JPS606765Y2 - 電池寿命予告装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電池動作のテープレコーダなどに用いられ
る電池寿命予告装置に関する。

通常、電池動作の電子機器たとえばポータプルテープレ
コーダには、装填された電池が使用可能であるか否かを
使用者に知らせるために、いわゆるバッテリチェッカが
備えられている。

このバッテリチェッカにおいては、電池電圧が十分高い
ときに、ＬＥＤ （発光ダイオード）を点灯させたりメ
ータを振らせるなどの表示が行なわれる。

そして、電池の消耗により電池電圧が所定の電圧以下と
なったときに、前記ＬＥＤを消灯させあるいは前記メー
タの振れを小さくさせて、電池の寿命が尽きたことを表
示するようにしている。

前記ＬＥＤの点灯／消灯を利用したバッテリチェッカで
は、電池寿命が尽きる直前までＬＥＤが点灯する。

そのため、電池寿命が残り少なくなっても、電池の劣化
状態が表示されない。

このようなバッテリチェッカを備えたテープレコーダで
は、たとえば録音中において、電池の起電力がテープレ
コーダの動作限界電圧近くまで低下している場合でも、
ＬＥＤが点灯している。

そのため、寿命が尽きる直前の電池を使ってうつかり録
音を開始してしまうことがある。

この場合、録音中に電池の起電力が前記動作限界以下に
低下腰正常な録音ができなくなることが生じうる。

録音中にこのような事態に陥った場合、一旦録音を中断
し、電池を交換しなければならない。

もしその時点で新しい電池が用意されていないときは、
電池を購入してくるまで録音を中止しなければならなく
なる。

このような電池劣化による録音の失敗を防止するために
は、電池の寿命が尽きる少し前から電池寿命の残りが少
ないことを表示する必要がある。

すなわち、電池寿命の予告が要求される。

従来のＬＥＤ表示バッテリチェッカの中には、電池の劣
化の進行にともなってＬＥＤが徐々に暗くなってゆき、
電池寿命の尽きた時点でＬＥＤが消灯されるものがある
。

このようなバッテリチェッカは、前記電池寿命の予告も
行なうものとみなすことができる。

しかしながら、このような点灯時の明るさから交換電池
を用意しておくべきであるか否かを判断することはむず
かしい。

これに対し、前述したメータの振れを利用したバッテリ
チェッカでは、電池の劣化表示が指針によって連続的に
行なわれる。

そのため、交換電池を用意すべきか否かの判断を比較的
容易に行なうことができる。

しかしながら、メータはＬＥＤなどに比べ大きなスペー
スを占める。

そのため、たとえばマイクロカセットテープレコーダの
ような超小型化が要求される機器においては、メータを
用いたバッテリチェッカは好ましくない。

さらに、従来のメータを用いたバッテリチェッカでは、
指針の変位を読取らねばならないわずられしさがある。

この考案は上記事情にかんがみなされたもので、電池の
寿命が尽きたことのみならず電池寿命が残り少ないこと
が明確に表示される電池寿命予告装置を提供することを
目的とする。

上記目的を遠戚するために、この考案に係る装置は、電
池の起電力が所定の電圧範囲にあるときに発振する発振
器を有している。

電池の寿命が残り少なくなると前記発振器は発振を開始
する。

この発振を利用して電池寿命が残り少ないことを予告す
ると、次のような効果が得られる。

たとえば表示器としてＬＥＤを用いた場合、前記予告が
ＬＥＤの点滅によって行なわれる。

そのため、交換電池を用意すべきか否かが明確に表示さ
れる。

また、電気的な発振信号（オン／オフ信号）が利用され
るために、テープレコーダの録音表示ランプあるいは電
子テープカウンタの液晶表示部などを点滅させることで
、前記予告を行なうこともできる。

さらに、表示器としてメータが用いられる場合は、前記
予告は指針の振動によって行なオ）れる。

上述したＬＥＤの点滅あるいは指針の振動のような表示
は極めて目立つ表示動作なので、使用者が交換電池を用
意すべきであることを見逃すことは、はとんどない。

次に図面を参照してこの考案に係る電池寿命予告装置を
説明する。

説明にあたっては、重複説明を避けるために、同一ある
いは類似部分に同一あるいは類似の参照符号を用いる。

第１図はこの考案の一実施例を示す回路図である。

ここでは、起電力Ｖ□の電池１０の負極が接地されてい
るものとする。

電池１０の正極は、電源スイッチ１２．抵抗Ｒ１ｏおよ
び抵抗Ｒ１゜を介して、接地される。

抵抗Ｒ１ｏとＲ１□との接続点には、ＮＰＮ トランジ
スタ１４のベースが接続される。

トランジスタ１４のエミッタは接地される。

トランジスタ１４のベース・エミッタ間スレシホールド
電圧をｖ８゜とする。

すると、抵抗Ｒ１゜に生じる電圧降下Ｖ２がＶＢＥ未満
ではトランジスタ１４はオフしている。

一方、■２がＶＢや以上ではトランジスタ１４はオンさ
れる。

スイッチ１２がオンされているとき、電圧Ｖ２は、 として与えられる。

トランジスタ１４がオンされる条件はＶ２ ＞Ｖ Ｂ
Ｅである。

この条件を第（１）式を用いて変形すると、次のように
なる。

Ｖｌ＞ （１＋Ｒ１ｏ／Ｒ１□） ＶＢＥ＝ ＶＳＩ
””（２）第（２）式において、Ｖｓｌは、トラ
ンジスタ１４がオンされるか否かを決定する第１基準電
圧を示す。

すなわち、トランジスタ１４と抵稙ヌ１゜およびＲ１゜
は、■１ン７ Ｖ ｓ １で作動しくトランジスタ１４
がオン）、■、〈■８．で作動しない（トランジスタ１
４がオフ）スイッチ回路１６を構成している。

トランジスタ１４のコレクタは、ＮＰＮトランジスタ１
８のベースに接続される。

トランジスタ１８のベースは、抵ａ、４を介して、ダイ
オード２０のカソードに接続される。

ダイオード２０のアノードは、スイッチ１２と抵抗Ｒ１
ｏとの接続点に、接続される。

トランジスタ１８のエミッタは接地され、そのコレクタ
は抵抗Ｒ１６を介してダイオード２０のカソードに接続
される。

トランジスタ１８のコレクタは、キャパシタＣ１ｏを介
して、ＮＰＮ トランジスタ２２のベースに接続される
。

ｌ・ランジスタ２２のベースは、抵抗Ｒ１８を介して、
ダイオード２０のカソードに接続され、そのエミッタは
接地される。

トランジスタ２２のコレクタは、キャパシタＣ１゜を介
して、トランジスタ１８のベースに接続される。

トランジスタ２２のコレクタはまた、ＬＥＤ２４および
抵抗Ｒ２０を介して、ダイオード２０のカソードに接続
される。

トランジスタ１８および２２．キャパシタＣ１゜および
Ｃ１゜そして抵抗Ｒ１４〜Ｒ２ｏは、無安定マルチバイ
ブレータ回路２６を構成し、ＬＥＤ２４は電池の劣化あ
るいは寿命を表示する表示器を構成している。

また前記ダイオード２０は電圧降下Ｖ３を与える電圧降
下回路を構成している。

いま、マルチバイブレータ回路２６が発振することの可
能な臨界給電電圧をＶｃと仮定しよう。

すると、マルチバイブレータ回路２６は次の条件を満足
するときに発振する。

Ｖ、 ＞−Ｖ３＋Ｖｃ＝ ＶＳ２ ”””
（３ａ）Ｖｌ＜ Ｖ ｓ １
・・・・・・・・・・・・（３ｂ）第（３ａ） 式にお
いて、■、２はマルチバイブレーク回路２６が発振する
か否かを決定する第２基準電圧を示す。

また、第（３ｂ）式はトランジスタ１４がオフされる条
件であって、第（２）式から導ひかれる。

第（３ａ）式および第（３ｂ）式を整理すると、マルチ
バイブレータ回路２６が発振する条件は、次のように表
わされる。

Ｖｓｌ＞Ｖｌ＞Ｖｓ２ ｅｅｍｍａｍ （
３Ｃ）すなわち、マルチバイブレータ回路２６は、電池
１０の起電力Ｖ１が所定の電圧範囲Ｖｓ１〜ＶＳ２にあ
るときに発振し、起電力■１がこの電圧範囲以外のとき
は発振しない。

換言すれば、第（３Ｃ）式は、マルチバイブレータ回路
２６がオン／オフ動作を行なうための条件である。

第１図に示された電池寿命予告装置は、次のように動作
する。

第２図ａの時間ｔ工において電源スィッチ１２がオンさ
れたときの起電力Ｖ１は、■１＞ Ｖ ｓ １となって
いる。

このため、トランジスタ１４はオンされている。

すると、トランジスタ１８はオフされたままとなるので
、マルチバイブレーク回路２６は発振しない。

このときトランジスタ２２のベース回路は抵抗Ｒ１８を
介して順バイアスされ、トランジスタ２２はオンされる
。

するとトランジスタ２２のコレクタ電流によってＬＥＤ
２４が点灯される。

このＬＥＤ２４の点灯は、電池１０の寿命がまだ十分に
あることを示す。

電池１０が消耗されるにしたがい、起電力Ｖ１は徐々に
低下してくる。

すなわち、電池１０は時間とともに劣化してゆく。

時間ｔ２においてＶ、＜ ｖ＄１となると、トランジス
タ１４はオフされる。

すると、トランジスタ１４によるトランジスタ１８のベ
ース・エミッタ間の短絡が解除され、マルチバイブレー
タ回路２６は発振を開始する。

この発振の周波数は、たとえば数Ｈｇから１０Ｈｇ＜ら
いに設定される。

この発振に同期してトランジスタ２２はオン／オフされ
、ＬＥＤ２４が点滅されるようになる。

このＬＥＤ２４の点滅は、電池１０の寿命が残り少ない
ことを示す。

すなわち、たとえばテープレコーダの録音テストを行な
ったときにＬＥＤ２４が点滅したならば、本番の録音に
先立って電池１０を新品に交換する。

そうすれば、電池の劣化が原因で録音を失敗することが
ない。

一方、録音中にＬＥＤ２４が点滅を開始しても、録音を
失敗することはない。

たとえばＬＥＤ２４の点滅開始が電池寿命の尽きる３時
間前にセットされているものとする。

この場合、ＬＥＤ２４が点滅するようになっても、その
後３時間は正常な録音ができる。

したがって、このままでも大抵の録音は無事に済ますこ
とができる。

あるいは、ＬＥＤ２４が点滅を開始してから３時間以内
に新しい電池を購入してくることもできる。

時間娼すなわちＬＥＤ２４が点滅を開始してから３時間
後にＶｌ＜ Ｖ ｓ。

となると、トランジスタ１８および２２はほとんどオン
することができなくなる。

するとマルチバイブレータ回路２６は発振しなくなる。

このとき、トランジスタ２２のコレクダ電流は非常に小
さくなり、ＬＥＤ２４は消灯される。

このＬＥＤ２４の消灯は、電池１０の寿命が尽きたこと
を示す。

すなわち、電源スィッチ１２がオンされてもＬＥＤ２４
が消灯しているならば、電池を交換しなければならない
。

第２図すは、ＬＥＤ２４による表示状態を示している。

すなわち、■、２≧Ｖ ｓ １となっている時間ｔ１〜
もの間は、ＬＥＤ２４は点灯している。

これは電池１０が十分に使用できることを示す。

Ｖ ｓ 、＞ＶｌンＶｓ２となっている時間ち〜もの間
は、ＬＥＤ２４は点滅している。

これは電池１０の寿命が残り少ないことを示す。

モしてＶｓ２＞Ｖｔとなる時間ｔ３以降は、ＬＥＤ２４
は消灯する。

これは電池１０の寿命が尽きたことを示す。

第２図ａにおける第１基準電圧Ｖｓ１は、第（２）式か
ら明らかなように、抵抗Ｒ１ｏおよびＲ１□の比を変え
ることで、自由に変更できる。

また、第２基準電圧Ｖｓ２は、第（３ａ）式から明らか
なように、ダイオード２０のＰＮ接合数を変えることで
、０．６〜０．７Ｖステツプで変更できる。

このダイオード２０としてツェナダイオードを用いると
きは、第２基準電圧ＶＳ２はさらに広範囲に変更できる
。

第３図は第１図に示された回路の変形例を示す。

第３図においては、ダイオード２０による電圧降下回路
の代りに、抵抗２０．および２０□による分圧回路が示
されている。

この部分は、もちろん第１図と同様ダイオード２０によ
って構成することもできる。

第３図においてはさらに、ＬＥＤ２４が、トランジスタ
１８のコレクタ・エミッタ間に並列接続されている。

この回路の動作は、第１図の回路動作と実質的に同一で
ある。

すなわち、Ｖｌ＞Ｖｓｌではトランジスタ１４がオンさ
れ、トランジスタ１８がオフされる。

すると、ＬＥＤ２４は、抵抗Ｒ１６を介して通電され、
点灯する。

次にＶｓｌ＞Ｖ、２Ｖｓ２となると、トランジスタ１４
はオフされ、マルチバイブレーク回路２６は発振を開始
する。

するとＬＥＤ２４が点滅される。

そして、ＶＢ２＞Ｖｌとなると、マルチバイブレータ回
路２６が発振しなくなるとともに、抵抗Ｒ１６を介して
ＬＥＤ２４に流れる電流も非常に小さくなる。

するとＬＥＤ２４は消灯される。なお、ＬＥＤ２４と直
列に適当なレベルシフト用のダイオード（あるいはツェ
ナダイオード）を挿入すると、マルチバイブレータ回路
２６の発振が停止される以前に、ＬＥＤ２４を消灯させ
ることができる。

この場合は抵抗２０□および２０゜による分圧回路を省
略することも可能である。

このように、ＬＥＤ２４と直列にレベルシフト・ダイオ
ードを挿入した場合は、■３゜＞Ｖ １となったときに
、このレベルシフト・ダイオードを介してＬＥＤ２４側
からみた発振器２６のオン／オフ動作が、停止されたも
のとみなすことができる。

第４図は、第１図あるいは第３図に示された回路の変形
例を示す。

第１図および第３図では、発振器として無安定マルチバ
イブレータ回路２６を用いている。

一方、第４図では、ＰＵＴ （プログラマブル・ユニジ
ャンクショントランジスタ）ヲ用いた弛張発振回路２６
□が用いられている。

また、スイッチ回路１６を構成するトランジスタとして
、Ｎチャネルエンハンスメント形の ＭＯＳＦＥＴを用いた場合を示している。

このＦＥＴはバイポーラトランジスタであっても差支え
ない。

抵抗Ｒ１ｏとＲ１゜との接続点にはＦＥＴ１４１のゲー
トが接続される。

ＦＥＴ １４１ のソースは接地される。

ＦＥＴ１４□のドレインは、抵抗Ｒ２゜を介して、スイ
ッチ１２と抵ａＲｔｏとの接続点に接続される。

ＦＥＴ１４１のドレインはまた、キャパシタＣ１４を介
して接地される。

抵抗Ｒ２□とキャパシタＣ１４との接続点には、ＰＵＴ
２７のアノードが接続される。

ＰＵＴ２７のゲートは抵抗Ｒ２，を介して抵抗Ｒ１ｏと
Ｒ４との接続点に接続される。

ＰＵＴ２７のゲートはまた、抵抗Ｒ２６を介して接地さ
れる。

ｐｕ’ｒ２７のカソードは、キャパシタＣ１６および抵
抗Ｒ２８からなる並列回路を介して接地される。

ＰＵＴ２７のカソードはまた、ツェナダイオード２８の
アノード・カソード間を介して、ＰＮＰトランジスタ３
０のベースに接続される。

トランジスタ３０のエミッタは抵抗Ｒ２□とＲ２，との
接続点に接続される。

トランジスタ３０のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ３ｏ
が並列接続される。

トランジスタ３０のコレクタは、抵抗Ｒ３゜および表示
器２４を介して接地される。

この表示器２４は、前述したＬＥＤのほか、液晶表示器
（ＬＣＤ）、ランプあるいはメータなど電気信号によっ
て駆動されるものならば、大抵のものが使用できる。

電池１０の電圧が高い場合、あるいはＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの昇圧回路を併用しているときは、表示器２４
は放電管タイプであってもよい。

第４図における発振器２６すなわち弛張発振回路は、Ｐ
ＵＴ２７．ツェナダイオード２８．トランジスタ３０．
抵抗Ｒ４〜Ｒ３゜およびキャパシタＣ，１，Ｃ，６を含
んでいる。

またスイッチ回路１６は、ＦＥＴ１４１ と抵抗Ｒ３゜
およびＲ１゜によって構成されている。

ＦＥＴ１４□のゲートソース間スレシホールド電圧をＶ
７Ｈとした場合、第（２）式のＶＢＥをＶ Ｔ Ｈに置
き換えれば、第４図における第１基準電圧Ｖ ｓ １が
定められる。

また、トランジスタ３０のベース・エミッタ間スレシホ
ールド電圧をＶＢＥ９ ツェナダイオード２８のツェナ
電圧を■２とした場合、第（３ａ）式で示した第２基準
電位Ｖ Ｂ ２は、次のように表わすことができる。

ＶＳ２＝ ＶＩ３Ｅ十ＶＺ ・・・・・
・・・・・・・（３Ｃ）すなわち、第（３ａ）式の■３
およびＶｃは、それぞれＶＢＥおよびｖ２に置換される
。

■□−モ■３□のときはトランジスタ３０はオンするこ
とができるが、■１＜ Ｖ Ｓ ２では、ツェナダイオ
ード２８が導通しないので、トランジスタ３０はオンす
ることができない。

第４図の回路は次のように動作する。

Ｖｌ ’、＞ Ｖ ｓ １ではＦＥＴ１４□がオンされ
る。

この場合、ＰＵＴ２７のアノード電圧■９はほぼゼロの
ままクランプされる。

したがって、弛張発振回路２６□は発振しない。

このとき、Ｖ１’＞Ｖｓ２となるようツェナ電圧■２が
選ばれていると、トランジスタ３０はオンされ、表示器
２４は点灯する。

次にＶ Ｓ １ ＞Ｖｌ−ＢＶｓ２となると、ＦＥＴ１
４１はオフされる。

すると、弛張発振回路２６１は発振を開始する。

すなわちＦＥＴ１４１がオフされると、時定数Ｃ４，Ｒ
２２に逆比例した速度でＰＵＴ２７のアノード電圧ｖＡ
は上昇する。

そして、このｖＡがＰＵＴ２７のゲート電圧■。

よりも若干高電圧となると、ｐｕ’ｒ２７はターンオン
する。

すると、ＰＵＴ２７がターンオフされるまで、キャパシ
タＣ１４に充電された電荷がキャパシタＣ１６に流れ込
む。

この電荷流入によってｐｕ’ｒ２７のカソード電圧ｖＫ
は上昇される。

この電圧上昇によって、トランジスタ３０のベース電圧
も上昇され、トランジスタ３０がカットオフされる。

すると、表示器２４は一旦消灯される。

キャパシタＣ□６に充電された電荷が抵抗Ｒ２８を介し
て放電され、トランジスタ３０のベース電圧が下ると、
トランジスタは再びオンとなる。

すると表示器２４は再び点灯する。

ＰＵＴ２７がターンオフされた後、再びＶヶが■。

より高くなると、ｐｕ’ｒ２７は再度ターンオンされ、
トランジスタ３０がオフして、表示器２４は消灯する。

すなわち、表示器２４は、弛張発振回路２６１の発振周
波数に同期して、点滅される。

次にＶ Ｓ ２＞Ｖ ｓとなると、弛張発振回路２６１
の発振の有無にかかわらず、トランジスタ３０はカット
オフしたままとなる。

すなわち、トランジスタ３０はオン／オフ動作を行なわ
ず、オフしたままとなる。

したがって、表示器２４は消灯されたままとなる。

なお、この明細書に開示され図面に図示されたこの考案
の実施例は、この考案を何ら限定するものではない。

この考案の主旨および実用新案登録請求の範囲内におい
て種々の変更が可能である。

たとえば、トランジスタ１４のｖ８゜の温度変化によっ
て第１基準電圧■３□が変化することを防ぐために、抵
抗Ｒ１゜と直列に温度補償ダイオードを挿入してもよい
。

この場合、Ｖｌ〈ｖｓ□のときにトランジスタ１４を確
実にカットオフさせるために、トランジスタ１４のベー
ス回路に、レベルシフト用のダイオードを直列接続する
とよい。

また、無安定マルチバイブレータ回路２６は、インバー
タあるいはＮＡＮＤゲートを用いて構成することができ
る。

また、ＰＵＴ２７は、ｔＪＪＴ （ユニジャンクション
トランジスタ）に置換されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る電池寿命予告装置を
示す回路図、第２図ａおよびｂは第１図に示された回路
の動作を説明する図、第３図および第４図は第１図に示
された回路の変形例を示す回路図である。 １０・・・・・・電池、１２・・・・・・電源スィッチ
、１４゜１８．２２・・・・・・ＮＰＮ ）ランジスタ
、１４１・・・・・・ＭＯＳＦＥＴ、１６・・・・・・
スイッチ回路、２０・・・・・・ダイオード（電圧降下
回路）、２４・・・・・・ＬＥＤ （表示器）、２６・
・・・・・無安定マルチバイブレータ回路（発振器）、
２６１・・・・・・弛張発振回路（発振器）、２７・・
・・・・ＰＵＴ、２Ｂ・・・・・・ツェナダイオード、
３０・・・・・・ＰＮＰ トランジスタ、ｖｌ・・・・
・・起電力、Ｖｓｌ・・・・・・第１基準電圧、■、２
・・・・・・第２基準電圧、Ｖｃ・・・・・・臨界給電
電圧。

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）電池と；前記電池の起電力と第１基準電圧とを比
   較し、前記第１基準電圧よりも前記起電力の方が大きい
   とき作動し、前記第１基準電圧よりも前記起電力の方が
   小さいとき作動しないスイッチ回路と；前記起電力と第
   ２基準電圧とを比較し、前記スイッチが作動していない
   ときであって前記第２基準電圧よりも前記起電力の方が
   大きいときに所定のオン／オフ動作を行ない、前記スイ
   ッチが作動しているときあるいは前記第２基準電圧より
   も前記起電力の方が小さいときに前記オン／オフ動作を
   行なわない発振器と；前記発振器に結合されるものであ
   って、前記第１基準電圧よりも前記起電力の方が大きい
   ときに連続した表示を行ない、前記第１基準電圧よりも
   前記起電力の方が小さく前記第２基準電圧よりも前記起
   電力の方が大きいときに前記オン／オフ動作の周期に同
   期して断続した表示を行ない、前記第２基準電圧よりも
   前記起電力の方が小さいときに表示を行なわない表示器
   とを備え；前記表示器における前記断続した表示によっ
   て前記電池の寿命が残り少ないことが表示される電池寿
   命予告装置。
2. （２）前記スイッチ回路が前記第１基準電圧よりも前記
   起電力の方が大きいときにオンされるバイポーラあるい
   は電界効果トランジスタを含む実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の電池寿命予告装置。
3. （３）前記発振器が無安定マルチバイブレータ回路を含
   む実用新案登録請求の範囲第１項ないし第２項のいずれ
   かに記載の電池寿命予告装置。
4. （４）前記発振器が弛張発振回路を含む実用新案登録請
   求の範囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の電池寿
   命予告装置。
5. （５）前記第１基準電圧が前記トランジスタのベース・
   エミッタ間あるいはゲート・ソース間スレシホールド電
   圧に対応した電圧である実用新案登録請求の範囲第２項
   ないし第４項のいずれかに記載の電池寿命予告装置。
6. （６）前記第２基準電圧が前記発振器を発振させること
   の可能な臨界給電電圧に対応した電圧である実用新案登
   録請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の電
   池寿命予告装置。
7. （７）前記第２基準電圧が前記電池と前記発振器との間
   に設けられた電圧降下回路によって調整される実用新案
   登録請求の範囲第６項記載の電池寿命予告装置。