JP2007134113A - リレー駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができるリレー駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１、第２の制御装置４、９と、両制御装置間の通信手段８ａ、８ｂとを備え、第１の制御装置４は、第１の電源同期発生手段６と、任意のタイミングでリレー３にリレー駆動開始／停止信号を出力する第１の制御部５とを有し、第２の制御装置９は、第２の電源同期発生手段１１と、リレー接点３ａの開閉を検知するリレー接点検知手段１２と、第２の電源同期発生手段１１およびリレー接点検知手段１２の信号によりタイミング情報を得る第２の制御部１０とを有するものである。これによって、異なる制御部５、１０でリレー３の駆動と接点検知を行う場合でも、リレー駆動のタイミングが通信の時間分、ずれることなく、商用交流電源１のゼロクロス付近でリレー駆動することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リレーの駆動と駆動検知を異なる制御装置で行う場合に、通信を用いてゼロクロス駆動を行うリレー駆動装置に関するものである。

従来、ゼロクロス駆動を行うリレー駆動装置は、１つの制御部（マイクロコンピュータ）でリレー駆動とリレー駆動検知を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２７３４９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、異なる制御部でリレー駆動とリレー接点検知を行わなくてはならない場合には適さない。例えば、タイマー管理をしている制御部でリレー駆動を行い、電源電圧の検知をアナログで行っている制御部でリレー接点検知を行いたい場合や、絶縁距離の確保のためにリレー駆動を行う制御部の電源回路とリレー接点検知を行う制御部の電源回路を絶縁しなくてはいけない場合など、異なる制御部でリレー駆動とリレー接点検知を行わなくてはならない場合がある。この場合は、リレー接点の検知をしてから商用交流電源がゼロクロスする時点までの時間を、リレー駆動を行う制御部に知らせる必要があるが、制御部間の通信時間がリレーの駆動時間に対して、無視できないほど大きく、かつ既知ではない場合、通信時間分の遅れの分、リレー駆動のタイミングがずれてしまうという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができるリレー駆動装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のリレー駆動装置は、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御装置と、第１の制御装置による次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミング情報を得る第２の制御装置と、第２の制御装置によるタイミング情報を第１の制御装置へ送信する通信手段とを備え、前記第１の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第１の電源同期発生手段と、商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中のいずれか任意のタイミングでリレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御部とを有し、前記第２の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、第２の電源同期発生手段およびリレー接点検知手段の信号によりタイミング情報を得る第２の制御部とを有したリレー駆動装置とするものである。

これによって、異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、リレー駆動のタイミングが通信の時間分、ずれることなく、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができる。

本発明のリレー駆動装置は、異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができる。

第１の発明は、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御装置と、第１の制御装置による次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミング情報を得る第２の制御装置と、第２の制御装置によるタイミング情報を第１の制御装置へ送信する通信手段とを備え、前記第１の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第１の電源同期発生手段と、商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中のいずれか任意のタイミングでリレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御部とを有し、前記第２の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、第２の電源同期発生手段およびリレー接点検知手段の信号によりタイミング情報を得る第２の制御部とを有したリレー駆動装置とすることにより、異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、リレー駆動のタイミングが通信の時間分、ずれることなく、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、第１の制御部は、第２の制御部からのタイミング情報と所定のしきい値との比較に基づいて次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミングを調整することにより、第１の発明と同様な効果を得ることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、第２の制御装置は、商用交流電源の電圧を検知する電圧検知手段を備え、電圧検知手段の検知結果がしきい値を超えたタイミングをとらえ、このタイミングが商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することにより、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、第２の制御装置は、商用交流電源の電流を検知する電流検知手段を備え、電流検知手段の検知結果がしきい値を超えたタイミングをとらえ、このタイミングが商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することにより、第３の発明と同様な効果を得ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整した回数が、連続してしきい値を越えると、リレーの駆動を禁止することにより、リレーの開閉が耐久回数を超えたなどの理由で、リレー駆動がゼロクロス付近で行われなくなってきた場合は、リレー駆動を禁止して安全を確保する。

第６の発明は、特に、第５の発明において、リレーの駆動を禁止したことを報知する報知手段を備えたことにより、安全のためにリレー駆動を禁止したことをユーザに伝えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるリレー駆動装置を示している。

図に示すように、本実施の形態におけるリレー駆動装置は、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御装置４と、第１の制御装置４による次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミングを調整する第２の制御装置９と、第２の制御装置９によるタイミング情報を第１の制御装置４へ送信する絶縁された通信手段８ａ、８ｂとを備えている。

前記第１の制御装置４は、商用交流電源１から絶縁された電源によって駆動されるものであり、商用交流電源１のゼロボルトに同期した信号を発生する第１の電源同期発生手段６と、この第１の電源同期発生手段６の信号が入力され、商用交流電源１の１周期中の予め決められた複数のタイミング中のいずれか任意のタイミングでリレー３にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御部（マイクロコンピュータ）５と、この第１の制御部５により制御されリレー３を駆動するリレー駆動手段７と、通信手段８ａとを有している。

また、前記第２の制御装置９は、第１の制御装置４と同様の絶縁手段によって、商用交流電源１から絶縁された電源により駆動されるものであり、商用交流電源１のゼロボルトに同期した信号を発生する第２の電源同期発生手段１１と、リレー接点３ａの開閉を検知するリレー接点検知手段１２と、第２の電源同期発生手段１１およびリレー接点検知手段１２の信号によりタイミング情報を得る第２の制御部（マイクロコンピュータ）１０と、通信手段８ｂとを有している。

なお、リレー３によるリレー接点３ａの開閉により、商用交流電源１からヒーターなどの負荷２への通電を制御するものである。

次に、図２に基づき、第１、第２の制御装置４、９の駆動動作について説明する。

図には、商用交流電源（１３）、ゼロボルトパルス（１４）、ゼロボルトパルス（１４）を１５等分した０から１４のタイミング（１５）、第１の制御装置４における１回目のリレー駆動（１６）、第２の制御装置９における１回目のリレー接点検知（１７）、ゼロボルトパルス（１４）と１回目のリレー接点検知（１７）のタイミング差Ｔｄｔ（１８）、第１の制御部５における２回目のリレー駆動（１９）、第２の制御装置９における２回目のリレー接点検知（２０）、ゼロボルトパルス（１４）と２回目のリレー接点検知（２０）のタイミング差Ｔｄｔ２（２１）をそれぞれ示している。

第１の制御装置４、第２の制御装置９とも商用交流電源１から絶縁されているが、第２の制御装置９上の負荷２はリレー接点３ａを閉じると商用交流電源１が通電されるので、第２の制御装置９は、商用交流電源１と通電する。

この時、第１の制御装置４に負荷２の開閉を制御するタイマーなどの機能があるため、リレー接点３ａの駆動は第１の制御装置４で行う必要があり、かつ、第１の制御装置４を商用交流電源１から絶縁する必要がある場合、リレー３の駆動をゼロクロス付近で行うには、第２の制御装置９上のリレー接点検知手段１２で検知したリレーの接点情報を第１の制御手段４に知らせて、第１の制御手段４はこの情報を基にリレー３の駆動タイミングを修正しながらゼロクロス駆動を行わなくてはいけない。

しかし、第１の制御手段４と第２の制御装置９は絶縁のために通信手段８ａ、８ｂ間には絶縁素子が必要になる。この通信手段８ａ、８ｂを介してリレー接点３ａが閉または開した情報を送った場合、絶縁素子の遅れ時間分のズレが発生するので、リレー３の駆動はゼロクロス付近で行われない。そのため、以下に示す方法でリレー３の開閉タイミングを第１の制御部５に知らせる。

第１の制御部５は、タイミング（１５）の０で、１回目のリレー駆動（１６）を行う。ここでリレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知（１７）でリレー接点３ａをタイミング（１５）の１０の位置に検知すると、第２の制御部１０はゼロボルトパルス（１４）のタイミング（１５）の７との差異Ｔｄｔ（１８）＝３を検出する。Ｔｄｔ（１８）は通信手段８ａ、８ｂを介して、第２の制御部１０から第１の制御部５に送信され、第１の制御部５はタイミングの差異Ｔｄｔ（１８）の情報を得る。

２回目のリレー駆動（１９）では、リレー駆動手段７は、１回目のリレー駆動（１６）よりＴｄｔ（１８）＝３だけ早いタイミング（１５）の１２でリレーの駆動を行う。すると、２回目のリレー接点検知（２０）のようにゼロボルトパルス（１４）とリレー接点検知（２０）のタイミングの差異Ｔｄｔ２（２１）はＴｄｔ（１８）より小さくなり、商用交流電源（１３）のゼロボルトに近づく。

以上のような方法で、リレー３のゼロクロス駆動を行うと、異なる制御部５、１０でリレー３の駆動と接点検知を行う場合に、制御部５、１０間の通信時間に影響を受けることなく、リレー３のゼロクロス駆動が可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるリレー駆動装置について説明する。リレー駆動装置の構成は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施の形態におけるリレー駆動装置は、第１の制御部５は、第２の制御部１０からのタイミング情報と所定のしきい値ｔｌｉｍｉｔとの比較に基づいて次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミングを調整するようにしたものである。

具体例を示すと、第１の制御部５は、図２のタイミング（１５）の０で、１回目のリレー駆動（１６）を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知（１７）でリレー接点３ａを検知すると、第２の制御部１０はタイミング（１５）の７、または０からの差異Ｔｄｔ（１８）を検出し、第１の制御部５に送る。

第１の制御部５は受け取ったＴｄｔ（１８）が所定のしきい値ｔｌｉｍｉｔより小さければ、２回目のリレー駆動（１９）は、１回目のリレー駆動（１６）と同じタイミングで行う。しかし、Ｔｄｔ（１８）が所定のしきい値ｔｌｉｍｉｔより大きければ、２回目のリレー駆動（１９）は、１回目のリレー駆動（１６）よりＴｔｄ（１８）だけ早いタイミングでリレー３の駆動を行うものである。

以上のような方法で、リレー３のゼロクロス駆動を行うと、異なる制御部５、１０でリレー３の駆動と接点検知を行う場合に、制御部間の通信時間に影響を受けることなく、リレー３のゼロクロス駆動が可能となる。

（実施の形態３）
図３、図４は、本発明の実施の形態３におけるリレー駆動装置を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、本実施の形態におけるリレー駆動装置は、第２の制御装置９に、商用交流電源１の電圧を検知する電圧検知手段２２を備え、電圧検知手段２２の検知結果が予め定めた所定のしきい値を超えたタイミングをとらえ、そのタイミングが商用交流電源１の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整するようにしたものである。

図４には、リレー接点検知手段１２が接点検知した時点で、電圧検知手段２２で検知した１回目の検知電圧Ｖ０（２３）、２回目のリレー接点検知（２０）時の電圧検知手段２２で検知した２回目の検知電圧Ｖ２（２４）をそれぞれ示している。

第１の制御部５は、タイミング（１５）の０で、１回目のリレー駆動（１６）を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知（１７）でリレー接点３ａを検知すると、電圧検知手段２２は商用交流電源１の電圧を検知する。検知電圧Ｖ０（２３）がしきい値を超えた場合は、タイミング（１５）の７との差異Ｔｄｔ（１８）＝３を検出して、第１の制御部５へ通信手段８ａ、８ｂを介して送る。第１の制御部５は２回目のリレー駆動を１回目のリレー駆動よりＴｄｔ（１８）だけ早いタイミングで行う。すると、２回目のリレー接点検知（２０）の検知電圧Ｖ２（２４）のように、商用交流電源（１３）のゼロボルト付近でリレー駆動が行われる。

以上のような、ゼロクロス駆動を行うと、異なる制御部でリレー３の駆動と接点検知を行う場合に、制御部間の通信時間に影響を受けることなく、リレー３のゼロクロス駆動が可能となる。

（実施の形態４）
図５、図６は、本発明の実施の形態４におけるリレー駆動装置を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態におけるリレー駆動装置は、第２の制御装置９に、商用交流電源１の電流を検知する電流検知手段２５を備え、電流検知手段２５の検知結果が予め定めた所定のしきい値を超えたタイミングをとらえ、そのタイミングが商用交流電源１の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整するようにしたものである。

図６には、電流検知手段２５の検知した検知電流（２７）、リレー接点検知手段１２が接点検知した時点で、電流検知手段２５で検知した電流値Ｉ０（２８）、２回目のリレー接点検知（２０）時の電流検知手段２５で検知した電流値Ｉ２（２９）をそれぞれ示している。

第１の制御部５は、タイミング（１５）の０で、１回目のリレー駆動（１６）を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知（１７）でリレー接点３ａを検知すると、電流検知手段２５は商用交流電源１の電流値を検知する。検知電流Ｉ０（２８）がしきい値を超えた場合は、タイミング（１５）の７との差異Ｔｄｔ（１８）＝３を検出して、第１の制御部５へ通信手段８ａ、８ｂを介して送る。第１の制御部５は２回目のリレー駆動（１９）を１回目のリレー駆動（１６）よりＴｄｔ（１８）だけ早いタイミングで行う。すると、２回目のリレー接点検知（２０）の電流値Ｉ２（２９）のように、電流値の低いタイミングでリレー駆動が行われる。

以上のような、ゼロクロス駆動を行うと、異なる制御部でリレー３の駆動と接点検知を行う場合に、制御部間の通信時間に影響を受けることなく、リレー駆動時の突入電流を低減することが可能となる。

なお、本実施の形態に限らず、各実施の形態１〜３にも採用できるが、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整した回数が、連続して所定のしきい値を越えると、リレー３の駆動を禁止するようにしている。これにより、リレー３の開閉が耐久回数を超えたなどの理由で、リレー駆動がゼロクロス付近で行われなくなってきた場合は、リレー駆動を禁止して安全を確保している。さらに、リレー３の駆動を禁止したことを音、音声、文字、光、あるいはこれらの組み合わせなどで報知する報知手段２６を備えているものであり、安全のためにリレー駆動を禁止したことをユーザに伝えるようにしている。また、各実施の形態では、第１、第２の制御装置について説明したが、それ以上の制御装置を用いたものであっても構わない。

以上のように、本発明にかかるリレー駆動装置は、異なる制御部でリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用交流電源のゼロクロス付近でリレー駆動することができるので、誘導加熱調理器をはじめ各種の機器に適用することができる。

本発明の実施の形態１、２におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動装置のタイミングチャート 本発明の実施の形態３におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動装置のタイミングチャート 本発明の実施の形態４におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動装置のタイミングチャート

符号の説明

１ 商用交流電源
２ 負荷
３ リレー
３ａ リレー接点
４ 第１の制御装置
５ 第１の制御部
６ 第１の電源同期発生手段
７ リレー駆動手段
８ａ、８ｂ 通信手段
９ 第２の制御装置
１０ 第２の制御部
１１ 第２の電源同期発生手段
１２ リレー接点検知手段
２２ 電圧検知手段
２５ 電流検知手段
２６ 報知手段

Claims (6)

1. リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御装置と、第１の制御装置による次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミング情報を得る第２の制御装置と、第２の制御装置によるタイミング情報を第１の制御装置へ送信する通信手段とを備え、前記第１の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第１の電源同期発生手段と、商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中のいずれか任意のタイミングでリレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力する第１の制御部とを有し、前記第２の制御装置は、商用交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、第２の電源同期発生手段およびリレー接点検知手段の信号によりタイミング情報を得る第２の制御部とを有したリレー駆動装置。
2. 第１の制御部は、第２の制御部からのタイミング情報と所定のしきい値との比較に基づいて次のリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号出力のタイミングを調整する請求項１に記載のリレー駆動装置。
3. 第２の制御装置は、商用交流電源の電圧を検知する電圧検知手段を備え、電圧検知手段の検知結果がしきい値を超えたタイミングをとらえ、このタイミングが商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整する請求項１に記載のリレー駆動装置。
4. 第２の制御装置は、商用交流電源の電流を検知する電流検知手段を備え、電流検知手段の検知結果がしきい値を超えたタイミングをとらえ、このタイミングが商用交流電源の１周期中の予め決められた複数のタイミング中どのタイミングであるかの情報に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整する請求項１に記載のリレー駆動装置。
5. 次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整した回数が、連続してしきい値を越えると、リレーの駆動を禁止する請求項１〜４のいずれか１項に記載のリレー駆動装置。
6. リレーの駆動を禁止したことを報知する報知手段を備えた請求項５に記載のリレー駆動装置。