(57)【要約】永久磁石の回転に伴う磁束方向の変化に応じて交流電圧を発生する第１コイル及び第２コイルが直列接続された合成コイルを有する発電部と；前記合成コイルに発生する交流電圧に応じて全波整流した後に全波整流の結果を平滑化する第１電力供給部と；前記第１コイルに発生する交流電圧に応じた整流、及び、前記第２コイルに発生する交流電圧に応じた整流を行いつつ、前記第１コイルと前記第２コイルとの接続点における電圧を平滑化する第２電力供給部と；前記第１電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する演算処理部と；前記演算処理部による制御のもとで、前記第２電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する機能動作部と；を備えることを特徴とする電子制御装置。
2013014766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石の回転に伴う磁束方向の変化に応じて交流電圧を発生する第１コイル及び第２コイルが直列接続された合成コイルを有する発電部と、
前記合成コイルに発生する交流電圧に応じて全波整流した後に全波整流の結果を平滑化する第１電力供給部と、
前記第１コイルに発生する交流電圧に応じた整流、及び、前記第２コイルに発生する交流電圧に応じた整流を行いつつ、前記第１コイルと前記第２コイルとの接続点における電圧を平滑化する第２電力供給部と、
前記第１電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する演算処理部と、
前記演算処理部による制御のもとで、前記第２電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する機能動作部と、
を備えることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記第１電力供給部は、
前記全波整流用の第１ブリッジ回路を構成する４個の整流素子と、
前記第１ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第１容量素子と、を備え、
前記第２電力供給部は、
第２ブリッジ回路を、前記第１コイル及び前記第２コイルとともに構成する前記４個の整流素子のうちの２個の整流素子と、
前記第２ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第２容量素子と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記第１電力供給部の出力電圧を監視し、前記演算処理部に対して、動作実行状態とすべきか、動作停止状態とすべきかを報告する電圧監視部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記電圧監視部は、前記演算処理部による制御のもとで、前記第１電力供給部の出力電圧の変化に対してヒステリシス特性を有するように、前記演算処理部に対する報告内容を変化させる、ことを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記機能動作部は、スピーカを有する音出力部である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記演算処理部は、前記合成コイルの一方の端子における電圧変化に基づいて、前記永久磁石の回転速度を検出し、前記検出された回転速度に対応した音出力制御を前記音出力部に対して行う、ことを特徴とする請求項５に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記合成コイルの出力端子のいずれかから動作電力の供給を受けるとともに、前記演算処理部により点滅が制御される発光素子を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項８】
前記演算処理部は、前記合成コイルの一方の端子における電圧変化に基づいて、前記永久磁石の回転速度を検出し、前記検出された回転速度に対応した点滅制御を前記発光素子に対して行う、ことを特徴とする請求項７に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置に係り、特に、永久磁石の回転に伴う磁束方向の変化に応じて交流電圧を発生する発電部を備える電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発電部を備える車両玩具等の玩具が知られている。こうした玩具では、例えば手押し等の駆動力を利用して永久磁石を回転させることにより、当該永久磁石の近傍に配置されたコイルに誘導起電力を発生させ、発光素子等の動作電力として利用するようになっている。【０００３】
こうした玩具に備えられる発電部に関する技術として、小型化及び発電効率の向上を図るための技術が提案されている（特許文献１参照：以下、従来例という）。この従来例の技術では、発電効率の向上のために、永久磁石の近傍に、当該永久磁石を挟むように２つのコイルを配置し、これらのコイルを直列接続するようになっている。そして、当該２のコイルが直列接続されたコイルの両端から、動作電力を、発光素子である発光ダイオードへ直接的に供給するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５０７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例の技術では、発電部が発生する交流電圧をそのまま発光ダイオードの動作電力としている。このため、従来例の技術を、発光ダイオード以外の部品への電力供給に拡張しようとした場合、交流電圧の動作電力で動作可能な部品に限られることになり、直流電圧の動作電力が必要となるマイクロプロセッサを含む演算処理部による制御のもとにおける音声出力機能の追加等の多機能化を実現することができない。【０００６】
そこで、直流電圧の動作電力を供給可能とするために、発電部が発生する交流電圧を直流電圧に変換することが考えられる。この場合、直流電圧の動作電力の供給を受けて動作する部品が演算処理部以外にも存在するときには、演算処理部以外の部品の消費電力量の増大による演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避する必要がある。また、変動が大きな手押し等の駆動力により発電部における永久磁石を回転させて電力を発生させることになるので、電力供給能力の不安定さに伴う演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避する必要もある。【０００７】
これらの事態は、一般に、蓄電池等のバックアップ用の補助電源を備えるようにすることで回避することができると考えられる。しかしながら、バックアップ用の補助電源を備えるようにすると、装置構成の複雑化や、装置の大型化を招くことが懸念される。このため、小型の玩具が備える簡易な発電部を前提としつつ、バックアップ用の補助電源を備えない構成で、演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避することができる小型の玩具に適した具体的技術が待望されている。【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、バックアップ用の補助電源を備えずに、電力源として簡易な発電部のみを備える構成で、搭載されている演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避できる電子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子制御装置は、永久磁石の回転に伴う磁束方向の変化に応じて交流電圧を発生する第１コイル及び第２コイルが直列接続された合成コイルを有する発電部と；前記合成コイルに発生する交流電圧に応じて全波整流した後に全波整流の結果を平滑化する第１電力供給部と；前記第１コイルに発生する交流電圧に応じた整流、及び、前記第２コイルに発生する交流電圧に応じた整流を行いつつ、前記第１コイルと前記第２コイルとの接続点における電圧を平滑化する第２電力供給部と；前記第１電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する演算処理部と；前記演算処理部による制御のもとで、前記第２電力供給部から供給された電力を動作電力として動作する機能動作部と；を備えることを特徴とする電子制御装置である。【００１０】
本発明の電子制御装置では、前記第１電力供給部が、前記全波整流用の第１ブリッジ回路を構成する４個の整流素子と；前記第１ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第１容量素子と；を備え、前記第２電力供給部が、第２ブリッジ回路を、前記第１コイル及び前記第２コイルとともに構成する前記４個の整流素子のうちの２個の整流素子と；前記第２ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第２容量素子と；を備えるようにすることができる。【００１１】
本発明の電子制御装置では、前記第１電力供給部の出力電圧を監視し、前記演算処理部に対して、動作実行状態とすべきか、動作停止状態とすべきかを報告する電圧監視部を更に備えるようにすることができる。【００１２】
ここで、前記電圧監視部が、前記演算処理部による制御のもとで、前記第１電力供給部の出力電圧の変化に対してヒステリシス特性を有するように、前記演算処理部に対する報告内容を変化させるようにすることができる。【００１３】
本発明の電子制御装置では、前記機能動作部を、スピーカを有する音出力部とすることができる。【００１４】
ここで、前記演算処理部が、前記合成コイルの一方の端子における電圧変化に基づいて、前記永久磁石の回転速度を検出し、前記検出された回転速度に対応した音出力制御を前記音出力部に対して行うようにすることができる。【００１５】
本発明の電子制御装置では、前記合成コイルの出力端子のいずれかから動作電力の供給を受けるとともに、前記演算処理部により点滅が制御される発光素子を更に備えるようにすることができる。【００１６】
ここで、前記演算処理部が、前記合成コイルの一方の端子における電圧変化に基づいて、前記永久磁石の回転速度を検出し、前記検出された回転速度に対応した点滅制御を前記発光素子に対して行うようにすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子制御装置によれば、発電部が有する第１コイル及び第２コイルが直列接続された合成コイルが発生した交流電圧が全波整流された後に平滑化され、動作電力として演算処理部へ供給される。一方、第１コイルに発生する交流電圧に応じた整流、及び、前記第２コイルに発生する交流電圧に応じた整流が行われつつ、第１コイルと第２コイルとの接続点における電圧が平滑化され、演算処理部以外の機能動作部に供給される。このため、機能動作部への電力供給のためには、各時点においては第１コイル及び第２コイルのいずれか一方が利用されるのみなので、演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避することができる。【００１８】
したがって、本発明の電子制御装置によれば、バックアップ用の補助電源を備えずに、電力源として簡易な発電部のみを備える構成で、機能動作部における消費電力の増大に伴う演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避することができる。【００１９】
本発明の電子制御装置では、第１電力供給部が、全波整流用の第１ブリッジ回路を構成する４個の整流素子と、当該第１ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第１容量素子とを備えるように構成するとともに、第２電力供給部が、当該４個の整流素子のうちの２個、並びに、第１コイル及び第２コイルで構成される全波整流用の第２ブリッジ回路による全波整流の結果を平滑化する第２容量素子を備えるように構成した場合には、機能動作部にとっての電源の出力インピーダンスを、演算処理部にとっての電源の出力インピーダンスよりも低減させることができる。このため、機能動作部がスピーカのように低インピーダンス負荷の場合に、効率的な電力供給を行うことができる。【００２０】
また、本発明の電子制御装置では、上述の電圧監視部を更に備えるようにした場合には、発電部における永久磁石の回転速度の低下又は回転停止の際の電力供給能力の低下時に、演算処理部の動作停止（待機状態への移行）を行うことにより、演算処理部の消費電流量は、第１電力供給部における平滑化のための第１容量素子の残留電荷によってまかなえるほど極僅かな量となる。このため、発電部における永久磁石の回転速度の低下又は回転停止の際における演算処理部にとっての電源喪失という事態を回避することができる。【００２１】
ここで、当該電圧監視部が、演算処理部による制御のもとで、手押し等の変動が大きな駆動力に起因する第１電力供給部の出力電圧の変化に対してヒステリシス特性を有するように、演算処理部に対する報告内容を変化させるようにすると、演算処理部の動作実行状態と動作停止状態との切換を適切に行うことができる。【００２２】
本発明の電子制御装置では、機能動作部を音出力とし、かつ、演算処理部が、永久磁石の回転速度を検出し、当該検出された回転速度に対応した音出力制御を音出力部に対して行うようにすると、永久磁石の回転速度の高低に応じて、音声出力パターンに変化をもたせることができる。【００２３】
本発明の電子制御装置では、合成コイルの出力端子のいずれかから動作電力の供給を受けるとともに、演算処理部により点滅が制御される発光素子を更に備える構成とすると、様々なパターンで発光素子を点滅させることができる。また、発光素子の発光に伴う発電部の負荷を最小化できるとともに、演算処理部や音出力部にとっての電源喪失の可能性を低減することができる。【００２４】
ここで、演算処理部が、永久磁石の回転速度を検出し、当該検出された回転速度に対応した発光素子の点滅制御を行うようにすると、永久磁石の回転速度の高低に応じて、発光素子の点滅パターンに変化をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】演算処理部への動作電力の供給に関わる要素を抜き出した図である。
【図３】音出力部への動作電力の供給に関わる要素を抜き出した図である。
【図４】演算処理部による永久磁石の回転速度の検出に関わる要素を抜き出した図である。
【図５】発光ダイオードの点滅に関わる要素を抜き出した図である。
【図６】演算処理部の状態遷移に関わる要素を抜き出した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２７】
［構成］
図１には、一実施形態に係る電子制御装置１０の構成が、ブロック図にて示されている。なお、電子制御装置１０は車両玩具に実装されているものとして、以下の説明を行う。また、以下の説明において「接続」との用語は、電気的な導通接続を意味するものとする。
【００２８】
図１に示されるように、電子制御装置１０は、発電部２０と、第１及び第２電力供給部としての電力供給部３０とを備えている。また、電子制御装置１０は、演算処理部４０と、音出力部５０と、電圧監視部６０とを備えている。さらに、電子制御装置１０は、発光素子としての発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２と、抵抗素子Ｒ１とを備えている。
【００２９】
上記の発電部２０は、永久磁石ＰＭＧと、第１コイルとしてのコイルＬ１と、第２コルとしてのコイルＬ２とを備えている。ここで、コイルＬ１の端子ｂと、コイルＬ２の端子ｃとが接続されている。なお、本実施形態では、コイルＬ１とコイルＬ２とは同仕様のコイルとなっている。
【００３０】
永久磁石ＰＭＧは、電子制御装置１０が実装される車両玩具の車輪が手押しにより回転すると、当該車輪に連動して回転するようになっている。かかる永久磁石ＰＭＧの回転に伴って、永久磁石ＰＭＧが発生している磁束の方向が変化する。この磁束方向の変化が、コイルＬ１，Ｌ２に起電力を発生させた結果として、コイルＬ１の端子ａと端子ｂとの間に交流電圧（以下、「第１交流電圧」とも呼ぶ）が発生するとともに、コイルＬ２の端子ｃと端子ｄとの間に交流電圧（以下、「第２交流電圧」とも呼ぶ）が発生する。この結果、コイルＬ１とコイルＬ２との合成コイルの両端子であるコイルＬ１の端子ａとコイルＬ２の端子ｄとの間にも交流電圧（以下、「第３交流電圧」とも呼ぶ）が発生する。
【００３１】
なお、上述したように、本実施形態では、コイルＬ１とコイルＬ２とは同仕様のコイルとなっているので、第１交流電圧の振幅と第２交流電圧の振幅とは同一となっている。また、第３交流電圧の振幅は、第１交流電圧の振幅又は第２交流電圧の振幅の２倍となっている。
【００３２】
上記の電力供給部３０は、４個のダイオードＤ１〜Ｄ４と、２個の電解コンデンサＣ１，Ｃ２とを備えている。ここで、ダイオードＤ１のカソード端子とダイオードＤ２のカソード端子とが接続されている。また、ダイオードＤ１のアノード端子とダイオードＤ３のカソード端子とは、互いに接続されるとともに、コイルＬ２の端子ｄに接続されている。
【００３３】
また、ダイオードＤ２のアノード端子とダイオードＤ４のカソード端子とは、互いに接続されるとともに、コイルＬ１の端子ａに接続されている。さらに、ダイオードＤ３のアノード端子とダイオードＤ４のアノード端子とは接地レベルとされている。
【００３４】
電解コンデンサＣ１の＋側端子は、ダイオードＤ１のカソード端子及びダイオードＤ２のカソード端子と接続されるともに、演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤに接続されている。また、電解コンデンサＣ１の−側端子は接地レベルとされている。
【００３５】
電解コンデンサＣ２の＋側端子は、コイルＬ１の端子ｂ及びコイルＬ２の端子ｃと接続されるとともに、音出力部５０の電源端子ＡＶＤＤに接続されている。また、電解コンデンサＣ２の−側端子は接地レベルとされている。
【００３６】
上記の演算処理部４０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び周辺回路を備えて構成され、プログラム実行により、電子制御装置１０の動作を制御する。この演算処理部４０は、上述した電源端子ＣＶＤＤに加えて、入力ポート端子ＩＰ１，ＩＰ２と、出力ポート端子ＯＰ１〜ＯＰ３と、音声信号出力端子ＡＳＯとを有している。
【００３７】
演算処理部４０は、コイルＬ１の端子ａに発生する交流電圧の半波整流信号を、入力ポート端子ＩＰ１で受ける。なお、入力ポート端子ＩＰ１には、抵抗素子Ｒ１を介して、当該半波整流信号を受けるようになっている。さらに、演算処理部４０は、電圧監視部６０から送られた電圧監視結果を、入力ポート端子ＩＰ２で受ける。
【００３８】
演算処理部４０は、出力ポート端子ＯＰ１から第１点滅信号を出力するとともに、出力ポート端子ＯＰ２から第２点滅信号を出力する。また、演算処理部４０は、出力ポート端子ＯＰ３端子から、スイッチ制御信号を出力する。さらに、演算処理部４０は、音声信号出力端子ＡＳＯから音声信号を出力する。
【００３９】
上記の音出力部５０は、スピーカＳＰを備えて構成される。この音出力部５０は、上述した電源端子ＡＶＤＤに加えて、演算処理部４０の音声信号出力端子ＡＳＯと接続されている音声信号入力端子ＡＳＩを有している。そして、音出力部５０は、音声信号入力端子ＡＳＩで受けた音声信号に対応する音声をスピーカＳＰから出力する。
【００４０】
上記の電圧監視部６０は、ＰＮＰ型のトタンジスタＴＲと、スイッチ素子ＳＷと、３個の抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４と、ツェナーダイオードＤＺとを備えている。ここで、抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４の抵抗値及びツェナーダイオードＤＺの降伏電圧は、後述するヒステリシス特性を有する報告を行うべく定められた設計仕様に従って、予め選択される。なお、抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、抵抗素子Ｒ３の抵抗値よりも十分に高くされる。
【００４１】
また、スイッチ素子ＳＷは、例えば、機械的スイッチ素子、又は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）素子により構成される。このスイッチ素子ＳＷは、演算処理部４０から、出力ポート端子ＯＰ３を介して送られるスイッチ制御信号を受ける。そして、スイッチ制御信号により「ＯＮ」が指定されると、端子ｅと、演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤ端子に接続された端子ｆとが導通状態となる。一方、スイッチ制御信号により「ＯＦＦ」が指定されると、端子ｅと端子ｆとが非導通状態となる。
【００４２】
抵抗素子Ｒ２は、一方の端子が演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤ端子に接続されるとともに、他方の端子がトランジスタＴＲのベース端子に接続される。抵抗素子Ｒ３は、一方の端子がスイッチ素子ＳＷの端子ｅに接続されるとともに、他方の端子がトランジスタＴＲのベース端子に接続される。抵抗素子Ｒ４は、一方の端子がトランジスタＴＲのコレクタ端子及び演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２に接続されるとともに、他方の端子が接地レベルとされる。
【００４３】
トランジスタＴＲのエッミタ端子は、演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤ端子に接続される。また、ツェナーダイオードＤＺは、カソード端子がトランジスタＴＲのベース端子に接続されるともに、アノード端子が接地レベルとされる。
【００４４】
上記の発光ダイオードＬＥＤ１は、アノード端子がコイルＬ２の端子ｄ及びダイオードＤ３のカソード端子に接続されるとともに、カソード端子が演算処理部４０の出力ポート端子ＯＰ１に接続される。また、上記の発光ダイオードＬＥＤ２は、アノード端子がコイルＬ１の端子ａ及びダイオードＤ４のカソード端子に接続されるとともに、カソード端子が演算処理部４０の出力ポート端子ＯＰ２に接続される。また、抵抗素子Ｒ１は、一方の端子がコイルＬ１の端子ａ及びダイオードＤ４のカソード端子に接続されるとともに、他方の端子が演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ１に接続される。
【００４５】
［動作］
次に、上記のように構成された電子制御装置１０の動作について説明する。
【００４６】
＜演算処理部４０への電力供給＞
図２には、演算処理部４０への電力供給に関わる電子制御装置１０の要素が示されている。図２に示されているように、上述ように接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４により、コイルＬ１とコイルＬ２との合成コイルに発生する交流電圧を全波整流する第１ブリッジ回路が構成されている。このため、車両玩具が手押しされた結果、車輪に連動する永久磁石ＰＭＧの回転に起因して合成コイルに発生する交流電圧が、当該第１ブリッジ回路により全波整流される。そして、第１ブリッジ回路による全波整流の結果が、電解コンデンサＣ１により平滑化されて、動作電力として、演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤに供給される。
【００４７】
＜音出力部５０への電力供給＞
図３には、音出力部５０への電力供給に関わる電子制御装置１０の要素が示されている。図３に示されているように、上述ように接続されたコイルＬ１、コイルＬ２、ダイオードＤ３及びダイオードＤ４により、第２ブリッジ回路が構成されている。この場合、車両玩具が手押しされた結果、車輪に連動する永久磁石ＰＭＧの回転に起因してコイルＬ１に発生する交流電圧が半波整流されるとともに、コイルＬ２に発生する交流電圧が半波整流される。
【００４８】
この結果、コイルＬ１及びコイルＬ２には、互いに相補的に半サイクルずつ電流が流れることになる。したがって、第２ブリッジ回路により全波整流が実行されることになる。そして、第２ブリッジ回路による全波整流の結果が、電解コンデンサＣ２により平滑化されて、動作電力として、音出力部５０の電源端子ＡＶＤＤに供給される。
【００４９】
かかる音出力部５０への電力供給では、音出力部５０にとっての電源の出力インピーダンスが、上述した演算処理部４０にとっての電源の出力インピーダンスの半分となるとともに、音出力部５０にとっての電源における整流損失も、演算処理部４０にとっての電源における整流損失の半分となる。これは、出力インピーダンスについては、音出力部５０にとっての電源の出力インピーダンスが、コイルＬ１及びコイルＬ２の一方のインピーダンスにより定まるのに対して、演算処理部４０にとっての電源の出力インピーダンスは、コイルＬ１のインピーダンスとコイルＬ２のインピーダンスとの和で定まるためである。また、整流損失については、音出力部５０にとっての電源では、ダイオード１段分の整流損出であるのに対して、演算処理部４０にとっての電源では、ダイオード２段分の整流損出であるためである。
【００５０】
このため、ある程度の電流を必要とする音出力部５０におけるスピーカＳＰの駆動に際して、演算処理部４０にとっての電源を共用する場合よりも、スピーカＳＰの駆動に適した電力供給を行うことができる。さらに、音出力部５０への電力供給に際しては、半サイクルごとにコイルＬ１及びコイルＬ２の一方のみを介して電力供給が行われるので、大音量の音声を出力するためにスピーカＳＰへの供給電流量が大きくなった場合であっても、上述した演算処理部４０にとっての電源喪失という事態を回避することができる。
【００５１】
＜永久磁石ＰＭＧの回転速度検出＞
図４には、演算処理部４０による永久磁石ＰＭＧの回転速度検出に関わる電子制御装置１０の要素が示されている。図４に示されているように、永久磁石ＰＭＧが回転すると、その回転速度に対応した周期の交流電圧が合成コイルに発生する。そして、合成コイルの端子ａに発生する電圧の半波整流の結果が、抵抗素子Ｒ１を介して、演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ１へ送られる。この半波整流の結果を受けた演算処理部４０は、例えば、当該半波整流の結果の時間変化に基づいて、永久磁石ＰＭＧの回転速度を検出する。
【００５２】
＜発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の点滅＞
図５には、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の点滅に関わる電子制御装置１０の要素が示されている。図５に示されているように、合成コイルに交流電圧が発生すると、端子ｄにおける発生電圧の半波整流の結果が、発光ダイオードＬＥＤ１のアノード端子に供給されるとともに、端子ａにおける発生電圧の半波整流の結果が、発光ダイオードＬＥＤ２のアノード端子に供給される。
【００５３】
一方、上述したようにして永久磁石ＰＭＧの回転速度が検出されると、当該回転速度に基づいて、演算処理部４０は、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の点滅パターンを決定する。そして、演算処理部４０は、決定された発光ダイオードＬＥＤ１の点滅パターンに対応する第１点滅信号を生成し、生成された第１点滅信号を、出力ポート端子ＯＰ１を介して、発光ダイオードＬＥＤ１のカソード端子へ送る。また、演算処理部４０は、決定された発光ダイオードＬＥＤ２の点滅パターンに対応する第２点滅信号を生成し、生成された第２点滅信号を、出力ポート端子ＯＰ２を介して、発光ダイオードＬＥＤ２のカソード端子へ送る。この結果、永久磁石ＰＭＧの回転速度に対応した点滅パターンで、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２が点滅する。
【００５４】
なお、演算処理部４０は、発光ダイオードＬＥＤ１又は発光ダイオードＬＥＤ２を点灯させる場合には、第１点滅信号又は第２点滅信号のレベルを「Ｌ」とし、発光ダイオードＬＥＤ１又は発光ダイオードＬＥＤ２を滅灯させる場合には、第１点滅信号又は第２点滅信号のレベルを「Ｈ」とするようになっている。
【００５５】
＜音声出力＞
上述したようにして永久磁石ＰＭＧの回転速度が検出されると、当該回転速度に基づいて、演算処理部４０は、音出力部５０からの出力音声のパターンを決定する。そして、演算処理部４０は、決定された出力音声のパターンに対応する音声信号を生成し、生成された音声信号を、音声信号出力端子ＡＳＯを介して、音出力部５０へ送る。
【００５６】
音出力部５０は、演算処理部４０から送られた音声信号を、音声信号入力端子ＡＳＩを介して受ける。そして、音出力部５０は、当該音声信号に対応する音声をスピーカＳＰから出力する（図１参照）。
【００５７】
＜演算処理部４０の状態遷移＞
図６には、演算処理部４０の状態遷移に関わる要素が示されている。この図６に示されるように、演算処理部４０は、動作実行状態にあるか、動作実行状態と比べて消費電力が飛躍的に少なくなる動作停止状態（待機状態）にあるかを示すスイッチ制御信号を、出力ポート端子ＯＰ３を介して電圧監視部６０のスイッチ素子ＳＷへ送る。ここで、動作実行状態にある場合には、演算処理部４０は、スイッチ制御信号により「ＯＦＦ」指定を行う。一方、動作停止状態にある場合には、演算処理部４０は、スイッチ制御信号により「ＯＮ」指定を維持する。こうした演算処理部４０によるスイッチ素子ＳＷに対する制御のもとで、電圧監視部６０は、演算処理部４０の電源端子ＣＶＤＤに供給されている動作電力の電圧（以下、「電源電圧」と呼ぶ）の監視を行う。
【００５８】
演算処理部４０が動作実行状態であり、スイッチ制御信号による「ＯＦＦ」指定に従ってスイッチ素子ＳＷが開放状態にある場合には、ツェナーダイオードＤＺは、抵抗値の高い抵抗素子Ｒ２のみで浅くバイアスされる。このため、トランジスタＴＲのＯＮ状態は、電源電圧が比較的低くなっても維持される。このため、電源電圧が比較的低くなっても、トタンジスタＴＲのコレクタ端子と接続される演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルは、「Ｈ」レベルが維持される。
【００５９】
電源電圧値が更に低くなり、演算処理部４０が動作不可となると考えられる第１所定電圧値に近付くと、トランジスタＴＲがＯＦＦ状態に変化する。この結果、演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが、「Ｌ」レベルに変化する。
【００６０】
入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化したことを検出すると、演算処理部４０は、まず、スイッチ制御信号により「ＯＮ」指定を行う。引き続き、演算処理部４０は、動作実行状態から動作停止状態に遷移する。
【００６１】
スイッチ制御信号による「ＯＮ」指定を受けると、スイッチ素子ＳＷが導通状態となり、抵抗素子Ｒ３の一方の端子に電源電圧が供給されるようになる。この結果、ツェナーダイオードＤＺは、抵抗素子Ｒ２の抵抗値よりも低い抵抗値を有する抵抗素子Ｒ３によってもバイアスされるようになるので、ツェナーダイオードＤＺのバイアスが深くなる。このため、スイッチ素子ＳＷが導通状態となっても、トランジスタＴＲのＯＦＦ状態が維持されるとともに、演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが、「Ｌ」レベルに維持される。
【００６２】
この後、電源電圧値が上昇し、上記の第１所定電圧値に回復しても、ツェナーダイオードＤＺのバイアスが、演算処理部４０の動作実行状態よりも深い状態となっているので、トランジスタＴＲのＯＦＦ状態が維持されるとともに、演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが、「Ｌ」レベルに維持される。さらに、電源電圧値が上昇し、ツェナーダイオードＤＺのバイアスが当該深いバイアス状態であってもトタンジスタＴＲがＯＮ状態となる第２所定電圧に達すると、トタンジスタＴＲがＯＮ状態に変化する。この結果、演算処理部４０の入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが、「Ｈ」レベルに変化する。
【００６３】
入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化したことを検出すると、演算処理部４０は、動作実行状態に復帰するための起動処理を実行する。この起動処理において、演算処理部４０は、スイッチ制御信号による「ＯＦＦ」指定を行う。そして、起動処理が終了すると、演算処理部４０は、通常の動作実行状態となる。
【００６４】
スイッチ制御信号による「ＯＦＦ」指定を受けると、スイッチ素子ＳＷが開放状態となる。この結果、ツェナーダイオードＤＺは、抵抗値の高い抵抗素子Ｒ２のみによる浅いバイアス状態に戻り、次の電源電圧の低下に備える。
【００６５】
すなわち、電圧監視部６０は、演算処理部４０にとっての電源電圧を常時監視しつつ、演算処理部４０による制御のもとで、電源電圧の変化に対してヒステリシス特性をもって、演算処理部４０に対して、動作実行状態とすべきか、動作停止状態とすべきかを報告する。ここで、本実施形態のように、変動が大きな手押しの駆動力により発電部２０の永久磁石ＰＭＧを回転させて動作電力を供給する場合において、電圧監視部６０による報告のヒステリシス特性は、次の（ａ）及び（ｂ）を実現する態様となっている。
（ａ）動作停止状態から動作実行状態への移行に際しては、演算処理部４０に電力供給を行う際、演算処理部４０の動作電流の急激な増大に伴って、発電部２０及び電力供給部３０のインピーダンスにより生じる電圧降下によって起動不良に陥らないよう、「動作実行状態となった演算処理部４０に、動作のために十分な電圧で電力供給が行われると判断される電圧」となったことをもって動作実行状態へ移行すべき報告を行う。
（ｂ）動作実行状態から動作停止状態への移行に際しては、駆動力の変動に対して演算処理部４０を動作実行状態とする電圧範囲を広くするため、動作実行状態から動作停止状態への移行は、「演算処理部４０の最低動作電圧近傍」となったことをもって、動作停止状態へ移行すべき報告を行う。
このため、起動処理における発電部２０にとっての負荷変動に伴う起動不良を有効に防止するとともに、演算処理部４０の動作実行状態の期間を合理的に確保することができる。
【００６６】
なお、動作停止状態においても演算処理部４０は、スイッチ制御信号による「ＯＮ」指定の維持と、入力ポート端子ＩＰ２における電圧レベルの「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルへの変化の検出を行うが、かかる動作のための動作電力は、電解コンデンサＣ１に蓄積されている電荷によって確保する。
【００６７】
また、電源電圧値が上昇し、ツェナーダイオードＤＺの降伏電圧値と、トタンジスタＴＲのベース−エミッタ間電圧との和を超えると、電流が、トタンジスタＴＲのエミッタ端子、トタンジスタＴＲのベース端子、及び、ツェナーダイオードＤＺを順次介して接地レベルへ流れるようになる。この結果、電源電圧値の上昇が抑制される。このため、永久磁石ＰＭＧの回転速度が非常に高くなっても、過電圧による演算処理部４０の破壊が防止される。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態では、発電部２０が有するコイルＬ１及びコイルＬ２が直列接続された合成コイルが発生した交流電圧が全波整流された後に平滑化され、動作電力として演算処理部４０へ供給される。一方、コイルＬ１に発生する交流電圧に応じた整流、及び、コイルＬ２に発生する交流電圧に応じた整流が行われつつ、コイルＬ１とコイルＬ２との接続点における電圧が平滑化され、音出力部５０に供給される。このため、音出力部５０への電力供給のためには、各時点においてはコイルＬ１及びコイルＬ２のいずれか一方が利用されるのみなので、演算処理部４０にとっての電源喪失という事態を回避することができる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、バックアップ用の補助電源を備えずに、電力源として発電部２０のみを備える簡易な構成で、大音量出力による音出力部５０における消費電力の増大に伴う演算処理部４０にとっての電源喪失という事態を回避することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、ダイオードＤ１〜Ｄ４から構成される全波整流用の第１ブリッジ回路による全波整流の結果を電解コンデンサＣ１により平滑化し、動作電力として演算処理部４０に供給する。また、コイルＬ１，Ｌ２及びダイオードＤ３，Ｄ４から構成される第２ブリッジ回路による全波整流を電解コンデンサＣ２により平滑化し、動作電力として音出力部５０に供給する。このため、音出力部５０にとっての電源の出力インピーダンス及び整流損失を、演算処理部４０にとっての電源の出力インピーダンス及び整流損出の半分とすることができる。このため、低インピーダンス負荷のスピーカを備える音出力部５０に対して、効率的な電力供給を行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、電圧監視部６０が、演算処理部４０の電源電圧値を監視し、演算処理部４０に対して、動作実行状態とすべきか、動作停止状態とすべきかを報告する。このため、演算処理部４０は、電源電圧が低下しているときに、動作不能となる前に適切に動作停止（待機状態への移行）を行うことができる。このため、発電部２０における永久磁石ＰＭＧの回転速度の低下又は回転停止の際の電力供給能力の低下時に演算処理部４０の動作停止を行うことにより、演算処理部４０の消費電流量は、電解コンデンサＣ１の残留電荷によってまかなえるほど極僅かな量となる。このため、発電部２０の電力供給能力の低下に伴う演算処理部４０にとっての電源喪失という事態を回避することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、電圧監視部６０が、演算処理部４０による制御のもとで電源電圧の変化に対してヒステリシス特性を有するように、演算処理部４０に対する報告内容を変化させる。ここで、当該ヒステリシス特性は、手押しという変動が大きな駆動力を利用することに起因する電源電圧の変化があっても、演算処理部４０の起動処理における負荷変動に伴う起動不良を有効に防止するとともに、演算処理部４０の動作実行状態の期間を合理的に確保することができるものとなっている。このため、演算処理部４０の動作実行状態と動作停止状態との切換を適切に行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態では、演算処理部４０が、永久磁石ＰＭＧの回転速度を検出し、当該検出された回転速度に対応した音出力制御を音出力部５０に対して行う。このため、永久磁石の回転速度の高低に応じて、音声出力パターンに変化をもたせることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２が、合成コイルの出力端子のいずれかから動作電力の供給を受けるとともに、演算処理部４０により点滅が制御される。このため、様々なパターンで発光素子を点滅させることができる。また、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の発光に伴う発電部２０の負荷を最小化できるとともに、演算処理部４０や音出力部５０にとっての電源喪失の可能性を低減することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、演算処理部４０が、永久磁石ＰＭＧの回転速度を検出し、当該検出された回転速度に対応した発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の点滅制御を行う。このため、永久磁石ＰＭＧの回転速度の高低に応じて、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の点滅パターンに変化をもたせることができる。
【００７６】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記の実施形態では、機能動作部を音出力部としたが、他の機能を果たすものとしてもよい。
【００７８】
また、上記の実施形態では、スイッチ素子及びスピーカを含む音出力部を演算処理部とは別途に配置するようにした。これに対し、演算処理部に、スイッチ素子及び音出力部におけるスピーカ以外の部分の少なくとも一方を含めるようにして、１チップ構成としてもよい。
【００７９】
また、上記の実施形態では、永久磁石の回転速度の検出結果を、出力音声パターン及び発光ダイオードの点滅パターンの決定に利用するようにした。これに対し、永久磁石の回転速度の検出結果に基づいて、演算処理部が、動作実行状態と動作停止状態との間の遷移を行うようにし、上記の実施形態における電圧監視部を省略することができる。また、永久磁石の回転速度が高くなった場合に、演算処理部の制御のもとで、電源電圧を平滑化させる電解コンデンサへの電荷供給を適宜遮断する外部回路を更に用意し、過電圧による演算処理部の破壊を防止するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記の実施形態では、本発明を車両玩具に実装される電子制御装置に適用したが、本発明は、車両玩具以外の玩具に実装される電子制御装置に適用することもできるし、玩具以外の機器に実装される電子制御装置に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、永久磁石の回転に伴う磁束方向の変化に応じて交流電圧を発生する発電部を備える電子制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０                …  電子制御装置
２０                …  発電部
３０                …  電力供給部（第１及び第２電力供給部）
４０                …  演算処理部
５０                …  音出力部
６０                …  電圧監視部
ＰＭＧ              …  永久磁石
Ｌ１                …  コイル（第１コイル）
Ｌ２                …  コイル（第２コイル）
Ｄ１，Ｄ２          …  ダイオード（整流素子（第１電力供給部の一部））
Ｄ３，Ｄ４          …  ダイオード（整流素子（第１及び第２電力供給部の一部））
Ｃ１                …  電解コンデンサ（第１容量素子（第１電力供給部の一部））
Ｃ２                …  電解コンデンサ（第２容量素子（第２電力供給部の一部））
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２  …  発光ダイオード（発光素子）
Ｒ１                …  抵抗素子
Ｒ２〜Ｒ４          …  抵抗素子（電圧監視部の一部）
ＳＷ                …  スイッチ素子（電圧監視部の一部）
ＴＲ                …  トランジスタ（電圧監視部の一部）
ＤＺ                …  ツェナーダイオード（電圧監視部の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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