JP7020294B2 - 照明制御システム - Google Patents

Description

本発明は照明制御システムに関する。

特許文献１には、通信信号を受信するインターフェース回路に応答制御部を設ける技術が開示されている。

特開２０１５－１８５３７６号公報

照明制御システムを構築している構成のうち、上位に接続されている機器である照明コントローラに対して電源供給が開始されたとき、通信線を介して照明コントローラに接続されている端末器に見かけ上、突入電流が流れることがある。この突入電流は、端末器に搭載された電源平滑用のコンデンサが充電されるため生じる。突入電流の影響が下位に接続された機器に通信線を介して伝達されることがある。

通信線に突入電流が重畳されると、下位に接続された機器は通信信号を遮断する保護動作をし、予め定められた時間の経過後に通信信号を受信する動作を行うことがある。通信線に断続的に突入電流が重畳されると、下位に接続された機器は通信ができない状態が継続してしまうことがある。

そのため、特許文献１に記載のように、応答制御を行って、信号線の波形を鈍らせる方法が考えられる。しかしながら、この場合、いつ信号線に突入電流が重畳されるか特定できないため、常に信号線の波形を鈍らせることになる。伝達される信号波形が常に鈍ることとなると、応答速度が鈍くなったり誤信号と認識されたりするおそれがある。

照明コントローラは、通信線が短絡状態となって通信線上に短絡電流が流れた場合に、回路部品保護および安全確保を目的として、出力信号を停止し得る。上述の突入電流が短絡電流検出判定の閾値を超えた場合には、短絡判定となり出力を停止する。照明コントローラが出力を停止する時間が長くなると平滑コンデンサの放電が完了し、再度起動した際にも同様に突入電流が流れ、照明コントローラが正常に起動することができなくなるおそれがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、端末器と照明コントローラを接続する通信線の電流が閾値を超えると照明コントローラから端末器への電源供給を停止する場合において、照明コントローラを正常起動させる照明制御システムを提供することを目的とする。

本願の発明に係る照明制御システムは、電源生成に用いられる平滑コンデンサを有し、照明器具の発光部の点灯、消灯及び調光制御を行う端末器と、通信線を介して該端末器に電源供給する照明コントローラと、を備え、該照明コントローラは、予め定められたサンプリング周期で該通信線の電流値が閾値を超えたと判定した場合に、該端末器への電源供給を停止し該平滑コンデンサの放電が完了する前に再度該通信線を介して該端末器に電源供給するリトライ処理を行うことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、端末器の平滑コンデンサの放電が完了する前に通信線を介して端末器に電源供給するリトライ処理を行うことで、照明コントローラを正常起動させることができる。

照明制御システムのシステム構成図である。 照明制御システムのブロック図である。 平滑コンデンサの完全放電後に起動リトライした時の出力電流を示すタイミングチャートである。 平滑コンデンサの完全放電前に起動リトライした時の出力電流を示すタイミングチャートである。

本発明の実施の形態に係る照明制御システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１を用いて、照明制御システム８０の構成例を説明する。照明制御システム８０は管理装置８１と、制御装置である照明コントローラ８２と、複数台のリレー制御用の端末器８３と、複数台のリモコンリレー８４と、リモコントランス８５とを備える。管理装置８１は、例えばマイクロコンピュータ等から成り、照明制御システム８０全体の状態監視および設定を行う。照明コントローラ８２は、通信線８を介して端末器８３、図示しない壁スイッチおよび各種センサ等と通信を行う。照明コントローラ８２が発信及び受信する伝送信号には、アドレスデータおよび制御データが含まれる。

管理装置８１と照明コントローラ８２は、有線又は無線の通信網であるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）７で接続されている。照明コントローラ８２には、通信線８を介して４台のリレー制御用の端末器８３が直列に接続されている。また、通信線８には照度センサ、人感センサ等の各種センサと、壁スイッチ等の操作盤が接続される。各端末器８３には、４台のリモコンリレー８４が制御信号線９で接続されている。照明コントローラ８２には、４台の制御システム用端末器１００が接続されている。

各々の端末器８３には、固有のアドレスが割り当てられ、設定されている。端末器８３は設定されたアドレスにより識別される。端末器８３は、通信線８を介して照明コントローラ８２が発信する伝送信号を受信する受信部８３１を有する。また、端末器８３は、伝送信号のアドレスデータを、端末器８３に設定された固有アドレスと比較する比較部８３２を有する。比較部８３２が、伝送信号のアドレスデータと端末器８３に設定された固有アドレスとが一致したと判断した場合、端末器８３は伝送信号の制御データを実行するためにリモコンリレー８４に制御信号を送信する。

各々のリモコンリレー８４には、図示しない照明器具等の負荷が接続される。リモコンリレー８４は、端末器８３からの信号を受信し、リモコンリレー８４に接続される負荷に供給される電力を制御データに基づいて断続させる。リモコントランス８５は、外部電源に接続される。リモコントランス８５は、リモコンリレー８４の入力側に、リレー接点をＯＮさせるためのリレー駆動電力を供給する。リレー駆動電力は、例えばＡＣ２４Ｖである。

次に、図２から図４を参照して照明制御システムの構成例及び動作を説明する。図２は、照明コントローラ８２と端末器８３の構成例を示す図である。照明コントローラ８２は、電源部８２Ａ、制御部８２Ｂ、出力部８２Ｃ及び短絡検出部８２Ｄを備えている。電源部８２Ａは、外部の商用電源に接続され、その商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。制御部８２Ｂは送受信する伝送信号の制御を行う。出力部８２Ｃは、通信線８に通信電圧±２４Ｖを出力する。制御部８２Ｂは、出力部８２Ｃから通信線８への出力を一時的に停止する機能を備える。短絡検出部８２Ｄは、通信線８に流れる電流を監視し、その電流が短絡検出レベルを超えたか否かを判定する。通信線８に短絡検出レベルの電流が流れ続けた場合、部品の定格電力を超える恐れがあるため、短絡検出部８２Ｄは制御部８２Ｂに信号を送り、照明コントローラ８２を停止させる必要がある。

端末器８３は照明器具の発光部の点灯、消灯及び調光制御を行う。端末器８３は、インターフェース部８３Ａ、電源生成部８３Ｂ、通信部８３Ｄ及び制御部８３Ｅを備えている。インターフェース部８３Ａは、通信電圧±２４Ｖから伝送信号を分離する。電源生成部８３Ｂは制御部８３Ｅを動作させる電源を生成する。電源生成部８３Ｂは入力側に平滑コンデンサ８３Ｃを備える。平滑コンデンサ８３Ｃは電源生成に用いられる。平滑コンデンサ８３Ｃは例えば２２０μＦの大容量の電解コンデンサとすることができる。通信部８３Ｄは伝送信号を送受信する。このような構成のｎ個の端末器８３が通信線８によって照明コントローラ８２に接続されている。ｎは正の整数である。

照明コントローラ８２は通信線８を介して端末器８３に電源供給する。より具体的には、照明コントローラ８２は、ＡＣ電源の供給を受けると、伝送データを含んだ通信電圧±２４Ｖのパルス信号を通信線８に出力する。通信線８に通信電圧±２４Ｖのパルス信号が供給されると、端末器８３のそれぞれが備える平滑コンデンサ８３Ｃへの充電が始まり、通信線８に突入電流が流れる。

通信線８が短絡しておらず、かつ端末器８３の接続台数が少ない場合、通信線８に流れる電流は、図４の「リトライ２回目」以降に示すような波形となる。即ち、起動時に平滑コンデンサ８３Ｃを充電する電流が最大となり、平滑コンデンサ８３Ｃの充電が進むにつれて、通信線８に流れる電流が減少する。平滑コンデンサ８３Ｃの充電が完了すると、通信線８に流れる電流はほぼ一定となる。ここで、起動とは、照明コントローラ８２の起動をいう。短絡検出部８２Ｄは、予め定められたサンプリング周期ごとに通信線８の電流値が閾値を超えたか判定する。この閾値とは短絡検出レベルのことである。照明コントローラ８２の起動時に通信線８を流れる電流値が短絡検出レベルを超えていても、短絡検出部８２Ｄが短絡を検出する時点で電流値が短絡検出レベルを下回っていれば、短絡を検出しない。短絡検出部８２Ｄは、サンプリング周期ごとに短絡検出動作を繰り返すため、起動時から遅れて電流を検出する。

一方、通信線８に接続された端末器８３の数が多くなると、通信線８に接続された平滑コンデンサ８３Ｃの合成容量が増えるため、起動時に通信線８に流れる電流が大きくなる。このような状況でも照明コントローラの起動を可能とするために、実施の形態１に係る照明制御システムでは、リトライ処理を繰り返すことで、平滑コンデンサ８３Ｃの充電を完了させる。

（リトライ処理）
図４を参照してリトライ処理について説明する。リトライ処理は、短絡検出部８２Ｄが短絡検出レベル以上の電流値を検出した時に実行される処理である。まず、照明コントローラ８２が起動され、通信線８を介した端末器８３への電源供給を開始する。短絡検出部８２Ｄは照明コントローラ８２の起動後に通信線８に流れる短絡電流を検出する。図４では時間Ｔ１の経過後に短絡検出部８２Ｄが通信線８に流れる短絡電流を検出する。時間Ｔ１は、照明コントローラ８２の起動後、短絡検出するまでの時間である。時間Ｔ１は、制御部８２Ｂのサンプリング時間または割り込み処理時間とすることができる。短絡検出部８２Ｄが検出した電流値が短絡検出レベル（閾値）以上である場合、短絡検出部８２Ｄは短絡検出信号を制御部８２Ｂに出力する。短絡検出信号は例えばＨｉ電圧である。

短絡検出信号が入力された制御部８２Ｂは、通信線８への通信電圧の出力を停止させる。つまり、端末器８３への電源供給を停止する。例えば、出力部８２Ｃにトランジスタで構成されたハーフブリッジ回路を設け、制御部８２Ｂから出力部８２Ｃへの信号を停止することにより、通信線８へのＡＣ２４Ｖの供給が停止する。この出力部の構成は一例であり、他の構成でもよい。

通信線８の電圧が０になると、端末器８３それぞれに備えられた平滑コンデンサ８３Ｃは放電を開始する。平滑コンデンサ８３Ｃが完全に放電した後に、再度照明コントローラ８２から端末器８３への電源供給を行うと、通信線８を流れる電流値は照明コントローラ８２を初回起動させた時と同じ電流値となる。したがって短絡検出部８２Ｄが再び短絡を検出する。照明コントローラ８２による電源供給を一旦停止した後に、再度再開することはリトライという。図３の比較例では、短絡検出後、通信線８の電圧が０になり、時間Ｔ２が経過し平滑コンデンサ８３Ｃが完全に放電した後に、「リトライ１回目」が行われることが示されている。平滑コンデンサ８３Ｃの容量にもよるが、例えば時間Ｔ２を１ｓ以上とすると、平滑コンデンサ８３Ｃは完全放電してしまう。図３の比較例では、平滑コンデンサ８３Ｃが完全に放電した後にリトライするので、リトライを１回、２回、３回と繰り返しても、その度に制御部８２Ｂに短絡検出信号が入力され、通信線８への出力が停止する。

図４は、実施の形態１に係る照明制御システムで採用する制御を示す図である。時間Ｔ１が経過し短絡が検出され、端末器８３への電源供給を停止すると、平滑コンデンサ８３Ｃの放電が完了する前に再度通信線８を介して端末器８３に電源供給する。平滑コンデンサ８３Ｃが完全放電する前に端末器８３への電源供給を再開することは、リトライ時の短絡電流を下げることにつながる。すなわち、平滑コンデンサ８３Ｃが完全放電する前に端末器８３への電源供給を再開することで、照明コントローラ８２の初回起動時の電流値よりも、「リトライ１回目」において通信線８を流れる電流値を小さくできる。図４には、照明コントローラ８２の初回起動時の電流値よりも、「リトライ１回目」において通信線８を流れる電流値が小さいことが示されている。図４における時間Ｔ２は例えば３０ｍｓである。

「リトライ１回目」の後のサンプリング時間Ｔ１経過時において、通信線８の電流値が閾値以下である場合は、端末器８３への電源供給を継続する。他方、図４に示されるように、「リトライ１回目」の後のサンプリング時間Ｔ１経過時において、短絡検出部８２Ｄによって通信線８の電流値が閾値を超えていると判定されると、制御部８２Ｂは通信線８への出力を再度停止させる。端末器８３への電源供給を停止すると、平滑コンデンサ８３Ｃは放電が完了する前に再度通信線８を介して端末器８３に電源供給する。この動作は図４の「リトライ２回目」に示されている。図４には「リトライ１回目」において通信線８を流れる電流よりも、「リトライ２回目」において通信線８を流れる電流の方が小さいことが示されている。図４の例では、「リトライ２回目」の後のサンプリング時間Ｔ１経過時において、通信線８の電流値が閾値以下となり端末器８３への電源供給が継続されたことが図示されている。

このように、リトライ処理が繰り返されて、サンプリング周期での通信線８の電流値が閾値以下となる。言いかえれば、リトライ処理を繰り返すことにより、端末器８３の平滑コンデンサ８３Ｃに電荷が充電され、リトライ時の突入電流が減少していく。そのため、短絡検出部８２Ｄが短絡を検出することなく、照明コントローラ８２を起動することができる。端末器８３の数が多くなるにつれて、リトライ処理の回数が増加し、正常に起動するまでの時間が長くなる。

（リトライ処理回数の制限）
図３に示すように、通信線が短絡している場合又はリトライを何度も繰り返しても照明コントローラ８２が正常起動しない場合、通信線８に接続された機器の回路部品が過熱する恐れがある。これを抑制するため、照明コントローラ８２は、リトライ処理が予め定められた「上限回数」繰り返されると、予め定められた休止期間、端末器８３への電源供給を停止することとしてもよい。この上限回数は例えば２５回程度とすることができる。例えば図３には休止期間Ｔ３が示されている。休止期間を設けることにより、通信線８に接続された機器の回路部品の温度上昇を抑制することができる。平滑コンデンサ８３Ｃの放電が完了する前に再度端末器８３に電源供給するリトライ処理をある程度の回数繰り返せば突入電流が十分低下するので、リトライ処理が上限回数に達することは想定しづらい。しかし、例えば接続する端末器の数が多い場合又は通信線が短絡している場合を想定すると、このような休止期間を設ける意義がある。

（通信線短絡）
上述のように、リトライ回数が予め定めた上限回数となった場合、通信線８が短絡している可能性が大きい。この場合、短絡の可能性を報知する必要がある。そこで、照明コントローラ８２は、リトライ処理が予め定められた上限回数繰り返されると、短絡表示ＬＥＤを点灯させることで、施工者又は管理者に報知することとしてもよい。具体的には、制御部８２Ｂは、リトライ回数が上限回数以上となった場合、通信線８への電源供給を停止すると同時に照明コントローラ８２に設けられた短絡表示ＬＥＤを例えば黄色に点灯にさせる。短絡表示ＬＥＤは、短絡検出状態が解除されるまで点灯し続ける。短絡表示ＬＥＤを点灯させることにより、施工者又は管理者は通信線８の短絡又は通信線８に接続された各機器の接続台数超過を確認することができる。

照明コントローラ８２の起動時において、一旦出力を停止し、平滑コンデンサ８３Ｃが一定の電圧値以上放電する前に再起動させるリトライ処理を実施することで、平滑コンデンサ８３Ｃが充電されて突入電流が抑制され、照明コントローラ８２が正常に起動できるようになる。平滑コンデンサ８３Ｃが完全放電しないようにリトライ間隔を短くする必要があるので、連続的に短絡電流が流れることになる。そのため、例えば出力部８２Ｃのスイッチング回路部品の熱上昇を抑制するために、上述の上限回数を設けた休止期間の設定又は報知処理の実行が有効である。

以下の実施の形態に係る照明制御システムは実施の形態１との類似点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
実施の形態１で説明した短絡検出部８２Ｄのサンプリング周期、照明コントローラ８２から端末器８３への電源出力停止後、起動リトライを実行するまでの時間Ｔ２、休止期間Ｔ３、及び上限回数等のパラメータは、照明制御システム８０に接続された機器が最大の場合のマージンを見込んで決めることが考えられる。そのため、実際の照明制御システム８０の構成から大幅にマージンを見込んでいる可能性がある。マージンを見込んだ設定パラメータをそのまま使うと特定の照明制御システムの動作に無駄が生じ得る。例えば、必要以上に長いサンプリング周期が設定されたり、時間Ｔ２が最適化されていなかったり、上限回数が小さすぎたり、休止期間が長過ぎたりことが考えられる。

そこで、実施の形態２に係る照明制御システムにおける管理装置８１は、照明コントローラ８２に信号を出し、サンプリング周期の変更、リトライ処理における電源供給停止から電源供給再開までの時間Ｔ２の変更、上限回数の変更、又は休止期間の変更を行う。これにより、作業者は、マージンを見込んだ設定パラメータと実際の構成とのずれを解消するために、上述のパラメータを変更できる。管理装置８１は赤外線又は無線通信等により照明コントローラ８２又は端末器８３等のパラメータ設定を行うことができる。このように、管理装置８１からのパラメータ設定を可能とすることにより、照明コントローラ８２の正常起動までの時間をチューニングすることができる。

８０ 照明制御システム、 ８１ 管理装置、 ８２ 照明コントローラ、 ８２Ａ 電源部、 ８２Ｂ 制御部、 ８２Ｃ 出力部、 ８２Ｄ 短絡検出部、 ８３ 端末器、 ８３Ａ インターフェース部、 ８３Ｂ 電源生成部、 ８３Ｃ 平滑コンデンサ、 ８３Ｄ 通信部、 ８３Ｅ 制御部

Claims (7)

1. 電源生成に用いられる平滑コンデンサを有し、照明器具の発光部の点灯、消灯及び調光制御を行う端末器と、
   通信線を介して前記端末器に電源供給する照明コントローラと、を備え、
   前記照明コントローラは、予め定められたサンプリング周期で前記通信線の電流値が閾値を超えたと判定した場合に、前記端末器への電源供給を停止し前記平滑コンデンサの放電が完了する前に再度前記通信線を介して前記端末器に電源供給するリトライ処理を行うことを特徴とする照明制御システム。
2. 前記リトライ処理が繰り返されて、前記サンプリング周期での前記通信線の電流値が前記閾値以下となることを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記照明コントローラは、前記リトライ処理が予め定められた上限回数繰り返されると、予め定められた休止期間前記端末器への電源供給を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明制御システム。
4. 前記照明コントローラは、前記リトライ処理が予め定められた上限回数繰り返されると、短絡表示ＬＥＤを点灯させることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明制御システム。
5. 前記照明コントローラに信号を出し、前記サンプリング周期の変更、又は前記リトライ処理における電源供給停止から電源供給再開までの期間の変更を行う管理装置を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明制御システム。
6. 前記照明コントローラに信号を出し、前記上限回数を変更する管理装置を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の照明制御システム。
7. 前記照明コントローラに信号を出し、前記休止期間を変更する管理装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の照明制御システム。

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