JPH10312725A - ゼロクロススイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リレ−接点を交流電流入力のゼロクロス点に
おいてオンさせるように、適切なタイミングでリレード
ライブ信号を出力させ、機器に流れるインラッシュ電流
を低減する。 【解決手段】 機器の外部に設けられ、機器の制御を機
器内の制御手段から自己の制御手段に移し、かつ、上記
リレーをオンするためのリレードライブ信号を出力し
て、上記リレードライブ信号が出力されてから上記交流
電流の供給ラインにインラッシュ電流が流れるまでの遅
延時間を検出する第１の手段と、第１の手段が検出した
遅延時間を記憶する第２の手段と、機器内に設けられ、
上記交流電流のゼロクロス点を求める第３の手段と、機
器内に設けられ、上記第２の手段に記憶された遅延時間
とあらかじめ定められた一定時間とを加え、上記第３の
手段によって求められたゼロクロス点を基準にして、該
加算値だけ遅延させてリレードライブ信号を出力する第
４の手段とから構成されるゼロクロススイッチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリレ−を機体スイッ
チとして使用している機器において、リレ−接点を交流
電流入力のゼロクロス点においてオンさせるように、適
切なタイミングでリレードライブ信号を出力させ、機器
に流れるインラッシュ電流を低減するのに好適なゼロク
ロススイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来技術により、ハードウェア
でゼロクロススイッチを構成する場合の一例を示す回路
図である。図２において、スイッチ２０６がオンされる
と、ゼロクロス検出回路２０７が動作して、交流電源２
０１から出力される交流電流のゼロクロス点を検出し、
検出信号Ｓ１を出力する。検出信号Ｓ１はフリップフロ
ップ２０８に入力され、フリップフロップ２０８はその
出力信号Ｓ２をハイにする。図３は、上記した交流電流
と検出信号Ｓ１とフリップフロップ２０８の出力信号Ｓ
２の関係を示す図である。

【０００３】フリップフロップ２０８の出力信号Ｓ２は
遅延回路２０９に入力され、遅延回路２０９は一定時間
経過後、フォトカプラ２１０に信号を出力する。フォト
カプラ２１０は遅延回路２０９から出力される信号を受
けてオンし、その結果、リレー２０２のコイル２０２ｂ
に電流が流れ、リレー接点２０２ａがオンする。これに
より、交流電源２０１から出力される交流電流が整流回
路２０３で整流され、整流された電流が抵抗２０３とコ
ンデンサ２０５で平滑化され、負荷２１１に入力され
る。

【０００４】また、従来技術では、テレビジョン受像機
等の機器においてよく用いられているが、リレー接点寿
命がインラッシュ電流により短くなるのを防止するた
め、インラッシュ制限抵抗を設ける事が一般的に行われ
ている。

【０００５】なお、本発明に関連する先行技術として、
特開平７−２３１４８６号公報及び特開平８−１７１８
４３号公報に記載された発明が存在する。特開平７−２
３１４８６号公報記載の発明は、インラッシュ電流によ
るリレー接点の短寿命化を防止するため、一方において
リレー接点をオンさせる信号が出力されてからリレー接
点がオンするまでの時間を測定し、他方において交流電
流のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点から一定時間
遅延させ、さらに前記遅延時間と接点閉成時間の和を求
め、求めた値が交流電流のゼロクロス間隔に等しくなる
ように遅延時間を調節している。

【０００６】また、特開平８−１７１８４３号公報記載
の発明は、インラッシュ電流によるリレー接点の短寿命
化を防止するものであり、リレー接点に印加される交流
電源のゼロクロスポイントを検出し、さらに検出したゼ
ロクロスポイントの時間幅を検出し、さらにリレーの動
作遅れ時間を検出し、これらの検出結果に基づいて、リ
レー接点の開閉のタイミングを上記ゼロクロスポイント
に一致させるため、リレーを制御する制御信号の出力タ
イミングを補正するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術に
は、次のような問題点がある。すなわち、図２に示す従
来のハードウェア構成によるゼロクロススイッチにおい
ては、ゼロクロス検出回路２０７がゼロクロス点を検出
した後、リレー２０２を次のゼロクロス点で動作させる
ため、遅延回路２０９の遅延時間を正確に設定する必要
がある。そのため、遅延回路２０９の遅延時間を実測し
て最適値にするため、遅延回路２０９の遅延時間の最適
化を半固定抵抗等の調整、又は電子ボリュームの調整に
より実現しなければならない。したがって、そのための
ハードウェアが必要になり、機器の材料費が高くなって
しまうという問題点がある。特に、電子ボリュームは半
固定抵抗に比べて高価であるため、自動調整に用いるに
は価格面で不向きである。

【０００８】また、ゼロクロス検出回路２０７は、通常
のオン／オフ制御では問題ないが、周期の早いオン／オ
フ時には、検出エラーを発生させ、信頼性に欠けるとい
う問題点がある。

【０００９】また、従来技術の欄に記載したように、リ
レー接点寿命を延長するために、リレー接点保護にため
にインラッシュ電流制限抵抗が設けられている。しか
し、インラッシュ電流制限抵抗は、無駄な電力を消費
し、コストアップにつながるという問題点がある。

【００１０】なお、上記した特開平７−２３１４８６号
公報及び特開平８−１７１８４３号公報に記載された発
明では、機器の内部にインラッシュ電流の突入タイミン
グを監視するための回路を設けることが要件になってい
る。しかし、本発明にはこのような構成要件は無く、本
願発明とは大きく相違している。

【００１１】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
成されたもので、次の目的を有している。 （１）安定したゼロクロス動作を行うゼロクロススイッ
チを提供することにより、インラッシュ電流制限抵抗を
無くし、材料費及び消費電力の低減を図る。 （２）安定したゼロクロス動作を行うゼロクロススイッ
チを提供することにより、インラッシュ電流を最小化
し、交流リレーの定格をランクダウンすることを可能に
し、材料費の低減を図る。 （３）機器内にシステムコントロール用のマイコンを用
いることにより、専用のゼロクロス検出回路と制御回路
を設ける必要を無くし、材料費の低減を図る。 （４）機器内にシステムコントロール用のマイコンを用
いると共に、外部測定回路を設けることにより、機器の
製造段階におけるゼロクロス検出等のバラツキの吸収及
び調整時間の短縮を図る。 （５）早いオン／オフ等、ハードのみでゼロクロススイ
ッチを実現すると問題となるエラーに対して、プロテク
トをかけることを容易にする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のゼロクロ
ススイッチは、機体スイッチとして交流電流をオン／オ
フするリレーを使用している機器に適用されるゼロクロ
ススイッチに適用されるものであり、次の特徴を有して
いる。すなわち、上記機器の外部に設けられ、機器の制
御を機器内の制御手段から自己の制御手段に移し、か
つ、上記リレーをオンするためのリレードライブ信号を
出力して、上記リレードライブ信号が出力されてから上
記交流電流の供給ラインにインラッシュ電流が流れるま
での遅延時間を検出する第１の手段と、第１の手段が検
出した遅延時間を記憶する第２の手段と、機器内に設け
られ、上記交流電流のゼロクロス点を求める第３の手段
と、機器内に設けられ、上記第２の手段に記憶された遅
延時間とあらかじめ定められた一定時間とを加え、上記
第３の手段によって求められたゼロクロス点を基準にし
て、該加算値だけ遅延させてリレードライブ信号を出力
する第４の手段とから構成されることを特徴としてい
る。

【００１３】本発明の第２のゼロクロススイッチは、上
記第１のゼロクロススイッチにおいて、上記第２の手段
が不揮発性のメモリから構成されていることを特徴とし
ている。

【００１４】本発明の第３のゼロクロススイッチは、上
記第１のゼロクロススイッチにおいて、上記第３の手段
と上記第４の手段がマイコンで構成されたシステムコン
トローラによって実現されていることを特徴としてい
る。

【００１５】本発明の第４のゼロクロススイッチは、上
記第１のゼロクロススイッチにおいて、上記あらかじめ
定められた一定時間が、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数
補正を含むことを特徴としている。

【００１６】本発明の第５のゼロクロススイッチは、上
記第１のゼロクロススイッチにおいて、上記第１から第
４の手段がそれぞれ協調して複数回の動作を行い、ゼロ
クロス点において正確にリレーを動作させることを特徴
としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に示す実施の形
態により、更に詳細に本発明について説明する。図１
は、本発明の一実施の形態を示す回路図であり、ゼロク
ロススイッチに外部測定回路５０をセットした状態を示
している。図１において、１０は交流電源、１１はリレ
ー、１１ａはリレー接点、１１ｂはリレーコイル、１２
は整流回路、１４は抵抗、１５はコンデンサ、１６は負
荷、１７はトランジスタ、１８は絶縁トランス、１９は
整流回路、２０，２２はコンデンサ、２１は５ボルトの
定電圧回路（図中、５Ｖ ＲＥＧと表示する）、２３，
２４はダイオード、２５はマイコン等で構成されるシス
テムコントローラ、２６は揮発性メモリである。

【００１８】また、図１において、５０は外部測定回
路、５１は電流プローブ、５２はインラッシュ電流検出
回路、５３はマイコン等で構成される外部コントローラ
である。ここで、外部測定回路５０は、機器製造時の基
板調整用治具等の設備に組み込まれるものである。

【００１９】次に、図１に示す実施の形態の動作につい
て詳細に説明する。まず、ゼロクロス検出動作について
説明する。図１に示すように、交流電源１０から出力さ
れる交流電流を絶縁するため、該交流電流を絶縁トラン
ス１８の一次側に入力して２次側から取り出す。絶縁ト
ランスの２次側から取り出された交流電流は、整流回路
１９によって整流され、かつ、コンデンサ２０と定電圧
回路（５Ｖ）２１とコンデンサ２２とダイオード２３，
２４の働きによって、５Ｖの矩形波に加工される。ただ
し、厳密には、この矩形波の立ち上がり部分と立ち下が
り部分は垂直にならない。

【００２０】次に、上記矩形波は、機器のシステムコン
トローラ２５の割り込み端子に入力される。システムコ
ントローラ２５は、取り込んだ矩形波の立ち上がり又は
立ち下がりを検出してゼロクロス点を検出し（ゼロクロ
ス点検出２５ｃ）、後述する遅延時間を加えて（遅延時
間補正２５ｂ）、リレードライブ信号ＳＲをオンにして
トランジスタ１７をオンし、リレー１１のコイル１１ｂ
を通電して、リレー接点１１ａをオンする。ここで、上
記ゼロクロス点検出２５ｃは、５０／６０Ｈｚの検出動
作を含んでいる。

【００２１】次に、ゼロクロス測定動作について説明す
る。ゼロクロス測定動作は、機器の外部に調整治具とし
て準備された外部測定回路５０が行う。すなわち、図１
において、外部測定回路５０の電流プローブ５１は、機
器への電源供給ラインに取り付けられており、インラッ
シュ電流をモニタする。モニタされたインラッシュ電流
は、インラッシュ電流検出回路５２において検出され、
外部コントローラ５３に検出タイミングを報告する。ま
た、外部測定回路５０の外部コントローラ５３は、機器
のシステムコントローラ２５に対してインターラプト信
号を出力して、システムコントローラ２５の動作を停止
させる。これにより、外部測定回路５０及び機器のコン
トロールが外部コントローラ５３に移行する。

【００２２】すなわち、外部コントローラ５３はリレー
ドライブ信号ＳＲをオンにしてトランジスタ１７をオン
し、リレー１１のコイル１１ｂを通電して、リレー接点
１１ａをオンする。そして、インラッシュ電流が流れる
までの時間を測定し、該測定値を不揮発性メモリ２６に
保存する。測定された時間がリレー１１の動作遅延時間
であり、リレーによってバラツキがあるので、上記測定
値によって補正する。

【００２３】次に、ゼロクロスドライブの検証について
説明する。不揮発性メモリ２６に測定値を記憶したの
ち、外部コントローラ５３はインターラプト信号の出力
を停止して、機器の制御を機器のシステムコントローラ
２５に移す。

【００２４】システムコントローラ２５は、ゼロクロス
検出点を基準にして、不揮発性メモリ２６に記憶された
測定値（遅延量）に一定値を加えて、リレードライブ信
号ＳＲを出力する。ここで、上記一定値とは、リレーの
遅延時間の規格から予想される補正値（５０／６０Ｈｚ
の補正を含む）である。そして、この時、外部測定回路
５０はインラッシュ電流を再び測定し、ゼロクロス点上
にインラッシュパルスがあるかどうかを確認し、ない場
合はその差分を遅延量として補正し、再び不揮発性メモ
リ２６に書き込む。このようにして、ゼロクロス点上に
インラッシュパルスが存在するように、制御する。

【００２５】次に、上記した補正値について説明する。
５０Ｈｚ補正であるか６０Ｈｚ補正であるかは、機器が
交流電源１０に接続された時、システムコントローラ２
５がセットされ、その直後にカウントすることによって
判別される。５０Ｈｚ補正の場合には、（遅延量＋補正
値）が１／５０秒又は１／２５秒になるようにする。ま
た、６０Ｈｚ補正の場合には、（遅延量＋補正値）が１
／６０秒又は１／３０秒になるようにする。実際には、
補正値は固定値とし、不揮発性メモリ２６に書き込む。

【００２６】上記したように、交流電源の周波数測定、
ゼロクロス点検出、系の遅延時間測定、遅延時間補正及
び５０Ｈｚ補正又は６０Ｈｚ補正を行い、常に交流電流
のゼロクロス点でリレー１１の接点１１ａが接触するよ
うに機器を制御する。

【００２７】また、リレー１１の早いオン／オフ等の不
規則な動作、交流電流に含まれるノイズ等に起因する誤
動作を防止するため、ゼロクロス点の検出等の一連の動
作を複数回実行するこにより、ゼロクロススイッチの信
頼性を向上させることができる。

【００２８】また、外部測定回路５０は、機器製造時の
基板調整用治具等の設備に組み込まむことにより、自動
調整することが可能になる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。 （１）安定したゼロクロス動作を行うゼロクロススイッ
チを提供することにより、インラッシュ電流制限抵抗を
無くし、材料費及び消費電力の低減を図ることができ
る。 （２）安定したゼロクロス動作を行うゼロクロススイッ
チを提供することにより、インラッシュ電流の最小化す
るため、交流リレーの定格をランクダウンすることが可
能になり、材料費の低減を図ることができる。 （３）機器内にシステムコントロール用のマイコンを用
いることにより、専用のゼロクロス検出回路と制御回路
を設ける必要が無くなり、材料費の低減を図ることがで
きる。 （４）機器内にシステムコントロール用のマイコンを用
いると共に、外部測定回路を設けることにより、機器の
製造段階におけるゼロクロス検出等のバラツキの吸収及
び調整時間の短縮を図ることができる。 （５）早いオン／オフ等、ハードのみでゼロクロススイ
ッチを実現すると問題となるエラーに対して、プロテク
トをかけることを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態を示す回路図で
ある。

【図２】図２は、従来技術によりハードウェアでゼロク
ロススイッチを構成する場合の一例を示す回路図であ
る。

【図３】図３は、図２に示す回路図の動作を説明するた
めの波形図である。

【符号の説明】

１０…交流電源、１１…リレー、１１ａ…リレー接点、
１１ｂ…リレーコイル、１２…整流回路、１４…抵抗、
１５…コンデンサ、１６…負荷、１７…トランジスタ、
１８…絶縁トランス、１９…整流回路、２０，２２…コ
ンデンサ、２１…５ボルトの定電圧回路（図中、５Ｖ
ＲＥＧと表示する）、２３，２４…ダイオード、２５…
システムコントローラ、２６…揮発性メモリ、５０…外
部測定回路、５１…電流プローブ、５２…インラッシュ
電流検出回路、５３…外部コントローラ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体スイッチとして交流電流をオン／オ
   フするリレーを使用している機器に適用されるゼロクロ
   ススイッチにおいて、 上記機器の外部に設けられ、機器の制御を機器内の制御
   手段から自己の制御手段に移し、かつ、上記リレーをオ
   ンするためのリレードライブ信号を出力して、上記リレ
   ードライブ信号が出力されてから上記交流電流の供給ラ
   インにインラッシュ電流が流れるまでの遅延時間を検出
   する第１の手段と、 第１の手段が検出した遅延時間を記憶する第２の手段
   と、 機器内に設けられ、上記交流電流のゼロクロス点を求め
   る第３の手段と、 機器内に設けられ、上記第２の手段に記憶された遅延時
   間とあらかじめ定められた一定時間とを加え、上記第３
   の手段によって求められたゼロクロス点を基準にして、
   該加算値だけ遅延させてリレードライブ信号を出力する
   第４の手段とから構成されることを特徴とするゼロクロ
   ススイッチ。
2. 【請求項２】 上記第２の手段は、不揮発性のメモリか
   ら構成されていることを特徴とする請求項１記載のゼロ
   クロススイッチ。
3. 【請求項３】 上記第３の手段と上記第４の手段は、マ
   イコンで構成されたシステムコントローラによって実現
   されていることを特徴とする請求項１記載のゼロクロス
   スイッチ。
4. 【請求項４】 上記あらかじめ定められた一定時間は、
   ５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数補正を含むことを特徴と
   する請求項１記載のゼロクロススイッチ。
5. 【請求項５】 上記第１から第４の手段は、それぞれ複
   数回の動作を行ってゼロクロス点において正確にリレー
   を動作させることを特徴とする請求項１記載のゼロクロ
   ススイッチ。