JP3500624B2 - 記録計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録計におけるキ
ャリッジの制御回路の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のペン型記録計の一例を示す
ブロック図である。同図において、１は測定信号を入力
して増幅し、Ａ／Ｄ変換を行うアナログ処理・Ａ／Ｄ変
換部であり、ここでＡ／Ｄ変換された信号はバッファメ
モリ２に格納される。バッファメモリ２に格納されたデ
ジタル信号は、内部バス３を介してＣＰＵ４に送出さ
れ、メモリ（ＲＯＭ）５に格納されたプログラム及び演
算式を用いて基準接点補償演算やリニアライズ演算等の
演算処理が行われる。これらの演算結果はディスプレイ
制御部６を介してディスプレイ装置７で表示される。

【０００３】また、ＣＰＵ４は、前記演算結果を記録紙
に描画するための位置信号を生成しＤ／Ａ変換器１１へ
送出する。Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログ変換された
前記位置信号はサーボアンプ１２に出力され、サーボア
ンプ１２は前記位置信号によりＤＣモータ１３を制御す
る。

【０００４】ＤＣモータ１３の回転軸にはペンキャリッ
ジ１４が連結されており、ＤＣモータ１３の回転軸の回
転によって、記録紙２３上をペンキャリッジ１４が左右
に移動する。尚、ペンキャリッジ１４にはフェルトペン
１５が備えられている。

【０００５】また、ペンキャリッジ１４にはポテンショ
メータ１６が連結されており、ペンキャリッジ１４の位
置信号をサーボアンプ１２にフィードバックする。

【０００６】１００はキーボード制御部で、キーボード
１０１から入力される例えばチャートスピード，表示す
べきチャンネル，各種パラメータの設定を行う。

【０００７】ＣＰＵ４はキーボード１０１から設定され
たチャートスピードに従ってパルスモータドライバ２１
を制御し、パルスモータ２２によって記録紙２３を設定
されたスピードで紙送りする。

【０００８】このような構成の記録計によって、Ｄ／Ａ
変換された測定信号の波形は、サーボアンプ１２、ＤＣ
モータ１３及びポテンショメータ１６から成るサーボシ
ステム１０によって制御されるペンキャリッジによっ
て、予め設定されたチャートスピードで紙送りされる記
録紙２３上に描かれる。

【０００９】また、従来のペン型記録計では、測定波形
が安定しペンキャリッジが一定時間停止した状態が継続
すると、通常測定のモードから省電力モードへと移行し
消費電力の低減を図る省電力機構が備えられている。こ
れはＤＣモータの駆動電圧を低くする等の手法で記録計
の消費電力を低減させるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の記
録計では、ペンキャリッジを駆動するためにＤＣモータ
を用いるが、これを駆動するための電源回路やペンキャ
リッジを所定の位置に移動するためのサーボシステム等
が必要となるため回路構成が複雑で高価となるといった
課題があった。

【００１１】上記の課題を解決するためには、ペンキャ
リッジの駆動用モータとして特別な電源回路もサーボシ
ステムも必要としないパルスモータを用いることが有効
であるが、これを用いた場合、ペンキャリッジの位置制
御やパルスモータの制御のためにＣＰＵの負荷が増大
し、ペンキャリッジの反応速度が遅くなるといった課題
がある。また、ペンキャリッジの反応速度が遅くなると
ペンキャリッジの停止時間が短くなるため、前記省電力
機構が充分に発揮できなくなるといった課題も発生す
る。

【００１２】 本発明は、上記課題を解決するもので、
ペンキャリッジの停止状態に基づき、ハードウェアのみ
で省電力モードへの移行を制御することにより、ＣＰＵ
の負担を著しく軽減することができ、簡単な回路構成で
効果の高い省電力機能をもった記録計を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために請求項１に記載の発明では、測定した入力値に
基づき、記録紙上に波形を描く記録計において、パルス
モータによるキャリッジの駆動手段と、パルスモータの
励磁状態をフィードバックするための励磁状態信号を出
力する位置帰還回路と、前記励磁状態信号に基づいてキ
ャリッジの位置を求めキャリッジ位置信号を出力する位
置判断回路と、このキャリッジ位置信号と、ＣＰＵがキ
ャリッジを所定位置に移動させるべく出力した位置信号
とを比較し、両者が一致しないと判断した場合に、パル
スモータを所定の位置に回転させる励磁信号の変更を指
示する制御信号を出力し、キャリッジ位置信号と位置信
号とが一致したと判断した場合に、ストップ信号を出力
する比較回路と、前記制御信号および前記励磁状態信号
に基づき前記励磁信号を発生する励磁信号発生器と、前
記ストップ信号に基づいて省電力モードへの移行を決定
し、変調許可信号を出力するタイミングコントローラ
と、この変調許可信号に従って前記励磁信号にＰＷＭ変
調をかけて出力する変調器と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１４】 これにより、キャリッジ位置信号と位置
信号とが一致したと判断した場合のストップ信号により
ハードウェアのみで省電力モードへの移行を制御するこ
とにより、ＣＰＵの負担を著しく軽減した記録計を提供
することが可能である。また、ハードウェアのみで構成
されたパルス幅変調を利用した省電力回路を備えたこと
により単純な回路構成で効果の高い省電力機能を実現す
ることが可能となる。

【００１５】 請求項２に記載の発明では、請求項１に
記載の発明において、前記変調器は、前記変調許可信号
が通常モードの時、前記励磁信号をそのまま出力し、前
記変調信号が省電力モードの時、前記励磁信号にＰＷＭ
変調をかけて出力することを特徴とするものである。

【００１６】 これにより、ＣＰＵが介在することなく
ハードウェアのみによって記録計のモードを決定するこ
とができる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る記録計の一実施例を示す
構成図である。同図において従来例で説明した図６と異
なる点は、ペンキャリッジ１４を駆動するパルスモータ
３２とその動作を制御するＡＳＩＣ３１、及びパルスモ
ータ３２の励磁状態をＡＳＩＣ３１にフィードバックす
るための位置帰還回路３３である。その他の構成は、従
来例と同様の構成のためここでの説明は省略する。

【００２２】同図において、ＣＰＵ４によって生成され
たペンキャリッジの位置信号はパルスモータ３２を制御
するＡＳＩＣ３１に入力される。ＡＳＩＣ３１はパルス
モータ３２を位置帰還回路３３からのフィードバック信
号を用いて制御し入力された測定値に対応する位置にペ
ンキャリッジを移動して記録紙２３に入力波形を描く。

【００２３】ここで、ＡＳＩＣ３１の構造を図２を用い
て説明する。同図は、ＣＰＵ４とＡＳＩＣ３１とパルス
モータ３２の信号のやり取りを示したものである。

【００２４】ＣＰＵ４で生成された位置信号４１はＡＳ
ＩＣ３１に入力され、ＡＳＩＣ３１はペンキャリッジ１
４を所定の位置に移動すべくパルスモータ３２へ励磁信
号４２を出力する。

【００２５】その後、ＡＳＩＣ３１はパルスモータ３２
からフィードバックされる励磁状態４３をメカ的なフォ
トインタラプト回路を用いて構成された位置帰還回路３
３によってパルスモータ３２の位置を判断し、補正の必
要があれば補正用の励磁信号を再出力し、ペンキャリッ
ジ１４の位置を調整する。

【００２６】これを繰り返すことにより、ＡＳＩＣ３１
は記録紙２３上に測定波形を描画する。

【００２７】次にＡＳＩＣ３１の構成について図３を用
いて詳しく説明する。同図においてＣＰＵ４から入力さ
れたペンキャリッジ１４の位置信号４１は比較回路５２
に入力され、パルスモータ３２からフィードバックされ
た励磁状態信号４３は位置判断回路５１と励磁信号発生
器５３に入力される。

【００２８】位置判断回路５１は入力された励磁状態信
号４３より得られるパルスモータ３２の回転位置よりペ
ンキャリッジ１４の位置を求め、キャリッジ位置信号４
４を比較回路５２に出力する。

【００２９】比較回路５２はＣＰＵ４から入力される位
置信号４１と実際のキャリッジ位置を示す信号であるキ
ャリッジ位置信号４４とを比較し、両者が一致している
状態、すなわち入力波形が安定しペンキャリッジ１４が
停止している状態であれば、ストップ信号４５をタイミ
ングコントローラに出力する。また同時に比較回路５２
は、ＣＰＵ４から新しい位置信号４１が入力された場合
や、前記２つの信号の比較結果より、ペンキャリッジ１
４と位置信号４１がずれていると判断される場合に、励
磁信号の変更を指令する制御信号４６を励磁信号発生器
５３に出力する。

【００３０】励磁信号発生器５３は制御信号４６と励磁
状態信号４３より、パルスモータ３２を所定の位置に回
転するための励磁信号４８を発生しＰＷＭ変調器５５に
入力する。

【００３１】タイミングコントローラ５４は、記録計全
体のモードを管理するための回路で、前記ストップ信号
４５に基づいて記録計のモードを決定し、省電力モード
時に変調器５５に変調許可信号４７を出力する。

【００３２】変調器５５は、前記変調許可信号４７がＯ
ＦＦの時（通常モードの時）、励磁信号発生器５３から
入力される励磁信号４８を出力信号４３としてそのまま
出力し、前記変調許可信号４７がＯＮの時（省電力モー
ドの時）、励磁信号発生器５３から入力される励磁信号
４８にＰＷＭ変調をかけて出力信号４２として出力す
る。

【００３３】ここで図４に示すモード遷移図を用いて、
タイミングコントローラ５４で管理されるモード遷移に
ついて順をおって説明する。

【００３４】記録計の電源投入やリセット操作を行った
後の初期モードは通常モード７１である。通常はこの状
態で記録紙への測定波形の描画を行うが、入力波形が安
定し、ペンキャリッジが停止した状態となると、比較回
路から入力されるストップ信号４５がＯＮとなり記録計
のモードは第１待機モード７２に移行する。（ＳＴ１）

【００３５】第１待機モード７２の状態で入力波形が変
化するか、ペンキャリッジ１４が移動するとストップ信
号４５がＯＦＦとなり、記録形のモードは通常モードに
移行する。（ＳＴ２）

【００３６】第１待機モード７２の状態で更に入力波形
が安定しペンキャリッジが停止した状態が予め設定され
た規定時間継続すると、記録計のモードは第２待機モー
ド７３へ移行する。（ＳＴ３）

【００３７】第２待機モード７３の状態で入力波形が変
化するか、ペンキャリッジ１４が移動するとストップ信
号４５がＯＦＦとなり、記録形のモードは通常モードに
移行する。（ＳＴ４）

【００３８】第２待機モード７３の状態で更に入力波形
が安定しペンキャリッジが停止した状態が規定時間継続
すると、記録計のモードは省電力モード７４へ移行す
る。（ＳＴ５）

【００３９】記録計が省電力モード７４になると、タイ
ミングコントローラ５４は変調器５５に対して励磁許可
信号４７を出力する。また、入力波形が変化するか、ペ
ンキャリッジ１４が移動するとストップ信号４５がＯＦ
Ｆとなり、記録形のモードは通常モードに移行する。同
時に励磁許可信号４７もＯＦＦとなる。（ＳＴ６）

【００４０】以上の動作を繰り返すことにより、ＣＰＵ
４が介在することなくハードウェアのみによって記録計
のモードを決定することが可能となる。

【００４１】ここで変調器５５を用いて行う、パルスモ
ータの省電力動作について図５を用いて説明する。パル
スモータは一般的に複数の巻線を回転方向に順次励磁す
ることによって回転軸を回転し、特定の巻線のみを励磁
することによって回転軸の位置を固定するが、本発明に
係わる記録計では、回転軸停止時に特定の巻線に印加す
る励磁出力にＰＷＭ変調を施すことによりこれをパルス
化し消費電力を低減している。

【００４２】図５はΦ１からΦ４までの４個の巻線を持
つパルスモータの各巻線に印加する励磁信号を図示した
ものである。同図において領域８１は、通常モード時に
おいて同一方向にパルスモータの回転軸を回転している
状態であり、領域８２は、通常モード時において回転軸
をある位置に固定している場合である。

【００４３】タイミングコントローラ５４は記録計の状
態が領域８２の状態にある時、図４で説明したモード遷
移にしたがって、通常モードから第１、第２待機モード
を経て省電力モードへとモードを移行する。

【００４４】記録計のモードが省電力モードへ移行する
と、回転軸を固定するために出力されている励磁出力Φ
１にＰＷＭ変調を施し、これをパルス化して消費電力を
低減する。これが領域８３である。

【００４５】この結果、ペンキャリッジの駆動用モータ
としてパルスモータを用いると共に、前記パルスモータ
を高速で制御が可能なハードウェア制御による制御回路
を備えた記録計を提供することが可能となる。

【００４６】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。従って、本発明はペン型記録
計に限らず、パルスモータをキャリッジの駆動手段とす
る記録計に応用可能なものである、

【００４７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項１に記載
の発明では、記録計において、キャリッジ駆動手段とし
てハードウェア制御を備えたパルスモータを用いたこと
によりサーボシステムやＤＣモータ用電源回路等を必要
としない単純な回路構成で高速応答が可能な記録計を提
供することが可能となる。また、キャリッジの位置制御
をハードウェアのみで行うことが可能となるため、ＣＰ
Ｕの負担を著しく軽減した記録計を提供することが可能
である。更に、記録計のキャリッジに対する外乱に対し
ても高速で対応することが可能となる。

【００４８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載された発明において、モード移行判断をハードウェア
のみで制御するように構成されたためＣＰＵの負担を著
しく軽減した記録計を提供することが可能である。

【００４９】

【００５０】 請求項４に記載の発明では、請求項１に
記載された発明において、パルスモータの制御回路を、
ＡＳＩＣとしてワンチップ化して構成されたことにより
記録計の回路構成全体を単純化すると共に低コストでの
製作が可能となる。請求項５に記載の発明では、キャリ
ッジ駆動手段としてハードウェア制御を備えたパルスモ
ータを用いたことによりサーボシステムやＤＣモータ用
電源回路等を必要としない単純な回路構成で高速応答が
可能な記録計を提供することが可能となる。また、キャ
リッジの位置制御をハードウェアのみで行うことが可能
となる。更に、記録計のキャリッジに対する外乱に対し
ても高速で対応することが可能となる。請求項６に記載
の発明では、モード移行判断をハードウェアのみで制御
するように構成されたためＣＰＵの負担を著しく軽減し
た記録計を提供することが可能である。また、ハードウ
ェアのみで構成されたパルス幅変調を利用した省電力回
路を備えたことにより単純な回路構成で効果の高い省電
力機能を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る記録計の一実施例を示す構成図で
ある。

【図２】本発明に係る記録計の信号のやり取りを説明す
る図である。

【図３】本発明に係る記録計のＡＳＩＣの構成を示す図
である。

【図４】本発明に係る記録計のモード遷移を説明する図
である。

【図５】本発明に係わる記録計の省電力動作を説明する
図である。

【図６】従来のペン型記録計の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ アナログ処理・Ａ／Ｄ変換部 ２ バッファメモリ ３ 内部バス ４ ＣＰＵ ５ メモリ ６ ディスプレイ制御部 ７ ディスプレイ装置 １０ サーボシステム １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ サーボアンプ １３ ＤＣモータ １４ ペンキャリッジ １５ フェルトペン １６ ポテンショメータ ２１ パルスモータドライバ ２２ パルスモータ ２３ 記録紙 ３１ ＡＳＩＣ ３２ パルスモータ ３３ 位置帰還回路 １００ キーボード制御部 １０１ キーボード

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 15/00 H02P 8/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定した入力値に基づき、記録紙上に波形
   を描く記録計において、 パルスモータによるキャリッジの駆動手段と、 パルスモータの励磁状態をフィードバックするための励
   磁状態信号を出力する位置帰還回路と、前記励磁状態信号に基づいてキャリッジの位置を求めキ
   ャリッジ位置信号を出力する位置判断回路と、 このキャリッジ位置信号と、ＣＰＵがキャリッジを所定
   位置に移動させるべく出力した位置信号とを比較し、両
   者が一致しないと判断した場合に、パルスモータを所定
   の位置に回転させる励磁信号の変更を指示する制御信号
   を出力し、キャリッジ位置信号と位置信号とが一致した
   と判断した場合に、ストップ信号を出力する比較回路
   と、 前記制御信号および前記励磁状態信号に基づき前記励磁
   信号を発生する励磁信号発生器と、 前記ストップ信号に基づいて省電力モードへの移行を決
   定し、変調許可信号を出力するタイミングコントローラ
   と、 この変調許可信号に従って前記励磁信号にＰＷＭ変調を
   かけて出力する変調器と、 を備えたことを特徴とする記録計。
2. 【請求項２】前記変調器は、前記変調許可信号が通常モ
   ードの時、前記励磁信号をそのまま出力し、前記変調信
   号が省電力モードの時、前記励磁信号にＰＷＭ変調をか
   けて出力することを特徴とする請求項１に記載の記録
   計。