JP6442726B2 - 電動弁の開度制御装置 - Google Patents
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Description
交流電源41からの交流電力が、電力線43、44を介して、
電動弁76の開度を指令する制御装置42と、
電動弁76を駆動する電動弁駆動装置65とに供給される、
電動弁の開度制御装置において、
(a)制御装置42は、
(a1)電力線43、44の交流に同期した第1同期信号(たとえば、零クロス信号)を発生する第1同期信号発生回路81と、
(a2)電動弁76を開度制御する開度指令値kを表わす指令信号を発生する手段71と、
(a3)開度指令値kに対応する制御時間間隔Wkを演算する制御時間間隔演算手段(図13のステップa6)と、
(a4)基準制御信号PSa1と開度設定信号PSb1とを、交流電源41の交流の第1周波数f1とは異なる第2周波数f2で、電力線43、44に送信する第1重畳送信手段82、136と、
(a5)電力線43、44に重畳された第1周波数f1とは異なる第3周波数f5を有する基準検出信号PSa2(図13のステップa9)と開度検出信号PSb2(図13のステップa10)とを受信する第1重畳受信手段82、137と、
(a6)第1処理回路77であって、
(a6−1)基準制御信号PSa1の予め定める信号持続幅Wa1を超える予め定める値である制御オフセット値W01(Wa1<W01)と開度指令値kに対応する制御時間間隔Wkとの和(=Wk+W01)(図16)である開度指令時間差を演算する手段と、
(a6−2)第1タイマTMR1であって、第1同期信号と第1重畳受信手段82、137の出力とに応答し、
指令期間Wcと、それに後続する応答期間Waとを設定し、
指令期間Wc内で、
第1同期信号のタイミング(たとえば、t0)から予め定める第1の時間Wk0だけ経過して基準制御信号PSa1を発生して第1重畳送信手段82、136に与え、その基準制御信号PSa1の発生後、前記演算された開度指令時間差を計数して(図13のステップa7、a8)開度設定信号PSb1を発生して第1重畳送信手段82、136に与え、
応答期間Wa内で、
第1同期信号のタイミング(たとえば、t0)から予め定める第2の時間Wp0だけ経過して発生される基準検出信号PSa2の第1重畳受信手段82、137による受信から開度検出信号PSb2の受信までの開度検出時間差を計数し、この開度検出時間差は、電動弁76の開度検出値pに対応する状態信号の検出時間間隔Wpと、基準検出信号PSa2の予め定める信号持続幅Wa2を超える予め定める値である検出オフセット値W02(Wa2<W02)との和(=Wp+W02)である(図13のステップa9、a10)第1タイマTMR1と、
(a6−3)第1タイマTMR1からの応答期間Wa内で計数された開度検出時間差に基づいて、検出時間間隔Wp(図18)に対応する開度検出値pを演算する手段(図20のステップj2)とを備える第1処理回路77とを含み、
(b)電動弁駆動装置65は、
(b1)電力線43、44の交流に同期した、第1同期信号と同じタイミングで(たとえば、時刻t0で)第2同期信号(たとえば、零クロス信号)を発生する第2同期信号発生回路87と、
(b2)電動弁76の開度検出値pを表わす状態信号を発生する手段60と、
(b3)電力線43、44に重畳された第2周波数f2を有する基準制御信号PSa1(図21のステップm6)と開度設定信号PSb1(図21のステップm7)とを受信する第2重畳受信手段88、157と、
(b4)基準検出信号PSa2(図21のステップm9)と開度検出信号PSb2(図21のステップm10)とを、第3周波数f5で、電力線43、44に重畳して送信する第2重畳送信手段88、156と、
(b5)第2処理回路85であって、
(b5−1)状態信号を発生する手段60からの開度検出値pに応答し、開度検出値pに対応する状態信号の検出時間間隔Wpを演算する手段(図21のステップm8)と、
(b5−2)第2タイマTMR2であって、第2同期信号と第2重畳受信手段88、157の出力に応答し、
指令期間Wc内で、
第2重畳受信手段88、157による基準制御信号PSa1の受信から開度設定信号PSb1の受信までの開度指令時間差(=Wk+W01)を計数し(図21のステップm6、m7)、
応答期間Wa内で、
基準検出信号PSa2(図13のステップa9)を発生して第2重畳送信手段88、156に与え、その基準検出信号PSa2の発生後、前記演算された検出時間間隔Wpと検出オフセット値W02との和(=Wp+W02)である開度検出時間差を計数して開度検出信号PSb2(図13のステップa10)を発生して第2重畳送信手段88、156に与える第2タイマTMR2とを備える第2処理回路85と、
(b6)第2処理回路85によって演算した開度指令値kの出力に応答し、電動弁76を開度指令値kに駆動する駆動手段47とを含むことを特徴とする電動弁の開度制御装置である。
第1および第2同期信号発生回路81、87は、電力線43、44の交流に同期した1周期毎の第1および第2同期信号としての零クロス信号を発生し、
一方の半周期を指令期間Wcに設定し、それに後続する次の半周期を応答期間Waに設定することを特徴とする。
本発明によれば、制御装置42からの電動弁76を目標とする開度に動作するための指令信号が、第1重畳送信手段82、136に与えられ、これによって電動弁76に電力を供給する電力線43、44に、その電力線43、44の交流の周波数(f1、たとえば50または60Hz)とは異なる周波数(f2、たとえば100kHz)で、指令信号が、重畳されて送信される。
電動弁駆動装置65に備えられる第2重畳受信手段88、157で受信して、電動弁76を駆動し、検出手段60によって電動弁76の開度を検出し、電動弁76の開度の状態を表わす状態信号を、第2重畳送信手段88、156によって、電力線43、44に、電力線の交流の周波数f1とは異なる第3周波数f5(たとえば、f5=f2でもよい)で重畳して送信し、制御装置42の第1重畳受信手段82、137は、この状態信号を受信して開度の状態を表わす出力を行ない、たとえば開度状態を目視表示し、またその状態を演算処理する。
k(%) = ( Wk / Ws1 ) × 100 …(1)
p(%) = ( Wp / Ws2 ) × 100 …(2)
CMV(%) = ( Wk / Ws1 ) × 100 …(3)
本発明は、次の実施の形態が可能である。
(1)交流電源41から電力線43、44を介して電力が供給される電動弁76を開度制御する、電動弁の開度制御装置において、
(a)制御装置42であって、
電動弁を開度制御する指令信号を発生する手段71と、
前記指令信号に応答し、指令信号の開度を表わす制御信号を、電力線43、44の交流の周波数f1とは異なる周波数f2で、予め設定された制御伝送態様で、電力線43、44に重畳して送信する制御送信手段131、136とを有する制御装置42と、
(b)電動弁駆動装置65であって、
電動弁76を駆動して開度を変化する駆動手段47、85、91、92と、
電力線43、44を介して受信した制御伝送態様の制御信号に応答し、電動弁76を前記開度に駆動する駆動手段47、85、91、92を駆動させる開度受信手段151、157とを有する電動弁駆動装置65とを含むことを特徴とする電動弁の開度制御装置である。
制御装置42の指令信号発生手段71からの電動弁76を目標とする開度に動作するための指令信号が、制御送信手段131、136に与えられ、これによって電動弁76に電力を供給する電力線43、44に、その電力線の交流の周波数(f1、たとえば50または60Hz)とは異なる周波数(f2、たとえば100kHz)で、指令信号に対応する制御信号が、重畳されて送信される。この制御信号は、予め設定された制御伝送態様で送信され、電動弁76の目標とする開度を識別可能にする。
電動弁76に電力を供給するために不可欠な電力線43、44に、制御信号が重畳されるので、制御信号の伝送のための信号線などが不要であり、電動弁76を目標とする開度に動作するための配線を簡素化することができる。制御装置42と電動弁駆動装置65との間が長距離であっても、配線材料とその配線工事の労力とが多大にならず、費用を軽減することができる。
電動弁76を目標とする開度に動作するために必要な情報量は、大量のデジタルデータの複雑な演算処理をして送受信する情報通信の技術分野に比べて、ごくわずかであるので、構成の簡略化を図って、本発明の実現が容易である、という効果もある。
(2)制御送信手段131、136の制御信号による開度を表わす制御伝送態様は、
電力線43、44の交流に同期して、
開度に対応する制御時間間隔(図8、図28のWk)によって予め設定された態様であることを特徴とする。
電動弁76の開または閉を表わす制御信号の制御伝送態様は、電力線43、44の交流に同期して伝送される態様であるので、ノイズの混入などによる誤検出を防ぐことができる。交流の同期のための信号は、交流波形の極性変化時における、いわゆる零クロス信号でもよいが、その他の同期信号、たとえば交流波形の正または負のピークを検出した時点の信号などでもよい。各同期信号を、予め定める動作を開始するスタートパルスとして使用することによって、構成の簡略化を図ることができる。
(3)制御伝送態様によって表わされる開度に対応する制御時間間隔(図8、図28のWk)は、基準制御信号PSa1と、その基準制御信号に後続する開度設定信号PSb1との時間差に関連する値で伝送されることを特徴とする。
(4)制御伝送態様の前記時間差に関連する値は、制御時間間隔Wkに、基準制御信号PSa1の信号持続幅Wa1を超える予め定める制御オフセット値W01(Wa1 < W01)を加算した値(= Wk + W01)であることを特徴とする。
この制御伝送態様は、制御時間間隔(図8、図28のWk)が、基準制御信号PSa1と、その基準制御信号PSa1に後続する開度設定信号PSb1との時間差に関連する値に予め設定される態様である。前記時間差に関連する値は、たとえば図8における時間差(Wk + W01)のように、制御時間間隔Wkと予め定める一定の制御オフセット値W01とを加算した値(= Wk + W01)であり、この制御オフセット値W01は、基準制御信号PSa1の信号持続幅Wa1を超える値(Wa1 < W01)である。これによって、基準制御信号PSa1と開度設定信号PSb1とが時間的に重ならず、ずれることが確実であり、したがって、制御時間間隔Wkが、零またはごく小さい値であっても、伝送することができる。
前記時間差に関連する値は、たとえば図28におけるように、制御オフセット値W01=0に定められてもよい。これによって、制御時間間隔Wkを、基準制御信号PSa1の信号持続幅Wa1を超える値の範囲で、伝送することができる。
制御伝送態様は、その他の態様であってもよい。たとえば制御信号は、基準制御信号PSa1と開度設定信号PSb1との2つの信号の組合せに代えて、制御時間間隔Wkの信号持続幅を有する単一の連続する信号であってもよい。
(5)制御伝送態様によって表わされる開度に対応する制御時間間隔(図8、図28のWk)は、
電力線の交流の各半周期または各1周期を、1または複数倍した期間内に、設定されることを特徴とする。
制御伝送態様によって表わされる開度に対応する制御時間間隔Wkは、電力線43、44の交流の各半周期または各1周期を、1または複数倍した期間内に、設定されてもよい。前記1または複数倍した期間は、交流の各半周期または各1周期を、たとえば零クロス信号などの同期信号のカウンタによる計数によって、識別して設定することができる。
制御伝送態様によって表わされる電動弁76を目標とする開度に動作するための制御信号を、電力線43、44を介して正確に伝送することができる。
(6)電動弁駆動装置65は、
電動弁76の開度を検出する検出手段60と、
検出手段60からの出力に応答し、電力線43、44の交流の周波数f1とは異なる周波数f2で、開度を表わす状態信号を、制御伝送態様とは異なる予め設定された検出伝送態様で、電力線43、44に重畳して送信する状態送信手段151,156とを有し、
制御装置42は、
電力線43、44を介して受信した検出伝送態様の状態信号を受信し、開度を表わす出力をする状態受信手段131、137を有することを特徴とする。
電動弁駆動装置65に備えられる検出手段60によって電動弁76の開度を検出し、状態送信手段151,156は、この検出された電動弁76の開度の状態を表わす状態信号を、制御伝送態様とは異なる検出伝送態様で、電力線43、44に重畳して送信し、制御装置42の状態受信手段131、137は、この状態信号を受信して開度の状態を表わす出力をし、たとえば開度状態を目視表示し、またその状態を演算処理する。開度の状態は、全開または全閉の状態を含む。
電動弁76の開度の状態検出に関する電動弁駆動装置65の検出手段60および状態送信手段151,156、ならびに制御装置42の状態受信手段131、137などを含む構成は、設けられなくてもよい。
電動弁76に電力を供給するために不可欠な電力線43,44に、状態信号が重畳されるので、制御信号だけでなく状態信号の伝送のための信号線なども不要であり、電動弁76の開閉制御および状態出力のための配線を簡素化することができる。制御装置42と電動弁駆動装置65との間が長距離であっても、配線材料とその配線工事の労力とが多大にならず、費用を軽減することができる。
(7)制御送信手段131,136の制御伝送態様は、電力線43,44の交流に同期した指令期間(図8、図28のWc)内に予め設定され、
状態送信手段151,156の検出伝送態様は、電力線43,44の交流に同期して、指令期間(図8、図28のWc)とは異なる応答期間(図8、図28のWa)内に予め設定されることを特徴とする。
検出伝送態様は、電力線43,44の交流に同期して、制御伝送態様の指令期間Wcとは異なる応答期間Wa内に予め設定される。これによって、制御信号と状態信号との伝送を、確実に行なうことができる。
(8)指令期間と応答期間(図8、図28のWcとWa)とは、
電力線43,44の交流の各半周期または各1周期を、1または複数倍した相互に異なる期間にそれぞれ設定されることを特徴とする。
指令期間Wcと応答期間Waとは、前述の実施の形態のように、電力線の交流の各半周期の相互に異なる期間にそれぞれ設定されてもよいが、本発明に従えば、各半周期を複数倍した相互に異なる期間にそれぞれ設定されてもよく、さらに、交流の各1周期の相互に異なる期間にそれぞれ設定され、または各1周期の複数倍した相互に異なる期間にそれぞれ設定されてもよい。本発明に従えば、指令期間Wcと応答期間Waとは、相互に長さが異なる期間にそれぞれ設定されてもよい。
(9)状態送信手段151,156の状態信号による開度を表わす検出伝送態様は、
電力線43,44の交流に同期して、
開度に対応する検出時間間隔(図8、図28のWp)によって予め設定された態様であることを特徴とする。
(10)検出伝送態様によって表わされる開度に対応する検出時間間隔(図8、図28のWp)は、基準検出信号PSa2と、その基準検出信号に後続する開度検出信号PSb2との時間差に関連する値で伝送されることを特徴とする。
(11)検出伝送態様の前記時間差に関連する値は、検出時間間隔Wpと、基準検出信号の信号持続幅Wa2を超える予め定める検出オフセット値W02(Wa2 < W02)とを加算した値(= Wp + W02)であることを特徴とする。
この検出伝送態様は、前述の制御伝送態様に類似し、検出時間間隔(図8、図28のWp)が、基準検出信号PSa2と、その基準検出信号PSa2に後続する開度検出信号PSb2との時間差に関連する値に予め設定される態様である。前記時間差に関連する値は、たとえば図8における時間差(Wp + W02)のように、検出時間間隔Wpと予め定める一定の検出オフセット値W02とを加算した値(=Wp + W02)であり、この検出オフセット値W02は、基準検出信号PSa2の信号持続幅Wa2を超える値(Wa2 < W02)である。これによって、基準検出信号PSa2と開度検出信号PSb2とが時間的に重ならず、ずれることが確実であり、したがって、検出時間間隔Wpが、零またはごく小さい値であっても、伝送することができる。
前記時間差に関連する値は、たとえば図28におけるように、検出オフセット値W02=0に定められてもよい。これによって、検出時間間隔Wpを、基準検出信号PSa2の信号持続幅Wa2を超える値の範囲で、伝送することができる。
検出伝送態様は、その他の態様であってもよい。たとえば状態信号は、基準検出信号PSa2と開度検出信号PSb2との2つの信号の組合せに代えて、検出時間間隔Wpの信号持続幅を有する単一の連続する信号であってもよい。
(12)検出伝送態様によって表わされる開度に対応する検出時間間隔(図8、図28のWp)は、 電力線43、44の交流の各半周期または各1周期を、1または複数倍した期間内に、設定されることを特徴とする。
電動弁76の開または閉を表わす状態信号の検出伝送態様は、電力線43、44の交流に同期して伝送される態様であるので、ノイズの混入などによる誤検出を防ぐことができる。
この検出伝送態様は、検出時間間隔(図8、図28のWp)が、基準検出信号PSa2と、その基準制御信号に後続する開度検出信号PSb2との時間差に予め設定される態様でもよいが、本発明に従えば、その他の態様であってもよい。制御信号は、基準検出信号PSa2と開度検出信号PSb2との2つの信号の組合せに代えて、たとえば検出時間間隔Wpの信号持続幅を有する単一の連続する信号であってもよい。
検出伝送態様によって表わされる開度に対応する検出時間間隔Wpは、電力線43、44の交流の各半周期または各1周期を、1または複数倍した期間内に、設定されてもよい。
制御伝送態様によって表わされる開指令または閉指令のための制御信号だけでなく、検出伝送態様によって表わされる開または閉の状態信号をも、電力線を介して正確に伝送することができる。
42 制御装置
47 モータ
48、49 検出スイッチ
65 電動弁駆動装置
66 受信駆動回路
67 電動弁装置
71 可変抵抗器
77、85 処理回路
76 電動弁
78 全開/全閉出力回路
79、86、191 電源回路
80 開度出力回路
81、87 同期信号発生回路
82、88 信号重畳回路
91、92 スイッチング回路
105 バタフライ弁
131、151 パルストランス
136 制御送信駆動回路
137 状態受信回路
156 状態送信駆動回路
157 制御受信回路
171、174 中央処理回路
172、175 メモリ
Wc 指令期間
Wa 応答期間
Wk 制御時間間隔
Wp 検出時間間隔
W01 制御オフセット値
W02 検出オフセット値
Wa1、Wa2 信号持続幅
PSa1 基準制御信号
PSb1 開度設定信号
PSa2 基準検出信号
PSb2 開度検出信号
信号持続幅Wa1
Claims (2)
- 交流電源からの交流電力が、電力線を介して、
電動弁の開度を指令する制御装置と、
電動弁を駆動する電動弁駆動装置とに供給される、
電動弁の開度制御装置において、
(a)制御装置は、
(a1)電力線の交流に同期した第1同期信号を発生する第1同期信号発生回路と、
(a2)電動弁を開度制御する開度指令値kを表わす指令信号を発生する手段と、
(a3)開度指令値kに対応する制御時間間隔Wkを演算する制御時間間隔演算手段と、
(a4)基準制御信号PSa1と開度設定信号PSb1とを、交流電源の交流の第1周波数f1とは異なる第2周波数f2で、電力線に送信する第1重畳送信手段と、
(a5)電力線に重畳された第1周波数f1とは異なる第3周波数f5を有する基準検出信号PSa2と開度検出信号PSb2とを受信する第1重畳受信手段と、
(a6)第1処理回路であって、
(a6−1)基準制御信号PSa1の予め定める信号持続幅Wa1を超える予め定める値である制御オフセット値W01(Wa1<W01)と開度指令値kに対応する制御時間間隔Wkとの和(=Wk+W01)である開度指令時間差を演算する手段と、
(a6−2)第1タイマであって、第1同期信号と第1重畳受信手段の出力とに応答し、
指令期間Wcと、それに後続する応答期間Waとを設定し、
指令期間Wc内で、
第1同期信号のタイミングから予め定める第1の時間Wk0だけ経過して基準制御信号PSa1を発生して第1重畳送信手段に与え、その基準制御信号PSa1の発生後、前記演算された開度指令時間差を計数して開度設定信号PSb1を発生して第1重畳送信手段に与え、
応答期間Wa内で、
第1同期信号のタイミングから予め定める第2の時間Wp0だけ経過して発生される基準検出信号PSa2の第1重畳受信手段による受信から開度検出信号PSb2の受信までの開度検出時間差を計数し、この開度検出時間差は、電動弁の開度検出値pに対応する状態信号の検出時間間隔Wpと、基準検出信号PSa2の予め定める信号持続幅Wa2を超える予め定める値である検出オフセット値W02(Wa2<W02)との和(=Wp+W02)である第1タイマと、
(a6−3)第1タイマからの応答期間Wa内で計数された開度検出時間差に基づいて、検出時間間隔Wpに対応する開度検出値pを演算する手段とを備える第1処理回路とを含み、
(b)電動弁駆動装置は、
(b1)電力線の交流に同期した、第1同期信号と同じタイミングで第2同期信号を発生する第2同期信号発生回路と、
(b2)電動弁の開度検出値pを表わす状態信号を発生する手段と、
(b3)電力線に重畳された第2周波数f2を有する基準制御信号PSa1と開度設定信号PSb1とを受信する第2重畳受信手段と、
(b4)基準検出信号PSa2と開度検出信号PSb2とを、第3周波数f5で、電力線に重畳して送信する第2重畳送信手段と、
(b5)第2処理回路であって、
(b5−1)状態信号を発生する手段からの開度検出値pに応答し、開度検出値pに対応する状態信号の検出時間間隔Wpを演算する手段と、
(b5−2)第2タイマであって、第2同期信号と第2重畳受信手段の出力に応答し、
指令期間Wc内で、
第2重畳受信手段による基準制御信号PSa1の受信から開度設定信号PSb1の受信までの開度指令時間差(=Wk+W01)を計数し、
応答期間Wa内で、
基準検出信号PSa2を発生して第2重畳送信手段に与え、その基準検出信号PSa2の発生後、前記演算された検出時間間隔Wpと検出オフセット値W02との和(=Wp+W02)である開度検出時間差を計数して開度検出信号PSb2を発生して第2重畳送信手段に与える第2タイマとを備える第2処理回路と、
(b6)第2処理回路によって演算した開度指令値kの出力に応答し、電動弁を開度指令値kに駆動する駆動手段とを含むことを特徴とする電動弁の開度制御装置。 - 第1および第2同期信号発生回路は、電力線の交流に同期した1周期毎の第1および第2同期信号としての零クロス信号を発生し、
一方の半周期を指令期間Wcに設定し、それに後続する次の半周期を応答期間Waに設定することを特徴とする請求項1に記載の電動弁の開度制御装置。
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