JP2016522623A - 電気制御システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

電気機器制御方法は、電気回路をより早く配線することが可能であり、および、電気回路をより簡単に再構成することが可能である。電気制御システムは、中央制御装置と、第１端部および第２端部を備えたループを形成する直列に接続された１つ以上のスイッチ装置と、ループの前記第１端部および第２端部は中央制御装置と通信を行い、それぞれの電気機器に接続され、中央制御装置と通信を行う１つ以上の電気機器コントローラと１つ以上の電気回路パラメータはループの第１端部にて測定され、中央制御装置は１つ以上の電気回路パラメータに関連した制御コードを１つ以上の電気機器コントローラに送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、全般的に電気制御システムおよび方法に関し、特に例えば照明器具等の１つ以上の電気機器を制御する電気制御システムおよび方法に関する。

ベッドルームを３部屋備えたオーストラリアの標準的な住宅に電気回路を配線するには、通常３００ｍの電気ケーブルが必要となる。照明器具が２つ以上のスイッチによって制御される場合、照明器具回路を配線するにはさらに長いケーブルが必要となる。結果として、電気工事士が照明器具回路を配線する際には、他全ての電気回路を配線するのと比べて通常６０％〜７０％長く使う。さらには、スイッチには３本以上のケーブルを安全に収容するスペースがないことが多い。また、異なる照明器具を制御するために現存するスイッチを再構成する必要が生じる場合、例えばリフォームの際には、新しく配線を設置する必要がある。しかし、新しく配線をひくためには壁のくぼみに経路を決めなければならず、新しく配線をひくのは大抵とても困難である。

照明器具回路を都合よく再構成して制御するために、Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（オーストラリア）Ｐｔｙ Ｌｔｄ社の子会社であるＣｌｉｐｓａｌ社が開発したＣ−ＢＵＳ（登録商標）システム等のシステムが開発された。さらに、Ｃ−ＢＵＳ（登録商標）システムは、エアコン、給水システム、マルチメディアシステム等他の家庭用電気機器を制御するのにも使用できる。照明器具システムにおいてＣ−ＢＵＳ（登録商標）システムは、中心部から各スイッチに配線された別のカテゴリー５制御ケーブルを使っており、本質的に安全な接続をスイッチに提供している。さらには、電源は中心部から各照明器具に対して経路をとり制御される。しかし、電源ケーブルおよび制御ケーブルは両方とも中心部から経路をとるため、平均的住宅に配線をひくためにはかなり長いケーブルが必要になる。

したがって、改良された電気制御システムおよび方法が必要となる。

本明細書における従来技術の記載は、オーストラリア国または他のいずれかの国と地域において一般常識の部分をなすこと、また、従来技術が提案という形で承認するもの、あるいは何らかの形で示唆するものであると解釈するべきではない。

本発明の複数の実施形態の目的は、上述した従来技術を改良および活用したもの、および／または１つ以上の上述した従来技術の不便な点を克服したもの、および／または使いやすい商業的選択肢を消費者に提供することである。

一形態において、一つまたは広義の形態のみにする必要はないが、本発明は電気機器を制御する電気制御システムに属し、その電気制御システムは、中央制御装置と、ループを形成する直列に接続された１つ以上のスイッチ装置を備え、該ループは第１端部および第２端部を含み、該ループの第１端部および第２端部は中央制御装置と通信を行い、各電気機器に接続され、１つ以上の電気回路パラメータは前記ループの前記第１端部にて測定され、１つ以上の電気回路パラメータに関連した制御コードを１つ以上の電気機器コントローラに送信する中央制御装置と通信を行う１つ以上の電気機器コントローラを備える電気制御システムである。

好ましくは、電気回路パラメータは１つ以上の電圧である。

好ましくは、ループは中央制御装置に接続されている。

好ましくは、ループまたは第２ループは電気機器コントローラに接続されており、電気機器コントローラは、ループまたは第２ループの第１端部にて１つ以上の電気回路パラメータを測定し、１つ以上の電気回路パラメータに関した信号を中央制御装置に送信する。

好ましくは、１つ以上の各電圧は各スイッチ装置の起動に関連している。好ましくは、１つ以上の各電圧は連続して測定される。

好ましくは、連続した電圧は所定時間内に測定される。

好ましくは、本システムは、ループの第１端部に接続された定電流源を含む。好ましくは、ループの第２端部は接地される。

好ましくは、１つ以上の各スイッチ装置は抵抗器を備える。好ましくは、１つ以上の各スイッチ装置の抵抗器は特有なものである。好ましくは、定電流源の定電流は、ループ内の電圧を誘導して抵抗器を通ることで、ループの第１端部にて１つ以上の各電圧を測定する。

各スイッチ装置は、抵抗器に接続されたモメンタリ単極双投スイッチを含む。単極双投スイッチの第１状態は通常閉じている。抵抗器は単極双投スイッチが第２状態になったときにオンになる。第２状態は、ユーザがモメンタリ単極双投スイッチを作動させたときに作動する。さらに、抵抗器は変更または選択可能である。

適宜、制御コードは、識別コードおよび／または機能コードを含む。好ましくは、識別コードは機能コードより前に送信される。電気機器コントローラは、識別コードが電気機器コントローラの電気機器コントローラコードと等しいときに規定の機能を実行する。または、電気機器コントローラは、識別コードが電気機器コントローラコードと等しいときに機能コードに従って機能を実行する。一実施形態においては、機能コードは識別コードとは同一である。

好ましくは、ループの電圧は本質的に安全な低電圧である。

適宜、電気機器とは、照明器具、壁コンセント、ファン、ホームシアターシステムまたはあらゆる適切な電気機器である。

別の様態では、本発明は電気機器を制御する電気制御方法に属し、直列に接続された１つ以上のスイッチ装置を含むループの第１端部における電気回路パラメータを測定するステップと、１つ以上の電気回路パラメータに関した制御コードを確認するステップと、１つ以上の電気機器コントローラの制御コードを送信するステップと、１つ以上の電気機器コントローラの制御コードを受信するステップと、電気機器コントローラに接続された電気機器における制御コードを制御するステップを含む電気制御方法である。

好ましくは、電気回路パラメータは電圧である。

好ましくは、１つ以上のそれぞれの電圧は各スイッチ装置の作動に関連する。

好ましくは、１つ以上の電圧は所定時間内に測定される。

好ましくは、この方法は測定された電圧に関連した切替コードを確認するステップを含む。

好ましくは、この方法は定電流源からループに電流を流すステップを含む。適宜、定電流はループの第１端部に流される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施形態において電気制御システムを示すブロック図である。 図２は図１の中央制御装置のシステムを示すブロック図である。 図３は図１のスイッチ装置を示すブロック図である。 図４Ａは図３のスイッチ装置における可変抵抗器の第一実施形態を示すブロック図である。 図４Ｂは図３のスイッチ装置における可変抵抗器の第二実施形態を示すブロック図である。 図５は図１のシステムの電気機器コントローラを示すブロック図である。 図６は本発明の実施形態における電気制御方法を示すフロー図である。 図７は本発明の実施形態において第二実施形態の電気機器コントローラを示すブロック図である。

本発明の要素は図面により詳細な形式の概要にて説明されるが、本発明の実施形態の理解に必要な詳細な説明を示すのみであり、本明細書の照明器具における当業者にとって自明な過度の説明の開示を妨げない。

本特許明細書において、第１および第２、左および右、前および後ろ、上および下等の形容詞は、その形容詞によって説明される特定の位置または順序を必ずしも規定することなく、ある要素とその他の要素を区別して定義するためにのみ使用される。「備える」または「含む」等の単語は、要素または一連の方法ステップを排他的に定義するものとしては使用されない。むしろ、そのような単語は、本発明における特定の実施形態において、要素または一連の方法ステップを最低限定義するのみである。本発明は多様な方法で実施されるので、説明は例としてのみの記載であることが理解されよう。

図１は本発明の実施形態における電気制御システム１００のブロック図である。システム１００は、中央制御装置２００と、１つ以上のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂ、３００ｎおよび１つ以上の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを含む。各電気機器コントローラ４００Ａと４００Ｂは、１つ以上の各照明器具等の電気機器５００Ａ、５００Ｂを制御する。しかし、システム１００は、例えば標準的な電源ソケットを制御し、ファン、ムード照明、ホームシアターシステムといった適切な電気機器５００Ａ、５００Ｂであればどれでも制御する構成であることが理解されるだろう。

スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは直列に接続されてループを形成する。好ましくは、スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂはシングルコアケーブルを用いて直列に接続される。ループは第１端部２１２および第２端部２１４を含み、ループの端子２１２、端子２１４はそれぞれ中央制御装置２００に接続され、通信を行っている。それぞれスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは、作動するとループに特有な抵抗器を導入する構成である。電流がループを通るとき、例えば特有な電圧といった電気回路パラメータがループ内に導入され、中央制御装置２００におけるループの第１端部２１２にて測定される。中央制御装置２００は、ループの第１端部で測定された特有な電圧に基づいて各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに制御コードを出力する構成である。スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが作動しなければ、ループ２１２の第１端部での電圧はゼロに近くなるので、この場合は制御コードが送信されない。

電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂはそれぞれ中央制御装置２００から受信する制御コードに基づいて電気機器５００Ａ、５００Ｂを制御する。一実施形態において、主電力供給部６００Ａはそれぞれの照明器具に接続された主電力供給部６００Ｂに切り替えられるので、照明器具をオンまたはオフできる。しかし、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは、制御コードに基づいてあらゆる適切な機能を実行することが理解されるだろう。

本発明により電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂはそれぞれ独立してスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂに接続できる。よって、スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂおよび電気機器５００Ａ、５００Ｂの間に接続部が必要ないので、電気回路をより簡便に設置することができ、結果として、必要とされるケーブルは短くなる。さらに、スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂがどの電気機器４００Ａ、４００Ｂを制御し、スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの機能の再構成を一元的に実行できる。

図２は本発明の実施形態における中央制御装置２００のブロック図である。図１および２では、中央制御装置２００はマイクロプロセッサ２１０、キーパッド２２０、ディスプレイ２３０、定電流源２４０を含む。中央制御装置２００は主電力供給部６００Ａに直接接続された内蔵電源を含むが、標準的な市販電源といった他の適切な電源（図示せず）から電力を供給することもできる。

マイクロプロセッサ２１０は、例えばマイクロコントローラであり、単一の部品およびある実施形態ではプロセッサー、発振器、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２１８、タイマー、コンパレータおよびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。しかし、当業者は、マイクロプロセッサ２１０は別々の部品をそれぞれ接続すれば組み立てられるとわかるだろう。プログラムコード指示はＲＡＭおよび／またはＲＯＭに格納されている。

前述のとおり、ループは第１端部２１２および第２端部２１４で中央制御装置２００に接続されている。ループの第１端部２１２は定電流源２４０およびＡ／Ｄコンバータ２１８に接続されており、ループの第２端部２１４は接地している。

Ａ／Ｄコンバータ２１８を介したマイクロプロセッサ２１０は、ループの第１端部２１２で電圧を測定する。マイクロプロセッサ２１０は、さらに、ループの第１端部２１２で測定された電圧に基づいて電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに制御コードを送信するシリアル出力２１６を含む。しかし、一実施形態において、制御コードはシリアルリンクを用いて電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに送信されるので、有線または無線（例えばＺｉｇｂｅｅ（登録商標））のどちらでも適切な方法で制御コードが送信されることが理解されるだろう。

キーパッド２２０およびディスプレイ２３０は、スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂのうちどちらが電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを制御するか、または電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂの他の機能を制御するかをシステム１００が判定する構成に用いられる。しかし、中央制御装置２００は通信モジュール（図示せず）を含むことが理解されるので、システム１００はリモートコンピュータを使用するように構成される。例えば、通信モジュールは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、Ｓｅｒｉａｌ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ等の適切な無線回線である。また、制御装置２００は、インターネットに接続してシステム１００のリモート構築が可能であり、例えば、コンピュータにインストールされたアプリケーション、タブレット・コンピュータ、スマートフォンを用いることができる。さらに、中央制御装置２００は、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂがリモートまたはタイマーでセットすることで制御する構成である。さらに、中央制御装置２００は、電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂが作動するときに記録する構成である。この情報は、エネルギー省力がなされたかどうかの分析および確認に用いられる。

中央制御装置２００は、１つ以上のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが、それぞれ電気機器５００Ａ、５００Ｂに接続されている１つ以上の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを制御するという構成になっている。一例では、中央制御装置２００は、個別のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂがそれぞれ電気機器５００Ａ、５００Ｂに接続されている個別の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを制御する構成になっている。他の一例では、中央制御装置２００は、個別のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが各電気機器５００Ａ、５００Ｂに接続されている１つ以上の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを制御する構成になっている。さらに、中央制御装置２００は１つ以上のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが個別の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを制御しており、例えば照明器具回路を２または３通りに切り替るために用いられるということが理解されるだろう。しかし、他の組み合わせも可能だと理解されるだろう。

定電流源２４０はループの第１端部２１２に定電流を供給し、ループの抵抗に比例してループ内に電圧を誘導する。ループの抵抗が増加するとループ内の電圧降下が上昇し、したがってループの第１端部２１２の電圧は上昇する。一実施例では、定電流源２４０は５００μＡの電流を供給する。しかし、定電流源２４０はループ内の適切な電圧を誘電する電流であることが理解されよう。好ましくは、各種の電気安全基準に従って、本質的に安全であるように、定電流源２４０の最大電圧は４８Ｖｄｃ未満に保持する。

図３は、本発明の実施形態における図１のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂのブロック図である。図３に示すように、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは、それぞれ入力部３０１Ａ、３０１Ｂおよび出力部３０２Ａ、３０２Ｂを含む。スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは直列に接続されている。一実施例では、第１スイッチ装置３００Ａの出力部３０２Ａは第２スイッチ装置３００Ｂの入力部３０１Ｂに接続されている。２つのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが示されたが、あらゆる数字になるスイッチ装置３００ｎはループに接続されていることが理解されよう。例えば、追加のスイッチ装置３００ｎが第１スイッチ装置３００Ａと第２スイッチ装置３００Ｂの間に接続される。あるいは、追加のスイッチ装置３００ｎは、中央制御装置２００と第１スイッチ装置３００Ａの間または中央制御装置２００と第２スイッチ装置３００Ｂの間で接続されている。

一実施例では、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは単極双投スイッチ３１０および可変抵抗器３２０を含む。しかし、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは、システム１００においてそれぞれのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂに特有な固定された抵抗器を含むことが理解されるだろう。スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの部品は、標準的なコンセントカバーの裏に収まるくらい小さいか、単極双投スイッチ３１０のスイッチ構造に組み込まれていることが予想されるだろう。

単極双投スイッチ３１０は、共通部３１２、第１位置３１４および第２位置３１６を含む。共通部３１２は、それぞれのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの入力部３０１Ａ、３０１Ｂに接続されている。好ましくは、単極双投スイッチ３１０はモメンタリスイッチであり、単極双投スイッチ３１０が開放されたときに通常は第１位置３１４で閉じている。図３に示すように、単極双投スイッチ３１０が第１（作動）位置３１４であるとき、それぞれのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂにおける入力部３０１Ａ、３０１Ｂと出力部３０２Ａ、３０２Ｂの間の接続は短絡である。

スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂのユーザが単極双投スイッチ３１０を押すとき、図３の点線が示すように、単極双投スイッチ３１０は第２位置３１６に移動する。単極双投スイッチ３１０が第２位置３１６に移動するとき、可変抵抗器３２０（または固定された特有の抵抗器）は、それぞれのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの入力部３０１Ａ、３０１Ｂと出力部３０２Ａ、３０２Ｂの間に接続される。

図４Ａは、図３のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの可変抵抗器３２０の第１実施形態のブロック図である。図４Ｂは、図３のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂの可変抵抗器３２０の第２実施形態のブロック図である。

図４Ａの実施形態で示すとおり、可変抵抗器３２０は８回路のＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎ−ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）スイッチ３２２および８種の計数値抵抗器Ｒ１〜Ｒ８を含む。ＤＩＰスイッチ３２２の各スイッチＳ１〜Ｓ８は直列で接続されており、各抵抗器Ｒ１〜Ｒ２は各スイッチＳ１〜Ｓ８すべてに接続されている。この構成により抵抗器Ｒ１〜Ｒ８が直列に接続されるための選択の幅が広がる。

図４Ｂを参照すると、ＤＩＰスイッチ３２２のスイッチＳ１〜Ｓ８の入力部はお互い接続されており、各抵抗器Ｒ１〜Ｒ８は各スイッチＳ１〜Ｓ８の出力部に接続されている。さらに、各抵抗器Ｒ１〜Ｒ８の反対側端部とスイッチＳ１〜Ｓ８はお互い接続しているので、抵抗器が並列に接続されるための選択の幅が広がる。

図４Ａおよび図４Ｂにて可変抵抗器３２０の二実施形態を示したが、可変抵抗器３２０は様々な部品を用いて構成されることが理解されよう。例えば、可変抵抗器３２０は、ＤＩＰスイッチ以外の既製品またはダイヤルを用いる。さらに、図４Ａおよび図４Ｂの実施形態では、８回路のＤＩＰスイッチとの抵抗器は２５６種類の組み合わせがあるが、当業者は、多くの抵抗器および多くのＤＩＰスイッチにおける個々のスイッチを用いることで、２５６種以上の組み合わせが可能であるとわかるだろう。

ＤＩＰスイッチ３２２は、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂに切替コードを提供する機能を有する。各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは異なる抵抗器を構成するので、各ＤＩＰスイッチ３２２のスイッチＳ１〜Ｓ８をオン（バイナリ「１」）またはオフ（バイナリ「０」）に設定することでコードを切り替える。各抵抗器Ｒ１〜Ｒ８およびＤＩＰスイッチ３２２の関連スイッチＳ１〜Ｓ８の典型的な値を以下表１に示す。抵抗器の値は標準値ではなく、単一性のみで選択される。

抵抗器の値Ｒ１〜Ｒ８は、ループの第１端部２１２にて測定された等しい電圧の幅を選択された定電流源２４０に提供するために選択される。

しかし理論的には、ループの第１端部２１２にて測定された電圧は所定の抵抗器および電流に対して一定だが、抵抗器値の変動および定電流源の変動によりループ内の電圧は変動することが理解されよう。よって、中央制御装置２００は該当する変動を計算にいれて、ループの第１端部２１２で測定される電圧範囲にしたがって、制御コードを電気機器制御装置４００Ａ、４００Ｂに送信するよう構成されている。さらに、読み間違いを防ぐため、中央制御装置２００は各連続電圧範囲間に中断を提供する構成である。例えば、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂはディスクリート電圧に関連する抵抗器の２５６の離散値を含む。２５６の離散値が４８Ｖｄｃの両端にわたり均等に分配されたと仮定すると、例えば、２５６のステップ（または切替コード）では、電圧は一ステップ毎に０．１８７５Ｖｄｃ増加する。よって、電圧は以下と等しい。

ステップ数×０．１８７５Ｖｄｃ（＋／−０．０９Ｖｄｃ）

よって、第１電圧範囲は以下のようになる。

１×０．１８７５（＋／−０．０４）＝０．０９７５Ｖｄｃ〜０．２７７５Ｖｄｃ

同様に、第２電圧範囲は以下のようになる。

２×０．１８７５（＋／−０．０９）＝０．３７５（＋／―０．０９）＝０．２８５Ｖｄｃ〜０．４６５Ｖｄｃ

よって、連続電圧（第１および第２）の差の範囲は以下のようになる。

０．２８５Ｖｄｃ−０．２７７５＝０．００７５Ｖｄｃ

一実施例では、中央制御装置２００は自動的に電圧範囲およびギャップ電圧範囲を設定する構成である。本実施例では、中央制御装置２００はモバイルコンピューティングデバイスに搭載されたＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を介して構成モードに設定される。スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが作動するとき、中央制御装置２００は、ループの第１端部２１２の電圧を測定し、自動的に作動したスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂに電圧範囲を割り当てる。さらに、中央制御装置２００は、２つのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂがループの第１端部２１２で同一または類似の電圧を誘導した場合は警告を発し、ユーザに切替コードの変更またはその他適切な調整をするよう促す。

図４Ａの可変抵抗器３２０で示すとおり、すべてのスイッチＳ１〜Ｓ８がオフまたはオープンポジション（またはバイナリ「０」）だった場合は、すべての抵抗器Ｒ１〜Ｒ８は回路に変わり、よって可変抵抗器３２０およびループの抵抗器の値は、１＋２＋４＋８＋１６＋３２＋６４＋１２８＝２５５ｋｏｈｍｓまたは最大抵抗値になる。

一実施形態では、第１スイッチ装置３００Ａはバイナリ０００００００１（デシマル１）コードに設定されるので、Ｒ１はＳ１にショートさせられ、可変抵抗器３２０の値は、０＋２＋４＋８＋１６＋３２＋６４＋１２８＝２５４ｋｏｈｍｓとなる。同様に、第２スイッチ装置３００Ｂはバイナリ００００００１０（デシマル２）コードに設定されるので、Ｒ２はＳ２にショートさせられ、可変抵抗器３２０の値は、１＋０＋４＋８＋１６＋３２＋６４＋１２８＝２５３ｋｏｈｍｓとなる。

さらなる例としては、ＤＩＰスイッチ３２２が００００１１１１の値に設定された場合は、Ｒ１はＳ１にショートさせられ、Ｒ２はＳ２にショートさせられ、Ｒ３はＳ３にショートさせられ、Ｒ４はＳ４にショートさせられる。よって、可変抵抗器３２０の値は０＋０＋０＋０＋１６＋３２＋６４＋１２８＝２４０ｋｏｈｍｓとなる。

図５は本発明の実施形態における電気機器コントローラ４００のブロック図である。電気機器コントローラ４００は、電気機器５００Ａ、５００Ｂの接続内部または電気機器５００Ａ、５００Ｂの本体に収まるくらい小さいことが予想されるだろう。例えば、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは、照明引掛シーリングの引掛ローゼットの内側または照明引掛シーリング本体の内側に収まる。

図５に示すように、電気機器コントローラ４００は、マイクロプロセッサ４１０、電源装置４２０、継電器４４０および任意のＤＩＰスイッチ４３０を含む。

マイクロプロセッサ４１０は、中央制御装置２００のマイクロプロセッサ２１０に類似している。マイクロプロセッサ４１０は、プロセッサ、発振器、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、アナログ−デジタル変換コントローラ（Ａ−Ｄ）、タイマー、コンパレータおよびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む単一の部品である。しかし、当業者は、マイクロプロセッサ４１０は別々の部品をそれぞれ接続すれば組み立てられるとわかるだろう。中央制御装置２００と同様に、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭはプロセッサに実行されるプログラムコード指示を含む。

マイクロプロセッサ４１０は、中央制御装置２００から制御コードを受信するシリアル入力４１２を含む。しかし、制御コードは、適切な有線またはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線の通信手段を用いて通信を行うことが理解されよう。さらに、マイクロプロセッサ４１０は、継電器４４０に接続するドライバ信号４１４および任意のＤＩＰスイッチ４３０に接続された入力バス４１６を含む。

一実施形態では、ＤＩＰスイッチ４３０は電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂの電気機器コントローラコードを設定する。しかし、電気機器コントローラコードは電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂのファームウェア／ソフトウェアとして内蔵されていることが理解されよう。ＤＩＰスイッチ４３０は個々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を含む８回路のＤＩＰスイッチである。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の入力部は、マイクロプロセッサ４１０の入力バス４１６の各入力部および接地した各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の出力部に接続されている。一実施形では、ＳＷ１は最も重要度が低い部分であり、ＳＷ８は最も重要が高い部分である。

一実施形態では、スイッチＳＷ１はオン（閉じる）に設定され、その他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ７はオフ（開ける）に設定されるので、電気機器コントローラコードは１１１１１１１０（デシマル２５４）となる。同様に、スイッチＳ２がオンに設定され、その他のスイッチＳ１、Ｓ３〜Ｓ８がオフに設定された場合、電気機器コントローラコードは１１１１１１０１（デシマル２５３）となる。

一実施形態では、制御コードは識別コードを含む。本実施形態では、電気機器４００Ａ、４００Ｂは、シリアル入力４１２に受信した識別コードと電気機器コントローラコードが等しいとき所定の機能を実行する。一実施形態において、識別コードは、マイクロプロセッサ４１０によってバッファに格納され、電気機器コントロールコードと比較されるシリアル信号である。

マイクロプロセッサ４１０からのドライバ信号４１４は継電器４４０と接続して制御する。一実施形態において、識別コードが電気機器コントローラコードと等しいとき、継電器４４０は、電気機器５００Ａ、５００Ｂのオンオフの切り替えをするために主電力供給部６００Ｂのライブラインを制御する。

しかし、一実施形態における電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは主電力供給部６００Ａのオンオフの切り替えをするので、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは主電力供給部６００Ｂにパルスを生じさせて、電気機器５００Ａ、５００Ｂへの電力を変化させる構成であることが理解され、例えば制御コードを受信すると照明を暗くする。

さらに、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは制御コードに基づいて追加機能を実行する構成である。一実施形態では、制御コードは、連続して送信される識別コードと機能コードを含む。識別コードは機能コードより前に送信される。識別コードが電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに受信されたとき、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは識別コードと電気機器コントローラコードを比較する。識別コードと電気機器コントローラコードが等しい場合、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは、１つ以上の機能コードが所定時間内に送信されたかどうか、例えば識別コードが５００ｍｓに送信されたかどうかを判定する。１つ以上の機能コードが受信された場合、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは機能コードに基づいて１つ以上の機能を実行する。

一実施例において、機能コードは識別コードと同一であり、例えばファンを制御する。
この場合、ユーザは同一のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂを連続して数回押すことでファンのスピードを変えることができる。例えば、ユーザはスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂを一度押すとファンがオンになり、所定時間内に二度押すとファンのスピードを変えることができる。

しかし、一実施形態では、同一のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは所定時間内に作動するので、ファンのスピードを変えるまたは他の機能を実行するためには異なるスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは所定時間内に作動することが理解されるだろう。例えば、第１スイッチ装置を第２スイッチ装置に続いて作動させると、第１スピードが作動する。第１スイッチ装置を第３スイッチ装置に続いて作動させると第２スピードが作動し、第１スイッチ装置を第４スイッチ装置に続いて作動させると第３スピードが作動する。

他の例示的な実施例では、第１電気機器コントローラ４００Ａは、電熱線ヒーターの温度段階を制御する構成である。電気機器コントローラ４００Ａは電熱線ヒーターに例えばコンセントを介して接続されている。本実施形態では、２つのスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂが用いられる。第１スイッチ装置３００Ａは、作動するときにループ内に第１電圧を誘導し、ループの第１端部２１２にて測定される。第２スイッチ装置３００Ｂは、作動するときにループ内に第２電圧を誘導し、ループの第１端部２１２にて測定される。中央制御装置２００は、第１スイッチ装置３００Ａが作動するときに第１電圧に応じて、すべての電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに第１制御コードを送信する構成である。さらに、中央制御装置２００Ａは、第２スイッチ装置３００Ｂが作動するときに第２電圧に応じて、すべての電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに第２制御コードを送信する構成である。

第１制御コードは、所定時間内の第１機能コードに続いて識別コードを含み、第２制御コードは、所定時間内の第２機能コードに続いて識別コードを含む。それに応じて、電気機器コントローラ４００Ａは、識別コードが第１電気機器コントローラ４００Ａの電気機器コントローラコードと等しいかどうかを判定する。電気機器コントローラコードと識別コードが等しい場合、第１電気機器コントローラ４００Ａは、機能コードが所定時間内に送信されたかどうかを判定する。等しい場合は、第１機能コードに応じて、第１電気機器コントローラ４００Ａは電熱線ヒーターの温度段階を上げる構成であり、第２機能コードに応じて、第１電気機器コントローラ４００Ａは電熱線ヒーターの温度段階を下げる構成である。

他の実施形態では、各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂはさらに圧電ブザーまたはスピーカー等の電気音響装置（図示せず）を含み、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂのマイクロプロセッサ４１０に接続されている。電気音響装置は、ユーザが必要とする電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを追跡させることができる。電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂを追跡するには、中央制御装置２００は、必要とする電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂの識別コードを送信し、続いて、必要とする電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは電気音響装置が音を出すよう指示する機能コードを送信する構成である。例えば、中央制御装置２００は、必要とする電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂの識別コードを送信し、続いて、必要とする電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂが電気音響装置が中央制御装置２００とインターフェイスで接続された煙報知器に対してアラーム音を出すよう指示する機能コードを送信する構成である。

一実施形態では、電源装置４２０は、マイクロプロセッサ４１０に電力を伝えるためにマイクロプロセッサ４１０に接続されたシリアル入力４１２から中央制御装置２００に電力を引き出す寄生方法を利用する。例示的な実施形態では、寄生電圧はコンデンサＣを充電し、電圧はツェナーダイオードＺＤによって調整される。ダイオードＤは、シリアル入力４１２に侵入する逆電圧を防ぎ、シリアル入力４１２はマイクロプロセッサ４１０にも接続している。また、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂはさらに、電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに電力を供給するため主電力供給部６００Ａに接続された電源装置（図示せず）を含む。

また他の実施形態では、中央制御装置２００および／または電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂは、停電後に電力が復帰したとき、接続された電気機器５００Ａ、５００Ｂのオンオフを切り替える構成である。例えば、中央制御装置２００および／または電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂは非常灯として構成された電気機器をオンに切り替える構成である。他の実施例では、中央制御装置２００および／または電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂは冷蔵庫、フリーザ、エアーコンディショナーが電力品質問題により電力供給が被害を受ける一定期間、または激しい雷雨の際は通電するのを防ぐ構成である。

他の実施形態では、電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂは、リモートコントロールを用いて切り替られる。本実施形態では、電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂは無線受信機を含む。無線受信機からリモートコントロールで受信した信号にしたがって、電気機器コントローラ３００Ａ、３００Ｂはそれぞれ電気機器５００Ａ、５００Ｂを制御する。例えば、照明器具のオンまたはオフの切り替えをする。

使用時は、図１のブロック図のとおりに電気工事士がシステム１００を接続する。中央制御装置２００は建物の適切な位置に配置される。各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは直列に接続されてループを形成し、各ループの端部は中央制御装置２００に接続されている。さらに、各スイッチ装置３００Ａ、３００Ｂは特有な切替コードを有する。

同様に、各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは特有な電気機器コントローラコードを有し、シリアル入力４１２Ａ、４１２Ｂは中央制御装置２００のシリアル出力２１６に接続される。また、シリアル入力４１２Ａ、４１２Ｂはデイジーチェーン接続する。例えば、第１電気機器コントローラ４００Ａのシリアル入力４１２Ａは、第２電気機器コントローラ４００Ｂまたは回路内の他の電気機器コントローラのシリアル入力４１２Ｂに接続する。

中央制御装置２００は、次に各測定電圧と制御コードを関連づける構成である。制御コードは、すべての電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに送信され、制御コードに基づいて電気機器５００Ａ、５００Ｂを制御する。

他の実施例では、中央制御装置２００と各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂの通信は双方向性である。これにより、中央制御装置２００はすべての電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂのステータス情報を識別して、中央制御装置２００のリモートコンピュータまたはスクリーン（図示せず）のグラフィカルユーザーインターフェースを介してユーザにステータス情報を提供する。

中央制御装置２００はまた、探知および近接機能等の第三者によって製造されたアプリケーションを動作させる構成である。中央制御装置２００を動かす第三者によって製造されたファームウェアは、ユーザが第三者アプリケーションプロバイダから購入するプロダクトアクティベーションキーを含む。

図６は本発明の実施形態における電気制御方法のフロー図である。ステップ６１０では、中央制御装置２００は、ループの第１端部において１つ以上の電圧を測定し、そのループは直列に接続された１つ以上のスイッチ装置３００Ａ、３００Ｂを含む。ステップ６２０では、中央制御装置２００は、１つ以上の電圧に関連した制御コードを判定し、ステップ６３０では、中央制御装置２００は、１つ以上の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは制御コードを送信する。ステップ６４０では、１つ以上の電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは制御コードを受信する。最後に、ステップ６５０では、各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂは、制御コードに基づいて電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに接続された電気機器５００Ａ、５００Ｂを制御する。

他の実施例では、１つ以上の電気機器コントローラはさらに、第２ループに接続するための定電流源（ＣＣＳ）を含むことで、実質的に図１のループを延長することができる。図７は、本発明の実施形態における電気機器コントローラ７００の第２実施形態のブロック図である。図１に示した実施形態と同様、第２ループは直列に接続された複数のスイッチ装置３００Ｃ、３００Ｄを含む。しかし、２つのスイッチ装置３００Ｃ、３００Ｄだけが直列に接続されているが、多くのスイッチ装置が接続されていることが理解されるだろう。

電気機器コントローラ７００は、図５の電気機器コントローラ４００に類似しており、マイクロプロセッサ７１０、電源装置７２０、継電器７４０および任意でマイクロプロセッサ７１０の入力バス７１６に接続されたＤＩＰスイッチ７３０を含む。第２ループは第１端部７０２および第２端部７０４を含む。第２ループの第１端部７０２は、定電流源７５０およびマイクロプロセッサ７１８のＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）７１８に接続されている。第２ループの第２端部７０４は地面７０６に接続されている。マイクロプロセッサ７１０は、第２ループの第１端部７０２で電圧を測定し、スイッチ装置３００Ｃ、３００Ｄに関連した測定された電圧に基づいてシリアル入力／出力７１２（または適切な接続）を介して中央制御装置２００に信号を送信する。信号は中央制御装置２００に送信され、中央制御装置２００は、信号に基づいて各電気機器コントローラ４００Ａ、４００Ｂに制御コードを出力する構成であり、よって、第２ループの第１端部７０２で測定された特有な電圧を構成する。

まとめると、電気制御システムおよび方法は、いくつかの実施形態において、以下の利点を提供する。
（１）照明器具回路を配線するために必要なケーブルが短くなる。それは、稼働スイッチ配線または多条ケーブルを壁のくぼみに設置したり、または長いマルチコアケーブルの延長部を中心部に戻す必要がなくなるので、電気回路を設置しやすくなる。
（２）本質的に安全な単心ケーブルは各スイッチ装置に配線をとっているので、やはり、先行技術システムと比べて必要とされるケーブルが短い。さらに、複数のケーブルがあればスイッチとの接続は難しくない。
（３）照明器具回路を配線するために必要な時間が減る。それは、主電力はスイッチではなく、照明器具のみに配線をとっているためである
（４）ループは簡単なアナログ信号を用いる。
（５）スイッチ装置は、異なる電気機器または複数の電気機器を制御するよう簡単に再構成できる。
（６）スイッチ装置は本質的に安全である。
（７）システムは、照明器具等の単体の電気機器ならびに散水システム、冷却および暖房電気機器、ホームシアター、ムード照明等の複合体の電気機器まで制御できる構成である。

本発明の様々な実施形態の上述の説明は、当業者に説明することを目的に提供される。
唯一の開示された実施形態として、発明を決定的にし、制限する意図ではない。前述のとおり、本発明の多数の代替および変動は、上記技術の当業者にとっては明白である。よって、いくつかの代替実施形態が具体的に論じられたが、他の実施形態は当業者にとって明白または比較的簡単に実施できる。よって、本特許明細書は、本明細書において論じられた本発明および発明の範囲内において本発明を記載する他の実施形態におけるすべての変更、修正、変動を包含する。

Claims (20)

1. 中央制御装置と、
   第１端部および第２端部を備えたループを形成する直列に接続された１つ以上のスイッチ装置と、
   前記ループの前記第１端部および前記第２端部は前記中央制御装置と通信を行い、
   それぞれの電気機器に接続され、前記中央制御装置と通信を行う１つ以上の電気機器コントローラと
   １つ以上の前記電気回路パラメータは前記ループの前記第１端部にて測定され、
   前記中央制御装置は前記１つ以上の電気回路パラメータに関連した制御コードを前記１つ以上の電気機器コントローラに送信する
   を備えることを特徴とする電気機器を制御する電気制御システム。
2. 前記電気回路パラメータは１つ以上の電圧であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 各１つ以上の前記電圧はそれぞれのスイッチ装置の作動に関連することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. １つ以上の前記電圧は連続で測定されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記連続電圧は所定時間内に測定されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記ループの前記第１端部に接続された定電流源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記ループの前記第２端部は接地されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 各１つ以上の前記スイッチ装置は抵抗器を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 各１つ以上の前記スイッチ装置は特有であることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記定電流源の定電流が前記抵抗器を通り、前記ループ内を電圧が誘導するので、各１つ以上の前記電圧がループの第１端部で測定されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
11. 各スイッチ装置は前記抵抗器に接続されたモメンタリ単極双投スイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム
12. 前記単極双投スイッチの第１位置は通常閉じていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記単極双投スイッチが第２位置になったとき前記抵抗器が切り替わることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記制御コードは識別コードおよび／または機能コードを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
15. 前記識別コードは前記機能コードより前に送信されることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 前記機能コードと前記識別コードは同一であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
17. 前記ループの前記電圧は本質的に安全な低電圧であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
18. 直列に接続された１つ以上のスイッチ装置を備えるループの第１端部で１つ以上の電気回路パラメータを測定するステップと、
    １つ以上の前記電気回路パラメータに関した制御コードを判定するステップと、
    １つ以上の前記電気機器コントローラに前記制御コードを送信するステップと、
    １つ以上の前記電気機器コントローラで前記制御コードを受信するステップと、
    制御コードに従って、電気機器コントローラに接続された電気機器を制御するステップ
    を備えることを特徴とする電気機器を制御する電気制御方法。
19. 前記電気回路パラメータは１つ以上の電圧であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. １つ以上の前記各電圧は前記各スイッチ装置の作動に関連することを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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