JPS63502715A - エネルギー管理装置用応答装置 - Google Patents

エネルギー管理装置用応答装置

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JPS63502715A
JPS63502715A JP62505903A JP50590387A JPS63502715A JP S63502715 A JPS63502715 A JP S63502715A JP 62505903 A JP62505903 A JP 62505903A JP 50590387 A JP50590387 A JP 50590387A JP S63502715 A JPS63502715 A JP S63502715A
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ブラウン,ロバート ジェイ・ジュニア
スティプルズ,チャールズ ダブリュ.
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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】 4、請求項1記載による発明において、さらに、前記タイマ装置(134)は前 記オーバーライド装置(138および140)によって前記第1時期または前記 第2時期の1つに対してプログラム可能であることを特徴とする前記発明。
5、請求項1.2.3または4記載による発明において、さらに、前記オーバー ライドlil!(138および140)は使用者操作式オーバーライド・スイッ チ(14ィマ装置を前記第11期から前記第2時期までプログラムする81(1 44)と、を含むことを特徴とする前記発明。
6、請求項1.2.3または4記載による発明において、さらに、前記オーバー ライド装置(138および140)は使用者操作式オーバーライド・スイッチ( 140)と、前記スイッチ(140)の操作に応答して前記タイマ装置を前記第 1時期から第2時期までプログラムする装置(144)とを含むことと、前記オ ーバーライド装r;1 (138および140)は前記スイッチ(140)の操 作に応じてセットされかつ前記デコード装置(126)からの信号が前記タイ: ?ViM(134)に供給されない前記第2時期の後で信号(第11図のX0R )を供給する前記タイマ装置(134,146)によりリセットされる双安定回 路(154)を含み、前記双安定回路(154)はセットされるとき前記第1時 期まで前記タイマ(134,144)をプログラムしかつリセットされるとき前 記第2時期までプログラムする、ことを特徴とする前記発明。
7、請求項1.2.3、または4記載による発明において、さらに、前記タイマ (134)はプログラム可能カウンタ(144)と前記カウンタ(144)に1 111のパルスを供給する発振器(142)とを含み、前記カウンタ(144) は前記第1時期にプログラムされたとき第1パルス数をカウントしかつ前記第2 時期にプログラムされたとき第2パルス数をカウントすることにより出力信号( 第10図または第11因の144)を供給する、ことを特徴とする前記発明。
8、 請求項7記載による発明において、さらに、前記第2パルス数は前記第1 パルス数よりも大きい、ことを特徴とする前記発明。
9、請求項8記載による発明において、さらに、前記オーバーライド装置(13 8および140)は使用者操作式オーバーライド−スイッチ(140)と、前記 スイッチ(140)の操作に応答して、前記タイマ装置を前記第1時期から前記 第2時期までプログラムする装置(144)と、を含むことを特徴とする前記発 明。
10、請求項92戟による発明において、さらに、前記オーバーライド¥lif !(138および140)は使用者操作式オーバーライド−スイッチ(140) と、前記スイッチ(140)の操作に応答して前記タイマ装置を前記第1時期か ら前記第2時期までプログラムする装置(144)とを含むことと;前記オーバ ーライド装置(138および140)は前記スイッチ(140)の操作に応じて セットされかつ前記デコード装置1(126)からの信号が前記タイマ装置(1 34)に加えられない前記第2時期の後で信号(第11図のX0R)を供給する 前記タイマ装置(134,146)によりリセットされる双安定回路(154) を含み、前記双安定回路(154)はセットされるとき前記第1時期まで前記タ イマ(134,144)をプログラムしかつリセットされるとき前記第2時期ま でプログラムする、ことを特徴とする前記発明。
11、請求項10記載による発明において、さらに、前記オーバーライド回路( 138および14o)は前記タイマ(134)の出力と、前記器具(70)を管 理しかつ前記双安定袋!(154)をリセットする前記信号(第10図および第 11図のX0R)を供給するその入力として結合される前記双安定装置(154 )の出力とを持つ論理SL!!(146)をさらに含む、ことを特徴とする前記 発明。
12、加えられる1組のコード化信号(第8図および第9図)に応じて作動また は非作動のどちらか一方となるように器具(7o)がエネルギー管理され、前記 器具(70)は前記コード化信号(第8図および第9図)を受信するとともに各 コード化信号を受信してから第1時期のあいだ前記器具(70)を管理する応答 装置(72)と組み合わされる、エネルギー管理装置(1o)であって、使用者 操作式スイッチ装置(140)を含み、コード化信号(第11図の126)が前 記応答装置に供給されない第2時期の後まで前記応答装置(72)によって前記 器具(70)のエネルギー管理をオーバーライドするオーバーライド%1ffi (138および140)を有することを特徴とするエネルギー管理装置(10) 。
13、請求項12記載による発明において、さらに、前記応答装ff1(72) は前記コード化信号(第8図および第9図)をデコードして使用者セット式コー ド供給装置1(130および132)により決定される選択されたコードにのみ 応答する装fl(126>を含むことと:前記オーバーライド装置(13Bおよ び140)は選択された各コードの提供によりリセットされるプロダラム可能タ イマ装Gi(144)であり、最後の選択コードがそれに供給された後で、それ 以前にリセットされなければ、前記第1または第2時期の1つの出力信号を供給 するようにプログラム可能である前記タイマ装置(144)と:前記スイッチI I(140)の操作に応答して、前記カウンタ(144)が前記第11期に対し てプログラムされるとき前記器具(70)のエネルギー使用を管理しかつ前記ス イッチ装置(140)が操作される時から前記タイマ[1(144)が出力信号 を供給するまで前記器具(70)のエネルギー使用を管理しない論理装置(14 6および154)とを含むこと、を特徴とする前記発明。
14、請求項12記載による発明において、さらに、前記応答装置(72)は前 記コード化信号(第8図および第9図)をデコードして使用者セット式コード供 給装置(130および132)により決定される選択されたコードにのみ応答す る装fl(126)を含むことと:前記オーバーライド装置(138および14 0)はりOツク入力(C)と、リセット入力(R)と、プログラミング入力(P )と、出力と、を持つブOグラム可能カウンタ(144)と:前記カウンタ(1 44)の前記り0ツク(C)入力に1組のパルスを供給する発振器<142)と :前記カウンタ(144)をリセットする前記リセット入力(R)に前記デコー ドするi置(126)の信号を結合する装置と:前記ブOグラミング入力(P) に2状態プログラミング信丹を供給して、もし前記プログラム信号が1つの状態 にあるならば最後のデコード信号以来発振器(142)の第1パルス数が供給さ れてから前記カウンタ(144)の出力に供給される信号の状態を変えさせ、か つもし前記ブOグラミング信号が他の状態にあるならば最後のデコード信号以来 発振器(142)の第2パルス数が供給されてから前記カウンタ(144)の出 力に供給される信号の状態を変えさせる双安定装置(154)であり、前記スイ ッチ装置(140)の操作に応じて1つの状態から他の状態にスイッチされる前 記双安定装Wi (154)と;前記双安定装置(154)の状態および前記カ ウンタ(144)の出力に応答して、前記第2パルス数がそれに加えられてから 前記カウンタ(144)の出力に供給された信号が状態を変えかつ約2双安定装 置(154)が前記他の状態にあるとき必ず前記双安定装置(154)を前記1 つの状態にリセットする論理装置l!(146)とを含むこと、を特徴とする前 記発明。
汀114(内容に変更なし) 特表昭63−502715 (3)明 細 書 エネルギー管理装置用応答装置 この発明はエネルギー管理装置の器具制御装置に関し、さらに詳しく述べれば、 使用者所望の所定スケジュールにより器具のエネルギー消費を管理する使用者選 択のコード化された一般に適用されるエネルギー管理制御信号に応答するかかる 装置に関する。
近年、電気、石油および天然またはびん詰ガスのますます上昇するコストにより 器具が消費するエネルギーの量を管理制御することが一段と望ましくなっている 。事業および商業用の建造物は、各種器具によって消費されるエネルギーの量を 監視制御するコンピュータの制御を受ける複雑なエネルギー管理装置を取り付け ている。例えば、空気調和機および温水暖房器は建物が使用される時間中のみ空 気を冷却したり水を加熱するように監視制御される。他の一段と複雑なエネルギ ー管理法は、建造物を通じて多くの場所に監視機器を供給し、監視機器からの入 力に基づいて加熱や冷却を制御するある点接触をオンおよびオフにすることを含 む。監視機器は・一般に、温度、湿度、明暗度など、さらに建造物内の個々の設 備といったような外部条件に応じて加熱や冷却を変えると思われる。
必要なエネルギー管理のmを決定する現今のエネルギー管理装置によって使用さ れる外部条件は、全区域を通じて構内について共通である。例えば、もし特定の 建造物に雨が降っているならば、隣りの建造物にも雨が降っている公算が大であ り、これらの両建造物の空気調和の必要性は気象条件により減少される。しかし 、現在最高技術水準の方式では、各建造物は気象条件のような限定外部条件を模 倣する複雑かつ高価な監視装置を含む自らのエネルギー管理装置を要求する。
商業用建造物、特に大形事務所建造物におけるエネルギー・コスト節約の額は複 雑なエネルギー管理装置の費用を保証するだけ有意義であるかもしれないが、平 均的な自宅所有者は高価なエネルギー管球方式のコストを正当化するに足る大き な節約を達成することはできない。
しかし、すべての家から節約されるべきエネルギーの総額は、たとえ家当たりの 個別なコスト節約が各家に複雑な装置を取り付りることに伴う費用を正当化し得 ないとしても、国家のエネルギー政策の見地から、穫めて重要である。簡単な家 中の装置でさえ、コンピュータ装置およびエネルギー監視制御装置の高価な配線 を家の中に設置する必要がある。残念ながら、かかる投資の返済期間は、これら の方法でエネルギー・コストを制御する平均的な自宅所有者を励ますには余りに も長大である。
家の中で、正常な60Hzの電力周波数よりもはるかに大きな周波数で信号を送 信する、家中に通じる既存の配’I装置のような既存の配線を利用することによ ってエネルギー管理装置の伝統的なコストを減少させることができる。これらの 重ねられたv制御信号はそのとき、制御すべきいろいろな各Qflと組み合わさ れるユニットによって受信され、適切な制御が達成される。エネルギーυ制御信 号を分配するかかる装置は、ロバート・ジエー・クリアリ−(Robert J 、CIeary )の名で、[電子温度11i+ItlO装置]という件名の、 米国特許第4.132.355号に説明されている。クリアリ−形装置の問題点 の1つは、装置を作動させたり作動させない時を決定するに当たって、気象のよ うな外部要因に特別の考慮が払われていない点である。実際にクラリ−によって 達成し得ることは、建造物が使用されていない時間中にあるエネルギー消費器具 を止めることに過ぎない。器具の快適や利用に影響を及ぼさずに、エネルギー・ コストを減少させる多くの追加の制御が多くのエネルギー消費器具について行わ れ、かつ行われるべきである。例えば温水暖房機は、もし1日の一定期間中に温 水の使用が常繭生しないならば、その期間中止められるように制御される。これ らの特徴はクリフリーの装置には全く見られない。
さらに、近代のエネルギー管理装置の高価な制御処理装置部分は多くの異なる住 宅ユニットによって共有され、各単一建物用のかかるユニットとは違ったもので あることが望ましい。これは建物が住居であったり大ぎな事務所建造物であった り工場であるとにかかわらず真実でありの建物も同様に影響を受ける。実際に、 同士または何百平方マイルといったむしろ大きな面積の全般にわたる気象条件は 同じであると思われる。かくて、1つの全都市または数個の都市でさえ、多くの 消費者は共通の気象監視装置を共有することができる。気象計器類を共有するた めには、各使用者の施設に適当な信号を供給することが必要である。同時に、使 用者に建物が空いている快適レベルまたは個人的時間のような一定の特徴を選択 tl制御させる一方、中央計器施設にある他の特徴を制御させることも必要であ る。
この発明の一つの面により、加えられる制御信号に応答してエネルギー消費器具 を作動する能力を制御するエネルギー管理装置が提供されている。uJtlll 信号は管理すべき区域内にわたる電気ラインにより供給され、また選択的に印加 されかつコード化されるが、その印加および適当なコードは器具を作動させたり 作動させないようにすることを許可された者によって管理されるべきであること を定める。本装置は電気ラインに現われる電気信号に応答しかつ電気ラインから 加えられるディジタル信号が使用者選択式制tl!11a Etのセツティング と同じコードを表わす度に信号を供給する使用者セット式制御装置を含むデコー ト装置を有することを特徴としている。本装置はさらに、所定の第1時期ごとに 少なくとも一度デコード装四からそれに信号が供給されるだけの長い間器具を管 理する信号を器具に供給する装置を含む。本装置はさらに、所定の第2時期より 長い間タイマ装置から信号が供給されないようになるまでタイマ装置による器具 の管理を抑止するオーバーライド装置を含むが、前記所定の第2時期は前記所定 の第1時期よりも長い。
本発明の1つの好適な実施例が付図に関して以下に詳しく説明される。
第1図は本発明のエネルギー管理5A置の全システム・ブロック図を示し、 第2図は第1図に示されたいろいろな構成品の一段と詳細なブロック図を示し、 第3図は第2図に示された信号送信コンピュータの一段と詳細なブロック図を示 し、 第4図は第2図に示されたトランスポンダ装置の一段と詳細なブロック図を示し 、 第5図は第2図に示された応答装置の一段と詳細なブロック図を示し、 第6図は第5図に示された応答1fflのデコードおよび比較回路の一段と詳細 なブロック図を示し、第7図は第5図に示された応答装置のタイマおよびオーバ ーライド回路の一段と詳細なブ1コック図を示し、第8図は第5図に示された応 答a置に送信される信号を理解するのに役立つ図であり、 第9図は第5図に示された応答H1tのデコーダ部分にコードが供給される様子 を理解するのに役立つ図であり、第10図は第5図に示された応答装置の正常な 作動を理解するのに役立つ信号図であり、 第11図は第5図に示された応答装置のオーバーライド・ボタンが押されるとき その作動を理解するのに役立つ信号図であり、 第12A8ないし第12G図はいろいろな形式のエネルギー消費器具の所定のエ ネルギー管理を達成するように応答装置用に利用できるいろいろなセツティング を示す図表であり、 第13A図ないし第131図はいろいろな応答装置のセツティングと選択された セツティングで生じるエネルギv制御の9との相違を理解するのに役立つ図表で あり、第14図は第2図に示された信号発生コンピュータからの信号の発生を理 解するのに役立つ流れ図であり、第15図はケーブル・ヘッド・コンピュータに よって信号処理コンピュータが制御される様子を理解するのに役立つ流れ図であ る。
いま第1図から、全体のエネルギ管理装置1oが示されている。装置の心臓部は 、複数個の異なるケーブル・ヘッド装@14.14A・・・14Nに信号を送る エネルギー管理中央III御装置12によって制御される。各ケーブル・ヘッド 14.14A・・・14Nは都市または他の大きな区域のすべてもしくは一部に 使用されるケーブル・テレビジョン信号送信設備であることができる。′rL話 または衛星通信の通路により国中のケーブル・ヘッド14゜14A・・・14N のすべてに使用される単一のエネルギー中央処理装置12があり、または国のあ る領域または州のある領域にさえ使用されるエネルギー管理中央1lItIIl 装冒12があるかもしれない。
各ケーブル・ヘッド14.14A・・・14Nは、ケーブル・ヘッド・コンピュ ータに気象情報を供給する気象計器装置16.16A・・・16Nと組み合わさ れている。気象計器16.16A・・・16Nからの情報、およびエネルギー管 理中央III御装置12からの信号は、各ケーブル・ヘッド14.14A・・・ 14Nの中にあるコンピュータによって使用され、ケーブル・ヘッド14.14 A・・・14Nが受け持つ特定の区域に関する独自の装置が提供される。
各ケーブル・ヘッド14.14A・・・14Nと組み合わされるコンピュータ内 に記憶されたスケジュールによって定められた一連の符号信号は、個々のケーブ ル・ヘッド14.14A・・・14Nが受け持つ区域を通じ、ケーブル・ライン 18により個々の住居、または他の使用者の建物2oに供給される。さらに、各 住居20・・・2ONはシステム規模の電力ライン24により電力会社22から 電力を供給される。周知の通り、システム規模の電力ライン24は、局部電力ラ イン28により個々の住居20゜20A・・・2ONに電力を供給するいろいろ な変圧器26に接続されている。電力会社22が受け持つ全区域を通じて、多く のかかる変圧器26が具備されて、各変圧器は使用者の建物20.20A・−2 0Nの比較的小さな区域に電力を供給する。使用者の各建物の内部で電力1i1 28に接続される′Fi線は、多くのエネルギー消費器具が局部電力ライン28 により加えられる電力から電力を受けることができるように建物を通じて結合さ れる。
ケーブル・ライン18によりケーブル・ヘッド14から供給される符号化された 制御信号は、ケーブル・ライン18に結合された局部ケーブル・ライン30.3 1A・・・3ONにより各住居20.20A・・・2ONに供給される。ライン 18および30.30A・・・3ONにより供給された符号信号は、以下に説明 する方法で各住居20゜20A・・・2ON内の装置によってデコードされ、次 に内部電力ラインにより住居20.20A・・・2ONに加えられて、以下に詳 しく説明する通り、選択された期間中器具の電力使用を不能にする、応答v4置 を制御する。例えば、かかる選択された期間は、信号が使用されていない間の空 気調和または渇水の場合であるかもれず、または選択された期間はスプリンクラ −H置のポンプの作動時間を制御するように定められる。スプリンクラ−HWの ポンプの場合には、前に定めた期間中の降雨量は、もしあれば、ポンプが作動状 態にされる選択された期間の持続の一要因である。
エネルギー消費器具を管理するほかに、エネルギー管理装置10はエネルギー需 要が利用可能なエネルギー供給より大である期間中に電力会社22を助けるよう に使用することができる。電力制御ライン32は、電力会社22から各ケーブル ・ヘッド14.14A・・・14NGCM合されて、全区域の電力消費を減少さ せる必要がある場合に、ケーブル・ヘッドからケーブル18を介して供給される 正常信号を変形させる。例えば、多くの空気調和機が運転している極めて暑い日 には、電力会社の発電能力が過度に要求されることがある。この場合、電力会社 は発電装置の全需要を減少さゼるにその区域で制限したり選択的に止めるのが従 来の方法であった。エネルギー管理装置ff110により、電力会社はケーブル ・ヘッド14゜148・・・14nのおのおのに、または選択されたものにライ ン32で信号を送ることができ、それによってケーブル18により供給されるエ ネルギー制御信号は、特定区域内の全建物の全器具をt111限したり止めたり しないで、渇水暖房機や空気調和様のようなエネルギーを多く消費する一定の器 具のみを選択時間のあいだ使用不能にさせる。
いま第2図から、エネルギー管理中央制t11装置12、ケーブル・ヘッド14 、住居20.および電力会社22のおのおのにあるいろいろな構成部品の一段と 詳細な電気ブロック図が示されている。エネルギー管理中央制御装置12の中に ある中央コンピュータ34はモデム36および在来の長路I!!電話網38を通 して信号を供給し、いろいろな各ケーブル・ヘッド14を制御するのに用いられ る。中央コンピュータ34がいろいろなケーブル・ヘッド14に送る信号は一般 にケーブル・ヘッド14の中でコンピュータのスケジュールを変える形のもので あるので、異なる形のエネルギー管理制御信号がそこから送られる。かかる変化 の例は、季節が変わるにつれて日が長くなったり短かくなるのを考慮に入れてス ケジュールを変えることを含む。
電力会社22の設備としての全面需要制御信号送信機40は、選択された区域に あるすべての、または1個以上のケーブル・ヘッド14にモデムを通じて全面需 要制御信号、あるいは特別に指定された需要制御信号を送信する簡単なパーソナ ル・コンピュータであることができる。送信機40は、電力会社22が一定の区 域の電気の重要を強制的に減少させる必要がある場合にかぎりある信号を供給す る。送信機40から供給されたこれらの信号は、全面的な需要を減少させるべき 区域を制御するケーブル・ヘッドに供給される。
この形の信号の利点は、ある小区域を停電させたりIII限するのではなく、温 水暖房機や空気調和機のような選択された多装のエネルギー消費器具を′E1期 間停止させることである。各ケーブル・ヘッドは電力会社が受け持つ区域に比べ て比較的小さい区域を受け持つので、温水暖房機は一時的にかつ制限された期間 中まとめてまず停止されるので、個人住居ユニットの温水暖房機は連続的に停止 されることはない。さらに需要減少が要求される場合は、すべての温水暖房機が 停止され、次に選択された空気調和機群が5分か10分の開停止される。もちろ ん選択される各区域は多重ケーブル・ヘッドを含むことがある。
いまケーブル・ヘッド14から、1対のモデム44および46は中央制御装置1 2ならびに電力会社22からライン38と42を通じて供給されるそれぞれの信 号を受信する。各モデム44および46からの出力はケーブル・ヘッド中央処理 1448に供給されるが、この装置48はいろいろなスケジュールを記憶すると ともに任意の与えられた時間にケーブル・ヘッド14からいろいろな住居20に 至る特定フードの適用を決定する。ケーブル・ヘッド・コンピュータ48は、1 8Mパーソナル・コンピュータXTなどのような任意な在来形パーソナル・コン ピュータであることができる。コンピュータ48は、いろいろな各スケジュール を表わすデータを含む中央コンピュータ34からの信号を受信し、次にこの信号 をハード・ディスクのような永久記憶装置に記憶する。
例えば、おのおのが特定の環境の下で特定の器具を制御するように定められる2 56個の異なるスケジュールがあるかもしれない。選択されたスケジュールの例 は以下第12A図から第12G図までについて与えられる。第2図の目的で、2 56@の各スケジュールが1gAの時間、または時間間隔を含み、その間特定の 器具に制御信号が供給されず、それによってその器具は例えばサーモスタットに 応じて常時ターン・オンされるような方法でタ−サーモスタットに応じて正常の 方法でターン・オンされるように応答するのを抑止する目的で、その器具に符号 信号が加えられる。他の3碍では、信号は例えばスプリンクラVi置のポンプの ような常時オフの装εをターン・オンさせるために送られる。
ケーブル・ヘッド14からの信号はすべての場合に特定の器具をターン・オンさ せないことを理解すべきである。その決定は加熱器、空気調和機または温水暖房 機用のサモスタットのような器具と組み合わされる他の8121と共に行われる 。他の場合には、ケーブル・ヘッド・コンピュータ48の中に含まれる時間スケ ジュールは実際に、スプリンクラHIRのポンプまたは内外灯にvAする場合の ように、特定の器具をターン・オンさせたりターン・オフさせる。
スケジュール指示信号、または信号の欠如を表わす信号は、ライン50を通じて 1個以上の信号送信コンピュータ52・・・52Nに供給される。任意の与えら れたケーブル・ヘッドHf12で、その特定のケーブル・ヘッドが受け持つ区域 の大きさにより、1gA以上の信号送信コンピュータ52・・・52Nがあるか もしれない。周知の通り、あるケーブル・ヘッドは何百平方マイルもの区域を受 け持つことがあり、その大きな区域を通じて気象条件は無視できないほど異なる ことがある。これらの状況では、おのおのが自らの気象計器を持つ複数個の異な る信号送信コンピュータを提供して、ケーブル・ヘッドからいろいろな近隣に供 給されるエネルギー信号を局部気象により相互に独立して変化させることが望ま しいかもしれない。以下、単一の信号送信コンピュータ52のみを訂しく説明す るが、かかる装置はどんな数でも与えられたケーブル・ヘッド内に置かれること を理解すべきである。
信号送信コンピュータ52は、ランダム・アクセス記憶装置(RAM)54およ び読出し専用記憶装置(ROM)56と組み合わされている。読出し専用記憶装 置56は、コンピュータ52の中に含まれるマイクロプロセッサ・チップを作動 させる制御プログラムを含むことがある。さらに、一般にケーブル・ヘッド装置 を含む建造物の外側に惹かれる1組の気象計器58は、コンピュータ52と組み 合わされたりその中に含まれるアナログ/ディジタル(A/D”)変換器を通し て信号を供給する。第2図には局部気象計器58の単一ブロックのみが示されて いるが、各信号送信コンピュータ52・・・52Nはケーブル・ヘッドのサイト に置かれたり、エネルギー管理すべき区域と共にそこから遠く離れた区域に置か れるそれぞれ自身の気象計器の組を有することができることを理解すべきである 。
前述の通り、コンピュータ48は111256個の異なるエネルギー管理スケジ ュールを含んでいる。これらの各スケジュールでは完全な24時間が包含され、 その間にエネルギー使を管理する信号が供給される。コンピュータ52と組み合 わされるRAM54の中には256ビツトの指令バッファ・ブロックが形成され 、ここでコンピュータ48と組み合わされる256個の各スケジュールがビット の1つに対して指定される。時間的に任意の与えられた例では、論理の1または 論理のOが256ピツト指令バツフアの各ピットに置かれ、対応する256個の 各スケジュールによって指示される通り、エネルギー使用を制限したり制限しな い即座の希望が明示される。
256ビツト指令バツフアのほかに、RAM54は32の追加バイトを含み、そ こにはディジタル化された局部気象計器の読みが記憶されるとともに時間および 日付情報ならびに制御情報を記憶するように指示された1組の詔も記憶される。
RAM54のこれらの各バイトは、コンピュータ52が要求されたデータをコン ピュータ48に送り返すように、ライン50を通じて適当な信号を送るコンピュ ータ48によって読み出される。コンピュータ48によって受信されたデータ、 例えば気象計器情報に関する詔に応じて、コンピュータ48は適当な方法でエネ ルギー管理スケジュールを変更することができる。
かくて、もし気象制器によって外部条件が高温、多湿で、日当たりのよいことが 示されると、コンピュータ48は空気調和のスケジュールを変更して、空気調和 機の運転時間をより長くさせることができる。他方では、もし外部条件が低温、 多雨であるならば、コンピュータ48は空気調和スケジュールを変更して、空気 調和機の運転停止5!i間をより長くさせることができ、さらに芝生スプリンク ラ・ポンプのスケジュールを変更してポンプを当日運転させないようにすること ができる。
コンピュータ52はマイクロプロセッサ、記憶装置および0MO8技術で作られ た他のデバイスのような、電力消費量の少ない構成部品を含むべぎである。常時 コンピュータ52を作動するために受ける電力は在来形の電力であるが、補助電 池(図示されていない)をコンじユータ52と組み合わせると、ケーブル・ヘッ ド14でのどんな電力遮断の時にも正しい情報を保つことができる。
電力が回復するときコンピュータによつ適当なスケジュールが供給されるように 、日時情報に関する情報を保持することが特に必要である。この理由で、コンピ ュータ52と組み合わされるRAM記憶装置ei54は日時情報を含み、かつ電 力遮断の間この情報は保持され更新される。
かかる電池補助装置は、一定の各市fli後に報告する雨量計のような気象計器 16のある部分とも共に使用されるべきである。
コンピュータ52はライン62に結合されるその出力に、いろいろなエネルギー 管理指令信号を表わす信号を供給する。ライン62に供給される出力信号には、 8ピット2道パルス幅変調されたコードの各スケジュールについて一度以上供給 され、次に制御信号が供給されることを要求する信号が含まれている。以下に詳 しく説明する通り、供給された各8ビツト・コード信号は、特定の器具と組み合 わされる応答装置と呼ばれる特定の装置を一定の方法で応答させる。普通、応答 はエネルギー消費器具の作動を抑止するはずであるが、一定の環境の下では応答 はエネルギー消費器具を作動させることになる。
8ビツト2進コードを使用することにより、256個の異なる各スケジュールが 別個に定められる。もし256個を越えるスケジュールを希望するならば、より 多数のビットを使用したり、3進コードを使用することができる。この場合、R AM54の256ピツト・ブロックはサイズがそれに対応して増加される必要が ある。
ラインe2に加えられるパルス幅変調された信号は変調器64に供給され、この 変調器はライン62の信口がハイすなわち論理の「1」の状態である各時間中、 49.024MHzの高周波信号を供給する。
49.02414H2の信号周波数が選択されたのは、それを256で割るとき (fi準の8ビツト・カウンタ)、それが191 、5KllZに等しくなり、 か’)191.5KHz用の標準クリスタルが利用できるからである。さらに、 49.024MHzの周波数は、正常なケーブル・テレビジョンv4置の周波数 レスポンスの下方保護バンド内であり、常時使用されない。
変調器64から供給された49.024H1lz信号は次にミクサ66に供給さ れる。ケーブル・テレビジョン信号のような、ケーブル・ヘッドに常時発生され る他の信号もミクサ66に加えられ、ここでエネルギー管理信号および他の信号 は組み合わされて増幅器68により増幅され、ケーブル網18により外部に供給 される。
いま第2図に示された住居部分20から、任意の与えられた住居の中に複数個の エネルギー消費器具70・・・7ONが存在する。かかる器具は例えば、空気調 和機、加熱器、温水暖房機、スイミング・プール・ポンプ、芝生スプリンタラ装 置、灯火などである。各器具70・・・7ONと組み合わされるものは応答装置 72・・・72Nである。
各応答装置は回路内で器具と結合されるので、応答5A置は器具70をターン・ オンさせないようにしたり、適当な信号を供給して器具70をターン・オンさせ るようにする。特定の形の応答装置72が器具の形に基づいて選択される。例え ば、加熱器、空気調和機、温水暖房機などの場合、それと組み合わされる応答装 置!!!?2は、器具70が選択された時間中ターン・オンされないようにサー モスタットを制御する形のものである。他方では、もし器具70が日没時に自動 的にターン・オンさせかつ日の当時に自動的にターン・オフさせたい外部灯火で あるならば、応答装置72から供給される信号は灯火を自動的にターン・オンさ せるようにスイッチを制御する。別法として、正常な灯火スイッチはオン位置に され、応答装置72は灯火に電力が加えられないようにする形のものである。特 定の形の応答装置は、ケーブル・ヘッド14からの信号が例えばケーブル・ヘッ ド14における電力故障またはケーブル・ライン18や3oの破損によって遮断 される場合に、所望のディフォルト条件に基づいて選択される。
トランスポンダ装置74は、ケーブル30が住居に入る場所に隣接した住居の中 央に置かれる。a準として、これはテレビジョン・セット76に近い区域である 。トランスポンダ装置74は、テレビジョン信号がテレビジョン・セット76に 供給され、かつ変調器64から49.024MHzで供給されるエネルギー管理 制御信号が256によって周波数分割されて住居中に走る電力ライン28に供給 されるように、ミクサ66で混合された信号を分割する信号分割器を含む。
各応答装置i!72・・・72Nは、家中を走る電力ライン網28にも結合され ている。応答装η72・・・72Nは、トランスポンダ74から電力ラインによ り供給される8周波信号をフィルタするとともそれだけに応答する装置を含む。
デコーダ回路が各応答装置72・・・72Nと共に含まれ、かつ住居所有者が特 定の器具を制御するための所望のスケジュールによって定められるコードをセッ トする1対の使用者セット式つまみ輪(第2図には示されていない)により制御 される。トランスポンダ用にセット可能な各コードは、ケーブル・ヘッドでコン ピュータ48に記憶された256個のスケジュールの内の1つに従う。ケーブル 18により各スケジュール用に供給された8ピツト・コードは、トランスポンダ 74によって変換されかつ電力ライン28により加えられたとき、各デコーダ回 路に加えられる。特定の応答装置72・・・72Nのつまみ輸セツティングに相 当するコードが認められるとき、適当な器具エネルギー111111が起こる。
応答装置72・・・72Nはフェイル・セーフであることが望ましい。かくて、 応答装置のディフォルト条件は、システム機能が不良の場合にそれらと組み合わ される器具70・・・7ONのエネルギー制御を除去するはずである。
かかる故障は、ケーブル・ヘッド14からの信号の欠如やトランスポンダ74ま たは応答装置!72にある構成部品の故障によることがある。したがって、ケー ブル18によりトランスポンダ74に供給されまたその複電カライン網28によ り供給されるコードは、普通、特定の器具をターンオフさせる信号を出すコード を認識する応答vi172・・・72Nを明示する。この理由はもちろん、もし 例えばケーブル・システムが電力を損失したり応答装置が誤作動するならば、制 御される器具は依然として前にセットされた通りに作動するものと思われる。
いま第3図から、信号送信コンピュータ52のより詳細な図が示されている。コ ンピュータ52の心臓部は、例えばR,c、A社製c7)CDP−1805AC EvイクロプロセツサであることができるCMOSマイクロプロセッサ78であ る。CMOSマイクロプロセッサは、それが極めて低い電力を使用するという重 要な特徴を備えている。CDP−1805SACEは同一チップの上にマイクロ プロセッサ78、RAM54、およびタイマ8第2図に示された応用において、 エネルギー管理方式が適当な時間に適当な信号を供給することに大きく左右され 、すなわちある時間が経過すると必ずある作用が起こる、ことが分かる。かくて 、ケーブル・ヘッド14で電力が′a断される場合でも正しい時間を維持するこ とが大切である。これを達成するように、電池80がマイクロプロセッサ78に 接続されている。第3図において、マイクロプロセッサ80はRAM54と共に 別のブロックとし示されているが、実際にはそれらは同じコンピュータ・チップ 内にあり、電池80はRAM54の中にあるデータの完全性をも維持する。
前に示された通り、気象計器58はアナログ信号をアナログ/ディジタル(A/ D)変換器60に加える。マイクロプロセッサ78は既知の方法でA/D変換器 60に通じて、気象計器58によって供給される最新気象情報でRAM54の中 に含まれるファイルを更新する。マイクロプロセッサ78には、そのクロック速 度なtill 60するクリスタル82も取り付けられている。ざらに、タイマ 84は割込み(1)入力に信号を供給するものとして図示され、かつマイクロプ ロセッサ78からそれに供給される信号に応動して割込み信号が供給される時間 をセットする。この場合もまた、実際に、タイマ84はマイクロプロセッサ78 と同じチップの一部であることができるが、第3図には別のブロックとして図示 されている。
RAM54の構成は第3A図に示されている。RAM54は、0−63としてア ドレスされるメモリの64バイトを含む。周知の通り、メモリの各バイトは8個 の別別な論理の「1」または論理の「0]ビツトを含む。0−31の番号を持つ 最初の32バイトは、256個の各スケジュール・ビットが記憶される指令バッ ファである。
これらのバイトは、スケジュール情報に基づきケーブル・ヘッド・コンピュータ 48により絶えず更新される。
メモリ54の残りの32バイトは下記の通りデータを保持するように構成されて いる: A/D出力 16バイト 時間 3バイト 日付 3バイト 電カフエイル・カウンタ 1バイト EOI/需要 1バイト 応答シヨツト数 1バイト 時間切れカウンタ 2バイト 送られている指令 1バイト スタツク 4バイト 前述の通り、コンピュータ48は、R3−232プロトコルのような任意の在来 形インターフェース配列であることができるライン5oによりマイクロプロセッ サ78と絶えず通信している。この通信中、コンピュータ48はA/D変換器6 oと組み合わされる16バイトで記憶された気象関連情報のような一定の情報を 読む。この情報に応じて、コンピュータ48は、そのとき存在する気象条件にか んがみ適正なエネルギー管理を与えるようにそれが記憶したスケジュールのある ものを変更する。
さらに、もしケーブル・ヘッド14に停電が生じるならば、コンピュータ48は 、電力が回復されてRAM54に保持される正しい時間を発見するとき、マイク ロプロセッサ78と通信するようにプログラムされる。ざらにコンピュータ48 は、RAM54に記憶されるデータの形でマイクロプロセッサ78に指令を送る ことができる。
例えばコンピュータ48は、次の8ビツト・コードが供給される前に同じ8ビッ ト・コードが何回供給されるべきかを示す数を、RAM54の「応答ショット数 jバイトに記憶させる。もちろん、コンピュータ48はRAM54の最初の32 バイト、すなわち256ピツト内にある瞬間スケジュール・データを絶えず更新 する。
ROM56は、論理の「1」を含むRAM54の256ビツトのスケジュール部 分における各位置のアドレスを示す8ビツト・コードを供給するマイクロプロセ ッサ78を制御するプログラムを含む。かくて、もしビット位N1.5および1 0が論理の「1」を含み、かつ残りのビット位置が論理の「0」を含むならば、 2進数1゜5および10を示す3個の別な8ビツト・コードがマイクロプロセッ サ78の出力62に送信される。後で説明するが、3回または4回のような複数 同各コードを送る必要があると思われる。各コードが送られる正確な回数は、R AM54の「応答ショツト数」バイトに記憶される数によって決定される。
ライン62によって送信されるビット位置記憶論理「1」ビットのアドレスを示 すデータのコード化はパルス幅変調されたコードとなり、その場合「1.1ピツ トは4ミリ秒幅のハイすなわち論理「1」の信号によって表わされ、また「0」 ビットは1ミリ秒幅のハイすなわち論理「1」の信号によって表わされる。出力 62により送られる各パルスの前縁は8ミリ秒だけ分離される。さらに、各8個 のパルス間に、64ミリ秒幅のローすなわち論理rOJの信号が生じ、これは1 つのコードの終りと次のコードの初めを表わす。ケーブル・ヘッド14から送ら れる信号の正確な構造は第8図および第9図に示されている。
変調器64は、その出力における49.024HHz信号をダイオード・スイッ チ90に供給する49.024MHz発振器88を含む。ダイオード・スイッチ 90の制tIl電極はマイクロプロセッサ78からの出力62に接続され、また ダイオード・スイッチ90は論理「1」信号がマイクロプロセッサ78からその 制御電極に加えられるとき必ず導通するようにされる。この時間中、周波数49 .024MHzの信号はダイオード・スイッチ90の出力に現われる。マイクロ プロセッサ78からのライン62に現われる信号が論理Oすなわちロー状態であ るとき、ダイオード・スイッチ90からの出力は存在しない。
ダイオード・スイッチ90の出力信号はフィルタ92を通して加えられるが、こ れによってどんな調波や側周波数でも除去され、さらにミクサ66に供給される 前に増幅器94によって増幅される。
いま第4図から、トランスポンダ装置74が示されている。思い出されるであろ うが、トランスポンダ74は住居20の中に置かれて、ケーブル・テレビジョン 信号およびケーブル・ヘッド14から供給されるエネルギー管理信号の両方を含 む信号をケーブル30により受信する。まず、受信信号はテレビジョン信号をテ レビジョン・セット76に供給しかつエネルギー信号を49.0248Hzフイ ルタ98に供給する分割回路96に加えられる。次に、フィルタされたエネルギ ー管理信号は増幅器100によって増幅され、かつ周波数分υl器102に加え られ、この周波数分割器102はそれに加えられる49.024Htlz信号の 周波数を256によって分割する。分割器102は、それに供給される256個 の各パルスについて1個のパルスを供給する単に在来形のパルス・カウンタであ ることができる。かくて、分割器102の出力に191.5にtlz信号が供給 される。
分割器102からの信号は、コンデンサ104およびXO幅器106を経て、変 圧器108の1次側に加えられる。変圧3108の2次側はコンデンサ110を 経て家庭用交流ラインに結合されている。これは単に、在来形のプラグをコンデ ンサ110の出力側に取り付けて、そのプラグを在来形の壁リセプタクルに挿入 することによって達成される。コンデンサ110のサイズおよび変圧器108の 2次巻線は、60Hzでのコンデンサ110のインピーダンスが極めて高くかつ 変圧器108の2次巻線のインピーダンスが極めて低いが、191.5にllz ではコンデンサ110のインピーダンスが橿めて低くかつ変圧器108の2次巻 線のインピーダンスが極めて高くなるように選択されている。これは電力ライン に大きな信号の供給を可能にするが、電力ラインに既存の6ON2信号が変圧器 108の1次巻線を通ってトランスポンダ74に送り返されないようにする。
再び第1図から、複数個の住居20.20A・・・2ONが同じ電力会社の変圧 器26によって受け持たれることが分かる。かくて、トランスポンダ74によっ てどんな1軒の住居の電気回路網にも加えられるどんな信号でも、変圧器26が 受け持ついろいろな住居のすべての電力ラインに現われる。この信号は変圧器2 6によって電力会社の回路網の残り部分からも切り離される。もしある理由で、 電力ライン28に供給されるいろいろなトランスポンダ74の信号が相互に位相 はずれであるならば、これらの信号は相互に潜在的に打ち消し合って、エネルギ 管理方式全体を使用不能にする。かくて、1個の電力会社の変圧器26が受け持 つ電力系統に結合された各トランスポンダ74により供給される信号は、相互に 同期されなければならない。
前述の通り、各トランスポンダ74は信号受信柵(49,0248Hz信号の) であると同時に信号送信機(191,5にllz信号の)でもある。普通、かか る信号受信機は出力信号に111する所要の利得および周波数減少を達成するヘ テロゲイン回路を使用する。しかし周知の通り、同じ信号に応動する数個のヘテ ロゲイン回路の出力信号に位相差があるかもしれない。この潜在的な位相差がト ランスポンダ74にヘテロゲイン回路を使用させないのは、同じトランスポンダ 26の電力系統内に加えられる出力信号を同期させなければならないからである 。位相同期というこの問題を克服するために、各トランスポンダ74に同期式無 線周波受信機およびカウンタが使用されて、同じ49.024H1lZ信号を受 信するとともに周波数分割する。かくて、各カウンタの出力が必ず相互に同位相 となるのは、各トランスポンダに必ず同じ信号が加えられるからである。
与えられた変圧器26と組み合わされる数個のトランスポンダ74の出力が同じ でない唯一の時は、異なるトランスポンダ74に関する分割器102の状態が同 じでない場合である。分割器102が各パルス・バースト信号の初めに必ず同じ 状態であり、したかつて同期信号を供給することを保証するために、分割器10 2からの出力は20ミリ秒の再トリガ式遅延発生器112を経て2ミリ秒パルス 発生器114に供給される。発生器114からのパルス出力は次に分割器102 のリセット入力に供給される。回路112および114は、64ミリ秒のコード 間分離の間に分割器102をリセットさせる8ビツトの各パルス・コード信号の 最終パルスの後縁に続く長い論理「0」を生じる。かくて、次の8ピット信号の 前縁がいろいろな住居20・・・2ONに接続される多)トランスポンダ装置7 4にある分割器102に供給される時までに、それぞれの分割回路102は同じ 初度値にリセットされ、かくてすべて同じ出力信号を供給する。さらに、各コー ドは数回供給されるので、たとえ電力ラインの雑音や停電が分割回路102を異 なってセットさせる場合でも、多重供給信号の1個だけが働かされて、装置は依 然として多重供給信号の残りに適切に応答する。
いま第5図から、応答装置72の1つが一段と詳しく示されている。応答H1f 、72は電力ライン28に結合され、電力ライン28からの信号は5QHz信号 用の高域フィルタとして共に作用するコンデンサ116および変圧器118に供 給される。次に、信号は増幅制限器120を経て、電力ラインに常時用われる雑 音および妨害のような他の周波数をフィルタして除去する191.5に2で同調 される帯域フィルタ122に加えられる。これはフィルタ122の出力に191 .5KHzのエネルギー管理コード信号を残すが、これは次に11幅器124に よって増幅されてデコードおよび比較回路126に加えられる。
デコードおよび比較回路126は、そこに供給される各8ビット信号を使用者セ ット式のコード化HE1128におのが16個の異なる位置のどれでも1つの位 置にセットされる1対の使用者セット式のつまみ輪スイッチ130および132 を含むことが、+15る。かくて、つまみ輪スイッチ130および132を適当 にセットすることによって、256個の異なるコードのどれでも1つのコードが コード化装置128によってデコードおよび比較回路126に入れられる。第1 2A図−第12F図に関して以下に説明するが、応答装M72を用いる住居所有 者は、自らのスケジュール、所望の節約伍、おおよび管理される器具に基づき特 定のセツティングを選択する。
コード化Wla128の256通りの利用可能なセツティングは、デコードおよ び比較回路126に供給される8ビツト・ディジタル信号として表わされる。増 幅器124からデコードおよび比較回路126に加えられる8ピット信号は、コ ード化装置128からの8ピット信号と比較される。複数個の同一信号がコンピ ュータ52からデコードおよび比較回路126に供給されるので、回路126は 3者2択または4者3択のような少なくとも複数個の比較を発見するときのみそ の出力に信号を供給するように設計されている。この理由は、もちろん、妨害そ の他の理由により電力ラインに現われることがあるどんな疑似信号でもエネルギ ー管理信号としてデコードされないようにすることである。
デコードおよび比較回路126で適当な比較が行われると、出力パルスがタイマ 回路134に供給される。タイマ回路134は4分の時定数を持つリセット可能 な単安定マルチバイブレータと機能的に同等であることができる。換言すれば、 もし信号がデコードおよび比較回路126からタイマ回路134に供給されない ならば、回路はリセットされて、低電圧すなわち一理「0」の信号はその出力に 現われる。タイマロ路134からの出力信号は第5図に見られる通り常時閉リレ ーであるリレー136のコイルに供給され、すなわちタイマ134の出力に信号 が現われないかぎり、リレー136は閉に保たれ、そして管理される器具はその 正モードで作動する。管理される器具が例えば空気調和機であるならば、リレー 136の出力はサーモスタット信号と直列に結合され、かつサーモスタットに正 常な形の空気調和器具を制御させる。
しかし、信号がデコードおよび比較回路126からタイマ回路134に少なくと も4分ごとに加えられるならば、タイマ回路134の出力はハイになってハイに 保たれ、リレー136の接点は開位置になる。この位置は、器具を常時所期の方 法で作動させない。かくて、機器の誤作動またはケーブル・ヘッドでの停電とい ったようなある理由でエネルギー管理信号の印加をやめるならば、器具はその正 常作動に戻るという点で、応答装置72はフェイル・セイフ・モードで作動する ことが分かる。もう1つの方法では、エネルギー管理装置の部分の器具を使用不 能にする確実な作用が要求される。
ある環境下では、住居所有者はエネルギー管理装置を手動でオーバーライドする ことが望ましいかもしれない。
例えば、装置は住居が常時空いている期間中空気調和機をターン・オフさせるよ うにセットすることができる。
例えば、もし住居の全居住者が当日学校や仕事に行っているならば、エネルギー 管理装置のスケジュールは、空気調和機が当日のその部分の間ターン・オフされ て、最初の居住省が住居に戻ることが予想されその結果温度が戻りによって正常 に返る前にターン・オンされるように選択することができる。しかし、ときどき 家族の正常なスケジュールは例えば病気、追加の休日または休暇により変更され る。この場合、コード化装置128のセツティングを変えずに、オーバーライド 回路138は応答装!272の正常な回路作動をオーバーライドするために具備 される。オーバーライド回路138はオーバーライド・ボタン140を含み、こ れを押すとオーバーライド回路138からタイマ134に信号が供給される。こ の信号は実際に、タイマ134がその出力に信号を供給するのを防止し、リレー 136の接点は常時閉位5に戻る。
エネルギー管理信号方式自体は、タイマ134がオーバーライド・ボタン140 を押すことによってセットされから、タイマ134を自動的にオーバーライドす るのに使用される。これは、例えば32分の連続した時間のあいだタイマ134 に加えられる信号の欠如によって生じる。管理されるすべての器具について、す べての選択可能なスケジュールは各24時間の周期中ある点で、信号が加えられ ないとき32分の周期を提供しなければならないので、タイマ134はそれがオ ーバーライド・ボタン140の押しによりセットされているならばリセットされ る。
いま第6図から、デコードおよび比較回路126の詳細な接続図が示されている 。回路126は、増幅器124から加えられる信号を調整する1対のインバータ 168および70を含む。インバータ170の出力は、デコードおよび過半数比 較回路172の入力に加えられる。
回路172にも、各つまみ輪スイッチ130および132からの出力と発振器1 74の出力とが加えられる。発振器174は、インバータ170から回路172 の中のシフト・レジスタに加えられるデータをクロック・インするクロック信号 を回路172に供給する。64ミリ秒の短い間隔中、比較は回路172の内部で シフト・レジスタにりOツク・インされたデータとつまみ輪130および132 から加えられたデータとの間で行われる。クロックされたデータがつまみ輪13 0および132のデータと同一であるとき、内部カウンタは増分されて、十分な 比較の数が発見されると、内部カウンタは回路172からインバータ176を経 てタイマ134に信号を送り出す。デコードおよび過半数比較回路172は、ガ レージ・ドア開放器の受信技四として普通発見される。
いま第7図から、タイマ134およびオーバーライト138回路の一段と詳細な 図が示されている。タイマ134回路は発振器142と、クロック(C)、リセ ット(R)およびプログラム(P)の入力を持つプログラム可能な除算器144 とを含む。発振器142の出力は除算器144のりOツク(C)入力に結合され 、またデコードおよび比較回路126は除算器144のリセット(R)入力に供 給される。発振器142の周波数および除算器144の除数は、正常な作動の下 で除算器144の出力がデコードおよび比較回路126からの信号によ。
リレセットされてから4分後に低い値から高い値になり、デコードおよび比較回 路126からもう1つの信号が最初に供給される場合のほかは供給されるように 選択される。かくて、もし4分間のあいだデコードおよび比較回路126から除 算器144のリセット入力に信号が供給されないならば、除算器144の出力は 論理「1」すなわち高電圧となる。プログラム可能な除算器144の除数は、そ のプログラム(P)入力に供給される信号の値次第で選択することができる。も し除算器144のプログラム可能な入力に供給される信号が論理の[1,1すな わち高電圧信号であるならば、除算器144の除数は2つの16乗(65,53 6)に等しくかつその出力はデコードおよび比較回路126からの最終パルス信 号が除算器144をリセットしてから32分後に低い値から高い値になる。他方 では、もし論理の「0」すなわち低電圧信号が除算器144のプログラム入力に 供給されるならば、除数は2の13乗(16,384)に等しくかつその出力は デコードおよび比較回路126からの最終パルス信号が除算器144をリセット してから4分後に低い値から高い値になる。以下で説明するが、論理の「0」信 号はオーバーライド・ボタン140が押される場合のほか除算器144のプログ ラム(P)に入力に加えられる。
プログラム可能な除算器144からの出力は、実際には除算器144の一部とし て含まれることがある排他的オア・ゲート146の1つの入力として供給される 。以下に説明するが、排他的オア・ゲート146の他の入力は、オーバーライド ・ボタン140が押されないかぎり高電圧である。したがって、排他的オア・ゲ ート146の出力はプログラム可能な除算器144の出力の逆である。
排他的オア・ゲート146からの出力は、NPNトランジスタ148のベースに 加えられる。トランジスタ148のエミッタは接地されかつトランジスタ148 のコレクタはリレー136のリレー巻線150を経て正電圧源に接続されている 。トランジスタ148のベースに加えられる電圧が正、すなわち論理のrlJで あるかぎり、トランジスタ148は導通し、電流が巻線に流れる。これは第7図 に見られる通り、リレー152を開位置に保つ。この状況では、管理される器具 またはその器具を制御するサーモスタットであることができる負荷が電力から切 り離される。この状態は、信号が応答R置72によってデコードされるとき必ず 起こる。かくて、パルスが4分未満ごとに供給されるかぎり、プログラム可能な 除算器144からの出力は低い値に保たれ、排他的オア・ゲート146からの出 力は高い値に保たれ、そして器具は電力を引かなくなる。
オーバーライド回路138は、クロック(C)入力が排他的オア・ゲート146 の出力に接続されかつデータ(D)入力が接地されるフリップ・フロップ154 を含む。さらに、フリップ・フ・Oツブ154のリセット(R)入力はコンデン サ156と抵抗器158との接続部に結合されるが、これらの他端はそれぞれ電 源および大地に接続され、またセット(S)入力は抵抗器160を経て接地され るとともにスイッチ140を経てフリップ・フロップ154のC入力および排他 的オア・ゲート148の出力に接続されている。このように接続されたフリップ ・フロップ154は常時リセット状態に保たれるので、そのQ出力は常時論理の rOJすなわち低い値であり、またそのQ出力は常時論理の[11すなわち高い 値である。Q出力はプログラム可能な除算器144のプログラム可能なP入力に 11続されている。
いま第10図および第11図から、タイマ134およびオーバーライド回路13 8の作動を説明する。オーバーライド・ボタン140が押されていない正常な作 動が第10図の波形によって示され、オーバーライド・ボタン140が押されて からの作動が第11図に示されている。
正常作動では、パルスがデコードおよび比較回路126から少なくとも4分ごと に供給されるかぎり、プログラム可能な除算器144の出力は論理の「0」であ りかつ排他的オア・ゲート146の出力は論理の「1」である。これはトランジ スタ148を導通させ、かつリレー152は開位置であり、それによって器具は 管理されなくなり、すなわち器具はオフとなる。デコードおよび比較回路126 からの最終パルスが加えられてから4分後に、除算器144の出力は論理の「1 ]、すなわち高い値となり、排他的オア・ゲート146の出力は論理の「0」す なわち低い値となる。これはトランジスタ148を非導通にさせ、リレー152 を閉位置にかつ器具を常時作動させる。
いったんオーバーライド・ボタン140が押されると、それは管理されている器 具がオフである時間中のみ起こるのだが、排他的オアゲート146の出力におけ る論理の「1」電圧はボタン140を経てフリップ・70ツブ154をセットす るように供給され、それによってQ出ト146の第2人力として接続されるので 、排他的オア・ゲート146の出力はそのとき低い値、すなわちプログラム可能 な除算器144の出力と同じになる。排他的オア、ゲート146からのこの低い 出力はトランジスタ148を非導通にさせ、Ti流はコイル150に流れなくな る。これは順次、リレー152を常時閉位置に戻させ、監視されている器具は常 時作動する。
この状況はデコードおよび比較回路126のパルスが供給されるかぎり保たれる 。デコードおよび比較回路126のパルスなしで32分たってから、ブOグラム 可能な除n器144の出力は論理の「1」となり、かつ排他的オア・ゲート14 6の出力も論理の「1」となる。フリップ・フロップ154のクロック(C)入 力に供給される排他的オア・ゲート146からの正方向の信号はデータ(D)入 力に加えられる論理の「0」をクロック・インしてフリップ・フロップ154は リセットになる。
以後、正常作動が再開されて、オーバーライド・ボタン140を押した効果はも はや制御を示さなくなる。
いま第8図および第9図から、ケーブル・ヘッド14からケーブル18に供給さ れるコード化された信号の形式を説明する。これは、トランスポンダ74によっ て住居2oで受信される同じ信号である。ケーブル18に現われる信号は、持続 時間が1ミリ秒または4ミリ秒のいずれかである1組のパルスである。パルスは 実際には49.024HHz信号のバーストであり、スペースは49.024H H2信号の欠如を示す。第8図および第9図に示される通り、エネルギー管理に 用いられる信号は、ケーブル・テレビジョン信号のような、ケーブル18を流れ る正常な信号に重ねられることを理解すべきである。
これらのテレビジョン信号はチャネルと呼ばれるいろいろな被変調周波数で供給 され、49.024HH7信号はケーブル1日により供給される正常なテレビジ ョン信号チA7ネル以下のサブチャネルである。トランスポンダ74から供給さ れる信号は第8図および第9図に示される通り正確に現われるが、ただしそれは 191.5KHzの周波数である。
各エネルギー管理信号は、64ミリ秒の周期の間供給される8個のパルスと、そ れに続く64ミリ秒のスペースとから成っている。1ミリ秒幅のパルスは論理の 「0.1を表わし、4ミリ秒幅のパルスは論理の「1」を表わす。
論理の「0」すなわち1ミリ秒のパルスの場合には、そのパルスの後縁と8ビツ ト64ミリ秒信号の次に生じるパルスの後縁との間のスペースは7ミリ秒である 。他方では、論理の「1」ピット、すなわち4ミリ秒のパルスに続くスペースは 4ミリ秒である。
ケーブル18に供給されるいろいろなコード化された信号はおのおの、3回また は4回のような、複数回供給される。これによって応答装置は各個信号ではなく 多数影信号に応答することができる。その理由はもちろん、ランインに現われる 雑音による偽応答を回避するためである。
いま第12A図−第12G図から、器具を制御するのに用いられるいろいろなス ケジュールの例が示されている。第12A図、第12B図、第12C図、および 第12D図は空気調和機形の器具70と組み合わされる応答装置72で使用され るいろいろな形のスケジュールを表わす。これらの空気調和スケジュールは、( 1) 誰かが通常家にいるか全居住者が通常パートタイムに出ているか、(り  個々の家族の睡眠時間、および(3) 住居所有者が希望する節約(例えば超節 約、良好な節約または適度な節約)の量、といったようないろいろなパラメータ に左右される。第12A図は例えば夫が働き、妻が子供と共に終日家にいるとき の状況を表わす。第12B図、第12C図および第12D図は夫婦共その日の少 なくとも一部家を出て、その時間中家には他の居住室がいない状況を表わす。第 12B図、第12C図および第12D図によって示されるスケジュールの違いは 、利用し得るエネルギー節約の量、すなわち超節であるか、良好な節約であるか 、適度の節約であるかである。
第12A図〜第12D図に示される各スケジュール内で、文字H−−およびV− で表わされるコードが示されている。■およびト1の値は第5図に示されたつま み輪130.132のセツティングを表わす。思い出ずであろうが、各つまみ輪 130.132はOと15の間のどんな数にもセットすることができる。したが って、第12A図〜第12G図に示されるスケジュールの中の■およびHに続く 数はOと15の間の数である。応答装置72では、つまみ輪130は例えばVで 標示され、つまみ輪132はHで標示される。
例えば第12A図〜第12D図に示されるスケジュールを用いて、空気調和機を 制御するために、住居所有者は誰が常に家にいるか全員パートタイムで家を出て いるかをまず決める。もし誰か常に家にいるならば、第12A図に示されるスケ ジュールが使用される。次に、居住者は家族全員が常時睡眠する時間、および彼 らの希望する節約の蚤が超節約であるか、良好な節約であるか、適度な節約であ るかを決定する。例えば、もし正常な睡眠時間が夜の120¥から午前7時まで で住居所有者が超節約を希望するならば、彼らは第12A図の超節約の行の第3 列に示される通り、■つまみ輪130を0にセットしかつHつまみ輪132を3 にセットする。
もし居住者が全員パート・タイムに出るならば、そのときは住居所有者の希望す る形式により第128図、第12C図、または第12D図の1つが使用される。
例えば、もし住居所有者が超節約を希望するならば、第12B図のスケジュール が使用される。この場合、人は第12B図に示される第1列に沿って、家を空け ている時間を決定する必要がある。例えば、もし家の居住者が全員午前8時から 午後5まで出かけ、かつ正常な睡眠時間が夜の12時から午前7時まであるなら ば、午前8時から午後5時までの行の第4列に示される通り、■つまみ輪130 は1にセットされ、Hつまみ輪132は8にセットされる。
第12E図、第12F図および第12G図はそれぞれ、例えば戸外灯、瀦わかし 器、およびスイミング・プールや湯ぶねに用いられるポンプの同様なスケジュー ルを示す。他の形のスケジュールも、住居所有者の希望する任意な品目を1lJ I[Iするように、第12A図〜第12G図に示された例を用いて容易に開発す ることができる。
ある場合には、住居所有者は家族が休暇をとる場合のように、はとんどの時間器 具を止めたいと希望する。この場合、第12A図〜第12D図、および第12F 図の下欄に示される通り、■およびHつまみ輪130と132の各セツティング はおのおの15となる。この場合、器具は各24時間周期の内の例えば45分の 短時間だけターン・オンされる。これは、家からすべての湿気を取り除く空気調 和機の場合に必要である。ざらに、このオン時間の周期はオーバライド・ボタン 140を押す作用をリセットするのに要求される。この45分の周期以外は、器 具はオフに保たれるので、無人の家のエネルギー・コストは大幅に減少される。
いま第13A図〜第131図から、ケーブル・ヘッド・コンピュータ48および 信号送信コンピュータ52が作動して選択されたスケジュールに関する信号を供 給する方法の例をこれから説明する。どんな4分間のあいだでも器具がターン・ オフされることを要求するすべてのスケジュールが信号を複数回供給されること を思い出すべきである。第13A図〜第131図に示される図は、特定のスケジ ュールが信号の供給を要求するときを理解するのに役立つ。これらの図表は、υ 制御すべき空気調和機に関する例として示されている。第13A図〜第13C図 は、誰かが常に家にいて睡眠時間が夜の12時から午前7時までのとき、第12 A図に示されたスケジュール・セツティングの下で、空気調和機を制御する異な るスケジュールを示す。第13A図、第13B図および第13C図の間の相違は 要求される節約の争であり、すなわち超節約、良好な節約、または適度な節約の どれが希望されるかである。第13D図、第13E図および第13F!<は午前 8時から午後5時まで常に家を出て、夜の12時から午前7時まで眠っている人 の同様な例である。
第13G図および第13 H図は異なる睡眠時間に基づくスケジュールの差を示 し、第131図は所望の節約の量に基づくスケジュールの差を示す。
まず第13A図から、ケーブル・ヘッド・コンピュータ48が信号送信コンピュ ータ52を制御してケーブル18に信号を供給するタイミング順序を理解するの に役立つ図表が示されている。第13A図の図表は、管理されている家の睡眠時 間が夜の12時から午前7時まであり、かつ住居所有者が超節約を望んでいるこ とを決めたという仮定に基づいている。さらに第13A図の図表は、誰かが終日 家にいるという仮定に基づいている。したがって、つまみ輪130および132 のセツティングはH−3およびV−Oである。
第13A図の図表の左部分は日スケジュール162である。このスケジュー、ル は週の日曜日から土曜日までのいろいろな日を示し、休日は日・曜・日として処 理されることが分かる。週の各日と組み合わされるのが時間スケジュール(TS #)である。第13A図では、誰かが家にいる点で毎日が同じであるので、選択 されたパラメータの各時間スケジュールはTS4である。TS4は第13A図の 中央部、すなわち時間スケジュール部分164に示されている。
選択されたいろいろなパラメータの時間スケジュールを決定するのに、ある共通 の要素が利用される。まず、II眠時間の周期中、最良のエネルギー節約は、正 常な就寝時間後1詩間から、正常な起床時間前1時間までに生じるようにセット される。正常な起床時間前1時間に続く45分間のあいだ、空気調和装置はその 最大オン時間で運転するようにされ、すなわちそれは正常のサーモスタット・セ ツティングによってのみ制御される。その後、正常な昼間エネルギー管理が生じ る。空気調和機が正常な目覚め時間前1時間に続く45分の間空気調和礪がその 最大オン時間で運転するようにされるのは、人が目を覚ましたとき快適でオーバ ーライド除去を与えるからである。
本発明のエネルギー管理装置を作動させる方法は、セット時間間隔中のある周期 のあいだ器具が正常なサーモスタットLllallに応答しないようにすること である。例えば、時間間隔はおのおの172時間でありかつ装置は各1/2時間 間隔のあいだ一定の分の数で作動するのを抑止されることができる。この抑止期 間はサイクル時間と呼ばれ、第13A図の時間スケジュール164の部分に見ら れる通り、サイクル時間は列CT#の下に示されている。この列の数は、任意の 与えられた30分間のあいだ装置がターン・オフされる最大時間を示す。実際の リアル・タイム管理では、この数は気象のような他の要因により小になることが ある。リアル・タイムのオフ時間は、コンピュータ48によりRAM54から気 象情報を読み出してから決定される。第13A図のC■#の列に示される数は、 一定の時間間隔における最大オフ時間である。
いま第13A図の情報に関する特定の例、すなわち人が家に通常いて、夜12時 から午前7時まで眠り、そして超節約を希望する場合について言及すると、0: 00時で表わされる夜の12時から午前に00時まで、装置は各30分間につき 8分停止される。午前1:00時から起床時間の午前7二00時の1時間前であ る午前6−00時まで、装置は各30分の内の15分間停止される。これは一般 に家の中の温度を睡眠時間中に上昇させるが、居住者は上昇に気づかないと思わ れる。午前6二〇〇時から午前6:45時まで、空気調和装置は少しも停止され ないので、家は居住者が目覚める時間に快適な温度に冷却される。その後、午前 6:45時からスケジニールには14:00と記入されている午後2:00時ま で、装置は各172時間の内の12分間停止される。
その後、14:00から次の夜の12時まで、装置は各1/2時間の内の8分間 停止される。装置が午後2二00時以後停止される時間が少ないのは、これが住 居内で日の内の最も暑い部分だからである。最大戸外温度および太陽光線は構造 物の絶縁によって遅らせられる。
第13A図の図表の右手部分はサイクル時間情報スケジュール166である。サ イクル時間情報は、サイクル時間が関係する時間間隔、冬夏の別、任意の与えら れた時点における最大オフ時間、任意の与えられた時点における最小オフ時間、 およびサイクル時間気象要素などを含む。第13A図では、間隔は30分にセッ トされ、冬/の記入に続くOはそれが夏時間であることを示す。この位置の「1 」は、それが冬時間であることを示す。最大オフの記入に続く8は、その時点で の最大オフ時間が8分であることを示す。第13A図〜第131図では、最大オ フの記入は夜12時における記入と考えられる。
各30分間について1分の最小オフ時間が他の要素にかかわらず常に生じること も分かる。第13A図〜第131図では、サイクル時間気象要素が効果のない気 象条件を表わすことも考えられる。この数は気象計器58から供給される情報次 第で1から50まで変わることができる。コンピュータ48の記憶III内のブ Oグラムおよび表は、気象計器50から供給される情報を翻訳して、時間スケジ ュール164に定められたサイクル時間の数値を変える。例えば、気象要素は時 間スケジュールが第13A図〜第131図に示される通りであることを示すもの であると考えられる。
いま第13B図によって示される例について言及すれば、第13A図でなされた 仮定と同じ仮定が第13B図でなされるが、ただし住居所有者が超血約ではなく 良好な節約を希望する点が違う。空気調和の場合、このことは、空気調和装置が より長い時間のあいだ運転されるが、エネルギー節約は少ないので家は循環の時 間中少し多く冷却されることを意味する。第13B図のロスケジュール162に おいて、第13A図の場合のような時間スケジュールTS4ではなくTS7が使 用されているのが分かる。第13B図のIs間スケジュール部分164において 、オンおよびオフの列の下の時間は第13A図に示されたものと同じであるが、 サイクル時間数は違う。一般に第13B図に示される良好な節約では、空気調和 機は超節約で運転される時間に比べてより長いvI間運転される。かくて、午前 に00時から午前6二〇〇時までの間、空気調和別は30分ごとに12分だけし か停止されず、これに比べて第13A図の場合は第15分停止される。かくて、 家の中の温度はあまり上昇しない。温度上昇の量は絶縁および建造物の構造など のようなものの関数であることを理解すべきである。したがって、もし3°の上 昇が許容されるならば、超節約はある家では働くが、良好または適度の節約は温 度上昇を3°までに保つ他の家でだけ使用される。
第13C図から、同じ仮定が再び作られるが、ただし、適度の節約のみが要求さ れる。ここで、時間スケジュール数因表は18であり、最大オフ時間は第13A 図および第13B図に示された時間から再び減少される。
いま第13D図から、午tyJ8:00時から午後5二00時までの間全員が常 時出かける家族の空気調和スケジュールが示されている。それ以外の仮定は第1 3A図に関するものと同じである。第13D図では、空気調和機と組み合わされ る応答装置72のH−86よびV−1のセツティングは、正常な睡眠時間が夜の 12時から午前8=00時まででかつ超節約が所望される場合にセットされる。
この場合、日スケジュール162の下で、火曜日から金曜日までの時間スケジュ ールはTS27であるが、土曜日、日曜日および休日の時間スケジュールは第1 3A図に示されたTS4であることが分かる。この狸由は、住居所有者が週末と 体日家にいて、平日だけ出かけるという仮定が作られるからである。時間スケジ ュールTS27により、夜の12時から午前8:00時までの時間が第13A図 に示されたものと全く同じであるのは、人々がその時間室にいるからである。し かし、午前8:00時と午後4:30時すなわち16:30時との間の記入はな い。16:30時以後次の夜12時までの時間スケジュールはやはり第13A図 の場合と同じである。午前8二00時から午後4=30時までの記入がないこと は、空気調和機をオフに保つ信号が絶えず供給されることを示す。午後4:30 時の時間が選択されるのは、それが最初の人の帰宅の半時間前だからである。か くて人々が帰宅する午後5:00時までに、家は快適なレベルになる。しかし午 後8=00時から午前4:30まではエネルギーが使用されていない。
第13E図および第13F図から、良好な節約ならびに適度な節約に関する同様 な図表が示されている。この場合もまた、時間スケジュール数変更およびサイク ル時間数が減少されることが分かる。したがって、家はより涼しく保たれるが、 エネルギーの節約は少ない。
いま第13G図から、異なる睡眠時間と異なる目覚め時間の図表が示されている 。第13H図にも異なる睡眠時間が示されており、第131図には異なる節約の 量が示されている。これらの図表はすべて相互にかつ第13D図、第13E図お よび第13F図の図表と比較して、装置が家の住人に使用される異なるパラメー タに基づきエネルギー消費aを管理する方法を知ることができる。
いま第14図から、第2図に示されたコンピュータ52の作動の流れ図が与えら れている。この流れ図は、信号がコンピュータ52と組み合わされるRAM54 に記憶された情報に基づいて供給される方法を丞す。コンピュータ52がまずタ ーン・オンされると、それはブロック200によって示される初期設定およびセ ット・アツブ・ルーチンを通る。一般に、この期間中、マイクロプロセッサ78 のレジスタはリセットされ、タイマB4はリセットされ、RAM54は256ビ ツト指令バツフアを除きリセットされるなど。次に、ブロック202により、A /D変換器60は初期設定され、RAM56の最初の256ビツトから成る指令 バッファが初期設定される。指令バッファの初期設定において、各256ビツト 位置に1@のビットが置かれる。かくて、最初の信号が送り出されると、もしそ れ以上何も起こらなければ、各スケジュールは¥ilfがターン・オフされるべ きであることを示す。以下に認められると思うが、この初期設定の目的は、ケー ブル・ヘッドで局部交流電力が故障した後で電力が回復されるときに区12幅の 電力サージを防止することである。
次に、ブロック204により、A/D変換器60の値が読み出されて、RAM5 4の適当な場所に記憶される。
次に、ブロック20Bにより、コンピュータ48とコンピュータ52との間に起 こることを要求されるどんな通信でも起こる。この通信はコンピュータ52に信 号を送るコンピュータ48によって起こり、それが通信の準備を整えていること を示し、次にコンピュータ52からの適当な通信を待機する。この時間中、コン ピュータ48はRAM54の指令部分の値を更新しかつRA M 54のA /  D 語の値を読み出して、RAM54のA/D語に記憶された気象情報にした がってそのスケジュールを変更する。ショツト数または訂正する時間および日付 情報などのような他のどんな所要通信でもこの期間中に起こる。
次に、ブロック208により、プロセッサ78によってRAM54に保たれるリ アル・タイム・カウンタが更新される。これは、後で説明する割込みルーチンの 間に加えられる時間の最終増分を見ながら、かつその値を時間および日付レジス タに加えながら、プロセッサ78によって起こる。最後に、表示されることを要 求されるどんな情報でも、CPU52のプロセッサ78によって、ブロック21 0に示される通りそれと組み合わされる液晶表示装置に供給される。かかる表示 装置は第3図に示されていないが、言うまでもなくそれは既知の方法で容易に追 加することができる。
次に、ブロック212により、コンピュータ52に加えられる交流電力の有無が 決定される。正常な環境の下で、交流電力が加えられ、前のブロック204への v1帰が生じ、ブロック204,206,208.210および212が絶えず 繰り返される。もしケーブル・ヘッドでの停電またはi器の誤作動により、ブロ ック212で交流電力の故障が決定されたならば、ブロック214によってマイ クロプロセッサ78は遊び状態になる。遊び状態の間は何も起こらず、電力は作 られない。遊び状態からマイクロプロセッサ78をとることができる唯一の手段 は、それにもう1つの割込みを加えることである。
プロセッサ78がブロック204,206,208.210および21 ’2か ら成るループを通、して絶えずサイクルするにつれて、タイマ8・4はその中に あらかじめセットされた値に達するまで時間をカウントする。これがEこると、 タイマ84は第14図のブロック216に示される通り、割込みを生じさせる。
どんな割込みでも、これはプロセッサ78が実行していた主すイク、ルによる処 理を停止させるとともに新しい割込みルーチンを実行させる。常詩、割込みルー チンの実行完了により、主ルーチンの割込みアドレスへの復帰が起こり、かつ原 処理が継続される。割込みルーチン216において、まず起こることはブロン2 18によって示される通りクロックが進められることである。この前進はタイマ 84の最終セツティングの値に等しい。時間の記録をつけておくリアル・タイム ・カウンタを更新するために、ブロック208で使用されるものは、ここでクロ ック内に置かれる値である。
次に、ブロック220により、新しい]−ドがマイクロプロセッサ78の出力に 供給され、そしてタイマ84は新しい値にリセットされる。マイクロプロセッサ 78から供給されるコードは単にライン62の信号の状態の変化である。苑8図 から、出力信号は定められた時間に単に状態を変え、それはビットの値を決定す るこれらの状態の変化の選択されたものの間の時間であることが分かる。かくて 、0のビットは1ミリ秒の間ハイでありかつ7ミリ秒の間口−であり、1のビッ トは4ミリ秒の問ハイでありかつ4ミリ秒の門口−である。8ビツトの各ブ、O ラクト間は64ミリ秒の門口−である。しかし、このロー期間は、実際に、4ミ リ秒または7ミリ秒のいずれかであるコードの第8ビツトのロー期間によって増 加される。かくて、プロセッサ78から供給される被変調コードを持つパルスの 発生に重要なのは下記のキ一時間であると言える:11ミリ、4ミリ秒、7ミリ 秒、68ミリ秒および71ミリ秒。これらのキ一時間は、交流電力が供給される かぎりタイン84がセットされる時間である。特定の時間は、その出力62の状 態を見るマイクロプロセッサ78によって決定され、もし状態がローであるなら ば次のビットの値が供給され、またはそれがハイであるならば最終ビットの値お よび位置が供給される。
これらの決定により、マイクロプロセッサ78はタイマ84用の次の正しいセツ ティングを決定することができる。マイクロプロセッサ78は論理「1」ビット を含むRAM56の256ビツト指令バツフア部分の各場所に関するアドレス・ コードを供給するが、その回数はRAM56の「応答ショツト数」の内容によっ て定められることが思い出される。
次に、ブロック222により、交流電力が正しく加えられているかどうかの決定 が行われる。もし電力が正しく加えられているならば、ブロック224により、 第14図の左手側に示される主な流れの割込みアドレスへの復帰が起こり、主ブ ロックに沿う処理が前述のように続行される。しかし、もし交流電力がブロック 222でオフに決定されるならば、ブロック208への転送が起こり、ここで新 しい命令%、tMtF状態を割り込み、!2!1理はリアル・タイム・カウンタ を更新し続け、次に遊び状態に戻る。これは次の割込みが起こるまで続く。交流 電力がブロック222でオフとなるように決定されると、プログラムを通じてい くつかの場所に使用されるフラグがセットされる。これらの場所とは、り079 時間が100ミリ秒だけ進められるブロック218、およびタイマが100ミリ 秒にセットされるブロック220などである。
かくて電力がオフであるかぎり、生じる唯一の機能は1/10秒の増分にりOツ クを保つことである。
いったん電力が最終的に回復されると、ブロック222で、この最初の表示はブ ロック222からの回復された出力によって示される通り検出され、ブロック2 02で始まる主処理ルーチンの転送が生じ、ここでA/Dの初期設定およびRA M54の指令部分が前述の通り生じる。この場合、初期設定はすべての1ビツト をRAM54の指令部分に転送させる。かくて、電力故障と同時にすべての器具 はターン・オ゛2される。この目的は、すべ、ての器具が同時にターン・オンす るとき電力ラインのどんな量のサージをも防止することである。これは2つの理 由で重要である。まず、電力会社はそのシステムに特定の時点で大菌の負荷を許 容できない。次に、多くの電力使用者はピーク需要に基づく電気料金を支払う。
被監視装置のすべてをターン・オフさせることによって、ピーク需要は制御する ことができ、それによって顧客の支払いは大幅にf1減される。
いま第15図から、ケーブル・ヘッド・コンピュータ48の流れ図が示されてい る。一般にケーブル・ヘッド・コンピュータ48は、各時点にRAM54の指令 バッファに置くべぎ適当な情報を決定する。コンピュータ48は、最夜中をちょ うど過ぎた時間oo−ooから次の最夜中の直前の時間23:59までの24時 間の日スケジュールにより作動する。その後、コンピュータ48は自助的にリブ ート(raboot) L/て翌日のデータをコンパイルし直す。リプート手順 の間、来るべき日の例えば第12図および第13図に示されるスケジュールに基 づく表が作られ、次にその日の間にデータが供給されるにつれて、コンピュータ 48に記憶された表は気象計器58またはオペレータのどちらかからの適当な情 報によって変更される。スケジュールに対する追加の変更は、電力会社からの大 規模需要制御信号から生じることがある。
これは第15図において選択された装置が優先度および時間制限に基づいて自動 的にターン・オフされる需要削減状況として言及されている。需要削減状況では 、例えば温水1!l!房器がターンオフされる最初の品目であるが、家庭用電灯 はターンオフされる最終品目に数えられる。
異なる器具のいろいろな優先度がコンピュータ48を制御するプログラムの中に 作られ、温水@房機のような最低優先度の品目がまずターン・オフされ、また追 加の需要削減が要求されるならば、空気調和機のような次の組の優先度品目がタ ーン・オフされる。この場合もまた、優先度方式内で、ターン・オフされるべき 温水暖房機や空気調和機はエネルギー管理装置の使用者の大きなグループの中で ある期間オフ回転される。
第15図のブロック図をこれから詳しく述べれば、ブロック230は最初の電力 が最初にターン・オンされることを示す。次に、ブロック232により、正常の プログラム・コンパイルが生じる初期設定手順が生じる。さらに、時間および日 付の情報は電力オンの時間にシステムに入力される。
次に、ブロック234により、日時スケジュ−ルがシステムにロードされてコン パイルされる。日時スケジュールは一般に236で示されて、その特定の日の任 意な与えられた時間に生じるH−、V−の各セツティングについて時間0:00 で始まり時間23 : 59までわたる表である。日時スケジュール236の中 には、ポテンシャル多重信号送信コンピュータ52・・・52Nのどれを利用す べきかの記入が含まれている。さらに、0N10FF状態セツテイング・ビット が利用され、かつ変更子構造が各時間およびH−、V−一のセツティングに利用 される。変更子は、(1) 例えば気象情報で変更されるデユーティ・サイクル 、(り電力会社からの適当な信号により変更される需要削減、(3) 前進開始 、および(4) 前進停止、などのような1つ以上の異なる変更方式を含むこと がある。前進開始および前進停止の変更はオペレータυllaされたり、例えば 気象計器58からの情報に基づき計算される。前進開始および前進停止の一例は 、居住者の予想される帰宅に基づいて空気調和機がターン・オンされるべきVi 間である。第12図および第13図のスケジュールに示された通り、これはフイ フオルト条件に備えて挿入されたが、eい日の前進開始時間が涼し日よりも長く なるように変更することができる。人々が家を出る前にも同様な管理が起こり、 すなわち例えば空気T!A和機は彼らが暑い日に出かける10分前または涼しい 日に出かける30分前にターン・オフされる。
いったん日時スケジュールがブロック234によって要求される通り、コンパイ ルされかつロードされると、コンピュータ48はスケジュールの適当な時間に追 いつく。通常、リブートが夜の12時に生じると、コンピュータ48は最初0: OOの正しい時間を指す。しかし、ケーブル・ヘッドで電力故障の場合に、電力 はどんな時間にでも回復してリブートを生じさせ、またコンピュータ48はその 時間に追いつく必要がある。実際の時間は補助電池装置により信号送信コンピュ ータ52で保持される。この時間はコンピュータ48によって読み出され、また コンピュータ48は自らをスケジュール236の適当な時間にさせる。
いったんコンピュータ48がブロック238に示される通り追いつくと、それは ブロック240に示される通りそのリアル・タイム適用を開始する。これらの適 用は、まず、信号送信コンピュータ52との通信であり、次に、ロード状態表の 更新およびコンピュータ52に供給すべき指令の決定である。コンピュータ48 が信号送信コンピュータ52と通信する方法は、在来のポーリング法による。コ ンピュータ48がコンピュータ52に送信すべき情報を有するとき、それは適当 なポーリング信号を送り、またコンピュータ52の流れサイクルの中の適当な点 で通信リンクが設定される。これは例えば第14図のブロック206に生じる。
その後、コンピュータ48はRAM54に適当な情報を弐き込んだり、RAM5 4から適当な情報を読み出す。コード化された信号がいろいろな応答装置に送ら れるのを決定する、コンピュータ48から信号送信コンピュータ52に送られる 指令情報は、ロード状態表242で計算される。ロード状態表242は256個 の多m詔記入から成る。256個の各多重語記入は、選択可能なスケジュールの 1つと組み合わされる。ロード状態表242の各状態ビット語244は、12デ ータ・ビットと、サイクル表情報と、サイクル・タイマ情報とを含む。状態表の 12ビツトは次の通りである: 1、指令ヒツト、 2、日時ビット、 3、デユーティ・サイクル・ビット、 5、前進停止ビット、 6、需要削減ビット、 7、オーバーライド・オン・ビット 8、オーバーライド・オフ・ビット 9、オーバーライド前進開始ビット、 10、オーバーライド前進停止ビット、11、オーバーライド・デユーティ・サ イクル・ビット、 12、オーバーライド需要削減ビット。
需要ビットは、コンピュータ48から信号送信コンピュータ52のRAM54に 送られるべきビットであり、また指令ビットが選択されるスケジュールの特定な H−一およびV−−アドレスによってアドレス指定される指令バッファの場所に 記憶される。ロード状態表の第2〜第6ビツトはシステム内で使用される内部ビ ットであり、第7〜第12ビツトはオペレータ制御ビットであり、これは自動関 数のどれでもをオーバーライドするように記入される。日時ビットは、そのとき 存在する日時について日時スケジュール236の記入から読み出される0N10 FF状態セツテイングによって制御される。
デユーティ・サイクル・ビットはロード状態表242の変更子部分のサイクル表 部分に含まれる気染情報その他の情報に基づいて計算され、かつデユーティ・サ イクルの長さを定めるようにオンまたはオフとなる。同様な方法で、前進開始、 前進停止および前進削減ビットは表236からのこれらの関数の変更子に応じて 決定される。
指令ビットが計算される方法は、第15図の計算指令ビット部分246に示され ている。部分246の計算に使用される数は〇−ト状態表語244のビット数を 表わし、文字は計n部分246で行われる計算を表わす。最後の計算は、最終的 に信号送信コンピュータ52に送られる指令ビットを決定する。
ブロック240のリアル・タイム応用は、当日の終りのような時間が決定されか つ日時出口ルーチンがブロック248で実行されるまで、当日の残りの間続行さ れる。
このルーチンはブOグラムを停止させ、最終的には、ブロック250でコンピュ ータはリブートされて、2:30時にお【プる初191設定ルーチンへの復Qが 翌日に備えて生じる。
本エネルギー管理装置は個人の住居または他の建物に信号を送るケーブル・テレ ビジョンのケーブル媒体を用いて示されたが、言うまでもなく、他の形の送信媒 体も使用することができる。例えば、エネルギー管理信号は電話線によりまたは FMラジオやテレビジョン信3の副搬送波として送信することができる。さらに 、応答装置は電力ラインを使わずにトランスポンダに直iすることができる。さ らにもしコンピュータ52当たり256@を越える異なるスケジュールが要求さ れるならば、8ビツトを越えるコード化方式や、2進でなく3進のコード化方式 を使用することができる。
独占所有権または独占権が請求される発明の実施例は下記の通り定義される: 4・a(内容に変更なし) Fり・J・ Aりφ・ 勺・6・ o″ I′l″ jすU跣 を気5!IM1お中央刊卸挾1 茗佳名がパート・り仏に2834合 ノq、 I;う久−fL好り節約− ハ4虚 空J!L+調#:J−睡眠時間一夜の12時〜ワ:ωAMA圀・んで 5!気調和−@@時間−夜ノ12Bl〜ワ:OOAM外出8.つ0−jにvB節 1ツA’−11,Vi外出ty:oo−i、oo 111 ’J節幻 H−14 ,Vi交九祷和−外出正午〜5:oO 吐喉IIIのPH−ZのAM 良好1… へV5手続補正書法式) 特言午庁長宮殿 uoh 63 年7 月>7 日1−事件の表示 PCT/US87102366 2−発明の名称 エネルギー管理装置用応答装置 3−補正をする者 アソシエーテッド データ フンサルタンツ、インコーボレーテッド4、代理人 6、補正により増加する請求項の数 7−補正の対象 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.加えられる制御信号(第8図および第9図)に応答してエネルギー消費器具 (70)を作動させる能力を制御するエネルギー管理装置(72)であり、前記 制御信号(第8図および第9図)は管理すべき区域(20)の内部にわたる電気 ライン(28)により供給され、前記制御信号(第8図および第9図)は選択的 に加えられかつコード化される信号であり、その印加および適正なコードは前記 器具(70)を作動させたり作動させないようにする許可された者によつて管理 すべきことを定める、前記装置(72)は、前記電気ラインに現われる制御信号 (第8図および第9図)に応答しかつ使用者選択式制御装置(130,132) を含むデコード装置(126)であつて、それに加えられる制御信号が前記使用 者選択式制御装置(130,132)のセッティングと同じコードを示す度に信 号(第10図および第11図の126)を供給する前記デコード装置(126) と;所定の第1時期ことに少なくとも一度前記デコード装置(126)から信号 (第10図および第11図の126)がそれに供給されるだけ長い間前記器具( 70)を管理する信号(第10図および第11図のXOR)を前記器具(70) に供給するタイマ装置(134)と;前記第1所定時期より長い少なくとも1つ の第2所定時期のあいだ前記タイマ装置(134)から信号(第10図および第 11図のXOR)が供給されなくなるまで前記タイマ装置(134)が前記器具 (70)を管理するのを抑止するオーバーライド装置(138,140)と、を 含むことを特徴とする前記エネルギー管理装置(72)。 2.請求項1記載による発明において、さらに、前記電気ライン(28)は前記 区域(209中にわたる電力ライン(28)であることと、前記制御信号(第8 図および第9図)は正常の電力ライン信号周波数と異なる周波数で前記電力ライ ン(28)に重ねられること、を特徴とする前記発明。 3.請求項1記載による発明において、さらに、前記デコード装置(126)は 前記セット式装置(130および132)と比較されるべき前記制御信号(第8 図および第9図)のディジタル化形のみを供給するフィルタ装置(122および 124)を含むことを特徴とする前記発明。 4.請求項1記載による発明において、さらに、前記タイマ装置(134)は前 記オーバーライド装置(138および140)によつて前記第1時期または前記 第2時期の1つに対して7ログラム可能であることを特徴とする前記発明。 5.請求項1、2、3または4記載による発明において、さらに、前記オーバー ライド装置(138および140)は使用者操作式オーバーライド・スイッチ( 140)と、前記スイッチ(140)の作動に応じて前記タイマ装置を前記第1 時期から首記第2時期までプログラムする装置(144)と、を含むことを特徴 とする前記発明。 6.請求項1、2、3または4記載による発明において、さらに、前記オーバー ライド装置(138および140)は使用者操作式オーバーライド・スイッチ( 140)と、前記スイッチ(140)の操作に応答して前記タイマ装置を前記第 1時期から第2時期までプログラムする装置(144)とを含むことと、前記オ ーバーライド装置(138および140)は前記スイッチ(140)の操作に応 じてセットされかつ前記デコード装置(126)からの信号が前記タイマ装置( 134)に供給されない前記第2時期の後で信号(第11図のXOR)を供給す る前記タイマ装置(134,146)によりリセットされる双安定回路(154 )を含み、前記双安定回路(154)はセットされるとき前記第1時期まで前記 タイマ(134,144)をプログラムしかつリセットされるとき前記第2時期 までプログラムする、ことを精微とする前記発明。 7.請求項1、2、3、または4記載による発明において、さらに、前記タイマ (134)はプログラム可能カウンタ(144)と前記カウンタ(144)に1 組のパルスを供給する発振器(142)とを含み、前記カウンタ(144)は前 記第1時期にプログラムされたとき第1パルス数をカウントしかつ前記第2時期 にプログラムされたとき第2パルス数をカウントすることにより出力信号(第1 0図または第11図の144)を供給する、ことを特徴とする前記発明。 8.請求項7記載による発明において、さらに、前記第2パルス数は前記第1パ ルス数よりも大きい、ことを特徴とする前記発明。 9.請求項8記載による発明において、さらに、前記オーバーライド装置(13 8および140)は使用者操作式オーバーライドースイッチ(140)と、前記 スイッチ(140)の操作に応答して、前記タイマ装置を前記第1時期から前記 第2時期までプログラムする装置(144)と、を含むことを特徴とする前記発 明。 10.請求項9記載による発明において、さらに、前記オーバーライド装置(1 38および140)は使用者操作式オーバーライドースイツチ(140)と、前 記スイッチ(140)の操作に応答して前記タイマ装置を前記第1時期から前記 第2時期までプログラムする装置(144)とを含むことと;前記オーバーライ ド装置(138および140)は前記スイッチ(140)の操作に応じてセット されかつ前記デコード装置(126)からの信号が前記タイマ装置(134)に 加えられない前記第2時期の後で信号(第11図のXOR)を供給する前記タイ マ装置(134,146)によりリセットされる双安定回路(154)を含み、 前記双安定回路(154)はセットされるとき前記第1時期まで前記タイマ(1 34,144)をプログラムしかつリセットされるとき前記第2時期までプログ ラムする、ことを特徴とする前記発明。 11.請求項10記載による発明において、さらに、前記オーバーライド回路( 138および140)は前記タイマ(134)の出力と、前記器具(70)を管 理しかつ前記双安定装置(154)をリセットする前記信号(第10図および第 11図のXOR)を供給するその入力として結合される前記双安定装置(154 )の出力とを持つ論理装置(146)をさらに含む、ことを特徴とする前記発明 。 12.加えられる1組のコード化信号(第8図および第9図)に応じて作動また は非作動のどちらか一方となるように器具(70)がエネルギー管理され、前記 器具(70)は前記コード化信号(第8図および第9図)を受信するとともに各 コード化信号を受信してから第1時期のあいだ前記器具(70)を管理する応答 装置(72)と組み合わされる、エネルギー管理装置(10)であつて、使用者 操作式スイッチ装置(140)を含み、コード化信号(第11図の126)が前 記応答装置に供給されない第2時期の後まで前記応答装置(72)によつて前記 器具(70)のエネルギー管理をオーバーライドするオーバーライド装置(13 8および140)を有することを特徴とするエネルギー管理装置(10)。 13.請求項12記載による発明において、さらに、前記応答装置(72)は前 記コード化信号(第8図および第9図)をデコードして使用者セット式コード供 給装置(130および132)により決定される選択されたコードにのみ応答す る装置(126)を含むことと;前記オーバーライド装置(138および140 )は選択された名コードの提供によりリセットされるプログラム可能タイマ装置 (144)であり、最後の選択コードがそれに供給された後で、それ以前にリセ ットされなければ、前記第1または第2時期の1つの出力信号を供給するように プログラム可能である前記タイマ装置(144)と;前記スイッチ装置(140 )の操作に応答して、前記カウンタ(144)が前記第1時期に対してプログラ ムされるとき前記器具(70)のエネルギー使用を管理しかつ前記スイッチ装置 (140)が操作される時から前記タイマ装置(144)が出力信号を供給する まで前記器具(70)のエネルギー使用を管理しない論理装置(146および1 54)とを含むこと、を特徴とする前記発明。 14.請求項12記載による発明において、さらに、前記応答装置(72)は前 記コード化信号(第8図および第9図)をデコードして使用者セット式コード供 給装置(130および132)により決定される選択されたコードにのみ応答す る装置(126)を含むことと;前記オーバーライド装置(138および140 )はクロック入力(C)と、リセツト入力(R)と、プログラミング入力(P) と、出力と、を持つプログラム可能カウンタ(144)と;前記カウンタ(14 4)の前記クロック(C)入力に1組のパルスを供給する発振器(142)と; 前記カウンタ(144)をリセットする前記リセット入力(R)に前記デコード する装置(126)の信号を結合する装置と;前記プログラミング入力(P)に 2状態プログラミング信号を供給して、もし前記プログラム信号が1つの状態に あるならば最後のデコード信号以来発振器(142)の第1パルス数が供給され てから前記カウンタ(144)の出力に供給される信号の状態を変えさせ、かつ もし前記プログラミング信号が他の状態にあるならは最後のデコード信号以来発 振器(142)の第2パルス数が供給されてから前記カウンタ(144)の出力 に供給される信号の状態を変えさせる双安定装置(154)であり、前記スイッ チ装置(140)の操作に応じて1つの状態から他の状態にスイッチされる前記 双安定装置(154)と;前記双安定装置(154)の状態および前記カウンタ (144)の出力に応答して、前記第2パルス数がそれに加えられてから前記カ ウンタ(144)の出力に供給された信号が状態を変えかつ前記双安定装置(1 54)が前記他の状態にあるとき必ず前記双安定装置(154)を前記1つの状 態にリセットする論理装置(146)とを含むこと、を特徴とする前記発明。
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