JPS6275724A - 定電圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は交流電源と、負荷に供給する電圧を制御する位
相制御スイッチング手段と、負荷電圧検出手段と、前記
負荷電圧検出手段の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
コンバータと、前記デジタル値によって位相制御スイッ
チング手段の導通値Ｏを定める位相制御手段を備える定
電圧装置に関する。

（従来技術） 負荷電圧を検出し、位相制御により負荷電圧を定電圧に
保つこの種定電圧装置においては、負荷電圧を如何に精
度良く検出するかが定電圧装置の性能を左右する。

従来のデジタル式定電圧装置では、負荷電圧の瞬時値を
短い時間間隔でサンプリングし、これを２乗し、交流波
形の半周期骨の平均値を求め、開平することにより負荷
電圧の実行値を積出している。

この方式では、サンプリング間隔を短くし、回数を多く
するほど検出精度は向上する。実用的な検出精度を得る
ようなサンプリング間隔とすると、電源周波数５０Ｈｚ
に対し、たとえば２５０μｓｅｃ毎にサンプリングする
ことになる。

このような処理をマイクロコンピュータで実行すると、
サンプリングや演算処理にＣＰＵが占有される割合が多
（なるため、他の多くの処理の工部として定電圧制御を
実行することが出来なくなるから専用のＣＰＵが必要と
なってくる。

例えば、複写機のランプレギュレータとしてこの方式を
用いた場合、複写機のシーケンス制御用ＣＰＵの他にラ
ンプ制御及びその他用のＣＰＵを採用する構成となる。

しかしながら、小型の複写機ではＣＰＵを分散せずに集
中的に制御することが必要となり（コスト、スペース等
の制約のため）、シーケンス制御とランプ制御を同一の
ＣＰＵで実行する必要がある。

この様にシーケンス制御とランプ制御を１つのＣＰＵで
実行しようとすれば、必然的に定電圧制御のＣＰＵ占有
率を少なくしなければならない。

（目的） 本発明はこの様な背景に基づいてなされたものであり、
また、従来のデジタル方式のサンプリング及び２乗平均
値演算をハード的に処理できれば、シーケンス制御と定
電圧制御を同一〇ＰＵで処理可能となるということに着
目し、高精度で且つマイクロコンピュータの占有時間を
短縮し、複写機等のメインコントローラで而単に制御可
能なデジタル定電圧装置を提供することを目的とするも
のである。

（構成） そのために本発明は、ハード的に負荷電圧の２乗平均値
を検出し、これをＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に
変換してＣＰＵに入力する構成としたことを特徴とする
ものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る定電圧装置のブロック
図である。

入力電源１はトライアック２とトリガ回路３により、マ
イクロコンピュータ４のトリガ信号を受けてスイッチン
グされ、位相制御されて負荷５に加わる。

負荷電圧はトランス６と２乗値回路７と平均値回路８に
より直流レベルの２乗平均値となって、マイクロコンピ
ュータ４のＡ／Ｄコンバータ入力に加えられる。尚、こ
れらで負荷電圧検出手段が構成される。

マイクロコンピュータ４はＡ／Ｄ変換された値を適当な
時点でサンプリングし、この値のルートを求めることに
より、負荷電圧の実行値を求める。

検出された実行電圧と、目標電圧設定手段により定めら
れた目標値との差を求める。この差に応じて導通位相を
増減することにより負荷電圧を目標値に一致するように
制御する。

以上のソフトウェアにより、位相制御手段が構成される
（位相制御がなされる）。

尚、第１図において、９はマイクロコンピュータ４から
出力を受ける各種負荷、１０．１１は入力ボートに信号
を入力するセンサ、操作スイッチである。同様に１２は
目標電圧設定手段である。

更に１３はトランス１４を介した交流入力のゼロクロス
検出回路である。

次に、負荷電圧検出回路（２乗値回路７及び平均値回路
８）の詳細を第２図に示す。以下にこの部分の動作説明
をする。

トランス６によって検出された負荷電圧はダイオードブ
リッジ１５により両波整流される。２２はＢ点の電位を
所定値に保持する抵抗である。この電圧は、ツェナーダ
イオード１６と抵抗１７、可変抵抗１８による２乗特性
を持つ折線近似回路（２乗値回路）により負荷電圧の２
乗値に変換される。そしてこの結果はコンデンサ１９に
より平均化され、負荷電圧の２乗平均値が検出される。

これにより直流レベルで負荷電圧を検出できるため、サ
ンプリングによるＣＰＵの占有時間は短縮出来る。

この回路の各部の電圧波形を第３図に示す。

負荷電圧の範囲、及び入力電圧の範囲が広い場合、第２
図の回路では２乗特性の得られる範囲が狭すぎることが
ある。この時には第４図の回路に示すようにツェナー１
６ａ、抵抗１７ａと並列に１６ｂ、１７ｂを設け、折線
を２段階にして特性を向上させることが出来る〔第５図
（ａ）、（ｂ）参照〕。

尚、第５図（ｂ）においてＺＩはツェナー１６ａを、Ｚ
ｔはツェナー１６ｂを示す。

第２図、第４図の回路の出力電圧は負荷電圧の２乗平均
値を示す。これを開平にしたものが実行電圧となり、制
御には実行電圧を利用する。

負荷電圧の実行値と第４図の出力電圧を開平した値との
関係を第６図に示す。このグラフから第４図の回路が負
荷電圧の２乗平均値を精度よく検出していることがわか
る。

次に制御ソフトについて説明する。実施例として、負荷
ハハロゲンランプ、マイクロコンピュータはＡ／Ｄコン
バータ、内部タイマ、割り込み端子ＲＯＭ、ＲＡＭ、入
出力ボート等を備えた１チップＣＰＵ、例えばＮＥＣの
μＰ０７８１１を使用した例をあげる。

尚、マイクロコンピュータは１チツプに限らず、マルチ
チップで外部Ａ／Ｄコンバータ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ等で構成したものでもかまわない。マイクロコン
ピュータの内部タイマを導通位相を管理するタイマとし
て利用する。このタイマは設定値をカウントするとタイ
マ割り込みｌＮＴｌを発生する。ゼロクロス検出回路は
電源電圧のゼロクロス点でパルスを発注し、このパルス
により割り込みｌＮＴ２を発生する。このマイクロコン
ピュータは定電圧制御の他に、複写機の制御を受は持っ
ており、ソレノイド類、定着ヒータ、操作スイッチ、セ
ンサー類等の制御を実行する。

この様な機能を有するマイクロコンピュータの内部処理
動作を第７図、第８図、第９図に示すフローチャートに
基づいて説明する。

先ず、電源スィッチがオンされると、初期設定を行う。

ここでは７１′クロコンピユータの動作モード設定、Ｒ
ＡＭのクリア、入出力ボートのクリアなどを実行した後
、センサ類の動作安定等のため一定時間のディレィタイ
ム経過を待つ。その後、複写モードの初期設定等を行う
。

次に、電源周波数のチェックを実行する。ここでは所定
の時間内にゼロクロス信号が何回発生したかをチェック
することにより、りＯＨ２，６０Ｈｚの判別を行う。周
波数チェックの後、定着ヒータの制御やセット枚数キー
の受は付けや光量シフトキーの受は付は等の処理を実行
し、コピー準備を行う。コピ一時の露光ランプ電圧制御
の目標値は先遣シフトキーによって決定される。これに
よりユーザーはコピー濃度を選択出来る。定着温度が所
定の温度まで上昇し、コピー開始条件が整ったら、プリ
ントキーをチェックし、オンされたら作像シーケンスを
開始する。ここでは感光体の回転に同期したクロックに
よって順次、帯電装置露光装置等の負荷が制御される。

露光タイミングになるとランプオン要求フラグをセット
する。ゼロクロス割込が発生すると、ランプオン要求フ
ラグをチェックしてこのフラグがセットされていたなら
ば位相角データが格納されているＲＡＭの内容を位相角
タイマにセットし、タイマをスタートする。セットした
値をタイマがカウントすると、位相角タイマ割り込みｌ
ＮＴｌを発生する。ｌＮＴ１のルーチンでは、負荷電圧
をサンプリグし、ぞれのルートを求め、実行値を求める
。ランプの初期点灯時にはラッシュ電流を低減するため
に徐々に負荷電圧を増加させるべくソフトスタートを実
行する。５０Ｈｚと６０Ｈｚの２種類のソフトスタート
時の電圧増加パターンをプログラムメモリ上に記述して
おき、そのデータを順次検索して位相角データＲＡＭに
格納する。そして、トライアック点弧トリガパルスを発
生し、負荷に通電する。これを繰り返し、実行値≧目標
値となるとソフトスタートを終了し、定電圧制御を実行
する。

定電圧制御はまず、求めた実行値から目標値を減算し、
偏差を求める。この偏差に比例定数ｋをかけた値と現在
の位相角データＴ′を加えたものを新位相角データＴと
して位相角データＲＡＭに格納する。求めた実行値〉目
標値の場合、偏差は正となり、Ｔ＞Ｔ”となる。このた
め負荷電圧を下げる方向に制御される。実行値く目標値
の場合、偏差は負となり、ＴＮＴ　”となる、このため
、負荷電圧を上げる方向に制御される。新位相角データ
Ｔはゼロクロス割り込み時にタイマにセットされる。こ
の操り返しにより、負荷電圧実行値は目標値に制御され
る０位相角データＴの時の負荷電圧実行値は次式で表さ
れる。

α−２π　・　ｆ−Ｔ−Ｐ Ｅ：電源電圧、ｆ：電源周波数、Ｔ：位相角データ、Ｐ
：位相角タイマの基本周期。

次に露光が終了するとランプオン要求フラグがリセット
する。ゼロクロス割り込みでこのフラグがリセットされ
ていることをチェックすると、位相角タイマをクリア／
ストップしたままスタートさせない。そして、次のラン
プオンに備えて位相角データＲＡＭに初期値をセットし
ておく。このデータがランプオン時のソフトスタートの
最初の位相角データとなる。このため、５０Ｈｚ、６０
Ｈｚの別により違うデータとする０位相角タイマがスト
ップしているため、ランプは消灯する。この他にコピー
中の定着ヒータ制御、光量シフトキー処理等を実行し、
コピー中の目標値変更も出来る。セット枚数分のコピー
が終了するまでこれを繰り返し、コピーが終了したら次
のプリントキーを待つ。

このランプ電圧制御のタイムチャートを第１０図に示す
。この図において、サンプリング１の結果はｔｌに反映
され、またサンプリング２の結果はｔ２に反映される。

以下同じ。

また第１１図、第１３図にそれぞれ負荷電圧検出回路と
して第２図、第４図に示す回路を用いた場合の入力電圧
対ランプ電圧特性を示す。

（効果） 本発明は以上述べた通りのものであり、本発明の構成に
よる定電圧装置では、定電圧制御をマイクロコンピュー
タの処理の一部として実行出来、高精度でしかも比較的
簡単で安価なものとなる。

特に小型の複写機等のランプレギュータとして使用した
場合に専用の制御装置を用いずにメイン制御のマイクロ
コンピュータ処理の一部として実行できるため、コスト
、スペース等の制約を受ける小型複写機に採用して多大
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る定電圧装置のブロック
図、第２図はその要部である負荷電圧検出回路の一例を
示す回路図、第３図（ａ）、（ｂ）、　　（Ｃ）はその
各部の電圧波形図、第４図は負荷電圧検出回路の他の例
を示す回路図、第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２図
、第４図に対応する負荷電圧の２乗特性図、第６図は負
荷電圧の実効値と出力電圧を開平した値との関係を示す
特性図、第７図、第８図、第９図は本発明に係るマイク
ロコンピュータの内部処理を示すフローチャート、第１
０図は同、ランプ電圧制御のタイムチャート、第１１図
、第１２図はそれぞれ負荷電圧検出回路として第２図、
第４図を用いた場合の入力電圧とランプ電圧との関係を
示す特性図である。 １・・・交流電圧、２，３・・・位相制御手段、４・・
・マイクロコンピュータ、７．８・・・負荷電圧検出手
段、１５・・・全波整流回路、１６．１７．１８・・・
折線近似回路、１９・・・平均値回路。 喧−′：Ｉ；、′ 第２図 （ｂ） （Ｃ） Ｃ点の波形　０□ 第４図 第６図 負　荷　−１王　実　効　１゛頁　（Ｖｒｍｓ）第１０
図 サンアノングｉサンブジＣべγ２サシフ１ノン１３４５
６第１１図 入力電圧（ＦＩＭＳ］ 第１２図 入力電圧（ＲＭＳ　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源と、負荷に供給する電圧を制御する位相制御ス
   イッチング手段と、負荷電圧検出手段と、前記負荷電圧
   検出手段の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバー
   タと、前記デジタル値によつて位相制御スイッチング手
   段の導通位相を定める位相制御手段を備える定電圧装置
   において、前記負荷電圧検出手段は全波整流回路と、２
   乗特性を持つ折線近似回路と、平均値回路よりなること
   を特徴とする定電圧装置。