JPS6149686A - 扇風機の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロコンピュータ制御の扇風機の制旬１１
回路に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年マイクロコンピュータの家庭電気への応用は急速に
進みつつあり、テレビやビデオ、エアーコンディショナ
ーと言った比較的高額な商品だけでなく洗１ｌＩＩ轡や
掃除機と言った低価格商品にまでその応用範囲は広がっ
ている。更に最近では扇風機のような家庭電気の中でも
低コストの部類に位置付けられるものにまでマイクロコ
ンピュータが応用されて来ているのが現状である。とこ
ろが当然マイクロコンピュータにも価格的に安いもの、
高いも、のと言うものがあって一般的にはピン数（足の
数）の少ないものが安い。これは一般的にピンの数が多
いと言う事はマイクロコンピュータのアーキテクチュア
−が複雑になっており、それだけ機能的に充実されてい
ると言う事で当然集積度も高く、チップサイズも大きく
なる為に材料歩留り等の面で高価格になると言うのが一
般的であると言う小で必ずしもビン数の少ない方が安い
とは言い切れない。しかし一般的にビン数が少ない方が
安い傾向は強く、特に扇風機等の家庭電気に使用される
４ビツト１チツプマイクロコンピユータはこれが顕著で
ある０ところで一般に４ビツト１チツプマイクロコンピ
ユータと言われるマイクロコンピュータのピン数は１６
ビン、１８ピン。

２８ビン、４２ビンのものが多く、２２ピンのものも若
干ではあるが使われている。しかし大勢は１６ピン、１
８ピンの低ピン数のもの、２８ビンの中ピン数のもの、
４２ピンの高ビン数のものに大別される。又、内蔵ＲＯ
Ｍの容量は低ピン数のものの大半が、ｏ、６ＫＢ（キロ
バイラ）中ピン数のもので％ＫＢ〜１ＫＢ　、高ピン数
のもので２ＫＢ〜４ＫＢとなっている。ところで扇風機
の場合は先程も述べたように家庭電気の中では低価格商
品である為、前記３種の４ビツト１チツプマイクロコン
ピユータの内、価格の安い低ピン数のものの使用が相応
しい事は言う迄もない。ところが一般的な使用状況はそ
のようになってないのが現状であり、その原因は扇風機
の制御方法にある。第１図に示すのは一般的な仕様のマ
イクロコンピュータ制御扇風機の操作表示板の図であっ
て１００は操作表示板、１０１．１０２，１０３はその
中に設けられた操作ボタン、１０４〜１１ｏは表示用発
光ダイオードであり、１０４°〜１０６は風量の表示を
、又、１０７〜１１０はタイマ時間の残量表示を行うも
のである。次に本操作表示板について少し説明をかえる
と、１０１は扇風機を停止させる為の”切″用の操作ボ
タンである。１０２は扇風機の風量を切替える為の操作
ボタンであり、この操作ボタン１０２を一回押す毎に発
光ダイオード１０４　、１０５　、１０６が本例の場合
１０４→１０６→１０６→１０４→・・・・・・とサイ
クリックに点灯し、扇風機のその時の風量（弱、中９強
のいずれか）を表示するのである。操作ボタン１０３は
扇風機の遅延動作を行わせる為のタイマの時間を設定す
るもので、この操作ボタン１０３を１回押す毎に発光ダ
イオード１０７〜１０９が順に点灯し、本例の場合は４
つの発光ダイオードにより構成されておりタイマ時間は
３０分、１時間、２時間、４時間の４種より選ぶ事が出
来る。このように第１図の操作表示板は先程説明したよ
うに一般的な扇風機の機能をマイクロコンピュータ制御
した時の例であり操作ボタン１０１〜１０３の数は３個
、発光ダイオード１０４〜１１ｏの数は７個であり入出
力端子の占有を考えると計１０個である。ところでマイ
クロコンピュータを動作させる為には電源が必要であり
電源のプラス側、マイナス側に少なくとも各１本、計２
本の端子が必要である。更にマイクロコンピュータには
ＲＯＭに書込まれているプログラムを０番地より正確に
スタートさせる為のリセット端子も必要な端子である。

又、マイクロコンピュータは種々の内部操作を時間的な
タイミングをとりながら行う必要がある為、動作の基準
となる最小単位の時間を作り出すクロック発振を行わせ
る端子も１〜２本必要である。これら電源端子、リセッ
ト端子、クロック発振端子の計４〜５本の端子（ビン）
はマイクロコンピュータにとっては必要なものであるが
使用する側から見れば全く他の用途には使えないもので
ある（以後このような端子を説明上、固定端子と称する
。）。更にマイクロコンピュータによってはマイクロコ
ンピュータそのものを試験する為のテスト端子が固定端
子として設けられているものも多い。ここで今迄の説明
では出て来なかった本発明の条件にある極めて短い周期
でもって扇風機のファンモータの速度を切替えると言う
動作であるが、この切替えの時に発生する電気的なノイ
ズを防止する為に必ずと言って良い程、電源電圧ゼロク
ロス信号がマイクロコンピュータに入力される。この電
源電圧ゼロクロス信号は電源の電圧波形がゼロ点を通過
した瞬間を知らせるものであり、その時にファンモータ
の速度を切替えると電気的なノイズの発生が防げるもの
で、マイクロコンピュータにはどうしてもこの信号を入
力する為の１本の入力端子が必要である。ここで少しこ
れらを整理すると、一般的な仕様の扇風機をマイクロコ
ンピュータで制御するにはマイクロコンピュータの固定
端子が４〜５本、入力端子が４本（スイッチ３本、電源
電圧ゼロクロス信号入力１本）、出力端子が１１本（）
１ンモータの速度切替えとして３本、速度表示用９発光
ダイオード用３本、タイマ表示用４本、ブザー用１本）
が必要であり、この中でファンモータの速度切替え用と
速度表示用発光ダイオード用は共用出来るとして両方で
３本となる。しかし第１図の例で示した扇風機の制仰方
法だと本発明の東件の極めて短い周期でもって扇風機の
ファンモータの速度を切替えると言う動作（この様な扇
風機の動作は扇風機の風を様々に変化させ、自然の風に
近い状態で送風すると言った様な制御に利用する）を選
択する操作スイッチがない為、もう１つ操作スイッチが
必要となる。

このような制御方法は第１図の例で示すような従来の機
械的なスイッチやタイマで構成されていた扇風機を単純
にマイクロコンピュータ化したものには必ずと言って良
い程付加されるものであり、マイクロコンピュータで制
御される扇風機の大きな特徴の１つにされているのが現
状である。ところで今迄説明して来た事を総合すると、
マイクロコアピユータで扇風機を制御する場合、固定端
子−４〜６本（多いもので５〜６本）入力端子−５本（
先程のスイッチ１つ追加）出力端子−８本 計　１７〜１８（多いもので１８〜１９本）となり現在
１チツプマイクロコンピユータで一番ピン数の少ないと
言われている１ｅピンのものは扇風機への応用はピン数
の少しの不足により不可能となり、１８ビンであっても
固定端子の多いマイクロコアピユータでは同じように使
用が不可能である。ところで従来より少ないピン数で多
くの入出力を行う方法にマ）　１７ツクス法（発光ダイ
オードの点灯の場合はグイナミノク点灯と称する）と言
うものがあり、出力端子と入力端子をマトリックス状に
組み、その交点にスイッチや負荷となる発光ダイオード
を挿入し高速でスイッチを順次走査したり、発光ダイオ
ードを順次点灯したりするのであるが、このような方法
は扇風機に使用されるようなもともとピン数の少ない１
チツプマイクロコンピユータに於いては全く効果を示さ
ないし、スイッチのダブル押しく１つ以上のスイッチを
同時に押す）による端子間短絡や発光ダイオードの逆方
向電圧印加等について考慮しなければならなく、外付は
部品が増える事となりこの場合も安いピン数の少ない１
チツプマイクロコンピユータを使う効果はない。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題点を除去するものであり
、少ない入力端子からより多くの入力信号を安価な方法
で入力可能なものとし、価格的に優位な１６．１８ビン
クラスの１チツプマイクロコンピユータを扇風機の制御
に利用可能とするものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の扇風機の制御回路は
、ファンモータと、極めて短い周期でもって前記ファン
モータの速度を切替える機能を有するマイクロコンピュ
ータ？ｌｊ制御回路と、このマイクロコンピュータを操
作する複数の操作スイッチ部分を備え、前記マイクロコ
ンピュータ入力用ゼロクロス信号を利用することにより
、前記操作スイッチの複数の異なる操作信号を１つの入
力端子より前記のマイクロコンピュータへ入力する構成
であり、１つの入力端子から複数の信号を入力すること
が出来るピン数の少ないマイクロコンピュータの使用が
可能となる効果を有するものでるる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２因〜第４図にもとづいて説
明する。

第２図は本発明の扇風機の制御装置の一実施回路の例で
ある。１は交流電源、２はヒユーズ、３はサージアブソ
ーバ、４はマイクロコンピュータの電源を作る為のドロ
ッパー抵抗、５も同様の目的の為の整流用ダイオード、
６も同じ目的の電解コンデンサ、Ｔも同じ目的の定電圧
ダイオードでありこれら４〜７の部品により交流電源よ
り低電圧の直流電源が作られる。８は抵抗、９はダイオ
ード、１ｏはＮＰＮ　ｌ−ランジスタ、１１は抵抗で　
　　　　。

あり、８〜１１の部品により言わゆる電源電圧のに入力
されている。この様子を示したのが第３図　　　　　　
、′ゼロクロス信号を作り出しマイクロコンピュータで
あり、第３図のａは交流電源１の電圧波形のタイムチャ
ート図、同図すはＮＰＮ）ランジスタ１０のコレクタ波
形のタイムチャート図である。ｂに示されるように、Ｎ
ＰＮ）ランジスタ１ｏはａに　　　　　　゛、す、ペー
ス電流が供給される為にオン状態となり　　　　　　−
示される交流電源１の負の半波の時に抵抗８を通コレク
タ電圧は０（Ｖ）となる。又、正の半波の時はダイオー
ド９によりバイパスされる為、ＮＰＮ）ランジスタ１０
はオフ状態となり、コレクタ電圧はｖ（ｖ）となる。そ
してタイムチャート図に於てこのｏ（Ｖ）とｖ（Ｖ）の
変化の境目が交流電源１の電圧のゼロクロス点である。

つまり本例のゼロクロス信号は０（ｖ）とｖ（ｖ）の変
化の境目で交流電源１のゼロクロス点を判断しようとす
るものであり、この信号は後述するマイクロコンピュー
タ４０の端子にＴよ゛り入力され、マイクロコンピュー
タ４ｏのソフトウェアで認識判断されるが、このソフト
ウェアについては省略する。１２は抵抗、１３はコンデ
ンサで、この２つの部品によりマイクロコンピュータの
電源を投入した時プログラムが確実に０番地よりスター
トする為の時定数回路を構成しており、この信号はマイ
クロコンピュータ４ｏの端子１．３　Ｔに入力されてい
る。つまり端子１３Ｔが言わゆるリセット端子であシ、
本例のマイクロコンピュータ４０の場合はＨレベル（Ｖ
（Ｖ））でリセットが解除され、プログラムの実走が開
始されるものである。１４は抵抗、１５　、１６　、１
７　、１８は扇風機の動作状態を設定する操作スイッチ
で、第１図に示す操作パネルの例で言うと、各々が”切
”、″風量調節”、゛タイマ″に相当し、残りの１つが
扇風機のファンモータの速度を極めて短い周期でもって
切替えるモードを選択する為の操作スイッチである。こ
れら１５〜１８のスイッチのマイクロコンピュータに対
する信号入力については詳しく後述する。１９　、２０
は抵抗、２１は圧電ブザー、２２．２３は抵抗、２４は
コンデンサ、２５は抵抗であり、２４．２５の２つの部
品ニよりマイクロコンピュータ４０のクロック発振の時
定数回路が構成されている。２６は抵抗、２７．２Ｂ、
２９．３０は発光ダイオードであり、本例の場合は各々
が３０分、１時間、２時間、４時間のタイマの残時間表
示の役目をしている。３１゜３２．３３は抵抗であり、
発光ダイオード３４゜３５．３６の電流及びファンモー
タ４１を駆動する為のトライブック３７．３８．３９の
ゲート電流を制限している。４ｏは先程より述べている
マイクロコンピュータであり、１Ｔ〜１６Ｔの端子ｔ−
持つ１６ピンのマイクロコンピュータである。

４１は扇風機のファンモータ、４２はその進相コンデン
サである。次に基本的な動作について本発明にかかる操
作スイッチ周辺を中心に説明する。

前述したようにスイッチ１５，１６，１７．１８は扇風
機の種々の動作を設定する操作スイ、ンチであり、１５
．１７の信号はマイクロコンピュータ４０のＺ：５子１
１Ｔより入力されており、１６　、１８の操作スイッチ
の信号は端子１０Ｔより入力されている。ところで端子
１０丁及び１１Ｔは信号式′力としては全く同じである
ので端子１１Ｔについてのみ説明を加えて行く。壕ず、
操作スイッチ１５及び１６０両方が押されてない時であ
るが端子１１Ｔは抵抗２０によりプルダウンされている
為、常にｏ（Ｖ）（以下Ｌレベルと称する。）となって
いる。次に操作スイッチ１５を押した時であるが、この
時の端子１１Ｔの様子は第４図のｄのタイムチャートに
示すように時刻ｔ。で操作スイッチが押されたとすると
、端子１１Ｔの入力信号はＨレベルに変化する。そして
マイクロコンピュータではこのＨレベルがΔｔの時間、
安定に続いた時に操作スイッチ１６が押されたと認識す
る訳でこの認識区間は操作スイッチ１６の接点がチャツ
タリングして何回も接点がオン、オフする現象がある為
、これによる異常入力を防止する目的の為に一般に設け
られるものである。次に操作スイッチ１了を押した場合
であるが、この時の端子１１Ｔの入力信号の状態は第４
図のｂのタイムチャートに示す。つまり操作スイッチ１
７の一端は、ＮＰＮ）ランジスタ１０のコレクタに接続
されている為、操作スイッチ１７を押すと言う事は端子
１１Ｔの入力信号の状態はＮＰＮ）ランジスク１０のコ
レクタと同一と言う事となり、電源電圧のゼロクロス信
号そのものとなる。第４図のｂはそれを説明したもので
時刻上〇で操作スイッチ１７を押すと、電源電圧ゼロク
ロス信号が立上って来る時刻ｔ１まで端子１１丁の信号
入力はＬレベルを続け、マイクロコンピュータ４ｏには
時刻ｔ０よりｔｌまでは操作スイッチ１７が押されてい
るのかは全く判らない。そして時刻ｔ１　で初めて信号
入力がＨレベルとなる訳であるが、この時点ではまだマ
イクロコンピュータ４Ｑは操作スイッチ１５が押された
のか、又１７が押されたのかの区別は出来ない。ところ
が時刻ｔ２で端子１１Ｔの信号入力はＨレベルよりＬレ
ベルに変わる。この現象はマイクロコンピュータ４０の
内部で電源電圧ゼロクロス信号が入力されているＫｒ、
ｌ子１２Ｔと比較する事により操作スイッチ１７が押さ
れている事は容易に判るが操作スイッチ１６をすばやく
押した場合でも偶然にゼロクロス信号と同期する事があ
り得る為、第４図のｂではゼロクロス信号との比較を時
刻ｔ３の立上り、時刻ｔ４の立下りの各々の時点で行っ
ており、これらが端子１２Ｔと一致すれば操作スイッチ
１７が押されたものと判断している。しかしこのように
しても応答速度Δｔは５０ｍ５以下となる為、極めて早
く操作スイッチの応答時間としては満足し得るものであ
る。

発明の効果 このように本発明によれば、極めて短い周期でもって扇
風機の速度を変化させた時発生する電気的な雑音の発生
を防止する目的で設けられた電源電圧ゼロクロス信号を
操作スイッチの信号入力に利用するＪ５により、１つの
入力端子から特別な部品を増やす事なく複数の信号を入
力する事が出来、扇風機のマイクロコンピュータ制御に
要求される少ないピン数の低価格なマイクロコンピュー
タの使用が可能となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロコンピュータで制御されている扇風機
の一般的な制御内容を説明した操作表示板の正面図、第
２図は本発明の一実施例の扇風機の制御回路図、第３図
は第２図の回路図に於ける電源電圧ゼロクロス信号の様
子を示した波形のタイムチャート、第４図は１つの入力
端子から電源電圧ゼロクロス信号を利用して複数の信号
を入力する場合の入力波形の様子を示したタイムチャー
トである。 ４１・・・・・・ファンモータ、４ｏ・・・・・・マイ
クロコンピュータ、１６〜１８・・・・・・操作スイッ
チ、１２Ｔ・・・・・・電源ゼロクロス端子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名男１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ファンモータと、短い周期でもって前記ファンモータの
   速度を切替える機能を有するマイクロコンピュータと、
   このマイクロコンピュータを操作する複数の操作スイッ
   チとを備え、前記マイクロコンピュータ入力用ゼロクロ
   ス信号を利用することにより、前記操作スイッチの複数
   の異なる操作信号を一つの入力端子より前記マイクロコ
   ンピュータへ入力する扇風機の制御回路。