JPH09128062A - パルス幅変調方式温度制御装置 - Google Patents
パルス幅変調方式温度制御装置Info
- Publication number
- JPH09128062A JPH09128062A JP28011195A JP28011195A JPH09128062A JP H09128062 A JPH09128062 A JP H09128062A JP 28011195 A JP28011195 A JP 28011195A JP 28011195 A JP28011195 A JP 28011195A JP H09128062 A JPH09128062 A JP H09128062A
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- Japan
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- heater
- pulse width
- width modulation
- control circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＡＤＣサイクルタイムを利用して特別なハード
ウエア的制御回路を必要としないパルス幅変調方式の制
御回路を実現し、安価で高精度な温度制御を実現する。 【解決手段】冷水槽２で冷却された恒温水を循環ポンプ
１１で循環し、ヒータ１４と温度センサ１５と制御回路
とソリッドステイトリレイ２０とで温度制御し、温度デ
ータはＡ／Ｄ変換器１７を用いて離散値とし離散演算処
理制御回路１８及びパルス幅変調回路１９によりパルス
幅変調出力を得、Ａ／Ｄ変換器１７のサンプリングタイ
ム毎にヒータ１４のオンオフを決定する。
ウエア的制御回路を必要としないパルス幅変調方式の制
御回路を実現し、安価で高精度な温度制御を実現する。 【解決手段】冷水槽２で冷却された恒温水を循環ポンプ
１１で循環し、ヒータ１４と温度センサ１５と制御回路
とソリッドステイトリレイ２０とで温度制御し、温度デ
ータはＡ／Ｄ変換器１７を用いて離散値とし離散演算処
理制御回路１８及びパルス幅変調回路１９によりパルス
幅変調出力を得、Ａ／Ｄ変換器１７のサンプリングタイ
ム毎にヒータ１４のオンオフを決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動分析装置等に用
いられる、化学反応用恒温槽の温度制御装置に関する。
いられる、化学反応用恒温槽の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動分析装置等に用いられる化学
反応用恒温槽の温度制御装置には、特開平2−83451号公
報に記載のように、試薬の保冷用に用いる冷却機を利用
し一定の冷却を行い、ヒータによる加熱量をコントロー
ルすることにより恒温槽の水温を一定に制御している。
この場合、比例制御やＰＩＤ制御されたリニアなヒータ
出力値をそのままヒータの比例値にするにはトライアッ
ク等の高価な素子を必要とするためパルス幅変調方式の
制御回路を用いて、ソリッドステイトリレイ等の安価な
素子による高速オンオフの制御を行っていた。
反応用恒温槽の温度制御装置には、特開平2−83451号公
報に記載のように、試薬の保冷用に用いる冷却機を利用
し一定の冷却を行い、ヒータによる加熱量をコントロー
ルすることにより恒温槽の水温を一定に制御している。
この場合、比例制御やＰＩＤ制御されたリニアなヒータ
出力値をそのままヒータの比例値にするにはトライアッ
ク等の高価な素子を必要とするためパルス幅変調方式の
制御回路を用いて、ソリッドステイトリレイ等の安価な
素子による高速オンオフの制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では上記の
ように、ヒータ出力値を比例値にするのに、パルス幅変
調方式の制御回路を用いて、ソリッドステイトリレイ等
の安価な素子による高速オンオフの制御により実現して
いた。しかし、比例制御やＰＩＤ制御されたリニアなヒ
ータ出力値をパルス幅変調方式の制御回路を用いてＰＷ
Ｍ出力しヒータの高速オンオフ制御を行う場合には、デ
ューティ比をコントロールできる可変デューティ型の無
安定マルチバイブレータ等が必要となり回路が複雑化し
高価な装置になってしまうという問題点があった。
ように、ヒータ出力値を比例値にするのに、パルス幅変
調方式の制御回路を用いて、ソリッドステイトリレイ等
の安価な素子による高速オンオフの制御により実現して
いた。しかし、比例制御やＰＩＤ制御されたリニアなヒ
ータ出力値をパルス幅変調方式の制御回路を用いてＰＷ
Ｍ出力しヒータの高速オンオフ制御を行う場合には、デ
ューティ比をコントロールできる可変デューティ型の無
安定マルチバイブレータ等が必要となり回路が複雑化し
高価な装置になってしまうという問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、この問題を解決しＡＤＣ
サイクルタイムを利用して特別なハードウエア的制御回
路を必要としないパルス幅変調方式の制御回路を実現
し、安価で高精度な温度制御を提供することにある。
サイクルタイムを利用して特別なハードウエア的制御回
路を必要としないパルス幅変調方式の制御回路を実現
し、安価で高精度な温度制御を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ＡＤＣサイクルタイム毎
にサンプリングされる温度データを比例制御やＰＩＤ制
御し、リニアなヒータ出力値を離散演算制御によりディ
ジタル的に求める。その出力値をヒータの定格電力値に
対する比つまりデューティ比に換算する。ADCサイクル
タイム毎にヒータのオンオフを行うようにすることによ
り、特別なハードウエア的制御回路を必要としないパル
ス幅変調方式の制御回路が実現できる。ＡＤＣサイクル
タイム毎に算出されるヒータ出力に必要なデューティ比
に対して、過去の一定期間のオンオフ比率が大きければ
オフ、逆に小さければオン信号をヒータに与えることに
より、過去の一定期間に相当する周期のパルス幅変調が
実現できる。また、ＡＤＣサイクルタイム毎に算出され
るヒータ出力に必要なデューティ比が、５０％を超える
場合には、ヒータオフサイクルが複数回続けない、逆に
５０％を超えない場合にはヒータオンサイクルが複数回
続けない制御論理を入れることにより、過去の一定期間
に相当する周期よりも短い周期のパルス幅変調が実現で
きる。
にサンプリングされる温度データを比例制御やＰＩＤ制
御し、リニアなヒータ出力値を離散演算制御によりディ
ジタル的に求める。その出力値をヒータの定格電力値に
対する比つまりデューティ比に換算する。ADCサイクル
タイム毎にヒータのオンオフを行うようにすることによ
り、特別なハードウエア的制御回路を必要としないパル
ス幅変調方式の制御回路が実現できる。ＡＤＣサイクル
タイム毎に算出されるヒータ出力に必要なデューティ比
に対して、過去の一定期間のオンオフ比率が大きければ
オフ、逆に小さければオン信号をヒータに与えることに
より、過去の一定期間に相当する周期のパルス幅変調が
実現できる。また、ＡＤＣサイクルタイム毎に算出され
るヒータ出力に必要なデューティ比が、５０％を超える
場合には、ヒータオフサイクルが複数回続けない、逆に
５０％を超えない場合にはヒータオンサイクルが複数回
続けない制御論理を入れることにより、過去の一定期間
に相当する周期よりも短い周期のパルス幅変調が実現で
きる。
【０００６】ＡＤＣサイクルタイム毎にヒータ出力値を
離散演算制御によりディジタル的に求め、その出力値を
ヒータオンオフのデューティ比に換算する。ＡＤＣサイ
クルタイム毎に算出されるヒータ出力に必要なデューテ
ィ比に対して、過去の一定期間のオンオフ比率が大きけ
ればオフ、逆に小さければオン信号をヒータに与えるこ
とにより、ＡＤＣサイクルタイム毎にヒータのオンオフ
を行える。これにより特別なハードウエア的制御回路を
必要としないパルス幅変調方式の制御回路が実現でき、
過去の一定期間に相当する周期のパルス幅変調として作
用する。また、ＡＤＣサイクルタイム毎に算出されるヒ
ータ出力に必要なデューティ比が、５０％を超える場合
には、ヒータオフサイクルを複数回続けない、逆に５０
％を超えない場合にはヒータオンサイクルを複数回続け
ない制御論理により、過去の一定期間に相当する周期中
により細かなオンオフの周期が発生するようになり、実
質的オンオフ周期が短くなるように作用する。
離散演算制御によりディジタル的に求め、その出力値を
ヒータオンオフのデューティ比に換算する。ＡＤＣサイ
クルタイム毎に算出されるヒータ出力に必要なデューテ
ィ比に対して、過去の一定期間のオンオフ比率が大きけ
ればオフ、逆に小さければオン信号をヒータに与えるこ
とにより、ＡＤＣサイクルタイム毎にヒータのオンオフ
を行える。これにより特別なハードウエア的制御回路を
必要としないパルス幅変調方式の制御回路が実現でき、
過去の一定期間に相当する周期のパルス幅変調として作
用する。また、ＡＤＣサイクルタイム毎に算出されるヒ
ータ出力に必要なデューティ比が、５０％を超える場合
には、ヒータオフサイクルを複数回続けない、逆に５０
％を超えない場合にはヒータオンサイクルを複数回続け
ない制御論理により、過去の一定期間に相当する周期中
により細かなオンオフの周期が発生するようになり、実
質的オンオフ周期が短くなるように作用する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下図面を用い
て説明する。
て説明する。
【０００８】図１に示すように、冷却機１の冷却水冷却
パイプ４により冷水槽２の中にある冷却水３が冷され
る。冷却水３は冷却水ポンプ５で冷却水パイプ８を通り
循環し試薬保冷庫６を冷却し、試薬７を保冷する。一
方、化学反応を起こさせる反応キュベット１３は安定な
反応をさせるために、一定の温度に制御された恒温水で
満たされた恒温槽１２に位置するよう配置される。恒温
水は循環パイプ１０，循環ポンプ１１により循環し、冷
却水３と熱交換するための冷却管９を通るときに冷さ
れ、ヒータ１４の加熱量をコントロールするだけで一定
の水温になるようにする。これにより加熱のみの簡便な
制御を実現できる。
パイプ４により冷水槽２の中にある冷却水３が冷され
る。冷却水３は冷却水ポンプ５で冷却水パイプ８を通り
循環し試薬保冷庫６を冷却し、試薬７を保冷する。一
方、化学反応を起こさせる反応キュベット１３は安定な
反応をさせるために、一定の温度に制御された恒温水で
満たされた恒温槽１２に位置するよう配置される。恒温
水は循環パイプ１０，循環ポンプ１１により循環し、冷
却水３と熱交換するための冷却管９を通るときに冷さ
れ、ヒータ１４の加熱量をコントロールするだけで一定
の水温になるようにする。これにより加熱のみの簡便な
制御を実現できる。
【０００９】ヒータ１４の上部に取り付けた温度センサ
１５により温度を測定し、水温を電気信号に変換するた
めのＴ／Ｖ変換回路１６によりヒータ１４部の水温を電
気信号に変換する。この水温信号を一定周期でディジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換器１７により、一定周期の離
散値的演算処理可能なディジタル温度値が得られる。こ
のディジタル温度値からＺ変換演算処理等を行う離散演
算処理制御回路１８を用いることにより、その瞬間に必
要なヒータの最適パワーを算出する。パルス幅変調回路
１９によりこの最適パワーとヒータ１４の定格パワーと
の比つまりデューティ比を算出し、そのデューティ比に
見合った分のオンオフ信号をソリッドステイトリレイ２
０に与え、交流電源２１をデューティ比分ヒータ１４に
接続することにより、ヒータ１４はその瞬間に必要な最
適パワーの出力を発生する。これにより最適に恒温水が
一定の温度に制御される。
１５により温度を測定し、水温を電気信号に変換するた
めのＴ／Ｖ変換回路１６によりヒータ１４部の水温を電
気信号に変換する。この水温信号を一定周期でディジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換器１７により、一定周期の離
散値的演算処理可能なディジタル温度値が得られる。こ
のディジタル温度値からＺ変換演算処理等を行う離散演
算処理制御回路１８を用いることにより、その瞬間に必
要なヒータの最適パワーを算出する。パルス幅変調回路
１９によりこの最適パワーとヒータ１４の定格パワーと
の比つまりデューティ比を算出し、そのデューティ比に
見合った分のオンオフ信号をソリッドステイトリレイ２
０に与え、交流電源２１をデューティ比分ヒータ１４に
接続することにより、ヒータ１４はその瞬間に必要な最
適パワーの出力を発生する。これにより最適に恒温水が
一定の温度に制御される。
【００１０】また図２に示すように、パルス幅変調回路
１９は離散演算処理制御回路１８を含めて演算処理装置
２２とＤＯ出力ポート２４で構成できる。演算処理装置
２２は一定周期のＡＤＣスタートタイミング信号２３を
発生させＡ／Ｄ変換器１７に入力し一定周期の離散値的
ディジタル温度値を得る。ＤＯ出力ポート２４を用いて
この一定周期の期間ソリッドステイトリレイ２０をオン
またはオフさせる。オンにするかオフにするかは、一定
周期の整数倍の時間前までさかのぼり過去その区間での
デューティ比に対して現時点をオンにするかオフにする
か、離散演算処理制御して得られた最適ヒータパワーデ
ューティに近くなる方に制御する。一例として、ＡＤＣ
サンプリング周期を１ｍｓ、さかのぼる整数倍を９つま
り９ｍｓとする。離散演算処理制御して得られた最適ヒ
ータパワーデューティが５３％であった場合、過去９回
のＡＤＣサンプリング周期のオン回数が５回以上あった
場合現タイミングをオンにしてしまうとデューティ比６
０％以上になってしまい最適ヒータパワーデューティか
ら離れてしまうためオフにするよう制御し、４回以下で
あったときには現タイミングをオフにしてしまうとデュ
ーティ比４０％以下になってしまい最適ヒータパワーデ
ューティから離れてしまうためオンにするよう制御す
る。これにより１０ｍｓを周期とするパルス幅変調回路
が容易に構成できる。ここでは水温制御であるために離
散演算処理制御して得られた最適ヒータパワーデューテ
ィが１０ｍｓ程度の時間では制御系に全く問題にならな
い程度しか変化しないためこの論理を用いても発振する
ようなことは起こりえない。
１９は離散演算処理制御回路１８を含めて演算処理装置
２２とＤＯ出力ポート２４で構成できる。演算処理装置
２２は一定周期のＡＤＣスタートタイミング信号２３を
発生させＡ／Ｄ変換器１７に入力し一定周期の離散値的
ディジタル温度値を得る。ＤＯ出力ポート２４を用いて
この一定周期の期間ソリッドステイトリレイ２０をオン
またはオフさせる。オンにするかオフにするかは、一定
周期の整数倍の時間前までさかのぼり過去その区間での
デューティ比に対して現時点をオンにするかオフにする
か、離散演算処理制御して得られた最適ヒータパワーデ
ューティに近くなる方に制御する。一例として、ＡＤＣ
サンプリング周期を１ｍｓ、さかのぼる整数倍を９つま
り９ｍｓとする。離散演算処理制御して得られた最適ヒ
ータパワーデューティが５３％であった場合、過去９回
のＡＤＣサンプリング周期のオン回数が５回以上あった
場合現タイミングをオンにしてしまうとデューティ比６
０％以上になってしまい最適ヒータパワーデューティか
ら離れてしまうためオフにするよう制御し、４回以下で
あったときには現タイミングをオフにしてしまうとデュ
ーティ比４０％以下になってしまい最適ヒータパワーデ
ューティから離れてしまうためオンにするよう制御す
る。これにより１０ｍｓを周期とするパルス幅変調回路
が容易に構成できる。ここでは水温制御であるために離
散演算処理制御して得られた最適ヒータパワーデューテ
ィが１０ｍｓ程度の時間では制御系に全く問題にならな
い程度しか変化しないためこの論理を用いても発振する
ようなことは起こりえない。
【００１１】また、離散演算処理制御して得られた最適
ヒータパワーデューティが５０％の場合に、５回連続オ
ン，５回連続オフ、つまり、５ｍｓの時間オン，５ｍｓ
の時間オフが発生してしまうが、これでは１０ｍｓ周期
の５０％デューティになってしまう。しかし、１ｍｓＡ
ＤＣサンプリング周期でオンオフを行うのであるから、
オン，オフ，オン，オフと繰り返せば２ｍｓ周期の細か
い精度でのパルス幅変調が可能になる。最適ヒータパワ
ーデューティが５０％を超える場合に、オフを２回続け
ることは不合理であり前回がオフであれば今回は強制オ
ンにする。逆に５０％を超えない場合にはオンを２回続
けない制御論理にする。これにより、より高精度なパル
ス幅変調方式温度制御が可能となる。
ヒータパワーデューティが５０％の場合に、５回連続オ
ン，５回連続オフ、つまり、５ｍｓの時間オン，５ｍｓ
の時間オフが発生してしまうが、これでは１０ｍｓ周期
の５０％デューティになってしまう。しかし、１ｍｓＡ
ＤＣサンプリング周期でオンオフを行うのであるから、
オン，オフ，オン，オフと繰り返せば２ｍｓ周期の細か
い精度でのパルス幅変調が可能になる。最適ヒータパワ
ーデューティが５０％を超える場合に、オフを２回続け
ることは不合理であり前回がオフであれば今回は強制オ
ンにする。逆に５０％を超えない場合にはオンを２回続
けない制御論理にする。これにより、より高精度なパル
ス幅変調方式温度制御が可能となる。
【００１２】この場合も水温制御であるために離散演算
処理制御して得られた最適ヒータパワーデューティが１
０ｍｓ程度の時間では制御系に全く問題にならない程度
しか変化しないためこの論理を用いても発振するような
ことは起こりえない。
処理制御して得られた最適ヒータパワーデューティが１
０ｍｓ程度の時間では制御系に全く問題にならない程度
しか変化しないためこの論理を用いても発振するような
ことは起こりえない。
【００１３】また現在多く市販されている、１チップマ
イコンには、離散演算処理制御可能な演算処理装置２２
とＤＯ出力ポート２４とＡ／Ｄ変換器１７を有している
ものが多く、１チップでのパルス幅変調方式温度制御が
可能となる。
イコンには、離散演算処理制御可能な演算処理装置２２
とＤＯ出力ポート２４とＡ／Ｄ変換器１７を有している
ものが多く、１チップでのパルス幅変調方式温度制御が
可能となる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、ＡＤＣサイクルタイム
毎にサンプリングされる離散的温度データにより、ヒー
タ出力値を離散演算制御によりディジタル的に求め、ヒ
ータのデューティ比を換算し、ＡＤＣサイクルタイム毎
にヒータのオンオフを行い、特別なハードウエア的制御
回路を必要としないパルス幅変調方式の制御回路を実現
できる。
毎にサンプリングされる離散的温度データにより、ヒー
タ出力値を離散演算制御によりディジタル的に求め、ヒ
ータのデューティ比を換算し、ＡＤＣサイクルタイム毎
にヒータのオンオフを行い、特別なハードウエア的制御
回路を必要としないパルス幅変調方式の制御回路を実現
できる。
【００１５】また、ＡＤＣサイクルタイム毎に算出され
る必要なデューティ比が、５０％を超える場合には、ヒ
ータオフサイクルが複数回続けない、逆に５０％を超え
ない場合にはヒータオンサイクルが複数回続けない制御
論理を入れることにより、過去の一定期間に相当する周
期よりも短い周期のパルス幅変調が実現できる。
る必要なデューティ比が、５０％を超える場合には、ヒ
ータオフサイクルが複数回続けない、逆に５０％を超え
ない場合にはヒータオンサイクルが複数回続けない制御
論理を入れることにより、過去の一定期間に相当する周
期よりも短い周期のパルス幅変調が実現できる。
【図１】本発明の一実施例の系統図。
【図２】パルス幅変調のブロック図。
１…冷却機、２…冷水槽、３…冷却水、４…冷却水冷却
パイプ、５…冷却水ポンプ、６…試薬保冷庫、７…試
薬、８…冷却水パイプ、９…冷却管、１０…循環パイ
プ、１１…循環ポンプ、１２…恒温槽、１３…反応キュ
ベット、１４…ヒータ、１５…温度センサ、１６…Ｔ／
Ｖ変換回路、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…離散演算処理
制御回路、１９…パルス幅変調回路、２０…ソリッドス
テイトリレイ、２１…交流電源。
パイプ、５…冷却水ポンプ、６…試薬保冷庫、７…試
薬、８…冷却水パイプ、９…冷却管、１０…循環パイ
プ、１１…循環ポンプ、１２…恒温槽、１３…反応キュ
ベット、１４…ヒータ、１５…温度センサ、１６…Ｔ／
Ｖ変換回路、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…離散演算処理
制御回路、１９…パルス幅変調回路、２０…ソリッドス
テイトリレイ、２１…交流電源。
Claims (1)
- 【請求項１】冷却装置と、温度を測定するためのセンサ
と、前記センサからの電気信号をＡ／Ｄ変換するＡＤＣ
と、前記ＡＤＣのディジタル値により離散演算制御する
制御回路と、温度を制御するためのヒータとを有する温
度制御装置において、前記ヒータをオンオフするデュー
ティ比を離散演算制御回路出力値により決定し、ADCの
サンプリングタイム毎に前記ヒータをオンオフし、離散
演算制御回路出力値のデューティ比が５０％を超える場
合には、オフが複数回続かないようにし、デューティ比
が５０％超えない場合には、オンが複数回続かないよう
にし、オンオフのサイクルタイムを短くし、リップルの
少ない温度制御を実現するパルス幅変調論理を有するこ
とを特徴とするパルス幅変調方式温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28011195A JPH09128062A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パルス幅変調方式温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28011195A JPH09128062A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パルス幅変調方式温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09128062A true JPH09128062A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17620484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28011195A Pending JPH09128062A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パルス幅変調方式温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09128062A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014023114A1 (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | 深圳市麦迪聪医疗电子有限公司 | 一种恒温箱及其温度控制方法 |
| CN114489177A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 重庆阿泰可科技股份有限公司 | 一种温度控制方法 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP28011195A patent/JPH09128062A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014023114A1 (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | 深圳市麦迪聪医疗电子有限公司 | 一种恒温箱及其温度控制方法 |
| CN114489177A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 重庆阿泰可科技股份有限公司 | 一种温度控制方法 |
| CN114489177B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-05-09 | 重庆阿泰可科技股份有限公司 | 一种温度控制方法 |
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