JPH0744873B2 - 扇風機の制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロコンピュータ制御の扇風機の制御回路
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年マイクロコンピュータの家庭電気への応用は急速に
進みつつあり、テレビやビデオ，エアーコンディショナ
ーと言った比較的高額な商品だけでなく洗濯機や掃除機
と言った低価格商品にまでその応用範囲は広がってい
る。更に最近では扇風機のような家庭電気の中でも低コ
ストの部類に位置付けられるものにまでマイクロコンピ
ュータが応用されて来ているのが現状である。ところが
当然マイクロコンピュータにも価格的に安いもの、高い
ものと言うものがあって一般的にはピン数（足の数）の
少ないものが安い。これは一般的にピンの数が多いと言
う事はマイクロコンピュータのアーキテクチュアーが複
雑になっており、それだけ機能的に充実されていると言
う事で当然集積度も高く、チップサイズも大きくなる為
に材料歩留り等の面で高価格になると言うのが一般的で
あると言う事で必ずしもピン数の少ない方が安いとは言
い切れない。しかし一般的にピン数が少ない方が安い傾
向は強く、特に扇風機等の家庭電気に使用される４ビッ
ト１チップマイクロコンピュータはこれが顕著である。
ところで一般に４ビット１チップマイクロコンピュータ
と言われるマイクロコンピュータのピン数は16ピン,18
ピン,28ピン,42ピンのものが多く、22ピンのものも若干
ではあるが使われている。しかし大勢は16ピン,18ピン
の低ピン数のもの、28ピンの中ピン数のもの、42ピンの
高ピン数のものに大別される。又、内蔵ROMの容量は低
ピン数のものの大半が、0.5KB（キロバイツ）中ピン数
のもので3/4KB〜1KB,高ピン数のもので2KB〜4KBとなっ
ている。ところで扇風機の場合は先程も述べたように家
庭電気の中では低価格商品である為、前記３種の４ビッ
ト１チップマイクロコンピュータの内、価格の安い低ピ
ン数のものの使用が相応しい事は言う迄もない。ところ
が一般的な使用状況はそのようになってないのが現状で
あり、その原因は扇風機の制御方法にある。第１図に示
すのは一般的な仕様のマイクロコンピュータ制御扇風機
の操作表示板の図であって100は操作表示板、101,102,1
03はその中に設けられた操作ボタン、104〜110は表示用
発行ダイオードであり、104〜106は風量の表示を、又、
107〜110はタイマ時間の残量表示を行うものである。次
に本操作表示板について少し説明をかえると、101は扇
風機を停止させる為の“切”用の操作ボタンである。10
2は扇風機の風量を切替える為の操作ボタンであり、こ
の操作ボタン102を一回押す毎に発光ダイオード104,10
5,106が本例の場合104→105→106→104→……とサイク
リックに点灯し、扇風機のその時の風量（弱，中，強の
いずれか）を表示するのである。操作ボタン103は扇風
機の遅延動作を行わせる為のタイマの時間を設定するも
ので、この操作ボタン103を１回押す毎に発光ダイオー
ド107〜109が順に点灯し、本例の場合は４つの発光ダイ
オードにより構成されておりタイマ時間は30分,1時間,2
時間,4時間の４種より選ぶ事が出来る。このように第１
図の操作表示板は先程説明したように一般的な扇風機の
機能をマイクロコンピュータ制御した時の例であり操作
ボタン101〜103の数は３個、発光ダイオード104〜110の
数は７個であり入出力端子の占有を考えると計10個であ
る。ところでマイクロコンピュータを動作させる為には
電源が必要であり電源のプラス側，マイナス側に少なく
とも各１本、計２本の端子が必要である。更にマイクロ
コンピュータにはROMに書込まれているプログラムを０
番地より正確にスタートさせる為のリセット端子も必要
な端子である。又、マイクロコンピュータは種々の内部
操作を時間的なタイミングをとりながら行う必要がある
為、動作の基準となる最小単位の時間を作り出すクロッ
ク発振を行わせる端子も１〜２本必要である。これら電
源端子，リセット端子，クロック発振端子の計４〜５本
の端子（ピン）はマイクロコンピュータにとっては必要
なものであるが使用する側から見れば全く他の用途には
使えないものである（以後このような端子を説明上、固
定端子と称する。）。更にマイクロコンピュータによっ
てはマイクロコンピュータそのものを試験する為のテス
ト端子が固定端子として設けられているものも多い。こ
こで今迄の説明では出て来なかった本発明の条件にある
極めて短い周期でもって扇風機のファンモータの速度を
切替えると言う動作であるが、この切替えの時に発生す
る電気的なノイズを防止する為に必ずと言って良い程、
電源電圧ゼロクロス信号がマイクロコンピュータに入力
される。この電源電圧ゼロクロス信号は電源の電圧波形
がゼロ点を通過した瞬間を知らせるものであり、その時
にファンモータの速度を切替えると電気的なノイズの発
生が妨げるもので、マイクロコンピュータにはどうして
もこの信号を入力する為の１本の入力端子が必要であ
る。ここで少しこれらを整理すると、一般的な仕様の扇
風機をマイクロコンピュータで制御するにはマイクロコ
ンピュータの固定端子が４〜５本，入力端子が４本（ス
イッチ３本，電源電圧ゼロクロス信号入力１本）、出力
端子が11本（ファンモータの速度切替えとして３本、速
度表示用，発光ダイオード用３本、タイマ表示用４本、
ブザー用１本）が必要であり、この中でファンモータの
速度切替え用と速度表示用発光ダイオード用は共用出来
るとして両方で３本となる。しかし第１図の例で示した
扇風機の制御方法だと本発明の条件の極めて短い周期で
もって扇風機のファンモータの速度を切替えると言う動
作（この様な扇風機の動作は扇風機の風を様々に変化さ
せ、自然の風に近い状態で送風すると言った様な制御に
利用する）を選択する操作スイッチがない為、もう１つ
操作スイッチが必要となる。このような制御方法は第１
図の例で示すような従来の機械的なスイッチやタイマで
構成されていた扇風機を単純にマイクロコンピュータ化
したものには必ずと言って良い程付加されるものであ
り、マイクロコンピュータで制御される扇風機の大きな
特徴の１つにされているのが現状である。ところで今迄
説明して来た事を総合すると、マイクロコンピュータで
扇風機を制御する場合、 固定端子−４〜５本（多いもので５〜６本） 入力端子−５本（先程のスイッチ１つ追加） 出力端子−８本 計 17〜18（多いのもので18〜19本） となり現在１チップマイクロコンピュータで一番ピン数
の少ないと言われている16ピンのものは扇風機への応用
はピン数の少しの不足により不可能となり、18ピンであ
っても固定端子の多いマイクロコンピュータでは同じよ
うに仕様が不可能である。ところで従来より少ないピン
数で多くの入出力を行う方法にマトリックス法（発光ダ
イオードの点灯の場合はダイナミック点灯と称する）と
言うものがあり、出力端子と入力端子をマトリックス状
に組み、その交点にスイッチや負荷となる発光ダイオー
ドを挿入し高速でスイッチを順次走査したり、発光ダイ
オードを順次点灯したりするのであるが、このような方
法は扇風機に使用されるようなもともとピン数の少ない
１チップマイクロコンピュータに於いては全く効果を示
さないし、スイッチのダブル押し（１つ以上のスイッチ
を同時に押す）による端子間短絡や発光ダイオードの逆
方向電圧印加等について考慮しなければならなく、外付
け部品が増える事となりこの場合も安いピン数の少ない
１チップマイクロコンピュータを使う効果はない。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題点を除去するものであ
り、少ない入力端子からより多くの入力信号を安価な方
法で入力可能なものとし、価格的に優位な16,18ピンク
ラスの１チップマイクロコンピュータを扇風機の制御に
利用可能とするものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の扇風機の制御回路
は、ファンモータと、極めて短い周期でもって前記ファ
ンモータの速度を切替える機能を有するマイクロコンピ
ュータ制御回路と、このマイクロコンピュータを操作す
る複数の操作スイッチ部分を備え、前記マイクロコンピ
ュータ入力用ゼロクロス信号を利用することにより、前
記操作スイッチの複数の異なる操作信号を１つの入力端
子より前記のマイクロコンピュータへ入力する構成であ
り、１つの入力端子から複数の信号を入力することが出
来るピン数の少ないマイクロコンピュータの使用が可能
となる効果を有するものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図〜第４図にもとづいて説
明する。

第２図は本発明の扇風機の制御装置の一実施回路の例で
ある。１は交流電源、２はヒューズ、３はサージアブソ
ーバ、４はマイクロコンピュータの電源を作る為のドロ
ッパー抵抗、５も同様の目的の為の整流用ダイオード、
６も同じ目的の電解コンデンサ、７も同じ目的の定電圧
ダイオードでありこれら４〜７の部品により交流電源よ
り低電圧の直流電源が作られる。８は抵抗、９はダイオ
ード、10はNPNトランジスタ、11は抵抗であり、８〜11
の部品により言わゆる電源電圧のゼロクロス信号を作り
出しマイクロコンピュータに入力されている。この様子
を示したのが第３図であり、第３図のａは交流電源１の
電圧波形のタイムチャート図、同図ｂはNPNトランジス
タ10のコレクタ波形のタイムチャート図である。ｂに示
されるように、NPNトランジスタ10はａに示される交流
電源１の負の半波の時に抵抗８を通り、ベース電流が供
給される為にオン状態となりコレクタ電圧は０（Ｖ）と
なる。又、正の半波の時はダイオード９によりバイパス
される為、NPNトランジスタ10はオフ状態となり、コレ
クタ電圧はｖ（Ｖ）となる。そしてタイムチャート図に
於てこの０（Ｖ）とｖ（Ｖ）の変化の境目が交流電源１
の電圧のゼロクロス点である。つまり本例のゼロクロス
信号は０（Ｖ）とｖ（Ｖ）の変化の境目で交流電源１の
ゼロクロス点を判断しようとするものであり、この信号
は後述するマイクロコンピュータ40の端子にＴより入力
され、マイクロコンピュータ40のソフトウエアで認識判
断されるが、このソフトウエアについては省略する。12
は抵抗、13はコンデンサで、この２つの部品によりマイ
クロコンピュータの電源を投入した時プログラムが確実
に０番地よりスタートする為の時定数回路を構成してお
り、この信号はマイクロコンピュータ40の端子13Tに入
力されている。つまり端子13Tが言わゆるリセット端子
であり、本例のマイクロコンピュータ40の場合はＨレベ
ル（ｖ（Ｖ））でリセットが解除され、プログラムの実
走が開始されるものである。14は抵抗、15,16,17,18は
扇風機の動作状態を設定する操作スイッチで、第１図に
示す操作パネルの例で言うと、各々が“切",“風量調
節",“タイマ”に相当し、残りの１つが扇風機のファン
モータの速度を極めて短い周期でもって切替えるモード
を選択する為の操作スイッチである。これら15〜18のス
イッチのマイクロコンピュータに対する信号入力につい
ては詳しく後述する。19,20は抵抗、21は圧電ブザー、2
2,23は抵抗、24はコンデンサ、25は抵抗であり、24,25
の２つの部品によりマイクロコンピュータ40のクロック
発振の時定数回路が構成されている。26は抵抗、27,28,
29,30は発光ダイオードであり、本例の場合は各々が30
分,1時間,2時間,4時間のタイマの残時間表示の役目をし
ている。31,32,33は抵抗であり、発光ダイオード34,35,
36の電流及びファンモータ41を駆動する為のトライアッ
ク37,38,39のゲート電流を制限している。40は先程より
述べているマイクロコンピュータであり、1T〜16Tの端
子を持つ16ピンのマイクロコンピュータである。41は扇
風機のファンモータ、42はその進相コンデンサである。
次に基本的な動作について本発明にかかる操作スイッチ
周辺を中心に説明する。前述したようにスイッチ15,16,
17,18は扇風機の種々の動作を設定する操作スイッチで
あり、15,17の信号はマイクロコンピュータ40の端子11T
より入力されており、16,18の操作スイッチの信号は端
子10Tより入力されている。ところで端子10T及び11Tは
信号入力としては全く同じであるので端子11Tについて
のみ説明を加えて行く。まず、操作スイッチ15及び16の
両方が押されていない時であるが端子11Tは抵抗20によ
りプルダウンされている為、常に０（Ｖ）（以下Ｌレベ
ルと称する。）となっている。次に操作スイッチ15を押
した時であるが、この時の端子11Tの様子は第４図のａ
のタイムチャートに示すように時刻t₀で操作スイッチが
押されたとすると、端子11Tの入力信号はＨレベルに変
化する。そしてマイクロコンピュータではこのＨレベル
がΔｔの時間、安定に続いた時に操作スイッチ15が押さ
れたと認識する訳でこの認識区間は操作スイッチ15の接
点がチャッタリングして何回を接点がオン，オフする現
象がある為、これによる異常入力を防止する目的の為に
一般に設けられるものである。次に操作スイッチ17を押
した場合であるが、この時の端子11Tの入力信号の状態
は第４図のｂのタイムチャートに示す。つまり操作スイ
ッチ17の一端は、NPNトランジスタ10のコレクタに接続
されている為、操作スイッチ17を押すと言う事は端子11
Tの入力信号の状態はNPNトランジスタ10のコレクタと同
一と言う事となり、電源電圧のゼロクロス信号そのもの
となる。第４図のｂはそれを説明したもので時刻t₀で操
作スイッチ17を押すと、電源電圧ゼロクロス信号が立上
って来る時刻t₁まで端子11Tの信号入力はＬレベルを続
け、マイクロコンピュータ40には時刻t₀よりt₁までは操
作スイッチ17が押されているのかは全く判らない。そし
て時刻t₁で初めて信号入力がＨレベルとなる訳である
が、この時点ではまだマイクロコンピュータ40は操作ス
イッチ15が押されたのか、又17が押されたのかの区別は
出来ない。ところが時刻t₂で端子11Tの信号入力はＨレ
ベルよりＬレベルに変わる。この現象はマイクロコンピ
ュータ40の内部で電源電圧ゼロクロス信号が入力されて
いる端子12Tと比較する事により操作スイッチ17が押さ
れている事は容易に判るが操作スイッチ15をすばやく押
した場合でも偶然にゼロクロス信号と同期する事があり
得る為、第４図のｂではゼロクロス信号との比較を時刻
t₃の立上り、時刻t₄の立下りの各々の時点で行ってお
り、これらが端子12Tと一致すれば操作スイッチ17が押
されたものと判断している。しかしこのようにしても応
答速度Δｔは50mS以下となる為、極めて早く操作スイッ
チの応答時間としては満足し得るものである。

発明の効果 このように本発明によれば、極めて短い周期でもって扇
風機の速度を変化させた時発生する電気的な雑音の発生
を防止する目的で設けられた電源電圧ゼロクロス信号を
操作スイッチの信号入力に利用する事により、１つの入
力端子から特別な部品を増やす事なく複数の信号を入力
する事が出来、扇風機のマイクロコンピュータ制御に要
求される少ないピン数の低価格なマイクロコンピュータ
の使用が可能となり、周辺回路を含めたトータルコスト
を低減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロコンピュータで制御されている扇風機
の一般的な制御内容を説明した操作表示板の正面図、第
２図は本発明の一実施例の扇風機の制御回路図、第３図
は第２図の回路図に於ける電源電圧ゼロクロス信号の様
子を示した波形のタイムチャート、第４図は１つの入力
端子から電源電圧ゼロクロス信号を利用して複数の信号
を入力する場合の入力波形の様子を示したタイムチャー
トである。 41……ファンモータ、40……マイクロコンピュータ、15
〜18……操作スイッチ、12T……電源ゼロクロス端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ファンモータと、電源電圧ゼロクロス信号
   でタイミングをとりながら短い周期で前記ファンモータ
   の速度を切替える機能を有するマイクロコンピュータ
   と、このマイクロコンピュータを操作する複数の操作ス
   イッチとを備え、前記複数の操作スイッチをそれぞれ少
   数の操作スイッチ群に分け、この操作スイッチ群の操作
   信号の１つを前記ゼロクロス信号に変換して１つの入力
   端子より前記マイクロコンピュータへ入力する扇風機の
   制御回路。