JP2006269407A - ２線式負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明負荷が消灯時の誤点灯やチラツキを解消すると共に、照明負荷の点灯／消灯の制御を可能とし、待機状態時の消費電力を低減することができる２線式負荷制御装置を提供する。
【解決手段】 照明負荷１２と、照明負荷の動作と連動して動作するオンピカ１７との動作を制御するマイコン１５を有する２線式負荷制御装置において、制御装置としのマイコンは、主制御負荷と副制御負荷との動作停止時に、主制御負荷と副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを負荷オンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、主制御負荷を点灯させる入力が検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、照明負荷を消灯させる入力が検知すると、副制御負荷を消灯させた後に、主制御負荷を消灯させて低消費電力の前記待機状態とする制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明負荷等の主制御負荷と、該主制御負荷と連動して動作する副制御負荷との動作を制御する制御装置を備えた２線式負荷制御装置に関する。

近年、照明器具の点灯／消灯を制御するスイッチは、照明器具のオン状態を示すオンピカやオフ状態を示すオフピカ機能を有したり、あるいは人が近づいたり、手をかざすことで照明器具をオン／オフさせる感知センサー機能付きスイッチが用いられている。また、浴室用の換気扇等のスイッチには、タイマー機能と動作時間表示機能を有するタイマー機能付きスイッチも用いられている。

照明器具のオンまたはオフ状態を示すオンピカまたはオフピカ機能付きスイッチ、人体や人の手を感知する感知センサー機能付きスイッチ、あるいは、換気扇のタイマー機能付きスイッチは、低消費電力にて作動するように工夫されている。例えば、低消費電力の換気扇をオン／オフ操作するスイッチに、換気扇の動作時間を計測するタイマーと、タイマーにてカウントしている時間を表示させる発光ダイオードを設け、低消費電力の換気扇を動作させる小動作電流を用いて、タイマーと発光ダイオードを動作させる電流が得られる電源回路を内蔵した２線式電子スイッチ用電源回路及び電子スイッチが特許文献１に提案されている。

特許文献１に提案されている電子スイッチは、低消費電力の換気扇を動作させている小電流からタイマーと発光ダイオードの動作電流を効率よく、かつ安価な電子部品を組み合わせて得られる電源回路を有するスイッチである。

このスイッチに形成される電源回路は、換気扇が停止状態であるとタイマーと発光ダイオードへの動作電力の供給が不要であるため、換気扇停止時には、不要な電力の消費が生じない。

一方、近年は、スイッチに付加される機能の動作制御にマイクロコンピュータが用いられることがある。スイッチに付加する機能の動作を制御するためにマイクロコンピュータを用いた場合、スイッチのオン／オフ操作に拘わらずマイクロコンピュータを駆動させる動作電力が必要となる。このために、スイッチにてオン／オフ制御する負荷がオフ状態であってもマイクロコンピュータを動作維持させるための電力が必要となる。
特開平５−１０２８１７号公報

スイッチに付加した機能の動作制御をマイクロコンピュータを用いて行うスイッチとして、例えば、人体を感知するセンサー（以下、人感知センサーと称する）、または、人が手をかざすと人の手を感知するセンサー（以下、手感知センサーと称する）にて、人体や手を感知すると、マイクロコンピュータが照明負荷の点灯用スイッチをオン／オフ制御する照明装置がある。この照明装置には、照明負荷の電源と、感知センサーやマイクロコンピュータの電源とが別に設けられる３線式と、照明負荷と感知センサー及びマイクロコンピュータを１つの電源に直列接続させる２線式とがある。

２線式は、照明負荷による消費電流を数ｍＡに抑えなければならない。しかし、マイクロコンピュータのノーマルモードにおける消費電流は、２〜５ｍＡとなる。このため、マイクロコンピュータをノーマルモードにて動作させている２〜５ｍＡの電流が消灯状態の照明負荷に供給され、照明負荷の誤点灯、あるいは、チラツキを生じさせる課題があった。

一方、センサーからの検知出力にて負荷への電源供給をオンオフさせるためのセンサーとして、赤外線を発光する発光部その発光部からの赤外線照射に対して近接物体からの反射光を受光する受光検知部とを有する赤外線反射検知型センサーが感知センサーとして壁などに取り付けて用いられることがある。

しかしながら、このような赤外線反射検知型センサー機能を備えた電気機器の制御装置は、発光部を動作させるために常時動作しており、待機状態時の消費電力が多くなるという問題があった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みて、照明負荷の消灯時の制御装置に供給される動作電源による照明負荷の誤点灯やチラツキを解消すると共に、照明負荷の点灯／消灯の制御を可能とし、しかも待機状態時の消費電力を低減することができる２線式負荷制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、主制御負荷と；前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを負荷オンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御を行う制御装置と；を具備したことを特徴とする。

本発明において用語の定義及び技術的意味は次による。

主制御負荷は、照明器具、換気扇、あるいは水道用蛇口等である。照明器具は、照明ランプを点消灯させて所定の範囲を照明するものである。換気扇は、少なくとも動作時間設定が可能なタイマー機能付きを有するものである。水道用蛇口は、水の吐出と停止を自動的に行えるものである。

副制御負荷は、主制御負荷に付加されて主制御負荷の動作に連動して動作するものである。主制御負荷が照明器具の場合は、照明器具の点灯スイッチに付加された光源で照明器具のオン状態を示すオンピカ、あるいは照明器具のオフ状態を示すオフピカ等である。主制御負荷が換気扇の場合は、換気扇の換気動作時間の設定と経過時間計測と表示等のタイマー機能である。主制御負荷が水道用蛇口の場合は、人体や手を感知している間蛇口から水を吐出させたり、人体や手を感知してから所定時間蛇口から水を吐出させたり、停止させたりする機能である。

制御装置は、主制御負荷と副制御負荷の動作を制御するためのマイクロコンピュータである。

２線式負荷制御装置は、主制御負荷と副制御負荷と及び制御装置とが１つの電源に直列接続されているものである。

上記の請求項１に記載の２線式負荷制御装置によれば、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時（待機モード時）には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを所定値以下（例えば２ｍＡ以下）の低電流による低消費電力で動作させ、主制御負荷である照明負荷の誤点灯やチラツキを解消することが可能となる。
請求項２に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、交流電源に対して負荷と直列的に接続され、前記負荷に電力を供給し、センサーからの検知出力にて前記負荷への電源供給をオンオフさせる２線式負荷制御装置であって、主制御負荷と；前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを負荷オンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御動作を行う制御装置と；前記交流電源からの電圧に基づいて直流電圧を生成して前記制御装置に供給するための、充電手段を備えた電源回路と；を具備し、前記制御装置は、待機状態時には、前記電源回路からの直流電圧に基づいて短い第１の期間だけ制御動作を行い、前記第１の期間より長いその他の第２の期間は、制御動作自体を停止し、前記第１，第２の期間を１サイクルとして繰り返す動作をすることを特徴とする。

上記の請求項２の２線式負荷制御装置によれば、前記制御装置は、待機状態時には、電源回路からの直流電圧に基づいて短い第１の期間だけ制御動作を行い、前記第１の期間より長いその他の第２の期間は、制御動作自体を停止し、第１，第２の期間を１サイクルとして繰り返す動作をするので、負荷制御動作の待機状態における制御装置の消費電流を低減することができ、電源回路の構成も簡素でかつ低コスト化が可能となる。

請求項３に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、請求項２に記載の２線式負荷制御装置において、前記制御装置の待機状態時での前記１サイクルにおける動作時間と停止時間の割合は、１：１０以上とし、前記動作時間を数百μｓから数ｍｓとしたことを特徴とする。

上記の請求項３の２線式負荷制御装置によれば、負荷の待機状態で、動作時間が数百μｓから数ｍｓでかつ動作時間が停止時間に対して１／１０以下と短いので、制御装置がセンサーを駆動するに要する電力を低減しつつ、人の手などの近接物体の検知を確実に行うことが可能である。

請求項４に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、請求項２又は３に記載の２線式負荷制御装置において、前記センサーは、赤外線を発光する赤外ＬＥＤ発光部とその発光された赤外光が近接物体で反射した光を受光検知する赤外受光検知部とを有する赤外線反射検知型センサーであることを特徴とする。

上記の請求項４の２線式負荷制御装置によれば、近接物体例えば人体や人の手を検知するのにこれらの動きに対応可能な程度の短い時間間隔でセンサーに発光動作及び受光検知動作をさせればよく、即ち間欠的に駆動させればよく、センサーを常時駆動状態とする場合に比べて消費電力の低減となる。

請求項５に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、交流電源に対して負荷と直列的に接続され、前記負荷に電力を供給し、センサーからの検知出力にて前記負荷への電源供給をオンオフさせる２線式負荷制御装置であって、主制御負荷と；前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを負荷オンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御動作を行う制御装置と；前記交流電源からの電圧に基づいて直流電圧を生成し、前記制御装置の電源電圧とするための、充電手段を備えた電源回路と；を具備し、前記制御装置は、前記主制御負荷が負荷動作状態にある期間内に、前記センサーからの検知出力に基づいた主制御負荷用の制御信号及びその他の信号を生成して出力し、前記主制御負荷の動作が停止している待機状態では信号による電流消費をしないようにしたことを特徴とする。

上記の請求項５の２線式負荷制御装置によれば、主制御負荷が動作している（例えば照明負荷が点灯している）ときには、制御装置も電源から大きな電流が得られる状態になるので、この負荷動作状態の時に制御信号及びその他の信号を生成し、主制御負荷の停止時のように電源から供給される電流が少ないときには信号電流による消費を無くすようにしたものである。

請求項６に記載の本発明の２線式負荷制御装置は、請求項５に記載の２線式負荷制御装置において、前記センサーは、人体から放射される赤外線を検知し電気信号として出力する人感知センサーであることを特徴とする。

上記の請求項６の２線式負荷制御装置によれば、人感知センサーでは、自ら発光することがなく受光検知のみを行うので、前もって発光動作が必要なく、受光検知と同時に主制御負荷や他の負荷を動作させ、その動作期間のみで負荷の制御信号や他の信号による電流を消費させることができ、主制御負荷の停止時には負荷の制御信号や他の信号を生成することがなく信号電流の消費を無くすことができる。

本発明の２線式負荷制御装置では、主制御負荷の動作停止時は、主制御負荷が誤動作しない低電流にて制御装置を動作させることができるために、低消費電流の負荷制御装置が実現できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［第1の実施形態］
図１は本発明の第1の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図、図２は図１の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャートである。

本発明の第1の実施形態の２線式負荷制御装置は、図１に示すように、交流電源１１に対して、照明器具等の主制御負荷である照明負荷１２と、照明負荷１２の点灯消灯制御を行う制御装置本体１３とが直列に接続されている。

制御装置本体１３は、照明負荷１２を点灯及び消灯させるトライアックで構成されるスイッチ１４と、スイッチ１４のオン状態を表示する副制御負荷であるオンピカ１７と、人の手のなどの接近を検知する感知センサー１６と、感知センサー１６の感知によりスイッチ１４やオンピカ１７をオン／オフ制御するマイクロコンピュータ１５等から構成されている。つまり、制御装置本体１３は、例えば手感知センサーである感知センサー１６と、副制御負荷であるオンピカ１７と、照明負荷１２をオンオフするスイッチ１４と、感知センサー１６からの感知信号によりスイッチ１４やオンピカ１７を動作させる制御装置であるマイクロコンピュータ１５を備える。

このような構成の２線式負荷制御装置の動作について図２を用いて説明する。ここで説明する照明負荷１２の点灯と消灯動作は、制御装置本体１３の感知センサー１６に、例えば、手をかざすことにより照明負荷１２を点灯と消灯を行うための手感知センサーが用いられた例を説明する。

図２(ａ)に示すように、照明負荷１２の消灯時において、マイクロコンピュータ１５は、スイッチ１４及びオンピカ１７の動作制御の待機モードとして、交流電源１１から供給される電流Ｉが数ｍＡ以下で動作している待機制御手段として機能する。つまり、マイクロコンピュータ１５は、照明負荷１２の動作停止時には、図２(ｅ)に示すように、低消費電流期間となる。この低消費電流期間は、マイクロコンピュータ１５のみの待機モード時の微少な動作電流であり、主制御負荷である照明負荷１２の誤動作やチラツキは生じない。

この低消費電流期間に、感知センサー１６に手がかざされると感知センサー１６の検知出力が図２(ｃ)に示すようにローからハイに変化してマイクロコンピュータ１５に照明負荷用トリガ信号として入力される。

感知センサー１６の照明負荷用トリガ信号がハイに変化するとマイクロコンピュータ１５は、照明負荷１２を点灯させるためにスイッチ１４をオン動作させる図２(ｂ)に示す照明負荷用信号をローからハイに変化させてスイッチ１４をオンさせ、図２(ａ)に示すように照明負荷１２が点灯する。この時点で、交流電源１１からは、照明負荷１２を点灯させる電流が供給されるために、制御装置本体１３は、図２(ｅ)に示すように、低消費電流化を図らなくてよい期間の状態となる。これは、照明負荷１２が点灯している期間は、制御装置本体１３の消費電流による誤動作がないためである。逆に言うと、照明負荷１２が消灯している期間は、照明負荷１２を点灯させたりチラツキを生じさせることのないように低電流での低消費電流化を図っている。制御装置本体１３は、照明負荷１２が点灯して低消費電流化を図らなくてよい期間の状態となると、照明負荷１２のスイッチ１４のオン状態を示すオンピカ１７を点灯をさせる図２(ｄ)に示すその他信号をオンピカ制御信号としてローからハイに変化させてオンピカ１７を点灯させる。

つまり、制御装置本体１３は、主制御負荷である照明負荷１２を点灯することで低消費電流化を図らなくてよい状態で動作しており、マイクロコンピュータ１５は、この低消費電流化を図らなくてよい状態時に主制御負荷と連動して動作する副制御負荷であるオンピカ１７を動作させる負荷動作制御手段として機能する。すなわち、照明負荷１２の点灯時の低消費電流化を図らなくてよい状態において、照明負荷１２以外の他の負荷の動作を行わせる。

次に、照明負荷１２が点灯されている状態において、照明負荷１２を消灯すべく感知センサー１６に手がかざされると、感知センサー１６の検知出力が図２(ｃ)に示すようローからハイに変化してマイクロコンピュータ１５に照明負荷用トリガ信号として入力される。

感知センサー１６からの照明負荷用トリガ信号がハイに変化するとマイクロコンピュータ１５は、照明負荷１２のスイッチ１４が点灯状態を示すオンピカ１７を消灯させるために、図２(ｄ)に示すように、その他信号をオンピカ制御信号としてハイからローに変換させてオンピカ７を消灯させる。オンピカ１７を消灯させた後に、マイクロコンピュータ１５は、照明負荷１２を消灯させるためにスイッチ１４をオフ動作させるよう図２(ｂ)に示す照明負荷用信号をハイからローに変化させてスイッチ１４をオフさせ、図２(ａ)に示すよう照明負荷１２を消灯させる。照明負荷１２が消灯されるとマイクロコンピュータ１５は再度低消費電流期間の状態となる。

つまり、マイクロコンピュータ１５は、主制御負荷である照明負荷１２を消灯する際に、副制御負荷であるオンピカ１７を消灯動作させた後に、主制御負荷の照明負荷１２を消灯させて低消費電流期間状態（待機モード）にする停止動作制御手段として機能する。

この結果、２線式制御装置は、主制御負荷の動作停止期間は低消費電流にて制御装置のみを動作させることが可能となり、動作停止期間の主制御負荷の誤動作が防止できる。

なお、上述した実施形態の感知センサー１６の手感知センサーに代えて人体が近づくと感知する人感知センサーを用い、人体を感知すると照明負荷１２とオンピカ１７を点灯させて、マイクロコンピュータ１５で点灯時間を計測させて、所定時間経過後に照明負荷１２の消灯前にオンピカ１７などの副制御負荷の動作を停止させるようにしても良い。また、オンピカ１７に代えて、ブザーを用いて、照明負荷１２の点灯タイミングと消灯タイミング時にブザーを鳴らして点灯消灯を告知させるようにしても良い。

更に、主制御負荷を換気扇とし、副制御負荷がタイマーとして、換気扇の動作開始と共にタイマーによる経過時間計測と経過時間表示を行い、所定の時間が経過して換気扇の動作を停止させる際に、タイマーの動作を停止させた後に換気扇の動作を停止させるようにしても良い。

更にまた、主制御負荷を水道用蛇口とし、副制御負荷をブザーとして、蛇口に設けた手感知センサーにより手を感知すると蛇口が開いて水を吐出させると共にブザー音を発生させ、手を感知しなくなると再度ブザー音を発生させた後に蛇口を閉じて水の吐出を停止させるようにしても良い。

［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図、図４は図３の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャート、図５は照明負荷オフ時に間欠的に行われる主制御動作における１サイクル内での動作期間及び停止期間の各期間を説明する図である。
本発明の第２の実施形態の２線式負荷制御装置は、図３に示すように、交流電源１１に対して、照明器具等の照明負荷１２と、センサー出力等に基づいて照明負荷１２の点灯消灯制御を行う制御装置本体１３とが直列に接続されている。このような構成は、図１と同様である。

制御装置本体１３には、交流電源１１からの交流電源電圧の入力端子１３１，１３２が設けられている。交流電源１１の一端と制御装置本体１３の入力端子１３１との間には照明器具等の照明負荷１２が接続しており、交流電源１１の他端は制御装置本体１３の入力端子１３２に接続している。

制御装置本体１３は、交流電源１１からの交流電源電圧が入力する２つの入力端子１３１，１３２と、この２つの入力端子１３１，１３２間に接続されて、照明負荷１２に負荷電流を流すための電流路を形成又は開放して照明負荷１２を点灯及び消灯させるトライアックを用いて構成される負荷制御スイッチ部１４Ａと、負荷制御スイッチ部１４Ａのオン状態を表示するオンピカと呼ばれる表示部１７Ａと、赤外線を発光する赤外ＬＥＤ発光部１６１と人間の手などの近接物体で反射した赤外光を受光検知する赤外受光検知部１６２を有する、感知センサーとしての赤外線反射検知型センサー１６Ａと、赤外ＬＥＤ発光部１６１の発光を制御すると共に赤外受光検知部１６２の受光を制御し、赤外受光検知部１６２からの検知出力に基づいて負荷制御スイッチ部１４Ａや表示部１７Ａをオン／オフ制御するマイクロコンピュータ１５による主制御部１５２等を含む制御装置１５Ａとを備えている。

制御装置１５Ａは、交流電源１１からの交流電源電圧に基づき電源の直流電圧を生成して主制御部１５２に供給する、充電手段を含む電源回路としての電源部１５１と、赤外ＬＥＤ発光部１６１の発光制御や赤外受光検知部１６２の検知出力に基づいて負荷制御スイッチ部１４Ａや表示部１７Ａの制御を行う制御プログラムを内蔵したマイクロコンピュータで構成される主制御部１５２と、照明負荷１２が消灯又は点灯している状態で、主制御部１５２への赤外受光検知出力の入力に基づいてトライアック等による負荷制御スイッチ部１４Ａをオンオフ制御するスイッチＩ／Ｆ１５３とを備える。

図４及び図５で本実施形態の動作の特徴を説明する前に図６の回路図及び図７の波形図を参照して、図３における負荷制御スイッチ部１４Ａ及び制御装置１５Ａの構成例及び動作ついて説明する。

図６には、制御装置本体１３における、負荷制御スイッチ部１４Ａと制御装置１５Ａの電源部分の回路構成の一例を示している。

入力端子１３１は全波整流ダイオードブリッジで構成される整流回路ＤＢの一方の交流入力端子ａに接続し、入力端子１３２はトライアックＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ１を介して整流回路ＤＢのもう一方の交流入力端子ｂに接続している。

入力端子１３１と入力端子１３２との間には、交流スイッチとしてのトライアックＴＲＡＣが接続している。

全波整流ダイオードブリッジで構成される整流回路ＤＢの＋整流出力端子はＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ・コレクタを介し定電圧用のツェナーダイオードＺＤと充電用のコンデンサＣ２の並列回路の＋極側に接続している。この定電圧用のツェナーダイオードＺＤと充電用のコンデンサＣ２の並列回路の＋極側は後述の直流安定化回路ＲＥＧの電源入力端子に接続する。ツェナーダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路と直流安定化回路ＲＥＧは、主制御部１５２に直流電源電圧を供給するための電源部１５１を構成する。

ツェナーダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の−極側は整流回路ＤＢの−端子に接続している。この整流回路ＤＢの−整流出力端子を以下グランド（基準電位点）と呼び、符号ＧＮＤを付して表す。

上記のトライアックＴＲＡＣ及びそのゲート信号を生成するゲート抵抗Ｒ１は、負荷制御スイッチ部１４Ａ（図３参照）を構成している。
また、上記の整流回路ＤＢ，トランジスタＱ１，トランジスタＱ２，抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５及びコンデンサＣ１は、主制御部１５２からの制御信号Ｓｃに基づいて負荷制御スイッチ部１４Ａのオンオフを制御するスイッチＩ／Ｆ１５３（図３参照）を構成している。すなわち、スイッチＩ／Ｆ１５３は、そのトランジスタＱ２のオン又はオフが主制御部１５２からの制御信号Ｓｃのハイ又はローによって制御されることで、トランジスタＱ１がオン又はオフされ、トライアックＴＲＡＣがオン又はオフ制御され、前記交流電源１１から照明負荷１２への電力供給をオン又はオフすることができる構成となっている。

ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ・ベース間には抵抗Ｒ２が接続され、ベースは抵抗Ｒ３を介しさらにＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタ・エミッタを通して整流回路ＤＢの−整流出力端子（即ちグランド）に接続している。トランジスタＱ２のベース・エミッタ間には、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１の並列回路が接続している。トランジスタＱ２のベースには、主制御部１５２から送出される制御電圧Ｓｃが抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４で分割されて供給される。

また、整流回路ＤＢの＋整流出力端子と前記充電用コンデンサＣ２との間には、照明負荷１２が消灯（オフ）の時に、微少な一定電流（２ｍＡ以下）を充電用コンデンサＣ２に供給するための定電流回路１５１’（或いは、定電流回路１５１’に代えて高い抵抗値の抵抗器であってもよい）が接続してある。

従って、上記の制御装置本体１３は、照明負荷１２がオフ時（負荷オフ状態）には、交流電源１１から照明負荷１２を通してかつ全波整流用の整流回路ＤＢを通して微少な一定電流が絶えず定電流回路１５１’を経由して電源部１５１の充電用コンデンサＣ２を充電するように流れる。このとき流れる微少な一定電流は、照明負荷１２にこれを点灯するに足る負荷電流が流されていない状態（負荷オフ状態）で、照明負荷１２を通して流れるので、漏れ電流と呼ばれる。そして、コンデンサＣ２からの出力電圧は直流安定化回路ＲＥＧの電源電圧入力端子に入力され、直流安定化回路ＲＥＧの出力端子からは安定化電圧Ｖｄとなって主制御部１５２へ出力される。直流安定化回路ＲＥＧとしては周知の回路が用いられる。

次に、上記の制御装置本体１３は、照明負荷１２が点灯（オン）する時には、以下のように動作する。主制御部１５２からハイレベル（例えば５Ｖ）の制御信号Ｓｃが出力され、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の接続点に供給されると、トランジスタＱ２がオンし、トランジスタＱ１がオンして、交流電源１１から照明器具１２，整流回路ＤＢのダイオード，抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３，トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ，整流回路ＤＢのダイオード，抵抗Ｒ１を通して全波整流電流が流れ、トライアックＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ１に生ずる電圧降下のレベルが一定値（閾値）を越えると、図７に示すようにトライアックＴＲＡＣがオンし（トライアックＴＲＡＣは電源周期の１／２周期でゼロクロス付近を除いた期間にオンする）、交流電源１１から照明負荷１２及びトライアックＴＲＡＣを通して交流電流（負荷電流）が流れ、照明負荷１２が点灯する。この場合（トランジスタＱ２がオンのとき）、全波整流電圧のゼロクロス付近の短期間（図７の斜線にて示すゼロクロス近辺のトライアック不動通期間）では、ゲート抵抗Ｒ１の電圧降下が一定値（閾値）に達せずトライアックＴＲＡＣはオンせず、そのトライアック不動通期間には全波整流の整流回路ＤＢを通過した電圧はトランジスタＱ１を通して充電用の前記コンデンサＣ２を充電するのに使用される。そして、コンデンサＣ２からの出力電圧は直流安定化回路ＲＥＧの電源電圧入力端子に入力され、直流安定化回路ＲＥＧの出力端子からは安定化電圧Ｖｄとなって主制御部１５２へ出力される。従って、照明負荷１２の点灯中（負荷オン時）は、このように交流電源１１の半周期ごとのゼロクロス近辺の期間（図７の斜線にて示す）にコンデンサＣ２に充電された電圧に基づいて安定化電圧Ｖｄが生成されて主制御部１５２に直流電源電圧として供給される。

図７は、交流電源電圧（１００Ｖ）波形におけるトライアック不導通期間及びトライアック導通期間と交流電源電圧波形のゼロクロス点とのタイミング関係を示す図である。

図７に示すように、例えば赤外線反射検知型センサー１６Ａが人体の手を検知した結果として照明負荷１２がオンした場合に、交流電源１１の１周期におけるトライアックＴＲＡＣの導通期間は１周期すべての期間ではなく、ゲート抵抗Ｒ１での電圧降下値（即ちトライアックの電極とゲート間の電圧値）が一定値（閾値）を越えるまでの期間はトライアック不導通期間であり、ゲート抵抗Ｒ１での電圧降下値が一定値を越えた後交流電源電圧がゼロクロス点に近くに至るまでの期間はトライアックが導通するトライアック導通期間となる。

主制御部１５２からローレベル（例えば０Ｖ）の制御信号Ｓｃが出力されると、トランジスタＱ２がオフし、トランジスタＱ１がオフして、ゲート抵抗Ｒ１による電圧降下が生じないので、トライアックＴＲＡＣもオフし、照明器具１２は消灯する。

前述したように、照明負荷１２がオフ状態（即ち、トランジスタＱ２，Ｑ１，トライアックＴＲＡＣがいずれもオフの時）であっても、交流電源１１から照明負荷１２，整流回路ＤＢ及び定電流回路１５１’を通してツェナーダイオードＺＤ及びコンデンサＣ２に微少な一定電流を絶えず流して充電し、その充電電圧を直流安定化回路ＲＥＧに供給して安定化した電圧Ｖｄを出力することができる。従って、照明負荷１２の消灯中（負荷オフ状態）、この直流安定化回路ＲＥＧからの安定化電圧Ｖｄが、主制御部１５２に直流電源として供給される。そして、主制御部１５２は、照明負荷１２のオフ時には、供給された直流電圧Ｖｄに基づいて赤外線反射検知型センサー１６Ａの赤外ＬＥＤ発光部１６１及び赤外受光検知部１６２に対しては図４(ｆ)に示されるように一定周期毎の短い動作期間に間欠的に動作電圧を供給する。

次に、上記のような２線式負荷制御装置の動作について図４を参照して詳しく説明する。ここで説明する照明負荷１２の点灯と消灯動作は、制御装置本体１３の感知センサーとして赤外線反射検知型センサー１６Ａを使用し、例えば、手をかざすことにより照明負荷１２を点灯と消灯を行うための手感知センサーが用いられる。

図４(ａ)に示すように、照明負荷１２の消灯時において、制御装置１５Ａは、負荷制御スイッチ部１４Ａ、オンピカ等の表示部１７Ａ及び赤外線反射検知型センサー１６Ａの動作制御の待機モードとして、交流電源１１から供給される電流Ｉが数ｍＡ以下で動作するように制御している。つまり、制御装置１５Ａは、負荷オフ時には、図４(ｅ)に示すように、低消費電流期間となる。この低消費電流期間は、制御装置１５Ａのみの待機モード時の微少な動作電流であり、主制御負荷である照明負荷１２の誤動作やチラツキは生じない。照明負荷１２のオフ時における制御装置１５Ａの主制御動作を、図４(ｆ)を参照して説明する。

すなわち、本第２の実施形態では、制御装置１５Ａ内の主制御部１５２は、負荷制御スイッチ部１４Ａがオフで照明負荷１２に負荷電流が供給されていない照明負荷１２のオフ時（換言すれば負荷オン指令の待機状態時）には、電源回路としての電源部１５１からの直流電圧に基づいて短い第１の期間（動作期間）だけ制御動作を行い、第１の期間より長いその他の第２の期間（停止期間）は、制御動作自体を停止し、これら第１，第２の期間を１サイクルとして繰り返す動作をする。

この負荷オフ時における主制御部１５２の制御動作は、具体的には、赤外線反射検知型センサー１６Ａの赤外ＬＥＤ発光部１６１による発光動作、及びその発光に対して近接物体から反射される赤外光を赤外受光検知部１６２にて前記発光開始とほぼ同時に受光し検知する動作であるが、このような発光動作及び受光検知動作が実際に行われるのは、近接物体が存在する場合であって、その時の発光に対する反射光の受光検知の結果として、主制御部１５２は負荷制御スイッチ部１４Ａ及びオンピカ等の表示部１７Ａに対してオンオフ制御の動作を行う。勿論、近接物体が存在しない場合には、赤外ＬＥＤ発光部１６１による発光動作が一定サイクルで行われるのみであり、反射される赤外光はないので、この時は主制御部１５２による赤外光の受光及び検知する制御動作は行われず、従って負荷制御スイッチ部１４Ａ及びオンピカ等の表示部１７Ａに対する制御動作も行われない。

図４(ｆ)に示すように、照明負荷１２のオフ時には、主制御部１５２の主制御動作の１サイクルは例えば７１．２msecであって、そのうち、第１の期間である動作期間は例えば１．２msec、第２の期間である停止期間は７０msecである。さらに、図５に示すように、動作期間の１．２msecのうちの、１．０msecの期間が赤外ＬＥＤ発光部１６１による発光期間であり、その発光開始とほぼ同時に動作を開始して前記発光期間(１．０msec)を０．２msecだけ越える１．２msecの期間が赤外受光検知部１６２による受光検知期間である。従って、照明負荷１２のオフ時には、マイクロコンピュータで構成される主制御部１５２が制御動作を行う期間は、制御動作を停止している期間の約１／７０という非常に短い期間に限定される。なお、図５の１サイクルの時間及び時間配分は一例を示すものであって、例えば発光時間が５msec、動作時間(受光検知期間)が６msecのように設定してもよい。

上記のように、１サイクルが７１．２mseで、そのうちの動作期間１．２mseで受光検知出力が得られた場合、その１サイクルに１回だけの受光検知出力だけで直ぐに、主制御部１５２が負荷制御スイッチ部１４Ａや表示部１７Ａに対してオンオフ制御を実行するのは、危険である。何故なら、何らかの要因で突発的に１回又は２回受光検知出力が得られることもあり得るからである。そこで、本第２の実施形態では、誤動作を防ぎ信頼性を得るために、受光検知出力が３回連続して得られた場合、換言すれば、連続した３サイクル（３周期である２１３．６msecの期間）の各サイクルごとに受光検知出力が得られた場合のみ、主制御負荷である照明負荷１２の負荷制御スイッチ部１４Ａと副制御負荷である表示部１７Ａをオンオフ制御するようにしている。

誤動作防止を含めて、連続した３サイクル分２１３．６msec（≒０．２１４sec）の期間内で各サイクルごとに更に短い１．２msecの受光検知を３回行うので、人体等の障害物がセンサー１６Ａの近くを通過してもその人体等の障害物の動き（例えば０．５sec以上は検知エリア内で継続する動きである）に十分対応した検知が可能である。
図４(ｆ)に示す低消費電流期間に、赤外線反射検知型センサー１６Ａに手がかざされると、赤外線反射検知型センサー１６Ａの赤外受光検知部１６２の出力が図４(ｃ)に示すようにローレベルからハイレベルに変化して主制御部１５２に照明負荷用トリガ信号として入力される。

赤外線反射検知型センサー１６Ａの照明負荷用トリガ信号がハイレベルに変化すると主制御部１５２は、照明負荷１２を点灯させるために負荷制御スイッチ部１４Ａをオン動作させる図４(ｂ)に示す照明負荷用信号をローレベルからハイレベルに変化させて負荷制御スイッチ部１４Ａをオンさせ、図４(ａ)に示すように照明負荷１２が点灯する。この時点で、交流電源１１からは、照明負荷１２を点灯させる電流が供給されるために、制御装置本体１３は、図４(ｅ)に示すように、低消費電流化を図らなくてよい期間の状態となる。これは、照明負荷１２が点灯している期間は、電源部１５１に大きな電流を供給して充電できる状態となるためである。

なお、この負荷オン期間には、負荷オフ期間に比べて電源部１５１に電源半周期ごとに充電されて電流量が多いので、主制御部１５２には制御動作を可能とするように電源部１５１から電源電圧が常時供給されるようにしても良いし、停止期間も入れた適宜のタイミングで間欠的に制御動作を可能とするように電源電圧が供給されるようにしても良い。

主制御部１５２は、照明負荷１２が点灯して低消費電流化を図らなくてよい期間の状態となると、照明負荷１２の負荷制御スイッチ部１４Ａのオン状態を示すオンピカによる表示部１７Ａを点灯させる図４(ｄ)に示すその他信号をオンピカ制御信号としてローからハイに変化させて表示部１７Ａを点灯させる。

なお、マイクロコンピュータで構成される主制御部１５２の負荷オフ時の主制御動作は、図４(ｆ)に示すようにな時間的な制御となっていてサイクルの時間を計測するためにタイマーを必要とするが、本実施形態では、マイクロコンピュータ内にタイマーとしてＲＣ（抵抗及びコンデンサ）の時定数回路を有している。このようなＲＣの時定数回路によるタイマーでは、マイクロコンピュータの発振クロックのようにプログラム的な命令で動作するタイマーではないので、電力的には殆ど消費しない。従って、タイマー動作による電力消費はないと考えて良い。

［第３の実施形態］
図８は本発明の第３の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図、図９は図８の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャートである。
本発明の第３の実施形態の２線式負荷制御装置は、図８に示すように、交流電源１１に対して、照明器具等の照明負荷１２と、センサー出力等に基づいて照明負荷１２の点灯消灯制御を行う制御装置本体１３とが直列に接続されている。このような構成は、図３と同様である。

本第３の実施形態において、図３の第２の実施形態と異なる点は、赤外ＬＥＤ発光部１６１及び赤外受光検知部１６２からなる赤外線反射検知型センサー１６Ａに代えて、人体から放射される赤外線を検出し電気信号として出力する赤外受光検知部１６２-1からなる焦電センサーとも呼ばれる人感知センサー１６Ｂを用いたことである。

従って、図９(ａ)〜(ｅ)に示すタイムチャートについても、第２の実施形態の図４のタイムチャートの(ａ)〜(ｅ)とほぼ同様であるが、図９(ｃ)に示すように人感知センサー１６Ｂの検知出力である照明負荷用トリガ信号が主制御部１５２に入力すると同時にスイッチＩ／Ｆ１５３を介してトライアックを含む負荷制御スイッチ部１４Ａをオンしその結果図９(ａ)に示すように照明負荷１２が図９(ｃ)の検知出力の立ち上がりに同期して点灯する。即ち、図９(ｃ)と図９(ａ)の立ち上がりタイミングはほぼ一致している。

これに対して、第２の実施形態の図４(ｃ)の受光検知出力と図４(ａ)の照明負荷の点灯の立ち上がりタイミングが異なっている。図３の装置では、センサー１６Ａが発光部を備えており、発光後に受光部で反射光を必要なだけ受光及び検知した後に主制御部１５２が負荷制御スイッチ部１４Ａをオンにして照明負荷１２を点灯する。つまり、第２の実施形態では、負荷オフ時の動作期間に交流電源周期より長い周期で間欠的に取得する電力に基づいてセンサー１６Ａの発光及び受光検知を行っている。

これに対し、図８の装置では図９(ｃ)の受光検知の立ち上がりに同期して照明負荷１２が点灯し、照明負荷１２が点灯している時に信号出力し電流を消費している。つまり、照明負荷１２が点灯(オン)すれば、図６及び図７で説明したように電源部１５１は電源半周期の短いサイクルで大きな電流を充電して電源電圧として主制御部１５２に供給することができ、低消費電流化が必要な照明負荷１２のオフ期間における電力消費を低減できる。

本発明の第1の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図。 図１の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャート。 本発明の第２の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図。 図３の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャート。 図４(ｆ)の主制御動作における、照明負荷オフ時の１サイクルを構成する各期間の一例を説明する図。 図３に示す制御装置本体における、負荷制御スイッチ部と制御装置の電源部分の具体的な回路構成を示す回路図。 交流電源電圧波形におけるトライアック不導通期間及びトライアック導通期間と交流電源電圧波形のゼロクロス点とのタイミング関係を示す図。 本発明の第３の実施形態の２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図。 図８の２線式負荷制御装置の作用を説明するタイムチャート。

符号の説明

１１…交流電源、１２…照明負荷（主制御負荷）、１３…制御装置本体、１４…スイッチ、１４Ａ…負荷制御スイッチ部、１５…マイクロコンピュータ（制御装置）、１５Ａ…制御装置、１６…感知センサー、１６Ａ…赤外線反射検知型センサー、１６Ｂ…人感知センサー、１７…オンピカ（副制御負荷）、１７Ａ…表示部、１５１…電源部（電源回路）、１５２…主制御部。

Claims (6)

1. 主制御負荷と；
   前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；
   前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを主制御負荷がオンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御を行う制御装置と；
   を具備したことを特徴とする２線式負荷制御装置。
2. 交流電源に対して負荷と直列的に接続され、前記負荷に電力を供給し、センサーからの検知出力にて前記負荷への電源供給をオンオフさせる２線式負荷制御装置であって、
   主制御負荷と；
   前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；
   前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを主制御負荷がオンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御動作を行う制御装置と；
   前記交流電源からの電圧に基づいて直流電圧を生成し、前記制御装置の電源電圧とするための、充電手段を備えた電源回路と；
   を具備し、
   前記制御装置は、待機状態時には、前記電源回路からの直流電圧に基づいて短い第１の期間だけ制御動作を行い、前記第１の期間より長いその他の第２の期間は、制御動作自体を停止し、前記第１，第２の期間を１サイクルとして繰り返す動作をすることを特徴とする２線式負荷制御装置。
3. 前記制御装置の待機状態時での前記１サイクルにおける動作時間と停止時間の割合は、１：１０以上とし、前記動作時間を数百μｓから数ｍｓとしたことを特徴とする請求項２に記載の２線式負荷制御装置。
4. 前記センサーは、赤外線を発光する赤外ＬＥＤ発光部とその発光された赤外光が近接物体で反射した光を受光検知する赤外受光検知部とを有する赤外線反射検知型センサーであることを特徴とする請求項２又は３に記載の２線式負荷制御装置。
5. 交流電源に対して負荷と直列的に接続され、前記負荷に電力を供給し、センサーからの検知出力にて前記負荷への電源供給をオンオフさせる２線式負荷制御装置であって、
   主制御負荷と；
   前記主制御負荷の動作と連動して動作する副制御負荷と；
   前記主制御負荷と副制御負荷の動作を制御する制御装置であって、少なくとも前記主制御負荷の動作停止時には、前記主制御負荷と前記副制御負荷を待機状態として当該制御装置のみを負荷オンには至らない低電流による低消費電力で動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を開始させる入力を検知すると、負荷動作状態として負荷動作電力で、前記主制御負荷を動作させると共に前記副制御負荷も動作させ、前記センサーからの検知出力にて前記主制御負荷の動作を停止させる入力を検知すると、前記副制御負荷の動作を停止させた後に、前記主制御負荷の動作を停止させて、低消費電力の前記待機状態とする制御動作を行う制御装置と；
   前記交流電源からの電圧に基づいて直流電圧を生成し、前記制御装置の電源電圧とするための、充電手段を備えた電源回路と；
   を具備し、
   前記制御装置は、前記主制御負荷が負荷動作状態にある期間内に、前記センサーからの検知出力に基づいた主制御負荷用の制御信号及びその他の信号を生成して出力し、前記主制御負荷の動作が停止している待機状態では信号による電流消費をしないようにしたことを特徴とする２線式負荷制御装置。
6. 前記センサーは、人体から放射される赤外線を検知し電気信号として出力する人感知センサーであることを特徴とする請求項５に記載の２線式負荷制御装置。

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