JP2013222679A - Relay device and relay control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁石を用いたリレー装置及びリレー制御回路に関する。 The present invention relates to a relay device and a relay control circuit using an electromagnet.
電磁石に直流電圧を印加することにより駆動するリレー装置において、駆動された接点を駆動時よりも少ない電力で保持する技術が知られている。このような技術として、出力の異なる2つの電源を用いる方式、大容量コンデンサに充電された電荷をリレー部の駆動時に用いる方式等が提案されている(特許文献1参照)。 In a relay device that is driven by applying a DC voltage to an electromagnet, a technique for holding a driven contact with less power than that during driving is known. As such a technique, a system using two power supplies with different outputs, a system using a charge charged in a large-capacitance capacitor when driving a relay unit, and the like have been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、リレー部のコイルの定格が、一般に数V〜数10V程度であることから、リレー部を直接的に駆動するために大容量のコンデンサを必要とし、装置のサイズが増大してしまう。
However, the technique described in
本発明は、上記問題点を鑑み、小型で、省電力なリレー装置及びリレー制御回路を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a small-sized and power-saving relay device and a relay control circuit.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、コンデンサ及び抵抗を備え、電圧が印加されることにより突入電流を出力する時定数回路と、前記突入電流により印加される電圧により、前記コンデンサ及び抵抗により定まる時定数に応じた時間、オンになる第1スイッチング素子とを備えるリレー制御回路と、コイルを有する電磁石と、前記電磁石により接点を開閉する接点部とを備え、電源が投入され、前記第1スイッチング素子がオンの間、前記接点部が駆動し、前記第1スイッチング素子がオフの間、前記第1スイッチング素子がオンの間より少ない消費電力で前記接点部が駆動した状態を保持するリレー部とを備えるリレー装置であることを要旨とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a time constant circuit that includes a capacitor and a resistor, outputs a rush current when a voltage is applied, and a voltage applied by the rush current. A relay control circuit including a first switching element that is turned on for a time corresponding to a time constant determined by the capacitor and the resistor, an electromagnet having a coil, and a contact portion that opens and closes the contact by the electromagnet, and is turned on. The contact portion is driven while the first switching element is on, and the contact portion is driven with less power consumption than when the first switching element is on while the first switching element is off. The gist of the present invention is a relay device including a relay unit that holds
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記時定数回路は、前記抵抗に並列に接続され、前記コンデンサに充電された電荷を放電するダイオードを備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the time constant circuit may include a diode connected in parallel with the resistor and discharging the charge charged in the capacitor.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、前記時定数回路に印加する電圧を決定するツェナーダイオードを備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit may include a Zener diode that determines a voltage to be applied to the time constant circuit.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、前記時定数回路に流れる電流を決定する定電流ダイオードを備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit may include a constant current diode that determines a current flowing through the time constant circuit.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー部は、複数のコイルを備え、前記第1スイッチング素子がオフの間、前記第1スイッチング素子がオンの間より少ない数のコイルに電流が流れることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay unit includes a plurality of coils, and the number of coils is smaller while the first switching element is off and the first switching element is on. Current can flow through the coil.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、第1スイッチング素子がオフの間、前記コイルに印加される電圧を分圧する分圧抵抗を備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit may include a voltage dividing resistor that divides a voltage applied to the coil while the first switching element is off.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、第1スイッチング素子がオフの間、前記コイルに印加される電圧を発振させる第2スイッチング素子を備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit may include a second switching element that oscillates a voltage applied to the coil while the first switching element is off. .
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、前記第2スイッチング素子の動作を制御する発振信号を出力する発振回路を備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit may include an oscillation circuit that outputs an oscillation signal for controlling the operation of the second switching element.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記リレー制御回路は、前記第1スイッチング素子の出力信号及び前記発振回路が出力する発信信号に基づいて、出力信号を前記第2スイッチング素子に出力する論理和回路を備えることができる。 Further, in the relay device according to the first aspect of the present invention, the relay control circuit converts the output signal to the second switching based on the output signal of the first switching element and the transmission signal output from the oscillation circuit. An OR circuit for outputting to the element can be provided.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記発振回路は、前記発振信号を前記第2スイッチング素子に出力することができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the oscillation circuit can output the oscillation signal to the second switching element.
また、本発明の第1の態様に係るリレー装置においては、前記発振回路は、前記発信信号のデューティ比を調整するデューティ比調整部を備えることができる。 In the relay device according to the first aspect of the present invention, the oscillation circuit may include a duty ratio adjustment unit that adjusts a duty ratio of the transmission signal.
本発明の第2の態様は、コイルを有する電磁石と、前記電磁石により接点を開閉する接点部とを備えるリレー部の動作を制御するリレー制御回路であって、コンデンサ及び抵抗を備え、電圧が印加されることにより突入電流を出力する時定数回路と、前記突入電流により印加される電圧により、前記コンデンサ及び抵抗により定まる時定数に応じた時間、オンになる第1スイッチング素子とを備えるリレー制御回路であることを要旨とし、電源が投入され、前記第1スイッチング素子がオフの間、前記第1スイッチング素子がオンの間より少ない電圧を前記リレー部に出力することを特徴とする。 A second aspect of the present invention is a relay control circuit that controls the operation of a relay unit including an electromagnet having a coil and a contact unit that opens and closes a contact by the electromagnet, and includes a capacitor and a resistor, and a voltage is applied. Relay control circuit comprising: a time constant circuit that outputs an inrush current by being applied; and a first switching element that is turned on for a time corresponding to a time constant determined by the capacitor and the resistor by a voltage applied by the inrush current. In summary, the power is turned on, and the first switching element is turned off, and the first switching element is turned on to output a smaller voltage to the relay unit.
本発明によれば、小型で、省電力なリレー装置及びリレー制御回路を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a small and power saving relay apparatus and relay control circuit can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の第1〜第5の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、回路素子や構成部品の種類、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Next, first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the type and structure of circuit elements and components. However, the technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係るリレー装置は、図1に示すように、リレー部30aと、リレー部30aを制御するリレー制御回路10aとを備える電磁リレーである。リレー部30aは、コイル(保持コイル)L1、コイルL2と、コイルL1,L2及びコアを有する電磁石部に駆動されることにより、接点を開閉する接点部とを備える。リレー部30aの電磁石部は、リレー制御回路10aがコイルL1,L2に通電することにより、接点部を駆動する。接点部は、電磁石部に駆動されることにより接点ギャップを開閉し、両端の接点端子T3,T4の間の接続を切り替える。リレー部30aのコイルL1の両端は、コイル端子T5,T6に接続され、コイルL2の両端は、コイル端子T5,T7に接続される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the relay device according to the first embodiment of the present invention is an electromagnetic relay including a
リレー制御回路10aは、時定数回路20と、時定数回路20の出力によりリレー部30aのコイルL1,L2に流れる電流を制御するスイッチング素子Tr1とを備える。リレー制御回路10aは、電圧源の出力端子、接地端子にそれぞれ接続された入力端子T1,T2から、電源を供給されることにより動作し、コイル端子T5,T6,T7に信号を出力する。
The
リレー制御回路10aの入力端子T1は、順方向に接続されたダイオード(整流素子)D1を介して、リレー制御回路10aのノードN1に接続される。入力端子T2は、リレー制御回路10aのノードN2に接続される。ノードN1,N2の間には、抵抗R1、ツェナーダイオード(定電圧ダイオード)ZDが直列に接続される。ツェナーダイオードZDのアノードは、ノードN2に接続される。ツェナーダイオードZDの両端のノードN2,N3には、コンデンサC2がツェナーダイオードZDに並列に接続される。
The input terminal T1 of the
抵抗R1は、各部の定格等に応じて決定され、ノードN3に所定の電流が流れるような抵抗値となっている。ツェナーダイオードZDは、ツェナー電圧が約5.6V程度であり、温度係数がほぼ0となっているため、温度変化によるリレー制御回路10aの動作の変動を安定させることができる。コンデンサC2は、ツェナーダイオードZDの両端に発生するノイズを除去する。
The resistor R1 is determined according to the rating of each part, and has a resistance value that allows a predetermined current to flow through the node N3. Since the Zener diode ZD has a Zener voltage of about 5.6 V and a temperature coefficient of almost zero, the fluctuation of the operation of the
時定数回路20は、コンデンサC1と抵抗R2とを備えるCR微分回路である。コンデンサC1は、一端が、抵抗R1とツェナーダイオードZDとの間のノードN3に接続され、他端が、抵抗R2と接続され、ノードN4となっている。ノードN4,N2の間には、抵抗R2とダイオードD3とが互いに並列に接続される。ダイオードD3のアノードは、ノードN2に接続される。ノードN4は、時定数回路20の出力電位となる。
The time
スイッチング素子Tr1のゲート電極(制御電極)は、ノードN4に接続される。スイッチング素子Tr1のソース電極(第1主電極)は、ノードN2に接続され、ドレイン電極(第2主電極)は、ノードN6に接続される。図1では、スイッチング素子Tr1としてMOS電界効果トランジスタ(FET)が示されているが、スイッチング素子Tr1は、MOSFETに限るものでなく、設計により、所定の条件を満たす種々のトランジスタ等を適用可能である。 The gate electrode (control electrode) of the switching element Tr1 is connected to the node N4. The source electrode (first main electrode) of the switching element Tr1 is connected to the node N2, and the drain electrode (second main electrode) is connected to the node N6. In FIG. 1, a MOS field effect transistor (FET) is shown as the switching element Tr1, but the switching element Tr1 is not limited to a MOSFET, and various transistors that satisfy predetermined conditions can be applied by design. is there.
ダイオードD2は、ノードN1と等電位のノードN5と、ノードN6との間に接続される。ダイオードD2のアノードは、ノードN6に接続される。ダイオードD4は、ノードN1とノードN2との間に接続される。ダイオードD4のアノードは、ノードN2に接続される。ノードN5,N6,N2は、それぞれ、コイル端子T5,T6,T7に接続される。 Diode D2 is connected between node N5 having the same potential as node N1 and node N6. The anode of the diode D2 is connected to the node N6. Diode D4 is connected between nodes N1 and N2. The anode of the diode D4 is connected to the node N2. Nodes N5, N6 and N2 are connected to coil terminals T5, T6 and T7, respectively.
−リレー装置の動作−
リレー制御回路10aの入力端子T1,T2に電源が投入されて電圧が印加されることにより、時定数回路20は、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧に等しい電圧がノードN3から入力され、コンデンサC1に突入電流が流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1に突入電流が流れることにより、スイッチング素子Tr1に電圧が印加され、スイッチング素子Tr1はオンになる。同時に、リレー制御回路10aは、コイル端子T5,T7に信号を出力し、リレー部30aのコイルL1に電流を流す。
−Operation of relay device−
By applying power to the input terminals T1 and T2 of the
同時に、コンデンサC1及び抵抗R2により定まる時定数τに応じた時間、スイッチング素子Tr1がオンになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が導通(短絡)し、リレー部30aのコイルL2に電流が流れる。
At the same time, the switching element Tr1 is turned on for a time corresponding to the time constant τ determined by the capacitor C1 and the resistor R2, thereby conducting (short-circuiting) between the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1, and the coil of the
このように、入力端子T1,T2に電源が投入されると、コイルL1,L2に電流が流れて接点部の接点ギャップが閉じ、リレー部30aが駆動して接点端子T3,T4の間が接続される。
As described above, when power is applied to the input terminals T1 and T2, current flows through the coils L1 and L2, the contact gap of the contact portion is closed, and the
コンデンサC1が充電されると、時定数τに応じたタイミングでスイッチング素子Tr1がオフになる。スイッチング素子Tr1がオフになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間を流れる電流が遮断され、リレー部30aのコイルL2に電流が流れなくなり、コイルL1にのみ電流が流れるようになる。コイルL1にのみ電流が流れることにより、リレー部30aは、省電力で接点部の接点ギャップが閉じた状態を保持することができる。
When the capacitor C1 is charged, the switching element Tr1 is turned off at a timing according to the time constant τ. When the switching element Tr1 is turned off, the current flowing between the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1 is cut off, so that no current flows through the coil L2 of the
リレー制御回路10aに投入される電源がオフし、入力端子T1,T2に印加される電圧がなくなると、コイルL1に電流が流れなくなり、リレー部30aが駆動して接点部の接点ギャップが開き、接点端子T3,T4の間が開放される。また、コンデンサC1が放電し、コンデンサC1に充電されていた電荷が、リレー部30a、抵抗R2を介してコンデンサC1に回帰しようとする。ダイオードD3は、抵抗R2を通過しようとする電荷をバイパスさせて、コンデンサC1を短時間で放電させることができる。
When the power supplied to the
第1の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30aが駆動時に比べて少ない電力で接点を保持することができるとともに、リレー部30aを直接的に駆動するためのコンデンサが不要なので、サイズを小さくでき、低コストで製造可能である。
According to the relay device according to the first embodiment, the
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態に係るリレー装置は、リレー部30aの電磁石部が接点部の駆動用、保持用の2つのコイルL1,L2を備えるが、電磁石部は、1つのコイルを備えるようにしてもよい。第2の実施の形態において説明しない他の構成は、第1の実施の形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the relay device according to the first embodiment, the electromagnet unit of the
本発明の第2の実施の形態に係るリレー装置は、図2に示すように、リレー部30bが、コイルLと、コイルLを有する電磁石部に駆動されることにより、接点を開閉する接点部とを備える。リレー部30bの電磁石部は、リレー制御回路10bがコイルLに通電することにより、接点部を駆動、保持する。コイルLの両端は、コイル端子T5,T6に接続される。
As shown in FIG. 2, the relay device according to the second embodiment of the present invention has a contact portion that opens and closes a contact when the
スイッチング素子Tr1のゲート電極(制御電極)は、時定数回路20のノードN4に接続される。スイッチング素子Tr1のソース電極及びドレイン電極との間は、抵抗(分圧抵抗)R3によって接続される。抵抗R3の両端は、スイッチング素子Tr1のソース電極側がノードN2に接続され、ドレイン電極側がノードN6に接続される。抵抗R3は、スイッチング素子Tr1がオフの間、コイルLに印加される電圧を分圧する。
The gate electrode (control electrode) of the switching element Tr1 is connected to the node N4 of the time
ダイオードD2は、ノードN1と等電位のノードN5と、ノードN6の間に接続される。ダイオードD2のアノードは、ノードN6に接続される。ノードN5,N6は、それぞれ、コイル端子T5,T6に接続される。 The diode D2 is connected between the node N5 having the same potential as the node N1 and the node N6. The anode of the diode D2 is connected to the node N6. Nodes N5 and N6 are connected to coil terminals T5 and T6, respectively.
−リレー装置の動作−
リレー制御回路10bの入力端子T1,T2に電源が投入されることにより、コンデンサC1に突入電流が流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1に突入電流が流れることにより、スイッチング素子Tr1に電圧が印加され、スイッチング素子Tr1はオンになる。
−Operation of relay device−
When power is applied to the input terminals T1 and T2 of the
コンデンサC1及び抵抗R2により定まる時定数τに応じた時間、スイッチング素子Tr1はオンになる。よって、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が導通し、リレー部30bのコイルLに電圧V(厳密にはスイッチング素子Tr1のオン抵抗を考慮する必要がある)が印加され、電流が流れる。
The switching element Tr1 is turned on for a time corresponding to a time constant τ determined by the capacitor C1 and the resistor R2. Therefore, the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1 are conducted, and the voltage V (strictly, it is necessary to consider the on-resistance of the switching element Tr1) is applied to the coil L of the
このように、入力端子T1,T2に電源が投入されると、コイルLに電流が流れて接点部の接点ギャップが閉じ、リレー部30bが駆動して接点端子T3,T4の間が接続される。
As described above, when power is supplied to the input terminals T1 and T2, a current flows through the coil L, the contact gap of the contact portion is closed, and the
コンデンサC1が充電されると、時定数τに応じたタイミングでスイッチング素子Tr1がオフになる。スイッチング素子Tr1がオフになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が遮断され、コイルLを流れる電流は、抵抗R3を流れるようになる。よって、コイルLに印加されていた電圧Vは、抵抗R3によって分圧される。分圧された電圧が印加されてコイルLに電流が流れることにより、リレー部30bは、省電力で接点部の接点ギャップが閉じた状態を保持することができる。
When the capacitor C1 is charged, the switching element Tr1 is turned off at a timing according to the time constant τ. When the switching element Tr1 is turned off, the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1 are cut off, and the current flowing through the coil L flows through the resistor R3. Therefore, the voltage V applied to the coil L is divided by the resistor R3. When the divided voltage is applied and a current flows through the coil L, the
例えば、コイルLの抵抗値RLと抵抗R3の抵抗値R3とが等しい場合、コイルLの両端にはV/2の電圧が印加されることになり、リレー部30bの保持時の消費電力は駆動時の1/4となる。
For example, if the resistance value R L of the coil L and the resistance R 3 of the resistor R3 is equal, at both ends of the coil L will be a voltage of V / 2 is applied, the power consumption during the holding of the
リレー制御回路10aに投入される電源がオフし、入力端子T1,T2に印加される電圧がなくなると、コイルLに電流が流れなくなり、リレー部30bが駆動して接点部の接点ギャップが開き、接点端子T3,T4の間が開放される。
When the power supplied to the
第2の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bが駆動時に比べて少ない電力で接点を保持することができるとともに、リレー部30bを直接的に駆動するためのコンデンサが不要なので、サイズを小さくでき、低コストで製造可能である。
According to the relay device according to the second embodiment, the
また、第2の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bに複数のコイルが不要であり、製造コストを低減できる。
Moreover, according to the relay apparatus which concerns on 2nd Embodiment, a some coil is unnecessary for the
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係るリレー装置は、第2の実施の形態に係るリレー装置の抵抗R3に対応する位置に、発振波形の入力に応じて出力をスイッチングするスイッチング素子が接続される点等で第2の実施の形態と異なる。第3の実施の形態において説明しない他の構成は、第2の実施の形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
In the relay device according to the third embodiment, a switching element that switches an output according to an input of an oscillation waveform is connected to a position corresponding to the resistor R3 of the relay device according to the second embodiment. This is different from the second embodiment. Other configurations that are not described in the third embodiment are substantially the same as those in the second embodiment, and thus redundant description is omitted.
本発明の第3の実施の形態に係るリレー装置は、図3に示すように、リレー部30bと、リレー部30bを制御するリレー制御回路10cとを備える。リレー制御回路10cのスイッチング素子Tr1は、ソース電極がノードN2に接続され、ドレイン電極がノードN6に接続される。
As shown in FIG. 3, the relay device according to the third embodiment of the present invention includes a
リレー制御回路10cは、スイッチング素子Tr2と、スイッチング素子Tr2のゲート電極(制御電極)に発振波形の信号を入力する発振回路40aとを備える。スイッチング素子Tr2のソース電極(第1主電極)、ドレイン電極(第2主電極)は、それぞれスイッチング素子Tr1のソース電極、ドレイン電極に接続される。図3では、スイッチング素子Tr2としてMOS電界効果トランジスタ(FET)が示されているが、スイッチング素子Tr2は、MOSFETに限るものでなく、設計により、所定の条件を満たす種々のトランジスタ等を適用可能である。
The
発振回路40aは、一端がノードN2に接続されたコンデンサC3と、コンデンサC3の他端に、抵抗R4を介して入力端子が接続され、スイッチング素子Tr2のゲート電極に出力端子が接続されたインバータIC1とを備える。
The
インバータIC1は、入力信号に対して2つの閾値を持つシュミットトリガインバータであり、入力をハイ(1)と判断する電位が高く、ロウ(L)と判断する電位が低い。インバータIC1の電源端子は、ノードN3に接続され、インバータIC1は、ノードN3,N2の間の電圧により駆動される。 The inverter IC1 is a Schmitt trigger inverter having two thresholds with respect to an input signal, and has a high potential for determining the input as high (1) and a low potential for determining the input as low (L). The power supply terminal of the inverter IC1 is connected to the node N3, and the inverter IC1 is driven by the voltage between the nodes N3 and N2.
コンデンサC3及び抵抗R4の間のノードN7と、インバータIC1の出力端子及びスイッチング素子Tr2のゲート電極の間のノードN8とは、抵抗R5によって接続され、インバータIC1の出力信号が入力端子側にフィードバックされる。 The node N7 between the capacitor C3 and the resistor R4 and the node N8 between the output terminal of the inverter IC1 and the gate electrode of the switching element Tr2 are connected by the resistor R5, and the output signal of the inverter IC1 is fed back to the input terminal side. The
インバータIC1は、入力がロウの場合に出力がハイになり、ノードN8の電位がハイになる。コンデンサC3は、インバータIC1の出力により充電され、ノードN7及びインバータIC1の入力端子の電位がハイになる。よって、インバータIC1の出力はロウに切り替わり、ノードN8の電位がロウになる。コンデンサC3に充電された電荷は、抵抗R5を介して、インバータIC1の接地端子に放電される。これらの動作が繰り返されることにより、スイッチング素子Tr2のゲート電極には、発振回路40aのノードN8から、矩形波状の発振信号が入力される。
The inverter IC1 has an output high when the input is low, and the potential of the node N8 is high. The capacitor C3 is charged by the output of the inverter IC1, and the potential of the node N7 and the input terminal of the inverter IC1 becomes high. Therefore, the output of the inverter IC1 switches to low, and the potential of the node N8 becomes low. The electric charge charged in the capacitor C3 is discharged to the ground terminal of the inverter IC1 through the resistor R5. By repeating these operations, a rectangular wave oscillation signal is input from the node N8 of the
ノードN1とノードN2とは、コンデンサC4の両端が接続される。コンデンサC4は、スイッチング素子Tr2及び発振回路40aの発振によるノイズを除去するバイパスコンデンサである。
Both ends of the capacitor C4 are connected to the node N1 and the node N2. The capacitor C4 is a bypass capacitor that removes noise due to oscillation of the switching element Tr2 and the
−リレー装置の動作−
リレー制御回路10cの入力端子T1,T2に電源が投入されることにより、コンデンサC1に突入電流が流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1に突入電流が流れることにより、スイッチング素子Tr1はオンになる。コンデンサC1及び抵抗R2により定まる時定数τに応じた時間、スイッチング素子Tr1がオンになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が導通する。
−Operation of relay device−
When power is applied to the input terminals T1 and T2 of the
同時に、発振回路40aは、ノードN8からスイッチング素子Tr2のゲート電極に発振信号を出力する。スイッチング素子Tr2は、発振回路40aから発振信号を入力されることにより、オンオフを繰り返して、スイッチング素子Tr2のソース電極及びゲート電極の間が周期的に導通、遮断する。
At the same time, the
結果として、入力端子T1,T2に電源が投入されると、リレー部30bのコイルLに電圧Vが印加され、コイルLに電流が流れる。コイルLに電流が流れると、接点部の接点ギャップが閉じ、リレー部30bが駆動して接点端子T3,T4の間が接続される。
As a result, when power is applied to the input terminals T1 and T2, a voltage V is applied to the coil L of the
コンデンサC1が充電されると、時定数τに応じたタイミングでスイッチング素子Tr1がオフになる。スイッチング素子Tr1がオフになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が遮断され、コイルLを流れる電流は、スイッチング素子Tr2のソース電極及びゲート電極の間を流れるようになる。 When the capacitor C1 is charged, the switching element Tr1 is turned off at a timing according to the time constant τ. When the switching element Tr1 is turned off, the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1 are cut off, and the current flowing through the coil L flows between the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr2.
よって、コイルLに印加されていた電圧Vは、周期的にオンオフを繰り返し、見掛け上低減する。見掛け上低減した電圧が印加されてコイルLに電流が流れることにより、リレー部30bは、省電力で接点部の接点ギャップが閉じた状態を保持することができる。なお、コイルLに流れる電流は、コイルLにおいて平滑化され、直流のようになる。
Therefore, the voltage V applied to the coil L is periodically turned on and off, and apparently decreases. When the apparently reduced voltage is applied and a current flows through the coil L, the
例えば、スイッチング素子Tr2のデューティ比が1:1の場合、コイルLに印加されていた電圧Vは、見掛け上1/2に低減し、リレー部30bの保持時の消費電力は、駆動時の1/4になる。
For example, when the duty ratio of the switching element Tr2 is 1: 1, the voltage V applied to the coil L is apparently reduced to ½, and the power consumption when the
リレー制御回路10aに投入される電源がオフし、入力端子T1,T2に印加される電圧がなくなると、コイルLに電流が流れなくなり、リレー部30bが駆動して接点部の接点ギャップが開き、接点端子T3,T4の間が開放される。
When the power supplied to the
第3の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bが駆動時に比べて少ない電力で接点を保持することができるとともに、リレー部30bを直接的に駆動するためのコンデンサが不要なので、サイズを小さくでき、低コストで製造可能である。
According to the relay device according to the third embodiment, the
また、第3の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bに複数のコイルが不要であり、製造コストを低減できる。
Moreover, according to the relay apparatus which concerns on 3rd Embodiment, a some coil is unnecessary for the
また、第3の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bのコイルLに印加される電圧を分圧するための分圧抵抗が不要であり、分圧抵抗における消費電力、発熱をなくすことができる。
Further, according to the relay device according to the third embodiment, a voltage dividing resistor for dividing the voltage applied to the coil L of the
(第4の実施の形態)
第3の実施の形態に係るリレー装置のスイッチング素子Tr1,Tr2は、直接的にリレー部30bのスイッチングを行うため、大電力用のパワーデバイスである必要がある。また、スイッチング素子Tr1は、コンデンサC1の容量に応じて、相当程度の感度を要する。第4の実施の形態に係るリレー装置は、論理回路を備え、スイッチング素子Tr1,Tr2が、高価格な高感度パワーデバイスである必要がない点等で、第3の実施の形態と異なる。第4の実施の形態において説明しない他の構成は、第3の実施の形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Since the switching elements Tr1 and Tr2 of the relay device according to the third embodiment directly switch the
本発明の第4の実施の形態に係るリレー装置は、図4に示すように、リレー部30bと、リレー部30bを制御するリレー制御回路10dとを備える。リレー制御回路10dは、2つの入力に対して論理和(OR)の出力信号を出力する論理回路である論理和回路IC2を備える。
As shown in FIG. 4, the relay device according to the fourth embodiment of the present invention includes a
リレー制御回路10dのスイッチング素子Tr1のソース電極は、論理和回路IC2の第1入力端子IN1に接続され、論理和回路IC2の第2入力端子IN2は、発振回路40aのノードN8に接続される。その他、論理和回路IC2の第1入力端子IN1は、抵抗R8を介してノードN2に接続され、論理和回路IC2の第2入力端子IN2は、抵抗R9を介してノードN2に接続される。
The source electrode of the switching element Tr1 of the
論理和回路IC2の出力端子は、スイッチング素子Tr2のゲート電極に接続される。スイッチング素子Tr2のソース電極は、ノードN2に接続され、スイッチング素子Tr2のドレイン電極は、ノードN6に接続される。 The output terminal of the OR circuit IC2 is connected to the gate electrode of the switching element Tr2. The source electrode of the switching element Tr2 is connected to the node N2, and the drain electrode of the switching element Tr2 is connected to the node N6.
リレー制御回路10dのノードN1とノードN2との間には、抵抗R6と抵抗R7とが直列に接続される。抵抗R6と抵抗R7との間のノードN9は、スイッチング素子Tr1のドレイン電極及び論理和回路IC2の電源端子にそれぞれ接続される。論理和回路IC2は、抵抗R6,R7によって分圧された電圧により駆動される。抵抗R6,R7は、論理和回路IC2の動作に必要な電流を確保するために設けられる。
A resistor R6 and a resistor R7 are connected in series between the node N1 and the node N2 of the
−リレー装置の動作−
リレー制御回路10dの入力端子T1,T2に電源が投入されることにより、コンデンサC1に突入電流が流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1に突入電流が流れることにより、スイッチング素子Tr1はオンになる。コンデンサC1及び抵抗R2により定まる時定数τに応じた時間、スイッチング素子Tr1がオンになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が導通し、論理和回路IC2の第1入力端子IN1にハイの信号が入力される。
−Operation of relay device−
When power is turned on to the input terminals T1 and T2 of the
同時に、発振回路40aは、ノードN8から論理和回路IC2の第2入力端子IN2に、ハイ、ロウを高速に繰り返す発振信号を出力する。
At the same time, the
結果として、入力端子T1,T2に電源が投入され、スイッチング素子Tr1がオンになっている間、論理和回路IC2がハイの出力をすることにより、スイッチング素子Tr2はオンになる。よって、リレー部30bのコイルLに電圧Vが印加され、コイルLに電流が流れる。コイルLに電流が流れると、接点部の接点ギャップが閉じ、リレー部30bが駆動して接点端子T3,T4の間が接続される。
As a result, while the power is applied to the input terminals T1 and T2 and the switching element Tr1 is turned on, the OR circuit IC2 outputs a high level so that the switching element Tr2 is turned on. Therefore, the voltage V is applied to the coil L of the
コンデンサC1が充電されると、時定数τに応じたタイミングでスイッチング素子Tr1がオフになる。スイッチング素子Tr1がオフになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が遮断され、論理和回路IC2の第1入力端子IN1にロウの信号が入力される。よって、論理和回路IC2は、第2入力端子IN2からの入力に基づいて、発振信号をスイッチング素子Tr2のゲート電極に出力し、スイッチング素子Tr2は、入力した発振信号に応じて、オンオフを繰り返す。 When the capacitor C1 is charged, the switching element Tr1 is turned off at a timing according to the time constant τ. When the switching element Tr1 is turned off, the source electrode and the gate electrode of the switching element Tr1 are cut off, and a low signal is input to the first input terminal IN1 of the OR circuit IC2. Therefore, the OR circuit IC2 outputs an oscillation signal to the gate electrode of the switching element Tr2 based on the input from the second input terminal IN2, and the switching element Tr2 repeats on / off according to the input oscillation signal.
よって、コイルLに印加されていた電圧Vは、周期的にオンオフを繰り返し、見掛け上低減する。見掛け上低減した電圧が印加されてコイルLに電流が流れることにより、リレー部30bは、省電力で接点部の接点ギャップが閉じた状態を保持することができる。
Therefore, the voltage V applied to the coil L is periodically turned on and off, and apparently decreases. When the apparently reduced voltage is applied and a current flows through the coil L, the
リレー制御回路10aに投入される電源がオフし、入力端子T1,T2に印加される電圧がなくなると、コイルLに電流が流れなくなり、リレー部30bが駆動して接点部の接点ギャップが開き、接点端子T3,T4の間が開放される。
When the power supplied to the
第4の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bが駆動時に比べて少ない電力で接点を保持することができるとともに、リレー部30bを直接的に駆動するためのコンデンサが不要なので、サイズを小さくでき、低コストで製造可能である。
According to the relay device according to the fourth embodiment, the
また、第4の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bに複数のコイルが不要であり、製造コストを低減できる。
Moreover, according to the relay apparatus which concerns on 4th Embodiment, the some coil is unnecessary for the
また、第4の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bのコイルLに印加される電圧を分圧するための分圧抵抗が不要であり、分圧抵抗における消費電力、発熱をなくすことができる。
Moreover, according to the relay device according to the fourth embodiment, a voltage dividing resistor for dividing the voltage applied to the coil L of the
また、第4の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー制御回路10dに必要な、高感度のパワーデバイスである高価格なスイッチング素子の数を低減でき、製造コストを低減させることができる。
In addition, according to the relay device according to the fourth embodiment, the number of expensive switching elements that are high-sensitivity power devices required for the
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態に係るリレー装置は、論理回路及び論理回路の動作のための分圧抵抗がリレー制御回路に設けられていない点等で、第4の実施の形態と異なる。第5の実施の形態において説明しない他の構成は、第3の実施の形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
(Fifth embodiment)
The relay device according to the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a logic circuit and a voltage dividing resistor for operation of the logic circuit are not provided in the relay control circuit. Other configurations that are not described in the fifth embodiment are substantially the same as those in the third embodiment, and thus redundant description is omitted.
本発明の第5の実施の形態に係るリレー装置は、図5に示すように、リレー部30bと、リレー部30bを制御するリレー制御回路10eとを備える。リレー制御回路10eのスイッチング素子Tr1のドレイン電極は、ノードN3に接続され、ソース電極は、スイッチング素子Tr2のゲート電極に接続される。スイッチング素子Tr2のソース電極は、ノードN2に接続され、スイッチング素子Tr2のドレイン電極は、ノードN6に接続される。
As shown in FIG. 5, the relay device according to the fifth embodiment of the present invention includes a
リレー制御回路10eの発振回路40aのノードN8は、順方向に接続されたダイオードD5を介して、スイッチング素子Tr1のソース電極とスイッチング素子Tr2のゲート電極との間のノードN10に接続される。
The node N8 of the
−リレー装置の動作−
リレー制御回路10eの入力端子T1,T2に電源が投入されることにより、コンデンサC1に突入電流が流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1に突入電流が流れることにより、スイッチング素子Tr1はオンになる。コンデンサC1及び抵抗R2により定まる時定数τに応じた時間、スイッチング素子Tr1がオンになることにより、スイッチング素子Tr1のソース電極及びゲート電極の間が導通し、スイッチング素子Tr2のゲート電極に信号が入力される。
−Operation of relay device−
When power is supplied to the input terminals T1 and T2 of the
同時に、発振回路40aは、ノードN8からスイッチング素子Tr2のゲート電極に、ハイ、ロウを高速に繰り返す発振信号を出力する。
At the same time, the
結果として、入力端子T1,T2に電源が投入され、スイッチング素子Tr1がオンになっている間、スイッチング素子Tr2はオンになる。よって、リレー部30bのコイルLに電圧Vが印加され、コイルLに電流が流れる。コイルLに電流が流れると、接点部の接点ギャップが閉じ、リレー部30bが駆動して接点端子T3,T4の間が接続される。
As a result, the power is supplied to the input terminals T1 and T2, and the switching element Tr2 is turned on while the switching element Tr1 is turned on. Therefore, the voltage V is applied to the coil L of the
コンデンサC1が充電されると、時定数τに応じたタイミングでスイッチング素子Tr1がオフになる。よって、スイッチング素子Tr2は、発振回路40aからの入力に応じて、オンオフを繰り返す。
When the capacitor C1 is charged, the switching element Tr1 is turned off at a timing according to the time constant τ. Therefore, the switching element Tr2 is repeatedly turned on and off according to the input from the
よって、コイルLに印加されていた電圧Vは、周期的にオンオフを繰り返し、見掛け上低減する。見掛け上低減した電圧が印加されてコイルLに電流が流れることにより、リレー部30bは、省電力で接点部の接点ギャップが閉じた状態を保持することができる。
Therefore, the voltage V applied to the coil L is periodically turned on and off, and apparently decreases. When the apparently reduced voltage is applied and a current flows through the coil L, the
リレー制御回路10aに投入される電源がオフし、入力端子T1,T2に印加される電圧がなくなると、コイルLに電流が流れなくなり、リレー部30bが駆動して接点部の接点ギャップが開き、接点端子T3,T4の間が開放される。
When the power supplied to the
第5の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bが駆動時に比べて少ない電力で接点を保持することができるとともに、リレー部30bを直接的に駆動するためのコンデンサが不要なので、サイズを小さくでき、低コストで製造可能である。
According to the relay device according to the fifth embodiment, the
また、第5の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bに複数のコイルが不要であり、製造コストを低減できる。
Moreover, according to the relay apparatus which concerns on 5th Embodiment, a some coil is unnecessary for the
また、第5の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bのコイルLに印加される電圧を分圧するための分圧抵抗が不要であり、分圧抵抗における消費電力、発熱をなくすことができる。
Further, according to the relay device according to the fifth embodiment, a voltage dividing resistor for dividing the voltage applied to the coil L of the
また、第5の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー制御回路10dに、高感度のパワーデバイスである高価格なスイッチング素子の数を低減でき、製造コストを低減させることができる。
Moreover, according to the relay apparatus which concerns on 5th Embodiment, the number of the expensive switching elements which are high sensitivity power devices can be reduced in the
また、第5の実施の形態に係るリレー装置によれば、リレー部30bの駆動のための論理回路が不要であり、リレー制御回路10eのサイズ、製造コストを低減させることができる。
In addition, according to the relay device according to the fifth embodiment, a logic circuit for driving the
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明を第1〜第5の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to fifth embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
既に述べた第3〜第5の実施の形態においては、リレー制御回路10が備える発振回路40aは、出力する発振信号のデューティ比を変更可能な構成であってもよい。
In the third to fifth embodiments already described, the
本発明の他の実施の形態に係るリレー装置は、例えば図6に示すように、発振回路40bのノードN7,N8の間にそれぞれ直列に接続された、抵抗R5及びダイオードD6と、抵抗R10及びダイオードD7とを備える。ダイオードD6のカソード及びダイオードD7のアノードは、それぞれノードN7に接続される。抵抗R5,R10、ダイオードD6,D7は、発振回路40bが出力する発振信号のデューティ比を調整するデューティ比調整部として機能する。
A relay device according to another embodiment of the present invention includes a resistor R5, a diode D6, a resistor R10, and a resistor R5, which are connected in series between nodes N7 and N8 of the
発振回路40bのインバータIC1は、入力がロウの場合に出力がハイになり、ノードN8の電位がハイになる。コンデンサC3は、インバータIC1の出力により抵抗R5、ダイオードD6を介して電荷が充電され、ノードN7及びインバータIC1の入力端子の電位がハイになる。よって、インバータIC1の出力はロウに切り替わり、ノードN8の電位がロウになる。コンデンサC3に充電された電荷は、ダイオードD7、抵抗R10を介して、インバータIC1の接地端子に放電される。これらの動作が繰り返されることにより、スイッチング素子Tr2のゲート電極には、発振回路40aのノードN8から、矩形波状の発振信号が入力される。
The inverter IC1 of the
例えば、抵抗R5の抵抗値と、抵抗R10の抵抗値との比が2:1の場合、発振回路40aのノードN8から出力する発振信号のデューティ比は、2:1となる。このように、抵抗R5,R10を変更することにより、コイルLに流れる電流をPWM(Pulse Width Modulation)制御することができる。
For example, when the ratio between the resistance value of the resistor R5 and the resistance value of the resistor R10 is 2: 1, the duty ratio of the oscillation signal output from the node N8 of the
また、既に述べた第1〜第5の実施の形態においては、図6に示すように、リレー制御回路10は、抵抗R1の代わりに、定電流ダイオードCDを備えるようにしてもよい。定電流ダイオードCDは、ノードN1,N3の間に順方向に接続され、時定数回路20に流れる電流を決定する。ノードN1,N3の間に定電流ダイオードCDが接続されることにより、リレー制御回路10fは、ツェナー電圧ZDのツェナー電圧以上、定格以下の電圧であれば入力可能であり、汎用性が高い。
In the first to fifth embodiments already described, as shown in FIG. 6, the relay control circuit 10 may include a constant current diode CD instead of the resistor R1. The constant current diode CD is connected in the forward direction between the nodes N1 and N3, and determines the current flowing through the time
なお、図6に示すリレー装置について説明しない他の構成は、第5の実施の形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。 The other configurations that are not described for the relay device shown in FIG. 6 are substantially the same as those of the fifth embodiment, and thus redundant description is omitted.
また、既に述べた第1〜第5の実施の形態においては、リレー部30の接点部は、リレー制御回路10への電源投入時に開くように駆動し、スイッチング素子Tr1がオフになると開いた状態で保持し、電源遮断後に閉じるような構成であってもよい。 In the first to fifth embodiments already described, the contact portion of the relay unit 30 is driven to open when the power to the relay control circuit 10 is turned on, and is opened when the switching element Tr1 is turned off. It may be configured to be held by and closed after power-off.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
C1〜C4 コンデンサ
CD 定電流ダイオード
D1〜D7 ダイオード
L,L1,L2 コイル
R1〜R9 抵抗
T1,T2 入力端子
T3,T4 接点端子
T5,T6,T7 コイル端子
ZD ツェナーダイオード
IC1 インバータ
IC2 論理和回路
Tr1,Tr2 スイッチング素子
10a〜10f リレー制御回路
20 時定数回路
30a,30b リレー部
40a,40b 発振回路
C1-C4 capacitor CD constant current diode D1-D7 diode L, L1, L2 coil R1-R9 resistance T1, T2 input terminal T3, T4 contact terminal T5, T6, T7 coil terminal ZD Zener diode IC1 inverter IC2 OR circuit Tr1,
Claims (12)
コイルを有する電磁石と、前記電磁石により接点を開閉する接点部とを備え、電源が投入され、前記第1スイッチング素子がオンの間、前記接点部が駆動し、前記第1スイッチング素子がオフの間、前記第1スイッチング素子がオンの間より少ない消費電力で前記接点部が駆動した状態を保持するリレー部と
を備えることを特徴とするリレー装置。 A time constant circuit that includes a capacitor and a resistor and outputs an inrush current when a voltage is applied; and a voltage applied by the inrush current that is turned on for a time corresponding to a time constant determined by the capacitor and the resistor. A relay control circuit comprising one switching element;
An electromagnet having a coil; and a contact portion that opens and closes a contact by the electromagnet. The power is turned on, the first switching element is on, the contact is driven, and the first switching element is off. A relay unit that maintains a state in which the contact unit is driven with less power consumption while the first switching element is on.
コンデンサ及び抵抗を備え、電圧が印加されることにより突入電流を出力する時定数回路と、
前記突入電流により印加される電圧により、前記コンデンサ及び抵抗により定まる時定数に応じた時間、オンになる第1スイッチング素子とを備え、
電源が投入され、前記第1スイッチング素子がオフの間、前記第1スイッチング素子がオンの間より少ない電圧を前記リレー部に出力することを特徴とするリレー制御回路。 A relay control circuit that controls an operation of a relay unit including an electromagnet having a coil and a contact unit that opens and closes a contact by the electromagnet;
A time constant circuit including a capacitor and a resistor and outputting an inrush current when a voltage is applied;
A first switching element that is turned on for a time according to a time constant determined by the capacitor and the resistor by a voltage applied by the inrush current;
A relay control circuit that outputs a voltage to the relay unit while power is turned on and the first switching element is off while the first switching element is on.
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KR20160037556A (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-06 | 삼성중공업 주식회사 | The electronic device diagnosing whether analog input circuit is broken or not |
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