JP3720317B2 - 人体検知センサー付き自動スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体から放射される熱線を検出して、照明器具などの負荷をオンオフさせる２線式配線器具の人体検知センサー付き自動スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人体検知センサー付き自動スイッチとしては、所定の検知領域において、人体から放射される赤外線をレンズにより集光し、その焦点に焦電センサーと呼ばれる人体検知センサーを配設して、該センサーの出力を数千倍に増幅した人体検知信号にて、負荷（例えば照明負荷）のオンオフ制御を行うものがあった。この人体検知センサー付き自動スイッチは、玄関や廊下などの壁面に配設され、人の出入りや往来を検知して、自動的に照明負荷を点灯，消灯させるのに使用されている。このため、センサー回路の出力を数千倍に増幅し人体検知信号として取り出すセンサー回路駆動用直流電源としては十分に安定化しておく必要があった。すなわち、電源電圧が少しでも微妙に変化すると、それが増幅されて出力されてしまい、人体通過を正確に検知できなくなってしまう。従って、センサー回路の駆動用直流電源を十分安定化しておく必要がある。また、照明負荷のオンオフ制御は、通常、人体検知信号に基づいてタイマー手段の限時動作を開始し、予め決めた所定時間だけ照明負荷をオンにした後オフさせるようにしてある。このため、前記直流電源は、タイマー手段を動作させるための駆動電源としても用いられている。
【０００３】
制御用直流電源を得る方法としては、専用の直流電源回路を用意する４線式と、負荷と直列に接続し、負荷を点灯させない範囲で直流電源を得る２線式があった。前者の場合は、配線工事に手間がかかるという問題があり、後者の２線式の場合は、負荷の照明器具として蛍光灯を選択した場合、点灯方式にはグロー放電式，電子スタータ式，インバータ式等種々あるが、いずれの点灯方式でも、負荷消灯（オフ）時に、交流電源電圧を整流した電圧をスタータ回路を経由して直流電源回路（レギュレータ）前段の充電用コンデンサに充電しなければならず、充電電流を流し過ぎると負荷が点灯してしまうので、消灯時に一定以上の電流を流せない制約があった。
【０００４】
このため、配線工事が簡単な２線式人体検知センサー付き自動スイッチの負荷としては白熱灯に限られていた。これは、白熱灯では、消灯時でも、抵抗値の高いフィラメントを通して直流電源前段の充電用コンデンサに必要な電流を流しても点灯するには至らず消灯状態を維持できるためである。
【０００５】
従来の２線式の人体検知センサー付き自動スイッチは、特開2000-357443号公報の図２７に記載されているように、交流電源ＡＣと照明負荷Ｌと直流電源回路が直列に接続し、消灯時には整流回路ＤＢ１を介し、さらに、第１のスイッチ要素Ｑ1、小容量の充電用コンデンサＣ1，第２のスイッチ要素Ｑ2、レギュレータ前段の充電用コンデンサＣ2を含む駆動回路１０２を介して直流電源回路（レギュレータ）１０４に整流電圧を供給し、負荷点灯時には、トライアックTRACがオンしておりカレントトランスＣＴの２次側電圧を整流し、レギュレータ前段の充電用コンデンサＣ2を介して直流電源回路（レギュレータ）１０４に整流電圧を供給している。そして、制御用ＩＣ１０３は、直流電源回路１０４により電源電圧が供給され、消灯時にも駆動回路１０２を制御して充電用コンデンサＣ2への充電を行わせる制御を行う一方、人体検知センサー１０７にて人体を検知した時にはトライアックTRACをオンにする制御を行い、負荷Ｌを点灯させる。
【０００６】
上記公報では、負荷消灯時に、マイクロコンピュータで構成される制御用ＩＣ１０３を使って時分割的に充電電流を取り込み、負荷となる種々の点灯方式の蛍光灯照明器具に関係なく、直流電源を十分に安定化することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開2000-357443号公報（第８−９頁、図２７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、カレントトランス（ＣＴ）が必要なこと、また複雑な駆動回路及び制御用ＩＣ（マイコン）が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、照明負荷を特定の器具に選定することなく、低コストで非常に簡単な回路構成で照明器具をオンオフ制御できる２線式の人体検知センサー付き自動スイッチを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電源の負荷と直列に接続して該負荷をオンオフ制御する電源スイッチ回路と、この電源スイッチ回路のトライアックと並列に構成される直流変換用の整流回路と、この整流回路からの整流電圧を安定直流電圧に変換するレギュレータと、人体のセンサー回路と明るさセンサー及びタイマー回路を有して構成される制御部と、を具備し、前記制御部からの出力信号により前記電源スイッチ回路のオンオフ駆動制御を行う２線式人体検知センサー付き自動スイッチに於いて、前記整流回路の出力側と前記レギュレータとの間に、ドレインが電流制限用の入力抵抗を介して前記整流回路の出力端子に接続し、ソースがバイアス抵抗を介してゲートに接続し、前記負荷のオフ状態で前記ドレインとソース間が連続的に導通して前記ソースより前記バイアス抵抗を介して一定電流を出力するジャンクション型ＦＥＴによる定電流回路を設け、前記負荷がオフ時に前記定電流回路の出力電流に基づき前記制御部に所定の直流電源電圧を連続して供給するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、人体検知センサーからの微弱な信号を増幅するセンサー回路に対して、レギュレータより安定化した直流電源電圧を供給することができ、センサー回路が電源電圧が不安定であることに起因して誤動作することがない。しかも、負荷オフ時にも、センサー回路に電源電圧を絶えず供給しておく必要があるが、ジャンクション型ＦＥＴによる定電流回路を用いることにより負荷オフ時の消費電流を抑えて（例えば１ｍＡ以下の電流に）、しかも負荷をオンさせることなくセンサー回路を動作させることができる。
定電流回路を構成するジャンクション型ＦＥＴでは、ゲート・ソース間電圧を−１Ｖにすると、ドレイン電流は１ｍＡとなる（図２参照）。ゲート・ソース間に１ｋΩの抵抗を接続すると、この抵抗の両端の電圧降下は１Ｖとなり、ゲートがソースに対して−１Ｖと設定できる。負荷として照明負荷を用いた場合、負荷オフ状態において、１ｍＡでは、交流電源に直列に接続するどんな照明負荷（例えばどの方式の蛍光灯照明器具）であっても、照明負荷がオンすることがない。従って、ジャンクション型ＦＥＴを用いた定電流回路によって、負荷のインピーダンスに拘らずしかも負荷をオンさせることなく一定の電流を安定して得ることができる。
このように、照明負荷がオフ状態（即ち電源スイッチ回路がオフの時）であっても、交流電源から負荷，電源スイッチ回路及び定電流回路を通して微小な一定電流を絶えず流し、その出力電流に基づいた電圧をレギュレータに供給して安定化した電圧（例えば５Ｖ）を出力することができる。その結果、照明負荷の消灯中、このレギュレータからの安定化電圧が、直流電源電圧として人体検知センサーのセンサー回路を含む制御部に供給できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態の人体検知センサー付き自動スイッチを示す回路図である。
【００１９】
図１において、人体検知センサー付き自動スイッチは、交流電源ＡＣに直列的に接続された負荷としての照明器具12と、交流電源ＡＣにより安定化した直流電源を得るための電源回路11と、この電源回路11からの安定化電圧を電源として動作し、人体検知センサー16を含み、その出力を増幅し人体の熱線を検知するセンサー回路15と、センサー回路15で人体を検知したときに、電源回路11からの安定化電圧を電源としてタイマー動作するタイマー回路21と、周囲の明るさを検出（測定）する明るさセンサー回路19と、人体検知センサー16に基づいた点灯か、人体検知センサー16に関係なく常時点灯か常時消灯かを設定可能な点灯モード設定部23と、を有して構成されている。明るさセンサー回路19及び点灯モード設定部23についても電源回路11からの安定化電圧を電源として動作する。
【００２０】
電源回路11には、交流電源（ＡＣ）１００Ｖの電源入力端子０，１が設けられている。交流電源ＡＣの一端と電源回路11の交流入力端子１との間には照明器具12が負荷として接続しており、交流電源ＡＣの他端は電源回路11の交流入力端子０に接続している。
【００２１】
交流入力端子１は全波整流ダイオードブリッジＤＢの一方の交流入力端ａに接続し、前記交流入力端子０は雑音防止コイルＬ及びトライアックＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ1を介して全波整流ダイオードブリッジＤＢのもう一方の交流入力端子ｂに接続している。
【００２２】
前記交流入力端子１はバリスター等のサージ吸収素子ＺＮＲとコンデンサＣ1との並列回路を介して交流入力端子０に接続している。また、前記交流入力端子１はトライアックＴＲＡＣの主電極Ｔ1−Ｔ2間と雑音防止コイルＬを介して交流入力端子０に接続している。
【００２３】
全波整流ダイオードブリッジＤＢの正極側整流出力端子（＋）はＰＮＰトランジスタＱ22のエミッタ・コレクタを介し定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側に接続している。この定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側は後述のレギュレータ１４の電源入力端子ＶＩＮに接続している。定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路は、レギュレータ用の直流電源電圧を生成する電圧発生手段を構成している。
【００２４】
定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の−極側は全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子に接続している。この全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子を以下、基準電位点（グランド）と呼び、符号ＧＮＤを付して表す。
【００２５】
前記のトライアックＴＲＡＣ，全波整流ダイオードブリッジＤＢ，トランジスタＱ22，及びトランジスタＱ23は、前記交流電源ＡＣから照明器具12への電力供給をオン・オフするための電源スイッチ回路を構成している。すなわち、電源スイッチ回路は、そのトランジスタＱ23のオンオフがタイマー回路21からのタイマー信号を含む点灯制御信号によって制御されることで、トランジスタＱ22がオンオフされ、トライアックＴＲＡＣがオンオフ制御され、前記交流電源ＡＣから照明器具12への電力供給をオンオフすることができる構成となっている。
【００２６】
ＰＮＰトランジスタＱ22のエミッタ・ベース間には抵抗Ｒ4が接続され、ベースは抵抗Ｒ5を介しさらにトランジスタＱ23のコレクタ・エミッタを通して全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子（即ち基準電位点）に接続している。トランジスタＱ23のベース・エミッタ間には、抵抗Ｒ7とコンデンサＣ3の並列回路が接続している。トランジスタＱ23のベースには、タイマー回路21から点灯モード設定部23を介して送出される点灯制御電圧が抵抗Ｒ6と抵抗Ｒ7で分割されて供給されるようになっている。
【００２７】
また、全波整流ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子は電流制限用の入力抵抗Ｒ2を介しジャンクション型ＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ21のドレインDに接続し、ソースSはバイアス抵抗Ｒ3を介してゲートGに接続しかつ定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側に接続している。バイアス抵抗Ｒ3は、そこにドレイン電流ＩDが流れることによってゲートＧに対してゲート・ソース間のバイアス電圧を与えるためのものである。ＦＥＴＱ21のゲートGはトランジスタＱ22のコレクタにも接続している。この入力抵抗Ｒ2，ジャンクション型ＦＥＴＱ21及びバイアス抵抗Ｒ3の回路は定電流回路13を構成している。
【００２８】
定電流回路13では、ＦＥＴＱ21はゲートGとソースS間の電位差が０の時最大のドレイン電流ＩDが流れ、しかもゲート・ソース間電位差ＶGSがマイナスになるほどドレイン電流ＩDが抑制される特性を有しているので、交流電源ＡＣ投入時の初期状態で、負荷オフ時（このときトランジスタＱ23，Ｑ22がオフである）には、交流電源ＡＣの交流電源電圧が、負荷である照明器具12，全波整流ダイオードブリッジＤＢ，抵抗Ｒ2を通り、ＦＥＴＱ21のドレインＤに加えられかつゲート・ソース間電圧ＶGSが０なので、ＦＥＴＱ21は導通してドレイン電流ＩDが流れるが、ゲート・ソース間抵抗Ｒ3による電圧降下ＶGSが適宜の値のところで一定電流に規定されて流れることになる。その結果、負荷オフ状態では、交流電源ＡＣから微小な一定電流（例えば１ｍＡ）が絶えず定電流回路13を通して電圧発生手段のコンデンサＣ2を充電するように流れる。
【００２９】
図２は、定電流回路１３のジャンクション型ＮチャネルＦＥＴのＩＤ−ＶＧＳ特性を示している。図２から、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳ＝−１とすると、ドレイン電流ＩＤは１ｍＡとなる。このポイントには、周囲温度Ｔａの変化に対する、３本のＩＤ−ＶＧＳ特性曲線が交差しているので、周囲温度Ｔａの変化に関係なく最も安定していることになる。このため、ソースＳに抵抗Ｒ３として１ＫΩを接続すると、この抵抗の両端の電圧降下が１Ｖになり、ゲートＧがソースＳに対し−１Ｖに設定できる。
【００３０】
従って、定電流回路13を介し、負荷である照明器具12を通過した電圧の如何に拘わらず常に１ｍＡの電流がコンデンサＣ2（例えば４７０μＦ）を充電することが分る。
【００３１】
つまり、定電流回路13では、負荷オフ状態（このときトランジスタＱ23，Ｑ22がオフである）で、ＦＥＴＱ21は回路的には非常に大きな抵抗に相当し、しかもゲート・ソース間抵抗Ｒ3の存在で照明器具12の負荷インピーダンスに拘らず一定電流を流すことができる。換言すれば、定電流回路13は、交流電源ＡＣより定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２による電圧発生手段に、微小ではあるが一定な充電電流を供給する電流供給手段を構成している。
【００３２】
コンデンサＣ２の充電電圧は低損失のレギュレータ14の入力電源電圧となる。レギュレータ14は、電源電圧入力端子ＶINと、電源電圧出力端子ＶOUTと、コントロール端子Ｃと、グランド端子Ｇと、ノイズ端子Ｎを有しており、製品としては例えば東芝製のもので、出力電圧が２．７、２．８、３．０、３．３、４．５、５．０Ｖ（精度±２．５％）の６種類、入出力間電圧差が０．１３Ｖと低損失のレギュレータが販売されている。
【００３３】
従って、上記の電源回路11では、次のように動作する。
点灯モード設定部23からハイレベル（例えば５Ｖ）の点灯制御信号が出力され、抵抗Ｒ6と抵抗Ｒ7の接続点に供給されると、トランジスタＱ23がオンし、トランジスタＱ22がオンして、交流電源ＡＣから照明器具12，全波整流ダイオードＤＢ，抵抗Ｒ4，抵抗Ｒ5，トランジスタＱ23のコレクタ・エミッタ路，全波整流ダイオードＤＢ，抵抗Ｒ1，雑音防止コイルＬを通して全波整流電流が流れ、ＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ1に生ずる電圧降下のレベルが一定値を越えると、トライアックＴＲＡＣがオンし（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ＡＣから照明器具12及びトライアックＴＲＡＣを通して交流電流が流れ、照明器具12が点灯することになる。この場合（トランジスタＱ23がオンのとき）、全波整流電圧のゼロクロス付近の短期間（ゼロクロス近辺期間）では、ゲート抵抗Ｒ1の電圧降下が一定値に達せずＴＲＡＣはオンせず、そのゼロクロス近辺期間は全波整流ダイオードＤＢを通過した電圧はトランジスタＱ22を通して前記コンデンサＣ2を充電するのに使用される。コンデンサＣ2の充電電圧はレギュレータ14の入力電源電圧として電源電圧入力端子ＶINに供給され、レギュレータ14の出力端子ＶOUTからは安定化電圧ＶDとなって出力される。従って、照明負荷12の点灯中は、このようにして得られた安定化電圧ＶDが人体検知センサーのセンサー回路15、明るさセンサー回路19、タイマー回路21及び点灯モード設定部23に直流電源として供給される。
【００３４】
点灯モード設定部23からローレベル（例えば０Ｖ）の信号が出力されると、トランジスタＱ23がオフし、トランジスタＱ22がオフして、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。
【００３５】
しかしながら、前述したように、照明器具12がオフ状態（すなわち、トランジスタＱ23，Ｑ22，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Ａから照明負荷12，全波整流ダイオードブリッジＤＢ及び定電流回路13を通して電圧発生手段である定電圧ダイオードＺＤ及びコンデンサＣ2に微小な一定電流を絶えず流して充電し、その充電電圧をレギュレータ14に供給して低損失で安定化した電圧（例えば５Ｖ）ＶDを出力することができる。従って、照明負荷12の消灯中、このレギュレータ14からの安定化電圧ＶDが、人体検知センサーのセンサー回路15、明るさセンサー回路19、タイマー回路21及び点灯モード設定部23に直流電源として供給される。
【００３６】
センサー回路15は、人体検知センサー16と、そのセンサー出力を数千倍に増幅する増幅部17と、増幅したセンサー信号の変動をウインドウコンパレータを用いて検出する検出部18と、を有して構成されている。
【００３７】
人体検知センサー16は、前方に集光レンズを配した焦電センサーと呼ばれるセンサーで構成され、人体から放射される熱線である赤外線を検出し、微弱な電圧として出力することができる。人体検知センサー16は第１〜第３の３本の端子を備えており、第１の端子には前記レギュレータ14の出力電圧を抵抗Ｒ8を介して接続し、第２の端子には基準電位ＧＮＤのラインが接続し、第３の端子からは、熱線を検出した時にこれに対応した微弱な検知電圧がセンサー出力として出力される。センサー出力は、抵抗Ｒ9と、抵抗Ｒ10及びコンデンサＣ6の並列回路からなる入力回路を経てオペアンプＯＰ1，コンデンサＣ8，Ｃ7，抵抗Ｒ12，Ｒ11からなる第１段増幅部で増幅され、さらに抵抗Ｒ13，コンデンサＣ9，オペアンプＯＰ2，コンデンサＣ10，抵抗Ｒ14からなる第２段増幅部で増幅されることによって数千倍に増幅される。
【００３８】
そして、増幅部17の増幅出力は、検出部18に入力される。検出部18は、前記安定化電圧ＶDと基準電位ＧＮＤ（＝０Ｖ）との間に抵抗Ｒ15，ダイオードＤ1，Ｄ2，抵抗Ｒ16を直列接続し、抵抗Ｒ15とダイオードＤ1の接続点から第１の閾値Ｖref1を取り出し、ダイオードＤ2と抵抗Ｒ16の接続点から第２の閾値Ｖref2〔＝Ｖref1−２×Ｄ1（又はＤ2）の順方向電圧 〕を取り出し、第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2をそれぞれ２つのコンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各＋入力端子，−入力端子に比較基準電圧として入力し、コンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各−入力端子，＋入力端子を共通に接続して、その共通入力端子に増幅部17からの増幅出力を入力し、コンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各出力端をそれぞれダイオードＤ3，Ｄ4を介してＰＮＰ形トランジスタＱ24のベースに共通接続し、Ｑ24のコレクタを抵抗Ｒ19を介して安定化電圧ＶDラインに接続し、Ｑ24のエミッタを基準電位ＧＮＤラインに接続する構成となっている。
【００３９】
図３はウインドウコンパレータによる検出部18の動作を説明するものである。検出部18の入力として、前段の増幅部17の出力を入力している。この入力は人体を検知しない場合は電源電圧ＶDの略中間レベルの信号となるように設定してあり、該中間レベルの信号の上下にそれぞれ第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2が設定されている。人体が人体検知センサー16の受光面に略対向した位置を通過すると、人体の移動に伴い、低周波数（１Ｈｚ位）の交流信号が人体検知センサー16で検出され、さらに増幅部17で増幅されて、図３(a)に示すように前記中間レベルを中心として振動する波形となって出力され、検出部18に入力される。検出部18では、２つのコンパレータＯＰ3，ＯＰ4からの出力がそれぞれ第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2と比較され、入力電圧が閾値Ｖref1以上、またはＶref2以下のときはコンパレータＯＰ3，ＯＰ4のいずれの一方の出力端からはローレベル信号が出力され、ダイオードＤ3又はＤ4の一方を通してトランジスタＱ24のベースに入力されるためＱ24はオンし、トランジスタＱ24のコレクタからはセンサー検知信号として図３(b)のようにローレベル電圧（＝０Ｖ）が出力される。
【００４０】
また、検出部18の入力電圧が第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2の間（すなわちＶref1＜検出部18の入力電圧＜Ｖref2）のときはコンパレータＯＰ3，ＯＰ4のどちらの出力端からもハイレベル信号が出力され、ダイオードＤ3，Ｄ4の両方がオフするので、トランジスタＱ24はオフし、トランジスタＱ24のコレクタからはセンサー検知信号として図３(b)のようにハイレベル電圧（＝ＶD）が出力される。
【００４１】
次に、明るさセンサー回路19，タイマー回路21及び点灯モード設定部23について説明する。明るさセンサー回路19とタイマー回路21の部分は、前記検出部18からのセンサー検知信号をロジックＩＣを用いて周辺の明るさを検出する明るさセンサーの検知信号との論理をとってタイマーＩＣ22を動作させるものである。
【００４２】
明るさセンサー回路19は、安定化電圧ＶDラインと基準電位ＧＮＤライン間に接続され、硫化カドミウム（ＣｄＳ）セルのような光電変換素子からなり周囲の明るさを検出する明るさセンサー20とこれに直列に接続した抵抗Ｒ20とによる明るさ検出部と、明るさ判定を行う際の第１，第２の基準値（明，暗）と明るさ判定を行わないための基準値（切）を切り換える手動の切換えスイッチＳＷ1と、安定化電圧ＶDラインと基準電位ＧＮＤライン間に接続され、前記切換えスイッチＳＷ1に前記第１，第２の基準値を与えるための抵抗Ｒ21，Ｒ22，Ｒ23を直列に接続してなる分圧回路と、切換えスイッチＳＷ1にて設定された基準値と前記明るさ検出部からの明るさ検出信号とを比較し明るさ判定を行うオペアンプＯＰ5と抵抗Ｒ24によるコンパレータ部と、を有して構成されている。
【００４３】
上記構成の明るさセンサー回路19では、明るさセンサー20は周囲の明るさが明るいほどその２つの出力端間の抵抗値が減少し、抵抗Ｒ20と明るさセンサー20との接続点の電圧は低下し、周囲の明るさが暗いほど抵抗Ｒ20と明るいセンサー20との接続点の電圧は上昇する。切換えスイッチＳＷ1を「切」に切り換えると、ＯＰ5の＋端子が基準電位ＧＮＤに接続されることになるので周辺の明るさに関係なく（すなわち明るさセンサー20に無関係に）、オペアンプＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。切換えスイッチＳＷ1を「明」に切り換える場合は、主に昼間の設定に相当し、このとき前記分圧回路にてある一定以上の明るさに設定されている明時設定値（第１の基準値に相当する）より周囲の明るさが暗くなるとＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。同様に、切換えスイッチＳＷ1を「暗」に切り換える場合は、主に夕方以降の設定に相当し、このとき前記分圧回路にてある一定以上の明るさに設定されている暗時設定値（第２の基準値）より周囲の明るさが暗くなるとＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。
【００４４】
以上のように、切換えスイッチＳＷ1が「切」に設定されるか、周囲の明るさが明，暗の各設定値より暗くなれば、明るさセンサー回路19の出力はローレベルとなり、この明るさセンサー回路19からのローレベル信号と、前記人体検知センサー16によるセンサー回路15からのセンサー検知信号（人体検知信号はローレベルである）と、をロジックＩＣ（ＮＯＲ1，ＯＲ1）に入力し、両信号の論理をとってタイマーＩＣ22を動作させる。
【００４５】
タイマー回路21は、ノアゲートＮＯＲ1，オアゲートＯＲ1からなるロジックＩＣと、タイマーＩＣ22と、を有して構成されている。
【００４６】
ロジックＩＣは、前記検出部18のセンサー検知出力をノアゲートＮＯＲ1の一方の入力端に入力し、ＮＯＲ1のもう一方の入力端には前記明るさセンサー回路19からの明るさセンサー検知出力を入力し、さらにＮＯＲ1の出力信号をオアゲートＯＲ1の一方の入力端に入力し、ＯＲ1のもう一方の入力端には後述の点灯モード設定スイッチＳＷ4の「ＯＮ」端子からのローレベル又はハイレベルの信号を入力している。
【００４７】
タイマーＩＣ22は、タイマーＩＣ本体と、タイマーＩＣ本体の外部に接続されて、例えば３０秒，３分，３０分の３段階にタイマー時間を設定可能なタイマー時間切換えスイッチＳＷ2と、タイマーＩＣ本体の外部に接続されて、タイマー動作を試験するためタイムアップ時間を早くする設定を行うことが可能なテスト時用切換えスイッチＳＷ3を含むタイムアップ時間設定部と、オアゲートＯＲ2と、を有している。テスト時用切換えスイッチＳＷ3をオンにすることにより、通常のタイムアップ時間の例えば１／１６にタイムアップ時間を短縮することができる。例えば、タイマー時間切換えスイッチＳＷ2が３０秒に設定されている場合には、約２秒でタイムアップさせることが可能となる。
【００４８】
タイマーＩＣ本体は、ＳＥＴ，ＲＥＳＥＴ，ＩＮ，ＯＵＴ1，ＯＵＴ2，８−ＢＰ（ＢＹＰＡＳＳ），ＣＬＫＩＮＨ（ＣＬＯＣＫ ＩＮＨＩＢＩＴ），ＭＮ，ＯＳＣＩＮＨ（ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ ＩＮＨＩＢＩＴ），ＤＯ（ＤＥＣＯＤＥ ＯＵＴ）の各端子、内蔵発振器のカウンタの数を決定し、タイムアップ時間を変更可能にする端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有している。
【００４９】
タイマー時間切換えスイッチＳＷ2は、前記端子ＯＵＴ2とＯＵＴ1間に接続されており、抵抗Ｒ25，Ｒ26と、３０秒，３分，３０分用を選択可能とするコンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13とを有し、コンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13を選択的に手動で切換え可能にしている。タイムアップ時間設定部は、一端が前記端子Ｃに接続すると共に抵抗Ｒ28を介して安定化電圧ＶDラインに接続し、他端が基準電位ＧＮＤラインに接続したテスト時用切換えスイッチＳＷ3と、前記端子Ｄ，Ｃと安定化電圧ＶDライン間に接続した抵抗Ｒ27，Ｒ28とを有してなる。オアゲートＯＲ2は、その一方の入力端が後述の抵抗Ｒ29を介して基準電位ＧＮＤラインに接続し、もう一方の入力端が前記端子ＤＯに接続し、出力端が前記端子ＯＳＣＩＮＨに接続している。
【００５０】
タイマー回路21は、内蔵発振器を使用するように設計されており、発振周波数は抵抗Ｒ26，コンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13で決まる。タイマーＩＣ本体に最初に電源が投入されると、デコード出力端子ＤＯの出力（以下、単にデコード出力ＤＯという）がイニシャライズされてハイレベル状態になる。このデコード出力ＤＯは前記端子ＯＳＣＩＮＨに直結されているため、発振器がディセーブルとされる。つまり、タイマーＩＣ本体は低消費電流のスタンバイ状態に入る。端子ＲＥＳＥＴには、人体検知センサー16にて人体検知したとき、人体検知センサー検知信号に基づいてロジックＩＣ（ＮＯＲ1，ＯＲ1）からハイレベル信号が入力され、そのハイレベル信号の立上りエッジでデコード出力ＤＯがローレベルになる。そのため、端子ＯＳＣＩＮＨがローレベルになる。しかし、端子ＲＥＳＥＴがハイレベルになっている間は、発振器は引き続きディセーブル（つまり、スタンバイ状態）となる。人体検知センサー16の近くを人体が通り過ぎることによって、端子ＲＥＳＥＴがローレベルになった後も、デコード出力ＤＯはタイマー時間の間ローレベルのままになっており、タイムアウト後にデコード出力ＤＯは再びハイレベルになる。
【００５１】
以上のタイマー回路21の構成では、人体検知センサー16にて人体検知したとき、トランジスタＱ24からの人体検知センサー検知信号はローレベルとなってノアゲートＮＯＲ1の一方の入力端に入力され、また周囲の明るさを検出する明るさセンサー20の出力がスイッチＳＷ1の設定値より暗くなっているか又は「切」の状態では、明るさセンサー回路19の出力がローレベルとなってノアゲートＮＯＲ1のもう一方の入力端に入力される。従って、この場合、ノアゲートＮＯＲ1の出力はハイレベルとなってオアゲートＯＲ1の一方の入力端に入力し、しかも後述の点灯モード設定スイッチＳＷ4が自動（AUTO）である場合には、オアゲートＯＲ1のもう一方の入力端はローレベルであるので、オアゲートＯＲ1の出力はハイレベルとなってタイマーＩＣ22本体の端子ＲＥＳＥＴに入力される。その結果、図４(a)，(b) に示すように端子ＲＥＳＥＴのハイレベルへの立上りと同時に端子ＤＯはローレベルとなり、端子ＲＥＳＥＴがローレベルとなっても端子ＤＯはタイマー時間Ｔｗの間ローレベルを維持する。このようにタイマーＩＣ22本体の端子ＤＯがローレベルであると、次段の点灯モード設定部23におけるノアゲートＮＯＲ2の一方の入力端はローレベルとなり、ノアゲートＮＯＲ2のもう一方の入力端は、点灯モード設定スイッチＳＷ4が自動（AUTO）である場合には、ローレベルであるので、ノアゲートＮＯＲ2の出力ＳOはハイレベルとなり、電源回路11のトランジスタＱ23をオンさせ、結果として、トランジスタＱ22がオン、トライアックＴＲＡＣがオンして照明器具12が点灯することになる。
【００５２】
次に、点灯モード設定部23は、点灯モード設定切換えスイッチＳＷ4と、ノアゲートＮＯＲ2とを有して構成されている。
【００５３】
点灯モード設定切換えスイッチＳＷ4は、人体検知センサー16が働いても点灯しないオフ（ＯＦＦ）モード，人体検知センサー16と明るさセンサー20との両検知信号のロジックに基づいて点灯する自動（ＡＵＴＯ）モード，人体検知センサー16の検知信号に拘わらず常時点灯するオン（ＯＮ）モードの３つのモード選択端子を備え、手動で切り換えることができるようになっている。オフ（ＯＦＦ）端子は、ノアゲートＮＯＲ2の一方の入力端に接続する一方抵抗Ｒ29及びコンデンサＣ14の並列回路を介して基準電位ＧＮＤラインに接続している。自動（ＡＵＴＯ）端子はどの電位ラインにも接続していない端子である。オン（ＯＮ）端子は、抵抗Ｒ30及びコンデンサＣ15の並列回路を介して基準電位ＧＮＤラインに接続している。
【００５４】
自動（ＡＵＴＯ）モードのときは、オアゲートＯＲ1の一方の入力端は常にローレベルであり、もう一方の入力端にハイレベル信号が入って来たときだけタイマーＩＣ22本体の端子ＲＥＳＥＴがハイレベルとなるため、所定のタイマー時間だけ照明負荷12を点灯する。
【００５５】
以上述べたように本発明実施の形態によれば、全波整流ダイオードブリッジＤＢの出力にジャンクション型ＦＥＴＱ２１を用いた定電流回路１３を接続し、交流入力端子１に接続される照明負荷１２がどのような種類であっても、電圧発生手段のコンデンサＣ２を充電する電流は一定で約１ミリアンペアとなっている。この電流で得られる直流電圧（ＺＤ，Ｃ２による電圧）を入出力間電圧差が僅か０．１３Ｖ程度のレギュレータ１４にて安定化電圧として取り出し、安定化された電源電圧を必要としかつ数千倍の増幅度を有するセンサー回路１５の直流電源を得ている。
【００５６】
タイマー部は汎用タイマーＩＣ（ＣＭＯＳ）を利用している。また、明るさセンサー回路19のコンパレータ、タイマー回路21及び点灯モード設定部23のロジックゲート回路も全てＣＭＯＳであり、さらに、センサー回路15における増幅回路，ウインドコンパレータは全てＣＭＯＳのＯＰアンプを採用し、消費電力を極端に抑えることが可能となっている。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、定電流の電流供給手段と、入出力が低損失のレギュレータとを用いて、電圧変動が厳格に規定されるセンサー回路の直流安定化電源を得ることで、照明負荷を特定の器具に選定することなく（白熱灯に限らず蛍光灯器具でもよい）、マイコンレスの低コストで非常に簡単な回路構成で、照明器具をオンオフ制御できる２線式の人体検知センサー付き自動スイッチを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の人体検知センサー付き自動スイッチを示す回路図。
【図２】図1における定電流回路のジャンクション型ＮチャネルＦＥＴのＩD−ＶGS特性を示す特性図。
【図３】図１におけるウインドウコンパレータによる検出部の動作を説明する波形図。
【図４】図１におけるタイマー回路の動作を説明する波形図。
【符号の説明】
０，１…電源回路の交流電源入力端子
１１…電源回路
１２…照明器具（負荷）
１３…定電流回路（電流供給手段）
１４…レギュレータ
１５…センサー回路
１６…人体検知センサー
１７…増幅部
１８…検出部
１９…明るさセンサー回路
２０…明るさセンサー
２１…タイマー回路
２２…タイマーＩＣ
２３…点灯モード設定部
ＡＣ…交流電源
ＤＢ…全波整流ダイオードブリッジ（電源スイッチ回路）
ＴＲＡＣ…トライアック（電源スイッチ回路）
Ｑ21…ジャンクション型ＮチャネルＦＥＴ
Ｑ22，Ｑ23…バイポーラトランジスタ（電源スイッチ回路）
Ｃ2…電解コンデンサ（電圧発生手段）
ＺＤ…定電圧ダイオード（電圧発生手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体から放射される熱線を検出して、照明器具などの負荷をオンオフさせる２線式配線器具の人体検知センサー付き自動スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人体検知センサー付き自動スイッチとしては、所定の検知領域において、人体から放射される赤外線をレンズにより集光し、その焦点に焦電センサーと呼ばれる人体検知センサーを配設して、該センサーの出力を数千倍に増幅した人体検知信号にて、負荷（例えば照明負荷）のオンオフ制御を行うものがあった。この人体検知センサー付き自動スイッチは、玄関や廊下などの壁面に配設され、人の出入りや往来を検知して、自動的に照明負荷を点灯，消灯させるのに使用されている。このため、センサー回路の出力を数千倍に増幅し人体検知信号として取り出すセンサー回路駆動用直流電源としては十分に安定化しておく必要があった。すなわち、電源電圧が少しでも微妙に変化すると、それが増幅されて出力されてしまい、人体通過を正確に検知できなくなってしまう。従って、センサー回路の駆動用直流電源を十分安定化しておく必要がある。また、照明負荷のオンオフ制御は、通常、人体検知信号に基づいてタイマー手段の限時動作を開始し、予め決めた所定時間だけ照明負荷をオンにした後オフさせるようにしてある。このため、前記直流電源は、タイマー手段を動作させるための駆動電源としても用いられている。
【０００３】
制御用直流電源を得る方法としては、専用の直流電源回路を用意する４線式と、負荷と直列に接続し、負荷を点灯させない範囲で直流電源を得る２線式があった。前者の場合は、配線工事に手間がかかるという問題があり、後者の２線式の場合は、負荷の照明器具として蛍光灯を選択した場合、点灯方式にはグロー放電式，電子スタータ式，インバータ式等種々あるが、いずれの点灯方式でも、負荷消灯（オフ）時に、交流電源電圧を整流した電圧をスタータ回路を経由して直流電源回路（レギュレータ）前段の充電用コンデンサに充電しなければならず、充電電流を流し過ぎると負荷が点灯してしまうので、消灯時に一定以上の電流を流せない制約があった。
【０００４】
このため、配線工事が簡単な２線式人体検知センサー付き自動スイッチの負荷としては白熱灯に限られていた。これは、白熱灯では、消灯時でも、抵抗値の高いフィラメントを通して直流電源前段の充電用コンデンサに必要な電流を流しても点灯するには至らず消灯状態を維持できるためである。
【０００５】
従来の２線式の人体検知センサー付き自動スイッチは、特開2000-357443号公報の図２７に記載されているように、交流電源ＡＣと照明負荷Ｌと直流電源回路が直列に接続し、消灯時には整流回路ＤＢ１を介し、さらに、第１のスイッチ要素Ｑ1、小容量の充電用コンデンサＣ1，第２のスイッチ要素Ｑ2、レギュレータ前段の充電用コンデンサＣ2を含む駆動回路１０２を介して直流電源回路（レギュレータ）１０４に整流電圧を供給し、負荷点灯時には、トライアックTRACがオンしておりカレントトランスＣＴの２次側電圧を整流し、レギュレータ前段の充電用コンデンサＣ2を介して直流電源回路（レギュレータ）１０４に整流電圧を供給している。そして、制御用ＩＣ１０３は、直流電源回路１０４により電源電圧が供給され、消灯時にも駆動回路１０２を制御して充電用コンデンサＣ2への充電を行わせる制御を行う一方、人体検知センサー１０７にて人体を検知した時にはトライアックTRACをオンにする制御を行い、負荷Ｌを点灯させる。
【０００６】
上記公報では、負荷消灯時に、マイクロコンピュータで構成される制御用ＩＣ１０３を使って時分割的に充電電流を取り込み、負荷となる種々の点灯方式の蛍光灯照明器具に関係なく、直流電源を十分に安定化することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開2000-357443号公報（第８−９頁、図２７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、カレントトランス（ＣＴ）が必要なこと、また複雑な駆動回路及び制御用ＩＣ（マイコン）が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、照明負荷を特定の器具に選定することなく、低コストで非常に簡単な回路構成で照明器具をオンオフ制御できる２線式の人体検知センサー付き自動スイッチを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電源の負荷と直列に接続して該負荷をオンオフ制御する電源スイッチ回路と、この電源スイッチ回路のトライアックと並列に構成される直流変換用の整流回路と、この整流回路からの整流電圧を安定直流電圧に変換するレギュレータと、人体のセンサー回路と明るさセンサー及びタイマー回路を有して構成される制御部と、を具備し、前記制御部からの出力信号により前記電源スイッチ回路のオンオフ駆動制御を行う２線式人体検知センサー付き自動スイッチに於いて、前記整流回路の出力側と前記レギュレータとの間に、ドレインが電流制限用の入力抵抗を介して前記整流回路の出力端子に接続し、ソースがバイアス抵抗を介してゲートに接続し、前記負荷のオフ状態で前記ドレインとソース間が連続的に導通して前記ソースより前記バイアス抵抗を介して一定電流を出力するジャンクション型ＦＥＴによる定電流回路を設け、前記負荷がオフ時に前記定電流回路の出力電流に基づき前記制御部に所定の直流電源電圧を連続して供給するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、人体検知センサーからの微弱な信号を増幅するセンサー回路に対して、レギュレータより安定化した直流電源電圧を供給することができ、センサー回路が電源電圧が不安定であることに起因して誤動作することがない。しかも、負荷オフ時にも、センサー回路に電源電圧を絶えず供給しておく必要があるが、ジャンクション型ＦＥＴによる定電流回路を用いることにより負荷オフ時の消費電流を抑えて（例えば１ｍＡ以下の電流に）、しかも負荷をオンさせることなくセンサー回路を動作させることができる。
定電流回路を構成するジャンクション型ＦＥＴでは、ゲート・ソース間電圧を−１Ｖにすると、ドレイン電流は１ｍＡとなる（図２参照）。ゲート・ソース間に１ｋΩの抵抗を接続すると、この抵抗の両端の電圧降下は１Ｖとなり、ゲートがソースに対して−１Ｖと設定できる。負荷として照明負荷を用いた場合、負荷オフ状態において、１ｍＡでは、交流電源に直列に接続するどんな照明負荷（例えばどの方式の蛍光灯照明器具）であっても、照明負荷がオンすることがない。従って、ジャンクション型ＦＥＴを用いた定電流回路によって、負荷のインピーダンスに拘らずしかも負荷をオンさせることなく一定の電流を安定して得ることができる。
このように、照明負荷がオフ状態（即ち電源スイッチ回路がオフの時）であっても、交流電源から負荷，電源スイッチ回路及び定電流回路を通して微小な一定電流を絶えず流し、その出力電流に基づいた電圧をレギュレータに供給して安定化した電圧（例えば５Ｖ）を出力することができる。その結果、照明負荷の消灯中、このレギュレータからの安定化電圧が、直流電源電圧として人体検知センサーのセンサー回路を含む制御部に供給できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態の人体検知センサー付き自動スイッチを示す回路図である。
【００１９】
図１において、人体検知センサー付き自動スイッチは、交流電源ＡＣに直列的に接続された負荷としての照明器具12と、交流電源ＡＣにより安定化した直流電源を得るための電源回路11と、この電源回路11からの安定化電圧を電源として動作し、人体検知センサー16を含み、その出力を増幅し人体の熱線を検知するセンサー回路15と、センサー回路15で人体を検知したときに、電源回路11からの安定化電圧を電源としてタイマー動作するタイマー回路21と、周囲の明るさを検出（測定）する明るさセンサー回路19と、人体検知センサー16に基づいた点灯か、人体検知センサー16に関係なく常時点灯か常時消灯かを設定可能な点灯モード設定部23と、を有して構成されている。明るさセンサー回路19及び点灯モード設定部23についても電源回路11からの安定化電圧を電源として動作する。
【００２０】
電源回路11には、交流電源（ＡＣ）１００Ｖの電源入力端子０，１が設けられている。交流電源ＡＣの一端と電源回路11の交流入力端子１との間には照明器具12が負荷として接続しており、交流電源ＡＣの他端は電源回路11の交流入力端子０に接続している。
【００２１】
交流入力端子１は全波整流ダイオードブリッジＤＢの一方の交流入力端ａに接続し、前記交流入力端子０は雑音防止コイルＬ及びトライアックＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ1を介して全波整流ダイオードブリッジＤＢのもう一方の交流入力端子ｂに接続している。
【００２２】
前記交流入力端子１はバリスター等のサージ吸収素子ＺＮＲとコンデンサＣ1との並列回路を介して交流入力端子０に接続している。また、前記交流入力端子１はトライアックＴＲＡＣの主電極Ｔ1−Ｔ2間と雑音防止コイルＬを介して交流入力端子０に接続している。
【００２３】
全波整流ダイオードブリッジＤＢの正極側整流出力端子（＋）はＰＮＰトランジスタＱ22のエミッタ・コレクタを介し定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側に接続している。この定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側は後述のレギュレータ１４の電源入力端子ＶＩＮに接続している。定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路は、レギュレータ用の直流電源電圧を生成する電圧発生手段を構成している。
【００２４】
定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の−極側は全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子に接続している。この全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子を以下、基準電位点（グランド）と呼び、符号ＧＮＤを付して表す。
【００２５】
前記のトライアックＴＲＡＣ，全波整流ダイオードブリッジＤＢ，トランジスタＱ22，及びトランジスタＱ23は、前記交流電源ＡＣから照明器具12への電力供給をオン・オフするための電源スイッチ回路を構成している。すなわち、電源スイッチ回路は、そのトランジスタＱ23のオンオフがタイマー回路21からのタイマー信号を含む点灯制御信号によって制御されることで、トランジスタＱ22がオンオフされ、トライアックＴＲＡＣがオンオフ制御され、前記交流電源ＡＣから照明器具12への電力供給をオンオフすることができる構成となっている。
【００２６】
ＰＮＰトランジスタＱ22のエミッタ・ベース間には抵抗Ｒ4が接続され、ベースは抵抗Ｒ5を介しさらにトランジスタＱ23のコレクタ・エミッタを通して全波整流ダイオードブリッジＤＢの（−）端子（即ち基準電位点）に接続している。トランジスタＱ23のベース・エミッタ間には、抵抗Ｒ7とコンデンサＣ3の並列回路が接続している。トランジスタＱ23のベースには、タイマー回路21から点灯モード設定部23を介して送出される点灯制御電圧が抵抗Ｒ6と抵抗Ｒ7で分割されて供給されるようになっている。
【００２７】
また、全波整流ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子は電流制限用の入力抵抗Ｒ2を介しジャンクション型ＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ21のドレインDに接続し、ソースSはバイアス抵抗Ｒ3を介してゲートGに接続しかつ定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２の並列回路の＋極側に接続している。バイアス抵抗Ｒ3は、そこにドレイン電流ＩDが流れることによってゲートＧに対してゲート・ソース間のバイアス電圧を与えるためのものである。ＦＥＴＱ21のゲートGはトランジスタＱ22のコレクタにも接続している。この入力抵抗Ｒ2，ジャンクション型ＦＥＴＱ21及びバイアス抵抗Ｒ3の回路は定電流回路13を構成している。
【００２８】
定電流回路13では、ＦＥＴＱ21はゲートGとソースS間の電位差が０の時最大のドレイン電流ＩDが流れ、しかもゲート・ソース間電位差ＶGSがマイナスになるほどドレイン電流ＩDが抑制される特性を有しているので、交流電源ＡＣ投入時の初期状態で、負荷オフ時（このときトランジスタＱ23，Ｑ22がオフである）には、交流電源ＡＣの交流電源電圧が、負荷である照明器具12，全波整流ダイオードブリッジＤＢ，抵抗Ｒ2を通り、ＦＥＴＱ21のドレインＤに加えられかつゲート・ソース間電圧ＶGSが０なので、ＦＥＴＱ21は導通してドレイン電流ＩDが流れるが、ゲート・ソース間抵抗Ｒ3による電圧降下ＶGSが適宜の値のところで一定電流に規定されて流れることになる。その結果、負荷オフ状態では、交流電源ＡＣから微小な一定電流（例えば１ｍＡ）が絶えず定電流回路13を通して電圧発生手段のコンデンサＣ2を充電するように流れる。
【００２９】
図２は、定電流回路１３のジャンクション型ＮチャネルＦＥＴのＩＤ−ＶＧＳ特性を示している。図２から、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳ＝−１とすると、ドレイン電流ＩＤは１ｍＡとなる。このポイントには、周囲温度Ｔａの変化に対する、３本のＩＤ−ＶＧＳ特性曲線が交差しているので、周囲温度Ｔａの変化に関係なく最も安定していることになる。このため、ソースＳに抵抗Ｒ３として１ＫΩを接続すると、この抵抗の両端の電圧降下が１Ｖになり、ゲートＧがソースＳに対し−１Ｖに設定できる。
【００３０】
従って、定電流回路13を介し、負荷である照明器具12を通過した電圧の如何に拘わらず常に１ｍＡの電流がコンデンサＣ2（例えば４７０μＦ）を充電することが分る。
【００３１】
つまり、定電流回路13では、負荷オフ状態（このときトランジスタＱ23，Ｑ22がオフである）で、ＦＥＴＱ21は回路的には非常に大きな抵抗に相当し、しかもゲート・ソース間抵抗Ｒ3の存在で照明器具12の負荷インピーダンスに拘らず一定電流を流すことができる。換言すれば、定電流回路13は、交流電源ＡＣより定電圧ダイオードＺＤとコンデンサＣ２による電圧発生手段に、微小ではあるが一定な充電電流を供給する電流供給手段を構成している。
【００３２】
コンデンサＣ２の充電電圧は低損失のレギュレータ14の入力電源電圧となる。レギュレータ14は、電源電圧入力端子ＶINと、電源電圧出力端子ＶOUTと、コントロール端子Ｃと、グランド端子Ｇと、ノイズ端子Ｎを有しており、製品としては例えば東芝製のもので、出力電圧が２．７、２．８、３．０、３．３、４．５、５．０Ｖ（精度±２．５％）の６種類、入出力間電圧差が０．１３Ｖと低損失のレギュレータが販売されている。
【００３３】
従って、上記の電源回路11では、次のように動作する。
点灯モード設定部23からハイレベル（例えば５Ｖ）の点灯制御信号が出力され、抵抗Ｒ6と抵抗Ｒ7の接続点に供給されると、トランジスタＱ23がオンし、トランジスタＱ22がオンして、交流電源ＡＣから照明器具12，全波整流ダイオードＤＢ，抵抗Ｒ4，抵抗Ｒ5，トランジスタＱ23のコレクタ・エミッタ路，全波整流ダイオードＤＢ，抵抗Ｒ1，雑音防止コイルＬを通して全波整流電流が流れ、ＴＲＡＣのゲート抵抗Ｒ1に生ずる電圧降下のレベルが一定値を越えると、トライアックＴＲＡＣがオンし（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ＡＣから照明器具12及びトライアックＴＲＡＣを通して交流電流が流れ、照明器具12が点灯することになる。この場合（トランジスタＱ23がオンのとき）、全波整流電圧のゼロクロス付近の短期間（ゼロクロス近辺期間）では、ゲート抵抗Ｒ1の電圧降下が一定値に達せずＴＲＡＣはオンせず、そのゼロクロス近辺期間は全波整流ダイオードＤＢを通過した電圧はトランジスタＱ22を通して前記コンデンサＣ2を充電するのに使用される。コンデンサＣ2の充電電圧はレギュレータ14の入力電源電圧として電源電圧入力端子ＶINに供給され、レギュレータ14の出力端子ＶOUTからは安定化電圧ＶDとなって出力される。従って、照明負荷12の点灯中は、このようにして得られた安定化電圧ＶDが人体検知センサーのセンサー回路15、明るさセンサー回路19、タイマー回路21及び点灯モード設定部23に直流電源として供給される。
【００３４】
点灯モード設定部23からローレベル（例えば０Ｖ）の信号が出力されると、トランジスタＱ23がオフし、トランジスタＱ22がオフして、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。
【００３５】
しかしながら、前述したように、照明器具12がオフ状態（すなわち、トランジスタＱ23，Ｑ22，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Ａから照明負荷12，全波整流ダイオードブリッジＤＢ及び定電流回路13を通して電圧発生手段である定電圧ダイオードＺＤ及びコンデンサＣ2に微小な一定電流を絶えず流して充電し、その充電電圧をレギュレータ14に供給して低損失で安定化した電圧（例えば５Ｖ）ＶDを出力することができる。従って、照明負荷12の消灯中、このレギュレータ14からの安定化電圧ＶDが、人体検知センサーのセンサー回路15、明るさセンサー回路19、タイマー回路21及び点灯モード設定部23に直流電源として供給される。
【００３６】
センサー回路15は、人体検知センサー16と、そのセンサー出力を数千倍に増幅する増幅部17と、増幅したセンサー信号の変動をウインドウコンパレータを用いて検出する検出部18と、を有して構成されている。
【００３７】
人体検知センサー16は、前方に集光レンズを配した焦電センサーと呼ばれるセンサーで構成され、人体から放射される熱線である赤外線を検出し、微弱な電圧として出力することができる。人体検知センサー16は第１〜第３の３本の端子を備えており、第１の端子には前記レギュレータ14の出力電圧を抵抗Ｒ8を介して接続し、第２の端子には基準電位ＧＮＤのラインが接続し、第３の端子からは、熱線を検出した時にこれに対応した微弱な検知電圧がセンサー出力として出力される。センサー出力は、抵抗Ｒ9と、抵抗Ｒ10及びコンデンサＣ6の並列回路からなる入力回路を経てオペアンプＯＰ1，コンデンサＣ8，Ｃ7，抵抗Ｒ12，Ｒ11からなる第１段増幅部で増幅され、さらに抵抗Ｒ13，コンデンサＣ9，オペアンプＯＰ2，コンデンサＣ10，抵抗Ｒ14からなる第２段増幅部で増幅されることによって数千倍に増幅される。
【００３８】
そして、増幅部17の増幅出力は、検出部18に入力される。検出部18は、前記安定化電圧ＶDと基準電位ＧＮＤ（＝０Ｖ）との間に抵抗Ｒ15，ダイオードＤ1，Ｄ2，抵抗Ｒ16を直列接続し、抵抗Ｒ15とダイオードＤ1の接続点から第１の閾値Ｖref1を取り出し、ダイオードＤ2と抵抗Ｒ16の接続点から第２の閾値Ｖref2〔＝Ｖref1−２×Ｄ1（又はＤ2）の順方向電圧 〕を取り出し、第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2をそれぞれ２つのコンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各＋入力端子，−入力端子に比較基準電圧として入力し、コンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各−入力端子，＋入力端子を共通に接続して、その共通入力端子に増幅部17からの増幅出力を入力し、コンパレータＯＰ3，ＯＰ4の各出力端をそれぞれダイオードＤ3，Ｄ4を介してＰＮＰ形トランジスタＱ24のベースに共通接続し、Ｑ24のコレクタを抵抗Ｒ19を介して安定化電圧ＶDラインに接続し、Ｑ24のエミッタを基準電位ＧＮＤラインに接続する構成となっている。
【００３９】
図３はウインドウコンパレータによる検出部18の動作を説明するものである。検出部18の入力として、前段の増幅部17の出力を入力している。この入力は人体を検知しない場合は電源電圧ＶDの略中間レベルの信号となるように設定してあり、該中間レベルの信号の上下にそれぞれ第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2が設定されている。人体が人体検知センサー16の受光面に略対向した位置を通過すると、人体の移動に伴い、低周波数（１Ｈｚ位）の交流信号が人体検知センサー16で検出され、さらに増幅部17で増幅されて、図３(a)に示すように前記中間レベルを中心として振動する波形となって出力され、検出部18に入力される。検出部18では、２つのコンパレータＯＰ3，ＯＰ4からの出力がそれぞれ第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2と比較され、入力電圧が閾値Ｖref1以上、またはＶref2以下のときはコンパレータＯＰ3，ＯＰ4のいずれの一方の出力端からはローレベル信号が出力され、ダイオードＤ3又はＤ4の一方を通してトランジスタＱ24のベースに入力されるためＱ24はオンし、トランジスタＱ24のコレクタからはセンサー検知信号として図３(b)のようにローレベル電圧（＝０Ｖ）が出力される。
【００４０】
また、検出部18の入力電圧が第１，第２の閾値Ｖref1，Ｖref2の間（すなわちＶref1＜検出部18の入力電圧＜Ｖref2）のときはコンパレータＯＰ3，ＯＰ4のどちらの出力端からもハイレベル信号が出力され、ダイオードＤ3，Ｄ4の両方がオフするので、トランジスタＱ24はオフし、トランジスタＱ24のコレクタからはセンサー検知信号として図３(b)のようにハイレベル電圧（＝ＶD）が出力される。
【００４１】
次に、明るさセンサー回路19，タイマー回路21及び点灯モード設定部23について説明する。明るさセンサー回路19とタイマー回路21の部分は、前記検出部18からのセンサー検知信号をロジックＩＣを用いて周辺の明るさを検出する明るさセンサーの検知信号との論理をとってタイマーＩＣ22を動作させるものである。
【００４２】
明るさセンサー回路19は、安定化電圧ＶDラインと基準電位ＧＮＤライン間に接続され、硫化カドミウム（ＣｄＳ）セルのような光電変換素子からなり周囲の明るさを検出する明るさセンサー20とこれに直列に接続した抵抗Ｒ20とによる明るさ検出部と、明るさ判定を行う際の第１，第２の基準値（明，暗）と明るさ判定を行わないための基準値（切）を切り換える手動の切換えスイッチＳＷ1と、安定化電圧ＶDラインと基準電位ＧＮＤライン間に接続され、前記切換えスイッチＳＷ1に前記第１，第２の基準値を与えるための抵抗Ｒ21，Ｒ22，Ｒ23を直列に接続してなる分圧回路と、切換えスイッチＳＷ1にて設定された基準値と前記明るさ検出部からの明るさ検出信号とを比較し明るさ判定を行うオペアンプＯＰ5と抵抗Ｒ24によるコンパレータ部と、を有して構成されている。
【００４３】
上記構成の明るさセンサー回路19では、明るさセンサー20は周囲の明るさが明るいほどその２つの出力端間の抵抗値が減少し、抵抗Ｒ20と明るさセンサー20との接続点の電圧は低下し、周囲の明るさが暗いほど抵抗Ｒ20と明るいセンサー20との接続点の電圧は上昇する。切換えスイッチＳＷ1を「切」に切り換えると、ＯＰ5の＋端子が基準電位ＧＮＤに接続されることになるので周辺の明るさに関係なく（すなわち明るさセンサー20に無関係に）、オペアンプＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。切換えスイッチＳＷ1を「明」に切り換える場合は、主に昼間の設定に相当し、このとき前記分圧回路にてある一定以上の明るさに設定されている明時設定値（第１の基準値に相当する）より周囲の明るさが暗くなるとＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。同様に、切換えスイッチＳＷ1を「暗」に切り換える場合は、主に夕方以降の設定に相当し、このとき前記分圧回路にてある一定以上の明るさに設定されている暗時設定値（第２の基準値）より周囲の明るさが暗くなるとＯＰ5によるコンパレータ部の出力がローレベルとなる。
【００４４】
以上のように、切換えスイッチＳＷ1が「切」に設定されるか、周囲の明るさが明，暗の各設定値より暗くなれば、明るさセンサー回路19の出力はローレベルとなり、この明るさセンサー回路19からのローレベル信号と、前記人体検知センサー16によるセンサー回路15からのセンサー検知信号（人体検知信号はローレベルである）と、をロジックＩＣ（ＮＯＲ1，ＯＲ1）に入力し、両信号の論理をとってタイマーＩＣ22を動作させる。
【００４５】
タイマー回路21は、ノアゲートＮＯＲ1，オアゲートＯＲ1からなるロジックＩＣと、タイマーＩＣ22と、を有して構成されている。
【００４６】
ロジックＩＣは、前記検出部18のセンサー検知出力をノアゲートＮＯＲ1の一方の入力端に入力し、ＮＯＲ1のもう一方の入力端には前記明るさセンサー回路19からの明るさセンサー検知出力を入力し、さらにＮＯＲ1の出力信号をオアゲートＯＲ1の一方の入力端に入力し、ＯＲ1のもう一方の入力端には後述の点灯モード設定スイッチＳＷ4の「ＯＮ」端子からのローレベル又はハイレベルの信号を入力している。
【００４７】
タイマーＩＣ22は、タイマーＩＣ本体と、タイマーＩＣ本体の外部に接続されて、例えば３０秒，３分，３０分の３段階にタイマー時間を設定可能なタイマー時間切換えスイッチＳＷ2と、タイマーＩＣ本体の外部に接続されて、タイマー動作を試験するためタイムアップ時間を早くする設定を行うことが可能なテスト時用切換えスイッチＳＷ3を含むタイムアップ時間設定部と、オアゲートＯＲ2と、を有している。テスト時用切換えスイッチＳＷ3をオンにすることにより、通常のタイムアップ時間の例えば１／１６にタイムアップ時間を短縮することができる。例えば、タイマー時間切換えスイッチＳＷ2が３０秒に設定されている場合には、約２秒でタイムアップさせることが可能となる。
【００４８】
タイマーＩＣ本体は、ＳＥＴ，ＲＥＳＥＴ，ＩＮ，ＯＵＴ1，ＯＵＴ2，８−ＢＰ（ＢＹＰＡＳＳ），ＣＬＫＩＮＨ（ＣＬＯＣＫ ＩＮＨＩＢＩＴ），ＭＮ，ＯＳＣＩＮＨ（ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ ＩＮＨＩＢＩＴ），ＤＯ（ＤＥＣＯＤＥ ＯＵＴ）の各端子、内蔵発振器のカウンタの数を決定し、タイムアップ時間を変更可能にする端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有している。
【００４９】
タイマー時間切換えスイッチＳＷ2は、前記端子ＯＵＴ2とＯＵＴ1間に接続されており、抵抗Ｒ25，Ｒ26と、３０秒，３分，３０分用を選択可能とするコンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13とを有し、コンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13を選択的に手動で切換え可能にしている。タイムアップ時間設定部は、一端が前記端子Ｃに接続すると共に抵抗Ｒ28を介して安定化電圧ＶDラインに接続し、他端が基準電位ＧＮＤラインに接続したテスト時用切換えスイッチＳＷ3と、前記端子Ｄ，Ｃと安定化電圧ＶDライン間に接続した抵抗Ｒ27，Ｒ28とを有してなる。オアゲートＯＲ2は、その一方の入力端が後述の抵抗Ｒ29を介して基準電位ＧＮＤラインに接続し、もう一方の入力端が前記端子ＤＯに接続し、出力端が前記端子ＯＳＣＩＮＨに接続している。
【００５０】
タイマー回路21は、内蔵発振器を使用するように設計されており、発振周波数は抵抗Ｒ26，コンデンサＣ11，Ｃ12，Ｃ13で決まる。タイマーＩＣ本体に最初に電源が投入されると、デコード出力端子ＤＯの出力（以下、単にデコード出力ＤＯという）がイニシャライズされてハイレベル状態になる。このデコード出力ＤＯは前記端子ＯＳＣＩＮＨに直結されているため、発振器がディセーブルとされる。つまり、タイマーＩＣ本体は低消費電流のスタンバイ状態に入る。端子ＲＥＳＥＴには、人体検知センサー16にて人体検知したとき、人体検知センサー検知信号に基づいてロジックＩＣ（ＮＯＲ1，ＯＲ1）からハイレベル信号が入力され、そのハイレベル信号の立上りエッジでデコード出力ＤＯがローレベルになる。そのため、端子ＯＳＣＩＮＨがローレベルになる。しかし、端子ＲＥＳＥＴがハイレベルになっている間は、発振器は引き続きディセーブル（つまり、スタンバイ状態）となる。人体検知センサー16の近くを人体が通り過ぎることによって、端子ＲＥＳＥＴがローレベルになった後も、デコード出力ＤＯはタイマー時間の間ローレベルのままになっており、タイムアウト後にデコード出力ＤＯは再びハイレベルになる。
【００５１】
以上のタイマー回路21の構成では、人体検知センサー16にて人体検知したとき、トランジスタＱ24からの人体検知センサー検知信号はローレベルとなってノアゲートＮＯＲ1の一方の入力端に入力され、また周囲の明るさを検出する明るさセンサー20の出力がスイッチＳＷ1の設定値より暗くなっているか又は「切」の状態では、明るさセンサー回路19の出力がローレベルとなってノアゲートＮＯＲ1のもう一方の入力端に入力される。従って、この場合、ノアゲートＮＯＲ1の出力はハイレベルとなってオアゲートＯＲ1の一方の入力端に入力し、しかも後述の点灯モード設定スイッチＳＷ4が自動（AUTO）である場合には、オアゲートＯＲ1のもう一方の入力端はローレベルであるので、オアゲートＯＲ1の出力はハイレベルとなってタイマーＩＣ22本体の端子ＲＥＳＥＴに入力される。その結果、図４(a)，(b) に示すように端子ＲＥＳＥＴのハイレベルへの立上りと同時に端子ＤＯはローレベルとなり、端子ＲＥＳＥＴがローレベルとなっても端子ＤＯはタイマー時間Ｔｗの間ローレベルを維持する。このようにタイマーＩＣ22本体の端子ＤＯがローレベルであると、次段の点灯モード設定部23におけるノアゲートＮＯＲ2の一方の入力端はローレベルとなり、ノアゲートＮＯＲ2のもう一方の入力端は、点灯モード設定スイッチＳＷ4が自動（AUTO）である場合には、ローレベルであるので、ノアゲートＮＯＲ2の出力ＳOはハイレベルとなり、電源回路11のトランジスタＱ23をオンさせ、結果として、トランジスタＱ22がオン、トライアックＴＲＡＣがオンして照明器具12が点灯することになる。
【００５２】
次に、点灯モード設定部23は、点灯モード設定切換えスイッチＳＷ4と、ノアゲートＮＯＲ2とを有して構成されている。
【００５３】
点灯モード設定切換えスイッチＳＷ4は、人体検知センサー16が働いても点灯しないオフ（ＯＦＦ）モード，人体検知センサー16と明るさセンサー20との両検知信号のロジックに基づいて点灯する自動（ＡＵＴＯ）モード，人体検知センサー16の検知信号に拘わらず常時点灯するオン（ＯＮ）モードの３つのモード選択端子を備え、手動で切り換えることができるようになっている。オフ（ＯＦＦ）端子は、ノアゲートＮＯＲ2の一方の入力端に接続する一方抵抗Ｒ29及びコンデンサＣ14の並列回路を介して基準電位ＧＮＤラインに接続している。自動（ＡＵＴＯ）端子はどの電位ラインにも接続していない端子である。オン（ＯＮ）端子は、抵抗Ｒ30及びコンデンサＣ15の並列回路を介して基準電位ＧＮＤラインに接続している。
【００５４】
自動（ＡＵＴＯ）モードのときは、オアゲートＯＲ1の一方の入力端は常にローレベルであり、もう一方の入力端にハイレベル信号が入って来たときだけタイマーＩＣ22本体の端子ＲＥＳＥＴがハイレベルとなるため、所定のタイマー時間だけ照明負荷12を点灯する。
【００５５】
以上述べたように本発明実施の形態によれば、全波整流ダイオードブリッジＤＢの出力にジャンクション型ＦＥＴＱ２１を用いた定電流回路１３を接続し、交流入力端子１に接続される照明負荷１２がどのような種類であっても、電圧発生手段のコンデンサＣ２を充電する電流は一定で約１ミリアンペアとなっている。この電流で得られる直流電圧（ＺＤ，Ｃ２による電圧）を入出力間電圧差が僅か０．１３Ｖ程度のレギュレータ１４にて安定化電圧として取り出し、安定化された電源電圧を必要としかつ数千倍の増幅度を有するセンサー回路１５の直流電源を得ている。
【００５６】
タイマー部は汎用タイマーＩＣ（ＣＭＯＳ）を利用している。また、明るさセンサー回路19のコンパレータ、タイマー回路21及び点灯モード設定部23のロジックゲート回路も全てＣＭＯＳであり、さらに、センサー回路15における増幅回路，ウインドコンパレータは全てＣＭＯＳのＯＰアンプを採用し、消費電力を極端に抑えることが可能となっている。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、定電流の電流供給手段と、入出力が低損失のレギュレータとを用いて、電圧変動が厳格に規定されるセンサー回路の直流安定化電源を得ることで、照明負荷を特定の器具に選定することなく（白熱灯に限らず蛍光灯器具でもよい）、マイコンレスの低コストで非常に簡単な回路構成で、照明器具をオンオフ制御できる２線式の人体検知センサー付き自動スイッチを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の人体検知センサー付き自動スイッチを示す回路図。
【図２】図1における定電流回路のジャンクション型ＮチャネルＦＥＴのＩD−ＶGS特性を示す特性図。
【図３】図１におけるウインドウコンパレータによる検出部の動作を説明する波形図。
【図４】図１におけるタイマー回路の動作を説明する波形図。
【符号の説明】
０，１…電源回路の交流電源入力端子
１１…電源回路
１２…照明器具（負荷）
１３…定電流回路（電流供給手段）
１４…レギュレータ
１５…センサー回路
１６…人体検知センサー
１７…増幅部
１８…検出部
１９…明るさセンサー回路
２０…明るさセンサー
２１…タイマー回路
２２…タイマーＩＣ
２３…点灯モード設定部
ＡＣ…交流電源
ＤＢ…全波整流ダイオードブリッジ（電源スイッチ回路）
ＴＲＡＣ…トライアック（電源スイッチ回路）
Ｑ21…ジャンクション型ＮチャネルＦＥＴ
Ｑ22，Ｑ23…バイポーラトランジスタ（電源スイッチ回路）
Ｃ2…電解コンデンサ（電圧発生手段）
ＺＤ…定電圧ダイオード（電圧発生手段）
Claims (1)
- 交流電源の負荷と直列に接続して該負荷をオンオフ制御する電源スイッチ回路と、
この電源スイッチ回路のトライアックと並列に構成される直流変換用の整流回路と、
この整流回路からの整流電圧を安定直流電圧に変換するレギュレータと、
人体のセンサー回路と明るさセンサー及びタイマー回路を有して構成される制御部と、を具備し、前記制御部からの出力信号により前記電源スイッチ回路のオンオフ駆動制御を行う２線式人体検知センサー付き自動スイッチに於いて、
前記整流回路の出力側と前記レギュレータとの間に、ドレインが電流制限用の入力抵抗を介して前記整流回路の出力端子に接続し、ソースがバイアス抵抗を介してゲートに接続し、前記負荷のオフ状態で前記ドレインとソース間が連続的に導通して前記ソースより前記バイアス抵抗を介して一定電流を出力するジャンクション型ＦＥＴによる定電流回路を設け、
前記負荷がオフ時に前記定電流回路の出力電流に基づき前記制御部に所定の直流電源電圧を連続して供給するようにしたことを特徴とする人体検知センサー付き自動スイッチ。
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