JP2006220548A - 多段切り換え設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポテンショメータにおいて多段設定を実現する。
【解決手段】 製品固体ごとにポテンショメータのタブの移動量に対するポテンショ電圧を測定する。そして、ポテンショメータを構成する部品のガタ等による移動量のばらつき（Ｔ１）と、ポテンショメータに用いられる抵抗体の抵抗値のばらつき（Ｔ２）と、により、各段数に対応するポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３を導く。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポテンショメータの切り換え段数を設定する多段切り換え設定方法に関するものである。

一般に、ポテンショメータを用いて機器の出力をコントロールする電子装置が知られている。ポテンショメータはいわゆる可変抵抗器であり、可変抵抗器の抵抗値を例えばダイヤル式タブやスライド式タブで変化させることで、エアコンの風量やラジオの音量等を設定できるようになっている。

このようなポテンショメータを備えた電子装置において、従来では、以下のようにして多段切り換え設定がなされている。図４は、従来のポテンショメータの段数とポテンショ電圧Ｐｔとの相関関係を示した図である。まず、ポテンショメータを構成する部品を用意する。この構成部品のうち、抵抗体の抵抗値の公差（ばらつき）Ｔ５をあらかじめ求めておく。抵抗体の抵抗値のばらつきとは、全製品に使用されるすべての抵抗体の抵抗値のばらつきを指す。

一方、タブの移動量（つまり段数）においては、ポテンショメータを構成する部品のガタによって各段数に移動量の公差Ｔ６が生じることがわかっている。したがって、図４に示されるように、公差Ｔ５、Ｔ６によって、斜線部で囲まれた範囲Ｓからポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ７が決まる。

そして、各段数に対するポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ７のデータを電子装置に記憶する。これにより、ユーザによってポテンショメータが操作されると、ポテンショメータのタブの移動量に応じたポテンショ電圧Ｐｔが検出されると共に、そのポテンショ電圧Ｐｔに応じた段数のレベルで機器が制御される。

しかしながら、上記従来の技術では、製造されるすべてのポテンショメータに対して、様々な抵抗値を有する全抵抗体の抵抗値のばらつきを考慮しているため、この抵抗値の公差Ｔ５が１つの抵抗体の抵抗値の公差よりも大きくなってしまう。そして、上述のように、抵抗値の公差Ｔ５の大きさによってポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ７が決まるため、ポテンショメータにおいて切替え可能な段数が制限されてしまう。これにより、従来では、ポテンショメータの切替え可能な段数は、抵抗体の抵抗値のバラツキ、構成部品のガタ等を考慮すると５段程度が限界になっている。

なお、６段以上の多段化を実現するためには、ポテンショメータにおいて抵抗値のばらつきが小さい高精度の抵抗体を採用することや、特開平９−１９３６４６号公報に示されるようにポテンショ特性を階段状にする方法があるが、ポテンショメータを構成する部品のコストが高くなるという問題が生じてしまう。

本発明は、上記点に鑑み、ポテンショメータの多段切り換えを実現できる多段切り換え設定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、タブを保持する保持部（５１）を有し、保持部を駆動することでタブを移動させると共に、タブの移動量を計測して出力するポテンショメータ作動装置（５０）を用意する工程と、保持部にてタブをポテンショ電圧が最小となる位置から最大となる位置まで駆動し、タブの移動量とその移動量に対応するポテンショ電圧の値とをそれぞれ制御ユニットに入力し、タブの移動量とポテンショ電圧との相関関係を求める工程と、タブの移動量に対して所望の数の段数を割り振る工程と、タブの移動量において、割り振られた各段数における移動量のばらつきを公差Ｔ１とし、ポテンショメータの抵抗体の抵抗値のばらつきを公差Ｔ２とすると、タブの移動量とポテンショ電圧との相関関係から、タブの移動量の公差Ｔ１および抵抗値の公差Ｔ２から導かれるポテンショ電圧の公差を、各段数に対して求める工程と、求めた各段数に対応するポテンショ電圧の各公差を設定値として記憶装置に記憶する工程と、を有していることを特徴としている。

このように、１台の電子装置に対して、その電子装置に備えられたポテンショメータに用いられる抵抗体の抵抗値のばらつき（公差Ｔ２）のみを考慮する。これにより、１つの抵抗体の抵抗値のばらつきのみを考慮するだけで良いため、各段数に対応する移動量のばらつきから導かれるポテンショ電圧の公差を小さく設定することができる。したがって、製品固体ごとにタブの移動量とそれに対応するポテンショ電圧を測定し、それぞれの製品ごとに各段数に対応するポテンショ電圧を設定することで、ポテンショメータの多段を実現できる。

請求項２に記載の発明では、ポテンショ電圧の公差を、各段数に対して求める工程では、タブの移動量の公差Ｔ１の最小値と、その公差Ｔ１の最小値における抵抗値の公差Ｔ２の最小値と、が交わる点におけるポテンショ電圧の第１値を導く工程と、タブの移動量の公差Ｔ１の最大値と、その公差Ｔ１の最大値における抵抗値の公差Ｔ２の最大値と、が交わる点におけるポテンショ電圧の第２値を導く工程と、第２値と第１値との差をポテンショ電圧の公差として求める工程と、を含んでいることを特徴としている。

このように、各公差の最大値および最小値から、ポテンショ電圧の公差を求める。このようにして、各段数における移動量の公差に対応したポテンショ電圧を求めることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。なお、本実施形態では、限定するものではないが、電子装置を車両に搭載して使用する例について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子装置のブロック図である。図１に示されるように、電子装置は、操作パネル１０と、制御ユニット２０と、外部機器３０と、アクチュエータ４０と、を備えて構成されている。

操作パネル１０は、ユーザが例えばラジオのボリューム等を変えるためのものであり、ポテンショメータ１１を備えて構成されている。電子装置が車両に搭載される場合、操作パネル１０は例えばインストルメントパネルに設けられる。

ポテンショメータ１１は、いわゆる可変抵抗器であり、内蔵する抵抗の抵抗値（すなわちポテンショ電圧Ｐｔ）を変化させることで、例えば上記ラジオのボリュームや、エアコンの風量、ライトの明るさのコントロール等を変更できる周知のものである。このようなポテンショメータ１１として、タブを回転させて抵抗値を変化させるダイヤル式のものや、タブを左右もしくは上下に移動させて抵抗値を変化させるスライド式のものがあり、タブの移動量に応じて抵抗値が変化する。本実施形態では、ポテンショメータ１１は、例えば８段階の切り換えができるようになっている。

制御ユニット２０は、上記操作パネル１０のポテンショメータ１１によって変えられたポテンショ電圧に応じた出力をするものであり、入力Ｉ／Ｆ２１と、ＣＰＵ２２と、記憶装置２３と、通信装置２４と、出力Ｉ／Ｆ２５と、を備えて構成されている。

入力Ｉ／Ｆ２１は、操作パネル１０と制御ユニット２０とを繋ぐインターフェースである。この入力Ｉ／Ｆ２１は、例えば操作パネル１０のポテンショメータ１１に最大５Ｖの電圧を印加し、操作パネル１０のポテンショメータ１１が操作されることで変化するポテンショ電圧Ｐｔを操作パネル１０から制御ユニット２０に入力する。

ＣＰＵ２２は、上記ポテンショメータ１１の切り換え段数に応じたポテンショ電圧Ｐｔを入力すると共に、後述する記憶装置２３にアクセスすることによって、駆動する外部機器３０やアクチュエータ４０に信号を出力する処理を行う周知の演算回路である。ＣＰＵ２２は、ポテンショメータ１１の切り換え段数に応じた出力信号を通信装置２４、出力Ｉ／Ｆ２５に出力する。

記憶装置２３は、電源が供給されていない状態であってもデータを記憶し続けることができるフラッシュメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭを備えて構成されている。このような記憶装置２３には、ポテンショメータ１１の移動量に対するポテンショ電圧Ｐｔが記憶されており、どのポテンショ電圧Ｐｔがポテンショメータ１１のどの段数に対応するのかがデータとして記憶されている。

図２は、記憶装置２３に記憶されているポテンショメータ１１の段数とポテンショ電圧Ｐｔとの相関関係を示した図である。図２に示されるように、本実施形態ではポテンショメータ１１は８段階に切り換え可能になっており、それぞれの段数にそれぞれポテンショ電圧Ｐｔが設定されている。

具体的には、ポテンショメータ１１を構成する部品のガタ等により、各段において移動量に公差Ｔ１が存在する。また、ポテンショメータ１１に用いられる抵抗体の抵抗値のばらつきによって抵抗値に公差Ｔ２が存在する。これらの公差Ｔ１、Ｔ２によって、移動量の公差Ｔ１に対するポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３が導かれる。記憶装置２３には、こうして得られた各段の移動量に対応するポテンショ電圧Ｐｔが記憶されている。そして、ＣＰＵ２２のリクエストに応じて、ポテンショ電圧Ｐｔに対応する段数をＣＰＵ２２に出力する。

通信装置２４は、制御ユニット２０と外部機器３０とを例えば車内ＬＡＮで接続するためのインターフェースである。また、出力Ｉ／Ｆ２５は、アクチュエータ４０に信号を出力するためのインターフェースであり、例えばパワートランジスタで構成される。

外部機器３０は、エンジンＥＣＵ等の車両内機器であり、上記通信装置２４を介して制御ユニット２０の状態がわかるようになっている。また、外部機器３０として、後述するポテンショメータ作動装置も接続される。

アクチュエータ４０は、例えばエアコンのモータやファンなどの駆動部材である。アクチュエータ４０は、ＣＰＵ２２から出力Ｉ／Ｆ２５を介して入力された、ポテンショメータ１１の任意の段数に応じた出力信号に基づき、駆動部材を駆動する。これにより、例えば、エアコンの風量等が変化する。

以上が電子装置の構成である。続いて、図２に示されるポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３の設定方法について説明する。図３は、設定装置を用いてポテンショ電圧Ｐｔの公差を設定する様子を示したブロック構成図である。図３に示されるように、ポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３の設定にはポテンショメータ作動装置５０を用いる。

このポテンショメータ作動装置５０は、ポテンショメータ１１のタブを保持する保持部５１を有しており、この保持部５１にて操作パネル１０のポテンショメータ１１のタブを最小から最大まで駆動することで、ポテンショメータ１１のタブの移動量に対するポテンショ電圧Ｐｔを測定するものである。そして、車内ＬＡＮ６０を介してポテンショメータ作動装置５０と、制御ユニット２０の通信装置２４とが接続された状態になっており、ポテンショメータ作動装置５０にて測定されたデータが制御ユニット２０に入力されるようになっている。

次に、具体的な設定方法について述べる。以下で述べる設定方法は、制御ユニット２０のＣＰＵ２２にあらかじめ記憶されたプログラムによりなされる。

まず、ポテンショメータ作動装置５０の保持部５１にてポテンショメータ１１のタブを固定する。続いて、保持部５１を回転させて、ポテンショメータ１１のタブを最小から最大まで回転させる。この際、ポテンショメータ１１のタブの移動に応じたポテンショ電圧Ｐｔの値が操作パネル１０から入力Ｉ／Ｆ２１を介してＣＰＵ２２に入力される。また、ポテンショメータ作動装置５０の保持部５１の移動量、すなわちポテンショメータ１１のタブの移動量が、ポテンショメータ作動装置５０から車内ＬＡＮ６０、通信装置２４を介してＣＰＵ２２に入力される。これにより、ＣＰＵ２２において、図２に示されるタブの移動量とポテンショ電圧Ｐｔとの相関関係が得られる。

この後、あらかじめ定められた段数（例えば８段階）を移動量に対して割り振る。ここで、各段数においてはポテンショメータ１１を構成する部品のガタ等によりポジションのばらつきが存在する。それが、図２に示される移動量の公差Ｔ１である。また、ポテンショメータ１１に用いられる抵抗体の抵抗値のばらつき、すなわち抵抗体の公差Ｔ２が存在する。これらのことから、まず、移動量の公差Ｔ１の最小値と、その公差Ｔ１の最小値における抵抗体の公差Ｔ２の最小値と、が交わる点におけるポテンショ電圧Ｐｔ（第１値）が定まる。同様に、移動量の公差Ｔ１の最大値と、その公差Ｔ１の最大値における抵抗体の公差Ｔ２の最大値と、が交わる点におけるポテンショ電圧Ｐｔ（第２値）が定まる。これらのポテンショ電圧Ｐｔの差が公差Ｔ３となる。

そして、このようなポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３を、各段数に対して求める。以上のようにして求めた各段数に対応するポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３を設定値として記憶装置２３に記憶する。こうして、ポテンショメータ１１のタブの移動量に対するポテンショ電圧Ｐｔが設定される。

上記のようにして、ポテンショメータ１１のタブの移動量に対するポテンショ電圧Ｐｔが設定され、ユーザによってポテンショメータ１１のタブが操作されると、ポテンショメータ１１のタブの移動量に応じたポテンショ電圧Ｐｔが操作パネル１０から制御ユニット２０のＣＰＵ２２に入力される。そして、ＣＰＵ２２は、記憶装置２３に記憶された上記設定パラメータに基づき、ポテンショ電圧Ｐｔの値に応じた段数の信号を出力Ｉ／Ｆ２５を介してアクチュエータ４０に出力する。これにより、エアコンの風量や、ラジオのボリューム等が調整される。

以上説明したように、本実施形態では、１台の電子装置に対して、その電子装置に備えられたポテンショメータ１１に用いられる抵抗体の抵抗値のばらつき（公差Ｔ２）のみを考慮する。これにより、１つの抵抗体の抵抗値のばらつきのみを考慮するだけで良いため、各段数に対応する移動量のばらつきから導かれるポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３を小さく設定することができる。したがって、製品固体ごとにタブの移動量とそれに対応するポテンショ電圧Ｐｔを測定し、それぞれの製品ごとに各段数に対応するポテンショ電圧Ｐｔを設定することで、ポテンショメータ１１の多段を実現できる。

上記の方法は、製品個体ごとの抵抗値のバラツキを考慮する必要がないため、ポテンショメータ１１の多段設定を十分実現できる。

（他の実施形態）
上記図１、図３に示される電子装置、設定装置はそれぞれ一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。

上記第１実施形態において、ポテンショメータ１１に用いられる抵抗体の劣化分のみを抵抗値の公差Ｔ２に考慮するようにしても良い。これにより、ポテンショ電圧Ｐｔの公差Ｔ３を小さくすることができ、切替え段数を多くとることができる。

本発明の一実施形態に係る電子装置のブロック図である。 ポテンショメータの段数とポテンショ電圧Ｐｔとの相関関係を示した図である。 設定装置を用いてポテンショ電圧Ｐｔの公差を設定する様子を示したブロック構成図である。 従来のポテンショメータの段数とポテンショ電圧Ｐｔとの相関関係を示した図である。

符号の説明

１０…操作パネル、１１…ポテンショメータ、２０…制御ユニット、
２１…入力Ｉ／Ｆ、２２…ＣＰＵ、２３…記憶装置、２４…通信装置、
２５…出力Ｉ／Ｆ、３０…外部機器、４０…アクチュエータ、
５０…ポテンショメータ作動装置、５１…保持部。

Claims (2)

1. タブを備えた可変抵抗体を有して構成され、前記タブの移動により変化する前記可変抵抗体の抵抗値をその抵抗値に対応するポテンショ電圧として出力するポテンショメータ（１１）と、
   前記タブの移動量に対して複数の段数が定められており、前記タブの移動量に対応するポテンショ電圧およびそのポテンショ電圧の値に対応する出力信号が記憶された記憶装置（２３）を備え、前記タブが操作されることに伴い、前記段数に応じた出力信号を外部機器（３０、４０）に出力する制御ユニット（２０）と、を有する電子装置に対して、前記ポテンショメータを所望の数の段数に設定する多段切り換え設定方法であって、
   前記タブを保持する保持部（５１）を有し、前記保持部を駆動することで前記タブを移動させると共に、前記タブの移動量を計測して出力するポテンショメータ作動装置（５０）を用意する工程と、
   前記保持部にて前記タブを前記ポテンショ電圧が最小となる位置から最大となる位置まで駆動し、前記タブの移動量とその移動量に対応するポテンショ電圧の値とをそれぞれ前記制御ユニットに入力し、前記タブの移動量とポテンショ電圧との相関関係を求める工程と、
   前記タブの移動量に対して所望の数の段数を割り振る工程と、
   前記タブの移動量において、割り振られた各段数における移動量のばらつきを公差Ｔ１とし、前記ポテンショメータの抵抗体の抵抗値のばらつきを公差Ｔ２とすると、前記タブの移動量と前記ポテンショ電圧との相関関係から、前記タブの移動量の公差Ｔ１および前記抵抗値の公差Ｔ２から導かれる前記ポテンショ電圧の公差を、各段数に対して求める工程と、
   求めた各段数に対応するポテンショ電圧の各公差を設定値として前記記憶装置に記憶する工程と、を有していることを特徴とする多段切り換え設定方法。
2. 前記ポテンショ電圧の公差を、各段数に対して求める工程では、
   前記タブの移動量の公差Ｔ１の最小値と、その公差Ｔ１の最小値における前記抵抗値の公差Ｔ２の最小値と、が交わる点におけるポテンショ電圧の第１値を導く工程と、
   前記タブの移動量の公差Ｔ１の最大値と、その公差Ｔ１の最大値における前記抵抗値の公差Ｔ２の最大値と、が交わる点におけるポテンショ電圧の第２値を導く工程と、
   前記第２値と前記第１値との差を前記ポテンショ電圧の公差として求める工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の多段切り換え設定方法。

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