequency signal superimposed on the
(第1の変形例)
図10は、図1に対応する変形例であり、並列共振回路103から得られる高周波信号を整流するブリッジ整流回路D1、D2、D3、D4を設けない子機110の構成例を示している。
(First modification)
FIG. 10 is a modified example corresponding to FIG. 1 and shows a configuration example of the
(第2の変形例)
図11は、図6の子機600に対応する変形例である子機610の構成例を示すブロック図である。
(Second modification)
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a
(第3の変形例)
図12は、図3の子機300に対応する変形例である子機310の構成例を示すブロック図である。
(Third Modification)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a
(第1の使用例)
次に、図13を参照しながら第1の使用例を説明する。
この例においては、配電盤1310、フィルター1320を介して電力線1341、1342に電力を供給し、電力線1341、1342と親機1360とは結合回路1350により接続されている。そして、電力線1341、1342には子機内蔵装置1371、1372、137等が接続されており、親機1360から送られる高周波信号に応じて、前述したように、子機内蔵装置のオン/オフ制御などを行う。なお、図13の例では、電力線通信を行うエリアの終端における電力線1341、1342間に終端器1380を設け、反射波を防止している。
(First use example)
Next, a first usage example will be described with reference to FIG.
In this example, power is supplied to the
(第2の使用例)
次に、図14を参照しながら第2の使用例を説明する。
この例においては、配電盤1410と電力線1401、1402との間に親機1420を配設した例を示している。また、電力線1401、1402には複数の子機内蔵装置1431、1432、1433、1434・・・が接続されており、所定数の子機内蔵装置ごとにセンサ1441、1442が配設されている。
(Second usage example)
Next, a second usage example will be described with reference to FIG.
In this example, a
このような構成により、センサ1441、1442の出力に応じて、親機1420から子機内蔵装置1431、1432、1433、1434・・・に制御信号を送信することにより、装置の動作を制御することができる。具体的には、子機内蔵装置1431、1432、1433、1434・・・は、子機内蔵空調機であり、センサ1441、1442は温度センサであってよい。この場合、各空調機が設置されている環境に応じて最適な動作制御を行うことができる。
With such a configuration, the operation of the device is controlled by transmitting a control signal from the
また、子機内蔵装置1431、1432、1433、1434・・・が子機内蔵照明器具で、センサ1441、1442が照度センサであってもよい。このようにすれば、多数の照明器具を断続したり、或いは明るさを一定に制御したりする様なことが可能となる。
センサ1441、1442を温度センサとすれば空調器の運転制御に使える。
Moreover, the subunit | mobile_unit built-in
If the
100 子機
101 装置本体
102 プラグ
102a、102b 電力線
103 並列共振回路
104 通信回路
105 フォトモスリレ
106 トライアック
C3 電流制限コンデンサ
C2 平滑コンデンサ
D1−4 ブリッジ整流回路
D5 ツェナーダイオード
D6 第2の整流用ダイオード
D7 第1の整流用ダイオード
100
Claims (4)
前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、2次側コイルを備える同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、
前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記同調コイルの2次側コイルから受信して応答する通信回路と、
前記電力線の交流電圧を直流電流に変換して前記通信回路に出力するための電流制限コンデンサと、前記電流制限コンデンサにアノードを接続し、前記通信回路の電源端子にカソードを接続した第1の整流用ダイオードとにより構成された第2の直列回路と、
前記通信回路の電源端子と基準電位との間に接続された、ツェナーダイオード、平滑コンデンサにより構成された並列回路と、
カソードを前記電流制限コンデンサ及び前記第1の整流用ダイオードのアノードの接続点に接続するとともに、アノードを前記通信回路の基準電位側に接続した第2の整流用ダイオードとを備え、
前記第2の直列回路と前記並列回路とを直列に接続するとともに、前記電流制限コンデンサ及び前記第1の整流用ダイオードの接続点と前記基準電位との間に前記第2の整流用ダイオードを接続して電源回路を構成し、前記電源回路を前記バイパスコンデンサの両端に接続し、
前記バイパスコンデンサの両端から前記装置本体の電源を供給するとともに、
前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記電流制限コンデンサで制限して供給するようにしたことを特徴とする電力線伝送用デバイス。 A power line transmission device including a power supply circuit that is used in addition to an apparatus main body connected to a power line and that generates an AC power by receiving an AC voltage from the power line,
A series circuit disposed between the input points of the first and second AC voltages of the power line, comprising a parallel resonant circuit including a tuning coil having a secondary coil and a tuning capacitor, and a bypass capacitor. A first series circuit;
A communication circuit that receives and responds from the secondary coil of the tuning coil with a high-frequency signal transmitted superimposed on the AC voltage of the power line;
A current limiting capacitor for converting an AC voltage of the power line into a direct current and outputting the direct current to the communication circuit; a first rectifier having an anode connected to the current limiting capacitor and a cathode connected to a power supply terminal of the communication circuit; A second series circuit constituted by a diode for use;
A parallel circuit composed of a Zener diode and a smoothing capacitor connected between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential;
A cathode connected to a connection point between the current limiting capacitor and the anode of the first rectifying diode, and a second rectifying diode having an anode connected to a reference potential side of the communication circuit,
The second series circuit and the parallel circuit are connected in series, and the second rectifying diode is connected between a connection point of the current limiting capacitor and the first rectifying diode and the reference potential. And configuring a power supply circuit, connecting the power supply circuit to both ends of the bypass capacitor,
While supplying power to the apparatus body from both ends of the bypass capacitor,
A power line transmission device, wherein a current applied between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential is limited and supplied by the current limiting capacitor.
前記ブリッジ整流回路にて整流された直流出力を前記通信回路の電源端子と基準電位間に供給するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電力線伝送用デバイス。 A bridge rectifier circuit that rectifies a high-frequency signal applied to the parallel resonant circuit from a secondary side of the tuning coil;
2. The power line transmission device according to claim 1, wherein a direct current output rectified by the bridge rectifier circuit is supplied between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential.
前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、
前記電力線の第1の入力端子に接続される前記並列共振回路から前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を受信して応答する通信回路と、
前記通信回路の電源端子と基準電位間との間に接続された、ツェナーダイオード及び平滑コンデンサとにより構成された並列回路と、
前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記並列共振回路から取得して整流し、前記整流した直流出力を前記通信回路の電源として印加するブリッジ整流回路と、
前記電力線の第2の入力端子に一端が接続された電流制限コンデンサと、
記電流制限コンデンサの他端にアノードに接続されるとともに、前記通信回路の電源端子に接続されカソードが接続された第1の整流用ダイオードと、
前記電流制限コンデンサの他端にカソードが接続され、アノードが前記通信回路の基準電位に接続された第2のダイオードとを備え、
前記バイパスコンデンサの両端から前記装置本体の電源を供給するとともに、
前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記電流制限コンデンサで制限して供給するようにしたことを特徴とする電力線伝送用デバイス。 A power line provided with a power supply circuit that is used in addition to an apparatus main body connected to a power line and generates a DC power by receiving an AC voltage applied between input points of the first and second AC voltages of the power line. A transmission device,
A series circuit disposed between input points of the first and second AC voltages of the power line, the first series circuit including a parallel resonance circuit including a tuning coil and a tuning capacitor, and a bypass capacitor. When,
A communication circuit that receives and responds to a high-frequency signal transmitted from the parallel resonant circuit connected to the first input terminal of the power line superimposed on the AC voltage of the power line;
A parallel circuit composed of a Zener diode and a smoothing capacitor connected between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential;
A bridge rectifier circuit that rectifies the high-frequency signal transmitted by being superimposed on the AC voltage of the power line from the parallel resonant circuit, and applies the rectified DC output as a power source of the communication circuit;
A current limiting capacitor having one end connected to the second input terminal of the power line;
A first rectifying diode connected to the anode at the other end of the current limiting capacitor and connected to the power supply terminal of the communication circuit and connected to the cathode;
A second diode having a cathode connected to the other end of the current limiting capacitor and an anode connected to a reference potential of the communication circuit;
While supplying power to the apparatus body from both ends of the bypass capacitor,
A power line transmission device, wherein a current applied between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential is limited and supplied by the current limiting capacitor.
前記電力線の第1、第2の交流電圧の入力点間に配設された直列回路であって、2次側コイルを備える同調コイルと同調コンデンサとからなる並列共振回路とバイパスコンデンサとにより構成された第1の直列回路と、
前記バイパスコンデンサの両端から印加される交流電圧を全波整流して、前記装置本体に印加する電源供給回路と、
前記電力線の交流電圧に重畳して送信されて来た高周波信号を前記同調コイルの2次側コイルから受信して応答する通信回路と、
前記電力線の第1の端子に一端が接続されるとともに、他端が第1の整流用ダイオードのアノードに接続された第1の電流制限コンデンサと、前記第1の電流制限コンデンサにアノードが接続されるとともに、カソードが前記通信回路の電源端子に接続された第1の整流用ダイオードとにより構成される第2の直列回路と、
前記電力線の第2の端子に、前記並列共振回路を介して一端が接続されるとともに、他端が第2の整流用ダイオードのアノードに接続された第2の電流制限コンデンサと、前記第2の電流制限コンデンサにアノードが接続されるとともに、カソードが前記通信回路の電源端子に接続された第2の整流用ダイオードとにより構成される第3の直列回路と、
前記第1及び第2の整流用ダイオードのカソードが共通に接続された前記通信回路の電源端子と前記通信回路の基準電位との間に接続された、ツェナーダイオード及び平滑コンデンサにより構成された並列回路と、
前記第1の電流制限コンデンサと第1の整流用ダイオードとの接続点にカソードが接続され、前記通信回路の基準電位にアノードが接続された第3の整流用ダイオードと、
前記第2の電流制限コンデンサと第2の整流用ダイオードとの接続点にカソードが接続され、前記通信回路の基準電位にアノードが接続された第4の整流用ダイオードとを備え、
前記通信回路の基準電位を、前記装置本体に印加する前記電源供給回路の基準電位側の出力点に接続し、
前記通信回路の電源端子と基準電位間に印加する電流を、前記第1、第2の電流制限コンデンサで電流制限して供給するようにしたことを特徴とする電力線伝送用デバイス。 A power line transmission device including a power supply circuit that is used in addition to an apparatus main body connected to a power line and that generates an AC power by receiving an AC voltage from the power line,
A series circuit disposed between the input points of the first and second AC voltages of the power line, comprising a parallel resonant circuit including a tuning coil having a secondary coil and a tuning capacitor, and a bypass capacitor. A first series circuit;
A full-wave rectification of an alternating voltage applied from both ends of the bypass capacitor, and a power supply circuit that is applied to the device body,
A communication circuit that receives and responds from the secondary coil of the tuning coil with a high-frequency signal transmitted superimposed on the AC voltage of the power line;
One end of the power line is connected to the first terminal, the other end is connected to the anode of the first rectifying diode, and the anode is connected to the first current limiting capacitor. And a second series circuit composed of a first rectifying diode having a cathode connected to the power supply terminal of the communication circuit;
A second current limiting capacitor having one end connected to the second terminal of the power line via the parallel resonant circuit and the other end connected to an anode of a second rectifying diode; A third series circuit comprising an anode connected to a current limiting capacitor and a second rectifying diode having a cathode connected to a power supply terminal of the communication circuit;
A parallel circuit composed of a Zener diode and a smoothing capacitor connected between a power supply terminal of the communication circuit to which the cathodes of the first and second rectifying diodes are connected in common and a reference potential of the communication circuit. When,
A third rectifying diode having a cathode connected to a connection point between the first current limiting capacitor and the first rectifying diode and having an anode connected to a reference potential of the communication circuit;
A fourth rectifying diode having a cathode connected to a connection point between the second current limiting capacitor and the second rectifying diode and having an anode connected to a reference potential of the communication circuit;
The reference potential of the communication circuit is connected to the output point on the reference potential side of the power supply circuit to be applied to the device body,
A power line transmission device, characterized in that a current applied between a power supply terminal of the communication circuit and a reference potential is supplied by being limited by the first and second current limiting capacitors.
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