JP4404040B2 - リレー駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、商用電源のゼロクロス時点付近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。

従来、この種のリレー駆動装置としては、１つのマイクロコンピュータでリレー駆動とリレー駆動検知を行うものがすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２７３４９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、複数のマイクロコンピュータでリレー駆動とリレー接点検知を行わなくてはいけない場合には適用できないものである。

例えば、タイマー管理をしているマイクロコンピュータでリレー駆動を行い、電源電圧の検知をアナログで行っているマイクロコンピュータでリレー接点検知を行いたい場合や、絶縁距離の確保のためにリレー駆動を行うマイクロコンピュータの電源回路と、リレー接点検知を行うマイクロコンピュータの電源回路を絶縁しなくてはいけない場合などがある。これらの場合では、リレー接点の検知をしてから商用電源がゼロクロス時点までの時間を、リレー駆動を行うマイクロコンピュータに知らせる必要があるが、マイクロコンピュータ間の通信時間がリレーの駆動時間に対して、無視できないほど大きいと、通信時間分の遅れの分、リレー駆動のタイミングがずれてしまうという問題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができるリレー駆動装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のリレー駆動装置は、通信手段を有する複数の制御装置を備え、第１の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第１の電源同期発生手段と、この第１の電源同期発生手段からの信号に基づき商用電源のゼロクロス時点から所定時間後に信号を出力する第１のマイクロコンピュータと、この第１のマイクロコンピュータからの信号に基づき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駆動手段とを有し、第２の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、リレー接点検知手段の検知したリレー接点が開または閉された時点から第２の電源同期発生手段の発生するゼロボルトパルス信号までの時間を検出するタイマー手段と、第２の電源同期発生手段とタイマー手段からの信号に基づき通信手段を介して第１のマイクロコンピュータへ信号を送信する第２のマイクロコンピュータとを有し、第１の制御装置のリレー駆動手段は、第２の制御装置よりの信号に基づき、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ようにしたものである。

これによって、商用電源のゼロクロス時点とリレー接点検知の時間との差分をリレー駆動手段の動作に反映させ、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができる。

本発明のリレー駆動装置は、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができる。

第１の発明は、通信手段を有する複数の制御装置を備え、第１の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第１の電源同期発生手段と、この第１の電源同期発生手段からの信号に基づき商用電源のゼロクロス時点から所定時間後に信号を出力する第１のマイクロコンピュータと、この第１のマイクロコンピュータからの信号に基づき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駆動手段とを有し、第２の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、リレー接点検知手段の検知したリレー接点が開または閉された時点から第２の電源同期発生手段の発生するゼロボルトパルス信号までの時間を検出するタイマー手段と、第２の電源同期発生手段とタイマー手段からの信号に基づき通信手段を介して第１のマイクロコンピュータへ信号を送信する第２のマイクロコンピュータとを有し、第１の制御装置のリレー駆動手段は、第２の制御装置よりの信号に基づき、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ようにしたリレー駆動装置とするものである。これにより、商用電源のゼロクロス時点とリレー接点検知の時間との差分をリレー駆動手段の動作に反映させ、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、リレー接点が開または閉された時点から商用電源のゼロクロス時点までの時間の所定値を設け、この所定値に基づき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、複数のマイクロコンピュータでリレー接点検知を行いながらゼロクロス駆動を行う場合でも、リレー駆動のタイミングが通信の時間分、ずれることなく、ゼロクロス時点付近での駆動ができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を有し、リレー接点検知手段によるリレー接点の開閉検知時点での電圧検知手段の検知結果に基づき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、商用電源電圧のゼロボルト付近でリレー駆動を行うことができる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、リレーに流れる電流を検知する電流検知手段を有し、リレー接点検知手段によるリレー接点の開閉検知時点での電流検知手段の検知結果に基づき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、リレー駆動時の突入電流が小さい時点でリレー駆動を行うことができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、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連続調整した回数が所定回数を越えると、リレーの駆動を禁止することにより、リレーの開閉が耐久回数を超えたなどの理由で、リレー駆動がゼロクロス時点付近で行われなくなってきた場合は、リレー駆動を禁止して安全を確保する。

第６の発明は、特に、第５の発明において、リレー駆動を禁止したことを報知する報知手段を備えたことにより、リレー駆動を禁止したことを報知することで、安全のためにリレー駆動を禁止したことをユーザに伝えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるリレー駆動装置を示すものである。

図１に示すように、本実施の形態におけるリレー駆動装置は、絶縁しながら通信を行う通信手段８ａ、８ｂを有する複数の制御装置４、５を備えている。

商用電源１から絶縁された電源によって駆動される第１の制御装置４は、商用電源１のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第１の電源同期発生手段６と、この第１の電源同期発生手段６からの信号に基づき商用電源１のゼロクロス時点から所定時間後に信号を出力する第１のマイクロコンピュータ５と、この第１のマイクロコンピュータ５からの信号に基づきリレー３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駆動手段７とを有している。

また、商用電源１から絶縁された電源によって駆動される第２の制御装置９は、商用電源１のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第２の電源同期発生手段１１と、リレー接点３ａの開閉を検知するリレー接点検知手段１２と、リレー接点検知手段１２の検知したリレーが開または閉された時点から第２の電源同期発生手段１１の発生するゼロボルトパルス信号までの時間を検出するタイマー手段１３と、第２の電源同期発生手段１１とタイマー手段１３からの信号に基づき通信手段８ａ、８ｂを介して第１のマイクロコンピュータ５へ信号を送信する第２のマイクロコンピュータ１０とを有している。

そして、第１の制御装置４のリレー駆動手段７は、第２の制御装置９よりの信号に基づき、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ようにして、ヒーターなどの負荷２を制御している。

次に、図２に基づき、リレー駆動装置の駆動動作について説明する。

図では、商用電源１の商用交流電源１４、ゼロボルトパルスのタイミングチャート１５、第１の制御装置４における１回目のリレー駆動１６、第２の制御装置９における１回目のリレー接点検知１７、ゼロボルトパルス１５と１回目のリレー接点検知１７のｔｄ時間差１８、第１の制御装置４における２回目のリレー駆動１９、第２の制御装置９における２回目のリレー接点検知２０、ゼロボルトパルス１５と２回目のリレー接点検知２０のｔｄ２時間差２１を示している。

第１の制御装置４、第２の制御装置９とも商用電源１から絶縁されているが、第２の制御装置９上の負荷２はリレー接点３ａを閉じると商用電源１が通電されるので、第２の制御装置９は、商用電源１と通電する。

この時、第１の制御装置４に負荷２の開閉を制御するタイマーなどの機能があるため、リレー接点３ａの駆動は第１の制御装置４で行う必要があり、かつ、第１の制御装置４を商用電源１から絶縁する必要がある場合、リレー３の駆動をゼロクロス付近で行うには、第２の制御手段９上のリレー接点検知手段１２で検知したリレー３の接点情報を第１の制御手段４に知らせて、第１の制御手段４はこの情報を基にリレー３の駆動タイミングを修正しながらゼロクロス駆動を行わなくてはいけない。

しかし、第１の制御手段４と第２の制御手段９は絶縁のために通信手段８ａ、８ｂ間には絶縁素子が必要になる。この通信手段８ａ、８ｂを介してリレー接点３ａの閉または開した情報を送った場合、絶縁素子の遅れ時間分のズレが発生するので、リレー３の駆動はゼロクロス時点付近で行われない。そのため、以下に示す方法でリレー３の駆動タイミングを第１のマイクロコンピュータ５に知らせる。

第１のマイクロコンピュータタ５は、１回目のリレー駆動１６のタイミングでリレー３の駆動を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知１７でリレー接点３ａを検知すると、タイマー手段１３はゼロボルトパルス１５からのｔｄ時間差１８を検出し、これを第１のマイクロコンピュータ５に送る。

ｔｄ時間差１８は通信手段８ａ、８ｂを介して、第２のマイクロコンピュータ１０から第１のマイクロコンピュータ５に送信され、第１のマイクロコンピュータ５はｔｄ時間差１８の情報を得る。

２回目のリレー駆動１９では、リレー駆動手段７は、１回目のリレー駆動１６よりｔｄ時間差１８だけ早いタイミングでリレー３の駆動を行う。すると、２回目のリレー接点検知２０のようにゼロボルトパルス１５とリレー接点検知のｔｄ２時間差２１はｔｄ時間差１８より小さくなり、商用交流電源１４のゼロボルトに近づく。

以上のように、本実施の形態では、商用電源のゼロクロス時点とリレー接点検知の時間との差分をリレー駆動手段の動作に反映させ、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるリレー駆動装置について説明する。リレー駆動装置の構成は、実施の形態１の場合と同様であるのでその説明を省略する。

本実施の形態では、リレー接点３ａが開または閉された時点から商用電源１のゼロクロス時点までの時間の所定値ｔｌｉｍｉｔを設け、この所定値ｔｌｉｍｉｔに基づき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ようにしたものである。

第１のマイクロコンピュータ５は、１回目のリレー駆動１６のタイミングでリレー３の駆動を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知１７でリレーの接点を検知すると、タイマー手段１３はゼロボルトパルス１５からのｔｄ時間差１８を検出し、第１のマイクロコンピュータ５に送る。

第１のマイクロコンピュータ５は受け取ったｔｄ時間差１８が所定値ｔｌｉｍｉｔより小さければ、２回目のリレー駆動１９は、１回目のリレー駆動１６と同じタイミングで行う。しかし、ｔｄ時間差１８が所定値ｔｌｉｍｉｔより大きければ、２回目のリレー駆動１９は、１回目のリレー駆動１６よりｔｄ時間差１８だけ早いタイミングでリレー３の駆動を行うものである。

以上のように、本実施の形態では、複数のマイクロコンピュータでリレー接点検知を行いながらゼロクロス駆動を行う場合でも、リレー駆動のタイミングが通信の時間分、ずれることなく、ゼロクロス時点付近での駆動ができる。

（実施の形態３）
図３、図４は、本発明の実施の形態３におけるリレー駆動装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、図３に示すように、商用電源１の電圧を検知する電圧検知手段２２を有し、リレー接点検知手段１２によるリレー接点３ａの開閉検知時点での電圧検知手段２２の検知結果に基づき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ようにしたものである。

次に、図４に基づき、リレー駆動装置の駆動動作について説明する。

図では、リレー接点検知手段１２が接点検知した時点で、電圧検知手段２２で検知したＶ０電圧値２３、２回目のリレー接点検知２０時の電圧検知手段２２で検知したＶ２電圧値２４を示している。

第１のマイクロコンピュータ５は、１回目のリレー駆動１６のタイミングでリレー３の駆動を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知１７でリレー接点３ａを検知すると、電圧検知手段２２は商用電源１の電圧値を検知する。

Ｖ０電圧値２３がしきい値を超えた場合は、タイマー手段１３がｔｄ時間差１８を検知して、第１のマイクロコンピュータ５へ通信手段８ａ、８ｂを介して送る。第１のマイクロコンピュータ５は２回目のリレー駆動１９を１回目のリレー駆動１６よりｔｄ時間差１８早いタイミングで行う。すると、２回目のリレー接点検知２０はＶ２電圧値２４を検知し、商用電源１のゼロボルト付近（ｔｄ２時間差２１）でリレー駆動が行われる。

以上のように、本実施の形態では、マイクロコンピュータ間の通信時間に影響を受けることなく、商用電源電圧のゼロボルト付近でリレー駆動を行うことができる。

（実施の形態４）
図５、図６は、本発明の実施の形態４におけるリレー駆動装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、図５に示すように、リレー３に流れる電流を検知する電流検知手段２５を有し、リレー接点検知手段１２によるリレー接点の開閉検知時点での電流検知手段２５の検知結果に基づき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ようにしたものである。なお、第２の制御装置４にはリレー駆動禁止を報知する報知手段２６を設けている。

次に、図６に基づき、リレー駆動装置の駆動動作について説明する。

図では、電流検知手段２５の検知電流２７、リレー接点検知手段１２が接点検知した時点で、電流検知手段２５で検知したＩ０検知電流２８、２回目のリレー接点検知２０時の電流検知手段２５で検知したＩ２検知電流２９を示している。

第１のマイクロコンピュータ５は、１回目のリレー駆動１６のタイミングでリレー３の駆動を行う。リレー接点検知手段１２が１回目のリレー接点検知１７でリレー接点３ａを検知すると、電流検知手段２５は商用電源１の電流値を検知する。Ｉ０検知電流２８がしきい値を超えた場合は、タイマー手段１３がｔｄ時間差１８を検知して、第１のマイクロコンピュータ５へ通信手段８ａ、８ｂを介して送る。第１のマイクロコンピュータ５は２回目のリレー駆動１９を１回目のリレー駆動１６よりｔｄ時間差１８分遅いタイミングで行う。すると、２回目のリレー接点検知２０におけるＩ２検知電流２９を検知し、商用電源１のゼロボルト付近（ｔｄ２時間差２１）でリレー駆動が行われる。

以上のように、本実施の形態では、マイクロコンピュータ間の通信時間に影響を受けることなく、リレー駆動時の突入電流が小さい時点でリレー駆動を行うことができる。

なお、上記した各実施の形態１〜４において、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連続調整した回数が所定回数を越えると、リレーの駆動を禁止することにより、リレーの開閉が耐久回数を超えたなどの理由で、リレー駆動がゼロクロス時点付近で行われなくなってきた場合は、リレー駆動を禁止して安全を確保することができる。また、リレー駆動を禁止したことを音、音声、光あるいは文字などあるいはこれらの組み合わせにより報知手段２６で報知するようにすれば、安全のためにリレー駆動を禁止したことをユーザに伝えることができ、リレーの交換を促すことができる。さらに、各実施の形態では、２つの制御装置４、９について説明したが、３つ以上の制御装置を用いても何ら構わない。

以上のように、本発明のリレー駆動装置は、複数のマイクロコンピュータでリレーの駆動と接点検知を行う場合でも、商用電源のゼロクロス時点付近でリレー駆動をすることができるので、加熱装置などの他、各種装置におけるリレー駆動装置として適用することができる。

本発明の実施の形態１、２におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動のタイミングチャート 本発明の実施の形態３におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動装置のタイミングチャート 本発明の実施の形態４におけるリレー駆動装置を示すブロック図 同リレー駆動装置のタイミングチャート

符号の説明

１ 商用電源
３ リレー
３ａ リレー接点
４ 第１の制御装置
５ 第１のマイクロコンピュータ
６ 第１の電源同期発生手段
７ リレー駆動手段
８ａ、８ｂ 通信手段
９ 第２の制御装置
１０ 第２のマイクロコンピュータ
１１ 第２の電源同期発生手段
１２ リレー接点検知手段
１３ タイマー手段
１５ ゼロボルトパルス
２２ 電圧検知手段
２５ 電流検知手段
２６ 報知手段

Claims (6)

1. 通信手段を有する複数の制御装置を備え、第１の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第１の電源同期発生手段と、この第１の電源同期発生手段からの信号に基づき商用電源のゼロクロス時点から所定時間後に信号を出力する第１のマイクロコンピュータと、この第１のマイクロコンピュータからの信号に基づき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駆動手段とを有し、第２の制御装置は、商用電源のゼロボルトに同期したゼロボルトパルス信号を発生する第２の電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検知するリレー接点検知手段と、リレー接点検知手段の検知したリレー接点が開または閉された時点から第２の電源同期発生手段の発生するゼロボルトパルス信号までの時間を検出するタイマー手段と、第２の電源同期発生手段とタイマー手段からの信号に基づき通信手段を介して第１のマイクロコンピュータへ信号を送信する第２のマイクロコンピュータとを有し、第１の制御装置のリレー駆動手段は、第２の制御装置よりの信号に基づき、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ようにしたリレー駆動装置。
2. リレー接点が開または閉された時点から商用電源のゼロクロス時点までの時間の所定値を設け、この所定値に基づき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請求項１に記載のリレー駆動装置。
3. 商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を有し、リレー接点検知手段によるリレー接点の開閉検知時点での電圧検知手段の検知結果に基づき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請求項１に記載のリレー駆動装置。
4. リレーに流れる電流を検知する電流検知手段を有し、リレー接点検知手段によるリレー接点の開閉検知時点での電流検知手段の検知結果に基づき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請求項１に記載のリレー駆動装置。
5. 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連続調整した回数が所定回数を越えると、リレーの駆動を禁止する請求項１〜４のいずれか１項に記載のリレー駆動装置。
6. リレー駆動を禁止したことを報知する報知手段を備えた請求項５に記載のリレー駆動装置。