JP6732124B2 - 通信装置、通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信方法及びプログラムに関する。

他の装置と通信して動作する通信装置が普及している。例えば、空調システムを構成する空調機としての室内機と室外機とが互いに通信することで、室内機及び室外機を連携して動作させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、電源線、通信線及び共用線を含む３芯のケーブルにより室内機と室外機とを接続するシステムについて記載されている。このシステムでは、電源線及び共用線を介して空調機に電力が供給されるとともに、通信線及び共用線を介して空調機が互いに通信する。

特開平０８−２７１０２２号公報

特許文献１に記載のシステムでは、空調機を接続するケーブルが長くなると、電源電圧が線間容量により通信線に誘導されて誘導ノイズが生じ、これにより正常に通信することができなくなるおそれがあった。すなわち、特許文献１に記載の技術を通信装置同士の通信に適用した場合に、誘導ノイズにより通信品質が低下するおそれがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、通信の品質を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の通信装置は、電源線と信号線と共用線 とを介して他の通信装置に接続される通信装置であって、電源線に接続するための第１端子と共用線に接続するための第２端子との間に印加される交流電圧の位相を検出する検出手段と、検出手段によって検出される位相が特定の範囲内にあるときを除いて、信号線と共用線とを含む回路の開閉によって生成される電流信号の送信と受信との少なくとも一方を実行することで他の通信装置と通信する通信手段と、を備え、特定の範囲は 、基準値より大きい誘導電流が交流電圧によって信号線に流れる範囲である。

本発明によれば、交流電圧の位相が特定の範囲内にあるときを除いて、電流信号の送信と受信との少なくとも一方が実行される。ここで、特定の範囲は、基準値より大きい誘導電流が交流電圧によって信号線に流れる範囲である。このため、誘導ノイズが生じる期間を除外して、通信装置による通信が実行されることとなる。これにより、通信の品質を向上させることができる。

実施の形態１に係る通信システムの概略的な構成を示す図 実施の形態１に係る通信装置の構成を示す図 検出部の構成を示す図 通信部の構成を示す第１の図 通信部の構成を示す第２の図 電流信号について説明するための図 誘導ノイズについて説明するための図 位相が特定の範囲内にあるときに通信する場合を示す図 実施の形態２に係る通信装置の構成を示す図 範囲テーブルの一例を示す図 特定の範囲の調整処理を示すフロー図 変形例に係る通信システムの概略的な構成を示す図 通信装置のコンピュータとしての構成を示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

実施の形態１．
図１には、本実施の形態に係る通信システム１００の構成が示されている。通信システム１００は、２以上の空調装置が信号を送信したり受信したりすることで通信する空調システムである。通信システム１００は、通信を行う期間を特定の期間に限定することで通信品質を向上させる。

なお、通信システム１００は、２以上の装置が通信する他のシステムであってもよい。例えば、通信システム１００は、テレビジョン受像器と録画装置とが通信する映像システムであってもよいし、記憶装置とアンプリファイアとが通信する音響システムであってもよい。

本実施の形態に係る通信システム１００は、室外機である通信装置２００と、室内機である通信装置３００，４００，５００と、を有している。通信装置２００は、ケーブル１１０を介して通信装置３００，４００，５００それぞれと接続される。

ケーブル１１０は、交流電源１１から供給される電源電力を、通信装置２００から受けて通信装置３００，４００，５００それぞれに供給する。また、ケーブル１１０は、通信装置２００と通信装置３００，４００，５００それぞれとがシリアル通信をするための電流信号を伝送する。ケーブル１１０による電流信号の伝送により、通信装置２００と通信装置３００，４００，５００とは、協働して空調運転を行う。なお、通信装置３００は、通信装置４００，５００と直接通信することはないが、通信装置２００を中継して通信装置４００，５００と間接的に通信することで通信装置４００，５００と協働して運転を行ってもよい。

ケーブル１１０は、複数の配線と、絶縁体の被覆と、を含む。本実施の形態に係るケーブル１１０は、電源電力を供給するための電源線１１１と、電源電力の供給及び電流信号の伝送の双方に用いられる共用線１１２と、電流信号を伝送するための信号線１１３と、を有する３芯のケーブルである。

電源線１１１は、通信装置２００と通信装置３００とを接続する電力線であって、その途中で分岐して通信装置４００，５００と接続される。共用線１１２は、通信装置２００と通信装置３００とを接続する配線であって、その途中で分岐して通信装置４００，５００と接続される。信号線１１３は、通信装置２００と通信装置３００とを接続する通信線であって、その途中で分岐して通信装置４００，５００と接続される。

電源線１１１と共用線１１２との間には、交流電源１１の交流電圧が通信装置３００，４００，５００の電源電圧として印加される。電源線１１１と共用線１１２とは、通信装置３００，４００，５００に電力を供給するための回路を構成する。また、共用線１１２と信号線１１３とは、通信装置２００と通信装置３００，４００，５００との間で電流信号を伝送するための回路を構成する。共用線１１２と信号線１１３とによって構成される回路は、シリアル通信をするための、いわゆるカレントループに相当する。以下では、共用線１１２と信号線１１３とによって構成される回路を信号回路という。電流信号は、信号回路に流れる電流の波形パターンに対応する。

図２には、通信装置２００及び通信装置３００が通信するための構成が示されている。なお、図２では、通信装置３００，４００，５００を代表して通信装置３００のみが示されている。通信装置４００，５００は、通信装置３００と同等の構成を有している。また、図２では、通信装置２００，３００が空調運転を実行するための冷媒ポンプ、膨張弁、及び熱交換器を含む冷媒回路、並びに送風機に代表される構成は、省略されている。

通信装置２００は、交流電源１１から供給される電源電力を消費して稼働する。通信装置２００は、図２に示されるように、電源線１１１に接続するための第１端子２０１と、共用線１１２に接続するための第２端子２０２と、信号線１１３に接続するための第３端子２０３と、通信装置３００との間で伝送される電流信号を生成するための電源部２１０と、電源電圧の位相を検出する検出部２２０と、通信装置３００と通信するための通信部２３０と、抵抗２４１と、逆流防止用のダイオード２４２と、を有している。第１端子２０１と第２端子２０２とはそれぞれ、交流電源１１に接続され、第１端子２０１と第２端子２０２との間には、交流電源１１の電源電圧が印加される。

なお、図２において細い実線は配線を示し、破線は通信線を示す。また、図２中の白抜き矢印は、電流信号の経路を示している。

電源部２１０は、ブリッジ回路に代表される整流回路を含んで構成される。電源部２１０は、第１端子２０１及び第２端子２０２に接続される。電源部２１０は、交流電源１１によって供給される電源電力から、電流信号を生成するための直流電力を生成する。電源部２１０は、信号回路に電流を流すための直流電源に相当する。電源部２１０は、抵抗２４１、ダイオード２４２及び通信部２３０を介して第３端子２０３に接続され、電流信号を第２端子２０２から第３端子２０３へ伝送させる。

検出部２２０は、通信装置２００の検出手段として機能する。検出部２２０の一端は、第１端子２０１に接続され、検出部２２０の他端は、第２端子２０２に接続される。検出部２２０は、交流電源１１から通信装置３００へ供給される電源電力の位相を検出する。すなわち、検出部２２０は、第１端子２０１と第２端子２０２との間に印加される電圧の位相を検出することで、電源線１１１と共用線１１２との間に印加される電圧の位相を検出する。検出部２２０によって検出された位相は、通信部２３０による通信に用いられる。

本実施の形態に係る検出部２２０は、図３に示されるように、電源電圧が正値及び負値のいずれか一方から他方へ変化する際にゼロの値を通過するタイミングを検出するゼロクロス検出モジュール２２１と、ゼロクロス検出モジュール２２１によって検出されたタイミングの間隔から電源電圧の周波数を判定する周波数判定モジュール２２２と、ゼロクロス検出モジュール２２１によって検出されたタイミングと周波数判定モジュール２２２によって判定された周波数とから現在の位相を算出する位相算出モジュール２２３と、を有している。

ゼロクロス検出モジュール２２１は、いわゆるゼロクロス回路を含んで構成される。周波数判定モジュール２２２及び位相算出モジュール２２３は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される。位相算出モジュール２２３によって算出される現在の位相が、検出部２２０によって検出される位相として扱われる。

例えば、交流電源１１の周波数が５０Ｈｚである場合には、ゼロクロス検出モジュール２２１は、電圧がゼロＶになるタイミングを１０ｍｓ毎に検出する。ゼロクロス検出モジュール２２１によって１０ｍｓ毎に検出されたタイミングが周波数判定モジュール２２２に通知されると、周波数判定モジュール２２２は、電源電圧の周期が２０ｍｓであって、周波数が５０Ｈｚであると判定する。

そして、ゼロクロス検出モジュール２２１によって最後に検出されたタイミングから５ｍｓ経過しているときに、位相算出モジュール２２３は、周波数判定モジュール２２２から通知された５０Ｈｚという周波数から、現在の位相が９０°又は２７０°であると算出する。また、位相算出モジュール２２３は、最初に位相を算出した以降は、前回算出した位相に基づいて新たに位相を算出する。すなわち、位相算出モジュール２２３は、９０°と判定してから１０ｍｓだけ経過した時点では現在の位相を２７０°と判定し、２７０°と判定してから１０ｍｓだけ経過した時点では現在の位相を９０°と判定する。初回に算出される位相は、一般的には一意に決定できないが、予め定められた基準に従っていずれか１つの位相を決定してよい。このような位相の決定により位相算出モジュール２２３が位相を算出しても、通信部２３０による通信に支障はない。

なお、本実施の形態にかかるゼロクロス検出モジュール２２１は、電源電圧が正値から負値に変化するときのタイミングと、電圧が負値から正値に変化するときのタイミングとを区別していないが、これらのタイミングを区別してもよい。タイミングが区別される場合には、位相算出モジュール２２３が位相を一意に決定することができる。

また、ゼロクロス検出モジュール２２１は、電源電圧が正値から負値に変化するときのタイミングと、負値から正値に変化するときのタイミングとのいずれか一方のみを検出してもよい。これらのタイミングのいずれか一方のみが検出される場合には、位相算出モジュール２２３が位相を一意に決定することができる。

また、通信装置２００が使用される地域において電源周波数が統一されている場合には、周波数判定モジュール２２２を省略して検出部２２０を構成してもよい。

図２に戻り、通信部２３０は、通信装置２００の通信手段として機能する。通信部２３０は、送信すべき電流信号に対応する信号を送信モジュール２３２に出力する送信処理モジュール２３１と、送信処理モジュール２３１の出力に応じて電流信号を通信装置３００に送信する送信モジュール２３２と、受信された電流信号に対応する信号が入力される受信処理モジュール２３３と、通信装置３００から受信した電流信号に対応する信号を受信処理モジュール２３３に出力する受信モジュール２３４と、を有している。通信部２３０の詳細な構成について、図４を用いて説明する。

送信処理モジュール２３１は、本実施の形態では、ＭＰＵ及びＲＡＭを含んで構成される。送信処理モジュール２３１は、通信装置３００に送信すべきデータに基づいて送信モジュール２３２を制御する。また、送信処理モジュール２３１は、検出部２２０の検出結果に基づいて、ゼロ及び１の２値の系列であるデータを示す電流信号が送信されるタイミングを制御する。

詳細には、送信処理モジュール２３１は、２値の系列であるデータのうち、ゼロを送信する期間では送信モジュール２３２にローレベルの信号を出力して、１を送信する期間では送信モジュール２３２にハイレベルの信号を出力する。また、送信処理モジュール２３１は、検出部２２０によって検出される位相が特定の範囲に属する期間を、データを構成する値のいずれにも対応しない期間として、この期間には、ローレベル、ハイレベル又はその他の無効な信号を送信モジュール２３２に出力する。換言すると、送信処理モジュール２３１は、電源電圧の位相が特定の範囲内にあるときには、電流信号の送信を許可することなく禁止する。

送信モジュール２３２は、信号回路を開閉させることにより電流信号を生成する。送信モジュール２３２は、フォトカプラを構成するフォトダイオード２７１及びフォトトランジスタ２７２と、フォトダイオード２７１とグランドとを接続する抵抗２７３と、を有している。フォトダイオード２７１のアノードは、送信処理モジュール２３１に接続され、フォトダイオード２７１のカソードは、抵抗２７３に接続される。フォトトランジスタ２７２のコレクタ端子は、ダイオード２４２に接続され、フォトトランジスタ２７２のエミッタ端子は、受信モジュール２３４を構成するフォトダイオード２７６に接続される。

送信モジュール２３２は、上述の構成を有することにより、電流信号の経路となる信号回路を開閉させて、電流路の導通と遮断とを切り替える。詳細には、送信処理モジュール２３１がハイレベルの信号を出力している場合には、フォトダイオード２７１が発光し、この光を受光したフォトトランジスタ２７２のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電流路が導通することにより、信号回路に電流が流れる。信号回路に電流が流れる状態は、送信される２値のデータのうち１に対応する。一方、送信処理モジュール２３１がローレベルの信号を出力している場合には、フォトダイオード２７１が発光せず、フォトトランジスタ２７２のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電流路が遮断されるため、信号回路に電流は流れない。信号回路に電流が流れない状態は、送信される２値のデータのうちゼロに対応する。すなわち、電流信号は、信号回路に電流が流れないゼロの状態と、信号回路に電流が流れる１の状態と、を含む時系列のデータに相当する。

なお、検出部２２０によって検出される位相が特定の範囲内にある期間においても、送信モジュール２３２は、信号回路を導通又は遮断させるため、１又はゼロに対応する状態を作り出すこととなる。しかしながら、この期間では、送信モジュール２３２は、実質的に有効な電流信号を送信することなく、無効な信号を送信することとなる。

受信処理モジュール２３３は、本実施の形態では、ＭＰＵ及びＲＡＭを含んで構成される。受信処理モジュール２３３は、受信モジュール２３４によって受信された電流信号に対応する信号を受信モジュール２３４から取得する。また、受信処理モジュール２３３は、検出部２２０の検出結果に基づいて、ゼロ及び１の２値の系列であるデータを示す電流信号を受信するタイミングを制御する。

詳細には、受信処理モジュール２３３は、受信モジュール２３４からハイレベルの信号が出力されたときに、電流信号を構成する１の値を受信したと判断して、受信モジュール２３４からローレベルの信号が出力されたときに、電流信号を構成するゼロの値を受信したと判断する。ただし、受信処理モジュール２３３は、検出部２２０によって検出される位相が特定の範囲に属する期間では、電流信号を受信していないと判断する。換言すると、受信処理モジュール２３３は、電源電圧の位相が特定の範囲内にあるときには、取得した信号を破棄して、電流信号が受信されていないと判断する。

なお、受信処理モジュール２３３が電流信号の受信を無効とする特定の範囲は、通常、送信処理モジュール２３１が電流信号の送信を無効とする特定の範囲に等しい。

受信モジュール２３４は、フォトカプラを構成するフォトトランジスタ２７５及びフォトダイオード２７６と、フォトトランジスタ２７５とグランドとを接続する抵抗２７７と、を有している。フォトトランジスタ２７５のコレクタ端子は、定電圧源２７４に接続され、フォトトランジスタ２７５のエミッタ端子は、抵抗２７７及び受信処理モジュール２３３に接続される。フォトダイオード２７６のアノードは、フォトトランジスタ２７２に接続され、フォトダイオード２７６のカソードは、第３端子２０３に接続される。

受信モジュール２３４は、上述の構成を有することにより、信号回路の開閉により生成された電流信号を受信する。詳細には、受信モジュール２３４は、信号回路に流れる電流の有無を検知して、検知結果を示す信号を受信処理モジュール２３３に出力する。より詳細には、信号回路に電流が流れている場合には、フォトダイオード２７６が発光し、この光を受光したフォトトランジスタ２７５のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電流路が導通することにより、受信処理モジュール２３３には、定電圧源２７４と抵抗２７７の抵抗値とに応じた電圧が印加されることで、ハイレベルの信号が入力される。受信処理モジュール２３３に入力されるハイレベルの信号は、電流信号を構成する２値のデータのうち１に対応する。一方、信号回路に電流が流れていない場合には、フォトダイオード２７６が発光せず、フォトトランジスタ２７５のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電流路が遮断されるため、受信処理モジュール２３３には、ゼロＶの電圧が印加されることで、ローレベルの信号が入力される。受信処理モジュール２３３に入力されるローレベルの信号は、電流信号を構成する２値のデータのうちゼロに対応する。

抵抗２４１の一端は、電源部２１０に接続され、他端は、ダイオード２４２に接続される。抵抗２４１の値は、電流信号の電流値に応じて設定される。電流信号の電流値は、例えば１０ｍＡである。ダイオード２４２のアノードは、抵抗２４１に接続され、ダイオード２４２のカソードは、フォトトランジスタ２７２に接続される。ダイオード２４２は、誤接続に代表される場合に信号回路に生じる逆電流を防止するために配置される。

図２に戻り、通信装置３００は、交流電源１１から電源線１１１及び共用線１１２を介して供給される電源電力を消費して稼働する。通信装置３００は、電源線１１１に接続するための第１端子３０１と、共用線１１２に接続するための第２端子３０２と、信号線１１３に接続するための第３端子３０３と、電源電圧の位相を検出する検出部３２０と、通信装置２００と通信するための通信部３３０と、抵抗３４１と、逆流防止用のダイオード３４２と、を有している。第１端子３０１と第２端子３０２との間には、交流電源１１の電源電圧が印加される。

検出部３２０の一端は、第１端子３０１に接続され、検出部３２０の他端は、第２端子３０２に接続される。検出部３２０は、交流電源１１から供給される電源電力の位相を検出する。すなわち、検出部３２０は、第１端子３０１と第２端子３０２との間に印加される電圧の位相を検出する。検出部３２０によって検出された位相は、通信部３３０による通信に用いられる。検出部３２０は、図３に示されるように、検出部２２０と同等の構成を有している。

通信部３３０は、送信処理モジュール３３１と、送信モジュール３３２と、受信処理モジュール３３３と、受信モジュール３３４と、を有している。図５に示されるように、送信処理モジュール３３１は、通信部２３０の送信処理モジュール２３１と同等に構成され、送信モジュール３３２は、通信部２３０の送信モジュール２３２と同等に構成され、受信処理モジュール３３３は、通信部２３０の受信処理モジュール２３３と同等に構成され、受信モジュール３３４は、通信部２３０の受信モジュール２３４と同等に構成される。

送信処理モジュール３３１は、検出部３２０によって検出される電源電圧の位相が特定の範囲内にあるときには、電流信号の送信を許可することなく禁止する。受信処理モジュール３３３は、電源電圧の位相が特定の範囲内にあるときには、受信モジュール３３４から取得した信号を破棄して、電流信号が受信されていないと判断する。送信処理モジュール３３１が電流信号の送信を無効とする特定の範囲は、通信装置２００の受信処理モジュール２３３が電流信号の受信を無効とする特定の範囲に等しくなるように、予め設定される。また、受信処理モジュール３３３が電流信号の受信を無効とする特定の範囲は、通信装置２００の送信処理モジュール２３１が電流信号の送信を無効とする特定の範囲に等しくなるように、予め設定される。

送信モジュール３３２は、フォトカプラを構成するフォトダイオード３７１及びフォトトランジスタ３７２と、フォトダイオード３７１とグランドとを接続する抵抗３７３と、を有している。フォトダイオード３７１のアノードは、送信処理モジュール３３１に接続され、フォトダイオード３７１のカソードは、抵抗３７３に接続される。フォトトランジスタ３７２のコレクタ端子は、ダイオード３４２に接続され、フォトトランジスタ３７２のエミッタ端子は、受信モジュール３３４を構成するフォトダイオード３７６に接続される。

受信モジュール３３４は、フォトカプラを構成するフォトトランジスタ３７５及びフォトダイオード３７６と、フォトトランジスタ３７５とグランドとを接続する抵抗３７７と、を有している。フォトトランジスタ３７５のコレクタ端子は、定電圧源３７４に接続され、フォトトランジスタ３７５のエミッタ端子は、抵抗３７７及び受信処理モジュール３３３に接続される。フォトダイオード３７６のアノードは、フォトトランジスタ３７２に接続され、フォトダイオード３７６のカソードは、第２端子３０２に接続される。

抵抗３４１の一端は、第２端子３０２に接続され、他端は、ダイオード３４２に接続される。抵抗３４１の値は、電流信号の電流値に応じて設定される。ダイオード３４２のアノードは、抵抗３４１に接続され、ダイオード３４２のカソードは、送信モジュール３３２のフォトトランジスタ３７２に接続される。ダイオード３４２は、誤接続に代表される場合に信号回路に生じる逆電流を防止するために配置される。

図２に示されるように、信号回路は、電源部２１０、抵抗２４１、ダイオード２４２、通信部２３０の送信モジュール２３２及び受信モジュール２３４、第３端子２０３、信号線１１３、第３端子３０３、抵抗３４１、ダイオード３４２、通信部３３０の送信モジュール３３２及び受信モジュール３３４、第２端子３０２、共用線１１２、及び第２端子２０２をこの順で接続する回路である。

通信装置２００，３００はそれぞれ、電流信号の送信及び受信の双方を実行する機能を有しているため、双方向通信を行う。ただし、通信装置２００，３００は、電流信号を伝送するための信号回路を共有しているため、いわゆる半二重通信に相当する通信を行う。例えば通信装置２００から通信装置３００に電流信号を送信する際には、通信装置３００の送信処理モジュール３３１が送信モジュール３３２の電流路を導通状態として、送信モジュール２３２から送信された電流信号を受信モジュール３３４が受信する。

通信装置２００，３００が送受信を切り替えるタイミングは、予め規定されたプロトコルに従う。例えば、交流電源１１から電源電力が供給されてから、通信装置２００が予め定められたビット数の電流信号を予め定められた通信速度で送信するとともに通信装置３００が電流信号を受信する。その次に、通信装置３００が電流信号を送信するとともに通信装置２００が受信する。予め定められたビット数は、例えば１ｋｂｐｓ又は１０ｋｂｐｓであって、予め定められたビット数は、例えば８ｂｉｔ又は６４ｂｉｔである。

続いて、通信装置２００，３００間で伝送される電流信号について、図６を用いて説明する。図６には、交流電源１１から供給される電源電圧、この電源電圧の位相、通信装置２００から送信される電流信号、通信装置３００の受信モジュール３３４の入力、及び、通信装置３００によって受信される電流信号のそれぞれの波形が共通の時間軸で示されている。なお、図６に示される波形のうち受信モジュール３３４の入力は、信号回路に流れる電流に等しい。

図６に示される例では、「１０１０・・・０１０１」というデータを示す電流信号が送信される。送信される電流信号は、「１」に対応する矩形波と「０」に対応する値がゼロの波形とが組み合わされたパターンとなる。しかしながら、電源電圧の正負が逆転する時刻の近傍の期間では、電源線１１１及び共用線１１２に流れる電流が大きく変化するため、共用線１１２及び信号線１１３を含む信号回路に誘導電流が生じ、電流信号に誘導ノイズが加わることとなる。このため、受信モジュール３３４に入力される信号の波形は、送信されたパターンに誘導ノイズが重なった波形となっている。

ここで、誘導ノイズが発生する特定の期間Ｔ１，Ｔ２では、送信モジュール２３２が１又はゼロのデータに対応する電流信号を送信せず、受信処理モジュール３３３が電流信号を受信しない。誘導ノイズが発生する特定の期間Ｔ１，Ｔ２は、電源電圧の位相が特定の範囲Ｒ１，Ｒ２内にある期間である。このため、通信部２３０，３３０は、検出部２２０，３２０によって検出される位相が特定の範囲Ｒ１，Ｒ２内にあるときを除いて送信と受信との少なくとも一方を実行する。なお、図６に示される例では、特定の範囲Ｒ１は、１７０°から１９０°までの範囲であり、特定の範囲Ｒ２は、３５０°から１０°までの範囲である。

位相が属する特定の範囲、及び時刻が属する特定の期間と、誘導ノイズとの関係について、図７を用いてさらに説明する。図７には、電源電圧の位相、及び受信モジュール３３４の入力それぞれの波形が共通の時間軸で示されている。ただし、受信モジュール３３４の入力については、送信モジュール２３２によって生成された電流の波形を実線で示し、誘導ノイズの波形を破線で示している。また、図７では、図６に示される特定の範囲Ｒ１，Ｒ２を代表して特定の範囲Ｒ２のみが示されており、図６に示される特定の期間Ｔ１，Ｔ２を代表して特定の期間Ｔ２のみが示されている。

図７に示されるように、誘導ノイズは、特定の期間Ｔ２以外でも生じている。ただし、特定の期間Ｔ２では、通信エラーが一定の確率で生じる基準値Ｖ１より大きな誘導ノイズが生じる。ここで、基準値Ｖ１は、１というデータを示す電流の値の半分の値である。なお、図７に示される例では、１というデータを示す電流の値は１０ｍＡであり、基準値Ｖ１は５ｍＡである。また、通信を頑健にするためのマージンを考慮して、通信エラーが一定の確率で生じる値より小さな値を基準値Ｖ１としてもよい。図７に示される例では、基準値Ｖ１を３ｍＡとしてもよい。

また、特定の期間Ｔ２は周期的に開始及び終了するが、すべての特定の期間Ｔ２において基準値Ｖ１より大きい誘導ノイズが生じるとは限らない。誘導ノイズの大きさは、通信装置３００が消費する電力に応じて時々刻々と変化するが、その上限値の推移は、通信装置３００の定格電力、並びに、通信装置３００及びケーブル１１０のインピーダンスに代表されるパラメータに応じたものとなる。したがって、特定の期間Ｔ２は、発生し得る誘導ノイズの上限値が基準値Ｖ１より大きい期間といえる。

すなわち、特定の範囲Ｒ２は、基準値Ｖ１より大きい誘導電流が信号回路に流れる範囲である。換言すると、特定の範囲Ｒ２は、基準値Ｖ１より大きい値を上限とする誘導電流が信号回路に流れる範囲である。

なお、図６，７では説明の理解のため、特定の期間Ｔ１，Ｔ２は、電源電圧がゼロＶを通過する時刻を含んでいたが、これには限定されない。通信装置３００及びケーブル１１０のインピーダンスに応じて、特定の期間Ｔ１，Ｔ２は、図６，７に示される例とは異なる範囲となる。例えば、特定の期間Ｔ１，Ｔ２は、１０°から２０°までの特定の範囲Ｒ１、及び１９０°から２００°までの特定の範囲Ｒ２それぞれに対応する期間となる場合もある。

以上、説明したように、本実施の形態に係る通信システム１００では、位相が特定の範囲に属するときを除いて、通信装置２００，３００が通信する。この特定の範囲では、比較的大きな誘導電流が信号回路に流れるため、図８に示されるように、通信エラーが生じ得る。

図８には、特定の期間Ｔ１，Ｔ２において電流信号を送信して受信する場合を示している。図８に示される例では、特定の期間Ｔ１では１という値を示す電流信号が送信され、特定の期間Ｔ２ではゼロという値を示す電流信号が送信されている。そして、特定の期間Ｔ１，Ｔ２で信号回路に流れる電流の波形は誘導ノイズの影響で歪み、受信処理モジュール３３３によって受信される電流信号は、特定の期間Ｔ１ではゼロとなり、特定の期間Ｔ２では１となっている。つまり、通信装置２００，３００の間における通信で符号誤りが生じている。

上述のように、特定の期間Ｔ１，Ｔ２において必ずしも大きな誘導ノイズが生じるとは限らないため、特定の期間Ｔ１，Ｔ２において電流信号の送受信をして、誘導ノイズによる符号誤りが発生した場合に備えて電流信号に誤り検出符号を含めることが考えられる。しかしながら、符号誤りがほとんど発生しない場合であっても、伝送すべきデータに誤り検出符号を含めると、実質的な通信速度が低下してしまう。

これに対して、本実施の形態に係る通信システム１００は、図６に示されるように、特定の期間Ｔ１，Ｔ２において通信をしない。すなわち、通信システム１００は、特定の期間Ｔ１，Ｔ２とは異なる期間に限って通信をする。換言すると、通信システム１００は、位相が特定の範囲Ｒ１，Ｒ２内にあるときには通信をしない。すなわち、通信システム１００は、位相が特定の範囲Ｒ１，Ｒ２内にあるときを除外して通信をする。これら特定の期間Ｔ１，Ｔ２及び特定の範囲Ｒ１，Ｒ２は、符号誤りが生じ得る基準値Ｖ１より大きな誘導電流が信号回路に流れる期間及び範囲として規定される。したがって、通信システム１００は、交流電源１１から供給される交流電圧によって発生する誘導ノイズの影響を排除して通信する。これにより、ケーブル１１０の長さが長いときにも、誘導ノイズの影響を受けることなく信頼性の高い通信を実現することができ、通信品質を向上させることができる。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る通信システム１００は、特定の範囲を調整する点で、実施の形態１に係るものと異なっている。

本実施の形態では図９に示されるように、通信装置２００が記憶部２５０を有し、通信装置３００が記憶部３５０を有している。記憶部２５０，３５０はそれぞれ、フラッシュメモリに代表される不揮発性メモリを含んで構成される。

記憶部２５０，３５０はそれぞれ、図１０に示される範囲テーブル２５１を記憶している。範囲テーブル２５１は、位相の範囲を示す複数のデータの集合である。本実施の形態では、位相の範囲には、ｉを１からｍまでの整数として、Ｒ（ｉ）というラベルが付されている。範囲テーブル２５１は、ｉの値が大きくなるほど範囲Ｒ（ｉ）の幅が大きくなるように予め設定されている。範囲Ｒ（１）は、特定の範囲の初期値であり、十分なノイズ耐性を備える範囲である。また、範囲Ｒ（ｍ）は、最小の特定の範囲である。図１０において「−−」と示される範囲Ｒ（ｍ）は、特定の範囲の幅がゼロであって、実質的に特定の範囲が無いことを示している。整数ｍの値は任意であって、例えば７，１０，３０である。

続いて、本実施の形態に係る特定の範囲の調整処理について、図１１を用いて説明する。図１１に示される処理は、特定の範囲を一定時間毎に変化させて、範囲を変更する度に複数回の通信を実行して、通信エラーが発生しない最小の特定の範囲を選択する処理である。以下では、通信装置２００が主体となって特定の範囲を調整する例について説明する。この処理は、交流電源１１から通信装置２００，３００に電源電圧が供給されると開始される。すなわち、通信システム１００は、その立ち上げ時に調整処理を実行する。

特定の範囲の調整処理では、通信装置２００が、変数ｉに１を代入する（ステップＳ１）。具体的には、送信処理モジュール２３１が、ＲＡＭ上に格納されている変数ｉの値に初期値として１を代入する。以下の処理においても、特定の範囲の調整処理を実行する主体は、主として送信処理モジュール２３１であるが、適宜、通信装置２００が実行するものとして説明する。

次に、通信装置２００は、特定の範囲を範囲Ｒ（ｉ）に設定し、位相が範囲Ｒ（ｉ）内にあるときを除いて電流信号をＮ回送信する（ステップＳ２）。ｉが初期値であれば、誘導ノイズが発生する範囲を含む大きな範囲Ｒ（１）内に位相が属するときを除外して、通信装置２００は、電流信号を確実にＮ回送信する。Ｎの値は予め規定され、例えば５又は１０である。また、ステップＳ２にて送信される電流信号は、通信装置３００に対して応答を要求するデータである。この要求に対する応答の有無、又は応答の内容に基づいて、通信エラーの有無が判断される。

なお、通信装置３００は、電源が投入されたときに、特定の範囲を初期値である範囲Ｒ（１）に設定する。

次に、通信装置２００は、一定時間だけ待機する（ステップＳ３）。一定時間は、例えば１０ｍｓ又は１００ｍｓである。

次に、通信装置２００は、通信エラーが発生したか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、通信装置２００は、ステップＳ２にてＮ回だけ送信した電流信号に対する応答のうち少なくとも１つを、ステップＳ３にて待機している間に対向装置である通信装置３００から得られなかった場合に、通信エラーが発生したと判定する。

通信エラーが発生していないと判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、通信装置２００は、変数ｉが予め規定された整数ｍ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。変数ｉが整数ｍ以上であると判定した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、通信装置２００は、特定の範囲の調整処理を終了する。

一方、変数ｉが整数ｍ以上ではないと判定した場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、通信装置２００は、位相が範囲Ｒ（ｉ）内にあるときを除いて、特定の範囲を範囲Ｒ（ｉ＋１）に変更することを通信装置３００に通知する（ステップＳ６）。具体的には、通信装置２００は、特定の範囲の幅を１段階だけ小さくすることを示す電流信号を通信装置３００に送信する。これにより、通信装置３００は、特定の範囲をＲ（ｉ＋１）に設定する。

次に、通信装置２００は、変数ｉを１だけ増加させる（ステップＳ７）。その後、通信装置２００は、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

ステップＳ４にて、通信エラーが発生したと判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、通信装置２００は、特定の範囲を範囲Ｒ（ｉ−１）に設定し、位相が範囲Ｒ（１）内にあるときを除いて、特定の範囲を範囲Ｒ（ｉ−１）に変更することを通信装置３００に通知する（ステップＳ８）。具体的には、通信装置２００は、特定の範囲の幅を１段階だけ大きくすることを示す電流信号を通信装置３００に送信する。これにより、通信装置３００は、特定の範囲をＲ（ｉ−１）に設定する。ただし、変数ｉが１である場合には、通信装置２００は、特定の範囲を変更することなく範囲Ｒ（１）に設定したままにする。この場合には、通信装置２００は、通信システム１００の管理者に対して通信エラーの発生を回避することが困難である旨を通知してもよい。

その後、通信装置２００は、特定の範囲の調整処理を終了する。通信装置２００は、処理を終了する際には、設定された特定の範囲に位相が属するときを除いて、処理の終了を示す電流信号を通信装置３００に送信する。

以上、説明したように、本実施の形態に係る通信システム１００によれば、通信を無効とする特定の範囲の大きさが調整される。このため、特定の範囲を過剰に大きく設定することを回避することができる。したがって、通信システム１００は、必要なノイズ耐性を維持しつつ効率のよい通信をすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、交流電源１１から供給される電力が通信装置２００を介して通信装置３００，４００，５００に供給されたが、これには限定されない。例えば、交流電源１１から供給される電力が通信装置３００を介して通信装置２００，４００，５００に供給されてもよい。また、図１２に示されるように、通信装置２００と通信装置３００，４００，５００の間に交流電源１１を配置して、交流電源１１から交流電力を通信装置２００，３００，４００，５００それぞれに供給してもよい。すなわち、電源線１１１及び共用線１１２は、通信装置２００，３００，４００，５００の少なくとも１つに交流電力を供給すればよい。

また、上記実施の形態にて、通信装置２００，３００が双方向通信をする例を説明したが、これには限定されない。例えば、受信処理モジュール２３３及び受信モジュール２３４を省いて通信装置２００を構成するとともに、送信処理モジュール３３１及び送信モジュール３３２を省いて通信装置３００を構成してもよい。この場合には、通信装置２００から通信装置３００に電流信号が一方向に伝送されることとなる。また、送信処理モジュール２３１及び送信モジュール２３２を省いて通信装置２００を構成するとともに、受信処理モジュール３３３及び受信モジュール３３４を省いて通信装置３００を構成してもよい。この場合には、通信装置３００から通信装置２００に電流信号が一方向に伝送されることとなる。

また、特定の範囲の調整は、上記実施の形態２にて説明したものに限定されない。例えば、記憶部２５０，３５０を省いて通信装置２００，３００を構成して、予め定められた手順に従って特定の範囲を任意の範囲に調整してもよい。また、特定の範囲の調整処理を、電源の投入時に限らず、通信システム１００の管理者によって指示された任意のタイミングで実行してもよい。

また、通信装置２００，３００，４００，５００をコンピュータとして構成してもよい。図１３には、通信装置２００，３００，４００，５００をコンピュータとして構成する場合における構成図が示されている。図１３に示されるように、通信装置２００，３００，４００，５００は、プロセッサ６１と、主記憶部６２と、補助記憶部６３と、通信インタフェース部６４と、を有している。主記憶部６２、補助記憶部６３、及び通信インタフェース部６４は、内部バス６５を介してプロセッサ６１に接続されている。

プロセッサ６１は、ＭＰＵを含んで構成される。プロセッサ６１は、補助記憶部６３に記憶されるプログラムＰ１を実行することにより、通信装置２００，３００，４００，５００の構成要素を統括的に制御する。また、プロセッサ６１は、プログラムＰ１を実行することで、検出部２２０の周波数判定モジュール２２２及び位相算出モジュール２２３（図３参照）、並びに、送信処理モジュール２３１，３３１及び受信処理モジュール２３３，３３３（図２参照）として機能したり、特定の範囲の調整処理（図１１参照）を実行したりする。

主記憶部６２は、ＲＡＭを含んで構成される。主記憶部６２には、プログラムＰ１がロードされる。主記憶部６２は、プロセッサ６１の作業領域として用いられる。

補助記憶部６３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）に代表される読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを含んで構成される。補助記憶部６３は、プログラムＰ１の他に、プロセッサ６１の処理に用いられる種々のデータを記憶する。このデータには、図１０に示される範囲テーブルが含まれる。補助記憶部６３は、プロセッサ６１によって利用されるデータをプロセッサ６１に提供し、プロセッサ６１によって出力されるデータを記憶する。

通信インタフェース部６４は、通信装置２００，３００，４００，５００が外部の装置と通信するための構成である。通信インタフェース部６４は、送信モジュール２３２，３３２及び受信モジュール２３４，３３４（図２参照）として機能する。

さらに、通信装置２００，３００，４００，５００の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。

例えば、補助記憶部６３に記憶されるプログラムＰ１を、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムＰ１をコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。

また、プログラムＰ１をインターネットに代表される通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロードするようにしてもよい。

また、通信ネットワークを介してプログラムＰ１を転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

さらに、プログラムＰ１の全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムＰ１を実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロードしてもよい。

また、通信システム１００の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を、回路を含む専用のハードウェアによって実現してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、通信装置同士の通信に適している。

１００ 通信システム、 １１ 交流電源、 １１０ ケーブル、 １１１ 電源線、 １１２ 共用線、 １１３ 信号線、 ２００，３００，４００，５００ 通信装置、 ２０１，３０１ 第１端子、 ２０２，３０２ 第２端子、 ２０３，３０３ 第３端子、 ２１０ 電源部、 ２２０，３２０ 検出部、 ２２１ ゼロクロス検出モジュール、 ２２２ 周波数判定モジュール、 ２２３ 位相算出モジュール、 ２３０，３３０ 通信部、 ２３１，３３１ 送信処理モジュール、 ２３２，３３２ 送信モジュール、 ２３３，３３３ 受信処理モジュール、 ２３４，３３４ 受信モジュール、 ２４１，２７３，２７７，３４１，３７３，３７７ 抵抗、 ２４２，３４２ ダイオード、 ２５０，３５０ 記憶部、 ２５１ 範囲テーブル、 ２７１，２７６，３７１，３７６ フォトダイオード、 ２７２，２７５，３７２，３７５ フォトトランジスタ、 ２７４，３７４ 定電圧源、 ６１ プロセッサ、 ６２ 主記憶部、 ６３ 補助記憶部、 ６４ 通信インタフェース部、 ６５ 内部バス、 Ｐ１ プログラム、 特定の範囲 Ｒ１，Ｒ２、 特定の期間 Ｔ１，Ｔ２。

Claims (6)

1. 電源線と信号線と共用線とを介して他の通信装置に接続される通信装置であって、
   前記電源線に接続するための第１端子と前記共用線に接続するための第２端子との間に印加される交流電圧の位相を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される位相が特定の範囲内にあるときを除いて、前記信号線と前記共用線とを含む回路の開閉によって生成される電流信号の送信と受信との少なくとも一方を実行することで前記他の通信装置と通信する通信手段と、を備え、
   前記特定の範囲は、基準値より大きい誘導電流が前記交流電圧によって前記信号線に流れる範囲である、通信装置。
2. 前記通信手段は、前記検出手段によって検出される位相が前記特定の範囲内にあるときを除いて、前記電流信号を送信し、前記検出手段によって検出される位相が前記特定の範囲内にあるときには、無効な信号を送信することで、前記他の通信装置と通信する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記通信手段は、前記検出手段によって検出される位相が前記特定の範囲内にあるときを除いて、前記電流信号を受信し、前記検出手段によって検出される位相が前記特定の範囲内にあるときには、受信した信号を破棄することで、前記他の通信装置と通信する、
   請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記通信手段は、前記特定の範囲の幅を調整する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 電源線と信号線と共用線とを介して他の通信装置に接続される通信装置による通信方法であって、
   前記電源線に接続するための第１端子と前記共用線に接続するための第２端子との間に印加される交流電圧の位相が特定の範囲内にあるときを除いて、前記信号線と前記共用線とを含む回路の開閉によって生成される電流信号の送信と受信との少なくとも一方を実行することで前記他の通信装置と通信し、
   前記特定の範囲は、基準値より大きい誘導電流が前記交流電圧によって前記信号線に流れる範囲である、通信方法。
6. 電源線と信号線と共用線とを介して通信装置に接続されるコンピュータに、
   前記電源線に接続するための第１端子と前記共用線に接続するための第２端子との間に印加される交流電圧の位相が特定の範囲内にあるときを除いて、前記信号線と前記共用線とを含む回路の開閉によって生成される電流信号の送信と受信との少なくとも一方を実行することで前記通信装置と通信する、ことを実行させ、
   前記特定の範囲は、基準値より大きい誘導電流が前記交流電圧によって前記信号線に流れる範囲である、プログラム。

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