JPH01255907A

JPH01255907A - 温度制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH01255907A
Application number: JP8467288A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamuro; 山室　美明
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Current assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Priority date: 1988-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1989-10-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は操作量に応じて制御対象を加熱又は冷却するこ
とにより温度制御を行う温度制御方法及び装置に関する
。゛［従来の技術〕一般に、機器を温度制御するためには、制御対象の測定
温度を温度調節計にフィードバックするフィードバンク
制御が行われている。温度調節計からの操作信号に応じ
て加熱冷却の電力を制御する電力制御装置には、サイリ
スタのゲート角を制御して電力を制御するものが多く用
いられている。

この電力制御装置により制御対象に対して操作信号に応
じた加熱冷却が行われる。電力制御装置への操作信号は
アナログ信号でなくてはならず、このアナログの操作信
号により電力制御装置におけるサイリスタのゲート角が
制御されて、出力電力が０〜１００％となるように制御
される。しかし、サイリスタを用いた電力制御装置は、
電力制御は正確に行われるが、一般に構成が複雑であり
、形が大型で高価である。

一方、機器を自動制御するためシーケンス制御が多く行
われている。近年のシーケンス制御には従来用いられて
いたリレーに代わりシーケンサと呼ばれる装置が用いら
れている。シーケンサは半導体素子を用いて制御内容を
表したプログラムにより機器をシーケンス制御するもの
であるが、近年このシーケンサに上述のフィードバック
制御をも併せて行うものが現れている。このようなシー
ケンサにおいても、温度制御のためにアナログ入力の電
力制御装置を用いている。しかしながら、シーケンサは
基本的にデジタル信号処理をするものであるので、アナ
ログ信号入力を必要とする電力制御装置のなめにシーケ
ンサの操作信号のデジタル信号出力をアナログ信号に変
換する必要があった。そのため、シーケンサの出力側に
は高価なり／Ａ変換器を用いなければならない。

［発明が解決しようとする課題］このように従来の温度制御ではサイリスタの電力制御装
置を用いるため、装置全体が大型で高価となると共に、
アナログ信号に変換するための高価なり／Ａ変換器を必
要とするという問題点があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、デジタル
信号により操作可能な小型で安価なスイッチ素子を用い
て制御することができる温度制御方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的は、操作量に応じて制御対象への加熱又は冷却
をオンオフすることにより温度制御を行う温度制御方法
において、加熱又は冷却する一定のオン時間又はオフ時
間の制御パルスを、所定の制御周期中で前記操作量に基
づいてほぼ均一に分布させたことを特徴とする温度制御
方法によって達成される。

また、上記目的は、操作量に応じて制御対象を加熱又は
冷却する加熱冷却手段をオンオフすることにより温度制
御を行う温度制御装置において、前記加熱冷却手段をオ
ンオフさせる制御パルスを所定の制御周期中でほぼ均一
に分布させた複数のパルスパターンを記憶するパルスパ
ターン記憶手段と、前記操作量に基づいたパルスパター
ンを前記複数のパルスパターンから選択するパルスパタ
ーン選択手段とを備え、前記パルスパターン選択手段に
より選択されたパルスパターンに基づいて前記加熱冷却
手段をオンオフすることを特徴とする温度制御装置によ
っても達成される。

さらに、上記目的は、操作量に応じて制御対象を加熱又
は冷却する加熱冷却手段をオンオフすることにより温度
制御を行う温度制御装置において、前記操作量に基づい
て、所定の制御周期内における制御パルスの発生周期を
演算する周期演算手段と、前記周期演算手段により演算
された発生周期で前記制御パルスを発生するパルス発生
手段とを備え、前記制御パルスに基づいて前記加熱冷却
手段を一定時間オン又はオフすることを特徴とする温度
制御装置によっても達成される。

［作　用］本発明によれば、所定の制御周期中でほぼ均一に分布さ
せた制御パルスにより制御対象への加熱又は冷却をオン
オフするようにしたので、アナログ信号を用いた場合と
同様の制御をデジタル信号を用いて行うことができる。

［実施例コ本発明の一実施例による温度制御装置を第１図に示す。

制御対象１０の温度は温度センサ１２により測定され、
比較器１４にフィードバックされる。比較器１４では設
定値とフィードバックされた測定温度を比較してその偏
差を求め、調節計１６に出力する。調節計１６は、偏差
信号に対して例えば比例＋積分動作（ＰＩ動作）を行い
、操作量を演算する。全体の制御は所定の制御周期Ｔ（
例えば１５００　ｎ５ｅｃ）に基づいて行われており、
この操作量も制御周期Ｔ　（１５００ｍ５ｅｃ）毎に演
算される。変換部１８ではこの操作量を％表示の制御出
力信号（Ａ％）に変換し、パルスパターン選択部２０に
出力する。

パルスパターンメモリ２２には制御出力信号に応じた制
御パルスのパルスパターンが記憶されている。すなわち
、％値が低い制御出力信号に対しては制御パルスが少し
しか出ないパルスパターンを作成し、％値が高い制御出
力信号に対しては制御パルスが多く出るパルスパターン
を作成する。

このパルスパターンは、制御周期Ｔ内でほぼ均一に制御
パルスが分布するように作成されている。

制御出力信号に対して例えば１００種類のパルスパター
ンを予め作成し、パルスパターンメモリ２２に記憶させ
ておく。

パルスパターンの具体例を第２図に示す。この具体例で
は１５００ｍ５ｅｃの制御周期Ｔ内で３０１＋１Ｓｅｃ
の制御パルスの分布を示している。例えば、制御出力信
号が１０％であれば、制御周期Ｔの初めから３　Ｑ　Ｉ
ｎ５ｅＣと３３　Ｑ　１ｓｅｃと６３０　ｍ５ｅｃと９
３０ｍ５ｅｃと１２３０　ｌｌ１ｓｅｃ後に３　Ｑ　１
ｓｅｃの制御パルスを出力するようなパルスパターンと
する。他の値の制御出力信号も制御周期Ｔ内で均一に分
布するようなパルスパターンとする。なお、ここで制御
パターンのパルス幅を３０１ｓｅｃとある程度大きくし
たのは、余りパルス幅を小さくすると後述するヒータ２
６を制御する電子スイッチ２４が応答できなくなること
と、パルスパターンメモリ２２の容量が大きくなり過ぎ
るからである。

パルスパターン選択部２０は、パルスパターンメモリ２
２に記憶されたパルスパターンから変換部１８からの制
御出力信号に応じたパルスパターンを選択し、選択した
パルスパターンに応じて電子スイッチ２４をオンオフす
る。電子スイッチ２４のオンオフに応じてヒータ２６に
電流が流れ、制御対象１０が加熱される。電子スイッチ
２４としては例えばトライアックを用いた無接点のソリ
ッドステートコンタクタを用いる。

このように本実施例によれば制御周期内で均一に分布さ
せた制御パルスにより温度制御するので、変動の少ない
好適な温度制御ができる。また。本実施例では電子スイ
ッチをオンオフしてヒータを制御するので、デジタル制
御のシーケンサを用いる場合でもアナログ量に変換する
ことなくデジタル量のままで温度制御ができる。さらに
、本実施例ではパルスパターンを予め記憶させておき、
制御出力信号に応じて選択するようにしたので、高速で
処理することができる。

次に本発明の池の実施例による温度制御装置を第３図に
示す。第１図に示す温度制御装置と同一の構成要素には
同一の番号を付して説明を省略する。

変換部１８により変換された制御出力信号（Ａ％）は周
期演算部３０と比較器３２に出力される。

周期演算部３０は、制御周期設定器３４に設定された制
御周期Ｔと制御出力信号Ａから制御パルスが発生する発
生周期を演算する。周期演算部３０では、比較器３２の
比較結果に応じて異なる演算を行う。すなわち、比較器
３２により制御出力信号Ａ％と設定値５０％を比較し、
Ａ≦５０であれば（１）式により発生周期ｔを求め、Ａ
＞５０であれば（２）式により発生周期ｔを求める。

発生周期ｔ＝ｋ（Ｔ／Ａ）　　　　　　・・・（１）発
生周期ｔ＝ｋＴ／　（１０Ｏ−Ａ）　　・・・（２）た
だしｋは比例定数である。

パルス発生器３６は制御パルスを発生するものである。

パルス発生器３６は、周期演算部３０により求められた
発生周期ｔで、福設定器３８により定められた幅の制御
パルスを発生ずる。ただし、比較器３２の比較結果がＡ
≦５０であれば、すなわち制御出力信号Ａが５０％以下
であれば、パルス発生Ｐｉ３６から、通常はオフレベル
で発生周期を毎に一定幅で正の制御パルスを発生する。

逆に、比較器３２の比較結果がＡ〉５０であれば、すな
わち制御出力信号Ａが５０％より大きければ、パルス発
生器３６から、通常はオンレベルで発生周期を毎に一定
幅で負の制御パルスを発生する。

制御周期Ｔ＝　１５００１１１ｓｅｃ、比例定数に＝２
、パルス幅＝　３０　ｍ５ｅｃとした場合のパルス発生
器３６の出力信号を第４図に示す。例えば、制御出力信
号Ａが１０％であれば３００　ｎ＋ｓｅｃの発生周期毎
に３０　ｒＲｓｅｃの正の制御パルスを発生する。また
、制御出力信号Ａが６０％であれば７５１ｓｅｃの発生
周期毎に３０１１１ｓｅ、ｃの負の制御パルスを発生す
る。

パルス発生器３６からの出力信号に応じて電子スイッチ
２４はオンオフされ、電子スイッチ２４のオンオフに応
じてヒータ２６に電流が流れ、制御対象１０が加熱され
る。

このように本実施例によれば前述の実施例と同様、制御
周期内で均一に分布させた制御パルスにより温度制御す
るので、変動の少ない＠適な温度制御ができると共に、
電子スイッチをオンオフしてヒータを制御するので、デ
ジタル制御のシーケンサを用いる場合でもデジタル量の
ままで温度制御ができる。また、本実施例ではパルスパ
ターンを演算により求めるので、構成を簡単にすること
ができる。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

上記実施例では制御対象を加熱することにより温度制御
したが、冷却することにより温度制御する場合や、加熱
と冷却をすることにより温度制御する場合にも本発明を
適用することができる。また、加熱または冷却する加熱
冷却手段を全てオンオフするのではなく、一部は常時オ
ンしておき、残りの加熱冷却手段をオンオフするように
してもよい。さらに、オンオフにより制御可能な加熱又
は冷却手段であればあらゆるものに本発明を提供するこ
とができる。

なお、本発明をコーヒー豆を焙煎するコーヒーロースタ
の制御に適用したところ、従来のものに比べてスペース
で約１０分の１、価格が約１５分の１で、同様の性能の
コーヒーロースタが実現できた。

［発明の効果コ以上の通り、本発明によれば操作出力をアナログ信号に
変換することなくデジタル信号のままで変動の少ない好
適な温度制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による温度制御装置のブロッ
ク図、第２図は同温度制御装置における制御パルスのパ
ルスパターンの具体例を示す図、第３図は本発明の池の
実施例による温度制御装置のブロック図、第４図は同温
度制御装置における制御パルスの具体例を示す図である
。１０・・・制御対象、１２・・・温度センサ、１４・・
・比較器、１６・・・調節計、１８・・・変換部、２０
・・・パルスパターン選択部、２２・・・パルスパター
ンメモリ、２４・・・電子スイッチ、２６・・・ヒータ
、３０・・・周期演算部、３２・・・比較器、３４・・
・制御周期設定器、３６・・・パルス発生器、３８・・
・幅設定器。

Claims

【特許請求の範囲】１、操作量に応じて制御対象への加熱又は冷却をオンオ
フすることにより温度制御を行う温度制御方法において
、加熱又は冷却する一定のオン時間又はオフ時間の制御パ
ルスを、所定の制御周期中で前記操作量に基づいてほぼ
均一に分布させたことを特徴とする温度制御方法。２、操作量に応じて制御対象を加熱又は冷却する加熱冷
却手段をオンオフすることにより温度制御を行う温度制
御装置において、前記加熱冷却手段をオンオフさせる制御パルスを所定の
制御周期中でほぼ均一に分布させた複数のパルスパター
ンを記憶するパルスパターン記憶手段と、前記操作量に基づいたパルスパターンを前記複数のパル
スパターンから選択するパルスパターン選択手段とを備
え、前記パルスパターン選択手段により選択されたパルスパ
ターンに基づいて前記加熱冷却手段をオンオフすること
を特徴とする温度制御装置。３、操作量に応じて制御対象を加熱又は冷却する加熱冷
却手段をオンオフすることにより温度制御を行う温度制
御装置において、前記操作量に基づいて、所定の制御周期内における制御
パルスの発生周期を演算する周期演算手段と、前記周期演算手段により演算された発生周期で前記制御
パルスを発生するパルス発生手段とを備え、前記制御パルスに基づいて前記加熱冷却手段を一定時間
オン又はオフすることを特徴とする温度制御装置。