(57)【要約】  本発明の一態様によれば、電力伝送用の電圧に複数の制御信号が重畳された伝送信号を電線を介して受信し、被制御機器を駆動制御する駆動制御装置であって、当該駆動制御装置には検知周波数が設定され、前記複数の制御信号の１つが、前記被制御機器を制御するための制御信号であり、その周波数は前記検知周波数の近傍であり、当該駆動制御装置は、前記伝送信号における前記電力伝送用の電圧から、第１駆動電圧を生成して前記被制御機器を駆動する駆動電圧生成部と、周波数が前記検知周波数である検知電流を生成する検知電流生成部と、前記検知電流が流れ、この検知電流と前記電線に流れる電流との乗算結果に応じた出力を生成する磁性素子と、前記磁性素子からの出力から前記被制御機器を制御するための制御信号を検知し、該制御信号に基づいて前記被制御機器を制御する信号処理部と、を備える駆動制御装置が提供される。
2016079910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と、周波数多重された複数の制御信号と、を電線を介して受信し、被制御機器を駆動制御する駆動制御装置であって、
前記被制御機器には検知周波数が設定され、
前記複数の制御信号の１つが、前記被制御機器に対応する制御信号であり、その周波数は前記検知周波数の近傍であり、
当該駆動制御装置は、
前記電力を用いて前記被制御機器を駆動する駆動部と、
周波数が前記検知周波数である矩形波の検知電流を生成する検知電流生成部と、
前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、
前記磁界反応素子からの出力から前記被制御機器に対応する制御信号を検知し、検知した制御信号に基づいて前記被制御機器を制御する信号処理部と、を備える駆動制御装置。
【請求項２】
電力と、周波数多重された複数の制御信号と、を電線を介して受信し、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の被制御機器を駆動制御する駆動制御装置であって、
前記第１〜第ｎの被制御機器のそれぞれには、互いに異なる第１〜第ｎの検知周波数がそれぞれ設定され、
前記複数の制御信号のうちの第１〜第ｎの制御信号は、前記第１〜第ｎの被制御機器とそれぞれ対応しており、
前記第ｋ（ｋは１以上ｎ以下の整数）の制御信号の周波数は、第ｋの検知周波数の近傍であり、
当該駆動制御装置は、
前記電力を用いて前記第１〜第ｎの被制御機器を駆動する駆動部と、
周波数が前記第１〜第ｎの検知周波数である検知電流を生成する検知電流生成部と、
前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、
前記磁界反応素子からの出力から前記第１〜第ｎの制御信号を検知し、検知した前記第１〜第ｎの制御信号に基づいて前記第１〜第ｎの被制御機器をそれぞれ制御する信号処理部と、を備える駆動制御装置。
【請求項３】
前記検知電流生成部は、周波数が前記第１〜第ｎの検知周波数である検知電流を時分割で生成し、
前記信号処理部は、周波数が第ｋの検知周波数である検知電流が生成された場合に、第ｋの制御信号を検知する、請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記第１〜第ｎの制御信号を時分割で検知するとともに、前記第１〜第ｎの被制御機器の制御タイミングを調整する、請求項３に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記検知電流生成部は、矩形波の前記検知電流を生成する、請求項２乃至４のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記磁界反応素子は、前記電線に流れる電流と、前記検知電流との乗算結果に応じた出力を生成する、請求項１乃至５のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、デジタル信号処理を行って前記制御信号を検知する、請求項１乃至６のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、
前記磁界反応素子からの出力から低周波成分を取り出す低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタからの出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
を有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項９】
前記被制御機器は、前記制御信号における周波数に応じて制御され、
前記信号処理部は、前記ＡＤ変換部からの出力のパルス間隔を計測して前記制御信号における周波数を検知する、請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記磁界反応素子からの出力は、
周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との和である成分と、
周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との差である成分と、
を含み、
前記信号処理部は、前記磁界反応素子からの出力から、周波数が最も低い成分を主に取り出す低域通過フィルタを有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の駆動制御装置と、
前記複数の制御信号を周波数多重する制御情報付加装置、並びに、電力および前記複数の制御信号を前記駆動制御装置に供給する電線を有する送信装置と、を備える駆動制御システム。
【請求項１２】
送信装置と、複数の駆動制御装置と、を備え、複数の被制御機器を駆動制御する駆動制御システムであって、
前記送信装置は、
複数の制御信号を周波数多重する制御情報付加装置と、
電力および前記複数の制御信号を前記複数の駆動制御装置に供給する電線と、を有し、
前記複数の被制御機器のそれぞれには、互いに異なる検知周波数が設定され、
前記複数の制御信号は、前記複数の被制御機器のそれぞれと対応しており、
前記複数の制御信号のそれぞれの周波数は、対応する被制御機器に設定された検知周波数の近傍であり、
前記複数の駆動制御装置のそれぞれは、前記複数の被制御機器のうちの対象機器を駆動制御するものであって、
前記電力を用いて前記対象機器を駆動する駆動部と、
周波数が前記対象機器に設定された検知周波数である検知電流を生成する検知電流生成部と、
前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、
前記磁界反応素子からの出力に基づいて前記対象機器と対応する前記制御信号を検知し、検知した制御信号に基づいて前記対象機器を制御する信号処理部と、を備え、
前記複数の駆動制御装置のうちの１つの駆動制御装置における前記検知電流生成部が生成する検知電流の検知周波数は、前記複数の駆動制御装置のうちの別の駆動制御装置における前記検知電流生成部が生成する検知電流の検知周波数とは異なる、駆動制御システム。
【請求項１３】
前記検知電流生成部は、矩形波の前記検知電流を生成する、請求項１２に記載の駆動制御システム。
【請求項１４】
前記検知電流との乗算結果に応じた出力を生成する、請求項１２または１３に記載の駆動制御システム。
【請求項１５】
前記信号処理部は、デジタル信号処理を行って前記制御信号を検知する、請求項１２乃至１４のいずれかに記載の駆動制御システム。
【請求項１６】
前記信号処理部は、
前記磁界反応素子からの出力から低周波成分を取り出す低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタからの出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
を有する、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の駆動制御システム。
【請求項１７】
前記対象機器は、前記制御信号における周波数に応じて制御され、
前記信号処理部は、前記ＡＤ変換部からの出力のパルス間隔を計測して前記制御信号における周波数を検知する、請求項１６に記載の駆動制御システム。
【請求項１８】
前記磁界反応素子からの出力は、
周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との和である成分と、
周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との差である成分と、
を含み、
前記信号処理部は、前記磁界反応素子からの出力から、周波数が最も低い成分を主に取り出す低域通過フィルタを有する、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線搬送通信を用いて、電力線に結合された１つ以上の被制御機器を制御する駆動制御装置と、この駆動制御装置を有する駆動制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電力線に情報を重畳することで通信を行う電力線搬送通信（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：以後「ＰＬＣ」とも呼ぶ。）が提案されている。これは電力線に情報を重畳するモデムを取り付けることで、電力線を有線の通信ラインとする技術である。電力線を通信線として用いることで、通常電力線と通信線が必要になる有線通信システムにおいて、多数の配線を省略することができる。【０００３】
一方ＰＬＣは、電源電流に情報を重畳することで、他の装置に影響が及ぼすといった課題もある。しかし、予め電力線を通信ラインとして用いることを予定した閉じられた環境においては有用である。例えば、船舶のように閉じられた空間に電力線搬送通信システムを配置することが提案されている（特許文献１）。また、１つのビル内の照明をＰＬＣで制御することも提案されている（特許文献２）。【０００４】
特許文献１や２で提案されているＰＬＣでは各端末（通信を行う対象）には、固有のアドレスが付与され、いわゆる情報を時分割多重することで送受信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０３３０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−３４０００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＬＣを行うことで配線を削減できるという効果を享受できる対象として、パワーウインドウやパワーフェンダーミラーといった自動車内の電動機器や、ロボットの駆動制御がある。このような駆動系の駆動制御は、１つの電源に対して複数のモータ（被制御機器）が接続されており、指示器からの指示によって所定の動作を行う。したがって、これらのモータには駆動のための電力と、どの程度動かすか若しくはいつ動かすかといった制御信号のための配線がそれぞれ必要とされる。これにＰＬＣ技術を適用するのは、配線を削減させることができるため有効であると考えられる。【０００７】
しかし、従来技術のように各モータに個別のアドレスを付与し制御を行うとすると、各モータ毎にアドレスを識別するためのインターフェースが必要となる。これは、通信を行う際に、アドレスの解析が必要となるため、制御信号を送信してから被制御機器が動作するまでに時間がかかる。例えば、照明等の制御であれば、駆動制御信号の送信から実際に被制御機器が動作を行うまでの時間が遅くても問題はない。しかし、ロボットや自動車の電動機器等では、駆動制御信号が送信されたら速やかな動作が必要とされる。また、周波数多重方式で複数の通信チャンネルを電力線に設けると、各被制御機器毎に周波数弁別器が必要となる。【０００８】
また、ＰＬＣから情報を引き出すための結合素子は通常リング状のコアが用いられる。しかし、このようなコアは物理的な容量が大きい。したがって、装置全体が大型になる。【０００９】
モータ等の被制御機器が１つの電源に結合され、しかも制御される駆動系の駆動制御では、系全体を小型にすることが求められる場合が多い。すると上記のように各被制御機器毎にアドレスを付与する時分割多重方式や、周波数弁別器が必要となる周波数多重方式では、系全体を小型にするのは、困難となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、電力と、周波数多重された複数の制御信号と、を電線を介して受信し、被制御機器を駆動制御する駆動制御装置であって、前記被制御機器には検知周波数が設定され、前記複数の制御信号の１つが、前記被制御機器に対応する制御信号であり、その周波数は前記検知周波数の近傍であり、当該駆動制御装置は、前記電力を用いて前記被制御機器を駆動する駆動部と、周波数が前記検知周波数である矩形波の検知電流を生成する検知電流生成部と、前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、前記磁界反応素子からの出力から前記被制御機器に対応する制御信号を検知し、検知した制御信号に基づいて前記被制御機器を制御する信号処理部と、を備える駆動制御装置が提供される。【００１１】
電線に発生する磁界に応じてインピーダンスが変化する磁界反応素子を用いて制御信号を検知するため、駆動制御装置を小型化できる。さらに、矩形波の検知電流を生成することで、駆動制御装置を低消費電力化できる。【００１２】
また、本発明の一態様によれば、電力と、周波数多重された複数の制御信号と、を電線を介して受信し、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の被制御機器を駆動制御する駆動制御装置であって、前記第１〜第ｎの被制御機器のそれぞれには、互いに異なる第１〜第ｎの検知周波数がそれぞれ設定され、前記複数の制御信号のうちの第１〜第ｎの制御信号は、前記第１〜第ｎの被制御機器とそれぞれ対応しており、前記第ｋ（ｋは１以上ｎ以下の整数）の制御信号の周波数は、第ｋの検知周波数の近傍であり、当該駆動制御装置は、前記電力を用いて前記第１〜第ｎの被制御機器を駆動する駆動部と、周波数が前記第１〜第ｎの検知周波数である検知電流を生成する検知電流生成部と、前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、前記磁界反応素子からの出力から前記第１〜第ｎの制御信号を検知し、検知した前記第１〜第ｎの制御信号に基づいて前記第１〜第ｎの被制御機器をそれぞれ制御する信号処理部と、を備える駆動制御装置が提供される。【００１３】
電線に発生する磁界に応じてインピーダンスが変化する磁界反応素子を用いて制御信号を検知するため、駆動制御装置を小型化できる。【００１４】
前記検知電流生成部は、周波数が前記第１〜第ｎの検知周波数である検知電流を時分割で生成し、前記信号処理部は、周波数が第ｋの検知周波数である検知電流が生成された場合に、第ｋの制御信号を検知するのが望ましい。
これにより、複数の制御信号を検知できる。【００１５】
さらに望ましくは、前記信号処理部は、前記第１〜第ｎの制御信号を時分割で検知するとともに、前記第１〜第ｎの被制御機器の制御タイミングを調整する。
これにより、複数の制御信号が時分割で順繰りに検知される場合であっても、適切なタイミングで複数の被制御機器を制御できる。【００１６】
前記検知電流生成部は、矩形波の前記検知電流を生成するのが望ましい。
これにより、駆動制御装置を低消費電力化できる。【００１７】
具体例として、前記磁界反応素子は、前記電線に流れる電流と、前記検知電流との乗算結果に応じた出力を生成してもよい。【００１８】
前記信号処理部は、デジタル信号処理を行って前記制御信号を検知するのが望ましい。
これにより、磁界反応素子からの出力にノイズが含まれる場合であっても、その影響を低減できる。特に、検知電流が矩形波である場合、矩形波に含まれる高調波成分に起因するノイズを抑えることができるので、有効である。【００１９】
前記信号処理部は、前記磁界反応素子からの出力から低周波成分を取り出す低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタからの出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、を有するのが望ましい。【００２０】
さらに望ましくは、前記被制御機器は、前記制御信号における周波数に応じて制御され、前記信号処理部は、前記ＡＤ変換部からの出力のパルス間隔を計測して前記制御信号における周波数を検知する。
パルス間隔を計測して周波数を検知することで、処理が高速化する。【００２１】
前記磁界反応素子からの出力は、周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との和である成分と、周波数が、前記磁界反応素子に流れる検知電流の検知周波数と前記複数の制御信号のそれぞれの周波数との差である成分と、を含み、前記信号処理部は、前記磁界反応素子からの出力から、周波数が最も低い成分を主に取り出す低域通過フィルタを有するのが望ましい。
これにより、互いに周波数が異なる複数の制御信号から、特定周波数の制御信号を抽出できる。【００２２】
本発明の別の態様によれば、上記駆動制御装置と、前記複数の制御信号を周波数多重する制御情報付加装置、並びに、電力および前記複数の制御信号を前記駆動制御装置に供給する電線を有する送信装置と、を備える駆動制御システムが提供される。【００２３】
本発明のまた別の態様によれば、送信装置と、複数の駆動制御装置と、を備え、複数の被制御機器を駆動制御する駆動制御システムであって、前記送信装置は、複数の制御信号を周波数多重する制御情報付加装置と、電力および前記複数の制御信号を前記複数の駆動制御装置に供給する電線と、を有し、前記複数の被制御機器のそれぞれには、互いに異なる検知周波数が設定され、前記複数の制御信号は、前記複数の被制御機器のそれぞれと対応しており、前記複数の制御信号のそれぞれの周波数は、対応する被制御機器に設定された検知周波数の近傍であり、前記複数の駆動制御装置のそれぞれは、前記複数の被制御機器のうちの対象機器を駆動制御するものであって、前記電力を用いて前記対象機器を駆動する駆動部と、周波数が前記対象機器に設定された検知周波数である検知電流を生成する検知電流生成部と、前記検知電流が流れ、前記電線の周囲に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する磁界反応素子と、前記磁界反応素子からの出力に基づいて前記対象機器と対応する前記制御信号を検知し、検知した制御信号に基づいて前記対象機器を制御する信号処理部と、を備え、前記複数の駆動制御装置のうちの１つの駆動制御装置における前記検知電流生成部が生成する検知電流の検知周波数は、前記複数の駆動制御装置のうちの別の駆動制御装置における前記検知電流生成部が生成する検知電流の検知周波数とは異なる、駆動制御システムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
磁性素子などの磁界反応素子は電流を流しながら電線に流れる電流が作る磁界を受けると、電線に流れる電流を測定することができる。さらに、この磁性素子などの磁界反応素子に特定の周波数の電流を流しておけば、電線に複数の周波数が多重されていても、特定の周波数の電流だけを検出することができる。つまり、磁性素子などの磁界反応素子と特定の周波数を磁性素子などの磁界反応素子に流す電流源だけで周波数弁別器を構成することができる。【００２５】
本発明に係る駆動制御装置は、受信のための素子としてこの磁性素子などの磁界反応素子を用いるので、情報の受信のために必要な装置を大幅に小型にすることができる。また、ＰＬＣを用いることで配線数を削減することもできる。したがって、本発明に係る駆動制御装置は、系全体を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る駆動制御システムの全体構成を示す図である。
【図２】駆動制御装置の構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る駆動制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】電線１１５の電圧の時間変化を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの拡大図である。
【図５】駆動制御装置１２０ａの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図６】磁性素子１５２の出力電圧Ｖｍｒの時間変化を示す図である。
【図７】ＰＭＷ信号の時間変化を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る駆動制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図９】周波数多重された制御情報を取り出す検証に用いた回路構成である。
【図１０】参考例１の結果を表すグラフである。
【図１１】実際にサーボモータを駆動制御する検証に用いた回路構成である。
【図１２】図１０の回路でサーボモータを制御した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の例示であり、以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は改変することができる。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１に第１の実施形態に係る駆動制御装置３０を用いた駆動制御システム１の構成を示す。駆動制御システム１は電源１０と、電線１２と、電線１２に制御情報を含む制御信号（以下、単に制御情報ともいう）を重畳する制御情報付加装置１４を有する。電線１２には、トランス１６を介して被制御機器２０と駆動制御装置３０が１つ以上接続される。トランス１６より被制御機器２０側の電線は符号１３で表した。
【００２９】
電源１０は、各被制御機器２０に電力を供給する。電源１０は単相であってもよいし複相（たとえば３相）交流であってもよい。ここでは電源１０が供給する電流の周波数を「電力周波数」と呼ぶ。
【００３０】
制御情報付加装置１４は、電線１２に各被制御機器２０を制御するための制御信号を重畳する。制御情報付加装置１４の構成は特に限定されない。制御情報付加装置１４は電源１０の近傍に配置してよいので、多少装置が大きくなってもよいからである。なお、被制御機器２０や駆動制御装置３０から見て、「電源側」とは、電源１０と制御情報付加装置１４を示す。
【００３１】
制御情報付加装置１４は、複数の周波数の信号を電線１２に流れる電流に重畳する。このとき用いる制御情報とは電力周波数以外の周波数の信号である。この周波数を「制御情報周波数」と呼ぶ。また制御情報とは、各被制御機器２０をどのように動作させるかを表す情報である。被制御機器２０は、駆動の状態を制御される。たとえば被制御機器２０は、少なくともＯＮ／ＯＦＦの２つ以上の状態があると考えられる。
【００３２】
つまり、制御情報は、制御する対象の被制御機器２０に対して複数の状態を伝達できることが必要である。本発明に係る駆動制御装置３０は、１つの周波数の信号の振幅をリニアに復元することができる。また駆動制御装置３０は、特定の周波数の信号だけでなく、特定の帯域幅の信号を取り出すことができる。したがって、制御情報は、電力周波数以外の信号で、１つの周波数の信号若しくは、１つの周波数の近傍の特定帯域にある周波数の信号である。
【００３３】
被制御機器２０は、主としてモータ、照明、スイッチといった自身で電力を消費する受動機器が好適に利用される。電池のように電力を蓄える機器であってもよい。つまり、本発明に係る駆動制御システム１は電源側から被制御機器２０を制御するという形態に好適に利用できる。これらの被制御機器２０は、それぞれ所定の電流を供給されると、決められた動きを行い、若しくは機能を発揮するものである。
【００３４】
より具体的に例示すると、モータは決められた角度だけ回転し、照明は点灯、消灯し、スイッチはＯＮ／ＯＦＦする。また、電池は充電若しくは放電量を増減させる。このように、これらの被制御機器２０は供給された電力を用いて、複数の状態の間を遷移する。
【００３５】
図２に駆動制御装置３０の詳細を示す。駆動制御装置３０は、受信機３２と、指示器３４と、駆動電流源３６を含む。受信機３２は、磁性素子４０と、検知電流源４２と、フィルタ４４と、増幅器４６を含む。磁性素子４０は磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果素子であってもよいし、ホール効果を示すホール素子であってもよい。いずれのタイプの素子であっても検知用の電流を流すための電流端子４０ａと、電圧を取り出すための電圧端子４０ｖが設けられる。
【００３６】
たとえば、磁性素子４０が磁気抵抗効果素子であった場合は、電流端子４０ａと電圧端子４０ｖは同じ部位とすることができる。磁性素子４０がホール効果素子である場合は、電流端子４０ａと電圧端子４０ｖは９０度異なった方向に端子が設けられる。ここでは磁性素子４０は磁気抵抗効果素子であるとして説明を続ける。
【００３７】
磁性素子４０は短冊状の基板上にニッケル鉄の合金（パーマロイ）膜等を形成することで構成される。短冊状の長手方向の両端子は、電流端子４０ａおよび電圧端子４０ｖが形成される。
【００３８】
電流端子４０ａには、検知電流源４２が接続される。検知電流源４２は、特定の周波数（以後「検知周波数」と呼ぶ。）の電流（以後「検知電流」と呼ぶ。）を磁性素子４０に流すための電流源である。定電流源であるのが望ましいが、定電圧源であってもよい。検知電流源４２が磁性素子４０に供給する検知電流の周波数（検知周波数）は、電線１２から復調される制御情報の周波数若しくはその近傍の周波数である。
【００３９】
例えば、制御情報周波数がｆ１で、検知周波数をｆｄとすると、｜ｆｄ−ｆ１｜≦ｆｃとする。なお、ｆｃはフィルタ４４のカットオフ周波数である。検知電流は被制御機器２０が受信できる信号の周波数帯域を決める基準になる。したがって、検知周波数は、被制御機器２０毎に設定される。
【００４０】
電圧端子４０ｖには、フィルタ４４と増幅器４６が接続される。検知電流が流された磁性素子４０は、電線１３に流れる電流と検知電流の積を出力する言わば演算素子として働く。
【００４１】
ここで図２を参照して、磁性素子４０の電圧端子４０ｖに現れる信号について説明する。磁性素子４０の電気抵抗をＲｍｒとし、検知電流をＩ２、電線１３に流れる電流をＩ１とする。電線１３の周囲には電流Ｉ１によって磁界Ｈが発生する。磁界Ｈは電流Ｉ１に比例する。この比例定数をαとすると、磁界Ｈは（１）式で表される。
Ｈ＝α＊Ｉ１        ・・・（１）
【００４２】
磁性素子４０が磁気抵抗効果素子であったとし、磁界Ｈによる抵抗変化をΔＲｍｒとする。この抵抗変化ΔＲｍｒは磁界Ｈに比例する。この比例定数をβとすると抵抗変化ΔＲｍｒは（２）式で表される。
ΔＲｍｒ＝β＊Ｈ    ・・・（２）
【００４３】
磁性素子４０には電流Ｉ２が流れているので、磁性素子４０の電圧端子４０ｖの電圧変化をΔＶｍｒとすると（３）式で表される。
ΔＶｍｒ＝ΔＲｍｒ＊Ｉ２      ・・・（３）
【００４４】
（３）式に（１）式および（２）式を代入し整理すると（４）式が得られる。
ΔＶｍｒ＝α＊β＊Ｉ１＊Ｉ２      ・・・（４）
つまり、電圧端子４０ｖの両端に現れる電圧は、電線１３に流れる電流Ｉ１と磁性素子４０に流れる電流Ｉ２の積として現れる。
【００４５】
電流Ｉ１には、電力周波数と複数の制御情報周波数の信号が重畳される。これらの複数の信号の周波数をｆ１，ｎで表す。ｎはゼロ以上の整数である。電源周波数はｆ１，０である。また、検知周波数をｆｄとする。すると電流Ｉ１およびＩ２はそれぞれ（５）式および（６）式のように表される。
2016079910.tif 000003
【００４６】
電圧端子４０ｖの電圧変化ΔＶｍｒは電流Ｉ１とＩ２の積であった（（４）式参照）ので、ΔＶｍｒは（７）式のように求められる。なお、α、β、Ｉ２は定数であるので省略した。 
2016079910.tif 000004
【００４７】
（７）式でわかるように、電線１３に重畳されたｎ番目の制御情報周波数ｆ１，ｎからはｆ１，ｎ−ｆｄとｆ１，ｎ＋ｆｄの２つの周波数の信号が生成される。
【００４８】
以上のように、電圧端子４０ｖには、周波数が電線１３に流れる周波数と検知電流の周波数の差および和である信号が出力される。このうち、ｆ１，ｋ−ｆｄはローパスフィルタで他の制御情報から容易に抜き出すことができる。フィルタ４４はこの目的で接続される。増幅器４６はフィルタ４４後の信号を増幅し、後段の回路で扱えるようにする。
【００４９】
指示器３４は、受信機３２からの出力信号を受け、被制御機器２０に動作の指示を出す。動作の指示は動作に応じた電力（電流）であってもよい。具体的に例示すると、受信機３２から出力された周波数を検知してその周波数に応じた動作を被制御機器２０に行わせる指示信号Ｃｄを出力する。または、受信機３２から出力された信号の振幅からその振幅に応じた動作を被制御機器２０に行わせる指示信号Ｃｄを出力する。すなわち、指示信号Ｃｄは制御情報の周波数に基づくものであってもよいし、制御情報の振幅に基づくものであってもよい。
【００５０】
このように、受信機３２および指示器３４は、被制御機器２０に対する制御情報を含む制御信号を読み取って、被制御機器２０を制御する。
【００５１】
駆動電流源３６は、被制御機器２０が駆動するために必要な電力を供給する。駆動電流源３６は、電線１３から電力を引き入れ、これを被制御機器２０に指示器３４からの指示信号Ｃｄに応じて供給することにより、被制御機器２０を駆動する。なお、指示器３４が、被制御機器２０が指定された動作を行うための電力を指示信号Ｃｄとして直接出力する場合は、駆動電流源３６と指示器３４は一体のものであってもよい。
【００５２】
以上の構成を有する駆動制御システム１の動作について説明する。電源１０は電力周波数ｆ０の電力を供給する。制御情報付加装置１４は各被制御機器２０に対して制御情報を送る。ここでは、ある被制御機器２０に対して制御情報周波数がそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３の３種の制御情報を送信するとする。なお、制御情報は３つ以上であってもよい。この制御情報の意味は、被制御機器２０を制御する駆動制御装置３０が周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の信号を電線１２から得たときは、状態をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃにすることを意味する。
【００５３】
たとえば被制御機器２０がモータであったとすると、状態Ａは電源１０からの電力の１／２の電力で回転することであり、状態Ｂは電源１０からのそのままの電力で回転することであり、状態Ｃは回転を停止することなどである。したがって、制御情報周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の制御情報は同時に電線１２に重畳されることはない。
【００５４】
被制御機器２０を制御する駆動制御装置３０の検知電流源４２は、周波数ｆｄの電流が磁性素子４０に流されている。このときｆｄとｆ１、ｆ２、ｆ３の差はｆｃ以内であるように設定する。またｆｃは電力周波数ｆ０より十分に小さいとする。ここでｆｃはフィルタ４４のカットオフ周波数である。また、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆｄはいずれも電力周波数ｆ０からは十分に離れた周波数であるとする。
【００５５】
電源１０は電力を電線１２を介して供給している。制御情報付加装置１４は、電線１２に周波数ｆ１の信号を重畳したとする。被制御機器２０側ではトランス１６を介して電線１２からの電力が伝えられる。
【００５６】
駆動制御装置３０の磁性素子４０は、トランス１６を介した電線１３の電流が流れる方向に両方の電流端子４０ａをあわせるようにして隣接配置されている。したがって、電流端子４０ａの方向に対して直角方向に電線１３からの磁界Ｈを受ける。
【００５７】
この磁界Ｈによって、磁性素子４０を流れる周波数ｆｄの電流は影響を受ける。そして、磁性素子４０の電圧端子４０ｖには、制御情報周波数ｆ１と検知周波数ｆｄとの積が得られる。つまり、ｆｄ−ｆ１とｆｄ＋ｆ１の周波数の信号が得られる。もちろん、電力周波数ｆ０と検知周波数ｆｄとの積であるｆｄ−ｆ０とｆｄ＋ｆ０の信号も得られる。
【００５８】
これらの信号中最も小さいのはｆｄ−ｆ１の信号である。そしてこの信号だけがフィルタ４４のカットオフ周波数ｆｃを通過する。この信号は増幅器４６で増幅される。
【００５９】
指示器３４はこの増幅器４６からの出力信号（これを「検出信号」と呼ぶ。）に応じた指示を指示信号Ｃｄによって駆動電流源３６に行う。駆動電流源３６はトランス１６を介して得た電力の１／２の電力を被制御機器２０に供給する。この制御情報周波数と検知周波数との積で得られる低周波信号がフィルタ４４を通過するという関係は制御情報周波数がｆ２、ｆ３になっても同様に成立する。
すなわち、増幅器４６からはｆｄ−ｆ１、ｆｄ−ｆ２、ｆｄ−ｆ３の周波数を有する信号を得ることが出来る。指示器３４はこの周波数に対応する指示信号Ｃｄを駆動電流源３６に送ることで、被制御機器２０は制御される。
【００６０】
このように、受信機３２の磁性素子４０は、電線１２に流れる信号の周波数（ｆ０〜ｆ３）と、検知電流源４２が磁性素子４０に流す検知周波数ｆｄとの積に相等する周波数の電圧を出力する。したがって、検知周波数ｆｄと制御情報ｆ１等との関係を予め決めておくことでＰＬＣを用いた被制御機器２０の駆動制御を行うことができる。
【００６１】
なお、本発明に係る駆動制御システム１は、電源側から被制御機器２０を制御するシステムであるが、被制御機器２０側にスペースの余裕があり、情報送信のための装置を配置できる場合は、電源側にも受信機３２を配置することで逆方向からの通信も可能である。
【００６２】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る駆動制御システムの概略構成を示すブロック図である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。駆動制御システムは、送信装置１１０と、複数（本例では２つ）の駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂとを備え、駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂによって被制御機器であるサーボモータ１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ駆動制御される。このサーボモータ１３０ａ，１３０ｂは、ＰＭＷ信号が制御信号として入力され、そのデューティ比に応じた角度だけ回転するものである。
【００６３】
本実施形態の駆動制御システムは、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂに電力を供給して駆動するとともに、所望の回転角を実現するよう制御する。
【００６４】
各駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂには固有の検知周波数ｆａ０（例えば１，０００Ｈｚ），ｆｂ０（例えば２，０００Ｈｚ）が予め設定されている。駆動制御装置１２０ａがサーボモータ１３０ａを駆動制御し、駆動制御装置１２０ｂがサーボモータ１３０ｂを駆動制御するため、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂに検知周波数ｆａ０，ｆｂ０が設定されているとも言える。検知周波数ｆａ０，ｆｂ０は互いに異なっており、望ましくは互いに十分に離れている。
【００６５】
送信装置１１０は、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂを駆動するための電力と、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂを個別に制御するための２つの制御信号とが重畳された伝送信号を生成して駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂに送信する。
【００６６】
具体的には、送信装置１１０は、制御信号生成部１１１ａ，１１１ｂと、加算器１１２と、電源１１３と、制御情報付加装置１１４と、電線１１５と、抵抗１１６と、コンデンサ１１７とを有する。
【００６７】
制御信号生成部１１１ａはサーボモータ１３０ａを制御するための制御信号Ｖａを生成する。制御信号生成部１１１ａは、例えばファンクションジェネレータであり、制御信号Ｖａとして周波数ｆａの正弦波を生成する。ここで、周波数ｆａは検知周波数ｆａ０の近傍の周波数であり、具体的には検知周波数ｆａ０に対して予め定めた範囲内の周波数であり、望ましくは駆動制御装置１２０ｂの検知周波数ｆｂ０から十分に離れている。この条件下において周波数ｆａをユーザが任意に設定でき、この周波数ｆａに応じたデューティ比のＰＷＭ信号が駆動制御装置１２０ａによって生成されることで、サーボモータ１３０ａの回転角を任意に制御できる。
【００６８】
同様に、制御信号生成部１１１ｂはサーボモータ１３０ｂを制御するための制御信号Ｖｂを生成する。制御信号Ｖｂの周波数ｆｂは検知周波数ｆｂ０の近傍の周波数であり、具体的には検知周波数ｆｂ０に対して予め定めた範囲内の周波数であり、望ましくは駆動制御装置１２０ａの検知周波数ｆａ０から十分に離れている。なお、周波数ｆｂは周波数ｆａとも十分に離れているのが望ましい。
加算器１１２は制御信号Ｖａと制御信号Ｖｂとを周波数多重する。
【００６９】
電源１１３は、電力伝送用の電圧、言い換えるとサーボモータ１３０ａ，１３０ｂを駆動するための電圧を生成する。本実施形態では、電源１１３が直流電圧Ｖｄｃ（例えば２４Ｖ）を生成するものとするが、交流電圧であってもよい。
【００７０】
制御情報付加装置１１４は、例えばトロイダルコアであり、上記直流電圧Ｖｄｃに、交流成分を含む制御信号Ｖａ，Ｖｂを付加する。これにより、直流電圧Ｖｄｃに制御信号Ｖａ，Ｖｂが重畳された伝送信号が生成される。
【００７１】
電線１１５は制御情報付加装置１１４に接続され、伝送信号を駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂに送信する。電線１１５上の電源１１３と制御情報付加装置１１４との間に抵抗１１６およびコンデンサ１１７が直列接続される。本実施形態に係る駆動制御システムは、伝送信号が直流電圧Ｖｄｃと制御信号Ｖａ，Ｖｂとを含むため、駆動用の電線（電力線）と制御用の電線とを別個に設ける必要がない。
【００７２】
コンデンサ１１７は交流成分に対するインピーダンスが低い。そのため、電線１１５には伝送信号における制御信号Ｖａ，Ｖｂに応じた電流Ｉｔが発生する。具体的には、電流Ｉｔは下記（８）式で表すことができ、第１の実施形態における（５）式においてｎ＝０〜１としたものと対応している。ここで、Ｉｔａ０，Ｉｔｂ０は、主に制御信号Ｖａ，Ｖｂの振幅および抵抗１１６に応じて定まる値である。
2016079910.tif 000005
【００７３】
一方、コンデンサ１１７は直流成分に対するインピーダンスが高い。そのため、電線１１５にはほとんど直流電流が流れない。そして、コンデンサ１１７の両端に発生する電圧は、直流成分として直流電圧Ｖｄｃを含んでおり、これが駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂに有線で供給される。
【００７４】
図４Ａは、電線１１５の電圧の時間変化を示す測定結果である。また、図４Ｂは、図４Ａの拡大図である。これらの図では、Ｖｄｃ＝２４Ｖ，ｆａ＝１，０２０Ｈｚ，ｆｂ＝２，０３０Ｈｚとしている。図４Ａから分かるように、伝送信号には２４Ｖの直流成分に交流成分が重畳されている。そして、図４Ｂから分かるように、交流成分は２つの周波数、すなわち１，０２０Ｈｚおよび２，０３０Ｈｚの周波数を含んでいる。
【００７５】
図３に戻り、駆動制御装置１２０ａは、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂのうち、サーボモータ１３０ａを駆動制御の対象機器とする。同様に、駆動制御装置１２０ｂは、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂのうち、サーボモータ１３０ｂを駆動制御の対象機器とする。駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂの構成は同様であるので、以下では主に駆動制御装置１２０ａについて説明する。駆動制御装置１２０ａは、伝送信号を電線１１５を介して受信してサーボモータ１３０ａを駆動制御するものであり、駆動部１２１と、制御部１２２とを有する。
【００７６】
駆動部１２１は、送信装置１１０から供給される電力を用いて、サーボモータ１３０ａを駆動する。より具体的には、駆動部１２１には、送信装置１１０からの上記電圧が供給され、その直流成分を抽出することにより、サーボモータ１３０ａを駆動するための直流電圧と、制御部１２２を駆動するための直流電圧とを生成する。
【００７７】
制御部１２２は磁性素子１５２を有し、電線１１５に流れる電流Ｉｔの交流成分を抽出することにより、電線１１５に流れる電流から周波数ｆａを検知し、周波数ｆａに応じてサーボモータ１３０ａを制御するためのＰＷＭ信号を生成する。
図５は、駆動制御装置１２０ａの内部構成の一例を示すブロック図である。
【００７８】
駆動制御装置１２０ａにおける駆動部１２１は、伝送信号における直流成分から、直流電圧（例えば５Ｖ）を生成してサーボモータ１３０ａを駆動するとともに、直流電圧（例えば２４Ｖ）を生成して制御部１２２を駆動する。駆動制御装置１２０ａとして絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いるのが望ましい。これにより、図３における電源１１３のグランドと、サーボモータ１３０ａのグランドとを切り離すことができ、電線１１５がサーボモータ１３０ａから発生するサージ電圧の影響を受けにくくなる。
【００７９】
制御部１２２は、検知電流生成部１５１と、磁性素子１５２と、信号処理部１５３とを有する。信号処理部１５３は、例えば低域通過フィルタ１５４（ＬＰＦ）、増幅器１５５、コンパレータ１５６（ＣＭＰ）および制御信号生成部１５７から構成される。
【００８０】
検知電流生成部１５１は、駆動部１２１によって生成された直流電圧で駆動され、検知信号Ｖｄを生成して磁性素子１５２に検知電流Ｉｄを流す。検知信号Ｖｄの周波数は検知周波数ｆａ０である。検知信号Ｖｄは正弦波でもよいが、矩形波（例えば振幅が１０Ｖ）であるのがより望ましい。正弦波と比べて矩形波は信号の遷移が急峻であるため、検知電流生成部１５１の消費電力を大幅に削減できる。
【００８１】
以下では、検知信号Ｖｄが矩形波であるとする。この場合、検知信号Ｖｄは検知周波数ｆａ０の他にその高調波成分を含んでいる。検知信号Ｖｄが矩形波である場合、検知電流Ｉｄも矩形波であり、下記（９）式で表すことができる。
2016079910.tif 000006
【００８２】
ｎは３以上の奇数である。上記（９）式において、第１項は第１の実施形態における（６）式と対応している。また、第２項が矩形波における高調波成分を示している。Ｉｄｎがｎ次成分の振幅を示しており、ｎが大きくなるほど振幅Ｉｄｎは小さくなる。
【００８３】
磁性素子１５２は第１の実施形態で説明した磁性素子６６に対応しており、電線１１５に隣接配置されることで、電線１１５に流れる電流Ｉｔと、自身に流れる検知電流Ｉｄとを乗算する機能を持つ。よって、磁性素子１５２は電流Ｉｔと検知電流Ｉｄとの積に応じた電圧変化ΔＶｍｒを出力する。第１の実施形態における（７）式を参照すると、電圧変化ΔＶｍｒは下記（１０ａ）〜（１０ｆ）の周波数成分を有する。
｜ｆａ−ｆａ０｜      ・・・（１０ａ）
｜ｆａ＋ｆａ０｜      ・・・（１０ｂ）
｜ｆｂ−ｆａ０｜      ・・・（１０ｃ）
｜ｆｂ＋ｆａ０｜      ・・・（１０ｄ）
｜ｆａ−ｎ＊ｆａ０｜  ・・・（１０ｅ）
｜ｆａ＋ｎ＊ｆａ０｜  ・・・（１０ｆ）
（１０ｅ），（１０ｆ）が検知電流Ｉｄにおける高調波成分に起因する成分である。ただし、ｎが大きくなるほど各周波数成分の振幅は小さくなる。また、周波数ｆａは検知周波数ｆａ０の近傍であることから、これらの周波数成分のうち（１０ａ）に示す｜ｆａ−ｆａ０｜が最も低い周波数である。
【００８４】
図６は、磁性素子１５２の出力電圧Ｖｍｒの時間変化を示す測定結果である。同図のＶｍｒ１が駆動制御装置１２０ａにおける磁性素子１５２の出力であり、ｆａ０＝１，０２０Ｈｚ，ｆａ＝１，０００Ｈｚとしている。同図から分かるように、およそ周期５０ｍｓすなわち周波数２０Ｈｚ（＝｜ｆａ−ｆａ０｜）の成分が最も大きいのが分かる。
【００８５】
なお、同図のＶｍｒ２は駆動制御装置１２０ｂにおける磁性素子１５２の出力であり、ｆｂ０＝２，０３０Ｈｚ，ｆｂ＝２，０００Ｈｚとしている。同図から分かるように、およそ周期３３ｍｓすなわち周波数３０Ｈｚ（＝｜ｆｂ−ｆｂ０｜）の成分が最も大きいのが分かる。
【００８６】
図５に戻り、信号処理部１５３は磁性素子１５２からの出力ΔＶｍｒから周波数ｆａを検知し、サーボモータ１３０ａを制御するためのＰＭＷ信号を生成することによって、サーボモータ１３０ａを制御する。信号処理部１５３はアナログ信号処理を行ってもよいが、より望ましくは磁性素子１５２からの出力に由来するアナログ信号をデジタル信号に変換（ＡＤ変換）した上でデジタル信号処理を行う。特に、検知電流Ｉｄが正弦波であり高調波成分を含む場合、その高調波成分に起因するノイズの影響をＡＤ変換によって低減できるためである。
【００８７】
信号処理部１５３における低域通過フィルタ１５４は、磁性素子１５２からの出力ΔＶｍｒに対してＬＰＦ処理を行い、低周波数成分のみを取り出す。低域通過フィルタ１５４のカットオフ周波数ｆｃは上記（１０ａ）に示す｜ｆａ−ｆａ０｜より高く、他より低い。言い換えると、周波数ｆａは、検知周波数ｆａ０との差がカットオフ周波数ｆｃより低くなるよう定められる（このことを「近傍」と表現している）。よって、出力ΔＶｍｒから周波数｜ｆａ−ｆａ０｜の成分が主に取り出される。ただし、高調波成分も若干出力されて、ノイズとなることもある。なお、低域通過フィルタ１５４の出力はアナログ電圧である。
【００８８】
増幅器１５５は必要に応じて設けられ、低域通過フィルタ１５４からの出力を増幅する。増幅器１５５の出力はやはりアナログ電圧である。
【００８９】
コンパレータ１５６はＡＤ変換器の例であり、所定の閾値との比較を行うことにより、増幅器１５５から出力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。その結果、コンパレータ１５６からの出力として、周波数｜ｆａ−ｆａ０｜の矩形波が得られる。低域通過フィルタ１５４からの出力（したがって、増幅器１５５からの出力）に検知電流Ｉｄ（検知信号Ｖｄ）の高調波成分に起因するノイズが含まれていたとしても、このノイズを低減できる。
【００９０】
制御信号生成部１５７は、デジタル信号から周波数ｆａ（正確には｜ｆａ−ｆａ０｜）を検知し、この周波数ｆａに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。周波数｜ｆａ−ｆａ０｜は、例えばコンパレータ１５６から出力される矩形波のパルス間隔を計測することによって短期間で検知される。また、ＰＭＷ信号の生成は、例えばＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）に内蔵されるＣＣＰ（Compare/Capture PWM）モジュールの「ＰＷＭモード」を利用すればよい。
【００９１】
生成されたＰＷＭ信号がサーボモータ１３０ａに入力されることで、サーボモータ１３０ａがＰＷＭ信号のデューティ比に応じた角度だけ回転する。
【００９２】
駆動制御装置１２０ｂも同様の構成となっているが、検知信号として検知周波数ｆｂ０の矩形波を用いる。その結果、低域通過フィルタによって周波数｜ｆｂ−ｆｂ０｜の成分が取り出される。よって、周波数ｆｂに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成でき、このデューティ比に応じた角度だけサーボモータ１３０ｂが回転する。
【００９３】
図７は、ＰＭＷ信号の時間変化を示す測定結果である。同図のＰＷＭ１，ＰＷＭ２が、それぞれ駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂにおける制御信号生成部１５７が生成するＰＷＭ信号である。図５と同様、ｆａ０＝１，０２０Ｈｚ，ｆａ＝１，０００Ｈｚ，ｆｂ０＝２，０３０Ｈｚ，ｆｂ＝２，０００Ｈｚとしている。ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の周期は互いに等しいが、デューティ比が異なっている。このようにして、周波数ｆａ，ｆｂに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成できることが分かる。
【００９４】
なお、上述した実施形態では、制御信号Ｖａ，Ｖｂにおける周波数ｆａ，ｆｂが、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂの回転角に対応する制御情報を示していた。しかしながら、周波数ｆａ，ｆｂでなく、制御信号Ｖａ，Ｖｂにおける振幅が制御情報を示していてもよい。このような場合でも、駆動制御装置１２０ａの制御部１２２における信号処理部１５３は、検知周波数ｆａ０と制御信号Ｖａの周波数ｆａとが近いことから、駆動制御装置１２０ａ用の制御信号Ｖａを検知できる。そして、信号処理部１５３は制御信号Ｖａの振幅に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成すればよい。
【００９５】
さらに、制御信号Ｖａ，Ｖｂが重畳される時間が制御情報を示していてもよい。いずれにしても、制御信号Ｖａ，Ｖｂが被制御機器を制御するために必要な情報を有している。
【００９６】
また、図３では２つの駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂを用いて２つのサーボモータ１３０ａ，１３０ｂを駆動制御する例を示したが、駆動制御装置および被制御機器の数に特に制限はない。いずれにしても、伝送信号には、直流電圧に複数の制御信号が重畳され、制御信号のそれぞれが駆動制御装置のそれぞれと対応している。各駆動制御装置には固有の検知周波数が設定されており、各制御信号の周波数は、対応する駆動制御装置の検知周波数の近傍において、所望の制御結果（例えば回転角）を実現するためにユーザによって設定されればよい。
【００９７】
このように、第２の実施形態では、磁性素子１５２を用いて制御信号Ｖａ，Ｖｂの周波数ｆａ，ｆｂを検知するので、駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂを小型化できる。また、磁性素子１５２に流す検知電流Ｉｄを矩形波とすることで、駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂの消費電力を低減できる。さらに、磁性素子１５２の出力に対してデジタル信号処理を行うことで、検知電流Ｉｄの高調波成分に起因するノイズを低減できる。
【００９８】
（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態は、１つの駆動制御装置が１つの制御信号を検知して１つの被制御機器を制御するものであった。これに対し、次に説明する第３の実施形態は、１つの駆動制御装置が複数の制御信号を検知して複数の被制御機器を制御するものである。以下、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９９】
図８は、第３の実施形態に係る駆動制御システムの概略構成を示すブロック図である。駆動制御システムは、第２の実施形態と同様の送信装置１１０と、複数（同図の例では２つ）のサーボモータ１３０ａ，１３０ｂを駆動制御する駆動制御装置１２０とを備えている。なお、サーボモータ１３０ａには固有の検知周波数ｆａ０が設定され、サーボモータ１３０ｂには固有の検知周波数ｆｂ０が設定されている。
【０１００】
駆動制御装置１２０ａの内部構成は図５に示す駆動制御装置と類似しているが、動作が異なる。
【０１０１】
図５を参照し、駆動部１２１は、送信装置１１０から供給される電圧を用いて、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂの両方を駆動するための直流電圧と、制御部１２２における検知電流生成部１５１を駆動するための直流電圧を生成する。
本実施形態の特徴は検知電流生成部１５１の動作にある。
【０１０２】
検知電流生成部１５１は、まずは検知周波数ｆａ０の検知信号Ｖｄ（望ましくは矩形波）を生成する。これにより、周波数が検知周波数ｆａ０である検知電流Ｉｄが生成され、磁性素子１５２に流れる。その結果、第２の実施形態で説明したようにして、信号処理部１５３における制御信号生成部１５７は制御信号Ｖａ（具体例として、その周波数ｆａ）を検知する。そして、信号処理部１５３は周波数ｆａに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して、サーボモータ１３０ａを制御する。
【０１０３】
その後、検知電流生成部１５１は、検知周波数ｆｂ０の検知信号Ｖｄ（望ましくは矩形波）を生成する。これにより、周波数が検知周波数ｆｂ０である検知電流Ｉｄが生成され、磁性素子１５２に流れる。その結果、第２の実施形態で説明したようにして、信号処理部１５３における制御信号生成部１５７は制御信号Ｖｂ（具体例として、その周波数ｆｂ）を検知する。そして、信号処理部１５３は周波数ｆｂに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して、サーボモータ１３０ｂを制御する。
【０１０４】
なお、信号処理部１５３が、ある時点において、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂのいずれを制御すべきかは、適宜検知電流生成部１５１と信号処理部１５３とが連携することで把握される。例えば、検知電流生成部１５１が周波数ｆａ０の検知信号Ｖｄを生成していることを信号処理部１５３に伝え、これに応じて信号処理部１５３はサーボモータ１３０ａを制御するようにすればよい。
【０１０５】
また、上記のように検知電流生成部１５１が各検知周波数である検知電流を時分割で生成するようにして制御する場合、まずはサーボモータ１３０ａが制御され、その後にサーボモータ１３０ｂが制御される。つまり、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂの制御タイミングがずれる。このことが問題となる場合、制御信号生成部１５７がサーボモータ１３０ａ，１３０ｂ用のＰＷＭ信号を生成するタイミングを適切に調整すればよく、これにより、サーボモータ１３０ａ，１３０ｂを同期させて（例えば同時に）制御することができる。例えば、所定の時間（例えば数秒間程度）、信号処理部１５３が制御信号の周波数を検知し続け、その間に検知された周波数を蓄積しておき、当該所定の時間の経過後に、蓄積された全ての周波数に基づく信号（例えばＰＷＭ信号）を同時に被制御機器に送るようにし、このサイクルを繰り返し行えばよい。
【０１０６】
なお、１つのサイクルにおいて周波数の蓄積は、一定時間ごとに行ってもよいし、各検知信号が順繰りに時分割で生成される場合であれば、検知信号が一順する間隔ごとに行ってもよい。具体例として、まず制御信号Ｖａの周波数ｆａが検知されると信号処理部１５３内にこれを記憶しておき、その後に制御信号Ｖｂの周波数ｆｂが検知された時点で、制御信号生成部１５７が同時にサーボモータ１３０ａ，１３０ｂ用のＰＷＭ信号を生成すればよい。
【０１０７】
なお、本実施形態において、１つの駆動制御装置１２０が駆動制御する被制御機器の数に制限はない。被制御機器が３つ以上である場合も、各被制御機器には固有の検知周波数が設定される。送信装置１１０から送信される伝送信号には、各被制御機器と対応する複数の制御信号が周波数多重される。各制御信号の周波数は、対応する被制御機器に設定された検知周波数の近傍であり、被制御機器をどのように制御するかに応じて設定される。
【０１０８】
そして、検知電流生成部１５１は各検知周波数の検知信号Ｖｄを順繰りに時分割で生成して、その検知周波数の検知電流Ｉｄを磁性素子１５２に流す。信号処理部１５３は、磁性素子１５２に流れている検知電流Ｉｄの検知周波数が設定された被制御機器に対応する制御信号を時分割で検知できる。
必要に応じて、制御信号生成部１５７は、全ての（あるいは必要な数の）制御信号の検知が完了した後に、被制御機器の制御を同時に行ってもよい。
【０１０９】
なお、駆動制御システムが、本駆動制御装置１２０を複数備えていてもよいし、第２の実施形態で説明した駆動制御装置１２０ａ，１２０ｂと、第３の実施形態で説明した駆動制御装置１２０とが混在していてもよい。
【０１１０】
このように、第３の実施形態では、１つの駆動制御装置１２０が、例えば時分割で検知信号Ｖｄを生成することで、複数の制御信号を検知して複数の被制御機器を制御する。そのため、さらに駆動制御システムを小型化できる。
【０１１１】
以下に本発明に係る駆動制御システムの動作を実験スケールで調べた結果を参考例として説明する。
【０１１２】
（参考例１）
図９に検証回路の構成を示す。図９の検証回路は、図２の駆動制御装置３０における磁性素子６６を電圧計７０で測定するものであるが、図５の駆動制御装置１２０ａにおける磁性素子１５２からの出力電圧を測定することにも相当する。
【０１１３】
電源６０と電源６１からは、それぞれ１９９２Ｈｚと９９６Ｈｚの制御信号が出力される。これらの制御信号は合成され、負荷６２（図３の抵抗１１６に相当）に流される。ここで周波数１９９２Ｈｚの信号を電力周波数とし、周波数９９６Ｈｚの信号を制御信号とする。受信機６４は磁性素子６６と、検知電流源６８と、電圧計７０で構成した。磁性素子６６は、ＮｉＦｅの薄膜を基板上に成膜したもので、ＮｉＦｅ薄膜の上面に銅でバーバーポールパターンを形成したものである。
【０１１４】
バーバーポールパターンの導電体膜を有する磁性素子６６は、予め電流端子６６ａに対して直角方向（横方向）にバイアス磁界が印加されているのと同じ効果を示す。すなわち、銅の部分に電流を流しておけば、外部から磁界が印加されていないときにも、動作点が抵抗の変化幅の中間に維持されている。検知電流源６８は磁性素子６６に１００６Ｈｚ０．２ｍＡの電流を流すように設定した。
【０１１５】
この状態で制御情報とした９９６Ｈｚの信号成分の振幅だけをリニアに変化させたときの磁性素子６６の電圧端子６６ｖの出力を電圧計７０で測定した。結果を図１０に示す。図１０を参照して、横軸は制御情報の振幅（Ａ）であり、縦軸は磁性素子６６の両端電圧（Ｖ）である。なお、横軸は「Ｌｏａｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ」と記し、縦軸は「Ｓｅｎｓｏｒ  Ｏｕｔｐｕｔ」と記した。
【０１１６】
検知周波数が１００６Ｈｚであるので、制御情報周波数の９９６Ｈｚとの間では、１０Ｈｚ（１００６Ｈｚ−９９６Ｈｚ）と、２００２Ｈｚ（１００６Ｈｚ＋９９６Ｈｚ）の周波数の信号が得られる。また電力周波数の１９９２Ｈｚとの間では、９８６Ｈｚ（１００６Ｈｚ−１９９２Ｈｚ）と２９９８Ｈｚ（１００６Ｈｚ＋１９９２Ｈｚ）が得られる。
【０１１７】
図１０を参照して、横軸は電線１２に重畳した制御情報の電流値（Ａ）であり、縦軸は磁性素子６６の電圧端子６６ｖ間の電圧（Ｖ）である。９９６Ｈｚから得られる１０Ｈｚの信号と２００２Ｈｚの信号は入力電流の増加と共に出力電圧も増加した。このとき、１９９２Ｈｚから得られる９８６Ｈｚと２９９８Ｈｚの信号は、全く変化しなかった。以上のことより、制御情報の振幅を電源側で制御することで、被制御機器２０側では振幅の変化する制御情報の信号を得ることが出来る。
【０１１８】
（参考例２）
図１１には本参考例の検証回路を示す。磁性素子６６までは参考例１と同じである。本参考例では、磁性素子６６の電圧端子６６ｖに計装アンプ７４および、コンパレータ７６とＰＩＣ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７８およびサーボモータ８０を接続した。計装アンプ７４は、フィルタと増幅器が一体となったものである。カットオフ周波数ｆｃは５０Ｈｚである。増幅率は、磁性素子６６の電圧端子６６ｖの両端からの出力振幅が５Ｖ以上得られるように設定した。
【０１１９】
指示器と駆動電流源は、コンパレータ７６とＰＩＣ７８で構成した。なお、ＰＩＣ７８はレシプロカル方式のものを用いた。
【０１２０】
図５との対応関係としては、図５の低域通過フィルタ１５４および増幅器１５５が図１１の計装アンプ７４に対応し、図５のコンパレータ１５６が図１１のコンパレータ７６に対応し、図５の制御信号生成部１５７が図１０のＰＩＣ７８に対応し、図５のサーボモータ１３０ａが図１１のサーボモータ８０に対応する。
【０１２１】
コンパレータ７６は０−５Ｖで信号をクリップする。したがって、十分大きな正弦波が入力されると、方形波様の信号を得ることが出来る。レシプロカル方式のＰＩＣ７８は、コンパレータ７６の出力信号の波長を内部クロックで測定し、周波数に換算する。そして、その周波数に応じたＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力する。したがって、検知電流が流された磁性素子６６の出力信号に基づき、駆動電流を出力するという指示器と駆動電流源の役割をコンパレータ７６とＰＩＣ７８で行っている。
【０１２２】
被制御機器はサーボモータ（ＧＷＳＮＲＨ／ＢＢ／Ｆ）８０を用いた。サーボモータ８０は、入力されたＰＷＭ信号を駆動電力として、与えられた角度だけ回転軸を回転させる。
【０１２３】
この参考例２では、制御信号として１０１２Ｈｚ〜１０３７Ｈｚまでの信号を用い、検知周波数ｆｄとして１０００Ｈｚを用いた。検知電流周波数ｆｄが１０００Ｈｚなので、制御情報周波数との差として１２Ｈｚ〜３７Ｈｚの制御信号を得ることが出来る。この制御信号を１Ｈｚ毎に１コマンドとして、サーボモータ８０の回転軸を０度〜１８０度まで回転するようにＰＷＭ信号を調整した。つまり、１Ｈｚあたりおよそ７度の回転角を制御する。なお、電力周波数は２０００Ｈｚとした。制御情報は電源６０から出力し、電力は電源６１から出力した。
【０１２４】
図１２に検証結果を示す。図１２を参照して、横軸は制御情報（「Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」と記載した）（Ｈｚ）であり、縦軸はサーボモータ８０の回転角（「Ｒｏｔａｒｙ  Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒ」と記した。）（°）を表す。制御情報となる電源６０からの信号の周波数を変化させると、サーボモータ８０の回転角は変化した。そして図１２から明らかなように、電源６０からの信号の周波数とサーボモータ８０の回転角度はリニアに変化した。
【０１２５】
また、制御情報の信号の送信からサーボモータ８０の反応まで２５０ｍｓと十分に短い応答時間（応答速度が速い）であった。本実施の形態によって、本発明に係る駆動制御システムの動作が検証できた。
【０１２６】
なお、各実施形態において、磁性素子６６，１５２に代えて、電線に発生する磁界に反応してインピーダンスが変化する種々の素子（磁界反応素子と呼ぶ）を適用することができる。具体的には、磁性膜の他、ホール素子、磁性半導体素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）効果素子、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）効果素子などが挙げられる。いずれの磁界反応素子を用いた場合でも、この素子に検知周波数の検知電流を流すことによって電源側（送信装置）からの制御信号を検知できるため、駆動制御装置および駆動制御システムを小型化できる。
上述した実施形態に基づいて、例えば以下のような態様が想到される。
【０１２７】
（付記１）
電線に１つ以上の被制御機器が接続され、
電源側から前記電線で、電力と、前記被制御機器毎に異なる周波数に割り当てられ周波数多重された制御情報が供給され、前記制御情報によって、前記被制御機器を制御する駆動制御装置であって、
前記電線に周波数多重された前記制御情報を読み取る受信機と、
前記被制御機器に駆動電流を供給する駆動電流源と、
前記制御情報に応じた電流値を前記駆動電流源に指示する指示器と、
を含むことを特徴とする駆動制御装置。
【０１２８】
（付記２）
前記受信機は、
前記電線に隣接配置される磁性素子と、
前記磁性素子に特性周波数の電流を流す検知電流源と、
前記磁性素子の出力電圧を測定する増幅器を含むことを特徴とする付記１に記載された駆動制御装置。
【０１２９】
（付記３）
前記指示器は、
前記受信機の出力する周波数をカウントし、前記被制御機器に流す電流値の情報を前記駆動電流源に送ることを特徴とする付記１または２のいずれかに記載された駆動制御装置。
【０１３０】
（付記４）
前記指示器は、
前記受信機の出力する信号の振幅値に応じた、前記被制御機器に流す電流値の情報を前記駆動電流源に送ることを特徴とする付記１または２のいずれかに記載された駆動制御装置。
【０１３１】
（付記５）
前記駆動電流源は、
前記指示器から送られる制御情報に応じた駆動電流を前記被制御機器に流すことを特徴とする付記１乃至４の何れか１の請求項に記載された駆動制御装置。
【０１３２】
（付記６）
特性周波数の電流を送信する電源と、
前記電源に接続された電線と、
前記電線に流れる電流に制御情報を重畳する制御情報付加装置と、
付記１から５の何れか１の請求項に記載された駆動制御装置と、
前記駆動制御装置に制御される被制御機器と、
を有することを特徴とする駆動制御システム。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明に係る駆動制御装置は、ロボットや自動車の電動機器の制御に好適に利用することが出来る。
【符号の説明】
【０１３４】
１  駆動制御システム
１０  電源
１２、１３  電線
１４  制御情報付加装置
１６  トランス
２０  被制御機器
３０  駆動制御装置
３２  受信機
３４  指示器
３６  駆動電流源
４０  磁性素子
４０ａ  電流端子
４０ｖ  電圧端子
４２  検知電流源
４４  フィルタ
４６  増幅器
６０  電源
６１  電源
６２  負荷
６４  受信機
６６  磁性素子
６６ａ  電流端子
６６ｖ  電圧端子
６８  検知電流源
７０  電圧計
７４  計装アンプ
７６  コンパレータ
７８  ＰＩＣ
８０  サーボモータ
Ｃｄ  指示信号
１１０  送信装置
１１１ａ，１１１ｂ  制御信号生成部
１１２  加算器
１１３  電源
１１４  制御情報付加装置
１１５  電線
１１６  抵抗
１１７  コンデンサ
１２０，１２０ａ，１２０ｂ  駆動制御装置
１２１  駆動部
１２２  制御部
１３０ａ，１３０ｂ  サーボモータ
１５１  検知電流生成部
１５２  磁性素子
１５３  信号処理部
１５４  低域通過フィルタ
１５５  増幅器
１５６  コンパレータ
１５７  制御信号生成部
【図１】
2016079910.tif 000007
【図２】
2016079910.tif 000008
【図３】
2016079910.tif 000009
【図４Ａ】
2016079910.tif 000010
【図４Ｂ】
2016079910.tif 000011
【図５】
2016079910.tif 000012
【図６】
2016079910.tif 000013
【図７】
2016079910.tif 000014
【図８】
2016079910.tif 000015
【図９】
2016079910.tif 000016
【図１０】
2016079910.tif 000017
【図１１】
2016079910.tif 000018
【図１２】
2016079910.tif 000019
【国際調査報告】
2016079910.tif 000020
2016079910.tif 000021
2016079910.tif 000022
2016079910.tif 000023