JPH0579608U - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度電圧変換回路の面倒な調整を不要にし、常
に正確な温度制御を可能にする。 【構成】温度センサの出力を電圧値に変換して温度検出
信号として出力する温度検出装置３と、温度検出装置が
出力する温度検出信号を温度に換算する温度換算テーブ
ルを記憶した温度換算テーブル記憶手段４と、温度換算
テーブルを用いて温度検出信号を温度に換算する温度換
算手段５と、温度換算手段が換算した温度を設定温度に
一致させるように温度調整装置２を制御する制御手段と
を設ける。温度換算テーブル記憶手段４は、実際に使用
されている温度検出装置が出力する温度検出信号の温度
に対する特性の実測値に基づいて作成した温度換算テー
ブルを記憶している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、冷凍機や加熱器等の温度調整装置を制御して、冷凍室内、熱処理炉 内、ビルや住宅等の居住空間等の任意の環境の温度を設定値に保つように制御す る温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

冷凍機や加熱器等の温度調整装置をマイクロコンピュータにより制御して、冷 凍室内、熱処理炉内、ビルや住宅等の居住空間等の環境の温度を設定値に保つよ うに制御する場合に、図８に示すような温度制御装置が用いられている。同図に おいて１はＣＰＵ１Ａ、ＲＯＭ２及びＲＡＭ３を備えたマイクロコンピュータ、 ２は温度調整装置、３は温度センサ３Ａ、温度電圧変換回路３Ｂ、及びＡ／Ｄ変 換器３Ｃからなる温度検出装置である。ここでは温度調整装置２が冷凍機（ヒー トポンプ）であるとする。

【０００３】 温度センサ３Ａはサーミスタ等の感温抵抗素子からなり、この温度センサは、 冷凍機２により温度が調整される環境に設置されている。

【０００４】 また、温度電圧変換回路３Ｂは、温度センサ３Ａが検出する温度を電圧信号Ｖ A に変換し、Ａ／Ｄ変換器３Ｃは該電圧信号ＶA をデジタル化して、温度検出信 号ＶD として出力する。

【０００５】 マイクロコンピュータ１のＲＯＭ１Ｂには、所定のプログラムと共に、表１に 示すように、電圧値（デジタル量）Ｖi （ｉ＝１，２，…，ｎ）と温度Ｔi との 関係を示す温度換算テーブルが記憶されている。

【０００６】

【表１】 この温度換算テーブルは、温度検出装置３が理論値通りの温度検出信号（デジ タル化された電圧値）を出力することを前提にして作成されている。後記するよ うに、マイクロコンピュータ１は、この温度換算テーブルを用いて温度検出信号 ＶD を温度に換算する。

【０００７】 マイクロコンピュータ１は、図示しない温度設定器から与えられた温度の設定 値と温度検出信号ＶD とを入力として、例えば図５に示したメインルーチンを実 行することにより、環境の温度を設定値に保つように温度調整装置２を制御する 。

【０００８】 即ち、制御が開始されると、まず各部の初期化を行い、次いで温度設定器（図 示せず。）から与えられる設定温度Ｔset を読み込む。次に環境の温度Ｔx を測 定する温度測定過程を行い、測定された環境温度Ｔx を設定温度Ｔset と比較す る。その結果環境温度Ｔx が設定温度Ｔset よりも高いときには冷凍機に運転指 令を与えて該冷凍機を運転状態にする。また環境温度Ｔx を設定温度Ｔset と比 較した結果、環境温度Ｔx が設定温度Ｔset よりも低い場合には、温度調整装置 ２に運転停止指令を与えて該温度調整装置の運転を停止させる。

【０００９】 環境温度Ｔx と設定温度Ｔset との大小関係に応じて冷凍機に運転指令または 停止指令を与えた後、設定温度の変更がなされたか否かの確認をし、設定温度が 変更されていない場合には、環境温度Ｔx を測定する過程に戻る。また設定温度 が変更されている場合には、設定温度を読み込む過程に戻る。

【００１０】 環境温度Ｔx を測定する温度測定過程は、図６に示した割り込みルーチンによ り行われる。即ち、温度測定過程が開始されると、先ず温度検出装置３から与え られる温度検出信号ＶD を読み込み、次いで温度換算テーブルから電圧値Ｖ1 ， Ｖ2 ，…を順次読み出して、温度検出信号ＶD と比較する。そしてＶi ≦ＶD が 検出されたときに比較を中止してＶi ，Ｔi 及びＶi+1 及びＴi+1 を読み込む。 例えばＶ3 ≦ＶD と判定されたときには、Ｖ3 ，Ｔ3 ，Ｖ4 及びＴ4 を読み込む 。これらのデータを用いて補間法によりＶD に対応する温度Ｔx を求め、図５に 示すメインルーチンに戻る。図６に示した割り込みルーチンにより、温度換算手 段が実現される。

【００１１】 尚上記の補間法による温度Ｔx の演算は下記の式により行う。 Ｔx ＝｛（Ｔi+1 −Ｔi ）／（Ｖi+1 −Ｖi ）｝×（ＶD −Ｖi ）＋Ｔi 従来の温度制御装置においては、温度電圧変換回路３Ｂとして、図９に示すよ うに、演算増幅器ＯＰ1 及びＯＰ2 と固定抵抗器Ｒ1 ないしＲ13と、可変抵抗器 ＶＲ1 ，ＶＲ2 と、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 と、フィルタＦ1 とからなる２段増幅 回路が用いられていた。

【００１２】 図９に示した温度電圧変換回路において、温度センサ３Ａとして用いられてい るサーミスタの抵抗値の温度特性は図１０に示すようになっている。このため、 演算増幅器ＯＰ2 の正相入力端子の電位Ｖ1 、演算増幅器ＯＰ1 の正相入力端子 の電位Ｖ2 及び出力電圧ＶA の温度Ｔに対する特性は図１１に示すようになる。 電圧Ｖ1 ，Ｖ2 及びＶA の温度Ｔに対する特性は、回路内の抵抗器の抵抗値のば らつきにより変動するため、実際の製品においては、出力電圧ＶA の温度Ｔに対 する特性が理論値と一致しないことになる。例えば、出力電圧ＶA の温度Ｔに対 する特性の理論値が図１２の曲線ａのようであったとすると、無調整時の特性は 同図の曲線ｂのようになる。そこで従来は可変抵抗器ＶＲ1 及びＶＲ2 を設けて 、これらの可変抵抗器を調整することにより出力電圧ＶA と温度Ｔとの関係を理 論値に一致させるようにしていた。即ち、可変抵抗器ＶＲ1 の抵抗を増減すると 図１３のように出力電圧ＶA の温度特性曲線の傾き（増幅器のゲイン）が増減し 、可変抵抗器ＶＲ2 の抵抗値を増減させるとオフセット電圧が変化して、図１４ に示したように出力電圧ＶA の温度特性曲線が上下に移動する。従って、これら 可変抵抗器ＶＲ1 ，ＶＲ2 を調整することにより理論値に合致した出力電圧ＶA の温度特性を得ることができる。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように、従来の温度制御装置においては、温度電圧変換回路３の出力と 温度との関係が理論値通りになるように、温度電圧変換回路３の調整を行う必要 があったが、現実には正確な調整を行うことは困難であり、実際の温度電圧変換 回路３の出力と温度との関係と理論値との間にずれが生じるのを避けられなかっ た。そのため、製品によって温度制御特性にばらつきが生じるという問題があっ た。また温度電圧変換回路にゲイン調整用とオフセット調整用の２つの可変抵抗 器ＶＲ1 及びＶＲ2 を設ける必要があるため、温度電圧変換回路の構成が複雑に なるという問題があった。

【００１４】 本考案の目的は、温度検出装置の調整を行うことなく、正確な温度制御を行わ せることができるようにした温度制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、図１に示したように、冷凍機や加熱器等の温度調整装置２により温 度が調整される環境の温度を検出する温度センサを有して該温度センサの出力を 電圧値に変換し、該電圧値をデジタル化して温度検出信号として出力する温度検 出装置３と、温度検出装置３から得られる温度検出信号を温度に換算する温度換 算テーブルを記憶した温度換算テーブル記憶手段４と、温度換算テーブルを用い て温度検出信号を温度に換算する温度換算手段５と、温度換算手段５により換算 された温度を設定温度に一致させるように温度調整装置を制御する制御手段６と を備えた温度制御装置に係わるものである。

【００１６】 本考案においては、理論値に基づいて予め作成された１通りの温度換算テーブ ルを用いるのではなく、実際に使用されている温度検出装置３が出力する温度検 出信号の温度に対する特性の実測値に基づいて製品ごとに温度換算テーブルを作 成し、該温度換算テーブルを温度換算テーブル記憶手段に記憶させるようにした 。

【００１７】

【作用】

上記のように、実際に使用されている温度検出装置が出力する温度検出信号の 温度に対する特性の実測値に基づいて温度換算テーブルを製品ごとに作成するよ うにすると、製品ごとの温度制御特性のばらつきをなくすことができ、正確な温 度制御を行わせることができる。更に温度電圧変換回路の出力と温度との関係を 理論値に一致させるための調整が不要になるため、温度電圧変換回路の構成を簡 単にすることができ、該変換回路の調整も不要となる。

【００１８】

【実施例】

図１ないし図３は、本考案の一実施例を示したもので、図１において、２は冷 凍機や加熱器等の温度調整装置、３は環境の温度を検出する温度検出装置、４は 温度検出装置から得られる温度検出信号を温度に換算する温度換算テーブルを記 憶した温度換算テーブル記憶手段、５は温度換算テーブルを用いて上記温度検出 信号を温度に換算する温度換算手段、６は温度換算手段５により換算された温度 を設定温度に一致させるように温度調整装置を制御する制御手段である。

【００１９】 図２は本考案の実施例のハードウェアの構成を示したもので、１はＣＰＵ１Ａ とＲＯＭ１ＢとＲＡＭ１ＣとＥＥＰＲＯＭ１Ｄとを有するマイクロコンピュータ である。また温度検出装置３は、温度センサ３Ａと、温度センサ３Ａの出力を電 圧値に変換する温度電圧変換回路３Ｂと、該変換回路から得られる電圧信号ＶA をデジタル化して温度検出信号として出力するＡ／Ｄ変換器３Ｃとからなってい る。

【００２０】 温度電圧変換回路３Ｂは、図３に示すように、演算増幅器ＯＰ1 及びＯＰ2 と 固定抵抗器Ｒ1 ないしＲ13と、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 と、フィルタＦ1 とを備え た２段増幅回路からなっている。この２段増幅回路は、図９に示した従来の回路 から可変抵抗器ＶＲ1 及びＶＲ2 を省略したものである。

【００２１】 温度換算テーブル記憶手段４、温度換算手段５及び制御手段６は、マイクロコ ンピュータ１により実現される。即ち、温度換算テーブル記憶手段４はＲＯＭ１ Ｂにより実現され、温度換算手段５は図６に示す割り込みルーチンにより、また 制御手段６は、図５に示すメインルーチンにより実現される。

【００２２】 従来の温度制御装置では、理論値をもとに表１の温度換算テーブルが作成され ていたのに対し、本考案においては、実際に使用されている温度検出装置３が出 力する温度検出信号ＶD の温度に対する特性の実測値に基づいて温度換算テーブ ルが作成される。そのため、マイクロコンピュータ１にＥＥＰＲＯＭ（電気的に 書き込み・消去が可能なＲＯＭ）１Ｄを追加し、各製品の検査時に、温度検出装 置３の入出力特性（温度Ｔに対する出力ＶD の特性）を測定して、その実測値に 基づいて、温度Ｔ1 ，Ｔ2 ，…，Ｔn と温度検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn との 関係を示す温度換算テーブルを作成し、この温度換算テーブルをＥＥＰＲＯＭ１ Ｄに記憶させる。

【００２３】 このように、実際に使用されている温度検出装置の特性の実測値に基づいて作 成された温度換算テーブルをＥＥＰＲＯＭに記憶させるようにすると、温度電圧 変換３Ｂの調整が不要になるため、図９の温度電圧変換回路において必要とした 調整用の可変抵抗器ＶＲ1 及びＶＲ2 を省略でき、温度電圧変換回路の構成を簡 単にすることができる。また製品の検査時に温度電圧変換回路の調整を行う必要 がなくなる。

【００２４】 図７は本考案の他の実施例で用いるハードウェアの構成を示したもので、この 例では、図２に示した実施例で用いられていたＥＥＰＲＯＭ１Ｄを省略し、代り にバックアップ電源１Ｅを備えたＲＡＭ１Ｃを用いて、該ＲＡＭ１Ｃに実測値に 基づいて作成した温度換算テーブルを記憶させるようにしている。

【００２５】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、実際に使用されている温度検出装置の特性の 実測値に基づいて作成した温度換算テーブルを記憶させるようにしたので、製品 ごとの温度制御特性のばらつきをなくすことができる。また温度電圧変換回路の 調整が不要になるため、該変換回路の構成を簡単にすることができる利点がある 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の構成を実現するハードウェアの構成を示
したブロック図である。

【図３】図２の温度電圧変換回路の具体的な構成例を示
した回路図である。

【図４】温度電圧変換回路の出力電圧ＶA と温度Ｔとの
関係を示した線図である。

【図５】マイクロコンピュータにより実行されるメイン
ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】マイクロコンピュータにより実行される割り込
みルーチンを示すフローチャートである。

【図７】本考案の他の実施例で用いるハードウェアの構
成を示すブロック図である。

【図８】従来の温度制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図９】図８の温度制御装置で用いられていた温度電圧
変換回路の構成をした回路図である。

【図１０】サーミスタの抵抗値対温度特性を示した線図
である。

【図１１】図９の温度電圧変換回路における演算増幅器
ＯＰ2 の正相入力端電圧Ｖ1 、演算増幅器ＯＰ1 の正相
入力端電圧Ｖ2 及び出力電圧ＶA の温度特性を示した線
図である。

【図１２】図９の温度電圧変換回路において出力電圧Ｖ
A の理論値及び無調整時の値の温度特性を示した線図で
ある。

【図１３】図９の温度電圧変換回路の温度Ｔと出力電圧
ＶA との関係を可変抵抗器ＶＲ1の抵抗値をパラメータ
として示した線図である。

【図１４】図９の温度電圧変換回路において可変抵抗器
ＶＲ2 を変化させたときの出力電圧ＶA の変化を示した
線図である。

【符号の説明】

２ 温度調整装置 ３ 温度検出装置 ３Ａ 温度センサ（サーミスタ） ４ 温度換算テーブル記憶手段 ５ 温度換算手段 ６ 制御手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍機や加熱器等の温度調整装置により温
   度が調整される環境の温度を検出する温度センサを有し
   て該温度センサの出力を電圧値に変換し、該電圧値をデ
   ジタル化して温度検出信号として出力する温度検出装置
   と、 前記温度検出装置から得られる温度検出信号を温度に換
   算する温度換算テーブルを記憶した温度換算テーブル記
   憶手段と、 前記温度換算テーブルを用いて前記温度検出信号を温度
   に換算する温度換算手段と、 前記温度換算手段により換算された温度を設定温度に一
   致させるように前記温度調整装置を制御する制御手段と
   を備えた温度制御装置において、 前記温度換算テーブル記憶手段は、実際に使用されてい
   る温度検出装置が出力する温度検出信号の温度に対する
   特性の実測値に基づいて作成された温度換算テーブルを
   記憶していることを特徴とする温度制御装置。