JP5021465B2 - 電力セーバー制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、差し込み式電気機器への電力の供給の制御に関し、更に詳細には、群をなした電気機器の電力供給要件が、電気機器のうちの主ピースの作動状態と関連している場合に、これらの群をなした電気機器への電気の供給の制御に関する。更に詳細には、パーソナルコンピュータ設備の周辺装置への電力の提供に関する。

デスクトップ型コンピュータ設備には、代表的には、多数の周辺装置及び他の関連した電気装置が関連している。これらの装置の各々に電力が別々に提供されている。周辺装置には、プリンター、スキャナ、及びモデム等の装置が含まれ、又は、電気スタンドや暖房機等の関連した装置がある。

これらの周辺装置及び関連した電気機器は、一般的には、コンピュータが使用されていない場合には使用されない。しかしながら、これらには電力が別々に提供されるため、使用者は、コンピュータをオフにするとき、周辺装置及び関連装置の各々もまた、オフにしなければならない。これは時間のかかるプロセスであり、確かに、多くのこうした電気装置に電力スイッチが配置されているものとすると、極めて不便である。

広く使用されているコンピュータ作動システムの場合でも、遮断せよという指令を受け取ったときと、実際に電力を遮断するか或いは、コンピュータへの電力供給を、コンピュータシステムに対して問題を生じることなく遮断する位置にあるときとの間で、特定の「ハウスキーピング」タスクを行うのに多くの時間を必要とする。この時間中、コンピュータシステムは、電力が周辺装置によって奪われるのに対処できない。

従って、多くの使用者は、コンピュータを停止した後、追加の装置をオン状態で放置している。これは、多くの理由により、理想的なことではない。第１に、装置が電力を消費続けてしまう。これは費用がかかるとともに資源の無駄である。これは、多くの最新の装置が、これらの装置が必要とする低い作動電圧を提供する小型の差し込み式トランスフォーマーを使用しているため、特に問題である。これらの差し込み式トランスフォーマーは、これらが幹線供給に接続されている場合には、電力が供給される装置に設けられた電力スイッチがオフに切り換えてあっても、電力を消費し続ける。

また、全ての電気装置は作動寿命が限られており、この寿命は、装置が使用されていないときにスイッチが切られる場合には更に長期間に亘って延ばすことができる。

更に、幹線電力供給における、損傷をもたらすサージに露呈される可能性を減少するため、必要がない場合には、装置から幹線電力をなくすのが有利である。

従来技術の装置は、電流が主装置に流れていない場合に周辺装置への電力をカットするリレーを設けることによって、この問題に対処しようと試みてきた。主装置は、デスクトップ型コンピュータ自体である。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献１]ＷＯ２００３／０６２９７３

しかしながら、多くの最新のデスクトップ型コンピュータは、通常は待機状態と呼ばれる一つ又はそれ以上の低電力消費状態に入ることによって、それらが使用する電力を或る程度制御できる。使用者は、装置を長期間に亘ってこのような待機状態のままにしておき、従来技術の装置の利点の多くを無効にしてしまっていた。

従って、本発明の１つの形態では、複数の電気装置を単一の幹線供給電気ソケットから賦勢できるようにするための電力供給制御装置において、複数の被制御電気ソケットと、幹線供給電気ソケットに接続されるようになった単一の電気入力と、供給電気ソケットから被制御電気ソケットの各々までの電気供給を、主電気装置の状態に応じて接続するようになったスイッチ手段と、主電気装置の機能状態を検出するようになった状態センサとが設けられており、センサは、主電気装置の少なくとも三つの機能状態を区別するようになっている、電力供給制御装置が提供される。好ましくは、主装置の三つの機能状態は、オフ状態、下文中で「待機」状態と呼ぶ電力減少状態、及びフルオン状態である。

状態センサは、主装置の状態を検出するため、一つ又はそれ以上の多くの可能な手段を使用してもよい。これらには、主装置の実際の機能状態又は所期の機能状態を示すデジタル情報を主装置から直接受け入れることが含まれていてもよい。

主装置の出力ポートのうちの任意の一つ又はそれ以上への接続には、シリアル通信ポート、パラレル通信ポート、ＵＳＢポート、又は任意の他のポートが含まれる。

好ましくは、状態センサは、主装置の電力消費又は主装置へ流れる電流を感知するようになっている。

最新のデスクトップ型コンピュータは、一般的には、複雑であり且つ比較的時間がかかる「パワーアップシーケンス」を有する。このシーケンスは、コンピュータが、最初にスイッチをオンにされたときに直ちに実行する一連の作業である。このシーケンスには、このコンピュータにどのような周辺装置が接続されているのかを発見する作業、及びこのような周辺装置との通信を確立する作業が含まれる。待機モード利点の一つは、待機モードからフルパワーモードへ移行するときにコンピュータがこのパワーアップシーケンスを通過する必要がないということである。

しかしながら、これには、周辺機器の種類によっては、コンピュータが待機モードにあっても、スイッチを切ることができないか或いは、フルパワーオンシーケンスが実行されるまで、コンピュータが このような装置と通信する性能を失うという問題がある。

従って、被制御電気ソケットは、主電気装置が待機状態にあるということを状態センサが表示しているとき、少なくとも一つの被制御電気ソケットが電力を供給し続けるように制御される。

好ましくは、少なくとも一つの被制御電気ソケットは、主電気装置が待機状態にあることを状態センサが表示している場合には電気の供給を行わないが、主電気装置がフルオン状態にあることを状態センサが表示している場合にのみ電気を供給するように制御される。例えば、モデムや外部ディスクドライブが、コンピュータが待機モードにある場合にはこれらから電力が回収されないように接続されるが、プリンターや電気スタンドは、コンピュータがフルオンモードにあるときにだけ電力を受け取るように接続されていてもよい。

コンピュータが待機モードにある場合にコンピュータによって取り込まれる電流又は電力は、個々のコンピュータ及びその特定のハードウェア形態に応じて変化する。

好ましくは、状態センサは、主電気装置がその場でリセット可能な待機モードにあることを表示する閾値電力レベル又は閾値電流レベルを可能にするようになっている。

次に、本発明を添付図面を参照して説明する。

次に、図１を参照すると、この図は、本発明の一実施例による電力供給制御装置の斜視図が示してある。装置の作動回路が入ったボックス１００が設けられている。ボックスには、汎用電気ソケットに接続された電力コード１０１が設けられている。このボックスには、装置への幹線電力供給部に永久的に電気的に接続された電力ソケット１０２が設けられている。ボックスには、主コンピュータがフルパワーモードにあるときにだけ電力を必要とする電気的負荷等を接続するのに利用できる電力ソケット１０４が設けられている。このソケットには、多数の装置にこの方法で電力を提供できるようにするため、配電盤即ち電力ストリップ１０７が接続される。プリンター１１２や電気スタンド１１３等のこの種の例示の装置を示す。ボックスには、別の電気ソケット１０３が設けられている。このソケットは、コンピュータがフルオンモード又は待機モードにある場合に電力を必要とするが、主コンピュータのスイッチがオフである場合には電力を必要としない負荷の接続に利用できる。このソケットには、多数の装置にこの方法で電力を提供できるようにするため、別の配電盤即ち電力ストリップ１０８が接続される。この種の例示の装置はモデム１０９である。

更に、シリアル通信ケーブルを装置に接続するための接続ポート１０５が設けられている。待機閾値をリセットしなければならない装置と通信するため、「学習（ｌｅａｒｎ）」スイッチと呼ばれるスイッチ１０６が設けられている。

図２を参照すると、装置の主機能ブロックがブロックダイヤグラムの形態で示してある。電力を低電圧電源２０２に供給する幹線電力入口２０１が設けられている。この電源は、装置の電子素子に電力を提供する。幹線電力は、更に、ＰＣ電力モジュール２０３に供給される。このモジュールには、通常はデスクトップ型コンピュータである主電気装置に電力を提供するための非スイッチ出力２０４を提供する。サージサプレッサー２０２が、回路を幹線電力のサージから保護する。

幹線電力は、更に、スイッチ２０７及び２０８を介して被制御出力２０５及び２０６に提供される。非スイッチ出力２０４への電力供給は、状態センサ２０９を介して監視される。状態センサは、デスクトップ型コンピュータが取り込む電流及び電圧と比例する信号を、マイクロ制御装置２１２の入力２１０及び２１１に提供する。

マイクロ制御装置２１２は、これらの信号を演算処理し、デスクトップ型コンピュータによって取り込まれた電力が、設定された閾値を越えた場合にだけ、出力信号２１３を発生し、第１被制御スイッチ２０７をオンにし、コンピュータがフルオン状態にあり、単なる待機状態ではないということを示す。

デスクトップ型コンピュータが取り込んだ電力が閾値以上である場合、信号が出力２１４のところで発生され、第２被制御スイッチ２０８をオンにし、デスクトップ型コンピュータがオン状態にあるが待機モードであることを示す。

かくして、第１被制御スイッチ２０７は、コンピュータがフルオン状態にある場合にだけオンであるが、第２被制御スイッチ２０８は、コンピュータがフルオン状態にある場合又は待機状態にある場合のいずれかでオンである。更に、デスクトップ型コンピュータと電力制御装置との間でのデータの直接的な通信を可能にする通信モジュール２１５が設けられている。これは、マイクロ制御装置内に保持された任意の変数を設定したり変更したりするためにマイクロ制御装置のファームウェアを更新するのに使用されてもよいし、又はコンピュータが電圧及び電流の検出器２０９及び２１０の機能を直接取り込んで、スイッチ２０７及び２０８を直接制御するのに使用されてもよい。

図３は、本発明の一実施例の回路図を示す。この回路には、電力を電力供給装置に供給する幹線電力供給プラグが設けられており、更に、装置によって、コンピュータ設備の周辺装置及び関連装置に切り換えられる電力供給源が設けられている。

ブロック７として示す低電圧電源が設けられている。これは、ヒューズ２と、幹線電圧一次コイル及び二つの９ｖの二次コイルを持つ変圧器３とで形成されている。直流整流は、ブリッジ整流器４及び線型電圧調整器６によって行われる。これにより、安定した５ｖの直流電源、Ｖｃｃ、９０、及び＋１２ｖの電源９１、及び−１２ｖの電源９２が提供される。

サージ抑制回路３０が電源と平行に接続されている。サージ抑制回路は、３個の金属酸化物バリスタ２９を使用してサージの抑制を行う。これらの金属酸化物バリスタは、ワイヤにより三角形形体で接続されており、任意の二つのワイヤ間の最大電圧をバリスタの絶縁破壊定格に制限する。

本発明の装置を介して電力が供給されるが、装置によって切り換えが行われていないデスクトップ型コンピュータへの電力の供給は、電力ソケット９によって行われる。このプラグへのニュートラルコネクタは、電流検出抵抗器８を含む。電流信号を調整する差動入力増幅器１０が設けられている。これは、電流信号についての基準をニュートラルからアースに伝達する。これが行わない場合には、ニュートラルコネクタを電源の共通端子に接続する必要がある。これは、任意のシリアルポートコネクタを通して、コンピュータの内部電源のニュートラルコンダクタ又はアースコンダクタに接続され、これにより、回路を保護する残留電流装置の望ましからぬトリップが生じる。

抵抗器８の値は、抵抗器で放散される電力を減少するため、非常に低いように選択される。従って、十分な大きさの基準信号を提供するため、電流信号増幅器１１が必要とされる。この増幅器のゲインは、一つ又はそれ以上の抵抗器１３を回路に入れたり回路から外したりするため、マイクロ制御装置２４の制御下でアナログスイッチ１２を制御することによって変化してもよい。電流信号は、信号調整回路３１によって更に調整される。キャパシタが増幅器出力における全ての直流オフセットをなくし、これと同時に、抵抗器及び二つのダイオードが電流限度を提供し、増幅した電流信号が、６０ｖである基準電圧ＶＡｒｅｆを中心とした所定範囲内にあるように電圧をクランプする。信号の範囲は、−０．３ｖ乃至ＶＡｒｅｆ＋０．３ｖである。次いで、電流検出信号を、マイクロ制御装置２４のアナログ−デジタルコンバータ入力５１に適用する。

デスクトップ型コンピュータに加えられる電圧を検出する目的のため、来入アクティブ及びニュートラルを抵抗分割器１４に接続する。差動増幅器１５が、電流信号について差動入力増幅器１０によって行われたのと同様の方法で、電圧信号についての基準をニュートラルからアースまでシフトする。

次いで、電流制限抵抗器と、信号を−０．３ｖ乃至ＶＡｒｅｆ＋０．３ｖに制限するクランピングダイオードとを含む調整回路１６に電圧信号を加える。信号は、アナログ−デジタルコンバータの第２チャンネルであるように形成された、マイクロ制御装置２４の入力５２に加えられる。

電圧がゼロのとき、ゼロ交差検出器１７がマイクロ制御装置２４に信号を提供する。これにより、マイクロ制御装置は、電圧信号の計測及び電流信号の計測を同期させることができる。電圧基準は、アクティブ精密電圧基準２３によって提供される。この基準電圧をマイクロ制御装置に適用し、アナログ−デジタルコンバータの上限を固定する。

シリアル通信回路２２により、ＲＳ２３２シリアルポートを接続できる。ソリッドステートリレー２７が、切り換えられた電力ソケット２５、２６への電力の供給を制御する。ソリッドステートリレー２７を切り換えるための信号は、マイクロ制御装置２４からトランジスタバッファ２８を介して提供される。スイッチ３３は、スイッチの作動時にマイクロ制御装置２４の割り込み入力５３をアースするために設けられている。マイクロ制御装置のソフトウェアが、デスクトップ型コンピュータが消費する電流／電力を監視し、電力ソケット２５及び２６を制御する。

マイクロ制御装置は、デスクトップ型コンピュータの待機モード及びフルオフモードと対応する電力レベルを自動的に検出し、確立しようとする。活動記録性能（ｈｉｓｔｒｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）に基づき、マイクロプロセッサ内のソフトウェアが、いずれの電力レベルがデスクトップ型コンピュータの待機モード及び遮断モードと対応するのかを確認し、これらの値をｅ−ｐｒｏｍ内に記憶する。待機モードについての閾値を越えたとき、出力２６が賦勢され、オンモードについての電力閾値を越えたとき、両ソケット２５及び２６を賦勢する。

これらの自動的に決定された値を上書きできる。これは、「学習」スイッチ１０６を押して装置を学習モードにした後、デスクトップ型コンピュータを待機状態にすることによって行われる。次いで、スイッチ１０６を再び押す。このときにデスクトップ型コンピュータが消費している電力値を計測し、この値を待機閾値として記憶する。次いで、ＰＣのスイッチをオフにし、スイッチ１０６を再び押す。マイクロ制御装置は、電流／電力のこの新たなレベルを、メインコンピュータがオフであることを示す閾値として記憶する。

デスクトップ型コンピュータの電力消費は、マイクロ制御装置の入力５１１及び５２に適用された電圧信号及び電流信号を受け取り、対応するサンプルを増倍し、関連した計算を計算力に適用することによって計算される。この電力計測値は、デスクトップ型コンピュータの電力消費を、簡単な電流計測よりも遥かに正確な表示を提供する。これは、電流と電圧との間の位相のずれ並びに波形を考慮に入れるためである。

図４は、本発明の別の実施例を示す。この回路は、図３の回路と同様の方法で作動する。図３の回路と異なるところを以下に説明する。

幾つかの状況では、使用者は、コンピュータをオフにしたときにコンピュータ並びに周辺装置から電力を引き出すことを必要とする。これは、最新のコンピュータの電力供給がソフトウェアによって切り換えられ、スイッチをオフにせよと指令された場合でも、コンピュータが少量の電力を取り込み続けるためである。別の態様では、使用者によって、コンピュータが幹線電力供給から遮断されていることを知っている場合、これは単なる気休めである。

この実施例では、アンスイッチト電力ソケット９の代わりに電力ソケット５１１が設けられており、このソケットへの電力供給は、マイクロプロセッサ２４によってソリッドステートリレー５１２を介して制御される。これは、コンピュータが停止されたことをマイクロプロセッサが検出したとき、ソケット５１１並びにソケット２５及び２６から電力をなくすように作動する。

これが行われた場合、コンピュータのオン／オフスイッチは無効になる。これは、コンピュータが接続されたソケット５１１に電力がないためである。ＰＣをオンにするためには、割り込みスイッチ３３を押すことによって電力を電力ソケット５１１に短時間（この場合には１０秒）に亘って供給する。この時間中にＰＣのスイッチがオンになった場合、電流がソケット５１１を通して取り込まれ始め、電力制御装置が作動でき、電力をソケット５１１、２５、及び２６に適切に供給する。

この電力の完全遮断が起こることを望まない使用者もいる。従って、２つの作動モードを可能にするファームウェアが提供される。一方のモードでは、スイッチ５１２は上文中に説明したように作動する。第２モードでは、スイッチ５１２は常にオンであり、装置は図３の回路と同様の挙動を示す。マイクロプロセッサ２４用のファームウェアにより、割り込みスイッチ３３を使用し、使用されるべきいずれかのモードと通信する。割り込みスイッチを主電力制御装置から遠くに配置できるようにするため、割り込み延長ソケット５１７が設けられている。

図４の回路に示すように、電流感知抵抗器８の代わりに変流器５１０を使用してもよい。これには、電流感知信号が幹線電圧から電気的に遮断されるという利点がある。これにより、電流信号調整増幅器に対する必要がなくなる。

更に、電力供給変圧器３に接続された幹線電圧センサ５１６を設けることによって、差動増幅器１５をなくす。この幹線電圧センサは、図３の実施例について説明したのと同様の調整回路１６に幹線電圧信号を提供する。

マイクロプロセッサ２４の出力を使用し、発光ダイオード５０２を駆動し、装置の作動状態を示す。状態メッセージをオペレータに伝えることができるようにするため、更に、マイクロプロセッサ２４による制御を受けるブザー５０４が設けられている。

ファームウェアのアップグレードを受け入れることができるようにするプログラムモードに入らなければならない信号をマイクロプロセッサに提供するスイッチ５０３が設けられている。変流器５１０からの信号が、電流信号増幅器５１３に適用される。この増幅器のゲインは、マイクロプロセッサ２４によって、制御ライン５１４を使用して、選択された抵抗器５１５を増幅器のアース経路に接続することによって、制御される。

最も実際的であり且つ好ましい実施例であると考えられる実施例と関連して本発明を図示し且つ説明したが、本発明の範囲内での逸脱が可能であると考えられる。本発明は、以上説明した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲の全範囲によるものであり、任意の及び全ての等価の装置を含む。

図１は、本発明の１実施例の概略図である。 図２は、本発明の実施例の主機能ブロックを示すブロックダイヤグラムである。 図３は、本発明の１実施例の回路図である。 図４は、本発明の別の実施例の回路図である。

符号の説明

１００ ボックス
１０１ 電力コード
１０２ 電力ソケット
１０３ 電気ソケット
１０４ 電力ソケット
１０５ 接続ポート
１０６ 学習スイッチ
１０７ 電力ボード
１０８ 電力ボード
１０９ モデム
１１２ プリンター
１１３ 電気スタンド

Claims (14)

1. 複数の電気装置を単一の幹線供給電気ソケットから賦勢できるようにするための電力供給制御装置において、
   複数の被制御電気ソケットと、
   幹線供給電気ソケットに接続されるようになった単一の電気入力と、
   前記供給電気ソケットから前記被制御電気ソケットの各々までの電気供給を、主電気装置の状態に応じて接続するようになったスイッチ手段と、
   前記主電気装置の機能状態を検出するようになった状態センサとが設けられており、
   前記センサは、前記主電気装置の少なくとも三つの機能状態を区別するようになっており,
   前記主装置の前記少なくとも三つの機能状態には、オフ、待機、及びフルオンが含まれる、電力供給制御装置。
2. 請求項１に記載の電力供給制御装置において、
   前記状態センサは、前記主装置の電力消費値を感知し、この値の閾値レベルを使用して前記主装置の状態を決定するようになっている、電力供給制御装置。
3. 請求項１に記載の電力供給制御装置において、
   前記状態センサは、前記主装置への電流の値を感知し、この値の閾値レベルを使用して前記主装置の状態を決定するようになっている、電力供給制御装置。
4. 請求項１に記載の電力供給制御装置において、
   前記状態センサは、前記主装置から、その実際の機能状態又は所期の機能状態を示すデジタル情報を受け取るようになっている、電力供給制御装置。
5. 請求項１に記載の電力供給制御装置において、
   前記状態センサは、前記主装置の状態を決定するため、前記主装置の任意のポートの状態を監視するようになっている、電力供給制御装置。
6. 請求項５に記載の電力供給制御装置において、
   前記ポートはシリアルポートである、電力供給制御装置。
7. 請求項５に記載の電力供給制御装置において、
   前記ポートはパラレルポートである、電力供給制御装置。
8. 請求項５に記載の電力供給制御装置において、
   前記ポートはＵＳＢポートである、電力供給制御装置。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
   前記少なくとも一つの被制御電流ソケットは、主電気装置がオフ状態にあることを前記状態センサが表示しているとき、電力を供給し続ける、電力供給制御装置。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
    前記少なくとも一つの被制御電流ソケットは、主電気装置が待機状態にあることを前記状態センサが表示しているとき、電力を供給し続ける、電力供給制御装置。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
    前記少なくとも一つの被制御電流ソケットは、前記状態センサが、前記主電気装置が待機状態にあることを表示している場合には電気供給を行わないが、前記状態センサが、前記主電気装置がオン状態にあることを表示している場合には電気供給を行うように制御される、電力供給制御装置。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
    前記状態センサは、閾値電力レベル又は閾値電流レベルを可能にするようになっており、このレベルで、前記センサは、前記主電気装置が、使用者によって設定されるべき待機モードにあることを表示する、電力供給制御装置。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
    前記状態センサは、閾値電力レベル又は閾値電流レベルを可能にするようになっており、このレベルで、前記主電気装置が、使用者によってその場で設定されるべきオンモードにあることを表示する、電力供給制御装置。
14. 請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の電力供給制御装置において、
    前記状態センサは、閾値電力レベル即ち閾値電流レベルを可能にするようになっており、このレベルで、前記センサは、前記主電気装置が、使用者によってその場で設定されるべきオフモードにあることを表示する、電力供給制御装置。

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