JP3993723B2 - 電池を電源とする表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を電源とする表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電池を電源とする表示装置では、電池を電源とする表示用の発光素子の点灯方式としてスタティック方式やダイナミック方式が採用されており、発光素子の点灯・消灯を制御する制御部が必要である。つまり、制御部によって発光素子の点灯・消灯を制御しているのが現状である。
【0003】
また、この種の表示装置を備えたガスコンロでは、電磁弁などの負荷への給電を上記制御部の制御によって上記電源から行っているのが一般的である。
【0004】
しかしながら、発光素子および負荷が同じ電池を電源とする表示装置では、発光素子の点灯中に負荷の動作に伴って電源の電圧が変動する(電池から負荷へ負荷電流が流れている間は電池の内部抵抗による電圧降下が生じ電池の電圧が一時的に低下する)と、該変動が発光素子の明るさに影響し、発光素子がちらついてしまうという問題がある。
【0005】
この種の問題を解決するものとして、電池よりなる電源の電圧が急激に変化した場合の発光素子のちらつきを抑制することを目的とした電池を電源とする表示装置が提案されている。図7にこの表示装置の基本構成例を示す。
【0006】
図7に示す表示装置は、ガスコンロからなる調理器具に設けられるものであり、図示しないガスバーナ(燃焼装置)の点火、消火の手操作を行う器具栓の操作に連動する器具栓スイッチと、調理容器の底に接触させる温度センサによる検出温度に基づいて調理容器の温度を調整する目的で上記ガスバーナによる火力を段階的(例えば、大火、小火)に切り換えるためのバイパス上に配置されるラッチ式の温調用電磁弁5と、温調用電磁弁5を駆動する温調用電磁弁駆動回路15と、表示用発光素子たる可視光発光ダイオード6(以下、発光ダイオード6と略称する)と、発光ダイオード6を駆動するLED駆動回路7と、LED駆動回路7を制御して発光ダイオード6を点灯・消灯させるとともに温調用電磁弁駆動回路5を制御して電磁弁を開閉させる制御部3’と、発光ダイオード6および温調用電磁弁駆動回路15および制御部3’に給電する電池よりなる電源1と、電源1の電圧を検出する電圧検出部たる電圧検出回路4とを備えている。なお、LED駆動回路7は発光ダイオード6をダイナミック方式で点灯させるための駆動回路であって電流制御手段を構成している。要するに、制御部3’は上記温度センサによる検出温度に基づいて電磁弁5を開閉制御する(オンオフ制御する)。
【0007】
制御部3’は、マイクロコンピュータであって、器具栓スイッチSWがオンすると電源1により給電され、LED駆動回路7および温調用電磁弁駆動回路15を制御するようになっている。また、図示していないが、電源投入に伴って制御部3’をリセットするリセット回路が設けられている。
【0008】
次に、制御部3’の動作について図8および図9を参照しながら説明する。なお、図8(a)は電源1の電圧、同図(b)は器具栓スイッチSWの状態、同図(c)は温調用電磁弁5の状態、同図(d)は発光ダイオード6に流れる電流、をそれぞれ示す。
【0009】
まず、図8(b)に示すように時刻t1にて器具栓スイッチSWがオンになる(図9のS11)と、リセット回路により制御部3’がリセットされ、制御部3’は時刻t2にて温調用電磁弁5を開成させ(S12)、電圧検出回路4による検出電圧(この時の電源1の電圧をVaとする)を読み取って内蔵のメモリに記憶する(S13)。ここにおいて、温調用電磁弁5を開成させると電源1から温調用電磁弁5へ負荷電流が流れるので、電源1である電池の内部抵抗による電圧降下が生じ電源1の電圧が低下する。次に、制御部3’は、時刻t3にて温調用電磁弁5を閉成させ(S14)、電圧検出回路4による検出電圧(この時の電源1の電圧をVbとする)を読み取って内蔵のメモリに記憶する(S15)。続いて、制御部3’は、電源1の電圧が上記電圧Vaと上記電圧Vbとのいずれの場合にも発光ダイオード6に流れる電流がほぼ同じになるように、温調用電磁弁5が開成状態(オン)の時にLED駆動回路7を制御する第1のパルス信号(第1の制御信号)、温調用電磁弁5が閉成状態(オフ)の時にLED駆動回路7を制御する第2のパルス信号(第2の制御信号)それぞれのデューティを決定する(S16)。
【0010】
その後、制御部3’は、時刻t4にて発光ダイオード6を第2の制御信号で点灯させるようにLED駆動回路7を制御する(S17)。以降、制御部3は、温調用電磁弁5を開成させる場合には、温調用電磁弁5を開成させる(オン制御する)のとほぼ同時にLED駆動回路7を第1のパルス信号(図8(e)の右側に示すオン幅がT2のパルス信号)で制御し(S18)、温調用電磁弁5を閉成させる場合には、温調用電磁弁5を閉成させる(オフ制御する)のとほぼ同時にLED駆動回路7を第2のパルス信号(図8(e)の左側に示すオン幅がT1のパルス信号)で制御する(S19)。
【0011】
したがって、図8(d)の時刻t4〜t5の期間、時刻t6〜t7の期間は図8(e)に示すデューティの第2のパルス信号Aに基づいて発光ダイオード6に電流が流れ、時刻t5〜t6の期間、時刻t7〜t8の期間は図8(e)に示すデューティの第1のパルス信号Bに基づいて発光ダイオード6に電流が流れるので、図8(c)に示す温調用電磁弁5の開閉(負荷のオンオフ)に伴って図8(a)に示すように電源1の電圧が変動しているにもかかわらず、発光ダイオード6に流れる電流をほぼ一定(I1)に保つことができ、結果として発光ダイオード6のちらつきが防止されるのである。ここに、デューティを変化させるにあたっては、周期を一定としてオンデューティを変化させている。上記電圧Vaと上記電圧Vbとの間には、Va>Vbという関係が成り立つから、図8(e)に示すように、上記電圧Vaに対応付ける第2のパルス信号Aのオン幅T1と上記電圧Vbに対応付けられる第1のパルス信号Bのオン幅T2との大小関係は、T1<T2となる。
【0012】
要するに、図7に示す構成の表示装置では、温調用電磁弁5の動作に伴う電源1の電圧変動にかかわらず発光ダイオード6に流れる電流をほぼ一定に保つことができるから、発光ダイオード6の光出力が安定し、温調用電磁弁5の動作に伴って発光ダイオード6がちらつくという不具合の発生を抑制することができるのである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述の表示装置では、電池の電圧が急激に変化した場合の発光素子のちらつきを抑制することができるが、電池はアルカリ電池やマンガン電池などその種類によって内部抵抗が異なるので、温調用電磁弁5の開成時(駆動時)の電源1の電圧(上記電圧Va)が電池の種類によって相違することがあり、電源1として使用する電池の種別によっては発光ダイオード6のちらつきを十分に抑制できない場合があった。
【0014】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電池よりなる電源の電圧が急激に変化した場合の発光素子のちらつきを電池の種類によらず抑制することができる電池を電源とする表示装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、表示用発光素子および負荷に給電する電池よりなる電源と、表示用発光素子に流れる電流を可変とする電流制御手段と、電源の電圧を検出する電圧検出部と、電流制御手段および負荷を制御する制御部とを備え、制御部は、電圧検出部の出力に基づいて電源の電池の種類を判別する判別手段を有し、電源が投入されると負荷を一時的にオン、オフさせて負荷のオン、オフそれぞれの状態における電圧検出部による両検出電圧を記憶し、両検出電圧の差に基づいて電源の電池の種別を判別し、電池の種別に応じて負荷のオン、オフにかかわらず表示用発光素子に流れる電流がほぼ一定になるように負荷のオン、オフそれぞれに対応付けた第1の制御信号、第2の制御信号を決定し、表示用発光素子を点灯させる時には第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオンさせる時にはほぼ同時に第1の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオフさせる時にはほぼ同時に第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御することを特徴とするものであり、電池の種別に応じて負荷のオン、オフにかかわらず表示用発光素子に流れる電流がほぼ一定になるように負荷のオン、オフそれぞれに対応付けた第1の制御信号、第2の制御信号が決定され、表示用発光素子の点灯中において負荷がオンする時にはほぼ同時に電流制御手段が制御され、表示用発光素子の点灯中において負荷がオフする時にはほぼ同時に電流制御手段が制御されるので、負荷のオン、オフによって電源電圧が変動しても表示用発光素子に流れる電流はほぼ一定に保たれるから、負荷の影響によって電源の電圧が急激に変化した場合の発光素子のちらつきを電池の種別によらず抑制することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本実施形態の表示装置は、図7に示した従来構成と同様、ガスコンロからなる調理器具に設けられるものであり、図示しないガスバーナ(燃焼装置)の点火、消火の手操作を行う器具栓の操作に連動する器具栓スイッチと、調理容器の底に接触させる温度センサによる検出温度に基づいて調理容器の温度を調整する目的で上記ガスバーナによる火力を段階的(例えば、大火、小火)に切り換えるためのバイパス上に配置されるラッチ式の温調用電磁弁5と、温調用電磁弁5を駆動する温調用電磁弁駆動回路15と、表示用発光素子たる可視光発光ダイオード6(以下、発光ダイオード6と略称する)と、発光ダイオード6を駆動するLED駆動回路7と、LED駆動回路7を制御して発光ダイオード6を点灯・消灯させるとともに温調用電磁弁駆動回路5を制御して電磁弁を開閉させる制御部3と、発光ダイオード6および温調用電磁弁駆動回路15および制御部3に給電する電池よりなる電源1と、電源1の電圧を検出する電圧検出部たる電圧検出回路4とを備えている。なお、LED駆動回路7は発光ダイオード6をダイナミック方式で点灯させるための駆動回路であって電流制御手段を構成している。要するに、制御部3は上記温度センサによる検出温度に基づいて電磁弁5を開閉制御する(オンオフ制御する)。
【0017】
制御部3は、マイクロコンピュータであって、器具栓スイッチSWがオンすると電源1により給電され、LED駆動回路7および温調用電磁弁駆動回路15を制御するようになっている。また、図示していないが、電源投入に伴って制御部3をリセットするリセット回路が設けられている。
【0018】
ところで、本実施形態の表示装置は、制御部3が、電源1としての電池の種類を判別する判別手段を有し、電池の種類ごとに第1の制御信号、第2の制御信号を決定する点に特徴がある。以下、電池の種別の判別の仕方について図2を参照しながら説明する。
【0019】
まず、器具栓の操作により器具栓スイッチSWがオンになる(S1)と、リセット回路により制御部3がリセットされ、その後、制御部3は温調用電磁弁5へ通電を行うことで温調用電磁弁を開成させ(S2)、電圧検出回路4による検出電圧(この時の電源1の電圧をVaとする)を読み取って内蔵のメモリに記憶する(S3)。ここにおいて、温調用電磁弁のインピーダンスは15Ω程度であり、温調用電磁弁5へ通電すると電源1から温調用電磁弁5へ比較的大きな負荷電流が流れるので、電源1である電池の内部抵抗rによる電圧降下が生じ電源1の電圧が低下する。次に、制御部3は、温調用電磁弁5への通電を停止させ(S4)、電圧検出回路4による検出電圧(この時の電源Eの電圧をVbとする)を読み取って内蔵のメモリに記憶する(S5)。続いて、制御部3は、上記電圧Vaと上記電圧Vbとの電圧差(Va−Vb)が所定のしきい値以上であるか否かを判別し(S6)、上記電圧差が上記しきい値電圧以上である場合には、電池がマンガン電池と判定し(S7)、一方、上記電圧差が上記しきい値電圧未満である場合には、電池がアルカリ電池であると判定する(S8)。
【0020】
図3に電池の電圧と内部抵抗との関係を示すが、同図中の▲1▼がアルカリ電池の特性を、同図中の▲2▼がマンガン電池を、それぞれ示す。図3から同じ電池電圧で比較すると、マンガン電池の方がアルカリ電池に比べて内部抵抗rが大きく、電池電圧が小さいほど内部抵抗rの差が大きくなることが分かる。つまり、電池としてマンガン電池を用いた場合とアルカリ電池を用いた場合とで、上記電圧差(Va−Vb)が異なることが分かる。図4に電池電圧と上記電圧差(Va−Vb)との関係を示す。本実施形態では、図4の関係に基づいて上記電圧差のしきい値電圧を0.4Vに設定してある。したがって、電池の電圧が3V以下であれば、上記電圧差(Va−Vb)としきい値とを比較することで電池の種別を判別することができる。ここにおいて、電池の種類を判別する判別手段は制御部3に設けられている。
【0021】
制御部3は、以上の動作により電池の種類を上記判別手段にて判別した後、電池の種類に応じて温調用電磁弁5の開閉(オンオフ)に関わらず発光ダイオード6に流れる電流がほぼ一定になるように負荷5がオンの時にLED駆動回路7を制御する第1のパルス信号(第1の制御信号)、負荷5がオフの時にLED駆動回路7を制御する第2のパルス信号(第2の制御信号)それぞれのデューティを決定する。その後は、図6の従来構成と同様に、制御部3は、発光ダイオード6を第2の制御信号で点灯させるようにLED駆動回路7を制御し、以降、制御部3は、温調用電磁弁5へ通電する(オン制御する)場合には、温調用電磁弁5をオン制御するのとほぼ同時にLED駆動回路7を第1のパルス信号で制御し、温調用電磁弁5への通電を停止する(オフ制御する)場合には、温調用電磁弁5をオフ制御するのとほぼ同時にLED駆動回路7を第2のパルス信号で制御する。つまり、発光ダイオード6のちらつきを軽減し明るさが一定になるようにLED駆動回路7を制御する。
【0022】
しかして、本実施形態では、温調用電磁弁5の開閉に伴って電源1の電圧が変動しているにもかかわらず、かつ電池の種類によらず、発光ダイオード6に流れる電流をほぼ一定に保つことができ、結果として発光ダイオード6のちらつきが防止されるのである。ここに、デューティを変化させるにあたっては、周期を一定としてオンデューティを変化させている。
【0023】
例えば、図5に示すように、複数の発光ダイオード61〜62を有し、制御部3が、LED駆動回路71〜73への出力および端子COM1、端子COM2それぞれの出力を制御するように構成されている場合、制御部3は、電圧検出回路4(図1参照)により検出される電源1の電圧(図6(a)参照)により端子COM1、端子COM2の出力信号のオン幅TON1,TON2(図6(b)、(c)参照)を変化させ、また、電池がアルカリ電池とマンガン電池とのどちらかであるかに応じてあらかじめ個別に設定されたLED駆動回路71〜73の制御信号を選択することでデューティを変化させる。なお、図5中のDT1,DT2は両方とも3ステートバッファを示し、Bはバッファを示す。
【0024】
ところで、本実施形態では、電池としてアルカリ電池およびマンガン電池について説明したが、電池の種類はこれらに限定されるものではなく、他の電池を用いてもよいし、また、例えば上記しきい値を2値設けて3つの電池の種類を判別できるようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、表示用発光素子および負荷に給電する電池よりなる電源と、表示用発光素子に流れる電流を可変とする電流制御手段と、電源の電圧を検出する電圧検出部と、電流制御手段および負荷を制御する制御部とを備え、制御部は、電圧検出部の出力に基づいて電源の電池の種類を判別する判別手段を有し、電源が投入されると負荷を一時的にオン、オフさせて負荷のオン、オフそれぞれの状態における電圧検出部による両検出電圧を記憶し、両検出電圧の差に基づいて電源の電池の種別を判別し、電池の種別に応じて負荷のオン、オフにかかわらず表示用発光素子に流れる電流がほぼ一定になるように負荷のオン、オフそれぞれに対応付けた第1の制御信号、第2の制御信号を決定し、表示用発光素子を点灯させる時には第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオンさせる時にはほぼ同時に第1の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオフさせる時にはほぼ同時に第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御するものであり、電池の種別に応じて負荷のオン、オフにかかわらず表示用発光素子に流れる電流がほぼ一定になるように負荷のオン、オフそれぞれに対応付けた第1の制御信号、第2の制御信号が決定され、表示用発光素子の点灯中において負荷がオンする時にはほぼ同時に電流制御手段が制御され、表示用発光素子の点灯中において負荷がオフする時にはほぼ同時に電流制御手段が制御されるので、負荷のオン、オフによって電源電圧が変動しても表示用発光素子に流れる電流はほぼ一定に保たれるから、負荷の影響によって電源の電圧が急激に変化した場合の発光素子のちらつきを電池の種別によらず抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態を示すブロック図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】電池の特性説明図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】同上の動作説明図である。
【図6】同上の要部回路例図である。
【図7】従来例を示すブロック図である。
【図8】同上の動作説明図である。
【図9】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
1 電源
3 制御部
4 電圧検出回路
5 温調用電磁弁
6 発光ダイオード
7 LED駆動回路
r 内部抵抗
SW 器具栓スイッチ
Claims (1)
- 表示用発光素子および負荷に給電する電池よりなる電源と、表示用発光素子に流れる電流を可変とする電流制御手段と、電源の電圧を検出する電圧検出部と、電流制御手段および負荷を制御する制御部とを備え、制御部は、電圧検出部の出力に基づいて電源の電池の種類を判別する判別手段を有し、電源が投入されると負荷を一時的にオン、オフさせて負荷のオン、オフそれぞれの状態における電圧検出部による両検出電圧を記憶し、両検出電圧の差に基づいて電源の電池の種別を判別し、電池の種別に応じて負荷のオン、オフにかかわらず表示用発光素子に流れる電流がほぼ一定になるように負荷のオン、オフそれぞれに対応付けた第1の制御信号、第2の制御信号を決定し、表示用発光素子を点灯させる時には第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオンさせる時にはほぼ同時に第1の制御信号に基づいて電流制御手段を制御し、表示用発光素子の点灯中に負荷をオフさせる時にはほぼ同時に第2の制御信号に基づいて電流制御手段を制御することを特徴とする電池を電源とする表示装置。
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