(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出を行うべき対象が予め定められた選択位置の何れにあるかを検出し、当該検出結果をアナログ信号として出力する位置検出スイッチにおいて、
基準電圧入力端子を介して外部から入力された基準電圧を分圧するための複数の分圧素子と、
前記選択位置に応じて部分的に切り欠いた複数本の金属パターンが基板上に形成された固定接点と、
位置検出を行うべき対象に連結され且つ前記固定接点の金属パターン上を摺動接触する可動接点とで、
前記基準電圧を当該対象の現在の選択位置に応じた分圧比で分圧するとともに当該電圧を前記アナログ信号として出力するスイッチ回路が構成されており、
前記複数本の金属パターンは、アナログ信号の出力点となる１本のコモン金属パターンと、コモン金属パターンと所定の間隔を保って設けられた複数本の補助金属パターンとからなり、
コモン金属パターンには前記複数の分圧素子のうちの１つの分圧素子の一方の端子が接続されるとともに、切り欠かれることによって分割された補助金属パターンのそれぞれには前記複数の分圧素子のうちの残る分圧素子のそれぞれの一方の端子が接続されており、
前記１つの分圧素子の他方の端子が基準電圧入力端子の一方に接続されるとともに前記残る分圧素子のそれぞれの他方の端子は基準電圧入力端子の他方に接続されており、
前記分圧素子のうちで当該分圧比を切り換えるための分圧素子が前記固定接点及び可動接点を介して互いに並列接続されていることを特徴とする位置検出スイッチ。
【請求項２】
請求項１の可動接点の代わりに、位置検出を行うべき対象に連結され前記選択位置に応じて部分的に切り欠いた複数本の金属パターンが基板上に形成された可動接点を用いる一方、請求項１の固定接点の代わりに、前記可動接点の金属パターン上に摺動接触する固定接点を用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の位置検出スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は位置検出を行うべき対象が予め定められた選択位置の何れにあるかを検出し、この検出結果をアナログ信号として出力する位置検出スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ又は複写機等のように駆動機構を内蔵する装置では駆動対象の位置を検出するために多様なスイッチが使用されている。例えば、駆動対象の回転角度位置を検出する場合、ロータリスイッチが使用されるケースが多い。
【０００３】
図４は４ビット出力のロータリスイッチの回路図であり、併せて予め定められたロータ（図外）の回転角度位置と出力との関係が示されている。図中２はロータに連結された可動接点であるブラシ、３〜５は図外の基板上に環状に形成された固定接点であるスイッチパターン、６はプルアップ用抵抗、７は電源電圧（５Ｖ）を入力するための入力端子、８は４ビットのデータ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を出力するための出力端子である。
【０００４】
図４の最下位置に示した番号１〜１１は予め定められたロータの回転角度位置を表している。例えば、出力端子８から出力されるデータが（１，１，１，１）であるときには、ブラシ２が回転角度位置１にあることを示しており、（０，１，１，１）に変化すれば、ロータの回転によりブラシ２が回転角度位置２に移動したことを示している。
【０００５】
このように出力端子８から出力されるデータの内容を見れば、現在のロータの回転角度位置が１〜１１の何れにあるかが判り、これによりロータに連結された上記駆動対象の回転角度位置を検出することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、ロータリスイッチをマイクロコンピュータのアナログ専用の入力ポートに接続しなければならないときには、その途中にＤ／Ａ変換器を介在させることが必要となり、コストダウンの推進を図る上で問題となる。
【０００７】
もっとも、ロータリエンコーダを単純にアナログ出力形式に設計変更しただけでは抜本的な問題解決とはならない。なぜなら、プルアップ用抵抗等のような安価な回路部品を用いることができず、部品点数の増加から配線個所も多くなるからである。特に、広レンジであることが要求される場合、高価な回路部品を多数用いることが必要となり、これに伴うコストの上昇が大きな問題となる。なお、この点は図２を用いて後で詳しく説明する。
【０００８】
このような問題はロータリスイッチ等の回転運動型の位置検出スイッチだけの特有な事柄でなく、直線運動型のものでも同様の問題が指摘されている。
【０００９】
本発明は上記背景の下で創作されたものであり、その目的とするところは、上記した欠点のない位置検出スイッチを提供することにある。
【００１０】
【問題を解決するための手段】
本発明に係る位置検出スイッチは、位置検出を行うべき対象が予め定められた選択位置の何れにあるかを検出し、当該検出結果をアナログ信号として出力する位置検出スイッチであって、基準電圧入力端子を介して外部から入力された基準電圧を分圧するための複数の分圧素子と、前記選択位置に応じて部分的に切り欠いた複数本の金属パターンが基板上に形成された固定接点と、位置検出を行うべき対象に連結され且つ前記固定接点の金属パターン上を摺動接触する可動接点とで、前記基準電圧を当該対象の現在の選択位置に応じた分圧比で分圧するとともに当該電圧を前記アナログ信号として出力するスイッチ回路が構成されており、前記複数本の金属パターンは、アナログ信号の出力点となる１本のコモン金属パターンと、コモン金属パターンと所定の間隔を保って設けられた複数本の補助金属パターンとからなり、コモン金属パターンには前記複数の分圧素子のうちの１つの分圧素子の一方の端子が接続されるとともに、切り欠かれることによって分割された補助金属パターンのそれぞれには前記複数の分圧素子のうちの残る分圧素子のそれぞれの一方の端子が接続されており、前記１つの分圧素子の他方の端子が基準電圧入力端子の一方に接続されるとともに前記残る分圧素子のそれぞれの他方の端子は基準電圧入力端子の他方に接続されており、前記分圧素子のうちで当該分圧比を切り換えるための分圧素子が前記固定接点及び可動接点を介して互いに並列接続されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は回転運動型の位置検出スイッチの回路図であり、併せて予め定められたロータの回転角度位置と出力との関係も示している。なお、同図の最下位置に示した番号１〜１１はロータ（図外）の回転角度位置を表している。
【００１２】
ここに掲げる位置検出スイッチはビデオ装置に装備されており、カセット装填機構の一部を構成する回転駆動部材が予め定められた回転角度位置（選択位置に相当する）の何れにあるかを検出し、この検出結果をアナログ信号として出力するものであり、図１に示すような基本構成となっている。
【００１３】
図中１０はＤＣ５Ｖの基準電圧を外部から入力するための基準電圧入力端子である。４０はアナログ信号を出力するための出力端子である。
【００１４】
２０はロータに取り付けられたブラシたる可動接点である。位置検出を行うべ回転駆動部材はスイッチ本体（図外）に軸支されたロータを介して可動接点２０に連結されている。
【００１５】
３０はスイッチ本体内の円板乗の基板（図外）に取り付けられた固定接点である。この基板上には金属パターン３１〜３３（３１，３２は請求項記載の補助金属パターンを示し、３３は請求項記載のコモン金属パターンを示している）が形成されており、予め定められた回転角度位置１〜１１に応じて部分的に切り欠かれている。金属パターン３１〜３３上を可動接点２０が摺動接触するようになっている。
【００１６】
なお、図中は金属パターン３１〜３３が直線であるかとを如く示されているが、実際には環状にされている。
【００１７】
Ｒ１〜Ｒ６は基準電圧入力端子１０を介して外部から入力された基準電圧を分圧するための分圧素子である。各抵抗値は、Ｒ１＝４．７ＫΩ、Ｒ２＝２．２ＫΩ、Ｒ３＝４７０Ω、Ｒ４＝１０ＫΩ、Ｒ５＝３．６ＫΩ、Ｒ６＝１．５ＫΩに各々設定されている。
【００１８】
ここでは基準電圧が直流であることから抵抗を用いているが、抵抗と同等の電気的機能を果たす半導体回路等に置換するようにしてもかまわない。
【００１９】
上記した可動接点２０、固定接点３０、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６等によりスイッチ回路１が構成されている。このスイッチ回路１は、基準電圧入力端子１０を介して入力された基準電圧をロータの現在の回転角度位置に応じた分圧比で分圧し、分圧した電圧をアナログ信号として出力端子４０から出力するような構成となっている。
【００２０】
このスイッチ回路１において最も特徴的であるのは、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６のうちで分圧比を切り換えるための分圧素子Ｒ２〜Ｒ６が、固定接点３０に対する可動接点２０の位置関係に応じて、並列接続される点にある。すなわち、コモン金属パターン３３は、切り欠かれることによって複数のパターンに分割されているが、分割されたパターンは互いに接続されていて、アナログ信号の出力点となっている。このため、コモン金属パターン３３には、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６のうちの１つの分圧素子Ｒ１の一方の端子が接続されており、分圧素子Ｒ１の他方の端子は、基準電圧入力端子の一方（１０により示されている）に接続されている。また、補助金属パターン３１は、切り欠かれることによって４つのパターンに分割されるとともに、分割された４つのパターンのうちの３つのパターンのそれぞれには、分圧素子Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５のそれぞれの一方の端子が接続されている。また、残るパターンはグランドに接続されている。また、補助金属パターン３２は、切り欠かれることによって２つのパターンに分割されるとともに、分割された２つのパターンのそれぞれには、分圧素子Ｒ４，Ｒ６のそれぞれの一方の端子が接続されている。そして、分圧素子Ｒ２〜Ｒ６のそれぞれの他方の端子は、その全てが基準電圧入力端子の他方であるグランドに接続されている。すなわち、分圧素子Ｒ２〜Ｒ６は、金属パターン３１又は３２とグランドとの間に接続され、固定接点３０及び可動接点２０を介して互いに並列接続されるようになっている。
【００２１】
スイッチ回路１から出力されるアナログ信号は図１に示すように０Ｖから５Ｖまでの間の直流電圧であって、ビデオ装置を制御するマイクロコンピュータのアナログ専用のＩ／Ｏポートに導入される。アナログ信号の電圧は図３に示すように段階(1) 〜段階(10)に分けられており、マイクロコンピュータにより位置検出を行うべき回転駆動部材の回転角度位置が認識されるようになっている。
【００２２】
例えば、図１に示すようにロータの回転角度位置が０のときは、可動接点２０が金属パターン33だけに接触し、抵抗Ｒ１と分圧素子Ｒ２〜Ｒ６とは回路的に切り離され、基準電圧がそのまま出力端子４０に現れ、アナログ信号の電圧は段階(10)の５Ｖとなる。ロータの回転角度位置が１のときには、可動接点２０により金属パターン33及び金属パターン31が短絡されるので、基準電圧を分圧素子Ｒ１とＲ２とで分圧した電圧が出力端子４０に現れ、アナログ信号の電圧は段階(9) の約4.1 Ｖとなる。ロータの回転角度位置が２〜１１の場合も上記と全く同様である。
【００２３】
分圧素子Ｒ１〜Ｒ６として±10％の精度を有する抵抗を用いた場合、図３に示すようにアナログ信号の電圧につき、段階(2) で0.36〜0.52Ｖ、段階(3) で0.78〜0.52Ｖ、・・・・段階(9) で3.96〜4.26Ｖのバラツキが発生する。
【００２４】
しかし、たとえこのようなバラツキが発生しても、マイクロコンピュータは回転駆動部材の回転角度位置を誤りなく判定する。例えば、段階(2) ではアナログ信号の電圧が0.36〜0.52Ｖの範囲でバラツキがあるが、マイクロコンピュータのアナログ専用のＩ／Ｏポートでの判定電圧範囲が0.26〜0.65Ｖであり、0.36〜0.52Ｖの範囲のセンター計算値0.44Ｖに対してマイナス側に1.18Ｖ、プラス側の0.21Ｖの電圧余裕があるので、誤判定を生じるおそれはない。これ以外の段階についても誤判定を生じない程度の電圧余裕がある。
【００２５】
さて、図４に示すロータリスイッチを単純にアナログ出力形式に設計変更した場合、図２に示すような構成になると想定される。上記例と同一の部品番号は上記と同様であるので、異なる点についてのみ説明する。
【００２６】
図中５０は固定接点であり、この基板（図外）上には金属パターン５１〜５３が形成されている。分圧素子Ｒ１及びＲ７〜Ｒ１４のうちで分圧比を切り換えるための分圧素子Ｒ７〜Ｒ１４は、金属パターン５１と５２との間に接続され、全体として直列に接続されており、これらの点が上記例と異なっている。
【００２７】
図２に示す位置検出スイッチの場合、必要とする分圧素子の数が９個であり、金属パターン５１又は５２との接続個所は９である。これに対して、本発明の場合、必要とする分圧素子の数が６個であり、金属パターン３１又は３２との接続個所は６である。即ち、図２の場合に比べて、分圧素子の数を３個、分圧素子と金属パターンとの接続を３個所減らすことができる。また、これに伴って、必要とするリード線やコネクタピンの個数も低減することができる。
【００２８】
よって、部品コストが安くなるだけでなく、配線作業が楽となり、全体としてのコストダウンを図ることができる。勿論、アナログ出力形式であるので、図４に示す従来例による場合とは異なり、マイクロコンピュータのアナログ専用の入力ポートとの間にＤ／Ａ変換器を介在させる必要がなく、この点でのコストダウンも図ることができる。
【００２９】
抵抗自体は±10％、±５％、±２％、±１％とその精度が高くなるに従って極端に高価になる。本発明の場合、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６として±10％の精度を有する抵抗を用いても何ら問題なく、回転駆動部材の回転角度位置を誤りなく検出することができる。ここでは、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６として±10％の精度を有する抵抗を用いた場合の動作について検討したが、標準的な±５％の精度を有する抵抗を用いても当然に同様の動作となる。
【００３０】
即ち、分圧素子Ｒ１〜Ｒ６として安価な抵抗を用いることができ、この点でのコストダウンを図ることができる。しかも図２に示す位置検出スイッチの場合に比べて抵抗を３個分減らすことができるので、この点でのコストダウンも図ることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、たとえば可動接点２０と固定接点３０とを入れ換えたような形態をとっても良い。即ち、金属パターンを形成した基板を可動させる一方で、金属パターンに摺動接触するブラシを固定させるような形態をとってもよい。また、回転運動型に限定されず、直線運動型の位置検出スイッチであっても当然に適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上、本発明に係る位置検出スイッチによる場合、アナログ出力形式である構成となっているので、マイクロコンピュータのアナログ専用の入力ポートに接続しなければならないときでも、その途中にＤ／Ａ変換器を介在させることが必要でなくなり、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
また、アナログ出力形式でありながら、必要とする分圧素子の数、分圧素子と金属パターンとの接続個所が少なく、リード線やコネクタピンの個数も必要最小限に抑えることができる。
【００３４】
加えて、分圧素子として高精度で高価な抵抗を用いる必要がなく、たとえ広レンジであることが要求される場合であっても、分圧素子の数が極端に増加せず、全体としてのコストダウンを大幅に推進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって、回転運動型の位置検出スイッチの回路図であり、併せて予め定められたロータの回転角度位置と出力との関係を示している。
【図２】本発明の実施の形態の効果等を説明するための図であって、デジタル出力形式のロータリスイッチを単純にアナログ出力形式に設計変更した場合に想定される位置検出スイッチの回路図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための図であって、位置検出スイッチから出力されるアナログ信号の電圧の範囲を段階毎に示した図であり、併せてマイクロコンピュータの判定電圧範囲及びセンター計算値に対する公差を示す図である。
【図４】従来技術を説明するための図であって、デジタル出力形式のロータリスイッチの回路図であり、併せて予め定められたロータの回転角度位置と出力との関係を示している。
【符号の説明】
１  スイッチ回路
１０  基準電圧入力端子
２０  可動接点
３０  固定接点
３１〜３３  金属パターン
Ｒ１〜Ｒ６  分圧素子
【図１】
0003724669.tif 000002
【図２】
0003724669.tif 000003
【図３】
0003724669.tif 000004
【図４】
0003724669.tif 000005