JPH06333732A - 制御用ソレノイド作動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御用ソレノイドの作動の有無を確実に電気
的に検出する制御用ソレノイド作動検出回路を提供す
る。 【構成】 制御用ソレノイド２に駆動信号Ｖｓを印加し
た場合にソレノイド内の可動鉄心が変移したか否かを検
出する制御用ソレノイド作動検出装置であって、前記可
動鉄心の変移に伴い制御用ソレノイドに発生する逆起電
力によって前記駆動信号経路に介したバリスタ４の両端
電圧Ｖｘに現れる逆起電力による電圧の変化を比較器７
を通して検出する。また、パルス発生器１０を備え制御
用ソレノイド２の駆動信号ＶｓをトランジスタＱ１のオ
ン・オフでリレースイッチ３を開閉して所定時間連続パ
ルス状に印加し、可動鉄心の変移の有無を前記各パルス
状駆動信号の印加開始後の所定時間経過毎に検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はソレノイドを利用した各
種装置の制御系において、制御用ソレノイドが正常に作
動したか否か（可動鉄心の変移の有無）を電気的に検出
する制御用ソレノイド作動検出回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】固定鉄心にコイルを巻き、これに通電し
て得られる磁気的吸引力を用いて、可動鉄心を動作させ
るものをソレノイドという。得られる機械力は一般に直
線的な力であるが回転力を得るように工夫されたものも
ある。

【０００３】上記ソレノイドは電源の種類によって交流
ソレノイドと直流ソレノイドに分類されるが、一般には
磁束が一定で鉄損がなく、また騒音の問題がない直流ソ
レノイドが多用されており、プランジャと呼ばれる可動
鉄心がコイル内で直線運動をするプランジャ形の構造が
利用されているものの大半を占める。（以下、可動鉄片
をプランジャとも称す。）図４は上記各種プランジャ構
造を有するソレノイドの概略図である。図中（Ａ）は最
も一般的なプランジャ形、（Ｂ）は漏れ磁束形、（Ｃ）
は平板形、（Ｄ）はクラッパ形、（Ｅ）はヒンジ形と各
々称される。

【０００４】ソレノイドは電流による磁気作用を巧みに
応用した簡単な構造の制御機器であり工業用、商業用を
はじめ、娯楽機器にまで幅広く利用されている。

【０００５】ところで、或装置の制御を装置内に組み込
まれたソレノイドにて行う場合（例えばプランジャ形ソ
レノイド）、ソレノイド駆動電流を印加したのみでは実
際にソレノイドの機械動作（プランジャの変移）が行わ
れたか否かが外観からは判断できないのが通常であり、
従来は上記ソレノイドが確実に動作したか否かを判断す
る手段として、プランジャの変移を検知するセンサーが
ソレノイドに隣接して設けられ、プランジャの変移によ
ってセンサーのスイッチが機械的に投入され、その出力
信号によって判断する方法が一般に採用されていた。

【０００６】また、他の検出方法として、プランジャの
変移によって生じるソレノイドの駆動電流の変化を検知
して電気的信号として取り出す方法が考案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
方法においては以下のような問題点がある。

【０００８】先ず機械的検出方法については、 （１）センサーが必要であり、ソレノイドの可動部とセ
ンサーの連結機構が必要なので、全体の構造が複雑にな
ったり耐久性が悪くなる。

【０００９】（２）センサーの出力を伝送するラインを
ソレノイドの駆動信号ラインと別個に設ける必要があ
る。

【００１０】またソレノイドの駆動電流変化を検知する
方法は、 （１）現実の一般的なソレノイドの使用状況を見た場
合、プランジャの可動範囲は広く、駆動電流の変化に基
づくと正確な検出が得られにくい。

【００１１】（２）ソレノイド内のプランジャの動きが
鈍いときは該プランジャが完全に変移終了しないうちに
変移判定をしてしまい、誤検出の恐れがある。

【００１２】本発明は上記事情を鑑みてなされたもので
あり、制御用ソレノイドの作動の有無を確実に電気的に
検出する制御用ソレノイド作動検出回路を提供するもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御用ソレノ
イドに駆動信号を印加した場合にソレノイド内の可動鉄
心が変移したか否かを検出する制御用ソレノイド作動検
出装置において、前記可動鉄心の変移に伴い制御用ソレ
ノイドに発生する逆起電力によって前記駆動信号経路に
介したバリスタ両端に現れる電圧の変化を検出するよう
にしたことを特徴とする制御用ソレノイド作動検出装置
を提供することにより、また上記制御用ソレノイドの駆
動信号を所定時間連続パルス状に印加し、可動鉄心の変
移の有無を前記各パルス状駆動信号の印加開始後の所定
時間経過毎に検知するようにしたことを特徴とする制御
用ソレノイド作動検出装置を提供することにより、上記
目的を達成するものである。

【００１４】

【作用】制御用ソレノイドに通電（駆動信号印加）する
ことによって内部に生ずる磁界の磁気的吸引力でプラン
ジャは変移するが、この際ソレノイド内の磁束が変化し
電磁誘導によりソレノイドに逆起電力が生じる。

【００１５】駆動信号経路に介したバリスタは一般にス
イッチ保護素子としての役割を有するものであるが、上
記逆起電力により駆動信号経路に逆電流が流れた場合
に、このバリスタ両端に現れる電圧は前記プランジャの
変移による磁束の変化に対応しており、バリスタの電圧
ー電流特性は上記逆起電力が発生した場合に該逆起電力
を検出するに適度な端子電圧を与える。

【００１６】したがって、該バリスタ電圧を予め設定し
た比較電圧と比較器に入力することによりプランジャの
変移を検出することが可能になる。

【００１７】一方、プランジャの変移には可動領域の大
小によって異なるが一般に数十ミリ秒を要する。したが
って、ソレノイドに通電後、ある程度の時間を経た後の
プランジャの変移途中の時点でストローブを立てて前記
比較器の出力を検出データとして制御回路に取り込むよ
うにする。

【００１８】したがって、何らかの原因でプランジャの
変移が無い場合または中途で止まってしまったような場
合に、僅かの時間バリスタ電圧が大きくなって比較器が
誤出力してしまっても、これを直ちに検出データとしな
いのでプランジャが正常に変移したか否かを確実に判定
することが可能になる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係わる制御用ソレノイド作動
検出装置の実施例を図面を基に詳述する。

【００２０】図１は本発明に係わる制御用ソレノイド作
動検出装置の実施例の回路図であり、図２は制御用ソレ
ノイドに駆動信号を印加した場合のバリスタ両端電圧と
比較器出力並びにデータ取り込みのストローブパルス波
形を示す。

【００２１】また、図３はプランジャを挿入していない
状態の制御用ソレノイドに駆動信号を印加した場合のバ
リスタ両端電圧と比較器出力の時間変化を示す図であ
る。

【００２２】図１において、電源回路１は３端子型のモ
ノリシックＩＣ（例えばフェアチャイルド社の７８００
シリーズ）１３によるボルテージレギュレータであり、
制御用ソレノイド２の駆動信号ＶｓとＶｃｃ（回路電源
電圧）を供給する。本実施例においてはＶｓ＝２４Ｖ、
Ｖｃｃ＝１２Ｖである。

【００２３】制御用ソレノイド２のコイルの一端は接地
されており、他端はリレースイッチ３を介して駆動信号
Ｖｓが印加されるとともに、バリスタ４に結線されてい
る。

【００２４】上記バリスタ４の端子電圧Ｖｘは比較器７
に入り、該比較器７はＶｘが予め可変抵抗ＶＲにて適宜
設定された基準電圧Ｖｒｅｆを越えた場合にＶｃｃレベ
ルの検知信号Ｓ１を出力する。

【００２５】前記リレースイッチ３はＮＰＮトランジス
タＱ１がオンの状態で電磁石コイルＬが通電することに
よりスイッチが投入されるので、前記トランジスタＱ１
のベース・エミッタ電圧を制御することによってパルス
状の駆動信号Ｖｓを制御用ソレノイド２に印加すること
ができる。

【００２６】パルス発生器１０は例えば５００Ｈｚのク
ロックパルスｆ１を発生させ、遅延素子１１で適当な遅
延後（例えば１２ｍｓ）、ストローブパルスＰとしてＮ
ＡＮＤゲートＮ１に前記検知信号Ｓ１とともに入力され
る。

【００２７】前記ＮＡＮＤゲートＮ１は前記ストローブ
パルスＰが立った時の検知信号Ｓ１のデータを検出デー
タとしてフリップフロップ回路１２に入力し、該データ
はラッチされる。即ちＮＡＮＤゲートＮ２の出力は
「Ｈ」固定となって、以降ＮＡＮＤゲートＮ１の出力如
何にかかわらず、トランジスタＱ１定常的にオン状態に
する。

【００２８】パルス発生器１０のｆ２は駆動信号を所定
時間パルス状に連続的に与える駆動信号用パルスであ
り、論理出力「Ｈ」で駆動信号印加状態（Ｑ１オン状
態）、「Ｈ」→「Ｌ」でＱ１をオフ状態にして変移検出
待ち状態となる。プランジャの変移が検出されなかった
場合（ＮＡＮＤゲートＮ２出力が「Ｈ」とならない場
合）は「Ｌ」→「Ｈ」となり再び駆動信号印加状態にな
り、以下所定時間繰り返す。

【００２９】次に、図２に示すように、バリスタ４の端
子電圧Ｖｘは駆動信号Ｖｓ印加後ｔ１時点で逆起電力が
生じてプランジャの変移中に漸次０Ｖに近づく遷移曲線
を描く。

【００３０】比較器７の出力である検知信号Ｓ１の幅は
制御用ソレノイド２の磁気吸引力とプランジャの可動範
囲等によって定まる適正値になるように基準電圧Ｖｒｅ
ｆを予め可変抵抗ＶＲにて設定する。本実施例では２６
ｍｓ程度である。

【００３１】上記条件下において、ストローブパルスＰ
は駆動信号印加時ｔ１から遅延時間Ｔｄ経過した時点で
立てるように遅延素子１１で設定されているので、バリ
スタ両端の電圧Ｖｘが確実にプランジャによる逆起電力
を発生している時間に検知信号Ｓ１を検出データとして
取り込むことになる。

【００３２】仮にプランジャが変移しなかった場合や瞬
時僅かに変移して止まった場合には、図３に示すように
駆動信号Ｖｘはソレノイド自身の逆起電力による瞬間の
み遷移するが、この時も検知信号Ｓ１は瞬間ではあるが
出力されるのであって、プランジャの変移が十分でない
場合にも変移有りの検出データを出力してしまう。

【００３３】したがって上記誤検出の可能性を防止する
には前述のように駆動信号Ｖｘを印加してプランジャが
変移し始めてから或る程度遅らせてストローブパルスＰ
を立てるのが確実であって、変移開始直後に検知すべき
でないことが分かる。

【００３４】尚、本発明の主旨は制御用ソレノイドの作
動確認を駆動信号経路に挿入したバリスタ両端電圧の変
化を検出するところに存し、実施例の図１の回路におい
て使用するバリスタの種類、比較器の構成、論理回路の
構成、パルス発生器の回路等は特に本実施例に示された
ものに限られるものではないことは勿論である。

【００３５】また、本発明を敷衍すれば、制御用ソレノ
イドと構造を同じくする所謂電磁弁（ソレノイド弁）の
作動確認検出にも適用され得ることは多言を要しない。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係わる制御用ソレノイド作動検
出装置は、上記のようにソレノイド内の可動鉄片の変移
によるソレノイドに発生する逆起電力をバリスタ両端に
現れる電圧の変化として検知し、また誤検出を防止する
ような構成になっていることから以下に記載するような
優れた効果を有する。

【００３７】（１）制御用ソレノイドが作動したか否か
を確実に電気的に検出することができるという優れた効
果を有する。

【００３８】（２）検出回路が無接点、無接触で、専用
の検出ラインが不要になるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる制御用ソレノイド作動検出装置
の回路図である。

【図２】制御用ソレノイドに駆動信号印加した場合のバ
リスタ両端電圧及び比較器出力の時間変化と検出ストロ
ーブ位置を示す図である。

【図３】プランジャを挿入していない状態の制御用ソレ
ノイドに駆動信号を印加した場合のバリスタ両端電圧と
比較器出力の時間変化を示す図である。

【図４】各種構造の制御用ソレノイド及び可動鉄片を示
す構造概略図である。

【符号の説明】

１ 電源回路 ２ 制御用ソレノイド ３ リレースイッチ ４ バリスタ ７ 比較器 １０ パルス発生器 １１ 遅延素子 １２ フリップフロップ回路 １３ モノリシックＩＣ Ｓ１ 検知信号 Ｖｓ 駆動信号 Ｖｒｅｆ 基準電圧 Ｖｘ バリスタの端子電圧 Ｖｓ 駆動信号 Ｖｃｃ 回路電源電圧 ＶＲ 可変抵抗 Ｎ１、Ｎ２ ＮＡＮＤゲート ｆ１ クロックパルス ｆ２ 駆動信号用パルス Ｌ 電磁石コイル Ｑ１ ＮＰＮトランジスタ Ｐ ストローブパルス Ｔｄ 遅延時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御用ソレノイドに駆動信号を印加した
   場合にソレノイド内の可動鉄心が変移したか否かを検出
   する制御用ソレノイド作動検出装置において、前記可動
   鉄心の変移に伴い制御用ソレノイドに発生する逆起電力
   によって前記駆動信号経路に介したバリスタ両端に現れ
   る逆起電力による電圧の変化を検出するようにしたこと
   を特徴とする制御用ソレノイド作動検出装置。
2. 【請求項２】 パルス発生器を備え制御用ソレノイドの
   駆動信号を所定時間連続パルス状に印加し、可動鉄心の
   変移の有無を前記各パルス状駆動信号の印加開始後の所
   定時間経過毎に検知するようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の制御用ソレノイド作動検出装置。