JP2536291B2 - 速度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、被測定物の速度に応じて出力されるパルス
列の周期を測定することで被測定物の速度を測定する速
度測定装置に関する。

（従来の技術） 従来、ディジタル信号処理技術の進歩と相俟って被測
定物の速度を検出するために、速度に応じたパルス列を
出力する速度センサが多用されている。例えば、被測定
物の速度に関与する回転軸に設けられる突起とこの回転
軸に対する固定座標上に配置される近接センサとを備
え、回転軸の回転により近接する突起を近接センサが検
出する度にパルス出力を発生させるものなどが知られて
いる。

従って、この様なパルス列を入力して上記被測定物の
速度を検出するための速度測定装置は次のようなパルス
列の処理を実行している。

すなわち、速度センサからのパルス間隔をＴとすると
き速度Ｖは（１）式より算出される。

Ｖ＝K/T …（１） 但し、Ｋは比例定数である この種の速度測定装置によれば、簡単な構成であるに
も拘らず、高精度に速度を測定することができ、各産業
分野で用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記のごとき速度測定装置にあっても未だに
十分なものではなく、次のような問題点があった。

すなわち、パルスが少なくとも１周期分入力されるこ
とが周期Ｔを知り、速度Ｖを測定するための不可欠の条
件であるが、被測定物が中・高速状態の場合は、パルス
の検出周期Ｔは極めて短いものとなる。そのため、中・
高速状態では急激な速度変化、特に急激な低下があった
としても、パルスは十分短い間隔で検出されることか
ら、現実の速度と測定速度とは遊離せず、その速度の低
下を応答性良く測定して各種処理に適用させることがで
きる。

しかし、被測定物が低速状態にある場合は、パルスの
間隔は非常に長時間を要することになる。そのような低
速状態において、パルス検出とパルス検出との間で、被
測定物の速度が急激に低下した場合、次のパルスがなか
なか検出されない状態となる。このような状態では、実
際には被測定物の速度は、測定速度に表れてもよいほど
明らかに落ちているのに、パルスが検出されないために
速度を算出することができず、現実の速度と測定速度と
が無視できないほど遊離してしまうことがあった。この
ため、その測定速度を利用した各種処理と現実の速度と
の間にずれを生じてしまう恐れがあった。

例えば、車両が減速している場合、その時速が、パル
スの検出により車両の車速表示器に、通常ならば、3km/
h,2km/h,1km/h,0km/hとの表示が順次なされるはずであ
る。しか、3km/hの表示を行ってから、次のパルスが検
出される前に、車両の急激な減速により車両が停止した
場合には、車両が停止しているにもかかわらず、表示が
しばらく3km/hのままとなっているために、車両の乗員
に違和感を感じさせることがあった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、低速状態で急減速があっても被測定物の測定速度と
現実の速度とが大きく遊離しないようにして、速度測定
の応答性を維持することを目的とする。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は
第１図の基本的構成図に示すごとく、 被測定物の速度に応じて出力されるパルス列の周期を
測定し、その周期に基づき前記被測定物の速度を測定し
て出力する速度測定装置において、 前記パルス列を入力するパルス入力手段C1と、 該パルス入力手段C1の入力した最新のパルス信号を起
点とする計時を実行する計時手段C2と、 該計時手段C2の計時結果と、速度測定の分解能に応じ
て予め段階的に決定された所定検出対象速度に対応した
前記パルス列の周期とを比較して、前記計時手段C2の計
時結果が前記所定検出対象速度に対応した前記パルス列
の周期より大きくなったか否かを判断する比較手段C3
と、 該比較手段C3の比較結果により、前記計時手段C2の計
時結果が前記所定検出対象速度に対応した前記パルス列
の周期より大きくなったと判断されたとき、前記被測定
物の速度を前記所定検出対象速度以下の速度に推定する
速度推定手段C4と、 を備えることを特徴とする速度測定装置をその要旨とし
ている。

（作用） 本発明の速度測定装置において、パルス入力手段C1と
は、被測定物の速度に応じて出力されるパルス列を入力
するものである。本速度測定装置の入力部としてパルス
信号の入力口となり、外部の各種の速度センサと整合性
を取りつつ接続を可能とする、いわゆるインターフェイ
ス的な作用を奏する。

計時手段C2は、パルス入力手段C1の入力した最新のパ
ルス信号を起点とする計時を実行する。最新のパルス信
号に基づきパルスの周期Ｔを計測するためであり、計時
手段C2はパルスの入力がなされる度にリセットされ、次
のパルス信号が入力されるまでの時間、すなわち周期を
計測するのである。

比較手段C3は、計時手段C2の計時結果と、速度測定の
分解能に応じて予め段階的に決定された所定検出対象速
度に対応した前記パルス列の周期とを比較して、計時手
段C2の計時結果が前記所定検出対象速度に対応した前記
パルス列の周期より大きくなったか否かを判断する。こ
こで、速度測定の分解能に応じて予め段階的に決定され
た所定検出対象速度に対応した前記パルス列の周期と
は、例えば、速度測定の分解能が0.5km/hであるとすれ
ば、検出対象としている速度は0.5km/h、1.0km/h、1.5k
j/h、2.0km/h、・・・である。この時、これらの検出対
象速度に応じて出力される前記パルス列の周期Ｔは、速
度センサの検出精度によって一意に決定され、T1、T2、
T3、T4、・・・（T1＞T2＞T3＞T4＞・・・）となる。

この、検出の対象となっている速度に対応した周期Ti
（ｉ＝１、２、３、４、・・・）が、比較手段C3によっ
て計時手段C2の計時結果と比較されるのである。

速度推定手段C4は、比較手段C3の比較結果により、計
時手段C2の計時結果が前記所定検出対象速度に対応した
前記パルス列の周期Tiより大きくなったとき、被測定物
の速度をその比較に供した前記所定検出対象速度以下の
速度に推定するものである。

すなわち、パルス入力手段C1が最新のパルス信号を入
力した時点を起点として計時手段C2の計時作業が開始さ
れるが、この計時手段C2により時間TCが計時されている
にも拘らず未だに次のパルス信号の入力がなく、更に計
時作業が継続しているとする。この時、比較手段C3によ
る比較で時間TCと周期Tiとの関係が、TC＞Tiとなったと
仮定する。この周期Tiは、ある速度Viのときにパルス信
号の周期としてパルス入力手段C1に入力されるものであ
る。従って、その周期Tiよりも現在の計時手段C2の計時
している時間TCが長いとするならば、被測定物の速度は
少なくともその比較に供した周期Tiのときの所定検出対
象速度Vi以下となったことが推定される。

この様に速度推定手段C4は、パルス信号が１周期分入
力される以前にあって、最新のパルス信号を入力してか
らの経過時間TCがどれ程の値となっており、かつその経
過時間が所定検出対象速度Viに対応した前記パルス列の
周期Tiと比較された結果により、実際のパルス信号から
の経過時間がその周期Tiより大きくなれば、被測定物の
実際の速度は所定検出対象速度Vi以下となったところで
あると判断できるので、実際の速度は所定検出対象速度
Vi以下であると推定することができる。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を
挙げて説明する。

（実施例） 第２図は、実施例の速度測定装置を車両の速度を検出
する車速測定装置として構成したときのブロック図であ
る。

図において、車速センサ10は図示しない車両の車輪と
共に回転する回転軸に取り付けられるもので、その回転
軸の回転、すなわち車速に応じたパルス信号を出力す
る。本実施例では、上記回転軸は車速が60km/hのときに
637rpmの回転を示し、また車速センサ10は上記回転軸１
回転に４パルスを出力する。このような車速センサ10の
出力するパルス信号（パルス周期Ｔ）と現実の車速Ｖと
の関係及びこれらと実施例の車速測定装置の表示する車
速VIとの関係を、現実の車速Ｖが比較的低い状態におい
て表した図が第３図である。上記のような車速センサ10
の構成のため、図示のごとく、現実の車速Ｖが1.0km/h
以下のときの車速センサ10の出力するパルス周期Ｔは1.
414Sec以上となる。同様に、現実の車速Ｖが1.5〜2.5km
/hのときパルス周期Ｔは0.943〜0.565Secであり、現実
の車速Ｖが2.5km/h以上のときパルス周期Ｔは0.565Sec
以下となる。

この様な仕様の車速センサ10の出力は、ラッチ回路12
のラッチタイミングを与えるLAT端子、および電子制御
装置14に入力されている。ラッチ回路12が上記ラッチタ
イミングでラッチするデータは、基準クロック発生器16
のクロック信号をカウントアップしているアップカウン
タ18のカウント内容であり、このアップカウンタ18はそ
のリセット指令の入力を受けるCLR端子に電子制御装置1
4からのリセット信号が入力された時点を起点として基
準クロック発生器16のクロック信号をカウントしてい
る。

また、アップカウンタ18のカウント内容はラッチ回路
12の他に３種の比較器20a、20b、20cの入力端子にも入
力されている。これらの比較器20a〜20cは、それぞれ内
部に予め設定されている基準内容と入力しているアップ
カウンタ18のカウント内容とを比較して、入力されるカ
ウント内容が基準内容を上回る大きな値となったときに
電子制御装置14に対して出力を発生するものである。比
較器20a、20b、20cに設定される基準内容とは、それぞ
れ車速が2.5km/h、1.5km/h、1.0km/hのときのパルス周
期0.565Sec、0.943Sec、1.414Secに相当する基準クロッ
ク数である。上記2.5km/h、1.5km/hおよび1.0km/hが所
定検出対象速度Viに該当し、上記0.565Sec、0.943Secお
よび1.414Secが所定検出対象速度Viに対応したパルス列
の周期Tiに該当する。

本実施例の車速測定装置の測定結果は、車両のインジ
ケータパネル内に設けられる７セグメントVFD表示器に
よって構成された車速表示器22に表示される。この車速
表示器22を駆動するものが表示器駆動回路24であり、電
子制御装置14から表示速度VIの指令を受けその指令に沿
って車速表示器22を駆動し、車両乗員に現在の車速を報
知する。

次に、上記電子制御装置14の詳細な構成につき説明す
る。電子制御装置14はマイクロコンピュータを中心とし
て構成されるディジタル論理回路であり、通常のごとく
論理演算を実行するCPU14a、後述するプログラムを不揮
発的に記憶しているROM14b、情報の一時的な記憶を実行
してCPU14aの論理演算を補助するRAM14cとを備えてい
る。また、これらの論理回路と上記した各電子回路とを
整合性良く接続し、情報の授受を可能とするために入出
力ポート14d、出力ポート14eが設けられている。

以上のように構成される本実施例の車速測定装置は、
ROM14bに格納される次のような２種のプログラムに従っ
て以下のように動作する。

第４図がそのプログラムの１つである速度測定プログ
ラムのフローチャートである。このプログラムが車速測
定装置の中心となる動作を司るもので、車速センサ10か
らの検出出力に基づいて車速表示器22に表示するの表示
速度VIを制御する。

本プログラムは車速センサ10からのパルス入力が入出
力ポート14dを介して入力されたときにCPU14aによって
処理を開始されるもので、初めに入出力ポート14dを介
してアップカウンタ18へクリア信号を出力し、再び０か
らカウントを開始するように処理する（ステップ10
0）。この処理によりアップカウンタ18は、常に車速セ
ンサ10から出力される最新のパルス信号から次の新たな
パルス信号が入力されるまでの時間的な間隔を表すカウ
ント内容を示すようになる。

また、上記車速センサ10のパルス信号はラッチ回路12
のラッチタイミングを取るためのLAT端子にも同時に入
力されるため、上記クリア処理に先駆けてラッチ回路12
はクリア直前のアップカウンタ18のカウント内容をラッ
チしている。

上記説明から明らかなようにラッチ回路12のラッチす
るアップカウンタ18のカウント内容は、車速センサ10の
出力するパルス列において連続するパルス信号と次のパ
ルス信号との時間的間隔、すなわちパルス周期Ｔに相当
する基準クロック数となる。

従って、上記ステップ100の処理に続いて行われるス
テップ110では、ラッチ回路12のラッチしている内容を
読み込み、この内容からパルス周期Ｔの算出がなされ、
続くステップ120でこうして算出された周期Ｔより車速
表示器22に表示すべき表示速度VIが決定される。前述し
たように、車速センサ10の検出精度は取り付けられる回
転軸等により決定されるもので、この車速センサ10から
のパルス信号の周期Ｔから現実の車速Ｖを知ることがで
きる。また、本実施例では車速の検出精度（分解能）を
1km/hとしているために、算出された周期Ｔから表示す
べき速度、すなわち表示速度VIが概ね四捨五入の計算か
ら決定される。前述した第３図には、この周期Ｔと表示
速度VIとの関係が模式的に表されている。図示のごと
く、表示速度VIは現実の車速Ｖが1.0km/h以下で車速セ
ンサ10の出力するパルス周期Ｔが1.414Sec以上となると
きには0km/hを、現実の車速Ｖが1.0〜1.5km/hでパルス
周期Ｔが1.414〜0.943Secとなるときには1km/hを、現実
の車速Ｖが1.5〜2.5km/hでパルス周期Ｔが0.943〜0.565
Secとなるときには2km/hを、現実の車速Ｖが2.5km/h以
上でパルス周期Ｔが0.565Sec以下となるときには、3km/
h以上の値を、表示するように予め設定されている。こ
の様な周期Ｔと表示車速VIとの関係は予めテーブルとし
て、あるいは計算式としてROM14bに記憶されているもの
であり、この記憶内容に基づいて表示車速VIが決定され
ると、続くステップ130によって表示車速VIに応じた出
力が表示駆動回路24に出力され、車速表示器22には現実
の車速Ｖに沿った表示車速VIが表示される。この一連の
処理の後には、CPU14aは再び車速センサ10からのパルス
信号を待つ、ウエイト状態となる。

この様に、第４図の速度測定プログラムの実行によっ
て車速表示器22には現実の車速Ｖを1km/hまでの単位で
忠実に表示できる。また、車速センサ10からのパルス信
号が極めて短時間に入力される車両の中・高速運転時に
あっては、車両速度が急激に低下しても、パルスの検出
は十分な頻度でなされるので、第４図の速度測定プログ
ラムに従った処理のみでも、現実の車両速度と測定され
た車両速度とは遊離すること無く、車速の表示に違和感
はない。

しかし、車両の低速運転時、特に車両が停止直前から
停止に至る運転時にあっては、車速センサ10の出力する
パルス信号の周期Ｔが大きくなる。このような低速時
に、急激な車両速度の低下があると、第４図のプログラ
ムの処理のみでは、現実の車両速度と測定速度とが無視
できないほど遊離して、その測定速度を利用した各種処
理、ここでは、表示車速VIと現実の速度との間に大きな
ずれを生じてしまった。

例えば、表示車速VIが3km/hの運転状態から、車両が
瞬時に停止したとする。この時、第４図のプログラムに
沿った処理のみでは、表示速度VIは漸次3km/h〜0km/hま
で変化すること無く、車速センサ10のパルス信号の周期
Ｔが1.414Sec以上となったことを検出した時に、3km/h
から0km/hへと急激に変化することになる。

すなわち、車両の乗員も当然感じるごとく、現実の車
両速度が3km/h→2km/h→1km/h→0km/hへと変化したにも
かかわらず、車速表示器22に表れる表示速度VIはしばら
く3km/hのままである。そして車両が停止した後で、表
示は急激に3km/hから0km/hへと変わることになる。この
ため、車両の乗員に違和感を与える。

この様なとき、本実施例の車速測定装置は第５図に示
すフローチャートのプログラムが処理され、上記の様な
事態を回避することができる。

第５図は、比較器20a、20b、20cの何れかからの出力
が入出力ポート14dに対してなされたときに、CPU14aの
上記第４図のプログラムの処理に割り込んで処理され
る、比較器割込みプログラムのフローチャートである。
この割込みプログラムの処理にCPU14aが入ると、まずス
テップ200が処理され、何れの比較器からの出力による
割込みであるかが判断される。そして、比較器20aから
の割込みであるときには予想速度VEに2.0km/hが、比較
器20bからの割込みであるときには予想車速VEに1.0km/h
が、また比較器20cからの割込みであるときには予想車
速VEに0.0km/hが、設定される（ステップ210、220、23
0）。この何れかの予想車速VEの設定処理がなされた後
には、続いてステップ240が処理され、現在車速表示器2
2に表示されている表示車速VIと予想車速VEとの大小比
較がなされる。この処理により、表示車速VIが予想車速
VEよりの大きな値であると判断されたときに限りステッ
プ250が実行され、表示車速VIの内容を予想車速VEに変
更する処理がなされる。ステップ250の処理の後、ある
いはステップ240の処理によって表示車速VIが予想車速V
E以下であると判断された後、処理はステップ260に移行
し表示車速VIの内容を車速表示器22に表示するための出
力が表示器駆動回路24になされ、本割込みプログラムの
処理を総て終了する。

この第５図のプログラムの処理により車速表示器22の
表示車速VIは、低速状態にて車両速度の急激な低下が生
じて、パルスがなかなか検出されなくても現実の車速Ｖ
を忠実に表示するものとなる。すなわち、前述のように
アップカウンタ18のカウント内容はラッチ回路12のみな
らず３種の比較器20a〜20cにも同様に入力されている。
従って、現実の車速Ｖが前記した例のように3km/hの低
速状態から急激に0km/hの停止状態へと推移したとす
る。この時、第４図のプログラムは新たなパルス信号が
入力されるまでの期間、パルス周期Ｔの算出が不能であ
るために表示車速VIの更新ができない状態に陥る。

一方、アップカウンタ18は新たなパルス信号の入力が
なされ、再びクリアされるまで基準クロックのカウント
を継続しており、その内容は漸次大きな値となる。そし
て、比較器20aの基準内容である0.565Secに相当する基
準クロック数を上回る値となったときに比較器20aから
の出力が入出力ポート14dに与えられ、第５図の割込み
プログラムの処理が実行されることになる。この時に
は、比較器20aからの割込みであることから前述のステ
ップ210が選択的に実行され、予想車速VEに2.0km/hが設
定されると共に表示車速VIがこの値を上回る大きな値で
あるときには直ちに表示車速VIの値は予想車速VEの値2.
0km/hに更新されて車速表示器22には2.0km/hが表示され
ることになる。すなわち、アップカウンタ18のカウント
内容が車速2.5km/hに対応した周期T0.565Secを上回る大
きな値となったときには、次のパルス信号の入力がなさ
れ正確な車速が演算される以前にあっても、少なくとも
車速2.5km/h以下の車速になっていることに間違い無
い。従って、この状態を検出したとき直ちに第５図の割
込みプログラムの処理を実行し表示車速VIを2.5km/h以
下である2.0km/hに変更するのである。

同様に、上記表示車速VIの変更がなされた後、更にそ
の後も車速センサ10からのパルス入力が無いような場合
には、アップカウンタ18のカウント内容は漸次大きな値
となりついには比較器20bの基準内容である1.5km/hを表
す周期0.943Secを上回ることになる。この時には、第５
図のステップ220が選択、実行されて表示車速VIは直ち
に1.0km/hに更新される。また、更にその後にあっても
車速センサ10からのパルス入力が無い場合には比較器20
cからの出力もなされるようになり、第５図のプログラ
ムのステップ230の選択、実行により表示車速VIは0.0km
/hに再度更新される。

以上のように構成される実施例の車速測定装置によれ
ば、従来のパルス周期Ｔから速度を算出する速度測定装
置と同様に車両の速度に応じて出力される車速センサ10
からのパルス列の周期を測定することで、車両の速度を
高精度に測定することができる（第４図参照）。

しかも、車両のようにその測定する速度が広範囲に変
化してパルス周期Ｔの値が大きなものとなる低速状態に
おいて急激に速度が低下し、車両速度を測定するための
車速センサ10からのパルスが検出されなくなっても、予
め車両速度測定の分解能に応じて段階的に決定された所
定検出対象速度に対応したパルス列の周期を記憶してい
る比較器20a〜20cの作用により、現実の速度と表示速度
とが大きく食い違うことがなくなる。すなわち表示され
る車両速度の応答性を維持でき、また表示車速VIは漸次
減少するので表示の違和感を抱くこともない。

なお、上記実施例では比較器20a〜20cをハード回路に
よって構成したが、ROM14bに比較基準となる数値を記憶
しておきソフト的に比較するように構成してもよい。ま
た、その比較する基準として本実施例では３種の周期の
みを対象としたが、より多くの周期を比較の対象として
広範囲で速度測定の応答性の維持を図っても良い。

発明の効果 以上、実施例を挙げて詳述したように本発明の速度測
定装置によれば、被測定物の速度に応じて出力されるパ
ルス列の周期を測定することで被測定物の速度を高精度
に測定することができるとともに、その被測定物が低速
状態にて急激に速度が低下して、パルスがなかなか検出
できないときにも、その測定速度の応答性を維持するこ
とができる。

これにより、速度測定装置の測定内容を表示するとき
には、被測定物の現実の速度に良好に追従することにな
り、表示の違和感をも解消する等、種々の副次的な効果
が奏される優れた速度測定装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の速度測定装置の基本的構成を示す基本
構成図、第２図は実施例の車速測定装置の構成ブロック
図、第３図は同実施例の表示車速と現実の車速と検出パ
ルス周期との関係を表す模式説明図、第４図および第５
図は同実施例で使用されるプログラムのフローチャー
ト、を示している。 C1……パルス入力手段、C2……計時手段 C3……比較手段、C4……速度推定手段 10……車速センサ、14……電子制御装置 18……アップカウンタ、22……車速表示器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の速度に応じて出力されるパルス
   列の周期を測定し、その周期に基づき前記被測定物の速
   度を測定して出力する速度測定装置において、 前記パルス列を入力するパルス入力手段と、 該パルス入力手段の入力した最新のパルス信号を起点と
   する計時を実行する計時手段と、 該計時手段の計時結果と、速度測定の分解能に応じて予
   め段階的に決定された所定検出対象速度に対応した前記
   パルス列の周期とを比較して、前記計時手段の計時結果
   が前記所定検出対象速度に対応した前記パルス列の周期
   より大きくなったか否かを判断する比較手段と、 該比較手段の比較結果により、前記計時手段の計時結果
   が前記所定検出対象速度に対応した前記パルス列の周期
   より大きくなったと判断されたとき、前記被測定物の速
   度を前記所定検出対象速度以下の速度に推定する速度推
   定手段と、 を備えることを特徴とする速度測定装置。