単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法
【課題】簡単な構成で、一組の電源コンセントが同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているかどうかを判定できる単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法を提供する。
【解決手段】第１電源コンセントのホット側端子を判別し、交流電圧が印加されるホット側端子の第１ゼロクロス時を検出し、第２電源コンセントのホット側端子を判別し、交流電圧が印加されるホット側端子の第２ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴが交流電圧周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントが同一電力線に接続されていると判定する。
【解決手段】第１電源コンセントのホット側端子を判別し、交流電圧が印加されるホット側端子の第１ゼロクロス時を検出し、第２電源コンセントのホット側端子を判別し、交流電圧が印加されるホット側端子の第２ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴが交流電圧周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントが同一電力線に接続されていると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相３線式電力線に接続する２種類の電源コンセントが同位相の電力線に接続されているか否かを判定する単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法に関し、更に詳しくは、２種類の電源コンセントのホット側端子が単相３線式電力線の同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているか否かを判定する単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の電気機器には、交流１００Ｖを電源とする照明器具、冷蔵庫、テレビジョン受像器などの一般家電機器の他に、消費電力が大きく交流２００Ｖを電源として設計された空調機などの機器があり、これらの機器を共通する電力線で配電する単相３線式の配電方式が一般に採用されている。
【０００３】
この配電方式は、図４に示すように、６６００Ｖの高圧配電線１０１を配電用変圧器１０２である柱上変圧器で降圧し、中性線Ｎと外線Ｐ１、Ｐ２からなる３線の商用電力線が屋内に配線される。中性線Ｎは、配電用変圧器１０２の二次巻線の中間タップから引き出され、外線Ｐ１、Ｐ２は、二次巻線の両端から引き出される。中性線Ｎは、一般に接地され、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２に１００Ｖの交流電圧が配電されるとともに、外線Ｐ１と外線Ｐ２の電位は、逆相の関係にあるので、外線Ｐ１と外線Ｐ２間には、２００Ｖの交流電圧が配電される。従って、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２に接続する電源コンセント１０３に機器の電源プラグを差し込めば、交流１００Ｖの電源が得られ、外線Ｐ１と外線Ｐ２に接続する電源コンセント１０４に電源プラグを差し込めば、交流２００Ｖの電源が得られる。
【０００４】
一方、交流１００Ｖを給電する電源コンセント１０３を、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２のいずれに接続するか、すなわち電源コンセントのホット側端子１０３ｐが外線Ｐ１と外線Ｐ２のいずれに接続するかは、特に制約がなく、また、いずれであっても交流１００Ｖの電源が供給されるので、従来、その接続が問題となることはなかった。
【０００５】
しかしながら、近年、スペクトラム拡散変調方式などの変調方式を用い、家庭内に配線される電力線を利用して通信を行ういわゆるＰＬＣ（電力線搬送通信）方式が着目され、家庭内の異なる位置に設置された交流１００Ｖを給電する電源コンセント１０３へ変復調装置１０５の電源プラグを差し込み、電力線を信号線として、変復調装置に接続する端末機器間のデータ通信を行う電力線搬送通信が実用化されている。
【０００６】
この電力線搬送通信において、図４に示すように、送信側の電源コンセント１０３Ａのホット側端子１０３Ａｐと受信側の電源コンセント１０３Ｂのホット側端子１０３Ｂｐが、それぞれ異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているものとすると、受信側端末に到達する信号は大きく減衰し、良好な通信が保てないものとなった。例えば、１０ｄＢｍの送信信号の一方の中性線Ｎと一方の外線Ｐ１へ重畳し、同相である中性線Ｎと一方の外線Ｐ１と、異相である中性線Ｎと外線Ｐ２間に表れる電力を比較すると、１０ＫＨｚ以上の周波数帯域で同相間に比べで異相間では３０ｄＢｍ以上減衰し、信号電力が−５０ｄＢｍとなり復調できない場合が生じていた。
【０００７】
そこで、従来、中性線Ｎと外線Ｐ１間と、中性線Ｎと外線Ｐ２間のいずれかに接続を切り換えるスイッチング回路と、変復調装置と、受信データメモリとを備え、一方の配電線間に流れる信号を一度復調して受信データメモリに記憶し、受信データメモリから読み出し、あらためて変調した信号を、スイッチング回路の接続を切り換えて他方の配電線間に出力する電力線路選択装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この電力線路選択装置によれば、電源コンセントのホット側端子が異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続された端末機器間であっても、電力線路選択装置を介して信号が伝送されるので、減衰することなく受信側端末装置で復調可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−５０６３３号公報（第６頁右上欄第５行乃至第７頁右上欄第２行、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この電力線路選択装置を配電線間に接続する従来方法は、大がかりで高価な装置を用意する必要があり、家庭内で電灯線を信号線として使用することにより、可能な限り既存の通信環境を維持したまま通信を行う電力線搬送通信には不向きである。
【００１０】
交流１００Ｖを給電する電源コンセントのホット側端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれに接続されているかを知ることができれば問題はないが、その接続に特定の制約がなく、また、外観からその接続状態を知ることはできない。その結果、第１電源コンセントと第２電源コンセントが異なる外線に接続されていても、送信信号の信号電力が減衰するだけで、外観からその誤接続を把握できず、その原因に気付かないまま、通信を継続する恐れがあった。
【００１１】
一組の電源コンセントのホット側端子が同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されていれば、電源コンセントの端子間に給電される交流電圧は、同相となり、異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続されていれば、逆相となるので、両者の電圧波形を比較して、同相となる関係の一組の電源コンセントを選択すれば、上述の問題は解決される。しかしながら、両者の位相を同時に比較するためには、比較判定装置を一組の電源コンセントのそれぞれに接続させる必要があり、一組の電源コンセントが家庭内の一階と二階など、離れた位置にある場合に両者に接続する長いケーブルを用意することは実用的ではなく、接続状態を簡単に判定することはできなかった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、一組の電源コンセントが同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているかどうかを判定できる単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、請求項１の単相３線式電力線の接続判定装置は、接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子と単相３線式電力線に接続する電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する電圧検出回路と、電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方のゼロクロス時を検出するゼロクロス検出回路と、
第１電源コンセントのホット側端子へホット側プローブ端子を接触させて検出する第１ゼロクロス時から、第２電源コンセントのホット側端子へホット側プローブ端子を接触させて検出する第２ゼロクロス時までの経過時間を計測する計時手段と、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が、交流電圧の周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子は、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定する接続判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線には、交流電圧が印加され、一方、中性線は接地されるので、ホット側プローブ端子を接触させて高い電位差が検出される側の電源コンセントの端子を、第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する。
【００１５】
第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍であるときには、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子に同相の交流電圧が印加されることとなり、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定できる。第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子が、第１外線と第２外線のそれぞれに分かれて接続されている場合には、逆相の交流電圧が印加されるので、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍に半周期ずれ、共通する外線に接続されるとは判定されない。
【００１６】
請求項２の単相３線式電力線の接続判定装置は、接地電位体が、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする。
【００１７】
接地面に平行に支持した金属板は、接地面との間に大きな浮遊容量が得られ、ほぼ接地電位とすることができる。従って、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子との間に高い電位差が発生し、接地された電位差が少ない他側の端子と判別できる。また、グランド側プローブ端子を接地できない場所でも、基準電位をほぼ接地電位とすることができ、ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と接地電位と比較するゼロクロスポイントをわずかな誤差で検出できる。
【００１８】
金属板は、持ち運び可能な大きさ及び重量とすることにより、第１電源コンセントと第２電源コンセントの近傍で、金属板へグランド側プローブ端子を接触させ、ほぼ接地電位とすることができる。
【００１９】
請求項３の単相３線式電力線の接続判定装置は、計時手段が、フリーランカンウターの計数値の差から経過時間を換算する計時タイマであることを特徴とする。
【００２０】
フリーランカウンターは、等時間間隔で計数するので、第１ゼロクロス時の計数値と第２ゼロクロス時の計数値の差に、計数時間間隔を乗じて、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が得られる。
【００２１】
請求項４の単相３線式電力線の接続判定方法は、単相３線式電力線に接続する第１電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、基準電位としたグランド側プローブ端子と第１電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する第１電源コンセントのホット側端子として、ホット側プローブ端子を接触させ、第１電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方の第１ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクスロ時を記憶し、単相３線式電力線に接続する第２電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、基準電位としたグランド側プローブ端子と第２電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する第２電源コンセントのホット側端子として、ホット側プローブ端子を接触させ、第２電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、第１ゼロクロス時と同じ立ち上がりゼロクロスポイント若しくは立ち下がりゼロクロスポイントで、交流電圧の電位と基準電位が交差する第２ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が、交流電圧の周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子は、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定する、ことを特徴とする。
【００２２】
単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線には、交流電圧が印加され、一方、中性線は接地されるので、ホット側プローブ端子を接触させて高い電位差が検出される側の電源コンセントの端子を、第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する。
【００２３】
第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍であるときには、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子に同相の交流電圧が印加されることとなり、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定できる。第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子が、第１外線と第２外線のそれぞれに分かれて接続されている場合には、逆相の交流電圧が印加されるので、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍に半周期ずれ、共通する外線に接続されるとは判定されない。
【００２４】
請求項５の単相３線式電力線の接続判定方法は、接地電位体が、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする。
【００２５】
接地面に平行に支持した金属板は、接地面との間に大きな浮遊容量が得られ、ほぼ接地電位とすることができる。従って、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子との間に高い電位差が発生し、接地された他側の端子と判別できる。また、グランド側プローブ端子を接地できない場所でも、ほぼ接地電位の基準電位とすることができ、ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と接地電位と比較するゼロクロス時をわずかな誤差で検出できる。
【００２６】
金属板は、持ち運び可能な大きさ及び重量とすることにより、第１電源コンセントと第２電源コンセントの近傍で、金属板へグランド側プローブ端子を接触させ、ほぼ接地電位とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１乃至請求項５の発明によれば、第１電源コンセントと第２電源コンセントが、共通する単相３線式電力線に接続されているか否かを、第１電源コンセントと第２電源コンセントについて、個別にホット側端子の電位を基準電位と比較して判定するので、同時に両者の位相を比較するためにケーブルを配線することなく、第１電源コンセントと第２電源コンセントが離れた位置でも判定できる。
【００２８】
また、単相３線式電力線を通信線として利用する電力線搬送通信において、送信信号の信号電力が減衰するだけで、外観から接続状態を把握できない第１電源コンセントと第２電源コンセントの誤接続を簡単に検出でき、第１電源コンセントと同一の電力線に接続された第２電源コンセントを選択して、信号電力が減衰しない電力線搬送通信が可能となる。
【００２９】
また、請求項１の発明によれば、電圧検出回路、ゼロクロス検出回路、計時手段と、接続判定手段を備えるだけの簡単な装置で、第１電源コンセントと第２電源コンセントとの接続を判定できる。
【００３０】
これに加えて請求項２と請求項５の発明によれば、第１電源コンセントと第２電源コンセントが離れた位置に設置されていても、その近傍まで金属板を運び、グランド側プローブ端子を簡単にほぼ接地電位とすることができる。
【００３１】
また、電源コンセントのホット側端子の判定と、ゼロクロス時の検出の際に、グランド側プローブ端子を同一の金属板に接触させたまま、ほぼ接地電位とすることができる。
【００３２】
また、請求項３の発明によれば、第１ゼロクロス時や第２ゼロクロス時を記憶する記憶回路を備えることなく、フリーランカウンターと簡単な演算回路のみで、経過時間が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施の形態に係る単相３線式電力線の接続判定装置１と接続判定方法を、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、接続判定装置１のブロック図、図２は、単相３線式電力線１０に、第１電源コンセントＡと、４種類の第２電源コンセントＢ乃至Ｅが接続された状態を示す電源配線図、図３、第１電源コンセントＡに対する第２電源コンセントＢ乃至Ｅの各接続状態を判定する方法を示す説明図である。
【００３４】
図１に示すように、接続判定装置１は、ホット側プローブ端子２とグランド側プローブ端子３と、これらの一対のプローブ端子２、３間の電圧を検出する電圧検出回路４を備えている。電圧検出回路４で検出する電圧は、グランド側プローブ端子３の電位を基準電位として基準電位に対するホット側プローブ端子２の電位差であり、電圧検出回路４の出力側に接続されるＣＰＵ５とゼロクロスポイント検出回路６へ連続出力される。
【００３５】
ゼロクロスポイント検出回路６は、リセットボタン７の操作によってリセット信号を入力されると、電圧検出回路４から入力されるプローブ端子２、３間の検出電圧が負から正に転じる立ち上がりゼロクロスポイントのタイミング、すなわち、ホット側プローブ端子２の電位が上昇し、グランド側プローブ端子３の基準電位を越えるタイミングで、タイミング信号を生成し、その出力側に接続されたＣＰＵ５へ出力する。
【００３６】
ＣＰＵ５は、これらの回路４、６の他、表示装置８、フリーランカウンタ９、ＲＡＭ１１及びＲＯＭ１２に接続し、後述する第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを計測する計時手段と、経過時間ΔＴから、第１電源コンセントと第２電源コンセント間の接続状態を判定する接続判定手段を兼ねている。表示装置８は、ＣＰＵ５の制御によって、電圧検出回路４が検出した電圧や、ＣＰＵ５の接続判定手段による接続状態の判定結果を表示する。
【００３７】
フリーランカンカウンタ９は、図示しないクロックから発信されるクロック信号の周波数を分周し、単相３線式電力線１０に流れる交流周波数（例えば、５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚ）よりはるかに高い所定周波数で計数を繰り返すもので、ＣＰＵ５は、最初に立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号がゼロクロスポイント検出回路６から入力された時にフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第１ゼロクロス時を表す第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。続いて、ゼロクロスポイント検出回路６から立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が入力される毎に、入力時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、入力順に第２計数値、第３計数値・・としてＲＡＭ１１へ記憶し、接続判定装置１の電源ＯＦＦなどで接続判定装置１全体の動作がリセットされるまでこれを繰り返す。第２計数値、第３計数値・・は、第１ゼロクロス時と経過時間を比較する為に、第２電源コンセントから検出される第２ゼロクロス時を表すものであり、計時手段となるＣＰＵ５は、第２計数値以下の計数値がＲＡＭ１１へ記憶される毎に、その計数値から第１計数値を減じた値に、フリーランカンカウンタ９の計数周期を乗じ、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを算出する。
【００３８】
ＣＰＵ５は、この算定した経過時間ΔＴと、単相３線式電力線１０に流れる交流電圧の周期（例えば、交流周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓｅｃ）とを比較し、経過時間ΔＴが交流電圧の周期の整数倍であるときには、電源コンセント間の接続が同一電力線であると判定して、ＯＫを、整数倍とならない場合には、異なる電力線に接続されていると判定し、ＮＧを、表示装置８へ表示する。
【００３９】
尚、ＲＯＭ１２は、ブートプログラムやＣＰＵ５の上述の動作を実行するプログラム、表示装置８の表示データ、単相３線式電力線１０に流れる可能性のある交流電圧の複数の周期などを記憶するものである。
【００４０】
以下、この接続判定装置１を用いて、第１電源コンセントＡと、４通りに接続された第２電源コンセントＢ乃至Ｅ間との接続を判定する方法を説明する。ここでは、例えば、図２に示す単相３線式電力線１０の中性線Ｎと外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかを通信線として、第１電源コンセントＡに接続された通信装置と、第２電源コンセントＢ乃至Ｅのいずれかに接続された通信装置間で、信号電力の減衰がなく信号が伝送されるように、第１電源コンセントＡと同一の電力線に接続する第２電源コンセントを、第２電源コンセントＢ乃至Ｅから判定するものとする。
【００４１】
始めに、基準となる第１電源コンセントＡの近傍で、接続判定装置１のグランド側プローブ端子３を、接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位の基準電位とする。接地電位体としては、大地に接続されたアース端子が電源コンセントの周囲にあれば、アース端子が望ましいが、周囲に配線されていない場合には、床、壁などを接地電位体に代用する。また、本実施の形態では、持ち運びできる所定の重量と大きさで、大地に対して水平に支持し、更に金属板を床、壁などへ接触させた金属板を接地電位体として用いる。このように水平に支持し、床、壁などへ接触させた金属板は、接地面に対してより大きな静電容量が得られ、金属板へ接触させたグランド側プローブ端子３の電位をほぼ接地電位とすることができる。
【００４２】
グランド側プローブ端子３を金属板へ接触させた状態で、ホット側プローブ端子２を第１電源コンセントＡの一対のＬ、Ｒ端子に交互に接触させる。ホット側プローブ端子２を第１電源コンセントＡのＬ端子に接触させると、電圧検出回路４が検出したＬ端子の基準電位に対する電圧が表示装置８に表示され、また、Ｒ端子に接触させると、Ｒ端子の基準電位に対する電圧が表示装置８に表示される。図２に示すように、第１電源コンセントＡのＬ端子が、単相３線式電力線１０の中性線Ｎに、Ｒ端子が外線Ｐ１に接続しているものとすると、Ｒ端子に１００Ｖの交流電圧が印加されているので、Ｒ端子の電圧ＶＲがほぼ０ＶのＬ端子の電圧ＶＬに比べて、高い電位差が表示される。従って、以上の操作から、第１電源コンセントＡのＬ端子が接続するグランド側端子と、Ｒ端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかに接続するホット側端子であることが判明する。但し、Ｒ端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれに接続しているかは、不明である。
【００４３】
続いて、グランド側プローブ端子３を、ほぼ接地電位の基準電位としたまま、ホット側プローブ端子２をホット側端子と判明した第１電源コンセントＡのＲ端子に接触させ、電圧検出回路４でＲ端子の電圧を連続して検出させる。尚、上述の操作で、第１電源コンセントＡのＬ端子は、接地された中性線Ｎに接続していることが判明しているので、この操作では、Ｌ端子を接地電位体としてグランド側プローブ端子３を接触させてもよい。
【００４４】
電圧検出回路４で連続して検出されるＲ端子の電圧ＶＲは、ゼロクロスポイント検出回路６へ連続出力され、Ｒ端子の電圧ＶＲが負電圧から正電圧に移行する立ち上がりゼロクロスポイントがＲ端子に印加される交流電圧の周期で検出される。この状態で、操作者がリセットボタン７を操作し、リセット信号をゼロクロスポイント検出回路６へ入力すると、その後最初に検出した立ち上がりゼロクロスポイントのタイミングで、タイミング信号がＣＰＵ５に出力される。
【００４５】
ＣＰＵ５は、起動後、最初に立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が、ゼロクロスポイント検出回路６から入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第１ゼロクロス時ｔＡを表す第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。
【００４６】
第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶されると、ＣＰＵ５は、第１電源コンセントＡに対する検出操作が完了したものとして、その旨を表示装置８へ表示する。操作者は、その表示を確認して、第１電源コンセントＡと同一の電力線に接続されか否かを判定しようとする第２電源コンセントの近傍へ接続判定装置１と金属板を運び、第１電源コンセントＡに対する操作と同じ操作を繰り返す。
【００４７】
第２電源コンセントは、一対のＬ、Ｒ端子の一方が中性線Ｎに、他方が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかに接続する４通りの組み合わせで接続された第２電源コンセントＢ乃至Ｅのいずれかの接続状態で電力線１０に接続している。
【００４８】
始めに、第２電源コンセントの近傍で、接続判定装置１のグランド側プローブ端子３を、水平に支持し、床、壁などへ接触させ、水平に支持した金属板に接触させ、ほぼ接地電位の基準電位とする。この状態で、ホット側プローブ端子２を第２電源コンセントの一対のＬ、Ｒ端子に交互に接触させ、表示装置８に高い電位差が表示されたときに接触させていた端子をホット側端子とする。ホット側プローブ端子２をＬ端子に接触させたときに高い電位差が検出されれば、第２電源コンセントＣ、Ｄのいずれかの接続状態であり、Ｒ端子に接触させたときに高い電位差が検出されれば、第２電源コンセントＢ、Ｅのいずれかの接続状態である。
【００４９】
続いて、グランド側プローブ端子３を、ほぼ接地電位の基準電位としたまま、ホット側プローブ端子２を第２電源コンセントの判明したホット側端子に接触させ、電圧検出回路４でホット側端子の電圧を連続して検出する。尚、この操作でも、第２電源コンセントの他側の端子は、接地された中性線Ｎに接続していることが判明しているので、グランド側プローブ端子３を判明したグランド側端子へ接触させてもよい。
【００５０】
電圧検出回路４で連続して検出されるホット側端子の電圧（第２電源コンセントＣ、Ｄでは電圧ＶＬは、第２電源コンセントＢ、Ｅでは、電圧ＶＲ）は、ゼロクロスポイント検出回路６に連続出力され、負電圧から正電圧に移行する立ち上がりゼロクロスポイントがホット側端子に印加される交流電圧の周期で検出される。この状態で、操作者が再びリセットボタン７を操作し、リセット信号をゼロクロスポイント検出回路６へ入力すると、その後最初に検出した立ち上がりゼロクロスポイントのタイミング（図３のｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥ）で、２度目のタイミング信号がＣＰＵ５に出力される。
【００５１】
ＣＰＵ５は、最初のタイミング信号が入力された以降に、再びゼロクロスポイント検出回路６から立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第２ゼロクロス時を表す第２計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。
【００５２】
第２計数値をＲＡＭ１１へ記憶すると、ＣＰＵ５は、第２計数値から第１計数値を減じた値に、フリーランカンカウンタ９の計数周期を乗じ、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを算出する。そして算定した経過時間ΔＴと、単相３線式電力線１０に流れる交流電圧の周期とを比較し、経過時間ΔＴが交流電圧の周期の整数倍であるときには、電源コンセント間の接続が同一電力線であると判定して、ＯＫを、整数倍とならない場合には、異なる電力線に接続されていると判定し、ＮＧを、表示装置８へ表示する。例えば、図３に示す接続状態であれば、第２電源コンセントＢ、Ｃには、第１電源コンセントＡと同相の交流電圧が印加されているので、第２ゼロクロス時ｔＢ、ｔＣと第１ゼロクロス時ｔＡの差である経過時間ΔＴは、交流周期の整数倍であり、第２電源コンセントＢ、Ｃについて検出操作した場合には、表示装置８にＯＫが表示される。一方、第２電源コンセントＤ、Ｅには、第１電源コンセントＡと逆相の交流電圧が印加されているので、第２ゼロクロス時ｔＤ、ｔＥと第１ゼロクロス時ｔＡの差である経過時間ΔＴは、交流周期の整数倍に半周期ずれ、第２電源コンセントＤ、Ｅについて操作した場合には、表示装置８にＮＧが表示される。これらの表示から、操作者は検出操作を行った第２電源コンセントが、第１電源コンセントと同一配電線１０に接続されたものかどうかを知ることができる。
【００５３】
ＣＰＵ５は、接続判定装置１全体の動作がリセットされない限り、その後、ゼロクロスポイント検出回路６からタイミング信号が入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第２ゼロクロス時を表す計数値とし、同様に第１ゼロクロス時との比較、判定処理を繰り返す。従って、検出操作を行った第２電源コンセントの接続判定結果でＮＧの表示が出た場合には、そのまま他の第２電源コンセントについて同じ検出操作を繰り返し、第１電源コンセントと同一配電線１０に接続された第２電源コンセントを探し出すことができる。またＮＧの表示が出た第２電源コンセントについては、逆相で接続されていることが明らかであるので、異相間カプラーを接続するなど、信号電力の減衰を防ぐ手段を講じることができる。
【００５４】
上述の実施の形態は、家庭内に配線される単相３線式電力線で説明したが、単相３線式の電力線により配電されるものであれば、商業ビル、工場内の異なる位置に配設される電源コンセント間の接続を判定する場合にも適用できる。
【００５５】
また、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを、フリーランカンカウンタの計数値を用いて算定したが、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時の絶対時間を検出し、その時間差を経過時間ΔＴとしてもよい。また、経過時間ΔＴは、かならずしも直接求めずに、第１ゼロクロス時から交流電圧の周期で発信信号の発信を繰り返す発信手段を用いて、第２ゼロクロス時に発信信号が発信されたかどうかで、経過時間ΔＴが交流電圧周期の整数倍であるかどうかを判定してもよい。
【００５６】
また、上述の実施の形態では、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時は、ホット側プローブ端子の電位の上昇中に、ほぼ接地電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイントとしたが、ホット側プローブ端子の電位の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントを、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時としてもよい。
【００５７】
また、接地電位体は、なるべく大きな金属板を用いて、床や壁等へ接触させるかその近傍で平行に配置するのが望ましいが、Ｌ端子若しくはＲ端子との間でいずれとの電位差が大きいかを判定できれば、より簡単な構造であってもよく、配置位置やその姿勢についても制約する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、単相３線式電力線を信号線として利用する電力線搬送通信において、通信機器を接続する電源コンセントの選定に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る接続判定装置１のブロック図である。
【図２】単相３線式電力線１０に、第１電源コンセントＡと、４種類の第２電源コンセントＢ乃至Ｅが接続された状態を示す電源配線図である。
【図３】第１電源コンセントＡに対する第２電源コンセントＢ乃至Ｅの各接続状態を判定する方法を示す説明図である。
【図４】単相３線式の配電方式を示す配電図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 接続判定装置
２ ホット側プローブ端子
３ グランド側プローブ端子
４ 電圧検出回路
５ ＣＰＵ（計時手段、接続判定回路）
６ ゼロクロスポイント検出回路（ゼロクロス検出回路）
１０ 単相３線式電力線
Ｎ 中性線
Ｐ１ 第１外線
Ｐ２ 第２外線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相３線式電力線に接続する２種類の電源コンセントが同位相の電力線に接続されているか否かを判定する単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法に関し、更に詳しくは、２種類の電源コンセントのホット側端子が単相３線式電力線の同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているか否かを判定する単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の電気機器には、交流１００Ｖを電源とする照明器具、冷蔵庫、テレビジョン受像器などの一般家電機器の他に、消費電力が大きく交流２００Ｖを電源として設計された空調機などの機器があり、これらの機器を共通する電力線で配電する単相３線式の配電方式が一般に採用されている。
【０００３】
この配電方式は、図４に示すように、６６００Ｖの高圧配電線１０１を配電用変圧器１０２である柱上変圧器で降圧し、中性線Ｎと外線Ｐ１、Ｐ２からなる３線の商用電力線が屋内に配線される。中性線Ｎは、配電用変圧器１０２の二次巻線の中間タップから引き出され、外線Ｐ１、Ｐ２は、二次巻線の両端から引き出される。中性線Ｎは、一般に接地され、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２に１００Ｖの交流電圧が配電されるとともに、外線Ｐ１と外線Ｐ２の電位は、逆相の関係にあるので、外線Ｐ１と外線Ｐ２間には、２００Ｖの交流電圧が配電される。従って、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２に接続する電源コンセント１０３に機器の電源プラグを差し込めば、交流１００Ｖの電源が得られ、外線Ｐ１と外線Ｐ２に接続する電源コンセント１０４に電源プラグを差し込めば、交流２００Ｖの電源が得られる。
【０００４】
一方、交流１００Ｖを給電する電源コンセント１０３を、中性線Ｎと外線Ｐ１若しくは中性線Ｎと外線Ｐ２のいずれに接続するか、すなわち電源コンセントのホット側端子１０３ｐが外線Ｐ１と外線Ｐ２のいずれに接続するかは、特に制約がなく、また、いずれであっても交流１００Ｖの電源が供給されるので、従来、その接続が問題となることはなかった。
【０００５】
しかしながら、近年、スペクトラム拡散変調方式などの変調方式を用い、家庭内に配線される電力線を利用して通信を行ういわゆるＰＬＣ（電力線搬送通信）方式が着目され、家庭内の異なる位置に設置された交流１００Ｖを給電する電源コンセント１０３へ変復調装置１０５の電源プラグを差し込み、電力線を信号線として、変復調装置に接続する端末機器間のデータ通信を行う電力線搬送通信が実用化されている。
【０００６】
この電力線搬送通信において、図４に示すように、送信側の電源コンセント１０３Ａのホット側端子１０３Ａｐと受信側の電源コンセント１０３Ｂのホット側端子１０３Ｂｐが、それぞれ異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているものとすると、受信側端末に到達する信号は大きく減衰し、良好な通信が保てないものとなった。例えば、１０ｄＢｍの送信信号の一方の中性線Ｎと一方の外線Ｐ１へ重畳し、同相である中性線Ｎと一方の外線Ｐ１と、異相である中性線Ｎと外線Ｐ２間に表れる電力を比較すると、１０ＫＨｚ以上の周波数帯域で同相間に比べで異相間では３０ｄＢｍ以上減衰し、信号電力が−５０ｄＢｍとなり復調できない場合が生じていた。
【０００７】
そこで、従来、中性線Ｎと外線Ｐ１間と、中性線Ｎと外線Ｐ２間のいずれかに接続を切り換えるスイッチング回路と、変復調装置と、受信データメモリとを備え、一方の配電線間に流れる信号を一度復調して受信データメモリに記憶し、受信データメモリから読み出し、あらためて変調した信号を、スイッチング回路の接続を切り換えて他方の配電線間に出力する電力線路選択装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この電力線路選択装置によれば、電源コンセントのホット側端子が異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続された端末機器間であっても、電力線路選択装置を介して信号が伝送されるので、減衰することなく受信側端末装置で復調可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−５０６３３号公報（第６頁右上欄第５行乃至第７頁右上欄第２行、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この電力線路選択装置を配電線間に接続する従来方法は、大がかりで高価な装置を用意する必要があり、家庭内で電灯線を信号線として使用することにより、可能な限り既存の通信環境を維持したまま通信を行う電力線搬送通信には不向きである。
【００１０】
交流１００Ｖを給電する電源コンセントのホット側端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれに接続されているかを知ることができれば問題はないが、その接続に特定の制約がなく、また、外観からその接続状態を知ることはできない。その結果、第１電源コンセントと第２電源コンセントが異なる外線に接続されていても、送信信号の信号電力が減衰するだけで、外観からその誤接続を把握できず、その原因に気付かないまま、通信を継続する恐れがあった。
【００１１】
一組の電源コンセントのホット側端子が同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されていれば、電源コンセントの端子間に給電される交流電圧は、同相となり、異なる外線Ｐ１、Ｐ２に接続されていれば、逆相となるので、両者の電圧波形を比較して、同相となる関係の一組の電源コンセントを選択すれば、上述の問題は解決される。しかしながら、両者の位相を同時に比較するためには、比較判定装置を一組の電源コンセントのそれぞれに接続させる必要があり、一組の電源コンセントが家庭内の一階と二階など、離れた位置にある場合に両者に接続する長いケーブルを用意することは実用的ではなく、接続状態を簡単に判定することはできなかった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、一組の電源コンセントが同一の外線Ｐ１、Ｐ２に接続されているかどうかを判定できる単相３線式電力線の接続判定装置と接続判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、請求項１の単相３線式電力線の接続判定装置は、接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子と単相３線式電力線に接続する電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する電圧検出回路と、電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方のゼロクロス時を検出するゼロクロス検出回路と、
第１電源コンセントのホット側端子へホット側プローブ端子を接触させて検出する第１ゼロクロス時から、第２電源コンセントのホット側端子へホット側プローブ端子を接触させて検出する第２ゼロクロス時までの経過時間を計測する計時手段と、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が、交流電圧の周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子は、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定する接続判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線には、交流電圧が印加され、一方、中性線は接地されるので、ホット側プローブ端子を接触させて高い電位差が検出される側の電源コンセントの端子を、第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する。
【００１５】
第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍であるときには、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子に同相の交流電圧が印加されることとなり、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定できる。第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子が、第１外線と第２外線のそれぞれに分かれて接続されている場合には、逆相の交流電圧が印加されるので、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍に半周期ずれ、共通する外線に接続されるとは判定されない。
【００１６】
請求項２の単相３線式電力線の接続判定装置は、接地電位体が、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする。
【００１７】
接地面に平行に支持した金属板は、接地面との間に大きな浮遊容量が得られ、ほぼ接地電位とすることができる。従って、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子との間に高い電位差が発生し、接地された電位差が少ない他側の端子と判別できる。また、グランド側プローブ端子を接地できない場所でも、基準電位をほぼ接地電位とすることができ、ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と接地電位と比較するゼロクロスポイントをわずかな誤差で検出できる。
【００１８】
金属板は、持ち運び可能な大きさ及び重量とすることにより、第１電源コンセントと第２電源コンセントの近傍で、金属板へグランド側プローブ端子を接触させ、ほぼ接地電位とすることができる。
【００１９】
請求項３の単相３線式電力線の接続判定装置は、計時手段が、フリーランカンウターの計数値の差から経過時間を換算する計時タイマであることを特徴とする。
【００２０】
フリーランカウンターは、等時間間隔で計数するので、第１ゼロクロス時の計数値と第２ゼロクロス時の計数値の差に、計数時間間隔を乗じて、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が得られる。
【００２１】
請求項４の単相３線式電力線の接続判定方法は、単相３線式電力線に接続する第１電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、基準電位としたグランド側プローブ端子と第１電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する第１電源コンセントのホット側端子として、ホット側プローブ端子を接触させ、第１電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方の第１ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクスロ時を記憶し、単相３線式電力線に接続する第２電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、基準電位としたグランド側プローブ端子と第２電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する第２電源コンセントのホット側端子として、ホット側プローブ端子を接触させ、第２電源コンセントのホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、第１ゼロクロス時と同じ立ち上がりゼロクロスポイント若しくは立ち下がりゼロクロスポイントで、交流電圧の電位と基準電位が交差する第２ゼロクロス時を検出し、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間が、交流電圧の周期の整数倍であるときに、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子は、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定する、ことを特徴とする。
【００２２】
単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線には、交流電圧が印加され、一方、中性線は接地されるので、ホット側プローブ端子を接触させて高い電位差が検出される側の電源コンセントの端子を、第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する。
【００２３】
第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍であるときには、第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子に同相の交流電圧が印加されることとなり、共通する第１外線若しくは第２外線に接続されていると判定できる。第１電源コンセントと第２電源コンセントのホット側端子が、第１外線と第２外線のそれぞれに分かれて接続されている場合には、逆相の交流電圧が印加されるので、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間は、交流電圧の周期の整数倍に半周期ずれ、共通する外線に接続されるとは判定されない。
【００２４】
請求項５の単相３線式電力線の接続判定方法は、接地電位体が、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする。
【００２５】
接地面に平行に支持した金属板は、接地面との間に大きな浮遊容量が得られ、ほぼ接地電位とすることができる。従って、単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子との間に高い電位差が発生し、接地された他側の端子と判別できる。また、グランド側プローブ端子を接地できない場所でも、ほぼ接地電位の基準電位とすることができ、ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と接地電位と比較するゼロクロス時をわずかな誤差で検出できる。
【００２６】
金属板は、持ち運び可能な大きさ及び重量とすることにより、第１電源コンセントと第２電源コンセントの近傍で、金属板へグランド側プローブ端子を接触させ、ほぼ接地電位とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１乃至請求項５の発明によれば、第１電源コンセントと第２電源コンセントが、共通する単相３線式電力線に接続されているか否かを、第１電源コンセントと第２電源コンセントについて、個別にホット側端子の電位を基準電位と比較して判定するので、同時に両者の位相を比較するためにケーブルを配線することなく、第１電源コンセントと第２電源コンセントが離れた位置でも判定できる。
【００２８】
また、単相３線式電力線を通信線として利用する電力線搬送通信において、送信信号の信号電力が減衰するだけで、外観から接続状態を把握できない第１電源コンセントと第２電源コンセントの誤接続を簡単に検出でき、第１電源コンセントと同一の電力線に接続された第２電源コンセントを選択して、信号電力が減衰しない電力線搬送通信が可能となる。
【００２９】
また、請求項１の発明によれば、電圧検出回路、ゼロクロス検出回路、計時手段と、接続判定手段を備えるだけの簡単な装置で、第１電源コンセントと第２電源コンセントとの接続を判定できる。
【００３０】
これに加えて請求項２と請求項５の発明によれば、第１電源コンセントと第２電源コンセントが離れた位置に設置されていても、その近傍まで金属板を運び、グランド側プローブ端子を簡単にほぼ接地電位とすることができる。
【００３１】
また、電源コンセントのホット側端子の判定と、ゼロクロス時の検出の際に、グランド側プローブ端子を同一の金属板に接触させたまま、ほぼ接地電位とすることができる。
【００３２】
また、請求項３の発明によれば、第１ゼロクロス時や第２ゼロクロス時を記憶する記憶回路を備えることなく、フリーランカウンターと簡単な演算回路のみで、経過時間が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施の形態に係る単相３線式電力線の接続判定装置１と接続判定方法を、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、接続判定装置１のブロック図、図２は、単相３線式電力線１０に、第１電源コンセントＡと、４種類の第２電源コンセントＢ乃至Ｅが接続された状態を示す電源配線図、図３、第１電源コンセントＡに対する第２電源コンセントＢ乃至Ｅの各接続状態を判定する方法を示す説明図である。
【００３４】
図１に示すように、接続判定装置１は、ホット側プローブ端子２とグランド側プローブ端子３と、これらの一対のプローブ端子２、３間の電圧を検出する電圧検出回路４を備えている。電圧検出回路４で検出する電圧は、グランド側プローブ端子３の電位を基準電位として基準電位に対するホット側プローブ端子２の電位差であり、電圧検出回路４の出力側に接続されるＣＰＵ５とゼロクロスポイント検出回路６へ連続出力される。
【００３５】
ゼロクロスポイント検出回路６は、リセットボタン７の操作によってリセット信号を入力されると、電圧検出回路４から入力されるプローブ端子２、３間の検出電圧が負から正に転じる立ち上がりゼロクロスポイントのタイミング、すなわち、ホット側プローブ端子２の電位が上昇し、グランド側プローブ端子３の基準電位を越えるタイミングで、タイミング信号を生成し、その出力側に接続されたＣＰＵ５へ出力する。
【００３６】
ＣＰＵ５は、これらの回路４、６の他、表示装置８、フリーランカウンタ９、ＲＡＭ１１及びＲＯＭ１２に接続し、後述する第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを計測する計時手段と、経過時間ΔＴから、第１電源コンセントと第２電源コンセント間の接続状態を判定する接続判定手段を兼ねている。表示装置８は、ＣＰＵ５の制御によって、電圧検出回路４が検出した電圧や、ＣＰＵ５の接続判定手段による接続状態の判定結果を表示する。
【００３７】
フリーランカンカウンタ９は、図示しないクロックから発信されるクロック信号の周波数を分周し、単相３線式電力線１０に流れる交流周波数（例えば、５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚ）よりはるかに高い所定周波数で計数を繰り返すもので、ＣＰＵ５は、最初に立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号がゼロクロスポイント検出回路６から入力された時にフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第１ゼロクロス時を表す第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。続いて、ゼロクロスポイント検出回路６から立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が入力される毎に、入力時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、入力順に第２計数値、第３計数値・・としてＲＡＭ１１へ記憶し、接続判定装置１の電源ＯＦＦなどで接続判定装置１全体の動作がリセットされるまでこれを繰り返す。第２計数値、第３計数値・・は、第１ゼロクロス時と経過時間を比較する為に、第２電源コンセントから検出される第２ゼロクロス時を表すものであり、計時手段となるＣＰＵ５は、第２計数値以下の計数値がＲＡＭ１１へ記憶される毎に、その計数値から第１計数値を減じた値に、フリーランカンカウンタ９の計数周期を乗じ、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを算出する。
【００３８】
ＣＰＵ５は、この算定した経過時間ΔＴと、単相３線式電力線１０に流れる交流電圧の周期（例えば、交流周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓｅｃ）とを比較し、経過時間ΔＴが交流電圧の周期の整数倍であるときには、電源コンセント間の接続が同一電力線であると判定して、ＯＫを、整数倍とならない場合には、異なる電力線に接続されていると判定し、ＮＧを、表示装置８へ表示する。
【００３９】
尚、ＲＯＭ１２は、ブートプログラムやＣＰＵ５の上述の動作を実行するプログラム、表示装置８の表示データ、単相３線式電力線１０に流れる可能性のある交流電圧の複数の周期などを記憶するものである。
【００４０】
以下、この接続判定装置１を用いて、第１電源コンセントＡと、４通りに接続された第２電源コンセントＢ乃至Ｅ間との接続を判定する方法を説明する。ここでは、例えば、図２に示す単相３線式電力線１０の中性線Ｎと外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかを通信線として、第１電源コンセントＡに接続された通信装置と、第２電源コンセントＢ乃至Ｅのいずれかに接続された通信装置間で、信号電力の減衰がなく信号が伝送されるように、第１電源コンセントＡと同一の電力線に接続する第２電源コンセントを、第２電源コンセントＢ乃至Ｅから判定するものとする。
【００４１】
始めに、基準となる第１電源コンセントＡの近傍で、接続判定装置１のグランド側プローブ端子３を、接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位の基準電位とする。接地電位体としては、大地に接続されたアース端子が電源コンセントの周囲にあれば、アース端子が望ましいが、周囲に配線されていない場合には、床、壁などを接地電位体に代用する。また、本実施の形態では、持ち運びできる所定の重量と大きさで、大地に対して水平に支持し、更に金属板を床、壁などへ接触させた金属板を接地電位体として用いる。このように水平に支持し、床、壁などへ接触させた金属板は、接地面に対してより大きな静電容量が得られ、金属板へ接触させたグランド側プローブ端子３の電位をほぼ接地電位とすることができる。
【００４２】
グランド側プローブ端子３を金属板へ接触させた状態で、ホット側プローブ端子２を第１電源コンセントＡの一対のＬ、Ｒ端子に交互に接触させる。ホット側プローブ端子２を第１電源コンセントＡのＬ端子に接触させると、電圧検出回路４が検出したＬ端子の基準電位に対する電圧が表示装置８に表示され、また、Ｒ端子に接触させると、Ｒ端子の基準電位に対する電圧が表示装置８に表示される。図２に示すように、第１電源コンセントＡのＬ端子が、単相３線式電力線１０の中性線Ｎに、Ｒ端子が外線Ｐ１に接続しているものとすると、Ｒ端子に１００Ｖの交流電圧が印加されているので、Ｒ端子の電圧ＶＲがほぼ０ＶのＬ端子の電圧ＶＬに比べて、高い電位差が表示される。従って、以上の操作から、第１電源コンセントＡのＬ端子が接続するグランド側端子と、Ｒ端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかに接続するホット側端子であることが判明する。但し、Ｒ端子が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれに接続しているかは、不明である。
【００４３】
続いて、グランド側プローブ端子３を、ほぼ接地電位の基準電位としたまま、ホット側プローブ端子２をホット側端子と判明した第１電源コンセントＡのＲ端子に接触させ、電圧検出回路４でＲ端子の電圧を連続して検出させる。尚、上述の操作で、第１電源コンセントＡのＬ端子は、接地された中性線Ｎに接続していることが判明しているので、この操作では、Ｌ端子を接地電位体としてグランド側プローブ端子３を接触させてもよい。
【００４４】
電圧検出回路４で連続して検出されるＲ端子の電圧ＶＲは、ゼロクロスポイント検出回路６へ連続出力され、Ｒ端子の電圧ＶＲが負電圧から正電圧に移行する立ち上がりゼロクロスポイントがＲ端子に印加される交流電圧の周期で検出される。この状態で、操作者がリセットボタン７を操作し、リセット信号をゼロクロスポイント検出回路６へ入力すると、その後最初に検出した立ち上がりゼロクロスポイントのタイミングで、タイミング信号がＣＰＵ５に出力される。
【００４５】
ＣＰＵ５は、起動後、最初に立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が、ゼロクロスポイント検出回路６から入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第１ゼロクロス時ｔＡを表す第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。
【００４６】
第１計数値としてＲＡＭ１１へ記憶されると、ＣＰＵ５は、第１電源コンセントＡに対する検出操作が完了したものとして、その旨を表示装置８へ表示する。操作者は、その表示を確認して、第１電源コンセントＡと同一の電力線に接続されか否かを判定しようとする第２電源コンセントの近傍へ接続判定装置１と金属板を運び、第１電源コンセントＡに対する操作と同じ操作を繰り返す。
【００４７】
第２電源コンセントは、一対のＬ、Ｒ端子の一方が中性線Ｎに、他方が外線Ｐ１、Ｐ２のいずれかに接続する４通りの組み合わせで接続された第２電源コンセントＢ乃至Ｅのいずれかの接続状態で電力線１０に接続している。
【００４８】
始めに、第２電源コンセントの近傍で、接続判定装置１のグランド側プローブ端子３を、水平に支持し、床、壁などへ接触させ、水平に支持した金属板に接触させ、ほぼ接地電位の基準電位とする。この状態で、ホット側プローブ端子２を第２電源コンセントの一対のＬ、Ｒ端子に交互に接触させ、表示装置８に高い電位差が表示されたときに接触させていた端子をホット側端子とする。ホット側プローブ端子２をＬ端子に接触させたときに高い電位差が検出されれば、第２電源コンセントＣ、Ｄのいずれかの接続状態であり、Ｒ端子に接触させたときに高い電位差が検出されれば、第２電源コンセントＢ、Ｅのいずれかの接続状態である。
【００４９】
続いて、グランド側プローブ端子３を、ほぼ接地電位の基準電位としたまま、ホット側プローブ端子２を第２電源コンセントの判明したホット側端子に接触させ、電圧検出回路４でホット側端子の電圧を連続して検出する。尚、この操作でも、第２電源コンセントの他側の端子は、接地された中性線Ｎに接続していることが判明しているので、グランド側プローブ端子３を判明したグランド側端子へ接触させてもよい。
【００５０】
電圧検出回路４で連続して検出されるホット側端子の電圧（第２電源コンセントＣ、Ｄでは電圧ＶＬは、第２電源コンセントＢ、Ｅでは、電圧ＶＲ）は、ゼロクロスポイント検出回路６に連続出力され、負電圧から正電圧に移行する立ち上がりゼロクロスポイントがホット側端子に印加される交流電圧の周期で検出される。この状態で、操作者が再びリセットボタン７を操作し、リセット信号をゼロクロスポイント検出回路６へ入力すると、その後最初に検出した立ち上がりゼロクロスポイントのタイミング（図３のｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥ）で、２度目のタイミング信号がＣＰＵ５に出力される。
【００５１】
ＣＰＵ５は、最初のタイミング信号が入力された以降に、再びゼロクロスポイント検出回路６から立ち上がりゼロクロスポイントを表すタイミング信号が入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第２ゼロクロス時を表す第２計数値としてＲＡＭ１１へ記憶する。
【００５２】
第２計数値をＲＡＭ１１へ記憶すると、ＣＰＵ５は、第２計数値から第１計数値を減じた値に、フリーランカンカウンタ９の計数周期を乗じ、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを算出する。そして算定した経過時間ΔＴと、単相３線式電力線１０に流れる交流電圧の周期とを比較し、経過時間ΔＴが交流電圧の周期の整数倍であるときには、電源コンセント間の接続が同一電力線であると判定して、ＯＫを、整数倍とならない場合には、異なる電力線に接続されていると判定し、ＮＧを、表示装置８へ表示する。例えば、図３に示す接続状態であれば、第２電源コンセントＢ、Ｃには、第１電源コンセントＡと同相の交流電圧が印加されているので、第２ゼロクロス時ｔＢ、ｔＣと第１ゼロクロス時ｔＡの差である経過時間ΔＴは、交流周期の整数倍であり、第２電源コンセントＢ、Ｃについて検出操作した場合には、表示装置８にＯＫが表示される。一方、第２電源コンセントＤ、Ｅには、第１電源コンセントＡと逆相の交流電圧が印加されているので、第２ゼロクロス時ｔＤ、ｔＥと第１ゼロクロス時ｔＡの差である経過時間ΔＴは、交流周期の整数倍に半周期ずれ、第２電源コンセントＤ、Ｅについて操作した場合には、表示装置８にＮＧが表示される。これらの表示から、操作者は検出操作を行った第２電源コンセントが、第１電源コンセントと同一配電線１０に接続されたものかどうかを知ることができる。
【００５３】
ＣＰＵ５は、接続判定装置１全体の動作がリセットされない限り、その後、ゼロクロスポイント検出回路６からタイミング信号が入力されると、その時のフリーランカンカウンタ９から入力される計数値を、第２ゼロクロス時を表す計数値とし、同様に第１ゼロクロス時との比較、判定処理を繰り返す。従って、検出操作を行った第２電源コンセントの接続判定結果でＮＧの表示が出た場合には、そのまま他の第２電源コンセントについて同じ検出操作を繰り返し、第１電源コンセントと同一配電線１０に接続された第２電源コンセントを探し出すことができる。またＮＧの表示が出た第２電源コンセントについては、逆相で接続されていることが明らかであるので、異相間カプラーを接続するなど、信号電力の減衰を防ぐ手段を講じることができる。
【００５４】
上述の実施の形態は、家庭内に配線される単相３線式電力線で説明したが、単相３線式の電力線により配電されるものであれば、商業ビル、工場内の異なる位置に配設される電源コンセント間の接続を判定する場合にも適用できる。
【００５５】
また、第１ゼロクロス時から第２ゼロクロス時までの経過時間ΔＴを、フリーランカンカウンタの計数値を用いて算定したが、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時の絶対時間を検出し、その時間差を経過時間ΔＴとしてもよい。また、経過時間ΔＴは、かならずしも直接求めずに、第１ゼロクロス時から交流電圧の周期で発信信号の発信を繰り返す発信手段を用いて、第２ゼロクロス時に発信信号が発信されたかどうかで、経過時間ΔＴが交流電圧周期の整数倍であるかどうかを判定してもよい。
【００５６】
また、上述の実施の形態では、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時は、ホット側プローブ端子の電位の上昇中に、ほぼ接地電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイントとしたが、ホット側プローブ端子の電位の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントを、第１ゼロクロス時と第２ゼロクロス時としてもよい。
【００５７】
また、接地電位体は、なるべく大きな金属板を用いて、床や壁等へ接触させるかその近傍で平行に配置するのが望ましいが、Ｌ端子若しくはＲ端子との間でいずれとの電位差が大きいかを判定できれば、より簡単な構造であってもよく、配置位置やその姿勢についても制約する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、単相３線式電力線を信号線として利用する電力線搬送通信において、通信機器を接続する電源コンセントの選定に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る接続判定装置１のブロック図である。
【図２】単相３線式電力線１０に、第１電源コンセントＡと、４種類の第２電源コンセントＢ乃至Ｅが接続された状態を示す電源配線図である。
【図３】第１電源コンセントＡに対する第２電源コンセントＢ乃至Ｅの各接続状態を判定する方法を示す説明図である。
【図４】単相３線式の配電方式を示す配電図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 接続判定装置
２ ホット側プローブ端子
３ グランド側プローブ端子
４ 電圧検出回路
５ ＣＰＵ（計時手段、接続判定回路）
６ ゼロクロスポイント検出回路（ゼロクロス検出回路）
１０ 単相３線式電力線
Ｎ 中性線
Ｐ１ 第１外線
Ｐ２ 第２外線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子と、単相３線式電力線に接続する電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する電圧検出回路と、
電源コンセントの前記ホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方のゼロクロス時を検出するゼロクロス検出回路と、
第１電源コンセントの前記ホット側端子へ前記ホット側プローブ端子を接触させて検出する第１ゼロクロス時から、第２電源コンセントの前記ホット側端子へ前記ホット側プローブ端子を接触させて検出する第２ゼロクロス時までの経過時間を計測する計時手段と、
前記第１ゼロクロス時から前記第２ゼロクロス時までの経過時間が、前記交流電圧の周期の整数倍であるときに、前記第１電源コンセントと前記第２電源コンセントの前記ホット側端子は、共通する前記第１外線若しくは前記第２外線に接続されていると判定する接続判定手段と、
を備えたことを特徴とする単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項２】
接地電位体は、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする請求項１に記載の単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項３】
計時手段は、フリーランカンウターの計数値の差から前記経過時間を換算する計時タイマであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項４】
単相３線式電力線に接続する第１電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、
基準電位とした前記グランド側プローブ端子と前記第１電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する前記第１電源コンセントのホット側端子として、前記ホット側プローブ端子を接触させ、
前記第１電源コンセントのホット側端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させた前記グランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に前記基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に前記基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方の第１ゼロクロス時を検出し、
前記第１ゼロクスロ時を記憶し、
前記単相３線式電力線に接続する第２電源コンセントの近傍で、前記グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、
基準電位とした前記グランド側プローブ端子と前記第２電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する前記第２電源コンセントのホット側端子として、前記ホット側プローブ端子を接触させ、
前記第２電源コンセントのホット側端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、前記接地電位体に接触させた前記グランド側プローブ端子の基準電位を比較し、前記第１ゼロクロス時と同じ立ち上がりゼロクロスポイント若しくは立ち下がりゼロクロスポイントで、前記交流電圧の電位と基準電位が交差する第２ゼロクロス時を検出し、
前記第１ゼロクロス時から前記第２ゼロクロス時までの経過時間が、前記交流電圧の周期の整数倍であるときに、前記第１電源コンセントと前記第２電源コンセントの前記ホット側端子は、共通する前記第１外線若しくは前記第２外線に接続されていると判定する、
ことを特徴とする単相３線式電力線の接続判定方法。
【請求項５】
接地電位体は、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする請求項４に記載の単相３線式電力線の接続判定方法。
【請求項１】
接地電位体に接触させ、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子と、単相３線式電力線に接続する電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続するホット側端子と判別する電圧検出回路と、
電源コンセントの前記ホット側端子へ接触させたホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、ほぼ接地電位としたグランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方のゼロクロス時を検出するゼロクロス検出回路と、
第１電源コンセントの前記ホット側端子へ前記ホット側プローブ端子を接触させて検出する第１ゼロクロス時から、第２電源コンセントの前記ホット側端子へ前記ホット側プローブ端子を接触させて検出する第２ゼロクロス時までの経過時間を計測する計時手段と、
前記第１ゼロクロス時から前記第２ゼロクロス時までの経過時間が、前記交流電圧の周期の整数倍であるときに、前記第１電源コンセントと前記第２電源コンセントの前記ホット側端子は、共通する前記第１外線若しくは前記第２外線に接続されていると判定する接続判定手段と、
を備えたことを特徴とする単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項２】
接地電位体は、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする請求項１に記載の単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項３】
計時手段は、フリーランカンウターの計数値の差から前記経過時間を換算する計時タイマであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単相３線式電力線の接続判定装置。
【請求項４】
単相３線式電力線に接続する第１電源コンセントの近傍で、グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、
基準電位とした前記グランド側プローブ端子と前記第１電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させたホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する前記第１電源コンセントのホット側端子として、前記ホット側プローブ端子を接触させ、
前記第１電源コンセントのホット側端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、接地電位体に接触させた前記グランド側プローブ端子の基準電位を比較し、交流電圧の上昇中に前記基準電位に交差する立ち上がりゼロクロスポイント、若しくは交流電圧の下降中に前記基準電位に交差する立ち下がりゼロクロスポイントのいずれか一方の第１ゼロクロス時を検出し、
前記第１ゼロクスロ時を記憶し、
前記単相３線式電力線に接続する第２電源コンセントの近傍で、前記グランド側プローブ端子を接地電位体に接触させて、ほぼ接地電位の基準電位とし、
基準電位とした前記グランド側プローブ端子と前記第２電源コンセントの一対のいずれかの端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子間の電圧を検出し、高い電位差を検出した一方の端子を、前記単相３線式電力線の第１外線若しくは第２外線のいずれかに接続する前記第２電源コンセントのホット側端子として、前記ホット側プローブ端子を接触させ、
前記第２電源コンセントのホット側端子へ接触させた前記ホット側プローブ端子の交流電圧の電位と、前記接地電位体に接触させた前記グランド側プローブ端子の基準電位を比較し、前記第１ゼロクロス時と同じ立ち上がりゼロクロスポイント若しくは立ち下がりゼロクロスポイントで、前記交流電圧の電位と基準電位が交差する第２ゼロクロス時を検出し、
前記第１ゼロクロス時から前記第２ゼロクロス時までの経過時間が、前記交流電圧の周期の整数倍であるときに、前記第１電源コンセントと前記第２電源コンセントの前記ホット側端子は、共通する前記第１外線若しくは前記第２外線に接続されていると判定する、
ことを特徴とする単相３線式電力線の接続判定方法。
【請求項５】
接地電位体は、接地面に平行に支持した金属板であることを特徴とする請求項４に記載の単相３線式電力線の接続判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−８２７２３（Ｐ２００８−８２７２３Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６００５１（Ｐ２００６−２６００５１）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００１０２５００）ＳＭＫ株式会社 (528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００１０２５００）ＳＭＫ株式会社 (528)
【Ｆターム（参考）】
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