(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の抵抗器と、第１のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子との直列回路が直流電源に接続され、
第２の抵抗器と、第３のスイッチング素子と、第４のスイッチング素子との直列回路が上記直流電源に接続され、
上記第１および第２のスイッチング素子の接続点と、上記第３および第４のスイッチング素子の接続点との間に、外部から操作されるスイッチが接続され、
上記第１および第２のスイッチング素子の接続点と、上記第３および第４のスイッチング素子の接続点とが、論理回路の入力端に接続され、
上記第１〜第４のスイッチング素子に、上記第１および第４のスイッチング素子と、上記第２および第３のスイッチング素子とを、所定の周期で互いに逆にオン・オフ制御する矩形波信号が供給され、
上記論理回路から、上記スイッチのオン・オフ状態に対応して変化する出力信号を取り出す
ようにしたマイグレーションの防止回路。
【請求項２】
第１の抵抗器と、第１のスイッチング素子との直列回路が直流電源に接続され、
第２の抵抗器と、第２のスイッチング素子との直列回路が上記直流電源に接続され、
上記第１の抵抗器および上記第１のスイッチング素子の接続点と、上記第２の抵抗器および上記第２のスイッチング素子の接続点との間に、外部から操作されるスイッチが接続され、
上記第１の抵抗器および上記第１のスイッチング素子の接続点と、上記第２の抵抗器および上記第２のスイッチング素子の接続点とが、論理回路の入力端に接続され、
上記第１および第２のスイッチング素子に、上記第１のスイッチング素子と、上記第２のスイッチング素子とを、所定の周期で互いに逆にオン・オフ制御する矩形波信号が供給され、
上記論理回路から、上記スイッチのオン・オフ状態に対応して変化する出力信号を取り出す
ようにしたマイグレーションの防止回路。
【請求項３】
請求項１および請求項２に記載のマイグレーションの防止回路において、
上記論理回路が、上記スイッチの各接点がともに“Ｌ”レベルのときと、どちらか一方の接点だけが“Ｌ”レベルのときとで、レベルの異なる出力信号を出力する
ようにしたマイグレーションの防止回路。
【請求項４】
請求項１および請求項２に記載のマイグレーションの防止回路において、
上記論理回路が、負入力のアンド回路である
ようにしたマイグレーションの防止回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイグレーションの防止回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器・電気機器の小型化に伴い、それらに使用されている入力用や位置検出用などのスイッチも小型化されつつある。
【０００３】
図５において、符号ＳＷは、そのようなスイッチの一例を示すもので、この例においては、スイッチＳＷがノンロックタイプのプッシュスイッチの場合である。また、この図において、実線はスイッチＳＷが押圧操作されていない状態を示し、破線は押圧操作された状態を示す。
【０００４】
そして、スイッチＳＷのボディ１１が、プラスチック材により偏平の箱状に形成され、図における左側および右側の壁部には、１対の接点１２Ａ、１２Ｂが貫通して設けられている。また、ボディ１１の内部には、例えばステンレス材により形成されたコイルばね１３が設けられている。この場合、コイルばね１３の一端１３Ａは、押圧操作されていないときには、所定の間隙１４を有して接点１２Ａに対向し、その他端１３Ｂは、押圧操作されている、いないにかかわらず、常に接点１２Ｂに電気的に接触するように配置されている。
【０００５】
さらに、ボディ１１の内部には、プラスチック材で構成されたアクチュエータ１５が設けられ、その一端がボディ１１の開口を通じて外部に臨まされ、その他端がカバー１６により抑え込まれている。なお、一例として、スイッチＳＷの幅Ｗは5.5mm、高さＨは4.5mmであり、接点１２Ａ、１２Ｂのうち、ボディ１１の外部に臨んでいる部分が、プリント基板（図示せず）にハンダ付けされる。
【０００６】
したがって、スイッチＳＷが押圧操作されていない状態では、接点１２Ｂがコイルばね１３の端部１３Ｂに電気的に接触しているが、実線で示すように、コイルばね１３の端部１３Ａと接点１２Ａとの間には、間隙１４が形成されているので、接点１２Ａと接点１２Ｂとの間は、オフである。
【０００７】
しかし、矢印１６により示すように、アクチュエータ１５の外部に臨んでいる一端を押圧操作すると、アクチュエータ１５が、破線で示すように、点１５Ｐを中心にして回動するとともに、コイルばね１３を押すことになる。この結果、コイルばね１３は破線で示すようにたわみ、このとき、コイルばね１３の端部１３Ａが接点１２Ａに接触する。また、コイルばね１３の端部１３Ｂは常に接点１２Ｂに接触している。したがって、接点１２Ａと、接点１２Ｂとの間は、コイルばね１３を通じてオンとなる。
【０００８】
さらに、アクチュエータ１５の押圧操作をやめると、コイルばね１３の復帰力により、コイルばね１３およびアクチュエータ１５は実線の位置に復帰し、接点１２Ａと接点１２Ｂとの間は、オフとなる。つまり、このスイッチにおいては、コイルばね１３が、アクチュエータ１５とともに、ノンロック機構を実現しているとともに、コイルばね１３が接点１２Ｂの一部として作用し、その端部１３Ａが実効的な接点となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のスイッチＳＷは、ノンロックタイプのプッシュスイッチとして機能しているが、数値例を示すように、十分に小さく、小型の電子機器や電気機器などに適している。
【００１０】
ところが、このようにスイッチが小型化されると、その接点同士の間隙も小さくなる。上述のスイッチＳＷの場合には、接点１２Ａと、実効的な接点である端部１３Ａとの間の間隙１４が、１mmにも達しないほどに狭くなっている。このため、接点に銀メッキなどを使用していると、マイグレーションと呼ばれる現象が容易に発生してしまう。
【００１１】
このマイグレーションは、接点に使用されている金属が、電離（イオン化）して移行・還元析出する現象であり、詳細は以下のとおりである。すなわち、スイッチの接点には、接触や動作を良好にするため、グリースやオイルなどの接点剤を塗布することがある。また、接点に雰囲気中の水分（湿度）や塵埃が付着することもある。
【００１２】
すると、接点間の間隙が小さい場合、接点間が、その接点剤や水分などを通じて連絡されてしまうとともに、その接点剤や水分が電解質として作用してしまう。この結果、接点間に電圧がかかったとき（スイッチがオフのとき）、接点に例えば銀メッキがしてあるとすれば、以下のような現象が起きる。
【００１３】
▲１▼  ＋極で銀が溶解し、−極で水素が発生する。
Ａｇ → Ａｇ+ ＋ ｅ-
Ｈ2Ｏ → Ｈ+ ＋ ＯＨ-
２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2
▲２▼  ＋極の近傍で、銀とＯＨが反応して水酸化銀が生成される。
Ａｇ+ ＋ ＯＨ- → ＡｇＯＨ
▲３▼  水酸化銀は不安定なので、分解して酸化銀が生成される。
２ＡｇＯＨ → Ａｇ2Ｏ ＋ Ｈ2Ｏ
▲４▼  酸化銀がさらに反応して銀が生成される。
２ＡｇＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ → ２ＡｇＯ ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ-
２ＡｇＯ ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → ２Ａｇ+ ＋ ２ＯＨ-
２Ａｇ+ ＋ ２ＯＨ- ＋ ２ｅ- → ２Ａｇ ＋ ２ＯＨ-
▲５▼  生成された銀が、＋極から−極へと移動していく。
【００１４】
以上の現象により−極には銀が析出していくとともに成長し、ついには、接点間がショートしてしまう。これがマイグレーションである。
【００１５】
上述からも明らかなように、接点間の間隙、図５に示すスイッチの場合には、間隙１４が狭くなるほど、マイグレーションが起きやすくなる。特に、車載用機器は大気の影響を受けやすく、また、携帯機器は人体の発汗の影響を受けやすいので、それらの機器では、マイグレーションが起きやすい。
【００１６】
そこで、小型のスイッチを使用する場合には、一般に、接点に金メッキ処理をしてマイグレーションが起きないようにしているが、金メッキ処理は非常に高価であり、機器の価格への影響がきわめて大きい。
【００１７】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
第１の抵抗器と、第１のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子との直列回路が直流電源に接続され、
第２の抵抗器と、第３のスイッチング素子と、第４のスイッチング素子との直列回路が上記直流電源に接続され、
上記第１および第２のスイッチング素子の接続点と、上記第３および第４のスイッチング素子の接続点との間に、外部から操作されるスイッチが接続され、
上記第１および第２のスイッチング素子の接続点と、上記第３および第４のスイッチング素子の接続点とが、論理回路の入力端に接続され、
上記第１〜第４のスイッチング素子に、上記第１および第４のスイッチング素子と、上記第２および第３のスイッチング素子とを、所定の周期で互いに逆にオン・オフ制御する矩形波信号が供給され、
上記論理回路から、上記スイッチのオン・オフ状態に対応して変化する出力信号を取り出す
ようにしたマイグレーションの防止回路
とするものである。
したがって、スイッチがオフのときに接点間に印加される直流電圧の極性が、矩形波信号の周期で反転し、その結果、マイグレーションが防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１において、符号ＳＷは、この発明によりマイグレーションが防止されるスイッチを示し、このスイッチＳＷは、例えば図５により説明したノンロックタイプで常開型のプッシュスイッチである。また、スイッチＳＷの接点は、例えば銀メッキがされている。
【００２０】
そして、電源端子Ｔ11と接地との間に、抵抗器Ｒ11と、トランジスタＱ11のコレクタ・エミッタ間と、トランジスタＱ12のコレクタ・エミッタ間とが直列接続されるとともに、抵抗器Ｒ12と、トランジスタＱ13のコレクタ・エミッタ間と、トランジスタＱ14のコレクタ・エミッタ間とが直列接続される。また、トランジスタＱ11のエミッタと、トランジスタＱ13のエミッタとの間に、スイッチＳＷが接続される。なお、電源端子Ｔ11には、所定の直流電圧＋ＶCCが供給される。また、トランジスタＱ11〜Ｑ14は、後述から明らかなように、スイッチング素子として動作するものである。
【００２１】
そして、信号源Ｑ20において、任意の周波数で、デューティーレシオが50％（これに近い値も含む）の矩形波信号Ｓ20が形成され、この信号Ｓ20がトランジスタＱ12、Ｑ13のベースに供給されるとともに、インバータＱ21、Ｑ22によりレベルが反転されてからトランジスタＱ11、Ｑ14のベースに供給される。また、トランジスタＱ11、Ｑ13のエミッタが、負入力のアンド回路Ｑ23の入力端に接続され、このアンド回路Ｑ23の出力端から信号Ｓoutが取り出される。
【００２２】
このような構成において、信号源Ｑ20から出力される矩形波信号Ｓ20が“Ｌ”レベルのときには、トランジスタＱ11、Ｑ14がオンとなるとともに、トランジスタＱ12、Ｑ13がオフとなる。したがって、このとき、スイッチＳＷがオフであるとすれば、図１に示す回路は、等価的に図２Ａのように示すことができる。また、スイッチがオンであるとすれば、等価的に図２Ｂのように示すことができる。
【００２３】
そして、スイッチＳＷがオフのときには（図２Ａ）、アンド回路Ｑ23の図における下側の入力端が抵抗器Ｒ11により電源電圧＋ＶCCにプルアップされるので、アンド回路Ｑ23の出力信号Ｓoutは“Ｌ”レベルとなる。なお、このとき、図２Ａにも示すように、スイッチＳＷの接点間には、トランジスタＱ11、Ｑ12側の接点が＋となり、トランジスタＱ13、Ｑ14側の接点が−となる極性に直流電圧が印加されている。
【００２４】
また、スイッチＳＷがオンのときには（図２Ｂ）、アンド回路Ｑ23の両方の入力端が接地電位となるので、Ｓout＝“Ｈ”レベルとなる。
【００２５】
一方、矩形波信号Ｓ20が“Ｈ”レベルのときには、トランジスタＱ11、Ｑ14がオフとなるとともに、トランジスタＱ12、Ｑ13がオンとなる。したがって、このとき、スイッチＳＷがオフであるとすれば、図１に示す回路は、等価的に図３Ａのように示すことができる。また、スイッチがオンであるとすれば、等価的に図３Ｂのように示すことができる。
【００２６】
そして、スイッチＳＷがオフのときには（図３Ａ）、アンド回路Ｑ23の図における上側の入力端が抵抗器Ｒ12により電源電圧＋ＶCCにプルアップされるので、アンド回路Ｑ23の出力信号Ｓoutは“Ｌ”レベルとなる。なお、このとき、図３Ａにも示すように、スイッチＳＷの接点間には、トランジスタＱ11、Ｑ12側の接点が−となり、トランジスタＱ13、Ｑ14側の接点が＋となる極性に直流電圧が印加されている。
【００２７】
また、スイッチＳＷがオンのときには（図３Ｂ）、アンド回路Ｑ23の両方の入力端が接地電位となるので、Ｓout＝“Ｈ”レベルとなる。
【００２８】
すなわち、信号Ｓoutは、矩形波信号Ｓ20のレベルにかかわらず、スイッチＳＷがオフのときには“Ｌ”レベルとなり、スイッチＳＷがオンのときには“Ｈ”レベルとなる。したがって、信号ＳoutはスイッチＳＷのオン・オフを示す出力信号であり、図１に示す回路によれば、スイッチＳＷのオン・オフを示す信号Ｓoutを得ることができる。
【００２９】
そして、特に、図１に示す回路によれば、スイッチＳＷがオフの場合、スイッチＳＷの接点間に直流電圧が印加されるが、図２Ａおよび図３Ａに示すように、その直流電圧は、矩形波信号Ｓ20のレベルが反転するごとに、極性が反転する。したがって、スイッチＳＷの接点が例えば銀メッキであって、その銀が接点間の直流電圧により接点間を移動しても、その移動方向は矩形波信号Ｓ20のレベルが反転するごとに反転するので、結果として、マイグレーションの発生を防止することができ、信頼性が向上する。
【００３０】
しかも、図１に示す回路は、スイッチＳＷの出力信号Ｓoutを使用する回路の一部としてＩＣに組み込むことができるので、コストの上昇を伴うことがない。むしろ、マイグレーションの発生を防止するために、スイッチＳＷの接点に金メッキなどの表面処理をする必要がないので、コストを下げることができる。
【００３１】
図４に示す回路においては、図１に示す回路におけるトランジスタＱ11、Ｑ13およびインバータＱ21を省略した場合である。そして、この回路においても、同様の出力信号Ｓoutを得ることができるとともに、マイグレーションの発生を防止することができる。
【００３２】
なお、上述において、アンド回路Ｑ23の変わりに、負論理入力のイクスクルーシブオア回路とすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、スイッチがオフのときに接点間に印加される直流電圧が、所定の周期でレベルが反転するので、スイッチの接点が例えば銀メッキであっても、マイグレーションの発生を防止することができ、信頼性が向上する。また、マイグレーションの発生を防止するために、スイッチの接点に金メッキなどの表面処理をする必要がないので、コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一形態を示す接続図である。
【図２】この発明を説明するための等価回路図である。
【図３】この発明を説明するための等価回路図である。
【図４】この発明の他の形態を示す接続図である。
【図５】この発明を適用できるスイッチの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｑ11〜Ｑ14…スイッチング用のトランジスタ、Ｑ20…信号源、Ｑ21およびＱ22…インバータ、Ｑ23…アンド回路、ＳＷ…スイッチ
【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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