JP2023094212A - 通信アダプタ - Google Patents
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Abstract
Description
冷凍装置を接続可能な第1接続部と、
情報収集機器を接続可能な第2接続部と、
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して電力供給を受ける制御部と、
前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知する第1検知部と、
前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知する第2検知部と
を含み、
前記制御部は、前記第1検知部又は前記第2検知部の検知結果に応じて、前記冷凍装置又は前記情報収集機器から電力供給を受けるように切り換える、通信アダプタが提供される。
前記第2検知部は、前記第2接続部の電圧値若しくは電流値、又は、前記情報収集機器の通信状態に基づいて、前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知してもよい。
前記第1検知部は、前記第1接続部の電圧値に基づいて、前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知してもよい。
前記冷凍装置は空調機であり、
前記制御部は、前記第1検知部が前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知しているとともに、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しているときには、前記情報収集機器から電力供給を受けるように制御してもよい。
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して供給される電流を制限する電流制限部をさらに含み、
前記制御部は、前記冷凍装置から電力供給を受けるときよりも、前記情報収集機器から電力供給を受けるときの方が前記電流制限部の電流制限量を小さくしてもよい。
前記情報収集機器と前記制御部との間に設けられ、前記情報収集機器から入力される情報のデータ形式を変換して前記制御部に出力する通信インターフェイスをさらに含み、
前記制御部は、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しておらず、かつ、前記冷凍装置から電力供給を受けるときは、前記通信インターフェイスへの電力供給を遮断してもよい。
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して電力供給を受けて蓄電する蓄電部と、
前記第1接続部と前記制御部との間に設けられ、前記冷凍装置による電力供給を遮断可能な遮断スイッチと
をさらに含み、
前記制御部は、
前記第1検知部が前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知しているとともに、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しているときは、前記遮断スイッチを遮断状態にして前記情報収集機器から電力供給を受け、
前記情報収集機器による電力供給を受けないときは、前記冷凍装置による電力供給を受けるように前記遮断スイッチを導通状態に切り替えてもよい。
前記制御部に接続される通信部と、
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して前記冷凍装置又は前記情報収集機器から電力供給があるかどうかを検知する第3検知部をさらに含み、
前記制御部は、前記第3検知部によって前記冷凍装置及び前記情報収集機器の両方から電力供給がないと検知されると、前記蓄電部から電力供給を受けて、電力供給が遮断されたことを前記通信部を介して外部の管理装置に通知してもよい。
図1は、通信アダプタ100の構成の一例を示す図である。図1には、通信アダプタ100の他に、室外機10、センサ20、室内機30、建物35、ネットワーク40、及びクラウドサーバ50を示す。
室外機10は、冷凍装置の一例であり、空気調和機の室外機である。冷凍装置は、通信アダプタ100の外部に位置する外部装置の一例である。ここでは、冷凍装置が一例として室外機10である形態について説明するが、室外機10に限られるものではなく、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、建物等における室内の冷房及び暖房を行う装置、又は、内部の冷蔵又は冷凍を行うショーケースのような装置であってもよい。
センサ20は、情報収集機器の一例である。情報収集機器は、通信アダプタ100の外部に位置する外部装置の一例である。センサ20は、一例として建物35の内部に設けられている。センサ20は、例えば、建物35の室内の温度、湿度、振動、音等を検出するセンサである。以下では、一例として、センサ20が建物35の室内の温度を検出するものとして説明する。
室外機10及びセンサ20は、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)形式のシリアル通信で通信アダプタ100とデータ通信を行う。
センサ20が通信アダプタ100に対して電力供給が可能な電力量(電力供給量)は、室外機10が通信アダプタ100に対して電力供給が可能な電力量(電力供給量)よりも多い。センサ20が通信アダプタ100に出力する電流量は、一例として220mAであり、室外機10が通信アダプタ100に出力する電流量は、一例として60mAである。
クラウドサーバ50は、外部の管理装置の一例であり、インターネット等のネットワーク40を通じて、通信アダプタ100の通信モジュール150とデータ通信が可能である。クラウドサーバ50は、1又は複数のコンピュータシステムによって実現され、例えば、室外機10及び複数の室内機30の稼働状況を表す稼働状況データ、又は、センサ20で取得された温度データを通信アダプタ100から受信する。また、クラウドサーバ50は、いずれかの室内機30の利用者のスマートフォン等の端末機から、いずれかの室内機30を遠隔的に操作する操作信号を受信し、ネットワーク40を介して通信アダプタ100に送信する。この結果、通信アダプタ100は、受信した操作信号を室外機10に伝送し、操作信号に応じて室外機10及び室内機30が駆動される。なお、クラウドサーバ50は、スマートフォン等の端末機からの室内機30の遠隔的な操作に対応していなくてもよい。
通信アダプタ100は、筐体100A、端子101A、端子101B、端子102A、端子102B、A/Dコンバータ103、遮断SW(switch)104、結合回路105、電圧検知部106、通信I/F(interface)107、及びロードSW(switch)108を含む。通信アダプタ100は、さらに、DC(Direct Current)/DCコンバータ110、電流制限回路120、及びEDLC(Electrical Double Layer Capacitor:電気二重層キャパシタ)130を含む。通信アダプタ100は、さらに、DC/DCコンバータ140、通信モジュール150、スイッチ回路160、LDO(Low Drop Out)170、マイコン(Micro Computer)180、及び電源電圧変換回路190を含む。
通信アダプタ100は、室外機10及びセンサ20の両方が接続されている場合には、センサ20から電力供給を受け、室外機10からは電力供給を受けない。室外機10よりもセンサ20の方が電力供給量が多いため、室外機10の負担を軽減するためである。また、通信アダプタ100は、室外機10のみが接続されている場合には室外機10から電力供給を受け、センサ20のみが接続されている場合にはセンサ20のみから電力供給を受ける。
端子101Aは、室外機10から電力供給を受ける端子であり、通信アダプタ100の外部では、ケーブル12の電源線12Aを介して室外機10の端子11Aに接続されている。端子101Aは、例えば、コネクタで実現される端子11Aに接続可能なコネクタである。なお、ここでは端子101Aがコネクタである形態について説明するが、端子101Aの代わりに、例えばケーブル12を直接的に接続可能な端子台を用いてもよい。この場合には、端子101Bについても端子台を代わりに用いればよい。
端子101Bは、室外機10及び複数の室内機30の稼働状況を表す稼働状況データが室外機10から入力されるデータ入力端子であり、通信アダプタ100の外部では、ケーブル12の通信線12Bを介して室外機10の端子11Bに接続されている。端子101Bは、例えば、コネクタで実現される端子11Bに接続可能なコネクタである。端子101Bは、通信アダプタ100の内部では、マイコン180の端子187に接続されており、稼働状況データをマイコン180に伝送する。
端子102Aは、センサ20から電力供給を受ける端子であり、通信アダプタ100の外部では、ケーブル22の電源線22Aを介してセンサ20の端子21Aに接続されている。端子102Aは、例えば、コネクタで実現される端子21Aに接続可能なコネクタである。なお、ここでは端子102Aがコネクタである形態について説明するが、端子102Aの代わりに、例えばケーブル22を直接的に接続可能な端子台を用いてもよい。この場合には、端子102Bについても端子台を代わりに用いればよい。
端子102Bは、センサ20から温度データが入力されるデータ入力端子であり、通信アダプタ100の外部では、ケーブル22の通信線22Bを介してセンサ20の端子21Bに接続されている。端子102Bは、例えば、コネクタで実現される端子21Bに接続可能なコネクタである。端子102Bは、通信アダプタ100の内部では、通信I/F107の入力端子に接続されており、温度データを通信I/F107に出力する。
筐体100Aは、一例として、A/Dコンバータ103、遮断SW104、結合回路105、電圧検知部106、通信I/F107、及びロードSW108を内蔵する樹脂製等のケースである。筐体100Aは、さらに、DC/DCコンバータ110、電流制限回路120、EDLC130、DC/DCコンバータ140、通信モジュール150、スイッチ回路160、LDO170、マイコン180、及び電源電圧変換回路190を内蔵する。筐体100Aは、通信モジュール150がネットワーク40を介してクラウドサーバ50と通信できるように構成されるとともに、端子101A、101B、102A、及び102Bを外部に露出させて保持する。
A/Dコンバータ103は、端子101Aに接続される入力端子103Aと、マイコン180の信号入力端子185Aに接続される出力端子103Bとを有する。A/Dコンバータ103は、室外機10から端子101Aから入力される電力の電圧値をデジタル値に変換して電圧信号としてマイコン180に出力する。
遮断SW104は、端子101Aに接続される入力端子104Aと、結合回路105のダイオード105Bのアノードに接続される出力端子104Bと、マイコン180に接続される制御端子104Cとを有し、マイコン180から入力される制御信号によって、導通状態と遮断状態とが切り替えられる。遮断SW104が遮断状態になると、端子101Aから入力される電力は、EDLC130及びマイコン180に供給されなくなる。
結合回路105は、ダイオード105A、105Bと、電源端子105A1とを有する。結合回路105は、室外機10及びセンサ20のいずれか一方から供給される電力を出力する回路である。ダイオード105A、105Bのアノードは、結合回路105の2つの入力端子であり、ダイオード105A、105Bのカソードは、結合回路105の出力端子である。
電圧検知部106は、端子102Aに接続される入力端子106Aと、マイコン180の信号入力端子185Aに接続される出力端子106Bとを有する。電圧検知部106は、一例として電圧コンパレータ回路で実現されており、マイコン180に検知信号を出力する。検知信号は、電圧検知部106の検知結果を表す。
通信I/F107は、端子102Bに接続される端子107Aと、マイコン180の端子187に接続される端子107Bと、ロードSW108に接続される制御端子107Cとを有し、ロードSW108から制御端子107Cに入力される切替信号によって電源のオン/オフが切り替えられる。通信I/F107は、一例としてRS485ドライバで実現可能であり、マイコン180との間で双方向の通信が可能である。通信I/F107は、電源がオンの状態において、センサ20から端子102Bに入力される温度データのデータ形式をシングルエンドから差動信号に変換してマイコン180に出力する。また、通信I/F107は、マイコン180から入力されるコマンド等のデータ形式を差動信号からシングルエンドに変換してセンサ20に出力する。
ロードSW108は、マイコン180の端子189に接続される入力端子108Aと、通信I/F107の制御端子107Cに接続される出力端子108Bとを有する。ロードSW108は、マイコン180から入力される制御信号に応じて、通信I/F107の電源のオン/オフを切り替える切替信号を出力する。ロードSW108は、端子102A、102Bにセンサ20が接続されているときには、切替信号で通信I/F107の電源をオンにする。通信I/F107が温度データのデータ形式をシングルエンドから差動信号に変換してマイコン180に出力できるようにするためである。また、ロードSW108は、端子102A、102Bにセンサ20が接続されていないときには、切替信号で通信I/F107の電源をオフにする。通信I/F107は、端子102A、102Bにセンサ20が接続されずに温度データが入力されていない状態においても、ある程度の電力を消費するため、消費電力を低減するためである。
DC/DCコンバータ110は、入力端子111及び出力端子112を有する。DC/DCコンバータ110は、結合回路105と、電流制限回路120及びスイッチ回路160との間に設けられている。より具体的には、入力端子111は結合回路105のダイオード105A及び105Bのカソードに接続され、出力端子112には、電流制限回路120の入力端子121とスイッチ回路160の入力端子161とが接続されている。DC/DCコンバータ110は、結合回路105を介して室外機10又はセンサ20から供給される電力の電圧値を昇圧して電流制限回路120及びスイッチ回路160に出力する。
電流制限回路120は、入力端子121、出力端子122、及び制御端子123を有する。電流制限回路120は、DC/DCコンバータ110とEDLC130との間に設けられている。より具体的には、電流制限回路120の入力端子121は、DC/DCコンバータ110の出力端子112に接続されており、電流制限回路120の出力端子122は、EDLC130の入出力端子131と、DC/DCコンバータ140の入力端子141とに接続されている。また、制御端子123は、マイコン180の制御端子184に接続されている。
図2は、電流制限回路120の構成を示す図である。電流制限回路120は、図1に示す入力端子121、出力端子122、及び制御端子123の他に、IC120A、FET(Field Effect Transistor)124、及び抵抗器R1、R2を有する。入力端子121、出力端子122、及び制御端子123は、DC/DCコンバータ110、EDLC130、マイコン180に接続されている(図1参照)。
EDLC130(図1参照)は、電流制限回路120とDC/DCコンバータ140との間の電力伝送路に接続される入出力端子131を有する。入出力端子131は電流制限回路120の出力端子122と、DC/DCコンバータ140の入力端子141とに接続されている。また、入出力端子131は、マイコン180の端子186にも接続されている。EDLC130は、電流制限回路120から供給される直流電力を蓄電する。EDLC130の出力電圧は、EDLC130が蓄電する電荷量に比例する。EDLC130の出力電圧は、マイコン180の端子186にも監視用に入力されており、マイコン180によって監視される。
DC/DCコンバータ140(図1参照)は、入力端子141、出力端子142、及び端子143を有する。DC/DCコンバータ140は、電流制限回路120と、EDLC130と、通信モジュール150と、スイッチ回路160と接続されている。より具体的には、入力端子141は、電流制限回路120の出力端子122と、EDLC130の入出力端子131とに接続され、出力端子142は、通信モジュール150の電力入力端子151と、スイッチ回路160の入力端子162とに接続されている。
通信モジュール150(図1参照)は、DC/DCコンバータ140の出力側に設けられている。通信モジュール150は、電力入力端子151と通信端子152とを有する。電力入力端子151は、DC/DCコンバータ140の出力端子142に接続され、通信モジュール150が動作するために必要な直流電力が入力される。通信端子152は、通信用のI/F(Interface)であり、マイコン180の通信端子181に接続され、マイコン180との間でデータの入出力を行う。稼働状況データ及び温度データは、マイコン180の通信端子181から通信端子152に入力される。
スイッチ回路160(図1参照)は、DC/DCコンバータ110とLDO170との間に設けられるとともに、DC/DCコンバータ140とLDO170との間に設けられる。スイッチ回路160は、入力端子161、入力端子162、出力端子163、及び制御端子164を有する三端子スイッチである。スイッチ回路160は、一例として、2つの逆流防止機能付きのLDOによって構成される。入力端子161は、DC/DCコンバータ110の出力端子112に接続され、入力端子162は、DC/DCコンバータ140の出力端子142に接続される。出力端子163は、LDO170の入力端子171に接続され、制御端子164は、マイコン180の制御端子182に接続されている。
LDO170(図1参照)は、スイッチ回路160とマイコン180との間に設けられている。LDO170は、入力端子171と出力端子172とを有する。入力端子171は、スイッチ回路160の出力端子163に接続され、出力端子172は、マイコン180の電源端子183に接続されている。LDO170は、DC/DCコンバータ110と、DC/DCコンバータ140とのいずれか一方から供給される直流電力の電圧値をマイコン180用の電源電圧に低下させて出力する。
マイコン180(図1参照)は、通信アダプタ100の全体の制御を行う制御部である。マイコン180は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、入出力インターフェイス、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
電源電圧変換回路190(図1参照)は、入力端子191及び出力端子192を有する。入力端子191は、結合回路105のダイオード105A及び105Bのカソード(結合回路105の出力端子)に接続されており、出力端子192は、マイコン180の信号入力端子185に接続されている。電源電圧変換回路190は、一例としてリセットIC(Integrated Circuit)で構成され、結合回路105の出力端子における直流電力の電圧値を監視し、電圧値に応じた信号レベルの電圧監視信号をマイコン180に出力する。電源電圧変換回路190は、結合回路105の出力端子における直流電力の電圧値が所定値よりも大きいときは、Hレベルの電圧監視信号を出力し、直流電力の電圧値が所定値以下のときは、Lレベルの電圧監視信号を出力する。
マイコン180は、一例として、電力供給源を選択するために、通信アダプタ100に室外機10又はセンサ20が接続されていることを次のように判定する。
マイコン180は、電源電圧変換回路190の出力端子192から入力される電圧監視信号に基づいて、通信アダプタ100に対して電力供給が行われているかどうかを判定する。電圧監視信号は、結合回路105から出力される直流電力の電圧値に応じて信号レベルが変化する。電圧監視信号は、結合回路105から出力される直流電力の電圧値が所定値よりも大きいときはHレベルであり、結合回路105から出力される直流電力の電圧値が所定値以下のときはLレベルである。マイコン180は、電圧監視信号がLレベルになると、電力供給の遮断が発生したことを検知する。
マイコン180は、電力供給の遮断が発生していない通常時には通常モードで動作し、通信モジュール150に、一定時間間隔で、ネットワーク40を介して、稼働状況データ及び温度データをクラウドサーバ50に送信させる。マイコン180は、電力供給の遮断が発生しているかどうかを電圧監視信号の信号レベルに基づいて検知する。マイコン180は、一定時間間隔で稼働状況データ及び温度データを受け取り、受け取った稼働状況データ及び温度データを一定時間蓄積し、蓄積した稼働状況データ及び温度データを圧縮して通信モジュール150に伝送する。
マイコン180は、通常時には、スイッチ回路160の入力端子161と出力端子163とが接続するように、制御端子182から制御端子164に制御信号を出力する。この場合には、室外機10又はセンサ20から供給される電力は、結合回路105、DC/DCコンバータ110、スイッチ回路160の入力端子161及び出力端子163、及びLDO170を経由して、マイコン180の電源端子183に供給される。結合回路105から、DC/DCコンバータ110、スイッチ回路160の入力端子161及び出力端子163、及びLDO170を経由して、電源端子183に至る電力供給ラインは、第1電力供給ラインの一例である。第1電力供給ラインは、EDLC130を経由せずにマイコン180に電力供給を行う電力供給ラインである。
図3は、マイコン180が電力供給源を選択するために行う処理を表すフローチャートである。図3に示す処理は、マイコン180が通常モードで動作しているときに行う処理である。
図4は、マイコン180が電力供給の遮断の発生を監視する処理を表すフローチャートである。マイコン180は、以下のような処理を実行する。
以上のように、通信アダプタ100は、室外機10を接続可能な端子101Aと、センサ20を接続可能な端子102Aとを含む。また、通信アダプタ100は、端子101A又は端子102Aを介して電力供給を受けるマイコン180と、端子101Aへの室外機10の接続を検知するA/Dコンバータ103と、端子102Aへのセンサ20の接続を検知する電圧検知部106とをさらに含む。マイコン180は、A/Dコンバータ103又は電圧検知部106の検知結果に応じて、室外機10又はセンサ20からの電力供給を切り替える。
<マイコン180が電力供給源の選択と電流制限量の設定とを行う処理>
図5は、マイコン180が電力供給源を選択するために行う処理を表すフローチャートである。図5に示す処理は、マイコン180が通常モードで動作しているときに行う処理である。図5に示す処理のうち、図3に示す処理と同一の処理には、同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。図5に示す処理は、図3におけるステップS3とS4の間にステップS3Aを追加するとともに、図3におけるステップS7とS8の間にステップS7Aを追加した処理である。
20 センサ (情報収集機器の一例)
100 通信アダプタ
101A 端子 (接続部及び第1接続部の一例)
102A 端子 (接続部及び第2接続部の一例)
103 A/Dコンバータ (第1検知部の一例)
104 遮断SW (遮断スイッチの一例)
105 結合回路
106 電圧検知部 (第2検知部の一例)
107 通信I/F (通信インターフェイスの一例)
108 ロードSW
110 DC/DCコンバータ
120 電流制限回路
130 EDLC
140 DC/DCコンバータ
150 通信モジュール
160 スイッチ回路
170 LDO
180 マイコン
190 電源電圧変換回路 (第3検知部の一例)
Claims (8)
- 冷凍装置を接続可能な第1接続部と、
情報収集機器を接続可能な第2接続部と、
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して電力供給を受ける制御部と、
前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知する第1検知部と、
前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知する第2検知部と
を含み、
前記制御部は、前記第1検知部又は前記第2検知部の検知結果に応じて、前記冷凍装置又は前記情報収集機器から電力供給を受けるように切り換える、通信アダプタ。 - 前記第2検知部は、前記第2接続部の電圧値若しくは電流値、又は、前記情報収集機器の通信状態に基づいて、前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知する、請求項1に記載の通信アダプタ。
- 前記第1検知部は、前記第1接続部の電圧値に基づいて、前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知する、請求項1又は2に記載の通信アダプタ。
- 前記冷凍装置は空調機であり、
前記制御部は、前記第1検知部が前記第1接続部への前記空調機の接続を検知しているとともに、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しているときには、前記情報収集機器から電力供給を受けるように制御する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信アダプタ。 - 前記第1接続部又は前記第2接続部を介して供給される電流を制限する電流制限部をさらに含み、
前記制御部は、前記冷凍装置から電力供給を受けるときよりも、前記情報収集機器から電力供給を受けるときの方が前記電流制限部の電流制限量を小さくする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信アダプタ。 - 前記情報収集機器と前記制御部との間に設けられ、前記情報収集機器から入力される情報のデータ形式を変換して前記制御部に出力する通信インターフェイスをさらに含み、
前記制御部は、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しておらず、かつ、前記冷凍装置から電力供給を受けるときは、前記通信インターフェイスへの電力供給を遮断する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信アダプタ。 - 前記第1接続部又は前記第2接続部を介して電力供給を受けて蓄電する蓄電部と、
前記第1接続部と前記制御部との間に設けられ、前記冷凍装置による電力供給を遮断可能な遮断スイッチと
をさらに含み、
前記制御部は、
前記第1検知部が前記第1接続部への前記冷凍装置の接続を検知しているとともに、前記第2検知部が前記第2接続部への前記情報収集機器の接続を検知しているときは、前記遮断スイッチを遮断状態にして前記情報収集機器から電力供給を受け、
前記情報収集機器による電力供給を受けないときは、前記冷凍装置による電力供給を受けるように前記遮断スイッチを導通状態に切り換える、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信アダプタ。 - 前記制御部に接続される通信部と、
前記第1接続部又は前記第2接続部を介して前記冷凍装置又は前記情報収集機器から電力供給があるかどうかを検知する第3検知部をさらに含み、
前記制御部は、前記第3検知部によって前記冷凍装置及び前記情報収集機器の両方から電力供給がないと検知されると、前記蓄電部から電力供給を受けて、電力供給が遮断されたことを前記通信部を介して外部の管理装置に通知する、請求項7に記載の通信アダプタ。
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