(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷やリレーの加熱によるトラブルを未然に防止できるリレー異常検出装置を提供する。【解決手段】リレー１のａ接点とｃ接点の間に、負荷電源３、負荷４、ホール効果電流測定用ＩＣを直列に接続する。リレー１の開閉制御を行う制御回路５Ａは、リレー閉制御をしている間のホール効果電流測定用ＩＣの測定出力が過電流判定用のしきい値を越えたとき過電流異常発生と判定し、Ｄ２を点灯させて過電流異常発生の報知を行う。また、リレー開制御をしている間のホール効果電流測定用ＩＣの測定出力がリレー接点溶着判定用のしきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定し、Ｄ３を点灯させてリレー接点溶着異常発生の報知を行う。【選択図】図２
0003189583.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、
有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、
負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、
ホール効果電流測定手段の測定出力を過電流判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたとき過電流異常発生と判定する過電流判定手段と、
過電流異常発生と判定されたとき過電流異常発生の報知を行う過電流異常発生報知手段と、
を備えたことを特徴とするリレー異常検出装置。
【請求項２】
負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、
有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、
負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、
制御手段がリレー開制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力をリレー接点溶着異常判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定する溶着判定手段と、
リレー接点溶着異常発生と判定されたときリレー接点溶着異常発生の報知を行うリレー接点溶着異常発生報知手段と、
を備えたことを特徴とするリレー異常検出装置。
【請求項３】
負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、
有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、
負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、
制御手段がリレー閉制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力を過電流判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたとき過電流異常発生と判定する過電流判定手段と、
過電流と判定されたとき過電流異常発生の報知を行う過電流異常発生報知手段と、
制御手段がリレー開制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力をリレー接点溶着異常判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定する溶着判定手段と、
リレー接点溶着異常発生と判定されたときリレー接点溶着異常発生の報知を行うリレー接点溶着異常報知手段と、
を備えたことを特徴とするリレー異常検出装置。
【請求項４】
制御手段は、判定手段が過電流異常発生と判定したときリレーオフ制御をするようにしたこと、
を特徴とする請求項１または３記載のリレー異常検出装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はリレー異常検出装置に係り、とくにリレー接点の溶着やリレー回路の過電流を検出するリレー異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有接点シーケンスなどでは負荷への電源の供給を機械的にオン・オフするリレー（電磁継電器）が多用されている。従来の一般的なリレー回路の構成を図１に示す。リレー１はリレーコイル２、常開接点であるａ接点、常閉接点であるｂ接点、可動接点であるｃ接点を有し、直流電源Ｖcc（＋５Ｖ）とグランドの間にリレーコイル２と駆動トランジスタＱ１が直列に接続されており、リレーコイル２と並列に還流ダイオードＤ１が接続されている。またｃ接点とａ接点の間に直流または交流の負荷用電源３と負荷４が接続されている。駆動トランジスタＱ１はマイコン構成の制御回路５の制御出力ポートＰ１と接続されている。制御回路５が負荷４を非通電状態とする場合、制御出力ポートＰ１をＬレベルとする。このとき駆動トランジスタＱ１がオフし、リレーコイル２に電流が流れず、ｃ−ａ接点間が非導通となり、負荷４と負荷電源３が開放される。制御回路５が負荷４を通電状態とする場合、制御出力ポートＰ１をレベルとする。このとき駆動トランジスタＱ１がオンし、リレーコイル２に電流が流れてｃ−ａ接点間が導通し、負荷電源３が負荷４に供給される。
【０００３】
このようなリレー回路では、負荷４に不具合が生じるなどして過大な負荷電流が流れたり、リレー接点が溶着して負荷４が導通状態のままとなったりして、負荷４やリレー１が加熱で損傷したり火災が起きるなどのトラブルが起きる。けれども、従来の一般的なリレー回路では、リレー接点に溶着が生じていることや過大な負荷電流が流れていることが制御回路側で判断出来ず、負荷やリレーの加熱によるトラブルを回避出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１８２５１号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は上記した従来技術の問題に鑑みなされたもので、リレー接点に溶着が生じていることや過大な負荷電流が流れていることを検知して負荷やリレーの加熱によるトラブルを未然に防止できるリレー異常検出装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案の請求項１記載のリレー異常検出装置では、負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、ホール効果電流測定手段の測定出力を過電流判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたとき過電流異常発生と判定する過電流判定手段と、過電流異常発生と判定されたとき過電流異常発生の報知を行う過電流異常発生報知手段と、を備えたことを特徴としている。
本考案の請求項２記載のリレー異常検出装置では、負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、制御手段がリレー開制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力をリレー接点溶着異常判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定する溶着判定手段と、リレー接点溶着異常発生と判定されたときリレー接点溶着異常発生の報知を行うリレー接点溶着異常発生報知手段と、を備えたことを特徴としている。
本考案の請求項３記載のリレー異常検出装置では、負荷への電源の供給を開閉する有接点リレーと、有接点リレーの開閉制御を行う制御手段と、負荷と直列に接続されてホール効果により負荷電流の測定を行うホール効果電流測定手段と、制御手段がリレー閉制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力を過電流判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたとき過電流異常発生と判定する過電流判定手段と、過電流異常発生と判定されたとき過電流異常発生の報知を行う過電流異常発生報知手段と、制御手段がリレー開制御をしている間のホール効果電流測定手段の測定出力をリレー接点溶着異常判定用のしきい値と比較し、しきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定する溶着判定手段と、リレー接点溶着異常発生と判定されたときリレー接点溶着異常発生の報知を行うリレー接点溶着異常報知手段と、を備えたことを特徴としている。
本考案の請求項４記載のリレー異常検出装置では、制御手段は、判定手段が過電流異常発生と判定したときリレーオフ制御をするようにしたこと、を特徴としている。
【考案の効果】
【０００７】
本考案の１つによれば、負荷と直列に介装したホール効果電流測定手段で負荷電流を測定し、測定した負荷電流が過電流判定用しきい値を越えたとき過電流異常発生と判定し、過電流異常発生の報知を行うので、負荷やリレーの加熱による火災等のトラブルを未然に防止できる。
本考案の他の１つによれば、リレー開制御がされている間にホール効果電流測定手段で負荷電流を測定し、測定した負荷電流がリレー接点溶着異常判定用のしきい値を越えたときリレー接点の溶着異常発生と判定し、溶着異常発生の報知を行うので、負荷の加熱による火災等のトラブルを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の一般的なリレー回路の構成を示す回路図である。
【図２】本考案の一実施例に係るリレー回路の構成を示す回路図である（実施例１）。
【図３】図２中の制御回路の実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】図２中の制御回路の実行する処理を示すフローチャートである。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本考案の最良の形態を実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【００１０】
図２を参照して本考案の一実施例を説明する。図２は本考案に係るリレー回路の構成を示す回路図であり、図１と同一の構成部分には同一の符号が付してある。
リレー１はリレーコイル２、常開接点であるａ接点、常閉接点であるｂ接点、可動接点であるｃ接点を有し、直流電源Ｖccとグランドの間にリレーコイル２と駆動トランジスタＱ１が直列に接続されており、リレーコイル２と並列に還流ダイオードＤ１が接続されている。またｃ接点とａ接点の間に直流または交流の負荷用電源３、負荷４、ホール効果電流測定用ＩＣ（MicroSystems，LLC 社製、型番ACS712）１０の電流入力端子ＩIN及び電流出力端子ＩOUT が直列に接続されている。ホール効果電流測定用ＩＣ１０の電源端子Ｖccは直流電源Ｖcc、ＧＮＤ端子はグランド、フィルタ用外部素子端子ＦＩＬＴＥＲにはコンデンサＣが接続されている。ホール効果電流測定用ＩＣ１０の内部には、電流入力端子ＩINから電流出力端子ＩOUT に流れる負荷電流Ｉによる磁場で起電力を生じるホール素子１１、ホール素子１１に生じた起電力の増幅等を行い負荷電流Ｉに比例する大きさの電流測定電圧ＶOUT を出力する測定電流出力回路１２を有している。電流入力端子ＩINと電流出力端子ＩOUT の間の抵抗値は数ｍΩ程度であり、負荷系へのホール効果電流測定用ＩＣ１０の挿入ロスは殆どなく、また電流入力端子ＩIN、電流出力端子ＩOUT の側と、電源端子Ｖcc、ＧＮＤ端子、フィルタ用外部素子端子ＦＩＬＴＥＲ、電流測定電圧出力端子ＶOUT の側とは磁気的な結合があるだけで電気的に分離されているので、ホール効果電流測定用ＩＣ１０の挿入によるリレー接点への影響は殆ど無い。
【００１１】
駆動トランジスタＱ１のベース側は  抵抗Ｒ１を介してワンチップマイコン構成の制御回路５Ａの制御出力ポートＰ１と接続されており、オン・オフ制御がされる。ホール効果電流測定用ＩＣ１０の電流測定電圧出力端子ＶOUT は制御回路５Ａのアナログ入力ポートＰ２と接続されている。また、制御回路５Ａの第１エラー表示出力ポートＰ３とＶCCの間に抵抗Ｒ２及び発光ダイオードＤ２が直列接続されており、第２エラー表示出力ポートＰ４とＶCCの間に抵抗Ｒ３及び発光ダイオードＤ３が直列接続されている。発光ダイオードＤ２は点灯により過電流異常の発生を作業員に報知し、発光ダイオードＤ３は点灯によりリレー接点溶着異常の発生を作業員に報知する。
【００１２】
また、コレクタとエミッタが過電流異常発生検出出力端子ＯＣとグランドに接続されたオープンコレクタトランジスタＱ２のベースが抵抗Ｒ４を介して制御回路５Ａの第１エラー検出出力ポートＰ４と接続されており、コレクタとエミッタがリレー接点溶着異常発生検出出力端子ＴＣとグランドに接続されたオープンコレクタトランジスタＱ３のベースが抵抗Ｒ５を介して制御回路５Ａの第２エラー検出出力ポートＰ５と接続されている。過電流異常発生検出出力端子ＯＣ、リレー接点溶着異常発生検出出力端子ＴＣは上位のホストと接続されている。
制御回路５Ａは、図示しない内部メモリに記憶された処理プログラムに基づきリレー１に対する開閉（オン・オフ）制御動作、過電流異常発生検出・報知動作とリレー接点溶着異常発生検出・報知動作を行う。
【００１３】
図３と４は制御回路５Ａの処理を示すフローチャート、図５はリレー回路の動作説明図であり、以下、これらの図を参照して上記した実施例の動作を説明する。なお、予め初期設定処理により、Ｐ１＝Ｌレベルでリレー１はオフ状態（ａ−ｃ接点間が開、ｂ−ｃ接点間が閉。図２の実線１Ａ参照）であり、Ｐ３とＰ４がＨレベルでＤ２とＤ３が消灯状態であり、Ｐ５とＰ６がＬレベルで過電流異常検出出力端子ＯＣとリレー接点溶着異常検出出力端子ＴＣがハイインピーダンス状態になっているものとする（図３のステップＳ１０）。
（１）リレーオン動作
制御回路５Ａは図示しない操作部でリレーオン操作がされるか又は上位ホストからリレーオン指令が入力されると、リレーオン指令有りと判断し（ステップＳ１１）、現在、リレーオフ中なので（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御出力ポートＰ１をＨとして駆動トランジスタＱ１をオンし、リレーコイル２を通電する。このときａ−ｃ接点間が閉じ、負荷電源３が負荷４に供給されて負荷４がオンする（ステップＳ１３、図２の破線１Ｂ参照）。このとき、負荷電源３、リレー１、負荷４を流れる電流Ｉがホール効果電流測定用ＩＣ１０により測定されて電流測定電圧ＶOUT が制御回路５Ａのアナログ入力ポートＰ２に入力される。
【００１４】
（２）リレーオフ動作
反対に、制御回路５Ａは図示しない操作部でリレーオフ操作がされるか又は上位ホストからリレーオフ指令が入力されると、リレーオフ指令有りと判断し（ステップＳ１４）、現在、リレーオン中なので（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御出力ポートＰ１をＬとして駆動トランジスタＱ１をオフし、リレーコイル２を非通電状態とする。このときａ−ｃ接点間が開き、負荷電源３が負荷４から開放されて負荷４がオフする（ステップＳ１６、図２の実線１Ａ参照）。
【００１５】
（３）異常検出動作
制御回路５Ａはリレーオン指令とリレーオフ指令のいずれもないとき、定期的にアナログ入力ポートＰ２に入力されている電流測定電圧ＶOUT をＡ／Ｄ変換して取り込む（図４のステップＳ２０）。そして、現在リレーオン制御中であれば（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ＶOUT を過電流異常検出用の第１のしきい値ＴＨ１と比較する（ステップＳ２２）。第１のしきい値ＴＨ１は例えばリレー接点の最大許容電流値に相当する値または負荷４の最大許容電流値に相当する値に設定されている。ＶOUT がＴＨ１より小さければ図３のステップＳ１１に戻る（ステップＳ２２でＮＯ）。ＶOUT を取り込んだときにリレーオフ制御中であれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ＶOUT をリレー接点溶着異常検出用の第２のしきい値ＴＨ２と比較する（ステップＳ２４）。第２のしきい値ＴＨ２は例えば負荷４の定格電流の１／４値に相当する値に設定されている。ＶOUT がＴＨ２より小さければ図３のステップＳ１１に戻る。
【００１６】
（４）過電流異常発生報知
若しステップＳ２２でＶOUT がＴＨ１より大きければ、制御回路５Ａは過電流異常発生と判定し（ステップＳ２５）、第１エラー表示出力ポートＰ３をＬレベルとし、発光ダイオードＤ２を点灯させて過電流異常の発生を作業員に報知する（ステップＳ２６）。続いて第１エラー検出出力ポートＰ５をＨレベルとし、トランジスタＱ２をオンして過電流異常検出出力端子ＯＣから上位ホストに対しＬレベルの過電流異常検出報知を行う（ステップＳ２７）。更に、制御出力ポートＰ１をＬレベルに落とし、駆動トランジスタＱ１をオフし、リレーコイル２を非通電状態としてａ−ｃ接点間を開放させてリレーオフ制御を行う（ステップＳ２８）。
【００１７】
このリレーオフ制御により負荷４と負荷電源３が遮断されるので、以降、過電流は流れなくなり、リレー接点の溶着発生を防止するとともに、負荷４やリレー１に過電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。また、Ｄ２の点灯から過電流異常の発生を知った作業員が負荷電源３の停止、負荷４の修理・交換を行ったり、過電流異常の発生報知を受けた上位ホストが負荷電源３の停止をしたりすることでも、負荷４やリレー１に過電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。
【００１８】
（５）リレー接点溶着異常発生報知
若しステップＳ２４でＶOUT がＴＨ２より大きければ、制御回路５Ａはリレー接点溶着異常発生と判定し（ステップＳ２９）、第２エラー表示出力ポートＰ４をＬレベルとし、発光ダイオードＤ３を点灯させてリレー接点溶着異常の発生を作業員に報知する（ステップＳ３０）。続いて第２エラー検出出力ポートＰ６をＨレベルとし、トランジスタＱ３をオンしてリレー接点溶着異常検出出力端子ＴＣから上位ホストに対しＬレベルのリレー接点溶着異常検出報知を行う（ステップＳ３１）。
Ｄ３の点灯からリレー接点溶着異常の発生を知った作業員が負荷電源３の停止をしたりリレー１の交換を行ったり、リレー接点溶着異常の発生報知を受けた上位ホストが負荷電源３の停止をしたりすることで、負荷４やリレー１に異常電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。
トラブルが解消し、作業員が復帰操作をして制御回路５Ａに復帰指令が入力されると、制御回路５Ａは図３のステップＳ１０に戻る（ステップＳ３２）。
【００１９】
上記した実施例によれば、負荷４と直列に介装したホール効果電流測定用ＩＣ１０の電流測定電圧ＶOUT を制御回路５Ａで取り込み、リレーオン制御中はＶOUT を過電流異常検出用の第１のしきい値ＴＨ１と比較し、越えたとき過電流異常発生と判定し、発光ダイオードＤ２を点灯させて過電流異常の発生を作業員に報知するとともに上位ホストに対し過電流異常検出報知を行う。過電流異常の発生を知った作業員が負荷電源３の停止、負荷４の修理・交換を行ったり、過電流異常の発生報知を受けた上位ホストが負荷電源３の停止をしたりすることで、負荷４やリレー１に過電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。また、過電流異常発生と判定したとき、制御回路５Ａはリレーオフ制御を行い、負荷４と負荷電源３を遮断するので、これによってもリレー接点の溶着発生を防止するとともに、負荷４やリレー１に過電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。
【００２０】
これと異なりリレーオフ制御中は、制御回路５ＡはＶOUT をリレー接点溶着異常検出用の第２のしきい値ＴＨ２と比較し、越えたとき制御回路５Ａはリレー接点溶着異常発生と判定し、発光ダイオードＤ３を点灯させてリレー接点溶着異常の発生を作業員に報知するとともに、上位ホストに対しリレー接点溶着異常検出報知を行う。リレー接点溶着異常の発生を知った作業員が負荷電源３の停止をしたりリレー１の交換を行ったり、リレー接点溶着異常の発生報知を受けた上位ホストが負荷電源３の停止をしたりすることで、負荷４やリレー１に異常電流が流れ続けて火災等のトラブルが発生するのを未然に防止することができる。
【００２１】
また、ホール効果電流測定用ＩＣ１０の電流入力端子ＩINと電流出力端子ＩOUT の間の抵抗値は数ｍΩ程度であり、負荷系へのホール効果電流測定用ＩＣ１０の挿入ロスは殆どなく、また電流入力端子ＩIN、電流出力端子ＩOUT の側と、電源端子Ｖcc、ＧＮＤ端子、フィルタ用外部素子端子ＦＩＬＴＥＲ、電流測定電圧出力端子ＶOUT の側とは磁気的な結合があるだけで電気的に分離されているので、ホール効果電流測定用ＩＣ１０の挿入によるリレー接点への影響は殆ど無い。
【００２２】
なお、上記した実施例ではホール効果電流測定手段としてホール効果電流測定用ＩＣを例に挙げて説明したが、ＩＣ構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本考案は、有接点リレーを含むリレー回路に適用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  リレー
２  リレーコイル
４  負荷
５Ａ  制御回路
１０  ホール効果電流測定用ＩＣ
Ｄ２、Ｄ３  発光ダイオード
Ｑ２、Ｑ３  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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