JP2015156078A - Utilisation circuit of sensor ic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機器に搭載する電子制御回路の全般に使用される周囲環境を検知し電気信号に変換するセンサーＩＣの活用回路に関するものである。 The present invention relates to a circuit for utilizing a sensor IC that detects an ambient environment used in all electronic control circuits mounted on an electric device and converts it into an electric signal.
近年、電子制御技術の高度化により様々な分野において電気機器の動作を制御するために電子制御回路が活用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, electronic control circuits have been utilized to control the operation of electrical equipment in various fields due to advancement of electronic control technology.
また、このような電子制御回路においては、合わせて制御要素となる周囲環境を検知し電気信号に変換する対象とする周囲環境の状態に応じた制御動作を成立させるための集積回路等で構成された多様なセンサーＩＣが作成されて用いられている。 In addition, such an electronic control circuit is configured by an integrated circuit or the like for establishing a control operation according to the state of the surrounding environment to be detected and converted into an electric signal. Various sensor ICs have been created and used.
このようなセンサーＩＣの多くは動作電力を得るための電源用の正極端子と負極端子（ＧＮＤ）の２端子と、対象環境の検知結果を電源用の端子のいずれかを基準電位とした電気信号として出力する１端子の出力端子からなる計３端子を備えた構成が基本となっている。 Many of such sensor ICs have two terminals, a positive electrode terminal for power supply and a negative electrode terminal (GND) for obtaining operating power, and an electrical signal using the detection result of the target environment as a reference potential for either of the power supply terminals. The basic configuration is a total of three terminals including one output terminal.
また、センサーＩＣは許容される電源の規定電圧の範囲が定められていることが一般的であり、この規定電圧が電源用の正極端子と負極端子の間に印加されているとき正常に機能を果たせるように構成されている。 In addition, it is common that the range of the specified voltage of the allowable power supply is determined for the sensor IC, and when the specified voltage is applied between the positive terminal and the negative terminal for power supply, the sensor IC functions normally. It is configured to fulfill.
従来、この種の３端子型のセンサーＩＣの活用回路の代表的な一例として、磁気を検知するためのホールＩＣを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a typical example of a circuit utilizing this type of three-terminal type sensor IC, one using a Hall IC for detecting magnetism is known (see, for example, Patent Document 1).
以下、そのセンサーＩＣの活用回路について図１１を参照しながら説明する。 Hereinafter, the utilization circuit of the sensor IC will be described with reference to FIG.
図に示すように、ホールＩＣ１００は、外部の許容電圧の電力の供給源であるバッテリー１０１の供給電圧を内部回路の仕様で規定される電圧に一定化する電圧の安定化回路である電源回路１０２と、印加される磁気の大きさに応じてホール効果により起電力を生じるホール素子１０３と、このホール素子１０３の起電力を増幅するための増幅回路１０４とを備えている。
As shown in the figure, the
電源回路１０２は、ホール素子１０３の一方の電流端子１０５ａと他方の基準電位（ＧＮＤ）の側となる電流端子１０５ｂとおよび、増幅回路１０４に接続されて、動作電力を供給している。
The
また、増幅回路１０４の出力はスイッチ構成となる電界効果型トランジスターであるところのＦＥＴ１０６のゲートに接続され、ＦＥＴ１０６のドレインには電源回路１０２との間に負荷抵抗１０７を直列に接続して備えている。
The output of the
このような構成により、規定値以上のホール素子１０３の起電力があれば増幅回路１０４で電圧値が増幅されてＦＥＴ１０６が導通状態に駆動されることから、ＦＥＴ１０６のドレインと負荷抵抗１０７との接続点の電位Ｖ１は電源回路１０２の安定電圧から基準電位（ＧＮＤ）に変化する。
With such a configuration, if there is an electromotive force of the Hall element 103 that exceeds a specified value, the voltage value is amplified by the
この接続点の電位Ｖ１に生じる電圧の変化から図示されていない制御装置おいてホールＩＣ１００の周囲環境の磁力の変化の検知結果を判断し電気機器の動作制御に活用するものであった。
From a change in the voltage generated at the potential V1 at the connection point, a detection result of a change in magnetic force in the environment around the
このような従来のセンサーＩＣの活用回路においては、電源回路１０２の正極端子と負極端子を接続するための２本の配線とおよび、電位Ｖ１を出力信号として制御装置に対して取り出すための出力端子となる１本の配線の計３本の配線が必要であった。
In such a circuit utilizing the conventional sensor IC, two wires for connecting the positive terminal and the negative terminal of the
よって、特に電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間を、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても３本の配線の配置は不可欠であることから相応のコストを要するという課題を有していた。 Therefore, even if the configuration of the electrical equipment is required to be arranged at a distance between the main configuration of the electronic control circuit and the sensor IC, the arrangement of the three wires is indispensable. It had the problem of requiring.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣとの間の配線数を削減して要されるコストを低減することにより、一般的な電気機器おいてより応用し易いセンサーＩＣの活用回路を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and reduces the cost required by reducing the number of wires between the main configuration of the electronic control circuit and the sensor IC. It is an object of the present invention to provide a sensor IC utilization circuit that is easier to apply.
そして、この目的を達成するために、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子を備え、周囲の対象とする環境情報の変化を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段と、前記センサーＩＣから出力される電気信号を入力として周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路とを備え、前記電源手段と前記電源端子のどちらか一方とを接続する配線に直列に接続し、前記主制御回路の側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子の間に接続し、前記センサーＩＣの側に配置する第二の抵抗体とを備えて、前記第一の抵抗体と前記センサーＩＣとの接続点に生じる電圧の変化となる電気信号から前記主制御手段において前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the output terminal includes a pair of power supply terminals and an output terminal for outputting an electrical signal, detects a change in environmental information of the surrounding object, and converts it into an electrical signal to output the output terminal. Sensor IC output from the power supply, power supply means for supplying at least a constant voltage power to the power supply terminal of the sensor IC, and an electric signal output from the sensor IC as an input based on ambient environment information A main control circuit configured by main control means for performing operation control, connected in series to a wiring connecting either the power supply means and the power supply terminal, and disposed on the main control circuit side A first resistor, a second resistor connected between one of the power supply terminals and the output terminal, and disposed on the sensor IC side, the first resistor and the sensor The detection state of the surrounding environmental information in the sensor IC is determined in the main control means from the electric signal that changes the voltage generated at the connection point with C, thereby achieving the intended purpose. Is.
本発明によれば、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子を備え、周囲の対象とする環境情報の変化を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段と、前記センサーＩＣから出力される電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路とを備え、前記電源手段と前記電源端子のどちらか一方を接続する配線に直列に接続し、前記主制御回路の側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子の間に接続し、前記センサーＩＣの側に配置する第二の抵抗体とを備えて、前記第一の抵抗体と前記センサーＩＣとの接続点に生じる電圧の変化となる電気信号から前記主制御手段において前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたことにより、前記主制御手段とセンサーＩＣの間を接続する配線は前記第一の抵抗体の接続されるセンサーＩＣの前記電源端子の片側とおよび、第一の抵抗体が接続されない前記電源端子のもう一つの片側との２本となり電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間の距離を離して配置することが要求される電気機器の構成であっても接続のための配線の数を３本から２本に削減して、要されるコストを低減できることとなるので、一般的な電気機器おける応用性をより高めることができるという効果を得ることができる。 According to the present invention, a sensor that includes a pair of power supply terminals and an output terminal for outputting an electrical signal, detects a change in environmental information of the surrounding target, converts it into an electrical signal, and outputs the electrical signal from the output terminal IC, power supply means for supplying a constant voltage power to at least the power supply terminal of the sensor IC, and an electric signal based on the surrounding environment information by determining an electric signal output from the sensor IC as an input A main control circuit comprising a main control means for performing operation control, connected in series to a wiring connecting either the power supply means or the power supply terminal, and arranged on the main control circuit side A first resistor and a second resistor disposed between the one of the power supply terminals and the output terminal and disposed on the sensor IC side. I By connecting the main control means and the sensor IC, the main control means determines the detection state of the surrounding environmental information in the sensor IC from the electric signal that changes the voltage generated at the connection point. There are two wiring lines, one side of the power supply terminal of the sensor IC to which the first resistor is connected and the other side of the power supply terminal to which the first resistor is not connected. Reduces the cost required by reducing the number of wires for connection from 3 to 2, even in the configuration of electrical equipment that requires a distance between the configuration and the sensor IC. Therefore, it is possible to obtain an effect that the applicability in general electric equipment can be further enhanced.
本発明の請求項１記載のセンサーＩＣの活用回路は、一対の電源端子と、電気信号を出力するための出力端子を備え、周囲の対象とする環境情報の変化を検知し、電気信号に変換して前記出力端子から出力するセンサーＩＣと、少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段と、前記センサーＩＣから出力される電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路とを備え、前記電源手段と前記電源端子のどちらか一方を接続する配線に直列に接続し、前記主制御回路の側に配置する第一の抵抗体と、前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子の間に接続し、前記センサーＩＣの側に配置する第二の抵抗体とを備えて、前記第一の抵抗体と前記センサーＩＣとの接続点に生じる電圧の変化となる電気信号から前記主制御手段において前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成を有する。これにより、前記主制御手段とセンサーＩＣの間を接続する配線は、前記第一の抵抗体の接続されるセンサーＩＣの前記電源端子の片側と、第一の抵抗体が接続されない前記電源端子のもう一つの片側との２本となり電子制御回路の主要構成とセンサーＩＣの間の距離を離して配置することが要求される電気機器の構成であっても接続のための配線の数を３本から２本に削減して、要されるコストを低減できることとなるので、一般的な電気機器における応用性をより高めることができるという効果を奏する。
The sensor IC utilization circuit according to
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１に示すように、電子機器を制御するための主要の回路構成と成る主制御回路１は回路の動作のための電力を供給する電源手段２と検知対象となる環境情報に基づいた機器の動作制御を行う主制御手段３を備えている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, a
また、周囲の環境情報を検知し、電気信号に変換して出力するセンサーＩＣ４は主制御回路１の構成から距離を離して配置することが求められるものである。
Further, the
この、センサーＩＣ４は電源手段２から動作のための電力を得るための電源端子５ａと基準電位端子５ｂとおよび、周囲の環境情報を検知し電気信号に変換して出力するための出力端子５ｃを備えた前述した３端子型のデバイスである。
The
また、電源手段２の正電位側とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの間とおよび、出力端子５ｃと基準電位端子５ｂ（電源手段２の基準電位側）の間の配線経路にはそれぞれ電流導通を抑制する固定値の抵抗素子である第一の抵抗体６ａと、第二の抵抗体６ｂを接続している。
Further, current conduction is suppressed in the wiring paths between the positive potential side of the power supply means 2 and the
さらには、センサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路は、主制御手段３に備える入力端子７にも接続して、主制御手段３においては入力端子７より基準電位側と電源端子５ａの間に生じる電圧値の変化を周囲の環境情報に基づいた電気信号として読み取ることにより機器の動作制御を行う構成としている。
Furthermore, the wiring path of the
ここで、電源手段２は安定化した直流の電力を供給するものであれば構わない。 Here, the power supply means 2 may be any one that supplies stabilized DC power.
例えば、交流高圧の商用電源を電力供給源として交流電圧を整流後にトランスの１次側に断続電流を導通させることによりトランスの２次側に降圧した電圧を生じ発生させた後、整流化し直流電圧を得て、同直流電圧の値を帰還し基準電圧と比較して断続電流の周期や間隔を変化させることで規定値の電圧に安定化し出力する、いわゆるスイッチングレギュレーターの構成を用いることができる。 For example, an AC high voltage commercial power supply is used as a power supply source, an AC voltage is rectified, and then an intermittent current is conducted to the primary side of the transformer to generate a stepped down voltage on the secondary side of the transformer. Thus, a so-called switching regulator configuration can be used in which the value of the DC voltage is fed back and compared with a reference voltage to change the period and interval of the intermittent current to stabilize and output the voltage to a specified value.
また、電荷を蓄えることにより規定値の電圧にて負荷側に対して一定時間の電力を供給するバッテリー等の蓄電池を用いても良い。 In addition, a storage battery such as a battery that supplies electric power for a certain period of time to the load side with a specified voltage by storing electric charge may be used.
このように、電源手段２は安定化した直流の電力を供給できるものであれば特定するものではなく無く、構成の違いは本実施の形態の要旨には関係しないことから詳細の説明は省く。 As described above, the power supply means 2 is not specified as long as it can supply stabilized DC power, and the difference in configuration is not related to the gist of the present embodiment, so that the detailed description is omitted.
ここで、主制御手段３は、例えば、１チップのマイクロコンピューターを用いるものである。 Here, the main control means 3 uses, for example, a one-chip microcomputer.
このマイクロコンピューターは、演算や判断処理を行う中央演算装置や外部の電圧変化の信号を取り込み、且つ出力できる入出力端子やアナログ電圧信号をデジタル値に変換して取り込めるＡ／Ｄ入力端子や動作手順をソフトウェアーとして記憶するためのリードオンリーメモリーや更に演算や判定状態を一時的に保存するランダムアクセスメモリー等を一体としたものである。 This microcomputer is a central processing unit that performs calculation and judgment processing, an input / output terminal that can capture and output external voltage change signals, an A / D input terminal that can convert analog voltage signals into digital values, and operating procedures Is integrated with a read-only memory for storing the software as a software, and a random access memory for temporarily storing calculation and judgment states.
また、リードオンリーメモリー上に一連の制御処理の手順をソフトウェアー記述のプログラムとして記憶させ、この記憶した制御処理を規定のタイミングに合わせて実行することにより、機器の制御動作を処理して実行できるものである。 In addition, a series of control processing procedures can be stored on a read-only memory as a software description program, and the stored control processing can be executed in accordance with a prescribed timing to process and execute device control operations. Is.
このようなマイクロコンピューターを主要構成とする主制御手段３においては、備える入力端子７に印加される対象とするセンサーＩＣ４から出力される電気信号の仕様で規定される電源の電圧電位となるＨｉ電位や基準電位（ＧＮＤ）となるＬｏ電位、あるいはアナログ電圧値の変化からなる電気信号をデジタル値としてマイクロコンピューターの内部へ読み込みを行う。
In the main control means 3 mainly composed of such a microcomputer, the Hi potential that is the voltage potential of the power supply defined by the specification of the electrical signal output from the
また、この内部に読み込んだ電気信号のデジタル値の変化に基づいてソフトウェアー記述のプログラムとしてリードオンリーメモリー上に一連の制御処理の手順として記憶させ、この手順を規定のタイミングに合わせて実行することにより、検知対象となる環境情報に基づいた機器の動作制御を行うものである。 In addition, based on the change in the digital value of the electric signal read inside, it is stored as a series of control processing procedures on the read-only memory as a software description program, and this procedure is executed in accordance with the prescribed timing. Thus, the operation of the device is controlled based on the environmental information to be detected.
なお、この主制御手段３におけるソフトウェアーにて記述する制御処理の手順そのものは本実施の形態の要旨には関係しないことから、以下、詳細の説明は省く。 Since the control processing procedure itself described in software in the main control means 3 is not related to the gist of the present embodiment, detailed description thereof will be omitted below.
ここで、センサーＩＣ４は従来技術の説明において示した例えば周囲の磁気を検知するホールＩＣである。
Here, the
前述したとおり、ホールＩＣ等のセンサーＩＣ４は内部の構成として印加される磁気の大きさに応じて起電力を生じるホール素子は元より、外部から電源端子５ａに印加される電源手段２の電源電圧を内部回路の仕様にて規定値に一定化する電源回路やホール素子の起電力を増幅するための増幅回路を備えている。
As described above, the
また、増幅回路の出力側にはスイッチ構成となるＦＥＴを配置して、ＦＥＴのドレインと電源回路との間に負荷抵抗を接続して備えることで、規定値以上のホール素子の起電力があればＦＥＴのドレインと負荷抵抗との接続点に出力信号を生じて、この接続点に生じる電位を磁力の検知結果に基づく電気信号として出力端子５ｃから出力するものである。
In addition, by arranging a switch-structure FET on the output side of the amplifier circuit and connecting a load resistor between the drain of the FET and the power supply circuit, there can be an electromotive force of the Hall element exceeding the specified value. For example, an output signal is generated at the connection point between the drain of the FET and the load resistor, and the potential generated at this connection point is output from the
また、このようなセンサーＩＣ４においては正常に動作する電源端子５ａに印加される電源電圧は規定電圧の範囲が仕様上、定められていることが一般的であることは前述したとおりである。
Further, as described above, in such a
なお、内部の各回路要素において外部の電源手段２から供給される電源電圧以外の特定の安定電圧の供給が不要であるように構成されたものも一般的であり、必須の構成では無いことから省かれている場合もある。 In addition, it is general that each internal circuit element is configured so that supply of a specific stable voltage other than the power supply voltage supplied from the external power supply means 2 is not necessary, and is not an essential configuration. Sometimes omitted.
また、内部において出力端子５ｃに接続される負荷抵抗１２は省かれ、スイッチ構成の出力端子（事例の場合はＦＥＴのドレイン端子）のみが接続された、いわゆるオープンドレイン構成のものもある。
Also, there is a so-called open drain configuration in which the load resistor 12 connected to the
また、スイッチ構成としてはＦＥＴの他、一般的なトランジスターを用いているものもある。 Further, as a switch configuration, there is a switch configuration using a general transistor in addition to the FET.
また、同様に内部において出力端子５ｃに接続される負荷抵抗の代わりに別のスイッチ構成を配置することで、出力端子５ｃから出力される電圧が外部の電源手段２の供給電位（または、内部電源回路の出力電位）と基準電位端子５ｂに接続される電源手段２の基準電位との間で切り替える、いわゆるコンプリメンタリー構成としたものも多い。
Similarly, by arranging another switch configuration in place of the load resistor connected to the
更には、負荷抵抗とスイッチ構成も省かれ、増幅回路の出力と出力端子５ｃが直接的に接続することで増幅回路の出力電圧が出力端子５ｃから出力される構成としたものもある。
Further, there is a configuration in which the load resistor and the switch configuration are omitted, and the output voltage of the amplifier circuit is output from the
このように、各種センサーＩＣ４の内部要素の詳細構成は、各々の仕様の要件により異なる。
Thus, the detailed configuration of the internal elements of the
しかしながら、このような内部構成の違いは本実施の形態の要旨には大きくは影響しない。そのため、説明の複雑化を避けるために、以降は図２に示しているように内部電源回路と負荷抵抗を搭載せず、また出力の電位を切り替えるスイッチ構成としてコンプリメンタリー構成のスイッチング素子８を搭載したセンサーＩＣ４の構成に基づいてセンサーＩＣ４から出力される電気信号の変化に基づく主制御手段３における検知対象となる環境情報の判断の詳細を説明する。
However, such a difference in internal configuration does not greatly affect the gist of the present embodiment. Therefore, in order to avoid complication of the explanation, the internal power supply circuit and the load resistor are not mounted as shown in FIG. 2, and the
よって、この一例としたセンサーＩＣ４においては出力端子５ｃに出力される電圧はスイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態となっているときには、ほぼ電源端子５ａに印加されている電圧値となり、またスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となっているときは、ほぼ基準電位端子５ｂと同一の電位に変化することとなる。
Therefore, in the
なお、第一の抵抗体６ａとおよび、第二の抵抗体６ｂは、センサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知の有無においてセンサーＩＣ４が正常に動作する範囲以内の電圧が電源端子５ａに印加される抵抗値をそれぞれ選定するものであるが、その選定の詳細は次に説明する。
The
また、センサーＩＣ４は自身が動作するために電源手段２の電力を消費し、検知対象の検知状態に応じて消費する電流も変化する。
Further, the
しかしながら、その検知状態における消費電流の差異は本実施の形態の要旨には大きく影響しないことから、説明の複雑化を避けるために電源手段２の電源電圧を５Ｖとして、一律５０μＡの電流を消費するセンサーＩＣ４を一例として説明を行う。
However, since the difference in current consumption in the detected state does not significantly affect the gist of the present embodiment, the power supply voltage of the power supply means 2 is set to 5 V and a current of 50 μA is consumed uniformly in order to avoid complication of explanation. The
よって、センサーＩＣ４はこの事例においては電源手段２に対しては１００ｋΩのインピーダンスを持つ抵抗体と見なせることとなる。
Therefore, in this case, the
図に示しているとおり、第一の抵抗体６ａは主制御回路１側に備えて、例えば電源手段２とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路中に接続して配置し、また第二の抵抗体６ｂはセンサーＩＣ４の出力端子５ｃと基準電位端子５ｂの間の経路中に接続して配置するものである。
As shown in the figure, the
また、主制御手段３の入力端子７は第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の電源端子５ａに繋がる配線経路に接続する構成としている。
Further, the
よって、主制御手段３は図上Ｖｓで示しているセンサーＩＣ４の電源端子５ａに生じる電圧値を周囲の環境情報に基づいた電気信号として読み取ることにより機器の動作制御を行うこととなる。
Therefore, the main control means 3 controls the operation of the device by reading the voltage value generated at the
この、主制御手段３の読み取る電気信号は、センサーＩＣ４が環境情報を検知している状態に応じて図３に示しているように変化することとなる。
The electric signal read by the main control means 3 changes as shown in FIG. 3 according to the state in which the
ここで、図３は、センサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の導通状態の変化に対する電気信号であるＶｓの変化を示している。
Here, FIG. 3 shows a change in Vs that is an electric signal with respect to a change in the conduction state of the
図に示しているように、センサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となって出力端子５ｃが基準電位端子５ｂと同一の電位に変化している状態にあっては、電気信号は、電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４自体のインピーダンスで分圧した、図上、Ｖｓ１で示した電圧となる。
As shown in the figure, when the lower switch of the
また、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態となって電源端子５ａと出力端子５ｃとの間が導通状態であるときは、電気信号は、図上、Ｖｓ２で示すＶｓ１よりも低い電圧となる。この電気信号は、電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａと、センサーＩＣ４自体のインピーダンスと第二の抵抗体６ｂが並列接続されたことによって、より低い抵抗値で分圧されている。
When the upper switch of the
よって、主制御手段３に備える入力端子７としてＡ／Ｄ入力端子を選定し用いるなどすれば、この電気信号の電圧値の変化をデジタル値の変化として認識できることから、このデジタル値の変化を、図上に示しているような閾値電圧Ｖｃと比較することでセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することができることとなる。
Therefore, if the A / D input terminal is selected and used as the
なお、センサーＩＣ４の基本的な仕様によって検知状態に対する電気信号の変化の関係は一律に決定されるために、ここではセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態に対するスイッチング素子８の導通状態の変化の関係は特に示さない。
In addition, since the relationship of the change of the electrical signal with respect to the detection state is uniformly determined by the basic specifications of the sensor IC4, here, the relationship of the change in the conduction state of the
なお、センサーＩＣ４は前述したとおり、正常に動作する電源端子５ａに印加される電源電圧の許容値は規定の範囲が定められていることから、この規定電圧の範囲で電気信号が変化するように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値を選定する必要がある。
As described above, the
ここで、例えばセンサーＩＣ４の仕様における電源電圧の許容範囲が３Ｖから電源手段２の供給電圧とした５Ｖが正常動作の範囲であるとすれば各抵抗体は次のように抵抗値を決定することとなる。
Here, for example, if the allowable range of the power supply voltage in the specification of the
先ず、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときには電気信号は前述したとおり電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４自体の１００ｋΩのインピーダンスで分圧した値となる。
First, when the lower switch of the
ことから、このときの電気信号であるところのＶｓ１をセンサーＩＣ４の正常動作の電圧範囲内となる例えば４Ｖとなるよう決定して、このときは第一の抵抗体６ａは２５ｋΩを選定すれば良い。
Therefore, Vs1, which is the electrical signal at this time, is determined to be, for example, 4V within the voltage range of normal operation of the sensor IC4, and at this time, the
また、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときには電気信号は前述したとおり電源手段２の供給電圧である５Ｖを第一の抵抗体６ａと、センサーＩＣ４自体のインピーダンスと第二の抵抗体６ｂを並列接続した、より低い抵抗値で分圧した値となる。
When the upper switch of the
このときの電気信号Ｖｓ２をセンサーＩＣ４の正常動作の電圧範囲となる例えば３．５Ｖとなるよう決定すると、第一の抵抗体６ａは２５ｋΩとしたことから第二の抵抗体６ｂは１４０ｋΩを選定すれば良いこととなる。
If the electric signal Vs2 at this time is determined to be, for example, 3.5 V which is the voltage range of normal operation of the sensor IC4, the
以上のように環境情報を検知している状態に応じてセンサーＩＣ４が正常に動作する電圧範囲内となる３．５Ｖから４Ｖの間で電気信号の電圧が変化するように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値を決定すれば、この電気信号の変化からセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することができることとなる。
As described above, the
なお、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂは以上の説明のとおり高抵抗のもが使用できることで１ｍＷ程度以下の消費電力に耐える抵抗素子を用いることが可能である。
As the
このような耐電力性能の小さな抵抗素子は、一般的に安価に入手できることから活用回路全体の構成においてコスト上昇に対する影響を考慮する必要はほとんどない。 Such a resistance element having a low power durability is generally available at a low cost, and therefore, it is hardly necessary to consider the influence on the cost increase in the configuration of the entire utilization circuit.
このような構成によれば、主制御回路１とセンサーＩＣ４の間は、主制御回路１側に備えている第一の抵抗体６ａとセンサーＩＣ４の電源端子５ａの間を接続する経路とおよび主制御回路１の側に備えている電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の経路を構成する計２本の配線経路の接続のみで正常に機能することとなる。
According to such a configuration, between the
よって、電子制御回路の主要構成となる主制御回路１に対してセンサーＩＣ４を配線で接続し、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても配線は２本のみを配置すれば良いこととなり、配線の１本を削減できることからセンサーＩＣ４を活用するための構成に要するコストを低減することができる。
Therefore, even if the
なお、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値はセンサーＩＣ４の仕様で定められる正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように選定する必要があるのは前述したとおりである。
Note that the resistance values of the
しかしながら、電源端子５ａへの印加電圧が仕様外であってもセンサーＩＣ４が破壊することが無ければ、図２で示した回路構成において第二の抵抗体６ｂは抵抗値として０Ωを含む低抵抗のものを選定することも可能である。
However, if the
このときには、主制御手段３の読み取る電気信号は図４に示しているように変化することとなる。 At this time, the electric signal read by the main control means 3 changes as shown in FIG.
ここで、図４もセンサーＩＣ４の備えるスイッチング素子８の導通状態の変化に対する電気信号であるＶｓの変化を示している。
Here, FIG. 4 also shows a change in Vs that is an electric signal with respect to a change in the conduction state of the
図に示しているとおり、Ｖｓはスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときには前述したＶｓ１の値と変わらない。
As shown in the figure, Vs does not change from the value of Vs1 described above when the lower switch of the
しかしながら、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときには低抵抗であるところの第二の抵抗体６ｂによりセンサーＩＣ４の電源端子５ａは基準電位との間で、ほぼ短絡状態で接続されるために、Ｖｓ２の値は、一旦図に示しているように基準電位に向かい低下する。
However, when the upper switch of the
これは電源端子５ａの印加電圧が基準電位への低下することである、つまりはセンサーＩＣ４への電源印加を遮断したこととほぼ同じであるために、センサーＩＣ４は電源端子５ａの電圧が規定範囲以下に低下した時点において、その基本的な環境検知機能が停止する。
This is because the voltage applied to the
このときセンサーＩＣ４が機能を停止した状態においてスイッチング素子８は不定状態となるが、センサーＩＣ４の検知対象の環境情報に変化がなければ、例えば一旦はスイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態となって電源端子５ａの電圧がＶｓ１の値方向に復帰することになる。
At this time, when the
電源端子５ａの電圧が上昇しセンサーＩＣ４が正常に動作する規定電圧の下限を超えたならば上段側スイッチが再度導通状態となることから、以降規定電圧の下限に近い値と基準電位との間の電圧変化を繰り返すこととなる。
If the voltage of the
また、例えばスイッチング素子８の上段側スイッチの導通状態が維持される場合には電源端子５ａの電圧もセンサーＩＣ４が正常に動作する規定電圧の下限程度に維持されることとなる。
For example, when the conduction state of the upper switch of the
このことから、第二の抵抗体６ｂとして低抵抗のものを選定したものであっても電気信号としてＶｓ１に対して低電圧と成るＶｓ２は判断可能であることからセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握することが可能である。
From this, even if a low-resistance resistor is selected as the
よって、第二の抵抗体６ｂは０Ωから選定できる場合もある。
Therefore, the
なお、図５に示しているように、図２に示した構成に対して第一の抵抗体６ａの接続の位置は同一として第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置する構成としても構わない。
As shown in FIG. 5, the connection position of the
この時には、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通していればセンサーＩＣ４自体のインピーダンスに対して第二の抵抗体６ｂが並列に接続されることとなってセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下する。
At this time, if the lower switch of the
電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を第一の抵抗体６ａと前記合成インピーダンスの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときに図６に示すよう電気信号はＶｓ１がＶｓ２に対して低電圧となるように変化する。
Since the voltage of the electric signal is substantially a value obtained by dividing the supply voltage of the power supply means 2 by the serial connection of the
よって、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。
Therefore, from the difference in the voltage value of Vs2 with respect to Vs1, the main control means 3 can grasp the detection state of the environmental information of the
なお、図７に示しているように、図２に示した構成に対して第二の抵抗体６ｂの接続の位置は同一として第一の抵抗体６ａを電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の配線経路に接続して配置し、主制御手段３の入力端子７を第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂに繋がる配線経路に接続する構成としても構わない。
As shown in FIG. 7, the connection position of the
この時には、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通していればセンサーＩＣ４自体のインピーダンスに対して第二の抵抗体６ｂが並列に接続されることとなってセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下する。
At this time, if the upper switch of the
ことから、電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を前記合成インピーダンスと第一の抵抗体６ａとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の上段側スイッチが導通状態であるときに図６に示したのと同じく電気信号はＶｓ１がＶｓ２に対して低電圧となるように変化する。
Therefore, since the voltage of the electric signal is substantially the value obtained by dividing the supply voltage of the power source means 2 by the series connection of the combined impedance and the
よって、本構成においても、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。
Therefore, also in this configuration, from the difference in the voltage value of Vs2 with respect to Vs1, the detection state of the environmental information of the
なお、図８に示しているように、図２に示した構成に対して第一の抵抗体６ａを電源手段２の基準電位側とセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂの間の配線経路に接続し、第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置して、主制御手段３の入力端子７を第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の基準電位端子５ｂに繋がる配線経路に接続する構成としても構わない。
As shown in FIG. 8, the
この時には、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通していればセンサーＩＣ４自体のインピーダンスに対して第二の抵抗体６ｂが並列に接続されることとなってセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下する。
At this time, if the lower switch of the
電気信号の電圧は、ほぼ電源手段２の供給電圧を前記合成インピーダンスと第一の抵抗体６ａとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８の下段側スイッチが導通状態であるときに図３に示したのと同じく電気信号はＶｓ２がＶｓ１に対して低電圧となるように変化する。
Since the voltage of the electric signal is substantially the value obtained by dividing the supply voltage of the power supply means 2 by the series connection of the combined impedance and the
よって、本構成においても、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。
Therefore, also in this configuration, from the difference in the voltage value of Vs2 with respect to Vs1, the detection state of the environmental information of the
なお、以上の説明においてはセンサーＩＣ４としては内部電源回路や負荷抵抗を搭載せず、またコンプリメンタリー構成のスイッチング素子８を備えたものを用いた回路構成に基づいて説明してきた。
In the above description, the
しかしながら、図９に示しているように内部に内部電源９や負荷抵抗体１０を備えて、スイッチング素子８として単一の素子（オープンドレイン構成）のを備えた、説明の当初に示したようなセンサーＩＣ４を用いる場合であっても、以上の説明と同様に活用できる。
However, as shown in FIG. 9, the internal power supply 9 and the
同構成のセンサーＩＣ４においては、例えば第一の抵抗体６ａは主制御回路１側に備えて電源手段２とセンサーＩＣ４の電源端子５ａの配線経路中に接続して配置し、第二の抵抗体６ｂをセンサーＩＣ４の電源端子５ａと出力端子５ｃの間に接続して配置するものである。
In the
また、主制御手段３の入力端子７は第一の抵抗体６ａからセンサーＩＣ４の電源端子５ａに繋がる配線経路に接続するものである。
The
同構成においては、スイッチング素子８が導通状態にあれば第二の抵抗体６ｂはセンサーＩＣ４の内部の負荷抵抗体１０と並列の関係で接続されることからセンサーＩＣ４側の合成インピーダンスが低下することとなる。
In this configuration, if the
電気信号の電圧はほぼ電源手段２の供給電圧を第一の抵抗体６ａと前記合成インピーダンスとの直列接続で分圧した値となることから、スイッチング素子８が非導通の場合に対して導通状態であるときに図１０に示しているように電気信号はＶｓ２がＶｓ１に対して低電圧となるように変化する。
Since the voltage of the electric signal is substantially a value obtained by dividing the supply voltage of the power supply means 2 by the serial connection of the
よって、このＶｓ１に対するＶｓ２の電圧値の違いからこれまでと同様にセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握できることとなる。
Therefore, from the difference in the voltage value of Vs2 with respect to Vs1, the main control means 3 can grasp the detection state of the environmental information of the
ここで、第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの抵抗値はセンサーＩＣ４の仕様で定められる正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように選定することはこれまでと同じである。
Here, the resistance values of the
ここで、同構成においては第二の抵抗体６ｂを省いた状態にあってもスイッチング素子８が導通状態である時には負荷抵抗体１０に電源端子５ａへの印加電源から電流が流れるために電気信号の電圧は低下することとなる。
Here, in the same configuration, even when the
よって、センサーＩＣ４の電源端子５ａに印加される電圧がセンサーＩＣ４の仕様で定められた正常に動作する規定の範囲であって、且つセンサーＩＣ４の環境情報の検知状態を主制御手段３において把握可能な電気信号の電圧変化が得られるようであれば第二の抵抗体６ｂは省いても構わない。
Therefore, the voltage applied to the
以上、その他の内部構成の異なるセンサーＩＣ４に応じた活用例の個別の詳細の説明は省く。
The description of the individual details of the utilization examples according to the
しかしながら、センサーＩＣ４が正常に動作する規定値の電圧が電源端子５ａに印加されるように第一の抵抗体６ａと第二の抵抗体６ｂの配線経路への接続の配置経路と各抵抗体の抵抗値を検討し、決定すれば、主制御手段３において電気信号の電圧値の違いからセンサーＩＣ４における環境情報の検知状態を把握できる。
However, the arrangement path of the connection to the wiring path of the
よって、これまでの説明と同様に主制御回路１とセンサーＩＣ４の接続配線を２本に削減できることとなって、センサーＩＣ４を活用するための構成に要するコストを低減できることとなる。
Therefore, the connection wiring between the
なお、本実施例においては主制御手段３としてマイクロコンピューターを用いて入力端子７としてＡ／Ｄ入力端子を選定し用いることで電気信号の電圧の変化をデジタル値の変化として認識することでセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を主制御手段３において把握する構成を一例として説明を実施してきた。
In this embodiment, the microcomputer IC is used as the main control means 3 and the A / D input terminal is selected and used as the
しかしながら、電気信号の電圧値の変化はコンパレーター等を用いた一般的な比較回路で閾値電圧Ｖｃを比較判定できることからセンサーＩＣ４の検知対象となる環境情報の検知状態を判断する主制御手段３の主要構成はマイクロコンピューターを用いないものであっても構わない。
However, the change of the voltage value of the electric signal can be compared and determined by the general comparison circuit using a comparator or the like, so that the main control means 3 for determining the detection state of the environmental information to be detected by the
本発明にかかるセンサーＩＣの活用回路は３端子型となるセンサーＩＣを電子制御回路の主要構成に対して配線で接続し、距離を離して配置することが求められる電気機器の構成であっても２本配線での活用を可能とし、配線の１本を削減できることで要されるコストを低減できるものであるために、各種センサーＩＣを多く搭載する家庭向けは元よりコスト要求の厳しい一般的な電気機器に使用されるセンサーＩＣの活用回路等として有用である。 The utilization circuit of the sensor IC according to the present invention may be a configuration of an electrical device in which a three-terminal type sensor IC is connected to the main configuration of the electronic control circuit by wiring and arranged at a distance. Because it can be used with two wires and the cost required by reducing one of the wires can be reduced, it is common for homes with many sensor ICs to be more costly than usual. It is useful as a utilization circuit for sensor ICs used in electrical equipment.
１ 主制御回路
２ 電源手段
３ 主制御手段
４ センサーＩＣ
５ａ 電源端子
５ｂ 基準電位端子
５ｃ 出力端子
６ａ 第一の抵抗体
６ｂ 第二の抵抗体
1
5a
Claims (1)
少なくとも前記センサーＩＣの電源端子に対して定電圧の電力を供給する電源手段と、
前記センサーＩＣから出力される電気信号を入力として判断することにより周囲の環境情報に基づいた電気機器の動作制御を行う主制御手段とから構成される主制御回路とを備え、
前記電源手段と前記電源端子を接続する配線のどちらか一方に直列に接続し、前記主制御回路の側に配置する第一の抵抗体と、
前記電源端子のどちらか一方と前記出力端子の間に接続し、前記センサーＩＣの側に配置する第二の抵抗体とを備えて、
前記第一の抵抗体と前記センサーＩＣとの接続点に生じる電圧の変化となる電気信号から前記主制御手段において前記センサーＩＣにおける周囲の環境情報の検知状態を判断する構成としたセンサーＩＣの活用回路。 A sensor IC that includes a pair of power supply terminals and an output terminal for outputting an electrical signal, detects a change in environmental information of the surrounding target, and converts it into an electrical signal that is output from the output terminal;
Power supply means for supplying a constant voltage power to at least the power supply terminal of the sensor IC;
A main control circuit comprising main control means for controlling the operation of the electrical equipment based on the surrounding environmental information by determining the electric signal output from the sensor IC as an input;
A first resistor connected in series to either one of the wires connecting the power supply means and the power supply terminal, and disposed on the main control circuit side,
A second resistor connected between one of the power supply terminals and the output terminal and disposed on the sensor IC side;
Utilization of sensor IC configured to determine a detection state of ambient environment information in the sensor IC in the main control means from an electric signal that is a change in voltage generated at a connection point between the first resistor and the sensor IC circuit.
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