JP4439983B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子レンジや電気オーブンなどをマイクロコンピュータ等の論理回路が制御する機器における特に論理回路部品の故障等による暴走に対する制御装置に関するものである。

従来、この種の制御装置は電子レンジやヒーターの通電を制御するマイクロコンピュータが暴走した場合でも、操作者が開始スイッチを押さなければ加熱は開始しないというものがある（例えば、特許文献１参照）。

図３は特許文献１に記載された従来の制御装置を示すものである。図３に示すように、ラッチ回路２６と、開始スイッチＳＷＳ（１６）と、前記ラッチ回路用の電源を供給するマイクロコンピュータの出力端子Ａと、リレーコイルＲｙＡと、前記リレーコイルと前記ラッチ回路の出力端子との間に接続されたトランジスタＱ３とから構成されている。
特開昭６０−１３２２０２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電子レンジやヒータによる加熱動作中にマイクロコンピュータに付属するクロック回路が故障すると、電子レンジやヒータは、通電を制御するリレーの接点が閉じた状態を継続し、被加熱物を異常に加熱し続けるという課題を有していた。特に電子レンジにおいては、加熱途中で制御回路が故障して加熱を継続し続けると、食品等の被加熱物が乾燥し炭化し、電子レンジの電波により炭化物の表面でスパークが発生して被加熱物に着火するという火災事故が発生しやすい。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マイクロコンピュータが暴走した場合でも、操作者が開始スイッチを押さなければ加熱は開始されない構成で、かつ加熱途中でマイクロコンピュータに付属するクロック回路に故障があると、被加熱物の加熱を停止するようにした制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の制御装置は、操作部と、マイクロコンピュータと、ラッチ回路と、負荷への電力を開閉するリレーと、前記リレーと前記ラッチ回路の出力端子との間に接続された第１のトランジスタと、前記ラッチ回路に接続されたパルス平滑回路と、前記パルス平滑回路と前記ラッチ回路との間に接続されかつ前記ラッチ回路に電源を供給する第２のトランジスタを備え、前記操作部は動作開始を指示する動作開始スイッチを有し、前記マイクロコンピュータは、前記パルス平滑回路に矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子と、前記第１のトランジスタの導通を制御する第二の出力端子を有し、前記ラッチ回路は第３および第４のトランジスタを有し、前記第４のトランジスタには前記動作開始スイッチが接続され、前記第３のトランジスタには前記第２のトランジスタを介して電源が供給され、前記第２のトランジスタには前記パルス平滑回路の
出力端子が接続された構成とする制御装置である。

これによって、従来の論理回路例えばマイクロコンピュータによって制御される例えば電子レンジにおいては、一般にマイクロコンピュータの出力端子によってリレーが駆動されるために、マイクロコンピュータのみの暴走によって加熱が開始されるという異常や、あるいは前記従来の特許の問題点であった、マイクロコンピュータのクロック回路が故障し、動作が継続状態になってしまう事によって被加熱物を異常に加熱し続けるという課題を、本発明の制御回路によって回避する事が可能となる。すなわち、図１のマイクロコンピュータのクロック回路に故障が発生するなどして、マイクロコンピュータの動作が固着停止すると、矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子には本来発生すべきパルス波形が発生しなくなる。そうなると、それに接続されたパルス平滑回路は、その入力パルスを失う事によって、パルス波形を平滑して発生していた後段の第２のトランジスタの駆動信号を失い、前記第２のトランジスタのコレクタとエミッタ間の導通が切れることにより第２のトランジスタを介してラッチ回路に供給していた電源の供給が停止し、従って加熱装置への通電を開閉するリレーの接点が開くことによって電子レンジの加熱を停止し被加熱物が異常に加熱し続けるという問題を回避する。

さらに、マイクロコンピュータは、パルス平滑回路に矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子と、第１のトランジスタの導通を制御する第二の出力端子と、動作開始スイッチに接続された第三の出力端子を有し、ラッチ回路内には第３および第４のトランジスタを有し、第４のトランジスタには前記動作開始スイッチが接続され、第３のトランジスタには第２のトランジスタを介して電源が供給され、第２のトランジスタにはパルス平滑回路の出力端子が接続された構成としたものである。

これによって、操作スイッチを操作した時点で第二の出力端子にパルス波形を発生させ、動作開始スイッチを押す以前にラッチ回路に電源を供給し、動作開始スイッチを押した時点で第４のトランジスタを導通させ、ほぼ同時に第二の出力端子からの信号により第１のトランジスタを導通させ、負荷への電力を開閉するリレーを動作させることにより、ラッチ回路に電源が供給されるまでの間、動作開始スイッチを押しつづけなければならない問題点を解決する事ができる。

本発明の制御装置は、前記従来の課題を解決するもので、マイクロコンピュータが暴走した場合でも、操作者が開始スイッチを押さなければ加熱は自動的に開始しない構成で、かつ加熱中にマイクロコンピュータに付属するクロック回路が停止する等の故障があっても、被加熱物の加熱を継続することなく、安全に停止するようにした制御装置を提供することができる。

第１の発明は、負荷への電力を開閉するリレーには、マイコンが制御する第１のトランジスタと、動作開始スイッチを有する操作部からの信号によって動作するラッチ回路とが直列に接続され、両方の信号が重なって初めて負荷への電力が供給される構成で、かつ前記ラッチ回路を駆動するための電源は、マイコンからのパルス信号がパルス平滑回路に供給された時にのみ、第２のトランジスタを制御してラッチ回路に電源を供給するとした制御装置としたものである。

これによって、従来の論理回路例えばマイクロコンピュータによって制御される例えば電子レンジにおいては、一般にマイクロコンピュータの出力端子によってリレーが駆動されるために、マイクロコンピュータのみの暴走によって加熱が開始されるという異常や、あるいは前記従来の特許の問題点であった、マイクロコンピュータのクロック回路が故障し、動作が継続状態になってしまう事によって被加熱物を異常に加熱し続けるという課題を、本発明の制御回路によって回避する事が可能となる。すなわち、図１のマイクロコンピュータのクロック回路に故障が発生するなどして、マイクロコンピュータの動作が固着停止すると、矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子には本来発生すべきパルス波形が発生しなくなる。すると、それに接続されたパルス平滑回路は、その入力パルスを失う事によって、パルス波形を平滑して発生していた後段の第２のトランジスタの駆動信号を失い、前記第２のトランジスタのコレクタとエミッタ間の導通が切れることにより第２のトランジスタを介してラッチ回路に供給していた電源の供給が停止し、従って加熱装置への通電を開閉するリレーの接点が開くことによって電子レンジの加熱を停止し被加熱物が異常に加熱し続けるという問題を回避することができる。

さらに、前記マイクロコンピュータは、前記パルス平滑回路に矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子と、前記第１のトランジスタの導通を制御する第二の出力端子と、前記動作開始スイッチに接続された第三の出力端子を有し、前記ラッチ回路内には第３および第４のトランジスタを有し、前記第４のトランジスタには前記動作開始スイッチが接続され、前記第３のトランジスタには前記第２のトランジスタを介して電源が供給され、前記第２のトランジスタには前記パルス平滑回路の出力端子が接続された構成とすることにより、操作スイッチを操作した時点で第二の出力端子にパルス波形を発生させ、動作開
始スイッチを押す以前にラッチ回路に電源を供給し、動作開始スイッチを押した時点で第４のトランジスタを導通させ、ほぼ同時に第二の出力端子からの信号により第１のトランジスタを導通させ、負荷への電力を開閉するリレーを動作させることにより、ラッチ回路に電源が供給されるまでの間、動作開始スイッチを押しつづけなければならない問題点を解決する事ができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前記矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子の周波数に、１キロヘルツ以上の高い周波数を使用するとにより、パルス平滑回路内に使用するコンデンサーのコンデンサー容量を小さくする事が可能となり、故障率が少なく又劣化が少ないセラミック材料を使用したセラミックコンデンサを使用する事ができ、比較的安価でかつ回路の信頼性を向上する事ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における制御装置のブロック図を示すものである。

図１において、操作部は動作開始を指示する動作開始スイッチを有し、マイクロコンピュータは操作信号の入力により第一の出力端子から矩形波のパルス電圧を出力し、第２のトランジスタを導通させる事によりラッチ回路に電源を供給する。さらに操作部の動作開始スイッチの信号はラッチ回路を導通させると共にマイクロコンピュータの第二の出力端子からの信号により第１のトランジスタを導通させて負荷への電力を通電するリレーを動作させる構成の制御装置としたものでる。

以上のように構成された制御装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、使用者が本発明の制御装置を備えた電子レンジの加熱開始スイッチを操作すると、マイクロコンピュータは操作信号を検知して第一の出力端子から矩形波のパルス信号を出力し、パルス平滑回路はその矩形波を平滑して第２のトランジスタを導通させてラッチ回路に電源を供給する。同時に前記操作部の操作信号は、前記ラッチ回路を導通させる。さらにマイクロコンピュータは、第二の出力端子からの信号により第１のトランジスタを導通させて負荷への電力を通電するリレーを動作させることにより、従来の論理回路例えばマイクロコンピュータによって制御される例えば電子レンジにおいては、一般にマイクロコンピュータの出力端子によってリレーが駆動されるために、マイクロコンピュータのみの暴走によって加熱が開始されるという異常や、あるいは前記従来の特許のように、マイクロコンピュータのクロック回路が故障する事によって被加熱物を異常に加熱し続けるという問題があったが、本発明の制御回路によって、使用者の操作が無ければ自動で加熱が開始される事がなくかつマイクロコンピュータの動作が途中停止するなどの異常においても被加熱物の加熱が継続することなく、安全に停止するようにした制御装置を提供することが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態の制御装置の回路図である。

図２において、操作部１は動作開始スイッチ２やその他の操作スイッチ３を含み、マイクロコンピュータ４と、ラッチ回路５と、負荷への通電を開閉する、リレー６と、前記リレー６と前記ラッチ回路ブロック５のとの間に接続されたトランジスタＱ１と、前記ラッチ回路５に電源を供給する為のトランジスタＱ２と、前記トランジスタＱ２に接続されたパルス平滑回路７とを備え、前記操作部１は動作の開始を指示する動作開始スイッチ２を有し、前記マイクロコンピュータ４は、前記パルス平滑回路７に矩形波信号電圧１０を供給する第一の出力端子１１の為の出力端子と、前記トランジスタＱ１の導通を制御する第二の出力端子１２の為の端子と、前記操作部１に接続される第三の出力端子１３の為の端子とを有し、前期ラッチ回路５はそれぞれのベースにそれぞれのコレクターを接続したトランジスタＱ３とＱ４を有し、Ｑ４のベースには前記動作開始スイッチ２が接続され、Ｑ３のエミッタには前記トランジスタＱ２を介して電源が供給され、前記トランジスタＱ２のベースには前記パルス平滑回路７の出力端子が接続され、前記マイクロコンピュータ４は操作部１からの信号があると第一の出力端子１１より矩形波信号電圧１０を出力し、その後前記動作開始スイッチ２が押された後に第一の出力端子１２よりトランジスターＱ１を導通させる出力信号を出しリレー６を駆動するとした制御装置としたものでる。

以上のように構成された制御装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、本発明の制御装置を備えた電子レンジを使用するために操作スイッチ３を使用者が操作すると、前記マイクロコンピュータ４は操作スイッチの入力端子８からの入力信号に応答して第一の出力端子１１から矩形波信号電圧１０出力し、パルス平滑回路７はその矩形波を平滑してトランジスタＱ２のベースに電流を流す事によりＱ２のコレクタとエミッタ間を導通させてラッチ回路５に電源を供給する。ラッチ回路５はそれぞれのベースにそれぞれのコレクターを接続したトランジスタＱ３とＱ４を有し、Ｑ４のベースには前記動作開始スイッチ２が接続されている。動作開始スイッチ２を操作者が押すと、トランジスタＱ４及びトランジスタＱ３のそれぞれのエミッタとコレクタ間が導通状態になる。同時に、マイクロコンピュータ４は動作開始スイッチの入力端子９から動作開始スイッチが押されたという信号を受けて、第二の出力端子１２を通してトランジスタＱ１を導通させる事により、リレー６を駆動し、例えば電子レンジの場合には被加熱物の加熱が開始される。また、操作部１内のどのスイッチが押されたかを知るために、マイクロコンピュータ４には第三の出力端子１３を備えた制御装置としたものでる。

以上のように、本実施の形態においては、本発明の第１の実施の形態の他に、電子レンジであれば例えば被加熱物の加熱時間を設定する等で操作スイッチ３を操作した時点でパルス平滑回路７に矩形波信号電圧１０を送り、ラッチ回路５に電源を供給しておけば、次に電子レンジの加熱開始を指示する為に動作開始スイッチ３を一瞬押すだけでラッチ回路が動作することができる。それに対して事前に前記パルス平滑回路７を通してラッチ回路５に電源が供給されていなければ、電源が供給されるまでの間、動作開始スイッチ２を押しつづけなければならないという欠点を解決できる。

また、本発明の制御装置は、トランジスタＱ２の導通を制御するベース電流の大きさを一定に保つ為には、前記矩形波信号１０の周波数とパルス平滑回路７内のコンデンサーＣ１、Ｃ２との間に相関関係がある為に、その周波数は、通常１キロヘルツ以上を使用するとしたものである。

その作用と効果について説明すると、パルス平滑回路７に接続されたトランジスタＱ２を駆動するベース電流は、結果的にマイクロコンピュータ４の出力端子１１から供給されている。

パルス平滑回路７内のコンデンサＣ１の交流抵抗値は、Ｒ＝１／（２＊Ｐａｉ＊ｆ＊Ｃ）であるから、ｆすなわち周波数を大きくすると抵抗値Ｒが小さくなるので、ベース電流が大きくなる。すなわち、一定のベース電流を確保する為には、周波数を大きくするとコンデンサ容量Ｃを小さくする事ができる。

これによって、前記矩形波信号電圧１０を供給する第一の出力端子１１に接続された、パルス平滑回路７内のコンデンサーＣ１とＣ２は、周波数を高くするに従ってコンデンサーの容量を小さくする事が可能となり、故障率が少なく又劣化が少ないセラミック材料を使用したセラミックコンデンサを使用する事ができ、比較的安価でかつ回路の信頼性を向上する事ができる。

以上のように、本発明にかかる制御装置は、従来の課題であったマイクロコンピュータの暴走した場合でも、操作者が開始スイッチを押さなければ加熱は自動的に開始せず、かつ加熱中にマイクロコンピュータに付属するクロック回路が停止する等の故障があっても、被加熱物の加熱が継続することのない制御装置を提供することができるので、電子レンジや電気オーブンなどをマイクロコンピュータ等の論理回路が制御する機器における、特に論理回路部品の故障等による暴走に対する制御装置に関するものであり、加熱装置以外の機械等の安全装置としての用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における制御装置のブロック図 本発明の実施の形態２における制御装置の回路図 従来の制御装置の回路図

符号の説明

１ 操作部
２ 動作開始スイッチ
３ 操作スイッチ
４ マイクロコンピュータ
５ ラッチ回路
６ リレー
７ パルス平滑回路
８ 操作スイッチの入力端子
９ 動作開始スイッチの入力端子
１０ 矩形波信号電圧
１１ 第一の出力端子
１２ 第二の出力端子
１３ 第三の出力端子
Ｑ１ 第１のトランジスタ
Ｑ２ 第２のトランジスタ
Ｑ３ 第３のトランジスタ
Ｑ４ 第４のトランジスタ

Claims (2)

1. 操作部と、マイクロコンピュータと、ラッチ回路と、負荷への電力を開閉するリレーと、前記リレーと前記ラッチ回路の出力端子との間に接続された第１のトランジスタと、前記ラッチ回路に接続されたパルス平滑回路と、前記パルス平滑回路と前記ラッチ回路との間に接続されかつ前記ラッチ回路に電源を供給する第２のトランジスタを備え、前記操作部は動作開始を指示する動作開始スイッチを有し、前記マイクロコンピュータは、前記パルス平滑回路に矩形波のパルス電圧を供給する第一の出力端子と、前記第１のトランジスタの導通を制御する第二の出力端子を有し、前記ラッチ回路は第３および第４のトランジスタを有し、前記第４のトランジスタには前記動作開始スイッチが接続され、前記第３のトランジスタには前記第２のトランジスタを介して電源が供給され、前記第２のトランジスタには前記パルス平滑回路の出力端子が接続された構成とする制御装置。
2. 矩形波のパルス電圧を供給する出力周波数は、１キロヘルツ以上であることとした請求項１に記載の制御装置。

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