JP2005123977A - ゼロクロスポイント検出装置及びそれを用いたヒーター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、交流電源の電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、正確にゼロクロスポイントを検出できるゼロクロスポイント検出装置及びそれを用いたヒーター制御装置を提供する。
【解決手段】 ゼロクロスポイント検出装置５からのヒーター制御信号によりオン制御されるスイッチ部４を介して交流電源２０からの交流電力を可変してヒーター３０に与えるヒーター制御装置１において、交流電源２０の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部６と、ゼロクロス期間検出部６が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測し、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス時間の１／２倍の時間だけ遅延させてヒーター制御信号を出力する制御部７とをゼロクロスポイント検出装置１に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置及びそれを用いたヒーター制御装置に関するものであり、特に、電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、正確にゼロクロスポイントを検出できるゼロクロスポイント検出装置及びそれを用いたヒーター制御装置に関するものである。

レーザープリンタやレーザーファクシミリ等の画像形成装置にあっては、感光体上に形成した静電潜像を記録用紙などの印刷媒体に転写したトナー画像を、定着ローラーにより加熱溶融させることにより、この印刷媒体に定着させている。この定着ローラーを加熱するヒーターは、所定の温度になるようにヒーター制御装置によって制御されており、このヒーター制御装置は、オン／オフ制御方式や位相制御方式等の制御方式によりヒーターに供給する交流電力を可変している。このとき、ヒーターオン時の突入電流で電源電圧が一時的に低下することにより、蛍光灯などがちらつくフリッカが発生することがあり、このフリッカの発生を防止するために、電源電圧波形がゼロクロスするポイントでヒーターをオンする制御がよく行われている。

このように、電源電圧波形がゼロクロスするポイントでヒーターをオンする方法として、従来より、電源電圧が第１の比較電圧以下に立ち下がったとき、及び、第２の比較電圧以上に立ち上がったときから予め算出された遅延時間だけ遅延させたタイミングでヒーターをオンする方法がある。

図５は、従来のヒーターオン制御方法を説明するための波形図である。図５において、（ａ）は交流電源の電圧波形を示し、（ｂ）は交流電源の電圧と第１、第２の比較電圧との比較結果をハイ（“Ｈ”）／ロー（“Ｌ”）の２値信号で示す比較結果信号の波形を示している。また、（ｃ）はヒーター制御信号の波形を示している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、交流電源の電圧波形がゼロクロスする付近において、交流電源の電圧が第１の比較電圧Ｖ１より小さいとき、且つ、第２の比較電圧Ｖ２より大きいときに、比較結果信号は“Ｌ”になり、それ以外のときは“Ｈ”になるようになっている。この比較結果信号の立ち下がりのタイミングは、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントより進んでおり、この進んでいる時間である遅延時間Ｔを予め算出しておく。そして、図５（ｃ）に示すように、比較結果信号の立ち下がりから遅延時間Ｔだけ遅延させたヒーター制御信号を出力する。

このようにすると、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントに同期したヒーター制御信号を出力することができ、このようなヒーター制御信号をトリガとしてヒーターをオンすると、ヒーターに流れる電流は０から徐々に上昇するのでオン時に突入電流が流れることはなく、電源電圧が一時的に低下することによるフリッカの発生を防止することができる。

また、被測定波形および後段回路によるその被測定波形の遅延時間に応じた正側の基準電圧を入力する第１の演算増幅器と、上記被測定波形および後段回路によるその被測定波形の遅延時間に応じた負側の基準電圧を入力する第２の演算増幅器と、上記第１の演算増幅器の出力信号の立ち下りを検出する立ち下り検出回路と、上記第２の演算増幅器の出力信号の立ち上りを検出する立ち上り検出回路と、立ち下り検出回路および立ち上り検出回路の出力信号のノイズを除去しゼロクロス信号として出力するノイズ除去回路と、上記ゼロクロス信号を遅延させるゼロクロス信号遅延回路とを備えたゼロクロス検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５―３３５９０８号公報

しかしながら、工場などで多く見られるように、近傍で大電力を消費する機器が動作している場合や、同じ交流電源のラインに冷蔵庫やエアコンなどのように大電力でスイッチングする機器が接続されている場合、あるいは自家発電設備が使用されている場合等では、その交流電源の電圧波形は必ずしも正確な正弦波であるとは限らず、歪んだ波形となってしまう可能性があり、図５に示す従来のヒーターオン制御方法によるヒーター制御信号は、このように交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合に、実際の交流電源の電圧波形のゼロクロスポイントからずれてしまうという問題があった。

図６は、このような従来のヒーターオン制御方法の問題点を説明するための波形図である。図６において、（ａ）は交流電源の電圧波形を示し、（ｂ）は交流電源の電圧と第１、第２の比較電圧との比較結果をハイ（“Ｈ”）／ロー（“Ｌ”）の２値信号で示す比較結果信号の波形を示している。また、（ｃ）はヒーター制御信号の波形を示している。

図６（ａ）に示す交流電源の電圧波形は、図５（ａ）に示す電圧波形に比して、ゼロクロスする付近において歪んだ波形となっている。そのため、図６（ｂ）に示す比較結果信号の“Ｌ”の期間は、図５（ｂ）に示す比較結果信号の“Ｌ”の期間より長くなる。即ち、図６（ｂ）に示す比較結果信号の“Ｌ”に立ち下がるタイミングは、電源電圧のゼロクロスポイントから遅延時間Ｔより更に進んでいることになる。

従って、図６（ｃ）に示すように、比較結果信号の立ち下がりから遅延時間Ｔだけ遅延させたヒーター制御信号は、電源電圧波形のゼロクロスポイントに同期しなくなる。そして、このゼロクロスポイントと同期していないヒーター制御信号をトリガとしてヒーターをオンさせると、オンした瞬間にある程度高い電圧が突然ヒーターに印加されることになり、ヒーターには大きい突入電流が流れてしまう。そのために交流電源の電圧が一時的に低下してフリッカが発生してしまうという問題があった。

また、交流電源の電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合、即ち、上述した従来のヒーターオン制御方法において、交流電源の電圧を検出する回路や交流電源の電圧と第１、第２の比較電圧を比較する回路等の精度にばらつきが生じた場合においても、交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合と同様に、ヒーター制御信号が交流電源の電圧波形のゼロクロスポイントに同期しなくなるという問題が発生する。

また、特許文献１に記載の従来技術では、被測定波形の変形や後段回路の検出精度のばらつきにより、ゼロクロス信号と実際の被測定波形のゼロクロス点とがずれても、ゼロクロス信号を遅延させるゼロクロス信号遅延回路によってゼロクロス信号を微調整することはできるが、微調整する遅延時間を予め算出しておく必要があるため、この微調整する遅延時間を算出し、それを設定する手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑み、交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、交流電源の電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、正確にゼロクロスポイントを検出できるゼロクロスポイント検出装置及びそれを用いたヒーター制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス期間の長さの１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力するようにしたものである。このようにすると、交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、交流電源の電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、ゼロクロス期間の長さに応じて制御信号を出力するタイミングを補正するので、正確にゼロクロスポイントに同期した制御信号を出力することができる。

また、本発明は、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部と、前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測し、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス時間の１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力する制御部とを設けたものである。このようにすると、交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、交流電源の電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、計測したゼロクロス時間に応じて制御信号を出力するタイミングを補正するので、正確にゼロクロスポイントに同期した制御信号を出力することができる。

また、例えば、前記ゼロクロス期間検出部は、前記交流電源の電圧に応じて発光する発光素子と該発光素子からの発光を受けて導通する受光素子とから成るフォトカプラを有すると良い。このようにすると、前記交流電源と前記制御部等の内部回路とを絶縁することができ、前記交流電源に重畳されるノイズ等から内部回路を保護することができとともに、前記交流電源と内部回路との間の耐圧を上げることができる。

また、例えば、前記制御部は、前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測するゼロクロス時間計測手段と、該ゼロクロス時間計測部が計測したゼロクロス時間を１／２倍した遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記遅延時間算出手段が算出した遅延時間だけ遅延させて制御信号を出力する遅延手段とを有すると良い。このようにすると、前記ゼロクロス時間を計測することができ、計測されたゼロクロス時間から遅延時間を算出することができ、前記ゼロクロス期間の開始時点から算出された遅延時間だけ遅延させて制御信号を出力することができる。

また、例えば、前記制御部がＣＰＵであると、前記ゼロクロス時間計測手段、遅延時間算出手段、遅延手段をプログラムで実現することができ、前記ゼロクロスポイント検出装置の回路構成を簡素化することができる。

また、例えば、前記ゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置であって、前記ゼロクロスポイント検出装置からの制御信号をトリガとしてヒーターをオンする制御を行うヒーター制御装置にすると、前記交流電源の電圧波形のゼロクロスポイントに同期した制御信号をトリガとしてヒーターをオンすることができ、ヒーターに流れる電流は０から徐々に上昇するのでオン時に突入電流が流れることはなく、前記交流電源の電圧が一時的に低下することによるフリッカの発生を防止することができる。

本発明によれば、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部と、前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測し、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス時間の１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力する制御部とを設けたので、前記交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、計測したゼロクロス時間に応じて制御信号を出力するタイミングを補正するので、正確にゼロクロスポイントに同期した制御信号を出力することができる。

また、本発明によれば、前記ゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置であって、前記ゼロクロスポイント検出装置からの制御信号をトリガとしてヒーターをオンする制御を行うヒーター制御装置にしたので、前記交流電源の電圧波形のゼロクロスポイントに同期した制御信号をトリガとしてヒーターをオンすることができ、ヒーターに流れる電流は０から徐々に上昇するのでオン時に突入電流が流れることはなく、前記交流電源の電圧が一時的に低下することによるフリッカの発生を防止することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態のゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置の電気的構成を示すブロック図である。図１において、１は交流電源２０からの交流電力を制御してヒーター３０に与えるヒーター制御装置を示し、ヒーター制御装置１は交流電源２０が供給される入力端子２とヒーター３０が接続される出力端子３を備えている。また、ヒーター制御装置１は、入力端子２と出力端子３との間にスイッチ部４を備えており、スイッチ部４はソリッドステートリレーなどのスイッチング素子を有し、交流電源２０からヒーター３０への通電をオン・オフする。

更に、ヒーター制御装置１は、交流電源２０の電圧波形のゼロクロスポイントを検出するとともにスイッチ部４のオン・オフを制御するゼロクロスポイント検出装置５を備えており、ゼロクロスポイント検出装置５から出力されるヒーター制御信号に応じてスイッチ部４のオン制御が行われる。

また、ゼロクロスポイント検出装置５は、交流電源２０の電圧の絶対値が所定の値より小さくなる期間であるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部６と、スイッチ部４をオン制御するヒーター制御信号を出力するともにヒーター制御装置１の全体を制御する制御部（ＣＰＵ）７とから構成されている。

このゼロクロス期間検出部６は、入力端子２に接続され供給された交流電圧を全波整流する整流回路８と、整流回路８の出力電圧を入力信号とするフォトカプラ９を備えている。フォトカプラ９は、フォトダイオード（発光素子）Ｄ１とＮＰＮ型のフォトトランジスタ（受光素子）Ｔｒ１から構成されており、フォトダイオードＤ１のアノードが入力電流制限用の抵抗Ｒ１を介して整流回路８の出力に接続され、フォトダイオードＤ１のカソードはグランドに接続されている。

また、フォトダイオードＤ１からの発光を受けて導通するフォトトランジスタＴｒ１のコレクタは、抵抗Ｒ２を介して直流電源ＶＤＤに接続されるとともにＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２のベースに接続され、フォトトランジスタＴｒ１のエミッタはグランドに接続されている。また、トランジスタＴｒ２のコレクタは抵抗Ｒ３を介して直流電源ＶＤＤに接続されており、トランジスタＴｒ２のエミッタはグランドに接続されている。

また、制御部７は、ゼロクロス時間計測手段１０、遅延時間算出手段１１、遅延手段１２を有しており、トランジスタＴｒ２のコレクタとスイッチ部４に接続されている。

次に、このような構成のヒーター制御装置１の動作を図２〜図４を参照して説明する。図２及び図３は、ゼロクロスポイント検出装置５の動作を説明するための波形図であり、図２及び図３共に（ａ）は交流電源２０の電圧波形を示し、（ｂ）はフォトカプラ９の入力信号波形（整流回路８の出力電圧波形）を示している。また、（ｃ）はトランジスタＴｒ２のコレクタ出力の波形を示し、（ｄ）はヒーター制御信号の波形を示している。尚、図２（ａ）に示す電圧波形は、歪みのないほぼ正弦波に近い波形であり、図３（ａ）に示す電圧波形は、電圧波形がゼロクロスする付近において歪んでいる波形である。また、図４は制御部７の遅延時間算出動作を示すフローチャートである。

入力端子２に入力された交流電源２０からの交流電圧（図２（ａ）、図３（ａ））は、整流回路８で全波整流され、全波整流された電圧（図２（ｂ）、図３（ｂ））は抵抗Ｒ１を介してフォトカプラ９の発光ダイオードＤ１に印加される。これにより、発光ダイオードＤ１には交流電源２０の電圧に比例した順方向電流が流れ、この順方向電流により発光ダイオードＤ１が発光する。

また、フォトカプラ９のフォトトランジスタＴｒ１は、この発光ダイオードＤ１からの発光を受けると、ベース電流が流れ、そのコレクタ−エミッタ間が導通する。従って、フォトトランジスタＴｒ１のコレクタの電圧はグランド電圧となるので、トランジスタＴｒ２のベース電流が流れることはなく、トランジスタＴｒ２はオフになり、トランジスタＴｒ２のコレクタの電圧は“Ｈ”（直流電源ＶＤＤの電圧）になる。

また、交流電源２０の電圧の振幅が小さくなると、フォトダイオードＤ１に流れる順方向電流は小さくなり、フォトダイオードＤ１の発光量が低下する。そして、フォトダイオードの発光量が低下すると、フォトトランジスタＴｒ１にベース電流が流れなくなり、フォトトランジスタＴｒ１はオフとなる。すると、トランジスタＴｒ２のベースには抵抗Ｒ２を介して直流電源ＶＤＤからベース電流が流れるので、トランジスタＴｒ２はオンになり、トランジスタＴｒ２のコレクタの電圧は“Ｌ”（グランド電圧）になる。

換言すれば、トランジスタＴｒ２がオンになるときの交流電源２０の電圧をＶｔｈとすると、図２（ｂ）、（ｃ）、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、交流電源２０の電圧の絶対値がＶｔｈより小さいときに、トランジスタＴｒ２がオンになり、トランジスタＴｒ２のコレクタの電圧は“Ｌ”（グランド電圧）になる。

尚、このＶｔｈは、抵抗Ｒ１、Ｒ２の値やフォトカプラ９の電流伝達率などの特性から定まるゼロクロス検出装置５に固有の電圧となる。また、トランジスタＴｒ２がオンになっている期間、即ち、トランジスタＴｒ２のコレクタの電圧が“Ｌ”になっている期間は、交流電源２０の電圧波形のゼロクロス付近の期間であるので、この期間をゼロクロス期間と呼称し、このゼロクロス期間を示す信号である図２（ｃ）、図３（ｃ）に示す信号をゼロクロス信号と呼称する。

そして、このゼロクロス信号は制御部７に入力され、制御部７は遅延手段１２により、このゼロクロス信号の立ち下がり時点から遅延時間算出手段１１により算出された遅延時間だけ遅延させたヒーター制御信号（図２（ｄ）、図３（ｄ））をスイッチ部４に出力する。そして、スイッチ部４は与えられたヒーター制御信号をトリガとしてオン制御され、交流電源２０からの交流電力がヒーター３０に与えられる。

ここで、制御部７の遅延時間算出動作を、図４のフローチャートに従って説明する。先ず、ヒーター制御装置１に電源が投入されると、即ち、制御部７に電源が投入されると、制御部７は遅延時間算出動作を開始する（ステップＳ１）。次に、ゼロクロス信号を検出したかどうかを判断する（ステップＳ２）。これは、トランジスタＴｒ２のコレクタ出力が“Ｌ”になったかどうか、即ち、ゼロクロス信号の立ち下がりを検出したかどうかを判断するという意味である。

そして、ゼロクロス信号の立ち下がりを検出すると、そのゼロクロス信号の幅の計測に入る。即ち、ゼロクロス信号の立ち下がりから立ち上がりまでの時間をゼロクロス時間計測手段７により計測する（ステップＳ３）。このゼロクロス信号の立ち下がりから立ち上がりまでの時間は、ゼロクロス期間の長さであるので、ゼロクロス時間と呼称する。そして、ゼロクロス時間を計測し終わると（ステップＳ４）、次に遅延時間算出手段１１により遅延時間を算出する（ステップＳ５）。一方、ゼロクロス時間が計測できなかった場合（ステップＳ４）は、再度、ゼロクロス信号の検出を始める（ステップＳ２）。

この遅延時間算出手段１１による遅延時間の算出は、計測したゼロクロス時間を１／２倍することにより行われる。例えば、図２（ａ）に示す交流電圧波形の場合、ゼロクロス時間計測手段１０により計測したゼロクロス時間をｔａとすると、次に制御部７は、遅延時間算出手段１１により、ゼロクロス時間ｔａを１／２倍（半分）した時間である遅延時間ｔａ／２を算出する。そして、制御部７は、遅延手段１２により、ゼロクロス期間の開始時点、即ち、ゼロクロス信号が立ち下がったときから、算出した遅延時間ｔａ／２だけ遅延させてヒーター制御信号（図２（ｄ））をスイッチ部４に出力する。

また、図３（ａ）に示す交流電圧波形の場合、計測したゼロクロス時間をｔｂとすると、次に制御部７は、遅延時間算出手段８により、ゼロクロス時間ｔｂを１／２倍（半分）した時間である遅延時間ｔｂ／２を算出する。そして、制御部７は、遅延手段１２により、ゼロクロス期間の開始時点、即ち、ゼロクロス信号が立ち下がったときから、算出した遅延時間ｔｂ／２だけ遅延させてヒーター制御信号（図２（ｄ））をスイッチ部４に出力する。

このようにして、ゼロクロスポイント検出装置１は、計測したゼロクロス時間に応じた遅延時間を算出し、その遅延時間だけ遅延させたヒーター制御信号を出力するので、出力されたヒーター制御信号は、図３に示すように、交流電源２０の電圧波形が歪んでいる場合であっても、ゼロクロスするポイントと正確に同期する。そして、ゼロクロスポイント検出装置１からのヒーター制御信号をトリガとしてヒーター３０をオンさせると、ヒーター３０に流れる電流は０から徐々に上昇するのでオン時の突入電流が流れることはなく、交流電源２０の電圧が一時的に低下することによるフリッカの発生を防止することができる。

また、ゼロクロスポイント検出装置１内の交流電源２０の電圧を検出する回路や素子にばらつきが生じた場合であっても、ゼロクロスポイント検出装置１は、交流電源２０の電圧波形がゼロクロスするポイントと同期するヒーター制御信号を出力することができる。例えば、フォトカプラ９の入力電流を制限する抵抗Ｒ１の抵抗値がゼロクロス検出装置１毎にばらついた場合、交流電源２０の同じ電圧によるフォトダイオードＤ１の発光量は異なることになり、トランジスタＴｒ２がオンするゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間は変化するが、遅延時間を、計測したゼロクロス時間の１／２倍の時間にすることにより、ヒーター制御信号がゼロクロスポイントからずれることはなくなる。

また、ゼロクロス期間を検出するゼロクロス検出部６にフォトカプラ９を使用することで、交流電源２０と制御部７等の内部回路とが絶縁されるので、交流電源２０の電圧が内部回路に直接印加されることがなくなり、交流電源２０のノイズ等から内部回路を保護することができる。また、１次側回路（ＡＣ回路）と２次側回路（内部回路）との耐圧は、各国の安全規格により決まっており、その耐圧をクリアするためには、本実施形態で示したように、安価であるフォトカプラを使用して１次側回路と２次側回路とを絶縁する方法が好ましい。

また、遅延時間の算出動作は、ヒーター制御装置１に電源が投入されたときのみ行うように限定されるものではなく、ヒーター３０の昇温の都度、昇温を開始する直前に行うようにしても良い。そのようにすると、電源投入後、交流電源２０に接続される負荷の状況が変化して交流電源２０の電圧波形に歪み等の変化が生じた場合であっても、変化した電圧波形のゼロクロスポイントに同期させたヒーター制御信号を出力してヒーター３０をオン制御することができる。

また、本実施形態に示すように、ゼロクロスポイント検出装置５の制御部７がＣＰＵであると、ゼロクロス時間計測手段１０、遅延時間算出手段１１、遅延手段１２をプログラムで実現することができ、ゼロクロスポイント検出装置５の回路構成を簡素化することができる。

尚、以上の説明は、本発明の実施形態のゼロクロスポイント検出装置を備えた装置として、ヒーター制御装置を例に説明したが、本発明の実施形態のゼロクロスポイント検出装置はヒーター制御装置に限らず、交流電源の交流電力を制御する他の負荷制御装置にも適用できる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の構成等を適宜に変更して実施することも可能である。

本発明によれば、交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部と、前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測し、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス時間の１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力する制御部とを設けたので、前記交流電源の電圧波形が歪んだ波形になっている場合や、電圧検出回路の検出精度にばらつきが生じている場合においても、計測したゼロクロス時間に応じて制御信号を出力するタイミングを補正するので、正確にゼロクロスポイントに同期した制御信号を出力することができる。

また、本発明によれば、前記ゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置であって、前記ゼロクロスポイント検出装置からの制御信号をトリガとしてヒーターをオンする制御を行うヒーター制御装置にしたので、前記交流電源の電圧波形のゼロクロスポイントに同期した制御信号をトリガとしてヒーターをオンすることができ、ヒーターに流れる電流は０から徐々に上昇するのでオン時に突入電流が流れることはなく、前記交流電源の電圧が一時的に低下することによるフリッカの発生を防止することができる。

は、本発明の実施形態のゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 は、図１に示すゼロクロスポイント検出装置の動作を説明するための波形図である。 は、図１に示すゼロクロスポイント検出装置の動作を説明するための他の波形図である。 は、図１に示す制御部の遅延時間算出動作を示すフローチャートである。 は、従来のヒーターオン制御方法を説明するための波形図である。 は、従来のヒーターオン制御方法の問題点を説明するための波形図である。

符号の説明

１ ヒーター制御装置
２ 入力端子
３ 出力端子
４ スイッチ部
５ ゼロクロスポイント検出装置
６ ゼロクロス期間検出部
７ 制御部（ＣＰＵ）
８ 整流回路
９ フォトカプラ
１０ ゼロクロス時間計測手段
１１ 遅延時間算出手段
１２ 遅延手段
２０ 交流電源
３０ ヒーター
Ｄ１ フォトダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
Ｔｒ１ フォトトランジスタ
Ｔｒ２ トランジスタ
ＶＤＤ 直流電源

Claims (6)

1. 交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、
   前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス期間の長さの１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力することを特徴とするゼロクロスポイント検出装置。
2. 交流電源の電圧波形がゼロクロスするポイントを検出するゼロクロスポイント検出装置において、
   前記交流電源の電圧の絶対値が所定の値より小さくなるゼロクロス期間を検出するゼロクロス期間検出部と、
   前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測し、前記ゼロクロス期間の開始時点から前記ゼロクロス時間の１／２倍の時間だけ遅延させて制御信号を出力する制御部と、
   を設けたことを特徴とするゼロクロスポイント検出装置。
3. 前記ゼロクロス期間検出部は、前記交流電源の電圧に応じて発光する発光素子と該発光素子からの発光を受けて導通する受光素子とから成るフォトカプラを有することを特徴とする請求項２に記載のゼロクロスポイント検出装置。
4. 前記制御部は、
   前記ゼロクロス期間検出部が検出したゼロクロス期間の長さであるゼロクロス時間を計測するゼロクロス時間計測手段と、
   該ゼロクロス時間計測部が計測したゼロクロス時間を１／２倍した遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
   前記ゼロクロス期間の開始時点から前記遅延時間算出手段が算出した遅延時間だけ遅延させて制御信号を出力する遅延手段と、
   を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のゼロクロスポイント検出装置。
5. 前記制御部がＣＰＵであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のゼロクロスポイント検出装置。
6. 請求項１〜請求項５に記載のゼロクロスポイント検出装置を用いたヒーター制御装置であって、前記ゼロクロスポイント検出装置からの制御信号をトリガとしてヒーターをオンする制御を行うことを特徴とするヒーター制御装置。

Images