JPH06314130A - Alternating current electric power controller - Google Patents
Alternating current electric power controllerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、家庭用電熱制御装置等の電力制御 に好適な交流電力制御装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an AC power control device suitable for power control of a household electric heat control device or the like.
[従来の技術] 熱源として電気エネルギを利用する電熱制御装 置は、暖房器具や調理器具或は衛生器具など多方 面で実用化されている。電熱制御装置が、モータ 制御装置やランプ制御装置と比較して大きく異な る点は、負荷の時定数が大きく、ある程度緩慢な 制御が許容されることである。事実、電気こたつ や電子カーペットのような家庭用電気器具の電熱 制御には、制御偏差の極性に応じて負荷と電源の 間を断続するいわゆるオンオフ制御方式が多用さ れている。[Prior Art] Electric heat control devices that use electric energy as a heat source have been put to practical use in various fields such as heating appliances, cooking appliances, and sanitary appliances. The major difference between the electric heat control device and the motor control device or the lamp control device is that the time constant of the load is large and a somewhat slow control is allowed. In fact, the so-called on / off control method, which intermittently connects between the load and the power source according to the polarity of the control deviation, is often used for electric heating control of household electric appliances such as electric kotatsu and electronic carpet.
第6図に示す交流電力制御装置1は、電子カー ペットを、希望温度に制御するための装置であり 、通電により発熱する発熱体からなる負荷2が、 トライアック等のパワースイッチ3を介して交流 電源4に接続してある。温度設定器5を介して設 定された希望温度は、マイコン機能を搭載する演 算回路6内で実際のカーペット温度と比較され、 第7図(A),(B)に示したように、温度セン サ7が検出するカーペット温度が希望温度に満た ない場合は、演算回路6からの指令を受けてパワ ースイッチ3が閉成され、連続通電による昇温が 図られる。そして、カーペット温度が希望温度を 越えると、その時点でパワースイッチ3は開成し 、カーペット表面からの熱放散によりカーペット 温度が希望温度から数度下がるまで、そのままの 状態が維持される。 An AC power control device 1 shown in FIG. 6 is a device for controlling an electronic carpet to a desired temperature. A load 2 composed of a heating element that generates heat when energized causes AC power to pass through a power switch 3 such as a triac. It is connected to the power supply 4. The desired temperature set via the temperature setting device 5 is compared with the actual carpet temperature in the arithmetic circuit 6 having the microcomputer function, and as shown in FIGS. 7 (A) and (B), If the carpet temperature detected by the temperature sensor 7 is lower than the desired temperature, the power switch 3 is closed in response to a command from the arithmetic circuit 6, and the temperature is raised by continuous energization. Then, when the carpet temperature exceeds the desired temperature, the power switch 3 is opened at that time, and the state is maintained as it is until the carpet temperature falls several degrees from the desired temperature due to heat dissipation from the carpet surface.
このため、実際のカーペット温度は、希望温度 の下側に一定の幅をもった範囲で可変制御される ことになり、カーペット表面が膚に直接暖かいと 感じられる期間(パワースイッチ3のオン期間) と、余熱だけでなんとなく暖かく感じられる期間 (パワースイッチ3のオフ期間)とがはっきりし ており、体感温度変化の少ない快適な保温効果か らは遠いものであった。また、カーペット温度が 希望温度から下側に振れるため、さらに高い温度 に設定しなければならず、無効電力が増大するた めに暖房費の節約に逆行するといった問題があっ た。さらにまた、こうしたオンオフ制御方式をと る交流電力制御装置1は、パワースイッチ3が閉 成期間中は定格消費電力でもって負荷2に対する 通電が行われるため、例えばブレーカ容量20A の一般家庭において、定格消費電力800Wの炊 飯器と640Wの電子カーペットを同時に使用し ているにも拘わらず、知らずに定格消費電力が7 00Wのアイロンを使用したときに、総消費電力 が2140Wとなってブレーカが作動してしまい 、動作途中で通電を断たれた炊飯器が正常な炊飯 に失敗するといった事態も予想される。これは、 オンオフ制御の過程で瞬間最大電力がブレーカ内 の熔断ヒューズの熔断限界を軽く越えてしまいや すいからである。 Therefore, the actual carpet temperature will be variably controlled within a certain range below the desired temperature, and the carpet surface will feel warm directly to the skin (power switch 3 ON period). And the period in which the user feels warm only with residual heat (OFF period of the power switch 3) was clear, and it was far from a comfortable heat-retaining effect with little change in sensible temperature. In addition, the carpet temperature fluctuates from the desired temperature to the lower side, so it is necessary to set a higher temperature, and there is a problem that the reactive power increases and it goes against the saving of heating costs. Furthermore, in the AC power control device 1 that employs such an on / off control method, since the load 2 is energized with the rated power consumption while the power switch 3 is closed, for example, in a general household with a breaker capacity of 20A, Despite using a rice cooker with a power consumption of 800W and an electronic carpet with a power consumption of 640W at the same time, when an iron with a rated power consumption of 700W was used without notice, the total power consumption was 2140W and the breaker was activated. It is possible that the rice cooker, which had been de-energized during operation, failed to cook normally. This is because the instantaneous maximum power easily exceeds the fusing limit of the fusing fuse in the breaker during the on / off control process.
一方、オンオフ制御方式とは方式を異にする交 流電力制御方式として、トライアックを整流素子 として用いたパワースイッチ3による位相制御方 式が知られている。この種の位相制御方式は、ト リガパルスを受けて通電するパワースイッチ3を 、演算回路6が制御目標電力に応じたトリガ位相 でもってトリガし、トライアックの性質を利用し て交流電圧が零電圧を横切る点までパワースイッ チ3を導通させるものであり、パワースイッチ3 は最大で半波分の通電を行うことになる。 On the other hand, a phase control method using a power switch 3 using a triac as a rectifying element is known as an AC power control method different from the ON / OFF control method. In this type of phase control method, the arithmetic circuit 6 triggers the power switch 3 which receives a trigger pulse and energizes with a trigger phase according to the control target power, and uses the triac property to reduce the AC voltage to zero voltage. The power switch 3 is conducted up to the point where it crosses, and the power switch 3 conducts a half-wave of electricity at the maximum.
[発明が解決しようとする課題] 上記位相制御方式の従来の交流電力制御装置1 は、カーペット温度が希望温度に満たないとき或 は希望温度に達したあとも、電源周期の半サイク ルごとにパワースイッチ3の導通期間が可変制御 されるが、パワースイッチ3が交流電源の電源位 相とは無関係に、制御電力目標に応じた位相でも って閉成する構成であるため、負荷2に対する通 電開始時点で、かなりの負荷電流が瞬時にして通 電又は遮断され、その結果負荷電流の急激な変化 がラジオノイズを発生するといった課題を抱えて いた。こうしたラジオノイズは、蛍光灯ノイズや 電気冷蔵庫の起動ノイズ等と同様、テレビジョン 受像機やオーディオ機器或はリモコン制御装置と いった他の家電機器にとって、直接間接の障害を 及ぼす元凶であり、こうしたラジオノイズ障害を 1制御周期T内において必ず1回は引き起こす従 来の交流電力制御装置1は、断続的とはいえ電熱 制御の全過程を通じて継続的なノイズ発生源とな るといった課題を抱えていた。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional AC power control device 1 of the phase control method described above is provided for each half cycle of the power cycle even when the carpet temperature does not reach the desired temperature or after reaching the desired temperature. Although the conduction period of the power switch 3 is variably controlled, the power switch 3 is closed at a phase according to the control power target, regardless of the power supply phase of the AC power supply, so that the power switch 3 is normally connected to the load 2. At the start of power transmission, a considerable load current was instantaneously passed or cut off, and as a result, a rapid change in load current generated radio noise. Such radio noise is a source of direct and indirect obstacles to other home electric appliances such as television receivers, audio equipment, or remote control devices, as well as fluorescent light noise and electric refrigerator start-up noise. The conventional AC power control device 1 that causes the radio noise disturbance at least once within one control cycle T has a problem that it is a continuous noise generation source throughout the entire process of electric heat control, although it is intermittent. It was
さらにまた、従来の交流電力制御装置1は、周 囲温度が低く加熱を開始したばかりのときは、目 標温度と実際のカーペット温度にかなりの開きが あることが多いために、演算回路6は負荷2に対 して最大の通電率をもって通電を行おうとし、こ れによりかなり電力が電子カーペットにて消費さ れることになる。このため、一般家庭に供給され る商用交流電源は、一時的にかなりの電圧降下を 招くことがあり、例えば同じ部屋の照明ランプの 照度が急に低下したり、或は視聴中のテレビジョ ン受像機の画面サイズが変動したりすることがあ り、極端な場合には、電流容量を越える電力が消 費されてブレーカが落ちてしまうことがあるとい った課題を抱えていた。 Furthermore, in the conventional AC power control device 1, when the ambient temperature is low and heating is just started, there is often a considerable difference between the target temperature and the actual carpet temperature. An attempt is made to energize the load 2 at the maximum energization rate, which causes a considerable amount of power to be consumed by the electronic carpet. For this reason, commercial AC power supplied to ordinary households may temporarily cause a considerable voltage drop, for example, the illuminance of the lighting lamp in the same room suddenly decreases, or the TV The screen size of the receiver may fluctuate, and in extreme cases, power exceeding the current capacity may be consumed and the breaker may fall down.
[課題を解決するための手段] この発明は、上記課題を解決したものであり、 交流電源と負荷の間に介在し、トリガパルスを受 けて前記負荷に対し最大で半波分の通電を行うパ ワースイッチと、前記交流電源の出力電圧がゼロ 電圧を横切るさいに、これを検出してゼロクロス 検出パルスを出力するゼロ電圧センサと、このゼ ロ電圧センサのゼロクロス検出パルスを一定値を 限度に循環的に計数し、外部設定される任意の2 計数値によって両端が規定される一連の計数期間 中、前記パワースイッチに対し前記交流電源の出 力電圧と同相のゼロクロストリガパルスを供給す る制御部とを具備することを特徴とするものであ る。[Means for Solving the Problems] The present invention is to solve the above problems, and is interposed between an AC power source and a load, receives a trigger pulse, and energizes a maximum of half a wave to the load. The power switch to perform, a zero voltage sensor that detects the output voltage of the AC power supply and outputs a zero-cross detection pulse when the output voltage of the AC power supply crosses the zero voltage, and the zero-cross detection pulse of this zero voltage sensor is limited to a certain value. Is cyclically counted and a zero-cross trigger pulse having the same phase as the output voltage of the AC power supply is supplied to the power switch during a series of counting periods in which both ends are defined by any two externally set count values. And a control unit.
[作用] この発明は、交流電源の出力電圧がゼロ電圧を 横切るさいに得られるゼロクロス検出パルスを、 一定値を限度に循環的に計数し、外部設定される 任意の2計数値によって両端が規定される一連の 計数期間中、交流電源とその負荷の間に介在する パワースイッチに対し、交流電源の出力電圧と同 相のゼロクロストリガパルスを供給し、電源位相 に合わせたトリガ位相でもって負荷への通電率を 可変制御する。[Operation] According to the present invention, the zero-crossing detection pulse obtained when the output voltage of the AC power supply crosses the zero voltage is cyclically counted within a fixed value, and both ends are defined by arbitrary two count values set externally. During a series of counting periods, a zero-cross trigger pulse of the same phase as the output voltage of the AC power supply is supplied to the power switch that is interposed between the AC power supply and its load, and the load switch is supplied with the trigger phase that matches the power supply phase. The duty ratio of is variably controlled.
[実施例] 以下、この発明の実施例について、第1図ない し第5図を参照して説明する。第1図は、この考 案の交流電力制御装置の一実施例を示す回路構成 図、第2図は、第1図に示した回路各部の信号波 形図である。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of an AC power control device of this idea, and FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG.
第1図に示す交流電力制御装置11は、電子カ ーペットの電熱制御に適用したものであり、交流 電源4とカーペット状発熱体からなる負荷2との 間に介在するパワースイッチ3を、ゼロ電圧セン サ12の出力をクロックとする制御部13によっ て開閉制御するものである。ゼロ電圧センサ12 は、交流電源4の出力電圧がゼロ電圧を横ぎった ことを検出し、検出時点で第2図(B)に示すご く短いパルス幅のゼロクロス検出パルスを出力す る。実施例では、パワースイッチ3としてトライ アックを用いているため、ゼロ電圧センサ12の 出力ゼロクロス検出パルスと同様、交流電源4の 出力電圧と同相のゼロクロストリガパルスを、交 流電源4に接続したゼロクロストリガパルス発生 回路14を介してパワースイッチ3のトリガ入力 端子に供給するようにしており、パワースイッチ 3のトリガ位相は、常に電源位相に一致する。 The AC power control device 11 shown in FIG. 1 is applied to the electric heat control of an electronic carpet, and a power switch 3 interposed between an AC power supply 4 and a load 2 composed of a carpet-like heating element is set to a zero voltage. The control unit 13 uses the output of the sensor 12 as a clock to control opening and closing. The zero voltage sensor 12 detects that the output voltage of the AC power supply 4 crosses the zero voltage, and outputs a zero-cross detection pulse having a very short pulse width shown in FIG. 2B at the time of detection. Since a triac is used as the power switch 3 in the embodiment, a zero-cross trigger pulse having the same phase as the output voltage of the AC power supply 4 is connected to the alternating power supply 4 as in the output zero-cross detection pulse of the zero voltage sensor 12. The power is supplied to the trigger input terminal of the power switch 3 via the trigger pulse generation circuit 14, and the trigger phase of the power switch 3 always matches the power supply phase.
制御部13は、ゼロ電圧センサ12のゼロクロ ス検出パルスを、計数時間換算で例えば1秒に満 たないごく短い時間に相当する一定値を限度に循 環的に計数し、外部設定される任意の2計数値に よって両端が規定される一連の計数期間中、パワ ースイッチ3に対しゼロクロストリガパルス発生 回路14を介してトリガパルスを供給するもので ある。実施例では、計数上限である1111の計 数時点でリセット信号を出力する4ビットカウン タ回路15と、このカウンタ回路15の計数値を ラッチ回路16がラッチする所定値と比較し、両 者が一致した時点でセット信号を出力するコンパ レータ回路17と、このコンパレータ回路17の セット信号とカウンタ回路15のリセット信号を 受けてセット又はリセットされ、セット出力又は リセット出力をもってゼロクロストリガパルス発 生回路14を駆動するフリップフロップ回路18 等をもって構成してある。ラッチ回路16は、演 算回路19を介して希望温度に対応する4ビット のデータを与えられ、次にラッチ指令が与えられ るまでの間、当該データをコンパレータ回路17 の比較基準として保持し続ける働きをする。 The control unit 13 cyclically counts the zero-cross detection pulse of the zero-voltage sensor 12 within a fixed value corresponding to, for example, a very short time of less than 1 second in terms of counting time, and is externally set. The trigger pulse is supplied to the power switch 3 through the zero-cross trigger pulse generation circuit 14 during a series of counting periods in which both ends are defined by the two count values. In the embodiment, the 4-bit counter circuit 15 which outputs a reset signal at the time of counting 1111 which is the upper limit of counting and the count value of the counter circuit 15 are compared with a predetermined value latched by the latch circuit 16, and both are compared. The comparator circuit 17 that outputs a set signal at the time of coincidence, and the set signal of the comparator circuit 17 and the reset signal of the counter circuit 15 are set or reset, and the zero cross trigger pulse generation circuit 14 with the set output or the reset output. And a flip-flop circuit 18 for driving The latch circuit 16 is given 4-bit data corresponding to the desired temperature via the arithmetic circuit 19, and continues to hold the data as a comparison reference of the comparator circuit 17 until the next latch command is given. Work.
なお、実施例では、ラッチ回路16にラッチす る0000〜1111の4ビットデータは、負荷 2に対する通電開始時期に対応しており、希望温 度が高くなるにつれて4ビットデータは小さな値 とされる。また、演算回路19に接続された温度 設定器20は、電子ボリューム等で構成され、ボ リューム操作により設定された希望温度は、例え ば0011のごとく演算回路19内で4ビットデ ィジタルデータに変換される。また、カウンタ回 路15は16個の半波を計数したときにリセット されるため、電源周波数を仮に50サイクルとし た場合、8/50秒が1制御周期Tとなる。従っ て、カウンタ回路15に設定される一定値111 1は、計数時間換算で1秒の数分の一程度のごく 短い時間に相当し、それだけ短いサイクルでもっ て負荷変動に対応できると言える。 In the embodiment, the 4-bit data of 0000 to 1111 latched in the latch circuit 16 corresponds to the energization start timing for the load 2, and the 4-bit data becomes a smaller value as the desired temperature becomes higher. . Further, the temperature setter 20 connected to the arithmetic circuit 19 is composed of an electronic potentiometer, etc., and the desired temperature set by the volume operation is converted into 4-bit digital data in the arithmetic circuit 19, such as 0011. It Further, since the counter circuit 15 is reset when 16 half waves are counted, assuming that the power supply frequency is 50 cycles, 8/50 seconds is one control cycle T. Therefore, the constant value 1111 set in the counter circuit 15 corresponds to a very short time such as a fraction of a second in terms of counting time, and it can be said that the load fluctuation can be dealt with in such a short cycle.
ところで、ゼロ電圧センサ12の出力ゼロクロ ス検出パルスを計数するカウンタ回路15は、計 数値が1111となった時点、すなわちゼロクロ ス検出パルスが16個計数された時点で、フリッ プフロップ回路18に対しリセット信号を供給す る。従って、電源周期の8倍に相当する1制御周 期Tの到来とともに、フリップフロップ回路18 はリセットされ、ゼロクロストリガパルス発生回 路14に対する駆動は停止する。その結果、パワ ースイッチ3に対するゼロクロストリガパルスの 供給が断たれ、負荷2に対する通電は中断する。 By the way, the counter circuit 15 which counts the zero-cross detection pulse output from the zero-voltage sensor 12 is reset to the flip-flop circuit 18 at the time when the numerical value reaches 1111, that is, when 16 zero-cross detection pulses are counted. Supply a signal. Therefore, the flip-flop circuit 18 is reset with the arrival of one control period T corresponding to eight times the power supply cycle, and the driving of the zero-cross trigger pulse generation circuit 14 is stopped. As a result, the supply of the zero-cross trigger pulse to the power switch 3 is cut off, and the power supply to the load 2 is stopped.
一方、負荷2に対する通電が中断すると、計数 値1111を計数上限とするカウンタ回路15は 、再度0000から計数を開始し、その計数値が ラッチ回路16にラッチされた所定値、ここでは 0011に一致した時点、すなわちフリップフロ ップ回路18のリセット後4個目のゼロクロス検 出パルスが計数された時点で、コンパレータ回路 17がセット信号を出力する。その結果、フリッ プフロップ回路18はセットされ、ゼロクロスト リガパルス発生回路14が再び駆動されることで 、パワースイッチ3に対してゼロクロストリガパ ルスが与えられ、負荷2に対する通電が再開され る。 On the other hand, when the power supply to the load 2 is interrupted, the counter circuit 15 having the count value 1111 as the count upper limit starts counting again from 0000, and the count value coincides with the predetermined value latched by the latch circuit 16, here 0011. At that time, that is, at the time when the fourth zero-cross detection pulse is counted after the reset of the flip-flop circuit 18, the comparator circuit 17 outputs the set signal. As a result, the flip-flop circuit 18 is set and the zero-cross trigger pulse generation circuit 14 is driven again, so that the zero-cross trigger pulse is given to the power switch 3 and the energization of the load 2 is restarted.
従って、上記交流電力制御装置11によれば、 パワースイッチ3が、50サイクル又は60サイ クルの電源周期の8倍を1周期とする制御周期T のうち、12/16・Tをオン期間Tonとし、 残りの4/16・Tをオフ期間Toffとする開 閉動作を行うため、カーペット温度を希望温度に 保つための電力制御を、1秒の数分の一程度のご く短い制御周期Tを単位にきめ細かに実施するこ とができ、負荷2の熱時定数が大きいため、従来 はきめ細かな温度制御の対象とはされていなかっ た電子カーペットの電熱制御装置として、実に正 確で誤差の少ない温度制御が可能である。 Therefore, according to the AC power control device 11, the power switch 3 sets 12/16 · T as the on-period Ton in the control cycle T 1 in which one cycle is eight times the power cycle of 50 cycles or 60 cycles. In order to perform the opening / closing operation with the remaining 4/16 · T as the off period Toff, the power control for keeping the carpet temperature at the desired temperature is controlled by a very short control cycle T of about a fraction of a second. Since it can be carried out finely in units and the thermal time constant of the load 2 is large, it is a truly accurate and small error as an electric heat control device for electronic carpet, which was not previously subject to fine temperature control. Temperature control is possible.
また、1制御周期Tに占める通電期間Tonを 制限することで、消費電力の制御が自在に可能で あり、従ってブレーカ容量に制約のある一般家庭 での使用にさいしても、電力選択によりブレーカ 容量を越えない安全かつ効率的な電力消費が可能 であり、炊飯器やアイロン等の比較的電力消費の 大きな家庭用電気機器等を、安心して併用するこ とができる。 In addition, by limiting the energization period Ton in one control cycle T, the power consumption can be controlled freely. Therefore, even when used in a general home where the breaker capacity is limited, the breaker capacity can be selected by selecting the power. Safe and efficient power consumption that does not exceed the limit can be used, and it is possible to safely use household electric appliances such as rice cookers and irons that consume relatively large power.
さらにまた、ゼロクロストリガパルス発生回路 14によるパワースイッチ3のトリガ位相は電源 位相に一致しているため、ラジオノイズ等を発生 することはない。また、演算回路19は、温度設 定器20による設定入力を受けてラッチ回路16 に設定温度に対応する計数値をラッチさせた後は 、温度センサ7が検出するカーペット温度と設定 温度との温度差を算出し、カーペット温度が設定 温度より小であれば負荷2に供給する電力を大と し、カーペット温度が設定温度より大であれば負 荷2に供給する電力を小とするというように、電 力制御に必要な演算を行なう。 Furthermore, since the trigger phase of the power switch 3 by the zero-cross trigger pulse generation circuit 14 matches the power supply phase, no radio noise or the like is generated. Further, the arithmetic circuit 19 receives the setting input from the temperature setter 20 and causes the latch circuit 16 to latch the count value corresponding to the set temperature, and thereafter, the temperature of the carpet temperature detected by the temperature sensor 7 and the set temperature. The difference is calculated, and if the carpet temperature is lower than the set temperature, the power supplied to the load 2 is increased, and if the carpet temperature is higher than the set temperature, the power supplied to the load 2 is decreased. , Performs calculations required for power control.
なお、第3図に示す交流電力制御装置21は、 交流電源4と負荷2を結ぶ電力供給線路に電源ス イッチ22が接続してあり、ユーザが電源スイッ チ22を閉じることで、負荷2に対する通電が開 始されるようになっている。電源スイッチ22は 、演算回路19に接続してあり、演算回路19は 、電源スイッチ22の閉成信号を受けたときに、 制御部13に外部設定する2計数値のうちの一方 を徐々に可変し、負荷2に対する通電率を漸増さ せる働きをする。すなわち、実施例では第4図に 示したように、電源スイッチ22が閉成されたと きに、演算回路19はラッチ回路16に設定する 4ビットデータを徐々に小さな値に切り替え、こ れによ負荷2に対する通電率Ton/Tを徐々に 増大させる。このため、周囲温度が低く加熱を開 始したばかりのときに目標温度と実際のカーペッ ト温度にかなりの開きが生じていても、演算回路 19が加熱をソフトスタートさせるため、電子カ ーペットにて消費される電力が突発的に大きな値 をとることはない。従って、従来のように、商用 交流電源の電圧降下とともに照明ランプの照度が 急に低下したり、或は視聴中のテレビジョン受像 機の画面サイズが変動したりするといった不都合 を未然に回避することができる。 In the AC power control device 21 shown in FIG. 3, the power switch 22 is connected to the power supply line connecting the AC power supply 4 and the load 2, and the user closes the power switch 22 to load the load 2. Power is turned on. The power switch 22 is connected to the arithmetic circuit 19, and when the arithmetic circuit 19 receives a closing signal of the power switch 22, one of the two count values externally set in the control unit 13 is gradually changed. However, it works to gradually increase the duty ratio for the load 2. That is, in the embodiment, as shown in FIG. 4, when the power switch 22 is closed, the arithmetic circuit 19 gradually switches the 4-bit data set in the latch circuit 16 to a smaller value, and The duty ratio Ton / T for the load 2 is gradually increased. Therefore, even if the target temperature and the actual carpet temperature are significantly different when the ambient temperature is low and heating is just started, the arithmetic circuit 19 soft-starts the heating. The consumed power does not suddenly take a large value. Therefore, it is possible to avoid the inconvenience that the illuminance of the illumination lamp suddenly decreases with the voltage drop of the commercial AC power supply, or the screen size of the television receiver being viewed fluctuates as in the past. You can
また、第5図に示す交流電力制御装置31のご とく、交流電源4と負荷2を結ぶ電力供給線路に 電圧検出回路32を分岐接続し、この電圧検出回 路22が検出した電圧を演算回路19にて監視さ せ、電圧検出回路32の出力電圧があらかじめ設 定した一定値以下に降下したときに、制御部13 に外部設定する2計数値のうちの一方を可変し、 負荷2に対する通電率を低下させるよう構成する こともできる。この実施例では、演算回路19は 、負荷2に供給される交流電圧があらかじめ設定 した一定の電圧以下に降下したときに、ラッチ回 路16に設定する4ビットデータを変更し、負荷 2に対する通電率Ton/Tを下げるよう働きか ける。従って、周囲温度が低く加熱を開始したば かりのときや、或は大勢の人が一度に電子カーペ ット上に乗ったときなどに、設定温度と実際のカ ーペット温度にかなりの開きが生じでも、演算回 路19が自動的に負荷2に対する通電率を低下さ せるので、電子カーペットにて消費される電力も 軽減され、従来のように、商用交流電源の電圧降 下とともに照明ランプの照度が急に低下したり、 或は視聴中のテレビジョン受像機の画面サイズが 変動したりするといった不都合を未然に回避する ことができ、電流容量を越える電力が消費されて ブレーカが落ちてしまうといったこともない。 In addition, a voltage detection circuit 32 is branched and connected to a power supply line connecting the AC power supply 4 and the load 2, just like the AC power control device 31 shown in FIG. 5, and the voltage detected by the voltage detection circuit 22 is calculated by an arithmetic circuit. When the output voltage of the voltage detection circuit 32 drops below a preset constant value, one of the two count values externally set in the control unit 13 is changed to energize the load 2. It can also be configured to reduce the rate. In this embodiment, the arithmetic circuit 19 changes the 4-bit data set in the latch circuit 16 when the AC voltage supplied to the load 2 drops below a preset constant voltage, and energizes the load 2. It works to reduce the rate Ton / T. Therefore, when the ambient temperature is low and only when heating is started, or when many people step on the electronic carpet at once, there is a considerable difference between the set temperature and the actual carpet temperature. However, since the calculation circuit 19 automatically reduces the energization rate to the load 2, the electric power consumed by the electronic carpet is also reduced, and as in the conventional case, the illumination of the illumination lamp is reduced as the voltage of the commercial AC power supply is reduced. It is possible to avoid inconveniences such as a sudden drop in power consumption or a change in the screen size of the television receiver you are watching, and the power consumption exceeding the current capacity is consumed, causing the breaker to trip. Nothing.
また、これらの実施例では、負荷2である電子 カーペットは、第3図に示したように、ヒータ線 23に通電されてカーペットを加熱する構造であ り、温度センサ7は、感熱樹脂材24を通してヒ ータ線23から漏れる電流を感熱線25に受け、 感熱線25に流れ込む電流値に応じてカーペット 温度を感知する構造とされている。 Further, in these embodiments, the electronic carpet which is the load 2 has a structure in which the heater wire 23 is energized to heat the carpet, as shown in FIG. The heat-sensitive wire 25 receives a current leaking from the heater wire 23 through the heat-sensitive wire 25 and senses the temperature of the carpet according to the value of the current flowing into the heat-sensitive wire 25.
また、上記の各実施例において、カウンタ回路 15としては、4ビットに限らず、2ビット又は 3ビット、或は5ビット以上のものを用いること ができ、電力制御における分解能に応じたビット 数を採用するとよい。さらにまた、フリップフロ ップ回路18は、セット入力端子にカウンタ回路 15を接続し、リセット入力端子にコンパレータ 回路17を接続してもよく、その場合ラッチ回路 16のラッチデータは、負荷2に対する通電終了 時期に対応するため、希望温度が高くなるにつれ てラッチデータも大きな値をとる。 In each of the above embodiments, the counter circuit 15 is not limited to 4 bits, but 2 or 3 bits, or 5 or more bits can be used, and the number of bits according to the resolution in power control can be set. Adopt it. Furthermore, the flip-flop circuit 18 may connect the counter circuit 15 to the set input terminal and the comparator circuit 17 to the reset input terminal. In that case, the latched data of the latch circuit 16 ends the energization of the load 2. As the desired temperature rises, the latch data also takes a larger value to correspond to the time.
さらに、上記各実施例では、交流電力制御装置 11,21,31を、電子カーペットの電熱制御 装置に適用した場合を例にとったが、電気こたつ や空調機器などの他の家庭用電熱器具等さらには 調理器具や衛生器具等に適用してもよい。 Further, in each of the above embodiments, the AC power control device 11, 21, 31 is applied to the electric heat control device for the electronic carpet as an example, but other household electric heating appliances such as an electric kotatsu and an air conditioner are used. Further, it may be applied to cooking utensils and sanitary appliances.
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、交流電源の 出力電圧がゼロ電圧を横切るさいに得られるゼロ クロス検出パルスを、一定値を限度に循環的に計 数し、外部設定される任意の2計数値によって両 端が規定される一連の計数期間中、交流電源とそ の負荷の間に介在するパワースイッチに対し、交 流電源の出力電圧と同相のゼロクロストリガパル スを供給し、電源位相に合わせたトリガ位相で負 荷への通電率を可変制御する構成としたから、負 荷の熱時定数が大きいため、従来はきめ細かな温 度制御の対象とはされていなかった家庭用電熱制 御装置に適用した場合、特に希望温度の近辺での 電力制御を、例えば1秒に満たないようなごく短 い制御周期を単位にきめ細かに実施することがで き、これにより正確で誤差の少ない温度制御が可 能であり、従って例えば従来のオンオフ制御方式 の交流電力制御装置のように、暖かさと冷たさが 交互に皮膚で感じられるような大まかな温度制御 ではなく、均一な温度制御による快適保温が可能 であり、また1制御周期に占める通電期間を制限 することで、消費電力の制御が自在に可能であり 、従ってブレーカ容量に制約のある一般家庭での 使用にさいしても、電力選択によりブレーカ容量 を越えない安全かつ効率的な電力消費が可能であ り、さらにまたパワースイッチに対するトリガパ ルスの与え方が、トリガパルスと電源位相が無関 係である非同期方式と異なり、トリガ位相をゼロ 電圧付近に設定するゼロクロストリガパルス方式 であるため、ラジオノイズの発生を良好に抑制す ることができる等の優れた効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the zero-crossing detection pulse obtained when the output voltage of the AC power supply crosses the zero voltage is cyclically counted within a fixed value and is externally set. Supply a zero-cross trigger pulse in phase with the output voltage of the AC power supply to the power switch interposed between the AC power supply and its load during the series of counting periods whose both ends are defined by the arbitrary two count values. However, because the duty ratio to the load is variably controlled by the trigger phase that matches the power supply phase, the thermal time constant of the load is large, so conventionally it was not targeted for fine temperature control. When applied to a household electric heat control device, power control especially near the desired temperature can be finely performed in units of a very short control cycle such as less than 1 second. Small error Therefore, it is possible to perform uniform temperature control instead of the rough temperature control in which warmth and coolness are alternately felt on the skin like the conventional AC power control device of the on / off control method. Comfortable heat retention is possible, and power consumption can be controlled freely by limiting the energization period in one control cycle. Therefore, even when used in general households where the breaker capacity is limited, power consumption is limited. The selection allows safe and efficient power consumption that does not exceed the breaker capacity, and the trigger pulse is applied to the power switch differently from the asynchronous method in which the trigger pulse and the power supply phase are unrelated. Since it is a zero-cross trigger pulse method that is set near zero voltage, it has excellent features such as good suppression of radio noise generation. Achieve the results.
また、この発明は、制御部を、一定値の計数時 点でリセット信号を出力するカウンタ回路と、こ のカウンタ回路の計数値をあらかじめ設定された 所定値と比較し、両者が一致した時点でセット信 号を出力するコンパレータ回路と、このコンパレ ータ回路のセット信号とカウンタ回路のリセット 信号を受けてセット又はリセットされるフリップ フロップ回路と、このフリップフロップ回路のセ ット出力又はリセット出力をもって駆動され、そ の駆動期間中前記パワースイッチにゼロクロスト リガパルスを供給するゼロクロストリガパルス発 生回路から構成することにより、コンパレータ回 路に比較基準として設定される所定値を通電開始 時期(又は通電終了時期)に、また対するカウン タ回路の計数上限を通電終了時期(又は通電開始 時期)に対応させることで、通電時間の変更が自 由に可能であり、これにより演算回路等を経由す るディジタル的な電力設定が、きわめて容易にな り、しかも比例制御に微分制御や積分制御を組み 合わせることで、より高度で複雑な電力制御を導 入することもできる等の効果を奏する。 Also, the present invention compares the count value of this counter circuit with a counter circuit that outputs a reset signal at the time of counting a constant value to a preset predetermined value, and when the two values match, It has a comparator circuit that outputs a set signal, a flip-flop circuit that is set or reset by receiving the set signal of this comparator circuit and the reset signal of the counter circuit, and the set output or reset output of this flip-flop circuit. By configuring a zero-cross trigger pulse generation circuit that is driven and supplies zero-cross trigger pulses to the power switch during the driving period, the predetermined value set as the comparison reference in the comparator circuit is set to the start timing (or end timing). ), And the counter circuit upper limit for the It is possible to freely change the energization time by adapting to the (time), which makes digital power setting via an arithmetic circuit, etc. extremely easy, and also allows proportional control to perform differential control or integration. By combining the controls, it is possible to introduce more sophisticated and complicated power control.
また、この発明は、前記交流電源が前記負荷に 対して通電開始するときに動作し、前記制御部に 外部設定する2計数値のうちの少なくとも一方を 徐々に可変し、前記負荷に対する通電率を漸増さ せる演算回路を設けたことにより、通電を開始し たばかりのときに、目標とする負荷の状態と実際 の負荷との間にかなりの開きが生じていても、演 算回路が負荷に対する通電率を徐々に増大させる ので、負荷にて電力が突発的に消費されることは なく、従って従来のように、商用交流電源の電圧 降下とともに照明ランプの照度が急に低下したり 、或は視聴中のテレビジョン受像機の画面サイズ が変動したりするといった不都合を未然に回避す ることができ、電流容量を越える電力が消費され てブレーカが落ちてしまうといったこともない等 の効果を奏する。 Further, the present invention operates when the AC power supply starts energizing the load, and gradually changes at least one of the two count values externally set in the control unit to change the energization rate to the load. By providing a gradually increasing arithmetic circuit, even if there is a considerable gap between the target load state and the actual load when the energization is just started, the arithmetic circuit energizes the load. The power consumption is not suddenly consumed by the load because the rate is gradually increased.Therefore, as in the conventional case, the illuminance of the illumination lamp suddenly drops with the voltage drop of the commercial AC power supply, or It is possible to avoid inconveniences such as the screen size of the current television receiver fluctuating, and it is possible to prevent the breaker from dropping due to power consumption exceeding the current capacity. Achieve the effect.
さらに、この発明は、交流電源の出力電圧を検 出する電圧検出回路と、この電圧検出回路が検出 する前記出力電圧があらかじめ設定された一定値 以下に降下したときに、制御部に外部設定する2 計数値のうちの少なくとも一方を可変し、負荷に 対する通電率を低下させる演算回路を設けたこと により、負荷に対する通電を開始したばかりのと きや、或は負荷の消費電力が急激に増大したとき などに、目標とする負荷の状態と実際の負荷との 間にかなりの開きが生じても、演算回路が自動的 に負荷に対する通電率を低下させるので、負荷に て消費される電力も軽減され、従来のように、商 用交流電源の電圧降下とともに照明ランプの照度 が急に低下したり、あるいは視聴中のテレビジョ ン受像機の画面サイズが変動したりするといった 不都合を未然に回避することができ、電流容量を 越える電力が消費されてブレーカが落ちてしまう といったこともない等の効果を奏する。 Further, according to the present invention, a voltage detection circuit for detecting the output voltage of the AC power supply, and when the output voltage detected by the voltage detection circuit drops below a preset constant value, the voltage is externally set in the control unit. 2 By providing at least one of the count values to reduce the energization rate to the load, an arithmetic circuit is provided so that the energization of the load is just started or the power consumption of the load increases rapidly. Even when there is a considerable gap between the target load state and the actual load, the arithmetic circuit automatically reduces the duty ratio to the load, so the power consumed by the load also decreases. As in the past, the illuminance of the illumination lamp suddenly drops with the voltage drop of the commercial AC power supply, or the screen size of the TV receiver being viewed fluctuates. It is possible to avoid the inconvenience in advance, an effect such as never like are consumed power exceeds the current capacity circuit breaker falls.
第1図は、この発明の交流電力制御装置の一実 施例を示す回路構成図、第2図は、第1図に示し た回路各部の信号波形図、第3,4図は、それぞ れこの発明の交流電力制御装置の他の実施例を示 す回路構成図及び回路各部の信号波形図、第5図 は、この発明の交流電力制御装置のさらに他の実 施例を示す回路構成図、第6,7図は、それぞれ 従来のオンオフ制御方式の交流電力制御装置の一 例を示す回路構成図及びその温度制御経過を示す 波形図である。 2...負荷,3...パワースイッチ,4. ..交流電源,11,21,31...交流電力 制御装置,12...ゼロ電圧センサ,13.. .制御部,14...ゼロクロストリガパルス発 生回路,15...カウンタ回路,16...ラ ッチ回路,17...コンパレータ回路,18. ..フリップフロップ回路,19...演算回路 ,20...温度設定器,22...電源スイッ チ,32...電圧検出回路。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the AC power control device of the present invention, FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG. 1, and FIGS. FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the AC power control device of the present invention, a signal waveform diagram of each part of the circuit, and FIG. 5 is a circuit configuration showing still another embodiment of the AC power control device of the present invention. FIG. 6, FIG. 6 and FIG. 7 are respectively a circuit configuration diagram showing an example of a conventional on / off control type AC power control device and a waveform diagram showing the temperature control process thereof. 2. . . Load, 3. . . Power switch, 4. . . AC power supply, 11, 21, 31. . . AC power controller, 12. . . Zero voltage sensor, 13. . . Control unit, 14. . . Zero-cross trigger pulse generation circuit, 15. . . Counter circuit, 16. . . Latch circuit, 17. . . Comparator circuit, 18. . . Flip-flop circuit, 19. . . Arithmetic circuit, 20. . . Temperature setter, 22. . . Power switch, 32. . . Voltage detection circuit.
Claims (4)
リガパ ルスを受けて前記負荷に対して最大で半波分の通電 を行うパワースイッチと、前記交流電源の出力電 圧がゼロ電圧を横切るさいに、これを検出してゼ ロクロス検出パルスを出力するゼロ電圧センサと 、このゼロ電圧センサのゼロクロス検出パルスを 一定値を限度に循環的に計数し、外部設定される 任意の2計数値によって両端が規定される一連の 計数期間中、前記パワースイッチに対し前記交流 電源の出力電圧と同相のゼロクロストリガパルス を供給する制御部とを具備することを特徴とする 交流電力制御装置。1. A power switch which is interposed between an AC power supply and a load and receives a trigger pulse to energize the load for a maximum of half a wave, and an output voltage of the AC power supply crosses zero voltage. Finally, a zero voltage sensor that detects this and outputs a zero-crossing detection pulse, and counts the zero-crossing detection pulse of this zero-voltage sensor cyclically up to a fixed value, and uses any two externally set count values. An AC power control apparatus comprising: a control unit that supplies a zero-cross trigger pulse having the same phase as the output voltage of the AC power supply to the power switch during a series of counting periods in which both ends are defined.
時点で リセット信号を出力するカウンタ回路と、このカ ウンタ回路の計数値をあらかじめ設定された所定 値と比較し、両者が一致した時点でセット信号を 出力するコンパレータ回路と、このコンパレータ 回路のセット信号と前記カウンタ回路のリセット 信号を受けてセット又はリセットされるフリップ フロップ回路と、このフリップフロップ回路のセ ット出力又はリセット出力をもって駆動され、そ の駆動期間中パワースイッチにゼロクロストリガ パルスを供給するゼロクロストリガパルス発生回 路を有することを特徴とする請求項1記載の交流 電力制御装置。2. The control unit compares the count value of the counter circuit, which outputs a reset signal at the time when the constant value is counted, with the predetermined value set in advance, and when the two values match each other. A comparator circuit that outputs a set signal, a flip-flop circuit that is set or reset by receiving the set signal of this comparator circuit and the reset signal of the counter circuit, and driven by the set output or reset output of this flip-flop circuit. The AC power control apparatus according to claim 1, further comprising a zero-cross trigger pulse generation circuit that supplies a zero-cross trigger pulse to the power switch during the driving period.
通電開 始するときに動作し、前記制御部に外部設定する 2計数値のうちの少なくとも一方を徐々に可変し 、前記負荷に対する通電率を漸増させる演算回路 を具備することを特徴とする請求項1記載の電力 制御装置。3. The AC power supply operates when the energization of the load starts, and gradually changes at least one of two count values set externally to the control unit to change the energization rate to the load. The power control apparatus according to claim 1, further comprising: an arithmetic circuit that gradually increases.
る電圧 検出回路と、この電圧検出回路が検出する前記出 力電圧があらかじめ設定された一定値以下に降下 したときに、前記制御部に外部設定する2計数値 のうち少なくとも一方を可変し、前記負荷に対す る通電率を低下させる演算回路を具備することを 特徴とする請求項1記載の電力制御装置。4. A voltage detection circuit for detecting the output voltage of the AC power supply, and an external setting for the control unit when the output voltage detected by the voltage detection circuit drops below a preset constant value. 2. The power control device according to claim 1, further comprising an arithmetic circuit that varies at least one of the two count values to reduce the duty ratio to the load.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33981790A JPH06314130A (en) | 1990-01-31 | 1990-11-30 | Alternating current electric power controller |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP887090 | 1990-01-31 | ||
| JP2-8870 | 1990-01-31 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314130A true JPH06314130A (en) | 1994-11-08 |
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ID=26343480
Family Applications (1)
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| JP33981790A Pending JPH06314130A (en) | 1990-01-31 | 1990-11-30 | Alternating current electric power controller |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314130A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7295789B2 (en) | 2003-03-28 | 2007-11-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Heating unit and image formation apparatus |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33981790A patent/JPH06314130A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7295789B2 (en) | 2003-03-28 | 2007-11-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Heating unit and image formation apparatus |
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