JP2013040654A - Electromagnetic valve driving circuit and electromagnetic valve unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路、及びその電磁弁駆動回路を備えた電磁弁ユニットに関する。 The present invention relates to a solenoid valve drive circuit that drives a solenoid valve, and a solenoid valve unit that includes the solenoid valve drive circuit.
従来、流路途中に設けられた電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路として、トランジスタ等のスイッチング素子をディーティ制御して、電磁弁が有するソレノイドコイルに流す電流を制御するものがある(例えば、特許文献1参照)。このような電磁弁駆動回路を用いて電磁弁の駆動電流を制御する場合、電磁弁の周囲温度や、ソレノイドコイルへの通電継続といった使用状況により、ソレノイドコイルの温度が上昇する。この温度上昇に伴ってソレノイドコイルの抵抗値が増大するため、ソレノイドコイルに流れる電流値は減少することとなる。そこで、特許文献1に記載の電磁弁駆動回路では、最小限必要な電流よりも大きい電流を予め流すようにしたり、フィードバック制御を実施したりしている。
Conventionally, as a solenoid valve drive circuit that drives a solenoid valve provided in the middle of a flow path, there is one that controls a current flowing through a solenoid coil of a solenoid valve by duty-controlling a switching element such as a transistor (for example, a patent) Reference 1). When the drive current of the solenoid valve is controlled using such a solenoid valve drive circuit, the temperature of the solenoid coil rises depending on the ambient temperature of the solenoid valve or the usage situation such as continued energization of the solenoid coil. As the temperature rises, the resistance value of the solenoid coil increases, so the value of the current flowing through the solenoid coil decreases. Therefore, in the solenoid valve drive circuit described in
しかしながら、特許文献1に記載の電磁弁駆動回路では、漠然と電流を大きく設定したり、フィードバック制御する上での最適な電流値を、ソレノイドコイルの励磁力やコイル巻数を用いて設定したりしているに過ぎない。このため、電流値の設定に際して、ソレノイドコイルの温度上昇に伴う電流の変化が正確に反映されておらず、電磁弁の駆動電流を制御する精度を向上させることができないし、ひいては余分な電力を消費することとなる。
However, in the solenoid valve drive circuit described in
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ユーザ使用条件の相違によるソレノイドコイルの温度上昇値の変化をソレノイドコイルの電流制御に反映させることによって、駆動電流制御の精度を向上させ、電磁弁の省電力化を図ることのできる電磁弁駆動回路を提供することにある。また、従たる目的として、その電磁弁駆動回路を備えた電磁弁ユニットを提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the main object of the present invention is to reflect a change in the temperature rise value of the solenoid coil due to a difference in user use conditions in the current control of the solenoid coil, thereby controlling the drive current control. An object of the present invention is to provide a solenoid valve drive circuit that can improve accuracy and save power in a solenoid valve. Moreover, the electromagnetic valve unit provided with the electromagnetic valve drive circuit is provided as a subordinate object.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
第1の手段は、ソレノイドコイルを有する電磁弁を、直流電源から印加される電圧に基づいて駆動させる電磁弁駆動回路であって、前記ソレノイドコイルと直列に前記直流電源に接続されて、前記直流電源から前記ソレノイドコイルへの電圧の印加をオンオフするスイッチング素子と、前記ソレノイドコイルの温度上昇とその温度上昇に伴って変化する電流との関係を表す関係式を用いて、前記ソレノイドコイルへ電流を流す際の電流設定値を設定する電流値設定手段と、前記電流値設定手段により設定された電流設定値の電流を前記ソレノイドコイルに流すべく、前記スイッチング素子のオンオフをデューティ制御するスイッチ制御手段と、を備えることを特徴とする。 The first means is an electromagnetic valve driving circuit for driving an electromagnetic valve having a solenoid coil based on a voltage applied from a DC power source, and is connected to the DC power source in series with the solenoid coil, Using a relational expression that represents the relationship between the switching element that turns on and off the application of voltage from the power source to the solenoid coil, and the current that changes with the temperature rise of the solenoid coil, the current is supplied to the solenoid coil. Current value setting means for setting a current setting value when flowing, switch control means for duty-controlling on / off of the switching element so as to flow the current of the current setting value set by the current value setting means to the solenoid coil, It is characterized by providing.
上記構成によれば、電磁弁駆動回路により、ソレノイドコイルを有する電磁弁が、直流電源から印加される電圧に基づいて駆動される。直流電源には、ソレノイドコイル及びスイッチング素子が直列に接続されており、スイッチング素子は、直流電源からソレノイドコイルへの電圧の印加をオンオフする。 According to the above configuration, the solenoid valve having the solenoid coil is driven by the solenoid valve drive circuit based on the voltage applied from the DC power supply. A solenoid coil and a switching element are connected in series to the DC power supply, and the switching element turns on and off the application of voltage from the DC power supply to the solenoid coil.
ここで、電流値設定手段により、ソレノイドコイルの温度上昇とその温度上昇に伴う電流の変化とを表す関係式を用いて、ソレノイドコイルへ電流を流す際の電流設定値が設定される。このため、電流設定値の設定に際して、ソレノイドコイルの温度上昇に伴う電流の変化が正確に反映され、電磁弁の駆動電流を制御する精度を向上させるとともに、省電力化を図ることができる。特に、オープンループ制御の場合、現にソレノイドコイルに流れる電流値を把握できないため、コイルの温度上昇に伴う電流の変化を考慮して電流値を設定することは、駆動電流を制御する精度の向上及び省電力化にとって好適である。 Here, the current value setting means sets a current setting value when a current is passed through the solenoid coil, using a relational expression representing a temperature increase of the solenoid coil and a change in current accompanying the temperature increase. For this reason, when setting the current set value, the change in the current accompanying the temperature rise of the solenoid coil is accurately reflected, so that the accuracy of controlling the drive current of the solenoid valve can be improved and the power can be saved. In particular, in the case of open loop control, since the current value flowing through the solenoid coil cannot be grasped, setting the current value in consideration of the change in current accompanying the temperature rise of the coil improves the accuracy of controlling the drive current and It is suitable for power saving.
第2の手段では、前記電流値設定手段は、前記ソレノイドコイルへの通電前において基準となる温度である基準温度と、前記ソレノイドコイルへの通電に伴って前記ソレノイドコイルが前記基準温度よりも温度上昇して飽和した温度であるコイル飽和温度と、前記ソレノイドコイルが前記コイル飽和温度まで温度上昇した場合であっても、前記ソレノイドコイルに最低限必要となる電流値である最低必要電流値と、に基づいて前記電流設定値を設定する。 In the second means, the current value setting means includes a reference temperature that is a reference temperature before energization of the solenoid coil, and the solenoid coil is heated to a temperature that is higher than the reference temperature as the solenoid coil is energized. A coil saturation temperature, which is a temperature that is increased and saturated, and a minimum required current value that is a minimum current value required for the solenoid coil even when the solenoid coil is heated to the coil saturation temperature; The current setting value is set based on
具体的には、前記基準温度、前記コイル飽和温度及び前記最低必要電流値と、前記電流設定値との関係として、前記関係式が規定される。 Specifically, the relational expression is defined as a relationship among the reference temperature, the coil saturation temperature, the minimum required current value, and the current set value.
上記構成によれば、基準温度からコイル飽和温度までソレノイドコイルの温度が上昇した場合であっても、そのソレノイドコイルに最低限必要となる電流値である最低必要電流値を確保することができる。このため、ソレノイドコイルによる磁気吸引力、ひいては電磁弁の駆動力を確実に保持することができる。 According to the above configuration, even when the temperature of the solenoid coil rises from the reference temperature to the coil saturation temperature, it is possible to ensure the minimum required current value that is the minimum current value required for the solenoid coil. For this reason, the magnetic attractive force by a solenoid coil and by extension, the drive force of a solenoid valve can be hold | maintained reliably.
第3の手段では、前記ソレノイドコイルの周囲の温度として想定される最高値である最高周囲温度をパラメータとし、前記電流値設定手段は、前記最高周囲温度に、前記ソレノイドコイルへの通電によるコイル温度上昇値を加算して前記コイル飽和温度を算出する。 In the third means, the maximum ambient temperature, which is the maximum value assumed as the ambient temperature of the solenoid coil, is used as a parameter, and the current value setting means sets the coil temperature by energizing the solenoid coil to the maximum ambient temperature. The coil saturation temperature is calculated by adding the increased value.
ソレノイドコイルの周囲の温度は、電磁弁をユーザが設置した場所によって異なり得るため、最高周囲温度を画一的に決定した場合には、コイル飽和温度を過剰に高く見積もるおそれがある。 Since the temperature around the solenoid coil may vary depending on where the solenoid valve is installed, the coil saturation temperature may be excessively estimated when the maximum ambient temperature is determined uniformly.
この点、上記構成によれば、最高周囲温度がパラメータとされ、この最高周囲温度にソレノイドコイルへの通電によるコイル温度上昇値を加算して、コイル飽和温度が算出される。このため、コイル飽和温度を正確に把握することができ、ひいては電流設定値を適切に設定することができる。 In this regard, according to the above configuration, the maximum ambient temperature is used as a parameter, and the coil saturation temperature is calculated by adding the coil temperature increase value due to energization of the solenoid coil to the maximum ambient temperature. For this reason, coil saturation temperature can be grasped | ascertained correctly and by extension, an electric current setting value can be set appropriately.
第4の手段では、前記ソレノイドコイルにおいて連続通電と比較した通電時間の割合を示す通電係数と、前記直流電源から前記ソレノイドコイルへ印加される電圧の所定時間あたりのオンオフ回数である動作頻度とをパラメータとし、前記通電係数と前記動作頻度とに基づいて、前記コイル温度上昇値を補正する第1温度上昇値補正手段を備えている。 In the fourth means, an energization coefficient indicating a ratio of energization time compared to continuous energization in the solenoid coil, and an operation frequency which is the number of on / off times per predetermined time of the voltage applied from the DC power source to the solenoid coil. First temperature rise value correcting means for correcting the coil temperature rise value based on the energization coefficient and the operation frequency as parameters is provided.
電磁弁の駆動態様として、ソレノイドコイルに連続通電して常時オン状態とするのではなく、オンオフを切り替える場合がある。このような場合、連続通電の場合ほどソレノイドコイルの温度は上昇しないため、コイル飽和温度も低くなり、電流値設定手段により設定される電流値を小さくすることができ、省電力化につながる。また、ソレノイドコイルに印加される電圧がオンオフされる場合であっても、所定時間あたりのオンオフ回数である動作頻度に応じてソレノイドコイルの温度上昇は変化する。例えば、同じデューティ比であっても、動作頻度が低い場合には高い場合よりも連続して通電される時間が長くなり、ソレノイドコイルの温度上昇が促進される。 As a drive mode of the solenoid valve, there is a case where the solenoid coil is switched on and off instead of being continuously energized to be always on. In such a case, since the temperature of the solenoid coil does not rise as in the case of continuous energization, the coil saturation temperature also becomes lower, the current value set by the current value setting means can be reduced, and power saving is achieved. Even when the voltage applied to the solenoid coil is turned on / off, the temperature rise of the solenoid coil changes according to the operation frequency, which is the number of on / off times per predetermined time. For example, even when the duty ratio is the same, when the operation frequency is low, the continuous energization time becomes longer than when the operation frequency is high, and the temperature rise of the solenoid coil is promoted.
この点、上記構成によれば、ソレノイドコイルにおいて連続通電と比較した通電時間の割合を示す通電係数と、動作頻度とに基づいて、コイル温度上昇値が補正される。したがって、電流設定値を小さくして省電力化を実現することができる。 In this regard, according to the above configuration, the coil temperature increase value is corrected based on the energization coefficient indicating the ratio of energization time compared to continuous energization in the solenoid coil and the operation frequency. Therefore, power saving can be realized by reducing the current set value.
具体的には、第5の手段のように、前記第1温度上昇値補正手段は、前記通電係数が大きいほど前記コイル温度上昇値を大きくし、前記動作頻度が高いほど前記コイル温度上昇値を小さくするといった構成を採用することができる。 Specifically, as in the fifth means, the first temperature rise value correction means increases the coil temperature rise value as the energization coefficient increases, and increases the coil temperature rise value as the operation frequency increases. A configuration of reducing the size can be employed.
第6の手段では、前記電流値設定手段により設定される前記電流設定値が変更された場合に、その変更後の電流設定値と前記基準温度における前記ソレノイドコイルの抵抗値とに基づいて算出される前記ソレノイドコイルの消費電力に、前記ソレノイドコイルに固有の放熱係数を乗算して前記コイル温度上昇値を補正する第2温度上昇値補正手段を備えている。 In the sixth means, when the current set value set by the current value setting means is changed, it is calculated based on the changed current set value and the resistance value of the solenoid coil at the reference temperature. And a second temperature increase value correcting means for correcting the coil temperature increase value by multiplying the power consumption of the solenoid coil by a heat dissipation coefficient specific to the solenoid coil.
コイル温度上昇値はソレノイドコイルの消費電力に応じて変動するため、電流設定値が変更された場合には消費電力の数値も変わり、コイル温度上昇値も変化する。ここで、コイル温度上昇値は、コイルの消費電力に、ソレノイドコイルに固有の放熱係数を乗算して算出することができる。 Since the coil temperature rise value fluctuates according to the power consumption of the solenoid coil, when the current set value is changed, the numerical value of the power consumption also changes and the coil temperature rise value also changes. Here, the coil temperature increase value can be calculated by multiplying the power consumption of the coil by the heat dissipation coefficient unique to the solenoid coil.
この点、上記構成によれば、変更後の電流設定値と基準温度におけるソレノイドコイルの抵抗値とに基づいて算出されるソレノイドコイルの消費電力に、ソレノイドコイルに固有の放熱係数が乗算されてコイル温度上昇値が補正される。そして、補正されたコイル温度上昇値を用いてコイル飽和温度を算出し、このコイル飽和温度に基づいて電流設定値を設定し直すことができる。したがって、電流設定値をより小さく設定することができ、無駄な電流をソレノイドコイルに流すことなく省電力化を図ることができる。 In this regard, according to the above configuration, the power consumption of the solenoid coil calculated based on the current set value after change and the resistance value of the solenoid coil at the reference temperature is multiplied by the heat dissipation coefficient unique to the solenoid coil. The temperature rise value is corrected. Then, the coil saturation temperature is calculated using the corrected coil temperature increase value, and the current setting value can be reset based on the coil saturation temperature. Therefore, the current set value can be set smaller, and power can be saved without causing unnecessary current to flow through the solenoid coil.
第7の手段では、複数の電磁弁を有する電磁弁ユニットにおいて、第1乃至第6のいずれかの手段に記載された電磁弁駆動回路を備え、前記電磁弁駆動回路により各電磁弁が駆動される。 According to a seventh means, in the electromagnetic valve unit having a plurality of electromagnetic valves, the electromagnetic valve driving circuit described in any one of the first to sixth means is provided, and each electromagnetic valve is driven by the electromagnetic valve driving circuit. The
上記構成によれば、電磁弁ユニットが有する各電磁弁において、駆動電流を制御する精度の低下を抑制しつつ電磁弁駆動回路の基板が小型化されるため、電磁弁ユニットの全体も小型化できる。 According to the above configuration, in each solenoid valve included in the solenoid valve unit, the substrate of the solenoid valve drive circuit is miniaturized while suppressing a decrease in accuracy of controlling the drive current, and thus the whole solenoid valve unit can be miniaturized. .
第8の手段では、第1乃至第6のいずれかの手段に記載された電磁弁駆動回路を備えた複数の電磁弁と、外部機器につながる配線が接続される配線接続部を有し、前記直流電源から印加される電圧を各電磁弁に供給する配線ブロック回路を備えた配線ブロックと、を備えた電磁弁ユニットであって、前記電磁弁駆動回路におけるスイッチング素子及びスイッチ制御手段をそれぞれ第1スイッチング素子及び第1スイッチ制御手段とし、前記配線ブロック回路は、前記第1スイッチング素子と直列に前記直流電源に接続されて、前記直流電源から前記第1スイッチング素子への電圧の印加をそれぞれオンオフする第2スイッチング素子と、前記複数の電磁弁の駆動段階を表す複数のステップと各ステップにおける前記各電磁弁が有するソレノイドコイルのオンオフ状態との関係を、動作パターン情報として設定する動作パターン設定手段と、前記外部機器から前記配線接続部へ出力されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知した場合に、前記各ソレノイドコイルのオンオフ状態が前記動作パターン情報のステップを切り替えた後のオンオフ状態となるように、前記第2スイッチング素子のオンオフを制御する第2スイッチ制御手段と、を備えている。 The eighth means includes a plurality of solenoid valves including the solenoid valve drive circuit described in any one of the first to sixth means, and a wiring connection portion to which wiring connected to an external device is connected, A wiring block having a wiring block circuit for supplying a voltage applied from a DC power source to each solenoid valve, wherein the switching element and the switch control means in the solenoid valve drive circuit are respectively first. The wiring block circuit is connected to the DC power supply in series with the first switching element to turn on and off the application of voltage from the DC power supply to the first switching element. A second switching element, a plurality of steps representing a driving stage of the plurality of solenoid valves, and a solenoid that each solenoid valve in each step has The operation pattern setting means for setting the relationship between the on / off state of the coil as operation pattern information, and when detecting at least one of the rising edge and falling edge of the pulse signal output from the external device to the wiring connection portion, Second switch control means for controlling on / off of the second switching element so that the on / off state of each solenoid coil becomes the on / off state after switching the step of the operation pattern information.
上記構成によれば、電磁弁ユニットは、上述した電磁弁駆動回路を備えた複数の電磁弁を備えており、各電磁弁には配線ブロック回路を通じて直流電源から電圧が供給される。そして、第2スイッチ制御手段は、外部機器から配線接続部へ出力されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知するたび、設定された動作パターン情報のステップを順次切り替える。このステップ切替に伴い、各電磁弁のソレノイドコイルはその切り替え後のステップに対応するオンオフ状態とされる。そして、この制御によってオン状態となったソレノイドコイルにおいて、前記電磁弁駆動回路により、電流設定値の電流を流すべく制御される。 According to the above configuration, the solenoid valve unit includes the plurality of solenoid valves including the solenoid valve drive circuit described above, and a voltage is supplied to each solenoid valve from the DC power supply through the wiring block circuit. Whenever the second switch control means detects at least one of the rising edge and the falling edge of the pulse signal output from the external device to the wiring connection section, the second switch control means sequentially switches the set operation pattern information steps. Along with this step switching, the solenoid coil of each solenoid valve is turned on and off corresponding to the step after the switching. Then, the solenoid coil that is turned on by this control is controlled by the solenoid valve drive circuit to flow a current having a current set value.
このように、配線ブロック回路により各ソレノイドコイルへの電源供給をオンオフ制御する集中配線方式において、そのオンオフ切替は外部機器からのパルス信号によって行われる。この場合、外部機器と配線ブロックとをつなぐ配線のうち、電磁弁制御用の信号線はパルス信号を送信する1本の配線で足りる。仮に電磁弁(ソレノイドコイル)が増減しても、この点に変わりはない。このため、特別な制御装置や周辺機器等を用いることなく、信号線の数を減らして省配線化することができる。この省配線化により、製造コストの削減、配線のための工数減、配線用スペースの省スペース化による装置小型化等を実現できる。 As described above, in the centralized wiring system in which the power supply to each solenoid coil is controlled to be turned on / off by the wiring block circuit, the on / off switching is performed by a pulse signal from an external device. In this case, among the wirings connecting the external device and the wiring block, one wiring for transmitting the pulse signal is sufficient for the signal line for controlling the electromagnetic valve. Even if the solenoid valve (solenoid coil) increases or decreases, this point does not change. For this reason, the number of signal lines can be reduced and wiring can be saved without using a special control device or peripheral equipment. By reducing the wiring, it is possible to realize a reduction in manufacturing cost, a reduction in man-hours for wiring, and downsizing of the apparatus due to a reduction in wiring space.
第9の手段では、複数の電磁弁と、外部機器につながる配線が接続される配線接続部を有し、前記直流電源から印加される電圧を各電磁弁に供給する配線ブロックと、を備えた電磁弁ユニットであって、前記配線ブロックが有する配線ブロック基板には、第1乃至第6のいずれかの手段に記載された電磁弁駆動回路が形成されており、前記複数の電磁弁の駆動段階を表す複数のステップと、各ステップにおける前記各電磁弁が有するソレノイドコイルのオンオフ状態との関係を、動作パターン情報として設定する動作パターン設定手段を備えるとともに、前記スイッチ制御手段は、前記外部機器から前記配線接続部へ出力されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知した場合に、前記各ソレノイドコイルのオンオフ状態が前記動作パターン情報のステップを切り替えた後のオンオフ状態となるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御する。 The ninth means includes a plurality of solenoid valves, and a wiring block having a wiring connection portion to which wiring connected to an external device is connected, and supplying a voltage applied from the DC power source to each solenoid valve. In the electromagnetic valve unit, the wiring block substrate of the wiring block is formed with the electromagnetic valve driving circuit described in any one of the first to sixth means, and the plurality of electromagnetic valves are driven. And an operation pattern setting means for setting, as operation pattern information, a relationship between a plurality of steps representing the ON / OFF state of the solenoid coil included in each solenoid valve in each step, and the switch control means is provided from the external device. Each solenoid coil is turned on / off when at least one of the rising edge and falling edge of the pulse signal output to the wiring connection portion is detected. As the off state after state switches the steps of the operation pattern information, and controls on and off of the switching element.
上記構成によれば、第8の手段と同様に、電磁弁制御用の信号線はパルス信号を送信する1本の配線で足りることになり、省配線化を実現できる。それに加え、上述した電磁弁駆動回路が配線ブロック基板に設けられ、そのスイッチ制御手段が各ソレノイドコイルに流れる電流値の制御だけでなく、ステップ切替に伴う各ソレノイドコイルのオンオフ制御も行うようになっている。このように、電源供給のオンオフ制御及び電流値制御を一つの回路が実行することで、それぞれが別の回路によって行われる場合に比べ、回路を構成する素子や手段の重複を回避できる。これにより、部品点数を削減して製造コストを削減することができる。 According to the above configuration, similarly to the eighth means, the signal line for controlling the solenoid valve is sufficient as one wiring for transmitting the pulse signal, and wiring saving can be realized. In addition, the solenoid valve driving circuit described above is provided on the wiring block board, and the switch control means not only controls the current value flowing through each solenoid coil, but also performs on / off control of each solenoid coil in accordance with step switching. ing. As described above, when one circuit executes the on / off control of the power supply and the current value control, duplication of elements and means constituting the circuit can be avoided as compared with the case where each is performed by another circuit. Thereby, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
第10の手段では、前記配線接続部には、前記スイッチ制御手段と接続され、前記スイッチ制御手段がパラメータを用いて前記スイッチング素子を制御する場合に、そのパラメータが入力されるパラメータ入力端子が設けられている。 In the tenth means, the wiring connection portion is provided with a parameter input terminal that is connected to the switch control means, and when the switch control means controls the switching element using a parameter, the parameter is inputted. It has been.
上記構成によれば、第3の手段及び第4の手段において、ソレノイドコイルの温度上昇を想定した電流設定値を設定するためにパラメータが入力される構成とした場合には、さらなる省配線化が可能となる。すなわち、各電磁弁に電磁弁駆動回路が設けられる構成では、パラメータ入力用の配線が各電磁弁において必要となるのに対し、上記構成では、配線ブロックの配線接続部に設けられたパラメータ入力端子により、パラメータ入力を一元化することができる。これにより、パラメータ入力が必要な構成において、さらに省配線化することができる。 According to the above configuration, when the third unit and the fourth unit are configured such that the parameter is input to set the current setting value assuming the temperature rise of the solenoid coil, further wiring saving is achieved. It becomes possible. That is, in the configuration in which each solenoid valve is provided with a solenoid valve drive circuit, parameter input wiring is required in each solenoid valve, whereas in the above configuration, the parameter input terminal provided in the wiring connection portion of the wiring block Thus, the parameter input can be unified. As a result, in a configuration that requires parameter input, wiring can be further reduced.
[第1実施形態]
以下、図面を参照しつつ第1実施形態について説明する。電磁弁駆動回路を説明する前に、まず、電磁弁駆動回路によって駆動される電磁弁、及びその電磁弁が複数連結されてなる、電磁弁ユニットとしての電磁弁マニホールドについて説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to the drawings. Before describing the solenoid valve drive circuit, first, a solenoid valve driven by the solenoid valve drive circuit and a solenoid valve manifold as a solenoid valve unit formed by connecting a plurality of solenoid valves will be described.
図1は電磁弁マニホールドを示す斜視図であり、図2は図1に示した電磁弁マニホールドの分解斜視図である。図1及び図2に示すように、電磁弁マニホールド10は給排気ブロック11と、複数の電磁弁ブロック12と、一対のエンドブロック13とを備え、各ブロック11〜13が連結レール14上で連結されている。複数連結された各電磁弁ブロック12の連結方向(連結レール14の延びる方向)Xの片側には、給排気ブロック11が配置されている。そして、給排気ブロック11と複数の電磁弁ブロック12とからなるブロック構成体の連結方向Xの両側が、エンドブロック13により挟み込まれている。両側のエンドブロック13が連結レール14に固定されることにより、電磁弁マニホールド10として全てのブロック11〜13が一体化された状態に保持されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a solenoid valve manifold, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the solenoid valve manifold shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
電磁弁マニホールド10は第1及び第2の共通給気流路15,16と、第1及び第2の共通排気流路17,18とを有している。共通給気流路15,16を介して各電磁弁ブロック12に高圧エアが一括して供給され、共通排気流路17,18を介して各電磁弁ブロック12からの高圧エアが一括して排気される。各電磁弁ブロック12には流路ごとに内部ポート15a〜18aが形成されており、各電磁弁ブロック12の連結により内部ポート15a〜18a同士が互いに連通し、各共通流路15〜18が形成される。各共通流路15〜18の両端開口は、エンドブロック13によって閉塞されている。
The
給排気ブロック11は、給気ポート21と排気ポート22とを有している。両ポート21,22は、連結方向Xを前後方向とした場合の側面に設けられ、この側面に対して直交する方向Yに向けて開口している。給気ポート21は共通給気流路15,16に連通し、この給気ポート21を介して外部供給源から共通給気通路15,16へ高圧エアが供給される。排気ポート22は共通排気流路17,18に連通し、この排気ポート22を介して高圧エアが外部へ排気される。
The air supply /
各電磁弁ブロック12は、一つのパイロット弁23を有するシングルソレノイド型の電磁弁ブロック12Aと、二つのパイロット弁23を有するダブルソレノイド型の電磁弁ブロック12Bとの2種類よりなる。いずれの種類の電磁弁ブロック12A,12Bも、各々の外形は同一となっている。図1及び図2では、両種類の電磁弁ブロック12A,12Bを組み合わせたものが図示されているが、シングルソレノイド型の電磁弁ブロック12Aのみ又はダブルソレノイド型の電磁弁ブロック12Bのみで、電磁弁マニホールド10を構成してもよい。また、連結する電磁弁ブロック12の数も任意である。
Each
図3は、シングルソレノイド型の電磁弁ブロック12Aを示す分解斜視図である。図3に示すように、電磁弁ブロック12Aはベース部24と、前記パイロット弁23と、電装カバー25と、主弁部26と、出力ポート部27とが組み付けられてなる。これらが組み付けられた電磁弁ブロック12Aは、全体として薄形の直方体状に形成されている(図2参照)。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a single solenoid type
ベース部24にはその一部を削除するように弁取付部31が形成され、その弁取付部31にパイロット弁23が取り付けられている。パイロット弁23には、パイロット弁体、ソレノイドコイル32(後述の図4参照)及びプランジャ(可動鉄心)が内蔵されている。パイロット弁23では、ソレノイドコイル32への通電制御によりプランジャが可動し、それに伴ってパイロット弁体が開閉駆動される。すなわち、このソレノイドコイル32に通電されるとプランジャがその基準位置から吸引され、非通電となるとプランジャが基準位置に復帰する。この動作に伴ってパイロット弁体が開閉駆動される。そして、第1の共通給気流路15及び第1の共通排気流路17は、操作エアをパイロット弁23へ給排するための流路であり、ベース部24に設けられている。そして、パイロット弁体の開閉が駆動されることにより、主弁部26への操作エアの給排が制御される。
A
ソレノイドコイル32への通電制御のため、パイロット弁23は接続端子33を介して電磁弁基板34と電気的に接続されている。電装カバー25が取り付けられることにより、電磁弁基板34が覆われ、またパイロット弁23の組付け状態も保持される。電装カバー25には、電磁弁基板34の外部接続端子(後述の電源端子41及び接地端子42)を有するコネクタ接続部36が設けられている。このコネクタ接続部36には、リード線LのコネクタKが接続される(図2参照)。
In order to control energization of the
主弁部26には、スプール弁が内蔵されている。パイロット弁23により給排制御される操作エアにより、そのスプール弁の位置が切り替えられる。出力ポート部27には出力ポート37が設けられており、主弁部26でスプール弁の位置が切替制御されることにより、出力ポート37が第2の共通給気流路16又は第2の共通排気流路18と連通する。出力ポート37が第2の共通給気流路16と連通すれば、その出力ポート37から作動エアが出力される。出力ポート37が第2の共通排気流路18と連通すれば、その出力ポート37からの作動エアの出力が停止される。各電磁弁ブロック12の出力ポート37はそれぞれが配管を通じて外部機器(例えば、空圧シリンダ等)と接続され、作動エアの出力制御によりその外部機器の駆動が制御される。
The
なお、ダブルソレノイド型の電磁弁ブロック12Bでは、図2に示すように、ベース部24に一対のパイロット弁23が取り付けられるとともに、主弁部26に一対のスプール弁が設けられ、出力ポート部27では一対の出力ポート37が設けられている。この電磁弁ブロック12Bでは、一方のパイロット弁により一方のスプール弁の位置が切り替えられ、他方のパイロット弁により他方のスプール弁の位置が切り替えられる。これにより、各出力ポート37から出力される作動エアが制御される。
In the double solenoid type
以上のように、電磁弁マニホールド10は構成されている。続いて、上記各電磁弁ブロック12A,12Bにおいて、前記電磁弁基板34に形成された電磁弁駆動回路としての電磁弁回路について説明する。まず、シングルソレノイド型の構成について説明する。
As described above, the
図4は、シングルソレノイド型の電磁弁ブロック12Aにおける電磁弁回路を示す回路図である。同図に示すように、電磁弁回路40Aは、直流電源に接続される電源端子41と、接地接続される接地端子42とを有している。また、電磁弁回路40Aは、前記パイロット弁23の接続端子33(図3参照)を通じてソレノイドコイル32と接続されている。そして、電磁弁回路40Aを介して、ソレノイドコイル32の一端が電源端子41に接続され、ソレノイドコイル32の他端が接地端子42と接続されている。電源端子41とソレノイドコイル32の一端との間には、電源端子41からソレノイドコイル32への向きを順方向として、逆流防止用のダイオード43が設けられている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a solenoid valve circuit in the single solenoid type
電磁弁回路40Aは、還流ダイオード44と、MOSFET45と、PWM制御用のマイコン46と、定電圧回路47と、分圧回路48とを備えている。還流ダイオード44はフライホイールダイオードであり、ソレノイドコイル32と並列に接続されている。この還流ダイオード44により、ソレノイドコイル32への通電を停止した場合に発生するサージ電圧(逆起電力)が吸収される。すなわち、ソレノイドコイル32と還流ダイオード44とで形成された閉回路によりサージ電流が減衰され、それによりサージ電圧による影響が抑制される。
The
MOSFET45は、電流制御用のスイッチング素子(第1スイッチング素子)である。このMOSFET45はnチャンネル型であり、ソレノイドコイル32と接地端子42との間に接続されている。詳しくは、MOSFET45のドレインがソレノイドコイル32に接続され、ソースが接地端子42と接続されている。MOSFET45のゲートはマイコン46のPWM出力端子と接続されるとともに、プルダウン抵抗49を介して接地端子42と接続されている。
The
ここで、マイコン46はPWM制御信号を出力してMOSFET45をスイッチング操作するものであり、そのPWM制御信号のデューティ比を調整することにより、MOSFET45のスイッチング操作態様が可変設定される。したがって、マイコン46はスイッチ制御手段(第1スイッチ制御手段)に相当する。MOSFET45のスイッチング操作により、ソレノイドコイル32には所定の電流が流れる。なお、電磁弁回路40への電源供給オフにより、マイコン46からPWM制御信号が出力されていない状態では、プルダウン抵抗49によりMOSFET45は完全にオフ状態となる。
Here, the
定電圧回路47は、マイコン46の駆動電源となる定電圧を生成する回路であり、NPN型バイポーラトランジスタ(トランジスタ)51と、ツェナーダイオード52と、抵抗53と、コンデンサ54とを備えている。トランジスタ51はそのコレクタが逆流防止用のダイオード55を介して電源端子41に接続され、エミッタはマイコン46の電源入力ポート(Vcc入力ポート)及びコンデンサ54に接続されている。トランジスタ51のコレクタ及びベース間は、抵抗53を介して接続されている。トランジスタ51のベースは、ツェナーダイオード52のカソード側に接続されている。ツェナーダイオード52のアノード側は、接地端子42と接続されている。なお、ツェナーダイオード52はそのブレークダウン電圧がマイコン46の駆動電圧Vccに設定され、抵抗53はツェナーダイオード52の消費電流を抑制できる値に設定されている。
The
こうした定電圧回路47によれば、電源端子41に所定電圧が印加されると、トランジスタ51を介してマイコン46に駆動電圧Vccが供給される。その際、コンデンサ54によって安定化された駆動電圧Vccがマイコン46に供給される。なお、マイコン46の接地ポート(GNDポート)は接地端子42と接続されている。
According to such a
マイコン46より出力されるPWM制御信号のデューティ比は、電源端子41に印加される入力電圧値Vinに基づいて調整される。この場合、マイコン46は、電源端子41に印加された入力電圧値Vinと、ソレノイドコイル32へ通電させる電流値として予め設定された電流設定値I0とを引数とした演算を実行する。その演算は、次式(1)によって行われる。
The duty ratio of the PWM control signal output from the
デューティ比(%)=(I0×R0)/Vin×100 …(1)
ここで、R0は基準温度T0(例えば、20℃)におけるソレノイドコイル32の基準抵抗値であり、入力電圧値Vinが最大値Vinmaxの場合に、ソレノイドコイル32に流れる電流値Icmaxから算出される。基準温度T0は、ソレノイドコイル32への通電前において基準となる温度である。
Duty ratio (%) = (I0 × R0) / Vin × 100 (1)
Here, R0 is the reference resistance value of the
分圧回路48は、マイコン46に取り込まれる分圧電圧Vadを生成する回路である。すなわち、マイコン46は入力電圧値Vinを分圧電圧Vad(端子電圧値)によって把握する。分圧回路48の一端は、逆流防止用の前記ダイオード43を介して電源端子41に接続され、分圧回路48の他端は接地端子42に接続されている。そして、分圧回路48は、ソレノイドコイル32と並列に直流電源に接続されている。この分圧回路48は互いに直列に接続された2つの分圧抵抗56,57を備えており、第1の分圧抵抗56と第2の分圧抵抗57との間の分圧点58がマイコン46のアナログ入力ポート(ADポート)と接続されている。このため、分圧回路48の分圧電圧Vadがマイコン46に入力され、この分圧電圧Vadに基づいてマイコン46は入力電圧値Vinを把握する。このため、マイコン46は端子電圧検出手段に相当し、分圧点58は検出端子に相当する。
The
第1の分圧抵抗56(R1)と第2の分圧抵抗57(R2)との比率(R1:R2)は、最大入力電圧値Vinmaxとマイコン46に入力される最大許容電圧Vadmaxとを予め設定し、その両電圧から次式(2)より算定される。
The ratio (R1: R2) between the first voltage dividing resistor 56 (R1) and the second voltage dividing resistor 57 (R2) is obtained by previously calculating the maximum input voltage value Vinmax and the maximum allowable voltage Vadmax input to the
R1:R2=(Vinmax−Vadmax):Vadmax …(2)
したがって、例えば、最大入力電圧値Vinmaxを30V、最大許容電圧Vadmaxを5Vとすれば、分圧抵抗値の比率は5:1の比率となる。なお、分圧回路48には常に電流が流れるため、それによる電力ロスを最小限とすべく分圧抵抗56,57の合成抵抗は大きくすることが望ましい。例えば、分圧抵抗56の抵抗値は500kΩ、分圧抵抗57の抵抗値は100kΩが用いられる。
R1: R2 = (Vinmax−Vadmax): Vadmax (2)
Therefore, for example, if the maximum input voltage value Vinmax is 30 V and the maximum allowable voltage Vadmax is 5 V, the ratio of the voltage dividing resistance value is 5: 1. Since current always flows through the
図5は、入力電圧値Vinとデューティ比との関係を示すグラフである。ソレノイドコイル32の基準抵抗値R0が300Ωであり、電流設定値I0(25mA)の電流が流れるように調節した場合において、各入力電圧に対するデューティ比の実測値を示している。前述した式(1)によれば、電流設定値I0及びソレノイドコイル32の基準抵抗値R0を一定とすれば、デューティ比は入力電圧値Vinに反比例する。図5のグラフでも、そのような関係が示されている。なお、図5のグラフで示す具体例では、入力電圧値Vinが7.5Vよりも低い値の場合に25mAの電流設定値I0を得ることができない。このため、入力電圧値Vinが7.5Vよりも低い領域は、設定不可領域となっている。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the input voltage value Vin and the duty ratio. When the reference resistance value R0 of the
以上のように、電磁弁回路40Aでは、入力電圧値Vinに応じたPWM制御がオープンループで実施される。すなわち、入力電圧値Vinに基づいてデューティ比が調整され、電流設定値I0の電流がソレノイドコイル32に流れるようにMOSFET45の駆動が制御される。これにより、パイロット弁23におけるプランジャの駆動力が確保される。
As described above, in the
なお、ダブルソレノイド型の電磁弁回路では、前述したシングルソレノイド型の電磁弁回路40Aが二つ設けられた構成となっている。ここでは、マイコン46、そのマイコン46への給電経路となる定電圧回路47及び接地端子42が共通化される。そして、もう一つのソレノイドコイル32への給電経路が増えるため、図2に示すように、ダブルソレノイド型の電磁弁ブロック12Bの場合にはリード線Lが1本増えて3本になっている。その他の構成はシングルソレノイド型の電磁弁回路40Aと同じであるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
Note that the double solenoid type solenoid valve circuit has two single solenoid type
以上詳述した第1実施形態における電磁弁回路40によれば、以下に示す有利な効果が得られる。
According to the
(1a)電流設定値I0の電流をソレノイドコイル32に流すべく、マイコン46は、入力電圧値Vinに基づいて、換言すればその入力電圧値Vinを反映した分圧電圧Vadに基づいて、MOSFET45のオンオフをデューティ制御する。そして、入力電圧値Vinの変化に伴って分圧電圧値Vadが変化すれば、マイコン46は、この変化した分圧電圧Vadに基づいてMOSFET45のオンオフをデューティ制御する。したがって、直流電源から印加される電圧が変化したとしても、ソレノイドコイル32に電流設定値I0の電流を流すことができる。その結果、直流電源が特定の電圧値に限定されず、幅広い入力電圧に対応することができるとともに、ソレノイドコイル32に流れる電流を制御する精度が低下することを抑制できる。
(1a) In order to cause the current of the current set value I0 to flow through the
(1b)このようなフリー電源化された電磁弁回路40によりオープンループ制御を行うため、フィードバック制御に必要であった回路(電流検出回路、増幅回路、比較回路等)が不要となる。これにより、電磁弁回路40の構成が簡素化され、回路が設けられる電磁弁基板34の小型化を実現できる。また、電流検出回路が不要であるため、それを構成する電流検出抵抗をソレノイドコイル32に直列に接続する必要がない。このため、電流検出抵抗による電圧降下を回避することができる。
(1b) Since open-loop control is performed by such a
(1c)電磁弁回路40はソレノイドコイル32と並列に直流電源に接続される分圧回路48を備え、その分圧電圧Vadに基づいてマイコン46は入力電圧値Vinを把握する。この構成では、ソレノイドコイル32及び分圧抵抗56,57が直流電源に並列に接続されるため、分圧抵抗56,57の抵抗値を大きくすることができる。これにより、分圧抵抗56,57に流れる電流を小さくすることができ、ソレノイドコイル32に流れる電流を大きくすることができる。このため、分圧抵抗56,57での消費電力を小さくすることができ、電磁弁回路40の電力ロスを低減することができる。さらに、分圧電圧Vadは複数の分圧抵抗56,57の比によって決まり、増幅回路を省略することが可能となる。
(1c) The
(1d)上記分圧回路48では、直流電源から印加される電圧が予め設定された最大電圧となる場合に、分圧電圧Vadがマイコン46の最大許容電圧Vadmaxとなるように、分圧抵抗56,57の比が設定されている。このため、分圧電圧Vadを増幅する増幅回路を省略することができるとともに、分圧電圧Vadの変動範囲(ダイナミックレンジ)を最大にすることができる。その結果、分圧電圧Vadに基づくデューティ制御の精度を向上させることができる。
(1d) In the
(1e)MOSFET45の制御を実施する上で、マイコン46は、MOSFET45のオンオフのデューティ比が入力電圧値Vin(換言すれば分圧電圧値Vad)に反比例するように制御している。ここで、電流設定値I0の電流がソレノイドコイル32に流れている場合の電力を一定とすると、電圧と電流とは反比例の関係となる。また、電流の大きさは、オンオフのデューティ比に比例する。したがって、オンオフのデューティ比が入力電圧値Vin(分圧電圧Vad)に反比例するように制御すれば、直流電源から印加される電圧が変化しても、予め設定された電流設定値I0の電流をソレノイドコイル32に流すことができる。
(1e) In performing the control of the
(1f)フィードバック制御では、ソレノイドコイル32の発熱により抵抗値が上昇しても、電流設定値の電流をソレノイドコイル32に流すべくより多くの電流が流れるように制御する。このため、「コイル発熱→電流の上昇」が繰り返され、ソレノイドコイル32の発熱や消費電力を過度に上昇させてしまうという問題がある。これに対して、上記電磁弁回路40によれば、オープンループ制御を実施するため、このような問題を解消できる。
(1f) In feedback control, even if the resistance value rises due to heat generation of the
なお、上記第1実施形態は、以下に変形例として示す形態で実施してもよい。 In addition, you may implement the said 1st Embodiment with the form shown as a modification below.
上記第1実施形態では、マイコン46は上記式(1)に入力電圧値Vinと電流設定値I0とを代入してデューティ比を算出しているが、マップデータに基づいてデューティ比を算出するようにしてもよい。この場合、入力電圧値Vin及び電流設定値I0とデューティ比との関係を予め実験により求め、それをマップデータ化してマイコン46の内部メモリに予め記憶しておく。そして、マイコン46は、検出した入力電圧値Vinと電流設定値I0とに基づいてマップデータ上からデューティ比の最適値を割り出す。
In the first embodiment, the
上記第1実施形態では、マイコン46のデューティ比演算によりPWM制御信号がMOSFET45に向けて出力されているが、これと併せて信号出力端子を別途設け、その信号出力端子をマイコン46の出力ポートと接続して、PWM制御信号を回路外部へも出力するようにしてもよい。これにより、PWM制御信号の出力状況を外部機器で把握することができ、制御状況の監視等を行える。
In the first embodiment, the PWM control signal is output to the
上記第1実施形態では、定電圧回路47がトランジスタ51、ツェナーダイオード52、抵抗53、コンデンサ54により構成されているが、他の素子によって構成してもよい。例えば、定電流ダイオードを用いた定電圧回路とすることが考えられる。また、スイッチング素子(第1スイッチング素子)についても、MOSFET45ではなくバイポーラトランジスタ等を用いてもよい。
In the first embodiment, the
上記第1実施形態では、給排気ブロック11の排気ポート22から作動エアを外部へ排気させているが、この排気ポート22を真空吸引装置と接続して真空引きするようにしてもよい。この場合、電磁弁ブロック12の出力ポート37は、第2の共通排気通路18を介して排気ポート22とつながることで吸引ポートとしての役割を担うことなる。これにより、作動エアの出力だけでなくエア吸引を実施することも可能となり、用途を広げることができる。
In the first embodiment, the working air is exhausted from the
上記第1実施形態では、分圧回路48が2つの分圧抵抗56,57を備えているが、3つ以上の分圧抵抗を備えた構成を採用してもよい。この場合、いずれの分圧抵抗間に、検出端子に相当する分圧点を設けてもよいが、分圧比は、入力電圧値Vinが最大値Vinmaxの場合に、マイコン46のアナログ入力ポートに入力される分圧電圧Vadが最大許容電圧Vadmaxとなるように設定することが望ましい。なお、入力電圧値Vinが最大値Vinmaxの場合に、分圧電圧Vadが最大許容電圧Vadmaxよりも小さい電圧となる構成を採用することもできる。
In the first embodiment, the
上記第1実施形態では、プルダウン抵抗49を設けて、マイコン出力オフの場合にMOSFET45がオフ状態となるようにしたが、これに代えて、MOSFET45のゲートがプルアップ抵抗を介してマイコン46の電源入力ポート(トランジスタ51のエミッタ)と接続されるプルアップの構成を採用してもよい。この構成によれば、マイコン出力がオフ以外の場合に入力電圧が入力されている間は、最低限、ソレノイドコイル32のオン状態(通電状態)を継続できる。
In the first embodiment, the pull-
[第2実施形態]
ところで、上記第1実施形態の電磁弁回路40では、入力電圧値Vinからデューティ比を算出する上で、ソレノイドコイル32自身の温度が上昇することを考慮していない。現実には、電磁弁マニホールド10が設置された場所の周囲温度や、ソレノイドコイル32への通電継続といった使用状況により、ソレノイドコイル32の温度(コイル温度)は上昇する。コイル温度の上昇はソレノイドコイル32の抵抗値(コイル抵抗値)増加を伴うため、ソレノイドコイル32に流れる電流値(コイル電流値)は減少する。
[Second Embodiment]
By the way, in the
この点につき、コイル電流値を検出してフィードバック制御する従来技術であれば、コイル電流値の減少に応じてデューティ比を増加させる、という制御を実施することができる。それに対し、上記電磁弁回路40のようなオープンループ制御では、コイル温度の上昇によって実際のコイル電流値が減少しても、それをソレノイドコイル32への通電制御に反映させることができない。このことは、一方では上記(1c)や(1f)で説明した効果につながるものの、他方では、電流設定値I0よりも少ない電流しか流せないという問題が生じる。
With respect to this point, with the conventional technique in which the coil current value is detected and feedback controlled, it is possible to perform control such that the duty ratio is increased as the coil current value decreases. On the other hand, in the open loop control such as the
このような問題に対処した第2実施形態として、マイコン46がコイル温度の上昇を考慮して電流設定値I0を設定するようにした電磁弁回路について説明する。ここでは、マイコン46が電流値設定手段としての機能も有している。
As a second embodiment that addresses such a problem, an electromagnetic valve circuit in which the
図6は、かかる第2実施形態の電磁弁回路(シングルソレノイド型)を示す回路図である。図6に示すように、電磁弁回路60は上記第1実施形態における電磁弁回路40とほぼ同じ構成を有している。そこで、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略し、両者の相違点について説明する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the solenoid valve circuit (single solenoid type) of the second embodiment. As shown in FIG. 6, the
マイコン46がコイル温度の上昇を想定した電流値を算出する上では、各種パラメータが必要となる。その必要なパラメータのうち、ソレノイドコイル32に固有の数値や実験値等、定数として所与のものはマイコン46の内部メモリ46aに予め記憶されている。一方、ユーザの使用状況等に応じて変更され得る数値については、その数値をマイコン46に入力する必要がある。このため、電磁弁回路60にはパラメータ入力端子61が設けられ、パラメータ入力端子61はマイコン46のパラメータ入力ポート(PMポート)と接続されている。このパラメータ入力端子61に外部入力装置が接続され、その外部入力装置を用いてマイコン46に必要なパラメータが入力される。入力されたパラメータは、マイコン46の内部メモリ46aに記憶される。
Various parameters are required for the
マイコン46が実施する演算処理は次のとおりである。
Arithmetic processing performed by the
<1>コイル温度上昇を想定した電流設定値の算出
前述したとおり、ソレノイドコイル32への通電によるコイル温度の上昇に伴ってコイル抵抗値が上昇する。このため、そのコイル抵抗値の上昇を想定して、基準温度T0における電流設定値I0を算出する。具体的には、ソレノイドコイル32に対する振動や衝撃等の外的要因、電磁弁マニホールド10の使用状況等を踏まえて、電磁弁ブロック12での駆動力を維持するのに最低限必要な電流値(最低必要電流値)求める。それを、コイル温度が上昇して飽和温度(コイル飽和温度)Tsとなった時点でのコイル電流値Isとして定め、そのコイル電流値Isに基づいて電流設定値I0を算出する。これにより、コイル温度が上昇し、ソレノイドコイル32に流れる電流値が減少しても、電磁弁ブロック12での駆動力低下を抑制することができる。
<1> Calculation of Current Set Value Assuming Coil Temperature Increase As described above, the coil resistance value increases as the coil temperature increases due to energization of the
ここで、コイル温度が基準温度T0からコイル飽和温度Tsに上昇し、それに伴ってコイル抵抗値が基準抵抗値R0から飽和抵抗値Rsに上昇した場合、コイル温度とコイル抵抗値との間には、次式(3)の関係がある。 Here, when the coil temperature rises from the reference temperature T0 to the coil saturation temperature Ts and the coil resistance value rises from the reference resistance value R0 to the saturation resistance value Rs, the coil temperature and the coil resistance value are between There is a relationship of the following formula (3).
R0/Rs=(234.5+T0)/(234.5+Ts)」 …(3)
上記において、「234.5」との数値は、ソレノイドコイル32の材料である銅の導体抵抗を算出する温度係数である。コイル飽和温度Tsは、電磁弁マニホールド10が設置された場所における周囲温度の最高値(最高周囲温度)Taに、ソレノイドコイル32の温度上昇値(コイル温度上昇値)Tbを加算した値(Ta+Tb)である。ソレノイドコイル32の温度上昇は、コイル自身の温度上昇だけでなく周囲の温度にも依存するからである。コイル温度上昇値Tbは、ソレノイドコイル32に所定値の電流を連続通電した場合の温度上昇値である。
R0 / Rs = (234.5 + T0) / (234.5 + Ts) "(3)
In the above, the numerical value “234.5” is a temperature coefficient for calculating the conductor resistance of copper, which is the material of the
この式(3)を、基準温度T0における電流設定値I0と、コイル飽和温度Tsでのコイル電流値Isとの関係に置き換えると、次式(4)が導かれる。 When this equation (3) is replaced with the relationship between the current setting value I0 at the reference temperature T0 and the coil current value Is at the coil saturation temperature Ts, the following equation (4) is derived.
Is/I0=(234.5+T0)/(234.5+Ts)
I0 ={(234.5+Ts)/(234.5+T0)}×Is …(4)
この式(4)に、基準温度T0、コイル飽和温度Ts、コイル電流値Isをそれぞれ代入して電流設定値I0を算出する。
Is / I0 = (234.5 + T0) / (234.5 + Ts)
I0 = {(234.5 + Ts) / (234.5 + T0)} × Is (4)
The current set value I0 is calculated by substituting the reference temperature T0, the coil saturation temperature Ts, and the coil current value Is into this equation (4).
この場合、基準温度T0は常温(例えば、20℃)に、また、コイル電流値Isも前述したように最低必要電流値が所与の定数としてそれぞれ設定されており、マイコン46の内部メモリ46aに予め記憶されている。コイル飽和温度Tsの算出に必要な数値のうち、コイル温度上昇値Tbは、用いられるソレノイドコイル32について、連続通電を前提として実験的に得られた暫定値Tbzが内部メモリ46aに予め記憶されている。これに対して、最高周囲温度Taは、実際のユーザ使用条件に依存する数値であるから、ユーザによって入力されるパラメータとされる。
In this case, the reference temperature T0 is set to normal temperature (for example, 20 ° C.), and the coil current value Is is set as a given constant as described above, and is stored in the internal memory 46a of the
<2>通電率及び動作頻度に基づく暫定コイル温度上昇値Tbzの補正
前述したように、コイル温度上昇値Tbは連続通電を前提とした暫定値Tbzが予め設定されている。しかしながら、ユーザによっては、連続通電ではなく通電又は非通電を切り替えながら電磁弁マニホールド10を使用する場合がある。そして、コイル温度上昇値Tbは、ソレノイドコイル32に対する通電率に応じて変化する。このため、通電率に基づいてコイル温度上昇値Tbを補正する必要がある。なお、通電率とは、連続通電と比較した通電時間の割合を百分率で示したものである。
<2> Correction of Temporary Coil Temperature Increase Value Tbz Based on Energization Rate and Operation Frequency As described above, the provisional value Tbz on the premise of continuous energization is set in advance as the coil temperature increase value Tb. However, some users may use the
この補正では、通電係数Bと動作頻度Hが用いられる。通電係数Bは連続通電と比較した通電時間の割合を示し、動作頻度Hは、直流電源からソレノイドコイル32に印加される電圧の所定時間(例えば1分)あたりのオンオフ回数である。これら通電係数Bや動作頻度Hは、実際のユーザ使用条件に依存する数値であるから、ユーザによって入力されるパラメータとされる。
In this correction, the energization coefficient B and the operation frequency H are used. The energization coefficient B indicates the ratio of energization time compared to continuous energization, and the operation frequency H is the number of on / off times per predetermined time (for example, 1 minute) of the voltage applied from the DC power source to the
そして、コイル温度上昇値Tbは通電係数Bに比例する関係にあり、連続通電の場合におけるコイル温度上昇値Tbに通電係数Bを乗ずれば、この通電係数Bにおけるコイル温度上昇値Tbが得られる。 The coil temperature increase value Tb is proportional to the energization coefficient B. If the coil temperature increase value Tb in the case of continuous energization is multiplied by the energization coefficient B, the coil temperature increase value Tb at this energization coefficient B is obtained. .
もっとも、コイル温度上昇値Tbは動作頻度Hによっても影響を受ける。例えば、同じデューティ比でかつ同じ通電係数Bであっても、動作頻度Hが低い場合には高い場合よりも連続して通電される時間が長くなり、ソレノイドコイル32の温度上昇が促進される。このため、通電率(通電係数B)を考慮したコイル温度上昇値Tbを算出する場合、ユーザにより入力された通電係数Bの数値そのものではなく、動作頻度Hを考慮して算出された補正通電係数Bhが用いられる。この補正通電係数Bhは、次式(5)によって算出される。
However, the coil temperature increase value Tb is also affected by the operation frequency H. For example, even with the same duty ratio and the same energization coefficient B, when the operation frequency H is low, the continuous energization time becomes longer than when it is high, and the temperature rise of the
Bh=[{−(1−B)/α}×log10H]+1 …(5)
なお、αはソレノイドコイル32に固有の係数であり、使用状況等によって定まる。この係数αは、マイコン46の内部メモリ46aに記憶されている。上記式(5)に、入力された通電係数B及び動作頻度Hを代入すれば、補正通電係数Bhが得られる。
Bh = [{− (1-B) / α} × log 10 H] +1 (5)
Α is a coefficient specific to the
したがって、この補正通電係数Bhにコイル温度上昇値Tbの暫定値Tbzを乗ずることにより、通電率(通電係数B)及び動作頻度Hを考慮して補正された補正コイル温度上昇値Tbh1が得られる(Tbh1=Bh×Tbz)。こうして算出された補正コイル温度上昇値Tbh1は、マイコン46の内部メモリ46aに一時記憶される。
Therefore, by multiplying the corrected energization coefficient Bh by the provisional value Tbz of the coil temperature increase value Tb, a corrected coil temperature increase value Tbh1 corrected in consideration of the energization rate (energization coefficient B) and the operation frequency H is obtained ( Tbh1 = Bh × Tbz). The correction coil temperature increase value Tbh1 calculated in this way is temporarily stored in the internal memory 46a of the
<3>暫定電流設定値I0zに基づく温度上昇値Tbの補正
前述<2>の補正では、コイル温度上昇値Tbの暫定値Tbzについて通電率及び動作頻度Hを考慮した補正を行い、補正コイル温度上昇値Tbh1を得ている。ここでは、この補正コイル温度上昇値Tbh1を用いて暫定的な電流設定値I0zを算出し、それに基づいた補正の実施について説明する。
<3> Correction of Temperature Rise Value Tb Based on Temporary Current Setting Value I0z In the correction of <2> described above, the provisional value Tbz of the coil temperature rise value Tb is corrected in consideration of the energization rate and the operation frequency H, and the correction coil temperature is corrected. An increase value Tbh1 is obtained. Here, the provisional current set value I0z is calculated using the correction coil temperature increase value Tbh1, and the correction based on the provisional current set value I0z will be described.
このような補正が必要となるは、次のような理由による。すなわち、上記式(4)によれば、コイル温度上昇値Tbが補正によって変更されると、電流設定値I0も変更される。そして、コイル温度上昇値Tbはソレノイドコイル32の消費電力Wに応じて変動するため、電流設定値I0が変更されると消費電力Wの数値も変わり、コイル温度上昇値Tbも変化する。このため、暫定値Tbzから補正コイル温度上昇値Tbh1への変更により生じる電流設定値I0及び消費電力Wの変動を、その変動に伴うコイル温度上昇値Tbの変化にも反映させる必要がある。
Such correction is necessary for the following reason. That is, according to the above equation (4), when the coil temperature increase value Tb is changed by correction, the current set value I0 is also changed. Since the coil temperature increase value Tb varies according to the power consumption W of the
この場合、ユーザにより入力された最高周囲温度Taに、補正コイル温度上昇値Tbh1を加算して暫定的なコイル飽和温度Tszを算出し、これを上記式(4)に代入して暫定電流設定値I0zを得る。そして、コイル温度上昇値Tbとソレノイドコイル32の消費電力Wとの関係を利用して、再補正コイル温度上昇値Tbh2を算出する。
In this case, the provisional coil saturation temperature Tsz is calculated by adding the correction coil temperature increase value Tbh1 to the maximum ambient temperature Ta input by the user, and this is substituted into the above equation (4) to obtain the provisional current setting value. Obtain I0z. Then, the recorrected coil temperature rise value Tbh2 is calculated using the relationship between the coil temperature rise value Tb and the power consumption W of the
すなわち、コイル温度上昇値Tbとソレノイドコイル32の消費電力Wとの間には、次式(6)の関係がある。
That is, the relationship of the following equation (6) exists between the coil temperature increase value Tb and the power consumption W of the
Tb=A×W …(6)
この式(6)において、Aはソレノイドコイル32に固有の放熱係数であり、電流値Iと、この電流値Iでの連続通電による温度上昇値Tbと、ソレノイドコイル32の基準抵抗値R0とを用いて算出される。Wは電力であり、W=I×I×R0である。これらの値を「A=Tb/W」に代入することで放熱係数Aを算出する。例えば、ソレノイドコイル32の基準抵抗値R0が300Ωの場合に、電流値Iが25mAで連続通電した場合のコイル温度上昇値Tbは30℃であるから、放熱係数Aは158と算出できる。こうして得られた放熱係数Aは、マイコン46の内部メモリ46aに予め記憶されている。
Tb = A × W (6)
In this equation (6), A is a heat dissipation coefficient specific to the
そして、かかる放熱係数Aと、暫定電流設定値I0zにおけるソレノイドコイル32の消費電力W(I0z×I0z×R0)とを上記式(6)に代入すれば、再補正コイル温度上昇値Tbh2を算出できる。この再補正コイル温度上昇値Tbh2は、マイコン46の内部メモリ46aに一時記憶される。
If the heat dissipation coefficient A and the power consumption W (I0z × I0z × R0) of the
<4>再補正コイル温度上昇値Tbh2に基づく電流設定値I0の算出
コイル温度上昇値Tbの暫定値Tbzについて、前述した2回の補正を経ることで再補正コイル温度上昇値Tbh2が得られる。この再補正コイル温度上昇値Tbh2を用いて、基準温度T0における電流設定値I0を算出する。この場合、ユーザにより入力された最高周囲温度Taに、再補正コイル温度上昇値Tbh2を加算してコイル飽和温度Tsを算出し、これを上記式(4)に代入する。この電流設定値I0もマイコン46の内部メモリ46aに一時記憶される。
<4> Calculation of current set value I0 based on recorrected coil temperature rise value Tbh2 The provisional value Tbz of the coil temperature rise value Tb is subjected to the above-described two corrections to obtain the recorrected coil temperature rise value Tbh2. Using this re-correction coil temperature rise value Tbh2, a current set value I0 at the reference temperature T0 is calculated. In this case, the re-correction coil temperature increase value Tbh2 is added to the maximum ambient temperature Ta input by the user to calculate the coil saturation temperature Ts, and this is substituted into the above equation (4). This current set value I0 is also temporarily stored in the internal memory 46a of the
<5>演算処理全体の流れ
次に、上記<1>〜<4>を踏まえた上で、マイコン46により実施する温度補正の演算処理全体の流れを説明する。図7は、かかる演算処理を示す機能ブロック図である。
<5> Overall Flow of Calculation Processing Next, the flow of the entire temperature correction calculation processing performed by the
図7に示すように、この演算処理における第1温度上昇値算出部62では、コイル温度上昇値Tbの暫定値Tbzを通電係数B及び動作頻度Hに基づいて補正し、補正コイル温度上昇値Tbh1を算出する。具体的には、マイコン46の内部メモリ46aに記憶された係数αと、ユーザによりパラメータとして入力された通電係数B及び動作頻度Hとを前述した式(5)に代入し、補正通電係数Bhを算出する。そして、その補正通電係数Bhを、内部メモリ46aに記憶された暫定値Tbzに乗ずることにより(Bh×Tbz)、補正コイル温度上昇値Tbh1を得る。したがって、第1温度上昇値算出部62は第1温度上昇値補正手段に相当する。
As shown in FIG. 7, in the first temperature increase
続く暫定電流設定値算出部63では、電流値の大きさに応じたコイル温度の上昇を考慮した補正を行うべく、前記補正コイル温度上昇値Tbh1に基づいて暫定的な電流設定値I0zを算出する。この場合、まずユーザによりパラメータとして入力された最高周囲温度Taに前記補正コイル温度上昇値Tbh1を加算し、暫定的なコイル飽和温度Tszを算出する(Tsz=Ta+Tbh1)。この暫定コイル飽和温度Tszと、基準温度T0と、最低必要電流値であるコイル電流値Isとを前述した式(4)に代入し、暫定電流設定値I0zを得る。 The subsequent provisional current set value calculation unit 63 calculates a provisional current set value I0z based on the correction coil temperature increase value Tbh1 so as to perform correction in consideration of the increase in coil temperature in accordance with the magnitude of the current value. . In this case, first, the correction coil temperature increase value Tbh1 is added to the maximum ambient temperature Ta input as a parameter by the user to calculate a temporary coil saturation temperature Tsz (Tsz = Ta + Tbh1). The provisional current set value I0z is obtained by substituting the provisional coil saturation temperature Tsz, the reference temperature T0, and the coil current value Is, which is the minimum necessary current value, into the aforementioned equation (4).
さらに続く第2温度上昇値算出部64では、前記暫定電流設定値I0zにおけるソレノイドコイル32のコイル温度上昇値Tb、すなわち再補正コイル温度上昇値Tbh2を算出して、コイル温度上昇値Tbを再度補正する。この場合、前記暫定電流設定値I0zと、放熱係数Aと、基準抵抗値R0とを前述した式(6)に代入して再補正コイル温度上昇値Tbh2を得る。したがって、第2温度上昇値算出部64は第2温度上昇値補正手段に相当する。
Further, the second temperature increase value calculation unit 64 continues to calculate the coil temperature increase value Tb of the
その後、電流設定値算出部65では、前述したように2度の補正を経て得られた再補正コイル温度上昇値Tbh2に基づいて、電流設定値I0を算出する。この場合、まず最高周囲温度Taに前記再補正コイル温度上昇値Tbh2を加算し、これによりコイル飽和温度Tsを得る(Ts=Ta+Tbh2)。このコイル飽和温度Tsと、基準温度T0と、コイル電流値Isとを前述した式(4)に代入して電流設定値I0を得る。
Thereafter, the current set
デューティ比算出部66では、この電流設定値I0に基づいて、デューティ比を算出する。この場合、前記電流設定値I0と、電源端子41に印加された入力電圧値Vinとを前述した式(1)に代入してデューティ比を算出する。そして、マイコン46は、この算出したデューティ比により、MOSFET45のスイッチングをPWM制御する。
The duty
以上詳述した第2実施形態の電磁弁回路60では、上記効果(1a)〜(1d)、(1f)に加え、以下に示す有利な効果が得られる。
In the
(2a)ソレノイドコイル32に流れる電流をオープンループ制御する電磁弁回路60において、マイコン46は、ソレノイドコイル32の温度上昇を想定して電流設定値I0を設定している。このため、コイル温度の上昇によって電流値が減少しても、電磁弁ブロック12での駆動力低下を抑制することができる。しかも、コイル温度上昇とその温度上昇に伴う電流の変化とを表す関係式(上記式(4))に基づいて、電流設定値I0が設定されている。このため、電流設定値I0の設定に際し、コイル温度の上昇に伴う電流の変化が正確に反映され、ソレノイドコイル32に流れる電流を制御する精度を向上させるとともに、省電力化を図ることができる。
(2a) In the
(2b)基準温度T0と、コイル飽和温度Tsと、最低必要電流値を定めたコイル電流値Isとに基づいて、電流設定値I0を設定している。これにより、通電に伴うソレノイドコイル32の温度上昇を考慮して電流設定値I0が設定されるため、基準温度T0からコイル飽和温度Tsまでコイル温度が上昇した場合であっても、そのソレノイドコイル32では最低必要電流値が確保される。このため、ソレノイドコイル32による磁気吸引力、ひいては電磁弁ブロック12の駆動力を確実に保持することができる。
(2b) The current set value I0 is set based on the reference temperature T0, the coil saturation temperature Ts, and the coil current value Is that defines the minimum required current value. Thus, the current set value I0 is set in consideration of the temperature rise of the
(2c)ソレノイドコイル32の周囲の温度は、電磁弁マニホールド10をユーザが設置した場所によって異なり得るため、最高周囲温度Taを画一的に決定した場合には、コイル飽和温度Tsを過剰に高く見積もるおそれがある。この点、第2実施形態では、最高周囲温度Taがパラメータとしてユーザにより入力され、この最高周囲温度Taにコイル温度上昇値Tbを加算して、コイル飽和温度Tsが算出される。このため、コイル飽和温度Tsを正確に把握することができ、ひいては電流設定値I0を適切に設定することができる。
(2c) Since the ambient temperature around the
(2d)第1温度上昇値算出部62により、通電係数Bと動作頻度Hとに基づいて、連続通電を想定して定められたコイル温度上昇値Tbの暫定値Tbzが補正される。具体的には、通電係数Bが大きいほど暫定コイル温度上昇値Tbzを大きくし、動作頻度Hが高いほど暫定コイル温度上昇値Tbzを小さくする。この補正コイル温度上昇値Tbh1に基づいて電流設定値I0が算出されるため、電流設定値I0を小さくして省電力化を実現することができる。
(2d) The first temperature rise
(2e)コイル温度上昇値Tbはソレノイドコイル32の消費電力Wに応じて変動するため、電流設定値I0が変更された場合には消費電力Wの数値も変わり、コイル温度上昇値Tbも変化する。そこで、補正コイル温度上昇値Tbh1に基づいて暫定電流設定値I0zを算出し、その上で、第2温度上昇値算出部64により、その暫定電流設定値I0zにおける消費電力Wに応じて、コイル温度上昇値Tbを再補正コイル温度上昇値Tbh2に補正している。この再補正コイル温度上昇値Tbh2に基づいて電流設定値I0を設定するため、電流設定値I0をより小さく設定することができ、無駄な電流をソレノイドコイル32に流すことなく省電力化を図れる。
(2e) Since the coil temperature increase value Tb varies according to the power consumption W of the
なお、上記第2実施形態は、以下に変形例として示す形態で実施してもよい。 In addition, you may implement the said 2nd Embodiment with the form shown as a modification below.
上記第2実施形態では、暫定コイル温度上昇値Tbzが第1温度上昇値算出部62により補正されているが、ソレノイドコイル32への連続通電を実施する場合はかかる補正が不要となる。この場合、マイコン46の暫定電流設定値算出部63は、暫定コイル温度上昇値Tbzを用いて暫定電流設定値I0zを算出することになる。
In the second embodiment, the provisional coil temperature increase value Tbz is corrected by the first temperature increase
上記第2実施形態では、第2温度上昇値算出部64によりコイル温度上昇値Tbが消費電力Wに応じた数値に補正されているが、かかる補正は必須のものではない。第1温度上昇値算出部62により補正された補正コイル温度上昇値Tbh1を用いて、電流設定値I0を算出するようにしてもよい。
In the second embodiment, the coil temperature increase value Tb is corrected to a numerical value corresponding to the power consumption W by the second temperature increase value calculation unit 64, but such correction is not essential. The current setting value I0 may be calculated using the correction coil temperature increase value Tbh1 corrected by the first temperature increase
上記第2実施形態では、最高周囲温度Taがユーザにより入力される構成としたが、電磁弁マニホールド10が設置された場所の周囲温度を最高周囲温度Taとすることもできる。この場合には、温度センサ等をパラメータ入力端子61に接続し、検出した周囲温度データが最高周囲温度Taとして入力されるようにしてもよい。
In the second embodiment, the maximum ambient temperature Ta is input by the user. However, the ambient temperature at the place where the
上記第2実施形態では、パラメータである通電係数B及び動作頻度Hがユーザにより入力される構成としたが、電磁弁回路40の自動自己計測により得られたパラメータを用いてもよい。例えば、マイコン46が有する内部カウンタと内部タイマを用いて通電状況を計測し、この計測値を内部プログラムによって変換することでパラメータを得ることができる。
In the second embodiment, the energization coefficient B and the operation frequency H, which are parameters, are input by the user. However, parameters obtained by automatic self-measurement of the
上記第1実施形態の変形例として信号出力端子を設けた構成を説明したが、かかる構成を採用した場合、その信号出力端子を通じて暫定コイル温度上昇値Tbzが補正された数値等を出力し、これらの演算状況を監視するようにしてもよい。 As a modification of the first embodiment, the configuration in which the signal output terminal is provided has been described. However, when such a configuration is adopted, a numerical value or the like in which the provisional coil temperature increase value Tbz is corrected is output through the signal output terminal. The calculation status may be monitored.
上記第2実施形態では、電磁弁回路60は上記第1実施形態の電磁弁回路40を前提に、コイル温度の上昇を想定した電流設定値I0を設定するようにしている。すなわち、フリー電源化されるとともに、コイル温度上昇を想定してソレノイドコイル32に流れる電流をオープンループ制御している。
In the second embodiment, the
これに代えて、フリー電源化されず、入力電圧値Vinが所定値に固定された電磁弁回路において、コイル温度上昇を想定した電流設定値I0を設定するようにしてもよい。具体的には、以下の構成を省略することができる。すなわち、直流電源に接続される検出端子としての分圧点58、分圧回路48の分圧電圧Vadを入力して入力電圧値Vinを把握する構成、及び入力電圧値Vinに基づいてスイッチング素子としてのMOSFET45のオンオフをデューティ制御する構成を省略することができる。
Instead of this, a current set value I0 that assumes an increase in coil temperature may be set in an electromagnetic valve circuit in which the input voltage value Vin is fixed to a predetermined value without being a free power supply. Specifically, the following configuration can be omitted. That is, a voltage dividing point 58 as a detection terminal connected to the DC power supply, a configuration for inputting the divided voltage Vad of the
また、オープンループ制御ではなく、フィードバック制御する構成であっても、コイル温度上昇を想定した電流設定値I0を設定するようにしてもよい。こうした構成であっても、コイル温度の上昇によってソレノイドコイル32の抵抗値が上昇し、ソレノイドコイル32に流れる電流値が減少しても、電磁弁の駆動力が低下することを抑制することができる。
Moreover, even if it is the structure which performs feedback control instead of open loop control, you may make it set the electric current setting value I0 assumed coil temperature rise. Even in such a configuration, even if the resistance value of the
[第3実施形態]
上記第1実施形態では、図2に示したように、各電磁弁ブロック12にコネクタ接続部36が設けられ、そこにリード線LのコネクタKが接続されている。上記第2実施形態でも、各電磁弁ブロック12において、パラメータ入力用のリード線Lが更に1本増加した構成となっている。このような個別配線方式では、連結する電磁弁ブロック12の数を増加させると、その分配線が増加し、配線接続部分も連結方向に延長されて、配線の取り回しが不便となるという不都合がある。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, each
この点、従来、一方のエンドブロック13(図2参照)の代わりに配線ブロックを設け、その配線ブロックに配線を集中させた集中配線方式の構成が知られている。この場合、配線ブロックには、フラットケーブルコネクタ型やDサブコネクタ型の集中配線接続部が設けられている。このような構成によれば、集中配線化により配線取り回しがある程度改善される。 In this regard, a configuration of a concentrated wiring system in which a wiring block is provided instead of one end block 13 (see FIG. 2) and wiring is concentrated on the wiring block is known. In this case, the wiring block is provided with a flat cable connector type or a D-sub connector type concentrated wiring connection portion. According to such a configuration, wiring routing is improved to some extent by centralized wiring.
しかしながら、この構成であっても、連結する電磁弁ブロック12の増加に比例して配線の数が増えることに変わりはない。各電磁弁ブロック12のそれぞれに対し、個別の通電経路によって通電させて制御する必要があるからである。そして、電磁弁ブロック12の増加だけでなく、電磁弁マニホールド10が複数設置されることになれば、それに伴う配線の増加もある。このため、配線の取り回しの不便さを解消する構成として、上記従来の集中配線化の構成では十分といえない。また、電磁弁マニホールド10が組み込まれた装置の制御システムでは、配線数に比例してメモリ容量や制御プログラムの規模が増大する。さらには、配線数を減少させるべく、各電磁弁ブロック12をシリアル通信を用いて制御することも考えられるが、処理内容が複雑化して製品コストの増加を招くという問題がある。
However, even with this configuration, the number of wires does not change in proportion to the increase in the number of solenoid valve blocks 12 to be connected. This is because each
このような問題に対処した第3実施形態として、省配線化を図った電磁弁マニホールドについて説明する。図8は、第3実施形態の電磁弁マニホールドの一部を示す分解斜視図である。なお、第1実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。 As a third embodiment that addresses such a problem, a solenoid valve manifold that reduces wiring is described. FIG. 8 is an exploded perspective view showing a part of the solenoid valve manifold of the third embodiment. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and it demonstrates centering on a different structure.
図8に示すように、電磁弁マニホールド70は、第1実施形態において示した電磁弁マニホールド10と異なり、一方のエンドブロック13(図2参照)に代えて配線ブロック71が設けられている。配線ブロック71には、電源コネクタ接続部72及び配線接続部としての信号コネクタ接続部73が設けられている。
As shown in FIG. 8, the
電源コネクタ接続部72は配線ブロック71の側面上部に配置され、電源配線M1の一端に設けられた電源コネクタKvが、側面に対する直交方向Yから接続されるようになっている。電源配線M1は、電源リード線Lv及び接地リード線Lgを有している。
The power
一方、信号コネクタ接続部73は、配線ブロック71のブロック挟持面71aとは反対側で、側面間の略中央部に配置されている。この信号コネクタ接続部73には、信号配線M2の一端に設けられた信号コネクタKsが、連結方向Xに沿って接続されるようになっている。信号配線M2の他端は、電磁弁マニホールド70の外部制御機器に接続されている。信号配線M2は、電源リード線Lv、信号リード線Ls及び接地リード線Lgを有している。
On the other hand, the signal
配線ブロック71について、さらに詳しく説明する。
The
図9は、配線ブロック71の分解斜視図である。この図9に示すように、配線ブロック71は、ブロック本体74と、配線ブロック基板75と、電装カバー76とが一体化されてなり、配線ブロック71に配線ブロック基板75が内蔵される構成となっている。ブロック本体74には、配線ブロック基板75を取り付ける台座として基板取付部77が設けられている。基板取付部77には、回路形成面75aをブロック挟持面71aと反対側に向けるようにして、配線ブロック基板75が取り付けられている。その基板取付状態において、回路形成面75aに対向する側から電装カバー76が取り付けられ、配線ブロック基板75が電装カバー76により覆われるようになっている。
FIG. 9 is an exploded perspective view of the
配線ブロック基板75には、前記電源コネクタ接続部72及び前記信号コネクタ接続部73が設けられている。各コネクタ接続部72,73がそれぞれ有する端子は、配線ブロック基板75に形成された電気回路と電気的に接続されている。また、配線ブロック基板75において回路形成面75aと反対側の面には、連結コネクタ接続部78が設けられている。連結コネクタ接続部78は、配線ブロック基板75に形成された電気回路と電気的に接続されている。図8に示すように、電磁弁マニホールド70では、この連結コネクタ接続部78は配線ブロック71と隣接する電磁弁ブロック12の連結コネクタ38と接続され、さらに各電磁弁ブロック12の連結コネクタ38同士が接続される。そして、連結コネクタ接続部78から各電磁弁ブロック12に向けて電力が供給されるようになっている。
The
なお、前記電源コネクタ接続部72、前記信号コネクタ接続部73及び前記連結コネクタ接続部78は、配線ブロック基板75の表裏面からそれぞれ突出するように設けられている。ブロック本体74や電装カバー76には図9に示すように透孔74a,76aや切欠き溝74bが形成され、配線ブロック71として一体化する場合には、これらを利用して各コネクタ接続部72,73や連結コネクタ接続部78を外部に露出させている。
The power
続いて、電磁弁マニホールド70の電気的構成について説明する。図10はその電気的構成を示す回路図である。なお、この図10に示す電気的構成では、シングルソレノイド型の電磁弁ブロック12Aが6個連結されて、6個のソレノイドコイル32を有する電磁弁マニホールド70を想定している。
Next, the electrical configuration of the
図10に示すように、電磁弁マニホールド70の電気的構成として、各電磁弁ブロック12に設けられた電磁弁基板34と、前記配線ブロック71に設けられた前記配線ブロック基板75とを有し、その両基板34,75が接続されている。このうち、電磁弁基板34には、第1実施形態の電磁弁回路40又は第2実施形態の電磁弁回路60が形成されている。各電磁弁回路40,60はそれぞれがソレノイドコイル32と接続され、このソレノイドコイル32に流す電流値を制御するようになっている。この点は、上記第1実施形態又は第2実施形態において説明したとおりである。
As shown in FIG. 10, the electrical configuration of the
一方、配線ブロック基板75には、配線ブロック回路80が形成されている。配線ブロック回路80は、外部接続側において、直流電源が入力される電源端子81a,81bと、接地端子82a,82bと、信号入力端子83とを有している。電源端子81a,81b及び接地端子82a,82bは、電源コネクタ接続部72に設けられた電源端子81a及び接地端子82aと、信号コネクタ接続部73に設けられた電源端子81b及び接地端子82bとからなる。信号入力端子83は、信号コネクタ接続部73に設けられている。
On the other hand, a
一方、電磁弁ブロック12との接続側において、配線ブロック回路80には複数の電磁弁接続端子84が設けられている。電磁弁接続端子84は連結コネクタ接続部78に設けられており、少なくとも「ソレノイドコイル32の個数n+1」の数を有している。なお、コイル数が異なる場合にも幅広く対応させるべく、前記「n+1」を超える数の電磁弁接続端子84を有してもよく、その場合、前記「n+1」を超える電磁弁接続端子84は未使用端子とされる。この実施形態では、7個の電磁弁接続端子84を有している。
On the other hand, on the connection side with the
各電磁弁接続端子84のうち、一つの電磁弁接続端子84aは電源供給用の出力端子であり、各電源端子81a,81bがこの電磁弁接続端子84aと接続されている。なお、電源端子81aと電磁弁接続端子84aとの間には、逆流防止用のダイオード85が設けられている。これに対し、他の電磁弁接続端子84は接地用であり、各接地端子82a,82bがこれら各電磁弁接続端子84と接続されている。
Of the solenoid
電源供給用の前記電磁弁接続端子84aは、各電磁弁基板34における電源端子41と接続される。また、他の各電磁弁接続端子84は、各電磁弁基板34の接地端子42と1対1の対応関係で接続される。このため、配線ブロック回路80を通じて、電源端子81に接続された直流電源から各電磁弁ブロック12に電源が供給される。そして、各電磁弁ブロック12では、各々の電磁弁回路40を通じてソレノイドコイル32に電力が供給される。
The solenoid
回路構成についてさらに詳しくみると、配線ブロック回路80は、MOSFET86と、マイコン87と、定電圧回路88と、分圧回路89とを備えている。
More specifically, the
MOSFET86はnチャンネル型であり、ソレノイドコイル32のオンオフ制御用である第2スイッチング素子に相当する。MOSFET86は、少なくともソレノイドコイル32の数と同じ数を有している。なお、コイル数が異なる場合にも幅広く対応させるべく、ソレノイドコイル32の個数を超える数のMOSFET86を有してもよい。その場合、コイル数を超えたMOSFTE86は未使用となる。この実施形態では、コイル数と同じ6個のMOSFET86を有している。
各MOSFET86は、それぞれが電源供給用の電磁弁接続端子84aを除く各電磁弁接続端子84のうちの一つと、接地端子82a,82bとの間に接続されている。この場合、MOSFET86のドレインが電磁弁接続端子84に接続され、ソースが接地端子82a,82bと接続されている。各MOSFET86のゲートは、それぞれと1対1で対応するマイコン87の出力ポートと接続されるとともに、プルダウン抵抗91を介して接地端子82a,82bと接続されている。このため、各MOSFET86は、対応する電磁弁回路40のMOSFET45と直列となって直流電源に接続されることになり、直流電源から前記MOSFET45への電圧の印加をそれぞれオンオフする。
Each
マイコン87は、スイッチ制御信号を各MOSFET86に出力したり、その出力を停止したりして、各MOSFET86をそれぞれ個別にスイッチング操作するものである。MOSFET86のスイッチング操作により、ソレノイドコイル32への電力供給がオンオフされる。したがって、マイコン87はオンオフ制御用の第2スイッチ制御手段に相当する。なお、マイコン87からスイッチ制御信号が出力されずソレノイドコイル32への電源供給がオフの状態では、プルダウン抵抗91によりMOSFET86は完全にオフ状態となる。ちなみに、ここでもプルダウン抵抗91に代えてプルアップの構成を採用することが可能である。
The
定電圧回路88はマイコン87の駆動電源となる定電圧を生成する回路であり、その構成は電磁弁回路40,60における定電圧回路47と同じである。すなわち、トランジスタ92、ツェナーダイオード93、抵抗94、コンデンサ95を備えるとともに、トランジスタ92のコレクタは逆流防止用のダイオード96を介して電源端子81a,81bに接続されている。この定電圧回路88により、電源端子81a,81bに所定電圧が印加されると、駆動電圧Vccが生成されてマイコン87のVCCポートに供給される。なお、マイコン87の接地ポート(GNDポート)は接地端子82a,82bと接続されている。
The
分圧回路89は、マイコン87に入力される信号電圧Vsを生成する回路である。分圧回路89の一端は、逆流防止用のダイオード97を介して信号入力端子83と接続され、分圧回路89の他端は接地端子82a,82bと接続されている。分圧回路89は互いに直列に接続された2つの分圧抵抗98,99を備えており、第1の分圧抵抗98と第2の分圧抵抗99との間の分圧点がマイコン87の信号入力ポート(INポート)と接続されている。信号入力端子83に入力された信号電圧はこれら両分圧抵抗98,99により分圧され、その分圧された信号電圧Vsがマイコン87に入力される。なお、2つの分圧抵抗98,99の分圧比は、マイコン87の駆動電圧Vccと同電位の電圧が生成される値に設定されている。
The
続いて、上記構成を備えた電磁弁マニホールド70の制御について説明する。この制御にあたっては、ユーザによる操作装置や、電磁弁マニホールド70が組み込まれた装置の制御部等といった外部制御機器が必要となる。図11は、外部制御機器を含めた制御システムについて、その制御処理の説明に必要な各構成を簡略化して示す機能ブロック図である。なお、6個のソレノイドコイル32それぞれをSOL1〜SOL6と略して示し、個々のソレノイドコイル32を区別する。
Next, control of the
図11に示すように、外部制御機器GKは、ソレノイドコイルSOL1〜SOL6への通電を制御すべく、パルス信号である制御信号SIGを出力する。この制御信号SIGは、信号リード線Lsを通じて配線ブロック基板75に入力され、さらに前記分圧回路89で分圧されてマイコン87に信号電圧Vsとして入力される。
As shown in FIG. 11, the external control device GK outputs a control signal SIG that is a pulse signal in order to control energization of the solenoid coils SOL1 to SOL6. The control signal SIG is input to the
マイコン87は、外部制御機器GKから出力された制御信号SIGの立ち上がりを検知すると、通電のオンオフ切替が必要なソレノイドコイル32に対応するMOSFET86に向けて、スイッチ制御信号を出力したり、その出力を停止したりする。スイッチ制御信号の出力によりMOSFET86がオン状態となれば、直流電源Dからソレノイドコイル32に電力が供給される。一方、スイッチ制御信号の出力が停止されてMOSFET86がオフ状態となると、ソレノイドコイル32への電力供給が停止される。このようにソレノイドコイル32への通電がオンオフ制御されると、各電磁弁ブロック12の出力ポート37では、第1実施形態にて説明したように、作動エアの出力状態が切り替わる。
When the
ここで、制御信号SIGの立ち上がりを検知した際に、全てのソレノイドコイルSOL1〜SOL6のうち、いずれに対して通電のオンオフを切り替えるかは、マイコン87の内部メモリ87aに予め記憶された動作パターン情報に基づいて選択する。動作パターン情報では、複数のソレノイドコイル32の駆動段階を表す複数のステップと、ステップごとにおける各ソレノイドコイル32のオンオフ状態とが関連付けられている。すなわち、どのステップにおいて、どのソレノイドコイル32がオン又はオフされるかがパターン化されている。したがって、マイコン87は、動作パターン設定手段に相当する。
Here, when the rising edge of the control signal SIG is detected, which of all the solenoid coils SOL1 to SOL6 is to be switched on / off is the operation pattern information stored in advance in the internal memory 87a of the
図12は、その動作パターンの一例を示す表である。この図12に示すパターン例によれば、例えば、ステップ1〜12のうち、ステップ6ではソレノイドコイルSOL1のみがオフ状態とされ、残りのソレノイドコイルSOL2〜SOL6がすべてオン状態とされる。なお、図12の動作パターン情報はあくまで例示である。ステップ数やオンオフ態様は任意であり、ユーザの所望により設定される。また、所定の動作パターン情報を設定して内部メモリ87aに記憶した後でも、書き込み装置を用いることで別の動作パターン情報に変更することが可能である。
FIG. 12 is a table showing an example of the operation pattern. According to the pattern example shown in FIG. 12, for example, in
図13は、図12に例示した動作パターン情報に基づく通電制御を示すタイムチャートである。外部制御機器GKは、同図に示すように、均一のハイレベル区間を有するパルス信号を制御信号SIG1として出力する。パルス信号とパルス信号との間隔は、それぞれのステップにおけるオンオフ状態の継続時間によって定まるものであり、その継続時間は外部制御機器GKにおいて予め設定されている。 FIG. 13 is a time chart illustrating energization control based on the operation pattern information illustrated in FIG. As shown in the figure, the external control device GK outputs a pulse signal having a uniform high level section as the control signal SIG1. The interval between the pulse signals is determined by the duration of the on / off state in each step, and the duration is set in advance in the external control device GK.
マイコン87が最初の立ち上がりt1−1を検知すると、各ソレノイドコイルSOL1〜SOL6を動作パターン情報におけるステップ1の状態に切り替える。すなわち、全てのソレノイドコイルSOL1〜SOL6が非通電(オフ)となっている初期状態から、ソレノイドコイルSOL5,SOL6を通電(オン)状態に切り替える。この場合、ソレノイドコイルSOL5,SOL6に対応するMOSFET86に対し、スイッチ制御信号を出力してそれをオンすることで、ソレノイドコイルSOL5,SOL6が通電状態に切り替えられる。次のステップ2への切替があるまで、このステップ1の状態を継続する。
When the
なお、通電状態では、電磁弁回路40,60が入力電圧値Vinに応じたオープンループによるPWM制御を実施し、電流設定値I0の電流が流れるように制御している。この点は、第1実施形態及び第2実施形態において説明した通りである。
In the energized state, the
その後、マイコン87が次の立ち上がりt2−1を検知すると、各ソレノイドコイルSOL1〜SOL6を動作パターン情報におけるステップ2の状態に切り替える。すなわち、前記ステップ1の状態では非通電状態であったソレノイドコイルSOL1,SOL3を、通電状態に切り替える。そして、次のステップ3への切替があるまで、このステップ2の状態を継続する。
Thereafter, when the
こうしてマイコン87は、最終ステップであるステップ12の状態となるまで、制御信号SIG1の立ち上がりを新たに検知するたび、動作パターン情報における後続のステップの状態に切り替える。そして、ステップ12の状態の後に、新たな制御信号SIG1の立ち上がりt1−2を検知すると、ステップ数の繰り上がりをリセットして再びステップ1の状態に切り替える。こうして、制御信号SIG1の入力がある限り、ステップ1からステップ12の状態への切り替えを繰り返し実行する。
Thus, whenever the
以上詳述した第3実施形態によれば、以下に示す有利な効果が得られる。 According to the third embodiment described in detail above, the following advantageous effects can be obtained.
(3a)配線ブロック回路80により、各電磁弁ブロック12への電源供給をオンオフ制御する集中配線方式において、そのオンオフ切替は外部制御機器GKからの制御信号SIGの立ち上がり検知によって行われる。この場合、電磁弁制御用の信号リード線Lsは、1つの電磁弁マニホールド70に対し、制御信号SIGを送信する1本の配線で足りる。仮に電磁弁ブロック12の数が増減しても、信号リード線Lsが1本で足りることに変わりはない。これにより、特別な制御装置や周辺機器等を用いることなく信号リード線Lsの数を減らして、省配線化できる。この省配線化により、製造コストの削減、配線のための工数減、配線用スペースの省スペース化による装置小型化等を実現できる。
(3a) In the centralized wiring system in which the power supply to each
(3b)パルス信号である制御信号SIGの立ち上がりを検知すると、動作パターン情報に基づいて、電磁弁マニホールド70が有するすべてのソレノイドコイル32は、次のステップのオンオフ状態に一斉に切り替えられる。このように各ソレノイドコイル32のオンオフ状態が同期して切り替えられるため、例えば半導体実装装置等のように、複数の電磁弁ブロック12について作動エアの出力状態を同一タイミングで切り替えて使用する場合に、好適となる。
(3b) When the rising edge of the control signal SIG, which is a pulse signal, is detected, all the solenoid coils 32 included in the
(3c)従来のように、外部制御機器GKから個々の信号線を通じて電磁弁ブロック12ごと個別に制御信号を出力する構成では、通電のオンオフを同一タイミングで制御しようとしても、制御信号ごとにその出力のズレが生じるという不都合がある。これに対し、第3実施形態では、1つの制御信号SIGの立ち上がりに伴い、後続のステップにおけるオンオフ状態に切り替えるべく、マイコン87が一斉にスイッチ制御信号を送信する。このため、同期が得られやすい。
(3c) In the configuration in which the control signal is individually output for each
なお、上記第3実施形態は、以下に変形例として示す形態で実施してもよい。 In addition, you may implement the said 3rd Embodiment with the form shown as a modification below.
上記第3実施形態では、上記第1実施形態及び第2実施形態の構成を利用し、電磁弁ブロック12の電磁弁基板34に、フリー電源化された電磁弁回路40,60が形成されている。これに代えて、配線ブロック回路80に、フリー電源化された電磁弁回路としての機能を付与した構成を採用してもよい。この場合、配線ブロック回路80が電磁弁駆動回路となる。
In the said 3rd Embodiment, the
図14は、そのような配線ブロック回路を有する電磁弁マニホールドの電気的構成を示す回路図である。上記第3実施形態における電磁弁マニホールド70の電気的構成との相違点を中心に、以下説明する。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a solenoid valve manifold having such a wiring block circuit. The following description will be focused on differences from the electrical configuration of the
同図に示すように、配線ブロック回路101がフリー電源回路機能を有して電磁弁回路としての機能を果たすことから、上記第3実施形態とは異なり、電磁弁基板34に電磁弁回路40,60を形成する必要がない。このため、電磁弁基板34には、電源入力側とコイル側との端子同士を電気的につなぐ通電経路が形成されるだけとなっている。なお、電磁弁基板34に、通電状態を報知すべくLED等の素子よりなる回路を形成してもよい。
As shown in the figure, since the
次に、配線ブロック回路101は、その電源コネクタKvにパラメータ入力端子102を備えている。これは、上記第2実施形態及び第3実施形態において電磁弁回路60に設けられていたものである。パラメータ入力端子102は、マイコン87のパラメータ入力ポート(PMポート)と接続されている。このパラメータ入力端子102に外部制御機器GKが接続され、その外部制御機器GKを用いてマイコン87に必要なパラメータ(前述した通電係数B等)が入力される。
Next, the
また、配線ブロック回路101には、マイコン87が入力電圧値Vinを把握するための分圧回路103も設けられている。分圧回路103は電磁弁回路40,60における分圧回路48に相当するもので、互いに直列に接続された2つの分圧抵抗104,105を備えている。電源端子81aに接続された直流電源の電圧が分圧され、その分圧電圧VadがADポートに入力されることによりマイコン87は入力電圧値Vinを把握する。
The
この配線ブロック回路101では、マイコン87は、まず、MOSFET86のスイッチング操作により通電のオンオフを制御する通電切替機能を有している。これは、もともとマイコン87が有している機能である。これに加え、マイコン87は、通電切替機能により通電状態とする場合において、MOSFET86のスイッチング操作により、ソレノイドコイル32に流す電流値を制御する電流制御機能も有している。この電流制御機能は、上記第1実施形態及び第2実施形態の電磁弁回路40,60が有していたマイコン46の機能である。
In the
したがって、マイコン87がMOSFET86をオンすべくスイッチ制御信号を出力する場合、そのスイッチ制御信号はMOSFET86をPWM制御するPWM制御信号として出力する。すなわち、マイコン87は、入力電圧値Vinに基づいてデューティ比が調整されたスイッチ制御信号を出力し、電流設定値I0の電流がソレノイドコイル32に流れるようにMOSFET86のスイッチング操作を制御する。
Therefore, when the
この配線ブロック回路101を用いた構成によれば、電磁弁基板34に形成される回路構成を、電磁弁回路40,60よりもさらに簡素化することができる。これにより、電磁弁基板34において回路実装面積をさらに小さくして、電磁弁基板34の小型化を実現できる。また、電磁弁基板34の電磁弁回路40,60と配線ブロック基板75の配線ブロック回路80とで、MOSFET45,86やマイコン46,87等の素子が重複して設けられていたが、こらの素子は一つで足りることになる。これにより、部品点数を削減して製造コストを削減することができる。
According to the configuration using the
さらに、上記第3実施形態では、電流設定値I0の温度補正を可能とする電磁弁回路60を用いる場合、各電磁弁ブロック12の電磁弁基板34ごとに設けられたパラメータ入力端子61により、パラメータを入力することが必要となる。これでは、パラメータ入力に関しての省配線化を実現できない。これに対して、上記変形例の構成では、パラメータ入力を一元化することができるため、電流設定値I0の温度補正を可能とする構成において、さらに省配線化することができる。
Further, in the third embodiment, when the
なお、この変形例では、MOSFET86はオンオフ制御用と電流制御用との両機能を有するスイッチング素子に相当し、マイコン87はオンオフ制御用と電流制御用との両機能を有するスイッチ制御手段に相当する。また、マイコン87は入力電圧検出手段にも相当する。
In this modification, the
上記第3実施形態では、マイコン87は制御信号SIGの立ち上がりを検知した場合に、次のステップへ切り替えているが、制御信号SIGの立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知した場合にそれを行うようにすれば足りる。立ち上がり及び立ち下がりの両方を検知した場合の例を、前記図13に示すタイムチャートに示している。
In the third embodiment, the
同図に示すように、この場合の制御信号SIG2は、立ち上がりを検知する制御信号SIG1と異なり、1パルスごとのハイレベル区間の長さが異なっている。このハイレベル区間の長さや、パルス信号とバルス信号との間隔は、それぞれのステップにおけるオンオフ状態の継続時間によって定まる。そして、マイコン87が立ち上がりを検知するとステップの切り替えを実行し、それに続く立ち下がりを検知すると次のステップに切り替える。また、立ち上がり検知とする動作モードと、立ち上がり及び立ち下がり検知とする動作モードとのいずれかを、電磁弁マニホールド70の使用状況次第でユーザにより選択可能としてもよい。
As shown in the figure, the control signal SIG2 in this case is different from the control signal SIG1 for detecting the rising edge, and the length of the high level section for each pulse is different. The length of the high level section and the interval between the pulse signal and the pulse signal are determined by the duration of the on / off state in each step. Then, when the
上記第3実施形態では、最終のステップ12まで順次ステップ番号を繰り上げた後に最初のステップ1に戻しているが、最終のステップ12に至る前にステップ番号をリセットするようにしてもよい。ステップ番号をリセットする条件としては、例えば、図15(a)に示すように、マイコン87への電源入力がオフとなったことを採用することができる。また、図15(b)に示すように、制御信号SIG2のパルス出力停止が所定時間Sを超えて継続したことを採用することもできる。なお、後者の条件については、制御信号SIG2のパルス出力が所定時間継続した場合にリセットするようにしてもよい。
In the third embodiment, the step number is sequentially incremented up to the
上記第3実施形態では、電磁弁基板34に形成される電磁弁回路として、上記第1及び上記第2実施形態の電磁弁回路40,60、すなわち、フリー電源化されるとともに、ソレノイドコイル32に流れる電流をオープンループ制御する構成を前提としている。これに代えて、フリー電源化されず、入力電圧値Vinが所定値に固定された構成で、制御信号SIGの検知により動作パターン情報における次のステップへ切り替える電磁弁回路を採用してもよい。また、オープンループ制御ではなく、フィードバック制御する構成であっても、制御信号SIGの検知により動作パターン情報における次のステップへ切り替える構成を採用することができる。
In the third embodiment, as the solenoid valve circuit formed on the
上記第3実施形態では、第2スイッチング素子としてMOSFET86が用いられているが、これに代えて、バイポーラトランジスタ等を用いてもよい。
In the third embodiment, the
10,70…電磁弁マニホールド(電磁弁ユニット)、12…電磁弁ブロック、32…ソレノイドコイル、40,60…電磁弁回路(電磁弁駆動回路)、41…電源端子、45…MOSFET(スイッチング素子、第1スイッチング素子)、46…マイコン(入力電圧検出手段、スイッチ制御手段、第1スイッチ制御手段、電流値設定手段)、56,57…分圧抵抗、58…分圧点(検出端子)、62…第1温度上昇値算出部(第1温度上昇値補正手段)、64…第2温度上昇値算出部(第2温度上昇値補正手段)、71…配線ブロック、73…信号コネクタ接続部(配線接続部)、80…配線ブロック回路、86…MOSFET(スイッチング素子、第2スイッチング素子)、87…マイコン(入力電圧検出手段、スイッチ制御手段、第2スイッチ制御手段、動作パターン設定手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ソレノイドコイルと直列に前記直流電源に接続されて、前記直流電源から前記ソレノイドコイルへの電圧の印加をオンオフするスイッチング素子と、
前記ソレノイドコイルの温度上昇とその温度上昇に伴って変化する電流との関係を表す関係式を用いて、前記ソレノイドコイルへ電流を流す際の電流設定値を設定する電流値設定手段と、
前記電流値設定手段により設定された電流設定値の電流を前記ソレノイドコイルに流すべく、前記スイッチング素子のオンオフをデューティ制御するスイッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とする電磁弁駆動回路。 An electromagnetic valve drive circuit for driving an electromagnetic valve having a solenoid coil based on a voltage applied from a DC power source,
A switching element that is connected to the DC power source in series with the solenoid coil and that turns on and off the application of voltage from the DC power source to the solenoid coil;
A current value setting means for setting a current set value when a current flows to the solenoid coil, using a relational expression representing a relationship between a temperature rise of the solenoid coil and a current that changes with the temperature rise;
Switch control means for duty-controlling on / off of the switching element so as to cause the current of the current set value set by the current value setting means to flow through the solenoid coil;
An electromagnetic valve drive circuit comprising:
前記ソレノイドコイルへの通電前において基準となる温度である基準温度と、
前記ソレノイドコイルへの通電に伴って前記ソレノイドコイルが前記基準温度よりも温度上昇して飽和した温度であるコイル飽和温度と、
前記ソレノイドコイルが前記コイル飽和温度まで温度上昇した場合であっても、前記ソレノイドコイルに最低限必要となる電流値である最低必要電流値と、
に基づいて前記電流設定値を設定することを特徴とする請求項1に記載の電磁弁駆動回路。 The current value setting means includes
A reference temperature that is a reference temperature before energization of the solenoid coil;
A coil saturation temperature, which is a temperature at which the solenoid coil rises and becomes saturated with respect to the reference temperature in response to energization of the solenoid coil;
Even when the solenoid coil rises to the coil saturation temperature, the minimum required current value that is the minimum current value required for the solenoid coil,
The electromagnetic valve drive circuit according to claim 1, wherein the current set value is set based on the current value.
前記電流値設定手段は、前記最高周囲温度に、前記ソレノイドコイルへの通電によるコイル温度上昇値を加算して前記コイル飽和温度を算出することを特徴とする請求項2に記載の電磁弁駆動回路。 The maximum ambient temperature, which is the maximum value assumed as the ambient temperature of the solenoid coil, is used as a parameter.
3. The solenoid valve drive circuit according to claim 2, wherein the current value setting means calculates the coil saturation temperature by adding a coil temperature increase value due to energization of the solenoid coil to the maximum ambient temperature. .
前記通電係数と前記動作頻度とに基づいて、前記コイル温度上昇値を補正する第1温度上昇値補正手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の電磁弁駆動回路。 The energization coefficient indicating the ratio of energization time compared to continuous energization in the solenoid coil and the operation frequency that is the number of on / off times per predetermined time of the voltage applied from the DC power source to the solenoid coil are parameters.
4. The electromagnetic valve drive circuit according to claim 3, further comprising first temperature increase value correction means for correcting the coil temperature increase value based on the energization coefficient and the operation frequency.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載された電磁弁駆動回路を備え、前記電磁弁駆動回路により各電磁弁が駆動されることを特徴とする電磁弁ユニット。 In a solenoid valve unit having a plurality of solenoid valves,
An electromagnetic valve unit comprising the electromagnetic valve drive circuit according to claim 1, wherein each electromagnetic valve is driven by the electromagnetic valve drive circuit.
外部機器につながる配線が接続される配線接続部を有し、前記直流電源から印加される電圧を各電磁弁に供給する配線ブロック回路を備えた配線ブロックと、
を備えた電磁弁ユニットであって、
前記電磁弁駆動回路におけるスイッチング素子及びスイッチ制御手段をそれぞれ第1スイッチング素子及び第1スイッチ制御手段とし、
前記配線ブロック回路は、
前記第1スイッチング素子と直列に前記直流電源に接続されて、前記直流電源から前記第1スイッチング素子への電圧の印加をそれぞれオンオフする第2スイッチング素子と、
前記複数の電磁弁の駆動段階を表す複数のステップと各ステップにおける前記各電磁弁が有するソレノイドコイルのオンオフ状態との関係を、動作パターン情報として設定する動作パターン設定手段と、
前記外部機器から前記配線接続部へ出力されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知した場合に、前記各ソレノイドコイルのオンオフ状態が前記動作パターン情報のステップを切り替えた後のオンオフ状態となるように、前記第2スイッチング素子のオンオフを制御する第2スイッチ制御手段と、
を備えた電磁弁ユニット。 A plurality of solenoid valves comprising the solenoid valve drive circuit according to any one of claims 1 to 6;
A wiring block having a wiring connecting portion to which wiring connected to an external device is connected, and having a wiring block circuit for supplying a voltage applied from the DC power supply to each solenoid valve;
A solenoid valve unit comprising:
The switching element and the switch control means in the solenoid valve drive circuit are respectively a first switching element and a first switch control means,
The wiring block circuit is
A second switching element connected to the DC power supply in series with the first switching element and configured to turn on and off the application of a voltage from the DC power supply to the first switching element;
An operation pattern setting means for setting, as operation pattern information, a relationship between a plurality of steps representing a driving stage of the plurality of solenoid valves and an on / off state of a solenoid coil included in each solenoid valve in each step;
When at least one of the rising edge and the falling edge of the pulse signal output from the external device to the wiring connection portion is detected, the ON / OFF state of each solenoid coil is an ON / OFF state after switching the operation pattern information step. Second switch control means for controlling on / off of the second switching element,
Solenoid valve unit equipped with.
外部機器につながる配線が接続される配線接続部を有し、前記直流電源から印加される電圧を各電磁弁に供給する配線ブロックと、
を備えた電磁弁ユニットであって、
前記配線ブロックが有する配線ブロック基板には、請求項1乃至6のいずれか1項に記載された電磁弁駆動回路が形成されており、
前記複数の電磁弁の駆動段階を表す複数のステップと、各ステップにおける前記各電磁弁が有するソレノイドコイルのオンオフ状態との関係を、動作パターン情報として設定する動作パターン設定手段を備えるとともに、
前記スイッチ制御手段は、前記外部機器から前記配線接続部へ出力されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を検知した場合に、前記各ソレノイドコイルのオンオフ状態が前記動作パターン情報のステップを切り替えた後のオンオフ状態となるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする電磁弁ユニット。 A plurality of solenoid valves;
A wiring block to which wiring connected to an external device is connected, and a wiring block for supplying a voltage applied from the DC power supply to each solenoid valve;
A solenoid valve unit comprising:
The electromagnetic valve drive circuit according to any one of claims 1 to 6 is formed on a wiring block substrate included in the wiring block.
The operation pattern setting means for setting, as operation pattern information, a relationship between a plurality of steps representing driving stages of the plurality of solenoid valves and an on / off state of a solenoid coil included in each solenoid valve in each step,
When the switch control unit detects at least one of a rising edge and a falling edge of a pulse signal output from the external device to the wiring connection portion, the on / off state of each solenoid coil switches the step of the operation pattern information. An on-off state of the switching element is controlled so as to be in an on / off state after the operation.
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