JP6195783B2 - バッテリー駆動式電子機器 - Google Patents
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Description
この発明は、バッテリー駆動式電子機器に関し、より詳細にはバッテリーから電力供給を受けて動作するコンピュータとその電力供給をオンおよびオフするラッチスイッチとを備えた電子機器に関する。
バッテリーを電源とし、マイクロコンピュータ等のコンピュータを搭載した種々の電子機器が知られている。近年は電池の進歩により小型軽量で大容量のものが安価で入手できるようになっている。それに伴い、比較的消費電力の小さい携帯電話等の情報処理機器に限らず、モータを搭載した掃除機などにもバッテリー駆動式のものが増えつつある。しかし、大小の差はあってもバッテリーの容量に限りがある以上、消費電力の低減は常に課題となる。
コンピュータを搭載したバッテリー駆動式の電子機器では、コンピュータが動作(処理実行)するためにバッテリーから電力を供給する必要がある。なお、バッテリーは使用に伴ってその端子電圧が降下するところ、コンピュータを安定して動作させるためにバッテリーからの電源は電源IC(IC1)で電圧を安定化したうえでコンピュータに供給される。
コンピュータを搭載したバッテリー駆動式の電子機器では、コンピュータが動作(処理実行)するためにバッテリーから電力を供給する必要がある。なお、バッテリーは使用に伴ってその端子電圧が降下するところ、コンピュータを安定して動作させるためにバッテリーからの電源は電源IC(IC1)で電圧を安定化したうえでコンピュータに供給される。
しかし、電子機器を動作させない期間、コンピュータに電力を供給し続けるのは待機電力の消費低減の観点から好ましくない。この無駄に消費される電力を削減することに着目し、コンピュータ等の電子回路が動作していないときに電力源と電子回路との間を完全に遮断するためにスイッチング手段を設け、さらに環境エネルギーを電気エネルギーに変換する発電源と、前記発電源の電力で駆動されてラッチ式または切り替え式のスイッチング手段を制御するスイッチ制御回路とを備えた電子装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、前記発電源および前記スイッチ制御回路に代えて、前記コンピュータが作業を終えたときに自ら前記スイッチング手段をオフできるように前記スイッチング手段にラッチスイッチを適用し、待機状態に入るとコンピュータが前記ラッチスイッチをオフにして前記コンピュータへのバッテリーの電力を遮断するように構成したものが知られている。
図6は、コンピュータが自らラッチスイッチをオフしてバッテリーの電力を遮断し得るようにした構成の一例を示す回路図である。図6で、鎖線で囲んだ部分がラッチスイッチSW31である。MPU(IC2)は、マイクロコンピュータである。図6に示すように、バッテリーBT1からMPUへの電源は、Q1のパワーMOSFETでオンおよびオフする。トランジスタQ31またはQ32をオンにしてQ1のゲート端子の電位を下げればQ1はオンになるが、モーメンタリースイッチSW30がオフの初期状態ではトランジスタQ32がオフであり、従ってトランジスタQ31のベースに電流は流れずQ31はオフである。トランジスタQ31およびQ32が共にオフであれば、Q1のゲート端子は電位が下がらずQ1はオフしている。
また、前記発電源および前記スイッチ制御回路に代えて、前記コンピュータが作業を終えたときに自ら前記スイッチング手段をオフできるように前記スイッチング手段にラッチスイッチを適用し、待機状態に入るとコンピュータが前記ラッチスイッチをオフにして前記コンピュータへのバッテリーの電力を遮断するように構成したものが知られている。
図6は、コンピュータが自らラッチスイッチをオフしてバッテリーの電力を遮断し得るようにした構成の一例を示す回路図である。図6で、鎖線で囲んだ部分がラッチスイッチSW31である。MPU(IC2)は、マイクロコンピュータである。図6に示すように、バッテリーBT1からMPUへの電源は、Q1のパワーMOSFETでオンおよびオフする。トランジスタQ31またはQ32をオンにしてQ1のゲート端子の電位を下げればQ1はオンになるが、モーメンタリースイッチSW30がオフの初期状態ではトランジスタQ32がオフであり、従ってトランジスタQ31のベースに電流は流れずQ31はオフである。トランジスタQ31およびQ32が共にオフであれば、Q1のゲート端子は電位が下がらずQ1はオフしている。
モーメンタリースイッチSW30が一瞬オンすると、トランジスタQ32のベースに電圧がかかり、Q32がオンする。すると、Q31のベースとエミッタの間の抵抗R32に電流が流れ、Q31がオンする。Q31がオンすると、そのコレクタから抵抗R34を経てQ32のベースに電流が流れるので、モーメンタリースイッチSW30がオフになってもQ32はオンの状態を維持する。よって、Q31もオンの状態を維持する。Q31およびQ32のオン状態が続くと、Q1のゲート端子の電位が下がりQ1のオンが続く。これがラッチ状態である。
MPUが抵抗R36の一端に接続された出力ポートをハイにすると、Q33がオンになりQ32のベースがQ33を介して接地される。よって、Q32がオフ状態になり、Q31およびQ1がオフ状態になる。このようにMPUからの出力によって、ラッチ状態が解除される。
MPUが抵抗R36の一端に接続された出力ポートをハイにすると、Q33がオンになりQ32のベースがQ33を介して接地される。よって、Q32がオフ状態になり、Q31およびQ1がオフ状態になる。このようにMPUからの出力によって、ラッチ状態が解除される。
図6に示すラッチスイッチで、モーメンタリースイッチSW30からQ32のベースに至る経路にパルス状の外部ノイズが一瞬重畳されるとその影響でQ1がオンのラッチ状態になってしまい、ユーザが意図しないときにMPUが処理を開始してしまう。
また、図6の回路で機器を制御するMPUがあるにも関わらずモーメンタリースイッチSW30は、単にラッチスイッチをオンするために用いられているに過ぎずMPUの制御と直接関係がない。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、搭載されたコンピュータへの電力供給をラッチスイッチでオンオフするバッテリー駆動式の電子機器において単純な回路構成でラッチスイッチの誤動作が防止できかつ前記ラッチスイッチにオンのトリガを与えるスイッチを前記コンピュータへの操作入力手段として兼用できる手法を提供するものである。
また、図6の回路で機器を制御するMPUがあるにも関わらずモーメンタリースイッチSW30は、単にラッチスイッチをオンするために用いられているに過ぎずMPUの制御と直接関係がない。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、搭載されたコンピュータへの電力供給をラッチスイッチでオンオフするバッテリー駆動式の電子機器において単純な回路構成でラッチスイッチの誤動作が防止できかつ前記ラッチスイッチにオンのトリガを与えるスイッチを前記コンピュータへの操作入力手段として兼用できる手法を提供するものである。
この発明は、バッテリー端子を有するバッテリーと、前記バッテリーから電力供給を受けるコンピュータと、前記バッテリーと前記コンピュータとの間に接続され前記コンピュータへの電力供給をオンおよびオフする自己保持型のラッチスイッチと、オンにより前記バッテリー端子の電圧を前記ラッチスイッチのトリガ入力に導き前記ラッチスイッチをオン状態にラッチするモーメンタリースイッチと、前記バッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能な電池モニタ電圧に変換する電池モニタ回路と、前記モーメンタリースイッチを介したバッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能なスイッチモニタ電圧に変換するスイッチモニタ回路と、前記コンピュータからの出力に応答して前記ラッチスイッチをオフさせるラッチ解除回路とを備え、前記コンピュータは、電力供給を受けて処理の実行を開始したときに前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを比較し、電圧の差異が前記モーメンタリースイッチのオン状態に対応して予め定められた範囲を超えるときは前記ラッチ解除回路を作動させることを特徴とするバッテリー駆動式電子機器を提供する。
この発明において、コンピュータは処理の実行を開始したときにスイッチモニタ電圧と電池モニタ電圧との差異が前記モーメンタリースイッチのオン状態に対応する範囲を超えるときはラッチ解除回路を作動させて前記ラッチスイッチをオフするので、単純な回路構成でラッチスイッチの誤動作が防止できかつ前記ラッチスイッチにオンのトリガを与えるモーメンタリースイッチを前記コンピュータがモニタすることで操作入力手段として兼用できる。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
(実施の形態1)
図1は、この発明の電子機器の一態様であるバッテリー駆動式の掃除機11の構成例を示す説明図である。分かり易くするためにこの発明と関連の深い部分のみを示しており、いくつかの周知の要素は省略している。掃除機11は、この実施形態においてはキャニスター型の掃除機であり、掃除機本体、吸引ホース17およびバッテリー13に大別される。バッテリー13および吸引ホース17は、掃除機本体に着脱可能であり、電気的にはコネクタを介して接続される。なお、バッテリー13は、バッテリー端子13aおよび13bを有し、バッテリー端子13aおよび13bを介して掃除機本体に接続される。バッテリー13は、リチウムイオン電池等の二次電池を想定しているが、それに限定されるものでない。掃除機本体に装着された状態で掃除機本体の内部に収容され蓋で覆われていてもよいし、掃除機本体の外側に露出していてもよい。
図1は、この発明の電子機器の一態様であるバッテリー駆動式の掃除機11の構成例を示す説明図である。分かり易くするためにこの発明と関連の深い部分のみを示しており、いくつかの周知の要素は省略している。掃除機11は、この実施形態においてはキャニスター型の掃除機であり、掃除機本体、吸引ホース17およびバッテリー13に大別される。バッテリー13および吸引ホース17は、掃除機本体に着脱可能であり、電気的にはコネクタを介して接続される。なお、バッテリー13は、バッテリー端子13aおよび13bを有し、バッテリー端子13aおよび13bを介して掃除機本体に接続される。バッテリー13は、リチウムイオン電池等の二次電池を想定しているが、それに限定されるものでない。掃除機本体に装着された状態で掃除機本体の内部に収容され蓋で覆われていてもよいし、掃除機本体の外側に露出していてもよい。
図1で、制御回路15は、掃除機本体に配置され、運転強/弱スイッチ30は、モーメンタリースイッチであって吸引ホース17に配置されている。ただし、図1は単なる一例に過ぎず、例えば運転強/弱スイッチ30は、吸引ホース17ではなく掃除機本体にあってもよい。さらに、掃除機11はキャニスター型に限定されず、例えば吸引ホース17を持たない自走式掃除機やハンディータイプの掃除機であってもよい。さらにいえば、この発明の電子機器は掃除機に限定されるものでない。
図1の説明に戻る。制御回路15は、ラッチスイッチ31、電源IC21、MPU23およびモータ駆動回路25を備える。モータ駆動回路25は、掃除機本体に配置された電動送風機29のモータを駆動する。ラッチスイッチの構成31は、図6に示すラッチスイッチSW31と同様である。電源IC21は、図6の電源IC(IC1)と同様である。MPU23はこの発明のコンピュータに該当する。MPU23は、モータ駆動回路25を制御する。
制御回路15内にある抵抗R11および抵抗R12は分圧回路を構成し、その分圧回路はこの発明の電池モニタ回路に該当する。抵抗R11の一端は、ラッチスイッチ31を介してバッテリー端子13aに接続されている。バッテリー端子13aの電圧が抵抗R11とR12により分圧されて信号Vinが生成され、MPU23に入力されて内部でA/D変換される。即ち、MPU23はバッテリー端子13aの電圧が分圧された電圧レベルを読み取る。電源IC21が降圧型安定化電源回路の場合、MPU23はバッテリー13の出力電圧よりも低い電源電圧で動作する。よって、バッテリー端子13aの電圧を分圧せずに入力するとA/D変換の上限を超えてしまい、バッテリー13の出力電圧を正しく読取ることができない。抵抗R11およびR12の分圧回路は、バッテリー端子13aの電圧をMPU23が正しく読み取れる範囲の電圧Vinに変換する。
また、制御回路15内にある抵抗R13および抵抗R14は分圧回路を構成し、その分圧回路はこの発明のスイッチモニタ回路に該当する。抵抗R13の一端(図1にラッチオン信号で示す箇所)は、運転強/弱スイッチ30を介してバッテリー端子13aに接続されている。運転強/弱スイッチ30はこの発明のモーメンタリースイッチに該当する。ラッチオン信号の電位は運転強/弱スイッチ30がオンのときはバッテリー端子13aの出力電圧に等しいが、運転強/弱スイッチ30がオフのときはグランド電位になる。このラッチオン信号はラッチスイッチ31に接続されており、運転強/弱スイッチ30が一瞬オンするとラッチスイッチ31がラッチ状態になってオンを維持し、MPU23に電力が供給される。
また、抵抗R13とR14によりラッチオン信号が分圧されて電圧信号V1が生成され、MPU23に入力されて内部でA/D変換される。抵抗R13およびR14の分圧回路は、ラッチオン信号の電圧をMPU23が正しく読み取れる範囲の電圧信号V1に変換する。
また、抵抗R13とR14によりラッチオン信号が分圧されて電圧信号V1が生成され、MPU23に入力されて内部でA/D変換される。抵抗R13およびR14の分圧回路は、ラッチオン信号の電圧をMPU23が正しく読み取れる範囲の電圧信号V1に変換する。
制御回路15内にある抵抗R16および抵抗R17は異なる分圧回路を構成する。抵抗R16の一端は、切スイッチ32を介してバッテリー端子13aに接続されている。切スイッチ32がオンのとき、バッテリー端子13aの電圧が抵抗R16とR17により分圧されて電圧信号V2が生成され、MPU23に入力されて内部でA/D変換される。切スイッチ32がオフのときはグランド電位になる。MPU23は、V2のレベルを読み取って切スイッチ32の状態をモニタする。運転中に切スイッチ32が押されたことを認識すると、MPU23はモータ駆動回路25を制御して電動送風機29の運転を停止させる。
MPU23の出力ポートの一つは、ラッチスイッチ31に接続されている(図1にラッチ解除信号で示す)。MPU23がその出力ポートをハイにすると、ラッチスイッチ31のラッチ状態が解除される。この部分は、この発明のラッチ解除回路に該当する。
この実施形態において、掃除機11が電源オフの状態にあるとき運転強/弱スイッチ30が押されると、ラッチスイッチ31がオンのラッチ状態になり、MPU23に電力が供給される。すると、MPU23は予め定められた制御プログラムの実行(処理)を開始する。処理の初期段階で、MPU23は、入力信号VinおよびV1の電圧レベルを読み取る。
この実施形態において、掃除機11が電源オフの状態にあるとき運転強/弱スイッチ30が押されると、ラッチスイッチ31がオンのラッチ状態になり、MPU23に電力が供給される。すると、MPU23は予め定められた制御プログラムの実行(処理)を開始する。処理の初期段階で、MPU23は、入力信号VinおよびV1の電圧レベルを読み取る。
抵抗R11とR12による分圧比と抵抗R13とR14による分圧比とを等しく設定することが好ましい。両者の分圧比を等しくすることで、VinとV1との電圧レベルの比較が容易になる。R11とR13の抵抗値を互いに等しくし、R12とR14の抵抗値を互いに等しくすれば容易に実現できる。
運転強/弱スイッチ30の操作は人が行う。人が行う操作の感覚として一瞬のオンであっても、以下の回路動作に比べると十分長い期間が経過する。即ち、運転強/弱スイッチ30が押されたら、ラッチスイッチ31がオンし、MPU23が処理を開始してVinおよびV1の電圧レベルを読み取る回路動作である。従って、MPU23がVinおよびV1の電圧レベルを読み取るときには、まだ運転強/弱スイッチ30が押されてオンが継続しているとの想定が成り立つ。
また、運転強/弱スイッチ30のオンからVinおよびV1の電圧レベルの読み取りまでに時間を要することが想定される場合、V1に遅延回路27を挿入してもよい。単純な遅延回路は抵抗とコンデンサで構成できる。遅延回路27は必須の構成要素でないため鎖線で示している。このように、回路構成を工夫することで、MPU23がVinおよびV1の電圧レベルを読み取るときに、運転強/弱スイッチ30のオンが継続しているとの想定が成り立つ。
また、運転強/弱スイッチ30のオンからVinおよびV1の電圧レベルの読み取りまでに時間を要することが想定される場合、V1に遅延回路27を挿入してもよい。単純な遅延回路は抵抗とコンデンサで構成できる。遅延回路27は必須の構成要素でないため鎖線で示している。このように、回路構成を工夫することで、MPU23がVinおよびV1の電圧レベルを読み取るときに、運転強/弱スイッチ30のオンが継続しているとの想定が成り立つ。
MPU23は、VinおよびV1の電圧レベルを読み取って以下の判断を行う。運転強/弱スイッチ30がオンのとき、ラッチオン信号はバッテリー端子13aの電圧に等しい。従って、V1とVinの電圧レベルは等しくなければならない。もし、V1とVinの電圧レベルが異なる場合は、ラッチオン信号に外乱ノイズが重畳されてラッチスイッチ31がオンしたものと考えられる。そこで、V1とVinの電圧レベルが異なると判断した場合、MPU23は、ラッチ解除信号をハイにしてラッチスイッチ31のラッチ状態を解除する。すると、MPU23への電力供給が遮断されて処理が停止する。このようにして、外乱ノイズの影響でユーザが意図しないときにラッチスイッチ31がオンしても、MPU23が処理を開始した初期段階で自らラッチスイッチ31を遮断する。よって、誤動作による電源オンを防止できると共に、バッテリー13の無駄な電力消費を抑制できる。
さらに、正常な電源オンによりラッチスイッチ31がラッチ状態になり掃除機11の運転が開始された場合、運転中に運転強/弱スイッチ30がオンされてもラッチスイッチ31の状態に影響はない。一方、MPU23は、運転中もV1を逐次モニタすることで、運転強/弱スイッチ30のオンおよびオフ状態を認識できる。この実施形態で、運転中に運転強/弱スイッチ30がオンされると、MPU23はそれを認識し、モータ駆動回路25を制御して電動送風機29の回転速度を低速から高速へあるいはその逆に切換える。運転中に運転強/弱スイッチ30のオンおよびオフの状態を判定する際、MPU23は、処理開始の初期段階と同様にVinとV1とを比較して判断を行う。そして、両者が等しければ運転強/弱スイッチ30がオン状態であると認識する。
現実には、回路素子の特性のバラツキや測定誤差があるので、運転強/弱スイッチ30が予め定められたレベルの範囲(オンのウインドウ)に入っていればオンであると判断し、別に予め定められたレベルの範囲(オフのウインドウ)に入っていればオフであると判断する。
バッテリー端子13aの電圧は使用に伴って低下する。それに伴ってVinのレベルも低下するが、同様に運転強/弱スイッチ30がオンのときのV1のレベルも低下する。
MPU23はVinとV1の電圧レベルを読み取り、V1の電圧レベルをVinのレベルと比較して運転強/弱スイッチ30がオンのウインドウに入っているか、あるいはオフのウインドウに入っているかを判断する。よって、バッテリー端子13aの電圧が使用に伴って変化しても、運転強/弱スイッチ30のオンおよびオフを正しく認識できる。
V1の電圧レベルがオン、オフ何れのウインドウにも収まっていなければ、MPU23はラッチオン信号にノイズが重畳されたと認識する。処理開始の初期段階ではノイズと認識するとラッチ解除信号を出力する。運転中は、操作が行われず運転強/弱スイッチ30はオフであるとして無視する。
バッテリー端子13aの電圧は使用に伴って低下する。それに伴ってVinのレベルも低下するが、同様に運転強/弱スイッチ30がオンのときのV1のレベルも低下する。
MPU23はVinとV1の電圧レベルを読み取り、V1の電圧レベルをVinのレベルと比較して運転強/弱スイッチ30がオンのウインドウに入っているか、あるいはオフのウインドウに入っているかを判断する。よって、バッテリー端子13aの電圧が使用に伴って変化しても、運転強/弱スイッチ30のオンおよびオフを正しく認識できる。
V1の電圧レベルがオン、オフ何れのウインドウにも収まっていなければ、MPU23はラッチオン信号にノイズが重畳されたと認識する。処理開始の初期段階ではノイズと認識するとラッチ解除信号を出力する。運転中は、操作が行われず運転強/弱スイッチ30はオフであるとして無視する。
以上のように、運転強/弱スイッチ30は、ラッチスイッチ31をオンさせるハードウェアとしての機能と、MPU23にオンおよびオフの状態をモニタさせてソフトウェア処理に対する指示を与える手段としての機能を兼ね備える。換言すれば、この実施形態に示す構成によって1つのスイッチに2つの機能を持たせることができる。
(実施の形態2)
図2は、図1の掃除機とは異なる構成例を示す説明図である。図1に対応するものには同じ符号を付している。図1と異なる点について説明する。
図2で付加されているのは、吸引ホース17の抵抗R15である。
抵抗R15、R16、R17および切スイッチ32は、この発明の第2分圧回路に該当する。抵抗R15は、第1プルアップ抵抗に、抵抗R16は第2プルアップ抵抗に、抵抗R17は接地抵抗に、切スイッチ32は第2モーメンタリースイッチにそれぞれ該当する。
図2は、図1の掃除機とは異なる構成例を示す説明図である。図1に対応するものには同じ符号を付している。図1と異なる点について説明する。
図2で付加されているのは、吸引ホース17の抵抗R15である。
抵抗R15、R16、R17および切スイッチ32は、この発明の第2分圧回路に該当する。抵抗R15は、第1プルアップ抵抗に、抵抗R16は第2プルアップ抵抗に、抵抗R17は接地抵抗に、切スイッチ32は第2モーメンタリースイッチにそれぞれ該当する。
抵抗R15の一端および切スイッチ32の一端いずれも、吸引ホース17と掃除機本体とを接続するコネクタ17aを介してバッテリー端子13aに接続されている。抵抗R16とR17の接続ポイントの電圧信号V2はMPU23に入力される。
バッテリー端子13aの電圧が抵抗R15〜R17で分圧された電圧信号V2が、MPU23に入力されA/D変換される。抵抗R15〜R17の第2分圧回路は、バッテリー13aの端子電圧をMPU23が正しく読み取れる範囲の電圧信号V1に変換する。切スイッチ32がオンの場合とオフの場合とで分圧比が変わり、それに応じてV2の電圧レベルが変わる。
バッテリー端子13aの電圧が抵抗R15〜R17で分圧された電圧信号V2が、MPU23に入力されA/D変換される。抵抗R15〜R17の第2分圧回路は、バッテリー13aの端子電圧をMPU23が正しく読み取れる範囲の電圧信号V1に変換する。切スイッチ32がオンの場合とオフの場合とで分圧比が変わり、それに応じてV2の電圧レベルが変わる。
第2分圧回路は、切スイッチ32のオンおよびオフと吸引ホース17の装着状態の検出の2つの検出を行う。
吸引ホース17が装着されているとV2の電位はバッテリー端子13aの電圧が抵抗R15とR17で分圧されたレベルになる。吸引ホース17が抜けると、V2は接地電位になる。さらに、切スイッチ32がオンすると、V2の電位はバッテリー端子13aの電圧が抵抗R15およびR16の並列抵抗とR17とで分圧されたレベルになる。
吸引ホース17が装着されているとV2の電位はバッテリー端子13aの電圧が抵抗R15とR17で分圧されたレベルになる。吸引ホース17が抜けると、V2は接地電位になる。さらに、切スイッチ32がオンすると、V2の電位はバッテリー端子13aの電圧が抵抗R15およびR16の並列抵抗とR17とで分圧されたレベルになる。
以上のように、吸引ホース17の挿抜と切スイッチ32のオンオフの組合せによりV2は3つのレベルをとる。MPU23は、V2の電圧レベルをモニタして吸引ホース17の抜けおよび切スイッチの操作を認識する。MPU23は、運転中にV2の電圧レベルを逐次モニタする。
MPU23は、実施の形態1におけるV1のモニタと同様にVinとV2とを比較して判断を行う。詳細には、Vinの電圧レベルを基準にV2の電圧レベルを判断する。
現実には、回路素子の特性のバラツキや測定誤差があるので、(1)吸引ホース17が抜けた状態、(2)吸引ホース17が装着されかつ切スイッチ32がオフの状態、(3)吸引ホース17が装着されかつ切スイッチ32がオンの状態のそれぞれに対応する3つのウインドウを予め定めておく。V2の電圧レベルが何れかのウインドウの範囲内にあれば、その状態であると認識するがV2がいずれのウインドウにも収まらないときはノイズであるとして無視する。
MPU23は、実施の形態1におけるV1のモニタと同様にVinとV2とを比較して判断を行う。詳細には、Vinの電圧レベルを基準にV2の電圧レベルを判断する。
現実には、回路素子の特性のバラツキや測定誤差があるので、(1)吸引ホース17が抜けた状態、(2)吸引ホース17が装着されかつ切スイッチ32がオフの状態、(3)吸引ホース17が装着されかつ切スイッチ32がオンの状態のそれぞれに対応する3つのウインドウを予め定めておく。V2の電圧レベルが何れかのウインドウの範囲内にあれば、その状態であると認識するがV2がいずれのウインドウにも収まらないときはノイズであるとして無視する。
切スイッチ32のオフを検出すると、MPU23は運転停止の指示を受けたと判断し、図示しない電動送風機を停止させかつラッチ解除信号をハイにする。これによってラッチスイッチ31がオフし、MPU23への電源供給が遮断される。なお、MPUが能動的に電動送風機を停止させなくてもよい。ラッチスイッチ31がオフすると電動送風機への電力供給が遮断されて電動送風機が停止する。
(フローチャート)
フローチャートを用いてMPU23が実行する処理を説明する。
図3、図4および図5は、この実施形態においてMPU23が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
図3はMPU23に電力が供給されて処理の実行を開始する初期の段階であり、図4および図5は、図3の初期段階を経た後の処理である。いずれも、この発明に関連の深い処理を示しており、その他の処理を省略している。
フローチャートを用いてMPU23が実行する処理を説明する。
図3、図4および図5は、この実施形態においてMPU23が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
図3はMPU23に電力が供給されて処理の実行を開始する初期の段階であり、図4および図5は、図3の初期段階を経た後の処理である。いずれも、この発明に関連の深い処理を示しており、その他の処理を省略している。
図3で、ラッチスイッチ31がオンになりバッテリー13から電力が供給されて処理を開始したMPU23は、まず、メモリや入出力ポートの初期設定等制御回路を動作させるうえで必要とされる初期化処理を実行する(ステップS11)。
その後、MPU23は、バッテリー端子13aの電圧に対応するVinのレベルを読み取り(ステップS13)、MPU23が安定して動作可能な下限電圧として予め定められた閾値Vmin以上か否かを判断する(ステップS15)。VinのレベルがVmin未満であれば(ステップS15のNo)、動作不可と判断してラッチ解除信号をハイにし(ステップS23)、処理を終了する。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断されて動作を停止する。
その後、MPU23は、バッテリー端子13aの電圧に対応するVinのレベルを読み取り(ステップS13)、MPU23が安定して動作可能な下限電圧として予め定められた閾値Vmin以上か否かを判断する(ステップS15)。VinのレベルがVmin未満であれば(ステップS15のNo)、動作不可と判断してラッチ解除信号をハイにし(ステップS23)、処理を終了する。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断されて動作を停止する。
一方、前記ステップS15でVinのレベルがVmin以上であれば(ステップS15のYes)、続いてMPU23は、運転強/弱スイッチ30の状態を示すV1のレベルを読み取る(ステップS17)。そして、V1のレベルがVinのレベルと等しいか否かを調べる(ステップS19)。即ち、運転強/弱スイッチ30がオンであると認識すべきウインドウ内のレベルか否かを調べる。
V1のレベルがオンのウインドウ内になければ(ステップS19のNo)、ラッチオン信号に外乱ノイズが重畳されたためにラッチスイッチ31がオンしたと判断してルーチンは前記ステップS21へ進み、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断される。
V1のレベルがオンのウインドウ内になければ(ステップS19のNo)、ラッチオン信号に外乱ノイズが重畳されたためにラッチスイッチ31がオンしたと判断してルーチンは前記ステップS21へ進み、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断される。
一方、前記ステップS19で、V1のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS19のYes)、ユーザの操作により運転強/弱スイッチ30がオンされたと判断し、ルーチンは図4のステップS31へ進む。
図4および図5は、電源オン後の運転中または待機中の処理を示すフローチャートである。
図4および図5は、電源オン後の運転中または待機中の処理を示すフローチャートである。
図4で、まずMPU23は、バッテリー端子13aの電圧に対応するVinのレベルを読み取り(ステップS31)、閾値Vmin以上か否かを判断する(ステップS33)。VinのレベルがVmin未満であれば(ステップS33のNo)、動作不可と判断してラッチ解除信号をハイにし(ステップS34)、処理を終了する。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断される。
一方、前記ステップS33でVinのレベルがVmin以上であれば(ステップS33のYes)、続いてMPU23は、運転強/弱スイッチ30の状態を示すV1のレベルを読み取る(ステップS35)。そして、V1のレベルがVinのレベルと等しいか否か、即ち運転強/弱スイッチ30がオンであると認識すべきウインドウ内のレベルか否かを調べる(ステップS37)。
一方、前記ステップS33でVinのレベルがVmin以上であれば(ステップS33のYes)、続いてMPU23は、運転強/弱スイッチ30の状態を示すV1のレベルを読み取る(ステップS35)。そして、V1のレベルがVinのレベルと等しいか否か、即ち運転強/弱スイッチ30がオンであると認識すべきウインドウ内のレベルか否かを調べる(ステップS37)。
V1がオンのウインドウ内になければ(ステップS37のNo)、運転強/弱スイッチ30が操作されなかったと判断し、電動送風機の強弱の切り替えは行わずにステップS53へ進む。ここで、MPU23は、継続して30秒間運転強/弱スイッチ30および切スイッチ32のいずれのスイッチも操作されなかったか否かを判断する。なお、30秒の期間は単なる一例に過ぎない。
30秒以内に何れかのキーが操作されていたと判断した場合、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベル判定を繰り返す。一方、30秒間いずれのキーも操作されなかったと判断したら(ステップS53のYes)、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する(ステップS55)。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断される。
30秒以内に何れかのキーが操作されていたと判断した場合、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベル判定を繰り返す。一方、30秒間いずれのキーも操作されなかったと判断したら(ステップS53のYes)、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する(ステップS55)。その結果、ラッチスイッチ31がオフになりMPU23への電力供給が遮断される。
また、前記ステップS37で、V1のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS37のYes)、ユーザの操作により運転強/弱スイッチ30がオンされたと判断し、電動送風機29を「強」で回転させるようにモータ駆動回路25を制御する(ステップS39)。
なお、図3のステップS19の判断を経て前記ステップS37の判断に至った場合はV1のレベルをダブルチェックすることになるが、重複したチェックを避けるようにしてもよい。その場合は前記ステップS19の判定がYesのときルーチンをステップS39へ進めるように定めればよい。
なお、図3のステップS19の判断を経て前記ステップS37の判断に至った場合はV1のレベルをダブルチェックすることになるが、重複したチェックを避けるようにしてもよい。その場合は前記ステップS19の判定がYesのときルーチンをステップS39へ進めるように定めればよい。
続いてMPU23は、切スイッチ32の状態を示すV2のレベルを読み取る(ステップS41)。そして、V2のレベルがVinのレベルと等しいか否か、即ち切スイッチ32がオンであると認識すべきウインドウ内のレベルか否かを調べる(ステップS43)。
V2のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS43のYes)、ユーザの操作により切スイッチ32がオンされたと判断し、電動送風機の運転を停止させる(ステップS51)。その後、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベルとキー入力の判定を繰り返す。前述のように、継続して30秒間、運転強/弱スイッチ30および切スイッチ32のいずれのスイッチも操作されなかった場合は、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する(ステップS55)。
V2のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS43のYes)、ユーザの操作により切スイッチ32がオンされたと判断し、電動送風機の運転を停止させる(ステップS51)。その後、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベルとキー入力の判定を繰り返す。前述のように、継続して30秒間、運転強/弱スイッチ30および切スイッチ32のいずれのスイッチも操作されなかった場合は、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する(ステップS55)。
前記S43の判定で、V2のレベルがオンのウインドウ内になければ(ステップS43のNo)、ルーチンは図5のステップS45へ進み、運転強/弱スイッチ30の状態を示すV1のレベルを読み取る(ステップS45)。そして、V1のレベルがVinのレベルと等しいか否か、即ち運転強/弱スイッチ30がオンであると認識すべきウインドウ内のレベルか否かを調べる(ステップS47)。
V1がオンのウインドウ内になければ(ステップS47のNo)、運転強/弱スイッチ30が操作されなかったと判断し、電動送風機の強弱の切り替えは行わずに前述のステップS31へ進み、Vinのレベルとキー入力の判定を繰り返す。前述のように、継続して30秒間、運転強/弱スイッチ30および切スイッチ32のいずれのスイッチも操作されなかった場合は、ラッチ解除信号をハイにして処理を終了する(ステップS49)。
また、前記ステップS47で、V1のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS47のYes)、ユーザの操作により運転強/弱スイッチ30がオンされたと判断し、電動送風機29を「弱」で回転させるようにモータ駆動回路25を制御する(ステップS49)。その後、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベルとキー入力の判定を繰り返す。
また、前記ステップS47で、V1のレベルがオンのウインドウ内にあれば(ステップS47のYes)、ユーザの操作により運転強/弱スイッチ30がオンされたと判断し、電動送風機29を「弱」で回転させるようにモータ駆動回路25を制御する(ステップS49)。その後、ルーチンは前述のステップS31へ進み、Vinのレベルとキー入力の判定を繰り返す。
(実施の形態3)
図1の構成の変形例として、抵抗R13およびR14の分圧回路に代えて電源IC21と同様の電圧安定化回路を用い、その出力電圧をV1としてMPU23で読み取る態様も考えられる。しかし、分圧回路に比べると回路構成が複雑になるのでコストアップにつながるものと考えられる。
(実施の形態4)
また、抵抗R11とR12の分圧比を抵抗R13とR14の分圧比を等しくすることが好ましいと述べた。しかし、両者の分圧比を等しくすることは必須でない。両者の分圧比が異なっても、それぞれの分圧比が分かっていればソフトウェアで換算すればよいからである。
(実施の形態5)
図2の変形例として、抵抗R16が掃除機本体でなく吸引ホース17の側にあってもよい。
図1の構成の変形例として、抵抗R13およびR14の分圧回路に代えて電源IC21と同様の電圧安定化回路を用い、その出力電圧をV1としてMPU23で読み取る態様も考えられる。しかし、分圧回路に比べると回路構成が複雑になるのでコストアップにつながるものと考えられる。
(実施の形態4)
また、抵抗R11とR12の分圧比を抵抗R13とR14の分圧比を等しくすることが好ましいと述べた。しかし、両者の分圧比を等しくすることは必須でない。両者の分圧比が異なっても、それぞれの分圧比が分かっていればソフトウェアで換算すればよいからである。
(実施の形態5)
図2の変形例として、抵抗R16が掃除機本体でなく吸引ホース17の側にあってもよい。
以上に述べたように、
(i)この発明によるバッテリー駆動式電子機器は、バッテリー端子を有するバッテリーと、前記バッテリーから電力供給を受けるコンピュータと、前記バッテリーと前記コンピュータとの間に接続され前記コンピュータへの電力供給をオンおよびオフする自己保持型のラッチスイッチと、オンにより前記バッテリー端子の電圧を前記ラッチスイッチのトリガ入力に導き前記ラッチスイッチをオン状態にラッチするモーメンタリースイッチと、前記バッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能な電池モニタ電圧に変換する電池モニタ回路と、前記モーメンタリースイッチを介したバッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能なスイッチモニタ電圧に変換するスイッチモニタ回路と、前記コンピュータからの出力に応答して前記ラッチスイッチをオフさせるラッチ解除回路とを備え、前記コンピュータは、電力供給を受けて処理の実行を開始したときに前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを比較し、電圧の差異が前記モーメンタリースイッチのオン状態に対応して予め定められた範囲を超えるときは前記ラッチ解除回路を作動させることを特徴とする。
(i)この発明によるバッテリー駆動式電子機器は、バッテリー端子を有するバッテリーと、前記バッテリーから電力供給を受けるコンピュータと、前記バッテリーと前記コンピュータとの間に接続され前記コンピュータへの電力供給をオンおよびオフする自己保持型のラッチスイッチと、オンにより前記バッテリー端子の電圧を前記ラッチスイッチのトリガ入力に導き前記ラッチスイッチをオン状態にラッチするモーメンタリースイッチと、前記バッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能な電池モニタ電圧に変換する電池モニタ回路と、前記モーメンタリースイッチを介したバッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能なスイッチモニタ電圧に変換するスイッチモニタ回路と、前記コンピュータからの出力に応答して前記ラッチスイッチをオフさせるラッチ解除回路とを備え、前記コンピュータは、電力供給を受けて処理の実行を開始したときに前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを比較し、電圧の差異が前記モーメンタリースイッチのオン状態に対応して予め定められた範囲を超えるときは前記ラッチ解除回路を作動させることを特徴とする。
さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
(ii)前記コンピュータは、処理の実行中に前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを逐次比較して前記モーメンタリースイッチのオンおよびオフの状態を認識してもよい。
このようにすれば、使用に伴いバッテリー端子の電圧が低下しても、スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを逐次比較して前記モーメンタリースイッチのオンおよびオフの状態を正しく認識できる。
(ii)前記コンピュータは、処理の実行中に前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを逐次比較して前記モーメンタリースイッチのオンおよびオフの状態を認識してもよい。
このようにすれば、使用に伴いバッテリー端子の電圧が低下しても、スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを逐次比較して前記モーメンタリースイッチのオンおよびオフの状態を正しく認識できる。
(iii)前記電池モニタ回路は、前記バッテリー端子の電圧を予め定められた分圧比で分圧して前記電池モニタ電圧に変換する分圧回路であり、前記スイッチモニタ回路は、前記モーメンタリースイッチを介した前記バッテリー端子の電圧を、前記電池モニタ回路と同一の分圧比で分圧して前記スイッチモニタ電圧に変換する分圧回路であってもよい。
このようにすれば、単純な分圧回路によってバッテリー端子の電圧を示す電池モニタ電圧と前記モーメンタリースイッチのオンオフ状態を示すスイッチモニタ電圧とをコンピュータが読み取り可能な電圧に変換でき、かつ両電圧が等しければ前記モーメンタリースイッチがオンと認識することができる。
このようにすれば、単純な分圧回路によってバッテリー端子の電圧を示す電池モニタ電圧と前記モーメンタリースイッチのオンオフ状態を示すスイッチモニタ電圧とをコンピュータが読み取り可能な電圧に変換でき、かつ両電圧が等しければ前記モーメンタリースイッチがオンと認識することができる。
(iv)接地抵抗、第1および第2プルアップ抵抗および第2モーメンタリースイッチからなる第2分圧回路をさらに備え、第2モーメンタリースイッチと第2プルアップ抵抗とは直列に接続されて第2プルアップ経路を構成し、第1プルアップ抵抗は前記第2プルアップ経路と並列に接続され、前記接抵抗の一端は接地され他端は前記第1プルアップ抵抗の一端側および前記第2プルアップ経路の一端側に接続されると共に、前記コンピュータに第2スイッチモニタ電圧として入力され、前記第2プルアップ経路および第1プルアップ抵抗は前記バッテリー端子にプルアップされ、前記第1プルアップ抵抗および前記第2モーメンタリースイッチは機器本体に対して着脱可能なユニット内に配置され、前記接地抵抗および前記コンピュータは機器本体に配置され、前記コンピュータは前記第2スイッチモニタ電圧を読み取って前記ユニットの着脱および第2モーメンタリースイッチのオンおよびオフを検出してもよい。
このようにすれば、第2スイッチモニタ電圧のレベルを読み取ることで、前記ユニットの着脱と第2モーメンタリースイッチのオンオフ状態をいずれも認識することができる。
このようにすれば、第2スイッチモニタ電圧のレベルを読み取ることで、前記ユニットの着脱と第2モーメンタリースイッチのオンオフ状態をいずれも認識することができる。
(v)前記バッテリー駆動式電子機器がバッテリー駆動式の掃除機であり、前記ユニットが吸引ホースであってもよい。
このようにすれば、吸引ホースの着脱と吸引ホースに配置されたスイッチのオンオフ状態を認識することができる。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
このようにすれば、吸引ホースの着脱と吸引ホースに配置されたスイッチのオンオフ状態を認識することができる。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
11:掃除機、 13:バッテリー、 13a、13b:バッテリー端子、 15:制御回路、 17:吸引ホース、 21:電源IC、 23:MPU、 25:モータ駆動回路、 27:遅延回路、 29:電動送風機、 30:運転強/弱スイッチ、 SW31,31:ラッチスイッチ、 32:切スイッチ、 R11,R12,R13,R14,R15,R16,R17:抵抗、 Q31、Q32:トランジスタ、 SW30:モーメンタリースイッチ、 V1、V2:電圧信号
Claims (5)
- バッテリー端子を有するバッテリーと、
前記バッテリーから電力供給を受けるコンピュータと、
前記バッテリーと前記コンピュータとの間に接続され前記コンピュータへの電力供給をオンおよびオフする自己保持型のラッチスイッチと、
オンにより前記バッテリー端子の電圧を前記ラッチスイッチのトリガ入力に導き前記ラッチスイッチをオン状態にラッチするモーメンタリースイッチと、
前記バッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能な電池モニタ電圧に変換する電池モニタ回路と、
前記モーメンタリースイッチを介したバッテリー端子の電圧を前記コンピュータが読み取り可能なスイッチモニタ電圧に変換するスイッチモニタ回路と、
前記コンピュータからの出力に応答して前記ラッチスイッチをオフさせるラッチ解除回路とを備え、
前記コンピュータは、電力供給を受けて処理の実行を開始したときに前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを比較し、電圧の差異が前記モーメンタリースイッチのオン状態に対応して予め定められた範囲を超えるときは前記ラッチ解除回路を作動させることを特徴とするバッテリー駆動式電子機器。 - 前記コンピュータは、処理の実行中に前記スイッチモニタ電圧と前記電池モニタ電圧とを逐次比較して前記モーメンタリースイッチのオンおよびオフの状態を認識する請求項1に記載のバッテリー駆動式電子機器。
- 前記電池モニタ回路は、前記バッテリー端子の電圧を予め定められた分圧比で分圧して前記電池モニタ電圧に変換する分圧回路であり、
前記スイッチモニタ回路は、前記モーメンタリースイッチを介した前記バッテリー端子の電圧を、前記電池モニタ回路と同一の分圧比で分圧して前記スイッチモニタ電圧に変換する分圧回路である請求項1または2に記載のバッテリー駆動式電子機器。 - 接地抵抗、第1および第2プルアップ抵抗および第2モーメンタリースイッチからなる第2分圧回路をさらに備え、
第2モーメンタリースイッチと第2プルアップ抵抗とは直列に接続されて第2プルアップ経路を構成し、
第1プルアップ抵抗は前記第2プルアップ経路と並列に接続され、
前記接地抵抗の一端は接地され他端は前記第1プルアップ抵抗の一端側および前記第2プルアップ経路の一端側に接続されると共に、前記コンピュータに第2スイッチモニタ電圧として入力され、
前記第2プルアップ経路および第1プルアップ抵抗は前記バッテリー端子にプルアップされ、
前記第1プルアップ抵抗および前記第2モーメンタリースイッチは機器本体に対して着脱可能なユニット内に配置され、前記接地抵抗および前記コンピュータは機器本体に配置され、
前記コンピュータは前記第2スイッチモニタ電圧を読み取って前記ユニットの着脱および第2モーメンタリースイッチのオンおよびオフを検出する請求項3に記載のバッテリー駆動式電子機器。 - 前記バッテリー駆動式電子機器がバッテリー駆動式の掃除機であり、前記ユニットが吸引ホースである請求項4に記載のバッテリー駆動式電子機器。
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