JPS61138302A

JPS61138302A - ステツプ式の調節計

Info

Publication number: JPS61138302A
Application number: JP60268281A
Authority: JP
Inventors: ヘンリー　メーレル
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1986-06-25
Also published as: DE3443259A1; DE3443259C2; SE8505537L; FR2573937A1; GB8529179D0; NL8503302A; US4654539A; SE8505537D0; DK539985A; DK539985D0; GB2167580A

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】〔産業上の利用可能性〕本発明は、制御信号の値に依存して−の終位置から別の
終位置に切換え可能としたスイッチと、該制御信号に平
均値が対応する種々のパルスが該スイッチの位置に依存
して供給されうる平滑回路とを備えた、調整装置又は制
御装置のためのステップ式の設定器に関する。

〔従来の技術〕

この形式の従来の調節計は、バイメタルスイッチを含み
、このバイメタルスイッチは、目標温度値と現在の温度
値との差異または偏値に依存して、２つの異なった直流
電圧のどちらかを比較的長い時間又は短かい時間平滑回
路（コンデンサー又はチョークコイルと直列にオーム抵
抗を有する）に接続する。平滑回路の出力部からは、際
立って平滑化された調節信号が取出される。しかしこの
構成によれば、平滑回路に印加された直流電圧の時間平
均値が設定された目標値に対応しているにも拘らず、２
つの電圧値の間にスイッチを頻繁に切換えることが必要
となる。これによりスイッチの使用寿命が短くなる。そ
のため、可及的に一定の（ないしは定常的な）調節信号
を得るための直流回路のコスト（高静電容量及び高イン
ダクタンス）が高くなる。同様に、２つの直流電圧を形
成するために、高価な蓄電池又は平滑装置を備えた整流
器が、また２つの相違した直流電圧を形成するために、
場合によっては電圧変換器例えば分圧器がそれぞれ必要
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、スイッチの使用寿命を長くしてコスト
を低度にするための、冒頭に述べた形式の調節計を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、この課題は、調節器が、交流電圧の供
給を受ける整流回路を有し、この整流回路のダイオード
の接続がスイッチによって切換えられるようになってお
り、この切換えは、整流回路が、スイッチの２つの終位
置及び１つの中間位置に依存して半波整流器又は全波整
流器として接続されるように、また整流回路の直流電路
が平滑回路に結合されたり平滑回路から切離されたりす
るようになされることによって解決される。

この構成によれば、スイッチの中間位置では平均調節信
号が形成され、この調節信号が少くとも目標値に近いた
め、スイッチが多くの場合に中間位置を占めることによ
って、スイッチの切換え回数が少くなる。スイッチの入
力端に電池又は平滑回路を使用する必要がなくなる。そ
れと共に、正弦波の高調波の量が方形波に比べて少ない
ことによって、スイッチの出力側のコストも低廉になる
。

スイッチは、簡単な２極スイツチとして形成し、しかも
３つの別々の調節信号を伝達することができる。

平滑回路は、好ましくは、前置抵抗を介して、一定の直
流電圧に、ホトトランジスターとして形成したホトカプ
ラーの受光器と並列に接続する。

ホトカプラーの送光器は、整流回路の直流回路中に接続
してあり、スイッチの−の終位置では無電流となる。こ
の終位置では、平滑回路に成る一定の直流電圧（平滑回
路に作用する最高電圧）が印加されるため、この場合に
は、平滑回路による平滑化は不要になる。それに対して
、平滑回路のコストも低廉になる。

好ましくは、スイッチは、前記−の終位置において送光
器を短絡し、別の終位置において整流回路を全波整流器
として接快し、スイッチは、該別の終位置において、全
波ブリッジ整流器の正極を形成する２個のダイオードの
陰極を互に接続する。

この場合、平滑回路の出力電圧は、スイッチの２つの終
位置において、それぞれ最大及び最小となると共に、ス
イッチの中間位置（この位置では、整流回路は半波整流
器として接続される）においては、中間の値となる。

平滑回路の出力部は、２つのトリガー段に接続されてい
てもよく、これらのトリガー段は、別々の閾値を有し、
これらの閾値の超過に際して、互に逆極性の直流電圧を
積分コンデンサーの充電電圧として発生させる。これに
より、平均値が一定の平滑回路の出力電圧を、その値に
依存して、はぼ直線状に増大又は減少する制御電圧に変
形できるので、直接目標値に定常的に接近することを可
能とするＩ動作（積分動作）が得られる。

各々のトリガー段が、比較器を有し、この比較器の一方
の入力部にはトリガー段の閾値を規定する基準電圧が印
加され、他の入力部は、平滑回路の出力部に接続され、
更に、出力側に同じ極性に直列に接続された２つずつの
ダイオードと、これらのうち各２番目のダイオードに並
列に接続された分圧器とを有し、分圧器の端子が充電抵
抗を経て積分コンデンサーの−の端子に接続され、積分
コンデンサーの他の端子は、基準電圧に接続され、積分
コンデンサーの−の端子は、増幅比約１の増幅器を経て
、前記ダイオードの直列回路の比較器と反対側の個所に
接続されるようにしてもよい。

この場合に、トリガー段の２番目のダイオードは、これ
らのダイオードに電流が流れる限り、逆極性の定電圧源
を形成し、この定電圧源は、増幅比１の増幅器との組合
せによって、積分コンデンサーを定電流で充放電させる
ことにより、コンデンサ一電圧、従って、増幅器の出力
電圧は、所望の仕方で線状に増大又は減少する。

積分コンデンサーの基準電圧は、コンデンサーの２つの
基準電圧の中間の値とすることが好ましく、これにより
、調整装置又は制御装置をオンに操作した場合に、制御
量を急速に目標値に接近させることができる。

積分コンデンサーの基準電圧が、このコンデンサーを分
路中に有する分圧抵抗から取出されるようにすると、調
整装置又は制御装置をオンに操作した時にも、調節信号
の温和な推移ないしは定常的な増大が得られる。

次に、本発明の好ましい実施例を示した図面を参照して
詳述する。

〔実施例〕

第１図に示した調整装置は、調整経路を形成する容器２
又は管系の圧力を調整するもので、比較器を形成する圧
力センサーを備えた調整器又は濶整部３を有し、この比
較器には、目標圧力を（図示しない仕方で）設定するこ
とができる。調整装置０置１の他の部分は調節器を形成する。

調整の方向又は差を形成する調整部３の出力信号は、調
整部３とスイッチ４との間の破線で示したようにスイッ
チ４を制御する。そのためスイッチ４は、スイッチ４を
制御する信号の値に依存して、固定接点ａのところの第
１終位置と、領域すの中間位置と、固定接点Ｃのところ
の第２終位置とを占める。接点ａの終位置から接点Ｃの
終位置への移行は、定常的に、即ち、傾斜機能なしに、
スイッチ４が領域すの中間位置に係止されることなく行
なわれる。

スイッチ４は、４個のダイオード６．７．８．９から成
る整流回路５の出力部に接続されている。

ホトカプラ−１０は、送光器１１としてのホトダイオー
ドと、受光器１２としてのホトトランジスターとを備え
ている。送光器！１は、整流回路５の直流電路中の限流
抵抗１４と直列に接続されている。抵抗１４は、整流回
路５の交流電路中に接続してもよい。整流回路５は、普
通の交流回路網によって形成された交流電圧源１５から
給電される。

スイッチ４は、接点ａのところの終位置において、送光
器１１を短絡する。中間位Ｗ（領域ｂ）では、ダイオー
ド６．８は、半波整流器を形成し、接点Ｃのところの、
スイッチ４の終位置では、ダイオード６．８は、全波整
流ブリッジを形成し、スイッチ４は、全波整流器の正極
を形成するダイオード８．９の陰極を互に接続する。

受光器１２は、抵抗１６とコンデンサー１７とから成る
平滑回路と並列に接続されている。平滑回路には、前置
抵抗１３を経て、一定の動作電圧Ｕ（約１２■）が給与
される。

平滑回路の出力部即ち平滑コンデンサー１７の電圧Ｕ、
は、２つのトリガー段１８．１９に供給される。トリガ
ー段１８は、比較器２０と、比較器２０の出力回路に同
じ極性に直列に接続されたダイオード２１．２２と、ダ
イオード２１．２２の間の限流抵抗２３と、出力側の第
２のダイオード２２と並列に接続された分圧器２４とを
備えている。トリガー段１９も、比較器２５と、比較器
２５の出力回路に同じ方向に直列に接続されたダイオー
ド２６．２７と、ダイオード２６．２７の間の限流抵抗
２８と、出力側の第２のダイオード２７と並列の分圧器
２９とを備えている。

しかし、トリガー段１８のダイオード２１．２２は、ト
リガー段１９のダイオード２６．２７とは極性が逆にな
っている。

比較器２０．２５の非反転入力部＜＋）は、平滑回路の
出力部Ｂに接続され、比較器２０．２５の反転入力部（
−）は、抵抗３０．３１．３２から成る分圧器（やはり
動作電圧Ｕに接続されている）の別の端子に接続されて
いる。

動作電圧Ｕに接続された別の分圧器（抵抗３３．３４及
び接地側の抵抗３４の分路に接続されたコンデンサー３
５から成る）の端子は、増幅比が約１：１の増幅器３６
を経て、積分コンデンサー３７の一方の端子に接続され
ている。積分増幅器３７の他方の端子は、同一の充電抵
抗３８．３９を経て、分圧器２４．２９（可滅抵抗及び
固定抵抗を直列回路に備えている）の端子に接続されて
いると共に、増幅器４０（入力抵抗が高く、増幅器約１
：１）を経て、トリガー段１８．１９の出力部に接続さ
れている。

増幅器４０の出力部Ｅは、逆変換装置４１の周波数制御
人力部に接続されている。逆変換装置４１は、電動機４
２に給電し、電動機４２は、容器２に油圧油を満たすポ
ンプ４３を逆変換装置４１の周波数に対応した回転数で
駆動する。油圧油は容器２の出力部４４から取出される
。

調整装置の作用は次の通りである。

容器２内の圧力が高くなると、スイッチ４は、接点Ｃの
ところの終位置を占める。この位置では、全波整流され
た電流（大体において正弦波の半波から成る）は、ホト
カプラー１０の送光器１１及び受光器１２を通って流れ
る。従って、第１図の点Ａの電圧ＩＪＡは、大体におい
て第２図Ａに示したように、全波整流され反転されたほ
ぼ正弦半波状となる。これに対応して、平滑回路の出力
部Ｂの電圧Ｕ、は、第２図Ｂに示すように、負の値とな
る。この値は、比較器２５の反転入力部（−）の基準電
圧Ｕ１よりも低く、また比較器２０の反転入力部（−）
の基準電圧Ｕ２よりも低い。従って、比較器２０．２５
の出力部Ｃ，Ｄの出力電圧Ｕｃ　、Ｕｎは、事実上塔に
等しい。従って増幅器４０は、ダイオード２６．２７を
経て電流を送るが、ダイオード２１．２２は遮断されて
いる。ダイオード２７に一定の導通電圧降下を生ずるた
め、分圧器２９の抵抗の電圧も一定となる。更に、増幅
器４０のところの電圧降下は、増幅比が１：１のため、
はぼ零となる。そのため、抵抗３９の電圧は、出力部Ｅ
と抵抗３９との間の分圧器２９から取出される一定の電
圧にほぼ等しくなる。即ち抵抗３９の電圧もほぼ一定に
なる。増幅器４０の入力電流は、無視できる程度に小さ
いため、一定の電流が、積分コンデンサー３７も通って
流れ、積分コンデンサー３７をほぼ直線状に充電する。

これは、時点０、ｔ２の間の出力部Ｅの電圧ＵＥの、第
２図Ｅに示した推移によって示される。従って、出力電
圧Ｅは、逆変換袋ｆｆ４１の周波数、電動機４２の回転
数及びポンプの回転数を直線状に減少させることにより
、容器２内の圧力を対応状に減少させる。時点１．では
、スイッチ４が接点Ｃの終位置から離れて領域すの中間
位置に移動する程度に圧力が降下する。この中間位置で
は、交流電源１５がダイオード８．６を通る電流しか流
さないため、半波整流された電流（漏れ電流）のみが送
光器１１と受光器１２とを通って流れる。

これに対応して、点Ａ又は受光器１２の電圧ＵＡは、第
２図Ａの時点ｔ１、ｔ３の間の推移を示す。

時点ｊ１、Ｌ３の間の電圧ＵＡの平均値は、時点０、ｔ
＋の間の平均値よりも高くなるため、コンデンサー１７
は、時点ｔ１において、第２図Ｂに示すように、比較器
高い電圧ＵＢに向って充電され始める。

時点ｔ２では、電圧Ｕｌｌは、抵抗３０から取出された
電圧ＵＩを超過するため、コンデンサー２５の出力電圧
Ｕ、は、第２図りに示すように、正の高値にステップ式
に上昇する。その反対に、電圧Ｕ＋＋は、抵抗３０．３
１において降下した電圧Ｕ２の値に到達しないため、比
較器２０の出力電圧ＵＣは、なおも零値となっている（
第２図Ｃ）。

スイッチ４の中間位置では、全部のダイオード２１．２
２．２６．２７は遮断されている。従って積分コンデン
サー３７は、充電も放電もされないので、時点ｔ２にお
いて到達した電位を保っている。従って、出力電圧ＵＥ
（第２図Ｅ）は、平滑コンデンサー２７のところの電圧
ＵＢが時点ｔ、までに（第２図Ａの図示には無視されて
いるが、電圧ＵＡも同様に）新しい平均値（電圧ＵＡの
新しい平均値に対応した平均値）まで上昇するにも拘ら
ず、スイッチ４が接点ａ、Ｃの中間の位置にとどまって
いる限り一定の植となっている。

それに対応して、容器２中の圧力も、外乱が生じない限
り、一定の値となっている。

時点ｔ４において、容器２内の圧力は、スイッチ４が接
点ａのところの終位置に到達する程度まで降下する。こ
の位置では、ホトダイオード１１は、スイッチ４により
短絡されるため、送光器１１　（ホトダイオード）及び
受光器（ホトトランジスター）には、電流は流れなくな
る。時点ｔ４では電圧ＵＡはパルス状とならなくなる。

平滑コンデンサー１７は、時点ｔ６まで、より高い電圧
Ｕ、に向って充電される（それと同時に、電圧ＵＡも少
し上昇するが、これは、図面を分り易くするために、第
２同人では割愛されている）。

時点ｔ、では、平滑コンデンサー１７の電圧Ｕｌは、電
圧Ｕ２も超過するため、比較器２０の出力電圧Ｕ、も、
成る正値までステップ式に上昇する（第２図Ｃ）。ダイ
オード２１．２２は今や導通されるため、積分コンデン
サー３７は、直線状に充電し、容器２内の圧力はそれに
よって再び上昇する。

抵抗３２．３４によって形成された分圧器から取出され
た電圧は、積分の初期値を規定する。この電圧は、電圧
Ｕ、　、Ｕ２の間にあるため、積分コンデンサー３７は
、調整装置をオンに操作した際に、比較的すみやかに目
標値に到達する。抵抗３４は、緩和な動作を得る目的か
ら、コンデンサ３５と並Ｊ１１に接続されている。

積分コンデンサー３７の充放電速度は、調節可能な分圧
器２４．２９によって規定される。

抵抗２３．２日は、抵抗２４．２９と同様に、互に等し
い抵抗値をもつように選定されている。

スイッチ４は、接点ａ、ｃの中間に別の固定接点を備え
た３位置スイッチとしてもよいが、中間の接点は、その
場合、フリーな接点となる。調整器３とスイッチ４とは
、１つのユニット即ちプレッソスタットとして形成して
もよい。

制御装置１のオン操作の際に増幅器４０が過度に高い電
圧を受けないように、調整装置１のオフ操作後に積分コ
ンデンサー３７を放電させるための抵抗を、増幅器４０
の出力部Ｅとその入力部及びアースとの間に接続するこ
とができる。なお、この抵抗はオーム抵抗を意味してい
る。

目標値（制御量）の変更については、調整装置１は、制
御装置とみることができる。「開放型の」動作の推移に
おいても、例えば、調整器３によって把握（測定）され
ないような、容器２中の圧力と異なった物理量に依存し
たスイッチ４の移動、例えば手動又は予設定プログラム
に従うスイッチ４の移動においては、調整装Ｎ１は、制
御装置として作用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による設定器及び被制御部と共に示し
た制御装置のブロック線図、第２図Ａ−Ｅは、第１図に
示した制御装置のいろいろの個所の電圧値を示す線図で
ある。符号の説明４・・・スイッチ。５・・・整流回路。６〜９・・・ダ
イオード。１６・・・抵抗（平滑回路）。１７・・・コ
ンデンサー（平滑回路）。

Claims

【特許請求の範囲】１）制御信号の値に依存して−の終位置から別の終位置
に切換え可能としたスイッチと、該制御信号に平均値が
対応する種々のパルスが該スイッチの位置に依存して供
給されうる平滑回路とを備えた、調整装置又は制御装置
のためのステップ式の調節器であって、交流電圧の供給
を受ける整流回路５があり、この整流回路のダイオード
６−９の接続がスイッチ４により切換えられるようにな
っており、この切換えは、整流回路５がスイッチ４の２
つの終位置及び１つの中間位置に依存して半波整流器又
は全波整流器として接続されるように、また整流回路５
の直流電路が平滑回路１６、１７に結合されたり平滑回
路１６、１７から切離されたりするようになされること
を特徴とする設定器。２）平滑回路１６、１７が、前置抵抗１３を経て、一定
の直流電圧Ｕに、ホトトランジスター１２として形成さ
れたホトカプラー１０の受光器と並列に接続され、ホト
カプラー１０の送光器１１は、整流回路５の直流電路中
に接続され、スイッチ４の前記−の終位置において無電
流となることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
調節計。３）スイッチ４が前記−の終位置ａにおいて送光器１１
を短絡し、前記別の終位置ｃにおいて整流回路５を全波
整流器として接続し、スイッチ４は該別の終位置におい
て、全波ブリッジ整流器の正極を形成する２個のダイオ
ード８、９の陰極を互に接続することを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の調節計。４）平滑回路１６、１７の出力部Ｂが２つのトリガー段
１８、１９に接続され、これらのトリガー段は、別々の
閾値Ｕ＿１、Ｕ＿２を有し、これらの閾値の超過に際し
て、互に逆極性の直流電圧Ｕ＿Ｃ、Ｕ＿Ｄを積分コンデ
ンサー３７の充電電圧として発生させることを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載の調節
計。５）各々のトリガー段１８、１９が、比較器２０、２５
を有し、比較器２０、２５の一方の入力部（−）には、
トリガー段の閾値を規定する基準電圧Ｕ＿１、Ｕ＿２が
印加され、他の入力部（＋）は、平滑回路１６、１７の
出力部Ｂに接続され、更に、出力側に、同じ極性に直列
に接続された２つずつのダイオード２１、２２；２６、
２７及びこれらのうち各２番目のダイオード２２、２７
に並列に接続された分圧器２４；２９を有し、分圧器２
４、２９の端子が充電抵抗３８；３９を経て、積分コン
デンサー３７の−の端子に接続され、積分コンデンサー
３７の他の端子は、基準電圧に接続され、積分コンデン
サー３７の−の端子は増幅比約１の増幅器４０を経て、
ダイオード２１、２２；２６、２７の直列回路の比較器
２０、２５と反対側の個所Ｅに接続されたことを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の調節計。６）積分コンデンサー３７の基準電圧を比較器２０、２
５の基準電圧Ｕ＿１、Ｕ＿２の中間の値としたことを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載の調節計。７）積分コンデンサー３７の基準電圧がコンデンサー３
５を分路中を有する分圧抵抗３４から取出されることを
特徴とする特許請求の範囲第６項記載の調節計。