JP2005300441A

JP2005300441A - タコパルス検出回路

Info

Publication number: JP2005300441A
Application number: JP2004119798A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Tsuji; 充辻
Original assignee: Moric Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US20050231191A1

Abstract

【課題】一種類の回路で、各種のタコパルスに対して、ノイズを誤検出せずに正確な回転数をカウントすることができるとともに、広範囲の入力電圧に対応して回路動作の安定化を図ることができるようなタコパルス検出回路を提供する。
【解決手段】タコパルスが入力される定電圧回路１１と、定電圧回路１１を介して入力された各タコパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を自在に設定して１つの矩形波に整形する波形整形回路１２と、矩形波をＣＰＵで処理可能な信号に変換するインターフェイス回路１３とからなり、波形整形回路１２の検出電圧を、各エンジン毎のタコパルスの入力波形に現れるノイズをカウントしないように設定してエンジンの回転数をカウントするものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両や船舶等のエンジンの回転数をカウントしてアナログまたはデジタル方式の表示装置に表示するタコメータにおけるタコパルス検出回路に関するものである。

車両や船舶等においては、エンジンの回転数をパラメータとして点火時期制御や燃料噴射制御の駆動制御が行われる。また、運転中に、動力性能を効率的に引き出すとともに燃費管理等を行うために、運転時のエンジンの回転数を知ることが重要であり、通常、特許文献１および２に示すようなタコメータが搭載されている。

タコメータは、エンジンの回転信号であるタコパルスを検出回路に入力し、検出回路によって回転数をカウントしてそのデータをＣＰＵへ送り、アナログまたはデジタル方式によってエンジンの回転数を表示するものである。

図３（Ａ）〜（Ｄ）はタコパルス信号の例を示す。（Ａ）は電子制御装置（ＥＣＵ）を通して波形整形された矩形パルスであり、（Ｂ）〜（Ｄ）はエンジンのクランク軸に連結された発電機のコイル出力である。

図６は従来のタコパルス検出回路を示す。従来のタコメータでは、通常、図３（Ａ）のように整形された矩形パルスを入力して、これをカウントしていた。

このように、タコパルスがＥＣＵを介して検出回路へ送られる場合には、タコパルスが図３（Ａ）に示すような矩形パルスとして検出されるので、図６に示すような検出回路を用いて、トランジスタによるオンオフ回路で回転数をカウントすれば、ＣＰＵへデータを送って処理を行うことができた。

この場合、各パルスを１つのパルスとして識別するために、各パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して１つのパルスとして認識し、これをカウントしてエンジン回転数を演算する。即ち、タコパルスが図３（Ａ）のような矩形パルスの場合、立ち上がり、立ち下がりの検出電圧として、パルスのボトム電圧Ｖ_Ｌ（約１Ｖ）よりも幾分高い２〜３Ｖ程度を閾値として判別していた。これにより、各パルスを識別して、パルス数をカウントすることができた。

しかしながら、発電機のマグネトウのコイルから出力されるタコパルスが直接検出回路に送られる場合には、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すように、クランク軸１回転当たりそれぞれ２パルス、３パルス、６パルスの波形を示す３通りの出力波形があり、いずれも矩形パルスではないので、ＣＰＵによってデータを処理するためには、波形を整形して各パルスを認識してからカウントする必要がある。

殊に、図３（Ｃ）に示すようにクランク軸１回転当たり３パルスの波形を生じるタイプのものは、ノイズを含んだ波形となり、このような波形が検出回路に送られた場合、単純なオンオフ回路のみでは、以下に説明するように、正しい回転数をカウントすることができない。

図４（Ａ）は、ノイズを含むタコパルスの波形グラフであり、図３（Ｃ）のＰ部の詳細を示すものである。図３（Ｃ）の３つのタコパルス波形は、それぞれ図４（Ａ）に示すように、ノイズパルスＰ_Ｎと真パルスＰ_Ｇとで形成される。ノイズパルスＰ_Ｎのピーク電圧Ｖｂは約１２Ｖであり、ボトム電圧Ｖｃは約２Ｖである。このようなノイズを含むタコパルスの場合、パルス識別の閾値を前述と同様に２〜３Ｖに設定すると、この閾値がノイズパルスＰ_Ｎのボトム電圧Ｖｃよりも高いため、図のＶ_Ｌ−ｂ間およびｂ−ｃ間でそれぞれノイズの立ち上がりと立ち下がりを検出して１つのパルスと識別し、更にその後、真パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出する。従って、１つのタコパルスで２つのパルス波形を識別し、１つのパルスであるにもかかわらず、パルス数を２とカウントしてしまう。

また、ＥＣＵによって整形されたタコパルスは、出力電圧が１０Ｖ前後であるが、マグネトウからの出力電圧は、２４０Ｖ乃至２８０Ｖとなるため、従来は、ＥＣＵまたはマグネトウのいずれかの電圧に適応した検出回路を用いなければならなかった。
特開平６−３３１６３７号公報特開平７−３１１２０９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、前述のように、タコパルスの入力態様には、ＥＣＵを介したものとマグネトウから直接出力されるものとがあり、マグネトウから出力される場合には、ノイズを含んださまざまな形状の波形を有するタコパルスに対してノイズを除去して矩形パルスに整形することが必要であること、および、ＥＣＵとマグネトウとでは、検出回路への出力電圧が大きく異なっていることであり、一種類の回路でノイズを誤検出せずに正確な回転数をカウントすることができるとともに、広範囲の入力電圧に対応して回路動作の安定化を図ることができるような汎用性に富んだタコパルス検出回路を提供することを目的とする。

そこで、請求項１の発明は、エンジン１回転毎に回転数に応じた数のタコパルスが入力され、該タコパルス１つ毎に立ち上がりおよび立ち下がりを検出してタコパルス数をカウントするタコパルス検出回路において、タコパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧の閾値を、ノイズを含むタコパルスの波形特性に応じて変更可能とした。

また、請求項２の発明は、タコパルスが入力される定電圧回路と、定電圧回路を介して入力された各タコパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を自在に設定して１つの矩形波に整形する波形整形回路と、矩形波をＣＰＵで処理可能な信号に変換するインターフェイス回路とからなり、波形整形回路の検出電圧を、各エンジン毎のタコパルスの入力波形に現れるノイズをカウントしないように設定してエンジンの回転数をカウントすることとした。

そして、請求項３の発明は、定電圧回路が、抵抗とツェナーダイオードとで構成されているものとした。

更に、請求項４の発明は、波形整形回路がシュミットトリガ回路からなるものとした。

請求項１の発明によれば、ノイズによる電圧変動があるタコパルスであっても、立ち上がりおよび立ち下がりがそれぞれ１回しか検出されないように閾値を設定することにより、ノイズ部分を除去するか或いはノイズを含んで全体として１パルスとしてタコパルスを識別することが可能となり、正確な回転数を演算することができる。

請求項２の発明によると、タコパルス検出回路に送られたタコパルスは、最初に定電圧回路によって一定の電圧にされるので、幅広い入力電圧のタコパルスに対応してタコパルス検出回路を動作させることができる。

また、ノイズを拾わないように閾値を設定した波形整形回路によって、各種タコパルスの回転数が正しくカウントされる。

そして、請求項３の発明によると、定電圧回路が、簡単な構成で例えば市販の既存部品を用いて容易に実現できる。

また、請求項４の発明によると、シュミットトリガ回路を用いることにより、立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を適宜設定し、ノイズをパルスとしてカウントせずに正確なエンジンの回転数をカウントすることができる。更に、この回路もまた、例えば市販の既存部品によって容易に構成できる。

図１は本発明のタコパルス検出回路１を用いたタコメータの概略を示すものである。

エンジンの回転信号であるタコパルスは、ＥＣＵまたはマグネトウから出力されて、タコパルス検出回路１へ入力される。タコパルス検出回路１は、定電圧回路１１、波形整形回路１２、インターフェイス回路１３によって構成され、タコパルス検出回路１でカウントされたエンジンの回転数がＣＰＵ２へ送られ、メモリ等に接続されたＣＰＵ２によってデータ処理されて、ＬＣＤ等による表示装置３にエンジンの回転数が表示される。これらは、例えば１２Ｖの車載バッテリに接続された電源回路によって、それぞれの回路および装置に必要な電源（例えばＣＰＵには５Ｖの電圧）が供給されて作動する。

図２は本発明のタコパルス検出回路１の実施の形態を示すものであり、タコパルス検出回路１は、数ｋΩの抵抗およびツェナーダイオードで構成された定電圧回路１１、シュミットトリガ回路による波形整形回路１２、およびＣＰＵ２へ入力する信号に変換するインターフェイス回路１３によって構成されている。

このタコパルス検出回路１において、タコパルスが最初に定電圧回路１１に入力されることにより、例えばＥＣＵを介して入力されるタコパルスの入力電圧が９．５Ｖであり、マグネトウから入力されるときの電圧が２８０Ｖであるというように、タコパルスの入力条件によってタコパルス検出回路１に入力される電圧が大きく異なっていても、高電圧を吸収して所定の電圧に変換し、その後の回路を安定して動作させることができる。

また、波形整形回路１２に用いられる抵抗は、各エンジン毎に予備実験を行って得られたタコパルスの波形および各点における電圧値に基づいて、ノイズを誤検出しないように検出電圧の立ち上がりおよび立ち下がり値を設定し、その設定値に応じた抵抗値のものとされる。従って、定電圧回路１１を介して波形整形回路１２に入力されたタコパルスは、ノイズをパルスと誤認識されることなく、実際のパルス数のみがカウントされて、そのパルス数がインターフェイス回路１３へ送られる。

そして、インターフェイス回路１３では、整形されたタコパルスを更に０／５Ｖの矩形パルスに変換して、そのパルス信号をＣＰＵ２へ送る。

マグネトウによって出力されたタコパルスが、図３（Ｃ）に示すようにクランク軸一回転当たり３パルスを示すときに、タコパルス検出回路１によって波形が整形される実施例を説明する。

図４（Ａ）は図３（Ｃ）のＰ部を詳細に示したものであり、１周期分のパルスの波形は、ノイズを含んだものとなっていて、初期の波形として現れているノイズによる電圧が、最大値である電圧Ｖｂから電圧Ｖｃまで下がった後に、エンジンの回転による実質的なタコパルスを示す波形が現れている。

エンジンの予備実験によって図４（Ａ）に示す波形の各点での電圧を測定し、例えば電圧Ｖｃの値が２Ｖという結果が得られている場合、例えば立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧をいずれも１．５Ｖと設定して波形整形回路１２を形成する。

その場合、ノイズによる電圧の入力値が１．５Ｖとなるａ点で波形整形回路１２が立ち上がり電圧を検出してパルスが生じたと判断され、ノイズが収まるｃ点では電圧が下がったことを検出せず、その後、実質的なタコパルスが入力されてそのタコパルスによる電圧が１．５Ｖまで下がるｆ点で、波形整形回路１２によって立ち下がり電圧が検出され、パルスが収まったと判断される。

従って、立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧をいずれも１．５Ｖと設定した場合には、ノイズが始まった時点で立ち上がりをカウントするものの、実質的なエンジンの回転によるパルスが収束するまでは立ち下がりを検出せず、図４（Ｂ）に示すように、ａ点からｆ点までの間に１回のパルスが生じたものとカウントされるので、ノイズの影響によって実際のエンジンの回転数よりも多くカウントしてしまうことがない。

また、上記の実施例１と同じ波形において、例えばノイズの最大電圧Ｖｂが１２Ｖであり、実質的なタコパルスの電圧Ｖｐが１６Ｖである場合、立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を、ｄ点およびｅ点における電圧値の１５Ｖと設定すれば、ノイズ発生時には波形整形回路１２が電圧を検出せず、ｄ点で電圧の立ち上がりを検出してパルスが生じたと判断し、ｅ点で電圧の立ち下がりを検出してパルスが収まったと判断される。

従って、この場合には、ノイズに対しては電圧の検出が行われず、図４（Ｃ）に示すように、ｄ点からｅ点までの間で１回のパルスが生じたものとカウントされる。

尚、実施例１および実施例２においては、立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を同じ値としたが、それぞれ独立して設定してもよい。

また、図３（Ｂ）に示す波形のように、ノイズが生じにくい曲線状の波形を示す場合にも、波形整形回路１２によって以下のように矩形パルスに整形される。

即ち、図５（Ａ）に示すように、立ち上がり時の検出電圧を電圧Ｖａ、立ち下がり時の検出電圧を電圧Ｖｂと設定すれば、ａ点で電圧の立ち上がりを検出してパルスが生じたと判断され、ｂ点で電圧の立ち下がりを検出してパルスが収まったと判断されて、図５（Ｂ）に示すような矩形パルスに整形される。

このような立ち上がりおよび立ち下がりの閾値電圧は、図２のシュミットトリガ回路１２の抵抗やトランジスタ特性により変更して調整することができる。

本発明は、乗用車や二輪車等の車両、および船舶等のエンジン回転数を表示するタコメータにおけるタコパルス検出回路として利用することができる。

本発明のタコパルス検出回路を用いたタコメータのブロック図。本発明の実施の形態を示す回路図。タコパルスの波形の種類を示す説明図。本発明による波形整形の実施例を示す説明図。本発明による波形整形の異なる実施例を示す説明図。従来例を示す回路図。

符号の説明

１タコパルス検出回路、２ＣＰＵ、３表示装置、１１定電圧回路、１２波形整形回路、１３インターフェイス回路

Claims

エンジン１回転毎に回転数に応じた数のタコパルスが入力され、該タコパルス１つ毎に立ち上がりおよび立ち下がりを検出してタコパルス数をカウントするタコパルス検出回路において、前記タコパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧の閾値を、ノイズを含むタコパルスの波形特性に応じて変更可能としたことを特徴とするタコパルス検出回路。
前記タコパルスが入力される定電圧回路と、前記定電圧回路を介して入力された各タコパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの検出電圧を自在に設定して１つの矩形波に整形する波形整形回路と、前記矩形波をＣＰＵで処理可能な信号に変換するインターフェイス回路とからなり、前記波形整形回路の前記検出電圧を、各エンジン毎のタコパルスの入力波形に現れるノイズをカウントしないように設定して前記エンジンの回転数をカウントすることを特徴とする請求項１記載のタコパルス検出回路。
前記定電圧回路が、抵抗とツェナーダイオードとで構成されている請求項１または２記載のタコパルス検出回路。
前記波形整形回路がシュミットトリガ回路からなる請求項１，２または３記載のタコパルス検出回路。