继电器状态判定装置、继电器状态判定系统、继电器状态判定方法及程序与流程

本发明涉及一种继电器状态判定装置、继电器状态判定系统、继电器状态判定方法及程序，例如，涉及一种继电器状态判定装置、继电器状态判定系统、继电器状态判定方法及程序，它们能够判定通过使向1次侧的线圈的通电接通断开而使2次侧的触点开闭的类型的继电器是否劣化。

背景技术：

以往，作为这种继电器状态判定装置，例如已知如日本特开2013-89603号公报所公开的那样，在继电器断开时，测定在继电器所具备的1次侧的操作线圈(致动线圈)中流动的电流的极大值，在极大值低于预先设定的阈值时，判定为劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-89603号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在专利文献1(日本特开2013-89603号公报)中记载的技术中，在继电器为多极类型的情况下，存在难以判定各极各自的劣化的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种能够判定继电器中的各极各自的劣化的继电器状态判定装置、继电器状态判定系统、继电器状态判定方法以及程序。

用于解决问题的方案

因此，本公开的继电器状态判定装置判定继电器是否已劣化，该继电器状态判定装置的特征在于，所述继电器包括与1次侧电源串联连接的1次侧开关、操作线圈和分流电阻，所述继电器包括二极管，该二极管与所述操作线圈和所述分流电阻的串联连接并联且按如下朝向连接：该朝向使得在所述1次侧开关断开时由所述操作线圈的反电动势引起的电流向所述分流电阻流动，并且，所述继电器包括衔铁(armature)，该衔铁根据所述1次侧开关的接通断开而使至少一对2次侧触点进行开闭，该衔铁在所述1次侧开关接通时，利用所述操作线圈产生的电磁力而相对于所述操作线圈进行相对位移，一边挠曲某压入量，一边使一方的2次侧触点与另一方的2次侧触点接触，所述继电器状态判定装置具备：电压值取得部，其时刻测定从所述分流电阻的两端检测出的检测电压；电压值差计算部，其计算在所述1次侧开关断开后由于所述衔铁开始位移而所述检测电压成为极小时的第一电压值与所述2次侧触点断开时的第二电压值之间的电压值差；以及状态判定部，其在所述电压值差低于预先设定的阈值时，判定为所述继电器已劣化。

在该公开的继电器状态判定装置中，电压值取得部时刻测定从分流电阻的两端检测出的检测电压。电压值差计算部计算在1次侧开关断开后由于上述衔铁开始位移而检测电压成为极小时的第一电压值与2次侧触点断开时的第二电压值之间的电压值差。状态判定部在电压值差低于预先设定的阈值时，判定继电器已劣化。这样，能够针对上述继电器的每个2次侧触点、即每个极判定劣化。因此，能够判定继电器中的各极各自的劣化。

在一个实施方式的继电器状态判定装置中，特征在于，所述状态判定部在将所述电压值差除以上述分流电阻的值而得到的电流值低于预先设定的阈值时判定为已劣化。

在本说明书中，“计算在1次侧开关断开后由于衔铁开始位移而检测电压成为极小时的第一电压值与2次侧触点断开时的第二电压值之间的电压值差，将电压值差除以分流电阻的值而得到的电流值”(将其称为“rus(resetundershoot：复位反冲)”)是指在按压2次侧可动触点的压力从某一值变为零为止的期间内的操作线圈中流过的电流值。这表示与衔铁的压入量相对应，当压入量变少时，衔铁已劣化。

在该一个实施方式的继电器状态判定装置中，状态判定部在将电压值差除以分流电阻的值而得到的电流值低于预先设定的阈值时，判定为继电器已劣化。因此，能够基于电流值(即rus)来判定继电器的劣化。

在一个实施方式的继电器状态判定装置中，还具备通知部，该通知部在判定为将所述电压值差或所述电压值差除以所述分流电阻的值而得到的电流值低于预先设定的阈值时，通知所述继电器已劣化。

在该一个实施方式的继电器状态判定装置中，用户通过接受所述通知，能够识别继电器已劣化。因此，用户能够迅速采取更换继电器等对策。

另一方面，本公开的继电器状态判定系统，具备：继电器，其包括与1次侧电源串联连接的1次侧开关、操作线圈和分流电阻，所述继电器包括二极管，该二极管与所述操作线圈和所述分流电阻的串联连接并联且按如下朝向连接：该朝向使得在所述1次侧开关断开时由所述操作线圈的反电动势引起的电流向所述分流电阻流动，并且，所述继电器包括衔铁，该衔铁根据所述1次侧开关的接通断开而使至少一对2次侧触点进行开闭，该衔铁在所述1次侧开关接通时，利用所述操作线圈产生的电磁力而相对于所述操作线圈进行相对位移，一边挠曲某压入量，一边使一方的2次侧触点与另一方的2次侧触点接触；第一电压计，其测定从所述分流电阻的两端检测出的检测电压；第二电压计，其测定所述继电器的所述一对2次侧触点间的电压；以及继电器状态判定装置，其与所述第一电压计和所述第二电压计以可通信的方式连接，所述继电器状态判定装置具备：电压值取得部，其时刻测定从所述分流电阻的两端检测出的检测电压；电压值差计算部，其计算在所述1次侧开关断开后由于所述衔铁开始位移而所述检测电压成为极小时的第一电压值与所述2次侧触点断开时的第二电压值之间的电压值差；以及状态判定部，其在所述电压值差低于预先设定的阈值时，判定为所述继电器已劣化。

在该公开的继电器状态判定系统中，能够判定继电器中的各极各自的劣化。

另一方面，本发明的继电器状态判定方法判定继电器是否已劣化，该继电器状态判定方法的特征在于，所述继电器包括与1次侧电源串联连接的1次侧开关、操作线圈和分流电阻，所述继电器包括二极管，该二极管与所述操作线圈和所述分流电阻的串联连接并联且按如下朝向连接：该朝向使得在所述1次侧开关断开时由所述操作线圈的反电动势引起的电流向所述分流电阻流动，并且，所述继电器包括衔铁，该衔铁根据所述1次侧开关的接通断开而使至少一对2次侧触点进行开闭，该衔铁在所述1次侧开关接通时，利用所述操作线圈产生的电磁力而相对于所述操作线圈进行相对位移，一边挠曲某压入量，一边使一方的2次侧触点与另一方的2次侧触点接触，所述继电器状态判定方法时刻测定从所述分流电阻的两端检测出的检测电压；计算在所述1次侧开关断开后由于所述衔铁开始位移而所述检测电压成为极小时的第一电压值与所述2次侧触点断开时的第二电压值之间的电压值差；以及在所述电压值差低于预先设定的阈值时，判定为所述继电器已劣化。

在该公开的继电器状态判定方法中，能够判定继电器中的各极各自的劣化。

在又一方面中，本公开的程序是用于使计算机执行上述继电器状态判定方法的程序。

通过使计算机执行本公开的程序，能够实施上述继电器状态判定方法。

发明效果

如上所述，根据本公开的继电器状态判定装置、继电器状态判定系统以及继电器状态判定方法，能够判定继电器中的各极各自的劣化。另外，通过使计算机执行本公开的程序，能够实施上述继电器状态判定方法。

附图说明

图1是表示实施方式的继电器状态判定系统的概略结构的图。

图2是表示图1的继电器状态判定系统中包含的继电器状态判定装置的块结构的图。

图3是说明图1的继电器状态判定系统的动作的流程图。

图4的(a)是表示继电器的2次侧的开关为“闭合”的状态的图。图4的(b)是表示继电器的2次侧的开关为“断开”的状态的图。

图5是例示电压波形的图。

图6是针对多个样品按每个样品示出继电器的rus与继电器的开闭次数的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(继电器状态判定系统100的概略结构)

图1表示继电器状态判定系统100的整体结构。作为一例，继电器状态判定系统100判定继电器4是否劣化。在此，继电器4的“劣化”是指存在无法正常地进行继电器4的开闭动作的可能性。换言之，有可能发生故障。继电器4的“劣化”是继电器4的状态。

如图1所示，继电器状态判定系统100具备继电器4、电压计5、8以及继电器状态判定装置10。另外，继电器状态判定系统100还具备dc电源1、开关装置2、二极管3、分流电阻9、ac电源6以及负载7。

如图1所示，继电器4跨越1次侧电路和2次侧电路地配置。继电器4具有1次侧的操作线圈4a和2次侧的开关4b。另外，2次侧的开关4b在本例中具有一对触点(第一触点4b1和第二触点4b2)。通过使向1次侧的操作线圈4a的通电接通断开而进行该一对触点4b1、4b2的开闭。

如图1所示，在1次侧电路中，dc电源1的正极端子1p与开关装置2的一端2a连接。开关装置2的另一端2b与二极管3的阴极端子3k连接。另外，开关装置2的另一端2b与操作线圈4a的一端4a1连接。dc电源1的负极端子1m与二极管3的阳极端子3a连接。另外，dc电源1的负极端子1m与分流电阻9的一端9a连接。另外，分流电阻的另一端9b与操作线圈4a的另一端4a2连接。此外，电压计8与分流电阻9并联连接。由此，电压计8能够测定分流电阻9的两端9a、9b间的电压值。

如图1所示，在2次侧电路中，开关4b的第一触点4b1与作为负载电源的ac电源6的一端6a连接。ac电源6的另一端6b与负载7的一端7a连接。负载7的另一端7b与开关4b的第二触点4b2连接。此外，电压计5与开关4b并联连接。由此，电压计5能够测定继电器4的一对触点4b1、4b2间的电压值。

与上述的1次侧电路及2次侧电路分开地配置有继电器状态判定装置10。如图1所示，继电器状态判定装置10与电压计5、8以可通信的方式连接。此外，继电器状态判定装置10与电压计5、8的连接既可以是有线，也可以是无线。通过该结构，继电器状态判定装置10能够从电压计5、8接收该电压计5、8的测定结果即电压值。另外，继电器状态判定装置10以可通信的方式与开关装置2连接。此外，继电器状态判定装置10与开关装置2的连接既可以是有线，也可以是无线。根据该结构，开关装置2能够将该开关装置2的断开的定时通知给继电器状态判定装置10。

dc电源1对继电器4内的操作线圈4a供给直流电流。开关装置2在本例中由fet(场效应晶体管)构成，根据来自未图示的外部的开关控制信号，从接通(on)状态向断开(off)状态、或者从断开状态向接通状态切换。开关装置2对继电器状态判定装置10发送表示该切换的定时的信号。此外，开关装置2也可以由fet以外的半导体开关构成，也可以由机械式开关构成。二极管3是为了保护电路不受由作为感应负载的操作线圈4a产生的反电动势影响而配设的。

如上所述，在继电器4中，通过使向1次侧的操作线圈4a的通电接通断开，来使2次侧的一对触点4b1、4b2开闭。更具体而言，通过将开关装置2切换为接通，从dc电源1对操作线圈4a的通电接通。而且，通过对操作线圈4a的通电，继电器4(更具体而言为开关4b)成为“闭合”。另一方面，通过将开关装置2切换为断开，从dc电源1对操作线圈4a的通电断开。而且，通过对操作线圈4a的非通电，继电器4(更具体而言为开关4b)成为“断开”。

继电器4中的开关4b具有第一触点4b1和第二触点4b2。电压计5测定第一触点4b1与第二触点4b2之间的电压值。此外，电压计5将测定出的电压值作为信号发送到继电器状态判定装置10。ac电源6对负载7供给交流电力。并且，该负载7消耗所供给的交流电力，进行规定的动作。

(继电器的动作)

图4的(a)表示开关装置2为接通、继电器4的开关4b为“闭合”的状态。在该状态下，开关4b的衔铁4a通过操作线圈4a所产生的电磁力e1而相对于操作线圈4a进行相对位移。具体而言，衔铁4a克服螺旋弹簧41的拉伸力f1，绕支点sp向箭头x1所示的方向旋转，一边挠曲某压入量bx，一边使第一触点4b1与第二触点4b2接触。

图4的(b)表示开关装置2断开、继电器4的开关4b成为“断开”的状态。在该状态下，由操作线圈4a产生的电磁力e1变小，其结果是，开关4b的衔铁4a由于螺旋弹簧41的拉伸力f2而绕支点sp向箭头x2所示的方向旋转。由此，按压第一触点4b1的压力从某一值变为零，使第一触点4b1从第二触点4b2离开。在该情况下，在操作线圈4a中，产生反电动势，流过操作线圈4a的电流回流到二极管3。

(继电器状态判定装置10的概略结构)

接着，对继电器状态判定装置10的结构进行说明。在图2中图示了继电器状态判定装置10的概略结构。在本实施方式中，继电器状态判定装置10判定上述继电器4是否已劣化。如图2所示，继电器状态判定装置10具备信号接收部21、电压值取得部22、显示部23、操作部24、存储器25、阈值存储部26、通知部27以及处理器28。

在继电器状态判定装置10内，处理器28以可通信的方式与信号接收部21、电压值取得部22、显示部23、操作部24、存储器25、阈值存储部26以及通知部27连接。由此，处理器28控制信号接收部21、电压值取得部22、显示部23、操作部24、存储器25、阈值存储部26以及通知部27，通过该控制，各部21、22、23、24、25、26、27实施规定的动作。

信号接收部21在与外部终端之间收发信号或数据。例如，本实施方式的信号接收部21以可通信的方式与开关装置2连接。因此，该信号接收部21从开关装置2接收表示该开关装置2断开的定时的数据等。

电压值取得部22在与外部终端之间收发信号或数据。例如，本实施方式的电压值取得部22以可通信的方式与电压计5、8连接。因此，该电压值取得部22从电压计5、8接收(取得)表示该电压计5、8测定出的电压值的信号。

显示部23是显示各种图像的监视器。显示部23能够以可视的方式显示处理器28中的各种分析的结果等。另外，根据经由操作部24的来自用户的指示，显示部23也能够以可视的方式显示规定的信息。例如，显示部23也可以将存储于存储器25以及阈值存储部26的信息(数据)以可视的方式显示。另外，显示部23也可以可视地显示规定的通知等。例如，作为显示部23，能够采用液晶监视器等。

操作部(能够理解为阈值输入部)24是接受来自用户的规定的操作(指示)的部分。例如，该操作部24由鼠标以及键盘等构成。在此，在采用触摸面板式的监视器作为显示部23的情况下，显示部23不仅具有显示功能，还具有作为操作部24的功能。

存储器25存储各种数据。该存储器25包含ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)以及rom(readonlymemory：只读存储器)等，例如，在存储器25中能够变更地存储有处理器28的动作等所使用的各种程序。另外，存储器25存储信号接收部21所取得的来自开关装置2的数据(表示开关的定时的数据)以及电压值取得部22所取得的来自电压计5、8的电压值数据等。存储器25也可以将所存储的各种数据在存储后经过了预先设定的规定时间时删除。

阈值存储部26存储用于判定继电器4是否劣化的阈值th。在此，该阈值th基于经验规则等由用户决定(设定)。此外，存储在阈值存储部26中的阈值th是可变更的。例如，操作部24作为用于可变地输入阈值th的阈值输入部发挥功能。用户对该操作部24输入期望的阈值th。由此，在阈值存储部26中存储(设定)该阈值th。此外，在阈值th’已经存储在阈值存储部26内的情况下，通过用户经由操作部24进行的操作，阈值th’被变更为与该操作对应的阈值th。此外，阈值存储部26也可以具有规定的阈值th作为默认值。

通知部27基于后述的处理器28的分析结果，通知继电器4已劣化的意思。例如，在通知部27包括扬声器等的情况下，通知部27输出规定的声音。另外，例如，在通知部27包括输出规定的光的部件的情况下，该通知部27输出该规定的光。此外，能够使显示部23具有该通知部27的功能，在该情况下，将规定信息(表示继电器4的劣化的信息)以可视的方式显示于显示部23。

在该例子中，处理器28包括cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)。例如，处理器28读入存储器25中存储的各程序以及各数据。另外，处理器28按照读入的程序，控制各部21-27，执行规定的动作(功能)。另外，处理器28按照读入的程序，在该处理器28内(由程序构成的各块28a、28b)实施规定的运算、分析、处理等。此外，处理器28执行的各功能的一部分或者全部也可以通过一个或者多个集成电路等以硬件方式构成。

如图2所示，本实施方式的处理器28具备为了实现规定的动作而被程序化的rus计算部28a以及状态判定部28b作为功能块。此外，各块28a、28b的动作在后述的动作的说明中详述。

(继电器状态判定系统100的动作)

接着，使用图3所示的流程图说明继电器状态判定系统100中的继电器4是否劣化的判定动作。

参照图3，开关装置2从接通状态切换为断开状态(步骤s1)。该开关装置2将进行了该切换的情况通知给继电器状态判定装置10。继电器状态判定装置10的信号接收部21接收该通知。

接着，电压计8在分流电阻9处测定两端9a、9b之间的电压(步骤s2)。然后，电压计8将作为测定结果的电压值va向继电器状态判定装置10发送，继电器状态判定装置10的电压值取得部22接收该电压值va。存储器25存储电压值取得部22接收到的电压值va。在此，电压计8时刻测定分流电阻9的两端9a、9b之间的电压。

在此，图5表示对继电器4的断开指示以后(图3的步骤s1以后)的、分流电阻9的两端9a、9b之间的电压值va和开关4b中的第一触点4b1与第二触点4b2之间的电压值vb的时间变化。图5的纵轴是电压值(v)，图5的横轴是时间(ms)。

接着，继电器状态判定装置10的rus计算部28a取得由于衔铁4a向在图4的(b)中箭头x2所示的方向开始位移而电压值va变低而成为极小时的电压值v1(图3的步骤s3)。

接着，电压计5在开关4b处测定第一触点4b1与第二触点4b2之间的电压。并且，在开关4b断开时(是指如图5中的虚线的圆d所示那样电压值vb急剧下降时)，继电器状态判定装置10的rus计算部28a取得电压计8测定出的电压值va作为第二电压值v2(图3的步骤s4)。

接着，作为继电器状态判定装置10的电压值差计算部的rus计算部28a计算上述的电压值v1与电压值v2之间的电压值差vd(步骤s5)。

接着，继电器状态判定装置10的rus计算部28a将上述的电压值差vd除以分流电阻9的电阻值来计算rus(步骤s6)。

接着，rus计算部28a将上述rus向状态判定部28b发送。状态判定部28b读出存储在阈值存储部26中的阈值th。然后，状态判定部28b对rus与阈值th进行比较，判定继电器4是否已劣化(步骤s7)。

在此，从上述可知，在步骤s7的比较处理中使用的rus是在步骤s6中求出的rus。另外，在步骤s7的比较处理中使用的阈值是在继电器状态判定装置10的阈值存储部26中预先设定的阈值th。

另外，阈值th基于经验规则等由用户设定。图6例示rus与触点4b1、4b2的开闭次数的关系。图6的纵轴是rus(μa)，图6的横轴是触点4b1、4b2的开闭次数。如图6所例示的那样，一般而言，当继电器4的开闭次数增加时，rus逐渐变小。用户考虑图6例示的rus的测定结果、继电器4的使用状况以及预想的继电器4的故障的时间点(预想的继电器4的开闭不再正常动作的时间点)等，基于经验规则设定阈值th。此外，在图6的例子中，阈值th被设定为100μa。即，在图6的例子中，用户考虑上述各要素，在所使用的继电器4的rus低于100μa时，该用户判断为该继电器4已劣化。

在图3的步骤s7中，具体而言，状态判定部28b判断rus是否低于阈值th。设状态判定部28b判定为rus为阈值th以上(步骤s7中为“否”)。在该情况下，如图3所示，继电器状态判定处理结束。

另一方面，设状态判定部28b判定为rus低于阈值th(步骤s7中为“是”)。在该情况下，状态判定部28b控制通知部27，该通知部27通知继电器4已劣化的意思(步骤s8)。之后，继电器状态判定处理结束。

(效果)

如现有技术所述，在继电器为多极类型的情况下，存在难以判定各极各自的劣化的问题。与此相对，在本实施方式中，针对每个开关4b、即各极单独地计算rus。然后，判断rus是否低于阈值。由此，能够判定继电器中的各极各自的劣化。

图6是例示继电器的rus与该继电器的开闭次数的关系的一个实验数据。图6所示的样品#1～#5是相同种类(型号)的继电器，在相同的条件下进行了实验。由图6的实验例可知，即使是相同种类(型号)的继电器，关于rus等，在样品#1～#5间个体差异也大。

与此相对，在本实施方式中，rus计算部28a求出针对继电器4的rus。然后，状态判定部28b对rus与阈值th进行比较，判定继电器4是否劣化。在此，关于继电器4已劣化的情况下的rus，根据经验可知继电器4的个体差小。因此，根据本实施方式，能够高精度地判定继电器4是否劣化。

另外，在本实施方式中，在判定为rus低于阈值th时(步骤s7中为“是”)，通知部27通知继电器4已劣化的意思。因此，用户能够迅速采取更换继电器4等对策。

也可以将用于使计算机执行上述的继电器状态判定方法(图3)的软件(计算机程序)记录在cd(光盘)、dvd(数字通用盘)、闪存等能够非暂时性(non-transitory)地存储数据的记录介质中。通过将这样的记录介质中记录的软件安装在个人计算机、pda(个人数字助理)、智能手机等实质的计算机装置中，能够使这些计算机执行上述的继电器状态判定方法。

另外，在上述的实施方式中，处理器28包含cpu，但不限于此。处理器28也可以包含pld(programmablelogicdevice：可编程逻辑器件)、fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程门阵列)等逻辑电路(集成电路)。

以上的实施方式是例示，能够在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变形。上述多个实施方式能够分别单独成立，但也可能将实施方式彼此组合。另外，不同的实施方式中的各种特征也能够分别单独成立，但也能够将不同的实施方式中的特征彼此组合。

标号说明

2：开关装置；4：继电器；4a：操作线圈；4b：开关；5：电压计；8：电压计；10：继电器状态判定装置；22：电压值取得部；28a：rus计算部；28b：状态判定部；100：继电器状态判定系统。