JPH0510426Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、太陽光の照度による太陽電池の出力
電流または出力電圧の変化により、昼夜間を検出
し、これにより照明器具等のスイツチを開閉する
太陽電池を用いた昼夜間検知器に関する。

〔従来の技術〕

従来、日中、太陽電池により二次電池を充電
し、太陽電池の出力を検出して、照射光の強弱を
判定し、充電された二次電池の起電力により、例
えば夜間に照明具を点灯させる装置の回路とし
て、第３図に示すような回路を用いていた。

図中SCは太陽電池であり、該太陽電池SCは、
日中、二次電池Ｂを充電するものである。

Ａはコンパレータで、非反転入力端子ａにはツ
エナダイオードZDによる基準電圧が、反転入力
端子ｂには分圧抵抗Ｒ１を介して太陽電池SCの
出力が接続されており、入力端子ａ側は抵抗Ｒ３
により正帰還路が形成され、入力端子ｂ側には抵
抗Ｒ２及びコンデンサＣによつて遅延用積分回路
が形成されている。

ＥはコンパレータＡの出力ｃによる制御信号を
受けて、負荷ＬをON−OFFさせる制御回路であ
る。

尚、Ｄは二次電池Ｂから太陽電池SCに逆電流
が流れるのを防止するダイオード、Ｒ４は制御回
路Ｅのプルアツプ抵抗である。

制御回路Ｅは、コンパレータＡの出力ｃが高電
位のときのみ、負荷ＬをONするものであり、ま
たコンパレータＡは、入力ａに比べて入力ｂが低
電位であるときのみ、出力ｃは高電位の制御信号
を出力するものである為、太陽電池SCに照射光
がなく、二次電池Ｂが満充電である時、制御回路
は負荷ＬをONするものである。

また、一般的には制御回路Ｅにタイマを内蔵し
て負荷ＬがONしてから日出を待たずに数時間後
に負荷ＬをOFFする場合が多いが、制御回路Ｅ
にこのようなタイマを内蔵していない場合を考え
ると、太陽電池SCに照射光があるときは、太陽
電池SCは出力をもつので、コンパレータＡの入
力ｂが高電位であり、二次電池Ｂが満充電である
か否かに関わらず、コンパレータＡの出力ｃは低
電位であり、これより制御回路Ｅは負荷Ｌを
OFFする。

ここで、コンパレータＡには抵抗Ｒ３によつて
正帰還路が形成されている為、入力値が増加する
時と減少する時とでは、同一入力値に対して出力
値が一致しない、いわゆるヒステリシス特性を実
現しており、即ち日中から日没になり照射光が少
なくなる時、及び夜間から日出により照射光が強
くなる時の太陽電池SCの光に対する感度を擬似
的に変化させている。

しかし、このような回路では、上述のヒステリ
シス特性が小さく、照度変化に対して精度のよい
検出は不可能であり、抵抗Ｒ１または正帰還路の
抵抗Ｒ３の値を変化させて、検出感度を上げる
と、夜間のわずかな照射光で負荷Ｌのスイツチが
OFFしてしまい、また逆に検出感度を落とせば、
日没前の明るいうちにスイツチがONするという
問題点がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は上記問題点に鑑み、照度検出用の負荷
抵抗値を変化させて等価的に大きなヒルテリシス
特性をもち、日出に際しては充分明るくなつてか
らOFFし、日没時には極低照度になつてからON
する太陽電池を用いた昼夜間検知器を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記目的を達成せんとして、太陽電
池と、前記太陽電池の出力値を既設定値と比較し
て制御信号を出力する比較判定回路と、該比較判
定回路から出力される制御信号により負荷をON
−OFFさせる制御回路とを有し、前記比較判定
回路として、前記太陽電池の第一の負荷抵抗とし
て複数個の抵抗が接続され、該抵抗間の分圧が入
力信号としてスイツチング回路に供給されるとと
もに、該スイツチング回路を介して第二の負荷抵
抗が前記第一の負荷抵抗と並列に接続され、照度
変化に対して前記スイツチング回路を介して前記
第二の負荷抵抗の接続状態を断続させ、前記太陽
電池の負荷抵抗の大きさを変化させることによつ
て、夜間から昼間への移行時と、昼間から夜間へ
の移行時とにおいて、それぞれの同一照度におけ
る前記太陽電池の出力電圧を変化させることを特
徴とする、太陽電池を用いた昼夜間検知器を構成
するものである。

〔作用〕

本考案は、上述のように太陽電池からの出力の
みを用いて照度変化を検出するものであり、二次
電池を用いずに昼夜間検知器として機能できる。
また、二次電池を用いて種々の夜間照明用スイツ
チとしても使用可能である。例えば、バス停留所
の時刻表、広告用看板、庭園灯、門灯等の供給電
源に用いれば、日没、日出を自動的に検出すると
ともに、日没時及び日出時での同一照度における
太陽電池の出力電圧が変化させられるので、いわ
ゆる大きなヒステリシス特性を得ることができ、
日没時には、まだ明るいうちに点灯したり、夜間
わずかな光により消灯することを防止することが
できる。

〔実施例〕

本考案の詳細を図示した実施例に基づいて説明
する。

第１図は、本考案に係る太陽電池を用いた昼夜
間検知器の第１実施例の回路図である。

図中１は、太陽電池であり、該太陽電池１は、
日中はその出力により二次電池２を充電するもの
である。

Ｔ１，Ｔ２は比較判定回路Ｑにおけるスイツチ
ング回路としてのトランジスタ、３はリレー等よ
りなる制御回路、４は蛍光灯等からなる負荷であ
る。

照射光が強いときは、太陽電池１からの出力電
圧は充分高いので、第１の負荷抵抗であるＲ１と
Ｒ２の分圧が現れる点Ｐ１の電位は高くなり、こ
れよりトランジスタＴ１は導通し、コレクタ電流
Ic₁が流れる。

これから点Ｐ２の電位は低くなり、トランジス
タＴ２は非導通状態を保つ。

よつて、点Ｐ３は高電位となり、この制御信号
を受けて制御回路３は、負荷４をOFFにする。

この時、点Ｐ３の電位が高くなつているので、
第２の負荷抵抗としての抵抗Ｒ３には電流は流れ
ず、太陽電池１の負荷として抵抗Ｒ３は除外さ
れ、抵抗Ｒ１とＲ２のみによる軽負荷状態とな
る。

照射光が弱くなれば、太陽電池１の出力は小さ
くなり、点Ｐ１の電位は低くなる。

これより、トランジスタＴ１は非導通となり、
照射光の強い時に太陽電池１により充電された二
次電池２の起電力により、点Ｐ２の電位は高くな
り、これからトランジスタＴ２は導通し、コレク
タ電流Ic₂が流れる。

よつて、点Ｐ３は低電位となり、制御回路３は
負荷４をONする。

即ち、照射光が強いとき、太陽電池１の第２の
負荷抵抗Ｒ３は除外されるので、太陽電池１の負
荷抵抗値が大きくなる結果、太陽電池１両端の電
圧は高くなるため、照射光が弱くなつた時に、充
分暗くなるまでトランジスタＴ１は導通状態を保
ち、トランジスタＴ２は非導通状態を保つことと
なり、これから負荷４は充分暗くなるまでOFF
の状態を保持することになる。

また、一般的には制御回路３にタイマを内蔵し
て負荷４がONしてから一定時間後に負荷４を
OFFする場合が多いのであるが、今このような
タイマを内蔵していないとして考えると、上述の
ように照射光が弱くなつて、トランジスタＴ１が
非導通状態で、トランジスタＴ２が導通状態にな
り、第２の負荷抵抗Ｒ３が太陽電池１の負荷抵抗
としてはたらく場合、即ち夜間負荷４がONの状
態にある場合には、太陽電池１の負荷は前記高照
度状態の場合より重くなつているため、太陽電池
１両端の電圧は低くなつており、わずかな照射光
でOFFすることなく、日出時にはある程度明る
くなつてからOFFするものである。

尚、Ｄ１は二次電池２の起電力が太陽電池１に
逆流することを防止するダイオードであり、Ｃは
遅延用積分回路、Ｒ４は制御回路３のプルアツプ
抵抗である。

第２図は本考案に係る太陽電池を用いた昼夜間
検知器の第２実施例の回路図であり、第１実施例
に於いては比較判定回路Ｑ内のスイツチング回路
としてトランジスタを用いたが、この代わりにＮ
チヤンネルオープンコレクタ出力タイプのコンパ
レータを用いており、これを図中５として示す。

コンパレータ５の反転入力端子ａにはツエナダ
イオードZDによる基準電圧が、非反転入力ｂに
は太陽電池１の出力として第１の負荷抵抗である
Ｒ１とＲ２の分圧が供給されており、端子ｂ側に
は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣによつて遅延用積分
回路が形成され、また、出力端子ｃ側には、太陽
電池１の第２の負荷抵抗としての抵抗Ｒ３及びダ
イオードＤ２が接続されている。

３はコンパレータ５の出力ｃの制御信号を受け
て、負荷４をON−OFFさせる制御回路であり、
主にリレー等が用いられる。

尚、Ｄ１は二次電池２から太陽電池１に逆電流
が流れるのを防止するダイオード、Ｒ４は制御回
路３のプルアツプ抵抗である。

コンパレータ５の入力ｂが基準電圧入力ａに比
べて高電位の時のみ出力ｃが高電位となり、即ち
太陽電池１に入射光があり、二次電池２が充電中
の状態で、コンパレータ５の出力ｃは高電位にな
る。

制御回路３は、コンパレータ５の出力ｃが高電
位の時負荷４をOFFし、出力ｃが低電位の時負
荷４をONにする。

ここで、太陽電池１の負荷抵抗は、Ｒ１及びＲ
２であり、照度が低い時にはコンパレータ５の出
力ｃは低電位であり、この時抵抗Ｒ３は太陽電池
１の負荷抵抗としてはたらく。

しかし、照度が高い時には、コンパレータ５の
出力ｃは高電位であり、抵抗Ｒ３は太陽電池１の
負荷抵抗としてはたらかない。

このようにして照度が高い時には、太陽電池１
の負荷抵抗の抵抗値は大きくなり、太陽電池１両
端の電圧が高くなる為、日没時において照度が低
下した時は、充分暗くなるまで負荷４はOFF状
態を保つ。また、照度が低いときには、太陽電池
１の負荷抵抗は小さくなるので、太陽電池１両端
の電圧が低くなるため、充分明るくなるまで負荷
４はON状態を保つ。

以上説明した動作を図面に基づき詳細に説明す
る。第４図には一般的な太陽電池の電流、電圧特
性と２種類の負荷直線を示している。横軸Ｖ、縦
軸Ｉはそれぞれ電圧、電流を示しており、電流は
照度に正比例する。直線１０，２０は電圧Ｖ、電
流Ｉ、抵抗ＲによつてＶ＝IRの関係で表される
負荷特性を示し、１０が重負荷、２０が軽負荷を
それぞれ表している。また、ａは負荷４をON−
OFFさせるための閾値電圧である。

今、昼間充分な照度があり、前述のように太陽
電池１の負荷抵抗が高い場合、本図における直線
２の負荷特性となり、日没後太陽電池特性Ａの得
られる照度において負荷４がONとなる。

負荷４がONの状態では、前述のように太陽電
池１の負荷抵抗が低くなり、本図における直線１
０の負荷特性となる。この重負荷の状態では、日
出とともに負荷４をOFFにするためには、本図
から明らかなように、太陽電池特性Ｂの得られる
照度が必要となる。

このように、負荷抵抗の大きさを変化させるこ
とによつて、負荷４をON−OFFさせるに必要な
照度を大きく変化させること、言い換えれば夜間
から昼間への移行時、昼間から夜間への移行時と
において、それぞれの同一照度における太陽電池
の出力電圧を変化させることが可能となる。

尚、本実施例では、照明用電源として二次電池
と組み合わせたが、二次電池を用いなくても昼夜
間検知器として機能させることが可能である。

このことより、本考案に係る太陽電池を用いた
昼夜間検知器を利用して、例えば、照射光の強弱
に応じて、照明具をON−OFFさせる装置の回路
として用いれば、日没または日出を自動的に検出
することはいうまでもないことであり、上述のよ
うに見掛け上のヒステリシス特性が大きく得ら
れ、日没前に点灯したり、日出前に消灯したりす
ることを防止できるものである。

〔考案の効果〕

本考案に係る太陽電池を用いた昼夜間検知器は
以上のような構成であるので、例えば、門柱に取
付けた表札や、道路標識板、郵便受箱、広告用看
板または、バス停留所の時刻表等の電源として用
いれば、配線工事の必要なく、設置場所の選択を
必要としない上、日没、日出を自動的に検出する
とともに、内蔵する照度検出用の負荷抵抗値を変
化させているので、日没前の明るいうちに点灯し
たり、夜間のわずかな光によつて消灯したりする
ことをなくすことができる。

また、本考案は二次電池を用いずに、太陽電池
からの出力のみを利用して、昼夜間検知器を構成
することもできる。例えば、換気扇等を昼間だけ
動作させる機器においては、負荷のモータが始動
できる照度に達してから、モータを始動させ、暗
くなりモータが停止する直前にOFFさせること
により、モータの始動及び停止を制御するような
使用方法もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る太陽電池を用いた昼夜
間検知器の第１実施例の回路図、第２図は本考案
に係る太陽電池を用いた昼夜間検知器の第２実施
例の回路図、第３図は従来例の回路図、第４図は
負荷抵抗の大きさにより、一定閾値電圧を得るた
めの必要照度が異なる様子を表す説明図である。 １……太陽電池、２……二次電池、３……制御
回路、４……負荷、５……コンパレータ、１０…
…重負荷直線、２０……軽負荷直線、Ａ……低照
度の特性、Ｂ……高照度の特性、ａ……閾値電
圧、Ｄ……ダイオード、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４
……抵抗、Ｃ……コンデンサ、ZD……ツエナダ
イオード、Ｔ１，Ｔ２……トランジスタ、Ｑ……
比較判定回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 太陽電池と、前記太陽電池の出力値を既設定値
   と比較して制御信号を出力する比較判定回路と、
   該比較判定回路から出力される制御信号により負
   荷をON−OFFさせる制御回路と、 を有し、 前記比較判定回路として、前記太陽電池の第一
   の負荷抵抗として複数個の抵抗が接続され、該抵
   抗間の分圧が入力信号としてスイツチング回路に
   供給されるとともに、該スイツチング回路を介し
   て第二の負荷抵抗が前記第一の負荷抵抗と並列に
   接続され、照度変化に対して前記スイツチング回
   路を介して前記第二の負荷抵抗の接続状態を断続
   させ、前記太陽電池の負荷抵抗の大きさを変化さ
   せることによつて、夜間から昼間への移行時と、
   昼間から夜間への移行時とにおいて、それぞれの
   同一照度における前記太陽電池の出力電圧を変化
   させることを特徴とする、太陽電池を用いた昼夜
   間検知器。