JP3492150B2 - 電池使用機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電池電源によって
駆動される電池使用機器に関し、詳しくは、長時間の動
作が要求される測定機器や情報機器などの電池使用機器
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】この種の電池電源によって駆動されて低
消費電力化を実現している電子機器として、図３に示す
測定装置３１が従来から知られている。この測定装置３
１は、温度や湿度を測定するためのものであって、駆動
用電力を出力する電池２と、電池２の電源電圧を所定電
圧に安定化する定電圧回路３と、自動復帰型の電源スイ
ッチ４と、定電圧回路３によって安定化された電源を作
動時にドレインから出力するＰチャンネル型のＦＥＴ５
と、ＣＰＵ３２と、ＦＥＴ５の作動を制御するためのト
ランジスタ３３と、常態においてＦＥＴ５を非動作状態
にバイアスするための抵抗３４と、温度湿度センサを初
めとする測定回路を含んで構成される電子回路部７と、
電子回路部７に対して負電圧を供給するＤＣ／ＤＣコン
バータ２２とを備えている。 【０００３】この測定装置３１では、電源スイッチ４を
操作する毎に、電子回路部７を交互に作動状態および非
作動状態に切り替え制御することが可能に構成されてい
る。具体的には、電子回路部７に電池電源が供給されて
いない非作動状態のときには、ＣＰＵ３２は、主要内部
回路が作動を停止して低消費電力状態を維持するいわゆ
るスリープ状態になっている。この状態のときには、Ｃ
ＰＵ３２は、出力ポートＰ0UT1からロウレベル信号を出
力している。これにより、トランジスタ３３が作動を停
止しているため、ＦＥＴ５も作動停止状態を維持する結
果、測定装置３１全体として、低消費電力状態を維持し
ている。 【０００４】一方、低消費電力状態のときに電源スイッ
チ４が操作されると、スイッチ信号が入力ポートＰIN1
，ＰIN2 に入力されることにより、ＣＰＵ３２のスリ
ープ状態が解除される。この場合、ＣＰＵ３２は、起動
後、内部ＲＯＭに記憶されている動作プログラムに従
い、出力ポートＰOUT1から作動信号ＳO を出力すること
によりトランジスタ３３を駆動する。これにより、ＦＥ
Ｔ５のゲートが低電圧レベルになる結果、ＦＥＴ５が作
動する。この状態では、定電圧回路３によって安定化さ
れた直流電圧がＦＥＴ５のドレインから出力されること
により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が作動する。これに
より、電子回路部７は、定電圧回路３によって生成され
た正電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２によって生成さ
れた負電圧とに基づいて所定の測定動作を実行する。 【０００５】一方、ＦＥＴ５の作動時に電源スイッチ４
が再び操作されると、スイッチ信号が入力ポートＰIN1
，ＰIN2 に入力されることにより、ＣＰＵ３２は、作
動信号ＳO の出力を停止した後、再びスリープ状態に移
行する。これにより、測定装置３１は、低消費電力状態
を維持する。このように、この測定装置３１では、電源
スイッチ４が操作される毎に、測定装置３１の作動状態
および非作動状態を交互に切り替え制御すると共に、合
わせて低消費電力化を図っている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
測定装置３１には、以下の問題点がある。すなわち、従
来の測定装置３１では、非作動状態時において、ＣＰＵ
３２をスリープ状態に維持することにより低消費電力化
を図っている。しかし、ＣＰＵ３２をスリープ状態に維
持したとしても、実際には、ＣＰＵ３２は、数十μＡの
電流を消費している。また、定電圧回路３内でもバイア
ス電流などが流れているため、電池電源が若干消費され
ている。このため、電子回路部７を毎日１回程度作動さ
せて温度や湿度の長期的な変化を測定するような場合、
測定装置３１の非作動時にも電池２の電池電源が消費さ
れ続けている結果、電池２が極めて短寿命となる。この
ため、電池２を煩雑に交換しなければならず、従来の測
定装置３１には、さらなる低消費電力化が要望されてい
るという問題点がある。 【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、消費電力のさらなる低減を図ることが可能
な電池使用機器を提供することを主目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の電池使用機器は、自動復帰型の電源スイッ
チと、作動時に電池の電池電源を機器本体に供給する電
源制御用半導体素子と、電源スイッチの操作に基づいて
電源制御用半導体素子を制御することにより機器本体の
作動状態および非作動状態を交互に切り替え制御する電
源制御部とを備えている電池使用機器において、機器本
体は、負電圧を生成する負電圧生成部を備え、電源制御
用半導体素子は、その入力端子が電池の正電極に接続さ
れ、その出力端子が機器本体に接続され、かつ制御端子
が抵抗を介して正電極に接続されることにより常態にお
いて非作動状態を維持可能に構成され、電源スイッチ
は、操作時に電源制御用半導体素子の制御端子を低電圧
レベルに制御することにより電源制御用半導体素子を作
動可能に接続され、電源制御部は、電源制御用半導体素
子の作動時に電源制御用半導体素子から出力される電池
電源に基づいて起動すると共に電源制御用半導体素子を
作動状態に維持し、かつ起動時に電源制御用半導体素子
を作動させるための作動信号を出力ポートから出力する
マイクロコンピュータと、負電圧生成部によって生成さ
れた負電圧によって制御端子が逆バイアスされることに
より作動を停止させられ、かつ電源制御用半導体素子の
作動時に電源スイッチが操作されたときに、逆バイアス
されている制御端子を電池電源によって正電圧にバイア
スされることにより、作動信号の出力を停止させて電源
制御用半導体素子を非作動状態に制御するための作動停
止信号をマイクロコンピュータに出力する作動停止制御
用半導体素子とを備えて構成されていることを特徴とす
る。 【０００９】この電池使用機器では、機器本体が作動停
止状態のときに電源スイッチが操作されると、電源制御
用半導体素子の制御端子が低電圧レベルに制御されるた
め、電源制御用半導体素子が作動状態になり、これによ
り、電源制御部が起動する。この場合、電源制御部は、
電源制御用半導体素子を作動状態に維持することによ
り、自身も作動状態を維持する。一方、電源制御用半導
体素子の作動時に電源スイッチが操作されると、電源制
御部は、電源スイッチのスイッチ信号に基づき、電源制
御用半導体素子を非作動状態に制御する。この結果、電
源制御用半導体素子からの電池電源の出力が停止される
ため、機器本体および電源制御部の両者が作動を停止さ
せられる。このように、この電池使用機器では、非作動
状態のときには、機器本体および電源制御部のいずれも
電力を消費しないため、消費電力をさらに低減すること
が可能となる。なお、従来の測定回路３１と同じく、こ
の電池使用機器においても電源制御部に対して安定化電
圧を供給する必要が生じる場合がある。かかる場合であ
っても、この電池使用機器では、電源制御部が機器本体
の非作動状態時に作動を完全に停止していてもよいた
め、その安定化電圧を生成する定電圧回路を、電源制御
用半導体素子の出力側に配設することが可能となる。し
たがって、電源制御用半導体素子の非作動時には、この
定電圧回路でも電力を消費しないため、確実に低消費電
力化を図ることが可能となる。 【００１０】また、この電池使用機器では、機器本体が
作動停止状態のときに電源スイッチが操作されると、電
源制御用半導体素子が作動する。この結果、マイクロコ
ンピュータが、起動後に出力ポートから作動信号を出力
することにより電源制御用半導体素子の作動を継続させ
る。したがって、電源制御用半導体素子から負電圧生成
部に電池電源が供給されるため、負電圧生成部が負電圧
を出力する結果、作動停止制御用半導体素子が逆バイア
スされることにより、作動停止制御用半導体素子は、作
動を停止させられる。一方、この状態において電源スイ
ッチが操作されると、作動停止制御用半導体素子の制御
端子が電池電源によって正電圧にバイアスされることに
より、作動停止制御用半導体素子が、マイクロコンピュ
ータに対して作動停止信号を出力する。これにより、マ
イクロコンピュータは、電源スイッチが操作されたこと
を認識することが可能となる。この状態では、マイクロ
コンピュータは、作動信号の出力を停止することによ
り、電源制御用半導体素子の作動を停止させる。このよ
うに、この電池使用機器でも、マイクロコンピュータと
作動停止制御用半導体素子とを用いることにより、電源
制御部を簡易に構成することが可能となる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、温度湿度測定装置を例に挙
げて、添付図面を参照しつつ、本発明に係る電池使用機
器の好適な実施の形態について説明する。なお、従来の
測定装置３１の構成要素と同一のものについては同一の
符号を付して重複説明を省略する。 【００１２】図１に示す温度湿度測定装置１（以下、
「測定装置１」という）は、温度、湿度および露点温度
の長期間に亘っての間欠的な測定を可能に構成されてい
る。 【００１３】まず、測定装置１の構成について、同図を
参照して説明する。 【００１４】測定装置１は、所定電圧を出力するボタン
型のリチウム電池（以下、「電池」ともいう）２、定電
圧回路３、電源スイッチ４、本発明における電源制御用
半導体素子に相当するＰチャンネル型のＦＥＴ５、本発
明における電源制御部に相当しＦＥＴ５のオン／オフを
制御するＣＰＵ６、電子回路部７、ダイオード８、コン
デンサ９および抵抗１０，１１を備えて構成されてい
る。 【００１５】次いで、測定装置１の全体的な動作につい
て説明する。 【００１６】この測定装置１では、非動作時には、電池
２の電池電源が抵抗１０を介してＦＥＴ５のゲートに印
加されており、ＦＥＴ５が非動作状態を維持している。
この状態では、安定化回路３に電池電源が供給されない
ため、定電圧回路３，ＣＰＵ６および電子回路部７が非
動作状態を維持する結果、測定装置１全体としての消費
電力が、ほぼ０Ｗとなっている。 【００１７】一方、電源スイッチ４が操作されると、そ
の操作されている間のみ、電池２の出力電流が抵抗１
０、ダイオード８および電源スイッチ４を介してグラン
ドに流れる。したがって、ＦＥＴ５のゲート電圧が作動
電圧以下になる結果、ＦＥＴ５が作動する。この状態で
は、ＦＥＴ５のソースおよびドレインを介して、電池２
の電池電源が安定化回路３に入力されるため、安定化回
路３は、所定電圧の直流電圧を出力する。これにより、
ＣＰＵ６および電子回路部７に電池電源が供給されるこ
とにより、これらの回路が作動する。ＣＰＵ６は、起動
時に、初期リセットをした後、内部ＲＯＭに記憶されて
いる動作プログラムに従い、出力ポートＰOUT11 をロウ
レベルに設定する。これにより、電池２の出力電流が抵
抗１０を介して出力ポートＰOUT11 に流れ込む。この結
果、ゲート電圧が作動電圧以下に維持されるためＦＥＴ
５が作動状態を維持し、これにより、電子回路部７は、
図外の温度湿度センサによって検出されたセンサ信号に
基づいての温度や湿度の測定を開始する。これらの一連
の動作は電源スイッチ４が押圧されてから元の状態に復
帰するまでの間に終了するため、電源スイッチ４が復帰
した状態においても測定装置１は動作状態を維持する。 【００１８】また、この間において、ＣＰＵ６は、出力
ポートＰOUT12 からハイレベル信号を出力することによ
り、抵抗１１を介してハイレベル信号を入力ポートＰIN
11に出力する。この場合、ハイレベル信号はダイオード
８によって出力ポートＰOUT11 への流れ込みが阻止さ
れ、かつ、ＣＰＵ６の入力ポートＰIN11が、ハイインピ
ーダンスであるため、入力ポートＰIN11はハイレベルに
維持される。この状態では、ＣＰＵ６は、出力ポートＰ
OUT11 をロウレベルに維持することにより、ＦＥＴ５を
継続して作動させる。 【００１９】一方、ＦＥＴ５の作動時において電源スイ
ッチ４が操作されると、ＣＰＵ６の入力ポートＰIN11が
グランド電位に制御される。この場合、ＣＰＵ６は、内
部ＲＯＭに記憶されている動作プログラムに従い、出力
ポートＰOUT11 をハイインピーダンス状態に設定する。
この際、コンデンサ９に電荷が残存することがあるた
め、ＣＰＵ６は、動作プログラムに従って自己リセット
をした状態でコンデンサ９の放電完了まで待機し、所定
の時間が経過した時に作動を完全に停止する。これによ
り、ＦＥＴ５のゲートが電池２の電池電源によって逆バ
イアスされることにより、ＦＥＴ５は作動を停止する。
この結果、定電圧回路３に対して電池電源の供給が停止
されるため、定電圧回路３、ＣＰＵ６および電子回路部
７が作動を停止する。この状態では、測定装置１全体と
しての消費電力は、ほぼ０Ｗとなる。 【００２０】以上のように、この測定装置１によれば、
起動時にＣＰＵ６が出力ポートＰOUT11 をロウレベルに
設定すると共に出力ポートＰOUT12 からハイレベル信号
を出力させ、かつその状態において電源スイッチ４が操
作されたときに入力ポートＰIN11をグランド電位に制御
することにより、ソフト的に測定装置１の作動および停
止を制御することができる。このため、測定装置１を簡
易に構成することができると共に確実に低消費電力化を
図ることができる。なお、ＣＰＵ６は、電源スイッチ４
が操作された際に出力ポートＰOUT11 からハイレベル信
号を出力するように制御してもよい。 【００２１】次に、図２を参照して他の実施形態につい
て説明する。なお、測定装置１と同一の構成要素につい
ては同一の符号を付して詳細説明を省略する。 【００２２】同図に示すように、測定装置２１は、負電
圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ２２、トランジスタ
２３、本発明における作動停止制御用半導体素子に相当
するＮチャンネル型のＦＥＴ２４、および抵抗２５〜２
７を備えている。 【００２３】この測定装置２１でも、非作動時には、電
池２の電池電源が抵抗１０を介してＦＥＴ５のゲートに
印加されており、ＦＥＴ５が非動作状態を維持してい
る。この状態では、安定化回路３に電池電源が供給され
ないため、定電圧回路３，ＣＰＵ６、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ２２および電子回路部７が非動作状態を維持する結
果、測定装置１全体としての消費電力が、ほぼ０Ｗとな
る。 【００２４】一方、電源スイッチ４が操作されると、そ
の操作されている間のみ、電池２の出力電圧を、抵抗１
０と、抵抗２５および抵抗２７の並列抵抗とで分圧した
分圧電圧がＦＥＴ５のゲートに印加される。この場合、
分圧電圧がＦＥＴ５の作動電圧以下になるように抵抗１
０，２５，２７の抵抗値が予め設定されているため、Ｆ
ＥＴ５が作動する。この状態では、ＦＥＴ５のソースお
よびドレインを介して、電池２の電池電源が安定化回路
３に入力されるため、安定化回路３は、所定電圧の直流
電圧を出力する。これにより、ＣＰＵ６、電子回路部７
およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２に電池電源が供給され
ることにより、これらの回路が作動する。ＣＰＵ６は、
起動時に、初期リセットをした後、内部ＲＯＭに記憶さ
れている動作プログラムに従い、出力ポートＰOUT11 か
らハイレベル信号ＳH を出力する。これによって、トラ
ンジスタ２３が作動することにより、電池２の出力電流
が抵抗１０、トランジスタ２３のコレクタおよびエミッ
タを介してグランドに流れ込む。この結果、ＦＥＴ５の
ゲート電圧が作動電圧以下に維持されるため、ＦＥＴ５
が作動状態を維持し、これにより、測定装置１は動作状
態を維持する。これらの一連の動作は電源スイッチ４が
押圧されてから元の状態に復帰するまでの間に終了する
ため、電源スイッチ４が復帰した状態においても測定装
置１は動作状態を維持する。 【００２５】また、この状態では、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２２が作動して負電圧−Ｖを電子回路部７に供給する
と共に、抵抗２５を介してＦＥＴ２４のゲートに供給す
る。これにより、ゲート電圧が作動電圧以下になるた
め、ＦＥＴ２４が作動停止状態を維持する。この状態で
は、安定化回路３から出力される正電圧＋Ｖが抵抗２６
を介してＣＰＵ６の入力ポートＰIN11に印加されるた
め、ＣＰＵ６は、出力ポートＰOUT11 からハイレベル信
号を出力する。これにより、トランジスタ２３が作動状
態を維持するため、ＦＥＴ５は作動状態を維持する。こ
の結果、定電圧回路３が継続して正電圧＋Ｖを出力する
ため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２および電子回路部７が
継続して作動する。 【００２６】一方、ＦＥＴ５の作動時において電源スイ
ッチ４が操作されると、電池２の出力電圧が抵抗１０を
介してＦＥＴ２４のゲートに印加される。この場合、抵
抗２５に供給されている負電源−Ｖと、抵抗１０に供給
されている電池電圧とを、抵抗１０，２５，２７によっ
て分圧した分圧電圧がＦＥＴ２４の作動電圧を超えるよ
うに抵抗１０，２５，２７の抵抗値が予め設定されてい
るため、ＦＥＴ２４が作動する。この状態では、ＣＰＵ
６の入力ポートＰIN11の入力電圧が低下するため、ＣＰ
Ｕ６は、内部ＲＯＭに記憶されている動作プログラムに
従い、ハイレベル信号ＳH の出力を停止することにより
出力ポートＰOUT11 をロウレベルに設定する。これによ
り、トランジスタ２３が作動を停止し、ＦＥＴ５のゲー
トに電池２の電池電源が印加されることにより、ＦＥＴ
５は作動を停止する。したがって、定電圧回路３に対し
て電池電源の供給が停止される結果、定電圧回路３、Ｃ
ＰＵ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２および電子回路部７
が作動を停止するため、測定装置１全体としての消費電
力が、ほぼ０Ｗとなる。 【００２７】以上のように、この測定装置２１によれ
ば、負荷回路としての電子回路部７に負電圧−Ｖが用い
られている場合、測定装置１が動作状態の時に、その負
電圧−ＶをＦＥＴ２４のゲートに印加し、かつその状態
において電源スイッチ４が操作されたときにＦＥＴ２４
のゲートに作動電圧以上の電圧を印加することにより、
ＣＰＵ６に対してハイレベル信号ＳH の出力を停止させ
ることができる。このため、ハード的に測定装置１を作
動停止状態に設定することができ、この場合にも、測定
装置１を簡易に構成することができる。なお、ＦＥＴ２
４のソースとグランド間に抵抗を接続すると共にＣＰＵ
６の入力ポートＰIN11をＦＥＴ２４のソースに接続し、
入力ポートＰIN11に入力させる信号の論理を反転させる
こともできる。 【００２８】なお、本発明は、本実施形態に示した構成
に限定されない。例えば、本実施形態では、温度や湿度
を測定する温度湿度測定装置を例にして説明したが、電
圧、電流および電力などの測定データを測定する測定装
置や記録装置にも適用が可能である。また、タイマなど
を設け、電源スイッチ４の代わりにタイマのタイムアッ
プ信号によってＦＥＴ５を制御することにより、電子回
路部７に対して温度や湿度の測定を自動的かつ間欠的に
実行させるように構成することもできる。 【００２９】 【発明の効果】以上のように、請求項１記載の電池使用
機器によれば、電源制御部が、電源制御用半導体素子の
作動時に電源制御用半導体素子から出力される電池電源
に基づいて起動すると共に電源制御用半導体素子を作動
状態に維持し、かつ電源制御用半導体素子の作動時に電
源スイッチが操作されたときに電源制御用半導体素子を
非作動状態に制御することにより、非作動状態のとき
に、機器本体および電源制御部のいずれも電力を消費し
ないため、確実に消費電力を低減することができる。ま
た、この電池使用機器によれば、マイクロコンピュータ
と作動停止制御用半導体素子とを用いて、ハード的な構
成によってマイクロコンピュータに対して作動停止制御
させることにより、電源制御部を簡易に構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本実施形態に係る温度湿度測定装置の回路図で
ある。 【図２】他の実施形態に係る温度湿度測定装置の回路図
である。 【図３】従来の測定装置の回路図である。 【符号の説明】 １ 温度湿度測定装置 ２ 電池 ４ 電源スイッチ ５ ＦＥＴ ６ ＣＰＵ ７ 電子回路部 １１ 抵抗 ２１ 温度湿度測定装置 ２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ ２４ ＦＥＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 1/00 G06F 1/32

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 自動復帰型の電源スイッチと、作動時に
   電池の電池電源を機器本体に供給する電源制御用半導体
   素子と、前記電源スイッチの操作に基づいて前記電源制
   御用半導体素子を制御することにより前記機器本体の作
   動状態および非作動状態を交互に切り替え制御する電源
   制御部とを備えている電池使用機器において、前記機器本体は、負電圧を生成する負電圧生成部を備
   え、 前記電源制御用半導体素子は、その入力端子が前記電池
   の正電極に接続され、その出力端子が前記機器本体に接
   続され、かつ制御端子が抵抗を介して前記正電極に接続
   されることにより常態において非作動状態を維持可能に
   構成され、 前記電源スイッチは、操作時に前記電源制御用半導体素
   子の制御端子を低電圧レベルに制御することにより当該
   電源制御用半導体素子を作動可能に接続され、 前記電源制御部は、前記電源制御用半導体素子の作動時
   に当該電源制御用半導体素子から出力される前記電池電
   源に基づいて起動すると共に当該電源制御用半導体素子
   を作動状態に維持し、かつ起動時に前記電源制御用半導
   体素子を作動させるための作動信号を出力ポートから出
   力するマイクロコンピュータと、 前記負電圧生成部によって生成された前記負電圧によっ
   て制御端子が逆バイアスされることにより作動を停止さ
   せられ、かつ前記電源制御用半導体素子の作動時に前記
   電源スイッチが操作されたときに、前記逆バイアスされ
   ている制御端子を前記電池電源によって正電圧にバイア
   スされることにより、前記作動信号の出力を停止させて
   前記電源制御用半導体素子を非作動状態に制御するため
   の作動停止信号を前記マイクロコンピュータに出力する
   作動停止制御用半導体素子とを備えて 構成されているこ
   とを特徴とする電池使用機器。