JP2012190701A - Timer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リレーを備えるタイマに関する。 The present invention relates to a timer including a relay.
特許文献1には、交流電源からの交流電流を整流する整流ダイオードと、整流ダイオードから出力される電流を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにより平滑された電流が入力されるリレーコイルと、リレーコイルに入力される電流をオンまたはオフするリレー駆動用トランジスタとを備えるタイマが開示されている。特許文献1では、タイマの部品点数の削減を図っている。
特許文献1 特許第3661272号公報
Patent Document 1 discloses a rectifier diode that rectifies an AC current from an AC power supply, a smoothing capacitor that smoothes a current output from the rectifier diode, a relay coil that receives a current smoothed by the smoothing capacitor, And a relay driving transistor for turning on or off a current input to the timer. In Patent Document 1, the number of parts of the timer is reduced.
Patent Document 1 Japanese Patent No. 3661272
しかしながら、タイマの部品点数の更なる削減が要求されている。そこで、本発明は、リレーを備えるタイマの部品点数の更なる削減を目的とする。 However, further reduction in the number of parts of the timer is required. Therefore, an object of the present invention is to further reduce the number of parts of a timer including a relay.
本発明に係るタイマは、負荷に電力または信号を供給するか否かを切り替えるリレー部と、交流電源からの電力により動作し、リレー部のオンまたはオフを制御する制御部とを備えるタイマであって、リレー部は、交流電源からの交流電流を半波整流する半波整流回路と、半波整流回路により半波整流された脈流が入力されるACリレーと、ACリレーに入力される脈流をオンまたはオフするスイッチ回路とを有し、制御部は、負荷に電力または信号を供給する期間においてACリレーをPWM制御すべく、スイッチ回路に駆動信号を出力する。 A timer according to the present invention is a timer including a relay unit that switches whether power or a signal is supplied to a load, and a control unit that operates by power from an AC power source and controls on / off of the relay unit. The relay unit includes a half-wave rectifier circuit that half-rectifies the alternating current from the AC power source, an AC relay that receives a half-wave rectified current by the half-wave rectifier circuit, and a pulse that is input to the AC relay. The control unit outputs a drive signal to the switch circuit in order to perform PWM control of the AC relay in a period in which power or a signal is supplied to the load.
本発明に係るタイマの一つの態様では、半波整流回路は、平滑回路により平滑されていない脈流をACリレーに入力してもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, the half-wave rectifier circuit may input a pulsating current that has not been smoothed by the smoothing circuit to the AC relay.
本発明に係るタイマの一つの態様では、ACリレーは、脈流により主磁束を発生させるリレーコイルと、主磁束により主磁束と位相がずれた従磁束を発生させる隈取コイルと、負荷と電気的に接続される固定接点と、主磁束および従磁束による吸引力により、前記固定接点と電気的に接続される可動接点とを有してもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, the AC relay includes a relay coil that generates a main magnetic flux by a pulsating current, a winding coil that generates a submagnetic flux that is out of phase with the main magnetic flux by the main magnetic flux, and a load and an electrical And a movable contact electrically connected to the fixed contact by an attractive force generated by a main magnetic flux and a sub magnetic flux.
本発明に係るタイマの一つの態様では、リレーコイルと並列に接続され、リレーコイルで発生した逆起電力を吸収するダイオードをさらに備えてもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, a diode connected in parallel with the relay coil and absorbing a counter electromotive force generated in the relay coil may be further provided.
本発明に係るタイマの一つの態様では、制御部は、負荷に電力または信号を供給する期間において、ACリレーから出力される電流値が基準電流値に達するまでスイッチ回路をオンした後、基準オフ期間、スイッチ回路をオフするサイクルを繰り返す駆動信号を出力することで、ACリレーをPWM制御してもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, the control unit turns on the switch circuit until the current value output from the AC relay reaches the reference current value during the period in which power or a signal is supplied to the load. The AC relay may be PWM controlled by outputting a drive signal that repeats a cycle for turning off the switch circuit for a period of time.
本発明に係るタイマの一つの態様では、制御部は、交流電源の定格電圧に基づいて定められた基準電流値および基準オフ期間に基づいてACリレーをPWM制御してもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, the control unit may perform PWM control of the AC relay based on a reference current value and a reference off period determined based on the rated voltage of the AC power supply.
本発明に係るタイマの一つの態様では、制御部、制御部を保持する基板、および基板を介して制御部と電気的に接続されるリレー部を収容するケースと、リレー部および制御部に交流電源からの電力を出力する端子、およびリレー部と負荷とを電気的に接続する端子を有する外部端子とをさらに備えてもよい。 In one aspect of the timer according to the present invention, a control unit, a substrate that holds the control unit, a case that houses a relay unit that is electrically connected to the control unit via the substrate, and an alternating current between the relay unit and the control unit You may further provide the terminal which outputs the electric power from a power supply, and the external terminal which has a terminal which electrically connects a relay part and load.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係るタイマ200の回路構成を示す図である。タイマ200は、いわゆるリレー内蔵型のソリッドステート・タイマであり、リレー部20、制御部10、ディップスイッチ30、およびパルス発生部40を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a
リレー部20は、タイマ200に接続された負荷に電力または信号を供給するか否かを切り替える。制御部10は、交流電源50からの電力により動作し、リレー部20のオンまたはオフを制御する。
The
制御部10は、例えばICチップであり、タイマ200に接続された負荷に電力または信号を供給する期間においてACリレー100をPWM制御すべく、トランジスタTR1に駆動信号を出力する。
The
リレー部20は、直列に接続されたダイオードD1、ACリレー100、およびトランジスタTR1を備える。さらに、リレー部20は、ACリレー100に並列にされたダイオードD2を備える。ダイオードD1は、半波整流回路の一例であり、交流電源50からの交流電流を単相半波整流する。ACリレー100には、ダイオードD1により半波整流された脈流が、平滑コンデンサなどの平滑回路を介さず直接入力される。トランジスタTR1は、スイッチ回路の一例であり、ACリレー100に入力される脈流をオンまたはオフする。トランジスタTR1のベースには、制御部10からの駆動信号が、抵抗R2、抵抗R3およびコンデンサC1を介して入力される。なお、抵抗R3およびコンデンサC1は、駆動信号を安定してトランジスタTR1のベースに入力させるための素子である。ダイオードD2は、ACリレー100のリレーコイルと並列に接続され、リレーコイルで発生した逆起電力を吸収する。
リレー部20は、ACリレー100から出力される電流値を検出する電流検出回路として、抵抗R1、抵抗R4、およびコンデンサC2をさらに備える。制御部10は、抵抗R1の両端の電圧値に基づいてACリレー100から出力される電流値を算出している。
The
制御部10は、タイマ200に接続された負荷に電力または信号を供給する期間において、ACリレー100から出力される電流値が基準電流値に達するまでトランジスタTR1をオンした後、基準オフ期間、トランジスタTR1をオフするサイクルを繰り返す駆動信号を出力することで、ACリレー100をPWM制御する。
The
ディップスイッチ30は、タイマ200に接続された負荷に電力または信号を供給する期間を示す時間レンジおよび動作モードを設定するためのスイッチである。パルス発生部40は、予め定められた周期のパルスを出力する。制御部10は、パルス発生部40が発生させたパルスをカウントするカウンタを有する。制御部10は、ディップスイッチ30で設定された時間レンジに応じたパルス数毎にカウントアップする。また、制御部10は、ディップスイッチ30で設定された動作モードに応じて、パルスのカウント数に基づいて、トランジスタTR1に駆動信号を出力する期間、つまり、負荷に電力または信号を供給する期間を制御している。例えば、制御部10は、カウントアップする前までACリレー100をオンする、つまりカウントアップする前までトランジスタTR1に駆動信号を出力する第1の動作モードで動作する。または、制御部10は、カウントアップした後にACリレー100をオフする、つまりカウントアップした後にトランジスタTR1に駆動信号を出力するのを停止する第2の動作モードで動作する。あるいは、制御部10は、第1の動作モードと第2の動作モードとを繰り返す第3の動作モードで動作する。
The
また、タイマ200は、サージ吸収素子SA、抵抗R10、ダイオードD10、平滑コンデンサC10、抵抗R12、発光ダイオードFD1、抵抗R16、抵抗R14、発光ダイオードFD2、トランジスタTR2、およびツェナーダイオードD20を備える。
The
サージ吸収素子SAは、サージ電流保護用の素子である。抵抗R10、抵抗R12、および抵抗R14は、制御部10を構成するICチップを駆動するために必要な基準電圧まで電圧を降下させるための抵抗体である。ダイオードD10は、交流電源50からの交流電流を半波整流する整流回路である。平滑コンデンサC10は、ダイオードD10により半波整流された脈流を平滑する平滑回路である。発光ダイオードFD1は、タイマ200に電源が投入されていることを示す電源表示用の素子である。発光ダイオードFD2は、ACリレー100が作動中、つまり、負荷にタイマ200からの電力または信号が供給されていることを示す作動状態表示用の素子である。制御部10は、ACリレー100に駆動信号を入力していない間は、トランジスタTR2のゲートに信号を供給し、ACリレー100に駆動信号を入力している間は、トランジスタTR2のゲートに信号を供給しない。これにより、ACリレー100の作動状態に応じて、発光ダイオードFD2が発光する。ツェナーダイオードD20は、制御部10に交流電源からの一定の電圧を安定して供給するための素子である。
The surge absorbing element SA is an element for surge current protection. The resistor R10, the resistor R12, and the resistor R14 are resistors for dropping the voltage to a reference voltage necessary for driving the IC chip constituting the
本実施形態では、ダイオードD1が、平滑回路により平滑されていない脈流をACリレー100に直接入力している。つまり、タイマ200は、ダイオードD1とACリレー100との間に平滑回路を備えていない。平滑回路により平滑されていない脈流をリレーコイルに直接入力する場合、電流が安定していないので、リレーの可動接点が振動し、いわゆる唸りが発生する。そこで、本実施形態では、リレーとして、DCリレーではなく、ACリレーを使用することで、平滑回路を削除することによる弊害を抑制している。これにより、本実施形態によれば、リレーのうなりの発生を抑制し、タイマ200の安定動作を実現しながら、タイマ200の部品点数を削減し、かつコストを削減できる。
In the present embodiment, the diode D1 directly inputs the pulsating current that is not smoothed by the smoothing circuit to the
図2は、タイマ200の内部構造を示す図である。タイマ200は、電子回路120、および電子回路120と電気的に接続されたACリレー100を収容するケース140を備える。電子回路120は、制御部10であるICチップ、ICチップおよび発光ダイオードなどの素子が配置された基板122、基板122と電気的に接続され、抵抗などの素子が配置された基板124を有する。タイマ200は、さらに、ACリレー100および制御部10に交流電源50からの電力を出力する端子134、およびACリレー100と負荷とを電気的に接続する端子132を有する外部端子であるコンパチブル端子130を備える。
FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the
ACリレー100は、鉄心102、リレーコイル104、隈取コイル106、可動片108、可動接点110、固定接点112、およびヨーク114を備える。リレーコイル104は、ダイオードD1から直接入力される脈流により主磁束を発生させる。隈取コイル106は、主磁束により主磁束と位相がずれた従磁束を発生させる。固定接点112は、端子132を介して負荷と電気的に接続される。可動接点110は、主磁束よび従磁束による吸引力により、可動片108が鉄心102に接触することで、固定接点112と電気的に接続される。なお、上記の通り、ダイオードD2がリレーコイル104に並列に接続されている。これにより、リレーコイル104に入力される電流がオフした場合に、リレーコイル104に発生した逆起電力による誘導電流がダイオードD2を介してリレーコイル104に入力されることで、磁束が発生する。これにより、PWM制御中において、リレーコイル104に入力される電流がオフしている期間にも、また、リレーコイル104に入力される電流が脈流の場合でも、可動接点110と固定接点112との電気的な接続を保持できる吸引力がより確実に維持される。
The
タイマ200は、ケース140の内部にタイマ200を構成する多数の素子を内蔵する。一方において、タイマ200の小型化およびコスト削減が要求されており、小型のタイマ200は、リレーの駆動用の専用の電源回路を内蔵できない。よって、タイマ200のICチップに電力を供給する電源からの電力をリレーにも供給する必要がある。また、リレーの種類によって、電源電圧の仕様は異なる。電源電圧の仕様を満たさないタイマを使用すると、そのタイマが内蔵するリレーにおいて唸り等が発生する。従って、リレーを内蔵するタイマ200の電源電圧の仕様は、リレーの電源電圧の仕様によって制限されてしまう。このような制約をなくすべく、リレーのオン制御を、PWM制御にすることで、使用できる電源電圧の範囲に幅を持たせることが考えられる。このようなタイマは、整流回路で整流された脈流を平滑回路で平滑した後に、平滑された電流をDCリレーに入力し、DCリレーの駆動をPWM制御することが考えられる。しかし、平滑回路に用いられる電解コンデンサは、比較的高価であり、電源電圧の仕様によっては、大型の電解コンデンサを用いる必要がある。したがって、電解コンデンサを用いることは、タイマの小型化またはコスト削減という要求を満たさない場合がある。
The
以上を踏まえて、本実施形態では、リレーコイルに入力される電流を平滑する平滑回路を搭載していないタイマを提供する。ここで、平滑回路を単になくすだけでは、整流回路から出力される電流が脈流であるから、リレーコイルに安定した電流が供給できず、リレーを正常に動作できない。そこで、本実施形態では、リレーとして、DCリレーではなく、隈取コイル付のACリレーを用いることにした。隈取コイルは、上記の通り、リレーコイルで発生した主磁束により主磁束と位相がずれた従磁束を発生させるコイルである。このような隈取コイルを使用することで、電源からリレーコイルに安定した電流が供給できない場合でも、リレーを正常に動作させることを実現する。また、ACリレーのオン制御をPWM制御することで、使用可能な電源電圧の仕様に幅も持たせることができる。よって、1つのタイマで使用できる電源電圧の幅が広くなるので、電源電圧の仕様に応じたタイマの種類を絞りこむことができる。したがって、タイマの部品を共通化でき、大量生産が実現できるので、さらなるコスト削減を実現できる。 Based on the above, this embodiment provides a timer that is not equipped with a smoothing circuit that smoothes the current input to the relay coil. Here, if the smoothing circuit is simply eliminated, the current output from the rectifier circuit is a pulsating flow, so that a stable current cannot be supplied to the relay coil, and the relay cannot operate normally. Therefore, in this embodiment, an AC relay with a winding coil is used as a relay instead of a DC relay. As described above, the winding coil is a coil that generates a sub magnetic flux that is out of phase with the main magnetic flux by the main magnetic flux generated in the relay coil. By using such a winding coil, it is possible to operate the relay normally even when a stable current cannot be supplied from the power source to the relay coil. In addition, by performing PWM control of the ON control of the AC relay, it is possible to give a range to the specification of usable power supply voltage. Accordingly, since the range of power supply voltages that can be used by one timer is widened, the types of timers corresponding to the specifications of the power supply voltage can be narrowed down. Therefore, the timer parts can be shared and mass production can be realized, so that further cost reduction can be realized.
さらに、隈取コイル付のACリレーとして、汎用のACリレーを採用することで、コストをさらに削減できる。しかし、汎用のACリレーを採用する場合には、ACリレーを安定して動作させるべく、隈取コイルの形状などを調整することでインダクタンスを調整することはできない。そこで、PWM制御のパラメータを調整することで、ACリレーの安定動作を実現してもよい。 Furthermore, the cost can be further reduced by adopting a general-purpose AC relay as an AC relay with a winding coil. However, when a general-purpose AC relay is employed, the inductance cannot be adjusted by adjusting the shape of the winding coil in order to operate the AC relay stably. Therefore, the stable operation of the AC relay may be realized by adjusting the parameters of the PWM control.
図3は、タイマの電源電圧仕様に応じた、PWM制御のパラメータの一例を示す図である。PWM制御のパラメータは、タイマの電源電圧仕様に応じて予め定められている。上記の通り、制御部10は、負荷に電力または信号を供給する期間において、ACリレー100から出力される電流値が基準電流値に達するまでトランジスタTR1をオンした後、基準オフ期間、トランジスタTR1をオフするサイクルを繰り返す駆動信号を出力することで、ACリレー100をPWM制御している。そこで、PWM制御のパラメータとして、基準電流値および基準オフ期間を電源電圧仕様に応じて変更することで、ACリレーの安定動作を実現してもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of PWM control parameters according to the power supply voltage specification of the timer. The parameters for PWM control are determined in advance according to the power supply voltage specification of the timer. As described above, the
図3には、リレーコイル仕様および隈取コイルの形状が予め定められた汎用のACリレーのなかで、それぞれの電源電圧仕様において安定して動作可能なACリレーが示されている。さらに、それぞれの電源電圧仕様で採用されたACリレーが安定して動作できる、基準電流値および基準オフ期間が示されている。図3に示すように、例えば、基準電流値は、電源電圧が低いほど大きくしてもよい。また、基準オフ期間は、電源電圧が低いほど短くしてもよい。このように、基準電流値および基準オフ期間を電源の定格電圧に応じて予め定めておくことで、汎用のACリレーを採用した場合でも、ACリレーを安定させて動作させることができる。 FIG. 3 shows an AC relay that can operate stably in each power supply voltage specification among general-purpose AC relays in which the relay coil specification and the shape of the winding coil are predetermined. Furthermore, the reference current value and the reference off period during which the AC relay employed in each power supply voltage specification can operate stably are shown. As shown in FIG. 3, for example, the reference current value may be increased as the power supply voltage is lower. Further, the reference off period may be shortened as the power supply voltage is lower. Thus, by setting the reference current value and the reference off period in advance according to the rated voltage of the power supply, even when a general-purpose AC relay is employed, the AC relay can be operated stably.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 制御部
20 リレー部
30 ディップスイッチ
40 パルス発生部
50 交流電源
100 ACリレー
200 タイマ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記リレー部は、
前記交流電源からの交流電流を半波整流する半波整流回路と、
前記半波整流回路により半波整流された脈流が入力されるACリレーと、
前記ACリレーに入力される前記脈流をオンまたはオフするスイッチ回路と
を有し、
前記制御部は、前記負荷に電力または信号を供給する期間において前記ACリレーをPWM制御すべく、前記スイッチ回路に駆動信号を出力するタイマ。 A timer comprising a relay unit that switches whether or not to supply power or a signal to a load, and a control unit that operates with power from an AC power source and controls on or off of the relay unit,
The relay unit is
A half-wave rectifier circuit for half-wave rectifying an alternating current from the AC power source;
AC relay to which the pulsating current half-wave rectified by the half-wave rectifier circuit is input;
A switch circuit for turning on or off the pulsating current input to the AC relay,
The control unit is a timer that outputs a drive signal to the switch circuit so as to PWM-control the AC relay during a period in which power or a signal is supplied to the load.
前記脈流により主磁束を発生させるリレーコイルと、
前記主磁束により前記主磁束と位相がずれた従磁束を発生させる隈取コイルと、
前記負荷と電気的に接続される固定接点と、
前記主磁束および前記従磁束による吸引力により、前記固定接点と電気的に接続される可動接点と
を有する請求項1また請求項2に記載のタイマ。 The AC relay is
A relay coil for generating a main magnetic flux by the pulsating flow;
A torsion coil for generating a sub magnetic flux out of phase with the main magnetic flux by the main magnetic flux;
A fixed contact electrically connected to the load;
The timer according to claim 1, further comprising a movable contact that is electrically connected to the fixed contact by an attractive force generated by the main magnetic flux and the sub magnetic flux.
前記リレー部および前記制御部に前記交流電源からの電力を出力する端子、および前記リレー部と前記負荷とを電気的に接続する端子を有する外部端子と
をさらに備える請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のタイマ。 Housing the control unit, a substrate holding the control unit, and the relay unit electrically connected to the control unit via the substrate;
7. The device according to claim 1, further comprising: a terminal that outputs power from the AC power source to the relay unit and the control unit; and an external terminal that includes a terminal that electrically connects the relay unit and the load. Any one of the timers.
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