JP2004117170A - Solenoid valve control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁制御回路に関し、特にガスメータやガス器具の電磁弁の開閉状態検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスメータやガス器具の電磁弁は開状態でガスを流し、閉状態でガスを遮断するものである。ところが、固着などの故障により開状態から閉状態に移行出来なかった場合、ガスの流出によりガス事故の危険が高まる。このため、ガスメータでは定期的に手動によりテスト遮断を行なってその安全性を確保している。また、ガス器具では電磁弁を2個直列に設けて冗長し、その安全性が保たれている。
【0003】
また、ガスメータは10年間電池交換不要の仕様であり、省電流化のため自己保持型の電磁弁やモータ弁が用いられている。この電磁弁は通常永久磁石によりガス通路の開成を保持し、ガス漏れ等異常時にはこの永久磁石による開成の向きと逆方向の向きに電流を一瞬(数十ミリセカント)流して磁力を消滅させバネ圧によりガスを閉じる。従って、ガス器具の電磁弁と異なり、開成中はソレノイドへの電流が不要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガスメータではテスト遮断をガス点検時等に磁石により検針員が作動させて正常か否か点検を行うものであるが、手動で行う必要があるため、実施されることが少ない。また、近年は自動検針が行われるようになり、更にその回数はほとんど皆無である。
【0005】
ガス器具においては冗長設計はされてはいるもののその一つが故障しても判明されず、さらにもう一つも故障する確率が0とは言い切れない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためソレノイドが可動鉄芯の位置でその電気的測定値を変化することを利用し、電磁弁が開から閉または閉から開に移行したかを確認するためソレノイドの電気的特性の時間変化の測定手段を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1にかかる電磁弁制御回路はソレノイド駆動素子が駆動電流を流すことにより、電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。
【0008】
本発明の請求項2にかかる電子弁制御回路は可動鉄芯が移動する時に電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項3にかかる電磁弁制御回路は遮断弁が遮断する前に電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項4にかかる電磁弁制御回路はソレノイドの直流抵抗で算出される電流以上の電流を検出することによる電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項5にかかる電磁弁制御回路はソレノイドの電流が停止された直後の電流を検出する検出回路を有する。本発明の請求項6にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が開始された直後の電流を微分して電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項7にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が停止された直後の電流を微分して電磁弁の開閉状態を検出する検出回路をを有する。本発明の請求項8にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が停止された直後の電圧を測定する検出回路をを有する。そして、これらの電磁弁の開閉状態を検出する検出回路により、ガスメータやガス器具の故障を自動的に検出できるので安全性を高めることが出来る。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0010】
(実施例1)
図1及び図4に本発明1の実施例である回路図を示す。図2は電磁弁の構造図、図3及び図5に電磁弁の動作時の波形図を示す。
【0011】
図1においては、1はガスメータの電磁弁制御回路であり、2は電池、3は駆動素子である遮断用トランジスタ、4は電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を内臓するマイコン、5はテスト遮断スイッチ、6はガスメータ本体、7は流量センサ、8はガス器具、9はガスボンベ(容器)、11は電磁弁、10は電流検知用抵抗である。また、図2の電磁弁の構造図は開位置を示し、12は永久磁石、13は固定鉄心、14は継鉄(ヨーク)、15はソレノイド(巻線)、16は可動鉄心、17はバネを示す。
【0012】
図3に電磁弁の遮断作動時の電流波形図を示す。Aは電磁弁が開で固着していた時に電磁弁に電流を流した時の波形、Bは閉の時に電磁弁に電流を流した時の波形、Cは開から閉になる時の波形を示す。
【0013】
図4にソレノイドの電圧により開閉状態を検出する検出回路を示す。図5に電磁弁に駆動電流を流した時と流し終わった時のソレノイドの電圧変化を示す。そしてDは正常に閉となった場合の電圧波形であり、Eは開状態で固着している時の電圧波形である。
【0014】
図1及び図2により動作を説明する。通常はガスボンベ9からのガスはガスメータ6を通りガス器具8に供給される。マイコンメータは流量センサ9でガス流量を検出し、流量パターンの異常時に電磁弁11を閉じてガス事故を防止する。電磁弁11は遮断用トランジスタ3で約40msの間電流を流し、ガスを遮断する。この電磁弁11は自己保持型で通常(開)時は永久磁石12の磁力で可動鉄片16を固定鉄心13に吸着しており、トランジスタ3はオフの状態にある。遮断時はトランジスタ3によりソレノイド15に電流を流し、永久磁石12の磁力を一瞬無くし、17のバネのバネ圧により閉じてガスを遮断する。
【0015】
次に、ソレノイドと可動鉄芯の位置関係による電流を図3により説明する。Aは電磁弁が開で固着していた時に遮断弁に電流を流した時の波形で、このときはソレノイドと可動鉄芯の距離が遠いためソレノイドのインダクタンスが低く早く電流が立ち上がり、この波形となる。Bは閉で固着している時に電磁弁に電流を流した時の波形で、ソレノイドと可動鉄芯の距離が近いためこの波形となる。Cは正常に開から閉になる時の波形で可動鉄芯はソレノイドとの距離は最初近いがやがて遠くなり更に閉になった瞬間はその動きが弁座により停止されるため波打った過度特性となる。本発明ではこれらの波形特性に鑑み、遮断用トランジスタ3により電流を開始した直後約8ms後マイコンの検知ポートaでこれらの電流値を観測することで正常動作かどうかを判定することができる。すなわち、この時の値が150mA以上であれば電磁弁が固着していることが判定できる。
【0016】
また、AやBの波形を微分することによりより顕著にその違いが明確化できる。微分回路は図示していないが、コンデンサを直列に入れることで簡単に構成される。また、遮断時の飽和電流は直流抵抗の計算では195mAであるが、正常な動作の過度特性で200mA以上の電流が観測される。従って、ポートaにより最大200mA以上の電流が観測されなければ固着しているか断線していることが判明される。
【0017】
次に、図4、5により説明する。図4はソレノイドの電圧を直接測定する回路である。ソレノイドの電圧は正常の場合はDとなるが、固着の場合はEとなる。これは、固着の場合、ソレノイドと可動鉄芯の距離は近いままで電荷を蓄積する量が多い為、ソレノイドの電流が無くなった時逆に吐き出す時間が長くなることによる。従って、電磁弁電流オフ後10ms時のマイナス電圧の有無を確認することにより正常かどうかを判定できる。マイナス電圧がポートaにマイナス電圧が観測されれば、電磁弁は閉じていないことになる。
【0018】
尚、本実施例では検出回路は直接マイコンで行っているが当然、トランジスタやコンパレータ、FETで構成可能である。電磁弁はモータ弁も考えられる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に係る電磁弁制御回路はソレノイドの駆動素子が本来の駆動電流を流すことにより、併せて電磁弁が正常に作動したかどうかも確認できるので安全性を高め、かつ、シンプルで安価に実施できる。
【0020】
本発明の請求項2及び3に係る電磁弁制御回路は可動鉄芯が開から閉に移動する前に異常を発見出来るので、電磁弁を作動させることなく異常が判明できる。従って、ガスメータ等では従来手動によりテスト遮断で安全性を確認していたが、使用者がガスを使っているか否かに関係無く自動的にテスト遮断が可能となり、定期的にかつ無人で安全性を確保できる。自動検針化も可能となる。
【0021】
本発明の請求項4に係る電磁弁制御回路は最大電流のみ観測するので、電磁弁駆動時、例えば40msの間すべて観測することで電磁弁の動作時間に関係無く異常判定ができる。
【0022】
本発明の請求項5に係る電磁弁制御回路は電流停止後の判定を行うもので、マイコンの処理が遮断動作後に実施でき余裕ができるとともに、ガス器具等の電磁弁ではガスを停止した後、確実に閉弁したかを判定できる。
【0023】
本発明の請求項6及び7に係る電磁弁制御回路は印加電流の電流勾配を微分して波形を見ることで、信号としてより大きな信号として得られると共に、可動鉄芯の移動時間ばらつきに関係無く異常を判定することができる。また、立ち下がり電流を微分することで、前述のようにガス器具への利用が可能となる。
【0024】
本発明の請求項8に係る電磁弁制御回路は直接電圧を検知することで、電流検知と異なり電流変換用の抵抗が不要となる。一般に電池電圧で駆動する電磁弁は電流を必要とするため低抵抗となっているが、抵抗を入れることでそのロスは大きい。これによると部品点数を増やすことなく、また、駆動ロスを損なうことなく異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の電磁弁制御回路の構成図
【図2】同回路によって駆動される電磁弁の構造図
【図3】同電磁弁の動作時の電流波形図
【図4】同回路の一部を構成する回路図
【図5】同電磁弁の他の動作時の電圧波形図
【符号の説明】
1 電磁弁制御回路
3 トランジスタ(駆動素子)
4 マイコン(検出回路)
11 電磁弁
15 ソレノイド
16 可動鉄心[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solenoid valve control circuit, and more particularly to a circuit for detecting the open / closed state of a solenoid valve of a gas meter or gas appliance.
[0002]
[Prior art]
The solenoid valve of a gas meter or gas appliance flows gas in an open state and shuts off gas in a closed state. However, when it is not possible to shift from the open state to the closed state due to a failure such as sticking, the risk of a gas accident increases due to outflow of gas. For this reason, the gas meter regularly and manually shuts off the test to ensure its safety. Further, in a gas appliance, two solenoid valves are provided in series to make them redundant, and their safety is maintained.
[0003]
The gas meter has a battery-free specification for 10 years, and a self-holding solenoid valve or a motor valve is used to save current. This solenoid valve normally keeps the gas passage open by a permanent magnet, and when there is an abnormality such as gas leakage, a current flows for a moment (several tens of milliseconds) in the direction opposite to the direction of opening by the permanent magnet to extinguish the magnetic force and reduce the spring pressure. To close the gas. Therefore, unlike the solenoid valve of the gas appliance, no current is required to the solenoid during opening.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the gas meter, the test shutoff is performed by a magnet reader by a magnet at the time of gas inspection or the like to check whether the test is normal or not. In recent years, automatic meter reading has been performed, and the number of times of automatic meter reading is almost nil.
[0005]
Although gas appliances are designed redundantly, even if one of them fails, it will not be found even if it fails, and the probability of failure of one more cannot be said to be zero.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention utilizes the fact that the solenoid changes its electrical measurement value at the position of the movable iron core in order to solve the above problem, and confirms whether the solenoid valve has shifted from open to closed or from closed to open. It has a means for measuring a change over time in electrical characteristics.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The solenoid valve control circuit according to
[0008]
The electronic valve control circuit according to
[0009]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
(Example 1)
1 and 4 are circuit diagrams showing an
[0011]
In FIG. 1,
[0012]
FIG. 3 shows a current waveform diagram when the solenoid valve is shut off. A is a waveform when current is applied to the solenoid valve when the solenoid valve is open and fixed, B is a waveform when current is applied to the solenoid valve when closed, and C is a waveform when the current is changed from open to closed. Show.
[0013]
FIG. 4 shows a detection circuit for detecting the open / closed state based on the voltage of the solenoid. FIG. 5 shows the voltage change of the solenoid when the drive current flows through the solenoid valve and when the drive current ends. D is a voltage waveform when normally closed, and E is a voltage waveform when fixed in an open state.
[0014]
The operation will be described with reference to FIGS. Usually, the gas from the gas cylinder 9 is supplied to the
[0015]
Next, the current based on the positional relationship between the solenoid and the movable iron core will be described with reference to FIG. A is the waveform when current is passed through the shut-off valve when the solenoid valve is open and stuck. In this case, since the distance between the solenoid and the movable iron core is long, the inductance of the solenoid is low and the current rises quickly. Become. B is a waveform when a current flows through the solenoid valve when the solenoid valve is closed and fixed, and this waveform is obtained because the distance between the solenoid and the movable iron core is short. C is a waveform when the opening and closing are normally performed. The movable iron core is initially close to the solenoid, but then becomes longer, and at the moment when it is further closed, the movement is stopped by the valve seat. It becomes. In the present invention, in consideration of these waveform characteristics, it is possible to determine whether the operation is normal by observing these current values at the detection port a of the microcomputer approximately 8 ms after the current is started by the
[0016]
Further, the difference can be clarified more remarkably by differentiating the waveforms of A and B. The differentiating circuit is not shown, but can be easily configured by inserting a capacitor in series. Although the saturation current at the time of cutoff is 195 mA in the calculation of the DC resistance, a current of 200 mA or more is observed due to the transient characteristics of normal operation. Therefore, if a current of 200 mA or more is not observed at the port a at the maximum, it is determined that the wire is fixed or disconnected.
[0017]
Next, a description will be given with reference to FIGS. FIG. 4 is a circuit for directly measuring the voltage of the solenoid. The voltage of the solenoid becomes D when it is normal, but becomes E when it is fixed. This is because, in the case of sticking, since the amount of charge stored is large while the distance between the solenoid and the movable iron core is short, the time required for discharging when the current of the solenoid disappears becomes longer. Therefore, it can be determined whether or not the voltage is normal by confirming whether there is a negative voltage at 10 ms after the solenoid valve current is turned off. If a negative voltage is observed at the port a, the solenoid valve is not closed.
[0018]
In the present embodiment, the detection circuit is directly performed by a microcomputer, but can naturally be configured by a transistor, a comparator, or an FET. The solenoid valve may be a motor valve.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, the solenoid valve control circuit according to
[0020]
Since the solenoid valve control circuit according to the second and third aspects of the present invention can detect an abnormality before the movable iron core moves from open to closed, the abnormality can be identified without operating the electromagnetic valve. Therefore, in the case of gas meters, etc., the safety was previously checked manually by test shut-off.However, the test shut-off can be automatically performed regardless of whether the user is using the gas, and the safety is periodically and unmanned. Can be secured. Automatic meter reading is also possible.
[0021]
Since the solenoid valve control circuit according to the fourth aspect of the present invention observes only the maximum current, abnormality can be determined regardless of the operation time of the solenoid valve by observing all of the solenoid valve during driving, for example, for 40 ms.
[0022]
The solenoid valve control circuit according to claim 5 of the present invention performs the determination after stopping the current, and the microcomputer processing can be performed after the shut-off operation to allow a margin, and after stopping the gas in the solenoid valve such as a gas appliance, It can be determined whether the valve has been closed reliably.
[0023]
The solenoid valve control circuit according to
[0024]
Since the solenoid valve control circuit according to
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of a solenoid valve control circuit according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a structural diagram of a solenoid valve driven by the circuit; FIG. 3 is a current waveform diagram during operation of the solenoid valve; FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of the circuit. FIG. 5 is a voltage waveform diagram of the solenoid valve during another operation.
1 Solenoid
4 Microcomputer (detection circuit)
11
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002280991A JP2004117170A (en) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Solenoid valve control circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002280991A JP2004117170A (en) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Solenoid valve control circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004117170A true JP2004117170A (en) | 2004-04-15 |
Family
ID=32275561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002280991A Pending JP2004117170A (en) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Solenoid valve control circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004117170A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010149556A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | Control device for hybrid vehicle |
-
2002
- 2002-09-26 JP JP2002280991A patent/JP2004117170A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010149556A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | Control device for hybrid vehicle |
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