JP5631170B2 - 回転数計測装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る回転数計測装置を示す概略構成図であり、図2から図4は、実施の形態1に係る回転数計測装置の動作を説明するための波形図である。
図1に示すように、回転数計測装置1は、回転体であるポンプに取り付けられたインダクタ4の回転態様を検出する検出器2と、検出器2から検出波形をディジタル化するためのA/D変換部3aと、ディジタル変換して作られた信号波形から周期波形を抽出する周期波形抽出部3bと、ディジタル化された基準波形を記憶するための基準波形記憶部3dと、周期波形に合わせて基準波形のサイズを調整し、周期波形部分とサイズ調整された基準波形との相異部分を比較して信号波形を補正した補正信号波形を計測波形として出力する計測波形出力部3cと、計測波形の特定部分から周期情報Tを抽出し、回転数Nを計測する回転数計測部3eと、計測された回転数Nを他の装置に送出する回転数出力部3fと、により構成されている。なお、3aから3fの各部は、回転数出力カード3上に搭載されている。
図2では、検出器2で検出された検出波形A(図2(a))がA/D変換器3aにて、検出波形Aをディジタル変換して作られる信号波形B(図2(b))と、周期波形抽出部3bにて、この信号波形Bから回転の周期に対応する周期波形C(図2(c))部分を抽出する処理について、図3では、基準波形記憶部3dに記録された基準波形D(図3(d))と周期波形Cを含む信号波形Bとを比較して、信号波形Bの内、基準波形Dと相異する部分Sを補正し(図3(e))、ノイズを除去した補正信号波形E(図3(f))を作り、計測波形Fとして出力する計測波形出力部3cでの処理について、図4では、計測波形Fから周期情報Tを抽出し、回転数Nを計測する回転数計測部3eでの処理におけるそれぞれの波形について示す。
例えば、基準波形Dデータ値に対して20%)に収まっているかどうかが確認される。その後、歪みやノイズ除去するため信号波形Bのデータの補正が行われる。
図6は、実施の形態2に係る回転数計測装置の計測波形の形成方法を示す図である。実施の形態2の回転数計測装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同様であるので説明を省略する。実施の形態1では、周期波形抽出部3bにおいて、ディジタル化された信号波形が一定期間中に上下の閾値電圧を超えた場合には、歪みやノイズではなく、信号波形の周期情報を持つ周期波形部分だと判断され、基準波形との比較を行う方式にしているが、ノイズのみが入力されて閾値電圧を超えてしまった場合には、ノイズが周期波形部分として誤認識されてしまう可能性がある。そこで、実施の形態2では、このような場合を考慮して、ノイズを周期波形部分と誤認識をしないようにしている。以下、その方法について説明する。
検出波形としてAのような波形が入力された場合には、A/D変換部3aでディジタル変換され信号波形Bとされた後、周期波形抽出部3bでの閾値処理による比較箇所が決定された後、計測波形出力部3cにおいて、基準波形Dのデータと比較され、設定された割合以上が許容誤差範囲内のデータ値であると確認された場合には、周期波形Cが抽出され(図6(c))、許容誤差範囲外のデータは信号波形に含まれた歪みやノイズとして除去され、さらに除去された部分のデータを基準波形Dのデータの値で補完され、次の回転数計測部3eに対し補正信号波形Eが計測波形Fとして出力され(図6(f))、周期Tが抽出される。これに対して、検出波形としてH(図6(h))のような波形が入力された場合には、同様にディジタル変換され信号波形I(図6(i))とされた後、周期波形抽出部3bでの閾値処理による比較箇所を決定の後、基準波形Dのデータと比較され、信号波形Iのデータ値が設定された許容誤差範囲内のデータ値の割合に達していないと確認された場合には、信号波形I全体がノイズと判定され、全てデータを0(ゼロ)とした信号波形Jが計測波形Fして出力される(図6(j))。
実施の形態3の回転数計測装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同様であるので説明を省略する。図6は、実施の形態3に係る回転数計測装置の動作を説明するための波形図である。
図7では、検出器2で検出された検出波形K(図7(a))はA/D変換器3aにて、ディジタル変換された信号波形Mが作られ、周期波形抽出部3bにて、この信号波形Mから周期情報に相当する周期波形部分Nが抽出された後、計測波形出力部3cにて基準波形記憶部3dから基準波形L(図7(b))と信号波形Mが比較され、信号波形Mに基準波形Lが重ね合わせられ(図7(c))、この基準波形Lから計測波形P(図7(d))が作られて、回転数計測部3fに送られる。
図8は、実施の形態4に係る回転数計測装置における基準波形の選択方法を示す図である。実施の形態4の回転数計測装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同様であるので説明を省略する。
図8に基準波形P1,P2,・・・,Pnが複数ある場合の比較例を示す。図8(a)に示す検出波形Qが入力された場合、検出波形Qは、A/D変換部3aでディジタル化され信号波形Rが作られ、周期波形抽出部3bでの閾値処理による比較箇所が決定された後、計測波形出力部3cにおいて、上閾値電圧を超えてから下閾値電圧を超えるまでの時間Δtと、信号波形の最大電圧と最小電圧の電圧幅ΔVが測定される(図8(b))。この結果から基準波形記憶部3dに記憶されている複数の基準波形P1,P2,・・・,Pnの中からどの基準波形との比較を行えばよいのかが判断され、その基準波形のデータ値が基準波形記憶部3cから読み出され比較が実行される(図8(c))。この後は、実施の形態1から3の動作が実行される。
図9は、本発明の実施の形態5に係る回転数計測装置を示す概略構成図である。
図9に示す実施の形態5の回転数計測装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成に基準波形入力部を設けたものである。他の構成要素は、実施の形態1の構成と同様であるので説明を省略する。
形データとなるため、極力ノイズの入らない環境で行う必要がある。また、基準波形が複数ある場合には、その操作分だけ上記作業を繰り返す。すべての基準波形データが基準波形記憶部3dに書き込まれた後は、実施の形態1から4における動作を実施する。
ポンプなどの回転電機
2 検出器
3 回転数計測カード
3a A/D変換部
3b 周期波形抽出部
3c 計測波形出力部
3d 基準波形記憶部
3e 回転数計測部
3f 回転数出力部
4 インダクタ
5 基準波形入力部
Claims (9)
- 回転体の回転態様を検出する検出器と、
前記検出器から出力された検出波形をディジタル変換するためのA/D変換部と、
前記A/D変換部により前記検出波形をディジタル変換して作られた信号波形から周期的に繰り返される周期波形を抽出する周期波形抽出部と、
ディジタル化された基準波形が記憶されている基準波形記憶部と、
前記周期波形に合わせて前記基準波形のサイズを調整し、前記信号波形から前記周期波形と前記サイズ調整された基準波形との相異部分を補正した補正信号波形を計測波形として出力する計測波形出力部と、
前記計測波形の特定部分から周期情報を抽出し、前記回転体の回転数を計測する回転数計測部と、
を備えたことを特徴とする回転数計測装置。 - 回転体の回転態様を検出する検出器と、
前記検出器から出力された検出波形をディジタル化するためのA/D変換部と、
前記A/D変換部により前記検出波形をディジタル変換して作られた信号波形から周期的に繰り返される周期波形を抽出する周期波形抽出部と、
ディジタル化された基準波形が記憶されている基準波形記憶部と、
前記周期波形に合わせて前記基準波形のサイズを調整し、前記サイズ調整された基準波形を計測波形として出力する計測波形出力部と、
前記計測波形の特定部分から周期情報を抽出し、前記回転体の回転数を計測する回転数計測部と、
を備えたことを特徴とする回転数計測装置。 - 前記周期波形と前記サイズ調整された基準波形との相異部分の補正は、前記周期波形の内、前記サイズ調整された基準波形の許容誤差範囲外に相当する部分のみを補正するものであることを特徴とする請求項1に記載の回転数計測装置。
- 前記周期波形と前記サイズ調整された基準波形との相異部分の補正は、前記基準波形の許容誤差範囲内に相当する部分が所定の割合に達しなかった場合はノイズと判定し、全て
ゼロとするものであることを特徴とする請求項1に記載の回転数計測装置。 - 前記ディジタル変換された信号波形から周期波形の抽出は、所定の上閾値電圧から下閾値電圧に至る時間が所定の時間内である場合に周期波形として抽出するものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転数計測装置。
- 前記計測波形の特定部分が、所定の上閾値電圧から下閾値電圧に至るゼロクロス点であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転数計測装置。
- 基準波形入力部を備え、前記基準波形は、前記基準波形入力部から基準となる波形が前記A/D変換部に入力され、ディジタル変換されて前記基準波形記憶部に記憶されたものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転数計測装置。
- 前記基準波形記憶部に前記基準波形が複数記憶されており、前記計測波形出力部が前記周期波形抽出部により抽出された前記周期波形と前記複数の基準波形との波形を比較し、前記複数の基準波形の中から前記周期波形に適合する基準波形を選択することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転数計測装置。
- 前記基準波形の選択は、前記信号波形の所定の上閾値電圧から下閾値電圧に至るまでの時間及び最大電圧と最小電圧との電圧差とにより行うものであることを特徴とする請求項8に記載の回転数計測装置。
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