JPH0160249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度等の上昇あるいは下降勾配を検出
して各種制御を行なう傾斜検知回路に関するもの
である。

従来のこの種の傾斜検知は一定時間毎にデータ
を計測し、１回前のデータとの差を演算するもの
であつた。つまりΔd＝d_o−d_o-1である。

しかしこの方式では早く現状を把握するために
サンプリング時間を短くする必要がある。これは
傾斜がなめらかな場合は問題ないが、一般に我々
が取扱うプロセス量は全体的に見るとある方向に
傾斜しているが部分的に見た場合はフラツキがあ
ることが多い。このためサンプリング時間が短い
と全体が見透せないという問題があつた。例えば
第８図で横軸が時間Ｔ、縦軸が出力Ｄとすると全
体を見れば破線Ａの傾斜で上昇していることがわ
かる。しかしサンプリング時間Ｂで傾斜を見ると
B2やB5では傾きなし、B7やB12では負、B8や
B14ではＡ線よりかなり大きい傾きとなり、これ
等の計測では本当のＡ線を見ることができない。
そこでサンプリング時間を長くしてＣで斜きを測
定するとほぼＡ線の見当がつく。このときＤの値
がある値を越える点Ｅを検出しようとする場合は
時間C₂が終了した後でないと検出できず、大幅
な時間遅れとなる。ところがサンプリング時間Ｂ
ではB8の終了時に検出可能となり時間遅れは少
ない。

このように互いに相反する特性となり、うまく
検出できなかつた。

本発明はこのような従来の欠点を除去するもの
で正確なデータの傾斜を検知すると共にあるポイ
ントを検出するための時間遅れがなく早く検出可
能とする傾斜検知回路を提供することを目的とす
る。

この目的の達成のために本発明は、第１のタイ
マ部により短かいサンプリング時間でデータの計
測を行なうと共に第１のタイマ部の整数倍の長時
間の第２のタイマ部によりデータの傾斜をを演算
する構成としたものである。

また傾斜の度合いに応じて第２のタイマ部のタ
イマ時間を切替る切替部を設けたものである。

この構成により、短時間のサンプリング時間で
データを測定し、応答早くチエツクすると同時に
その整数倍の長時間の間隔の傾斜を演算するた
め、正確に傾斜が検出可能となる。

また長時間の第２のタイマ部は第１のタイマ部
の整数倍であるので、第２のタイマ時間の変更の
ための切替部は、第１のタイマ部の倍数の変更を
行なうものである。

さらに切替部は、当初のデータの傾斜に応じて
それ以後傾斜検知サンプリング時間幅を自動的に
切替える構成ともなるものである。

以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すシステム図
で、ガステーブルコンロの燃焼量制御に応用した
例を示す。図で１はガス入口で燃焼量を制御する
コントロールバルブ２を通り、バーナ３で燃焼し
鍋４内の調理物を加熱する。５は鍋４の外底部に
接し、その温度を検出するよう構成された温度セ
ンサである。６は温度センサ５の信号を計測する
データ計測部、７は一定時間毎にデータ計測部を
駆動する第１のタイマ部、８は第１のタイマ部の
動作をカウントし、傾斜演算部９により演算する
傾斜の時間幅を決定する第２のタイマ部、１０は
傾斜演算部の出力によりコントロールバルブ２を
駆動しバーナ３の火力を制御する制御部を示す。

一般に煮物は最初強火で内部を煮立たせた後、
弱火に紋り長時間じつくり煮込むのが普通であ
る。しかし煮物は内部に水分が多いため煮立つて
いる状態では内部が水の沸騰点である100℃とな
る。このため火力を紋るタイミングが遅ければ吹
きこぼれや、焦げつきが発生し、反対に早ければ
いつまでも煮立つてこなくなる。このため100℃
の検出が非常に高精度を要し、特に図の様に鍋底
の温度を検出して内部温度を推測する方式では、
鍋の材質や厚みにより誤差が大きくなり非常に難
しいものであつた。

そこで、鍋の内部が沸騰したときには、水分が
なくなるまでは100℃以上に上昇しなくなり、鍋
底のセンサ５の温度もこれと平行に動作し、ある
温度に保持されることに着眼し、センサ５の温度
上昇の傾斜が一定値以下になる点を検出し、その
温度を鍋内部が100℃となつた温度と判定する構
成とした。第２図にこの様子を示し、横軸Ｔは時
間、縦軸Ｈは温度を示す。破線が鍋の中の調理物
の温度、実線がセンサ５で検出した温度を、Ｂ点
が沸騰点を示す。

このときのセンサ５の温度上昇は第２図に示す
ようになめらかではなく、実際には第８図で説明
したようにフラツキがあり傾斜検知のサンプリン
グ時間はある程度長くする必要がある。しかしサ
ンプリング時間が長ければ、Ｂ点の検知が遅れて
その分火力を絞るタイミングが遅れることにな
り、ふきこぼれの危険が発生する。

そこで、本発明の要旨を第１図および第３図に
より説明してゆく。

データ計測部６は第１のタイマ部７によるサン
プリング時間Ｆ毎に温度センサ５の温度を計測す
る。時間Ｆは応答遅れを防ぐために数秒単位の短
時間としている。ここで第３図のように全体の温
度の傾斜はＢ点を境として破線で示すように変化
しているが、短時間では実線のようにフラツキが
大きい。そこで第２のタイマ部８で時間Ｆの整数
倍（図では６倍）の時間Ｇを計測し、時間Ｇの間
の温度差を傾斜演算部９で演算し、その傾斜に応
じて制御部１０が制御出力を出す。

また時間ＧはG₁、G₂……G_oというように時間
Ｆ毎に更新され、傾斜値ＨもH₁、H₂……H_oと計
測してゆき、Ｈの値が小さくなつたH₉あるいは
H₁₀、H₁₁附近でＢ点の検出が可能となる。

ここで例えば時間Ｇでサンプリングする方式で
あれば、G₁・G₇・G₁₃……と計測してゆきＢ点の
検出はG₁₃の終了後でないとできなくなり応答の
遅れが発生する。

第４図は他の実施例を示すもので、第１図と同
一機能部は同一番号を印す。１１は第２のタイマ
部８の時間長を切替るスイツチ部を示す。これは
第２図あるいは第３図のＢ点に至るまでの傾斜が
鍋４の材質や内容物の調理量により非常に大きく
異なるためこれ等に応じて第２のタイマ時間を切
替え、傾斜検知部９の傾斜演算値の精度の向上を
はかるものである。例えばアルミニウムの鍋で数
100c.c.の調理を行なう場合と、土鍋で数の調理
を行なう場合は、その傾斜は10〜20倍変化する。

第５図はさらに他の実施例を示す。１２は初期
第２のタイマ部８のタイマ時間を設定する初期タ
イマ時間、１３はこれにより計測された傾斜値に
応じて第２のタイマ部８のタイマ時間を切替る初
期補正部を示す。第６図を用いて動作を説明す
る。

この例では初期タイマ時間１２はサンプリング
時間Ｆの２倍であるＫとしている。このときの傾
斜値Ｌにより第２のタイマ部８の設定時間がＧに
決定され以後H₁、H₂、……H_oと傾斜検知する。
時間ＧはＬの値により変化するもので例えば調理
量が少ない場合は傾斜が急でありＬの値は大き
い。このときは傾斜計測時間Ｇは短かくしてもよ
いが、調理量が多い場合はＬが小さい値となり時
間Ｇも長くして傾斜検知精度を向上させるように
初期補正部１３が動作する。

第７図に第５図のシステムを実現するための簡
単なフロー図を示す。は時間Ｆ毎に温度Ｍを計
測する部分で第６図のデータ計測部６に相当す
る。は傾斜検知時間Ｇが設定されているかどう
かの判定で、初期は未設定であるため下方Noへ
流れる。はデータＭの計測値Ｎが３かどうかの
判定を示し、これは時間Ｋをカウントするもので
あり初期タイマ時間１２に相当する。今Ｋ＝２×
Ｆの時間としているためＮ＝３になるまでは右方
Noへ流れの第１のタイマ部７を通り再度へ
帰りデータを計測する。

でＮ＝３となつた場合は時間Ｋが完了したと
判断し、下方Yesへ流れる。は初期補正部１３
に対応する部分で−１で時間Ｋにおける傾斜Ｌ
を演算し、−２でＬの値に応じてＧの値をＯ、
Ｐ、Ｑの３段階に分類する。ここでは３段である
がこれ以外でもよく、またＧをＬの関数（例えば
Ｇ＝Ｓ×Ｌ＋Ｗ）とした式で演算して求める方式
とし、無段階にすることも可能である。は傾斜
演算部９を示し、時間Ｇに対応した傾斜Ｈを演算
している。は制御部１０に対応し、−１で傾
斜Ｈが予め定められた値Ｘよりも小さくなつたと
き、第３図のＢ点を通過して内部が沸騰したと判
断する部分であり、このとき左方Yesへ流れバー
ナ３の火力を絞る信号を出力する。またＨがＸよ
りも大きい場合は下方Noに流れ大火力を維持す
る。ここでＸは固定された値でもよくＬやＧを関
数とした式で演算した値に可変する方法でもよ
い。

この後を通り初期に帰還して同じ動作をくり
返すが、このときではＧセツト済であるために
左方Yesへ流れ・の初期補正はバイパスす
る。

以上のフロー図の構成をマイクロコンピユータ
でプログラムすることにより第５図、第６図、第
３図の動作を行なうことが可能となる。

この実施例では、一番効果の大きいガステーブ
ルコンロの温度制御を例に上げて説明してきた
が、これに限ることなく各種の制御に応用展開が
可能であり、例えばガスオーブンや電気コンロ等
の温度制御はもとより圧力、湿度、変位その他の
制御に容易に応用できる。

以上のように本発明の傾斜検知回路によれば、
短いサンプリング時間でデータを計測し、このサ
ンプリング時間の何倍かの長い時間間隔でデータ
の傾斜を演算すると共に、傾斜の演算を前述のサ
ンプリング時間毎に更新してゆく構成とすること
により、第８図のように長期的に見ればある一定
の傾斜を持つているが短時間には脈動やフラツキ
のあるデータであつても確実に傾斜検出可能とす
ると同時に、そのデータの中のあるポイント（第
３図Ｂ点）を検出する場合には短いサンプリング
時間で計測するために時間遅れが少なくて済む、
というように相反する２つの検出を精度よく検知
可能とした。

また、データの傾斜を演算する時間間隔を任意
に切替る切替部を設けることにより計測対象物に
応じて最適な傾斜検知が可能となる。

さらに初期の傾斜に応じてその後の傾斜を演算
する時間を自動設定する初期傾斜補正部を設ける
ことにより傾斜の緩急を問わずに自動的に最適な
傾斜検知を行ない検出精度が非常に向上する。

さらにこれ等をテーブルコンロの鍋底温度制御
に応用することにより、鍋の材質や肉厚、調理量
に関係なく内部温度を正確に判定可能となり、焦
げつきや吹きこぼれ等の危険をなくすると同時に
沸かし過ぎ等による無駄なエネルギー消費もなく
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をガステーブルコンロの鍋底温
度制御に応用した実施例のシステム図、第２図は
煮込み調理を行なつた場合の温度上昇特性図、第
３図は傾斜検知方法を説明する特性図、第４図、
第５図は他の実施例のシステム図、第６図は第５
図の実施例の動作を説明する特性図、第７図はそ
の具体的なフロー図、第８図は従来の問題点を説
明する特性図を示す図である。 ２……コントロールバルブ（加熱制御部）、３
……バーナ（加熱源）、３……鍋（被加熱部）、５
……センサ（温度検知部）、６……データ計測部、
７……第１のタイマ部、８……第２のタイマ部、
９……傾斜演算部、１０……制御部、１１……切
替部、１２……初期タイマ時間、１３……初期補
正部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定時間毎にデータを計測するデータ計測部
   を駆動する第１のタイマ部と、前記データ計測部
   で計測したデータの傾きを求める傾斜演算部を駆
   動する第２のタイマ部と、前記傾斜演算部の出力
   により各種制御を行なう制御部を有し、前記第２
   のタイマ部のサンプリング時間または駆動時間間
   隔は前記第１のタイマ部のそれの正数倍とした傾
   斜検知回路。 ２ 第２のタイマ部は、その時間長を選択切替可
   能な切替部を有する特許請求の範囲第１項記載の
   傾斜検知回路。 ３ 切替部は、予め定められた第２のタイマ部の
   初期タイマ時間により駆動される傾斜検知部の初
   期の出力により以後の第２のタイマ部のタイマ時
   間を決定する初期補正部により駆動する構成とし
   た特許請求の範囲第２項記載の傾斜検知回路。 ４ データ計測部は、加熱源により加熱される被
   加熱部の温度を検出する温度検出部の信号を計測
   する構成とし、制御部は前記加熱源の加熱量を制
   御する加熱制御部により構成した特許請求の範囲
   第１項記載の傾斜検知回路。