JPS6028962Y2 - 制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、直流増巾器に正帰還回路および一次遅れの負
帰還回路を設けて跳躍増巾回路を構威し、その跳躍増巾
回路の出力に基づき比例特性を持つ操作端の制御を行な
う、制御点が比例帯内に設定されている時間比例動作回
路を用いた制御回路において、制御回路の出力特性を変
え定常偏差を修正することの可能な制御回路に関する。

従来からある時間比例動作回路を用いた制御回路は、直
流増巾器に正帰還回路および一次遅れの負帰還回路を設
けて跳躍増巾器を構成し、その出力によりトランジスタ
等を制御して例えば制御リレーを駆動させている。

第１図はこのような時間比例動作回路を用いた制御回路
の実施例の回路図を示している。

図において直流増巾器Ａには抵抗Ｒ４，Ｒ５よりなる正
帰還回路、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，コンデンサＣよりな
る負帰還回路が設けられ、更に入力として制御対象から
の検出信号と目標値とに基づく入力電圧Ｖｉｎと定常偏
差を修正するための電渭和ｓ、可変抵抗器ＶＲ１、抵抗
Ｒ２からなる電源回路が接続されており、直流増巾器Ａ
の出力により抵抗器を介してトランジスタＴｒを制御し
、制御リレーＲｙを駆動させている。

そして制御結果により生じた定常偏差を可変抵抗ＶＲ１
により修正するようにしている。

第１図に示した従来の制御回路において定常偏差を修正
するための電源回路がない場合を考えてみる。

その場合に電源回路の出力特性曲線即ちトランジスタＴ
ｒの制御により制御リレーＲｙが動作する時間比は抵抗
Ｒ，＜Ｒ６，Ｒ＜Ｒ２という関係に各抵抗値を設定する
ことにより一般に次式にて表わされる。

即ちＶ−ＶＲ ｚｎ（ｔ＋−Ｌ−！”・」） ＴＯＮ ＥＰ ＋Ｖｉ
ｎ Ｒ５ξ１＝ＴｏＮ＋ＴｏＦＦｔｎ（ｌ＋、−）＋
ｔｎ（１＋ＶＰ−■ＮＶＰ−ＶＮ Ｒ４ ＥＰ＋ｖｌｎ Ｒ５ＥＮ−■１ｎ ＲＪ°−−−−−−（１） ５ である。

但しＶｐ、ＶＮ：直流増巾器Ａの飽和出力電圧でＶｐ〉
■、の関係、 Ｅ、＝（”−一も）■２ Ｒ２＋Ｒ３Ｒ５ Ｅ・＝萼−左）■・ Ｒ５Ｒ２＋Ｒ３ （１）式に示される出力特性曲線ξ１は横軸に入力電圧
Ｖｉｎ、縦軸に出力特性を目盛すた第２図に示すグラフ
においてξ１にて示される。

即ち（１）式においてＶｉｎ＝ −Ｅｐのとき出力特性
ξ□＝１．０、入力電圧Ｖｉｎが大きくなるにつれて出
力特性曲線ξ１は減少し、Ｖｉｎ＝も〔」〉において、
ξ１＝０．５、さらに、Ｖｍ＝ＥＮのときにはξ１＝０
となる。

しかし、これだけの制御回路においては入力電圧Ｖｉｎ
に基づき制御動作を行なう比例帯（第２図において−Ｅ
ｐからＥＮの間隔）の幅は回路定数の値を変えることに
より変えることができるが、比例帯の中心点（Ｖｉｎ＝
！の点）においては出力特性曲線ξ□は０．５以外の値
をとることができない。

そのため比例帯の中心点に制御点を設けた場合にその制
御点において出力量がバラツクような制御対象において
は良好な制御結果を得ることができなくなる。

例えばヒータ制御による温度制御の場合を第３図に基づ
いて考えてみる。

第３図は横軸に温度、縦軸に出力特性ξを目盛ったもの
であり、温度を設定する制御点の近傍（図においては比
例帯）において第２図に示すような出力特性曲線により
比例動作が行なわれるようになっている。

また図においてＷｌ、Ｗ２．Ｗ３はヒータ容量がそれぞ
れＷｌ９ Ｗ２９ ｗ３の各ヒータによる飽和温度曲線
であり、例えばＷ□のヒータ容量を使用しているときに
温度がＯより上昇し、図に示す制御点に温度を制御する
場合には出力特性はＰ□点すなわち０．５のところで良
いので第２図に示すξ１のような出力特性曲線で制御す
ることができる。

しかし、ヒータ容量がＷ２あるいはＷ３のようなものと
なった場合には、出力特性曲線ξ１にて制御を行なおう
とするとそれぞれＰ′１点、Ｐ“、点において制御を行
なってしまい、制御点とはそれぞれ−ΔＸ、十Δｙの定
常偏差を生じてしまう。

従来の制御回路においてはこの定常偏差をなくするため
に第１図に示すように入力電圧Ｖｉｎと並列に電源ＥＢ
１可変抵抗器ＶＲ□、抵抗Ｒ７よりなる電源部を設け、
制御結果により生じた定常偏差を可変抵抗器ＶＲ１によ
り直流増巾器Ａへの入力電圧を平行移動させて修正する
ように構威されている。

しかし、この場合別に電源部が必要となり電源の安定性
が要求され、また平行移動の程度により出力特性の端で
制御しているものはオンオフ動作に近すき制御性で問題
となる。

本考案はこのような従来の制御回路の欠点を解消すると
同時に定常偏差の修正のできる制御回路を提供すること
を目的としている。

本考案によればこの目的は次のようにして遠戚される。

即ち抵抗とダイオードとからなる２つの直列回路を前記
ダイオードが互いに逆極性になるように並列接続し、そ
の並列回路を直流増巾器と負帰還回路との間に挿入し、
しかも、２つの直列回路におけるそれぞれの抵抗を、可
変抵抗器の一方の端子と可変タップとの間の抵抗および
同じく可変抵抗器の他方の端子と可変タップとの間の抵
抗により構威し、可変抵抗器の可変タップの位置の変化
により負帰還回路内のコンデンサの充放電の時定数の変
えて他の電源を用いることなく出力特性を変え定常偏差
を修正することができるようにする。

次に本考案を図に示した実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第４図は本考案に基づく制御回路の実施例の回路図を示
している。

図において抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３゜コンデンサＣよりな
る従来の負帰還回路はダイオードＤ１．Ｄ２可変抵抗Ｖ
Ｒ２を介して直流増巾器の出力端子に接続されている。

他の構成は第１図と同−のものである。

即ち図に示した実施例においては充放電のための２つの
回路の抵抗を可変抵抗器ＶＲ２の可変タップを負帰還回
路に接続したものより得ることにより負帰還回路内のコ
ンデンサＣの充放電の時定数をともに関連させて変える
ことができるようにしたものである。

可変抵抗器ＶＲ２の両端子間の抵抗値をＲとし、ダイオ
ードＤ１と接続している端子と可変タップとの間の抵抗
値をＸとして表わすと本考案による出力特性は抵抗値Ｘ
の値より次のように変化する。

即ち出力特性ξは（１）式と同様の形で、■Ｐ−ＶＮ
Ｒ４ ＴＰｔｎ（１＋ ・−） ＥｐｔＶ、ｎ Ｒ５ ＶＰ−ＶＮ Ｒ４Ｖ、−Ｖ、Ｒ４°−−−−−−−−＜
２）ＴＰｔｎ（１＋ ・−）＋Ｔｔ（１＋
・−）ＥＰ＋■１ｎＲ５ｎｎＥＮ−ｖｉｎＲ５ で表わされる。

また抵抗値Ｘの値により充放電の時定数は次のようにな
る。

Ｘ＝７の時、充電の時定数＝放電の時定数Ｘ ＜％の時
、充電の時定数〈放電の時定数・・・（３）Ｘ＞２の時
、充電の時定数〉放電の時定数抵抗値Ｘの値により（２
）式におけるＴＰ、ＴＮ、Ｅｐｔ ＥＮの値は次のよう
な値となる。

１ Ｘ＝７の時 Ｒ２（Ｒ３＋−→ Ｔｐ＝’ｌ’Ｎ＝□・Ｃ Ｒ２＋ Ｃｆｌ ３ ＋−） ＥＰ＝（Ｒ” １“ Ｒ２＋Ｒ３＋！３−綻” （４） ＥＮニー（ＲＩＲ４ Ｒ２＋Ｒ３＋旦−「°“ Ｘ＞旦、ｘ＜旦の時 ２ ’ｒｐ＝ Ｒ２（Ｒ３＋Ｘ） Ｒ２＋島＋Ｘ）°Ｃ ＴＮ＝Ｒ２（Ｒ３＋Ｒ−Ｘ）、ｃ Ｒ２（Ｒ３＋ Ｒ−Ｘ） １Ｒ４ Ｅ・＝（２゜＋（Ｒａ＋ Ｘ）一幅）■・１Ｒ４ ０・＝−（、十島＋Ｒ−Ｘ）厩）ゞ・ （３）、 （４）式より充放電の時定数を等しくすると
、Ｔｐ”ＴＮとなり、Ｖｉｎ＝’−’￥のとき、出力特
性ξ＝０．５となり第２図に示したξ１と同様な曲線と
なる。

勿論Ｖｉｎ＝−ＥＰのときξ＝１．ｏ、 Ｖｉｎ＝ＥＮ
のときξ＝０となる。

Ｘ＞Ｈのとき、即ち充電の時定数を放電の時定数より大
きくした時およびＸく旦のとき、即ち充電の時定数を放
電の時定数より小さくした時を考えてみる。

（２）式において ＥＮ ＥＰ ＴＰ Ｖｉｎ−□とすると、ξ＝ となる。

２ Ｔ２＋ＴＮ （３）式に示したＴＰとＴＮの大きさを比較すると次式
のようになる。

即ち、ＴＰ−ＴＮ＝ Ｒ２”＜２Ｘ−Ｒ） （Ｒ２＋ Ｒ３＋ ＸＸＲ２＋ Ｒ３＋ Ｒ−Ｘ）
”””（６’となる。

（６）式において（２Ｘ−Ｒ）以外は正であるから（２
Ｘ−Ｒ）の値によりＴＰ−ＴＮの正負が定まる。

よってＸ＞旦のときにはＴＰ ＴＮ＞０となるためＶ
ｉｎ＝ｎ■のときのξ〉０．５となる。

またＸ＜％のときにはＴＰ−ＴＮ〈０となるためＶｉｎ
＝’−”≧のときにξ〈０．５となる。

それゆえ２ Ｘ〉−のときの出力特性ξをξ３ 、Ｘ＜”のとき２ の出力特性ξをξ２で示すとすると出力特性曲線ξ２．
ξ３は第２図においてＢ、 Ｃで示されているような領
域内の曲線として描かれる。

但し、第２図においてＸ”％、Ｘ＞％−Ｘ＜％のときの
−ＥＰ？ ＥＮの値は（４）式（５）式において定まる
値であるため当然異なった値となるが、第２図において
は単に−ＥＰ、ＥＮとして共通のものとしてグラフを描
いている。

このように本考案によれば可変抵抗器ＶＲ２の可変タッ
プにより抵抗値Ｘを変えて第２図に示すような所定の曲
線を得ることが可能となる。

第２図において出力特性曲線ξ２．ξ３はＸの値により
変化するものである。

本考案を前述のヒータ制御による温度制御の場合に適用
してみると第３図に示すように出力特性曲線ξ１のほか
に例えばξ２あるいはξ３で示した出力特性曲線を得る
ことができる。

そのためヒータ容量がＷ２．Ｗ３のようなヒータに対し
ては出力特性曲線ξ２．ξ３に示すように出力特性を得
ることにより制御点において４２点あるいは１３点の値
にてヒータを制御することができ、定常偏差なしに制御
点に温度を制御することが可能となり他に電源を用いる
ことなく定常偏差を修正することを行ない得る。

本考案の実施例においては可変タップを負帰還回路に接
続したが、可変タップは直流増巾器の出力端子と接続し
てもよいことは当然であり、また片方の回路の抵抗を固
定抵抗とし、他方の回路の抵抗を可変のものとすること
により充放電の時定数の一方だけを可変へするように構
成することによっても定常偏差を修正することが可能な
ことは第４図に示した本考案の実施例の説明から容易に
理解し得ることである。

但し、充放電の時定数の一方だけを可変とする場合と第
４図に示すように充放電の時定数を互いに関連させて可
変とするものを比べてみると、充放電の時定数を互いに
関連させて可変とするものの方が（５）式より比例帯の
巾があまり変わらないこと、わずかの抵抗値の可変によ
り大きな定常偏差の修正効果が得られるなど、良好な制
御結果を得るのに適している。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の制御回路、第２図は本考案および従来の
制御回路の出力特性曲線、第３図は本考案および従来の
制御回路を用いた温度制御の原理図、第４図は本考案に
よる制御回路の回路図を示している。 Ａ・・・・・・直流増巾器、ＶＲｌ、ＶＲ２・・・・・
・可変抵抗器、Ｒ１−Ｒ７・・・・・・抵抗、Ｃ・・・
・・・コンデンサ、Ｔｒ・・・・・・トランジスタ、Ｖ
ｉｎ・・・・・・入力電圧、ＥＢ・・・・・・電源、Ｒ
ｙ・・・・・・制御リレー、Ｄｌ、Ｄ２・・・・・・ダ
イオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流増巾器に正帰還回路および一次遅れの負帰還回路を
   設けて跳躍増巾回路を構威し、その跳躍増巾回路の出力
   に基づき比例特性を持つ操作端の制御を行なう、制御点
   が比例帯内に設定されている時間比例動作回路において
   、抵抗とダイオードとからなる２つの直列回路を前記ダ
   イオードが互いに逆極性になるように並列接続し、その
   並列回路を前記直流増巾器と負帰還回路との間に挿入し
   、２つの直列回路におけるそれぞれの抵抗を、可変抵抗
   器の一方の端子と可変タップとの間の抵抗および同じく
   可変抵抗器の他方の端子と可変タップとの間の抵抗によ
   り構威したことを特徴とする制御回路。