JP6546436B2 - オンオフ検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、オンオフ検出装置に係り、特に、操作スイッチのオンオフを検出するオンオフ検出装置に関するものである。

上述したオンオフ検出装置は、例えば電池式警報器（以下警報器）に組み込まれ、操作スイッチの操作により警報を停止させることができる。このような警報器としては、図７に示されたものが提案されている。同図に示すように、警報器１００は、操作スイッチ１０１と、スイッチ回路電源Ｖ（電源）とグランドＧとの間に操作スイッチ１０１に対して直列接続された抵抗Ｒ１０及びＲ１１と、抵抗Ｒ１０及びＲ１１間（即ち操作スイッチ１０１及び抵抗Ｒ１０間）の電圧が割り込みポートに入力されたマイコン１０２と、を備えている。

以上の構成によれば、操作スイッチ１０１がオフのときは、割り込みポートにはスイッチ回路電源Ｖの電圧にほぼ等しいＨｉレベルの信号が入力され、操作スイッチ１０１がオンのときは、割り込みポートにはスイッチ回路電源Ｖの電圧を抵抗Ｒ１０、Ｒ１１で分圧したＬｏレベルの信号が入力される。マイコン１０２は、割り込みポートに入力される上記電圧変化に応じて割り込み処理を行うことにより、検出手段として働き、操作スイッチ１０１のオンオフを検出する。

これにより、操作スイッチ１０１がオン操作されたときにマイコン１０２は即時割り込み処理を行うことができた。しかしながら、図８に示すように、操作スイッチ１０１には常時スイッチ回路電源Ｖが供給されている。このため、操作スイッチ１０１がオン操作されている間、操作スイッチ１０１には電流が流れたままとなり、操作スイッチ１０１がオン操作されたままの状態で故障した場合に電池寿命が大幅に短くなってしまう、と言う問題があった。

そこで、本発明は、操作スイッチがオン操作されたままでも消費電力を低下できるオンオフ検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、操作スイッチと、電源とグランドとの間に前記操作スイッチに対して直列接続された抵抗と、前記操作スイッチ及び前記抵抗間の電圧に基づいて前記操作スイッチのオンオフを検出する検出手段と、を備えたオンオフ検出装置において、前記検出手段により一定時間以上継続して前記操作スイッチのオンが検出されたとき、前記電源から前記操作スイッチに流れる電流を遮断する遮断手段をさらに備え、前記操作スイッチのグランド側に直列接続されたプルダウン抵抗と、前記プルダウン抵抗及び前記操作スイッチ間の接続点とグランドとの接続をオンオフするスイッチ手段と、を備え、前記遮断手段が、前記スイッチ手段を制御して前記操作スイッチに流れる電流を遮断することを特徴とするオンオフ検出装置に存する。

請求項２記載の発明は、間欠的に、前記遮断手段による前記遮断を一時的に復帰させる一時復帰手段と、前記一時復帰手段による復帰中に、前記検出手段により前記操作スイッチのオフが検出されると、前記遮断手段による前記遮断を復帰させる本復帰手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のオンオフ検出装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、遮断手段が、検出手段により一定時間以上継続して操作スイッチのオンが検出されたとき、電源から操作スイッチに流れる電流を遮断する。従って、操作スイッチのオンが継続しても、操作スイッチに電流が流れ続けることがなく、操作スイッチがオン操作されたままでも消費電力を低下できる。また、スイッチ手段をオンすると、操作スイッチ及びプルダウン抵抗の接続点がグランド電位となり、操作スイッチのオンに応じて電流が流れる。一方、スイッチ手段をオフすると、操作スイッチがプルダウン抵抗を介してグランドに接続されるため操作スイッチがオンしても電流がほとんど流れない。

請求項２記載の発明によれば、一時復帰手段が、間欠的に、遮断手段による遮断を一時的に復帰させ、本復帰手段が、一時復帰手段による復帰中に、検出手段により操作スイッチのオフが検出されると、遮断手段による遮断を復帰させる。従って、操作スイッチのオンが継続した状態からオフに戻ると、通常動作に戻ることができる。

第１実施形態における本発明のオンオフ検出装置を組み込んだ電池式警報器を示す回路図である。 図１に示すマイコンのスイッチ入力処理手順を示すフローチャートである。 図１に示すマイコンの割り込み処理手順を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す操作スイッチのオンオフ状態、駆動制御ポートの出力状態、操作スイッチに流れる電流のタイムチャートである。 他の実施形態における本発明のオンオフ検出装置を組み込んだ電池式警報器を示す回路図である。 第２実施形態における本発明のオンオフ検出装置を組み込んだ電池式警報器を示す回路図である。 従来のオンオフ検出装置の一例を示す回路図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図７に示す操作スイッチのオンオフ状態、操作スイッチに供給されるスイッチ回路電源、操作スイッチに流れる電流のタイムチャートである。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態における本発明のオンオフ検出装置について図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態における本発明のオンオフ検出装置を組み込んだ電池式警報器を示す回路図である。

同図に示すように、本発明の電池式警報器１（以下警報器）は、操作スイッチ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、プルダウン抵抗Ｒ３と、警報器１全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下マイコン）３と、を備えている。

操作スイッチ２は、図示しない押圧ボタンを押している間はオンし、押圧ボタンから手を離すとオフする周知の押圧スイッチである。抵抗Ｒ１は、スイッチ回路電源Ｖ（電源）とグランドＧとの間に操作スイッチ２に対して直列接続されている。抵抗Ｒ１は、操作スイッチ２のスイッチ回路電源Ｖ側に接続されている。抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と操作スイッチ２との間に直列接続されている。なお、スイッチ回路電源Ｖは、警報器１に搭載された電池から生成されている。

プルダウン抵抗Ｒ３は、操作スイッチ２のグランドＧ側に直列接続されている。プルダウン抵抗Ｒ３は上記抵抗Ｒ１、Ｒ２に比べて抵抗値がはるかに大きい。

マイコン３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータである。このマイコン３の割り込みポートには、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２間の電圧（即ち操作スイッチ２及び抵抗Ｒ１間の電圧）が入力されている。マイコン３は、検出手段として働き、抵抗Ｒ１及びＲ２間の電圧変化により操作スイッチ２のオンオフを検出する。

また、マイコン３の駆動制御ポート（出力ポート）には、プルダウン抵抗Ｒ３及び操作スイッチ２間の接続点Ｐ１が接続されている。マイコン３は、スイッチ手段として働き、接続点Ｐ１とグランドＧの接続をオンオフする。詳しくは、マイコン３は、駆動制御ポートからＬｏレベル（グランド電位）の信号を出力して接続点Ｐ１をグランドＧに接続し、駆動制御ポートをオープンにして接続点Ｐ１をグランドＧから切り離す。

以上の構成によれば、駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力すると、接続点Ｐ１の電位がグランド電位となる。この状態で、操作スイッチ２がオフされると、割り込みポートには、スイッチ回路電源Ｖの電源電圧にほぼ等しいＨｉレベルの信号が入力され、操作スイッチ２がオンされると、割り込みポートには、スイッチ回路電源Ｖの電源電圧を抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧したＬｏレベルの信号が入力される。操作スイッチ２がオンのときには、スイッチ回路電源Ｖから抵抗Ｒ１、Ｒ２、操作スイッチ２、駆動制御ポート、グランドＧの経路で消費電流が流れる。

一方、駆動制御ポートをオープンにすると、操作スイッチ２がプルダウン抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続される。この状態で、操作スイッチ２をオンすると、スイッチ回路電源Ｖから抵抗Ｒ１、Ｒ２、操作スイッチ２、プルダウン抵抗Ｒ３、グランドＧの経路で消費電流が流れる。

プルダウン抵抗Ｒ３は、抵抗値が高いため、消費電流はほぼゼロに近くなり、消費電流を遮断できる。以上のことから明らかなように、マイコン３が請求項中の遮断手段を構成する。なお、「遮断」とは、消費電流を完全に０にするだけでなく、本実施形態のように０近くまで小さくすることまで含まれる。また、駆動制御ポートがオープンのときは、操作スイッチ２をオンオフに関係なく抵抗Ｒ１及びＲ２間の電圧はＨｉレベルとなる。このため、操作スイッチ２のオンオフを検出することができない。

次に、上述した構成の警報器の動作について、図２〜図４を参照して説明する。警報器１に電源が投入されると、マイコン３は、図２に示すスイッチ入力処理を開始する。まず、スイッチ入力処理において最初にマイコン３は、割り込みポートに入力される信号がＨｉからＬｏへの立下がったときに割り込み処理を行うように設定すると共に駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力する（ステップＳ１）。

このように設定すると、操作スイッチ２が押されて、割り込みポートに入力される信号がＨｉからＬｏレベルに立ち下がると、マイコン３は図３に示す割り込み処理を開始して、スイッチ入力時動作要求を１に設定して（ステップＳ２０）、割り込み処理を終了する。

一方、スイッチ入力処理において、マイコン３は、割り込み処理が行われてスイッチ入力時動作要求が１になると（ステップＳ２でＹ）、スイッチ入力時動作を行う（ステップＳ３）。スイッチ入力時動作とは、例えば、警報を停止させる動作などが考えられる。次に、マイコン３は、割り込み処理が行われるのを停止する（ステップＳ４）。

そして、マイコン３は、割り込みポートに入力される信号がＨｉレベルとなり操作スイッチ２がオフになると（ステップＳ５でＹ）、再びステップＳ１に戻る。一方、マイコン３は、操作スイッチ２がオフにならない状態、即ち操作スイッチ２がオンの状態が一定時間以上継続すると（ステップＳ６でＹ）、故障を確定して駆動制御ポートをオープンにする（ステップＳ７）。これにより、図４に示すように、操作スイッチ２のオンが一定時間以上継続すると、駆動制御ポートがオープンとなり、操作スイッチ２がプルダウン抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されて、消費電流がほぼ０に遮断される。

次に、マイコン３は、予め定めたスイッチ入力間隔が経過したか否かを判断する（ステップＳ８）。スイッチ入力間隔が経過していれば（ステップＳ８でＹ）、マイコン３は、駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力する（ステップＳ９）。これにより、再び操作スイッチ２のオンオフ状態が検出できるようになる。

次に、マイコン３は、割り込みポートに入力された信号がＬｏレベルであれば操作スイッチ２がオフされていないと判断して（ステップＳ１０でＮ）、再びステップＳ７に戻り、駆動制御ポートをオープンにする。これにより、図４に示すように、マイコン３は、一時復帰手段として働き、スイッチ入力間隔毎に間欠的に、消費電流の遮断を一時的に復帰させ、操作スイッチ２のオンオフを検出できるようにしている。

一方、マイコン３は、割り込みポートに入力された信号がＨｉレベルであれば操作スイッチ２がオフされたと判断して（ステップＳ１０でＹ）、本復帰手段として働き、再びステップＳ１に戻り、駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力し、消費電流の遮断から復帰させる。

上述した実施形態によれば、マイコン３が、一定時間以上継続して操作スイッチ２のオンが検出されたとき、スイッチ回路電源Ｖから操作スイッチ２に流れる消費電流を遮断する。従って、操作スイッチ２のオンが継続しても、操作スイッチ２に消費電流が流れ続けることがなく、操作スイッチ２がオン操作されたままでも消費電力を低下でき、電池の寿命が大幅に短くなることがない。しかも、常時、間欠的に駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力させた場合よりもマイコン３による操作スイッチ２のオンオフ検出反応を早くできる。

また、上述した実施形態によれば、マイコン３が、間欠的に、消費電流の遮断を一時的に復帰させ、一時復帰中に、操作スイッチ２のオフが検出されると、消費電流の遮断を復帰させる。従って、操作スイッチ２のオンが継続した状態からオフに戻ると、通常動作に戻ることができる。

上述した実施形態によれば、駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力すると、操作スイッチ２がグランドＧに直接接続されて操作スイッチ２のオンに応じて電流が流れる。一方、駆動制御ポートをオープンにすると、操作スイッチ２がプルダウン抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されるため操作スイッチ２がオンしても電流がほとんど流れない。

なお、上述した実施形態によれば、駆動制御ポートの出力をＬｏレベル、オープンの間で切り替えることにより、接続点Ｐ１とグランドＧとの接続をオンオフしていた。即ち、駆動制御ポートの内蔵スイッチをスイッチ手段としていたが、これに限ったものではない。例えば、図５に示すように、マイコン３とは別に設けられた外部の遮断スイッチ４をスイッチ手段として用いてもよい。遮断スイッチ４は、周知のトランジスタから構成され、ベースがマイコン３に接続されている。

この場合、マイコン３は、上述した第１実施形態において駆動制御ポートからＬｏレベルの信号を出力する代わりに遮断スイッチ４をオンする信号を出力して、接続点Ｐ１とグランドＧをグランドに接続する。また、マイコンは、上述した第１実施形態において駆動制御ポートをオープンにする代わりに遮断スイッチ４をオフする信号を出力して、接続点Ｐ１とグランドＧとの接続を切り離す。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における本発明のオンオフ検出装置について図６を参照して説明する。図６は、第２実施形態における本発明のオンオフ検出装置を組み込んだ電池式警報器を示す回路図である。

同図に示すように、第２実施形態における警報器１は、操作スイッチ２と、抵抗Ｒ１と、マイコン３と、遮断スイッチ４と、を備えている。抵抗Ｒ１は、スイッチ回路電源ＶとグランドＧとの間に操作スイッチ２に対して直列接続されている。遮断スイッチ４は、操作スイッチ２よりもスイッチ回路電源Ｖ側に直列接続されている。本実施形態では、遮断スイッチ４は、抵抗Ｒ１とスイッチ回路電源Ｖとの間に設けられている。

マイコン３の割り込みポートには、操作スイッチ２及び抵抗Ｒ１間の電圧が入力されている。また、マイコン３の駆動制御ポートには、遮断スイッチ４のゲートが接続されている。

以上の構成によれば、遮断スイッチ４をオンすると、操作スイッチ２をスイッチ回路電源Ｖに接続できる。遮断スイッチ４がオン状態で、操作スイッチ２がオフされると、第１実施形態と同様に、割り込みポートには、スイッチ回路電源の電源電圧にほぼ等しいＨｉレベルの信号が入力され、操作スイッチ２がオンされると、割り込みポートには、グランド電位であるＬｏレベルの信号が入力される。一方、遮断スイッチ４をオフすると、操作スイッチ２をオンしても消費電流が流れない。

なお、上述した構成の警報器１の動作は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２実施形態のような構成でも、第１実施形態と同様に、マイコン３が、一定時間以上継続して操作スイッチ２のオンが検出されたとき、スイッチ回路電源Ｖから操作スイッチ２に流れる消費電流を遮断できる。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 警報器（オンオフ検出装置）
２ 操作スイッチ
３ マイコン（検出手段、遮断手段、一時復帰手段、本復帰手段、スイッチ手段）
４ 遮断スイッチ（スイッチ手段）
Ｇ グランド
Ｐ１ 接続点
Ｒ１ 抵抗
Ｒ３ プルダウン抵抗
Ｖ スイッチ回路電源（電源）

Claims (2)

1. 操作スイッチと、電源とグランドとの間に前記操作スイッチに対して直列接続された抵抗と、前記操作スイッチ及び前記抵抗間の電圧に基づいて前記操作スイッチのオンオフを検出する検出手段と、を備えたオンオフ検出装置において、
   前記検出手段により一定時間以上継続して前記操作スイッチのオンが検出されたとき、前記電源から前記操作スイッチに流れる電流を遮断する遮断手段をさらに備え、
   前記操作スイッチのグランド側に直列接続されたプルダウン抵抗と、
   前記プルダウン抵抗及び前記操作スイッチ間の接続点とグランドとの接続をオンオフするスイッチ手段と、を備え、
   前記遮断手段が、前記スイッチ手段を制御して前記操作スイッチに流れる電流を遮断することを特徴とするオンオフ検出装置。
2. 間欠的に、前記遮断手段による前記遮断を一時的に復帰させる一時復帰手段と、
   前記一時復帰手段による復帰中に、前記検出手段により前記操作スイッチのオフが検出
   されると、前記遮断手段による前記遮断を復帰させる本復帰手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のオンオフ検出装置。

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