JPH109901A - 記録ペン駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単でありながら検出精度の高いペン
位置検出手段を備えているとともに、被測定変量に対す
る応答性の良好な記録ペン駆動装置を提供する。 【解決手段】 被測定変量に応じてサーボモータＭを制
御し、同サーボモータＭにて記録ペンＰを移動させて被
測定変量の波形を記録紙に記録するにあたって、被測定
変量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１２と、サーボモー
タＭに連結されその回転数および回転方向を検出するロ
ータリーエンコーダ１４と、同ロータリーエンコーダ１
４からの出力パルスを受けてカウント動作するアップダ
ウンカウンタ１５と、Ａ／Ｄ変換器１２の出力値Ａとア
ップダウンカウンタ１５のカウント値Ｂとを比較し、そ
の差信号をサーボモータＭのモータ制御部１６に与える
ディジタルコンパレータ１３とを備え、その差信号に基
づいてサーボモータＭの回転を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録ペン駆動装置に
関し、さらに詳しく言えば、サーボモータにて記録ペン
を駆動して被測定変量の波形を記録紙に記録するサーボ
レコーダの記録ペン駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には自動平衡方式による記録計（サ
ーボレコーダ）の一般的な構成例が示されている。これ
によると、記録ペンＰの現在位置がペン位置検出部１に
て検出され、そのペン位置に応じた電圧が比較電圧とし
て減算器２にフィードバックされる。

【０００３】この減算器２において、入力部３からの被
測定電圧（被測定変量）と比較電圧との電位差がとら
れ、その電位差信号がサーボアンプ部４に出力される。
サーボアンプ部４はその電位差信号を増幅し、常にその
電位差が０となる方向にサーボモータＭを回転させる。
これにより、記録ペンＰが所定方向に動かされ、記録紙
上に被測定変量の波形が記録される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このサーボレコーダに
よれば、外部から特別にサーボモータＭを制御する必要
がなく、また、分解能にしても原理的には無限大である
が、従来ではそのペン位置検出部１にスライド抵抗器や
磁歪型のポテンショメータが用いられているため、その
部分の構造が複雑であり、また、検出精度の面でも限界
があった。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、その目的は、構成が簡単でありなが
ら検出精度の高いペン位置検出手段を備えているととも
に、被測定変量に対する応答性の良好な記録ペン駆動装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、被測定変量に応じてサーボモー
タを制御し、同サーボモータにて記録ペンを移動させて
上記被測定変量の波形を記録紙に記録する記録ペン駆動
装置において、上記被測定変量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器と、上記サーボモータに連結されその回転数およ
び回転方向を検出するロータリーエンコーダと、同ロー
タリーエンコーダからの出力パルスを受けてカウント動
作するアップダウンカウンタと、上記Ａ／Ｄ変換器の出
力値と上記アップダウンカウンタのカウント値とを比較
し、その差信号を上記サーボモータのモータ制御部に与
えるディジタルコンパレータとを備え、上記差信号に基
づいて上記サーボモータの回転が制御されることを特徴
としている。

【０００７】これによれば、従来の例えばスライド抵抗
器などからなるペン位置検出手段よりもその構造がはる
かに簡単であり、また、目標値（Ａ／Ｄ出力）との比較
もディジタル的に行なわれるため、精度的にも高いもの
が得られる。

【０００８】請求項２においては、上記ディジタルコン
パレータは上記Ａ／Ｄ変換器にサンプリング信号を供給
するサンプリング信号発生手段を含み、上記Ａ／Ｄ変換
器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値と
が一致した場合には、上記Ａ／Ｄ変換器に対して即座に
サンプリング信号を与えて次のデータをサンプリングさ
せることを特徴としている。

【０００９】この請求項２によれば、サーボモータの回
転角は常にＡ／Ｄデータにほぼ一致することになり、脱
調するおそれはない。また、周波数が高い波形に対して
は、その記録振幅が小さくなるようなレンジを選択する
ことにより、サンプリングレートをより速めることがで
きる。

【００１０】また、請求項３においては、上記モータ制
御部に印加する駆動パルスを上記ディジタルコンパレー
タから出力される差信号に比例して可変とするタイマ部
を備えていることを特徴としており、これによれば、サ
ーボモータは差が大きければ高速で、小さければ低速で
回転することになり、記録波形がなめらかになる。

【００１１】さらに、請求項４においては、上記Ａ／Ｄ
変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント
値の一致により上記サーボモータが停止状態となった
際、上記ディジタルコンパレータは一時的にそのカウン
ト値の比較幅を広げることを特徴としており、これによ
れば、サーボモータが停止時に振動したとしても、その
振動によるカウントが無視（不感）されるため誤動作が
防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の技術的思想をより
よく理解する上で、図面を参照しながらその実施の形態
について説明する。

【００１３】まず、図１の第１実施例について説明す
る。被測定電圧は増幅器１１を介してＡ／Ｄ変換器１２
に入力され、そのディジタル出力値Ａがディジタルコン
パレータ１３の一方の入力端子に供給される。記録ペン
Ｐは記録紙上においてステッピングモータＭにより往復
的に動かされるが、この場合、同ステッピングモータＭ
にはペン位置検出手段としてのロータリーエンコーダ１
４が連結されている。

【００１４】ロータリーエンコーダ１４は、一対の発光
素子および受光素子と、それらの間に配置されたスリッ
ト付き円板とからなる公知のものであってよく、その円
板の回転に伴なって受光素子からはパルスが出力され
る。この出力パルスによりアップダウンカウンタ１５が
カウント動作を行ない、そのカウント値Ｂがディジタル
コンパレータ１３の他方の入力端子に与えられる。

【００１５】なお、アップダウンカウンタ１５はステッ
ピングモータＭの正方向回転時に例えばアップカウント
し、これに対して逆方向回転時にはダウンカウントする
が、いずれにしてもオーバーカウントしないようにオー
バーラン防止策が講じられている。

【００１６】ディジタルコンパレータ１３はＡ／Ｄ出力
値Ａとアップダウンカウンタ１５のカウント値Ｂとを比
較し、その差信号をモータ制御部１６に出力する。モー
タ制御部１６はパルス発生部１７からの駆動パルスを受
けてステッピングモータＭを回転駆動するが、ディジタ
ルコンパレータ１３からの差信号により、Ａ／Ｄ出力値
Ａに対してカウント値Ｂが一致するようにステッピング
モータＭの回転方向および回転量を制御する。

【００１７】このように、ステッピングモータＭはＡ／
Ｄ出力値Ａとカウント値Ｂとが等しくなる方向に回転さ
せられるため、自動平衡方式が成立する。なお、ステッ
ピングモータＭに代えて、ＡＣモータやＤＣモータを採
用してもよい。

【００１８】ところで、上記の第１実施例ではパルス発
生部１７からＡ／Ｄ変換器１２にサンプリング信号が出
力され、また、モータ制御部１６へは同パルス発生部１
７から一定の駆動パルスが与えられ、データサンプリン
グとステッピングモータＭの回転は同期がとられている
が、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリングレートに比べて被
測定信号の周波数が極端に高い場合にはその周波数に追
従することが困難になる。また、サンプリングレートを
高速にするにしても、ステッピングモータＭの回転数と
の関係からあまり高くすることもできない。

【００１９】そこで、図２の第２実施例においては、デ
ィジタルコンパレータ１３にＡ／Ｄ変換器１２に対する
サンプリング信号発生手段を持たせている。すなわち、
ディジタルコンパレータ１３はＡ／Ｄ出力値Ａとカウン
ト値Ｂとが一致した時点で、即座にＡ／Ｄ変換器１２に
対してサンプリング信号を出力し、次のデータの取り込
みを行なう。そして、そのデータに変化がなければ当初
設定されたサンプリングレートに戻し、定期的にサンプ
リングを継続する。

【００２０】これにより、ステッピングモータＭの回転
角は常にＡ／Ｄデータに一致することになり、脱調を起
こすことなく回転する。また、被測定信号の周波数が高
い場合には、記録振幅が小さくなるようなレンジ処理を
行なうことにより、サンプリングレートを速くすること
ができる。

【００２１】上記各実施例によると、ステッピングモー
タＭは定速回転であるため、例えば記録ペンＰの移動距
離が短い場合には階段状記録になるおそれがある。そこ
で、図３の第３実施例ではパルス発生部１７とモータ制
御部１６との間にタイマ部１８を設け、Ａ／Ｄ出力値Ａ
とカウント値Ｂとの差に応じてステッピングモータＭの
回転速度を変えるようにしている。

【００２２】すなわち、この第３実施例においては、タ
イマ部１８にもディジタルコンパレータ１３からの差信
号が供給され、同タイマ部１８からモータ制御部１６に
その差信号に比例した駆動パルスが出力される。これに
より、ステッピングモータＭはその差が大きければ高速
に回転され、小さければ低速で回転することになり、記
録波形が滑らかになる。

【００２３】ステッピングモータＭは回転停止時にその
イナーシャなどにより振動する。そこで、ダンパなどに
てその振動を抑えるようにしているが、上記各実施例の
ようにペン位置検出手段としてロータリーエンコーダ１
４を用いると、高精度ゆえにその振動を拾ってしまい、
誤動作の原因になりかねない。

【００２４】図４にはこのような誤動作を防止するため
の第４実施例としての動作フローチャートが示されてい
る。なお、ハード状の構成は第１実施例ないし第３実施
例のいずれでも良い。

【００２５】ディジタルコンパレータ１３でＡ／Ｄ出力
値（目標値）Ａとカウント値Ｂとの比較が行なわれ、一
致（Ａ＝Ｂ）した時点でステッピングモータＭが停止状
態とされるが、この第４実施例によれば、それに伴なっ
てディジタルコンパレータ１３での比較の幅が広げられ
る（ヒステリシスを持つ比較動作状態とされる）。

【００２６】例えば、目標値Ａが「１０」であるとする
と、通常の比較動作ではアップダウンカウンタ１５のカ
ウント値Ｂが「１０」となるようにステッピングモータ
Ｍの回転が制御され、同カウント値Ｂが「１０」とった
時点でディジタルコンパレータ１３から一致信号が出力
されるが、一旦この一致信号が出力されると、カウント
値Ｂの比較範囲が例えば「９〜１１」の範囲に広げら
れ、ステッピングモータＭの振動によりカウント値Ｂが
ふらついても、それが「９〜１１」の範囲であれば、モ
ータ停止状態を保つ。

【００２７】しかしながら、カウント値Ｂのふらつきが
それ以上（Ｂ＜９，１１＜Ｂ）の場合、もしくはその範
囲内（９＜Ｂ＜１１）であっても目標値Ａ自体に変化が
あった場合には、通常の比較動作に戻される。なお、広
げる比較範囲の幅は実験などにより適宜決められてよ
い。また、ディジタルコンパレータ１３は実質的にＣＰ
Ｕ（中央演算処理ユニット）から構成されるため、この
第４実施例はそのＣＰＵ内にて実行される。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果が奏される。すなわち、請求項１によれ
ば、ペン位置検出手段をロータリーエンコーダと、その
出力パルスを計数するアップダウンカウンタとにより構
成したことにより、従来の例えばスライド抵抗器などか
らなるペン位置検出手段よりもその構造がはるかに簡単
であり、また、目標値（Ａ／Ｄ出力）との比較もディジ
タル的に行なわれるため、精度的にも高いものが得られ
る。

【００２９】Ａ／Ｄ変換器の出力値とアップダウンカウ
ンタのカウント値とが一致した場合に、ディジタルコン
パレータよりＡ／Ｄ変換器に対して即座にサンプリング
信号を与えて次のデータをサンプリングさせるようにし
た請求項２によれば、サーボモータの回転角は常にＡ／
Ｄデータにほぼ一致することになり、同モータが脱調す
るおそれはない。また、周波数が高い波形に対しては、
その記録振幅が小さくなるようなレンジを選択すること
により、サンプリングレートをより速めることができ
る。

【００３０】また、モータ制御部に印加する駆動パルス
をディジタルコンパレータから出力される差信号に比例
して可変とするようにした請求項３によれば、サーボモ
ータは差が大きければ高速で、小さければ低速で回転す
ることになり、なめらかな記録波形が得られる。

【００３１】さらに、請求項４においては、Ａ／Ｄ変換
器の出力値とアップダウンカウンタのカウント値の一致
によりサーボモータが停止状態となった際、ディジタル
コンパレータは一時的にそのカウント値の比較幅を広げ
るようにしたことにより、サーボモータが停止時に振動
したとしても、その振動によるカウントが無視（不感）
されるため誤動作が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例についてのブロック線図。

【図２】本発明の第２実施例についてのブロック線図。

【図３】本発明の第３実施例についてのブロック線図。

【図４】本発明の第４実施例についての動作フローチャ
ート。

【図５】従来の一般的なサーボレコーダの構成を示した
ブロック線図。

【符号の説明】

１１ 増幅器 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ ディジタルコンパレータ １４ ロータリーエンコーダ １５ アップダウンカウンタ １６ モータ制御部 １７ パルス発生部 １８ タイマ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定変量に応じてサーボモータを制御
   し、同サーボモータにて記録ペンを移動させて上記被測
   定変量の波形を記録紙に記録する記録ペン駆動装置にお
   いて、上記被測定変量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
   と、上記サーボモータに連結されその回転数および回転
   方向を検出するロータリーエンコーダと、同ロータリー
   エンコーダからの出力パルスを受けてカウント動作する
   アップダウンカウンタと、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と
   上記アップダウンカウンタのカウント値とを比較し、そ
   の差信号を上記サーボモータのモータ制御部に与えるデ
   ィジタルコンパレータとを備え、上記差信号に基づいて
   上記サーボモータの回転が制御されることを特徴とする
   記録ペン駆動装置。
2. 【請求項２】 上記ディジタルコンパレータは上記Ａ／
   Ｄ変換器にサンプリング信号を供給するサンプリング信
   号発生手段を含み、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記ア
   ップダウンカウンタのカウント値とが一致した場合に
   は、上記Ａ／Ｄ変換器に対して即座にサンプリング信号
   を与えて次のデータをサンプリングさせることを特徴と
   する請求項１に記載の記録ペン駆動装置。
3. 【請求項３】 上記モータ制御部に印加する駆動パルス
   を上記ディジタルコンパレータから出力される差信号に
   比例して可変とするタイマ部を備えていることを特徴と
   する請求項１に記載の記録ペン駆動装置。
4. 【請求項４】 上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップ
   ダウンカウンタのカウント値の一致により上記サーボモ
   ータが停止状態となった際、上記ディジタルコンパレー
   タは一時的にそのカウント値の比較幅を広げることを特
   徴とする請求項１に記載の記録ペン駆動装置。