JP2000241565A - タイマ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測時間の長い場合であっても、正確に時間
を計測することができるタイマ回路を提供する。 【解決手段】 一定電流を出力する定電流出力部１１
と、定電流出力部により充電される充電部Ｃ１と、第一
の基準電圧と該充電部の電位とを比較して充電部の電位
が第一の基準電圧より高い場合に第一のタイマ信号を外
部の制御対象回路に出力する第一の信号比較部１４と、
第一の基準電圧より高い第二の基準電圧と前記充電部の
電位とを比較して充電部の電位が第二の基準電圧より高
い場合に第二のタイマ信号を外部の制御対象回路に出力
する第二の信号比較部１４と、を有するタイマ回路にお
いて、定電流出力部の出力する電流を切り替える電流切
替部１６を定電流出力部に接続して設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイマ回路に関
し、詳しくは複数の時間を計測することが可能なタイマ
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術のタイマ回路を図６乃至図１
０を用いて説明する。図６はタイマ回路の回路図であ
る。図７はタイマ回路の計測する時間と基準電圧とコン
デンサの電位との関係を示す動作説明図である。図８は
タイマ回路のチャタリングの動作説明図である。図９は
他のタイマ回路の回路図である。図１０はタイマ回路の
計測する時間と基準電圧との関係を示す動作説明図であ
る。

【０００３】従来よりタイマ回路としては、コンデンサ
に充電される電荷量の増加により、電荷量がある一定レ
ベル以上となった場合に、タイマ信号を出力するように
なされているものがある。この種のタイマ回路は、例え
ば図６に示すように、定電流回路１と、基準電圧発生回
路２，３と、信号比較器４，５と、コンデンサＣとを有
して構成されている。

【０００４】このものにあっては、信号比較器４，５
が、コンデンサＣに充電される電位と、基準電圧発生回
路２，３で設定される基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２
とを各々比較して、コンデンサＣに充電される電位が基
準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を超える場合にタイマ信
号Ｓ１，Ｓ２を出力するようなされ、これにより２つの
時間を計測していた。

【０００５】このようなタイマ回路は、例えばＨＩＤラ
ンプ等のような高圧放電灯に用いられており、点灯直後
と点灯後数秒との２回のタイミングを与える働きをして
いる。高圧放電灯では該２回のタイミングで点灯異常を
検出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な図６に示すタイマ回路にあっては、計測時間の長いタ
イマ回路を構成しようとした場合に、コンデンサの容量
を大きくするか、又は定電流回路の電流値を小さくする
必要がある。しかしながら、コンデンサの容量を大きく
するとコストが高くなるため、電流値を小さくする方法
を採用する場合が多い。

【０００７】つまり、計測時間として、図７に示すよう
に時刻ｔ０から時刻ｔ１までを計測する計測時間Ｔ１
と、時刻ｔ０から時刻ｔ２までを計測する計測時間Ｔ２
とがある場合、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間が長い
ときには、電流値を小さくして徐々にコンデンサＣを充
電することになる。この場合、電位の上昇を表す直線Ｌ
の傾きが小さくなる。ところで、電流には多少のノイズ
等が重畳されていることが多く、電流にノイズが重畳さ
れていると、コンデンサＣの電位は、図８に示すよう
に、ミクロ的には電位が上下を繰り返しつつ全体として
電位が上昇するものとなる。この場合には、コンデンサ
Ｃの電位は基準電圧付近でも上下に変化しており、一時
的に基準電圧Ｖｒｅｆ１や基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えた
り下回ったりを数回繰り返すことがある。すると信号比
較器の出力としては図８に示すように、highとLow とを
数回繰り返すいわゆるチャタリングが生じる。

【０００８】従って、このチャタリングにより、正確に
時刻ｔ１、ｔ２を判別することが難しくなっているとい
う問題点があった。そして、このチャタリングは直線Ｌ
の傾きが小さいほど、即ち計測時間が長くなるほど生じ
易くなる。

【０００９】また、図９に示すように充電回路を抵抗Ｒ
とコンデンサＣで構成したものにあっても、例えば図１
０に示すように時刻ｔ２等においてチャタリングが生じ
ることになる。

【００１０】発明は、上記問題点を改善するために成さ
れたもので、その目的とするろは、計測時間の長い場合
であっても、正確に時間を計測することができるタイマ
回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決するために、一定電流を出力する定電流出力部と、該
定電流出力部により充電される充電部と、第一の基準電
圧と該充電部の電位とを比較して充電部の電位が第一の
基準電圧より高い場合に第一のタイマ信号を外部の制御
対象回路に出力する第一の信号比較部と、第一の基準電
圧より高い第二の基準電圧と前記充電部の電位とを比較
して充電部の電位が第二の基準電圧より高い場合に第二
のタイマ信号を外部の制御対象回路に出力する第二の信
号比較部と、を有するタイマ回路において、定電流出力
部の出力する電流を切り替える電流切替部を定電流出力
部に接続して設けたことを特徴とするものである。

【００１２】前記定電流出力部は一定高電流及び一定低
電流を出力できるとともに初動状態においては一定高電
流を出力するものであって、前記電流切替部は、前記第
一のタイマ信号を検出すると前記定電流出力部に一定低
電流を出力させることにより、第一の基準電圧に対応し
た計測時間を正確に計測できるとともに、第二の基準電
圧に対応した計測時間が長いものであっても計測可能と
なる。

【００１３】更に、前記第一の基準電圧と前記第二の基
準電圧との間の値である第三の基準電圧と前記充電部の
電位とを比較して充電部の電位が第三の基準電圧より高
い場合に定電流出力部に高電流を出力させる電流再切替
部を定電流出力部に接続して設けることにより、第二の
基準電圧に対応した計測時間についても正確に計測でき
るのでより好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明にかかるタイマ回路の第一
実施の形態を図１〜図３に基づいて、第二実施の形態を
図４，図５に基づいて説明する。

【００１５】〔第一実施の形態〕図１は本発明のタイマ
回路の構成図である。図２は本発明のタイマ回路の動作
説明図である。図３は本発明のタイマ回路の動作説明図
でありチャタリングが発生していない様子を示してい
る。

【００１６】図１においてタイマ回路は、定電流出力部
に相当する定電流回路１１、基準電圧発生回路１２，１
３、第一の信号比較部に相当するコンパレータ１４、第
二の信号比較部に相当するコンパレータ１５、電流切替
部に相当する電流切替回路１６、充電部に相当するコン
デンサＣ１を備えて構成されている。

【００１７】定電流回路１１は、トランジスタＴ１，Ｔ
２，Ｔ３と抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ４とよりなるカレントミ
ラー回路で構成されており、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値ｒ
１，ｒ２を調整することにより一定の電流値を有する出
力電流Ｉ１を決定するものである。具体的には、抵抗Ｒ
１，Ｒ２の一端部が電源１７に接続されており、抵抗Ｒ
１の他端部はトランジスタＴ１のエミッタに、抵抗Ｒ２
の他端部はトランジスタＴ２のエミッタに各々接続され
ている。トランジスタＴ１のベースとトランジスタＴ２
のベースが接続されており、該接続点とトランジスタＴ
３のエミッタが接続されている。そしてトランジスタＴ
３のベースがトランジスタＴ１のコレクタ及び抵抗Ｒ４
の一端部と接続され、トランジスタＴ３のコレクタは抵
抗Ｒ４の他端部に接続されるとともに接地されている。
トランジスタＴ２のコレクタはコンデンサＣ１の一端部
及びコンパレータ１４，１５の反転入力端子に接続され
ている。定電流回路１１は抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１と抵抗
Ｒ２の抵抗値ｒ２とが等しい場合には電流Ｉ１と電流Ｉ
２との電流値が等しくなるが、抵抗値ｒ２が抵抗値ｒ１
より小さくなると電流Ｉ１の電流値が電流Ｉ２の電流値
より大きくなる。

【００１８】基準電圧発生回路１２は、第一の基準電圧
に相当する基準電圧Ｖｒｅｆ１を発生させてコンパレー
タ１４の非反転入力端子に入力するものであり、基準電
圧発生回路１３は、第二の基準電圧に相当する基準電圧
Ｖｒｅｆ２を発生させてコンパレータ１５の非反転入力
端子に入力するものである。

【００１９】コンデンサＣ１は定電流回路１１により充
電される電位をコンパレータ１４，１５の反転入力端子
に入力するものである。

【００２０】コンパレータ１４は基準電圧Ｖｒｅｆ１と
コンデンサＣ１の電位を比較して、コンデンサＣ１の電
位が基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さい場合にはLow を出力
し、コンデンサＣ１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ１より大
きい場合にはHighを出力するものである。Highの信号は
点灯主回路１８等外部の回路に第一のタイマ信号Ｓ３と
して出力される。また、コンパレータ１４の出力は電流
切替回路１６にも入力される。

【００２１】コンパレータ１５は基準電圧Ｖｒｅｆ２と
コンデンサＣ１の電位を比較して、コンデンサＣ１の電
位が基準電圧Ｖｒｅｆ２より小さい場合にはLow を出力
し、コンデンサＣ１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ２より大
きい場合にはHighを出力するものである。Highの信号は
点灯主回路１８等外部の回路に第二のタイマ信号Ｓ４と
して出力される。基準電圧Ｖｒｅｆ２は基準電圧Ｖｒｅ
ｆ１よりも高いものとしている。

【００２２】電流切替回路１６は、反転器ＩＮＶ１と、
スイッチＳＷ１と、抵抗Ｒ３とにより構成されている。
抵抗Ｒ３とスイッチＳＷ１の直列回路は抵抗Ｒ２に並列
に接続されている。スイッチＳＷ１は常閉接点であり、
定電流回路１１の動作開始時には閉じられている。そし
て、スイッチＳＷ１は反転器ＩＮＶ１からLow 信号が入
力されると接点を開き、反転器ＩＮＶ１からHigh信号が
入力されると接点を閉じる。

【００２３】次に以上のようにして構成されたタイマ回
路の動作を説明する。まず、タイマ回路の動作開始時に
おいては、スイッチＳＷ１の接点が閉じられているの
で、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との合成抵抗値である（ｒ２＊
ｒ３）／（ｒ２＋ｒ３）と抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１との比
によって電流Ｉ１の電流値が決定される。コンデンサＣ
１は電流Ｉ１により充電されて電位が基準電圧Ｖｒｅｆ
１を超えるとコンパレータ１４は第一のタイマ信号Ｓ３
であるHigh信号を点灯主回路１８に出力するとともに反
転器ＩＮＶ１にも出力する。反転器ＩＮＶ１は該信号を
反転してLow 信号をスイッチＳＷ１に出力する。

【００２４】するとスイッチＳＷ１はLow 信号を受け取
って接点を開き、抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ３から独立の抵抗と
なる。従って、定電流回路１１は抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１
と抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２との比によって電流Ｉ１の電流
値を決定する。

【００２５】ここで、抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２と、抵抗Ｒ
２と抵抗Ｒ３との合成抵抗値（ｒ２＊ｒ３）／（ｒ２＋
ｒ３）とを比較すると、合成抵抗値（ｒ２＊ｒ３）／
（ｒ２＋ｒ３）の方が抵抗値が小さい。従って、定電流
回路１１の出力する電流Ｉ１の電流値はスイッチＳＷ１
が閉じられているタイマ回路動作開始時の方が、コンデ
ンサＣ１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ１を超えてスイッチ
ＳＷ１が開いた時よりも大きい（以下、スイッチＳＷ１
が閉じられているときの電流Ｉ１を高電流、スイッチＳ
Ｗ１が開かれているときの電流Ｉ１を低電流とする）。

【００２６】即ち、図２に示すように、コンデンサＣ１
の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ１を超える時刻ｔ１までは高
電流ＩによりコンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ
１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ１を超える時刻ｔ１以降は
低電流Ｉ１によりコンデンサＣ１が充電される。従っ
て、時刻ｔ１までは比較的急速にコンデンサＣ１が充電
され、時刻ｔ１以降は緩やかに充電されることになる。
そして、図３に示すように、コンデンサＣ１が比較的急
速に充電されると、充電による電位の上昇が大きいの
で、電流Ｉ１にノイズが重畳されていてもノイズの影響
を受け難い。従って、コンデンサＣ１の電位が基準電圧
Ｖｒｅｆ１の付近で電位の上下はあるもののチャタリン
グは発生しにくくなる。

【００２７】以上のように本実施の形態のタイマ回路に
あっては、最初の計測時間Ｔ１の計測中は比較的急速に
充電することにより時刻ｔ１におけるチャタリングを発
生しにくくして正確にタイマ信号を発生させることがで
きるとともに、時刻ｔ１後は電流切替回路１６により電
流Ｉ１を低電流値として緩やかにコンデンサＣ１に充電
を行うので、計測時間Ｔ２が長いものであっても計測す
ることができる。

【００２８】〔第二実施の形態〕図４は本発明のタイマ
回路の構成図である。図５は本発明のタイマ回路の動作
説明図である。なお、図５においては前述の第一実施の
形態で説明したところのタイマ回路と同等の箇所には同
じ符号を付してあるので、同等の箇所の詳細な説明は省
略する。

【００２９】図４に示す本実施の形態のタイマ回路が、
前述の第一実施の形態で説明したところのタイマ回路と
異なり特徴となるのは次の構成である。

【００３０】即ち、電流再切替部に相当する電流再切替
回路２２として、電流値切替用コンパレータ１９とＯＲ
ゲート２０と基準電圧発生回路２１とを設けた構成であ
る。詳しくは、基準電圧発生回路２１は基準電圧Ｖｒｅ
ｆ３を発生させてコンパレータ１９の非反転入力端子に
入力し、コンパレータ１９の反転入力端子にはコンデン
サＣ１の電位が入力されるようになされている。基準電
圧Ｖｒｅｆ３は基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ
２との間の電圧である。

【００３１】コンパレータ１９は基準電圧Ｖｒｅｆ３と
コンデンサＣ１の電位を比較して、コンデンサＣ１の電
位が基準電圧Ｖｒｅｆ３より小さい場合にはLow を出力
し、コンデンサＣ１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ３より大
きい場合にはHighを出力するものである。

【００３２】ＯＲゲート２０はコンパレータ１９と反転
器ＩＮＶ１のいずれかからHighの信号を入力されると、
スイッチＳＷ１にHighの信号を入力し、コンパレータ１
９と反転器ＩＮＶ１のいずれからもLow の信号を入力さ
れたときには、スイッチＳＷ１にLow の信号を入力する
ものである。

【００３３】次に以上の構成のタイマ回路の動作を説明
する。まず、タイマ回路の動作開始時においては、スイ
ッチＳＷ１の接点が閉じられているので、抵抗Ｒ２と抵
抗Ｒ３との合成抵抗値である（ｒ２＊ｒ３）／（ｒ２＋
ｒ３）と抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１との比によって、定電流
回路１１は高電流Ｉ１を出力する。コンデンサＣ１は高
電流Ｉ１により充電されて電位が基準電圧Ｖｒｅｆ１を
超えるとコンパレータ１４は第一のタイマ信号Ｓ３であ
るHigh信号を点灯主回路１８に出力するとともに反転器
ＩＮＶ１にも出力する。反転器ＩＮＶ１は該信号を反転
してLow 信号をＯＲゲート２０に出力する。このときコ
ンデンサＣ１の電位は未だ基準電圧Ｖｒｅｆ３を超えて
いないのでコンパレータ１９からはLow が出力されてい
る。従って、ＯＲゲート２０にはLow とLow とが入力さ
れるので、ＯＲゲート２０はスイッチＳＷ１にLow を入
力する。

【００３４】するとスイッチＳＷ１はLow 信号を受け取
って接点を開き、抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ３から独立の抵抗と
なる。従って、定電流回路１１は抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１
と抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２との比によって低電流Ｉ１を出
力する。そしてコンデンサＣ１の充電は緩やかに行われ
ることとなる（図５中の時刻ｔ１〜ｔ３の期間）。

【００３５】更に時間が経過してコンデンサＣ１の充電
が進むと、コンデンサＣ１の電位は基準電位Ｖｒｅｆ３
を超えるようになる（図５中時刻ｔ３）。すると、コン
パレータ１９はHighを出力し、ＯＲゲート２０はコンパ
レータ１９のHighと反転器ＩＮＶ１のLow とによりHigh
を出力するようになる。そして、スイッチＳＷ１はHigh
信号を受け取って接点を再度閉じるので、定電流回路１
１は再び高電流Ｉ１によりコンデンサＣ１を充電する
（図５中時刻ｔ３〜ｔ２の期間）。なお、基準電圧Ｖｒ
ｅｆ３は（Ｖｒｅｆ１／ｔ１）＝（Ｖｒｅｆ２−Ｖｒｅ
ｆ３）／（ｔ２−ｔ３）＞（Ｖｒｅｆ３−Ｖｒｅｆ１）
／（ｔ３−ｔ１）の関係を満たすものであればよく、定
電流回路１１の出力電流値に応じて適宜設定すればよ
い。

【００３６】そして、更に時間が経過してコンデンサＣ
１の充電が進むと、コンデンサＣ１の電位は基準電位Ｖ
ｒｅｆ２を超えるようになる（図５中時刻ｔ２）。する
と、コンパレータ１５は第二のタイマ信号Ｓ４であるHi
gh信号を点灯主回路１８に出力する。

【００３７】以上の構成により、コンデンサＣ１の電位
が基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を超える際には、定
電流回路１１は高電流Ｉ１を出力しており、コンデンサ
Ｃ１が急速に充電されているためチャタリングが発生し
にくく、またコンデンサＣ１の電位が基準電圧Ｖｒｅｆ
１から基準電圧Ｖｒｅｆ３に至るまでの間は低電流Ｉ１
によりコンデンサＣ１が充電されるため長時間の計測が
可能となる。

【００３８】また、コンデンサを複数使用するものでは
ないので、コンデンサの個体バラツキによる誤差が生ぜ
ず、また回路構成も簡易なものとなる。

【００３９】なお、本実施の形態においおては、計測時
間Ｔ１と計測時間Ｔ２との２つの計測時間を計測するも
のとして説明しているが、これに限られるものではなく
３つ以上の計測時間であってもよい。この場合にあって
は、各規準電圧近傍にコンデンサＣ１の電位が上昇して
くると定電流回路１１が高電流Ｉ１を出力し、コンデン
サＣ１の電位が基準電圧を超えるときには再度低電流を
出力するように、電流切替回路と電流再切替回路とを複
数設けるようにすればよい。

【００４０】なお、本実施の形態では、電流切替部とし
て抵抗Ｒ３及びスイッチをカレントミラー回路の抵抗Ｒ
２に並列に設けているが、この構成に限られるものでは
なく、定電流出力部の外部で電流値を切り替えるように
してもよい。例えば、定電流出力部とコンデンサの間に
電流を可変とする回路を介在させる構成であってもよ
い。

【００４１】また、本実施の形態では、基準電圧発生回
路をコンパレータの非反転入力端子に接続しコンデンサ
を反転入力端子に接続しているが、もちろんこれに限ら
れるものではない。基準電圧発生回路をコンパレータの
反転入力端子に接続しコンデンサを非反転入力端子に接
続する場合には、HighとLow との出力が実施の形態の説
明に対して反転するため、電流切替部や電流再切替部の
構成も信号が反転したものに対応させればよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明のタイマ回路は上述のように構成
してあるから、請求項１記載の発明にあっては、定電流
出力部の出力する電流を切り替える電流切替部を定電流
出力部に接続して設けたので、充電部の電位が基準電圧
近傍では高電流により充電し、充電部の電位がその他の
場合には低電流により充電することにより、計測時間の
長い場合であっても、正確に時間を計測することができ
るという効果を奏する。

【００４３】請求項２記載の発明にあっては、前記定電
流出力部は一定高電流及び一定低電流を出力できるとと
もに初動状態おいては一定高電流を出力するものであっ
て、前記電流切替部は、前記第一のタイマ信号を検出す
ると前記定電流出力部に一定低電流を出力させるので、
第一の基準電圧に対応した計測時間を正確に計測できる
とともに、第二の基準電圧に対応した計測時間が長いも
のであっても計測可能となるという効果を奏する。

【００４４】請求項２記載の発明にあっては、前記第一
の基準電圧と前記第二の基準電圧との間の値である第三
の基準電圧と前記充電部の電位とを比較して充電部の電
位が第三の基準電圧より高い場合に定電流出力部に高電
流を出力させる電流再切替部を定電流出力部に接続して
設けているので、第二の基準電圧に対応した計測時間に
ついても正確に計測できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施の形態のタイマ回路の一例の
構成図である。

【図２】本発明の第一実施の形態のタイマ回路の動作説
明図である。

【図３】本発明の第一実施の形態のタイマ回路の動作説
明図でありチャタリングが発生していない様子を示して
いるものである。

【図４】本発明の第二実施の形態のタイマ回路の一例の
構成図である。

【図５】本発明のタイマ回路の動作説明図である。

【図６】従来の技術のタイマ回路の回路図である。

【図７】従来の技術のタイマ回路の計測する時間と基準
電圧とコンデンサの電位との関係を示す動作説明図であ
る。

【図８】従来の技術のタイマ回路のチャタリングの動作
説明図である。

【図９】従来の技術の他のタイマ回路の回路図である。

【図１０】従来の技術のタイマ回路の計測する時間と基
準電圧との関係を示す動作説明図である。

【符号の説明】

１１ 定電流出力部 １４ 第一の信号比較部 １５ 第二の信号比較部 １６ 電流切替部 ２２ 電流再切替部 Ｃ１ 充電部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定電流を出力する定電流出力部と、該
   定電流出力部により充電される充電部と、第一の基準電
   圧と該充電部の電位とを比較して充電部の電位が第一の
   基準電圧より高い場合に第一のタイマ信号を外部の制御
   対象回路に出力する第一の信号比較部と、第一の基準電
   圧より高い第二の基準電圧と前記充電部の電位とを比較
   して充電部の電位が第二の基準電圧より高い場合に第二
   のタイマ信号を外部の制御対象回路に出力する第二の信
   号比較部と、を有するタイマ回路において、 定電流出力部の出力する電流を切り替える電流切替部を
   定電流出力部に接続して設けたことを特徴とするタイマ
   回路。
2. 【請求項２】 前記定電流出力部は一定高電流及び一定
   低電流を出力できるとともに初動状態においては一定高
   電流を出力するものであって、前記電流切替部は、前記
   第一のタイマ信号を検出すると前記定電流出力部に一定
   低電流を出力させるものであることを特徴とする請求項
   １記載のタイマ回路。
3. 【請求項３】 前記第一の基準電圧と前記第二の基準電
   圧との間の値である第三の基準電圧と前記充電部の電位
   とを比較して充電部の電位が第三の基準電圧より高い場
   合に定電流出力部に高電流を出力させる電流再切替部を
   定電流出力部に接続して設けたことを特徴とする請求項
   ２記載のタイマ回路。