JPS5946341B2 - 加減速度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加減速度をディジタル的に測定する装置に関
するものである。

従来公知の測定装置としては、例えば回転検出器から送
出される回転数に比例した周波数信号を一定時間毎に計
数し、前後の計数値の差を測定するようにしたものがあ
る。

これは、一定時間０〜をの間の計数値をＣｌ、続くを〜
２をＣＦ）を時間の間の計数値をＣ２とすれば、加減速
度αはＣ２−Ｃ、 α＝に■に’（Ｃ２−Ｃｌ）（ｌ） ただしに■比例定数、に’■ に ／ を２で表わされ
−をも一定値であるからに／ を２も比例定数となり、
計数値差がそのまま加減速度と対応することに着目した
ものである。

ただし、この装置においては、計数値Ｃｌ、Ｃ２を大に
しないと測定精度が上らず、精度を上げるためには回転
検出器の多パルス化が必要となる。

５ しかし、実際にはこの多パルス化には限度があるた
め、計数時間をを長くして計数値を大にしており、そう
すると、刻々変化する加減速度の測定は不可能で、平均
的な加減速度しか測定されない欠点がある。

Ｏ 本発明は、上記欠点を除き、回転数（速度）に比例
した周波数信号の２周期ごとに加減速度をディジタル的
に測定するようにしたものである。

先ず、その測定原理について説明する。第１図において
、Ｆは速度に比例した周波数信５号であり、例えば、被
測定体が一定距離ａ移動するごとに電圧が周期的に変化
している。

いま、この周波数信号のｉ番目の周期をＴＯ〕、ｉ＋１
番目の周期をＴＣｉ＋１〕、以下、ＴＯ＋２〕・・・・
・・ＴＣｎ〕とすれば、それぞれの周期間の平均速度は
、’ｏ それぞれａ／ＴＣｉ＋１〕、ａ／ＴＣｉ＋２〕
・・・・・・ ａ ／ ＴＣｎ〕となる。よつて、隣合
うｉ番目とｉ＋１番目の周期における加減速度αｉはα
ｉ＝２ａ（１／丁〔ｉ＋１〕−１／丁〔ｉ〕）／（ＴＣ
Ｉ〕＋ＴＯ＋１〕） （２）５で表わされ、以下同様に
隣合う２周期間の周期から加減速度が算出されることに
なる。

以下、上記測定原理に基いた本発明について詳細に説明
する。

第２図において、１は周波数信号の入力端、２”０ は
電圧比較器であり、周波数信号Ｆを零電位と比較し、Ｆ
が負から正電位に変わる点でパルスを発生させている。

よつて、そのパルスＰの周期は、Ｆの周期と同一である
。尚、周波数信号Ｆ自体がパルス信号であれば、電圧比
較器２は不要である。’５ 次に４、５は後述する逆数
算出回路であり、逆数算出回路４には前記パルスＦ’が
、また逆数算出回路５にはパルスＦ’の周波数を分周回
路３を介して１／２倍したパルスが各導入されている。
逆数算出回路は、第３図に示すように、クロツクパルス
発生器４１から送出されるクロツクパルスｆが導入され
る第２の間引回路４２、その出力パルスが導入される第
２の間引回路４３、第２の間引回路出力パルスが減算端
に導入され、初期設定値Ｍから順次そのパルスを減算す
る減算カウンタ４４とからなり、刻々その時点の減算カ
ウンタ数値Ｎ（初期状態のＮは初期設定値Ｍと等しい）
と初期設定値Ｍとの比Ｎ／Ｍを前記第１、第２の間引回
路４２，４３の比率乗算値として設定するように構成さ
れた破線内に示す双曲線関数発生部と、前記入力周波数
信号Ｆをパルス化したＦ′が導入され、そのパルスＦ′
を一定時間遅延したパルスビを送出する遅延回路４５、
前記減算カウンタ４４の数値Ｎが導入されるラツチ回路
４６とからなり、ビが前記減算カウンタ４４の動作開始
信号に、Ｆ′がラツチ回路４６のラツチ指令信号として
導入される制御部とからなつている。

双曲線関数発生部の動作を数式により示すと以下のとお
りである。

いま、ある時間ｔにおける減算カウンタ４４の数値をＮ
とおくと、それから微少時間△ｔ経過した後の減算カウ
ンタ４４の数値の変化△Ｎは、である。

ただし、Ｍは減算カウンタ４４の初期設定値、ｆはクロ
ツクパルス周波数である。ここで、△Ｎ＋ＤＮ，△ｔ＋
Ｄｔとおけるから上式を解くと、Ｎとｔの関係は次のよ
うになる。

すなわち、上式は、ｔ軸がＭ／ｆ（一定値）ずれた双曲
線関係を表わしており、Ｎは（１＋Ｍ／ｆ）の逆数に対
応した数値となる。よつて、Ｆ５の周期ＴＣｌ〕の逆数
を求める場合には双曲線関数発生部を時間（ＴＣｌ〕−
Ｍ／ｆ）だけ動作させ、そのときの減算カウンタ４４の
数値を取り出せばよいことになる。

すなわち、上式は次のようになる。．′ｌ＼ｄ：４ト▼
―》′●ｒノ―−Ｂｌ７自′ノｌ′―＼γこの動作時間
の制御を前記制御部で行なうことになる。

すなわち、入力パルスＹを遅延回路４５でＭ／ｆ遅延し
たパルスビで双曲線関数発生部の動作を開始し、次にパ
ルスＦ゛が到達したときに減算カウンタ４４の数値Ｎを
ラツチしているので双曲線関数部（ＴＣｉ〕−Ｍ／ｆ）
だけ動作したときのＮは、結局１／ＴＣｉ〕に対応した
数値Ｎｉとなる。以下同様にしてＦ′の次のパルスが導
入されるごとに前記動作が繰返され、ＴＣｉ＋１〕，Ｔ
Ｃｉ＋２〕・・・・・・ＴＣｎ〕の逆数に対応した数値
ＮＣｉ＋１〕，ＮＣｉ＋２〕・・・・・・ＮＣｎ〕が順
次演算されることになる。次に、同様構成の逆数算出回
路５においては、入力パルスＦ′が分周回路３により１
／２倍したパルスが導入されるので、Ｆ″の２周期ごと
にパルスが導入され、前記逆数算出回路４と同様にして
２周期の逆数に対応した数値Ｎ｛〔１〕，〔１＋１〕｝
，Ｎ｛〔１＋２〕，〔１＋３〕｝，・・・・・・Ｎ｛〔
ｎ一１〕，〔ｎ〕が算出されることになる。

ここに、Ｎの下つき文字はそれぞれの周期番号を表わし
、例えば、ＮＣｉ〕，〔１＋１〕｝はｉ番目とｉ＋１番
目の２つの周期の和の時間（ＴＣｉ〕＋ＴＣｉ＋１〕｝
の逆数に対応する数値である。この数値を式で表わせば
次のようになる。再び、第２図において、６は記憶回路
、７は減算回路であり、前記逆数算出回路４の演算終了
ごとにその数値は減算回路７に導入され、記憶回路６か
ら導入される記憶値との差が算出される。

この減算演算が終了すると同時に逆数算出回路４の数値
Ｎは記憶回路６に導入され、新らたな記憶値として記憶
されると同時に減算演算結果は乗算回路８に導入される
。すなわち、記憶回路６には常に前回の逆数算出回路４
の出力数値が記憶されていることになり、減算回路７で
は、Ｆ″の周期ごとに（ＮＣｉ＋１〕−ＮＣｉ〕），（
ＮＣｉ＋２〕−ＮＣｉ＋１〕），・・・・・・（ＮＣｎ
〕−ＮＣｎ−１〕）の演算を行なうことになる。次に乗
算回路８には、逆数算出回路５からの出力数値Ｎ｛〔１
〕，〔１十１〕｝，Ｎ｛〔１＋２Ｌ〔１＋３〕｝，・・
・・・・・・・Ｎ〔〔ｎ＋１〕，〔ｎ〕がＦ″の２周期
ごとに導入され、その数値が導入されるごとに前記減算
回路７の出力数値と演算が行なわれる。

よつて、乗算回路８の乗算値は、Ｎ｛〔ＩＬ〔１＋１〕
｝・（ＮＣｉ＋１〕−ＮＯ〕），Ｎ｛〔１＋２〕，〔１
＋３〕｝・（ＮＣｉ＋３〕−ＮＣｉ＋２〕），・・・・
・・・・・Ｎ｛〔ｎ＋０，〔ｎ〕｝・（ＮＣｎ〕−ＮＣ
ｎ−１〕の乗算を行なつていることになり、その乗算値
は以下のように前記（２）式の加減速度に比例する。例
えば、ｉとｉ＋１番目についてみれば、となり、Ｍ４／
Ｆ２は比例定数であるから（２）式と対応している。

以下、この数値を順次出力端９から取り出して記憶させ
るか、あるいはＤ−Ａ変換器を介してアナログ電圧に変
換し、メータ指示、または記録することにより加減速度
が測定される。

以上のとおりであり、本発明は、速度に比例した周波数
信号の２周期ごとに加減速度を算出しているので、刻々
変化する加減速度が測定でき、しかも、すべてデイジタ
ル的に演算しているので精度高い測定結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定原理説明のための入力周波数信号
の波形図、第２図は本発明の実施例を示すプロツク線図
、第３図は第２図における逆数算出部の詳細を示すプロ
ツク線図である。 ３：分周回路、４，５：逆数算出回路、６：記憶回路、
７：減算回路、８：乗算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 速度に対応した周波数の入力信号の１周期ごとに、
   周期の逆数に対応した数値に変換する第１の逆数算出回
   路と、入力信号の２周期ごとに、２周期の和の逆数に対
   応した数値に変換する第２の逆数算出回路と、第１の逆
   数算出回路の出力数値の前後の値の差の算出回路と、そ
   の算出回路の出力数値と前記第２の逆数算出回路の出力
   数値との乗算回路とからなるところの加減速度測定装置
   。