JP2000284073A - 教材用のハイブリッドクロック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾電池および太陽電池をそれぞれの特長を活
かしながら動作用電源として最適な状態で使用すること
ができ、ひいては電気の基本および太陽電池によるエネ
ルギ変換を効果的に学習させることができ、実用上も乾
電池の電力を節約できるなどすぐれた効果が得られる教
材用のハイブリッドクロック装置を提供する。 【解決手段】 光が太陽電池６に当たると、太陽電池６
から電力が発生し、その電圧がスーパーコンデンサ６２
に蓄えられる。このスーパーコンデンサ６２の電圧で時
計ユニット５０が動作する。太陽電池６に光が当たらな
くなると、時計ユニット５０は乾電池ユニット３１の電
圧によって動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、教育現場等で使
用される教材用のハイブリッドクロック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】教育現場等で使用される学習教材とし
て、乾電池の電圧により動作するクロック装置がある。

【０００３】この教材は、組立キットになっており、組
立作業の体験を通して、時計およびその周辺回路の仕組
を生徒自身が楽しみながら知識として吸収することがで
きる。組立後は、実際に時計として使用することが可能
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】科学の発達等に伴い、
学習の興味が多用化する傾向にあり、上記のような単純
な時計機能だけでは教材として十分でなく、機能の拡充
が強く望まれている。

【０００５】請求項１に係る発明の目的は、乾電池およ
び太陽電池をそれぞれの特長を活かしながら動作用電源
として最適な状態で使用することができ、ひいては電気
の基本および太陽電池によるエネルギ変換を効果的に学
習させることができ、実用上も乾電池の電力を節約でき
るなどすぐれた効果が得られる教材用のハイブリッドク
ロック装置を提供することにある。

【０００６】請求項２に係る発明の目的は、請求項１に
係る発明の目的に加え、暗いところでも容易に文字盤や
指針を見ることができる教材用のハイブリッドクロック
装置を提供することにある。

【０００７】請求項３に係る発明の目的は、請求項１に
係る発明の目的に加え、電波を効率良く受信して動作す
るラジオ部を持ち、実用性のさらなる向上はもちろん、
学習興味の多用化にも十分に適合し得る教材用のハイブ
リッドクロック装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の教
材用のハイブリッドクロック装置は、乾電池と、太陽電
池と、この太陽電池の電力を蓄える蓄電器と、上記乾電
池および上記畜電器に接続され、乾電池の電圧または畜
電器の電圧により動作する時計ユニットと、上記太陽電
池の電圧と基準電圧とを比較し、太陽電池の電圧が基準
電圧以上の場合に上記乾電池と上記時計ユニットとの間
の通電路を開き、太陽電池の電圧が基準電圧未満の場合
に上記乾電池と上記時計ユニットとの間の通電路を閉じ
るコンパレータ部と、を備える。

【０００９】請求項２に係る発明の教材用のハイブリッ
ドクロック装置は、請求項１に係る発明において、さら
に、時計ユニットの文字盤を照明するためのランプと、
装置本体から導出されたマウス形操作器と、このマウス
形操作器の操作時に上記ランプを点灯させるランプ駆動
部と、を備える。

【００１０】請求項３に係る発明の教材用のハイブリッ
ドクロック装置は、請求項１に係る発明において、さら
に、装置本体から導出されたマウス形操作器と、このマ
ウス形操作器に設けられたインピーダンス変換回路型の
受信アンテナと、この受信アンテナにより電波を受信す
るラジオと、を備える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１において、１は装置本体で、たとえば
透明のプラスチックにより形成されており、内部の構造
を外から見ることができる。この本体１の前面部に、時
計の文字盤２および指針３が設けられる。

【００１３】文字盤２は、本体１内から発せられる光を
透過する素材で形成されており、その透過照明がなされ
ることにより、盤面上の文字を暗いところでもはっきり
と見ることが可能となっている。この透過照明用とし
て、後述のランプ４１が組み込まれている。

【００１４】また、文字盤２は、隅位置にインジケータ
４を備える。インジケータ４は、図２に示すように、太
陽と乾電池を表わす図柄の中に発光ダイオード４ａを配
置したもので、後述する太陽電池６の作動状態を発光ダ
イオード４ａのたとえば点滅によって報知する。

【００１５】本体１の上面部にアラーム釦５および太陽
電池（ソーラーセルとも称す）６が設けられる。アラー
ム釦５は、当該装置を目覚まし時計として使う場合に使
用される。太陽電池６は、太陽光や部屋の照明光を受け
ることにより電力を発生する。

【００１６】本体１の下部にラジオ部１０が設けられ
る。ラジオ部１０は、ＡＭ／ＦＭラジオであり、ＡＭ／
ＦＭ切換スイッチの機能と電源スイッチの機能を併せ持
つ操作つまみ１１、チューニングつまみ１２、ボリュー
ムつまみ１３を有する。

【００１７】さらに、本体１からコード２１を介してマ
ウス形操作器（以下、マウスアンテナ部と称する）２０
が導出され、そのマウスアンテナ部２０の上面部にマウ
ス釦２２が設けられる。

【００１８】電気回路を図３に示す。

【００１９】マウスアンテナ部２０は、トランジスタ２
３を主体とするエミッタホロワにより構成されたインピ
ーダンス変換回路型の受信アンテナを備えており、ＦＭ
電波を効率良く受け、それをラジオ部１０に安定した状
態で送り込む働きをする。また、マウスアンテナ部２０
にはマウス釦２２の操作に連動するスイッチ２２ａがあ
り、そのスイッチ２２ａと電源部３０のトランジスタ３
２との間に高調波チョークコイル（ＲＦＣ）２４を介し
て通電路が形成される。高調波チョークコイル２４は、
せっかく捕らえたＦＭ電波が電源部３０側に逃げるのを
防ぐ働きをする。

【００２０】電源部３０は、複数の乾電池を直列接続し
てなる乾電池ユニット３１を備え、ラジオ部１０、ラン
プ駆動部（以下、ＥＬ部と略称する）４０、時計ユニッ
ト５０、コンパレータ部７０に対し動作用電圧を出力す
る。また、電源部３０は、ＥＬ部４０に対する動作用電
圧の通電路にトランジスタ３２を備える。このトランジ
スタ３２は、上記マウス釦２２が押圧操作されてスイッ
チ２２ａがオンすると、それに連動してオンする。

【００２１】ＥＬ部４０は、乾電池ユニット３１から上
記トランジスタ３２のオンにより供給される電圧（直流
電圧）を所定周波数の高周波電圧に変換するインバー
タ、およびそのインバータの出力により発光するランプ
（ミニ蛍光灯）４１を備える。ランプ４１は、文字盤２
を透過照明する。

【００２２】時計ユニット５０は、上記指針３を備える
とともに、アラーム釦５の操作に連動するスイッチ５ａ
を付属して備え、乾電池ユニット３１からコンパレータ
部７０のトランジスタ７１を介して電源端子に入力され
る電圧により動作する。また、時計ユニット５０の電源
端子には、乾電池ユニット３１からの通電路のほかに、
畜電器たとえばスーパーコンデンサ（大容量コンデン
サ）６２が接続される。

【００２３】スーパーコンデンサ６２には、上記太陽電
池６の電圧がダイオード６１を介して印加されるととも
に、乾電池ユニット３１からコンパレータ部７０のトラ
ンジスタ７１を介して供給される電圧が印加される。

【００２４】コンパレータ部７０は、乾電池ユニット３
１と時計ユニット５０（およびスーパーコンデンサ６
２）との間の通電路を開閉するためのトランジスタ７
１、太陽電池６の電圧と基準電圧（乾電池ユニット３１
の電圧に基づく）とを比較する比較器７２を備え、比較
器７２の出力電圧を抵抗７３，コンデンサ７４，抵抗７
５，コンデンサ７６により積分してナンド回路７７，７
８に印加する。さらに、コンパレータ部７０は、ナンド
回路７７の出力を上記トランジスタ７１のベースに供給
するとともに、ナンド回路７８の出力を発振回路８０に
供給する。発振回路８０は、ナンド回路８１，８２を有
し、ナンド回路７８の出力が高レベルのときに発振動作
する。この発振出力が上記インジケータ４の発光ダイオ
ード４ａに供給される。

【００２５】つぎに、上記の構成の作用を説明する。

【００２６】昼間の太陽光または部屋の照明光が太陽電
池６に当たると、太陽電池６から電力が発生し、その電
圧によりスーパーコンデンサ６２が充電される。そし
て、スーパーコンデンサ６２の電圧により、時計ユニッ
ト５０が動作する。

【００２７】コンパレータ部７０では、太陽電池６の電
圧が基準電圧以上となるため、比較器７２の出力電圧が
低レベルとなる。これに伴い、ナンド回路７７の出力電
圧が高レベル（論理“１”）となり、トランジスタ７１
がオフする。

【００２８】トランジスタ７１がオフすると、乾電池ユ
ニット３１と時計ユニット５０との間の通電路が開放さ
れ、時計ユニット５０が太陽電池６の発電に基づくスー
パーコンデンサ６２の電圧によってのみ動作する。乾電
池ユニット３１の電力は節約されることになる。

【００２９】また、比較器７２の出力電圧が低レベルと
なることにより、ナンド回路７７の出力電圧が高レベル
（論理“１”）となって、発振回路８０が発振動作す
る。この発振出力によって文字盤２におけるインジケー
タ４の発光ダイオード４ａが点滅作動する。この点滅に
より、太陽電池６が作動状態にある旨が報知される。

【００３０】夜間または消灯時、太陽電池６に光が当た
らなくなると、太陽電池６が電力を発生しなくなり、比
較器７２の出力電圧が高レベルとなる。これに伴い、ナ
ンド回路７７の出力電圧が低レベル（論理“０”）とな
り、トランジスタ７１がオンする。

【００３１】トランジスタ７１がオンすると、乾電池ユ
ニット３１と時計ユニット５０との間の通電路が閉成さ
れ、時計ユニット５０が乾電池ユニット３１の電圧によ
って動作するようになる。また、乾電池ユニット３１の
電圧によりスーパーコンデンサ６２が充電されるように
なる。

【００３２】このとき、比較器７２の出力電圧が高レベ
ルになることにより、ナンド回路７７の出力電圧が低レ
ベル（論理“０”）となって、発振回路８０の発振動作
が停止する。これにより、発光ダイオード４ａが消灯
し、太陽電池６が非作動状態にある旨が報知される。

【００３３】このように、乾電池ユニット３１および太
陽電池６をそれぞれの特長を活かしながら動作用電源と
して最適な状態で使用することができ、ひいては電気の
基本および太陽電池６によるエネルギ変換を効果的に学
習させることができ、実用上も乾電池ユニット３１の電
力を節約できるなどすぐれた効果が得られる。

【００３４】一方、マウスアンテナ部２０のマウス釦２
２が押圧操作されると、電源部３０のトランジスタ３２
がオンし、乾電池ユニット３１の電圧がＥＬ部４０に供
給される。この電圧供給によりランプ４１が点灯し、文
字盤２が透過照明される。この透過照明により、暗いと
ころでもはっきりと文字盤２や指針３を見ることができ
るマウスアンテナ部２０は受信アンテナも兼ねており、
そのマウスアンテナ部２０で効率良く受信されるＦＭ電
波がラジオ部１０に安定供給される。このラジオ部１０
を持つことにより、実用性のさらなる向上はもちろん、
学習興味の多用化にも十分に適合し得る教材となる。

【００３５】ところで、当該装置は組立および分解が自
在であり、とくにスーパーコンデンサ６２を取外してそ
の蓄電圧をテスタ計測したり、蓄電圧を利用してモータ
やブザーを動作させる実験も可能である。ＥＬ部４０を
取外してそのＥＬ部４０のランプ４１を別電源により点
灯（インバータ駆動）する実験も可能である。コンパレ
ータ部７０を取外して電圧の比較動作を実験することも
可能である。太陽電池６を取外してそれを光り通信の実
験に使用することもできる。

【００３６】なお、上記実施例では、畜電器としてスー
パーコンデンサを用いたが、同様の機能を有するもので
あれば、他の機器を用いてもよい。

【００３７】その他、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可
能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、請
求項１に係る発明の教材用のハイブリッドクロック装置
は、乾電池と；太陽電池と；この太陽電池の電力を蓄え
る蓄電器と；上記乾電池および上記畜電器に接続され、
乾電池の電圧または畜電器の電圧により動作する時計ユ
ニットと；上記太陽電池の電圧と基準電圧とを比較し、
太陽電池の電圧が基準電圧以上の場合に上記乾電池と上
記時計ユニットとの間の通電路を開き、太陽電池の電圧
が基準電圧未満の場合に上記乾電池と上記時計ユニット
との間の通電路を閉じるコンパレータ部と；を備えたの
で、乾電池および太陽電池をそれぞれの特長を活かしな
がら動作用電源として最適な状態で使用することがで
き、ひいては電気の基本および太陽電池によるエネルギ
変換を効果的に学習させることができ、実用上も乾電池
の電力を節約できるなどすぐれた効果が得られる。

【００３９】請求項２に係る発明の教材用のハイブリッ
ドクロック装置は、さらに、時計ユニットの文字盤を照
明するためのランプと；装置本体から導出されたマウス
形操作器と；このマウス形操作器の操作時に上記ランプ
を点灯させるランプ駆動部と；を備えたので、暗いとこ
ろでも容易に文字盤や指針を見ることができる。

【００４０】請求項３に係る発明の教材用のハイブリッ
ドクロック装置は、さらに、装置本体から導出されたマ
ウス形操作器と；このマウス形操作器に設けられたイン
ピーダンス変換回路型の受信アンテナと；この受信アン
テナにより電波を受信するラジオと；を備えたので、電
波を効率良く受信して動作するラジオ部を持ち、実用性
のさらなる向上はもちろん、学習興味の多用化にも十分
に適合し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の外観を示す斜視図。

【図２】図１におけるインジケータを示す図。

【図３】同実施例の電気回路のブロック図。

【符号の説明】

１…装置本体 ２…文字盤 ３…指針 ４…インジケータ ６…太陽電池 １０…ラジオ部 ２０…マウスアンテナ部（マウス形操作器） ３１…乾電池ユニット ４０…ＥＬ部（ランプ駆動部） ５０…時計ユニット ６２…スーパーコンデンサ（畜電器） ７０…コンパレータ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１７ Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１７ Ｆターム(参考） 2F002 AA00 AB01 AB04 AC01 AE01 AE02 BA26 BB02 BB04 EA02 EB11 EB13 EE00 EH04 GA04 GA07 2F082 AA00 BB00 BB07 CC01 EE01 EE08 FF01 FF03 JJ01 2F084 AA00 BB02 BB06 BB09 CC03 GG04 HH07 HH08 HH09 HH23 JJ07 KK00 LL01 LL04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾電池と、 太陽電池と、 この太陽電池の電力を蓄える蓄電器と、 前記乾電池および前記畜電器に接続され、乾電池の電圧
   または畜電器の電圧により動作する時計ユニットと、 前記太陽電池の電圧と基準電圧とを比較し、太陽電池の
   電圧が基準電圧以上の場合に前記乾電池と前記時計ユニ
   ットとの間の通電路を開き、太陽電池の電圧が基準電圧
   未満の場合に前記乾電池と前記時計ユニットとの間の通
   電路を閉じるコンパレータ部と、 を具備したことを特徴とする教材用のハイブリッドクロ
   ック装置。
2. 【請求項２】 前記時計ユニットの文字盤を照明するた
   めのランプと、 装置本体から導出されたマウス形操作器と、 このマウス形操作器の操作時に前記ランプを点灯させる
   ランプ駆動部と、 をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の教材
   用のハイブリッドクロック装置。
3. 【請求項３】 装置本体から導出されたマウス形操作器
   と、 このマウス形操作器に設けられたインピーダンス変換回
   路型の受信アンテナと、 この受信アンテナにより電波を受信するラジオと、 をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の教材
   用のハイブリッドクロック装置。