TWI506972B - Communication terminal and communication system - Google Patents

Description

通信終端機及通信系統

本發明係關於一種以將電流模式之信號發送至傳送線上之方式構成之通信終端機及通信系統。

先前，已知有一種系統，其係將傳送單元與複數台通信終端機(輸入終端器及控制終端器)連接於信號線，於傳送單元與通信終端機之間利用分時多工傳送方式之傳送信號進行資料傳送(例如參照日本專利申請案公開編號2005-73075(以下稱為「文獻1」))。

文獻1所記載之系統中，傳送單元對信號線(以下稱為「傳送線」)發送(多工)傳送信號。通信終端機當傳送信號之位址資料與設定於各者之位址資料一致時，藉由與傳送信號之信號回送期間同步地使傳送線經由適當之低阻抗短路而回送電流模式之信號。

於此種系統中，已知有如下情況：通信終端機根據傳送線上之傳送信號而確保內部電路之動作用電源，即自傳送線接受電力之供給而動作。但是，例如如具備液晶顯示器之通信終端機般消耗電力比較大之通信終端機係自傳送線接受比較大之電力之供給，有可能使相對於傳送信號之阻抗降低而導致通信環境惡化。

因此，例如如日本專利申請案公開編號2004-356771(以下稱為「文獻2」)所示，考慮使用使阻抗增大之阻抗改善電路。文獻2中記載有如下情況：輸入阻抗特別低之負載機器經由阻抗改善電路而連接於作為電力線輸送通信之通信路徑之電壓線、中性線。

然而，由於通信終端機其自身發送電流模式之信號，故而若通信終端機經由如文獻2所記載之阻抗改善電路而連接於傳送線，則存在通信終端機自身所發送之信號於阻抗改善電路衰減而使通信環境惡化之可能性。

本發明係鑒於上述理由而完成，其目的在於提供一種既可自傳送線接受比較大之電力之供給，又可抑制通信環境之惡化之通信終端機及通信系統。

本發明之通信終端機(2)具備第1及第2分支端(P1、P2)、受電電路(21)、發送電路(22)、中間電路(23)。受電電路(21)以經由上述第1及第2分支端(P1、P2)而連接於雙線式之傳送線(3)，並接收自上述傳送線(3)供給之電力之方式構成。發送電路(22)以如下方式構成，即連接於上述第1及第2分支端(P1、P2)間，且藉由使上述第1及第2分支端間短路而將電流模式之信號發送至上述傳送線(3)上。中間電路(23)包含電感器(L1)與電容器(C1)之串聯電路，與上述發送電路(22)並聯地連接於上述第1及第2分支端(P1、P2)間，且介置於上述第1及第2分支端(P1、P2)與上述受電電路(21)之間。上述受電電路(21)連接於上述電容器(C1)之兩端間。

於一實施形態中，通信終端機(2)進而具備連接於上述傳送線(3)之第1及第2輸入端子(T1、T2)以及二極體電橋(24)。二極體電橋(24)介置於上述第1及第2輸入端子(T1、T2)與上述第1及第2分支端(P1、P2)之間。

於一實施形態中，上述中間電路(23)進而具備二極體，該二極體以防止上述電容器(C1)之放電電流流向上述電感器(L1)之方式，介置於上述電感器(L1)與上述電容器(C1)之間。

於一實施形態中，上述電感器(L1)包括串聯配置之複數個線圈 (L11、L12)。

於一實施形態中，上述中間電路(23)進而具備電壓限制元件(ZD1)，該電壓限制元件(ZD1)以限制施加至上述電容器(C1)之電壓之方式，與上述電容器(C1)並聯連接。

於一實施形態中，上述中間電路(23)進而具備介置於上述電感器(L1)與上述電容器(C1)之間之電阻(R1)。

本發明之通信系統具備上述通信終端機(2)、及連接於上述傳送線(3)之傳送單元(1)。

本發明具備中間電路，該中間電路包含電感器與電容器之串聯電路，且與發送電路並聯地連接於第1及第2分支端之間，受電電路連接於電容器之兩端間。因此，具有既可自傳送線接受比較大之電力之供給，又可抑制通信環境之惡化之優點。

1‧‧‧傳送單元

2、201、202、203‧‧‧通信終端機

3‧‧‧傳送線

21‧‧‧受電電路

22‧‧‧發送電路

23‧‧‧中間電路

24‧‧‧二極體電橋

25‧‧‧突波吸收器

211‧‧‧電源電路

212‧‧‧負載

221‧‧‧電晶體

222‧‧‧(第1)電阻

223‧‧‧控制部

C1~C5‧‧‧電容器

D1‧‧‧二極體

L1‧‧‧電感器

L11、L12‧‧‧線圈

P1‧‧‧第1分支端

P2‧‧‧第2分支端

R1‧‧‧(第2)電阻

T1‧‧‧第1輸入端子

T2‧‧‧第2輸入端子

ZD1‧‧‧曾納二極體

對本發明之較佳之實施形態更詳細地進行敍述。至於本發明之其他特徵及優點，可關聯於以下之詳細敍述及隨附圖式而更清楚地理解。

圖1係實施形態1之通信終端機之概略電路圖。

圖2係使用實施形態1之通信終端機之通信系統之概略方塊圖。

圖3係表示實施形態1之通信終端機之具體例之概略電路圖。

圖2例示通信系統。該通信系統具備連接於雙線式之傳送線3之傳送單元1、及複數台通信終端機201、202、203、...。以下，於不區別該等通信終端機時僅稱為「通信終端機2」。複數台通信終端機2之各者以使用根據分時多工協定來在傳送線3傳送之傳送信號而與傳送單元1進行通信之方式構成。即，該通信系統係分時進行資料傳送之分時多工傳送系統。

圖2所示之通信系統例如用作用以於辦公大樓等中控制照明器具或空調設備等機器之控制系統。於該情形時，各通信終端機2被分類為如下2種，即為用以監視壁開關等開關之監視輸入之監視用之終端機、與具有繼電器且用以進行機器之開啟關閉控制等之控制用之終端機。

傳送單元1係以將傳送信號反覆送出至傳送線3，並使用傳送信號與各通信終端機2進行通信之方式構成。複數台通信終端機2經由傳送線3而並聯連接於傳送單元1，且並非為相互直接通信而是經由傳送單元1來相互通信。又，通信終端機2係以根據傳送線3上之傳送信號而確保內部電路之動作用電源之方式構成，即，通信終端機2係自傳送線3接受電力之供給而動作。

傳送信號係雙極(±24V)之分時多工信號，其包含預備中斷段、預備段、發送段、回覆段、中斷段、短路檢測段、停止段之7個區間。發送段係用於傳送單元1將資料傳送至通信終端機2之期間。回覆段係用於傳送單元1接收來自通信終端機2之回送資料之時槽(timeslot)。

傳送單元1始終進行輪詢，即始終發送模式資料為正常模式之傳送信號，並使該傳送信號之發送段中所包含之位址資料循環地變化而依序存取通信終端機2。

通信終端機2當所接收到之傳送信號之發送段中所包含之位址資料與自身之位址一致時，接收該發送段中所包含之控制資料，於其後之初始之(同一訊框之)回覆段將回送資料發送至傳送單元1。此時，通信終端機2藉由與傳送信號之回覆段同步之電流模式之信號(藉由經由適當之低阻抗將傳送線3短路而送出之信號)而發送回送資料。

傳送單元1記憶有藉由位址而將監視用之通信終端機2與控制用之通信終端機2建立對應之控制表，若接收到來自監視用之通信終端 機2之監視輸入，則向與監視用之通信終端機2對應之控制用之通信終端機2發送與監視輸入對應之控制資料。藉此，通信系統可進行與監視輸入對應之機器之控制等。

然而，用於此種通信系統之通信終端機2之例包含如具備例如液晶顯示器之通信終端機2般消耗電力比較大之通信終端機2。此種通信終端機2自傳送線3接受比較大之電力之供給，有可能使相對於傳送信號之阻抗降低而使通信環境惡化。因此，考慮消耗電力比較大之通信終端機2自與傳送線3不同之電源線接受電力之供給，於該情形時，必須與傳送線3不同地鋪設電源線。

(實施形態1)

因此，本實施形態提供一種既可自傳送線3接受比較大之電力之供給，又可抑制相對於傳送信號之阻抗之降低，從而可抑制通信環境之惡化之通信終端機2。因此，本實施形態之通信終端機2中，由於自傳送線3接受電力之供給，故而無須與傳送線3不同地鋪設電源線。

本實施形態之通信終端機2係連接於傳送線3之終端機，如圖1所示，具備第1及第2分支端P1及P2、受電電路21、發送電路22及中間電路23。受電電路21以經由第1及第2分支端P1及P2而連接於雙線式之傳送線3，並接收自傳送線3供給之電力之方式構成。圖1之例中，受電電路21由於包含負載212，故而以接收自傳送線3供給之電力並消耗該電力之方式構成。發送電路22以連接於第1及第2分支端P1及P2間，並將電流模式之信號發送至傳送線3上之方式構成。圖1之例中，發送電路22以如下方式構成：連接於在自傳送線3通電時被施加直流電壓之第1及第2分支端P1及P2，藉由將第1及第2分支端P1及P2間短路而將電流模式之信號發送至傳送線3上。中間電路23包含電感器L1與電容器C1之串聯電路，且與發送電路22並聯地連接於第1及第2分支端P1及P2間，且介置於第1及第2分支端P1及P2與受電電路21之間。圖1之 例中，中間電路23成為LC串聯電路。受電電路21連接於電容器C1之兩端間。

於本實施形態中，受電電路21包含產生通信終端機2之內部電路(亦包含發送電路22)之動作用電源之電源電路211、及接受來自電源電路211之電力供給之負載212。即，通信終端機2如上所述根據傳送線3上之傳送信號而確保內部電路之動作用電源，故而於受電電路21消耗自傳送線3供給之電力。此處，受電電路21之電源電路211使用通用之DC(direct current，直流電)/DC轉換器，既可為開關式調壓器亦可為線性調壓器。負載212包含例如液晶顯示器(未圖示)等消耗電力比較大之負載。

本實施形態中，通信終端機2進而具備連接於傳送線3之第1及第2輸入端子T1及T2、以及二極體電橋24。二極體電橋24介置於第1及第2輸入端子T1及T2與第1及第2分支端P1及P2之間。二極體電橋24作為無極性化電路而發揮功能，通信終端機2相對於傳送線3無極性化。即，與第1及第2輸入端子T1及T2向傳送線3之連接極性無關，對第1及第2分支端P1及P2施加已決定之極性之直流電壓。此處，第1及第2分支端P1及P2以第1分支端P1成為高電位，第2分支端P2成為低電位(電路接地)之方向連接於二極體電橋24。即，第1及第2分支端P1及P2分別連接於二極體電橋24之正及負輸出端子。

發送電路22以藉由經由低阻抗使傳送線3短路而送出電流模式之信號之方式構成。具體而言，如圖1所示，發送電路22具有串聯連接於第1及第2分支端P1及P2間之開關元件及低阻抗元件、以及控制部223。例如，開關元件為電晶體221，低阻抗元件為具有適當之低阻抗之(第1)電阻222。控制部223以控制電晶體221之方式構成。作為開關元件之第1端之電晶體221之集電極連接於高電位側之第1分支端P1，另一方面，作為開關元件之第2端之電晶體221之發射極經由電阻222 而連接於低電位側之第2分支端(電路接地)P2。作為開關元件之控制端之電晶體221之基極連接於控制部223。電晶體221係於其斷開時將第1及第2分支端P1及P2間之阻抗變為高阻抗，於接通時將第1及第2分支端P1及P2間之阻抗變為低阻抗之阻抗可變元件。

藉由該構成，發送電路22於電晶體221接通時經由適當之低阻抗而使傳送線3短路。因此，發送電路22藉由控制部223以任意之圖案對電晶體221進行開啟關閉控制，可發送任意之圖案之電流模式之信號。該信號與包含上述回送資料之回送信號對應。

如圖1所示，中間電路23包含電感器L1與電容器C1之串聯電路，該串聯電路與發送電路22並聯地連接於第1及第2分支端P1及P2間。此處，電感器L1連接於高電位側之第1分支端P1，電容器C1經由電感器L1連接於第1分支端P1。換言之，中間電路23具有經由二極體電橋24而連接於傳送線3之電感器L1與電容器C1。

電感器L1以使相對於傳送信號及回送信號之第1及第2分支端P1及P2間之阻抗上升之方式設定電路常數。即，電感器L1係作為使自傳送線3觀察之通信終端機2之阻抗上升(增加)之阻抗提昇器而發揮功能。而且，電感器L1連接於二極體電橋24之二次側。因此，中間電路23之施加至電感器L1之電壓之方向不會反轉，可抑制因於電感器L1產生反向電壓(反電動勢)而引起之阻抗之降低。

電容器C1係藉由於其兩端連接受電電路21，而作為向受電電路21之電力供給源發揮功能。即，例如即便因回送信號之發送等而產生電壓降、從而使傳送線3之電壓瞬間降低，通信終端機2亦會對受電電路21施加藉由利用電容器C1平滑而穩定化之電壓。

但是，若電容器C1之電容過大，則於產生電壓降而傳送線3之電壓降低時，有電容器C1之兩端電壓瞬間高於傳送線3之電壓之情形。於該情形時，通信終端機2僅以電容器C1維持受電電路21之消耗電 力，產生停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間，其結果，回送信號之電流值(振幅)減少。

總之，通信終端機2於正常時，自傳送線3饋入流動至受電電路21之電流I1與流動至發送電路22之電流I2之和，相對於此，於停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間，僅饋入流動至發送電路22之電流I2。由此，通信終端機2於停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間，自傳送線3饋入之電流值僅減少相當於流動至受電電路21之電流I1之量。因此，於回送信號之發送目的地(傳送單元1)中，若回送信號之電流值減少而低於接收感度之下限值，則有產生通信錯誤之可能性。

因此，通信終端機2以不產生停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間，或者即便產生該期間亦充分短之方式，設定電容器C1之電容。例如，通信終端機2以藉由電容器C1之充電電流與自電容器C1向受電電路21之放電電流之平衡，而於電容器C1不飽和之情況下始終自傳送線3向電容器C1流動電流之方式，設定電容器C1之電容。於該情形時，不會產生停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間。或者，於自回送信號之發送時間點至傳送單元1之接收電路開始接收回送信號為止存在一定之延遲時間量之延遲之情形時，以停止自傳送線3向受電電路21供給電力之期間短於延遲時間之方式設定電容器C1之電容。

藉此，通信終端機2既可藉由電容器C1使向受電電路21施加之電壓穩定化，又可避免因回送信號之電流值減少而於回送信號之發送目的地(傳送單元1)產生通信錯誤。

又，通信終端機2於因回送信號之發送等而產生電壓降從而傳送線3之電壓瞬間降低時，亦有受電電路21之消耗電流增加之情況。即，若使受電電路21之消耗電力固定，則通信終端機2當來自傳送線3 之輸入電壓降低時，受電電路21之消耗電流與其成反比例地增加。

因此，通信終端機2自傳送線3饋入之總電流值(流動至受電電路21之電流I1與流動至發送電路22之電流I2之和)增加。對此，較理想的是，通信終端機2以如此般增加時之回送信號之電流值控制於回送信號之發送目的地(傳送單元1)之接收感度之上限值以下之方式，設定發送電路22之阻抗。

根據以上說明之本實施形態之通信終端機2，設置有與發送電路22並聯地連接於第1及第2分支端P1及P2間、且包含電感器L1與電容器C1之串聯電路之中間電路23，受電電路21連接於電容器C1之兩端間。因此，通信終端機2既可利用受電電路21自傳送線3接受比較大之電力之供給，又可利用中間電路23抑制相對於傳送信號之阻抗之降低，從而可抑制通信環境之惡化。而且，中間電路23與發送電路22並聯連接，故而發送電路22不經由中間電路23便連接於傳送線3，自發送電路22發送之回送信號亦不會因中間電路23之影響而衰減。

進而，本實施形態中，具備連接於傳送線3之第1及第2輸入端子T1及T2、以及二極體電橋24，二極體電橋24介置於第1及第2輸入端子T1及T2與第1及第2分支端P1及P2之間，故而中間電路23之電感器L1連接於二極體電橋24之二次側。因此，中間電路23不會使施加電感器L1之電壓之方向反轉，可抑制因於電感器L1產生反向電壓(反電動勢)而引起之阻抗之降低。

以下，參照圖3對本實施形態之通信終端機2之中間電路23之具體例進行說明。又，圖3中，於第1及第2輸入端子T1及T2間連接有突波吸收器(surge absorber)25。再者，與二極體電橋24之各二極體並聯連接之電容器C2~C5為各二極體之雜散電容。

圖3之例中，電感器L1包括串聯配置之複數個線圈L11、L12。即，第1線圈L11及第2線圈L12與電容器C1串聯地連接於第1及第2分 支端P1及P2間，而構成中間電路23之電感器L1。第1線圈L11連接於高電位側之第1分支端P1，第2線圈L12連接於低電位側之第2分支端P2。電容器C1連接於第1線圈L11與第2線圈L12之間。但是，第1線圈L11及第2線圈L12並不限定於圖3之例，例如亦可介置於第1及第2分支端P1及P2之任一者與電容器C1之間。再者，電感器L1亦可包括串聯配置之3個以上之線圈。

中間電路23藉由如此般使電感器L1包括複數個線圈，既可具有比較大之阻抗，又可將各個零件之尺寸抑制於比較小。其結果，通信終端機2可將安裝於電路基板(未圖示)之零件之高度(距電路基板之表面之高度)抑制於較低。

又，中間電路23進而包含二極體D1，該二極體D1以防止電容器C1之放電電流向電感器L1(L11)流動之方式，介置於電感器L1(L11)與電容器C1之間。圖3之例中，二極體D1以將第1線圈L11側設為陽極、且將電容器C1側設為陰極之方向而介置於第1線圈L11與電容器C1之間。

中間電路23藉由具有如此之逆流防止用之二極體D1，而於傳送線3之電壓降低時，即便電容器C1之兩端電壓瞬間高於傳送線3之電壓，亦可防止電流自電容器C1向電感器L1流動。藉此，中間電路23可避免於電感器L1產生反向電壓(反電動勢)而使阻抗降低。

又，中間電路23進而包含介置於電感器L1與電容器C1之間之(第2)電阻R1。圖3之例中，電阻R1介置於第1線圈L11與二極體D1之間。該電阻R1於通信終端機2之電源接通時等，抑制於後段之受電電路21產生湧入電流或過電壓。

進而，中間電路23進而包含曾納二極體ZD1，該曾納二極體ZD1與電容器C1並聯連接，且作為限制施加至電容器C1之電壓之電壓限制元件。曾納二極體ZD1經由二極體D1而連接於電容器C1之兩端。 藉此，施加至電容器C1之兩端之最大電壓藉由曾納二極體ZD1之崩潰電壓而被限制。因此，即便施加至第1及第2輸入端子T1及T2之電壓變高時，中間電路23亦可保護電容器C1免受過電壓傷害，且可將電容器C1之耐壓或電感器L1之額定最大電流設定得比較低，故而亦可實現小型化。圖3之例中曾納二極體ZD1之陽極成為受電電路21之接地。再者，電壓限制元件並不限定於曾納二極體，亦可為例如變阻器等。

又，中間電路23只要包含電感器L1與電容器C1之串聯電路即可，該串聯電路與發送電路22並聯地連接於第1及第2分支端P1及P2之間，圖3所示之中間電路23只不過為一例。即，中間電路23既可為電感器L1包括1個線圈，又，亦可適當省略二極體D1、電阻R1、曾納二極體ZD1。

此外，上述實施形態中，表示有通信終端機2將與傳送信號之回覆段同步之電流模式之信號發送至傳送單元1之例，但並不限定於該例，通信終端機2亦可為使用疊加於傳送信號之疊加信號與其他通信終端機進行通信之疊加終端機。於該情形時，通信終端機(疊加終端機)2利用發送電路22將與傳送信號同步之電流模式之信號(藉由經由適當之低阻抗使傳送線3短路而送出之信號)作為疊加信號而發送。

使用疊加信號之通信與使用傳送信號之通信係協定不同。因此，藉由疊加信號進行通信之疊加終端機並不將自傳送單元1發送之傳送信號用於通信，而是將傳送單元1作為電源而加以利用。即，疊加終端機雖共用傳送線3，但無與使用傳送信號進行通信之通信終端機2或傳送單元1進行通信之功能，不經由傳送單元1而直接與其他疊加終端機進行通信。又，使用疊加信號之通信與使用傳送信號之通信相比傳送速度快，適合於資料量較多之資料之發送。例如，如具備液晶顯示器般之通信終端機於與其他通信終端機之間藉由通信而接收發 送顯示資料等資料量比較多之資料，故而較理想為藉由疊加信號進行通信之疊加終端機。

2‧‧‧通信終端機

21‧‧‧受電電路

22‧‧‧發送電路

23‧‧‧中間電路

24‧‧‧二極體電橋

211‧‧‧電源電路

212‧‧‧負載

221‧‧‧電晶體

222‧‧‧電阻

223‧‧‧控制部

C1‧‧‧電容器

L1‧‧‧電感器

P1‧‧‧第1分支端

P2‧‧‧第2分支端

T1‧‧‧第1輸入端子

T2‧‧‧第2輸入端子

Claims (12)

1. 一種通信終端機，其特徵在於包括：第1及第2分支端；受電電路，其以經由上述第1及第2分支端而連接於雙線式之信號線，並接收自上述信號線供給之電力之方式構成；發送電路，其以連接於上述第1及第2分支端間，且藉由將上述第1及第2分支端間短路而將電流模式之信號發送至上述信號線上之方式構成；及中間電路，其包含電感器與電容器之串聯電路，且與上述發送電路並聯地連接於上述第1及第2分支端間，且介置於上述第1及第2分支端與上述受電電路之間；且上述受電電路連接於上述電容器之兩端間。
2. 如請求項1之通信終端機，其進而包括：第1及第2輸入端子，其等連接於上述信號線；及二極體電橋，其介置於上述第1及第2輸入端子與上述第1及第2分支端之間。
3. 如請求項1之通信終端機，其中上述中間電路進而具備二極體，該二極體以防止上述電容器之放電電流向上述電感器流動之方式，介置於上述電感器與上述電容器之間。
4. 如請求項2之通信終端機，其中上述中間電路進而具備二極體，該二極體以防止上述電容器之放電電流流向上述電感器之方式，介置於上述電感器與上述電容器之間。
5. 如請求項1至4中任一項之通信終端機，其中上述電感器包括串聯配置之複數個線圈。
6. 如請求項1至4中任一項之通信終端機，其中上述中間電路進而 具備電壓限制元件，該電壓限制元件以限制施加至上述電容器之電壓之方式與上述電容器並聯連接。
7. 如請求項5之通信終端機，其中上述中間電路進而具備電壓限制元件，該電壓限制元件以限制施加至上述電容器之電壓之方式與上述電容器並聯連接。
8. 如請求項1至4中任一項之通信終端機，其中上述中間電路進而具備介置於上述電感器與上述電容器之間之電阻。
9. 如請求項5之通信終端機，其中上述中間電路進而具備介置於上述電感器與上述電容器之間之電阻。
10. 如請求項6之通信終端機，其中上述中間電路進而具備介置於上述電感器與上述電容器之間之電阻。
11. 如請求項7之通信終端機，其中上述中間電路進而具備介置於上述電感器與上述電容器之間之電阻。
12. 一種通信系統，其包括：如請求項1至11中任一項之通信終端機；及傳送單元，其連接於上述信號線。