(57)【要約】  【課題】スイッチの操作を行わないときには可及的に電力消費を低減することのできる静的なスイッチ入力装置を提供する。  【解決手段】複数の入力ポートを有する制御部２と、複数の入力ポートのうち所定数の入力ポートに関連する複数のスイッチＳＷとを備え、各スイッチＳＷを操作すると当該スイッチＳＷに関連する所定数の入力ポートの入力信号状態が変化するように各スイッチＳＷと関連する入力ポートとが回路接続されており、各スイッチＳＷに関連する入力ポートの組み合わせが各スイッチ毎にそれぞれ異なるように回路構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートを有する制御部と、複数のスイッチとを備え、各スイッチは前記複数の入力ポートのうち少なくとも１以上の入力ポートに関連するものであり、各スイッチを操作すると当該スイッチに関連する入力ポートの入力信号状態が変化するように各スイッチと当該スイッチに関連する入力ポートとが回路接続されており、各スイッチに関連する入力ポートの組み合わせが各スイッチ毎にそれぞれ異なることを特徴とするスイッチ入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチ入力装置において、各スイッチに関連する入力ポートの数が一定値であり、前記スイッチの数は、全ての入力ポートから前記一定値の入力ポートを選ぶ組み合わせの数以下であることを特徴とするスイッチ入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチ入力装置において、前記制御部は、前記スイッチが操作された状態に対応する入力信号状態である入力ポートの数が前記一定値とは異なるとき、所定のエラー処理を行うように構成されていることを特徴とするスイッチ入力装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のスイッチ入力装置において、各入力ポートは、プルアップ抵抗を介して電源に接続されるとともに、関連するスイッチが操作されるとグラウンドに接続されることを特徴とするスイッチ入力装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３に記載のスイッチ入力装置において、各入力ポートは、プルダウン抵抗を介してグラウンドに接続されるとともに、関連するスイッチが操作されると電源に接続されることを特徴とするスイッチ入力装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のスイッチ入力装置において、電源が電池であることを特徴とするスイッチ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のスイッチのうちいずれが操作されたかを検知するスイッチ入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来のスイッチ入力装置として、例えば下記の特許文献１に開示されたダイナミックスキャン方式のものが一般に知られている。このダイナミックスキャン方式のスイッチ入力装置は、多数のスイッチとマイクロコンピュータ間の接続を、複数の走査ラインによりマトリクス状に接続し、多数のスイッチのオン／オフ状態の検知を、複数の走査ラインへの走査電圧の出力をスイッチング素子のオン／オフにより切り替えて時分割で行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、家庭用のガスコンロなどにおいては、電源として電池を用いるものも多いが、上記従来のダイナミックスキャン方式によると常時走査電圧の出力切替によるスキャン動作を行う必要があり、スイッチング素子のオン／オフ切替時に電流が流れてスイッチの操作を行わないときでも電力を消費し、電池の寿命を低下させる要因となっていた。特に、自動調理機能等を有する多機能ガスコンロには数十もの操作スイッチを有するものもあり、かかる多数のスイッチのダイナミックスキャンによる検知に要する消費電力は比較的大きなものとなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、スイッチの操作を行わないときには可及的に電力消費を低減することのできる静的なスイッチ入力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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【０００７】
すなわち、本発明のスイッチ入力装置は、複数の入力ポートを有する制御部と、複数のスイッチとを備え、各スイッチは前記複数の入力ポートのうち少なくとも１以上の入力ポートに関連するものであり、各スイッチを操作すると当該スイッチに関連する入力ポートの入力信号状態が変化するように各スイッチと当該スイッチに関連する入力ポートとが回路接続されており、各スイッチに関連する入力ポートの組み合わせが各スイッチ毎にそれぞれ異なることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
かかる本発明のスイッチ入力装置によれば、出力ポートからの走査電圧を用いることなく、各スイッチに関連する入力ポートの入力信号の変化に基づいてどのスイッチが操作されたかを検知することができるので、ダイナミックスキャン方式に比して消費電力を低減することができる。
【０００９】
上記本発明のスイッチ入力装置において、各スイッチに関連する入力ポートの数が一定値であり、前記スイッチの数は、全ての入力ポートから前記一定値の入力ポートを選ぶ組み合わせの数以下であるものとすることができる（請求項２）。これによれば、上記一定値とは異なる数の入力ポートの入力信号が変化したときは、２以上のスイッチの同時押しや回路配線の断線やショートなどの異常が生じていると判断でき、一定値の入力ポートの入力信号のみがスイッチの操作状態に対応する信号状態となったときにのみ入力を受け付けることにより、回路構成の簡素化を図りつつも安定した検知を行えるようになる。
【００１０】
また、前記制御部は、前記スイッチが操作された状態に対応する入力信号状態である入力ポートの数が前記一定値とは異なるとき、所定のエラー処理を行うように構成されているものとすることができる（請求項３）。これによれば、一定値とは異なる数の入力ポートの入力信号がスイッチ操作状態に対応する状態となったとき、制御部が所定の処理を行うことによって正常時の応答処理とは異なる処理を行わせることができる。所定の処理とは、例えば、入力された入力信号を無効としてスイッチ操作に対する応答処理を行わない処理や、警報音や警報表示等によってユーザーに対して異常報知する処理など、適宜の処理であってよい。
【００１１】
なお、各スイッチは初期状態（操作されていない状態）がオン／オフ状態のいずれか一方とされるとともに操作された状態がいずれか他方とされていてよい。また、各スイッチは電源に接続されていてもよいし、グラウンドに接続されていてもよい。また、スイッチが操作された状態に対応する入力信号は、デジタル信号の場合は、例えばＨｉｇｈ信号とすることができ、この場合、スイッチの初期状態に対応する入力信号は、例えばＬｏｗ信号とすることができる。また、スイッチが操作された状態に対応する入力信号は、例えばＬｏｗ信号とすることもでき、この場合、スイッチの初期状態に対応する入力信号は、例えばＨｉｇｈ信号とすることができる。また、スイッチの出力及び入力ポートの入力信号は、必ずしもデジタル信号である必要はなく、アナログ回路として構成することも可能である。
【００１２】
上記スイッチ入力装置において、各入力ポートは、プルアップ抵抗を介して電源に接続されるとともに、関連するスイッチが操作されるとグラウンドに接続されるものとすることができる（請求項４）。これによれば、スイッチが操作されていない待機中に入力ポートをプルアップしておくことにより、待機中の入力信号の安定化を図るとともに、制御部がＣ−ＭＯＳ  ＩＣからなる場合に貫通電流の発生を防止して一層の消費電力の低減を図ることができる。
【００１３】
また、各入力ポートは、プルダウン抵抗を介してグラウンドに接続されるとともに、関連するスイッチが操作されると電源に接続されるものとすることもできる（請求項５）。これによっても、スイッチが操作されていない待機中に入力ポートをプルダウンしておくことにより、待機中の入力信号の安定化を図るとともに、制御部がＣ−ＭＯＳ  ＩＣからなる場合に貫通電流の発生を防止して一層の消費電力の低減を図ることができる。
【００１４】
また、スイッチ入力装置の電源が電池である場合に本発明は特に好適であり、電源である電池の一層の長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係るスイッチ入力装置によれば、出力ポートからの走査電圧を用いることなく、各スイッチに関連する入力ポートの入力信号の変化に基づいてどのスイッチが操作されたかを検知することができるので、ダイナミックスキャン方式に比して消費電力を低減することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係るスイッチ入力装置によれば、上記一定値とは異なる数の入力ポートの入力信号が変化したときは、２以上のスイッチの同時押しや回路配線の断線やショートなどの異常が生じていると判断でき、一定値の入力ポートの入力信号のみがスイッチの操作状態に対応する信号状態となったときにのみ入力を受け付けることにより、回路構成の簡素化を図りつつも安定した検知を行えるようになる。
【００１７】
本発明の請求項３に係るスイッチ入力装置によれば、一定値とは異なる数の入力ポートの入力信号がスイッチ操作状態に対応する状態となったとき、制御部が所定の処理を行うことによって正常時の応答処理とは異なる処理を行わせることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に係るスイッチ入力装置によれば、スイッチが操作されていない待機中に入力ポートをプルアップしておくことにより、待機中の入力信号の安定化を図ることができる。
【００１９】
本発明の請求項５に係るスイッチ入力装置によれば、スイッチが操作されていない待機中に入力ポートをプルダウンしておくことにより、待機中の入力信号の安定化を図ることができる。
【００２０】
本発明の請求項６に係るスイッチ入力装置によれば、電源である電池の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスイッチ入力装置の概略回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスイッチ入力装置の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチ入力装置１の回路構成を示しており、該スイッチ入力装置１は、特にガスコンロの多数の操作スイッチＳＷの操作検知装置として好適に用いることができるものである。ガスコンロは、電池を電源として動作するものであり、左コンロ用の各種設定操作スイッチ、中コンロ用の各種設定操作スイッチ、右コンロ用の各種設定操作スイッチが、それぞれ５〜８つ程度設けられ、さらに、グリル用の各種設定操作スイッチが１０数個設けられることがあり、総計数十個ものスイッチＳＷが設けられる。各スイッチＳＷは、軽く触れるだけで操作できる機械式若しくは静電式のタッチスイッチを採用することができる。該スイッチＳＷは操作を止めると初期状態に自動的に戻る構成のものを採用するのが好ましい。なお、ガスコンロは、テーブル式のものであってもよく、ビルトインタイプものであってもよい。
【００２４】
本実施形態のスイッチ入力装置１は、ガスコンロの制御部として機能するマイクロプロセッサ２を備えており、このマイクロプロセッサ２の多数のＩ／Ｏポートのうち８つのポートは、上記多数の設定操作スイッチＳＷの操作検知用の入力ポートとして設定されている。このマイクロプロセッサ２も、上記電池を電源として動作する。
【００２５】
各入力ポートには、それぞれ負論理回路が設けられている。該負論理回路は、ｎｐｎ型のトランジスタＴｒを備え、該トランジスタＴｒのコレクタは、負論理回路の出力部となり、該コレクタは入力抵抗Ｒｉを介して入力ポートに接続されているとともに、プルアップ抵抗Ｒｕを介して電源（３Ｖ）に接続され、トランジスタＴｒがオフ状態のとき入力ポートがプルアップされ、入力ポートの入力信号状態がＨｉｇｈとなる。トランジスタＴｒのエミッタはグラウンドＧＮＤに接続されており、トランジスタＴｒがオン状態になると入力ポートをグラウンドＧＮＤに接地させることにより、入力ポートの入力信号状態がＬｏｗとなる。トランジスタＴｒのベースは、負論理回路の入力部となり、該ベースはプルダウン抵抗Ｒｄを介してグラウンドＧＮＤに接続されている。
【００２６】
各スイッチＳＷは、マイクロプロセッサ２の８つの入力ポートのうちの４つに関連されている。また、各スイッチＳＷは初期状態、すなわち操作されていない状態では回路開放状態（オフ状態）となり、タッチ操作乃至押下操作された状態では回路短絡状態（オン状態）となる。
【００２７】
各スイッチＳＷの入力側は電源に接続されており、出力側には直列抵抗Ｒ１を介して４つの整流器Ｄが並列に接続されている。各整流器Ｄは、アノード側がスイッチＳＷに接続され、カソード側は、関連する入力ポートの負論理回路の入力部に直列抵抗Ｒ２を介してそれぞれ接続されている。すなわち、各スイッチＳＷの出力側は、関連する４つの入力ポートの負論理回路の入力部に、それぞれ整流器Ｄ及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２を介して接続されている。
【００２８】
したがって、スイッチＳＷの初期状態では、関連する４つの入力ポートの入力信号状態はすべてＨｉｇｈとなり、いずれのスイッチＳＷも操作されていないときには全ての入力ポートがＨｉｇｈ信号入力状態となる。一方、いずれか一のスイッチＳＷが操作されると、関連する４つの入力ポートの入力信号状態のみがＬｏｗとなる。
【００２９】
各スイッチＳＷに関連する４つの入力ポートの組み合わせは、図１及び下記の表１に示すように、それぞれユニークなものとされており、したがって、８つの入力ポートのうちのどの４つの入力ポートの信号入力状態が変化したかによって、マイクロプロセッサ２は多数のスイッチＳＷのうちのいずれのスイッチＳＷが操作されたかを検知することができる。
【００３０】
【表１】
2015084282.tif 000003
【００３１】
なお、表１中、●が各スイッチＳＷに関連する入力ポートであり、×は各スイッチに関連しない入力ポートである。また、図１及び表１においては、６つめのスイッチ以降は省略しているが、６つめ以降のスイッチも、５つめまでのスイッチと同じ入力ポートの組み合わせとならないように同様に接続することができる。
【００３２】
本実施形態では、８つの入力ポートのうちの４つの入力ポートの組み合わせの数、すなわち、 8Ｃ4 ＝７０個を最大とするスイッチＳＷの検知を行うことができる。
【００３３】
マイクロプロセッサ２は、表１の関係に基づく各スイッチＳＷと関連する入力ポートとのデータベースを備えており、８つの入力ポートのうち４つの入力ポートのみがＬｏｗ信号入力状態に変化したときは、正常な入力としてデータベースを参照していずれのスイッチＳＷが操作されたかを判定し、各スイッチ毎の所定の処理を実行する。
【００３４】
一方、４つ未満の入力ポートがＬｏｗ信号入力状態に変化したときは、断線が生じている可能性が高いため、入力回路の断線発生の報知処理を行うように構成できる。また、５つ以上の入力ポートがＬｏｗ信号入力状態に変化したときは、２つ以上のスイッチＳＷが同時に操作されたか、或いは、回路配線がショートしていることが考えられるため、そのときの入力を受け付けない処理を行うことができる。なお、複数回続けて５つ以上の入力ポートがＬｏｗ信号入力状態に変化したときは、回路のショート発生とみなして故障報知を行うよう構成することもできる。
【００３５】
図２は本発明の第２の実施形態に係るスイッチ入力装置１の回路構成を示しており、上記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説明する。
【００３６】
本第２実施形態では、負論理回路が設けられておらず、各スイッチＳＷの出力側が抵抗器Ｒ１，Ｒ２を介して直接関連する４つの入力ポートにそれぞれ接続され、各入力ポートはプルダウン抵抗Ｒｄを介してグラウンドＧＮＤに接続されている。したがって、各スイッチＳＷがオフ状態のときは関連する入力ポートはプルダウンされてその入力信号状態はＬｏｗとなり、各スイッチＳＷが操作されてオン状態になると、関連する４つの入力ポートが当該スイッチＳＷ，整流器Ｄ及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２を介して電源に接続されて、その入力信号状態がＨｉｇｈとなる。かかる構成によれば、負論理回路を構成するトランジスタが不要となり、コスト低減を図ることができる。
【００３７】
上記第１及び第２の実施形態のいずれの回路構成を採用するかは、マイクロプロセッサ２の内部構造や設定等によって適宜好ましいものを選択することができる。
【００３８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、各スイッチＳＷに関連する入力ポートの数は一定でなくてもよく、この場合はより少ない入力ポート数でより多くのスイッチＳＷの検知を行うことができる。例えば、６つの入力ポートの場合でも、Σ 6Ｃn ＝６３個のスイッチＳＷの検知を行うことができる。また、各スイッチＳＷは、操作をしていない初期状態で短絡状態（オン状態）となり、操作したときに開放状態（オフ状態）となるものとし、該スイッチＳＷの論理に合致するように上記各実施形態の入力回路を構成変更することもできる。また、制御部２は、マイクロプロセッサ以外に、複数の入力ポートが設けられた制御基板の構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１    スイッチ入力装置
２    制御部（マイクロプロセッサ）
ＳＷ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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