JP3840437B2 - 便座・便蓋自動開閉装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座・便蓋自動開閉装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、便器の自動洗浄や便座・便蓋の電動開閉用のモータにはDCモータはモータの回転数制御に優れまた駆動回路も比較的簡単であるため、DCモータ(ステッピング、ブラシ)が用いられ、それを回転方向を正逆に切換えるために、ブリッジ回路を使用するのが一般的である。
特開平8−214590で示すように、直流モータを駆動する制御回路でNANDゲート回路を用い、1本のPWM信号で、正転および逆転の両方向に直流モータをPWM駆動しマイコンのPWMポートを節約しているものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータの回転方向を切替えるブリッジ回路の構成上、正逆切換え時、負荷を通らない電流ループを作ると電源がショート状態となってしまうので、モータ負荷に流す電流を十分タイミングを取り、ソフト上で安全をみて切換えを行なわなければならない。また、ノイズ等でも同様のことが発生する場合もある。
【0004】
ここで、ブリッジ回路の入力に負荷を通らない電流ループをいかなる時でも構成しないようにして、駆動素子に貫通電流が流れ駆動素子の熱破壊や電源回路の保護を防ぐ必要がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に従う便座・便蓋自動開閉装置は、便器本体に開/閉自在に取付けられた便座、及び便蓋を開/閉動作させるための直流モータと、電源と上記直流モータとの間に介在し、与えられた指令信号に基づき上記直流モータへ給電される直流電流の方向を変更可能な半導体ブリッジ回路部と、上記半導体ブリッジ回路部を制御するマイクロコンピュータであって、上記直流モータの速度制御を行うためのパルス幅変調信号を出力する PWM 信号出力部と、上記直流モータを正回転させる指示信号を出力するための正転指示信号出力部と、上記直流モータを逆回転させる指示信号を出力するための逆転指示信号出力部と、を有するマイクロコンピュータと、上記 PWM 信号出力部からの PWM 信号と、上記正転指示信号出力部からの正転指示信号との論理積を求める論理積演算部を有し、上記論理積演算部からの論理レベル信号を、上記直流モータを回転駆動するための指令信号として、上記半導体ブリッジ回路部に出力する正転駆動回路部と、上記 PWM 信号出力部からの PWM 信号と、上記逆転指示信号出力部からの逆転指示信号との論理積を求める論理積演算部を有し、上記論理積演算部からの論理レベル信号を、上記直流モータを回転駆動するための指令信号として、上記半導体ブリッジ回路部に出力する逆転駆動回路部と、上記正転駆動回路部から上記指令信号が出力されているとき、上記逆転駆動回路部から上記指令信号が出力されたとしても、それにより上記半導体ブリッジ回路部において電源とグランドが短絡されるのを阻止する第1のスイッチングトランジスタと、上記逆転駆動回路部から上記指令信号が出力されているとき、上記逆転駆動回路部から上記指令信号が出力されたとしても、それにより上記半導体ブリッジ回路部において電源とグランドが短絡されるのを阻止する第2のスイッチングトランジスタと、を備える。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図1は、本発明における便座・便蓋自動開閉回路である。また図2は、図1の回路の真理値表である。
図3は、実施例を示すタイミングチャートである。
【0013】
制御回路1は、マイコン2が制御を司っている。またマイコン2の出力端子にANDゲート回路5で構成した電動開閉回路がつながっている。
直流モータ4の回転方向指示出力端子23はANDゲート回路5−1の入力端子6とNOTゲート回路20の入力端子21に接続されている。
またANDゲート回路5−1の入力端子6はトランジスタ19のベース端子に抵抗を介して接続されている。
NOTゲート回路20の出力端子22はもう1方のANDゲート回路5−2の入力端子10と接続されている。
さらにANDゲート回路5の入力端子7・9双方はマイコン2のPWM端子に接続されている。
【0014】
ANDゲート回路5−1の出力端子8・11はそれぞれトランジスタ14・15のベース端子に接続し、夫々のコレクタ端子はトランジスタ16・18のベース端子につながっている。トランジスタ16・18のエミッタ端子は電源に接続されている。
トランジスタ17はベース端子がNOTゲート回路20の出力端子22に、またトランジスタ19はベース端子がマイコン2の回転方向指示出力端子23にそれぞれ接続されている。トランジスタ17・19のエミッタ端子はグランドに接続されており、トランジスタ16とトランジスタ17、さらにはトランジスタ18とトランジスタ19はダイオードを介してつながっている。
【0015】
制御回路1内のマイコン2は、図2のような真理値で直流モータ4を制御する。
直流モータ4を正転する場合は、CPU2の回転方向指示出力端子23をONし、PWM端子24もONするとANDゲート回路5の出力端子8はPWM信号に同期してH出力となる。従ってモータ駆動トランジスタ14もPWM信号に同期してONしモータ駆動トランジスタ16・19がONし直流モータ4に電圧が供給され回転する(図3のタイミングチャート)。
【0016】
直流モータ4の回転速度を上げる場合は、PWM出力のDUTYのON幅を大きくし、逆に回転速度を遅くするにはPWM出力のDUTYのON幅を小さくする(図3のタイミングチャート)。
【0017】
以上の説明の通り、マイコン2からの1本のPWM出力信号とモータ回転方向指示出力端子1本で直流モータ4を正転/逆転することが可能になる。
【0018】
これは、マイコン選定時にモータ駆動のためだけにPWM出力の多い機種や選ぶ必要がなくなりさらにポートの節約も実現でき、コストダウンにもつながる。
【0019】
さらに、本回路は回路3の貫通電流が流れることを防止することが可能になる。
【0020】
図4は、本発明における第二の実施例の便座・便蓋自動開閉回路である。また図5は、図4の回路の真理値表である。
図6は、実施例を示すタイミングチャートである。
【0021】
制御回路1は、マイコン2が制御を司っている。またマイコン2の出力端子にANDゲート回路5で構成した電動開閉回路がつながっている。
直流モータ4の回転方向指示出力端子23−1はANDゲート回路5−1の入力端子6とトランジスタ12・13のベース端子に接続されている。
またANDゲート回路5−1の入力端子6はもう1方のANDゲート回路5−2の入力端子9と接続されている。
さらにANDゲート回路5−2の入力端子10はマイコン2の回転方向指示出力端子23−2とトランジスタ12のコレクタ端子に接続されている。
【0022】
ANDゲート回路5−1の出力端子8・11はそれぞれトランジスタ14・15のベース端子に接続し、夫々のコレクタ端子はトランジスタ16・18のベース端子につながっている。トランジスタ16・18のエミッタ端子は電源に接続されている。
トランジスタ17はベース端子がマイコン2の回転方向指示出力端子23−2に、またトランジスタ19はベース端子がマイコン2の回転方向指示出力端子23−1にそれぞれ接続されている。トランジスタ17・19のエミッタ端子はグランドに接続されており、トランジスタ16とトランジスタ17、さらにはトランジスタ18とトランジスタ19はダイオードを介してつながっている。
【0023】
制御回路1内のマイコン2は出力ポートを介して、図2のような真理値で直流モータ4を制御する。
直流モータ4を正転する場合は、CPU2の回転方向指示出力端子23−1をONし、且つPWM端子24もONするとANDゲート回路5の入力端子6・7はH出力となり、ANDゲート回路5の出力端子8はH出力される。従ってモータ駆動トランジスタ14がONしモータ駆動トランジスタ16・19がONし直流モータ4に電圧が供給され回転する。
PWM端子24は、直流モータ4の回転速度調節を司る
(図6のタイミングチャート)。
【0024】
直流モータ4の回転速度を上げる場合は、PWM端子24のDUTYのON幅を大きくし、逆に回転速度を遅くするにはPWM端子24のDUTYのON幅を小さくする(図6のタイミングチャート)。
【0025】
以上の説明の通り、マイコン2からの1本のPWM出力信号しかなくても直流モータ4を正転・逆転することが可能になる。
【0026】
これは、マイコン選定時にモータ駆動のためだけにPWM出力の多い機種を選ぶ必要がなくなるため、コストダウンにもつながる。
【0027】
さらに、本回路はトランジスタ12・13を追加することで回路3の貫通電流が流れることを防止することが可能になる。
【0028】
理由は下記のとおりである。トランジスタ12・13がない場合は、正転時通常は回転方向指示出力端子23−1はON、回転方向指示出力端子23−2はOFFである。しかしながらマイコン2の暴走やノイズにより回転方向指示出力端子23−2がONしてしまうと、前記の動作により、トランジスタ16・17がONし、電源とグランドが短絡してしまう。同様にトランジスタ18・19もONし、電源とグランドが短絡してしまう。これにより、回路3に貫通電流が流れてしまい、回路3は破壊してしまう。
【0029】
ここで、トランジスタ13を図1のように加えると、正転時、前記理由等で逆転出力ポートがONした場合でもトランジスタ13のベース端子は抵抗を介して回転方向指示出力端子23−1に接続されているので、回転方向指示出力端子23−2がON状態では必ずトランジスタ13はONするため、トランジスタ13のコレクタ端子はロー(グランドと同電位)となる。
【0030】
トランジスタ13のコレクタ端子は抵抗を介してトランジスタ17のベース端子と接続されているので、トランジスタ17はONすることはない(トランジスタ16はON)。従って回路3には貫通電流は流れない。
【0031】
同様に、逆転時に上記理由等で回転方向指示出力端子23−1がONすると同様にトランジスタ12がONし、逆転出力ポートはOFFされトランジスタ18がONすることはあり得ない(トランジスタ19がONしても)。従って回路3には貫通電流は流れない。
【0032】
以上の説明の通り、直流モータを制御する回路のトランジスタを2ヶ設けるだけで回路全体を保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における便座・便蓋自動開閉回路。
【図2】 図1の開閉回路の真理値表である。
【図3】 本発明における直流モータの駆動タイミングチャート。
【図4】 本発明における第二の実施例の便座・便蓋自動開閉回路。
【図5】 図4の開閉回路の真理値表である。
【図6】 本発明における第二の実施例の直流モータの駆動タイミングチャート。
【符号の説明】
1…制御回路、2…マイコン、4…直流モータ、5…ANDゲート回路、6・7・9・10…ANDゲート回路入力端子、8・11…ANDゲート回路出力端子、12・13・14・15・16・17・18・19…トランジスタ、20…NOTゲート回路、20…NOTゲート回路、21…NOTゲート回路入力端子、22…NOTゲート回路出力端子、23・23−1・23−2…回転方向指示出力端子、24…PWM端子
Claims (1)
- 便器本体に開/閉自在に取付けられた便座、及び便蓋を開/閉動作させるための直流モータと、
電源と前記直流モータとの間に介在し、与えられた指令信号に基づき前記直流モータへ給電される直流電流の方向を変更可能な半導体ブリッジ回路部と、
前記半導体ブリッジ回路部を制御するマイクロコンピュータであって、前記直流モータの速度制御を行うためのパルス幅変調信号を出力する PWM 信号出力部と、前記直流モータを正回転させる指示信号を出力するための正転指示信号出力部と、前記直流モータを逆回転させる指示信号を出力するための逆転指示信号出力部と、を有するマイクロコンピュータと、
前記 PWM 信号出力部からの PWM 信号と、前記正転指示信号出力部からの正転指示信号との論理積を求める論理積演算部を有し、前記論理積演算部からの論理レベル信号を、前記直流モータを回転駆動するための指令信号として、前記半導体ブリッジ回路部に出力する正転駆動回路部と、
前記 PWM 信号出力部からの PWM 信号と、前記逆転指示信号出力部からの逆転指示信号との論理積を求める論理積演算部を有し、前記論理積演算部からの論理レベル信号を、前記直流モータを回転駆動するための指令信号として、前記半導体ブリッジ回路部に出力する逆転駆動回路部と、
前記正転駆動回路部から前記指令信号が出力されているとき、前記逆転駆動回路部から前記指令信号が出力されたとしても、それにより前記半導体ブリッジ回路部において電源とグランドが短絡されるのを阻止する第1のスイッチングトランジスタと、
前記逆転駆動回路部から前記指令信号が出力されているとき、前記逆転駆動回路部から前記指令信号が出力されたとしても、それにより前記半導体ブリッジ回路部において電源とグランドが短絡されるのを阻止する第2のスイッチングトランジスタと、
を備える便座・便蓋自動開閉装置。
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