JP2573300B2 - Electromagnet coil drive - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電子回路を利用した電磁石のコイル駆動装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electromagnet coil drive device using an electronic circuit.
（従来の技術） 例えば電磁開閉器に用いられる電磁石のコイル駆動装
置としては、電磁石を励磁する操作コイルに対して、可
動鉄心の吸引投入時にはその可動鉄心を吸引し得るよう
に大きな電流を流し、吸引後は可動鉄心を吸着保持する
だけの小さな電流を流すように制御する構成のものが電
力消費上から好ましい。(Prior art) For example, as a coil driving device of an electromagnet used for an electromagnetic switch, a large current is applied to an operation coil for exciting the electromagnet so that the movable core can be attracted when the movable core is attracted. It is preferable from the viewpoint of power consumption that the current is controlled so as to flow a small current enough to attract and hold the movable iron core after the suction.
又、この種の電磁石としては、電源電圧が例えば100
ボルト,200ボルトのように異なる場合には、その電源電
圧に夫々応じて定格電圧の異なる操作コイルを用いる必
要があり、このように定格電圧の異なる操作コイルを用
意することは製作上好ましいものではない。Also, as this type of electromagnet, the power supply voltage is, for example, 100
If the voltage is different, such as volts or 200 volts, it is necessary to use operation coils having different rated voltages according to the power supply voltage.Preparing such operation coils having different rated voltages is not preferable in terms of manufacturing. Absent.
而して、上記事情を考慮した従来の電磁石のコイル駆
動装置としては、特公昭62−145619号公報に開示された
ものがある。このものは、交流電源を全波整流する整流
回路を設け、パルス信号によりオン，オフされて操作コ
イルに前記整流回路の出力電圧たる電源電圧を印加する
スイッチング素子を設け、前記電源電圧を積分する積分
回路を設け、前記電源電圧を検出する電圧検出回路を検
出電圧が一定値になった時に計時作動を開始する遅延回
路を設け、鋸歯状波を発生する投入用発振回路を設け、
この投入用発振回路の鋸歯状波と前記積分回路の積分出
力とを比較して投入用パルス信号を出力する投入用比較
回路を設け、前記鋸歯状波よりもオンデューティ比が小
なる鋸歯状波を発生する保持用発振回路を設け、この保
持用発振回路の鋸歯状波と前記積分回路の積分出力とを
比較して前記投入用パルス信号よりもデューティ比の小
なる保持用パルス信号を出力する保持用比較回路を設
け、そして、投入時には前記投入用比較回路の投入用パ
ルス信号を前記スイッチング素子に与え遅延回路がタイ
ムアップする設定時間後に前記保持用比較回路の保持用
パルス信号を前記スイッチング素子に与えるように切換
える切換回路を設けた構成である。この結果、投入時に
はスイッチング素子に投入用パルス信号が与えられて操
作コイルには大きな電流が流れ、保持時にはスイッチン
グ素子たる投入用パルス信号よりもデューティ比の小な
る保持用パルス信号が与えられて操作コイルには小さな
電流が流れることになり、又、電源電圧が高い場合に
は、低い場合に比し、積分回路の積分出力の上昇速度及
び値が高くなることから、投入用比較回路からの投入用
パルス信号のデューティ比は低い場合に比して小になっ
て、電源電圧が異なっても対処し得るものである。Thus, a conventional electromagnet coil drive device in consideration of the above circumstances is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-145519. This device includes a rectifier circuit for full-wave rectification of an AC power supply, a switching element that is turned on and off by a pulse signal and applies a power supply voltage as an output voltage of the rectifier circuit to an operation coil, and integrates the power supply voltage. An integration circuit is provided, a voltage detection circuit for detecting the power supply voltage is provided with a delay circuit for starting a timekeeping operation when the detection voltage becomes a constant value, and a closing oscillation circuit for generating a sawtooth wave is provided.
A closing comparison circuit for comparing the sawtooth wave of the closing oscillation circuit with the integrated output of the integrating circuit and outputting a closing pulse signal; a sawtooth wave having an on-duty ratio smaller than that of the sawtooth wave; Is provided, and a sawtooth wave of the holding oscillation circuit is compared with an integrated output of the integration circuit to output a holding pulse signal having a duty ratio smaller than that of the input pulse signal. A holding comparison circuit is provided, and when being turned on, a turning-on pulse signal of the turning-on comparison circuit is given to the switching element, and after a set time when a delay circuit times out, the holding pulse signal of the holding comparison circuit is turned on by the switching element. This is a configuration in which a switching circuit is provided for switching to give As a result, when the switch is turned on, a switching pulse signal is given to the switching element, and a large current flows through the operation coil. At the time of holding, a holding pulse signal having a duty ratio smaller than that of the switching pulse as the switching element is given to operate. Since a small current flows through the coil, and when the power supply voltage is high, the rising speed and value of the integration output of the integration circuit become higher than when the power supply voltage is low, so that the input from the input comparison circuit is performed. The duty ratio of the use pulse signal is smaller than when the power supply voltage is low, and can cope with a difference in power supply voltage.
（発明が解決しようとする課題） 従来によれば、夫々投入用及び保持用の二つの発振回
路，二つの比較回路を設け且つこれらを切換える切換回
路を設ける構成であるので、電子部品数が多くなって回
路構成が複雑になり、高価になる問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, two oscillation circuits for inputting and holding and two comparing circuits are provided, and a switching circuit for switching between them is provided. As a result, there has been a problem that the circuit configuration becomes complicated and expensive.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、電子部品数を極力少なくし得て回路構成が簡単にな
り、安価になし得る電磁石のコイル駆動装置を提供する
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electromagnet coil driving device which can reduce the number of electronic components as much as possible, has a simple circuit configuration, and can be manufactured at low cost.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の電磁石のコイル駆動装置は、パルス信号によ
りオン，オフされて電磁石の操作コイルに電源電圧を供
給するスイッチング素子を設け、前記電源電圧を検出す
る電圧検出回路を設け、この電圧検出回路の検出電圧に
応じた投入用レベル信号を出力し設定時間後にその投入
用レベル信号に基づいてこれよりも高い保持用レベル信
号を出力するゲイン回路を設け、三角波を発生する基準
波発生回路を設け、この基準波発生回路の三角波と前記
ゲイン回路の投入用レベル信号とを比較して一定周期の
投入用パルス信号を出力し設定時間後に前記三角波と保
持用レベル信号とを比較して前記投入用パルス信号より
もデューティ比の小なる保持用パルス信号を出力する比
較回路を設け、この比較回路の投入用パルス信号及び保
持用パルス信号を前記スイッチング素子に供給するパル
ス出力回路を設ける構成に特徴を有する。[Means for Solving the Problems] The electromagnet coil driving device of the present invention includes a switching element that is turned on and off by a pulse signal to supply a power supply voltage to an operation coil of the electromagnet, A voltage detection circuit for detecting the input voltage, and outputs a level signal for input according to the detection voltage of the voltage detection circuit, and outputs a higher holding level signal based on the input level signal after a set time. And a reference wave generating circuit for generating a triangular wave is provided. The triangular wave of the reference wave generating circuit is compared with the inputting level signal of the gain circuit to output an inputting pulse signal having a constant period. A comparison circuit for comparing the signal with the holding level signal and outputting a holding pulse signal having a duty ratio smaller than that of the input pulse signal. Having said introduced pulse signal and hold pulse signal to be provided with a pulse output circuit for supplying to said switching element.
（作用） 本発明は電磁石のコイル駆動装置によれば、保持時に
は投入時よりゲイン回路の増幅率が大となって、電圧検
出回路の検出電圧に基づく保持用レベル信号は投入用レ
ベル信号よりも大となり、従って、これらのレベル信号
と基準波発生回路の三角波とを比較する比較回路から出
力される保持用パルス信号のデューティ比は投入用パル
ス信号のそれよりも小となって、操作コイルに流れる電
流は保持時の方が投入時よりも小さくなり、又、電源電
圧が異なった場合において、電源電圧が高い時には投入
用レベル信号及び保持用レベル信号は電源電圧が低い時
よりも高くなって、投入用パルス信号及び保持用パルス
信号のデューティ比は電源電圧が低い時の夫々よりも小
となるものであり、従って、操作コイルに対する電圧は
電源電圧の高低にかかわらず投入時及び保持時の夫々に
応じた値の一定となるものである。(Function) According to the present invention, according to the electromagnet coil driving device, the gain of the gain circuit is larger than that at the time of closing when holding, and the holding level signal based on the detection voltage of the voltage detection circuit is larger than the closing level signal. Therefore, the duty ratio of the holding pulse signal output from the comparison circuit that compares these level signals with the triangular wave of the reference wave generation circuit is smaller than that of the input pulse signal, and the operation coil The flowing current is smaller at the time of holding than at the time of turning on, and when the power supply voltage is different, when the power supply voltage is high, the turning-on level signal and the holding level signal are higher than when the power supply voltage is low. The duty ratios of the input pulse signal and the holding pulse signal are smaller than those when the power supply voltage is low. Regardless of the height, the value corresponding to each of the loading and the holding is constant.
（実施例） 以下本発明の一実施例につき図面に基づいて説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、第１図に従って基本的な電気的構成について述
べる。First, a basic electrical configuration will be described with reference to FIG.
交流電源１は電源スイッチ２のオン時に全波整流回路
３の直流入力端子に交流電圧を印加する。操作コイル４
は、例えば電磁開閉器に用いられた電磁石を励磁するも
ので、スイッチング素子としてのFET5のオン時に全波整
流回路３の直流出力電圧たる電源電圧が供給される。そ
して、操作コイル４にはフライホイールダイオード６が
備えられている。定電圧回路７は、前記電源電圧から直
流定電圧を得るものである。電圧検出回路８は、前記電
源電圧及び直流定電圧が供給されるようになっていて、
検出電圧VD及び電圧確立信号SDを出力する。タイマ回路
９は、前記直流定電圧が供給されるようになっていて、
前記電圧確立信号SDが与えられると計時動作を開始す
る。ゲイン回路10は、前記直流定電圧が供給されるよう
になっていて、前記検出電圧VDを所定の増幅率で増幅し
て投入用レベル信号SLaとして出力し、タイマ回路10の
タイムアップ信号VTが与えられると前記検出信号VDを前
述よりも高い増幅率で増幅して保持用レベル信号SLbと
して出力する。基本波発生回路11は、前記直流定電圧が
供給されるようになっていて、基本波として三角波例え
ば鋸歯状波VSを出力する。比較回路12は、前記直流定電
圧が供給されるようになっていて、前記鋸歯状波VSと投
入用レベル信号SLaとを比較することにより投入用パル
ス信号Paを出力し、その後、鋸歯状波VSと保持用レベル
信号SLbとを比較することにより保持用パルス信号Pbを
出力する。パルス出力回路13は、前記直流定電圧が供給
されるようになっていて、前記電圧確立信号SDが与えら
れると投入用パルス信号PaをFET5に供給してこれをオ
ン，オフさせ、その後、保持用パルス信号PbをFET5に供
給してこれをオン，オフさせる。The AC power supply 1 applies an AC voltage to the DC input terminal of the full-wave rectifier circuit 3 when the power switch 2 is turned on. Operation coil 4
Excites, for example, an electromagnet used in an electromagnetic switch, and is supplied with a power supply voltage as a DC output voltage of the full-wave rectifier circuit 3 when the FET 5 as a switching element is turned on. The operation coil 4 is provided with a flywheel diode 6. The constant voltage circuit 7 obtains a DC constant voltage from the power supply voltage. The voltage detection circuit 8 is configured to be supplied with the power supply voltage and the DC constant voltage,
And outputs the detection voltage V D and the voltage establishment signal S D. The timer circuit 9 is configured to be supplied with the DC constant voltage,
When the voltage establishment signal SD is given, a timekeeping operation is started. Gain circuit 10, the have become constant DC voltage is supplied, the outputs the detection voltage V D as amplified and introduced for level signal SLa with a predetermined amplification factor, time-up signal V of the timer circuit 10 T outputs said detection signal V D to be given as a holding level signal SLb are amplified at a higher gain than the above. Fundamental wave generating circuit 11, the DC constant voltage have to be supplied, and outputs the triangular wave for example sawtooth V S as the fundamental wave. Comparison circuit 12, the DC have become a constant voltage is supplied, and outputs the charged pulse signal Pa by comparing the charged level-signal SLa and the sawtooth wave V S, then serrated and it outputs the held pulse signal Pb by comparing the holding level signal SLb and wave V S. The pulse output circuit 13 is configured to be supplied with the DC constant voltage, and when the voltage establishment signal SD is supplied, supplies the input pulse signal Pa to the FET 5 to turn it on and off. The holding pulse signal Pb is supplied to the FET 5 to turn it on and off.
さて、第２図に従って具体的な電気的構成について述
べる。全波整流回路３はダイオード31乃至34をブリッジ
接続して構成され、その交流入力端子は一方に電源スイ
ッチ２を介して直流電源１の出力端子に接続され、直流
出力端子は直流母線14,15に接続されている。FET5はMOS
形ソース接地方式のもので、そのドレインは操作コイル
４を介して直流母線14に接続され、ソースは直流母線15
に接続されている。そして、操作コイル４にはフライホ
イールダイオード６が並列に接続されている。定電圧回
路７は直流母線14,15間に接続されたもので、その直流
定電圧を出力する出力端子は直流母線16に接続されてい
る。電圧検出回路８は、抵抗81乃至85,コンデンサ86及
びオープンコレクタ形の比較器87から構成されている。
そして、直流母線14,15間に抵抗81,85の直列回路が接続
され、抵抗82に並列にコンデンサ86が接続され、直流母
線16,15間に抵抗83,84の直列回路が接続され、抵抗81,8
2の共通接続点と抵抗83,84の共通接続点とが比較器87の
非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）とに夫々接
続され、比較器87の出力端子は抵抗85を介して直流母線
16に接続されている。タイマ回路９は、抵抗91乃至93.
オープンコレクタ形の比較器94,コンデンサ95及びダイ
オード96から構成されている。そして、直流母線16,15
間に抵抗91,93の直列回路が接続されているとともに抵
抗93,コンデンサ95の直列回路が接続され、抵抗93に並
列にダイオード96が接続されている。又、比較器94にお
いて、その非反転入力端子（＋）は比較器87の出力端子
に接続され、反転入力端子（−）は抵抗91,92の共通接
続点に接続され、出力端子は抵抗93,コンデンサ95の共
通接続点に接続されている。ゲイン回路10は、アナログ
スイッチ101,102,シュミットトリガ機能を有するバッフ
ァ103,抵抗104乃至109及び差動増幅回路を形成するため
の演算増幅器1010から構成されている。そして、演算増
幅器1010の反転入力端子（−）は抵抗104を介して前記
抵抗81,82の共通接続点に接続され、抵抗104に並列に抵
抗105及びアナログスイッチ101の直列回路が接続され、
アナログスイッチ101のゲートはバッファ103の出力端子
に接続され、そのバッファ103の入力端子は抵抗93及び
コンデンサ95の共通接続点に接続されている。又、演算
増幅器1010の非反転入力端子（＋）は直流母線16,15間
に直列に接続された抵抗106,107の共通接続点に接続さ
れ、抵抗106に並列にアナログスイッチ102及び抵抗108
の直列回路が接続され、アナログスイッチ102のゲート
は前記バッファ103の出力端子に接続されている。更
に、抵抗109は演算増幅器1010の反転入力端子（−）と
出力端子との間に接続されている。基本波発生回路11
は、直流母線16,15間に接続されていて、出力端子から
鋸歯状波VSを出力する。比較回路12は、オープンコレク
タ形の比較回路121及び抵抗122から構成されている。そ
して、比較回路121において、その非反転入力端子
（＋）は基本波発生回路11の出力端子に接続され、反転
入力端子（−）は演算増幅器1010の出力端子に接続さ
れ、出力端子は抵抗122を介して直流母線16に接続され
ている。パルス出力回路13は、アンドゲート131及びア
ンプ132から構成されている。そして、アンドゲート131
において、その一方の入力端子は比較器87の出力端子に
接続され、他方の入力端子は比較器127の出力端子に接
続され、出力端子はアンプ132を介してFET5のゲートに
接続されている。Now, a specific electrical configuration will be described with reference to FIG. Full-wave rectifying circuit 3 is composed of diodes 3 1 to 3 4 to bridge connection, the AC input terminal connected to an output terminal of the DC power source 1 via the power switch 2 on one, the DC output terminal DC bus 14 , 15. FET5 is MOS
The drain is connected to the DC bus 14 via the operation coil 4 and the source is connected to the DC bus 15
It is connected to the. A flywheel diode 6 is connected to the operation coil 4 in parallel. The constant voltage circuit 7 is connected between the DC buses 14 and 15, and an output terminal for outputting a DC constant voltage is connected to the DC bus 16. Voltage detecting circuit 8, resistors 8 1 to 8 5, and a capacitor 8 6 and the open collector type comparator 8 7.
The DC bus resistor 8 1 between 14 and 15, 8 5 series circuit is connected to a resistor 8 2 capacitor 8 6 are connected in parallel, the DC bus resistance between 16 and 15 8 3, 8 4 of the series The circuit is connected and resistors 8 1 and 8
2 at the common junction between resistors 83, 84 of the common connection point and a non-inverting input terminal of the comparator 8 7 (+) and the inverting input terminal (-) and the respectively connected, the output terminal of the comparator 8 7 DC bus through the resistor 8 5
Connected to 16. Timer circuit 9, the resistor 9 1 to 9 3.
Open collector type comparator 9 4, and a capacitor 9 5 and the diode 9 6. And DC bus 16,15
Resistor 9 1 during 9 3 series circuit connected with and resistor 9 3, are connected in series circuit of a capacitor 9 5, parallel with the diode 9 6 is connected to the resistor 9 3. Further, in the comparator 9 4, its non-inverting input terminal (+) is connected to the output terminal of the comparator 8 7, the inverting input terminal (-) is connected to the common connection point of the resistors 9 1, 9 2, the output terminal resistor 9 3, are connected to a common connection point of the capacitor 9 5. Gain circuit 10, analog switches 10 1, 10 2, and an operational amplifier 10 10 for forming the buffer 10 3, resistors 10 4 to 10 9 and a differential amplifier circuit having a Schmitt trigger function. The inverting input terminal of the operational amplifier 10 10 (-) is connected via a resistor 10 4 to a common connection point of the resistors 81, 82, parallel to the resistor 10 of 5 and the analog switch 10 1 to the resistor 10 4 A series circuit is connected,
The gate of the analog switch 10 1 is connected to the output terminal of the buffer 10 3, an input terminal of the buffer 103 is connected to the common connection point of the resistors 9 3 and the capacitor 9 5. Further, the arithmetic non-inverting input terminal of the amplifier 10 10 (+) is connected to the common connection point of the resistors 106, 107 connected in series between DC buses 16 and 15, the analog switch 10 in parallel with the resistor 10 6 2 and resistance 10 8
The series circuit is connected, the gate of the analog switch 10 2 is connected to an output terminal of the buffer 10 3. Moreover, resistance 10 9 inverting input terminal of the operational amplifier 10 10 - is connected between the output terminal (). Fundamental wave generation circuit 11
, Which is connected between the DC bus 16 and 15, and outputs the sawtooth wave V S from an output terminal. Comparison circuit 12, and a comparator circuit 12 1 and the resistor 12 2 of open collector type. Then, the comparator circuit 12 1, the non-inverting input terminal (+) is connected to the output terminal of the fundamental wave generating circuit 11, an inverting input terminal (-) is connected to the output terminal of the operational amplifier 10 10, and an output terminal It is connected to the DC bus 16 through a resistor 12 2. Pulse output circuit 13, and an AND gate 13 1 and the amplifier 13 2. And And Gate 13 1
In its one input terminal connected to an output terminal of the comparator 8 7, the other input terminal is connected to the output terminal of the comparator 12 7, the output terminal is connected to the gate of the FET5 via the amplifier 13 2 ing.
次に、本実施例の作用につき第３図乃至第５図をも参
照しながら説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
先ず、電源スイッチ２をオンさせると、交流電源１の
交流電圧が全波整流回路３に供給され、全波整流回路３
はこれを全波整流して直流出力電圧即ち電源電圧として
直流母線14,15間に出力する。これにより、定電圧回路
７はこの電源電圧から直流定電圧を得て直流母線16,15
間に出力するようになり、その直流母線16,15間の直流
定電圧は電圧検出回路8,タイマ回路9,ゲイン回路10,基
本波発生回路11,比較回路12及びパルス出力回路13に供
給される。そして、直流母線14,15間の電源電圧が電圧
検出回路８に供給されると、その電源電圧は抵抗81,82
により分圧されるようになり、従って、抵抗81,82の共
通接続点からは分圧され且つコンデンサ86により平滑さ
れて電源電圧に比例した検出電圧VDが出力される。この
検出電圧VDは比較器87の非反転入力端子（＋）に与えら
れるとともにゲイン回路10にも与えられる。比較器８の
反転入力端子（−）には直流母線16,15間の直流電圧を
抵抗83,84により分圧してなる設定電圧V8が与えられて
おり、この設定電圧V8は操作コイル４が起動し得る電源
電圧の一定値に比例したものに設定されている。従っ
て、検出電圧VDが設定電圧V8未満の時即ち電源電圧が一
定値未満の時には比較器87の出力信号はロウレベル（直
流母線15の電位レベル）であり、パスル出力回路13のア
ンドゲート131の一方の入力信号がロウレベルとなっ
て、そのアンドゲート131は非能動状態になる。First, when the power switch 2 is turned on, the AC voltage of the AC power supply 1 is supplied to the full-wave rectifier circuit 3 and the full-wave rectifier circuit 3
Performs full-wave rectification and outputs a DC output voltage, that is, a power supply voltage, between the DC buses 14 and 15. Thus, the constant voltage circuit 7 obtains a DC constant voltage from the power supply voltage, and
The DC constant voltage between the DC buses 16 and 15 is supplied to a voltage detection circuit 8, a timer circuit 9, a gain circuit 10, a fundamental wave generation circuit 11, a comparison circuit 12, and a pulse output circuit 13. You. When the power supply voltage between the DC buses 14 and 15 is supplied to the voltage detection circuit 8, the power supply voltage is changed to the resistances 8 1 and 8 2
Come to be divided by, therefore, the detection voltage V D which is proportional to the smoothed power supply voltage by resistors 81, 82 of the common from the connection point is divided and the capacitor 8 6 are output. The detected voltage V D is also given to the gain circuit 10 together is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 8 7 (+). Inverting input terminal of the comparator 8 (-) in are given setting voltage V 8 made by dividing the DC voltage between the DC bus 16, 15 by the resistor 83, 84, the set voltage V 8 is operated It is set to a value proportional to a constant value of the power supply voltage at which the coil 4 can be started. Therefore, the output signal of the comparator 8 7 when the time ie the supply voltage of less than the detection voltage V D is set voltage V 8 is less than the predetermined value is at the low level (the potential level of the DC bus 15), the AND gate of Pasuru output circuit 13 13 one input signal 1 becomes the low level, the aND gate 13 1 becomes inactive state.
而して、検出電圧VDか設定電圧V8以上になると即ち電
源電圧が一定値以上となると、比較器87は出力端子から
ハイレベルの信号たる電圧確立信号SDを出力する。尚、
この電圧確立信号SDのレベルは実際には抵抗85を介する
直流母線16の電位である。この電圧確立信号SDはアンド
ゲート131の一方の入力信号として与えられるので、そ
のアンドゲート131は能動状態となる。又、電圧確立信
号SDはタイマ回路９における比較器94の非反転入力端子
（＋）にも与えられる。比較器94の反転入力端子（−）
には直流母線16,15間の直流定電圧を抵抗91,92で分圧し
てなる基準電圧V9が与えられており、この基準電圧V9は
電圧確立信号SDのレベルよりも小となるように設定され
ている。従って、比較器94の非反転入力端子（＋）に電
圧確立信号SDが与えられると、その比較器94は出力端子
からハイレベルの出力信号を出力する。これにより、コ
ンデンサ95は抵抗93を介して充電されるようになり、以
て、タイマ回路９が計時作動を開始する。タイマ回路９
の計時作動の開始当初はコンデンサ95の充電電圧が低い
ので、バッファ103の出力信号はロウレベルであり、従
って、アナログスイッチ101及び102は非導通状態となっ
ている。そして、前述したように検出電圧VDはゲイン回
路10にも与えられるようになっているので、その検出電
圧VDは抵抗104,109と抵抗106,107とで定まる増幅率で増
幅されて投入用レベル信号SLaとして出力される。この
投入用レベル信号SLaは比較回路12における比較器121の
反転入力端子（−）に与えられる。比較器121の非反転
入力端子（＋）には基本波発生回路11からの第３図
（ａ）及び第４図（ｂ）に示す如き一定周期の鋸歯状波
VSが与えられており、従って、比較器121は鋸歯状波VS
が投入用レベル信号SLaよりも大なる期間においてハイ
レベルの投入用パルス信号Paを出力する。この投入用パ
ルス信号Paはパルス出力回路13における能動状態のアン
ドゲート131及びアンプ132を介してFET5のゲートに与え
られるようになり、FET5はその投入用パルス信号Paに応
じてオン，オフして操作コイル４に電源電圧を断続的に
供給し、操作コイル４が電磁石を励磁することになっ
て、その電磁石に可動鉄心が吸引され、以て、投入動作
が完了する。And Thus, when becomes more than the detection voltage V D or the set voltage V 8 That power supply voltage is equal to or higher than a predetermined value, the comparator 8 7 outputs a signal serving as a voltage establishment signal S D of the high level from the output terminal. still,
Level of this voltage establishment signal S D is the potential of the DC bus 16 actually through the resistor 8 5. This voltage establishes signal S D is given as one input signal of the AND gate 13 1, the AND gate 13 1 becomes active state. The voltage establishing signal S D can be applied to the non-inverting input terminal of the comparator 9 4 in the timer circuit 9 (+). Inverting input terminal of the comparator 9 4 (-)
1 DC constant voltage resistor 9 between the DC buses 16 and 15, the 9 2 and reference voltage V 9 of dividing composed is given in, smaller than the level of the reference voltage V 9 is a voltage establishment signal S D It is set to be. Therefore, when the voltage establishment signal S D is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 9 4 (+), the comparator 9 4 outputs an output signal of high level from the output terminal. Thus, the capacitor 9 5 becomes charged through a resistor 9 3, than Te, the timer circuit 9 starts clocking operation. Timer circuit 9
Since the beginning of the counting operation of a low charging voltage of the capacitor 9 5, the output signal of the buffer 103 is at a low level, therefore, the analog switch 10 1 and 10 2 is in the non-conducting state. Since adapted to be supplied to the detection voltage V D is the gain circuit 10 as described above, an amplification factor determined by the detection voltage V D and the resistor 10 4, 10 9 and the resistor 10 6, 10 7 It is amplified and output as the input level signal SLa. This turned for level signal SLa inverting input terminal of the comparator 12 1 in the comparison circuit 12 - given (). Sawtooth wave having a constant period as shown in FIG. 3 from the fundamental wave generating circuit 11 to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 12 1 (a) and FIG. 4 (b)
V S are provided, therefore, the comparator 12 1 sawtooth wave V S
Outputs a high-level input pulse signal Pa during a period greater than the input level signal SLa. This turned pulse signal Pa is as applied to the gate of the FET5 through the AND gates 13 1 and the amplifier 13 second active state in the pulse output circuit 13, FET5 is turned on in response to the introduced pulse signal Pa, off Then, the power supply voltage is intermittently supplied to the operation coil 4, and the operation coil 4 excites the electromagnet, so that the movable iron core is attracted to the electromagnet, and the closing operation is completed.
その後、タイマ回路９が設定時間の計時作動を終了
（タイムアップ）すると、コンデンサ95の充電電圧が所
定電圧に達し、これがタイムアップ信号VTとしてバッフ
ァ103に与えられる。この場合、タイマ回路９の設定時
間は電磁石が可動鉄心を吸引して投入動作を完了するの
に充分な時間に予め設定されている。そして、バッファ
103はタイムアップ信号VTが与えられると出力信号がハ
イレベルとなり、アナログスイッチ101及び102は導通状
態になる。これにより、抵抗105及び108は抵抗104及び1
06に夫々並列に挿入されることになる。従って、今度は
検出電圧VDは抵抗104,105及び109と抵抗106,108及び107
とによって定まる増幅率で増幅されて保持用レベル信号
SLbを出力する。この場合、ゲイン回路10の増幅率は投
入用レベル信号SLaの出力時よりも保持用レベル信号SLb
の出力時の方が大になり、従って、保持用レベル信号SL
bは投入用レベル信号SLaよりも高くなるものである。こ
の保持用レベル信号SLbは投入用レベル信号SLaと同様に
比較回路12に与えられるので、比較回路12からは投入用
パルス信号Paよりもデューティ比の小なる保持用パルス
信号Pbが出力される。この保持用パルス信号Pbはパルス
出力回路13を介してFET5のゲートに与えられるので、FE
T5はその保持用パルス信号Pbに応じてオン，オフされて
操作コイル４に電源電圧を供給するようになり、可動鉄
心は電磁石に吸着保持される。Thereafter, the timer circuit 9 terminates the counting operation of the set time (time-up), the charging voltage of the capacitor 9 5 reaches a predetermined voltage, which is applied to the buffer 10 3 as a time-up signal V T. In this case, the set time of the timer circuit 9 is set in advance to a time sufficient for the electromagnet to attract the movable iron core and complete the closing operation. And the buffer
10 3 and the output signal is given the time-up signal V T becomes high level, the analog switches 10 1 and 10 2 are turned on. This allows resistors 10 5 and 10 8 to become resistors 10 4 and 1
0 6 are inserted in parallel. Thus, this time the detection voltage V D resistor 10 4, 10 5 and 10 9 and the resistor 10 6, 10 8 and 10 7
And the holding level signal amplified at the amplification rate determined by
Output SLb. In this case, the gain of the gain circuit 10 is higher than that of the holding level signal SLb than when the input level signal SLa is output.
At the time of output, the level signal for holding SL
b is higher than the input level signal SLa. Since the holding level signal SLb is supplied to the comparison circuit 12 similarly to the input level signal SLa, the comparison circuit 12 outputs a holding pulse signal Pb having a duty ratio smaller than that of the input pulse signal Pa. Since the holding pulse signal Pb is given to the gate of the FET 5 through the pulse output circuit 13,
T5 is turned on and off in response to the holding pulse signal Pb to supply a power supply voltage to the operation coil 4, and the movable core is attracted and held by the electromagnet.
さて、交流電源１の交流電圧が異なる場合例えば小電
圧（例えば100ボルト），大電圧（例えば200ボルト）及
び中電圧（例えば大，小電圧の中間）の場合につき述べ
る。Now, a case where the AC voltage of the AC power supply 1 is different, for example, a small voltage (for example, 100 volts), a large voltage (for example, 200 volts), and a medium voltage (for example, between a large voltage and a small voltage) will be described.
このように、交流電源１の交流電圧が異なると、直流
母線14,15間に供給される電源電圧も小，中及び大電圧
のように異なり、検出電圧VDも小，中及び大電圧のよう
に変化する。従って、ゲイン回路10から出力される投入
用レベル信号SLaも第３図（ａ）で示す如くSLa1（小電
圧）,SLa2（中電圧）及びSLa3（大電圧）のようにレベ
ル変化し、比較回路12から出力される投入用パルス信号
Paも第３図（ｄ），（ｃ）及び（ｂ）に並びに第５図
（ｂ），（ｅ）及び（ｈ）で示すようにPa1（小電圧）,
Pa2（中電圧）及びPa3（大電圧）の如くデューティ比が
変化する。即ち、電源電圧が高くなるに従って投入用パ
ルス信号PaはPa1,Pa2及びPa3のようにデューティ比が順
次小となるものである。これらの投入用パルス信号Pa1,
Pa2若しくはPa3がパルス出力回路13を介して与えられた
FET5は夫々に応じてオン，オフ制御され、従って、操作
コイル４には第５図（ｃ），（ｆ）若しくは（ｉ）のよ
うに電源電圧が印加されてその平均印加電圧は略一定と
なり、操作コイル４に流れる電流は第５図（ｄ），
（ｇ）若しくは（ｊ）のように略一定になり、電磁石が
可動鉄心を吸引する投入動作が行なわれる。Thus, when the AC voltage of the AC power supply 1 is different from the power supply voltage small to be supplied between the DC bus 14 and 15, differ as medium and large voltage, the detection voltage V D is also small, medium and large voltage To change. Therefore, the input level signal SLa output from the gain circuit 10 also changes in level like SLa 1 (small voltage), SLa 2 (medium voltage) and SLa 3 (large voltage) as shown in FIG. , The input pulse signal output from the comparison circuit 12
As shown in FIGS. 3 (d), (c) and (b) and FIGS. 5 (b), (e) and (h), Pa 1 (small voltage),
The duty ratio changes like Pa 2 (medium voltage) and Pa 3 (large voltage). That is, as the power supply voltage increases, the duty ratio of the input pulse signal Pa decreases gradually like Pa 1 , Pa 2 and Pa 3 . These closing pulse signals Pa 1 ,
Pa 2 or Pa 3 is given via the pulse output circuit 13
The FET 5 is controlled to be turned on and off in accordance with each of them. Therefore, the power supply voltage is applied to the operation coil 4 as shown in FIG. 5 (c), (f) or (i), and the average applied voltage becomes substantially constant. The current flowing through the operation coil 4 is shown in FIG.
As shown in (g) or (j), the throwing operation is performed in which the electromagnet attracts the movable iron core.
その後、タイマ回路９がタイムアップとなってゲイン
回路10の増幅率が変化すると、その保持用レベル信号SL
bは第４図（ａ）で示すようにSLb1（小電圧）,SLb2（中
電圧）及びSLb3（大電圧）の如くレベル変化し、比較回
路12から出力される保持パルス信号Pbも第４図（ｄ），
（ｃ）及び（ｂ）並びに第５図（ｂ），（ｅ）及び
（ｈ）で示すようにPb1（小電圧）,Pb2（中電圧）及びP
b3（大電圧）の如くデューティ比が変化する。即ち、電
源電圧が高くなるに従って保持用パルス信号PbはPb1,Pb
2及びPb3のようにデューティ比が順次小となるものであ
る。これらの保持用パルス信号Pb1,Pb2若しくはPb3がパ
ルス出力回路13を介して与えられたFET5は夫々に応じて
オン，オフ制御され、従って、操作コイル４には第５図
（ｃ），（ｆ）若しくは（ｉ）のように電源電圧が印加
されてその平均印加電圧は前記投入時よりも低い略一定
となり、操作コイル４に流れる電流は第５図（ｄ），
（ｇ）若しくは（ｊ）のように略一定になり、電磁石が
可動鉄心を吸着保持することになる。Thereafter, when the timer circuit 9 times out and the amplification factor of the gain circuit 10 changes, the holding level signal SL
b changes in level like SLb 1 (small voltage), SLb 2 (medium voltage) and SLb 3 (large voltage) as shown in FIG. 4 (a), and the holding pulse signal Pb output from the comparison circuit 12 also changes. FIG. 4 (d),
As shown in (c) and (b) and FIGS. 5 (b), (e) and (h), Pb 1 (small voltage), Pb 2 (medium voltage) and Pb 2
The duty ratio changes like b 3 (large voltage). That is, as the power supply voltage increases, the holding pulse signal Pb becomes Pb 1 , Pb
Duty ratio as 2 and Pb 3 is what sequentially becomes smaller. The FET 5 to which these holding pulse signals Pb 1 , Pb 2 or Pb 3 are given via the pulse output circuit 13 is turned on and off in accordance with the respective control signals. , (F) or (i), the power supply voltage is applied, the average applied voltage is substantially constant lower than at the time of application, and the current flowing through the operation coil 4 is as shown in FIG.
(G) or (j), it becomes substantially constant, and the electromagnet sucks and holds the movable iron core.
尚、上記実施例ではスイッチング素子としてFET5を用
いるようにしたが、代りにトランジスタ等の他のスイッ
チング素子を用いるようにしてもよい。Although the FET 5 is used as the switching element in the above embodiment, another switching element such as a transistor may be used instead.
又、上記実施例ではゲイン回路10として差動増幅回路
を用いるようにしたが、代りに演算増幅回路1010の非反
転入力端子（＋）を直流母線15に直接接続（従って、抵
抗106,107,108及びアナログスイッチ102は不要）した演
算増幅回路を用いるようにしてもよい。Further, in the above example it was to use a differential amplifier as a gain circuit 10, but directly connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit 10 10 instead (+) to the DC bus 15 (and hence the resistance 106, 10 7, 10 8 and the analog switch 10 2 may be used not required) the operational amplifier circuit.
その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ
限定されるものではなく、例えば電磁開閉器のみに限ら
ず電磁石を用いるもの全般に適用し得る等、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論であ
る。In addition, the present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention is not limited to an electromagnetic switch, and can be applied to all types using electromagnets. Of course, it can be implemented.
［発明の効果］ 本発明は以上説明した通りであるので、次のような効
果を奏するものである。[Effects of the Invention] The present invention is as described above, and has the following effects.
即ち、ゲイン回路が、電圧検出回路の検出電圧に応じ
た投入用レベル信号を出力するとともに、設定時間後に
その投入用レベル信号よりも高い保持用レベル信号を出
力し、比較回路が、投入用レベル信号と基準波発生回路
からの三角波とを比較して投入用パルス信号を出力し、
設定時間後に前記三角波と保持用レベル信号とを比較し
て前記投入用パルス信号よりもデューティ比の小なる保
持用パルス信号を出力し、これらの投入用パルス信号及
び保持用パルス信号をスイッチング素子に与えてこれを
オン，オフさせることにより電磁石を励磁する操作コイ
ルに電源電圧を供給するようにしたので、一つの基準波
発生回路及び一つの比較回路を投入用パルス信号及び保
持用パルス信号の出力に共用できるとともに、従来の如
き切換回路が不要になるので、電子部品数を極力少なく
し得て回路構成が簡単になり、安価に製作し得るもので
ある。That is, the gain circuit outputs an input level signal corresponding to the detection voltage of the voltage detection circuit, and after a set time, outputs a holding level signal higher than the input level signal. The signal and the triangular wave from the reference wave generation circuit are compared to output a closing pulse signal,
After a set time, the triangular wave is compared with the holding level signal to output a holding pulse signal having a duty ratio smaller than that of the making pulse signal, and the making pulse signal and the holding pulse signal are output to the switching element. The power supply voltage is supplied to the operation coil that excites the electromagnet by turning it on and off, so that one reference wave generation circuit and one comparison circuit output the input pulse signal and the holding pulse signal. Since the switching circuit as in the related art is not required, the number of electronic components can be reduced as much as possible, the circuit configuration can be simplified, and the device can be manufactured at low cost.
更に、電源電圧が異なった場合には、ゲイン回路から
の投入用レベル信号及び保持用レベル信号は電源電圧の
低い時よりも高い時の方が高くなるので、投入用パルス
信号及び保持用パルス信号のデューティ比が夫々の時よ
りも小となるものであり、従って、電源電圧が異なる場
合であっても操作コイルに対する平均印加電圧を略等し
くなし得るものである。Further, when the power supply voltage is different, the input level signal and the hold level signal from the gain circuit are higher when the power supply voltage is high than when the power supply voltage is low. Is smaller than in each case, so that the average applied voltage to the operation coil can be made substantially equal even when the power supply voltage is different.
尚、上記構成から明らかなように、同一の定格電源電
圧であっても電源電圧の変動が生じた場合には、同様の
原理により対処できるものである。As is apparent from the above configuration, even if the power supply voltage fluctuates even at the same rated power supply voltage, it can be dealt with by the same principle.
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は基本的な電気
的構成を示すブロック線図、第２図は具体的な電気的構
成を示す結線図、第３図乃至第５図は作用説明用の各部
の信号波形図である。 図面中、４は操作コイル、５はFET（スイッチング素
子）、７は定電圧回路、８は電圧検出回路、９はタイマ
回路、10はゲイン回路、11は基準波発生回路、12は比較
回路、13はパルス出力回路を示す。1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a basic electrical configuration, FIG. 2 is a connection diagram showing a specific electrical configuration, and FIGS. It is a signal waveform diagram of each part for operation | movement description. In the drawing, 4 is an operation coil, 5 is a FET (switching element), 7 is a constant voltage circuit, 8 is a voltage detection circuit, 9 is a timer circuit, 10 is a gain circuit, 11 is a reference wave generation circuit, 12 is a comparison circuit, Reference numeral 13 denotes a pulse output circuit.
Claims (1)
源電圧を供給するスイッチング素子と、 前記電源電圧を検出し、その電源電圧値を抵抗により分
圧して得られた検出電圧を出力する電圧検出回路と、 この電圧検出回路の出力する前記検出電圧を所定の増幅
率で増幅して投入用レベル信号として出力し、設定時間
後に前記検出電圧を前記増幅率より高い増幅率で増幅し
て保持用レベル信号として出力する一つのゲイン回路
と、 三角波を発生する基準波発生回路と、 この基準波発生回路の三角波と前記ゲイン回路の投入用
レベル信号とを比較して一定周期の投入用パルス信号を
出力し前記設定時間後に前記三角波と前記保持用レベル
信号とを比較して前記投入用パルス信号よりもデューテ
ィ比の小なる保持用パルス信号を出力する一つの比較回
路と、 この比較回路の投入用パルス信号及び保持用パルス信号
を前記パルス信号として前記スイッチング素子に供給す
る一つのパルス出力回路とを具備してなる電磁石のコイ
ル駆動装置。An operating coil for exciting an electromagnet; a switching element which is turned on and off by a pulse signal to supply a power supply voltage to the operation coil; detecting the power supply voltage and dividing the power supply voltage value by a resistor. A voltage detection circuit that outputs a detection voltage obtained by the voltage detection circuit, and amplifies the detection voltage output by the voltage detection circuit at a predetermined amplification rate and outputs the amplified voltage as an input level signal. After a set time, amplifies the detection voltage. One gain circuit that amplifies at a higher amplification factor and outputs it as a holding level signal, a reference wave generating circuit that generates a triangular wave, and a triangular wave of the reference wave generating circuit and a level signal for inputting the gain circuit. A pulse signal for inputting is output at a fixed cycle for comparison, and after the set time, the triangular wave is compared with the level signal for holding, and the duty signal is compared with the pulse signal for inputting. A comparison circuit that outputs a holding pulse signal having a small ratio; and a pulse output circuit that supplies the switching element with the input pulse signal and the holding pulse signal of the comparison circuit as the pulse signal. Electromagnet coil driving device.
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| JP19444387 | 1987-08-05 | ||
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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