JP2004205346A - Phase difference detecting circuit and inclined-angle measuring instrument - Google Patents

Phase difference detecting circuit and inclined-angle measuring instrument Download PDF

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JP2004205346A JP2002374981A JP2002374981A JP2004205346A JP 2004205346 A JP2004205346 A JP 2004205346A JP 2002374981 A JP2002374981 A JP 2002374981A JP 2002374981 A JP2002374981 A JP 2002374981A JP 2004205346 A JP2004205346 A JP 2004205346A
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Junya Tashiro
潤哉 田代
Takashi Osawa
孝 大沢
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, when a CPU having a small capacity is used, the burden becomes heavier at the time of continuously measuring the phase difference between two input signals at a plurality of spots and averaging the measured phase differences, because the phase difference can be measured at only one spot. <P>SOLUTION: The mean value of the phase differences between the two input signals S1 and S2 can be found by dividing the count value outputted from a counter 4 by the number of occurring times of the phase differences between the input signals S1 and S2 while an inputting timing signal S4 is outputted. In addition, the dividing means used for the division is realized by means of hardware or software and the averaged phase difference of the sporadically inputted input signals S1 and S2 is made detectable by using the CPU 5 having the small capacity. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、断続的に入力する信号間の平均化した位相差を検出する位相差検出回路および、その位相差検出回路を利用した傾斜角度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の位相差検出回路では、2つのディジタル信号が入力信号として入力され、コンデンサに直列に接続された抵抗を介して前記コンデンサへ電圧を印加する電圧手段と、前記入力信号に応じて前記コンデンサへ2種の電圧を印加し、前記入力信号のパルスが欠損した場合には、前記コンデンサへの電圧印加を停止すべく前記電圧印加手段の制御を行う制御手段を備え、前記入力信号の一部が欠損されたときにも、安定した位相誤差電圧を得るように構成している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭58−175319号公報(第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来例はアナログ電圧によって位相差を出力する為に、温度や経年変化によるアナログ的な誤差が発生する。また出力をCPUに入力する為にはD/Aコンバータが必要となり、誤差を増す要因となる。また初段から2信号をCPUに取り込み、2つの入力信号の位相差を時間差と見ることで、前述の従来の位相差検出回路をCPUにより代替させることは容易であり、また、前記2つの入力信号の位相差をディジタル的に保持することで、前記入力信号が途絶えてもその直前の値を出力し続けることは容易であり、散発的な入力信号であっても対応することは可能であるが、能力の小さいCPUを用いた場合には前記2つの入力信号の位相差を1箇所しか計測できず、前記2つの入力信号の位相差を連続的に複数箇所について計測し平均化する機能がなく、この2つの入力信号の位相差の連続的な複数箇所についての計測とその平均化には対応できないという課題があった。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、能力の小さいCPUを使用して、散発的に入力する入力信号の平均化された位相差を検出できる位相差検出回路を得ることを目的とする。
【0006】
また、この発明は、超音波センサを用いたときの超音波受信子から散発的に入力される入力信号について、能力の小さいCPUを使用して検出した任意期間内の平均化された位相差を利用し、反射物体に対する相対的な角度量を検出できる傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位相差検出回路は、入力信号間の位相差をディジタル的に検出する位相差検出回路において、少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差情報を抽出する位相差情報抽出回路と、前記位相差情報抽出回路が抽出した前記位相差情報と、前記入力信号間の位相差を平均化する期間を規定する期間規定信号とをもとに、前記期間内における平均化された前記入力信号間の位相差を検出する平均化位相差検出手段とを備えたものである。
【0008】
この発明に係る傾斜角度測定装置は、超音波の送信から受信に到る超音波経路長の等しい、超音波発振子と超音波受信子との組を複数備え、送信された前記超音波を反射する反射物体に対する相対的な角度量を、前記反射物体により反射した超音波を前記各組の超音波受信子が受信することで得られた入力信号間の位相差をもとに検出する傾斜角度測定装置において、前記各組の超音波受信子が前記反射物体から反射された超音波を受信することで得られた、少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差をディジタル的に検出する位相差検出回路とを備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、この実施の形態1の位相差検出回路の構成を示す回路図であり、入力信号S1および入力信号S2を比較し、前記入力信号間の位相差に応じた幅のパルス信号を出力する排他的論理和回路(位相差情報抽出回路)1、前記排他的論理和回路1の出力と発振回路3が出力する基準クロック信号と不図示のマイクロコンピュータから与えられる入力タイミング信号S4との論理積を演算し、その演算結果を信号S5として出力するAND回路(位相差情報抽出回路)2と、前記AND回路2が出力する信号S5を計数するカウンタ(平均化位相差検出手段、計数回路)4とを備えている。なお、符号5は、カウンタ4が出力する計数値を前記位相差が発生した回数で除算する例えば能力の小さなCPU(平均化位相差検出手段、演算手段)である。
【0010】
次に動作について説明する。
図2は、図1に示した位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートであり、以下、このタイミングチャートに従って動作を説明する。
図2(イ)は入力信号S1の信号波形を示し、また同図(ロ)は入力信号S2の信号波形を示している。排他的論理和回路1からは、前記入力信号S1と入力信号S2との排他的論理和結果(ExOR)が出力され、この排他的論理和結果と発振回路3が出力する基準クロック信号と、同図(ハ)に示す入力タイミング信号S4との論理積がAND回路2により演算され、同図(二)に示す信号S5としてカウンタ4へ出力され、前記カウンタ4からは前記信号S5の計数結果が出力される。同図(ホ)はカウンタ4が出力する前記信号S5の計数結果を示す。
入力タイミング信号S4は、入力信号S1と入力信号S2との位相差を検出する区間を規定する信号であり、信号S5は、入力タイミング信号S4が出力されている状態における、入力信号S1と入力信号S2との位相差時間に相当する数の前記基準クロック信号である。従って、排他的論理和回路1から入力信号S1と入力信号S2との排他的論理和結果が出力され、また発振回路3から基準クロック信号が出力されていても、入力タイミング信号S4が出力されていない状態では、AND回路2の出力は“Lowレベル”を維持し、カウンタ4の計数値は変化しない。
入力タイミング信号S4が出力されている状態において、入力信号S1と入力信号S2との間で位相差が発生した回数は、図2に示すタイミングチャートの例では4回であり、前記カウンタ4が出力する計数値を前記位相差が発生した回数4で除算すれば、入力信号S1と入力信号S2との位相差の平均値は容易に求められる。また、この除算手段は、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現でき、能力の小さなCPU5を用いても散発的に入力する入力信号の平均化された位相差を容易に検出できる。
【0011】
以上のように、この実施の形態1によれば、能力の小さなCPUを用る場合であっても、2つの入力信号S1、S2の位相差を連続的に複数箇所について計測し、その位相差の平均値を求めることが可能になる位相差検出回路が得られる効果がある。
【0012】
実施の形態2.
次に、この実施の形態2の位相差検出回路について説明する。
図3は、この実施の形態2の位相差検出回路の構成を示す回路図であり、図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この位相差検出回路では、AND回路2が出力する信号S5を計数するカウンタはアップダウンカウンタ11であり、アップカウント、ダウンカウントを設定するための入力端子へ供給される信号S6が“Lowレベル”のときアップカウンタとして機能し、また前記入力端子へ供給される信号S6が“Highレベル”のときダウンカウンタとして機能する。
また、この位相差検出回路は、入力信号S2を反転させるインバータ回路21と、入力信号S2の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出するためのコンデンサ14と抵抗15、前記立ち上がりエッジを選択して出力するダイオード16を備えている。さらにインバータ回路21により反転された入力信号S2の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出するためのコンデンサ22と抵抗23、前記立ち上がりエッジを選択して出力するダイオード24を備えている。ダイオード16およびダイオード24のカソード側は抵抗39およびDフリップフロップ(平均化位相差検出手段)25のクロック入力端子へ接続されている。
また、排他的論理和回路1とグラントとの間には、抵抗12とコンデンサ13とによる遅延回路が配置されており、前記抵抗12と前記コンデンサ13との接続個所は前記Dフリップフロップ25のデータ入力端子へ接続されている。
【0013】
次に動作について説明する。
図4は、図3に示した位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートであり、以下、このタイミングチャートに従って動作を説明する。
入力信号S1、入力信号S2およびAND回路2が出力する信号S5については、前記実施の形態1で説明した入力信号S1、入力信号S2および信号S5と同一である。この実施の形態2の位相差検出回路では、アップダウンカウンタ11のアップカウント動作とダウンカウント動作が、入力信号S1と入力信号S2との間の位相差の遅れ、進みに応じて切り替えられ、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいるときにはアップダウンカウンタ11はアップカウント動作、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が遅れているときにはアップダウンカウンタ11はダウンカウント動作となる。
図4のタイミングチャートに示すように、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいるときには、Dフリップフロップ25のデータ入力端子には、図4(ニ)に示すような、入力信号S1と入力信号S2の位相差に応じたパルス幅のパルス信号が前記積分回路によりわずかに遅延した矩形波S3が印加されており、また、このときDフリップフロップ25のクロック入力端子へ供給されているクロック信号は入力信号S2の立ち上がりと立ち下がりのタイミングで出力される。入力信号S2の立ち上がりと立ち下がりのタイミングと図4(ニ)に示す遅延波形S3とから明らかなように、Dフリップフロップ25へは前記遅延波形S3の“Lowレベル”が読み込まれることになって、Dフリップフロップ25からは“Lowレベル”の信号S6が出力され、アップダウンカウンタ11はアップカウント動作を行なっている。
入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいる状態から遅れている状態へ時刻Ttにおいて移行すると、時刻Ttにおける入力信号S2の立ち上がりのタイミングと図4(ニ)に示す遅延波形S3とから明らかなように、Dフリップフロップ25へは前記遅延波形S3の“Highレベル”が読み込まれることになって、Dフリップフロップ25からは“Highレベル”の信号S6が出力され、アップダウンカウンタ11はダウンカウント動作を行うようになる。
従って、図4のタイミングチャートに示す例では、アップダウンカウンタ11は時刻Ttまではその計数値を増加させ、時刻Ttを過ぎるとその計数値を減少させ、入力タイミング信号S4が“Highレベル”から“Lowレベル”へ変化したときのアップダウンカウンタ11の計数値が出力される。このときアップダウンカウンタ11から出力されている計数値の符号が正であれば入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいる状態が入力信号S2の位相が遅れている状態より多く発生し、また計数値の符号が負であれば、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が遅れている状態が入力信号S2の位相が進んでいる状態より多く発生したことが判定できる。
このように、アップダウンカウンタ11の計数値は、入力信号S1と入力信号S2との間の位相差に応じて増減するため、入力タイミング信号S4のパルス幅を大きくして入力信号S1と入力信号S2との間の平均化した位相差を広範囲で検出できる。
【0014】
実施の形態3.
次に、この実施の形態3の位相差検出回路について説明する。
図5は、この実施の形態3の位相差検出回路の構成を示す回路図であり、図3と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この実施の形態3の位相差検出回路は、排他的論理和回路1による位相差検出信号がLからHに変化するきっかけが、入力信号S1と入力信号S2のどちらの変化によるものか判定でき、入力信号S1と入力信号S2のどちらが先か、つまり遅れ、進みの判定がS1とS2どちらの信号からも得られるため、高い精度で広い範囲の位相差を検出できるものである。
この位相差検出回路でも、AND回路2が出力する信号S5を計数するカウンタはアップダウンカウンタ11であり、アップカウント、ダウンカウントを設定するための入力端子へ供給される信号S6が“Lowレベル”のときアップカウンタとして機能し、また前記入力端子へ供給される信号S6が“Highレベル”のときダウンカウンタとして機能する。
また、この位相差検出回路は、入力信号S1を反転させるインバータ回路31と、入力信号S1の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出するためのコンデンサ27と抵抗28、前記立ち上がりエッジを選択して出力するダイオード29を備えている。さらにインバータ回路31により反転された入力信号S1の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出するためのコンデンサ32と抵抗33、前記立ち上がりエッジを選択して出力するダイオード34を備えている。ダイオード29およびダイオード34のカソード側は抵抗38およびセットリセットフリップフロップ(平均化位相差検出手段)35のセット入力端子へ接続されている。また、前記実施の形態2で説明したダイオード16およびダイオード24のカソード側はセットリセットフリップフロップ35のリセット入力端子へ接続されている。また、前記セットリセットフリップフロップ35の出力は、Dフリップフロップ25のデータ入力端子へ接続されている。
また、排他的論理和回路1の出力側とグランドとの間には、抵抗36とコンデンサ37による遅延回路が配置されており、前記抵抗36と前記コンデンサ37との接続個所は前記Dフリップフロップ25のクロック入力端子へ接続されている。
【0015】
次に動作について説明する。
図6は、図5に示した位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートであり、以下、このタイミングチャートに従って動作を説明する。
図6(ハ)に示す波形は、排他的論理和回路1の出力が前記遅延回路へ供給されたときの抵抗36とコンデンサ37との接続点における波形であり、この波形で示される信号S9がDフリップフロップ25のクロック入力端子へ供給される。一方、セットリセットフリップフロップ35は、入力信号S1の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジから生成されるパルス信号によりセットされ、また、入力信号S2の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジから生成されるパルス信号によりリセットされる。同図(ニ)は、このセットリセットフリップフロップ35から出力される信号S8の波形を示す。この信号S8は、Dフリップフロップ25のデータ入力端子へ供給される。従って、入力信号S1と入力信号S2との間の遅れ、進みの関係が逆転し、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいる状態から遅れている状態へ時刻Ttにおいて移行すると、信号S9のエッジでデータ入力端子へ供給されている信号S8の“Highレベル”がDフリップフロップ25へ読み込まれ、それまで“Lowレベル”を出力していたDフリップフロップ25からは“Highレベル”が出力され、アップダウンカウンタ11はアップカウント動作からダウンカウント動作へ移行する。
また、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が遅れている状態から進んでいる状態へ移行すると、信号S9のエッジでデータ入力端子へ供給されている信号S8の“Lowレベル”がDフリップフロップ25へ読み込まれ、それまで“Highレベル”を出力していたDフリップフロップ25からは“Lowレベル”が出力され、アップダウンカウンタ11はダウンカウント動作からアップカウント動作へ移行する。
【0016】
図6のタイミングチャートに示す例では、アップダウンカウンタ11は時刻Ttまではその計数値を増加させ、時刻Ttを過ぎるとその計数値を減少させ、入力タイミング信号S4が“Highレベル”から“Lowレベル”へ変化したときのアップダウンカウンタ11の計数値が出力される。このときアップダウンカウンタ11から出力されている計数値の符号が正であれば入力信号S1に対し入力信号S2の位相が進んでいる状態が、遅れている状態より多く発生し、また計数値の符号が負であれば、入力信号S1に対し入力信号S2の位相が遅れている状態が、進んでいる状態より多く発生したことが判定できる。
【0017】
このように、入力信号S1の各エッジから生成したパルス信号によりセットリセットフリップフロップ35をセットし、また、入力信号S2の各エッジから生成したパルス信号によりセットリセットフリップフロップ35をリセットし、入力信号S1と入力信号S2とのどちらが先に入力されているかをセットリセットフリップフロップ35により判定し、セットリセットフリップフロップ35の出力と排他的論理和回路1の出力する信号S9とをDフリップフロップ25へ出力することで、前記信号S9である位相差信号が発生する直前の入力信号S1と入力信号S2のタイミングから入力信号S1と入力信号S2の遅れ、進みを判定するため、この実施の形態3では、高い精度でかつ広範囲に入力信号S1と入力信号S2との間の平均化した位相差を検出できる。
【0018】
実施の形態4.
次に、上記の各実施の形態のいずれかの位相差検出回路を利用した傾斜角度測定装置について説明する。この実施の形態4の傾斜角度測定装置は、前記実施の形態2において説明した位相差検出回路を利用している。
図7は、この実施の形態4の傾斜角度測定装置の構成を示す回路図であり、図7において図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。この傾斜角度測定装置は、超音波発振子41と超音波受信子42と超音波受信子43を備えている。また、発振回路3から出力される基準クロック信号を1/500分周し、20kHzのパルス信号へ変換する分周回路44と、前記分周回路44の出力と出力タイミング信号とを論理積演算し、前記出力タイミング信号が供給されている期間のみ前記分周回路44の出力を前記超音波発振子41へ出力するAND回路45とを備えている。また、超音波受信子42の出力端子は排他的論理和回路1の一方の入力端子へ接続され、超音波受信子43の出力端子は排他的論理和回路1の他方の入力端子へ接続されている。
【0019】
次に動作について説明する。
この傾斜角度測定装置は、発振回路3において発振させた10MHzの基準クロック信号を分周回路44にて分周し、20KHzのパルス信号に変換し、超音波発振子41へ供給し、超音波発振子41を振動させ、発生させた超音波を反射物体へ向けて発射する。そして、反射物体から反射して戻ってきた超音波を超音波受信子42と超音波受信子43とで受信する。超音波受信子42は受信した超音波を電気的な入力信号S1として出力し、また、超音波受信子43は入力信号S2として出力する。
なお、この傾斜角度測定装置に利用されている位相差検出回路については、前記実施の形態2において詳しく説明したのでここでは説明を省略するが、この実施の形態4の傾斜角度測定装置では、入力信号S1と入力信号S2との平均的な位相差を検出することで、反射物体とこの傾斜角度測定装置との相対的な角度を検出できる。
【0020】
以上のように、この実施の形態4によれば、入力信号S1と入力信号S2との位相差を複数区間について平均化して検出できるため、温度差や対流による空気のゆらぎによる誤差を緩和でき、反射物体とこの傾斜角度測定装置との相対的な角度を検出できる。
【0021】
実施の形態5.
次に、この実施の形態8の傾斜角度測定装置について説明する。
反射物体と超音波発振子、反射物体と超音波受信子との間の空気が流れる場合、前記実施の形態4の傾斜角度測定装置のように1つの超音波発振子41から発射される2経路の超音波をそれぞれの超音波受信子で受信する構成では、風に吹く方向により一方の経路が短縮され、他方の経路は伸張し、各経路が変化して、入力信号S1と入力信号S2の位相差も変化して誤差を生じ易いため、この実施の形態5の傾斜角度測定装置では、風による誤差を回避するため、送信から受信に至る経路長の等しい超音波発振子と超音波受信子の組み合わせを2組用意する。
【0022】
図8は、この実施の形態5の傾斜角度測定装置の構成を示す回路図であり、図8において図7と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態5の傾斜角度測定装置では、前記実施の形態4の分周回路44が1/250分周回路51と1/2分周回路52により構成されている。そして、前記1/250分周回路51の40KHzの分周出力がDフリップフロップ25のクロック入力端子へ供給される。また、AND回路45の出力側は、排他的論理和回路1の他方の入力端子と、切り替えスイッチ(動作切替え回路)53の可動片側の端子へ接続されている。また、切り替えスイッチ53の固定接点側の一方の端子は超音波発振子54の入力端子と接続されている。また、切り替えスイッチ53の固定接点側の他方の端子は超音波発振子55の入力端子と接続されている。超音波発振子54から発射され反射物体で反射された超音波を受信する超音波受信子57の出力端子は、切り替えスイッチ(動作切替え回路)58の固定接点側の一方の端子と接続され、また、超音波発振子55から発射され反射物体で反射された超音波を受信する超音波受信子56の出力端子は、切り替えスイッチ58の固定接点側の他方の端子と接続されている。切り替えスイッチ58の可動片側の端子は、排他的論理和回路1の一方の入力端子と接続されている。
【0023】
次に動作について説明する。
この傾斜角度測定装置では、超音波発振子54と超音波受信子57からなる超音波センサと、超音波発振子55と超音波受信子56とからなる超音波センサ、2組の超音波センサを互いに相手の組の超音波信号が干渉しないように交互に動作させる。そして、AND回路45が出力する20KHzのパルス信号を基準クロックにして、切り替えスイッチ53と切り替えスイッチ58を同時に切り替え、前記基準クロックを超音波発振子54と超音波発振子55へ交互に供給し、またこれと同時に前記基準クロックを排他的論理和回路1の他方の入力端子へ供給する。そして、20KHzを基準クロックとして、超音波受信子56が超音波を受信し排他的論理和回路1へ出力する入力信号S1の前記基準クロックに対する位相差を検出する。また、超音波受信子57が超音波を受信し排他的論理和回路1へ出力する入力信号S2の前記基準クロックに対する位相差を検出する。これら位相差はアップダウンカウンタ11の出力として得られる。そしてさらに、基準クロックに対する前記各位相差間の差を計算し、前記入力信号S1と前記入力信号S2とを排他的論理和回路1において同時に処理した場合と同等な位相差を検出する。
このように、互いに相手の組の超音波信号が干渉しないように2組の超音波センサを交互に動作させ、同時に入力されない複数の入力信号間の位相差を容易に検出でき、反射物体とこの傾斜角度測定装置との相対的な角度を検出できる。
【0024】
なお、以上説明した実施の形態4、実施の形態5では、位相差検出回路を傾斜角度測定装置に利用した場合について説明したが、例えば、発電した電力を電力会社へ買電する場合に必要となる、発電機で発電した電力と、電力会社側から供給されている電力との間の位相を整合させる必要があるが、このような場合に前記両者の位相を検出し調べるのに用いても有効である。
【0025】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差情報を抽出する位相差情報抽出回路と、前記位相差情報抽出回路が抽出した前記位相差情報と、前記入力信号間の位相差を平均化する期間を規定する期間規定信号とをもとに、前記期間内における平均化された前記入力信号間の位相差を検出する平均化位相差検出手段とを備えるように構成したので、能力の小さいCPUを使用し、散発的に入力する入力信号について、任意期間内の平均化された位相差を検出できる効果がある。
【0026】
この発明によれば、各組の超音波受信子が反射物体から反射された超音波を受信することで得られた、少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差情報を抽出する位相差をディジタル的に検出する請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の位相差検出回路とを備えるように構成したので、超音波受信子から散発的に入力される入力信号について、能力の小さいCPUを使用して検出した任意期間内の平均化された位相差を利用し、反射物体に対する相対的な角度量を検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の位相差検出回路の構成を示す回路図である。
【図2】この発明の実施の形態1の位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】この発明の実施の形態2の位相差検出回路の構成を示す回路図である。
【図4】この発明の実施の形態2の位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図5】この発明の実施の形態3の位相差検出回路の構成を示す回路図である。
【図6】この発明の実施の形態3の位相差検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図7】この発明の実施の形態4の傾斜角度測定装置の構成を示す回路図である。
【図8】この発明の実施の形態5の傾斜角度測定装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 排他的論理和回路(位相差情報抽出回路)、2,45 AND回路(位相差情報抽出回路)、4 カウンタ(平均化位相差検出手段、計数回路)、5 CPU(平均化位相差検出手段、演算手段)、11 アップダウンカウンタ、12,15,23,33,36,38,39 抵抗、16,24,29,34 ダイオード、13,22,32,37 コンデンサ、21,31 インバータ回路、25 Dフリップフロップ(平均化位相差検出手段)、35 セットリセットフリップフロップ(平均化位相差検出手段)、41,54,55 超音波発振子、42,43,56,57 超音波受信子、44,51,52 分周回路、53,58 切り替えスイッチ(動作切替え回路)。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase difference detection circuit for detecting an averaged phase difference between intermittently input signals, and a tilt angle measuring device using the phase difference detection circuit.
[0002]
[Prior art]
In a conventional phase difference detection circuit, two digital signals are input as input signals, voltage means for applying a voltage to the capacitor via a resistor connected in series with the capacitor, and a voltage to the capacitor in response to the input signal. When two kinds of voltages are applied, and when a pulse of the input signal is lost, a control unit that controls the voltage application unit to stop applying the voltage to the capacitor is provided, and a part of the input signal is provided. The configuration is such that a stable phase error voltage is obtained even when the phase error voltage is lost (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-58-175319 (FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example, since a phase difference is output by an analog voltage, an analog error due to temperature and aging occurs. In addition, a D / A converter is required to input the output to the CPU, which causes an error to increase. In addition, by taking two signals from the first stage into the CPU and viewing the phase difference between the two input signals as a time difference, it is easy for the CPU to replace the conventional phase difference detection circuit described above with the CPU. By holding the phase difference digitally, it is easy to continue to output the value immediately before the input signal is interrupted, and it is possible to cope with even sporadic input signals. However, when a CPU having a small capacity is used, the phase difference between the two input signals can be measured at only one location, and there is no function of continuously measuring and averaging the phase difference between the two input signals at a plurality of locations. However, there has been a problem that it is impossible to measure and average the phase difference between the two input signals at a plurality of continuous points.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to detect a phase difference averaged of an input signal sporadically input using a CPU having a small capacity. The aim is to obtain a circuit.
[0006]
Further, according to the present invention, for an input signal sporadically input from an ultrasonic receiver when an ultrasonic sensor is used, an averaged phase difference within an arbitrary period detected using a CPU having a small capacity is calculated. It is an object of the present invention to obtain a tilt angle measuring device that can detect a relative angle amount with respect to a reflecting object by using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A phase difference detection circuit according to the present invention is a phase difference detection circuit for digitally detecting a phase difference between input signals, wherein at least one of the phase difference detection circuits extracts phase difference information between input signals intermittently input. A phase difference information extraction circuit, the phase difference information extracted by the phase difference information extraction circuit, and a period defining signal that defines a period for averaging the phase difference between the input signals; Averaging phase difference detecting means for detecting a phase difference between the converted input signals.
[0008]
The tilt angle measuring device according to the present invention includes a plurality of pairs of an ultrasonic oscillator and an ultrasonic receiver having the same ultrasonic path length from transmission to reception of ultrasonic waves, and reflects the transmitted ultrasonic waves. The relative angle with respect to the reflecting object, the tilt angle which is detected based on the phase difference between the input signals obtained by receiving the ultrasonic waves reflected by the reflecting object by the ultrasonic receivers of each set. In the measurement device, at least one of the ultrasonic receivers of each set obtained by receiving the ultrasonic waves reflected from the reflecting object, at least one of which is intermittently input, is used to digitally calculate the phase difference between the input signals. And a phase difference detection circuit for detecting the phase difference.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a phase difference detection circuit according to the first embodiment, which compares an input signal S1 and an input signal S2 and outputs a pulse signal having a width corresponding to the phase difference between the input signals. An exclusive OR circuit (phase difference information extracting circuit) 1, a logic of an output of the exclusive OR circuit 1, a reference clock signal output by the oscillation circuit 3, and an input timing signal S4 given from a microcomputer (not shown). AND circuit (phase difference information extraction circuit) 2 for calculating the product and outputting the calculation result as signal S5, and a counter (averaging phase difference detection means, counting circuit) for counting signal S5 output from AND circuit 2 4 is provided. Reference numeral 5 denotes a CPU (averaging phase difference detecting means, calculating means) having a small capacity, for example, which divides the count value output from the counter 4 by the number of times the phase difference has occurred.
[0010]
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the phase difference detection circuit shown in FIG. 1. Hereinafter, the operation will be described with reference to this timing chart.
FIG. 2A shows the signal waveform of the input signal S1, and FIG. 2B shows the signal waveform of the input signal S2. The exclusive OR circuit 1 outputs an exclusive OR result (ExOR) of the input signal S1 and the input signal S2, and outputs the exclusive OR result and a reference clock signal output from the oscillation circuit 3 to the same. The logical product with the input timing signal S4 shown in FIG. 3C is calculated by the AND circuit 2 and output to the counter 4 as a signal S5 shown in FIG. 2B, and the counting result of the signal S5 is output from the counter 4. Is output. FIG. 7E shows the result of counting the signal S5 output by the counter 4.
The input timing signal S4 is a signal that defines an interval for detecting a phase difference between the input signal S1 and the input signal S2, and the signal S5 is a signal that defines the input signal S1 and the input signal when the input timing signal S4 is being output. The number of the reference clock signals corresponds to the phase difference time from S2. Accordingly, the exclusive OR circuit 1 outputs the exclusive OR result of the input signal S1 and the input signal S2, and the input timing signal S4 is output even if the oscillation circuit 3 outputs the reference clock signal. In the absence state, the output of the AND circuit 2 maintains the "Low level", and the count value of the counter 4 does not change.
In the state where the input timing signal S4 is being output, the number of times a phase difference has occurred between the input signal S1 and the input signal S2 is four in the example of the timing chart shown in FIG. By dividing the counted value by the number of occurrences of the phase difference of 4, the average value of the phase difference between the input signal S1 and the input signal S2 can be easily obtained. Further, this dividing means can be realized by hardware or software, and can easily detect the averaged phase difference of the input signal sporadically input even by using the CPU 5 having a small capacity.
[0011]
As described above, according to the first embodiment, even when a CPU having a small capacity is used, the phase difference between the two input signals S1 and S2 is continuously measured at a plurality of points, and the phase difference is measured. There is an effect that a phase difference detection circuit that can obtain the average value of the phase difference is obtained.
[0012]
Embodiment 2 FIG.
Next, a phase difference detection circuit according to the second embodiment will be described.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a phase difference detection circuit according to the second embodiment. The same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In this phase difference detection circuit, the counter that counts the signal S5 output from the AND circuit 2 is the up / down counter 11, and the signal S6 supplied to the input terminal for setting up counting and down counting is “Low level”. When the signal S6 supplied to the input terminal is at "High level", it functions as a down counter.
Further, the phase difference detection circuit selects an inverter circuit 21 for inverting the input signal S2, a capacitor 14 and a resistor 15 for detecting a rising edge and a falling edge of the input signal S2, and selects and outputs the rising edge. A diode 16 is provided. Further, a capacitor 22 and a resistor 23 for detecting a rising edge and a falling edge of the input signal S2 inverted by the inverter circuit 21 and a diode 24 for selecting and outputting the rising edge are provided. The cathodes of the diodes 16 and 24 are connected to a resistor 39 and a clock input terminal of a D flip-flop (averaging phase difference detecting means) 25.
Further, a delay circuit including a resistor 12 and a capacitor 13 is arranged between the exclusive OR circuit 1 and the ground. A connection point between the resistor 12 and the capacitor 13 is a data connection of the D flip-flop 25. Connected to input terminal.
[0013]
Next, the operation will be described.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the phase difference detection circuit shown in FIG. 3, and the operation will be described below with reference to this timing chart.
The input signal S1, the input signal S2, and the signal S5 output from the AND circuit 2 are the same as the input signal S1, the input signal S2, and the signal S5 described in the first embodiment. In the phase difference detection circuit according to the second embodiment, the up-count operation and the down-count operation of the up / down counter 11 are switched according to the delay and advance of the phase difference between the input signal S1 and the input signal S2. When the phase of the input signal S2 is advanced with respect to the signal S1, the up-down counter 11 performs an up-count operation, and when the phase of the input signal S2 is delayed with respect to the input signal S1, the up-down counter 11 performs a down-count operation.
As shown in the timing chart of FIG. 4, when the phase of the input signal S2 is advanced with respect to the input signal S1, the data input terminal of the D flip-flop 25 is connected to the input signal S1 as shown in FIG. A rectangular wave S3, in which a pulse signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the input signal S2 and the pulse signal S2 is slightly delayed by the integrating circuit, is supplied to the clock input terminal of the D flip-flop 25. The clock signal is output at the rising and falling timings of the input signal S2. As is apparent from the rising and falling timings of the input signal S2 and the delay waveform S3 shown in FIG. 4D, the "low level" of the delay waveform S3 is read into the D flip-flop 25. , D flip-flop 25 outputs "Low level" signal S6, and up-down counter 11 performs an up-count operation.
When the phase of the input signal S2 is advanced from the state where the phase of the input signal S1 is advanced with respect to the input signal S1 at the time Tt, the rising timing of the input signal S2 at the time Tt and the delay waveform S3 shown in FIG. As is apparent, the "high level" of the delay waveform S3 is read into the D flip-flop 25, the "high level" signal S6 is output from the D flip-flop 25, and the up / down counter 11 A down count operation is performed.
Therefore, in the example shown in the timing chart of FIG. 4, the up / down counter 11 increases the count value until time Tt, decreases the count value after time Tt, and changes the input timing signal S4 from “High level”. The count value of the up / down counter 11 when it changes to “Low level” is output. At this time, if the sign of the count value output from the up / down counter 11 is positive, the state where the phase of the input signal S2 is advanced with respect to the input signal S1 occurs more frequently than the state where the phase of the input signal S2 is delayed. If the sign of the count value is negative, it can be determined that the state where the phase of the input signal S2 is delayed with respect to the input signal S1 occurs more frequently than the state where the phase of the input signal S2 is advanced.
As described above, since the count value of the up / down counter 11 increases or decreases according to the phase difference between the input signal S1 and the input signal S2, the pulse width of the input timing signal S4 is increased and the input signal S1 and the input signal S4 are increased. The averaged phase difference with S2 can be detected in a wide range.
[0014]
Embodiment 3 FIG.
Next, a phase difference detection circuit according to the third embodiment will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the phase difference detection circuit according to the third embodiment. The same or corresponding parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The phase difference detection circuit according to the third embodiment can determine whether the trigger for changing the phase difference detection signal from the exclusive OR circuit 1 from L to H is due to a change in the input signal S1 or the input signal S2, Which of the input signal S1 and the input signal S2 comes first, that is, the determination of the delay or the advance can be obtained from both the signals S1 and S2, so that a wide range of phase difference can be detected with high accuracy.
Also in this phase difference detection circuit, the counter for counting the signal S5 output from the AND circuit 2 is the up / down counter 11, and the signal S6 supplied to the input terminal for setting up counting and down counting is “Low level”. When the signal S6 supplied to the input terminal is at "High level", it functions as a down counter.
Further, the phase difference detection circuit selects an inverter circuit 31 for inverting the input signal S1, a capacitor 27 and a resistor 28 for detecting a rising edge and a falling edge of the input signal S1, and selects and outputs the rising edge. A diode 29 is provided. Further, a capacitor 32 and a resistor 33 for detecting a rising edge and a falling edge of the input signal S1 inverted by the inverter circuit 31 are provided, and a diode 34 for selecting and outputting the rising edge is provided. The cathodes of the diode 29 and the diode 34 are connected to a resistor 38 and a set input terminal of a set / reset flip-flop (averaging phase difference detecting means) 35. The cathodes of the diode 16 and the diode 24 described in the second embodiment are connected to the reset input terminal of the set / reset flip-flop 35. The output of the set / reset flip-flop 35 is connected to the data input terminal of the D flip-flop 25.
A delay circuit including a resistor 36 and a capacitor 37 is disposed between the output side of the exclusive OR circuit 1 and the ground, and the connection point between the resistor 36 and the capacitor 37 is the D flip-flop 25. Clock input terminal.
[0015]
Next, the operation will be described.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the phase difference detection circuit shown in FIG. 5, and the operation will be described below with reference to this timing chart.
The waveform shown in FIG. 6C is the waveform at the connection point between the resistor 36 and the capacitor 37 when the output of the exclusive OR circuit 1 is supplied to the delay circuit, and the signal S9 represented by this waveform is It is supplied to the clock input terminal of the D flip-flop 25. On the other hand, the set-reset flip-flop 35 is set by a pulse signal generated from the rising edge and the falling edge of the input signal S1, and is reset by a pulse signal generated from the rising edge and the falling edge of the input signal S2. You. FIG. 4D shows the waveform of the signal S8 output from the set / reset flip-flop 35. This signal S8 is supplied to the data input terminal of the D flip-flop 25. Therefore, when the relationship between the delay and the advance between the input signal S1 and the input signal S2 is reversed and the phase of the input signal S2 shifts from the state where the phase of the input signal S2 is advanced with respect to the input signal S1 at the time Tt, the signal becomes At the edge of S9, the "High level" of the signal S8 supplied to the data input terminal is read into the D flip-flop 25, and the "High level" is output from the D flip-flop 25 which has output the "Low level" until then. Then, the up / down counter 11 shifts from an up-count operation to a down-count operation.
When the phase of the input signal S2 is advanced from the state where the phase of the input signal S2 is delayed with respect to the input signal S1, the "Low level" of the signal S8 supplied to the data input terminal at the edge of the signal S9 changes to the D flip-flop. The D flip-flop 25 which has been read into the memory 25 and has been outputting a "High level" until then outputs a "Low level", and the up / down counter 11 shifts from a down counting operation to an up counting operation.
[0016]
In the example shown in the timing chart of FIG. 6, the up / down counter 11 increases the count value until time Tt, decreases the count value after time Tt, and changes the input timing signal S4 from “High level” to “Low”. The count value of the up / down counter 11 at the time of the change to “level” is output. At this time, if the sign of the count value output from the up / down counter 11 is positive, the state in which the phase of the input signal S2 is advanced with respect to the input signal S1 occurs more frequently than the state in which the phase is delayed. If the sign is negative, it can be determined that the state in which the phase of the input signal S2 is delayed with respect to the input signal S1 occurs more frequently than the state in which the phase is advanced.
[0017]
Thus, the set / reset flip-flop 35 is set by the pulse signal generated from each edge of the input signal S1, and the set / reset flip-flop 35 is reset by the pulse signal generated from each edge of the input signal S2. The set / reset flip-flop 35 determines which of S1 and the input signal S2 is input first, and outputs the output of the set / reset flip-flop 35 and the signal S9 output by the exclusive OR circuit 1 to the D flip-flop 25. By outputting the signal, the delay and advance of the input signal S1 and the input signal S2 are determined from the timing of the input signal S1 and the input signal S2 immediately before the occurrence of the phase difference signal as the signal S9. Averaging between input signal S1 and input signal S2 with high accuracy and over a wide range Phase difference can detect.
[0018]
Embodiment 4 FIG.
Next, an inclination angle measuring apparatus using any one of the phase difference detection circuits according to the above embodiments will be described. The tilt angle measuring device according to the fourth embodiment uses the phase difference detection circuit described in the second embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the tilt angle measuring device according to the fourth embodiment. In FIG. 7, the same or corresponding parts as those in FIG. The tilt angle measuring device includes an ultrasonic oscillator 41, an ultrasonic receiver 42, and an ultrasonic receiver 43. Also, a frequency dividing circuit 44 that divides the reference clock signal output from the oscillation circuit 3 by 1/500 and converts it into a 20 kHz pulse signal, and performs an AND operation on the output of the frequency dividing circuit 44 and the output timing signal. And an AND circuit 45 that outputs the output of the frequency dividing circuit 44 to the ultrasonic oscillator 41 only during a period in which the output timing signal is supplied. The output terminal of the ultrasonic receiver 42 is connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 1, and the output terminal of the ultrasonic receiver 43 is connected to the other input terminal of the exclusive OR circuit 1. I have.
[0019]
Next, the operation will be described.
This inclination angle measuring device divides a 10 MHz reference clock signal oscillated in an oscillation circuit 3 by a frequency dividing circuit 44, converts the frequency into a 20 KHz pulse signal, supplies the pulse signal to an ultrasonic oscillator 41, and oscillates the ultrasonic oscillation. The vibrator 41 is vibrated, and the generated ultrasonic waves are emitted toward the reflecting object. Then, the ultrasonic waves reflected from the reflecting object and returned are received by the ultrasonic receiver 42 and the ultrasonic receiver 43. The ultrasonic receiver 42 outputs the received ultrasonic waves as an electric input signal S1, and the ultrasonic receiver 43 outputs the received ultrasonic waves as an input signal S2.
The phase difference detection circuit used in the tilt angle measuring device has been described in detail in the second embodiment and will not be described here. By detecting the average phase difference between the signal S1 and the input signal S2, the relative angle between the reflecting object and the tilt angle measuring device can be detected.
[0020]
As described above, according to the fourth embodiment, since the phase difference between the input signal S1 and the input signal S2 can be averaged and detected for a plurality of sections, errors due to temperature fluctuations and air fluctuations due to convection can be reduced. The relative angle between the reflecting object and the tilt angle measuring device can be detected.
[0021]
Embodiment 5 FIG.
Next, an inclination angle measuring device according to the eighth embodiment will be described.
When air flows between the reflective object and the ultrasonic oscillator, and between the reflective object and the ultrasonic receiver, two paths emitted from one ultrasonic oscillator 41 as in the inclination angle measuring device of the fourth embodiment. In the configuration in which the ultrasonic waves are received by the respective ultrasonic receivers, one path is shortened according to the direction in which the wind blows, the other path is extended, and each path changes to change the input signal S1 and the input signal S2. Since the phase difference also changes and an error easily occurs, in the tilt angle measuring apparatus according to the fifth embodiment, in order to avoid an error due to wind, an ultrasonic oscillator and an ultrasonic receiver having the same path length from transmission to reception are used. Are prepared in two sets.
[0022]
FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the inclination angle measuring apparatus according to the fifth embodiment. In FIG. 8, the same or corresponding parts as those in FIG. In the inclination angle measuring apparatus according to the fifth embodiment, the frequency dividing circuit 44 according to the fourth embodiment includes a 1/250 frequency dividing circuit 51 and a 1/2 frequency dividing circuit 52. Then, the frequency-divided output of 40 kHz of the 1/250 frequency dividing circuit 51 is supplied to the clock input terminal of the D flip-flop 25. Further, the output side of the AND circuit 45 is connected to the other input terminal of the exclusive OR circuit 1 and the terminal on one movable side of the changeover switch (operation switching circuit) 53. One terminal on the fixed contact side of the changeover switch 53 is connected to the input terminal of the ultrasonic oscillator 54. The other terminal on the fixed contact side of the changeover switch 53 is connected to the input terminal of the ultrasonic oscillator 55. An output terminal of the ultrasonic receiver 57 that receives the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillator 54 and reflected by the reflecting object is connected to one terminal on a fixed contact side of a changeover switch (operation switching circuit) 58. The output terminal of the ultrasonic receiver 56 that receives the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillator 55 and reflected by the reflecting object is connected to the other terminal on the fixed contact side of the changeover switch 58. The terminal on one movable side of the changeover switch 58 is connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 1.
[0023]
Next, the operation will be described.
In this tilt angle measuring device, an ultrasonic sensor including an ultrasonic oscillator 54 and an ultrasonic receiver 57, an ultrasonic sensor including an ultrasonic oscillator 55 and an ultrasonic receiver 56, and two sets of ultrasonic sensors are used. The operation is performed alternately so that the ultrasonic signals of the other set do not interfere with each other. Then, using the pulse signal of 20 KHz output from the AND circuit 45 as a reference clock, the changeover switch 53 and the changeover switch 58 are simultaneously switched, and the reference clock is alternately supplied to the ultrasonic oscillator 54 and the ultrasonic oscillator 55, At the same time, the reference clock is supplied to the other input terminal of the exclusive OR circuit 1. Then, the ultrasonic receiver 56 receives an ultrasonic wave and detects a phase difference of the input signal S1 output to the exclusive OR circuit 1 with respect to the reference clock using 20 KHz as a reference clock. Further, the ultrasonic receiver 57 receives the ultrasonic wave and detects a phase difference of the input signal S2 output to the exclusive OR circuit 1 with respect to the reference clock. These phase differences are obtained as outputs of the up / down counter 11. Further, a difference between the respective phase differences with respect to a reference clock is calculated, and a phase difference equivalent to a case where the input signal S1 and the input signal S2 are simultaneously processed in the exclusive OR circuit 1 is detected.
In this way, the two sets of ultrasonic sensors are alternately operated so that the other set of ultrasonic signals does not interfere with each other, and it is possible to easily detect the phase difference between a plurality of input signals that are not input at the same time. A relative angle with the inclination angle measuring device can be detected.
[0024]
In the above-described fourth and fifth embodiments, the case where the phase difference detection circuit is used for the inclination angle measuring device has been described. However, for example, it is necessary to purchase the generated power to a power company. It is necessary to match the phase between the power generated by the generator and the power supplied from the power company side, but in such a case, it may be used to detect and check the phases of the two. It is valid.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a phase difference information extraction circuit for extracting phase difference information between input signals, at least one of which is intermittently input, and the position extracted by the phase difference information extraction circuit. A phase difference information for detecting an averaged phase difference between the input signals in the period based on a period defining signal defining a period for averaging the phase difference between the input signals. With the configuration including the detection means, there is an effect that an averaged phase difference within an arbitrary period can be detected for an input signal sporadically input using a CPU having a small capacity.
[0026]
According to the present invention, at least one of the sets of ultrasonic receivers obtained by receiving ultrasonic waves reflected from a reflecting object receives phase difference information between input signals intermittently input. The phase difference detecting circuit according to any one of claims 1 to 4, which detects the phase difference to be extracted digitally, is sporadically input from the ultrasonic receiver. With respect to an input signal, there is an effect that a relative angle amount with respect to a reflecting object can be detected by using an averaged phase difference within an arbitrary period detected using a CPU having a small capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a phase difference detection circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of the phase difference detection circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a phase difference detection circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart illustrating an operation of the phase difference detection circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a phase difference detection circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing an operation of the phase difference detection circuit according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a tilt angle measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a tilt angle measuring device according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Exclusive OR circuit (phase difference information extraction circuit), 2,45 AND circuit (phase difference information extraction circuit), 4 counter (averaging phase difference detection means, counting circuit), 5 CPU (averaging phase difference detection means) , Arithmetic means), 11 up / down counter, 12, 15, 23, 33, 36, 38, 39 resistor, 16, 24, 29, 34 diode, 13, 22, 32, 37 capacitor, 21, 31 inverter circuit, 25 D flip-flop (averaging phase difference detecting means), 35 set reset flip-flop (averaging phase difference detecting means), 41, 54, 55 ultrasonic oscillator, 42, 43, 56, 57 ultrasonic receiver, 44, 51, 52 frequency divider circuit, 53, 58 selector switch (operation switching circuit).

Claims (5)

入力信号間の位相差をディジタル的に検出する位相差検出回路において、
少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差情報を抽出する位相差情報抽出回路と、
前記位相差情報抽出回路が抽出した前記位相差情報と、前記入力信号間の位相差を平均化する期間を規定する期間規定信号とをもとに、前記期間内における平均化された前記入力信号間の位相差を検出する平均化位相差検出手段と
を備えたことを特徴とする位相差検出回路。
In a phase difference detection circuit that digitally detects a phase difference between input signals,
A phase difference information extraction circuit that extracts phase difference information between input signals at least one of which is intermittently input,
Based on the phase difference information extracted by the phase difference information extraction circuit and a period defining signal that defines a period for averaging the phase difference between the input signals, the input signal averaged in the period. An averaged phase difference detecting means for detecting a phase difference between the two.
平均化位相差検出手段は、期間規定信号をもとに規定される期間内における位相差情報抽出回路が抽出した位相差情報に応じたパルス数の総和を求める計数回路と、前記計数回路が求めた前記位相差情報に応じたパルス数の総和を、前記期間内に前記位相差情報抽出回路が位相差情報を抽出した回数をもとに平均化する演算処理を行う演算手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の位相差検出回路。The averaging phase difference detection means includes: a counting circuit that calculates a total number of pulses according to the phase difference information extracted by the phase difference information extraction circuit within a period defined based on the period defining signal; Operating means for averaging the sum of the number of pulses according to the phase difference information based on the number of times the phase difference information extraction circuit has extracted the phase difference information within the period. The phase difference detection circuit according to claim 1, wherein: 平均化位相差検出手段は、期間規定信号をもとに規定される期間内における位相差情報抽出回路が抽出した位相差情報に応じたパルス数を、入力信号の遅れまたは進みに応じ加算または減算し、前記期間内において平均化した前記入力信号間の位相差を検出する計数回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の位相差検出回路。The averaging phase difference detection means adds or subtracts the number of pulses according to the phase difference information extracted by the phase difference information extraction circuit within a period defined based on the period defining signal according to the delay or advance of the input signal. 2. The phase difference detecting circuit according to claim 1, further comprising a counting circuit for detecting a phase difference between the input signals averaged in the period. 入力信号間の位相差をディジタル的に検出する位相差検出回路において、
少なくともいずれか一方が断続的に入力される各入力信号について、基準クロックとの位相差情報を抽出する位相差情報抽出回路と、
前記各入力信号について前記位相差情報抽出回路が抽出した前記位相差情報と、前記各入力信号の位相差情報を平均化する期間を規定する期間規定信号とをもとに、前記期間内における平均化された前記各入力信号の位相差情報を検出し、さらに前記検出した各入力信号の位相差情報の差分を求め、前記期間内における平均化された前記入力信号間の位相差を検出する平均化位相差検出手段と
を備えたことを特徴とする位相差検出回路。
In a phase difference detection circuit that digitally detects a phase difference between input signals,
For each input signal at least one of which is intermittently input, a phase difference information extraction circuit that extracts phase difference information from a reference clock,
The phase difference information extracted by the phase difference information extraction circuit for each of the input signals, and a period defining signal that defines a period for averaging the phase difference information of each of the input signals, based on an average within the period. Averaging for detecting phase difference information of each of the converted input signals, further obtaining a difference between the detected phase difference information of each of the input signals, and detecting a phase difference between the input signals averaged in the period. And a phase difference detecting means.
超音波の送信から受信に到る超音波経路長の等しい、超音波発振子と超音波受信子との組を複数備え、送信された前記超音波を反射する反射物体に対する相対的な角度量を、前記反射物体により反射した超音波を前記各組の超音波受信子が受信することで得られた入力信号間の位相差をもとに検出する傾斜角度測定装置において、
前記各組の超音波受信子が前記反射物体から反射された超音波を受信することで得られた、少なくともいずれか一方が断続的に入力される入力信号間の位相差をディジタル的に検出する請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の位相差検出回路と
を備えたことを特徴とする傾斜角度測定装置。
An ultrasonic path length from transmission of ultrasonic waves to reception is equal, a plurality of pairs of ultrasonic oscillators and ultrasonic receivers are provided, and a relative angle amount with respect to a reflecting object that reflects the transmitted ultrasonic waves. In the tilt angle measurement device that detects based on the phase difference between input signals obtained by receiving the ultrasonic waves reflected by the reflecting object by the ultrasonic receivers of each set,
Each of the sets of ultrasonic receivers is obtained by receiving ultrasonic waves reflected from the reflecting object, at least one of which is digitally detects a phase difference between input signals intermittently input. An inclination angle measuring device, comprising: the phase difference detection circuit according to claim 1.
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