JPH03108304A - ソレノイド駆動方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁油圧制御弁等の駆動に使用するソレノイ
ド駆動方法に関する。

［従来の技術］ 従来、第５図に示すソレノイド駆動装置がある。

第５図は、ワンショー／１回路？、増幅器６、トランジ
スタＴｒｌおよびＴｒ２、ソレノイドコイル７、フライ
ホイールダイオード７ｂ、放熱抵抗器７Ｃおよび増幅器
１０からなっており、各実細線は配線を示し、配線７ａ
は電源に接続している。

第５図の作用は下記のとおりである。

配線１に第６図に示す矩形波状指令電圧Ｖｌが加えられ
ると、その矩形波の立ち上がりによって、ワンショット
回路２は出力配線２ａに第６図に示す矩形波電圧Ｖ２ａ
のワンシ重−／）パルスＰを出力し、そのワンショット
パルスＰが増幅器６において増幅されてトランジスタＴ
ｒｌのベースに加えられると、トランジスタＴｒｌがス
イッチ・オン（Ｏｎ）になって、配線７ａからソレノイ
ドコイル７およびトランジスタＴｒｉを介して電流ｉ７
ｏがグランドに流れるこのとき、そのソレノイドコイル
７およびトランジスタＴｒｉを流れる電流ｉ７ｏは、ソ
レノイドコイル７のインダクタンスによる抵抗によって
、トランジスタＴｒｌがスイッチ−オンとなった時点か
ら、ｄ−ｅのような電流値増大をしてゆき、ワンシ、ッ
トパルスｐの終了したｅ点からソレノイドコイル７を流
れる電流がｅ〜ｆのように減少してゆく。

また、ワンシ、−／トパルスｐの消滅したときも電流ｉ
７ｏは瞬間に零とはならずに、ｅＮｆのように緩やかに
減少してゆく、それは、トランジスタＴｒｌのスイッチ
・オフ（ｏｆｆ）によって、ソレノイドコイル７に逆起
電力が生じその逆起電力によって生じた電流が、フライ
ホイールダイオード７ｂとソレノイドコイル７内を循環
しながら消滅してゆくからである。

又、上記作用と同時に、配線ｌに加えられた矩形波状指
令電圧Ｖ１は増幅器１０にも加えられ、その増幅器ｌＯ
に加えられた矩形波電圧Ｖｌは増幅され、その増幅され
た電圧Ｖ１０ａがトランジスタＴｒ２のベースに加えら
れているしたがって、指令電圧Ｖｔが加えられたことに
よって、第６図の指令電圧Ｖｔあるいは電圧ＶＩＯａが
加えられている間、トランジスタＴｒｚ側にも、電流ｉ
７ｏにおけるｅ−ｆ後において引き続きｆ−ｇ間の電流
ｉ７ｏが流れ、そのｆ−ｇ間の電流値は、主として、ソ
レノイドコイル７と放熱抵抗器７Ｃの抵抗値によって規
定されている。なお１ｇ点以後において、電流ｉ７ｏが
緩やかに減少することは、上記の場合と同じに、トラン
ジスタＴｒ２がスイッチ・オフになった後、ソレノイド
コイル７に逆起電力が生じることによっているものであ
る。

また、ワンショットパルスｐによってトランジスタＴｒ
ｌを介してソレノイドコイル７に大きな電流の流れる間
は、トランジスタＴｒＺ側に放熱抵抗器７Ｃの抵抗が存
在するため、ソレノイドコイル７を流れる殆どの電流が
トランジスタＴｒｌ側を流れるようになっている。

又、第６図のワンシ、−／トパルスｐに起因して生じた
ｅ点における電流値は、ｆ−ｇ間の電流値よりも高くな
っているが、これは、下記の理由によって、そのように
高くしている。

ソレノイドを駆動する場合、第２図に示すように、ソレ
ノイドコイル７に電流を流し始め、そのコイル７に流れ
る電流ｉがｔｈ以上になって始めてソレノイドがオンの
作動状態と゛なる。

この状態から逆にソレノイドコイル７に流している電流
ｌを下げてゆく場合、電流値ｉｈより低いｉｌの電流値
にならないとソレノイドがオフにならない性質を有して
いる。

このようなことから、第５図のソレノイドコイル７には
、その起動の最初に、電流ｉ７ｏのｅ点まで電流を高め
てソレノイドをオンとし。

そのオンとなった後は、第２図の」ｌとｉｈとの間の電
流値に相当するソレノイドを保持するに必要最小の電流
（ｆ−ｇ間の電流）を流し、ソレノイドコイル７におけ
る発熱量が多くならないようにしている。

周知のように、上記第５図における放熱抵抗器７ｃは、
放熱抵抗器７ｃを介さず直接にソレノイドコイル７から
グランドに電流を流すと、ソレノイドコイル７自身の抵
抗によってソレノイドコイル７が発熱してしまうため、
その下流に放熱抵抗器７Ｃを設けているものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の構成における放熱抵抗器７Ｃは、その発熱が
生ずるため、トランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２等を装着した
回路基板あるいはソレノイドコイル７と同じ中に装着す
ると、その熱による悪影響が出てしまう。

したがって、放熱抵抗器７Ｃのみを配線によって外に取
り出し、その発生する熱を放出し易い状態にしている。

このことは、その放熱抵抗器７Ｃを該基板から外に取り
出すための配線が複雑になり、その複雑になった分、信
頼性に欠け、装置全体のコスト高になり、且つ、放熱抵
抗器７ｃにおいて放熱を行なうことは、電力エネルギの
大きな損失になる。

本発明の目的は、上記のような問題のある放熱抵抗器７
ｃを必要としないソレノイド駆動方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための特徴］ オア回路再入力の一方の側に、矩形波状指令電圧信号の
立ち上がりによって生ずる、その指令電圧信号の印加時
間幅より短い印加時間幅の矩形波状ワンショット電圧信
号を入力し、オア回路再入力の他方の側に、前記指令電
圧信号の印加時間幅より十分に短い印加時間幅の矩形波
電圧を周期的に繰り返し出力する発振波信号と前記指令
電圧信号の両者を入力信号とするアンド回路からの出力
信号とを入力させている。

ここで、アンド回路は、その入力が共にオン状態にある
とき、その出力がオンとなる関係にあるから、そのアン
ド回路の出力からは、上記指令電圧がアンド回路に入力
している間、そのアンド回路へ入力した発振波信号のオ
ン部分に相当した、発振状の十分に短いオン信号の繰り
返し信号が出力する。

又、オア回路は、その内入力の少なくともいずれか一方
の入力がオンになっているとき、その出力がオンになる
。したがって、そのオア回路の出力には、アンド回路の
出力がいかなる状態にあっても、そのワンショット電圧
信号の入力している間においてオン信号を出力し、その
ワンショット電圧信号の消滅後は、アンド回路の出力の
繰り返し信号がオン信号となっているとき、オア回路出
力をオン信号とする。

すなわち、指令電圧信号が与えられたことによって、そ
の指令の与えられた初期の間、すなわちワンシ、ット電
圧信号発信の間、オア回路は連続してオン信号を出力し
、そのオン信号終了の後それに続いて、指令電圧信号の
終了するまでの間、オア回路は、非常に短い時間幅のオ
ン信号を繰り返し出力する。

上記オア回路からの出力信号がオンのとき。

ソレノイドに流れる電流がそのオン信号によってスイッ
チ・オンとなり、その出力信号がオフのとき、ソレノイ
ドに流す電流をスイッチ拳オフとさせている。

このことは、下記のことを意味している。

指令電圧信号が与えられた最初のワンショット電圧信号
発信の間、ソレノイドに流れる電流のスイッチ−オン状
態を続行するから、その電流オンの開始と共にソレノイ
ドコイルに電流が流れ出し、このときソレノイドコイル
に流れる電流は、そのコイルのインダクタンスによる抵
抗によって徐々に増大してゆき、その電流値がソレノイ
ドのオン状ｗＢ（ソレノイドの作動完結状態）に達する
十分な値に上昇したときに相当したとき、そのワンショ
ット電圧信号が消滅して、スイッチ・オフとなる。

そのスイッチ・オフによって、ソレノイドコイルを流れ
る電流が消滅してゆくが、その消滅は、コイルの逆起電
力よって緩やかに下降してゆく。

このように緩やかに下降してゆく電流の値Ｉが、第２図
のｉｈ＞ｌ＞ｉｆの状態になると、オア回路出力に非常
に短い時間幅のオン信号の繰り返し信号が出力し始める
。

この繰り返し信号の最初の信号によってスイッチがオン
になると、上記ワンショット電圧信号がオンになったと
きと同じに、ソレノイドコイルに電流が徐々に上昇して
ゆき、その信号がオフになると、再びソレノイドを流れ
る電流は再び緩やかに下降を始め、その下降による電流
値五が、再びｉ＜ｉｌとならない時期に相当して、次の
繰り返し電圧信号がオンとなって、この作用は、上記指
令電圧信号の消滅まで繰り返される。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明におけるソレノイド駆動方法を実施す
るための、ソレノイド駆動回路の−実施例をシステム図
によって示したものであり、配線ｌを入力とするワンシ
ョット回路２の出力配線２ａはオア回路３における一方
の入力となっており、オア回路３における他方の入力に
は、配線１と発振回路５における出力配線５ａの両者を
入力としたアンド回路４からの出力配線４ａが入力して
いる。

オア回路３からの出力配線３ａは増幅回路６に入力し、
増幅器６からの出力はトランジスタ８のベースに入力し
、電源に接続した配線７ａはソレノイドコイル７および
トランジスタ８を介してグランドに接地している。なお
、７ｂはフライホイールダイオードである。

以上の第１図の構成において、以下、その作用を説明す
る。

ソレノイドを作動させるためには、配置ｔに第３図に示
す指令電圧信号Ｖｔを与えて、下記の作用を行なわせる
。

配線ｌに与えられた矩形波状の指令電圧信号Ｖｌの立ち
上がりによって、ワンショット回路２は出力配線２ａに
第３図に示す指令電圧信号ｖ１の印加時間より十分に短
い時間幅ｔｄの矩形波電圧Ｖ２ａを出力し、これをオア
回路３における一方の入力とする。

又、上記作用と同時に、上記指令電圧信号Ｖｌはアンド
回路４の一方の入力にも加えられ、且つアンド回路４に
おける他方の入力には、常時、上記指令電圧信号ｖ１の
印加轡間幅より十分に短い印加時間幅の矩形波状の電圧
を周期的に繰り返し出力する発振波信号が入力されてい
る。

ここで、アンド回路４は配線ｌおよび配線５ａからの再
入力が共にオン（あるいはｈｉｇｈｌｅｖｅｌ　）とな
っているとき、配線４ａにオン信号を出力する性格を有
しているから、上記のように、配線１に指令電圧信号ｖ
１が加えられ且つ配線５ａに上記発振波信号が加えられ
ると、配線４ａには、第３図に示す発振波信号Ｖ４ａが
出力し、その配線４ａに出力している発振波信号Ｖ４ａ
は、指令電圧信号ｖ１がオンとなっている時間幅ｔａの
間、出力し続けるものとなっている。

又、オア回路３は、出力配線２ａあるいは配線４ａの少
なくともいずれか一方の信号がオン信号となっていれば
、その出力配線３ａにオン信号を出力する性格を有して
いるから、上記のように出力配線２ａにワンショットの
矩形波電圧Ｖ２ａが加えられ且つ配線４ａに電圧信号Ｖ
４ａが加えられると、配線３ａにおける出力は、電圧信
号Ｖ３ａのようになる。なお、電圧信号Ｖ３ａにおける
オン信号ａ−ｂ間の時間幅は、矩形波電圧Ｖ２ａのワン
ショット信号の時間幅ｔｄに相当している。

このような電圧信号Ｖ３ａの信号は増幅器６において増
幅されてトランジスタ８のベースに加えられ、その電圧
信号Ｖ３ａの信号の内、電圧がオンとなっているとき、
トランジスタ８をスイッチ・オンとし、その電圧信号Ｖ
３ａの信号の内、電圧がオフとなっているとき、°トラ
ンジスタ８をスイッチ・オフとする。

上記のように、配線１へ指令電圧信号Ｖｌが加えられた
ことに起因して、トランジスタ８のベースにオン信号の
電圧が加えられた結果、配線７ａに接続している電源か
らの電流がソレノイドコイル７およびトランジスタ８を
介してグランドへ流れ始め、そのソレノイドコイル７を
流れる電流は、第３図の電流１７のようになるこの場合
、先ず指令電圧信号ｖ１が与えられた最初のワンショッ
ト電圧信号発信の間（ＷＩＪ３図Ｖ２ａのｔｄ時間の間
）、トランジスタ８がスイッチ・オンの状態を持続する
から、そのスイッチ−オンの開始（第３図のａ時点）と
共にソレノイドコイル７に電流が流れ始め、このときソ
レノイドコイル７に流れ始めた電流は、そのコイル７の
インダクタンスによる抵抗によってａ１〜Ｓのように徐
々に増大してゆき、その電流値がソレノイド作動し始め
る電流ｉｈに達すると、そのソレノイドの動き始めたこ
とによってその電流が一時下降し、ソレノイドの動きが
完結すると、再びその電流はｂｌに向って上昇してゆく
。

このように、電流１７がソレノイドを作動させるに十分
なｉｈ以上の電流に達するに相当するとき、トランジス
タ８におけるベースの電圧信号Ｖ３ａがｂ時点において
オフになるように、第３図矩形波電圧Ｖｌａのワンシ重
ット時間幅ｔｄを設定している。

トランジスタ８のベースに加えられている電圧信号Ｖ３
ａがｂ時点においてオフになると、そのことによってト
ランジスタ８がスイッチ・オフになって、ソレノイドコ
イル７を流れる電流が消滅してゆく、シかし、その消滅
によってコイル７に逆起電力が生じ、その逆起電力によ
る電流は、フライホイールダイオード７ｂとソレノイド
コイル７を循環しながら、電流１７におけるｂ１〜Ｃ１
のように緩やかに減少してゆく。

このように緩やかに減少してゆく電流の値ｉが、第２図
のｉｈ＞ｉ＞Ｉｆの状態になるに相当した時期、電圧信
号Ｖ３ａのＣ時点において、再びトランジスタ８のベー
スに加えられている信号に、サイクルｔｃであって且つ
そのオン時間がｔｓの非常に短い時間幅の繰り返し信号
を出力し始める。

この繰り返し信号の最初の信号によって、トランジスタ
８がスイッチ・オンになると、上記ワンショット電圧信
号がオンになったときと同じに、Ｃ１時点からソレノイ
ドコイル７に電流が緩やかに上昇してゆき、ｂ１時点の
電流値程には達しない時点に相当して、その繰り返し信
号がオフとなるようになっており、そのオフによってソ
レノイドコイル７を流れる電流は再び緩やかに下降を始
め、その下降による電流値ｉが、再びｉ＜ｉ　ｌとなら
ない時期に相当して、次の縁り返し電圧信号がオンとな
り、この作用は、上記指令電圧信号ｖ１の消滅まで繰り
返され、その電流１７のＣ１以降の電流平均値は。

ｉｈと１１の間の一定の値に近すいてゆく。

第４図は、参考までに、第１図のソレノイド駆動回路を
更に詳細に、実際の配線図として示したものである。

指令回路ｌＡは、タイマＩＣ１ａ、クロックジェネレー
タｌｂおよび負論理のアンド回路（オア回路に相当）ｌ
ｄから構成し、配線１ｅはコンピュータからの指令信号
を出力する配線であり、２は第１図におけるワンショッ
ト回路を具体的に示し、５ポルト電源に接続する端子２
ｂ、抵抗器Ｒ１およびＲ２、コンデンサＣ１およびダイ
オードＤ１からなり、発振回路５も第１図における発振
回路５と同じであり、発振回路５はナンド回路５ｂ、ノ
ット回路５Ｃ、コンデンサＣ２、ダイオードＤ２、抵抗
器Ｒ３、Ｒ４およびＲ５から構成し、４゛は、第１図の
アンド回路４に相当し、３°は第１図のオア回路３に相
当し、配線３ａは、第１図の配線３ａに相当している。

以下、第４図の作用を簡単に説明しておく。

タイマＩＣ１ａにおけるｃｋ端子にはクロックジェネレ
ータｌｂから時間間隔ｔｊのクロック信号が入力してお
り、ゲートＧの端子に信号が入ると、データバスからソ
レノイドの作動時間を設定するデータｎが送られ１次の
ライト信号によってそのデータが書き込まれると、配線
ＩＣから（ｎＸｔｊ）に相当する時間幅（第３図の時間
幅ｔａに相当）の負論理のオン信号が出力する。また、
配線１ｅには通常、負論理のオン信号が出力され続けて
いるから、配線ＩＣへ上記負論理のオン信号が出力する
と、配線ｌにも同じ配線ＩＣにおけると同じ時間幅の負
論理のオン信号が出力される。

この配線ｌに出力したオン信号の最初の立ち下がり信号
は、第１図におけると同様に、ワンショット回路２にお
いて出力配線２ａに負論理のワンショット信号を出力さ
せ、これを負論理のオア回路３′に入力する。

又、同時に、配線１の信号は負論理のアンド回路４′に
入力し、且つ負論理のアンド回路４°には発振回路５か
ら、第１図におけると同様に発振信号が入力しているか
ら、負論理のアンド回路４′の出力には、配線ｌから負
論理のオン信号の出力している間、オン・オフを繰り返
す発振信号に相当した繰り返し信号（第３図のＶ４ａと
逆波形）が出力することになる。

したがって、負論理のオア回路３°の配線３ａには第３
図における電圧信号Ｖ３ａと同じ信号が出力される。

結局、第１図と第４図は、正論理と負論理の異なりのみ
であって、その作用は結果的に同じである。唯、配線１
ｅに正の信号が出力しているとき、配線ＩＣに信号が出
力しても配線ｌに信号が出力せず、発振回路５において
も配線５ａに信号が出力しないようになっている。それ
は、配線１ｅへの正信号によって、強制的にソレノイド
を作動させてはならないとき、配線３ａにトランジスタ
８のスイッチ・オン信号を出さないように配慮している
ものである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明における効果は
下記のとおりである。

１）ソレノイドを作動状態に維持する方法として、ソレ
ノイドコイル７のインダクタンスを利用し、ソレノイド
コイル７に流す電流のスイッチ・オン・オフを制御する
電圧信号を、繰り返しオン・オフして、ソレノイド作動
状態を維持する方法としている。すなわち、そのソレノ
イドの作動時にソレノイドコイル７を流れる電流は、該
電圧信号のオン働オフの時間幅の比率ソレノイドコイル
７のインダクタンスおよびソレノイド可動部の質量によ
って規定され、従来のように、その電流の流れを規定す
る放熱抵抗器７Ｃを必要としない。

したがって、従来のように、その放熱抵抗器７Ｃを制御
部の回路基盤から外部に取り出すような複雑な回路を必
要としない。

２）放熱抵抗器７Ｃを制御部の基盤から外部に取り出す
必要がないから、その基盤に全ての配線をまとめ上げら
れることとなって、装置の信頼性が高まる。

３）放熱抵抗器７Ｃを必要としないから、熱エネルギと
なって消費される電力が非常に少なくなり、省電力とな
る。

４）放熱抵抗器７ｃを外部に取り出して、その放熱を促
進させる装置部分を必要とせず、新たに必要な部分は、
上記基盤に収納できるものであるから、装置全体を小型
軽量とすることができる。

５）従来の放熱抵抗器７Ｃを必要とした電流スイッチン
グの側の回路を必要としないから、装置のコストが安価
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明におけるソレノイド駆動方法を実施す
るために使用する、ソレノイド駆動装置の一実施例をシ
ステム図によって示したものであり、第２図は、第１図
および第５図に使用のソレノイドの電流特性図であり、
第３図は、第１図における各配線部分における電圧特性
とソレノイドコイル７における電流特性を示し第４図は
、第１図の詳細な電子回路図を示し、第５図は、従来に
おけるソレノイド駆動装置のシステム図を示し、第６図
は、第５図における各配線部分における電圧特性とソレ
ノイドコイル７における電流特性を示したものである。 実施例に使用した主な符号は下記のとおりである。 ｌ：配線、　　２：ワンシオット回路、　　３：オア回
路、　４：アンド回路、　５：発振回路７：ソレノイド
コイル、　　７ｂ＝フライホイールダイオード、　　８
：トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．オア回路の両入力には、矩形波状指令電圧信号の立
   ち上がりによって生ずる、その信号の印加時間幅より短
   い印加時間幅の矩形波状ワンショット電圧信号と前記指
   令電圧信号の印加時間幅より十分に短い印加時間幅の矩
   形波電圧を周期的に繰り返し出力する発振波信号と前記
   指令電圧信号の両者を入力信号とするアンド回路からの
   出力信号とを入力させ、そのオア回路からの出力信号に
   よって、ソレノイドに流す電流のスイッチ・オン・オフ
   をさせるようにしたことを特徴とするソレノイド駆動方
   法。