JPS6234300Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案は高性能の演算増巾器を複数個収容されて
いるワンチツプ集積回路を使用した制御用調節
計、特に偏差（目標値と制御量の差）をリニア増
巾し、得られる増巾された偏差信号に比例した二
位置出力を発生する調節動作回路をもつ調節計に
関するものである。

従来の調節計においては、リニア増巾用の演算
増巾器及び二位置出力の調節動作回路の演算増巾
器はそれぞれ別々の集積回路として備えているの
がほとんどである。

しかしながら、調節計において最近の傾向とし
ては高性能、小型化が要求され、さらに使用目的
の多様化に起因して付加機能の増加も要求される
ようになつてきた。

上述の小型化と付加機能の増加は共存する事が
容易でない要件であつて、この両目的を達するた
めには、調節計の部品点数の減少と電気回路の簡
単化が必要となる。その手段の一つとして、複数
個の演算増巾器を内蔵する上述のワンチツプ集積
回路を採用することがまず提案される。

しかしながら現在開発されているこの種のワン
チツプ集積回路において、その内の１個の演算増
巾器をリニア増巾用に供し、他のもう１個の演算
増巾器を比較器のように二位置出力（すなわち飽
和出力）の増巾器として使用すると、集積回路自
身の内部インピータンスや集積回路のパターン構
成等により二位置出力の増巾器の出力が反転する
たびにリニア増巾器の出力が変化し、精度の良い
増巾器を得ることが不可能であつた。

そこで本案は抵抗とコンデンサで構成された簡
単な付加回路を提供し、上述のように従来不可能
であつた演算増巾器（複数個内蔵されているワン
チツプ集積回路において、１個の演算増巾器をリ
ニア増巾器として、また他の１個を二位置出力の
増巾器としての使用）を可能にしたものである。
即ち、二位置出力の増巾器の出力から他のリニア
増巾器の入力に抵抗とコンデンサで構成する帰還
回路を設けたものである。以下図について本案を
説明する。

第１図は本案を利用した調節計の１実施例であ
る、図において左方のＥ_iは制御量の測定値の信
号（以下単に測定値ともいう、他の場合もこれに
準ずる）、Ｅ_sは制御Ｑ目標値、Ｅ_Dは測定値Ｅ_iと
目標値Ｅ_sとの差即ち偏差である。Ｅ_Aは偏差Ｅ_D
の増巾された出力、Ｅ_Bは本調節計の出力である
が、その出力は二位置の飽和出力である。OP(A)
は偏差Ｅ_Dの増巾用演算増巾器（以下単にOP(A)と
も呼ぶ）、OP(B)は以下説明するようにOP(A)の出
力Ｅ_Aを受け、調節用操作信号Ｅ_Bを発生する演算
増巾器（以下単にOP(B)とも呼ぶ）である。OPは
演算増巾器OP(A)とOP(B)を内蔵したワンチツプ集
積回路である。＋Ｖと−ＶはOPの電源すなわち演
算増巾器OP(A)とOP(B)の共通電源、更にＭは偏差
指示計である。R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，
Ｒ_A，Ｒ_B，Ｒ_Cは、それぞれ抵抗、C₁，Ｃ_Aはコ
ンデンサである。

演算増巾器OP(A)の＋側入力端子には、測定値
Ｅ_iと目標値Ｅ_sとの偏差Ｅ_Dが加えられる。また
側入力端子にはOP(A)の出力Ｅ_Aが抵抗R₁及び
R₂により分圧されて帰還されている。演算増巾
器OP(B)の側入力端子には演算増巾器OP(A)の出
力Ｅ_Aが抵抗R₃を介して加えられると共に、演算
増巾器OP(B)の出力Ｅ_Bが抵抗R₄を介して帰還され
ている。また演算増巾器OP(B)の側入力端子に
は、出力Ｅ_Bから抵抗R₅，R₆，R₇及びC₁からなる
一次遅れ要素を持たせた回路を介して帰還されて
いる。

次に説明の便宜上、第１図において点線で囲ま
れたＣの部分を第２図に示すように独立させて説
明する。演算増巾器OP(A)は測定値Ｅ_iと目標値Ｅ_s
との低レベルの偏差Ｅ_DをＫ（Ｋ＝１＋Ｒ_２／Ｒ_１）倍
に 増巾した出力Ｅ_Aのいわゆるリニア増巾であり、
この偏差値はOP(A)の出力に接続された偏差指示
計Ｍにより表示される。

演算増巾器OP(B)は側入力端子に演算増巾器
OP(A)の出力Ｅ_Aが抵抗R₃を介して加わり、同時に
出力Ｅ_Bが抵抗R₄を介して正帰還され、その正帰
還量をＥ_Mとすれば2E_Mというヒステリシス巾
（不感帯）が発生する。また演算増巾器OP(B)の
側入力端子には出力Ｅ_Bから抵抗R₅，R₆，R₇及び
コンデンサC₁からなる一次遅れ要素を持たせた
回路を介して負帰還される。この時C₁をはずし
た時の抵抗R₅，R₆，R₇からなる負帰還量をＥ_Nと
し、Ｅ_N＞Ｅ_Mという条件を満たすように抵抗
R₃，R₄，R₅，R₆，R₇の値を決めておき、OP(A)の
出力Ｅ_Aが抵抗R₃を介してOP(B)の側入力端子に
加わる量をＥ_A′とすればＥ_A′が｜Ｅ_N−Ｅ_M｜の範
囲内であれば、演算増巾器OP(B)は自励振動を起
し、出力Ｅ_BはＥ_A′に比例したパルスの二位置出
力となる、すなわち演算増巾器OP(B)の出力Ｅ_Bは
演算増巾器OP(A)の出力Ｅ_A（偏差信号）に比例し
たパルス巾変調の二位置出力となり、いわゆる時
間比例動作の調節計となる。

第３図はＥ_i＝Ｅ_sすなわち偏差信号Ｅ_Dが０の
場合の各個所の動作を示している。同図ａはOP
(B)の出力Ｅ_Bでマイナス極性かプラスの極性の飽
和した二位置の出力を持つ鋭敏な立上りのパルス
出力である。同図ｂはOP(A)の出力Ｅ_Aである。本
来Ｅ_AはＥ_DがＫ倍されただけの出力であるのでＥ
_D＝０のときはＥ_A＝０となるはずであるが第２図
に示す回路のみでは、ワンチツプ集積回路OP自
身の内部インピーダンスや集積回路のパターン構
成等により第３図ｂのような波形、すなわち図ａ
のt₁，t₂に対し△ｔだけ遅れた特性の＋△Ｅ_A，−
△Ｅ_Aだけ変動した出力となり、Ｅ_A＝０とはなら
ず偏差の誤差となり、従つてOP(B)の時間比例動
作そのものが不正常となり、正常な調節動作を行
なわせることは不可能である。

そこで本考案の要旨は、第１図に示す様に第１
図点線枠外の回路を付加する事により上記欠点を
除かんとするもので、以下その原理を説明する。

演算増巾器OP(A)の出力Ｅ_Aの変動による誤差±
△Ｅ_AをOP(A)の入力値±δＥ_Aに換算すると ±δＥ_A＝±△Ｅ_Ａ／Ｋとなる（ＫはOP(A)の閉ルー プゲイン） 従つて出力Ｅ_Aの変動と同期して、±δＥ_Aと等し
い値をOP(A)の入力に帰還する事により上記の誤
差±△Ｅ_Aを除くことができる。

第１図は本考案を使用した調節計の実施例であ
る。第１図において（点線で囲まれたＣの部分
は、）第２図とまつたく同じであるがこれに演算
増巾器OP(B)の出力から抵抗Ｒ_A，Ｒ_B，Ｒ_Cコンデ
ンサＣ_AによりOP(A)の側入力端子に帰還させる
回路を付加することによつて上記の目的を達成す
るものである。

すなわち、演算増巾器OP(B)の出力Ｅ_Bの抵抗Ｒ
_A，Ｒ_B，Ｒ_C，R₁で分圧しその値をＥ_fとすれば ±Ｅ_f＝±δＥ_A となるように分圧比を決めておけばＥ_fがOP(A)の
側入力端子に入るので Ｅ_A＝±△Ｅ_A−Ｋ（±Ｅ_f）＝０
（ただしＥ_i＝Ｅ_sの時） となる。第３図のｃのイ波形がそのＥ_fの動作図
である。しかしながら実際に±△Ｅ_Aは、t₁，t₂の
出力Ｅ_Bの立上り点より△ｔだけ遅れて発生する
ため、第３図のｄのイの波形のように、出力Ｅ_A
は動作の過渡期に大きなパルス状の波形が発生す
る。

上記の動作は帰還回路にコンデンサＣ_Aを設け
ていない場合を仮定しての説明であるが、上記の
パルス状の波形が動作上悪影響を与える場合に
は、第１図のように帰還回路にコンデンサＣ_Aを
設け、帰還値Ｅ_fに△ｔだけ遅延特性をもたせる
と、Ｅ_fは、第３図のｃのロの点線で示したよう
な波形になり、その結果出力Ｅ_Aは同図ｄのロの
点線で示した波形になり、ほぼ正常に近い形で出
力Ｅ_Aが得られる。この時の（このCR回路）時定
数Ｔの値は、Ｔ＝Ｃ_A・Ｒ_Ｂ・Ｒ_Ｃ／Ｒ_Ｂ＋Ｒ_Ｃ（Ｒ_A≫
Ｒ_BＲ_C） になる式で与えられ、Ｔ＝△ｔとすればよく、ま
たＥ_fのレベル調整としてＲ_BとＲ_Cの間に可変抵
抗器を使用すると多量生産時に使利である。

以上説明したように、本案調節計は回路素子数
の減少とともに計器の小形化、故障率の低減、生
産時間の短縮など信頼性の高い調節計を低廉に供
給し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案調節計の回路図、第２図は第１図
のｃの部分を取り出して示す説明用回路図、第３
図は本案回路の各部の動作電圧を示す説明図であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２個または２個以上の演算増巾器を内蔵したワ
   ンチツプ集積回路を用い、その内の１個の演算増
   幅器を制御の目標値と制御量の測定値との偏差を
   増巾するリニア増巾器として使用し、他の１個の
   演算増巾器をこの偏差に比例した制御用の二位置
   出力を発生せしめる調節動作回路に使用した調節
   計においてこの調節動作回路の有する二位置飽和
   特性による出力を、抵抗及びコンデンサを有する
   時定数回路を介して、上記の偏差を増巾するリニ
   ア増巾器の入力に帰還せしめたことを特徴とする
   調節計。