(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プッシュスイッチ（２）と、このプッシュスイッチ（２）を入力端子（１１）に接続しているフリップフロップ回路（１）と、フリップフロップ回路（１）の出力でオンオフに制御されるスイッチング素子（３）を備え、
フリップフロップ回路（１）が、プッシュスイッチ（２）から入力される立上電圧を検出して出力を反転し、フリップフロップ回路（１）の出力でスイッチング素子（３）をオンオフに切り換えるようにしてなる電子スイッチにおいて、以下の全ての構成を有することを特徴とするプッシュスイッチを備える電子スイッチ。
（ａ）  フリップフロップ回路（１）の入力端子（１１）は、第２分圧抵抗（Ｒ２）を介して電源の−側に接続され、互いに直列に接続しているプッシュスイッチ（２）と第１分圧抵抗（Ｒ１）を介して電源の＋側に接続している。
（ｂ）  第１分圧抵抗（Ｒ１）は第２分圧抵抗（Ｒ２）よりも大きく、第１分圧抵抗（Ｒ１）と第２分圧抵抗（Ｒ２）の抵抗比は、入力端子（１１）に入力される電圧が、ローレベルしきい値よりも低くなるように設定している。
（ｃ）  第１分圧抵抗（Ｒ１）は、第１分圧コンデンサー（Ｃ１）を並列に接続している。
（ｄ）  第２分圧抵抗（Ｒ２）は、第２分圧コンデンサー（Ｃ２）を並列に接続している。
（ｅ）  第１分圧コンデンサー（Ｃ１）は、第２分圧コンデンサー（Ｃ２）の静電容量よりも大きい。
（ｆ）  フリップフロップ回路（１）は、制御端子（１４）を有する。
（ｇ）  フリップフロップ回路（１）は、制御端子（１４）を”Ｈ”とするときに入力端子（１１）に立上電圧が入力されると出力を”Ｈ”に切り換え、”Ｌ”のときに入力端子（１１）に立上電圧が入力されると出力を”Ｌ”に切り換える。
（ｈ）  制御端子（１４）は、積分コンデンサー（Ｃ３）を介して電源の−側に、積分抵抗（Ｒ３）を介して反転出力端子（１３）に接続している。
【請求項２】
第１分圧抵抗（Ｒ１）の抵抗値が、第２分圧抵抗（Ｒ２）の抵抗値の１０倍以上である請求項１に記載されるプッシュスイッチを備える電子スイッチ。
【請求項３】
第１分圧コンデンサー（Ｃ１）の静電容量が、第２分圧コンデンサー（Ｃ２）の静電容量の１０倍以上である請求項１に記載されるプッシュスイッチを備える電子スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プッシュスイッチを操作して、トランジスターやＦＥＴ等のスイッチング素子をオンオフに切り換える電子スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プッシュスイッチを操作してスイッチング素子をオンオフに切り換える電子スイッチを図１に示す。この電子スイッチは、接点を摺動してオンオフに切り換えるスライドスイッチに比較して、接触不良を少なくできる特長がある。また、スライドスイッチに比較してプッシュスイッチの構造を簡単にできる特長がある。
【０００３】
図１に示す電子スイッチは、プッシュスイッチ２をフリップフロップ回路１の入力端子１１に接続し、フリップフロップ回路１の出力端子１２をスイッチング素子３に接続している。フリップフロップ回路１は、入力端子１１に立上電圧が入力されると、出力を”Ｈ”と”Ｌ”に切り換えて反転させる。プッシュスイッチ２は、押したときに立上電圧をフリップフロップ回路１に入力する。スイッチング素子３は、フリップフロップ回路１から”Ｈ”が入力されるとオン、”Ｌ”が入力されるとオフになる。したがって、この図の電子スイッチは、プッシュスイッチ２を押す毎に、交互にフリップフロップ回路１の出力が”Ｈ”と”Ｌ”に反転して、スイッチング素子３をオンオフに切り換える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１の電子スイッチは、負荷電流をスイッチング素子３でオンオフするので、スイッチング素子３の接触不良を皆無にできるが、プッシュスイッチ２がチャタリングを起こすと、スイッチング素子３もチャタリングを起こして、短時間でオンオフに切り替わる欠点がある。スイッチング素子のチャタリングは、たとえば、フリップフロップ回路の入力側にシュミットトリガー回路等を接続し、あるいは、一定期間は入力を無視するタイマー回路を接続して防止できる。しかしながら、この構造にすると回路が複雑で高価になる欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、たとえプッシュスイッチがチャタリングを起こしても、スイッチング素子のチャタリングを防止できるプッシュスイッチを備える電子スイッチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプッシュスイッチを備える電子スイッチは、プッシュスイッチ２と、このプッシュスイッチ２を入力端子１１に接続しているフリップフロップ回路１と、フリップフロップ回路１の出力でオンオフに制御されるスイッチング素子３を備える。さらに、電子スイッチは、フリップフロップ回路１が、プッシュスイッチ２から入力される立上電圧を検出して出力を反転し、フリップフロップ回路１の出力でスイッチング素子３をオンオフに切り換えるようにしている。
【０００７】
さらに、電子スイッチは、以下の全ての構成を有することを特徴としている。（ａ）  フリップフロップ回路１の入力端子１１は、第２分圧抵抗Ｒ２を介して電源の−側に接続され、互いに直列に接続しているプッシュスイッチ２と第１分圧抵抗Ｒ１を介して電源の＋側に接続している。
（ｂ）  第１分圧抵抗Ｒ１は第２分圧抵抗Ｒ２よりも大きく、第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２の抵抗比は、入力端子１１に入力される電圧が、ローレベルしきい値よりも低くなるように設定している。
（ｃ）  第１分圧抵抗Ｒ１は、第１分圧コンデンサーＣ１を並列に接続している。
（ｄ）  第２分圧抵抗Ｒ２は、第２分圧コンデンサーＣ２を並列に接続している。
（ｅ）  第１分圧コンデンサーＣ１は、第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量よりも大きい。
（ｆ）  フリップフロップ回路１は、制御端子１４を有する。
（ｇ）  フリップフロップ回路１は、制御端子１４を”Ｈ”とするときに入力端子１１に立上電圧が入力されると出力を”Ｈ”に切り換え、”Ｌ”のときに入力端子１１に立上電圧が入力されると出力を”Ｌ”に切り換える。
（ｈ）  制御端子１４は、積分コンデンサーＣ３を介して電源の−側に、積分抵抗Ｒ３を介して反転出力端子１３に接続している。
【０００８】
さらに、本発明のプッシュスイッチを備える電子スイッチは、好ましくは、第１分圧抵抗Ｒ１の抵抗値を、第２分圧抵抗Ｒ２の抵抗値の１０倍以上とする。
【０００９】
さらにまた、本発明のプッシュスイッチを備える電子スイッチは、好ましくは、第１分圧コンデンサーＣ１の静電容量を、第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量の１０倍以上とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電子スイッチを例示するものであって、本発明は電子スイッチを以下のものに特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１２】
図２は、電子スイッチを備える電気かみそりの回路図を示す。この図は電気かみそりの回路図を示すが、本発明の電子スイッチは、用途を電気かみそりには特定しない。図の電気かみそりは、電子スイッチでモーター４をオンオフに切り換える。モーター４は、電子スイッチのスイッチング素子３を介して電池５に接続している。電池５は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、あるいは、充電できない乾電池である。
【００１３】
電子スイッチは、プッシュスイッチ２と、このプッシュスイッチ２を入力端子１１に接続しているフリップフロップ回路１と、フリップフロップ回路１の出力でオンオフに制御されるスイッチング素子３と、フリップフロップ回路１をリセットするリセット回路６とを備える。
【００１４】
プッシュスイッチ２は、押したときにオン、離すとオフに復帰するスイッチである。このスイッチは、スライドスイッチのようにオン位置とオフ位置に保持されることはなく、押したときにのみオンとなる。プッシュスイッチ２は、第１分圧抵抗Ｒ１を介して電源の＋側に接続しているので、これが押されてオンになると、フリップフロップ回路１の入力端子１１に立上電圧を入力する。
【００１５】
フリップフロップ回路１は、プッシュスイッチ２に接続される入力端子１１と、スイッチング素子３に接続される出力端子１２と、出力端子１２に対して反転する信号を出力する反転出力端子１３と、反転出力端子１３に積分抵抗Ｒ３を介して接続される制御端子１４と、リセット信号を入力するリセット端子１５と、電源の＋側に接続される電源端子１６と、電源の−側に接続される−端子１７とを備える。
【００１６】
フリップフロップ回路１の動作を図３の表で示す。この表に示すように、フリップフロップ回路１は、制御端子１４を”Ｈ”とする状態で、入力端子１１に立上電圧が入力されると出力端子１２を”Ｌ”から”Ｈ”に切り換える。また、制御端子１４を”Ｌ”とする状態で、入力端子１１に立上電圧が入力されると出力端子１２を”Ｈ”から”Ｌ”に切り換える。フリップフロップ回路１は、入力端子１１に入力される立上電圧を検出して出力を反転させるので、表に示すように、入力端子１１の電圧が低下するときには、出力を反転させない。
【００１７】
フリップフロップ回路１は、リセット端子１５にリセット信号が入力されるとき、制御端子１４や入力端子１１の信号には関係なく、出力端子１２を強制的に”Ｌ”にリセットする。
【００１８】
スイッチング素子３は、フリップフロップ回路１の出力でオンオフに切り換えられる。図の電子スイッチは、スイッチング素子３にトランジスターを使用して、トランジスターのベースをフリップフロップ回路１の出力端子１２に接続している。スイッチング素子にはＦＥＴも使用できる。ＦＥＴのスイッチング素子は、ゲートをフリップフロップ回路の出力端子に接続する。
【００１９】
スイッチング素子３は、ベースやゲートに”Ｈ”が入力されるとオンになり、”Ｌ”が入力されるとオフになる。図の電気かみそりは、スイッチング素子３をオンにしてモーター４を回転し、オフにしてモーター４の回転を停止させる。したがって、スイッチング素子３は、モーター４と電池５との間に直列に接続される。
【００２０】
フリップフロップ回路１は、入力端子１１を、第２分圧抵抗Ｒ２を介して電源の−側に接続している。さらに、入力端子１１は、直列に接続しているプッシュスイッチ２と第１分圧抵抗Ｒ１を介して電源の＋側に接続している。第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２は、電源電圧を分割して入力端子１１に入力する。
【００２１】
図４は、フリップフロップ回路１の各々の端子の電圧を示している。この図に示すように、フリップフロップ回路１の入力端子１１は、第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２とで分圧された抵抗分圧電圧が入力される。ただし、入力端子１１の電圧が抵抗分圧電圧となるのは、プッシュスイッチ２を押して充分に時間が経過した後である。プッシュスイッチ２を押した瞬間の入力端子１１の電圧は、第１分圧コンデンサーＣ１と第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量の比率で決定される。
【００２２】
抵抗分圧電圧を充分に低くするために、第１分圧抵抗Ｒ１を第２分圧抵抗Ｒ２よりも大きくする。抵抗分圧電圧が、電源電圧と、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の積で特定されるからである。したがって、抵抗分圧電圧は、第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２の抵抗比で特定される。抵抗分圧電圧が、入力端子１１のローレベルしきい値よりも充分に低く、たとえば、ローレベルしきい値電圧の７０％以下、好ましくは６０％以下、最適には約５０％の電圧となるように、第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２の分圧比を特定する。たとえば、第１分圧抵抗Ｒ１の抵抗値を第２分圧抵抗Ｒ２の約１０倍に大きくして、抵抗分圧電圧をローレベルしきい値よりも充分に低くできる。
【００２３】
抵抗分圧電圧をローレベルしきい値電圧よりも充分に低くすると、プッシュスイッチ２を離すときに、プッシュスイッチ２がチャタリングして入力端子１１の電圧が変動しても、スイッチング素子３がチャタリングすることはない。それは、入力端子１１の電圧がローレベルしきい値よりも低い電圧で変化して、立上電圧を無視して、フリップフロップ回路１の反転が阻止されるからである。したがって、この回路は、プッシュスイッチ２を離すときにチャタリングしても、フリップフロップ回路１は反転せず、スイッチング素子３はチャタリングすることがない。
【００２４】
ただ、抵抗分圧電圧をローレベルしきい値よりも低くすると、プッシュスイッチ２を押したときに、抵抗で分圧して入力される電圧では、フリップフロップ回路１を反転できなくなる。入力端子１１に、ローレベルしきい値よりも高い電圧を入力して、フリップフロップ回路１を反転するために、第１分圧抵抗Ｒ１に第１分圧コンデンサーＣ１を並列に接続し、第２分圧抵抗Ｒ２には第２分圧コンデンサーＣ２を並列に接続している。プッシュスイッチ２を押した瞬間に、入力端子１１に入力されるピーク電圧を高くするために、第１分圧コンデンサーＣ１の静電容量を第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量よりも大きくしている。
【００２５】
静電容量を小さくしている第２分圧抵抗Ｒ２は、プッシュスイッチ２を押した瞬間に充電されて入力端子１１のピーク電圧まで高くする。プッシュスイッチ２を押した瞬間に入力端子１１に入力されるピーク電圧は、電源電圧とＣ２／（Ｃ１＋Ｃ２）の積にほぼ等しくなる。ピーク電圧が、ローレベルしきい値に比較して充分に高くなるように、第１分圧コンデンサーＣ１と第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量を決定する。たとえば、第１分圧コンデンサーＣ１の静電容量を第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量の１０倍にして、ピーク電圧をローレベルしきい値に比較して充分に高い電圧とすることができる。
【００２６】
さらに、フリップフロップ回路１は、プッシュスイッチ２を押した瞬間に発生するチャタリングも防止するために、制御端子１４に積分コンデンサーＣ３と積分抵抗Ｒ３を接続している。積分コンデンサーＣ３は、制御端子１４と電源の−側であるアースとの間に、積分抵抗Ｒ３は、制御端子１４と反転出力端子１３との間に接続している。
【００２７】
積分コンデンサーＣ３と積分抵抗Ｒ３を接続している制御端子１４の波形を図４に示している。この図に示すように、制御端子１４の電圧は、プッシュスイッチ２を押した瞬間に”Ｈ”と”Ｌ”に変化しないで、ゆっくりと遅れて変化する。制御端子１４の電圧が遅れて変化する遅延時間は、積分コンデンサーＣ３の静電容量を大きくし、また、積分抵抗Ｒ３の抵抗値を大きくして大きくなる。フリップフロップ回路１は、制御端子１４の電圧がローレベルしきい値よりも低くなるまでは、出力端子１２を”Ｈ”から”Ｌ”に切り換えできず、また、制御端子１４の電圧がハイレベルしきい値よりも高くなるまでは、出力端子１２を”Ｌ”から”Ｈ”に切り換えできない。
【００２８】
したがって、プッシュスイッチ２を押した瞬間から、制御端子１４の電圧がローレベルしきい値よりも低く低下し、あるいはハイレベルしきい値よりも高く上昇するまでのキャンセル期間は、プッシュスイッチ２から入力端子１１に入力される信号が無視される。プッシュスイッチ２を押した瞬間に発生するチャタリングを有効に阻止できるように、キャンセル期間が決定される。
【００２９】
以上の電子スイッチは、プッシュスイッチ２を１回押すとスイッチング素子３がオンになってモーター４が始動し、プッシュスイッチ２をもう１回押すとスイッチング素子３がオフになってモーター４の回転が停止し、さらに、プッシュスイッチ２を押す毎に、スイッチング素子３がオンオフに切り換えられて、モーター４は回転と停止を繰り返す。
【００３０】
この電子スイッチは以下の動作をする。
▲１▼  電池５を回路に接続すると、リセット回路６がフリップフロップ回路１をパワーオンリセットする。この状態で、フリップフロップ回路１は、出力端子１２を”Ｌ”、反転出力端子１３を”Ｈ”、制御端子１４は”Ｌ”となる。出力端子１２が”Ｌ”であるので、スイッチング素子３はオフ状態となる。
【００３１】
▲２▼  この状態で、プッシュスイッチ２をオンすると、フリップフロップ回路１の入力端子１１に立上電圧が印加される。この立上電圧は、フリップフロップ回路１をトリガーして、出力端子１２を”Ｈ”とし、この”Ｈ”信号がスイッチング素子３をオンに切り換える。オンのスイッチング素子３は、負荷電流を通電させてモーター４を回転させる。このとき、反転出力端子１３は”Ｌ”となり、制御端子１４は”Ｈ”となる。
【００３２】
▲３▼  次に、もう一度プッシュスイッチ２をオンにすると、フリップフロップ回路１の入力端子１１に立上電圧が入力される。立上電圧は、フリップフロップ回路１をトリガして、出力端子１２を”Ｈ”から”Ｌ”に切り換える。出力端子１２の”Ｌ”信号は、スイッチング素子３をオフにして、モーター４の回転を停止させる。
【００３３】
▲２▼、▲３▼、▲２▼、▲３▼・・・の動作を繰り返し、フリップフロップ回路１の出力は、”Ｈ”と”Ｌ”に交互に切り換えられ、スイッチング素子３がオンオフに切り換えられて、モーター４は運転と停止を繰り返す。
【００３４】
モーター４を運転しているときに、電池電圧が低下すると、リセット回路６がフリップフロップ回路１のリセット端子１５にリセット信号を入力する。この信号で、フリップフロップ回路１はリセットされて、出力端子１２を”Ｌ”に切り換え、スイッチング素子３をオフにしてモーター４の運転を停止させる。
【００３５】
プッシュスイッチ２がチャタリングすると、以下の動作をしてスイッチング素子３のチャタリングは防止される。
【００３６】
▲１▼  プッシュスイッチ２を押す瞬間のチャタリングに対する誤動作防止
フリップフロップ回路１の制御端子１４は、反転出力端子１３から信号が入力されるが、積分抵抗Ｒ３と積分コンデンサーＣ３を接続しているので、制御端子１４に入力される波形は、図３に示すように、ゆっくりと立ち上がり、あるいは、ゆっくりと低下する。フリップフロップ回路１は、制御端子１４の電圧が、ローレベルしきい値まで低下し、あるいはハイレベルしきい値まで上昇するまでは、入力端子１１の入力信号がキャンセルされる。このため、制御端子１４の電圧が、ローレベルしきい値まで低下し、あるいは、ハイレベルしきい値に上昇するまでの間に、プッシュスイッチ２がチャタリングを起こしても、フリップフロップ回路１は出力を反転せず、スイッチング素子３をオンオフに切り換えない。このため、スイッチング素子３がチャタリングすることはない。
【００３７】
▲２▼  プッシュスイッチ２を離す瞬間のチャタリングに対する誤動作防止
プッシュスイッチ２を押したとき、第１分圧コンデンサーＣ１の静電容量が、第２分圧コンデンサーＣ２の静電容量よりも大きいので、第２分圧コンデンサーＣ２は第１分圧コンデンサーＣ１より早く充電される。このため、フリップフロップ回路１の入力端子１１は、プッシュスイッチ２を押した瞬間には、ほぼ電源電圧が印加される。その後、第１分圧コンデンサーＣ１が充電されるにしたがって、フリップフロップ回路１の入力端子１１の電圧は次第に低下し、第１分圧コンデンサーＣ１が完全に充電されると、入力端子１１の電圧は、電源電圧とＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の積となる抵抗分圧電圧まで低下する。抵抗分圧電圧は、ローレベルしきい値よりも低くしているので、この間に、プッシュスイッチ２がチャタリングしても、入力端子１１の電圧がローレベルしきい値よりも高くなることがなく、プッシュスイッチ２のチャタリングは無視される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の電子スイッチは、たとえプッシュスイッチがチャタリングを起こしても、スイッチング素子のチャタリングを防止できる特長がある。それは、本発明の電子スイッチが、フリップフロップ回路の入力端子を、第２分圧抵抗を介して電源の−側に、直列に接続したプッシュスイッチと第１分圧抵抗を介して電源の＋側に接続すると共に、第１分圧抵抗に第１分圧コンデンサーを、第２分圧抵抗に第２分圧コンデンサーを並列に接続しており、さらに、フリップフロップ回路の制御端子を、積分コンデンサーを介して電源の−側に、積分抵抗を介して反転出力端子に接続する独特の回路構成としているからである。
【００３９】
この電子スイッチは、プッシュスイッチを離すときに、プッシュスイッチがチャタリングして入力端子の電圧が変動しても、入力端子の電圧が低い電圧で変化するので、立上電圧を無視して、フリップフロップ回路の反転が阻止される。さらに、この電子スイッチは、図４に示すように、制御端子の電圧が、プッシュスイッチを押した瞬間に急に変化することなく、ゆっくりと遅れて変化する。このため、プッシュスイッチを押すときに、プッシュスイッチがチャタリングしても、出力端子が切り換えられることがない。したがって、本発明の電子スイッチは、プッシュスイッチがチャタリングを起こしても、スイッチング素子のチャタリングを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子スイッチの回路図
【図２】本発明の実施例のプッシュスイッチを備える電子スイッチの回路図
【図３】フリップフロップ回路の動作を示す表
【図４】フリップフロップ回路の各々の端子の電圧を示すタイミングチャート図
【符号の説明】
１…フリップフロップ回路
２…プッシュスイッチ
３…スイッチング素子
４…モーター
５…電池
６…リセット回路
１１…入力端子
１２…出力端子
１３…反転出力端子
１４…制御端子
１５…リセット端子
１６…電源端子
１７…−端子
Ｒ１…第１分圧抵抗
Ｒ２…第２分圧抵抗
Ｒ３…積分抵抗
Ｃ１…第１分圧コンデンサー
Ｃ２…第２分圧コンデンサー
Ｃ３…積分コンデンサー
【図１】
0003631087.tif 000002
【図２】
0003631087.tif 000003
【図３】
0003631087.tif 000004
【図４】
0003631087.tif 000005