多方向スイッチング

建物配線において、多方向スイッチングとは、2つ以上の電気スイッチを相互接続して、複数の場所から電気負荷を制御することです。一般的な用途としては照明があり、廊下、階段、広い部屋など、複数の場所からランプを制御することが可能になります。

単極単投（SPST）スイッチである単純な照明スイッチとは対照的に、多方向スイッチングでは、1つ以上の追加接点を持つスイッチを使用し、スイッチ間には2本以上の配線が接続されます。負荷を2箇所からのみ制御する場合は、単極双投（SPDT）スイッチが使用されます。双極双投（DPDT）スイッチを使用すると、3箇所以上から制御できます。

別の設計では、低電圧リレーや電子制御装置を使用して電気負荷を切り替えることができ、場合によっては追加の電源配線が不要になる。

制御対象となる負荷は多くの場合ランプですが、多分岐スイッチングは、コンセント、扇風機、ポンプ、ヒーター、その他の電化製品など、他の電気負荷を制御するためにも使用されます。電気負荷は、常時配線されている場合もあれば、スイッチ付きコンセントに差し込まれている場合もあります。

3路スイッチと4路スイッチを使用すると、階段の上部と下部、長い廊下の両端、または広い部屋への複数の出入口など、複数の場所から照明を制御することができます。これらのスイッチは、外観上は単極単投（SPST）スイッチに似ていますが、複数の場所から回路を制御できるようにするための追加の接続端子を備えています。スイッチを切り替えると、一方の「トラベラー」端子が切断され、もう一方の端子が接続されます。

電気的に言えば、一般的な「3路」スイッチは単極双投（SPDT）スイッチです。これらのスイッチを2つ正しく接続することで、どちらかのスイッチを切り替えると、負荷の状態がオフからオン、またはその逆に切り替わります。スイッチは、オフのときは同じ向き、オンのときは異なる向きになるように配置できます。

「4方向」（中間）スイッチは、入力と出力の接続を反転させるように製造時に内部配線された、専用設計の双極双投（DPDT）スイッチで、外部端子は4つのみです。このスイッチには、2組の「トラベラー」端子があり、これらを直結するか、交差（転置または入れ替え）させて接続します。ただし、中間スイッチは、通常の（6端子）DPDTスイッチに適切な外部配線を追加するか、別のDPDTリレーを使用することによっても実現できます。

1つ以上の4方向（中間）スイッチを直列に接続し、両端に3方向スイッチを接続することで、負荷を3か所以上から制御できます。いずれかのスイッチを切り替えると、負荷の状態がオフからオン、またはオンからオフに切り替わります。

負荷を2か所からオン/オフする場合（例えば、階段の両端から照明をオン/オフする場合）、2つのSPDTスイッチが必要です。これを実現するための配線方法はいくつかあります。

カーターシステム

カーター方式（シカゴ方式とも呼ばれる）は、初期のノブアンドチューブ配線の時代に三路スイッチを配線する方法でした。この現在では廃止された配線方法は、1923年以来、米国国家電気規程によって禁止されています^{[ 3 ]}。特定の状況下では依然として許可されている新しいノブアンドチューブ設備でも同様です。この配線システムは、古い「既存設備」の電気設備でまだ見られることがあります。

カーター方式では、入力される活線（通電線）と中性線が両方の三路スイッチのトラベラーネジに接続され、ランプは2つのスイッチの共通ネジの間に接続されていました。両方のスイッチが活線側または中性線側に切り替えられるとランプは消灯したままでしたが、反対の位置に切り替えられるとランプが点灯しました。この方式の利点は、両方のスイッチに活線と中性線があるため、各スイッチからランプへの配線が1本だけで済むことでした。

この方式の大きな問題点は、4つのスイッチ組み合わせのうち2つでソケットの筐体が通電状態となり、電球交換時に感電の危険性が生じることです。ランプが消灯している組み合わせのうち1つでは、ソケットの両端が通電状態になります。また、電球が点灯している組み合わせのうち1つでは、中央のコネクタが接地され、筐体が通電状態となるため、電球が「逆向き」に通電状態となり、切れた電球も同様に筐体が通電状態になります。そのため、エジソンネジ式ランプを使用する現代の建築配線では、この方式は禁止されています。

2箇所を超える接続箇所の場合、相互接続線のうち2本を中間スイッチに通し、配線で接続線を入れ替える必要があります。中間スイッチはいくつでも挿入できるため、接続箇所の数も無制限です。この場合、スイッチのシーケンスに沿って2本の配線が必要になります。

旅行者システム

3つのスイッチを使用する場合、スイッチの位置の組み合わせは8通りあります。ライトが点灯している状態が4通り、消灯している状態が4通りです。（これらの図では、アメリカの電気配線用語を使用しています。）

前述のように、上記の回路は、3方向スイッチの間に複数の4方向スイッチを使用することで拡張でき、スイッチング機能を任意の数の場所に拡張できます。

低電圧制御回路を備えたリレーをベースとしたシステムでは、任意の数の箇所から照明負荷への電力供給を切り替えることができます。各負荷にはラッチングリレーが使用され、建物への電力供給が中断された場合でも、機械的にオンまたはオフの状態を維持します。主電源はリレーを介して負荷に配線されます。

スイッチに主電源電圧を供給する代わりに、低電圧（通常は24V AC）をリモートのモーメンタリスイッチまたはロッカースイッチに接続します。モーメンタリスイッチは通常、（ON）-OFF-（ON）の構成でSPDT接点を備えています。スイッチアクチュエータを一方の方向に押すとリレー接点が閉じ、反対方向に押すとリレー接点が開きます。必要に応じて、複数の場所に任意の数のロッカースイッチを並列に配線できます。オプションでマスターコントロールを追加すれば、タイマーまたはコンピュータの制御下で施設内のすべての照明を同時にオン/オフできます。

1960年代に一時的に人気を博したものの、リレー式低電圧システムの住宅利用は現在では稀になっている。新規設置用の機器は電気機器販売店では一般的に取り扱われていないが、既存設備のメンテナンス用部品は依然として入手可能である。

2012年現在、住宅や商業施設における多分岐スイッチングは、電力線信号伝送技術や無線信号伝送技術を用いて導入されることが増えています。これには、1970年代から利用可能なX10システムや、 InsteonやZ-Waveといった最新の有線/無線ハイブリッドシステムが含まれます。これは、既存の配線に多分岐回路を後付けする場合に特に有効で、多くの場合、壁に穴を開けて新しい配線を通す必要がなくなります。

遠隔制御システムは、安全性、セキュリティ、省エネルギーの向上を目的として、半自動制御による照明システムの一部として、商業ビルでますます広く利用されるようになっている。