JPS6319003A - 温度調節装置 - 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】 〔発明の分野〕 本発明はセンサ人力部の演算増幅器の特性の補償に特徴
を有する温度調節装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明による温度調節装置は、センサ入力回路の出力を
増幅する第１の演算増幅器に加えてその演算増幅器の電
圧特性の変化を検出する第２の演算増幅器を用い、その
出力に基づいて第１の演算増幅器の出力電圧を補正する
ことによって正しい温度入力を得て制御対象を制御する
ようにしたものである。

〔従来技術とその問題点〕

（従来技術） 従来の温度調節装置では温度センサとして熱電対や白金
抵抗線等が用いられる。熱電対を用いたセンサ入力回路
１は例えば第２図に示すように抵抗Ｒ１，冷接点補償抵
抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３，Ｒ４によってブリッジ回路が形成
され、その一端に熱電対２が接続されて演算増幅器３に
よって電圧信号に変換される。演算増幅器３の反転入力
端子は入力抵抗を介して抵抗Ｒ３，Ｒ４の基準電圧点に
接続され、熱電対２の一端は演算増幅器の非反転入力端
に接続されている。

このようなセンサ入力回路においては、基準電圧の変動
や各抵抗の抵抗値のばらつき、電源電圧の変動や演算増
幅器３のオフセット電圧等が温度調節装置の入力誤差の
原因となる。そのため製造時にはあらかじめ調整によっ
てこのような誤差を吸収するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来のセンサ入力回路では、調
整時と異なった条件下で使用された場合にはセンサ入力
に誤差が生じる。そして特に演算増幅器のオフセット電
圧の変動及び電源電圧の変動が入力電圧に大きな影響を
与える。例えば演算増幅器３の入力オフセット電圧の温
度係数を１０μＶ　／　’Ｃとすると、２５℃で調整し
た温度調節装置を５５℃の環境下で使用する場合には、
オフセント電圧の変動は３００μ■となる。そしてに型
（クロメルアルメル）の０〜４００℃の熱電対を用いた
場合にはフルスケールでのセンサ入力電圧は１６．８ｍ
Ｖであるため、オフセント電圧の変動はフルスケールに
対して１．７８％となる。このため入力誤差を少なくす
るためには演算増幅器としてオフセント電圧の小さい演
算増幅器を用いる必要があり、高価格になるという問題
点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来の温度調節装置の問題点に鑑み
てなされたものであって、汎用型の演算増幅器を用いて
センサ入力回路の特性を改善するすることを技術的課題
とする。

〔発明の構成と効果〕

（発明の構成） 本発明は制御対象の 制御対象の温度を検出するセンサ入力部と、制御対象に
制御操作を行う出力部、及び該センサ入力部の入力信号
に基づいて出力部を制御する制御部と、を有する温度調
節装置であって、第１図及び第３図に示すように、セン
サ入力部は、温度センサと、温度センサの出力を増幅す
る第１の演算増幅器と、基準電圧源を入力とし、第１の
演算増幅器とを実質的に同一の特性を有する第２の演算
増幅器と、第１．第２の演算増幅器の出力をデジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換器と、を有するものであり、制御
部は、調整時に第２の演算増幅器のＡ／Ｄ変換出力を記
憶すると共に制御時に第２の演算増幅器の出力変化に基
づいて第１の演算増幅器の出力を補正して制御するもの
であることを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明によれば、第１の演算増
幅器の出力電圧の変化を第２の演算増幅器の出力によっ
て補正するようにしている。第１゜第２の演算増幅器は
周囲の環境温度や電源電圧の変動に対してほぼ同一の特
性を有するものであるため、第２の演算増幅器の出力に
基づいてこのような特性を補償することができる。

（効果） そのため本発明によれば、周囲の環境温度や電源電圧の
変動があっても演算増幅器の出力変動やオフセットを補
償することができる。従って汎用型の演算増幅器を用い
ても正確に制御対象を制御することが可能である。

〔実施例の説明〕

第３図は本発明の一実施例による温度調節装置の構成を
示すブロック図である。本図において温度調節装置は制
御対象の制御量を設定する設定器１１、設定値や制御対
象の温度を表示する表示部１２、制御対象１３の温度を
検知しデジタル信号に変換するセンサ入力部１４．設定
器１１より設定される設定値をメモリ１５に記憶しセン
サ入力部１４より与えられる温度によって制御対象１３
を制御する制御部１６と、ヒータ等から成り制御部１６
に接続されて制御対象１３を直接制御する出力部１７が
設けられる。制御部１６は中央演算装置（以下ＣＰＵと
いう）から成り、メモリ１５は後述する演算処理手順を
記憶するリードオンリメモリ　（以下ＲＯＭという）及
び設定値やセンサ入力を保持するランダムアクセスメモ
リ　（以下ＲＡＭという）と調整時に読込まれた補正値
を記憶する不揮発性のメモリが設けられている。

第１図はセンサ入力部１４の詳細な構成を示す回路図で
ある。センサ入力部１４は第２図に示した熱電対用のブ
リッジ抵抗回路と同様に、基準電源が供給される電源端
Ｖｒｅｆに抵抗Ｒ１冷接点補償抵抗Ｒ２が接続され、更
に抵抗Ｒ３，Ｒ４が接続されている。抵抗Ｒ５は熱電対
２の破損時に出力を保持する高い抵抗値を有するいわゆ
るバーンアウト抵抗であって、抵抗Ｒ１と冷接点補償抵
抗Ｒ２及びバーンアウト抵抗Ｒ５の他端に熱電対２が接
続される。そして抵抗Ｒ３，Ｒ４の中点（基準電圧点）
と熱電対２の他端には熱起電力に対応した出力を増幅す
る演算増幅器３が接続される。

そして抵抗Ｒ３，Ｒ４の基準電圧点は第２の演算増幅器
２０の非反転入力端子にも接続されている。

第２の演算増幅器２０は第１の演算増幅器３と実質的に
同一の特性を有する増幅器を用いるものとし、同一種類
の演算増幅器からこのような特性の増幅器を選択して使
用してもよく、又は同一のチップに封入されたデュアル
演算増幅器を用いて構成してもよい。そしてこれらの演
算増幅器３及び２０の出力端は夫々Ａ／Ｄ変換器２１の
入力端２１２．２１ｂに接続される。Ａ／Ｄ変換器２１
は制御部１６からの制御信号によって入力を選択的に切
換えるマルチ入力型のＡ／Ｄ変換器であって、Ａ／Ｄ変
換出力を制御部１６に与えている。

次に本実施例の温度調節装置の調整時の操作について第
４図のフローチャートを参照しつつ説明する。ここで熱
電対２としては例えば０〜４００℃を測定範囲とするに
型熱電対を用いるものとする。

調整時には第４図に示すようにＯ′Ｃの基準信号を与え
てまず０℃の温度でＡ／Ｄ変換器２１より０℃に対応し
た温度出力が得られるようにセンサ入力回路の回路定数
、即ち各部の抵抗値を調整する（ステップ３１）、次い
でステップ３２に進んで４００℃の基準信号を与えてＡ
／Ｄ変換器２１より最大温度、即ち４００℃に対応した
温度出力が得られるようにセンサ入力回路の回路定数を
調整する。そして０℃と４００℃の上下の２点で調整の
結果それらがいずれも所定の範囲に入っているかどうか
をチェックする（ステップ３３）。この範囲に入ってい
なければステップ３１に戻って回路定数の調整を繰り返
し、この範囲に入っていればステップ３４゜３５に進ん
でＡ／Ｄ変換器２１の入力を演算増幅器２０側に切換え
、そのときのＡ／Ｄ変換値を補正値Ａとしてメモリ１５
の不揮発性メモリ内に書込んで調整処理を終了する。

次にこの温度調節装置を用いた温度制御時の動作につい
て第５図のフローチャートを参照しつつ説明する。第５
図のフローチャートでは引出線を用いて示す番号は制御
部１６の動作ステップである。さて動作を開始すると、
まずＡ／Ｄ変換器２１の入力を２１８に切換えて増幅器
３のＡ／Ｄ変換値Ｂを読込む（ステップ４Ｌ　４２）。

そしてステップ４３．４４に進んでＡ／Ｄ変換器２１の
入力を２１ｂに切換えて演算増幅器２０のＡ／Ｄ変換値
Ｃを読込む。そしてあらかじめ不揮発性メモリに記憶し
ている調整時の補正値Ａとの差りを演算しくステップ４
５）、ステップ４６に進んでＡ／Ｄ変換器３の変換値Ｂ
からＤを減じて補正する。例えばオフセット監視用の演
算増幅器２０のＡ／Ｄ変換値Ｃは２２５であり、調整時
の演算増幅器２０の補正値Ａが２０３とすると、使用環
境による演算増幅器２０のオフセット等の出力変動Ｄ　
（−Ｃ−Ａ）　は２２となっている。従って演算増幅器
３の増幅出力のＡ／Ｄ変換値からその補正値の変動分り
を減算することによって増幅出力の補正値が得られる。

そしてこの補正値を熱電対が検出した正しい温度データ
としてルーチン４７に進んで通常のＰＩＤ演算処理等の
出力処理を行う。演算増幅器３と演算増幅器２０とはほ
ぼ同一の温度特性を有するものをあらかじめ用いている
ので、周囲の温度変動があってもそのオフセット分をほ
ぼ相殺することができ、真の値に近い温度データを得て
制御対象を制御することができる。又電源電圧の変動が
ある場合にもその変動分を相殺して真の値に近い温度デ
ータを得ることができる。

尚本実施例は入力センサとして熱電対を用いているが、
白金抵抗線を用いた入力回路に対しても同様のオフセン
ト補正を行うようにすることができることはいうまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による温度調節装置のセンサ
入力部の構成を示す回路図、第２図は熱電対をセンサと
するセンサ入力回路を示す回路図、第３図は本実施例に
よる温度調節装置の全体構成を示すブロック図、第４図
は調整時の操作を示すフローチャート、第５図は温度制
御時の動作を示すフローチャートである。 １−センサ入力回路　　２−−−一熱電対　　３゜２Ｏ
−＝−演算増幅器　　２１−−−−Ａ／　Ｄ変換器１１
−−−−−−一般定器　　１３−−〜−〜−制御対象　
　１４−一センサ入力部　　１６−−−−−−−制御部
　　１７−−−−−−−出力部 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 冊 第１図 ｒｅ↑ ２−−−−−−一一一−Ａｔ片 ３．２０−−−−・；實東噌輻器 第３図 第４図　　　第５図 間女台　　　　　　開始 ｏ’ｃブ、　　　　　Ａ／達摸器　４１匣ｌ芥定　　　
　　　　　　　　　　入力も２１ａ＋＝ｔ−・／ト’Ｃ
ｚｑ　　　　ｔｉｌａＷ３ｑＡ／Ｄ４２．３２ 史換記力Ｂ諒必。 ３３　　　Ａ１０　、酩４Ｂ Ｎ　−カも２１ｂ【−セ・ント 社！Ａ３４　損２０°Ａ／４４ 換記力Ｃ誂Δ 流込仕 イう、ヶ８，３５　　　龜０−４５ の東と ！−↓込み ５凰封、・−９゜献４６ 終’５　　　　　　（Ｂ−Ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象の温度を検出するセンサ入力部と、制御
   対象に制御操作を行う出力部、及び該センサ入力部の入
   力信号に基づいて出力部を制御する制御部と、を有する
   温度調節装置において、前記センサ入力部は、 温度センサと、 前記温度センサの出力を増幅する第１の演算増幅器と、 基準電圧源を入力とし、前記第１の演算増幅器とを実質
   的に同一の特性を有する第２の演算増幅器と、 前記第１、第２の演算増幅器の出力をデジタル値に変換
   するＡ／Ｄ変換器と、を有するものであり、 前記制御部は、調整時に前記第２の演算増幅器のＡ／Ｄ
   変換出力を記憶すると共に制御時に前記第２の演算増幅
   器の出力変化に基づいて第１の演算増幅器の出力を補正
   して制御するものであることを特徴とする温度調節装置
   。
2. （２）前記第１、第２の演算増幅器は、同一チップに封
   入された演算増幅器であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の温度調節装置。