JPH1162689A - アナログ／デジタル変換値入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アナログ信号のＡ／Ｄ変換値からノイズを除
去して入力値を決定すると共に、アナログ信号の変化に
対する入力値の追従性を向上させる。 【解決手段】 所定時間毎（例えば３２ｍｓ毎）にＡ／
Ｄ変換器から出力される今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ
１を読み込み（ステップ１０１，１０２）、前回のＡ／
Ｄ変換値と今回のＡ／Ｄ変換値との差分の絶対値ＤＩＦ
１と、前々回のＡ／Ｄ変換値と前回のＡ／Ｄ変換値との
差分の絶対値ＤＩＦＯとの差ＳＵＢを算出する（ステッ
プ１０３〜１０５）。そして、この差ＳＵＢが判定値Ｚ
以下であれば、今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１がノイ
ズではないと判断して、入力値ＡＤＲを今回のＡ／Ｄ変
換値ＡＤＮＥＷ１で更新する（ステップ１０６，１０
７）。もし、この差ＳＵＢが判定値Ｚよりも大きけれ
ば、今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１がノイズの可能性
があると判断し、入力値ＡＤＲの更新処理（ステップ１
０７）を行わず、前回の入力値ＡＤＲをそのまま維持す
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、アナログ信号のＡ
／Ｄ変換値からノイズを除去する機能を備えたアナログ
／デジタル変換値入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、センサ等から出力されるアナロ
グ信号をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換してマイクロコンピ
ュータ等に取り込む場合、アナログ信号に混入したノイ
ズを除去するために、Ａ／Ｄ変換器の入力側にノイズフ
ィルタを設け、このノイズフィルタでノイズを除去した
アナログ信号をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換するようにし
ている。

【０００３】この場合、例えば車両に搭載されるセンサ
入力回路は、点火系のスパークノイズや、接点類のスイ
ッチングノイズ等、ピーク値の大きい種々のノイズが存
在する環境下で使用されるため、センサ出力電圧（アナ
ログ信号）からこれらのノイズを完全に取り除くには、
ノイズフィルタの時定数をある程度大きくしなければな
らない。しかし、ノイズフィルタの時定数を大きくする
と、応答性が低下して、センサの出力波形までも変化し
てしまい、実際のセンサ出力電圧とＡ／Ｄ変換値との間
の誤差が大きくなって、検出精度が低下してしまう。し
かも、ノイズフィルタを設けることで、センサ入力回路
の構成が複雑化し、コストアップを招く欠点もある。

【０００４】このような欠点を解決するために、特開平
２−１９１８５１号公報に示すように、Ａ／Ｄ変換器か
ら出力されるＡ／Ｄ変換値を所定時間毎（例えば１０ｍ
ｓ毎）にマイクロコンピュータに読み込み、前回のＡ／
Ｄ変換値と今回のＡ／Ｄ変換値とを比較することで、ノ
イズを取り除くことが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報のノイズ除去
技術では、ノイズのパルス幅がＡ／Ｄ変換に要する時間
（例えば４０μｓ）より短いとみなし、センサ出力の入
力タイミング毎にＡ／Ｄ変換を２回ずつ連続して行い、
今回読み込んだ２つのＡ／Ｄ変換値を前回のＡ／Ｄ変換
値と比較することで、２つのＡ／Ｄ変換値のいずれか一
方を今回の入力値として選択するようにしている。つま
り、ノイズが発生しても、Ａ／Ｄ変換を２回連続して行
えば、そのうちの１回はノイズの含まれないＡ／Ｄ変換
値が得られるものと判断し、今回の入力値を決定するも
のである。

【０００６】しかし、このノイズ除去技術では、単発的
に発生するパルス幅の狭いノイズを除去できるだけであ
り、１回のセンサ出力の入力タイミングにノイズが２発
以上連続して発生した場合や、ノイズのパルス幅がＡ／
Ｄ変換に要する時間より長い場合には、ノイズを除去す
ることができない。つまり、２回のＡ／Ｄ変換値にノイ
ズの値が更新され、今回の入力値をノイズの値にしてし
まう。

【０００７】この対策として、図６に示すように、前回
のＡ／Ｄ変換値と今回のＡ／Ｄ変換値との差分が所定値
以上の時（ｔ3 〜ｔ5 ）には、入力値を更新せず、前回
と今回のＡ／Ｄ変換値の差分が所定値未満の時（ｔ6 ）
に、入力値を今回のＡ／Ｄ変換値で更新することが考え
られる。

【０００８】しかし、この方法では、実際のセンサ出力
（アナログ信号）の変化に対して入力値の変化が遅れ、
応答性が低下して、センサ出力電圧の過渡変化時に実際
のセンサ出力電圧と入力値との間の誤差が大きくなり、
過渡変化時の制御性が低下する欠点がある。

【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、センサの出力電圧等
のアナログ信号のＡ／Ｄ変換値からノイズを除去して入
力値を決定できると共に、アナログ信号の変化に対する
入力値の追従性を向上でき、過渡変化時の入力値の精度
を向上できるアナログ／デジタル変換値入力装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１のアナログ／デジタル変換値入力
装置によれば、入力値決定手段は、Ａ／Ｄ変換手段から
出力されるＡ／Ｄ変換値を周期的に読み込み、前々回の
Ａ／Ｄ変換値と前回のＡ／Ｄ変換値との差分の絶対値
と、前回のＡ／Ｄ変換値と今回のＡ／Ｄ変換値との差分
の絶対値とを比較して、今回の入力値を決定する。つま
り、前々回から前回までのＡ／Ｄ変換値の変化量と、前
回から今回までのＡ／Ｄ変換値の変化量とを比較するこ
とで、今回のＡ／Ｄ変換値がノイズの可能性があるか否
かを判断し、ノイズの可能性がなければ、入力値を今回
のＡ／Ｄ変換値で更新し、ノイズの可能性があれば、入
力値を更新せず、前回までの入力値を用いる。

【００１１】このようにすれば、アナログ信号のＡ／Ｄ
変換値からノイズを除去して入力値を決定できるため、
Ａ／Ｄ変換手段の入力側にノイズフィルタが不要とな
り、回路構成の簡単化、低コスト化の要求を満たすこと
ができると共に、アナログ信号の変化（Ａ／Ｄ変換値の
変化）に対する入力値の追従性（応答性）を向上でき、
過渡変化時の入力値の精度を向上できる。しかも、ノイ
ズのパルス幅がＡ／Ｄ変換に要する時間より長い場合で
も、ノイズを除去することができ、ノイズ除去性能を向
上できる。

【００１２】本発明は、ノイズの多い環境下で使用され
る種々のアナログ／デジタル変換回路に適用できるが、
請求項２のように、本発明を車両用のセンサ入力回路に
適用しても良い。車両には、例えば冷却水温センサ、吸
気温センサ等、各種のセンサが搭載され、これらのセン
サの出力をＡ／Ｄ変換してエンジン制御用マイクロコン
ピュータに取り込むようになってる。これらの車両用の
センサ入力回路は、点火系のスパークノイズや、接点類
のスイッチングノイズ等、ピーク値の大きい種々のノイ
ズが存在する環境下で使用されるため、ピーク値の大き
いノイズの除去と、応答性、コスト性が要求されるが、
本発明を適用すれば、これらの要求を満たすことができ
る。特に、本発明は、出力変化の比較的緩やかなセン
サ、例えば冷却水温センサ、吸気温センサ、大気圧セン
サ等の出力電圧のＡ／Ｄ変換に有効であり、優れたノイ
ズ除去性能と応答性を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用のセンサ入
力回路に適用した一実施形態を図１乃至図５に基づいて
説明する。まず、図１及び図２に基づいてエンジン制御
系システム全体の概略構成を説明する。エンジン１１の
吸気ポート１２に接続された吸気管１３の上流側にはエ
アフローメータ１４が設けられ、このエアフローメータ
１４の下流側には、吸気温を検出する吸気温センサ１６
とスロットル弁１７が設けられ、このスロットル弁１７
の開度がスロットルセンサ１８によって検出される。更
に、各気筒の吸気ポート１２の近傍には燃料噴射弁１９
が設けられている。

【００１４】一方、エンジン１１の排気ポート２０に接
続された排気管２１には、排出ガス中のＯ₂ 濃度を検出
するＯ₂ センサ２２や排出ガス浄化用の触媒２３が設け
られている。また、エンジン１１のシリンダブロック２
４には、エンジン冷却水温を検出する水温センサ２５が
取り付けられている。エンジン１１の各シリンダの点火
プラグ２６に高圧電流を配給するディストリビュータ２
７には、特定気筒のクランク角基準位置を判別するため
の気筒判別センサ２８と、エンジン回転数に応じた周波
数のパルス信号を出力する回転角センサ２９が設けられ
ている。上記ディストリビュータ２７にはイグナイタ３
０の高圧二次電流が供給される。

【００１５】一方、エンジン１１の運転を制御するエン
ジン制御回路３１（ＥＣＵ）の回路基板上には、大気圧
を検出する大気圧センサ４６が搭載されている。エンジ
ン制御回路３１は、図２に示すように、水温センサ２
５、吸気温センサ１６、大気圧センサ４６等からのセン
サ信号をマルチプレクサ３２で選択してＡ／Ｄ変換器３
３（Ａ／Ｄ変換手段）と入出力ポート３５を介して読み
込み、また、気筒判別センサ２８と回転角センサ２９か
らのセンサ信号を波形整形回路３４で整形して入出力ポ
ート３６を介して読み込む。このようにして入出力ポー
ト３５，３６から読み込んだ各種のセンサ信号をデータ
バス４５を介してＣＰＵ３７に読み込んで燃料噴射量や
点火時期を演算し、その演算により求めた制御信号を入
出力ポート３６から駆動回路４２，４３に出力して、イ
グナイタ３０や燃料噴射弁１９の動作を制御する。尚、
ＲＡＭ４７には、入力データや演算データ等が一時的に
記憶され、ＲＯＭ４９（記憶媒体）には、燃料噴射制
御、点火制御等の各種のエンジン制御プログラムの他、
図３に示すＡ／Ｄ変換値入力処理プログラムが記憶され
ている。

【００１６】エンジン制御回路３１は、図３のＡ／Ｄ変
換値入力処理プログラムを実行することで、特許請求の
範囲でいう入力値決定手段として機能し、所定時間毎
（例えば３２ｍｓ毎）に水温センサ２５等の出力電圧を
Ａ／Ｄ変換器３３でＡ／Ｄ変換して読み込み、前々回の
Ａ／Ｄ変換値と前回のＡ／Ｄ変換値との差分の絶対値
と、前回のＡ／Ｄ変換値と今回のＡ／Ｄ変換値との差分
の絶対値とを比較することで、今回のＡ／Ｄ変換値がノ
イズの可能性があるか否かを判断し、ノイズの可能性が
なければ、入力値を今回のＡ／Ｄ変換値で更新し、ノイ
ズの可能性があれば、入力値を更新せず、前回までの入
力値を用いる。

【００１７】以下、この図３のＡ／Ｄ変換値入力処理プ
ログラムの処理内容を説明する。本プログラムは、出力
変化の比較的緩やかなセンサ（例えば水温センサ２５、
吸気温センサ１６、大気圧センサ４６等）のＡ／Ｄ変換
値入力処理に用いられ、所定時間毎（例えば３２ｍｓ
毎）に起動される。本プログラムが起動されると、まず
ステップ１０１で、センサの出力電圧をＡ／Ｄ変換器３
３でＡ／Ｄ変換して読み込み、読み込んだ今回のＡ／Ｄ
変換値ＡＤＮＥＷ１をＲＡＭ４７にストアする（ステッ
プ１０２）。

【００１８】この後、ステップ１０３で、今回のＡ／Ｄ
変換値ＡＤＮＥＷ１と前回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＯとの差
分の絶対値ＤＩＦ１を算出した後、次回の演算に備え
て、今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１を前回のＡ／Ｄ変
換値ＡＤＯとして記憶する（ステップ１０４）。

【００１９】この後、ステップ１０５で、今回と前回の
Ａ／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦ１と、前回と前々回
のＡ／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦＯ（ここでＤＩＦ
Ｏは前回の処理で求められたＤＩＦ１）との差ＳＵＢを
求める。 ＳＵＢ＝ＤＩＦ１−ＤＩＦＯ

【００２０】次のステップ１０６で、この差ＳＵＢを所
定の判定値Ｚ（＞０）と比較し、この差ＳＵＢが判定値
Ｚ以下であれば、今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１がノ
イズではないと判断して、ステップ１０７に進み、入力
値ＡＤＲを今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１で更新す
る。エンジン制御回路３１が実行する種々のエンジン制
御プログラムでは、センサ出力電圧を読み込む際に、上
記入力値ＡＤＲを今回のセンサ出力電圧として読み込ん
で演算を実行することになる。

【００２１】これに対し、上記ステップ１０６で「Ｎ
ｏ」の場合、つまり、ＤＩＦ１とＤＩＦＯとの差ＳＵＢ
が判定値Ｚよりも大きい場合には、今回のＡ／Ｄ変換値
ＡＤＮＥＷ１がノイズの可能性があると判断する。この
場合には、入力値ＡＤＲの更新処理（ステップ１０７）
を行わず、前回の入力値ＡＤＲをそのまま維持する。

【００２２】以上のようにして入力値ＡＤＲを決定した
後、ステップ１０８に進み、次回の演算に備えて、今回
と前回のＡ／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦ１を、前回
と前々回のＡ／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦＯとして
記憶し（ステップ１０８）、本プログラムを終了する。

【００２３】以上説明したＡ／Ｄ変換値入力処理を行っ
た場合の一例を図４及び図５を用いて説明する。

【００２４】ここで、図４は、Ａ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ
１（センサ出力電圧）が過渡変化する時のＡ／Ｄ変換値
ＡＤＮＥＷ１と入力値ＡＤＲとの関係を示すタイムチャ
ートである。この図４において、Ａ〜Ｊは、それぞれの
入力タイミングでのＡ／Ｄ変換値を示している。いずれ
の入力タイミングにおいても、｜今回値−前回値｜−｜
前回値−前々回値｜≦Ｚであるか否かを判定し、その判
定結果によって入力値ＡＤＲを今回値で更新するか否か
を判定する。

【００２５】例えば、のタイミングでは、｜Ｃ−Ｂ｜
−｜Ｂ−Ａ｜＝０（≦Ｚ）であるので、入力値ＡＤＲを
今回値Ｃで更新する。のタイミングでは、｜Ｄ−Ｃ｜
−｜Ｃ−Ｂ｜＞Ｚであるので、入力値ＡＤＲは更新され
ず、入力値ＡＤＲは前回値Ｃのままである。のタイミ
ングでは、｜Ｅ−Ｄ｜−｜Ｄ−Ｃ｜＝０（≦Ｚ）である
ので、入力値ＡＤＲを今回値Ｅで更新する。のタイミ
ングでは、｜Ｈ−Ｇ｜−｜Ｇ−Ｆ｜≦Ｚであるので、入
力値ＡＤＲを今回値Ｈで更新する。のタイミングで
は、｜Ｉ−Ｈ｜−｜Ｈ−Ｇ｜≦Ｚであるので、入力値Ａ
ＤＲを今回値Ｉで更新する。

【００２６】このように処理すれば、従来（図６）と比
較して、アナログ信号の変化（Ａ／Ｄ変換値の変化）に
対する入力値の追従性（応答性）を向上でき、過渡変化
時の入力値の精度を向上できる。

【００２７】一方、図５は、ノイズ入力時のＡ／Ｄ変換
値ＡＤＮＥＷ１と入力値ＡＤＲとの関係を示すタイムチ
ャートである。

【００２８】図５において、のタイミングでは、｜Ｃ
−Ｂ｜−｜Ｂ−Ａ｜＝０（≦Ｚ）であるので、入力値Ａ
ＤＲを今回値Ｃで更新する。のタイミングでは、｜Ｄ
−Ｃ｜−｜Ｃ−Ｂ｜＞Ｚであるので、入力値ＡＤＲは更
新されず、入力値ＡＤＲは前回値Ｃのままである。これ
により、ノイズが取り除かれる。のタイミングでは、
｜Ｅ−Ｄ｜−｜Ｄ−Ｃ｜＝０（≦Ｚ）であるので、入力
値ＡＤＲを今回値Ｅで更新する。のタイミングでは、
｜Ｆ−Ｅ｜−｜Ｅ−Ｄ｜≦Ｚであるので、入力値ＡＤＲ
を今回値Ｆで更新する。のタイミングでは、｜Ｇ−Ｆ
｜−｜Ｆ−Ｅ｜＝０（≦Ｚ）であるので、入力値ＡＤＲ
を今回値Ｇで更新する。

【００２９】このように処理すれば、Ａ／Ｄ変換値から
ノイズを除去して入力値ＡＤＲを決定できるため、Ａ／
Ｄ変換器３３の入力側にノイズフィルタが不要となり、
回路構成の簡単化、低コスト化の要求を満たすことがで
きる。また、前述した特開平２−１９１８５１号公報の
ノイズ除去技術では、図５に示すように、ノイズのパル
ス幅がＡ／Ｄ変換に要する時間より長い場合には、ノイ
ズを除去することができないが、上記実施形態では、ノ
イズのパルス幅がＡ／Ｄ変換に要する時間より長い場合
でも、ノイズを除去することができ、ノイズ除去性能を
向上することができる。

【００３０】以上説明したＡ／Ｄ変換値入力処理は、ノ
イズの多い環境下で使用される種々のアナログ／デジタ
ル変換回路に適用できるが、上記実施形態のように、車
両に搭載される水温センサ２５、吸気温センサ１６、大
気圧センサ４６等、出力変化の比較的緩やかなセンサの
入力回路に使用すれば、優れたノイズ除去性能と応答性
を得ることができる。

【００３１】尚、上記実施形態では、今回と前回のＡ／
Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦ１と、前回と前々回のＡ
／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦＯとの差ＳＵＢ（＝Ｄ
ＩＦ１−ＤＩＦＯ）を算出し、この差ＳＵＢを所定の判
定値Ｚと比較することで、入力値ＡＤＲを今回のＡ／Ｄ
変換値ＡＤＮＥＷ１で更新するか否かを判定するように
したが、本発明は、これに限定されず、今回と前回のＡ
／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦ１と、前回と前々回の
Ａ／Ｄ変換値の差分の絶対値ＤＩＦＯとの比（＝ＤＩＦ
１／ＤＩＦＯ）を算出し、この比を判定値と比較するこ
とで、入力値ＡＤＲを今回のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１
で更新するか否かを判定するようにしても良い。

【００３２】また、上記実施形態では、判定値Ｚを一定
値としたが、この判定値ＺをＡ／Ｄ変換値の大きさに応
じて切り替えるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２】制御系の電気的構成を示すブロック図

【図３】Ａ／Ｄ変換値入力処理プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート

【図４】Ａ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１（センサ出力電圧）
が過渡変化する時のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１と入力値
ＡＤＲとの関係を示すタイムチャート

【図５】ノイズ入力時のＡ／Ｄ変換値ＡＤＮＥＷ１と入
力値ＡＤＲとの関係を示すタイムチャート

【図６】従来技術において、Ａ／Ｄ変換値（センサ出力
値）が過渡変化する時のＡ／Ｄ変換値と入力値との関係
を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン、１６…吸気温センサ、２５…水温セン
サ、３１…エンジン制御回路（入力値決定手段）、３２
…マルチプレクサ、３３…Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手
段）、４６…大気圧センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
   換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されるＡ／Ｄ変換値を周期
   的に読み込み、前々回のＡ／Ｄ変換値と前回のＡ／Ｄ変
   換値との差分の絶対値と、前回のＡ／Ｄ変換値と今回の
   Ａ／Ｄ変換値との差分の絶対値とを比較して、今回の入
   力値を決定する入力値決定手段とを備えていることを特
   徴とするアナログ／デジタル変換値入力装置。
2. 【請求項２】 前記Ａ／Ｄ変換手段は、車両に搭載され
   たセンサの出力電圧をＡ／Ｄ変換することを特徴とする
   請求項１に記載のアナログ／デジタル変換値入力装置。