JP5111780B2 - バルブ制御装置および流量コントローラ - Google Patents
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Description
上記パルスモータを用いた流量コントローラでは、例えば、駆動時においては、入力パルス数をカウントすることによりバルブの位置制御を行い、また、駆動停止時には、バルブを原点位置に移動させた後、流量コントローラの装置全体を停止状態としている。このような制御を行うことにより、次回の駆動開始時には、バルブが原点位置にあることを前提に制御を行うことが可能となる。
特許文献1には、バルブが閉まる方向にパルスモータを駆動し、モータの脱調が検出された場合には、一旦駆動を停止し、その後、更に、バルブが閉まる方向にパルスモータを所定パルス数、駆動して停止させ、最後に、パルスモータをバルブが開く方向に規定のパルス数、駆動して停止することにより、バルブの原点を検出している。
また、特許文献2には、バルブなどの被駆動体の動作位置に応じて出力信号が変化する位置センサを設け、起動時において、パルスモータを所定方向に駆動させるとともに、この駆動中にモータが所定角度駆動されるごとに上記位置センサの出力信号をサンプリングし、このサンプリングの変化パターンに従ってバルブの現在位置を認識し、認識した現在位置に基づいてバルブの原点を設定する技術が開示されている。この技術によれば、バルブなどの被駆動体の位置変化に伴い、原点を更新させるので、原点復帰させる際にパルスモータの駆動量を少なくでき、迅速に通常制御を行わせることが可能となる。
また、特許文献2に記載されている発明では、ロータリエンコーダやセンサなどでバルブ位置を特定して原点の設定を行うことから、装置の大型化やコスト高を招くという問題があった。
また、上記原点復帰を容易にするために、リアルタイムでバルブ位置を不揮発性メモリに書き込むことも考えられるが、不揮発性メモリへのデータ書き込み時間は、モータの回転速度に比べて非常に遅いため、リアルタイムでモータの位置を不揮発性メモリに書き込むことは不可能であった。
本発明は、流体流路を流れる流体の流量を調整するバルブをネジで駆動するバルブ制御装置であって、前記バルブに連結されたパルスモータと、前記パルスモータを制御するモータ制御装置とを備え、前記モータ制御装置は、前記パルスモータへ駆動パルスを与えるモータ制御手段と、前記パルスモータに与えられた駆動パルス数をカウントするカウント手段と、前記モータ制御手段の駆動電源の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、前記電圧低下検出手段により前記電圧低下が検出された場合に、前記カウント手段のパルスモータに与えられた駆動パルス数のカウント値を不揮発性メモリに書き込む書き込み手段と、を具備し、前記モータ制御手段は、パルスモータの駆動開始時において、前記不揮発性メモリに書き込まれている前記カウント値を読み出し、該カウント値に基づいて前記パルスモータを駆動することにより、前記バルブを原点に戻す原点復帰制御を行うバルブ制御装置を提供する。
これにより、何らかの要因により、バルブを原点位置に移動させる前にモータの駆動が停止してしまった場合でも、現在の位置を記録しておくことが可能となるので、次の運転開始時において、不揮発性メモリからカウント数を読み出すことにより、バルブの位置を容易に把握することができる。この結果、パルスモータ起動時から通常動作に移行するまでの時間を短縮することが可能となる。
また、パルスモータを移動させることなく、位置を把握することができるので、パルスモータを常に可動範囲内で駆動することができる。これにより、ネジ部の咬み込みを解消することができる。
更に、ロータリエンコーダなどの位置検出センサを不要にできるので、装置の小型化を図ることが可能となる。
このように、パルスモータの駆動開始時においては、不揮発性メモリに書き込まれているカウント値が読み出され、このカウント値に基づいてパルスモータを駆動することにより、バルブを原点に戻す原点復帰制御が行われるので、原点復帰制御に要する時間を短縮することができる。
図2は、図1に示したバルブ3の概略構成を示す図である。図1に示すように、バルブ3は、例えば、弁体としてダイヤフラムニードル14を備えている。このダイヤフラムニードル14は、上記パルスモータ5と一体化されてケース23内に収納されている。
パルスモータ5の回転軸15aには、カップリング16が連結されている。カップリング16には、スプリング21を介してスライダ17が連結されている。このスライダ17には、ダイヤフラムニードル14が連結されている。ダイヤフラムニードル14は、流体流路2に形成されたポート43に設けられている。
流体流路2を流れる流体の流量は、ダイヤフラムニードル14とポート43の下面部との隙間面積によって調整される。
例えば、今、ダイヤフラムニードル14とポート43の下面部とが接触しており、ポート43に流体が流れていない状態、つまり、バルブ全閉状態において、後述するモータ制御装置6からバルブを開く方向に駆動する駆動信号がパルスモータ5に与えられると、回転軸15aは、駆動信号に基づいて、ダイヤフラムニードル14を上昇させる方向(例えば、図1を上方から見て時計方向)に回転する。
これにより、ポート43内に流体が流入し、ポート43内を満たした流体は、順次、流体出口部42へ流れ、流体出口部42から流出される。
図3は、本実施形態に係るモータ制御装置6の概略構成を示したブロック図である。
モータ制御装置6は、駆動電源61から5Vの動作電圧の供給を受けて作動するマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という。)62と、駆動電源61から6Vの動作電圧の供給を受けて作動するA/D変換器63と、ROMなどの不揮発性メモリ64と、駆動電源61の電圧低下を検出する電圧低下検出部(電圧低下検出手段)65とを備えている。
上記マイコン62は、パルスモータ5に対して駆動パルスを駆動信号として与えるモータ制御部(モータ制御手段)66、パルスモータ5に与えた駆動パルス数をカウントするカウント部(カウント手段)67、および電圧低下検出部65により電圧低下が検出された場合に、カウント部67のカウント値を不揮発性メモリ64に書き込む書き込み部68を備えている。
このように、電源電圧が降下し始めてからマイコン電圧が降下し始めるまでに時間差(例えば、130ms程度)があり、この期間に書き込み部68が不揮発性メモリ64にカウント値を書き込むこととしている。
ここで、駆動終結期間は、モータ制御装置6の回路構成等によって決定される値であるため、個体差があり、場合によっては、書き込み部68によるカウント値の書き込みが完了する前に、マイコン62の作動が不可能な状況が発生することも考えられる。
図6は、電圧低下検出部65の回路構成の一例を示した図である。図6に示すように、駆動電源61の電源電圧が入力される入力端子90は、直列に接続されたツェナーダイオード群91と分圧抵抗R2とを介してグランドに接続されている。ツェナーダイオード群91は、9VのツェナーダイオードD1と、10VのツェナーダイオードD3とが直列に接続されて構成されている。ツェナーダイオード群91と抵抗R2との中点は、抵抗R1を介して、例えば、図示しない比較器に接続されている。
これにより、例えば、図7に示すように、ツェナーダイオード群91に代えて、抵抗R5、R6を採用する場合に比べて、電源電圧の電圧低下を早期に検出することができる。
上記実施形態においては、モータ制御装置6を流量コントローラ1のバルブ3の制御に用いる場合について説明したが、モータ制御装置6は、上記バルブだけでなく、他の被駆動体の位置制御に使用することも可能である。
2 流体流路
3 バルブ
4 バルブ制御装置
5 パルスモータ
6 モータ制御装置
14 ダイヤフラムニードル
15a 回転軸
16 カップリング
17 スライダ
21 スプリング
23 ケース
29 ケーブル
43 ポート
61 駆動電源
62 マイクロコンピュータ
63 A/D変換器
64 不揮発性メモリ
65 電圧低下検出部
66 モータ制御部
67 カウント部
68 書き込み部
74 コンデンサ
91 ツェナーダイオード群
Claims (5)
- 流体流路を流れる流体の流量を調整するバルブをネジで駆動するバルブ制御装置であって、
前記バルブに連結されたパルスモータと、
前記パルスモータを制御するモータ制御装置と
を備え、
前記モータ制御装置は、
前記パルスモータへ駆動パルスを与えるモータ制御手段と、
前記パルスモータに与えられた駆動パルス数をカウントするカウント手段と、
前記モータ制御手段の駆動電源の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記電圧低下検出手段により前記電圧低下が検出された場合に、前記カウント手段のパルスモータに与えられた駆動パルス数のカウント値を不揮発性メモリに書き込む書き込み手段と、を具備し、
前記モータ制御手段は、パルスモータの駆動開始時において、前記不揮発性メモリに書き込まれている前記カウント値を読み出し、該カウント値に基づいて前記パルスモータを駆動することにより、前記バルブを原点に戻す原点復帰制御を行うバルブ制御装置。 - 前記電圧低下検出手段により前記電圧低下が検出された電圧低下検出時から前記モータ制御手段が駆動を停止する駆動停止時までの駆動終結期間を所定の閾値以上とする期間調整手段を具備する請求項1に記載のバルブ制御装置。
- 流体流路を流れる流体の量を調整するバルブと、
請求項1または請求項2に記載のバルブ制御装置と
を具備する流量コントローラ。 - 流体流路を流れる流体の流量を調整するバルブに連結されたパルスモータへ駆動パルスを与えるモータ制御手段と、
前記パルスモータに与えられた駆動パルス数をカウントするカウント手段と、
前記モータ制御手段の駆動電源の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記電圧低下検出手段により前記電圧低下が検出された場合に、前記カウント手段の前記パルスモータに与えられた駆動パルス数のカウント値を不揮発性メモリに書き込む書き込み手段と、を具備し、
前記モータ制御手段は、前記パルスモータの駆動開始時において、前記不揮発性メモリに書き込まれている前記カウント値を読み出し、該カウント値に基づいて前記パルスモータを駆動することにより、前記バルブを原点に戻す原点復帰制御を行うモータ制御装置。 - 流体流路を流れる流体の流量を調整するバルブに連結されたパルスモータと、
前記パルスモータを制御する請求項4に記載のモータ制御装置と
を具備するパルスモータ装置。
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