(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるためのリレー駆動装置であって、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、リレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するリレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することを特徴とするリレー駆動装置。
【請求項２】
リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設け、リレー制御部はリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することを特徴とする請求項１記載のリレー駆動装置。
【請求項３】
商用電源のゼロクロス時点からリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを（ＴＡ）、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を（ＴＣ）、所望値を（ＴＳ）として、ＴＡを次のような関係式で算出することを特徴とする請求項２記載のリレー駆動装置。
ＴＡ＝前回のＴＡ＋ＴＣ−ＴＳ
【請求項４】
ＴＳはリレー動作時の値よりもリレー復帰時の値を小さくしたことを特徴とする請求項３記載のリレー駆動装置。
【請求項５】
リレー接点の開閉を商用電源の正負交互に行うことを特徴とする請求項１記載のリレー駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるリレー駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロコンピュータでリレーの駆動を制御する場合に、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるということが従来より提案されている。例えば、特開昭５９−１３２２３３号公報での構成例を図７、図８、図９を用いて以下に説明する。図７はこの従来例における回路図であり、１は交流電源、２は直流電源、３は負荷、４は負荷３に直列のリレー接点、５は交流電源１のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段、７はマイクロコンピュータよりなる制御部、８は制御部７からの出力信号によってリレー駆動するリレー駆動手段である。
【０００３】
電源同期信号発生手段５はダイオードブリッジ９、抵抗１０，１１、フォトカプラ１２より構成されており、開閉位相検知手段６は、ダイオードブリッジ１３、抵抗１４，１５、フォトカプラ１６より構成されており、リレー駆動手段８は、リレーコイル１７、トランジスタ１８、サージ吸収用ダイオード１９、抵抗２０より構成されている。
【０００４】
また、制御部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等より構成され、ＲＯＭ内に前記電源同期信号発生手段５からの電源同期信号と開閉位相検知手段６からの開閉信号とを入力しその時間差を測定する時間差測定手段（図示せず）と、この時間差測定手段からの測定信号に基づき、前記リレーの駆動位相を決定する駆動位相決定手段（図示せず）とをもっている。
【０００５】
図８はこの従来例におけるフローチャートであり、これを用いて動作説明をする。図８のフローチャートで示すように、リレー接点４を閉じる場合は、電源同期信号の立ち下りが入力されると時間（位相）ｔ０の測定をスタート（ステップ１）し、ステップ２でその時間ｔ０がＲＡＭに記憶している時間ｔｏｎと一致した位相でリレー駆動信号を出力する。リレー接点が閉じられるとステップ３で開閉信号の立ち下りが入力され、時間ｔ０の測定をストップする。この時間ｔ０と電源同期信号の周期Ｔ１とを比較し、等しくない場合のみ時間ｔ０と周期Ｔ１の差を前記時間ｔｏｎに加算し、その値を新しい時間ｔｏｎとしてＲＡＭに記憶する（ステップ４）。
【０００６】
すなわち、図９に示すように、電源同期信号ａ４の立ち下りから時間ｔｏｎが経過した位相でリレー駆動信号ｂ４を出力すると、負荷３に印加される交流電源電圧ｃ４−ｄ４がゼロボルト近辺の時、リレー接点４が閉じられ、開閉信号ｅ４の立ち下りまでの時間は、電源同期信号ａ４の周期Ｔ１と等しい。
【０００７】
リレー接点４を開く場合は、図８のフローチャートで示すように電源同期信号の立ち上りが入力されると、時間ｔ０の測定をスタートし（ステップ５）その時間ｔｏがＲＡＭに記憶している時間ｔｏｆｆと一致した位相でリレー駆動信号の出力を停止する（ステップ６）。
【０００８】
次に開閉信号の立ち上りが入力されると、時間ｔ１の測定をスタートする（ステップ７）。開閉信号の立ち下りが入力された時は時間ｔ１の測定をスツプし、ステップ７の動作へもどり、開閉信号の立ち下りが入力されずに、時間ｔ１が時間Ｔ２（交流電源のゼロボルト近辺での開閉信号がＨｉｇｈの時間）を越えた時は時間ｔ０、時間ｔ１の測定をストップしステップ９へ進む。ステップ９でこの時間ｔ０と時間ｔ１の差の絶対値｜ｔ０−ｔ１｜と、電源同期信号の２倍の周期Ｔ３とを比較し、等しくない場合のみ周期Ｔ３と値｜ｔ０−ｔ１｜の差を時間ｔｏｆｆに加算し、ＲＡＭに記憶する。
【０００９】
このように従来例によるリレー駆動装置は、図８のフローチャートに示す動作を繰り返すことによりリレー駆動位相（時間ｔｏｎ及び時間ｔｏｆｆ）を交流電源のゼロボルト近辺でリレー接点が開閉するように制御するものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、電源同期信号の周期Ｔ１及びＴ３を商用電源の周波数ごとに設定する必要があり、商用電源の周波数判別が必須であることが課題である。
【００１１】
本発明は上記のような課題を解決し、商用電源の周波数を判別しなくてもリレー接点が閉または開された時点からゼロ電位位置までの時間を常に所望値に近づける事を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために本発明によるリレー駆動装置は、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、リレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するリレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することを特徴としたものである。
【００１３】
この構成により、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出し、リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整するため、商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制御部は、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを商用電源の周波数に対応した時点に調整できる。
【００１４】
さらに、リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設けることにより、リレー制御部は商用電源の周波数を判別しなくても、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、リレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するリレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部は前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、次に前記リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することを特徴とするリレー駆動装置であり、本発明の構成により商用電源の周波数を判別しなくてもリレー制御部は、次にリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを商用電源の周波数に対応した時点に調整できる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、リレー接点が開閉された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間の所望値を設け、リレー制御部はリレー時点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間が所望値に近づくように、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することを特徴とする請求項１記載のリレー駆動装置である。商用電源のゼロクロス時点でリレー接点を開閉させると接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点が実際に閉または開される時点が、商用電源のゼロクロスする時点を超える可能性が高くなる。リレー接点が実際に閉または開された時点が商用電源のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク放電が長時間継続されるため、接点の寿命に影響する。本発明の構成により所望値に接点の動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点が実際に閉または開される時点が、商用電源のゼロクロスする時点を超えない値を設定しておくことによって、リレー制御部はリレー接点が実際に閉または開される時点を常に商用電源のゼロ電位近傍で、かつ商用電源がゼロクロスする時点を超えない最適な時点に近づくように、リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整できる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、商用電源のゼロクロス時点からリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを（ＴＡ）、リレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を（ＴＣ）、所望値を（ＴＳ）として、ＴＡを次のような乗算や除算の含まない簡単な関係式で算出することを特徴とする請求項２記載のリレー駆動装置である。
【００１８】
ＴＡ＝前回のＴＡ＋ＴＣ−ＴＳ
本発明の請求項４に記載の発明は、ＴＳはリレー動作時の値よりもリレー復帰時の値を小さくしたことを特徴とする請求項３記載のリレー駆動装置であり、リレーの動作時はリレー復帰時よりバウンス時間が長いため、リレー動作時とリレー復帰時のバウンス時間等を考慮した値をリレー動作時のＴＳとリレー復帰時のＴＳに各々設定することにより、リレー動作時とリレー復帰時を同じようにリレー制御部はリレー接点が実際に閉または開される時点を常に商用電源のゼロ電位近傍で、かつ商用電源がゼロクロスする時点を超えない最適な時点に近づくように、ＴＡを調整できる。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明は、リレー接点の開閉が商用電源の正側または負側に偏ると、リレー接点開閉時の電位差により接点の寿命を縮める転移現象を生じやすくなるが、リレー接点の開閉を同じ時点で商用電源の正負交互に行うことにより、電位差を減少させ接点の転移現象を抑制させる作用を有するものである。
【００２０】
以下本発明の一実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるリレー駆動装置を示す基本ブロック図である。図１において、１はマイクロコンピュータで電源同期発生手段４からの信号に基づき商用電源６のゼロクロス時点から所定時間後、リレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するリレー制御部（図示せず）と、リレー接点開閉検出手段３からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から商用電源がゼロクロスする時点までの時間を検出するタイマー手段（図示せず）とを備えている。２はリレー接点、３はリレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段、４は商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段、５はリレー制御部からの出力信号によってリレー駆動するリレー駆動手段、６は商用電源、７は負荷で構成されている。
【００２１】
図２は、同実施の形態におけるフローチャートであり、図３はリレー接点が閉じられた動作タイミングチャートで、図４はリレー接点が開かれた動作タイミングチャートを説明している。
【００２２】
図５、図６は、同実施の形態における動作タイミングチャートで、図５は商用電源の負側でリレー接点を開閉させた場合であり、図６は商用電源の正側でリレー接点を開閉させた場合である。
【００２３】
次に上記のように構成したリレー駆動装置の動作を説明する。リレー接点２を閉じる場合は、図２のフローチャート、図３のタイミングチャートで示すように電源同期発生手段４より電源同期信号ａ０のエッジがマイクロコンピュータ１に入力されるとＴＡ０のカウントをスタートする。ＴＡ０のカウントがカウントアップになればリレー制御部よりリレー駆動開始信号ｂ０が出力されリレー駆動手段５によりリレー駆動が開始される。リレー接点２が閉じられるとリレー接点開閉検出手段３より開閉信号ｅ０がマイクロコンピュータ１に入力され時間ＴＣ０の測定をスタートする。再び電源同期発生手段４より電源同期信号ａ０のエッジがマイクロコンピュータ１に入力されると時間ＴＣ０の測定をストップし、リレー接点２が閉じられてから商用電源６のゼロ電位までの時間が検出できる。
【００２４】
この検出結果に基づいて、リレー接点２を実際に閉させる時点が商用電源６のゼロ電位近傍になるように、次にリレー駆動開始信号ｂ０が出力されるタイミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点２が実際に閉された時点が商用電源６のゼロクロスする時点を超えると大電流アーク放電が発生するため、リレー接点２が実際に閉された時点が、商用電源６のゼロクロスする時点を超えない時間を所望値（ＴＳ０）とし、リレー制御部はＴＣ０が常に所望値（ＴＳ０）に近づくように、ＴＡ０を次のような関係式で算出させる。
【００２５】
次回のＴＡ０＝ＴＡ０＋ＴＣ０−ＴＳ０
この構成により、商用電源６の周波数を判別しなくてもリレー接点２が実際に閉された時点から商用電源６がゼロクロスする時点までの時間（ＴＣ０）を一定にすることができる。また、リレー接点２が実際に閉された時点が、所望値（ＴＳ０）近傍になるのでリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点２が実際に閉される時点が、商用電源６のゼロクロスする時点を超える確率を低減できるという作用を有する。
【００２６】
リレー接点２を開く場合は、図２のフローチャート、図４のタイミングチャートで示すように電源同期発生手段４より電源同期信号ａ１のエッジがマイクロコンピュータ１に入力されるとＴＡ１のカウントをスタートする。ＴＡ１のカウントがカウントアップになればリレー制御部よりリレー駆動停止信号ｂ１が出力されリレー駆動手段５によりリレー駆動が停止される。リレー接点２が開かれるとリレー接点開閉検出手段３より開閉信号ｅ１がマイクロコンピュータ１に入力され時間ＴＣ１の測定をスタートする。再び電源同期発生手段４より電源同期信号ａ１のエッジがマイクロコンピュータ１に入力されると時間ＴＣ１の測定をストップし、リレー接点２が開かれてから商用電源６のゼロ電位までの時間が検出できる。
【００２７】
この検出結果に基づいて、リレー接点２を実際に開させる時点が商用電源６のゼロ電位近傍になるように、次にリレー駆動停止信号ｂ１が出力されるタイミングを調整するが、動作バラツキ及び周波数の変動等によりリレー接点２が実際に開された時点が商用電源６がゼロクロスする時点を超えると大電源アーク放電が長時間継続されるため、リレー接点２が実際に開された時点が、商用電源６のゼロクロスする時点を超えない時間を所望値（ＴＳ１）とし、リレー制御部はＴＣ１が常に所望値（ＴＳ１）に近づくように、ＴＡ１を次のような関係式で算出させる。
【００２８】
次回のＴＡ１＝ＴＡ１＋ＴＣ１−ＴＳ１
この構成により、商用電源６の周波数を判別しなくてもリレー接点２が実際に開された時点から商用電源６がゼロクロスする時点までの時間（ＴＣ１）を一定にすることができる。また、リレー接点２が実際に開された時点が、所望値（ＴＳ１）近傍になるのでリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等により、リレー接点２が実際に開された時点が、商用電源６がゼロクロスする時点を超える確率を低減できるという作用を有する。
【００２９】
また、リレー動作時はリレー復帰時よりバウンス時間が長いため、リレー動作時とリレー復帰時のバウンス時間等を考慮した値をリレー動作時のＴＳ０とリレー復帰時のＴＳ１にそれぞれ設定することにより、リレー動作時とリレー復帰時を同じようにリレー制御部はリレー接点２が実際に閉または開された時点が常に商用電源６がゼロクロスする時点を超えない時点に近づくように、ＴＡを調整できるという作用を有する。
【００３０】
さらに、電源同期信号ａの立ち上がり側か立ち下がり側のどちらでリレー接点２が開閉したか記憶することで、今回のリレー接点２を図５に示すように商用電源６の負側で開閉させると次回のリレー接点２の開閉を図６に示すように商用電源６の正側で行うことができ、これを繰り返すことにより、リレー接点２の開閉が商用電源６の正側負側を交互に同じ時点で行われ、電位差を減少させ接点の寿命を縮める転移現象を抑制させるという作用を有する。
【００３１】
なお、本実施の形態では商用電源６の周波数の半周期を基準として調整を行っているが、周波数の一周期を基準として調整を行うことにより電源のひずみ等によるゼロ電位のずれにも対応できる作用を有する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によるリレー駆動装置は、商用電源のゼロ電位近傍でリレー接点を開閉させるためのリレー駆動装置であって、商用電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期発生手段と、リレー接点の開閉を検出するリレー接点開閉検出手段と、リレーにリレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するリレー制御部と、前記リレー接点開閉検出手段からの信号に基づきリレー接点が実際に閉または開された時点から、前記電源同期発生手段から得られる商用電源がゼロクロスする時点までの時間（ＴＣ）を検出するタイマー手段とを備え、前記リレー制御部はＴＣが常に所望値（ＴＳ）に近づくように、前記タイマー手段で得られた検出結果に基づいて、商用電源のゼロクロス時点から前記リレー駆動開始信号またはリレー駆動停止信号を出力するタイミングを調整することにより、商用電源の周波数を判別しなくてもＴＣを一定にすることができ、さらにリレー接点の動作バラツキ及び周波数の変動等があっても商用電源のゼロクロスする時点を超えない時点でリレー接点を開閉できるという効果が得られる。また、リレー接点の開閉を商用電源の正負交互に同じ時点で行うことにより接点の寿命を縮める転移現象を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるリレー駆動装置のブロック図
【図２】同実施の形態における動作フローチャート
【図３】同実施の形態におけるリレー接点閉側のタイミングチャート
【図４】同実施の形態におけるリレー接点開側のタイミングチャート
【図５】同実施の形態における商用電源の負側でリレー接点を開閉させたタイミングチャート
【図６】同実施の形態における商用電源の正側でリレー接点を開閉させたタイミングチャート
【図７】従来例による回路図
【図８】従来例による動作フローチャート
【図９】従来例による動作説明図
【符号の説明】
１  マイクロコンピュータ
２  リレー接点
３  リレー接点開閉検出手段
４  電源同期発生手段
５  リレー駆動手段
６  商用電源
７  負荷
ＴＡ０  ゼロクロス時点からリレー駆動開始信号を出力するまでの時間
ＴＢ０  リレー動作時間
ＴＣ０  リレー接点が閉された時点からゼロクロスする時点までの時間
ＴＳ０  リレー接点閉時の所望時間
ＴＡ１  ゼロクロス時点からリレー駆動停止信号を出力するまでの時間
ＴＢ１  リレー復帰時間
ＴＣ１  リレー接点が開された時点からゼロクロスする時点までの時間
ＴＳ１  リレー接点開時の所望時間
【図１】
0003570212.tif 000002
【図２】
0003570212.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003570212.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003570212.tif 000007
【図７】
0003570212.tif 000008
【図８】
0003570212.tif 000009
【図９】
0003570212.tif 000010