JP2647867B2 - ソレノイドバルブ駆動制御回路 - Google Patents

ソレノイドバルブ駆動制御回路

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JP2647867B2
JP2647867B2 JP62294800A JP29480087A JP2647867B2 JP 2647867 B2 JP2647867 B2 JP 2647867B2 JP 62294800 A JP62294800 A JP 62294800A JP 29480087 A JP29480087 A JP 29480087A JP 2647867 B2 JP2647867 B2 JP 2647867B2
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利夫 池田
隆博 道家
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、バッテリーを電源としてソレノイドバル
ブを駆動するようにしたソレノイドバルブ駆動制御回路
に係り、特にその電力消費量の改善に関する。
(従来の技術) 例えば自動水栓装置は、利用者が接近してきたことを
検知すると、その検知信号によりソレノイドバルブを駆
動し、自動給水を行うとともに、利用者が離れ検知信号
がなくなると、再びソレノイドバルブを駆動して給水を
停止する。
とこでこのソレノイドバルブは、そのソレノイドに電
源より通電せしめることでプランジャを駆動させるが、
その駆動特性として電源電圧と通電量(ソレノイドに流
れる電流の全電気量)との間には一定の関係があり、電
源電圧が十分に高い場合には、プランジャ駆動のための
必要な通電量は電源電圧が十分に高くない場合のそれよ
りも少なくてよく、逆に電源電圧が低い場合には、必要
な通電量が若干大きくなるという特性が経験的に知られ
ている。
(発明が解決しようとする問題点) 従ってかかるソレノイドバルブの駆動をバッテリー等
の電源により行う場合には、例えばソレノイドの通電時
間を一定としておくとバッテリー電圧が大きいうちは
(バッテリーが新しいこと、若しくは内部抵抗が小さい
ことに基づく)余分な電流(必要以上の電流)を流すこ
ととなって電力が無駄となり、又、バッテリーの消耗等
により電圧が下がってきた場合には、その通電時間によ
りバッテリーの寿命(変換時期)が左右され、結局、バ
ッテリーの寿命が短くなり、電力消費の面において効率
が悪くなる。
そこでこの発明は、このようなソレノイドバルブの特
性に基づく電力消費を改善し、もってバッテリー電源の
寿命の短命化を防ぐソレノイドバルブ駆動制御回路を提
供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段及び作用) この問題点を解決するためこの発明は、バッテリー1
を電源としてソレノイド2に通電し、バルブの開閉を行
うようにしたソレノイドバルブ駆動制御回路において、
前記バッテリー電圧を監視する電源電圧監視手段4を備
えるとともに、ソレノイド2に通電する電流の積算量を
所定値に設定し、かつ、電源電圧監視手段4の出力信号
に基づき、電源電圧の低下を検出した場合には、電流の
積算量の所定値を大きな値に変更する通電量制御手段5
を備えたことを特徴とする。
このように、この発明に係るソレノイドバルブ駆動制
御回路は、電源電圧監視手段と、通電量制御手段を備え
たので、電源電圧監視手段がバッテリー電圧の低下を検
出した場合には、ソレノイドに流す電流の積算量を予め
設定された所定値よりも大きな値に変更することによっ
て、バッテリーの電圧が低下してもソレノイドの安定動
作を補償することができる。
また、この発明に係る通電量制御手段は、ソレノイド
に流る電流の積算量をバッテリー電圧の低下に応じた最
小の値に設定することができるので、不要な消費電力を
抑え、バッテリーの寿命を延ばすことができる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を添付図面に従って説明す
る。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示す
ものとする。
第1図はこの発明に係るソレノイドバルブ駆動制御回
路を自動水栓装置に適用した場合の構成図である。図に
おいて1はバッテリー、2はこのバッテリー1を電源と
して駆動されるソレノイドバルブのソレノイドを示し、
ここでばラッチングソレノイドが用いられている。バル
ブ駆動判定手段3はバッテリー1を電源とし間欠的にフ
ォトダイオード3aを発光せしめるとともに、その反射光
をフォトトランジスタ3bにて検出することで当該水栓の
使用者の有無を検知し、電源電圧監視手段4に作動信号
S1,S2を出力する。ここで作動信号S1はバルブを開くた
めの信号であり、作動信号S2はバルブを閉じるための信
号である。尚、前記フォトダイオード3a及びフォトトラ
ンジスタ3bは図示しない水栓の適所に設けられている。
電源電圧監視手段4は、前記バルプ駆動判定手段3の
出力信号に基づき、バッテリー1の電圧を監視し、その
結果を通電量制御手段5に出力する。この通電量制御手
段5は、電源電圧監視手段4からの信号に基づきソレノ
イド2に流す電流の積算量を所定値にを決定し、ソレノ
イドバルブ駆動手段6を作動せしめてソレノイド2に通
電させる。この電流積算量の所定値は予めソレノイドバ
ルブの特性に応じて定められており、又その通電方向
は、前記バルブ駆動判定手段3の信号S1,S2に基づいて
ソレノイドバルブ駆動回路6により変更される。
第2図は、かかる構成をより具体化して示す回路構成
図である。バルブ駆動判定手段3は例えば論理回路によ
り構成され、使用者の有無を検知する毎に電源スイッチ
7を投入して各種回路へ電源電圧を供給するとともに、
バルブ開閉に係る前記出力信号S1,S2をソレノイドバル
ブ駆動回路6に出力する。このソレノイドバルブ駆動回
路6は例えばパワートランジスタにより構成されるブリ
ッジ回路から成り、バルブ駆動判定手段3からの信号S
1,S2に応じてソレノイド2への通電方向を変更する。
このソレノイド2を流れた電流Iはその一部分が電流
増幅回路5aに流れ込み、ここで所定の比率に変換された
充電電流iとなって抵抗R1,R2を介してコンデンサ5dに
充電される。この比率は電流増幅回路5aと抵抗R1,R2間
に接続されたスイッチ5bと、同じく電流増幅回路5aとコ
ンデンサ5dの入力側端子間に接続されたスイッチ5cのい
ずれが閉じているかによって変更され、スイッチ5bが閉
じている場合にはk1倍、すなわちi=k1Iとなり、一方
スイッチ5cが閉じている場合にはk2倍、すなわちi=k2
Iとなる。尚、ここでk1はk2より十分に大きくk1>>k2
とされている。
一方、電源スイッチ7の投入によりのこぎり波発生回
路4aが動作し、この出力電圧Vとバッテリ電圧の抵抗R
3,R4による分圧値V1がコンパレータ4bにより比較され
る。そしてこの分圧値V1が電圧Vより高い場合にはコン
パレータ4bはハイレベルの信号を出力し、前述したスイ
ッチ5bを閉成せしめるとともにインバータ5eによりスイ
ッチ5cを開成せしめる一方、分圧値V1が電圧Vより低い
場合には逆にスイッチ5bを開成せしめてスイッチ5cを閉
成する。従って、電源(バッテリー)電圧が充分高くて
規定範囲にあって分圧値V1がのこぎり波発生回路4aの出
力電圧Vよりも高い場合には、充電電流iを大きな値に
設定し、この充電電流iに対応してソレノイド2に通電
する電流の積算量を所定値に設定する。
一方、電源(バッテリー)電圧が規定範囲より低下し
て分圧値V1がのこぎり波発生回路4aの出力電圧Vよりも
低い場合には、充電電流iを小さな値に設定し、この充
電電流iに対応してソレノイド2に通電する電流の積算
量の所定値を大きな値に変更する。
こうしてソレノイド2を流れる電流Iは、その一部が
電流増幅回路5aを介して充電電流iに変換されコンデン
サ5dに充電されることとなるが、コンデンサ5dの充電が
進むとその入力端子における電位V3は上昇する。この電
位V3はコンパレータ5fにより所定の電圧と比較され、当
該所定の電圧と等しくなったときにコンパレータ5fはソ
レノイドへの通電を停止すべく信号をバルブ駆動判定手
段3に出力する。
この所定の電圧は、前記コンデンサ5dにおける充電
量、すなわちソレノイド2に通電される電流の積算量に
対応して定められた電圧であり、電源電圧が高い場合に
は充電電流iが大きく、電位V3に達する時間が短いため
電流の積算量は措定値に設定されるが、電源電圧が低下
した場合には充電電流iが小さく、電位V3に達する時間
が長くなって電流の積算量は所定値よりも大きな値に変
更されることになる。バルブを開く場合(前記出力信号
S1に係る)とバルブを閉じる場合(前記出力信号S2に係
る)とで異なり、基準電圧発生回路5gの出力電圧を抵抗
R5,R6,R7及びスイッチ5h,5iにより適宜に分圧して得ら
れる。
この実施例における電流の積算量はバルブを開く方が
閉じる場合に比べて大きく、従ってバルブを開く場合に
はスイッチ5hが、バルプを閉じる場合にはスイッチ5iが
夫々バルプ駆動判定手段3の出力信号S1,S2により閉成
される。
かくして所定の通電が完了するとバルプ駆動判定手段
3は、コンパレータ5fの出力信号に基づいて放電スイッ
チ5jを一時閉成してコンデンサ5dに充電された電荷を放
電するとともに、電源スイッチを開成して電源をオフ状
態に維持する。
第3図は第2図において説明したソレノイドバルブ駆
動回路の主要各部の信号をタイムチャートで示した図で
あり、このタイムチャートにて前記回路の作用を説明す
る。
タイムチャートにおいて領域Aはバッテリー電圧が十
分に高い場合を、領域Bはバッテリー電圧が内部抵抗等
により通電時に低くなる場合を示している。
先ず、チャート(a)は、バルブ駆動判定手段3がバ
ッテリー電源を間欠的に使用し、使用者の有無を検知し
ていることを示している。チャート(b)は例えば使用
者を検知した場合、バルブを開成するとともにその他必
要な処理を行うために必要な所要時間を示している。チ
ャート(c)は使用者の検知により電源スイッチ7が閉
成される時間を示している。チャート(d)はソレノイ
ドバルプ駆動回路6の駆動時間を示しており、その立ち
上りは、電源スイッチ7投入後約1m秒後であり、立ち下
がりは電源スイッチ7のオフ時と略同時である。チャー
ト(e)はソレノイド2を流れる電流を示し、バッテリ
ー電圧が低い方が小さくなることを示している。チャー
ト(f)はバッテリー電圧を示しており、内部抵抗が大
きい(領域B)場合はバッテリー電圧が大きく下がるこ
とを示している。(g)はのこぎり波発生回路4aの出力
電圧であるのこぎり波を示したものであり、この電圧値
は領域A,Bにおいて変わらない。チャート(h)および
(i)は、コンパレータ4bの出力に基づくスイッチ5bと
スイッチ5cの開閉のタイミングを示したもので、バッテ
リー電圧がのこぎり波の電圧より低い場合にはスイッチ
5bに代わりスイッチ5cが閉じるようになることが示され
ている。チャート(j)はコンデンサ5dの充電電圧を示
しており、領域Aの場合は一定の時定数で充電されるの
に対し、領域Bの場合はスイッチ5cの閉成時(スイッチ
5bの開成時)には充電速度が遅くなっている。従って一
定の電圧に到達するためにソレノイド2への通電時間は
長くなり、従ってソレノイド2の電流の積算量はバッテ
リー電圧が低下する領域Bの方が大きくなることが理解
される。チャート(k)はコンパレータ5fの出力信号を
示し、前記電源スイッチ7はこの信号により開成され
る。チャート(l)はバルブ開成駆動後、バルブ駆動判
定手段3内にて例えば次のバルブ駆動は閉成駆動である
ことなどを判別させるため所定の処理を行うための信号
を示し、ここでは説明を省略する。
以上の説明より明らかなように当該ソレノイドバルブ
駆動回路は、のこぎり波発生回路4a及びコンパレータ4b
が第1図の構成における電源電圧監視手段4を構成し、
電流増幅回路5a、スイッチ5b,5c、コンデンサ5d、基準
電圧発生回路5g、スイッチ5h,5i及びコンパレータ5fが
通電量制御回路5を構成し、バッテリー電圧の低下に伴
ってより大きな電流の積算量がソレノイド2に供給され
ソレノイドバルブを電力効率良く駆動することができ
る。
以上はこの発明の一実施例であるが、この発明はこの
実施例に限定されることはなく、例えば通電量制御手段
5は、第4図に示すように、電源電圧監視手段4の出力
信号に基づいてソレノイド2への通電時間を決定する通
電時間決定手段50と、この通電時間決定手段50に基づい
てパルス等(時間)を計数する計数手段51と、この計数
手段51の出力信号に基づき、当該計数手段51が時間を計
数している間、ソレノイド2に通電せしめるスイッチ60
を閉成するスイッチ駆動手段52とから構成するようにし
てもよい。
そして更に前記通電時間決定手段50は、第5図に示す
ように電源電圧監視手段4の出力信号をA/D変換するA/D
変換器50aと、このA/D変換器50aの出力信号をアドレス
信号とし、当該アドレスに通電時間を記憶したメモリ50
bと、このメモリ50bの記憶値に対応する時間を測定する
カウンタ50c等から構成するようにしてもよい。
(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、この発明によればソ
レノイドに流す電流の積算量はバッテリー等の電源電圧
に応じた最適な積算量とすることができ、バッテリーの
電圧が低下してもソレノイドの安定動作を補償すること
ができる。
また、ソレノイドに流す電流の積算量をバッテリー電
圧の低下に応じた最小の値に設定することができるの
で、不要な消費電力を抑え、バッテリーの寿命を延ばす
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を自動水栓装置に例をとって示
した図、第2図は第1図の構成をより具体化して示す回
路構成図、第3図はタイムチャート、第4図、第5図は
この発明の別実施例を示す図である。 図面において、1はバッテリー、2はソレノイド、3は
バルブ駆動判定手段、4は電源電圧監視手段、5は通電
量制御手段、6はソレノイドバルブ駆動手段である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 驛 利男 神奈川県茅ケ崎市本村2丁目8番1号 東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (56)参考文献 特開 昭56−14667(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリーを電源としてソレノイドに通電
    し、バルブの開閉を行うようにしたソレノイドバルブ駆
    動制御回路において、 前記バッテリー電圧を監視する電源電圧監視手段を備え
    るとともに、前記ソレノイドに通電する電流の積算量を
    所定値に設定し、かつ、前記電源電圧監視手段の出力信
    号に基づき、電源電圧の低下を検出した場合には、電流
    の積算量の所定値を大きな値に変更する通電量制御手段
    を備えたことを特徴とするソレノイドバルブ駆動制御回
    路。
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