JP3570212B2 - リレー駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるリレー駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マイクロコンピュータでリレーの駆動を制御する場合に、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるということが従来より提案されている。例えば、特開昭59−132233号公報での構成例を図7、図8、図9を用いて以下に説明する。図7はこの従来例における回路図であり、1は交流電源、2は直流電源、3は負荷、4は負荷3に直列のリレー接点、5は交流電源1のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段、7はマイクロコンピュータよりなる制御部、8は制御部7からの出力信号によってリレー駆動するリレー駆動手段である。
【0003】
電源同期信号発生手段5はダイオードブリッジ9、抵抗10,11、フォトカプラ12より構成されており、開閉位相検知手段6は、ダイオードブリッジ13、抵抗14,15、フォトカプラ16より構成されており、リレー駆動手段8は、リレーコイル17、トランジスタ18、サージ吸収用ダイオード19、抵抗20より構成されている。
【0004】
また、制御部7は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等より構成され、ROM内に前記電源同期信号発生手段5からの電源同期信号と開閉位相検知手段6からの開閉信号とを入力しその時間差を測定する時間差測定手段(図示せず)と、この時間差測定手段からの測定信号に基づき、前記リレーの駆動位相を決定する駆動位相決定手段(図示せず)とをもっている。
【0005】
図8はこの従来例におけるフローチャートであり、これを用いて動作説明をする。図8のフローチャートで示すように、リレー接点4を閉じる場合は、電源同期信号の立ち下りが入力されると時間(位相)t0の測定をスタート(ステップ1)し、ステップ2でその時間t0がRAMに記憶している時間tonと一致した位相でリレー駆動信号を出力する。リレー接点が閉じられるとステップ3で開閉信号の立ち下りが入力され、時間t0の測定をストップする。この時間t0と電源同期信号の周期T1とを比較し、等しくない場合のみ時間t0と周期T1の差を前記時間tonに加算し、その値を新しい時間tonとしてRAMに記憶する(ステップ4)。
【0006】
すなわち、図9に示すように、電源同期信号a4の立ち下りから時間tonが経過した位相でリレー駆動信号b4を出力すると、負荷3に印加される交流電源電圧c4−d4がゼロボルト近辺の時、リレー接点4が閉じられ、開閉信号e4の立ち下りまでの時間は、電源同期信号a4の周期T1と等しい。
【0007】
リレー接点4を開く場合は、図8のフローチャートで示すように電源同期信号の立ち上りが入力されると、時間t0の測定をスタートし(ステップ5)その時間toがRAMに記憶している時間toffと一致した位相でリレー駆動信号の出力を停止する(ステップ6)。
【0008】
次に開閉信号の立ち上りが入力されると、時間t1の測定をスタートする(ステップ7)。開閉信号の立ち下りが入力された時は時間t1の測定をスツプし、ステップ7の動作へもどり、開閉信号の立ち下りが入力されずに、時間t1が時間T2(交流電源のゼロボルト近辺での開閉信号がHighの時間)を越えた時は時間t0、時間t1の測定をストップしステップ9へ進む。ステップ9でこの時間t0と時間t1の差の絶対値|t0−t1|と、電源同期信号の2倍の周期T3とを比較し、等しくない場合のみ周期T3と値|t0−t1|の差を時間toffに加算し、RAMに記憶する。
【0009】
このように従来例によるリレー駆動装置は、図8のフローチャートに示す動作を繰り返すことによりリレー駆動位相(時間ton及び時間toff)を交流電源のゼロボルト近辺でリレー接点が開閉するように制御するものであった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、電源同期信号の周期T1及びT3を商用電源の周波数ごとに設定する必要があり、商用電源の周波数判別が必須であることが課題である。
【0011】
本発明は上記のような課題を解決し、商用電源の周波数を判別しなくてもリレー接点が閉または開された時点からゼロ電位位置までの時間を常に所望値に近づける事を目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために本発明によるリレー駆動装置は、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、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リレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記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を特徴としたものである。
【0013】
この構成により、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出し、リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、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ため、商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制御部は、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商用電源の周波数に対応した時点に調整できる。
【0014】
さらに、リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設けることにより、リレー制御部は商用電源の周波数を判別しなくても、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、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できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、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リレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記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を特徴とするリレー駆動装置であり、本発明の構成により商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制御部は、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商用電源の周波数に対応した時点に調整できる。
【0016】
本発明の請求項2に記載の発明は、リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設け、リレー制御部はリレー時点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、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を特徴とする請求項1記載のリレー駆動装置である。商用電源のゼロクロス時点でリレー接点を開閉させると接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点が実際に閉または開される時点が、商用電源のゼロクロスする時点を超える可能性が高くなる。リレー接点が実際に閉または開された時点が商用電源のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク放電が長時間継続されるため、接点の寿命に影響する。本発明の構成により所望値に接点の動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点が実際に閉または開される時点が、商用電源のゼロクロスする時点を超えない値を設定しておくことによって、リレー制御部はリレー接点が実際に閉または開される時点を常に商用電源のゼロ電位近傍で、かつ商用電源がゼロクロスする時点を超えない最適な時点に近づくように、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できる。
【0017】
本発明の請求項3に記載の発明は、商用電源のゼロクロス時点から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(TA)、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を(TC)、所望値を(TS)として、TAを次のような乗算や除算の含まない簡単な関係式で算出することを特徴とする請求項2記載のリレー駆動装置である。
【0018】
TA=前回のTA+TC−TS
本発明の請求項4に記載の発明は、TSはリレー動作時の値よりもリレー復帰時の値を小さくしたことを特徴とする請求項3記載のリレー駆動装置であり、リレーの動作時はリレー復帰時よりバウンス時間が長いため、リレー動作時とリレー復帰時のバウンス時間等を考慮した値をリレー動作時のTSとリレー復帰時のTSに各々設定することにより、リレー動作時とリレー復帰時を同じようにリレー制御部はリレー接点が実際に閉または開される時点を常に商用電源のゼロ電位近傍で、かつ商用電源がゼロクロスする時点を超えない最適な時点に近づくように、TAを調整できる。
【0019】
本発明の請求項5に記載の発明は、リレー接点の開閉が商用電源の正側または負側に偏ると、リレー接点開閉時の電位差により接点の寿命を縮める転移現象を生じやすくなるが、リレー接点の開閉を同じ時点で商用電源の正負交互に行うことにより、電位差を減少させ接点の転移現象を抑制させる作用を有するものである。
【0020】
以下本発明の一実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態におけるリレー駆動装置を示す基本ブロック図である。図1において、1はマイクロコンピュータで電源同期発生手段4からの信号に基づき商用電源6のゼロクロス時点から所定時間後、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リレー制御部(図示せず)と、リレー接点開閉検出手段3からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段(図示せず)とを備えている。2はリレー接点、3はリレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段、4は商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段、5はリレー制御部からの出力信号によってリレー駆動するリレー駆動手段、6は商用電源、7は負荷で構成されている。
【0021】
図2は、同実施の形態におけるフローチャートであり、図3はリレー接点が閉じられた動作タイミングチャートで、図4はリレー接点が開かれた動作タイミングチャートを説明している。
【0022】
図5、図6は、同実施の形態における動作タイミングチャートで、図5は商用電源の負側でリレー接点を開閉させた場合であり、図6は商用電源の正側でリレー接点を開閉させた場合である。
【0023】
次に上記のように構成したリレー駆動装置の動作を説明する。リレー接点2を閉じる場合は、図2のフローチャート、図3のタイミングチャートで示すように電源同期発生手段4より電源同期信号a0のエッジがマイクロコンピュータ1に入力されるとTA0のカウントをスタートする。TA0のカウントがカウントアップになればリレー制御部よりリレー駆動開始信号b0が出力されリレー駆動手段5によりリレー駆動が開始される。リレー接点2が閉じられるとリレー接点開閉検出手段3より開閉信号e0がマイクロコンピュータ1に入力され時間TC0の測定をスタートする。再び電源同期発生手段4より電源同期信号a0のエッジがマイクロコンピュータ1に入力されると時間TC0の測定をストップし、リレー接点2が閉じられてから商用電源6のゼロ電位までの時間が検出できる。
【0024】
この検出結果に基づいて、リレー接点2を実際に閉させる時点が商用電源6のゼロ電位近傍になるように、次にリレー駆動開始信号b0が出力されるタイミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点2が実際に閉された時点が商用電源6のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク放電が発生するため、リレー接点2が実際に閉された時点が、商用電源6のゼロクロスする時点を超えない時間を所望値(TS0)とし、リレー制御部はTC0が常に所望値(TS0)に近づくように、TA0を次のような関係式で算出させる。
【0025】
次回のTA0=TA0+TC0−TS0
この構成により、商用電源6の周波数を判別しなくてもリレー接点2が実際に閉された時点から商用電源6がゼロクロスする時点までの時間(TC0)を一定にすることができる。また、リレー接点2が実際に閉された時点が、所望値(TS0)近傍になるのでリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点2が実際に閉される時点が、商用電源6のゼロクロスする時点を超える確率を低減できるという作用を有する。
【0026】
リレー接点2を開く場合は、図2のフローチャート、図4のタイミングチャートで示すように電源同期発生手段4より電源同期信号a1のエッジがマイクロコンピュータ1に入力されるとTA1のカウントをスタートする。TA1のカウントがカウントアップになればリレー制御部よりリレー駆動停止信号b1が出力されリレー駆動手段5によりリレー駆動が停止される。リレー接点2が開かれるとリレー接点開閉検出手段3より開閉信号e1がマイクロコンピュータ1に入力され時間TC1の測定をスタートする。再び電源同期発生手段4より電源同期信号a1のエッジがマイクロコンピュータ1に入力されると時間TC1の測定をストップし、リレー接点2が開かれてから商用電源6のゼロ電位までの時間が検出できる。
【0027】
この検出結果に基づいて、リレー接点2を実際に開させる時点が商用電源6のゼロ電位近傍になるように、次にリレー駆動停止信号b1が出力されるタイミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点2が実際に開された時点が商用電源6がゼロクロスする時点を超えると大電源アーク放電が長時間継続されるため、リレー接点2が実際に開された時点が、商用電源6のゼロクロスする時点を超えない時間を所望値(TS1)とし、リレー制御部はTC1が常に所望値(TS1)に近づくように、TA1を次のような関係式で算出させる。
【0028】
次回のTA1=TA1+TC1−TS1
この構成により、商用電源6の周波数を判別しなくてもリレー接点2が実際に開された時点から商用電源6がゼロクロスする時点までの時間(TC1)を一定にすることができる。また、リレー接点2が実際に開された時点が、所望値(TS1)近傍になるのでリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点2が実際に開された時点が、商用電源6がゼロクロスする時点を超える確率を低減できるという作用を有する。
【0029】
また、リレー動作時はリレー復帰時よりバウンス時間が長いため、リレー動作時とリレー復帰時のバウンス時間等を考慮した値をリレー動作時のTS0とリレー復帰時のTS1にそれぞれ設定することにより、リレー動作時とリレー復帰時を同じようにリレー制御部はリレー接点2が実際に閉または開された時点が常に商用電源6がゼロクロスする時点を超えない時点に近づくように、TAを調整できるという作用を有する。
【0030】
さらに、電源同期信号aの立ち上がり側か立ち下がり側のどちらでリレー接点2が開閉したか記憶することで、今回のリレー接点2を図5に示すように商用電源6の負側で開閉させると次回のリレー接点2の開閉を図6に示すように商用電源6の正側で行うことができ、これを繰り返すことにより、リレー接点2の開閉が商用電源6の正側負側を交互に同じ時点で行われ、電位差を減少させ接点の寿命を縮める転移現象を抑制させるという作用を有する。
【0031】
なお、本実施の形態では商用電源6の周波数の半周期を基準として調整を行っているが、周波数の一周期を基準として調整を行うことにより電源のひずみ等によるゼロ電位のずれにも対応できる作用を有する。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によるリレー駆動装置は、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるためのリレー駆動装置であって、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、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リレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から、前記電源同期発生手段から得られる商用電源がゼロクロスする時点までの時間(TC)を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部はTCが常に所望値(TS)に近づくように、前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、商用電源のゼロクロス時点から前記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、商用電源の周波数を判別しなくてもTCを一定にすることができ、さらにリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等があっても商用電源のゼロクロスする時点を超えない時点でリレー接点を開閉できるという効果が得られる。また、リレー接点の開閉を商用電源の正負交互に同じ時点で行うことにより接点の寿命を縮める転移現象を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるリレー駆動装置のブロック図
【図2】同実施の形態における動作フローチャート
【図3】同実施の形態におけるリレー接点閉側のタイミングチャート
【図4】同実施の形態におけるリレー接点開側のタイミングチャート
【図5】同実施の形態における商用電源の負側でリレー接点を開閉させたタイミングチャート
【図6】同実施の形態における商用電源の正側でリレー接点を開閉させたタイミングチャート
【図7】従来例による回路図
【図8】従来例による動作フローチャート
【図9】従来例による動作説明図
【符号の説明】
1 マイクロコンピュータ
2 リレー接点
3 リレー接点開閉検出手段
4 電源同期発生手段
5 リレー駆動手段
6 商用電源
7 負荷
TA0 ゼロクロス時点からリレー駆動開始信号を出力するまでの時間
TB0 リレー動作時間
TC0 リレー接点が閉された時点からゼロクロスする時点までの時間
TS0 リレー接点閉時の所望時間
TA1 ゼロクロス時点からリレー駆動停止信号を出力するまでの時間
TB1 リレー復帰時間
TC1 リレー接点が開された時点からゼロクロスする時点までの時間
TS1 リレー接点開時の所望時間
Claims (5)
- 商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるためのリレー駆動装置であって、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、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リレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記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を特徴とするリレー駆動装置。
- リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設け、リレー制御部はリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、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を特徴とする請求項1記載のリレー駆動装置。
- 商用電源のゼロクロス時点から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(TA)、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を(TC)、所望値を(TS)として、TAを次のような関係式で算出することを特徴とする請求項2記載のリレー駆動装置。
TA=前回のTA+TC−TS - TSはリレー動作時の値よりもリレー復帰時の値を小さくしたことを特徴とする請求項3記載のリレー駆動装置。
- リレー接点の開閉を商用電源の正負交互に行うことを特徴とする請求項1記載のリレー駆動装置。
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