JP2004133681A - Digital filter for actuators operation controller - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルフィルタに関し、特に、自動車用空気調和装置のアクチュエータの駆動源として該アクチュエータに組み込まれる電動ドア開閉制御モータの作動を帰還制御するためのデジタル制御回路に用いられるデジタルフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置では、外気及び内気の吸入割合を調整するためのインテークドアあるいは冷風及び温風の混合割合を調整するためのエアミックスドアと称される制御弁体のアクチュエータとして、電動ドア開閉制御モータを駆動源とするアクチュエータが採用されている。この電動ドア開閉制御モータの制御には、帰還制御方式が採用されている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
前記特許文献1に記載の帰還制御回路では、各ドアの開度に対応する電動ドア開閉制御モータの動作位置はポテンショメータにより検出され、このポテンショメータからのフィードバック信号をデジタル変換し、デジタル化されたフィードバック信号と所望のドア開度に対応する目標値との偏差に基づいて、ドアを所望の開度に移動させるように、電動ドア開閉制御モータがその作動の制御を受ける。
【0004】
ところで、帰還信号にノイズが重畳されると、適正な帰還制御が困難になることから、ノイズ成分の除去のためにデジタルフィルタを適用することが考えられる。
【0005】
従来のデジタルフィルタには、平滑化法、積算平均化法を利用したものがあり、あるいはスパイクノイズの除去のために5個のデータ値からその中心点のデータ値がノイズであるか否かを判定し、これらノイズであると判定されたデータ値の値を修正することにより、スパイク状のノイズを除去するものがある(例えば特許文献2参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−309120号公報(第3−5頁、図1)
【特許文献2】
特開平8−330905号公報(第2−3頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の前記デジタルフィルタは、いずれも構成が複雑であり、より単純な構成でポテンショメータから出力され、A/D変換を受けたデジタル信号のノイズ成分を効果的に除去し得るデジタルフィルタが望まれていた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、ノイズ成分を含まない状態では規則的に漸減或いは漸増する値を示すデジタルデータのノイズ成分を低減し得る比較的単純な構成のデジタルフィルタを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、アクチュエータの駆動源の作動を、前記アクチュエータの目標値とその作動位置を検出するポテンショメータからのフィードバック信号値との比較に基づいてデジタル制御すべく前記ポテンショメータから出力されるアナログフィードバック信号を順次デジタル化するA/D変換回路に接続され、該A/D変換回路から出力されるデジタルデータのノイズを低減するデジタルフィルタであって、比較演算手段からなり、該比較演算手段は、その出力と前記A/D変換回路から出力されるデジタルデータとを比較し、その比較結果に応じて、前記A/D変換回路から出力される前記デジタルデータの比較対象となる前記出力データに等しい出力デジタルデータ、該出力デジタルデータよりも1段階大きなデジタルデータまたは1段階小さなデジタルデータのいずれかを選択的に出力することを特徴とする。
【0010】
請求項1に記載の発明では、比較演算手段は、これに入力する両入力の比較結果に応じて、A/D変換回路から出力される前記デジタルデータの比較対象となる前記出力データに等しいデジタルデータすなわちデータ値を変化させないデジタルデータ、該デジタルデータよりも1段階大きなデジタルデータまたは1段階小さなデジタルデータの中、1つのデジタルデータを出力する。A/D変換回路から比較演算手段に順次入力するデジタル値は、ポテンショメータから順次漸増もしくは漸減するアナログ値に対応したデジタルであることから、ノイズ成分が含まれない状況下では、デジタル値の変化は、最大で1段階毎に増減するに過ぎない。前記比較演算手段は、その出力デジタルデータとA/D変換回路からのデジタルデータを比較し、たとえ該デジタルデータがノイズ成分により2段階を越える増減を生じていたとしても、その比較結果に応じて、1段階の増減を示すデジタルデータが出力されることとなり、ノイズの影響を抑制したデジタル信号を得ることができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、比較演算手段が、演算処理回路と、該演算処理回路から出力されるデジタルデータを格納する第1の記憶部と、前記A/D変換回路から出力されるデジタルデータを格納する第2の記憶部と、前記第1および第2の記憶部に格納された両デジタルデータを比較する比較器とを備え、前記演算処理回路が、前記比較器による比較結果で相等しい結果が得られたとき前記第1の記憶部に格納されたデジタルデータを出力し、第1の記憶部に格納されたデジタルデータが第2の記憶部に格納されたデジタルデータよりも大きいとき前記第1の記憶部に格納されたデジタルデータよりも1段階小さなデジタルデータを出力し、第1の記憶部に格納されたデジタルデータが第2の記憶部に格納されたデジタルデータよりも小さいとき前記第1の記憶部に格納されたデジタルデータよりも1段階大きなデジタルデータを出力することを特徴とする。
【0012】
請求項2に記載の発明では、比較演算手段を2つの記憶部、比較器および演算処理回路で構成することができ、これにより比較的安価かつ容易に本願発明を実施することができる。
【0013】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、前記演算処理回路をアップダウンカウンタで構成することができ、これにより市販の既製品の組み合わせにより、本願発明のデジタルフィルタを実現することができる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記駆動源が自動車用空気調和装置の電動ドア開閉制御モータであることを特徴とする。
【0015】
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記電動ドア開閉制御モータが前記空気調和装置の各ドアを作動させることを特徴とする。この電動ドア開閉制御モータを駆動源とするアクチュエータにより作動の制御を受ける空気調和装置のドアとして、外気及び内気の吸入割合を調整するためのインテークドア、冷風及び温風の混合割合を調整するためのエアミックスドアの他、従来よく知られたセパレートドア、モードドア、フレッシュベントドア、バイレベルドア等がある。
【0016】
請求項4および5に記載の発明では、前記空気調和装置の電動モータすなわち電動ドア開閉制御モータの作動制御からノイズの影響を実質的に排除することができ、これにより適正な空気調和により、快適な車内環境の実現が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の特徴を図示の実施の形態に沿って、詳細に説明する。
【0018】
図1は、本発明に係るデジタルフィルタが組み込まれるアクチュエータ作動制御装置の電気回路図を概略的に示す。この図1に沿っての説明に先立ち、本発明に係るアクチュエータ作動制御装置が適用される自動車用空気調和装置の一例を図2に沿って説明する。
【0019】
本発明に係る自動車用空気調和装置11は、図2に示すように、車外からの外気或いは車内の内気を選択的に取り入れるためのインテークユニット12と、該インテークユニットを経て取り入れられた空気を冷却するクーリングユニット13と、このクーリングユニット13からの冷風を温風との調和によって温度を調整した後、車内に吹き出すヒータユニット14とを備える。
【0020】
インテークユニット12に設けられた外気取入口15および内気取入口16の合流点には、各取入口15、16を経て内部に取り入れられる外気と内気との吸入量の割合を調整するインテークドア17が、その枢軸17aの回りに揺動自在に設けられている。インテークドア17は、電動ドア開閉制御モータである例えばDCモータのような電動モータ18aを駆動源とするインテークドアアクチュエータの動作により、内気取入口16を全閉する符号Aで示す開度位置および外気取入口15を全閉する符号Bで示す開度位置との間で回動する。
【0021】
従って、従来よく知られているように、ファンモータ19が作動すると、そのファン20の回転によって生じる吸気負圧に応じて、インテークドア17が開度位置Aにあるとき、外気導入モード(FRE)として外気取入口15から、また開度位置Bにあるとき内気循環モード(REC)として内気取入口16からそれぞれ空気がインテークユニット12内に取り入れられる。また、両開度位置A、Bの中間位置ではインテークドア17の開度位置に応じた割合で、外気および内気が、それぞれの取入口15、16からインテークユニット12内に取り入れられる。
【0022】
クーリングユニット13には、エバポレータ21が設けられている。エバポレータ21は、これに接続されたコンプレッサ(図示せず)から圧縮された冷却媒体の供給を受けると、この冷却媒体との熱交換作用により、インテークユニット12からの取入れ空気を冷却する。
【0023】
ヒータユニット14には、例えばエンジン冷却水を熱源とするヒータコア22が設けられている。また、ヒータコア22に関連して、エアミックスドア23が設けられている。エアミックスドア23は、従来よく知られているように、クーリングユニット13からの冷却空気のうち、ヒータコア22を通過する量とヒータコア22を迂回する量との割合を調整するために、その枢軸23aの回りに揺動自在であり、前記したと同様な電動ドア開閉制御モータである電動モータ18bを駆動源とするエアミックスドアアクチュエータの作動により、そのドア開度を可変とする。このエアミックスドア23の開度を調整することにより、ヒータコア22を通過することによって該ヒータコアで加熱された温風とヒータコア22を迂回するクーリングユニット13からの冷風との混合割合を調整することができる。
【0024】
この混合割合の調整によって適温に調整された空気は、霜取り用吹出口24、ベンチレータ吹出口25、足元吹出口26のそれぞれから車室内に供給可能である。吹出口24、25および26のそれぞれには、各吹出口の開閉のためのドア27、28および29が設けられている。各ドア27、28、29は、図示しないが、前記したと同様な電動モータを駆動源とする各アクチュエータにより作動させることができる。
【0025】
各アクチュエータ110は、図4に示す例では、電動モータ18(18aまたは18b)と、該電動モータの回転軸に固定されたウォーム111と、該ウォームに噛合する減速ギヤ列112(112a、112b、112cおよび112d)と、最終ギヤ111dの回転軸に固定されたアクチュエータレバー13とを備え、該アクチュエータレバーが各ドアの前記枢軸に連結されている。
【0026】
インテークドア17およびエアミックスドア23の各ドア開度を調整するために、本発明に係るアクチュエータ作動制御装置が用いられている。図示の実施の形態では、インテークドアアクチュエータおよびエアミックスドアアクチュエータ毎に、各電動モータ18a、18bの制御のためのアクチュエータ作動制御回路10(10a、10b)が設けられている。本発明に係るアクチュエータ作動制御回路は、各ドア17、23、27、28、29の他、従来よく知られたセパレートドア、モードドア、フレッシュベントドア、バイレベルドア等、空気調和装置の全てのドアの制御に適用することができる。各アクチュエータ作動制御回路10は、従来よく知られているように、ACアンプと称される空気調和装置用の主制御装置30との間で無線交信が可能である。
【0027】
主制御装置30は、図示しないが、車内温度を検出する内気センサ、日射量を検出する日射センサ、外気温度を検出する外気センサ等の各種センサや自動制御を選択するオートスイッチ、車内温度設定器のような手動スイッチ類からの各信号に基づいて、各ドア17、23の最適な目標開度を算出する。主制御装置30は、それぞれのアクチュエータ作動制御回路10(10a、10b)を通して各ドア17、23をその目標開度に動作させるために、それぞれのアクチュエータ作動制御回路10(10a、10b)に各ドア開度の目標値を与えるように、これらと交信する。
【0028】
図1に示すアクチュエータ作動制御回路10は、インテークドア17またはエアミックスドア23のドア開度の操作のために、それぞれに設けられている。
【0029】
以下、説明の簡素化のために、アクチュエータ作動制御回路10をインテークドアアクチュエータの駆動源である電動モータ18aのためのアクチュエータ作動制御回路10aとして説明する。
【0030】
図1に示すアクチュエータ作動制御回路10は、主制御装置30との交信によって与えられるインテークドア17のドア開度の目標値に沿ってこのドア開度を帰還制御するために設けられている。
【0031】
アクチュエータ作動制御回路10は、主制御装置30との交信のための通信部31と、電源Bから帰還制御のための所定の電圧電源を得るための電源回路32と、インテークドア17を操作する電動モータ18aへの給電制御のためのコントロール回路部33とを備える。電動モータ18aは、インテークドア17を操作するインテークドアアクチュエータ内にその駆動源として組み込まれている。
【0032】
通信部31は、主制御装置30とのデータ交換のためのインタフェースとして機能する入出力回路34と、該入出力回路を経て主制御装置30とデータ交信するための通信処理回路35と、各アクチュエータ作動制御回路10(10a、10b)を識別するための通信識別子を設定するID設定回路36とを備える。通信処理回路35は、主制御装置30から送信されるデータのうち、ID設定回路36により設定された自己の識別子に一致するデータを識別し、また必要なデータを主制御装置30に送信する。図示の例では、主制御装置30との間の通信プロトコルは、ローカル・インターコネクト・ネットワーク(LIN)が適用されている。
【0033】
コントロール回路部33は、この実施の形態では、インテークドア17のアクチュエータの駆動源である電動モータ18aを作動させるための駆動回路37と、該駆動回路に制御信号を出力する駆動制御回路38と、該駆動制御回路に動作許可信号を出力するタイマー回路39とを備える。
【0034】
駆動回路37は、図示しないが4つの例えばMOSトランジスタのようなスイッチング素子をH字状に結線して形成された従来よく知られたHブリッジ回路で構成することができる。この駆動回路37は、駆動制御回路38から供給される制御信号に応じて、電源Bの一対の電力供給端子と電動モータ18aの一対の接続端子との接続関係を切り替える。この駆動回路37による切替え動作に応じて電動モータ18aは、例えば停止動作、正転動作、逆転動作または動作停止時での発電ブレーキ動作を選択される。発電ブレーキ動作では、従来よく知られているように、回転動作中の電動モータ18aの一対の接続端子を接地させることにより、この電動モータ18aを発電ブレーキとして機能させることができる。
【0035】
インテークドアアクチュエータの駆動源である電動ドア開閉制御モータすなわち電動モータ18aの回転軸は、図4に示したように、ウォーム111、該ウォームに噛合する減速ギヤ列112(112a、112b、112cおよび112d)およびアクチュエータレバー113を介して、インテークドア17の枢軸17aに連結され、これによりインテークドア17のドア開度は、電動モータ18aの作動に応じて変化する。このインテークドア17の開度は、ポテンショメータ40により、電圧値として検出される。
【0036】
ポテンショメータ40は、従来よく知られているように、抵抗体40aと、該抵抗体上を摺動可能の摺動子40bとを備える。抵抗体40aの両端間には電源回路32の直流電圧が印加され、摺動子40bがインテークドア17の回動に応じて抵抗体40a上をその一端と他端との間で摺動することから、インテークドア17のドア開度に対応した電圧を摺動子40bから順次取り出すことができる。
【0037】
ポテンショメータ40の摺動子40bから出力される電圧値すなわちドア開度情報は、A/D変換回路41によって例えば8ビットのデジタルデータに変換される。この8ビットのデジタルデータへの変換により、インテークドア17のドア開度は、その調整可能範囲の1/256の角度毎に、ドア開度に応じた256段階のデジタルデータによって段階的に表示される。このデジタルデータに変換されたフィードバック信号は、ノイズ成分を除去するデジタルフィルタ42を経た後、駆動制御回路38に接続された比較器43に供給される。
【0038】
図1に示すとおり、必要に応じて前記フィードバック信号を通信処理回路35から主制御装置30に送出することができる。
【0039】
デジタルフィルタ42は、図3に示すように、演算処理回路42aと、該演算処理回路の出力データDxを順次格納する第1の記憶部42bと、A/D変換回路41から出力されるデジタルデータを順次格納する第2の記憶部42cと、比較器42dとを備える比較演算手段からなる。
【0040】
比較器42dは、第1の記憶部42bに格納されたデジタルデータDxと、第2の記憶部42cに格納されたデジタルデータDx′とを比較し、両デジタルデータDxおよびDx′が等しいか、あるいは第2の記憶部42cに格納されているデジタルデータDx′が第1の記憶部42bに格納されているデジタルデータDxよりも離散化されたデジタル値の1段階分よりも大きいかあるいは小さいかを判定する。
【0041】
ポテンショメータ40の摺動子40bは、電動モータ18aの正転あるいは逆転に応じて、ほぼ等速で摺動することから、このポテンショメータ40からのアナログ出力電圧はほぼ比例的に増減する。そのため、このアナログ電圧にノイズが含まれていないとき、A/D変換回路からは離散化されたデジタルデータが順次1段階分増加あるいは減少したデジタル値が出力される。
【0042】
デジタルフィルタ42からデジタルデータDxが出力されている状態で引き続きデジタルデータDx′がA/D変換回路41からデジタルフィルタ42の第2の記憶部42cに格納されると、比較器42dは第1の記憶部42bに格納されたデジタルデータDxの値と、第2の記憶部42cに格納されたデジタルデータDx′の値とを比較する。
【0043】
例えば電動モータ18aが停止の状態では、A/D変換回路41から出力されるデジタルデータの値は変化することなく、両記憶部42bおよび42cに格納されたデジタルデータDxおよびDx′の値は等しく保持されることから、比較器42dは、演算処理回路42aに両データ値が等しい旨の信号を出力する。演算処理回路42aは、この信号を受けている状況下では、現出力であるデジタルデータDxをフィードバック信号として出力し続ける。このフィードバック信号は、インテークドア17が該デジタルデータDxに対応するドア開度で保持され続けていることを表示する。
【0044】
また、電動モータ18aの正転あるいは逆転によるポテンショメータ40の動作に伴いデジタルデータDx′が1段階分、すなわち1ビット分増減すると、比較器42dは、その大小関係(Dx′>DxまたはDx′<Dx)に応じて、比較結果を演算処理回路42aに出力する。演算処理回路42aは、比較器42dからデジタルデータDx′がデジタルデータDxよりも大きい旨の比較結果を得ると、そのデジタルデータDxを1段階分増大させたデジタルデータ値(Dx+1)のデジタルデータをフィードバック信号として出力する。したがって、電動モータ18aの正転に応じてインテークドア17の開度が1段階分ずつ増加すると、このフィードバック信号は順次1段階分ずつ増加する。これと同様に、電動モータ18aの逆転に応じてインテークドア17の開度が1段階分ずつ減少すると、フィードバック信号は順次1段階分ずつ減少する。
【0045】
その結果、A/D変換回路41から出力されるデジタルデータにノイズが含まれない状況下では、デジタルフィルタ42は、A/D変換回路41からのデジタルデータをフィードバック信号として適正に比較器43に出力する。この比較器43は、帰還制御のために、図1に示す例では、後述する第3の記憶部44に格納された目標値と、デジタルフィルタ42からのフィードバック信号との偏差を求める。
【0046】
ところで、例えばポテンショメータ40の抵抗体40aに部分的な欠損が生じ、そのためにポテンショメータ40の摺動子40bがこの欠損部を摺動するとき、ポテンショメータ40からのアナログ信号にノイズが重畳されることがある。このようなノイズ成分を含む信号がA/D変換回路41からデジタルフィルタ42に出力され、このノイズ成分を含むデジタル信号Dx′がデジタルフィルタ42の第2の記憶部42cに格納されると、比較器42dにより、第1の記憶部42bに格納されているデジタルデータDxとの比較を受ける。その結果、比較器42dは、前記したと同様な大小関係(Dx′>DxまたはDx′<Dx)に応じて、比較結果を演算処理回路42aに出力するが、たとえノイズ成分を含むデジタルデータDx′が先のデジタルデータDxよりも2段階を越える大きなデジタル値を示したとしても、デジタルフィルタ42は、その出力端に1段階分大きなデジタルデータ値を出力するに過ぎない。
【0047】
このように、デジタルフィルタ42によれば、あるデジタルデータに引き続くデジタルデータに、たとえ両データ間で2段階分を越える大きなデータ値差を与えるノイズが含まれていても、そのノイズの影響を1段階分のデータ値の増大に抑制することができ、ノイズによるフィードバック信号への影響を低減することができる。
【0048】
また、デジタルフィルタ42を演算処理回路42a、2つの記憶部42b、42cおよび演算処理回路42aで構成することにより、比較的単純な構成で、従来に比較して安価かつ容易にデジタルフィルタ42を得ることができる。
【0049】
また、演算処理回路42aとして従来よく知られたアップダウンカウンタを用いることができ、これにより、市販の既製品の組み合わせにより、デジタルフィルタ42を得ることができる。
【0050】
コントロール回路部33は、図示の例では、通信処理回路35から出力される目標値データを一時的に保持するための第3の記憶部44と、該第3の記憶部に直列的に接続された第4の記憶部45とを備える。両記憶部44および45は、主制御装置30から送出された目標値が通信処理回路35から送出される毎に、該通信処理回路から供給されるクロックパルスをトリガーとして、通信処理回路35から送出される目標値を先入れ先出し方式で順次格納するデータラッチ回路で構成することができる。
【0051】
通信処理回路35から出力される目標値は、通信処理回路35からのトリガーに応じて第3の記憶部44に格納される。その後、通信処理回路35から新たな目標値が出力されると、通信処理回路35からのトリガーに応じて、第3の記憶部44に格納されていた目標値は前回の目標値として第4の記憶部45に送られ、該記憶部に格納される。また、通信処理回路35から出力された新たな目標値は第3の記憶部44に格納される。以降、通信処理回路35から新たな目標値が出力される毎に、通信処理回路35からのトリガーに伴い第3の記憶部44に格納されているデータは新たな目標値で更新され、第4の記憶部45に格納されているデータは第1の記憶に格納されていた目標値で更新される。従って、第3の記憶部44には主制御装置30からの最新の目標値が格納され、第4の記憶部45には前回の目標値が格納されている。
【0052】
第3の記憶部44に格納された最新の目標値は、比較器43に送出される。比較器43は、この第3の記憶部44からの最新の目標値と、デジタルフィルタ42を経るフィードバック信号とを比較し、その偏差を電動モータ18aの作動の制御のために駆動制御回路38に出力する。
【0053】
駆動制御回路38は、タイマー回路39から動作許可信号を受けている限り、すなわち、タイマー回路39から動作禁止信号を受けていない限り、第3の記憶部44に格納された新たな目標値とフィードバック信号値とを一致させるように駆動回路37に制御信号を出力する。駆動回路37は、駆動制御回路38からの制御信号により、例えば目標値がフィードバック信号値よりも大きいとき、電動モータ18aを正転させるように動作し、これによりインテークドア17の開度が増大し、あるいは目標値がフィードバック信号値よりも小さいとき、電動モータ18aを逆転させるように動作し、これによりインテークドア17の開度が減少する。
【0054】
この帰還制御では、前記したとおり、デジタルフィルタ42がフィードバック信号に含まれるノイズ成分の低減を図ることから、ノイズ成分の低減が図られたフィードバック信号により、インテークドア17が迅速かつ適正に目標値へ向けての制御を受ける。
【0055】
また、図示の実施の形態では、電動モータ18aへの過電流の供給を阻止する過電流検出回路46および駆動電圧制御回路47が設けられている。駆動制御回路38は、過電流検出回路46により電動モータ18aへの過電流が検出されたとき、電動モータ18aへの給電を停止すべく駆動回路37を動作させる。また、駆動制御回路38は、電動モータ18aの制動時に駆動電圧制御回路47からの制御信号を受けたとき、駆動回路37のMOSトランジスタからなるスイッチング素子の動作に時間遅延を与えるように各MOSトランジスタのゲート電圧を制御する。この時間遅延により、急激な制動によるバックラッシュの発生を抑制することができる。
【0056】
駆動制御回路38に動作許可信号を送出するタイマー回路39は、第3の記憶部44に新たな目標値が格納されたとき、該第3の記憶部44に格納された新たな目標値と、第4の記憶部45に格納された前の目標値とを相互に比較し、両者が一致しないときタイマーリセット信号を出力する比較器48と、該比較器からタイマーリセット信号を受けたとき該タイマーリセット信号を受けてから所定の時間、動作許可信号を駆動制御回路38に出し続け、所定の時間が経過したとき動作許可信号の送出を停止するタイマー49とを備える。
【0057】
タイマー49によって設定される所要時間すなわち動作許可信号を出し続ける所定時間としては、通常の電動モータ18aの作動によってインテークドア17がいずれの開度位置にあっても、与えられた目標の開度にインテークドア17を移動させ、その運動を目標開度に収束させるに必要な時間が設定される。この所用時間として、前記したようにポテンショメータ40の摺動子40bが抵抗体40aの一端から他端へ移動するのに要する時間よりも僅かに長い、例えば15秒が採用される。
【0058】
タイマー回路39の比較器48は、第3の記憶部44に新たな目標値が格納された場合、該第3の記憶部に格納された目標値が第4の記憶部45に格納された目標値と一致するとき、タイマー49にタイマーリセット信号を出力することはない。
【0059】
従って、例えば、主制御装置30から前の目標値と同一の新たな目標値がアクチュエータ作動制御回路10に送信されて来ると、第3の記憶部44および第4の記憶部45の目標値は一致することから、比較器48がタイマー49にタイマーリセット信号を出力することはない。そのため、この場合、駆動制御回路38は作動が停止した状態におかれることから、駆動回路37は電動モータ18aを作動させることなく停止状態に保持する。その結果、インテークドア17は、先の目標値に一致する開度に保持され続ける。
【0060】
他方、主制御装置30から前の目標値と異なる新たな目標値がアクチュエータ作動制御回路10に送信されて来ると、タイマー回路39の比較器48は、第3の記憶部44に格納された新たな目標値と第4の記憶部45に格納された前の目標値との不一致を検出し、タイマー49にタイマーリセット信号を出力する。
【0061】
タイマー49は、比較器48からのタイマーリセット信号を受けると、駆動制御回路38に動作許可信号を例えば15秒の間、出力する。駆動制御回路38は、この動作許可信号を受けている間、動作可能状態におかれることから、過電流検出回路46からの過電流検出信号を受けない状況下では、前記したとおり、第3の記憶部44からの目標値と、ポテンショメータ40からA/D変換回路41に出力され該A/D変換回路から本発明に係るデジタルフィルタ42を経てノイズ成分が低減されたフィードバック信号との偏差を出力する比較器43の出力が零になるように、駆動回路37を経て電動モータ18aの作動を制御する。
【0062】
このアクチュエータ作動制御回路10の制御動作中に、例えば電動モータ18aに機械的な障害によりロック状態が生じ、あるいは何らかの原因でインテークドア17が目標の開度に収束することなく、この目標開度を中心として振動を生じるハンチング現象が生じても、所定時間を超えるとタイマー49が駆動制御回路38への動作許可信号の送出を停止することから、駆動回路37から電動モータ18aへの給電が停止される。
【0063】
このタイマー回路39の動作により、電動モータ18aの過熱防止機構に依存することなく、また格別なデューティ比制御用プログラムを採用することなく、電動モータ18aのロックによる過熱あるいは所定時間を超える過剰なハンチング現象を確実に防止することができる。
【0064】
タイマー回路39を不要とすることができるが、自動車用空気調和装置11では、インテークドア17の作動で前記したハンチング現象が生じると、このハンチング現象に伴う異音が車内騒音の原因となる。そこで、タイマー回路39を設けることにより、前記空気調和装置における過剰なハンチング現象を防止することができるので、このハンチング現象による車内騒音をも低減する上で、タイマー回路39を設けることが望ましい。
【0065】
タイマー回路39により設定される所要時間として、電動モータ18aの通常の作動で、インテークドア17がいずれの開度位置にあっても、与えられた目標の開度にインテークドア17を移動させ、その運動を目標開度に収束させるに必要な時間を適宜選択することができる。
【0066】
インテークドア17に代えてエアミックスドア23の電動モータ18bの作動制御に図1に示したと同様なアクチュエータ作動制御回路10を適用することができ、また、必要に応じて各ドア27〜29およびその他のドアの作動制御にも前記アクチュエータ作動制御回路を適用することができる。
【0067】
また、前記アクチュエータ作動制御回路は、前記した無線方式の他、有線方式の作動制御回路にも適用することができる。
【0068】
前記したところでは、本発明に係るデジタルフィルタをタイマー回路39からの動作許可信号に応じて動作する駆動制御回路38が設けられたアクチュエータ作動制御装置に組み込んだ例に沿って説明した。これに代えて、本発明に係るデジタルフィルタをタイマー回路39による制御を受けることのない駆動制御回路が設けられたアクチュエータ作動制御装置に適用することができ、これによりフィードバック信号に含まれるノイズ成分の影響を効果的に低減することができるので、適正な帰還制御が可能となる。
【0069】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、比較演算手段は、その出力データとA/D変換回路からのデジタルデータを比較し、たとえ該デジタルデータがノイズ成分により2段階以上の増減を生じていたとしても、その比較結果に応じて、1段階の増減を示すデジタルデータを出力することから、ノイズの影響を抑制したデジタル信号を得ることができる。
【0070】
請求項2に記載の発明によれば、比較演算手段を2つの記憶部、比較器および演算処理回路で構成することができ、これにより比較的安価かつ容易に本願発明を実施することができる。
【0071】
請求項3に記載の発明によれば、演算処理回路をアップダウンカウンタで構成することができ、これにより市販の既製品の組み合わせにより、本願発明のデジタルフィルタを実現することができる。
【0072】
請求項4および5に記載の発明によれば、車両用空気調和装置のドアを作動させるドア開閉制御モータの作動制御からノイズの影響を実質的に排除することができ、これにより適正な空気調和により、快適な車内環境の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルフィルタが組み込まれた制御回路を示すブロック図である。
【図2】図1に示した制御回路により制御を受ける車両用空気調和装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図3】本発明に係るデジタルフィルタの電気回路を示すブロック図である。
【図4】本発明に係るアクチュエータの内部構成を示す構造図である。
【符号の説明】
10 アクチュエータ作動制御回路(アクチュエータ作動制御装置)
11 自動車用空気調和装置
18(18a、18b) アクチュエータの駆動源(電動モータ)
40 ポテンショメータ
41 A/D変換回路
42 デジタルフィルタ(比較演算手段)
42a 演算処理回路
42b 第1の記憶部
42c 第2の記憶部
42d 比較器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital filter, and more particularly, to a digital filter used in a digital control circuit for feedback-controlling the operation of an electric door opening / closing control motor incorporated in an actuator of a vehicle air conditioner as a driving source of the actuator.
[0002]
[Prior art]
In an air conditioner for an automobile, an electric door is opened and closed as an actuator of a control valve body called an intake door for adjusting an intake ratio of outside air and inside air or an air mix door for adjusting a mixture ratio of cold air and hot air. An actuator using a control motor as a drive source is employed. A feedback control method is used for controlling the electric door opening / closing control motor (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In the feedback control circuit described in
[0004]
By the way, if noise is superimposed on the feedback signal, it becomes difficult to perform appropriate feedback control. Therefore, it is conceivable to apply a digital filter to remove noise components.
[0005]
Some conventional digital filters use a smoothing method or an integration averaging method, or determine whether or not the data value at the center point is noise from five data values in order to remove spike noise. In some cases, spike-like noise is removed by making a determination and correcting the value of the data value determined to be the noise (for example, see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-309120 (page 3-5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-8-330905 (page 2-3, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the conventional digital filters has a complicated configuration, and a digital filter which is output from a potentiometer with a simpler configuration and which can effectively remove noise components of a digital signal subjected to A / D conversion is desired. Had been rare.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a digital filter having a relatively simple configuration that can reduce a noise component of digital data that exhibits a gradually decreasing or increasing value when no noise component is included.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0010]
According to the first aspect of the present invention, the comparison operation means outputs a digital signal equal to the output data to be compared with the digital data output from the A / D conversion circuit in accordance with a comparison result between the two inputs. Data, that is, digital data that does not change the data value, digital data one stage larger than the digital data, or digital data smaller by one stage, outputs one digital data. Since the digital value sequentially input from the A / D conversion circuit to the comparison operation means is a digital value corresponding to an analog value that gradually increases or decreases gradually from the potentiometer, the change in the digital value does not include a noise component under the situation where the noise component is not included. , At most one step at a time. The comparison operation means compares the output digital data with the digital data from the A / D conversion circuit. Even if the digital data has increased or decreased by more than two steps due to a noise component, the comparison operation means determines the difference in accordance with the comparison result. In this case, digital data indicating one step increase / decrease is output, and a digital signal in which the influence of noise is suppressed can be obtained.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the comparison operation means includes: an operation processing circuit; a first storage unit for storing digital data output from the operation processing circuit; A second storage unit for storing digital data output from the / D conversion circuit, and a comparator for comparing the two digital data stored in the first and second storage units, wherein the arithmetic processing circuit Outputting the digital data stored in the first storage unit when the same result is obtained as a result of comparison by the comparator, and storing the digital data stored in the first storage unit in the second storage unit. When the digital data is larger than the stored digital data, the digital data that is smaller by one step than the digital data stored in the first storage unit is output, and the digital data stored in the first storage unit is stored in the second storage unit. Storage And outputting a one step larger digital data than the digital data stored in said first storage unit is smaller than the digital data.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the comparison operation means can be composed of two storage units, a comparator and an operation processing circuit, whereby the present invention can be implemented relatively inexpensively and easily.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the arithmetic processing circuit can be configured by an up-down counter, thereby realizing the digital filter of the present invention by a combination of commercially available off-the-shelf products. can do.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the driving source is an electric door opening / closing control motor of an air conditioner for a vehicle.
[0015]
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the electric door opening / closing control motor operates each door of the air conditioner. As an air conditioner door whose operation is controlled by an actuator that uses the electric door opening / closing control motor as a drive source, an intake door for adjusting the intake ratio of outside air and inside air, and for adjusting the mixing ratio of cold air and hot air. In addition to the air mix door, there are a well-known separate door, mode door, fresh vent door, bi-level door, and the like.
[0016]
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the influence of noise can be substantially eliminated from the operation control of the electric motor of the air conditioner, that is, the electric door opening / closing control motor. It is possible to realize a comfortable interior environment.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, features of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0018]
FIG. 1 schematically shows an electric circuit diagram of an actuator operation control device incorporating a digital filter according to the present invention. Prior to the description along FIG. 1, an example of an air conditioner for a vehicle to which the actuator operation control device according to the present invention is applied will be described with reference to FIG.
[0019]
As shown in FIG. 2, an
[0020]
At the junction of the
[0021]
Therefore, as is well known in the art, when the
[0022]
The cooling
[0023]
The
[0024]
The air adjusted to an appropriate temperature by adjusting the mixing ratio can be supplied into the vehicle interior from each of the
[0025]
In the example shown in FIG. 4, each
[0026]
The actuator operation control device according to the present invention is used to adjust each door opening of the intake door 17 and the
[0027]
Although not shown, the
[0028]
The actuator
[0029]
Hereinafter, for simplicity of description, the actuator
[0030]
The actuator
[0031]
The actuator
[0032]
The communication unit 31 includes an input /
[0033]
In this embodiment, the
[0034]
Although not shown, the
[0035]
As shown in FIG. 4, a rotating shaft of an electric door opening / closing control motor that is a driving source of the intake door actuator, that is, an
[0036]
As is well known, the
[0037]
The voltage value output from the
[0038]
As shown in FIG. 1, the feedback signal can be sent from the
[0039]
As shown in FIG. 3, the
[0040]
The
[0041]
Since the
[0042]
When the digital data Dx 'is continuously output from the A /
[0043]
For example, when the
[0044]
When the digital data Dx 'increases or decreases by one step, that is, by one bit in accordance with the operation of the
[0045]
As a result, in a situation where the digital data output from the A /
[0046]
By the way, for example, when the
[0047]
As described above, according to the
[0048]
In addition, by configuring the
[0049]
In addition, a conventionally well-known up-down counter can be used as the
[0050]
In the illustrated example, the
[0051]
The target value output from the
[0052]
The latest target value stored in the third storage unit 44 is sent to the
[0053]
As long as the
[0054]
In this feedback control, as described above, since the
[0055]
In the illustrated embodiment, an
[0056]
When a new target value is stored in the third storage unit 44, the
[0057]
The required time set by the
[0058]
When a new target value is stored in the third storage unit 44, the
[0059]
Therefore, for example, when a new target value identical to the previous target value is transmitted from the
[0060]
On the other hand, when a new target value different from the previous target value is transmitted from the
[0061]
Upon receiving the timer reset signal from the
[0062]
During the control operation of the actuator
[0063]
Due to the operation of the
[0064]
Although the
[0065]
Regarding the required time set by the
[0066]
Instead of the intake door 17, an actuator
[0067]
Further, the actuator operation control circuit can be applied to a wired operation control circuit in addition to the above-described wireless system.
[0068]
In the above description, the digital filter according to the present invention has been described along with an example in which the digital filter is incorporated in an actuator operation control device provided with a
[0069]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the comparison operation means compares the output data with the digital data from the A / D conversion circuit, and the digital data has increased or decreased in two or more steps due to noise components. However, since digital data indicating one step of increase or decrease is output according to the comparison result, a digital signal in which the influence of noise is suppressed can be obtained.
[0070]
According to the second aspect of the present invention, the comparison operation means can be composed of two storage units, a comparator and an operation processing circuit, whereby the present invention can be implemented relatively inexpensively and easily.
[0071]
According to the third aspect of the present invention, the arithmetic processing circuit can be constituted by an up / down counter, whereby the digital filter of the present invention can be realized by a combination of commercially available off-the-shelf products.
[0072]
According to the inventions set forth in claims 4 and 5, the influence of noise can be substantially eliminated from the operation control of the door opening / closing control motor that operates the door of the air conditioner for a vehicle, whereby proper air conditioning can be achieved. Thereby, a comfortable in-vehicle environment can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a control circuit incorporating a digital filter according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view schematically showing an example of a vehicle air conditioner controlled by a control circuit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing an electric circuit of the digital filter according to the present invention.
FIG. 4 is a structural diagram showing an internal configuration of an actuator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Actuator operation control circuit (actuator operation control device)
11 Automotive air conditioner 18 (18a, 18b) Actuator drive source (electric motor)
40 potentiometer 41 A /
42a
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002297461A JP2004133681A (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Digital filter for actuators operation controller |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021043858A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社構造計画研究所 | Information processing system, information processing method and program |
-
2002
- 2002-10-10 JP JP2002297461A patent/JP2004133681A/en active Pending
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