JP4365035B2 - 異なった負荷タイプのための照明制御システム - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は付属照明負荷を制御する電子安定器及び変圧器に低電圧制御信号を送信するために使用されるタイプの照明制御システムの改善に関する。
【0002】
(発明の背景)
多数の調光回路(dimming circuit)を通じて多数の区域の照明(zone of lighting)を制御し、いくつかの望ましい照明シーンの何れでも達成するよう動作する照明制御システムが存在する。こうしたシステムには、通信リンク上のデジタル照明制御情報を多重化するよう動作するウォールボックス(wallbox)設置式制御ユニットが含まれる。各ウォールボックス設置式制御ユニットには、それぞれウォールボックス設置式制御ユニットによって送信された情報を変えて、関連する照明区域(lighting zone)の光強度(lighting intensity)を変化させるよう操作可能な区域強度作動器(zone-intensity actuator)が含まれる。中央制御盤(制御装置)には、リンク上で送信される多重化情報を受信及び処理し、デジタル照明制御情報を第2多重化リンク(second multiplex link)上で調光回路に再送信するよう適合されたマイクロプロセッサが含まれる。マイクロプロセッサは、作動器が所定のシーケンスによって操作される時、予め選択された調光回路を何れか1つの区域強度作動器に割り当てるようプログラムされている。
【0003】
ウォールボックス設置式照明制御ユニットの作動器を、付属照明負荷を制御するための別個の調光盤に配置された1つかそれ以上の調光回路に割り当てるシステムが存在する。調光回路は位相制御出力を使用して負荷にかかるRMS電圧を、従ってその光強度を調整する。この種のシステムは、Lutron Electronics Co.,Inc.から市販されており、グラフィックアイ(GRAFIK Eye)(登録商標)調光盤として販売されている。
【0004】
グラフィックアイ・システムでは、ウォールボックス制御ユニット(主ユニット)からの出力はRS485デジタル出力である。グラフィックアイ主ユニットは4線式リンク(four-wire link)上で各主ユニットと接続され、各主ユニットはデイジーチェーン方式(daisy chain fashion)で配線される。各主ユニットは、4線式リンクを通じて調光盤またはリレー・パネルに配置された制御盤に区域強度データ(zone-intensity data)を送出する。情報は、ユニット・アドレス、区域番号、及び強度値として制御盤に入ってくる。制御盤は、ユニット・アドレス、区域番号、及び強度値を受け取り、それをグラフィックアイ調光盤中の適当な調光カードか、またはグラフィックアイ・リレー・パネル中のリレーに対応付け(map)する。各調光/リレー・カードは2線式ハーネス(two-wire harness)を通じて制御盤に接続される。2線式ハーネスは多数のピン・コネクタを通じて調光/リレー・カードに取り付けられる。コネクタの最初の2つのピンは制御盤からシリアル・データを受信するためのものである。ハーネスの他のピンはアドレスを各調光/リレー・カードに割り当てるために使用される。この種のシステムは、Ference 外の米国特許第5,530,322号、「Multi-Zone Lighting Control System; 多区域照明制御システム」で説明されている。この特許はここに引用して本出願の参考とする。
【0005】
ウォールボックス設置式照明制御システムは、室内の複数のグループの光源をいくつかの異なったプリセットレベルの何れか1つに調光し、同じ数の異なった照明シーンを達成するよう適合され得ることが知られている。各グループの光源は照明区域を規定し、通常各区域は、例えば、白熱灯、蛍光灯、ネオンランプ等といった同じタイプの光源から構成され、それらは全て位相制御出力によって制御される。このシステムには、異なった調光区域のそれぞれの光レベルを調整する調光器(dimmer)と、各区域の瞬時の光レベルを表示する表示パネルとが含まれる。適切にプログラムされたマイクロプロセッサ等は異なったタイプの光源についてシステムの調光性能を正規化(normalize)するよう動作するので、調光器設定に何らか変更が与えられると、異なったタイプの光源の各々から知覚される光レベルにも同じ変化が生じる。システム・ユーザは、各種代替モードで様々な種類の光源を表示する表示パネルの光レベル表示器を操作するソフトウェア・スキームによって各区域で使用される光源のタイプを入力する。この種のシステムはLutron Electronics社から市販されており、グラフィックアイ3000シリーズ(GRAFIK Eye 3000 Series)の登録商標で販売されている。この種のシステムは、Ference外の米国特許第5,430,356号、「Programmable Lighting Control System With Normalized Dimming For Different Light Sources;異なった光源に対する正規化調光を伴うプログラム可能照明制御システム」で説明されている。この特許はここに引用して本出願の参考とする。
【0006】
すなわち、先行技術のシステムは異なった負荷を制御するが、それは常に位相制御出力(phase controlled output)によってである。電圧制御負荷タイプ(例えば、0〜10ボルト・シンク(sink)及び0〜10ボルト・ソース(source))、デューティサイクル制御負荷タイプ(例えば、パルス幅変調(PWM))、及びデジタル信号制御負荷タイプ(例えば、デジタル・シリアル・インタフェース(DSI))といった位相制御出力を使用しない異なった照明負荷タイプを制御するために別々の装置/モジュールを利用することは可能である。しかし、負荷タイプが電圧制御負荷タイプ、及び/またはデューティサイクル制御負荷タイプ、及び/またはデジタル信号制御負荷タイプであるいくつかの異なった照明負荷タイプの強度を制御する単一装置/モジュールは存在しない。従って、この先行技術の欠点を克服し、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプを含む異なった負荷タイプの強度を制御する装置/モジュールが必要とされている。
【0007】
(発明の概要)
上記の議論を考慮すると、本発明の目的は、接続された安定器または変圧器に多数の制御スキーム(control scheme)を与えて、付属電灯(以下光源または照明負荷とも呼ばれる)の発光出力(luminous output)を調整することのできる改良型信号発生器を提供することである。制御スキームは、0〜10Vシンク、0〜10Vソース、パルス幅変調(PWM)、及びデジタル・シリアル・インタフェース(DSI)の少なくとも1つのタイプであることが好ましい。
【0008】
本発明の目的はまた、多数の異なった制御スキームが付属照明負荷に出力されるようにする回路を提供することである。
本発明は、各照明負荷が光源を含み、その各照明負荷が複数の、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの照明負荷の1つである、複数の照明負荷のそれぞれの光レベルを選択的に制御するための照明制御システムに向けられている。この照明制御システムは、複数の照明負荷の少なくとも1つに対する所望の光レベルを表す区域強度情報を生成し、その区域強度情報を通信リンクに乗せる照明制御ユニットと、その通信リンクを介して照明制御ユニットに接続され、通信リンク上の区域強度情報に応答して少なくとも1つの照明負荷の光レベルを調整する制御装置と、各モジュールがその制御装置と少なくとも1つの照明負荷の間に接続され、各モジュールが少なくとも2つの負荷タイプの光レベルを制御することができる複数のモジュールと、を備えている。
【0009】
本発明の1つの態様によれば、アイソレータ(isolator)が制御装置と少なくとも1つのモジュールの間に接続される。本発明の別の態様によれば、リレーが電源と少なくとも1つの照明負荷の間に接続され、その際各リレーは制御装置によって制御される。
本発明のさらに別の態様によれば、区域強度情報を照明制御ユニットに入力するための入力手段が備えられる。本発明の別の態様によれば、過電流保護器と誤配線保護器(miswire protector)が各モジュールとそれらの関連する照明負荷の間に接続される。
【0010】
本発明のさらに別の態様によれば、制御装置またはモジュール上の選択器が負荷タイプ信号(load type signal)をモジュールに提供する。
本発明の範囲中のさらに別の実施形態によれば、照明制御システム中の少なくとも1つの照明負荷の光強度(light intensity)を制御するためのモジュールが提供され、その各照明負荷は、光源を含み、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの1つであるものである。このモジュールは、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの少なくとも1つと強度レベルとを受信する入力手段と、その強度レベルに応答して少なくとも2つの負荷タイプへの出力信号を生成することが出来る可制御導通素子と、その出力信号を少なくとも1つの照明負荷に出力する出力手段と、を備えている。
【0011】
本発明の態様によれば、上記のモジュールは2つの照明負荷の光強度を制御し、出力手段は、その2つの照明負荷の光強度を制御するために各々がそれぞれ2つの照明負荷の1つに接続された2つの出力端子を含む。本発明の別の態様によれば、2つの照明負荷は異なった負荷タイプである。
本発明の別の態様によれば、上記の入力手段は強度レベルと負荷タイプ信号(load type signal)を備える多重化入力信号を受信する。負荷タイプ信号は負荷タイプが電圧制御負荷タイプまたはデューティサイクル制御負荷タイプまたはデジタル信号制御負荷タイプの何れであるかを示す。強度レベルは信号で提供され、負荷タイプは同じ信号または個別の信号の何れかで提供される。個別の信号は、例えばロータリエンコーダまたはデュアルインライン・パッケージ(DIP)スイッチによって提供される。
【0012】
本発明の上記及びその他の態様は、添付の図面を参照して以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
(代表的実施例と最良の実施形態の説明)
本発明は、0〜10シンク、0〜10ソース、パルス幅変調(PWM)、及びデジタル・シリアル・インタフェース(DSI)といった各種の、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプを有する光源を含む各種の照明負荷を制御する低電圧モジュール(LVM)及びシステムに関する。負荷タイプは選択可能である。
【0013】
図1Aは、先行技術の多区域(multi-zone)照明制御システムの概略を示し、そこでは複数の照明制御ユニットU1、U2、U3が、複数の調光器(調光器1〜調光器N)を通じて、各照明負荷が光源を含む複数の照明負荷L1〜LNの出力強度を制御するように動作する。照明負荷は、白熱灯や変圧器に接続された低電圧白熱灯またはネオンランプ、または安定器(ballast)に接続された蛍光灯である。多重データ(MUX)の形態の区域強度情報が制御ユニットU1、U2、U3からパワーキャビネット(power cabinet)PCに配置された制御盤(control panel)CPに送られる。制御盤CPは区域(zone)A1〜A4を調光器(調光器1〜調光器N)に割り当てるために使用される。制御盤CPの出力である多重信号MUX’は調光器に接続される。制御盤CPは4種類の情報を調光器に繰返し送信する。この情報には、下端トリム(low end trim)、上端トリム(high end trim)、区域強度(zone intensity)、及び負荷タイプが含まれる。各調光器のマイクロプロセッサはこの情報を処理し、可制御導通素子(controllable conductive device)(CCD)(トライアック)を制御して、位相制御信号を負荷L1〜LNに出力する。下端トリムは負荷L1〜LNが出力する最低光強度である。これは各半サイクル中のトライアックがオンする時間が最も遅い時間(latest time)である場合に関係する。上端トリムは負荷L1〜LNが出力する最高光強度である。これは各半サイクル中のトライアックがオンする時間が最も早い時間である場合に関係する。下端トリムと上端トリムはどちらもエンドユーザによって調整可能である。区域強度は負荷L1〜LNからの所望の光出力である。区域強度は各半サイクル中のトライアックがオンする時間に関係する。これは上端と下端の間の範囲を有する。区域強度は00〜127の数である。00は調光器が「オフ」であることを意味し、01は調光器が下端となるべきであることを意味し、127は調光器が上端となるべきであることを意味する。調光器のマイクロプロセッサは、トライアックが上端でオンする時とトライアックが下端でオンになる時の間の時間の量を127ステップに分割し、どの時間にトライアックがオンするかという時間を設定する区域強度情報をパーセンテージとして使用する。
【0014】
従来技術のシステムで利用可能ないくつかの負荷タイプ(例えば、白熱灯/磁気式低電圧タイプ、蛍光灯、ネオン/冷陰極タイプ、非調光タイプ、及び電子式低電圧タイプ)が存在する。各調光器(調光器1〜調光器N)からの出力は常に位相制御出力であり、すなわち可制御導通素子は各半サイクルの零交差後のある期間オンになるように信号が送られる。各半サイクルで可制御導通素子がオンする時、それは下端、上端、区域強度情報、及び負荷タイプ情報の関数である。負荷タイプ情報は調光器/リレー・カードによって、最大上端トリムと最小下端トリムを設定するために使用される。ユーザは、負荷タイプによって設定された最大上端トリムより上に上端トリムを設定することは出来ず、また、負荷タイプによって設定された最小下端トリムより下に下端トリムを設定することは出来ない。言及された負荷タイプは全て、調光可能(dimmable)及び非調光可能(non-dimmable)という2つの範疇に置くことが出来る。負荷タイプが「調光可能」であることが制御盤CPから調光器中のマイクロコントローラに受信されると、マイクロコントローラは“00”をリレー開で可制御導通素子(例えば、トライアック)オフと解釈し、“01”〜“127”をリレーが閉になり可制御導通素子が下端、上端、及び区域強度に基づくあるレベルになると解釈する。負荷タイプが「非調光可能」であることが制御盤CPから調光器中のマイクロコントローラに受信されると、マイクロコントローラは“00”をリレー開で可制御導通素子(例えば、トライアック)がオフと解釈し、通常は“01”〜“127”をリレーが閉になり可制御導通素子が完全にオン(すなわち、完全導通状態)であると解釈する。
【0015】
図1Bは、先行技術のシステムの3つの主要構成要素、すなわち照明制御ユニットU4、制御盤CP1、及び調光カードD1を示す。照明制御ユニットU4はグラフィックアイ4000シリーズのプリセット照明制御装置であり、制御盤CP1と調光器/リレー・カードは、グラフィックアイ4000シリーズ調光盤の形で入手可能な調光盤DPに収容されている。3つの構成要素は全て、本発明の譲受人から入手可能である。調光器/リレー・カードは「ホット」(HOT)のリード線から電力を取り入れ、位相制御出力またはオン/オフ出力(switched out-put)の何れかをチョークを通じて変圧器のない白熱灯として図示される負荷に供給する。調光器/リレー・カードは、リレーを閉じ、リレーのチャタリング(bouncing)が停止するのを待ち、次に可制御導通素子(図ではトライアックが示されている)をオンにするというシーケンスを利用して、リレーが最初に閉じる時のリレーでのアークの量を減少させる。可制御導通素子は、リレーが閉じている時は常に負荷と直列になっており、発生する熱を放散するためヒートシンクに固定される。可制御導通素子はまた、調光器/リレー・カードが電子安定器または変圧器といった容量性負荷に接続される時の電流サージを減少させるのにも役立つ。以下に説明されるように、先行技術の調光器/リレー・カードは本願の本発明においても、接続される負荷にオン/オフ電力(switched power)を供給するために使用することができる。また、その代わりに、高耐久性リレー(heavy duty relay)をオン/オフ電力を負荷に供給するために使用することもある。照明負荷の中には、安定器または変圧器中に内部リレーを有するため外部リレーやスイッチまたはスイッチを必要としないものもある。先行技術のチョークと結合された調光器/リレー・カードも容量性負荷に伴なう電流のサージを一層低減する。
【0016】
ここで図面を参照すると、図1Cは、複数の照明制御ユニットU1、U2、U3(同じ参照番号は同じ構成要素を示す)が複数の低電圧モジュール(リレー1〜Nに関連するLVM1〜LVMn)を通じて動作し、電圧制御負荷タイプ及び/またはデューティサイクル制御負荷タイプ及び/またはデジタル信号制御負荷タイプの複数の照明負荷L1〜LNの出力強度を制御する照明制御システムの概略を例示する。LVMは個別に図示されているが、1つより多いLVMが関連リレーと共に同じモジュールに接続されることもある。照明負荷L1〜LNは全て同じであるか、全てが異なっているか、または一部が同じで一部が異なっている。各照明負荷は単一の光源LS1、LS2、LSNを備えるものとして概略が示されているが、認識されるように、各照明負荷は普通いくつかの個別光源を備えており、それは多数であることが多い。光源は、電圧制御、デューティサイクル制御、またはデジタル信号制御である安定器または変圧器によって操作される。図示されるように、各照明負荷は関連する照明区域Z1〜ZNを規定する。各区域の光強度は関連するLVMの出力によって制御される。LVMは接続された安定器または変圧器に制御信号を送信し、次にそれが電灯の発光出力を制御する。
【0017】
LVMを制御することに加えて、照明制御ユニットU1、U2、U3はまた、図1Aに関連して上記で説明したように位相制御出力を有する調光器を制御する。従って、LVMと調光器は同じシステム中で混用することができる。
図1Cのシステムでは、制御ユニットU1〜U3は従来の設計のもので、各々複数の区域強度作動器(zone-intensity actuator)A1〜A4を備えていて、それは1対の上昇/下降押しボタンとして図示されており、手動で操作され、各ユニットの出力Xに発生する照明制御信号の特性を変化させる。制御ユニットU1〜U3のそれぞれの出力はLVMのそれぞれの出力を、従って照明区域の光強度を制御する役目を果たす。作動器A1〜A4は各々、少なくとも1つのLVMを制御して、そのLVMが割り当てられた特定の照明区域の光強度を制御する。例えば、制御ユニットU1の作動器A1は、LVM1の出力を制御することによって区域Z1の光強度を制御することができる。図示される制御ユニットでは、上昇または下降押しボタンを物理的に押すことが光レベルを上昇または下降させるように作用する。しかし、制御ユニットの中には、区域強度作動器がスライド制御(slide control)の形態を取るものがあるが、これは適切な回路を通して、制御ユニット出力に対しては同じ効果を有する。図1Cのシステムのための適切な制御ユニットは、Lutron Electronics社によって製造されるいわゆるグラフィックアイ照明制御装置、モデル3000または4000である。
【0018】
照明制御ユニットU1〜U3は普通壁面設置式であり、各々は制御の対象となる光源または装置(fixture)の付近に配置されたウォールボックス中に設置される。制御ユニットは、LVMと共に、制御装置及び光源から離れて配置されたパワーキャビネットPC、例えば電気盤(electrical closet)に収容されるプログラム可能制御盤回路(programmable control panel circuit)CPを通じて様々なLVMと通信する。制御盤回路CPには、モトローラ(Motorola)HC11のようなマイクロプロセッサ20が含まれるが、これはデジタル通信リンクMUXを通じて制御ユニットによって送信される多重化区域強度情報(mulliplexed zone-intensity information)を受信する。
【0019】
従来の方法で順次ポーリングされる(sequentially polled)と、各制御ユニットは、既定のプロトコルにより、リンク上にシリアル・メッセージを送信するが、このメッセージは区域作動器の位置によって決定されるデジタル符号化された区域強度情報を表す。制御ユニットのポーリングは通常比較的早いレート、例えば100ms毎に一度行われ、各制御ユニットは所定のタイムスロット(predefined time slot)で交替する。照明制御ユニットから区域強度情報を受信し多重分離(demultiplexing)すると、マイクロプロセッサはこの情報を通常のランダムアクセス・メモリ(RAM)22に格納し、ポーリング・サイクル毎に新しい強度情報でメモリを更新する。区域強度情報は表形式(tabular form)で格納される。制御盤CPは多重化信号(multiplexed signal)MUX’の形態で通信リンクX1上に信号を出力する。
【0020】
制御盤CPはさらに、好ましくはスタンダードEEPROM(図示なし)であるルックアップテーブル(LUT)24、プログラム可能ROM(PROM)26、及び各LVMを個々の区域作動器に割り当てるようにLUT24をプログラムすることができるプログラミング・ユニット28と対話式ディスプレイ(interactive display)30を備えている。個別に図示されているが、認識されるように、LUT24とPROM26はマイクロプロセッサ20に集積された部分であることが多い。
【0021】
図1Dは、本発明の多区域照明制御システムのさらに詳細なブロック図を示す。グラフィックアイ照明制御装置のような、(図1Cで説明された制御ユニットU1〜U3と同様の)照明制御ユニットU5は、区域強度情報を(図1Cで説明された制御盤CPと同様の)制御盤CP2に送信する。制御盤CP2はLVMと調光器/リレー・カードD2を制御する。調光器/リレー・カードD2はこの実施例では、「ホット」リード線(lead)から安定器または変圧器へのライン電圧(line voltage)を接続及び切断するために使用される。調光器/リレー・カードは図1Bの調光器/リレー・カードD1と同様である。安定器または変圧器はLVMからの制御信号と調光器/リレー・カードD2からのライン電圧を受け取る。調光器/リレー・カードD2とLVMは調光盤DP2に収容される。この実施例ではアイソレータISOは備えられていないことに注意されたい。
【0022】
図1Eは、1対の7セグメントLED(発光ダイオード)ディスプレイ32、34、一連の押しボタンスイッチ35〜39、及び単独LED40、41、43、及び44を備えるものとして例示される対話式ディスプレイ30の例を示す。ディスプレイ32は個々のLVMモジュールを表す番号を示すよう適合される。所望のLVMモジュール番号は、ディスプレイ32が所望のLVMモジュール番号を示すまで適当な上昇/下降ボタン35、36を繰り返し押す(depress)ことで選択される。
【0023】
ボタン39を繰返し押すことで、LED40、41、43、及び44を一度に1つ点灯させる。これらのLEDはそれぞれPROM26に格納された様々な内部プログラムを判定し、各プログラムによってユーザはある特定のパラメータを調整し、またある特定の値を格納することが出来る。例えば、LED40が点灯する時、1つのプログラムがアクセスされ、ユーザは(12〜15の)上述の番号がディスプレイ34に示されるまで上昇/下降ボタン37、38を押すことによっていくつかの異なった負荷タイプ(すなわち、0〜10ボルト・ソース及びシンク、PWM、及びDSI1及び2)を選択できる。例えば、負荷タイプ番号12は0〜10ボルト負荷タイプ(シンク及びソースの両方)に対応し、負荷タイプ番号13はPWMに対応し、負荷タイプ番号14及び15はそれぞれ(光源の内部構成に応じて)リレーが開でない、及びリレーが開であるDSIに対応する。選択される負荷タイプに基づいて、プログラミング・ユニットは、以下に説明するように、マイクロプロセッサ20が負荷タイプ信号を選択されたLVMモジュールに送信するようにし、LVMモジュールは適当な負荷を駆動するようその回路を構成する。この負荷タイプ信号は関連LVMに繰返し送信される。
【0024】
LED43または44が点灯する時、ユーザが、選択されたLVMモジュールに接続された負荷に対して最低または最高の強度レベルの何れかを設定できるようにするプログラムがアクセスされる。LED41が点灯する時、操作員は対話式ディスプレイ30を通じて所望の区域作動器を選択されたLVMモジュールに割り当てることが出来る。好適実施例では、ディスプレイ34は、1秒間隔で、個々の制御ユニット番号、例えばU1と、個々の作動器番号、例えばA1を交互に表示する。適当な時に上昇/下降ボタン37、38を押すことによって、操作員は表示された番号を1つずつ増加させ、それによって所望の制御ユニットと区域作動器を選択することができる。LVMモジュール番号と作動器番号の両方を選択すると、マイクロプロセッサ20は、プレセットされた時間間隔が経過した後この特定の作動器を選択されたLVMモジュールに割り当て(または再割り当て)し、この割り当て(assignment)をLUT24に格納する。
【0025】
再び図1Cを参照すると、制御盤CPの出力は、LVMから制御盤を光学的に隔離するアイソレータISOに供給される。制御盤CPの出力はLVM及びそれに関連するリレーに供給される。この出力には、区域強度、下端トリム、上端トリム、及び負荷タイプ情報が含まれる。区域強度値は00〜127の範囲であり、00がLVMによってオフと解釈される。区域強度値が00である場合、関連するリレーは開にされ、値が00でない(すなわち、1〜127の何れかの値である)場合、リレーは閉にされ、光源を制御することができる。LVMは、制御盤CPによって提供される強度値に基づいて光源の強度レベルを制御する。関連するリレーが開である時、ライン電圧は安定器または変圧器から切断され負荷はオフになる。リレーが閉になる時、ライン電圧は安定器または変圧器に接続され、負荷は強度値によって設定されたレベルで点灯される。
【0026】
好適実施例では、各LVMは2つの区域を制御する。以下にさらに詳細に説明されるように、LVM中のマイクロコントローラは好ましくは、所定の時間、例えば少なくとも約500ミリ秒間一定でなかったアドレスは受け入れない。マイクロコントローラは好しくは、負荷タイプ、上端トリム、下端トリム、及び強度値といったデータタイプを認識する。出力制御信号は正しい送信を保証するため3回送信され、約1〜2秒毎に繰り返されるのが好ましい。
【0027】
図1F及び図1Gはそれぞれシンク安定器(sink ballast)とソース安定器(source ballast)の概略電気回路図である。図1Fのシンク安定器では、電流Iが制御されてある電圧Vが設定される。図1Gのソース安定器では、抵抗Rが制御されて、ある電圧Vが設定される。
デジタル・シリアル・インタフェース(DSI)はTridonicによって開発され、約0〜約12ボルトの電圧範囲の通常の信号仕様を有し、信号の約10%〜約90%の間で約2V/μsの最小上昇/下降時間を有する。デジタル情報はマンチェスター符号(Manchester code)で転送される、すなわち、各ビットとその逆ビット(reverse bit)が続いて送信される。情報の1つの8ビットワード全体は、21ビット、すなわち1スタートビット(論理0)、8ビットのデータとそれらの8逆ビット、及び4ストップビット(論理0)の組合せによって転送される。
【0028】
図1Hは、Tridonicから指定されたDSI出力に関する信号仕様と制御特性をさらに詳細に示す。
図2は、本発明による別の照明制御システムの実施例のさらに詳細なブロック図である。電源は、通常交流120ボルトだが、どんな電源電圧でも動作するように、電力は変圧器112及び115に供給される。変圧器112、115は好ましくは電源をそれぞれ交流24ボルト及び交流12.3ボルトに降圧し、降圧された電圧をそれぞれ制御盤120及びLVMアイソレータ125に供給する。制御盤120とLVMアイソレータ125はそれぞれ、図1Cの制御盤CPとアイソレータISOに対応する。補助制御装置102は、(図1Cの制御ユニットU1及びU2に対応する)主ユニット105、110に接続され、それはまた制御盤120に接続される。主ユニット105、110は、上記で説明した制御ユニットU1及びU2と同様の方法で動作する。
【0029】
制御盤120からの出力はLVMアイソレータ125と調光器/リレー・カード150A、150B、及び150Cに供給される。調光器/リレー・カード150A、150B及び150Cは各々図1Cのリレーと同様のリレーを備えている。LVMアイソレータ125は、変圧器115からの電力と制御盤120からの信号を受け取り、負荷タイプ、上端トリム、下端トリム、及び強度レベルを表す信号を生成する。LVMアイソレータ125によって出力される信号は3線(three wires)上で伝えられるのが好ましい。アイソレータ125の出力は、(図1CのLVMに対応する)LVM130及び140に与えられる。各LVM130、140は、1つの入力と好ましくは2つの出力を有し、この各出力はそれで制御される個別の端子に対応する。すなわち、例えば、LVM130は図1CのLVM1及び2を含み、LVM140は図1Cの他の2つのLVMを含む。
【0030】
LVM130の出力1及び2からの出力信号はそれぞれ安定器135及び136に供給される。安定器135及び136は、調光器/リレー・カード150Cまたは定電圧電源S1によって供給される電力を受け取り、それぞれ付属光源すなわち電灯137及び138を駆動する。安定器135は電灯137をオン及びオフに切り換える内部リレーまたはスイッチを有する。すなわち、安定器135は内部リレーまたはスイッチを有する負荷タイプである。LVM140の出力1及び2からの出力信号は、それぞれ変圧器145及び146に供給される。変圧器145、146は調光器/リレー・カード150A及び150Bから電力を受け取り、それぞれ付属光源すなわち電灯147及び148を駆動する。安定器及び変圧器は図2のシステムでは交換可能であり、付属光源と適当な負荷タイプに適したものが使用される。すなわち、LVM130及び140中の各出力1及び2は、適切な安定器または変圧器と共に使用されるとき任意の負荷タイプを制御するよう構成することができる。言いかえれば、各LVMは、各区域が任意の負荷タイプ(例えば、0〜10ボルト・ソースまたはシンク、PWM、DSI、等)を有する2つの区域を取り扱うことが出来ることが好ましい。
【0031】
図3は、本発明による実施例のLVMアイソレータ191の格納部(enclosure)の透視図である。回路板(図示せず)は、端子D及びFとコネクタ180及び185にはんだ付けされ、回路部品を保持する。電圧(例えば、交流12.3ボルト)は入力端子D及びFで変圧器115から受け取られる。回路選択器(circuit selector)からのデータは好ましくは11ピン・コネクタであるコネクタ180で、好ましくは2線(two wires)(データ及びコモン(common))を通じて受信される。また、好ましくは11ピン・コネクタであるコネクタ185も図示されているが、これは好ましくは3線(データ、コモン、及び直流18ボルト)を通じてLVMアイソレータの出力を伝える。コネクタ180のコモンはコネクタ185のコモンには結合されないことに注意されたい。好適な格納部は、Entretecによって部品番号(P/N)PF11.0で製造されている。好適実施例では、アイソレータ格納部はLVMとは異なった色である。アイソレータは安定器または変圧器での誤配線(miss wire)から制御盤CPを保護する役目を果たす。アイソレータは本発明の必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【0032】
図4は、本発明による実施例のLVM194の格納部の透視図である(回路板は図示されていない)。好ましくは11ピン・コネクタであるコネクタ190は、好ましくは3線(データ、コモン、及び直流18ボルト)を通じて、コネクタ185からデータを受信する。また、状態表示器の役目を果たすLED192、193も示されている。LVM194は、出力1用の出力端子A及びCと出力2用の出力端子D及びFを有する。モジュール格納部(module enclosure)はDINレール(DIN rail)197の共働部分(cooperating section)にはめ込まれるように設計されている。
【0033】
図4Aは、本発明の代替実施例を示す。ロータリエンコーダスイッチ(rotary encoder switch)として示される選択器195がLVMの外被内に収容されている。選択器はマイクロコントローラM1(以下の図10Dの説明参照)に信号を送り、その出力を少なくとも4つの低電圧負荷タイプの1つに合わせて形成する(configure)ために使用される。負荷タイプ情報は選択器から通常の方法でマイクロコントローラM1に入力される。例えば、一連のDIPスイッチまたは取り外し可能ジャンパ(jumper)といった他のスイッチまたはそれに同等な物をマイクロコントローラに信号を送るために使用することもできる。ロータリエンコーダスイッチは少なくとも4つの位置を有し、各1つが異なった負荷タイプに対応する。この実施例では、LVMは、制御盤からの区域強度、下端トリム、及び上端トリムの情報と、選択器からの負荷タイプ情報を受信する。設置業者または製造業者は単にロータリエンコーダスイッチを回転させるか、またはDIPスイッチあるいはジャンパを調整してLVMに接続すべき負荷タイプに対応する位置に合わせるだけである。
【0034】
図5は、本発明によるLVMの実施例のブロック図である。図5には、マイクロコントローラ215と出力回路に供給される、例えば、直流約5ボルトと直流約12ボルトの電源(power)を処理する電源205が示されている。アドレス指定要素(addressing element)210は、LVMのアドレス指定をするために使用される。マイクロコントローラ215は好ましくはマイクロチップ(Microchip)によって製造されるPIC16C63マイクロプロセッサである。マイクロコントローラは、CPU、パワーオンリセット(power-on reset)、絶縁オンチップ発振器(isolated on-chip oscillator)を有するウォッチドッグタイマ、約2.5〜約6ボルトの間の動作範囲、プリスケーラ(prescaler)と割り込みドライバ(intersupt driver)を備えた2つの8ビット・タイマと1つの16ビット・タイマ、16ビット・イベントキャプチャ(event capture)、16ビット・コンペア(compare)、PWMモジュール、及び汎用同期/非同期送受信器(universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter)(USART)を備えているものが好ましい。マイクロコントローラは2チャネルの出力コンペア(output compare)またはPWM生成を備えていることが好ましい。USARTの能力(capability)は、図1Cに示されるX2での通信入力220Aを通じて制御盤と通信するために使用される。PWM生成の能力は、アナログ信号(例えば、0〜10ボルト及びPWM)を生成するために使用される。マイクロコントローラ215は、図2で説明されたLVM130と同様のLVMの2つの出力230及び260を制御する。出力コンペアは、デジタル出力(例えば、DSI)を生成するために使用される。通信入力220Aは制御盤入力を読み取り、それをマイクロコントローラ215に供給する。
【0035】
DSIパケット(DSI packet)は、各々が約833μs長の21ビットからなる。そのパケットは1つのスタートビットと4つのストップビットを有する。スタート及びストップ・ビットは全てロー(low)である。データ自体はマンチェスター符号、すなわち、ビットの次にはその逆ビットが続く符号で送信される8ビットワードである。この8ビット・データワードは、回路選択器によって送信される区域強度、下端トリム及び上端トリムの情報を使用して、図7の要素415で示されるような適当な出力ルーチンによって計算される。データ・パケット(data packet)は、出力コンペア機能(output compare function)を使用して、マイクロコントローラによって送出される。コンペアはほぼ833μs毎に割り込みを生成するよう設定される。コンペア割り込みサービス・ルーチン(compare interrupt service routine)はカウンタを使用して、どのビットが送信されたかを常時監視する(keep track)。ビットがスタートまたはストップ・ビットである場合、出力ポートはハイ(high)に設定される(出力ドライブ(output drive)は信号の論理を反転させる)。データ・バイトの1つが送信される場合、出力ルーチンによって生成されたデータワード中の適当なビットが参照される。そのビットまたはその逆ビットは出力ポートの状態を決定する。データ・パケットの終わりに達すると、ルーチンはコンペア割り込みをオフにし、カウンタをリセットする。出力ルーチンは、別のパケットが送信されるべきときコンペアをオンに戻す。
【0036】
実施例のシステムは、それぞれ出力ドライブ230、260によって駆動される2つの区域すなわち出力を示す。各出力ドライブ230、260は、図10A〜図10Fに関して以下にさらに詳細に説明されるように、負荷タイプに応じて演算増幅器(op-amp)または比較器として選択的に駆動される切り換え可能な演算増幅器/比較器240、270を備えている。PWM及びDSIのようなスイッチング波形の場合、素子(device)240、270は比較器として動作し、0〜10ボルトのようなアナログ信号の場合、素子240、270は演算増幅器として動作する。各出力ドライブ230、260はさらに切り換え可能デジタル/アナログ出力ドライブ245、275と切り換え可能電流源250、280を備えているが、これらについては以下でさらに説明する。
【0037】
LED回路232、262は、図4のLED192、193を含み、それぞれ区域1及び2(すなわち、出力1及び2)に関する診断情報を伝達するために使用される。信号が出力回路1及び2に送られる前に出力保護器(output protector)253、283も備えられる。過電圧保護スキームが、1つ及び2つの線がライン電圧に対して誤配線された事を検出し、それに対する保護を行うために使用される。1つのラインの誤配線というのは2つの出力線が「ホット」または「ニュートラル」の何れかにつながったものであり、2つの線の誤配線というのは一方の出力線が「ホット」に接続され、もう一方が「ニュートラル」に接続されたものである。
【0038】
図6は、本発明による実施例のLVM主ループ手順の流れ図である。以下にさらに詳細に説明するように、主ループは、アドレスを設定し、状態(LED)表示器を制御し、新しいデータが受信されたかどうかを判定し、出力ルーチンを呼び出し、通信ボーレートを決定し、そしてプリセット時間(好ましくは約20ms)の終りまで待機してまた繰り返す。通信ルーチンはスタートバイトをチェックし、有効(valid)な場合、カウンタをリセットする。カウンタが増分され、チェックサムに加えられる。データは一時メモリ(temporary memory)に格納された後永久に格納される。アドレスとボーレートの計算は、LVM中のマイクロコントローラによって制御される両方の区域(zone)に適合する。状態制御、新しいデータの判定、及び出力ルーチン呼び出しは、2つの区域を制御するLVMのために2組み複製され(duplicated)、好適実施例では、1組が区域1を制御しもう1組が区域2を制御する。
【0039】
アドレス指定ルーチンはアドレス入力ポートの値をチェックし、この値をラッチする(latch)。増分カウンタ(incremental counter)を使用して、マイクロコントローラは所定の数の主ループ・サイクル(例えば、25サイクル)または所定の時間(例えば、約500ms)の間このポートをチェックし、値が一定に留まっている場合、マイクロコントローラのアドレスをこの値に設定する。その値が有効なアドレスである場合、アドレス指定エラーインディケータがクリアされる。アドレス指定ルーチンはアドレス入力ポートの値に対比して現在のアドレス(current address)のチェックを続ける。2つが実行中のある時点で異なっている場合はいつでも、前のサイクルが再び開始される。ラッチされたアドレスが無効な値(invalid value)である場合、LEDドライバはこのことを表示するように設定され、ルーチンは主ループの次のサイクルで有効なアドレスに対してテストを続ける。
【0040】
さらに詳しく言うと、システムは、図6に示されるように、初期パラメータを設定することでステップ302で初期化される。すなわち、現在のユニット・アドレス(current unit address)が0に等しく設定され、バッファは空すなわち0にされる。次にシステムはステップ305でアドレス・ポート(address port)を読み取り、そのユニット・アドレスを一時レジスタ(temporary register)に格納する。アドレス・ポートはDIPスイッチ、ロータリエンコーダ、または好ましくはいくつかのピンが互いに結ばれた多重ピン・コネクタ(multiple pin connector)を使用して設定することができる。好適実施例では、多重ピン・コネクタはハーネスを通じて、各ユニットが、接続されるときに、ハーネス上のその位置に基づいて、固有のアドレス(unique address)を受け取ることになるように相互接続される。
【0041】
ユニット・アドレスが読み取られ格納された後、それはステップ310で現在のユニット・アドレスと比較され、そのユニット・アドレスが変更されたかどうかが判定される。言かえれば、古いアドレス値が新しいアドレス値と比較される。システムは、新しいアドレスが、約0.5秒といった所定の時間の間安定するまでアドレスの変化に応答しないようであるのが好ましい。これはユニット・アドレスを設定するためにロータリエンコーダが使用されている場合有用であるが、それはロータリエンコーダはアドレス1からアドレス12に進むため、全ての中間位置を通過するからである。ロータリエンコーダが1つの位置から次の位置に回転すると、システムは新しい値をバッファに格納する。ループを通る最初の時点ではアドレスは一致しないが、それは現在アドレスが0に等しく、ステップ305からのアドレスは0に等しくないからである。この場合、処理はステップ315で続く。新しいユニット・アドレスが現在の(すなわち、古い)アドレスに一致する場合、処理は、以下に説明されるようにステップ345で続く。
【0042】
ステップ315では、システムは、(一時レジスタに格納された)ステップ305からのアドレスがバッファ・アドレス(buffer adress)に等しいかどうかを判定するチェックを行う。アドレスが等しい場合、処理は、以下説明されるようにステップ325で続く。ループを通る最初の時点ではバッファは値を有さないので、アドレスは等しくなく、処理はステップ320で続く。ステップ320では、システムはステップ305からのアドレスが有効なアドレスかどうかをチェックする。システムが、アドレスが有効であると判定した場合、システムは以下に説明されるようにステップ330に続く。そうでない場合は、システムはステップ370に続く。ステップ370では、システムは無効なアドレスにフラグを設定する。これは例えば、ハーネスが誤って製造されていた場合に発生する。ハーネスに不適切に接続されたモジュールに対するデフォルト・アドレス(default address)は0である。処理は、以下に説明されるように、ステップ365で続く。
【0043】
ステップ330では、システムはステップ305からのアドレスをバッファに格納し、アドレスにタイムスタンプ(time stamp)を入れる。次にシステムは、ステップ340で、現在のアドレスが有効なアドレスかどうかを判定する。現在のアドレスが有効でない場合、システムはステップ370に進み、無効なアドレス(invalid address)にフラグを設定する。現在のアドレスが有効な場合、処理はステップ345で続く。
【0044】
ステップ365では、システムは、好ましくはLED診断ルーチンである診断ルーチンを呼び出す。システムの状態についてのフィードバックをユーザに与えるために状態表示器LEDが使用される。好適実施例では、モジュールは、各区域すなわち各出力に対して1つずつの、2つのLEDを有する。処理はステップ375で続き、そこでシステムはループが終了するまで所定の量の時間(例えば、20ms)待機する。これによって各ループが同じ量の時間を取ることが保証される。次に処理はステップ302に戻る。
【0045】
ループを2回目に通るときはバッファ中に値が存在し、もしユニット・アドレスに変化がない場合は、処理はステップ315に進む。ステップ315では、ステップ305からの新しいアドレスはバッファに等しくなり、処理はステップ325で続く。
ステップ325では、システムは、バッファの値が、好ましくは約0.5秒(これはループを約25回通ることに等しい)の、少なくとも所定の量の時間の間同じに留まっていたかどうかを判定するチェックを行う。同じでなかった場合、処理はステップ340で続く。バッファ中の値が少なくとも所定の量の時間の間同じに留まっていた場合は、ステップ335で、システムはそのバッファ・アドレスを現在のアドレスとして格納し、ステップ345に進む。ステップ345では、システムは通信パケットが、例えば最近120ms間に受信されたかどうかを見るチェックを行う。受信されていない場合(これは着信信号が除去されている場合に発生し得る)は、処理はステップ350で続く。ステップ350では、システムは通信エラーフラグを設定し、ステップ365に進む。システムが、例えば最近120ms間に通信パケットを受信している場合、システムはステップ355で区域1に対する出力ルーチンを呼び出し、ステップ360で区域2に対する出力ルーチンを呼び出す。次に処理は、上記で説明されたようにステップ365で続く。図6は、2つの出力装置/光源(区域1及び区域2)を制御するLVMモジュールに対するものであることに注意されたい。LVMモジュールが、1つ、3つ、またはそれより多い数といった任意の数の出力装置/光源を制御することができることも考えられる。
【0046】
好適実施例では、LVMは初めは約41kHzで通信するよう設定される。有効チェックサム計算(valid checksum calculation)の前に48のフレーム指示エラー(framing error)が受信されると、ボーレートは約7.8kHzに変更される。さらに別の48のフレーム指示エラーが受信されると、ボーレートは約41kHzに戻される。このループは有効な通信が達成されるまで続く。各有効パケットはフレーム指示エラーカウンタをリセットする。
【0047】
割り込み駆動機能(interrupt driver function)はLVMと制御盤の間の1次インタフェースである。この機能はポート受信割り込み(port receive interrupt)毎に呼び出されるのが好ましい。この機能は有効スタートバイトの受信を待つ。所定の時間、例えば約120ms中に有効スタートバイトが受信されない場合、通信エラーの信号が出される。有効スタートバイトが受信されると、この機能は種々のカウンタを使用して、ラッチされたデータがどのアドレスに入るかということと、どんなタイプのデータがポートにラッチされたかということとを判定する。一度データ形式が決定されると、着信アドレス(incoming address)がマイクロコントローラのものである場合のみ、その値は適当な一時的な変数(temporary variable)に格納され、チェックサム値が更新される。アドレスがマイクロコントローラのものでない場合は、チェックサム値は更新されるがデータは記録されない。有効なチェックサムデータが通信パケットの終わりで受信されると、一時的な変数中のデータは適当なレジスタに格納され、光レベルの計算において出力ルーチンによって使用される。チェックサムデータが無効であるか、またはチェックサムデータが受信されない場合は、データは削除され、上記の機能は新しいスタートバイトを探す。
【0048】
主ループ・タイミングの基準として8ビット・タイマが使用されるのが好ましい。クロックは周期的に(例えば約16ms毎に)割り込みをリセットし、その時割り込みの信号を出す。この割り込みが受信されると、カウンタは所定の時間(例えば、約4ms)カウントダウンした後ループをリセットする。
出力コンペア(output compare)はDSI出力を生成するために使用される。好適には、コンペア・モジュール(compare module)は16ビット自走タイマ(free running timer)とレジスタの間の一致(match)をチェックする。一致が見いだされた場合、割り込みがトリガされサービス・ルーチンが呼び出される。
【0049】
ウォッチドッグタイマが所定の周期(例えば、約18ms)に設定される。このタイマは、各主ループ・サイクル中所定の回数(例えば、2回)リセットされる。タイマのオーバフローがあるとシステムはリセットされる。
図7は、本発明によるLVMの実施例の出力ルーチンの流れ図である。本明細書で行われる説明はLVM中の1つの区域の制御に関するものである。LVMが制御している他の何れの区域についても同じ動作が行われるが、もちろん、異なった区域すなわち異なった光源を制御する場合は、異なった出力ポートが使用されるであろう。出力ルーチンはポート値を設定し、次に適当な出力のフォーマッティング(formatting)と制御を行う。新しいデータが受信されるとき、または所定の時間(例えば、1s)新しいデータが受信されないとき、主ループには適当な出力ルーチンを呼び出すためにフラグが立てられ、該当する区域に関する負荷タイプデータの値によって主ループが決定される。各出力ルーチンは、1つがPWM区域1用、1つがPWM区域2用、1つがDSI区域1用、等であり、格納された強度値、上端トリム、及び下端トリムを使用してスケーリングされた強度(scaled intersity)を計算する。
【0050】
ステップ402で、特定の区域に対する出力ルーチンが呼び出される。ステップ405で、新しいデータが供給されたかどうかが判定される。供給されていない場合は、ステップ460で、データが所定の回数、例えば3回送信されたかどうかが判定される。データが所定の回数送信されていた場合は、ステップ470でデータが最近の、例えば約1s間の間送信されたかどうかを判定する。データが最近、例えば約1s間送信されていた場合、ルーチンの外に出てステップ480でリターンになる。
【0051】
ステップ405で、データが新しいと判定されるか、または、ステップ460で、データが所定の回数送信されていないと判定されるか、またはステップ470で、データが最近の、例えば約1s間の間送信されていないと判定される場合は、データは対応する区域の負荷タイプを判定するためチェックされる。例えば、ステップ410では負荷タイプがDSIであるかどうかを判定するチェックが行われ、ステップ420では負荷タイプがPWMであるかどうかを判定するチェックが行われ、ステップ430では負荷タイプが0〜10ボルトであるかどうかを判定するチェックが行われる。負荷タイプに応答して、適当な負荷タイプ出力フォーマッティング・ルーチン(load type output formatting routine)が呼び出される。すなわち、DSIはステップ415で呼び出され、PWMはステップ425で呼び出され、0〜10ボルトはステップ435で呼び出される。ステップ440で区域がオフであると判定されると、ステップ445でオフ・ルーチン(off routine)が呼び出される。区域がPWM、DSI、または0〜10ボルトといった所定の負荷タイプの何れでもなく、また、オフでもない場合は、ステップ450で、無効負荷タイプフラグ(invalid load type flag)がセットされる。
【0052】
出力ルーチンのフォーマッティングに関しては、PWM及び0〜10ボルトの場合は、強度は7ビット数(回路選択器から受信された値)から10ビット数(PWM回路によって使用される値)にスケーリング(scaled)され、PWM回路のデューティサイクルを決定する。DSIの場合は、強度は7ビット数から8ビット数にスケーリングされ、マンチェスター符号化されてDSI安定器に送信される値を決定する。
【0053】
図8は、本発明によるLVMの実施例の割り込みルーチン(interrupt routine)の流れ図である。割り込みルーチンは、LVMと回路選択器の間の通信リンク、主ループ・タイミング、及びDSI信号生成を処理する。割り込み駆動通信ルーチン(interrupt driver communication routine)は、受信データまたは強度バイト(intensity byte)が現在値と異なっている時はいつでも、新しいデータ・フラグをセットする。このフラグがセットされると、主制御ループはほぼ即時に、適当な出力ルーチンを開始するようになるのが好ましい。
【0054】
割り込みルーチンは、ステップ502でSCIリンクからデータを読み取ることによって開始される。ステップ505で、有効なスタートバイトであるかどうかについてデータがチェックされる。スタートバイトが有効であれば、ステップ515で、フラグがセットされてデータの受信が開始され、スタートバイトはセーブされて新しいチェックサムに加えられる。次に処理は、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ520で続く。
【0055】
ステップ505でスタートバイトが有効でない場合は、ステップ510で、スタートバイトがすでに受信されているかどうかが判定される。スタートバイトが受信されていない場合は、処理は、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ520で続く。スタートバイトがすでに受信されている場合は、ステップ530で、モジュール・スロット(module slot)が正しいかどうかを判定するチェックが行われる。モジュール・スロットが正しければ、ステップ535で強度とデータが一時レジスタに格納され、ステップ545でそのバイトがチェックサムに加算され、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまでは処理はステップ520で続く。
【0056】
ステップ530でモジュール・スロットが正しくない場合は、ステップ540でパケットが終了したかどうかが判定される。そうでない場合は、ステップ545でバイトがチェックサムに加算され、処理は、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ520で続く。パケットが終了した場合は、ステップ550でチェックサムがチェックされ、一致しているかどうかが判定される。
【0057】
ステップ550でチェックサムが一致しない場合は、ステップ555で、フラグがクリアされ次のスタートバイトまでデータの探索を停止する。処理は、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ520で続く。
ステップ550でチェックサムが一致した場合は、ステップ560で、データタイプと区域に基づいてデータは一時レジスタから適当なレジスタに転送される。ステップ565でフラグがセットされ、全てのデータが受信され有効であることを示す。処理は、割り込みルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ520で続く。
【0058】
図9は、本発明による実施例の診断ルーチンの流れ図である。好適実施例では、2つの区域/光源の強度レベルを制御するLVMの状態が、(図4でLED192、193として示されている)各区域に対して1つの、2つのLEDによって表示される。LEDモードは種々なルーチンで設定されたエラーフラグ・ビット(error flag bit)によって決定される。LEDは4つのモード、すなわち、(1)心拍(heart beat)−正常動作、遭遇するエラーなし、(2)ライトハウス(同期)(lighthouse (in sync))−所定の長さの時間(例えば、約120ms)有効なチェックサム情報が受信されないときに通信エラー、(3)ライトハウス(非同期)(lighthouse (out of sync))−アドレスエラー、及び(4)心臓発作(heart attack)−無効な負荷タイプの受信の際に設定された負荷タイプエラー、の4つのモードの1つ内にあるのが好ましい。心拍モードでは、表示器(LED)は約1/4秒オン、約3/4秒オフで繰り返すのが好ましい。ライトハウスモードでは、表示器は約3秒オン、約5秒オフで繰り返すのが好ましい。ライトハウスモードでは、2つのLEDは同期または非同期の何れかである。心臓発作モードでは、表示器は約1/8秒オン、約1/8秒オフで繰り返すのが好ましい。
【0059】
ステップ602で、診断ルーチンが呼び出される。ステップ605で通信が存在するかどうかが判定される。通信が存在する場合は、ステップ620でアドレスが有効かどうかが判定される。通信が存在しないか、またはアドレスが無効である場合は、2つのLEDは、ステップ610及び625で、それぞれ同期及び非同期のライトハウスモードに設定される。処理は、診断ルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ615で続く。
【0060】
ステップ620でアドレスが有効である場合は、ステップ630で、光源/区域(区域1)について負荷タイプが無効であるかどうかが判定される。負荷タイプが無効である場合は、LED(LED1)はステップ635で心臓発作モードに設定される。そうでない場合は、LEDはステップ640で心拍モードに設定される。ステップ645で、第2光源/区域(区域2)に対して負荷タイプが無効であるかが判定される。負荷タイプが無効である場合は、LED(LED2)はステップ650で心臓発作モードに設定される。そうでない場合は、LEDはステップ655で心拍モードに設定される。処理は、診断ルーチンを呼び出したルーチンに戻るまではステップ615で続く。
【0061】
図10A〜図10Fは、本発明の種々の態様を実現する好適な回路を示す概略電気回路図である。図10A及び図10Bの同じ参照符号は、図10C、図10D、図10E、及び図10Fの同じ構成部品を示さないことがある。図10Aは、交流約12.3ボルトを受け取り直流約18ボルトを出力するLVMアイソレータの回路の実施例であり、図10BはLVMアイソレータ中でデータを光学的に隔離するために使用される回路である。図10Bでは、線A及びCはデータを伝え、線B及びDはコモンである。
【0062】
図10Aは、図2のLVMアイソレータ125の電源部を示す。約12.3ボルトは、図2に示される変圧器115から、図3に示される端子D及びFを通してアイソレータに入る。LVMアイソレータの出力は、コネクタ185のピンB及びCを通る直流約18ボルトである。電源はまた、図10Bで使用される直流約5ボルトも生成する。
【0063】
図10Bは、光結合器(optocoupter)U1によって供給されるオプティカルアソレーション(optical isolation)を示す。データは、図2に示される制御盤120から、図3に示されるコネクタ180のピンA及びBを通して入ってくる。光学的に隔離されたデータは、図3に示されるコネクタ185のピンA及びBを通じてアイソレータ125を出る。
【0064】
図10Cは、(図5の要素205に対応する)電源の回路である。電源は18ボルト入力を有し、5及び12ボルトを出力する。図10Cでは、線Eは直流18ボルトに接続され、線Fはコモンに接続される。電源はコンデンサC7、C8、及びC10とリニアレギュレータ(linear regulator)U3及びU4を備えている。
【0065】
図10Dは、通信入力(図5の要素220A)並びに、(図5の要素210及び215に対応する)アドレス指定ブロック及びマイクロコントローラの回路である。図10Dでは、コネクタCONN190は好ましくは、LVMへの入力を受け取る11ピン・コネクタであり、ダイオードD5及びD6は、それぞれ抵抗R56及びR57と共に、上記で説明された状態表示器LED(例えば、図4のLED192及び193)である。アドレス指定ブロックは抵抗R40〜R49を備えている。マイクロコントローラM1はさらに、抵抗R51及びR55と、水晶発振器(crystal)CR1に接続される。通信入力部は抵抗R52〜R54及びR58とトランジスタQ25及びQ26を備えている。
【0066】
マイクロコントローラM1は、ピンF、G、H、I、及びJのどれがピンK(コモン)に接続されているかを判定することによってコネクタからアドレスを読み取る。マイクロコントローラM1はまた、D5及びD6として概略的に示されている診断LED192及び193をも駆動する。マイクロコントローラM1は図10Cからの直流約5ボルトによって電源を供給される。図10Dはまた、コネクタ190からの着信データ信号を整形する(square up)抵抗R52、R53、R54、R58、トランジスタQ25及びQ26を示す。
【0067】
図10Eは、例えば図2のLVM130の出力1及び図5のブロック230といったLVMの出力の1つの回路である。図10Eでは、図5の要素240と同様の切り換え可能演算増幅器/比較器は、抵抗R1〜R9、トランジスタQ1〜Q4、コンデンサC1、及び演算増幅器U1:Aを備えている。上記で説明されるように、U1:Aは、負荷タイプに応じて演算増幅器または比較器として選択的に駆動される。スイッチング波形(PWM及びDSI)の場合、U1:AはトランジスタQ3をオンにすることで比較器として動作する。これによって演算増幅器U1:Aの非反転ピンに直流電圧(好ましくは約9ボルト)が生じ、演算増幅器U1:Aを比較器として動作させる。マイクロプロセッサの出力はQ1によって反転ピンに入力され反転される。非スイッチング信号(例えば、0〜10ボルト)の場合、トランジスタQ3はオフになる。コンデンサC1は演算増幅器U1:Aの反転ピンのアナログ電圧を設定する。抵抗の組合せR6/R9は演算増幅器U1:Aのためのフィードバック・ループを形成し、出力ピンの直流電圧を調整する。抵抗R2及びR3とコンデンサC1は、PWMマイクロコントローラ出力からの積分(直流)信号(integration (DC) signal)と適当な線形増幅特性曲線(liner transfer curve)を提供するよう選択される。
【0068】
図10Eでは、図5の要素245と同様の切り換え可能デジタル/アナログ出力ドライバは、抵抗R10〜R14、トランジスタQ5〜Q10、コンデンサC2、及びダイオードD1を備えている。負荷タイプがスイッチング波形(例えば、PWM及びDSI)を使用する場合、トランジスタQ5はオフになり、トランジスタQ9及びQ10を相補型トランジスタとして動作させる。上記で説明されたように、演算増幅器U1:Aはこの負荷タイプの場合は比較器として動作するので、演算増幅器U1:Aの出力は、好ましくは約0〜約18ボルトの間である2つの所定の値の間で変化する。このため、出力は、好ましくは約0〜約12ボルトである、マイクロコントローラによって設定された2つの値の間の時間変化波形となる。負荷タイプが非スイッチング波形(例えば、0〜10ボルト)を使用する場合は、トランジスタQ5はオンになり、トランジスタQ9をオフの状態に留めるようにする。これによって演算増幅器U1:Aは、フィードバック・ループを使用してトランジスタQ10のドレインの電圧を制御するようになる。
【0069】
図10Eでは、図5の要素250と同様のスイッチング電流源は、抵抗R15〜R18、トランジスタQ11及びQ12、及びコンデンサC3を備えている。電流は、トランジスタQ12がオンの時、トランジスタQ11及び抵抗R15を通じて供給される。トランジスタQ12は、0〜10ボルトのような非スイッチング負荷タイプと共に動作する間オンである。金属酸化物バリスタ(metal oxide varistor)(MOV1)、ヒューズF1、及び正温度係数PTC1がモジュールの負荷側の誤配線に対してLVMを保護するために使用される。
【0070】
図10Fは、例えば、図2のLVM130の出力2である、LVMの別の出力の回路であり、図10Eに関連して上記で論じられたものと同様の回路要素を備えている。図5の要素270と同様の切り換え可能演算増幅器/比較器は、抵抗R19〜R26及びR35、トランジスタQ13〜Q16、コンデンサC4、及び演算増幅器U1:Bを備えている。図5の要素275と同様の切り換え可能デジタル/アナログ出力ドライバは、抵抗R27〜R31、トランジスタQ17〜Q22、コンデンサC5、及びダイオードD2を備えている。図5の要素280と同様の切り換え可能電流源は、抵抗R32〜R34及びR36、トランジスタQ23及びQ24、及びコンデンサC6を備えている。これらの回路要素は図10Eに関連して上記で説明されたものと同様に動作するので、それらの説明は、簡略のため省略される。
【0071】
0〜10ボルト・シンクまたはソース負荷タイプの場合、図10D及び図10Eを参照すると、マイクロコントローラの出力ルーチンは、ポートRB0をローに保持することでトランジスタQ3をオフにする。トランジスタQ5は、ポートRB1をハイにすることでオンになる。トランジスタQ12はRB2をハイにすることでオンになる。トランジスタQ3はトランジスタQ2をオンにしトランジスタQ4をオフにする。Q2がオンになるとコンデンサC1はグラウンドに接続され、それによって回路に導入される。トランジスタQ5はトランジスタQ8をオンにしトランジスタQ9をオフにする。トランジスタQ12はトランジスタQ11をオンにする。Q11がオンになると抵抗R15を通じて弱い電流源が起動し、コンデンサC3が回路に導入される。コンデンサC3は0〜10ボルト出力を安定化する。マイクロプロセッサU2のハードウェアのPWMが使用され、ポートRC1を通じてトランジスタQ1のベースにPWMを生成する。このPWMは、演算増幅器U1:Aの反転ピンの平均化コンデンサC1を使用して直流電圧を生成する。演算増幅器U1:Aは、トランジスタQ10とフィードバック・ループ抵抗R6及びR9を使用して、出力に対応する直流電圧を設定するが、これはコンデンサC1にかかる電圧の固定された関数である。
【0072】
トランジスタQ1のベースの入力信号は、トランジスタQ1のオン・オフ状態を制御するパルス幅変調方形波である。トランジスタQ1がオンの時、コンデンサC1にかかる電圧は0ボルトに近い。トランジスタQ1がオフの時、トランジスタQ1にかかる電圧は好ましくは約12ボルトである。PWMのデューティサイクルはコンデンサC1にかかる直流電圧を決定する。演算増幅器U1:Aは、抵抗R6及びR9を含むフィードバック・ループと共に、VGSとひいてはRDSの値を決定する。演算増幅器U1:Aは、出力電圧がコンデンサC1にかかる直流電圧の固定された関数であるようにRDSを設定する。この関数は、フィードバック・ループによって形成される抵抗分割によって決定される。マイクロコントローラは、トランジスタQ12をオンにし、それによって、トランジスタQ11及び抵抗R15の電流源はオンになる。これは、0〜10安定器のシンク/ソースを制御する。
【0073】
PWM負荷タイプの場合、出力ルーチンはトランジスタQ3をオンにし、それによってトランジスタQ4をオンにする。さらに、トランジスタQ5及びQ12はオフになる。これによって演算増幅器U1:Aの反転ピンに好ましくは約9ボルトの直流電圧が設定され、トランジスタQ2のゲートをローにすることでトランジスタQ2をオフにし、コンデンサC1を回路から切り離す。このルーチンはトランジスタQ5をオフにし、トランジスタQ9及びQ10を相補型トランジスタとして動作させる。ハードウェアのPWMが使用され、トランジスタQ1のベースのPWMを設定する。これは反転され演算増幅器の反転ピンに与えられる。演算増幅器は高速であるので比較器として使用され、波形の歪みを最小にする。トランジスタQ3をオンにすることで演算増幅器の非反転入力に直流電圧も設定され、それは比較器のように動作する。トランジスタQ5はオフなので、トランジスタQ9及びQ10はCMOSスイッチを形成し、直流12ボルトとコモンの間で切り換わる。これによってシステムは好ましくは約12ボルトのPWM振幅を生成する。すなわち、トランジスタQ9及びQ10はMOSスイッチのように動作し、安定器のためのPWMを生成する。トランジスタQ12及びQ11はこの負荷タイプの場合はオフのままとなる。この負荷タイプに対して必要でない場合トランジスタQ12をオフに設定すると電流源回路はオフになる。
【0074】
DSI負荷タイプの場合は、電気的構成はPWMのものと同じであるが、マイクロプロセッサU2がトランジスタQ1のベースにシリアル・ビットストリーム(serial bit stream)を生成し、それが出力に転送される点が異なっている。出力ルーチンは、強度に基づいて伝送される8ビット符号とトリム情報を計算し、所定の期間、例えば約833μsで出力コンペアをオンにする。コンペア・サービス・ルーチン(compare service routine)は、ポートRC1にスタートビット、8ビット・マンチェスター符号、及び4ストップビットを送出する。すなわち、この負荷タイプの動作はPWMのものと同一であるが、マイクロコントローラU2がPWMの代わりにデジタル・ビットストリームを出力し、それによってシステムによるDSI安定器の制御を可能にする点が異なっている。
【0075】
(図7のステップ440及び445により)負荷タイプが存在せずシステムがオフになる場合は、マイクロプロセッサU2はトランジスタQ5をオンにするので、トランジスタQ9はオフのままになる。マイクロプロセッサU2はまた、トランジスタQ12及びQ11をオフにする。トランジスタQ3はオンになり、直流約9ボルトを演算増幅器U1:Aの非反転ピンに印加する。トランジスタQ1はオフであり、演算増幅器の出力をローに設定する。このためトランジスタQ10はオフである。
【0076】
本明細書ではいくつかの特定の実施形態を参照して図示と説明を行なったが、それにもかかわらず本発明がここで示された詳細に制限されることを意図するものではない。むしろ、特許請求の範囲と同等な範囲と限度内で、本発明から離れることなく様々な修正が細部においてなされ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 先行技術の多区域照明制御システムのブロック図である。
【図1B】 先行技術の多区域照明制御システムのさらに詳細なブロック図である。
【図1C】 本発明による照明制御システムの実施例のブロック図である。
【図1D】 アイソレータISOのない、本発明の多区域照明制御システムのさらに詳細なブロック図である。
【図1E】 図1Cのプログラム可能制御盤をプログラムする際に有用な対話式表示パネルの前面平面図である。
【図1F】 シンク安定器とソース安定器の電気概略図(その1)である。
【図1G】 シンク安定器とソース安定器の電気概略図(その2)である。
【図1H】 デジタル・シリアル・インタフェース(DSI)の電気仕様書を示す図である。
【図2】 本発明による別の照明制御システムの実施例のさらに詳細な構成図である。
【図3】 本発明による低電圧モジュール(LVM)アイソレータの実施例の透視図である。
【図4】 本発明によるLVMの実施例の透視図である。
【図4A】 本発明によるLVMの代替実施例の透視図である。
【図5】 本発明によるLVMの実施例の構成図である。
【図6】 本発明によるLVMの実施例の主ループ手順の流れ図である。
【図7】 本発明によるLVMのための出力ルーチンの実施例の流れ図である。
【図8】 本発明によるLVMのための割り込みルーチンの実施例の流れ図である。
【図9】 本発明による診断ルーチンの実施例の流れ図である。
【図10A】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その1)である。
【図10B】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その2)である。
【図10C】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その3)である。
【図10D】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その4)である。
【図10E】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その5)である。
【図10F】 本発明の様々な態様を実現する好適回路を示す電気概略図(その6)である。
Claims (19)
- 複数の照明負荷のそれぞれの光レベルを選択的に制御する照明制御システムであって、前記の負荷が各々少なくとも1つの光源を含み、該照明負荷が、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの3つの異なった負荷タイプの少なくとも1つを含む負荷タイプの照明負荷であり、
前記複数の照明負荷の少なくとも1つに対する所望の光レベルを表す区域強度情報を生成し、該区域強度情報を通信リンクに乗せるための照明制御ユニットと、
前記通信リンクを介して前記照明制御ユニットに接続され、少なくとも1つの前記照明負荷の光レベルを調整するために前記通信リンク上の前記区域強度情報に応答する制御装置と、
複数のモジュールであって、各該モジュールが前記制御装置と少なくとも1つの前記照明負荷の間に接続され、各該モジュールが少なくとも2つの前記負荷タイプの光レベルを制御できる複数のモジュールと、を具備する照明制御システム。 - 前記制御装置と少なくとも1つの前記モジュールとの間に接続されるアイソレータをさらに含む、請求項1に記載の照明制御システム。
- さらに、複数のリレーであって、各該リレーが電源と少なくとも1つの前記照明負荷との間に接続され、その際前記リレーの各々が前記制御装置によって制御される複数のリレーを含む、請求項1に記載の照明制御システム。
- 前記電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプが、0〜10ボルト・ソース、0〜10ボルト・シンク、パルス幅変調(PWM)、及びデジタル・シリアル・インタフェース(DSI)の少なくとも1つを具備する、請求項1に記載の照明制御システム。
- 少なくとも2つの前記照明負荷が異なった負荷タイプである、請求項1に記載の照明制御システム。
- 前記モジュールの各々が2つの異なった負荷タイプを個別に制御できる、請求項1に記載の照明制御システム。
- 前記区域強度情報を前記照明制御ユニットに入力するための入力手段をさらに具備する、請求項1に記載の照明制御システム。
- さらに、前記モジュールの各々と関連する前記照明負荷との間に接続された過電流保護器及び誤配線保護器を具備する、請求項1に記載の照明制御システム。
- 前記制御装置が前記モジュールに負荷タイプ信号を供給する、請求項1に記載の照明制御システム。
- 前記モジュール上の選択器が該モジュールに負荷タイプ信号を供給する、請求項1に記載の照明制御システム。
- 照明制御システム中の少なくとも1つの照明負荷の光強度を制御するためのモジュールであって、各該照明負荷が少なくとも1つの光源を含み、かつ、電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの3つの異なった負荷タイプの少なくとも1つの負荷タイプの照明負荷であり、
前記電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプの少なくとも1つと、強度レベルと、を受信する入力手段と、
前記強度レベルに応答して少なくとも2つの前記の負荷タイプへの出力信号を生成できる可制御導通素子と、
前記出力信号を前記少なくとも1つの照明負荷に出力するための出力手段と、を具備するモジュール。 - 前記モジュールが2つの前記の照明負荷の前記光強度を制御し、前記出力手段が2つの出力端子を具備し、前記の2つの照明負荷の前記光強度を制御するために前記2つの出力端子の各々が前記2つの照明負荷のそれぞれ1つに接続される、請求項11に記載のモジュール。
- 前記2つの照明負荷が異なった負荷タイプである、請求項12に記載のモジュール。
- 前記電圧制御負荷タイプ、デューティサイクル制御負荷タイプ、及びデジタル信号制御負荷タイプが、0〜10ボルト・ソース、0〜10ボルト・シンク、パルス幅変調(PWM)、及びデジタル・シリアル・インタフェース(DSI)の少なくとも1つを具備する、請求項11に記載のモジュール。
- 前記入力手段が、前記強度レベルと負荷タイプ信号とを含む多重化入力信号を受信し、前記負荷タイプ信号が、前記負荷タイプが前記電圧制御負荷タイプ、前記デューティサイクル制御負荷タイプ、及び前記デジタル制御負荷タイプのいずれの1つであるかを示す、請求項11に記載のモジュール。
- 前記入力手段が、前記強度レベルを含む第1入力信号と、前記負荷タイプ信号を備える第2入力信号とを受信し、該負荷タイプ信号が、前記負荷タイプが前記電圧制御負荷タイプ、前記デューティサイクル制御負荷タイプ、及び前記デジタル信号制御負荷タイプのいずれの1つであるかを示す、請求項11に記載のモジュール。
- 前記入力手段が前記第2入力信号を選択器から受信する、請求項16に記載のモジュール。
- 前記選択器がロータリエンコーダである、請求項17に記載のモジュール。
- 前記選択器がDIPスイッチである、請求項17に記載のモジュール。
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