JPH0679255B2 - 電磁アクチユエ−タの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、リレー、電磁弁等の電磁アクチユエータを駆
動する電磁アクチユエータの駆動装置に関する。

［従来の技術］ リレー、電磁弁等の電磁アクチユエータは多くの産業分
野において使用されている。このような電磁アクチユエ
ータにあっては、駆動指令信号入力後速やかに作動する
ことが望ましいが、一般に、電磁アクチユエータは駆動
指令信号が入力されてから可動鉄心等の可動部が作動す
るまでに相当の時間を要する。したがって、この時間を
短縮するため、従来、種々の手段が提案されていた。こ
の手段のうちの有効な一手段を図により説明する。

第８図は従来の電磁弁の駆動装置のブロック図である。
図で、１は電磁弁のソレノイドである。２はソレノイド
１を駆動する駆動装置を示す。駆動装置２は、マイクロ
コンピユータを用いて構成される制御部2A,ソレノイド
１の電流の開閉を行なう駆動回路2Bおよび警報出力回路
2Cで構成されている。３はマイクロコンピユータの入力
インタフエースであり、マルチプレクサ、サンプルホー
ルドおよびA/D変換器より成る。４はマイクロコンピユ
ータのCPU（中央処理装置）であり、所要の演算、制御
を行なう。５はCPU4の処理手順や所要データを記憶する
とともに変数の一時格納の機能も有するメモリである。
６はマイクロコンピユータの出力インタフエースであ
り、並列処理インタフエース（PiA）が用いられてい
る。

７は変調されたパルス幅のパルス列を出力するPWM発振
器であり、オペアンプを用いたアナログ回路、TTLやカ
ウンタを用いたデジタル回路等により構成されている。
PWM発振器７から出力されるPWM信号Ｓ_PWMは変調された
高レベル出力時間ｔ_Ｈと低レベル出力時間ｔ_Ｌを有す
る。この場合、信号Ｓ_PWMのデユーテイ比Ｄは、 で表わされる。このデユーテイ比ＤはPWM発振器７によ
り任意の値に設定される。

８はスイツチであり、TTLを用いたロジツク回路、FETを
用いたアナログスイツチのようなアナログ回路等により
構成されている。スイツチ８は入力端子8a,8bを有し、
端子8aはPWM発振器７に接続されて信号Ｓ_PWMを入力し、
端子8bはインタフエース６に接続されて信号Ｓ_1A（後
述）を入力する。スイツチ88における端子8a又は端子8b
への切換は、インタフエース６からの信号Ｓ_1B（後述）
に応じて行なわれる。即ち、スイツチ８は、信号Ｓ_1Bが
高レベルＨのとき端子8aに切換えられ、信号Ｓ_1Bが低レ
ベルＬのとき端子8bに切換えられる。したがって、スイ
ツチ８からの出力信号S₁は信号Ｓ_PWM又は信号Ｓ_1Aのい
ずれかの信号となる。

９は駆動回路2Bを構成する駆動素子、10は駆動素子９に
接続された抵抗である。駆動素子９は、例えばトランジ
スタで構成され、そのベースはスイツチ８の出力端に接
続されて信号S₁を入力し、そのコレクタはソレノイド１
に接続され、又、そのエミツタは抵抗10に接続されてい
る。エミツタに生じる電圧e₁はマイクロコンピユータの
インタフエース３に入力され、マイクロコンピユータで
はこの電圧e₁に基づいて駆動素子９の監視が行なわれ
る。

11はソレノイド１の定電圧源、12は駆動素子９の保護用
のダイオードである。13は警報出力回路2Cを構成するト
ランジスタであり、そのベースはインタフエース６に接
続されて信号ｅ_Ｌを入力する。信号ｅ_Ｌは、マイクロコ
ンピユータによる前述の駆動素子９の監視の結果の信号
であり、信号ｅ_Ｌが高レベルＨであるときトランジスタ
13が導通する。14は警報ランプ、15はトランジスタ13の
保護用のダイオードである。

ここで、ソレノイド１の通過電流Ｉについて考察する。
定常的な状態についてみると、駆動素子９が遮断状態
（オフ状態）のとき、通過電流Ｉは０である。又、駆動
素子９が導通状態（オン状態）のときの通過電流Ｉ（こ
のときの電流をI₀とする）は、ソレノイド１の抵抗値を
R₀、抵抗10の抵抗値をγ、定電圧源11の電圧をＶ_Ｂとす
ると、 となる。ところで、ソレノイド１の通過電流Ｉは駆動素
子９がオン状態になると同時に（２）式に示す電流値I₀
になるのではなく、徐々に増加しながらある時間後に値
I₀となる。したがって、ソレノイド１の励磁により駆動
される可動部材の駆動も、駆動素子９がオン状態になっ
てからある時間経過して開始されることになる。このこ
とから、可動部材の駆動開始時間を短縮するという前述
の要望に応えるには、ソレノイド１の通過電流Ｉの立上
りを急峻にすればよく、そのためには、通過電流Ｉを大
きくすればよいのは明らかである。しかし、通過電流Ｉ
を大きくすると、当然ながら（２）式に示す定常的な電
流I₀も大きな値となり、この電流I₀が大きいと、ソレノ
イド１の焼損を招き、電磁弁の信頼性を著しく低下させ
る。

そこで、ソレノイド１の通過電流Ｉの立上りを急峻に、
しかも定常電流I₀の値を低く抑えるため、PWM発振器７
が用いられる。即ち、定常電流I₀の値を大きな値に選定
しておき、電磁弁の駆動開始時からある所定時間ｔ_Ａだ
け信号Ｓ_1Bを低レベルＬとしてスイツチ８を端子8bに切
換え、信号Ｓ_1Aにより駆動素子９を連続オン状態として
ソレノイド１に大電流を供給し、上記所定時間経過後、
信号Ｓ_1Bを高レベルＨとしてスイツチ８を端子8aに切換
え、信号Ｓ_PWMにより駆動素子９をオン・オフ状態に制
御して定常電流を低く抑えるものである。今、PWM発振
器７において設定された（１）式にしたがうデユーテイ
比をD₀とすると、信号Ｓ_PWMにより駆動素子９がオン・
オフ制御されているときの電流Ｉ_ｈは、 Ｉ_ｈI₀×D₀ …………（３） となる。電流Ｉ_ｈは、電磁弁を作動状態に保持するのに
充分な電流（保持電流）であればよく、電流Ｉ_ｈが保持
電流となるようにデユーテイ比D₀が選定される。

次に、ソレノイド１に上述のような電流を供給するため
の駆動装置２の動作を、第９図に示すフローチヤートお
よび第10図（ａ）乃至（ｉ）に示すタイムチヤートを参
照しながら説明する。今、ある時間t₁で電磁弁の駆動指
令信号（オン指令信号）が出力され、その後ある時間t₃
で停止指令信号（オフ指令信号）が出力される例につい
て説明する。まず、マイクロコンピユータにおいて、指
令信号がオン指令信号か否かが判断される（手順Ｂ）。
時間t₁より前では、第10図（ａ）に示すようにオン指令
信号が出力されていないので、手順Ｃに移り、信号Ｓ_1A
に対応する変数Ｓ_1aを第10図（ｂ）に示すように０とす
る。次に、マイクロコンピユータ内のカウンタC₁の値を
０にし（手順Ｄ）、さらに、信号Ｓ_1Bに対応する変数Ｓ
_1bを、第10図（ｃ）に示すように０とする（手順Ｅ）。
次に、変数Ｓ_1a,S_1bをインタフエース６から出力する
（手順Ｆ）。この場合、変数Ｓ_1a,S_1bはいずれも０であ
るので、信号Ｓ_1A,S_1Bは第10図（ｄ），（ｅ）に示すよ
うに低レベルＬであり、スイツチ８は端子8bに切換えら
れ、信号S₁（信号Ｓ_1Aと同じ）は第10図（ｇ）に示すよ
うに低レベルＬとなる。このため、駆動素子９はオフ状
態となり、ソレノイド１の電流Ｉおよび駆動素子９のエ
ミツタ側の電圧e₁はいずれも第10図（ｈ），（ｉ）に示
すように０となる。

時間t₁において、第10図（ａ）に示すようにオン指令信
号が出力されると、マイクロコンピユータではこれを判
断し（手順Ｂ）、第10図（ｂ）に示すように変数Ｓ_1aを
１にし（手順Ｈ）、カウンタC₁の内容を判断する（手順
Ｉ）。ここで、カウンタC₁の値について述べると、オン
指令信号が出力されて以後、第９図に示す手順Ａから手
順Ｇに至る１サイクルの演算毎に、カウンタC₁の値には
数値１が加算されてゆく。この加算は手順Ｊにおいて行
なわれる。一方、オン指令信号が出力されてから、ソレ
ノイド１の通過電流を維持電流Ｉ_ｈとするまでの時間は
前述のようにｔ_Ａである。今、上記１サイクルの演算に
要する時間を△ｔとすると、オン指令信号出力以後、時
間ｔ_Ａ経過までのカウンタC₁の値はｔ_Ａ／△ｔとなる。
この値をＣ_TAとすると、カウンタC₁の値がＣ_TA以上にな
っているか否かをみることにより、時間ｔ_Ａが経過した
か否かを判断することができる。手順Ｉではこの判断を
実行している。時間ｔ_Ａが経過しておらず、カウンタC₁
の値が値Ｃ_TA未満の場合、前述のようにカウンタC₁に数
値１を加え（手順Ｊ）、変数Ｓ_1bを０とし（手順Ｅ）、
手順Ｆに移る。これにより、インタフエース６からの信
号Ｓ_1Bは第10図（ｅ）に示すように依然として低レベル
Ｌにあるが、信号Ｓ_1Aは手順Ｈで変数Ｓ_1aが１とされて
いるため、第10図（ｄ）に示すように高レベルとなる。
この結果、第10図（ｇ）に示すように信号S₁も高レベル
となり、駆動素子９はオン状態となり、第10図（ｈ），
（ｉ）に示すように、ソレノイド１に電流Ｉが流れはじ
め、これに伴って電圧e₁が発生する。駆動素子９のオン
状態は、時間ｔ_Ａが経過して時間t₂に至るまで継続さ
れ、ソレノイド１の電流Ｉは第10図（ｈ）に示すよう
に、急速に増大して遂に定常電流I₀に達する。この間に
おいて、可動部材が作動して電磁弁が駆動される。電流
Ｉの増加とともに電圧e₁も第10図（ｉ）に示すように増
加する。

時間ｔ_Ａが経過すると、カウンタC₁の内容は値Ｃ_TAとな
り、手順Ｉではこれを判断して手順Ｋに移る。手順Ｋで
は、変数Ｓ_1bを１として手順Ｆに移る。したがって、時
間t₂において、インタフエース６から出力される信号Ｓ
_1Bは、変数Ｓ_1bが１であるため高レベルＨとなり、スイ
ツチ８は端子8aに切換えられる。PWM発振器７からはデ
ユーテイ比D₀の信号Ｓ_PWMが第10図（）に示すように
常時出力されているので、スイツチ８の端子8aへの切換
えにより、信号S₁は第10図（ｇ）に示すように信号Ｓ
_PWMとなる。この結果、駆動素子９はオン・オフ制御さ
れ、、ソレノイド１に流れる電流は第10図（ｈ）に示す
ように、（３）式で表される維持電流Ｉ_ｈとなる。これ
に伴ない、電圧e₁も、第10図（ｉ）に示すように低下す
る。この状態は、時間t₃に至るまで継続し、電磁弁は駆
動状態に維持される。時間t₃に至ると、第10図（ａ）に
示すように、駆動指令信号がオフとなり、手順A,B,C,D,
E,F,Gが実行され、すべての状態は元に戻る。

このように、電磁弁の駆動開始時にはソレノイド１に大
電流が流れるようにして電磁弁の早急な駆動を達成する
ことができ、電磁弁の駆動状態維持にはソレノイド１に
低い維持電流Ｉ_ｈを供給してソレノイド１の焼損を防ぐ
ことができる。

ところで、上記駆動装置２に使用される駆動素子９はそ
の作動温度が高温である場合、破損するおそれがある。
この破損の態様としては、駆動素子９のコレクタとエミ
ツタ間の破断（断線）および短絡がある。コレクタとエ
ミツタ間の破断が生じると、信号S₁の高レベルＨ、低レ
ベルＬの如何にかかわらず、駆動素子９はオフ状態とな
り、ソレノイド１は励磁不能となり、電磁弁は駆動でき
なくなる。この状態は異常状態ではあるが、一般に、電
磁アクチユエータを作動させる場合、省エネルギの面、
安全性の面等を考慮して、ソレノイドを励磁する手段が
採用されているので、上記破断の場合には、電磁弁が継
続して停止状態となり、したがって、次に述べる短絡破
損の場合に比較すると危険は遥かに少ない。さて、駆動
素子９のコレクタとエミツタ間に短絡が生じると、信号
S₁の如何にかかわらず、、ソレノイド１は電流I₀で励磁
される。このため、電磁弁の駆動指令信号が出力されて
いないときでも電磁弁が駆動され、この電磁弁によって
作動せしめられる機械、装置に突然、予期しない動きを
生じ、極めて危険である。加えて、大電流I₀が継続して
流れるので、ソレノイド１は焼損するおそれがある。

このような異常状態の発生を監視するため、前述の電圧
e₁が用いられる。今、駆動素子９のコレクタとエミツタ
間を流れる電流をＩ_ｄとすると、駆動素子９のオン状態
において、定常状態では電流Ｉ_ｄはＩ_ｄ＝I₀となり、駆
動素子９のオン・オフ制御状態においては、Ｉ_ｄ＝Ｉ_ｈ
となる。そして、この電流Ｉ_ｄは抵抗10を流れるので、
電圧e₁は e₁＝Ｉ_ｄ×γ …………（４） となる。この電圧e₁は第８図に示すように、インタフエ
ース３を介してマイクロコンピユータに入力されて監視
される。

電圧e₁の監視は次のように行なわれる。即ち、電磁弁の
駆動指令信号がオン（変数Ｓ_1aが１）であるとき、ソレ
ノイド１に流れる電流は値I₀から値Ｉ_ｈに変化する。こ
れに伴い、電圧e₁は値I₀・γに変化する。そこで、第10
図（ｉ）に示すように、I₀・γ＞ｅ_ON＞Ｉ_ｈ・γなる電
圧ｅ_ONを設定すると、今、駆動素子９が短絡した場合、
電流Ｉ_ｄは常にI₀となるので、電圧e₁が設定電圧ｅ_ONよ
り大（e₁＞ｅ_ON）となる状態が継続し、又、駆動素子９
が破断した場合、電圧e₁＝０の状態が継続する。一方、
電磁弁の駆動指令信号がオフ（変数Ｓ_1aが０）であると
き、ソレノイド１に流れる電流は０であるから、第10図
（ｉ）に示すように、０より僅かに大きい小電圧ｅ_OFF
を設定しておくと、駆動素子９が短絡した場合、電圧e₁
はe₁＞ｅ_OFFとなる状態が継続する。したがって、マイ
クロコンピユータに取り入れた電圧e₁を、駆動指令状態
に応じて設定電圧ｅ_ON又は設定電圧ｅ_OFFと比較すれ
ば、駆動素子９の破損を検出することができる。

この比較手段を、第11図に示すフローチヤートを参照し
ながら説明する。まず、電圧e₁をインタフエース３を介
して取り入れる（手順Ｂ）。次に、変数Ｓ_1aが０である
か１であるかを判断し（手順Ｃ）、０である場合、即ち
電磁弁の駆動指令信号が出力されていないとき、電圧e₁
を設定電圧ｅ_OFFと比較する（手順Ｄ）。電圧e₁が設定
電圧ｅ_OFFより小さいとき、即ち駆動素子９に短絡が生
じていないとき、メモリ５内のフラグＦ_Ｓを０にする
（手順Ｅ）。電圧e₁が設定電圧ｅ_OFF以上であるとき、
即ち駆動素子９に短絡が生じているとき、メモリ５内の
フラグＦ_Ｓを１にする（手順Ｆ）。

一方、手順Ｃで、変数Ｓ_1aが１であると判断された場
合、即ち、電磁弁の駆動指令信号が出力されていると
き、電圧e₁を設定電圧ｅ_OFFと比較する（手順Ｇ）。電
圧e₁が設定電圧ｅ_OFFより小さいとき、即ち、駆動素子
９に破断が生じているとき、メモリ５内のフラグF₀を１
にする（手順Ｈ）。手順Ｇで、電圧e₁が設定電圧ｅ_OFF
より大きいと判断されたとき、次に、電圧e₁を設定電圧
ｅ_ONと比較する（手順Ｉ）。電圧e₁が設定電圧ｅ_ON以上
であるとき、即ち駆動素子９に短絡が生じているおそれ
がある（定常状態では短絡）と判断されたとき、メモリ
５内のフラグＦ_Ｓを１にする（手順Ｊ）。手順Ｉで、電
圧e₁が設定電圧ｅ_ONより小さいと判断されたとき、即
ち、駆動素子９が正常状態にあると判断されたとき、手
順は始めに戻る。

このようにして、メモリ５内のフラグＦ_Ｓ,F₀の値を定
め、別のプログラムによりこれらのフラグＦ_Ｓ,F₀の値
を監視し、いずれかの値が所定時間連続して「１」であ
るとき、駆動素子９に短絡又は破断の異常状態が発生し
たと判断し、インタフエース６から故障信号ｅ_Ｌを出力
してトランジスタ13を導通状態とし、警報ランプ14を点
灯してシステムの操作者に異常状態発生を報らせ、危険
を回避することができる。

［発明が解決しようとする課題］ さて、以上のようにして、駆動素子９の破損を判断する
のであるが、日この判断の基礎となる電圧e₁を検出する
ためには、抵抗値の大きな抵抗をソレノイド１の回路内
に挿入しなければならないという欠点を有する。さら
に、上記判断はマイクロコンピユータにおいて、電磁弁
を駆動するための演算、制御（第９図に示す手順）と並
行して実行されるので、多数の駆動素子を制御する場合
には、その故障判定に要する時間の割合が増大して、電
磁弁駆動のための演算、制御に支障を生じるおそれがあ
る。又、当該駆動素子の数が複数ある場合はその数だけ
インタフエース３の入力数を増加しなければならないと
いう欠点をも有する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来技術の欠点を除き、連続信号
およびPWM信号による電磁アクチユエータの制御におい
ても駆動素子の破損を確実に検出することができ、か
つ、この検出のための素子をソレノイドの回路から除く
ことができ、又、駆動素子が複数あっても、その破損の
監視を簡単な構成で行なうことができる電磁アクチユエ
ータの駆動装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成
される。

制御部（2A′）と、駆動回路（2B）とを有する電磁アク
チユエータ（１、1₁、1₂、………）を駆動する駆動装置
（２′）であって、駆動回路（2B）は、駆動素子（９、
9₁、9₂、………、29₁、29₂、………）を有し、制御部
（2A）の出力信号により電磁アクチユエータ（１、1₁、
1₂………）を駆動し、制御部（2A）は、電磁アクチユエ
ータ（１、1₁、1₂、………）を駆動する駆動指令を出力
し、電磁アクチユエータ（１、1₁、1₂………）と駆動素
子（９、9₁、9₂、………、29₁、29₂、………）との接続
点の電圧を分圧する分圧抵抗（18、19、18₁、19₁、1
8₂、19₂、………）とコンデンサ（20、20₁、20₂、……
…）とよりなる検出回路（100、101、101₂、………、10
2₁、102₂、………）を有し、コンデンサ（20、20₁、2
0₂、………）の電圧を予め設定された電圧と比較するこ
とにより駆動素子（９、9₁、9₂、………、29₁、29₂、…
……）の事故を判断する。

［作用］ 制御部（2A′）は、電磁アクチユエータ（１、1₁、1₂、
………）を駆動する駆動指令があると、駆動素子（９、
9₁、9₂、………、29₁、29₂、………）に対して最初の所
定時間では連続信号を出力し、電磁アクチユエータ
（１、1₁、1₂、………）を迅速に作動させ、その後所定
のデユーテイのパルス信号を出力して電磁アクチユエー
タ（１、1₁、1₂、………）を励磁状態に維持する。この
ような動作において、、電磁アクチユエータ（１、1₁、
1₂、………）と駆動素子（９、9₁、9₂、………、29₁、2
9₂、………）との接続点の電圧は分圧抵抗（18、19、18
₁、19₁、18₂、19₂、………）で分圧され、コンデンサ
（20、20₁、20₂、………）は最終的にある一定電圧に充
電される。この充電電圧は制御部（2A）に入力され、予
め設定された電圧と比較される。駆動素子（９、9₁、
9₂、………、29₁、29₂、………）に短絡等の事故が発生
すると、充電電圧が予め設定された電圧以下又は以上と
なり、制御部（2A′）は駆動素子（９、9₁、9₂、……
…、29₁、29₂、………）に事故が発生したと判断する。

［実施例］ 以下、本発明を図示の各実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る電磁弁の駆動装置
のブロツク図である。図で、第８図に示す部分と同一部
分には同一符号が付してある。２′は本実施例の駆動装
置、2B′は本実施例の駆動回路を示す。なお、警報出力
回路2Cおよび警報ランプ14は図示が省略されている。本
実施例の駆動置２′と第８図に示す駆動装置２とはその
制御部を異にする。即ち、本実施例の制御部2A′は、駆
動素子９と、ソレノイド１の一端と駆動素子９のコレク
タとの接続部に接続された抵抗18、この抵抗18に直列に
接続された抵抗19、この抵抗19に並列に接続されたコン
デンサ20、および同じく抵抗19に並列に接続されたツエ
ナダイオード21を備えた検出回路100とで構成される。
又、駆動素子９のエミツタは直接接地されている。抵抗
18および抵抗19の各抵抗値は、ソレノイド１、駆動素子
９に流れる電流に影響を与えないように、充分大きな値
に選定され、かつ、抵抗18の抵抗値は抵抗19の抵抗値よ
り大きく選定されている。抵抗18と抵抗19の接続部はイ
ンタフエース３接続されている。前記ツエナダイオード
21はインタフエース３の保護のために設けられている。

次に、本実施例の動作を第２図（ａ）乃至（ｃ）および
第３図（ａ）乃至（ｃ）に示すタイムチヤートを参照し
ながら説明する。制御部2Aによる駆動素子９の制御動作
は第８図に示す従来装置と全く同じであるので、その詳
細な説明は省略する。今、第２図（ａ）に示すように、
信号S₁が、時間t₁から時間t₂まで高レベル信号Ｓ_1Aであ
り、時間t₂から時間t₃までPWM信号Ｓ_PWMであるとする。
この場合、ソレノイド１と駆動素子９の接続部の電圧e₂
は、第２図（ｂ）に示すように、時間t₁以前において
は、駆動素子９がオフ状態であるため、定電圧源11の電
圧Ｖ_Ｂに等しくなる。時間t₁から時間_２までは、駆動素
子９がオン状態であるため、電圧e₂は０である。時間t₂
から時間t₃までは、信号Ｓ_PWMによる駆動素子９のオン
・オフに従って、電圧e₂は０とＶ_Ｂとの繰返しとなる。

次いで、抵抗18と抵抗19の接続部の電圧e₁′をみると、
時間t₁以前においては、駆動素子９がオフ状態にあるた
め、コンデンサ20は充電されており、電圧e₁′は抵抗18
と抵抗19により電圧Ｖ_Ｂを分圧した値となる。この分圧
値をｅ_SO、抵抗18の抵抗値をＲ₁₈、抵抗19の抵抗値をR
₁₉とすると、電圧e₁′は となり、第２図（ｃ）に示すように、電圧ｅ_SO一定に保
持される。時間t₂から時間t₃までは、駆動素子９がオン
状態になるので、コンデンサ20に充電された電荷は、抵
抗19、および抵抗18と駆動素子９を介して放電され、電
圧e₁′は徐々に低下してゆく。この場合、コンデンサ20
の放電完了時間が、時間（t₂−t₁）より充分大きくなる
ように、コンデンサ20の容量、各抵抗18,19の抵抗値が
選定されている。時間t₂以後、駆動素子９がオン・オフ
状態を繰り返すと、これに応じてコンデンサ20も充、放
電を繰り返し、第２図（ｃ）に示すように、短時間後、
一定の電圧ｅ_S1となる。このように、駆動素子９の状態
に応じて変化する電圧e₁′はインタフエース３を介して
マイクロコンピユータに取り入れられて監視される。

ここで、駆動素子９に短絡事故が発生した場合の動作に
ついて説明する。電磁弁の動作が維持されている状態
（駆動素子９がオン・オフ制御されている状態）におい
ては、第３図（ａ）乃至（ｃ）に示すように、信号S₁は
PWM信号Ｓ_PWMであり、この場合、電圧e₂は電圧Ｖ_Ｂと電
圧０の繰り返し、電圧e₁′は一定電圧ｅ_S1の状態にあ
る。この状態において、時刻ｔ′で駆動素子９に短絡が
生じると、信号S₁の如何にかかわらず、駆動素子９はオ
ン状態を継続する。このため、コンデンサ20に充電され
ている電荷は放電され、電圧e₁′は第３図（ｃ）に示す
ように徐々に抵下し、遂にはコンデンサ20の放電が完了
して電圧０となる。

ところで、電磁弁の作動状態を維持するため、ソレノイ
ドに一定電流を供給する方式にあっては、駆動素子は連
続してオン状態とされるが、ソレノイドにパルス状の電
流を供給する本実施例の方式では、駆動素子９は連続し
てオン状態とはならない。そして、本実施例における正
常動作において、駆動素子９が連続してオン状態となる
のは、駆動開始時の時間（t₂−t₁）の間だけであるが、
この時間（t₂−t₁）はさきに述べたようにコンデンサ20
の放電完了時間よりも充分に小さい。以上のことから、
コンデンサ20の放電が完了し、電圧e₁′が０になる状態
は、駆動素子９に短絡事故が発生している状態であると
判断することができる。そこで、第３図（ｃ）に示すよ
うに、小電圧ｅ_ON′を設定し、マイクロコンピユータに
おいて、電圧e₁′を設定電圧ｅ_ON′と比較しておけば、
電圧e₁′が設定電圧ｅ_ON′以下となったとき、駆動素子
９が短絡破損していると判断することができる。

このように、本実施例では、ソレノイドと駆動素子との
接続部に抵抗およびコンデンサより成る時定数回路を接
続し、前記接続部の電圧の分圧である時定数回路の出力
電圧を設定電圧と比較するようにしたので、ソレノイド
の電流回路から駆動素子を監視するための素子を除去す
ることができる。

第４図は本発明の第２の実施例に係る電磁弁の駆動装置
の一部の回路図である。図では、駆動素子と検出回路の
みが図示されており、その他の部分は第１図に示す構成
と同じである。本実施例においては、電磁弁が複数設け
られており、したがって、そのソレノイドも複数存在す
る。これら各ソレノイド1₁,1₂……に対してそれぞれ駆
動素子9₁,9₂……が設けられ、又、各ソレノイドと駆動
素子との接続部にはそれぞれ第１図と同一構成の時定数
を有する検出回路101₁、101₂、…………が接続されてい
る。各検出回路101₁、101₂、…………において、第１図
に示す素子と同一素子には同一符号が用いられ、その符
号の右下に検出回路の順番を示す数字1,2,……が付され
ている。

22₁,22₂,……はそれぞれ対応する検出回路に接続された
ダイオードであり、各ダイオード22₁,22₂,……の一端は
共通線23に接続されている。24は電圧e₀の電圧源、25は
電圧源24と共通線23との間に接続された抵抗、26は抵抗
25と共通線23の接続部から引出された引出線である。引
出線26の他端は制御部2Aのインタフエース３に接続され
ている。電圧e₂₁,e₂₂,………はソレノイドと駆動素子の
各接続部の電圧を示し、第１図に示す電圧e₂に相当す
る。又、電圧e₁₁′,e₁₂′，………は各電圧e₂₁,e₂₂,…
……を分圧した電圧であり、第１図に示す電圧e₁′に相
当する。

次に、本実施例の動作を説明する。駆動素子9₁,9₂,……
…がいずれも正常である場合、電圧e₁₁′,e₁₂′，……
…はさきの実施例において説明したように、常に電圧ｅ
_S1以上の値である。ここで、電圧源24の電圧e₀をe₀＜ｅ
_S1であるように設定しておく。そうすると、駆動素子
9₁,9₂,…………がいずれも正常である場合、各ダイオー
ド22₁,22₂,………はすべてオフ状態となり、引出線26に
現れる検出電圧e₁″は電圧e₀と等しくなる。

この状態において、駆動素子9₁に短絡事故が発生する
と、さきに述べたように電圧e₁₁′は徐々に低下し、遂
には電圧e₀より低くなる。このとき、ダイオード22₁は
導通状態となり、検出電圧e₁″は電圧e₁₁′の低下に伴
って低下する。このような検出電圧e₁″の低下は、いず
れの駆動素子に短絡事故が発生しても、又、複数の駆動
素子に同時に短絡事故が存在しても生じるのは明らかで
ある。したがって、、マイクロコンピユータにおいて、
検出電圧e₁″を設定電圧e₀と常に比較しておけば、電圧
e₁″が電圧e₀より低くなったことを検出することによ
り、いずれかの駆動素子に短絡事故が発生したことを知
ることができ、適切な処理をとることができる。

このように、本実施例では、複数個の電磁弁を駆動する
場合、電磁弁のソレノイドと駆動素子の各接続部に時定
数を有する検出回路を接続し、これら各検出回路をダイ
オードを介して共通線に接続したので、さきの実施例と
同じ効果を奏するとともに、、マイクロコンピユータに
おける故障判定に要する時間の増加を抑えることがで
き、又、入力インタフエースの入力数の増加を抑えるこ
ともできる。

第５図は本発明の第３の実施例に係る電磁弁の駆動装置
の一部の回路図である。図で、第４図に示す部分と同一
部分には同一符号が付してある。

11は第１図に示すものと同じ定電圧源である。29₁,29₂,
……は駆動素子である。駆動素子29₁,29₂,……は、さき
の各実施例における駆動素子がNPN型トランジスタであ
ったのに対して、PNP型トランジスタが使用されてい
る。30₁,30₂,………は各駆動素子29₁,29₂,………の入力
部に接続されたインバータである。33は引出線26に接続
された抵抗である。なお、ダイオード22₁,22₂,…………
は第４図に示す場合とは逆に接続されている。102₁、10
2₂、…………は本実施例の検出回路を示す。

次に、本実施例の動作を第６図（ａ）乃至（ｄ）および
第７図（ａ）乃至（ｃ）に示すタイムチヤートを参照し
ながら説明する。なお、いずれのソレノイドを駆動する
場合も、その動作は同じであるので、この説明では、ソ
レノイド1₁を駆動する場合についてのみ説明する。時間
t₁で、第６図（ａ）に示すように駆動指令信号がオンと
なり電磁弁の駆動が指令されると、前述のように信号S
₁₁は第２図（ｂ）に示すように高レベルＨとなる。した
がって、インバータ31₁の出力は低レベルＬとなり、駆
動素子29₁がオン状態となる。これにより、ソレノイド1
₁には連続的に電流が供給され、電圧e₂₁′は第６図
（ｃ）示すように、定電圧源11の電圧Ｖ_Ｂとなる。この
ため、コンデンサ20₁は徐々に充電され、電圧e₁₁″、し
たがって電圧e₁も第６図（ｄ）に示すように、徐々に
増大する。時間t₂になると、信号S₁₁はPWM信号Ｓ_PWMと
なり、電圧e₂₁′もこれにしたがって電圧Ｖ_Ｂと電圧０
の繰り返しとなる。これにより、コンデンサ20₁は充、
放電を繰り返し、電圧e₁₁は第６図（ｄ）に示すよう
に短時間後、一定電圧ｅ_S2となる。駆動指令信号がオフ
となると、駆動素子29₁もオフ状態となり、コンデンサ2
0₁は徐々に放電してゆき、電圧e₁₁″もこれとともに低
下し、遂に０となる。

ここで、電磁弁の作動維持時における時間ｔ″におい
て、駆動素子29₁に短絡事故が発生したとする。このと
き、駆動素子29₁には連続的に電流が流れ、電圧e₂₁′は
第７図（ｂ）に示すように定電圧源11の電圧Ｖ_Ｂとな
る。そうすると、コンデンサ20はこの電圧Ｖ_Ｂにより徐
々に充電され、電圧e₁₁″は第７図（ｃ）に示すように
徐々に増加してゆく。そして、駆動素子29₁が短絡して
いるので、この状態は継続され、遂には電圧e₁₁″は電
圧ｅ_S3一定となる。この電圧ｅ_S3は、抵抗18₁,19₁の抵
抗値をそれぞれR₁₈₁,R₁₉₁とすると、 で表わされる。したがって、検出電圧e₁も電圧ｅ_S3と
なる。このように、検出電圧e₁の上昇はいずれの駆動
素子に短絡事故が発生しても、又、複数の駆動素子に同
時に短絡事故が存在しても生じるのは明らかである。そ
こで、マイクロコンピユータにおいて、検出電圧e₁を
第７図（ｃ）に示す適宜の設定値ｅ_ON″（ｅ_S3＞ｅ_ON″
＞ｅ_S2）と常に比較しておけば、電圧ｅが電圧ｅ_ON″
より高くなったことを検出することにより、いずれかの
駆動素子に短絡事故が発生したことを知ることができ
る。

このように、本実施例では、複数個の電磁弁を駆動する
場合、電磁弁のソレノイドと駆動素子の接続部に時定数
を有する検出回路を接続し、これら各検出回路をダイオ
ードを介して共通線に接続したので、第２の実施例と同
じ効果を奏する。

なお、上記各実施例の説明では、電磁弁を例示して説明
したが、電磁弁以外の電磁アクチユエータにも適用でき
るのは当然である。又、駆動素子には、トランジスタ以
外のスイツチング素子を使用することができる。さら
に、駆動素子の破損は短絡事故だけでなく、電磁アクチ
ユエータの駆動指令信号の状態を判断する手段と、検出
電圧を適宜選定された設定電圧と比較する手段とを備え
ることにより、破断事故（絶縁状態に破損された事故）
をも検出することができる。さらに又、警報ランプに代
えて、ブザーやシステム停止装置を用いることもでき
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、電磁アクチユエータの
ソレノイドと駆動素子の接続部に、その接続部の電圧を
検出する時定数を有する検出回路を接続したので、連続
信号およびPWM信号による電磁アクチユエータの制御に
おいても、駆動素子の破損を確実に検出することがで
き、又、この検出のための素子をソレノイドの回路から
除くことができる。さらに、駆動素子が複数あっても、
簡単な構成でその破損を監視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る電磁弁の駆動装置
のブロツク図、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）および第
３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図に示す装置の動作
を説明するタイムチヤート、第４図および第５図は本発
明の第２および第３の実施例に係る電磁弁の駆動装置の
一部の回路図、第６図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
および第７図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第５図に示す装
置の動作を説明するタイムチヤート、第８図は従来の電
磁弁の駆動装置のブロツク図、第９図は第８図に示す装
置の通常の動作を説明するフローチヤート、第10図
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），
（ｇ），（ｈ），（ｉ）は第８図に示す装置の動作を説
明するタイムチヤート、第11図は第８図に示す装置の駆
動素子の破損を監視するフローチヤートである。 1,1₁,1₂……ソレノイド、２′……駆動装置、2A……制
御部、2B′,2B″,2B……駆動回路、3,6……インタフ
エース、４……CPU、５……メモリ、７……PWM発振器、
８……スイツチ、9,9₁,9₂,29₁,29₂……駆動素子、、11
……定電圧源、18,18₁,18₂,19,19₁,19₂……抵抗、20,20
₁,20₂……コンデンサ、22₁,22₂……ダイオード、23……
共通線、24……電圧源、26……引出線、30₁,30₂……イ
ンバータ、100、101₁、101₂、102₁、102₂……検出回
路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御部（2A′）と、駆動回路（2B）とを有
   する、電磁アクチユエータ（１、1₁、1₂、………）の駆
   動装置（２′）であって、 駆動回路（2B）は、駆動素子（９、9₁、9₂、………、29
   ₁、29₂、………）を有し、制御部（2A′）の出力信号に
   より電磁アクチユエータ（１、1₁、1₂………）を駆動
   し、 制御部（2A）は、電磁アクチユエータ（１、1₁、1₂、…
   ……）を駆動する駆動指令を出力し、電磁アクチユエー
   タ（１、1₁、1₂………）と駆動素子（９、9₁、9₂、……
   …、29₁、29₂、………）との接続点の電圧を分圧する分
   圧抵抗（18、19、18₁、19₁、18₂、19₂、………）とコン
   デンサ（20、20₁、20₂、………）とよりなる検出回路
   （100、101、101₂、………、102₁、102₂、………）を有
   し、コンデンサ（20、20₁、20₂、………）の電圧を予め
   設定された電圧と比較することにより駆動素子（９、
   9₁、9₂、………、29₁、29₂、………）の事故を判断する
   ものである 電磁アクチユエータの駆動装置。
2. 【請求項２】検出回路（100、101、101₂、………、10
   2₁、102₂、………）は、ダイオード（22₁、22₂）を介し
   て相互に接続されている 特許請求の範囲第１項記載の電磁アクチユエータの駆動
   装置。