JP7111913B1 - 回路装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る回路装置1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、回路装置1は、センサ11と、ゲイン調整回路12と、増幅回路13と、A/Dコンバータ14と、オフセット調整回路15と、マイクロコンピュータ16と、を備える。
以下、第1実施形態及び第2実施形態に係る回路装置1の具体的な処理について説明する。
図2は、第1実施形態に係る回路装置1の処理を示すフローチャートである。
ステップS1において、回路装置1は、1回目のゲイン及びオフセット電圧の調整を行う。具体的には、制御部161は、アナログ出力信号の第1ゲインG1をG1=1に設定するように、ゲイン調整回路12へゲイン調整指令を出力する。
具体的には、増幅回路13は、オフセット調整回路15によって調整された第1オフセット電圧Voff1を、ゲイン調整回路12によってゲインを調整されたアナログ出力信号に加える。そして、増幅回路13は、第1オフセット電圧Voff1を加えたアナログ出力信号を増幅する。増幅回路13は、増幅されたアナログ出力信号をA/Dコンバータ14へ出力する。
具体的には、制御部161は、A/Dコンバータ14から出力された第1デジタル信号Vb1に基づいて、1回目の測定における第1センサ電圧Vd1を計算する。第1センサ電圧Vd1は、下記の式(1)を用いることによって計算される。
具体的には、制御部161は、第1センサ電圧Vd1、式(2)及び式(3)に基づいて、2回目の測定における第2ゲインG2及び第2オフセットVoff2の設定値を計算する。
G2=2K (2)
Voff2=Vd1 (3)
図4に示すように、ゲインGは、
G・(Vupper_lim-Vlower_lim)=ΔVma(=一定)
となるように、定義される。
具体的には、制御部161は、ゲイン調整回路12へゲイン調整指令を出力し、ゲイン調整回路12は、ゲイン調整指令に基づいて、アナログ出力信号の第2ゲインG2をG2=2Kに調整する。更に、制御部161は、オフセット調整回路15へオフセット調整指令を出力し、オフセット調整回路15は、オフセット調整指令に基づいて、アナログ出力信号の第2オフセット電圧Voff2をVoff2=Vd1に調整する。
具体的には、増幅回路13は、オフセット調整回路15によって調整された第2オフセット電圧Voff2を、ゲイン調整回路12によって第2ゲインG2に調整されたアナログ出力信号に加える。そして、増幅回路13は、第2オフセット電圧Voff2を加えたアナログ出力信号を増幅する。増幅回路13は、増幅されたアナログ出力信号をA/Dコンバータ14へ出力する。
具体的には、制御部161は、ステップS6において、A/Dコンバータ14から出力された第2デジタル信号Vb2に基づいて、2回目の測定における第2センサ電圧Vd2を計算する。第2センサ電圧Vd2は、下記の式(4)から式(6)を用いることによって計算される。なお、式(4)の(Vb2)10は、Vb1の10進数の値を示す。
図5は、第2実施形態に係る回路装置1の処理を示すフローチャートである。
第2実施形態に係る回路装置1は、図1に示す回路装置と同様の構成を有するが、第1実施形態に係る回路装置1とは処理内容が異なる。具体的には、第2実施形態に係る回路装置1は、A/Dコンバータ14から出力されたセンサ電圧の変化量が大きい場合、A/D変換における測定範囲を広く設定し、A/Dコンバータ14から出力されたセンサ電圧の変化量が小さい場合、A/D変換における測定範囲を狭く設定する。
具体的には、制御部161は、ゲイン調整回路12へゲイン調整指令を出力し、ゲイン調整回路12は、ゲイン調整指令に基づいて、アナログ出力信号のゲインG1を調整する。
具体的には、センサ11は、アナログ出力信号Vaを出力し、ゲイン調整回路12は、ゲイン調整指令に基づいて、アナログ出力信号Vaのゲインを調整する。増幅回路13は、オフセット調整回路15によって調整されたオフセット電圧を、ゲイン調整回路12によって調整されたアナログ出力信号に加える。そして、増幅回路13は、オフセット電圧を加えたアナログ出力信号を増幅する。増幅回路13は、増幅されたアナログ出力信号をA/Dコンバータ14へ出力する。
具体的には、制御部161は、A/Dコンバータ14から出力されたデジタル信号Vb(2進数)に基づいて、センサ電圧Vd、次回のA/D変換時のゲインGnext及びオフセット電圧Voff_nextを計算する。
図6は、第2実施形態に係る、測定値の計算並びにゲイン及びオフセットの指令値の設定処理を示すフローチャートである。
Vd=Vupper_lim (11)
Vd=Vlower_lim (12)
Gnext=1 (13)
Voff_next=Voff_init (14)
Voff_next=Vd+(Vd-Vd-1) 式(19)
すなわち、オフセット電圧Voff_nextは、前回のセンサ電圧Vd-1と今回のセンサ電圧Vdとの差を、今回のセンサ電圧Vdに加えた値である。
これにより、センサ電圧の変化量が一定の場合に、センサ電圧は、測定範囲の中心となるように設定される。
また、オフセット電圧Voff_nextは、前回のセンサ電圧Vd-1と今回のセンサ電圧Vdとの差を、今回のセンサ電圧Vdに加えた値である。
11 センサ
12 ゲイン調整回路
13 増幅回路
14 A/Dコンバータ
15 オフセット調整回路
16 マイクロコンピュータ
161 制御部
Claims (6)
- センサから出力されたアナログ出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路と、
前記アナログ出力信号のオフセット電圧を調整するオフセット調整回路と、
前記アナログ出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータによって直前に変換されたデジタル信号の電圧値に基づいて、前記アナログ出力信号のゲイン及びオフセット電圧を設定する制御部と、
を備える回路装置。 - 前記制御部は、
前記A/Dコンバータの測定範囲を前記アナログ出力信号の電圧範囲と一致させるように、前記アナログ出力信号の第1ゲイン及び第1オフセット電圧を設定し、
前記制御部は、前記A/Dコンバータによって変換された第1デジタル信号に基づいて第1センサ電圧を算出し、前記第1センサ電圧に基づいて前記オフセット調整回路における前記アナログ出力信号の第2オフセット電圧を設定し、前記ゲイン調整回路における前記アナログ出力信号の第2ゲインを前記第1ゲインよりも大きい値に設定する、
請求項1に記載の回路装置。 - 前記制御部は、更に、
前記A/Dコンバータによって変換された第2デジタル信号、前記A/Dコンバータにおける前記測定範囲の上限値及び下限値に基づいて、第2センサ電圧を計算し、
計算された前記第2センサ電圧を上位装置に送信する、
請求項2に記載の回路装置。 - 前記制御部は、
前回のA/D変換によって得られた前記デジタル信号に基づく第3センサ電圧と、今回のA/D変換によって得られた前記デジタル信号に基づく第4センサ電圧とを比較し、前記第3センサ電圧から前記第4センサ電圧への変化量が第1閾値未満である場合、前記アナログ出力信号の第3ゲインを前回のゲインよりも大きい値に設定し、
前記変化量が第2閾値を超える場合、前記アナログ出力信号の前記第3ゲインを前回のゲインよりも小さい値に設定する、
請求項1に記載の回路装置。 - 前記制御部は、前回のA/D変換によって得られた前記デジタル信号に基づく前記第3センサ電圧、及び今回のA/D変換によって得られた前記デジタル信号に基づく前記第4センサ電圧に基づいて、前記アナログ出力信号の第3オフセット電圧を設定する、請求項4に記載の回路装置。
- 前記A/Dコンバータは、前記デジタル信号と共に、A/D変換においてオーバーフロー又はアンダーフローの発生に関する情報を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、
A/D変換においてオーバーフローが発生した場合、前記第4センサ電圧を前記A/Dコンバータの測定範囲の上限値として算出し、
A/D変換においてアンダーフローが発生した場合、前記第4センサ電圧を前記A/Dコンバータの測定範囲の下限値として算出し、
A/D変換においてオーバーフロー又はアンダーフローが発生した場合、次回のA/D変換におけるゲイン及びオフセット電圧を初期値に設定する、
請求項4又は5に記載の回路装置。
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