(57)【要約】【課題】各種電子機器を操作するための電力自給式送信機に関し、内蔵する発電手段から得られる電力の有効活用が図れる回路構成のものを提供する。【解決手段】電力自給式送信機の回路構成を、発電手段１の後に、整流器回路３０、コンデンサ５０、マイコン６０、信号生成出力部３８が、その順で直列接続され、かつ上記整流器回路３０の後に、上記コンデンサ５０と並列接続となるように補助充電回路５５を付加した構成にした。そして、補助充電回路５５として、コンデンサ５０の電圧を電圧検出ＩＣ７０で検出した結果、第一の所定値より大きければ、上記発電手段１から得られる電力が蓄電用素子７４に蓄積されるようにされ、また、第二の所定値以下であれば、上記蓄電用素子７４の出力が上記コンデンサ５０からの出力と共に上記マイコン６０に入力されるように切り換わるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電手段を内蔵し、その発電手段から得られる電力によってマイクロコンピュータが駆動され、上記マイクロコンピュータの制御によって信号生成出力部から所定信号が送信される構成の電力自給式送信機であって、上記発電手段の後に、整流器回路、コンデンサ、マイクロコンピュータ、信号生成出力部が、その順で直列接続され、かつ上記整流器回路の後に、上記コンデンサと並列接続となるように補助充電回路を付加したものとして、その補助充電回路は、上記コンデンサの電圧を電圧検出ＩＣで検出した結果、第一の所定値より大きければ、上記発電手段から得られる電力が蓄電用素子に蓄積されるようにされ、また、第二の所定値以下であれば、上記蓄電用素子の出力が上記コンデンサからの出力と共に上記マイクロコンピュータに入力されるように切り換わる回路構成であることを特徴とする電力自給式送信機。
【請求項２】
補助充電回路内の蓄電用素子に対し、並列にピーク電圧カット素子をさらに設けた請求項１記載の電力自給式送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器を操作するための電力自給式送信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器は、機器本体から離れた位置で送信機によって遠隔操作できるものが増えている。その際に用いられる送信機としては、一般的に、収容された電池からの供給電圧で作動するものが多い中、近年では、電池を内蔵させる代わりに、例えば誘導コイルに誘起される起電力を用いて作動するものなど、所謂、発電手段を内蔵させた電力自給式送信機も提案されはじめている。
【０００３】
そのような電力自給式送信機について、以下に、図３の従来の電力自給式送信機の回路構成を示すブロック図、図４の同要部となる発電手段を模式的に示す図を用いて説明する。
【０００４】
まず、図４を用いて発電手段１の構成などについて説明すると、同図に示したように、この発電手段１は、可動側となる磁石部材１０と固定側となるヨーク部材２０とを備えている。
【０００５】
磁石部材１０は、上方側にＮ極、下方側にＳ極が位置するように配された永久磁石１１の上下面のそれぞれに、磁性体製の上板材１２、下板材１３が固着されて構成されている。この磁石部材１０は、永久磁石１１の中心位置を通る回転軸線１１Ａを中心に左右方向に回転動作が可能となっている。
【０００６】
ヨーク部材２０は、上面視コの字状に形成された磁性体製で、図示しないケースなどに固定状態で配され、左脚部２１は上板材１２の左側部と下板材１３の左側部との間に挿入され、右脚部２２は上板材１２の右側部と下板材１３の右側部との間に挿入されている。また、左脚部２１と右脚部２２を繋いでいる中央部２３には誘導コイル２５が巻かれている。
【０００７】
下板材１３の左側部の下面にはコイルバネ２７が配されており、これらの磁石部材１０、誘導コイル２５付きのヨーク部材２０、コイルバネ２７によって、発電手段１は構成されている。
【０００８】
この発電手段１は、磁束変化により誘導コイル２５に誘起される起電力を取り出せるものとなっており、次にその動作説明をする。
【０００９】
発電手段１は、通常状態では、磁石部材１０に対して図４中の矢印で示すように、上板材１２の左側部上から押圧部材（図示せず）などによる力が加えられており、それによって、磁石部材１０は、左側が下がった状態となって停止している。つまり、上板材１２の左側部の下面がヨーク部材２０の左脚部２１に当接し、下板材１３の右側部の上面が右脚部２２に当接した状態になっている。また、コイルバネ２７は、下板材１３の左側部の下面で押されて圧縮状態になっている。この通常状態では、永久磁石１１からの磁束は、上方のＮ極から上板材１２の左側部、ヨーク部材２０の左脚部２１、中央部２３、右脚部２２、下板材１３の右側部、永久磁石１１の下方のＳ極の順で伝わっている。
【００１０】
その通常状態から、図４中の矢印で加わっている力を除くなどすると、コイルバネ２７の圧縮状態が開放されて、磁石部材１０は回転軸線１１Ａを中心に右回りに回転動作し、下板材１３の左側部の上面がヨーク部材２０の左脚部２１に当接し、上板材１２の右側部の下面が右脚部２２に当接した状態で停止する。これによって、永久磁石１１からの磁束は、上方のＮ極から上板材１２の右側部、ヨーク部材２０の右脚部２２、中央部２３、左脚部２１、下板材１３の左側部、永久磁石１１の下方のＳ極の順で伝わるようになる。
【００１１】
つまり、この動作後の状態では、ヨーク部材２０内における磁束の流れが通常状態とは逆方向に流れるようになって、その磁束方向の変化に応じて誘導コイル２５には相応する所定の起電力が発生する。この起電力を誘導コイル２５両端のコイル線から取り出すことにより所定の電力が得られるようになっている。
【００１２】
また、上記動作後の状態から、押圧部材で押すなどして元の通常状態に磁石部材１０を左回りに回転動作させて戻すと、このときもヨーク部材２０内における磁束の流れが上記動作後の状態とは逆方向に流れるようになるため、それによっても誘導コイル２５に相応する所定の起電力が発生し、この起電力もコイル線から取り出すことにより所定の電力が得られるものであった。
【００１３】
次に、上記発電手段１を備えた電力自給式送信機の回路構成について、図３を用いて説明する。図３に示すように、上述した発電手段１は整流器回路３０に接続されており、発電手段１から得られる電圧は、整流器回路３０で、都度、整流されて、整流器回路３０に繋がるコンデンサ３２に充電されていく。コンデンサ３２に蓄積された比較的高い電圧は、コンデンサ３２に接続された変圧器回路３４で所定の定電圧に降圧され、その出力電圧がマイクロコンピュータ３６（以下、マイコン３６と記載）に駆動電圧として給電される。これにより、マイコン３６が作動され、そのマイコン３６による制御によって、後続接続されている信号生成出力部３８にて所定の高周波信号が生成されると共に、信号生成出力部３８内の送信アンテナなどを介して送信可能な構成となっていた。なお、マイコン３６にはセンサ４０も接続されており、そのセンサ４０情報に応じてもマイコン３６は所定制御を行うように構成されているものであった。
【００１４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特表２００３−５３４７０４号公報
【特許文献２】米国特許第７７１０２２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の電力自給式送信機は、発電手段１から得られる電力をコンデンサ３２で蓄積し、そのコンデンサ３２からの出力電圧を変圧器回路３４で定電圧に降圧してマイコン３６に入力させ、それによってマイコン３６が作動する構成のものであった。この構成では、コンデンサ３２としては、変圧器回路３４での電圧の降圧分を見込んだ所定の比較的高い電圧に、迅速に電荷が蓄積される容量の小さいものを用いる必要があった。
【００１７】
一方、容量の小さいコンデンサ３２を用いると、コンデンサ３２から変圧器回路３４には小さい電流が入力されることとなり、変圧器回路３４に、クロック制御で動作する一般的なＤＣ−ＤＣコンバータを用いると、ＤＣ−ＤＣコンバータは電圧の変換効率が入力される電流の大きさで左右されることから、従来の電力自給式送信機の場合には８０％以下程度しか変換できず、もともと少ない発電手段１から得られる電力のロスが大きく生じることがあった。
【００１８】
本発明はこのような課題を解決するものであり、発電手段から得られる電力のロスが抑えられ、その電力の有効活用も図ることができる回路構成になされた電力自給式送信機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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有する。
【００２０】
本発明は、発電手段を内蔵し、その発電手段から得られる電力によってマイクロコンピュータが駆動され、上記マイクロコンピュータの制御によって信号生成出力部から所定信号が送信される構成の電力自給式送信機であって、上記発電手段の後に、整流器回路、コンデンサ、マイクロコンピュータ、信号生成出力部が、その順で直列接続され、かつ上記整流器回路の後に、上記コンデンサと並列接続となるように補助充電回路を付加したものとして、その補助充電回路は、上記コンデンサの電圧を電圧検出ＩＣで検出した結果、第一の所定値より大きければ、上記発電手段から得られる電力が蓄電用素子に蓄積されるようにされ、また、第二の所定値以下であれば、上記蓄電用素子の出力が上記コンデンサからの出力と共に上記マイクロコンピュータに入力されるように切り換わる回路構成であることを特徴とする電力自給式送信機としたものである。
【００２１】
当該構成によれば、変圧器回路を有しない回路構成としたため、変圧器回路による電圧の変換ロスをなくせると共に、発電手段からの電力が補助充電回路にも蓄えられて、コンデンサの出力が低下した際に、その補助充電回路からの出力も加わってマイクロコンピュータに入力され、上記マイクロコンピュータの駆動状態が維持される構成のものに実現でき、発電手段から得られる電力の有効活用が図れるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、発電手段から得られる電力のロスが抑えられ、その電力の有効活用も図ることができる回路構成になされた電力自給式送信機を提供できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による電力自給式送信機の回路構成を示すブロック図
【図２】同要部である補助充電回路の回路構成を示すブロック図
【図３】従来の電力自給式送信機の回路構成を示すブロック図
【図４】同要部となる発電手段を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２５】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による電力自給式送信機の回路構成を示すブロック図、図２は同要部である補助充電回路の回路構成を示すブロック図である。
【００２６】
当該構成の電力自給式送信機は、従来と同一構成の発電手段１を備え、その発電手段１は整流器回路３０に接続されており、発電手段１からの出力つまり発電手段１の動作に応じて得られる電圧が、都度、整流器回路３０に入力されて整流されることは従来と同じである。
【００２７】
しかしながら、本発明によるものでは、整流器回路３０にコンデンサ５０および補助充電回路５５を並列接続させ、しかも両者の出力を、直接、マイクロコンピュータ６０（以下、マイコン６０と記載）に入力させた構成とした点が従来構成とは異なっている。そして、マイコン６０は、後続の信号生成出力部３８を制御可能に接続され、その制御によって、信号生成出力部３８にて所定の高周波信号が生成されると共に、信号生成出力部３８内の送信アンテナなどを介して送信可能な構成となっていることは従来同様である。また、このマイコン６０は、従来同様に、接続されたセンサ４０の情報に応じても所定制御を行うようになっている。
【００２８】
以上のように、当該構成では、従来構成で用いていた変圧器回路３４を無くした回路構成にして、蓄えられたコンデンサ５０の電圧のままで、直接マイコン６０を駆動させる構成としている。これであれば、変圧器回路３４による電圧の変換ロス分を生じない構成にできる上、コンデンサ５０の選択時に電圧の降圧分を見込んだ小さい容量のものとする必要もなく、容量の大きいコンデンサ５０を用いた構成とすることができる。
【００２９】
このように、容量が大きいコンデンサ５０であれば、例えば発電手段１が繰り返して動作されるなどして得られる電力を多く溜め込むことも可能となる。
【００３０】
そして、コンデンサ５０として容量が大きいものを用いるとその放電時間も長くなり有利であるが、一般的に、コンデンサ５０の出力電圧特性は、放電時において時間の経過と共に指数的に下がっていくカーブであって、所定の放電時間に至ると、コンデンサ５０の出力電圧がマイコン６０の駆動電圧よりも低くなる。しかしながら、当該構成では、コンデンサ５０と並列に補助充電回路５５を設けて、その出力も、直接、マイコン６０を駆動させるために用いる回路構成としているため、マイコン６０の駆動状態が長く維持できるものとなる。
【００３１】
その補助充電回路５５としては、整流器回路３０に繋がれて整流器回路３０からの電圧を蓄えられると共に、コンデンサ５０の出力電圧がマイコン６０の駆動電圧よりも低下した場合などに、その不足したマイコン６０への入力電圧を補填できるものであればよく、例えば、単体のコンデンサのみ等でもよいが、様々な形態のものを用いることが可能であり、本実施形態による補助充電回路５５としては、図２に示す回路構成のものを付加している。
【００３２】
すなわち、図２に示すように、当該補助充電回路５５としては、電圧検出ＩＣ７０とトランジスタ７２と蓄電用素子７４とピーク電圧カット素子７６とを有した構成のものとしている。以下に、同図を用いて、詳細な回路構成等について説明する。
【００３３】
電圧検出ＩＣ７０の電源端子は、整流器回路３０とコンデンサ５０との間の位置に接続されており、この電圧検出ＩＣ７０でコンデンサ５０の電圧を監視させている。そして、電圧検出ＩＣ７０の出力端子は、三端子タイプのトランジスタ７２のゲートに接続されており、この電圧検出ＩＣ７０によるコンデンサ５０電圧の検出結果に応じた上記出力端子の所定出力で、トランジスタ７２のオンオフ状態が切り換わる構成にしている。
【００３４】
そして、整流器回路３０とコンデンサ５０との間の位置には蓄電用素子７４の一端側も接続されており、その他端側はトランジスタ７２のドレインに接続されている。蓄電用素子７４としては、単体のコンデンサや二次電池などがあげられる。そして、詳細は後述するが、トランジスタ７２がオフ状態になって蓄電用素子７４が放電可能となった折に、その電圧がマイコン６０へ入力可能なように、蓄電用素子７４の一端側はコンデンサ５０とマイコン６０との間の位置にも接続されている。
【００３５】
さらに、整流器回路３０とコンデンサ５０との間の位置には蓄電用素子７４と並列になるようにピーク電圧カット素子７６の一端側も接続されている。このピーク電圧カット素子７６は、例えばツェナーダイオードなどがあげられ、その他端側はトランジスタ７２のドレインに接続されている。
【００３６】
そして、トランジスタ７２のソースは、電圧検出ＩＣ７０のグランド端子と同電位のシグナルグランドに接続されている。なお、必要に応じて、それらがフレームグランドに落とされる構成にされていれば、さらによい。
【００３７】
以上のように本発明の電力自給式送信機は構成されている。続いて、その動作について説明すると、発電手段１の動作に応じて得られる電圧は整流器回路３０に入力され、都度、整流器回路３０で整流されてコンデンサ５０に充電されていく。
【００３８】
コンデンサ５０への充電状態は補助充電回路５５の電圧検出ＩＣ７０で監視されており、コンデンサ５０に蓄えられた電圧が所定値より大きくなると、電圧検出ＩＣ７０の出力端子がハイレベル出力電圧に切り換わり、その電圧がトランジスタ７２のゲートに加わる。これにより、トランジスタ７２はオン状態になって、整流器回路３０からの電圧が、蓄電用素子７４に蓄えられていくようになる。つまり、上記のコンデンサ５０電圧の所定値が請求項の第一の所定値に相当する。
【００３９】
なお、当該構成では、蓄電用素子７４に対してピーク電圧カット素子７６を上述した位置関係で並列接続させている。これであれば、ピーク電圧カット素子７６で規制する電圧以上が、蓄電用素子７４やマイコン６０に加わることが防止できる。すなわち、例えば静電気などを含め、高い電圧が蓄電用素子７４やピーク電圧カット素子７６に加わった場合、トランジスタ７２はオン状態のため、その高い電圧はピーク電圧カット素子７６およびトランジスタ７２を介してグランドに落とせるようにでき、マイコン６０への不用意な印加状態となることを防ぐことができる。このように、当該構成のものでは、回路保護がなされる構成となっており、ピーク電圧カット素子７６としては、マイコン６０に定められた入力定格電圧に対し、それよりも若干低い電圧値以上をカットする仕様のものを用いると好ましい。
【００４０】
マイコン６０は、コンデンサ５０からの出力電圧によって駆動電圧を供給されて作動し、前述したように、そのマイコン６０の制御によって、後続接続されている信号生成出力部３８にて所定の高周波信号が生成され、それが信号生成出力部３８の送信アンテナなどを介して送信される。なお、その信号の送信手段は、ＬＥＤからの光や電波などでなされるか、またはリード線などを介してその信号が伝達されるようになされていてもよく、その形態は特に限定されない。上記信号を受信した所定機器は、信号に応じた動作がなされる。例えば、照明機器であれば点灯のオンオフなど、ＡＶ機器であれば電源オンオフやチャンネル切り換えなどである。機器での制御内容は、上記事例のみに限定はされない。
【００４１】
そして、上記マイコン６０の動作に応じて、その駆動電圧を供給しているコンデンサ５０の放電状態は進んでいくが、当該構成では上記構成の補助充電回路５５を付加したものとして、コンデンサ５０電圧が、マイコン６０の駆動電圧最大値よりも少し低い所定の電圧値になった時点で、補助充電回路５５の電圧検出ＩＣ７０の出力端子がローレベル出力電圧に切り換わってトランジスタ７２がオフ状態になる設定のものとしている。ここに、トランジスタ７２が、内部にダイオードを有するＭＯＳＦＥＴであれば、上記オフ状態になった時点で、コンデンサ５０の電圧に加えて、蓄電用素子７４に蓄えられた電圧がマイコン６０に入力されるようになる。つまり、上記のコンデンサ５０の所定の電圧値が請求項の第二の所定値に相当する。なお、トランジスタ７２をＮＰＮタイプのバイポーラ形のものとする場合には、エミッタとコレクタとの間にダイオードを付設しておき、上記状態でエミッタ側からコレクタ側へ向けて電流が流れるように構成しておけばよい。
【００４２】
以上のように、当該構成の電力自給式送信機は、従来の変圧器回路３４を用いない回路構成のものとしたため、変圧器回路３４に起因する電圧変換ロスをなくすことができる。また、発電手段１から得られる電力を、容量の大きいコンデンサ５０で溜め込むと共に、例えば繰り返し操作などされて得られる電力を、コンデンサ５０に加えて補助充電回路５５に蓄電させるようにもでき、発電手段１から得られる電力のロスが抑えられる構成にでき有用である。
【００４３】
さらに、上記コンデンサ５０による電圧でマイコン６０が駆動され、その放電状態が進んだ後には、補助充電回路５５からの出力が補填されてマイコン６０の駆動電圧として入力されるようになるため、発電手段１から得られる電力の有効活用が図れ、マイコン６０での処理量を増やすことも可能となる。例えば図１にも示しているように、センサ４０に加えてマイコン６０によって複数のセンサ４０Ａなどの制御を行ったり、または、それらからの情報に応じてマイコン６０による所定制御が行われる構成などとすることも可能である。
【００４４】
なお、以上には従来の発電手段１を用いた構成事例を説明したが、発電手段１は上述構成のものに限定されることはない。例えば誘導コイルタイプであれば、ヨーク部材２０に誘導コイル２５を配する代わりに、磁石部材１０の周囲に誘導コイルを巻き回した構成などとされていてもよい。また、ヨーク部材２０と磁石部材１０の配置関係や磁石部材１０の構成なども上述説明した構成のみに限定はされない。そして、発電手段１としては誘導コイルタイプ以外であってもよく、圧電素子などを用いたものであってもよい。言い換えれば、機械的エネルギー・運動エネルギーを所定電位として取り出せる形態のものであればよく、ボタン押しなどの所定操作や所定部材の動作、振動、圧力変化などによって、そのエネルギーが得られて、それを所定電位として取り出せる形態のものであればよい。
【００４５】
また、補助充電回路５５においては、ピーク電圧カット素子７６を有していない構成であってもよく、そして、トランジスタ７２のオンオフ状態が切り換わるコンデンサ５０電圧の所定値の設定は上記以外であってもよい。また、補助充電回路５５としては、上述した充放電の動作がなされるようにトランジスタ７２以外のものが用いられて構成されてあってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明による電力自給式送信機は、発電手段から得られる電力のロスが抑えられ、その電力の有効活用も図ることができる回路構成になされたものを提供できるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用などに有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  発電手段
１０  磁石部材
２０  ヨーク部材
２５  誘導コイル
３０  整流器回路
３８  信号生成出力部
４０、４０Ａ  センサ
５０  コンデンサ
５５  補助充電回路
６０  マイクロコンピュータ
７０  電圧検出ＩＣ
７２  トランジスタ
７４  蓄電用素子
７６  ピーク電圧カット素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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