JP3593278B2 - マイコンリセット回路を有するスイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーオンリセットを採用したタイマースイッチ等に好適なマイコンリセット回路を有するスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば換気扇を予め設定した時間だけ動作させる電子スイッチとして、４ビットのマイクロコンピュータ（以下マイコンと呼称する）を制御素子として用いたタイマースイッチが実用化されている。
【０００３】
図７はこのようなマイコン応用のタイマースイッチを示す回路図である。
【０００４】
図７において、符号１１は交流電源であり、この交流電源１１の一方の出力端子は換気扇１２の交流モータを介してタイマースイッチ１０の一方の端子１３に接続される。交流電源１１の他方の出力端子はタイマースイッチ１０の他方の端子１４に接続される。
【０００５】
次に、タイマースイッチ１０について詳細に説明する。タイマースイッチ１０の一方の端子１３は、バリスタ等のサージ吸引素子１５及びコンデンサＣ１１の並列接続を介してタイマースイッチ１０の他方の端子１４に接続される。また、タイマースイッチ１０の一方の端子１３は、ラインノイズ抑止用コイルＬ１１及びトライアックＱ１１のゲート抵抗Ｒ１１を介してダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子に接続される。タイマースイッチ１０の他方の端子１４はダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続される。
【０００６】
コイルＬ１１とゲート抵抗Ｒ１１の接続点はトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ −Ｔ２ 間を介してダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続され。トライアックＱ１１のゲートＧは、抵抗Ｒ１１とダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子との接続点に接続される。
【０００７】
このような接続により、タイマースイッチ１０の端子１３，１４間には、サージ吸引素子１５とコンデンサＣ１１とコイルＬ１１とから構成されるノイズフィルタを介してトライアックＱ１１が接続され、ダイオードブリッジ１６は、一方の交流入出力端子がゲート抵抗Ｒ１１を介してトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ に接続され、他方の交流入出力端子がトライアックＱ１１の主電極Ｔ２ に接続される。
【０００８】
ダイオードブリッジ１６の正極側の直流出力端子は、フォトカプラＱ２０の受光側入力端子に接続されると同時に、抵抗Ｒ２０を介してタイマースイッチ１０の操作スイッチＳＷ２０に接続される。
【０００９】
操作スイッチＳＷ２０の他端は、ダイオードＤ２０のアノードに接続されると共に、操作スイッチＳＷ２０の状態を検出するためのトランジスタＱ２１のベース抵抗Ｒ２２に直結される。ダイオードＤ２０のカソード側はプラス（＋）側電源ラインとなって、マイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ 及び定電圧ダイオードＺＤ２０のカソードと電解コンデンサＣ２０の＋極とが接続される。フォトカプラＱ２０の受光側の出力端も同様に電源端子ＶＤ に接続される。電解コンデンサＣ２０の＋極に放電用トランジスタＱ２２のエミッタが接続され、マイナス（−）極側、即ちアース側にはトランジスタＱ２２のコレクタが接続される。トランジスタＱ２２のベースは抵抗Ｒ２５を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１に接続される。
【００１０】
フォトカプラＱ２０の発光側の入力端子は電源端子ＶＤ に接続され、出力端子は、抵抗Ｒ２３を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０に接続される。操作スイッチＳＷ２０の状態検出用トランジスタＱ２１のコレクタは、マイコンＩＣ２０の入力端子Ｒ８０に接続される。マイコンのリセット端子／ＲＥＳＥＴにはコンデンサＣ２１を介して−側電源ラインに接続され、コンデンサＣ２１の放電用ダイオードＤ２１はカソードが＋側電源ラインに接続される。
【００１１】
次に、タイマースイッチ１０の動作について詳細に説明する。タイマースイッチ１０がオフ（ＯＦＦ）の状態は、フォトカプラＱ２０がＯＦＦであって、マイコンＩＣ２０の電源電圧が０Ｖで、マイコンＩＣ２０は休止状態である。このため、負荷である換気扇１２は、当然のことながら、動作しない。
【００１２】
いま、操作スイッチＳＷ２０をオン（ＯＮ）にすると、ダイオードブリッジ１６の直流出力がダイオードＤ２０を介して、電解コンデンサＣ２０を充電する。コンデンサＣ２０の充電電圧は定電圧ダイオードＺＤ２０によって制御されて一定の電圧となり、これにより、マイコンＩＣ２０の動作が開始される。
【００１３】
マイコンＩＣ２０のリセット端子／ＲＥＳＥＴは、マイコンの内部で高抵抗素子を介して電源端子ＶＤ に接続されている。このため、マイコンＩＣ２０の動作開始時には、図８に示すように、高抵抗素子を介して、コンデンサＣ２１が充電され、高抵抗素子とコンデンサＣ２１との定数で決められる時定数に従って、リセット端子／ＲＥＳＥＴの電圧は徐々に上昇する。
【００１４】
リセット端子／ＲＥＳＥＴの入力部はヒステリシス特性を有する。リセット電圧は、図８に示すように、電源電圧の立ち上がりに対して所定時間はローレベル（以下、“Ｌ”という）であり、所定時間経過後ハイレベル（以下、“Ｈ”という）となって、リセット端子／ＲＥＳＥＴの入力部は所謂パワーオンリセットと呼ばれる回路を構成する。
【００１５】
このようにリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給される電圧が電源電圧の立ち上がりに対して遅れて立ち上がることで、マイコンＩＣ２０内部のシステム制御回路によって、リセット条件が成立するようになっている。一般的には、電源電圧の立ち上がりから数命令サイクル以上の時間リセット端子／ＲＥＳＥＴを“Ｌ”に維持するようになっている。なお、図７はアクテブローの場合の例であり、リセット端子がアクテブハイの場合には、電源電圧の立ち上がりから数命令サイクル以上の時間だけ“Ｈ”を維持させる。
【００１６】
リセットが成立すると、マイコンＩＣ２０は、ＲＯＭ領域に書込まれたプログラムを０番地から読出して処理の実行を開始する。マイコンＩＣ２０は、プログラムの命令によって、予め定められた一定時間だけ出力端子Ｒ４０を“Ｌ”に維持する。これにより、出力端子Ｒ４０に抵抗Ｒ２３を介して接続されたフォトカプラＱ２０の発光側が導通し、操作スイッチＳＷ２０の状態に拘わらず、フォトカプラＱ２０の受光側のトランジスタを介してマイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に電源電圧ＶＤ が持続的に供給される。
【００１７】
フォトカプラＱ２０が導通することによって、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れる。交流電源電圧の絶対値レベルが比較的低い期間においては、ダイオードブリッジ１６を介してコンデンサＣ２０が充電される。この期間にはダイオードブリッジ１６を介して電流が流れて換気扇１２に交流電圧が供給される。コンデンサＣ２０の端子電圧はツェナーダイオードＺＤ２０によって規定され、コンデンサＣ２０の端子電圧が電源電圧ＶＤ としてマイコンＩＣ２０に供給される。
【００１８】
交流電源電圧の絶対値レベルが比較的高い期間には、ゲート抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下がトライアックＱ１１のゲートトリガ電圧以上になる。そうすると、トライアックＱ１１がＯＮして、負荷である換気扇１２に交流電流が流れて、換気扇が動作する。
【００１９】
換気扇１２の動作開始から所定時間が経過してタイムアップ時間になると、マイコンＩＣ２０は出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にする。そうすると、フォトカプラＱ２０がＯＦＦして、ダイオードブリッジ１６に電流が流れなくなる。この結果、ゲート抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下が低下してトライアックＱ１１がＯＦＦし、負荷である換気扇１２への交流電源電圧の供給が途絶え動作が停止する。
【００２０】
こうして、操作スイッチＳＷ２０の操作から一定時間だけ換気扇１２を動作させ、自動的に換気扇１２を停止させるタイマー運転が可能となる。
【００２１】
更に、図７の装置は、タイマー運転途中において、操作スイッチＳＷ２０を操作することで、換気扇１２の運転を強制的に停止させることもできるようになっている。マイコンＩＣ２０が動作中に操作スイッチＳＷ２０をＯＮにすると、トランジスタＱ２１が導通して、入力端子Ｒ８０が“Ｌ”になる。そうすると、マイコンＩＣ２０は端子ＲＣ８０の“Ｌ”を検出して、タイマー動作を中止させる。即ち、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にしてフォトカプラＱ２０をＯＦＦにするのである。
【００２２】
タイムアップ及び強制的な運転停止のいずれの場合でも、一旦フォトカプラＱ２０がＯＦＦになると、電解コンデンサＣ２０の放電によってマイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ は低下する。電解コンデンサＣ２０が自然放電するものとすると、図９に示すように、マイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ は徐々に降下し、やがてマイコンＩＣ２０の動作電圧の下限を越える。こうして、マイコンＩＣ２０の動作が停止する。
【００２３】
しかしながら、図９の例では、フォトカプラＱ２０のＯＦＦからマイコンＩＣ２０の動作停止までの時間が比較的長く、この間、マイコンＩＣ２０が誤動作する可能性がある。そこで、図７の装置では、電解コンデンサＣ２０の放電を強制的に行うための放電路が構成されている。
【００２４】
即ち、マイコンＩＣ２０は出力端子Ｒ４０が“Ｈ”となった直後に“Ｌ”になる出力端子Ｒ４１を備えている。出力端子Ｒ４０が“Ｈ”になると、出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となり、トランジスタＱ２２をオンにして、電解コンデンサＣ２０の電荷を積極的に放電させるのである。図１０はこの場合のマイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００２５】
図１０に示すように、電源電圧ＶＤ はフォトカプラＱ２０のＯＦＦ直後に急激に低下する。これにより、フォトカプラＱ２０のＯＦＦ後、電解コンデンサＣ２０に蓄えられた電荷によってマイコンＩＣ２０が動作している時間を極端に短縮して、マイコンＩＣ２０の不安定動作による誤動作を防止している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイコンＩＣ２０としてＣＭＯＳ型のものを採用した場合には、電源電圧ＶＤ が例えば２Ｖ以下になっても、出力ポートのラッチ回路の動作は停止せず、出力ポートのラッチ回路は出力端子Ｒ４０が“Ｈ”に変化してから比較的長い時間、出力ポートのレベルを維持する。出力端子Ｒ４０が“Ｈ”に変化してから、電源電圧ＶＤ が十分に減衰し、マイコンＩＣ２０の全機能が停止して、マイコンＩＣ２０の出力端子のラッチ回路が自動的にリセットされるまで、およそ１秒程度待機する必要があった。
【００２７】
従って、ラッチ回路がリセットされるまでは電解コンデンサＣ２０の放電用のトランジスタＱ２２が導通しているので、この間操作スイッチＳＷ２０をオンにしても、マイコンＩＣ２０の電源電圧が十分に上昇しない。図１１はこの場合の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００２８】
図１１は端子Ｒ４１が“Ｌ”になった直後の約２００ｍ秒後に操作スイッチＳＷ２０をオンにした状態を示している。この場合には、電源電圧ＶＤ が十分に上昇しないので、マイコンＩＣ２０は動作せず、換気扇１２を動作させることはできない。このように、従来、タイマースイッチとしての応答性能が低いという問題があった。
【００２９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、タイマースイッチの応答性能を向上させることができるマイコンリセット回路を有するスイッチを提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイコンリセット回路を有するスイッチは、負荷への交流電圧の供給をスイッチング制御するためのマイクロコンピュータを有すると共に、前記マイクロコンピュータのリセット条件を満足したリセット電圧を発生することが可能なマイコンリセット回路を有するスイッチにおいて、直流の電源電圧を供給するための電源ラインに接続されて、前記マイクロコンピュータに前記電源電圧を供給するコンデンサと、前記コンデンサに接続されたトランジスタを含む回路によって前記コンデンサの放電路を構成し、前記トランジスタを含む回路に対する前記マイクロコンピュータの制御によって、前記コンデンサを放電させて前記マイクロコンピュータの電源電圧を強制的に立ち下げる放電手段と、入力端に印加される電源電圧よりも一定の電圧だけ低い電圧を出力端に発生することが可能な単電源使用のコンパレータによって構成され、前記マイクロコンピュータの電源電圧と所定の閾値電圧とを比較して、前記マイクロコンピュータのリセット端子に、前記マイクロコンピュータの電源電圧より一定の電圧だけ低い電圧を供給するリセット手段とを具備したことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１において、第１のリセット手段は、マイクロコンピュータの電源電圧の立ち上がりから所定時間後に極性を変化させることによりリセット条件を満足したリセット電圧を発生してマイクロコンピュータをリセットする。第２のリセット手段は、電源電圧に対して一定の電圧だけ低い電圧を有してレベルが電源電圧に連動変化するリセット電圧をリセット端子に与える。電源電圧の立ち下がり時においては、電源電圧の立ち下がり開始直後において、リセット電圧はリセット条件を満足する。これにより、マイクロコンピュータの電源電圧の立ち下がり開始直後においても確実にマイクロコンピュータのリセットが行われる。
【００３２】
本発明の請求項２においては、リセット電圧発生手段は、電源電圧の立ち上げ時に、電源電圧に応答してレベルが変化する電圧が所定の閾値電圧を越えることによって、リセット条件を満足するリセット電圧を発生する。このリセット電圧は電源電圧に対して一定の電圧だけ低い電圧を有しており、電源電圧の立ち下げ時においてもリセット条件を満足する。これにより、電源電圧の立ち上げ時及び立ち下げ時において確実にリセットが行われる。
【００３３】
本発明の請求項３においては、単電源使用を前提に設計されたオペアンプは一方の極性入力端子にマイクロコンピュータの電源電圧の立ち上がりに応答して変化する電圧が供給され、他方の極性入力端子に所定の閾値電圧が供給される。これにより、オペアンプの出力は、電源電圧の立ち上がりに応答して変化する電圧が所定の閾値電圧を超えるときに電圧レベルが段階的に変化すると共に、電源電圧よりも一定電圧だけ低い電圧を有する電圧となる。オペアンプの出力をリセット電圧としてマイクロコンピュータのリセット端子に供給することによって、電源電圧の立ち上げ時及び立ち下げ時にリセットを行う。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るマイコンリセット回路を有するスイッチを示す回路図である。本実施の形態はタイマースイッチに適用したものである。図１において図７と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００３５】
本実施の形態はマイコンの電源電圧よりも所定の値だけ低いレベルのリセット電圧をマイコンのリセット端子に供給することを可能にすることによって、マイコンの起動時だけでなく、オフ時にもリセット処理を行い、これにより、タイマースイッチの応答特性を改善するものである。
【００３６】
タイマースイッチ５０の端子１３，１４相互間には交流電源１１及び換気扇１２が直列に接続されている。交流電源１１は商用交流電圧を発生して換気扇１２の図示しない交流モータに供給するようになっている。交流電源１１からの換気扇１２に対する交流電流の供給はタイマースイッチ５０によって制御されるようになっている。
【００３７】
タイマースイッチ５０は、端子１３，１４相互間に並列に接続されたサージ吸収素子１５及びコンデンサＣ１１を有する。サージ吸収素子１５としては、バリスタ等が用いられる。また、端子１３，１４相互間にはラインノイズ抑止用コイルＬ１１及びトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ −Ｔ２ 間が接続される。これらのサージ吸収素子１５、コンデンサＣ１１及びコイルＬ１１によってノイズ除去フィルタが構成される。
【００３８】
トライアックＱ１１の主電極Ｔ１ はゲート抵抗Ｒ１１を介してダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子に接続され、トライアックＱ１１の主電極Ｔ２ はダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続される。ゲート抵抗Ｒ１１とダイオードブリッジの一方の交流入出力端子との接続点は、トライアックＱ１１のゲートＧに接続される。これによりゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定値以上である場合にはトライアックＱ１１が導通し、トライアックＱ１１に電流が流れることで交流電源１１からの交流電流が換気扇１２に供給される。ゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定値以下である場合には、ダイオードブリッジ１６に電流が流れることで交流電源１１からの交流電流が換気扇１２に供給される。
【００３９】
ダイオードブリッジ１６の直流入力端子は基準電位点に接続され、直流出力端子はフォトカプラＱ２０の受光側トランジスタを介してマイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に接続される。ダイオードブリッジ１６の直流出力端子は抵抗Ｒ２０、操作スイッチＳＷ２０、ダイオードＤ２０、定電圧ダイオードＺＤ２０を介して基準電位点に接続される。定電圧ダイオードＺＤ２０のカソードと基準電位点との間には電解コンデンサＣ２０が接続されており、電解コンデンサＣ２０の＋極側、即ち、定電圧ダイオードＺＤ２０のカソード側はマイコンＩＣ２０に電源電圧ＶＤ を供給するための電源ラインを構成する。
【００４０】
フォトカプラＱ２０の発光側入力端子は電源ラインに接続され、発光側出力端子は抵抗Ｒ２３を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０に接続される。フォトカプラＱ２０の発光側は、マイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０が“Ｌ”になることによって発光して、受光側トランジスタを導通させるようになっている。
【００４１】
電解コンデンサＣ２０の＋極と基準電位点との間には、放電用のトランジスタＱ２２のエミッタ・コレクタ路が設けられている。トランジスタＱ２２のベースは、抵抗Ｒ２４を介してエミッタに接続されると共に、抵抗Ｒ２５を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１に接続される。トランジスタＱ２２は出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となることによって導通して、電解コンデンサＣ２０の放電路を形成するようになっている。
【００４２】
また、電源ラインと基準電位点との間には、抵抗Ｒ２１及び操作スイッチＳＷ２０の状態検出用のトランジスタＱ２１のコレクタ・エミッタ路が設けられている。トランジスタＱ２１は、ベースが抵抗Ｒ２２を介して操作スイッチＳＷ２０とダイオードＤ２０との接続点に接続され、コレクタがマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ８０に接続されており、操作スイッチＳＷ２０がオンとなることで、出力端子Ｒ８０に“Ｌ”の信号を供給するようになっている。
【００４３】
電源ラインと基準電位点との間には、マイコンＩＣ２０のヒステリシス特性を有するリセット端子／ＲＥＳＥＴにリセット電圧を供給するためのダイオードＤ２１及びコンデンサＣ２１が直列に接続されており、ダイオードＤ２１には抵抗Ｒ２０が並列接続されている。
【００４４】
本実施の形態においては、コンデンサＣ２１の端子電圧をリセット電圧として直接リセット端子／ＲＥＳＥＴに供給するのではなく、単電源使用を前提に設計されたオペアンプＩＣ２１によって生成した電圧をリセット電圧としてリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給するようになっている。即ち、電源ラインと基準電位点との間に直列接続された抵抗Ｒ２６，Ｒ２７の接続点にオペアンプＩＣ２１の負極性入力端子を接続し、コンデンサＣ２１及びダイオードＤ２１の接続点を正極性入力端子に接続し、出力端子をリセット端子／ＲＥＳＥＴに接続するようになっている。
【００４５】
図２は図１中のオペアンプＩＣ２１の具体的な構成を示す回路図である。図２は市販されているＩＣ（μＰＣ３５８Ｃ，３２４Ｃ）の等価回路を示している。なお、単電源使用を前提に設計されたオペアンプとしては図２以外にも種々のものが考えられることは明らかである。
【００４６】
図２において、オペアンプＩＣ２１は入力段に差動増幅回路を構成するトランジスタＱ１ 乃至Ｑ４ を有する。トランジスタＱ２ ，Ｑ３ のコレクタは、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ８ ，Ｑ９ のコレクタに接続される。トランジスタＱ９ のコレクタ出力が出力段を構成するトランジスタＱ５ ，Ｑ１０のベースに供給される。
【００４７】
出力段のトランジスタＱ５ 乃至Ｑ７ ，Ｑ１０乃至Ｑ１３のうち、トランジスタＱ６ ，Ｑ７ 及びトランジスタＱ１１，Ｑ１２はダーリントン接続されている。コレクタ接地回路であるトランジスタＱ６ ，Ｑ１３によって、オペアンプＩＣ２１の出力が取り出される。
【００４８】
図３は横軸に出力電流をとり縦軸に電源電圧と出力電圧との差電圧をとって、オペアンプＩＣ２１のΔＶ−Ｉ特性を示すグラフである。
【００４９】
オペアンプＩＣ２１の出力段がダーリントン接続されていることから、ダーリントン接続されたトランジスタの飽和電圧によって、出力電圧は電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低くなる。図３では、オペアンプＩＣ２１の出力が、電源電圧との間に１Ｖ以上の電圧差を有している例を示している。
【００５０】
オペアンプＩＣ２１は、負極性入力端子に供給される電圧を閾値として、正極性入力端子に供給される電圧が閾値を越えるか否かによって出力が変化するコンパレータとして機能する。負極性入力端子には抵抗Ｒ２６，Ｒ２７の抵抗分割による閾値電圧が供給される。正極性入力端子には、コンデンサＣ２１によって電源電圧ＶＤ の立ち上がりから所定時間後に閾値電圧を超える電圧が供給される。こうして、オペアンプＩＣ２１は、電源電圧ＶＤ の立ち上がりから所定期間後に立ち上るというマイコンＩＣ２０のリセット条件を満足したリセット電圧を発生する。
【００５１】
更に、オペアンプＩＣ２１の出力は、その特性から電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低い値となる。従って、電源電圧の立ち下がり時において、電源電圧ＶＤ が０Ｖに下がりきらずに１〜３Ｖ残っている場合でも、オペアンプＩＣ２１の“Ｌ”出力は略々０Ｖ近傍の値となる。
【００５２】
マイコンＩＣ２０は、所定レベル以上の電源電圧ＶＤ が電源端子ＶＤ に供給されることで動作し、電源電圧ＶＤ のレベルが所定値以下になることで動作を停止する。マイコンＩＣ２０のリセット端子／ＲＥＳＥＴは、ヒステリシス特性を有する入力回路によって構成される。電源電圧ＶＤ の立ち上がりから、リセット成立条件、即ち、例えば３命令サイクル以上“Ｌ”を維持した後立ち上るリセット電圧がリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給されることによって、マイコンＩＣ２０が初期化されるようになっている。即ち、リセット端子／ＲＥＳＥＴは、パワーオンリセット回路によって構成される。
【００５３】
マイコンＩＣ２０は、初期状態では、出力端子Ｒ４０，Ｒ４１は“Ｈ”である。マイコンＩＣ２０は、動作開始から予め設定された所定時間は出力端子Ｒ４０を“Ｌ”にし、水晶発振子を用いたカウント処理によって所定時間を計測することにより、動作開始から所定時間経過後に出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にし、更に出力端子Ｒ４１を“Ｌ”にする。また、端子Ｒ８０が“Ｌ”になることによって、カウント処理による経過時間の計測結果に拘わらず、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にし、更に出力端子Ｒ４１を“Ｌ”にするようになっている。
【００５４】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図４乃至図６のグラフを参照して説明する。図４及び図５は横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、電源電圧ＶＤ の変化とオペアンプＩＣ２１からのリセット電圧の変化とを示している。図４はマイコンＩＣ２０の立ち上げ時（動作開始時）の変化を示し、図５はマイコンＩＣ２０の立ち下げ時（動作停止時）の変化を示している。図６は横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、電源電圧ＶＤ とリセット電圧との変化の概略を示している。
【００５５】
いま、タイマースイッチ５０がＯＦＦの状態、即ち、フォトカプラＱ２０がＯＦＦであって、マイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ が０Ｖで、マイコンＩＣ２０は休止状態であるものとする。この場合には、換気扇１２には電流が流れず、換気扇１２の動作は停止している。
【００５６】
ここで、操作スイッチＳＷ２０をオンにするものとする。そうすると、ダイオードブリッジ１６の直流出力がダイオードＤ２０、操作スイッチＳＷ２０を介して電解コンデンサＣ２０に流れて、電解コンデンサＣ２０の端子電圧が上昇する。電解コンデンサＣ２０の充電電圧は定電圧ダイオードＺＤ２０によって制御され、電解コンデンサＣ２０の＋極、即ち、電源ラインには、一定の電圧が発生する。電源ラインに発生した電源電圧ＶＤ は、マイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に供給され、これにより、マイコンＩＣ２０は動作を開始する。図４の特性Ａは操作スイッチＳＷ２０オン直後の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００５７】
電源電圧ＶＤ の立ち上がりによって、電源ラインから抵抗Ｒ２０を介してコンデンサＣ２１が充電され、コンデンサＣ２１の端子電圧は抵抗Ｒ２０とコンデンサＣ２１の定数に基づく時定数に従って、徐々に上昇する。オペアンプＩＣ２１の正極性入力端子にはコンデンサＣ２１の充電電圧が供給され、負極性入力端子には電源電圧ＶＤ を抵抗Ｒ２６，Ｒ２７によって抵抗分割した電圧が比較閾値電圧として供給される。
【００５８】
オペアンプＩＣ２１は、コンデンサＣ２１の端子電圧が比較閾値電圧を越えることで、出力（リセット電圧）を“Ｌ”から“Ｈ”に変化させる。図４の特性Ｂは抵抗Ｒ２６を１５０ＫΩとし、抵抗Ｒ２７を３３ＫΩとした場合において、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧の変化を示している。図４に示すように、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧は、電源電圧ＶＤ の立ち上がりからわずかに遅れて立ち上る。これにより、リセット電圧はマイコンＩＣ２０のリセット条件、即ち、電源電圧ＶＤ の立ち上がりから例えば３命令サイクル以上“Ｌ”であることを満足する。
【００５９】
このように、リセット端子／ＲＥＳＥＴ側が電源端子ＶＤ 側よりも遅れて立ち上がることで、マイコンＩＣ２０のハードウェアによってリセット条件が成立すると、マイコンＩＣ２０はＲＯＭ領域の０番地からプログラムの読出しを開始して、処理を実行する。マイコンＩＣ２０は、プログラムの命令によって、所定時間だけ出力端子Ｒ４０を“Ｌ”にする。
【００６０】
これにより、フォトカプラＱ２０の発光側に電流が流れて、フォトカプラＱ２０の受光側が導通する。フォトカプラＱ２０はマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０が“Ｌ”である期間はオンである。フォトカプラＱ２０がオンになることによって、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れて、換気扇１２が動作を開始する。
【００６１】
また、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れることで、ゲート抵抗Ｒ１１の両端に電圧降下が発生し、ゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定レベル以上になると、トライアックＱ１１がＯＮする。そうすると、電流がトライアックＱ１１を流れて換気扇１２を駆動する。
【００６２】
一方、ダイオードブリッジ１６のオン期間には電解コンデンサＣ２０に充電が行われ、電荷コンデンサＣ２０の充電電荷によって、トライアックＱ１１のオン期間にも電源ラインに電源電圧ＶＤ が供給される。こうして、マイコンＩＣ２０は動作を継続し、換気扇１２の動作も続く。
【００６３】
操作スイッチＳＷ２０のオン操作から所定時間が経過すると、マイコンＩＣ２０はタイムアップを検出し、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にする。これにより、フォトカプラＱ２０はＯＦＦする。そうすると、ダイオードブリッジ１６に電流が流れなくなり、ゲート抵抗Ｒ１１の両端に電圧降下が発生しなくなって、トライアックＱ１１がＯＦＦする。これにより、換気扇１２に電流が流れなくなって動作が停止する。
【００６４】
また、タイムアップ時には、マイコンＩＣ２０は出力端子４１を“Ｌ”にする。そうすると、トランジスタＱ２２がオンになって電解コンデンサＣ２０の放電路が形成され、図５の特性Ａに示すように、電源電圧ＶＤ は急激に立ち下る。これにより、オペアンプＩＣ２１の正極性入力端子に供給された電圧も急激に立ち下り、オペアンプＩＣ２１の出力は“Ｌ”に変化する。
【００６５】
この場合には、図５の特性Ｂに示すように、単電源使用を前提に設定されたオペアンプＩＣ２１の出力は電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低い値となる。従って、マイコンＩＣ２０をＣＭＯＳで構成した場合でも、リセット端子／ＲＥＳＥＴは、電源電圧ＶＤ の立ち下がりと略々同時にリセット電圧が“Ｌ”となったものと判定して、マイコンＩＣ２０のリセットが成立する。これにより、マイコンＩＣ２０は各出力ポートのラッチを解除する。つまり、出力端子Ｒ４１は“Ｈ”となり、電源電圧ＶＤ の立ち下り直後において操作スイッチＳＷ２０がオンになっても、電解コンデンサＣ２０の充電が可能であり、電源電圧ＶＤ の立ち上がりが可能となる。
【００６６】
図６はオペアンプＩＣ２１の出力と電源電圧ＶＤ との電圧差が１．５Ｖである場合におけるリセット条件の成立を説明するためのものである。電源電圧をＶＤ 、リセット電圧をＶＲ とすると、ＶＲ ＝ＶＤ −１．５である。
【００６７】
一般的には、マイコンがヒステリシス特性を有する場合のスレッショルド電圧はＶＤ ×０．２５で表される。
【００６８】
ＶＲ ／ＶＤ ＝（１−１．５）／ＶＤ ≦０．２５
従って、この場合には、ＶＤ ≦２Ｖがリセット条件となる。
【００６９】
図５の例では、リセット条件はＶＤ ≦２．５である。電源電圧ＶＤ の立ち下りの開始時から極めて短時間に電源電圧ＶＤ は２．５Ｖよりも低下しており、マイコンＩＣ２０は、電源電圧ＶＤ の立ち下りから極めて短時間でリセットされる。
【００７０】
なお、本実施の形態においても、マイコンＩＣ２０によるタイマ動作を操作スイッチＳＷ２０で途中停止することが可能である。即ち、マイコンＩＣ２０が動作中、操作スイッチＳＷ２０をＯＮにする。これにより、トランジスタＱ２１が導通して、入力端子Ｒ８０が“Ｌ”になり、マイコンＩＣ２０はタイマー動作を中止させる。即ち、マイコンＩＣ２０はフォトカプラＱ２０をＯＦＦにする。
【００７１】
この場合にも、マイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となって放電用のトランジスタＱ２２がオンとなるが、電解コンデンサＣ２０の端子電圧が急激に立ち下がることによって、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧は、電源電圧の立ち下がり開始直後においてリセット条件を満足する。結局、この場合でも、マイコンＩＣ２０の停止から極めて短時間で、操作スイッチＳＷ２０の操作による通電が可能である。
【００７２】
このように、本実施の形態においては、電源電圧の立ち上げ時には、電源電圧の立ち上がりから所定時間経過後に立ち上ることによってリセット条件を満足するリセット電圧を発生すると共に、電源電圧の立ち下がり時には電源電圧の立ち下がり開始から極めて短時間にリセット条件を満足するリセット電圧を発生することによって、マイコンの立ち上げ及び立ち下げ時において確実にリセットを行うと共に、マイコンの立ち下げ直後の短時間でリセットを行うことを可能にすることによって、マイコンの立ち下げから再スタートに必要な時間を短縮することができ、スイッチ応答性を向上させることができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態はマイコンのリセット端子／ＲＥＳＥＴがアクティブローである場合について説明したが、リセット端子がアクティブハイの場合にも同様に適用可能であることは明らかである。即ち、この場合には、オペアンプの２入力を入れ替えればよく、他の構成及び作用は図１の実施の形態と同様であり、図示を省略する。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイマースイッチの応答性能を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイコンリセット回路を有するスイッチを示す回路図。
【図２】図１中のオペアンプＩＣ２１の具体的な構成を示す回路図。
【図３】オペアンプＩＣ２１の特性を示すグラフ。
【図４】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図５】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図６】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図７】従来のマイコンリセット回路を示す回路図。
【図８】電源電圧とリセット電圧との関係を示すグラフ。
【図９】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【図１０】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【図１１】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１１…交流電源、１２…換気扇、１６…ダイオードブリッジ、Ｑ１１…トライアック、Ｑ２０…フォトカプラ、Ｑ２１，Ｑ２２…トランジスタ、Ｃ２０…電解コンデンサ、Ｃ２１…コンデンサ、ＺＤ２０…定電圧ダイオード、Ｒ２０，Ｒ２６，Ｒ２７…抵抗、ＩＣ２０…マイコン、ＩＣ２１…オペアンプ、ＳＷ２０…操作スイッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーオンリセットを採用したタイマースイッチ等に好適なマイコンリセット回路を有するスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば換気扇を予め設定した時間だけ動作させる電子スイッチとして、４ビットのマイクロコンピュータ（以下マイコンと呼称する）を制御素子として用いたタイマースイッチが実用化されている。
【０００３】
図７はこのようなマイコン応用のタイマースイッチを示す回路図である。
【０００４】
図７において、符号１１は交流電源であり、この交流電源１１の一方の出力端子は換気扇１２の交流モータを介してタイマースイッチ１０の一方の端子１３に接続される。交流電源１１の他方の出力端子はタイマースイッチ１０の他方の端子１４に接続される。
【０００５】
次に、タイマースイッチ１０について詳細に説明する。タイマースイッチ１０の一方の端子１３は、バリスタ等のサージ吸引素子１５及びコンデンサＣ１１の並列接続を介してタイマースイッチ１０の他方の端子１４に接続される。また、タイマースイッチ１０の一方の端子１３は、ラインノイズ抑止用コイルＬ１１及びトライアックＱ１１のゲート抵抗Ｒ１１を介してダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子に接続される。タイマースイッチ１０の他方の端子１４はダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続される。
【０００６】
コイルＬ１１とゲート抵抗Ｒ１１の接続点はトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ −Ｔ２ 間を介してダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続され。トライアックＱ１１のゲートＧは、抵抗Ｒ１１とダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子との接続点に接続される。
【０００７】
このような接続により、タイマースイッチ１０の端子１３，１４間には、サージ吸引素子１５とコンデンサＣ１１とコイルＬ１１とから構成されるノイズフィルタを介してトライアックＱ１１が接続され、ダイオードブリッジ１６は、一方の交流入出力端子がゲート抵抗Ｒ１１を介してトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ に接続され、他方の交流入出力端子がトライアックＱ１１の主電極Ｔ２ に接続される。
【０００８】
ダイオードブリッジ１６の正極側の直流出力端子は、フォトカプラＱ２０の受光側入力端子に接続されると同時に、抵抗Ｒ２０を介してタイマースイッチ１０の操作スイッチＳＷ２０に接続される。
【０００９】
操作スイッチＳＷ２０の他端は、ダイオードＤ２０のアノードに接続されると共に、操作スイッチＳＷ２０の状態を検出するためのトランジスタＱ２１のベース抵抗Ｒ２２に直結される。ダイオードＤ２０のカソード側はプラス（＋）側電源ラインとなって、マイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ 及び定電圧ダイオードＺＤ２０のカソードと電解コンデンサＣ２０の＋極とが接続される。フォトカプラＱ２０の受光側の出力端も同様に電源端子ＶＤ に接続される。電解コンデンサＣ２０の＋極に放電用トランジスタＱ２２のエミッタが接続され、マイナス（−）極側、即ちアース側にはトランジスタＱ２２のコレクタが接続される。トランジスタＱ２２のベースは抵抗Ｒ２５を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１に接続される。
【００１０】
フォトカプラＱ２０の発光側の入力端子は電源端子ＶＤ に接続され、出力端子は、抵抗Ｒ２３を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０に接続される。操作スイッチＳＷ２０の状態検出用トランジスタＱ２１のコレクタは、マイコンＩＣ２０の入力端子Ｒ８０に接続される。マイコンのリセット端子／ＲＥＳＥＴにはコンデンサＣ２１を介して−側電源ラインに接続され、コンデンサＣ２１の放電用ダイオードＤ２１はカソードが＋側電源ラインに接続される。
【００１１】
次に、タイマースイッチ１０の動作について詳細に説明する。タイマースイッチ１０がオフ（ＯＦＦ）の状態は、フォトカプラＱ２０がＯＦＦであって、マイコンＩＣ２０の電源電圧が０Ｖで、マイコンＩＣ２０は休止状態である。このため、負荷である換気扇１２は、当然のことながら、動作しない。
【００１２】
いま、操作スイッチＳＷ２０をオン（ＯＮ）にすると、ダイオードブリッジ１６の直流出力がダイオードＤ２０を介して、電解コンデンサＣ２０を充電する。コンデンサＣ２０の充電電圧は定電圧ダイオードＺＤ２０によって制御されて一定の電圧となり、これにより、マイコンＩＣ２０の動作が開始される。
【００１３】
マイコンＩＣ２０のリセット端子／ＲＥＳＥＴは、マイコンの内部で高抵抗素子を介して電源端子ＶＤ に接続されている。このため、マイコンＩＣ２０の動作開始時には、図８に示すように、高抵抗素子を介して、コンデンサＣ２１が充電され、高抵抗素子とコンデンサＣ２１との定数で決められる時定数に従って、リセット端子／ＲＥＳＥＴの電圧は徐々に上昇する。
【００１４】
リセット端子／ＲＥＳＥＴの入力部はヒステリシス特性を有する。リセット電圧は、図８に示すように、電源電圧の立ち上がりに対して所定時間はローレベル（以下、“Ｌ”という）であり、所定時間経過後ハイレベル（以下、“Ｈ”という）となって、リセット端子／ＲＥＳＥＴの入力部は所謂パワーオンリセットと呼ばれる回路を構成する。
【００１５】
このようにリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給される電圧が電源電圧の立ち上がりに対して遅れて立ち上がることで、マイコンＩＣ２０内部のシステム制御回路によって、リセット条件が成立するようになっている。一般的には、電源電圧の立ち上がりから数命令サイクル以上の時間リセット端子／ＲＥＳＥＴを“Ｌ”に維持するようになっている。なお、図７はアクテブローの場合の例であり、リセット端子がアクテブハイの場合には、電源電圧の立ち上がりから数命令サイクル以上の時間だけ“Ｈ”を維持させる。
【００１６】
リセットが成立すると、マイコンＩＣ２０は、ＲＯＭ領域に書込まれたプログラムを０番地から読出して処理の実行を開始する。マイコンＩＣ２０は、プログラムの命令によって、予め定められた一定時間だけ出力端子Ｒ４０を“Ｌ”に維持する。これにより、出力端子Ｒ４０に抵抗Ｒ２３を介して接続されたフォトカプラＱ２０の発光側が導通し、操作スイッチＳＷ２０の状態に拘わらず、フォトカプラＱ２０の受光側のトランジスタを介してマイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に電源電圧ＶＤ が持続的に供給される。
【００１７】
フォトカプラＱ２０が導通することによって、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れる。交流電源電圧の絶対値レベルが比較的低い期間においては、ダイオードブリッジ１６を介してコンデンサＣ２０が充電される。この期間にはダイオードブリッジ１６を介して電流が流れて換気扇１２に交流電圧が供給される。コンデンサＣ２０の端子電圧はツェナーダイオードＺＤ２０によって規定され、コンデンサＣ２０の端子電圧が電源電圧ＶＤ としてマイコンＩＣ２０に供給される。
【００１８】
交流電源電圧の絶対値レベルが比較的高い期間には、ゲート抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下がトライアックＱ１１のゲートトリガ電圧以上になる。そうすると、トライアックＱ１１がＯＮして、負荷である換気扇１２に交流電流が流れて、換気扇が動作する。
【００１９】
換気扇１２の動作開始から所定時間が経過してタイムアップ時間になると、マイコンＩＣ２０は出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にする。そうすると、フォトカプラＱ２０がＯＦＦして、ダイオードブリッジ１６に電流が流れなくなる。この結果、ゲート抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下が低下してトライアックＱ１１がＯＦＦし、負荷である換気扇１２への交流電源電圧の供給が途絶え動作が停止する。
【００２０】
こうして、操作スイッチＳＷ２０の操作から一定時間だけ換気扇１２を動作させ、自動的に換気扇１２を停止させるタイマー運転が可能となる。
【００２１】
更に、図７の装置は、タイマー運転途中において、操作スイッチＳＷ２０を操作することで、換気扇１２の運転を強制的に停止させることもできるようになっている。マイコンＩＣ２０が動作中に操作スイッチＳＷ２０をＯＮにすると、トランジスタＱ２１が導通して、入力端子Ｒ８０が“Ｌ”になる。そうすると、マイコンＩＣ２０は端子ＲＣ８０の“Ｌ”を検出して、タイマー動作を中止させる。即ち、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にしてフォトカプラＱ２０をＯＦＦにするのである。
【００２２】
タイムアップ及び強制的な運転停止のいずれの場合でも、一旦フォトカプラＱ２０がＯＦＦになると、電解コンデンサＣ２０の放電によってマイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ は低下する。電解コンデンサＣ２０が自然放電するものとすると、図９に示すように、マイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ は徐々に降下し、やがてマイコンＩＣ２０の動作電圧の下限を越える。こうして、マイコンＩＣ２０の動作が停止する。
【００２３】
しかしながら、図９の例では、フォトカプラＱ２０のＯＦＦからマイコンＩＣ２０の動作停止までの時間が比較的長く、この間、マイコンＩＣ２０が誤動作する可能性がある。そこで、図７の装置では、電解コンデンサＣ２０の放電を強制的に行うための放電路が構成されている。
【００２４】
即ち、マイコンＩＣ２０は出力端子Ｒ４０が“Ｈ”となった直後に“Ｌ”になる出力端子Ｒ４１を備えている。出力端子Ｒ４０が“Ｈ”になると、出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となり、トランジスタＱ２２をオンにして、電解コンデンサＣ２０の電荷を積極的に放電させるのである。図１０はこの場合のマイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００２５】
図１０に示すように、電源電圧ＶＤ はフォトカプラＱ２０のＯＦＦ直後に急激に低下する。これにより、フォトカプラＱ２０のＯＦＦ後、電解コンデンサＣ２０に蓄えられた電荷によってマイコンＩＣ２０が動作している時間を極端に短縮して、マイコンＩＣ２０の不安定動作による誤動作を防止している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイコンＩＣ２０としてＣＭＯＳ型のものを採用した場合には、電源電圧ＶＤ が例えば２Ｖ以下になっても、出力ポートのラッチ回路の動作は停止せず、出力ポートのラッチ回路は出力端子Ｒ４０が“Ｈ”に変化してから比較的長い時間、出力ポートのレベルを維持する。出力端子Ｒ４０が“Ｈ”に変化してから、電源電圧ＶＤ が十分に減衰し、マイコンＩＣ２０の全機能が停止して、マイコンＩＣ２０の出力端子のラッチ回路が自動的にリセットされるまで、およそ１秒程度待機する必要があった。
【００２７】
従って、ラッチ回路がリセットされるまでは電解コンデンサＣ２０の放電用のトランジスタＱ２２が導通しているので、この間操作スイッチＳＷ２０をオンにしても、マイコンＩＣ２０の電源電圧が十分に上昇しない。図１１はこの場合の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００２８】
図１１は端子Ｒ４１が“Ｌ”になった直後の約２００ｍ秒後に操作スイッチＳＷ２０をオンにした状態を示している。この場合には、電源電圧ＶＤ が十分に上昇しないので、マイコンＩＣ２０は動作せず、換気扇１２を動作させることはできない。このように、従来、タイマースイッチとしての応答性能が低いという問題があった。
【００２９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、タイマースイッチの応答性能を向上させることができるマイコンリセット回路を有するスイッチを提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイコンリセット回路を有するスイッチは、負荷への交流電圧の供給をスイッチング制御するためのマイクロコンピュータを有すると共に、前記マイクロコンピュータのリセット条件を満足したリセット電圧を発生することが可能なマイコンリセット回路を有するスイッチにおいて、直流の電源電圧を供給するための電源ラインに接続されて、前記マイクロコンピュータに前記電源電圧を供給するコンデンサと、前記コンデンサに接続されたトランジスタを含む回路によって前記コンデンサの放電路を構成し、前記トランジスタを含む回路に対する前記マイクロコンピュータの制御によって、前記コンデンサを放電させて前記マイクロコンピュータの電源電圧を強制的に立ち下げる放電手段と、入力端に印加される電源電圧よりも一定の電圧だけ低い電圧を出力端に発生することが可能な単電源使用のコンパレータによって構成され、前記マイクロコンピュータの電源電圧と所定の閾値電圧とを比較して、前記マイクロコンピュータのリセット端子に、前記マイクロコンピュータの電源電圧より一定の電圧だけ低い電圧を供給するリセット手段とを具備したことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１において、第１のリセット手段は、マイクロコンピュータの電源電圧の立ち上がりから所定時間後に極性を変化させることによりリセット条件を満足したリセット電圧を発生してマイクロコンピュータをリセットする。第２のリセット手段は、電源電圧に対して一定の電圧だけ低い電圧を有してレベルが電源電圧に連動変化するリセット電圧をリセット端子に与える。電源電圧の立ち下がり時においては、電源電圧の立ち下がり開始直後において、リセット電圧はリセット条件を満足する。これにより、マイクロコンピュータの電源電圧の立ち下がり開始直後においても確実にマイクロコンピュータのリセットが行われる。
【００３２】
本発明の請求項２においては、リセット電圧発生手段は、電源電圧の立ち上げ時に、電源電圧に応答してレベルが変化する電圧が所定の閾値電圧を越えることによって、リセット条件を満足するリセット電圧を発生する。このリセット電圧は電源電圧に対して一定の電圧だけ低い電圧を有しており、電源電圧の立ち下げ時においてもリセット条件を満足する。これにより、電源電圧の立ち上げ時及び立ち下げ時において確実にリセットが行われる。
【００３３】
本発明の請求項３においては、単電源使用を前提に設計されたオペアンプは一方の極性入力端子にマイクロコンピュータの電源電圧の立ち上がりに応答して変化する電圧が供給され、他方の極性入力端子に所定の閾値電圧が供給される。これにより、オペアンプの出力は、電源電圧の立ち上がりに応答して変化する電圧が所定の閾値電圧を超えるときに電圧レベルが段階的に変化すると共に、電源電圧よりも一定電圧だけ低い電圧を有する電圧となる。オペアンプの出力をリセット電圧としてマイクロコンピュータのリセット端子に供給することによって、電源電圧の立ち上げ時及び立ち下げ時にリセットを行う。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るマイコンリセット回路を有するスイッチを示す回路図である。本実施の形態はタイマースイッチに適用したものである。図１において図７と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００３５】
本実施の形態はマイコンの電源電圧よりも所定の値だけ低いレベルのリセット電圧をマイコンのリセット端子に供給することを可能にすることによって、マイコンの起動時だけでなく、オフ時にもリセット処理を行い、これにより、タイマースイッチの応答特性を改善するものである。
【００３６】
タイマースイッチ５０の端子１３，１４相互間には交流電源１１及び換気扇１２が直列に接続されている。交流電源１１は商用交流電圧を発生して換気扇１２の図示しない交流モータに供給するようになっている。交流電源１１からの換気扇１２に対する交流電流の供給はタイマースイッチ５０によって制御されるようになっている。
【００３７】
タイマースイッチ５０は、端子１３，１４相互間に並列に接続されたサージ吸収素子１５及びコンデンサＣ１１を有する。サージ吸収素子１５としては、バリスタ等が用いられる。また、端子１３，１４相互間にはラインノイズ抑止用コイルＬ１１及びトライアックＱ１１の主電極Ｔ１ −Ｔ２ 間が接続される。これらのサージ吸収素子１５、コンデンサＣ１１及びコイルＬ１１によってノイズ除去フィルタが構成される。
【００３８】
トライアックＱ１１の主電極Ｔ１ はゲート抵抗Ｒ１１を介してダイオードブリッジ１６の一方の交流入出力端子に接続され、トライアックＱ１１の主電極Ｔ２ はダイオードブリッジ１６の他方の交流入出力端子に接続される。ゲート抵抗Ｒ１１とダイオードブリッジの一方の交流入出力端子との接続点は、トライアックＱ１１のゲートＧに接続される。これによりゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定値以上である場合にはトライアックＱ１１が導通し、トライアックＱ１１に電流が流れることで交流電源１１からの交流電流が換気扇１２に供給される。ゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定値以下である場合には、ダイオードブリッジ１６に電流が流れることで交流電源１１からの交流電流が換気扇１２に供給される。
【００３９】
ダイオードブリッジ１６の直流入力端子は基準電位点に接続され、直流出力端子はフォトカプラＱ２０の受光側トランジスタを介してマイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に接続される。ダイオードブリッジ１６の直流出力端子は抵抗Ｒ２０、操作スイッチＳＷ２０、ダイオードＤ２０、定電圧ダイオードＺＤ２０を介して基準電位点に接続される。定電圧ダイオードＺＤ２０のカソードと基準電位点との間には電解コンデンサＣ２０が接続されており、電解コンデンサＣ２０の＋極側、即ち、定電圧ダイオードＺＤ２０のカソード側はマイコンＩＣ２０に電源電圧ＶＤ を供給するための電源ラインを構成する。
【００４０】
フォトカプラＱ２０の発光側入力端子は電源ラインに接続され、発光側出力端子は抵抗Ｒ２３を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０に接続される。フォトカプラＱ２０の発光側は、マイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０が“Ｌ”になることによって発光して、受光側トランジスタを導通させるようになっている。
【００４１】
電解コンデンサＣ２０の＋極と基準電位点との間には、放電用のトランジスタＱ２２のエミッタ・コレクタ路が設けられている。トランジスタＱ２２のベースは、抵抗Ｒ２４を介してエミッタに接続されると共に、抵抗Ｒ２５を介してマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１に接続される。トランジスタＱ２２は出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となることによって導通して、電解コンデンサＣ２０の放電路を形成するようになっている。
【００４２】
また、電源ラインと基準電位点との間には、抵抗Ｒ２１及び操作スイッチＳＷ２０の状態検出用のトランジスタＱ２１のコレクタ・エミッタ路が設けられている。トランジスタＱ２１は、ベースが抵抗Ｒ２２を介して操作スイッチＳＷ２０とダイオードＤ２０との接続点に接続され、コレクタがマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ８０に接続されており、操作スイッチＳＷ２０がオンとなることで、出力端子Ｒ８０に“Ｌ”の信号を供給するようになっている。
【００４３】
電源ラインと基準電位点との間には、マイコンＩＣ２０のヒステリシス特性を有するリセット端子／ＲＥＳＥＴにリセット電圧を供給するためのダイオードＤ２１及びコンデンサＣ２１が直列に接続されており、ダイオードＤ２１には抵抗Ｒ２０が並列接続されている。
【００４４】
本実施の形態においては、コンデンサＣ２１の端子電圧をリセット電圧として直接リセット端子／ＲＥＳＥＴに供給するのではなく、単電源使用を前提に設計されたオペアンプＩＣ２１によって生成した電圧をリセット電圧としてリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給するようになっている。即ち、電源ラインと基準電位点との間に直列接続された抵抗Ｒ２６，Ｒ２７の接続点にオペアンプＩＣ２１の負極性入力端子を接続し、コンデンサＣ２１及びダイオードＤ２１の接続点を正極性入力端子に接続し、出力端子をリセット端子／ＲＥＳＥＴに接続するようになっている。
【００４５】
図２は図１中のオペアンプＩＣ２１の具体的な構成を示す回路図である。図２は市販されているＩＣ（μＰＣ３５８Ｃ，３２４Ｃ）の等価回路を示している。なお、単電源使用を前提に設計されたオペアンプとしては図２以外にも種々のものが考えられることは明らかである。
【００４６】
図２において、オペアンプＩＣ２１は入力段に差動増幅回路を構成するトランジスタＱ１ 乃至Ｑ４ を有する。トランジスタＱ２ ，Ｑ３ のコレクタは、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ８ ，Ｑ９ のコレクタに接続される。トランジスタＱ９ のコレクタ出力が出力段を構成するトランジスタＱ５ ，Ｑ１０のベースに供給される。
【００４７】
出力段のトランジスタＱ５ 乃至Ｑ７ ，Ｑ１０乃至Ｑ１３のうち、トランジスタＱ６ ，Ｑ７ 及びトランジスタＱ１１，Ｑ１２はダーリントン接続されている。コレクタ接地回路であるトランジスタＱ６ ，Ｑ１３によって、オペアンプＩＣ２１の出力が取り出される。
【００４８】
図３は横軸に出力電流をとり縦軸に電源電圧と出力電圧との差電圧をとって、オペアンプＩＣ２１のΔＶ−Ｉ特性を示すグラフである。
【００４９】
オペアンプＩＣ２１の出力段がダーリントン接続されていることから、ダーリントン接続されたトランジスタの飽和電圧によって、出力電圧は電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低くなる。図３では、オペアンプＩＣ２１の出力が、電源電圧との間に１Ｖ以上の電圧差を有している例を示している。
【００５０】
オペアンプＩＣ２１は、負極性入力端子に供給される電圧を閾値として、正極性入力端子に供給される電圧が閾値を越えるか否かによって出力が変化するコンパレータとして機能する。負極性入力端子には抵抗Ｒ２６，Ｒ２７の抵抗分割による閾値電圧が供給される。正極性入力端子には、コンデンサＣ２１によって電源電圧ＶＤ の立ち上がりから所定時間後に閾値電圧を超える電圧が供給される。こうして、オペアンプＩＣ２１は、電源電圧ＶＤ の立ち上がりから所定期間後に立ち上るというマイコンＩＣ２０のリセット条件を満足したリセット電圧を発生する。
【００５１】
更に、オペアンプＩＣ２１の出力は、その特性から電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低い値となる。従って、電源電圧の立ち下がり時において、電源電圧ＶＤ が０Ｖに下がりきらずに１〜３Ｖ残っている場合でも、オペアンプＩＣ２１の“Ｌ”出力は略々０Ｖ近傍の値となる。
【００５２】
マイコンＩＣ２０は、所定レベル以上の電源電圧ＶＤ が電源端子ＶＤ に供給されることで動作し、電源電圧ＶＤ のレベルが所定値以下になることで動作を停止する。マイコンＩＣ２０のリセット端子／ＲＥＳＥＴは、ヒステリシス特性を有する入力回路によって構成される。電源電圧ＶＤ の立ち上がりから、リセット成立条件、即ち、例えば３命令サイクル以上“Ｌ”を維持した後立ち上るリセット電圧がリセット端子／ＲＥＳＥＴに供給されることによって、マイコンＩＣ２０が初期化されるようになっている。即ち、リセット端子／ＲＥＳＥＴは、パワーオンリセット回路によって構成される。
【００５３】
マイコンＩＣ２０は、初期状態では、出力端子Ｒ４０，Ｒ４１は“Ｈ”である。マイコンＩＣ２０は、動作開始から予め設定された所定時間は出力端子Ｒ４０を“Ｌ”にし、水晶発振子を用いたカウント処理によって所定時間を計測することにより、動作開始から所定時間経過後に出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にし、更に出力端子Ｒ４１を“Ｌ”にする。また、端子Ｒ８０が“Ｌ”になることによって、カウント処理による経過時間の計測結果に拘わらず、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にし、更に出力端子Ｒ４１を“Ｌ”にするようになっている。
【００５４】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図４乃至図６のグラフを参照して説明する。図４及び図５は横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、電源電圧ＶＤ の変化とオペアンプＩＣ２１からのリセット電圧の変化とを示している。図４はマイコンＩＣ２０の立ち上げ時（動作開始時）の変化を示し、図５はマイコンＩＣ２０の立ち下げ時（動作停止時）の変化を示している。図６は横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、電源電圧ＶＤ とリセット電圧との変化の概略を示している。
【００５５】
いま、タイマースイッチ５０がＯＦＦの状態、即ち、フォトカプラＱ２０がＯＦＦであって、マイコンＩＣ２０の電源電圧ＶＤ が０Ｖで、マイコンＩＣ２０は休止状態であるものとする。この場合には、換気扇１２には電流が流れず、換気扇１２の動作は停止している。
【００５６】
ここで、操作スイッチＳＷ２０をオンにするものとする。そうすると、ダイオードブリッジ１６の直流出力がダイオードＤ２０、操作スイッチＳＷ２０を介して電解コンデンサＣ２０に流れて、電解コンデンサＣ２０の端子電圧が上昇する。電解コンデンサＣ２０の充電電圧は定電圧ダイオードＺＤ２０によって制御され、電解コンデンサＣ２０の＋極、即ち、電源ラインには、一定の電圧が発生する。電源ラインに発生した電源電圧ＶＤ は、マイコンＩＣ２０の電源端子ＶＤ に供給され、これにより、マイコンＩＣ２０は動作を開始する。図４の特性Ａは操作スイッチＳＷ２０オン直後の電源電圧ＶＤ の変化を示している。
【００５７】
電源電圧ＶＤ の立ち上がりによって、電源ラインから抵抗Ｒ２０を介してコンデンサＣ２１が充電され、コンデンサＣ２１の端子電圧は抵抗Ｒ２０とコンデンサＣ２１の定数に基づく時定数に従って、徐々に上昇する。オペアンプＩＣ２１の正極性入力端子にはコンデンサＣ２１の充電電圧が供給され、負極性入力端子には電源電圧ＶＤ を抵抗Ｒ２６，Ｒ２７によって抵抗分割した電圧が比較閾値電圧として供給される。
【００５８】
オペアンプＩＣ２１は、コンデンサＣ２１の端子電圧が比較閾値電圧を越えることで、出力（リセット電圧）を“Ｌ”から“Ｈ”に変化させる。図４の特性Ｂは抵抗Ｒ２６を１５０ＫΩとし、抵抗Ｒ２７を３３ＫΩとした場合において、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧の変化を示している。図４に示すように、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧は、電源電圧ＶＤ の立ち上がりからわずかに遅れて立ち上る。これにより、リセット電圧はマイコンＩＣ２０のリセット条件、即ち、電源電圧ＶＤ の立ち上がりから例えば３命令サイクル以上“Ｌ”であることを満足する。
【００５９】
このように、リセット端子／ＲＥＳＥＴ側が電源端子ＶＤ 側よりも遅れて立ち上がることで、マイコンＩＣ２０のハードウェアによってリセット条件が成立すると、マイコンＩＣ２０はＲＯＭ領域の０番地からプログラムの読出しを開始して、処理を実行する。マイコンＩＣ２０は、プログラムの命令によって、所定時間だけ出力端子Ｒ４０を“Ｌ”にする。
【００６０】
これにより、フォトカプラＱ２０の発光側に電流が流れて、フォトカプラＱ２０の受光側が導通する。フォトカプラＱ２０はマイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４０が“Ｌ”である期間はオンである。フォトカプラＱ２０がオンになることによって、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れて、換気扇１２が動作を開始する。
【００６１】
また、ダイオードブリッジ１６を介して電流が流れることで、ゲート抵抗Ｒ１１の両端に電圧降下が発生し、ゲート抵抗Ｒ１１の電圧降下が所定レベル以上になると、トライアックＱ１１がＯＮする。そうすると、電流がトライアックＱ１１を流れて換気扇１２を駆動する。
【００６２】
一方、ダイオードブリッジ１６のオン期間には電解コンデンサＣ２０に充電が行われ、電荷コンデンサＣ２０の充電電荷によって、トライアックＱ１１のオン期間にも電源ラインに電源電圧ＶＤ が供給される。こうして、マイコンＩＣ２０は動作を継続し、換気扇１２の動作も続く。
【００６３】
操作スイッチＳＷ２０のオン操作から所定時間が経過すると、マイコンＩＣ２０はタイムアップを検出し、出力端子Ｒ４０を“Ｈ”にする。これにより、フォトカプラＱ２０はＯＦＦする。そうすると、ダイオードブリッジ１６に電流が流れなくなり、ゲート抵抗Ｒ１１の両端に電圧降下が発生しなくなって、トライアックＱ１１がＯＦＦする。これにより、換気扇１２に電流が流れなくなって動作が停止する。
【００６４】
また、タイムアップ時には、マイコンＩＣ２０は出力端子４１を“Ｌ”にする。そうすると、トランジスタＱ２２がオンになって電解コンデンサＣ２０の放電路が形成され、図５の特性Ａに示すように、電源電圧ＶＤ は急激に立ち下る。これにより、オペアンプＩＣ２１の正極性入力端子に供給された電圧も急激に立ち下り、オペアンプＩＣ２１の出力は“Ｌ”に変化する。
【００６５】
この場合には、図５の特性Ｂに示すように、単電源使用を前提に設定されたオペアンプＩＣ２１の出力は電源電圧ＶＤ よりも１〜３Ｖ程度低い値となる。従って、マイコンＩＣ２０をＣＭＯＳで構成した場合でも、リセット端子／ＲＥＳＥＴは、電源電圧ＶＤ の立ち下がりと略々同時にリセット電圧が“Ｌ”となったものと判定して、マイコンＩＣ２０のリセットが成立する。これにより、マイコンＩＣ２０は各出力ポートのラッチを解除する。つまり、出力端子Ｒ４１は“Ｈ”となり、電源電圧ＶＤ の立ち下り直後において操作スイッチＳＷ２０がオンになっても、電解コンデンサＣ２０の充電が可能であり、電源電圧ＶＤ の立ち上がりが可能となる。
【００６６】
図６はオペアンプＩＣ２１の出力と電源電圧ＶＤ との電圧差が１．５Ｖである場合におけるリセット条件の成立を説明するためのものである。電源電圧をＶＤ 、リセット電圧をＶＲ とすると、ＶＲ ＝ＶＤ −１．５である。
【００６７】
一般的には、マイコンがヒステリシス特性を有する場合のスレッショルド電圧はＶＤ ×０．２５で表される。
【００６８】
ＶＲ ／ＶＤ ＝（１−１．５）／ＶＤ ≦０．２５
従って、この場合には、ＶＤ ≦２Ｖがリセット条件となる。
【００６９】
図５の例では、リセット条件はＶＤ ≦２．５である。電源電圧ＶＤ の立ち下りの開始時から極めて短時間に電源電圧ＶＤ は２．５Ｖよりも低下しており、マイコンＩＣ２０は、電源電圧ＶＤ の立ち下りから極めて短時間でリセットされる。
【００７０】
なお、本実施の形態においても、マイコンＩＣ２０によるタイマ動作を操作スイッチＳＷ２０で途中停止することが可能である。即ち、マイコンＩＣ２０が動作中、操作スイッチＳＷ２０をＯＮにする。これにより、トランジスタＱ２１が導通して、入力端子Ｒ８０が“Ｌ”になり、マイコンＩＣ２０はタイマー動作を中止させる。即ち、マイコンＩＣ２０はフォトカプラＱ２０をＯＦＦにする。
【００７１】
この場合にも、マイコンＩＣ２０の出力端子Ｒ４１が“Ｌ”となって放電用のトランジスタＱ２２がオンとなるが、電解コンデンサＣ２０の端子電圧が急激に立ち下がることによって、オペアンプＩＣ２１からのリセット電圧は、電源電圧の立ち下がり開始直後においてリセット条件を満足する。結局、この場合でも、マイコンＩＣ２０の停止から極めて短時間で、操作スイッチＳＷ２０の操作による通電が可能である。
【００７２】
このように、本実施の形態においては、電源電圧の立ち上げ時には、電源電圧の立ち上がりから所定時間経過後に立ち上ることによってリセット条件を満足するリセット電圧を発生すると共に、電源電圧の立ち下がり時には電源電圧の立ち下がり開始から極めて短時間にリセット条件を満足するリセット電圧を発生することによって、マイコンの立ち上げ及び立ち下げ時において確実にリセットを行うと共に、マイコンの立ち下げ直後の短時間でリセットを行うことを可能にすることによって、マイコンの立ち下げから再スタートに必要な時間を短縮することができ、スイッチ応答性を向上させることができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態はマイコンのリセット端子／ＲＥＳＥＴがアクティブローである場合について説明したが、リセット端子がアクティブハイの場合にも同様に適用可能であることは明らかである。即ち、この場合には、オペアンプの２入力を入れ替えればよく、他の構成及び作用は図１の実施の形態と同様であり、図示を省略する。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイマースイッチの応答性能を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイコンリセット回路を有するスイッチを示す回路図。
【図２】図１中のオペアンプＩＣ２１の具体的な構成を示す回路図。
【図３】オペアンプＩＣ２１の特性を示すグラフ。
【図４】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図５】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図６】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。
【図７】従来のマイコンリセット回路を示す回路図。
【図８】電源電圧とリセット電圧との関係を示すグラフ。
【図９】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【図１０】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【図１１】従来例の問題点を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１１…交流電源、１２…換気扇、１６…ダイオードブリッジ、Ｑ１１…トライアック、Ｑ２０…フォトカプラ、Ｑ２１，Ｑ２２…トランジスタ、Ｃ２０…電解コンデンサ、Ｃ２１…コンデンサ、ＺＤ２０…定電圧ダイオード、Ｒ２０，Ｒ２６，Ｒ２７…抵抗、ＩＣ２０…マイコン、ＩＣ２１…オペアンプ、ＳＷ２０…操作スイッチ。
Claims (1)
- 負荷への交流電圧の供給をスイッチング制御するためのマイクロコンピュータを有すると共に、前記マイクロコンピュータのリセット条件を満足したリセット電圧を発生することが可能なマイコンリセット回路を有するスイッチにおいて、
直流の電源電圧を供給するための電源ラインに接続されて、前記マイクロコンピュータに前記電源電圧を供給するコンデンサと、
前記コンデンサに接続されたトランジスタを含む回路によって前記コンデンサの放電路を構成し、前記トランジスタを含む回路に対する前記マイクロコンピュータの制御によって、前記コンデンサを放電させて前記マイクロコンピュータの電源電圧を強制的に立ち下げる放電手段と、
入力端に印加される電源電圧よりも一定の電圧だけ低い電圧を出力端に発生することが可能な単電源使用のコンパレータによって構成され、前記マイクロコンピュータの電源電圧と所定の閾値電圧とを比較して、前記マイクロコンピュータのリセット端子に、前記マイクロコンピュータの電源電圧より一定の電圧だけ低い電圧を供給するリセット手段とを具備したことを特徴とするマイコンリセット回路を有するスイッチ。
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