JPH01273418A - パルス周波数変調増幅器 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、自動制御系において、操作電動機等を制御
するサーボ増幅器としてのパルス周波数変調増幅器に関
するものである。

〔従来の技術〕

一般に、自動制御系に於ては、制御対象を目標値に維持
するために制御対象の現在値と目標値との偏差を増幅し
、操作部にパワーを供給する増幅器゛が必要である。

この増幅器は、通常は連続した出力を出すもので良いの
であるが、操作部の種類によっては、いわゆるオン、オ
フ制御を行なった方が精度の向上、動作の確実さ等を期
待できることがある。

ところが、単なるオン、オフ動作では、良好な制御は行
なえず、何らかの方法で増幅器のオン、オフ出力を偏差
の大きさに関連づける必要が生じる。しかして、ソリッ
ドステート化された演算増幅器とトランジスタのスイッ
チングを利用した論理要素と水銀リレーの組合せにより
簡単に周波数変調されたパルス出力を出すサーボ増幅器
を提供できる。

第４図は特公昭４９−２１７４５号に開示された従来の
パルス周波数変調増幅器を示すもので、（１）は入力端
子、（２）は演算増幅器の入力抵抗、（３）は演算増幅
器のフィードバック抵抗、（４）は演算増幅器、（５）
、（６）はＮＯＲにバイアス電圧を与える設定抵抗器、
（７）〜（２１）は第５図に示したようなＮＯＲ論理要
素、（２２）は増出力端子、（２３）は減出力端子、（
２４）はＮＯＲ論理要素のバイアス抵抗、（２５）はＮ
ＰＮ形トランジスタ、（２８）は寿命の長い水銀リレー
、（２７）は演算増幅器（４）の出力を分圧して次段に
与えるパルス幅設定器、（２８）、（２９）はリレー（
２６）が動作すると閉となる常閉接点、（３０）はリレ
ー（２６）が動作すると間となる常閉接点、（３１）、
（３２）は演算増幅器の入力抵抗、（３３）は演算増幅
器、（３４）は演算増幅器のフィードバック抵抗、（３
５）、（３６）は演算増幅器（３３）の出力が正あるい
は負のある値以上になった時、ＮＯＲ（１７）あるいは
ＮＯＲ（１８）が動作あるいは不動作になるように電圧
を与えるバイアス設定器、（３７）は演算増幅器に積分
動作させるコンデンサ、（３８）は抵抗、（３９）はダ
イオード、（４０）はコンデンサ、（４１）はゼナーダ
イオード、（４２）はリレー（２δ）の常閉接点である
。

また、第５図（ａ）は第４図のＮＯＲ（７）　〜（２１
）の詳細図を示し、（６０）、（６１）、（６２）は入
力端子、（６３）は出力端子を示す、第５図（ａ）のＮ
ＯＲ論理要素は第５図（ｂ）の様に電源線を省略し、左
側が入力、右側が出力側を示す。

次に動作について説明する。まず、入力電圧は演算増幅
器（４）でｌＯ倍程度に増幅し、これをＮ０Ｒ（７）、
（１０）と分圧抵抗（２７）に与える。ＮＯＲ（７）は
バイアス設定器（５）から正の電圧が与えてあり、演算
増幅器（４）の出力がバイアスの正の電圧より小さい負
の値の時は、ＮＯＲ（７）の出力が０”、ＮＯＲ（８）
の出力が′１″、ＮＯＲ（９）の出力が０”となる。

演算増幅器（４）の出力が負の大きい値になると、ＮＯ
Ｒ（７）の出力は“１“、ＮＯＲ（８）の出力は“Ｏ”
　、　ＮＯＲ（９）の出力は“１″となる。

逆に、演算増幅器（４）の出力が正になった場合、バイ
アス設定器（６）には負の電圧が発生するようにしであ
るため、ＮＯＲ（１０）の出力は′０“、ＮＯＲ（１１
）の出力は１”となる、つまり入力端子（１）に正の電
圧が入った時演算増幅器（４）の出力は負となり出力端
子（２２）に出力が出て、入力端子（１）に負の電圧が
入った時、出力端子（２３）に出力が出ることになる。

いま、出力端子（２２）あるいは（２３）に出力“１”
が出ると、ＮＯＲ（１２）の出力は“０”、ＮＯＲ（１
３）の出力は“１”となり抵抗（３８）を介してコンデ
ンサ（４０）を充電しはじめる。コンデンサ（４０）の
端子電圧がゼナーダイオード（４１）のゼナー電圧を越
すとＮＯＲ（１４）の出力は“Ｏ”　、ＮＯＲ（１５）
の出力は７１″となりＮＯＲ（１６）のトランジスタ（
２５）が導通してリレー（２６）を動作させると同時に
ＮＯＲ（９）　とＮＯＲ（１１，）にロック信号を入れ
て出力を“Ｏ”にする。また、ＮＯＲ（１５）の出力は
ＮＯＲ（１４）にも入っておりＮＯＲ（１５）にリセッ
ト信号が入るまで自己保持する。

一方、リレー（２６）が不動作の時は、接点（２８）、
（２９）が開いているため演算増幅器（３３）の入力は
Ｏｖであり出力もＯｖである。リレー（２６）が動作す
ると、接点（２８）、（２９）が閉となり接点（３０）
、（４２）が開となるため入力信号を積分する回路とな
る。

ＮＯＲ（１，７）には演算増幅器（３３）の出力とバイ
アス設定器（３５）の発信する負の電圧が与えられてお
り、演算増幅器（３３）の最大出力電圧値付近に正の出
力が達すると、ＮＯＲ（１７）の出力は’Ｏ”　、ＮＯ
Ｒ（１８）の出力は１″となりフリップフロップ回路を
構成しているＮＯＲ（１５１人力を与えてリセットする
。

また、ＮＯＲ（１９）には演算増幅器（３３）の出力と
バイアス設定器（３６）の発信する正の電圧が加えられ
ており演算増幅器（３３）の最大出力電圧値付近に負の
出力が達すると、ＮＯＲ（１９）の出力は１″、ＮＯＲ
（２Ｑ）の出力は“Ｏ”、ＮＯＲ（２１）の出力が′″
１″となり、やはり同じようにリセット信号が出る。　
すなわち、入力信号が大きい場合、演算増幅器（３３）
に入る入力電圧も大きく、この出力が最大値に達する時
間が短かいが、入力が小さい場合これの最大値に達する
積分時間も長くなる。

この様に、この演算増幅器回路（パルス間隔制御回路）
は入力電圧信号に比例して積分時間が変化する様に動作
する。

（発明が解決しようとする課題） 従来の装置は、第４図の様に構成されているので、パル
ス幅は一種類である。しかるに、タービン本体の傾斜調
定率は第３図に示す様に平均調定率４．５％に対し２〜
１０％程度となっているので、傾斜調定率の鈍い部分で
は、１発のパルスに対する負荷変化が小さくなるため、
負荷追従が遅れ偏差が発生しやすいという問題点があっ
た。

この発明は、上記の様な問題点を解決するためになされ
たもので、制御状態によりパルス幅の切替を可能とした
パルス周波数変調増幅器を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係るパルス周波数変調増幅器は、入力信号を
増幅する演算増幅器、この演算増幅器の出力の極性に応
じて動作する第１、第２の検出器、この両検出器のうち
何れか一方の動作により始動し、且つ一定時限後に上記
両検出器の出力をロックするタイマ、このタイマの出力
を自己保持させる自己保持回路、この自己保持回路によ
り上記タイマの出力を自己保持している時動作するリレ
ー、このリレーの動作時点から入力信号を積分する積分
器、この積分器の出力が一定あるいは負の一定値を越え
るとこれを検出する第３の検出器、この第３の検出器の
動作により上記タイマの自己保持をリセットするロジッ
ク回路を備え、入力信号の大きさによってパルス間隔を
制御し、入力の極性に応じて二つの出力端子に出力信号
を発生するようにしたパルス周波数変調増幅器において
、パルス幅設定回路を２種類を設けると共に、負荷帯で
の傾斜調定率の鈍い領域ではパルス幅の大きくした出力
を選択する制御回路を備えたものである。

（作用） この発明におけるパルス周波数変数増幅器は、二種類の
パルス幅を設けたことにより、傾斜調定率の鈍い部分の
領域でパルス幅を大きい方に切替えられ、負荷の追従遅
れを改善することができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第４図と同一部分は同一符
号を附して示す第１図について説明する。

第１図において、（４５）は可変抵抗、（４６）はダイ
オード、（４７）はコンデンサ、’　（４８）はゼナー
ダイオード、（５０）は後述する第２図に示す回路に基
いて０Ｎ１０ＦＦするリレーで、（４９）はこのリレー
（５０）の接点である。この部分以外は第１図と同じ構
成である。

また、第２図には電力検出回路及び上記リレー（５０）
の動作条件回路でなる制御回路を示し、第２図において
、（７１）は発電機、（７２）はＰＴ、　（７３）はＣ
Ｔ、　（７４）は電力変換器、（７５）はゲイン調整用
の演算増幅器、（７日）〜（７９）は各負荷帯での傾斜
調定率の代表例を示す第３図における設定値ｘ、ｘｘ４
の各電力設定器、（８０）〜（８３）は比較器、（８４
）〜（８６）は論理素子を示す。

すなわち、第１．２図構成による本実施例においては傾
斜調定率の鈍い領域をｘ１〜ｘ４の４種類の電力設定器
（７６）〜（７９）、比較器（８ｏ）〜（８３）で検出
し、この信号によりリレー（５０）を動作させることに
より、パルス幅回路を本発明における追加回路側に切替
を行なうようになされている（尚、パルス幅は可変抵抗
により調整可能である）。

また、パルス周波数変調増幅器（以下、ＰＦＭサーボア
ンプと称す）としての基本動作は、従来のＰＦＭサーボ
アンプと同様である。しかして、この発明におけるＰＦ
Ｍサーボアンプの場合は、通常制御域においては、従来
と同様の小さいパルス幅で制御を行なうが、傾斜調定率
が鈍い領域では、リレー（５０）を動作させる。リレー
（５０）が動作するとパルス幅切替スイッチ（４９）が
動作することによリ、通常のパルス幅回路から大きなパ
ルス幅回路に切替えられる。この切替により傾斜調定率
の鈍い領域では、１パルスのパルス幅を大きくした出力
が得られ、傾斜調定率が鈍い領域を外れた場合は、発の
状態に戻り、通常のパルス幅回路が選択される。

（発明の効果） 以上の様にこの発明では、ＰＦＭサーボアンプのパルス
幅回路を二種類にしたので、制御状態に応じてパルス幅
の切替が可能となり、タービンの傾斜調定率の鈍い領域
での負荷２塁遅れの改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による構成図、第２図は実
施例における制御回路図、第３図は各負荷帯での傾斜調
定率の特性図、第４図は第１図に対応する従来の構成図
、第５図（ａ）、（ｂ）は論理要素の説明図である。 （３８）〜（４１）と（４５）〜（４８）は順次各パル
ス幅設定回路を成す抵抗、ダイオード、コンデンサ、ゼ
ナーダイオードである。　　（ＳＯ）とＲＹは切替リレ
ーとその接点、（７６）〜（８６）は制御回路を成す設
定器、比較器及び論理要素である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を増幅する演算増幅器、この演算増幅器の出力
   の極性に応じて動作する第１、第２の検出器、この両検
   出器のうち何れか一方の動作により始動し、且つ一定時
   限後に上記両検出器の出力をロックするタイマ、このタ
   イマの出力を自己保持させる自己保持回路、この自己保
   持回路により上記タイマの出力を自己保持している時動
   作するリレー、このリレーの動作時点から入力信号を積
   分する積分器、この積分器の出力が一定あるいは負の一
   定値を越えるとこれを検出する第３の検出器、この第３
   の検出器の動作により上記タイマの自己保持をリセット
   するロジック回路を備え、入力信号の大きさによってパ
   ルス間隔を制御し、入力の極性に応じて二つの出力端子
   に出力信号を発生するようにしたパルス周波数変調増幅
   器において、パルス幅設定回路を２種類を設けると共に
   、負荷帯での傾斜調定率の鈍い領域ではパルス幅の大き
   くした出力を選択する制御回路を備えたことを特徴とす
   るパルス周波数変調増幅器。