JP5660236B1 - 電磁継電器の異常検出方法、電磁継電器の異常検出回路、及び、異常検出システム - Google Patents
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Abstract
Description
(溶着検出システム1の構成)
図1は実施の形態1に係る溶着検出システム(異常検出システム)1の外観を示す模式図であり、図2は上記溶着検出システム1の構成を示す回路図である。溶着検出システム1は、電磁継電器2と、上記電磁継電器2の溶着を検出する溶着検出モジュール3とを備えている。溶着検出モジュール3は、溶着検出回路4(異常検出回路)を有している。
図4は、上記溶着検出システム1の動作を示すフローチャートである。まず、可動接点9が固定接点10から乖離している状態において、溶着検出回路4の電源PWをオンにする(STEP1)。
または、
Th=S2−((S2−S8)/2) …(式2)
図17(a)は上記トランジスタTR1に印加される検出パルス信号(第3検出パルス信号)S9を示す波形図であり、(b)は上記閾値Thと上記パルス信号S9に基づいて生成される検出過渡応答信号(第3過渡応答信号)S10とを示す波形図である。
図18(a)は上記トランジスタTR1に印加される吸着信号S0及び吸着パルス信号S3を示す波形図であり、(b)は上記吸着パルス信号S3に基づいて生成される吸着過渡応答信号S11の関係を説明するための波形図である。
図19(a)は上記閾値Thと上記検出過渡応答信号S10とに基づいて上記溶着の有無を検出する方法を説明するための波形図であり、(b)は上記乖離過渡応答信号S2と上記吸着過渡応答信号S8との差分波形を示す波形図である。
トランジスタTR1に印加するパルス信号の周波数は、過渡応答信号の過渡応答に要する時間よりも、十分に短い周期になるような高い周波数に設定する。パルス周波数が低くなるほど、コイル電流の交流成分が大きくなる。逆にパルス信号の周波数を高くするほど、コイル電流の交流成分が小さくなり、過渡応答信号のみが観測されるようになる。
以上のように実施の形態1によれば、同一の電磁継電器について、乖離状態の過渡応答信号と吸着状態の過渡応答信号とを計測して、吸着判定の閾値を設定する。このため、電磁継電器の個体に応じて閾値を設定することができる。この結果、電磁継電器の励磁コイルのインダクタンスに個体差(大小差)があっても、可動接点の溶着の有無を正しく検出することができる。
(温度変化の影響)
実施の形態1で説明した乖離過渡応答信号、吸着過渡応答信号は、電磁継電器の周囲温度が上がったり、電磁継電器が動作してから時間が経過すると、電磁継電器の励磁コイルが熱くなり、励磁コイルの抵抗値が上昇する。このため、時定数が小さくなり、過渡応答信号が速くなる。このように、電磁継電器の励磁コイルの温度が変化すると、過渡応答信号が変化する。
図27は、実施の形態2に係る溶着検出システム1の動作を示すフローチャートである。図28(a)は上記溶着検出システム1に係る乖離パルス信号S1を示す波形図であり、(b)は上記乖離パルス信号S1に基づいて生成される乖離過渡応答信号(第1過渡応答信号)S2を示す波形図である。実施の形態2に係る溶着検出システム1は、実施の形態1に係る溶着検出システム1と同じ構成を有する。後述する実施の形態の溶着検出システム1も同様である。
図29は、上記溶着検出システム1の他の動作を示すフローチャートである。図30(a)は上記他の動作における外部信号S13を示す波形図であり、(b)は上記他の動作における乖離パルス信号S1、吸着信号S0及び吸着パルス信号S3を示す波形図であり、(c)は上記他の動作における乖離過渡応答信号(第1過渡応答信号)S2及び過渡応答信号S4を示す波形図である。
図31は、上記溶着検出システム1のさらに他の動作を示すフローチャートである。図32は、上記さらに他の動作における上記閾値の更新方法を説明するための波形図である。図33(a)は上記さらに他の動作における吸着パルス信号S3を示す波形図であり、(b)は上記さらに他の動作における吸着過渡応答信号(第2過渡応答信号)S8A〜S8Cを示す波形図である。
Th=S8A+((S2−S8A)/2) …(式3)
により設定する。
Th=S8B+((S2−S8A)/2) …(式4)
により更新する。
閾値Thは、
Th=S8C+((S2−S8A)/2) …(式5)
により更新する(STEP6)。
実施の形態3は、過渡応答信号が電源電圧、励磁コイルの抵抗値の影響を受けて変動するという課題を解決する。上記電源電圧、励磁コイルの抵抗値の影響は、乖離過渡応答信号でも吸着過渡応答信号でも受ける。以下、乖離過渡応答信号の電源電圧の影響による変動の課題を例に挙げて説明するが、吸着過渡応答信号も乖離過渡応答信号と同様にして上記課題を解決することができるし、励磁コイルの抵抗値の影響による変動の課題も同様にして解決することができる。
図35は、実施の形態3に係る溶着検出システム1の解決課題を説明するための波形図であり、(a)は乖離パルス信号S1を示すグラフであり、(b)は上記乖離パルス信号S1に基づく乖離過渡応答信号S2が電源電圧の変動に応じて変化する態様を示すグラフである。
図36は、実施の形態3に係る乖離パルス信号のデューティを制御する方法を説明するためのグラフであり、(a)は電源電圧が高い時の乖離パルス信号S1Aを示す波形図であり、(b)は電源電圧が低いときの乖離パルス信号S1Bを示す波形図であり、(c)は乖離パルス信号のデューティを制御することにより一定になった乖離過渡応答信号S2を示す波形図である。
デューティ変化幅=目標電流÷Δ計測電流×Δ設定デューティ
により表される式で、乖離パルスのデューティを設定して過渡応答信号を計測する。
デューティ変化幅=(100−0)÷(40−0)×(10−0)=25%
となる。時刻t23においてデューティを10%から25%に設定変更して、時刻t24における電流値が100mAであれば、時刻t24における電流値と時刻t26における電流値との差分が100mAとなり、目標電流と一致するため、デューティを25%変化させたときの過渡応答信号S2を計測すればよい。
図38(a)は上記乖離パルス信号に基づく乖離過渡応答信号が電源電圧の変動に応じて変化する態様を示すグラフであり、(b)は正規化された乖離過渡応答信号を示すグラフである。
(可動接点9の位置検出)
図39は、実施の形態4に係る溶着検出システム1の動作を示すフローチャートである。実施の形態4は、電磁継電器2を動作させる前に可動接点9の位置を検出する。
(可動接点9の動作不良検出)
図40は、実施の形態5に係る溶着検出システム1の動作を示すフローチャートである。
(可動接点9の乖離動作不良検出)
図42は、実施の形態6に係る溶着検出システム1の動作を説明するための波形図であり、(a)は吸着パルス信号(第2検出パルス信号)S3を示す波形図であり、(b)は吸着過渡応答信号S8A〜S8Cを示す波形図である。図43は、実施の形態6に係る溶着検出システム1の動作を示すフローチャートである。
Th=S8A+((S2−S8A)/2) …(式3)
により設定する。
Th=S8B+((S2−S8A)/2) …(式4)
により更新する。
Th=S8C+((S2−S8A)/2) …(式5)
により更新する。
(溶着検出回路4の変形例)
図44は、実施の形態8に係る溶着検出システム1の構成を示す回路図である。図1で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。後述する回路図も同様である。
2 電磁継電器
3 溶着検出モジュール
4 溶着検出回路(異常検出回路)
5 制御回路
6 励磁コイル
7 駆動軸
8 可動鉄芯
9 可動接点
10 固定接点
S0 吸着信号(動作信号)
S1 乖離パルス信号(第1検出パルス信号)
S2 乖離過渡応答信号(第1過渡応答信号)
S3 吸着パルス信号(第2検出パルス信号)
S4 過渡応答信号
S6 吸着過渡応答信号(第2過渡応答信号)
S8 吸着過渡応答信号(第2過渡応答信号)
S9 検出パルス信号
S10 検出過渡応答信号(第3過渡応答信号)
S12A 過渡応答差分波形
S13 外部信号
TR1 トランジスタ(他のスイッチング素子)
TR2 トランジスタ(スイッチング素子)
Th 閾値
Claims (12)
- 励磁コイルへの電流の供給又は遮断に伴って発生する電磁力によって可動接点と固定接点とが閉成もしくは開成する電磁継電器の異常検出方法であって、
前記可動接点が前記固定接点に対して動作していない状態で、第1検出パルス信号を供給したときの前記励磁コイルのコイル電流の第1過渡応答信号と、前記可動接点が前記固定接点に対して動作している状態で、第2検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第2過渡応答信号との少なくとも一方に基づいて、前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出することを特徴とする電磁継電器の異常検出方法。 - 前記励磁コイルに前記コイル電流を供給するためのスイッチング素子に前記第1検出パルス信号を印加して前記第1過渡応答信号を生成し、
前記スイッチング素子に前記第2検出パルス信号を印加して前記第2過渡応答信号を生成し、
前記第1検出パルス信号の周期は、前記第1過渡応答信号との関係で十分に短く、
前記第2検出パルス信号の周期は、前記第2過渡応答信号との関係で十分に短い請求項1に記載の電磁継電器の異常検出方法。 - 前記第1過渡応答信号と前記第2過渡応答信号とに応じて設定した閾値に基づいて、前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出する請求項1に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 前記閾値と、第3検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第3過渡応答信号との大小関係に応じた時間幅に基づいて前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出する請求項3に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 前記閾値と、第3検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第3過渡応答信号と、前記第1過渡応答信号と前記第2過渡応答信号との差分が最大になる時刻とに基づいて前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出し、又は、前記第3過渡応答信号と前記閾値との差分の積分値の正負に基づいて前記動作異常を検出する請求項3に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 所定時間ごとに前記第1過渡応答信号を繰り返し生成するか、又は、前記可動接点を前記固定接点に対して動作させるために外部から供給されたオン信号に応じて前記第1過渡応答信号を生成するか、又は、前記第2過渡応答信号を所定時間ごとに繰り返し生成して前記閾値を更新する請求項3に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 前記第1検出パルス信号を供給する前の前記第1過渡応答信号の電流値と、前記第1検出パルス信号を供給している状態の前記第1過渡応答信号の電流の目標値との間の差分が一定となるように前記第1検出パルス信号のデューティを制御し、又は、前記第2検出パルス信号を供給する前の前記第2過渡応答信号の電流値と、前記第2検出パルス信号を供給している状態の前記第2過渡応答信号の電流の目標値との間の差分が一定となるように前記第2検出パルス信号のデューティを制御する請求項1に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 前記閾値を設定し、所定時間経過した後、第3検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第3過渡応答信号と前記閾値とに基づいて、前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出する請求項3に記載の電磁継電器の異常検出方法。
- 前記第2過渡応答信号を生成し、所定時間経過後に前記第2検出パルス信号を供給して
生成した他の第2過渡応答信号の値が前記閾値を超えたときに、前記電磁継電器の動作に異常が発生したと判定する請求項3に記載の電磁継電器の異常検出方法。 - 前記励磁コイルに前記コイル電流を供給するためのスイッチング素子に対して前記励磁コイルと並列に接続された他のスイッチング素子を駆動して前記可動接点を前記固定接点に対して動作させ、
前記他のスイッチング素子をオフすると共に、前記第2検出パルス信号を前記スイッチング素子に印加して前記第2過渡応答信号を生成する請求項1に記載の電磁継電器の異常検出方法。 - 励磁コイルへの電流の供給又は遮断に伴って発生する電磁力によって可動接点と固定接点とが閉成もしくは開成する電磁継電器の異常検出回路であって、
前記可動接点が前記固定接点に対して動作していない状態で、第1検出パルス信号を供給したときの前記励磁コイルのコイル電流の第1過渡応答信号と、前記可動接点が前記固定接点に対して動作している状態で、第2検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第2過渡応答信号との少なくとも一方に基づいて、前記可動接点の前記固定接点に対する動作異常を検出する制御回路を備えたことを特徴とする電磁継電器の異常検出回路。 - 励磁コイルへの電流の供給又は遮断に伴って発生する電磁力によって可動接点と固定接点とが閉成もしくは開成する電磁継電器と、
前記可動接点が前記固定接点に対して動作していない状態で、第1検出パルス信号を供給したときの前記励磁コイルのコイル電流の第1過渡応答信号と、前記可動接点が前記固定接点に対して動作している状態で、第2検出パルス信号を供給したときの前記コイル電流の第2過渡応答信号との少なくとも一方に基づいて、前記可動接点の前記固定接点に対
する動作異常を検出する異常検出回路とを備えたことを特徴とする異常検出システム。
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