JP2001237683A - プッシュスイッチを備える電子スイッチ - Google Patents

プッシュスイッチを備える電子スイッチ

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JP2001237683A
JP2001237683A JP2000047549A JP2000047549A JP2001237683A JP 2001237683 A JP2001237683 A JP 2001237683A JP 2000047549 A JP2000047549 A JP 2000047549A JP 2000047549 A JP2000047549 A JP 2000047549A JP 2001237683 A JP2001237683 A JP 2001237683A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プッシュスイッチがチャタリングを起こして
も、スイッチング素子のチャタリングを防止する。 【解決手段】 電子スイッチは、プッシュスイッチ2と
フリップフロップ回路1とスイッチング素子3を備え
る。フリップフロップ回路1の入力端子11は、第2分
圧抵抗R2を介して電源の−側に、直列に接続したプッ
シュスイッチ2と第1分圧抵抗R1を介して電源の+側
に接続している。第1分圧抵抗R1に第1分圧コンデン
サーC1を、第2分圧抵抗R2に第2分圧コンデンサー
C2を並列に接続している。フリップフロップ回路1は
制御端子14を有し、制御端子14が”H”のときに立
上電圧が入力されると出力を”H”に切り換え、”L”
のときに立上電圧が入力されると出力を”L”に切り換
える。制御端子14は、積分コンデンサーC3を介して
電源の−側に、積分抵抗R3を介して反転出力端子13
に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プッシュスイッチ
を操作して、トランジスターやFET等のスイッチング
素子をオンオフに切り換える電子スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】プッシュスイッチを操作してスイッチン
グ素子をオンオフに切り換える電子スイッチを図1に示
す。この電子スイッチは、接点を摺動してオンオフに切
り換えるスライドスイッチに比較して、接触不良を少な
くできる特長がある。また、スライドスイッチに比較し
てプッシュスイッチの構造を簡単にできる特長がある。
【0003】図1に示す電子スイッチは、プッシュスイ
ッチ2をフリップフロップ回路1の入力端子11に接続
し、フリップフロップ回路1の出力端子12をスイッチ
ング素子3に接続している。フリップフロップ回路1
は、入力端子11に立上電圧が入力されると、出力を”
H”と”L”に切り換えて反転させる。プッシュスイッ
チ2は、押したときに立上電圧をフリップフロップ回路
1に入力する。スイッチング素子3は、フリップフロッ
プ回路1から”H”が入力されるとオン、”L”が入力
されるとオフになる。したがって、この図の電子スイッ
チは、プッシュスイッチ2を押す毎に、交互にフリップ
フロップ回路1の出力が”H”と”L”に反転して、ス
イッチング素子3をオンオフに切り換える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図1の電子スイッチ
は、負荷電流をスイッチング素子3でオンオフするの
で、スイッチング素子3の接触不良を皆無にできるが、
プッシュスイッチ2がチャタリングを起こすと、スイッ
チング素子3もチャタリングを起こして、短時間でオン
オフに切り替わる欠点がある。スイッチング素子のチャ
タリングは、たとえば、フリップフロップ回路の入力側
にシュミットトリガー回路等を接続し、あるいは、一定
期間は入力を無視するタイマー回路を接続して防止でき
る。しかしながら、この構造にすると回路が複雑で高価
になる欠点がある。
【0005】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、たとえプッシュスイッチがチャタリングを起こして
も、スイッチング素子のチャタリングを防止できるプッ
シュスイッチを備える電子スイッチを提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のプッシュスイッ
チを備える電子スイッチは、プッシュスイッチ2と、こ
のプッシュスイッチ2を入力端子11に接続しているフ
リップフロップ回路1と、フリップフロップ回路1の出
力でオンオフに制御されるスイッチング素子3を備え
る。さらに、電子スイッチは、フリップフロップ回路1
が、プッシュスイッチ2から入力される立上電圧を検出
して出力を反転し、フリップフロップ回路1の出力でス
イッチング素子3をオンオフに切り換えるようにしてい
る。
【0007】さらに、電子スイッチは、以下の全ての構
成を有することを特徴としている。 (a) フリップフロップ回路1の入力端子11は、第
2分圧抵抗R2を介して電源の−側に接続され、互いに
直列に接続しているプッシュスイッチ2と第1分圧抵抗
R1を介して電源の+側に接続している。 (b) 第1分圧抵抗R1は第2分圧抵抗R2よりも大
きく、第1分圧抵抗R1と第2分圧抵抗R2の抵抗比
は、入力端子11に入力される電圧が、ローレベルしき
い値よりも低くなるように設定している。 (c) 第1分圧抵抗R1は、第1分圧コンデンサーC
1を並列に接続している。 (d) 第2分圧抵抗R2は、第2分圧コンデンサーC
2を並列に接続している。 (e) 第1分圧コンデンサーC1は、第2分圧コンデ
ンサーC2の静電容量よりも大きい。 (f) フリップフロップ回路1は、制御端子14を有
する。 (g) フリップフロップ回路1は、制御端子14を”
H”とするときに入力端子11に立上電圧が入力される
と出力を”H”に切り換え、”L”のときに入力端子1
1に立上電圧が入力されると出力を”L”に切り換え
る。 (h) 制御端子14は、積分コンデンサーC3を介し
て電源の−側に、積分抵抗R3を介して反転出力端子1
3に接続している。
【0008】さらに、本発明のプッシュスイッチを備え
る電子スイッチは、好ましくは、第1分圧抵抗R1の抵
抗値を、第2分圧抵抗R2の抵抗値の10倍以上とす
る。
【0009】さらにまた、本発明のプッシュスイッチを
備える電子スイッチは、好ましくは、第1分圧コンデン
サーC1の静電容量を、第2分圧コンデンサーC2の静
電容量の10倍以上とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための電子スイッチを例示する
ものであって、本発明は電子スイッチを以下のものに特
定しない。
【0011】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。
【0012】図2は、電子スイッチを備える電気かみそ
りの回路図を示す。この図は電気かみそりの回路図を示
すが、本発明の電子スイッチは、用途を電気かみそりに
は特定しない。図の電気かみそりは、電子スイッチでモ
ーター4をオンオフに切り換える。モーター4は、電子
スイッチのスイッチング素子3を介して電池5に接続し
ている。電池5は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カ
ドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、
あるいは、充電できない乾電池である。
【0013】電子スイッチは、プッシュスイッチ2と、
このプッシュスイッチ2を入力端子11に接続している
フリップフロップ回路1と、フリップフロップ回路1の
出力でオンオフに制御されるスイッチング素子3と、フ
リップフロップ回路1をリセットするリセット回路6と
を備える。
【0014】プッシュスイッチ2は、押したときにオ
ン、離すとオフに復帰するスイッチである。このスイッ
チは、スライドスイッチのようにオン位置とオフ位置に
保持されることはなく、押したときにのみオンとなる。
プッシュスイッチ2は、第1分圧抵抗R1を介して電源
の+側に接続しているので、これが押されてオンになる
と、フリップフロップ回路1の入力端子11に立上電圧
を入力する。
【0015】フリップフロップ回路1は、プッシュスイ
ッチ2に接続される入力端子11と、スイッチング素子
3に接続される出力端子12と、出力端子12に対して
反転する信号を出力する反転出力端子13と、反転出力
端子13に積分抵抗R3を介して接続される制御端子1
4と、リセット信号を入力するリセット端子15と、電
源の+側に接続される電源端子16と、電源の−側に接
続される−端子17とを備える。
【0016】フリップフロップ回路1の動作を図3の表
で示す。この表に示すように、フリップフロップ回路1
は、制御端子14を”H”とする状態で、入力端子11
に立上電圧が入力されると出力端子12を”L”から”
H”に切り換える。また、制御端子14を”L”とする
状態で、入力端子11に立上電圧が入力されると出力端
子12を”H”から”L”に切り換える。フリップフロ
ップ回路1は、入力端子11に入力される立上電圧を検
出して出力を反転させるので、表に示すように、入力端
子11の電圧が低下するときには、出力を反転させな
い。
【0017】フリップフロップ回路1は、リセット端子
15にリセット信号が入力されるとき、制御端子14や
入力端子11の信号には関係なく、出力端子12を強制
的に”L”にリセットする。
【0018】スイッチング素子3は、フリップフロップ
回路1の出力でオンオフに切り換えられる。図の電子ス
イッチは、スイッチング素子3にトランジスターを使用
して、トランジスターのベースをフリップフロップ回路
1の出力端子12に接続している。スイッチング素子に
はFETも使用できる。FETのスイッチング素子は、
ゲートをフリップフロップ回路の出力端子に接続する。
【0019】スイッチング素子3は、ベースやゲート
に”H”が入力されるとオンになり、”L”が入力され
るとオフになる。図の電気かみそりは、スイッチング素
子3をオンにしてモーター4を回転し、オフにしてモー
ター4の回転を停止させる。したがって、スイッチング
素子3は、モーター4と電池5との間に直列に接続され
る。
【0020】フリップフロップ回路1は、入力端子11
を、第2分圧抵抗R2を介して電源の−側に接続してい
る。さらに、入力端子11は、直列に接続しているプッ
シュスイッチ2と第1分圧抵抗R1を介して電源の+側
に接続している。第1分圧抵抗R1と第2分圧抵抗R2
は、電源電圧を分割して入力端子11に入力する。
【0021】図4は、フリップフロップ回路1の各々の
端子の電圧を示している。この図に示すように、フリッ
プフロップ回路1の入力端子11は、第1分圧抵抗R1
と第2分圧抵抗R2とで分圧された抵抗分圧電圧が入力
される。ただし、入力端子11の電圧が抵抗分圧電圧と
なるのは、プッシュスイッチ2を押して充分に時間が経
過した後である。プッシュスイッチ2を押した瞬間の入
力端子11の電圧は、第1分圧コンデンサーC1と第2
分圧コンデンサーC2の静電容量の比率で決定される。
【0022】抵抗分圧電圧を充分に低くするために、第
1分圧抵抗R1を第2分圧抵抗R2よりも大きくする。
抵抗分圧電圧が、電源電圧と、R2/(R1+R2)の
積で特定されるからである。したがって、抵抗分圧電圧
は、第1分圧抵抗R1と第2分圧抵抗R2の抵抗比で特
定される。抵抗分圧電圧が、入力端子11のローレベル
しきい値よりも充分に低く、たとえば、ローレベルしき
い値電圧の70%以下、好ましくは60%以下、最適に
は約50%の電圧となるように、第1分圧抵抗R1と第
2分圧抵抗R2の分圧比を特定する。たとえば、第1分
圧抵抗R1の抵抗値を第2分圧抵抗R2の約10倍に大
きくして、抵抗分圧電圧をローレベルしきい値よりも充
分に低くできる。
【0023】抵抗分圧電圧をローレベルしきい値電圧よ
りも充分に低くすると、プッシュスイッチ2を離すとき
に、プッシュスイッチ2がチャタリングして入力端子1
1の電圧が変動しても、スイッチング素子3がチャタリ
ングすることはない。それは、入力端子11の電圧がロ
ーレベルしきい値よりも低い電圧で変化して、立上電圧
を無視して、フリップフロップ回路1の反転が阻止され
るからである。したがって、この回路は、プッシュスイ
ッチ2を離すときにチャタリングしても、フリップフロ
ップ回路1は反転せず、スイッチング素子3はチャタリ
ングすることがない。
【0024】ただ、抵抗分圧電圧をローレベルしきい値
よりも低くすると、プッシュスイッチ2を押したとき
に、抵抗で分圧して入力される電圧では、フリップフロ
ップ回路1を反転できなくなる。入力端子11に、ロー
レベルしきい値よりも高い電圧を入力して、フリップフ
ロップ回路1を反転するために、第1分圧抵抗R1に第
1分圧コンデンサーC1を並列に接続し、第2分圧抵抗
R2には第2分圧コンデンサーC2を並列に接続してい
る。プッシュスイッチ2を押した瞬間に、入力端子11
に入力されるピーク電圧を高くするために、第1分圧コ
ンデンサーC1の静電容量を第2分圧コンデンサーC2
の静電容量よりも大きくしている。
【0025】静電容量を小さくしている第2分圧抵抗R
2は、プッシュスイッチ2を押した瞬間に充電されて入
力端子11のピーク電圧まで高くする。プッシュスイッ
チ2を押した瞬間に入力端子11に入力されるピーク電
圧は、電源電圧とC2/(C1+C2)の積にほぼ等し
くなる。ピーク電圧が、ローレベルしきい値に比較して
充分に高くなるように、第1分圧コンデンサーC1と第
2分圧コンデンサーC2の静電容量を決定する。たとえ
ば、第1分圧コンデンサーC1の静電容量を第2分圧コ
ンデンサーC2の静電容量の10倍にして、ピーク電圧
をローレベルしきい値に比較して充分に高い電圧とする
ことができる。
【0026】さらに、フリップフロップ回路1は、プッ
シュスイッチ2を押した瞬間に発生するチャタリングも
防止するために、制御端子14に積分コンデンサーC3
と積分抵抗R3を接続している。積分コンデンサーC3
は、制御端子14と電源の−側であるアースとの間に、
積分抵抗R3は、制御端子14と反転出力端子13との
間に接続している。
【0027】積分コンデンサーC3と積分抵抗R3を接
続している制御端子14の波形を図4に示している。こ
の図に示すように、制御端子14の電圧は、プッシュス
イッチ2を押した瞬間に”H”と”L”に変化しない
で、ゆっくりと遅れて変化する。制御端子14の電圧が
遅れて変化する遅延時間は、積分コンデンサーC3の静
電容量を大きくし、また、積分抵抗R3の抵抗値を大き
くして大きくなる。フリップフロップ回路1は、制御端
子14の電圧がローレベルしきい値よりも低くなるまで
は、出力端子12を”H”から”L”に切り換えでき
ず、また、制御端子14の電圧がハイレベルしきい値よ
りも高くなるまでは、出力端子12を”L”から”H”
に切り換えできない。
【0028】したがって、プッシュスイッチ2を押した
瞬間から、制御端子14の電圧がローレベルしきい値よ
りも低く低下し、あるいはハイレベルしきい値よりも高
く上昇するまでのキャンセル期間は、プッシュスイッチ
2から入力端子11に入力される信号が無視される。プ
ッシュスイッチ2を押した瞬間に発生するチャタリング
を有効に阻止できるように、キャンセル期間が決定され
る。
【0029】以上の電子スイッチは、プッシュスイッチ
2を1回押すとスイッチング素子3がオンになってモー
ター4が始動し、プッシュスイッチ2をもう1回押すと
スイッチング素子3がオフになってモーター4の回転が
停止し、さらに、プッシュスイッチ2を押す毎に、スイ
ッチング素子3がオンオフに切り換えられて、モーター
4は回転と停止を繰り返す。
【0030】この電子スイッチは以下の動作をする。 電池5を回路に接続すると、リセット回路6がフリ
ップフロップ回路1をパワーオンリセットする。この状
態で、フリップフロップ回路1は、出力端子12を”
L”、反転出力端子13を”H”、制御端子14は”
L”となる。出力端子12が”L”であるので、スイッ
チング素子3はオフ状態となる。
【0031】 この状態で、プッシュスイッチ2をオ
ンすると、フリップフロップ回路1の入力端子11に立
上電圧が印加される。この立上電圧は、フリップフロッ
プ回路1をトリガーして、出力端子12を”H”とし、
この”H”信号がスイッチング素子3をオンに切り換え
る。オンのスイッチング素子3は、負荷電流を通電させ
てモーター4を回転させる。このとき、反転出力端子1
3は”L”となり、制御端子14は”H”となる。
【0032】 次に、もう一度プッシュスイッチ2を
オンにすると、フリップフロップ回路1の入力端子11
に立上電圧が入力される。立上電圧は、フリップフロッ
プ回路1をトリガして、出力端子12を”H”から”
L”に切り換える。出力端子12の”L”信号は、スイ
ッチング素子3をオフにして、モーター4の回転を停止
させる。
【0033】、、、・・・の動作を繰り返し、
フリップフロップ回路1の出力は、”H”と”L”に交
互に切り換えられ、スイッチング素子3がオンオフに切
り換えられて、モーター4は運転と停止を繰り返す。
【0034】モーター4を運転しているときに、電池電
圧が低下すると、リセット回路6がフリップフロップ回
路1のリセット端子15にリセット信号を入力する。こ
の信号で、フリップフロップ回路1はリセットされて、
出力端子12を”L”に切り換え、スイッチング素子3
をオフにしてモーター4の運転を停止させる。
【0035】プッシュスイッチ2がチャタリングする
と、以下の動作をしてスイッチング素子3のチャタリン
グは防止される。
【0036】 プッシュスイッチ2を押す瞬間のチャ
タリングに対する誤動作防止 フリップフロップ回路1の制御端子14は、反転出力端
子13から信号が入力されるが、積分抵抗R3と積分コ
ンデンサーC3を接続しているので、制御端子14に入
力される波形は、図3に示すように、ゆっくりと立ち上
がり、あるいは、ゆっくりと低下する。フリップフロッ
プ回路1は、制御端子14の電圧が、ローレベルしきい
値まで低下し、あるいはハイレベルしきい値まで上昇す
るまでは、入力端子11の入力信号がキャンセルされ
る。このため、制御端子14の電圧が、ローレベルしき
い値まで低下し、あるいは、ハイレベルしきい値に上昇
するまでの間に、プッシュスイッチ2がチャタリングを
起こしても、フリップフロップ回路1は出力を反転せ
ず、スイッチング素子3をオンオフに切り換えない。こ
のため、スイッチング素子3がチャタリングすることは
ない。
【0037】 プッシュスイッチ2を離す瞬間のチャ
タリングに対する誤動作防止 プッシュスイッチ2を押したとき、第1分圧コンデンサ
ーC1の静電容量が、第2分圧コンデンサーC2の静電
容量よりも大きいので、第2分圧コンデンサーC2は第
1分圧コンデンサーC1より早く充電される。このた
め、フリップフロップ回路1の入力端子11は、プッシ
ュスイッチ2を押した瞬間には、ほぼ電源電圧が印加さ
れる。その後、第1分圧コンデンサーC1が充電される
にしたがって、フリップフロップ回路1の入力端子11
の電圧は次第に低下し、第1分圧コンデンサーC1が完
全に充電されると、入力端子11の電圧は、電源電圧と
R2/(R1+R2)の積となる抵抗分圧電圧まで低下
する。抵抗分圧電圧は、ローレベルしきい値よりも低く
しているので、この間に、プッシュスイッチ2がチャタ
リングしても、入力端子11の電圧がローレベルしきい
値よりも高くなることがなく、プッシュスイッチ2のチ
ャタリングは無視される。
【0038】
【発明の効果】本発明の電子スイッチは、たとえプッシ
ュスイッチがチャタリングを起こしても、スイッチング
素子のチャタリングを防止できる特長がある。それは、
本発明の電子スイッチが、フリップフロップ回路の入力
端子を、第2分圧抵抗を介して電源の−側に、直列に接
続したプッシュスイッチと第1分圧抵抗を介して電源の
+側に接続すると共に、第1分圧抵抗に第1分圧コンデ
ンサーを、第2分圧抵抗に第2分圧コンデンサーを並列
に接続しており、さらに、フリップフロップ回路の制御
端子を、積分コンデンサーを介して電源の−側に、積分
抵抗を介して反転出力端子に接続する独特の回路構成と
しているからである。
【0039】この電子スイッチは、プッシュスイッチを
離すときに、プッシュスイッチがチャタリングして入力
端子の電圧が変動しても、入力端子の電圧が低い電圧で
変化するので、立上電圧を無視して、フリップフロップ
回路の反転が阻止される。さらに、この電子スイッチ
は、図4に示すように、制御端子の電圧が、プッシュス
イッチを押した瞬間に急に変化することなく、ゆっくり
と遅れて変化する。このため、プッシュスイッチを押す
ときに、プッシュスイッチがチャタリングしても、出力
端子が切り換えられることがない。したがって、本発明
の電子スイッチは、プッシュスイッチがチャタリングを
起こしても、スイッチング素子のチャタリングを確実に
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電子スイッチの回路図
【図2】本発明の実施例のプッシュスイッチを備える電
子スイッチの回路図
【図3】フリップフロップ回路の動作を示す表
【図4】フリップフロップ回路の各々の端子の電圧を示
すタイミングチャート図
【符号の説明】
1…フリップフロップ回路 2…プッシュスイッチ 3…スイッチング素子 4…モーター 5…電池 6…リセット回路 11…入力端子 12…出力端子 13…反転出力端子 14…制御端子 15…リセット端子 16…電源端子 17…−端子 R1…第1分圧抵抗 R2…第2分圧抵抗 R3…積分抵抗 C1…第1分圧コンデンサー C2…第2分圧コンデンサー C3…積分コンデンサー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プッシュスイッチ(2)と、このプッシュ
    スイッチ(2)を入力端子(11)に接続しているフリップフ
    ロップ回路(1)と、フリップフロップ回路(1)の出力でオ
    ンオフに制御されるスイッチング素子(3)を備え、 フリップフロップ回路(1)が、プッシュスイッチ(2)から
    入力される立上電圧を検出して出力を反転し、フリップ
    フロップ回路(1)の出力でスイッチング素子(3)をオンオ
    フに切り換えるようにしてなる電子スイッチにおいて、
    以下の全ての構成を有することを特徴とするプッシュス
    イッチを備える電子スイッチ。 (a) フリップフロップ回路(1)の入力端子(11)は、
    第2分圧抵抗(R2)を介して電源の−側に接続され、互い
    に直列に接続しているプッシュスイッチ(2)と第1分圧
    抵抗(R1)を介して電源の+側に接続している。 (b) 第1分圧抵抗(R1)は第2分圧抵抗(R2)よりも大
    きく、第1分圧抵抗(R1)と第2分圧抵抗(R2)の抵抗比
    は、入力端子(11)に入力される電圧が、ローレベルしき
    い値よりも低くなるように設定している。 (c) 第1分圧抵抗(R1)は、第1分圧コンデンサー(C
    1)を並列に接続している。 (d) 第2分圧抵抗(R2)は、第2分圧コンデンサー(C
    2)を並列に接続している。 (e) 第1分圧コンデンサー(C1)は、第2分圧コンデ
    ンサー(C2)の静電容量よりも大きい。 (f) フリップフロップ回路(1)は、制御端子(14)を
    有する。 (g) フリップフロップ回路(1)は、制御端子(14)
    を”H”とするときに入力端子(11)に立上電圧が入力さ
    れると出力を”H”に切り換え、”L”のときに入力端
    子(11)に立上電圧が入力されると出力を”L”に切り換
    える。 (h) 制御端子(14)は、積分コンデンサー(C3)を介し
    て電源の−側に、積分抵抗(R3)を介して反転出力端子(1
    3)に接続している。
  2. 【請求項2】 第1分圧抵抗(R1)の抵抗値が、第2分圧
    抵抗(R2)の抵抗値の10倍以上である請求項1に記載さ
    れるプッシュスイッチを備える電子スイッチ。
  3. 【請求項3】 第1分圧コンデンサー(C1)の静電容量
    が、第2分圧コンデンサー(C2)の静電容量の10倍以上
    である請求項1に記載されるプッシュスイッチを備える
    電子スイッチ。
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