JPS6219688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、状態制御装置に適用する実測値と設
定値のデジタル表示装置の改良に関している。

長年、温度調節器の様な状態制御装置にアナロ
グ型のものが代表的になつている。この種の制御
装置では、そこでの設定値と、それによつて正常
に調節される実測値との読みは、それぞれ別々の
アナログ指示計に表示されている。制御すべき状
態が温度である場合、その状態制御装置の初期の
ものは、設定値指示器と実測値を指示する簡単で
安価なサーモ・メータとの双方を伴つたサーモス
タツトが使われていた。この初期のサーモスタツ
トの技術では、設定指示計とサーモメータの指示
計とが互いに一致するようにつくられていても、
表示される実際温度と設定温度との間には、微小
な差が存在し、使用者に不満を招いていた。この
ような微小な差は、オンおよびオフで循環する燃
焼機では正常に招来するものであり、しかも不可
避なものである。その結果、典型的サーモスタツ
トでは通常、そのサーモスタツトに設置してある
サーモメータと直接視覚によつて比較して読み取
ることができないような位置に、設定指示計を置
いている。これはその使用者から不満が無いよう
に二つの値の微小偏差を容認するためである。

しかし、最近の状態制御装置、特にサーモスタ
ツトの分野では、デジタル指示装置を使用するの
が一般化して来ている。アナログ―デジタル変換
器、デジタル指示装置および論理回路を使用する
と、極めて高品質かつ高精度の半導体式サーモス
タツトや、その他各種のプロセス等の半導体状態
制御装置に適用することが可能である。この種の
装置では、設定値と状態実測値との双方を指示す
るのが普通である。サーモスタツトの場合は、指
示するものは設定温度と制御すべき空間の温度実
測値とである。すると、この制御空間の温度が所
望の設定温度であるとき若しくはそれに接近して
いるときは、理想としては両指示の読みは一致す
べきである。然し乍ら、系の遅れ、サイクリング
比、さらには回路素子の誤差などの要因のため、
良質な制御をしている高価な制御装置でさえも、
この読みは通常違つている。例えば、デジタル指
示の読みの精度すなわち分解能が、華氏のプラス
マイナスＩ〓（±degree Fahrenheit）であると
すると、たとえばデジタル設定値と実測値との指
示が相互に１〓の端数の範囲内であつたとして
も、そのデジタル指示設定温度と実際温度とは、
ほぼ２〓程度の違いがある。

したがつて、設定値と実測値との温度をデジタ
ル指示に使用すると、現実には機器が正常に機能
しているときでさえ、それを使用する消費者に不
満を与えることがある。

本発明は、この設定値の読みと実際温度とをサ
ーモスタツトなどの状態制御装置内で比較し、さ
らに、例えば個々の計装例に応じて１〓もしくは
２〓などの所定微小誤差の範囲にあるときは、自
動的に実際温度の指示を設定値の読みと等しくす
るための指示装置を提供している。これは、その
二つの温度に対応するデジタル量を相互に比較す
る論理回路を使用して行つている。それ故に、実
際温度が設定温度に所定の範囲まで接近すると、
少くともその読みまたは指示についてはその両者
が一致するようにしてあり、それ等がほぼ同一値
に近いときに正しい指示かどうかについての混乱
を除いている。

以下、本発明の一実施例装置を説明する。

本発明は、設定信号を表示するデジタル設定器
と、状態制御装置での検出量をデジタル表示する
指示器とを有するような状態制御装置であるなら
ば、いかなる型式のものにも利用できるが、本実
施例では温度制御装置として考えて行くことに
し、さらに、例えば燃焼器のような負荷を駆動制
御する加熱装置用のサーモスタツトとして扱うこ
とにする。また、加熱、冷却あるいは両方の結合
装置には本実施例装置が最適であり、当業者なら
ばこれ等の装置に容易に適用できることは明白で
ある。

本制御装置は、まず符号１０で示すデジタル設
定器を含んでおり、さらにそこには標準型キーボ
ードまたはそれと同等の機器で構成したデジタル
設定入力装置１１を有している。この設定入力装
置１１は信号線１２を介してデジタル制御回路お
よびメモリ１３に電気的に接続される。このデジ
タル制御回路１３は通常のデジタル設計技術で可
能であり、それは四つの基本機能を持つている。
その第一機能は導線１４に出力を供給しており、
さらに上述した燃焼器として考えている負荷１５
を駆動するものである。この導線１４にデジタル
信号“１”が生ずると負荷すなわち燃焼器１５を
“オン”にし、またデジタル信号“０”は負荷１
５を“オフ”にする。さらにこのデジタル制御回
路１３は導線１６の入力に応答し、導線１２の入
力と比較してこの制御回路によつて負荷１５を駆
動すべきか否かを決めている。またデジタル制御
回路１３は二つの付加出力を提供している。初め
の出力は導線１７に供給されるもので、その回路
の別の個所を周期的にゲートするためのクロツク
出力である。さらにまた、一組の出力導線２０，
２１，２２，２３，２５および２６も接続されて
いる。この導線２０ないし２６は、７ビツト２進
符号設定出力信号を最上位ビツト（MSB）２０
および最下位ビツト（LSB）２６との間で供給し
ている。また、導線２０ないし２６は、通常の２
進符号対２進化10進符号変換器２７に直接接続さ
れており、さらに続いてこの規格化した２進化10
進符号対７素子デコーダ回路２８に接続され、デ
ジタル指示器３０を駆動する。このデジタル指示
器３０は、華氏100度以上の外気温度を指示でき
るように三桁表示のものを示してある。しかし、
摂氏温度を表示するためには少くとも二桁の10進
コードを用いても良い。この指示器３０は、設定
値指示器であつて、キーボードすなわち設定入力
装置１１で指定した設定値が幾くつであるかに対
応して指示される。

本実施例サーモスタツトすなわちデジタル指示
装置は、符号３１で図示した状態応答器を有し、
さらにこの状態応答器３１は温度検出装置３２を
含んでいる。この温度検出装置３２は、この検出
信号に応じて導線３３にアナログ電圧を発生する
型式のものならば何んでも良い。例えば、この回
路としては、通常の温度検出器すなわち状態検出
素子をブリツジ回路に接続し、さらに増幅器に供
給して導線３３にリニヤ電圧出力を供給すること
によつて、その出力が状態応答器３１で検出して
いる状態変化に応答する様なものであつても良
い。導線３３上のアナログ信号は、さらに通常の
アナログ・デジタル変換器３４に供給されて、７
ビツトのデジタル出力を出力を出す。このアナロ
グ・デジタル変換器３４は、導線３５の出力を導
線１６に供給して、状態応答ラツチ回路３６なら
びにデジタル制御回路１３にそれぞれ入力してい
る。この状態応答ラツチ回路３６は導線１７のク
ロツク信号に応じ、周期的にアナログ・デジタル
変換器３４の出力を導線３５から一組の導線３
７，３８，３９，４０，４１，４２および４３に
通している。このうち導線３７は、ラツチ回路３
６からの最大桁ビツト（MSB）出力を、また導
線４３は最小桁ビツト（LSB）出力をそれぞれ伝
達する。

最小桁ビツト（LSB）を伝送する導線４３を除
き、各導線３７ないし４２は、符号４５で示す比
較回路の一部入力に接続されている。この比較回
路４５は６個のエクスクルーシブ・NORゲート
４６を有し、その各NORゲート４６の入力に
は、導線３７ないし４２のうちの対応する導線が
それぞれ接続されている。また各NORゲート４
６は、さらに一組の導線２０′，２１′，２２′，
２３′２４′および２５′からも各対応入力を受け
ている。この導線２０′ないし２５′はデジタル制
御回路１３の出力に接続されている。エクスクル
ーシブ・NORゲー４６の全出力は、単一の
NANDゲート４７に供給されて導線４８から出力
信号を伝送する。

符号４５で示した比較回路は、さらに三組の
NORゲート群５０，５１および５２に供給され
ている。各組のゲートはそれぞれ７個の同じ種類
のゲート５０，５１および５２を有している。
NORゲート群５０は、それ等の入力の一方に共
通接続導線４８を有しており、また、それ等の他
方の入力には、さらに導線２０ないし２６のそれ
ぞれに個別に接続されている。また導線４８に
は、この導線４８の信号を反転しているNOTゲ
ート５３が接続され、導線５４の信号を各NOR
ゲート５２の一方の入力に供給している。NOR
ゲート群５２の他方の入力には導線３７ないし４
３が接続されている。

各NORゲート５０および５２の出力は、配線
群を介して各NORゲート５１のそれぞれ別の入
力につながり、それによつてNORゲート５１の
動作を制御している。各NORゲート５１は、さ
らに通常の２進符号対２進化10進符号変換器５５
に接続され、続いてこの２進化10進符号変換器を
やはり普通の２進化10進符号対７素子デコーダ回
路５６に接続され、デジタル指示器５７を駆動し
ている。ここでもデジタル指示器５７は三桁表示
のものを開示し、、制御すべき状態すなわち室内
温度を表示できるようにしてあり、デジタル指示
器３０に表示される状態設定値と対照できるよう
にしてある。なお、本実施例では、２進符号対２
進化10進符号変換器、２進化10進符号対７素子デ
コーダ回路ならびに指示器をそれぞれ個別に２個
設けたものを開示したが、単一のデジタル指示器
を用い、それ等の信号を適宜多重に使うことによ
り、各機能をもたせるために機械的切換器を利用
することも可能である。本実施例では理解を容易
にするため２個の指示器を開示したが、これに限
定して解すべきでは無い。実際のサーモスタツト
では、小型化などの設計条件もしくは価格などの
制約によつて指示器は単一に限られてしまうこと
が多く、その指示器で、サーモスタツトの設定温
度を表示させるか、実際の室内温度すなわち検出
温度を表示させるか、或いは使用者の手動操作か
自動によつて二つの表示機能を切換えて使用する
ことが多い。

次に上述した構成の制御装置を、加熱装置すな
わち燃焼器１５を制御する装置として、その動作
を以下に述べる。この場合には、状態検出装置３
２は室内周囲温度を連続的に検出しており、導線
３３のアナログ信号をアナログ・デジタル変換器
３４に供給している。これからのデジタル信号
は、ラツチ回路３６と、導線１６を経てデジタル
制御回路１３とに継続的に供給されている。デジ
タル制御回路１３が適宜指定した設定温度デジタ
ル入力を受けると同時に、負荷１５を“オン”に
すべきか“オフ”にするかを決めるため比較され
る。また、この時デジタル制御回路１３は、導線
２０ないし２６に設定入力装置１１で設定した信
号を供給する。ここまでの動作は単に普通のデジ
タル・サーモスタツトと同じように動作し、２組
のデジタル出力が有効に働いて負荷１５を制御し
ている。その１つのデジタル出力は、導線２０な
いし２６から伝送し、デジタル指示器３０に設定
温度の指示を行う。デジタル制御回路１３は、導
線１７にクロツク・パルスを供給し、実際の室内
温度すなわち周囲温度が何度であるかを示すデジ
タル信号情報を導線３７ないし４３に定期的に供
給している。

一方、デジタル設定入力装置は導線２０′ない
し２５′にも信号伝送しており、状態応答器３１
の出力も導線３７ないし４２から比較回路４５の
エクスクルーシブ・NORゲート群４６に供給さ
れている。ただし、注意すべきなのは、これ等の
情報のうち導線２６および導線４３の各最下位ビ
ツト（LSB）だけを除いた情報が６個のエクスク
ルーシブ・NORゲート４６に供給されている。
このエクスクルーシブ・NORゲート４６は、デ
ジタル設定入力装置１１および状態応答器３１か
らの両デジタル入力を比較するため設置されてい
る。エクスクルーシブ・NORゲート４６では、
この情報を比較し導線４８に出力を供給する。そ
の出力は、比較信号が最下位ビツト（LSB）に等
しいか、または最下位ビツト（LSB）とは違つて
いるかに応じてそれぞれ“０”または“１”とな
る。

いま、デジタル設定入力装置１１で設定した温
度が、温度検出装置３２で検出している温度の１
桁の範囲内に納まつているとすると、導線４８の
信号は、導線２０ないし２６の信号と結合して、
NORゲート群５０を全て付勢して相当の出力を
伝送する。さらに導線４８の信号は、NOTゲー
ト５３によつて反転し導線５４に伝送され、そこ
で導線３７ないし４３の信号と結合するが、
NORゲート群５２が消勢されるためその信号が
デジタル指示器５７に伝送するのを阻止される。

NORゲート５０が付勢されるとNORゲート５
１に信号伝送し、このNORゲート５１は付勢さ
れるのでNORゲート５０の信号を通過させて、
導線２０ないし２６から本制御装置での設定値に
相当するデジタル情報量を直接伝送する。導線２
０ないし２６からNORゲート５０およびNORゲ
ート５１を経て変換器５５、回路５６および指示
器５７に伝送したデジタル情報量は、本制御装置
すなわちサーモスタツトの設定値指示器３０の指
示と同一の温度指示が行われる。

また、もし実際の検出温度と設定温度との差が
１桁以上になると、NANDゲート４７の出力は、
導線４８に、NORゲート５０を消勢しNORゲー
ト５２を付勢するデジタル信号を供給し、NOR
ゲート５２からNORゲート５１に実際温度の信
号を通過させ、変換器５５、デコーダ回路５１お
よび指示器５７まで伝送される。

すなわち換言すると、比較回路４５は、設定デ
ジタル指示信号が単にデジタル指示器３０に氷続
的に与えるだけでなく、一組のゲート群５０およ
び５１を経てデジタル指示器５７にも伝送してい
るのである。それは導線４８の出力信号に基づい
てゲート５２を消勢させて行つている。そしてこ
の比較回路４５で、最下位ビツト（LSB）が１桁
以内から外れているのを検出すると、その比較回
路はNORゲート群５０が消勢されNORゲート群
５２が付勢され、NORゲート群５２および５１
を経てデジタル情報量を指示器５７に伝送し、正
規に検出された状態量すなわち温度を実際に指示
するように働く。

本実施例制御装置では、デジタル設定器１０と
状態応答器３１とのデジタル比較回路を使用でき
る場合を示している。もし、双方の差信号が本制
御装置の設計の際に定めた所定の値（桁）の範囲
内であると、デジタル指示器３０および５７で構
成した指示器は、実際の検出温度が何度であるか
とは無関係に、設定値の入力情報を指示する。そ
して、状態応答器３１での検出状態量すなわち温
度が本制御装置の設計の際に定めた所定の値
（桁）以上になると、デジタル指示計３０および
５７は、それぞれ設定入力装置１１での現実の設
定値と、状態検出装置３２で検出した実際状態の
値とを表示する。

なお、上述した様に、この指示器３０および５
７は、小型および安価にするため多重もしくは機
械式の切換えによつて単一の指示器とすることも
可能である。また、比較回路の構成あるいはその
他の回路要素の構成は各種のデジタル論理回路を
用いて色々に変更することが可能である。本実施
例で開示した制御装置はもつとも明瞭なデジタル
装置を開示しているが、これのみに限定して考え
るべきではない。

上述のように本発明によれば、状態制御装置に
デジタル指示器を設け、ある状態量が予じめ定め
た設定値の近傍の所定範囲内に達すると、そのデ
ジタル指示器は、現実の検出値と明らかに相違し
ていても、その検出器と無関係に設定値を指示さ
せているので、状態制御装置が正常に機能してな
いかのような錯覚が防止できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例である状態制御装置の
回路接続図を示している。 図中、１０……デジタル設定器、１１……設定
入力装置、１３……デジタル制御回路、１５……
負荷、３１……状態応答器、３２……状態検出装
置、３４……アナログ・デジタル変換器、３６…
…状態応答ラツチ回路、２７および５５……２進
化10進符号変換器、２８および６６……７素子デ
コーダ回路、３０および５７……デジタル指示
器、４５……比較回路、４６……エクスクルーシ
ブ・NORゲート、５０……NORゲート（群）、５
１……NORゲート（群）、５２……NORゲート
（群）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 状態制御装置のデジタル設定値とデジタル実
   測値とを表示するデジタル指示装置において、 上記設定値を与える設定入力装置を有するデジ
   タル設定器と、 上記実測値を送出する状態応答器と、 上記デジタル設定器からの上記設定値を表示す
   るとともに上記実測値の表示用として設けられた
   デジタル指示器と、 上記設定値と上記実測値とを比較し、その差が
   所定範囲内にあるか否かの比較結果信号を送出す
   る比較手段と、 上記設定値と上記実測値と上記比較結果信号と
   を入力信号として受け、比較結果信号が上記差が
   所定範囲内にあることを示しているときには、上
   記設定値を、上記所定範囲内にないことを示して
   いるときには上記実測値を上記実測値の表示とし
   てデジタル指示器に与える手段とからなる状態制
   御装置のデジタル指示装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記状態制
   御装置は、温度を指示するための上記デジタル指
   示器を有する温度制御装置とした状態制御装置の
   デジタル指示装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、上記デジタ
   ル指示器は二つのデジタル指示器を有し、初めの
   上記指示器は設定温度を、またもう一つの上記指
   示器は実測温度をそれぞれ指示してなる状態制御
   装置のデジタル指示装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、上記比較手
   段における所定の基準温度差は、最適な制御に影
   響を与える程度の温度差以下に選定されてなる状
   態制御装置のデジタル指示装置。