JP2007059097A - ヒータコントローラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 温度センサを設ける必要がなく、ヒータの温度を検出することができるヒータコントローラシステムを提供する。
【解決手段】 ヒータコントローラシステム１０は、ヒータ１６を含むヒータユニット１６ａと、ヒータ１６と電源２０との間に接続された電気回路２１と、電気回路２１に設けられた電流検出器１２、電圧検出器１３およびスイッチ１４とを備えている。コントローラ１５において電流検出器１２と電圧検出器１３からの電流測定値および電圧測定値に基づいて、ヒータ１６の抵抗値が求められる。コントローラ１５はこのヒータ１６の抵抗値に基づいて、ヒータ１６の加熱温度を求め、さらにコントローラ１５は設定温度と加熱温度との偏差に基づいて、スイッチ１４に対してパルス信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明はヒータを有するヒータコントローラシステムに係り、とりわけヒータの温度を容易かつ確実に検出することができるヒータコントローラシステムに関する。

従来よりヒータを内蔵したヒータユニットが知られている。このヒータユニットはヒータの温度を検出するため、温度検出センサを有している。

上述のように、従来のヒータユニットはヒータと、温度検出センサとを有し、この温度検出センサを用いて、ヒータユニットの温度制御を行なっている。

このように、従来のヒータユニットは温度検出センサを有し、この温度検出センサによりヒータの温度を検出しているが、ヒータユニットはこのような温度検出センサを設けるため構造が複雑となっている。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、温度検出センサを用いることなく、ヒータの温度を精度良く検出することができ、かつ検出したヒータの温度に基づいてヒータを設定温度に調整することができるヒータコントローラシステムを提供することを目的とする。

本発明は、電源に電気回路を介して接続され、温度変化に応じて抵抗値が可変となるヒータと、電気回路内に設けられた電圧検出器、電流検出器およびスイッチと、電圧検出器、電流検出器およびスイッチに接続されたコントローラとを備え、コントローラはスイッチの開閉動作を行なうとともに、電圧検出器および電流検出器からの信号に基づいてヒータの抵抗値を求め、この抵抗値からヒータの温度を検出することを特徴とするヒータコントローラシステムである。

本発明は、コントローラがヒータの抵抗値と温度との関係式を用いて、ヒータの抵抗値からヒータの温度を検出することを特徴とするヒータコントローラシステムである。

本発明は、コントローラがヒータの設定温度と測定温度との偏差を求め、この偏差に基づいて偏差をなくすようスイッチを駆動制御することを特徴とするヒータコントローラシステムである。

以上のように本発明によれば、ヒータと別に独立して温度センサを設ける必要がなく、ヒータの抵抗値を用いてヒータの加熱温度を検出することができる。このように温度センサを設ける必要がないので、全体構造を簡略化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明によるヒータコントローラシステムの一実施の形態を示す図である。

図１に示すように、ヒータコントローラシステム１０は、ニクロム線ヒータ１６を含むヒータユニット１６ａと、電源２０とヒータ１６とを接続する電気回路２１と、電気回路２１に設けられた回路電流検出抵抗器（電流検出器）１２および回路電圧検出器（電圧検出器）１３とを備えている。

また電気回路２１には、電流検出器１２とヒータ１６との間に、回路電流調節用スイッチ素子（スイッチ）１４が設けられ、さらに電流検出器１２、電圧検出器１３、およびスイッチ１４にはコントローラ（ＣＰＵ）１５が接続されている。

またコントローラ１５と電気回路２１との間には、温度設定用可変抵抗器（温度設定器）１１が接続されている。

なお、電源２０はＡＣ１００Ｖのものであり、電源２０とヒータユニット１６ａ側の電気回路２１との間には、交流を直流に整流する整流器１８が介在されている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、コントローラ１５は温度設定用可変抵抗器１１を動作させたとき、この温度設定用可変抵抗器１１の抵抗変化を読み取り、コントローラ１５の温度設定値が１００℃〜４００℃となるよう校正する。

次にコントローラ１５が１００ｍｓを一サイクルとして、以下のような制御を行なう。

まずコントローラ１５がスイッチ１４をＯＮ起動させ、電気回路２１内に電流を流す。このとき、ヒータ１６に電流が流れて、電気回路２１内の電流が電流検出器１２により検出され、かつ電気回路２１内の電圧が電圧検出器１３により検出される。この検出時間はごく短いためヒータ１６の加熱は無視できる。

次にコントローラ１５はスイッチ１４を作動させてＯＦＦとする。

次にコントローラ１５は電流検出器１２および電圧検出器１３からの信号に基づいて、ヒータ１６の抵抗値を求める。

一般にヒータ１６の抵抗値は、加熱された温度に正比例して変化する。このためヒータ１６の抵抗値を求めることにより、ヒータ１６の加熱温度を検出することができる。

この場合、コントローラ１５では、電流検出器１２により求めた電流値Ｉと、電圧検出器１３により求めた電圧値Ｖとして基づいて、Ｒ＝Ｖ／Ｉによりヒータ１６の抵抗値を求める。

なお、電気回路２１中のスイッチ１４および電流検出器１２の抵抗値は、ヒータ１６の抵抗値に比べて１％以下であり、コントローラ１５においてヒータ１６の抵抗値を求める場合、スイッチ１４および電流検出器１２の抵抗値は、無視する。

次にコントローラ１５は、ヒータ１６の抵抗値に基づいてヒータ１６の加熱温度を求めて計算する。

上述のように、ヒータ１６の抵抗値と加熱温度とは正比例の関係があり、
例えば、ヒータ１６の１００℃のときの抵抗値をＡ、
ヒータ１６の３００℃のときの抵抗値をＢ、
現在のヒータ１６の抵抗値をＣ、
求めるヒータ１６の温度をＸとすると、

によりヒータ１６の温度を検出することができる。

（１）式において、（３００−１００）／（Ｂ−Ａ）はヒータの温度傾斜であり、（Ｃ−Ａ）は抵抗値の変化量であり、＋１００は温度オフセットである。

次にコントローラ１５は、予め設定したヒータ１６の設定温度とヒータ１６の検出温度とに基づいて、スイッチ１４に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう。

具体的には、ヒータ１６の設定温度と検出温度との偏差を求め、この偏差に基づいて予め設定した比例帯によりスイッチ１４に対する出力パルス幅を求める。

この場合、比例帯は動作ゲインと考えられ、偏差を何倍で出力するか決定する定数である。出力パルス幅は０〜１００％に換算され、最大出力パルス周期は１００ｍｓとなり、出力％＝出力時間となる。

コントローラ１５は、求めた出力パルス幅（出力時間）、すなわち出力％をコントローラ１５に内蔵したタイマーに記憶させる。

次にコントローラ１５はタイマーに記憶された出力パルス幅に基づいて、スイッチ１４を作動させることになる。

コントローラ１５は、実際には制御サイクル１００ｍｓのうち、最初の５ｍｓにおいて電流検出器１２からの電流検出値および電圧検出器１３からの電圧検出値に基づいてヒータ１６の抵抗値を求めるとともにヒータ１６の加熱温度を求め、更にスイッチ１４に対する出力パルス幅を求める。

次にコントローラ１５は、５ｍｓ〜９９ｍｓの間で、求めた出力パルス幅に基づいてスイッチ１４に対してパルス信号を出力してスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ制御をする。この間、スイッチ１４のＯＮ時にヒータ１６を加熱させ、ヒータ１６を所定温度に維持することができる。次に９９ｍｓ〜１００ｍｓの１ｍｓの間で、コントローラ１５は情報の更新を行なう。

なお、コントローラ１５は、過去の加熱温度とパルス幅との関係を記憶しておき、スイッチ１４に対するパルス幅を求める際、検出されたヒータ１６の加熱温度とともに、過去の加熱温度とパルス幅との関係を用いて最適パルス幅を求めてもよい。この場合は、ヒータ１６に対する温度制御をより平滑化して行なうことができる。

以上のように本実施の形態によれば、ヒータ１６に別個に温度センサを設けることなく、ヒータ１６の抵抗値を用いてヒータ１６の加熱温度を検出することができる。また、ヒータ１６の検出温度を用いてヒータ１６の温度制御を確実に行なうことができる。

なお、ヒータ１６を含むヒータユニット１６ａとしては、各種の加熱手段、例えば半田コテ、調理器、熱処理装置等が考えられる。

本発明によるヒータコントローラシステムを示す概略図。

符号の説明

１０ ヒータコントローラシステム
１１ 温度設定器
１２ 電流検出器
１３ 電圧検出器
１４ スイッチ
１５ コントローラ
１６ ヒータ
１６ａ ヒータユニット
１８ 整流器
２０ 電源
２１ 電気回路

Claims (3)

1. 電源に電気回路を介して接続され、温度変化に応じて抵抗値が可変となるヒータと、
   電気回路内に設けられた電圧検出器、電流検出器およびスイッチと、
   電圧検出器、電流検出器およびスイッチに接続されたコントローラとを備え、
   コントローラはスイッチの開閉動作を行なうとともに、電圧検出器および電流検出器からの信号に基づいてヒータの抵抗値を求め、この抵抗値からヒータの温度を検出することを特徴とするヒータコントローラシステム。
2. コントローラはヒータの抵抗値と温度との関係式を用いて、ヒータの抵抗値からヒータの温度を検出することを特徴とする請求項１記載のヒータコントローラシステム。
3. コントローラはヒータの設定温度と測定温度との偏差を求め、この偏差に基づいて偏差をなくすようスイッチを駆動制御することを特徴とする請求項１または２のいずれか記載のヒータコントローラシステム。

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