JP6477370B2 - Switch signal input circuit - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチ信号が入力され、このスイッチ信号に応じて二値信号を出力するスイッチ信号入力回路に関する。   The present invention relates to a switch signal input circuit that receives a switch signal and outputs a binary signal in response to the switch signal.

スイッチのオン又はオフによって、接地電位に対して接続又は開放されるスイッチ信号、又は、基準電位に対して接続又は開放されるスイッチ信号が入力されるスイッチ信号入力回路が知られている。スイッチ信号入力回路は、プルアップ技術又はプルダウン技術を用いて、スイッチ信号からディジタル信号といった二値信号（Two levels signal, Binary signal）を生成し、この二値信号を信号処理装置へ出力する。特許文献１には、この種のスイッチ信号入力回路が開示されている。   There is known a switch signal input circuit in which a switch signal connected to or released from a ground potential or a switch signal connected to or released from a reference potential is input by turning on or off the switch. The switch signal input circuit generates a binary signal (Two levels signal, Binary signal) such as a digital signal from the switch signal by using a pull-up technique or a pull-down technique, and outputs the binary signal to the signal processing device. Patent Document 1 discloses this type of switch signal input circuit.

特許文献１に開示のスイッチ信号入力回路は、外部スイッチ１０のオン又はオフによって、接地電位に対して接続又は開放されるスイッチ信号が入力され、プルアップトランジスタ４を用いて、ローレベル又はハイレベルの二値信号を生成する。   In the switch signal input circuit disclosed in Patent Document 1, a switch signal connected to or released from the ground potential is input by turning on or off the external switch 10, and the pull-up transistor 4 is used to select a low level or a high level. The binary signal is generated.

また、図３には、スイッチ７のオン又はオフによって、基準電位に対して接続又は開放されるスイッチ信号が入力されるスイッチ信号入力回路１０が示されている。このスイッチ信号入力回路１０は、プルダウン抵抗を用い、更にはコンパレータを用いて、ローレベル又はハイレベルの二値信号を生成する。   FIG. 3 shows a switch signal input circuit 10 to which a switch signal that is connected to or released from the reference potential is input by turning on or off the switch 7. The switch signal input circuit 10 uses a pull-down resistor and further uses a comparator to generate a low level or high level binary signal.

具体的には、スイッチ信号入力回路１０は、入力端子１０Ｉと接地電位（プルダウン電位）ＶＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗素子１１，１２と、抵抗素子１１，１２の間の接続点１０ａと基準電位（クランプ電位）Ｖｒｅｆとの間に接続されたクランプダイオード１３と、基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＶＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗素子１４，１５と、抵抗素子１１，１２の間の接続点１０ａに接続されたプラス入力端子及び抵抗素子１４，１５の間の接続点１０ｂに接続されたマイナス入力端子、並びに出力端子１０Ｏに接続された出力端子を有するコンパレータ１６と、出力端子１０Ｏと基準電位Ｖｒｅｆとの間に接続された抵抗素子１７とを有する。 Specifically, the switch signal input circuit 10 includes resistance elements 11 and 12 connected in series between the input terminal 10 I and a ground potential (pull-down potential) V GND, and a connection between the resistance elements 11 and 12. A clamp diode 13 connected between the point 10a and the reference potential (clamp potential) Vref; resistance elements 14 and 15 connected in series between the reference potential Vref and the ground potential V GND ; 12 connected the minus input terminal to the connection point 10b between the positive input terminal and the resistor elements 14 and 15 connected to the connection point 10a between, and a comparator 16 having an output terminal connected to an output terminal 10 O And a resistance element 17 connected between the output terminal 10 O and the reference potential Vref.

このスイッチ信号入力回路１０では、入力端子１０Ｉに入力される電位に応じて抵抗素子１１，１２によって分圧された電圧（接続点１０ａ及びコンパレータ１６のプラス入力端子の電圧）が、基準電位Ｖｒｅｆを抵抗素子１４，１５によって分圧した電圧（接続点１０ｂ及びコンパレータ１６のマイナス入力端子の電圧）以上である場合に、コンパレータ１６がハイレベルの信号を出力し、入力端子１０Ｉに入力される電位に応じた分圧が基準電位Ｖｒｅｆの分圧よりも小さい場合に、コンパレータ１６がローレベルの信号を出力する。 In this switch signal input circuit 10, the voltage (voltage at the connection point 10 a and the positive input terminal of the comparator 16) divided by the resistance elements 11 and 12 according to the potential input to the input terminal 10 I is the reference potential Vref. If it is the (voltage of the negative input terminal of the connection point 10b and the comparator 16) the voltage divided by the resistance elements 14 and 15 above, the comparator 16 outputs a high level signal is input to the input terminal 10 I When the divided voltage corresponding to the potential is smaller than the divided voltage of the reference potential Vref, the comparator 16 outputs a low level signal.

このスイッチ信号入力回路１０は、例えば、ハイブリット車両、電気自動車、バッテリフォークリフト等の荷役車両等のモータ駆動系に搭載される。モータ駆動系１Ｘは、主に、バッテリ２と、インバータ３と、モータ４と、回転センサ５と、制御部（信号処理回路）６と、スイッチ７と、スイッチ信号入力回路１０とを備える。インバータ３は、バッテリ２の直流電力を３相交流電力に変換し、この３相交流電力を３相モータ４へ供給する。モータ４には回転センサ５が取り付けられており、回転センサ５は、モータ４の回転数（回転速度）を検知して制御部６へ送信する。制御部６は、インバータ３の出力電力、及び、回転センサ５からのモータ回転数に基づいてフィードバック制御を行う。そして、スイッチ信号入力回路１０は、スイッチ７のオン又はオフによって、バッテリ電位（スイッチ信号用基準電位）に対して接続又は開放されるスイッチ信号が入力端子１０Ｉに入力され、このスイッチ信号に応じてローレベル又はハイレベルの二値信号を生成し、この二値信号を出力端子１０ｏに接続された制御部（信号処理装置）６へ出力する。 The switch signal input circuit 10 is mounted on a motor drive system of a cargo handling vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a battery forklift. The motor drive system 1X mainly includes a battery 2, an inverter 3, a motor 4, a rotation sensor 5, a control unit (signal processing circuit) 6, a switch 7, and a switch signal input circuit 10. The inverter 3 converts the DC power of the battery 2 into three-phase AC power and supplies the three-phase AC power to the three-phase motor 4. A rotation sensor 5 is attached to the motor 4, and the rotation sensor 5 detects the number of rotations (rotation speed) of the motor 4 and transmits it to the control unit 6. The control unit 6 performs feedback control based on the output power of the inverter 3 and the motor rotation speed from the rotation sensor 5. Then, the switch signal input circuit 10 by turning on or off the switch 7, switching signal connected or opened to the battery potential (reference potential switch signal) is input to the input terminal 10 I, according to the switch signal Then, a binary signal of low level or high level is generated, and this binary signal is output to the control unit (signal processing device) 6 connected to the output terminal 10o.

特開平５−３０４４４８号公報JP-A-5-304448

ところで、バッテリフォークリフト等の荷役車両では、車両走行用と荷役用との２種のモータを駆動するため、バッテリ電圧が標準値（Typical value）に対して５０％から１５０％まで変動してしまう。この点に関し、図３に示すスイッチ信号入力回路１０では、コンパレータ１６を用いているため、上記したようにバッテリ電圧の変動が大きくても、各回路素子の温度変動及びばらつきの範囲内で、スイッチ７がオンのときに制御部（信号処理装置）６の信号判別しきい値を満たすハイレベルの信号を生成することができる。   By the way, in a cargo handling vehicle such as a battery forklift, since two types of motors for vehicle running and cargo handling are driven, the battery voltage fluctuates from 50% to 150% with respect to a standard value. In this regard, since the switch signal input circuit 10 shown in FIG. 3 uses the comparator 16, even if the battery voltage fluctuates as described above, the switch signal input circuit 10 can be switched within the range of temperature fluctuation and variation of each circuit element. When 7 is on, a high-level signal that satisfies the signal discrimination threshold of the control unit (signal processing device) 6 can be generated.

しかしながら、図３に示すスイッチ信号入力回路１０では、コンパレータが高価であり、回路部品数が多く、実装率が低い。   However, in the switch signal input circuit 10 shown in FIG. 3, the comparator is expensive, the number of circuit components is large, and the mounting rate is low.

そこで、本発明は、従来と比較して、低価格であり、回路部品数が少なく、実装率が高いスイッチ信号入力回路を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a switch signal input circuit that is inexpensive, has a small number of circuit components, and has a high mounting rate as compared with the prior art.

本発明のスイッチ信号入力回路は、スイッチ信号用基準電位に対する接続又は開放によるスイッチ信号が入力端子に入力され、スイッチ信号に応じて生成する二値信号を出力端子に出力するスイッチ信号入力回路であって、カソードが入力端子に接続されたツェナーダイオードと、ツェナーダイオードのアノードとプルダウン用の低電位側の基準電位との間に接続された第１の抵抗素子と、ツェナーダイオードのアノードと出力端子との間に接続された第２の抵抗素子と、アノードが出力端子に接続され、カソードがクランプ用の高電位側の基準電位に接続されたダイオードと、を備える。   The switch signal input circuit of the present invention is a switch signal input circuit that outputs a binary signal generated in response to a switch signal to an output terminal when a switch signal resulting from connection or release with respect to a switch signal reference potential is input to the input terminal. A Zener diode having a cathode connected to the input terminal, a first resistance element connected between the anode of the Zener diode and a reference potential on the low potential side for pull-down, an anode of the Zener diode, and an output terminal And a diode whose anode is connected to the output terminal and whose cathode is connected to the reference potential on the high potential side for clamping.

このスイッチ信号入力回路によれば、比較的に温度変動が小さいツェナーダイオードを用いることにより、高価なコンパレータを用いることなく、スイッチ信号用基準電位の変動が大きくても、各回路素子の温度変動及びばらつきの範囲内で、スイッチ信号用基準電位に対する接続によるスイッチ信号が入力されるときに、出力端子に接続される信号処理装置の二値信号判別しきい値を満たすハイレベルの信号を生成することができる。このツェナーダイオードは比較的に安価であり、受動素子であるので、低価格であり、回路部品数が少なく、実装率が高いスイッチ信号入力回路を実現可能である。   According to this switch signal input circuit, by using a Zener diode having a relatively small temperature fluctuation, even if the fluctuation of the reference potential for the switch signal is large without using an expensive comparator, the temperature fluctuation of each circuit element and Generate a high level signal that satisfies the binary signal discrimination threshold of the signal processing device connected to the output terminal when a switch signal connected to the switch signal reference potential is input within the range of variation. Can do. Since this Zener diode is relatively inexpensive and is a passive element, it is possible to realize a switch signal input circuit that is inexpensive, has a small number of circuit components, and has a high mounting rate.

上記したスイッチ信号入力回路では、スイッチ信号用基準電位に対する接続によるスイッチ信号が入力端子に入力される場合、スイッチ信号用基準電位がツェナーダイオードのツェナー降伏電圧未満であっても、出力端子に出力するハイレベル信号は、出力端子に接続される信号処理装置の二値信号判別しきい値以上である。   In the above switch signal input circuit, when a switch signal connected to the switch signal reference potential is input to the input terminal, the switch signal reference potential is output to the output terminal even if the switch signal reference potential is less than the Zener breakdown voltage of the Zener diode. The high level signal is equal to or higher than the binary signal discrimination threshold of the signal processing device connected to the output terminal.

一般に、ツェナーダイオードのツェナー降伏電圧未満の動作領域を利用しないように設計するものである。そのためには、ツェナーダイオードとしてツェナー降伏電圧が小さいものを選択するか、或いは、第１の抵抗素子の抵抗値を大きく設定することが考えられる。しかしながら、スイッチ信号用基準電位のためのバッテリ電圧が、例えば標準値の１５０％まで変動することを考慮すると、ツェナー降伏電圧Ｖｚを小さく設定することは困難である。また、スイッチ７がオフのときのスイッチ信号用基準電位のためのバッテリのリーク電流による誤動作を考慮すると、第１の抵抗素子の抵抗値を大きく設定することは困難である。そこで、本願発明者らは、ツェナーダイオードのツェナー降伏電圧未満の動作領域を積極的に利用することを考案する。   Generally, the design is made so as not to use an operating region of the Zener diode that is less than the Zener breakdown voltage. For this purpose, it is conceivable to select a Zener diode having a small Zener breakdown voltage, or to set a large resistance value of the first resistance element. However, considering that the battery voltage for the switch signal reference potential fluctuates, for example, to 150% of the standard value, it is difficult to set the Zener breakdown voltage Vz small. In addition, in consideration of malfunction due to the leakage current of the battery for the switch signal reference potential when the switch 7 is off, it is difficult to set the resistance value of the first resistance element large. Therefore, the inventors of the present application devise positively utilizing an operating region of the Zener diode that is less than the Zener breakdown voltage.

これによれば、ツェナーダイオードのツェナー降伏電圧未満の動作領域をも利用することにより、高価なコンパレータを用いることなく、スイッチ信号用基準電位の変動が大きくても、各回路素子の温度変動及びばらつきの範囲内で、スイッチ信号用基準電位に対する接続によるスイッチ信号が入力されるときに信号処理装置の二値信号判別しきい値を満たすハイレベルの信号を生成することができる。   According to this, by using the operating region of the Zener diode that is less than the Zener breakdown voltage, the temperature fluctuation and variation of each circuit element can be achieved without using an expensive comparator, even if the fluctuation of the reference potential for the switch signal is large. Within this range, a high level signal that satisfies the binary signal discrimination threshold of the signal processing device can be generated when a switch signal connected to the switch signal reference potential is input.

また、上記したスイッチ信号用基準電位は、鉛蓄電池から生成されてもよい。このように、本発明のスイッチ信号入力回路は、最新のリチウム電池等の二次電池を用いるハイブリット車両や電気自動車とは異なり、電圧変動が比較的に大きい鉛蓄電池を用いるバッテリフォークリフト等の荷役車両に好適である。   Moreover, the reference potential for the switch signal described above may be generated from a lead storage battery. As described above, the switch signal input circuit of the present invention is different from a hybrid vehicle or an electric vehicle using a secondary battery such as the latest lithium battery, and a cargo handling vehicle such as a battery forklift using a lead storage battery having a relatively large voltage fluctuation. It is suitable for.

また、上記したスイッチ信号用基準電位は、標準値に対して５０％から１５０％まで変動してもよい。   Further, the switch signal reference potential described above may vary from 50% to 150% with respect to the standard value.

また、上記したスイッチ信号用基準電位は、荷役車両における車両走行用モータ及び荷役用モータを駆動するためのバッテリから生成されてもよい。このように、本発明のスイッチ信号入力回路は、バッテリの電圧変動が大きいバッテリフォークリフト等の荷役車両に好適である。   The switch signal reference potential described above may be generated from a vehicle driving motor and a battery for driving the cargo handling motor in the cargo handling vehicle. Thus, the switch signal input circuit of the present invention is suitable for a cargo handling vehicle such as a battery forklift having a large battery voltage fluctuation.

本発明によれば、従来と比較して、低価格であり、回路部品数が少なく、実装率が高いスイッチ信号入力回路を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a switch signal input circuit that is less expensive than the prior art, has a small number of circuit components, and has a high mounting rate.

本実施形態に係るモータ駆動系の主な構成、及び、本発明の一実施形態に係るスイッチ信号入力回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the main structure of the motor drive system which concerns on this embodiment, and the structure of the switch signal input circuit which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示すツェナーダイオードの電圧−電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage-current characteristic of the Zener diode shown in FIG. 従来のスイッチ信号入力回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional switch signal input circuit.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図１は、本実施形態に係るモータ駆動系の主な構成、及び、本発明の一実施形態に係るスイッチ信号入力回路の構成を示す図である。このモータ駆動系１は、バッテリフォークリフト等の荷役車両における車両走行用及び荷役用に用いられるものであり、バッテリ２と、インバータ３と、モータ４と、回転センサ５と、制御部（信号処理回路）６と、スイッチ７と、スイッチ信号入力回路２０とを備える。   FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a motor drive system according to the present embodiment and a configuration of a switch signal input circuit according to an embodiment of the present invention. The motor drive system 1 is used for vehicle travel and cargo handling in a cargo handling vehicle such as a battery forklift, and includes a battery 2, an inverter 3, a motor 4, a rotation sensor 5, a control unit (signal processing circuit). ) 6, a switch 7, and a switch signal input circuit 20.

インバータ３は、６個のスイッチング素子によって構成された３相インバータであり、バッテリ２の直流電力を３相交流電力に変換し、この３相交流電力を３相モータ４へ供給する。モータ４には回転センサ５が取り付けられており、回転センサ５は、モータ４の回転数（回転速度）を検知して制御部６へ送信する。制御部６は、インバータ３の出力電力、及び、回転センサ５からのモータ回転数に基づいて、インバータ３のフィードバック制御を行うことによって、モータ４の駆動制御を行う。   The inverter 3 is a three-phase inverter composed of six switching elements, converts the DC power of the battery 2 into three-phase AC power, and supplies this three-phase AC power to the three-phase motor 4. A rotation sensor 5 is attached to the motor 4, and the rotation sensor 5 detects the number of rotations (rotation speed) of the motor 4 and transmits it to the control unit 6. The control unit 6 performs drive control of the motor 4 by performing feedback control of the inverter 3 based on the output power of the inverter 3 and the motor rotation speed from the rotation sensor 5.

これらのインバータ３、モータ４、回転センサ５、及び、制御部６は、バッテリフォークリフト等の荷役車両では、車両走行用と荷役用との２セット存在する（図示省略）。このように、バッテリフォークリフト等の荷役車両では、車両走行用と荷役用との２種のモータを一つのバッテリ２で駆動するため、バッテリ２の電圧が標準値（Typical value）に対して５０％から１５０％まで変動してしまう。なお、バッテリフォークリフト等の荷役車両では、バッテリ２として比較的に安価な鉛蓄電池が用いられる。   In the cargo handling vehicle such as a battery forklift, there are two sets of the inverter 3, the motor 4, the rotation sensor 5, and the control unit 6 for vehicle traveling and cargo handling (not shown). In this manner, in a cargo handling vehicle such as a battery forklift, two types of motors for vehicle traveling and cargo handling are driven by one battery 2, so the voltage of the battery 2 is 50% of the standard value (Typical value). To 150%. In a cargo handling vehicle such as a battery forklift, a relatively inexpensive lead storage battery is used as the battery 2.

また、制御部６は、スイッチ信号入力回路２０からの二値信号を信号処理する信号処理装置として機能する。制御部６は、二値信号判別しきい値を有しており、スイッチ信号入力回路２０からの二値信号と二値信号判別しきい値とを比較して、ハイレベル又はローレベルの判別を行う。   The control unit 6 functions as a signal processing device that performs signal processing on the binary signal from the switch signal input circuit 20. The control unit 6 has a binary signal determination threshold value, and compares the binary signal from the switch signal input circuit 20 with the binary signal determination threshold value to determine the high level or the low level. Do.

スイッチ信号入力回路２０は、スイッチ７のオン又はオフによって、バッテリ２の電圧（スイッチ信号用基準電位）に対する接続又は開放によるスイッチ信号が入力され、このスイッチ信号に応じてローレベル又はハイレベルの二値信号を生成し、この二値信号を制御部（信号処理装置）６へ出力する。   When the switch 7 is turned on or off, the switch signal input circuit 20 receives a switch signal connected to or opened from the voltage of the battery 2 (a reference potential for the switch signal). A value signal is generated, and this binary signal is output to the control unit (signal processing device) 6.

スイッチ信号入力回路２０の入力端子２０Ｉは、スイッチ７を介してバッテリ２に接続されており、スイッチ信号入力回路２０の出力端子２０Ｏは、制御部６に接続されている。スイッチ信号入力回路２０は、ツェナーダイオード２１と、抵抗素子（第１の抵抗素子）２２，２３と、抵抗素子（第２の抵抗素子）２４と、ダイオード２５とを備える。 An input terminal 20 I of the switch signal input circuit 20 is connected to the battery 2 via the switch 7, and an output terminal 20 O of the switch signal input circuit 20 is connected to the control unit 6. The switch signal input circuit 20 includes a Zener diode 21, resistance elements (first resistance elements) 22 and 23, a resistance element (second resistance element) 24, and a diode 25.

ツェナーダイオード２１と抵抗素子２２，２３とは、入力端子２０Ｉと接地電位（プルダウン用の低電位側の基準電位）ＶＧＮＤとの間に直列に接続されている。具体的には、ツェナーダイオード２１のカソードは入力端子２０Ｉに接続されており、ツェナーダイオード２１のアノードは直列接続された抵抗素子２２，２３を介して接地電位ＶＧＮＤに接続されている。 The Zener diode 21 and the resistor elements 22 and 23 are connected in series between V GND (reference potential on the low potential side of the pull-down) input terminal 20 I and the ground potential. Specifically, the cathode of the Zener diode 21 is connected to the input terminal 20 I , and the anode of the Zener diode 21 is connected to the ground potential V GND via the resistance elements 22 and 23 connected in series.

ツェナーダイオード２１と抵抗素子２２，２３との接続点２０ａと、出力端子２０Ｏとの間には、抵抗素子２４が接続されており、出力端子２０Ｏと基準電位Ｖｒｅｆとの間にはダイオード２５が接続されている。具体的には、ダイオード２５のアノードが出力端子２０Ｏに接続されており、ダイオード２５のカソードが基準電位（クランプ用の高電位側の基準電位）Ｖｒｅｆに接続されている。 A connection point 20a between the Zener diode 21 and the resistor elements 22 and 23, between the output terminal 20 O, resistive element 24 is connected, between the output terminal 20 O and the reference potential Vref diode 25 Is connected. Specifically, the anode of the diode 25 is connected to the output terminal 20 O , and the cathode of the diode 25 is connected to the reference potential (reference potential on the high potential side for clamping) Vref.

ダイオード２５は、所謂クランプダイオードである。ダイオード２５は、接続点２０ａの電圧が基準電位Ｖｒｅｆ以上であるときに、出力端子２０Ｏの電圧を基準電位Ｖｒｅｆにクランプする。詳説すれば、ダイオード２５は、接続点２０ａの電圧が基準電位Ｖｒｅｆ＋ダイオード２５の順方向電圧Ｖｆ以上であるときに、出力端子２０Ｏの電圧をＶｒｅｆ＋Ｖｆにクランプする。また、ダイオード２５は、接続点２０ａの電圧が基準電位Ｖｒｅｆよりも小さいときには、詳説すれば、接続点２０ａの電圧がＶｒｅｆ＋Ｖｆよりも小さいときには、基準電位Ｖｒｅｆからの逆流電流を防止する。 The diode 25 is a so-called clamp diode. The diode 25 clamps the voltage at the output terminal 20 O to the reference potential Vref when the voltage at the connection point 20a is equal to or higher than the reference potential Vref. More specifically, the diode 25 clamps the voltage at the output terminal 20 O to Vref + Vf when the voltage at the connection point 20a is equal to or higher than the reference potential Vref + the forward voltage Vf of the diode 25. Further, when the voltage at the connection point 20a is smaller than the reference potential Vref, the diode 25 prevents the backflow current from the reference potential Vref when the voltage at the connection point 20a is smaller than Vref + Vf.

また、抵抗素子２４は、ダイオード２５のための保護抵抗である。抵抗素子２４は、接続点２０ａの電圧が基準電位Ｖｒｅｆ以上であるときに、詳説すれば、接続点２０ａの電圧がＶｒｅｆ＋Ｖｆ以上であるときに、ダイオード２５に流れる電流を抑制する。   The resistance element 24 is a protective resistance for the diode 25. Specifically, when the voltage at the connection point 20a is equal to or higher than the reference potential Vref, the resistance element 24 suppresses the current flowing through the diode 25 when the voltage at the connection point 20a is equal to or higher than Vref + Vf.

次に、スイッチ信号入力回路２０の動作を説明する。なお、理解を高めるために、具体的な条件の一例を以下に示す。
バッテリ２の電圧Ｖｂ：標準値２４Ｖ、最小値１２Ｖ〜最大値３６Ｖ（標準値の５０％〜１５０％）
ツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚ：標準値１５Ｖ
クランプダイオード２５の順方向電圧Ｖｆ：標準値１Ｖ
クランプ用の高電位側の基準電位Ｖｒｅｆ：標準値５Ｖ
制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈ：標準値１Ｖ
（１）スイッチ７がオフのとき Next, the operation of the switch signal input circuit 20 will be described. In order to enhance understanding, an example of specific conditions is shown below.
Battery 2 voltage Vb: standard value 24V, minimum value 12V to maximum value 36V (50% to 150% of standard value)
Zener breakdown voltage Vz of the Zener diode 21: standard value 15V
Forward voltage Vf of clamp diode 25: standard value 1V
High potential side reference potential Vref for clamping: standard value 5V
Binary signal discrimination threshold Vth of control unit 6: standard value 1V
(1) When switch 7 is off

接続点２０ａが接地電位ＶＧＮＤにプルダウンされ、出力端子２０Ｏには、制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈよりも小さいローレベルの信号が出力される。
（２）スイッチ７がオンのとき
（２−１）Ｖｒｅｆ＋Ｖｆ＋Ｖｚ≦Ｖｂのとき Connection point 20a is pulled down to ground potential V GND, the output terminal 20 O, signals of a small low level is output than binary signal discrimination threshold Vth of the control unit 6.
(2) When switch 7 is on (2-1) When Vref + Vf + Vz ≦ Vb

接続点２０ａには、バッテリ２の電圧Ｖｂからツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚを差し引いた電圧が発生する。このとき、接続点２０ａの電圧はＶｒｅｆ＋Ｖｆ以上であるので、出力端子２０Ｏの電圧はクランプダイオード２５によって基準電位Ｖｒｅｆにクランプされ、出力端子２０ＯにはＶｒｅｆ＋Ｖｆが出力される。このように、出力端子２０Ｏには、制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈ以上のハイレベルの信号が出力される。
（２−２）Ｖｚ≦Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ＋Ｖｆ＋Ｖｚのとき A voltage obtained by subtracting the Zener breakdown voltage Vz of the Zener diode 21 from the voltage Vb of the battery 2 is generated at the connection point 20a. At this time, since the voltage at the node 20a is the Vref + Vf or more, the voltage of the output terminal 20 O is clamped to the reference potential Vref by the clamp diodes 25, Vref + Vf is output to the output terminal 20 O. Thus, a high level signal equal to or higher than the binary signal discrimination threshold Vth of the control unit 6 is output to the output terminal 20 O.
(2-2) When Vz ≦ Vb <Vref + Vf + Vz

接続点２０ａには、バッテリ２の電圧Ｖｂからツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚを差し引いた電圧が発生する。このとき、接続点２０ａの電圧はＶｒｅｆ＋Ｖｆよりも小さいので、出力端子２０Ｏには、接続点２０ａの電圧が出力される。この場合でも、出力端子２０Ｏには、制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈ以上のハイレベルの信号が出力される。
（２−３）Ｖｔｈ≦Ｖｂ＜Ｖｚのとき A voltage obtained by subtracting the Zener breakdown voltage Vz of the Zener diode 21 from the voltage Vb of the battery 2 is generated at the connection point 20a. At this time, since the voltage at the connection point 20a is smaller than Vref + Vf, the output terminal 20 O, the voltage at the connection point 20a is output. In this case, the output terminal 20 O, the signal of the binary signal determining the threshold Vth or more high-level control unit 6 is output.
(2-3) When Vth ≦ Vb <Vz

ツェナーダイオード２１は図２に示すツェナー降伏電圧Ｖｚ未満の領域Ａで動作することとなり、接続点２０ａには、バッテリ２の電圧Ｖｂからツェナーダイオード２１の端子間電圧を差し引いた電圧が発生し、出力端子２０Ｏには、接続点２０ａの電圧が出力される。この場合でも、出力端子２０Ｏには、制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈ以上のハイレベルの信号が出力される。 The Zener diode 21 operates in the region A lower than the Zener breakdown voltage Vz shown in FIG. 2, and a voltage obtained by subtracting the voltage between the terminals of the Zener diode 21 from the voltage Vb of the battery 2 is generated at the connection point 20a. the terminal 20 O, the voltage at the connection point 20a is output. In this case, the output terminal 20 O, the signal of the binary signal determining the threshold Vth or more high-level control unit 6 is output.

ここで、（２）スイッチ７がオンのときに、スイッチ信号入力回路２０の出力信号（ハイレベル）のレベルを、制御部６の二値信号判別しきい値Ｖｔｈに対して十分に大きくして、（２−３）ツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚ未満の動作領域Ａを利用しないようにするためには、ツェナーダイオード２１としてツェナー降伏電圧Ｖｚが小さいものを選択するか、或いは、抵抗素子２２，２３の抵抗値を大きく設定することが考えられる。   Here, (2) when the switch 7 is on, the level of the output signal (high level) of the switch signal input circuit 20 is made sufficiently larger than the binary signal discrimination threshold Vth of the control unit 6. (2-3) In order not to use the operation region A of the Zener diode 21 that is less than the Zener breakdown voltage Vz, the Zener diode 21 having a small Zener breakdown voltage Vz is selected, or the resistance element 22 , 23 can be set large.

しかしながら、標準値の１５０％まで変動するバッテリ２の電圧変動を考慮すると、ツェナー降伏電圧Ｖｚを小さく設定することは困難である。また、スイッチ７がオフのときのバッテリ２のリーク電流による誤動作を考慮すると、抵抗素子２２，２３の抵抗値を大きく設定することは困難である。   However, it is difficult to set the Zener breakdown voltage Vz to a small value in consideration of the voltage fluctuation of the battery 2 that varies up to 150% of the standard value. Also, considering the malfunction due to the leakage current of the battery 2 when the switch 7 is off, it is difficult to set the resistance values of the resistance elements 22 and 23 large.

一般に、（２−３）ツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚ未満の動作領域Ａを利用しないように設計するものであるが、更に言えば、上記問題点を考慮して、ツェナーダイオード２１の利用を諦め、図３に示すコンパレータを用いた回路を採用するものであるが、本願発明者らは、（２−３）ツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚ未満の動作領域Ａを積極的に利用するものである。   In general, (2-3) the Zener diode 21 is designed so as not to use the operation region A below the Zener breakdown voltage Vz. More specifically, the Zener diode 21 is used in consideration of the above-mentioned problems. Complimentary, the circuit using the comparator shown in FIG. 3 is employed. The inventors of the present application (2-3) actively use the operating region A of the Zener diode 21 below the Zener breakdown voltage Vz. It is.

このように、本実施形態のスイッチ信号入力回路２０によれば、比較的に温度変動が小さいツェナーダイオード２１を用いることにより、また、ツェナーダイオード２１のツェナー降伏電圧Ｖｚ以下の動作領域Ａをも利用することにより、高価なコンパレータを用いることなく、バッテリ２の電圧（スイッチ信号用基準電位）の変動が大きくても、各回路素子２１〜２５の温度変動及びばらつきの範囲内で、スイッチ７がオンのときに制御部（信号処理装置）６の二値信号判別しきい値を満たすハイレベルの信号を生成することができる。   As described above, according to the switch signal input circuit 20 of the present embodiment, the Zener diode 21 having a relatively small temperature variation is used, and the operation region A of the Zener diode 21 having the Zener breakdown voltage Vz or less is also used. As a result, the switch 7 can be turned on within the range of temperature fluctuations and variations of the circuit elements 21 to 25 even if the voltage of the battery 2 (switch signal reference potential) fluctuates greatly without using an expensive comparator. In this case, a high level signal that satisfies the binary signal discrimination threshold of the control unit (signal processing device) 6 can be generated.

このツェナーダイオード２１は比較的に安価であり、受動素子であるので、本実施形態によれば、低価格であり、回路部品数が少なく、実装率が高いスイッチ信号入力回路を実現可能である。例えば、図３に示す従来のスイッチ信号入力回路１０の回路部品数７個に対して、回路部品数５個へ削減することができる。   Since the Zener diode 21 is relatively inexpensive and is a passive element, according to the present embodiment, it is possible to realize a switch signal input circuit that is inexpensive, has a small number of circuit components, and has a high mounting rate. For example, the number of circuit components in the conventional switch signal input circuit 10 shown in FIG.

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

１，１Ｘ…モータ駆動系、２…バッテリ、３…インバータ、４…モータ、５…回転センサ、６…制御部（信号処理装置）、７…スイッチ、１０…スイッチ信号入力回路、１０Ｉ…入力端子、１０Ｏ…出力端子、１０ａ，１０ｂ…接続点、１１，１２，１４，１５，１７…抵抗素子、１３…クランプダイオード、１６…コンパレータ、２０…スイッチ信号入力回路、２０Ｉ…入力端子、２０Ｏ…出力端子、２０ａ…接続点、２１…ツェナーダイオード、２２，２３，２４…抵抗素子、２５…クランプダイオード、Ｖｂ…バッテリ電圧（スイッチ信号用基準電位）、Ｖｚ…ツェナー降伏電圧、Ｖｆ…順方向電圧、ＶＧＮＤ…接地電位（低電位側の基準電位）、Ｖｒｅｆ…基準電位（高電位側の基準電位）、Ｖｔｈ…二値信号判別しきい値。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1X ... Motor drive system, 2 ... Battery, 3 ... Inverter, 4 ... Motor, 5 ... Rotation sensor, 6 ... Control part (signal processing device), 7 ... Switch, 10 ... Switch signal input circuit, 10I ... Input Terminal, 10 O ... Output terminal, 10a, 10b ... Connection point, 11, 12, 14, 15, 17 ... Resistance element, 13 ... Clamp diode, 16 ... Comparator, 20 ... Switch signal input circuit, 20 I ... Input terminal, 20 O : Output terminal, 20a: Connection point, 21: Zener diode, 22, 23, 24 ... Resistance element, 25 ... Clamp diode, Vb ... Battery voltage (switch signal reference potential), Vz ... Zener breakdown voltage, Vf ... Forward voltage, V GND ... ground potential (low potential side reference potential), Vref ... reference potential (high potential side reference potential), Vth ... binary signal discrimination threshold.

Claims (7)

スイッチ信号用基準電位に対する接続又は開放によるスイッチ信号が入力端子に入力され、前記スイッチ信号に応じて生成する二値信号を出力端子に出力するスイッチ信号入力回路であって、
カソードが前記入力端子に接続されたツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードのアノードとプルダウン用の低電位側の基準電位との間に接続された第１の抵抗素子と、
前記ツェナーダイオードの前記アノードと前記出力端子との間に接続された第２の抵抗素子と、
アノードが前記出力端子に接続され、カソードがクランプ用の高電位側の基準電位に接続されたダイオードと、を備え、
前記スイッチ信号用基準電位に対する接続によるスイッチ信号が前記入力端子に入力される場合、前記スイッチ信号用基準電位が前記ツェナーダイオードのツェナー降伏電圧未満であっても、前記出力端子に出力するハイレベル信号は、前記出力端子に接続される信号処理装置の二値信号判別しきい値以上である、スイッチ信号入力回路。 A switch signal input circuit that outputs a binary signal generated according to the switch signal to the output terminal when a switch signal by connection or release to the reference potential for the switch signal is input to the input terminal,
A Zener diode having a cathode connected to the input terminal;
A first resistance element connected between the anode of the Zener diode and a reference potential on the low potential side for pull-down;
A second resistance element connected between the anode of the Zener diode and the output terminal;
A diode having an anode connected to the output terminal and a cathode connected to a reference potential on the high potential side for clamping ,
When a switch signal resulting from connection to the switch signal reference potential is input to the input terminal, even if the switch signal reference potential is less than the Zener breakdown voltage of the Zener diode, a high level signal output to the output terminal It is Ru der least binary signal discrimination threshold of the connected signal processing device to said output terminal, the switch signal input circuit. 前記スイッチ信号用基準電位は、鉛蓄電池から生成される、請求項１に記載のスイッチ信号入力回路。 The switch signal input circuit according to claim 1, wherein the switch signal reference potential is generated from a lead storage battery. 前記スイッチ信号用基準電位は、標準値に対して５０％から１５０％まで変動する、請求項１又は２に記載のスイッチ信号入力回路。 It said switch signal reference potential varies from 50% to 150% relative to the standard value, the switch signal input circuit according to claim 1 or 2. 前記スイッチ信号用基準電位は、荷役車両における車両走行用モータ及び荷役用モータを駆動するためのバッテリから生成される、請求項１〜３の何れか１項に記載のスイッチ信号入力回路。 Said switch signal reference potential is generated from a battery for driving a motor vehicle traveling motor and the cargo handling in the cargo handling vehicle, switch signal input circuit according to any one of claims 1-3. スイッチ信号用基準電位に対する接続又は開放によるスイッチ信号が入力端子に入力され、前記スイッチ信号に応じて生成する二値信号を出力端子に出力するスイッチ信号入力回路であって、A switch signal input circuit that outputs a binary signal generated according to the switch signal to the output terminal when a switch signal by connection or release to the reference potential for the switch signal is input to the input terminal,
カソードが前記入力端子に接続されたツェナーダイオードと、A Zener diode having a cathode connected to the input terminal;
前記ツェナーダイオードのアノードとプルダウン用の低電位側の基準電位との間に接続された第１の抵抗素子と、A first resistance element connected between the anode of the Zener diode and a reference potential on the low potential side for pull-down;
前記ツェナーダイオードの前記アノードと前記出力端子との間に接続された第２の抵抗素子と、A second resistance element connected between the anode of the Zener diode and the output terminal;
アノードが前記出力端子に接続され、カソードがクランプ用の高電位側の基準電位に接続されたダイオードと、を備え、A diode having an anode connected to the output terminal and a cathode connected to a reference potential on the high potential side for clamping,
前記スイッチ信号用基準電位は、標準値に対して５０％から１５０％まで変動する、スイッチ信号入力回路。The switch signal input circuit, wherein the switch signal reference potential varies from 50% to 150% with respect to a standard value. 前記スイッチ信号用基準電位は、鉛蓄電池から生成される、請求項５に記載のスイッチ信号入力回路。The switch signal input circuit according to claim 5, wherein the switch signal reference potential is generated from a lead storage battery. 前記スイッチ信号用基準電位は、荷役車両における車両走行用モータ及び荷役用モータを駆動するためのバッテリから生成される、請求項５又は６に記載のスイッチ信号入力回路。The switch signal input circuit according to claim 5 or 6, wherein the reference potential for the switch signal is generated from a vehicle driving motor and a battery for driving the cargo handling motor in the cargo handling vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6064635U (en) * 1983-10-07 1985-05-08 沖電気工業株式会社 Low-level signal input circuit for in-vehicle electronic control equipment
JPH0365807A (en) * 1989-08-03 1991-03-20 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor filter circuit
JPH03184409A (en) * 1989-12-13 1991-08-12 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor filter circuit
US5352969A (en) * 1991-05-30 1994-10-04 Black & Decker Inc. Battery charging system having logarithmic analog-to-digital converter with automatic scaling of analog signal
JPH0522099A (en) * 1991-07-11 1993-01-29 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor input protecting circuit
JP3036176B2 (en) * 1991-11-12 2000-04-24 日本電気株式会社 Semiconductor integrated circuit with input pull-up circuit
JP4137246B2 (en) * 1998-09-10 2008-08-20 日本信号株式会社 Inspection signal level-off confirmation circuit and apparatus using the same
JP4771178B2 (en) * 2008-03-24 2011-09-14 トヨタ自動車株式会社 Vehicle operation control device
JP5703657B2 (en) * 2010-09-24 2015-04-22 日産自動車株式会社 Voltage detector and voltage detection method
US9457685B2 (en) * 2013-02-20 2016-10-04 Komatsu Ltd. Industrial vehicle, system for managing operation of industrial vehicle, and electric forklift

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