JPH11273491A - リレー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉
させるリレー駆動装置に関し、商用電源の周波数を判別
しなくてもリレー接点が閉または開された時点からゼロ
電位位置までの時間を常に所望値に近づける事を目的と
するものである。 【解決手段】 商用電源６のゼロボルトに同期した信号
を発生する電源同期発生手段４と、リレー接点２の開閉
を検出するリレー接点開閉検出手段３と、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
レー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段３からの信
号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点か
ら、前記電源同期発生手段４から得られる商用電源６が
ゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段
とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得ら
れた検出結果に基づいて、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
構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源のゼロ電
位近傍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。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータでリレーの駆動を
制御する場合に、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点
を開閉させるということが従来より提案されている。例
えば、特開昭５９−１３２２３３号公報での構成例を図
７、図８、図９を用いて以下に説明する。図７はこの従
来例における回路図であり、１は交流電源、２は直流電
源、３は負荷、４は負荷３に直列のリレー接点、５は交
流電源１のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同
期信号発生手段、７はマイクロコンピュータよりなる制
御部、８は制御部７からの出力信号によってリレー駆動
するリレー駆動手段である。

【０００３】電源同期信号発生手段５はダイオードブリ
ッジ９、抵抗１０，１１、フォトカプラ１２より構成さ
れており、開閉位相検知手段６は、ダイオードブリッジ
１３、抵抗１４，１５、フォトカプラ１６より構成され
ており、リレー駆動手段８は、リレーコイル１７、トラ
ンジスタ１８、サージ吸収用ダイオード１９、抵抗２０
より構成されている。

【０００４】また、制御部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、入出力ポート等より構成され、ＲＯＭ内に前記電源
同期信号発生手段５からの電源同期信号と開閉位相検知
手段６からの開閉信号とを入力しその時間差を測定する
時間差測定手段（図示せず）と、この時間差測定手段か
らの測定信号に基づき、前記リレーの駆動位相を決定す
る駆動位相決定手段（図示せず）とをもっている。

【０００５】図８はこの従来例におけるフローチャート
であり、これを用いて動作説明をする。図８のフローチ
ャートで示すように、リレー接点４を閉じる場合は、電
源同期信号の立ち下りが入力されると時間（位相）ｔ０
の測定をスタート（ステップ１）し、ステップ２でその
時間ｔ０がＲＡＭに記憶している時間ｔｏｎと一致した
位相でリレー駆動信号を出力する。リレー接点が閉じら
れるとステップ３で開閉信号の立ち下りが入力され、時
間ｔ０の測定をストップする。この時間ｔ０と電源同期
信号の周期Ｔ１とを比較し、等しくない場合のみ時間ｔ
０と周期Ｔ１の差を前記時間ｔｏｎに加算し、その値を
新しい時間ｔｏｎとしてＲＡＭに記憶する（ステップ
４）。

【０００６】すなわち、図９に示すように、電源同期信
号ａ４の立ち下りから時間ｔｏｎが経過した位相でリレ
ー駆動信号ｂ４を出力すると、負荷３に印加される交流
電源電圧ｃ４−ｄ４がゼロボルト近辺の時、リレー接点
４が閉じられ、開閉信号ｅ４の立ち下りまでの時間は、
電源同期信号ａ４の周期Ｔ１と等しい。

【０００７】リレー接点４を開く場合は、図８のフロー
チャートで示すように電源同期信号の立ち上りが入力さ
れると、時間ｔ０の測定をスタートし（ステップ５）そ
の時間ｔｏがＲＡＭに記憶している時間ｔｏｆｆと一致
した位相でリレー駆動信号の出力を停止する（ステップ
６）。

【０００８】次に開閉信号の立ち上りが入力されると、
時間ｔ１の測定をスタートする（ステップ７）。開閉信
号の立ち下りが入力された時は時間ｔ１の測定をスツプ
し、ステップ７の動作へもどり、開閉信号の立ち下りが
入力されずに、時間ｔ１が時間Ｔ２（交流電源のゼロボ
ルト近辺での開閉信号がＨｉｇｈの時間）を越えた時は
時間ｔ０、時間ｔ１の測定をストップしステップ９へ進
む。ステップ９でこの時間ｔ０と時間ｔ１の差の絶対値
｜ｔ０−ｔ１｜と、電源同期信号の２倍の周期Ｔ３とを
比較し、等しくない場合のみ周期Ｔ３と値｜ｔ０−ｔ１
｜の差を時間ｔｏｆｆに加算し、ＲＡＭに記憶する。

【０００９】このように従来例によるリレー駆動装置
は、図８のフローチャートに示す動作を繰り返すことに
よりリレー駆動位相（時間ｔｏｎ及び時間ｔｏｆｆ）を
交流電源のゼロボルト近辺でリレー接点が開閉するよう
に制御するものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、電源同期信号の周期Ｔ１及びＴ３を商用電
源の周波数ごとに設定する必要があり、商用電源の周波
数判別が必須であることが課題である。

【００１１】本発明は上記のような課題を解決し、商用
電源の周波数を判別しなくてもリレー接点が閉または開
された時点からゼロ電位位置までの時間を常に所望値に
近づける事を目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために本発明によるリレー駆動装置は、商用電源の
ゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段
と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手
段と、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制御部と、前記リレー接点開閉
検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉また
は開された時点から商用電源がゼロクロスする時点まで
の時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制
御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づい
て、次に前記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を特徴とした
ものである。

【００１３】この構成により、リレー接点が実際に閉ま
たは開された時点から商用電源がゼロクロスする時点ま
での時間を検出し、リレー制御部は前記タイマー手段で
得られた検出結果に基づいて、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
するため、商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制
御部は、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商用電源の周波数に対応し
た時点に調整できる。

【００１４】さらに、リレー接点が開閉された時点から
商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設
けることにより、リレー制御部は商用電源の周波数を判
別しなくても、リレー接点が実際に閉または開された時
点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望
値に近づくように、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できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電
源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー
接点開閉検出手段と、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制御部と、前記
リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点
が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロ
スする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備
え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検
出結果に基づいて、次に前記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
とを特徴とするリレー駆動装置であり、本発明の構成に
より商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制御部
は、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商用電源の周波数に対応した時
点に調整できる。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、リレー
接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時
点までの時間の所望値を設け、リレー制御部はリレー時
点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロク
ロスする時点までの時間が所望値に近づくように、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ことを特徴とする請求項１記載のリ
レー駆動装置である。商用電源のゼロクロス時点でリレ
ー接点を開閉させると接点の動作バラツキ及び周波数の
変動等により、リレー接点が実際に閉または開される時
点が、商用電源のゼロクロスする時点を超える可能性が
高くなる。リレー接点が実際に閉または開された時点が
商用電源のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク
放電が長時間継続されるため、接点の寿命に影響する。
本発明の構成により所望値に接点の動作バラツキ及び周
波数の変動等によりリレー接点が実際に閉または開され
る時点が、商用電源のゼロクロスする時点を超えない値
を設定しておくことによって、リレー制御部はリレー接
点が実際に閉または開される時点を常に商用電源のゼロ
電位近傍で、かつ商用電源がゼロクロスする時点を超え
ない最適な時点に近づくように、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で
きる。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、商用電
源のゼロクロス時点から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（ＴＡ）、リレ
ー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼ
ロクロスする時点までの時間を（ＴＣ）、所望値を（Ｔ
Ｓ）として、ＴＡを次のような乗算や除算の含まない簡
単な関係式で算出することを特徴とする請求項２記載の
リレー駆動装置である。

【００１８】ＴＡ＝前回のＴＡ＋ＴＣ−ＴＳ 本発明の請求項４に記載の発明は、ＴＳはリレー動作時
の値よりもリレー復帰時の値を小さくしたことを特徴と
する請求項３記載のリレー駆動装置であり、リレーの動
作時はリレー復帰時よりバウンス時間が長いため、リレ
ー動作時とリレー復帰時のバウンス時間等を考慮した値
をリレー動作時のＴＳとリレー復帰時のＴＳに各々設定
することにより、リレー動作時とリレー復帰時を同じよ
うにリレー制御部はリレー接点が実際に閉または開され
る時点を常に商用電源のゼロ電位近傍で、かつ商用電源
がゼロクロスする時点を超えない最適な時点に近づくよ
うに、ＴＡを調整できる。

【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、リレー
接点の開閉が商用電源の正側または負側に偏ると、リレ
ー接点開閉時の電位差により接点の寿命を縮める転移現
象を生じやすくなるが、リレー接点の開閉を同じ時点で
商用電源の正負交互に行うことにより、電位差を減少さ
せ接点の転移現象を抑制させる作用を有するものであ
る。

【００２０】以下本発明の一実施の形態を図を参照して
詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
けるリレー駆動装置を示す基本ブロック図である。図１
において、１はマイクロコンピュータで電源同期発生手
段４からの信号に基づき商用電源６のゼロクロス時点か
ら所定時間後、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制御部（図示せず）
と、リレー接点開閉検出手段３からの信号に基づきリレ
ー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼ
ロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段
（図示せず）とを備えている。２はリレー接点、３はリ
レー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段、４
は商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源
同期発生手段、５はリレー制御部からの出力信号によっ
てリレー駆動するリレー駆動手段、６は商用電源、７は
負荷で構成されている。

【００２１】図２は、同実施の形態におけるフローチャ
ートであり、図３はリレー接点が閉じられた動作タイミ
ングチャートで、図４はリレー接点が開かれた動作タイ
ミングチャートを説明している。

【００２２】図５、図６は、同実施の形態における動作
タイミングチャートで、図５は商用電源の負側でリレー
接点を開閉させた場合であり、図６は商用電源の正側で
リレー接点を開閉させた場合である。

【００２３】次に上記のように構成したリレー駆動装置
の動作を説明する。リレー接点２を閉じる場合は、図２
のフローチャート、図３のタイミングチャートで示すよ
うに電源同期発生手段４より電源同期信号ａ０のエッジ
がマイクロコンピュータ１に入力されるとＴＡ０のカウ
ントをスタートする。ＴＡ０のカウントがカウントアッ
プになればリレー制御部よりリレー駆動開始信号ｂ０が
出力されリレー駆動手段５によりリレー駆動が開始され
る。リレー接点２が閉じられるとリレー接点開閉検出手
段３より開閉信号ｅ０がマイクロコンピュータ１に入力
され時間ＴＣ０の測定をスタートする。再び電源同期発
生手段４より電源同期信号ａ０のエッジがマイクロコン
ピュータ１に入力されると時間ＴＣ０の測定をストップ
し、リレー接点２が閉じられてから商用電源６のゼロ電
位までの時間が検出できる。

【００２４】この検出結果に基づいて、リレー接点２を
実際に閉させる時点が商用電源６のゼロ電位近傍になる
ように、次にリレー駆動開始信号ｂ０が出力されるタイ
ミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等
によりリレー接点２が実際に閉された時点が商用電源６
のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク放電が発
生するため、リレー接点２が実際に閉された時点が、商
用電源６のゼロクロスする時点を超えない時間を所望値
（ＴＳ０）とし、リレー制御部はＴＣ０が常に所望値
（ＴＳ０）に近づくように、ＴＡ０を次のような関係式
で算出させる。

【００２５】次回のＴＡ０＝ＴＡ０＋ＴＣ０−ＴＳ０ この構成により、商用電源６の周波数を判別しなくても
リレー接点２が実際に閉された時点から商用電源６がゼ
ロクロスする時点までの時間（ＴＣ０）を一定にするこ
とができる。また、リレー接点２が実際に閉された時点
が、所望値（ＴＳ０）近傍になるのでリレー接点の動作
バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点２が実
際に閉される時点が、商用電源６のゼロクロスする時点
を超える確率を低減できるという作用を有する。

【００２６】リレー接点２を開く場合は、図２のフロー
チャート、図４のタイミングチャートで示すように電源
同期発生手段４より電源同期信号ａ１のエッジがマイク
ロコンピュータ１に入力されるとＴＡ１のカウントをス
タートする。ＴＡ１のカウントがカウントアップになれ
ばリレー制御部よりリレー駆動停止信号ｂ１が出力され
リレー駆動手段５によりリレー駆動が停止される。リレ
ー接点２が開かれるとリレー接点開閉検出手段３より開
閉信号ｅ１がマイクロコンピュータ１に入力され時間Ｔ
Ｃ１の測定をスタートする。再び電源同期発生手段４よ
り電源同期信号ａ１のエッジがマイクロコンピュータ１
に入力されると時間ＴＣ１の測定をストップし、リレー
接点２が開かれてから商用電源６のゼロ電位までの時間
が検出できる。

【００２７】この検出結果に基づいて、リレー接点２を
実際に開させる時点が商用電源６のゼロ電位近傍になる
ように、次にリレー駆動停止信号ｂ１が出力されるタイ
ミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等
によりリレー接点２が実際に開された時点が商用電源６
がゼロクロスする時点を超えると大電源アーク放電が長
時間継続されるため、リレー接点２が実際に開された時
点が、商用電源６のゼロクロスする時点を超えない時間
を所望値（ＴＳ１）とし、リレー制御部はＴＣ１が常に
所望値（ＴＳ１）に近づくように、ＴＡ１を次のような
関係式で算出させる。

【００２８】次回のＴＡ１＝ＴＡ１＋ＴＣ１−ＴＳ１ この構成により、商用電源６の周波数を判別しなくても
リレー接点２が実際に開された時点から商用電源６がゼ
ロクロスする時点までの時間（ＴＣ１）を一定にするこ
とができる。また、リレー接点２が実際に開された時点
が、所望値（ＴＳ１）近傍になるのでリレー接点の動作
バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点２が実
際に開された時点が、商用電源６がゼロクロスする時点
を超える確率を低減できるという作用を有する。

【００２９】また、リレー動作時はリレー復帰時よりバ
ウンス時間が長いため、リレー動作時とリレー復帰時の
バウンス時間等を考慮した値をリレー動作時のＴＳ０と
リレー復帰時のＴＳ１にそれぞれ設定することにより、
リレー動作時とリレー復帰時を同じようにリレー制御部
はリレー接点２が実際に閉または開された時点が常に商
用電源６がゼロクロスする時点を超えない時点に近づく
ように、ＴＡを調整できるという作用を有する。

【００３０】さらに、電源同期信号ａの立ち上がり側か
立ち下がり側のどちらでリレー接点２が開閉したか記憶
することで、今回のリレー接点２を図５に示すように商
用電源６の負側で開閉させると次回のリレー接点２の開
閉を図６に示すように商用電源６の正側で行うことがで
き、これを繰り返すことにより、リレー接点２の開閉が
商用電源６の正側負側を交互に同じ時点で行われ、電位
差を減少させ接点の寿命を縮める転移現象を抑制させる
という作用を有する。

【００３１】なお、本実施の形態では商用電源６の周波
数の半周期を基準として調整を行っているが、周波数の
一周期を基準として調整を行うことにより電源のひずみ
等によるゼロ電位のずれにも対応できる作用を有する。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によるリレー駆動装
置は、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させ
るためのリレー駆動装置であって、商用電源のゼロボル
トに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレ
ー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、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
出力するリレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段
からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開され
た時点から、前記電源同期発生手段から得られる商用電
源がゼロクロスする時点までの時間（ＴＣ）を検出する
タイマー手段とを備え、前記リレー制御部はＴＣが常に
所望値（ＴＳ）に近づくように、前記タイマー手段で得
られた検出結果に基づいて、商用電源のゼロクロス時点
から前記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
の周波数を判別しなくてもＴＣを一定にすることがで
き、さらにリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動
等があっても商用電源のゼロクロスする時点を超えない
時点でリレー接点を開閉できるという効果が得られる。
また、リレー接点の開閉を商用電源の正負交互に同じ時
点で行うことにより接点の寿命を縮める転移現象を抑制
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるリレー駆動
装置のブロック図

【図２】同実施の形態における動作フローチャート

【図３】同実施の形態におけるリレー接点閉側のタイミ
ングチャート

【図４】同実施の形態におけるリレー接点開側のタイミ
ングチャート

【図５】同実施の形態における商用電源の負側でリレー
接点を開閉させたタイミングチャート

【図６】同実施の形態における商用電源の正側でリレー
接点を開閉させたタイミングチャート

【図７】従来例による回路図

【図８】従来例による動作フローチャート

【図９】従来例による動作説明図

【符号の説明】

１ マイクロコンピュータ ２ リレー接点 ３ リレー接点開閉検出手段 ４ 電源同期発生手段 ５ リレー駆動手段 ６ 商用電源 ７ 負荷 ＴＡ０ ゼロクロス時点からリレー駆動開始信号を出力
するまでの時間 ＴＢ０ リレー動作時間 ＴＣ０ リレー接点が閉された時点からゼロクロスする
時点までの時間 ＴＳ０ リレー接点閉時の所望時間 ＴＡ１ ゼロクロス時点からリレー駆動停止信号を出力
するまでの時間 ＴＢ１ リレー復帰時間 ＴＣ１ リレー接点が開された時点からゼロクロスする
時点までの時間 ＴＳ１ リレー接点開時の所望時間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を
   開閉させるためのリレー駆動装置であって、商用電源の
   ゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段
   と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手
   段と、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制御部と、前記リレー接点開閉
   検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉また
   は開された時点から商用電源がゼロクロスする時点まで
   の時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制
   御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づい
   て、次に前記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を特徴とする
   リレー駆動装置。
2. 【請求項２】 リレー接点が開閉された時点から商用電
   源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設け、リ
   レー制御部はリレー接点が実際に閉または開された時点
   から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値
   に近づくように、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ことを特徴と
   する請求項１記載のリレー駆動装置。
3. 【請求項３】 商用電源のゼロクロス時点からリレー駆
   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（ＴＡ）、リレー接点が実際に閉または開された
   時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を
   （ＴＣ）、所望値を（ＴＳ）として、ＴＡを次のような
   関係式で算出することを特徴とする請求項２記載のリレ
   ー駆動装置。 ＴＡ＝前回のＴＡ＋ＴＣ−ＴＳ
4. 【請求項４】 ＴＳはリレー動作時の値よりもリレー復
   帰時の値を小さくしたことを特徴とする請求項３記載の
   リレー駆動装置。
5. 【請求項５】 リレー接点の開閉を商用電源の正負交互
   に行うことを特徴とする請求項１記載のリレー駆動装
   置。