JP2020165882A - Signal detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ノイズを含む信号から適正な信号レベルを検出する信号検出方法に関する。 The present invention relates to, for example, a signal detection method for detecting an appropriate signal level from a signal containing noise.
産業用機器、医療用機器等、機器の種類を問わず、その信号処理系において信号処理する上で不要な成分となるノイズを除去することは重要な課題となっている。その場合、 Regardless of the type of equipment such as industrial equipment and medical equipment, it is an important issue to remove noise which is an unnecessary component for signal processing in the signal processing system. In that case,
例えば、特許文献１には、デジタル信号に変換された入力信号に対するノイズ除去処理の例として、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）によるデジタル信号処理（ＤＳＰ処理部）が例示されている。このＤＳＰ処理部は、ハイパスフィルタ等で構成されるノイズ検出部、そのノイズ検出部からのノイズ検出信号に基づいて、入力信号からデジタル処理によりノイズを除去するノイズ除去部、ノイズ除去された信号を整正するための信号整正部を備えている。 For example, Patent Document 1 exemplifies digital signal processing (DSP processing unit) by a DSP (Digital Signal Processor) as an example of noise removal processing for an input signal converted into a digital signal. This DSP processing unit is a noise detection unit composed of a high-pass filter or the like, a noise removal unit that removes noise from an input signal by digital processing based on the noise detection signal from the noise detection unit, and a noise-removed signal. It is equipped with a signal correction unit for correction.
アナログ信号をデジタル信号化（Ａ／Ｄ変換）する際、アナログ信号に含まれるノイズもそのままデジタル化される。通常、ノイズの影響を減らすためにＡ／Ｄ変換の前段部にハードウエアによるローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設けたり、あるいは、ノイズを加味した閾値を設定するという方法を採る。 When an analog signal is digitized (A / D conversion), the noise contained in the analog signal is also digitized as it is. Usually, in order to reduce the influence of noise, a method is adopted in which a low-pass filter (LPF) by hardware is provided in the front stage of A / D conversion, or a threshold value in which noise is added is set.
しかしながら、信号処理系にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を挿入すると、群遅延特性、応答の遅れ、応答波形の壊れ等の問題がある。また、ノイズの影響を避けるために信号レベル検出の閾値を高めに設定し、検出遅れ等が適正に働かなくなることも想定される。 However, when a low-pass filter (LPF) is inserted into the signal processing system, there are problems such as group delay characteristics, response delay, and broken response waveform. Further, it is assumed that the signal level detection threshold value is set high in order to avoid the influence of noise, and the detection delay or the like does not work properly.
特許文献１では、ノイズ除去部において、検出部で検出されたノイズ成分をもとにデジタル処理により入力波形から信号の高周波成分を除去している。その際、比較的大きなノイズをノイズ除去部であらかじめ除去し、さらにその後、予測部において、残りのノイズを除去している。 In Patent Document 1, the noise removing unit removes the high frequency component of the signal from the input waveform by digital processing based on the noise component detected by the detecting unit. At that time, a relatively large noise is removed in advance by the noise removing unit, and then the remaining noise is removed by the prediction unit.
特許文献１のように、ノイズ対策のためにハードウエア構成を工夫し、あるいはハードウエアに依存した構成とすることは、新たな部品等の追加が必要となる。その結果、基板面積が増え、製品コストを上昇させる方向となり、好ましい対策とはならない。 As in Patent Document 1, devising a hardware configuration for noise countermeasures or making a hardware-dependent configuration requires the addition of new parts and the like. As a result, the substrate area increases and the product cost increases, which is not a preferable measure.
加えて、ハードウエアに依存したノイズ対策は、仮に製品化後、機能上、性能上の不具合等で定数変更が必要となった場合、リワーク費用、工数が発生するといった新たな問題が生じることになる。 In addition, hardware-dependent noise countermeasures will cause new problems such as rework costs and man-hours if constant changes are required due to functional or performance problems after commercialization. Become.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＤ変換後のサンプリングデータからノイズを除去した検波データを得ることができる信号検出方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a signal detection method capable of obtaining detection data in which noise is removed from sampling data after AD conversion.
上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として本発明は以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第１の発明は、所定信号のＡＤ変換データをサンプリングデータとして入力する工程と、前記ＡＤ変換データの検波データを得るための検波時定数を設定する工程と、前記検波時定数にしたがって前記ＡＤ変換データのピーク側データに対応する第１の検波データを生成する第１の検波データ生成工程と、前記検波時定数にしたがって前記ＡＤ変換データのボトム側データに対応する第２の検波データを生成する第２の検波データ生成工程と、前記第１の検波データと前記第２の検波データをもとに、前記ＡＤ変換データを加工した信号データを演算する演算工程とを備え、前記第１および第２の検波データ生成工程において、前記ＡＤ変換データのｎ回目のサンプリングデータと、（ｎ−１）回目の生成処理で生成された検波データとの比較結果に応じて、ｎ回目のサンプリングデータをｎ回目の検波データとするか、または、（ｎ−１）回目の検波データに対して前記検波時定数で規定される値による置き換えを行って得たデータをｎ回目の検波データとすることを特徴とする。 The present invention has the following configuration as a means for achieving the above object and solving the above-mentioned problems. That is, the first exemplary invention of the present application includes a step of inputting AD conversion data of a predetermined signal as sampling data, a step of setting a detection time constant for obtaining detection data of the AD conversion data, and the detection. The first detection data generation step of generating the first detection data corresponding to the peak side data of the AD conversion data according to the time constant, and the second detection data corresponding to the bottom side data of the AD conversion data according to the detection time constant. The second detection data generation step of generating the second detection data, and the calculation step of calculating the signal data obtained by processing the AD conversion data based on the first detection data and the second detection data. In the first and second detection data generation steps, depending on the comparison result between the nth sampling data of the AD conversion data and the detection data generated in the (n-1) th generation process. The nth sampling data is used as the nth detection data, or the data obtained by replacing the (n-1) th detection data with a value specified by the detection time constant is used as the nth detection data. It is characterized in that it is used as detection data.
本願の例示的な第２の発明は、モータ制御装置であって、駆動中のモータの端子電圧を検出する手段と、上記例示的な第１の発明に係る信号検出方法によって、前記端子電圧のＡＤ変換データを加工した信号データを演算する手段と、前記演算で得た信号データの信号レベルを判定する手段とを備えることを特徴とする。 The second exemplary invention of the present application is a motor control device, wherein the terminal voltage is measured by means for detecting the terminal voltage of the driving motor and the signal detection method according to the first exemplary invention. It is characterized by including means for calculating the signal data obtained by processing the AD conversion data and means for determining the signal level of the signal data obtained by the calculation.
本願の例示的な第３の発明は、電源装置であって、出力電圧あるいは出力電流を検出する手段と、上記例示的な第１の発明に係る信号検出方法によって、前記出力電圧あるいは前記出力電流のＡＤ変換データを加工した信号データを演算する手段と、前記演算で得た信号データの信号レベルを判定する手段とを備えることを特徴とする。 An exemplary third invention of the present application is a power supply device, wherein the output voltage or the output current is obtained by means for detecting an output voltage or an output current and a signal detecting method according to the above-exemplified first invention. It is characterized by including means for calculating the signal data obtained by processing the AD conversion data of the above, and means for determining the signal level of the signal data obtained by the calculation.
本発明によれば、ＡＤ変換後のサンプリングデータから生成した検波データの信号レベル判定において、データに重畳したノイズの影響を受けず、閾値にかからない信号検出方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a signal detection method that is not affected by noise superimposed on the data and does not reach a threshold value in the signal level determination of the detection data generated from the sampling data after AD conversion.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る信号検出装置の概略構成図である。図１の信号検出装置１０は、不図示のＡＤ変換部、データ格納部等を有する被測定装置２０よりデジタルデータ（ＡＤ変換データ）を入力し、そのＡＤ変換された信号からノイズを除去するために、入力されたＡＤ変換データに後述する演算、加工を施す処理を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a signal detection device according to an embodiment of the present invention. The signal detection device 10 of FIG. 1 inputs digital data (AD conversion data) from the device under test 20 having an AD conversion unit, a data storage unit, and the like (not shown), and removes noise from the AD-converted signal. The input AD conversion data is subjected to the calculation and processing described later.
被測定装置２０に入力される、ＡＤ変換前のアナログデータとして、例えば、モータ制御装置の電流センサ（シャント抵抗）からのモータ電流検出信号、電源装置の出力信号等を想定できる。 As the analog data before AD conversion input to the device to be measured 20, for example, a motor current detection signal from a current sensor (shunt resistance) of the motor control device, an output signal of the power supply device, and the like can be assumed.
信号検出装置１０は、装置全体の制御を司るとともに、ＡＤ変換データに対して所定の演算、加工を行う、例えばマイクロプロセッサからなる制御部（ＣＰＵ）１、演算・加工後の信号データの信号レベルを判定するレベル判定部３、レベル判定部３で判定された結果を出力する出力部５等を備える。 The signal detection device 10 controls the entire device and performs predetermined calculations and processing on the AD conversion data, for example, a control unit (CPU) 1 composed of a microprocessor, a signal level of the signal data after the calculation and processing. A level determination unit 3 for determining the above, an output unit 5 for outputting the result determined by the level determination unit 3, and the like are provided.
ＣＰＵ１は、被測定装置２０よりＡＤ変換データ（サンプリングデータ）を入力するデータ入力部２、データ入力部２から得たサンプリングデータのピーク側データに対応する検波データを生成するＰｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）１１、データ入力部２から得たサンプリングデータのボトム側データに対応する検波データを生成するＢｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）１３を備える。 The CPU 1 is a Peak detection unit (Peak data) that generates detection data corresponding to the peak side data of the sampling data obtained from the data input unit 2 for inputting AD conversion data (sampling data) from the device to be measured 20 and the data input unit 2. The generation unit) 11 and the Bottom detection unit (Bottom data generation unit) 13 that generates the detection data corresponding to the bottom side data of the sampling data obtained from the data input unit 2 are provided.
ＣＰＵ１において、時定数設定部Ａ１５よりＰｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）１１に対して、ＡＤ変換データのピーク側データに対応する検波データを得るための検波時定数が設定される。同様に、時定数設定部Ｂ１７よりＢｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）１３に対して、ＡＤ変換データのボトム側データに対応する検波データを得るための検波時定数が設定される。 In the CPU 1, the time constant setting unit A15 sets the detection time constant for obtaining the detection data corresponding to the peak side data of the AD conversion data to the Peak detection unit (Peak data generation unit) 11. Similarly, the time constant setting unit B17 sets the detection time constant for obtaining the detection data corresponding to the bottom side data of the AD conversion data for the Bottom detection unit (Bottom data generation unit) 13.
データ演算部１９は、Ｐｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）１１とＢｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）１３とで生成された検波データに所定の演算を施し、それを出力データとして、上述したレベル判定部３へ出力する。 The data calculation unit 19 performs a predetermined calculation on the detection data generated by the Peak detection unit (Peak data generation unit) 11 and the Bottom detection unit (Bottom data generation unit) 13, and uses the output data as the output data at the above-mentioned level. Output to the determination unit 3.
図２は、図１のＣＰＵ１でＡＤ変換データ（サンプリングデータ）を加工して生成した検波データ、信号データを例示している。図２の横軸はサンプリング回数であり、縦軸はデータ信号の電圧（読み取り電圧）である。 FIG. 2 illustrates the detection data and signal data generated by processing AD conversion data (sampling data) with the CPU 1 of FIG. The horizontal axis of FIG. 2 is the number of samplings, and the vertical axis is the voltage (reading voltage) of the data signal.
図２において、加工前のＡＤ変換データ（サンプリングデータ）２１は、所定のビット数で表現されたデジタル値であって離散値である。図２では、それらのデータをサンプリング順に並べているが、図示の便宜上、ドッド表示に代えて連続した線で示している。 In FIG. 2, the AD conversion data (sampling data) 21 before processing is a digital value represented by a predetermined number of bits and is a discrete value. In FIG. 2, the data are arranged in the order of sampling, but for convenience of illustration, they are shown by continuous lines instead of the dodd display.
Ｐｅａｋ側検波データ２３は、サンプリングデータ２１のピーク側データに対応させて生成された検波データである。同様に、Ｂｏｔｔｏｍ側検波データ２５は、サンプリングデータ２１のボトム側データに対応させて生成された検波データである。 The Peak side detection data 23 is detection data generated in correspondence with the peak side data of the sampling data 21. Similarly, the Bottom side detection data 25 is detection data generated in correspondence with the bottom side data of the sampling data 21.
信号データ２７は、上記のＰｅａｋ側検波データ２３とＢｏｔｔｏｍ側検波データ２５をデータ演算部１９で演算、加工して得たデータである。 The signal data 27 is data obtained by calculating and processing the Peak side detection data 23 and the Bottom side detection data 25 by the data calculation unit 19.
次に、本実施形態に係る信号検出装置における検波データの生成方法について説明する。信号波形（信号データ）の特徴を捉える場合、ピーク値（最大値）の傾向が有益な情報となり得ることから、本実施形態に係る信号検出装置１０においても、ＡＤ変換によってアナログ信号をデジタル信号に変換して得たサンプリングデータ２１のピーク値に着目するとともに、所定の検波時定数に応じて検波データを生成する。 Next, a method of generating detection data in the signal detection device according to the present embodiment will be described. When capturing the characteristics of the signal waveform (signal data), the tendency of the peak value (maximum value) can be useful information. Therefore, even in the signal detection device 10 according to the present embodiment, the analog signal is converted into a digital signal by AD conversion. While paying attention to the peak value of the sampling data 21 obtained by the conversion, the detection data is generated according to a predetermined detection time constant.
図３は、図２の一部を拡大して、ＡＤ変換データ（サンプリングデータ）のピーク側データより検波データを生成する方法を説明するための図である。同様に図４は、図２の一部を拡大して、サンプリングデータのボトム側データより検波データを生成する方法を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for enlarging a part of FIG. 2 to explain a method of generating detection data from peak side data of AD conversion data (sampling data). Similarly, FIG. 4 is a diagram for enlarging a part of FIG. 2 to explain a method of generating detection data from bottom side data of sampling data.
図５は、サンプリングデータのピーク側データに対応する検波データの生成工程を時系列で示すフローチャートであり、図６は、サンプリングデータのボトム側データに対応する検波データの生成工程を時系列で示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing the generation process of the detection data corresponding to the peak side data of the sampling data in time series, and FIG. 6 shows the generation process of the detection data corresponding to the bottom side data of the sampling data in time series. It is a flowchart.
＜サンプリングデータのピーク側データに対応する検波データの生成＞
サンプリングデータのピーク側データに対応する検波データを生成する場合、図５のステップＳ１１において、ＣＰＵ１のＰｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）１１は、現時点（ｎ回目とする）のサンプリングデータ（図３の点Ｐ２に対応するデータ）を読み込む。
<Generation of detection data corresponding to the peak side data of sampling data>
When generating the detection data corresponding to the peak side data of the sampling data, in step S11 of FIG. 5, the Peak detection unit (Peak data generation unit) 11 of the CPU 1 is the sampling data (nth time) at the present time (FIG. 3). (Data corresponding to point P2) is read.
続くステップＳ１３において、ｎ回目のサンプリングデータ（ＳＤｎとする）の値と、前回（（ｎ−１）回目）生成された検波データ（図３の点Ｐ１に対応するデータであり、Ｄｎ−１とする）より検波時定数で規定される値（αとする）を減算したデータＤｎ−１−αとを比較する。なお、αは、時定数設定部Ａ１５より設定された検波時定数である。 In subsequent step S13, the value of the n-th sampling data (and SD n), a previous ((n-1) th) generated detected data (data corresponding to the point P1 in FIG. 3, D n- 1 to) than the value to be (alpha defined by the detection time constant) compares the data D n-1-.alpha. subtracted. Note that α is a detection time constant set by the time constant setting unit A15.
図３に示すように、サンプリングデータ２１上の点Ｐ２に対応するサンプリングデータＳＤｎは、点Ｐ１に対応する前回の検波データＤｎ−１−αよりも大きいので、ステップＳ１３では、Ｄｎ−１−α＜ＳＤｎと判断される。これは、サンプリングデータ２１が、ピーク側データとボトム側データの中間値（図３において符号３１で示す）から離れる方向に変化していることを意味する。 As shown in FIG. 3, since the sampling data SD n corresponding to the point P2 on the sampling data 21 is larger than the previous detection data D n-1- α corresponding to the point P1, in step S13, D n− It is determined that 1- α <SD n . This means that the sampling data 21 changes in a direction away from the intermediate value (indicated by reference numeral 31 in FIG. 3) between the peak side data and the bottom side data.
そこで、Ｐｅａｋ検波部１１は、ステップＳ１５において、ステップＳ１１で得たｎ回目のサンプリングデータＳＤｎを、サンプリングデータ２１のピーク側データに対応する検波データＤｎとする。 Therefore, in step S15, the Peak detection unit 11 sets the nth sampling data SD n obtained in step S11 as the detection data D n corresponding to the peak side data of the sampling data 21.
そして、ステップＳ１７で、ｎを１だけインクリメントしてステップＳ１１に戻り、図３の点Ｐ３に対応するデータである（ｎ＋１）回目のサンプリングデータＳＤｎ＋１の値と、図３の点Ｐ２に対応する検波データである前回（ｎ回目）生成された検波データＤｎ−αの値とを比較する。 Then, in step S17, n is incremented by 1 and returned to step S11, which corresponds to the value of the (n + 1) th sampling data SD n + 1 , which is the data corresponding to the point P3 in FIG. 3, and the point P2 in FIG. The value of the detection data D n − α generated last time (nth time), which is the detection data, is compared.
このようにして、今回（ｎ回目）のサンプリング回数に対応するサンプリングデータＳＤｎの値と、前回（（ｎ−１）回目）生成された検波データＤｎ−１−αの値との比較を繰り返す。 In this way, the value of the sampling data SD n corresponding to the number of samplings this time (nth time) is compared with the value of the detection data D n-1- α generated last time ((n-1) time). repeat.
一方、図３の点Ｐ４以降のサンプリングデータについては、値が減ずる方向に変化するので、今回のサンプリングデータは、前回生成された検波データよりも値が小さくなる。 On the other hand, since the values of the sampling data after the point P4 in FIG. 3 change in the direction of decreasing, the values of the sampling data this time are smaller than the detection data generated last time.
すなわち、ｎ回目のサンプリングデータＳＤｎが、（ｎ−１）回目の検波データよりαを減じた値よりも小さいので、ステップＳ１３では、Ｄｎ−１−α＞ＳＤｎと判断される。この場合、Ｐｅａｋ検波部１１は、サンプリングデータ２１が、ピーク側データとボトム側データの中間値（図３において符号３１で示す）に近づく方向に変化していると判断する。 That is, since the nth sampling data SD n is smaller than the value obtained by subtracting α from the (n-1) th detection data, it is determined in step S13 that D n-1- α> SD n . In this case, the Peak detection unit 11 determines that the sampling data 21 is changing in a direction approaching an intermediate value (indicated by reference numeral 31 in FIG. 3) between the peak side data and the bottom side data.
そこで、Ｐｅａｋ検波部１１は、ステップＳ２１においてデータを置き換える処理を行う。つまり、（ｎ−１）回目に対応する検波データＤｎ−１から、時定数設定部Ａ１５より設定された検波時定数に対応する値αを減算したデータＤｎ−１−αをｎ回目の検波データＤｎとする。 Therefore, the Peak detection unit 11 performs a process of replacing data in step S21. That is, from the detection data D n-1 corresponding to the (n-1) th, when the data D n-1 -α subtracting a value α corresponding to the set detection time constant than the constant setting unit A15 n th Let it be the detection data D n .
その後、ステップＳ１７においてｎを１だけインクリメントしてステップＳ１１に戻り、次のサンプリングデータを読み込む。そして、ステップＳ１３において、上記と同様、前回生成した検波データの値と、今回のサンプリングデータの値とを比較する。 Then, in step S17, n is incremented by 1 to return to step S11, and the next sampling data is read. Then, in step S13, the value of the detection data generated last time is compared with the value of the sampling data this time in the same manner as described above.
Ｐｅａｋ検波部１１は、ステップＳ１３においてＤｎ−１−α＜ＳＤｎと判断されるまで、上記の置き換え処理を繰り返す。前回の検波データから検波時定数に対応する値αを減算したデータを今回の検波データとする置き換えを行うことで、図３の点Ｐ４−点Ｐ５の線分で示す、ピーク側データに対応する検波データが生成される。 The Peak detection unit 11 repeats the above replacement process until it is determined in step S13 that D n-1- α <SD n . By substituting the value α corresponding to the detection time constant from the previous detection data with the current detection data, it corresponds to the peak side data shown by the line segment of points P4-point P5 in FIG. Detection data is generated.
図３の点Ｐ５、点Ｐ６間では、Ｄｎ−１−α＜ＳＤｎであるため、今回のサンプリングデータＳＤｎを、サンプリングデータ２１のピーク側データに対応する検波データＤｎとする処理を行う。また、点Ｐ６、点Ｐ７間において、Ｄｎ−１−α＞ＳＤｎであるため、上記の点Ｐ４，点Ｐ５間での処理と同様の置き換え処理を行い、さらに、点Ｐ７、点Ｐ８間において、Ｄｎ−１−α＜ＳＤｎであるため、上記の点Ｐ５，点Ｐ６間での処理と同様の処理を行う。 Since D n-1- α <SD n between points P5 and P6 in FIG. 3, the processing of setting the sampling data SD n this time to the detection data D n corresponding to the peak side data of the sampling data 21 is performed. Do. Further, since D n-1- α> SD n between points P6 and P7, the same replacement process as the above-mentioned process between points P4 and P5 is performed, and further, between points P7 and P8. Since D n-1- α <SD n , the same processing as the processing between the points P5 and P6 is performed.
上記の処理により、図２に示すＰｅａｋ側検波データ２３のように、ピーク側データのピーク値に追随する検波データ、すなわち、サンプリングデータのピーク側データの特性に対応した検波データが生成される。そして、後述するように、ピーク側データの特性に対応した検波データを使用した信号レベル判定ができる。 By the above processing, like the Peak side detection data 23 shown in FIG. 2, the detection data that follows the peak value of the peak side data, that is, the detection data corresponding to the characteristics of the peak side data of the sampling data is generated. Then, as will be described later, the signal level can be determined using the detection data corresponding to the characteristics of the peak side data.
＜サンプリングデータのピーク側データに対応する検波データの生成＞
サンプリングデータのピーク側データに対応する検波データの生成する場合、ＣＰＵ１のＢｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）１３は、図６のステップＳ３１において、現時点（ｎ回目とする）のサンプリングデータ（図４の点Ｂ２に対応するデータ）を読み込む。
<Generation of detection data corresponding to the peak side data of sampling data>
When generating the detection data corresponding to the peak side data of the sampling data, the Bottom detection unit (Bottom data generation unit) 13 of the CPU 1 is the sampling data (nth time) at the present time (the nth time) in step S31 of FIG. (Data corresponding to point B2) is read.
続くステップＳ３３において、ｎ回目のサンプリングデータ（ＳＤｎとする）の値と、前回（（ｎ−１）回目）生成された検波データ（図４の点Ｂ１に対応するデータであり、Ｄｎ−１とする）に検波時定数で規定される値（βとする）を加算したデータＤｎ−１＋βとを比較する。なお、βは、時定数設定部Ｂ１７より設定された検波時定数である。 In the following step S33, the value of the nth sampling data (SD n ) and the detection data generated last time ((n-1) th) (data corresponding to the point B1 in FIG. 4, D n− 1 to) a value (beta defined by the detection time constant) to compare the data D n-1 + beta adds. Note that β is a detection time constant set by the time constant setting unit B17.
図４に示すように、サンプリングデータ２１上の点Ｂ２に対応するサンプリングデータＳＤｎは、点Ｂ１に対応する前回生成された検波データＤｎ−１＋βよりも小さいので、ステップＳ３３では、Ｄｎ−１＋β＞ＳＤｎと判定される。これは、サンプリングデータ２１が、図４において符号３１で示すピーク側データとボトム側データの中間値から離れる方向に変化していることを意味する。 As shown in FIG. 4, the sampling data SD n corresponding to the point B2 on the sampling data 21 is smaller than the previously generated detection data D n-1 + β corresponding to the point B1. Therefore, in step S33, D n It is determined that -1 + β> SD n . This means that the sampling data 21 changes in a direction away from the intermediate value between the peak side data and the bottom side data indicated by reference numeral 31 in FIG.
そこで、Ｂｏｔｔｏｍ検波部１３は、ステップＳ３５で、ステップＳ３１で得たｎ回目のサンプリングデータＳＤｎを、サンプリングデータ２１のボトム側データに対応する検波データＤｎとする。 Therefore, the Bottom detection unit 13 sets the nth sampling data SD n obtained in step S31 as the detection data D n corresponding to the bottom side data of the sampling data 21 in step S35.
続くステップＳ３７で、ｎを１だけインクリメントしてステップＳ３１に戻り、図４の点Ｂ４に対応するデータである（ｎ＋１）回目のサンプリングデータＳＤｎ＋１の値と、図４の点Ｂ３に対応する検波データである前回（ｎ回目）生成された検波データＤｎ＋βの値とを比較する。 In the following step S37, n is incremented by 1 and returned to step S31. The value of the (n + 1) th sampling data SD n + 1 , which is the data corresponding to the point B4 in FIG. 4, and the detection corresponding to the point B3 in FIG. comparing the value of the detection data D n + beta that was last (n-th) generating a data.
このようにして、今回（ｎ回目）のサンプリング回数に対応するサンプリングデータＳＤｎの値と、前回（（ｎ−１）回目）生成された検波データＤｎ−１＋βの値との比較を繰り返す。 In this way, the comparison between the value of the sampling data SD n corresponding to the number of samplings this time (nth time) and the value of the detection data D n-1 + β generated last time ((n-1) time) is repeated. ..
一方、図４の点Ｂ４以降のサンプリングデータについては、値が増える方向に変化するので、今回のサンプリングデータは、前回の検波データよりも値が大きくなる。 On the other hand, since the sampling data after the point B4 in FIG. 4 changes in the direction of increasing the value, the value of the sampling data this time is larger than that of the detection data of the previous time.
すなわち、ｎ回目のサンプリングデータＳＤｎが、（ｎ−１）回目の検波データにβを加算した値よりも大きいので、ステップＳ３３では、Ｄｎ−１＋β＜ＳＤｎと判断される。この場合、Ｂｏｔｔｏｍ検波部１３は、サンプリングデータ２１が、ピーク側データとボトム側データの中間値３１に近づく方向に変化していると判断する。 That is, since the nth sampling data SD n is larger than the value obtained by adding β to the (n-1) th detection data, it is determined in step S33 that D n-1 + β <SD n . In this case, the Bottom detection unit 13 determines that the sampling data 21 is changing in the direction approaching the intermediate value 31 between the peak side data and the bottom side data.
そこで、Ｂｏｔｔｏｍ検波部１３は、ステップＳ４１において、（ｎ−１）回目に対応する検波データＤｎ−１に、時定数設定部Ｂ１７より設定された検波時定数に対応する値βを加算したデータＤｎ−１＋βをｎ回目の検波データＤｎとする置き換え処理を行う。 Therefore, in step S41, the Bottom detection unit 13 adds the value β corresponding to the detection time constant set by the time constant setting unit B17 to the detection data D n-1 corresponding to the (n-1) th time. A replacement process is performed in which D n-1 + β is used as the nth detection data D n .
その後、ステップＳ３７で、ｎを１だけインクリメントしてステップＳ３１に戻り、次のサンプリングデータを読み込む。そして、ステップＳ３３において、上記と同様、前回生成した検波データの値と、今回のサンプリングデータの値とを比較する。 After that, in step S37, n is incremented by 1 to return to step S31, and the next sampling data is read. Then, in step S33, the value of the previously generated detection data and the value of the current sampling data are compared in the same manner as described above.
Ｂｏｔｔｏｍ検波部１３は、ステップＳ３３においてＤｎ−１＋β＞ＳＤｎと判断されるまで、上記の置き換え処理を繰り返す。前回の検波データに検波時定数に対応する値βを加算したデータを今回の検波データとする置き換えを行うことで、図４の点Ｂ４−点Ｂ５の線分で示す、ボトム側データに対応する検波データが生成される。 The Bottom detection unit 13 repeats the above replacement process until it is determined in step S33 that D n-1 + β> SD n . By replacing the data obtained by adding the value β corresponding to the detection time constant to the previous detection data with the current detection data, it corresponds to the bottom side data shown by the line segments of points B4-point B5 in FIG. Detection data is generated.
図４の点Ｂ５、点Ｂ６間では、Ｄｎ−１＋β＞ＳＤｎであるため、今回のサンプリングデータＳＤｎを、サンプリングデータ２１のボトム側データに対応する検波データＤｎとする処理を行う。 Since D n-1 + β> SD n between the points B5 and B6 in FIG. 4, the sampling data SD n this time is processed as the detection data D n corresponding to the bottom data of the sampling data 21. ..
上記の処理により、図２に示すＢｏｔｔｏｍ側検波データ２５のように、ボトム側データのピーク値に追随する検波データ、すなわち、サンプリングデータのボトム側データの特性に対応した検波データが生成される。そして、後述するように、ボトム側データの特性に対応した検波データを使用した信号レベル判定ができる。 By the above processing, the detection data that follows the peak value of the bottom side data, that is, the detection data corresponding to the characteristics of the bottom side data of the sampling data is generated like the Bottom side detection data 25 shown in FIG. Then, as will be described later, the signal level can be determined using the detection data corresponding to the characteristics of the bottom side data.
なお、上記の処理において、時定数設定部Ａ１５より設定される検波時定数に対応する値α、および時定数設定部Ｂ１７より設定される検波時定数に対応する値βは、同一の値を使用してもよいし、あるいは異なる値を使用してもよい。こうすることで、サンプリングデータのピーク側とボトム側それぞれに対応した検波時定数を使用して検波データを生成できる。同一の値を使用した場合には、検波データの生成工程および生成ロジックを簡素化できる。 In the above processing, the same value is used for the value α corresponding to the detection time constant set by the time constant setting unit A15 and the value β corresponding to the detection time constant set by the time constant setting unit B17. It may be used, or different values may be used. By doing so, the detection data can be generated using the detection time constants corresponding to the peak side and the bottom side of the sampling data. When the same value is used, the detection data generation process and generation logic can be simplified.
また、これらの値α，βは、固定値と可変値のいずれであってもよい。固定値とした場合、検波データの生成処理が簡易化できる。可変値とした場合には、ピーク側にピーク値を持つＡＤ変換データと、ボトム側にピーク値を持つＡＤ変換データそれぞれの特性に対応した検波データを生成できる。これらの場合、上述したＡＤ変換前のアナログデータの信号源となるセンサの温度特性等に合せて、これらの値α，βを規定してもよい。 Further, these values α and β may be either fixed values or variable values. When a fixed value is used, the detection data generation process can be simplified. When the variable value is used, detection data corresponding to the characteristics of the AD conversion data having a peak value on the peak side and the AD conversion data having a peak value on the bottom side can be generated. In these cases, these values α and β may be specified according to the temperature characteristics of the sensor that is the signal source of the analog data before AD conversion described above.
次に、ＣＰＵ１のデータ演算部１９における演算について説明する。データ演算部１９は、上記のようにＰｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）１１で生成された検波データをｐ倍（ｐは整数）した値と、Ｂｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）１３で生成された検波データをｑ倍（ｑは整数）した値とを加算し、その加算値をｐ＋ｑで除する演算を行う。 Next, the calculation in the data calculation unit 19 of the CPU 1 will be described. The data calculation unit 19 is generated by a value obtained by multiplying the detection data generated by the Peak detection unit (Peak data generation unit) 11 as described above by p (p is an integer) and the Botttom detection unit (Bottom data generation unit) 13. The operation is performed by adding the value obtained by multiplying the detected detection data by q (q is an integer) and dividing the added value by p + q.
例えば、ｐ＝１，ｑ＝１としたときの検波データの加算値を、ｐ＋ｑ＝２で除する演算によって、図２の信号データ２７が得られる。図２より、ノイズが重畳しているサンプリングデータ２１は、破線で示す閾値２９を多数回に渡り超えているが、ノイズを除去する演算を行った後の信号データ２７は、閾値２９を超えることのない信号レベルになっていることが分かる。 For example, the signal data 27 of FIG. 2 can be obtained by dividing the added value of the detection data when p = 1 and q = 1 by p + q = 2. From FIG. 2, the sampling data 21 on which noise is superimposed exceeds the threshold value 29 indicated by the broken line many times, but the signal data 27 after the calculation for removing noise exceeds the threshold value 29. It can be seen that the signal level is not high.
つまり、データ演算部１９において、Ｐｅａｋ側検波データ２３とＢｏｔｔｏｍ側検波データ２５の平均値を求め、それをＡＤ変換データの加工後の信号データとすることで、平均値にもとづいた信号レベル判定が行え、それによってノイズの影響を除去できる。 That is, the data calculation unit 19 obtains the average value of the Peak side detection data 23 and the Bottom side detection data 25, and uses it as the processed signal data of the AD conversion data to determine the signal level based on the average value. Yes, which eliminates the effects of noise.
なお、データ演算部１９における演算は、上記の例に限定されず、例えば、Ｐｅａｋ側検波データ２３にｐ＝２を乗じた検波データと、Ｂｏｔｔｏｍ側検波データ２５（ｑ＝１）とを加算した値をｐ＋ｑ＝３で除する演算によって信号データを得るようにしてもよい。 The calculation in the data calculation unit 19 is not limited to the above example, and for example, the detection data obtained by multiplying the Peak side detection data 23 by p = 2 and the Bottom side detection data 25 (q = 1) are added. The signal data may be obtained by the operation of dividing the value by p + q = 3.
こうすることで、検波データにその平均値から増加する側に遠ざかる偏差を加えることになり、次段の信号レベル判定において、より適正にノイズの影響を除去できる。 By doing so, a deviation away from the average value of the detection data is added to the detection data, and the influence of noise can be removed more appropriately in the signal level determination of the next stage.
また、Ｐｅａｋ側検波データ２３（ｐ＝１）と、Ｂｏｔｔｏｍ側検波データ２５にｑ＝２を乗じた検波データとを加算した値をｐ＋ｑ＝３で除する演算によって信号データを得てもよい。これにより、検波データにその平均値から減少する側に遠ざかる偏差を加えることができ、信号レベル判定において、より適正にノイズの影響を除去できる。 Further, the signal data may be obtained by dividing the value obtained by adding the peak-side detection data 23 (p = 1) and the detection data obtained by multiplying the Bottom-side detection data 25 by q = 2 by p + q = 3. As a result, a deviation away from the average value can be added to the detection data, and the influence of noise can be removed more appropriately in the signal level determination.
さらには、検波時定数に対応する値α，βをより大きな値にして、図３および図４において太い破線で示すように、Ｐｅａｋ側検波データ２３とＢｏｔｔｏｍ側検波データ２５の中間値３１側に対する傾斜をより急にすることで、上方側にピークがある信号の平均値を下方側へもっていくように調整できる。 Further, the values α and β corresponding to the detection time constants are set to larger values, and as shown by the thick broken line in FIGS. 3 and 4, the intermediate value 31 side of the Peak side detection data 23 and the Bottom side detection data 25 is set. By making the slope steeper, the average value of signals with peaks on the upper side can be adjusted to move downward.
ＣＰＵ１のレベル判定部３では、上記の演算で得た信号データの信号レベルを判定する。その場合、ＡＤ変換データ（サンプリングデータ）のピーク側とボトム側のピーク値、あるいはピーク側とボトム側いずれかのピーク値に応じて、上記演算後の信号データのレベル判定の閾値を設定する。 The level determination unit 3 of the CPU 1 determines the signal level of the signal data obtained by the above calculation. In that case, the threshold value for level determination of the signal data after the above calculation is set according to the peak value of the peak side and the bottom side of the AD conversion data (sampling data) or the peak value of either the peak side or the bottom side.
すなわち、レベル判定の閾値は、図２において破線で示す閾値２９のように、ＡＤ変換データのピーク側データ方向にのみ設ける例に限定されず、ＡＤ変換データのボトム側データ方向にのみ閾値を設けてもよい。また、ＡＤ変換データのピーク側データ方向とボトム側データ方向の双方に２つの閾値を設けてもよい。 That is, the threshold value for level determination is not limited to the example provided only in the peak side data direction of the AD conversion data as shown by the threshold value 29 shown by the broken line in FIG. 2, and the threshold value is provided only in the bottom side data direction of the AD conversion data. You may. Further, two threshold values may be provided in both the peak side data direction and the bottom side data direction of the AD conversion data.
このように、閾値に自由度を持たせることで、所定レベル以上、所定レベル以下、あるいは所定範囲内における信号データのレベル判定が可能となる。 By giving the threshold a degree of freedom in this way, it is possible to determine the level of the signal data within a predetermined level, a predetermined level or less, or a predetermined range.
なお、上記の例では、前回の検波データとして今回のサンプリングデータよりもサンプリング回数が１回前の検波データを抽出しているが、例えば、２回あるいはそれ以上前の検波データと今回のサンプリングデータとを比較する処理を行うことで、処理時間を遅らせてＣＰＵの負担を軽減した構成が可能となる。 In the above example, the detection data sampled one time before the current sampling data is extracted as the previous detection data. For example, the detection data two or more times before and the sampling data this time are extracted. By performing the process of comparing with, it is possible to delay the process time and reduce the load on the CPU.
また、上記の例において、信号検出装置１０における上記検波データの生成前の段階で、ＣＰＵ１に入力されるデータに含まれる高周波ノイズを除去するため、例えば、データ入力部２の前段にデジタルローパスフィルタ（ＬＰＦ）を配置してもよい。 Further, in the above example, in order to remove high frequency noise included in the data input to the CPU 1 at the stage before the generation of the detection data in the signal detection device 10, for example, a digital low-pass filter is placed in front of the data input unit 2. (LPF) may be arranged.
以上説明したように本実施形態に係る信号検出方法は、ＡＤ変換データの検波データを得るための検波時定数にしたがってＡＤ変換データのピーク側データに対応する検波データを生成するとともに、検波時定数にしたがってＡＤ変換データのボトム側データに対応する検波データを生成し、これらの検波データをもとに、ＡＤ変換データを加工した信号データ（検波データ）を演算する構成とする。 As described above, the signal detection method according to the present embodiment generates detection data corresponding to the peak side data of the AD conversion data according to the detection time constant for obtaining the detection data of the AD conversion data, and also generates the detection time constant. According to this, the detection data corresponding to the bottom side data of the AD conversion data is generated, and the signal data (detection data) obtained by processing the AD conversion data is calculated based on these detection data.
そして、検波データ生成工程において、ＡＤ変換データのｎ回目のサンプリングデータと、（ｎ−１）回目に生成された検波データとを比較し、その比較結果に応じて、ｎ回目のサンプリングデータをｎ回目の検波データとするか、あるいは（ｎ−１）回目の検波データに対して検波時定数で規定される値による置き換えを行って得たデータをｎ回目の検波データとする。 Then, in the detection data generation step, the nth sampling data of the AD conversion data is compared with the detection data generated at the (n-1) th time, and the nth sampling data is obtained according to the comparison result. The data obtained by replacing the (n-1) th detection data with a value specified by the detection time constant is used as the nth detection data.
このような処理をすることで、ノイズに影響されない信号レベル判定が可能となり、同時に、信号レベル判定において、ノイズの影響を避けるために閾値を高めに設定したり、あるいはノイズ対策のためにハードウエアを追加することなく、ノイズが重畳した信号に対してその影響を排除した信号レベル判定が可能になる。その結果、元の信号は閾値を超えていないにも拘わらず、元の信号にノイズが重畳したデータが閾値を超えることで、直ちにフェイルと判断されるのを回避できる。 By performing such processing, it is possible to determine the signal level that is not affected by noise, and at the same time, in the signal level determination, the threshold value is set higher to avoid the influence of noise, or hardware is used as a noise countermeasure. It is possible to determine the signal level of a signal on which noise is superimposed without adding the above. As a result, even though the original signal does not exceed the threshold value, it is possible to avoid that the data in which noise is superimposed on the original signal exceeds the threshold value and is immediately determined to be a fail.
さらには、ＡＤ変換データを加工した信号データ（検波データ）を得る際、レベル判定の閾値を超えないように検波時定数を設定することで、信号レベル判定の誤検出を防止できる。 Further, when the signal data (detection data) obtained by processing the AD conversion data is obtained, by setting the detection time constant so as not to exceed the threshold value of the level determination, it is possible to prevent erroneous detection of the signal level determination.
上述した実施形態に係る信号検出方法を、例えばモータ制御装置における信号データの信号レベル判定に使用することで、簡単な構成でノイズの影響を除去して、モータの端子電圧の信号レベルを判定できる。また、この信号検出方法を電源装置における信号データの信号レベル判定に使用することで、簡単な構成でノイズの影響を除去して、電源装置の出力電圧あるいは出力電流の信号レベルを判定できる。 By using the signal detection method according to the above-described embodiment for determining the signal level of signal data in a motor control device, for example, the influence of noise can be removed with a simple configuration and the signal level of the terminal voltage of the motor can be determined. .. Further, by using this signal detection method for determining the signal level of signal data in the power supply device, it is possible to remove the influence of noise with a simple configuration and determine the signal level of the output voltage or output current of the power supply device.
１ 制御部（ＣＰＵ）
３ レベル判定部
５ 出力部
１０ 信号検出装置
１１ Ｐｅａｋ検波部（Ｐｅａｋデータ生成部）
１３ Ｂｏｔｔｏｍ検波部（Ｂｏｔｔｏｍデータ生成部）
１５ 時定数設定部Ａ
１７ 時定数設定部Ｂ
１９ データ演算部
２０ 被測定装置
２１ サンプリングデータ
２３ Ｐｅａｋ側検波データ
２５ Ｂｏｔｔｏｍ側検波データ
２７ 演算後の信号データ
1 Control unit (CPU)
3 Level determination unit 5 Output unit 10 Signal detection device 11 Peak detection unit (Peak data generation unit)
13 Bottom detection unit (Bottom data generation unit)
15 Time constant setting unit A
17 Time constant setting unit B
19 Data calculation unit 20 Device to be measured 21 Sampling data 23 Peak side detection data 25 Bottom side detection data 27 Signal data after calculation
Claims (16)
前記ＡＤ変換データの検波データを得るための検波時定数を設定する工程と、
前記検波時定数にしたがって前記ＡＤ変換データのピーク側データに対応する第１の検波データを生成する第１の検波データ生成工程と、
前記検波時定数にしたがって前記ＡＤ変換データのボトム側データに対応する第２の検波データを生成する第２の検波データ生成工程と、
前記第１の検波データと前記第２の検波データをもとに、前記ＡＤ変換データを加工した信号データを演算する演算工程と、
を備え、
前記第１および第２の検波データ生成工程において、前記ＡＤ変換データのｎ回目のサンプリングデータと、（ｎ−１）回目の生成処理で生成された検波データとの比較結果に応じて、ｎ回目のサンプリングデータをｎ回目の検波データとするか、または、（ｎ−１）回目の検波データに対して前記検波時定数で規定される値による置き換えを行って得たデータをｎ回目の検波データとすることを特徴とする信号検出方法。 The process of inputting AD conversion data of a predetermined signal as sampling data,
The step of setting the detection time constant for obtaining the detection data of the AD conversion data, and
The first detection data generation step of generating the first detection data corresponding to the peak side data of the AD conversion data according to the detection time constant, and
A second detection data generation step of generating a second detection data corresponding to the bottom side data of the AD conversion data according to the detection time constant, and
A calculation process for calculating signal data obtained by processing the AD conversion data based on the first detection data and the second detection data, and
With
In the first and second detection data generation steps, the nth sampling data of the AD conversion data is compared with the detection data generated in the (n-1) th generation process. The sampling data of is the nth detection data, or the data obtained by replacing the (n-1) th detection data with the value specified by the detection time constant is the nth detection data. A signal detection method characterized by
駆動中のモータの端子電圧を検出する手段と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の信号検出方法によって、前記端子電圧のＡＤ変換データを加工した信号データを演算する手段と、
前記演算で得た信号データの信号レベルを判定する手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 It is a motor control device
Means for detecting the terminal voltage of the motor being driven,
A means for calculating signal data obtained by processing AD conversion data of the terminal voltage by the signal detection method according to any one of claims 1 to 14.
A means for determining the signal level of the signal data obtained by the above calculation,
A motor control device characterized by comprising.
出力電圧あるいは出力電流を検出する手段と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の信号検出方法によって、前記出力電圧あるいは前記出力電流のＡＤ変換データを加工した信号データを演算する手段と、
前記演算で得た信号データの信号レベルを判定する手段と、
を備える電源装置。
It ’s a power supply
Means for detecting output voltage or output current,
A means for calculating signal data obtained by processing AD conversion data of the output voltage or the output current by the signal detection method according to any one of claims 1 to 14.
A means for determining the signal level of the signal data obtained by the above calculation,
Power supply with.
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