JP3840437B2

JP3840437B2 - 便座・便蓋自動開閉装置

Info

Publication number: JP3840437B2
Application number: JP2002248269A
Authority: JP
Inventors: 武徳福島; 誠也永吉; 信治櫻井; 和美笠原
Original assignee: 東陶機器株式会社; 株式会社パンウォシュレット
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004088940A

Description

【０００１】
【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

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。