JP7042444B2 - 負荷制御システム - Google Patents

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Description

本開示は、負荷制御システムに関する。より詳細には、本開示は、負荷を制御する負荷制御システムに関する。
従来、照明負荷を調光する調光装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載された調光装置は、一対の端子と、制御回路部と、制御回路部に制御電源を供給する制御電源部とを備えている。
一対の端子間には、制御回路部と制御電源部とが並列に接続されている。また、一対の端子間には、交流電源と照明負荷との直列回路が接続される。照明負荷は、複数のLED(Light Emitting Diode)素子と、各LED素子を点灯させる電源回路とを備えている。電源回路は、ダイオードと電解コンデンサとの平滑回路を備えている。
制御回路部は、照明負荷に供給する交流電圧を位相制御するスイッチ部と、スイッチ部を駆動するスイッチドライブ部と、スイッチドライブ部及び制御電源部を制御する制御部と、を備えている。
制御電源部は、スイッチ部に並列に接続されている。制御電源部は、交流電源の交流電圧を制御電源に変換する。制御電源部は、制御電源を蓄積する電解コンデンサを備えている。
制御部は、制御電源部(電源部)から電解コンデンサを通じて制御電源が供給される。制御部は、調光操作部で設定された調光レベルに応じて、交流電圧の半サイクルごとの期間途中で、照明負荷への給電を遮断する逆位相制御を行う。
特開2013-149495号公報
特許文献1に開示された調光装置(負荷制御システム)は、2つの電線で交流電源と照明負荷とが接続されるので、交流電源と照明負荷とがそれぞれ2つの電線で接続される場合に比べて、電線の数を削減可能であるが、複数の負荷を個別に制御することはできなかった。
本開示の目的は、複数の負荷を個別に制御可能な負荷制御システムを提供することにある。
本開示の一態様の負荷制御システムは、第1端子と、複数の第2端子と、複数の開閉回路と、制御回路と、電源回路と、を備える。前記第1端子は電源に電気的に接続される。前記複数の第2端子は複数の負荷に一対一に対応する。前記複数の第2端子の各々は、複数の負荷のうち対応する一の負荷を介して前記電源に電気的に接続される。前記複数の開閉回路は前記複数の第2端子に一対一に対応する。前記複数の開閉回路の各々は、前記複数の第2端子のうち対応する一の第2端子と前記第1端子との間に電気的に接続されるスイッチを有する。前記制御回路は、前記複数の開閉回路の各々が有する前記スイッチを制御することで、前記複数の開閉回路の各々に対応する前記負荷への電力供給を制御する。前記電源回路は、前記複数の第2端子と前記第1端子との間に電気的に接続されており、前記複数の第2端子のうち少なくとも1つの第2端子と前記第1端子とを介して前記電源から電力を得て、少なくとも前記制御回路に供給する電力を生成する。
本開示によれば、複数の負荷を個別に制御可能な負荷制御システムを提供することができる。
図1は、本開示の一実施形態に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図2は、同上の負荷制御システムの正面図である。 図3は、同上の負荷制御システムの1灯点灯時の動作を説明する説明図である。 図4は、同上の負荷制御システムの各部の波形図である。 図5は、同上の負荷制御システムの2灯点灯時の動作を説明する説明図である。 図6は、同上の負荷制御システムにおいて、1灯が無負荷状態の場合に他の1灯を点灯させる場合の動作を説明する説明図である。 図7は、本開示の一実施形態の変形例1に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図8は、本開示の一実施形態の変形例2に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図9は、本開示の一実施形態の変形例3に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図10は、変形例3に係る負荷制御システムの動作を説明する説明図である。 図11は、本開示の一実施形態の変形例4に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図12は、本開示の一実施形態の変形例5に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図13は、本開示の一実施形態の変形例6に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図14は、本開示の一実施形態の変形例7に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。 図15は、本開示の一実施形態の変形例8に係る負荷制御システムの概略的な回路図である。
(実施形態)
(1)概要
本実施形態に係る負荷制御システム1は、図1に示すように、第1端子T1と、複数(例えば2つ)の第2端子T2(T21,T22)と、複数(例えば2つ)の開閉回路10(101,102)と、制御回路20と、電源回路30と、を備える。
第1端子T1は電源(交流電源2)に電気的に接続される。
複数の第2端子T2(T21,T22)は複数(例えば2つ)の負荷3(3A,3B)に一対一に対応する。複数の第2端子T2(T21,T22)の各々は、複数の負荷3(3A,3B)のうち対応する一の負荷3を介して電源(交流電源2)に電気的に接続される。
複数の開閉回路10(101,102)は、複数の第2端子T2(T21,T22)に一対一に対応する。複数の開閉回路10(101,102)の各々は、複数の第2端子T2(T21,T22)のうち対応する一の第2端子T2と第1端子T1との間に電気的に接続されるスイッチ11を有している。
制御回路20は、複数の開閉回路10(101,102)の各々が有するスイッチ11を制御することで、複数の開閉回路10(101,102)の各々に対応する負荷3(3A,3B)への電力供給を制御する。
電源回路30は、複数の第2端子T2(T21,T22)と第1端子T1との間に電気的に接続されている。電源回路30は、複数の第2端子T2(T21,T22)のうち少なくとも1つの第2端子T2と第1端子T1とを介して電源(交流電源2)から電力を得て、少なくとも制御回路20に供給する電力を生成する。
ここにおいて、「第1端子」及び「第2端子」は、電線等を接続するための部品(端子)でなくてもよく、例えば電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。
本実施形態に係る負荷制御システム1は、複数の負荷3(3A,3B)の各々について見れば2線式の負荷制御装置である。複数の開閉回路10(101,102)は複数の負荷3(3A,3B)に一対一に対応している。複数の開閉回路10(101,102)の各々は、電源(交流電源2)に対して、複数の負荷3(3A,3B)のうち対応する一の負荷3と電気的に直列に接続されるように、電源(交流電源2)と負荷3との間に電気的に接続される。
言い換えれば、開閉回路101に負荷3Aを電気的に接続するために、負荷制御システム1の第1端子T1には、電源(交流電源2)につながる電線a1が電気的に接続され、第2端子T21には、負荷3Aにつながる電線a21が電気的に接続される。そして、2本の電線a1,a21の間に、開閉回路101が有するスイッチ11が電気的に接続される。そのため、制御回路20が開閉回路101のスイッチ11を導通状態にすれば、電源(交流電源2)からの交流電圧Vacが負荷3Aに印加されて負荷3Aに電力が供給される。制御回路20が開閉回路101のスイッチ11を非導通状態にすれば、電源(交流電源2)からの交流電圧Vacが第1端子T1と第2端子T21との間に印加されて、負荷3Aへの電力供給が停止する。
また、開閉回路102に負荷3Bを電気的に接続するために、負荷制御システム1の第1端子T1には、電源(交流電源2)につながる電線a1が電気的に接続され、第2端子T22には、負荷3Bにつながる電線a22が電気的に接続される。そして、2本の電線a1,a22の間に、開閉回路102が有するスイッチ11が電気的に接続される。そのため、制御回路20が開閉回路102のスイッチ11を導通状態にすれば、交流電源2からの交流電圧Vacが負荷3Bに印加されて負荷3Bに電力が供給される。制御回路20が開閉回路102のスイッチ11を非導通状態にすれば、交流電源2からの交流電圧Vacが第1端子T1と第2端子T22との間に印加されて、負荷3Bへの電力供給が停止する。
ここで、複数の第2端子T2の各々と第1端子T1との間には負荷3と交流電源2とが直列に接続されているので、交流電源2と複数の負荷3とをそれぞれ2本の電線で接続する場合に比べて、複数の負荷3を接続するための電線の数を削減できる。
さらに、制御回路20は、各開閉回路10のスイッチ11を制御することで、各開閉回路10に対応する負荷3への電力供給を制御しているので、複数の負荷3への電力供給を個別に制御することができる。
また、電源回路30は、複数の第2端子T2と第1端子T1との間に電気的に接続されているので、複数の第2端子T2のうち任意の第2端子T2と第1端子T1とを介して電源(交流電源2)から電力を得ることができる。したがって、複数の第2端子T2のうちの一部が無負荷状態になった場合でも、電源回路30は、複数の第2端子T2のうち無負荷状態となった第2端子T2以外の第2端子T2と第1端子T1とを介して電源(交流電源2)から電力を得ることができる。よって、電源回路30は、複数の第2端子T2のうちの一部が無負荷状態になった場合でも、制御回路20を動作させるのに必要な電圧を供給でき、複数の負荷3を個別に制御可能な2線式の負荷制御システム1を提供できる。
本実施形態では一例として、負荷3が、複数のLED素子と、複数のLED素子を点灯させる点灯回路と、を備える照明負荷である場合について説明する。すなわち、負荷制御システム1は、例えば、スイッチ11により照明負荷からなる負荷3に供給する電圧を位相制御することで、負荷3の光出力の大きさを調節する調光装置を構成する。ここで、負荷3の点灯回路は、負荷制御システム1で位相制御された交流電圧Vacの波形から調光レベルを読み取り、LED素子の光出力の大きさを変化させる。負荷3の点灯回路は、一例としてブリーダ回路等の電流確保用の回路を有している。そのため、負荷制御システム1のスイッチ11が非導通状態となる期間においても、負荷3に電流を流すことが可能である。交流電源2は、例えば、単相100〔V〕、60〔Hz〕の商用電源である。また、負荷制御システム1は例えば壁スイッチ等に適用可能である。
(2)詳細
本実施形態に係る負荷制御システム1について、図1~図6を参照して詳細に説明する。
負荷制御システム1は、図1に示すように、上述の第1端子T1と、複数(例えば2つ)の第2端子T2(T21,T22)と、複数(例えば2つ)の開閉回路10(101,102)と、制御回路20と、電源回路30と、を備える。また、負荷制御システム1は、整流回路DB1,DB2と、インタフェース部40と、ゼロクロス検出部(ZC)231,232,241,242と、絶縁回路251~254と、を更に備えている。また、本実施形態では、制御回路20が、共用回路である主制御回路21と、副制御回路22とを含み、電源回路30が、共用回路である主電源回路31と、複数の副電源回路321,322とを含む。つまり、本実施形態では、制御回路20及び電源回路30がそれぞれ共用回路を含んでいる。共用回路は、複数の開閉回路10に共用される回路である。本実施形態では、複数の開閉回路10が共用回路を共用するので、負荷制御システム1全体として回路規模を削減できる。なお、制御回路20及び電源回路30が共用回路を含むことは必須ではなく、制御回路20及び電源回路30の一方のみが共用回路を含んでもよいし、制御回路20及び電源回路30が両方共に共用回路を含んでいなくてもよい。
上述のように、複数の開閉回路10(101,102)の各々は、複数の第2端子T2(T21,T22)のうち対応する一の第2端子T2と第1端子T1との間に電気的に接続されるスイッチ11を有している。
スイッチ11は、例えば、第1端子T1と第2端子T2(T21,T22)との間に電気的に直列に接続された2個のスイッチ素子Q1,Q2からなる。例えば、スイッチ素子Q1,Q2の各々はMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)からなる半導体スイッチ素子である。
スイッチ素子Q1,Q2は、第1端子T1と第2端子T2(T21,T22)との間において、いわゆる逆直列に接続されている。つまり、スイッチ素子Q1,Q2はソース同士が互いに接続されている。スイッチ素子Q1のドレインは第1端子T1に接続され、スイッチ素子Q2のドレインは第2端子T2に接続されている。ここで、開閉回路101が有するスイッチ素子Q1,Q2のソースは、開閉回路101に対応して設けられた副電源回路321のグランドに電気的に接続されており、副電源回路321から開閉回路101にゲート駆動用の電圧が供給される。また、開閉回路102が有するスイッチ素子Q1,Q2のソースは、開閉回路102に対応して設けられた副電源回路322のグランドに電気的に接続されており、副電源回路321から開閉回路101にゲート駆動用の電圧が供給される。
各開閉回路10のスイッチ11は、スイッチ素子Q1,Q2のオン、オフの組み合わせにより、4つの状態を切替可能である。スイッチ素子Q1,Q2は、それぞれ、制御回路20によってオン又はオフに制御される。ここで、4つの状態には、両スイッチ素子Q1,Q2が共にオフである「双方向オフ状態」と、両スイッチ素子Q1,Q2が共にオンである「双方向オン状態」と、スイッチ素子Q1,Q2の一方のみがオンである2種類の「一方向オン状態」とがある。一方向オン状態では、スイッチ素子Q1,Q2のうち、オンの方のスイッチ素子から、オフの方のスイッチ素子の寄生ダイオードを通して第1端子T1と第2端子T2との間が一方向に導通することになる。例えば、スイッチ素子Q1がオン、スイッチ素子Q2がオフの状態では、第1端子T1から第2端子T2に向けて電流を流す「第1の一方向オン状態」となる。また、スイッチ素子Q2がオン、スイッチ素子Q1がオフの状態では、第2端子T2から第1端子T1に向けて電流を流す「第2の一方向オン状態」となる。そのため、第1端子T1と第2端子T2との間に交流電源2から交流電圧Vacが印加される場合、交流電圧Vacの正極性、つまり第1端子T1が正極の半周期においては、第1の一方向オン状態が「順方向オン状態」、第2の一方向オン状態が「逆方向オン状態」となる。一方、交流電圧Vacの負極性、つまり第2端子T2が正極の半周期においては、第2の一方向オン状態が「順方向オン状態」、第1の一方向オン状態が「逆方向オン状態」となる。
ここで、スイッチ11は、「双方向オン状態」及び「順方向オン状態」の両状態がスイッチ11を介して負荷3(3A,3B)に電流が流れる「導通状態」である。スイッチ11は、「双方向オフ状態」及び「逆方向オン状態」の両状態がスイッチ11を介して負荷3(3A,3B)に電流が流れない「非導通状態」である。本実施形態では、制御回路20が、交流電圧Vacの正極性の半周期又は負極性の半周期において、スイッチ素子Q1,Q2をそれぞれオン又はオフに制御することで、スイッチ11を「導通状態」又は「非導通状態」に制御することができる。
ゼロクロス検出部231,232は、第1端子T1と第2端子T21との間に印加される交流電圧Vacのゼロクロス点を検出する。
ゼロクロス検出部231は、第1端子T1の電圧と所定の閾値との高低を比較する。ゼロクロス検出部231は、第1端子T1を正極とする電圧が閾値未満の状態から閾値以上の状態に移行したことを検出すると、交流電圧Vacが負極性の半周期から正極性の半周期に移行する際のゼロクロス点であると判断し、検出信号を出力する。ゼロクロス検出部231から出力された検出信号は、ゼロクロス検出部231と副制御回路22との間を電気的に絶縁する絶縁回路253を介して、副制御回路22に入力される。なお、ゼロクロス検出部231と絶縁回路253との間には、ゼロクロス検出部231の検出信号を短パルス化した信号を出力する回路が電気的に接続されていてもよい。なお、絶縁回路253は、例えばフォトカプラのような光伝達素子によって入力と出力との間を電気的に絶縁しているが、トランスのような電磁的な伝達素子を用いることで、入力と出力との間を電気的に絶縁してもよい。
また、ゼロクロス検出部232は、第2端子T21を正極とする電圧が閾値未満の状態から閾値以上の状態に移行したことを検出すると、交流電圧Vacが正極性の半周期から負極性の半周期に移行する際のゼロクロス点であると判断する。ゼロクロス検出部232は、交流電圧Vacが正極性の半周期から負極性の半周期に移行する際のゼロクロス点を検出すると、検出信号を副制御回路22に出力する。ここで、閾値は0〔V〕付近に設定された値(絶対値)である。例えば、ゼロクロス検出部231,232の閾値は、それぞれ数〔V〕程度である。したがって、ゼロクロス検出部231,232で検出されるゼロクロス点の検出点は、厳密な意味でのゼロクロス点(0〔V〕)から少し時間が遅れる。
同様に、ゼロクロス検出部241,242は、第1端子T1と第2端子T22との間に印加される交流電圧Vacのゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出部241,242は、ゼロクロス点を検出すると、検出信号を出力する。ゼロクロス検出部241,242のグランドと主電源回路31のグランドは共通であるので、ゼロクロス検出部241,242の検出信号は副制御回路22に直接入力される。なお、ゼロクロス検出部241,242と副制御回路22との間には、ゼロクロス検出部241,242の検出信号を短パルス化した信号を出力する回路が電気的に接続されていてもよい。
インタフェース部(操作部)40には、負荷3A,3Bのそれぞれについて明るさを規定する入力レベルが入力される。入力レベルは、交流電圧Vacの半周期においてスイッチ11が導通状態になるタイミング又は非導通状態になるタイミングを規定する。なお、インタフェース部40には、負荷3A,3Bのそれぞれについて異なる入力レベルが入力されてもよいし、同じ入力レベルが入力されてもよい。本実施形態では、負荷制御システム1は調光装置であるから、インタフェース部40は、ユーザによる操作を受け付け、入力レベルとしての調光レベルの入力を受け付ける。インタフェース部40は、主制御回路21に対し調光レベルを表す調光信号を出力する。調光信号とは、負荷3の光出力の大きさを指定する数値等であって、負荷3を消灯状態とする「OFFレベル」を含む場合もある。本実施形態では一例として、インタフェース部40は、ユーザのタッチ操作を受け付けるタッチパネル41(図2参照)を有している。タッチパネル41は、負荷制御システム1の器体90の表面に保持されており、壁などの造営材100に負荷制御システム1の器体90が取り付けられた状態でユーザのタッチ操作を受け付け可能に構成されている。なお、インタフェース部40は、入力レベル(調光レベル)を表す信号を出力する構成であればよく、例えば、器体の表面に配置された可変抵抗器、ロータリスイッチ、又は操作ボタン等であってもよい。また、インタフェース部40は、複数の開閉回路10に一対一に対応した複数の操作部を備えていてもよい。制御回路20は、複数の操作部のうち一の操作部からの操作入力に基づいて、複数の開閉回路10のうち一の操作部に対応する開閉回路10が有するスイッチ11のオン/オフを制御する。本実施形態ではインタフェース部40がタッチパネル41で実現されており、例えばタッチパネル41で所定の操作(右スライド、左スライド等の操作)を行うことで、操作対象の負荷3を切り替えた後、タッチパネル41で所定の操作(例えば上スライド、下スライドなど)を行うことで操作対象の負荷3の調光レベルを操作する。つまり、1つのタッチパネル41で、複数の開閉回路10に一対一に対応した複数の操作部が実現されているが、複数の操作部は、複数の開閉回路10にそれぞれ対応して設けられた複数の操作ボタン等で実現されてもよい。また、一の開閉回路10に対応した一の操作部は、一の開閉回路10に関する複数の操作(例えば、点灯/消灯の切替操作、調光レベルを上げる操作、調光レベルを下げる操作等)を行うための一組の操作要素(例えば操作ボタン等)を含んでいてもよい。
また、インタフェース部40は、入力された負荷3の明るさ(調光レベル)を表示する表示部(インジケータ)を更に備えてもよい。インタフェース部40は、例えば、複数個のLED素子からなる表示部を含み、LED素子の点灯数によって入力レベルを表示する。
次に、制御回路20について説明する。本実施形態では、制御回路20は、主制御回路21と、副制御回路22と、を含む。
例えば、主制御回路21及び副制御回路22は、それぞれ、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを主構成とする。マイクロコントローラのメモリに記録されたプログラムを、マイクロコントローラのプロセッサが実行することにより、主制御回路21及び副制御回路22の各機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、本実施形態では、主制御回路21及び副制御回路22は別々のマイクロコントローラで実現されているが、主制御回路21及び副制御回路22は1つのマイクロコントローラで実現されてもよい。
主制御回路21は、制御親機5との間で無線通信方式で通信する通信機能を有している。ここで、主制御回路21が有する通信機能は、例えば、特定小電力無線の通信規格に準拠した通信機能であるが、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)等の通信方式に準拠した通信モジュールでもよい。
主制御回路21は、制御親機5から受信した制御信号に基づいて、副制御回路22に、制御対象の負荷3(3A,3B)の調光レベルを示す制御信号を出力する。また、主制御回路21は、インタフェース部40からの操作入力を受け付ける機能を有している。主制御回路21は、操作部40から受け付けた操作入力に基づいて、副制御回路22に、制御対象の負荷3(3A,3B)の調光レベルを示す制御信号を出力する。
副制御回路22は、主制御回路21から入力される負荷3Aの制御信号と、ゼロクロス検出部231,232から入力される検出信号とに基づいて、開閉回路101に制御信号S1を出力し、開閉回路101が有するスイッチ11のオン/オフを制御する。本実施形態では、開閉回路101のグランドと、副制御回路22のグランドとが共通ではないので、副制御回路22から出力される制御信号S1は絶縁回路251を介して開閉回路101に入力される。副制御回路22は、開閉回路101が有するスイッチ11のスイッチ素子Q1,Q2を個別に制御することでスイッチ11のオン/オフを制御し、交流電源2から負荷3Aに供給される交流電圧Vacを、開閉回路101のスイッチ11にて位相制御する。
また、副制御回路22は、主制御回路21から入力される負荷3Bの制御信号と、ゼロクロス検出部241,242から入力される検出信号とに基づいて、開閉回路102に制御信号S2を出力し、開閉回路102が有するスイッチ11のオン/オフを制御する。本実施形態では、開閉回路102のグランドと、副制御回路22のグランドとが共通ではないので、副制御回路22から出力される制御信号S2は絶縁回路252を介して開閉回路102に入力される。副制御回路22は、開閉回路102が有するスイッチ11のスイッチ素子Q1,Q2を個別に制御することでスイッチ11のオン/オフを制御し、交流電源2から負荷3Bに供給される交流電圧Vacを、開閉回路102のスイッチ11にて位相制御する。
ここでいう「位相制御」は、交流電圧Vacの半周期ごとに、負荷3への通電を開始する位相角(導通角)と、負荷3への通電を終了する位相角とをそれぞれ変化させることによって、負荷3に供給(印加)される交流電圧Vacを制御する方式を意味する。本実施形態では、副制御回路22は、交流電圧Vacの半周期ごとの期間途中で、負荷3A,3Bへの給電を遮断する「逆位相制御」を行っている。
本実施形態では、開閉回路10と制御回路20との間を電気的に絶縁する絶縁回路251,252を備えている。絶縁回路251,252が、開閉回路10と制御回路20との間を電気的に絶縁することで、グランドレベルが異なる開閉回路10と制御回路20との間で制御信号を伝達することができる。なお、制御回路20は電源回路30から電力を得ているので、絶縁回路251,252は、開閉回路10と制御回路20との間を電気的に絶縁することによって、開閉回路10と電源回路30との間を電気的に絶縁していることになる。本実施形態では、絶縁回路251,252が、全ての開閉回路10と制御回路20との間を電気的に絶縁しているが、絶縁回路は、複数の開閉回路10の一部と制御回路20との間を電気的に絶縁してもよい。また、絶縁回路は、制御回路20と電源回路30との少なくとも一方と、複数の開閉回路10の少なくとも一部との間を電気的に絶縁してもよい。
次に、電源回路30について説明する。電源回路30は、主電源回路31と、複数(例えば2つ)の副電源回路321,322とを含む。本実施形態では、主電源回路31の前段に整流回路DB1,DB2が設けられている。
整流回路DB1は、ダイオードD1~D4のダイオードブリッジ回路で構成される。ダイオードD1,D2の一端は第1端子T1に電気的に接続され、ダイオードD3,D4の一端は第2端子T21に電気的に接続されている。整流回路DB1は、第1端子T1と第2端子T21とを介して入力される交流電圧Vacを全波整流する。整流回路DB1によって全波整流された直流電圧(脈流電圧)は主電源回路31に入力される。
整流回路DB2は、ダイオードD1,D2とダイオードD5,D6とのダイオードブリッジ回路で構成される。ダイオードD1,D2の一端は第1端子T1に電気的に接続され、ダイオードD5,D6の一端は第2端子T22に電気的に接続されている。整流回路DB2は、第1端子T1と第2端子T22とを介して入力される交流電圧Vacを全波整流する。整流回路DB2によって全波整流された直流電圧(脈流電圧)は主電源回路31に入力される。
主電源回路31は、整流回路DB1を介して、第1端子T1と第2端子T21との間に電気的に接続されている。第1端子T1と第2端子T21との間に印加された交流電圧Vacが整流回路DB1によって全波整流され、整流後の電圧が主電源回路31に入力される。また、主電源回路31は、整流回路DB2を介して、第1端子T1と第2端子T22との間に電気的に接続されている。第1端子T1と第2端子T22との間に印加された交流電圧Vacが整流回路DB2によって全波整流され、整流後の電圧が主電源回路31に入力される。
これにより、主電源回路31は、整流回路DB1及びDB2の少なくとも一方から入力される直流電圧を、所定の電圧値の直流電圧に変換して、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する。つまり、電源回路30は、複数の第2端子T2(T21,T22)のうちの任意の第2端子T2と第1端子T1とを介して交流電源2から電力を得ており、電源回路30は、いずれかの第2端子T2から電力を得ることができ、負荷制御システム1は動作を継続できる。なお、図1の回路例では、主電源回路31と副制御回路20との間には逆流防止用のダイオードが接続されているが、主電源回路31と副制御回路20との間には逆流防止用のダイオードがなくてもよい。
ここで、主電源回路31は、負荷3のオン期間において制御回路20等に供給する電圧を生成する第1主電源回路と、負荷3のオフ期間において制御回路20等に供給する電圧を生成する第2主電源回路と、を含む。
第1主電源回路は、負荷3のオン期間に電圧を生成するのであるが、開閉回路10が導通状態となると、第1端子T1と第2端子T2との間の電圧は略ゼロになる。本実施形態の負荷制御システム1は負荷3を逆位相制御するので、第1主電源回路は、例えば、交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路10が導通状態となるまでの期間において、交流電源2から電力を得ている。例えば、第1主電源回路は、交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路10が導通状態となるまでの期間において、整流回路DB1及びDB2の少なくとも一方から入力される電流によって充電される充電要素(例えばコンデンサ等)を備える。第1主電源回路は、充電要素の両端間に発生した電圧を制御回路20等に供給する。なお、第1主電源回路は充電要素を備える回路に限定されず、適宜変更が可能である。
第2主電源回路は、負荷3のオフ期間に制御回路20等に供給する電圧を生成する。負荷3のオフ期間には、第1端子T1と第2端子T2との間に交流電圧Vacが印加され、整流回路DB1,DB2から整流後の脈流電圧が主電源回路31に印加される。第2主電源回路は、例えば、シリーズレギュレータ方式のドロッパ電源であり、整流回路DB1,DB2から入力される脈流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を制御回路20等に供給する。なお、第2主電源回路はドロッパ電源に限定されず、適宜変更が可能である。
複数(例えば2つ)の副電源回路321,322は、複数(例えば2つ)の開閉回路101,102に一対一に対応する。副電源回路321,322は、それぞれ、シリーズレギュレータ方式のドロッパ電源で構成されている。なお、副電源回路321,322はドロッパ電源に限定されず、適宜変更が可能である。
副電源回路321は、逆流防止用のダイオードD11を介して第1端子T1に電気的に接続され、逆流防止用のダイオードD12を介して第2端子T21に電気的に接続されている。副電源回路321は、交流電源2から第1端子T1又は第2端子T21を介して電力を得て、所定の電圧値の直流電圧を生成し、生成した直流電圧をゼロクロス検出部231,232及び絶縁回路251等に供給する。
同様に、副電源回路322は、逆流防止用のダイオードD21を介して第1端子T1に電気的に接続され、逆流防止用のダイオードD22を介して第2端子T22に電気的に接続されている。副電源回路321は、交流電源2から第1端子T1又は第2端子T22を介して電力を得て、所定の電圧値の直流電圧を生成し、生成した直流電圧をゼロクロス検出部241,242及び絶縁回路252等に供給する。
(3)動作
次に、本実施形態の負荷制御システム1の動作について、図3~図6を参照して説明する。
(3.1)2灯を消灯させる場合の動作
負荷制御システム1が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3A,3Bを両方共に消灯させる場合の動作について説明する。
主制御回路21が、負荷3A,3Bを両方共に消灯させる制御信号を副制御回路22に出力すると、副制御回路22は、OFFレベルの調光信号を制御信号S1,S2として開閉回路101,102に出力する。開閉回路101,102は、副制御回路22から絶縁回路251,252を介して入力される制御信号S1,S2に基づいてスイッチ11を非導通状態に維持し、負荷3A,3Bを消灯状態とする。
開閉回路101,102のスイッチ11が非導通状態であれば、開閉回路101,102のスイッチ11の両端間に交流電源2の交流電圧Vacがそれぞれ印加される。
この場合、主電源回路31は、交流電源2から第2端子T21及び第2端子T22の両方と第1端子T1とを介して(言い換えれば整流回路DB1及びDB2を介して)電力を得ることができ、制御回路20等に供給する電力を生成できる。
また、副電源回路321には、開閉回路101のスイッチ11の両端間に発生する電圧が入力され、ゼロクロス検出部231,232等に供給する電圧を生成する。同様に、副電源回路322には、開閉回路102のスイッチ11の両端間に発生する電圧が入力され、ゼロクロス検出部241,242等に供給する電圧を生成する。
(3.2)1灯を点灯させる場合の動作
主制御回路21が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3Aを消灯、負荷3Bを点灯させる場合の動作を図3及び図4に基づいて説明する。なお、図4のVacは交流電源2の交流電圧、VLは負荷3Bの両端間に発生する電圧、V10は開閉回路102の両端間に発生する電圧である。
副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3A,3Bが接続されているか否かを判定する。副制御回路22は、例えば、ゼロクロス検出部232から検出信号が入力されると、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されていると判断し、判断結果を主制御回路21に出力する。また、副制御回路22は、例えば、ゼロクロス検出部234から検出信号が入力されると、第1端子T1と第2端子T22との間に負荷3Bが接続されていると判断し、判断結果を主制御回路21に出力する。以下では、副制御回路22が、負荷3A,3Bが両方共に接続されていると判断した場合の動作について説明する。
主制御回路21は、負荷3Aを消灯させるため、副制御回路22に開閉回路101のスイッチ11を非導通状態とする制御信号を出力すると、副制御回路22は、スイッチ11を非導通状態とする制御信号S1を出力する。開閉回路101は、副制御回路22からの制御信号S1が絶縁回路251を介して入力されるとスイッチ11を非導通状態とし、これにより負荷3Aが消灯する。
開閉回路101のスイッチ11は非導通状態であるので、開閉回路101のスイッチ11の両端間には交流電源2の交流電圧Vacが印加される。したがって、主電源回路31は、第2端子T21と第1端子T1とを介して(言い換えれば整流回路DB1を介して)主電源回路31から電力を得ることができ、主制御回路21及び副制御回路22に供給する電力を生成できる。また、副電源回路321は、開閉回路101のスイッチ11の両端間に発生する電圧が入力されて、電圧の生成動作を行う。ここで、図3において、点線b1は交流電源2から主電源回路31に電流が流れる経路を示し、点線b2は交流電源2から副電源回路321に電流が流れる経路を示している。
また、主制御回路21は、負荷3Bを調光点灯させるため、負荷3Bの調光レベルを示す制御信号を副制御回路22に出力する。副制御回路22は、主制御回路21から入力された制御信号と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて、スイッチ11を導通状態又は非導通状態にする制御信号S2を出力する。副制御回路22から出力された制御信号S2は、絶縁回路252を介して開閉回路102に入力される。これにより、開閉回路102のスイッチ11が、交流電圧Vacの各半周期において調光レベルに応じた位相角の範囲で導通するので、負荷3Bが所望の調光レベルで調光点灯する。
ここで、交流電圧Vacが正極性の半周期において負荷制御システム1が負荷3Bを調光する動作について図3及び図4を参照して説明する。副制御回路22は、交流電圧Vacの正極性の半周期において、ゼロクロス検出部241が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点(図4の時点t0)から第1期間TA1が経過したタイミング(図4の時点t1)で、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。この第1期間TA1は、副電源回路322が必要な電圧を生成するのに要する期間であり、副電源回路322の出力電圧V322が所定の下限電圧を超えるまでの期間である。副制御回路22には、副電源回路322から出力電圧V322の情報が絶縁回路を介して入力されており、出力電圧V322が下限電圧を超えると、副制御回路22は交流電圧Vacのゼロクロス点から第1期間TA1が経過したと判断する。
ここで、交流電圧Vacの正極性の半周期において、交流電圧Vacのゼロクロス点(時点t0)から時点t1までの第1期間TA1では、開閉回路102のスイッチ11が非導通状態であり、副電源回路322は交流電源2から電力の供給を受けて、絶縁回路252等に供給する電圧の生成動作を行うことができる。
その後、副制御回路22は、時点t1から調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミング(図4の時点t2)で、開閉回路102のスイッチ11を非導通状態に制御する制御信号S2を出力する。これにより、時点t1から時点t2までの導通期間T10において、交流電源2から開閉回路102のスイッチ11を介して負荷3Bに電力が供給されるので、負荷3Bが所定の調光レベルで点灯する。
その後、交流電圧Vacの電圧値の絶対値が所定の基準電圧を下回ると(図4の時点t3)、副電源回路322が電圧の生成動作を実行する。この基準電圧は、負荷3Bが動作可能な電圧値よりも低い電圧に設定されている。交流電圧Vacの電圧値の絶対値が基準電圧以下であれば、副電源回路322が電圧の生成動作を実行しても、負荷3Bが点灯することはない。これにより、時点t3から交流電圧Vacのゼロクロス点(図4の時点t4)までの第2期間TA2においても、副電源回路322は交流電源2から電力の供給を受けることができる。したがって、副電源回路322は、第2期間TA2においても交流電源2から電力の供給を受けて、電圧の生成動作を実行できる。
次に、交流電圧Vacの負極性の半周期における負荷制御システム1の動作について説明する。副制御回路22は、交流電圧Vacの負極性の半周期において、ゼロクロス検出部242が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点(図4の時点t4)から第1期間TA1が経過したタイミング(図4の時点t5)で、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。
交流電圧Vacの負極性の半周期において、交流電圧Vacのゼロクロス点(時点t4)から時点t5までの第1期間TA1では、開閉回路102のスイッチ11が非導通状態であり、副電源回路322は交流電源2から電力の供給を受けて、電圧の生成動作を実行できる。
その後、副制御回路22は、時点t5から調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミング(図4の時点t6)で、開閉回路102のスイッチ11を非導通状態に制御する。これにより、時点t5から時点t6までの導通期間T10において、交流電源2から開閉回路102のスイッチ11を介して負荷3Bに電力が供給されるので、負荷3Bが所定の調光レベルで点灯する。
その後、交流電圧Vacの電圧値の絶対値が所定の基準電圧を下回ると(図4の時点t7)、副電源回路322が電圧の生成動作を実行する。これにより、時点t7から交流電圧Vacのゼロクロス点(図4の時点t8)までの第2期間TA2においても、副電源回路322は交流電源2から電力の供給を受けることができる。したがって、副電源回路322は、第2期間TA2においても交流電源2から電力の供給を受けて、副制御回路22等に供給するための電力を生成することができる。
負荷制御システム1は、交流電圧Vacの正極性の半周期における動作と、交流電圧Vacの負極性の半周期における動作とを交互に繰り返すことで、負荷3Bを調光点灯しつつ、負荷3Aを消灯させることができる。
なお、負荷制御システム1が負荷3Bを消灯させつつ、負荷3Aを調光点灯させる場合の動作は、負荷3Aを消灯させつつ、負荷3Bを調光点灯させる場合の動作と同様であるので、その場合の動作については説明を省略する。
(3.3)2灯を点灯させる場合の動作
主制御回路21が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3A,3Bを点灯させる場合の動作を図5に基づいて説明する。
副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3A,3Bが接続されているか否かを判定しており、以下では、副制御回路22が、負荷3A,3Bが両方共に接続されていると判断した場合の動作について説明する。
主制御回路21は、副制御回路22に負荷3A,3Bの調光レベルを示す制御信号を出力する。
副制御回路22は、主制御回路21から制御信号が入力されると、負荷3A,3Bの調光レベルに応じた位相角で開閉回路101,102のスイッチ11のオン/オフを制御し、負荷3A,3Bを調光点灯する。
負荷3A,3Bの両方を点灯させる場合、副制御回路22は、交流電圧Vacの各半周期において開閉回路101のスイッチ11を導通状態とするタイミングを、主電源回路31の出力電圧V31と副電源回路321の出力電圧V321とに基づいて決定する。また、副制御回路22は、交流電圧Vacの各半周期において開閉回路102のスイッチ11を導通状態とするタイミングを、副電源回路322の出力電圧V322に基づいて決定する。
まず、交流電圧Vacが正極性の半周期において副制御回路22が開閉回路101のスイッチ11のオン/オフを制御する動作について説明する。副制御回路22は、交流電圧Vacの正極性の半周期において、ゼロクロス検出部231が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点から第1期間TA1が経過したタイミングで、開閉回路101のスイッチ11を導通状態に制御する。
交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路101のスイッチ11が導通状態に制御されるまでの期間では、主電源回路31及び副電源回路321は、開閉回路101の両端間に発生する交流電圧Vacが供給されるので、電圧の生成動作を行う。図5中の点線b11は交流電源2から主電源回路31に電流が流れる経路を示し、点線b12は交流電源2から副電源回路321に電流が流れる経路を示している。ここで、副制御回路22は、主電源回路31の出力電圧V31の電圧値と、副電源回路322の出力電圧V321の電圧値とに基づいて第1期間TA1の時間幅を決定する。副制御回路221には、主電源回路31から出力電圧V31の電圧値の情報が入力され、副電源回路321から出力電圧V321の電圧値の情報が絶縁回路を介して入力される。副制御回路22は、主電源回路31の出力電圧V31と、副電源回路321の出力電圧V321との両方がそれぞれの下限電圧を超えたタイミングで開閉回路101のスイッチ11を導通状態に制御する。これにより、副制御回路22は、主電源回路31、及び、副電源回路322が必要な電圧を生成した後に、開閉回路101のスイッチ11を導通状態に制御することができる。
そして、副制御回路22は、開閉回路101のスイッチ11を導通状態にしたタイミングから、調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミングで、開閉回路101のスイッチ11を非導通状態に制御する。これにより、交流電源2から開閉回路101のスイッチ11を介して負荷3Aに電力が供給されるので、負荷3Aが所定の調光レベルで点灯する。
次に、交流電圧Vacが正極性の半周期において副制御回路22が開閉回路102のスイッチ11のオン/オフを制御する動作について説明する。副制御回路22は、交流電圧Vacの正極性の半周期において、ゼロクロス検出部241が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点から第1期間TA1が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。
交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路102のスイッチ11が導通状態に制御されるまでの期間では、副電源回路322は、開閉回路102の両端間に発生する交流電圧Vacが供給されるので、電圧の生成動作を行う。図5中の点線b13は交流電源2から副電源回路322に電流が流れる経路を示している。ここで、副制御回路22は、副電源回路322の出力電圧V322の電圧値に基づいて第1期間TA1の時間幅を決定する。副制御回路22には、副電源回路322から出力電圧V322の電圧値の情報が絶縁回路を介して入力される。副制御回路22は、副電源回路322の出力電圧が、副電源回路322の下限電圧を超えたタイミングで開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。したがって、副制御回路22は、副電源回路322が必要な電圧を生成した後に、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御することができる。
そして、副制御回路22は、開閉回路102のスイッチ11を導通状態にしたタイミングから、調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を非導通状態に制御する。これにより、交流電源2から開閉回路102のスイッチ11を介して負荷3Bに電力が供給されるので、負荷3Bが所定の調光レベルで点灯する。
負荷制御システム1は、交流電圧Vacが負極性の半周期においても、正極性の半周期と同様の制御を行う。そして、負荷制御システム1は、交流電圧Vacの正極性の半周期における動作と、交流電圧Vacの負極性の半周期における動作とを交互に繰り返すことで、負荷3A,3Bを調光点灯する。
(3.4)片側無負荷状態での点灯動作
負荷3A,3Bのうち片方の負荷3Aが故障等によって無負荷状態となった場合に、もう一方の負荷3Bを点灯させる場合の動作を図6に基づいて説明する。
副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3A,3Bが接続されているか否かを判定しており、負荷3Aが無負荷状態であると判断した場合の動作について以下に説明する。
負荷3Aが無負荷状態である場合、主電源回路31は、負荷3Bに対応する開閉回路102の両端間に発生する電圧から電力を得ることになる。そのため、副制御回路22は、主電源回路31の出力電圧V31と、副電源回路322の出力電圧V322の出力電圧V322とに基づいて、開閉回路102のスイッチ11を導通状態にするタイミングを決定する。
ここで、交流電圧Vacが正極性の半周期において副制御回路22が開閉回路102のスイッチ11のオン/オフを制御する動作について説明する。副制御回路22は、交流電圧Vacの正極性の半周期において、ゼロクロス検出部241が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点から第1期間TA1が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。
交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路102のスイッチ11が導通状態に制御されるまでの期間では、主電源回路31及び副電源回路322は、開閉回路102の両端間に発生する交流電圧Vacが供給されるので、電圧の生成動作を行う。図6中の点線b21は交流電源2から主電源回路31に電流が流れる経路を示し、点線b22は交流電源2から副電源回路322に電流が流れる経路を示している。ここで、副制御回路22は、主電源回路31の出力電圧V31の電圧値と、副電源回路322の出力電圧V321の電圧値とに基づいて第1期間TA1の時間幅を決定する。すなわち、副制御回路22は、主電源回路31の出力電圧V31と副電源回路322の出力電圧V322との両方が、それぞれの下限電圧を超えたタイミングで開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。したがって、副制御回路22は、主電源回路31及び副電源回路322が必要な電圧を生成した後に、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御することができる。
そして、副制御回路22は、開閉回路102のスイッチ11を導通状態にしたタイミングから、調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を非導通状態に制御する。これにより、交流電源2から開閉回路102のスイッチ11を介して負荷3Bに電力が供給されるので、負荷3Bが所定の調光レベルで点灯する。
負荷制御システム1は、交流電圧Vacが負極性の半周期においても、正極性の半周期と同様の制御を行う。負荷制御システム1は、交流電圧Vacの正極性の半周期における動作と、交流電圧Vacの負極性の半周期における動作とを交互に繰り返すことで、負荷3A,3Bを調光点灯する。
以上のように本実施形態では、電源回路30は、複数の第2端子T2のうち一部の第2端子T2が無負荷状態である場合、複数の第2端子T2のうち上記一部の第2端子T2以外の第2端子T2と第1端子T1とを介して交流電源2から電力を得ている。したがって、電源回路30は、複数の第2端子T2のうちの一部が無負荷状態となった場合でも、他の第2端子T2を介して電力を得ることができるので、負荷制御システム1は動作を継続できる。
(4)変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
本開示における負荷制御システム1は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における負荷制御システム1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
また、負荷制御システム1における複数の機能が、1つの筐体(器体90)内に集約されていることは負荷制御システム1に必須の構成ではなく、負荷制御システム1の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、負荷制御システム1の少なくとも一部の機能がクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。
上記実施形態の負荷制御システム1は、負荷3の数が2つであるが、3つ以上の負荷3を個別に制御してもよい。すなわち、第2端子T2、及び、第2端子T2と第1端子T1との間に接続される開閉回路10の数が3つ以上でもよく、3つ以上の負荷3を個別に制御できる。この場合、電源回路30は、3つ以上の第2端子T2に電気的に接続され、3つ以上の第2端子T2のうちの一部又は全部を介して電力を得て、電圧の生成動作を行えばよい。
上記実施形態の負荷制御システム1は、光源としてLED素子を用いた負荷3に限らず、コンデンサインプット型の回路を搭載し、インピーダンスが高く、少ない電流で点灯する光源に適用可能である。この種の光源としては、例えば有機EL(Electroluminescence)素子が挙げられる。また、負荷制御システム1は、例えば放電灯など、様々な光源の負荷3に適用可能である。
さらに、負荷制御システム1によって制御される負荷3は、照明負荷に限らず、例えば、ヒータ、又はファン等であってもよい。負荷3がヒータである場合、負荷制御システム1は、ヒータに供給する平均電力を調節することでヒータの発熱量を調節する。また、負荷3がファンである場合、負荷制御システム1は、ファンの回転速度を調節するレギュレータを構成する。
また、スイッチ11は、MOSFETからなるスイッチ素子Q1,Q2で構成されるものに限らず、例えば、逆直列に接続された2つのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等で構成されていてもよい。さらに、スイッチ11において、一方向オン状態を実現するための整流素子(ダイオード)は、スイッチ素子Q1,Q2の寄生ダイオードに限らず、外付けのダイオードであってもよい。ダイオードは、スイッチ素子Q1,Q2の各々と同一パッケージに内蔵されていてもよい。また、スイッチ11は、例えば、GaN(窒化ガリウム)等のワイドバンドギャップの半導体材料を用いたダブルゲート(デュアルゲート)構造の半導体素子であってもよい。この構成によれば、スイッチ11の導通損失の低減を図ることができる。
また、スイッチ11の制御においては、「双方向オン状態」の代わりに「順方向オン状態」に制御することも可能であり、逆に「順方向オン状態」の代わりに「双方向オン状態」に制御することも可能である。また、「双方向オフ状態」の代わりに「逆方向オン状態」に制御することも可能であり、「逆方向オン状態」の代わりに「双方向オフ状態」に制御することも可能である。すなわち、スイッチ11が、導通状態又は非導通状態の状態が変わらなければよい。
また、スイッチ11の制御方式は逆位相制御方式であるが、交流電圧Vacの半周期ごとの期間途中で負荷3A,3Bへの給電を開始し、交流電圧Vacの次の半周期のゼロクロス点で負荷3A,3Bへの給電を遮断する正位相制御方式でもよい。また、スイッチ11の制御方式は、正位相制御方式及び逆位相制御方式のいずれにも対応可能なユニバーサル制御方式であってもよい。
また、電圧値などの2値の比較において、「以上」としているところは「より大きい」であってもよい。つまり、2値の比較において、2値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「下回る」としているところは「以下」であってもよい。
(4.1)変形例1
変形例1に係る負荷制御システム1は、図7に示すように、第1回路ブロックB1と、複数(例えば2つ)の第2回路ブロックB2(B21,B22)とを更に備える点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
複数の第2回路ブロックB2は、第2接続部を有する。具体的には、第2回路ブロックB21は第2接続部82を有し、第2回路ブロックB22は第2接続部83を有する。第2回路ブロックB21が有する第2接続部82の一部は第1回路ブロックB1が有する第1接続部81に電気的に接続され、第2回路ブロックB21が有する第2接続部82の残りは第2回路ブロックB22が有する第2接続部83に電気的に接続される。第2回路ブロックB22が有する第2接続部83の一部は第1回路ブロックB1が有する第1接続部81に電気的に接続され、第2回路ブロックB22が有する第2接続部83の残りは第2回路ブロックB21が有する第2接続部82に電気的に接続される。第2回路ブロックB21,B22は、第2接続部82,83を第1接続部81に接続することによって、第2接続部82,83を介して第1回路ブロックB1に電気的に接続される。ここで、第1接続部81と第2接続部82,83とは、コネクタ、ジャンパ線又は電線等の適宜の導電接続部材で構成されていればよい。
第1回路ブロックB1は、制御回路20の少なくとも一部(例えば主制御回路21)と電源回路30の少なくとも一部(例えば主電源回路31)とを含む回路を収容する第1の筐体91を有している。
また、第2回路ブロックB21,B22は複数の開閉回路101,102に一対一に対応しており、第2回路ブロックB21,B22は開閉回路101,102のうち対応する一の開閉回路10を収容する第2の筐体921,922を有している。すなわち、第2回路ブロックB21は開閉回路101を収容する第2の筐体921を有し、第2回路ブロックB22は開閉回路102を収容する第2の筐体922を有している。ここで、第2の筐体921,922は第1の筐体91に対してそれぞれ着脱可能である。
ここで、負荷制御システム1の器体90は、第1の筐体91と第2の筐体921,922とを含み、第1の筐体91に第2の筐体921,922を取り付けると、第1接続部81に第2接続部82,83が電気的に接続される。ここで、第1の筐体91と第2の筐体921,922とは着脱が可能であり、モジュール化された第1回路ブロックB1に第2回路ブロックB21,B22を取り付けることで負荷制御システム1を実現できる。
(4.2)変形例2
変形例2に係る負荷制御システム1は、図8に示すように、複数の開閉回路101,102のそれぞれに対応して複数の副制御回路221,222を備える点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
副制御回路221は、主制御回路21から絶縁回路251を介して入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出結果とに基づいて、開閉回路101のスイッチ11を導通状態又は非導通状態に制御する。
また、副制御回路222は、主制御回路21から絶縁回路252を介して入力される制御信号と、ゼロクロス検出部241,242の検出結果とに基づいて、開閉回路102のスイッチ11を導通状態又は非導通状態に制御する。
なお、負荷制御システム1の動作は上記の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
変形例2では、制御回路20が、主制御回路21と、複数の副制御回路221,222とを含む。複数の副制御回路221,22は複数の開閉回路101,102に一対一に対応する。主制御回路21は、複数の副制御回路221,222を制御し、複数の副制御回路221,222の各々は、複数の開閉回路101,102のうち対応する一の開閉回路10のスイッチ11を制御する。これにより、変形例2では、主制御回路21が複数の開閉回路10で共用されている。すなわち、制御回路20の一部である主制御回路21が複数の開閉回路10で共用される共用回路であり、複数の開閉回路10で主制御回路21を共用することで、負荷制御システム1全体として回路規模を削減できる。
また、変形例2では、電源回路30が、主電源回路31と、複数の副電源回路321,322とを含む。複数の副電源回路321,322は複数の副制御回路221,222に一対一に対応する。主電源回路31は、主制御回路21に電力を供給し、複数の副電源回路321,322の各々は、複数の副制御回路221,222のうち対応する一の副制御回路221,222に電力を供給する。これにより、変形例2では、主電源回路31が複数の開閉回路10で共用されている。すなわち、電源回路30の一部である主電源回路31は、複数の開閉回路10で共用される主制御回路21に電力を供給するので、主電源回路31も複数の開閉回路10によって共用されている。変形例2では、主電源回路31が複数の開閉回路10によって共用されるので、負荷制御システム1全体として回路規模を更に削減できる。
(4.3)変形例3
変形例3に係る負荷制御システム1は、図9及び図10に示すように、副制御回路22と開閉回路101との間が電気的に絶縁されていない点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図9及び図10ではインタフェース部40及び制御親機5の図示を省略している。
変形例3では、複数の開閉回路101,102のうち、開閉回路101のグランドと、主電源回路31のグランドとを共通にすることで、開閉回路101と副制御回路22との間を電気的に絶縁する絶縁回路を無くしている。また、開閉回路101のグランドと、主電源回路31のグランドとを共通にしているので、ゼロクロス検出部231,232と副制御回路22との間を電気的に絶縁する絶縁回路を無くしている。副制御回路22は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号とに基づいて、開閉回路101に制御信号S1を出力し、開閉回路101のスイッチ11を導通状態又は非導通状態に制御する。
また、変形例3では、主電源回路31のグランドとダイオードD6との間にスイッチ(開閉器)SW1を設けており、副制御回路22がスイッチSW1のオン/オフを制御する。スイッチSW1はノーマリオンの接点であり、副制御回路22から制御信号が入力されない場合はスイッチSW1はオンになる。
副制御回路22は、負荷3A,3Bが接続されている状態で、負荷3Aを点灯させ、負荷3Bを消灯させる場合はスイッチSW1をオフにする。この場合、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する電力を生成する。スイッチSW1がオフになると、主電源回路31と第2端子T22との間が遮断されるので、第2端子T22から主電源回路31にノイズなどの外乱が入力されにくくなる。
また、副制御回路22は、負荷3Aが接続されておらず、負荷3Bのみが接続されていると判断した場合はスイッチSW1をオンにする。この場合、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する電力を生成することができる。
また、変形例3では、開閉回路102のスイッチ11を制御する副制御回路222を設け、副制御回路222は、副電源回路322から電力を得て動作する。副制御回路222は、主制御回路21から絶縁回路252を介して入力される制御信号S3と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて、開閉回路102に制御信号S4を出力し、開閉回路102のスイッチ11を導通状態又は非導通状態に制御する。
以下に、変形例3の負荷制御システム1の動作について説明する。
(a)2灯消灯時の動作
負荷制御システム1が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3A,3Bを両方共に消灯させる場合の動作について説明する。
ここで、主制御回路21及び副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3が接続されているか否かを判定する。副制御回路22は、例えば、ゼロクロス検出部232から検出信号が入力されると、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されていると判断し、判断結果を主制御回路21に出力する。また、主制御回路21は、例えば、絶縁回路252を介して副制御回路222との通信が可能であれば、第1端子T1と第2端子T22との間に負荷3Bが接続されていると判断する。ここで、絶縁回路252は、主制御回路21と副制御回路222との間で双方向の信号伝達が可能である。主制御回路21は、絶縁回路252を介して副制御回路222に生存確認信号を出力し、副制御回路222から絶縁回路252を介して生存確認信号に対する応答信号を受信できれば、負荷3Bが接続されていると判断する。負荷3A,3Bが両方共に接続されている場合、主制御回路21はスイッチSW1をオンにする。
主制御回路21が、負荷3A,3Bを両方共に消灯させる制御信号を副制御回路22,222に出力すると、副制御回路22,222は、スイッチ11を非導通状態とする制御信号S1,S3を開閉回路101,102にそれぞれ出力する。
開閉回路101は、副制御回路22から入力される制御信号S1に基づいてスイッチ11を非導通状態に維持し、負荷3Aを消灯状態とする。また、開閉回路102は、副制御回路222から入力される制御信号S3に基づいてスイッチ11を非導通状態に維持し、負荷3Bを消灯状態とする。
ここで、開閉回路101のスイッチ11が非導通状態であれば、開閉回路101のスイッチ11の両端間に交流電源2の交流電圧Vacが印加される。したがって、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22に供給する電力を生成することができる。
(b)負荷3Aのみを点灯時させる場合の動作
主制御回路21が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3Aを点灯、負荷3Bを消灯させる場合の動作について説明する。
主制御回路21及び副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3が接続されているか否かを判定している。負荷3A,3Bが両方共に接続されている状態で、負荷3Aを点灯、負荷3Bを消灯させる場合、主制御回路21はスイッチSW1をオフにする。
スイッチSW1がオフになると、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する電力を生成する。
この場合、副制御回路22は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号とに基づいて、開閉回路101のスイッチ11を制御し、負荷3Aを制御信号の調光レベルに応じた明るさで調光点灯させる。
また、開閉回路102のスイッチ11は非導通状態に制御されるので、開閉回路102の両端間には交流電源2の交流電圧Vacが印加される。したがって、副電源回路322は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、副制御回路222に供給する電力を生成することができる。
(c)負荷3Bのみを点灯させる場合の動作
主制御回路21が、制御親機5からの制御信号、又は、インタフェース部40からの操作入力に応じて負荷3Aを消灯、負荷3Bを点灯させる場合の動作について説明する。
主制御回路21及び副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3が接続されているか否かを判定している。負荷3A,3Bが両方共に接続されている状態で、負荷3Aを消灯、負荷3Bを点灯させる場合、主制御回路21はスイッチSW1をオフにする。なお、主制御回路21はスイッチSW1をオンにしてもよい。
主制御回路21は、OFFレベルの調光信号である制御信号を副制御回路22に出力し、副制御回路22は、スイッチ11を非導通状態にする制御信号S1を開閉回路101に出力する。このとき、開閉回路101は、副制御回路22から入力される制御信号S1に基づいてスイッチ11を非導通状態に制御する。開閉回路101のスイッチ11が非導通状態であれば、開閉回路101の両端間に交流電源2の交流電圧Vacが印加される。これにより、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路222に供給する電力を生成できる。
また、主制御回路21は、副制御回路222に対して制御信号S3を出力する。主制御回路21から出力された制御信号S3は絶縁回路252を介して副制御回路222に入力される。副制御回路222は、主制御回路21から入力された制御信号S3と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて、開閉回路102のスイッチ11を制御する制御信号S4を開閉回路102に出力する。開閉回路102は、副制御回路222から入力される制御信号S4に基づいてスイッチ11を調光レベルに応じた位相角の範囲で導通状態に制御しており、負荷3Bを制御信号の調光レベルに応じた明るさで調光点灯させる。
(d)負荷3Aのみが接続された場合の動作
第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが電気的に接続され、第1端子T1と第2端子T22との間に負荷3Bが電気的に接続されていない場合の負荷制御システム1の動作について説明する。
主制御回路21及び副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3が接続されているか否かを判定するのであるが、負荷3Bが接続されていないと判断されると、主制御回路21はスイッチSW1をオフにする。
スイッチSW1がオフになると、主電源回路31と第2端子T22との間が電気的に遮断される。この場合、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する電力を生成する。
副制御回路22は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号とに基づいて、開閉回路101のスイッチ11を制御し、負荷3Aを制御信号の調光レベルに応じた明るさで調光点灯させる。
(e)負荷3Bのみが接続された場合の動作
第1端子T1と第2端子T22との間に負荷3Bが電気的に接続され、負荷3Aの故障や未接続により第1端子T1と第2端子T21との間が無負荷状態となった場合の負荷制御システム1の動作について図10に基づいて説明する。
スイッチSW1はノーマリオンの接点であるので、主電源回路31が第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得ることができない場合、スイッチSW1はオンになる。これにより、主電源回路31のグランドがスイッチSW1を介して第2端子T22に接続されるので、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、主制御回路21と副制御回路22とに電力を供給する。主制御回路21及び副制御回路22は、負荷3を点灯させる処理を開始する前に、負荷3が接続されているか否かを判定しており、負荷3Aが接続されていないと判断されると、スイッチSW1をオンにする。これにより、スイッチSW1がオン状態を維持し、主電源回路31は、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に電力を供給する。
この場合、副制御回路222は、主制御回路21から入力される制御信号S3と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて、開閉回路102のスイッチ11を制御するのであるが、その動作について以下に説明する。
交流電圧Vacが正極性の半周期において副制御回路222が開閉回路102のスイッチ11のオン/オフを制御する動作について説明する。副制御回路222は、交流電圧Vacの正極性の半周期において、ゼロクロス検出部241が交流電圧Vacのゼロクロス点を検出した結果に基づき、ゼロクロス点から第1期間TA1が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。
交流電圧Vacのゼロクロス点から開閉回路102のスイッチ11が導通状態に制御されるまでの期間では、主電源回路31及び副電源回路322は、開閉回路102の両端間に発生する交流電圧Vacが供給されるので、電圧の生成動作を行う。図10中の点線b31は交流電源2から主電源回路31に電流が流れる経路を示している。ここで、副制御回路222は、主電源回路31の出力電圧V31の電圧値と、副電源回路322の出力電圧V322の電圧値とに基づいて第1期間TA1の時間幅を決定する。副制御回路222には、主電源回路31から出力電圧V31の電圧値の情報が絶縁回路を介して入力され、副電源回路322から出力電圧V322の電圧値の情報が入力される。副制御回路222は、主電源回路31の出力電圧V31と、副電源回路322の出力電圧V322との両方がそれぞれの下限電圧を超えたタイミングで開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御する。これにより、副制御回路222は、主電源回路31、及び、副電源回路322が必要な電圧を生成した後に、開閉回路102のスイッチ11を導通状態に制御することができる。
そして、副制御回路222は、開閉回路102のスイッチ11を導通状態にしたタイミングから、調光レベルに応じた導通期間T10が経過したタイミングで、開閉回路102のスイッチ11を非導通状態に制御する。これにより、交流電源2から開閉回路102のスイッチ11を介して負荷3Bに電力が供給されるので、負荷3Bが所定の調光レベルで点灯する。
負荷制御システム1は、交流電圧Vacが負極性の半周期においても、正極性の半周期と同様の制御を行う。そして、負荷制御システム1は、交流電圧Vacの正極性の半周期における動作と、交流電圧Vacの負極性の半周期における動作とを交互に繰り返すことで、負荷3A,3Bを調光点灯する。
以上のように、変形例3の負荷制御システム1は、複数の第2端子T2のうち一の第2端子T2と電源回路30との間に接続されたスイッチSW1(開閉器)を、更に備えている。制御回路20(本変形例では副制御回路22)は、複数の第2端子T2のうちスイッチSW1が接続された第2端子T2が無負荷状態である場合にスイッチSW1をオフにする。スイッチSW1が接続された第2端子T2が無負荷状態である場合、制御回路20がスイッチSW1をオフにするので、無負荷状態の第2端子T2から電源回路30にノイズが流入する可能性を低減できる。なお、スイッチSW1は電磁リレーでもよいし、半導体スイッチでもよい。
(4.4)変形例4
変形例4の負荷制御システム1は、図11に示すように、開閉回路101の両端間から電力を得る副電源回路321と、副電源回路321から電力供給を受けて開閉回路101のスイッチ11を制御する副制御回路221を備える点で変形例3と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図11ではインタフェース部40及び制御親機5の図示を省略している。
変形例4では、開閉回路101,102ごとに副制御回路221,222を設けている。副制御回路222の機能及び動作は変形例3と同様であるので、その説明は省略する。
副制御回路221は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号に基づいて、開閉回路101のスイッチ11を制御することで、負荷3を調光点灯する。
なお、負荷制御システム1の動作は変形例3と同様であるので、その説明は省略する。
(4.5)変形例5
変形例5の負荷制御システム1は、図12に示すように、副制御回路22と、開閉回路101,102との間が電気的に絶縁されていない点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。 変形例5では、電源回路30のグランドと、開閉回路101のグランドと、開閉回路102のグランドとを共通にしているので、副制御回路22と、開閉回路101,102との間を電気的に絶縁する必要がない。したがって、変形例5では、複数の開閉回路10と、制御回路20及び電源回路30との間が電気的に絶縁されておらず、副制御回路22と、開閉回路101,102との間を電気的に絶縁する絶縁回路をなくすことができる。
なお、負荷制御システム1の動作は上記の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
(4.6)変形例6
変形例6の負荷制御システム1は、図13に示すように、電源回路30が、開閉回路101,102ごとに設けられた電源回路30Aと絶縁電源回路30Cとを含む点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図13ではインタフェース部40及び制御親機5の図示を省略している。
第1端子T1と第2端子T21との間には整流回路DB1が接続されている。整流回路DB1は、第1端子T1と第2端子T21とを介して入力される交流電圧Vacを整流する。整流回路DB1の出力端子間には電源回路30Aが接続されている。電源回路30Aは、整流回路DB1から入力される脈流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換して、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する。すなわち、電源回路30Aは、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に電力を供給する。
また、第1端子T1と第2端子T22との間には整流回路DB2が接続されている。整流回路DB2は、第1端子T1と第2端子T22とを介して入力される交流電圧Vacを整流する。整流回路DB2の出力端子間には絶縁電源回路30Cが接続されている。絶縁電源回路30Cは、整流回路DB2から入力される脈流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換して、主制御回路21及び副制御回路22等に供給する。すなわち、絶縁電源回路30Cは、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路22等に電力を供給する。なお、絶縁電源回路30Cは、トランスなどの電磁的な結合素子を用いて入力側と出力側とを電気的に絶縁しており、絶縁電源回路30Cの入力側のグランドと、絶縁電源回路30Cの出力側のグランド(つまり、電源回路30Aのグランド)とが異なっている。
本変形例では、電源回路30Aのグランドと開閉回路101のグランドとが共通であるので、電源回路30Aから電力供給を受ける副制御回路22には、ゼロクロス検出部231,232の検出信号が直接入力されている。一方、電源回路30Aのグランドと開閉回路102のグランド(絶縁電源回路30Cの入力側のグランド)とが異なっているので、副制御回路22にはゼロクロス検出部241,242の検出信号が絶縁回路255を介して入力されている。
副制御回路22は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号とに基づいて開閉回路101のスイッチ11を制御して、負荷3Aを調光点灯する。また、副制御回路22は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて開閉回路102のスイッチ11を制御して、負荷3Bを調光点灯する。副制御回路22が、負荷3A,3Bを調光点灯する場合の動作は上記の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
本変形例では、電源回路30として、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得る電源回路30Aと、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得る絶縁電源回路30Cとを備えている。
したがって、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されている場合は、電源回路30Aから主制御回路21及び副制御回路22等に電力を供給することができる。
一方、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されていない無負荷状態では、電源回路30Aは交流電源から電力を得ることができないが、絶縁電源回路30Cから、主制御回路21及び副制御回路22等に電力が供給される。このように、第1端子T1と第2端子T21との間が無負荷状態となった場合は、絶縁電源回路30Cが主制御回路21及び副制御回路22等に電力を供給するので、主制御回路21及び副制御回路22は動作を継続し、負荷3Bを調光点灯させることができる。
このように、変形例6の負荷制御システム1は、電源回路30が、複数の開閉回路10に一対一に対応する複数の電源回路(電源回路30A及び絶縁電源回路30C)を備えている。電源回路30は、複数の第2端子T2のうち一部の第2端子T2が無負荷状態である場合、複数の第2端子T2のうち一部の第2端子T2以外の第2端子T2と第1端子T1とを介して交流電源2から電力を得て、制御回路20を含む回路に供給する電力を生成する。したがって、複数の負荷3の一部が無負荷状態になった場合でも、電源回路30は、正常な負荷3が接続されている第1端子T1と第2端子T2とを介して電力を得て、制御回路20を含む回路に供給する電力を生成することができる。
(4.7)変形例7
変形例7の負荷制御システム1は、図14に示すように、開閉回路101,102ごとに電源回路30A,30Bを備え、開閉回路101,102ごとに副制御回路221,222を備え、更にバックアップ用の絶縁電源回路30Cを備える点で変形例6と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図14ではインタフェース部40及び制御親機5の図示を省略している。
第1端子T1と第2端子T21との間には整流回路DB1が接続されている。整流回路DB1は、第1端子T1と第2端子T21とを介して入力される交流電圧Vacを整流する。整流回路DB1の出力端子間には電源回路30Aが接続されている。電源回路30Aは、整流回路DB1から入力される脈流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換して、主制御回路21及び副制御回路221等に供給する。すなわち、電源回路30Aは、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得て、主制御回路21及び副制御回路221等に電力を供給する。
また、第1端子T1と第2端子T22との間には整流回路DB2が接続されている。整流回路DB2は、第1端子T1と第2端子T22とを介して入力される交流電圧Vacを整流する。整流回路DB2の出力端子間には電源回路30Bが接続されている。電源回路30Bは、整流回路DB2から入力される脈流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換して、副制御回路222及び絶縁電源回路30C等に供給する。すなわち、電源回路30Bは、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得て、副制御回路222及び絶縁電源回路30C等に電力を供給する。絶縁電源回路30Cは、電源回路30Bから電力供給を受けて、主制御回路21に電力を供給する。なお、絶縁電源回路30Cは入力側と出力側とが電気的に絶縁されており、絶縁電源回路30Cの入力側のグランドと、絶縁電源回路30Cの出力側のグランド(つまり、主制御回路21のグランド)とが異なっている。
本変形例では、電源回路30Aのグランドと開閉回路101のグランドとが共通であるので、電源回路30Aから電力供給を受ける副制御回路221には、ゼロクロス検出部231,232の検出信号が直接入力されている。また、電源回路30Bのグランドと開閉回路102のグランドが共通であるので、電源回路30Bから電力供給を受ける副制御回路222にはゼロクロス検出部241,242の検出信号が直接入力されている。
副制御回路221は、主制御回路21から入力される制御信号と、ゼロクロス検出部231,232の検出信号とに基づいて開閉回路101のスイッチ11を制御して、負荷3Aを調光点灯する。また、副制御回路222は、主制御回路21から絶縁回路256を介して入力される制御信号と、ゼロクロス検出部241,242の検出信号とに基づいて開閉回路102のスイッチ11を制御して、負荷3Bを調光点灯する。副制御回路221,222が負荷3A,3Bをそれぞれ調光点灯する場合の動作は上記の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
変形例7の負荷制御システム1は、電源回路30として、交流電源2から第1端子T1と第2端子T21とを介して電力を得る電源回路30Aと、交流電源2から第1端子T1と第2端子T22とを介して電力を得る電源回路30B及び絶縁電源回路30Cを備える。
したがって、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されている場合は、電源回路30Aから主制御回路21と副制御回路221とに電力を供給することができる。
一方、第1端子T1と第2端子T21との間に負荷3Aが接続されていない無負荷状態では、電源回路30Aは交流電源から電力を得ることができないが、絶縁電源回路30Cから、主制御回路21に電力が供給される。このように、第1端子T1と第2端子T21との間が無負荷状態となった場合は、絶縁電源回路30Cが主制御回路21に電力を供給するので、主制御回路21及び副制御回路222は動作を継続し、負荷3Bを調光点灯させることができる。
(4.8)変形例8
変形例8の負荷制御システム1は、図15に示すように、開閉回路101,102ごとに、電源回路30A,30Bと、制御回路20A,20Bと、を備える点で上記の実施形態と相違する。以下、上記の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図15ではインタフェース部40及び制御親機5の図示を省略している。
本変形例では、複数の第2端子T2の各々と第1端子T1との間に、開閉回路10と、電源回路30と、制御回路20とが設けられている。つまり、負荷3ごとに開閉回路10と、電源回路30と、制御回路20とが独立して設けられている。
したがって、複数の負荷3の一部が無負荷状態となった場合でも、正常な負荷3が接続されている第1端子T1と第2端子T2とに電気的に接続されている電源回路30は、交流電源2から電力を得て制御回路20に電力を供給できる。したがって、制御回路20は、対応する開閉回路10を制御して負荷3への電力供給を制御することができる。
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様の負荷制御システム(1)は、第1端子(T1)と、複数の第2端子と、複数の開閉回路(10)と、制御回路(20)と、電源回路(30)と、を備える。第1端子(T1)は電源(2)に電気的に接続される。複数の第2端子(T2)は複数の負荷(3)に一対一に対応する。複数の第2端子(T2)の各々は、複数の負荷(3)のうち対応する一の負荷(3)を介して電源(2)に電気的に接続される。複数の開閉回路(10)は複数の第2端子(T2)に一対一に対応する。複数の開閉回路(10)の各々は、複数の第2端子(T2)のうち対応する一の第2端子(T2)と第1端子(T1)との間に電気的に接続されるスイッチ(11)を有する。制御回路(20)は、複数の開閉回路(10)の各々が有するスイッチ(11)を制御することで、複数の開閉回路(10)の各々に対応する負荷(3)への電力供給を制御する。電源回路(30)は、複数の第2端子(T2)と第1端子(T1)との間に電気的に接続されており、複数の第2端子(T2)のうち少なくとも1つの第2端子(T2)と第1端子(T1)とを介して電源(2)から電力を得て、少なくとも制御回路(20)に供給する電力を生成する。
この態様によれば、複数の第2端子(T2)の各々と第1端子(T1)との間に複数の負荷(3)が接続されるので、電源(2)と複数の負荷(3)とをそれぞれ2本の電線で接続する場合に比べて、複数の負荷(3)を接続するための電線の数を削減できる。また、制御回路(20)は、各開閉回路(10)のスイッチ(11)を制御することで、複数の開閉回路(10)の各々に対応する負荷(3)への電力供給を制御しているので、複数の負荷(3)への電力供給を個別に制御することができる。
第2の態様の負荷制御システム(1)では、第1の態様において、制御回路(20)と電源回路(30)との少なくとも一方が1つの共用回路(21,31)を含み、共用回路(21,31)は、複数の開閉回路(10)に共用される。
この態様によれば、複数の開閉回路(10)で共用回路(21,31)を共用することで、回路規模を削減できる。
第3の態様の負荷制御システム(1)では、第2の態様において、制御回路(20)は、主制御回路(21)と、複数の副制御回路(22,221,222)とを含む。複数の副制御回路(22,221,222)は複数の開閉回路(10)に一対一に対応する。主制御回路(21)は、複数の副制御回路(22,221,222)を制御する。複数の副制御回路(22,221,222)は、複数の開閉回路(10)のうち対応する一の開閉回路(10)のスイッチ(11)を制御する。電源回路(30)は、主電源回路(31)と、複数の副電源回路(321,322)とを含む。複数の副電源回路(321,322)は複数の副制御回路(22,221,222)に一対一に対応する。主電源回路(31)は、主制御回路(21)に電力を供給する。複数の副電源回路(321,322)の各々は、複数の副制御回路(22,221,222)のうち対応する一の副制御回路(22,221,222)に電力を供給する。
この態様によれば、複数の開閉回路(10)で主制御回路(21)及び主電源回路(31)を共用することで、回路規模を削減できる。
第4の態様の負荷制御システム(1)では、第2の態様において、制御回路(20)は、主制御回路(21)と、複数の副制御回路(22,221,222)とを含む。複数の副制御回路(22,221,222)は複数の開閉回路(10)に一対一に対応する。主制御回路(21)は、複数の副制御回路(22,221,222)を制御する。複数の副制御回路(22,221,222)の各々は、複数の開閉回路(10)のうち対応する一の開閉回路(10)が有するスイッチ(11)を制御する。
この態様によれば、複数の開閉回路(10)で主制御回路(21)を共用することで、回路規模を削減できる。
第5の態様の負荷制御システム(1)は、第1~4のいずれかの態様において、制御回路(20)と電源回路(30)との少なくとも一方と、複数の開閉回路(10)の少なくとも一部との間を電気的に絶縁する絶縁回路(251,252)を更に備える。
この態様によれば、制御回路(20)と電源回路(30)との少なくとも一方と、複数の開閉回路(10)の少なくとも一部との間を絶縁回路(251,252)で電気的に絶縁することで、回路を正常に動作させることができる。
第6の態様の負荷制御システム(1)では、第1~4のいずれかの態様において、複数の開閉回路(10)と、制御回路(20)及び電源回路(30)との間が電気的に絶縁されていない。
この態様によれば、絶縁回路を不要にできる。
第7の態様の負荷制御システム(1)は、第1~6のいずれかの態様において、複数の第2端子(T2)のうち一の第2端子(T2)と電源回路(30)との間に電気的に接続された開閉器(SW1)を、更に備える。制御回路(20)は、複数の第2端子(T2)のうち開閉器(SW1)が接続された第2端子(T2)が無負荷状態である場合に開閉器(SW1)をオフにする。
この態様によれば、無負荷状態で開閉器(SW1)をオフにすることで、電源回路(30)から無負荷状態である第2端子(T2)を電気的に切り離すことができる。
第8の態様の負荷制御システム(1)では、第1~7のいずれかの態様において、電源回路(30)は、複数の第2端子(T2)のうちの任意の第2端子(T2)と第1端子(T1)とを介して電源(2)から電力を得る。
この態様によれば、複数の第2端子(T2)のうちの一部が無負荷状態となった場合には、電源回路(30)は、複数の第2端子(T2)の残りと第1端子(T1)とを介して電源(2)から電力を得ることができる。
第9の態様の負荷制御システム(1)では、第1~8のいずれかの態様において、電源回路(30)は、複数の第2端子(T2)のうち一部の第2端子(T2)が無負荷状態である場合、所定の端子と第1端子(T1)とを介して電源(2)から電力を得る。所定の端子とは、複数の第2端子(T2)のうち一部の第2端子(T2)以外の第2端子(T2)である。
この態様によれば、複数の第2端子(T2)のうちの一部が無負荷状態となった場合には、電源回路(30)は、複数の第2端子(T2)の残りと第1端子(T1)とを介して電源(2)から電力を得ることができる。
第10の態様の負荷制御システム(1)は、第1~9のいずれかの態様において、第1回路ブロック(B1)と、複数の第2回路ブロック(B21,B22)とを更に備える。複数の第2回路ブロック(B21,B22)の各々は、第1回路ブロック(B1)が有する第1接続部(81)に電気的に接続される第2接続部(82,83)を有し、第2接続部(82,83)を介して第1回路ブロック(B1)に電気的に接続される。第1回路ブロック(B1)は、制御回路(20)の少なくとも一部と電源回路(30)の少なくとも一部とを含む回路を収容する第1の筐体(91)を有する。複数の第2回路ブロック(B21,B22)は複数の開閉回路(10)に一対一に対応する。複数の第2回路ブロック(B21,B22)の各々は、複数の開閉回路(10)のうち対応する一の開閉回路(10)を収容する第2の筐体(921,922)を有する。
この態様によれば、第1回路ブロック(B1)と複数の第2回路ブロック(B21,B22)とを接続することで、負荷制御システム(1)を構成できる。
第11の態様の負荷制御システム(1)は、第1~10のいずれかの態様において、複数の開閉回路(10)に一対一に対応する複数の操作部(40)を、更に備える。制御回路(20)は、複数の操作部(40)のうち一の操作部(40)からの操作入力に基づいて、複数の開閉回路(10)のうち一の操作部(40)に対応する開閉回路(10)が有するスイッチ(11)のオン/オフを制御する。
この態様によれば、ユーザが操作部(40)を操作することで、所望の負荷(3)への電力供給を制御することができる。
第2~第11の態様に係る構成については、負荷制御システム(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
1 負荷制御システム
2 交流電源(電源)
3(3A,3B) 負荷
10(101,102) 開閉回路
11 スイッチ
20 制御回路
21 主制御回路
22,221,222 副制御回路
30 電源回路
31 主電源回路
32,321,322 副電源回路
40 インタフェース部(操作部)
81 第1接続部
82,83 第2接続部
91 第1の筐体
251,252 絶縁回路
921,922 第2の筐体
B1 第1回路ブロック
B21,B22 第2回路ブロック
SW1 スイッチ(開閉器)
T1 第1端子
T2,T21,T22 第2端子

Claims (11)

  1. 第1端子と、複数の第2端子と、複数の開閉回路と、制御回路と、電源回路と、を備え、
    前記第1端子は電源に電気的に接続され、
    前記複数の第2端子は複数の負荷に一対一に対応し、
    前記複数の第2端子の各々は、複数の負荷のうち対応する一の負荷を介して前記電源に電気的に接続され、
    前記複数の開閉回路は前記複数の第2端子に一対一に対応し、
    前記複数の開閉回路の各々は、前記複数の第2端子のうち対応する一の第2端子と前記第1端子との間に電気的に接続されるスイッチを有し、
    前記制御回路は、前記複数の開閉回路の各々が有する前記スイッチを制御することで、前記複数の開閉回路の各々に対応する前記負荷への電力供給を制御し、
    前記電源回路は、前記複数の第2端子と前記第1端子との間に電気的に接続されており、前記複数の第2端子のうち少なくとも1つの第2端子と前記第1端子とを介して前記電源から電力を得て、少なくとも前記制御回路に供給する電力を生成する、
    負荷制御システム。
  2. 前記制御回路と前記電源回路との少なくとも一方が1つの共用回路を含み、
    前記共用回路は、前記複数の開閉回路に共用される、
    請求項1に記載の負荷制御システム。
  3. 前記制御回路は、主制御回路と、複数の副制御回路とを含み、
    前記複数の副制御回路は前記複数の開閉回路に一対一に対応し、
    前記主制御回路は、前記複数の副制御回路を制御し、
    前記複数の副制御回路は、前記複数の開閉回路のうち対応する一の開閉回路の前記スイッチを制御し、
    前記電源回路は、主電源回路と、複数の副電源回路とを含み、
    前記複数の副電源回路は前記複数の副制御回路に一対一に対応し、
    前記主電源回路は、前記主制御回路に電力を供給し、
    前記複数の副電源回路の各々は、前記複数の副制御回路のうち対応する一の副制御回路に電力を供給する、
    請求項2に記載の負荷制御システム。
  4. 前記制御回路は、主制御回路と、複数の副制御回路とを含み、
    前記複数の副制御回路は前記複数の開閉回路に一対一に対応し、
    前記主制御回路は、前記複数の副制御回路を制御し、
    前記複数の副制御回路の各々は、前記複数の開閉回路のうち対応する一の開閉回路の前記スイッチを制御する、
    請求項2に記載の負荷制御システム。
  5. 前記制御回路と前記電源回路との少なくとも一方と、前記複数の開閉回路の少なくとも一部との間を電気的に絶縁する絶縁回路を更に備える、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  6. 前記複数の開閉回路と、前記制御回路及び前記電源回路との間が電気的に絶縁されていない、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  7. 前記複数の第2端子のうち一の第2端子と前記電源回路との間に電気的に接続された開閉器を、更に備え、
    前記制御回路は、前記複数の第2端子のうち前記開閉器が接続された第2端子が無負荷状態である場合に前記開閉器をオフにする、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  8. 前記電源回路は、前記複数の第2端子のうちの任意の第2端子と前記第1端子とを介して前記電源から電力を得る、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  9. 前記電源回路は、前記複数の第2端子のうち一部の第2端子が無負荷状態である場合、前記複数の第2端子のうち前記一部の第2端子以外の第2端子と前記第1端子とを介して前記電源から電力を得る、
    請求項1~8のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  10. 第1回路ブロックと、複数の第2回路ブロックとを更に備え、
    前記複数の第2回路ブロックの各々は、前記第1回路ブロックが有する第1接続部に電気的に接続される第2接続部を有し、前記第2接続部を介して前記第1回路ブロックに電気的に接続され、
    前記第1回路ブロックは、前記制御回路の少なくとも一部と前記電源回路の少なくとも一部とを含む回路を収容する第1の筐体を有し、
    前記複数の第2回路ブロックは前記複数の開閉回路に一対一に対応し、
    前記複数の第2回路ブロックの各々は、前記複数の開閉回路のうち対応する一の開閉回路を収容する第2の筐体を有する、
    請求項1~9のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
  11. 前記複数の開閉回路に一対一に対応する複数の操作部を、更に備え、
    前記制御回路は、前記複数の操作部のうち一の操作部からの操作入力に基づいて、前記複数の開閉回路のうち前記一の操作部に対応する開閉回路が有するスイッチのオン/オフを制御する、
    請求項1~10のいずれか1項に記載の負荷制御システム。
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