JP5240281B2 - 温度調節器 - Google Patents

Description

この発明は、温度調節器に関し、特に、パソコンと接続可能な温度調節器に関するものである。

昨今のＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）デバイスは、パソコン（コンピュータ）に接続する際に、パソコンから電源を供給されて動作するものがある。すなわち、ＵＳＢデバイスは、バスパワーにより動作するものがある。このようなＵＳＢデバイスは、例えば、特開２０００−１０５６３８号公報（特許文献１）、および特開２００３−２１９５６１号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１に開示のＵＳＢデバイスは、データの入出力に用いる２本の信号線と、５Ｖ電源線と、グランド（ＧＮＤ）線とを備える構成である。そして、５Ｖ電源線の接続および切断を切り替えるスイッチを設けることにより、ＵＳＢデバイスに供給される電源をＯＮ／ＯＦＦする。

また、特許文献２によると、バスパワーによる供給可能な電力は、５Ｖ・５００ｍＡに規定されており、ＵＳＢデバイスは、パソコンから供給された電力を蓄積する二次電池を備える構成である。そして、このようなＵＳＢデバイスにおいて、電流が上限の５００ｍＡを超えて流れようとすると、蓄積した電力により不足分を供給することとしている。

特開２０００−１０５６３８号公報（段落番号００１６〜００１９） 特開２００３−２１９５６１号公報（段落番号００１２〜００１８）

ここで、特許文献１や特許文献２に開示のように、バスパワーにより動作するＵＳＢデバイスとして、温度調節器がある。温度調節器は、例えば、温度調節器を使用するために必要となる情報を事前に設定するために、ＵＳＢケーブルを介して、パソコンに接続される。温度調節器は、パソコンから５Ｖの電圧を供給されて、一部の機能を動作させる。

一方で、通常、現場等で温度調節器を使用する場合には、パソコンに接続されることなく、電源ケーブルを介して、コンセントに接続される。そして、温度調節器は、一般電源の１００Ｖの電圧を供給されて、デジタル信号を処理する５Ｖとアナログ信号を処理する１２Ｖとに降圧し、５Ｖの電圧と１２Ｖの電圧とで、上記した一部の機能と他の機能とを動作させる。

また、温度調節器には、フィードバック回路が設けられている。フィードバック回路は、５Ｖの電圧の変動を監視する。フィードバック回路は、５Ｖの電圧が、所定の値以下、例えば４．９Ｖ以下であれば、一般電源による電源供給を促進し、所定の値より大きければ、一般電源による電源供給を休止することにより、５Ｖの電圧を調整する。

ここで、一般電源を供給されながら、温度調節器をパソコンに接続してパソコンから電源供給を受けると、パソコンとの通信中に、フィードバック回路は、パソコンから供給される電圧が所定の値を超えたと検出する場合がある。この場合、フィードバック回路は、一般電源からの電源供給を休止してしまうため、１２Ｖの電圧が低下することとなる。そうすると、温度調節器が正常に動作できなくなる虞がある。

この発明の目的は、パソコンに接続した際に、安定して動作させることができる温度調節器を提供することである。

この発明に係る温度調節器は、コンピュータと接続可能である。温度調節器は、コンピュータから電源を供給されて動作すると共に、一般電源を供給されて動作するものである。そして、温度調節器にて用いる電圧は、デジタル信号を処理する第一の電圧を含む。温度調節器は、温度調節器内を流れる第一の電圧の変動を監視し、第一の電圧が所定の値を超えたと検出すると、一般電源の供給を低下させるフィードバック回路を含み、コンピュータから供給される電源の電圧は、所定の値より小さい。

こうすることにより、コンピュータから供給される電源の電圧は、フィードバック回路により一般電源の供給を低下させる際の基準となる所定の値より小さいため、温度調節器がコンピュータに接続された際に、一般電源から電源を供給された場合であっても、フィードバック回路が、コンピュータから供給される電源の電圧が所定の値を超えたと検出することはない。したがって、コンピュータに接続された際に、フィードバック回路が、一般電源の供給を低下させることはない。その結果、温度調節器は、コンピュータに接続した際に、安定して動作することができる。

好ましくは、第一の電圧の範囲は、４．５Ｖ以上５．２５Ｖ以下であって、所定の値は、４．９Ｖである。そして、コンピュータから供給される電源の電圧は、４．５Ｖ以上４．９Ｖ以下であり、一般電源により供給される電源の電圧は、４．７５Ｖ以上５．２５Ｖ以下である。こうすることにより、コンピュータから供給される電源の電圧の範囲と、一般電源により供給される電源の電圧の範囲とを明確に分けることができ、コンピュータから供給される電源の電圧が、フィードバック回路により一般電源の供給を低下させる際の基準となる電圧の値を超えることはない。

さらに好ましくは、温度調節器にて用いる電圧は、アナログ信号を処理する第二の電圧を含む。

こうすることにより、コンピュータから供給される電源の電圧は、フィードバック回路により一般電源の供給を低下させる際の基準となる所定の値より小さいため、温度調節器がコンピュータに接続された際に、一般電源から電源を供給された場合であっても、フィードバック回路が、コンピュータから供給される電源の電圧が所定の値を超えたと検出することはない。したがって、コンピュータに接続された際に、フィードバック回路が、一般電源の供給を低下させることはない。その結果、温度調節器は、コンピュータに接続した際に、安定して動作することができる。

この発明の一実施形態に係る温度調節器を示す斜視図である。 温度調節器の構成を示すブロック図である。 動作する電圧の範囲を示す図である。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態に係る温度調節器について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る温度調節器１１を示す斜視図である。図１を参照して、温度調節器１１は、例えば、図示しない熱電対や、ヒータの加熱を操作する操作盤に接続されており、熱電対から入力された測定温度に基づいて、ヒータの電源のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、対象物が目標温度となるように、温度を調節するものである。

温度調節器１１は、ＵＳＢケーブルを介してパソコンに接続可能である。温度調節器１１は、温度調節器１１を使用するために必要となる目標温度等の情報を事前に設定するために、パソコンに接続される。温度調節器１１は、パソコンに接続する際に、パソコンから電源を供給されて動作する。すなわち、温度調節器１１は、バスパワーにより動作する。

一方で、温度調節器１１は、通常、現場等で使用する際には、パソコンに接続されることなく、電源ケーブルを介して、コンセントに接続される。そして、温度調節器１１は、一般電源の１００Ｖの電圧を供給されて動作する。

図２は、温度調節器１１の構成を示すブロック図である。図１および図２を参照して、温度調節器１１は、ＵＳＢケーブルを差し込むＵＳＢインターフェース部１２と、電源ケーブルを介して、一般電源（１００Ｖ）を出力するコンセントに接続された際に、絶縁トランス１３ｃを介して、一般電源の１００Ｖの電圧を一次側電源１３ａから二次側電源１３ｂへ、５Ｖおよび１２Ｖの電圧に降圧する電源部１３と、一般電源の電圧をフィードバックするフィードバック回路１４と、熱電対やＵＳＢインターフェース部１２から温度等の入力を受け付ける入力回路１５と、入力回路１５から入力された温度等を表示する表示部１６と、温度調節器１１全体を制御する制御部１７と、ヒータの電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号をリレー出力する出力回路１８とを備える。

制御部１７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含み、温度調節器１１全体を制御する。また、制御部１７は、ＵＳＢインターフェース部１２を介して行われるパソコン２３等の外部への通信を制御する通信部１９を含む。

電源部１３は、二次側電源１３ｂにおいて、デジタル信号を処理する第一の電圧である５Ｖを出力する５Ｖ系と、アナログ信号を処理する第二の電圧である１２Ｖを出力する１２Ｖ系とを含む。フィードバック回路１４、入力回路１５、表示部１６、および制御部１７は、５Ｖ系に接続されている。なお、出力回路１８は、１２Ｖ系に接続されている。

ＵＳＢインターフェース部１２は、ＵＳＢケーブルを差し込まれて、温度調節器１１とパソコン２３とを接続する。ＵＳＢインターフェース部１２は、データの入出力を行う２本の信号線２０ａ，２０ｂと、バスパワーによりパソコン２３から供給され、デジタル信号を処理する５Ｖの電圧を受ける５Ｖ電源線２１と、グランド（ＧＮＤ）線２２とを含む。２本の信号線２０ａ，２０ｂは、通信部１９に接続されており、通信部１９から受信したデータをパソコン２３へ出力し、パソコン２３から入力されたデータを通信部１９へ送信する。５Ｖ電源線２１は、５Ｖ系に接続されている。

フィードバック回路１４は、５Ｖ系に接続されて、５Ｖの電圧の変動を監視する。そして、５Ｖの電圧が、所定の値以下であれば、一般電源による電源供給を促進し、所定の値より大きければ、一般電源による電源供給を休止することにより、５Ｖの電圧を調整する。このようにして、フィードバック回路１４は、一般電源の電圧をフィードバックする。そして、所定の値とは、具体的には４．９Ｖであり、フィードバック回路１４が一般電源の供給を休止させる際の基準となる値である。

ここで、入力回路１５、表示部１６、および制御部１７は、上記したように、５Ｖ系に接続されている。したがって、入力回路１５、表示部１６、および制御部１７は、コンセントに接続されて、一般電源から電源部１３により５Ｖの電圧を供給されて動作すると共に、パソコン２３に接続されて、５Ｖ電源線２１により、パソコン２３から５Ｖの電圧を供給されて動作する。

具体的には、パソコン２３から供給される５Ｖの電圧とは、図３中の範囲ｂで示すように、４．５Ｖ以上４．９Ｖ以下の範囲である。そして、一般電源から電源部１３により供給される５Ｖの電圧とは、図３中の範囲ｃで示すように、４．７５Ｖ以上５．２５Ｖ以下の範囲である。すなわち、入力回路１５、表示部１６、および制御部１７が動作する際の電源の電圧は、パソコン２３から供給された場合と、一般電源から供給された場合とで、異なる範囲になっており、パソコン２３から供給される電圧が、フィードバック回路１４により一般電源の供給を休止させる際の基準となる所定の値（４．９Ｖ）より小さい。すなわち、パソコン２３から供給される電圧は、フィードバック回路１４によりフィードバックがかかるのを避けた範囲である。図３は、温度調節器１１において、５Ｖ系（入力回路１５、表示部１６、および制御部１７）が動作する電圧の範囲を示す図である。範囲ａは、デジタル信号を処理する第一の電圧の範囲、すなわち、５Ｖの電圧の範囲であって、パソコン２３から供給される範囲ｂの電圧と、一般電源から電源部１３により供給される範囲ｃの電圧とを合わせた、４．５Ｖ以上５．２５Ｖ以下となる。なお、範囲ａは、実際の動作において、上限値は、＋０．２５となり、下限値は、−０．２５となるため、図もそれを考慮して示している。

こうすることにより、温度調節器１１において、パソコン２３から供給される電源の電圧は、フィードバック回路１４により一般電源の供給を休止させる際の基準となる所定の値より小さいため、温度調節器１１がパソコン２３に接続された際に、一般電源から電源を供給された場合であっても、フィードバック回路１４が、パソコン２３から供給される電源の電圧が所定の値を超えたと検出することはない。したがって、パソコン２３に接続された際に、フィードバック回路１４が、一般電源の供給を低下させることはない。その結果、温度調節器１１は、パソコン２３に接続した際に、安定して動作することができる。

また、このように、パソコン２３から供給される電源の電圧と、一般電源により供給される電源の電圧とを区別する構成としたため、温度調節器１１が、一般電源による電源供給を受けながら、パソコン２３と通信する際には、一般電源から供給される電源の電圧で動作させることができる。そして、例えば、誤って電源ケーブルを抜いてしまった場合であれば、一般電源からパソコン２３の供給電源へ切り替えることができ、パソコン２３との通信が停止することもない。

また、温度調節器１１は、パソコン２３に接続した際に、表示部１６をパソコン２３から供給される電源によって動作させる。したがって、温度調節器１１において、パソコン２３からバスパワーで設定した後に、電源ケーブルをコンセントにわざわざ接続して、表示部１６を動作させる必要はない。その結果、利便性を向上することができる。

なお、出力回路１８は、１２Ｖ系に接続されているため、一般電源から１２Ｖの電圧を供給された場合に動作し、パソコン２３にのみ接続されても動作しない。

また、上記の実施の形態においては、フィードバック回路１４は、５Ｖの電圧が、所定の値より大きければ、一般電源による電源供給を休止する例について説明したが、これに限ることなく、一般電源による電源供給を低下させることとしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、温度調節器１１は、熱電対や、ヒータの加熱を操作する操作盤に接続されて、温度を調節する例について説明したが、これに限ることなく、流量計や圧力計に接続されて、流量や圧力を調節するものであってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、バスパワーによる電源供給とコンセントからの電源供給とが可能な温度調節器において、有効に利用される。

１１ 温度調節器、１２ ＵＳＢインターフェース部、１３ 電源部、１３ａ 一次側電源、１３ｂ 二次側電源、１３ｃ 絶縁トランス、１４ フィードバック回路、１５ 入力回路、１６ 表示部、１７ 制御部、１８ 出力回路、１９ 通信部、２０ａ，２０ｂ 信号線、２１ ５Ｖ電源線、２２ グランド線、２３ パソコン。

Claims (3)

1. コンピュータと接続可能な温度調節器であって、
   前記温度調節器は、前記コンピュータから電源を供給されて動作すると共に、一般電源を供給されて動作するものであり、
   前記温度調節器にて用いる電圧は、デジタル信号を処理する第一の電圧を含み、
   前記温度調節器は、前記温度調節器内を流れる前記第一の電圧の変動を監視し、前記第一の電圧が所定の値を超えたと検出すると、一般電源の供給を低下させるフィードバック回路を含み、
   前記コンピュータから供給される電源の電圧は、前記所定の値より小さい、温度調節器。
2. 前記第一の電圧の範囲は、４．５Ｖ以上５．２５Ｖ以下であって、
   前記所定の値は、４．９Ｖであり、
   前記コンピュータから供給される電源の電圧は、４．５Ｖ以上４．９Ｖ未満であり、
   前記一般電源により供給される電源の電圧は、４．７５Ｖ以上５．２５Ｖ以下である、請求項１に記載の温度調節器。
3. 前記温度調節器にて用いる電圧は、アナログ信号を処理する第二の電圧を含む、請求項１または２に記載の温度調節器。

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