-
Die Erfindung betrifft eine Relaisansteuerschaltung zum Steuern von Einschalt- und Ausschaltzuständen eines, elektromagnetischen Relais, das in einer Leitung zum Zuführen von elektrischer Energie einer Energieversorgungsquelle vorgesehen ist.
-
In einem elektromagnetischen Relais verursacht eine plötzliche externe Störung, wie zum Beispiel ein externer Schlag, manchmal, dass eine elektrische Verbindung in dem Relais getrennt wird.
-
In der
JP-A-2005-50733 wird ein Stand der Technik vorgeschlagen, welcher den Einschaltzustand des Relais durch Zuführen einer elektrischen Energie zu der Spule auf ein Erfassen, dass das Relais ausgeschaltet wird, wieder erlangt.
-
Da der Stand der Technik jedoch den Einschaltzustand wieder erlangt, nachdem das Relais zu dem Ausschaltzustand geht, kann der Stand der Technik nicht verhindern, dass es auftritt, dass das Relais vorübergehend ausgeschaltet wird und eine Energieversorgung von einem Relais zu einer Last demgemäß abgeschnitten wird.
-
Im Hinblick darauf führt ein weiterer Stand der Technik der Spule einen Haltestrom zu, welcher einen derart übermäßigen Stromwert aufweist, dass die externe Störung nicht die Platte von der Spule lösen kann. Bei diesem Stand der Technik wird das Relais nicht auf Grund irgendeiner externen Störung, die aus bestimmten Verwendungen des Relais herrührt, und dauerhaften externen Störungen ausgeschaltet, die aus einer Verschlechterung des Relais herrühren.
-
Bei diesem Stand der Technik nimmt das Relais auch dann viel Energie auf, da ihm der Haltestrom zugeführt wird, der als eine Maßnahme gegen die externe Störung wird, wenn die externe Störung nicht auftritt. Weiterhin erzeugen das Relais und eine Relaisansteuerschaltung viel Wärme, was einen primären Zweck des Relais und der Relaisansteuerschaltung schädigen kann, eine Wärmemenge zu verringern, die von dem Relais und der Relaisansteuerschaltung erzeugt wird.
-
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Relaisansteuerschaltung und ein Verfahren zum Betreiben einer Relaisansteuerschaltung zu schaffen, welche eine Energieaufnahme unterdrücken und ebenso eine Möglichkeit verhindern, dass eine externe Störung ein Relais ausschaltet.
-
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und in Anspruch 7 angegebenen Maßnahmen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine Relaisansteuerschaltung gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet eine erste einstellbare Stromquelle, im weiteren auch als erster Ansteuerabschnitt bezeichnet, eine zweite einstellbare Stromquelle, im weiteren auch als zweiter Ansteuerabschnitt bezeichnet, eine Schalteinheit, im weiteren auch als Stromschaltabschnitt bezeichnet, eine Detektionsschaltung zum Detektieren einer Ausschaltneigung eines Relais, im weiteren auch als Abschnitt zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte bzw. eines Ankers bezeichnet, und eine Stromeinstellschaltung, im weiteren auch als Stromschaltabschnitt oder Optimalstrom-Einstellabschnitt bezeichnet.
-
Die erste einstellbare Stromquelle stellt einen Spulenstrom, der einer Relaisspule, im weiteren auch als Spule bezeichnet, zuzuführen ist, mit einem ersten Stromwert bereit, der dem Anzugstrom des Relais entspricht, und ein beweglicher Kontakt des Relais kommt mit einem festen Kontakt des Relais in Kontakt.
-
Die zweite einstellbare Stromquelle stellt den Spulenstrom mit einem zweiten Stromwert bereit, welcher dem Haltestrom des Relais entspricht und kleiner als der erste Stromwert ist, der von der ersten einstellbaren Stromquelle bereitgestellt wird, so dass der bewegliche Kontakt und der feste Kontakt miteinander in Kontakt gehalten werden.
-
Die Detektionsschaltung zum Detektieren einer Ausschaltneigung des Relais, die durch das Abheben des Ankers vom Kopfabschnitt eingeleitet wird, detektiert mittels Erfassen einer Potentialänderung an mindestens einem Ende der Relaisspule, wobei die Detektion erfolgt, bevor sich der bewegliche Kontakt von dem Festkontakt weg bewegt.
-
Die Stromeinstellschaltung stellt den zweiten Stromwert des Spulenstroms auf einen höheren Wert ein, wenn die Detektionsschaltung eine Ausschaltneigung erfasst, wobei die Schalteinheit eingerichtet ist, bei detektierter Ausschaltneigung den Spulenstrom mit dem ersten Stromwert an die Relaisspule zu schalten, um einen Wechsel des Relais in den ausgeschalteten Zustand zu verhindern, und die Stromeinstellschaltung eingerichtet ist, den zweiten Stromwert zu erhöhen, wenn die Detektionsschaltung nachfolgend eine Ausschaltneigung erfasst.
-
Wie zuvor beschrieben wurde, wird der zweite Stromwert des Spulenstroms auf einen höheren Wert eingestellt, wenn die Detektionsschaltung eine Ausschaltneigung erfasst, wird bei detektierter Ausschaltneigung der Spulenstrom mit dem ersten Stromwert an die Relaisspule geschaltet, um einen Wechsel des Relais in den ausgeschalteten Zustand zu verhindern, und wird der zweite Stromwert erhöht, wenn die Detektionsschaltung nachfolgend eine Ausschaltneigung erfasst. Deshalb ist es, obgleich die Relaisansteuerschaltung nicht verhindern kann, dass die plötzliche externe Störung auftritt, nicht notwendig, ein Zuführen eines Stroms, der einen Wert aufweist, der als eine Maßnahme gegen die externe Störung wirkt, zu der Spule aufrecht zu erhalten, während die externe Störung nicht auftritt.
-
Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung ohne eine Notwendigkeit eines Aufrechterhaltens eines Zuführens eines Stroms, der einen Wert aufweist, der als eine Maßnahme gegen die externe Störung wirkt, zu der Spule, auch während die externe Störung nicht auftritt, verhindern, dass das Relais ausgeschaltet wird, was durch die plötzliche externe Störung verursacht wird. Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung die Möglichkeit verringern, dass das Relais durch die externe Störung ausgeschaltet wird, und kann die Energieaufnahme unterdrücken.
-
Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem der Stromschaltabschnitt an einer niedrigen Seite des Relais bzw. masseseitig zur Relaisspule angeordnet ist und das Relais durch die niedrige Seite bzw. masseseitig ansteuert, die Detektionsschaltung die Ausschaltneigung auf der Grundlage einer Änderung eines Potentials an dem masseseitigen Anschluss der Relaisspule erfassen. Masseseitig ist eines von zwei Enden der Relaisspule, das ein niedrigeres Potential als das andere der zwei Enden aufweist. In diesem Fall kann die Detektionsschaltung ein Hochpassfilter zum Durchlassen von lediglich hochfrequenten Signalen von dem masseseitigen Anschluss der Relaisspule aufweisen, und kann die Detektionsschaltung die Ausschaltneigung erfassen, wenn eine Änderung der hochfrequenten Signale größer als ein Schwellwert ist.
-
Alternativ dazu kann in dem Fall, in dem die Schalteinheit zwischen dem positiven Potential einer Versorgungsspannung und der Relaisspule angeordnet ist, die Detektionsschaltung die Potentialänderung an dem versorgungsspannungsseitigen Anschluss der Relaisspule erfassen. Versorgungsspannungsseitig ist eines von zwei Enden der Spule, das ein höheres Potential als das andere der zwei Enden aufweist. In diesem Fall muss ein Kondensator, der als ein Hochpassfilter dient, nicht mehr verwendet werden, da sich das versorgungsspannungsseitige Potential nicht empfindlich in Übereinstimmung mit der Änderung einer Energieversorgungsquelle ändert.
-
Wenn die Detektionsschaltung die Ausschaltneigung erfasst, während der Spulenstrom mit dem zweiten Stromwert der Spule zugeführt wird, wird ein neuer Wert als zweiter Stromwert eingestellt, welcher größer als ein alter Wert ist, der als der zweite Stromwert eingestellt wird, bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Ein Wert, welchen der zweite Stromwert annimmt, wenn die Ausschaltneigung erfasst wird, entspricht einem erforderlichen Stromwert, welcher der Minimalwert ist, um den Anker davon abzuhalten, von dem Kopf des Kerns weggezogen zu werden. Es ist daher möglich, den erforderlichen Stromwert ohne einen besonders hergestellten Sensor zu überwachen. Durch erneutes Einstellen des zweiten Stromwerts auf einen Wert, der größer als der erforderliche Stromwert ist, wird der zweite Stromwert optimal.
-
Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung ohne die Notwendigkeit eines Aufrechterhaltens eines Zuführens eines Stroms, der einen Wert aufweist, der als eine Maßnahme gegen die externe Störung wirkt, zu der Spule, auch während die externe Störung nicht auftritt, verhindern, dass das Relais ausgeschaltet wird, was durch die stetige (oder konstante) externe Störung verursacht wird,. Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung die Möglichkeit verringern, dass das Relais durch die externe Störung ausgeschaltet wird, und die Energieaufnahme unterdrücken.
-
Zum Beispiel kann die erste einstellbare Stromquelle, wenn der Relaisschalter eingeschaltet wird, den Spulenstrom auf den ersten Stromwert einstellen, um den Anker derart anzuziehen, dass der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in Kontakt kommt. Die Stromeinstellschaltung kann nachfolgend einen Stromwert des Spulenstroms allmählich von dem ersten Stromwert verringern. Die Stromeinstellschaltung kann auf ein Erfassen der Ausschaltneigung bei einem Verringern des Stromwerts des Spulenstroms den neuen Wert als den zweiten Stromwert einstellen, welcher größer als ein bestimmter Wert ist, der der zweite Stromwert bei dem Erfassen der Ausschaltneigung ist.
-
Die erste einstellbare Stromquelle kann, wenn die Detektionsschaltung die Ausschaltneigung erfasst, den Spulenstrom auf den ersten Stromwert einstellen, um den Anker derart anzuziehen, dass der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in Kontakt kommt. Die Stromeinstellschaltung kann nachfolgend einen Stromwert des Spulenstroms allmählich von dem ersten Stromwert verringern. Die Stromeinstellschaltung kann auf ein Erfassen der Ausschaltneigung beim Verringern des Stromwerts des Spulenstroms den neuen Wert als den zweiten Stromwert einstellen, welcher größer als der alte Wert ist, der als der zweite Stromwert vor dem Erfassen der Ausschaltneigung eingestellt wird.
-
In dem Fall, in dem der Spulenstrom zu dem zweiten Stromwert unmittelbar nach dem Übergang zu einem ersten Zustand zum Zuführen des ersten Stromwerts zu der Spule verringert wird, arbeitet die Relaisansteuerschaltung gut, wenn sich der erforderliche Stromwert nicht zu dem ersten Zustand ändert. Wenn sich jedoch der erforderliche Stromwert zu dem ersten Zustand ändert, kann der zweite Stromwert von dem geänderten erforderlichen Stromwert überschritten werden, wenn die Relaisansteuerschaltung den Spulenstrom zu dem zweiten Stromwert verringert. Durch allmähliches Verringern des Spulenstroms von dem ersten Stromwert zu dem zweiten Stromwert ist es auch dann, wenn sich der erforderliche Stromwert ändert, möglich, erneut einen neuen zweiten Stromwert in Übereinstimmung mit einem geänderten erforderlichen Stromwert einzustellen,.
-
Zum Beispiel kann die Stromeinstellschaltung einen D/A-Wandler zum Erzeugen eines Potentials, das einem Zählerwert entspricht, und eine und eine Stromsteuereinheit, mittels der Zählerwerte für den D/A-Wandler vorgebbar und änderbar sind, damit der Stromwert des Spulenstroms ausgehend von dem ersten Stromwert verringerbar ist, beinhalten. In diesem Fall kann die Relaisansteuerschaltung das Potential, das von dem D/A-Wandler ausgegeben wird, durch Ändern des Zählerwerts der Stromeinstellschaltung ändern, um den Stromwert des Spulenstroms allmählich von dem ersten Stromwert zu verringern.
-
Daher ist es möglich, den erforderlichen Stromwert zu jeder Zeit unter Verwendung eines Zählers zu erfassen, um den Spulenstrom nach einem Zuführen des Spulenstroms, der den ersten Stromwert aufweist, zu der Spule, zu jeder Zeit, zu der die Detektionsschaltung die Ausschaltneigung erfasst, zu verringern. Es ist deshalb nicht erforderlich, in einem EEPROM oder der Gleichen einen zuvor eingestellten Wert für den zweiten Stromwert zu speichern.
-
Auf eine ähnliche Weise kann die Stromeinstellschaltung eine Stromsteuereinheit mit einem Zähler zum Zählen eines Zählerwerts beinhalten. In diesem Fall kann die Stromeinstellschaltung einen Konstantstrom-D/A-Wandler zum Ausführen eines Gewichtens auf der Grundlage des Zählerwerts beinhalten, um einen Wert eines Stroms zum Ausgeben zu ändern. Weiterhin kann die Relaisansteuerschaltung den Wert des Stroms, der von dem Konstantstrom-D/A-Wandler ausgegeben wird, durch Ändern des Zählerwerts der Stromeinstellschaltung ändern, um den Stromwert des Spulenstroms allmählich von dem ersten Stromwert zu verringern. Ein zu dem vorhergehenden ähnlicher Effekt wird bei diesem Vorgang erzielt.
-
Es ist möglich, einen elektrischen Verbindungskasten aufzubauen, welcher die Relaisansteuerschaltung, das Relais, ein Verdrahtungsteil und ein Gehäuse aufnimmt, wobei das Gehäuse das Verdrahtungsteil beinhaltet und die Relaisansteuerschaltung und das Relais unterbringt. Daher ist es möglich, die Relaisansteuerschaltung und das Relais in den gleichen elektrischen Verbindungskasten einzubauen. In dem Fall, in dem die Relaisansteuerschaltung und das Relais in dem gleichen Kasten eingeschlossen sind, ist es einfacher, eine Verdrahtung als in dem Fall anzuordnen, in dem die Relaisansteuerschaltung und das Relais in getrennten Kästen eingeschlossen sind. Daneben ist es in dem Fall, in dem die Relaisansteuerschaltung und das Relais in dem gleichen Kasten eingeschlossen sind, nicht erforderlich, Kabelbäume zu verwenden.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht einer Schaltungsstruktur einer Relaisansteuerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
2A eine Seitenansicht einer detaillierten Struktur eines elektromagnetischen Relais in einem ausgeschalteten Zustand;
-
2B eine Seitenansicht der detaillierten Struktur des elektromagnetischen Relais in einem eingeschalteten Zustand;
-
3 eine schematische Ansicht einer Schaltungsstruktur eines Abschnitts zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands eines Ankers der Relaisansteuerschaltung in 1;
-
4 ein Zeitablaufsdiagramm eines Beispiels des Betriebs der Relaisansteuerschaltung;
-
5 ein Zeitablaufsdiagramm in einem Fall, in dem eine plötzliche externe Störung auftritt;
-
6A ein Zeitablaufsdiagramm in einem Fall, in dem sich ein für Ir erforderlicher Wert ändert, während ein elektrischer Strom Ir von seinem Maximum zu einem Haltestrom verringert wird;
-
6B ein Zeitablaufsdiagramm in einem Fall, in dem sich der für Ir erforderliche Wert ändert, während der elektrische Strom Ir von seinem Maximum zu dem Haltestrom verringert wird;
-
7 eine schematische Draufsicht eines elektrischen Verbindungskastens;
-
8 eine Querschnittsansicht des elektrischen Verbindungskastens entlang der Linie VIII-VIII in 7;
-
9 einen schematischen Stromlaufplan einer Relaisansteuerschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
-
10 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Detektionsschaltung als Abschnitt zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte der Relaisansteuerschaltung in 9; und
-
11 einen schematischen Stromlaufplan einer Relaisansteuerschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung sind Abschnitten in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dieselben Bezugszeichen zugewiesen, wenn die Abschnitte identisch oder weitestgehend identisch zueinander sind.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der Relaisansteuerschaltung, und wird eine Struktur einer Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein elektromagnetisches Relais 4 vorgesehen, welches eine Energieversorgung über eine Energieversorgungsleitung 3 zu einer Last ein- und ausschaltet. Die Relaisansteuerschaltung 1 dient zum Steuern einer Energieversorgung zu einer Spule 4a, welche in dem Relais 4 enthalten ist. Die Relaisansteuerschaltung 1 ist mit einem Ende des Relais 4 verbunden. Genauer gesagt ist die Relaisansteuerschaltung 1 an der niedrigen Seite des Relais 4 angeordnet und steuert das Relais 4 von der niedrigen Seite an.
-
Die 2A und 2B zeigen Seitenansichten einer detaillierten Struktur des Relais 4 in einem ausgeschalteten bzw. eingeschalteten Zustand.
-
Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, beinhaltet das Relais 4 die Spule 4a, einen Jochabschnitt 4b, eine Blattfeder 4c, einen beweglichen Kontakt 4d, einen festen Kontakt 4e, eine Platte 4f und einen Kern 4h. Der Kern 4h beinhaltet einen Kernkopf 4g an seinem Kopfende. Der Jochabschnitt 4b trägt die Spule 4a. Die Blattfeder 4c ist an seinem Sockelende an einer oberen Fläche (oder einer vertikalen Oberfläche) des Jochabschnitts 4b befestigt. Der bewegliche Kontakt 4d ist an einer Oberfläche eines Kopfendabschnitts der Blattfeder 4c befestigt. Der feste Kontakt 4e ist an einem seitlichen Endabschnitt der Spule 4a befestigt und liegt dem beweglichen Kontakt 4d gegenüber. Die Platte 4f besteht aus einem magnetischen Material und ist an einer Oberfläche eines Mittenabschnitts der Blattfeder 4c befestigt. Der Kern 4h ist in die Spule 4a eingefügt und liegt der Platte 4f gegenüber.
-
Wenn die Energieversorgung zu der Spule 4a ausgeschaltet wird, zieht eine Federkraft der Blattfeder 4c die Platte 4f weg von dem Kernkopfabschnitt 4g, wie es in 2A gezeigt ist. Der bewegliche Abschnitt 4d geht nachfolgend weg von dem festen Abschnitt 4e und das Relais 4 wird ausgeschaltet. Wenn der Spule 4a eine elektrische Energie zugeführt wird, wird die Platte 4f angezogen, um in Kontakt mit dem Kernkopfabschnitt 4g zu kommen, wie in 2B gezeigt ist, da eine magnetische Anziehungskraft der Spule 4a stärker als die Federkraft der Blattfeder 4c wird. Der bewegliche Kontakt 4d kommt demgemäß in Kontakt mit dem festen Kontakt 4e und das Relais 4 wird eingeschaltet.
-
Die Relaisansteuerschaltung 1 steuert auch dann einen Betrieb des Relais 4 und verringert ebenso eine Möglichkeit, dass das Relais 4 ausgeschaltet wird, wenn die Platte 4f beginnt, auf Grund einer externen Störung von dem Kernkopfabschnitt 4g weggezogen zu werden.
-
Genauer gesagt beinhaltet die Relaisansteuerschaltung 1, wie in 1 gezeigt ist; eine NICHT-Schaltung 10, einen D/A-Wandler 11, einen Optimalstrom-Steuerabschnitt 12, einen Vollansteuer-Steuerabschnitt 13, einen Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14, einen Stromschalt-Schaltabschnitt 15 und einen Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte.
-
Die NICHT-Schaltung 10 invertiert das elektrische Potential der Masse (das heißt niedrig) zu hoch und legt das hohe elektrische Potential an den Optimalstrom-Steuerabschnitt 12, den Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 und den Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 an, wenn ein Relaisschalter 5 von einem Nutzer niedergedrückt wird.
-
Der D/A-Wandler 11 und der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 dienen als ein Beispiel eines Optimalstrom-Einstellabschnitts.
-
Der D/A-Wandler 11 gibt eine Referenzspannung zu einem Operationsverstärker 15a aus, der später beschrieben wird. Der D/A-Wandler 11 kann den Wert der Referenzspannung innerhalb eines Bereichs von zum Beispiel 0 V bis 5 V ändern. Eine Höhe eines Haltestroms, der verwendet wird, um einen eingeschalteten Zustand des Relais 4 aufrecht zu erhalten, ändert sich in Übereinstimmung mit der Referenzspannung, die von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird.
-
Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 stellt einen Wert für die Referenzspannung ein, die von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird, so dass ein Spulenstrom Ir, der der Spule 4a zuzuführen ist, eine optimal gesteuerte Stromhöhe erzielt. Zum Beispiel kann der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 einen Zähler 12a beinhalten und zu dem D/A-Wandler 11 ein Steuersignal ausgeben, das einen Zählerwert darstellt, der von dem Zähler 12a gespeichert wird. Der Zählerwert des Zählers 12a dient zum Steuern der Referenzspannung, die von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird, und entspricht deshalb dem Spannungswert der Referenzspannung. Wenn der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 das Steuersignal ausgibt, gibt der D/A-Wandler 11 das Referenzpotential aus, das den Spannungswert aufweist, welcher dem Zählerwert entspricht, der von dem Steuersignal angezeigt wird.
-
Wenn der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte eine Ausschaltneigung erfasst, in welcher die Platte 4f dabei ist, von dem Kernkopfabschnitt 4g weggezogen zu werden, empfängt der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 von dem Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte ein Signal, das die Ausschaltneigung anzeigt. Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 speichert dann zu dieser Zeit den Zählerwert des Zählers 12a und gibt deshalb zu dem D/A-Wandler 11 das Steuersignal aus, das den Zählerwert anzeigt, der einen Wert aufweist, der um zwei größer als der gespeicherte Wert ist. Daher lässt der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den D/A-Wandler 11 den Wert der Referenzspannung verglichen mit dem, bevor die Ausschaltneigung erfasst wird, erhöhen, so dass die Höhe des Haltestroms zu der Spule 4a größer wird.
-
Jeder des D/A-Wandlers 11 und des Optimalstrom-Steuerabschnitts 12 kann durch zum Beispiel einen einzigen Mikrocomputer aufgebaut sein.
-
Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 dient als ein Beispiel eines ersten Ansteuerabschnitts. Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 steuert beim Schalten des Relais 4 von aus zu ein den Stromschalt-Schaltabschnitt 15, so dass die Spule 4a für eine vorbestimmte feste Zeitdauer von einer Energieversorgungsquelle mit dem Spulenstrom Ir versorgt wird, der den maximalen Stromwert (oder einen Vollversorgungs-Stromwert) aufweist. Der maximale Stromwert ist ein Beispiel eines ersten Stromwerts. Genauer gesagt wird, wenn der Nutzer den Relaisschalter 5 betätigt, um das Relais von aus zu ein zu schalten, das hohe Potential über die NICHT-Schaltung 10 dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 zugeführt. Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 erfasst dann, dass das Potential an seinem Anschluss, der mit der NICHT-Schaltung 10 verbunden ist, zu hoch geschaltet wird, und gibt demgemäß das hohe Potential für die feste Zeitdauer zu dem Stromschalt-Schaltabschnitt 15 aus.
-
Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 steuert, wenn die externe Störung auftritt und das Relais 4 dabei ist, von ein zu aus geschaltet zu werden, den Stromschalt-Schaltabschnitt 15, so dass der Spule 4a von einer Energieversorgungsquelle der Spulenstrom Ir zugeführt wird, der den maximalen Stromwert aufweist. Demgemäß wird, wenn der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte die Ausschaltneigung erfasst, das Potential, das von dem Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte ausgegeben wird, zu niedrig geschaltet, wie später beschrieben wird. Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 erfasst dann, dass das Potential an seinem anderen Anschluss, der mit dem Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte verbunden ist, zu niedrig geschaltet wird, und gibt demgemäß das hohe Potential für die feste Zeitdauer zu dem Stromschalt-Schaltabschnitt 15 aus.
-
Der Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 dient als ein Beispiel eines zweiten Ansteuerabschnitts. Der Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 steuert bei einem Aufrechterhalten des eingeschalteten Zustands des Relais 4 den Stromschalt-Schaltabschnitt 15, so dass der Spule 4a ein Haltestrom als der Spulenstrom Ir zugeführt wird. Der Haltestrom wird derart eingestellt, dass er einen Stromwert aufweist, der kleiner als der maximale Stromwert ist. Der Spulenstrom Ir kann in diesem Fall der Haltestrom sein, da ein Stromwert, der erforderlich ist, um den eingeschalteten Zustand des Relais 4 aufrechtzuerhalten, verhältnismäßig klein ist. Genauer gesagt wird, wenn der Nutzer den Relaisschalter 5 betätigt, um das Relais 4 von aus zu ein zu schalten, das hohe Potential über die NICHT-Schaltung 10 dem Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 zugeführt. Der Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 erfasst dann, dass das Potential an seinem Anschluss, der mit der NICHT-Schaltung 10 verbunden ist, zu hoch geschaltet wird, und gibt danach das hohe Potential konstant zu dem Stromschalt-Schaltabschnitt 15 aus.
-
Der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 dient als ein Beispiel eines Stromschaltabschnitts und schaltet zwischen einem Zuführen des Spulenstroms Ir mit dem maximalen Stromwert zu der Spule 4a und einem Zuführen des Haltestroms zu der Spule 4a. Der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 ist an der niedrigen Seite des Relais 4 angeordnet. Genauer gesagt beinhaltet der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 einen Operationsverstärker 15a, einen Widerstand 15b und erste bis dritte Transistoren 15c bis 15e.
-
Der Operationsverstärker 15a ist derart eingebaut, dass sein nicht invertierender Eingangsanschluss die Ausgangsspannung (das heißt, die Referenzspannung) des D/A-Wandlers 11 empfängt, sein invertierender Eingangsanschluss ein Potential von dem Emitteranschluss des ersten Transistors 15c empfängt und aus seinem Ausgangsanschluss der Basisstrom des ersten Transistors 15c ausgegeben wird.
-
Der Widerstand 15b weist einen festen Widerstandswert auf und dient zum Verringern der Höhe des Spulenstroms Ir, der von einer Energieversorgungsquelle der Spule 4a des Relais 4 zuzuführen ist.
-
Der erste Transistor 15c, der einen Kollektoranschluss aufweist, der mit einem Anschluss der Spule 4a verbunden ist, wird zum Steuern des Spulenstroms Ir verwendet, der der Spule 4a zuzuführen ist.
-
Die zweiten und dritten Transistoren 15b und 15e werden von dem Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 und dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 angesteuert. Der zweite Transistor 15b wird eingeschaltet, wenn der Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 das hohe Potential ausgibt. Der dritte Transistor 15e wird eingeschaltet, wenn der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 das hohe Potential ausgibt. Wenn der zweite Transistor 15d in dem eingeschalteten Zustand ist und der dritte Transistor 15e in dem ausgeschalteten Zustand ist, wird der Spulenstrom Ir über den Widerstand 15b zugeführt und wird der Spule 4a deshalb der Haltestrom zugeführt, der den Stromwert (welcher ein Beispiel des zweiten Stromwerts ist) aufweist, der kleiner als der maximale Stromwert ist. Wenn der zweite Transistor 15d in dem eingeschalteten (oder ausgeschalteten) Zustand ist und der dritte Transistor 15e in dem eingeschalteten Zustand ist, wird der Spulenstrom Ir dem Widerstand 15b umgehend zugeführt und wird deshalb der Spule 4a der Spulenstrom Ir zugeführt, der den maximalen Stromwert aufweist.
-
Da die Referenzspannung aus dem D/A-Wandler 11 änderbar ist, wird der Basisstrom für den ersten Transistor 15c derart gesteuert, dass das Emitterpotential des ersten Transistors 15c näher zu der Referenzspannung wird. Daher wird der Kollektorstrom für den ersten Transistor 15c, das heißt der elektrische Spulenstrom Ir, der der Spule 4a zugeführt wird, derart eingestellt, dass er einen optimalen Stromwert aufweist.
-
Der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte erfasst ein Potential eines Anschlusses (genauer gesagt des Anschlusses der niedrigen Seite) der Spule 4a und erfasst die Ausschaltneigung auf der Grundlage des erfassten Potentials. Auf ein Erfassen der Ausschaltneigung unterrichtet der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte den Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 und den Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 über das Erfassen der Ausschaltneigung, bevor die Platte 4f von dem Kernkopfabschnitt 4g getrennt wird. Genauer gesagt weist der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte eine Schaltungsstruktur auf, die in 3 gezeigt ist.
-
Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands eine Platte einen Kondensator 16a, einen Komparator 16b und Widerstände 16c bis 16f. Die Widerstände 16c und 16d bilden zusammen einen Widerstandsspannungsteiler zum Einstellen eines Schwellwertpotentials. Die Widerstände 16e und 16f bilden zusammen einen weiteren Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen eines Zwischenpotentials.
-
Wenn das Potential von dem Anschluss der Spule 4a an den Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte angelegt wird, spielt der Kondensator 16a eine Rolle, um die Gleichgrößenkomponente des Potentials abzublocken und lediglich eine Wechselgrößenkomponente (oder eine Hochfrequenzkomponente) durchzulassen. Der Kondensator 16a spielt ebenso eine Rolle eines Hochpassfilters, mit welchem der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte nicht das Potential von der Spule 4a erfasst, wenn die Änderungsrate des Potentials kleiner als eine bestimmte Schwellwertrate ist, und das Potential erfasst, wenn die Änderungsrate größer als die Schwellwertrate ist.
-
Der Widerstandspannungsteiler 16c bis 16d und der Widerstandsspannungsteiler 16e bis 16f führen eine Spannungsteilung der Spannung VDD von der Konstantspannungsquelle durch. Das Potential, das sich aus der Spannungsteilung des Widerstandsspannungsteilers 16c bis 16d ergibt, wird in den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 16b eingegeben. Das Potential, das sich aus der Spannungsteilung des Widerstandsspannungsteilers 16e bis 16f ergibt, wird in den invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 16b eingegeben. Das Potential, welches sich aus der Spannungsteilung des Widerstandsspannungsteilers 16e bis 16f ergibt und in den invertierenden Eingangsanschluss eingegeben wird, ist das Zwischenpotential, welches zu der Wechselgrößenkomponente addiert wird, das durch den Kondensator 16a kommt. Das Potential, welches sich aus einer Spannungsteilung des Widerstandspannungsteilers 16c bis 16d ergibt und in den nicht invertierenden Eingangsanschluss eingegeben wird, ist das Schwellwertpotential.
-
Der Komparator 16b vergleicht das Schwellwertpotential, das von dem Widerstandspannungsteiler 16c bis 16d eingestellt wird, mit einem Änderungspotential und gibt ein Signal auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses aus. Das Änderungspotential ist die Summe des Zwischenpotentials (welches ein Potential an einem Zwischenpunkt ist) und der Wechselgrößenkomponente, die durch den Kondensator 16a kommt (das heißt eine Änderungskomponente des Potentials an dem Ende der Spule 4a). Genauer gesagt gibt der Komparator 16b das niedrige Potential aus, wenn das Änderungspotential höher als das Schwellwertpotential ist, und das hohe Potential aus, wenn das Änderungspotential niedriger als das Schwellwertpotential ist.
-
Daher verwendet der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands eine Platte das Potential eines Anschlusses der Spule 4a als ein Potential, um durch Vergleichen des Schwellwertpotentials mit dem Änderungspotential, das die Wechselgrößenkomponente des erfassten Potentials beinhaltet, abzufragen und zu erfassen, ob es eine Ausschaltneigung gibt.
-
Wenn die Platte 4f in der Richtung weg von dem Kernkopfabschnitt 4d vorgespannt ist, ändert sich die Induktivität der Spule 4a. Dies ändert bedeutsam einen Stromwert (im weiteren als ein für ein Ir erforderlicher Wert bezeichnet) des Spulenstroms Ir, welcher erforderlich ist, um zu verhindern, dass die Platte 4f von dem Kernkopfabschnitt 4g getrennt wird. Dies ändert ebenso die Spannung zwischen den beiden Enden der Spule 4a. Im Hinblick auf diese Erscheinung ist der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte hergestellt, um den für Ir erforderlichen Wert für die Spule 4a unter Verwendung des Potentials einer niedrigen Seite der Spule 4a (welches der Spannung zwischen den beiden Enden der Spule 4a entspricht) als das Potential zu erfassen, und durch Erfassen der Ausschaltneigung auf der Grundlage des erfassten Potentials zu überwachen.
-
Nachstehend wird ein Beispiel der Funktionsweise der Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf das Zeitablaufsdiagramm in 4 beschrieben.
-
Das niedrige Potential wird an den Optimalstrom-Steuerabschnitt 12, den Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 und den Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 angelegt, bevor ein Nutzer den Relaisschalter 5 niederdrückt. Sowohl der zweite Transistor 15d als auch der dritte Transistor 15e sind daher in den ausgeschalteten Zuständen und der Spulenstrom Ie wird nicht der Spule 4a des Relais 4 zugeführt. Deshalb ist die Platte 4f weg von dem Kernkopfabschnitt 4g, ist der bewegliche Abschnitt 4d weg von dem festen Abschnitt 4e und ist das Relais 4 in dem ausgeschalteten Zustand. Daher ist die Energieversorgungsleitung 3 zu der Last 2 in dem ausgeschalteten Zustand und wird der Last 2 nicht die elektrische Energie zugeführt.
-
Wenn ein Nutzer den Relaisschalter 5 niederdrückt, wird das hohe Potential über die NICHT-Schaltung 10 an den Optimalstrom-Steuerabschnitt 12, den Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 und den Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 angelegt. Dies lässt zu, dass der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 und der Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 das hohe Potential zu dem dritten Transistor 15e und den zweiten Transistor 15d ausgeben und sich die zweiten und dritten Transistoren 15d und 15e einschalten. Gleichzeitig gibt der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 das Steuersignal aus, das einen maximalen Zählerwert anzeigt, so dass das Referenzpotential, das von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird, der maximale Wert wird. Daher wird das Referenzpotential aus dem D/A-Wandler 11 auf den maximalen Wert (zum Beispiel 5 V) eingestellt. Demgemäß kommt die Relaisansteuerschaltung 1 in den Zustand zum Zuführen einer vollen Energie, in welchem der Spulenstrom Ir für die Spule 4a durch den dritten Widerstand 15e geht und der Wert des Spulenstroms Ir sein Maximum erreicht, wie in einer Zeitdauer T1 in 4 gezeigt ist.
-
Deshalb wird die magnetische Anziehungskraft der Spule 4a mehr vorherrschend als höher als die Federkraft der Blattfeder 4c, wird die Platte 4f angezogen, um in Kontakt mit dem Kernkopfabschnitt 4g zu kommen, kommt der bewegliche Kontakt 4d mit dem festen Kontakt 4e in Kontakt und wird das Relais 4 eingeschaltet. Die Energieversorgungsleitung 3 wird demgemäß eingeschaltet und es wird damit begonnen, dass der Last 2 die elektrische Energie zugeführt wird.
-
Nach einer Zeitdauer, innerhalb welcher es angenommen wird, dass das Relais 4 eingeschaltet ist, beginnt eine Zeitdauer T2, die in 4 gezeigt ist. Zu dem Beginn der Zeitdauer T2 wird das Potential, das von dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 ausgegeben wird, von hoch zu niedrig geschaltet, während das Potential, das von dem Konstantstrom-Ansteuerabschnitt 14 ausgegeben wird, hoch gehalten wird. Gleichzeitig beginnt der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 ein Verringern des Zählerwerts zum Ausgeben zu dem D/A-Wandler 11 allmählich von dem maximalen Zählerwert. Deshalb wird das Referenzpotential von dem D/A-Wandler 11 allmählich verringert und wird der Spulenstrom Ir für die Spule 4e demgemäß allmählich von seinem anfänglichen Stromwert verringert. Der anfängliche Stromwert kann zum Beispiel der maximale Stromwert sein. In diesem Verfahren erfasst der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte nicht die Ausschaltneigung, auch wenn sich das Potential an der niedrigen Seite des Relais 4 ändert, da eine Änderungsrate des Spulenstroms Ir in diesem Verfahren ausreichend kleiner als eine Änderungsrate des Spulenstroms Ir bei der externen Störung ist.
-
Da der Spulenstrom Ir allmählich verringert wird, erreicht er den für Ir erforderlichen Wert. Wenn der Spulenstrom Ir gleich dem für Ir erforderlichen Wert wird, erfasst der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte die Ausschaltneigung und ändert das Potential zum Ausgeben zu dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 und dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 von hoch zu niedrig.
-
Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 erfasst demgemäß die Ausschaltneigung und schaltet den dritten Transistor 15e ein, um den Zustand zum Zuführen einer vollen Energie für eine konstante Zeitdauer zu erzielen. Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 speichert den Zählerwert zu der Zeit eines Erfassens der Ausschaltneigung und gibt zu dem D/A-Wandler 11 das Steuersignal aus, das einen Wert anzeigt, der um zum Beispiel 2 größer als der gespeicherte Zählerwert ist.
-
Wie zuvor beschrieben wurde, ist nach dem Erfassen der Ausschaltneigung die Relaisansteuerschaltung 1 in dem Zustand eines Zuführens der vollen Energie für eine konstante Zeitdauer, in welcher die Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 arbeitet, um den Spulenstrom Ir und sein Maximum zu halten. Nach der konstanten Zeitdauer wird der Wert der Referenzspannung von dem D/A-Wandler 11 auf einen höheren Wert als auf einen Wert der Referenzspannung zu einem Zeitpunkt eingestellt, unmittelbar bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Deshalb wird nach der konstanten Zeitdauer der Haltestrom derart geändert, dass er eine bestimmte Grenze aufweist. Daher geht die Relaisansteuerschaltung 1 von dem Zustand eines Zuführens der vollen Energie zu einem Zustand über, in welchem der Haltestrom der Spule 4a zugeführt wird. Daher wird der Einschaltzustand des Relais 4 durch den Haltestrom zu der Spule 4a aufrecht erhalten, wobei der Wert von diesem kleiner als der maximale Wert und geringfügig größer als der für Ir erforderliche Wert ist. Deshalb wird eine Energieaufnahme in der Relaisansteuerschaltung 1 und des Relais 4 unterdrückt.
-
Es wird angenommen, dass die plötzliche externe Störung in einer Zeitdauer T3, die in 4 gezeigt ist, auftritt, nachdem der Haltestrom eingestellt worden ist. In diesem Fall bewirkt eine Änderung der Induktanz der Spule 4a, dass sich der Spulenstrom Ir schnell ändert. Der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte erfasst die Änderung des Spulenstroms Ir und schaltet das Potential zum Ausgeben zu dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 und dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 von hoch zu niedrig.
-
Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 erfasst demgemäß die Ausschaltneigung und schaltet den dritten Transistor 15e ein. Weiterhin speichert der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den Zählerwert zu der Zeit eines Erfassens der Ausschaltneigung und gibt zu dem D/A-Wandler 11 das Steuersignal aus, das einen Wert anzeigt, der um zum Beispiel zwei größer als der gespeicherte Zählerwert ist.
-
Ähnlich zu dem Vorhergehenden ist nach dem Erfassen der Ausschaltneigung die Relaisansteuerschaltung 1 in dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie für eine konstante Zeitdauer, in welcher der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 arbeitet, um den Spulenstrom Ir an seinem Maximum zu halten. Nach der konstanten Zeitdauer wird der Wert der Referenzspannung aus dem D/A-Wandler 11 auf einen höheren Wert als einen Wert der Referenzspannung zu einem Zeitpunkt eingestellt, unmittelbar bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Deshalb wird nach der konstanten Zeitdauer der Haltestrom derart geändert, dass er einen neuen Stromwert aufweist, der eine bestimmte Grenze aufweist. Daher kann auch dann, wenn die plötzliche externe Störung auftritt, die Relaisansteuerschaltung 1 verhindern, dass das Relais 4 durch ein augenblickliches Zuführen des Spulenstroms Ir, der einen maximalen Wert aufweist, zu der Spule 4a ausgeschaltet wird.
-
5 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm, das elektrische Zustände von mehreren Abschnitten der Relaisansteuerschaltung 1 und des Relais 4 in einer Zeitdauer um das Auftreten der plötzlichen externen Störung zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, ändert sich die Induktanz der Spule 4a und ändert sich die Spannung zwischen beiden Enden der Spule 4a demgemäß, wenn die plötzliche externe Störung (oder ein ankommender Strom) auftritt. Zu dem Augenblick wird das Potential, das aus dem Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte ausgegeben wird, zu niedrig geändert und geht die Relaisansteuerschaltung 1 zu dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie über.
-
Danach erfasst der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte die Ausschaltneigung erneut in einer Zeitdauer T4, die in 4 gezeigt ist, wenn eine regelmäßige Störung, wie zum Beispiel eine Temperaturänderung, den für Ir erforderlichen Wert zu einem Wert ändert, der größer als der Haltestrom zu dem Zeitpunkt ist.
-
Wenn sich der für Ir erforderliche Wert ändert und den Haltestrom überschreitet, erfasst der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte auf die gleiche Weise, die in dem Fall der plötzlichen externen Störung beschrieben ist, die Ausschaltneigung und schaltet das Potential zum Ausgeben zu dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 und den Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 von hoch zu niedrig.
-
Der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 erfasst demgemäß die Ausschaltneigung und schaltet den dritten Transistor 14e ein. Weiterhin speichert der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den Zählerwert zu dem Zeitpunkt eines Erfassens der Ausschaltneigung und gibt zu dem D/A-Wandler 11 eine Art des Steuersignals aus, das einen Wert anzeigt, der um zum Beispiel zwei größer als der gespeicherte Zählerwert ist.
-
Ähnlich zu dem Vorhergehenden ist nach dem Erfassen der Ausschaltneigung die Relaisansteuerschaltung 1 in dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie für eine konstante Zeitdauer, in welcher der Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 arbeitet, um den Spulenstrom Ir an seinem Maximum zu halten. Nach der konstanten Zeitdauer wird der Wert der Referenzspannung aus dem D/A-Wandler 11 auf einen höheren Wert als einen Wert der Referenzspannung zu einer Zeit eingestellt, unmittelbar bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Deshalb wird nach der konstanten Zeitdauer der Haltestrom derart geändert, dass er einen neuen Stromwert aufweist, der eine bestimmte Grenze aufweist. Daher wird in dem Fall, in dem sich der für Ir erforderliche Wert durch die regelmäßige Störung verursacht ändert, ein Wert auf den Haltestrom eingestellt.
-
Wie zuvor beschrieben wurde, geht die Relaisansteuerschaltung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie über, in welchem die Relaisansteuerschaltung 1 augenblicklich den Spulenstrom Ir zum Zuführen zu der Spule 4a maximiert, wenn die plötzliche externe Störung auftritt. Weiterhin verringert die Relaisansteuerschaltung 1 den Spulenstrom Ir zu dem Haltestrom, wenn die plötzliche externe Störung endet. Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung 1 verhindern, dass das Relais 4 ausgeschaltet wird, was durch die plötzliche externe Störung verursacht wird, ohne ein Erfordernis eines Haltens eines Zuführens der Spule 4a mit einem Strom aufzuweisen, der einen Wert aufweist, der als eine Maßnahme gegen die externe Störung wirkt, auch während die externe Störung nicht auftritt.
-
Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung 1 die Möglichkeit verringern, dass das Relais durch die externe Störung ausgeschaltet wird, und unterdrückt die Energieaufnahme.
-
In der Relaisansteuerschaltung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erfasst der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte den für Ir erforderlichen Wert durch Überwachen des Potentials der niedrigen Seite der Spule 4a und stellt der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den Spulenstrom Ir auf einen geeigneten Wert für den Haltestrom auf der Grundlage des erfassten für Ir erforderlichen Werts ein. Deshalb kann die Relaisansteuerschaltung 1 verhindern, dass die regelmäßige externe Störung falsch das Relais 4 ausschaltet, während der Wert des Haltestroms zum Aufrechterhalten des Einschaltzustands des Relais 4 so klein wie möglich gehalten wird. Daher ist es möglich, die Energieaufnahme weiter zu unterdrücken.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Relaisansteuerschaltung. Die Relaisansteuerschaltung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Relaisansteuerschaltung 1 des ersten Ausführungsbeispiels in dem Betrieb der Relaisansteuerschaltung 1, nachdem der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte die Ausschaltneigung erfasst und die Relaisansteuerschaltung 1 zu dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie übergeht. Die nachstehende Beschreibung ist lediglich für einen Teil des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welches sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verringert die Relaisansteuerschaltung 1 nicht unmittelbar nach dem Übergang zu dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie den Spulenstrom zu einem neuen Haltestrom, der einen neuen Zählerwert aufweist, der um zwei größer als der alte Zählerwert ist, der dem alten Haltestrom entspricht, unmittelbar bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Die Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verringert den Spulenstrom Ir allmählich von einem anfänglichen Stromwert abwärts zu dem neuen Haltestrom nach dem Übergang zu dem Zustand zum Zuführen einer vollen Energie. Der anfängliche Stromwert kann zum Beispiel der maximale Stromwert sein.
-
Genauer gesagt erhöht der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 auf ein Erfassen der Ausschaltneigung den Zählerwert, der zu dem D/A-Wandler 11 auszugeben ist, zu dem maximalen Zählerwert und verringert nach einer konstanten Zeitdauer den Zählerwert allmählich von dem maximalen Zählerwert zu einem neuen Zählerwert, der um zwei größer als der alte Zählerwert ist, der dem alten Haltestrom entspricht, unmittelbar vor dem Erfassen der Ausschaltneigung.
-
In dem Fall, in dem der Spulenstrom Ir unmittelbar nach dem Übergang des Zustands eines Zuführens der vollen Energie, in welchem der Spulenstrom Ir maximiert ist, zu dem neuen Haltestrom verringert wird, arbeitet die Relaisansteuerschaltung 1 gut, wenn sich der für Ir erforderliche Wert nicht zu dem Zustand eines Zuführens einer vollen Energie ändert. Jedoch kann, wenn sich der für Ir erforderliche Wert zu dem Zustand eines Zuführens der vollen Energie ändert, der neue Haltestrom von dem geänderten für Ir erforderlichen Wert überschritten werden, wenn die Relaisansteuerschaltung 1 den Spulenstrom Ir zu dem neuen Haltestrom verringert. Durch allmähliches Verringern des Spulenstroms Ir von seinem Maximum zu dem neuen Haltestrom ist es möglich, erneut einen neuen Haltestrom in Übereinstimmung mit den geänderten für Ir erforderlichen Wert einzustellen, auch wenn sich der erforderliche Wert ändert.
-
Die 6A und 6B zeigen Zeitablaufsdiagramme, die Beispiele der Änderung des Spulenstroms Ir für die Spule 4a in diesem Ausführungsbeispiel zeigen. In dem in 6A gezeigten Beispiel ändert sich der für Ir erforderliche Wert nicht, während der Spulenstrom Ir von seinem Maximum zu dem Haltestrom verringert wird. In dem in 6B gezeigten Beispiel ändert sich der für Ir erforderliche Wert, während der Spulenstrom Ir von seinem Maximum zu dem Haltestrom verringert wird. Wie in diesen Darstellungen gezeigt ist, wird, wenn sich der für Ir erforderliche Wert nicht ändert, der Spulenstrom Ir verringert und an dem neuen Haltestrom gehalten, der dem neuen Zählerwert entspricht, der um zwei größer als der alte Zählerwert des Zählers 12a in dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 ist, unmittelbar bevor die Ausschaltneigung erfasst wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn sich der für Ir erforderliche Wert erhöht, um den neuen Haltewert zu überschreiten, der weitere neue Haltewert, der größer als der erhöhte für Ir erforderliche Wert ist, erneut eingestellt, und deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass die Änderung des für Ir erforderlichen Werts fehlerhaft das Relais 4 ausschaltet.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der Relaisansteuerschaltung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich ein Aufbau der Relaisansteuerschaltung 1, des Relais 4 und des elektrischen Verbindungskastens, in welchem die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 eingeschlossen sind, von den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen. Die Strukturen der Relaisansteuerschaltung 1 und der Gleichen sind die gleichen wie diejenigen in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen. Lediglich der Aufbau der Relaisansteuerschaltung 1, des Relais 4 und des elektrischen Verbindungskastens wird nachstehend beschrieben.
-
Die 7 und 8 zeigen die Relaisansteuerschaltung 1, das Relais 4 und den elektrischen Verbindungskasten 20. Genauer gesagt zeigt 7 eine schematische Draufsicht des Kastens 20 und zeigt 8 eine Querschnittsansicht des Kastens 20, die entlang der Linie VIII-VIII in 7 genommen ist.
-
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, beinhaltet ein Gehäuse 21 des Kastens 20 eine obere Abdeckung 21a, eine untere Abdeckung 21b und eine innere Abdeckung 21c. Die obere Abdeckung 21a und die untere Abdeckung 21b bilden eine äußere Form des Gehäuses 1 und weisen jeweils praktisch U-förmige Querschnitte jeweils mit einer offenen Mündung auf. Die obere Abdeckung 21a und die untere Abdeckung 21b sind derart hergestellt, dass eine Außenkante der unteren Abdeckung 21b an ihrer Außenkante in eine Außenkante des oberen Gehäuses 21a an ihrer offenen Mündung passt. Die obere Abdeckung 21a und die untere Abdeckung 21b sind erart angeordnet, dass die offenen Mündungen von diesen einander gegenüber liegen, und die obere Abdeckung 21a und die untere Abdeckung 21b sind derart befestigt, dass die Außenkante der unteren Abdeckung 21b an ihrer offenen Kante in die Außenkante der oberen Abdeckung 21a an ihrer offenen Mündung passt. Die obere Abdeckung 21a und die untere Abdeckung 21b bilden die Außenform des Gehäuses 21 als ein einzelner Körper.
-
Ein externer Verbinderabschnitt 22 ist an einer Oberfläche der unteren Abdeckung 21b einer anderen Oberfläche der unteren Abdeckung 21b gegenüberliegend angeordnet, die der oberen Abdeckung 21a gegenüberliegt. Eine Mehrzahl von Verbinderanschlüssen 23 ist in den externen Verbinderabschnitt eingebaut.
-
Die innere Abdeckung 21c ist an der Innenseite der oberen Abdeckung 21a und der unteren Abdeckung 21b angeordnet. Die innere Abdeckung 21c ist geringfügig kleiner als die untere Abdeckung 21b und weist einen U-förmigen Querschnitt mit einer offenen Mündung auf. Durch Bringen der inneren Abdeckung 21c in die untere Abdeckung 21b und durch festes Befestigen der inneren Abdeckung 21c an der unteren Abdeckung 21b mit Schrauben wird die innere Abdeckung 21c an der unteren Abdeckung 21b befestigt.
-
In der inneren Abdeckung 21c ist eine Sammelschienen-Substratschicht 26 zwischen Isolatoren 25a und 25b angeordnet. In der inneren Abdeckung 21c ist eine Leiterplatte 27 ebenso parallel zu der Sammelschienen-Substratschicht 26 angeordnet. Die Sammelschienen-Substratschicht 26 und die Leiterplatte 27 dienen als Ganzes als ein Beispiel eines Verdrahtungsteils.
-
Eine Mehrzahl von Sammelschienenanschlüssen 26a dehnt sich von der Sammelschienen-Substratschicht 26 den Isolator 25a durchdringend aus. Jeder der Sammelschienenanschlüsse 26a ist mit jedem von Zwischenanschlüssen 28 verbunden. Die innere Abdeckung 21c weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern auf, von denen jedes jedem der Zwischenanschlüsse 28 entspricht. Jeder der Anschlüsse 28a einer Mehrzahl von Anschlussrelais ist über jeden eines Teils der Durchgangslöcher mit jedem eines Teils der Zwischenanschlüsse 18 verbunden. Jeder von Anschlüssen 30a einer Mehrzahl von Doppelrelais 30 ist über jeden anderen Teil der Durchgangslöcher mit jedem anderen Teil der Zwischenanschlüsse 28 verbunden. Jedes der Doppelrelais 30 weist zwei Relais auf. Sicherungen 30b zur Verwendung unter 30 Ampere oder Schmelzsicherungen 30c zur Verwendung über 30 Ampere können auf den oberen Oberflächen der Doppelrelais 30 gemäß einer Verwendung der Doppelrelais 30 angeordnet sein. Sie können verwendet werden, um die Doppelrelais 30 zu schützen.
-
Eine Mehrzahl von Relais 31 für die Leiterplatte 27 ist auf der Leiterplatte 27 angeordnet. Ein IC-Chip 32 ist ebenso auf der Leiterplatte 27 angeordnet.
-
Der IC-Chip 32 beinhaltet die Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel. Jedes der Relais 29, der Doppelrelais 30 und der Relais 31 kann an dem Relais 4 angewendet werden, das in dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
-
Daher ist es möglich, die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 in den gleichen elektrischen Verbindungskasten einzubauen. In dem Fall, in dem die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 in den gleichen Kasten 20 eingebaut sind, ist es einfacher als in dem Fall die Verdrahtung anzuordnen, in dem die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 in getrennten Kästen eingeschlossen sind. Daneben ist es in dem Fall, in dem die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 in dem gleichen Kasten 20 eingeschlossen sind, nicht erforderlich, Kabelbäume zu verwenden.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der Relaisansteuerschaltung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Relaisansteuerschaltung 1, die eine Struktur aufweist, die sehr ähnlich zu der Relaisansteuerschaltung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist, mit der hohen Seite des Relais 4 verbunden. Deshalb wird das Relais in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der hohen Seite angesteuert. Lediglich der Unterschied zwischen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben.
-
Wie in 9 gezeigt ist, welche eine schematische Darstellung der Relaissteuerschaltung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, beinhaltet der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 einen vierten Transistor 15f und einen fünften Widerstand 15g sowie den Operationsverstärker 15a, den Widerstand 15b und die ersten bis dritten Transistoren 15c bis 15e. Der vierte Transistor 15f und der fünfte Transistor 15g bilden eine Stromspiegelschaltung. Die Funktionsweise der Relaissteuerschaltung 1 ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Relaissteuerschaltung 1 des ersten Ausführungsbeispiels. Genauer gesagt gibt der Operationsverstärker 15a an seinem Ausgangsanschluss den Basisstrom für den ersten Transistor 15c aus, wenn der nicht invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 15a die Referenzspannung empfängt, die von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird, und der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 15a das Emitterpotential des ersten Transistor 15c empfängt. Der erste Transistor 15c gibt demgemäß den Kollektorstrom auf der Grundlage des Basisstroms für den ersten Transistor 15c aus. Dann geht ein Strom demgemäß durch den vierten Transistor 15f und geht ein Strom auf der Grundlage eines Stromspiegelverhältnisses der Stromspiegelschaltung von diesem durch den fünften Transistor 15g. Der Strom an dem fünften Transistor 15g ändert sich gemäß dem Zählerwert des Zählers 12a des Optimalstrom-Steuerabschnitts 12. Deshalb werden ein Strom von dem dritten Transistor 15e, der von dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 angesteuert wird, und der Strom von dem fünften Transistor 15g der Spule 4a zugeführt und wird demgemäß das Relais 4 angesteuert.
-
In der Relaisansteuerschaltung 1, die den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, kann der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte die Ausschaltneigung auf der Grundlage des Potentials der hohen Seite der Spule 4a erfassen. Der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte weist eine Struktur auf, die in 10 gezeigt ist.
-
Wie in 10 gezeigt ist, beinhaltet der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Komparator 16b, einen Widerstand 16c und den Widerstand 16d. Jedoch weist der Abschnitt 16 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte den Kondensator 16a nicht auf, welcher in der Relaisansteuerschaltung 1 des ersten Ausführungsbeispiels enthalten ist.
-
Mit dieser Struktur wird das Potential an der hohen Seite der Spule 4a als eine Differenz des Potentials von der hohen Seite von Masse erfasst. Deshalb ist es einfach, ein Potential zu messen, das der Spannung zwischen beiden Enden der Spule 4a entspricht. In dem Fall, in dem die Relaisansteuerschaltung 1 an der niedrigen Seite des Relais 4 angeordnet ist, wird eine Batteriespannung direkt an die Spule 4a angelegt, und ändert sich das Potential an der niedrigen Seite der Spule 4a empfindlich gemäß der Änderung der Batteriespannung. Deshalb ist in diesem Fall der Kondensator 16a erforderlich, welcher als ein Hochpassfilter dient. Im Gegensatz dazu muss mit der Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Kondensator 16a nicht als ein Hochpassfilter verwendet werden, da sich das Potential an der hohen Seite der Spule 4a nicht empfindlich gemäß der Änderung des Batteriepotentials (der Energieversorgungsquelle) ändert.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der Relaisansteuerschaltung. Eine Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beruht auf der Relaisansteuerschaltung 1 des vierten Ausführungsbeispiels, welche das Relais 4 von der hohen Seite des Relais 4 ansteuert, aber in den Strukturen des D/A-Wandlers und des Stromschalt-Schaltabschnitts 15 unterschiedlich ist. Lediglich der Unterschied zwischen der Relaisansteuerschaltung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der Relaisansteuerschaltung 1 des vierten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.
-
11 zeigt einen schematischen Stromlaufplan der Relaisansteuerschaltung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Wie in der Darstellung gezeigt ist, beinhaltet die Relaisansteuerschaltung 1 an Stelle des D/A-Wandlers 11 in dem vierten Ausführungsbeispiel einen Konstantstrom-D/A-Wandler (oder eine Gewichtungsschaltung) 40. Der Konstantstrom-D/A-Wandler 4 ist über Datenleitungen 41 zum gleichzeitigen Übertragen einer Mehrzahl von Bits mit dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 verbunden. Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 gibt über die Datenleitungen 41 einen Wert aus, der aus den mehreren Bits besteht, wobei der Datenwert einem Stromwert entspricht, zu welchem der Konstantstrom-D/A-Wandler einen Strom ausgeben sollte. Der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 beinhaltet eine Mehrzahl von Konstantstromschaltungen, die jeweils mit 2n gewichtet sind, wobei sich die Ganzzahl n von 0 bis N ändert. Der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 empfängt den Kollektorstrom eines Transistors 15h, der als eine Konstantstromquelle dient, und schaltet jede der Konstantstromschaltungen ein oder aus, um einen Konstantstrom zu erzeugen, der dem Datenwert entspricht. Der erzeugte Konstantstrom wird zu dem Kollektorstrom eines Transistors 15i addiert, der von dem Vollansteuer-Steuerabschnitt 13 angesteuert wird, und wird zusammen mit dem Kollektorstrom der Spule 4a zugeführt.
-
Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels stellt einen Stromwert, der von dem Konstantstrom-D/A-Wandler 40 ausgegeben wird, derart ein, dass der Spulenstrom Ir, der der Spule 4a zugeführt wird, optimal wird. Der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 gibt dann den Datenwert aus, der dem eingestellten Stromwert entspricht. Zum Beispiel kann der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den Zähler 12a beinhalten und den Datenwert, der einen Zählerwert anzeigt, der in dem Zähler 12a gespeichert ist, über die Datenleitungen 41 zu dem Konstantstrom-D/A-Wandler 40 ausgeben. Da der Datenwert, der den Zählerwert anzeigt, dem Stromwert entspricht, der von dem Konstantstrom-D/A-Wandler 40 auszugeben ist, gibt der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 auf ein Empfangen des ausgegebenen Datenwerts den Strom aus, der den Stromwert aufweist, der dem Zählerwert entspricht, der durch den empfangenen Datenwert angezeigt wird.
-
Wie zuvor beschrieben wurde, kann der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 durch den D/A-Wandler 11, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, und der Gleichen und einen Teil des Stromschalt-Schaltabschnitts 15 aufgebaut sein. In der Relaisansteuerschaltung 1, die den zuvor beschriebenen Konstantstrom-D/A-Wandler aufweist, wird, wenn der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 den Datenwert ausgibt, der dem Zählerwert entspricht, der Datenwert direkt von dem Konstantstrom-D/A-Wandler 40 gewandelt. In dem ersten Ausführungsbeispiel oder der Gleichen, in dem der D/A-Wandler 11 und der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 verwendet werden, wird das Signal, das von dem Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 ausgegeben wird, von dem D/A-Wandler 11 auf eine logische Weise zu dem Spannungssignal für den Operationsverstärker 15a gewandelt und wird weiterhin das Spannungssignal durch den Operationsverstärker 5a und den ersten Transistor 15c zu dem Stromsignal gewandelt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese komplizierte Wandlung nicht erforderlich. Deshalb ist es möglich, den Schaltungsaufbau der Relaisansteuerschaltung 1 zu vereinfachen.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 und die Transistoren 15h und 15i nicht lediglich als der Stromschalt-Schaltabschnitt 15 in dem ersten Ausführungsbeispiel oder der Gleichen, sondern ebenso als der D/A-Wandler 11. Deshalb dienen der Konstantstrom-D/A-Wandler 40 und die Transistoren 15h und 15i als Ganzes als der Stromschaltabschnitt und dient der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 als der Optimalstrom-Einstellabschnitt.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von anderen Ausführungsbeispielen der Relaisansteuerschaltung.
-
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen realisiert werden.
-
Zum Beispiel kann in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen der Abschnitt 15 zum Erfassen eines ausgeschalteten Zustands einer Platte als das zu erfassende Potential die Differenz der Potentiale zwischen beiden Enden der Spule 4a an Stelle des Potentials an der niedrigen Seite der Spule 4a erfassen. In dem Fall eines Verwendens des Potentials an der niedrigen Seite der Spule 4a als das zu erfassende Potential ist es möglich, die Änderung des für Ir erforderlichen Werts gemäß der Änderung der Induktanz der Spule 4a durch Überwachen genau eines einzigen Potentials an einem einzigen Punkt zu erfassen.
-
In den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen ist jeder des D/A-Wandlers 11 und des Optimalstrom-Steuerabschnitts 12 als ein einzelner Mikrocomputer aufgebaut und wird das Referenzpotential, das von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird, auf der Grundlage des Zählerwerts des Optimalstrom-Steuerabschnitts 12 bestimmt. Jedoch ist dies nur ein Beispiel. Der D/A-Wandler 11 und der Optimalstrom-Steuerabschnitt 12 können durch irgendeine Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Logikschaltung, ersetzt werden, wenn sie den Zählerwert speichern kann, der das Referenzpotential anzeigt, das von dem D/A-Wandler 11 ausgegeben wird.
-
In den vierten und fünften Ausführungsbeispielen können die Relaisansteuerschaltung 1 und das Relais 4 gemeinsam in den elektronischen Verbindungskasten 20 eingebaut sein, der in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
-
In dem fünften Ausführungsbeispiel kann das Relais 4 an der niedrigen Seite der Relaisansteuerschaltung 1 angeordnet sein und kann die Relaisansteuerschaltung 1 das Relais 4 über die niedrige Seite des Relais 4 ansteuern.
