JP2012145412A - 照度検知回路 - Google Patents

Abstract

【課題】照度検知回路において、高照度時の消費電流を抑制しつつ、低照度時の照度判定を正確に行う。
【解決手段】照度検知回路１１は、照度センサＩＣ２１をアクティブ状態とした後、センサ出力が安定する時刻Ｔｒよりも前の時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒ以上である場合、照度センサＩＣ２１を非アクティブ状態とする。時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒ未満である場合、時刻Ｔｒよりも後の時刻Ｔ２で再度サンプリングする。
【選択図】図５

Description

本発明は、照明システムの自動制御に用いて好適な照度検知回路に関する。

従来から、人体感知センサと照度センサの出力に基づいて、照明を自動的に制御する技術が普及している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１１７０９３号公報

照度センサから出力されるアナログ電圧は、Ａ／Ｄ変換部によってデジタル値に変換され、制御回路に入力されて照度が検知される。照度センサとＡ／Ｄ変換部との間には、通常照度センサの出力電流を電圧に変換するための抵抗と、照明の揺らぎに対する影響を排除するために照度センサの出力電圧を平滑化するためのコンデンサが介挿されている。ところが、この抵抗のＲ成分とコンデンサのＣ成分の作用によって、Ａ／Ｄ変換部に入力されるアナログ電圧の立上がりに時間がかかる。そのため、正しい結果を得るには、照度センサをアクティブ状態にしてからＡ／Ｄ変換部に入力される電圧が安定するまで待機した後、照度を検知する必要がある。

また、照度センサは、照度が高くなるに従いその消費電流が増加するという特性を有しているため、照度検知回路の消費電流を低減することの障害となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高照度時の消費電流を抑制しつつ、低照度時の照度判定を正確に行うことができる照度検知回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために発明の照度検知回路は、照度センサをアクティブ状態とした後、センサ出力が安定する時刻Ｔｒよりも前の時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒよりも大きい場合、前記照度センサを非アクティブ状態とし、前記時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が前記閾値Ｄｒよりも小さい場合、前記時刻Ｔｒよりも後の時刻Ｔ２で再度サンプリングすることを特徴とする。

この発明において、前記時刻Ｔ２におけるサンプリング回数は、前記時刻Ｔ１におけるサンプリング回数よりも多いことが好ましい。

この発明において、前記閾値Ｄｒは、可変であることが好ましい。

この発明において、前記閾値Ｄｒは、外部から送信された制御信号に基づいて設定されることが好ましい。

本発明の照度検知回路によれば、時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒよりも大きい場合、消費電流の大きい照度センサを非アクティブ状態とするので、高照度時の消費電流を抑えることができる。また、時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒよりも小さい場合、時刻Ｔｒよりも後の時刻Ｔ２で再度サンプリングするので、低照度時における照度判定精度を高めることができる。

本発明の一実施形態による照度検知回路が適用される照明システムの構成を示す図。 同センサ部の電気的構成を示すブロック図。 同センサ部に用いられる照度検知回路の回路図。 同照度検知回路によって検知される照度と照度センサＩＣの出力電圧の関係を示す図。 照度センサＩＣがアクティブ状態とされた後の照度センサＩＣの出力電圧の立上がり波形を示す図。

本発明の一実施形態による照度検知回路について図面を参照して説明する。図１は本照度検知回路が適用される照明システムを示す。照明システムは、天井又は壁面等に配設されるセンサ部１と、壁面に設けられたスイッチ２と、天井等に設けられた照明装置３等によって構成されている。センサ部１は、照度検知回路及び人体検知回路を内蔵し、スイッチ２との間で無線信号を介して部屋の照度や人体の有無に関する信号を通信する。スイッチ２と照明装置３とは、壁の内部に埋め込まれた電線４等によって接続されている。

図２は、センサ部１の構成を示している。センサ部１は、部屋の照度を検知する照度検知回路１１と人体から放出される赤外線を検知する人体検知回路１２と、スイッチ２等と通信を行う通信回路１３と、上記各構成の制御を司る制御回路１４等を有している。

照明システムは、部屋の照度と人体の有無を総合的に判断して、照明装置３の点灯状態を自動的に制御する。例えば、部屋の照度が十分に明るい場合は、人体の有無に関わらず照明装置３を点灯させることはない。一方、部屋の照度が暗い場合には、照明システムは、人体の存在に応じて照明装置３の点灯状態を自動的に制御する。すなわち、照明システムは、人体が存在しない状態では照明装置３を消灯させ、人体の存在を人体検知回路１２によって検知すると、照明装置３を自動的に点灯させる。本システムによれば、特に夜間のトイレ等で照明装置３が自動的に点灯／消灯するので便利となる。

上述した照明装置３の自動制御において、部屋の照度の検知が必要となる。人体の移動に伴い遅滞なく照明装置３を制御するために、照度検知回路１１は、定期的（例えば、１秒ごと）に部屋の照度を検知し、所定の閾値Ｄｒよりも大きいか否かを判定する。照度検知回路１１による判定結果は、制御回路１４に入力される。制御回路１４は、照度検知回路１１から入力された照度の判定結果と人体検知回路１２から入力された人体の検知結果に応じて、照明装置３を点灯／消灯させるための制御信号を送信するように、通信回路１３を制御する。

図３は、照度検知回路１１の回路構成を示している。照度検知回路１１は、照度センサＩＣ２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、マイクロコンピュータ２３と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１等によって構成されている。照度センサＩＣ２１は、フォトダイオード２１ａによって光電変換された電流を電流増幅回路によって増幅して出力する。照度センサＩＣ２１の動作は、マイクロコンピュータ２３によって制御される。すなわち、マイクロコンピュータ２３から出力された制御信号は、端子ＧＣ１を介してロジック回路に入力され、電流増幅回路が制御される。照度センサＩＣ２１は、通常は非アクティブ状態とされるが、上述のごとく定期的に部屋の照度を検知するために、定期的にアクティブ状態とされる。

照度センサＩＣ２１から出力されたアナログ電流は、抵抗Ｒ１によってアナログ電圧に変換されて、Ａ／Ｄ変換部２２に入力される。コンデンサＣ１は、商用交流電源（５０／６０Ｈｚ）の周期に応じた照明装置３の照度の揺らぎを平滑化するために設けられる。Ａ／Ｄ変換部２２は、照度センサＩＣ２１から入力されたアナログ電圧をサンプリングしてデジタル値に変換し、マイクロコンピュータ２３に出力する。マイクロコンピュータ２３は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された照度に関するデジタル値を所定の閾値Ｄｒと比較する。マイクロコンピュータ２３は、センサ部１の制御回路１４に統合される形態であってもよい。

図４は、照度と照度センサＩＣ２１の出力電圧すなわちＡ／Ｄ変換部２２に入力される電圧の関係を示している。また、図５は、照度センサＩＣ２１がアクティブ状態とされた後の照度センサＩＣ２１の出力電圧の立上がり波形を示している。横軸は、照度センサＩＣ２１がアクティブ状態とされた時刻をゼロとした場合における時間の推移を示している。照度検知回路１１においては、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１によって構成される時定数回路によって、照度センサＩＣ２１の出力電圧の立上がりに遅延が生じ、照度センサＩＣ２１の出力電圧が安定するには、時定数に応じた立上がり時間を要する。時刻Ｔｒは、照度センサＩＣ２１がアクティブ状態とされた時刻をゼロとした場合において照度センサＩＣ２１の出力電圧が立上がったものとみなすことができる時刻であり、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の時定数に依存する。

マイクロコンピュータ２３は、照度センサＩＣ２１をアクティブ状態とした後、まず、センサ出力が安定する時刻Ｔｒよりも前の時刻Ｔ１において数ミリ秒の周期でセンサ出力を数回サンプリングし、その平均値を算出する。そして、算出した平均値が閾値Ｄｒ以上である場合は、センサ出力の安定を待つまでもなく十分な明るさが得られているものと判断し、これにより、次の照度検知においてアクティブ状態とされるまで照度センサＩＣ２１は待機状態とされる。

一方、算出した平均値が閾値Ｄｒ未満である場合は、マイクロコンピュータ２３は、時刻Ｔｒの経過後の時刻Ｔ２で再度センサ出力を数回サンプリングし、その平均値を算出し、照度センサＩＣ２１を非アクティブ状態とする。このとき算出した平均値が閾値Ｄｒ以上である場合は、十分な明るさが得られているものと判断する。また、平均値が閾値Ｄｒ未満である場合は、十分な明るさが得られていないものと判断する。

以上のように、本実施形態の照度検知回路によれば、時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒ以上である場合、消費電流の大きい照度センサを非アクティブ状態とするので、高照度時の消費電流を抑えることができる。また、時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒ未満である場合、時刻Ｔｒよりも後でセンサ出力が安定した時刻Ｔ２で再度サンプリングするので、低照度時における照度判定精度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることがない。少なくとも照度検知回路は、照度センサＩＣ２１をアクティブ状態とした後、時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒよりも大きい場合、照度センサＩＣ２１を非アクティブ状態とするように構成されていればよい。

また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、時刻Ｔ１におけるサンプリング回数と時刻Ｔ２におけるサンプリング回数とを異なる回数に設定してもよい。より具体的には、時刻Ｔ１におけるサンプリング回数を２〜３回、時刻Ｔ２におけるサンプリング回数を５回程度に設定すれば、高照度時における消費電流の抑制と、低照度時における照度判定精度の向上を両立できる。さらには、時刻Ｔ１におけるサンプリング回数を１回のみと設定してもよい。

また、閾値Ｄｒは、時間帯や使用者の生活習慣等に応じて、可変としてもよい。閾値Ｄｒを変更することにより、低消費電流を重視する動作モード又は精密測定を重視する動作モードに照明システムを設定することができる。さらには、閾値Ｄｒは、外部から送信された制御信号に基づいて設定されるように構成されていてもよい。この場合においては、例えば、外部の無線送信装置から送信された無線制御信号を通信回路１３を介して受信し、制御回路１４及び照度検知回路１１のマイクロコンピュータ２３に転送すればよい。このように構成すれば、外部から遠隔的に閾値Ｄｒを変更することができるので、センサ部１が天井等に設置されている場合であっても、容易に照明システムの動作モードを設定可能となる。

１１ 照度検知回路
２１ 照度センサＩＣ（照度センサ）
Ｄｒ 閾値
Ｔｒ センサ出力が安定する時刻

Claims (4)

1. 照度センサをアクティブ状態とした後、センサ出力が安定する時刻Ｔｒよりも前の時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が閾値Ｄｒ以上である場合、前記照度センサを非アクティブ状態とし、前記時刻Ｔ１でサンプリングされたセンサ出力が前記閾値Ｄｒ未満である場合、前記時刻Ｔｒよりも後の時刻Ｔ２で再度サンプリングすることを特徴とする照度検知回路。
2. 前記時刻Ｔ２におけるサンプリング回数は、前記時刻Ｔ１におけるサンプリング回数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の照度検知回路。
3. 前記閾値Ｄｒは、可変であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照度検知回路。
4. 前記閾値Ｄｒは、外部から送信された制御信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項３に記載の照度検知回路。

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