JPH02162705A - ソレノイド駆動装置 - Google Patents

ソレノイド駆動装置

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JPH02162705A
JPH02162705A JP1261227A JP26122789A JPH02162705A JP H02162705 A JPH02162705 A JP H02162705A JP 1261227 A JP1261227 A JP 1261227A JP 26122789 A JP26122789 A JP 26122789A JP H02162705 A JPH02162705 A JP H02162705A
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JP
Japan
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voltage side
solenoid drive
solenoid
drive device
gate
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Application number
JP1261227A
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English (en)
Inventor
Gary Russell
ラッセル ギャリー
Walter J Kozacky
ウォルター ジェイ.コザッキー
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Lockwood Technical Inc
Original Assignee
Lockwood Technical Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/32Energising current supplied by semiconductor device
    • H01H47/325Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ソレノイド駆動装置に関し、特に立ち上りの
急峻なターンオン信号によってソレノイドコイルを駆動
する際にターンオン信号から実際のソレノイドコイルの
駆動との間の時間遅れを減少させたソレノイド駆動装置
に関する。
従来技術 従来技術のソレノイド駆動装置は、ソレノイドの消費電
力を減少させるようにはしているもののソレノイドの保
持電流は未だかなり大きい。また、従来技術においては
ソレノイドコイルの両端に電圧降下抵抗を接続しており
、この抵抗による消費電力によって熱が発生する。更に
、駆動信号は、下降傾斜波形である。ソレノイドコイル
中に発生する熱は周囲温度を上昇せしめるに十分であっ
た。
精確にソレノイドコイルをターンオンさせて最小の保持
電流として熱発生及び熱放射を低減させる従来例は見当
らない。
複数ソレノイドが加えられたときは応答性及び保持電圧
が低下して動作速度が低下しかつ保持力が低下する。
代表的従来例としてrDCソレノイド駆動装置のDC電
力調整装置」と題する米国特許箱4.830゜165号
、「単安定及び非安定インダクタドライバの組み合せ」
と題する米国特許節L864,808号が挙げられる。
かかる特許発明はソレノイドの精確な動作を要求する接
着剤射出器に関する。従来装置においては、ソレノイド
を焼切るかさもなくば動作時間が不精確であった。過去
において、接着剤突出装置においては、パルスによって
供給ACに同期する固体リレーを駆動するようになって
いる。60H2のACラインの場合、ソレノイド駆動の
制御においては低及び高ピーク間の8msの誤差があり
得る。このことは、接着剤供給及びソレノイド制御がバ
ラバラになってしまうという問題があった。
発明の目的 本発明の目的は、従来例における上記した如き問題を解
決することである。
発明の構成 本発明によれば、変調回路及びトリガ回路によってコイ
ル消費電力を低減せしめしかもAC同期の問題もない。
発明の作用 かかる構成の結果、ソレノイドコイルの作動が精確にな
りしかも経済的となる。本発明を接着剤分配器に適用し
た場合には接着剤の供給の精度が向上ししかも接着剤の
ムダを回避出来る。
発明の概要 本発明によるソレノイド駆動装置は、120vのAC電
源を全波整流し、該整a1!圧は比較的高電流の立ち上
りパルスとこれに続くパルス幅可変の低保持電流パルス
とを含む。ソレノイド駆動装置は接着剤分配器のみなら
ずソレノイドのスイッチングを必要とする他の装置に用
い得る。換言すれば、本願の発明は種々の入力信号、ラ
イン電圧、ソレノイドコイル電圧/電流及び所定電力に
ついて適用可能である。
本発明の実施例としてのソレノイド駆動装置は駆動型I
IIX電圧、高圧側論理(ロジック)電圧及び低圧側論
理(ロジック)電圧を供給する電源装置を含む。制御パ
ルスは高圧側光アイソレータ及び低圧側光アイソレータ
に供給される。高圧側バッファはソレノイド駆動段及び
高圧側光アイソレータとを接続する。トリガ回路及び遅
延回路は低圧側光アイソレータ及びゲートを接続してい
る。自走ゲートもゲートに接続している。このゲートは
遮断ロジックに接続し、この遮断ロジックは低圧側バッ
ファに接続し更にソレノイド駆動段に接続する。電流欠
陥検知ロジックはソレノイド駆動段及び遮断ロジックの
間を接続する。ソレノイド駆動段は、最初のターンオン
電流パルスを出力し、このターンオン電流パルスに続い
て自走保持電流パルスを生じ、この保持電流パルスの周
波数は、当初ターンオンパルスの幅に応じて定められる
本発明によるソレノイド駆動装置の重要な特徴は、高D
C電圧の3ms幅の当初ターンオンパルスを与えてソレ
ノイドコイルを励磁し、その後において例えば35m5
毎に3ms幅の保持電流パルスを供給することである。
このような構成によリソ−ノイドにおける電力消費を抑
制しかつソレノイドの寿命を長くシシかも熱発生を小さ
く出来るのである。
本発明によるソレノイド駆動装置の他の重要な特徴は、
接着剤分配器からの接着剤の分配量を精確にすることで
ある。
本発明によるソレノイド駆動装置の更に他の特徴は、A
C電源に対して非同期にて作動する点である。すなわち
、本発明によるソレノイド駆動装置においては、変調回
路及びトリガ回路がコイル消費電力を低く維持するので
低電力にてソレノイドが作動する。このことにより、接
着剤の精確かつ経済的な分配がなされ接着剤のスティッ
チパターンが一定しており、接着剤の無駄がなくなる。
換言すれば、本発明によるソレノイド駆動装置によれば
、ソレノイドのターンオンが精確になされると共にソレ
ノイドコイルの励磁状態の保持状態における消費電力が
低くなるのである。
実施例 第1図において本発明によるソレノイド駆動装置は開閉
ドア14を備えたハウジング12を含む。
パワースイッチ16、信号スイッチ18及びスクリュー
ラッチ20がドア14上に配置されている。
複数のケーブル固定ナツトとしてACIIOV。
DC24V制御信号入力及びソレノイド駆動信号出力が
ハウジング12の底部に設けられている。
スクリューラッチ20の代りに二重スクリュータイプの
ロックを用いることも出来る。
第2図は、ドア14が開いた状態でのハウジング12の
正面を示しており、ハウジング12内には回路基板28
が設置されており、回路基板28上には種々の回路部品
が載置されている。
第3図は、ソレノイド駆動装置10の電気回路30を示
している。この電気回路30にはAC人力22が第2図
のコネクタ32を経て供給され整流ブリッジCR3によ
って整流される。この整流電圧は第4F図のフィルタキ
ャパシタによって濾波され、駆動電圧供給回路32を経
てソレノイドの駆動電圧となる。駆動電圧は、通常、D
C160ないし170vである。AC人力22は変圧器
T1にも供給される。変圧器T1は2つの巻線を有し、
各々高圧側ロジック電圧34及び低圧側ロジック電圧3
6用の独立な12ボルト電源電圧を生成する。
制御パルス38はコネクタ34を経て高圧側光アイソレ
ータ40及び低圧側光アイソレータ46に供給される。
高圧側光アイソレータ40は高圧側バッファ44を経て
第4図のトランジスタQ2に接続されている。低圧側光
アイソレータ46はトリガ回路48に接続しており、ト
リガ回路48の出力は遅延回路50及びゲート52に接
続している。自走発振器54の出力はゲート52に接続
している。ゲート52の出力は遮断ロジック55に接続
し、遮断ロジックの出力は低圧側バッファ56を経て第
4図のトランジスタQ1に接続する。
電流欠陥検知ロジック58はソレノイド駆動段60と遮
断ロジック55との間を接続する。遮断ロジック55の
出力は欠陥インジケータ62に供給される。
第4A図は、第4B図ないし第4F図の回路図のレイア
ウトを示している。図示の如<、m4B図ないし第4F
図が配置されてラインが接続されるとソレノイド駆動装
置10の全体の回路図となる。
第4B図において、電源コネクタ32を経た交流電源電
圧は高圧側の整流ブリッジCR3によって整流されソレ
ノイド駆動電圧となる。コネクタ32は、変圧器T1に
も接続している。変圧器T1は2つの独立した電圧を生
成し、各電圧は整流ブリッジCR7及びCR8によって
整流され更にレギュレータVR,及びVH2を経て各フ
ィルタによって平滑せしめられる。この2つの直流電圧
は各々高圧側及び低圧側電圧となり、2つのNチャンネ
ルFETQ、及びQ2を駆動してこのFETQ+及びQ
2のスイッチングによってソレノイド駆動電圧をスイッ
チングする。キャパシタC3、C8,CIO及びC11
はフィルタキャパシタである。キャパシタC2,C12
,C14,C15、C17,C21,C22,C23及
びC24はバイパス/デカップリングキャパシタである
第4C図においては入力制御パルス信号がコネクタ34
を介して供給され、この入力制御パルス信号は光アイソ
レータU1に更には第4D図の光アイソレータU3に供
給される。光アイソレータU1及びU3は電気的に互い
に独立した2つのパルス信号を生ずる。高圧側信号は光
アイソレータU1を経て高圧側バッファに供給され、シ
ュミットトリガU2Eをトリガし、シュミットトリガU
2Eの出力はトランジスタQ5及びQBからなるコンプ
リメンタリエミッタフォロワ段(以下CEFSと称する
)を駆動する。このCEFSの出力は第4F図のトラン
ジスタQ2のゲートに供給される。トランジスタQ2は
第4F図のブリッジの上側のNチャンネルFETである
第3図の高圧側光アイソレータ40は電流制限レジスタ
R10,小信号ダイオードCR9,光アイソレータUl
、バイパス/デカップリングキャパシタC4,バイパス
/デカップリングキャパシタC9及びプルアップ抵抗R
5を含む。
第3図の高圧側バッファ44はゲートU2E。
U2C,LED、R9,プルアップ抵抗R8,電流制限
抵抗R9,CEFSのトランジスタQs。
QB及びツェナーダイオードCR5を含む。トランジス
タQ1及びQ2は高圧NチャンネルFETである。Q5
はPNP小信号トランジスタである。
QBはNPN小信号トランジスタである。
第4D図においては、光アイソレータU3を経た低圧側
信号がシュミットトリガU6Fをトリガする。シュミッ
トトリガU6Fは、第4E図に示したシュミットトリガ
U6C,ゲートUIOA。
UIOC,UIOB及びシュミットトリガU6A。
U6B並びにCEFSQ3.Q4を介して第4F図のN
チャンネルFETQIのゲートを駆動する。
第3図及び第4D図の低圧側光アイソレータ46は、ゲ
ートU3.バイパス/デカップリングキャパシタ013
.フィルタキャパシタC18及びプルアップ抵抗R16
を含んでいる。
第3図及び第4D図のトリガ回路は、シュミットトリガ
U6F、デュアル七ノマルチU4A、タタ イミングキャバ慎C20及びタイミング抵抗R11及び
R13からなっている。
第3図及び第4D図の遅延回路50は、デュアルモノマ
ルチU4B、  タイミングキャパシタC19、及びタ
イミング抵抗R21からなっている。
第3図及び第4D図の自走発振器54はマルチバイブレ
ータU7.  タイミング抵抗R22,R24、タイミ
ングキャパシタC25,バイパス/デカップリングキャ
パシタC26,デュアルモノマルチU8.  タイミン
グキャパシタC27及びタイミング抵抗R23からなっ
ている。
第4E図は、第3図のゲート52を示し、このゲート5
2は、シュミットトリガU6C及びN。
RゲートUIOA、UIOB、UIOC及びUloDか
らなる。
第3図の低圧側バッファ56は、U6D、LED、CR
12,プルアップ抵抗R18,シュミットトリガU6E
、 電流制限抵抗R20及び外部LEDを含む。
第4F図の低圧側バッファ56は、電流制限抵抗R4,
CEFSトランジスタQ3 、Q4 、電流制限抵抗R
3、ツェナーダイオードCR4及びフィルタキャパシタ
C7からなる。
第3図及び第4E図の電流検出欠陥ロジック58は比較
器U5、分圧抵抗R12,R14,R15、小信号ダイ
オードCRII、フィルタキャパシタC16,プルアッ
プ抵抗R17,第4F図の電流検出抵抗R1,電流制限
抵抗R7,フィルタキャパシタC6及びツェナーダイオ
ードCR6からなっている。
第3図及び第4E図の遮断ロジックは、デュアルフリッ
プフロップU9B、タイミング抵抗R25、タイミング
キャパシタ028.プルアップ抵抗R19,LEDCR
13及びNORゲーゲート0Bからなっている。
第4F図は、第3図のソレノイド駆動段60を示し、こ
のソレノイド駆動段60は、NチャンネルFETQI、
Q2.急速リカバリダイオードCR1,CR2及び外部
ソレノイドのコイルからなっている。
第4F図において、電流検出欠陥ロジックのための電流
検出抵抗R1,電圧サプレッサMOVI。
フィルタキャパシタC1及びブリーダ抵抗R2が示され
ている。
低圧側バッファは電流制限抵抗R4,CEFSQ3.Q
4、電流制限抵抗R3、フィルタキャパシタC7,ツェ
ナーダイオードCR4からなる。
ソレノイド−駆動パワーを伝送する回路は太線SDPに
よって示されている。
動作モード コネクタJ4へ供給されたパルス入力は、マルチバイブ
レータU4にパルスを生ぜしめる。このパルスは、例え
ば、3msの幅であるが、キャパシタCIO及び抵抗R
11の選択により調整される。このパルスは、シュミッ
トトリガを経て、ゲートUIOA、UIOB、UIOC
を経てトランジスタQ1を駆動する。マルチバイブレー
タU7は、例えば、35m5毎に約3ms幅のパルスの
列を生ずる。このパルス幅及びパルス間隔はこれらの値
に限定されるものではない。このパルス列り はゲートUIOC及びUIODを経てトランジベQ1を
駆動する。コネクタJ4にパルスが供給されたとき、モ
ノマルチU4A、当初パルスを生成する。モノマルチU
6F及び06Cからの信号はUSAからのパルス列をU
IOA、UIOD、UloCによってゲートしてソレノ
イドコイルをDCではなくパルスによって駆動する。
ソレノイド駆動装置は、接着剤分配器のソレノイドの如
きソレノイドを駆動する。ソレノイド駆動装置は、ソレ
ノイドを素早く励磁するターンオン信号を生成する。ソ
レノイド駆動段は2つのスイッチングトランジスタ及び
2つの高耐圧クイックリカバリダイオードからなり、こ
のソレノイド駆動段には高圧側光アイソレータ及び高圧
側バッファ並びに低圧側光アイソレータ及び低圧側バッ
ファを介して制御パルスが供給される。低圧側回路は、
トリガ回路及びゲートに接続した遅延回路を含み更に入
力信号がある限り、定周期パルスを発する発振器を含ん
でいる。このことは、ソレノイドに供給される電流を小
とするのに有効である。
ソレノイドコイルをターンオンさせるための3ms幅の
非同期パルスが生成される。再チャージする自走電流パ
ルスも生成される。ソレノイドはソレノイドコイルの励
磁を維持する。保持電流パルスは35m5毎の3ms幅
のパルスである。ターンオンパルス及び保持パルスのパ
ルス幅並びに保持パルスの周波数は、ソレノイドコイル
の動作パラメータに基づいて予め定められる。
第5図は、2つのトランジスタQl、Q2.2つのダイ
オードCRI、CR2及び外部ソレノイドコイルからな
るソレノイド駆動トランジスタブリッジの動作モードに
ついて示している。すなわち、モードAにおいては、ト
ランジスタQl、Q2がオフでソレノイドコイルには電
流が流れない。
モードBにおいては、トランジスタQ2.Qlが共にオ
ンであり、最大電流が流れる。モードCにおいては自走
電流または再循環電流がQ2及びCR1を流れる。モー
ドDにおいては、CR2及びCRIによりソレノイドが
急速にターンオフする。
表1は上記した4つのモードをまとめている。
表1 (A)  無電流(ソレノイドオフ)。Ql、Q2オフ
(B)  最大電流。ソレノイドが最大電圧によって充
電される(ソレノイドオン又はターンオンされんとする
状態)。Ql及びQ2オン。
(c)  Q2及びCRIを経てソレノイド電流が自走
する。Q1オフ。Q2オン。
(D)  ソレノイドがCR2,CR1を経た最大電圧
によって放電される(ソレノイドがターンオフされんと
する状態)。Q2及びQlが共にオフ。
第6図は、各素子の動作を横軸を時間軸として示すタイ
ミングチャートである。この図において、モードA、B
、C,Dの動作との関連を示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるソレノイド駆動装置の前方斜視図
、第2図は第1図の装置のドア開放状態の正面図、第3
図は本発明によるソレノイド駆動装置の電気回路ブロッ
ク図、第4A図は第4B図ないし第4F図の配列を示す
図、第4B図ないし第4F図は第3図のブロック図の具
体回路例を示す回路図、第5図はソレノイドトランジス
タブリッジの動作モードを説明するための図、第6図は
第3図、第4B図ないし第4F図に示したソレノイド駆
動回路の動作を示すタイミングチャートである。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ソレノイドコイルの高速ターンオン及びターンオ
    ン後の低電力励磁をなすソレノイド駆動装置であって、 (a)各々AC入力に接続した駆動電力供給手段、高圧
    側ロジック電力供給手段及び低圧側ロジック電力供給手
    段; (b)制御パルス入力を受ける高圧側光アイソレータ及
    び低圧側光アイソレータ; (c)前記高圧側光アイソレータに接続した高圧側バッ
    ファ; (d)前記高圧側バッファに接続してソレノイド駆動信
    号を出力するソレノイド駆動段; (e)前記低圧側光アイソレータ及びゲートの間に接続
    したトリガ回路、前記トリガ回路の入出力間に接続され
    た遅延回路及び前記ゲートに接続した自走発振器;及び (f)前記ソレノイド駆動段及び前記ゲートの間に接続
    された低圧側バッファ;からなり、ソレノイドコイルの
    ターンオン時に最大電流を供給しソレノイドコイルの動
    作においては最小電流を供給することを特徴とするソレ
    ノイド駆動装置。
  2. (2)ソレノイドの急速ターンオンとターンオン後の低
    電力励磁とをなすソレノイド駆動装置であって、 (a)各々AC入力に接続した駆動電力供給手段、高圧
    側ロジック電力供給手段及び低圧側ロジック電力供給手
    段; (b)制御パルス入力を受ける高圧側光アイソレータ及
    び低圧側光アイソレータ; (c)前記高圧側光アイソレータに接続した高圧側バッ
    ファ; (d)前記高圧側バッファに接続してソレノイド駆動電
    力信号を発するソレノイド駆動段と;(e)前記低圧側
    光アイソレータとゲートとの間に接続したトリガ手段、
    前記トリガ手段の入出力間に接続した遅延手段及び前記
    ゲートに接続した自走発振器;及び (f)前記ソレノイド駆動段及び前記ゲートに接続した
    遮断ロジックとの間に接続した低圧側バッファ;からな
    り、前記ソレノイドコイルのターンオンのための最大電
    流ターンオン信号及び前記ソレノイドコイルの動作のた
    めの最小電流保持電流を生することを特徴とするソレノ
    イド駆動装置。
  3. (3)前記ソレノイド駆動段が2つのNチャンネルFE
    Tからなることを特徴とする請求項2記載のソレノイド
    駆動装置。
  4. (4)前記高圧側バッファは、コンプリメンタリエミッ
    タフォロワを含むことを特徴とする請求項2記載のソレ
    ノイド駆動装置。
  5. (5)前記低圧側バッファは、コンプリメンタリエミッ
    タフォロワを含むことを特徴とする請求項2記載のソレ
    ノイド駆動装置。
  6. (6)前記トリガ手段は、シュミットトリガ回路からな
    ることを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置
  7. (7)前記遅延手段は、デュアルモノスーブルを含むこ
    とを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置。
  8. (8)前記自走発振手段はマルチバイブレータからなる
    ことを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置。
  9. (9)前記ゲートは、シュミットトリガ回路及びNOR
    ゲートからなることを特徴とする請求項2記載のソレノ
    イド駆動装置。
  10. (10)前記電流検知欠陥ロジックは比較器からなるこ
    とを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置。
  11. (11)前記遮断ロジックはデュアルフリップフロップ
    からなることを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆
    動装置。
  12. (12)前記NチャンネルFETは、4つの動作モード
    にて動作することを特徴とする請求項2記載のソレノイ
    ド駆動装置。
  13. (13)前記ターンオン信号は3msのパルス幅を有す
    ることを特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置
  14. (14)前記保持信号は3msのパルス幅を有すること
    を特徴とする請求項2記載のソレノイド駆動装置。
  15. (15)前記保持信号の周期は35msであることを特
    徴とする請求項14記載のソレノイド駆動装置。
  16. (16)接着剤分配器のソレノイドコイルの急速ターン
    オン及びターンオン後におけるソレノイドコイルの低電
    力励磁をなすソレノイド駆動装置であって、 (a)各々AC電源に接続された駆動電力供給手段、高
    圧側ロジック電力供給手段及び低圧側ロジック電力供給
    手段; (b)制御パルス入力を受ける高圧側光アイソレータ; (c)前記高圧側光アイソレータに接続した高圧側バッ
    ファ; (d)前記高圧側バッファに接続してソレノイド駆動電
    力信号を生成するソレノイド駆動段と、(e)前記低圧
    側光アイソレータ及びゲートの間に接続されたトリガ手
    段、前記トリガ手段の入出力間に接続された遅延手段1
    4及び前記ゲートに接続した自走発振器; (f)前記ソレノイド駆動段及び前記ゲートに接続した
    遮断ロジックの間に接続された低圧側バッファ;からな
    り、前記ソレノイドのターンオンのために3msパルス
    幅の最大電流ターンオン信号及びソレノイドの動作のた
    め35ms毎に3msパルス幅の最小電流パルスを生成
    することを特徴とするソレノイド駆動装置。
  17. (17)前記ソレノイド駆動段は2つのNチャンネルF
    ET及び前記ソレノイドコイルに接続した2つの急速リ
    カバリダイオードからなることを特徴とする請求項16
    記載のソレノイド駆動装置。
  18. (18)前記バッファはコンプリメンタリエミッタフォ
    ロワを含むことを特徴とする請求項16記載のソレノイ
    ド駆動装置。
  19. (19)前記トリガ手段は、シュミットトリガ回路から
    なることを特徴とする請求項16記載のソレノイド駆動
    装置。
  20. (20)前記自走発振器はマルチバイブレータを含むこ
    とを特徴とする請求項16記載のソレノイド駆動装置。
JP1261227A 1988-10-04 1989-10-04 ソレノイド駆動装置 Pending JPH02162705A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/252,980 US4890188A (en) 1988-10-04 1988-10-04 Solenoid driver system
US252980 1988-10-04

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