JP5486522B2 - ワイヤレス配線器具 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス信号により負荷をオンオフさせるワイヤレス配線器具に関するものである。

一般に、負荷のオンオフには機械スイッチが広く採用されているが、近年、電子スイッチも採用されるようになってきている。電子スイッチでは、多くの場合に、電源と負荷との間にトライアックやサイリスタのようなスイッチ素子を挿入し、スイッチ素子のオンオフを制御することにより負荷への給電をオンオフさせる。

この種の電子スイッチを機械スイッチに置換可能とするには、電源と負荷との直列回路に対して、機械スイッチと同様に２線で接続できるようにしなければならない。

一方、電子スイッチでは、スイッチ素子のオンオフを指示する制御回路部に電力を供給する必要があり、電源と負荷との直列回路から制御回路部に電力を供給するために電源回路部が設けられる（たとえば、特許文献１参照）。

スイッチ素子は電源と負荷との直列回路に挿入されているから、スイッチ素子がオンになっている期間には、電源回路部ではスイッチ素子による電圧降下分の電圧しか利用することができない。しかも、負荷と電源回路部とが直列に接続されているから、スイッチ素子がオンである期間において制御回路部に供給する電力が大きくなると負荷への供給電力が低減する。したがって、電源から負荷に電力を供給している期間において電源回路部から供給できる電力はごく少ない。

また、スイッチ素子がオフの期間には、電源から負荷を通して制御回路部に電力を供給することができるが、負荷に流れる電流が大きくなると負荷が誤動作するから、スイッチ素子がオフの期間においても、電源回路部から供給できる電力はごく少ない。

特許文献１に記載されたものではないが、この種の電子スイッチとして、図９に示す構成が考えられる。図示する構成は、換気線などの負荷Ｌｄのオンオフを制御するものであって、商用電源のような電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路に挿入される負荷開閉部１１を備える。電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路は、負荷回路部１１の両端である２個の接続端子Ｘ１，Ｘ２に接続される。

負荷開閉部１１はトライアックからなるスイッチ素子ＳＷを備え、スイッチ素子ＳＷのオンオフによって負荷Ｌｄへの電力の供給をオンオフする。スイッチ素子ＳＷのＴ２端子とゲート端子との間にはダイオードブリッジＤＢの交流入力端が接続され、ダイオードブリッジＤＢの直流出力端は２個の電圧安定化回路１２ａ，１２ｂに接続されている。

各電圧安定回路１２ａ，１２ｂはそれぞれ直列制御型であってトランジスタＱ１，Ｑ２を備える。一方の電圧安定化回路１２ａは、スイッチ素子ＳＷのオフ時において、ダイオードブリッジＤＢの直流出力端間の電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上である期間に電力を供給し、他方の電圧安定化回路１２ｂは、スイッチ素子ＳＷのオン時において、ダイオードブリッジＤＢの直流出力端間の電圧がツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧以上である期間に電力を供給する。両電圧安定化回路１２ａ，１２ｂは平滑コンデンサＣ１を共用している。平滑コンデンサＣ１の両端電圧は３端子レギュレータＲｅｇによりさらに安定化される。３端子レギュレータＲｅｇの出力端には平滑コンデンサＣ２が接続され、この平滑コンデンサＣ２制御回路部１０に電力が供給される。

制御回路部１０は、マイクロコンピュータあるいはタイマ回路である制御部ＣＮを備え、制御部ＣＮからは二値信号が出力される。制御部ＣＮの出力はトランジスタＱ２のベースに接続されたスイッチング素子としてのトランジスタＱ３に与えられる。制御部ＣＮから出力される二値信号をＨレベルとＬレベルとすると、制御部ＣＮの出力がＨレベルであるときにトランジスタＱ３がオンになり、トランジスタＱ２が導通することにより電圧安定化回路１２ｂが動作する。一方、制御部ＣＮの出力がＬレベルであるときには電圧安定化回路１２ｂは非動作になる。

電圧安定化回路１２ｂに設けたツェナーダイオードＺＤ２は、ダイオードブリッジＤＢの直流出力端間に接続されたサイリスタＱ４のゲート端子に接続されており、電圧安定化回路１２ｂが動作すると、サイリスタＱ４もオンになる。したがって、ダイオードブリッジＤＢを介してスイッチ素子ＳＷのゲート端子にトリガ電圧が与えられ、結果的にスイッチ素子ＳＷがオンになる。

要するに、制御部ＣＮの出力がＨレベルであると、電圧安定化回路１２ｂが動作し、スイッチ素子ＳＷがオンになる。また、制御部ＣＮの出力がＬレベルであると、電圧安定化回路１２ｂは非動作になるから、スイッチ素子ＳＷにはトリガ電圧が与えられない。以上の動作により、制御部ＣＮの出力に応じてスイッチ素子ＳＷのオンオフが制御される。

特願２０００−１００２９３号公報

ところで、電子スイッチにおいて制御回路部１０に対してスイッチ素子ＳＷのオンオフの指示を与えるために、光や電波を伝送媒体とするワイヤレス信号を用いることが考えられる。この場合、ワイヤレス信号を受信するワイヤレス受信部を電子スイッチに設ける必要がある。ワイヤレス受信部では、ワイヤレス信号を待ち受ける必要があるから、それだけ消費電力が大きくなる。上述したように電子スイッチに設けた電源回路部１２は制御回路部１０に電力を供給するために設けているものであるから、ワイヤレス受信部を付設した場合に、ワイヤレス信号を連続的に待ち受ける程度の電力を供給する余裕はない。

この種の問題を解決するために、電源回路部１２に電源ＡＣから直接電力を供給するように３線で接続する構成を採用することが考えられるが、３線で接続する構成では従来の機械スイッチに置き換えることができなくなる。

電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路に２線で接続する構成においてワイヤレス信号の受信を可能にするには、電源回路部１２の出力容量を増加させることが考えられるが、上述したように、スイッチ素子ＳＷのオフ時において電子スイッチの消費電力を増加させると負荷Ｌｄの誤動作につながる。たとえば、負荷Ｌｄとして照明負荷を用いる場合には、スイッチ素子ＳＷをオフにしている状態において、電子スイッチに流れる電流によって照明負荷が一瞬だけ点灯したり、誤点灯したりするという問題が生じる。ワイヤレス信号の伝送媒体として電波を利用する場合には光を利用する場合よりも消費電力が大きくなるから、この種の問題はとくに顕著になる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、機械スイッチとの置き換えが可能になるように２線での接続を可能としながらも、ワイヤレス信号によるスイッチ素子のオンオフが可能になるように消費電力の増加を抑制したワイヤレス配線器具を提供することにある。

請求項１の発明は、電源と負荷との直列回路を接続する一対の接続端子を備え両接続端子間にスイッチ素子が挿入された負荷開閉部と、スイッチ素子のオンオフを制御する制御回路部と、接続端子から供給される電力を用いて制御回路部が動作可能な内部電源を生成する電源回路部と、１フレームにオンまたはオフの指示内容を含む送信信号であって送信器の１回の送信において送信器から同じ指示内容の所定の複数フレームの送信信号が繰り返して間欠的に送信されるワイヤレス信号を受信しワイヤレス信号による指示内容に応じて制御回路部にスイッチ素子のオンオフを制御させるワイヤレス受信部とを備え、送信器は、同内容であって送信間隔が一定である規定した複数個のワイヤレス信号からなるデータブロックを構成し、複数個のデータブロックについて隣接するデータブロックの時間間隔をワイヤレス信号の送信間隔とは異ならせており、制御回路部は、電源回路部からワイヤレス受信部に電力を供給することによりワイヤレス信号を受信可能とする受信待機期間と、電源回路部からワイヤレス受信部への電力の供給を停止させることによりワイヤレス信号の受信を不能にする休止期間とを交互に繰り返させ、さらに、受信待機期間においてワイヤレス信号を受信すると、その後に設けられる不感期間においてワイヤレス信号を受信しても当該ワイヤレス信号の内容を無効にし、受信待機期間は１フレームの送信信号が占有する送信時間よりも長く、休止期間は、送信信号の送信間隔よりも長く、かつ送信器の１回の操作で所定の複数フレームの送信信号が発生している期間に複数の受信待機期間が含まれるように設定され、不感期間は、送信器が同じ指示内容の送信信号を送信する時間よりも長い時間に設定されており、データブロックにおける最初の送信信号の立ち上がりから最後の送信信号の立ち下がりまでの時間は、休止期間より長く、受信待機期間と休止期間とを合わせた時間より短く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、機械スイッチとの置き換えが可能になるように電源と負荷との直列回路に２線で接続され、しかも、ワイヤレス信号を受信するために設けたワイヤレス受信部への給電を間欠的に行うから、スイッチ本体における消費電力の増加を抑制することができ、負荷への供給電力を低減させることなくワイヤレス受信部への給電が可能になる。また、ワイヤレス信号を受信する機能をスイッチ本体に付加しながらもスイッチ本体での消費電力が小さいから、スイッチ素子のオフ時において電源と負荷との直列回路に電流が流れても負荷が動作する程度に大きい電流が流れることはなく、スイッチ素子のオフ時における負荷の誤動作も防止できる。しかも、送信器の１回の操作によって所定の複数フレームの送信信号を繰り返して間欠的に送信するのに対して、ワイヤレス受信部の休止期間を、送信信号の送信間隔よりも長く、かつ送信器の１回の操作で所定の複数フレームの送信信号が発生している期間に複数の受信待機期間が含まれるように設定されているから、少なくとも１回の受信待機期間において送信器からのワイヤレス信号を受信することが可能になる。すなわち、上述のように、ワイヤレス受信部での消費電力の増加を抑制しながらも、送信器からのワイヤレス信号の受信を可能にしているのである。その上、制御回路部は、ワイヤレス信号を受信すると、その後に不感期間を定め、不感期間にはワイヤレス信号を受信しても当該ワイヤレス信号を無効にするから、ワイヤレス信号のうち１回分だけが有効に利用される。

加えて、規定した複数個のワイヤレス信号からなるデータブロックを単位とし、複数個のデータブロックの間の時間間隔を、データブロック内でのワイヤレス信号の送信間隔とは異ならせているから、仮に１つのデータブロックではスイッチ本体の受信待機期間において受信されるワイヤレス信号が存在しなかった場合でも、他のデータブロックではワイヤレス信号が受信待機期間に受信される可能性が高くなる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記送信器が、前記データブロックの時間間隔を不規則に変化させることを特徴とする。

この構成によれば、データブロックの間の時間間隔を変化させることにより、受信待機期間においてワイヤレス信号が受信される可能性をより高めることができる。また、複数台の送信器からワイヤレス信号が送信された場合でも、ワイヤレス信号が重なり合わない期間が生じるから、ワイヤレス信号の混信を回避してスイッチ本体を動作させることができる。

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記ワイヤレス信号が、同期用のヘッダと制御電文とを順に並べて構成され、前記制御回路部が、ヘッダの受信が完了したときに受信待機期間の残り時間での制御電文の受信の可否を判断し、制御電文を受信できないときには、制御電文が受信可能になる時間分だけ受信待機期間を延長することを特徴とする。

この構成によれば、受信待機期間においてヘッダが検出されるとワイヤレス信号を受信することができるから、ワイヤレス信号の送信開始からスイッチ本体が応答するまでの平均の応答時間を短縮することができる。

請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記ワイヤレス信号が、同期用のヘッダと制御電文とを順に並べて構成されるとともに、制御電文の先頭部分に送信時間および送信間隔の情報を含み、前記制御回路部が、制御電文の先頭部分における送信時間および送信間隔の情報の受信が完了したときに次の受信待機期間においてワイヤレス信号を受信することができるように休止期間の長さを調節することを特徴とする。

この構成によれば、ヘッダを受信した受信待機期間においてワイヤレス信号の全体を受信できない場合であっても、制御電文の先頭部分を受信できる場合には、制御電文における送信時間や送信間隔の情報を用いて休止期間の長さを調節することができ、次の受信待機期間にはワイヤレス信号を受信することができる可能性が高くなる。つまり、ワイヤレス信号の送信開始からスイッチ本体が応答するまでの平均の応答時間が短くなる。

請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記制御回路部が、前記送信器からのワイヤレス信号を受信して前記負荷開閉部に設けた前記スイッチ素子のオンオフを制御する動作モードのほかに、送信器から送信される同内容のワイヤレス信号の送信間隔を測定する測定モードを有し、測定モードでは送信器から規定した複数個のワイヤレス信号が送信される間は前記電源回路部から前記ワイヤレス受信部に連続的に電力を供給してワイヤレス信号を連続的に受信させることを特徴とする。

この構成によれば、送信器からのワイヤレス信号の送信時間および送信間隔をスイッチ本体において検出するから、受信待機期間および休止期間を送信器に適合するように自動的に設定することができ、送信器とスイッチ本体との調整が不要になる。

請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記ワイヤレス信号がＵＷＢ方式で伝送されることを特徴とする。

この構成によれば、送信器において変調回路や増幅回路が不要であって回路チップの面積が小さくなる上に消費電力が小さくなる。

本発明の構成によれば、電源と負荷との直列回路に２線で接続することができる。しかも、ワイヤレス信号を受信して負荷開閉部におけるスイッチ素子のオンオフを制御するために設けたワイヤレス受信部への給電を間欠的に行うから、連続的に給電する場合に比較するとスイッチ本体における消費電力の増加を抑制することができる。その結果、負荷への供給電力を低減させることなくワイヤレス受信部への給電が可能になるという利点がある。また、ワイヤレス信号を受信する機能をスイッチ本体に付加しながらもスイッチ本体での消費電力が小さいから、スイッチ素子のオフ時において電源と負荷との直列回路には負荷が動作する程度に大きい電流が流れることはないという利点を有する。しかも、送信器の１回の操作によって所定の複数フレームの送信信号を繰り返して間欠的に送信するのに対して、ワイヤレス受信部の休止期間を、送信信号の送信間隔よりも長く、かつ送信器の１回の操作で所定の複数フレームの送信信号が発生している期間に複数の受信待機期間が含まれるように設定されているから、少なくとも１回の受信待機期間において送信器からのワイヤレス信号を受信することが可能になる。すなわち、上述のように、ワイヤレス受信部での消費電力の増加を抑制しながらも、送信器からのワイヤレス信号の受信を可能にしているのである。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 実施形態１の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上に用いる送信器の他の構成例を示すブロック図である。 実施形態２の動作説明図である。 実施形態３の動作説明図である。 実施形態４の動作説明図である。 実施形態５の動作説明図である。 従来構成を示す回路図である。

（実施形態１）
本実施形態の電子スイッチは、図１に示すように、ワイヤレス信号を受信するスイッチ本体１と、ワイヤレス信号を送信する送信器２とにより構成される。

スイッチ本体１は、従来構成と同様に、電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路に挿入されるスイッチ素子（図示せず）を備えた負荷開閉部１１を備え、負荷開閉部１１に設けたスイッチ素子は制御回路部１０から出力される制御信号によりオンオフが指示される。電源ＡＣはたとえば商用電源であって、ここでは交流電源であるものとする。負荷開閉部１１におけるスイッチ素子は、２個の接続端子Ｘ１，Ｘ２の間に接続されており、電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路の各一端にそれぞれ接続端子Ｘ１，Ｘ２を接続することにより、スイッチ素子のオンオフに応じて負荷Ｌｄへの給電をオンオフする。

負荷開閉部１１の両端（従来構成と同様に、スイッチ素子のＴ２端子とゲート端子との間）には電源回路部１２が接続される。電源回路部１２の構成は従来構成と同様であって、スイッチ素子のオン期間とオフ期間とにおける負荷開閉部１１の両端電圧から定電圧を生成する。したがって、制御回路部１０には電源回路部１２から定電圧が供給される。図１において実線は電源系の線路を示し、破線は制御系の線路を示す。

ところで、本実施形態ではスイッチ本体１にワイヤレス受信部１３を設けてあり、ワイヤレス受信部１３にも電源回路部１２から電力が供給される。ワイヤレス受信部１３が受信するワイヤレス信号の伝送媒体としては、赤外線のような光を用いることが可能であるが、本実施形態では電波を用いる。一般に伝送媒体として光を用いる場合に比較して電波を用いる場合のほうが受信待機時に消費する電力が大きい。そこで、本実施形態では、ワイヤレス受信部１３を間欠的に動作させることにより消費電力の増加を抑制している。

具体的には、制御回路部１０を構成するマイクロコンピュータにおいて、ワイヤレス受信部１３の動作を制御しており、図２（ａ）に示すように、ワイヤレス受信部１３は、ワイヤレス信号の受信が可能な受信待機期間Ｔ１と、ワイヤレス信号を受信せず電源回路部１２からの電力の供給が遮断される休止期間Ｔ２とを交互に繰り返す。受信待機期間Ｔ１および休止期間Ｔ２はそれぞれ一定時間であって、休止期間Ｔ２は受信待機期間Ｔ１よりも長く設定されている。つまり、電源回路部１２からワイヤレス受信部１３への電力の供給は間欠的に行われる。また、ワイヤレス受信部１３は受信待機期間Ｔ１において受信アンテナ１４を通してワイヤレス信号を受信すると受信信号を出力し、制御回路部１０に受信信号を与え、制御回路部１０では受信信号の内容に応じて負荷開閉部１１にオンまたはオフの指示を与える。

一方、ワイヤレス信号を送信する送信器２は、電池Ｂを電源に持ち、スイッチとして押操作される押釦スイッチＳａを備え、押釦スイッチＳａが押操作されるたびにワイヤレス信号を送出する。ワイヤレス信号は負荷開閉部１１のオンとオフとのいずれかを指示する内容であって、オンとオフとのどちらを指示するかは、押釦スイッチＳａの押操作毎に交互に選択される。具体的には、押釦スイッチＳａはマイクロコンピュータからなる送信制御回路部２０に接続されており、送信制御回路部２０では、押釦スイッチＳａが押操作されるたびに負荷開閉部１１の動作を指示する内容の送信信号ＳＴを生成する。

送信信号ＳＴにおいて負荷開閉部１１をオンにするかオフにするかの指示内容は、押釦スイッチＳａの押操作毎に交互に切り換えられる。送信制御回路部２０では、図２（ｂ）のように、押釦スイッチＳａが１回押操作されると、同内容の送信信号ＳＴを複数回繰り返して生成する。つまり、送信信号ＳＴの１フレームは負荷開閉部１１のオンまたはオフの指示内容を含んでおり、送信制御回路部２０では同内容の複数フレームの送信信号ＳＴを間欠的に発生させる。１フレームの送信信号ＳＴが占有する送信時間Ｔ３は一定時間であり、隣接する送信信号ＳＴの間の時間である送信間隔Ｔ４は一定時間であってもよいが、図２（ｂ）のように送信間隔Ｔ４を不規則に変化させてもよい。また、送信信号ＳＴを発生させる期間は、ワイヤレス受信部１３において複数の受信待機期間Ｔ１を含む時間になるように設定される。

ここで、ワイヤレス信号について、さらに詳しく説明する。図３（ａ）に示すように、送信器２の送信制御回路部２０は、押釦スイッチＳａの１回の押操作によって、同内容の複数フレームの送信信号ＳＴを間欠的に発生させる。図３に示す例では押釦スイッチＳａの１回の押操作で１７フレームの送信信号ＳＴを発生させている（送信信号ＳＴを１７個示している）。押釦スイッチＳａの１回の押操作で発生させる送信信号ＳＴのフレーム数は適宜に選択することができるが、本実施形態ではフレーム数を１７としている。なお、他の図の表記ではフレーム数が１７よりも少ないが図示の都合であってフレーム数を特定する意図はない。

各フレームは、図３（ｂ）のように、ヘッダＨＤと制御電文ＴＸとからなる６４ビット（８バイト）のパルス列であって、ヘッダＨＤは、図３（ｃ）のようにフレーム同期のためのプリアンブルＰＡとビット同期のための同期コードＳＣとからなる。また、制御電文ＴＸには、負荷開閉部１１のオンオフを指示するデータと、伝送エラーを検出するための誤り検出符号ＣＳとが含まれる。図３（ｃ）においてＴＤは、送信信号ＳＴの送信時間Ｔ３および送信間隔Ｔ４の情報であるが、本実施形態ではとくに必要ないから設けなくてもよい。また、ＵＷはフレームを識別するためのユニークワードであり、ＣＤは負荷開閉部１１に対する指示内容の情報である。

送信器２には、送信制御回路部２０から出力された送信信号ＳＴを受けてワイヤレス信号を送出するワイヤレス送信部２１が設けられる。送信信号ＳＴはパルス列からなるから、ワイヤレス送信部２１は送信信号ＳＴをＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）のパルス列に変換し、送信アンテナ２２を通して電波として送出する。ＵＷＢは、中心周波数の２０％を超える帯域幅を占有するか５００ＭＨｚ以上の帯域幅を占有するスペクトルを持つパルスを送信する（米国では、３．１〜１０．６ＧＨｚの帯域を５２８ＭＨｚの帯域幅を持つ１４個のサブバンドに分割し、送信電力を−４１ｄＢｍ／ＭＨｚとして短距離通信に制限している）。本実施形態では、ワイヤレス送信部２１をＵＷＢに対応させているから、変調回路や増幅回路を必要とせず、電波を伝送媒体とする他の方式のワイヤレス信号を送信する場合と比較すると、送信電力を等しくした場合には、回路での消費電力を低減することができ、またチップ面積も小さくすることができる。

上述したように、送信器２に設けた押釦スイッチＳａが１回押操作されると、送信器２では同内容の複数フレームの送信信号ＳＴを発生させ、同内容のワイヤレス信号を複数回繰り返して送信する。一方、スイッチ本体１のワイヤレス受信部１３では間欠的に受信待機期間Ｔ１を設けているのであって、送信器２が送信信号ＳＴを発生させる期間が複数の受信待機期間Ｔ１を含むように設定されているから、少なくとも１回の受信待機期間Ｔ１において送信器２からのワイヤレス信号を受信することが可能になる。ここに、１回の受信待機期間Ｔ１は送信信号ＳＴの１フレーム分の時間よりも長く設定されていることはいうまでもない。スイッチ本体１では、ワイヤレス信号を受信すると当該ワイヤレス信号の内容に応じて負荷開閉部１１のオンオフを制御する。

また、制御回路部１０では、送信器２が同内容のワイヤレス信号を繰り返して発生するよりもやや長い時間を不感期間とし、いずれかの受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号を受信すると、その後、不感期間においてワイヤレス信号を受信しても同内容のワイヤレス信号であるものとみなし、当該ワイヤレス信号の内容を無効にする。したがって、送信器２において押釦スイッチＳａの１回の押操作に対応して複数回繰り返して送信されるワイヤレス信号のうちの１回分だけがスイッチ本体１において有効に利用される。

同様にして、送信器２においてもスイッチＳａを１回押操作した後に、次にスイッチＳａの押操作を有効にするまでの不感期間を設けてあり、不感期間においてスイッチＳａが押操作されても送信信号が生成されないようにしてある。

上述した動作の時間の目安を示す。いま、送信器２からスイッチ本体１にワイヤレス信号を伝送する速度が、１００ｋｂｐｓであるものとする。送信信号ＳＴの１フレームの時間、つまり送信時間Ｔ３を１．０±０．１（ｍｓ）とし、送信間隔Ｔ４を１．０±０．１（ｍｓ）とすると、押釦スイッチＳａの１回の押操作に対して１７フレームの送信信号ＳＴに対応したワイヤレス信号を送出するのに要する時間は、１７×Ｔ３＋１６×Ｔ４であって約３３ｍｓになる。

一方、スイッチ本体１では、１回の受信待機期間Ｔ１を３±０．１（ｍｓ）とし、休止期間を１８ｍｓとし、さらに受信待機期間Ｔ１に前置してワイヤレス受信部１３への電力の供給を開始する３ｍｓのウォームアップ期間を設けてある。ウォームアップ期間はワイヤレス受信部１３に電力の供給を開始してから動作が安定するまでの期間として設けてある。具体的にはワイヤレス受信部１３にはクロック信号を発生させるための発振子を有する発振回路が設けられており、発振回路への給電が開始されてからクロック信号の周波数ドリフトが収まるまでの時間としてウォームアップ期間を設ける。なお、制御回路部１０での不感期間は、たとえば５０ｍｓに設定し、送信制御回路２０の不感期間は、たとえば１００ｍｓに設定する。なお、これらの数値は目安を与えるための一例であって、適宜に設定することはいうまでもない。

ところで、上述した構成例では送信器２においてスイッチとして手操作する押釦スイッチＳａを備える構成を例示したが、図４に示すように、押釦スイッチＳａに代えて周囲の状態変化を検出するセンサＳｂを用いてもよい。センサＳａには種々のものを用いることができるが、たとえば、人体から放射される熱線を検出することにより人の存否に応じた２値出力（接点出力）を発生する人感センサ、周囲の明るさを検出し基準値との大小関係に応じた２値出力（接点出力）を発生する明るさセンサなどを用いることができる。このようなセンサＳｂを用いることにより、たとえばセンサＳｂで人が検出されると負荷Ｌｄをオンにし、人が検出されなくなると負荷Ｌｄをオフにすることで、電力の無駄な消費を防止したり、周囲が暗くなると照明負荷を自動的に点灯させることが可能になる。

（実施形態２）
実施形態１では、スイッチ本体１において一定の時間間隔で受信待機期間Ｔ１を間欠的に設け、送信器２においては一定の送信間隔Ｔ４または不規則な送信間隔Ｔ４で同内容の送信信号ＳＴを複数回送信する構成を採用する例を示した。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、送信器２から送信信号ＳＴを一定の送信間隔Ｔ４で送信するとともに規定した個数（図示例では６個）の送信信号ＳＴを１グループとしたデータブロックＤｂを構成して、複数個のデータブロックＤｂを送信し、かつ隣接するデータブロックＤｂの間の時間間隔Ｔ５を送信間隔Ｔ４とは異ならせている。

図示例では、１個のデータブロックＤｂにおける最初の送信信号ＳＴの立ち上がりから最後の送信信号ＳＴの立ち下がりまでの時間Ｔ６を、隣接する受信待機期間Ｔ１の間の休止期間Ｔ２（本実施形態では受信待機期間Ｔ１の整数倍に設定する）よりは長く、受信待機期間Ｔ１と休止期間Ｔ２とを合わせた時間よりは短く設定してある。つまり、Ｔ２＜Ｔ６＜Ｔ１＋Ｔ２に設定してある。また、送信信号ＳＴの送信間隔Ｔ４は受信待機期間Ｔ１よりも長く設定してある。この関係により１回の受信待機期間Ｔ１に複数のワイヤレス信号を受信することがなく、１回の受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号を２回受信した場合に２回目のワイヤレス信号を無効にするための処理が不要になる。さらに、送信信号ＳＴの間の送信間隔Ｔ４よりも隣接するデータブロックＤｂの間の時間間隔Ｔ５を短く設定している。

上述のように送信信号ＳＴを発生させる送信間隔Ｔ４を受信待機期間Ｔ１よりも長く設定しているから、送信器２における送信信号ＳＴの発生頻度を低減させて消費電力を低減させることができる。しかも、送信信号ＳＴを送信する送信間隔Ｔ４を受信待機期間Ｔ１よりも長くしているものの、データブロックＤｂの間の時間間隔Ｔ５は送信信号ＳＴを発生させる送信間隔Ｔ４とは異ならせているから、複数個のデータブロックＤｂのいずれかの送信信号ＳＴを受信待機期間Ｔ１において発生させることができる確率が高くなる。

本実施形態の構成では、条件の設定が適正であれば、送信器２での消費電力を低減しながらも、２個のデータブロックＤｂでいずれかの送信信号ＳＴを受信待機期間Ｔ１の間に発生させることが可能になり、同内容の送信信号ＳＴを発生させる回数を比較的少なくしながらも、スイッチ本体１にワイヤレス信号を確実に受信させることが可能になる。条件についてはとくに記載しないが、受信待機期間Ｔ１、休止期間Ｔ２、送信時間Ｔ３、送信間隔Ｔ４、時間間隔Ｔ５、データブロックＤｂにおける送信信号ＳＴの個数を用いて数学的に決定することができる。この構成を採用すれば、送信信号ＳＴの発生回数を比較的少なくすることができ、結果的に比較的少ない回数（たとえば、３回）の受信待機期間Ｔ１でワイヤレス信号を受信することが可能になる。つまり、送信器２での送信信号ＳＴの発生からスイッチ本体１での負荷Ｌｄの制御までの応答時間を短くすることができる。他の構成おおよび動作は実施形態１と同様である。なお、隣接するデータブロックＤｂの間の時間間隔Ｔ５は一定でなくともよく、時間間隔Ｔ５を不規則に変化させるようにしてもよい。

（実施形態３）
上述した各実施形態では、スイッチ本体１において、受信待機期間Ｔ１の間に送信信号ＳＴに対応したワイヤレス信号の全体を受信しなければ、送信信号ＳＴによる指示内容を負荷開閉部１１に与えることができない構成であった。そこで、本実施形態では、ワイヤレス受信部１３で受信したワイヤレス信号から抽出したフレームのヘッダＨＤ（プリアンブルＰＡおよび同期コードＳＣ）を検出した時点で、制御回路部１０において受信待機期間Ｔ１を調節する構成を採用している。

受信待機期間Ｔ１は、フレームのヘッダＨＤを受信した時点から受信待機期間Ｔ１の残りの時間と１フレームの受信に要する時間とを考慮して判断する。つまり、図６に示すように、１フレームの受信に要する時間は送信時間Ｔ３であり、そのうちヘッダＨＤの受信に要する時間をＴ３１、残りの時間をＴ３２とする。つまり、Ｔ３＝Ｔ３１＋Ｔ３２であるものとする。また、受信待機期間Ｔ１の開始からｔ１が経過した時点でヘッダＨＤを受信したとする。ヘッダＨＤが検出されるのは、受信待機期間Ｔ１の開始からｔ１＋Ｔ３１が経過した後であるから、Ｔ１−（ｔ１＋Ｔ３１）がＴ３２よりも短いと、受信待機期間Ｔ１のうちでワイヤレス信号を受信することができない。そこで、Ｔ１−（ｔ１＋Ｔ３１）＜Ｔ３２の場合には、受信待機期間Ｔ１を右辺と左辺との差分に相当する時間Ｔ１′だけ延長する。つまり、Ｔ１′＝ｔ１＋Ｔ３−Ｔ１の時間延長を行う。この時間Ｔ１′は最小時間であるから、受信待機期間Ｔ１を延長する場合には若干の余裕を持たせるのが望ましい。

本実施形態の構成によれば、受信待機期間Ｔ１においてフレームのヘッダＨＤを検出すれば、当該受信待機期間Ｔ１の長さを調節してワイヤレス信号の制御電文ＴＸを受け取ることができるから、ワイヤレス信号の全体が受信可能になる受信待機期間Ｔ１を待つ必要がなく、スイッチ本体１においてワイヤレス信号を受信できる確率を一層高めることができる。他の構成および動作は上述した各実施形態と同様である。

ところで、本実施形態では、受信待機期間Ｔ１を延長することがあり、受信待機期間Ｔ１が延長されると、延長しない場合に比較すると、スイッチ本体１での消費電力が増加する。そこで、制御回路部１０には、受信待機期間Ｔ１における電源回路部１２の出力電圧を監視し、電源回路部１２の出力電圧が規定した動作保証電圧以上に保たれているか否かを判断する電圧監視手段を設けてある。動作保証電圧は、ワイヤレス受信部１３がワイヤレス信号を受信し制御回路部１０に受信信号を入力する動作を維持することを保証できる電圧であり、制御回路部１０の動作を保証する電圧よりも高く設定される。

スイッチ本体１の電源回路部１２の出力容量は、負荷Ｌｄへの供給電力が低下しないように、通常は制御回路部１０とワイヤレス受信部１３との動作を保証する最小限度程度に設計されており、受信待機期間Ｔ１においては電源回路部１２の出力電圧が徐々に低下する。ここで、電源回路部１２は、通常の受信待機期間Ｔ１に対しては出力電圧が動作保証電圧以上になるように設計されるが、受信待機期間Ｔ１を延長することを保証する設計になっていない。設計を変更すれば受信待機期間Ｔ１の延長を保証する出力容量を確保することができるが、出力容量を大きくすれば負荷Ｌｄへの供給電力が低下する。そこで、受信待機期間Ｔ１を延長する限度を、電源回路部１２の出力電圧が動作保証電圧以上に保たれている期間とし、電源回路部１２の出力電圧が動作保証電圧まで低下すると、受信待機期間Ｔ１を打ち切るようにする。

この構成を採用すると、電源回路部１２の設計を変更せずに、できるかぎり少ない回数の受信待機期間Ｔ１でワイヤレス信号を受信することが可能になり、スイッチ本体１の応答時間を短くすることができる。

（実施形態４）
実施形態３では、受信待機期間Ｔ１の延長を可能とする構成を採用することにより、ワイヤレス信号の受信確率を高めていたが、本実施形態は、休止期間Ｔ２の長さの調節を可能とする構成を採用することにより受信確率を高めるものである。すなわち、実施形態３と同様に、受信待機期間Ｔ１においてフレームのヘッダＨＤを検出すると、制御回路部１０では、当該受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号の全体を受信できるか否かを判断する。ここで、受信可能な場合にはそのまま受信するが、受信待機期間Ｔ１のうちでワイヤレス信号を受信できないと判断した場合には、受信待機期間Ｔ１を延長するのではなく、図７に示すように、次の受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号の全体を受信することができるように、次の受信待機期間Ｔ１までの休止期間Ｔ２の長さを時間Ｔ２′だけ調節する。ここに、送信器２がワイヤレス信号を送信する際の送信時間Ｔ３および送信間隔Ｔ４は既知であるから、この既知情報を用いて休止期間Ｔ２の長さを調節する時間Ｔ２′を決定する。図示例では休止期間Ｔ２を短縮しているが、場合によっては延長することになる。

本実施形態では受信待機期間Ｔ１でフレームのヘッダＨＤが検出され、当該受信待機期間Ｔ１ではワイヤレス信号の全体を受信することができない場合には、休止期間Ｔ２の長さを調節して次の受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号を受信するから、送信器２からワイヤレス信号が繰り返して送出されている間に次の受信待機期間Ｔ１を設定できる場合には、次の受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号を確実に受信することができる。なお、本実施形態は原則として送信信号ＳＴを発生させる送信間隔Ｔ４が一定である場合に適用される。送信信号ＳＴを発生させる送信間隔Ｔ４が不規則であると、休止期間Ｔ２の長さを決定できないからである。

ところで、送信器２からワイヤレス信号が発生する送信間隔Ｔ４はばらつきがあり、上述のようにスイッチ本体１においては、送信間隔Ｔ４が既知でなければ休止期間Ｔ２を決定することができない。そこで、送信器２からワイヤレス信号が送出される送信間隔Ｔ４をスイッチ本体１において計測するのが望ましい。

スイッチ本体１において送信時間Ｔ３および送信間隔Ｔ４を計測するために、スイッチ本体１の動作モードとして測定モードを設ける。通常の動作ではワイヤレス受信部１３を受信する受信待機期間Ｔ１を間欠的に設ける動作を行っているが、測定モードではワイヤレス受信部１３を連続的に受信する。測定モードはモード切換用の適宜の操作部で切り換えることにより選択するか、もしくはスイッチ本体１を電源ＡＣと負荷Ｌｄとの直列回路に接続して電力の供給が開始されてから一定時間を測定モードとする。ここで、実施形態２のように、ワイヤレス信号がデータブロックＤｂを構成している場合には隣接するデータブロックＤｂの間の時間間隔Ｔ５も計測する。

上述のように、スイッチ本体１において測定モードを設けておき、ワイヤレス信号が送信される送信時間Ｔ３と送信間隔Ｔ４あるいは必要に応じてデータブロックＤｂの時間間隔Ｔ５も計測すれば、受信待機期間Ｔ１および休止期間Ｔ２の長さを適正な長さに自動的に設定することが可能になる。つまり、スイッチ本体１ではとくに調節を必要とせずに、ワイヤレス信号を間欠的に受信するための設定を自動的に行うことができる。他の構成および動作は上述した各実施形態と同様である。

（実施形態５）
実施形態３では受信待機期間Ｔ１においてフレームのヘッダＨＤを検出すると、必要に応じて受信待機期間Ｔ１の延長を可能としていたが、本実施形態は、逆に受信待機期間Ｔ１の短縮を可能とするものである。すなわち、本実施形態では、受信待機期間Ｔ１においてフレームのヘッダＨＤを検出したときに、受信待機期間Ｔ１の残り時間とワイヤレス信号の受信に必要な時間との関係を用いて、当該受信待機期間Ｔ１でワイヤレス信号の全体を受信できるか否かを判断し、受信できない場合には、図８のように、判断時点（受信待機時間Ｔ１の通常の終了よりも時間Ｔ１″だけ手前の時点）で受信待機期間Ｔ１を終了し、休止期間Ｔ２に移行する構成を採用している。つまり、受信待機期間Ｔ１は時間Ｔ１″だけ短縮される。また、当該受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号の全体を受信できるときには、受信待機期間Ｔ１の短縮や延長を行わないのはもちろんのことである。

したがって、制御回路部１０では、ヘッダＨＤを検出した受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号の全体を受信できないと判断したときには、受信待機期間Ｔ１を打ち切って当該ワイヤレス信号の受信を打ち切る。この動作により、休止期間Ｔ２は受信待機期間Ｔ１を短縮した分だけ延長されることになり、スイッチ本体１における消費電力の抑制になる。他の構成および動作は実施形態１と同様であって、スイッチ本体１において送信器２からのワイヤレス信号を受信できる確率は実施形態１の構成と同様である。

（実施形態６）
本実施形態では、送信信号ＳＴにおける制御電文ＴＸの先頭部分に、送信時間Ｔ３、送信間隔Ｔ４、フレーム番号（押釦スイッチＳａの１回の押操作により発生する送信信号ＳＴのうちの何番目のフレームかを示す番号）の情報を持たせ、受信待機期間Ｔ１においてヘッダＨＤの読み込みに成功したときに、これらの情報の読み込みも試みるようにしてある。なお、これらの情報の末尾にはＣＲＣ符号を付与しておく。これらの情報を読み込むことができた場合には、これらの情報を用いて次の受信待機期間Ｔ１までの休止期間Ｔ２を調節し、次の受信待機期間Ｔ１においてワイヤレス信号を読み込むのである。この動作により、次の受信待機期間Ｔ１でワイヤレス信号を確実に読み込むことができ、送信器２における押釦スイッチＳａの操作に対してスイッチ本体１の応答時間を短くすることが可能になる。

なお、受信待機期間Ｔ１においてヘッダＨＤを読み込むことができたとしても、受信待機期間Ｔ１の残りの時間内では、送信時間Ｔ３、送信間隔Ｔ４、フレーム番号を読み込むことができない場合もある。このような場合には、上述した各実施形態の技術を採用することになる。また、本実施形態では制御電文ＴＸの先頭部分に送信時間Ｔ３、送信間隔Ｔ４、フレーム番号の情報を設定しているが、これらの情報をヘッダＨＤに含め、受信待機期間Ｔ１においてヘッダＨＤを検出したときには、これらの情報も読み込まれているようにしてもよい。他の構成および動作は上述した各実施形態と同様である。

上述した各実施形態において、スイッチ本体１の器体としては、ＪＩＳ規格において大角連用形などとして規格化されている埋込形の配線器具用の取付枠に取付可能な器体、規格化されていなくとも種々の配線器具で共用可能な既製の取付枠に取付可能な器体、この種の取付枠と取付寸法が同寸法である枠体を一体に備える器体のいずれかを用いる。この種の器体を用いることにより、壁のような施工面に取り付けられた既設の壁スイッチと交換して施工面に取り付けることができ、既設の壁スイッチに代えて用いることができる。なお、ワイヤレス信号を用いてスイッチ本体１を制御するから、１台の送信器２で複数台のスイッチ本体１を一斉に制御することも可能である。

１ スイッチ本体
２ 送信器
１０ 制御回路部
１１ 負荷開閉部
１２ 電源回路部
１３ ワイヤレス受信部
ＡＣ 電源
Ｌｄ 負荷
ＳＷ スイッチ素子
Ｘ１，Ｘ２ 接続端子

Claims (6)

1. 電源と負荷との直列回路を接続する一対の接続端子を備え両接続端子間にスイッチ素子が挿入された負荷開閉部と、
   スイッチ素子のオンオフを制御する制御回路部と、
   接続端子から供給される電力を用いて制御回路部が動作可能な内部電源を生成する電源回路部と、
   １フレームにオンまたはオフの指示内容を含む送信信号であって送信器の１回の送信において送信器から同じ指示内容の所定の複数フレームの送信信号が繰り返して間欠的に送信されるワイヤレス信号を受信しワイヤレス信号による指示内容に応じて制御回路部にスイッチ素子のオンオフを制御させるワイヤレス受信部とを備え、
   送信器は、同内容であって送信間隔が一定である規定した複数個のワイヤレス信号からなるデータブロックを構成し、複数個のデータブロックについて隣接するデータブロックの時間間隔をワイヤレス信号の送信間隔とは異ならせており、
   制御回路部は、
   電源回路部からワイヤレス受信部に電力を供給することによりワイヤレス信号を受信可能とする受信待機期間と、電源回路部からワイヤレス受信部への電力の供給を停止させることによりワイヤレス信号の受信を不能にする休止期間とを交互に繰り返させ、
   さらに、受信待機期間においてワイヤレス信号を受信すると、その後に設けられる不感期間においてワイヤレス信号を受信しても当該ワイヤレス信号の内容を無効にし、
   受信待機期間は１フレームの送信信号が占有する送信時間よりも長く、
   休止期間は、送信信号の送信間隔よりも長く、かつ送信器の１回の操作で所定の複数フレームの送信信号が発生している期間に複数の受信待機期間が含まれるように設定され、
   不感期間は、送信器が同じ指示内容の送信信号を送信する時間よりも長い時間に設定されており、
   データブロックにおける最初の送信信号の立ち上がりから最後の送信信号の立ち下がりまでの時間は、休止期間より長く、受信待機期間と休止期間とを合わせた時間より短く設定されている
   ことを特徴とするワイヤレス配線器具。
2. 前記送信器は、前記データブロックの時間間隔を不規則に変化させることを特徴とする請求項１記載のワイヤレス配線器具。
3. 前記ワイヤレス信号は、同期用のヘッダと制御電文とを順に並べて構成され、前記制御回路部は、ヘッダの受信が完了したときに受信待機期間の残り時間での制御電文の受信の可否を判断し、制御電文を受信できないときには、制御電文が受信可能になる時間分だけ受信待機期間を延長することを特徴とする請求項１または請求項２記載のワイヤレス配線器具。
4. 前記ワイヤレス信号は、同期用のヘッダと制御電文とを順に並べて構成されるとともに、制御電文の先頭部分に送信時間および送信間隔の情報を含み、前記制御回路部は、制御電文の先頭部分における送信時間および送信間隔の情報の受信が完了したときに次の受信待機期間においてワイヤレス信号を受信することができるように休止期間の長さを調節することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス配線器具。
5. 前記制御回路部は、前記送信器からのワイヤレス信号を受信して前記負荷開閉部に設けた前記スイッチ素子のオンオフを制御する動作モードのほかに、送信器から送信される同内容のワイヤレス信号の送信間隔を測定する測定モードを有し、測定モードでは送信器から規定した複数個のワイヤレス信号が送信される間は前記電源回路部から前記ワイヤレス受信部に連続的に電力を供給してワイヤレス信号を連続的に受信させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のワイヤレス配線器具。
6. 前記ワイヤレス信号はＵＷＢ方式で伝送されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のワイヤレス配線器具。

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