JPS62169Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はソレノイドの駆動回路に関する。

一般に、ソレノイドにはそのコイルの温度上昇
限界を考慮して、連続的に通電した場合の最大印
加電力を示す連続定格と、間欠的に通電した場合
の最大印加電力を示す間欠定格（あるいは短時間
定格）とが定められている。連続定格はそのソレ
ノイド固有の定格であつて、構造そのものによつ
て決まる。一方間欠定格は、その通電比（通電時
間／（通電時間＋非通電時間））によつて異なつ
た値となり、一般に該通電比が小さい程コイルの
温度上昇も小さくなるからその値は大きくなる傾
向にある。（ただ、あまり通電比が小さいときに
は通電時間も短くなり、十分に電力を印加できな
くなるからその値も小さくなる）。

通常のソレノイドにおいては間欠定格≧連続定
格であり、通電比を良く選べば間欠定格の方が連
続定格に比して数倍の値を示す。従つて通電状態
における同一のソレノイドの吸引力は、間欠定格
で使用した場合、連続定格で使用した場合の数倍
も得ることができることになる。

上述のことから、電気機器にソレノイドを使用
する場合、大型ソレノイドを連続定格で使用する
よりも小型ソレノイドを間欠定格で使用した方
が、同じ吸引力を得る目的ならばスペース的・コ
スト的に有利となる。ただ、間欠定格で使用する
場合、吸引力を短時間しか得ることができないか
ら機構的に工夫をする（例えばラツチ機構を用い
て瞬時動作を続行動作に変換する）必要はある。
しかし斯る機構的工夫が十分になされていれば、
短時間の電力印加で済む分だけエネルギーの節約
にもなり、却つて有利である。

かような理由により、従来から小型汎用電気機
器等には間欠定格での使用を最初から意図して設
計・製作された小型ソレノイドがしばしば用いら
れてきた。

第１図は、そうしたソレノイドを使用してある
制御装置を作動させるようにしたシステムにおけ
るソレノイド駆動回路の一従来例を示すものであ
る。

図中、７はある機構８の動作制御を行なう制御
装置、５は制御装置７を作動させるソレノイド、
３は制御装置７が作動（を終了）すれば、これを
検知してオフとなるノーマルクローズの第１のス
イツチ回路、１４は制御信号入力端１よりソレノ
イド作動信号が入力されるとオンとなるノーマル
オープンの第３のスイツチ回路、２は第１のスイ
ツチ回路３、第３のスイツチ回路１４及びソレノ
イド５から成る直列回路に電流を供給する電源を
夫々示す。

かような構成においては、機構８がその動作中
に発信した、あるいは手動により発信したソレノ
イド作動信号が制御信号入力端１より第３のスイ
ツチ回路１４に印加されるとこれがオンとなり、
電源２よりソレノイド５に通電されて制御装置７
を作動させる。そうすると機構８は制御装置７に
よつて何らかの制御を受けることになるが、この
とき第１のスイツチ回路３は制御装置７の作動
（終了）によりオフとなるため、ソレノイド５へ
の通電は停止されて、一連の動作が終了するので
ある。従つて、ソレノイド５は制御装置７の作動
開始から作動終了までのごく短時間だけ通電され
る訳である。この通電時間はもちろんソレノイド
５の間欠定格を考慮して決めてあり、平常動作を
する限り過熱・焼損の虞れはないようにしてあ
る。

以上述べたソレノイド駆動回路による制御シス
テムは、小型ソレノイドを間欠定格で使用する場
合に最もよく用いられる基体的なものである。こ
れを応用したものとしてはテープレコーダのオー
トストツプ機構やオートリバース機構等が代表例
として挙げられる。

ところが、上述の回路において電源２の出力電
圧が規定値より低いとかソレノイド５の負荷が過
大であるとかいつた状況が何らかの原因で発生し
たとすると、非常に付都合な事態となつてしま
う。すなわち、かような状況の下でソレノイド作
動信号が制御信号入力端１に印加され、第３のス
イツチ回路１４がオンとなつてソレノイド５に通
電されても吸引力不足で制御装置７は作動できな
いため、第１のスイツチ回路３はオフとはなら
ず、従つてソレノイド５への通電状態がそのまま
続行されてしまうのである。そうするともともと
間欠定格の使用を基本として設計された当該回路
におけるソレノイド５のコイル温度はどんどん上
昇してその抵抗値が増大するから、ソレノイド５
への供給電流は減少、吸引力も弱まつて制御装置
７の作動は更に困難な状態になる。そしてこのま
まの状態が続けばやがてソレノイド５のコイルは
焼損、電源２も過大電流のため発熱、悪くすれば
破損、ということになつてしまうのである。しか
もこの場合制御回路７も不作動のままであるか
ら、場合によつては機構８を破損する虞れも出て
くる。

このように、第１図に示す従来のソレノイド駆
動回路には熱的安全面、動作面のいずれにも問題
があり、甚だ不都合であつた。

そこでこれらの不都合を改善すべく、従来より
種々の対策が上記回路に施された。

イ 電源２を大容量のものに取り替える。

ロ ソレノイド５あるいは電源２に温度ヒユーズ
を使用する。

ハ 第３のスイツチ回路１４にシユミツト回路等
を用いて、ソレノイド５への通電を所定時間の
１回限りとする。

ニ 第３のスイツチ回路１４に発振回路及び双安
定マルチバイブレータ等を用いて、ソレノイド
５への通電を断続させる。

上述イ）については、電源２の出力電圧不足に
起因する事故は防止できるものの、ソレノイド５
の負荷過大に起因する事故は不可避であり、熱的
安全面、動作面のいずれも改善できない。しか
も、コスト的に高くつく。

次のロ）については、コストが安く、熱的安全
面に改善を容易になし得るが、制御装置７の不作
動は解消できない。また、ヒユーズの交換という
メインテナンスが必要となり、面倒である。

ハ）については、上記ロ）と同様、熱的安全面
の改善はできるが、制御装置７の不作動はこれを
完全に解消できない。また、シユミツト回路等は
パルス性雑音等のミスシヨツトによつて誤動作す
る虞れがある。

ニ）については、上記ハ）に比してミスシヨツ
トによる誤動作が改善される。また、電源２の出
力電圧不足あるいはソレノイド５の負荷過大とい
つた装置不作動の原因がなくなれば、その時点で
制御装置７が作動でき、しかも装置不作動中はソ
レノイド５への通電が断続されていて間欠定格を
越さぬようになつているから、熱的安全面におい
ても優れている。ただ、この方法は何よりも回路
自体が複雑であつて、コストも非常に高くつくと
いう欠点がある。

本考案の目的は、上述の如き従来の不都合を全
て解消するソレノイド駆動回路を提供することに
ある。

以下、本考案の基本回路につき第２図に基づい
て説明する。

第２図中、第１図中と同一符号を付した処は同
一の構成要素を示し、その説明は省略する。

本図中、６は電源２の出力電圧を検知し、該出
力電圧の上昇時には信号Ａを、下降時には信号Ｂ
を夫々出力する検知回路、４は制御信号入力端１
より入力されるソレノイド作動信号あるいは前記
信号Ａを入力すると所定時間遅延してオフ→オン
となり、前記信号Ｂを入力すると所定時間遅延し
てオン→オフとなる第２のスイツチ回路を夫々示
す。

以上の構成においては、機構８がその動作中に
発信した、あるいは手動により発信したソレノイ
ド作動信号が制御信号入力端１に印加されれば、
第２のスイツチ回路が所定時間遅延してオンとな
るという点について若干動作が異なるものの、第
１図において説明した従来回路とほぼ同様の動作
が行なわれ、ソレノイド５には短時間通電される
のみで制御装置７は作動を完了する。

ここで、電源２の出力電圧が規定値より低い、
あるいはソレノイド５の負荷が過大、といつた状
況が何らかの原因により発生したとし、制御信号
入力端１にはソレノイド作動信号が印加されたと
する。この場合、第２のスイツチ回路４がオンと
なつてソレノイド５に通電はされるが、上記状況
の下ではソレノイド５の吸引力が不足であるため
制御装置７は作動せず、故に第１のスイツチ回路
３がオフしない状態となる。

ところが、ここでソレノイド５への通電により
電源２の出力電圧が下降したことを検知した検知
回路６は信号Ｂを出力し、これを入力した第２の
スイツチ回路４は所定時間遅延してオフとなつ
て、ソレノイド５への通電は停止する。すると電
源２の出力電圧は少許上昇するから検知回路６は
これを検知して信号Ａを出力し、これを入力した
第２のスイツチ回路４は所定時間遅延してオンと
なり、再びソレノイド５には通電が開始される。

すなわち、第１のスイツチ回路３がオフしない
ような状態になると、ソレノイド５への通電が繰
り返し断続するようにこの基本回路は動作する。

実際、電源２が理想電源（内部インピーダンス
が０Ωかつエネルギーが無限大の電源）でない限
り、負荷の接続・非接続によつてその出力電圧は
変動するため、これを検知して利用するようにし
た本基本回路は確実に上述の如き動作を行なうも
のである。この場合、検知回路６から出力される
信号Ａ及びＢによつてオン、オフを繰り返す第２
のスイツチ回路４の遅延時間を変えることによ
り、ソレノイド５への通電比を適宜定めることが
できる。従つて使用するソレノイドの間欠定格を
越さぬような通電比に設定しておけば、たとえ第
１のスイツチ回路３がオフしなくなつたとしても
ソレノイド５が過熱・焼損する虞れはなくなるの
である。

なお、上述の如くソレノイド５への通電が繰り
返されている状態のときに、電源２の出力電圧が
もとの規定値に戻つたり、ソレノイド５の負荷過
大がとり除かれたりすることによつて制御装置７
が一旦作動すれば、第１のスイツチ回路３はオフ
となるから、ソレノイド５への通電は完全に停止
されると共に機構８も所定の制御を受け、本来の
正常な動作に自動的に戻ることになる。

次に、本考案の一実施例につき第３図に基づい
て説明する。本実施例は前述の基本回路をテープ
レコーダのオートストツプ機構に応用した実際の
構成例である。

本図中、Ｔはテープレコーダ本体、Ｄはテープ
リールの回転時にパルス信号（あるいは交流信
号）ｄを出力するリール回転検出回路、Ａはヘツ
ド及びピンチローラをテープから隔離させると共
にモータの回転を停止させるストツプ機構、Ｐは
ストツプ機構Ａを作動せしめるソレノイド、Ｓは
ストツプ機構が作動を完了するとオフとなるノー
マルクローズのスイツチ、R₁〜R₉は抵抗、C₁〜
C₃はコンデンサ、Q₁〜Q₄はトランジスタ、D₁，
D₂はダイオード、＋Ｂは電源、を夫々示し、これ
らは図示の如く構成されている。

以上の構成において、テープレコーダ本体Ｔに
テープがセツトされ、リールが回転している場合
（すなわち録音、再生、早送り、巻戻しのいずれ
かの場合）には、リール回転検出回路Ｄから負の
パルス信号ｄが出力されているため、トランジス
タQ₁のコレクタ電位はパルス信号ｄに従つてパ
ルス的に変化しているが、該電位はダイオード
D₁及びコンデンサC₂によつて整流され、整流さ
れた電位は抵抗R₅を通じてトランジスタQ₂のベ
ースに印加されている。従つてトランジスタQ₂
はオン、トランジスタQ₃，Q₄はオフとなつてお
り、ソレノイドＰへの通電は停止されて、ストツ
プ機構も不作動の状態にある。

ここで、テープレコーダ本体Ｔにセツトされた
テープの録音、再生、早送り、あるいは巻戻しが
終了し、リールの回転が停止したとすると、リー
ル回転検出回路Ｄからの負のパルス信号ｄがなく
なるため、トランジスタQ₁はオンとなる。する
とトランジスタQ₂はオフ、トランジスタQ₃，Q₄
はオンとなつてソレノイドＰは通電される。従つ
てストツプ機構Ａが作動し、スイツチＳはオフと
なつてソレノイドＰへの通電も停止され、一連の
オートストツプ動作が終了するのである。

ここで、リールの回転が停止し、当該回路の働
きでソレノイドＰが通電されたにもかかわらず、
電源＋Ｂの出力電圧が規定値より低いとか、ソレ
ノイドＰの負荷が過大であるとかの理由によりス
トツプ機構Ａが作動しなかつたとする。この場
合、ソレノイドＰへの通電に伴つて電源＋Ｂの出
力電圧は少許下降するが、この際における電圧降
下分はコンデンサC₂を通じて瞬時的にトランジ
スタQ₁をオフにするよう働くからトランジスタ
Q₂はオンとなり、トランジスタQ₃，Q₄はオフ、
ソレノイドＰへの通電は休止される。すると、こ
れに伴つて電源＋Ｂの出力電圧は前記電圧降下分
だけ回復上昇するから、今度はコンデンサC₃が
充填された後トランジスタQ₂がオフとなり、ト
ランジスタQ₃，Q₄はオン、ソレノイドＰへは再
び通電が開始されるのである。

すなわち、スイツチＳがストツプ機構Ａの作動
によつてオフとならぬ限り、ソレノイドＰへの通
電は繰り返し断続されるのである。なお、この場
合の繰り返し時定数は抵抗R₅、コンデンサC₃の
組み合せに係る充放電時定数によつて定まる。

本実施例の主要な各部を前述した基本回路の各
構成要素にあてはめてみると、スイツチＳは第１
のスイツチ回路３に、トランジスタQ₁〜Q₄、抵
抗R₁〜R₉、コンデンサC₁，C₃、ダイオードD₁，
D₂より成る回路は第２のスイツチ回路４に、コ
ンデンサC₂は検知回路６に、夫々相当する。

以上詳細に述べたように、本考案に係るソレノ
イド駆動回路によれば、次に述べるような優れた
効果を得ることができる。

安全性の向上 使用するソレノイドや、その駆動電源に過大
電流の流れる虞れがなくなるため、過熱・焼損
等の事故はなくなり、熱的安全性を著しく向上
させることができる。

動作性の改善 電源の出力電圧不足、ソレノイドの負荷過大
等の如き装置不作動の原因がなくなれば、自動
的に正常動作に戻るため、本案回路を用いる装
置の動作を確実にすることができる。また、パ
ルス回路を用いていないから誤動作が少ない。

コストダウン 高度なパルス回路等を組み合せたりしなくと
も、簡単な回路構成で複雑な動作をする本案回
路を構成することができ、製作費も安くて済
む。

【図面の簡単な説明】

図面はソレノイド駆動回路に係り、第１図は従
来例、第２図は本考案の基本回路、第３図は本考
案の一実施例を夫々示す回路構成図である。 １……制御信号入力端、２……電源、３……第
１のスイツチ回路、４……第２のスイツチ回路、
５……ソレノイド、６……検知回路、７……制御
装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ある機構の動作制御を行なう制御装置を作動さ
   せるソレノイドと、前記制御装置が作動すればこ
   れを検知してオフとなる第１のスイツチ回路と、
   ソレノイド作動信号あるいは後記信号Ａを入力す
   ると所定時間遅延してオンとなり、後記信号Ｂを
   入力すると所定時間遅延してオフとなる第２のス
   イツチ回路と、前記ソレノイド、前記第１のスイ
   ツチ回路及び前記第２のスイツチ回路から成る直
   列回路に電流を供給する電源と、前記電源の出力
   電圧を検知し、該出力電圧の上昇時には信号Ａ
   を、下降時には信号Ｂを夫夫出力する検知回路と
   から成ることを特徴とするソレノイド駆動回路。