JP6410186B2

JP6410186B2 - 通信制御装置

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Publication number: JP6410186B2
Application number: JP2015230603A
Authority: JP
Inventors: 中沼　忠司; 忠司中沼
Original assignee: Koga Electronics Co Ltd
Current assignee: Koga Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: JP2017098824A

Description

本発明は、通信回線に接続されるとともに、関係する通信網を介してデータ通信を行う通信端末を収容し、通信回線および通信端末間の通信制御を行う通信制御装置に関するものである。

近年、ガス、水道および電力等の各需要者を電話サービス網によって集中監視センターと接続し、電話回線を通じて相互にデータ通信を行うことによって、各需要者のガスメータ、水道メータ、電力メータおよびスマートメータ等の通信端末の遠隔監視を行うシステムが普及してきている（例えば、特許文献１〜３参照）。

このシステムにおいては、集中監視センター側の電話回線にセンター網制御装置（Ｃ−ＮＣＵ）が接続される一方、各需要者側の電話回線に端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）が接続される。そして、Ｔ−ＮＣＵにスマートメータ等の通信端末が収容され、また必要に応じて、Ｔ−ＮＣＵの下位には電話機端末が接続される。

Ｔ−ＮＣＵは、例えば、図９に示したような構成を有している。
図９において、Ｌ_１、Ｌ_２は電話回線接続端子であり、Ｔ_１、Ｔ_２は電話機接続端子であり、Ｍ_１、Ｍ_２は通信端末接続端子である。また、２０は回線監視部であり、極性・電圧監視部２１およびループ電流監視部２２を有している。
２３は電源部であり、２４は通信部であり、２５は制御部であり、２６は外部インターフェース回路である。通信部２４は、信号検出・制御回路や、ＭＯＤＥＭ回路等を有し、制御部２５は、電話回線と通信端末との間の通信制御を行う。

そして、Ｔ−ＮＣＵの通信端末接続端子Ｍ_１、Ｍ_２に、２線式伝送線路２７ａ、２７ｂを介して通信端末２８が接続される。この場合、低コスト化を図り、また消費電力を低減するため、２線式伝送線路２７ａ、２７ｂは、高インピーダンスおよび高抵抗のものが採用される。

また、外部インターフェース回路２６は、通信端末２８が、例えばＳ型ＬＰガスメータ（Ｓ型マイコンメータ）である場合には、図１０（Ａ）に示すような回路構成を有し、通信端末２８が、例えばＵバス搭載スマートメータである場合は、図１１（Ａ）に示すような回路構成を有している。

ところで、電話回線の電位は、空き状態では大地電位（０Ｖ）〜−４８Ｖの範囲内で変動し、通話中は−２０〜−３０Ｖの範囲内で変動する。また、呼出信号の伝送の間には±１００Ｖの範囲内で変動し、それに伴って、Ｔ−ＮＣＵの基準電位や動作電圧も大きく変動する。それに対し、通信端末２８は、大地電位（０Ｖ）を基準電圧として、０〜６Ｖ、または０〜３Ｖで動作する。

このようにＴ−ＮＣＵおよび通信端末２８間に基準電位や動作電圧の差がある場合、あるいは、Ｔ−ＮＣＵ、通信端末２８および伝送線路２７ａ、２７ｂに誘導電位や誘導雑音等が重畳され、それらが一定のレベルを超えると、通信が不安定化し、誤作動および信号の伝送エラーが発生するという問題があった。

よって、従来技術においては、かかる誘導電位および誘導雑音等の重畳を遮断するため、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）に示すように、Ｔ−ＮＣＵの外部インターフェース回路２６にフォトカプラ２９が組み込まれるとともに、Ｔ−ＮＣＵに元々備えられた電源（第１電源：Ｖ_ＤＤ）のほかに別電源(第２電源：Ｖ_Ｉ）が備えられ、Ｔ−ＮＣＵと通信端末２８が互いに直流的に絶縁された状態で信号が光によって伝送されるようになっている。

この場合、第１電源および第２電源としては、通常、リチウム電池等の一次電池が使用され、その場合、１月当たり数回の頻度で通信を行っても１０年間は電池交換が不要なように、数千［ｍＡｈ］程度の大容量の一次電池が用いられる。

しかし、実際には、フォトカプラの消費電力が大きく、第２電源として使用される一次電池が想定外に消耗し、２〜３年に１回の頻度で電池交換作業を余儀なくされる場合がある。さらには、近年、集中監視センターおよび各需要者間の通信頻度を高め、日々のガス、電気、水道の使用状況を詳細にモニタリングすることがなされてきており、電池交換作業に拍車がかかりつつある。

この電池交換作業は需要者のもとに作業員を派遣して行わねばならないが、ガス、電気および水道の需要者数は一般に膨大であり、電池交換作業に要する人件費等のコストは多大となり、供給会社側の採算面から考えるとあまり現実的ではない。

また、従来技術においては、図１２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１をＴ−ＮＣＵの外部インターフェース回路２６と残りの部分（本体部）３０との間に配置し、外部インターフェース回路２６をＴ−ＮＣＵの本体部３０から直流的に絶縁した状態で、Ｔ−ＮＣＵの本体部３０から外部インターフェース回路２６に電力供給を行うことがなされている。
しかしながら、この構成では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の消費電力が大きく、運用コストがかかり、さらには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１からノイズが発生し、通信を不安定にするという問題があった。

また、従来技術においては、Ｔ−ＮＣＵと通信端末を無線接続することもなされているが、この構成においても、消費電力が増大し、運用コストがかかるという問題があった。

特開２００２−６３６７８号公報特開２００８−２５６４３７号公報特開２０１４−１０２７８３号公報

したがって、本発明の課題は、低コストで、Ｔ−ＮＣＵ等の通信制御装置の本体部から外部インターフェース回路に直流的に絶縁した状態で電力供給が行えるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、通信回線に接続されるとともに、関係する通信網を通じてデータ通信を行う通信端末を収容し、前記通信回線および前記通信端末間の通信制御を行う通信制御装置であって、前記通信制御を行う制御部、および電源部を有する本体部と、前記通信端末を収容するとともに、前記本体部から直流電圧の供給を受ける外部インターフェース回路と、を備え、前記本体部の基準電位および動作電圧が、前記通信端末の基準電位および動作電圧よりも大きく変動するものにおいて、前記外部インターフェース回路が、前記本体部の前記電源部から供給された直流電圧によって駆動される本体側回路部分と、前記通信端末に接続された通信端末側回路部分とを有し、前記本体側回路部分および前記通信端末側回路部分はフォトカプラを有し、前記フォトカプラによって、前記通信端末側回路部分が前記本体部から直流的に絶縁された状態で、前記本体部および前記通信端末側回路間において信号が光で伝送されるようになっており、さらに、所定の容量を有し、前記本体部および前記通信端末側回路部分間に配置された１または複数のキャパシタと、所定の絶縁抵抗および所定の耐電圧性能を有し、前記キャパシタの両端子を、当該両端子が前記本体部側に接続される充電位置と、当該両端子が前記通信端末側回路部分側に接続される放電位置とに、前記通信回線および前記通信端末間の通信を妨げないタイミングで間欠的に切り替える切替回路と、を備えたものであることを特徴とする通信制御装置が提供される。

本発明の好ましい実施例によれば、前記通信網が電話サービス網であり、前記通信回線が電話回線である。この場合、好ましくは、前記電源部は二次電池を有し、前記二次電池が前記電話回線の通話電流によって充電される。
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記通信網が電力線搬送通信を行う電気配線からなっている。

本発明によれば、通信制御装置の本体部と外部インターフェース回路の通信端末側回路部分との間にキャパシタを配置し、キャパシタの両端子を切替回路によって、両端子が本体部側に接続される充電位置と、両端子が通信端末側回路部分側に接続される放電位置とに、通信回線および通信端末間の通信を妨げないタイミングで間欠的に切り替えるようにしたので、低コストで、しかも通信を不安定化させることなく、通信制御装置の外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）を本体部から直流的に絶縁した状態で、本体部から外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）に対し電力供給できる。

そして、この場合、通信網を電話サービス網としたときは、電源部として一次電池と局給電との組み合わせや、一次電池と局給電および二次電池との組み合わせ等を使用すれば、長期間にわたって電池交換をすることなくかつ安定的に本体部から外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）への電力供給ができる。
あるいは、電源部として家庭用ＡＣ電源や、家庭用ＡＣ電源と二次電池との組み合わせを使用すれば、通信網の種類によらず電池交換は全く不要となる。

本発明の１実施例による通信制御装置の概略的な回路図である。図１の通信制御装置のキャパシタの端子電圧の時間変化と、外部インターフェース回路への供給電圧の時間変化を示すグラフである。（Ａ）は図１の通信制御装置および通信端末の動作を説明するグラフであり、（Ｂ）は図１の通信制御装置および通信端末間でなされる通信動作と、キャパシタの動作状態を示すグラフである。図１の通信制御装置を電話回線に接続する場合の構成例の概略的な回路図である。本発明の別の実施例による通信制御装置の外部インターフェース回路の要部の回路図である。本発明のさらに別の実施例による通信制御装置の外部インターフェース回路の要部の回路図である。本発明のさらに別の実施例による通信制御装置の外部インターフェース回路の要部の回路図である。本発明のさらに別の実施例による通信制御装置の概略的な回路図である。従来の端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）の概略的な回路図である。図９の端末網制御装置の外部インターフェース回路の１例の概略的な回路図である。図９の端末網制御装置の外部インターフェース回路の１例の概略的な回路図である。図９の端末網制御装置の変形例の概略的な回路図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例による通信制御装置の概略構成を示す図である。
図１を参照して、本発明の通信制御装置１は、通信制御を行う制御部３および電源部４を有する本体部２と、通信端末５を収容するとともに、本体部２から絶縁された状態で電力供給を受ける外部インターフェース回路６と、本体部２および外部インターフェース回路６間に配置されたキャパシタ８と、キャパシタ８をその両端子が本体部２側に接続される充電位置と、両端子が外部インターフェース回路６側に接続される放電位置とに間欠的に切り替える切替回路７（この実施例では、２回路２接点リレーであり、駆動回路は省略している。）を備えている。

また図示はしないが、本発明の通信制御装置１は、電話サービス網、光回線インターネット網、携帯電話網、および電力引込線を介した電力線搬送通信（ＰＬＣ）網等の通信網に属する通信回線に接続するための接続端子を備えており、制御部３は、この接続端子に接続された通信回線と通信端末５との間の通信制御を行う。

本発明の通信制御装置１が端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）として電話回線に接続される場合には、通信制御装置１は、極性・電圧およびループ電流を監視する回線監視部や、信号検出・制御回路やＭＯＤＥＭ回路等を有する通信部等を含んでおり、通信制御装置１の下位に電話機が接続可能である。

通信端末５には、ガス、水道、電力等のスマートメータだけでなく、家電製品、セキュリティ機器、および各種アクチュエータ装置等のデータ通信機能を有する電子機器がすべて含まれる。

電源部４は、通信制御装置１、または通信制御装置１および通信端末５からなるシステム全体が必要とする電力を供給することができ、例えば、一次電池または外部電源（家庭用ＡＣ電源や電話回線からの給電等）、あるいは一次電池と二次電池との組み合わせ、または外部電源と二次電池との組み合わせ等から構成することができる。

外部インターフェース回路６は、この実施例では、本体部２側に属し、電源部４から供給された直流電圧によって駆動される本体部側回路部分６ａと、本体部２から直流的に絶縁され、かつ通信端末５に接続された通信端末側回路部分６ｂとを有している。本体部側回路部分６ａには、送信用フォトカプラＰＣ１のフォトダイオード、受信用フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびトランジスタＱ１が含まれる。一方、通信端末用回路部分６ｂには、抵抗Ｒ４〜Ｒ７、トランジスタＱ２、送信用フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタ、受信用フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードおよび通信端末接続端子Ｍ_１（ＤＴ）、Ｍ_２（ＳＧ）が含まれる。

すなわち、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２によって、外部インターフェース回路６（正確には通信端末側回路部分６ｂ）が本体部２から直流的に絶縁された状態で、本体部２および外部インターフェース間６（正確には通信端末側回路部分６ｂ）において信号が光で伝送されるようになっている。

リレー７は、所定の絶縁抵抗（例えば１０ＭΩまたは６００ＭΩ等）および所定の耐電圧性能（例えば５０００Ｖ・ＤＣまたは８０００Ｖ・ＤＣ等）を有していなければならない。この場合、リレー７は、主として接点部と駆動部で構成されるが、上記絶縁抵抗および耐電圧性能はリレー７の接点間のみに限定して要求されるのではなく、開放されている一方の接点に接続された回路全体（導体、配線パターン、回路部品等）と、他方の接点に接続された回路全体との間にも要求される。

キャパシタ８は、外部インターフェース回路６が一定期間中は正常に動作し得る電圧を維持できる容量を有している（この詳細は後述する）。
そして、キャパシタ８の一方の端子が、リレー７の一方の回路７ａの共通端子に接続され、キャパシタ８の他方の端子が、リレー７の他方の回路７ｂの共通端子に接続されている。また、リレー７の一方の回路７ａの一方の接点端子には、本体部２の電源配線Ｖ_ＤＤに接続され、一方の回路７ａの他方の接点端子には、外部インターフェース回路６の通信端末側回線部分６ｂの電源配線Ｖ_Ｉに接続されている。

さらに、リレー７の他方の回路７ｂの一方の接点端子には、本体部２の基準電位（アース）配線Ｔ−ＧＮＤに接続され、他方の回路７ｂの他方の接点端子には、外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂの基準電位（アース）配線Ｉ−ＧＮＤに接続されている。
リレー７の動作は制御部３によって制御される。

こうして、キャパシタ８は、リレー７の切り替え動作により、その両端子が本体部２（電源配線Ｖ_ＤＤ）側に接続される充電位置と、両端子が外部インターフェース回路６（電源配線Ｖ_Ｉ）側に接続される放電位置とに一定のタイミングで間欠的に切り替えられる。
そして、キャパシタ８が充電位置をとるとき、キャパシタ８は電源部４から供給された直流電圧Ｖ_ＤＤにより所定の電圧まで充電され、キャパシタ８が放電位置をとるとき、キャパシタ８に蓄えられた電力によって外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂが駆動される。

そして、キャパシタ８が放電位置をとり、通信端末側回路部分６ｂに必要な電力が供給され、かつＭ_１（ＤＴ）端子およびＭ_２（ＳＧ）端子が非短絡とされている（無信号である）ときに、制御部３がＳＯ端子の電圧を変動させると、送信用フォトカプラＰＣ１を介してＳＯ端子の電圧変動がＤＴ端子に伝達される。これにより、制御部３から通信端末５にデータが送信される。

また、キャパシタ８が放電位置をとり、通信端末側回路部分６ｂに必要な電力が供給されているときに、通信端末５が送信するデータに従いＭ_１（ＤＴ）端子およびＭ_２（ＳＧ）端子の短絡状態が変化すると、受信用フォトカプラＰＣ２を介して短絡状態の変化、すなわちＭ_１（ＤＴ）端子の電圧変動が制御部３のＳＩ端子に伝達される。これにより、制御部３は、通信端末５が送信したデータを受信する。

キャパシタ８の容量は、制御部３および通信端末５間でデータの送受信が行われる間に外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂに必要な電力が供給されるように設定される。
図２は、図１の通信制御装置のキャパシタの端子電圧の時間変化と、外部インターフェース回路への供給電圧の時間変化を示すグラフである。
例えば、データの送受信中に電源配線Ｖ_Ｉの電位を３［Ｖ］以上に維持することとし、キャパシタ８が最大で４Ｖまで充電されるように設計されるとする。この場合、キャパシタ８が満充電された後、充電位置から放電位置に切り替えられると、図２のグラフ（I）に示すように、キャパシタ８の端子電圧は４Ｖから徐々に減少していく。それに対応して、外部インターフェース回路６への供給電圧もまた、図２のグラフ（II）に示すように徐々に減少する。

そして、キャパシタ８が放電状態のまま一定時間が経過すると（グラフ（I）では、キャパシタ８の端子電圧が３Ｖまで低下している）、キャパシタ８が放電位置から充電位置に切り替えられ、キャパシタ８の充電がなされる。充電の間に、外部インターフェース６への供給電圧は０になるが（グラフ（II））、データ通信に支障をきたすことのないように、キャパシタ８はごく短時間に充電される。なお、実際には、３［Ｖ］に低下する前にキャパシタ８を放電位置から充電位置に切り替えるように余裕をもって設定がなされる。

そして、今、送受信中の通信端末側回路部分６ｂの平均の消費電流が１［ｍＡ］であり、かつ１回の送受信に要する時間が５［ｓ］である場合は、１回の送受信で１［ｍＡ］×５［ｓ］＝５［ｍＡｓ］＝５［ｍＣ］の電荷が移動することになるので、このときのキャパシタ８の電圧低下を１［Ｖ］以内に留めるには、キャパシタ８の容量が５［ｍＦ］以上に設定されればよい。同じ条件下で、キャパシタ８としてＮＥＣトーキン社製スーパーキャパシタＦＣシリーズの定格品（５．５［Ｖ］／０．０４７［Ｆ］）を選定した場合、１回の送受信によるキャパシタ８の電圧低下は、約０．１［Ｖ］となる。この場合は、電源配線Ｖ_Ｉの電位が３．９［Ｖ］以上に維持される。

なお、キャパシタ８の充電中にも外部インターフェース回路６への電力供給が必要とされる場合には、図５（Ａ）に示すように、外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂに、キャパシタ８およびリレー７に加え、さらに補助キャパシタ８’が備えられる。この構成によれば、キャパシタ８の充電中に、補助キャパシタ８’の放電電力で外部インターフェース回路６を駆動することができる。補助キャパシタ８’は、キャパシタ８を補助するもの故、その容量はキャパシタ８よりも小さくてよい。

あるいは、図５（Ｂ）に示すように、外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂに、キャパシタ８およびリレー７に加え、さらに別のキャパシタ８”およびリレー７’が備えられる。キャパシタ８”は、キャパシタ８と同様に、制御部３の制御下でリレー７’が動作することにより、その両端が本体部２（電源配線Ｖ_ＤＤ）側に接続される充電位置と両端が外部インターフェース６（電源配線Ｖ_Ｉ）側に接続される放電位置とに間欠的に切り替えられる。

この構成によれば、２つのキャパシタ８、８”の充電のタイミングをずらし、どちらか一方が常に放電位置をとるようにすることで、より確実に外部インターフェース回路６に電力を供給することができる。

図３（Ａ）は、本発明の通信制御装置に通信端末としてＬＰガス用のＳ型メータを接続した実施例における、通信制御装置および通信端末の動作を説明するグラフであり、図３（Ｂ）は、同実施例における、通信制御装置および通信端末間でなされる通信動作と、キャパシタの動作状態を示すグラフである。
この実施例では、例えば、本発明の通信制御装置が通信回線および関係する通信網を介して集中監視センターに接続されている場合、集中監視センターが通信端末５にデータを送信するときに、制御部３はキャパシタ８を充電位置から放電位置に切り替え、通信端末側回路部分６ｂを動作可能な状態とする。その後、制御部３は、集中監視センターから送信されてきたデータに合わせてＳＯ端子の電圧を変化させる。これにより、Ｍ_１（ＤＴ）端子の電圧が集中監視センターから送信されたデータに合わせて変動する。

また、制御部３は、通信端末５が通信要求を発しているか否かを判断するために、一定のタイミングでキャパシタ８を充電位置から放電位置に切り替え、外部インターフェース回路６の通信端末側回路部分６ｂを一時的に動作可能な状態とする。図３（Ａ）のグラフ（II）に示すように、この実施例では、５００［ｍｓ］毎に５［ｍｓ］だけキャパシタ８が充電位置から放電位置に切り替えられる。この５００［ｍｓ］の時間間隔は通信端末５の通信要求時間（図３（Ａ）のグラフ（I）の１０００［ｍｓ］）よりも短く設定される。また、５［ｍｓ］の時間間隔は送信用フォトカプラＰＣ１および受信用フォトカプラＰＣ２における遅延時間等を考慮して設定される。

通信端末５が通信要求を発していないとき、すなわち、Ｍ_１（ＤＴ）端子およびＭ_２（ＳＧ）端子が非短絡とされているときに、キャパシタ８が充電位置から放電位置に切り替わり、ＳＯ端子の電圧がＨレベルになると、ＳＩ端子の電圧はＨレベルとなる。一方、通信端末５が通信要求を発しているとき、すなわち、Ｍ_１（ＤＴ）端子およびＭ_２（ＳＧ）端子が短絡されているときに、キャパシタ８が充電位置から放電位置に切り替わり、ＳＯ端子の電圧がＨレベルになると、ＳＩ端子の電圧はＬレベルとなる。つまり、制御部３は、ＳＩ端子の電圧に基づいて、通信端末５が通信要求を発しているか否かを判断することができる。

図３（Ｂ）を参照して、制御部３は、通信端末５が通信要求を発していると判断すると（図３（Ｂ）の時間Ｔ３）、時間Ｔ５までキャパシタ８に充電位置をとらせ続ける。そして、その間に、Ｍ_１（ＤＴ）端子およびＭ_２（ＳＧ）端子の短絡状態が変化することにより、通信端末５から制御部３にデータが送信される。制御部３は、通信端末５から受信したデータを集中監視センターに送信する。

図８（Ａ）には、本発明の通信制御装置を、通信網としての電力線搬送通信を電気配線（屋内電気配線１５ａと電力引込線１５ｂからなる）に接続した場合の実施例を示した。なお、図８（Ａ）中、図１に示した構成要素と同じものには同一番号を付し、以下ではそれらの説明は省略する。

この実施例では、通信制御装置１の制御部３はＰＬＣモデム１１を有しており、また、電力引込線１５ｂおよび屋内電気配線１５ａ間に電力スマートメータ１４が配置され、電力スマートメータ１４の通信機能部１４ａはＰＬＣモデム１１を有している。
なお、通信制御装置１を電力スマートメータ１４の通信機能部１４ａとして構成することもできる。

本発明によれば、通信制御装置１の本体部２と外部インターフェース回路６との間にキャパシタ８を配置し、キャパシタ８の両端子をリレー７によって、両端子が本体部２側に接続される充電位置と、両端子が外部インターフェース回路６側に接続される放電位置とに一定のタイミングで間欠的に切り替えるようにしたので、低コストで、しかも通信を不安定化させることなく、通信制御装置１の外部インターフェース回路６を本体部２から直流的に絶縁した状態で、本体部２から外部インターフェース回路６に対し電力供給することができる。
そして、この場合、電源部として家庭用ＡＣ電源や、家庭用ＡＣ電源と二次電池との組み合わせを使用すれば、通信網の種類によらず電池交換は全く不要となる。

また、通信網を電話サービス網としたときは、電源部として一次電池と局給電との組み合わせや、一次電池と局給電および二次電池との組み合わせ等を使用すれば、長期間にわたって電池交換をすることなくかつ安定的に本体部から外部インターフェース回路への電力供給ができる。

図４には、本発明の通信制御装置を、端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）として電話回線に接続し、通信制御装置の電源として一次電池、二次電池および局給電を利用する場合の構成を概略的に示した。なお、図４中、図１に示した構成要素と同じものには同一番号を付し、以下、それらの詳細は省略する。

図４を参照して、９は通信部であり、信号検出・制御回路およびＭＯＤＥＭ回路等を有している。また、ブロック１０は、図１の実施例のキャパシタ８と切替回路（リレー）７を統合的に示している。Ｌ_１、Ｌ_２は電話回線接続端子であり、Ｔ_１、Ｔ_２は電話機接続端子である。ＢＡＴＴ１は一次電池であり、初期状態での端子電圧は約３Ｖである。ＢＡＴＴ２は２次電池である。

そして、Ｌ_１、Ｌ_２に電話回線（図示はしない）が接続され、Ｔ_１、Ｔ_２に電話機（図示はしない）が接続されて、電話機またはＴ−ＮＣＵ自身がオフフックして通話状態になると、ループ電流が流れる。このとき、ダイオード・ブリッジによる整流がなされ、ツェナーダイオードＺＤ５で約５Ｖの電圧が発生する。そして、ツェナーダイオードＺＤ４とトランジスタＴＲによって４Ｖが発生し、ＢＡＴＴ２に充電がなされる。

ＢＡＴＴ１およびＢＡＴＴ２はダイオードＯＲによってＯＲ接続されており、ＢＡＴＴ１およびＢＡＴＴ２のうちの電圧の高い方から電力が供給される。ダイオードＯＲは、電圧降下をできるだけ抑制するため、理想ダイオードＩＣであることが好ましい。
なお、ＢＡＴＴ２とＢＡＴＴ１が同じ電圧になったときは、両方から電力供給し、以降、同じ電圧で電力供給がなされる。

実際の運用に際しては、常時、ＢＡＴＴ２から電力供給がなされるように設計される。そして、通信が行われず、通話電流が流れない状態が長時間継続する等して、ＢＡＴＴ２の充電量が減少し、端子電圧が一定値（例えば３．５Ｖ）まで低下したとき、制御部３が起動し、当該Ｔ−ＮＣＵを管理する集中監視センターへの状況報告用のセンター回線（の電話番号）に対し発呼して、ＢＡＴＴ２の充電量の低下を通知する。
それによって通話電流が流れ、この通話がオフフックされるまでの間に、ＢＡＴＴ２に一定量の充電がなされて端子電圧が上昇し、ＢＡＴＴ１の消耗が回避される。

以上、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではない。

本発明の別の実施例によれば、図６に示すように、通信制御装置には複数の通信端末５ａ、５ｂ、・・・が接続され、よって、通信制御装置は、複数の外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）６ｂ、６ｂ’・・・を備えている。
そして、通信端末装置の本体部と、各外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）６ｂ、６ｂ’・・・との間に、キャパシタとリレーの組（７、８；７’、８’；・・・）が配置される。

この構成によれば、複数の各外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）６ｂ、６ｂ’・・・をそれぞれ本体部２から、かつ互いに直流的に絶縁した状態で、各外部インターフェース回路（通信端末側回路部分）６ｂ、６ｂ’・・・に対して本体部２から電力供給を行うことができる。

本発明のさらに別の実施例によれば、図７（Ａ）に示すように、キャパシタ８の端子電圧を検出する電圧検出部１３が備えられるとともに、２接点リレー７の代わりに３接点リレー７”が配置され、キャパシタ８が放電位置から充電位置に切り替わる途中（放電後、充電される前）におけるキャパシタ８の端子電圧が電圧検出部１３によって測定され、電圧検出部１３の検出値に基づいて、キャパシタ８の充電位置と放電位置との切り替えのタイミングが調整されるようになっている。

あるいは、図７（Ｂ）に示すように、キャパシタ８の端子電圧を検出する電圧検出部１３が備えられるとともに、２接点・中立付きリレー７”が配置され、このリレー７”が中立位置をとるとき、別のリレー接点１２が閉じられてキャパシタ８の端子電圧が電圧検出部１３によって測定され、電圧検出部１３の検出値に基づいて、キャパシタ８の充電位置と放電位置との切り替えのタイミングが調整されるようになっている。

図８（Ｂ）は、本発明のさらに別の実施例による通信制御装置の概略的な回路図である。図８（Ｂ）を参照して、この実施例では、通信制御装置は、電力線搬送通信を行う屋内電気配線を通じて互いに通信可能に接続された第１および第２ユニット１ａ、１ｂを備えている。

そして、第１ユニット１ａは、通信回線１７および屋内電気配線１６間の通信を制御する第１制御部３ａと、第１電源部４ａとを有している。第１制御部３ａは、ＰＬＣモデム１１ａを有している。
また、第２ユニット１ｂは、屋内電気配線１６および通信端末５間の通信を制御する第２制御部３ｂと、第２電源部４ｂとを有する第２ユニット本体部２ａと、通信端末５を収容するとともに、第２ユニット本体部２ａから直流的に絶縁された状態で電力供給を受ける外部インターフェース回路６とを備えている。

第２ユニット１ｂは、さらに、第２ユニット本体部２ａおよび外部インターフェース回路６間に配置され、所定の容量を有するキャパシタ８と、所定の絶縁抵抗および所定の耐電圧性能を有し、キャパシタ８をその両端子が第２ユニット本体部２ａ側に接続される充電位置と、両端子が外部インターフェース回路６側に接続される放電位置とに一定のタイミングで間欠的に切り替える切替回路７とを備えている。キャパシタ８および切替回路７は、図１の実施例の場合と同様の構成を有している。

この実施例によれば、通信制御装置を第１および第２ユニット１ａ、１ｂの２つのユニットから構成し、これらのユニットを電力線搬送通信を行う屋内電気配線１６を介して互いに通信可能に接続するとともに、第１ユニット１ａによって通信回線１７および屋内電気配線１６間の通信を制御する一方、第２ユニット１ｂによって屋内電気配線１６および通信端末５間の通信を制御するようにしたので、既存の電話回線および光回線等と屋内電気配線とを利用して、低コストでかつ簡単に、ガスメータ、電力メータおよび水道メータ間の通信、並びにこれらのメータと外部通信網との間の通信を統合制御できる。

１通信制御装置
１ａ第１ユニット
１ｂ第２ユニット
２本体部
２ａ第２ユニット本体部
３制御部
３ａ第１制御部
３ｂ第２制御部
４電源部
４ａ第１電源部
４ｂ第２電源部
５通信端末
６外部インターフェース回路
６ａ本体部側回路部分
６ｂ、６ｂ’ 通信端末側回路部分
７、７’ ２回路２接点リレー
７” ２接点中立付きリレー
８、８’、８’’ キャパシタ
９通信部
１０キャパシタおよびリレー
１１、１１ａ、１１ｂＰＬＣモデム
１２リレー接点
１３電圧検出部
１４電力スマートメータ
１４ａ通信機能部
１５ａ、１５ｂ電気配線
１６屋内電気配線
１７電話回線
２０回線監視部
２１極性・電圧監視部
２２ループ電流監視部
２３電源部
２４通信部
２５制御部
２６外部インターフェース回路
２７ａ、２７ｂ２線式伝送線路
２８通信端末
２９フォトカプラ
３０本体部
３１ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims

通信回線に接続されるとともに、関係する通信網を通じてデータ通信を行う通信端末を収容し、前記通信回線および前記通信端末間の通信制御を行う通信制御装置であって、
前記通信制御を行う制御部、および電源部を有する本体部と、
前記通信端末を収容するとともに、前記本体部から直流電圧の供給を受ける外部インターフェース回路と、を備え、
前記本体部の基準電位および動作電圧が、前記通信端末の基準電位および動作電圧よりも大きく変動するものにおいて、
前記外部インターフェース回路が、前記本体部の前記電源部から供給された直流電圧によって駆動される本体側回路部分と、前記通信端末に接続された通信端末側回路部分とを有し、
前記本体側回路部分および前記通信端末側回路部分はフォトカプラを有し、前記フォトカプラによって、前記通信端末側回路部分が前記本体部から直流的に絶縁された状態で、前記本体部および前記通信端末側回路間において信号が光で伝送されるようになっており、さらに、
所定の容量を有し、前記本体部および前記通信端末側回路部分間に配置された１または複数のキャパシタと、
所定の絶縁抵抗および所定の耐電圧性能を有し、前記キャパシタの両端子を、当該両端子が前記本体部側に接続される充電位置と、当該両端子が前記通信端末側回路部分側に接続される放電位置とに、前記通信回線および前記通信端末間の通信を妨げないタイミングで間欠的に切り替える切替回路と、を備えたものであることを特徴とする通信制御装置。
前記通信網が電話サービス網であり、前記通信回線が電話回線であることを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
前記電源部は二次電池を有し、前記二次電池が前記電話回線の通話電流によって充電されることを特徴とする請求項２に記載の通信制御装置。
前記通信網が電力線搬送通信を行う電気配線からなっていることを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。