JPS6041699Y2 - ソレノイド回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ソレノイドプランジャ等を駆動制御するため
のソレノイド回路に関し、特に、定常状態で通電中のソ
レノイドに流れる電流を、保持力維持に必要な電流値程
度にまで低減させて、ソレノイド自身の発熱による種々
の弊害を防止し得るものである。

従来、ソレノイドプランジャ等に用いられるソレノイド
回路は、第１図に示すように、電源端子１と接地との間
にソレノイドコイル２および電流制御手段であるトラン
ジスタ３が直列に挿入接続されており、このトランジス
タ３の制御端子であるベースは抵抗４を介し信号入力端
子５に接続されている。

このようなソレノイド回路において、信号入力端子５に
供給される信号に応じてトランジスタ３がスイッチング
動作し、ソレノイドコイル２に流れる電流を制御するこ
とにより、ソレノイドプランジャ等を駆動している。

ところで、ソレノイドプランジャ等の磁気吸引力は距離
の２乗に反比例することから、動作開始時に大きな吸引
力を必要とするのに対し、−たん吸引動作した後これを
保持するための吸引力は小さくてよいわけであるが、従
来の第１図に示すようなソレノイド回路では動作保持中
も動作開始時に必要とされる大電流がソレノイドコイル
２を流れるため、電力消費が増大し、長時間保持動作を
持続すればソレノイドやトランジスタの発熱のため種々
の悪影響が発生するという欠点がある。

本考案は、このような従来の欠点を除去すべくなされた
ものであり、ソレノイドプランジャ等のソレノイドコイ
ルに流れる電流について、ソレノイドプランジャ等の吸
引動作開始時には大電流を流し、吸引保持動作中には必
要な小電流を流すようにすることにより、消費電力を抑
えて発熱等による悪影響を防止し得るソレノイド回路の
提供を目的とする。

また、本考案の他の目的は、保持時間が長くなって温度
上昇が生じても、温度補償が自動的に行なわれるソレノ
イド回路を提供することである。

以下、本考案に係る好ましい実施例について図面を参照
しながら説明する。

第２図は、本考案に係る第１の実施例を示し、ソレノイ
ドプランジャ等のソレノイドコイル１２は電源端子１１
に接続されている。

このソレノイドコイル１２に流れる電流を制御するため
の電流制御手段として、トランジスタ１３がソレノイド
コイル１２と接地との間に挿入接続されている。

このトランジスタ１３の制御入力端子であるベースは、
抵抗１４を介して信号入力端子１５が接続されており、
また上記ベースには、トランジスタ１６のコレクタが接
続されるとともに、このトランジスタ１６のエミッタは
抵抗１７を介し接地されている。

上記信号入力端子１５には抵抗１８とコンデンサ１９と
から成る時定数回路２０が接続されており、この時定数
回路２０の出力端子は上記トランジスタ１６のベースに
接続されている。

さらに、ソレノイドの電流制御用のトランジスタ１３の
コレクタは、帰還抵抗２１を介しトランジスタ１６のエ
ミッタに接続されている。

以上の構成を有するソレノイド回路の動作を説明する。

まず、初期の動作前の状態においては、入力端子１５の
信号レベルはほぼ接地電位（これを°Ｌ゛とする。

）にあるため、トランジスタ１３および１６のいずれも
がしゃ断（高抵抗）状態にあり、ソレノイドコイル１２
には電流が流れていない。

次に、入力端子１５に供給される信号レベルが変化して
、一定の高電位（これを“Ｈ゛とする。

）になると、抵抗１４を介して電流制御用のトランジス
タ１３のベースに電流が流れ込み、このトランジスタ１
３は導通側に動作することにより、ソレノイドコイル１
２には一定の電流１１が流れ磁気吸引力が発生する。

このとき流れる電流１１は、ソレノイドプランジャ等の
吸引動作を開始させ得る程度の大きな電流値となってい
る。

また、入力端子１５に“Ｈ９９信号が印加されれば、時
定数回路２０において、抵抗１８を介してコンデンサ１
９に電流が流れ込むため、時定数回路２０の出力端子に
は、抵抗１８とコンデンサ１９とで決定される時定数曲
線を描いて上昇する電圧が現われ、これがトランジスタ
１６のベースに印加される。

したがってトランジスタ１６は時間経過に応じて導通側
に動作し、コレクタ電圧が徐々に降下してゆくことから
、電流制御用のトランジスタ１３のベース電圧が降下す
ることになり、このトランジスタ１３で制御される電流
ＩＣは減少してゆく。

このようにして、時定数回路２０のコンデンサ１９への
充電が完了するとトランジスタ１６のベース電圧が決定
され、コレクタ・エミッタ間抵抗値が定まるから、電流
制御用のトランジスタ１３のベース電圧も定まり、ソレ
ノイドコイル１２を流れる電流値が一定値Ｉ２となる。

このときの電流Ｉｚは、吸引されたソレノイドプランジ
ャ等の吸引動作を保持するに充分な電流であればよく、
一般に動作開始のための電流Ｉ工の数分の−から十数分
の一程度となっている。

このようなソレノイドコイル１２に流れる電流値■。

の時間ｔの経過に伴う変化を第３図に示している。

次に、電流制御用のトランジスタ１３のコレクタとトラ
ンジスタ１６のエミッタとの間に挿入接続された帰還抵
抗２１の補償動作について説明する。

たとえば周囲温度が変化してトランジスタ１３のコレク
タ・エミッタ間抵抗が減少しコレクタ電圧が低下すると
、これが帰還抵抗２１を介してトランジスタ１６のエミ
ッタに帰還されてエミッタ電圧が低下するため、このト
ランジスタ１６は導通側に変化して上記トランジスタ１
３のベース電圧を降下させる。

したがってこの電流制御用のトランジスタ１３は非導通
方向に変化して、コレクタ・エミッタ間抵抗を増大させ
るような補償動作が行なわれる。

逆に、電流制御用トランジスタ１３にコレクタ・エミッ
タ間抵抗を増大させるような変動が生じた場合には、こ
の抵抗を減少させる補償動作が行なわれる。

さらに、帰還抵抗２１を設けたことにより、上記ソレノ
イド通電駆動時の時定数を実質的に増大させることがで
きる。

すなわち、入力端子１５の信号レベルが“Ｈ２Ｓとなっ
て、時定数回路２０のコンデンサ１９の端子電圧が徐々
に上昇するとき、トランジスタ１６は導通側に、トラン
ジスタ１３は遮断側に動作することによって、トランジ
スタ１３のコレクタ電圧が徐々に上昇してゆく。

このトランジスタ１３のコレクタ電圧は、帰還抵抗２１
を介してトランジスタ】６のエミッタに帰還されるから
、トランジスタ１６の上記導通側への動作が抑制される
ように作用し、トランジスタ１６のコレクタにおける電
圧変化の時定数が実質的に増大したことになる。

したがって、トランジスタ１３によって制御される電流
Ｉ。

の変化の時定数も実質的に増大する。

以上の説明から明らかなように、ソレノイドプランジャ
等の吸引動作開始時にはソレノイドコイル１２に充分大
きな電流Ｉ０を流し、動作保持中には保持力を維持する
のに足るだけの小電流Ｉ２を流すようにしている。

したがって、第３図破線に示す従来例のように、常時大
電流を流し続けることによる電力消費量の増大や発熱に
よる種々の弊害（たとえば温度上昇による吸引力の低下
や安全性の低下等）を防止できる。

さらに、帰還抵抗２１により、電流制御用のトランジス
タ１３の抵抗値の変動、特に周囲温度の変化による抵抗
値変動を効果的に補償することができ、安定したソレノ
イドプランジャ等の動作制御を行ない得る。

ところで、ソレノイドプランジャの吸引ストロークが大
きい場合や、負荷が大きい場合等には、ソレノイド通電
駆動時の時定数を大きくして、ソレノイドコイル１２を
流れる電流が最大となる時点から定常状態となる時点ま
での時間長を長くし、確実に吸引動作させることが必要
となるわけであるが、時定数回路２０のうちの抵抗１８
については、トランジスタ１６のベース電流との関係よ
りその上限値が制限を受けるため、従来においては大容
量のコンデンサを用いざるを得す、このような大容量コ
ンデンサは一般に大型、高価であることから、ソレノイ
ド回路自体が大型化し高価格となっていた。

これに対し、本考案の実施例によれば、帰還抵抗２１に
より時定数を実質的に大きくできるため、従来のソレノ
イド回路に比べて小容量で小型、安価なコンデンサ１９
を用いることが可能となり、ソレノイド回路の小型化お
よび安価な供給が容易に実現できる。

次に、第４図は本発明の第２の実施例を示す回路図であ
り、この第２の実施例では、前述した第１の実施例にお
ける電流制御手段、すなわち１個のトランジスタ１３の
代わりに、ダーリントン接続した２個のトランジスタ２
２．２３を用いている。

また、時定数回路２０のコンデンサ１９には、放電用の
抵抗２４が並列接続されており、動作完了後、すなわち
入力端子１５の信号が“Ｈ９９から“Ｌｔｔにもどった
後におけるコンデンサ１９の蓄積電荷を早急に放電する
ことにより、次の動作（“Ｌ゛からＨ゛′への動作）を
正常に行なわせるための準備時間を短縮している。

他の構成は上記第１の実施例と同様であるため、第２図
と同じ部分に同一参照番号を付して説明を省略する。

この第２の実施例の効果は、上記第１の実施例の効果の
他に、電流制御手段としてダーリントン接続された２個
のトランジスタ２２．２３を用いているため、制御し得
る電流の範囲が広がり、効率が向上腰回路設計の自由度
が増大する。

次に、第５図は本発明の第３の実施例を示す回路図であ
る。

この第３の実施例では、上記第１の実施例において、電
流制御用トランジスタ１３のベースと、トランジスタ１
６のコレクタとの間に抵抗２５を挿入接続している。

抵抗２４は第２の実施例の抵抗２４と同じ作用を行なう
ものである。

他の構成は第１の実施例と同様であり、第２図と同じ部
分に同一の参照番号を付して説明を省略する。

この第５図に示す第３の実施例では、抵抗２５があるた
め、トランジスタ１６の定格を小さくすることができ、
またこの抵抗２５として適当な抵抗値のものを適宜選択
することにより、調整範囲を広くとることができる。

さらに、第１の実施例の効果が得られることは勿論であ
る。

次に、本発明に係る第４の実施例を第６図に示す。

この第４の実施例は、上記第２の実施例において、トラ
ンジスタ２２のベースを抵抗２６を介して接地している
。

他の構成は第１、第２の実施例と同様である。

この第４の実施例の抵抗２６により、電流制御用ダーリ
ントン接続回路のトランジスタ２２のベース電圧の調整
が容易に行なえ、回路設計上の自由度が増す。

また、上記第１、第２の実施例の効果が得られることは
明らかである。

次に、第７図は本発明の第５の実施例を示し、上記第２
の実施例において、トランジスタ１６のベースと時定数
回路２０の出力端子との間にツェナダイオード２７を挿
入接続している。

他の構成は上記第１、第２実施例と同様である。

この第５の実施例では、ツェナダイオード２７により、
トランジスタ１６のオンレベルの設定が容易に行なえ、
たとえば吸引動作開始時の大電流の通電時間を長くとる
ことができる。

以上の説明からも明らかなように、本考案に係るソレノ
イド回路の特徴は、ソレノイドコイルに流れる電流を制
御する電流制御手段と、この電流制御手段の制御端子に
抵抗を介して接続されたソレノイド駆動信号入力端子と
、上記電流制御手段の制御端子と接地との間に挿入接続
されたトランジスタと、上記ソレノイド駆動信号入力端
子に接続され遅延出力を上記トランジスタのベースに送
る時定数回路と、上記電流制御手段の出力端子と上記ト
ランジスタのエミッタとの間に挿入接続された帰還抵抗
とを有することである。

したがって、ソレノイド駆動信号が印加された直後、す
なわちソレノイドプランジャ等の吸引動作開始時におい
ては、このソレノイド駆動信号がほぼそのままのレベル
で上記電流制御手段の制御端子に印加され、大電流を導
通させてソレノイドプランジャ等を吸引するとともに、
時間が経過して吸引保持動作中の定常状態に至ると、上
記時定数回路からの出力が上記トランジスタを導通させ
て電流制御手段の制御端子の信号レベルを低下させるた
め、上記保持に必要な小電流がソレノイドコイルを流れ
ることになる。

このため、消費電力は軽減され、発熱等による種々の弊
害が防止される。

さらに、帰還抵抗の働きにより、温度補償動作等の電流
変動に対する補償が行なわれるため、長時間にわたって
上記保持状態を接続させても良好な特性が得られるのみ
ならず、帰還抵抗により時定数が実質的に増加するため
、従来のソレノイド回路に比べて小容量で小型、安価な
コンデンサを用いた時定数回路で確実なソレノイドプラ
ンジャの吸引動作を行なわせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は本考案の第１の
実施例を示す回路図、第３図は動作を説明するためのタ
イムチャート、第４図は本考案の第２の実施例を示す回
路図、第５図は第３の実施例を示す回路図、第６図は第
４の実施例を示す回路図、第７図は第５の実施例を示す
回路図である。 １２・・・・・・ソレノイドコイル、１３，１６，２２
．２３・・・・・・トランジスタ、１５・・・・・・入
力端子、１９・・・・・・コンデンサ、２０・・・・・
・時定数回路、２１・・・・・・帰還抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ソレノイドコイルに流れる電流を制御する電流制御手段
   と、この電流制御手段の制御端子に抵抗を介して接続さ
   れたソレノイド駆動信号入力端子と、上記電流制御手段
   の制御端子と接地との間に挿入接続されたトランジスタ
   と、上記ソレノイド駆動信号入力端子に接続され遅延出
   力を上記トランジスタのベースに送る時定数回路と、上
   記電流制御手段の出力端子と上記トランジスタのエミッ
   タとの間に挿入接続された帰還抵抗とを有することを特
   徴とするソレノイド回路。