JPH04216297A - 電力線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力線通信システム、特
に屋内の電力線に対して付加的に補助通信線が配設され
た、例えば家庭内の各機器のコントロールなどを行う電
力線通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】通信技術の発達に伴い、家庭においても
ホームオートメーション化の要請が高まりつつあり、そ
のためのシステムとして種々のホームコントロールシス
テムが実用化されている。

【０００３】図７には、電力線を利用して様々な機器の
コントロールや各機器間の通信を行う従来の電力線通信
システムの一例が示されている。図において（１０１）
及び（１０２）で示される電力線には、複数の通信ター
ミナル（１），（２）が接続されている。これらの通信
ターミナル（１），（２）は、例えば図に示される負荷
（３）等のスイッチングなどを行うものである。

【０００４】図８には、電力線（１０１），（１０２）
に重畳される通信信号の例が示されている。ここで、通
信信号は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流波に重畳する
例えば１２５ＫＨｚの信号波であって、その信号波の重
畳位置によって通信データの内容が判断される。なお、
図８には、０，１，１，０の通信データが示されている
。

【０００５】再び図７に戻って、上述した通信データは
、まず、通信ターミナル（１）に設けられた結合回路（
４）によって上記重畳した高周波が取り出される。そし
て、受信回路（５）は、取り出された高周波信号から通
信データを抽出し、この結果が制御部（６）で判断され
、その通信内容に応じて例えばリレー（７）などがオン
／オフ制御されることになる。

【０００６】一方、通信ターミナル（１）から相手側の
通信ターミナルへ送信を行う場合には、まず、制御部（
６）によって送信回路（８）に通信データが送出され、
その送信データが高周波に変換された後、結合回路（４
）によって電力供給用の交流波に混合されて通信データ
の伝送が行われることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電力線通信システムにおいては、電力供給用の交流
波に高周波をのせるため、負荷の変動により、また一般
的に負荷機器のインピーダンスが低く、信号の伝送状態
が悪いことから、正確な通信が行えないという問題があ
った。

【０００８】また、この従来の電力線通信システムにお
いては、例えば家庭内から屋外へ高周波を遮断するため
図７に示すブロックフィルタ（９）が必須構成とされる
という問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、信頼性の高いデータ伝送及び
正確な負荷のコントロールを行うことのできる電力線を
用いた通信システムを提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、通信データの
送信と共にその通信データの受信を行ってデータ内容の
照合が行える電力線通信システムを提供することにある
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電力線と共に補助通信線を配設して構成
された電力線通信ラインを介して送受信を行う電力線通
信システムであって、前記電力線通信ラインに接続され
た通信ターミナルには、前記電力線にのる電力供給用交
流波の半サイクルまたは該交流波の半サイクルを更に区
分した区分サイクルを信号要素として構成された通信信
号を前記電力線と前記補助通信線との間に送出する通信
手段が設けられたことを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、通信ターミナルに設けら
れた通信手段が、前記電力線の一方の線と前記通信補助
線との間に接続された送信回路と、前記電力線の他方の
線と前記通信補助線との間に接続された受信回路と、を
含み、前記受信回路が、前記送信回路から送出される通
信データのモニタが行えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、電力線と共に補助通信線が
配設され、この補助通信線を通信用の一方の線として用
いることができるので、例えば負荷変動などが生じた場
合においてもその負荷変動に影響されずに通信信号の伝
送を確保することが可能となる。

【００１４】また、電力線通信ラインに接続された通信
ターミナルには通信手段が設けられているため、電力供
給用の交流波の半サイクル等を通信要素として通信デー
タの伝送が行え、基本的に高周波を用いないため従来に
おいて必要とされたブロックフィルタなどを排除するこ
とが可能となる。

【００１５】さらに、通信手段として、送信回路及び受
信回路を設け、送信回路から送出される通信データを受
信回路によってモニタすることにより、送信される通信
データの照合や相手側からの通信データによる衝突など
を判断して、例えば優先処理などを行うことが可能とな
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１７】図１には、本発明に係る電力線通信システ
ムの好適な実施例が示され、ここにおいては、電力線（
１０１），（１０２）と共に補助通信線（１０３）が配
設され、これらの３つの線により電力線通信ライン（１
０４）が構成されている。なお、この電力線通信システ
ムは、例えば家庭内のホームコントロールシステムとし
て用いられるものである。

【００１８】電力線通信ライン（１０４）には、複数の
通信ターミナルが接続され、これによって例えば負荷の
スイッチのオン／オフなどの制御が行われる。図１にお
いては、２つの通信ターミナル（１０），（１２）が示
されている。

【００１９】ここで、この通信ターミナル（１０）から
送出される通信データのデータ要素（信号要素）は、後
に示すように、この実施例において交流波（５０Ｈｚま
たは６０Ｈｚ）の半サイクルが用いられており、従来と
は異なり高周波を重畳させずにデータ通信が実現されて
いる。

【００２０】図において、通信ターミナル（１０）の内
部に設けられた送信回路（１４）は、電力線通信ライン
（１０４）へ送信データを送出するものである。また、
通信ターミナル（１０）に設けられた受信回路（１６）
は、電力線通信ラインからの通信データを受信し、その
データ内容の解析を行うものである。これらの送信回路
（１４）及び受信回路（１６）については、後に詳述す
る。

【００２１】通信ターミナル（１０）において、電力線
（１０１）と補助通信線（１０３）との間には、ダイオ
ードＤ１　及びフォトカプラＰ１　が直列接続されてい
る。 すなわち、ダイオードＤ１　によって半波整流された交
流波は、フォトカプラＰ１　の発光ダイオードの作用に
よりスイッチング制御されている。従って、送信回路（
１４）から前記発光ダイオードへ信号を与えることによ
り、フォトカプラＰ１　内のフォトトランジスタに電流
が流れ、この結果データの送信が行われることになる。 　　一方、補助通信線（１０３）と電力線（１０２）と
の間には、フォトカプラＰ２　と抵抗Ｒ１　とダイオー
ドＤ２　が直列接続されている。すなわち、相手側の通
信ターミナル（１２）から送出された通信データは、補
助通信線（１０３）を介してフォトカプラＰ２　に達す
ることになり、これによって発光ダイオードが発光し、
さらにこれを受けたフォトトランジスタによって受信回
路（１６）に通信データが伝送されることになる。

【００２２】また、通信ターミナル（１０）から送出さ
れる通信データ、すなわち送信回路（１４）から送出さ
れた通信データは、通信ターミナル（１０）内に設けら
れた受信回路（１６）にてモニタされている。つまり、
これによって送出された通信データと元の通信データと
の照合が可能とされている。加えて、通信ターミナル（
１０）から送出される通信データと他ターミナルから送
信された通信データとの衝突も検出可能である。

【００２３】なお、ダイオードＤ１　及びＤ２　は、逆
電流を防止するためのものであり、また、抵抗Ｒ１　は
電流を制限するためのものであり、これらはいずれもフ
ォトカプラの破損防止のために配置されるものである。

【００２４】次に、図２を用いて、通信ターミナル（１
０）の詳細な説明を行う。

【００２５】図において、制御部（１８）は、送信回路
（１４）及び受信回路（１６）の制御を行うと共に、受
信回路（１６）から受信データを受け入れて、そのデー
タ内容を解析し、さらに負荷などの制御を行うものであ
る。

【００２６】通信線（１０１），（１０２）に接続され
た電源同期回路（２０）は、交流波のゼロクロス点を検
出するものである。このために、フォトカプラＰ３　に
は互いに逆方向を向く発光ダイオードが設けられている
。 従って、交流波のゼロクロス点でのみフォトカプラＰ３
　のフォトトランジスタのコレクタ電位が上昇し、この
結果、交流波のゼロクロス点に同期した断続的なパルス
が出力されている。

【００２７】ここで、図３の（Ａ）には、図２に示す電
力線（１０１），（１０２）にのる交流波の波形が示さ
れている。また、図３の（Ｂ）には、上述した電源同期
回路（２０）の出力信号が示されている。

【００２８】図２において、極性検出回路（２２）は、
電力線（１０１），（１０２）にのる交流波の極性を判
断するものである。このために、極性検出回路（２２）
には、フォトカプラＰ４　が設けられ、正または負の期
間が制御部（１８）によって判断されている。ここで、
図３の（Ｆ）にはこの極性検出回路（２２）の出力信号
が示されている。

【００２９】図２において、送信回路（１４）は、上述
したようにフォトカプラＰ１　のフォトトランジスタを
制御して通信データを作成するものである。送信回路（
１４）に設けられたフリップフロップ（２４）のＳ端子
には、前記電源同期回路（２０）からゼロクロス点に同
期した出力パルスが供給されている。一方、フリップフ
ロップ（２４）のＴ端子には、前記制御部（１８）から
送信すべき通信データ（１０５）が供給されている。

【００３０】従って、フリップフロップ（２４）からは
電力線（１０１），（１０２）にのる電力波の周期に同
期して送信データ（１０５）に基づいた出力信号が出力
されている。具体的には、送信回路（１４）に設けられ
たトランジスタ（２６）のベース電流を制御することに
より、フォトカプラＰ１　のオン／オフ制御が行われて
いる。ここで、図３の（Ｃ）には、フリップフロップ（
２４）の出力信号の一例が示されている。

【００３１】図２において、受信回路（１６）にはコン
パレータ（２８）が設けられている。このコンパレータ
（２８）の一方の入力端子には、フォトカプラＰ２　に
おけるフォトトランジスタのコレクタ側が接続されてお
り、他方の入力端子には固定された電位が与えられてい
る。従って、この両者の電位を比較することにより、フ
ォトカプラＰ２　のオン／オフ状態が判断され、この結
果が制御部（１８）に送出されている。

【００３２】図３において、（Ｄ）には、通信ターミナ
ル（１０）から出力される通信データの波形が示されて
いる。また、（Ｅ）には、送信回路（１４）から送信さ
れた通信データを受信回路（１６）によってモニタした
結果が示されている。

【００３３】以上のように、この実施例の電力線通信シ
ステムは、交流波の半サイクルを信号要素としてデータ
伝送が行えるので、電力波に高周波などを重畳させるこ
となく、確実なデータ伝送が行えるという利点を有する
。つまり、電力波の半サイクルを用いるため、負荷の変
動などに起因するスパイクノイズや波形の歪などによる
誤検出を排除して、安定した通信状態を維持できる通信
システムを構築することが可能である。

【００３４】次に、図４を用いて、本発明の第２実施例
である上述した電力線通信システムの応用例について説
明する。

【００３５】図４には、一例として２つの通信ターミナ
ル（３０）及び（３２）が示されている。各通信ターミ
ナルは、２つのユニットに区分されている。すなわち、
通信ターミナル（３０）においては送信ユニット（３４
）と受信ユニット（３６）とに区分され、一方、通信タ
ーミナル（３２）においては送信ユニット（３８）と受
信ユニット（４０）とに区分されている。

【００３６】そして、各ユニットは、それぞれ送信と受
信とでたすき掛け状に接続されており、これによって、
相互間で同時に送受信が可能である。

【００３７】図５には、この図４に示される２つの通信
ターミナル間での送受信の例が示されている。ここにお
いて、（Ａ）は、通信線（１０１），（１０２）の間に
生ずる交流波の波形であり、（Ｂ）は、通信ターミナル
（３２）から通信ターミナル（３０）へ送出された信号
が示され、（Ｃ）には通信ターミナル（３０）から通信
ターミナル（３２）へ送出されたデータの例が示されて
いる。

【００３８】このように、正の半サイクルは一方の通信
ターミナルの送信に用いられ、他方負の半サイクルは他
方の通信ターミナルの送信に用いられている。従って、
上述した第１実施例に比べより効率的なデータの伝送が
行えることが理解される。なお、図４に示されるように
、各送信ユニット（３４），（３８）には、いずれも送
信される通信データのモニタを行うために受信回路が設
けられており、通信データの送信と共にそのデータのモ
ニタも行われている。これによって、例えばデータ同士
の衝突や送信エラーなどが判断可能とされている。

【００３９】このような電力線通信システムによれば、
例えばホームコントロールシステムの親機と子機との間
の伝送に、あるいは子機間での伝送に活用できるシステ
ムを構築でき、極めて簡易な構成により信頼性の高いデ
ータ伝送を実現できる。

【００４０】図６には本発明に係る電力線通信システム
の他の実施例が示されている。なお、図には通信ターミ
ナル間でのデータ通信の信号要素を波形として示してい
る。

【００４１】図６の（Ａ）及び（Ｂ）には、本発明に係
る第３実施例が示されている。この第３実施例において
は、送信側の通信ターミナルから正と負の半サイクル両
方を用いて通信を行う例が示されている。すなわち、１
サイクル内で２ビットのデータ転送が可能である。

【００４２】図６の（Ｃ）及び（Ｄ）には、本発明に係
る第４実施例が示されている。この第４実施例において
は、電力波の半サイクルをさらに２分割した１／４サイ
クルの波形が通信における１要素として用いられている
。従って、このような方式によれば、交流波の１サイク
ルにおいて４ビットのデータ転送を行えることが理解さ
れる。

【００４３】さらに、図６の（Ｅ）及び（Ｆ）には、本
発明に係る第５実施例が示されている。この第５実施例
においては、電力波の１サイクルを１／８に区分したも
のが通信における１単位として用いられている。従って
、このような方式によれば、１サイクルにおいて８ビッ
トのデータ伝送を行えることが理解される。

【００４４】以上のように、データ通信における信号の
１要素は、電力波の半サイクルのみには限られず、その
半サイクルを更に区分したものであっても好適である。 しかしながら、あまり細かく区分し過ぎると、従来例で
述べたように負荷変動などに起因し誤検出が行われるた
め、電力線の状態に応じて、あるいは負荷の状態に応じ
て適切なものを採用することが好適といえる。

【００４５】以上のように、この電力線通信システムに
よれば、負荷機器のインピーダンスの変動や負荷機器か
らのノイズに影響を受けずに信頼性の高いデータ伝送を
行えるシステムを構築できる。従って、例えばＣＳＭＡ
／ＣＤ方式などのデータ伝送方式に対応した信頼性の高
いデータ伝送システムを構成できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電力
線通信システムによれば、負荷機器のインピーダンスの
変動や負荷機器からのノイズに影響されずに、安定した
信号伝送状態を維持できる通信システムを構築すること
が可能である。

【００４７】また、通信手段として送信回路と受信回路
を独立して設けることにより、送信回路から送信された
通信データを同時に受信できると共に、相手側の通信タ
ーミナルから送信された通信データとの衝突などを検知
して、信頼性の高い通信システムを実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】電力線通信システムの構成を示すブロック図で
ある。

【図２】通信ターミナルの具体的な回路を示す回路図で
ある。

【図３】図２に示す通信ターミナルの各信号の波形を示
す波形図である。

【図４】本発明に係る電力線通信システムの応用例を示
すブロック図である。

【図５】図４の各通信ターミナル間での信号を示す波形
図である。

【図６】データ通信における通信要素を示す波形図であ
る。

【図７】従来の電力線通信システムの構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】従来の電力線通信システムにおける通信要素を
示す波形図である。

【符号の説明】

（１０），（１２），（３０），（３２）　　通信ター
ミナル （１４）　　送信回路 （１６）　　受信回路 （１０１），（１０２）　　電力線 （１０３）　　補助通信線 （１０４）　　電力線通信ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力線と共に補助通信線を配設して構成さ
   れた電力線通信ラインを介して送受信を行う電力線通信
   システムであって、前記電力線通信ラインに接続された
   通信ターミナルには、前記電力線にのる電力供給用交流
   波の半サイクルまたは該交流波の半サイクルを更に区分
   した区分サイクルを信号要素として、通信信号を前記電
   力線と前記補助通信線との間に印加して通信する通信手
   段が設けられたことを特徴とする電力線通信システム。
2. 【請求項２】請求項１記載の電力線通信システムにおい
   て、前記通信ターミナルに設けられた通信手段は、前記
   電力線の一方の線と前記通信補助線との間に接続された
   送信回路と、前記電力線の他方の線と前記通信補助線と
   の間に接続された受信回路と、を含み、前記受信回路は
   、前記送信回路から送出される通信データのモニタが行
   えることを特徴とする電力線通信システム。