(57)【要約】【課題】ＰＬＣ送信装置とＰＬＣ受信装置を配線につなぐ前に、配線が同相か異相であるかを予め判別し、同相にＰＬＣ送信装置とＰＬＣ受信装置を容易に接続可能にする位相判別装置および位相判別方法を提供する。【解決手段】位相判別装置は、電力波形の測定を開始するためのスイッチと、スイッチの測定開始から電力波形の周期毎の同一位相を表すクロックを発生するための発振器と、クロックからの時間経過で電力波形を変換した値を記憶するメモリーと、を有する。第１の位置における配線に対するスイッチの測定の開始によって得られてメモリーに保持された第１の値と第２の位置における配線に対するスイッチの測定の開始によって得られてメモリーに保持された第２の値とを比較することにより位相を判別する。【選択図】  図２
2009060191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別装置において、
電力波形の測定を開始するためのスイッチと、
該スイッチの測定開始から電力波形の周期毎の同一位相を表すクロックを発生するための発振器と、
前記クロックからの時間経過で電力波形を変換した値を記憶するメモリーと、を有し、
第１の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第１の値と第２の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第２の値とを比較することにより位相を判別することを特徴とする位相判別装置。
【請求項２】
請求項１記載の位相判別装置において、前記電力波形は方形波形に変換され、前記クロックからの所定の時間内の方形波形の立ち上がりエッジの有無が第１の値および第２の値として前記メモリーに記憶されることを特徴とする位相判別装置。
【請求項３】
請求項２記載の位相判別装置において、前記第１の値および第２の値として前記方形波形の立ち上がりエッジが有の場合、同一位相と判断することを特徴とする位相判別装置。
【請求項４】
請求項１記載の位相判別装置において、配線の位相が同一か異なったものかを表示する表示器をさらに有し、該表示器は、同一位相の場合を表示する第１表示器と、異なった位相の場合を表示する第２表示器からなることを特徴とする位相判別装置。
【請求項５】
請求項１記載の位相判別装置において、中性線を検出する手段をさらに有することを特徴とする位相判別装置。
【請求項６】
請求項１記載の位相判別装置において、電力波形の方形波形の変換はコンパレータによって行われることを特徴とする位相判別装置。
【請求項７】
電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別装置において、
電力波形の測定を開始するためのスイッチと、
電力波形の周期毎の同一位相を表す第１のクロックを発生し、かつ電力波形の周期より短い時刻毎の第２のクロックを発生するための発振器と、
該発振器の第２のクロック毎に電力波形をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、
該Ａ／Ｄコンバータで変換された電力波形の値を前記第２のクロック毎に保持するメモリーと、を有し、
前記第１のクロックを基準として、第１の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第１グループの値と第２の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第２グループの値とを比較することにより位相を判別することを特徴とする位相判別装置。
【請求項８】
請求項７記載の位相判別装置において、前記第１グループの値の時間経過上の変化の傾向と前記第２グループの時間経過上の変化の傾向が同一の場合、同一位相と判断し、逆の場合、異なった位相と判断することを特徴とする位相判別装置。
【請求項９】
請求項７記載の位相判別装置において、配線の位相が同一か異なったものかを表示する表示器をさらに有し、該表示器は、同一位相の場合を表示する第１表示器と、異なった位相の場合を表示する第２表示器からなることを特徴とする位相判別装置。
【請求項１０】
請求項７記載の位相判別装置において、中性線を検出する手段をさらに有することを特徴とする位相判別装置。
【請求項１１】
電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別方法において、
配線の第１の位置で電力波形を方形波に変換し、
変換した方形波の立ち上がりエッジでＣＰＵ内部のタイマーをスタートし、
立ち上がりエッジのスタートから電力波形の周期毎の時間（Ｘ）をメモリーに記憶し、
最初の時間とｎＸ（ｎは１以上の整数）を経過するたびにメモリー内にフラグ（Ｆ１）を立て、
配線の第２の位置で電力波形を方形波に変換し、
方形波の立ち上がりエッジで割り込みをあげ、
割り込みがあがったとき、フラグ（Ｆ１）がＯＮかＯＦＦかを見て、
フラグ（Ｆ１）がＯＮのとき、同一位相と判断し、フラグ（Ｆ１）がＯＦＦのとき、異なった位相と判断することを特徴とする位相判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相判別装置に関し、特に、電力線通信（ＰＬＣ）用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別装置および位相判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線を用いた信号の通信において、単相三線式や三相三線式あるいは、三相四線式の配電系統のなかで適当な場所に送信装置を配置し、別な適当な場所に受信装置を配置したときにおいて、別な相にそれらが接続される場合がある。例えば、図１０ａの単相三線式配電系では、送信装置が中性線Ｎと線Ｌ１との間に接続され、受信装置が中性線Ｎと線Ｌ２の間に接続される場合がある。また、図１０ｂの三相三線式配電系では、例えば、送信装置が線Ｒと線Ｔの間に接続され、受信装置が線Ｔと線Ｓとの間に接続される場合がある。このような単相三線式配電系の場合においては、図１１に示すように、信号がトランスの２次巻線を通過するために大きな信号の減衰が発生し、通信ができないことがあった。また、三相三線式配電系の場合でも、同様に、信号がトランスの２次巻線を通過するために大きな信号の減衰が発生した。
【０００３】
すなわち、一般的に、高圧（６６０ＯＶ）から低圧、１００Ｖあるいは、２００Ｖに変換する変圧器は住宅の場合は、外の電柱に設置される。ビルの場合には、屋上や、地下のキュービクルの中に設置される。いずれにしても、単相三線式配線や三相三線式配線では、異なった相に送信装置と受信装置が接続されると、通信用の信号は、トランスまでいって、その２次巻線内を通過してくるために、信号の減衰は大きい。
【０００４】
この信号の減衰の問題を解決するような異相間通信装置が特開２００７−０８２１２４号公報、特開２００７−０４３６１８号公報、特開２００６−２６１９４０号公報に提案されている。
【特許文献１】特開２００７−０８２１２４号公報
【特許文献２】特開２００７−０４３６１８号公報
【特許文献３】特開２００６−２６１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような異相間通信装置を利用するよりも、利用者、特に家庭の利用者が、ランダムにコンセントにＰＬＣ装置を差し込むとき、同一の相であるのかどうかが予めわかれば、同じ相にＰＬＣ装置をつなぐことにより、送受信間の通信性能を格段に向上させることができる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ＰＬＣ送信装置とＰＬＣ受信装置を配線につなぐ前に、配線が同相か異相であるかを予め判別し、同相にＰＬＣ送信装置とＰＬＣ受信装置を容易に接続可能にする位相判別装置および位相判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明の位相判別装置は、電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別装置において、電力波形の測定を開始するためのスイッチと、該スイッチの測定開始から電力波形の周期毎の同一位相を表すクロックを発生するための発振器と、前記クロックからの時間経過で電力波形を変換した値を記憶するメモリーと、を有し、第１の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第１の値と第２の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第２の値とを比較することにより位相を判別することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の位相判別装置は、電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別装置において、電力波形の測定を開始するためのスイッチと、電力波形の周期毎の同一位相を表す第１のクロックを発生し、かつ電力波形の周期より短い時刻毎の第２のクロックを発生するための発振器と、該発振器の第２のクロック毎に電力波形をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータで変換された電力波形の値を前記第２のクロック毎に保持するメモリーと、を有し、
前記第１のクロックを基準として、第１の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第１グループの値と第２の位置における配線に対する前記スイッチの測定の開始によって得られて前記メモリーに保持された第２グループの値とを比較することにより位相を判別することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の位相判別方法は、電力線通信用の送信装置および受信装置のそれぞれを単相三線式または三相三線式を用いた配線中の異なった位置に接続するとき、異なった位置のそれぞれにおける配線の位相を判別する位相判別方法において、配線の第１の位置で電力波形を方形波に変換し、変換した方形波の立ち上がりエッジでＣＰＵ内部のタイマーをスタートし、立ち上がりエッジのスタートから電力波形の周期毎の時間（Ｘ）をメモリーに記憶し、最初の時間とｎＸ（ｎは１以上の整数）を経過するたびにメモリー内にフラグ（Ｆ１）を立て、配線の第２の位置で電力波形を方形波に変換し、方形波の立ち上がりエッジで割り込みをあげ、割り込みがあがったとき、フラグ（Ｆ１）がＯＮか否かを見て、フラグ（Ｆ１）がＯＮのとき、同一位相と判断し、フラグ（Ｆ１）がＯＦＦのとき、異なった位相と判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ＰＬＣ装置（送信装置および受信装置）を配線につなぐ前に、配線が同一位相か異なった位相か判別できるので、ＰＬＣ装置を同一位相の配線に間違いなく接続でき、これによって、信号の減衰による問題が解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、単相三線式配電方式および三相三線式配電方式の各配線間の位相が同一位相か異なった位相かを見出す位相判別装置および位相判別方法である。単相三線式配電方式では、図１ａに示すように、低圧側の中間タップをニュートラルとして用い、第２種接地をしている。この場合、Ｎを中心としたＬ１とＬ２相では、位相が１８０度回転している。
また、図１ｂに示す三相三線式配電方式では、図１ｃに示すように、おのおの、１２０度の位相差をもつ。このような異なった相での位相回転を利用し、位相が同一か異なった位相かを見出す。
【００１２】
具体的には、実施例１および実施例２で後述するが、本発明の位相判別装置は、発振器、好ましくは、精度の十分高い水晶またはセラミック振動子と、ＣＰＵからなるマイクロコントローラと、コンパレータもしくはＡ／Ｄコンバータと、データを一時的に保持するメモリーと、バッテリーと、スイッチと、ＬＥＤなどの表示器から構成される。なお、以下、単相三線式を例にとり説明するが、三相三線式に対しても適用できるものである。
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１の位相判別装置のブロック図である。図１に示すように、位相判別装置は、主要部品として、増幅器１２と、ヒステリシスコンパレータ（以下、単にコンパレータという）１４と、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）１６と、発振器に用いられる水晶振動子１８と、メモリー２０と、バッテリー２２と、スイッチ２４と、表示器としての用いられるＬＥＤ２６と、からなる。なお、さらに詳細な構成は、図４に示す。
【００１３】
図３ａに示す電力線の波形は、図３ｂに示すように、増幅器１２で十分大きな振幅となり、そのあと、コンパレータ１４により波形をデジタル化する。コンパレータ１４の立ち上がりパルスで、時計がスタートし、１周期分の波形データに対し時計にしたがって正確に、立ち上がりパルスの発生時間を再現できるようにする。コンパレータ出力の立ち上がりエッジの発生時間を時計の絶対的な時間（電力波形の周期毎の同一位相が生じる時間）をもとに正確に再現できるようにメモリー２０の中でタイミングを保持する。すなわち、発振器で電力波形の周期毎の同一位相が生じる時間に対応したクロックを発生させ、それらのクロックをメモリーに記憶させる。
【００１４】
メモリー２０とマイクロコントローラ１６はバッテリー２２でバックアップされ、位相判別装置を別なコンセントに差すために持ち運んでいる間も、コンパレータ１４の立ち上がりエッジの周期と絶対時間は維持される。
【００１５】
そして、位相判別装置を移動して、例えば、家庭内の別なコンセントに差し込んだときに、新たに印加された電灯線波形のコンパレータ出力の立ち上がりと、メモリーに保存されていた絶対時間を元にした立ち上がりパルスの発生時間が同じであれば、それは同相であり、違っていれば違う相であると判定できる。
【００１６】
図４は、図３の位相判別装置をさらに具体化した位相判別装置を示すブロック図である。図４において、２８は信号増幅器を示し、この信号増幅器は、線Ａもしくは線Ｂのどちらか一方に接続され線Ａもしくは線Ｂのどちらが電灯線の中性線（接地側）であるのかを検出するために用いる。３０はａ接点スイッチを示し、このスイッチはバッテリーの電圧をＣＰＵ１６に加えるのに用いられる。３２はトランジスタ（もしくは、ＦＥＴ）を示し、このトランジスタはスイッチ３０によってＣＰＵ１６が働き出すとオンして、スイッチ３０がオフになってもバッテリー２２の電圧がＣＰＵ１６に供給できるようにするためのものである。３４はコンデンサを示し、このコンデンサはスイッチ３０が押されたときに、一定時間ＣＰＵ１６に電圧が供給されるようにするための静電容量を持つものである。なお、表示器２６として、２つのＬＥＤ１およびＬＥＤ２が用いられる。
【００１７】
次に、位相判別装置の動作について説明する。
【００１８】
スイッチ３０が押されると、ＡおよびＢに印加されている電灯線の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電力波形は差動増幅器１２、コンパレータ１４によって方形波に変換され、ＣＰＵ１６に入力される。これと同時に、例えば線Ｂから入力されている信号により、この線Ｂが中性線であるか否かが信号増幅器２８によって検出され、この検出結果に基づいてＣＰＵ１６が動作するように適合される。なお、ＣＰＵ（マイクロコントローラ）１６の動作については図５のフローチャートを参照して後述する。
【００１９】
今、位相判別装置を適当な電灯コンセントにつなぎ、スイッチ３０を押下する。すると、ＬＥＤ１が点燈する。次に、位相判別装置を電灯コンセントから抜くと、ＬＥＤ１は消灯する。その後、別な電灯コンセントにつなぐ。再度、スイッチ３０を押す。このとき、ＬＥＤ１が点燈すれば、同相であり、ＬＥＤ２が点燈すれば、異なった相につながっていることを意味する。
【００２０】
図５はマイクロコントローラの動作を示すフローチャートである。フローチャートにおいて、位相判別装置を適当な電灯コンセントにつなぎ、スイッチ３０を押すと、電力波形から変換された方形波の立ち上がりエッジで内部タイマーがスタートする（ステップＳ１）。
【００２１】
次に、立ち上がりエッジのスタート時間から電力波形の周期毎の時間（Ｘ）をメモリー記憶する（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、最初の時間とｎ（１以上の整数）Ｘを経過するたびにメモリー内にフラグ（Ｆ１）が立つ（ステップＳ３）。
【００２３】
次に、位相判別装置を別の電灯コンセントにつなぐと、電力波形から変換された方形波の立ち上がりエッジで割り込みをあげる（ステップＳ４）。
【００２４】
次に、割り込みがあがったとき、フラグ（Ｆ１）がＯＮかどうか見る（ステップＳ５）。
【００２５】
そのとき、フラグ（Ｆ１）がオンであれば、同相用ＬＥＤ１を点灯し、フラグ（Ｆ１）がオフであれば、異相用ＬＥＤ２を点灯する（ステップＳ６、ステップＳ７）。
【００２６】
以下、位相判別装置をさらに別の電灯コンセントにつなぐと、ステップＳ４〜ステップＳ７を繰り返す。
【００２７】
次に、位相判別装置の具体的な使用方法を説明する。図６は位相判別装置の使用形態を説明するための図である。
【００２８】
図６ａに示すように、相検出用ユニット（単独製品）として、家庭の中であるいは、工場やビルの中で、相が同相か異相かを見つけるために使われる。同相の電灯コンセントには、同じ色のラベルを貼っておくことで、電灯コンセントが同相に接続されているのか、異相なのかを簡単に知ることができる。これによって、電灯線通信（電力線通信）の装置を購入した人は、同相のコンセントで通信をすることで、いままでより格段に通信信頼性が向上する。
【００２９】
さらに、図６ｃに示すように、同相コンセントと異相コンセントを知ることで、利用者は、それぞれのコンセント間に相間をつなぐ相関カプラーをつなぐことで、いままで、電気工事士でなければできなかった作業を家庭の主婦でもできるようにするものである。従来、電灯線の相を信号的につなぐためには、家庭の配電盤の中に専用の信号カプラーを異なった相間に挿入していた。しかし、このためには、電気工事士に依頼する必要があった。
なお、相関カプラ−の回路は、例えば、特開２００７−０８２１２４号公報に提案されている回路と同様な回路であってもよい。
【００３０】
さらに、図６ｂに示すように、位相判別装置は、すべての電灯線通信装置に対して、小型にモジュール化し装置に組み込んで使用することが可能である。高速通信ＰＬＣなどにおいては、信号の減衰が大きいため、異なった相の間での通信はできなかった。位相判別装置をモジュールとして導入し、同じ相をあらかじめ把握することで利用者の利便性は格段に向上する。
（実施例２）
実施例２は、実施例１で用いているコンパレータの代わりに、ＡＤコンバータを用いている点において、主に異なっている。図７は実施例２の位相判別装置のブロック図ある。図７に示すように、コンパレータに代えて、Ａ／Ｄコンバータ３４が用いられている。
【００３１】
次に、この位相判別装置の動作を説明する。スイッチ２４を押すことにより、発振器として機能する振動子１８によって決められる精度の時計が開始される。発振器は、電力波形の周期毎のクロック（第１のクロック）と、電力波形の周期より短い時間ごとのクロック（電力波形の周期を分割した時間毎のクロック）（第２のクロック）を発生する。この時計の第２のクロック同期して、Ａ／Ｄコンバータ３４が電力線の波形をデジタル化し、マイコロコントロータ１６はＡ／Ｄコンバータ３４の出力を受けて、時間ごとの波形の高さをメモリー２０へ転送する。１周期分の波形データに対し時計にしたがってメモリー２０の内容を順番に参照できるようになっている。時計は、スイッチを押すことで開始しその後は、この時間と電力波形をＡ／Ｄ変換した値の相関を正確に持ち続ける。
【００３２】
メモリーへの記録の方法は、図８ａ、図８ｂに示すように、波形の１周期時間から、６０Ｈｚなのか５０Ｈｚなのかを最初に判定する。判定後、例えば、５０Ｈｚの場合、少なくとも位相で４５度以内、時間で２．５ｍｓｅｃ以内の分解能でサンプリングデータをとって、メモリーに保存し、時計（０．１ｍｓｅｃ以下の精度）が２．５ｍｓｅｃを刻むごとに（第２のクロックの発生毎に）、メモリーにデータを順番に呼び込む。このデータは、バッテリーによってバックアップされ、連続した時間でこの波形データ周期をメモリー内部に保ち続ける。
【００３３】
次に、次に、図８ｃに示すように、新たな電力線につながれたときに、その波形を２．５ｍｓｅｃ毎にサンプリングする。そして、そのサンプリングデータと、元のメモリーにあるデータを２．５ｍｓｅｃごとに比較する。比較は、少なくとも任意の３点を用い、傾向が異なるときは、異なった異相であるのでＬＥＤ２を点燈させる。もし、異なった位相の場合は、図９に示すような４種類の違った傾向を見出せる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の位相判別装置が用いられる単相三線式および三相三線式を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１の位相判別装置のブロック図である。
【図３】電力波形と位相判別装置のコンパレータの出力を示す図である。
【図４】図３の位相判別装置をさらに具体化した位相判別装置を示すブロック図である。
【図５】マイクロコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図６】位相判別装置の使用例を示すための図である。
【図７】本発明の実施例２の位相判別装置のブロック図である。
【図８】実施例２の位相判別装置のメモリーへの記録を説明するための図である。
【図９】異なった相の場合のサンプリングデータの３点の値の傾向を説明するための図である。
【図１０】単相三線式および三相三線式において、異なった位相の配線に送信装置および受信装置が接続された状態を説明するための図である。
【図１１】従来例のＰＬＣ装置における信号の減衰を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２  増幅器
１４  コンパレータ
１６  マイクロコントローラ
１８  発振器（水晶振動子）
２０  メモリー
２２  バッテリー
２４  スイッチ
２６  表示器（ＬＥＤ）
【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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【図１１】
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