JP6370474B2 - 電圧供給制御回路および操作装置 - Google Patents
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Description
図6に示すように、発電操作部101による発電電圧は、操作が開始とともに上昇し、一定時間経過後に、RFモジュール103による電力消費により下降する。
具体的には、RFモジュール103にはMCU(Micro Control Unit)が搭載されているが、一般的には、MCUは電圧供給時の電圧の立ち上がり時間に規定があり、これを守られないと正常動作しない可能性がある。そのため、MCUには、一定時間以内に所定電圧が供給されるようにする必要がある。しかしながら、従来では、例えば図6に示すように、所定電圧V11に達するまでに、規定時間以上を要してしまい、MCUに要求され仕様を満たさない場合がある。
また、この構成によれば、前記発電部から前記回路部への電圧供給を停止する第2の電圧として、前記発電部から前記回路部への電圧供給を開始する第1の電圧より低い電圧を用いる。そのため、回路部の特性に応じて、当該回路部への電圧供給のオン/オフを柔軟に制御できる。
この構成によれば、第1のスイッチをオンにする動作と、第1のスイッチをオフにする動作とを個別の回路で実現するため、安価な回路を用いて信頼性が高い動作を行うことができる。
この構成によれば、第1のスイッチとしてトランジスタを用いることで、簡単な構成で機能を実現できる。
この構成によれば、比較的な簡単な構成で、回路部への発電電圧の供給制御を行うことができる。
この構成によれば、前記発電部から前記回路部への発電電圧の供給を停止した後に、前記回路部内のキャパシタに蓄積された電荷を第1の抵抗を介してディスチャージでき、回路部を短時間でオフにできる。これにより、回路部が、規定外の電源電圧で動作する期間を短くできる。
この構成によれば、入力操作のバラツキにより、発電部からの発電電圧が一定でない場合でも、電圧供給制御回路により、規定範囲内の発電電圧が回路部に供給されるようにできる。これにより、回路部の動作の信頼性を高めることができる。
図1は、本発明の実施形態に係わる操作装置1の全体構成図である。図2は図1に示す出力端子15の出力電圧V´の波形を説明するための図である。
図1に示すように、操作装置1は、例えば、発電部3、送信部5、受信部7および電圧供給制御回路11を有する。
発電部3は、例えば、操作部が操作されて移動すると、当該移動に応じて磁路形成部材内で磁束が変化し、当該磁束の変化によって発電コイルから誘導起電力を得ることで、出力電圧V3を入力端子13に生じさせる。
なお、発電部3は、発電電圧V3を単一方向電圧にするように制御する整流回路及び過電圧保護の機能を備えている。
送信部5は、供給電圧制御回路11から出力電圧V3´の供給を受けると、例えば発電部3が押圧操作されたことを示す操作信号を無線方式で受信部7に出力する。
受信部7は、送信部5から受信した操作信号を基に、予め決められた処理を行う。
電圧供給制御回路11は、入力操作に応じた発電部3からの発電電圧V3を、送信部5の動作範囲内の出力電圧V3´にして送信部5に供給する。
発電部3の発電電圧V3を送信部5に供給する経路には第1のトランジスタTr1が設けられている。
また、第1のトランジスタTr1のゲートと、グランドとの間には第2のトランジスタTr2が設けられている。
第1の回路35は、入力端子13に生じる発電電圧V3を電源電圧Vccとして用いて動作する。
発電電圧V3が第1の電圧Vth1に達するまでは、第1の出力端子35aはハイインピーダンス(Hi-z)であり、第2の抵抗R2のプルアップにより、第1の出力端子35aは発電電圧V3と等しくなる。
第1の回路35は、発電電圧V3が第1の電圧Vth1を超えた場合に、第1のトランジスタTr1のドレイン−ソース間をオンにする電圧を第1の出力端子35aに発生する。
第1のトランジスタTr1のゲートには、第1の出力端子35aの電圧が印加される。
第2の回路37は、出力電圧V3´が第2の電圧Vth2を超えている場合は、第2の出力端子37aはハイインピーダンス(Hi-z)になり、第1の抵抗R1のプルアップによって、第2の出力端子37aは出力電圧V3´と等しくなる(等位に)なる。これにより、第2のトランジスタTr2のドレイン−ソース間はオンになり、第1のトランジスタTr1のドレイン−ソース間のオン状態を保持する。
第1の回路35は、発電電圧V3が第1の電圧Vth1を超えた場合に、第1の出力端子35aをローレベル電圧(例えば、グランド電位)とし、第1のトランジスタTr1のゲートにローレベル電圧を供給する。これにより、第1のトランジスタTr1のドレイン−ソース間はオンになる。
このように第2の回路37は、第2のトランジスタTr2の駆動と、送信部5内のキャパシタに蓄積された電荷のディスチャージ機能とを兼用している。
図3Aは図1に示す入力端子13に生じる発電電圧V3の波形図、図3Bは図1に示す第1のトランジスタTr1のゲートの波形図である。図4Aは図1に示す第2のトランジスタTr2のゲートの波形図、図4Bは図1に示す出力端子15の出力電圧V3´の波形図である。
電圧供給制御回路11は、例えば、図3Aに示すように発電部3が押圧操作されて入力端子13の発電電圧V3が上昇している間において発電部3の発電電圧V3が第1の電圧Vth1以下の場合に、第1の出力端子35aはハイインピーダンス(Hi-z)であり、第2の抵抗R2のプルアップにより、第1の出力端子35aは発電電圧V3と等しくなる。これにより、図3Bに示すように、第1のトランジスタTr1のゲートも発電電圧V3と等しくなる。
これより、図4Bに示すように、出力端子15はローレベル電圧になっている。
第1の回路35は、図3Aに示すように、発電電圧V3が上昇して第1の電圧Vth1を超えた場合に(時刻t1)、図3Bに示すように、第1の出力端子35aをローレベル電圧(例えば、グランド電位)とし、第1のトランジスタTr1のゲートにローレベル電圧を供給する。これにより、第1のトランジスタTr1のドレイン−ソース間はオンになる。これにより、図4Bに示すように、出力端子15の出力電圧V3´は、略発電電圧V3となる。
第2の回路37は、出力電圧V3´が第2の電圧Vth2を超えている場合は、第2の出力端子37aはハイインピーダンス(Hi-z)になり、第1の抵抗R1プルアップによって、図4Aに示すように第2の出力端子37aは出力電圧V3´と等しくなる。これにより、第2のトランジスタTr2のドレイン−ソース間はオンになり、第1のトランジスタTr1のドレイン−ソース間のオン状態を保持する。
送信部5により電力消費が行われて、図3Aに示す時刻t2に示すように、出力端子15に生じる出力電圧V3´が第2の電圧Vth2以下になると、第2の回路37は、図3Cに示すように、第2の出力端子37aをローレベル電圧(グランド電位)にする。これにより、第2のトランジスタTr2のゲートがローレベル電圧なり、ドレイン−ソース間がオフになる。
すなわち、第2の出力端子37aはローレベル電圧であるため、送信部5内のキャパシタの蓄積電荷が第1の抵抗R1を介して第2の出力端子37a側に流れ、出力電圧V3´が低下する。これにより、出力電圧V3´が0V付近まで瞬時に低下する。そして、出力電圧V3´が、第2の回路37の動作下限電圧Vth3以下になると、第2の出力端子37aがハイインピーダンス(Hi-z)になり、抵抗R2に電流は流れなくなる。
そのため、出力電圧V3´によって送信部5が動作し、送信部5による電力消費により、出力電圧V3´が低下した場合に、発電部3から送信部5への電圧供給を停止して送信部5の電源電圧を短時間で下げることができる。これにより、送信部5に動作下限電圧以下の電圧が供給されて異常動作をすることを回避できる。そのため、送信部5の動作の信頼性を高めることができる。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
例えば、上述した実施形態では、本発明の回路部として送信部5を例示したが、電源電圧の範囲に規定がある他の回路部を用いてもよい。
例えば、第1のトランジスタTr1としてNチャネルMOSFETを用い、第2のトランジスタTr2としてPチャネルMOSFETを用いてもよい。この場合には、第1の回路35は、発電電圧V3が第1の電圧Vth1を超えた場合に第1の出力端子35aをハイレベル電圧とする。また、出力端子15に生じる出力電圧V3´が第2の電圧Vth2以下になると、第2の回路37は、第2の出力端子37aをハイレベル電圧とする。
3…発電部
5…送信部
7…受信部
11…供給電圧制御回路
13…入力端子
15…出力端子
35…第1の回路
35a…第1の出力端子
37…第2の回路
37a…第2の出力端子
Tr1…第1のトランジスタ
Tr2…第2のトランジスタ
Claims (5)
- 発電部と前記発電部の発電電圧を基に動作する回路部との間に介在する電圧供給制御回路であって、
前記発電部の前記発電電圧を前記回路部に供給する経路に設けられた第1のスイッチと、
前記発電電圧が第1の電圧を超えた場合に、前記第1のスイッチに当該第1のスイッチをオンにする電圧を供給することにより、前記発電電圧を前記回路部に供給する第1の回路と、
前記回路部に供給される前記発電電圧が前記第1の電圧より低い第2の電圧以下になった場合に、前記第1のスイッチをオフにする電圧を供給することにより、前記発電電圧の前記回路部への供給を停止する第2の回路と、
前記第1のスイッチから前記回路部への前記発電電圧の供給経路に接続され、前記第1のスイッチがオフになったときに、前記回路部に蓄積された電荷をディスチャージする第1の抵抗と
を有する電圧供給制御回路。 - 発電部と前記発電部の発電電圧を基に動作する回路部との間に介在する電圧供給制御回路であって、
前記発電部の前記発電電圧を前記回路部に供給する経路に設けられた第1のスイッチと、
前記発電電圧が第1の電圧を超えた場合に、前記第1のスイッチに当該第1のスイッチをオンにする電圧を供給することにより、前記発電電圧を前記回路部に供給する第1の回路と、
前記回路部に供給される前記発電電圧が前記第1の電圧より低い第2の電圧以下になった場合に、前記第1のスイッチをオフにする電圧を供給することにより、前記発電電圧の前記回路部への供給を停止する第2の回路と
を有し、
前記第1のスイッチは第1のトランジスタであり、
前記第1の回路は、
前記発電電圧を電源電圧として動作し、前記第1のトランジスタのゲートに印加される電圧を制御し、
前記第1のトランジスタのゲートと所定の基準電位との間の経路に設けられた第2のトランジスタを有し、
前記第2の回路は、前記回路部に供給される発電電圧を電源電圧として動作し、前記第2のトランジスタのゲートに印加される電圧を制御する
電圧供給制御回路。 - 前記第1のトランジスタから前記回路部への前記発電電圧の供給経路と、前記第2のトランジスタのゲートとの間に位置する第1の抵抗
を有する請求項2に記載の電圧供給制御回路。 - 前記第1のトランジスタは、PチャネルMOSFETであり、
前記第2のトランジスタは、NチャネルMOSFETであり、
前記第1の回路は、前記発電電圧が前記第1の電圧を超えた場合に前記第1のトランジスタのゲートにローレベル電圧を供給する第1の出力端子を有し、
前記第2の回路は、前記発電電圧が前記第2の電圧以下になった場合に、前記第2のトランジスタの前記ゲートにローレベル電圧を供給する第2の出力端子を有し、
前記第1のトランジスタのソースと前記第1の回路の前記第1の出力端子との間に、キャパシタ及び第2の抵抗が並列に設けられている
請求項3に記載の電圧供給制御回路。 - 前記発電部と、
請求項1〜4のいずれかに記載の電圧供給制御回路と、
前記回路部と
を有し、
前記発電部は、操作者の入力操作に伴う動きにより発電を行い、
前記回路部は、前記電圧供給制御回路からの供給された発電電圧を電源電圧として用いて動作し、前記発電電圧が供給されたことを条件に操作信号を無線送信する送信部であり、前記電源電圧の範囲が規定されている
操作装置。
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