JP2014033309A - スイッチ入力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】更なる省電力化を図りつつスイッチ入力を検出することが可能なスイッチ入力検出装置を提供すること。
【解決手段】スイッチ入力検出装置１は、検出対象となるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の各一端が電源のプラス側でコモンラインに接続され、各他端が電源のマイナス側でノードＮ１〜Ｎ４に接続されている。電源のプラス端子には、分圧抵抗Ｒ０を介して上記コモンラインが接続されている。各ノードＮ１〜Ｎ４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が直列接続されてなる抵抗群によって規定されている。ノードＮ１と電源のマイナス端子（ＧＮＤライン）との間にはコンデンサＣ１が設けられ、ノードＮ２とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ２が設けられている。また、ノードＮ３とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ３が設けられ、ノードＮ４とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ入力を検出するスイッチ入力検出装置に関する。

特許文献１には、車両用のスイッチ入力検出装置について、検出対象となる複数のスイッチの各一端をコモンラインに接続し、また、各他端を直列接続の抵抗群によって規定される各ノードに接続し、分圧抵抗を伴って各スイッチ入力時に得られる電圧を互いに異ならせ、この電圧を監視して入力のあったスイッチを特定する技術が開示されている。

図３に示すように、スイッチ入力検出装置５０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の各一端が電源のプラス側でコモンラインに接続され、各他端が電源のマイナス側でノードＮ１〜Ｎ４に接続されている。電源のプラス端子には、分圧抵抗Ｒ０を介して上記コモンラインが接続されている。各ノードＮ１〜Ｎ４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が直列接続されてなる抵抗群によって規定され、スイッチＳＷ１の他端が接続されるノードＮ１は、抵抗Ｒ１の一端に該当し、スイッチＳＷ２の他端が接続されるノードＮ２は、抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端との接続点に該当する。また、スイッチＳＷ３の他端が接続されるノードＮ３は、抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との接続点に該当し、スイッチＳＷ４の他端が接続されるノードＮ４は、抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の一端との接続点に該当する。抵抗Ｒ４の他端は接地されている。

図４に示すように、スイッチＳＷ１を押したときのコモンラインの電圧は、電源電圧が分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１〜Ｒ４の合成抵抗とによって分圧された電圧Ｖ１となり、スイッチＳＷ２を押したときのコモンラインの電圧は、電源電圧が分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ２〜Ｒ４の合成抵抗とによって分圧された電圧Ｖ２となる。また、スイッチＳＷ３を押したときのコモンラインの電圧は、電源電圧が分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ３〜Ｒ４の合成抵抗とによって分圧された電圧Ｖ３となり、スイッチＳＷ４を押したときのコモンラインの電圧は、電源電圧が分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ４とによって分圧された電圧Ｖ４となる。

したがって、マイコン５５は、上記コモンラインの電圧がスイッチ毎に関連付けされていることを前提に、当該コモンラインの電圧を監視することで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれが押されたのか特定できるようになる。

ところで、マイコン５５が常に起動されていると、暗電流が増加するため、図３に示すように、コモンラインにコンパレータ５６を接続し、このコンパレータ５６によってスイッチ入力に伴うコモンラインの電圧変化が検出された場合に、マイコン５５をストップモードからウェイクアップすることが考えられる。この場合、コンパレータ５６には暗電流が必要となるが、マイコン５５の暗電流よりも少ないため、省電力化が図られる。

また、コンパレータ５６等の周辺回路を追加することに代えて、マイコン５５をウェイトモードにより間欠駆動してスイッチ入力を監視することでも、省電力化が図られる。

特開平１０−９７８２１号公報（［図１３］）

しかしながら、省電力化を図る前者の構成では、コンパレータ５６等の周辺回路の追加に伴うコストの高騰が懸念されるとともに、当該周辺回路に暗電流が必要になることに伴い省電力化の観点で改善の余地がある。また、後者の構成では、マイコン５５が間欠駆動されることに伴い、常に起動されている構成との比較において、省電力化が図られるものの、当該マイコン５５が起動していない限り、スイッチ入力を監視できないため、省電力化の観点で改善の余地がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、更なる省電力化を図りつつスイッチ入力を検出することが可能なスイッチ入力検出装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スイッチ入力を検出するスイッチ入力検出装置であって、検出対象となる複数のスイッチの各一端を電源のプラス側でコモンラインに接続し、各他端を前記電源のマイナス側で直列接続の抵抗群によって規定される各ノードに接続し、前記電源のプラス端子と前記コモンラインとの間に介在する分圧抵抗を伴って各スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧を互いに異ならせ、この電圧を監視して入力のあったスイッチを特定するスイッチ入力検出装置において、閾値以下の電圧が入力されたことを契機に、暗電流の少ないストップモードから起動されるマイコンと、スイッチ入力に伴って、前記マイコンに入力される電圧を前記閾値以下の電圧に到達させる電圧調整手段とを備え、前記電圧調整手段は、暗電流を必要としない電気部品であることをその要旨としている。

同構成によると、スイッチ入力に伴いマイコンに閾値以下の電圧が入力されると、同マイコンがストップモードから起動され、このマイコンによりコモンラインの電圧を監視することで入力のあったスイッチを特定できるようになる。もっとも、マイコンはストップモードにあるとき暗電流は少ない。また、電圧調整手段は暗電流を必要としない。したがって、更なる省電力化を図りつつスイッチ入力を検出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスイッチ入力検出装置において、各スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧は、前記分圧抵抗と前記抵抗群の合成抵抗とによって分圧された互いに異なる値に収束され、この収束された値の監視により前記マイコンは入力のあったスイッチを特定し、スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧が前記閾値以下の電圧に到達しないスイッチを対象として前記電圧調整手段を設けたことをその要旨としている。

同構成によると、スイッチ入力時のコモンラインの電圧が閾値以下の電圧に到達するスイッチについては電圧調整手段を伴うことなくスイッチ入力を検出することができ、また、そうでないスイッチについては電圧調整手段を伴ってスイッチ入力を検出することができる。したがって、電圧調整手段を必要に応じて設定することで、装置の大型化を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスイッチ入力検出装置において、前記電圧調整手段は、スイッチ入力に伴う一時的な短絡により、前記マイコンに入力される電圧を前記閾値以下の電圧に到達させるとともに、当該短絡後の充電により、スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧を前記分圧抵抗と前記抵抗群の合成抵抗とによって分圧された値に収束させるコンデンサであることをその要旨としている。

同構成によると、コンデンサの短絡時には閾値以下の電圧が得られるため、この電圧をマイコンに入力することで当該マイコンをストップモードから起動することができる。したがって、コンデンサを追加した安価な回路構成で、収束時の電圧が閾値を上回るスイッチを含め多くのスイッチ入力を検出することができる。

本発明によれば、更なる省電力化を図りつつスイッチ入力を検出することができる。

スイッチ入力検出装置の構成を示す回路図。 スイッチ入力時の電圧を示すグラフ。 従来のスイッチ入力検出装置の構成を示す回路図。 スイッチ入力時の電圧を示すグラフ。

以下、本発明に係るスイッチ入力検出装置の一実施の形態について説明する。このスイッチ入力検出装置は、車両の例えばステアリングホイールに設けられた複数のスイッチに対する入力操作を検出するものと規定される。

図１に示すように、スイッチ入力検出装置１は、検出対象となるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の各一端が電源のプラス側でコモンラインに接続され、各他端が電源のマイナス側でノードＮ１〜Ｎ４に接続されている。電源のプラス端子には、分圧抵抗Ｒ０を介して上記コモンラインが接続されている。各ノードＮ１〜Ｎ４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が直列接続されてなる抵抗群によって規定され、スイッチＳＷ１の他端が接続されるノードＮ１は、抵抗Ｒ１の一端に該当し、スイッチＳＷ２の他端が接続されるノードＮ２は、抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端との接続点に該当する。また、スイッチＳＷ３の他端が接続されるノードＮ３は、抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との接続点に該当し、スイッチＳＷ４の他端が接続されるノードＮ４は、抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の一端との接続点に該当する。抵抗Ｒ４の他端は接地されている。

ノードＮ１と電源のマイナス端子（ＧＮＤライン）との間にはコンデンサＣ１が設けられ、ノードＮ２とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ２が設けられている。また、ノードＮ３とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ３が設けられ、ノードＮ４とＧＮＤラインとの間にはコンデンサＣ４が設けられている。

マイコン２は、上記コモンラインに接続されたＩＮＴ端子及びＡ／Ｄ端子を備えている。マイコン２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がいずれも押されていない通常時には、暗電流の少ないストップモードにある。マイコン２は、ＩＮＴ端子を通じて、ＩＮＴ認識電圧以下の電圧が例えば５００ナノ秒程度（数マイクロ秒レベル）のパルスとして入力されたことを契機に、上記ストップモードから起動される。マイコン２は、起動されたとき、Ａ／Ｄ端子を通じて入力された電圧について、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１等の回路定数によって規定されるスイッチ入力後の過渡的な電圧を例えば数十ミリ秒レベルのフィルタでパスしつつ、そのパス後の安定期に数ミリ秒レベルのＡ／Ｄ値判定期間を設定し、この期間の電圧をＡ／Ｄ値として読み取る。マイコン２の図示しないメモリには、このＡ／Ｄ値がスイッチ毎に関連付けされている。本例では、図４を援用して電圧Ｖ１のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ１に関連付けされ、電圧Ｖ２のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ２に関連付けされている。また、電圧Ｖ３のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ３に関連付けされ、電圧Ｖ４のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ４に関連付けされている。マイコン２は、Ａ／Ｄ値に応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれが押されたのか特定する。

次に、スイッチ入力検出装置１の作用について説明する。
図２に示すように、スイッチＳＷ１が押されると、コンデンサＣ１の一時的な短絡により、図１にＡ点で示されるコモンラインの電圧が５ボルトから０ボルトまで降下し、その後、コンデンサＣ１が充電されることに伴って、Ａ点の電圧は、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１等の回路定数によって規定される時定数にしたがって上昇する。このとき、ＩＮＴ認識電圧以下となる期間が数マイクロ秒レベルで得られ、この電圧がマイコン２のＩＮＴ端子で読み取られたことを契機に、マイコン２がストップモードから起動される。このときの過渡的な電圧はマイコン２のＡ／Ｄ端子にも入力されるが、このＡ／Ｄ端子にはフィルタが設定されているため、当該電圧はＡ／Ｄ値として読み取られない。

やがて、フィルタによるパスの期間が過ぎた頃、Ａ点の電圧は、分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１〜Ｒ４の合成抵抗とによって分圧された電圧Ｖ１に収束し、この電圧Ｖ１がＡ／Ｄ値として読み取られる。この場合、電圧Ｖ１のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ１に関連付けされていることに伴い、スイッチＳＷ１に入力のあったことが特定される。そして、マイコン２は、その特定の後、所定のタイミングで再びストップモードに遷移される。

尚、図示はしないが、スイッチＳＷ２が押されると、コンデンサＣ２の一時的な短絡を経て同コンデンサＣ２が充電される途中でマイコン２が起動される。やがて、Ａ点の電圧は、分圧抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ２〜Ｒ４の合成抵抗とによって分圧された電圧Ｖ２に収束し、この電圧Ｖ２がＡ／Ｄ値として読み取られる。この場合、電圧Ｖ２のＡ／Ｄ値がスイッチＳＷ２に関連付けされていることに伴い、スイッチＳＷ２に入力のあったことが特定される。また、スイッチＳＷ３が押された場合やスイッチＳＷ４が押された場合も同様に、ＩＮＴ認識電圧以下の電圧がＩＮＴ端子に入力されたことを契機にマイコン２が起動され、Ａ／Ｄ値に応じて入力のあったスイッチが特定される。

本実施の形態においてコンデンサＣ１〜Ｃ４は、スイッチ入力に伴って、マイコン２のＩＮＴ端子に入力される電圧をＩＮＴ認識電圧以下の電圧に到達させる「電圧調整手段」に相当する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）スイッチ入力に伴いマイコン２のＩＮＴ端子にＩＮＴ認識電圧以下の電圧が入力されると、同マイコン２がストップモードから起動され、このマイコン２によりコモンラインの電圧を監視することで入力のあったスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を特定できるようになる。もっとも、マイコン２はストップモードにあるとき暗電流は少ない。また、コンデンサＣ１〜Ｃ４は暗電流を必要としない。したがって、更なる省電力化を図りつつスイッチ入力を検出することができる。

（２）コンデンサＣ１〜Ｃ４の短絡時にはＩＮＴ認識電圧以下の電圧が得られるため、この電圧をマイコン２のＩＮＴ端子に入力することで当該マイコン２をストップモードから起動することができる。したがって、コンデンサＣ１〜Ｃ４を追加した安価な回路構成で、収束時の電圧がＩＮＴ認識電圧を上回るスイッチ（図４を援用してＳＷ１、ＳＷ２）を含め多くのスイッチ入力を検出することができる。

尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図４を援用して、スイッチＳＷ１を押したときの収束時の電圧Ｖ１やスイッチＳＷ２を押したときの収束時の電圧Ｖ２はＩＮＴ認識電圧を上回り、スイッチＳＷ３を押したときの収束時の電圧Ｖ３やスイッチＳＷ４を押したときの収束時の電圧Ｖ４はＩＮＴ認識電圧を下回る。後者のグループのように、収束時の電圧Ｖ３、Ｖ４がＩＮＴ認識電圧を下回るスイッチＳＷ３、ＳＷ４については、必ずしもコンデンサＣ３、Ｃ４が設定されなくてもよい。すなわち、スイッチ入力時のコモンラインの電圧Ｖ１、Ｖ２がＩＮＴ認識電圧以下の電圧に到達しないスイッチＳＷ１、ＳＷ２を対象としてコンデンサＣ１、Ｃ２を設けてもよい。同構成によると、スイッチ入力時のコモンラインの電圧Ｖ３、Ｖ４がＩＮＴ認識電圧以下の電圧に到達するスイッチＳＷ３、ＳＷ４についてはコンデンサＣ３、Ｃ４を伴うことなくスイッチ入力を検出することができ、また、そうでないスイッチＳＷ１、ＳＷ２についてはコンデンサＣ１、Ｃ２を伴ってスイッチ入力を検出することができる。したがって、「電圧調整手段」であるコンデンサを必要に応じて設定することで、スイッチ入力検出装置１の大型化を抑制することができる。

・図４を援用して、スイッチＳＷ３を押したときの収束時の電圧Ｖ３はＩＮＴ認識電圧を下回るものの、電源電圧の変動や回路定数のバラツキ等を考慮すると、必ずしもＩＮＴ認識電圧を下回るとは限らない。したがって、こうしたスイッチＳＷ３についても、スイッチＳＷ１、ＳＷ２と同様に、コンデンサＣ３を設定し、スイッチＳＷ４についてのみコンデンサＣ４を設定しない構成を採用してもよい。

１…スイッチ入力検出装置、２…マイコン、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ（電圧調整手段）、Ｎ１〜Ｎ４…ノード、Ｒ０…分圧抵抗、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ。

Claims (3)

1. スイッチ入力を検出するスイッチ入力検出装置であって、検出対象となる複数のスイッチの各一端を電源のプラス側でコモンラインに接続し、各他端を前記電源のマイナス側で直列接続の抵抗群によって規定される各ノードに接続し、前記電源のプラス端子と前記コモンラインとの間に介在する分圧抵抗を伴って各スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧を互いに異ならせ、この電圧を監視して入力のあったスイッチを特定するスイッチ入力検出装置において、
   閾値以下の電圧が入力されたことを契機に、暗電流の少ないストップモードから起動されるマイコンと、
   スイッチ入力に伴って、前記マイコンに入力される電圧を前記閾値以下の電圧に到達させる電圧調整手段とを備え、
   前記電圧調整手段は、暗電流を必要としない電気部品である
   ことを特徴とするスイッチ入力検出装置。
2. 各スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧は、前記分圧抵抗と前記抵抗群の合成抵抗とによって分圧された互いに異なる値に収束され、この収束された値の監視により前記マイコンは入力のあったスイッチを特定し、
   スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧が前記閾値以下の電圧に到達しないスイッチを対象として前記電圧調整手段を設けた
   請求項１に記載のスイッチ入力検出装置。
3. 前記電圧調整手段は、スイッチ入力に伴う一時的な短絡により、前記マイコンに入力される電圧を前記閾値以下の電圧に到達させるとともに、当該短絡後の充電により、スイッチ入力時の前記コモンラインの電圧を前記分圧抵抗と前記抵抗群の合成抵抗とによって分圧された値に収束させるコンデンサである
   請求項１又は２に記載のスイッチ入力検出装置。