JPS6138487B2 - - Google Patents

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JPS6138487B2
JPS6138487B2 JP7306480A JP7306480A JPS6138487B2 JP S6138487 B2 JPS6138487 B2 JP S6138487B2 JP 7306480 A JP7306480 A JP 7306480A JP 7306480 A JP7306480 A JP 7306480A JP S6138487 B2 JPS6138487 B2 JP S6138487B2
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JP
Japan
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temperature
circuit
zero
sensor
output
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JP7306480A
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JPS56168232A (en
Inventor
Yasukyo Ueda
Hirokuni Murakami
Takashi Iwasa
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to GB8115781A priority patent/GB2077000B/en
Priority to CA000378514A priority patent/CA1183925A/en
Priority to DE3121550A priority patent/DE3121550C2/de
Publication of JPS56168232A publication Critical patent/JPS56168232A/ja
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Priority to GB08409653A priority patent/GB2138600B/en
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気毛布、電気フロアヒータ等の電
気暖房器具の温度制御装置に関するもので、雑音
の発生が少なく、フエールセーフ性が極めて高
く、かつ構成が簡単な電子式温度制御装置を提供
することを目的とする。
従来の電気毛布の温度制御装置を一例として上
げ、第1図〜第4図に従つて従来例を説明する。
第1図は電気毛布に用いられているセンサと一
体型のヒータ構造を示したもので、1は芯線であ
り、その上にヒータ2を巻回し、その上にプラス
チツクサーミスタによるセンサ3を被覆し、その
上に温度検知電極線4を巻回し、更にその上に絶
縁用外被5を被覆して構成している。なお、電気
毛布には普通25mm位の長さのヒータ2を使用す
る。
第2図はセンサの特性を示したもので、縦軸に
センサのインピーダンスZを、横軸に温度Tを示
し、Lが温度の低い側、Hが高い側を表わす。セ
ンサは容量分で決まるインピーダンスZCと、抵
抗分で決まるインピーダンスZRの合成値ZTとし
てその特性を示すことができ、低温側では主にZ
Cが、高温側ではZRが合成値ZTに寄与してい
る。
第3図は前記ヒータおよびセンサを用いた温度
制御装置の回路図を示したもので、2,3,4は
第1図のヒータ、センサ、温度検知電極線を表わ
す。この第3図においては、交流電圧VACを抵抗
6、温度設定ボリウム7、センサ3で分圧し、そ
の分圧VTHがトリガ素子8のオーバーブレーク電
圧に達した場合、電力制御素子9のゲートをトリ
ガしてヒータ2を半波通電させるようにしてい
る。
第4図は交流電圧をVAC、ヒータ温度が低い時
の分圧電圧をVTH−L、ヒータ温度が高い時の分
圧電圧をVTH−Hとしてその相関を示したもの
で、ヒータ温度が低い場合の分圧電圧VTH−Lは
センサ3のインピーダンスZTが容量性のため、
交流電圧VACと比較し、ほとんど90゜位相が進ん
でいる。この場合にはVTH−Lのピークがt2
t4,t6にあるため、トリガ素子8のブレークオー
バーが交流電圧VACのゼロクロス点より手前で起
こり、ゼロクロストリガが行なわれるため、都合
が良いが、ヒータ2の温度が上昇すると、センサ
3のインピーダンスZTが抵抗性になつて来るた
め、分圧電圧VTH−Hの位相進みは小さくなり、
その結果、位相制御が行なわれるようになつて発
生雑音が大きくなるという欠点を有していた。電
気毛布の場合には、寝ながらイヤホーンでラジオ
を聞く例が多く、その場合、位相制御ではどうし
ても雑音が入り、問題が大きかつた。
従つて雑音発生の少ないゼロクロストリガが安
定して行なえる温度制御装置の実現が望まれてい
たが、回路構成が複雑になるという欠点を有し、
しかも電気毛布などのように極めて高いフエール
セーフ性が要求されるものにあつては、ますます
その実現が困難であつた。
本発明は、雑音発生を無くするためにゼロクロ
スパルス発生回路を用いてトリガ素子をゼロクロ
ストリガすると共に、そのゼロクロスパルスを利
用してフエノールセーフ性を要求される複数の回
路を付勢しながらゼロクロスパルスがラツチされ
ることなく直列に伝達される構成により、前記回
路の実現を可能にしたものである。以下、本発明
の一実施例について、第5図〜第7図にもとづい
て説明する。
第5図は本発明における温度制御装置の一実施
例を示したもので、この第5図において、2はヒ
ータ、3はセンサ、4は前記センサ3の温度を検
知する温度検知電極線、9は電力制御素子であ
り、抵抗12、ダイオード13、コンデンサ14
で交流電圧VACから直流電圧VCCを得ている。1
5はセンサの断線を検知する断線検知回路であ
り、温度検知電極線4、トランジスタ16,1
7,18、抵抗19,20,21で構成されてい
る。22は交流電圧VACと同期してゼロクロスパ
ルスを発生するゼロクロスパルス発生回路であ
る。23はセンサの信号を検出する温度検出回路
であり、交流電圧VACのA側が負になる半波期間
中、センサに流れる電流をコレクタ電流ICとし
て取り出すトランジスタ24と、その電流IC
積分し直流電圧VTを得る抵抗25とコンデンサ
26とで構成されている。27は負荷(ヒータ)
2の動作温度を設定する温度設定回路であり、温
度設定ボリウム7と抵抗28,29とで構成し電
圧VSを得ている。30は前記ゼロクロスパルス
によつて付勢され、かつ前記温度検出回路23の
出力VTと前記温度設定回路27の出力VSとを比
較する比較回路であり、前記断線検出回路15の
出力と同期してオン−オフするトランジスタ3
1,32、ベース・エミツタ抵抗33、比較器3
4とで構成している。35は直流−パルス判別回
路であり、トリガ用パルストランス36で構成し
ている。37,38は共にダイオードである。な
お、前記断線検知回路15、比較回路30を総称
して温度安全制御回路と称する。
上記構成における動作を、第6図の電圧波形図
と合わせて説明する。交流電圧VACは第6図に示
す如く正弦波波形を示すが、回路の非接地側Aが
接地側Eより負にふれた時、その負電圧をセンサ
3のインピーダンスZTで割つた値の電流が、ベ
ース接地のトランジスタ24のコレクタにIC
して流れ、そのICは直流電圧VTとなる。従つて
センサ3の特性から、ヒータ2の温度が低い時に
はそのインピーダンスZTが大きいため、ICは小
さく、従つて直流電圧VTは回路用直流電圧VCC
に近い値になる。ヒータ2の温度が高くなつて来
ると、センサ3のインピーダンスZTが小さくな
るため、ICは増加し、従つて直流電圧VTはVCC
から下がつて来る。この直流電圧VTは、ICを積
分保持しているので、ICの位相の変化の影響を
全く受けない。一方、ゼロクロスパルス発生回路
22の出力は、交流電圧VACが負から正へ移行す
るゼロクロス点t2,t4,t6,t8,t10……でパルス
を出力し、トランジスタ17,16をオンする。
今、温度検知電極線4が断線していない期間t2
t8においては、前記トランジスタ16のオンと同
期してトランジスタ18がオンするため、断線検
知回路15の出力VDはゼロクロス点毎に接地電
位に落ちる。しかし、ゼロクロス点t10で温度検
知電極線4で断線していた場合には、トランジス
タ16がオンしてもトランジスタ18はオンしな
いので、断線検知回路15の出力VDはHiのまま
になる。なお、センサのインピーダンスは数百K
Ω以上であり、温度検知電極線4および抵抗20
の抵抗値は各々1KΩ以下に設定できるので、交
流電圧VACが正の時、センサに流れる電流によつ
てトランジスタ18がオンしないような設計は容
易に可能である。また、温度設定回路27の出力
Sは、ゼロクロス点t2,t4……以外では断線検知
回路15の出力VDがHiにあるため、トランジス
タ31,32がオンしており、従つてVSは回路
用を直流電圧VCCにあるが、ゼロクロス点で断線
検知回路15の出力VDが接地電位に落ちた場合
には、トランジスタ31,32がオフし、その時
のVSは温度設定用ボリウム7と抵抗28,29
で定まる電圧まで落ちる。その時、ヒータ2の温
度が設定温度より低い場合には、ゼロクロス点
t2,t4で示すようにVT>TSになり、比較器34
の出力VOがHiになつて直流−パルス判別回路3
5のパルストランス36を介して電力制御素子9
をトリガし、ヒータ2を加熱する。従つてt2
t3,t4−t5間での電力制御素子9のアノード電圧
HはOになる。ヒータ2の加熱によつて温度検
出回路23の出力であるVTが下降、ゼロクロス
点t6,t8でVT<VSになつた場合には比較器34
の出力VOはLOWのままであり、従つて電力制御
素子9はトリガされず、ヒータ2の加熱は停止す
る。以上のようにして温度制御を行なうのである
が、もし、温度検知電極線4が全長の中間点で断
線した場合には、センサのインピーダンスが高く
なるため、正規の温度設定より高い点を行なうこ
とにより、その結果、特に毛布の温度制御の場合
には危険である。この温度制御装置では断線があ
つた場合、トランジスタ18がオンせずゼロクロ
ス点t10で示すように温度設定回路27の出力VS
はVCCに固定されてしまうので、比較器34の出
力VOはHiにならず、従つて電力制御素子9はト
リガされず、ヒータ2の加熱を安全に停止する。
この実施例で特に、比較回路30の出力VO
直流−パルス判別回路35を介して電力制御素子
9に印加している理由は、安全性を高めるためで
あり、フエールセーフ性が重要視される回路の故
障時には電力制御素子9のトリガを止めるように
している。例えば実施例において、断線検知回路
15の出力トランジスタ18がシヨート故障した
場合には、温度検知電極線4が断線してもその出
力VDは接地電位に固定され、常に本来の温度よ
り低い温度を検出する状態になつてしまい危険で
あると共に、例えば比較回路30の比較器34の
出力VOがHi故障の場合には温度設定や温度信号
に関係なく、出力に出放しになつて危険である。
しかしながら、この場合は、いずれもパルスが停
止してしまうので、直流−パルス判別回路35を
介すことによつて、危険側の故障が排除でき、安
全性が極めて高くなる。
なお、直流−パルス判別回路としては、第5図
の実施例で用いたパルストランス36のように交
流を伝達するものに限られるわけではなく、第7
図に示すような構成でも良い。
第7図の直流−パルス判別回路35は、比較器
34のHi出力によつてオンするトランジスタ3
9,40と、ゼロクロスパルス以外の期間中に電
荷をため込む抵抗41、コンデンサ42と、抵抗
43,44,45とで構成している。この回路が
正常な場合には比較器34の出力がVOがLOWの
期間中、トランジスタ39,40がオフで、コン
デンサ42は回路用直流電圧VCCから抵抗41を
介して電荷をため込む。ゼロクロス点で比較器3
4の出力VOがHiになると、トランジスタ39,
40がオンし、今までためて来たコンデンサ42
の電荷を、抵抗45を介して放出し、電力制御素
子9をトリガする。ゼロクロス期間はそれ以外の
期間と比較し、極めて短く設定できるので、抵抗
41を相当大きな値にしてもコンデンサ42にト
リガに十分な電荷を蓄えることができる。そこで
抵抗41,45,46の値として回路用直流電圧
CCを前記抵抗41,45,46で分圧し、抵抗
46に印加する電圧が電力制御素子9のトリガ電
圧以下になるように選定することによつて、例え
ば比較器34の出力VOがHi故障の場合やトラン
ジスタ40がシヨート故障の場合でも、電力制御
素子9をトリガできない状態に保つことができ
る。従つて、この例で示す直流−パルス判別回路
35も、パルス状で駆動しない限り電力制御素子
9をトリガできず、第5図で示したパルストラン
ス36と同等の効果が得られ、特に限定されるも
のではない。
以上の説明から明らかなように本発明の温度制
御装置は、ゼロクロスパルス発生回路を用いてト
リガ素子をゼロクロストリガすると共に、そのゼ
ロクロスパルスを利用してフエールセーフ性を要
求される複数の回路を付勢しながらゼロクロスパ
ルスがラツチされることなく直列に伝達されるよ
うに前記複数の回路の入出力を構成し、最後の出
力でトリガ素子をゼロクロストリガする構成によ
り、次のようなすぐれた特長を有するものであ
る。
雑音の発生を無くするため本来必要なゼロク
ロスパルス発生回路を利用し、フエールセーフ
性を要求される複数の回路を上記のように特別
な接続構成とし、最後の出力で電力制御素子を
トリガする構成であるため、ゼロクロストリガ
とフエールセーフ性の確保の両方を達成でき
る。
温度安全制御回路を構成する、フエールセー
フ性を要求される複数の回路の数が増加して
も、入出力を上記のように単純に直列接続する
ことより、簡単に同一の性能を得ることができ
る汎用性の高い構成である。
ゼロクロスパルスと同期して回路の付勢とフ
エールセーフ性のチエツクが同時に行われるの
で、回路の作動中は高い頻度でチエツクが行わ
れ、高い安全性を確保できる。したがつて、回
路の故障時には負荷の温度が異常に上昇する間
も無く、即座にヒータの通電が停止されるの
で、就寝具の電気毛布などにおいては最適な温
度制御装置である。
【図面の簡単な説明】
第1図はセンサと一体型のヒータ構造を示す斜
視図、第2図はセンサの特性図、第3図は第1図
におけるセンサ一体型のヒータを用いた従来の温
度制御装置の回路図、第4図は従来例における交
流電圧とセンサ分圧電圧との相関図、第5図は本
発明における温度制御装置の一実施例を示す回路
図、第6図は第5図で示した温度制御装置の電圧
波形図、第7図は本発明の他の実施例を示す同要
部回路図である。 2……ヒータ、3……センサ、4……温度検知
電極線、9……電力制御素子、15……温度安全
制御回路の一部を構成する断線検出回路、22…
…ゼロクロスパルス発生回路、23……温度検出
回路、27……温度設定回路、30……温度安全
制御回路の一部を構成する比較回路、35……直
流−パルス判別回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ヒータ等の負荷と、負荷の温度を検出するセ
    ンサと、前記センサの信号を検出する温度検出回
    路と、前記負荷の動作温度を設定する温度設定回
    路と、前記負荷に印加する交流電圧のゼロクロス
    点でゼロクロスパルスを発生するゼロクロスパル
    ス発生回路と、前記ゼロクロスパルスによつて付
    勢され、かつ前記温度検出回路出力と前記温度設
    定回路出力とを比較する比較回路および前記セン
    サの断線を検知する断線検知回路等の複数の回路
    からなり、それらの入出力が前記ゼロクロスパル
    スの伝達経路として直列に接続された構成を有す
    る温度安全制御回路と、前記温度安全制御回路出
    力によつてトリガされ、前記負荷の給電を制御す
    る電力制御素子とで構成してなる温度制御装置。 2 前記温度安全制御回路出力を直流−パルス判
    別回路に入力し、この直流−パルス判別回路の出
    力で電力制御素子をトリガする構成にした特許請
    求の範囲第1項記載の温度制御装置。
JP7306480A 1980-05-30 1980-05-30 Temperature controlling circuit Granted JPS56168232A (en)

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