KR20000016948A - Heater control device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히터의 온도제어를 행하는 히터제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heater control device that performs temperature control of a heater.
테이크업와인더의 고데롤러 등의 히터의 온도를 제어하는 히터제어장치는 특허 제2710637호 공보에서 알려져 있다. 이들을 도3에 의해 설명한다.A heater control device for controlling the temperature of a heater such as a goder roller of a take-up winder is known from Japanese Patent No. 2710637. These will be described with reference to FIG.
도3에 나타나는 바와 같이 열전대 등의 온도센서(10)의 온도를 검출함과 동시에 온도를 설정하는 온도조절기(11)와 그 온도조절기(11)에 케이블(12)을 끼워서 접속시키고, 상용교류전원(15)의 전류를 제어하여 히터(14)의 통전량을 제어하는 전력조절기(13)로 구성되어 진다.As shown in FIG. 3, the cable 12 is connected to the temperature controller 11 and the temperature controller 11 which detect the temperature of the temperature sensor 10 such as a thermocouple and set the temperature, and connect the commercial AC power supply. The electric power regulator 13 which controls the electric current of the heater 14 by controlling the electric current of 15 is comprised.
온도조절기(11)는 제어수단 및 연산수단으로서의 중앙처리장치인 CPU(16), 설정온도 등이 입력되어진 입출력포트(17) 온도센서(10)에 접속된 로프스필터(18), A/D변환기(아나로그/디지탈변환기)(19), D/A변환기(디지탈/아나로그변환기)(20), 전압 또는 전류변환회로(21)를 구비하고, 또한, 전력조절기(13)는 제어수단 및 연산수단으로서 중앙처리장치인 CPU(22)와 A/D변환기(23)와 게이트구동회로(24)와 사이리스터 또는 IGBT로 이루어진 파워소자(25)를 구비하여 구성되어 진다.The temperature controller 11 is a CPU 16, which is a central processing unit as a control means and arithmetic means, the ropes filter 18 connected to the temperature sensor 10 of the input / output port 17 to which the set temperature is input, and the A / D. A converter (analog / digital converter) 19, a D / A converter (digital / analog converter) 20, a voltage or current conversion circuit 21, and the power regulator 13 further includes control means and As a computing means, a CPU 22, an A / D converter 23, a gate drive circuit 24, and a power element 25 made up of a thyristor or an IGBT is provided as a central processing unit.
히터(14)의 온도제어는 우선, 온도조절기(11)의 입출력포트(17)로 부터 CPU(16)에 설정온도가 입력됨과 동시에 온도센서(10)로 검출된 온도가 전압 또는 전류로서 로프스필터(18)로 입력되어 고주파성분이 차단된 후, A/D변환기(19)로서 디지탈 신호로 변환되어 CPU(17)로 입력되고, 온도센서(10)로 검출된 온도와 선정온도의 편차를 D/A변환기(20)를 통해서 전압 또는 전류변환회로(21)로 출력하고, 전압 또는 전류변환회로(21)가 편차에 기초하여 제어신호를 전압 또는 전류로서 케이블(12)을 통해 전력조절기(13)의 A.D변환기(23)를 통해 CPU(22)로 운송되고, 이것에 기초하여 CPU(22)가 게이트구동회로(24)에 파워소자(25)를 제어하는 제어신호를 출력하여 파워소자(25)를 적정ON/OFF제어하여, 적용전원(15)의 위상각제어를 행하여 히터(14)의 통전량(발열량)을 제어하도록 되어 있다.In the temperature control of the heater 14, first, the set temperature is input from the input / output port 17 of the temperature controller 11 to the CPU 16, and at the same time, the temperature detected by the temperature sensor 10 is ropes as voltage or current. After the high frequency component is cut off by the filter 18, the A / D converter 19 is converted into a digital signal and input to the CPU 17. The deviation between the temperature detected by the temperature sensor 10 and the selected temperature is determined. Output to the voltage or current conversion circuit 21 through the D / A converter 20, the voltage or current conversion circuit 21 through the cable 12 as a control signal as a voltage or current based on the deviation power regulator ( 13 is transferred to the CPU 22 through the AD converter 23, and based on this, the CPU 22 outputs a control signal for controlling the power element 25 to the gate driving circuit 24, thereby providing a power element ( 25) is appropriately ON / OFF control to perform phase angle control of the applied power supply 15 to control the amount of heat supply (heating amount) of the heater (14). .
이 때, 히터(14)의 현재온도에 기초하여 제한이 필요한가의 여부를 판단하고, 히터의 현재온도에 따라서 기억되어진 최적조건을 참조하여 출력량을 제한하도록 되어 있다.At this time, it is determined whether or not a restriction is necessary based on the present temperature of the heater 14, and the output amount is limited by referring to the optimum condition stored according to the present temperature of the heater.
그러므로, 온도조절기(11)로부터 케이블(12)을 통하여 전력조절기(13)에 운송된 신호는 1∼5V 또는 4∼20mA의 미약한 전압 또는 전류이고, 이러한 D/A변환기(20)와 A/D변환기(23)로서 A/D변환하기 때문에, 온도조절기(11)로부터 전력조절기(13)로의 운송 때의 변환오차가 생기기 쉽고, 고정밀도의 온도제어가 행하여 지지 않는다고 하는 문제가 있었다.Therefore, the signal conveyed from the thermostat 11 to the power regulator 13 through the cable 12 is a weak voltage or current of 1-5 V or 4-20 mA, and this D / A converter 20 and A / Since the A / D conversion is performed as the D converter 23, there is a problem in that a conversion error during transportation from the temperature controller 11 to the power regulator 13 is likely to occur, and high-precision temperature control is not performed.
또한, 히터(14)는 온도가 낮으면 전류값이 높아지지 않도록 제어되지만, 히터(14)가 부착된 핫고데롤러는 많은 추(錘)에 설치되어 있고, 각 히터의 출력량을 제한하여도 각 추의 전류값이 높아지기 때문에, 전력설비의 규모가 커지고, 히터를 제어하는 파워소자(25)를 큰 전류값으로 맞추어서 선정하지 않되는 문제가 있다. 또한, 각 추의 히터특성에 개체차가 있으면, 최적인 제어가 행하여지지 않음과 동시에 히터특성의 시간이 결과함에 따른 변화에는 대응할 수 없다고 하는 문제가 있다.In addition, although the heater 14 is controlled so that a current value may not become high when temperature is low, the hot go roller which a heater 14 is attached is installed in many weights, and even if the output quantity of each heater is restrict | limited, Since the current value of the weight increases, the scale of the power equipment increases, and there is a problem that the power element 25 that controls the heater is not selected to be adjusted to a large current value. In addition, if there are individual differences in the heater characteristics of each weight, there is a problem that optimal control is not performed and that the change caused by the time of the heater characteristics cannot be coped with.
여기서, 본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하고, 케이블 등에 의해 운송할 때의 변환오차를 없애고, 보다 고정밀도의 온도제어를 행함과 동시에 전용의 신호선을 불필요하게 하고, 온도제어장치전체를 콤팩트화 할 수 있는 제어장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to solve the above problems, to eliminate the conversion error when transporting by cable or the like, to perform more precise temperature control, to eliminate the need for a dedicated signal line, and to compact the entire temperature control apparatus. It is to provide a control device capable of doing so.
상기 목적을 달성하기 위해 청구범위 제1항의 발명은 온도센서로부터의 검출값에 기초하여 히터의 전력을 조정하는 히터제어장치에 있어서, 상기 온도센서에 의한 온도검출과 온도설정을 행하는 온도조절부와 히터의 전력을 조절하는 파워소자를 가지는 전력조정부를 일체화하고, 검출온도에 따라서 1개의 중앙처리장치로 상기 히터의 파워소자용의 게이트 구동회로를 직접구동하도록 하는 히터제어장치이다. 또한, 청구범위 제2항의 발명은 온도조절부와 전력조절부가 단일의 광(筐)체로 수용되어 있다.In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a heater control device which adjusts electric power of a heater based on a detection value from a temperature sensor, comprising: a temperature control unit for performing temperature detection and temperature setting by the temperature sensor; A heater control device for integrating a power adjusting unit having a power device for controlling the power of a heater and directly driving a gate driving circuit for the power device of the heater with one central processing unit in accordance with a detected temperature. In addition, in the invention of claim 2, the temperature control unit and the power control unit are housed in a single light body.
청구범위 제3항의 발명은 히터에 공급된 전류값을 검출하는 전류검출수단과. 검출된 전류값에 기초하여, 검출온도와 설정온도로부터 구해진 출력량의 제한의 필요성을 판단하는 제한수단을 구비한 히터제어장치이다.The invention of claim 3 further comprises a current detecting means for detecting a current value supplied to the heater. A heater control device having limiting means for determining the necessity of limiting the output amount obtained from the detected temperature and the set temperature based on the detected current value.
청구범위 제4항의 발명은 제한수단은 히터로의 출력량을 제한할 때, 검출된 전류값과 목찰전류값의 편차로부터 제한비율을 구하는 청구범위 제2항에 기재된 히터제어장치이다.The invention according to claim 4 is a heater control device according to claim 2, wherein the limiting means obtains a limiting ratio from deviations of the detected current value and the gate current value when limiting the output amount to the heater.
도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 있어서 전류제한을 설명하는 도면이다.2 is a diagram for explaining the current limitation in the present invention.
도 3은 종래예를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing a conventional example.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
10 … 온도센서 14 … 히터10... Temperature sensor 14. heater
32 … 온도조절부 33 … 전력조절부32. Temperature controller 33. Power controller
39 … 파워소자 40 … 게이트구동회로39. Power element 40... Gate drive circuit
42 … 전류검출수단42. Current detection means
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 기초하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
도1에 있어서, 참조번호 30은 1개의 CPU(31)를 탑재한 히터제어기판에서, 온도조절부(32)와 전력조절부(33)가 일체화되어 설치되어 있다.In Fig. 1, reference numeral 30 denotes a heater control substrate on which one CPU 31 is mounted, in which a temperature controller 32 and a power controller 33 are integrated.
이 제어수단 및 연산수단으로서의 중앙처리장치인 CPU(31)에는 RAM(34)과 히터온도제어를 위한 프로그램 등이 들어간 ROM(35)이 접속되고, CPU(31)에 A/D변환기(아나로그/디지탈변환기)(36), 로프스필터(37)를 통해 열전대 등의 온도센서(10)가 접속됨과 동시에, 입출력포트(38)로부터 설정온도가 CPU(31)에 입력되어 온도조절부(32)가 구성된다.The CPU 31, which is a central processing unit as this control means and arithmetic means, is connected with a RAM 34 and a ROM 35 containing a program for controlling the heater temperature, and the like. An A / D converter (analog) is connected to the CPU 31. Temperature sensor 10, such as a thermocouple, is connected via the digital converter 36 and the ropes filter 37, and a set temperature is input to the CPU 31 from the input / output port 38 to the temperature controller 32. ) Is configured.
또한, 전력조절부(33)는 CPU(31)와 사이리스터나 IGBT(Insulated gate Bipolar Transistor)로 이루어진 파워소자(39)와 CPU(31)로 구동되고, 파워소자(39)의 트랜지스터 등을 스위칭하여 제어를 하기 위한 게이트 구동회로(40)로 이루어지고, 파워소자(39)와 적용전원(15)과 히터(14)가 전원라인(41)으로서 접속되어진다.In addition, the power control unit 33 is driven by the CPU 31 and the power element 39 made up of a thyristor or Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) and the CPU 31, and by switching the transistor of the power element 39, etc. It consists of a gate drive circuit 40 for control, and the power element 39, the applied power supply 15, and the heater 14 are connected as the power supply line 41. As shown in FIG.
전원라인(41)에는 히터(14)에 흐르는 전류값을 검출하는 전류검출수단(42)이 설치되고, 이 검출전류값이 A/D변환기(36)를 통해서 CPU(31)에 입력되도록 되어 있다.The power supply line 41 is provided with current detecting means 42 for detecting a current value flowing in the heater 14, and the detected current value is input to the CPU 31 through the A / D converter 36. .
또한, 히터제어기판(30)에는 통신포트(43)가 설치되고, 이 통신포트(43)보다 설비전체의 소비전력 혹은 상기 히터제어장치에 할당하는 전력량이 송신되도록 되어있다.In addition, the communication port 43 is provided in the heater control board 30, and the electric power consumption of the whole installation or the amount of power allocated to the heater control device is transmitted from this communication port 43.
다음 본 발명의 작용을 설명한다.Next, the operation of the present invention will be described.
입출력포트(38)로부터 설정온도가 CPU(31)에 입력되고, 이 온도가 RAM(34)에 기억된다. 한편 온도센서(10)로 검출된 온도는 전류 또는 전압값으로서 로프스필터(37)를 통해서 CPU에 입력된다.The set temperature is input to the CPU 31 from the input / output port 38, and this temperature is stored in the RAM 34. On the other hand, the temperature detected by the temperature sensor 10 is input to the CPU through the ropes filter 37 as a current or voltage value.
CPU(31)는 설정온도와 온도센서(10)로부터의 검출온도에 기초하여 그 편차를 구하고, 그 편차에 기초하여 ROM(35)에 써넣은 제어프로그램에 기초하여 게이트구동회로(40)로 구동신호를 출력하여 파워소자(39)를 적정 ON. OFF 제어하여 적용전원(15)의 위상각제어를 행하여 그 출력량을 제어하고, 히터(14)의 발열량을 제어하는 것으로 고데롤러 등이 설정온도로 유지된다.The CPU 31 calculates the deviation based on the set temperature and the detected temperature from the temperature sensor 10 and drives the gate drive circuit 40 based on the control program written in the ROM 35 based on the deviation. A signal is output to properly turn on the power element 39. The phase control of the applied power supply 15 is performed by OFF control to control the output amount, and the heat generation amount of the heater 14 is controlled to maintain the feeder roller at the set temperature.
이 경우, 온도조절부(32)와 전력조절부(33)가 종래와 같이 케이블을 통하지 않고 1개의 광체로 수용되어 일체화되고, 변환오차가 없고, 보다 높은 정도의 온도제어가 행해진다.In this case, the temperature regulating section 32 and the power regulating section 33 are housed in one body and integrated without going through a cable as in the prior art, there is no conversion error, and a higher degree of temperature control is performed.
이 온도제어 때, 전류검출수단(24)은 히터(14)에 흐르는 전류값을 검출하고, 이들을 A/D변환기(36)을 통해서 CPU(31)에 입력하고, 히터(14)의 현재온도와는 관계 없이 검출된 전류값에 기초하여 제한이 필요하다는 것을 판단하고, 제한하는 경우, 이 제한비율을 검출된 전류값과 미리 설정된 전류값의 편차에 기초하여 연산하고, 출력량의 제어를 행하도록 되어 있다.During this temperature control, the current detecting means 24 detects the current values flowing through the heater 14, inputs them to the CPU 31 through the A / D converter 36, and changes the current temperature of the heater 14. It is determined that the restriction is necessary based on the detected current value irrespective of the value, and in the case of limitation, the limit ratio is calculated based on the deviation between the detected current value and the preset current value, and the output amount is controlled. have.
이들에 의해 히터(14) 특성의 고체차에 관계없고, 일반적으로 최적인 제어가 행해짐과 동시에 히터 특성의 경시적 변화에도 자동적으로 대응할 수 있다.By these, irrespective of the solid difference of the heater 14 characteristic, generally, optimal control is performed and it can automatically respond also to the time-dependent change of a heater characteristic.
도2는 히터제어 시작시의 히터 온도와 전류제어의 관계를 나타내는 것이다.Fig. 2 shows the relationship between heater temperature and current control at the start of heater control.
온도조절부(32)에 의한 출력량은 히터온도와 히터전류는 거의 반비례하도록 제어하지만, 도2에서는 히터의 현재온도와 관계없이 전류제한하는 예를 나타내는 것이다.Although the output amount by the temperature control part 32 controls so that a heater temperature and a heater current may be substantially inversely proportional, FIG. 2 shows the example which limits current regardless of the present temperature of a heater.
예를 들면, 고데롤러의 각 추를 일제히 세우는 경우에 있어서는 온도센서(10)로의 검출온도가 낮고 설정온도와의 편차가 크고, 출력량이 커져서 히터전류가 커지고, 전력설비전체의 용량을 넘게 된다.For example, in the case where the weights of the rollers are erected in unison, the detection temperature to the temperature sensor 10 is low, the deviation from the set temperature is large, the output amount is increased, the heater current is increased, and the capacity of the entire power equipment is exceeded.
여기서, 도2에 나타나는 바와 같이, 목표전류값(U)(상한값)에 기초하는 범위(T)를 설정하고, 검출전류값(a)이 목표전류값(U)을 넘지 않도록 출력량의 제한을 한다. 이 때의 제한비율은 검출전류값과 목표전류값(U)의 편차로부터 구하고, 검출전류값과 목표전류값(U)의 편차가 클 때에는 제한비율을 높이고, 낮을 때에는 제한비율을 낮게 설정한다. 또한, 목표전류값(U)에 기초하는 범위(T)에 검출전류값이 들어있지 않을 때는 제한하지 않도록 하는 것이다. 다시 말해서, 히터 온도에 관계없고, 상기 목표전류값(U)에 기초하고 범위(T)에 들어가면 제한하도록 하는 것이다.Here, as shown in Fig. 2, the range T based on the target current value U (upper limit value) is set, and the output amount is limited so that the detection current value a does not exceed the target current value U. . The limiting ratio at this time is obtained from the deviation between the detection current value and the target current value U, and when the deviation between the detection current value and the target current value U is large, the limiting ratio is increased, and when it is low, the limiting ratio is set low. In addition, when the detection current value is not contained in the range T based on the target current value U, it does not restrict | limit. In other words, regardless of the heater temperature, it is limited based on the target current value U and enters the range T.
이들에 의해 세워질 때, 이 추 수에 따라서 최대전력부하를 결정하고, 이들에 따라서 목표전류값(U)에 기초하여 범위(T)를 설정하는 것으로 일반적으로 최적인 비율로 출력량의 제한이 가능하다.When established by these, the maximum power load is determined according to this number, and the range T is set based on the target current value U according to these values, and in general, the output amount can be limited at an optimum ratio. .
또한, 전류검출수단(42)으로 검출된 전류값과, 온도센서(10)로 검출된 온도를 비교하는 것으로 히터(14)의 단선이나 부적합 등을 검출하고, 입출력포트(38)로부터 알람신호를 출력하는 것도 가능하다.In addition, by comparing the current value detected by the current detecting means 42 with the temperature detected by the temperature sensor 10, disconnection or non-conformity of the heater 14 is detected, and an alarm signal is output from the input / output port 38. It is also possible to output.
이하 중요한 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 발휘한다.According to the important invention below, the following effects are obtained.
(1) 온도조절부와 전력조절부의 일체화(1유니트화)가 가능하고, 콤팩트화할 수 있음과 동시에 종래와 같은 변화오차가 없고, 보다 높은 정밀도인 온도제어가 행해진다.(1) The temperature control unit and the power control unit can be integrated (unitized), can be made compact, and there is no change error as in the prior art, and temperature control with higher precision is performed.
(2) 실제 검출전류값에 기초하여 출력량의 제한을 행함으로 히터특성의 고체차에 관계없고, 일반적으로 최적인 제어가 행해짐과 동시에 히터의 시간이 경과함에 따른 변화에도 자동적으로 대응할 수 있다.(2) By limiting the output amount based on the actual detected current value, regardless of the solid difference in the heater characteristics, it is generally possible to automatically respond to changes in the heater time as well as optimal control is performed.
(3) 제한비율을 검출전류값과 목표전류값의 편차로부터 구함으로 일반적으로 최적인 제한비율로의 출력제한이 가능하다.(3) By limiting the limit ratio from the detected current value and the target current value, it is possible to limit the output to the optimum limit ratio in general.
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|---|---|---|---|---|
| KR101113018B1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-02-27 | 최병수 | Electric heater, temperature control module, and method for controlling the temperature of the electric heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000075936A (en) | 2000-03-14 |
| TW372287B (en) | 1999-10-21 |
| CN1246670A (en) | 2000-03-08 |
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