JPH0641172Y2

JPH0641172Y2 - メータ駆動装置

Info

Publication number: JPH0641172Y2
Application number: JP15468788U
Authority: JP
Inventors: 和幸福田; 利紀高野
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2003-11-28
Also published as: JPH0275574U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、自動車用等のタコメータ、スピードメータ
等に使用されるメータ駆動装置に関する。

（ロ）従来の技術一般に、自動車用のスピードメータには、第３図に示す
ように、直交する２個のコイルL_S、L_Cで形成される磁界
内に針を振らせるための磁石Ｍを配置し、コイルL_S、L_C
には、スピード等の入力量に応じた電流を流し、磁石Ｍ
を回動させて、針を振らせている。この種のスピードメ
ータにおけるメータ駆動装置は、入力量、つまりスピー
ドに応じて、周期の変化するパルス信号を入力し、一
方、基本クロック発生器で発生されるクロック信号も入
力し、パルス信号の１周期に亘り、カウンタのクロック
信号をカウントし、先ずパルス信号の周期Ｔを求め、こ
の周期Ｔより、ｆ＝1/Tの演算を行い、周波数ｆを算出
していた。このデジタルデータｆは、入力量に比例する
ものであるから、このデジタル値ｆに応じた電流をコイ
ルL_S、L_Cに流し、コイルL_S、L_Cによって発生する磁界に
よって、磁石である針を、前記デジタル値によって決ま
る角度方位まで振らせるものであった。

この従来のメータ駆動装置は、周波数、つまりデジタル
データに応じ、sin演算、cos演算を行い、直交するコイ
ルに入力量に応じた電流を流して、針を振らせるもので
あるから、例えば第４図に例示する速度145km/Hから、2
5km/Hに急激に指示を変化させる場合、針は経路Ａを通
り、25km/Hに向かおうとせず、経路Ｂを通ろうとし、低
速に変化しているにもかかわらず、指示が振り切れる方
向に向かうという不都合があった。

そこで、本願考案者は、上記不都合を解消するために、
針の指示を大きく変化させる場合は、前回値と今回の目
標値との差値を求め、前回値に差値×1/n（n:2、４、
８、……）を加算し、これを出力値として針を振らせ、
以後、これを繰り返し、指示の働きが自然なものとなる
ものを創出し、すでに別に出願した（特開平2-85764号
公報参照）。

（ハ）考案が解決しようとする課題上記出願に係るメータ駆動装置において、今ｎを８とす
ると、今回の出力値は前回値と目標値の差値に1/8を乗
算したものを前回値に加算したものとなる。ところで、
２進数の場合、1/8倍、つまり0.125倍することは３桁分
の桁を下げることを意味する。例えば、1.5×0.125は1.
1000×0.001＝0.0011となる。よって、下位３ビットで
表される値はすべて0.125倍すると、答えは「０」とな
り、この「０」を前回の値に何回プラスしても真値に近
づかない。それゆえ、上記方式では差値が３ビットで表
される程に小さくなると、以後は真値に近づかず誤差が
残るという問題が残された。

この考案は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、差値が小さくなると、1/nを大きく（ｎを小さく）
して乗算し、加算すべき差値を得、針の触れ変化が比較
的スムーズで、しかも何回かの出力サイクルで真値に達
し得るメータ駆動装置を提供することを目的としてい
る。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この考案のメータ駆動装置は、互いに直交する第１、第
２のコイルと、入力量に応じた周波数のパルス信号を入
力する手段と、クロック信号発生手段と、このクロック
信号発生手段からのクロック信号をカウントし、このカ
ウント値に基づいて前記入力量に比例したデジタル値を
算出する演算部と、この演算部から出力されるデジタル
値に応じた電流を前記第１、第２のコイルに流す駆動回
路と、前記第１と第２のコイルに電流が流れることによ
り発生する磁界によって角度方位が決定される針とを有
し、前記入力量の大きさに比例した値を指示するものに
おいて、前記演算部は所定の時間経過毎にカウントアッ
プする時間カウンタと、前記パルス信号の各周期の切換
りを検出する切換り検出手段と、前記切換りの検出ある
いは時間カウンタのカウントアップに応答して前記カウ
ント手段の内容を取込み記憶する記憶手段と、前記時間
カウンタのカウントアップ毎に前記記憶手段の内容に基
づいて前記入力量に比例したデジタル値を演算する演算
手段と、この演算手段による今回のデジタル値と前回出
力のデジタル値の差値を算出する差値演算手段と、前記
デジタル値が切換り検出における記憶データに基づいて
演算されたものであるか否か判別する手段と、この判別
手段による判別がNOである場合に応答し、前記差値の正
負を判別し、差値が正なら処理を終了させる差値正負判
別手段と、前記判別手段のYES判別あるいは前記差値正
負判別手段の差値が負である場合に差値の絶対値に応
じ、差値の絶対値が大きいと差値の更新比率（1/n）を
小さくし、差値の絶対値が小さいと差値の更新比率を大
きくし、その更新比率を差値に乗じて差値を更新する差
値更新手段と、更新された差値を前回のデジタル値に加
算して今回の出力デジタル値を決定する出力値決定手段
とを備えている。

このメータ駆動装置では、入力されるパルス信号の周期
が切換り、この切換りが検出されるか、あるいは切換り
が検出される以前に時間カウンタの２回目以降のカウン
トアップでカウンタのカウント値が記憶手段に記憶され
る。そして、時間カウンタのカウントアップ毎に記憶手
段に記憶されるカウントデータに基づいて、入力量に比
例したデジタル値か演算手段で算出される。そして、今
回算出のデジタル値と前回算出のデジタル値の差値が差
値算出手段で算出され、また、上記デジタル演算が切換
り検出における記憶データに基づいて演算されたものか
否か判別される。

入力量が比較的大なる場合、つまり高速の場合は、所定
の時間が経過する前に、入力パルス信号の一周期が到来
するので、この場合の判別結果はNOである。一方、入力
量が所定値よりも小の場合、つまり低速の場合は入力パ
ルス信号の一周期が到来する前に、所定の時間が経過す
るので、この場合は、差値正負判別手段で差値が正か負
かを判別する。今回のデジタル値はまだ１周期分をカウ
ントしていないカウント手段のカウント値に基づいて算
出するので、真の周波数より高い目のデジタル値とな
る。それゆえ、差値が正の場合は、これを無視し、処理
を終了させる。しかし、差値が負の場合、あるいは判別
手段による判別結果がNOの場合には、差値更新手段で更
新比率を乗じて小さな差値に更新し、この更新された差
値を前回のデジタル値に加算して今回のデジタル値とし
て出力する。差値更新手段における更新は、差値の絶対
値が大きい場合、例えば差値が４ビット以上ある場合は
小さな更新比率1/8を差値に乗じて、これを更新された
差値とする。逆に差値の絶対値が小さい場合、例えば３
ビットの場合には、更新比率を1/8より大きい1/4にして
差値に乗じ、これを更新された差値とする。

（ホ）実施例以下、実施例により、この考案をさらに詳細に説明す
る。

第２図は、この考案の一実施例を示すメータ駆動装置の
ブロック図である。同図において、入力信号回路１は、
車輪の回転に同期して発生するパルス信号をデータ演算
部２に入力している。一方、基準クロック信号発生器３
からのクロック信号もデータ演算部２に入力されてい
る。

データ演算部２は、第１図（ａ）に示すように、クロッ
ク信号をカウントするカウンタ20、入力されるパルス信
号の立上り（周期切換り）を検出し、転送信号及びリセ
ット信号を発生する立上り検出回路21、20msec経過する
毎にカウントアップするカウンタ22、このカウンタ22の
カウントアップ信号でセットされ、上記リセット信号で
リセットされるフリップフロップ23、このフリップフロ
ップ23がセット状態でカウンタ22よりカウントアップ信
号を受けると、転送信号を出力するAND回路24、このAND
回路24の出力、あるいは立上り検出回路21よりの転送信
号をカウンタ20に与えるＯ子回路25、転送信号を受ける
度にカウンタ20のカウント値を取込み記憶するメモリ2
6、カウンタ22のカウントアップ毎にメモリ26の記憶す
るカウント値Ｔに基づき、1/Tの演算、つまり周波数演
算を行う周波数演算部27、今回算出の周波数fiから前回
算出の周波数fi−１を減算し、その差値fdを算出する減
算部28、差値fdを算出した時点でフリップフロップ23の
セット／リセット状態を判別する判別部29、この判別部
29でフリップフロップ23のセット状態が判別されると、
前記差値fdが０以上か否かを判別する判別部30を備えて
いる。判別部29でフリップフロップ23のリセット状態が
判別されると、判別部30による判別処理がスキップされ
るようになっている。

また、データ演算部２は、判別部30でfd＞０でないと判
別されると、つまりfi＜fi−１であると判別され、また
判別部29でＱ＝０（リセット状態）であると判別される
と、差値fdを更新する差値更新部31、この更新された差
値に前回の周波数fi−１を加算する加算部32、この加算
値fiを記憶し、今回の周波数fiとして出力するメモリ33
を備えている。

差値更新部31は、減算部28で算出された差値fdの絶対値
が、|fd|＞K₁か否か、K₁≧|fd|＞K₂か否か、K₂≧|fd|＞
K₃か否かを、それぞれ判別する機能を備えている。ただ
し、K₁＞K₂＞K₃の関係にある。そして、|fd|＞K₁なら、
fdに1/8に乗じて新たなfdとし、K₁≧|fd|＞K₂なら、fd
に1/4を乗じて新たなfdとし、K₂≧|fd|＞K₃ならfdに1/2
を乗じて新たなfdとし、K₃≧|fd|なら、１×fdを、つま
りfdをそのままとし、差値fdを差値fdの絶対値に応じ、
更新比率（乗算値）を変えて、これをそれまでの差値fd
に乗じて差値を更新する機能を備えている。第１図
（ｂ）に差値更新部31のソフトウェア構成を示してい
る。

データ演算部２のメモリ33より出力される周波数データ
fiは、10ビットのデジタルデータであり、このうち上位
２ビットは、１周分を４分割したいずれの象限かを決定
するものであり、この２ビットにより象限決定部10で振
らせるべき針の属する象限が決定され、象限決定部10
は、決定された象限により決まる方向信号を出力する。
下位８ビット分は、各象限における０°〜90°に対応す
るデータであり、これらがsin演算部４とcos演算部５に
入力され、それぞれsin演算、cos演算がなされ、それぞ
れパルス幅変調回路６、７を介してドライバ（駆動回
路）８、９に入力されている。ドライバ８はsin演算部
４からの信号に応じた値と、方向信号に応じた極性の電
極をコイルL_Sに流し、ドライバ９はcos演算部５からの
信号に応じた値と方向信号に応じた極性の電流をコイル
L_Cに流すようになっている。コイルL_SとL_Cに電流が流れ
ることにより、合成磁界が発生し、この合成磁界によっ
て針が振れ、入力量に応じた角度方位の指示を示す。

次に、上記実施例メータ駆動装置の動作について説明す
る。

入力信号回路１より、車輪の回転に応じたパルス信号が
入力されると、立上り検出部21でパルス信号の立上りが
検出され、先ず、転送信号をカウンタ20に供給するとと
もに、続いてリセット信号をカウンタ20とフリップフロ
ップ23に入力する。カウンタ20は、転送信号によりそれ
までカウントしていたカウント値をメモリ26に転送する
とともに、リセット信号によりリセットされ、以後次の
リセット信号が来るまで、基準クロック発生器３からの
クロック信号をカウントする。

また、カウンタ22は、入力パルスとは非同期で、時間カ
ウントを行い20msec毎にカウントアップ出力を出し、フ
リップフロップ23をセットするとともに、フリップフロ
ップ23がセット状態で、カウントアップ出力が出ると、
これによりカウンタ20のカウント内容がメモリ26に転送
される。また、カウンタ22のカウントアップに応じ、周
波数演算部27が今回の周波数fiを演算する。

入力パルス信号の周波数が非常に高い状態、つまり１周
期の小さい状態では、立上り検出部21で立上りを検出
し、カウンタ20の内容を転送しリセットした状態から次
のリセット信号が入るまでの期間の方が、20msecカウン
タ23をカウントアップする時間よりも短いので、カウン
タ20からの出力は、常にカウンタ20のリセット前の転送
指令によるものであり、したがって、パルス信号の１周
期間に相当するクロック信号のカウント値、つまり１周
期分のデータＴがメモリ26に記憶される。

周波数演算部27では、1/Tの演算を行い、今回の周波数f
iを算出し、減算部28に入力する。減算部28は、メモリ3
3に記憶されている前回の周波数fi−１を他方の入力に
受け、今回の周波数fiから前回の周波数fi−１を減算
し、その差値fdを算出する。

次に、判別部29でフリップフロップ23のＱ出力が０であ
るか否かを判定する。通常、入力パルスの周波数が高い
場合に、フリップフロップ23は、リセット状態にあり、
したがって、この場合にＱ＝０の出力により、判別部30
をスキップして、差値更新部31での動作に入る。

差値更新部31では、第１図（ｂ）に示すように、先ず差
値絶対値|fd|がK₁より大きいか否か判定し（ステップST
1）、|fd|が非常に大きい場合、つまり前回から今回へ
の入力の変化が大なる場合には、fdに1/8を乗じて、新
たなfdとする（ステップST2）。しかし、ステップST1で
判定NOの場合は、続いて差値絶対値|fd|がK₂より大きい
か否か判定し（ステップST3）、判定YESの場合、つまり
K₁≧|fd|＞K₂の場合は、fdに1/4を乗じて新たなfdとす
る（ステップST4）。ステップST3でも判定NOの場合は、
|fd|がK₃より大きいか否かを判定し（ステップST5）、
判定YESの場合、つまりK₂≧|fd|＞K₃の場合には、fdに1
/2を乗じて新たなfdとする（ステップST6）。ステップS
T5で、判定NOの場合、つまりK₃≧|fd|の場合には、fdに
×１して、つまりfdを変更しない。以上のように、差値
fdの更新を行う。

次に、更新されたfdが、加算部32で前回の周波数fi−１
に加算されて、今回の出力周波数fiがメモリ33に記憶さ
れ、この周波数fiがsin演算部４、cos演算部５及び象限
決定部10にそれぞれ出力される。そして、sin演算部
４、cos演算部５及び象限決定部10の出力に応じ、ドラ
イバ８及びドライバ９に電流が流れ、コイルL_S及びL_Cに
流れる電流により、所定方向の磁界が発生し、針が振れ
る。今、減算部28で算出された差値fdの絶対値が大き
く、例えば４ビット以上あるとすると（K₁→４ビットの
最低値）、ステップST1の判定YESであり、したがって、
その差値の1/8が新たな差値として更新され、入力に対
応する振れ、つまり目標値に対し、前回の振れから目標
値までの距離の1/8に相当する分だけ振れることにな
る。

次に、時間が経過し、再び20msecカウンタ22がカウント
アップすると、応じて周波数演算部27における周波数fi
の演算、減算部28における差値演算が行われ、再び差値
fdが導出され、同じく判別部29でＱ＝０かの判別がなさ
れ、差値更新部31で今回の差値fdの更新が行われる。今
回の差値fdの絶対値も、なお４ビット以上あれば、同じ
く差値fdに1/8を乗じたものが新たな差値とされる。し
かし、今回は前回の振れで差値fdが小さくなっており、
差値fdの絶対値が４ビットなく、３ビット以上である場
合には（K₂→３ビットの最低値）、差値に1/4が乗じら
れて、新たな差値とされる。もし、1/4が乗じられた場
合は、前回の振れから目標値までの距離の1/4に相当す
る分だけ今回は振れることになる。

以上の処理を20msec毎に繰り返し、差値fdが非常に大き
く、４ビット以上の場合は1/8を乗じ、差値が３ビット
以上の場合には、1/4を乗じ、差値が２ビットの場合は1
/2を乗じ、差値が１ビットの場合は１を乗じる。そのた
め、差値が順次小さくなっても、応じて乗じる更新比率
が大きくなるので、差値が０になることはなく、振れが
スムーズに変化するとともに、最終的には真値に収束す
る。

次に、今回入力されるパルス信号の周期が非常に大とな
り、つまり周波数が低くなると、立上り検出部21による
立上り検出、つまり１周期の検出よりも、リセット後の
20msecカウンタ22のカウントアップの方が速くなり、20
msecカウンタ22がカウントアップするとフリップフロッ
プ23がセットされ、Ｑ＝１となり、この状態でカウンタ
22が再度カウントアップし、転送信号がAND回路24、OR
回路25を経て出力されるので、カウンタ20はまだ１周期
分のクロック信号をカウントしていなくても、それまで
のカウント値を一応１周期のカウント値であると擬制
し、メモリ26に記憶し、さらに周波数演算部27で周波数
演算を行い、擬制の今回周波数fiを算出し、減算部28で
前回の周波数と今回の周波数の差値fdを算出する。そし
て、フリップフロップ23のＱ出力が０であるか否か判別
部29で判別するが、今回はフリップフロップ23がセット
されているので、Ｑ＝１の出力が出され、判別部30でfd
が０以上であるか否か判別する。差値fdが０以上である
場合は、今回の周波数の方が前回の周波数より大きい場
合であり、この時は、針が０から大なる振れ方向に移動
しているものであり、この場合にカウント値20がまだ１
周期を数えていないカウント値をもって、周波数演算を
行う時は、目標とする周波数よりもより見掛け上、周波
数の大なるfiが求められるため、周波数fdの処理を無視
し、処理を終了する。

しかし、例えばそれまでの周波数が大であり、入力信号
の周波数が低くなったがために、フリップフロップ23が
セットされた場合には、今回の周波数fiと前回の周波数
fi−１の差値fdは−となる。そのため、判別部30におけ
る判定はNOとなり、次に、差値更新部31の更新処理に移
る。差値更新部31以後の動作は上述したものと同様であ
る。

（ヘ）考案の効果この考案によれば、前回値と今回値との差値を求め、こ
の差値に更新比率を乗じて針の振れを、順次目標値に近
づけてゆく際に、差値の絶対値が大きい場合は、乗ずる
更新比率を小さくし、逆に差値の絶対値が小さい場合
は、更新比率を大きくするので、入力、つまり目標値が
急に変化する場合でも、針をスムーズに自然に振らせ得
るとともに、差値が小さくなっても、差値が０となら
ず、そして最後には、目標値が真値となるので、針を真
値に振らせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、この考案の実施例メータ駆動装置のデ
ータ演算部の機能構成を示すブロック図、第１図（ｂ）
は、同データ演算部の差値更新部のソフト機構を示すフ
ロー図、第２図は、この考案の一実施例を示すメータ駆
動装置の概略ブロック図、第３図は、このメータ装置の
２つのコイルと針との関係を示す図、第４図は、従来の
メータ駆動装置の不具合を説明するための説明図であ
る。 1:入力信号回路、2:データ演算部、 3:基準クロック発生器、８・9:ドライバ、 20:カウンタ、21:立上り検出部、 22:時間カウンタ、28:減算部、 30:差値正負判別部、31:差値更新部、 32:加算部、L_S・L_C：コイル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】互いに直交する第１、第２のコイルと、入
力量に応じた周波数のパルス信号を入力する手段と、ク
ロック信号発生手段と、このクロック信号発生手段から
のクロック信号をカウントし、このカウント値に基づい
て前記入力量に比例したデジタル値を算出する演算部
と、この演算部から出力されるデジタル値に応じた電流
を前記第１、第２のコイルに流す駆動回路と、前記第１
と第２のコイルに電流が流れることにより発生する磁界
によって角度方位が決定される針とを有し、前記入力量
の大きさに比例した値を指示するためのメータ駆動装置
において、前記演算部は、所定の時間経過毎にカウントアップする
時間カウンタと、前記パルス信号の各周期の切換りを検
出する切換り検出手段と、前記切換りの検出あるいは時
間カウンタのカウントアップに応答して前記カウント手
段の内容を取込み記憶する記憶手段と、前記時間カウン
タのカウントアップ毎に前記記憶手段の内容に基づいて
前記入力量に比例したデジタル値を演算する演算手段
と、この演算手段による今回のデジタル値と前回出力の
デジタル値の差値を算出する差値演算手段と、前記デジ
タル値が切換り検出における記憶データに基づいて演算
されたものであるか否か判別する手段と、この判別手段
による判別がNOである場合に応答し、前記差値の正負を
判別し、差値が正なら処理を終了させる差値正負判別手
段と、前記判別手段のYES判別あるいは前記差値正負判
別手段の差値が負である場合に、差値の絶対値に応じ、
差値の絶対値が大きいと差値の更新比率を小さくし、差
値の絶対値が小さいと差値の更新比率を大きくし、その
更新比率を差値に乗じて差値を更新する差値更新手段
と、更新された差値を前回のデジタル値に加算して今回
の出力デジタル値を決定する出力値決定手段とを備えた
ことを特徴とするメータ駆動装置。