CN105103063B - 噪声判定装置 - Google Patents
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Abstract
实施方式的噪声判定装置针对在周期性噪声环境下由外部设备输出的固定值的输入信号，进行有无噪声的判定，在该噪声判定装置中，具有：采样部，其针对所述输入信号，执行3次采样；采样间隔设定部，其将第1次和第2次所述采样的间隔设定为与所述周期性噪声的周期的整数倍不同的值，将第2次和第3次所述采样的间隔设定为大于或等于所述周期性噪声充分地衰减的间隔；以及噪声判定部，其仅在通过第1次、第2次以及第3次这3次所述采样而获取到的值全部一致的情况下，判定为在所述输入信号中未叠加所述噪声。
Description
技术领域
本发明涉及一种噪声判定装置，该噪声判定装置进行有无噪声的判定。
背景技术
关于电子设备，例如定序器系统(可编程控制器)内的数字I/O单元，是主要起下述作用的单元，即，输入单元将从输入设备读取的信号向CPU单元传送，输出单元将在CPU单元中进行了输入输出的处理而得到的信号向输出设备输出，输入数据的稳定性是重要的。但是，在产生噪声的环境下进行动作的情况下，可能会如由于噪声的影响而发生误输入这样发生对单元动作产生影响的现象。
作为针对输入数据的噪声对策，提出了下述技术，即，对输入数据不断进行采样，在相同的采样值连续了规定次数时，确定为符合条件的输入数据，从而对输入数据进行过滤(例如参照专利文献1)。
但是，随着使用装置的环境的不同，例如，在对电动机持续地进行驱动的装置附近，产生具有固定的周期性的噪声。根据上述现有技术，由于在多次读取中，对数据进行读取的定时(以下称为采样)是固定的间隔，因此在噪声的周期和采样的定时一致的情况下，可能进行误输入。
专利文献1：日本特开2009－217539号公报
发明内容
为了有效地去除上述噪声，存在下述方法，即，增加采样的次数，读取更多的数据。但是，如果增加采样的次数，则存在下述问题，即，向CPU施加的负载也变大，不仅使得有无噪声的判定变慢，而且系统整体的数据处理速度变慢。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种噪声判定装置，该噪声判定装置即使在产生周期性噪声的环境下，也能够以较少次数的采样，对有无噪声的影响进行检测，能够减轻误输入的风险。
为了解决上述课题，实现目的，本发明是一种噪声判定装置，其针对在周期性噪声环境下由外部设备输出的固定值的输入信号，进行有无噪声的判定，该噪声判定装置的特征在于，具有：采样部，其针对所述输入信号，执行3次采样；采样间隔设定部，其将第1次和第2次所述采样的间隔设定为与所述周期性噪声的周期的整数倍不同的值，将第2次和第3次所述采样的间隔设定为大于或等于所述周期性噪声充分地衰减的间隔；以及噪声判定部，其仅在通过第1次、第2次以及第3次这3次所述采样而获取到的值全部一致的情况下，判定为在所述输入信号中未叠加所述噪声。
发明的效果
本发明所涉及的噪声判定装置具有下述效果，即，即使在产生周期性噪声的环境下，也能够通过实施较少次数的采样，对有无噪声的影响进行检测，能够减轻误输入的风险。另外，由于本发明所涉及的噪声判定装置不需要用于去除噪声的特别的电路，因此通过电路、F/W等的微小变更即可应对，因而能够以较低的成本实现。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的可编程控制器的结构的图。
图2是表示实施方式所涉及的可编程控制器的结构的图。
图3是表示实施方式1所涉及的CPU单元的处理的流程的流程图。
图4是将实施方式1所涉及的采样例与现有的采样进行对比并示出的图。
图5是表示实施方式1所涉及的采样例的图。
图6是表示将实施方式1所涉及的采样以控制周期进行重复的例子的图。
图7是表示实施方式2所涉及的CPU单元的处理的流程的流程图。
图8是表示在实施方式2中3次采样偶然与周期性噪声的周期一致的情况的图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明所涉及的噪声判定装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明不限定于本实施方式。
实施方式1
图1是以定序器系统为例，表示本发明的实施方式所涉及的可编程控制器10的结构的图。开关、传感器等输入设备100(外部设备)与可编程控制器10连接。可编程控制器10具有：输入单元200，其对输入信号进行输入；CPU单元300，其作为进行数据的处理的噪声判定装置。在来自输入单元200的输入信号中，通常叠加有噪声。噪声多为周期性的噪声，即使在来自输入设备100的信号持续地维持固定值的状态下，在判定为在输入信号中叠加有噪声的情况下，也不针对该数据执行数据处理。因此，需要进行是否叠加有噪声的判定。
图2以功能模块表示CPU单元300所执行的功能，是表示实施方式所涉及的可编程控制器10的结构的图。采样部31以采样间隔设定部32所设定的采样间隔，执行来自输入单元200的输入信号的采样。采样间隔设定部32利用后述的方法，对采样间隔进行设定。噪声判定部33基于采样部31获取到的输入信号的值等，利用后述的方法，判定在输入信号中是否叠加有噪声。
在本实施方式中，对在能够预测叠加于输入信号中的周期性噪声的周期的环境下，预先知道周期的情况进行说明。将本实施方式所涉及的CPU单元300的处理的流程在图3的流程图中示出。
首先，采样部31执行第1次采样(步骤S10)。为了使说明容易理解，设第1次采样的定时位于周期性噪声的峰值。采样间隔设定部32以在噪声的影响为最低限度的定时执行第2次采样的方式，对采样间隔进行设定(步骤S11)，第2次采样得到执行(步骤S12)。具体地说，如图4的本实施方式的采样例1及2所示，将第1次和第2次采样的间隔设定为与周期性噪声的周期T的整数倍不同的值。
例如，如图5所示，将第1次和第2次采样的间隔设为T(n+1/4)或T(n+3/4)。在这里，n是整数。例如，如果第1次采样的定时与周期性噪声的峰值的定时一致，则在该情况下，在第2次采样中，噪声为零。即使第1次采样的定时不是周期性噪声的峰值的定时，通过设定为与周期T的整数倍不同的值，从而在叠加有周期性噪声的环境下，第1次和第2次采样的值为不同值的可能性也较高。
如图4的现有的采样例所示，在以固定的间隔执行采样时，如果该间隔与周期性噪声的周期T一致，则为了判定是否存在噪声，必须增加采样次数。因此，处理时间也变长。对此，根据本实施方式，能够以较少的采样次数对周期性噪声的存在进行判定。
在第2次采样后，采样间隔设定部32对第2次和第3次采样的间隔进行设定(步骤S13)，第3次采样得到执行(步骤S14)。第2次和第3次采样的间隔、第1次和第3次采样的间隔也设定为与周期性噪声的周期T的整数倍不同的值，例如T(m+1/4)或T(m+3/4)(m为整数)等。但是，优选在将第1次和第2次采样的间隔设为T(n+1/4)时，将第1次和第3次采样的间隔设为T(m+3/4)，在将第1次和第2次采样的间隔设为T(n+3/4)时，将第1次和第3次采样的间隔设为T(m+1/4)，选择不同相位的间隔。可以认为，通过如上所述在第2次和第3次中选择不同相位的采样间隔，能够更容易地判定周期性噪声的存在。
或者，如图5所示，也可以直至周期性噪声充分地衰减，相对于输入信号，噪声的影响消失为止，空出时间，然后再执行第3次采样。如图4的本实施方式的采样例2所示，如果按这种方式使第2次和第3次采样的间隔较长，则由于该期间不实施采样，因此能够将CPU单元300分配给其他处理。
在执行并结束第3次采样后，噪声判定部33对通过从第1次至第3次为止的这3次采样而获取到的值是否全部一致进行判定(步骤S15)。在全部一致的情况下(步骤S15：Yes)，视为未叠加噪声而采用输入数据(步骤S17)。在除此以外的情况下，即，只要有任意一个数据不同(步骤S15：No)，就废弃输入数据(步骤S16)，返回步骤S10，如图6所示，直至在预先确定的控制周期内通过3次采样获取到的值全部一致，即直至变得不叠加噪声为止，重复进行3次采样。
如以上说明所述，在产生周期性噪声的环境下，根据本实施方式所涉及的噪声判定装置及噪声判定方法，能够以较少的采样次数对有无噪声的影响进行检测，能够降低误输入的风险。即，由于针对输入数据，仅利用3次采样执行噪声有无的判定，因此不进行多余的采样即可，能够以较少的时间高效地进行噪声的去除。另外，在CPU等的运算处理中实施采样的情况下，能够以电路、F/W等的微小变更低成本地实现。另外，在第2次和第3次采样的等待时间的期间，能够使CPU执行其他处理，从而工作效率也得到提高。
实施方式2
在本实施方式中，对叠加在输入信号中的周期性噪声的周期未知的环境下的情况进行说明。表示本实施方式所涉及的可编程控制器10的结构的图与图1及图2相同。将本实施方式所涉及的CPU单元300的处理的流程在图7的流程图中示出。
首先，采样部31执行第1次采样(步骤S20)，采样间隔设定部32将预先确定的固定时间的采样间隔设定为第1次和第2次采样的间隔(步骤S21)，第2次采样得到执行(步骤S22)。然后，对第2次和第3次采样的间隔进行设定(步骤S23)，执行第3次采样(步骤S24)。在步骤S23中，对第2次和第3次采样的间隔预先准备多个不同的值。另外，或者也可以以逐渐追加固定差值时间的方式而设置多个间隔。即，多次执行第3次采样。即，在第3次及其后，改变预先确定的次数、采样时间而重复多次。在步骤S25中，噪声判定部33对通过第1次采样、第2次采样、从第3次及第3次后选择出的1次采样这3次采样而获取到的值是否全部一致进行判定。在通过执行了多次的第3次采样而得到的采样值与第1次和第2次采样值一致的情况下(步骤S25：Yes)，进入步骤S26。在不一致的情况下(步骤S25：No)，设定不同的、第2次和第3次采样的间隔(步骤S23)，执行第3次采样(步骤S24)。图7的步骤S23、S24、S25的记载省略了详细内容。在从第2次采样起的采样间隔发生了变化的第3次(第3次以后(包含第3次)的1次)的采样值与第1次和第2次采样值一致的情况下，采样部31将3次采样固定为该采样的间隔，执行以后的采样。
即使在通过执行了多次的第3次采样而得到的采样值与第1次及第2次采样值一致的情况下(步骤S25：Yes)，也如图8的延迟时间b的情况所示，3次采样有时偶然与周期性噪声的周期一致。在步骤S26中，将上述情况作为叠加了周期性噪声的数据而排除。
即，即使第1次和第2次采样值与从第3次及第3次后选择出的1次采样(延迟时间b的情况)的值一致，在其前后的采样(延迟时间a及c的情况)的值与它们不同的情况下(步骤S26：Yes)，噪声判定部33判定为在输入信号中叠加有噪声，废弃输入数据(步骤S27)，返回步骤S20。在该情况下，在步骤S21中，使第1次和第2次采样的间隔也相对于上述的固定值变化。在第3次及第3次后的位于选择出的1次采样前后的采样值中的至少1个与第1次及第2次采样的值一致的情况下(步骤S26：No)，视为未叠加噪声而采用输入数据(步骤S28)。
此外，作为在由于3次采样偶然与周期性噪声的周期一致而通过3次采样获取到的值全部一致的情况下，判定为在输入信号中叠加有噪声的方法，除了上述以外，例如也可以设为，通过第1次和第2次采样的间隔与第2次和第3次采样的间隔是否为整数比而进行判定。
如上所述，根据本实施方式所涉及的噪声判定装置及噪声判定方法，在产生周期性噪声的环境下，即使周期性噪声的周期未知，也能够以较少的采样次数对有无噪声的影响进行检测，能够降低误输入的风险。即，不进行多余的采样即可，能够以较少的时间高效地进行噪声的去除。另外，在CPU等的运算处理中实施采样的情况下，能够以电路、F/W等的微小变更而低成本地实现。
另外，在上述实施方式中，作为噪声判定装置而以可编程控制器的CPU单元为例进行了说明，但是不限定与此，上述实施方式所涉及的噪声判定方法也能够应用在其他装置中。
并且，本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内，能够进行各种变形。另外，在上述实施方式中，包含各种阶段的发明，通过对公开的多个结构要素进行适当的组合，能够提取出各种发明。例如，在即使从实施方式所示的所有结构要素中删除某些结构要素，也能够解决在“发明内容”栏中所述的课题、能够得到在“发明的效果”栏中所述的效果的情况下，能够将删除了该结构要素的结构作为发明提取出来。并且，也可以在不同的实施方式间对它们的结构要素适当地进行组合。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的噪声判定装置在从可编程控制器的输入设备输入的信号的噪声判定中是有益的，特别地，适用于定序器系统的数字I/O单元。
标号的说明
10可编程控制器，31采样部，32采样间隔设定部，33噪声判定部，100输入设备，200输入单元，300CPU单元，S10～S17、S20～S28步骤。
Claims (4)
1.一种噪声判定装置，其针对在周期性噪声环境下由外部设备输出的固定值的输入信号，进行有无噪声的判定，
该噪声判定装置的特征在于，具有：
采样部，其针对所述输入信号，执行3次采样；
采样间隔设定部，其将第1次和第2次所述采样的间隔设定为与所述周期性噪声的周期的整数倍不同的值，将第2次和第3次所述采样的间隔设定为大于或等于所述周期性噪声充分地衰减而使所述周期性噪声对于所述输入信号的影响消失的间隔；以及
噪声判定部，其仅在通过第1次、第2次以及第3次这3次所述采样而获取到的值全部一致的情况下，判定为在所述输入信号中未叠加所述噪声。
2.一种噪声判定装置，其针对在周期性噪声环境下由外部设备输出的固定值的输入信号，进行有无噪声的判定，
该噪声判定装置的特征在于，具有：
采样部，其针对所述输入信号，执行3次采样；
采样间隔设定部，其将第1次和第2次所述采样的间隔设定为与所述周期性噪声的周期的整数倍不同的第1值，将第1次和第3次所述采样的间隔设定为与所述周期的整数倍不同且大于第1值、大于或等于所述周期性噪声充分地衰减而使所述周期性噪声对于所述输入信号的影响消失的间隔的第2值；以及
噪声判定部，其仅在通过第1次、第2次以及第3次这3次所述采样而获取到的值全部一致的情况下，判定为在所述输入信号中未叠加所述噪声。
3.根据权利要求1或2所述的噪声判定装置，其特征在于，
所述采样间隔设定部将第1次和第2次所述采样的间隔设为，将所述周期的整数倍与所述周期的1/4倍或者所述周期的3/4倍相加而得到的值。
4.根据权利要求2所述的噪声判定装置，其特征在于，
第1值和第2值在所述周期中的相位不同。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |