(57)【要約】  制御装置は、出力電圧波形の振幅変調電力線符号化を供給する。変圧器は、出力部と直列に接続される第１巻線を持つ。入力主電源電圧源及び／又は前記出力電圧が、モニタされ、前記変圧器の第２巻線が、モニタされる前記主電源電圧源と、モニタされる前記出力電圧と、ターゲット出力電圧とに依存して、構成される。このターゲットは、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有する。これは、符号化されるべき前記バイナリビットの正確な変調を供給するために前記変圧器を用いることを可能にするフィードバックのアプローチを提供する。
2016529647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置であり、前記制御装置の出力部における出力電圧の振幅変調電力線符号化を供給するための制御装置であって、前記出力電圧が、主電源入力電圧源から導出され、周期的な波形を有し、前記制御装置が、
前記主電源入力電圧源と前記出力部との間に直列に接続される第１巻線を持つ変圧器と、
前記変圧器の前の前記主電源入力電圧源の電圧のサンプリング及びモニタリング、並びに／又は前記出力電圧のサンプリング及びモニタリングのためのサンプリング及びモニタリング回路であって、主電源周波数より高いサンプリング周波数を持つサンプリング及びモニタリング回路と、
前記変圧器の第２巻線の回路構成を設定するためのスイッチング装置と、
モニタされる前記電圧と、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有するターゲット出力電圧とに依存して、前記出力電圧の各半周期又は各全周期が前記出力電圧を変更することによって情報ビットを符号化するような、前記出力電圧における変化を供給するよう、前記スイッチング装置を制御するためのスイッチ制御装置とを有する制御装置。
【請求項２】
前記サンプリング及びモニタリング回路が、前記出力電圧しかサンプリング及びモニタをしないよう適応される請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記ターゲット出力電圧が、周期的な前記出力電圧の一方の半周期の間のターゲット平均電圧値である請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記スイッチ制御装置が、他方の半周期の大きさも前記ターゲット出力電圧になるような前記出力電圧における変化を供給するよう、前記スイッチング装置を制御するためのスイッチ制御装置である請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記変圧器が、
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器、又は
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器、又は
第１のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、第２のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記変圧器が、位相線であって、前記位相線から前記出力電圧が導出される位相線と直列の、前記変圧器の第１巻線を持ち、前記変圧器の第２巻線が、前記位相線と中性線との間の前記スイッチング装置によって切り替え可能である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記変圧器が、中性線と直列の、前記変圧器の第１巻線を持ち、前記変圧器の第２巻線が、位相線と前記中性線との間の前記スイッチング装置によって切り替え可能である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置と、照明制御情報を符号化するターゲット出力電圧を供給するための符号化システムとを有する照明制御装置。
【請求項９】
出力部における周期的な出力電圧を、電力振幅変調線符号化を供給するよう制御する方法であって、
主電源電圧源を受けるステップと、
前記主電源入力電圧源と前記出力部との間に直列に変圧器の第１巻線を設けるステップと、
前記変圧器の前の前記主電源電圧源の電圧のサンプリング及びモニタ、並びに／又は前記出力電圧のサンプリング及びモニタをするステップであって、前記サンプリングが、主電源周波数より高いサンプリング周波数におけるサンプリングであるステップと、
モニタされる前記電圧と、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有するターゲット出力電圧とに依存して、前記変圧器の第２巻線の回路構成を設定するステップであって、或る回路構成においては、前記変圧器が、前記出力電圧の各半周期又は各全周期が前記出力電圧を変更することによって情報ビットを符号化するような、前記出力電圧における変化を供給するステップとを有する方法。
【請求項１０】
前記ターゲット出力電圧が、前記周期的な出力電圧の一方の半周期の間のターゲット平均電圧値である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記回路構成を設定するステップが、
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しない、又は
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しない、又は
第１のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、第２のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しない請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプリング及びモニタをするステップが、前記回路構成の第１設定で、前記周期の第１部分の間、実行され、前記回路構成の第２設定が、前記周期の第２部分の間、前記ターゲット出力電圧に達するよう、導き出される請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１部分及び前記第２部分が一緒に半周期を形成する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記サンプリング及びモニタをするステップが絶え間なく実行され、前記回路構成の設定が絶え間なく調節される請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記回路構成を設定するステップが、前記位相線と中性線との間の前記第２巻線を選択的に切り替えるステップを有する請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源電力線(mains power line)を通じて主電源受電装置(mains powered device)に制御情報を供給するための電力線符号化に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線符号化は、付加的な制御配線の必要なしに装置を制御する興味深い方法になっている。電力線符号化が提案されている1つの例は、主電源照明における例である。
【０００３】
照明器具は、その１つ以上の態様を制御するための制御信号を受信することが可能であるよう設計されている。例えば、幾つかの照明器具は、このような照明器具の調光レベルを少なくとも選択的に命令し得る制御信号を受信する。
【０００４】
このような制御信号を送信するための以前の１つの解決策は、制御装置から照明器具まで延在する１本以上のスタンドアロンの制御ワイヤを利用するものであった。その場合、照明器具を制御するために制御ワイヤを通じてデータパケットが送信された。データパケット及び通信は、DMX又はDALIなどの通信プロトコルに準拠し得る。このような解決策の実施は、１本以上の別々のワイヤの布設を必要とし、道路照明などの或る特定のアプリケーションには適切ではないかもしれない配線方法及び／又は配線長における制限を含む。
【０００５】
以前の他の解決策は、新たなワイヤを設置せずに、このような制御信号を送信することを可能にする。例えば、幾つかの解決策は、無線制御信号、又は電力線による通信を利用するものであった。しかしながら、このような解決策の実施は、特殊なハードウェアモデム及び／又は無線機が各々の照明器具に取り付けられることを必要とする。このような特殊な機器は、多くの場合、非常に高コストであり、且つ／又は既存の照明器具若しくは照明器具を支持する照明用ポールに容易には取り付けられないだろう。
【０００６】
WO 2013/061206は、照明器具に対する適用に関連して記載されている電力線符号化方法であって、送信機が、制御信号を符号化する電圧変化を供給する（それによって、振幅変調を実施する）ために、回路につながれる又は回路から切断される電力線符号化方法を開示している。これは、単純な符号化方法を供給し、単純な復号化ハードウェア及びソフトウェアでの復号化を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
所望の電圧変化を供給することは、電力を消費し、何らかの電力節約方法が重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、特許請求の範囲によって規定されている。
【０００９】
本発明によれば、制御装置であり、前記制御装置の出力部における出力電圧の電力線振幅変調符号化を供給するための制御装置であって、前記出力電圧が、主電源入力電圧源から導出され、周期的な波形を有し、前記制御装置が、
前記主電源入力電圧源と前記出力部との間に直列に接続される第１巻線を持つ変圧器と、
前記変圧器の前の前記主電源入力電圧源の電圧のサンプリング及びモニタリング、並びに／又は前記出力電圧のサンプリング及びモニタリングのためのサンプリング及びモニタリング回路であって、主電源周波数より高いサンプリング周波数を持つサンプリング及びモニタリング回路と、
前記変圧器の第２巻線の回路構成を設定するためのスイッチング装置と、
モニタされる１つ又は複数の前記電圧と、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有するターゲット出力電圧とに依存して、前記出力電圧の各半周期又は各全周期が前記出力電圧を変更することによって情報ビットを符号化するような、前記出力電圧における変化を供給するよう、前記スイッチング装置を制御するためのスイッチ制御装置とを有する制御装置が提供される。
【００１０】
本発明の制御装置は、変圧器を用いて、出力負荷を供給する前の主電源電圧における制御された変化を供給する。変換の前及び／又は後の前記主電源電圧のサンプリングは、ターゲット電圧が出力されることを可能にするフィードバック又はフィードフォワードのアプローチを実現する。
【００１１】
前記ターゲット電圧は、電力線通信のための符号化信号を含む。
【００１２】
本発明の制御は、同じ主電源に接続される装置が、より少ない主電源ノイズしか経験しないように、前記符号化信号を含む前記主力電圧が、平均主電源電圧に、より近づけられ得ることを意味する。これは、前記符号化が共用グリッドにおいて用いられる場合に、特に興味深い。
【００１３】
本発明は、例えば、最初の主電源電圧が、例えばノイズの結果として、既に高い場合には、電圧の変換が減らされ得ることから、電力の節約も可能にし得る。この方法においては、変換機能のために必要とされる電力が、前記主電源におけるノイズ電力によって補われ得る。
【００１４】
前記ターゲット電圧は、例えば、前記出力電圧波形の半周期の間の平均値であり得る。他の半周期の平均値の大きさも前記ターゲット出力電圧に設定されるような、前記出力電圧における変化も、供給され得る。これは、零に対して対称である信号を供給することによって、変圧器の飽和の発生を防止する。
【００１５】
前記フィードバック又はフィードフォワードのアプローチは、前記ターゲット電圧が、符号化されるべき所望のデジタルビットのより信頼性の高い表現になると共に、例えば、前記電圧レベルにおける増加が、ノイズにおける増加によって既に生じている場合には、電力の節約が可能であることを意味する。その場合、前記制御装置は、ノイズの外乱が、高い電圧として復号化されるだろう電圧を既にもたらしている場合には、前記変圧器が前記主電源に更なる外乱を付加することを回避する。
【００１６】
前記サンプリング及びモニタリング回路は、基本的に、主電源電圧値の推移をモニタし、前記出力波形周期（又は半周期）の間、前記波形周期（又は半周期）の最後には前記所望の値に達するよう、前記変圧器の制御を適応させる。前記モニタリングは、（フィードバックのための）前記出力部におけるモニタリング、（フィードフォワードのための）前記主電源入力部におけるモニタリング、又は（フィードバック及びフィードフォワードの組み合わせのための）両方におけるモニタリングであり得る。
【００１７】
前記変圧器は、
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器、又は
アクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器、又は
第１のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的増加を供給し、第２のアクティブなスイッチング装置構成の場合は電圧における段階的減少を供給し、パッシブなスイッチング装置構成の場合は電圧における変化を供給しないための変圧器であり得る。
【００１８】
従って、前記制御装置は、必要に応じて、電圧における増加若しくは減少を実施することができ、又はそれは、両方を供給するよう構成可能であり得る。
【００１９】
前記変圧器は、位相線であって、前記位相線から前記出力電圧が導出される位相線と直列の或る巻線と、前記位相線と中性線との間の前記スイッチング装置によって切り替え可能である別の巻線とを有し得る。
【００２０】
前記制御装置は、照明制御情報を符号化するターゲット出力電圧を供給するための符号化システムも有する照明制御装置の一部であり得る。
【００２１】
別の態様は、周期的な出力電圧を、電力線符号化を供給するよう制御する方法であって、
主電源電圧源を受けるステップと、
前記主電源入力電圧源と前記出力部との間に直列に変圧器の第１巻線を設けるステップと、
前記変圧器の前の前記主電源電圧源の電圧のサンプリング及びモニタ、並びに／又は前記出力電圧のサンプリング及びモニタをするステップであって、前記サンプリングが、主電源周波数より高いサンプリング周波数におけるサンプリングであるステップと、
モニタされる１つ又は複数の前記電圧と、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有するターゲット出力電圧とに依存して、前記変圧器の第２巻線の回路構成を設定するステップであって、或る回路構成においては、前記変圧器が、前記主電源電圧の各半周期又は各全周期が前記出力電圧を変更することによって情報ビットを符号化するような、前記出力電圧における変化を供給するステップとを有する方法を提供する。
【００２２】
この方法は、フィードバック又はフィードフォワードのアプローチを用いて、変圧器の機能を制御して、所望の出力電圧を出力する。
【００２３】
前記サンプリング及びモニタをするステップは、前記回路構成の第１設定で、前記出力電圧周期の第１部分の間、実行されることができ、前記回路構成の第２設定が、前記周期の第２部分の間、前記ターゲット出力電圧に達するよう、導き出される。
【００２４】
このアプローチは、所望の全電圧を達成するための前記変圧器構成の制御が後に続く最初の期間の間の最初のモニタリングを供給する。
【００２５】
前記第１部分及び前記第２部分は、各半周期が前記所望のターゲット出力電圧を持つよう制御されるように、一緒に半周期を形成し得る。
【００２６】
前記サンプリング及びモニタをするステップは、その代わりに、絶え間なく実行されてもよく、前記回路構成の設定は、絶え間なく調節される。
【００２７】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】既知の手法では主電源線符号化がどのように実施されているかを大まかに示す。
【図２】既知の主電源線符号化装置の第１例を示す。
【図３】主電源線符号化がどのように動作し得るかの一例を示す。
【図４】既知の主電源線符号化装置の第２例を示す。
【図５】既知の主電源線符号化装置の第３例を示す。
【図６】本発明による主電源線符号化装置の例を示す。
【図７】本発明の方法を実施する或るあり得る方法を説明するために用いられる図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、変圧器が出力部と直列に接続される第１巻線を有する、出力電圧波形の電力線符号化を供給するための制御装置を提供する。入力主電源電圧供給及び／又は出力電圧がモニタされ、変圧器の第２巻線が、モニタ電圧と、バイナリビットのデジタル情報を符号化する電圧を有するターゲット出力電圧とに依存して、構成される。これは、符号化されるべきバイナリビットの正確な変調を供給するために変圧器を用いることを可能にするフィードバック又はフィードフォワードのアプローチを提供する。
【００３０】
変圧器は、様々な方法で構成され得る。WO 2013/061206に基づく第１例を以下に示す。
【００３１】
図１は、負荷と直列の変圧器を用いて電力線符号化を供給する一般的原理を示している。通信変圧器２は、主電源の電線と直列に配置される。主電源４の電線は、位相線であってもよいが、変圧器は、その代わりに、中性線に沿って配置されてもよい。
【００３２】
主電源４は、グループ出力電圧６に接続される、照明器具などの１つ以上の電源接続装置に給電するサイズにされている主電源変圧器を含んでもよい。
【００３３】
通信変圧器２は、デジタルデータ信号に基づいて、グループ出力電圧６を通じて供給される電圧を変調するために、制御装置によって調節され得る。例えば、通信変圧器２は、主電源４によって供給される電圧の正弦周期の一部の間、正弦周期のこのような一部の間に或る電圧上昇又は電圧降下を生じるよう、調節され得る。電圧降下は、通信変圧器２によってグループ出力電圧６を通じて送信されるべきである通信データパケットに対応し得る。通信変圧器２は、主電源４によって生成される主電源電圧を増加又は低下させるのに必要とされる電力を供給することしか必要としない。
【００３４】
例えば、通信変圧器２が1V変調を実施し、主電源が230Vである場合には、通信変圧器２の電力定格が、主電源変圧器の定格の1/230であることしか必要としない。従って、通信変圧器は、主電源変圧器に比べて小さなサイズのものであり得る。
【００３５】
図２は、より詳細な例を示している。通信変圧器２は、分電盤２０に給電する主電源変圧器１の下流にある。主電源変圧器１及び分電盤２０は、例えば照明器具８を含み得る負荷に位相線LI及び中性線Nを通じて供給される出力電圧６のスイッチング、ルーティング及び保護を供給する。
【００３６】
変圧器２は、出力部への位相線L1と直列に接続される一次巻線２２を持ち、二次巻線２４を含む。二次巻線２４は、変圧器２の構成を変更するよう選択的に作動され得る複数の電子制御スイッチ２５ａ、２５ｂと関連づけられる。
【００３７】
例えば、スイッチ２５ｂが閉じられ、スイッチ２５ａが開いている場合、二次コイルは、位相線L1と中性線Nとの間に或る向きで接続される。
変圧器２がオンに切り替えられ、通常の出力電圧に電圧が付加される。付加される電圧は、約1Vであり得る。
【００３８】
変圧器２は、加えて又は代わりに、変圧器２の接続の極性を変更することによって通常の出力電圧に比べて電圧を減少させるよう構成され得る。スイッチ２５ａが閉じられる場合、変圧器２は短絡され、通常の出力電圧に電圧は付加されない。
【００３９】
図４を参照して下で説明するように、フルブリッジ構成のスイッチを用いて電圧を増減させる可能性もある。
【００４０】
図２には、スイッチ２５ａ、２５ｂに電子的に結合されるスイッチング制御装置２８も図示されている。制御装置２８は、通信データパケットを出力電圧６に符号化するようスイッチ２５ａ、２５ｂの１つ以上を選択的に作動させる。例えば、バイナリデータパケットを送信するためには、制御装置２８は、入力電圧の或る半正弦周期の間、変圧器のアクティブな構成を供給し、それらの半正弦周期の間に照明器具グループ出力電圧における電圧増加をもたらし、それによって、バイナリの「high」を表すよう、スイッチを選択的に作動させ得る。他の半正弦周期の間、変圧器は、作動しないようにされることができ、それによって、バイナリの「low」を表す。
【００４１】
変圧器の作動時に電圧降下をもたらす他の実施例においては、バイナリデータパケットを送信するために、制御装置２８は、入力電圧の或る半正弦周期の間、それらの半正弦周期の間に出力電圧における電圧減少をもたらし、それによって、バイナリの「low」を表すよう、スイッチング装置を選択的に作動させると共に、他の半正弦周期の間、スイッチのうちの１つを作動させず、それによって、バイナリの「high」を表してもよい。
【００４２】
一次巻線と二次巻線とは、一般的には、異なる巻数を持つだろう。例えば、タップの電子的スイッチングによってこれらの巻線の巻数比の増加及び／又は減少を可能にし、通信変圧器が作動されるときに通常の出力電圧に対する対応する増加及び／又は減少を可能にする１つ以上のタップが設けられてもよい。
【００４３】
図３は、第１正弦波波形A及び第２正弦波波形Bを、それらの２つの全正弦周期にわたって示している。正弦波波形Aは、如何なる符号化データパケットも含まず、実質的に一定のRMS電圧を維持する出力電圧を表す。正弦波波形Bは、符号化データパケットも含み、その半正弦周期において電圧降下を含む波形を表す。（垂直破線によって示されている）波形Bの最初の２つの零交差の間で、波形Aに対して電圧降下AVIが生じている。
【００４４】
上述のように、幾つかの実施例においては、電圧降下AVIは、約１ボルトであってもよく、単一のスイッチのスイッチングを介してもたらされ得る。他の実施例においては、他の電圧降下が、生じてもよく、随意に、２つ以上のスイッチを利用してもよい（例えば、変圧器の一方又は両方の巻線と関連づけられた複数のタップを利用してもよい）。
【００４５】
２番目の零交差と３番目の零交差との間、及び３番目の零交差と４番目の零交差との間では、実質的に互いにミラーリングしている波形A及び波形Bを見て分かるように、電圧降下は生じていない。４番目の零交差と５番目の零交差との間では、波形Aに対して電圧降下AV2が生じている。
【００４６】
従って、送信波形Bは、「low」の半正弦周期、それに続く、２つの「high」の半正弦周期、次いで、別の「low」の半正弦周期を含む。付加的な符号化半正弦周期は、要望通りに送信され続け得る。
【００４７】
対称信号を供給することによって変圧器の飽和の発生を防止するために、半正弦波をベースにしてビットを符号化する代わりに、全正弦波が、ビットを符号化するために用いられ得る。従って、好ましい例は、増加又は減少された全正弦波として符号化されるビットを持つ。
【００４８】
図２は、単一の相において符号化するための装置を示している。
【００４９】
図４は、単一の一次巻線１２２及び３つの二次巻線１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを持つ単一の変圧器が全三相L1、L2、L3に符号化を供給する他の回路を示しており、前記三相L1、L2、L3の各々は、照明装置４６、４７、４８の形態の各々の負荷に電力を供給する。
【００５０】
この例も、フルブリッジスイッチ装置を示している。これは、図２のより基本的な２スイッチアプローチに対する好ましい拡張である。
【００５１】
スイッチング装置は、４つのスイッチ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄを有し、これらは、一次巻線１２２が、中性線Nと位相線L1のうちの１つとの間にいずれかの向きで接続され得ることを意味する。スイッチ１２５ａ及び１２５ｃが閉じられる場合、一次巻線は或る向きを持ち、スイッチ１２５ｂ及び１２５ｄが閉じられる場合、一次巻線は逆の向きを持つ。これは、変圧器が、要望通りに電圧における段階的増加又は減少をもたらすことができることを意味する。一次巻線は、変圧器をオフに切り替えるために短絡されることもできる。
【００５２】
３つの通電相内の３つの別々の巻線の変形例は、中性線に単一の巻線を設けるものである。この方法で構成された回路の例は、図５に示されている。
【００５３】
これらの例は、全て、変圧器が出力部と直列に接続される第１巻線を持つという点で、同じ概念上の方法で機能する。スイッチング装置は、（示されている例においては、一次巻線である）変圧器の第２巻線の回路構成を設定するために用いられる。スイッチ制御装置は、バイナリビットのデジタル情報を符号化するよう出力電圧における変化を供給するためにスイッチング装置を制御する。
【００５４】
図６は、本発明の制御装置の一例を示している。この例は、図４に示されている好ましいフルブリッジスイッチ構成をベースにしているが、単一の位相線L1を備えるものである。スイッチング装置は、全体を５０で示されている。この例においては、変圧器は、2Vの電圧変化を実施するが、1V又は更に低くすることも可能である。
【００５５】
この例の回路は、変圧器２の前の主電源４の電圧のサンプリング及びモニタリング、並びに出力電圧のサンプリング及びモニタリングのためのサンプリング及びモニタリング回路を持つ。サンプリング及びモニタリングは、スイッチ制御装置２８によって実施され、それは、アナログデジタル変換器からデジタル信号を受信する。主電源入力電圧又は出力電圧を変換器５２に送るサンプリングスイッチ５４が示されている。当然、その代わりに、入力及び出力電圧のために別々の変換器が設けられてもよい。
【００５６】
アナログデジタル変換器は、入力主電源電圧及び出力電圧のサンプルを制御装置２８に供給する。制御装置は、半周期の間、平均出力電圧が所望のビット符号化に従うようにスイッチング装置を動作させる。各符号化ビットを符号化するために全正弦波が用いられる場合、２つの連続する半周期が、同じ大きさの平均出力電圧を持つように符号化される。しかしながら、半周期の各対が、（零平均値を維持するために）同じ情報を符号化していることから、復号化動作は、1つの半周期を分析することしか必要としない。
【００５７】
アナログデジタル変換器の入力におけるサンプリング周波数及びフィルタは、制御装置におけるアルゴリズムが波形を補正するための十分な時間を持つように十分に高い。
【００５８】
一例として、アナログデジタル変換器のサンプリングレートは、50Hzの主電源と比べて50kHzであり得る。変圧器のスイッチング周波数も、主電源の波形の各半正弦において複数の変圧器設定がなされ得るように、主電源周波数より高速である。
【００５９】
A/Dサンプリングレートは、例えば、主電源周波数の約１００倍であってもよく、変圧器のスイッチングは、例えば、主電源周波数信号の半正弦ごとに２乃至５回実施され得る。
【００６０】
主電源入力電圧のモニタリングがある場合、信号を符号化しながら、主電源グリッドにおけるノイズが、測定され、補償され得る。
【００６１】
例えば、（１乃至３秒のような）先立つ或る期間にわたっての平均主電源電圧がモニタされることができ、これが、現在の主電源信号がノイズ成分を持つかどうかを決定するための基準として用いられ得る。符号化プロトコルは、一定の平均値を維持するよう、０及び１の個数を等しくすることを確実にすることができる。この方法においては、平均主電源値における変化は、ノイズによってもたらされる。
【００６２】
或る例においては、符号化システムは、周期的な出力電圧の全半周期にわたっての平均電圧の測定に基づく復号化方法を有する。これは、最終的な平均電圧が所望の値をとるように、半周期の間、電圧を調節することが可能であることを意味する。
【００６３】
50Hzの主電源信号の場合は、半周期は10msの継続期間を持つ。制御装置が、半周期の最初の5msの間に-230Vの主電源ノイズを測定した場合には、制御装置は、ノイズのない主電源入力に相当する出力電圧をもたらすよう半周期の第２部分の間に追加の+230Vを符号化し得る。この方法においては、アルゴリズムは、半周期の終わりに向けて実施する予測として動作し得る。
【００６４】
図７は、本発明の方法がどのように実施され得るかの一例のグラフ図を示している。
【００６５】
電力線符号化制御装置への主電源入力電圧が示されている。制御装置は、ビット符号化に適切なような電圧増加又は減少による、期間1+2で示されている半周期の符号化を開始する。
【００６６】
期間１（例えば、中間点、即ち、50Hzの主電源システムにおける5ms）の後には、送信機は、期間１にわたって平均した主電源の入力ノイズを測定している。次いで、制御装置が、全半周期後の期待総電圧符号化が、まさに電力線符号化プロトコルによって意図されている通りであるように、その電圧増加又は減少を調節する。
【００６７】
電圧が調節されているとき、これは、第２巻線のアクティブな回路構成であるとみなされることができ、電圧変化が実施されていないとき、これは、第２巻線のパッシブな回路構成であるとみなされることができる。
【００６８】
全正弦波を用いての符号化を供給するため、第２半周期は、単に、平均値の大きさが、第１半周期に印加されたものに対応するように符号化される。
【００６９】
他のアプローチは、制御装置が、入力主電源電圧を絶え間なく測定し、その出力変調を、全積分半周期（平均電圧）がまさに主電源線符号化プロトコルによって意図されている通りであるように、絶え間なく調節するものである。
【００７０】
いずれの場合においても、主電源線符号化を供給するための変調は、主電源入力のノイズに基づいて適応され、故に、（出力電圧における変化を実施する）変調は、モニタされる主電源電圧、及びターゲット出力電圧に依存して、実行される。ターゲット出力電圧は、特定のデータビットを符号化するための所望の電圧である。
【００７１】
システムは、基本的には、フィルタをかけて入力ノイズを除去する。これは、出力電圧信号の信号対ノイズ比がより高くなるだろうことを意味する。主電源の二乗平均平方根ノイズは、符号化出力電圧波形においては、元の主電源信号におけるものと比べて、より低くなり得る。他の例においては、同じ信号対ノイズ比を達成しながら、より小さい変調振幅が用いられ得る。より低い変調電圧は、より小さい送信機及びより低いコストをもたらす。これは、とりわけ、ノイズが、主電源電力波形を、受信機によって「１」と復号化されるだろう状態に既に変更している場合には、変圧器を用いた更なる変調は必要とされないことから、達成され得る。
【００７２】
本発明の方法は、基本的に、スイッチ制御装置２８によって、モニタされる電圧及び符号化されるべきビット値を利用して、実施される。
【００７３】
制御装置は、上述の様々な機能を実施するよう、ソフトウェア及び／又はハードウェアで、数多くの方法で実施され得る。所要の機能を実施するようソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを用いるプロセッサは、制御装置の一例である。しかしながら、制御装置は、プロセッサを用いて実施されてもよく、又はプロセッサを用いずに実施されてもよく、また、幾つかの機能を実施する専用のハードウェアと、他の機能を実施するプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）との組み合わせとして実施されてもよい。
【００７４】
本開示の様々な実施例において用いられ得る制御装置構成要素の例は、従来のマイクロプロセッサ（例えば、内蔵A/Dを備える低コストの８ビットマイクロプロセッサ）、特定用途向け集積回路(ASIC)、及びフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)を含むが、これらに限定されない。
【００７５】
様々な実施例において、プロセッサ又は制御装置は、RAM、PROM、EPROM及びEEPROMのような揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープなどのような１つ以上の記憶媒体と関連づけられ得る。幾つかの実施例においては、記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又は制御装置において実行されるときに所要の機能を実施する１つ以上のプログラムで符号化され得る。様々な記憶媒体が、それに記憶された１つ以上のプログラムがプロセッサ又は制御装置にロードされ得るように、プロセッサ又は制御装置内に固定されてもよく、又は可搬型であってもよい。
【００７６】
本発明は、振幅変調符号化AC主電源システムに広く適用される。上で示されている照明の例は、本発明の適切なアプリケーションの１つの具体例に過ぎない。
【００７７】
データを符号化するために本発明の制御装置を用いる照明システムにおいては、照明器具は、調光を供給するよう、又は色点制御などの他の目的のために、制御され得る。
【００７８】
上記の例は、主電源信号の１つの半周期又は主電源信号の全周期にわたっての平均電圧が１ビットのデータを符号化する符号化システムに基づいている。
【００７９】
従って、符号化が適用される周期の期間は、正の半周期しか含まないかもしれず、又は負の半周期しか含まないかもしれず、又は全周期を含むかもしれない。２つの独立したデータストリームを符号化すること、即ち、正の半周期を用いて１つのデータストリームを符号化すると共に、負の半周期を用いて１つのデータストリームを符号化することも可能である。
【００８０】
符号化されるデータは、データパケット状に形成され得る、暗号化されたデータストリームを含み得る。WO 2013/061206に記述されている様々なオプションが適用され得る。
【００８１】
上記の例においては、入力主電源電圧及び変圧器の後の出力電圧に対するモニタリングが実行される。これは、フィードフォワード及びフィードバックの組み合わされたアプローチを提供する。
【００８２】
システムは、その代わりに、出力電圧だけのモニタリングを用いることができる。これは、フィードバックのアプローチを提供する。この場合には、制御装置は、フィードバックのアプローチに基づいて変圧器の設定を決定するだろう。これは、符号化されている半正弦の最終的な平均電圧を、符号化ビットを表す所望の値で終わらせることを目的とする。
【００８３】
同様に、システムは、入力電圧だけのモニタリングを用いることができる。これは、ノイズの決定がなされることを可能にし、その場合、適用される符号化は、このノイズの情報を考慮に入れるよう適応される。
【００８４】
復号化のロバスト性を改善する方法は数多く存在する。例えば、（DVD符号化において用いられる８ビットから１４ビットへの符号化などの）前方誤り訂正符号化、及びコマンドの繰り返しが、用いられ得る。符号化は、ロバスト性を高めるために、上記のような個々の半正弦波ではなく、複数の周期にわたっての平方二乗平均値などの複数の正弦波に基づいていてもよい。
【００８５】
所望の電圧変化を実施するため、変圧器は、単に、所望の出力電圧を達成するようパルス幅変調タイプの制御が実施されるように、所望の期間の間、オンにされる。
【００８６】
上には、変圧器の巻線の構成の２つの例が示されているが、他の構成も可能である。基本的に、必要とされるものの全ては、出力電圧が変調され得るような出力部と直列の巻線、及びその巻線を作動させる又は作動しないようにする方法である。
【００８７】
請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【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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【国際調査報告】
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