JP5903673B2 - Two-wire load control device - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置などの負荷のオン及びオフを制御するための2線式負荷制御装置に関する。 The present invention relates to a two-wire load control device for controlling on and off of a load such as a lighting device.
従来、トライアックなどの半導体スイッチ素子を用いた負荷制御装置が知られている。このような半導体スイッチ素子を用いた負荷制御装置のうち、2線式負荷制御装置は、交流電源と負荷の間に直列に接続されるため、配線工事が簡単である。その反面、負荷がオフされているときでも半導体スイッチ素子や制御回路(CPUなど)を駆動するための電源を確保する必要がある。そのため、半導体スイッチ素子に並列に整流回路を接続し、負荷をオフするときでも、実際には負荷がオン又は誤動作しない程度の微弱電流を負荷に流し、整流された電流をバッファコンデンサに充電し、負荷がオフしているときの電源(オフ電源部)を確保している。また、負荷がオンしているときも、整流回路により整流された電流を用いて、負荷がオンしているときの電源(オン電源部)を確保している。(特許文献1参照) Conventionally, a load control device using a semiconductor switch element such as a triac is known. Among the load control devices using such semiconductor switch elements, the two-wire load control device is connected in series between the AC power source and the load, so that the wiring work is simple. On the other hand, it is necessary to secure a power source for driving the semiconductor switch element and the control circuit (CPU or the like) even when the load is turned off. Therefore, even when a rectifier circuit is connected in parallel to the semiconductor switch element and the load is turned off, a weak current that does not actually turn on or malfunction is passed through the load, and the buffered capacitor is charged with the rectified current, The power supply when the load is off (off power supply unit) is secured. Further, even when the load is on, a power source (on power supply unit) when the load is on is secured using the current rectified by the rectifier circuit. (See Patent Document 1)
オフ電源部は、例えば電流を制限する抵抗と、電圧をクランプするツェナーダイオード(定電圧ダイオード)と、トランジスタなどで構成された定電圧回路(ブートストラップ回路)であり、整流回路により全波整流された脈流が入力される。オフ電源部から出力される電流の一部は制御部に流れ、CPUなどを駆動するために用いられる。また、残りの電流は、バッファコンデンサを充電する。整流回路により全波整流された脈流の電圧がツェナー電圧よりも低いときは、バッファコンデンサが電源となるため、バッファコンデンサは充放電を繰り返す。このように、上記のように本来負荷がオフの状態であっても、ツェナーダイオード及び整流回路を介して負荷に電流が流れる。 The off power supply unit is a constant voltage circuit (bootstrap circuit) composed of, for example, a resistor that limits current, a Zener diode (constant voltage diode) that clamps voltage, and a transistor, and is full-wave rectified by a rectifier circuit. The pulsating flow is input. Part of the current output from the off power supply unit flows to the control unit and is used to drive the CPU and the like. The remaining current charges the buffer capacitor. When the voltage of the pulsating current rectified by the rectifier circuit is lower than the Zener voltage, the buffer capacitor is a power source, and therefore the buffer capacitor is repeatedly charged and discharged. Thus, even when the load is originally off as described above, a current flows through the load via the Zener diode and the rectifier circuit.
一方、負荷をオンさせるには、例えば、制御部から半導体スイッチ素子のゲートに駆動信号を入力し、半導体スイッチ素子をオンさせる。それによって、整流回路の整流電圧がほぼ零になり、オン電源部及びオフ電源部が非導通となる。オン電源部及びオフ電源部が非導通の間、制御部にはバッファコンデンサから電力が供給され、バッファコンデンサの端子電圧が徐々に低下する。そして、交流電源の電流が零になると、自己消弧により半導体スイッチ素子が非導通になり、整流回路に電圧が発生する。このように、交流の1/2周期ごとに、負荷制御装置の自己回路電源確保、半導体スイッチ素子の導通/非導通動作が繰り返される。 On the other hand, in order to turn on the load, for example, a drive signal is input from the control unit to the gate of the semiconductor switch element to turn on the semiconductor switch element. As a result, the rectified voltage of the rectifier circuit becomes substantially zero, and the on power supply unit and the off power supply unit become non-conductive. While the on power supply unit and the off power supply unit are non-conducting, power is supplied to the control unit from the buffer capacitor, and the terminal voltage of the buffer capacitor gradually decreases. When the current of the AC power supply becomes zero, the semiconductor switch element becomes non-conductive due to self-extinguishing, and a voltage is generated in the rectifier circuit. Thus, the self-circuit power supply securing of the load control device and the conduction / non-conduction operation of the semiconductor switch element are repeated every half cycle of the alternating current.
トライアックなどの半導体スイッチ素子は、その導通及び非導通を制御するために必要な電力は比較的少ない。そのため、上記のようにバッファコンデンサに充電された電力によって半導体スイッチ素子を駆動することができる。その反面、半導体スイッチ素子によって流しうる負荷電流は比較的少ないため、多数の白熱電球を備えた照明装置や、直列又は並列接続された複数の照明装置など、大電流を必要とする負荷には適していない。そのため、大電流を必要とする負荷のオン及びオフを制御するために、例えばラッチ式リレーなど、機械的に駆動される接点を備えたスイッチ素子(以下、リレー式スイッチ素子とする)の使用が考えられる。ところが、このような機械的な接点を導通及び非導通させるには、例えば電磁石装置などを駆動する必要があり、大きな電力が必要となる。 A semiconductor switch element such as a triac requires relatively little electric power to control its conduction and non-conduction. Therefore, the semiconductor switch element can be driven by the electric power charged in the buffer capacitor as described above. On the other hand, the load current that can flow through the semiconductor switch element is relatively small, so it is suitable for loads that require large currents, such as lighting devices with many incandescent bulbs and multiple lighting devices connected in series or in parallel. Not. Therefore, in order to control on and off of a load that requires a large current, a switch element (hereinafter referred to as a relay type switch element) having a mechanically driven contact, such as a latch relay, is used. Conceivable. However, in order to turn on and off such a mechanical contact, for example, an electromagnet device or the like needs to be driven, and a large amount of power is required.
ところで、白熱電球に限らず、電球型蛍光灯やLED電球には寿命があり、フィラメントの破断や点灯回路の故障など、いわゆる球切れが発生する。そのため、リレー式スイッチ素子を用いた2線式負荷制御装置において、球切れが発生したり、LED電球が使用されたりすると、電磁石装置を駆動するために十分な電力が確保できないうちに、駆動信号が出力されると、電磁石装置が駆動されず、リレー式スイッチ素子が導通状態から非導通状態に又はその逆に切り替えられず、負荷がオン/オフされなくなる。このように負荷がオンされたままの状態でユーザが球切れを起こした電球を交換したりすると、照明器具の端子に電圧が印加されているため、ユーザが感電する虞がある。 By the way, not only incandescent bulbs but also bulb-type fluorescent lamps and LED bulbs have a lifetime, and so-called bulb breaks such as filament breakage and lighting circuit failure occur. Therefore, in a two-wire load control device using a relay type switch element, when a ball break occurs or an LED bulb is used, a drive signal is not obtained until sufficient power can be secured to drive the electromagnet device. Is output, the electromagnet device is not driven, the relay switch element is not switched from the conductive state to the non-conductive state, or vice versa, and the load is not turned on / off. When the user replaces the bulb that has broken the bulb while the load is turned on in this way, the voltage may be applied to the terminal of the luminaire, and the user may get an electric shock.
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、リレー式スイッチ素子を用いた2線式負荷制御装置において、電球の球切れなどが発生した場合に、確実にリレー式スイッチ素子を非導通に切り替えた状態で電球交換を行えるようにした2線式負荷制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the conventional example, and in a two-wire load control device using a relay type switch element, when a bulb break or the like occurs, a relay type is surely provided. It is an object of the present invention to provide a two-wire load control device that can replace a light bulb in a state where a switch element is switched to non-conduction.
上記目的を達成するために本発明に係る2線式負荷制御装置は、
交流電源及び負荷にそれぞれ接続される2つの入力端子と、
前記2つの入力端子の間に接続されたリレー式スイッチ素子及び電流変成器の直列回路と、
前記リレー式スイッチ素子の開閉部の両端に並列に接続され、前記交流電源から前記負荷を介して流れる交流電流を用いて、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態のときの直流電力を出力するオフ電源部と、
前記電流変成器の2次側に接続され、前記電流変成器の2次側に流れる交流電流を用いて、前記リレー式スイッチ素子が導通状態のときの直流電力を出力するオン電源部と、
前記オフ電源部から出力される直流電力を示す物理量を検出するオフ電源電力検出部と、
前記オン電源部から出力される直流電力を示す物理量を検出するオン電源電力検出部と、
前記オフ電源部及び前記オン電源部から出力される直流電力によって駆動され、外部から入力される操作情報に基づいて、前記リレー式スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部とを備えた2線式負荷制御装置であって、
前記制御部は、前記オフ電源電力検出部から所定の信号が出力されていないことによって、前記リレー式スイッチ素子が導通し、前記負荷がオン状態であると判断し、前記オン電源電力検出部からの出力電圧が閾値電圧よりもローレベルになると前記負荷にトラブルが発生したものと判断し、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a two-wire load control device according to the present invention includes:
Two input terminals respectively connected to an AC power source and a load;
A series circuit of a relay-type switching element and a current transformer connected between the two input terminals;
Off, which is connected in parallel to both ends of the open / close portion of the relay type switch element and outputs DC power when the relay type switch element is in a non-conduction state using an AC current flowing from the AC power source through the load. A power supply,
An on-power supply unit that is connected to the secondary side of the current transformer and outputs DC power when the relay switch element is in a conductive state using an alternating current flowing through the secondary side of the current transformer;
An off power supply power detection unit for detecting a physical quantity indicating a direct current power output from the off power supply unit;
An on-power-supply detection unit that detects a physical quantity indicating DC power output from the on-power supply unit;
2 provided with a control unit that is driven by DC power output from the off-power supply unit and the on-power supply unit and controls conduction and non-conduction of the relay-type switch element based on operation information input from the outside. A linear load control device,
The control unit determines that the relay-type switch element is turned on and the load is in an on-state when a predetermined signal is not output from the off-power supply power detection unit, and the on-power supply power detection unit output voltage of judges that a trouble has occurred in the load and a low level than the threshold voltage, and a switching Turkey wherein the non-conductive state the relay switch element from a conductive state.
前記リレー式スイッチ素子を駆動するための補助電源部をさらに備え、前記補助電源部は、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して導通状態から非導通状態に切り替えるだけの所定の電力を充電しうることが好ましい。 An auxiliary power supply unit for driving the relay-type switch element is further provided, and the auxiliary power supply unit switches the relay-type switch element from a non-conductive state to a conductive state, and continuously switches from a conductive state to a non-conductive state. It is preferable that only predetermined power can be charged.
また、前記制御部は、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態のときに、前記オフ電源電力検出部により検出された物理量から前記補助電源部の充電状態を推定することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part estimates the charge state of the said auxiliary | assistant power supply part from the physical quantity detected by the said OFF power supply electric power detection part, when the said relay type switch element is a non-conduction state.
また、前記制御部は、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態であり、外部から前記負荷をオンさせる操作情報が入力され、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていると判断したときは、前記操作情報に応じて、直ちに前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替えることが好ましい。 In addition, the control unit determines that the relay switch element is in a non-conductive state, operation information for turning on the load is input from the outside, and the predetermined power is charged in the auxiliary power unit. In this case, it is preferable to immediately switch the relay type switch element from the non-conductive state to the conductive state in accordance with the operation information.
また、前記制御部は、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態であり、外部から前記負荷をオンさせる操作情報が入力され、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていないと判断したときは、前記操作情報を一時的に保留し、前記補助電源部に前記リレー式スイッチ素子を駆動しうるだけの電力が充電されたと判断したときに、前記操作情報に応じて、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替えることが好ましい。 Further, the control unit determines that the relay switch element is in a non-conductive state, operation information for turning on the load is input from the outside, and the predetermined power is not charged in the auxiliary power unit. When the operation information is temporarily suspended, when it is determined that the auxiliary power supply unit has been charged with enough power to drive the relay switch element, the relay type is determined according to the operation information. It is preferable to switch the switch element from the non-conductive state to the conductive state.
または、前記制御部は、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態であり、外部から前記負荷をオンさせる操作情報が入力され、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力を充電できないと判断したときは、前記操作情報にかかわらず、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態のまま維持することが好ましい。 Alternatively, when the control unit determines that the relay switch element is in a non-conductive state, operation information for turning on the load is input from the outside, and the auxiliary power unit cannot be charged with the predetermined power Regardless of the operation information, it is preferable to maintain the relay type switching element in a non-conductive state.
また、ユーザによって操作され、前記操作情報を入力するための操作部材をさらに備え、
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が前記所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記操作部材により前記負荷をオンさせる操作情報が入力され、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていると判断したときは、前記操作情報に応じて、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替え、それによって、一時的に前記負荷をオンさせうることが好ましい。
Further, an operation member that is operated by a user and for inputting the operation information is further provided,
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than the predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then performing the operation. When the operation information for turning on the load is input by the member and it is determined that the predetermined power is charged in the auxiliary power supply unit, the relay-type switch element is turned off according to the operation information. It is preferable that the state is switched from the state to the conductive state, and the relay-type switching element is continuously switched from the conductive state to the non-conductive state, thereby temporarily turning on the load.
または、この2線式負荷制御装置とは離れた場所に設けられた人体感知センサから無線により送信される人体感知信号を受信する受信部をさらに備え、
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が前記所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記人体感知センサからの人体感知信号を受信し、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていると判断したときは、前記人体感知信号に応じて、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替え、それによって、一時的に前記負荷をオンさせうることが好ましい。
Alternatively, it further comprises a receiving unit for receiving a human body sensing signal transmitted by radio from a human body sensor provided in a place away from the two-wire load control device,
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than the predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then the human body When the human body sensing signal from the sensing sensor is received and it is determined that the predetermined power is charged in the auxiliary power supply unit, the relay switch element is turned off according to the human body sensing signal. It is preferable that the relay-type switching element is continuously switched from the conductive state to the non-conductive state so that the load can be temporarily turned on.
また、視覚的に又は聴覚的に前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えられたことを表示する自動的スイッチオフ表示手段をさらに備え、
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記自動的スイッチオフ表示手段を駆動して、前記リレー式スイッチ素子が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたことを通知することが好ましい。
Further, it further comprises automatic switch-off display means for visually or audibly displaying that the relay-type switch element has been switched from the conductive state to the non-conductive state,
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then automatically Preferably, the switch-off display means is driven to notify that the relay type switch element is automatically switched from the conductive state to the non-conductive state.
または、視覚的に又は聴覚的に前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えられたことを表示する自動的スイッチオフ表示手段をさらに備え、
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、外部から前記負荷をオンさせるための新たな操作情報が入力されたときに、前記自動的スイッチオフ表示手段を駆動して、ユーザに前記リレー式スイッチ素子が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたことを通知することが好ましい。
Or further comprising automatic switch-off display means for visually or audibly indicating that the relay-type switch element has been switched from the conductive state to the non-conductive state,
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then externally When new operation information for turning on the load is inputted, the automatic switch-off display means is driven, and the relay switch element is automatically switched from the conductive state to the non-conductive state by the user. It is preferable to notify this.
また、前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、自動的に、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替えると共に、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた回数をカウントし、そのカウント値が所定回数に達したときに、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替える機能を停止し、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態に維持することが好ましい。 In addition, the control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from the conductive state to the non-conductive state, and then automatically In addition, the relay type switching element is switched from the non-conducting state to the conducting state, and the number of times the relay type switching element is switched from the conducting state to the non-conducting state is counted. It is preferable to stop the function of switching the relay switch element from the non-conductive state to the conductive state and maintain the relay switch element in the non-conductive state.
また、前記制御部は、前記操作部材が特定の操作をされたときに、前記リレー式スイッチ素子の非導通状態の維持を解除することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part cancels | releases the maintenance of the non-conduction state of the said relay type switch element, when the said operation member is performed specific operation.
または、前記受信部は、ユーザによって操作される無線リモコン装置から送信される信号を受信し、
前記制御部は、前記受信部が前記無線リモコン信号から送信された特定の操作信号を受信したときに、前記リレー式スイッチ素子の非導通状態の維持を解除することが好ましい。
Alternatively, the receiving unit receives a signal transmitted from a wireless remote control device operated by a user,
It is preferable that the control unit cancels the maintenance of the non-conducting state of the relay switch element when the receiving unit receives a specific operation signal transmitted from the wireless remote control signal.
また、前記制御部は、前記操作部材が特定の操作をされたときに、前記自動的スイッチオフ表示手段の駆動を停止することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part stops the drive of the said automatic switch-off display means, when the said operation member is specified operation.
または、前記受信部は、ユーザによって操作される無線リモコン装置から送信される信号を受信し、
前記制御部は、前記受信部が前記無線リモコン信号から送信された特定の操作信号を受信したときに、前記自動的スイッチオフ表示手段の駆動を停止することが好ましい。
Alternatively, the receiving unit receives a signal transmitted from a wireless remote control device operated by a user,
The control unit preferably stops driving the automatic switch-off display means when the receiving unit receives a specific operation signal transmitted from the wireless remote control signal.
また、前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、且つ、前記オフ電源部によっても前記補助電源部に前記リレー式スイッチ素子を駆動しうるだけの電力を充電し得ない判断したときは、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態に維持することが好ましい。 Further, the control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, and drives the relay switch element to the auxiliary power supply unit also by the OFF power supply unit. When it is determined that as much power as possible cannot be charged, it is preferable to maintain the relay type switching element in a non-conductive state.
また、前記リレー式スイッチ素子と並列に接続された少なくとも1つの双方向半導体スイッチ素子をさらに備えたことが好ましい。 It is preferable to further include at least one bidirectional semiconductor switch element connected in parallel with the relay type switch element.
また、前記制御部は、前記双方向半導体スイッチ素子を先に非導通状態から導通状態に切り替えた後、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part switches the said relay type switch element from a non-conduction state to a conduction | electrical_connection state after switching the said bidirectional semiconductor switch element from a non-conduction state first to a conduction | electrical_connection state.
また、前記制御部は、前記オン電源電力検出部により検出された物理量から、前記負荷がオンしているときの負荷電流値を推定し、推定された負荷電流値が所定の電流閾値未満のときは、前記双方向半導体スイッチ素子のみを導通させることが好ましい。 In addition, the control unit estimates a load current value when the load is on from the physical quantity detected by the on-power supply power detection unit, and the estimated load current value is less than a predetermined current threshold value It is preferable to conduct only the bidirectional semiconductor switch element.
本発明によれば、例えば電球の球切れなどによって負荷電流が停止し、オン電源部から出力される直流電力が急激に低下し、所定の閾値電力よりも少なくなったときに、リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えるので、負荷である照明装置が自動的にオフになる。照明装置がオフの状態で電球の交換を行うことになるので、ユーザが感電することはない。 According to the present invention, when the load current stops due to, for example, the bulb being blown out, and the DC power output from the ON power supply unit suddenly decreases and becomes less than a predetermined threshold power, the relay type switching element Is switched from the conductive state to the non-conductive state, so that the illumination device as the load is automatically turned off. Since the light bulb is exchanged in a state where the lighting device is off, the user does not get an electric shock.
本発明の一実施形態に係る2線式負荷制御装置について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の基本的なブロック構成を示し、図2は具体的な回路構成を示す。この2線式負荷制御装置1は、交流電源2及び負荷3にそれぞれ接続される2つの入力端子11a,11bと、2つの入力端子11a,11bの間に接続されたリレー式スイッチ素子12及び電流変成器13の直列回路を備えている。リレー式スイッチ素子12は、ラッチ式リレーなど、機械的に駆動される接点を備えたスイッチ素子である。また、リレー式スイッチ素子12と並列に、例えばトライアックなどの第1双方向半導体スイッチ素子32が接続され、第1双方向半導体スイッチ素子32のゲートには、例えばフォトトライアックカプラなどの第2双方向半導体スイッチ素子33が接続されている。第2双方向半導体スイッチ素子33としては、そのターンオン電流値及び保持電流値が、第1双方向半導体スイッチ素子32のターンオン電流値及び保持電流値よりも小さいものが選択されている。なお、以下の説明において、「スイッチ素子」とは、交流側に設けられたリレー式スイッチ素子12、第1双方向半導体スイッチ素子32及び第2双方向半導体スイッチ素子33のいずれか又は全てを指し、直流側のトランジスタなどは除くものとする。
A two-wire load control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic block configuration of a two-wire
リレー式スイッチ素子12の開閉部の両端子12a,12bには、交流電源2から負荷3を介して流れる交流電流を用いて、リレー式スイッチ素子12など全てが非導通状態のときに、直流電力を出力するオフ電源部14が接続されている。より具体的には、リレー式スイッチ素子12の開閉部の両端子12a,12bには、ダイオードブリッジなどで構成され、交流電源2から負荷3を介して流れる交流電流を直流電流(脈流)に変換する第1整流回路15が並列に接続されている。第1整流回路15には、例えば、電流を制限する抵抗と、電圧をクランプするツェナーダイオード(定電圧ダイオード)と、トランジスタなどで構成された定電圧回路(ブートストラップ回路)16が接続されている。これら第1整流回路15と、定電圧回路16とでオフ電源部14を構成する。図2に示す回路構成では、オフ電源部14は、例えば駆動電圧が24Vの高電圧系統と、駆動電圧が12Vの低電圧系統の、2つの電圧系統を有している。
When both the
リレー式スイッチ素子12など全てのスイッチ素子が非導通であり、負荷3がオフ状態であっても、リレー式スイッチ素子12の開閉部の両端子12a,12bには、第1整流回路15が接続されているので、交流電源2、負荷3、第1整流回路15の直列回路には微弱な電流が流れる。このときの電流は、負荷3が誤動作しない程度の微小電流であり、オフ電源部14のインピーダンスが高くなるように設定されている。第1整流回路15から全波整流された脈流が入力されると、ツェナーダイオードのツェナー電圧により、オフ電源部14からの出力の電圧波形は略台形状となる。オフ電源部14から出力される電流の一部はレギュレータによって降圧され、第1制御部21に供給される。それと平行して、CPU動作用の補助電源部(第1補助電源部)23のバッファコンデンサを充電する。第1整流回路15により全波整流された脈流の電圧がツェナー電圧よりも低いときは、補助電源部23のバッファコンデンサが電源となって、レギュレータを介して第1制御部21に電力を供給する。そのため、負荷3がオフ状態のとき、補助電源部23のバッファコンデンサは充放電を繰り返す。同様に、オフ電源部14から出力される電流の一部は、第2制御部22に供給されると共に、それと平行して、接点開閉用の補助電源部(第2補助電源部)24のバッファコンデンサを充電する。
The
オフ電源部14の第1整流回路15には、半波整流用のダイオード、抵抗、コンデンサ及びトランジスタなどで構成されたオフ電源電力検出部30が接続されている。リレー式スイッチ素子12など全てのスイッチ素子が非導通のとき、すなわち、負荷3がオフ状態であり、オフ電源部14から直流電力が出力されている状態では、ダイオードにより半波整流された直流電流(脈流)がオフ電源電力検出部30に入力される。半波整流された直流電流の電圧(物理量)変化に応じてトランジスタがオン/オフされ、オフ電源電力検出部30からパルス信号が出力され、このパルス信号が第1制御部21に入力される。第1制御部21は、オフ電源電力検出部30からのパルス信号が入力されていると、全てのスイッチ素子が非導通であると判断することができる。一方、リレー式スイッチ素子12などのいずれかのスイッチ素子が導通すると、オフ電源部14の第1整流回路15に印加される電圧が低下し、オフ電源部14が動作しなくなる。また、オフ電源電力検出部30に印加される電圧も低下し、オフ電源電力検出部30からパルス信号が出力されなくなる。第1制御部21は、オフ電源電力検出部30からのパルス信号が入力されていないとき、リレー式スイッチ素子12などいずれかのスイッチ素子が導通していると推測することができる。
Connected to the
電流変成器13の2次側には、電流変成器13の2次側に流れる交流電流を用いて、リレー式スイッチ素子12などいずれかのスイッチ素子が導通しているときの直流電力を出力するオン電源部17が接続されている。より具体的には、ダイオードブリッジなどで構成され、交流電源2から負荷3を介して流れる交流電流を直流電流(脈流)に変換する第2整流回路18が接続されている。第2整流回路18には、コンデンサ及びツェナーダイオードなどで構成された定電圧回路19が接続されている。オン電源部17も、例えば駆動電圧が24Vの高電圧系統と、駆動電圧が12Vの低電圧系統の、2つの電圧系統を有している。オフ電源部14の高電圧系統の出力端子とオン電源部17の高電圧系統の出力端子は、それぞれ逆流防止用のダイオードを介して接続されている。同様に、オフ電源部14の低電圧系統の出力端子とオン電源部17の低電圧系統の出力端子は、それぞれ逆流防止用のダイオードを介して接続されている。
To the secondary side of the
オン電源部17の高電圧系統の出力端子には、抵抗及びコンデンサなどで構成されたオン電源電力検出部31が接続されており、コンデンサの端子間電圧(閾値電圧よりもハイレベル又はローレベル)が第1制御部21に入力される。リレー式スイッチ素子12など全てのスイッチ素子が非導通のときでも、オフ電源部14の第1整流回路15から電流変成器13の1次側に電流が流れる。しかしながら、このときに流れる電流は負荷3を誤動作させない程度の微弱電流であり、電流変成器13の2次側に流れる電流量はさらに少なく、ほとんど無視しうる程度である。従って、コンデンサの端子間電圧は閾値よりもローレベルであり、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12など全てのスイッチ素子が非導通であると判断することができる。一方、リレー式スイッチ素子12などいずれかのスイッチ素子が導通すると、すなわち、負荷3がオンすると、負荷を駆動するために十分な電流が電流変成器13の1次側に流れ、それに伴って電流変成器13の2次側に流れる電流量も増加する。電流変成器13の2次側に流れる電流は、第2整流回路18によって全波整流され、オン電源部17のコンデンサを充電する。そして、オン電源部17の高電圧系統の出力端子の電圧が所定の電圧になり、オン電源電力検出部31のコンデンサの端子間電圧(物理量)は閾値電圧よりもハイレベルになる。それによって、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12などいずれかのスイッチ素子が導通していると判断することができる。
The output terminal of the high voltage system of the on
制御部20は、例えば壁面に設けられた操作ハンドルや無線リモコン装置などの入力部25をユーザが操作したときに、その操作情報に応じてリレー式スイッチ素子12などのスイッチ素子の導通及び非導通を制御する。制御部20は、例えばCPUなどで構成され、低電圧(例えば3V)で駆動される第1制御部21と、高電圧(例えば24V)で駆動される第2制御部22を備えている。第1制御部21は、レギュレータを介して、オフ電源部14及びオン電源部17の低電圧系統の出力端子に接続されている。レギュレータは、低電圧系統の駆動電圧12Vをさらに低電圧の例えば3V程度に降圧させるためのものである。第2制御部22は、リレー式スイッチ素子12の電磁石装置を駆動するための大電力を出力する。また、制御部20は、LED素子やスピーカなどで構成された自動的スイッチオフ表示装置を備えており、後述するように、リレー式スイッチ素子12が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたときに、ユーザにそのことを告知することができる。
For example, when the user operates an
さらに、レギュレータを介して、オフ電源部14及びオン電源部17の低電圧系統の出力端子と第1制御部21の間には、CPU動作用の補助電源部23が接続されている。また、オフ電源部14及びオン電源部17の高電圧系統の出力端子と第2制御部22の間には、リレー式スイッチ素子12の接点開閉用の補助電源部24が接続されている。CPU動作用の補助電源部23及び接点開閉用の補助電源部24は、いずれも、バッファコンデンサなどで構成されている。接点開閉用の補助電源部24のバッファコンデンサは、リレー式スイッチ素子12を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して導通状態から非導通状態に切り替える、すなわち少なくとも2回駆動するだけの所定の電力を充電しうる容量を有している。
Further, an auxiliary
負荷3がオフの状態において、すなわち、リレー式スイッチ素子12、第1双方向半導体スイッチ素子32及び第2双方向半導体スイッチ素子33がいずれも非導通の状態において、入力部25から負荷3をオンさせるための操作情報が入力されると、第1制御部21は第2双方向半導体スイッチ素子33の1次側発光素子に接続されたトランジスタに駆動信号を入力する。それによって、第2双方向半導体スイッチ素子33が導通し、負荷3に負荷電流が流れ始める。負荷3が、例えば低輝度のLED電球などを用いた照明装置であって、負荷電流が小さく、第1双方向半導体スイッチ素子32のターンオン電流未満であるときは、第1双方向半導体スイッチ素子32は導通せず、第2双方向半導体スイッチ素子33によって負荷電流が流される。一方、負荷3が、例えば蛍光灯や白熱電球を用いた照明装置であって、負荷電流が第1双方向半導体スイッチ素子32のターンオン電流以上であるときは、第1双方向半導体スイッチ素子32が導通し、第2双方向半導体スイッチ素子33は非導通となる。さらに、第1双方向半導体スイッチ素子32が導通した後、第1制御部21は、第2制御部22に対してリレー式スイッチ素子12を導通させるための駆動信号を出力し、リレー式スイッチ素子12が導通し、第1双方向半導体スイッチ素子32が非導通となる。すなわち、制御部20は、必ず、第1双方向半導体スイッチ素子32を非導通状態から導通状態に切り替えた後に、リレー式スイッチ素子12を非導通状態から導通状態に切り替える。
When the
次に、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の基本動作について説明する。図3は、負荷3として白熱電球を用いた照明装置が接続されている場合の動作を示すフローチャートである。はじめに、白熱電球は球切れを起こしておらず正常であるものとする。また、上記リレー式スイッチ素子12、第1双方向半導体スイッチ素子32及び第2双方向半導体スイッチ素子33の導通の順序の説明は省略する。
Next, the basic operation of the two-wire
リレー式スイッチ素子12が非導通の状態において(#1)、入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力されると(#2)、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を非導通状態から導通状態に切り替えるために、駆動信号を出力する(#3)。第2制御部22は、この駆動信号を受けて、リレー式スイッチ素子12の電磁石装置を駆動するための駆動電力を出力する(#4)。この駆動電力は、例えば補助電源部24のバッファコンデンサを放電することによって供給される。それによって、リレー式スイッチ素子12の開閉接点が非導通状態から導通状態に切り替えられる(#5)。リレー式スイッチ素子12が導通すると、負荷電流は、交流電源2、負荷3、リレー式スイッチ素子12、電流変成器13、交流電源2の順に流れる。このとき、電流変成器13の2次側に流れる電流は比較的大きく、オン電源部17の第2整流回路18により整流され、オン電源部17の高電圧系統の出力端子及び定電圧系統の出力端子からそれぞれ電圧の異なる2系統の直流電力が出力される。オン電源部17の高電圧系統の出力端子には、オン電源電力検出部31が接続されており、第1制御部21は、オン電源電力検出部31の出力電圧はハイレベルである。また、リレー式スイッチ素子12の開閉接点に並列に接続されたオフ電源部14の第1整流回路15には電流が流れないので、オフ電源電力検出部30には半波整流された脈流は流れず、オフ電源電力検出部30からパルス信号は出力されない。それによって、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12の開閉接点が導通し、負荷3がオン状態であると判断する。
When the operation information for turning on the
白熱電球を用いた照明装置の場合、負荷電流として比較的大きな電流が流れる。そのため、オン電源部17からは、リレー式スイッチ素子12を駆動させるのに十分な直流電力が出力される。ところが、白熱電球を1個だけ使用する照明装置の場合、白熱電球のフィラメントが断線し、球切れを起こすと、突然負荷電流が流れなくなり、オン電源部17から直流電力が出力されなくなる。あるいは複数の白熱電球を使用する照明装置の場合、いずれかの白熱電球の球切れにより、負荷電流値が低下し、オン電源部17から出力される直流電力量が低下する。また、リレー式スイッチ素子12が導通したままであるため、オフ電源部14から直流電力は出力されない。この段階では、接点開閉用補助電源部24のバッファコンデンサには、まだリレー式スイッチ素子12を駆動させるのに十分な電力が充電されている。同様に、CPU動作用補助電源部23のバッファコンデンサにも制御部20を駆動させるだけの十分な電力が充電されている。しかしながら、時間の経過と共に、これら接点開閉用補助電源部24及びCPU動作用補助電源部23に充電された電力は徐々に放電される。
In the case of an illumination device using an incandescent bulb, a relatively large current flows as a load current. Therefore, the DC power sufficient to drive the relay
オン電源部17から直流電力が出力されなくなると、あるいは、オン電源部17から出力される直流電力量が低下すると、オン電源電力検出部31からの出力電圧が閾値電圧よりもローレベルになる。第1制御部21は、オン電源電力検出部31からの出力電圧をモニタしており、オン電源電力検出部31からの出力電圧が閾値電圧よりもローレベルになると(#6でNO)、負荷3に球切れなどのトラブルが発生したものと判断する(#7)。第1制御部21は、負荷3に球切れなどのトラブルが発生したものと判断すると、リレー式スイッチ素子12を導通状態から非導通状態に切り替えるために、駆動信号を出力する(#8)。第2制御部22は、この駆動信号を受けて、リレー式スイッチ素子12の電磁石装置を駆動するための駆動電力を出力する(#9)。それによって、リレー式スイッチ素子12の開閉接点が導通状態から非導通状態に切り替えられる(#10)。なお、第1双方向半導体スイッチ素子32及び第2双方向半導体スイッチ素子33は、自己消弧型の半導体スイッチ素子であるので、それぞれリレー式スイッチ素子12や第1双方向半導体スイッチ素子32が導通した時点で自己消弧している。そのため、第1制御部21から第2双方向半導体スイッチ素子(フォトトライアックカプラ)33の1次側発光素子に接続されたトランジスタに駆動信号を入力しない限り、再点弧することはない。
When DC power is no longer output from the on-
次に、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の第1変形例の動作について説明する。図4は、例えば負荷3が頻繁にオン及びオフされた場合の動作を示すフローチャートである。リレー式スイッチ素子12の導通と非導通を切り替えるための電力は、接点開閉用補助電源部24から供給される。そして、前述のように、接点開閉用補助電源部24は、リレー式スイッチ素子12を少なくとも2回続けて駆動するだけの所定の電力を充電しうる容量を有している。ところが、ユーザが立て続けに負荷3のオンとオフを繰り返したとすると、接点開閉用補助電源部24にはリレー式スイッチ素子12を駆動するだけの電力が残っていないこともあり得る。あるいは、最初から停電や負荷3の球切れなどにより、オフ電源部14及びオン電源部17から直流電力が出力されず、接点開閉用補助電源部24が充電されない場合もあり得る。
Next, the operation of the first modification of the two-wire
リレー式スイッチ素子12が非導通の状態において(#11)、入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力されると(#12)、第1制御部21は、接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されているか否かを判断する(#13)。ここで、接点開閉用補助電源部24の充電状態は、例えば前回リレー式スイッチ素子12を駆動してから現時点までの間にオフ電源電力検出部30から出力されるパルス信号の数をカウントしておけば充電時間が求められ、それによって、接点開閉用補助電源部24のバッファコンデンサに充電されている電力を推測することができる。そして、接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されていないと判断すると(#13でNO)、第1制御部21は、接点開閉用補助電源部24に充電可能か否かを判断する(#14)。例えば、負荷3に球切れなどが生じており、オフ電源部14及びオン電源部17から直流電力が出力されていない場合、接点開閉用補助電源部24に充電は不可能である。従って、接点開閉用補助電源部24に充電不可能なときは(#14でNO)、第1制御部21は、操作情報にかかわらず、リレー式スイッチ素子12を非導通状態のまま維持する。実際には、CPU動作用補助電源部23のバッファコンデンサに充電されている電力もいずれは放電してしまい、第1制御部21が機能しなくなる。一方、接点開閉用補助電源部24に充電が可能であるときは(#14でYES)、制御部21は、接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されるのを待って、駆動信号を出力する(#15)。また、ステップ#13において、接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されていると判断したときは、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を非導通状態から導通状態に切り替えるために、直ちに駆動信号を出力する(#15)。なお、ステップ#16から#22までの動作は、図3のフローチャートにおけるステップ#4から#10までと同じであるため、その説明を省略する。
When the relay
次に、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の第2変形例の動作について説明する。図5は、例えば複数の電球を用いた照明装置が負荷3として接続された場合の動作を示すフローチャートである。図5中、ステップ#1から#10は図3に示すフローチャートにおけるステップ#1から#10と同じであるため、その説明を省略する。
Next, the operation of the second modification of the two-wire
この場合、仮に1つの電球が球切れを起こしたとしても、他の電球は活きている。一方、ステップ#10においてリレー式スイッチ素子12が非導通になると、全ての電球が消灯してしまい、どの電球が球切れを起こしたのかわからなくなってしまう。一般的に、全ての電球が消灯してしまうと、ユーザは、とりあえず壁面に設けられた操作ハンドルや無線リモコン装置などの入力部25を操作してみようとする傾向が強い。そこで、新たに入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力されると(#30)、第1制御部21は、接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されているか否かを判断する(#31)。接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されていると判断したときは(#31でYES)、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を非導通状態から導通状態に切り替えるために駆動信号を出力し(#32)、それによってリレー式スイッチ素子12が導通される(#33,#34)。リレー式スイッチ素子12が導通されると、活きている電球が点灯されるので、ユーザはどの電球が球切れを起こしたかを知ることができる。そして、第1制御部21は、再びリレー式スイッチ素子12を導通状態から非導通状態に切り替えるために駆動信号を出力し(#35)、それによってリレー式スイッチ素子12が非導通にされ(#36,#37)、再び消灯される。そして、入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力されると(#38)、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12の非導通状態を解除して、導通状態に切り替え(#39)、負荷3をオンする。ユーザが、球切れを起こした電球を交換せずに、入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力された場合、再びリレー式スイッチ素子12が導通状態から非導通状態に切り替えられる可能性があるが、その場合は後述する第4変形例の動作による。
In this case, even if one bulb breaks the bulb, the other bulb is still alive. On the other hand, if the relay
なお、入力部25は、壁面に設けられた操作ハンドルや無線リモコン装置に限られず、トイレ、玄関、廊下などに設置される人体感知センサであってもよい。また、人体感知センサは、第1制御部21に有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。後者の場合、第1制御部21に含まれる無線リモコン装置の受信器を兼用することが好ましい。また、図5におけるステップ#1と#2の間に、図4に示す接点開閉用補助電源部24にリレー式スイッチ素子12を駆動しうるだけの電力が充電されているか否かを判断するステップ#13及び接点開閉用補助電源部24に充電可能か否かを判断するステップ#14を設けてもよい。さらに、ステップ#31と#32の間に、接点開閉用補助電源部24に充電可能か否かを判断するステップ#14を設けてもよい。
Note that the
次に、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の第3変形例の動作について説明する。図6及び図7は、オン電源部17から出力される直流電力の不足によってリレー式スイッチ素子12が導通状態から非導通状態に切り替えられたときに、ユーザにリレー式スイッチ素子12が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたことを通知する場合の動作を示すフローチャートである。図6及び図7中、ステップ#1から#10は図3に示すフローチャートにおけるステップ#1から#10と同じであるため、その説明を省略する。
Next, the operation of the third modification of the two-wire
ユーザが不在のときに電球の球切れが発生し、リレー式スイッチ素子12が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたとすると、ユーザは、誰か他の人が負荷3をオフしたと考え、改めて操作ハンドルや無線リモコン装置を操作して負荷3をオンしようとする。ところが、球切れによって、補助電源部17からも直流電力が出力されず、接点開閉用補助電源部24に充電できなくなっている可能性が高い。そこで、制御部20にLED素子など視覚的に情報を表示する素子や、チャイムなど聴覚的に情報を表示する素子で構成された自動的スイッチオフ表示装置26を設けておき、ステップ#10においてリレー式スイッチ素子12が非導通になったときに、これらLED素子を点灯又は点滅させたり、チャイムなどを駆動させてもよい(#40)。それによって、ユーザは球切れによって自動的にスイッチオフしたことを知ることができる。これらLED素子やチャイムなどはCPU動作用補助電源部23に充電されている電力によって駆動されるため、長時間駆動することはできない。そこで、ユーザが操作ハンドルや無線リモコン装置を操作して、負荷3をオンさせるための操作情報が入力されたときに(#41)、これらLED素子やチャイムなどの駆動を停止して、自動的スイッチオフ表示を解除するようにしてもよい(#42)。あるいは、図7に示すように、ユーザが操作ハンドルや無線リモコン装置を操作して、負荷3をオンさせるための操作情報が入力されたときに(#43)、これらLED素子やチャイムなどを駆動して、自動的スイッチオフを表示するようにしてもよい(#44)。
If a bulb break occurs when the user is absent and the relay-
次に、本実施形態に係る2線式負荷制御装置1の第4変形例の動作について説明する。図8及び図9は、例えば高輝度LED電球や電球型蛍光灯など、負荷電流値が第1双方向半導体スイッチ素子32の保持電流値に近い負荷を用いた場合の動作を示すフローチャートである。これら負荷電流値が小さい負荷3が接続されている場合、負荷3自体に球切れなどが発生していなくても、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少なくなり、リレー式スイッチ素子12が非導通に切り替えられてしまう可能性がある。リレー式スイッチ素子12が非導通に切り替えられると、電球が消灯されるので、ユーザは球切れが生じたものと誤解してしまう虞がある。あるいは、負荷3が複数の電球を使用する照明装置である場合に、一部の電球に球切れが生じた場合も、全ての電球が消灯されてしまう。
Next, the operation of the fourth modification of the two-wire
全てのスイッチ素子12、32及び33が非導通の状態で(#51)、入力部25から負荷3をオンさせる操作情報が入力されると(#52)、第1制御部21は、第2双方向半導体スイッチ素子33を導通させ(#53)、それによって負荷3に負荷電流が流れ始める。ここで、負荷電流値が第1双方向半導体スイッチ素子32のターンオン電流値未満であれば、第1双方向半導体スイッチ素子32は導通せず(#54でNO)、負荷3に対しては第2双方向半導体スイッチ素子33のみで電流を流す。一方、負荷電流値が第1双方向半導体スイッチ素子32のターンオン電流値以上であれば、第1双方向半導体スイッチ素子32が導通する(#54でYES)。そして、第1制御部21は、オン電源電力検出部31からの出力電圧が閾値電圧よりもローレベルか否か、すなわち、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないかどうかを判断する(#55)。そして、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断したときは(#55でNO)、負荷電流値がそれほど大きくなく、第1双方向半導体スイッチ素子32によって負荷電流を流しうるので、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を導通させず、非導通状態を維持する。一方、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力以上であると判断したときは(#55でYES)、負荷電流値が大きく、リレー式スイッチ素子12により負荷電流を流した方が好ましいと考えられる。そこで、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12に非導通設定がなされているか否かを判断する(#56)。最初に負荷3がこの2線式負荷制御装置1に接続された段階では、リレー式スイッチ素子12に非導通設定がなされていないので(#56でYES)、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を導通させる(#57)。リレー式スイッチ素子12を導通させた後、第1制御部21は、オン電源電力検出部31からの出力電圧をモニタしており、オン電源部17から出力される直流電力の値に基づいて、負荷3に球切れなどのトラブルが発生したか否かを監視する(#58)。
When the operation information for turning on the
ステップ#55において、負荷電流がさほど大きくなく、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力を僅かに上回るような場合、同じ交流電源2に接続されている他の負荷のオンなどによって電圧降下が生じた場合、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少なくなってしまうことがある(#58でNO)。この第4変形例においては、第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12を導通状態から非導通状態に切り替える(#59)と共に、電力不足によりリレー式スイッチ素子12を非導通状態に切り替えた回数をカウントする(#60)。すなわち、このように負荷電流がさほど大きくない場合、同じ交流電源2に接続されている他の負荷のオンなどによって頻繁にリレー式スイッチ素子12が非導通状態に切り替えられ、それによって負荷3がオン及びオフを繰り返されることが予想される。リレー式スイッチ素子12の開閉接点が頻繁に開閉されたり、負荷3が頻繁にオン/オフされたりすると、リレー式スイッチ素子12や負荷3が劣化してしまう。
In
そこで、一定期間内に電力不足によりリレー式スイッチ素子12を非導通状態に切り替えた回数Kが所定回数nに達したときは(#61でYES)、それ以後、リレー式スイッチ素子12が導通されないように、リレー式スイッチ素子12に非導通設定を行う(#62)。第1制御部21は、リレー式スイッチ素子12に非導通設定を行った後、ステップ#53に戻って、第2双方向半導体スイッチ素子33を導通させ、負荷3をオンさせる。なお、第1双方向半導体スイッチ素子32及び第2双方向半導体スイッチ素子33は、いずれも、自己消弧型の半導体スイッチ素子であり、交流電圧のゼロクロス点において自動的に非導通となる。従って、第1制御部21は、負荷3をオンさせ、且つ、リレー式スイッチ素子12を非導通とするときは、交流電源2の1/2周期毎に第2双方向半導体スイッチ素子33の1次側にゲート駆動信号を入力している。
Therefore, when the number K of switching the relay
以上に説明したように、本実施形態の構成によれば、例えば電球の球切れなどによって負荷電流が停止し、オン電源部17から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少なくなったときに、リレー式スイッチ素子12を速やかに導通状態から非導通状態に切り替えるので、負荷3がオフの状態で電球の交換などを行うことができ、ユーザが感電することはない。また、リレー式スイッチ素子12の開閉接点を導通状態から非導通状態に切り替えるために電磁石装置を駆動する必要があるが、接点開閉用補助電源部24のバッファコンデンサに充電された電力が比較的たくさん残っている段階で電磁石装置を駆動するので、確実にリレー式スイッチ素子12の開閉接点を非導通にさせることができる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, when the load current is stopped due to, for example, the bulb being blown, and the DC power output from the on
なお、本発明は、上記実施形態の説明に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、第1双方向半導体スイッチ素子32は、必ずしもトライアックである必要はなく、IGBTやFETなどを逆並列接続したものであってもよい。また、第2双方向半導体スイッチ素子33は必ずしも必要ではなく、フォトトライアックの代わりに、トライアックのゲートにサイリスタやダイアック(トリガーダイオード)などを接続して、ゲート信号を入力するように構成してもよい。
Note that the present invention is not limited to the description of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the first bidirectional
1 2線式負荷制御装置
2 交流電源
3 負荷
11a,11b 入力端子
12 リレー式スイッチ素子
13 電流変成器
14 オフ電源部
15 第1整流回路
16 定電圧回路
17 オン電源部
18 第2整流回路
19 定電圧回路
20 制御部
21 第1制御部
22 第2制御部
23 CPU動作用の補助電源部(第1補助電源部)
24 接点開閉用の補助電源部(第2補助電源部)
30 オフ電源電力検出部
31 オン電源電力検出部
32 第1双方向半導体スイッチ素子(トライアック)
33 第2双方向半導体スイッチ素子(フォトトライアックカプラ)
DESCRIPTION OF
24 Auxiliary power supply for opening and closing contacts (second auxiliary power supply)
30 off power supply
33 Second Bidirectional Semiconductor Switch Element (Phototriac Coupler)
Claims (19)
前記2つの入力端子の間に接続されたリレー式スイッチ素子及び電流変成器の直列回路と、
前記リレー式スイッチ素子の開閉部の両端に並列に接続され、前記交流電源から前記負荷を介して流れる交流電流を用いて、前記リレー式スイッチ素子が非導通状態のときの直流電力を出力するオフ電源部と、
前記電流変成器の2次側に接続され、前記電流変成器の2次側に流れる交流電流を用いて、前記リレー式スイッチ素子が導通状態のときの直流電力を出力するオン電源部と、
前記オフ電源部から出力される直流電力を示す物理量を検出するオフ電源電力検出部と、
前記オン電源部から出力される直流電力を示す物理量を検出するオン電源電力検出部と、
前記オフ電源部及び前記オン電源部から出力される直流電力によって駆動され、外部から入力される操作情報に基づいて、前記リレー式スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部とを備えた2線式負荷制御装置であって、
前記制御部は、前記オフ電源電力検出部から所定の信号が出力されていないことによって、前記リレー式スイッチ素子が導通し、前記負荷がオン状態であると判断し、前記オン電源電力検出部からの出力電圧が閾値電圧よりもローレベルになると前記負荷にトラブルが発生したものと判断し、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えることを特徴とする2線式負荷制御装置。 Two input terminals respectively connected to an AC power source and a load;
A series circuit of a relay-type switching element and a current transformer connected between the two input terminals;
Off, which is connected in parallel to both ends of the open / close portion of the relay type switch element and outputs DC power when the relay type switch element is in a non-conduction state using an AC current flowing from the AC power source through the load. A power supply,
An on-power supply unit that is connected to the secondary side of the current transformer and outputs DC power when the relay switch element is in a conductive state using an alternating current flowing through the secondary side of the current transformer;
An off power supply power detection unit for detecting a physical quantity indicating a direct current power output from the off power supply unit;
An on-power-supply detection unit that detects a physical quantity indicating DC power output from the on-power supply unit;
2 provided with a control unit that is driven by DC power output from the off-power supply unit and the on-power supply unit and controls conduction and non-conduction of the relay-type switch element based on operation information input from the outside. A linear load control device,
The control unit determines that the relay-type switch element is turned on and the load is in an on-state when a predetermined signal is not output from the off-power supply power detection unit, and the on-power supply power detection unit of it is determined that the trouble occurs in the output voltage becomes low level than the threshold voltage the load, the relay switch element two-wire load control, wherein a switching Turkey from the conduction state to the non-conduction state apparatus.
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が前記所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記操作部材により前記負荷をオンさせる操作情報が入力され、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていると判断したときは、前記操作情報に応じて、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替え、それによって、一時的に前記負荷をオンさせうることを特徴とする請求項3に記載の2線式負荷制御装置。 An operation member that is operated by a user and for inputting the operation information is further provided.
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than the predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then performing the operation. When the operation information for turning on the load is input by the member and it is determined that the predetermined power is charged in the auxiliary power supply unit, the relay-type switch element is turned off according to the operation information. 4. The switch according to claim 3, wherein the load can be temporarily turned on by switching the relay-type switch element from the conductive state to the non-conductive state continuously. Linear load control device.
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が前記所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記人体感知センサからの人体感知信号を受信し、且つ、前記補助電源部に前記所定の電力が充電されていると判断したときは、前記人体感知信号に応じて、前記リレー式スイッチ素子を非導通状態から導通状態に切り替え、さらに連続して前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替え、それによって、一時的に前記負荷をオンさせうることを特徴とする請求項3に記載の2線式負荷制御装置。 A receiving unit for receiving a human body sensing signal transmitted by radio from a human body sensor provided at a location apart from the two-wire load control device;
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than the predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then the human body When the human body sensing signal from the sensing sensor is received and it is determined that the predetermined power is charged in the auxiliary power supply unit, the relay switch element is turned off according to the human body sensing signal. 4. The two-wire according to claim 3, wherein the relay-type switching element is continuously switched from a conduction state to a non-conduction state, whereby the load can be temporarily turned on. Type load control device.
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、前記自動的スイッチオフ表示手段を駆動して、前記リレー式スイッチ素子が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたことを通知することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の2線式負荷制御装置。 Further comprising automatic switch-off display means for visually or audibly indicating that the relay-type switch element has been switched from a conductive state to a non-conductive state;
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then automatically 9. The switch-off display means is driven to notify that the relay type switch element is automatically switched from a conductive state to a non-conductive state. The two-wire load control device described.
前記制御部は、前記オン電源部から出力される直流電力が所定の閾値電力よりも少ないと判断し、それによって、前記リレー式スイッチ素子を導通状態から非導通状態に切り替えた後、外部から前記負荷をオンさせるための新たな操作情報が入力されたときに、前記自動的スイッチオフ表示手段を駆動して、ユーザに前記リレー式スイッチ素子が自動的に導通状態から非導通状態に切り替えられたことを通知することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の2線式負荷制御装置。 Further comprising automatic switch-off display means for visually or audibly indicating that the relay-type switch element has been switched from a conductive state to a non-conductive state;
The control unit determines that the DC power output from the ON power supply unit is less than a predetermined threshold power, thereby switching the relay switch element from a conductive state to a non-conductive state, and then externally When new operation information for turning on the load is inputted, the automatic switch-off display means is driven, and the relay switch element is automatically switched from the conductive state to the non-conductive state by the user. The two-wire load control device according to any one of claims 1 to 8, wherein notification is made.
前記制御部は、前記受信部が前記無線リモコン信号から送信された特定の操作信号を受信したときに、前記リレー式スイッチ素子の非導通状態の維持を解除することを特徴とする請求項8に記載の2線式負荷制御装置。 The receiving unit receives a signal transmitted from a wireless remote control device operated by a user,
9. The control unit according to claim 8, wherein when the receiving unit receives a specific operation signal transmitted from the wireless remote control signal, the control unit releases the maintenance of the non-conducting state of the relay switch element. The two-wire load control device described.
前記制御部は、前記受信部が前記無線リモコン信号から送信された特定の操作信号を受信したときに、前記自動的スイッチオフ表示手段の駆動を停止することを特徴とする請求項8に従属する請求項10に記載の2線式負荷制御装置。 The receiving unit receives a signal transmitted from a wireless remote control device operated by a user,
9. The control unit according to claim 8, wherein the control unit stops driving the automatic switch-off display means when the receiving unit receives a specific operation signal transmitted from the wireless remote control signal. The two-wire load control device according to claim 10.
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