JP2002373076A - 計算装置及び計算方法 - Google Patents
計算装置及び計算方法Info
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- JP2002373076A JP2002373076A JP2001178777A JP2001178777A JP2002373076A JP 2002373076 A JP2002373076 A JP 2002373076A JP 2001178777 A JP2001178777 A JP 2001178777A JP 2001178777 A JP2001178777 A JP 2001178777A JP 2002373076 A JP2002373076 A JP 2002373076A
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Abstract
易にし,メモリの書込/読出ロジックを容易にすること
の可能な計算装置及び計算方法を提供する。 【解決手段】 計算装置100はメモリ110と計算部
120とを備える。メモリは,変数yの値と解zの値と
を用いて変数xの値を参照するテーブルデータを格納す
る。計算部は,x_inとy_inとを入力し,y_i
nに対応する2つの値y_a,y_bをメモリから読み
出し,y_aに対応する行において,x_inに対応す
る2つの値x_aa,x_abをメモリから読み出し,
y_bに対応する行において,x_inに対応する2つ
の値x_ba,x_bbをメモリから読み出し,x_i
nと,y_inと,読み出された値y_a,y_b,x
_aa,x_ab,x_ba,x_bbとを用いて,補
間法によりx_inとy_inとに対応する解zを計算
する。
Description
法,及びそれらの周辺技術にかかり,特に,熱電対出力
電位と周囲温度から熱電対入力温度を求めるための計算
装置,計算方法,及びそれらの周辺技術に関する。
などのように,計算能力が低く,プログラムの書き換え
が困難な計算装置においては,入力変数を2個以上取る
複雑な計算を行う場合に,あらかじめ計算されたサンプ
ル点のデータを格子状のテーブル形式のデータ(以下,
テーブルデータという。)として,EEPROM(El
ectrically Erasable and p
rogramableROM)やフラッシュメモリなど
書き換え可能な記憶素子(以下,メモリという。)に保
存しておき,入力変数を用いてサンプル点データにより
結果を計算する計算方法が従来技術として存在してい
た。
以下で説明する計算方法は,テーブルデータが格納され
るメモリと,計算部とを含む計算装置により実現され
る。計算部は,計算方法が格納されるROM(Read
Only Memory)を含んでいる。ROMに
は,後述の式(1)〜式(4)及びこれらを用いた計算
手順が格納されている。
ーブルデータは,複数の入力変数から結果を算出する基
本式を基に作成される。入力変数には離散値が与えられ
る。テーブルデータは,計算装置の内部で作成してもよ
く,外部で作成して計算装置に入力するようにしてもよ
い。ここでは基本式の一例として以下の式(1)を示
す。式(1)は,x:熱電対出力[V]及びy:周囲温
度[℃]を入力変数とし,これらからz:熱電対入力温
度[℃]を求める4次式である。
の熱電対出力xと周囲温度yに離散値を与え,熱電対入
力温度zの値を算出したものである。熱電対出力xにつ
いては,−0.03V〜0.09Vの範囲で0.01V
ごとの離散値を与え,周囲温度yについては,−20℃
〜160℃の範囲で10℃ごとの離散値を与えている。
を,書き換え可能なメモリに格納する。また,計算手順
(後述)は計算機のROMに格納しておく。
算結果を求める。 .与えられた入力変数の指し示す計算結果テーブル上
の位置から最も近い位置にある4つの計算結果を抽出す
る。 .で抽出した4つの計算結果及び与えられた入力変
数より結果を計算する。
[V],y=94[℃]という入力変数が与えられたと
する。図9に示したように,(x,y)が指し示す位置
から,最も近い位置にある4つの計算結果(z1,z
2,z3,z4)を得る。そして,z1,z2,z3,
z4の値及びx,yの値から結果zを算出する。算出手
順を以下に示す。
て,xの増減率ofs_xを求める。
(3)に従って,yの増減率ofs_yを求める。
(4−2),式(4−3)から得ることができる。
算を行う際,計算結果のとり得る範囲が仕様として与え
られ,与えられた範囲外の領域においては計算結果は不
要である場合が多い。その場合,上記従来技術において
は,計算結果のとり得る範囲のみを記憶素子に格納する
必要が生じる。その場合,格納するテーブルの構造が複
雑となりがちであり,その複雑さのために記憶素子のテ
ーブル書込/読出ロジックが複雑になるという問題を有
していた。
とり得る範囲は60〜150という仕様が与えられたと
する。この場合に,メモリに実際に格納される領域を図
10に示す。図10は,図8中のzのうち,仕様範囲
(60〜150)に相当する領域を網掛けしたものであ
る。網掛けされた領域は複雑な形状をしており,メモリ
の書込/読出のロジックが複雑なものとなる。
鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,メモリに
格納するテーブルデータの構造を容易にし,メモリの書
込/読出ロジックを容易にするとともに,記憶領域の縮
小を図ることの可能な,新規かつ改良された計算装置,
計算方法,及びそれらの周辺技術を提供することであ
る。
め,本発明の第1の観点によれば,変数xと変数yとを
用いて解zを計算する装置であって,メモリと計算部と
を含む計算装置が提供される。
とを用いて前記変数xの値を参照するテーブル形式のデ
ータを格納する。
と前記変数yの所定の値y_inとを入力し,前記入力
された変数yの所定の値y_inに対応する前記格納さ
れた変数yの2つの値y_a,y_bを前記メモリから
読み出し,前記テーブル形式のデータの前記値y_aに
対応する行において,前記入力された変数xの所定の値
x_inに対応する前記格納された変数xの2つの値x
_aa,x_abを前記メモリから読み出し,前記テー
ブル形式のデータの前記値y_bに対応する行におい
て,前記入力された変数xの所定の値x_inに対応す
る前記格納された変数xの2つの値x_ba,x_bb
を前記メモリから読み出し,前記入力された変数xの所
定の値x_inと,前記入力された変数yの所定の値y
_inと,前記読み出された値y_a,y_b,x_a
a,x_ab,x_ba,x_bbとを用いて,補間法
により前記入力された変数xの所定の値x_inと前記
入力された変数yの所定の値y_inとに対応する解z
を計算する。
zの値とを用いて変数xの値を参照するテーブル形式の
データをメモリに格納するようにしたので,解zのとり
得る範囲を仕様で与えても,テーブル形式のデータの構
造を簡略化することができる。このようにして,メモリ
の書込/読出ロジックを単純化できる。
度の計算が要求される領域において,高精度の計算が要
求されない領域よりも前記変数y及び前記解zの間隔が
細かく与えられ,それらに対応する前記変数xが細かく
与えられていることが好ましい。高精度を要求される領
域において,高精度の前記解zを得ることができる。さ
らに,高精度を要求される領域以外の領域については,
粗い設定をすることにより,メモリの容量を節約するこ
とができる。
結果から直接得られることが好ましい。本発明を一般的
なセンサ応用製品などに応用した場合には,外部回路及
びセンサなどにおける素子の誤差・電源特性・温度特性
など様々な要因により,理論式からだけでは現実の計算
結果を求めることが困難な場合がある。この点,テーブ
ル形式のデータを,実験結果から直接求めるようにすれ
ば,理論式を用いず,実験結果を直接反映させることが
でき,現実に即した解を求めることができる。
xと変数yとを用いて解zを計算する方法であって,以
下の工程を含む計算方法が提供される。
て前記変数xの値を参照するテーブル形式のデータをメ
モリに格納する工程。 前記変数xの所定の値x_inと前記変数yの所定の
値y_inとを入力する工程。 前記入力された変数yの所定の値y_inに対応する
前記格納された変数yの2つの値y_a,y_bを前記
メモリから読み出す工程。 前記テーブルデータの前記値y_aに対応する行にお
いて,前記入力された変数xの所定の値x_inに対応
する前記格納された変数xの2つの値x_aa,x_a
bを前記メモリから読み出す工程。 前記テーブルデータの前記値y_bに対応する行にお
いて,前記入力された変数xの所定の値x_inに対応
する前記格納された変数xの2つの値x_ba,x_b
bを前記メモリから読み出す工程。 前記入力された変数xの所定の値x_inと,前記入
力された変数yの所定の値y_inと,前記読み出され
た値y_a,y_b,x_aa,x_ab,x_ba,
x_bbとを用いて,補間法により前記入力された変数
xの所定の値x_inと前記入力された変数yの所定の
値y_inとに対応する解zを計算する工程。
zの値とを用いて変数xの値を参照するテーブル形式の
データをメモリに格納するようにした場合でも,最適な
解zを得ることができる。そして,解zのとり得る範囲
を仕様で与えても,テーブル形式のデータの構造を簡略
化することができる。このようにして,メモリの書込/
読出ロジックを単純化できる。
ュータを,上記計算装置として機能させるためのプログ
ラムが提供される。さらにまた,本発明によれば,この
プログラムを記録した,コンピュータにより読み取り可
能な記録媒体が提供される。
本発明にかかる計算装置,計算方法,及びそれらの周辺
技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構
成を有する構成要素については,同一の符号を付するこ
とにより重複説明を省略する。
にかかる計算装置について,図1を参照しながら説明す
る。図1は本実施の形態にかかる計算装置のシステム構
成を示す説明図である。この計算装置は,変数xと変数
yとを用いて解zを計算する装置であるが,本実施の形
態では,具体的に,熱電対出力xと周囲温度yとから熱
電対入力温度zを得る場合について説明する。
EEPROMやフラッシュメモリなどで構成されるメモ
リ110と,計算部120とを含んで構成されている。
計算部120は,メモリ110に格納される後述のテー
ブル形式のデータを適宜参照することができる。
温度yと熱電対入力温度zとから熱電対出力xの値を参
照するテーブル形式のデータ(図2参照)が格納されて
いる。以下の式(5)は,周囲温度yの値と熱電対入力
温度zの値とから熱電対出力xの値を計算する式であ
る。なお,この式(5)は,上記従来技術の説明中で示
した式(1)と等価である。
の周囲温度yと熱電対入力温度zに離散値を与え熱電対
出力xの値を算出したものである。周囲温度yについて
は,−20℃〜160℃の範囲で10℃ごとの離散値を
与え,熱電対入力温度については,60℃〜150℃の
範囲で10℃ごとの離散値を与えている。
示したテーブルデータの軸を(xとy)から(zとy)
に変換したものである。これにより,メモリ110に
は,図10のテーブルデータにおける抜粋領域(網掛け
された領域)ではなく,図2に示したテーブルデータの
全体が格納される。
100の外部で算出して,メモリ110に格納するよう
にしてもよく,あるいは,計算装置100の内部の計算
部120で算出して,メモリ110に送出するようにし
てもよい。
入力温度zを計算する手順を格納するROM121を含
んで構成されている。このROM121には,以下の式
(6)〜式(11)がプログラム化されて格納されてい
る。
いる。次いで,本実施の形態にかかる計算方法につい
て,図3〜図5を参照しながら説明する。図3は本実施
の形態にかかる計算方法を示すフローチャートである。
図4及び図5は本発明の実施の形態にかかる計算方法を
示す説明図である。ここでは,具体例として,熱電対出
力0.115[V],周囲温度43[℃]のときの熱電
対入力温度を求める場合,すなわち,x=0.115,
y=43のときのzを求める場合について説明する。
に,求めるべき熱伝対入力温度zに対応する熱電対出力
電位x(=x_in=0.115)と周囲温度y(=y
_in=43)が入力される。
0は,図2に示したテーブルデータが格納されているメ
モリ110から,入力された周囲温度y_inに最も近
い2つの値y_a,y_bを抽出する。すなわち,値y
_aは,y_a≦y_inを満たす最大の値であり,値
y_bは,y_in<y_bを満たす最小の値である。
入力された熱電対出力電位y_inに最も近い2つの値
y_a,y_bを抽出するのは,求めるべき熱電対入力
温度zの誤差を最小にするためである。本具体例では,
計算部120は,メモリ110から,y_aの値として
40を抽出し,y_bの値として50を抽出する。
ーブルデータのy=y_a=40の行において,入力さ
れた熱電対出力x_inに最も近い2つの値x_aa,
x_abを抽出する。すなわち,値x_aaは,x_a
a≦x_inを満たす最大の値であり,値x_abは,
x_in<x_abを満たす最小の値である。入力され
た熱電対出力x_inに最も近い2つの値x_aa,x
_abを抽出するのは,求めるべき熱電対入力温度zの
誤差を最小にするためである。本具体例では,計算部1
20は,メモリ110から,x_aaの値として0.1
0を抽出し,x_abの値として0.12を抽出する。
たテーブルデータのy=y_b=50の行において,入
力された熱電対出力x_inに最も近い2つの値x_b
a,x_bbを抽出する。すなわち,値x_baは,x
_ba≦x_inを満たす最大の値であり,値x_bb
は,x_in<x_bbを満たす最小の値である。入力
された熱電対出力x_inに最も近い2つの値x_b
a,x_bbを抽出するのは,求めるべき熱電対入力温
度zの誤差を最小にするためである。本具体例では,計
算部120は,メモリ110から,x_baの値として
0.11を抽出し,x_bbの値として0.13を抽出
する。
x_in,y_in及び抽出された値y_a,y_b,
x_aa,x_ab,x_ba,x_bbから熱電対入
力温度zを算出する。以下の算出手順について,図4を
参照しながら説明する。
度y_in(=43)及び抽出された周囲温度y_a
(=40),y_b(=50)を用いて式(6)を計算
し,周囲温度の増減率ofs_y(=0.3)を求め
る。
対出力x_in(=0.115)及び抽出された熱電対
出力x_aa(=0.10),x_ab(=0.12)
を用いて式(7)を計算し,熱電対出力の増減率ofs
_xa(=0.75)を求める。また,以下の説明にお
いて,図2に示したテーブルデータのx_aaの列を第
i_xa列(=第4列)とする。
熱電対出力x_in(=0.115)及び抽出された熱
電対出力x_ba(=0.11),x_bb(=0.1
3)を用いて式(8)を計算し,熱電対出力の増減率o
fs_xb(=0.25)を求める。また,以下の説明
において,図2に示したテーブルデータのx_baの列
を第i_xb列(=第5列)とする。
減率ofs_xa(=0.75),ofs_sb(=
0.25)及び列番号i_xa(=4),i_xb(=
5)を用いて式(9−1),式(9−2)を計算し,増
減率iofs_xa(=4.75),ifos_xb
(=5.25)を求める。
する。計算部120は,増減率iofs_xa(=4.
75),ifos_xb(=5.25),列番号i_x
a(=4),i_xb(=5)を用いて式(10)を計
算し,増減率iofs_x(=4.9)を求める。
_x(=4.9)に最も近い2つの列番号i_x1,i
_x2を抽出する。すなわち,列番号i_x1は,i_
x1≦iofs_xを満たす最大の整数であり,列番号
i_x2は,iofs_x≦i_x2を満たす最小の整
数である。本具体例では,i_x1=4,i_x2=5
となる。
第i_x2列の熱電対入力温度z_1(=100),z
_2(=110)を用いて式(11−1),式(11−
2)を計算し,熱電対入力温度z(=109)を求め
る。
ば,変数yの値と解zの値とを用いて変数xの値を参照
するテーブル形式のデータ(図2参照)をメモリ110
に格納するようにしたので,解zのとり得る範囲を仕様
で与えても,テーブル形式のデータの構造を簡略化する
ことができる。このようにして,メモリ110の書込/
読出ロジックを単純化できる。
ードウェアとして構成するようにしてもよい。また,コ
ンピュータにプログラムを組み込むことにより,計算装
置の機能を実行させるようにしてもよい。この場合,プ
ログラムを,例えばCD−ROMなどの記録媒体に記録
させることにより,有体物の形で流通させることが可能
である。
2の実施の形態のテーブルデータを示す説明図である。
本実施の形態でメモリ110に格納されるテーブルデー
タは,図6に示したように,高精度の計算が要求される
領域のみ細かく与えられている。すなわち,高精度の計
算が要求される領域において,構成度の計算が要求され
ない領域よりも周囲温度yと熱電対入力温度zの間隔が
細かく与えられ,それらに対応する熱電対出力xが細か
く与えられている。テーブルデータはかかる形式でメモ
リ110に格納されている。
第1の実施の形態において得られる効果に加えて,さら
に,高精度を要求される領域において,高精度の熱電対
入力温度を得ることができる。さらに,高精度を要求さ
れる領域以外の領域については,粗い設定をすることに
より,メモリ110の容量を節約することができる。
施の形態では,理論式である式(5)を用いて,図2あ
るいは図6に示したテーブルデータを作成していたが,
本実施の形態では,テーブルデータを理論式からではな
く,実験結果から直接求めることを特徴としている。
[℃]及び熱電対入力温度z[℃]を外界から直接与
え,熱電対出力x[V]を測定する実験を行う。そし
て,周辺温度y[℃]及び熱電対入力温度z[℃]の値
を記録することで,実験結果として,図2あるいは図6
に示したテーブルデータと同様のデータを得ることがで
きる。
回路及びセンサなどにおける素子の誤差・電源特性・温
度特性など様々な要因により,理論式からだけでは現実
の計算結果を求めることが困難である。この点,本実施
の形態によれば,理論式を用いず,実験結果をテーブル
に直接反映することで,現実に即した計算結果を求める
ことができる。
かる計算装置,計算方法,及びそれらの周辺技術の好適
な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限
定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載さ
れた技術的思想の範疇内において各種の変更例または修
正例に想到し得ることは明らかであり,それらについて
も当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。
と熱電対入力温度zを軸とし,熱電対出力xを計算した
テーブルについて説明したが,本発明はこれに限定され
ない。熱電対出力xと熱電対入力温度zを軸とし,周囲
温度を計算したテーブルを用いても同様の計算方法を行
うことができる。より一般的に言えば,複数の入力変数
を与えて計算結果を得ることを必要とするあらゆる技術
に本発明を適用可能である。
メモリに格納するテーブルの構造が単純化されるため,
メモリの書込/読出ロジックを単純化できる。
ム構成を示す説明図である。
と熱電対入力温度(z)とから熱電対出力(x)を求め
るテーブルを示す説明図である。
ローチャートである。
明図である。
明図である。
と熱電対入力温度(z)とから熱電対出力(x)を求め
るテーブルを示す説明図である。
(y)とから熱電対入力温度(z)を求めるテーブルを
示す説明図である。
(y)とから熱電対入力温度(z)を求めるテーブルを
示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 変数xと変数yとを用いて解zを計算す
る装置であって,前記変数yの値と前記解zの値とを用
いて前記変数xの値を参照するテーブル形式のデータを
格納するメモリと,前記変数xの所定の値x_inと前
記変数yの所定の値y_inとを入力し,前記入力され
た変数yの所定の値y_inに対応する前記格納された
変数yの2つの値y_a,y_bを前記メモリから読み
出し,前記テーブル形式のデータの前記値y_aに対応
する行において,前記入力された変数xの所定の値x_
inに対応する前記格納された変数xの2つの値x_a
a,x_abを前記メモリから読み出し,前記テーブル
形式のデータの前記値y_bに対応する行において,前
記入力された変数xの所定の値x_inに対応する前記
格納された変数xの2つの値x_ba,x_bbを前記
メモリから読み出し,前記入力された変数xの所定の値
x_inと,前記入力された変数yの所定の値y_in
と,前記読み出された値y_a,y_b,x_aa,x
_ab,x_ba,x_bbとを用いて,補間法により
前記入力された変数xの所定の値x_inと前記入力さ
れた変数yの所定の値y_inとに対応する解zを計算
する計算部と,を含むことを特徴とする計算装置。 - 【請求項2】 前記テーブル形式のデータは,高精度の
計算が要求される領域において,高精度の計算が要求さ
れない領域よりも前記変数y及び前記解zの間隔が細か
く与えられ,それらに対応する前記変数xが細かく与え
られていることを特徴とする,請求項1に記載の計算装
置。 - 【請求項3】 前記テーブル形式のデータは,実験結果
から直接得られることを特徴とする,請求項1または2
に記載の計算装置。 - 【請求項4】 コンピュータを,請求項1に記載の計算
装置として機能させるためのプログラム。 - 【請求項5】 請求項4に記載のプログラムを記録し
た,コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項6】 変数xと変数yとを用いて解zを計算す
る方法であって,前記変数yの値と前記解zの値とを用
いて前記変数xの値を参照するテーブル形式のデータを
メモリに格納し,前記変数xの所定の値x_inと前記
変数yの所定の値y_inとを入力し,前記入力された
変数yの所定の値y_inに対応する前記格納された変
数yの2つの値y_a,y_bを前記メモリから読み出
し,前記テーブルデータの前記値y_aに対応する行に
おいて,前記入力された変数xの所定の値x_inに対
応する前記格納された変数xの2つの値x_aa,x_
abを前記メモリから読み出し,前記テーブルデータの
前記値y_bに対応する行において,前記入力された変
数xの所定の値x_inに対応する前記格納された変数
xの2つの値x_ba,x_bbを前記メモリから読み
出し,前記入力された変数xの所定の値x_inと,前
記入力された変数yの所定の値y_inと,前記読み出
された値y_a,y_b,x_aa,x_ab,x_b
a,x_bbとを用いて,補間法により前記入力された
変数xの所定の値x_inと前記入力された変数yの所
定の値y_inとに対応する解zを計算することを特徴
とする,計算方法。
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