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  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2007年12月14日 (金)

リミットサイクル

我が家の60cm熱帯魚水槽の保温状態を見ていた。

オン・オフ制御である。オンの期間は12分,オフの期間は30数分。オンの時にはモニターLEDが点燈する。

現在の気温と水槽の温度差は約10℃だから,10℃の4倍程度が温度制御可能な温度差で,保温できる最低気温は-20℃弱か。ふーむ,200Wではなく150Wヒータで十分だった様だ。

水槽の水は約70L,ヒータ出力は200Wで,水は十分攪拌されている状態だ。ヒーターのオン期間の放熱を無視すれば,オン・オフ制御の温度ヒステリシス幅の見当がつく。

計算は簡単で,水槽は70kcal/℃,ヒーター出力は約50cal/sなので,昇温時間は約1400秒/℃程度になる。オン時間の実測値は700秒なので,制御系のヒステリシス幅は0.5℃程度と予想される。

記録温度計を挿入して温度変化を観測すれば,設定温度近傍で規則的な鋸波が観測できるはずである。これがオン・オフ制御に典型的に見られるリミットサイクルである。

オフ期間を細かく解析すれば,ガラス面その他を通過する放熱量も計算できる。

寒くなってきてから,水槽の蒸発量が増加した。水をポンプで吸い上げフィルターで水質保持を行っているので,温度差の増加と湿度の低下により,1日当たりの蒸発量がずいぶん増えたようである。

真冬になれば照明用の蛍光灯の電力も含めれば,月に100kW時位の電力を使っていることになる。

水槽に入っている魚は,安く飼い易いネオンテトラなどで1匹当たりの値段は安いのだが,案外維持費が掛かっているようである。

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