JP2010019676A

JP2010019676A - Comparator circuit, encoder, combustion analyzing system, and method for controlling comparator circuit

Info

Publication number: JP2010019676A
Application number: JP2008180251A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iizuka; 啓之飯塚; Satoshi Kato; 智加藤
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a comparator circuit for accurately converting a sine wave input signal without being affected by an undulating wave, and to provide an encoder, a combustion analyzing system and a method for controlling the comparator circuit. SOLUTION: The comparator circuit section 110 includes a signal input section 111A for receiving a detection signal R1 from a detection section 100, a peak value calculating section 113 for calculating out a peak value of the detection signal R1 input to the signal input section 111A, a bottom value calculating section 114 for calculating out a bottom value of the detection signal R1 input to the signal input section 111A, and a threshold calculating section 117 for calculating out a threshold value M1 which is an intermediate value between the peak value calculated out by the peak value calculating section 113 and the bottom value calculated out by the bottom value calculating section 114. The comparator circuit section further includes a pulse signal converting section 118 that compares magnitudes of the detection signal R1 and the threshold M1 calculated out by the threshold calculating section 117 with each other so as to convert the detection signal into a pulse signal P1 corresponding to the difference therebetween. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転運動する測定対象の回転角信号を処理するコンパレータ回路、エンコーダ、燃焼解析システム、及び、コンパレータ回路の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a comparator circuit, an encoder, a combustion analysis system, and a control method for a comparator circuit that process a rotation angle signal of a measurement object that rotates.

図４は、従来のエンコーダの検出信号と、検出信号から変換されるパルス信号とを示す図である。図５は、従来のエンコーダの検出信号からパルス信号への変換の問題点を説明する図である。ここで、図４及び図５は、横軸を時間軸とし、縦軸を振幅（受光量）としている。
エンジンの燃焼解析などに実施されるクランク軸の回転角の測定は、クランク軸に透過式のスリット円盤を固定し、そのスリット円盤に対して光を透過させる投受光方式のエンコーダを用いている（例えば、特許文献１参照）。このエンコーダは、投光部から照射されスリット円盤を透過した光を受光部によって検出し、検出した正弦波の検出信号（正弦波入力信号）をパルス信号（矩形波）に変換して、燃焼解析器などの外部機器に出力している。
このエンコーダには、図４に示すように、検出信号Ｒ２をパルス信号Ｐ２に変換するための閾値Ｍ２が設けられており、この閾値Ｍ２と検出信号Ｒ２との大小を比較することによってパルス信号Ｐ２へと変換している。具体的には、エンコーダは、検出信号Ｒ２が閾値Ｍ２よりも大きい場合に、パルス信号Ｐ２をＯＮの状態（論理値１）として変換し、検出信号Ｒ２が閾値Ｍ２よりも小さい場合には、パルス信号Ｐ２をＯＦＦの状態（論理値０）として変換する。 FIG. 4 is a diagram showing a detection signal of a conventional encoder and a pulse signal converted from the detection signal. FIG. 5 is a diagram for explaining the problem of conversion from a detection signal of a conventional encoder to a pulse signal. Here, in FIGS. 4 and 5, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the amplitude (light reception amount).
Measurement of the rotation angle of the crankshaft carried out for engine combustion analysis or the like uses a light transmission / reception encoder that fixes a transmission slit disk to the crankshaft and transmits light to the slit disk ( For example, see Patent Document 1). This encoder detects the light irradiated from the light projecting unit and transmitted through the slit disk by the light receiving unit, converts the detected sine wave detection signal (sine wave input signal) into a pulse signal (rectangular wave), and combustion analysis To an external device such as a container.
As shown in FIG. 4, this encoder is provided with a threshold value M2 for converting the detection signal R2 into a pulse signal P2, and the pulse signal P2 is compared by comparing the threshold value M2 with the detection signal R2. It has been converted to. Specifically, the encoder converts the pulse signal P2 as an ON state (logical value 1) when the detection signal R2 is larger than the threshold value M2, and the pulse signal P2 when the detection signal R2 is smaller than the threshold value M2. The signal P2 is converted to an OFF state (logical value 0).

しかし、このようなエンコーダは、上述したように投受光方式であるので、クランク軸に取り付けたスリット円盤の偏心、歪や、投光部及び受光部の取り付け角度の誤差などによって、検出時における受光部の受光量がクランク軸の回転以外の要因で変化してしまう場合がある。この受光量の変化は、図５に示すように、検出信号Ｒ２のうねりの原因となっており、このうねりによって、検出信号Ｒ２が適正な回転情報であるにもかかわらず、閾値Ｍ２から外れた部分のみパルス信号Ｐ２に変換されないといった問題を生じることがあった。
また、閾値を手動で設定する機能を設けるなどの対策を設けることも考えられるが、測定対象の変更などの測定環境の変化に対して、その都度、閾値を設定する必要があり、測定準備の手間が大きくなるという問題もあった。
特開平７−８３７０１号公報 However, since such an encoder is a light projecting / receiving method as described above, the light receiving at the time of detection is caused by the eccentricity or distortion of the slit disk attached to the crankshaft or the error in the mounting angle of the light projecting unit and the light receiving unit. In some cases, the amount of light received by the portion changes due to factors other than the rotation of the crankshaft. As shown in FIG. 5, this change in the amount of received light causes the swell of the detection signal R2. This swell causes the detection signal R2 to deviate from the threshold value M2 even though the detection signal R2 is proper rotation information. There has been a problem that only a part is not converted to the pulse signal P2.
Although measures such as providing a function to manually set the threshold may be considered, it is necessary to set the threshold each time the measurement environment changes, such as a change in the measurement target. There was also a problem that the effort was increased.
JP-A-7-83701

本発明の課題は、うねりに影響されることなく正確に正弦波入力信号を矩形波に変換することができるコンパレータ回路、エンコーダ、燃焼解析システム、及び、コンパレータ回路の制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a comparator circuit, an encoder, a combustion analysis system, and a control method for the comparator circuit that can accurately convert a sine wave input signal into a rectangular wave without being affected by the swell. .

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated in a parenthesis, it is not limited to this.

請求項１の発明は、検出部（１００）からの正弦波入力信号（Ｒ１）が入力される入力部（１１１Ａ）と、前記入力部（１１１）に入力された前記正弦波入力信号（Ｒ１）のピーク値を算出するピーク値算出部（１１３）と、前記入力部（１１１）に入力された前記正弦波入力信号（Ｒ１）のボトム値を算出するボトム値算出部（１１４）と、前記ピーク値算出部（１１３）が算出した前記ピーク値と前記ボトム値算出部（１１４）が算出した前記ボトム値との間の範囲で閾値（Ｍ１）を算出する閾値算出部（１１７）と、前記正弦波入力信号（Ｒ１）と、前記閾値算出部が算出した前記閾値に基づいて、前記略正弦波入力信号を矩形波信号（Ｐ１）に変換するための閾値を設定する閾値設定部（１１８）と、を備えるコンパレータ回路（１１０）である。
請求項２の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコンパレータ回路において、前記閾値算出部（１１７）は、前記閾値として、前記ピーク値算出部（１１３）が算出した前記ピーク値と前記ボトム値算出部（１１４）が算出した前記ボトム値との中間値を算出すること、を特徴とするコンパレータ回路（１１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコンパレータ回路（１１０）において、前記正弦波入力信号（Ｒ１）の周期を判定する周期判定部（１１５）と、前記周期判定部（１１５）が判定した周期に応じて、前記ピーク値及びボトム値を保持する時間を変更する制御部（１１６）とを備えること、を特徴とするコンパレータ回路（１１０）である。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコンパレータ回路（１１０）において、前記スリット円盤（１０１）が燃焼機関の回転軸（２）に取り付けられ、前記回転軸の回転周期を判定する周期判定部（１１５）と、前記周期判定部（１１５）が判定した周期に応じて、前記ピーク値及びボトム値を保持する時間を変更する制御部（１１６）とを備えること、を特徴とするコンパレータ回路である。 The invention according to claim 1 is an input unit (111A) to which a sine wave input signal (R1) from the detection unit (100) is input, and the sine wave input signal (R1) input to the input unit (111). A peak value calculation unit (113) for calculating a peak value of the sine wave, a bottom value calculation unit (114) for calculating a bottom value of the sine wave input signal (R1) input to the input unit (111), and the peak A threshold value calculation unit (117) for calculating a threshold value (M1) in a range between the peak value calculated by the value calculation unit (113) and the bottom value calculated by the bottom value calculation unit (114); A threshold setting unit (118) for setting a threshold for converting the substantially sine wave input signal into a rectangular wave signal (P1) based on the wave input signal (R1) and the threshold calculated by the threshold calculation unit; Comparator circuit (1 0).
According to a second aspect of the present invention, in the comparator circuit according to the first or second aspect, the threshold value calculation unit (117) uses the peak value calculated by the peak value calculation unit (113) as the threshold value and the threshold value. The comparator circuit (110) is characterized in that an intermediate value with respect to the bottom value calculated by the bottom value calculation unit (114) is calculated.
According to a third aspect of the present invention, in the comparator circuit (110) according to the first or second aspect, a period determining unit (115) for determining a period of the sine wave input signal (R1), and the period determining unit ( 115) is provided with a control unit (116) for changing the time for holding the peak value and the bottom value in accordance with the period determined by 115).
According to a fourth aspect of the present invention, in the comparator circuit (110) according to the first or second aspect, the slit disk (101) is attached to a rotation shaft (2) of a combustion engine, and the rotation period of the rotation shaft is determined. A period determining unit (115) for determining, and a control unit (116) for changing a time for holding the peak value and the bottom value according to the period determined by the period determining unit (115). Is a comparator circuit.

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のコンパレータ回路（１１０）と、前記検出部（１００）とを備え、前記検出部（１００）は、被検出部である回転軸（２）に着脱可能に装着され、複数のスリット（Ｓ１、Ｓ２）が円周状に設けられたスリット円盤（１０１）と、前記スリット円盤（１０１）に向けて光線を照射する照射部（１０２）と、前記スリット（Ｓ１、Ｓ２）を通過した前記光線を受光し、受光した前記光線の光量を前記正弦波入力信号（Ｒ１）として、前記コンパレータ回路（１１０）へと入力する受光部（１０３）とを備えること、を特徴とするエンコーダ（１０）である。 The invention of claim 5 comprises the comparator circuit (110) according to any one of claims 1 to 4 and the detection unit (100), wherein the detection unit (100) is detected. A slit disk (101), which is detachably mounted on the rotating shaft (2), and is provided with a plurality of slits (S1, S2) in a circumferential shape, and irradiates light toward the slit disk (101) Receiving the light beam that has passed through the slit (S1, S2), and inputting the received light amount as the sine wave input signal (R1) to the comparator circuit (110). The encoder (10) is characterized by comprising a light receiving unit (103).

請求項６の発明は、請求項５に記載のエンコーダ（１０）を備え、前記エンコーダ（１０）は、前記スリット円盤（１０１）が燃焼機関の回転軸（２）に取り付けられ、前記回転軸（２）の回転に応じて前記正弦波入力信号（Ｒ１）を前記コンパレータ回路（１１０）へと入力すること、を特徴とする燃焼解析システム（１）である。 The invention of claim 6 includes the encoder (10) according to claim 5, wherein the slit disk (101) is attached to a rotating shaft (2) of a combustion engine, and the rotating shaft ( The combustion analysis system (1) is characterized in that the sine wave input signal (R1) is input to the comparator circuit (110) in accordance with the rotation of 2).

請求項７の発明は、検出部からの正弦波入力信号が入力される入力工程と、前記入力工程において入力された前記正弦波入力信号のピーク値を算出するピーク値算出工程と、前記入力部において入力された前記正弦波入力信号のボトム値を算出するボトム値算出工程と、前記ピーク値算出工程において算出した前記ピーク値と前記ボトム値算出工程において算出した前記ボトム値との間の範囲で閾値を算出する閾値算出工程と、前記閾値算出工程において算出した前記閾値に基づいて、前記略正弦波入力信号を矩形波信号に変換するための閾値を設定する閾値設定工程と、を備えるコンパレータ回路の制御方法である。 The invention of claim 7 includes an input step in which a sine wave input signal from a detection unit is input, a peak value calculation step of calculating a peak value of the sine wave input signal input in the input step, and the input unit A bottom value calculating step for calculating a bottom value of the sine wave input signal input in step, and a range between the peak value calculated in the peak value calculating step and the bottom value calculated in the bottom value calculating step. A comparator circuit comprising: a threshold value calculating step for calculating a threshold value; and a threshold value setting step for setting a threshold value for converting the substantially sine wave input signal into a rectangular wave signal based on the threshold value calculated in the threshold value calculating step. This is a control method.

本発明によれば、以下のような効果がある。
（１）本発明は、正弦波入力信号のピーク値及びボトム値の間の範囲に閾値を設定して、正弦波入力信号を矩形波信号へと変換する。つまり、この閾値を自動的に設定するので、測定者による閾値の調整が不要であるため、測定時の煩雑さを防止することができる。また、正弦波入力信号に歪みが生じるような測定であっても、正弦波入力信号から矩形波信号への変換をすることができる。
（２）本発明は、正弦波入力信号のピーク値及びボトム値の中間値を閾値にするため、正弦波入力信号の出力の中心を閾値にできるので、より正確な矩形波信号を得ることができる。
（３）本発明は、正弦波入力信号の周期を判定して、周期に応じて、ピーク値及びボトム値を保持する時間を変更する。つまり、被検出物の回転周期等が変化した場合であっても、ピーク値及びボトム値を保持する時間を自動的に調整するため、正弦波信号の周期に適切な保持時間に設定できるので測定精度が低下するような事態を回避することができる。
（４）本発明は、スリット円盤が被検出部である回転軸に着脱可能に装着され、スリットを通過した光線の光量を正弦波入力信号とする。このような構成のエンコーダの場合、回転盤や回転軸が偏心していたり、照射部や受光部がずれて取り付けられた等の理由によって、光線の通過状態がスリット間でばらつきが生じ、正弦波入力信号に歪みが生じるようなときがある。このように正弦波入力信号に歪みが生じるような測定であっても、上記（１）に説明したように、正弦波入力信号のピーク値及びボトム値の中間値を閾値とするので、正弦波から矩形波への変換をすることができる。 The present invention has the following effects.
(1) The present invention converts a sine wave input signal into a rectangular wave signal by setting a threshold value in a range between a peak value and a bottom value of the sine wave input signal. That is, since this threshold value is automatically set, it is not necessary to adjust the threshold value by the measurer, so that the complexity of the measurement can be prevented. Further, even in a measurement in which distortion occurs in the sine wave input signal, the conversion from the sine wave input signal to the rectangular wave signal can be performed.
(2) Since the present invention uses the intermediate value between the peak value and the bottom value of the sine wave input signal as the threshold value, the center of the output of the sine wave input signal can be set as the threshold value, so that a more accurate rectangular wave signal can be obtained. it can.
(3) The present invention determines the period of the sine wave input signal and changes the time for holding the peak value and the bottom value according to the period. In other words, even when the rotation cycle of the object to be detected changes, the time for holding the peak value and the bottom value is automatically adjusted, so it can be set to an appropriate holding time for the cycle of the sine wave signal. It is possible to avoid a situation where the accuracy is lowered.
(4) In the present invention, the slit disk is detachably attached to the rotating shaft that is the detected portion, and the amount of light that has passed through the slit is used as a sine wave input signal. In the case of an encoder with such a configuration, the light passing state varies between slits due to eccentricity of the turntable or rotating shaft, or the irradiating unit or light receiving unit being mounted out of alignment, and the sine wave input There are times when the signal is distorted. Even in such a measurement that the sine wave input signal is distorted, as described in (1) above, an intermediate value between the peak value and the bottom value of the sine wave input signal is used as a threshold value. To square wave.

本発明は、うねりに影響されることなく正確に正弦波入力信号を矩形波に変換することができるコンパレータ回路、エンコーダ、燃焼解析システム、及び、コンパレータ回路の制御方法を提供するという目的を、入力信号のピーク値及びボトム値の中間値を算出して、入力信号とその中間値との大小を比較することにより実現する。 An object of the present invention is to provide a comparator circuit, an encoder, a combustion analysis system, and a control method for a comparator circuit that can accurately convert a sine wave input signal into a rectangular wave without being affected by swell. This is realized by calculating an intermediate value between the peak value and the bottom value of the signal and comparing the magnitudes of the input signal and the intermediate value.

（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による燃焼解析システムの実施形態を示す図である。図２は、本発明のエンコーダの検出部の詳細を示す図である。 (Embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a combustion analysis system according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing details of the detection unit of the encoder of the present invention.

燃焼解析システム１は、図１に示すように、クランク軸（回転軸）２にエンコーダ１０が接続され、また、エンコーダ１０に燃焼解析器２０が接続された構成を有している。燃焼解析システム１は、クランク軸２の回転角をエンコーダ１０で測定し、その測定結果に基づいて燃焼解析器２０によってクランク軸２に接続された不図示のエンジンの燃焼効率を解析するシステムである。
クランク軸２は、不図示のエンジンの回転を伝達する軸部材であり、その先端に後述のエンコーダ１０のスリット円盤１０１が着脱自在に固定されている。
エンコーダ１０は、検出部１００及びコンパレータ回路部１１０を有しており、クランク軸２の回転角を計測して、回転データをパルス信号として燃焼解析器２０へ出力する角度検出器である。 As shown in FIG. 1, the combustion analysis system 1 has a configuration in which an encoder 10 is connected to a crankshaft (rotary shaft) 2 and a combustion analyzer 20 is connected to the encoder 10. The combustion analysis system 1 is a system that measures the rotation angle of the crankshaft 2 with an encoder 10 and analyzes the combustion efficiency of an engine (not shown) connected to the crankshaft 2 by a combustion analyzer 20 based on the measurement result. .
The crankshaft 2 is a shaft member that transmits the rotation of an engine (not shown), and a slit disk 101 of an encoder 10 described later is detachably fixed to the tip of the crankshaft 2.
The encoder 10 includes a detection unit 100 and a comparator circuit unit 110, and is an angle detector that measures the rotation angle of the crankshaft 2 and outputs the rotation data as a pulse signal to the combustion analyzer 20.

検出部１００は、図２に示すように、スリット円盤１０１、レーザ投光部（照射部）１０２及びレーザ受光部（受光部）１０３を有している。
スリット円盤１０１は、クランク軸２と共に回転するように、クランク軸２の先端に円盤面が垂直になるように着脱可能に固定されている円盤であり、円盤面に複数のスリットＳが設けられている。本実施形態では、スリット円盤１０１の円盤面には、スリットＳ１、スリットＳ２の２種類が設けられており、スリットＳ１は、スリット円盤１０１の１回転に対して１個のスリットで構成され、主にスリット円盤１０１の回転数の検出に使用される。また、スリットＳ２は、円盤面に円周上に設けられており、スリット円盤１０１の１回転に対して３６０個のスリットで構成され、スリット円盤１０１の回転角度の検出に使用される。
なお、要求される解像度等に応じて、スリット円盤１０１は、異なる構成のものに交換してもよい。例えば、スリットＳ１が１回転に対して１個のスリットで構成され、スリットＳ２が１回転に対して７２０個等のスリットで構成されるスリット円盤に交換してもよい。このように、スリット円盤１０１を変更することにより、スリット円盤１０１が正位置よりも傾いて装着されてしまった場合でも、後述するように、本実施形態の燃焼解析システム１は、検出信号Ｒ１をパルス信号Ｐ１へと正確に変換することができる。 As shown in FIG. 2, the detection unit 100 includes a slit disk 101, a laser projection unit (irradiation unit) 102, and a laser light reception unit (light reception unit) 103.
The slit disk 101 is a disk that is detachably fixed so that the disk surface is perpendicular to the tip of the crankshaft 2 so as to rotate with the crankshaft 2, and a plurality of slits S are provided on the disk surface. Yes. In this embodiment, two types of slits S1 and S2 are provided on the disk surface of the slit disk 101. The slit S1 is composed of one slit for one rotation of the slit disk 101. And used to detect the number of rotations of the slit disk 101. The slit S 2 is provided on the circumference of the disk surface, is configured by 360 slits for one rotation of the slit disk 101, and is used for detecting the rotation angle of the slit disk 101.
Note that the slit disk 101 may be replaced with one having a different configuration in accordance with the required resolution or the like. For example, the slit S1 may be replaced with a slit disk formed of one slit for one rotation, and the slit S2 may be formed of 720 slits or the like for one rotation. In this way, even when the slit disk 101 is mounted with an inclination from the normal position by changing the slit disk 101, the combustion analysis system 1 of the present embodiment uses the detection signal R1 as described later. It can be accurately converted into the pulse signal P1.

レーザ投光部１０２は、レーザ光を照射する部分であり、スリット円盤１０１に設けられたスリットＳ１及びスリットＳ２にレーザ光を照射できるようにスリット円盤１０１の表面に配置される。
レーザ受光部１０３は、レーザ投光部１０２から照射されたレーザ光を受光する部分である。レーザ受光部１０３は、レーザ投光部１０２から照射され、スリット円盤１０１のスリットＳ１及びスリットＳ２を通過したレーザ光を受光できるように、スリット円盤１０１の裏面のレーザ投光部１０１に対応する位置に配置される。レーザ受光部１０３には、スリットＳ１及びスリットＳ２に対応する２つの受光素子が設けられている。また、レーザ受光部１０３は、各スリットから受光したレーザ光から、光量に応じた正弦波の検出信号（正弦波入力信号）をスリット毎に生成し、各検出信号をコンパレータ回路部１１０へ出力する（図１参照）。 The laser projector 102 is a portion that irradiates laser light, and is disposed on the surface of the slit disk 101 so that the slit S1 and the slit S2 provided in the slit disk 101 can be irradiated with laser light.
The laser light receiving unit 103 is a part that receives the laser light emitted from the laser light projecting unit 102. The laser receiving unit 103 is a position corresponding to the laser projecting unit 101 on the rear surface of the slit disk 101 so that the laser beam irradiated from the laser projecting unit 102 and can receive the laser light that has passed through the slit S1 and the slit S2 of the slit disk 101. Placed in. The laser light receiving unit 103 is provided with two light receiving elements corresponding to the slits S1 and S2. The laser light receiving unit 103 generates a sine wave detection signal (sine wave input signal) corresponding to the amount of light from the laser light received from each slit, and outputs each detection signal to the comparator circuit unit 110. (See FIG. 1).

以上の構成により、検出部１００は、クランク軸２と共に回転するスリット円盤１０１のスリットＳ１及びスリットＳ２を通過するレーザ投光部１０２のレーザ光をそれぞれレーザ受光部１０３によって受光することで、回転するクランク軸２の回転角を検出する。 With the above configuration, the detection unit 100 rotates by receiving the laser light of the laser projection unit 102 that passes through the slit S1 of the slit disk 101 and the slit S2 that rotate with the crankshaft 2 by the laser light receiving unit 103, respectively. The rotation angle of the crankshaft 2 is detected.

コンパレータ回路部１１０は、図１に示すように、信号入力部（入力部）１１１Ａ，１１１Ｂ、ＡＣ結合部１１２、ピーク値算出部１１３、ボトム値算出部１１４、周期判定部１１５、時定数制御部（制御部）１１６、閾値演算部１１７、パルス信号変換部（矩形波変換部）１１８、信号処理部１１９を有している。コンパレータ回路部１１０は、検出部１００から入力した正弦波の検出信号に基づいて回転角度に起因するパルス信号（矩形波）を燃焼解析器２０に出力する回路である。 As shown in FIG. 1, the comparator circuit unit 110 includes signal input units (input units) 111A and 111B, an AC coupling unit 112, a peak value calculation unit 113, a bottom value calculation unit 114, a period determination unit 115, and a time constant control unit. (Control unit) 116, threshold value calculation unit 117, pulse signal conversion unit (rectangular wave conversion unit) 118, and signal processing unit 119. The comparator circuit unit 110 is a circuit that outputs a pulse signal (rectangular wave) resulting from the rotation angle to the combustion analyzer 20 based on the sine wave detection signal input from the detection unit 100.

信号入力部１１１Ａは、レーザ受光部１０３及びＡＣ結合部１１２接続されている。信号入力部１１１Ａは、レーザ受光部１０３のうちスリットＳ２に対応した受光素子から入力した正弦波の検出信号をＡＣ結合部１１２及びパルス信号変換部１１８に出力する。
信号入力部１１１Ｂは、レーザ受光部１０３及び周期判定部１１５に接続されている。信号入力部１１１Ｂは、レーザ受光部１０３のうちスリットＳ１に対応した受光素子から入力した正弦波の検出信号を周期判定部１１５に出力する。
ＡＣ結合部１１２は、ピーク値算出部１１３、ボトム値算出部１１４及びパルス信号変換部１１８に接続され、信号入力部１１１Ａから入力した検出信号のＡＣカップリングの信号処理を行う部分である。ＡＣ結合部１１２は、処理した検出信号をピーク値算出部１１３、ボトム値算出部１１４及びパルス信号変換部１１８に出力する。 The signal input unit 111A is connected to the laser light receiving unit 103 and the AC coupling unit 112. The signal input unit 111A outputs a sine wave detection signal input from the light receiving element corresponding to the slit S2 in the laser light receiving unit 103 to the AC coupling unit 112 and the pulse signal conversion unit 118.
The signal input unit 111B is connected to the laser light receiving unit 103 and the period determining unit 115. The signal input unit 111 B outputs a sine wave detection signal input from the light receiving element corresponding to the slit S 1 in the laser light receiving unit 103 to the period determination unit 115.
The AC coupling unit 112 is connected to the peak value calculation unit 113, the bottom value calculation unit 114, and the pulse signal conversion unit 118, and performs signal processing for AC coupling of the detection signal input from the signal input unit 111A. The AC coupling unit 112 outputs the processed detection signal to the peak value calculation unit 113, the bottom value calculation unit 114, and the pulse signal conversion unit 118.

ピーク値算出部１１３は、ＡＣ結合部１１２から入力した正弦波の検出信号のピーク値を算出する部分であり、算出したピーク値を閾値演算部１１７へ出力する。
ボトム値算出部１１４は、ＡＣ結合部１１２から入力した正弦波の検出信号のボトム値を算出する部分であり、算出したボトム値を閾値演算部１１７へ出力する。
周期判定部１１５は、信号入力部１１１Ｂから入力した検出信号に基づいてクランク軸２の回転周期を演算する部分であり、その演算結果を時定数制御部１１６へ出力する。周期判定部１１５は、信号入力部１１１Ｂの出力に基づいて、スリットＳ１を通過したレーザ光を受光に対応する出力信号を解析することによってスリット円盤１０１の回転周期（回転数）を判定する。
時定数制御部１１６は、ピーク値算出部１１３及びボトム値算出部１１４に接続され、適正な閾値を演算するために、周期判定部１１５の演算したクランク軸２の回転周期の情報に基づいてピーク値及びボトム値の検出間隔を制御する部分である。
本実施形態では、ピーク値及びボトム値に対応する電荷をコンデンサに保持させて、アナログ回路（図示せず）がその保持電圧に基づいて、ピーク値及びボトム値の中間値を算出する。時定数制御部１１６は、回転周期つまり検出間隔に応じて、このコンデンサの電荷保持時間を調整するため、複数の抵抗のなかから適正な抵抗を選択する。 The peak value calculation unit 113 is a part that calculates the peak value of the sine wave detection signal input from the AC coupling unit 112, and outputs the calculated peak value to the threshold value calculation unit 117.
The bottom value calculation unit 114 is a part that calculates the bottom value of the sine wave detection signal input from the AC coupling unit 112, and outputs the calculated bottom value to the threshold value calculation unit 117.
The period determination unit 115 is a part that calculates the rotation period of the crankshaft 2 based on the detection signal input from the signal input unit 111B, and outputs the calculation result to the time constant control unit 116. The period determination unit 115 determines the rotation period (number of rotations) of the slit disk 101 by analyzing an output signal corresponding to light reception of the laser light that has passed through the slit S1 based on the output of the signal input unit 111B.
The time constant control unit 116 is connected to the peak value calculation unit 113 and the bottom value calculation unit 114, and calculates the peak based on the rotation cycle information of the crankshaft 2 calculated by the cycle determination unit 115 in order to calculate an appropriate threshold value. It is a part which controls the detection interval of a value and a bottom value.
In this embodiment, charges corresponding to the peak value and the bottom value are held in the capacitor, and an analog circuit (not shown) calculates an intermediate value between the peak value and the bottom value based on the held voltage. The time constant control unit 116 selects an appropriate resistor from a plurality of resistors in order to adjust the charge retention time of the capacitor according to the rotation period, that is, the detection interval.

閾値演算部１１７は、ピーク値算出部１１３、ボトム値算出部１１４及びパルス信号変換部１１８に接続されており、ピーク値算出部１１３及びボトム値算出部１１４から入力したピーク値及びボトム値から閾値（中間値）を算出する部分である。閾値演算部１１７で算出した閾値は、パルス信号変換部１１８へ出力される。本実施形態では、閾値は、ピーク値とボトム値との中間の値としている。 The threshold value calculation unit 117 is connected to the peak value calculation unit 113, the bottom value calculation unit 114, and the pulse signal conversion unit 118, and the threshold value is calculated from the peak value and the bottom value input from the peak value calculation unit 113 and the bottom value calculation unit 114. This is a part for calculating (intermediate value). The threshold value calculated by the threshold value calculation unit 117 is output to the pulse signal conversion unit 118. In the present embodiment, the threshold value is an intermediate value between the peak value and the bottom value.

パルス信号変換部１１８は、信号入力部１１１Ａから入力した検出信号と、閾値演算部１１７から入力した閾値との大小を比較して、検出信号をパルス信号へと変換する部分である。具体的には、パルス信号変換部１１８は、検出信号が閾値よりも大きい場合に、パルス信号をＯＮの状態（論理値１）として変換し、検出信号が閾値よりも小さい場合には、パルス信号をＯＦＦの状態（論理値０）として変換する。ここで、本実施形態では、パルス信号変換部１１８は、時定数変換部１１６で制御された検出間隔で検出されたピーク値及びボトム値から演算された閾値を、その閾値を演算した次の周期の検出信号と比較してパルス信号へと変換している。パルス信号変換部１１８によって変換されたパルス信号は、信号処理部１１９へと出力される。 The pulse signal conversion unit 118 is a part that compares the detection signal input from the signal input unit 111A with the threshold value input from the threshold value calculation unit 117 and converts the detection signal into a pulse signal. Specifically, the pulse signal conversion unit 118 converts the pulse signal as an ON state (logical value 1) when the detection signal is larger than the threshold, and when the detection signal is smaller than the threshold, the pulse signal Is converted to an OFF state (logical value 0). Here, in this embodiment, the pulse signal conversion unit 118 calculates the threshold value calculated from the peak value and the bottom value detected at the detection interval controlled by the time constant conversion unit 116, and the next cycle in which the threshold value is calculated. It is converted into a pulse signal in comparison with the detection signal. The pulse signal converted by the pulse signal conversion unit 118 is output to the signal processing unit 119.

信号処理部１１９は、パルス信号変換部１１８に接続され、パルス信号変換部１１８から入力したパルス信号を解析目的に合わせて分周や、逓倍などの信号処理を行う部分と、信号処理したパルス信号をエンコーダ１０の外部に出力するインターフェースとを有している。
燃焼解析器２０は、エンコーダ１０の信号処理部１１９のインターフェースに接続され、信号処理部１１９から入力したパルス信号と、不図示のエンジンの運転状態などの情報などを入力し、エンジンの燃焼効率を解析する装置である。 The signal processing unit 119 is connected to the pulse signal conversion unit 118. The signal processing unit 119 performs a signal processing such as frequency division or multiplication on the pulse signal input from the pulse signal conversion unit 118 according to the analysis purpose, and the signal processed pulse signal. Is output to the outside of the encoder 10.
The combustion analyzer 20 is connected to the interface of the signal processing unit 119 of the encoder 10 and inputs the pulse signal input from the signal processing unit 119 and information such as the operating state of the engine (not shown), etc. It is a device to analyze.

次に、燃焼解析システム１の動作について説明する。図３は、本発明のエンコーダ１０の検出部１００によって検出された検出信号と、コンパレータ回路部１１０の出力であるパルス信号とを示す図である。ここで、図３は、横軸を時間軸とし、縦軸を振幅（受光量）としている。なお、本実施形態では、スリット円盤１０１のスリットＳ２を通過したレーザ光に基づいた信号処理について説明し、また、図３も、スリットＳ２に基づく検出信号及びパルス信号として扱うが、スリットＳ１についても同様である。 Next, the operation of the combustion analysis system 1 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a detection signal detected by the detection unit 100 of the encoder 10 of the present invention and a pulse signal that is an output of the comparator circuit unit 110. Here, in FIG. 3, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the amplitude (the amount of received light). In the present embodiment, the signal processing based on the laser light that has passed through the slit S2 of the slit disk 101 will be described, and FIG. 3 is also treated as a detection signal and a pulse signal based on the slit S2, but the slit S1 is also treated. It is the same.

エンジンのクランク軸２に、適正にエンコーダ１０のスリット円盤１０１、レーザ投光部１０２及びレーザ受光部１０３を配置したら、エンジンを始動しクランク軸２を回転させる。クランク軸２を回転させると、エンコーダ１０の検出部１００は、図３に示すように、スリット円盤１０１に設けられたスリットＳ２の間隔に応じた検出信号Ｒ１が検出される（入力工程）。検出された検出信号Ｒ１は、コンパレータ回路部１１０の信号入力部１１１Ａへ出力される。 When the slit disk 101, the laser projector 102, and the laser receiver 103 of the encoder 10 are properly arranged on the crankshaft 2 of the engine, the engine is started and the crankshaft 2 is rotated. When the crankshaft 2 is rotated, the detection unit 100 of the encoder 10 detects a detection signal R1 corresponding to the interval between the slits S2 provided in the slit disk 101 as shown in FIG. 3 (input process). The detected detection signal R1 is output to the signal input unit 111A of the comparator circuit unit 110.

正弦波の検出信号Ｒ１が検出部１００から信号入力部１１１Ａへ入力されると、コンパレータ回路部１１０は、ＡＣ結合部１１２で検出信号Ｒ１のＡＣカップリングの信号処理を行う。それから、コンパレータ回路部１１０は、ピーク値算出部１０２及びボトム値算出部１０３で信号処理された検出信号Ｒ１からピーク値及びボトム値を算出し（ピーク値算出工程、ボトム値算出工程）、閾値演算部１１７で閾値Ｍ１を演算する（中間値算出工程）。そして、コンパレータ回路部１１０は、検出信号Ｒ１が閾値Ｍ１よりも大きい場合に、パルス信号Ｐ１をＯＮの状態（論理値１）として変換し、検出信号Ｒ１が閾値Ｍ１よりも小さい場合には、パルス信号Ｐ１をＯＦＦの状態（論理値０）として変換し、変換結果を信号処理部１１８へと出力する。仮に、スリット円盤１０１の偏心、歪や、レーザ投光部１０２、レーザ受光部１０３の取り付けの誤差等で、検出信号Ｒ１に図３に示すようなうねりが発生したとしても、検出信号Ｒ１に基づいた閾値Ｍ１によって適正なパルス信号を自動的に演算することができる。 When the sine wave detection signal R1 is input from the detection unit 100 to the signal input unit 111A, the comparator circuit unit 110 performs signal processing for AC coupling of the detection signal R1 by the AC coupling unit 112. Then, the comparator circuit unit 110 calculates a peak value and a bottom value from the detection signal R1 signal-processed by the peak value calculation unit 102 and the bottom value calculation unit 103 (peak value calculation step, bottom value calculation step), and threshold calculation The unit 117 calculates the threshold value M1 (intermediate value calculation step). The comparator circuit unit 110 converts the pulse signal P1 to an ON state (logical value 1) when the detection signal R1 is larger than the threshold value M1, and if the detection signal R1 is smaller than the threshold value M1, the pulse signal P1 is converted to a pulse. The signal P1 is converted to an OFF state (logical value 0), and the conversion result is output to the signal processing unit 118. Even if the swell as shown in FIG. 3 occurs in the detection signal R1 due to the eccentricity and distortion of the slit disk 101, the mounting error of the laser projector 102, and the laser receiver 103, etc., the detection signal R1 is used. An appropriate pulse signal can be automatically calculated based on the threshold value M1.

コンパレータ回路部１１０は、信号処理部１１８がパルス信号Ｐ１を入力したら、解析目的に応じてパルス信号Ｐ１に対して分周などの処理をして、燃焼解析器２０へと出力する。
最後に、燃焼解析器２０は、信号処理部１１８から入力したパルス信号と、エンジン運転状態などの情報などによってエンジンの燃焼効率などを解析する。 When the signal processing unit 118 inputs the pulse signal P1, the comparator circuit unit 110 performs processing such as frequency division on the pulse signal P1 according to the analysis purpose, and outputs the result to the combustion analyzer 20.
Finally, the combustion analyzer 20 analyzes the combustion efficiency of the engine based on the pulse signal input from the signal processing unit 118 and information such as the engine operating state.

以上より、実施形態の燃焼解析システムには以下のような効果がある。
（１）燃焼解析システム１は、検出信号Ｒ１のピーク値及びボトム値の閾値Ｍ１を算出して、検出信号Ｒ１とその閾値Ｍ１との大小を比較してパルス信号Ｐ１へと変換する。つまり、閾値Ｍ１を自動的に設定するので、測定者による閾値Ｍ１の調整が不要であるため、測定時の煩雑さを防止することができる。検出信号Ｒ１にうねりが生じるよう測定であっても、パルス信号Ｐ１への変換をすることができる。
（２）燃焼解析システム１は、検出信号Ｒ１の周期を判定して、周期に応じて、ピーク値及びボトム値を保持する時間を変更する。つまり、クランク軸２の回転周期等が変化した場合であっても、ピーク値及びボトム値を保持する時間を自動的に調整するため、正弦波信号の周期に適切な保持時間に設定できるので、測定精度が低下するような事態を回避することができる。
（３）燃焼解析システム１は、スリット円盤１０１がクランク軸２に着脱可能に装着され、スリットＳ１、Ｓ２を通過したレーザ光の光量を検出信号Ｒ１とする。このような構成のエンコーダ１０の場合、スリット円盤１０１やクランク軸２が偏心していたり、レーザ投光部１０２やレーザ受光部１０３がずれて取り付けられたり等の理由によって、レーザ光の通過状態がスリットＳ１、Ｓ２間でばらつきが生じ、検出信号Ｒ１に歪みが生じるようなときがある。このように検出信号Ｒ１に歪みが生じるような測定であっても、上記（１）に説明したように、検出信号Ｒ１のピーク値及びボトム値の中間の値を閾値Ｍ１とするので、パルス信号Ｐ１への変換をすることができる。その結果、図３に示すように、検出信号Ｒ１の各ピーク値を結んだ包絡線Ｌ１と、各ボトム値を結んだ包絡線Ｌ２との中心線を閾値として、パルス信号Ｐ１に変換することができる。 From the above, the combustion analysis system of the embodiment has the following effects.
(1) The combustion analysis system 1 calculates the threshold value M1 of the peak value and the bottom value of the detection signal R1, compares the detection signal R1 with the threshold value M1, and converts it into a pulse signal P1. That is, since the threshold value M1 is automatically set, it is not necessary to adjust the threshold value M1 by the measurer, so that the complexity during the measurement can be prevented. Even if measurement is performed so that the detection signal R1 is swelled, it can be converted into the pulse signal P1.
(2) The combustion analysis system 1 determines the period of the detection signal R1, and changes the time for holding the peak value and the bottom value according to the period. That is, even when the rotation period of the crankshaft 2 or the like changes, the time for holding the peak value and the bottom value is automatically adjusted, so the holding time appropriate for the period of the sine wave signal can be set. It is possible to avoid a situation in which the measurement accuracy is lowered.
(3) In the combustion analysis system 1, the slit disk 101 is detachably attached to the crankshaft 2, and the amount of laser light that has passed through the slits S1 and S2 is set as a detection signal R1. In the case of the encoder 10 having such a configuration, the passage state of the laser light is slit because the slit disk 101 and the crankshaft 2 are decentered, or the laser projecting unit 102 and the laser receiving unit 103 are mounted out of alignment. There are times when variations occur between S1 and S2 and distortion occurs in the detection signal R1. Even in such a measurement that the detection signal R1 is distorted as described above (1), the intermediate value between the peak value and the bottom value of the detection signal R1 is set as the threshold value M1, so that the pulse signal Conversion to P1 can be performed. As a result, as shown in FIG. 3, the center line of the envelope L1 connecting the peak values of the detection signal R1 and the envelope L2 connecting the bottom values can be converted into a pulse signal P1 using a threshold as a threshold. it can.

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらの発明も均等の範囲内である。
（１）本実施形態では、スリット円盤１０３にスリット１及びスリット２の２種類のスリットを設けたが、１種類又は３種類以上のスリットを設けることも可能である。
（２）本実施形態では、ピーク値及びボトム値の中間の値を閾値Ｍ１としたが、中間の値に限らず、例えば、ピーク値とボトム値との間を６：４に分割する値を閾値としてもよい。 (Deformation)
As described above, various modifications and changes can be made without being limited to the embodiments described above, and those inventions are also within an equivalent range.
(1) In this embodiment, the slit disk 103 is provided with two types of slits, slit 1 and slit 2, but it is also possible to provide one type or three or more types of slits.
(2) In the present embodiment, an intermediate value between the peak value and the bottom value is set as the threshold value M1, but the value is not limited to the intermediate value. For example, a value that divides the peak value and the bottom value into 6: 4 is used. It may be a threshold value.

本発明による燃焼解析システムの実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of the combustion analysis system by this invention. 本発明のエンコーダの検出部の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the detection part of the encoder of this invention. 本発明のエンコーダの検出部によって検出された検出信号と、コンパレータ回路部の出力であるパルス信号とを示す図である。It is a figure which shows the detection signal detected by the detection part of the encoder of this invention, and the pulse signal which is an output of a comparator circuit part. 従来のエンコーダの検出信号と、検出信号から変換されるパルス信号とを示す図である。It is a figure which shows the detection signal of the conventional encoder, and the pulse signal converted from a detection signal. 従来のエンコーダの検出信号からパルス信号への変換の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the conversion from the detection signal of the conventional encoder to a pulse signal.

Explanation of symbols

１燃焼解析システム
２クランク軸
１０エンコーダ
１００検出部
１０１スリット円盤
１０２レーザ投光部
１０３レーザ受光部
１１０コンパレータ回路部
１１１Ａ，１１１Ｂ信号入力部
１１２ＡＣ結合部
１１３ピーク値算出部
１１４ボトム値算出部
１１５周期判定部
１１６時定数制御部
１１７閾値演算部
１１８パルス信号変換部
１１９信号処理部
２０燃焼解析器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion analysis system 2 Crankshaft 10 Encoder 100 Detection part 101 Slit disk 102 Laser projection part 103 Laser light reception part 110 Comparator circuit part 111A, 111B Signal input part 112 AC coupling part 113 Peak value calculation part 114 Bottom value calculation part 115 Period Determination unit 116 Time constant control unit 117 Threshold calculation unit 118 Pulse signal conversion unit 119 Signal processing unit 20 Combustion analyzer

Claims

An input unit to which a substantially sine wave input signal from the detection unit is input;
A peak value calculation unit for calculating a peak value of the substantially sine wave input signal input to the input unit;
A bottom value calculator for calculating a bottom value of the substantially sine wave input signal input to the input unit;
A threshold value calculation unit that calculates a threshold value in a range between the peak value calculated by the peak value calculation unit and the bottom value calculated by the bottom value calculation unit;
A threshold setting unit configured to set a threshold for converting the substantially sine wave input signal into a rectangular wave signal based on the threshold calculated by the threshold calculation unit;
A comparator circuit comprising:

The comparator circuit according to claim 1,
The threshold calculation unit calculates, as the threshold, an intermediate value between the peak value calculated by the peak value calculation unit and the bottom value calculated by the bottom value calculation unit;
Comparator circuit characterized by

In the comparator circuit according to claim 1 or 2,
A period determining unit that determines a period of the substantially sine wave input signal;
A control unit that changes the time for holding the peak value and the bottom value according to the cycle determined by the cycle determination unit;
Comparator circuit characterized by

In the comparator circuit according to claim 1 or 2,
The slit disk is attached to a rotation shaft of a combustion engine, and a cycle determination unit that determines a rotation cycle of the rotation shaft;
A control unit that changes the time for holding the peak value and the bottom value according to the cycle determined by the cycle determination unit;
Comparator circuit characterized by

A comparator circuit according to any one of claims 1 to 4, and the detection unit,
The detector is
A slit disk that is detachably mounted on a rotating shaft that is a detected part, and in which a plurality of slits are provided circumferentially,
An irradiation unit for irradiating light toward the slit disk;
A light receiving unit that receives the light beam that has passed through the slit and inputs the amount of the received light beam as the substantially sine wave input signal to the comparator circuit;
An encoder characterized by.

An encoder according to claim 5,
The encoder is configured such that the slit disk is attached to a rotation shaft of a combustion engine, and the substantially sine wave input signal is input to the comparator circuit according to the rotation of the rotation shaft;
Combustion analysis system characterized by

An input process in which a substantially sine wave input signal from the detection unit is input;
A peak value calculating step of calculating a peak value of the substantially sine wave input signal input in the input step;
A bottom value calculating step of calculating a bottom value of the substantially sine wave input signal input in the input unit;
A threshold value calculating step for calculating a threshold value in a range between the peak value calculated in the peak value calculating step and the bottom value calculated in the bottom value calculating step;
A threshold setting step for setting a threshold for converting the substantially sine wave input signal into a rectangular wave signal based on the threshold calculated in the threshold calculation step;
A method for controlling a comparator circuit comprising: