JP3661272B2

JP3661272B2 - タイマ回路のリレー駆動回路

Info

Publication number: JP3661272B2
Application number: JP12280096A
Authority: JP
Inventors: 勲難波; 利通摺河; 伸二上野; 佳隆村上
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2016-04-22
Also published as: JPH09288949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型タイマ等の小型制御機器の出力リレーを駆動するタイマ回路のリレー駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のこの種のタイマ回路のリレー駆動回路の構成図である。同図において、交流電源５０から出力された交流電圧は、定電圧回路５１で直流電圧に整流され、リレーコイル５２およびリレー駆動用トランジスタ５３からなる直列回路の両端に印加される。リレーコイル５２に並列接続されたダイオード５４は逆起電力吸収用である。
【０００３】
また、定電圧回路５１から出力された直流電圧は抵抗器５５を介してタイマ回路５６およびツェナーダイオード５７の並列回路に印加される。これにより、タイマ回路５６にはツェナーダイオード５７のツェナー電圧（この場合は５Ｖ）が電源電圧として供給される。このタイマ回路５６の出力によってリレー駆動用トランジスタ５３が駆動される。
【０００４】
この構成において、交流電源５０が投入されると、タイマ回路５６が時限動作を開始する。所定時間後にタイマ回路５６がタイムアップすると、その出力によってリレー駆動用トランジスタ５３がオンとなり、リレーコイル５２に定電圧回路５１からの直流電圧（この場合は４８Ｖ）が印加されてリレーが動作する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術では、交流電源５０がＡＣ１００〜２４０Ｖの交流電圧を出力するものであるとすると、定電圧回路５１は交流電圧の変化に拘らず常に一定の直流電圧（例えば４８Ｖ）を出力しなければならない。このため、定電圧回路５１の構成は複雑なものとなり、部品点数が多く、電気効率が悪いために発熱が大きくなるという不都合が生じる。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、部品点数の削減および発熱の抑制を図るようにしたタイマ回路のリレー駆動回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるタイマ回路のリレー駆動回路の発明は、１００乃至２４０Ｖの交流電圧を出力する交流電源（２１）を、整流ダイオード（２２）及び平滑用コンデンサ（２３）からなる半波整流回路を介してリレーコイル（２４）、リレー駆動用トランジスタ（２５）及びリレー駆動電流検出用抵抗器（２６）からなる直列回路の両端に接続し、且つ、前記リレーコイル（２４）に並列に逆起電力吸収用のダイオード（２７）を接続すると共に、前記リレー駆動用トランジスタ（２５）及び前記リレー駆動電流検出用抵抗器（２６）の接続中点が、比較回路（２９）、ワンショット回路（３０）、アンド回路（３１）及びタイマ回路（３２）から構成されるトランジスタ制御回路（２８）に接続されており、前記比較回路（２９）は前記リレー駆動電流検出用抵抗器（２６）の両端電圧としての検知電圧が比較電圧を上回ったとき２値論理でＨレベルの信号を出力し、前記ワンショット回路（３０）をトリガーし、前記ワンショット回路（３０）の反転出力Ｑバーは前記アンド回路（３１）を介して前記リレー駆動用トランジスタ（２５）のベース端子に接続されると共に、前記アンド回路（３１）は前記タイマ回路がタイムアップして２値論理でＨレベルの信号を出力したときに開となるゲート機能を有して構成して、前記トランジスタ制御回路（２８）は、前記リレーコイル（２４）に流れるリレー電流が所定の上限値になると前記リレー駆動用トランジスタ（２５）を一定時間オフにし、当該一定時間を経過したときに前記リレー駆動用トランジスタ（２５）をオンとするように構成したものである。
【０００８】
本発明によれば、リレー電流の実効値がリレー定格電流となるようにトランジスタ制御回路によってリレー駆動用トランジスタをオン／オフ制御するので、幅広い印加電圧での使用が可能となる。
【０００９】
また、本発明によれば、上限値および一定時間を適切に設定することにより、上昇・下降を繰り返すリレー電流の実効値をリレー定格電流となるように設定でき、幅広い印加電圧での使用が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態によるタイマ回路のリレー駆動回路の構成図である。図１において、交流電源２１は整流ダイオード２２および平滑用コンデンサ２３からなる半波整流回路を介して、リレーコイル２４、リレー駆動用トランジスタ２５およびリレー駆動電流検出用抵抗器２６からなる直列回路の両端に接続されている。なお、リレーコイル２４と並列に逆起電力吸収用のダイオード２７が接続されている。
【００１１】
また、リレー駆動用トランジスタ２５およびリレー駆動電流検出用抵抗器２６の接続中点がトランジスタ制御回路２８に接続されている。このトランジスタ制御回路２８は、比較回路２９、ワンショット回路３０、アンド回路３１およびタイマ回路３２から構成されており、リレー駆動電流検出用抵抗器２６の両端電圧からリレー電流ｉの大きさを検知してリレー駆動用トランジスタ２５をオン／オフ制御する。
【００１２】
比較回路２９はリレー駆動電流検出用抵抗器２６の両端電圧としての検知電圧Ｖdtが比較電圧Ｖｐを上回ると２値論理でＨレベルの信号を出力し、ワンショット回路３０をトリガーする。ワンショット回路３０の反転出力Ｑバーはアンド回路３１を介してリレー駆動用トランジスタ２５のベース端子に接続されている。アンド回路３１はタイマ回路３２がタイムアップして２値論理でＨレベルの信号を出力すると開となるゲート機能を有している。
【００１３】
この構成において、交流電源２１から交流電圧が印加され、タイマ回路３２の出力が２値論理でＬレベルであれば、アンド回路３１は閉じられ、その出力はＬレベルとなる。このためリレー駆動用トランジスタ２５はオフとなり、リレーコイル２４には通電されないことになる。このときリレー駆動電流検出用抵抗器２６に流れる電流は微小であるため検知電圧Ｖdtは比較電圧Ｖｐ以下である。このため比較回路２９の出力はＬレベルであり、ワンショット回路３０の反転出力ＱバーはＨレベルである。
【００１４】
この状態でタイマ回路３２がタイムアップして出力がＨレベルになると、アンド回路３１の出力がＨレベルとなり、リレー駆動用トランジスタ２５がオンする。リレー駆動用トランジスタ２５がオンすると、リレーコイル２４に通電が開始される。
【００１５】
この結果、リレーコイル２４に流れるリレー電流ｉは、リレーコイル２４が等価的にコイルＬと抵抗Ｒとの直列回路で構成されているので、印加電圧をＶとすると、
ｉ＝Ｖ・（１−ｅ^{−（Ｒ／Ｌ）ｔ}）／Ｒ
となり、指数関数カーブで上昇する。
【００１６】
このリレー電流ｉの上昇に比例してリレー駆動電流検出用抵抗器２６を流れる検知電流ｉ_dtも上昇し、それによりリレー駆動電流検出用抵抗器２６の検知電圧Ｖdtも上昇する。検知電圧Ｖdtが比較電圧Ｖｐを上回ると、比較回路２９の出力がＨレベルとなる。これによりワンショット回路３０がトリガーされ、反転出力Ｑバーが予め設定された時間Ｔの期間Ｌレベルとなる。この結果、アンド回路３１が閉じ、リレー駆動用トランジスタ２５がオフする。
【００１７】
リレー駆動用トランジスタ２５がオフすると、リレーコイル２４に蓄えられたエネルギーがダイオード２７を通して流れ、リレー電流ｉは、
ｉ＝ｉ₀・ｅ^{−（Ｒ／Ｌ）ｔ}
となり、今度は指数関数カーブで下降する。
【００１８】
一方、リレー駆動電流検出用抵抗器２６に流れる検知電流ｉ_dtはリレー駆動用トランジスタ２５がオフするので微小レベルとなり、検知電圧Ｖdtも微小レベルとなる。従って、比較回路２９の出力はＬレベルとなる。設定時間Ｔが経過すると、ワンショット回路３０の反転出力ＱバーがＨレベルに戻り、アンド回路３１が開いてリレー駆動用トランジスタ２５がオンとなる。これによりリレー電流ｉが再び上昇し、検知電流ｉ_dtも上昇する。
【００１９】
このように、検知電圧Ｖdtが上限電圧Ｖｐを上回るとリレー駆動用トランジスタ２５を一定時間オフすることにより、図２に示すように、所定の範囲で上昇・下降を繰り返すリレー電流ｉが得られる。このリレー電流ｉの実効値ｉ_rmsがリレー定格電流になるように一定時間Ｔや回路の各値を設定する。なお、上限値ｉｐはリレー駆動電流検出用抵抗器２６の両端電圧（検知電圧）Ｖdtが上限電圧Ｖｐのときのリレー電流である。図３に検知電流ｉ_dtの波形を示す。
【００２０】
リレー電流ｉおよび検知電流ｉ_dtは、交流電源２１からの印加電圧が低いときは、図２（ａ）に示すように緩やかに上昇し、高いときは図２（ｂ）に示すように急峻に上昇する。しかし、幅広い交流電圧での使用が可能であり、交流電圧に限らず直流電圧を用いてもよい。
【００２１】
なお、トランジスタ制御回路２８の構成としては、前述した図１に示す構成に限らず、図４に示すように、比較回路２９、コンピュータ３３およびバッファ３４によっても構成することもできる。この場合、コンピュータ３３は比較回路２９の出力を監視し、リレー駆動期間中に比較回路２９の出力がＨレベルのときは出力を設定時間Ｔの期間Ｌレベルにしてリレー駆動用トランジスタ２５をオフし、設定時間Ｔ以外の期間で比較回路２９の出力がＬレベルのときは出力をＨレベルにしてリレー駆動用トランジスタ２５をオンする。このようにすれば、前述した図１と同様の動作が得られる。
【００２２】
また、トランジスタ制御回路２８の他の構成としては、図５に示すように、ＡＤ変換器３５、コンピュータ３３およびバッファ３４によっても構成することができる。この場合、コンピュータ３３はＡＤ変換器３５でディジタル信号に変換した検知電圧Ｖdtのレベルを監視し、リレー駆動期間中に比較電圧Ｖｐを上回った場合は出力を設定時間Ｔの期間Ｌレベルにしてリレー駆動用トランジスタ２５をオフし、設定時間Ｔ以外の期間で比較回路２９の出力がＬレベルのときは出力をＨレベルにしてリレー駆動用トランジスタ２５をオンする。このようにすれば、前述した図１と同様の動作が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な定電圧回路を設ける必要なしに、幅広い電圧範囲の交流電圧によってリレーコイルを直接駆動することができるので、定電圧回路を必要とした従来に比べ非常に少ない部品点数で構成することができる。また、整流したのみの交流電圧によって直接大電力のリレーを駆動するため、無駄な電力消費が少ないので発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるタイマ回路のリレー駆動回路の構成図である。
【図２】リレー電流の波形図で、（ａ）は印加電圧が低い場合を示し、（ｂ）は印加電圧が高い場合を示す。
【図３】検知電流の波形図で、（ａ）は印加電圧が低い場合を示し、（ｂ）は印加電圧が高い場合を示す。
【図４】図１に示すタイマ回路のリレー駆動回路におけるトランジスタ制御回路の他の構成例を示す構成図である。
【図５】図１に示すタイマ回路のリレー駆動回路におけるトランジスタ制御回路のさらに他の構成例を示す構成図である。
【図６】従来のタイマ回路のリレー駆動回路の構成図である。
【符号の説明】
２１交流電源
２２整流ダイオード
２３平滑用コンデンサ
２４リレーコイル
２５リレー駆動用トランジスタ
２６リレー駆動電流検出用抵抗器
２８トランジスタ制御回路
２９比較回路
３０ワンショット回路
３１アンド回路
３２タイマ回路

Claims

１００乃至２４０Ｖの交流電圧を出力する交流電源（２１）を、整流ダイオード（２２）及び平滑用コンデンサ（２３）からなる半波整流回路を介してリレーコイル（２４）、リレー駆動用トランジスタ（２５）及びリレー駆動電流検出用抵抗器（２６）からなる直列回路の両端に接続し、且つ、前記リレーコイル（２４）に並列に逆起電力吸収用のダイオード（２７）を接続すると共に、前記リレー駆動用トランジスタ（２５）及び前記リレー駆動電流検出用抵抗器（２６）の接続中点が、比較回路（２９）、ワンショット回路（３０）、アンド回路（３１）及びタイマ回路（３２）から構成されるトランジスタ制御回路（２８）に接続されており、前記比較回路（２９）は前記リレー駆動電流検出用抵抗器（２６）の両端電圧としての検知電圧が比較電圧を上回ったとき２値論理でＨレベルの信号を出力し、前記ワンショット回路（３０）をトリガーし、前記ワンショット回路（３０）の反転出力Ｑバーは前記アンド回路（３１）を介して前記リレー駆動用トランジスタ（２５）のベース端子に接続されると共に、前記アンド回路（３１）は前記タイマ回路がタイムアップして２値論理でＨレベルの信号を出力したときに開となるゲート機能を有して構成して、前記トランジスタ制御回路（２８）は、前記リレーコイル（２４）に流れるリレー電流が所定の上限値になると前記リレー駆動用トランジスタ（２５）を一定時間オフにし、当該一定時間を経過したときに前記リレー駆動用トランジスタ（２５）をオンとするように構成したことを特徴とするタイマ回路のリレー駆動回路。