JP2006288049A - Load control circuit, current control circuit, and load control system - Google Patents

Load control circuit, current control circuit, and load control system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load control system with an electronic switching device capable of being applied to an existing load control system using a mechanical switch part without increasing the number of connection terminals or wirings. <P>SOLUTION: This load control system includes: a load operation circuit which has a load and a power supply connected in series between a first terminal and a second terminal; the switching device connected between the first terminal and the second terminal; a switch control circuit which supplies a control signal to a control terminal of the switching device and control conduction/non-conduction of the switching device; a first power supply circuit which supplies a power to the switch control circuit from the first terminal if the switching device is in a non-conduction state; and a second power supply circuit which supplies a power supply to the switch control circuit from an output terminal of the switching device if the switching device is in a conduction state. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、負荷制御回路、電流制御回路、及び、負荷制御システムに関し、特に、スイッチ制御回路が負荷の動作状態／非動作状態を切り換える負荷制御回路、電流制御回路、及び、負荷制御システムに関する。   The present invention relates to a load control circuit, a current control circuit, and a load control system, and more particularly to a load control circuit, a current control circuit, and a load control system in which a switch control circuit switches an operation state / non-operation state of a load.

図１は、既存の負荷制御システムの構成を説明する図である。この図１に示すように、既存の負荷制御システムは、電源１０と負荷２０とから構成される負荷動作回路ＬＯＣに、外力によって導通状態と非導通状態とが切り替わるスイッチ部１００が接続されて構成されている。そして、例えば、この負荷２０は、自動車や電車などの車輌の運転席に設けられたブザーや電球などにより構成されており、スイッチ部１００は、車輌に設けられた、状態変化（空気圧力変化やドアの開閉状態の変化）を検出するためのセンサーにより構成されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an existing load control system. As shown in FIG. 1, the existing load control system is configured by connecting a load operation circuit LOC composed of a power source 10 and a load 20 to a switch unit 100 that is switched between a conductive state and a non-conductive state by an external force. Has been. For example, the load 20 is configured by a buzzer or a light bulb provided in a driver's seat of a vehicle such as an automobile or a train, and the switch unit 100 includes a state change (air pressure change or The sensor is configured to detect a change in the door open / close state.

そして、何等かの状態変化（空気圧力が高くなった場合、ドアが完全な閉状態になった場合など）により、スイッチ部１００が導通状態になった場合には、負荷２０が電球で構成されていれば、運転席にある電球に電流が流れて電球が点灯する。この電球が点灯することにより、運転席にいる運転者が、その状態変化（空気圧力が高くなったこと、ドアが完全な閉状態になったこと）を確認できるようになっている。この図１の構成においては、電源１０、負荷２０と、スイッチ部１００との間を接続するために必要な端子は、動作端子とグランド端子の２つであり、必要な配線は２本である。   When the switch unit 100 becomes conductive due to some state change (for example, when the air pressure becomes high or the door is completely closed), the load 20 is constituted by a light bulb. If so, current flows through the bulb in the driver's seat and the bulb is lit. When this light bulb is lit, the driver in the driver's seat can confirm the state change (the air pressure has increased, the door has been completely closed). In the configuration of FIG. 1, two terminals are necessary for connecting the power source 10, the load 20, and the switch unit 100, that is, an operation terminal and a ground terminal, and two lines are necessary. .

しかし、図１におけるスイッチ部１００は、機械式接点により電流の導通／非導通の制御を行うので、スイッチ部１００の接点のギャップと、外力との調整が非常に難しく、クリティカル（敏感）であるという問題があった。このため、スイッチ部１００の調整に手間がかかるという問題があった。   However, since the switch unit 100 in FIG. 1 controls conduction / non-conduction of current by a mechanical contact, it is very difficult to adjust the contact gap of the switch unit 100 and the external force, and is critical (sensitive). There was a problem. For this reason, there is a problem that adjustment of the switch unit 100 takes time.

また、スイッチ部１００は機械式接点を有するため、機械的寿命が存在するとともに、接点に不純物が付着することにより、スイッチ部１００に不具合が生じる可能性もあった。このため、スイッチ部１００を電子式のスイッチング素子に置き換えることが望まれていた。   Further, since the switch unit 100 has a mechanical contact, there is a mechanical life, and there is a possibility that the switch unit 100 may be defective due to impurities adhering to the contact. For this reason, it has been desired to replace the switch unit 100 with an electronic switching element.

図２は、スイッチ部１００を電子式のスイッチング素子Ｓ１に単純に置き換えた場合の負荷制御システムの構成を説明する図である。この図２に示すように、スイッチング素子Ｓ１の導通状態／非導通状態を制御するスイッチ制御回路５０は、センサー部５２と電気変化量制御部５４と出力部５６とを備えており、出力部５６から延びる制御線が抵抗Ｒ１００を介してスイッチング素子Ｓ１のベースに接続されている。電気変化量制御部５４は、ＩＣなどの電子回路により構成されており、この電気変化量制御部５４を駆動するための電源が必要になる。このため、電源１０からの電源が電源端子から、電源線を介して、電気変化量制御部５４に供給されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the load control system when the switch unit 100 is simply replaced with the electronic switching element S1. As shown in FIG. 2, the switch control circuit 50 that controls the conduction / non-conduction state of the switching element S <b> 1 includes a sensor unit 52, an electrical change amount control unit 54, and an output unit 56. Is connected to the base of the switching element S1 via a resistor R100. The electrical change amount control unit 54 is configured by an electronic circuit such as an IC, and a power source for driving the electrical change amount control unit 54 is required. For this reason, the power from the power source 10 is supplied from the power source terminal to the electrical change amount control unit 54 via the power source line.

このことから分かるように、グランド線を含めると、制御線と電源線とグランド線の３本の配線がスイッチ制御部５０と、負荷動作回路ＬＯＣとの間に必要となり、このため、配線の接続端子も、動作端子と電源端子とグランド端子の３つが必要になる。しかし、図１に示した既存の負荷制御システムでは、接続端子は動作端子とグランド端子の２つしか用意されておらず、配線も２本しか用意されていない。このため、図２の負荷制御システムをそのまま用いることはできず、接続端子を１個増やして、配線も１本増やさなければならない。また、そもそも、配線本数の増加や接続端子の増加は極力さけることが望ましい。   As can be seen from this, when the ground line is included, three lines of the control line, the power supply line, and the ground line are required between the switch control unit 50 and the load operation circuit LOC. Three terminals, that is, an operation terminal, a power supply terminal, and a ground terminal are required. However, in the existing load control system shown in FIG. 1, only two connection terminals, that is, an operation terminal and a ground terminal, are prepared, and only two wires are prepared. For this reason, the load control system of FIG. 2 cannot be used as it is, and one connection terminal and one wiring must be added. In the first place, it is desirable to minimize the increase in the number of wires and the number of connection terminals.

そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、接続端子の個数や配線本数を増やすことなく、機械式のスイッチ部を用いた既存の負荷制御システムに、そのまま適用することのできる電子式のスイッチング素子を用いた負荷制御システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and can be applied as it is to an existing load control system using a mechanical switch unit without increasing the number of connection terminals and the number of wires. An object of the present invention is to provide a load control system using a switching element of the above formula.

上記課題を解決するため、本発明に係る負荷制御回路は、
電源と負荷とを有する負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、
前記第１端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a load control circuit according to the present invention includes:
An input terminal connected to a first terminal of a load operating circuit having a power source and a load, an output terminal connected to a second terminal of the load operating circuit, and conduction / conduction between the input terminal and the output terminal An electronic switching element having a control terminal to which a control signal for controlling non-conduction is input;
A switch control circuit for supplying the control signal to the control terminal of the switching element and controlling conduction / non-conduction of the switching element;
A first power supply circuit, which is provided between the first terminal and the switch control circuit, and supplies power from the first terminal to the switch control circuit when the switching element is in a non-conductive state;
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
It is characterized by providing.

この場合、前記第１電源供給回路は、
一端が前記第１端子に接続される、第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続され、他端が前記第２端子に接続される、第１電位差生成素子と、
を備えており、
前記第１電位差生成素子で生成された電位差が、前記スイッチ制御回路に電源として供給されるようにしてもよい。 In this case, the first power supply circuit is
A first resistor having one end connected to the first terminal;
A first potential difference generating element having one end connected to the other end of the first resistor and the other end connected to the second terminal;
With
The potential difference generated by the first potential difference generating element may be supplied as power to the switch control circuit.

また、負荷制御回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子と前記スイッチ制御回路との間に接続された第２抵抗を、さらに備えるようにしてもよい。   The load control circuit may further include a second resistor connected between the control terminal of the switching element and the switch control circuit.

また、前記第２電源供給回路は、
一端が前記スイッチング素子の前記出力端子に接続された、第３抵抗と、
一端が前記第３抵抗の他端に接続され、他端が前記第１抵抗と前記第１電位差生成素子との間に接続された、整流素子と、
一端が前記スイッチング素子の前記出力端子に接続され、他端が前記第２端子に接続された、第２電位差生成素子と、
を備えており、
前記第２電位差生成素子で生成された電位差が、前記スイッチ制御回路に電源として供給されるようにしてもよい。 Further, the second power supply circuit includes:
A third resistor having one end connected to the output terminal of the switching element;
A rectifying element having one end connected to the other end of the third resistor and the other end connected between the first resistor and the first potential difference generating element;
A second potential difference generating element having one end connected to the output terminal of the switching element and the other end connected to the second terminal;
With
The potential difference generated by the second potential difference generating element may be supplied to the switch control circuit as a power source.

また、負荷制御回路は、前記第１電位差生成素子の前記一端と前記第２端子との間に接続された、容量性素子をさらに備えるようにしてもよい。   The load control circuit may further include a capacitive element connected between the one end of the first potential difference generating element and the second terminal.

また、前記第１電位差生成素子は、ツェナーダイオード又は三端子レギュレータにより構成されるようにしてもよい。   The first potential difference generating element may be constituted by a Zener diode or a three-terminal regulator.

また、前記第２電位差生成素子は、ダイオード、ツェナーダイオード、又は、抵抗により、構成されるようにしてもよい。   The second potential difference generating element may be configured by a diode, a Zener diode, or a resistor.

また、前記スイッチ制御回路は、外力による変化を検出するセンサー部を備えており、このセンサー部の検出した変化に基づいて、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御するようにしてもよい。   The switch control circuit may include a sensor unit that detects a change due to an external force, and may control conduction / non-conduction of the switching element based on the change detected by the sensor unit.

また、前記第１端子は正側の電源端子であり、前記第２端子は負側の電源端子である、ようにしてもよい。   The first terminal may be a positive power supply terminal, and the second terminal may be a negative power supply terminal.

また、前記負荷動作回路においては、電源と前記第１端子との間に負荷が接続されているようにしてもよい。   In the load operation circuit, a load may be connected between a power source and the first terminal.

本発明に係る電流制御回路は、
電源と負荷とを有する負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、前記第１端子との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする。 The current control circuit according to the present invention includes:
An input terminal connected to a first terminal of a load operating circuit having a power source and a load, an output terminal connected to a second terminal of the load operating circuit, and conduction / conduction between the input terminal and the output terminal An electronic switching element having a control terminal to which a control signal for controlling non-conduction is input;
Provided between the switch control circuit for supplying the control signal to the control terminal of the switching element and controlling conduction / non-conduction of the switching element and the first terminal, and the switching element is in a non-conduction state A first power supply circuit for supplying power from the first terminal to the switch control circuit,
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
It is characterized by providing.

本発明に係る負荷制御システムは、
第１端子と第２端子との間に直列に接続されている負荷と電源とを有する、負荷動作回路と、
前記負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、
前記第１端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする。 The load control system according to the present invention includes:
A load operating circuit having a load and a power source connected in series between the first terminal and the second terminal;
Controls conduction / non-conduction between the input terminal connected to the first terminal of the load operation circuit, the output terminal connected to the second terminal of the load operation circuit, and the output terminal to the output terminal. An electronic switching element having a control terminal to which a control signal is input;
A switch control circuit for supplying the control signal to the control terminal of the switching element and controlling conduction / non-conduction of the switching element;
A first power supply circuit, which is provided between the first terminal and the switch control circuit, and supplies power from the first terminal to the switch control circuit when the switching element is in a non-conductive state;
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
It is characterized by providing.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not limit the technical scope of the present invention.

図３は、本実施形態に係る負荷制御システムＬＣＳの全体構成を説明する図である。この図３に示すように、本実施形態に係る負荷制御システムＬＣＳは、負荷動作回路ＬＯＣと、この負荷動作回路ＬＯＣに動作端子とグランド端子とを介して接続された負荷制御回路３０とを備えて構成されている。本実施形態においては、負荷制御回路３０は１つのユニットで構成されており、例えば車輌の状態変化（空気圧力変化やドアの開閉状態の変化）を検出するために、その状態変化が検出できる箇所（空気圧力を検出できる箇所やドアの開閉を検出できる箇所）に設けられている。但し、負荷制御回路３０は、１つのユニットとしてではなく、電流制御回路４０とスイッチ制御回路５０とを別々のユニットとして構成するなど、複数のユニットとして構成することもできる。   FIG. 3 is a diagram illustrating the overall configuration of the load control system LCS according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the load control system LCS according to the present embodiment includes a load operation circuit LOC and a load control circuit 30 connected to the load operation circuit LOC through an operation terminal and a ground terminal. Configured. In this embodiment, the load control circuit 30 is composed of a single unit. For example, in order to detect a change in the state of the vehicle (change in air pressure or change in the open / closed state of the door), the change in the state can be detected. (Locations where air pressure can be detected and locations where door opening and closing can be detected) are provided. However, the load control circuit 30 can be configured as a plurality of units, such as the current control circuit 40 and the switch control circuit 50 as separate units, rather than as a single unit.

負荷動作回路ＬＯＣは、電源１０と、この電源１０に接続された負荷２０とを備えて構成されている。電源１０の負側はグランド端子に接続されており、正側は負荷２０の一端に接続されている。負荷２０の他端は、動作端子に接続れている。本実施形態においては、電源１０は、例えば、１２Ｖや２４Ｖなどのバッテリーにより構成されている。負荷２０は、例えば、車輌の運転席に設けられたブザーや電球などにより構成されている。   The load operation circuit LOC includes a power source 10 and a load 20 connected to the power source 10. The negative side of the power supply 10 is connected to the ground terminal, and the positive side is connected to one end of the load 20. The other end of the load 20 is connected to the operation terminal. In the present embodiment, the power supply 10 is constituted by a battery of 12V or 24V, for example. The load 20 is configured by, for example, a buzzer or a light bulb provided in the driver's seat of the vehicle.

また、負荷制御回路３０は、動作端子とグランド端子に接続された電流制御回路４０と、この電流制御回路４０に接続されたスイッチ制御回路５０とを備えて構成されている。電流制御回路４０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、ダイオードＤ１と、電圧降下発生素子Ｅ１と、電圧安定素子Ｅ２と、コンデンサＣ１とを備えて構成されている。一方、スイッチ制御回路５０は、センサー部５２と、電気変化量制御部５４と、出力部５６とを備えて構成されている。   The load control circuit 30 includes a current control circuit 40 connected to the operation terminal and the ground terminal, and a switch control circuit 50 connected to the current control circuit 40. The current control circuit 40 includes resistors R1 to R3, a diode D1, a voltage drop generating element E1, a voltage stabilizing element E2, and a capacitor C1. On the other hand, the switch control circuit 50 includes a sensor unit 52, an electrical change amount control unit 54, and an output unit 56.

スイッチング素子Ｓ１は、電子式のスイッチング素子であり、例えば、本実施形態においては、ＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成されている。スイッチング素子Ｓ１の入力端子であるエミッタは動作端子に接続されており、出力端子であるコレクタは電圧降下発生素子Ｅ１の一端に接続されている。スイッチング素子Ｓ１の制御端子であるベースは、抵抗Ｒ２を介して、スイッチ制御回路５０の出力部５６に接続されている。   The switching element S1 is an electronic switching element. For example, in the present embodiment, the switching element S1 is configured by a PNP bipolar transistor. The emitter, which is the input terminal of the switching element S1, is connected to the operation terminal, and the collector, which is the output terminal, is connected to one end of the voltage drop generating element E1. The base that is the control terminal of the switching element S1 is connected to the output unit 56 of the switch control circuit 50 via the resistor R2.

電圧降下素子Ｅ１の他端は、グランド端子に接続されている。抵抗Ｒ１の一端は動作端子に接続されており、他端はノードＮ１に接続されている。電圧安定素子Ｅ２の一端はノードＮ１に接続されており、他端はグランド端子に接続されている。   The other end of the voltage drop element E1 is connected to the ground terminal. One end of the resistor R1 is connected to the operation terminal, and the other end is connected to the node N1. One end of the voltage stabilizing element E2 is connected to the node N1, and the other end is connected to the ground terminal.

抵抗Ｒ３の一端はスイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続されている。ダイオードＤ１の一端（アノード）は抵抗Ｒ３の他端に接続されており、ダイオードＤ１の他端（カソード）はノードＮ１に接続されている。このダイオードＤ１は、抵抗Ｒ３からノードＮ１には電流が流れるが、その逆には電流が流れないようにするための整流素子の一例である。ノードＮ１とグランド端子との間には、コンデンサＣ１が接続されている。このため、ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１からノードＮ１に流れた電流が抵抗Ｒ３側に流れるのを防止する役割を有するとともに、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電されるのを防止する役割を有している。   One end of the resistor R3 is connected to the collector of the switching element S1. One end (anode) of the diode D1 is connected to the other end of the resistor R3, and the other end (cathode) of the diode D1 is connected to the node N1. The diode D1 is an example of a rectifying element for preventing a current from flowing from the resistor R3 to the node N1, but vice versa. A capacitor C1 is connected between the node N1 and the ground terminal. For this reason, the diode D1 has a role of preventing a current flowing from the resistor R1 to the node N1 from flowing to the resistor R3 side, and a role of preventing the electric charge accumulated in the capacitor C1 from being discharged. ing.

電圧降下発生素子Ｅ１は、電流が流れることにより、その両端に電位差が発生する素子であり、例えば、ダイオード、ツェナーダイオード、又は、抵抗などにより、構成することができる。電圧安定素子Ｅ２も、電流が流れることにより、その両端に電位差が発生する素子であり、例えば、図３のようにツェナーダイオードで構成することもできるし、単純に抵抗などにより構成することもできるし、図４のように、三端子レギュレータにより構成することもできる。この三端子レギュレータは、入出力端子の間に所定値以上の電圧が印加されいれば、印加されている電圧の値にかかわらず、一定の電圧を出力する素子であり、このため、本実施形態においては、三端子レギュレータに所定値以上の電圧が印加されていれば、一定の電圧が電源として電気変化量制御部５４に供給されることとなる。   The voltage drop generation element E1 is an element that generates a potential difference at both ends thereof when a current flows, and can be configured by, for example, a diode, a Zener diode, or a resistor. The voltage stabilizing element E2 is also an element that generates a potential difference at both ends when a current flows. For example, the voltage stabilizing element E2 can be configured by a Zener diode as shown in FIG. 3, or can be simply configured by a resistor or the like. However, as shown in FIG. 4, it can also be constituted by a three-terminal regulator. This three-terminal regulator is an element that outputs a constant voltage regardless of the value of the applied voltage if a voltage of a predetermined value or more is applied between the input and output terminals. If a voltage of a predetermined value or higher is applied to the three-terminal regulator, a constant voltage is supplied to the electrical variation control unit 54 as a power source.

本実施形態においては、抵抗Ｒ１と電圧安定素子Ｅ２により、スイッチング素子Ｓ１が非導通状態である場合に、スイッチ制御回路５０に電源を供給する第１電源供給回路を構成している。すなわち、スイッチング素子Ｓ１が非導通状態である場合には、電圧安定素子Ｅ２の両端に生成された電位差が、電源としてスイッチ制御回路５０に供給される。   In the present embodiment, the resistor R1 and the voltage stabilizing element E2 constitute a first power supply circuit that supplies power to the switch control circuit 50 when the switching element S1 is non-conductive. That is, when the switching element S1 is in a non-conduction state, the potential difference generated between both ends of the voltage stabilizing element E2 is supplied to the switch control circuit 50 as a power source.

また、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１と電圧降下発生素子Ｅ１により、スイッチング素子Ｓ１が導通状態である場合に、スイッチ制御回路５０に電源を供給する第２電源供給回路を構成している。すなわち、スイッチング素子Ｓ１が導通状態である場合には、電圧降下発生素子Ｅ１の両端に生成された電位差が、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１とを介して電圧安定素子Ｅ２に供給され、この電圧安定素子Ｅ２の両端に生成された電位差が、電源としてスイッチ制御回路５０に供給される。   The resistor R3, the diode D1, and the voltage drop generation element E1 constitute a second power supply circuit that supplies power to the switch control circuit 50 when the switching element S1 is in a conductive state. That is, when the switching element S1 is in the conductive state, the potential difference generated across the voltage drop generating element E1 is supplied to the voltage stabilizing element E2 via the resistor R3 and the diode D1, and this voltage stabilizing element E2 The potential difference generated at both ends of the switch is supplied to the switch control circuit 50 as a power source.

センサー部５２は、各種のセンサーにより構成されている。例えば、センサー部５２が、半導体圧力センサー、歪みゲージ、感圧ゴムなどの圧力スイッチにより構成されている場合には、この圧力スイッチは、外力による圧力変化量を検出し、その圧力変化量を電気変化量に変えて出力する。電気変化量制御部５４は、入力された電気変化量に基づいて、出力部５６を制御する回路であり、電源の供給が必要なＩＣなどから構成されている。   The sensor unit 52 includes various sensors. For example, when the sensor unit 52 is configured by a pressure switch such as a semiconductor pressure sensor, a strain gauge, or a pressure sensitive rubber, the pressure switch detects a pressure change amount due to an external force, and the pressure change amount is electrically detected. Change to the amount of change and output. The electrical change amount control unit 54 is a circuit that controls the output unit 56 based on the input electrical change amount, and includes an IC that needs to be supplied with power.

このセンサー部５２においては、例えば、センサー部５２で所定量以上の圧力が検出された場合には、電気変化量制御部５４は、スイッチング素子Ｓ１のベース電流が、出力部５６に流れ込むように制御し、逆に、センサー部５２で所定量以上の圧力が検出されない場合には、電気変化量制御部５４は、スイッチング素子Ｓ１のベース電流が、出力部５６に流れ込まないように制御する。つまり、スイッチ制御回路５０は、スイッチング素子Ｓ１のベース電流を制御信号として用いて、スイッチング素子Ｓ１の導通／非導通を制御する回路を構成している。   In the sensor unit 52, for example, when a pressure equal to or greater than a predetermined amount is detected by the sensor unit 52, the electrical change amount control unit 54 controls the base current of the switching element S 1 to flow into the output unit 56. On the other hand, when the sensor unit 52 does not detect a pressure greater than a predetermined amount, the electrical change amount control unit 54 performs control so that the base current of the switching element S1 does not flow into the output unit 56. That is, the switch control circuit 50 constitutes a circuit that controls conduction / non-conduction of the switching element S1 using the base current of the switching element S1 as a control signal.

次に、この負荷制御システムＬＣＳの全体的な動作を説明する。まず、スイッチング素子Ｓ１が非導通状態である場合を想定すると、動作端子には、電源１０から負荷２０を経由して、正の電圧が供給されている。このため、抵抗Ｒ１上をノードＮ１、電圧安定素子Ｅ２に向けて電流が流れる。電圧安定素子Ｅ２に電流が流れると、その両端に電位差が発生し、この電位差は、コンデンサＣ１に蓄積され、平滑化されて、スイッチ制御回路５０の電気変化量制御部５４に電源として供給される。すなわち、負荷２０と抵抗Ｒ１とノードＮ１を介して、スイッチ制御回路５０の電気変化量制御部５４に電流が流れ込み、電源が供給されることとなる。   Next, the overall operation of the load control system LCS will be described. First, assuming that the switching element S1 is in a non-conducting state, a positive voltage is supplied from the power supply 10 via the load 20 to the operation terminal. Therefore, a current flows on the resistor R1 toward the node N1 and the voltage stabilizing element E2. When a current flows through the voltage stabilizing element E2, a potential difference is generated between both ends thereof. This potential difference is accumulated in the capacitor C1, smoothed, and supplied as a power source to the electrical change amount control unit 54 of the switch control circuit 50. . That is, current flows into the electrical change amount control unit 54 of the switch control circuit 50 via the load 20, the resistor R1, and the node N1, and power is supplied.

ここで、本実施形態においては、負荷２０の抵抗の値は、抵抗Ｒ１の値より遥かに小さいため、電源１０からスイッチ制御回路５０に必要な電源が、このスイッチ制御回路５０に供給される。また、抵抗Ｒ１の値が大きいため、負荷２０を流れる電流は、負荷２０が動作状態にならない程、少ない量となる。換言すれば、抵抗Ｒ１は、電圧安定素子Ｅ２に過剰な電流が流れ込むのを抑制する働きがあることにもなる。   Here, in this embodiment, the value of the resistance of the load 20 is much smaller than the value of the resistor R 1, so that power necessary for the switch control circuit 50 is supplied from the power supply 10 to the switch control circuit 50. Further, since the value of the resistor R1 is large, the current flowing through the load 20 is so small that the load 20 is not in an operating state. In other words, the resistor R1 has a function of suppressing excessive current from flowing into the voltage stabilizing element E2.

なお、コンデンサＣ１は、スイッチ制御回路５０に供給される電源を平滑化して、ノイズによる誤動作を防止するために設けられている容量性素子の一例であり、他のノイズ対策を施すことにより省略することも可能である。   The capacitor C1 is an example of a capacitive element provided to smooth the power supplied to the switch control circuit 50 and prevent malfunction due to noise, and is omitted by taking other noise countermeasures. It is also possible.

次に、センサー部５２で所定量以上の圧力が検出され、スイッチング素子Ｓ１が非導通状態から導通状態に変化したとすると、スイッチング素子Ｓ１のベースからベース電流が抵抗Ｒ２を介して出力部５６に流れ込み、スイッチング素子Ｓ１のエミッタからコレクタに電流が流れ、この電流は電圧降下発生素子Ｅ１を介してグランド端子に流れ込む。これにより、負荷２０が動作状態になる。例えば負荷がブザーであれば、ブザーが鳴ることとなり、負荷が電球であれば電球が点灯することとなる。   Next, when a pressure equal to or greater than a predetermined amount is detected by the sensor unit 52 and the switching element S1 changes from a non-conducting state to a conducting state, the base current from the base of the switching element S1 to the output unit 56 via the resistor R2 A current flows from the emitter to the collector of the switching element S1, and this current flows into the ground terminal via the voltage drop generating element E1. Thereby, the load 20 becomes an operation state. For example, if the load is a buzzer, the buzzer will sound, and if the load is a light bulb, the light bulb will be lit.

また、電圧降下発生素子Ｅ１上に電流が流れるので、電圧降下発生素子Ｅ１の正側と負側との間に所定の電位差が発生する。この電位差は、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１とを介して、電圧安定素子Ｅ２に伝達され、電圧安定素子Ｅ２の両端に電位差を生成する。この電圧安定素子Ｅ２の両端に生成された電位差は、コンデンサＣ１に蓄積され、平滑化されて、スイッチ制御回路５０の電気変化量制御部５４に電源として供給される。つまり、スイッチング素子Ｓ１のエミッタからコレクタに流れた電流の一部は、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１とを介して、ノードＮ１に流れ込み、電気変化量制御部５４に流れ込む。このため、スイッチング素子Ｓ１が導通状態の間でも、スイッチ制御回路５０に電源を供給することができ、スイッチング素子Ｓ１の導通状態を維持させることができる。   Further, since a current flows on the voltage drop generation element E1, a predetermined potential difference is generated between the positive side and the negative side of the voltage drop generation element E1. This potential difference is transmitted to the voltage stabilizing element E2 via the resistor R3 and the diode D1, and generates a potential difference at both ends of the voltage stabilizing element E2. The potential difference generated at both ends of the voltage stabilizing element E2 is accumulated in the capacitor C1, smoothed, and supplied as power to the electrical change amount control unit 54 of the switch control circuit 50. That is, a part of the current that flows from the emitter to the collector of the switching element S1 flows into the node N1 via the resistor R3 and the diode D1, and then flows into the electrical change amount control unit 54. For this reason, even when the switching element S1 is in the conductive state, power can be supplied to the switch control circuit 50, and the conductive state of the switching element S1 can be maintained.

なお、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１上をノードＮ１に向けて電流を流すためには、電圧降下発生素子Ｅ１で発生する電位差が、電圧安定素子Ｅ２で発生する電位差よりも、大きくなるように設計する必要がある。また、このとき、抵抗Ｒ３は、電圧安定素子Ｅ２に過剰な電流が流れ込むのを抑制する働きがある。   In order to pass a current on the resistor R3 and the diode D1 toward the node N1, it is necessary to design the potential difference generated in the voltage drop generating element E1 to be larger than the potential difference generated in the voltage stabilizing element E2. There is. At this time, the resistor R3 functions to suppress an excessive current from flowing into the voltage stabilizing element E2.

次に、センサー部５２で所定量以上の圧力が検出されなくなったと想定すると、スイッチング素子Ｓ１のベースからベース電流が出力部５６に流れ込まなくなり、スイッチング素子Ｓ１が導通状態から非導通状態に変化する。このため、スイッチング素子Ｓ１のエミッタからコレクタに電流が流れなくなり、負荷２０も非動作状態になる。そして上述したように、スイッチ制御回路５０へは、負荷２０と抵抗Ｒ１とを介して、電源１０から電源が供給されることとなる。   Next, assuming that a pressure equal to or greater than a predetermined amount is no longer detected by the sensor unit 52, the base current does not flow into the output unit 56 from the base of the switching element S1, and the switching element S1 changes from the conductive state to the non-conductive state. For this reason, no current flows from the emitter to the collector of the switching element S1, and the load 20 is also in a non-operating state. As described above, power is supplied from the power supply 10 to the switch control circuit 50 via the load 20 and the resistor R1.

以上のように、本実施形態に係る負荷制御システムＬＣＳによれば、電子式のスイッチング素子Ｓ１により、負荷２０の動作状態と非動作状態とを切り換え制御することができる。このため、機械式のスイッチ部１００のような設定のギャップ調整を不要とすることができ、寿命が長く、信頼性の高い、負荷制御回路３０を実現することができる。   As described above, according to the load control system LCS according to the present embodiment, the electronic switching element S1 can perform switching control between the operating state and the non-operating state of the load 20. For this reason, it is possible to eliminate the setting gap adjustment as in the mechanical switch unit 100, and it is possible to realize the load control circuit 30 having a long life and high reliability.

しかも、本実施形態に係る負荷動作回路ＬＯＣによれば、負荷動作回路ＬＯＣと負荷制御回路３０と間の接続を、２本の配線で行うことができるようになる。つまり、負荷動作回路ＬＯＣへの接続端子も、動作端子とグランド端子の２つで足りることとなり、図２で説明したような電源線を追加することなく、負荷制御回路３０を負荷動作回路ＬＯＣに接続することができる。このため、配線の本数や接続端子の数を増やすことなく、既存の負荷動作回路ＬＯＣに、電子式のスイッチング素子Ｓ１を有する負荷制御回路３０を接続することができる。   Moreover, according to the load operation circuit LOC according to the present embodiment, the connection between the load operation circuit LOC and the load control circuit 30 can be performed with two wires. In other words, two connection terminals to the load operation circuit LOC are sufficient, that is, an operation terminal and a ground terminal, and the load control circuit 30 is added to the load operation circuit LOC without adding a power supply line as described in FIG. Can be connected. For this reason, the load control circuit 30 having the electronic switching element S1 can be connected to the existing load operation circuit LOC without increasing the number of wirings and the number of connection terminals.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々に変形可能である。例えば、上述した電子式のスイッチング素子Ｓ１は、ＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成したが、ＮＰＮバイポーラトランジスタにより構成することもできる。さらに、スイッチング素子Ｓ１は、バイポーラトランジスタに限られるものではなく、ＭＯＳトランジスタなどの様々なスイッチング素子を用いることが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the electronic switching element S1 described above is configured by a PNP bipolar transistor, but can also be configured by an NPN bipolar transistor. Furthermore, the switching element S1 is not limited to a bipolar transistor, and various switching elements such as a MOS transistor can be used.

また、上述した実施形態では、負側をグランドとしたが、必ずしもグランドでなくてもよく、正側の動作端子を第１端子とし、負側の端子を第２端子とした場合に、第１端子から供給される電圧より低い電圧を第２端子から供給するようにすれば足りる。   In the above-described embodiment, the negative side is the ground. However, the negative side is not necessarily a ground. When the positive operation terminal is the first terminal and the negative terminal is the second terminal, the first side is used. It is sufficient to supply a voltage lower than the voltage supplied from the terminal from the second terminal.

また、本発明に係る負荷制御システムは、自動車や電車などの車輌に限らず、工場やダム、発電所などにおける警報システムなど、様々な用途に用いることが可能である。その場合、負荷２０も、ブザーや電球に限らず、様々な機器を負荷として使用することが可能である。   The load control system according to the present invention is not limited to vehicles such as automobiles and trains, but can be used for various purposes such as alarm systems in factories, dams, power plants, and the like. In that case, the load 20 is not limited to a buzzer or a light bulb, and various devices can be used as a load.

既存の負荷制御システムの全体構成を説明する図。The figure explaining the whole structure of the existing load control system. 機械式のスイッチ部を電子式のスイッチング素子に単純に置き換えた場合における負荷制御システムの全体構成を説明する図。The figure explaining the whole structure of the load control system at the time of simply replacing the mechanical switch part with the electronic switching element. 本発明の一実施形態に係る負荷制御システムの全体構成を説明する図。The figure explaining the whole structure of the load control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の変形例を説明する図。The figure explaining the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

ＬＣＳ 負荷制御システム
ＬＯＣ 負荷動作回路
１０ 電源
２０ 負荷
３０ 負荷制御回路
４０ 電流制御回路
５０ スイッチ制御回路
５２ センサー部
５４ 電気変化量制御部
５６ 出力部 LCS load control system LOC load operation circuit 10 power source 20 load 30 load control circuit 40 current control circuit 50 switch control circuit 52 sensor unit 54 electrical variation control unit 56 output unit

Claims (12)

電源と負荷とを有する負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、
前記第１端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする負荷制御回路。 An input terminal connected to a first terminal of a load operating circuit having a power source and a load, an output terminal connected to a second terminal of the load operating circuit, and conduction / conduction between the input terminal and the output terminal An electronic switching element having a control terminal to which a control signal for controlling non-conduction is input;
A switch control circuit for supplying the control signal to the control terminal of the switching element and controlling conduction / non-conduction of the switching element;
A first power supply circuit, which is provided between the first terminal and the switch control circuit, and supplies power from the first terminal to the switch control circuit when the switching element is in a non-conductive state;
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
A load control circuit comprising: 前記第１電源供給回路は、
一端が前記第１端子に接続される、第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続され、他端が前記第２端子に接続される、第１電位差生成素子と、
を備えており、
前記第１電位差生成素子で生成された電位差が、前記スイッチ制御回路に電源として供給される、ことを特徴とする請求項１に記載の負荷制御回路。 The first power supply circuit includes:
A first resistor having one end connected to the first terminal;
A first potential difference generating element having one end connected to the other end of the first resistor and the other end connected to the second terminal;
With
The load control circuit according to claim 1, wherein the potential difference generated by the first potential difference generation element is supplied as a power source to the switch control circuit. 前記スイッチング素子の前記制御端子と前記スイッチ制御回路との間に接続された第２抵抗を、さらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷制御回路。   The load control circuit according to claim 1, further comprising a second resistor connected between the control terminal of the switching element and the switch control circuit. 前記第２電源供給回路は、
一端が前記スイッチング素子の前記出力端子に接続された、第３抵抗と、
一端が前記第３抵抗の他端に接続され、他端が前記第１抵抗と前記第１電位差生成素子との間に接続された、整流素子と、
一端が前記スイッチング素子の前記出力端子に接続され、他端が前記第２端子に接続された、第２電位差生成素子と、
を備えており、
前記第２電位差生成素子で生成された電位差が、前記スイッチ制御回路に電源として供給される、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の負荷制御回路。 The second power supply circuit includes:
A third resistor having one end connected to the output terminal of the switching element;
A rectifying element having one end connected to the other end of the third resistor and the other end connected between the first resistor and the first potential difference generating element;
A second potential difference generating element having one end connected to the output terminal of the switching element and the other end connected to the second terminal;
With
4. The load control circuit according to claim 2, wherein the potential difference generated by the second potential difference generation element is supplied as a power source to the switch control circuit. 5. 前記第１電位差生成素子の前記一端と前記第２端子との間に接続された、容量性素子をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の負荷制御回路。   5. The load control circuit according to claim 2, further comprising a capacitive element connected between the one end of the first potential difference generation element and the second terminal. 6. 前記第１電位差生成素子は、ツェナーダイオード又は三端子レギュレータにより構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御回路。   The load control circuit according to claim 2, wherein the first potential difference generation element is configured by a Zener diode or a three-terminal regulator. 前記第２電位差生成素子は、ダイオード、ツェナーダイオード、又は、抵抗により、構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の負荷制御回路。   The load control circuit according to claim 4, wherein the second potential difference generation element is configured by a diode, a Zener diode, or a resistor. 前記スイッチ制御回路は、外力による変化を検出するセンサー部を備えており、このセンサー部の検出した変化に基づいて、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の負荷制御回路。   2. The switch control circuit includes a sensor unit that detects a change caused by an external force, and controls conduction / non-conduction of the switching element based on a change detected by the sensor unit. The load control circuit according to claim 7. 前記第１端子は正側の電源端子であり、前記第２端子は負側の電源端子である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の負荷制御回路。   9. The load control circuit according to claim 1, wherein the first terminal is a positive power supply terminal, and the second terminal is a negative power supply terminal. 前記負荷動作回路においては、電源と前記第１端子との間に負荷が接続されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の負荷制御回路。   The load control circuit according to any one of claims 1 to 9, wherein a load is connected between a power supply and the first terminal in the load operation circuit. 電源と負荷とを有する負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、前記第１端子との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする電流制御回路。 An input terminal connected to a first terminal of a load operating circuit having a power source and a load, an output terminal connected to a second terminal of the load operating circuit, and conduction / conduction between the input terminal and the output terminal An electronic switching element having a control terminal to which a control signal for controlling non-conduction is input;
Provided between the first terminal and a switch control circuit that supplies the control signal to the control terminal of the switching element and controls conduction / non-conduction of the switching element, and the switching element is in a non-conduction state A first power supply circuit for supplying power from the first terminal to the switch control circuit,
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
A current control circuit comprising: 第１端子と第２端子との間に直列に接続されている負荷と電源とを有する、負荷動作回路と、
前記負荷動作回路の第１端子に接続される入力端子と、前記負荷動作回路の第２端子に接続される出力端子と、前記入力端子から前記出力端子との間の導通／非導通を制御する制御信号が入力される制御端子とを有する、電子式のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に前記制御信号を供給し、前記スイッチング素子の導通／非導通を制御する、スイッチ制御回路と、
前記第１端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が非導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記第１端子から電源を供給する、第１電源供給回路と、
前記スイッチング素子の前記出力端子と前記スイッチ制御回路との間に設けられ、前記スイッチング素子が導通状態である場合に、前記スイッチ制御回路に前記スイッチング素子の前記出力端子から電源を供給する、第２電源供給回路と、
を備えることを特徴とする負荷制御システム。 A load operating circuit having a load and a power source connected in series between the first terminal and the second terminal;
Controls conduction / non-conduction between the input terminal connected to the first terminal of the load operation circuit, the output terminal connected to the second terminal of the load operation circuit, and the output terminal to the output terminal. An electronic switching element having a control terminal to which a control signal is input;
A switch control circuit for supplying the control signal to the control terminal of the switching element and controlling conduction / non-conduction of the switching element;
A first power supply circuit, which is provided between the first terminal and the switch control circuit, and supplies power from the first terminal to the switch control circuit when the switching element is in a non-conductive state;
Provided between the output terminal of the switching element and the switch control circuit, and supplies power to the switch control circuit from the output terminal of the switching element when the switching element is conductive. A power supply circuit;
A load control system comprising:
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