実際のON-OFF調整では、これまでのシミュレーションのように、ある温度以上でOF、未満でONというような動作ではなく、昇温時には目標温度を少し超えるまで、ON動作が続き、降温時には目標温度より少し低い温度までOFF動作が続くような動作が行われているらしい。
こんな動作をすると、目標温度を挟んでの温度のふらつきは大きくなるわけで、温度調整からは望ましい気はしない。のだけれど、実用的な理由により、このような動作の必要があった。 かつて、ON-OFF制御は機械的にスイッチをON-OFFするしか方法が無かった。そのために一般的な方法は電磁リレーで、これは、小さな電力で動く電磁石を使って、大きな電力を制御するスイッチをON-OFFする手法である。ところで、スイッチで大電流の回線をON-OFFするとその時に火花が飛んでスイッチが損傷を受ける。損傷は積み重なっていき、最後にはスイッチとしてまともに機能しなくなる。オムロンの温度調節器についている電磁リレーの寿命は大体10万回である。10万回というと大きそうな数字だけれど、例えば、10秒に1回ON-OFFをするなら、1分6回、1時間360回、1日で8640回になるので、2週間を待たずに寿命となってしまう。 さて、エクセルファイル、もしくはプログラムで、ヒステリシスを取り入れようとすると、その前の温度をチェックするだけでは駄目で、現時点で温度が上昇しているのか、下降しているのかの情報が必要になる。そのためには、一つ前だけでなく、二つ前の温度の情報も必要である。プログラムとしては、先ほどのON-OFFとは次の部分が異なっている。 If Cells(i - st - Range("b21"), 4) <= Range("b2") - Range("b23") / 2 Then Cells(i - st + 1, 4) = Cells(i - st, 4) + (Range("b17") + (Range("b3") - Cells(i - st - 1, 4)) * Range("b15")) / Range("b19") この部分は、ヒステリシス幅(B23)(を全体の幅としているので片側ならその半分なので2で割っている)を含めても、目標より温度が低いという条件なら、ヒーターをつけろという条件文+実行文になっている。 Else If Cells(i - st - Range("b21"), 4) < Range("b2") + Range("b23") / 2 And Cells(i - st - Range("b21"), 4) - Cells(i - st - 1 - Range("b21"), 4) > 0 Then この条件文は、目標温度+ヒステリシス幅より温度が低く、かつ、二つ前の温度より一つ前の温度が高い(昇温している)という条件になっている。 Cells(i - st + 1, 4) = Cells(i - st, 4) + (Range("b17") + (Range("b3") - Cells(i - st - 1, 4)) * Range("b15")) / Range("b19") 上の条件の場合にはヒーターをつけている。 Else Cells(i - st + 1, 4) = Cells(i - st, 4) + (Range("b3") - Cells(i - st - 1, 4)) * Range("b15") / Range("b19") それ以外はヒーターをつけずに放熱のみ起こしている。 End If End If 折角プログラムがあるのだから、ヒステリシス幅をつけたときの動作を見てみよう。まずはヒステリシス幅が0の場合である。 拡大してみると3点周期での繰り返しの動きとなっている。 ヒステリシスが入ると、ヒステリシスに応じてON-OFF周期が延びていく。まずは温度幅2度 続いて4度 次は8を飛ばして16度 さらに、遅れを16程入れると となり、さらに周期が延びる。
by zam20f2
| 2010-05-16 12:59
| 科学系
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