JPH05333947A - 温度制御方法 - Google Patents
温度制御方法Info
- Publication number
- JPH05333947A JPH05333947A JP14137592A JP14137592A JPH05333947A JP H05333947 A JPH05333947 A JP H05333947A JP 14137592 A JP14137592 A JP 14137592A JP 14137592 A JP14137592 A JP 14137592A JP H05333947 A JPH05333947 A JP H05333947A
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- Japan
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- temperature
- switch
- time
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高分解能の精度は維持しながら比例時間の短
縮（応答性の改善）をはかった温度制御方法を提供す
る。 【構成】 恒温槽中に配置されたヒータおよび温度セン
サを含む測定センサと，前記ヒータにスイッチを介して
接続された商用電源と，前記温度センサからの出力信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と，該Ａ／Ｄ変換器の出
力に基づいて前記商用電源のゼロクロス期間中に前記ス
イッチをオンオフし前記恒温槽の温度を制御する演算制
御手段を有する温度制御装置において，前記演算制御手
段は制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所
定の範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に
前記スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近
似的に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のた
めの前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持
する時間よりも短縮する。
縮（応答性の改善）をはかった温度制御方法を提供す
る。 【構成】 恒温槽中に配置されたヒータおよび温度セン
サを含む測定センサと，前記ヒータにスイッチを介して
接続された商用電源と，前記温度センサからの出力信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と，該Ａ／Ｄ変換器の出
力に基づいて前記商用電源のゼロクロス期間中に前記ス
イッチをオンオフし前記恒温槽の温度を制御する演算制
御手段を有する温度制御装置において，前記演算制御手
段は制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所
定の範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に
前記スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近
似的に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のた
めの前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持
する時間よりも短縮する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，恒温槽中に温度センサ
を含む測定センサと電源として商用電源を用いたヒータ
が配置された恒温槽の温度制御方法に関し，高分解能の
オンオフデューティを高分解能を維持しながら制御周期
を短縮した高精度温度制御方法に関すものである。
を含む測定センサと電源として商用電源を用いたヒータ
が配置された恒温槽の温度制御方法に関し，高分解能の
オンオフデューティを高分解能を維持しながら制御周期
を短縮した高精度温度制御方法に関すものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば磁気式酸素計では恒温槽内の温度
を６０℃±０．０１程度の精度に維持する必要がある。
図４はこのような磁気式酸素計の一般的な構成説明図で
ある。図において１は磁気式酸素計２，温度センサ３，
ヒータ４等を収納する恒温槽であり，５は増幅器６，Ａ
／Ｄ変換器７，マイクロプロセッサ（演算手段）８から
なる変換器，１０は商用電源，１２は切換えスイッチで
ある。
を６０℃±０．０１程度の精度に維持する必要がある。
図４はこのような磁気式酸素計の一般的な構成説明図で
ある。図において１は磁気式酸素計２，温度センサ３，
ヒータ４等を収納する恒温槽であり，５は増幅器６，Ａ
／Ｄ変換器７，マイクロプロセッサ（演算手段）８から
なる変換器，１０は商用電源，１２は切換えスイッチで
ある。
【０００３】上記の構成において，温度センサにより検
出された電気信号は増幅器６で増幅されてＡ／Ｄ変換器
によりディジタル信号に変換され，マイクロプロセッサ
８に取り込まれる。マイクロプロセッサ８は取り込まれ
た信号に基づいてヒータのオンオフ比を演算してヒータ
の放熱を制御する。
出された電気信号は増幅器６で増幅されてＡ／Ｄ変換器
によりディジタル信号に変換され，マイクロプロセッサ
８に取り込まれる。マイクロプロセッサ８は取り込まれ
た信号に基づいてヒータのオンオフ比を演算してヒータ
の放熱を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヒータ電源に商用電源
を用いて精密な温度制御を行う場合，設定温度の上下限
の所定の範囲では時間比例制御のゼロクロス方式が用い
られるが，ヒータパワーの分解能を上げようとすると比
例時間が長くなるという問題がある。即ち，商用電源と
して５０Ｈｚを用いる場合１ビットの最小分解能は１０
ｍ秒である。そして，例えば１２ビット（４０９６分
割）の分解能を実現しようとした場合，１０ｍ秒×４０
９６＝４０．９６秒の比例時間（約４１秒毎にオンオフ
のデューティを決める）を要し応答性が悪いという問題
がある。
を用いて精密な温度制御を行う場合，設定温度の上下限
の所定の範囲では時間比例制御のゼロクロス方式が用い
られるが，ヒータパワーの分解能を上げようとすると比
例時間が長くなるという問題がある。即ち，商用電源と
して５０Ｈｚを用いる場合１ビットの最小分解能は１０
ｍ秒である。そして，例えば１２ビット（４０９６分
割）の分解能を実現しようとした場合，１０ｍ秒×４０
９６＝４０．９６秒の比例時間（約４１秒毎にオンオフ
のデューティを決める）を要し応答性が悪いという問題
がある。
【０００５】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので，高分解能の精度は維持しながら比
例時間の短縮（応答性の改善）をはかった温度制御方法
を提供することを目的とする。
めになされたもので，高分解能の精度は維持しながら比
例時間の短縮（応答性の改善）をはかった温度制御方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は，恒温槽中に配置されたヒータおよび温度セン
サを含む測定センサと，前記ヒータにスイッチを介して
接続された商用電源と，前記温度センサからの出力信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と，該Ａ／Ｄ変換器の出
力に基づいて前記商用電源のゼロクロス期間中に前記ス
イッチをオンオフし前記恒温槽の温度を制御する演算制
御手段を有する温度制御装置において，前記演算制御手
段は制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所
定の範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に
前記スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近
似的に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のた
めの前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持
する時間よりも短縮したことを特徴とするものである。
本発明は，恒温槽中に配置されたヒータおよび温度セン
サを含む測定センサと，前記ヒータにスイッチを介して
接続された商用電源と，前記温度センサからの出力信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と，該Ａ／Ｄ変換器の出
力に基づいて前記商用電源のゼロクロス期間中に前記ス
イッチをオンオフし前記恒温槽の温度を制御する演算制
御手段を有する温度制御装置において，前記演算制御手
段は制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所
定の範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に
前記スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近
似的に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のた
めの前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持
する時間よりも短縮したことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】制御回路は恒温槽の温度が設定温度の下限に達
するまではスイッチに連続してオン信号を送出する。下
限から上限設定値までの間は高分解能で制御を行うが制
御周期は高分解能で制御する場合に比較して短くなる。
するまではスイッチに連続してオン信号を送出する。下
限から上限設定値までの間は高分解能で制御を行うが制
御周期は高分解能で制御する場合に比較して短くなる。
【０００８】
【実施例】図１，図２は本発明による温度制御方法を説
明するための説明図である。図１は縦軸を比例帯，横軸
をデューティ比とし，設定温度を６０℃として上下限の
温度が±５℃で比例制御しているものとする。ここで
は，一つの動作例として８ビットの分解能（１／２５
６）の比例時間で１２ビット相当の分解能に近似させる
例を説明する。
明するための説明図である。図１は縦軸を比例帯，横軸
をデューティ比とし，設定温度を６０℃として上下限の
温度が±５℃で比例制御しているものとする。ここで
は，一つの動作例として８ビットの分解能（１／２５
６）の比例時間で１２ビット相当の分解能に近似させる
例を説明する。
【０００９】始めに図２において１２ビットで制御した
場合を考える。その場合，検出温度が６０℃で設定温度
に等しい場合はｎ0点は４０９６／２の２０４８であ
り，オンオフのデューティ比は等しく２０．４９秒であ
る。そして例えぱ温度が５６．７℃の場合は（５６．７
−５０）：（６５−５０）＝ｎ1：４０９６なので，ｎ1
点は６８．４となり，オンの時間は４０２７．６／４０
９６×４０．９６＝４０．２８秒，オフの時間は６８．
４／４０９６×４０．９６＝０．６８秒となる。同様に
ｎ2点の５９℃の場合は２４５７／４０９６×４０．９
６＝２４．５７秒がオン，１６３８．４／４０９６×４
０．９６＝１６．３８秒がオフとなる。更にｎ4点の５
８．３℃の場合は６９６．３／４０９６×４０．９６＝
６．９６秒がオン，３３９９．７／４０９６×４０．９
６＝４０秒がオフとなる。なお，ｋ点は検出温度が上限
の６５℃を検出した場合であり，ここではヒータのオン
オフのデューティはすべてオフとなる。
場合を考える。その場合，検出温度が６０℃で設定温度
に等しい場合はｎ0点は４０９６／２の２０４８であ
り，オンオフのデューティ比は等しく２０．４９秒であ
る。そして例えぱ温度が５６．７℃の場合は（５６．７
−５０）：（６５−５０）＝ｎ1：４０９６なので，ｎ1
点は６８．４となり，オンの時間は４０２７．６／４０
９６×４０．９６＝４０．２８秒，オフの時間は６８．
４／４０９６×４０．９６＝０．６８秒となる。同様に
ｎ2点の５９℃の場合は２４５７／４０９６×４０．９
６＝２４．５７秒がオン，１６３８．４／４０９６×４
０．９６＝１６．３８秒がオフとなる。更にｎ4点の５
８．３℃の場合は６９６．３／４０９６×４０．９６＝
６．９６秒がオン，３３９９．７／４０９６×４０．９
６＝４０秒がオフとなる。なお，ｋ点は検出温度が上限
の６５℃を検出した場合であり，ここではヒータのオン
オフのデューティはすべてオフとなる。
【００１０】しかし，この場合先にも述べたように制御
時間の間隔が４０．９秒を要することになり応答性が悪
い。従って例えば応答時間を２．５６秒（２５６×１０
ｍ秒）とするために８ビットの分解能（１／２５６）と
した場合を考えると，ｎを１６で除してその商をＳ，余
りをａとする。その結果，ｎは ｎ＝Ｓ（１６−ａ）＋（Ｓ＋１）ａ …(1) で表わすことができる。
時間の間隔が４０．９秒を要することになり応答性が悪
い。従って例えば応答時間を２．５６秒（２５６×１０
ｍ秒）とするために８ビットの分解能（１／２５６）と
した場合を考えると，ｎを１６で除してその商をＳ，余
りをａとする。その結果，ｎは ｎ＝Ｓ（１６−ａ）＋（Ｓ＋１）ａ …(1) で表わすことができる。
【００１１】例えばｎが２４５７の場合はこれを１６で
徐すると，Ｓは１５３となり余りａは９となるので， ２４５７＝１５３（１６−９）＋（１５３＋１）・９と
なる。また，温度ｔ℃の時のヒータのデューティ比ｎ／
４０９６は１６に分割し， ｛（Ｓ／２５６）（１６−ａ）｝＋｛（Ｓ＋１）／２５
６｝・ａ と置き換える。
徐すると，Ｓは１５３となり余りａは９となるので， ２４５７＝１５３（１６−９）＋（１５３＋１）・９と
なる。また，温度ｔ℃の時のヒータのデューティ比ｎ／
４０９６は１６に分割し， ｛（Ｓ／２５６）（１６−ａ）｝＋｛（Ｓ＋１）／２５
６｝・ａ と置き換える。
【００１２】つまり４０９６周期を１６分割し，８ビッ
ト化したデューティを１６回繰り返すことにより１２ビ
ットの分解能を実現することができる。図１は本発明の
温度制御方法の一実施例を示すもので，１６回の２５６
カウント周期のどこでデータ更新が発生しても極力１２
ビットに近づけて誤差を少なくした分散の一例を示すも
のである。図において＼をひいた部分は（Ｓ＋１）／２
５６になる周期を示している。
ト化したデューティを１６回繰り返すことにより１２ビ
ットの分解能を実現することができる。図１は本発明の
温度制御方法の一実施例を示すもので，１６回の２５６
カウント周期のどこでデータ更新が発生しても極力１２
ビットに近づけて誤差を少なくした分散の一例を示すも
のである。図において＼をひいた部分は（Ｓ＋１）／２
５６になる周期を示している。
【００１３】例えば余りが３の場合，第１周期と第５，
第９周期が（Ｓ＋１）／２５６のデューティ比となり他
の周期はＳ／２５６となる。
第９周期が（Ｓ＋１）／２５６のデューティ比となり他
の周期はＳ／２５６となる。
【００１４】次にデューティ比が変わった場合，例えば
ｔ℃の時のデューティ比が２０５２／４０９６の時２０
５２を１６で徐すると１２８余り４なので，第１周期と
第５，第９，第１３周期が１２９／２５６となり，他の
周期は１２８／２５６となる。また，第２周期の途中で
温度が変化し，デューティ比が２０５３／４０９６に変
化した場合，第３周期のデューティ比は１２８／２５６
から１２９／２５６に更新され，全体で１／４０９６増
えることになる。
ｔ℃の時のデューティ比が２０５２／４０９６の時２０
５２を１６で徐すると１２８余り４なので，第１周期と
第５，第９，第１３周期が１２９／２５６となり，他の
周期は１２８／２５６となる。また，第２周期の途中で
温度が変化し，デューティ比が２０５３／４０９６に変
化した場合，第３周期のデューティ比は１２８／２５６
から１２９／２５６に更新され，全体で１／４０９６増
えることになる。
【００１５】なお，余り値が発生する項は予め演算装置
に記憶させたアルゴリズムにより所定の周期に割りふる
ものとする。
に記憶させたアルゴリズムにより所定の周期に割りふる
ものとする。
【００１６】図３は制御周期の途中で外乱（例えば電源
電圧上昇等）が生じた場合に単位時間当りの温度上昇を
監視してスイッチのオンオフを早めた例を示す説明図で
ある。まず，（ａ）図では正常に温度制御が行われてい
る状態であり，制御周期Ｔ1，Ｔ2,Ｔ3…秒毎に５０％の
デューティでヒータがオンオフを繰り返し，ｈ（℃）の
範囲で温度制御が行われている。
電圧上昇等）が生じた場合に単位時間当りの温度上昇を
監視してスイッチのオンオフを早めた例を示す説明図で
ある。まず，（ａ）図では正常に温度制御が行われてい
る状態であり，制御周期Ｔ1，Ｔ2,Ｔ3…秒毎に５０％の
デューティでヒータがオンオフを繰り返し，ｈ（℃）の
範囲で温度制御が行われている。
【００１７】（ｂ）図は制御周期（Ｔ1）内のｔ1の時点
で電源電圧が上昇するという外乱が発生した時の温度変
動の状態を示すもので，始めに設定されたヒータオフの
時間までに温度は２ｈ迄上昇する。そして次の制御周期
（Ｔ2）では恒温槽の温度は設定温度より高くなってい
るのでヒータのオン時間（ｔ’）はオフ時間（ｔ’’）
よりも短くなる。その場合温度は設定温度に達するが次
の制御周期（Ｔ3）でも電源電圧が下がっていなかった
場合は温度は２ｈを超えて更に上昇するという欠点があ
る。
で電源電圧が上昇するという外乱が発生した時の温度変
動の状態を示すもので，始めに設定されたヒータオフの
時間までに温度は２ｈ迄上昇する。そして次の制御周期
（Ｔ2）では恒温槽の温度は設定温度より高くなってい
るのでヒータのオン時間（ｔ’）はオフ時間（ｔ’’）
よりも短くなる。その場合温度は設定温度に達するが次
の制御周期（Ｔ3）でも電源電圧が下がっていなかった
場合は温度は２ｈを超えて更に上昇するという欠点があ
る。
【００１８】次に（ｃ）図では外乱に対して補正動作を
加えた例を説明する（なお，この図は図（ａ），（ｂ）
に対して倍尺となっている）。この例では制御周期内の
一定時間（Δｔ1，Δｔ2，Δｔ3）毎に温度検出器の出
力を取り入れてその時の温度上昇率を演算制御手段で監
視しているものとする。図において，制御周期（Ｔ1）
内のΔｔ1，Δｔ2では温度の上昇率はｈ1，ｈ1で変わら
ない，そしてｔ1の時点で電源電圧が上昇してΔｔ3の時
間でｈ2の温度上昇があったとする。その結果，温度は
線ｍ→ｎの様に本来オフとなる時間まで上昇し，点線Ｏ
の様に下降する（一点鎖線ｌは電源変動がない場合の上
昇特性を示している）。
加えた例を説明する（なお，この図は図（ａ），（ｂ）
に対して倍尺となっている）。この例では制御周期内の
一定時間（Δｔ1，Δｔ2，Δｔ3）毎に温度検出器の出
力を取り入れてその時の温度上昇率を演算制御手段で監
視しているものとする。図において，制御周期（Ｔ1）
内のΔｔ1，Δｔ2では温度の上昇率はｈ1，ｈ1で変わら
ない，そしてｔ1の時点で電源電圧が上昇してΔｔ3の時
間でｈ2の温度上昇があったとする。その結果，温度は
線ｍ→ｎの様に本来オフとなる時間まで上昇し，点線Ｏ
の様に下降する（一点鎖線ｌは電源変動がない場合の上
昇特性を示している）。
【００１９】しかし，ここではその上昇率を監視してい
てｔ2の時点で電源をオフとする。その結果，温度は実
線Ｐの様に下降する。そして次の制御周期（Ｔ2）では
Δｔ3でｈ2の温度上昇を検出してｔ5の時間オンとなり
次の時間ではオフとなる。上記の制御方法ではより精密
な温度制御が可能である。
てｔ2の時点で電源をオフとする。その結果，温度は実
線Ｐの様に下降する。そして次の制御周期（Ｔ2）では
Δｔ3でｈ2の温度上昇を検出してｔ5の時間オンとなり
次の時間ではオフとなる。上記の制御方法ではより精密
な温度制御が可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では，
制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所定の
範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に前記
スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近似的
に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のための
前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持する
時間よりも短縮することができ，応答速度の速い温度制
御方法を実現することができる。
制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の所定の
範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様に前記
スイッチに信号を送出するとともに，その精度を近似的
に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正のための
前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維持する
時間よりも短縮することができ，応答速度の速い温度制
御方法を実現することができる。
【図１】本発明の温度制御方法の一実施例を示す説明図
である。
である。
【図２】比例帯におけるデューテイ比のを説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は温度上昇率を監視して温度制
御を行う場合の説明図である。
御を行う場合の説明図である。
【図４】本発明が適用される一例の磁気式酸素計の一般
的な構成説明図である。
的な構成説明図である。
１ 恒温槽 ２ 磁気式酸素計 ３ 温度センサ ４ ヒータ ５ 変換器 ６ 増幅器 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ マイクロプロセッサ １０ 交流電源 １２ 切換えスイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】恒温槽中に配置されたヒータおよび温度セ
ンサを含む測定センサと，前記ヒータにスイッチを介し
て接続された商用電源と，前記温度センサからの出力信
号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と，該Ａ／Ｄ変換器の
出力に基づいて前記商用電源のゼロクロス期間中に前記
スイッチをオンオフし前記恒温槽の温度を制御する演算
制御手段を有する温度制御装置において，前記演算制御
手段は制御すべき所定の温度に対してその温度の上下の
所定の範囲を高分解能のデューティ比でオンオフする様
に前記スイッチに信号を送出するとともに，その精度を
近似的に保ちながら制御すべき温度との差異信号補正の
ための前記スイッチのオンオフ時間を前記高分解能を維
持する時間よりも短縮したことを特徴とする温度制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137592A JPH05333947A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137592A JPH05333947A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333947A true JPH05333947A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15290539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14137592A Pending JPH05333947A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333947A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510629A (ja) * | 2006-11-17 | 2010-04-02 | ラム リサーチ コーポレーション | 電気ヒータを制御するための方法及びシステム |
| JP2010117154A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP14137592A patent/JPH05333947A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510629A (ja) * | 2006-11-17 | 2010-04-02 | ラム リサーチ コーポレーション | 電気ヒータを制御するための方法及びシステム |
| JP2010117154A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
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