JP6298985B2

JP6298985B2 - センサーｉｃの活用回路

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Publication number: JP6298985B2
Application number: JP2014030318A
Authority: JP
Inventors: 正芳宮原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: JP2015156078A

Description

本発明は、電気機器に搭載する電子制御回路の全般に使用される周囲環境を検知し電気信号に変換するセンサーＩＣの活用回路に関するものである。

近年、電子制御技術の高度化により様々な分野において電気機器の動作を制御するために電子制御回路が活用されている。

また、このような電子制御回路においては、合わせて制御要素となる周囲環境を検知し電気信号に変換する対象とする周囲環境の状態に応じた制御動作を成立させるための集積回路等で構成された多様なセンサーＩＣが作成されて用いられている。

このようなセンサーＩＣの多くは動作電力を得るための電源用の正極端子と負極端子（ＧＮＤ）の２端子と、対象環境の検知結果を電源用の端子のいずれかを基準電位とした電気信号として出力する１端子の出力端子からなる計３端子を備えた構成が基本となっている。

また、センサーＩＣは許容される電源の規定電圧の範囲が定められていることが一般的であり、この規定電圧が電源用の正極端子と負極端子の間に印加されているとき正常に機能を果たせるように構成されている。

従来、この種の３端子型のセンサーＩＣの活用回路の代表的な一例として、磁気を検知するためのホールＩＣを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、そのセンサーＩＣの活用回路について図１１を参照しながら説明する。

図に示すように、ホールＩＣ１００は、外部の許容電圧の電力の供給源であるバッテリー１０１の供給電圧を内部回路の仕様で規定される電圧に一定化する電圧の安定化回路である電源回路１０２と、印加される磁気の大きさに応じてホール効果により起電力を生じるホール素子１０３と、このホール素子１０３の起電力を増幅するための増幅回路１０４とを備えている。

電源回路１０２は、ホール素子１０３の一方の電流端子１０５ａと他方の基準電位（ＧＮＤ）の側となる電流端子１０５ｂとおよび、増幅回路１０４に接続されて、動作電力を供給している。

また、増幅回路１０４の出力はスイッチ構成となる電界効果型トランジスターであるところのＦＥＴ１０６のゲートに接続され、ＦＥＴ１０６のドレインには電源回路１０２との間に負荷抵抗１０７を直列に接続して備えている。

このような構成により、規定値以上のホール素子１０３の起電力があれば増幅回路１０４で電圧値が増幅されてＦＥＴ１０６が導通状態に駆動されることから、ＦＥＴ１０６のドレインと負荷抵抗１０７との接続点の電位Ｖ１は電源回路１０２の安定電圧から基準電位（ＧＮＤ）に変化する。

この接続点の電位Ｖ１に生じる電圧の変化から図示されていない制御装置おいてホールＩＣ１００の周囲環境の磁力の変化の検知結果を判断し電気機器の動作制御に活用するものであった。

特開平８−２８８４９８号公報

このような従来のセンサーＩＣの活用回路においては、電源回路１０２の正極端子と負極端子を接続するための２本の配線とおよび、電位Ｖ１を出力信号として制御装置に対して取り出すための出力端子となる１本の配線の計３本の配線が必要であった。

よって、特に電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間を、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても３本の配線の配置は不可欠であることから相応のコストを要するという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣとの間の配線数を削減して要されるコストを低減することにより、一般的な電気機器おいてより応用し易いセンサーＩＣの活用回路を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子と、を備え、周囲の対象とする環境情報を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段、および前記電源手段に接続され前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づく電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路と、を備え、前記センサＩＣと主制御回路との間を二本の配線で接続するセンサーＩＣの活用回路において、前記電源手段と前記電源端子を接続する配線のどちらか一方にのみ直列に接続し、前記主制御回路側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子との間に接続し、前記センサーＩＣ側に配置する第二の抵抗体と、を備えて、前記第二の抵抗体は、前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づき該センサーＩＣ側のインピーダンスを低下させることのできるものであって、前記主制御手段は、前記第一の抵抗体の前記センサーＩＣ側の接続点に生じる電圧を該主制御手段のグランドを基準にして検出し、前記主制御手段のグランドを基準にした所定の閾値に対する前記接続点に生じる電圧の大小から前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子と、を備え、周囲の対象とする環境情報を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段、および前記電源手段に接続され前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づく電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路と、を備え、前記センサＩＣと主制御回路との間を二本の配線で接続するセンサーＩＣの活用回路において、前記電源手段と前記電源端子を接続する配線のどちらか一方にのみ直列に接続し、前記主制御回路側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子との間に接続し、前記センサーＩＣ側に配置する第二の抵抗体と、を備えて、前記第二の抵抗体は、前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づき該センサーＩＣ側のインピーダンスを低下させることのできるものであって、前記主制御手段は、前記第一の抵抗体の前記センサーＩＣ側の接続点に生じる電圧を該主制御手段のグランドを基準にして検出し、前記主制御手段のグランドを基準にした所定の閾値に対する前記接続点に生じる電圧の大小から前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたことにより、前記主制御手段とセンサーＩＣの間を接続する配線は前記第一の抵抗体の接続されるセンサーＩＣの前記電源端子の片側とおよび、第一の抵抗体が接続されない前記電源端子のもう一つの片側との２本となり電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間の距離を離して配置することが要求される電気機器の構成であっても接続のための配線の数を３本から２本に削減して、要されるコストを低減できることとなるので、一般的な電気機器おける応用性をより高めることができるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の回路構成の概略を示す回路図同回路構成にセンサーＩＣ構成の詳細を付加した回路図同回路構成におけるセンサーＩＣの電気信号の状態を示すチャート図同回路構成の他の一例におけるセンサーＩＣの電気信号の状態を示すチャート図他の回路構成の一例の概略を示す回路図同回路構成におけるセンサーＩＣの電気信号の状態を示すチャート図他の回路構成の一例の概略を示す回路図他の回路構成の一例の概略を示す回路図他の回路構成の一例の概略を示す回路図同回路構成におけるセンサーＩＣの電気信号の状態を示すチャート図従来の活用回路の構成の概略を示す回路図

本発明の請求項１記載のセンサーＩＣの活用回路は、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子と、を備え、周囲の対象とする環境情報を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段、および前記電源手段に接続され、前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づく電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路と、を備え、前記センサＩＣと主制御回路との間を二本の配線で接続するセンサーＩＣの活用回路において、前記電源手段と前記電源端子を接続する配線のどちらか一方にのみ直列に接続し、前記主制御回路側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子との間に接続し、前記センサーＩＣ側に配置する第二の抵抗体と、を備えて、前記第二の抵抗体は、前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づき該センサーＩＣ側のインピーダンスを低下させることのできるものであって、前記主制御手段は、前記第一の抵抗体の前記センサーＩＣ側の接続点に生じる電圧を該主制御手段のグランドを基準にして検出し、前記主制御手段のグランドを基準にした所定の閾値に対する前記接続点に生じる電圧の大小から前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成を有する。これにより、前記主制御手段とセンサーＩＣの間を接続する配線は、前記第一の抵抗体の接続されるセンサーＩＣの前記電源端子の片側と、第一の抵抗体が接続されない前記電源端子のもう一つの片側との２本となり電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間の距離を離して配置することが要求される電気機器の構成であっても接続のための配線の数を３本から２本に削減して、要されるコストを低減できることとなるので、一般的な電気機器における応用性をより高めることができるという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
図１に示すように、電子機器を制御するための主要の回路構成と成る主制御回路１は回路の動作のための電力を供給する電源手段２と検知対象となる環境情報に基づいた機器の動作制御を行う主制御手段３を備えている。

また、周囲の環境情報を検知し、電気信号に変換して出力するセンサーＩＣ４は主制御回路１の構成から距離を離して配置することが求められるものである。

この、センサーＩＣ４は電源手段２から動作のための電力を得るための電源端子５ａと基準電位端子５ｂとおよび、周囲の環境情報を検知し電気信号に変換して出力するための出力端子５ｃを備えた前述した３端子型のデバイスである。

また、電源手段２の正電位側とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの間とおよび、出力端子５ｃと基準電位端子５ｂ（電源手段２の基準電位側）の間の配線経路にはそれぞれ電流導通を抑制する固定値の抵抗素子である第一の抵抗体６ａと、第二の抵抗体６ｂを接続している。

さらには、センサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路は、主制御手段３に備える入力端子７にも接続して、主制御手段３においては入力端子７より基準電位側と電源端子５ａの間に生じる電圧値の変化を周囲の環境情報に基づいた電気信号として読み取ることにより機器の動作制御を行う構成としている。

ここで、電源手段２は安定化した直流の電力を供給するものであれば構わない。

例えば、交流高圧の商用電源を電力供給源として交流電圧を整流後にトランスの１次側に断続電流を導通させることによりトランスの２次側に降圧した電圧を生じ発生させた後、整流化し直流電圧を得て、同直流電圧の値を帰還し基準電圧と比較して断続電流の周期や間隔を変化させることで規定値の電圧に安定化し出力する、いわゆるスイッチングレギュレーターの構成を用いることができる。

また、電荷を蓄えることにより規定値の電圧にて負荷側に対して一定時間の電力を供給するバッテリー等の蓄電池を用いても良い。

このように、電源手段２は安定化した直流の電力を供給できるものであれば特定するものではなく無く、構成の違いは本実施の形態の要旨には関係しないことから詳細の説明は省く。

ここで、主制御手段３は、例えば、１チップのマイクロコンピューターを用いるものである。

このマイクロコンピューターは、演算や判断処理を行う中央演算装置や外部の電圧変化の信号を取り込み、且つ出力できる入出力端子やアナログ電圧信号をデジタル値に変換して取り込めるＡ／Ｄ入力端子や動作手順をソフトウェアーとして記憶するためのリードオンリーメモリーや更に演算や判定状態を一時的に保存するランダムアクセスメモリー等を一体としたものである。

また、リードオンリーメモリー上に一連の制御処理の手順をソフトウェアー記述のプログラムとして記憶させ、この記憶した制御処理を規定のタイミングに合わせて実行することにより、機器の制御動作を処理して実行できるものである。

このようなマイクロコンピューターを主要構成とする主制御手段３においては、備える入力端子７に印加される対象とするセンサーＩＣ４から出力される電気信号の仕様で規定される電源の電圧電位となるＨｉ電位や基準電位（ＧＮＤ）となるＬｏ電位、あるいはアナログ電圧値の変化からなる電気信号をデジタル値としてマイクロコンピューターの内部へ読み込みを行う。

また、この内部に読み込んだ電気信号のデジタル値の変化に基づいてソフトウェアー記述のプログラムとしてリードオンリーメモリー上に一連の制御処理の手順として記憶させ、この手順を規定のタイミングに合わせて実行することにより、検知対象となる環境情報に基づいた機器の動作制御を行うものである。

なお、この主制御手段３におけるソフトウェアーにて記述する制御処理の手順そのものは本実施の形態の要旨には関係しないことから、以下、詳細の説明は省く。

ここで、センサーＩＣ４は従来技術の説明において示した例えば周囲の磁気を検知するホールＩＣである。

前述したとおり、ホールＩＣ等のセンサーＩＣ４は内部の構成として印加される磁気の大きさに応じて起電力を生じるホール素子は元より、外部から電源端子５ａに印加される電源手段２の電源電圧を内部回路の仕様にて規定値に一定化する電源回路やホール素子の起電力を増幅するための増幅回路を備えている。

また、増幅回路の出力側にはスイッチ構成となるＦＥＴを配置して、ＦＥＴのドレインと電源回路との間に負荷抵抗を接続して備えることで、規定値以上のホール素子の起電力があればＦＥＴのドレインと負荷抵抗との接続点に出力信号を生じて、この接続点に生じる電位を磁力の検知結果に基づく電気信号として出力端子５ｃから出力するものである。

また、このようなセンサーＩＣ４においては正常に動作する電源端子５ａに印加される電源電圧は規定電圧の範囲が仕様上、定められていることが一般的であることは前述したとおりである。

なお、内部の各回路要素において外部の電源手段２から供給される電源電圧以外の特定の安定電圧の供給が不要であるように構成されたものも一般的であり、必須の構成では無いことから省かれている場合もある。

また、内部において出力端子５ｃに接続される負荷抵抗１２は省かれ、スイッチ構成の出力端子（事例の場合はＦＥＴのドレイン端子）のみが接続された、いわゆるオープンドレイン構成のものもある。

また、スイッチ構成としてはＦＥＴの他、一般的なトランジスターを用いているものもある。

また、同様に内部において出力端子５ｃに接続される負荷抵抗の代わりに別のスイッチ構成を配置することで、出力端子５ｃから出力される電圧が外部の電源手段２の供給電位（または、内部電源回路の出力電位）と基準電位端子５ｂに接続される電源手段２の基準電位との間で切り替える、いわゆるコンプリメンタリー構成としたものも多い。

更には、負荷抵抗とスイッチ構成も省かれ、増幅回路の出力と出力端子５ｃが直接的に接続することで増幅回路の出力電圧が出力端子５ｃから出力される構成としたものもある。

このように、各種センサーＩＣ４の内部要素の詳細構成は、各々の仕様の要件により異なる。

しかしながら、このような内部構成の違いは本実施の形態の要旨には大きくは影響しない。そのため、説明の複雑化を避けるために、以降は図２に示しているように内部電源回路と負荷抵抗を搭載せず、また出力の電位を切り替えるスイッチ構成としてコンプリメンタリー構成のスイッチング素子８を搭載したセンサーＩＣ４の構成に基づいてセンサーＩＣ４から出力される電気信号の変化に基づく主制御手段３における検知対象となる環境情報の判断の詳細を説明する。

よって、この一例としたセンサーＩＣ４においては出力端子５ｃに出力される電圧はスイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態となっているときには、ほぼ電源端子５ａに印加されている電圧値となり、またスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となっているときは、ほぼ基準電位端子５ｂと同一の電位に変化することとなる。

なお、第一の抵抗体６ａとおよび、第二の抵抗体６ｂは、センサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知の有無においてセンサーＩＣ４が正常に動作する範囲以内の電圧が電源端子５ａに印加される抵抗値をそれぞれ選定するものであるが、その選定の詳細は次に説明する。

また、センサーＩＣ４は自身が動作するために電源手段２の電力を消費し、検知対象の検知状態に応じて消費する電流も変化する。

しかしながら、その検知状態における消費電流の差異は本実施の形態の要旨には大きく影響しないことから、説明の複雑化を避けるために電源手段２の電源電圧を５Ｖとして、一律５０μＡの電流を消費するセンサーＩＣ４を一例として説明を行う。

よって、センサーＩＣ４はこの事例においては電源手段２に対しては１００ｋΩのインピーダンスを持つ抵抗体と見なせることとなる。

図に示しているとおり、第一の抵抗体６ａは主制御回路１側に備えて、例えば電源手段２とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路中に接続して配置し、また第二の抵抗体６ｂはセンサーＩＣ４の出力端子５ｃと基準電位端子５ｂの間の経路中に接続して配置するものである。

また、主制御手段３の入力端子７は第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の電源端子５ａに繋がる配線経路に接続する構成としている。

よって、主制御手段３は図上Ｖｓで示しているセンサーＩＣ４の電源端子５ａに生じる電圧値を周囲の環境情報に基づいた電気信号として読み取ることにより機器の動作制御を行うこととなる。

この、主制御手段３の読み取る電気信号は、センサーＩＣ４が環境情報を検知している状態に応じて図３に示しているように変化することとなる。

ここで、図３は、センサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の導通状態の変化に対する電気信号であるＶｓの変化を示している。

図に示しているように、センサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となって出力端子５ｃが基準電位端子５ｂと同一の電位に変化している状態にあっては、電気信号は、電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４自体のインピーダンスで分圧した、図上、Ｖｓ１で示した電圧となる。

また、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態となって電源端子５ａと出力端子５ｃとの間が導通状態であるときは、電気信号は、図上、Ｖｓ２で示すＶｓ１よりも低い電圧となる。この電気信号は、電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａと、センサーＩＣ４自体のインピーダンスと第二の抵抗体６ｂが並列接続されたことによって、より低い抵抗値で分圧されている。

よって、主制御手段３に備える入力端子７としてＡ／Ｄ入力端子を選定し用いるなどすれば、この電気信号の電圧値の変化をデジタル値の変化として認識できることから、このデジタル値の変化を、図上に示しているような閾値電圧Ｖｃと比較することでセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することができることとなる。

なお、センサーＩＣ４の基本的な仕様によって検知状態に対する電気信号の変化の関係は一律に決定されるために、ここではセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態に対するスイッチング素子８の導通状態の変化の関係は特に示さない。

なお、センサーＩＣ４は前述したとおり、正常に動作する電源端子５ａに印加される電源電圧の許容値は規定の範囲が定められていることから、この規定電圧の範囲で電気信号が変化するように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値を選定する必要がある。

ここで、例えばセンサーＩＣ４の仕様における電源電圧の許容範囲が３Ｖから電源手段２の供給電圧とした５Ｖが正常動作の範囲であるとすれば各抵抗体は次のように抵抗値を決定することとなる。

先ず、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときには電気信号は前述したとおり電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４自体の１００ｋΩのインピーダンスで分圧した値となる。

ことから、このときの電気信号であるところのＶｓ１をセンサーＩＣ４の正常動作の電圧範囲内となる例えば４Ｖとなるよう決定して、このときは第一の抵抗体６ａは２５ｋΩを選定すれば良い。

また、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときには電気信号は前述したとおり電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａと、センサーＩＣ４自体のインピーダンスと第二の抵抗体６ｂを並列接続した、より低い抵抗値で分圧した値となる。

このときの電気信号Ｖｓ２をセンサーＩＣ４の正常動作の電圧範囲となる例えば３．５Ｖとなるよう決定すると、第一の抵抗体６ａは２５ｋΩとしたことから第二の抵抗体６ｂは１４０ｋΩを選定すれば良いこととなる。

以上のように環境情報を検知している状態に応じてセンサーＩＣ４が正常に動作する電圧範囲内となる３．５Ｖから４Ｖの間で電気信号の電圧が変化するように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値を決定すれば、この電気信号の変化からセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することができることとなる。

なお、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂは以上の説明のとおり高抵抗のもが使用できることで１ｍＷ程度以下の消費電力に耐える抵抗素子を用いることが可能である。

このような耐電力性能の小さな抵抗素子は、一般的に安価に入手できることから活用回路全体の構成においてコスト上昇に対する影響を考慮する必要はほとんどない。

このような構成によれば、主制御回路１とセンサーＩＣ４の間は、主制御回路１側に備えている第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４の電源端子５ａの間を接続する経路とおよび主制御回路１の側に備えている電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の経路を構成する計２本の配線経路の接続のみで正常に機能することとなる。

よって、電子制御回路の主要構成となる主制御回路１に対してセンサーＩＣ４を配線で接続し、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても配線は２本のみを配置すれば良いこととなり、配線の１本を削減できることからセンサーＩＣ４を活用するための構成に要するコストを低減することができる。

なお、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値はセンサーＩＣ４の仕様で定められる正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように選定する必要があるのは前述したとおりである。

しかしながら、電源端子５ａへの印加電圧が仕様外であってもセンサーＩＣ４が破壊することが無ければ、図２で示した回路構成において第二の抵抗体６ｂは抵抗値として０Ωを含む低抵抗のものを選定することも可能である。

このときには、主制御手段３の読み取る電気信号は図４に示しているように変化することとなる。

ここで、図４もセンサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の導通状態の変化に対する電気信号であるＶｓの変化を示している。

図に示しているとおり、Ｖｓはスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときには前述したＶｓ１の値と変わらない。

しかしながら、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときには低抵抗であるところの第二の抵抗体６ｂによりセンサーＩＣ４の電源端子５ａは基準電位との間で、ほぼ短絡状態で接続されるために、Ｖｓ２の値は、一旦図に示しているように基準電位に向かい低下する。

これは電源端子５ａの印加電圧が基準電位への低下することである、つまりはセンサーＩＣ４への電源印加を遮断したこととほぼ同じであるために、センサーＩＣ４は電源端子５ａの電圧が規定範囲以下に低下した時点において、その基本的な環境検知機能が停止する。

このときセンサーＩＣ４が機能を停止した状態においてスイッチング素子８は不定状態となるが、センサーＩＣ４の検知対象の環境情報に変化がなければ、例えば一旦はスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となって電源端子５ａの電圧がＶｓ１の値方向に復帰することになる。

電源端子５ａの電圧が上昇しセンサーＩＣ４が正常に動作する規定電圧の下限を超えたならば上段側スイッチが再度導通状態となることから、以降規定電圧の下限に近い値と基準電位との間の電圧変化を繰り返すこととなる。

また、例えばスイッチング素子８の上段側スイッチの導通状態が維持される場合には電源端子５ａの電圧もセンサーＩＣ４が正常に動作する規定電圧の下限程度に維持されることとなる。

このことから、第二の抵抗体６ｂとして低抵抗のものを選定したものであっても電気信号としてＶｓ１に対して低電圧と成るＶｓ２は判断可能であることからセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することが可能である。

よって、第二の抵抗体６ｂは０Ωから選定できる場合もある。

なお、図５に示しているように、図２に示した構成に対して第一の抵抗体６ａの接続の位置は同一として第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置する構成としても構わない。

この時には、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通していればセンサーＩＣ４自体のインピーダンスに対して第二の抵抗体６ｂが並列に接続されることとなってセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下する。

電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を第一の抵抗体６ａと前記合成インピーダンスの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときに図６に示すよう電気信号はＶｓ１がＶｓ２に対して低電圧となるように変化する。

よって、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。

なお、図７に示しているように、図２に示した構成に対して第二の抵抗体６ｂの接続の位置は同一として第一の抵抗体６ａを電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の配線経路に接続して配置し、主制御手段３の入力端子７を第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂに繋がる配線経路に接続する構成としても構わない。

この時には、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通していればセンサーＩＣ４自体のインピーダンスに対して第二の抵抗体６ｂが並列に接続されることとなってセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下する。

ことから、電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を前記合成インピーダンスと第一の抵抗体６ａとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときに図６に示したのと同じく電気信号はＶｓ１がＶｓ２に対して低電圧となるように変化する。

よって、本構成においても、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。

なお、図８に示しているように、図２に示した構成に対して第一の抵抗体６ａを電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の配線経路に接続し、第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置して、主制御手段３の入力端子７を第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂに繋がる配線経路に接続する構成としても構わない。

電気信号の電圧は、ほぼ電源手段２の供給電圧を前記合成インピーダンスと第一の抵抗体６ａとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときに図３に示したのと同じく電気信号はＶｓ２がＶｓ１に対して低電圧となるように変化する。

なお、以上の説明においてはセンサーＩＣ４としては内部電源回路や負荷抵抗を搭載せず、またコンプリメンタリー構成のスイッチング素子８を備えたものを用いた回路構成に基づいて説明してきた。

しかしながら、図９に示しているように内部に内部電源９や負荷抵抗体１０を備えて、スイッチング素子８として単一の素子（オープンドレイン構成）のを備えた、説明の当初に示したようなセンサーＩＣ４を用いる場合であっても、以上の説明と同様に活用できる。

同構成のセンサーＩＣ４においては、例えば第一の抵抗体６ａは主制御回路１側に備えて電源手段２とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路中に接続して配置し、第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置するものである。

また、主制御手段３の入力端子７は第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の電源端子５ａに繋がる配線経路に接続するものである。

同構成においては、スイッチング素子８が導通状態にあれば第二の抵抗体６ｂはセンサーＩＣ４の内部の負荷抵抗体１０と並列の関係で接続されることからセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下することとなる。

電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を第一の抵抗体６ａと前記合成インピーダンスとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８が非導通の場合に対して導通状態であるときに図１０に示しているように電気信号はＶｓ２がＶｓ１に対して低電圧となるように変化する。

ここで、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値はセンサーＩＣ４の仕様で定められる正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように選定することはこれまでと同じである。

ここで、同構成においては第二の抵抗体６ｂを省いた状態にあってもスイッチング素子８が導通状態である時には負荷抵抗体１０に電源端子５ａへの印加電源から電流が流れるために電気信号の電圧は低下することとなる。

よって、センサーＩＣ４の電源端子５ａに印加される電圧がセンサーＩＣ４の仕様で定められた正常に動作する規定の範囲であって、且つセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握可能な電気信号の電圧変化が得られるようであれば第二の抵抗体６ｂは省いても構わない。

以上、その他の内部構成の異なるセンサーＩＣ４に応じた活用例の個別の詳細の説明は省く。

しかしながら、センサーＩＣ４が正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの配線経路への接続の配置経路と各抵抗体の抵抗値を検討し、決定すれば、主制御手段３において電気信号の電圧値の違いからセンサーＩＣ４における環境情報の検知状態を把握できる。

よって、これまでの説明と同様に主制御回路１とセンサーＩＣ４の接続配線を２本に削減できることとなって、センサーＩＣ４を活用するための構成に要するコストを低減できることとなる。

なお、本実施例においては主制御手段３としてマイクロコンピューターを用いて入力端子７としてＡ／Ｄ入力端子を選定し用いることで電気信号の電圧の変化をデジタル値の変化として認識することでセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を主制御手段３において把握する構成を一例として説明を実施してきた。

しかしながら、電気信号の電圧値の変化はコンパレーター等を用いた一般的な比較回路で閾値電圧Ｖｃを比較判定できることからセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を判断する主制御手段３の主要構成はマイクロコンピューターを用いないものであっても構わない。

本発明にかかるセンサーＩＣの活用回路は３端子型となるセンサーＩＣを電子制御回路の主要構成に対して配線で接続し、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても２本配線での活用を可能とし、配線の１本を削減できることで要されるコストを低減できるものであるために、各種センサーＩＣを多く搭載する家庭向けは元よりコスト要求の厳しい一般的な電気機器に使用されるセンサーＩＣの活用回路等として有用である。

１主制御回路
２電源手段
３主制御手段
４センサーＩＣ
５ａ電源端子
５ｂ基準電位端子
５ｃ出力端子
６ａ第一の抵抗体
６ｂ第二の抵抗体

Claims

一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子と、を備え、周囲の対象とする環境情報を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段、および前記電源手段に接続され前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づく電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路と、を備え、前記センサＩＣと主制御回路との間を二本の配線で接続するセンサーＩＣの活用回路において、
前記電源手段と前記電源端子を接続する配線のどちらか一方にのみ直列に接続し、前記主制御回路側に配置する第一の抵抗体と、
前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子との間に接続し、前記センサーＩＣ側に配置する第二の抵抗体と、を備えて、
前記第二の抵抗体は、前記センサーＩＣの出力端子の状態に基づき該センサーＩＣ側のインピーダンスを低下させることのできるものであって、
前記主制御手段は、前記第一の抵抗体の前記センサーＩＣ側の接続点に生じる電圧を該主制御手段のグランドを基準にして検出し、
前記主制御手段のグランドを基準にした所定の閾値に対する前記接続点に生じる電圧の大小から前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたセンサーＩＣの活用回路。