JPH05218827A - 波数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力正弦波状信号にノイズやドリフトが重畳し
ても正確にその波数をカウントできる波数検出装置を提
供することにある。 【構成】入力正弦波状信号の極大値または極小値を検出
する極値検出手段７１と、上記極大値または極小値と上
記入力正弦波状信号値との差が所定値を越えたときに出
力信号レベルをローレベルまたはハイレベルとするレベ
ル制御手段７２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入力される正弦波状
信号、例えばＶＴＲの供給リール台の回転数を示す正弦
波状信号の波数を検出する波数検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】波数検出装置は、入力される正弦波状信
号の波数を検出するため、正弦波状信号をパルス波形信
号に波形変換して、そのパルス波形信号のパルス数を検
出するものである。従って、パルス波形信号のパルス数
は正確に正弦波状信号の波数に一致するものでなければ
ならない。

【０００３】従来の波数検出装置（図示せず）における
波形変換動作を図７〜図１３を用いて説明する。

【０００４】図７は最も単純な波形変換動作を示す波形
図であり、図７（ａ）は波数検出装置に入力される正弦
波状信号を示し、図７（ｂ）は正弦波状信号を波形変換
したパルス列信号を示す。図７から分かるように、入力
正弦波状信号のレベルがスレッシュホールドレベルＴＨ
１より高いときにはパルス列信号のレベルを「Ｈ」（ハ
イ）レベルとし、低いときには「Ｌ」（ロー）レベルと
する。従って、パルス列信号は入力正弦波状信号の波数
に応じた数のパルスを有する信号となる。

【０００５】しかし、図７の波形変換動作においては、
図８に示すような不具合を生じる。すなわち、入力正弦
波状信号に図８（ａ）に示すようなノイズＮＳが重畳し
た場合、図８（ｂ）に示すように、パルス列信号のレベ
ルは上記ノイズＮＳの影響を受けて「Ｈ」レベルとな
り、狭い幅のパルスＰＬ１が生じる。このため、入力正
弦波状信号の波数は２個であるにもかかわらず、生じる
パルス数は３個となり、パルス数をカウントした場合に
不正確な波数が検出される。

【０００６】図８に示した不具合を避けるための波形変
換動作としては図９に示すようなものがある。これは、
スレッシュホールドレベルとして高スレッシュホールド
レベルＴＨ２と低スレッシュホールドレベルＴＨ３との
２つを設けたものであり（図９（ａ））、入力正弦波状
信号レベルがＴＨ２より高くなったときにパルス列信号
のレベルを「Ｈ」とし、入力正弦波信号レベルがＴＨ３
より低くなったときにパルス列信号のレベルを「Ｌ」と
するものである（図９（ｂ））。

【０００７】図９に示した波形変換動作によれば、図１
０（ａ）に示すようにノイズＮＳがＴＨ２とＴＨ３との
間にある場合には、図１０（ｂ）に示すように出力信号
レベルにはノイズＮＳの影響は現われず、正確に入力正
弦波状信号の波数を検出することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような波数検出動作においては、入力正弦波状信号
に図１１（ａ）に示すようなドリフトが生じて信号の谷
の部分のレベルが低スレッシュホールドレベルＴＨ３以
下にならない場合、図１１（ｂ）に示すように、入力正
弦波状信号の波数と出力信号のパルス数とが一致しない
（波数２に対してパルス数は１である）。

【０００９】図１１（ａ）に示すようなドリフトのある
入力正弦波状信号の波数を多くして波形変換動作を示し
たものが図１２、図１３である。図１２はスレッシュホ
ールドレベルを１つとした場合、図１３はスレッシュホ
ールドレベルを「高」と「低」の２つとした場合を示
す。いずれの場合においても、図１２（ａ）、図１３
（ａ）に示すようなドリフトを有する入力正弦波信号の
波形変換動作において、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）に
示すように、波数とパルス数とが一致しない。

【００１０】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的とするところは、入力正弦波状信号
にノイズやドリフトが重畳しても正確にその波数をカウ
ントできる波数検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、入力正弦波状信号の波数を検
出する波数検出装置において、上記入力正弦波状信号の
極大値または極小値を検出する極値検出手段と、上記極
大値または極小値と上記入力正弦波状信号値との差が所
定値を越えたときに出力信号レベルをローレベルまたは
ハイレベルとするレベル制御手段とを備えたことを特徴
とするものである。

【００１２】

【作用】この発明による波数検出装置においては、図１
に示すように、ホール素子２から出力される正弦波状信
号ａが入力端子Ｔ０に入力され、この信号ａは増幅器６
を介してマイクロコンピュータ７の入力端子Ｔ１に入力
される。端子Ｔ１に入力された信号ａはＡ／Ｄ変換器７
０でＡ／Ｄ変換され、極値検出手段７１とレベル制御手
段７２とに入力される。

【００１３】極値検出手段７１は、上記入力された正弦
波状信号（入力正弦波状信号）ａの極大値または極小値
を検出し、レベル制御手段７２は、上記極大値または極
小値と上記入力正弦波状信号ａのレベルとの差が所定値
を越えたときにパルス列信号ｂのレベルをローレベルま
たはハイレベルとする。

【００１４】カウント手段８はパルス列信号ｂからパル
ス数をカウントし、パルス数すなわち入力正弦波状信号
ａの波数を示す波数信号ｃを出力する。

【００１５】

【実施例】続いて、この発明による波数検出装置の一実
施例につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は、この発明の一実施例としての波数
検出装置Ａを示す構成図である。同図において、構成要
素１〜５はＶＴＲ部分を示し、軸５を介して固定台１上
に搭載された供給リール台３には、ホール素子２と対向
する底面に複数のマグネット４が配置されている。これ
らのマグネット４は、供給リール台３の回転に伴い、素
子２の上方を次々と通過し、素子２に磁束変化を与え
る。これにより、素子２は上記磁束変化に応じた正弦波
状信号ａを出力する。

【００１７】波数検出装置Ａにおいては、ホール素子２
から出力される正弦波状信号ａが入力端子Ｔ０に入力さ
れ、増幅器６を介してマイクロコンピュータ７の入力端
子Ｔ１に入力される。入力端子Ｔ１に入力された正弦波
状信号（以下、入力正弦波状信号という）ａはＡ／Ｄ変
換器７０でＡ／Ｄ変換され、極値検出手段７１でその極
大値または極小値が検出される。この極大値または極小
値は記憶手段７３に記憶される（記憶手段７３は極大
値、極小値のみならず、その間の途中の値も記憶す
る）。

【００１８】レベル制御手段７２は、記憶手段７３から
読み出された極大値または極小値とＡ／Ｄ変換器７０か
らの入力正弦波状信号ａの値との差が所定値を越えたと
きに出力回路７４から出力される信号ｂのレベルをロー
（「Ｌ」）レベルまたはハイ（「Ｈ」）レベルとするよ
うに出力回路７４を制御する。

【００１９】出力回路７４から出力される信号ｂは、入
力正弦波状信号ａを波形変換してパルス列としたパルス
列信号である。パルス列信号ｂは出力端子Ｔ２からカウ
ント手段８へ出力され、カウント手段８は信号ｂからパ
ルス数すなわち信号ａの波数をカウントして、波数を示
す波数信号ｃを出力端子Ｔ３から出力する。

【００２０】次に、マイクロコンピュータ７の動作につ
いて図２のフローチャートを用いて説明する。まず、初
期値設定において、パルス列信号ｂのレベルｙを
「Ｈ」、記憶手段７３の記憶値ｍをゼロとする（ステッ
プＳ１）。

【００２１】次に、信号ｂのレベルｙが「Ｈ」か「Ｌ」
かを判別する（ステップＳ２）。ステップＳ１でレベル
ｙは「Ｈ」に設定されたので、ステップＳ２からステッ
プＳ３へ移行する。

【００２２】ステップＳ３では、入力正弦波状信号ａの
値ｘが記憶値ｍより大きいか否かを判別する。上述した
ようにｍ＝０であり、またｘはゼロより小さくなること
はないので（ｘは最低値がゼロより大きくなるように設
定される（図４、図５参照））、ｘ＞ｍが成立してｍ＝
ｘとなる（ステップＳ４）。これは、図３の時刻ｔ０の
状態と同様の状態であるので、以下、図２および図３を
用いてマイクロコンピュータ７の動作を説明する。

【００２３】時刻ｔ０においては、ｘ＝ｘ０＝ｍ０＝ｍ
が成立し、また、信号ｂのレベルｙは「Ｈ」である。次
回サンプリングデータは存在するので、ステップＳ２に
戻り（ステップＳ５）、レベルｙが「Ｈ」か「Ｌ」かを
判別する。ｙは「Ｈ」であるので、次にステップＳ３で
入力正弦波状信号値ｘが記憶値ｍより大きいか否かを判
別する。

【００２４】ｘ＞ｍは入力正弦波状信号ａの傾斜が正で
ある間は成立し、成立している間はｍ＝ｘというように
記憶値ｍの更新がなされる（ステップＳ４）。従って、
ステップＳ３とＳ４は信号ａの極大値を求めるステップ
である。信号ｘの値が期間Ｔ１における極大値ｘ１にな
ると、次のサンプリングからはｘ＜ｍとなる。従って、
記憶値ｍが極大値ｘ１（＝ｍ１）となった後は、ステッ
プＳ２および後述のステップＳ８、Ｓ９に示すように、
レベルｙが変化するまでｍは変化しない。

【００２５】信号値ｘは極大値ｘ１に達したのち減少す
るので、ステップＳ３からＳ６へ移行し、ｘ−ｍの絶対
値｜ｘ−ｍ｜が所定値ｄより大きいか否かを判別する。
｜ｘ−ｍ｜が所定値ｄより小さい間はステップＳ６から
ステップＳ５へ移行するが、図３（ａ）、（ｂ）の時刻
ｔ１に示すようにｘ＝ｘ２、｜ｘ−ｘ１｜＝｜ｘ−ｍ１
｜＞ｄとなると、信号ｂのレベルｙは「Ｌ」となる（ス
テップＳ５、Ｓ６）。従って、ステップＳ６とＳ７は、
後述のステップＳ１０とＳ１１のように、信号ｂのレベ
ル制御のステップである。

【００２６】レベルｙが「Ｌ」となると、次サンプリン
グ以降においてはステップＳ２からＳ８へ移行し、入力
正弦波状信号値ｘが記憶値ｍより小さいか否かを判別す
る。ここで、ｍの値は極大値ｍ１であるので、ｘ＜ｍが
成立する。

【００２７】ｘ＜ｍは入力正弦波状信号ａの傾斜が負で
ある間は成立し、成立している間はｍ＝ｘというように
記憶値ｍの更新がなされる（ステップＳ９）。従って、
ステップＳ８とＳ９は信号ａの極小値を求めるステップ
である。信号値ｘが期間Ｔ２における極小値ｘ３になる
と、次のサンプリングからはｘ＞ｍとなる。従って、記
憶値ｍが極小値ｘ３（＝ｍ２）となった後は、ステップ
Ｓ２およびステップＳ３、Ｓ４に示すように、出力信号
ｂのレベルｙが変化するまでｍは変化しない。

【００２８】信号値ｘは極小値ｘ３に達したのち増大す
るので、ステップＳ８からＳ１０へ移行し、ｘ−ｍの絶
対値｜ｘ−ｍ｜が所定値ｄより大きいか否かを判別す
る。｜ｘ−ｍ｜が所定値ｄより小さい間はステップＳ１
０からステップＳ５へ移行するが、図３（ａ）、（ｂ）
の時刻ｔ２に示すようにｘ＝ｘ４、｜ｘ−ｘ３｜＝｜ｘ
−ｍ２｜＞ｄとなると、信号ｂのレベルｙは「Ｈ」とな
る（ステップＳ１０、Ｓ１１）。

【００２９】レベルｙが「Ｈ」となると、次サンプリン
グ以降においてはステップＳ２からＳ３へ移行し、以後
は同様な動作を繰り返す。

【００３０】以上の説明においては、入力正弦波状信号
ａの傾斜が正である間にパルス列信号ｂのレベルｙが
「Ｌ」から「Ｈ」へ移行し、入力正弦波状信号ａの傾斜
が負である間にレベルｙが「Ｈ」から「Ｌ」へ移行する
ような定常状態について説明したが、入力正弦波状信号
ａとパルス列信号ｂとの位相関係が定まらない過渡状態
について次に説明する。

【００３１】図４は入力正弦波状信号ａの傾斜が負のと
きにパルス列信号ｂの初期値が「Ｈ」に設定された場合
のレベルｙの過渡変化を示すタイムチャートであり、図
５は入力正弦波状信号ａの傾斜が正のときにパルス列信
号ｂの初期値が「Ｌ」に設定された場合のレベルｙの過
渡変化を示すタイムチャートである。

【００３２】図４においては、時刻ｔ０にレベルが
「Ｈ」に設定されたパルス列信号ｂ１（図４（ｂ））
と、時刻ｔ１にレベルが「Ｈ」に設定されたパルス列信
号ｂ２（図４（ｃ））とがしめされている。図４（ａ）
において、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２およびｔ３の信号値ｘ
をｘ１、ｘ２、ｘ４およびｘ６とし、時刻ｔ１とｔ２と
の間の極小値をｘ３、時刻ｔ２とｔ３との間の極大値を
ｘ５とする。また、ｘ１−ｘ２＞ｄ、ｘ２−ｘ３＜ｄと
する。

【００３３】まず、図４（ｂ）の信号ｂ１について説明
する。図２のフローチャートにおいて、ｂ１の値は
「Ｈ」に設定されているので、ｘ＞ｍか否かが判別され
る（ステップＳ２）。ｍの初期値はゼロであるので、ｘ
＞ｍが成立し、ｍ＝ｘ１と記憶値ｍが更新される。

【００３４】次回サンプリングにおいて検出された信号
値ｘは信号ａが負の傾斜であることによりｍの値より小
さく、ｘ＞ｍは成立せず、従って記憶値ｍ＝ｘ１が維持
される。ｘ≦ｍの場合にはステップＳ３からＳ６へ移行
し、ステップＳ６で｜ｘ−ｍ｜＞ｄが判別される。この
条件は時刻ｔ１においてｘ＝ｘ２となることにより満足
され（ｘ１−ｘ２＞ｄであるから）、信号ｂ１はレベル
「Ｌ」となる（ステップＳ６）。時刻ｔ１以降の動作は
定常状態の動作と同様である。

【００３５】次に、図４（ｃ）の信号ｂ２について説明
する。図２のフローチャートにおいて、ｂ２の値は
「Ｈ」に設定されているので、ｘ＞ｍか否かが判別され
る（ステップＳ２）。ｍの初期値はゼロであるので、ｘ
＞ｍが成立し、ｍ＝ｘ２と記憶値が更新される。

【００３６】次回サンプリングにおいて検出された信号
値ｘは信号ａの傾斜が負であることによりｍの値より小
さく、ｘ＞ｍは成立せず、従って記憶値ｍ＝ｘ２が維持
される。ｘ≦ｍの場合にはステップＳ３からＳ６へ移行
し、ステップＳ６で｜ｘ−ｍ｜＞ｄが判別される。この
条件は時刻ｔ１とｔ２との間の極小値ｘ３＝ｘとなって
も満足されず（ｘ２−ｘ３＜ｄであるから）、信号ｂ２
は「Ｈ」レベル状態が維持される。

【００３７】ｘ＝ｘ３以降では信号ａの傾斜は正となる
ので、極大値を求めるステップＳ３、Ｓ４の動作が行な
われる。以後の動作は定常状態の動作と同様となる。す
なわち、ｘ＝ｘ６（ｘ５−ｘ６＞ｄ）の時刻ｔ３におい
て信号ｂ２のレベルは「Ｈ」から「Ｌ」へ移行する。

【００３８】次に図５（ｂ）の信号ｂ３について説明す
る。図５（ａ）においては、時刻ｔ０、ｔ１の信号値ｘ
はｘ１、ｘ３であり、時刻ｔ０とｔ１との間の極大値は
ｘ２である。信号ａの傾斜は時刻ｔ０において正である
ので、図２のフローチャートのステップＳ３、Ｓ４にお
いて極大値ｘ２が求められ、ｘ＝ｘ３（ｘ２−ｘ３＞
ｄ）の時刻ｔ１において信号ｂ３のレベルは「Ｈ」から
「Ｌ」へ移行する。時刻ｔ１以後の動作は定常状態の動
作と同様である。

【００３９】このように、過渡状態においてはパルス列
信号ｂのレベルｙは多少乱れるものの、入力正弦波状信
号ａの１波長程度で定常状態へ移行するので、誤差が生
じても僅少であり問題ない。

【００４０】次に、このような動作を行なう波数検出装
置におけるノイズの影響について説明する。図３（ａ）
に示すレベルＮＳ１とＮＳ２のようなノイズが信号ａに
重畳した場合、ノイズが無ければ図２のステップＳ３と
Ｓ４で極大値を求める動作を行なうのであるが、ノイズ
のためにステップＳ６に移行して｜ｘ−ｍ｜＞ｄの判別
を行なうことなる。しかし、ＮＳ２−ＮＳ１＜ｄであれ
ばステップＳ７へ移行しないので、レベルｙは「Ｈ」に
維持される。

【００４１】また、レベルＮＳ３とＮＳ４のようなノイ
ズが信号ａに重畳した場合、ノイズが無ければ時刻ｔ２
で信号ｂのレベルｙは「Ｈ」となるが、レベルＮＳ３の
ために時刻ｔ３でレベル「Ｈ」となる。しかし、ＮＳ４
−ＮＳ３＜ｄであればステップＳ７へ移行しないので、
パルス数がノイズＮＳ３により増加することはない。

【００４２】上述したことから、所定値ｄは、ノイズに
よりパルスが発生しないような値に設定すればよい。

【００４３】次に、ドリフトの影響について説明する。
この波数検出装置においては、図３（ｂ）に示すよう
に、入力正弦波状信号ａの極大値または極小値と信号値
ｘとの差が所定値ｄを越えたときに出力信号ｂのレベル
ｙを「Ｌ」または「Ｈ」とするが、上記極大値または極
小値はドリフトに応じて変化するので、結局ドリフトの
波数検出に対する影響を除去することができる。

【００４４】このように、この発明による波数検出装置
は、ノイズおよびドリフトの影響を除去でき、図６
（ａ）に示すような入力正弦波状信号ａに対して図６
（ｂ）に示すような波数を正確に示すパルス列信号ｂを
得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、この発明による波数検出
装置は、入力正弦波状信号の極値と入力正弦波状信号値
との差が所定値を越えたときに出力信号のレベルを反転
するようにしたので、入力正弦波状信号に重畳している
ノイズやドリフトの影響を除去でき、正確に入力正弦波
状信号の波数をカウントできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による波数検出装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】図１の装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】図１の装置における定常状態の波形を示す波形
図である。

【図４】図１の装置における過渡状態の波形を示す波形
図である。

【図５】図１の装置における過渡状態の波形を示す波形
図である。

【図６】図１の装置における定常状態の波形を示す波形
図である。

【図７】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。

【図８】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。

【図９】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。

【図１０】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。

【図１１】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。

【図１２】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。

【図１３】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。

【符号の説明】

Ａ 波数検出装置 １ 固定台 ２ ホール素子 ３ 供給リール台 ４ マグネット ５ 軸 ６ 増幅器 ７ マイクロコンピュータ ８ カウント手段 ７０ Ａ／Ｄ変換器 ７１ 極値検出手段 ７２ レベル制御手段 ７３ 記憶手段 ７４ 出力回路 Ｔ０、Ｔ１ 入力端子 Ｔ２、Ｔ３ 出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力正弦波状信号の波数を検出する波数
   検出装置において、 上記入力正弦波状信号の極大値または極小値を検出する
   極値検出手段と、 上記極大値または極小値と上記入力正弦波状信号値との
   差が所定値を越えたときに出力信号レベルをローレベル
   またはハイレベルとするレベル制御手段とを備えたこと
   を特徴とする波数検出装置。