(57)【要約】【課題】  子局の接続台数が多い場合でも、細いケーブルを使用することができ、子局が放射状に位置するようなシステムでも、無理なく接続することができる電力線通信システムを提供する。【解決手段】  電源供給を行うＤＣ電源とＤＣ電源より出力される供給電流が内部を流れる電力線とコイルから成る中継機と、中継機より電力線を介して供給電流を受ける親局と、中継機より電力線を介して供給電流を受ける複数の子局から成り、電力線を介して通信を行う電力線通信システムにおいて、複数の子局は前記中継機にスター型に接続されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給を行うＤＣ電源と前記ＤＣ電源より出力される供給電流が内部を流れる電力線とコイルから成る中継機と、前記中継機より電力線を介して前記供給電流を受ける親局と、前記中継機より電力線を介して前記供給電流を受ける複数の子局から成り、前記電力線を介して通信を行う電力線通信システムにおいて、前記複数の子局は前記中継機にスター型に接続されていることを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記複数の子局は前記中継機よりいくつかの系統にスター型に分岐した後、それぞれの系統においてバス型に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電力線通信システム。
【請求項３】
前記親局及び前記子局は、受信信号を増幅する増幅部を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力線通信システム。
【請求項４】
前記子局をロボットシステムの関節部に配置したものである請求項１ないし３記載の電力線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源供給用の電力線に通信信号を重畳させて通信を行う、電力線通信システムに関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の電力線通信システムは、複数の子局が中継機よりバス型に接続されている。（例えば、特許文献１参照）。
図９は従来の電力線通信システムを示す概要図である。図９において、５は中継機であり、ＤＣ電源１、電力線３１及びコイル４により構成される。ＤＣ電源１からはＤＣ４８Ｖが供給され、コイル４及び電力線３１を介して外部へ出力される。中継機５には親局６と複数の子局７がバス型に接続され、ＤＣ電源１の供給電流２１はそれぞれに供給電流２２、２３、２４、・・・２ｎが送られている。また、親局６と複数の子局７との間では、電力線３２，３３を介して差動信号による通信が行われている。
図１０は従来の電力線通信システムの各点での電流値を示すグラフである。図に示されるように、末端から図９のｃ’’点、ｂ’’点、ａ’’点と中継機５へ近づく程電流値は大きくなる。
以上のように、従来の電力線通信システムでは、中継機５へ複数の子局７がバス型に接続されている構成となっていた。
【特許文献１】特開２００３−１７９６５２号公報（第１−６頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが従来の電力線通信システムでは、子局がバス型に接続されている為、子局の接続台数に比例してケーブル内を流れる最大電流Ｉ（ａ’’）が増加し、電力線ケーブルの最大許容電流値ＩｍａｘがＩｍａｘ≧Ｉ（ａ’’）を満たすように太い電力線ケーブルを選定する必要があった。例えばロボットの各関節部に用いられるモータ制御装置を子局とするシステム等に適用する際には、多数の子局と多くの消費電流を必要とする為、太い電力線ケーブルを使用しなければならず、関節部が曲がらない等の致命的な問題があった。また、従来の電力線通信システムでは、子局が直線的に接続される為、例えば人間型ロボットのように子局が胸部を中心に左右の手足等に放射状に位置するようなシステムに適用する場合、配線が複雑になる等の問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、子局の接続台数が多い場合であっても、細いケーブルを使用することができ、子局が放射状に位置するようなシステムであっても、無理なく接続することができる電力線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の本発明は、電源供給を行うＤＣ電源とＤＣ電源より出力される供給電流が内部を流れる電力線とコイルから成る中継機と、中継機より電力線を介して供給電流を受ける親局と、中継機より電力線を介して供給電流を受ける複数の子局から成り、電力線を介して通信を行う電力線通信システムにおいて、複数の子局は前記中継機にスター型に接続されるようにしたものである。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の電力線通信システムにおいて、複数の子局は中継機よりいくつかの系統にスター型に分岐した後、それぞれの系統においてバス型に接続されるようにしたものである。
請求項３記載の本発明は、親局及び子局は、受信信号を増幅する増幅部を備えるようにしたものである。
請求項４記載の本発明は、請求項１ないし３記載の電力線通信システムにおいて、子局をロボットシステムの関節部に配置したものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、子局がスター型に接続されているので、子局の接続台数が多い場合でも、ケーブルを流れる電流が分散され、より細いケーブルを使用することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、子局がいくつかの系統にスター型に分岐した後、それぞれの系統においてバス型に接続されているので、適度に細いケーブルで、自由度の高い子局の接続が可能となり、より幅広い分野のシステムに適用することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、増幅部により受信信号を増幅することができるので、電力線がスター型に分岐する際の受信信号の減衰という問題を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１実施例を示す概要図である。図１において、５は中継機であり、ＤＣ電源１、電力線３１及びコイル４により構成される。ＤＣ電源１からはＤＣ４８Ｖが供給され、コイル４及び電力線３１を介して外部へ出力される。中継機５には親局６と複数の子局７がスター型に接続（中継器の電源端子に親局と複数の子局が互いに並列接続されている）され、それぞれに供給電流２３、２４、・・・２ｎが分散されて送られている。また、親局６と複数の子局７との間では、電力線３２，３３，３４，３ｎを介して差動信号による通信が行われている。親局６及び子局７は図２に示すような回路構成になっており、供給電流２２はコイル４を通過し、ＤＣ−ＤＣコンバータ８によりＤＣ４８ＶからＤＣ５Ｖに変換され、内部回路で消費される。また、コイル４は供給電流２２のみを通過させ、通信信号は遮断するようになっている。一方、制御部９では通信信号のデータ処理が行われており、送信時には送信イネーブル信号１０がイネーブル状態となり、シリアルデータがドライバ１１及びコンデンサ１３を介して電力線３２へ送られる。また、受信時には送信イネーブル信号１０がディセーブル状態となり、電力線３２よりコンデンサ１３及びレシーバ１２を介してシリアルデータを受け取る。また、コンデンサ１３は通信信号のみを通過させ、供給電流２２は遮断するようになっている。
図３は本発明の第１実施例の各点での電流値を示すグラフである。供給電流２３、２４、・・・２ｎが分散されて送られているので、図３に示されるようにａ点、ｂ点、ｃ点ともに同等の小さな電流値となっている。また、電力線ケーブルの最大許容電流値ＩｍａｘはＩｍａｘ≧Ｉ（ａ）≒  Ｉ（ｂ）≒  Ｉ（ｃ）を満たすようにケーブルを選定すればよいので、細いケーブルを使用することができる。
【実施例２】
【０００８】
図４は、本発明の第２実施例を示す概要図である。図において、５は中継機であり、ＤＣ電源１、電力線３１及びコイル４により構成される。ＤＣ電源１からはＤＣ４８Ｖが供給され、コイル４及び電力線３１を介して外部へ出力される。中継機５には親局６と複数の子局７が接続され、複数の子局７は中継機５よりいくつかの系統にスター型に分岐した後、それぞれの系統においてバス型に接続されている。また、親局６と複数の子局７との間では、電力線３２，３３，３４，３ｎを介して差動信号による通信が行われている。親局６及び子局７は、本発明の第１実施例同様の回路構成および動作となっている。
【０００９】
図５は、本発明の第２実施例の各点での電流値を示すグラフである。供給電流２３、２４、・・・２ｎが分散されて送られているので、図５に示されるようにａ’点、ｂ’点、ｃ’点ともに同等の適度に小さな電流値となっている。また、電力線ケーブルの最大許容電流値ＩｍａｘはＩｍａｘ≧Ｉ（ａ’）≒  Ｉ（ｂ’）≒  Ｉ（ｃ’）を満たすようにケーブルを選定すればよいので、適度に細いケーブルを使用することができる。但し、各系統ともに数台の子局７がバス型に接続されているので、第１実施例に比べると多少ケーブルは太くなる。
【００１０】
第２実施例のような構成にすることで、図６のようなロボットシステムにも適用できる。図６において、ロボット１５は子局７が中継機５より左右の手足４系統にスター型に分岐した後、それぞれの系統においてバス型に接続されており、肩、肘、手首、股関節、膝、足首等、様々な関節部に子局７を配置し、モータ制御を行うことができる。
但し、第１実施例及び第２実施例では、電力線がスター型に分岐する為、親局６からの送信信号が中継機５を通過する際に、特性インピーダンスの不整合による反射が生じ、透過波は大きく減衰する。例えば、電力線３２，３３，３４，・・・３ｎの特性インピーダンスをＺ０とし、子局７がＮ系統に分岐しているとすると，反射の現象は図７のような模式図で表され、反射率ρは（１）式で、透過率（１−ρ）は（２）式で表される。よって（２）式より、分岐数Ｎが多ければ多い程透過率は小さくなるので、子局７での受信信号の振幅は小さくなる。
【００１１】
ρ＝（Ｚ０−Ｚ０／Ｎ）／（Ｚ０＋Ｚ０／Ｎ）＝（Ｎ−１）／（Ｎ＋１）・・・（１）
（１−ρ）＝１−（Ｎ−１）／（Ｎ＋１）＝２／（Ｎ＋１）            ・・・（２）
この問題を解決しようとしたのが本発明の第３実施例である。図８は、本発明の第３実施例の親局及び子局の回路構成を示すブロック図である。図８において、供給電流２２はコイル４を通過し、ＤＣ−ＤＣコンバータ８に電力供給され、内部回路で消費される。また、コイル４は供給電流２２のみを通過させ、通信信号は遮断するようになっている。一方、制御部９では通信信号のデータ処理が行われており、送信時には送信イネーブル信号１０がイネーブル状態となり、シリアルデータがドライバ１１及びコンデンサ１３を介して電力線３２へ送られる。また、受信時には送信イネーブル信号１０がディセーブル状態となり、電力線３２よりコンデンサ１３を介して一度増幅部１４で受け、増幅部１４で受信信号を増幅した後、レシーバ１２を介してシリアルデータを受け取る。また、コンデンサ１３は通信信号のみを通過させ、供給電流２２は遮断するようになっている。このような構成にすることで、電力線がスター型に分岐する際の受信信号の減衰という問題を改善することができる。
なお、以上の実施例では、ＤＣ電源１より出力されたＤＣ４８Ｖを、ＤＣ−ＤＣコンバータ８によりＤＣ５Ｖに変換して使用するようになっているが、電圧値はＤＣ４８ＶやＤＣ５Ｖに限らず、何Ｖであってもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を使用しない構成であってもよい。さらに、実施例では信号受信時のインピーダンス整合の為の終端抵抗が図示されていないが、終端抵抗を用いる構成であってもよい。また、図１、図２、図４、図６、図８ではコイルを使用しているが、高周波信号を遮断するものであればコイルに限らず何でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
自由度の高い子局の接続が可能となるので、人間型ロボットをはじめとするあらゆる多軸制御システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例を示す概要図
【図２】本発明の親局及び子局の回路構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１実施例の各点での電流値を示すグラフ
【図４】本発明の第２実施例を示す概要図
【図５】本発明の第２実施例の各点での電流値を示すグラフ
【図６】本発明の第２実施例を適用したロボットシステムの概要図
【図７】本発明の第１及び第２実施例での反射の現象を表した模式図
【図８】本発明の第３実施例の親局及び子局の回路構成を示すブロック図
【図９】従来の電力線通信システムを示す概要図
【図１０】従来の電力線通信システムの各点での電流値を示すグラフ
【符号の説明】
【００１４】
１  ＤＣ電源
２１，２２，２３，２４，２ｎ  供給電流
３１，３２，３３，３４，３ｎ  電力線  
４  コイル
５  中継機
６  親局
７  子局
８  ＤＣ−ＤＣコンバータ
９  制御部
１０  送信イネーブル信号
１１  ドライバ
１２  レシーバ
１３  コンデンサ
１４  増幅部
１５  ロボット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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