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

技术领域

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，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，存在预测继电器(relay)的故障的技术。例如，专利文献1(日本特开2011-210546号公报)公开了基于动作时间和恢复时间来诊断继电器的寿命的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-210546号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在基于动作时间等来诊断继电器的寿命的技术的情况下，存在以下的问题。即，即使是相同种类(型号)的继电器，关于动作时间等，个体差也大。因此，存在判定继电器是否劣化的精度降低的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种能够高精度地判定继电器是否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。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题，本发明的继电器状态判定装置的特征在于，判定继电器是否已劣化，该继电器是通过使向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，所述继电器状态判定装置具备：电压值取得部，其取得所述继电器的彼此开闭的一对触点间的电压值；触点反弹时间取得部，其根据对所述继电器指示闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间；以及状态判定部，其对所述触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定所述继电器是否已劣化。

在本说明书中，“触点反弹时间”是指在使向继电器的1次侧的线圈的通电接通时由在2次侧想要闭合的触点相互的碰撞而产生的触点间的开闭现象间歇地持续的期间。

继电器的“劣化”是继电器的开闭动作有可能无法正常进行的、换言之有可能发生故障的继电器的状态。

在本发明的继电器状态判定装置中，电压值取得部取得继电器的彼此开闭的一对触点间的电压值。触点反弹时间取得部部基于对所述继电器指示触点闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间。状态判定部对触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定该继电器是否已劣化。在此，关于继电器的触点反弹时间，根据经验可知继电器的个体差较小。因此，根据该继电器状态判定装置，能够高精度地判定继电器是否已劣化。

在一个实施方式的继电器状态判定装置中，特征在于，还具备通知部，在判定为所述触点反弹时间为所述时间阈值以上时，该通知部通知所述继电器已劣化。

通过该一个实施方式的继电器状态判定装置，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。

在一个实施方式的继电器状态判定装置中，特征在于，还具备用于可变地输入所述时间阈值的时间阈值输入部。

在该一个实施方式的继电器状态判定装置中，通过利用时间阈值输入部的输入，能够可变地设定时间阈值。因此，例如，根据继电器的使用状况的变更，用户能够适当地设定适当的时间阈值。

在另一方面，本公开的继电器状态判定系统的特征在于，判定继电器是否已劣化，所述继电器状态判定系统具备：继电器，其具有1次侧的线圈以及通过向所述1次侧的线圈的通电的接通断开而开闭的2次侧的一对触点；电压计，其测定所述继电器的所述一对触点间的电压值；以及继电器状态判定装置，其以可通信的方式与所述电压计连接，所述继电器状态判定装置具备：电压值取得部，其从所述电压计取得所述电压值；触点反弹时间取得部，其根据对所述继电器指示闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间；以及状态判定部，其对所述触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定所述继电器是否已劣化。

在本发明的继电器状态判定系统中，电压计测定所述继电器的一对触点间的电压值。而且，在继电器状态判定装置中，电压值取得部部取得继电器的彼此开闭的一对触点间的电压值。触点反弹时间取得部基于对所述继电器指示触点闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间。状态判定部对触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定该继电器是否已劣化。在此，关于继电器的触点反弹时间，根据经验可知继电器的个体差较小。因此，根据该继电器状态判定系统，能够高精度地判定继电器是否已劣化。

在另一方面，本发明的继电器状态判定方法的特征在于，判定继电器是否已劣化，该继电器是通过使向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，在所述继电器状态判定方法中，获取所述继电器的相互开闭的一对触点间的电压值，基于对所述继电器指示闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间，将所述触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定所述继电器是否已劣化。

在本发明的继电器状态判定方法中，取得继电器的彼此开闭的一对触点间的电压值。然后，基于对所述继电器指示触点闭合后的所述电压值的时间变化，求出所述一对触点所表现出的触点反弹时间。然后，将触点反弹时间与预先设定的时间阈值进行比较，判定该继电器是否已劣化。在此，关于继电器的触点反弹时间，根据经验可知继电器的个体差较小。因此，根据该继电器状态判定方法，能够高精度地判定继电器是否已劣化。

在又一方面中，本公开的程序是用于使计算机执行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，能够实施所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，能够高精度地判定继电器是否已劣化。另外，通过使计算机执行本公开的程序，能够实施所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是例示继电器新的情况下的电压波形的图。

图5是例示在长时间使用继电器后的情况下的电压波形的图。

图6是例示触点反弹时间与继电器的开闭次数的关系的图。

图7是按多个样品表示继电器的动作时间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)

对继电器状态判定系统100的整体结构进行说明。在图1中，作为一个例子，示出了实施方式的继电器状态判定系统100的概略电路结构。继电器状态判定系统100判定继电器4是否已劣化。在此，继电器4的“劣化”是指存在继电器4的开闭动作不能正常进行的可能性，换言之，有可能发生故障的继电器4的状态。例如，虽然指示了继电器4的闭合动作，但触点4b1、4b2彼此不接触的状态、或者触点4b1、4b2彼此熔接的状态等意味着继电器4的劣化。

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、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次侧电路配置。继电器4具有1次侧的线圈4a和2次侧的开关4b。另外，2次侧的开关4b具有2次侧的一对触点(第一触点4b1和第二触点4b2)。该一对触点4b1、4b2通过向1次侧的线圈4a的通电的接通断开而进行开闭。

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与线圈4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与线圈4的另一端4a2连接。

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。

与所述的1次侧电路及2次侧电路独立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接收该电压计5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的接通的定时(时刻)以及该开关装置2的断开的定时(时刻)通知给继电器状态判定装置10。

DC电源1对继电器4内的线圈4a供给直流电流。开关装置2根据来自未图示的外部的开关控制信号，从开关的接通(ON)状态向开关的断开(OFF)状态切换以及从开关的断开状态向开关的接通状态切换。另外，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(时刻)的信号。二极管3是为了保护电路不受由作为感应负载的线圈4a产生的反电动势影响而设置的。

如上所述，在继电器4中，通过使向1次侧的线圈4a的通电接通断开，2次侧的一对触点4b1、4b2被开闭。更具体而言，通过将开关装置2切换为接通，对线圈4a的来自DC电源1的通电接通。而且，通过对线圈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，对线圈4a的来自DC电源1的通电断开。而且，通过不向线圈4a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判定所述继电器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、时间阈值存储部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、时间阈值存储部26以及通知部27以可通信的方式连接。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、时间阈值存储部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接通的定时(时刻)的数据以及表示该开关装置2断开的定时(时刻)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连接。因此，该电压值取得部22从电压计5接收(取得)表示该电压计5测定出的电压值的信号。如上所述，所述电压值是继电器4的彼此开闭的一对触点4b1、4b2间的电位差。

显示部23是显示各种图像的监视器。显示部23能够以可目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也能够以可目视的方式显示规定的信息。例如，显示部23也可以以可目视的方式显示存储器25以及时间阈值存储部26中存储的信息(数据)。另外，显示部23也可以以可目视的方式显示规定的通知等。例如，作为显示部23，能够采用液晶监视器等。

操作部(能够理解为时间阈值输入部)24是受理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(Random Access Memory：随机存取存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。例如，在存储器25中能够变更地保存有处理器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后删除。

时间阈值存储部26存储时间阈值Tth。在此，该时间阈值Tth基于经验规则等由用户决定(设定)。此外，存储在时间阈值存储部26中的时间阈值Tth是可变更的。例如，操作部24作为用于可变地输入时间阈值Tth的时间阈值输入部发挥功能。用户对该操作部24输入期望的时间阈值Tth。由此，在时间阈值存储部26中存储(设定)该时间阈值Tth。此外，在时间阈值存储部26内已经存储有时间阈值Tth’的情况下，通过来自用户的经由操作部24的操作，时间阈值Tth’被变更为与该操作对应的时间阈值Tth。此外，时间阈值存储部26也可以具有规定的时间阈值Tth作为默认值。

通知部27基于后述的处理器28的分析结果，报告继电器4已劣化。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)以可目视的方式显示于显示部23。

处理器28包括CPU(Central Processing Unit：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)中实施规定的运算、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触点反弹(bounce)时间决定部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进行详述。

(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从断开状态切换为接通状态(步骤S1)。该开关装置2将该切换的定时作为定时数据向继电器状态判定装置10发送(步骤S2)。继电器状态判定装置10的信号接收部21接收该发送的定时数据。此外，存储器25存储信号接收部21接收到的定时数据。

另一方面，电压计5在开关4中测定第一触点4b1与第二触点4b2之间的电压(步骤S3)。然后，电压计5将作为测定结果的电压值发送到继电器状态判定装置10，继电器状态判定装置10的电压值取得部22接收该电压值(步骤S4)。存储器25存储电压值取得部22接收到的电压值。在此，电压计5也可以始终测定所述一对触点4b1、4b2间的电压值。或者，也可以在与开关装置2切换为接通状态的定时大致相同的定时，电压计5开始该电压值测定。

接着，处理器28的触点反弹时间取得部28a求出一对触点4b1、4b2所表现出的触点反弹时间Tb(步骤S5)。具体而言，触点反弹时间取得部28a基于对继电器4指示闭合后(步骤S1后)的触点4b1、4b2间的电压值的时间变化，求出该触点反弹时间Tb。触点反弹时间Tb是指在使向继电器4的1次侧的线圈4a1的通电接通时，由在2次侧想要闭合的触点4b1、4b2相互的碰撞而产生的触点间的开闭现象间歇地继续的期间。

在此，图4表示对继电器4指示闭合后(步骤S1以后)的触点4b1、4b2间的电压值的时间变化。图4的纵轴是触点4b1、4b2间的电压值(V)，图4的横轴是时间(ms)。触点反弹时间决定部28a从存储器25读出对继电器4指示闭合后(步骤S1以后)的触点4b1、4b2间的电压值。由此，触点反弹时间决定部28a能够生成图4所例示的表示对继电器4指示闭合后(步骤S1以后)的、触点4b1、4b2间的电压值的时间变化的曲线图(电压波形Vw)。

触点反弹时间决定部28a基于图4所例示的电压波形Vw，求出触点反弹时间Tb。例如，触点反弹时间决定部28a在电压波形Vw中检测对继电器4指示闭合后最初的持续规定时间为0V的电压区域Vt。然后，触点反弹时间决定部28a将从对继电器4指示闭合后到该检测出的电压区域Vt的开头时刻为止的时间决定为触点反弹时间Tb(参照图4)。

需要说明的是，图4例示了继电器4新的情况下的电压波形Vw。图5例示了长期使用的继电器4中的电压波形Vy。在图5所例示的电压波形Vy中，在对继电器4指示闭合后，多次观测到0V。但是，在电压区域Vm之前观测到的0V的期间小于所述规定时间。因此，在求解触点反弹时间Tb时，不使用在比规定时间短的期间内为0V的电压区域。在图5的例子中，在电压波形Vy中，在对继电器4指示闭合后最初持续规定时间为0V的部分是电压区域Vm。因此，在图5的例子中，触点反弹时间决定部28a将从对继电器4指示闭合后到该检测出的电压区域Vm的开头时刻为止的时间决定为触点反弹时间Tb(参照图5)。

此外，触点反弹时间Tb也可以由用户求出。例如，触点反弹时间决定部28a生成图4、5所例示的电压波形Vw、Vy。之后，通过处理器28的控制，显示部23显示该电压波形Vw、Vy。用户参照显示在显示部23上的电压波形Vw、Vy，基于电压波形Vw、Vy来决定触点反弹时间Tb。

接着，在图3的步骤S6中，触点反弹时间决定部28a将所述的触点反弹时间Tb向状态判定部28b发送。状态判定部28b读出存储在时间阈值存储部26中的时间阈值Tth。然后，状态判定部28b对触点反弹时间Tb与时间阈值Tth进行比较，判定继电器4是否已劣化(步骤S6)。

如上所述，在步骤S6的比较处理中使用的触点反弹时间是在步骤S5中求出的触点反弹时间Tb。另外，在步骤S6的比较处理中使用的时间阈值是在继电器状态判定装置10的时间阈值存储部26中预先设定的时间阈值Tth。

如上所述，时间阈值Tth基于经验规则等由用户设定。图6例示了触点反弹时间Tb与触点4b1、4b2的开闭次数之间的关系。图6的纵轴是触点反弹时间Tb(秒)，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，触点反弹时间Tb逐渐变长。用户考虑图6所例示的触点反弹时间的测定结果、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，基于经验规则设定时间阈值Tth。此外，在图6的例子中，时间阈值Tth被设定为8ms。即，在图6的例子中，用户考虑所述各要素，在所使用的继电器4的触点反弹时间Tb为8ms以上时，该用户判断为该继电器4已劣化。

在图3的步骤S6中，具体而言，状态判定部28b判断触点反弹时间Tb是否为时间阈值Tth以上。设状态判定部28b判定为触点反弹时间Tb小于时间阈值Tth(步骤S6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判定为触点反弹时间Tb为时间阈值Tth以上(步骤S6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(步骤S7)。之后，继电器状态判定处理结束。

此外，除了触点反弹时间Tb与时间阈值Tth的比较之外，状态判定部28b也可以基于表示触点4b1、4b2间的电压值的时间变化的电压波形，来判断继电器4的劣化。

(效果)

如现有技术所述，在基于继电器的动作时间等来诊断继电器的寿命的情况下，存在判定继电器是否劣化的精度降低的问题。图7是例示继电器的动作时间与该继电器的开闭次数的关系的一个实验数据。图7所示的样本#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7的实验例可知，即使是相同种类(型号)的继电器，关于动作时间等，个体差也大。因此，基于继电器的动作时间等，难以预测继电器的寿命。

与此相对，在本实施方式中，触点反弹时间取得部28a求出对继电器4指示触点闭合后的触点反弹时间Tb。然后，状态判定部28b对触点反弹时间Tb与时间阈值Tth进行比较，判定继电器4是否已劣化。在此，关于继电器4的触点反弹时间，根据经验可知继电器4的个体差较小。因此，根据本实施方式，能够高精度地判定继电器4是否已劣化。

另外，在本实施方式中，在判定为触点反弹时间Tb为时间阈值Tth以上时(步骤S6中为“是”)，通知部27通知继电器4已劣化。因此，用户能够迅速采取更换继电器4等对策。

另外，在本实施方式中，还具备用于可变地输入时间阈值Tth的操作部(时间阈值输入部)24。因此，例如，根据继电器4的使用状况的变更，用户能够适当地设定适当的时间阈值Tth。

也可以将用于使计算机执行所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(non-transitory)性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所述的继电器状态判定方法。

另外，在所述的实施方式中，处理器28包含CPU，但不限于此。处理器28也可以包含PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)、FPGA(Field Programmable GateArray：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。所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：线圈；4b：开关；5：电压计；10：继电器状态判定装置；22：电压值取得部；28a：触点反弹时间决定部；28b：状态判定部；100：继电器状态判定系统。