JPS5929959B2 - 照明灯の定時刻自動スイッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フォト・ダイオード、ＣｄＳ光導電セル等の
光感知素子を用いて周囲の明るさに応じ照明灯を点滅す
る公知の光電式自動点滅機能に加え、当該照明灯のスイ
ッチング回路へ夜間の定時刻にスイッチ指令信号を与え
る機能を持つ照明灯の定時刻自動スイッチング装置に関
する。

本発明の主たる用途としては、夜間の定時刻に上記のス
イッチング回路へ消灯情報を担うスイッチ指令信号を送
つてそれ迄点灯していた照明灯を強制的に消灯させる用
途があるが、これに加えて、朝方、日出前の定時刻に今
度は上記スイッチング回路へ点灯情報を担うスイッチ指
令信号を送つて、強制的に、即ち日出後の光感知素子に
よる点灯指令を俟たずして照明灯を点灯させ、かつ日出
に対応して照明灯を消灯させる用途も考えられる。

周知のように、単なる点滅機能のみから成る自動点滅装
置では、日が落ちる頃から翌日の明け方迄、これに接続
した負荷照明灯は点灯したままになつている。一般に、
夜間は点灯したままで良いように思われがちだが、照明
灯の一例としての街路灯にしても場所によつては深夜に
は消灯しても差仕えない場合があるし、構内灯等でも夜
の更けるのを待たずして不要となることが多く、まして
や広告照明灯等では人通クの途絶える深夜では宣伝効果
が薄くなるため必要のないことが多い。従つて、上記の
装置では、深夜から未明にかけての点灯は徒らに電力を
浪費させているに過ぎないことになる。従来からも、こ
うした点に鑑て、夜間消灯を図つた機構も開示されては
いるが、年間を通じて使用者が設定した定時刻に消灯を
図るには問題を含んでいるものが多い。

つまク、光電式自動点滅器が点灯作動をしてから一定時
間後に消灯するようなものでは、自動点滅器の点灯作動
時刻を仮に日人時と割り切つて考えても、日入時刻は一
年を通じて変化し、夏至と冬至とでは場所にもよるが周
知のように約二時間半ものずれがあり、従つて消灯時刻
もこれに従つて変化してしまうことになる。これを避け
るために、同期電動機式タイマを利用する場合もあるが
、これでは常にタイマを１駆動させておかねばならず、
また同期電動機を直接駆動源とするものでは停電すると
以後の点灯・消灯動作時刻が狂い、時刻修正のために作
業員が派遣されてくる迄、何日間にも亘り点灯及び消灯
時刻が狂つてしまうために、停電補償等が必至となるし
、そのために構造自体も徒らに複雑、高価になる。本出
願人にあつても、こうした実情に鑑み、機械的なものか
ら純電子的な時間計算系を持つ装置（特開昭５５−４６
２１４号）を開発してきたが、本発明は、この時間計算
系を持つ装置の動作原理とは異なる原理により、更に回
路の簡略化、合理化を図ることを主目的として発展的に
なされたものである。

そこで先づ、上記の本出願人の手になる従来装置の動作
原理と本発明のそれとを各説明する所から始める。

第１図は、横軸に年間の“月”（即ち季節変化）を、縦
軸に毎日の”時刻゜を採つて、年間を通じての日出時刻
（曲線ＳＲ）と日入時刻（曲線ＳＤ）の季節的変化を模
式的に示したものであつて、勿論、場所により日出時刻
、日入時刻は変わるが、本図は或る場所における代表例
とし、これから推して一般化して考えるものとする。

というのも、以下の説明では０時間０が主であつて、正
確な０時刻１は不要だからである。今、簡単のために、
日入時刻ＳＤで照明灯を点灯し、夜間の或る定時刻、例
えば第１図中に曲線（直線）Ｓｗで示す２２時にこの照
明灯を強制消灯させたいものとしよう。

こうした要請に対し、既述の従来装置では次のような動
作原理でこれに応えている。

１）日出時刻ＳＲから日入時刻ＳＤ迄の時間、即ち日中
時間ＴＤは日々変化するが、同様に、日入時刻ＳＲから
強制消灯をなすべき定時刻Ｓｗ迄の時間（夜間点灯継続
時間）ＴＮも変化する。

１１）このＴＤ．ｌ５ＴＮとの変化に着目した結果、両
者の間にはＴＮ＝ａ−ＴＤ＋ｂ：ａ＜０，ｂ＞Ｏ ・・
・・・・（１）なる簡単な式が成立することが判かつた
。

１１１）従つてＴＤ，ＴＮの実測値を年間中で最低限、
二日程採り出して連立方程式を立てれば、Ｓｗ２２時等
とした時のＡ，ｂの値が求められる。

１Ｖ）しかも、Ｓｗ時刻を変えるにはｂの値を変えるだ
けで良いし、緯度補正もｂの値を変えることに帰着する
。

これが従来装置の勅作原理であつて、装置としては、光
感知素子／）泪出を検出してから日入を検出する迄の時
間をカウント値として把握し、これを上記（１）式が入
れられている電子的計算系に入力してその日毎に必要な
点灯継続時間ＴＮを求め、同時に日入から時間を計数し
ていつて、ＴＮに相当する計数値に至つたら消灯指令信
号を発するようになつている。

これに対して、本発明は、日中時間ＴＤと日入後点灯継
続時間ＴＮとの間に新たな相関を見い出し、上記従来例
に訃ける代数式（１）の計算系をも省略して、結局は単
なる時間の計数に帰着できる方式に基く装置を提供する
ものである。

その原理は次の通りである。１）南中時刻という概念を
導入すると、その時刻は日出から日中時間ＴＤの半分子
ｄ−１／２ＴＤを経過した時刻であり、同時にその時刻
から日中時間ＴＤの半分子ｄ−１／２ＴＤを経過すると
日人時刻ＳＤとなる。

１１）このような南中時刻をプロツトすると、第１図中
の曲線Ｓｓ′のようになり、この時刻Ｓｓ′は年間を通
じてもあまり変わらず、従つて近似的に定時刻直線乃至
南中時刻直線Ｓｓを得ることができる（本図ては簡単の
ため、１２時とした）。

１１１）してみると、この南中時刻Ｓｓと強制消灯等の
ためにスイツチ指令信号を出す時刻Ｓｗとの時間Ｔｓは
勿論、一定てあり、一方、第１図から顕らかなように、
この一定時間Ｔｓは、日中時間ＴＤの半分子ｄ−１／２
ＴＤとその日の日入後の点灯継続時間ＴＮとの和である
。

従つて、季節が変つてもＴｄ，ＴＮが相補的に変化し、
年間を通じて次式（２）が成立する。

ＴＳ−Ｔｄ＋ＴＮ−Ｉ−ＴＤ＋ＴＮ弓一定数・・・（２
）１Ｖ）結局、日中時間ＴＤを計数してその１／２の時
間Ｔｄを得たのと等価な時間値を得、日入後の経過時間
を上記時間値に加えていつて、その値が一定時間Ｔｓと
等しい値になつた時に信号を出せば、目的は果たせる。
これが本発明の動作原理であつて、従来装置のような簡
単とはいつてもないに越したことはない（１）式計算系
を省略することができ、１／２なる演算も結局は単なる
計時パルスの分周に帰着できるため、実質的にはパルス
の計数と、その計数値が所定値に至つたか否かの比較を
行えぱ足りるのである。

第２図は本発明装置の上記動作原理乃至基本的実施例を
表したものである。

日出、日入時の検出は、天候にあまり左右されない５ｔ
Ｘ程度の照度として公知のように光感知素子を持つ光感
知回路１で行うことができるが、先づ、この回路１が日
出を検出すると、第一のカウンタ２ａがりセツト後、ス
タートし、商用電源周波を適宜分周、整形する等して得
た計時パルス発生器３からの計時パルスをカウントし始
める。

そして、夕刻に至つて光感知回路１からの日入検出信号
によりこのカウンタ２ａはストツプするが、その内容乃
至それ迄のカウント値２ｘは日中時間ＴＤを表している
。この日入検出と同時に、このカウント値は南中時刻Ｓ
ｓからその日の日入時刻ＳＤ迄の時間Ｔｄｌ／２・ＴＤ
を表すように２ｘ／２−ｘとされて第二のカウンタ２ｂ
にロードされ、この状態から引き続き第二カウンタがス
タートして計時パルスを計数していく。

そして、この日入後に刻々と加算されていくパルス数を
ｙとすると、同じ周期のパルスで南中時刻（例えば１２
時）から消灯時刻として選んだ定時刻（例えば２２時）
迄の時間を計数した時の所定のパルス数ｓにｘ＋ｙの値
が一致した時に公知の比較回路を介する等して消灯信号
を出すようにする。而して、上記動作から顕らかなよう
に、本発明の装置は、南中時刻から所定時間ＴＳ後に照
明灯のスイツチング回路へスイツチ指令信号を送るもの
であるから、スイツチ指令信号を上記のように消灯信号
とするにも、夕刻の点灯時刻は無関係であることか判か
る。

即ち、第２図では、日入検出時に点灯する旨、示してあ
るが、例えば日入時の５ｔＸという暗さになる前で５−
０ｔＸ程度になつた時にこれを検出する回路を組んで卦
いて、日入前に予じめ点灯するようにしても良いし、最
も基本的には任意の時間に手動等で照明灯を点灯させて
、所定の時刻に自動消灯させるようにもできる。また、
スイツチ指令信号として、点灯指令信号を出すこともで
きる。即ち、日出前のまだ暗い朝方に、予じめ定めた定
時刻に点灯させるには、その日の前の南中時刻から当該
時刻迄の時間に対応するパルス数値ｓ′を点灯時刻設定
回路４ｂにて設定し、既述のｘ＋ｙがこの値ｓ′になつ
た時に比較回路を介して照明灯のスイツチング回路へ点
灯を促す点灯指令信号を送れば良いのである。

そして、その消灯は第２図示のように、光感知回路１の
日出検出によりなしても良いが、先のように、日出時は
暗すぎるなら５０ｔＸ程度迄明るくなつてきた時になせ
ば良い。尚、日出検出信号は、第二のカウンタ２ｂのり
セツト信号として利用するのが便利である。以上のよう
に、夜間の定時刻消灯と、未明の定時刻点灯とを組み合
せて本出願人が作成した装置回路の概略構成を第３図に
示す。この実施例では、日中時間ＴＤに対応する計数値
２ｘを半分にしてＴｄに対応する計数値ｘを等価的に得
られれば良いとの発想から、同周期のパルスをカウント
するのに代えて、日中は日入後のパルス周期の倍とする
ことにより、結果として日中時間の計数終了と同時にｘ
が得られ、引き続き日入後のパルス数ｙをカウントして
いけば良いように構成してある。

従つて、第２図示の原理的には二つと考えられるカウン
タ２ａ，２ｂが一つのカウンタ回路２で済んでいる。以
下、やや具体的な値を混じえてこの装置の構成を説明す
る。計時パルス発生器３は、５０Ｈ２又は６０Ｈｚの商
用電源３１と、この周波を１／５又は１／６に分周して
整形された周期０．１秒のパルスを発生する分周、整形
器３２とから成つている。このパルスは、切換器５によ
つて、そのままの周期として、又は１／２分周器６を経
て周期０．２秒として出力される。

この切換えは、日中である力田入後であるかによつて行
なわれるが、動作は後述する。この出力パルスは１／９
０００分周器９に入れられ、１５分に一発（周期０．２
秒時は３０分に一発であるが、２ｘ／２−ｘの演算の等
価な結果を得るため、既に１５分に一発と看做される）
のパルスとしてカウンタ回路２の前段の１０時間計数カ
ウンタ２１に入れられる。

１５分に一発のパルスを１０時間分、計数するためには
十進法で４０１従つて二進法で６ビツトの容量があれば
良い。

この出力は後段の５ピツトカウンタ２２に入力され、１
０時間経過後の８時間迄計測できるようになつている。
そして、その出力は、消灯時刻設定回路４ａ１朝方の点
灯時刻設定回路４ｂに予じめ定めてあるデジタル値と比
較され、夫々一致すると当該各比較回路７ａ，７ｂによ
り夫々のスイツチ指令信号、即ち消灯指令信号、点灯指
令信号が照明灯の点滅を司どる照明灯スイツチング回路
８に送られる。指令信号によつて動作するこの種回路８
としては、サイリスタとリレーとの組み合せ回路等、公
知のものでも様々あるので、どれを用いても良い。逆に
言えば、用いるスイツチング回路８へ所要の指令信号を
定時刻に送るという所に本発明の実質がある。また、光
感知回路１は、フオト・ダイオードを光感知素子１１と
して用いたものが例示され、天候にあまｂ左右されない
５ｔＸ程度の照度を界に出力を反転させる日出、日入検
出回路１２と、日入前の既に薄暗くなつた時に予じめ照
明灯を点灯させ、深夜乃至未明に再点灯した照明灯は日
出と同時に消灯させるように、日出、日入検出回路出力
と組み合わされて用いられ、５０ｔＸ程度の照度で出力
を反転させる点灯時、消灯時検出回路１３と、を有して
いる。

以下、次の仮定の下に、夜間２３時に強制消灯し、朝方
未明の４時に再点灯させる場合に就き説明する。

日出時刻５時３０分；日入時刻１８時３０分南中時刻１
２時上記仮定より、日中時間−１３時間、南中時刻から
日入時刻迄の時間Ｔｄ−６時間３０分、南中時刻から各
設定時刻２３時、翌４時迄の時間Ｔｓ＝１１時間、ＴＳ
′＝１６時間、そして日入時刻から各設定時刻迄の時間
はＴＮ＝４時間３０分、ＴＮ′＝９時間３０分となる。

結局、Ｔｓ＝Ｔｄ＋ＴＮ，ＴＳ′＝Ｔｄ＋ＴＮｌ′が実
証されれば良い。

第４図の各信号のチヤート図も参照して説明すると、先
づ、朝方、日出により、５ｔＸ検出回路１２はその出力
Ｓ１を低レベルから高レベルに反転する。

これを受けた朝・夕識別回路１４は、公知のフリツプフ
ロツプを用いる等して切換器５をして０．２秒周期のパ
ルスを通す方に選択させる。このパルスが１／９０００
分周器９を通して実際には３０分に一発のパルスとして
前段カウンタ２１に入力される。この日中時においては
、先の仮定から、日入ＳＤ前には２６個のパルスがこの
カウンタに入ることになる。而して、周期０．１秒を基
本と考えるのなら、この２６個のパルスは、１５分毎に
一発と考えて、日中時間ＴＤ＝１３時間の半分のＴｄ−
６時間３０分を既に示していることになる。そこで、日
入時の５ｔＸにより１５ｔＸ検出回路１２の出力Ｓ１が
再び低レベルとなることによＶ１朝・夕識別回路中のフ
リツプフロツプ等を介して切換器５を０．１秒側に切換
させ、そのまま計測を続けさせると、１４のパルスをカ
ウントした所で前段カウンタ２１のカウント値は４０と
なつて南中時刻から１０時間経過して２２時となつたこ
とが示され、以後はその出力と１／９０００分周器出力
とのアンドを採る等して計時パルスが入つてくる度に後
段の８時間カウンタ２２がカウントを継続する。

そして、更に１５分毎に四つのパルスをカウントすると
（即ち一時間が経過すると）、カウンタ２２の出力は”
０１００１となり、一方、消灯時刻設定回路４ａからの
コード信号もそのように定めてあるので、比較回路７ａ
にて消灯指令信号が発せられ、スイツチング回路８に送
られる。以上から顕らかなように、この実施例では、２
２時以降でなければ自由に強制消灯時刻を定めることが
できない代わりに、時刻設定回路のビツト数を減らすこ
とができている。従つて、逆に、２２時以前でも強制消
灯を図るには前段のカウンタを短時間とし、比較回路に
て出力比較を採られる後段カウンタ２２を大容量化すれ
ば良い。これは後の未明点灯についても同じである。尚
、夕刻に｝ける点灯は、５０ｔＸ検出回路１３の出力信
号Ｓ２が第４図示のように低レベルとなり、一方はまだ
高レベルとなつている５ｔＸ検出回路出力Ｓ１に対して
不一致となつたことを識別回路１４を介して採ジ出し、
その変化点を微分回路等で構成される朝・タパルス発生
器１５でパルス惰報として点灯指令を送ることによりな
す。

８時間カウンタ２２は、強制消灯後もカウントを続ける
。

而して、翌４時迄の前日の２２時（カウンタ２１がフル
カウントした時刻）からの時間は６時間であり、これは
１５分単位で２４個のパルスのカウント値１１１１００
０１に相当する。従つて点灯時刻設定回路４ｂにてこの
バイナリコードを設定して訃けば、カウンタ２２のカウ
ント値がこの値になると比較器７ｂから点灯指令信号が
出され、スイツチング回路８はこれを受けて照明灯を点
灯する。この消灯は、日出により第４図示の如く、両検
出回路１２，１３の出力Ｓｌ，Ｓ２の不一致により、朝
・タパルス発生器１５の発生するパルスＳ３を利用して
行う。

勿論、先のように夕刻時の点灯のための点灯パルスとす
るか、この消灯パルスとするかは、識別回路１４からの
隋報により夕用ゲート回路１６ａ１朝用ゲート回路１６
ｂで振分ける。尚、この実施例では、カウンタ回路への
入力パルス周期が１５分であるので、消灯、点灯設定時
刻の選定最小時間巾は１５分となる。

実用的には１５分置きに任意の定時刻を選べればそれで
支障はないが、勿論、分周器９の分周比を粗くすればよ
り細かな時間巾とすることができる。また、以上の説明
では、南中時刻（というより日中時間の半分の所に位置
する時刻）を直線Ｓｓとして示し、従つてスイツチ指令
信号（点灯及び或いは消灯指令信号）が出る時刻Ｓｗも
直線となつていて、文字通Ｄの定時刻が守ら本ｔるが、
実際には南中時刻曲線は先にも述べた通りＳｓ′とな虱
従つてこれに応じてスイツチ指令信号の発信時刻Ｓｖｌ
も第１図示のように所定の定時刻に対してやや誤差を持
つ。

しかし、この程度は実用土、全く支障ない。尚、本発明
の装置によれば、以上の動作原理から顕らかなように、
当初設置時の月日の設定は不必要で、場所による緯度補
正も原則として不要である。

但し、基準時刻Ｓｓが余りずれる場所では、時間Ｔｓ分
のカウント値の補正（指定バイナリコードの変更）が必
要であるが、それとて大した手間ではない。また、停電
に就いても、その日の動作は狂うことがあり得るが、翌
日からは正常に動作し、作業員派遣等の面倒は必要ない
。

第３図において１６ａ，１６ｂの出力を別個の照明灯ス
イツチング回路８′に導入すれば、別個の照明灯を夕方
点灯、朝方消灯の制度ができる。

ここにいう別個の照明灯スイツチング回路８′は第３図
の回路８と同様のものである。回路８に接続された照明
灯を主力灯とし、別個の照明灯スイツチング回路８′に
接続された照明灯を残置灯とすれば主力灯は夕方点灯、
深夜消灯、早朝再点灯、再消灯、残置灯は夜通し点灯（
日中は消灯）とする、こともでき、例えば鉄道の無人駅
のために省電力の線に沿つて必要にして十分なる照明を
提供することも可能である。ともかくも、本発明によれ
ば、実質的にはパルス数のカウントに帰着できる簡単な
回路で予定の定時刻に照明灯スイツチング回路ヘスイツ
チ指令信号を送ることができる信頼性高く廉価な装置が
提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は日出、日入時刻の変遷及び本発明動作原理に係
る時間関係の説明図、第２図は本発明動作原理乃至基本
的実施例の概略構成図、第３図は実用的実施例の一例の
概略構成図、第４図は各信号の時間を関数とした説明図
、である。 図中、１は光感知回路、２，２ａ，２ｂはカウンタ、３
は計時パルス発生器、４ａ，４ｂは定時刻設定回路、７
ａ，７ｂは比較回路、８は照明灯スイツチング回路、で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光感知素子を用いた日出、日入検出回路と；該日出
   、日入検出回路が日出を検出してから日入を検出する迄
   の間には計時パルス発生器の発生する計時パルスを倍周
   期にしてカウントし、該日出、日入検出回路が日入を検
   出した以降は上記計時パルスを通常周期でカウントする
   デジタルパルスカウンタと；年間を通じて略ゞ一定の南
   中時刻から照明灯をスイッチングすべき所定時刻までの
   時間をデジタル値で設定する時刻設定回路と；当該時刻
   設定回路の上記設定デジタル値と上記カウンタのカウン
   ト内容とを比較し、一致した場合に照明灯スイッチング
   回路へスイッチング指令信号を送出する比較回路と；上
   記日出、日入検出回路が日出を検出した時に上記カウン
   タをリセットするリセット回路と；から成ることを特徴
   とする照明灯の定時刻自動スイッチング装置。