JPH0789032B2 - 加熱炉の温度制御方法 - Google Patents
加熱炉の温度制御方法Info
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- JPH0789032B2 JPH0789032B2 JP63044807A JP4480788A JPH0789032B2 JP H0789032 B2 JPH0789032 B2 JP H0789032B2 JP 63044807 A JP63044807 A JP 63044807A JP 4480788 A JP4480788 A JP 4480788A JP H0789032 B2 JPH0789032 B2 JP H0789032B2
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- heating furnace
- program
- control
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば熱分析装置などの加熱炉の温度をプロ
グラムに従がって昇温させる方法に関するものである。
グラムに従がって昇温させる方法に関するものである。
(従来の技術) 第2図は熱分析装置の加熱炉1とその温度をプログラム
に従がって加熱させる温度制御装置4を示す。
に従がって加熱させる温度制御装置4を示す。
加熱炉1にはカンタルや白金合金などのヒータ線2が巻
き付けられている。加熱炉1の温度が熱電対などの測温
素子3で検出され、その検出温度をもとにして温度制御
装置4によって加熱炉1の温度がプログラムに従がうよ
うにヒータ線2への通電が制御される。
き付けられている。加熱炉1の温度が熱電対などの測温
素子3で検出され、その検出温度をもとにして温度制御
装置4によって加熱炉1の温度がプログラムに従がうよ
うにヒータ線2への通電が制御される。
熱分析に用いられる加熱炉1は、通常第3図(A)に示
されるように、例えばセラミック製の円筒状炉芯管1aに
ヒータ線2が巻き付けられた構造となっている。また、
同図(B)に示されるように、試料近傍の温度分布をよ
くするために試料5は加熱炉1の中央に置かれる。
されるように、例えばセラミック製の円筒状炉芯管1aに
ヒータ線2が巻き付けられた構造となっている。また、
同図(B)に示されるように、試料近傍の温度分布をよ
くするために試料5は加熱炉1の中央に置かれる。
加熱炉は熱容量が大きいため、加熱開始時に室温状態に
ある加熱炉に電圧を印加してもなかなか試料温度が上昇
しない。
ある加熱炉に電圧を印加してもなかなか試料温度が上昇
しない。
もし、加熱開始時からプログラム温度と試料温度の温度
差ΔTを用いたPID制御を行なうとすれば、第4図に示
されるように、加熱炉の熱容量のよる熱応答の遅れtdが
あるためにΔTが大きくなり、最初加熱炉を加熱しすぎ
て直線的に、すなわちプログラム通りに、温度制御を行
なうことができない。第4図で破線aはプログラム温
度、実線bは試料温度である。時間0は加熱開始時点で
ある。
差ΔTを用いたPID制御を行なうとすれば、第4図に示
されるように、加熱炉の熱容量のよる熱応答の遅れtdが
あるためにΔTが大きくなり、最初加熱炉を加熱しすぎ
て直線的に、すなわちプログラム通りに、温度制御を行
なうことができない。第4図で破線aはプログラム温
度、実線bは試料温度である。時間0は加熱開始時点で
ある。
そこで、加熱炉をプログラム通りに加熱する1つの方法
として、第5図に示されるように加熱開始時点からヒー
タに徐々に電圧を加えていき、昇温速度が目的の値に近
づいた時点tcからPID制御による温度制御を開始する。
として、第5図に示されるように加熱開始時点からヒー
タに徐々に電圧を加えていき、昇温速度が目的の値に近
づいた時点tcからPID制御による温度制御を開始する。
他の温度制御方法は、第6図に示されるように加熱開始
時にその時の試料温度から一定の高い位置へプログラム
を進め、そこから設定された昇温速度でプログラムを進
め、試料温度がホールド温度Thに到達すればプログラム
をそのホールド温度Thへ戻す方法である。
時にその時の試料温度から一定の高い位置へプログラム
を進め、そこから設定された昇温速度でプログラムを進
め、試料温度がホールド温度Thに到達すればプログラム
をそのホールド温度Thへ戻す方法である。
(発明が解決しようとする課題) 第5図に示される方法では、加熱を開始してから実際に
PID制御を行なうまでにある程度の時間、通常の熱分析
加熱炉では数分程度、が必要になり、試料温度が直ちに
目的の昇温速度に達しない。
PID制御を行なうまでにある程度の時間、通常の熱分析
加熱炉では数分程度、が必要になり、試料温度が直ちに
目的の昇温速度に達しない。
また、室温に近い温度でホールドする場合はPID制御に
入るまえにホールド温度に達することが起ってしまう。
入るまえにホールド温度に達することが起ってしまう。
第6図の方法では試料温度bとプログラム温度aの間に
強制的に差をつけ、その差で昇温に必要な電力を得るた
め、制御の感度を高めることができない。もし制御の感
度を高めると、第7図に示されるように、プログラム温
度aに対して試料温度bが実線で示されるように変化
し、設定通りの温度制御が行なわれなくなるからであ
る。
強制的に差をつけ、その差で昇温に必要な電力を得るた
め、制御の感度を高めることができない。もし制御の感
度を高めると、第7図に示されるように、プログラム温
度aに対して試料温度bが実線で示されるように変化
し、設定通りの温度制御が行なわれなくなるからであ
る。
本発明は加熱炉を加熱開始時から比較的単時間で正確な
温度調節状態へ入ることのできる方法を提供することを
目的とするものである。
温度調節状態へ入ることのできる方法を提供することを
目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 第1図により本発明を説明する。
本発明では、昇温開始時は加熱炉のヒータへ一定電圧で
一定時間通電して予熱し(ステップS1,S2)、その後に
プログラム温度と試料温度を入力してその温度差による
PID制御に移行する(ステップS3〜S6)。
一定時間通電して予熱し(ステップS1,S2)、その後に
プログラム温度と試料温度を入力してその温度差による
PID制御に移行する(ステップS3〜S6)。
ここで、「一定電圧」の用語は、ヒータに直流電圧が連
続して印加される場合の電圧だけでなく、交流電圧が点
弧角制御されて印加される場合の実効的な電圧、又は直
流電圧がオン・オフ制御されて印加される場合の実効的
な電圧も含んだ意味である。
続して印加される場合の電圧だけでなく、交流電圧が点
弧角制御されて印加される場合の実効的な電圧、又は直
流電圧がオン・オフ制御されて印加される場合の実効的
な電圧も含んだ意味である。
予熱のための一定電圧の電圧値は、プログラムの昇温速
度に応じて実験的に求める。
度に応じて実験的に求める。
(作用) 第8図により本発明の動作を説明する。
破線aはプログラム温度、実線bは試料温度である。加
熱炉の加熱開始時は予熱を行なうためにプログラムの加
熱速度に応じて計算された一定電圧を印加する。予熱を
一定時間to行なった後、試料温度を測定し、プログラム
温度との差ΔTを用いてPID制御による温度制御に移行
する。
熱炉の加熱開始時は予熱を行なうためにプログラムの加
熱速度に応じて計算された一定電圧を印加する。予熱を
一定時間to行なった後、試料温度を測定し、プログラム
温度との差ΔTを用いてPID制御による温度制御に移行
する。
(実施例) 加熱炉のヒータ線には、第9図に示されるように、商用
交流電源を例えばトライアック制御による点弧角制御を
行なって電圧を印加する。
交流電源を例えばトライアック制御による点弧角制御を
行なって電圧を印加する。
加熱開始時の予熱時間toでは、点弧角θoを設定された
プログラム加熱速度に応じて計算する。この計算式はそ
れぞれの加熱炉に応じて異なり、実験的に求める。
プログラム加熱速度に応じて計算する。この計算式はそ
れぞれの加熱炉に応じて異なり、実験的に求める。
一例として θo=0.5+0.003α である。ここで、θoは予熱時間の点弧角(ラジア
ン)、αは昇温速度(℃/分)である。
ン)、αは昇温速度(℃/分)である。
予熱時間toの一例は約30秒である。
予熱時間toが経過すると、試料温度が上昇するので、PI
D制御による温度制御に移行する。PID制御開始時点toで
はプログラム温度と試料温度との温度差ΔTは0であ
り、ΔTを用いたPIDの計算値は0となるが、ここから
の制御値は最初の点弧角θoに加えていく形 θ=θo+β として、温度制御を滑らかに連続させていく。θはPID
制御の点弧角、θoは初期値としての予熱で用いられた
点弧角、βはプログラム温度と試料温度との温度差ΔT
を用いた計算値である。
D制御による温度制御に移行する。PID制御開始時点toで
はプログラム温度と試料温度との温度差ΔTは0であ
り、ΔTを用いたPIDの計算値は0となるが、ここから
の制御値は最初の点弧角θoに加えていく形 θ=θo+β として、温度制御を滑らかに連続させていく。θはPID
制御の点弧角、θoは初期値としての予熱で用いられた
点弧角、βはプログラム温度と試料温度との温度差ΔT
を用いた計算値である。
実施例ではヒータ制御を点弧角制御により行なっている
が、連続して印加する直流電圧を制御する方法や、ヒー
タへの通電をオン・オフ制御する方法にも適用すること
ができる。
が、連続して印加する直流電圧を制御する方法や、ヒー
タへの通電をオン・オフ制御する方法にも適用すること
ができる。
本発明により制御される加熱炉は、熱分析装置に限ら
ず、一般にプログラムに従がって昇温させる加熱炉であ
れば適用することができる。
ず、一般にプログラムに従がって昇温させる加熱炉であ
れば適用することができる。
(発明の効果) 本発明の方法では、加熱開始時に一定電圧で予熱し、そ
の後にPID制御に移行するようにしたので、温度調節開
始時の温度制御の最適化を図ることができる。
の後にPID制御に移行するようにしたので、温度調節開
始時の温度制御の最適化を図ることができる。
熱分析装置においては熱分析信号は加熱炉の温度の動き
に敏感に応答する。そのため、立上りが速く安定してい
るほど信号のゆらいでいる時間が短かくてすみ、したが
って、ベースラインが早く安定し、早い時点から信号を
分析に用いることができるようになる。
に敏感に応答する。そのため、立上りが速く安定してい
るほど信号のゆらいでいる時間が短かくてすみ、したが
って、ベースラインが早く安定し、早い時点から信号を
分析に用いることができるようになる。
第1図は本発明を示すフローチャート図、第2図は本発
明が適用される加熱炉と温度制御装置を示す概略図、第
3図(A)は加熱炉の一例を示す斜視図、同図(B)は
その縦断面図、第4図は加熱開始時からPID制御を行な
った場合のプログラム温度と試料温度を示す図、第5図
及び第6図はそれぞれ従来の温度制御方法を示す図、第
7図は第6図の方法で温度制御感度を高めた場合を示す
図、第8図は本発明の動作時のプログラム温度と試料温
度を示す図、第9図は一実施例における点弧角制御を示
す図である。 1……加熱炉、 2……ヒータ線、 3……熱電対、 4……温度制御装置、 5……試料。
明が適用される加熱炉と温度制御装置を示す概略図、第
3図(A)は加熱炉の一例を示す斜視図、同図(B)は
その縦断面図、第4図は加熱開始時からPID制御を行な
った場合のプログラム温度と試料温度を示す図、第5図
及び第6図はそれぞれ従来の温度制御方法を示す図、第
7図は第6図の方法で温度制御感度を高めた場合を示す
図、第8図は本発明の動作時のプログラム温度と試料温
度を示す図、第9図は一実施例における点弧角制御を示
す図である。 1……加熱炉、 2……ヒータ線、 3……熱電対、 4……温度制御装置、 5……試料。
Claims (1)
- 【請求項1】加熱炉をプログラムに従がって昇温させる
方法において、昇温開始時は加熱炉のヒータへ一定電圧
で一定時間通電して予熱し、その後にPID制御に移行す
ることを特徴とする加熱炉の温度制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63044807A JPH0789032B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 加熱炉の温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63044807A JPH0789032B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 加熱炉の温度制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01217190A JPH01217190A (ja) | 1989-08-30 |
JPH0789032B2 true JPH0789032B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=12701700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63044807A Expired - Fee Related JPH0789032B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 加熱炉の温度制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0789032B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP63044807A patent/JPH0789032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01217190A (ja) | 1989-08-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |