JP2003139788A - パルス変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転体が発生するパルスを入力パルスとして、
その入力パルス周期の移動平均値に変換係数αを乗じた
周期のパルスを発生するパルス変換装置で、移動平均を
演算するために回転起動時にミスカウントされるｎ個の
パルスについて補償する。 【解決手段】 回転体が回転を開始した時点からあと
に、演算結果のパルスにα×ｎ個のパルスを加えて送出
する。これにより走行積算距離計あるいは積算回転数表
示に生じる累積誤差が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、起動および停止を
繰り返す回転体から得られるパルス信号により、回転速
度および累積回転数を表示し、またはその回転速度およ
び累積回転数を制御に入力とする装置に利用する。本発
明のパルス変換装置は、自動車、列車、機関車などの交
通機関、工作機械その他に、速度とともに走行距離ある
いは累積回転数を表示する装置に利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の速度計および走行距離計を例に
とり説明すると、速度計用の回転パルスは、変速機の出
力軸、すなわちプロペラ軸の回転に伴い発生するパルス
を利用するものが普及している。具体的には、変速機の
出力軸に回転板が取り付けられ、この回転板に光を反射
するための模様が描かれていて、この回転板の回転によ
る反射光の断続をフォトカプラが検出する構造になって
いる。このフォトカプラの電気出力パルスを利用して、
運転席に設けた表示計にｋｍ／ｈで表示される車速、お
よびｋｍで表示される走行距離が数字により表示され
る。このためには、フォトカプラが発生する出力パルス
について定められた変換比の周波数変換（または周期変
換）が必要である。このためにフォトカプラと表示計と
の間にパルス変換装置が設けられる。

【０００３】いっぽう多数の車種の自動車を製造する
と、車種ごとにタイヤの直径は異なり、プロペラ軸と車
軸との間の減速比も異なる。したがってフォトカプラに
よるパルス発生器、および走行距離計つきの速度表示計
を共通化するには、上記パルス変換装置は車種毎に周波
数変換比の異なる規格のものが必要になる。これを避け
て、パルス変換装置の規格を統一化し価格を安くするた
めに、ハードウエアおよびソフトウェアがすべて同一規
格であって、周波数変換比だけを後から設定することが
できるパルス変換装置が開発され、広く利用されるよう
になった。このようなパルス変換装置は、自動車に限ら
ず、工場内で利用する無人運搬車両などの電気自動車に
も利用されるようになった。

【０００４】また、フォトカプラの出力パルスを直接利
用して運転席に設けた表示計に速度表示を行うと、車速
のわずかな変動が発生するたびに表示計が変化するか
ら、フォトカプラが発生する出力パルスのｎ個ごとに、
その周期の移動平均を演算し、この移動平均に対応する
パルスを運転席に設けた表示計に供給するようになっ
た。すなわち、回転体装置（上記例では回転板およびフ
ォトカプラ）から発生される入力パルスの周期が回転起
動時から順にｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ 、・・・・ｔ_n ・・とす
るとき、入力パルス毎に新しい移動平均演算周期を開始
する構成では、この入力パルスのｎ個毎の周期の移動平
均値に変換係数αを乗じた周期、すなわち

【０００５】

【数１】 なる周期の出力パルスを送出するパルス変換装置が利用
されるようになった。このｎの値は具体的な例では数個
ないし数十個である。この技術は例えば、特開平６−３
１７６０３号公報、実開平１−５８１６８号公報などに
開示がある。この装置はプログラム制御回路を利用し
て、ソフトウェアの動作により周波数変換（または周期
変換）を行うものであり、変換係数αは、タイヤの直径
やプロペラ軸と駆動軸との変換ギヤ比に対応して、さら
に運転席に設ける表示計の特性に対応して、このプログ
ラム制御回路に後から設定することができるように構成
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この装置はきわめて優
れた装置であり、速度計および走行距離計などに広く利
用されるようになった。しかし、入力パルス周期の移動
平均を演算するようになっているから、回転体装置が回
転を起動した時点から、最初のｎ個のパルスが入力し、
このｎ個のパルスについての周期（さらに詳しくはｎ−
１個の周期）について最初の移動平均値が演算されるま
では出力パルスが現れない。そして、この回転体装置が
回転を停止したときには、所定時間（数秒）にわたり新
しいパルスが入力しないことにより、移動平均の演算動
作は停止される。さらに誤動作を避けるために、この演
算計数回路はリセットされてしまう。これは、速度表示
については実質的に問題ないが、走行距離表示について
は最初のｎ個のパルスをミスカウントしたことになる。
つまり、車両が走行停止を繰り返すと、その停止のつど
ｎ個のパルスを失って積算されたことになり、積算走行
距離表示については誤差が生じることになる。

【０００７】この値を現在多用されている自動車用のパ
ルス変換装置および実用車両について概算すると、一回
の停車および発車のつど、走行距離にして数メートル、
さらに詳しくは一例で１．９６メートル（この計算根拠
は煩雑になるので省略する）に相当する誤差が発生して
いることになる。これは通常の自動車の運転席に設けた
走行距離計の表示については許容できる誤差である。し
かしこの誤差は、無人運転により走行距離にしたがって
停車位置を制御するたとえば「ゆりかもめ」のような車
両や、工場内で材料や製品を運搬する無人運搬車両など
については無視できない誤差になる。とくに、このよう
な無人運転の車両で、距離マーカを通過することにより
距離情報がリセットされて、その時点を起点として停車
位置までの距離を定めるように構成された車両では、距
離情報がリセットされたあと、何らかの事情で一旦停車
および発進が行われると、車両内の距離設定にそのつど
数メートルの誤差が生じて、つぎに停車するときには所
定位置に正しく停車することができないことになる。回
転速度とともに回転回数を計数して、自動的な運転制御
を行う工作装置などに利用する場合も同様な不都合が発
生する。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、移動平均を演算することにより生じる出力パル
ス数の誤差を補償するパルス変換装置を提供することを
目的とする。本発明は、走行積算距離計、あるいは積算
回転回数を正しく表示するためのパルス変換装置を提供
することを目的とする。本発明は、無人の運転制御に利
用することができるパルス変換装置を提供することを目
的とする。本発明は、自動的な運転制御を行う工作装置
などに利用することができるパルス変換装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転体が回転
を開始した直後に発生するミスカウント分に相当する数
のパルス、すなわち上記説明のｎ個のパルスに相当する
αｎ個（αは変換係数）のパルスを出力に自動的に加算
し送出することを特徴とする。このαｎ個のパルスを一
度に送出すると、速度計表示が正しくなくなるから、速
度計表示の誤差として許容される程度に分散させて、パ
ルス変換装置の出力に加算して送出することがよい。

【００１０】すなわち本発明は、回転体から到来する入
力パルスの周期が回転起動時から順にｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ
₃ 、・・・・ｔ_n ・・とするとき、この入力パルスの連
続するｎ個についての周期の移動平均値を入力パルスの
ｍ個毎に演算し、この移動平均値に変換係数αを乗じた
周期

【００１１】

【数２】 で出力パルスを送出するパルス変換装置において、前記
回転体が起動してから最初の出力パルスが送出されるま
での時間の入力パルスの数ｎに対応するαｎ個を補充す
べき出力パルスとして追加して送出する手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】なお上記［数１］により示す移動平均演算
の例は、新しい入力パルスが１個入力するごとに新しい
移動平均演算を開始するように構成したものである。一
般に移動平均演算は、新しい入力パルスがｍ個入力する
ごとに開始するように構成することができるから、この
場合の出力パルスの周期Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ ・・・・は
［数２］のようになる。上記した［数１］は［数２］に
おいてｍ＝１としたときに相当する。

【００１３】本発明は、前記送出する手段が補充すべき
出力パルスを送出するタイミングを前記最初の出力パル
スが送出された後に設けるように構成することができ
る。さらに本発明は、複数の移動平均周期にわたり前記
補充すべきパルスを分散して送出する手段を含む構成と
することができる。

【００１４】この構成により、回転体の起動直後にミス
カウントされたパルスは、あとから補充して出力される
から、このパルス変換装置の出力を利用する走行距離計
その他パルスの積算値を利用または表示する場合にも、
これを正確な距離情報として利用することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施例図面を用いて詳しく説明す
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
この装置の構成要素は一つの半導体チップからなる演算
回路１であり、その入力端子には回転体に設けられた回
転センサ２から発生するパルスが入力する。そして、こ
の入力パルスがこの演算回路１の内部で演算処理され、
出力バッファ３を介して変換出力として送出される。

【００１６】この回転センサは、例えば自動車の変速機
出力軸（プロペラ軸）に設けられた車速用回転センサで
ある。たとえばプロペラ軸が一回転するごとに２個の電
気パルスを送出するものが広く用いられている。そして
出力バッファ３から送出される変換出力は、その車両の
速度計および走行距離計の入力パルスとして利用され
る。

【００１７】この演算回路１では、回転センサ２から入
力するパルスのｎ周期毎について移動平均値が演算さ
れ、さらにその演算された移動平均値に変換計数αを乗
算した周期のパルスが変換出力として送出される。移動
平均値を演算するのは、この回転センサ２の出力を直接
利用して速度計入力とすると、車速のこまかい変化に対
応して速度計が敏感に変動することになるが、移動平均
値を速度計入力とすると、速度計の変化が緩やかになり
その表示が見やすくなるからである。

【００１８】また、変換係数αを乗算した周期のパルス
を利用するのは、この半導体チップで構成された演算回
路１を複数の車種について共通化するためである。すな
わち多数の車種の自動車を製造する場合には、それぞれ
車種毎にタイヤの直径が異なり、プロペラ軸から駆動軸
への変換比が異なる。したがって、回転センサを変速機
出力軸に設けると、タイヤの直径および駆動軸への変換
比に対応して異なる演算回路が必要になるところ、出力
パルスの周期についての変換係数αを後から設定するよ
うに構成することにより、一種類の半導体チップが多数
種類の自動車について共通に利用できるようになる。こ
れは上記従来技術の欄で説明したとおりである。

【００１９】図１に示す変換係数α設定装置４は、自動
車の製造ラインに設けたコンピュータ装置であり、自動
車の製造工程で演算回路１に一時的に接続し、その車種
に相当する変換係数αを入力し演算回路１に設定した後
にその接続は切り離される。以降この演算回路１は変換
出力として送出するパルスの周期は変換係数αを乗算し
た周期のパルスとなる。変換出力周波数は（１／α）と
なる。

【００２０】ここで本発明の特徴はその演算回路１の起
動時の動作にある。図２は本発明実施例装置の動作を説
明するタイミング図である。横軸に時間をとり、この時
間軸は図２（１）から（５）について共通の時間軸であ
る。いま回転体が停止している状態から起動して回転を
はじめると、回転センサ２からの入力パルスは、回転体
の加速状態に応じて、図２（１）に示すようにしだいに
周期が短くなるパルスが入力する。

【００２１】そしてこの演算回路１は図２（２）の最上
段に示すように、入力パルスを計数しその計数値がｎに
なる毎に、図２（３）に示すような出力パルスを１個送
出する。ついで入力パルスの２番めのパルスから同様
に、図２（２）の第二段に示すように入力パルスを計数
し、その計数値がｎになる毎に図２（３）に示すような
出力パルスを１個送出する。図２（２）の第三段につい
ても、入力パルスの３番めのパルスからｎ個のパルスを
計数すると出力パルスを１個送出する。このようにして
得られた（３）に示す出力パルスは、入力パルスｎ個毎
の移動平均周期のパルスになる。図２では変換係数αに
ついては図示していないが、図２（３）に示すパルスの
周期にαを乗算した周期のパルス、つまり図２（３）に
示すパルスの（１／α）倍の周波数のパルスが、変換出
力として出力バッファ３から送出される。図２（３）に
示す図はα＝１の場合に相当する。そして図２（３）に
示す出力パルスの周期Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ ・・・・は［数
１］のとおりになる。

【００２２】ここで本発明が問題にしたところは、この
出力パルス（図２（３））には、最初のパルスが到来し
てからｎ番めのパルスが到来するまでは信号出力がない
ことである。これは移動平均周期を演算するために避け
られないものである。そして、上述のように回転体が停
止して所定時間（数秒）にわたりパルス入力がないとき
には、この演算回路１は雑音発生を避けるためにリセッ
トされてしまうから、この最初のｎ個のパルスについて
は、ミスカウントされてしまい対応するパルスが出力さ
れないことになる。この変換出力を速度計表示に利用す
る場合には問題ないが、積算値（例えば走行距離）とし
て利用する場合には、回転体が停止するつど小さい誤差
を発生することになる。

【００２３】本発明は、この誤差を補償するところに特
徴がある。すなわち図２（５）に示すように、変換出力
に図２（３）のパルスに加えて追加パルスを送出するよ
うに構成されている。この図２に示す例では回転体が起
動するごとにｎ個のミスカウントが発生するから、この
装置から変換出力が送出されるようになってから、出力
端子に間欠的にｎ回パルスを余分に送出する。図２
（５）にはこのｎ回のパルスのうちの最初の１回分が表
示されている。

【００２４】このｎ回のパルスは、原理的には回転体が
起動してから停止するまでの間のどの時期に送出しても
よい。しかし、これをいちどにまとめて送出すると、速
度計表示が変動して見にくくなるから、速度計表示に影
響しないように比較的長い時間にわたり間欠的に送出す
ることがよい。たとえば本来の出力パルスの１０回ない
し２０回に１回ていどの割合で送出するなら、速度計の
表示には影響がないので好都合である。

【００２５】図３に演算回路１の動作について要部フロ
ーチャートを示す。図３に一点鎖線で囲む部分が本発明
により追加される処理動作である。

【００２６】図４に本発明実施例の出力パルスによる車
速表示を示す図である。横軸は回転体の起動時点を零と
して時間の経過であり、縦軸は車速であり、たとえば運
転席に表示されるアナログ表示の車速値である。回転体
の起動時から時間ｎＴ₁ が経過するまでは、実際の車速
は破線のように推移するがパルス出力がないから運転席
の表示は零である。そしてこの時間ｎＴ₁ が経過した時
点から車速表示が行われる。本発明の構成では、この時
点から上で説明したようにα×ｎ個のパルスを順次送出
するから、実際の車速より斜線を付して表示した分だけ
加算されて表示されることになる。そして時間ｔｘが経
過したところでα×ｎ個のパルス送出を完了し、実際の
車速の移動平均値の表示にもどる。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、移動平均演算を実行する
に伴い発生する入力パルスのミスカウントは補償される
から、本発明のパルス演算装置では、その出力を積算値
表示に利用しても誤差は発生しなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置のハードウエアのブロック構
成図。

【図２】本発明実施例装置の動作タイミング図。

【図３】本発明実施例制御回路の要部動作フローチャー
ト。

【図４】本発明実施例の出力パルスによる車速表示を示
す図。

【符号の説明】

１ 演算回路 ２ 回転センサ ３ 出力バッファ ４ 変換係数（α）設定装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体から到来する入力パルスの周期がそ
   の回転体の起動時から順にｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ 、・・・・
   ｔ_n ・・とするとき、この入力パルスのｎ個毎の周期の
   移動平均値に変換係数αを乗じた周期で出力パルスを送
   出するパルス変換装置において、 前記回転体が起動後にαｎ個のパルスを補充すべき出力
   パルスとして追加して送出する手段を備えたことを特徴
   とするパルス変換装置。
2. 【請求項２】前記送出する手段が補充すべき出力パルス
   を送出するタイミングを前記最初の出力パルスが送出さ
   れた後に設けた請求項１記載のパルス変換装置。
3. 【請求項３】前記送出する手段は、複数の移動平均周期
   にわたり前記補充すべきパルスを分散して送出する手段
   を含む請求項２記載のパルス変換装置。