JP2010511367A - 電力供給制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明はコンピュータまたはＡＶ装置のような多くの電気装置を取り付けることが可能な電力供給制御装置を開示する。電力供給装置は、接続されている電気装置が使用されていないことを検出するときに、電力供給が装置から除去されるように、装置の待機電力使用レベルを決定して、監視することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラグイン電気装置への電力供給の制御に関し、詳細には、群をなした電気装置の電力供給要求が電気装置の主要素の動作状態に関連しているこれらの群をなした電気装置への電力供給の制御に関する。

デスクトップ・コンピュータ装置は通常多くの周辺装置および他の関連電気装置と関連し、それぞれは別々に電力を供給される。周辺装置にはプリンタ、スキャナ、およびモデムのようなものが含まれ、あるいは電気スタンドまたは暖房器のような関連装置がある場合がある。

コンピュータが使用されていないときに、これらの周辺装置および関連電気装置は通常使用されない。しかしながら、それらが別々に電力を供給されるので、ユーザは、コンピュータをオフにするとき、周辺および関連装置の各々もオフにしなければならない。これは時間がかかるプロセスであり、実際、多くの当該電気装置に電源スイッチを配置するものとすると極めて不便である。

広く使用されているコンピュータ作動システムが、遮断するコマンドの受信と、実際に電力を遮断するか、またはコンピュータシステムに対して問題を起こさずにコンピュータへの電力供給を遮断する状態になるかまでとの間に、特定の「ハウスキーピング」タスクを実行するためのかなりの時間を必要とすることも事実である。この間に、コンピュータシステムはまた電力が周辺装置から除去されることに対処することができない。

従って、コンピュータの電源が切られた後、多くのユーザは追加装置を単に給電したままとする。

これは多くの理由により理想的でない。第１の理由は、装置が、高コストであり、かつ資源の浪費でもある電力を消費し続けるということである。多くの最新の装置がそれらが必要とする、より低い動作電圧を供給するために小さいプラグイン変圧器を使用するので、これは特に問題である。これらのプラグイン変圧器が電力を供給している装置の電源スイッチが切られた場合であっても、幹線電源に接続している間、プラグイン変圧器は電力を消費し続ける。より新しい電源は固体スイッチング装置を使用するが、それでも約０．５Ｗを消費する。

すべての電気装置が有限の動作寿命を有し、装置が使用されていないときにスイッチを切られる場合は、この寿命がより長い期間となるようにすることができることも事実である。

幹線電力供給の有害サージにさらされる可能性を減らすために、必要でないときに幹線電力が装置から除去されることは有利でもある。

従来の装置は、電流が主装置へ流れないときに、周辺装置への電力を切り離すリレーを設けることによって、この問に対処しようと試みてきた。主装置はデスクトップ・コンピュータ自体である。

しかしながら、大部分の最新デスクトップ・コンピュータは、１つ以上のより低い電力消費状態（通常待機状態と呼ばれる）に入ることによって、ある程度それらの電力の使用量を制御する能力を有する。ユーザは、装置を長期間に亘ってこのような待機状態のままにしておき、従来の装置の利点の大部分を無効にしてしまっている。

本明細書で用いられる用語「マスター装置」は、それが単一の電気装置または電力供給を各々必要とする多くの電気装置でもよいという点で、少なくとも１つの電気装置を指す。用語「マスター装置」は、コンピュータ、音声装置、視覚装置のような装置の組合せをカバーすることを意味し、各装置は電力供給装置に取り付けられる。

本願明細書で用いられる用語「真のＲＭＳ電力」は、波形に関係なく、所定の期間にわたる電力の平均測定値を指す。

従って、本発明の１つの形態では、複数の被制御電気ソケットと、幹線供給電気出力に接続するために適合した単一の電気入力と、マスター電気装置の電力使用を検出して、電力使用信号を生成するために適合した電力センサと、前記電力使用信号を処理して、マスター電気装置の少なくとも２つの電力状態を決定するために適合したコンピュータ・プロセッサと、供給電気ソケットから被制御電気ソケットの各々に電源を接続するために適合したコンピュータ・プロセッサにより制御されるスイッチ手段とを備え、制御電気出力のどれも所定の電力状態により決定される電源に接続するように制御されることを特徴とする、単一の幹線供給電気ソケットからの、複数の電気装置の通電を可能にする電力供給制御装置が提案される。

「電力センサ」は、真のＲＭＳ電力を測定し、そして、真のＲＭＳ電力信号を取り出すために瞬間電圧および電流信号を逓倍するアナログ電子回路の形で、または電圧および電流信号をデジタル化して、サンプル値を逓倍して、加えて、平均して、真のＲＭＳ電力値を算出するマイクロコントローラを用いて実現できる。

好ましくは、マスター装置の少なくとも２つの機能状態は待機および完全オンを含む。
好ましくは、マスター装置は第３機能状態オフを含む。
好ましくは、コンピュータ・プロセッサは、マスター装置からその実際のまたは意図された機能状態を示すデジタル情報を受け取るために適合している。
好ましくは、コンピュータ・プロセッサは、マスター装置の状態を決定するためにマスター装置のいかなるポートの状態も監視するために適合している。
好ましくは、ポートはシリアルポートである。
好ましくは、ポートはパラレルポートである。
好ましくは、ポートはＵＳＢポートである。

多くの考えられる手段の１つ以上は、マスター装置の状態を検出するために用いることができる。これらはマスター装置からその実際のまたは意図された機能状態を示すデジタル情報を直接に受け取ることができる。

それは、シリアルまたはパラレル通信ポート、ＵＳＢポート、あるいはその他のポートも含むことができるマスター装置の出力ポートのいかなる１つ以上との接続を含むこともできる。

最新デスクトップ・コンピュータは、一般に、コンピュータが最初にスイッチを入れられると即座に実行する動作の連続である、複雑で比較的時間がかかる「電源アップ・シーケンス」を有する。このシーケンスは、どんな周辺装置がコンピュータに接続しているかについて発見して、この種の周辺機器と通信を行う動作を含んでいればよい。待機モードの利点のうちの１つは、コンピュータが、それが待機から完全に給電されるモードになるとき、この電源アップ・シーケンスを経由する必要がないということである。

しかしながら、これには、周辺装置の種類によっては、コンピュータが待機モードにある間、スイッチを切ることができない、またはシーケンスの全出力が実行されるまで、コンピュータがこのような装置と通信する能力を失うという問題がある。

従って、被制御電気ソケットは、状態センサがマスター電気装置が待機状態にあることを示しているとき、少なくとも１つの被制御電気ソケットが電力供給を提供し続けるように制御される。

好ましくは、マスター電気装置がオフ状態にある間、少なくとも１つの被制御電気ソケットは電力供給を提供し続ける。
好ましくは、マスター電気装置が待機状態にある間、少なくとも１つの被制御電気ソケットは電力供給を提供し続ける。
好ましくは、少なくとも１つの被制御電気ソケットは、それが、マスター電気装置が待機状態にあるときに電源を提供しないが、マスター電気装置がオン状態にあるときに電源を提供するように制御される。

好ましくは、電力供給制御装置から幹線電力を除去するのに適合したコンピュータ・プロセッサにより制御される第２スイッチ手段、およびユーザまたは外部装置によって、必要とされるときに、回路の電力供給が電力を電力供給制御装置に戻すのに十分である蓄電手段がある。

例えば、モデムまたは外部ディスク駆動装置は、コンピュータが待機モードにある場合に電力がそれらから取り出されないように接続されるが、プリンタまたは電気スタンドは、コンピュータが完全オンモードにある場合にだけそれらが電力を受け取るように接続している。

個々のコンピュータおよびその特定のハードウェア構成に応じて、待機モードにあるときにコンピュータによって引き出される電流または電力は変化できる。

本発明を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の絵画図である、 図２は、本発明の実施形態の主機能ブロックを示しているブロック図である。 図３は、本発明の実施形態の回路図である。 図４は、本発明の別の実施形態の回路図を示す。 図５は、本発明の装置がパーソナル・コンピュータのケースの中に含まれる別の実施形態のブロック図を示す。 図６は、本発明の装置を適用できるコンピュータの電力使用量のグラフである。 図７は、オフモード時の幹線電力がゼロである本発明の実施形態の詳細を示す。 図８は、視聴覚装置の利用に関して本発明の実施形態の流れ図を示す。 図９は、コンピュータ装置の利用に関して本発明の実施形態の流れ図を示す。

ここで図１を見ると、本発明の実施形態による電力供給制御装置の斜視図が示されている。ボックス１００は装置の機能回路を含んでいる。ボックスには一般用の電気ソケットに接続している電力コード１０１がある。ボックスには装置への幹線電力供給に永続的に電気接続している状態の電力ソケット１０２がある。給電される主装置、この場合パーソナル・コンピュータ１１１はこのソケットに接続している。主装置は、状態が他の関連装置の所要電力を決定するその他の電気装置でもあり得る。

ボックスには、主コンピュータが全電力モードである場合にだけ電力を必要とするような電気的負荷をそれに接続するために利用できる電力ソケット１０４がある。このソケットには、複数の装置にこのように給電できるようにするため配電盤すなわちテーブルタップ１０７が接続している。この種の例示的な装置としてプリンタ１１２および電気スタンド１１３が示されている。

ボックスには、コンピュータが完全にオンであるか、または待機モードにある場合に電力を必要とするが、主コンピュータのスイッチがオフである場合には電力を必要としない負荷の接続に利用できる別の電気ソケット１０３がある。複数の装置にこのように給電できるようにするため別の配電盤すなわちテーブルタップ１０８がこのソケットに接続している。このタイプの例示的な装置はモデム１０９である。

さらに、シリアル通信ケーブルを装置に接続するための接続ポート１０５がある。「目覚まし／変更」スイッチと呼ばれるスイッチ１０６は、装置自体がパワーダウンしてしまった場合に装置を作動させるために設けられている。

図２を参照すると、装置の主機能ブロックがブロック図形式で示されている。低圧電源２０２に電力を供給する幹線電力インレット２０１がある。この電源は電力を装置の電子部品に供給する。通常デスクトップ・コンピュータであろう主電気装置に給電するために、幹線電力は、非切替え出力２０４を供給するＰＣ電力モジュール２０３にも供給される。サージサプレッサ２０２は回路を幹線電力サージから保護する。

幹線電力はスイッチ手段２０７および２０８を経由して被制御出力２０５および２０６へも供給される。非切替えソケット２０４への電力供給は状態センサ２０９によって監視される。状態センサは、デスクトップ・コンピュータによって、引き出される電流および電圧と比例した信号をマイクロコントローラ２１２の入力２１０および２１１へ供給する。

このように、マイクロコントローラはコンピュータの電力使用レベルを認識して、動作状態を決定することが可能である：
コンピュータがオフであるかまたは非動作省電力化状態であることを示す、消費電力がゼロであるかまたは非常に低いオフ状態。この状態は、装置が完全にスイッチを切られ、機能的にスイッチを切られ、しかしまだその電力供給を通して少量の電力を引き出しているか、または「休止」モードにあることを意味することができる。

コンピュータがそのオフ状態よりも著しく多くの電力を引き出しているが、その完全動作モードよりは著しく少ない待機状態。これは、コンピュータが、若干の機能（例えばハードディスク）は使用不能であるので、消費電力がより少ないが、ユーザ入力に急速に応答することが可能である待機モードに入ったからであるかもしれない。それはまた、ユーザが長時間にわたってコンピュータを使用しなかったが、コンピュータは、待機遅延時間設定に因って、または単に待機が可能にされなかったために、待機モードを有しないかまたはそれに入らない状況である場合であるかもしれない。

別の実施形態では、ユーザ不活動によって生じる待機状態は、待機モードに入っているコンピュータによって生じる待機状態とは別に識別できる。これはユーザ不活動待機状態と呼ばれる。
異なった電力使用レベルを有する他の動作状態も識別することができる。
コンピュータが動作を実行しているオン状態。

マイクロコントローラはコンピュータの電力使用量の常時監視によって、これらの３つ以上の状態を識別する。ここで図６を参照すると、時間に対して描かれた、装置により測定された電力使用量のグラフ６０１が示されている。

期間６１０の間、コンピュータは使用中である。マイクロコントローラは、より大きな値への頻繁な振れによって、プロット６０２として図６にプロットされる、基準電力使用量を動的に決定するために電力使用量を監視する。この基準値は、振れによって、電力コントローラによりオン状態に対応すると認識される。

基準消費電力を動的に決定することの価値は、同じ節電装置が、オン状態に対応する正確な消費電力を前もって知る必要なしに、異なるいくつかの機器に使用できるということである。これはまた、システムの構成要素を変えても、例えば、より電力効率が良いハード・ドライブを装着しても、節電装置はコンピュータが待機モードに入ったと不正確に想定しないことを意味する。

期間６１１の間、コンピュータはオンのままであるが、使用されていない。おそらく、ユーザが待機モード機能を可能にしなかったために、コンピュータは待機モードに入っていない。基準電力使用量が変化しないが、その基準線からの振れはまれになることが分かる。振れが十分に長い期間にわたって極くわずかなときに、マイクロコントローラはこのパターンを待機状態に対応すると認識する。別の実施形態では、それはユーザ不活動待機状態として別々に認識される。

期間６１２の間、コンピュータは待機モードに入る。消費電力は著しく低下する。これはマイクロコントローラによって待機状態を示すと直ちに認識される。

期間６１３の間、コンピュータはオフにされるか、または休止モードに入る。消費電力は再び非常に低いまたは零レベルに著しく低下する。節電装置はこれをオフ状態と認識する。

マイクロコントローラ２１２は信号を処理して、オン状態が有効な場合にだけ、第１制御スイッチ２０７をオンにするために出力信号２１３を生じる。待機状態またはユーザ不活動待機状態が有効な場合に、信号は第２制御スイッチ２０８をオンにするためにマイクロコントローラによって出力２１４で生じる。

このように、コンピュータが完全にオンの場合にだけ、第１制御スイッチ２０７はオンであり、その一方でコンピュータがオン状態または待機状態にある場合に、第２制御スイッチ２０８はオンである。

デスクトップ・コンピュータと電力制御装置との間の直接データ通信を可能にする通信モジュール２１５も設けられている。これは、マイクロコントローラ内に保持される任意の変数を設定または変更するか、またはコンピュータが電圧および電流検知器２０９および２１０の機能を直接引き受けて、スイッチ２０７および２０８を直接制御できるように、マイクロコントローラ・ファームウェアを更新するために用いることができる。

図５にブロック図形式で示されている別の実施形態では、節電装置の機能要素はコンピュータのケース５０１内に含まれている。
この場合、幹線電源インレット５０２は節電装置回路５０３に接続している。被制御電気ソケット５０４、５０５はケースの外側にある。ＰＣ電源５０６は、直接に、またはマイクロコントローラに制御されたスイッチ５０７を介して節電装置から電力を供給される。

節電装置およびＰＣ電源は、すべての高電圧部品を一緒にしておくために、コンピュータ・ケース内の同じ着脱可能なサブハウジングに物理的に位置させるとよい。
この場合、コンピュータ主回路またはマザーボードには、節電装置回路で直接通信を可能にするデータ出力５０８を備えてもよい。

目覚まし／変更スイッチ５０９はコンピュータ・ケースの外側に、または離して設置されている。このスイッチは赤外線遠隔制御装置からの信号を検出するのに適合している赤外線センサでもよい。

図３は本発明の実施形態の回路図を示す。回路には、電力を電力供給装置へ供給するプラグであって、更に、装置によってコンピュータ装置の周辺および関連装置に切り替えられる電力供給の源である幹線電源プラグ１がある。

低圧電源はブロック７として示されている。これはヒューズ２、変圧器３で構成され、変圧器３は幹線電圧一次コイルおよび２つの９ボルトの二次コイルを有する。ＤＣ整流はブリッジ整流器４および線形電圧調整器６により施される。これは安定な５ボルト直流電源Ｖ_CC９０、＋１２Ｖ電源９１、および−１２Ｖ電源９２を供給する。

サージ抑制回路３０は電源と並列に接続している。それは、δ構成に配線された３つの酸化金属バリスタ２９を用いて、サージ抑制を施し、任意の２つのワイヤの間の最高電圧をこれらバリスタの破壊定格に制限する。

本発明の装置を経由して供給されるが、装置によって切替えられないデスクトップ・コンピュータへの電力の供給は電源ソケット９によって施される。このプラグへの中立接続は電流検出抵抗８を含む。電流信号調整差入力増幅器１０がある。これは中立点からアースへの電流信号の基準を動かす。これが行われない場合は、中立コネクタは電源の共通端子に接続している必要があるであろう。任意のシリアルポート接続によって、これはコンピュータの内部電源の中立またはアース導体に接続して、それによって回路を保護する残留電流装置の不要な遮断を生じることがあり得る。

抵抗８の値は抵抗で消費される電力を減らすために非常に低くなるように選択される。従って、充分な大きさの参照信号を提供するために電流信号増幅器１１の要件がある。この増幅器の増幅率は、１つ以上の抵抗１３を回路の中または外に配置するために、アナログスイッチ１２を制御することによってマイクロコントローラ２４の制御の下で変化させてもよい。

電流信号は信号調整回路３１によってさらに調整される。増幅された電流信号が基準電圧ＶＡｒｅｆ（６０の電圧である）のまわりの一定の範囲にあるように、抵抗および２つのダイオードは電流制限および電圧制限を施すと共に、コンデンサは増幅器出力のいかなる直流オフセットも除去する。信号範囲はＶＡｒｅｆに対して−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖである。電流検出信号はマイクロコントローラ２４のアナログ・ディジタル変換器入力５１に加えられる。

入って来る活動状態および中立は、デスクトップ・コンピュータに印加される電圧を検出するために抵抗分割器１４に接続している。電流信号のための差動入力増幅器１０によってされていると同じ方法で、差動増幅器１５は電圧信号の基準を中立からアースへ移す。

そして電圧信号は、電流制限抵抗と、信号をｖａｒ ｒｅｆに対して−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖに制限するクランピングダイオードとを含む調整回路１６に加えられる。信号はアナログ・ディジタル変換器の第２チャネルであるように構成されるマイクロコントローラ２４の入力５２に加えられる。

電圧がゼロであるときに、ゼロ交差検出器１７は信号をマイクロコントローラ２４に供給する。これによって、マイクロコントローラは電圧および電流信号の測定を確実に同期させることができる。電圧基準は能動的精密基準電圧２３によって提供される。この基準電圧はアナログ・ディジタル変換器の上限を固定するためにマイクロコントローラに印加される。

シリアル通信回路２２は、ＲＳ２３２のシリアルポートの接続を可能にする。固体リレー２７はスイッチド電源ソケット２５、２６への電力の供給を制御する。固体リレー２７を切替える信号はトランジスタ・バッファ２８を経由してマイクロコントローラ２４から供給される。スイッチ３３は、スイッチが起動するとマイクロコントローラ２４の割り込み入力５３を接地点に接続するために設けられている。マイクロコントローラのソフトウェアはデスクトップ・コンピュータにより消費される電流／電力を監視して、それは電源ソケット２５および２６を制御する。

マイクロコントローラは、図２の説明において上述したデスクトップ・コンピュータの完全動作モード、待機モード、および完全オフモードに対応する電力レベルを自動的に検出して、設定する。

コンピュータの認識可能な動作状態の各々に対応する電力閾値の起動時の値はＥＰＲＯＭに格納される。これらの値は起動時にマイクロコントローラにより用いられるが、新しい値はコンピュータの検出された電力使用量に基づいて連続的に算出される。

マイクロコントローラ・プログラムが待機状態が実施されていると決定すると、出力２６は通電され、オン状態が識別されると、出力２５および２６の両方とも通電される。

デスクトップ・コンピュータの消費電力は、マイクロコントローラの入力５１および５２に加えられる電圧信号および電流信号を取得して、対応するサンプルを逓倍して、電力を算出するために関連した算出を施すことにより算出される。この電力測定は、電流と電圧の間にいかなる位相ずれも波形も考慮するので、簡単な電流測定よりもずっと正確なデスクトップ・コンピュータの消費電力の指標を与える。

図４は本発明の別の実施形態を示す。この回路は、後述する変更態様とともに、図３の回路と同様に動作する。

状況により、ユーザは、コンピュータがオフにされるとき、電力がコンピュータおよび周辺装置から取り出されることを必要とすることがある。これは、ソフトウェアで切り替えられる最新のコンピュータ電源の場合は、コンピュータがスイッチを切るように指示されたときでも、それが少量の電力を引き出し続けるからである。あるいは、単にコンピュータが幹線電源から分離されるということが分かっていることにより、より快適であるユーザもいる。

この実施形態では、アンスイッチド電力ソケット９は、ソケットの電力供給が固体リレー５１２を介してマイクロプロセッサ２４により制御される電力ソケット５１１と置き換えられる。コンピュータの電源が切れたことをマイクロプロセッサが検出するときに、これはソケット２５と２６からとともにソケット５１１から電力を取出すために作動する。

この時、コンピュータが接続されるソケット５１１に電力がないので、コンピュータＯＮ／ＯＦＦスイッチは作用しない。ＰＣをオンにするために、電力を電源ソケット５１１に短い期間（この場合１０秒）の間供給する割り込みスイッチ３３が押圧される。ＰＣがこの間にスイッチを入れられると、電流は電力ソケット５１１を通して引き出され始め、そして電力制御装置は作動して必要に応じて電力をソケット５１１、２５、および２６に供給することができる。

ＰＣ ＯＮ／ＯＦＦ「ソフト」電源スイッチは除去され、割り込みスイッチ３３により置き換えられるか、または追加できる。これは、ＰＣ ＢＩＯＳは、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチを押す必要無く、幹線電力が印加されるとすぐにＰＣの「電源が入る」ように設定され得るという事実に起因する。

ユーザは、この全電力の遮断が発生するのを望まないことがある。従って、２つの動作モードを可能にするファームウェアが設けられる。１つのモードにおいて、スイッチ５１２は上記の通りに作動する。第２モードにおいて、スイッチ５１２は常にオンであり、そして装置は図３の回路と同様に機能する。マイクロプロセッサ２４のファームウェアにより、割り込みスイッチ３３を、どのモードが用いられるかを伝達するために用いることが可能になる。割り込み拡張ソケット５１７は、割り込みスイッチが主電力制御装置から遠隔に配置されることを可能にするために設けられている。

主装置がコンピュータでなく、例えば、視聴覚器材、またはビデオカセットレコーダ、あるいはおそらくマイクロ波オーブンである場合、持続的な非常に少ない量の電力を必要とするリアルタイムクロック、時間表示装置、または赤外線遠隔制御検出器のような装置があるかもしれない。

この非常に少ない量の電力は通常は幹線から引き出される。これには電力が装置電源に供給され続けることが必要である。実際にこれらの負荷に供給している電源の最小消費電力は約０．５Ｗである。これは、おそらく、それらから取り出される電力を有することができない機能を維持するために必要とする実際の電力の５０倍である。

図４に示したように本発明の実施形態では、この小さい待機所要電力はエネルギー蓄積装置、例えば再充電可能電池または蓄積コンデンサなどから供給されていればよい。この蓄積装置はまた電力をトリガーに供給して、節電装置に電力を主装置に戻すように命令する。これは節電装置が上述のモードで動作するのを可能にし、そこではオフモードが検出されるとき、電力は主装置から除去され、そして幹線電力は節電装置自体からも取り出される。装置からの電力の取り出しは幹線電力制御装置７００により達成される。これは単純な手動スイッチでもよく、またはそれは、ここに示したように、図７に示されている、マイクロコントローラ２４の制御下の制御回路でもよい。これは主電力装置または独立制御回路の制御下のリレーでもあり得る。

幹線電力制御装置７００の追加回路の詳細が図７に示される。電池活性化機能ブロック７１０は幹線電力が利用できることを検出する。それが利用できるときに、それは電池電圧を位置７０９で利用可能にし、そうでない場合は電池は接続を断たれる。これは、幹線電力が利用できない時の使用によって電池電力が無駄にならず、それ故主装置が使用される可能性がないことを確実にする。

幹線電力の存在はコンデンサ７０２を経由して充分な電流を供給して、トランジスタ７０３をオンにし、それは次にｐ型ＭＯＳＦＥＴ７０４をオンにする。ここで電池７０５からの電力は位置７０９で利用できる。

制御線７８１が低くなるときに、トランジスタ７０８は導通する。これは電池電圧をＶｃｃ９０に利用できるようにして、節電装置回路を起動する。

ここで機能ブロック７１１は一時的電力を節電装置回路に供給する。リレー７１８は起動される。電池はトランジスタ７０８を直接に経由してリレー７１８に供給される。抵抗７１３、抵抗７１７、およびコンデンサ７１４のＲＣネットワークは、アースをリレー７１８に接続するトランジスタ７１２を駆動する。リレー７１８は起動されて、活性の引込み本線を図４に示す電力供給変圧器３の活性端子７０１に接続する。

ここでＶｃｃ９０は上記の通りに幹線電力から供給される。電池７０５の細流充電は抵抗７０７およびダイオード７０６を経由して供給される。
Ｖｃｃの存在はトランジスタ７１２をオンに維持し、これはリレー７１８をオンに維持して、電力は節電装置に供給され続ける。

制御線７８０は保護ダイオード７１６を経由してマイクロコントローラ２４に接続している。マイクロコントローラ・プログラムが幹線電力が節電装置から取り出される必要があると決定するときに、制御線７８０は低くされる。トランジスタ７１２はオフになり、リレー７１８もそれによってオフになる。電力は節電装置から取り出されて、非活動状態の電力使用量はゼロに減少する。

節電装置を作動するために、制御線７８１は低くならなければならない。これは外部の、通常ユーザ起動の動作により達成される。
最も単純な方法は７５２として示される手動スイッチである。このスイッチの瞬間的な起動は、記載されているシーケンスを開始させて、節電回路の電源を入れる。

このスイッチは節電装置における独立スイッチでもよく、または制御装置のオン／オフスイッチに組み込まれていてもよい。
あるいは、制御線７８１上の瞬間的な低信号は遠隔制御受信器７５３を経由して供給されていてもよい。幹線電力が利用できるときはいつでも、この遠隔制御装置は電池７０５から電力を供給される。遠隔制御受信器７５３は赤外線または無線遠隔制御のユーザ起動使用を検出して、制御線７８１に瞬間的な低信号を供給する。

主制御装置がテレビのような視聴覚装置であるときに、これは特に有用である。この種の装置は通常は遠隔制御によってオンにされる。遠隔制御検出器は遠隔制御発信者からのメッセージを復号する必要はない。ユーザが電力を主装置に利用できるようにすることを要求しそうであることを示すために遠隔制御発信装置が使用されることは充分である。これはテレビのような待機所要電力を有する遠隔制御装置の大きな問題のうちの１つを解決する。ユーザは、通常、ユニットを手動で使用前にオンに、使用後にオフにするのに気が進まない。この場合、ユニットはオフであり、待機電力は使用されないが、遠隔制御装置が用いられるとすぐに、ユニットは、ユーザに対していかなる追加動作も求めずにオンになる。主装置が使用されないときに電力を除去する節電装置の通常動作は、ユーザが同様に実行する気がない電源オフステップを実行する。

主装置がそれ自体の電源および内部電池を有するもの、例えばラップトップ・コンピュータであるときに、機能ブロック７５４の回路を使用できる。ラップトップ・コンピュータの正電源は端子７５５に、共通電源は端子７５７に接続している。ラップトップ・コンピュータにより制御される制御線は端子７５６に接続され、ラップトップ・コンピュータがオンであるとき、それは作動する。この制御線が作動中のときに、トランジスタ７６０はオンになって、制御線７８１を低くして、節電装置を作動させる。

図４の回路に示したように、電流検出抵抗８は変流器５１０と置き換えることができる。これには、電流検出信号が幹線電圧から電気的に分離されるという利点がある。これは電流信号調整増幅器を不要にする。

差動増幅器１５も電力供給変圧器３に接続している幹線電圧センサ５１６を設けることによって省かれる。この幹線電圧センサは幹線電圧信号を図３の実施形態について記載されているような調節回路１６に提供する。

マイクロプロセッサ２４の出力は発光ダイオード５０２を駆動して装置の動作状態を示すために用いられる。ブザー５０４もまた、状態メッセージをオペレータに通知することができるように、マイクロプロセッサ２４の制御下で設けられる。

スイッチ５０３は、マイクロプロセッサに、ファームウェア・アップグレードの受信を可能にするためにプログラム・モードに入らなければならないということを信号で伝えるために設けられる。

変流器５１０からの信号は電流信号増幅器５１３に加えられる。この増幅器の増幅率は、制御線５１４を用いてマイクロプロセッサ２４により制御されて、選択された抵抗５１５を増幅器のアース経路に接続する。

電力供給制御装置は網状幹線電圧を連続的に監視して、その結果をマイクロコントローラに供給する。幹線電力が予め設定された期間の間に予め定められた範囲から逸脱する場合は、電圧が予め設定された期間の間に予め定められた範囲内で再び安定するような時間まで、電力がすべての被制御ソケットから除去されるような方法で、スイッチ２６および２７が動作するようにマイクロコントローラはプログラムされる。これは幹線給電の過大電圧および過小電圧からの保護を提供する。電力供給制御装置は幹線電圧をサンプリングして、真のＲＭＳ電圧を算出する。これは値が供給波の歪に関係なく正確に測定されることを意味する。この方法はいくつかの固体インバータによって生じるような非正弦波電圧に対して正確に機能する。

本発明は、２つの電力状態だけ、例えばオンおよびオフ、またはオンおよび待機を観察して測定する機器に関連して用いることができる。これの典型的な電気装置は電気音声装置および視覚的表示装置である。これは、本発明が、必要に応じて１つの装置または複数の装置のグループの少なくとも２つの機能状態を観察して測定することによって機能し得ると言うことである。

例えば、視聴覚（ＡＶ）装置は多くの個別の構成要素、例えばテレビ画面、増幅器、およびＤＶＤプレーヤなどから成ることができて、それぞれはユニットが正しく機能するためにオンであることを必要とする場合がある。本発明は、真のＲＭＳ電力を監視することによって機器のさまざまな状態およびそれらの電力要求を決定するために適応することが可能であり、それによってさまざまな構成要素が電力供給制御装置に取り付けられるときに変化する電力供給要求に動的に応じる。

このように、電力供給制御装置はそれに取り付けられる電気装置の変化する要求に適応できる。例えば、ユーザはテレビ電源コードを電力供給制御装置に最初に取り付けることができて、それはそのときテレビの少なくとも２つの機能状態を自動的に決定する。単一のテレビユニットの状態の決定はコンピュータ装置に関連して説明したとおりであるが、しかしユーザは追加電気装置、例えばテレビに接続されることになっている増幅器を後で加えることができる。

増幅器が最初にスイッチを入れられるときに、それは待機モードを仮定する。幹線電力が印加されるときに、消費電力は「速い」速度で測定されて、１つの装置または複数の装置の集合のための待機電力がこのデータから抽出される。電力供給制御装置において使用するアルゴリズムは、装置が動作していて待機モード以外にあるかどうかを決定するために、絶対電力測定および電力変動を解析する。電力使用量変動がない場合の最低電力の測定値は、テレビおよび増幅器のための総待機電力として格納される。それ後、この変数を特定の量だけ増加させて、その値未満を指すいかなる電力もテレビおよび増幅器の両方とも待機モードにあることを意味するようする。

この新しい値は「変更待機電力レベル」と呼ばれる。これは測定におけるいかなる「ノイズ」または誤りも参酌する。１つの装置または複数の装置の集合の電力測定が一定の期間、例えば３０秒の間変更待機レベル未満に減少するときに、電力供給制御装置はＡＶシステムから幹線電力を除去する。

電力の変動がないことを確認すると共に、電力供給制御装置がＯＦＦ待機状態にあるすべての装置に電力を再供給するときに、待機電力レベルは再び確認される。

消費電力の変動がない場合の定常状態電力の増加が電力供給制御装置に接続している集合の電気装置の数の増加を意味するのに対して、電力変動の欠如および計算された待機値未満の定常状態電力の減少は集合的な装置の数の減少を意味する。

この場合、電力はテレビジョン・システムから直ちに除去されず、しかし３時間くらいの期間の遠隔制御活動が無い場合、電力はＡＶシステムから除去される。そして電力はこの新規な構成のための待機電力レベルを計算するために再印加される。図８はこの方法の流れ図を図９に示される方法（これはコンピュータ電子装置のためである）と比較して示す。

図８は本発明の方法を示し、そこでは第１段階６００は電力供給制御装置がＯＦＦ待機電力レベルを見つける場合であり、このレベルは１つの装置又はそれに取り付けられる複数の装置により用いられる電力レベルまたは累積電力レベルである。そして電力供給制御装置は、遠隔装置からの信号、例えば遠隔装置からのＩＲまたは無線周波信号を受け取るために待ち（６１０）、そして受信した時点で電力は取付けられたすべての装置に供給される。

そして装置の電力使用量はリアルタイム監視によって、連続的に監視されて、電力の変動が検出され（６２０）、次にシステムは装置が活動かつ動作中であると決定して、装置への電力は維持される（６２５）。電力の変動が観察されない場合は、段階６３０で電力供給制御装置は電力レベルが所定のＯＦＦ待機レベルのそれと一致するかどうかを決定する。

電力の測定値が所定のＯＦＦ待機レベルと一致する場合は、装置への電力は止められて、システムは段階６１０に戻って、ＩＲまたは無線周波数を監視する。装置がＯＦＦ待機レベルにないことが決定される場合は、例えば、定常状態の電力レベルが電力の変動なしで観察されるときは、段階６４０で、システムは使用の徴候であるいかなる遠隔ＩＲまたは無線周波信号も探す。この種の信号が観察される場合は、装置への電力はそのままであり（段階６２５）、しかし信号が所定期間、例えば４時間システムにより観察されない場合（段階６５０）、そして活動がこの間に監視されない場合は、システムは観察された電力使用量が新規な待機電力レベルでもよいと決定して、すべての装置はスイッチを切られる。そしてシステムは電力を装置に再供給し、装置の電力使用量を監視する。定常状態が電力の変動なしで観察される場合は、システムはこれが新規な待機電力レベルであると決定する。そしてシステムは電力を装置から除去して、ＩＲおよび無線周波数信号の監視（段階６１０）は続けられる。

このように、付加的な電子的装置を電力供給制御装置に加えるか、または電力供給制御装置から電子装置を取り除くことは可能であり、そしてシステムは装置の累積電力の必要を連続的に監視することができるようになり、必要に応じて装置に必要とされる新規なＯＦＦ待機電力レベルを設定する。これはシステムが動的かつ自己学習であることを可能にして、ユーザが設定を連続的に変えて、いかなる電力使用量も監視する必要を回避する。

このように電力供給制御装置は電力使用量の変化に適応することが可能である。その理由は次のことにある。
１．待機モード時における機器の消費電力は非常に小さく、電力レベルの変動がない。
２．動作時における機器の消費電力は大きな電力レベル変動を有する。
３．電力供給制御装置は非常に短い時間で真のＲＭＳ電力をサンプリングし、測定することが可能であり、従ってそれが、装置が動作中であり、それ故待機モードにないことを示す電力変動を監視することを可能にする。

真のＲＭＳ電力の監視のためには、電力供給制御装置が付属の電子装置の動作状態を決定することができることが必要である。ＲＭＳ電力は規定期間にわたる電力の平均測定値である。幹線電力測定において、消費電力を決定するのに有用である電力測定の最小間隔は、幹線電力周波数の半（０．５）サイクル、すなわち５０Ｈｚで１０ミリ秒である。従って、この適用のＲＭＳ電力の瞬間的な測定は、１０ミリ秒〜５秒にわたる平均、通常は０．５秒未満であることができる。

本発明が最も実際的および好適な実施形態であると考えられることについて本願明細書に示し、説明したが、逸脱は本発明の範囲内でなされ得ることが認められ、本発明は本願明細書において記載されている詳細に限定されるべきではなく、すべての等価な装置および機器を包含するように添付の特許請求の範囲の全範囲を与えられるべきである。

Claims (20)

1. 単一の幹線供給電気ソケットからの複数の電気装置の通電を可能にする電力供給制御装置であって、
   複数の被制御電気ソケットと、
   幹線供給電気出力に接続するために適合した単一の電気入力と、
   マスター電気装置の電力使用を検出して電力使用信号を生成するために適合した電力センサと、
   前記電力使用信号を処理して前記マスター電気装置の少なくとも２つの電力状態を決定するために適合したコンピュータ・プロセッサと、
   前記供給電気ソケットから前記被制御電気ソケットの各々に電源を接続するために適合した前記コンピュータ・プロセッサにより制御されるスイッチ手段とを備え、
   前記被制御電気ソケットのいずれもが所定の電力状態により決定される前記電源に接続するように制御されることを特徴とする電力供給制御装置。
2. 前記マスター装置の少なくとも２つの機能状態が待機および完全オンを含む請求項１の電力供給制御装置。
3. 前記マスター装置が第３機能状態オフを含む請求項２に記載の電力供給制御装置。
4. 前記マスター装置の前記機能状態が、オフ、待機、ユーザ不活動待機、および完全オンまたは使用中のうちから選択される請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
5. 前記電力供給制御装置から幹線電力を除去するのに適合した前記コンピュータ・プロセッサにより制御される第２スイッチ手段を備え、ユーザまたは外部装置によって必要とされるときに、回路の電力供給が電力を前記電力供給制御装置に戻すのに十分である蓄電手段をさらに備える請求項１に記載の電力供給制御装置。
6. 前記コンピュータ・プロセッサが、前記マスター装置からその実際のまたは意図された機能状態を示すデジタル情報を受け取るのに適合している請求項１または２に記載の電力供給制御装置。
7. 前記コンピュータ・プロセッサが、前記マスター装置の状態を決定するために前記マスター装置のいかなるポートの状態も監視するのに適合している請求項１または２に記載の電力供給制御装置。
8. 前記ポートがシリアルポートである請求項６に記載の電力供給制御装置。
9. 前記ポートがパラレルポートである請求項６に記載の電力供給制御装置。
10. 前記ポートがＵＳＢポートである請求項６に記載の電力供給制御装置。
11. 前記マスター電気装置がオフ状態にある間、少なくとも１つの被制御電気ソケットが電力供給を提供し続ける先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
12. 前記マスター電気装置が待機状態にある間に、少なくとも１つの被制御電気ソケットが電力供給を提供し続ける先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
13. 少なくとも１つの被制御電気ソケットが、それが、前記マスター電気装置が待機状態にあるときに電源を提供しないが、前記マスター電気装置がオン状態にあるときに電源を提供するように制御される先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
14. 前記電力使用信号が所定時間にわたる電力の測定値である先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
15. 前記所定時間が５ミリ秒〜５秒の時間間隔である先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
16. 前記所定時間が１０ミリ秒〜１秒の時間間隔である先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
17. 前記所定時間が１０ミリ秒の時間間隔である先行する請求項のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
18. 請求項１の前記電力供給制御装置を用いて少なくとも１つの電気装置への電力を制御する方法であって、
    ａ．少なくとも１つの電気装置を前記電力供給制御装置に接続する段階であって、前記装置は第１累積待機電力レベルを有する段階と、
    ｂ．電力使用量を監視して、前記少なくとも１つの取付けられた電気装置への前記電力供給の電力変動を前記電力使用信号によって、検出し、
    ｉ．これにより、電力変動が検出されるときに、前記少なくとも１つの取付けられた電気装置への電力供給は維持される段階と、
    ｃ．電力変動が検出されないときに、前記電力レベルは前記第１累積オフ待機電力レベルと比較され、
    ｉ．これにより、前記電力レベルが前記第１累積オフ待機電力レベルより小さい場合は、電力供給は前記少なくとも１つの取付けられた電気装置から取り除かれる段階と、
    を含む方法。
19. ａ．第２累積待機電力レベル信号を供給するために、追加電気装置を前記電力供給制御装置に取り付ける段階と、
    ｂ．前記累積待機電力レベル信号を監視して、前記少なくとも１つの取付けられた電気装置および追加電気装置への電力供給の電力変動を前記累積待機第２電力使用信号によって、検出し、
    ｉ．これにより、電力変動が検出されるときに、前記少なくとも１つの取付けられた電気装置および追加電気装置への電力供給は維持される段階と、
    ｃ．電力変動が検出されず、前記第２電力使用レベルが一定のままであるときに、電力供給はすべての前記装置から取り除かれ、そして、所定の期間の後に、電力は再供給されて、第２累積待機電力レベルに等しい第３電力使用レベルが観察される段階と、
    をさらに含む請求項１８に記載の方法。
20. ａ．電力変動が検出されなかった後に、
    ｂ．前記電力供給制御装置と連動する遠隔装置の遠隔動作を監視する段階であって、遠隔動作を検出することが電気装置への電力供給の継続を生じる段階をさらに含む請求項１８または１９のいずれか一項に記載の方法。

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