JPS626660Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電磁比例弁などの電磁機器におい
て、指令信号の値に応じた電流をソレノイドコイ
ルに流してそれに応じた電磁力を発生させ得るよ
うにしている比例ソレノイド駆動回路に関するも
ので、更に詳しくはソレノイドコイルに流れる電
流値を検出しその検出値に基づいてフイードバツ
ク制御を行なうことによつて精度の高い制御を行
ない得るようにしている比例ソレノイド駆動回路
に関するものである。

従来の比例ソレノイド駆動回路にあつて第９図
に示されたような回路のもの、即ち、電流検出抵
抗ＲによつてソレノイドコイルSOLの電流値を
検出しその検出値を制御回路に与えるようにした
ものは、商用電源の高電圧が指令信号入力端子ま
で回り込んで、そこに接続される他の機器を傷め
たりあるいは制御に誤動作を招いたりする問題点
があつた。そこでこれを解決する為に、制御回路
とトランジスタとの間にフオトアイソレータを介
設させ、一方、ソレノイドコイルSOLには電流
検出コイルを直列接続すると共にそのコイルにホ
ールICを付設し、そのホールICの出力を増幅回
路に与えるようにして上記高電圧の回り込みを防
止することも試みられた。しかしながらそのよう
な構成においては、上記電流検出コイルによる磁
界がホールICの特性曲線（第６図Ｂ参照）に対
して第６図にA′で示されるように加わつてホー
ルICの出力が同図にC′で示されるように歪んで
しまい、その結果、第７図に破線で示されるよう
にソレノイドコイルに流れる電流値が指令信号の
電圧値に比例しなくなつて、制御の精度が低下し
てしまう問題が生じた。

そこで本考案は、上述の問題点を除くようにし
たもので、上記の如くホールICの使用によつて
高電圧の回り込みを防止したものであるにもかか
わらず、高精度の制御ができるようにした比例ソ
レノイド駆動回路を提供しようとするものであ
る。

以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。第１図において、符号１０は電源を示す。こ
の電源１０は一般には工場その他において用いら
れている商用の交流電源である。電源１０に入力
側（交流側）を接続した整流回路１１は電源１０
からの交流電力を整流しそれを出力する。この整
流回路としては例えばブリツジ形の全波整流回路
が用いられる。整流回路１１の出力側（直流側）
にはソレノイドコイル１３と、そのソレノイドコ
イル１３に流れる電流を検出するための電流検出
コイル１６と、ソレノイドコイル１３に流れる電
流を制御する為のトランジスタ１７とが直列に接
続してある。またコイル１３，１６には周知のサ
ージ吸収回路１８が接続してある。一方１４は制
御回路を示し、その入力側はソレノイドコイル１
３に流れる電流を制御するための指令信号を入力
する為に備えられた指令信号入力端子１９に接続
されており、出力側は後述のフオトアイソレータ
３３を介してトランジスタ１７の制御端子（ベー
ス）１７ａに接続されている。

電源１０から交流電流の一部は小容量のトラン
ス２０を介して全波整流回路２１に入力され、こ
こで全波整流される。この全波整流された信号は
第２図においてｅで示される波形である。尚この
第１図の回路においてｅ〜１で示される各部分で
の信号波形、及びソレノイドコイル１３に加わる
電圧ｖの波形、並びにソレノイドコイル１３に流
れる電流のｉの波形は夫々第２図に対応符号で示
す如く図示されているから、第１図の回路の説明
においては第２図も共に参照されたい。

上記全波整流された信号は比較回路２２に入力
される。また全波整流回路２１の出力信号の一部
は平均値回路２３に入力され、その回路２３から
出力される平均値信号ｆも比較回路２２に入力さ
れる。すると比較回路２２は、全波整流信号の電
圧値が平均値信号の電圧値を上まわる時間帯にお
いてはプラスその反対の時間帯においてはマイナ
スとなる方形波信号をｇで示される如く出力す
る。この信号はダイオードを組み合せて構成され
た放電回路２４を介して積分回路２５に伝えられ
る。積分回路２５は比較回路２２の出力電圧がプ
ラスとなつている時間帯においては定電流回路２
６から供給される電荷を積分する。また比較回路
２２の出力電圧がマイナスとなつた時には積分し
た電荷を放電回路２４を通して放電する。従つて
積分回路２５の出力信号は第２図にｈで示される
ような波形となる。上記比較回路２２の出力信号
は反転回路２７にも送られる。この反転回路２７
は、比較回路２２からの信号を反転させると共に
その負側を取り除いた信号ｉを出力する。上記積
分回路２５の出力信号ｈと反転回路２７の出力信
号ｉとは混合されてｊで示される様な波形の信号
となり比較回路２８に送られる。

一方指令信号入力端子１９には直流の指令信号
が入力される。この信号は誤差増幅回路３２にお
いて後述の補正がなされた後に比較回路２８に入
力される。比較回路２８は上記の様な二つの信号
が加わると、信号Ｋが信号ｊを上まわる時間帯に
おいてはプラスその反対の時間帯においてはマイ
ナスとなる方形波信号を出力する。この信号はダ
イオード２８ａを介してそのプラス側のみが１で
示される如く出力され、これが制御回路１４の出
力信号となる。上記出力信号はトランジスタ１７
と制御回路１４とを直流的に切りはなすためのフ
オトアイソレータ３３を介してトランジスタ１７
の制御端子（ベース）１７ａに加えられる。する
とトランジスタ１７は信号１に同期して導通及び
遮断を繰り返す。その結果、ソレノイドコイル１
３には第２図にｖで示される電圧が印加されｉで
示される電流が流れる。これによりソレノイドコ
イル１３は励磁と非励磁が短かい周期で、即ち電
源１０からの交流電力の半サイクルごとに繰り返
される状態となり、従つてこのコイルの励磁によ
つて駆動される電磁石装置の可動鉄心には充分な
デイザー効果が与えられその可動鉄心は的確な作
動をする。

尚整流回路１１からソレノイドコイル１３に電
圧が印加されるのは、整流回路１１の出力の電圧
波形における頂部付近の時間帯においてのみであ
る。しかしサージ吸収回路１８の存在によつて、
第２図のｖにも示される如く、その他の時間帯に
おいても、整流回路１１からソレノイドコイル１
３に印加される電圧の極性とは逆の極性の電圧が
加わつている。また電流ｉについても同様であ
る。

上記のようにしてソレノイドコイル１３に電流
が流れると、その電流は電流検出用コイル１６に
も流れるため、そのコイル１６と磁気的に結合し
たホールIC２９はソレノイドコイル１３に流れ
る電流の値を検出しそれに対応する出力信号を送
出する。その出力信号は制御回路１４における増
幅回路３０で増幅されさらに積分回路３１で積分
され誤差増幅回路３２に送られる。そして誤差増
幅回路３２においては、上記ホールICの出力信
号によつて上記指令信号に対する周知の誤差補正
が行なわれる。従つて、ソレノイドコイル１３に
流れる電流の値は上記指令信号に正しく対応する
値となる。

次に上記の様に動作をする場合において、指令
信号が小さくなることによつて誤差増幅回路３２
からの出力信号が第３図にK′で示される如く小
さい場合には、制御回路１４の出力信号は１′で
示される様な波形となる。従つてソレノイドコイ
ル１３に流れる電流は第３図にi′で示される様な
電流となる。これにより可動鉄心を駆動する力は
小さくなる。

一方指令信号が大きくなることによつて誤差増
幅回路３２の出力信号が第４図にk″で示される
如く大きくなつた場合には、制御回路１４の出力
信号は第４図に１″で示される如き状態になり、
ソレノイドコイル１３に流れる電流も同図にi″で
示される様になる。これにより可動鉄心を駆動す
る力は大きくなる。

尚上記制御回路１４としては上述のような構成
のものに限る必要はなく、従来から用いられてい
るものと同様の構成のものを用いてもよい。

次に第５図には前記ソレノイドコイル１３に流
れる電流を検出する部分の構成が示されている。
図において、３５はヨーク、３６は一端をヨーク
３５にかしめ付けたコアで、これらはいずれも磁
性材料で形成されている。３７はボビンで、前記
電流検出コイル１６と、バイアス磁界付加部材と
して例示するバイアス磁界付加用コイル３８が巻
回されている。前記ホールIC２９はヨーク３５
とコア３６の間に介設されており、その出力端子
２９ａは増幅回路３０に、動作用電源端子２９
ｂ，２９ｃは動作用電源（例えば5V）の供給を
受けるよう図示外の周知の電源回路に接続してあ
る。尚本件明細書中においては、上記電流検出コ
イル１６、ホールIC２９、バイアス磁界付加部
材（コイル３８）等から成る構造を電流検出部材
とも呼ぶ。

このような構成のものにおいては、コイル３８
に予め直流を流してこれから磁界を発生させてお
く、その磁界はコア３６及びヨーク３５を介して
ホールIC２９に加わる。この状態においてコイ
ル１６に電流が流れ磁界が発生するとその磁界は
コア３６及びヨーク３５を介してホールIC２９
に加わるが、ホールIC２９にはコイル３８によ
る磁界が予め加えられている為、コイル１６によ
る磁界（第６図Ａ参照）はホールIC２９の特性
曲線（第６図Ｂ参照）における直線部分に加わ
る。従つてホールIC２９からは第６図Ｃに示さ
れる如く上記コイル１６による磁界Ａに正しく比
例した出力信号が増幅回路３０に向けて出力され
る。このようにして、ホールIC２９からはソレ
ノイドコイル１３に流れる電流値に正確に比例し
た出力信号が送出される為、ホールIC２９の出
力信号による前記指令信号に対する誤差補正は正
確に行なわれる。その結果、指令信号入力端子１
９に加えられる指令信号の電圧に対して、ソレノ
イドコイル１３に流れる電流値は第７図に実線で
示される如く正確に比例する。尚上記コイル３８
によつて発生させられる磁界は、コイル１６によ
る磁界がホールIC２９の特性曲線に対して上述
の如き状態となるように、コイル３８の巻数ある
いは電流値を変えることによつて調整するとよ
い。

次に第８図は本願の異なる実施例を示すもの
で、前実施例とは異なる構成のバイアス磁界付加
手段を用いた例を示すものである。図において４
０はバイアス磁界付加用の永久磁石で、ヨーク３
５に固定してあり、ホールIC２９に対して前記
コイル３８と同様の磁界を与えるようにしてあ
る。

なお、機能上前図のものと同一又は均等構成と
考えられる部分には、前図と同一の符号を付して
重複する説明を省略した。

以上のようにこの考案にあつては、ソレノイド
コイル１３に通電して電磁力を発生させる場合、
該コイル１３の電流制御用のトランジスタ１７を
指令信号に基づいて制御することによつてソレノ
イドコイル１３への電流を制御でき、所要の電磁
力を発生させられる効果がある。

しかもその制御の場合、ソレノイドコイル１３
の電流を検出し、その検出信号に基づいて上記の
制御を行なうから、指令信号に正しく対応した高
精度の制御ができる実用効果がある。

その上、上記の如くコイル電流を制御するもの
であつても、指令信号入力端子１９はフオトアイ
ソレータ３３とホールIC２９とによつてソレノ
イドコイル１３に対する通電回路から絶縁してあ
るから、上記のように制御しながらソレノイドコ
イル１３に通電する場合、ソレノイドコイル１３
への通電回路の電圧、即ち商用電源の高電圧が指
令信号入力端子１９に不測的に回り込むことを防
止できる特長がある。このことは、上記のような
指令信号を与える他の機器を接地した場合におい
て、その機器の破損や上記コイル１３に対する通
電制御の誤作動を防止できる安全性がある。

更に上記の如く高電圧の回り込み防止の為ホー
ルIC２９を用いたものであつても（このホール
ICの存在によつて本来は上述の如きソレノイド
コイルに対する通電制御の精度が低下するもので
あつても）、そのホールIC２９にはバイアス磁界
付加部材を付設してホールIC２９によるコイル
電流の検出の忠実度を非常に高めた構成であるか
ら、前述の如きソレノイドコイル１３への通電制
御の場合、前述のような高精度の制御を一向に損
なうことなく行ない得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は駆
動回路のブロツク図、第２図乃至第４図は第１図
の回路の動作を説明する為の波形図、第５図はソ
レノイドコイルの電流検出部の構成を示す部分
図、第６図はホールICの動作を説明する為の
図、第７図は指令信号電圧とソレノイドコイルの
電流との関係を示すグラフ、第８図は異なる実施
例を示す第５図と類型の図、第９図は従来の駆動
回路を示すブロツク図。 １０……電源、１１……整流回路、１３……ソ
レノイドコイル、１４……制御回路、１９……指
令信号入力端子、１６……電流検出コイル、２９
……ホールIC、３８……バイアス磁界付加用コ
イル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用電源には整流回路の交流側を接続すると共
   に、その整流回路の直流側にはソレノイドコイル
   とそのコイルに流れる電流を制御するようにした
   トランジスタとを接続し、しかも上記ソレノイド
   コイルにはそこに流れる電流の大きさを検出して
   それに応じた出力信号を生ずるようにした電流検
   出部材を付設し、一方指令信号を入力するように
   した指令信号入力端子と上記トランジスタにおけ
   る制御端子との間には、上記電流検出部材の出力
   信号を受けて、上記ソレノイドコイルに流れる電
   流が上記指令信号入力端子に加えられる指令信号
   に対応した値となるように上記トランジスタを制
   御するようにした制御回路を接続している比例ソ
   レノイド駆動回路において、上記電流検出部材
   は、上記ソレノイドコイルに直列に接続した電流
   検出コイルと、その電流検出コイルに流れる電流
   によつて該コイルから生ずる磁界を検出し得るよ
   うに電流検出コイルに付設すると共に、その磁界
   の強さに応じた大きさの出力信号を上記制御回路
   に与えるようにしたホールICと、該ホールICの
   出力信号の大きさが上記電流検出コイルに生ずる
   磁界の強さと比例関係となるようにする為のバイ
   アス磁界を上記ホールICに付加するようにした
   バイアス磁界付加部材とから成り、一方、上記制
   御回路と上記トランジスタとの間にはフオトアイ
   ソレータを介設させたことを特徴とする比例ソレ
   ノイド駆動回路。