JPS6315926Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はパルス出力形の比例動作形調節器（比
例動作形パルス出力調節器）に関するものであ
る。

第１図は、本考案の対象となるパルス出力形の
比例動作形調節器の原理説明図である。

同図に示す調節器１において、制御量と設定値
の差である偏差信号がコンパレータCOMの負入
力端子へ、三角波発振器OSCからの三角波信号
が正入力端子へ、それぞれ入力される。コンパレ
ータCOMでは、両入力を比較し、偏差信号が三
角波信号を上まわつている期間だけ、該期間をパ
ルス幅とする出力パルスを発生する。この出力パ
ルスは抵抗R₀を介してトランジスタTrのベース
に入力して該トランジスタを導通させ、リレー
RYを付勢し接点を閉じて操作出力を発生する。
すなわち、コンパレータCOMからの出力パルス
のパルス幅に比例した操作出力が調節器１から図
示せざる制御対象へ送出されることになる。

第２図は、かかる調節器１によるフイードバツ
ク制御ループを示した模式図である。同図におい
て、２は制御対象を表わしている。すなわち調節
器１は、制御対象２から検出された制御量に基い
て操作出力パルスを制御対象２へ送出することに
より、そのフイードバツク制御を行なつている。

調節器１から操作出力を受ける制御対象２は、
抵抗R₁と容量Ｃから成る等価回路で表わすこと
ができる。調節器１からの操作出力パルスは、制
御対象２において、容量Ｃを含む積分回路により
積分され、位置形の出力となつて制御対象に作用
する。

さて、本考案は、第２図に示した如き閉ループ
の制御系において、操作ゲイン（ループゲイン）
が高く、制御対象の時定数が操作端の時定数に接
近している場合に使用されるパルス出力形の比例
動作形調節器に関するものである。

第３図は、操作ゲインの高い制御対象を比例動
作形調節器で制御した場合の該調節器における偏
差と出力の関係を示した特性図である。操作ゲイ
ンが高いため制御はほとんど比例帯Ｐの端（操作
量（出力）が０％側）で行なわれる。一方パルス
出力形調節器は出力パルスを無限大に短くするこ
とはなくある程度のパルス巾を限界とし、その巾
以下のパルスを出力しないようにしている（この
ことについては後に改めて説明する）ため、第４
図に示す如き制御が一般的である。なお、かかる
限界のパルス巾を以下、最小パルス巾という。

さて、第４図において前述したように、操作ゲ
インの高い制御対象を制御する場合比例帯の端
（操作量が０％側）付近で制御を行なうことにな
る。このとき、最小パルス巾を制御対象の応答時
間を考慮して適切に定めることが要求される場合
がある。

従来の調節器では、上述のような次第で最小パ
ルス巾を可変すると、第４図において点線Ａまた
はＢで見られる如く、比例帯Ｐが均等に増減する
ため、制御結果においてオフセツトＦを生じてし
まい、その度ごとに、このオフセツトを手動で修
正しなければならないという欠点があつた。以
下、かかる事情を更に具体的に説明する。

第５図は従来の調節器における出力パルス発生
回路の具体例を示す回路図である。同図におい
て、３は入力端子、４は三角波発振器、５はオフ
セツト修正のための電圧（V_S）、６はコンパレー
タ負入力端子（V_N）、７はコンパレータ正入力電
圧（V_P）、８は可変抵抗（VR）、１０はコンパレ
ータ、１１は出力端子、R₁，R₂，R₃はそれぞれ
抵抗、である。

第５図に示した回路では、第１図に示した原理
図と異なり、出力端子１１側から抵抗R₃、可変
抵抗を介して、コンパレータ正入力側へ正帰還が
かけられている。可変抵抗８を調節してこの正帰
還量を調節することにより、前述の最小パルス巾
を可変制御することができる。

第５図において、三角波発振器４は定周期の三
角波を出力する発振器であり、入力電圧Vinの大
きさが比例帯に入るとコンパレータ１０は定周期
の操作パルス出力を発生することになる。入力電
圧Vinとオフセツト修正電圧V_Sが零ボルトで三角
波発振器４からの信号のみが存在する場合のコン
パレータ１０における入出力関係を第６図の波形
図に示す。

この場合出力がハイレベルである時間とロウレ
ベルである時間は等しくなるように設定されてい
る。次にオフセツト修正電圧V_Sの電圧を上げて
いき三角波を十側にシフトしていくと出力電圧
Voutがハイレベルである時間が短くなつていき、
ある電圧以上になると比例帯からはずれてパルス
出力が出なくなる。比例帯から外れる限界の入出
力関係を第７図の波形図に示す。

第７図は入力電圧Vinが露ボルトのときにオフ
セツト修正電圧V_Sを高めていつて比例帯の端に
設定した場合の入出力関係を示す波形図であり、
第７図より、パルス巾最小のパルスはコンパレー
タ負入力電圧（V_N）（三角波）の下限の電圧とコ
ンパレータ正入力電圧７（V_P）の低レベルの電
圧がほぼ等しい時（実際には一瞬でも〔コンパレ
ータ負入力電圧６（V_N）＜コンバレータ正入力電
圧７（V_P）〕とならないとコンパレータ１０の出
力は反転しない）に発生することが分かる。ま
た、第７図からも明らかなように最小パルス巾コ
ンパレータ１０の正帰還量（すなわちコンパレー
タ正入力電圧V_Pの振幅）によつて決定され、帰
還量が大きければ、最小パルス巾は広くなる。

次にパルス巾最小のパルスの出ている状態で最
小パルス巾を広げようと、可変抵抗８（VR）の
設定を変え、帰還量を大きくしていつた場合の入
出力関係を第８図に示す。第８図を見ても明らか
なように、帰還量を大きくすると、コンパレータ
負入力に入つている三角波６の下限がコンパレー
タ正入力V_Pの電圧まで下がることがなくなりパ
ルス出力が止まつてしまう（オフセツトを生じ
る）。そのためオフセツト修正電圧V_Sを調整しコ
ンパレータ負入力に入つている三角波６の下限の
電圧がコンパレータ正入力電圧V_Pとほぼ等しく
なり、パルス巾最小のパルスを発生するように設
定を変更しなおさなければならない。

以上のように従来のパルス発生回路を用いた調
節器は、定められた入力電圧に対して、最小パル
ス巾パルスを常に発生させることができるとは限
らないため最小パルス巾を変えるたびごとにオフ
セツト修正電圧を調整しなければならないという
欠点があつた。

本考案は、上述のような従来技術の欠点を克服
するためになされたものであり、従つて本考案の
目的は、最小パルス巾の調節を行なつたも、常に
定められた入力電圧に対して、最小パルス巾パル
スを発生することのできる比例動作形パルス出力
調節器を提供することにある。

本考案の要点は、従来の調節器におけるパルス
発生回路において、コンパレータの出力側から入
力側へ至る正帰還路に、ダイオードの如き一方向
性素子を接続した点にある。

次に図を参照して本考案の一実施例を説明す
る。

第９図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。同図において、１２はダイオードを表わす。
すなわち、本考案における出力パルス発生回路
は、従来の回路における正帰還路にダイオード１
２を追加接続することにより、正の電圧のみを帰
還する回路としたものであり、他に変わつたとこ
ろはない。これにより正帰還電圧（コンパレータ
正入力電圧）V_Pは、常に零ボルトから＋側にあ
る振幅の電圧となり、最小パルス巾パルス発生の
ための比較基準レベルが固定される。

第１０図は、第９図の回路において最小パルス
巾パルスを発生するよう設定した場合の入出力関
係を示す波形図であり、第１１図は、第１０図の
設定状態で最小パルス巾を広くした時の入出力関
係を示す波形図であるが、この状態においても、
回路において最小パルス巾パルスを発生している
ことが分かる。

また、第１２図は本考案による回路を使用した
調節器における偏差と出力の関係を示した波形図
である。第１２図において、点線ＡまたはＢで示
したものが最小パルス巾を変えた場合で、Ａが最
小パルス巾を広げた時、Ｂが狭くした時の比例帯
の変化を示した特性図である。第１２図におい
て、最小パルス巾を変えてもならず偏差０で最小
パルス巾パルスを発生するので、該パルスを発生
する入力電圧は変わらないことが分かる。

第１３図は本考案の別の実施例を示す回路図で
ある。第９図に示した実施例がコンパレータ１０
の負入力端子に三角波を入力して正入力側で最小
パルス巾を設定していたのに対し、第１３図に示
した実施例では、三角波入力と最小パルス巾設定
入力（正帰還量）を正入力側へ入力して最小パル
ス巾設定を行なつていることが回路の異なる点で
あるが、動作としては同等の動きをする。

以上の説明では、すべてコンパレータ１０の出
力Voutがハイレベルのときの最小パルス巾パル
スについて述べてきたが、第９図、第１３図にお
いて、ダイオード１２の向きを逆にすることによ
り、コンパレータ１０の出力Voutがロウレベル
のときの最小パルス巾パルスの発生レベルを固定
することができる。

以上説明したように、この考案によれば、最小
パルス巾パルスの発生する入力電圧が、最小パル
ス巾の設定に影響されることがないため、本考案
による調節器を操作ゲインの高い制御対象に対し
て使用すれば、オフセツトの発生が少ないのでそ
の修正量を小さくでき、また設定変更時の操作量
の変動も小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の対象となるパルス出力形の比
例動作形調節器の原理説明図、第２図はかかる調
節器によるフイードバツク制御ループを示した模
式図、第３図は比例動作形調節器における偏差と
出力の関係の一例を示した特性図、第４図は従来
の制御特性を例示した第３図と同様な特性図、第
５図は従来の調節器における出力パルス発生回路
の具体例を示す回路図、第６図は第５図における
コンパレータ１０の入力波形と出力波形の関係を
示す波形図、第７図は比例帯から外れる限界にお
ける第６図と同様な波形図、第８図は帰還量を大
きくした場合における第６図と同様な波形図、第
９図は本考案の一実施例を示す回路図、第１０図
は第９図の回路における入出力関係を示した波形
図、第１１図は最小パルス巾を広げた場合の同様
な波形図、第１２図は本考案の調節器による場合
の偏差と出力の関係を示した特性図、第１３図は
本考案の他の実施例を示す回路図、である。 符号説明、３……入力端子、４……三角波発振
器、５……オフセツト修正電圧、６……コンパレ
ータ負入力電圧、７……コンパレータ正入力電
圧、８……可変抵抗、１０……コンパレータ、１
１……出力端子、１２……ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 正入力端子と負入力端子と出力端子を持ち、一
   定周期でレベル変動を繰り返す周期信号に偏差信
   号を重畳してなる重畳信号を前記二つの入力端子
   のうちの何れか一方に、残る他方の入力端子には
   基準信号をそれぞれ入力し、前記出力端子から得
   られる出力信号を前記二つの入力端子の何れか一
   方に正帰還し、その帰還量を調節することによ
   り、出力端子から出力される最小パルス巾パルス
   のパルス巾を可変制御するようにしたコンパレー
   タを含み、該コンパレータから出力されるパルス
   出力を操作出力として用いるようにした調節器に
   おいて、前記正帰還をかける信号路に一方向性素
   子を接続することにより、前記最小パルス巾パル
   ス発生のためのコンパレータにおける比較用基準
   レベルを固定したことを特徴とする調節器。