JPH02226820A - 電力線搬送制御システムにおけるゼロクロス検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、商用電力線に高周波搬送波を重畳させ、商
用電源のゼロクロス点に同期させてデータの伝送を行う
電力線搬送制御システムにおけるゼロクロス検出回路に
関するものである。

［従来の技術］ 第６図は、例えば特開昭６０−１６５１２６号公報に示
された従来の電力線搬送制御システムにおけるゼロクロ
ス検出回路を示す回路図である。

図において（１）は商用電源、（１７）は商用電源（１
）を絶縁する絶縁トランス、（３）は商用？！！源（１
）の電圧波形を全波整流する整流スタック、（２）は逆
流防止用ダイオード（１８）と、電流制限用の抵抗（１
９）と、全波整流波形を平滑にする電解コンデンサ（２
１）と、平滑にした電圧波形を定電圧に安定させる定電
圧ダイオード（２０）から構成される安定化電源ユニッ
ト、（４）は全波整流波形を分圧する抵抗、（２２）は
分圧波形の電圧値によりゼロクロスパルスを発生するト
ランジスタ、（４ｂ）はトランジスタ（２２）のプルア
ップ抵抗である。第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第
１図及び第２図中に示すゼロクロス検出回路（９）の■
〜０各部における電圧波形であり、第３図（Ａ）の（１
）は商用電源、同図（Ｂ）の（１０）は全波整流波形、
（１１）は全波整流波形（１０）のしきい値電圧、同図
（Ｄ）の（１２）はゼロクロスパルスである。

第５図（Ａ）、ＣＢ）は本発明の実施例における搬送波
検出信号とコードとの関係を示す波形図である。

次に従来のゼロクロス検出回路の動作について第６図及
び第３図各図の電圧波形を用いて説明する。

第６図に示されるようにゼロクロス検出回路（９）は、
商用電源（１）と絶縁トランス（１７）により絶縁され
ている。また絶縁トランス（１７）は商用電圧を降圧し
ている。この商用電源（１）は、整流スタック（３）に
より全波整流される（第３図（Ｂ）参照）。全波整流波
形（１０）は抵抗（４）にて分圧される。さらにトラン
ジスタ（２２）は、第３図ＣＢ）に示すしきい値電圧（
１１）を基準とし、しきい値電圧より分圧された全波整
流波形（１０）の電圧値が高い場合に“オン”して、低
い場合に“オフ”する。またトランジスタ（２２）は、
プルアップ抵抗（４ｂ）でプルアップされ、トランジス
タ（２２）が“オン“の場合にプルアップ抵抗（４ｂ）
の論理は“Ｌ”となり、“オフ”の場合に論理“Ｈ”と
なって、第３図（Ｄ）の電圧波形に示すゼロクロスパル
ス（１２）となる。ゼロクロスパルス（１２）の周期（
１）は、商用電源周波数（ｆ）により決まる（ｔ−１／
ｆ）。またパルス幅（ω）は、トランジスタ（２２）の
しきい値電圧（１１）と分圧された全波整流波形（１０
）の電圧値との関係により決定される。

従来の電力線搬送制御システムは、第５図（Ａ）、　　
（Ｂ）に示すように、商用電源（１）に高周波の搬送デ
ータ（１５ａ）、（１６ａ）を重畳させて通信を行って
いる。送信データがｒＯＪ（１５）の場合は、検出した
ゼロクロス点（１４ａ）と次のゼロクロス点（１４ｂ）
の中点より前方に搬送データｒＯＪ　　（１５ａ）を重
畳させて送る。送信データがｒｌＪ　　（１６）の場合
は、ゼロクロス間の中点より前方と後方に重畳させて搬
送データｒｌＪ　　（１６ａ）を送る。このような重畳
手段を採用することにより、搬送波の影響でゼロクロス
検出回路（９）が誤動作するのを防いでいる。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来の電力線搬送制御システムにおけるゼロ
クロス検出回路は、抵抗値のばらつきやトランジスタの
特性のばらつきによってトランジスタのしきい値電圧及
び分圧された全波整流波形の電圧値が変化するため、搬
送データを同期させるゼロクロスパルスのパルス幅（ω
）にばらつきが生じ、送信データが正確に搬送されない
という課題があった。そこでパルス幅のばらつきを抑制
しようとすると、より精度の高い部品を使用したり、抵
抗値を調整する必要があるが、コスト高や部品数の増加
などの新たな課題が生じてしまう。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、高精度の部品の使用や抵抗値の調整作業及び
部品数を増加させることなく精度の良い安定したゼロク
ロスパルスを検出することのできるゼロクロス検出回路
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係る電力線搬送制御システムにおけるゼロク
ロス検出回路は、第１図に示されるように、商用電力線
に高周波搬送波を重畳させ、商用電源（１）のゼロクロ
ス点に同期させてデータの伝送を行う電力線搬送制御シ
ステムにおいて、商用型Ｒ（１）の全波整流を整流スタ
ック（３）で行い、その整流スタック（３）で全波整流
された波形を定電圧ダイオード（５）のアノードから入
力し、カソードからツェナ電流を取り出し、ツェナ電流
の電圧値によりトランジスタ（２２）のベース電圧を制
御してゼロクロスパルスを検出するようにしたことを特
徴としている。

［作用］ この発明におけるゼロクロス検出回路は、ゼロクロスパ
ルスを発生させるトランジスタ（２２）の制御に定電圧
ダイオード（５）から出力されるツェナ電流を用いるこ
とにより、抵抗値の調整や高精度の部品を使用すること
なく精度の良い安定したゼロクロスパルスを得ることが
できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるゼロクロス検出回路
である。図において、（１）は商用電源で、（１７）は
商用電源（１）とゼロクロス検出回路（９）とを絶縁す
る絶縁トランス、（３）は商用電源の電圧波形を全波整
流する整流スタック、（２）は逆流防止用ダイオード（
１８）と電流制限用の抵抗（１９）と、全波整流波形を
平滑にする電解コンデンサ（２１）と、平滑にした電圧
波形を定電圧に安定させる定電圧ダイオード（２０）か
ら構成される安定化電源ユニット、（５）は−定電圧を
超えるとトランジスタ（２２）に電流を流す定電圧ダイ
オードであり、この実施例ではツェナダイオードを用い
た。（４ａ）はツェナダイオード（５）の電流を制限す
る制限抵抗である。

第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれゼロクロス検出回路
（９）の各点■〜■におけるタイミング及び電圧波形で
ある。同図（Ｂ）の（ｌＯ）は同図（Ａ）の商用型［（
１）を全波整流した全波整流波形、（１３ａ）はツェナ
ダイオード（５）のツェナ電圧、同図（Ｃ）の（１３）
はツェナダイオード（５）のカソードからアノードに流
れるツェナ電流、同図（Ｄ）の（１２）はトランジスタ
（２２）とプルアップ抵抗（４ｂ）の間０点での波形で
第３図（Ｄ）に示すゼロクロスパルス（１２）である。

第４図（Ｂ）はツェナダイオード（５）の回路図で、同
図（Ａ）はその電圧・電流特性の図である。図中におい
て、（１１）はツェナ電圧、（１３）はツェナ電流であ
る。

第５図（Ａ）、（Ｂ）は商用電源（１）と搬送キャリア
とのｆ１１信号及び搬送データ検出信号とコードとの関
係を示す波形図である。

以下ゼロクロスパルス（ユ２）の検出方法について説明
する。まず商用型ｒＦｊ　（１）は、整流スタック（３
）により全波整流される。ツェナダイオード（５）は、
第４図（Ａ）に示す電圧電流特性を持っており、同図（
Ｂ）のカソード側からアノード側へ印加する電圧がツェ
ナ電圧（１３ａ）を超えると急激にカソード側から７ノ
ード側ヘツエナ電流（１３）が流れる。本発明はこの特
性を利用してトランジスタ（２２）のベース電圧を制御
することにより精度の良い安定したゼロクロスパルス（
１２）を検出することが可能になった。トランジスタ（
２２）へ流れるツェナ電流（１３）は制限抵抗によって
制限されている。

ツェナダイオード（５）のツェナ電圧（１１）は以下に
示す計算式により容易に算出することができる。設計条
件としては、商用電源（１）のピーク電圧を１４０Ｖ　
　　、ゼロクロスパルスの周期（１）を１０１８％パル
ス幅（ω）をＥ１００μｓとすると、 ＺＶ　−Ｌ４０Ｘｓ！＋１　　（ｙｒ／２Ｘ　６ＱＯμ
ｓ　＋ｌＱｍｓ）岬１３ｖ となる。

また別の実施例として、第２図に示すようなゼロクロス
検出回路を次に説明する。

第２図において（１）は商用電源、（２）はスイッチン
グ電源ユニット、（３）商用電源（１）を整流する整流
スタック、（６）は商用電源（１）と絶縁を行うフォト
カブラ、（５）は一定電圧を超えるとフォトカブラ（６
）に電流を流すツェナダイオード、（７）は、高周波電
流をバイパスするバイパスコンデンサ、（４ａ）はツェ
ナダイオード（５）の電流を制限する制限抵抗、（４ｂ
）はフォトカブラ（６）の出力をプルアップするプルア
ップ抵抗、（８）は通信の制御を行うマイクロコンピュ
ータである。

第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれゼロクロス検出回路
（９）の各点■〜■におけるタイミング及び電圧波形で
ある。同図（Ｂ）の（１０）は同図（Ａ）の商用電源（
１）を全波整流した全波整流波形、（１３ａ）はツェナ
ダイオード（５）のツェナ電圧、同図（Ｃ）の（１３）
はツェナダイオード（５）のカソードからアノードに流
れるツェナ電流、同図（Ｄ）の（１２）はフォト力ブラ
（６）とプルアップ抵抗（４ｂ）の間０点での波形でゼ
ロクロスパルスである。（８）はゼロクロスパルス（１
２）に同期で通信制御を行うマイクロコンピュータであ
る。

次にこの実施例の動作を第２図のゼロクロス検出回路と
第２図のタイミング及び電圧波形を用いて説明する。こ
の実施例では回路の小型化を図るためにスイッチング電
源ユニット（２ａ）用いている。またゼロクロス検出回
路（９）ではフォトカブラ（６）を用いて絶縁している
。

まず商用電源（１）は、整流スタック（３）により全波
−整流される。ツェナダイオード（５）は第４図（Ａ）
に示す電圧電流特性を持っており、同図（Ｂ）のカソー
ド側からアノード側へ印加する電圧がツェナ電圧（１３
ａ）を超えると急激にカソード側からアノード側ヘツエ
ナ電流（１３）が流れる。本発明はこの特性を利用して
フォトカブラ（６）を動作させて精度の良いゼロクロス
パルス（１２）を検出することが可能になった。フォト
カブラ（６）へ流れるツェナ°電流（１３）は、制限抵
抗（４ａ）によって制限されている。バイパスコンデン
サ（７）は、商用電源（１）の周波数より高い周波数成
分を含んだ電流をグランド側へバイパスさせて逃がすこ
とによりフォトカブラ（６）を誤動作させないようにし
ている。

このようにフォトカブラ（６）を使いトランジスタ出力
をツェナ電流で制御させることによって精度の良い安定
したゼロクロスパルスを得ることができる。さらにこの
実施例では商用電源（１）との絶縁に絶縁トランスを使
わずフォトカブラを用い、さらにスイッチング電源ユニ
ット（２ａ）を用いることによってノイズの影響が少な
く、装置を小型化することが可能になった。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、高精度の部品の使用や
抵抗値の調整をすることなく、精度の良い安定したゼロ
クロスパルスを検出することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるゼロクロス検出回路
図、第２図はこの発明の別の実施例によるゼロクロス検
出回路図、第３図各図は第１図及び第２図におけるタイ
ミング及び電圧波形図、第４図（Ａ）はツェナダイオー
ドの電圧・電流特性図、第４図（Ｂ）はツェナダイオー
ドの回路図、第５図（Ａ）、（Ｂ）は商用電源と搬送キ
ャリアとのｆｆＩ畳信号及び搬送データ検出信号とコー
ドの関係を示す波形図、第６図は従来例のゼロクロス検
出回路図である。 図において、（１）は商用電源、（３）は整流スタック
、（５）は定電圧ダイオード（ツェナダイオード）、（
６）はフォトカブラ、（９）はゼロクロス検出回路、（
２２）はトランジスタである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （外２名） この発明の一実施例１・てよるゼロクロス検出回路図第
１図 この発明の別の実施例によるゼロクロス検出回路因第２ 図 ｔｙ＝　８００μｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 商用電力線に高周波搬送波を重畳させ、商用電源のゼロ
   クロス点に同期させてデータの伝送を行う電力線搬送制
   御システムにおいて、 商用電源の全波整流を行う整流スタックと、ゼロクロス
   パルスを発生させるゼロクロス発生トランジスタと、 前記トランジスタを前記整流スタックの全波整流波形の
   電圧値により制御する定電圧ダイオードとを備えたこと
   を特徴とする電力線搬送制御システムにおけるゼロクロ
   ス検出回路。