JP5879400B1

JP5879400B1 - Control system

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Publication number: JP5879400B1
Application number: JP2014160243A
Authority: JP
Inventors: 志朗白井
Original assignee: 志朗白井
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP2016039430A

Abstract

【課題】負荷装置の正常な動作を妨げることなく、電力線を介して負荷装置に信号を送信する制御システムを提供する。
【解決手段】制御システムは、制御器１と動作部５を備えた負荷装置２とを備える。制御器１は、負荷装置２に電力線４を介して交流電力を供給し、動作部５を動作させる。また、送信部６を備える。送信部６は、負荷装置２に供給する電圧を交流波形のゼロクロス点以外でゼロにすることなくパルス状に低下させることにより、電力線４を介して負荷装置２に制御信号を送信する。負荷装置２は、復調部７と制御部８とを備える。
【選択図】図１A control system for transmitting a signal to a load device via a power line without hindering normal operation of the load device.
A control system includes a controller and a load device including an operation unit. The controller 1 supplies AC power to the load device 2 through the power line 4 to operate the operation unit 5. Moreover, the transmission part 6 is provided. The transmission unit 6 transmits a control signal to the load device 2 via the power line 4 by reducing the voltage supplied to the load device 2 in a pulse shape without making it zero except at the zero cross point of the AC waveform. The load device 2 includes a demodulation unit 7 and a control unit 8.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、制御器と負荷装置とが電力線を介して接続された制御システムに関する。 The present invention relates to a control system in which a controller and a load device are connected via a power line.

特許文献１に、制御器と負荷装置とが電力線を介して接続された制御システムが記載されている。特許文献１に記載された制御システムでは、制御器から負荷装置に対して電力線を介して電力を供給する。また、この制御システムでは、制御器から負荷装置に供給する電力を極短い時間だけ遮断し、制御器から負荷装置に対して電力線を介して信号を送信する。 Patent Document 1 describes a control system in which a controller and a load device are connected via a power line. In the control system described in Patent Document 1, power is supplied from the controller to the load device via the power line. In this control system, power supplied from the controller to the load device is cut off for an extremely short time, and a signal is transmitted from the controller to the load device via the power line.

特表２００４−５０８７９６号公報Japanese translation of PCT publication No. 2004-508796

特許文献１に記載された制御システムでは、制御器から負荷装置に対して信号を送信する際に、短い時間ではあるが電力の供給が遮断される。このため、負荷の種類によっては、信号が送信されている時に正常な動作が妨げられることがあった。例えば、信号が送信されている時に負荷装置の動作速度が不規則になったり異常音が発生したりすることがあった。 In the control system described in Patent Document 1, when a signal is transmitted from the controller to the load device, the supply of power is cut off for a short time. For this reason, depending on the type of load, normal operation may be hindered when a signal is being transmitted. For example, when the signal is transmitted, the operation speed of the load device may become irregular or abnormal noise may occur.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされた。この発明の目的は、負荷装置の正常な動作を妨げることなく、電力線を介して負荷装置に信号を送信することができる制御システムを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The objective of this invention is providing the control system which can transmit a signal to a load apparatus via a power line, without preventing normal operation | movement of a load apparatus.

この発明に係る制御システムは、動作部を備えた負荷装置と、負荷装置に電力線を介して交流電力を供給し、動作部を動作させる制御器と、を備え、制御器は、負荷装置に供給する電圧を交流波形のゼロクロス点以外でゼロにすることなく低下させることにより、電力線を介して負荷装置に制御信号を送信する送信手段と、を備え、負荷装置は、制御器から受信した制御信号を復調する復調手段と、復調手段が復調した結果に基づいて動作部を制御する制御手段と、を備える。制御器は、電力線に接続された第１交流出力端子及び第２交流出力端子を更に備え、第１交流出力端子は交流電源の第１端子に接続され、送信手段は、ドレインが第２交流出力端子に接続され、ソースが交流電源の第２端子に接続された電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのゲート及びドレイン間に接続されたダイオードと、を備える。

A control system according to the present invention includes a load device including an operation unit, and a controller that supplies AC power to the load device via a power line to operate the operation unit, and the controller supplies the load device. voltage by Do things ku low to zero except zero-crossing point of the AC waveform, and transmitting means for transmitting the control signal to the load device via a power line, a load device, received from the controller Demodulating means for demodulating the control signal, and control means for controlling the operating unit based on the result demodulated by the demodulating means. The controller further includes a first AC output terminal and a second AC output terminal connected to the power line, the first AC output terminal is connected to the first terminal of the AC power source, and the transmission means has a drain having the second AC output. A field effect transistor connected to the terminal and having a source connected to the second terminal of the AC power supply; and a diode connected between the gate and drain of the field effect transistor.

この発明に係る制御システムであれば、負荷装置の正常な動作を妨げることなく、電力線を介して負荷装置に信号を送信することができる。 With the control system according to the present invention, a signal can be transmitted to the load device via the power line without disturbing the normal operation of the load device.

この発明の実施の形態１における制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における制御システムの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the control system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における制御システムの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the control system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における制御システムの変調時のタイムチャートである。It is a time chart at the time of the modulation | alteration of the control system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における制御システムの適用例を示す図である。It is a figure which shows the example of application of the control system in Embodiment 1 of this invention. 制御器の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a controller. ＬＥＤランプの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a LED lamp.

添付の図面を参照し、本発明を説明する。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図において、同一の符号は同一の部分又は相当する部分を示す。 The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The overlapping description will be simplified or omitted as appropriate. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における制御システムの構成を示す図である。
本制御システムは、制御器１と負荷装置２とを備える。制御器１に、交流電源３が接続される。交流電源３は、制御器１に交流電力を供給する。制御器１と負荷装置２とは、電力線４によって接続される。制御器１は、電力線４を介して負荷装置２に交流電力を供給する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control system in Embodiment 1 of the present invention.
The control system includes a controller 1 and a load device 2. An AC power supply 3 is connected to the controller 1. The AC power supply 3 supplies AC power to the controller 1. The controller 1 and the load device 2 are connected by a power line 4. The controller 1 supplies AC power to the load device 2 through the power line 4.

負荷装置２は、動作部５を備える。負荷装置２では、制御器１から交流電力が供給されることにより、動作部５が予め定められた動作を行う。動作部５が行う動作は、モータのように構成要素の変位を伴うものでも良いし、構成要素の変位を伴わないものでも良い。構成要素の変位を伴わない動作の例として、発光、発熱及び音の発生が挙げられる。なお、動作部５が行う動作はこれらに限定されない。 The load device 2 includes an operation unit 5. In the load device 2, when the AC power is supplied from the controller 1, the operation unit 5 performs a predetermined operation. The operation performed by the operation unit 5 may be one that accompanies displacement of a component, such as a motor, or one that does not accompany displacement of a component. Examples of operations that do not involve displacement of components include light emission, heat generation, and sound generation. In addition, the operation | movement which the operation | movement part 5 performs is not limited to these.

制御器１は、送信部６を備える。送信部６は、電力線４を介して負荷装置２に制御信号を送信する。送信部６は、負荷装置２に供給する電圧をパルス状に低下させることにより、負荷装置２に制御信号を送信する。送信部６は、制御信号を送信する際に負荷装置２に供給する電圧を交流波形のゼロクロス点以外でゼロにすることなくパルス状に低下させる。制御信号には、例えば、動作部５の動作を変更するための情報が含まれる。 The controller 1 includes a transmission unit 6. The transmission unit 6 transmits a control signal to the load device 2 via the power line 4. The transmission unit 6 transmits a control signal to the load device 2 by reducing the voltage supplied to the load device 2 in a pulse shape. The transmission unit 6 reduces the voltage supplied to the load device 2 when transmitting the control signal in a pulsed manner without making it zero other than the zero cross point of the AC waveform. The control signal includes, for example, information for changing the operation of the operation unit 5.

負荷装置２は、復調部７と制御部８とを備える。
復調部７は、負荷装置２が制御器１から受信した制御信号を復調する。復調部７は、制御器１から供給される電圧の低下パターンに基づいて制御信号の復調を行う。例えば、復調部７は、制御器１から供給される交流電圧の時間的変化を監視し、その変化に基づいて制御信号を復調する。 The load device 2 includes a demodulation unit 7 and a control unit 8.
The demodulator 7 demodulates the control signal received from the controller 1 by the load device 2. The demodulator 7 demodulates the control signal based on the voltage drop pattern supplied from the controller 1. For example, the demodulator 7 monitors a temporal change in the AC voltage supplied from the controller 1 and demodulates the control signal based on the change.

制御部８は、動作部５の動作を制御する。制御部８は、復調部７が復調した結果に基づいて、制御信号に含まれる情報の通りに動作部５が動作するように動作部５を制御する。 The control unit 8 controls the operation of the operation unit 5. Based on the result demodulated by the demodulator 7, the controller 8 controls the operation unit 5 so that the operation unit 5 operates according to the information included in the control signal.

次に、図２から図７も参照し、本制御システムの具体例について説明する。本制御システムは、制御器１と負荷装置２とが電力線４を介して接続されるシステムであれば、産業用及び家庭用の各種システムに適用できる。負荷装置２は、例えば家電品であっても良い。本制御システムを適用すれば、制御器１と家電品（負荷装置２）との間に専用の信号線を接続しなくても、家電品の遠隔制御が可能となる。 Next, a specific example of the present control system will be described with reference to FIGS. The present control system can be applied to various industrial and household systems as long as the controller 1 and the load device 2 are connected via the power line 4. The load device 2 may be a home appliance, for example. If this control system is applied, the home appliance can be remotely controlled without connecting a dedicated signal line between the controller 1 and the home appliance (load device 2).

以下においては、負荷装置２としてＬＥＤ（発光ダイオード）ランプが採用されている場合を例に、制御システムの説明を行う。この制御システムは、例えば、オフィス、工場及び量販店で採用されている照明システムへの適用が好適である。なお、本制御システムの適用例はこれに限定されない。 In the following, the control system will be described by taking as an example a case where an LED (light emitting diode) lamp is employed as the load device 2. This control system is preferably applied to, for example, a lighting system employed in offices, factories, and mass sales stores. In addition, the application example of this control system is not limited to this.

図２及び図３は、この発明の実施の形態１における制御システムの具体例を示す図である。図２は、制御器１ａの回路図を示す。制御器１ａは、図１に示す制御器１の一例である。図３は、ＬＥＤランプ２ａの回路図を示す。ＬＥＤランプ２ａは、図１に示す負荷装置２の一例である。制御器１ａとＬＥＤランプ２ａとは、電力線４によって接続される。制御器１ａは、電力線４を介してＬＥＤランプ２ａに交流電力を供給する。また、制御器１ａは、電力線４を介してＬＥＤランプ２ａに制御信号を送信する。 2 and 3 are diagrams showing a specific example of the control system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a circuit diagram of the controller 1a. The controller 1a is an example of the controller 1 shown in FIG. FIG. 3 shows a circuit diagram of the LED lamp 2a. The LED lamp 2a is an example of the load device 2 shown in FIG. The controller 1a and the LED lamp 2a are connected by a power line 4. The controller 1 a supplies AC power to the LED lamp 2 a through the power line 4. In addition, the controller 1a transmits a control signal to the LED lamp 2a via the power line 4.

図２において、ＡＣは制御器１ａに交流電力を供給する交流電源を示す。Ｖａｃは交流電源ＡＣの電圧である。ＺＬは制御器１ａに電力線４を介して接続されたＬＥＤランプ２ａを示す。 In FIG. 2, AC indicates an AC power supply for supplying AC power to the controller 1a. Vac is the voltage of the AC power supply AC. ZL indicates the LED lamp 2a connected to the controller 1a via the power line 4.

制御器１ａは、図２に示すように、マイクロプロセッサＵ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ７、コンデンサＣ１及びＣ２、ダイオードＤ１〜Ｄ５、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）ＺＤ１〜ＺＤ３、電界効果トランジスタＱ１、バイポーラトランジスタＱ２、操作パネルＯＰ．Ｐ並びに交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃを備える。制御器１ａの各種動作は、マイクロプロセッサＵ１によって制御される。交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃに電力線４が接続される。 As shown in FIG. 2, the controller 1a includes a microprocessor U1, resistors R1 to R7, capacitors C1 and C2, diodes D1 to D5, Zener diodes (constant voltage diodes) ZD1 to ZD3, a field effect transistor Q1, and a bipolar transistor Q2. , Operation panel OP. P and AC output terminals ZL_H and ZL_C are provided. Various operations of the controller 1a are controlled by the microprocessor U1. The power line 4 is connected to the AC output terminals ZL_H and ZL_C.

図２に示すＤ、Ｇ及びＳは、電界効果トランジスタＱ１のドレイン、ゲート及びソースである。図２のＶｃｃは、マイクロプロセッサＵ１の電源電圧を示す。ＶＬは交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃ間の電圧を示す。ＶＢ、Ｖｄ及びＶｇは、図２に示す回路中の各点における電圧を示す。Ｐ＿Ｔｘは制御信号として送信されるパルス列である。 D, G, and S shown in FIG. 2 are the drain, gate, and source of the field effect transistor Q1. Vcc in FIG. 2 indicates the power supply voltage of the microprocessor U1. VL represents a voltage between the AC output terminals ZL_H and ZL_C. VB, Vd, and Vg indicate voltages at respective points in the circuit shown in FIG. P_Tx is a pulse train transmitted as a control signal.

図１に示す送信部６が有する機能の要部は、マイクロプロセッサＵ１、ダイオードＤ１、ツェナーダイオードＺＤ１及び電界効果トランジスタＱ１によって実現される。送信部６が有する機能を実現する手段は、これらに限定されない。負荷装置２に供給する電圧を交流波形のゼロクロス点以外でゼロにすることなくパルス状に低下することができれば、送信部６が有する機能の一部又は全部を他のソフトウェア或いはハードウェアによって実現しても良い。 1 is realized by the microprocessor U1, the diode D1, the Zener diode ZD1, and the field effect transistor Q1. Means for realizing the function of the transmission unit 6 is not limited to these. If the voltage supplied to the load device 2 can be reduced to a pulse without making it zero other than the zero crossing point of the AC waveform, some or all of the functions of the transmitter 6 can be realized by other software or hardware. May be.

ＬＥＤランプ２ａは、図３に示すように、マイクロプロセッサＵ１、抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣ１及びＣ２、整流器（全波整流素子）ＢＤ１、ＬＥＤモジュール（ＬＥＤＭＯＤＵＬＥ）並びに交流入力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃを備える。ＬＥＤランプ２ａの各種動作は、マイクロプロセッサＵ１によって制御される。交流入力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃに電力線４が接続される。 As shown in FIG. 3, the LED lamp 2a includes a microprocessor U1, resistors R1 and R2, capacitors C1 and C2, a rectifier (full wave rectifier) BD1, an LED module (LED MODULE), and AC input terminals ZL_H and ZL_C. . Various operations of the LED lamp 2a are controlled by the microprocessor U1. The power line 4 is connected to the AC input terminals ZL_H and ZL_C.

図３のＶｃｃは、マイクロプロセッサＵ１の電源電圧を示す。ＤｍｇＰＷＭはパルス幅変調信号である。 Vcc in FIG. 3 indicates the power supply voltage of the microprocessor U1. Dmg PWM is a pulse width modulation signal.

図１に示す負荷装置２の各部が有する機能の要部は、整流器ＢＤ１及びマイクロプロセッサＵ１によって実現される。負荷装置２の各部が有する機能を実現する手段は、これらに限定されない。負荷装置２の各部が有する機能の一部又は全部を他のソフトウェア或いはハードウェアによって実現しても良い。 The principal part of the function which each part of the load apparatus 2 shown in FIG. 1 has is implement | achieved by the rectifier BD1 and the microprocessor U1. Means for realizing the function of each part of the load device 2 is not limited to these. You may implement | achieve part or all of the function which each part of the load apparatus 2 has with other software or hardware.

図４はこの発明の実施の形態１における制御システムの変調時のタイムチャートである。図４（ａ）は、交流電源ＡＣの電圧Ｖａｃの波形を示す。図２の回路中に示す（ａ）は、図４の（ａ）に対応する。なお、図２の回路中に示す（ｂ）〜（ｅ）、図３の回路中に示す（ｆ）〜（ｇ）についても同様である。図４（ａ）に示すＰＢは、交流電源電圧Ｖａｃのピーク点である。 FIG. 4 is a time chart during modulation of the control system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the waveform of the voltage Vac of the AC power supply AC. (A) shown in the circuit of FIG. 2 corresponds to (a) of FIG. The same applies to (b) to (e) shown in the circuit of FIG. 2 and (f) to (g) shown in the circuit of FIG. PB shown in FIG. 4A is a peak point of the AC power supply voltage Vac.

図４（ｂ）は、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ５の電圧波形である。図４（ｂ）は、交流電源ＡＣの半波整流波形を示す。半波にしたのは、データ（制御信号）を送信するための回路を簡易化するためである。即ち、交流電源ＡＣの一方の極性の時のみデータを送信する。これは、制御器１ａの同期方式を制限するものではない。図４（ｂ）において、Ｖｔｈは制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１の内部に備えられたコンパレータの基準電圧である。ｔ０はゼロクロス点である。 FIG. 4B is a voltage waveform at the terminal RA5 of the microprocessor U1 of the controller 1a. FIG. 4B shows a half-wave rectified waveform of the AC power supply AC. The half-wave is used for simplifying a circuit for transmitting data (control signal). That is, data is transmitted only when the polarity of the AC power supply AC is one. This does not limit the synchronization method of the controller 1a. In FIG. 4B, Vth is a reference voltage of a comparator provided in the microprocessor U1 of the controller 1a. t0 is a zero cross point.

図４（ｃ）は、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１の内部で検出される波形である。図４（ｃ）において、Ｔｐは波形の周期を示す。Ｔｗはパルス幅である。Ｐｒは立ち上がりを、Ｐｆは立下りを示す。 FIG. 4C shows waveforms detected inside the microprocessor U1 of the controller 1a. In FIG.4 (c), Tp shows the period of a waveform. Tw is the pulse width. Pr indicates a rising edge, and Pf indicates a falling edge.

図４（ｄ）は、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ０の電圧波形である。図４（ｄ）は、制御器１ａからＬＥＤランプ２ａに送信されるデータ（制御信号）の例を示す。以下においては、パルス列「１１００１１０１０１」を制御信号として送信する場合について具体的に説明する。送信するパルス列のうち中央ＳＢの２ビット「１１」は、予め設定された基準パルス列である。送信するパルス列のうち中央ＳＢより前の４ビット「１１００」と後の４ビット「０１０１」とは、ＬＥＤランプ２ａのＬＥＤモジュールを動作させるための動作パルス列（情報ビット）である。ＬＥＤランプ２ａのＬＥＤモジュールは、図１に示す動作部５に相当する。 FIG. 4D shows a voltage waveform at the terminal RA0 of the microprocessor U1 of the controller 1a. FIG. 4D shows an example of data (control signal) transmitted from the controller 1a to the LED lamp 2a. Hereinafter, a case where the pulse train “1100110101” is transmitted as a control signal will be specifically described. Of the pulse train to be transmitted, 2 bits “11” in the center SB is a preset reference pulse train. Of the pulse train to be transmitted, 4 bits “1100” before the central SB and 4 bits “0101” after the center SB are operation pulse trains (information bits) for operating the LED module of the LED lamp 2a. The LED module of the LED lamp 2a corresponds to the operation unit 5 shown in FIG.

図４（ｂ）に示すｔ１はデータの送出開始点である。Ｔｓは、立ち上がりＰｒからデータの送出開始点ｔ１までの時間である。即ち、Ｔｓは、立ち上がりＰｒからのデータ送出タイミングを示す。制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、ゼロクロス点ｔ０及び立ち上がりＰｒより後でピーク点ＰＢの時刻ｔｐより前にデータの送出を開始する。なお、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、ピーク点ＰＢを含む第１期間に基準パルス列を割り当てる。ｔ１１はデータの送出終了点である。制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、時刻ｔｐより後で立下りＰｆ及び次のゼロクロス点ｔ０より前にデータの送出を終了する。制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、立ち上がりＰｒより後で第１期間より前の第２期間と第１期間より後で立下りＰｆより前の第３期間とに動作パルス列を割り当てる。 T1 shown in FIG. 4B is a data transmission start point. Ts is the time from the rising Pr to the data transmission start point t1. That is, Ts indicates the data transmission timing from the rising Pr. The microprocessor U1 of the controller 1a starts data transmission before the time tp at the peak point PB after the zero cross point t0 and the rising Pr. Note that the microprocessor U1 of the controller 1a assigns the reference pulse train to the first period including the peak point PB. t11 is a data transmission end point. The microprocessor U1 of the controller 1a finishes sending data after the falling Pf and the next zero cross point t0 after the time tp. The microprocessor U1 of the controller 1a assigns operation pulse trains to the second period after the rising Pr and before the first period and the third period after the first period and before the falling Pf.

図４（ｅ）は、制御器１ａの交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃ間の電圧ＶＬの波形を示す。Ｖｄは、電界効果トランジスタＱ１のドレイン電圧である。制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ０からパルス列「１１００１１０１０１」が送出されると、ビット値「０」が割り当てられた期間、電圧ＶＬはドレイン電圧Ｖｄに相当する分だけ低下する。なお、基準パルス列にビット値「０」は含まれない。このため、ピーク点ＰＢを含む第１期間にＬＥＤランプ２ａに供給される電圧は低下しない。動作パルス列には必要に応じてビット値「０」が含まれる。このため、ピーク点ＰＢを含む第１期間の前後でＬＥＤランプ２ａに供給される電圧がパルス状に低下する。 FIG. 4E shows a waveform of the voltage VL between the AC output terminals ZL_H and ZL_C of the controller 1a. Vd is the drain voltage of the field effect transistor Q1. When the pulse train “1100110101” is transmitted from the terminal RA0 of the microprocessor U1 of the controller 1a, the voltage VL decreases by an amount corresponding to the drain voltage Vd during the period when the bit value “0” is assigned. The reference pulse train does not include the bit value “0”. For this reason, the voltage supplied to the LED lamp 2a in the first period including the peak point PB does not decrease. The operation pulse train includes a bit value “0” as necessary. For this reason, the voltage supplied to the LED lamp 2a decreases before and after the first period including the peak point PB.

図２に示すように、制御器１ａの交流出力端子ＺＬ＿Ｈは、交流電源ＡＣの一方の端子（１）に接続される。制御器１ａの交流出力端子ＺＬ＿Ｃは、電界効果トランジスタＱ１のドレインに接続される。電界効果トランジスタＱ１のソースは、交流電源ＡＣの他方の端子（２）に接続される。電界効果トランジスタＱ１のゲートは、ダイオードＤ２を介してバイポーラトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ２のアノードは、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ２のカソードは、電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続される。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ３を介してマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ０に接続される。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、電界効果トランジスタＱ１のソースに接続される。 As shown in FIG. 2, the AC output terminal ZL_H of the controller 1a is connected to one terminal (1) of the AC power supply AC. The AC output terminal ZL_C of the controller 1a is connected to the drain of the field effect transistor Q1. The source of the field effect transistor Q1 is connected to the other terminal (2) of the AC power supply AC. The gate of field effect transistor Q1 is connected to the collector of bipolar transistor Q2 via diode D2. The anode of diode D2 is connected to the collector of bipolar transistor Q2. The cathode of the diode D2 is connected to the gate of the field effect transistor Q1. The base of the bipolar transistor Q2 is connected to the terminal RA0 of the microprocessor U1 via the resistor R3. The emitter of the bipolar transistor Q2 is connected to the source of the field effect transistor Q1.

電界効果トランジスタＱ１のゲートとソースとの間に抵抗Ｒ１が接続される。電界効果トランジスタＱ１のゲートとドレインとの間にツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ１とが直列に接続される。ダイオードＤ１のアノードは、電界効果トランジスタＱ１のドレインに接続される。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続される。ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは、ダイオードＤ１のカソードに接続される。 A resistor R1 is connected between the gate and source of the field effect transistor Q1. A zener diode ZD1 and a diode D1 are connected in series between the gate and drain of the field effect transistor Q1. The anode of the diode D1 is connected to the drain of the field effect transistor Q1. The anode of the Zener diode ZD1 is connected to the gate of the field effect transistor Q1. The cathode of the Zener diode ZD1 is connected to the cathode of the diode D1.

バイポーラトランジスタＱ２を導通状態（ＯＮ状態）にすると、ドレイン電圧Ｖｄは次式で表される。
Ｖｄ＝Ｖｔ＋Ｖｚ
したがって、交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃ間の電圧ＶＬは次式で表される。
ＶＬ＝Ｖａｃ−Ｖｄ
Ｖｔは電界効果トランジスタＱ１のゲート閾値電圧である。ＶｚはツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧である。ドレイン電圧Ｖｄは、電界効果トランジスタＱ１のゲート閾値電圧とツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧とを加算した値に相当する。電圧ＶＬは、交流電源ＡＣの電圧Ｖａｃからドレイン電圧Ｖｄを減算した値に相当する。 When the bipolar transistor Q2 is turned on (ON state), the drain voltage Vd is expressed by the following equation.
Vd = Vt + Vz
Therefore, the voltage VL between the AC output terminals ZL_H and ZL_C is expressed by the following equation.
VL = Vac−Vd
Vt is the gate threshold voltage of the field effect transistor Q1. Vz is a Zener voltage of the Zener diode ZD1. The drain voltage Vd corresponds to a value obtained by adding the gate threshold voltage of the field effect transistor Q1 and the Zener voltage of the Zener diode ZD1. Voltage VL corresponds to a value obtained by subtracting drain voltage Vd from voltage Vac of AC power supply AC.

バイポーラトランジスタＱ２を非導通状態（ＯＦＦ状態）にすると、ドレイン電圧Ｖｄは次式で表される。
Ｖｄ＝Ｖｄｓ（ＯＮ）≒０Ｖ
ダイオードＤ５、抵抗Ｒ７、ツェナーダイオードＺＤ３及びコンデンサＣ２は、直流電圧ＶＢを生成するための電源回路である。交流電源ＡＣの一方の端子（１）とバイポーラトランジスタＱ２のコレクタとの間に、ダイオードＤ５、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ２が直列で接続される。ダイオードＤ５のアノードは、交流電源ＡＣの一方の端子（１）に接続される。電圧ＶＢは、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ２の接続点の電圧に相当する。ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ２及びバイポーラトランジスタＱ２のコレクタの接続点と電界効果トランジスタＱ１のゲートとの間に接続される。 When the bipolar transistor Q2 is turned off (OFF state), the drain voltage Vd is expressed by the following equation.
Vd = Vds (ON) ≒ 0V
The diode D5, the resistor R7, the Zener diode ZD3, and the capacitor C2 are power supply circuits for generating the DC voltage VB. A diode D5, a resistor R7, and a resistor R2 are connected in series between one terminal (1) of the AC power supply AC and the collector of the bipolar transistor Q2. The anode of the diode D5 is connected to one terminal (1) of the AC power supply AC. The voltage VB corresponds to the voltage at the connection point of the resistors R7 and R2. The diode D2 is connected between the connection point of the resistor R2 and the collector of the bipolar transistor Q2 and the gate of the field effect transistor Q1.

ダイオードＤ２の順方向電圧降下を無視し、バイポーラトランジスタＱ２をＯＦＦ状態にすると、電圧Ｖｇは次式で表される。
Ｖｇ＝ＶＢ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
電圧Ｖｇがゲート閾値電圧Ｖｔより大きくなるようにＶＢ、Ｒ１及びＲ２を選択し、Ｖｄｓ（ＯＮ）≒０Ｖにする。したがって、バイポーラトランジスタＱ２がＯＦＦ状態であれば、ＶＬ＝Ｖａｃが成立する。バイポーラトランジスタＱ２がＯＮ状態であれば、ＶＬ＝Ｖａｃ−Ｖｄが成立する。 When the forward voltage drop of the diode D2 is ignored and the bipolar transistor Q2 is turned off, the voltage Vg is expressed by the following equation.
Vg = VB * R1 / (R1 + R2)
VB, R1, and R2 are selected so that the voltage Vg is greater than the gate threshold voltage Vt, and Vds (ON) ≈0V. Therefore, if the bipolar transistor Q2 is in the OFF state, VL = Vac is established. If the bipolar transistor Q2 is in the ON state, VL = Vac−Vd is established.

制御器１ａは、制御信号を送信しない時はＰ＿Ｔｘ＝０Ｖとし、バイポーラトランジスタＱ２をＯＦＦ状態に保持する。制御器１ａは、制御信号を送信する際に端子ＲＡ０からパルス列Ｐ＿Ｔｘを出力し、電界効果トランジスタＱ１のゲートにパルス信号を印加する。これにより、制御器１ａは、パルス信号を印加しない時よりも交流出力端子ＺＬ＿Ｈ及びＺＬ＿Ｃ間の電圧ＶＬをツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖｚと電界効果トランジスタＱ１のゲート閾値電圧Ｖｔとを加算した値に相当する分だけ低下させる。 When the control signal is not transmitted, the controller 1a sets P_Tx = 0V and holds the bipolar transistor Q2 in the OFF state. When transmitting the control signal, the controller 1a outputs a pulse train P_Tx from the terminal RA0 and applies the pulse signal to the gate of the field effect transistor Q1. Thereby, the controller 1a adds the voltage VL between the AC output terminals ZL_H and ZL_C to the value obtained by adding the Zener voltage Vz of the Zener diode ZD1 and the gate threshold voltage Vt of the field effect transistor Q1 than when no pulse signal is applied. Decrease by the corresponding amount.

制御器１ａが図２に示す構成を有する場合、電界効果トランジスタＱ１として電気自動車のモータ駆動等に利用される汎用品を使用することができる。例えば、ＶＢ＝１５Ｖ、Ｒ１＝２００Ω及びＲ２＝３００Ωとすると、Ｖｇ≒６Ｖ、Ｖｄｓ（ＯＮ）≒０．６Ｖ（例えば、導通電流２５Ａ）となり、上記動作を安定的に行うことができる。 When the controller 1a has the configuration shown in FIG. 2, a general-purpose product used for driving a motor of an electric vehicle or the like can be used as the field effect transistor Q1. For example, when VB = 15V, R1 = 200Ω, and R2 = 300Ω, Vg≈6V and Vds (ON) ≈0.6V (for example, conduction current 25A), and the above operation can be performed stably.

ダイオードＤ１及びＤ２は、バイポーラトランジスタＱ２のＯＮ及びＯＦＦによってパルス列を送出する時の逆流防止の役割を果たす。基準パルス列は、交流電源ＡＣの電圧値を確認するための信号である。即ち、基準パルス列は、受信側のＬＥＤランプ２ａが交流電源ＡＣの電圧のピーク値を知るための信号である。 The diodes D1 and D2 play a role of preventing a backflow when a pulse train is transmitted by turning on and off the bipolar transistor Q2. The reference pulse train is a signal for confirming the voltage value of the AC power supply AC. That is, the reference pulse train is a signal for the reception-side LED lamp 2a to know the peak value of the voltage of the AC power supply AC.

上記構成を有する制御器１ａであれば、電力線４を介してＬＥＤランプ２ａに制御信号を送信する時でも、出力電圧の変動を極めて小さな値にすることができる。例えば、本発明の方式では、信号送出回路の出力インピーダンスは等価的に交流電源負荷に等しく、且つ信号電流は数Ａから２０Ａ程度である。このため、信号パルス列のビット当たりの信号電力は、信号電圧を１０Ｖとしても受信側で数１０Ｗを確保できる。よって、ツェナー電圧Ｖｚ＝５Ｖでも信頼度の高い通信を期待できる。なお、ツェナー電圧Ｖｚ＝５Ｖの時、交流電源電圧の低下は約１０Ｖである。この１０Ｖの低下は、ＡＣ１００Ｖであればピーク電圧１４１Ｖの７％の低下に、ＡＣ２００Ｖであれば３％の低下に相当する。この程度の低下であれば、市販の電気製品の許容範囲に収まる。 With the controller 1a having the above configuration, even when a control signal is transmitted to the LED lamp 2a via the power line 4, the fluctuation of the output voltage can be made extremely small. For example, in the method of the present invention, the output impedance of the signal transmission circuit is equivalent to the AC power supply load, and the signal current is about several A to 20 A. For this reason, the signal power per bit of the signal pulse train can secure several tens of watts on the receiving side even if the signal voltage is 10V. Therefore, highly reliable communication can be expected even with a Zener voltage Vz = 5V. Note that when the zener voltage Vz = 5V, the decrease in the AC power supply voltage is about 10V. This decrease of 10V corresponds to a decrease of 7% of the peak voltage 141V if AC100V, and corresponds to a decrease of 3% if AC200V. Such a decrease is within the allowable range of commercially available electrical products.

電界効果トランジスタＱ１のソース及びドレイン間の耐電圧は、制御信号を送信する時の電圧の振幅Ｖｄ＝Ｖｔ＋Ｖｚ（例えば、１０−２０Ｖ）に耐えることができる値であれば良い。このため、従来のように高い耐電圧を有するスイッチング半導体を使用する必要がない。 The withstand voltage between the source and drain of the field effect transistor Q1 may be a value that can withstand the amplitude of the voltage Vd = Vt + Vz (for example, 10-20V) when the control signal is transmitted. For this reason, it is not necessary to use the switching semiconductor which has a high withstand voltage unlike the past.

一般に、高い耐電圧を有するスイッチング半導体は下記特徴を有する。
・許容電流が低い。
・ＯＮ抵抗が高い。
例えば、特許文献１に記載されたシステムでは、通常はメカニカルリレー接点回路で半導体を短絡状態にし、スイッチング半導体の発熱を防止している。そして、信号を送出する時のみメカニカルリレー接点回路を開き、スイッチング半導体で交流電源を断続させている。また、特許文献１に記載されたシステムでは、大電流をスイッチングすることができないため、負荷装置に供給できる電流が１０Ａ程度になってしまう。 Generally, a switching semiconductor having a high withstand voltage has the following characteristics.
・ Low allowable current.
・ High ON resistance.
For example, in the system described in Patent Document 1, a semiconductor is normally short-circuited by a mechanical relay contact circuit to prevent heat generation of the switching semiconductor. The mechanical relay contact circuit is opened only when a signal is transmitted, and the AC power supply is intermittently connected with a switching semiconductor. Further, in the system described in Patent Document 1, since a large current cannot be switched, the current that can be supplied to the load device is about 10A.

上記構成を有する制御器１ａであれば、例えば、電界効果トランジスタＱ１として電気自動車のモータ駆動等に利用される汎用品を使用しても、負荷装置２全体の電流が２００Ａ程度であれば支障なく制御することができる。 If it is the controller 1a which has the said structure, even if it uses the general purpose goods utilized for the motor drive of an electric vehicle etc. as the field effect transistor Q1, if the electric current of the load apparatus 2 whole is about 200 A, it will be satisfactory. Can be controlled.

図５は、この発明の実施の形態１における制御システムの適用例を示す図である。
図５に示す例では、スイッチＳＷ１を介してダウンライトＺＤ及びコピー機ＺＣＰが制御器１ａに並列に接続される。ＬＥＤランプ２ａ、シュレッダーＺＭ、パソコンＺＰＣ及び換気扇ＺＦがスイッチＳＷ２を介して制御器１ａに並列に接続される。スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５は、それぞれがスイッチＳＷ２に直列に接続される。換気扇ＺＦは、スイッチＳＷ３を介して制御器１ａに接続される。パソコンＺＰＣは、スイッチＳＷ４を介して制御器１ａに接続される。シュレッダーＺＭは、スイッチＳＷ５を介して制御器１ａに接続される。 FIG. 5 is a diagram showing an application example of the control system in the first embodiment of the present invention.
In the example shown in FIG. 5, the downlight ZD and the copy machine ZCP are connected in parallel to the controller 1a via the switch SW1. The LED lamp 2a, the shredder ZM, the personal computer ZPC, and the ventilation fan ZF are connected in parallel to the controller 1a via the switch SW2. The switch SW3, the switch SW4, and the switch SW5 are each connected in series to the switch SW2. The ventilation fan ZF is connected to the controller 1a via the switch SW3. The personal computer ZPC is connected to the controller 1a via the switch SW4. The shredder ZM is connected to the controller 1a via the switch SW5.

図５に示す配線系統は、ダウンライトＺＤ及び換気扇ＺＦ等の設備が既に設置されている施設に、制御器１ａ及びＬＥＤランプ２ａを後から追加した場合を想定している。例えば、既設の設備の許容負荷が３０Ａ／１００Ｖである場合、５０個のＬＥＤランプ２ａを追加してもその全体の負荷が３０Ａ／１００Ｖ以下であれば、上記構成を有する制御器１ａによって各ＬＥＤランプ２ａを支障なく制御できる。ＬＥＤランプ２ａに制御信号を送信する時の電圧変動は僅かであるため、制御信号の送信時に換気扇ＺＦから異音が発生したりダウンライトＺＤが点滅したりすることを防止できる。 The wiring system shown in FIG. 5 assumes a case where a controller 1a and an LED lamp 2a are added later to a facility where facilities such as a downlight ZD and a ventilation fan ZF are already installed. For example, if the allowable load of the existing equipment is 30A / 100V, even if 50 LED lamps 2a are added, if the total load is 30A / 100V or less, the controller 1a having the above configuration will cause each LED to The lamp 2a can be controlled without hindrance. Since the voltage fluctuation at the time of transmitting the control signal to the LED lamp 2a is slight, it is possible to prevent the generation of noise from the ventilation fan ZF and the flashing of the downlight ZD when transmitting the control signal.

したがって、既設の施設に制御器１ａ及びＬＥＤランプ２ａを後から追加する場合に、天井裏及び壁内部の構内配線を変更する必要がない。なお、天井裏及び壁内部の配線を含む構内配線を調査してＬＥＤランプ系統の配線をこれらの配線から独立させる場合は、工事費だけでＬＥＤランプの価格以上になることが多い。本願発明であれば、工事期間を短縮することができ、工事に要する費用を低減させることが可能である。 Therefore, when the controller 1a and the LED lamp 2a are added later to an existing facility, it is not necessary to change the on-site wiring inside the ceiling and the wall. In addition, when surveying on-site wiring including wiring on the back of the ceiling and inside the wall and making the wiring of the LED lamp system independent from these wirings, the construction cost alone often exceeds the price of the LED lamp. If it is this invention, a construction period can be shortened and it is possible to reduce the expense which construction requires.

次に、図６も参照し、制御信号を送信する時の制御器１ａの動作について説明する。図６は、制御器１ａの動作を示すフローチャートである。具体的に、図６は、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１に組み込まれたプログラムの内容を示している。 Next, the operation of the controller 1a when transmitting a control signal will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the controller 1a. Specifically, FIG. 6 shows the contents of a program incorporated in the microprocessor U1 of the controller 1a.

制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、タイマとコンパレータとを内蔵する。マイクロプロセッサＵ１は、先ず、タイマとコンパレータとを初期化する（Ｓ１０１）。次に、マイクロプロセッサＵ１は、端子ＲＡ５への入力に基づいて周期Ｔｐとパルス幅Ｔｗとを測定する。マイクロプロセッサＵ１は、測定した周期Ｔｐとパルス幅Ｔｗとに基づいてデータ送出タイミングＴｓを算出する（Ｓ１０２）。 The microprocessor U1 of the controller 1a includes a timer and a comparator. First, the microprocessor U1 initializes a timer and a comparator (S101). Next, the microprocessor U1 measures the period Tp and the pulse width Tw based on the input to the terminal RA5. The microprocessor U1 calculates the data transmission timing Ts based on the measured period Tp and pulse width Tw (S102).

マイクロプロセッサＵ１は、Ｓ１０３でパルスの立ち上がりＰｒ（図４（ｃ）参照）の割り込みを待つ。操作パネルＯＰ．Ｐは、利用者がＬＥＤランプ２ａの照度を変更したい時等に操作するための装置である。マイクロプロセッサＵ１は、パルスの立ち上がりＰｒを検出すると操作パネルＯＰ．Ｐからの情報を読み込む（Ｓ１０４）。マイクロプロセッサＵ１は、操作パネルＯＰ．Ｐから制御信号の送信要求を受信すると（Ｓ１０５のＹｅｓ）、その要求の内容に合わせたパルス列Ｐ＿Ｔｘを端子ＲＡ０から送出する（Ｓ１０６）。例えば、マイクロプロセッサＵ１は、パルス列「１１００１１０１０１」を端子ＲＡ０から送出する。これにより、ＬＥＤランプ２ａに供給される電圧が図４（ｅ）に示すように変化する。 The microprocessor U1 waits for an interrupt at the rising edge Pr (see FIG. 4C) in S103. Operation panel OP. P is a device that is operated when the user wants to change the illuminance of the LED lamp 2a. When the microprocessor U1 detects the rising edge Pr of the pulse, the operation panel OP. Information from P is read (S104). The microprocessor U1 has an operation panel OP. When a control signal transmission request is received from P (Yes in S105), a pulse train P_Tx that matches the content of the request is transmitted from terminal RA0 (S106). For example, the microprocessor U1 transmits a pulse train “1100110101” from the terminal RA0. As a result, the voltage supplied to the LED lamp 2a changes as shown in FIG.

次に、ＬＥＤランプ２ａの機能について具体的に説明する。
図４（ｆ）は、図３の（ｆ）点における電圧波形を示す。図４（ｆ）は、ＬＥＤランプ２ａのマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ５の電圧波形に相当する。整流器ＢＤ１の＋端子及び−端子間に、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列に接続される。図３に示す（ｆ）点は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点である。即ち、図４（ｆ）は、整流器ＢＤ１によって整流された電圧の波形である。 Next, the function of the LED lamp 2a will be specifically described.
FIG. 4F shows the voltage waveform at the point (f) in FIG. FIG. 4F corresponds to the voltage waveform at the terminal RA5 of the microprocessor U1 of the LED lamp 2a. A resistor R1 and a resistor R2 are connected in series between the + terminal and the − terminal of the rectifier BD1. The point (f) shown in FIG. 3 is a connection point between the resistors R1 and R2. That is, FIG. 4F shows a waveform of the voltage rectified by the rectifier BD1.

ＬＥＤランプ２ａのマイクロプロセッサＵ１は、内部にタイマとコンパレータとＡＤ変換器とを備える。図４（ｆ）において、ＶｔｈはマイクロプロセッサＵ１の内部に備えられたコンパレータの基準電圧を示す。Ｖ１は、電圧のピーク値である。本実施の形態では、制御器１ａのマイクロプロセッサＵ１は、ピーク点ＰＢを含む第１期間に基準パルス列を割り当てる。このため、制御信号が送出されている時の電圧のピーク値と制御信号が送出されていない時（無信号時）の電圧のピーク値とは、共にＶ１となる。 The microprocessor U1 of the LED lamp 2a includes a timer, a comparator, and an AD converter. In FIG. 4F, Vth indicates a reference voltage of a comparator provided in the microprocessor U1. V1 is the peak value of the voltage. In the present embodiment, the microprocessor U1 of the controller 1a assigns the reference pulse train to the first period including the peak point PB. For this reason, the peak value of the voltage when the control signal is sent and the peak value of the voltage when the control signal is not sent (no signal) are both V1.

図４（ｆ）において、ＲｘＶＬ（ｔ）はマイクロプロセッサＵ１の端子ＲＡ５の電圧波形を示す。また、無信号時の電圧波形は、次式で表される。
Ｓｇ＝Ｖ１・Ｓｉｎ（ωｔ）
ωは交流電源ＡＣの角周波数である。マイクロプロセッサＵ１は、ピーク点ＰＢの電圧値Ｖ１から無信号時の電圧Ｓｇを演算する。 In FIG. 4F, RxVL (t) indicates the voltage waveform at the terminal RA5 of the microprocessor U1. Moreover, the voltage waveform at the time of no signal is represented by the following equation.
Sg = V1 · Sin (ωt)
ω is an angular frequency of the AC power supply AC. The microprocessor U1 calculates the voltage Sg when there is no signal from the voltage value V1 at the peak point PB.

図４（ｇ）は、ＬＥＤランプ２ａのマイクロプロセッサＵ１の内部で検出される波形である。図４（ｇ）において、Ｄｔはパルス幅である。マイクロプロセッサＵ１は、内部のタイマとコンパレータとによりパルス幅Ｄｔを計測する。Ｐｆはコンパレータの立下りを示す。立下りＰｆからパルス列Ｐ＿Ｔｘの基点までの時間τは、次式で表される。
τ＝Ｔｓ−Ｄｔ／２
図４（ｆ）及び（ｇ）において、Ｔｓはゼロクロス点からパルス列Ｐ＿Ｔｘの基点までの時間を表す。時間Ｔｓは制御器１ａにおいて予め設定される。 FIG. 4G shows a waveform detected inside the microprocessor U1 of the LED lamp 2a. In FIG. 4G, Dt is the pulse width. The microprocessor U1 measures the pulse width Dt using an internal timer and a comparator. Pf indicates the falling edge of the comparator. A time τ from the falling Pf to the base point of the pulse train P_Tx is expressed by the following equation.
τ = Ts−Dt / 2
4F and 4G, Ts represents the time from the zero cross point to the base point of the pulse train P_Tx. The time Ts is preset in the controller 1a.

次に、図７も参照し、制御信号を受信した時のＬＥＤランプ２ａの動作について説明する。図７は、ＬＥＤランプ２ａの動作を示すフローチャートである。具体的に、図７は、ＬＥＤランプ２ａのマイクロプロセッサＵ１に組み込まれたプログラムの内容を示している。 Next, the operation of the LED lamp 2a when a control signal is received will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the LED lamp 2a. Specifically, FIG. 7 shows the contents of a program incorporated in the microprocessor U1 of the LED lamp 2a.

ＬＥＤランプ２ａのマイクロプロセッサＵ１は、タイマとコンパレータとＡＤ変換器とパルス幅変調器とを内蔵する。マイクロプロセッサＵ１は、先ず、内部のタイマとコンパレータとＡＤ変換器とパルス幅変調器とを初期化する（Ｓ２０１）。次に、マイクロプロセッサＵ１は、端子ＲＡ５への入力に基づいてパルス幅Ｄｔを測定する。マイクロプロセッサＵ１は、測定したパルス幅Ｄｔに基づいてデータ到着タイミング、即ち時間τを算出する（Ｓ２０２）。 The microprocessor U1 of the LED lamp 2a includes a timer, a comparator, an AD converter, and a pulse width modulator. First, the microprocessor U1 initializes an internal timer, a comparator, an AD converter, and a pulse width modulator (S201). Next, the microprocessor U1 measures the pulse width Dt based on the input to the terminal RA5. The microprocessor U1 calculates the data arrival timing, that is, the time τ based on the measured pulse width Dt (S202).

マイクロプロセッサＵ１は、Ｓ２０３でパルスの立ち上がりＰｒの割り込みを待つ。マイクロプロセッサＵ１は、パルスの立ち上がりＰｒを検出するとＡＤ変換を開始する。具体的に、マイクロプロセッサＵ１は、端子ＲＡ５への入力電圧ＲｘＶＬ（ｔ）と算出した電圧Ｓｇとを比較することにより、制御信号の復調処理を行う（Ｓ２０４）。上記比較を行うための計算式（次式）は、マイクロプロセッサＵ１に予め組み込まれている。
Ｓｇａ＝｛Ｖ１・Ｓｉｎ（ωｔ）−ＲｘＶＬ（ｔ）｝ In step S203, the microprocessor U1 waits for an interrupt at the rising edge Pr. The microprocessor U1 starts AD conversion when detecting the rising edge Pr of the pulse. Specifically, the microprocessor U1 performs demodulation processing of the control signal by comparing the input voltage RxVL (t) to the terminal RA5 with the calculated voltage Sg (S204). A calculation formula (following formula) for performing the comparison is incorporated in the microprocessor U1 in advance.
Sga = {V1 · Sin (ωt) −RxVL (t)}

差分Ｓｇａはアナログ値である。このため、マイクロプロセッサＵ１は閾値を用いてデジタル化し、負論理に戻してパルス列を再生する。上記閾値として、例えば、Ｖｄ／２に相当する値（Ｖｄ＊Ｖ１／ＰＢ／２）を用いる。マイクロプロセッサＵ１は、例えば、復調したパルス列Ｓｇｄにビット値「０」と「１」とが混在していれば、パルス列Ｓｇｄが制御信号であることを検出する（Ｓ２０５のＹｅｓ）。復調したパルス列Ｓｇｄが制御信号である場合、マイクロプロセッサＵ１は、復調したパルス列「１１００１１０１０１」に基づいてパルス幅変調信号ＤｍｇＰＷＭを生成する。パルス幅変調信号ＤｍｇＰＷＭは、例えば、ＬＥＤモジュールの照度を変更するための信号である。マイクロプロセッサＵ１は、生成したパルス幅変調信号ＤｍｇＰＷＭをＬＥＤモジュールに出力し、ＰＷＭ制御を実施する（Ｓ２０６）。 The difference Sga is an analog value. For this reason, the microprocessor U1 uses the threshold value to digitize, and returns to negative logic to reproduce the pulse train. As the threshold value, for example, a value corresponding to Vd / 2 (Vd * V1 / PB / 2) is used. For example, if bit values “0” and “1” are mixed in the demodulated pulse train Sgd, the microprocessor U1 detects that the pulse train Sgd is a control signal (Yes in S205). When the demodulated pulse train Sgd is a control signal, the microprocessor U1 generates a pulse width modulation signal Dmg PWM based on the demodulated pulse train “1100110101”. The pulse width modulation signal Dmg PWM is a signal for changing the illuminance of the LED module, for example. The microprocessor U1 outputs the generated pulse width modulation signal Dmg PWM to the LED module, and performs PWM control (S206).

上記構成を有するＬＥＤランプ２ａでは、予め定められ位置の電圧値Ｖ１から無信号時の電圧Ｓｇを算出し、算出結果及び受信電圧ＲｘＶＬ（ｔ）の差分と閾値とからパルス列を再生する。このため、例えば、工場等において製造設備の稼働時或いは休止時に発生する交流電源電圧の変動を感知し、その電圧変動を補正した上で復調を行うことができる。また、受信信号の再生プログラムに誤り訂正符号及びその他の技術を採用して復調の信頼性を高めれば、信号スピードを速めることができる。また、復調の信頼性が高まれば、送信側の変調振幅（Ｖｄ）を小さくして他の電気機器への影響を更に低減させることができる。特に、本制御システムが医療機器といった高度な信頼性が要求される機器と同一配線で稼働する場合、変調振幅（Ｖｄ）を小さくできることは重要である。 In the LED lamp 2a having the above configuration, the voltage Sg at the time of no signal is calculated from the voltage value V1 at a predetermined position, and the pulse train is reproduced from the difference between the calculation result, the reception voltage RxVL (t), and the threshold value. For this reason, for example, it is possible to detect the fluctuation of the AC power supply voltage generated at the time of operation or stop of the manufacturing facility in a factory or the like, and perform demodulation after correcting the voltage fluctuation. Further, if the reliability of demodulation is improved by employing an error correction code and other techniques in the reproduction program of the received signal, the signal speed can be increased. Further, if the reliability of demodulation is improved, the modulation amplitude (Vd) on the transmission side can be reduced to further reduce the influence on other electrical devices. In particular, when this control system operates on the same wiring as a device that requires high reliability such as a medical device, it is important that the modulation amplitude (Vd) can be reduced.

この発明の実施の形態１における制御システムであれば、負荷装置２の正常な動作を妨げることなく、電力線４を介して負荷装置２に制御信号を送信することができる。なお、以上の説明でも明らかなように、例えば技術の改良によって変調振幅を小さくしても通信の信頼性を確保することができれば、変調振幅Ｖｄ＝Ｖｔとすることも可能である。このような技術が確立できれば、ツェナーダイオードＺＤ１は不要になる。 If it is the control system in Embodiment 1 of this invention, a control signal can be transmitted to the load apparatus 2 via the power line 4 without interfering with the normal operation of the load apparatus 2. As is clear from the above description, for example, if the reliability of communication can be ensured even if the modulation amplitude is reduced by improving the technique, the modulation amplitude Vd = Vt can be set. If such a technique can be established, the Zener diode ZD1 becomes unnecessary.

また、本制御システムであれば、以下の効果も期待できる。
・電力線４のノイズ抑制プログラムの高性能化により、通信のＳ／Ｎを改善して信号送信時の電圧の振幅を低下させることができる。これにより、送電電力を殆ど損なうことなく通信を行うことができ、負荷装置２の誤動作を防止できる。負荷装置２としてＬＥＤランプ２ａが用いられている場合は、ＬＥＤモジュールの明るさのちらつきを防止できる。
・伝送スピードの高速化が期待できる。例えば、５０Ｋボー以上の高速化が期待できる。なお、本実施の形態では説明を割愛したが、制御器１ａの電界効果トランジスタＱ１のゲートにアナログ信号を印加することにより、アナログ信号による情報伝送を実施しても良い。アナログ信号の基準値として上記ＳＢを使用することができる。アナログ信号伝送を更に発展させれば、画像の送信も可能である。 The present control system can also be expected to have the following effects.
-By improving the performance of the noise suppression program for the power line 4, the S / N of communication can be improved and the voltage amplitude during signal transmission can be reduced. Thereby, communication can be performed with almost no loss of transmitted power, and malfunction of the load device 2 can be prevented. When the LED lamp 2a is used as the load device 2, the brightness flicker of the LED module can be prevented.
-Higher transmission speed can be expected. For example, a speed increase of 50K baud or more can be expected. Although description is omitted in the present embodiment, information transmission by analog signals may be performed by applying an analog signal to the gate of the field effect transistor Q1 of the controller 1a. The SB can be used as a reference value for an analog signal. If analog signal transmission is further developed, image transmission is possible.

・制御器１ａの電界効果トランジスタＱ１として、例えば車載用のＯＮ抵抗が２ｍΩ以下のＦＥＴを使用すれば、従来技術のようにメカニカルリレーによってスイッチング素子を保護する必要がない。制御器１ａの構成を簡素化できる。また、低コストで大電流（例えば、１００Ｖ／２００Ｖで５０Ａ）の負荷制御が可能である。
・数１０ＭＨｚの搬送波を使用する従来のＰＬＣモデム方式（高周波搬送方式）と異なり、電灯線から妨害電波が発生する恐れがない。 As the field effect transistor Q1 of the controller 1a, for example, when an on-vehicle FET having an on-resistance of 2 mΩ or less is used, it is not necessary to protect the switching element with a mechanical relay as in the prior art. The configuration of the controller 1a can be simplified. Moreover, load control of a large current (for example, 50 A at 100 V / 200 V) is possible at low cost.
-Unlike the conventional PLC modem system (high frequency carrier system) using a carrier wave of several tens of MHz, there is no possibility of generating jamming radio waves from the power line.

１制御器
２負荷装置
３交流電源
４電力線
５動作部
６送信部
７復調部
８制御部
１ａ制御器
Ｕ１マイクロプロセッサ、Ｒ１〜Ｒ７抵抗、Ｃ１〜Ｃ２コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ５ダイオード、ＺＤ１〜ＺＤ３ツェナーダイオード、Ｑ１電界効果トランジスタ、Ｑ２バイポーラトランジスタ、ＯＰ．Ｐ操作パネル、ＺＬ＿Ｈ、ＺＬ＿Ｃ交流出力端子
２ａＬＥＤランプ
Ｕ１マイクロプロセッサ、Ｒ１〜Ｒ２抵抗、Ｃ１〜Ｃ２コンデンサ、ＢＤ１整流器、ＺＬ＿Ｈ、ＺＬ＿Ｃ交流入力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Load apparatus 3 AC power supply 4 Power line 5 Operation | movement part 6 Transmission part 7 Demodulation part 8 Control part 1a Controller U1 Microprocessor, R1-R7 resistance, C1-C2 capacitor | condenser, D1-D5 diode, ZD1-ZD3 Zener diode Q1 field effect transistor, Q2 bipolar transistor, OP. P Operation panel, ZL_H, ZL_C AC output terminal 2a LED lamp U1 Microprocessor, R1-R2 resistor, C1-C2 capacitor, BD1 rectifier, ZL_H, ZL_C AC input terminal

Claims

A load device having an operating part;
A controller for supplying AC power to the load device via a power line and operating the operating unit;
With
The controller is
By the said load device for supplying a voltage Do things Ku low to zero except zero-crossing point of the AC waveform, and transmitting means for transmitting a control signal to the load device via the electric power line,
With
The load device is:
Demodulation means for demodulating the control signal received from the controller;
Control means for controlling the operating unit based on a result demodulated by the demodulation means;
Equipped with a,
The controller further includes a first AC output terminal and a second AC output terminal connected to the power line,
The first AC output terminal is connected to a first terminal of an AC power source;
The transmission means includes
A field effect transistor having a drain connected to the second AC output terminal and a source connected to the second terminal of the AC power supply;
A diode connected between the gate and drain of the field effect transistor;
Control system equipped with.

The transmission means further comprises a Zener diode ,
The control system according to claim 1, wherein the diode and the Zener diode are connected in series between a gate and a drain of the field effect transistor .

The transmitting means applies a pulse signal to the gate of the field effect transistor, thereby causing the voltage between the first AC output terminal and the second AC output terminal to be higher than when no pulse signal is applied. The control system according to claim 2, wherein the control signal is transmitted by reducing the voltage by an amount corresponding to the sum of the voltage and the gate threshold voltage of the field effect transistor.

The transmission means allocates a predetermined reference pulse train in a first period including a peak point of an AC waveform of a voltage supplied to the load device when transmitting a control signal to the load device, and at the peak point, the load device is assigned to the load device. The control system according to claim 3, wherein the supplied voltage is not reduced.

The transmission means assigns an operation pulse train for operating the operation unit to a second period before the first period and a third period after the first period, and the load device before and after the peak point The control system according to claim 4, wherein the voltage supplied to the power supply is reduced in a pulse shape.

The demodulating means demodulates the control signal transmitted by the transmitting means by comparing the voltage rectified by a full-wave rectifying element and the no-signal voltage calculated from the voltage value at the peak point. The control system according to claim 5.