JP4326654B2

JP4326654B2 - 電子スイッチ

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Publication number: JP4326654B2
Application number: JP2000006844A
Authority: JP
Inventors: 貞生中野
Original assignee: 貞生中野
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: JP2001196913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気扇、照明灯等の負荷を操作するための電子スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば換気扇を予め設定した時間だけ動作させる電子スイッチとして、４ビットのマイクロコンピュータ（以下マイコンと呼称する）を制御素子として用いた電子スイッチが実用化されている。
【０００３】
図９はこのようなマイコン応用の電子スイッチを示す回路図である。交流電源８１は一端が電子スイッチ１００の端子８５に接続され、他端が換気扇８２を介して電子スイッチ１００の端子８４に接続される。換気扇８２は、電子スイッチ１００に設けられた操作スイッチＳＷ９０をオンさせることによって、交流電源８１から電流が供給されて動作するようになっている。
【０００４】
即ち、操作スイッチＳＷ９０をオンにすると、ダイオードブリッジ８７からの電流が抵抗Ｒ９０、操作スイッチＳＷ９０及びダイオードＤ９０を流れて、電解コンデンサＣ９０が充電される。コンデンサＣ９０の端子電圧は低電圧ダイオードＺＤ９０で規定される電圧となる。これらの回路によって立ち上げ用電源回路９０が構成され、コンデンサＣ９０の端子電圧が電子スイッチ１００の電源電圧として、マイコン９２に供給される。
【０００５】
これにより、マイコン９２は動作を開始し、端子ｒ４０をローレベル（以下、Ｌレベルという）にして、スイッチ素子９５のフォトカプラＰＣ９５のダイオードＤ９５を導通させてトランジスタＴｒ９５をオン（導通）させる。そうすると、操作スイッチＳＷ９０がオフになっても、ダイオードブリッジ８７からの電流がスイッチ素子９５を介して流れてコンデンサＣ９０を充電し、ダイオードＺＤ９０に電流が流れる。
【０００６】
即ち、操作スイッチＳＷ９０のオン操作以後において、交流電源８１からの電流は、換気扇８２、ラインノイズ抑止用コイルＬ８１、ゲート抵抗Ｒ８１、ダイオードブリッジ８７、スイッチ素子９５、ダイオードＺＤ９０及びダイオードブリッジ８７を介して流れる。この結果、ゲート抵抗Ｒ８１の両端に電圧降下が発生し、トライアックＱ８１が導通する。トライアックＱ８１が導通すると、交流電源８１からは、換気扇８２、コイルＬ８１及びトライアックＱ８１を介して十分な電流が流れ、換気扇８２は十分な電力が与えられて動作を開始する。
【０００７】
なお、交流電源８１の交流電圧の０Ｖ近傍の比較的短い期間には、トライアックＱ８１に流れる電流が保持電流以下となって、トライアックＱ８１はオフとなる。トライアックＱ８１のオフ期間には、換気扇８２は慣性力で回転する。一方、トライアックＱ８１がオフすると、交流電源８１からの電流はダイオードブリッジ８７及びスイッチ素子９５を介して流れて、コンデンサＣ９０を充電し、電子スイッチ１００の電源電圧を確保することができる。
【０００８】
また、交流電源８１からの電流は、ダイオードブリッジ８７、スイッチ素子９５、ダイオードＺＤ９０及びダイオードブリッジ８７を介して流れるので、交流電源８１の交流電圧が０Ｖ近傍の期間を過ぎると、ゲート抵抗Ｒ８１の電圧降下によって再びトライアックＱ８１はオンとなる。こうして、換気扇８２に十分な電力が供給されて、その回転が継続される。
【０００９】
この状態で操作スイッチＳＷ９０が再び押されると、操作スイッチ確認回路９６のトランジスタＴＲ９６がオンする。そうすると、トランジスタＴＲ９６のコレクタはハイレベル（以下、Ｈレベルという）からＬレベルに変化する。マイコン９２はこの変化を検出することで、換気扇８２を停止する指令が発せられたものと判断し、端子ｒ４０をＨレベルにしてフォトカプラＰＣ９５をオフにする。
【００１０】
この結果、ダイオードブリッジ８７の直流出力側の電流経路がオープンとなるので、トライアックＱ８１のオフ期間においてダイオードブリッジ８７を介してゲート抵抗Ｒ８１に電流が流れない。従って、ゲート抵抗Ｒ８１に電圧降下が生じないので、一旦オフとなったトライアックＱ８１が再度オンとなることはなく、換気扇８２は停止する。
【００１１】
フォトカプラＰＣ９５のオン，オフをマイコン９２によって制御することで、換気扇８２の駆動を制御しているので、マイコン９２のタイマ機能を利用すれば、時間選択スイッチ９３で設定された時間の経過後、スイッチ素子９５をオフにして自動的に換気扇８２を停止させることが可能である。
【００１２】
このように、マイコン９２のタイマ機能を用いることで、ユーザーの操作に遅延させて負荷を制御する遅動制御が可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上述した従来の電子スイッチにおいては、マイコンによって操作スイッチの状態の把握を行うと共に、タイマ機能を利用した遅動制御を可能にしている。しかしながら、このような動作を可能にするためには、マイコン用のプログラムを開発しなければならず、コスト高となってしまうという問題点があった。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、汎用タイマＩＣ及びＣＲ受放電回路等を利用して遅動制御を可能にすると共に、汎用ロジックＩＣを利用して操作スイッチの状態把握を行うことを可能にして、安価に構成することができる電子スイッチを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子スイッチは、交流電源から負荷への電力の供給又は遮断を行う制御スイッチと、前記交流電源からの電流を受けて直流低電圧を発生する低電圧電源手段と、前記低電圧電源手段から前記直流低電圧が与えられることによって動作して前記制御スイッチのオン，オフを制御して前記負荷への電力供給を可能にする制御手段と、前記交流電源からの前記低電圧電源手段への電流の供給路に設けられて、前記供給路を導通又は遮断すると共に、前記供給路が導通状態から遮断状態に移行すると前記交流電源からの電流を所定の経路に流す操作スイッチと、前記供給路が導通状態になることによって動作を開始して、前記操作スイッチの状態に拘わらず、前記交流電源からの電流を前記低電圧電源手段に供給して前記直流低電圧を発生させ前記負荷への電力供給を可能にするバイパス手段と、前記所定の経路の電流を検出することで、前記操作スイッチの状態の変化を示す検出出力を出力する操作スイッチ確認手段と、前記供給路が導通状態から遮断状態に移行したことを示す前記検出出力が与えられて時間の計時を開始し、前記検出出力の入力から所定の時間経過後に前記バイパス手段による前記低電圧電源手段への前記交流電源からの電流の供給を停止させて前記負荷への電力供給を不能にするタイマ手段とを具備したものである。
【００１６】
本発明において、操作スイッチによって交流電源から低電圧電源手段への電流の供給路が導通状態になると、低電圧電源手段に交流電源からの電流が供給されて直流低電圧が発生し、これにより、制御手段が動作し制御スイッチを制御して負荷に電力が供給される。また、バイパス手段によって、操作スイッチの状態に拘わらず、交流電源からの電流が低電圧電源手段に供給される。ここで、操作スイッチによって供給路が導通状態から遮断状態に移行すると、所定の経路に電流が流れて、操作スイッチによっては低電圧電源手段に電流は供給されない。しかし、バイパス手段によって低電圧電源手段への電流供給が継続して行われるので、負荷への電力供給は継続する。操作スイッチ確認手段によって供給路が導通状態から遮断状態に移行したことが検出されると、タイマ手段によって時間が計時され、所定の時間経過後にバイパス手段による低電圧電源手段への電流供給は停止される。これにより、交流電源からの負荷への電力供給が停止する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電子スイッチを示す回路図である。
【００１８】
本実施の形態においては、操作スイッチとして、一時的に導通する押しボタンスイッチではなく、操作毎に２接点を切換えて導通させるシーソースイッチを採用している。そして、操作スイッチの確認を汎用のＤフリップフロップ（以下、ＤＦＦという）によって行うことを可能にすると共に、汎用のタイマＩＣを用いて遅延制御を可能にしている。
【００１９】
図１に示す電子スイッチの端子１，２相互間には図示しない交流電源及び換気扇等の負荷が直列に接続されている。交流電源は商用交流電圧を発生して負荷に供給するようになっている。交流電源からの負荷に対する交流電流の供給は電子スイッチによって制御されるようになっている。
【００２０】
端子１，２相互間にはサージ吸収素子ＺＮＲ及びコンデンサＣ１が並列接続されている。サージ吸収素子ＺＮＲとしては、バリスタ等が用いられる。また、端子１，２相互間にはラインノイズ抑止用コイルＬ及びトライアック（以下、ＴＲＡＣという）１０の主電極Ｔ１，Ｔ２間が接続される。これらのコンデンサＣ１及びコイルＬによってＴＲＡＣ１０で発生するノイズ除去フィルタが構成される。
【００２１】
ＴＲＡＣ１０の主電極Ｔ１はゲート抵抗Ｒ１を介してダイオードブリッジ（以下、ＤＢという）３の一方の交流入出力端子に接続され、ＴＲＡＣ１０の主電極Ｔ２は操作スイッチＳＷの共通端子ＣＯＭに接続される。
【００２２】
操作スイッチＳＷは、ユーザ操作に基づいて、共通端子ＣＯＭがａ接点又はｂ接点のいずれかに接続されるようになっている。ａ接点はＤＢ３の他方の交流入出力端子に接続され、ｂ接点は抵抗Ｒ２、トランジスタ出力型フォトカプラＰＣ３の発光ダイオード及びトライアック出力型フォトカプラＰＣ２の２次側トライアックを介してゲート抵抗Ｒ１とＤＢ３の一方の交流入出力端子との接続点に接続される。また、この接続点は、ＴＲＡＣ１０のゲートに接続されている。ＴＲＡＣ１０は、ゲート抵抗Ｒ１の電圧降下が所定値以上になると導通を開始する。ＴＲＡＣ１０が導通することによって、交流電源から十分な交流電流が負荷に供給されるようになっている。
【００２３】
ＤＢ３の直流入力端子は基準電位点となる端子Ｅに接続され、直流出力端子はトランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ路を介して電源ライン＋Ｖ上の端子に接続される。トランジスタＱ１のコレクタは抵抗Ｒ５を介してベースに接続され、ベースは低電圧ダイオードＺＤを介して端子Ｅに接続される。なお、図中の複数の＋Ｖ，Ｅは、夫々電源ライン＋Ｖ又は基準電位点に接続されていることを示している。
【００２４】
また、ＤＢ３の直流出力端子は、サイリスタＳＣＲを介して端子Ｅに接続され、サイリスタＳＣＲのゲートは、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２の並列回路を介して端子Ｅに接続される。
【００２５】
トランジスタＱ１のエミッタは、電源ライン＋Ｖ上に電圧を供給するための電解コンデンサＣ３を介して端子Ｅに接続されており、コンデンサＣ３の正極性側は抵抗Ｒ６及びフォトカプラＰＣ２の１次側を介して端子Ｅに接続される。コンデンサＣ３の端子電圧は低電圧ダイオードＺＤによって規定され、コンデンサＣ３が充電されることによって、フォトカプラＰＣ２の２次側トライアックが導通するようになっている。
【００２６】
フォトカプラＰＣ３の２次側トランジスタは、コレクタが電源ライン＋Ｖに接続され、エミッタが抵抗Ｒ９を介して端子Ｅに接続されると共に、アンド回路（以下、ＡＮＤという）４の一方入力端に接続される。ＡＮＤ４の出力端はＤＦＦ５のクロック端ＣＫに接続される。ＤＦＦ５の出力端ＱはＡＮＤ４の他方入力端に接続される。
【００２７】
ＤＦＦ５としては、例えば、プリセットタイプのＩＣである７４ＨＣ７４が用いられ、ＤＦＦ５によって操作スイッチ確認部４０が構成される。ＤＦＦ５の /ＣＬＲ端子及びＶＤＤ端子は電源ライン＋Ｖに接続され、ＧＮＤ端子は端子Ｅに接続され、Ｄ端子は抵抗Ｒ１０を介して端子Ｅに接続される。また、電源ライン＋Ｖと端子Ｅとの間には抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ４の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ４の接続点はＤＦＦ５の /ＰＲ端子に接続される。
【００２８】
ＤＦＦ５のＱ， /Ｑ端子は、夫々オア回路（以下、ＯＲという）９の一方入力端及びタイマＩＣ６セット端ＳＥＴに接続される。
【００２９】
ＤＦＦ５は、電源が印可されると、コンデンサＣ４を充電する期間だけプリセット端 /ＰＲにＬレベルが供給される。これにより、ＤＦＦ５のプリセット条件が成立して、Ｑ端子のＱ出力はＨレベルとなり、 /Ｑ端子のＱ反転出力 /ＱはＬレベルにプリセットされる。
【００３０】
タイマ部５０を構成するタイマＩＣ６としては、例えば、汎用タイマＩＣであるＢＵ２３０２を採用する。タイマＩＣ６はＳＥＴ端子がＬレベルの場合には、スタンバイ状態である。ＯＳＣ１〜ＯＳＣ３端子は、夫々抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ５及び抵抗Ｒ１４の一端が接続され、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ５及び抵抗Ｒ１４の他端は共通接続されている。タイマＩＣ６のＶＤＤ端子は電源ライン＋Ｖに接続され、ＯＵＴ端子は抵抗Ｒ１２を介して電源ライン＋Ｖに接続されると共に、ＰＮＰトランジスタＱ３のベースにも接続される。トランジスタＱ３は、エミッタが電源ライン＋Ｖに接続され、コレクタがＯＲ９に接続されると共に、抵抗Ｒ１５を介して端子Ｅにも接続される。
【００３１】
従って、ＯＲ９は、ＤＦＦ５のＱ出力がＨレベルになった場合又はタイマＩＣ６のＯＵＴ端子がＬレベルとなって、トランジスタＱ３がオンとなった場合に、出力がＨレベルになる。ＯＲ９の出力端は抵抗Ｒ３を介してサイリスタＳＣＲのゲートに接続されると共に、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ２のベースにも接続される。
【００３２】
電解コンデンサＣ３の正極性側は抵抗Ｒ７及びトライアック出力型のフォトカプラＰＣ１の１次側を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続されており、トランジスタＱ２のエミッタは端子Ｅに接続される。フォトカプラＰＣ１の２次側トライアックは、一端が端子１に接続され他端がＤＢ３の他方交流入力端子に接続される。
【００３３】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図２のタイミングチャートを参照して説明する。図２（ａ）は操作スイッチＳＷの状態を示し、図２（ｂ）は電源ライン＋Ｖの電位を示し、図２（ｃ）はフォトカプラＰＣ１の状態を示し、図２（ｄ）はＱ出力を示し、図２（ｅ）はタイマ出力を示し、図２（ｆ）はＯＲ９の出力を示し、図２（ｇ）は /Ｑ出力を示し、図２（ｈ）及び（ｉ）は夫々フォトカプラＰＣ２，ＰＣ３の状態を示し、図２（ｊ）はＣＫ端子のレベルを示している。
【００３４】
いま、操作スイッチＳＷがｂ接点に接続されて電子スイッチがオフの状態、即ち、ＴＲＡＣ１０がオフで、電源ライン＋Ｖが０Ｖである。この場合には、端子１，２間に接続された交流電源から負荷には全く電流が流れず、換気扇等の負荷は停止状態である。ここで、ユーザーが操作スイッチＳＷをオンの状態、即ち、共通端子ＣＯＭをａ接点と接続させるものとする（図２（ａ）のタイミングｔ1 ）。そうすると、端子１がＤＢ３の交流入出力端子に接続され、交流電源からの電流がＤＢ３及びトランジスタＱ１を流れて、電解コンデンサＣ３を充電する。これにより、電源ライン＋Ｖは、図２（ｂ）に示すように、低電圧ダイオードＺＤによって規定される電圧に立ち上がる。
【００３５】
一方、操作スイッチ確認部４０のＤＦＦ５は、電源の印可から所定期間だけ /ＰＲ端子がＬレベルを維持することによってプリセット条件が成立し、これにより、Ｑ出力がＨレベルにプリセットされ（図２（ｄ））、 /Ｑ出力はＬレベルにプリセットされる（図２（ｇ））。Ｑ出力はＯＲ９に供給されており、ＤＦＦ５のプリセット処理によってＯＲ９出力がＨレベルとなって（図２（ｆ））、サイリスタＳＣＲがオンする。そうすると、交流電源からの電流は、端子１と端子２との間で、操作スイッチＳＷ、ＤＢ３、サイリスタＳＣＲ、ＤＢ３、抵抗Ｒ１及びコイルＬを介して流れる。これにより、ＴＲＡＣ１０のゲート抵抗Ｒ１の両端に電圧降下が発生し、ＴＲＡＣ１０がオンする。そうすると、交流電源からの電流は、負荷とＴＲＡＣ１０とを介して流れることになり、負荷に十分な交流電力が供給されて、負荷が動作を開始する。
【００３６】
なお、交流電源の交流電圧の０Ｖ近傍の比較的短い期間には、ＴＲＡＣ１０に流れる電流が保持電流以下となって、ＴＲＡＣ１０はオフとなる。ＴＲＡＣ１０のオフ期間には、換気扇等の負荷は慣性力で動作する。一方、ＴＲＡＣ１０がオフすると、交流電源からの電流はＤＢ３及びトランジスタＱ1 を介して流れて、コンデンサＣ３を充電し、電源ライン＋Ｖを所定の電圧値に維持する。
【００３７】
そして、交流電源からの電流は、操作スイッチＳＷ、ＤＢ３、サイリスタＳＣＲ、抵抗Ｒ１及びコイルＬを介して流れるので、交流電源の交流電圧が０Ｖ近傍の期間を過ぎると、ゲート抵抗Ｒ１の電圧降下によって再びＴＲＡＣ１０はオンとなる。こうして、負荷に十分な電力が供給されて、その動作が継続される。
【００３８】
また、ＯＲ９の出力がＨレベルであるので、トランジスタＱ２はオンであり、コンデンサＣ３とトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続されたフォトカプラＰＣ１の１次側に電流が流れて、フォトカプラＰＣ１の２次側トライアックが導通する（図２（ｃ））。従って、端子１とＤＢ３の他方交流入出力端子は操作スイッチＳＷだけでなく、フォトカプラＰＣ１を介しても接続された状態となる。また、コンデンサＣ３と端子Ｅとの間に接続されたフォトカプラＰＣ２の１次側にも電流が流れるので、フォトカプラＰＣ２の２次側トライアックも導通している（図２（ｈ））。また、タイマＩＣ６は、ＳＥＴ端子にＤＦＦ５の /Ｑ出力端子からＬレベルが供給されており、スタンバイ状態となっている。
【００３９】
ここで、ユーザーが操作スイッチをオフ、即ち、共通端子ＣＯＭをｂ接点に接続させるものとする（図２のタイミングｔ2 ）。この時点ではフォトカプラＰＣ２が導通しているので、ＴＲＡＣが０Ｖ近傍でオフしている短い期間、操作スイッチＳＷ、フォトカプラＰＣ３の一次側発光ダイオード及びフォトカプラＰＣ２の２次側トライアックにも電流が流れ、フォトカプラＰＣ３の２次側トランジスタがオンする（図２（ｉ））。そうすると、ＡＮＤ４の一方入力端が定期間Ｈレベルとなる。ＡＮＤ４の他方入力端にはＤＦＦ５のＱ出力端子からＨレベルが印加されており、ＡＮＤ４の出力はＬレベルからＨレベルに変化する。
【００４０】
Ｈ，Ｌレベルを繰返すＡＮＤ４の出力はＣＫ端子に与えられ（図２（ｊ））、ＤＦＦ５はＣＫ端子がＨレベルに立ち上がった時に、Ｄ端子のＬレベルをＱ出力として出力する。ＤＦＦ５の /Ｑ出力はＨレベルとなり、このＨレベル出力がタイマＩＣ６のＳＥＴ端子に与えられてタイマ動作が開始される。なお、Ｑ出力はＡＮＤ４にも与えられているので、ＡＮＤ４の出力は次の瞬間には立ち下がる。
【００４１】
タイマＩＣ６はＳＥＴ端子がＨレベルとなることによってＯＵＴ端子をＬレベルとする。これにより、トランジスタＱ3 がオンし、ＯＲ９の他方入力端をＨレベルにする。ＯＲ９の一方入力端にはＤＦＦ５のＱ端子からＬレベルが供給されるので、ＯＲ回路９の出力はトランジスタＱ3 のオン期間はＨレベルを維持し、トランジスタＱ3 がオフになることでＬレベルに変化する。
【００４２】
タイマＩＣ６のＯＵＴ端子がＬレベルの間はＯＲ９の出力がＨであるので、サイリスタＳＣＲ及びフォトカプラＰＣ１は引き続き導通状態であり、交流電源電圧の０Ｖ近傍期間以外にはＴＲＡＣ１０はオンとなる。従って、この段階では、負荷は十分な交流電力が供給されて動作を継続する。
【００４３】
タイマＩＣ６は、操作スイッチＳＷをｂ接点側に切換えてＳＥＴ端子にＨレベルが供給されたときから所定の時間が経過すると、ＯＵＴ端子をＨレベル（図２のタイミングｔ3 ）にさせる。そうすると、トランジスタＱ3 はオフとなり、ＯＲ９の２入力は共にＬレベルとなって、ＯＲ９出力はＬレベルとなる（図２（ｆ））。これにより、トランジスタＱ2 はオフとなり、フォトカプラＰＣ１の１次側に電流が流れなくなって、フォトカプラＰＣ１の２次側は非導通となる。
【００４４】
そうすると、交流電源からの電流はＤＢ３には供給されなくなって、ＴＲＡＣ１０のオフ期間にゲート抵抗Ｒ１に十分な電流が流れないので、ＴＲＡＣ１０はオンにならない。こうして、負荷への電力供給が停止し、負荷は動作を停止する。また、ＤＢ３に電流が流れないので、コンデンサＣ３の放電によって、電源ライン＋Ｖの所定の低電圧が低下し、電子スイッチの動作が停止する。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、汎用のＤＦＦによって、操作スイッチの状態の検出を可能にすると共に、汎用のタイマＩＣによって、遅動制御を可能にしており、装置を安価に構成することができる。
【００４６】
図３は本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。図３において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態はタイマ部５０に代えてタイマ部５１を採用し、ＤＦＦ５のＱ出力をタイマ部５１に供給する点が第１の実施の形態と異なる。他の構成要素は図１の実施の形態と同様であり、図示を省略する。なお、ＤＦＦ５の /Ｑ出力は用いない。
【００４８】
タイマ部５１は、ＣＲ充放電回路と、オペアンプによるコンパレータ回路によって構成されている。即ち、電源ライン＋Ｖと端子Ｅとの間にはトランジスタＱ５のコレクタ・エミッタ路、抵抗Ｒ２１及び電解コンデンサＣ２０の直列回路が接続されている。トランジスタＱ５のベースには抵抗Ｒ２０を介してＤＦＦ５のＱ出力が供給されるようになっている。
【００４９】
電解コンデンサＣ２０の正極性側は可変抵抗ＶＲを介して端子Ｅに接続されると共に、抵抗Ｒ２２を介してコンパレータ５２の負極性入力端に接続される。コンパレータ５２の正極性入力端は、電源ライン＋Ｖと端子Ｅとの間に接続された抵抗Ｒ２４，Ｒ２５同士の接続点に接続される。コンパレータ５２の出力端は抵抗Ｒ２３を介してトランジスタＱ６のベースに接続され、トランジスタＱ６のコレクタはコンデンサＣ２０の正極性側に、エミッタは端子Ｅに接続される。
【００５０】
コンパレータ５２の出力端はコンパレータ５３の負極性入力端にも接続され、コンパレータ５３の正極性入力端は抵抗Ｒ２４，Ｒ２５同士の接続点に接続される。コンパレータ５２の出力をＯＲ９の２つの入力端子に共通に与えるようになっている。
【００５１】
次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。
【００５２】
操作スイッチＳＷがａ接点側に切換えられて、電源ライン＋Ｖに所定の直流低電圧が発生し、ＤＦＦ５がプリセットされるまでの動作は第１の実施の形態と同一である。ＤＦＦ５のＱ出力はタイマ部５１のトランジスタＱ５のベースに供給されており、ＤＦＦ５のプリセットによってトランジスタＱ５がオンする。これにより、電解コンデンサＣ２０が充電される。
【００５３】
コンデンサＣ２０の電荷は可変抵抗ＶＲを介して放電されるが、トランジスタＱ５のオン期間には連続して充電されるので、コンデンサＣ２０の正極性側は略電源ライン＋Ｖと同電位となる。
【００５４】
一方、電源ライン＋Ｖの電圧は抵抗Ｒ２４，Ｒ２５によって分割されて、閾値電圧としてコンパレータ５２，５３の正極性入力端に与えられている。従って、前段のコンパレータ５２は、負極性入力端の電圧が正極性入力端の電圧よりも高くなり、出力はＬレベルとなる。そうすると、次段のコンパレータ５３は、正極性入力端の電圧が負極性入力端の電圧よりも高くなって、出力はＨレベルとなる。コンパレータ５３の出力がＯＲ９に供給され、ＯＲ９の出力はＨレベルとなる。操作スイッチＳＷがａ接点側に切換えられている場合の他の動作は第１の実施の形態と同様であり、負荷に十分な電力が供給されて負荷が動作する。
【００５５】
ここで、操作スイッチＳＷをｂ接点側に切換えるものとする。そうすると、ＤＦＦ５のＱ出力は反転してＬレベルとなる。トランジスタＱ５はオフとなり、コンデンサＣ２０の充電が停止される。コンデンサＣ２０は、電荷が可変抵抗ＶＲを介して放電されて、端子電圧が徐々に低下する。コンデンサ２０からコンパレータ５２に印加される電圧が抵抗Ｒ２４，Ｒ２５による閾値電圧よりも低下すると、コンパレータ５２の出力はＨレベルとなり、トランジスタＱ６がオンしてコンデンサＣ２０の両端が短絡され、一気にコンデンサＣ２０の電荷が放電される。これにより、コンパレータ５３は負極性入力端の電圧が正極性入力端の電圧よりも高くなり、コンパレータ５３の出力はＬレベルに変化する。こうして、ＯＲ９の出力はＬレベルとなり、負荷への電力の供給が停止される。操作スイッチＳＷがｂ接点側に切換えられた場合の他の動作は第１の実施の形態と同様である。
【００５６】
可変抵抗ＶＲの抵抗値を変化させることで、コンデンサＣ２０の端子電圧が閾値電圧以下になるまでの時間を変化させることができ、これにより、タイマ機能が実現されている。
【００５７】
このように、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
図４は本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。本実施の形態は２つの負荷の駆動制御を行うためのものであり、図４では第１又は第２の実施の形態における電子スイッチに付加する構成のみを示している。図４に示す構成以外の構成は図１又は図３と同一であり、図示を省略する。
【００５９】
端子３０，３１相互間には図示しない交流電源及び負荷が接続される。なお、端子３０，３１に接続される負荷は、図１の端子１，２に接続される負荷とは異なる負荷である。端子３０，３１相互間にはコンデンサＣ３０が接続されている。また、端子３０，３１相互間にはラインノイズ抑止用コイルＬ３０及びＴＲＡＣ３２の主電極Ｔ１，Ｔ２間が接続される。ＴＲＡＣ３２が導通することによって、負荷に十分な電力が供給されて、負荷が動作するようになっている。
【００６０】
ＴＲＡＣ３２の主電極Ｔ１，Ｔ２間には、トライアック出力型のフォトカプラＰＣ３０の２次側トライアック及び抵抗Ｒ３０，Ｒ３１の直列回路が接続されている。ＴＲＡＣ３２のゲートＧは抵抗Ｒ３０，Ｒ３１の接続点に接続される。
【００６１】
電源ライン＋Ｖと基準電位点との間には、抵抗Ｒ３２、フォトカプラＰＣ３０の１次側及びトランジスタＱ３０のコレクタ・エミッタ路が接続され、トランジスタＱ３０のベースには抵抗Ｒ３３を介してＤＦＦ５（図１又は図３参照）のＱ出力が供給されるようになっている。
【００６２】
次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。
【００６３】
いま、図１又は図３の端子１，２間に接続される負荷及び端子３０，３１間に接続される負荷として、夫々トイレ等に配置する換気扇及び照明灯を採用する場合について説明する。
【００６４】
ユーザーが図１又は図３の操作スイッチＳＷをａ接点側に切換えることによって、負荷（換気扇）が動作を開始することは第１又は第２の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、ＤＦＦ５のＱ出力をトランジスタＱ３０のベースに供給する。操作スイッチＳＷがａ接点側に設定されている期間は、Ｑ出力はＨレベルであり、トランジスタＱ３０がオンしてフォトカプラＰＣ３０に電流が流れる。これにより、フォトカプラＰＣ３０の２次側ＴＲＡＣがオンとなり、抵抗Ｒ３０，Ｒ３１に電流が流れる。抵抗Ｒ３１の電圧降下によって、ＴＲＡＣ３２が導通し、交流電源から負荷（照明灯）に十分な電力の供給が開始されて、照明灯が点灯する。
【００６５】
なお、操作スイッチＳＷがａ接点側に設定されている期間は、フォトカプラＰ３０の２次側トライアックは導通しているので、交流電圧の０Ｖ近傍以外の期間にはＴＲＡＣ３２はオンし、照明灯の点灯は継続される。こうして、操作スイッチＳＷをａ接点側に設定することで、照明灯を点灯させると同時に換気扇を回転させることができる。
【００６６】
ここで、操作スイッチＳＷをｂ接点側に切換えると、上述したように、ＤＦＦ５のＱ出力はＬレベルに変化する。これにより、トランジスタＱ３０はオフとなって、フォトカプラＰＣ３０の２次側トライアックは非導通となる。従って、交流電圧の０Ｖ近傍においてオフとなったＴＲＡＣ３２は交流電圧の０Ｖ近傍の期間が過ぎてもオンにならず、照明灯は直ぐに消灯する。
【００６７】
一方、端子１，２に接続された負荷（換気扇）は、上述したように、タイマ部５０又は５１のタイマ機能によって、操作スイッチＳＷのｂ接点側への切換え操作から所定期間経過後に停止する。
【００６８】
このように、本実施の形態においては、ユーザーの単一の操作によって２つの負荷を同時に駆動すると共に、単一の操作によって２つの負荷の駆動を異なるタイミングで停止させることができる。他の効果は図１の実施の形態と同様である。
【００６９】
図５は本発明の第４の実施の形態を示す回路図である。図５において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、端子１とＤＢ３とをバイパスして接続するための素子として、ラッチングリレーの接点を利用するようにしたものである。本実施の形態では、操作スイッチ確認部４０′及びタイマ部５０の構成は図１と同様である。なお、操作スイッチ確認部４０′は操作スイッチ確認部４０の抵抗Ｒ１０を省略したものであるが、同等の機能を有する。
【００７０】
フォトカプラＰＣ１の２次側トライアックは、一端が端子１に接続され他端はラッチングリレーのリセットコイルＲＣを介して端子２に接続される。ラッチングリレーのセットコイルＳＣは一端が操作スイッチＳＷのａ接点に接続され、他端は端子２に接続される。ラッチングリレーのリレー接点ａ２は端子１とＤＢ３の他方交流入出力端子との間に接続され、ラッチングリレーのリレー接点ａ１は、図１のフォトカプラＰＣ２の２次側トライアックに代えて、フォトカプラＰＣ３と端子Ｅとの間に接続される。
【００７１】
ラッチングリレーは、セットコイルＳＣに１回電流が流れることによって接点ａ１，ａ２が導通し、リセットコイルＲＣに１回電流が流れることによって接点ａ１，ａ２が非導通となるようになっている。
【００７２】
また、ＯＲ９の出力は抵抗Ｒ３を介してサイリスタＳＣＲのゲートにのみ与えられる。トランジスタＱ２のベースには抵抗Ｒ８を介してＡＮＤ１１の出力が与えられる。ＡＮＤ１１は一方入力端にタイマＩＣ６のＳＥＴ端子の入力が与えられ、他方入力端は負論理で動作してトランジスタＱのコレクタに現れる電圧が入力されるようになっている。
【００７３】
他の構成は図１と同様である。
【００７４】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図６のタイムチャートを参照して説明する。図６（ａ）は操作スイッチＳＷの状態を示し、図６（ｂ）はラッチングリレーの接点ａ１，ａ２の状態を示し、図６（ｃ）は電源ライン＋Ｖの電位を示し、図６（ｄ）はＣＫ端子の入力を示し、図６（ｅ）はＱ出力を示し、図６（ｆ）はフォトカプラＰＣ２の状態を示し、図６（ｇ）はタイマ出力を示し、図６（ｈ）は /Ｑ出力を示し、図６（ｉ）はＡＮＤ１１の入力を示し、図６（ｊ）はＡＮＤ１１の出力を示し、図６（ｋ）はＴＲＣＫ１０の状態を示している。
【００７５】
いま、ユーザーが操作スイッチＳＷをａ接点側に切換えるものとする（図６（ａ）のタイミングｔ10）。そうすると、ＤＢ３を介してコンデンサＣ３が充電されて電源ライン＋Ｖが所定の直流低電圧になり（図６（ｃ））、ＤＦＦ５のＱ出力及びＯＲ９の出力がＨレベルになって、サイリスタＳＣＲが導通し、これにより、ＴＲＣＫ１０がオンとなって（図６（ｋ））、負荷に十分な電力が供給されることは第１の実施の形態と同様である。なお、タイマ部５１のタイマＩＣ６がスタンバイ状態になることも第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
本実施の形態においては、操作スイッチＳＷがａ接点側に設定されることによって、ラッチングリレーのセットコイルＳＣが励磁され、リレー接点ａ１，ａ２が導通状態となる（図６（ｂ））。リレー接点ａ２が導通することによって、端子１とＤＢ３の他方交流入出力端子とは、操作スイッチＳＷの設定に拘わらず接続されることになる。
【００７７】
ここで、ユーザーが図６のタイミングｔ11で操作スイッチＳＷをｂ接点側に切換えるものとする。そうすると、交流０Ｖ付近でＴＲＡＣのオフの期間、操作スイッチＳＷのｂ接点、抵抗Ｒ２、フォトカプラＰＣ３の一次側及びリレー接点ａ１を介して電流が流れて、フォトカプラＰＣ３の２次側トランジスタがオンとなる。これにより、第１の実施の形態と同様に、ＤＦＦ５のＱ出力はＬレベルとなり、 /Ｑ出力はＨレベルとなって、ＯＲ９の出力はタイマＩＣ６に設定された時間後にＬレベルとなる。なお、タイマＩＣ６によって設定された時間内はＯＲ９の出力はＨレベルであり、上述したように、負荷への十分な電力供給は継続される。
【００７８】
タイマＩＣ６のタイムアップの時点で、トランジスタＱ３がオフして、ＯＲ９の２入力は共にＬレベルとなり、ＯＲ９の出力はＬレベルとなる。この結果、サイリスタＳＣＲがオフし、ＴＲＡＣ１０が非導通となって、負荷への電力供給が停止される。
【００７９】
一方、ＤＦＦ５の /Ｑ出力は、ＡＮＤ４の出力がＨレベルになった時点でＨレベルに立ち上がっており、また、トランジスタＱ３のコレクタの不論理値（図６（ｉ））は、タイマＩＣ６のカウント開始でＨレベルからＬレベルに立ち下がり、タイムアップでＨレベルに立ち上がる。従って、ＡＮＤ１１の２入力は、いずれもタイムアップでＨレベルとなり、ＡＮＤ１１の出力はＨレベルになる（図６（ｊ））。そうすると、トランジスタＱ２がオンとなって、フォトカプラＰＣ１の１次側が導通する。
【００８０】
これにより、フォトカプラＰＣ１の２次側トライアックが導通してラッチングリレーのリセットコイルＲＣに電流が流れる。この時点ではラッチングリレーのセットコイルＳＣには電流が流れていないので、リセットコイルＲＣが励磁されることにより、リレー接点ａ１，ａ２は非導通となる（タイミングｔ12）。そうすると、ＤＢ３に電流が流れなくなり、コンデンサＣ３の放電によって、電源ライン＋Ｖの電圧が低下し、負荷への電力供給が停止すると共に電子スイッチ自体もオフとなる（図６参照）。
【００８１】
このように、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
ところで、上記各実施の形態においては、操作スイッチ確認部においてはＤＦＦを採用したが、ＤＦＦに代えて図７又は図８に示すＪＫフリップフロップ（以下、ＪＫＦＦという）を採用することもできる。
【００８３】
図７においては、フォトカプラＰＣ３の２次側トランジスタのエミッタと抵抗Ｒ９との接続点の電位をインバータ５５を介してＪＫＦＦ５２のＣＫ端子に供給するようになっている。ＪＫＦＦ５６としては、例えば、７４ＨＣ１１２を採用する。インバータ５５の出力端は抵抗Ｒ５１を介して電源ライン＋Ｖに接続されている。
【００８４】
ＪＫＦＦ５６は、ＣＫ端子の入力がＨレベルからＬレベルに変化した時に出力が反転することがＤＦＦと異なる。この理由から、ＣＫ端子への入力はインバータ５５を介して行うのである。
【００８５】
また、図８においては、フォトカプラＰＣ３の２次側トランジスタのエミッタと抵抗Ｒ９との接続点の電位をナンド回路（以下、ＮＡＮＤとう）７を介してＪＫＦＦ８に供給するようになっている。
【００８６】
ＪＫＦＦを用いた場合でも、各実施の形態においてＤＦＦを用いた場合と同様の動作が行われることは明らかである。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、汎用タイマＩＣ及びＣＲ受放電回路等を利用して遅動制御を可能にすると共に、汎用ロジックＩＣを利用して操作スイッチの状態把握を行うことを可能にして、安価に構成することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子スイッチの一実施の形態を示す回路図。
【図２】第１の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す回路図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す回路図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す回路図。
【図６】第４の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図７】変形例を示す回路図。
【図８】変形例を示す回路図。
【図９】従来の電子スイッチを示す回路図。
【符号の説明】
３…ダイオードブリッジ、４…ＡＮＤ、５…ＤＦＦ、６…タイマＩＣ、９…ＯＲ、１０…トライアック、４０…操作スイッチ確認部、５０，５１…タイマ部、ＳＣＲ…サイリスタ、ＰＣ１〜ＰＣ３…フォトカプラ、Ｃ３…電解コンデンサ、ＳＷ…操作スイッチ、Ｑ１〜Ｑ３…トランジスタ。

Claims

交流電源から負荷への電力の供給又は遮断を行う制御スイッチと、
前記交流電源からの電流を受けて直流低電圧を発生する低電圧電源手段と、
前記低電圧電源手段から前記直流低電圧が与えられることによって動作して前記制御スイッチのオン，オフを制御して前記負荷への電力供給を可能にする制御手段と、
前記交流電源からの前記低電圧電源手段への電流の供給路に設けられて、前記供給路を導通又は遮断すると共に、前記供給路が導通状態から遮断状態に移行すると前記交流電源からの電流を所定の経路に流す操作スイッチと、
前記供給路が導通状態になることによって動作を開始して、前記操作スイッチの状態に拘わらず、前記交流電源からの電流を前記低電圧電源手段に供給して前記直流低電圧を発生させ前記負荷への電力供給を可能にするバイパス手段と、
前記所定の経路の電流を検出することで、前記操作スイッチの状態の変化を示す検出出力を出力する操作スイッチ確認手段と、
前記供給路が導通状態から遮断状態に移行したことを示す前記検出出力が与えられて時間の計時を開始し、前記検出出力の入力から所定の時間経過後に前記バイパス手段による前記低電圧電源手段への前記交流電源からの電流の供給を停止させて前記負荷への電力供給を不能にするタイマ手段とを具備したことを特徴とする電子スイッチ。
前記供給路が導通状態になったことを示す検出出力が与えられると前記負荷とは異なる第２の負荷に電力を供給し、前記供給路が導通状態から遮断状態に移行したことを示す検出出力が与えられると前記第２の負荷への電力の供給を停止させる第２の負荷制御手段を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の電子スイッチ。
前記操作スイッチ確認手段は、前記所定の経路に流れた電流によって導通して所定の論理レベルの出力を出力する検出部と、
前記検出部の出力に基づいて出力論理レベルが規定されるフリップフロップとを具備し、
前記タイマ手段は、前記フリップフロップの出力によって動作を開始し、タイムアップすることによって所定の論理値レベルの出力を出力するタイマ部と、
前記タイマ部の出力に基づいて前記バイパス手段を制御する出力部とを具備したことを特徴とする請求項１に記載の電子スイッチ。
前記出力部は、前記制御手段の一部を構成することを特徴とする請求項３に記載の電子スイッチ。
交流電源と負荷との間に挿入される負荷制御用スイッチング部と、
交流電源をオン−オフする操作スイッチと、
制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部と、
操作用スイッチの状態記憶部と、
タイマ部と、を具備し、
前記制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部は、前記操作スイッチに並列にトライアック出力型フォトカプラを接続したことを特徴とする電子スイッチ。
交流電源と負荷との間に挿入される負荷制御用スイッチング部と、
交流電源をオン−オフする操作スイッチと、
制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部と、
操作用スイッチの状態記憶部と、
タイマ部と、を具備し、
前記制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部は、前記操作スイッチに並列にラッチングリレーの接点を接続したことを特徴とする電子スイッチ。
交流電源と負荷との間に挿入される負荷制御用スイッチング部と、
交流電源をオン−オフする操作スイッチと、
制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部と、
操作用スイッチの状態記憶部と、
タイマ部と、を具備し、
前記操作スイッチの状態記憶部は、Ｄフリップフロップで構成し、該ＤフリップフロップのＱ出力にて、前記制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部を制御し、前記Ｑ出力の反転出力にて前記タイマ部を始動することを特徴とする電子スイッチ。
交流電源と負荷との間に挿入される負荷制御用スイッチング部と、
交流電源をオン−オフする操作スイッチと、
制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部と、
操作用スイッチの状態記憶部と、
タイマ部と、を具備し、
前記操作スイッチの状態記憶部は、ＪＫフリップフロップで構成し、該ＪＫフリップフロップのＱ出力にて、前記制御用電源部をオン−オフするためのスイッチング部を制御し、前記Ｑ出力の反転出力にて前記タイマ部を始動することを特徴とする電子スイッチ。
前記操作スイッチの状態記憶部は、Ｑ出力で前記負荷とは異なる第２の負荷の制御用トライアックを制御することを特徴とする請求項７又は８のいずれか一方に記載の電子スイッチ。