JP2006093410A - Solenoid driver - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solenoid driver which determines the position of a plunger of an electromagnetic solenoid without a separately installed sensor for detecting the position of the plunger. <P>SOLUTION: The solenoid driver detects the inductance of the coil 22 of the electromagnetic solenoid that changes in response to the position of the plunger of the solenoid. The solenoid driver, therefore, determines the position of the plunger based on the inductance of the coil 22 without the separately installed sensor for detecting the position of the plunger. The solenoid driver, particularly, detects the inductance of the coil 22 based on the response time of a coil current while a pulse voltage is applied for plunger drive. This solenoid driver eliminates the need of separately applying a pulse voltage for detecting the inductance of the coil 22 in addition to the pulse voltage for plunger drive, thus enabling efficient detection of the inductance of the coil 22. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電磁ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a solenoid driving device that drives an electromagnetic solenoid.

従来、コイルの発生する磁力によりプランジャ(可動鉄片)を移動させる構成の電磁ソレノイドが知られている。
こうした電磁ソレノイドにおいて、プランジャの位置をセンサやスイッチを用いて検出するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−243040号公報
Conventionally, an electromagnetic solenoid having a configuration in which a plunger (movable iron piece) is moved by a magnetic force generated by a coil is known.
Among such electromagnetic solenoids, there is one in which the position of the plunger is detected using a sensor or a switch (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-243040

しかしながら、プランジャの位置を検出するためのセンサ等を別途設けると、部品点数の増加や装置の大型化を招いてしまうという問題がある。
本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、電磁ソレノイドのプランジャの位置を検出するためのセンサ等を別途設けることなくプランジャの位置を判断可能とすることを目的としている。
However, if a sensor or the like for detecting the position of the plunger is separately provided, there is a problem that the number of parts increases and the apparatus becomes large.
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to make it possible to determine the position of the plunger without separately providing a sensor or the like for detecting the position of the plunger of the electromagnetic solenoid.

上記目的を達成するためになされた請求項1に記載のソレノイド駆動装置は、コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するためのものである。そして、本ソレノイド駆動装置は、プランジャの位置に応じて変化するコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a solenoid driving apparatus according to claim 1 is for driving an electromagnetic solenoid configured to move a plunger by a magnetic force generated by a coil. And this solenoid drive device is provided with the inductance detection means which detects the inductance of the coil which changes according to the position of a plunger.

このため、本ソレノイド駆動装置によれば、プランジャの位置を検出するためのセンサ等を別途設けることなくプランジャの位置が判断可能となる。すなわち、コイルのインダクタンスがプランジャの位置に応じて変化することから、コイルのインダクタンスに基づきプランジャの位置を判断することができるのである。   For this reason, according to this solenoid drive device, it becomes possible to determine the position of the plunger without separately providing a sensor or the like for detecting the position of the plunger. In other words, since the inductance of the coil changes according to the position of the plunger, the position of the plunger can be determined based on the inductance of the coil.

なお、コイルのインダクタンスを検出する方法としては、コイルにステップ状の電圧(例えばパルス電圧)を印加した際に、コイルに流れる電流の応答時間の遅れに基づいて検出する方法や、コイルの両端電圧に生じるオーバーシュート及びアンダーシュートの少なくともいずれか一方の状態に基づいて検出する方法などが考えられる。   In addition, as a method of detecting the inductance of the coil, a method of detecting when a stepped voltage (for example, a pulse voltage) is applied to the coil based on a delay in the response time of the current flowing through the coil, or a voltage across the coil For example, a detection method based on at least one of an overshoot state and an undershoot state may be considered.

また、コイルのインダクタンスに基づきプランジャの具体的な位置を判断する方法としては、コイルのインダクタンスとプランジャの位置との対応関係をあらかじめ計測したデータ(データテーブル等)を参照する方法や、コイルのインダクタンスとプランジャの位置との関係を表す計算式に基づき算出する方法などが考えられる。   In addition, as a method of determining the specific position of the plunger based on the inductance of the coil, a method of referring to data (such as a data table) obtained by measuring the correspondence between the coil inductance and the plunger position in advance, A method of calculating based on a calculation formula representing the relationship between the position of the plunger and the position of the plunger is conceivable.

次に、請求項2に記載のソレノイド駆動装置は、上記請求項1のソレノイド駆動装置と同様、コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するためのものである。そして、本ソレノイド駆動装置は、コイルにプランジャ駆動用のパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態でコイルに流れる電流に基づき、プランジャの位置に応じて変化するコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、を備えたことを特徴としている。   Next, the solenoid drive device according to claim 2 is for driving an electromagnetic solenoid configured to move the plunger by the magnetic force generated by the coil, similarly to the solenoid drive device according to claim 1. The solenoid driving device is adapted to the position of the plunger based on the pulse voltage applying means for applying the pulse voltage for driving the plunger to the coil and the current flowing through the coil in the state where the pulse voltage for driving the plunger is applied. And an inductance detecting means for detecting the inductance of the coil that changes.

このため、本ソレノイド駆動装置によれば、上記請求項1のソレノイド駆動装置と同様、プランジャの位置を検出するためのセンサ等を別途設けることなく、コイルのインダクタンスに基づきプランジャの位置が判断可能となる。加えて、本請求項2のソレノイド駆動装置では、プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態でコイルに流れる電流に基づきコイルのインダクタンスを検出するようにしており、コイルのインダクタンスを検出するためのパルス電圧をプランジャ駆動用のパルス電圧とは別に印加する必要がないため、コイルのインダクタンスを効率的に検出することができる。   For this reason, according to this solenoid drive device, the position of the plunger can be determined based on the inductance of the coil without separately providing a sensor or the like for detecting the position of the plunger, as in the solenoid drive device of claim 1. Become. In addition, in the solenoid drive device according to the second aspect of the present invention, the coil inductance is detected based on the current flowing through the coil in a state where the pulse voltage for driving the plunger is applied, and the coil inductance is detected. Since it is not necessary to apply the pulse voltage separately from the pulse voltage for driving the plunger, the coil inductance can be detected efficiently.

ここで、コイルに流れる電流に基づくインダクタンスの検出は、具体的には、例えば請求項3のように行うことができる。
すなわち、請求項3に記載のソレノイド駆動装置では、上記請求項2のソレノイド駆動装置において、インダクタンス検出手段が、プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態でコイルに流れる電流の応答時間に基づき、コイルのインダクタンスを検出する。この構成によれば、コイルのインダクタンスを精度よく検出することができる。コイルのインダクタンスは、ステップ状の電圧を印加した際の電流の応答時間の遅れとして顕著に表れるからである。
Here, specifically, the detection of the inductance based on the current flowing through the coil can be performed, for example, as in claim 3.
That is, in the solenoid drive device according to claim 3, in the solenoid drive device according to claim 2, the inductance detection means is based on a response time of a current flowing through the coil in a state where a pulse voltage for driving the plunger is applied. Detect the coil inductance. According to this configuration, the inductance of the coil can be detected with high accuracy. This is because the inductance of the coil appears remarkably as a delay in the response time of the current when a step-like voltage is applied.

次に、請求項4に記載のソレノイド駆動装置は、上記請求項1のソレノイド駆動装置と同様、コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するためのものである。そして、本ソレノイド駆動装置は、コイルにプランジャ駆動用のパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態でのコイルの両端電圧に基づき、プランジャの位置に応じて変化するコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、を備えたことを特徴としている。   Next, the solenoid drive device according to claim 4 is for driving an electromagnetic solenoid having a configuration in which the plunger is moved by the magnetic force generated by the coil, similarly to the solenoid drive device according to claim 1. Then, the solenoid driving device is arranged at the position of the plunger based on the pulse voltage applying means for applying a pulse voltage for driving the plunger to the coil and the voltage across the coil in the state where the pulse voltage for driving the plunger is applied. And an inductance detecting means for detecting the inductance of the coil that changes in response.

このため、本ソレノイド駆動装置によれば、上記請求項1のソレノイド駆動装置と同様、プランジャの位置を検出するためのセンサ等を別途設けることなく、コイルのインダクタンスに基づきプランジャの位置が判断可能となる。加えて、本請求項4のソレノイド駆動装置では、プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態でのコイルの両端電圧に基づきコイルのインダクタンスを検出するようにしており、コイルのインダクタンスを検出するためのパルス電圧をプランジャ駆動用のパルス電圧とは別に印加する必要がないため、コイルのインダクタンスを効率的に検出することができる。   For this reason, according to this solenoid drive device, the position of the plunger can be determined based on the inductance of the coil without separately providing a sensor or the like for detecting the position of the plunger, as in the solenoid drive device of claim 1. Become. In addition, in the solenoid drive device according to the fourth aspect of the invention, the inductance of the coil is detected based on the voltage across the coil when the pulse voltage for driving the plunger is applied, and the inductance of the coil is detected. For this reason, it is not necessary to apply the pulse voltage separately from the pulse voltage for driving the plunger, so that the inductance of the coil can be detected efficiently.

ここで、コイルの両端電圧に基づくインダクタンスの検出は、具体的には、例えば請求項5のように行うことができる。
すなわち、請求項5に記載のソレノイド駆動装置では、上記請求項4のソレノイド駆動装置において、インダクタンス検出手段が、コイルの両端電圧に生じるオーバーシュート及びアンダーシュートの少なくともいずれか一方の状態に基づき、コイルのインダクタンスを検出する。この構成によれば、コイルの両端電圧に基づきコイルのインダクタンスを検出することができる。ステップ状の電圧を印加することによりコイルの両端電圧に生じるオーバーシュートやアンダーシュートは、コイルのインダクタンスに応じてその度合い(振幅や振動周期や変化率等)が変化するからである。
Here, the detection of the inductance based on the both-ends voltage of the coil can be performed specifically as described in claim 5, for example.
That is, in the solenoid drive device according to claim 5, in the solenoid drive device according to claim 4, the inductance detection means is based on at least one of an overshoot state and an undershoot state occurring in the voltage across the coil. Detect the inductance. According to this configuration, the inductance of the coil can be detected based on the voltage across the coil. This is because the overshoot or undershoot that occurs in the voltage across the coil by applying a step-like voltage changes in its degree (amplitude, vibration period, rate of change, etc.) according to the inductance of the coil.

次に、請求項6に記載のソレノイド駆動装置は、上記請求項2〜5のいずれかのソレノイド駆動装置において、パルス電圧印加手段によりプランジャ駆動用のパルス電圧として一定のデューティ比(1周期におけるハイレベルの期間の比率)のパルス電圧がコイルに印加されている状態での、インダクタンス検出手段により検出されるコイルのインダクタンスの変化度合いに応じて、プランジャに加わった外力を検出する。   Next, a solenoid drive device according to a sixth aspect of the present invention is the solenoid drive device according to any one of the second to fifth aspects, wherein the pulse voltage application means generates a constant duty ratio (high frequency in one cycle) as a pulse voltage for driving the plunger. The external force applied to the plunger is detected according to the degree of change in the inductance of the coil detected by the inductance detecting means in a state where the pulse voltage of the level period is applied to the coil.

つまり、一定のデューティ比のパルス電圧を印加している状態(換言すれば、外力が加わらなければプランジャの位置が変化しない状態)でのプランジャの位置の変化度合いに応じて、プランジャに加わった外力を検出するようにしているのである。ここで、プランジャに加わった外力の度合い(向きや大きさ等)は、例えばプランジャの移動速度に基づき検出することができる。   That is, the external force applied to the plunger according to the degree of change in the position of the plunger in a state where a pulse voltage with a constant duty ratio is applied (in other words, the position of the plunger does not change unless an external force is applied). It is trying to detect. Here, the degree (direction, size, etc.) of the external force applied to the plunger can be detected based on the moving speed of the plunger, for example.

このような構成の本ソレノイド駆動装置によれば、センサ等を別途設けることなく、プランジャに加わった外力を検出することができる。
次に、請求項7に記載のソレノイド駆動装置では、上記請求項2〜6のいずれかのソレノイド駆動装置において、パルス電圧印加手段が、インダクタンス検出手段により検出されたコイルのインダクタンスに基づき、プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を変化させる。
According to the solenoid driving apparatus having such a configuration, it is possible to detect an external force applied to the plunger without separately providing a sensor or the like.
Next, in the solenoid drive device according to claim 7, in the solenoid drive device according to any one of claims 2 to 6, the pulse voltage applying means is driven by a plunger based on the inductance of the coil detected by the inductance detection means. Vary the duty ratio of the pulse voltage.

つまり、プランジャの位置に基づきプランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を変化させるようにしているのである。
このため、本ソレノイド駆動装置によれば、プランジャの位置に応じた効率的な駆動を実現することができる。例えば、プランジャの目標位置と実際の位置との差が大きいほどプランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を大きく変化させるといったことが可能となる。
That is, the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger is changed based on the position of the plunger.
For this reason, according to this solenoid drive device, the efficient drive according to the position of the plunger is realizable. For example, as the difference between the target position of the plunger and the actual position increases, the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger can be changed greatly.

また、請求項8に記載のソレノイド駆動装置では、上記請求項7のソレノイド駆動装置において、パルス電圧印加手段が、インダクタンス検出手段により検出されるコイルのインダクタンスを一定に保つように、プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を調整する。   Further, in the solenoid drive device according to claim 8, in the solenoid drive device according to claim 7, the pulse voltage application means is for driving the plunger so as to keep the inductance of the coil detected by the inductance detection means constant. Adjust the duty ratio of the pulse voltage.

つまり、プランジャの位置を一定に保つようにプランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を調整するのである。
このため、本ソレノイド駆動装置によれば、外力の有無に関係なく、プランジャの位置を一定に保つように制御することができる。
That is, the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger is adjusted so as to keep the position of the plunger constant.
For this reason, according to the present solenoid drive device, the position of the plunger can be controlled to be constant regardless of the presence or absence of an external force.

次に、請求項9に記載のソレノイド駆動装置では、上記請求項7又は8のソレノイド駆動装置において、パルス電圧印加手段が、プランジャ駆動用のパルス電圧として一定のデューティ比のパルス電圧をコイルに印加している状態での、インダクタンス検出手段により検出されるコイルのインダクタンスの変化度合いに応じて、プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比の調整度合いを変化させる。   Next, in the solenoid drive device according to claim 9, in the solenoid drive device according to claim 7 or 8, the pulse voltage application means applies a pulse voltage having a constant duty ratio to the coil as a pulse voltage for driving the plunger. In this state, the adjustment degree of the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger is changed in accordance with the change degree of the inductance of the coil detected by the inductance detection means.

つまり、プランジャに加わる外力の度合いに応じて、プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比の調整度合いを変化させるようにしているのである。
このため、本ソレノイド駆動装置によれば、プランジャに加わる外力の度合いに応じた効率的な駆動を実現することができる。例えば、プランジャに加わる外力の度合いが大きいほどプランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を大きく変化させるといったことが可能となる。
That is, the adjustment degree of the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger is changed according to the degree of external force applied to the plunger.
For this reason, according to this solenoid drive device, the efficient drive according to the degree of the external force added to a plunger is realizable. For example, the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger can be greatly changed as the degree of external force applied to the plunger is increased.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、第1実施形態のソレノイド駆動装置の回路図である。
同図に示すように、このソレノイド駆動装置においては、駆動用電源(直流電源)11と、PチャネルMOSFET(以下、単に「FET」という。)12と、後述する電磁ソレノイド20(図2)の構成要素であるコイル22と、コイル22に流れる電流(以下「コイル電流」という。)を検出するための電流検出抵抗31とが、直列に接続されている。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of the solenoid drive device of the first embodiment.
As shown in the figure, in this solenoid drive device, a drive power supply (DC power supply) 11, a P-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as “FET”) 12, and an electromagnetic solenoid 20 (FIG. 2) to be described later. A coil 22 as a component and a current detection resistor 31 for detecting a current flowing through the coil 22 (hereinafter referred to as “coil current”) are connected in series.

また、本ソレノイド駆動装置においては、コイル22のエネルギーを消費するためのいわゆる環流ダイオード13が、直列接続されたコイル22及び電流検出抵抗31と並列に接続されている。   In this solenoid drive device, a so-called free-wheeling diode 13 for consuming the energy of the coil 22 is connected in parallel with the coil 22 and the current detection resistor 31 connected in series.

さらに、本ソレノイド駆動装置においては、上記電流検出抵抗31を用いて電流検出回路30が構成されている。
加えて、本ソレノイド駆動装置には、各種制御を行うためのマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という。)40が設けられている。
Further, in the solenoid driving device, a current detection circuit 30 is configured using the current detection resistor 31.
In addition, the solenoid driving apparatus is provided with a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) 40 for performing various controls.

FET12は、ドレインが駆動用電源11に接続され、ソースがコイル22の一端に接続され、ゲートがマイコン40の出力ポートP1に接続されている。このため、FET12は、マイコン40の出力ポートP1から出力される信号に応じてスイッチングされる。具体的には、出力ポートP1から出力される信号がローレベルとなることによりオンし、ハイレベルとなることによりオフする。なお、FET12には、本FET12を逆電圧から保護するための保護用ダイオード12aが設けられており、保護ダイオード12aのアノードはFET12のソースに接続され、カソードはFET12のドレインに接続されている。   The FET 12 has a drain connected to the driving power supply 11, a source connected to one end of the coil 22, and a gate connected to the output port P 1 of the microcomputer 40. Therefore, the FET 12 is switched according to a signal output from the output port P1 of the microcomputer 40. Specifically, the signal is turned on when the signal output from the output port P1 becomes low level, and turned off when the signal becomes high level. The FET 12 is provided with a protection diode 12a for protecting the FET 12 from a reverse voltage. The anode of the protection diode 12a is connected to the source of the FET 12, and the cathode is connected to the drain of the FET 12.

コイル22は、図2に示す電磁ソレノイド20の構成要素である。
同図に示す電磁ソレノイド20は、プランジャ(可動鉄片)21とコイル22とを備えており、コイル22に発生させる磁力の大きさに応じてプランジャ21の位置が連続的に変化するように構成された周知のものである。
The coil 22 is a component of the electromagnetic solenoid 20 shown in FIG.
The electromagnetic solenoid 20 shown in the figure includes a plunger (movable iron piece) 21 and a coil 22, and is configured such that the position of the plunger 21 changes continuously according to the magnitude of the magnetic force generated in the coil 22. It is well known.

プランジャ21は、円柱状の磁性体であり、その軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられている。そして、プランジャ21は、そのスライド移動により、本プランジャ21に対し直接的又は間接的に固定された図示しない駆動対象物を駆動する。   The plunger 21 is a columnar magnetic body, and is provided so as to be slidable along the axial direction thereof. And the plunger 21 drives the drive target object which is not shown in figure directly or indirectly fixed with respect to this plunger 21 by the slide movement.

コイル22は、プランジャ21の外周面を囲むように巻回されており、通電されることにより発生する磁力によって、プランジャ21をコイル22内へ引き込む方向(図2でいう左方向)へ吸引する。なお、プランジャ21には、図示しないばねによりコイル22から離れる方向(図2でいう右方向)への力が加えられており、コイル22への通電量(本ソレノイド駆動装置の場合、後述するようにコイル22に印加するパルス電圧のデューティ比)に応じてプランジャ21の位置を任意に調整可能に構成されている。また、コイル22には、プランジャ21のコイル22側への移動限界位置(具体的には、図2でいう左方向への移動限界位置)を規制するためのストッパー23が設けられている。   The coil 22 is wound so as to surround the outer peripheral surface of the plunger 21, and attracts the plunger 21 in the direction in which the plunger 21 is drawn into the coil 22 (the left direction in FIG. 2) by the magnetic force generated by energization. The plunger 21 is applied with a force in a direction away from the coil 22 (a right direction in FIG. 2) by a spring (not shown), and the energization amount to the coil 22 (in the case of this solenoid driving device, as will be described later). The position of the plunger 21 can be arbitrarily adjusted according to the duty ratio of the pulse voltage applied to the coil 22. Further, the coil 22 is provided with a stopper 23 for regulating the movement limit position of the plunger 21 toward the coil 22 (specifically, the movement limit position in the left direction in FIG. 2).

一方、図1において、電流検出回路30は、上記電流検出抵抗31と、コンパレータ32と、所定の基準電圧Vrefを発生する基準電圧源33とにより構成されている。なお、基準電圧源33は、駆動用電源11の電圧を分圧するなどにより基準電圧Vrefを発生するように構成されたものであってもよく、また、駆動用電源11とは別の電源から基準電圧Vrefを発生するように構成されたものであってもよい。   On the other hand, in FIG. 1, the current detection circuit 30 includes the current detection resistor 31, a comparator 32, and a reference voltage source 33 that generates a predetermined reference voltage Vref. The reference voltage source 33 may be configured to generate the reference voltage Vref by, for example, dividing the voltage of the driving power supply 11, or from a power supply different from the driving power supply 11. It may be configured to generate the voltage Vref.

コンパレータ32は、その非反転入力端子(+)が電流検出抵抗31とコイル22との接続点に接続されており、その反転入力端子(−)が基準電圧源33に接続されており、その出力端子がマイコン40の入力ポートP2に接続されている。このため、コンパレータ32の非反転入力端子(+)には電流検出抵抗31の両端電圧V1が入力され、その反転入力端子(−)には基準電圧Vrefが入力される。そして、コンパレータ32の出力電圧は、電流検出抵抗31の両端電圧V1が基準電圧Vref以下の状態ではローレベルとなり、電流検出抵抗31の両端電圧V1が基準電圧Vrefよりも大きい状態ではハイレベルとなる。   The comparator 32 has its non-inverting input terminal (+) connected to the connection point between the current detection resistor 31 and the coil 22, its inverting input terminal (-) connected to the reference voltage source 33, and its output. The terminal is connected to the input port P2 of the microcomputer 40. Therefore, the voltage V1 across the current detection resistor 31 is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 32, and the reference voltage Vref is input to the inverting input terminal (−). The output voltage of the comparator 32 is low when the voltage V1 across the current detection resistor 31 is less than or equal to the reference voltage Vref, and is high when the voltage V1 across the current detection resistor 31 is greater than the reference voltage Vref. .

一方、マイコン40は、電磁ソレノイド20のプランジャ21を駆動する処理と、電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断する処理とを行う。
(1):電磁ソレノイド20のプランジャ21を駆動する処理
マイコン40は、上述のようにその出力ポートP1がFET12のゲートに接続されている。そして、マイコン40は、出力ポートP1からパルス信号を出力してFET12をスイッチングすることにより、プランジャ21駆動用のパルス電圧をコイル22に印加する。なお、プランジャ21駆動用のパルス電圧は、出力ポートP1からのパルス信号を反転させた形となる。
On the other hand, the microcomputer 40 performs a process of driving the plunger 21 of the electromagnetic solenoid 20 and a process of determining the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20.
(1): Processing for Driving the Plunger 21 of the Electromagnetic Solenoid 20 The microcomputer 40 has its output port P1 connected to the gate of the FET 12 as described above. Then, the microcomputer 40 applies a pulse voltage for driving the plunger 21 to the coil 22 by switching the FET 12 by outputting a pulse signal from the output port P1. Note that the pulse voltage for driving the plunger 21 has a form obtained by inverting the pulse signal from the output port P1.

さらに、マイコン40は、出力ポートP1から出力するパルス信号のデューティ比を変化させるPWM制御を行うことにより、プランジャ21駆動用のパルス電圧のデューティ比を変化させて、電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置(換言すれば、駆動対象物の位置)を制御する。   Further, the microcomputer 40 performs PWM control to change the duty ratio of the pulse signal output from the output port P1, thereby changing the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger 21 to change the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20. (In other words, the position of the driving object) is controlled.

(2):電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断する処理
一方、マイコン40は、上述のようにその入力ポートP2がコンパレータ32の出力端子に接続されており、この入力ポートP2から入力される信号に基づき電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置(換言すれば、駆動対象物の位置)を判断する。具体的には、マイコン40は、出力ポートP1から出力するパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がるタイミング(プランジャ21駆動用のパルス電圧が立ち上がるタイミング)と、入力ポートP2から入力される信号がローレベルからハイレベルに立ち上がるタイミングとの時間差に基づいて、プランジャ21の位置を判断する。
(2): Processing for determining the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 On the other hand, the microcomputer 40 has its input port P2 connected to the output terminal of the comparator 32 as described above, and is input from this input port P2. Based on the signal, the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 (in other words, the position of the driven object) is determined. Specifically, the microcomputer 40 receives the timing at which the pulse signal output from the output port P1 falls from the high level to the low level (the timing at which the pulse voltage for driving the plunger 21 rises) and the signal input from the input port P2. The position of the plunger 21 is determined based on the time difference from the timing of rising from the low level to the high level.

ここで、このようにして電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断することができる理由について説明する。
電磁ソレノイド20において、コイル22のインダクタンスは、プランジャ21の位置に応じて変化する。具体的には、コイル22にプランジャ21が収容されている状態ではインダクタンスが大きくなり、プランジャ21がコイル22から離れるほどインダクタンスが小さくなる。このため、コイル22のインダクタンスに基づきプランジャ21の位置を判断することが可能となる。
Here, the reason why the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 can be determined in this way will be described.
In the electromagnetic solenoid 20, the inductance of the coil 22 changes according to the position of the plunger 21. Specifically, the inductance increases in the state where the plunger 21 is accommodated in the coil 22, and the inductance decreases as the plunger 21 moves away from the coil 22. For this reason, the position of the plunger 21 can be determined based on the inductance of the coil 22.

一方、コイル22のインダクタンスは、コイル22にステップ状の電圧を印加した際の、コイル電流の応答時間の遅れとして顕著に表れる。具体的には、コイル22のインダクタンスが大きいほどコイル電流の応答時間の遅れが大きくなる。このため、コイル電流の応答時間に基づきコイル22のインダクタンスを検出することができる。   On the other hand, the inductance of the coil 22 remarkably appears as a delay in the response time of the coil current when a stepped voltage is applied to the coil 22. Specifically, the larger the inductance of the coil 22, the greater the delay in the response time of the coil current. For this reason, the inductance of the coil 22 can be detected based on the response time of the coil current.

したがって、コイル電流の応答時間に基づきプランジャ21の位置を判断することができるのである。
本第1実施形態では、マイコン40は、図3に示すように、コイル電流の応答時間を、出力ポートP1から出力するパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった時点(FET12がオンした時点であり、プランジャ21駆動用のパルス電圧が立ち上がった時点)から、コイル電流が基準電流Irefに達するまでの時間として求めるようにしている。なお、厳密には、出力ポートP1から出力するパルス信号がハイレベルからローレベルに変化するタイミングと、これによってFET12がオンするタイミングとは、わずかではあるが時間差があるが、コイル電流の応答時間に比べれば無視しうるレベルであるため、本実施形態では出力ポートP1からのパルス信号が変化するタイミングとFET12がオン/オフするタイミングとが同じであるとして説明している。
Therefore, the position of the plunger 21 can be determined based on the response time of the coil current.
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the microcomputer 40 determines the coil current response time when the pulse signal output from the output port P1 falls from the high level to the low level (when the FET 12 is turned on). The time from when the pulse voltage for driving the plunger 21 rises) until the coil current reaches the reference current Iref is obtained. Strictly speaking, there is a slight time difference between the timing at which the pulse signal output from the output port P1 changes from the high level to the low level and the timing at which the FET 12 is turned on. In this embodiment, the timing at which the pulse signal from the output port P1 changes and the timing at which the FET 12 is turned on / off are the same.

ここで、コイル電流が基準電流Irefに達するタイミングは、電流検出回路30によって検出される。すなわち、電流検出回路30のコンパレータ32は、コイル電流を電流検出抵抗31の両端電圧V1の形で入力し、この両端電圧V1を、コイル電流が基準電流Irefでの電流検出抵抗31の両端電圧V1である基準電圧Vrefと比較することにより、電流検出抵抗31の両端電圧V1が基準電圧Vref以下の状態ではローレベルの信号を出力し、電流検出抵抗31の両端電圧V1が基準電圧Vrefよりも大きい状態ではハイレベルの信号を出力するのである。つまり、電流検出回路30のコンパレータ32は、コイル電流が基準電流Iref以下の状態ではローレベルの信号を出力し、コイル電流が基準電流Irefよりも大きい状態ではハイレベルの信号を出力する。したがって、出力ポートP1から出力されるパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった時点(換言すれば、FET12がオンしてプランジャ21駆動用のパルス電圧が立ち上がった時点)から、入力ポートP2から入力される信号(コンパレータ32の出力電圧)がローレベルからハイレベルに立ち上がるまでの時間(コイル電流の応答時間)に基づき、電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断することができる。なお、コイル電流の波形と電流検出抵抗31の両端電圧V1の波形とは同じ形となるため、図3においては共通の波形を用いている。   Here, the timing at which the coil current reaches the reference current Iref is detected by the current detection circuit 30. That is, the comparator 32 of the current detection circuit 30 inputs the coil current in the form of a voltage V1 across the current detection resistor 31, and the voltage V1 across the current detection resistor 31 when the coil current is the reference current Iref. When the voltage V1 across the current detection resistor 31 is lower than the reference voltage Vref, a low level signal is output, and the voltage V1 across the current detection resistor 31 is greater than the reference voltage Vref. In the state, a high level signal is output. That is, the comparator 32 of the current detection circuit 30 outputs a low level signal when the coil current is equal to or lower than the reference current Iref, and outputs a high level signal when the coil current is larger than the reference current Iref. Therefore, from the time when the pulse signal output from the output port P1 falls from the high level to the low level (in other words, when the FET 12 is turned on and the pulse voltage for driving the plunger 21 rises), the input port P2 The position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 can be determined based on the time (coil current response time) until the input signal (the output voltage of the comparator 32) rises from the low level to the high level. Since the waveform of the coil current and the waveform of the voltage V1 across the current detection resistor 31 have the same shape, a common waveform is used in FIG.

次に、本ソレノイド駆動装置の使用例について説明する。
[電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の具体的な位置の判断]
本ソレノイド駆動装置では、電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の具体的な位置(換言すれば、駆動対象物の具体的な位置)を判断することができる。例えば、コイル電流の応答時間とプランジャ21の位置との対応関係を示すデータテーブルをマイコンのROM(図示せず)等に記憶しておき、このデータテーブルを参照することによりプランジャ21の位置を判断する。なお、データテーブルに代えて、例えば、コイル電流の応答時間とプランジャ21の位置との対応関係を示す計算式を用いた演算を行うことによりプランジャ21の位置を判断するようにしてもよい。
Next, a usage example of the solenoid driving device will be described.
[Determination of Specific Position of Plunger 21 in Electromagnetic Solenoid 20]
In this solenoid drive device, the specific position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 (in other words, the specific position of the driven object) can be determined. For example, a data table showing the correspondence between the response time of the coil current and the position of the plunger 21 is stored in a ROM (not shown) of a microcomputer and the position of the plunger 21 is determined by referring to this data table. To do. Instead of the data table, for example, the position of the plunger 21 may be determined by performing an operation using a calculation formula indicating the correspondence between the response time of the coil current and the position of the plunger 21.

[プランジャ21を定位置に保つ制御]
本ソレノイド駆動装置では、プランジャ21に外力が加わる状況下においても、プランジャ21の位置(換言すれば、駆動対象物の位置)を定位置に保つ制御を行うことができる。例えば、プランジャ21の目標位置と実際の位置との偏差に基づき、コイル22に印加するパルス電圧のデューティ比を変化させて、プランジャ21を目標位置に保つようにフィードバック制御する。なお、コイル22のインダクタンス(換言すれば、コイル電流の応答時間)の目標値と検出値との偏差に基づき、コイル22に印加するパルス電圧のデューティ比を変化させて、コイル22のインダクタンスを目標値に保つようにフィードバック制御してもよい。
[Control to keep plunger 21 at a fixed position]
In the present solenoid drive device, it is possible to perform control to keep the position of the plunger 21 (in other words, the position of the driving object) at a fixed position even under a situation where an external force is applied to the plunger 21. For example, feedback control is performed so as to keep the plunger 21 at the target position by changing the duty ratio of the pulse voltage applied to the coil 22 based on the deviation between the target position of the plunger 21 and the actual position. It should be noted that the duty ratio of the pulse voltage applied to the coil 22 is changed based on the deviation between the target value of the inductance of the coil 22 (in other words, the response time of the coil current) and the detected value, and the inductance of the coil 22 is set as the target. Feedback control may be performed so as to maintain the value.

[プランジャ21に加わる外力の検出]
本ソレノイド駆動装置では、プランジャ21に加わる外力(換言すれば、駆動対象物に加わる外力)を検出することができる。例えば、一定のデューティ比のパルス電圧をコイル22に印加している状態で、プランジャ21の位置の変化(換言すれば、コイル22のインダクタンスの変化)に基づき外力が加わったことを検出する。さらに、その外力によるプランジャ21の移動速度等に基づき、外力の向きや大きさについても検出することができる。また、プランジャ21に加わった外力の大きさに応じて、パルス電圧のデューティ比の調整度合いを変化させるように、プランジャ21の位置を制御することもできる。例えば、プランジャ21に加わった外力が大きいほどパルス電圧のデューティ比を大きく増加させるような制御が可能となる。このようにすれば、プランジャ21に加わった外力の度合いに応じた効率的な駆動を実現することができる。
[Detection of external force applied to plunger 21]
In this solenoid drive device, it is possible to detect an external force applied to the plunger 21 (in other words, an external force applied to the driven object). For example, it is detected that an external force is applied based on a change in the position of the plunger 21 (in other words, a change in the inductance of the coil 22) while a pulse voltage having a constant duty ratio is being applied to the coil 22. Furthermore, the direction and magnitude of the external force can be detected based on the moving speed of the plunger 21 due to the external force. Further, the position of the plunger 21 can be controlled so as to change the adjustment degree of the duty ratio of the pulse voltage in accordance with the magnitude of the external force applied to the plunger 21. For example, it is possible to perform control such that the duty ratio of the pulse voltage is increased as the external force applied to the plunger 21 is increased. In this way, efficient driving according to the degree of external force applied to the plunger 21 can be realized.

なお、本第1実施形態のソレノイド駆動装置では、電流検出回路30と、コイル電流の応答時間を検出するマイコン40の処理とが、インダクタンス検出手段に相当し、駆動用電源11と、FET12と、パルス信号を出力するマイコン40の処理とが、パルス電圧印加手段に相当する。   In the solenoid drive device of the first embodiment, the current detection circuit 30 and the processing of the microcomputer 40 that detects the response time of the coil current correspond to inductance detection means, and include a drive power supply 11, an FET 12, The processing of the microcomputer 40 that outputs a pulse signal corresponds to the pulse voltage applying means.

以上説明したように、本第1実施形態のソレノイド駆動装置では、プランジャ21の位置に応じて変化するコイル22のインダクタンスを検出するようにしているため、プランジャ21の位置を検出するためのセンサ等を別途設けることなく、コイル22のインダクタンスに基づきプランジャ21の位置を判断することができる。また、プランジャの位置に応じてオン/オフするセンサやスイッチによりそのプランジャの位置を検出する構成では、プランジャの細かな位置の検出が困難となるが、本ソレノイド駆動装置では、コイル22のインダクタンスの大きさを細かく検出することができるため、プランジャ21の位置を精度よく判断することができる。特に、本ソレノイド駆動装置では、プランジャ21駆動用のパルス電圧を印加している状態でのコイル電流の応答時間に基づきコイル22のインダクタンスを検出するようにしており、プランジャ21駆動用のパルス電圧とは別にコイル22のインダクタンスを検出するためのパルス電圧を印加する必要がないため、コイル22のインダクタンスを効率的に検出することができる。しかも、コイル22のインダクタンスは、コイル電流の応答時間の遅れとして最も顕著に表れるため、コイル22のインダクタンスを精度よく検出することができる。加えて、パルス電圧の立ち上がりごとにコイル電流の応答時間を検出することができるため、プランジャ21の位置の変化を細かく判断することができる。   As described above, in the solenoid drive device according to the first embodiment, since the inductance of the coil 22 that changes in accordance with the position of the plunger 21 is detected, a sensor for detecting the position of the plunger 21 or the like. The position of the plunger 21 can be determined based on the inductance of the coil 22. Further, in the configuration in which the position of the plunger is detected by a sensor or switch that is turned on / off according to the position of the plunger, it is difficult to detect the fine position of the plunger. Since the size can be detected finely, the position of the plunger 21 can be accurately determined. In particular, in this solenoid drive device, the inductance of the coil 22 is detected based on the response time of the coil current in the state where the pulse voltage for driving the plunger 21 is applied. In addition, since it is not necessary to apply a pulse voltage for detecting the inductance of the coil 22, the inductance of the coil 22 can be detected efficiently. In addition, since the inductance of the coil 22 appears most prominently as a delay in the response time of the coil current, the inductance of the coil 22 can be detected with high accuracy. In addition, since the response time of the coil current can be detected every time the pulse voltage rises, the change in the position of the plunger 21 can be determined in detail.

なお、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置では、出力ポートP1から出力するパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった時点(FET12がオンした時点であり、コイル22に印加されるパルス電圧がローレベルからハイレベルに立ち上がった時点)から、コンパレータ32の出力電圧がローレベルからハイレベルに立ち上がるまでの時間に基づいて、コイル22のインダクタンス(換言すれば、プランジャ21の位置)を検出するようにしているが、これに限ったものではない。例えば、出力ポートP1から出力するパルス信号がローレベルからハイレベルに立ち上がった時点(FET12がオフした時点であり、コイル22に印加されるパルス電圧がハイレベルからローレベルに立ち下がった時点)から、コンパレータ32の出力電圧がハイレベルからローレベルに立ち下がるまでの時間に基づいて、コイル22のインダクタンスを検出するようにしてもよい。特に、FET12のオン時及びオフ時の両方の時点でコイル22のインダクタンスを検出するようにすれば、プランジャ21の位置の変化を一層細かく判断することができる。   In the solenoid drive device of the first embodiment, when the pulse signal output from the output port P1 falls from the high level to the low level (when the FET 12 is turned on, the pulse voltage applied to the coil 22 is The inductance of the coil 22 (in other words, the position of the plunger 21) is detected based on the time from when the output voltage of the comparator 32 rises from the low level to the high level after the rise from the low level to the high level. However, it is not limited to this. For example, from the time when the pulse signal output from the output port P1 rises from the low level to the high level (when the FET 12 is turned off and the pulse voltage applied to the coil 22 falls from the high level to the low level). The inductance of the coil 22 may be detected based on the time until the output voltage of the comparator 32 falls from the high level to the low level. In particular, if the inductance of the coil 22 is detected both when the FET 12 is on and when it is off, the change in the position of the plunger 21 can be determined in more detail.

また、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置では、コイル22にパルス電圧を印加するためのスイッチング素子としてPチャネルMOSFETを用いているが、これに代えて、NチャネルMOSFETを用いた構成としてもよい。NチャネルMOSFETは、PチャネルMOSFETに比べ汎用性が高いため、コスト低減等を図ることができる。   In the solenoid drive device of the first embodiment, a P-channel MOSFET is used as a switching element for applying a pulse voltage to the coil 22, but an N-channel MOSFET may be used instead. . Since the N-channel MOSFET is more versatile than the P-channel MOSFET, cost reduction can be achieved.

具体的には、例えば、NチャネルMOSFETを、図1における電流検出抵抗31の接地側(コイル22との接続側とは反対側)において、ドレインが抵抗31に、ソースが接地電位に接続されるように配置することができる。なお、この場合、環流ダイオード13は、直列接続されたコイル22及び電流検出抵抗31と並列に接続する。   Specifically, for example, in the N-channel MOSFET, the drain is connected to the resistor 31 and the source is connected to the ground potential on the ground side (the side opposite to the connection side with the coil 22) of the current detection resistor 31 in FIG. Can be arranged as follows. In this case, the freewheeling diode 13 is connected in parallel with the coil 22 and the current detection resistor 31 connected in series.

また、例えば、FET12をオンした時のコイル電流の応答時間を検出し、FET12をオフした時のコイル電流の応答時間については検出しないのであれば、NチャネルMOSFETを、図1におけるコイル22と電流検出抵抗31との間に配置することもできる。この場合、環流ダイオード13は、コイル22と並列に接続する。   For example, if the response time of the coil current when the FET 12 is turned on is detected and the response time of the coil current when the FET 12 is turned off is not detected, the N-channel MOSFET is connected to the coil 22 in FIG. It can also be arranged between the detection resistor 31. In this case, the freewheeling diode 13 is connected in parallel with the coil 22.

一方、スイッチング素子としてMOSFET以外の素子(例えば、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、IGBT等)を用いることができることはいうまでもない。
ところで、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置では、コイル電流の応答時間に基づきコイル22のインダクタンス(換言すれば、プランジャ21の位置)を検出するようにしているが、これに限ったものではない。例えば、コイル22の両端電圧に基づきコイル22のインダクタンスを検出するように構成することも可能である。
On the other hand, it goes without saying that elements other than MOSFETs (for example, bipolar transistors, thyristors, IGBTs, etc.) can be used as switching elements.
By the way, in the solenoid drive device of the first embodiment, the inductance of the coil 22 (in other words, the position of the plunger 21) is detected based on the response time of the coil current. However, the present invention is not limited to this. . For example, the inductance of the coil 22 can be detected based on the voltage across the coil 22.

そこで、コイル22の両端電圧に基づきコイル22のインダクタンスを検出する構成の第2実施形態のソレノイド駆動装置について説明する。
図4は、第2実施形態のソレノイド駆動装置の回路図である。
Therefore, a solenoid drive device according to a second embodiment configured to detect the inductance of the coil 22 based on the voltage across the coil 22 will be described.
FIG. 4 is a circuit diagram of the solenoid driving apparatus according to the second embodiment.

同図に示すように、本第2実施形態のソレノイド駆動装置は、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置(図1)と比較すると、電流検出回路30を有していない点と、コイル22の両端電圧V2をアナログ/デジタル変換(A/D変換)してマイコン40の入力ポートP3へ出力するA/D変換回路50を有してる点と、FET12とコイル22との間に抵抗60を有しており、直列接続された抵抗60及びコイル22と並列に環流ダイオード13が接続されている点と、電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断するためにマイコン40が行う処理とが異なる。その他、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置と同じ構成については同一の符号を付しており、詳細な説明については省略する。   As shown in the figure, the solenoid driving device of the second embodiment is different from the solenoid driving device of the first embodiment (FIG. 1) in that it does not have a current detection circuit 30 and the coil 22 A resistor 60 is provided between the FET 12 and the coil 22 and an A / D conversion circuit 50 that performs analog / digital conversion (A / D conversion) of the both-end voltage V2 and outputs it to the input port P3 of the microcomputer 40. However, the point that the free-wheeling diode 13 is connected in parallel with the resistor 60 and the coil 22 that are connected in series differs from the processing that the microcomputer 40 performs to determine the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as the solenoid drive device of the said 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

本第2実施形態のソレノイド駆動装置において、マイコン40は、上述のようにその入力ポートP3がA/D変換回路50の出力端子に接続されており、この入力ポートP3から入力される信号に基づき電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置(換言すれば、駆動対象物の位置)を判断する。具体的には、マイコン40は、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさに基づいて、プランジャ21の位置を判断する。   In the solenoid drive device of the second embodiment, the microcomputer 40 has the input port P3 connected to the output terminal of the A / D conversion circuit 50 as described above, and based on the signal input from the input port P3. The position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 (in other words, the position of the driving object) is determined. Specifically, the microcomputer 40 determines the position of the plunger 21 based on the magnitude of the overshoot that occurs in the voltage V2 across the coil 22.

ここで、このようにして電磁ソレノイド20におけるプランジャ21の位置を判断することができる理由について説明する。
上述のように、電磁ソレノイド20において、コイル22のインダクタンスは、プランジャ21の位置に応じて変化するため、コイル22のインダクタンスに基づきプランジャ21の位置を判断することが可能となる。
Here, the reason why the position of the plunger 21 in the electromagnetic solenoid 20 can be determined in this way will be described.
As described above, in the electromagnetic solenoid 20, since the inductance of the coil 22 changes according to the position of the plunger 21, the position of the plunger 21 can be determined based on the inductance of the coil 22.

一方、電磁ソレノイド20のコイル22のインダクタンスは、コイル22にステップ状の電圧を印加した際に、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさとして表れる。すなわち、電磁ソレノイド20のコイル22の等価回路は、図5に示すように、インダクタンス成分Lと抵抗成分Rとが直列接続され、これに容量成分Cが並列接続されたものとして表すことができる。このため、コイル22の両端電圧V2は、基本的にはコイル22に印加されるパルス電圧と同様の波形となるが、図6に示すように両端電圧V2がローレベルからハイレベルに立ち上がった際にオーバーシュートが生じるのである。なお、コイル22の両端電圧V2がハイレベルからローレベルに立ち下がった際にはアンダーシュートも生じるが、図示は省略する。   On the other hand, the inductance of the coil 22 of the electromagnetic solenoid 20 appears as the magnitude of the overshoot that occurs in the voltage V <b> 2 across the coil 22 when a stepped voltage is applied to the coil 22. That is, as shown in FIG. 5, the equivalent circuit of the coil 22 of the electromagnetic solenoid 20 can be expressed as an inductance component L and a resistance component R connected in series, and a capacitance component C connected in parallel thereto. Therefore, the voltage V2 across the coil 22 basically has the same waveform as the pulse voltage applied to the coil 22, but when the voltage V2 rises from a low level to a high level as shown in FIG. Overshoot occurs in the case. Note that when the voltage V2 across the coil 22 falls from the high level to the low level, an undershoot occurs, but the illustration is omitted.

そして、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさ(振幅)は、コイル22のインダクタンスが大きいほど大きくなる。このため、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさに基づきコイル22のインダクタンスを検出することができる。   The magnitude (amplitude) of the overshoot that occurs in the voltage V2 across the coil 22 increases as the inductance of the coil 22 increases. For this reason, the inductance of the coil 22 can be detected based on the magnitude of the overshoot generated in the voltage V2 across the coil 22.

したがって、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさに基づきプランジャ21の位置を判断することができるのである。
ここで、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさは、A/D変換回路50の出力信号に基づき検出することができ、例えば、オーバーシュートの発生する所定期間内における両端電圧V2の最大値をオーバーシュートの大きさとして検出することができる。ただし、本ソレノイド駆動装置では、保護用ダイオード12aの作用によりオーバーシュートの発生が抑えられてしまう。そこで、抵抗60を設けることにより、オーバーシュート発生時の電流量を制限して、コイル22の両端電圧Vが高くなるようにしている。つまり、抵抗60を用いることで、オーバーシュートを検出しやすくしているのである。
Therefore, the position of the plunger 21 can be determined based on the magnitude of the overshoot that occurs in the voltage V2 across the coil 22.
Here, the magnitude of the overshoot generated in the voltage V2 across the coil 22 can be detected based on the output signal of the A / D conversion circuit 50. For example, the voltage V2 across the voltage V2 within a predetermined period in which overshoot occurs. The maximum value can be detected as the size of the overshoot. However, in this solenoid drive device, the occurrence of overshoot is suppressed by the action of the protective diode 12a. Therefore, by providing the resistor 60, the amount of current when overshoot occurs is limited so that the voltage V across the coil 22 becomes higher. That is, by using the resistor 60, it is easy to detect overshoot.

なお、本第2実施形態のソレノイド駆動装置では、A/D変換回路50と、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさを検出するマイコン40の処理とが、インダクタンス検出手段に相当する。   In the solenoid drive device of the second embodiment, the A / D conversion circuit 50 and the processing of the microcomputer 40 that detects the magnitude of the overshoot that occurs in the voltage V2 across the coil 22 correspond to inductance detection means. .

以上説明したように、本第2実施形態のソレノイド駆動装置では、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさに基づきコイル22のインダクタンスを検出するようにしており、コイル22のインダクタンスに基づきプランジャ21の位置を判断することが可能となることから、上記第1実施形態のソレノイド駆動装置と同様の効果を得ることができる。   As described above, in the solenoid drive device of the second embodiment, the inductance of the coil 22 is detected based on the magnitude of the overshoot generated in the voltage V2 across the coil 22, and based on the inductance of the coil 22. Since the position of the plunger 21 can be determined, the same effect as that of the solenoid driving device of the first embodiment can be obtained.

なお、上記第2実施形態のソレノイド駆動装置では、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュートの大きさに基づきコイル22のインダクタンス(換言すれば、プランジャ21の位置)を検出するようにしているが、これに限ったものではない。例えば、オーバーシュートの振動周期T(図6)に基づきコイル22のインダクタンスを検出するように構成することも可能である。すなわち、コイル22のインダクタンスが大きいほどオーバーシュートの振動周期Tが長くなることから、この振動周期Tに基づきコイル22のインダクタンスを検出することができるのである。   In the solenoid drive device of the second embodiment, the inductance of the coil 22 (in other words, the position of the plunger 21) is detected based on the magnitude of the overshoot generated in the voltage V2 across the coil 22. This is not the only one. For example, the inductance of the coil 22 may be detected based on the overshoot vibration period T (FIG. 6). That is, the greater the inductance of the coil 22, the longer the overshoot vibration period T. Therefore, the inductance of the coil 22 can be detected based on the vibration period T.

また、例えば、オーバーシュートの波形の変化率に基づき、コイル22のインダクタンスを検出するようにしてもよい。
一方、コイル22の両端電圧V2に生じるアンダーシュートの状態に基づいてコイル22のインダクタンス(換言すれば、プランジャ21の位置)を検出するようにしてもよい。アンダーシュートもインダクタンスに応じた波形となることから、オーバーシュートに基づく検出と同様の検出が可能となる。特に、コイル22の両端電圧V2に生じるオーバーシュート及びアンダーシュートの両方に基づきコイル22のインダクタンスを検出するようにすれば、プランジャ21の位置の変化を一層細かく判断することができる。
For example, the inductance of the coil 22 may be detected based on the rate of change of the overshoot waveform.
On the other hand, the inductance of the coil 22 (in other words, the position of the plunger 21) may be detected based on the state of the undershoot that occurs in the voltage V2 across the coil 22. Since undershoot also has a waveform corresponding to the inductance, detection similar to detection based on overshoot is possible. In particular, if the inductance of the coil 22 is detected based on both the overshoot and the undershoot generated in the voltage V2 across the coil 22, the change in the position of the plunger 21 can be determined in more detail.

また、上記第2実施形態のソレノイド駆動装置では、コイル22にパルス電圧を印加するためのスイッチング素子としてPチャネルMOSFETを用いているが、これに代えて、NチャネルMOSFETを用いた構成としてもよい。具体的には、例えば、NチャネルMOSFETを、図4におけるコイル22の接地側(抵抗60との接続側とは反対側)に配置し、環流ダイオード13は、直列接続された抵抗60及びコイル22と並列に接続する。このようにすれば、PチャネルMOSFETに比べ汎用性の高いNチャネルMOSFETを用いて構成することができる。なお、スイッチング素子としてMOSFET以外の素子を用いることができることはいうまでもない。   In the solenoid drive device of the second embodiment, a P-channel MOSFET is used as a switching element for applying a pulse voltage to the coil 22, but an N-channel MOSFET may be used instead. . Specifically, for example, an N-channel MOSFET is arranged on the ground side of the coil 22 in FIG. 4 (the side opposite to the connection side with the resistor 60), and the freewheeling diode 13 includes the resistor 60 and the coil 22 connected in series. Connected in parallel. In this way, it can be configured using an N-channel MOSFET that is more versatile than a P-channel MOSFET. Needless to say, an element other than the MOSFET can be used as the switching element.

一方、上記第2実施形態のソレノイド駆動装置において、保護用ダイオード12aが設けられたFET12に代えて、保護用ダイオードを有しないFET(ただし、逆電圧に対する高い耐圧性能が要求される。)を用いて構成すれば、コイル22の両端電圧V2のオーバーシュートを顕著に生じさせることができる。これにより、コイル22のインダクタンスの検出精度(プランジャ21の位置の検出精度)を向上させることができる。   On the other hand, in the solenoid drive device of the second embodiment, instead of the FET 12 provided with the protective diode 12a, an FET having no protective diode (however, a high withstand voltage performance against a reverse voltage is required) is used. If configured, an overshoot of the voltage V2 across the coil 22 can be remarkably generated. Thereby, the detection accuracy of the inductance of the coil 22 (detection accuracy of the position of the plunger 21) can be improved.

また、同様に、上記第2実施形態のソレノイド駆動装置において、環流ダイオード13を用いない構成(ただし、FET12には正電圧に対する高い耐圧性能が要求される。)とすれば、コイル22の両端電圧V2のアンダーシュートを顕著に生じさせることができる。   Similarly, in the solenoid drive device of the second embodiment, if the freewheeling diode 13 is not used (however, the FET 12 is required to have a high withstand voltage performance with respect to a positive voltage), the voltage across the coil 22 V2 undershoot can be remarkably generated.

さらに、上記第2実施形態のソレノイド駆動装置において、抵抗60を用いない構成とすることも可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
Furthermore, in the solenoid drive device of the second embodiment, it is possible to adopt a configuration in which the resistor 60 is not used.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can take a various form.

例えば、電磁ソレノイド20のコイル22として超電導コイルを用いた構成とすることも可能である。
また、コイル22のインダクタンスを検出する方法は、上記各実施形態に例示した方法に限定されるものではない。
For example, a superconducting coil may be used as the coil 22 of the electromagnetic solenoid 20.
Further, the method for detecting the inductance of the coil 22 is not limited to the methods exemplified in the above embodiments.

第1実施形態のソレノイド駆動装置の回路図である。It is a circuit diagram of the solenoid drive device of a 1st embodiment. 電磁ソレノイドの概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of an electromagnetic solenoid. コイル電流の応答時間の検出方法を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the detection method of the response time of a coil current. 第2実施形態のソレノイド駆動装置の回路図である。It is a circuit diagram of the solenoid drive device of 2nd Embodiment. 電磁ソレノイドのコイルの等価回路である。It is an equivalent circuit of the coil of an electromagnetic solenoid. コイル両端電圧に生じるオーバーシュートを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the overshoot which arises in a coil both-ends voltage.

符号の説明Explanation of symbols

11…駆動用電源、12…FET、13…環流ダイオード、20…電磁ソレノイド、21…プランジャ、22…コイル、30…電流検出回路、31…電流検出抵抗、32…コンパレータ、33…基準電圧源、40…マイコン、50…A/D変換回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Power supply for drive, 12 ... FET, 13 ... Freewheeling diode, 20 ... Electromagnetic solenoid, 21 ... Plunger, 22 ... Coil, 30 ... Current detection circuit, 31 ... Current detection resistor, 32 ... Comparator, 33 ... Reference voltage source, 40 ... microcomputer, 50 ... A / D conversion circuit

Claims (9)

コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、
前記プランジャの位置に応じて変化する前記コイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段を備えたこと
を特徴とするソレノイド駆動装置。
A solenoid driving device for driving an electromagnetic solenoid configured to move a plunger by a magnetic force generated by a coil,
A solenoid drive device comprising: inductance detection means for detecting an inductance of the coil that changes in accordance with a position of the plunger.
コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、
前記コイルにプランジャ駆動用のパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、
前記プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態で前記コイルに流れる電流に基づき、前記プランジャの位置に応じて変化する前記コイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、
を備えたことを特徴とするソレノイド駆動装置。
A solenoid driving device for driving an electromagnetic solenoid configured to move a plunger by a magnetic force generated by a coil,
Pulse voltage applying means for applying a pulse voltage for driving the plunger to the coil;
Inductance detecting means for detecting an inductance of the coil that changes in accordance with a position of the plunger based on a current flowing through the coil in a state where the pulse voltage for driving the plunger is applied;
A solenoid drive device comprising:
請求項2に記載のソレノイド駆動装置において、
前記インダクタンス検出手段は、前記プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態で前記コイルに流れる電流の応答時間に基づき、前記コイルのインダクタンスを検出すること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to claim 2,
The solenoid drive device according to claim 1, wherein the inductance detection means detects the inductance of the coil based on a response time of a current flowing through the coil in a state where the pulse voltage for driving the plunger is applied.
コイルの発生する磁力によりプランジャを移動させる構成の電磁ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、
前記コイルにプランジャ駆動用のパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、
前記プランジャ駆動用のパルス電圧が印加されている状態での前記コイルの両端電圧に基づき、前記プランジャの位置に応じて変化する前記コイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、
を備えたことを特徴とするソレノイド駆動装置。
A solenoid driving device for driving an electromagnetic solenoid configured to move a plunger by a magnetic force generated by a coil,
Pulse voltage applying means for applying a pulse voltage for driving the plunger to the coil;
Inductance detection means for detecting the inductance of the coil that changes according to the position of the plunger, based on the voltage across the coil in a state where the pulse voltage for driving the plunger is applied;
A solenoid drive device comprising:
請求項4に記載のソレノイド駆動装置において、
前記インダクタンス検出手段は、前記コイルの両端電圧に生じるオーバーシュート及びアンダーシュートの少なくともいずれか一方の状態に基づき、前記コイルのインダクタンスを検出すること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to claim 4,
The solenoid drive device according to claim 1, wherein the inductance detection means detects the inductance of the coil based on at least one of an overshoot state and an undershoot state generated in a voltage across the coil.
請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載のソレノイド駆動装置において、
前記パルス電圧印加手段により前記プランジャ駆動用のパルス電圧として一定のデューティ比のパルス電圧が前記コイルに印加されている状態での、前記インダクタンス検出手段により検出される前記コイルのインダクタンスの変化度合いに応じて、前記プランジャに加わった外力を検出すること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to any one of claims 2 to 5,
According to the degree of change in the inductance of the coil detected by the inductance detecting means in a state where a pulse voltage having a constant duty ratio is applied to the coil as the plunger driving pulse voltage by the pulse voltage applying means. And detecting an external force applied to the plunger.
請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載のソレノイド駆動装置において、
前記パルス電圧印加手段は、前記インダクタンス検出手段により検出された前記コイルのインダクタンスに基づき、前記プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を変化させること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to any one of claims 2 to 6,
The solenoid drive device characterized in that the pulse voltage application means changes a duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger based on the inductance of the coil detected by the inductance detection means.
請求項7に記載のソレノイド駆動装置において、
前記パルス電圧印加手段は、前記インダクタンス検出手段により検出される前記コイルのインダクタンスを一定に保つように、前記プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比を調整すること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to claim 7,
The solenoid drive device, wherein the pulse voltage application means adjusts a duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger so as to keep the inductance of the coil detected by the inductance detection means constant.
請求項7又は請求項8に記載のソレノイド駆動装置において、
前記パルス電圧印加手段は、前記プランジャ駆動用のパルス電圧として一定のデューティ比のパルス電圧を前記コイルに印加している状態での、前記インダクタンス検出手段により検出される前記コイルのインダクタンスの変化度合いに応じて、前記プランジャ駆動用のパルス電圧のデューティ比の調整度合いを変化させること
を特徴とするソレノイド駆動装置。
In the solenoid drive device according to claim 7 or 8,
The pulse voltage application means is adapted to a degree of change in inductance of the coil detected by the inductance detection means in a state where a pulse voltage having a constant duty ratio is applied to the coil as the pulse voltage for driving the plunger. Accordingly, the degree of adjustment of the duty ratio of the pulse voltage for driving the plunger is changed accordingly.
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