JP2627300B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は物品の重量を電気信号に変えて検出し、得ら
れた重量を電気的に表示する電子秤のような電子機器に
係り、電源として太陽電池とリチウム電池のような種類
の異なる電池を並列使用する場合の制御回路に関するも
のである。

（ロ）従来の技術 電子秤の技術分野における電源回路の例は例えば実開
昭62−111630号公報に開示されている。この公報には被
計量物の重量を計量し、表示する電子秤において、前記
被計量物の重量を検出する振動式の重量センサと、前記
振動式の重量センサによって検出された重量を表示する
液晶表示装置とを具備してなり、かつ太陽電池を電源と
する電子秤が開示されている。また実開昭62−111631号
公報ではその太陽電池が少なくとも秤皿上面もしくは秤
皿内部もしくは秤皿下部に配設された電子秤が開示され
ている。このように太陽電池を電源として用いると電子
秤を半永久的に使えるという点で便利だが半面暗いとこ
ろでは使えなく、とくにメモリ機能のついたものでは該
メモリに記憶されているデータが消失するためメモリバ
ックアップ用の他の電池が必要となる。

従来太陽電池とメモリバックアップ用電池（たとえば
リチウム電池）は第３図に示すような電子回路に組まれ
て電源として利用されていた。同図において、太陽電池
（BT1）の負極端子とリチウム電池（BT2）の負極端子と
を接続して共通のグランド（GND）とし、前記太陽電池
（BT1）の正極端子及びリチウム電池（BT2）の正極端子
を逆流防止用ダイオード（D1）（D2）を介して同じトラ
ンジスタ（TR2）のエミッタ端子に接続し、該トランジ
スタ（TR2）のコレクタ端子を負荷としての電子秤主回
路（MC）に接続し、そのベース端子をベース抵抗（R4）
を介してトランジスタ（TR1）のコレクタに接続してい
る。斯かるトランジスタ（TR1）はそのベース端子をシ
ョート抵抗（R1）を介して前記グランド（GND）に接続
すると共にベース抵抗（R2）（R3）を介して前記主回路
（MC）に接続し、且つそのエミッタ端子を前記グランド
（GND）に接続している。更に前記太陽電池（BT1）とリ
チウム電池（BT2）の各正極端子を前記ダイオード（D
1）（D2）及び常開スイッチ（SW1）を介して前記抵抗
（R2）（R3）の分圧点（Ｐ）に接続している。このよう
にリチウム電池（BT2）を太陽電池（BT1）と並列使用す
ると、リチウム電池（BT2）の消費が削減されてその寿
命が延長される長所がある。ところでリチウム電池（BT
2）に接続されたダイオード（D2）は太陽電池（BT1）に
よる充電を防止する反面、放電時の順方向電圧降下によ
って約0.6Vリチウム電池（BT2）の電圧（3.0V）よりも
低く、前記主回路（MC）へは2.4Vの電圧しか伝えられな
いという問題点があった。市場へ出回っているＣ−MOS
ICの動作電圧の下限は一般に2.0Vである為電圧の余裕
は0.4Vしかなく、リチウム電池（BT2）の使用可能時間
はこの0.4V分の電圧降下に要する時間に縮小されてしま
うことになる。

尚第３図の回路の動作を説明すると、スイッチ（SW
1）を閉成すると、各電池（BT1）（BT2）よりダイオー
ド（D1）（D2）を介してスイッチ（SW1）→抵抗（R2）
→トランジスタ（TR1）のベースへと電流が流れ該トラ
ンジスタ（TR2）が導通する。このことにより電池（BT
1）（BT2）より主回路（MC）へ電源電力が供給される。
一旦主回路（MC）に電源電力が供給されると該主回路
（MC）より抵抗（R3）→（R2）→トランジスタ（TR1）
へベース電流が供給される為、スイッチ（SW1）を開放
してもトランジスタ（TR1）は導通状態を保持する。ト
ランジスタ（TR2）はトランジスタ（TR1）の導通に対応
して導通を保持する。前記主回路（MC）側で計量値があ
る一定の変動幅の範囲の中におさまっている時間がある
一定時間以上持続するとトランジスタ（TR1）のベース
電流が自動的に停止し、該トランジスタ（TR1）が非導
通となり、同時にトランジスタ（TR2）も非導通となる
為、主回路（MC）への電源は遮断される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は並列接続される二種
類の電源電池を互いに充電し合うことなく且電圧の降下
を抑制して負荷に供給することのできる電源回路を開発
することである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の電源回路は、負荷の消費電力よりも小出力の
第１電池の負極端子と第２電池の負極端子とを接続して
共通のグランドとし、前記第１電池の正極端子を逆流防
止用ダイオードを介して第１のトランジスタのエミッタ
端子に接続し、前記第２電池の正極端子を第２トランジ
スタのエミッタ端子に接続し、前記第１及び第２トラン
ジスタのコレクタ端子同志を互いに接続して負荷への出
力端子とすると共に、前記第１及び第２トランジスタの
各ベース端子を夫々ベース抵抗を介して第３のトランジ
スタのコレクタ端子に接続し、該第３トランジスタのエ
ミッタ端子を前記グランドに接続し、且つ該第３トラン
ジスタのベース端子を当該トランジスタの導通を制御す
る前記負荷の制御端子に接続すると共にスイッチを介し
て前記第２電池の正極へ接続したものである。

（ホ）作用 第２電池の電圧降下は第２トランジスタによって消費
される電流が極めて小さく、無視できる程度のものとな
り、第２電池の消費による使用可能な電圧降下範囲が大
きくなる。

（ヘ）実 施 例 以下本発明の電源回路を図面の電子秤の電源回路の一
実施例について説明する。

第２図に基本ブロック回路図を示す。同図において
（１）は計量物の重量により板バネの弾性力に抗して変
位する平行平板コンデンサによって構成される重量−コ
ンデンサ容量変換回路、（２）は上記のコンデンサを含
む時定数回路によって構成される発振回路により該コン
デンサの変位による容量の変化を該発振回路の発振周波
数の変化として検出するコンデンサ容量−周波数変換回
路、（３）は一定幅を有するサンプリングパルスを出力
端子（SP）より出力するマイクロプロセッサ（以下マイ
コンと云う）、（４）は前記サンプリング出力信号と前
記コンデンサ容量−周波数変換回路（２）の出力信号と
のANDをAND回路（５）を介してとり、このAND回路
（５）の出力をクロック端子（CK）を介して入力パルス
数を計数するカウンタ、（６）は前記マイコン（３）の
表示出力端子（DP）に接続され、このマイコン（３）の
重量表示出力に基き計量物（10）の重量をデジタル的に
表示する液晶表示部である。前記カウンタ（４）は前記
マイコン（３）がサンプリングパルスを出力している間
にAND回路（５）を通過する前記コンデンサ容量−周波
数変換回路（２）のパルス信号のパルス数を計数し、そ
の計数値を重量データ信号として前記マイコン（３）に
入力する。そして上記各部は電源回路（９）によって電
源電力の供給を受けている。

以上の回路構成で通常の計量操作は可能である。即
ち、計量皿（11）上に載せられた被計量物（10）の重量
は前記重量−コンデンサ容量変換回路（２）にてコンデ
ンサの容量に変換され、前記コンデンサ容量−周波数変
換回路（２）より出力される。一方前記マイコン（３）
から内蔵クロック回路により一定の幅を有するサンプリ
ングパルスをその出力端子（SP）から出力し、該出力端
子（SP）の出力信号は前記周波数変換回路（２）の出力
とともに前記AND回路（５）に入力され、両者はここで
論理演算（AND演算）され、該AND回路（５）の出力が前
記カウンタ（４）に入力される。そして前記カウンタ
（４）は前記マイコン（３）がサンプリングパルスを出
力している間に前記AND回路（５）を通過する前記周波
数変換回路（２）の出力パルスを計数し、その計数値を
前記マイコン（３）へ出力する。

前記マイコン（３）は上記のパルス計数値を読み取
り、重量0g時（計量皿のみ）のパルス数とXg時（計量皿
＋被計量物）のパルス数を計算するとともにその計算結
果を重量に換算して前記液晶表示部（６）に出力端子
（DP）より出力し、該液晶表示部（６）に被計量物（1
0）の計量重量を表示する。

ところで（７）は前記マイコン（３）に内蔵されたタ
イマ回路部を作動させるためのタイマモード設定キーと
タイマ時間設定キーとより成るキーマトリックス回路、
（８）は前記キーマトリックス回路（７）により設定さ
れた時間経過時に前記マイコン（３）の警報出力端子
（BU）より出力される警報信号によって駆動され警報音
を発するブザー（図示せず）を含むブザー回路である。
尚前記キーマトリックス回路（７）のタイマ時間設定キ
ーは10分の桁を設定するキーと１分の桁を設定するキー
とを有する。上記警報手段の動作方法を説明すると、先
ずタイマモード設定キーを押して電子秤の内蔵回路をタ
イマモードにし、該秤の計量動作を中断する。そしてタ
イマ時間を設定するキーを操作して０〜99分迄の時間を
設定する。次にもう一度タイマモード設定キーを押すと
マイコン（３）内のタイマ回路が動作を開始する。この
タイマ回路の基準となる時間は前記マイコン（３）のク
ロック回路にある水晶発振器で構成された原発振回路で
ある。

前記マイコン（３）の警報出力はマイコン（３）内の
演算回路によって設定時間10秒前と設定時間との２回前
記警報出力端子（BU）より警報出力が出されるようにプ
ログラムされている。設定時間10秒前の警報出力は2048
Hz又は4096Hzの単一パルスが所定のインターバルを持っ
て続くものであり、第２の警報出力は、2048Hz又は4096
Hzの小間隔の一対のパルスが所定のインターバルを持っ
て続くものである。従って前記ブザー回路によりタイマ
設定時間の残り10秒前に「ピッ…ピッ」、残り０秒で
「ピピッ…ピピッ」という警報音が出る。

一方前記キーマトリクス回路（７）は以下の如く利用
することも可能である。

即ちキーマトリクス回路（７）にプリセットモードキ
ーと予め必要とする重量を設定する100gの桁のキーと10
gの桁のキーを備えさせる。こうしておいて先ずプリセ
ットキーを押して電子秤の動作を中断し、内蔵回路をプ
リセットモードにする。この時設定重量の1gの桁は常に
０と設定されている。従って設定重量は10〜990gの間で
10g毎に可能である。そしてもう一度プリセットモード
キーを押してセットした数値をマイコン（３）のメモリ
ー内に記憶させ、設定重量に到達する直前の予告音の基
準値をマイコン（３）内で計算させる。

予告音の基準値は 設定重量が50g以上の時 設定重量×90％ 設定重量が50g未満の時 設定重量−5g と成る。

予告音の基準値を計算し、マイコン（３）のメモリ内
に記憶すると通常の電子秤の計量モードに戻る。

設定重量が50g以上の時は多少精度が粗くても良いの
で、 設定重量＞測定重量≧設定重量×90％ また設定重量が50g以下の時は精度を高くする必要が
あるので、 設定重量＞測定重量≧設定重量−5g の時に夫々前記第１の警報信号を発生させるように前記
マイコン（３）がブザー回路（８）へ警報出力を供給す
る。

尚設定重量データ及び予告音の基準値は前記マイコン
（３）をリセット（例えば電源OFF）しない限り消滅し
ないので繰り返し何度も同じ重量を計量することが可能
である。

次に第１図に基いて前記電源回路（９）の細部につい
て説明する。同図において、太陽電池（BT1）の負極端
子とリチウム電池（BT2）の負極端子とを接続して共通
のグランド（GND）とし、前記太陽電池（BT1）の正極端
子を逆流防止用ダイオード（D1）を介して第１のトラン
ジスタ（TR3）のエミッタ端子に接続し、前記リチウム
電池（BT2）の正極端子を第２のトランジスタ（TR2）の
エミッタ端子に接続し、前記両トランジスタ（TR3）（T
R2）のコレクタ端子同志を互いに接続して負荷としての
電子秤主回路（MC）への出力端子とすると共に、前記両
トランジスタ（TR3）（TR2）の各ベース端子を夫々ベー
ス抵抗（R5）（R4）を介して第３のトランジスタ（TR
1）のコレクタ端子に接続し、該トランジスタ（TR1）の
ベース端子と前記グランド（GND）間にショート抵抗（R
1）を介挿し、且つ該トランジスタ（TR1）のベース端子
を抵抗（R2）（R3）を介して前記主回路（MC）へ接続し
且つ該抵抗（R2）と（R3）との分圧点（Ｐ）をスイッチ
（SW1）を介して前記リチウム電池（BT2）の正極に接続
したものである。

この回路においては、スイッチ（SW1）を閉成すると
リチウム電池（BT2）よりトランジスタ（TR1）へベース
電流が流れ該トランジスタ（TR1）が導通する。すると
トランジスタ（TR2）及び（TR3）のベース端子にベース
電流が流れてこれらトランジスタ（TR2）、（TR3）が夫
々導通する。この場合、太陽電池（BT1）とリチウム電
池（BT2）との間に電圧差があったとしても太陽電池（B
T1）の電圧＞リチウム電池（BT2）の電圧なら太陽電池
（BT1）の電流供給能力は小さいため、換言すれば、太
陽電池（BT1）の出力は主回路（MC）の消費電力よりも
小さいので、主回路（MC）が接続されると太陽電池（BT
1）の電圧は下がり斯かる電圧差は身かけ上消失する。
一方リチウム電池（BT2）の電圧＞太陽電池（BT1）の電
圧ならダイオード（D1）によって太陽電池（BT1）への
充電が抑制されているのでお互いの電池（BT1）（BT2）
同志が充電し合うことはない。

またリチウム電池（BT2）の電圧は、トランジスタ（T
R2）のエミッタ〜コレクタ間の飽和電圧分だけ降下する
が、流れる電流が数百μＡ（通常の主回路（MC）での消
費電流）であれば、この電圧降下分は無視できる程度に
小さい値である。このようにしてリチウム電池（BT2）
の電圧が殆んど降下することなく主回路（MC）へ供給さ
れる。尚斯かる回路のその他の動作は第３図について述
べたものと同様であり、ここでは省略する。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明の如く、負荷の消費電力よりも小
出力の第１電池の負極端子と第２電池の負極端子とを接
続して共通のグランドとし、前記第１電池の正極端子を
逆流防止用ダイオードを介して第１のトランジスタのエ
ミッタ端子に接続し、前記第２電池の正極端子を第２ト
ランジスタのエミッタ端子に接続し、前記第１及び第２
トランジスタのコレクタ端子同志を互いに接続して負荷
への出力端子とすると共に、前記第１及び第２トランジ
スタの各ベース端子を夫々ベース抵抗を介して第３のト
ランジスタのコレクタ端子に接続し、該第３トランジス
タのエミッタ端子を前記グランドに接続し、且つ該第３
トランジスタのベース端子を当該トランジスタの導通を
制御する前記負荷の制御端子に接続すると共にスイッチ
を介して前記第２電池の正極へ接続したものであるか
ら、第２電池の電圧を殆んど降下させることなく負荷へ
電流を供給することができるとともに、第１、２電池同
志が互いに充電し合うことも防止でき、従来の電源回路
に比べて電池寿命を延ばすことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電源回路を示す一実施回路図、第２図は
第１図の電源回路を採用した電子秤の一実施回路を示す
ブロック図、第３図は第１図に相当する従来回路図であ
る。 （BT1）……第１電池、（BT2）……第２電池、（GND）
……グランド、（D1）……ダイオード、（TR3）……第
１トランジスタ、（TR2）……第２トランジスタ、（R
4）（R5）……ベース抵抗、（TR1）……第３トランジス
タ、（R1）……ショート抵抗、（SW1）……スイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷の消費電力よりも小出力の第１電池の
   負極端子と第２電池の負極端子とを接続して共通のグラ
   ンドとし、前記第１電池の正極端子を逆流防止用ダイオ
   ードを介して第１のトランジスタのエミッタ端子に接続
   し、前記第２電池の正極端子を第２トランジスタのエミ
   ッタ端子に接続し、前記第１及び第２トランジスタのコ
   レクタ端子同志を互いに接続して負荷への出力端子とす
   ると共に、前記第１及び第２トランジスタの各ベース端
   子を夫々ベース抵抗を介して第３のトランジスタのコレ
   クタ端子に接続し、該第３トランジスタのエミッタ端子
   を前記グランドに接続し、且つ該第３トランジスタのベ
   ース端子を当該トランジスタの導通を制御する前記負荷
   の制御端子に接続すると共にスイッチを介して前記第２
   電池の正極へ接続したことを特徴とする電源回路。