JPS5843765Y2 - 可変抵抗回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、設定された基準値を有し、この基準値により
区分されるそれぞれの領域における電気的な出力特性を
、前記基準値を変動させることなく個別に、かつ任意に
調整できる可変抵抗回路に関するものである。

可変抵抗の可動子に連結された、例えばスティックなど
の操作機構を操作することにより、この操作機構の操作
量に応じた電気的な出力を得て、被制御部に送出する可
変抵抗回路は、各種電気・電子機器等の操作部に多く用
いられている。

例えば、電波によって模型の走行体や飛行体を遠隔操縦
するラジオコントロール装置（以下ラジコン装置という
）においては、送信機に設けられたスティックを操作す
ることにより、このスティックに連結された可変抵抗回
路を構成する可変抵抗の可動子が移動し、前記電波の制
御の一周期中における所定の制御区間、いわゆるチャネ
ル幅が制御されて、このチャネル幅に応じて前記走行体
などの所定の操作部位が操作されるようになるのである
。

また、例えば上述したラジコン装置における可変抵抗回
路では、スティックの機械的な中性点位置に応じて、電
気的な中性点が設定されており、前記スティックが機械
的中性点位置にある場合に、前記可変抵抗回路より電気
的な中性点電圧が出力されるように構成されている。

しかして、前記スティックを中性点作置から移動させる
ことにより、前記可変抵抗回路から出力される電圧が、
前記中性点電圧よりも増加する方向（＋方向）に変化し
たり、あるいは前記中性点電圧よりも減少する方向（一
方向）に変化するようになる。

この場合、例えば一般のラジコン装置などのように、前
記可変抵抗回路が一重源で駆動されるような場合は、前
記中性点電圧をＯ■に設定するのは困難であるので、例
えば第１図に示すような回路にして、中性点電圧の設定
を行っている。

すなわち、第１図に示す回路は、図示しないスティック
により可動子Ｍが駆動されるようになっており、与えら
れた電源電圧■８を分割して出力する可変抵抗ＶＲ１の
可動子Ｍが、中性点位置Ｍｃにある場合の前記可変抵抗
ＶＲ１の出力電圧Ｖｎとすれば、この出力電圧Ｖｎが中
性点電圧となり、この中性点電圧Ｖｎを抵抗Ｒ１，Ｒ２
及び可変抵抗■Ｒ２からなる抵抗回路により設定する。

さらに、この可変抵抗ｖＲ２の出力電圧となる中性点電
圧Ｖｎを、演算増幅器ＯＰ、の非反転入力端子（以下十
入力端子という）に導入する。

一方、前記可変抵抗ＶＲ１の出力は、抵抗Ｒ３を介して
前記演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子（以下−入力端子
という）に導入し、さらに、前記演算増幅器ＯＰ１の出
力端子ｔ１と一入力端子間に帰還抵抗Ｒ４を挿入する構
成になるものである。

しかして、この第１図に示す回路では、前記演算増幅器
ＯＰ１の一入力端子の電圧が、十入力端子に与えられて
いる中性点電圧Ｖｎに常に一致するようにその出力電圧
Ｖ。

が制御されるようになる。したがって、前記可変抵抗Ｖ
Ｒ１の出力電圧を■、とすれば゛、出力端子ｔ１に出力
される出力電圧■。

は下式のようになる。

すなわち、この第１図に示す回路では、前記可変抵抗ｖ
Ｒ１の可動子Ｍの中性点位置Ｍｃからのずれに応して、
前記中性点電圧Ｖｎを基準値として子方向の電圧及び一
方向の電圧が出力される。

例えばこの第１図において、可動子Ｍの中性点位置Ｍｃ
を原点とし、また、可動子Ｍの中性点位置から図示Ａ方
向の領域を子方向の移動領域、Ｂ方向の領域を一方向の
移動領域とした場合、前記可動子Ｍの移動に対する出力
端子ｔ１での出力電圧Ｖｏの出力特性は第２図に示すよ
うになる。

このようにして、第１図に示す回路では中性点電圧Ｖｎ
が規定され、前記可動子Ｍの中性点位置Ｍｃからの移動
方向及びその移動量Ｍｖに応じて制御される出力電圧■
。

が得られるようになるのである。

ところで、例え・ばラジコン装置において送信機のステ
ィック操作により被操作体の操舵機構を操作する場合、
同一の舵角であっても、その操舵方向により、被操縦体
の機体に対する操舵の効果が異なる場合がしばしばある
。

さらに、操舵機構を構成するサーボ回路の半導体素子の
特性のばらつき等が原因して、操舵方向により舵角が異
なり、これにより操舵効果も異なるようになる場合もあ
る。

しかしながら、上述した第１図に示す可変抵抗回路では
、抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗値を変えることにより、第２
図に示す出力特性の傾きを調整することは可能であるが
、可動子Ｍの子方向の移動領域における最大移動長と、
一方向の移動領域における最大移動長における舵角等を
被操作体の操舵特性に応じて調整し、両領域における操
舵効果が同一になるように調整することは不可能である
。

本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、
可変抵抗の可動子が連結された操作機構を操作すること
により、この操作機構の操作量に応した出力を得るよう
にした可変抵抗回路において、あらかじめ設定された基
準値により区分される各領域における出力特性を、前記
基準値を何ら変動させることなく、単独に、かつ任意に
調整可能とし、例えばラジコン装置における被操縦体の
操縦特性や各種電子・電気機器における被制御部の制御
特性に応じて、最適な制御を行えるようにした可変抵抗
回路を提供することを目的とするものである。

以下、第１図と同一機能の部分には同一符号を付して示
す図面を参照して、本考案による可変抵抗回路の一実施
例を示す。

第３図は、本考案による可変抵抗回路の一実施例を示す
回路構成図であり、ここでＯ２０及びＯ１２は、それぞ
れ−入力端子及び十入力端子の二つの入力端子を有する
演算増幅器である。

また、前記演算増幅器ＯＰ２の出力端子にはダイオード
Ｄ１のカソードが接続され、このダイオードＤ１のアノ
ードが一入力端子に接続さて帰還回路が構成される、い
わゆる電圧フォロワー回路となっている。

同様にして、前記演算増幅器ＯＰ３の出力端子とその一
入力端子間に図示極性のダイオードＤ２が挿入され、電
圧フォロワー回路を構成している。

さらに、前記演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３の十入力端子は
共通接続され、抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲ２によ
り設定された中性点電圧Ｖｎが、基準値として導入され
ている。

また■Ｒ３は、前記ダイオードＤ１のアノードと演算増
幅器ＯＰ１の出力端子との間に挿入され、可変抵抗ＶＲ
，の可動子Ｍが中性点位置Ｍｃから子方向にずれた移動
領域におけるその出力特性を補正するための補正電圧を
発生する可変抵抗である。

同様に、■Ｒ４は、前記ダイオードＤ２のカソードと演
算増幅器ＯＰ１の出力端子との間に挿入され、前記可動
子Ｍが一方向の移動領域にある場合の出力特性を補正す
るための補正電圧を出力する可変抵抗、Ｒ５及びＲ６は
、前記演算増幅器ＯＰ１の出力電圧Ｖｏと前記可変抵抗
■Ｒ３又はＶｎ４の出力電圧とを加算する加算用の抵抗
である。

ここで、前記抵抗Ｒ５及びＲ６は、その抵抗値に比べて
前記可変抵抗■Ｒ３及びＶｎ４の抵抗値が無視できる程
度の大きな値をとるように選定する。

さらに、ｔ２はこの可変抵抗回路の出力端子である。

次に、上記構成における可変抵抗回路の動作について述
べる。

まず図示しないスティックの操作により、可変抵抗ｖＲ
１の可動子Ｍが中性点位置Ｍｃからずれて図示Ａ方向に
移動し、子方向の移動領域にある場合について考える。

この場合は、前述した（１）式で与えられる演算増幅器
ＯＰ１の出力電圧■。

は、第２図に示すように中性点電圧Ｖｎよりも大きくな
る。

ところで、前記演算増幅器ＯＰ２とダイオードＤ１から
なる回路及び演算増幅器ＯＰ３とダイオードＤ２からな
る回路は、それぞれダイオードＤ１及びＤ２を介して、
演算増幅器ＯＰ２及びＯ１２のそれぞれの出力端子と一
入力端子間に回路が形成される場合は電圧フォロワー回
路として作動し十入力端子に与えられている中性点電圧
Ｖｎをそのまま出力する。

しかもこの出力電圧は、周囲温度の変化等によるダイオ
ードＤ１及びＤ２の特性変化、あるいはこのダイオード
Ｄ１及びＤ２の順方向の電圧降下分にかかわりなく、常
にＶｎに保たれる。

しかして、上述したように演算増幅器ＯＰ１の出力電圧
■。

力伸性点電圧Ｖｎより、も大きくなる場合は、前記演算
増幅器ＯＰ、の出力端子からダイオードＤ２に流れ込む
電流はなく、シかも周知のように演算増幅器ＯＰ３の入
力インピーダンスはきわめて大きいので、可変抵抗■Ｒ
４から演算増幅器Ｏ４０側をみたインピーダンスはきわ
めて大きくなる。

一方、前記演算増幅器ＯＰ１の出力端子がらダイオード
Ｄ１に対しては電流が流れ込めるので、演算増幅器ＯＰ
２とダイオードＤ１とにより電圧フォロワー回路が形成
され、ダイオードＤ１のアノード側に中性点電圧Ｖｎが
出力される。

したがって出力端子ｔ２に出力される出力電圧Ｖｓは、
可変抵抗ｖＲ３の出力電圧Ｖｃと前記演算増幅器ＯＰ１
の出力電圧Ｖ。

を、それぞれ抵抗Ｒ５及びＲ６を介して加算点Ｓで加算
した電圧となる。

しかして、前記可変抵抗ｖＲ３の二つの固定端子間の抵
抗をＲ１可動子によって分割される抵抗をそれぞれ図示
するようにｒｌ及びｒ２とすれば、前記可変抵抗ＶＲ３
の出力電圧Ｖｃは下式のようになる。

ここでｒ２／Ｒ−に２とおけば、（２）式は次のように
なる。

Ｖｃ＝に２Ｖｏ＋（Ｉ Ｒ２）Ｖｎ”・’（３）また
、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧■。

は、前述したように（１）式で与えられるが、計算を簡
単にするために、前記（１）式中においてＲ４／ Ｒ３
” Ｋ １とおけは゛ Ｖｏ−（１＋Ｋｔ）Ｖｎ ＫｌＶｘ”・・・・（４）
となる。

ところで、前述したように抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値は
、可変抵抗ＶＲ３及びＶｎ４の抵抗値を無視できる程度
に大きく設定されている。

したがって加算点Ｓにおける加算電圧、すなわち出力端
子ｔ２における出力電圧■５は次のようになる。

この（５）式中においてＲｓ／ （Ｒｓ 十Ｒ６） ＝
Ｒ３とおけば、出力電圧Ｖ５は下式のようになる。

Ｖｓ＝に３Ｖｏ＋（Ｉ Ｒ３）■””（６）しかして
、上記（３） 、 （４） 、 （６）式より前記出力
電圧Ｖｓを求めれば、下式のようになる。

ＶＳ＝Ｖｎ＋（ＫＩＫ２＋ＫＩＫ３−ＫＩＫ２に３）（
ＶｎＶｘ）・・・・・・（７） この（７）式において、Ｋ、、に３は前述したように抵
抗Ｒ３，Ｒ４及びＲ５，Ｒ６の抵抗値によって決る定数
であす、Ｒ２は、可変抵抗ＶＲ３により設定される定数
である。

すなわちこの（７）式は、前述した（１）式と同形とな
り、中性点電圧Ｖｎを基準値とし、可変抵抗■Ｒ１の可
動子Ｍが中性点位置Ｍｃから子方向にずれた場合に、そ
の移動量に応じた出力電圧Ｖｓが得られるようになる。

しかも、前記可変抵抗ｖＲ３の抵抗値を調整することに
より、中性点電圧Ｖｎにより規定される基準値を固定し
たままで、子方向の領域のみの出力特性を任意に調整で
きるようになるものである。

例えば、前記抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値が等しくなるよ
うに選定した場合は、前記に３は士となり、前記（７）
式は次のようになる。

Ｖｓ＝Ｖｎ＋ ＴＫＩ （１＋ Ｒ２） （Ｖｎ−Ｖｘ
）−（８）一方に２は、可変抵抗ｖＲ３により設定され
る定数であり、Ｏ≦に２−ｒ２／Ｒ≦１である。

したがって前記（８）式は下式のような値をとる。

Ｖｎ ＋に１（Ｖｎ Ｖｘ ）、≦Ｖｓ≦Ｖｎ ＋ Ｋ
ｌ （Ｖｎ−Ｖｘ ）すなわち、前述した第２図と同様
に、可動子Ｍの中性点位置Ｍｃを原点として、Ｘ軸に可
動子Ｍの移動量Ｍｖをとり、Ｙ軸に出力電圧Ｖｓをとっ
た場合は、第４図に実線で示すように抵抗Ｒ３及びＲ４
の抵抗値によってきまる最大出力特性に対して、第４図
に領域ａとして示すように、可変抵抗■Ｒ３を調整する
ことにより、前記最大出力特性に対して５０％減じた出
力が得られるようになるまで゛出力特性の調整が可能と
なるものである。

次に、前記可変抵抗ＶＲ１の可動子が図示Ｂ方向に移動
され、前記可動子Ｍか沖性点位置Ｍｃを超えてその出力
電圧Ｖｘが中性点電圧Ｖｎより大きくなる場合について
説明する。

この場合は、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧■。

が中性点電圧Ｖｎよりも小さくなす演算増幅器ＯＰ２と
ダイオードＤ１からなる回路が不動作となって、演算増
幅器ＯＰ３及びダイオードＤ２から戒る回路のみが電圧
フォロワー回路として作動し、ダイオードＤ２のカソー
ド側に中性点電圧Ｖｎか゛出力される。

しかして、この場合における出力端子ｔ２における出力
電圧Ｖｓも、前述とまったく同様に計算でき、前記（７
）式で与えられる値をとる。

すなわち、可変抵抗■Ｒ１の可動子Ｍが中性点位置Ｍｃ
から一方向に移動した領域にあっても、中性点電圧Ｖｎ
を基準点とし、中性点位置Ｍｃからの移動量に応じた出
力電圧Ｖｓが得られるとともに、可変抵抗ＶＲ４を調整
することによ、す、中性点電圧Ｖｎで規定される基準値
を固定したまま、しかも可動子Ｍが子方向の移動領域に
ある場合の出力特性に対しては何ら影響を及ぼすことな
く、可動子Ｍの一方向の移動領域における出力特性のみ
を単独で任意に調整できるようになる。

また、前記抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値を同一に設定した
場合の可変抵抗■Ｒ４による調整可能範囲は、第４図に
領域すとして示すように、最大出力特性に対して、５０
％の調整が可能となる。

しかして、可変抵抗■Ｒ３及びｖＲ４を調整することに
より、中性点電圧Ｖｎにより規定される基準値をなんら
変化させることなく、一方の領域のみの出力特性を任意
に調整できるようになるのである。

ところで上述した実施例では、−電源により駆動される
可変抵抗回路を例にとって説明したが、二電源を用いて
中性点電圧を０■に設定するようにした可変抵抗回路に
も、本考案は適用できるのはもちろんである。

また、前記演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３の十入力端子に導
入する基準値は、必ずしも可変抵抗■Ｒ１の中性点電圧
に一致させる必要はなく、この可変抵抗回路により制御
される被制御体の制御特性に応じて、可変抵抗ＶＲ２に
より任意に設定できるものである。

さらに、第３図に示す回路では、演算増幅器ＯＰ１の出
力と可変抵抗ＶＲ３の出力又は可変抵抗ＶＲ４の出力と
を抵抗Ｒ５及びＲ６によって加算しているが、これは例
えば第５図に示すように、抵抗Ｒ７により帰還回路が形
成され、十入力端子に前記中性点電圧Ｖｎが付与された
演算増幅器ＯＰ４と前記抵抗Ｒ５及びＲ６とにより加算
回路を構威し、この加算回路により前記演算増幅器ＯＰ
１の出力と可変抵抗■Ｒ３の出力又は可変抵抗ＶＲ４の
出力とを加算して出力端子ｔ２に出力するようにしても
よい。

そのほか本考案は、上記し、かつ図面に示した実施例に
限定されることなく、その要旨を変更しない範囲で、種
々変形して実施できるものである。

以上述べたように、本考案による可変抵抗回路は、例え
ばスティックなどの操作機構により操作される可変抵抗
の操作位置によって規定される出力が設定された基準値
を超えるか、あるいはそれ以下であるかにより動作及び
不動状態が切替わる二つの調整回路を設け、この調整回
路により形成される調整可能な出力を前記可変抵抗によ
って規定される出力に加算することにより、前記基準値
を変動させることなく、かつ前記基準値によって区分さ
れる一方の領域のみの出力特性を単独で調整可能にした
すぐれた特長を有するものである。

したがって、本考案による可変抵抗回路を用いて、例え
ばラジコン装置の送信機を構成すれば、それぞれの操作
方向における操作量を、被操縦体の特性に応じて任意に
、かつ独立して調整することが可能となり、正確な操縦
操作が可能となるなどについて、得られる効果はきわめ
て大である。

また本考案による可変抵抗回路は、一般の電子・電気機
器の制御部に用いた場合も、制御の基準値を変動させる
ことなく、前記基準値によって区分される一方の制御領
域における出力特性のみを調整できるので、被制御部の
制御特性に応じた最適な制御を行うことが可能となるな
どにより、高性能化ならびに多用化などについて多大の
効果が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の可変抵抗回路を示す構成図、第２図は
従来の可変抵抗回路の出力特性を説明するための図、第
３図は、本考案による可変抵抗回路の一実施例を示す構
成図、第４図は、同実施例の出力特性を説明するための
図、第５図は、本考案による可変抵抗回路の他の実施例
の要部を示す図である。 ＶＬ、ＶＲ３，ＶＲ４・”・・可変抵抗、ｏｐ２．ｏｐ
３．、、、、、 演算増幅器、Ｄｌ、Ｄ２・・・・・・
ダイオード、Ｒ５，Ｒ６・・・・・・抵抗。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）可変抵抗の可動子に連結された操作機構を操作す
   ることにより、前記操作機構の操作量に応じた出力を得
   る可変抵抗回路において、前記可変抵抗により規定され
   る出力があらかじめ設定された基準値以上である場合に
   作動し、調整可能な出力を発生する第１の調整回路と、
   前記可変抵抗により規定される出力が前記基準値以下で
   ある場合に作動し、調整可能な出力を発生する第２の調
   整回路と、前記可変抵抗により規定される出力と前記第
   １の調整回路の出力又は第２の調整回路の出力とを加算
   する加算回路とを有してなることを特徴とする可変抵抗
   回路。
2. （２）前記第１及び第２の調整回路は、前記可変抵抗に
   より規定される出力と前記基準値との差に応じた出力を
   発生する回路である実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の可変抵抗回路。