(57)【要約】【課題】本発明は、リードリレーをオン状態にさせる際に接点バウンスの発生を防ぐことを特徴とする。【解決手段】一対の接点片を有するリードスイッチ１０と励磁コイル２０とからなるリードリレー３０の駆動回路であって、励磁コイル２０を励磁して一対の接点片を接触させる制御を行う際に、励磁コイル２０の励磁を開始した時点から一対の接点片が最初に接触するまでの期間中に、励磁コイル２０の励磁を解除する動作を少なくとも１回行わせる駆動信号ｄｒｖを出力する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の接点片を有するリードスイッチと励磁コイルとからなるリードリレーの駆動回路であって、前記励磁コイルを励磁して前記一対の接点片を接触させる制御を行う際に、前記励磁コイルの励磁を開始した時点から前記一対の接点片が最初に接触するまでの期間中に、前記励磁コイルの励磁を解除する動作を少なくとも１回行わせる駆動信号を出力することを特徴とするリードリレー駆動回路。
【請求項２】
一対の接点片を有するリードスイッチと励磁コイルとからなるリードリレーの駆動回路であって、前記励磁コイルを励磁して前記一対の接点片を接触させる制御を行う際に、前記励磁コイルの励磁開始直後ではレベルがパルス的に変化し、その後、レベルが固定された信号を駆動信号として出力することを特徴とするリードリレー駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はリードリレーのオン・オフ制御を行う駆動回路に係り、特に機械的に接触する一対の接点片を有するリードスイッチを備えたリードリレーの駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣテスタやＬＳＩテスタ等の計測機器では、入出力信号の切り替えを行うために制御用リードリレーが多用されている。リードリレーは、ドライタイプと、内部に水銀が封入されたウェットタイプの２種類に大別される。後者のウェットタイプのリードリレーは、構造上、接点バウンスは発生しないが、動作速度が遅い、外形寸法が大きい、取り付け方向に制限がある、等の点から上記のような計測機器の分野では用いられない。なお、接点バウンスとは、オン状態にされた際に、一度接触した一対の接点片が離れ、接触状態と非接触状態とが何度か繰り替えされることをいう。
【０００３】
また、上記２種類のリードリレーの他に、半導体回路で構成された半導体リレーがある。この半導体リレーは接点バウンスは発生しないが、リードリレーと比べ電気的特性や周波数特性が劣っており、現在では主流になり得ていない。
【０００４】
従って、上記のような計測機器では、制御用リードリレーとしてドライタイプのリードリレーが用いられる。このリードリレーは、リードスイッチと励磁コイルとからなる。
【０００５】
図６は、ドライタイプ・リードリレーのリードスイッチ１０の断面構造を示している。ガラス管１１内に、強誘電体材料で構成された一対のリード１２、１３が封入されている。ガラス管１１内の一対のリードの各先端部１２、１３には、一部がオーバーラップするように接点片１２ａ、１３ａが形成されている。また、ガラス管１１には不活性ガスが封入されている。このリードスイッチ１０を取り囲むように励磁コイルが設けられることでリードリレーが構成される。
【０００６】
図７は、リードスイッチ１０と励磁コイル２０とからなるリードリレー３０を従来の駆動回路と共に示している。励磁コイル２０の一端には定格電圧が供給され、他端には駆動用のトランジスタ、例えばＮＰＮトランジスタＴＲが接続されている。そして、駆動用のトランジスタＴＲのベースに駆動信号を入力することで、このトランジスタＴＲがオンし、電流が流れて励磁コイル２０が励磁され、リードスイッチ１０がオン（ＯＮ）状態にされる。
【０００７】
図８は、励磁コイル２０が励磁された際に、リードスイッチ１０の一対の接点片が接触する原理を説明するための図である。励磁コイル２０に電流が流れると、コイル周辺に磁束が発生する。この磁束が一対のリード１２、１３を通過すると、例えばリードの一方がＮ極、他方がＳ極となるように磁極が誘起される。そして、磁気の吸引力が一対のリードの弾性を上回ると、一対のリードの先端部の接点片が接触して接点が閉じ、ＯＮ（接続）の状態となる。
【０００８】
従来のリードリレー駆動回路では、励磁コイルに電流を流して一対の接点片を接触させる場合に、駆動信号として図９に示すようにＯＮ開始後からＯＦＦ開始までの期間中、“Ｈ”レベルを維持する信号が与えられる。
【０００９】
このように“Ｈ”レベルの駆動信号により励磁コイルの励磁制御を行うと、励磁の開始直後の磁気の吸引力が過剰なものとなり、一度接触した一対の接点片が離れ、再度、接触状態となり、このような状態が繰り替えされることで、図９に示すように接点バウンスが発生する。
【００１０】
このような接点バウンスが発生すると、接点片の接触回数が増え、リードリレーの電気的寿命や機械的寿命が短くなる。また、リードリレーを介して信号が入出力される電子回路が高速で応答する回路である場合、接点バウンスの発生は電子回路の誤動作を招く原因となる。
【００１１】
このように従来のリードリレー駆動回路は、リレースイッチの接点バウンスを発生させ、これによりリードリレーの寿命が短くなる、リードリレーを介して信号が入出力される電子回路の誤動作を招く、等の欠点がある。
【００１２】
なお、従来では、電磁石の動作時に、ＰＷＭ制御を行うことにより、プランジャが鉄芯から離れているときには大きな電力で駆動させて吸引動作を完了し、その後は吸引保持するだけの電力で駆動するようにした技術が特許文献１に開示されている。
【００１３】
また、従来では、接点耐久性の向上を図るために、リレー作動初期の短期間だけリレーコイルに印加する電圧をリレーコイル定格電圧より高くするようにした技術が特許文献２に開示されている。
【００１４】
さらに、従来では、交流電源電圧を用いてコイルを駆動する際に、いかなるタイミングで交流電源電圧が入力しても過大な吸引力が発生しないようにするために、瞬時電圧検出回路の出力を比較回路で基準電圧と比較し、基準電圧以下の場合にスイッチング素子をオン状態にして、全波整流された交流電圧のうち基準電圧以下の電圧をコイルに印加する技術が特許文献３に開示されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−２３５４１６号公報
【００１６】
【特許文献２】
特開平８−２７９４１４号公報
【００１７】
【特許文献３】
特開２０００−５９７１６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、リレースイッチの接点バウンスの発生が抑制でき、もってリードリレーの長寿命化を図ると共に、リードリレーを介して信号が入出力される電子回路の誤動作の発生が防止できるリードリレー駆動回路を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明のリードリレー駆動回路は、一対の接点片を有するリードスイッチと励磁コイルとを有するリードリレーの駆動回路であって、前記励磁コイルを励磁して前記一対の接点片を接触させる制御を行う際に、前記励磁コイルの励磁を開始した時点から前記一対の接点片が最初に接触するまでの期間中に、前記励磁コイルの励磁を解除する動作を少なくとも１回行わせる駆動信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
また、この発明のリードリレー駆動回路は、一対の接点片を有するリードスイッチと励磁コイルとからなるリードリレーの駆動回路であって、前記励磁コイルを励磁して前記一対の接点片を接触させる制御を行う際に、前記励磁コイルの励磁開始直後ではレベルがパルス的に変化し、その後、レベルが固定された信号を駆動信号として出力することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１はこの発明の一実施の形態に係るリードリレー駆動回路をリードリレーと共に示す回路図である。
【００２３】
リードリレー３０は、図６及び図７で説明したように、ガラス管１１内に一対の接点片１２ａ、１３ａが封入されたリードスイッチ１０と、このリードスイッチ１０を取り囲むように設けられた励磁コイル２０とを有する。励磁コイル２０の一端には定格電源電圧が供給され、他端はリードリレー駆動回路４０に接続されている。
【００２４】
リードリレー駆動回路４０は、入力信号を受ける制御信号発生回路４１と、この制御信号発生回路４１から出力される制御信号ｃｏｎｔが供給される駆動回路４２とから構成されている。駆動回路４２は例えば反転回路からなり、駆動回路４２の出力信号が駆動信号ｄｒｖとして励磁コイル２０の他端に供給される。
【００２５】
制御信号発生回路４１は、入力信号に基づいてリードリレー３０の励磁コイル２０を励磁して一対の接点片を接触させる制御を行う際に、励磁コイル２０の励磁が開始された時点から一対の接点片が最初に接触するまでの期間中に、励磁コイル２０の励磁を解除する動作を少なくとも１回行わせるような制御信号ｃｏｎｔを出力する。すなわち、制御信号発生回路４１から出力される制御信号ｃｏｎｔは、図２に示すように、励磁コイル２０の励磁開始後の初期のＴ１の期間は“Ｈ”レベルとなり、Ｔ１の期間経過後に“Ｌ”レベルとなり、この“Ｌ”レベルがＴ２の期間続き、Ｔ２の期間経過後は再度“Ｈ”レベルとなり、その後は励磁コイル２０の励磁が終了するまで“Ｈ”レベルを維持するような波形を有する。駆動信号ｄｒｖは、駆動回路４２における遅延時間を考えなければ、制御信号ｃｏｎｔに対して相補な信号レベルを有する波形となる。つまり、駆動信号ｄｒｖは、励磁コイル２０の励磁開始直後ではレベルがパルス的に変化し、その後は、レベルが“Ｌ”レベルに固定された信号である。
【００２６】
上記構成でなるリードリレー駆動回路において、リードリレーをＯＮ状態にさせる際に、制御信号発生回路４１から出力される制御信号ｃｏｎｔが“Ｈ”レベルにされる。制御信号ｃｏｎｔが“Ｈ”レベルになると、駆動回路４２の出力信号、すなわち駆動信号ｄｒｖが“Ｌ”レベルとなり、リードリレー３０の励磁コイル２０に電流が流れて励磁コイル２０が励磁される。これにより、先に説明したようにリードスイッチ１０の一対のリードにＳ極、Ｎ極が誘起され、一対の接点片が吸引力によって接触する方向に近づく。
【００２７】
リードリレー３０のＯＮ期間の初期では、一旦“Ｈ”レベルに立ち上げられた制御信号ｃｏｎｔが一度“Ｌ”レベルに落ちる。これにより駆動信号ｄｒｖが“Ｈ”レベルになり、リードリレー３０の励磁コイル２０の励磁が解除される。励磁が解除されると、予め磁気の吸引力によって接触する方向に近づいていた一対の接点片が、互いに接触する前に、弾性によって元の状態に復帰する。
【００２８】
そして、一対の接点片が元の状態に復帰しつつある時に、再び制御信号ｃｏｎｔが“Ｈ”レベルになると、励磁コイル２０が再び励磁され、一対の接点片に磁気による吸引力が加わる。この時、一対の接点片は弾性によって元の状態に復帰するような力が働いており、この力は磁気による吸引力と相反するので、一対の接点片が接触する際の吸引力が最初の場合よりも弱められる。このことにより、一対の接点片が接触する際の衝撃力が弱められ、この結果、接点バウンスの発生を抑えることができる。接点バウンスの発生が抑えられることによって、従来、問題となっていた電気的寿命や機械的寿命が短くなることが防止でき、また、リードリレーを介して信号が入出力される電子回路が高速で応答する回路である場合に電子回路の誤動作を防ぐことができる。
【００２９】
図３は、従来の駆動回路と上記実施の形態によるリードリレー駆動回路によってリードリレーを駆動する際の一対の接点片間の距離の時間的変化を示している。従来では、図３（ａ）に示すように一対の接点片間の距離は一定の割合で狭くなっていく。これに対し、上記実施の形態によるリードリレー駆動回路の場合には、一対の接点片間の距離が一定の割合で狭くなっていく途中で励磁コイルの励磁が一旦解除されるので、図３（ｂ）に示すように、励磁の解除後に再度励磁が開始された後は一対の接点片間の距離の減少の割合は励磁の解除前よりも小さくなる。すなわち、一対の接点片が緩やかに近づいていき、これにより一対の接点片が接触する際の衝撃を弱めることができる。
【００３０】
図４は、上記実施の形態によるリードリレー駆動回路の動作評価を行うための測定回路の一例を示している。
【００３１】
ここでは、駆動回路４２として、例えば、株式会社東芝製のデジタル用集積回路、型番「ＴＤ６２５８３ＡＰ」内に設けられている複数個のインバータゲート回路のうちの１個を使用している。図中、丸で囲んだ数字は同集積回路の外部ピンの番号に相当している。また、リードリレー３０の励磁コイル２０の一端には直流５Ｖの電源電圧を供給し、リードスイッチ１０の一端に直流３Ｖの電源電圧を供給する。そして、リードスイッチ１０の他端と接地電圧との間に負荷抵抗Ｒ（例えば１ＫΩ）を接続し、先の制御信号ｃｏｎｔを駆動回路４２に入力した際に、リードスイッチ１０と負荷抵抗Ｒとの接続点に設けられたモニターポイントの電圧波形を観測したところ、図５に示すような波形が観測された。
【００３２】
図５に示すように、制御信号ｃｏｎｔが供給された後、モニターポイントの電圧は振動を起こすことなく接地電圧から立ち上がっている。これは接点バウンスが発生していないことを示している。なお、制御信号ｃｏｎｔにおける先のＴ１、Ｔ２の期間は、リードリレー個々の品種及び特性のばらつきに対応して調整される。
【００３３】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば上記実施の形態では、オン状態にする際の初期に駆動信号ｄｒｖのレベルをパルス的に１回のみ変化させ、その後は“Ｌ”レベルに固定する場合を説明したが、これは駆動信号ｄｒｖのレベルをパルス的に複数回変化させた後に“Ｌ”レベルに固定するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態において、制御信号発生回路４１は、リードリレーをオン／オフ制御するための入力信号を受けて制御信号ｃｏｎｔを出力するが、その回路構成は通常の論理回路等を組み合わせることによって容易に構成することができる。
【００３５】
さらに、上記実施の形態では駆動回路４２として反転回路を用いる場合について説明したが、これは例えば図７に示すようにＮＰＮトランジスタ等を用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明によれば、リレースイッチの接点バウンスの発生が抑制でき、もってリードリレーの長寿命化を図ると共に、リードリレーを介して信号が入出力される電子回路の誤動作の発生が防止できるリードリレー駆動回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るリードリレー駆動回路をリードリレーと共に示す回路図。
【図２】図１中の制御信号発生回路から出力される制御信号の一例を示す波形図。
【図３】従来の駆動回路と上記実施形態によるリードリレー駆動回路によってリードリレーを駆動する際の一対の接点片間の距離の時間的変化を示す図。
【図４】上記実施の形態によるリードリレー駆動回路の動作評価を行うための測定回路の一例を示す図。
【図５】図４の回路を用いて観測された信号の波形図。
【図６】ドライタイプ・リードリレーのリードスイッチの断面図。
【図７】リードリレーを従来の駆動回路と共に示す回路図。
【図８】励磁コイルが励磁された際にリードスイッチの一対の接点片が接触する原理を説明するための図。
【図９】従来の駆動回路において接点バウンスが発生する様子を示す波形図。
【符号の説明】
１０…リードスイッチ、２０…励磁コイル、３０…リードリレー、４０…リードリレー駆動回路、４１…制御信号発生回路、４２…駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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