JPS61284664A - 回転数計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野ン 本発明は、回転運動している被測定物の回転速度、すな
わち回転数を高精度に測定するための回転数計測方法に
関する。

〈従来技術〉 従来より回転運動している被測定物の回転数を検出する
方法として種々のものが提案され、実用化されている。

これらの方法は大別すると次の２つの方法に分類するこ
とができる。

まず第１に、被測定物の１回転に要する時間を５１時し
て単位時間当たりの回転回数、すなわち回転数を算出す
るもの、第２に単位時間当たりの回転回数を検出して直
接回転数を求めるものの２つである。

上記２つの方法実現のため、被測定物の所定回転角毎に
回転角信号を出力する回転角センサと所定時間毎に計時
信号を出力するいわゆるタイマーとを備えた装置等が提
供されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記従来の方法は以下のような問題点を有
しており未だに充分なものではなかった。

すなわち、上記第１の方法である被測定物の１回転に要
する時間をタイマー等で観測するものは、被測定物の回
転数が低い領域にあっては充分な精度を有して回転数を
検出することができるものの、高い回転数領域ではその
回転数の上昇に伴なって゛　　　検出精度が低下するの
である。１回転の所要時間が短かくなる高回転側では、
その時間をカウントするタイマー能力が大きく影響する
ためであり、この方法によっては高い回転数の検出には
より精度の高い高価なタイマー等を必要とすることにな
る。

一方、上記第２の方法では逆に単位時間内に入力される
回転角信号の数そのものが検出精度に影ｖＩするため、
高回転領域にあっては多数の入力される回転角信号に基
づいて回転数を算出するために高精度の検出が可能とな
るが、低回転数領域ではその精度は回転数の低下に伴な
って低くなる。

従ってこの第２の方法によって低回転数領域を精度よく
検出するためには被測定物の僅かな回転角度毎に回転角
信号を出力する高精度の回転角センサが必要である。

すなわち、上記した従来の方法にあっては、被測定物の
回転数に対してその回転数検出精度が一定ではなく、低
回転領域の検出にあっては第１の方法が、高回転領域の
検出にあっては第２の方法が有利となるのである。そし
て、そのいずれの方法であろうとも種々の回転数まであ
る程度の精度で検出しようとするときには高精度のタイ
マーや回転角センサを必要とし装置の大型化、複雑化、
及び高価格化を招くのである。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、高精度で高
価なタイマーや回転角センサ等を使用せずに、被測定物
の回転数測定を低回転領域から高回転領域まで高精度に
、はぼ同一精度で計測することができる優れた回転数計
測方法を提供す、ることをその目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は、
第１図の基本的構成図に示す如く、被測定物の所定回転
角毎に出力される回転角信号を計数する回転計数カウン
ターと、所定時間毎に出力される計時信号を積算して計
時する時間積算カウンターとを用いて前記被測定物の回
転数を計測する回転数計測方法において、 前記回転角信号の入力された時点で前記回転計数カウン
ター及び時間積算カウンターをリセットしくＣ１）、 該リセットした時点より予め定められたサンプリング期
間及び該サンプリング期間修了後で前記回転角信号が最
初に入力されるまでの余り期間中、前記回転計数カウン
ター及び時間積算カウンターを作動しくＣ２）、 該作動修了後の前記回転計数カウンターのカウント内容
及び前記時間積算カウンタのカウント内容から前記被測
定物の回転数を算出する（’０３）ことを特徴とする回
転数計測方法をその要旨としている。

〈作用〉 本発明における回転計数カウンター及び時間積算カウン
ターのリセット処理（Ｃ１）は、回転角ラント内容によ
って回転数を算出するのであるが、そのカウントを開始
する時点を両者同一とし、かつカウントの対象である回
転角信号の入力時に同期してリセットすることでより高
精度なカウント値が得られるのようにするのである。

そして、このリセットされた回転計数カウンター及び時
間積算カウンターはそれぞれ回転角信号、計時信号のカ
ウントを開始するが、そのカウント実行期間は予め定め
られたサンプリング１１１１間及び該サンプリング１９
１間修了後でかつ最初に回転角信号が入力されるまでの
余り期間を合わせた期間である。すなわち、カウント処
理の終了時間までもカウントの対象である回転角信号に
同期させるのである。これにより、回転計数カウンター
には回転角信号に完全に同期したカウント値が、また、
時間積算カウンターには整数個の回転角信号人力（回転
計数カウンターのカウント内容）に要した時間がカウン
ト値として得られることになる（Ｃ２）のである。

このようにして得られたカウント値を用いて通常の演算
処理が実行され、目的としている被測定物の回転数が算
出される（Ｃ３）のである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

〈実施例〉 第２図は実施例である回転数計測方法を実現する電気回
路を表わしている。

図において、１０は被測定物Ｘの１回転に１つのパルス
信号を出力する公知の回転角センサで被測定物Ｘの円周
上の所定点に貼着された反射板に反射された光を検出す
る光学的なもの、あるいは磁界の変化により検出するも
の等の非接触式センサ又はリミットスイッチ等を利用し
た接触式センサ等のいずれでもよい。この回転角センサ
１０の出力とＲ−Ｓフリップ７０ツブ１２（以下、ＦＦ
１２という）のＱ端子出力とは２人力のＡＮＤゲート１
４にそれぞれ入力され、該ＡＮＤゲート１４のパルス出
力が回転計数ｈランター１６にてカウントされる。また
、ＡＮＤゲート１４の出力は次段のＡＮＤゲート１８、
Ｒ−Ｓフリップフロップ２０（以下、ＦＦ２０という）
の入力端子及びセット端子（Ｓ端子）に接続されている
。更に、ＡＮＤゲート１４の出力は次のような機能を有
するタイマー回路２２のセット端子にも入力されている
。このタイマー回路２２とは、Ｓ端子に入りが入った時
点から時間設定器２４で設定された期間に限りＵＰ端子
出力をＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルという）に保持し
、該期間終了後にはｌ−１１（ｌｈレベル（以下、Ｈレ
ベルという）の出力を生じ、この状態をリセット端子（
Ｒ端子）にパルス入力が入るまで保持するのである。そ
して、このような機能を有するタイマー回路２２のＬＪ
Ｐ端子は前述のＡＮＤゲート１８のもう一つの入力端子
と接続されているのである。ＡＮＤゲート１８の出力は
前述したＦＦ２０のＲ端子に、及び遅延回路２６を介し
てＦＦ１２のＲ端子に接続されている。

また、ＦＦ２０のＱ端子は基準時間パルス発生器２８の
出力とともにＡＮＤゲート３０に入力され、該ＡＮＤゲ
ート３０の出力は時間積算カウンター３２によって積算
カウントされることになる。

なお、ＦＦ１２のＳ端子は上記した本電気回路を動作さ
せるだめのスタート信号を入力するための端子として使
用される。

以上のごとく構成される実施例の電気回路の動作につい
て、第３図のタイミングチャートを参照しつつ詳説する
。

まず、スタート信号がＦＦＩ　２のＳ端子に入力される
と、その立ち上がり点からＦＦ１２のＱ端子出力がＨレ
ベルとなりＡＮＤゲート１４を開くことになる。従って
ＡＮＤゲート１４のもう一方の入力である回転角センサ
１０の出力はそのまま該ＡＮＤゲート１４から出力され
回転計数カウンター１６によってその出力パルス数のカ
ウーントが開始される。また、ＡＮＤゲート１４の出力
から最初の回転角センサ１０の出力がなされたとき、す
なわち回転計数カウンター１６がカウントを開始したと
同時にＦＦ２０もセットされそのＱ端子出力をＨレベル
としてＡＮＤゲート３０を開く。

従って、基準時間パルス発生器２８からのパルス信号は
時間積綽カウンター３２によって積算カウントされ、時
間の経過が積算処理されることとなる。更に、このとき
ＡＮＣ）ゲート１４の出力はタイマー回路２２のＳ端子
にも入力されているため、時間設定器２４で予め設定さ
れた時間Ｔの起算が開始される。

上記した状態は時間Ｔを経過するまでの期間は継続して
実行され、回転計数カウンター１６及び時間積算カウン
ター３２による回転角センサ１（Ｍｌｋらの出力パルス
信号数及び経過時間の観測が行われるのである。

時間Ｔが経過すると、まずタイマー回路２２のＵＰ端子
がＨレベルとなりＡＮＤゲート１８を開く。従って、Ａ
ＮＤゲート１４からｍ力される回転角信号はそのままＡ
ＮＤグー、ト１８を通って出力されることとなり、ＡＮ
Ｄゲート１８が開かれてから最初の回転角信号が入力さ
れるとその出力によりＦＦ２０がすぐさまリセットされ
てＡＮＤゲート３０を閉じ経過時間の積算を終了する。

一方、ＦＦ２０をリセットした信号は遅延回路２６を介
してＦＦ１２をリセットしＡＮＤゲート１４を閉じて回
転計数カウンターへ入力されるパルスを遮断する。ここ
で遅延回路２６をＦＦＩ　２のリセット信号に使用した
のは、回転計数カウンター１６の誤動作防止のためであ
る。タイマー回路２２のｔＪＰ端子がＨレベルとなって
最初に入力された回転角信号、すなわちＦＦ１２のリセ
ット信号となる回転角信号もＡＮＤゲート１４を介して
回転計数カウンター１６にてカウント処理されている。

通常のこのカウント処理はＡＮＤゲートやＦＦの状態変
化に比較すると低速であり、もしＡＮＤゲート１４を閉
じる信号を遅延させない場合にはカウント処理の最中に
回転角信号の入力が中断される可能性がある。そこで、
このカウント処理に要する時間だけＦＦ１２をリセット
する信号を遅延づるのである。なお、カウント処理に要
する時間といっても数＋［ｍｓｌ程度なので遅延回路と
してはゲート素子を直列に接続する簡単なものでも充分
にその目的を達成できる。第３図中の期間ＴＤがその遅
延される時間を表わしている。なお、上記のごと＜ＡＮ
Ｄゲート１４を閉じるＦＦＩ　２のリセット状態により
該ＦＦ１２のＱ出力がＨレベルとなるためＵＰ端子より
出力を出していたタイマー回路２２もリセットされ、こ
れにより全ての回路素子はスタート信号入力以前の状態
に復帰するのである。

以上詳述した回路の動作より、回転係数カウンター１６
には回転角信号の検出された個数が、及び時間積算カウ
ンター３２にはその間の経過時間が得られることになる
。従って所期の目的である被測定物Ｘの回転数は回転計
数カウンター１６の内容を時間ＩＩカウンター３２の内
容で除算をすることで簡単に得られるのである。なお、
本実施例では該除算を実行するものを有していない基本
的なものについて説明したが、タイマー回路２２のリセ
ット信号が入力されたときの回転計数カウンター１６、
時間積算カウンター３２の内容を解読し、上記除算を実
行して自動的に演算処理を行う機能を付加してもよい。

以上のごとき構成の回路にあっては、回転角信号に完全
に同期して複数の回転角信号が検出されるのに要しだ時
間が正確に得られる。従ってその結果より算出される回
転数は極めて高い精度をもって得られるのであり、しか
もその回転数検出の精度は低回転領域から高回転領域ま
で通して低下することがないのである。

すなわち、概念的に説明するならば、本実施例において
低回転数の被測定物Ｘを観測するとき、回転計算カウン
ターでカウントされる回転角信号の個数は少ないものの
、その回転に要する時間は時間積算カウンター３２で正
確に（回転角信号に同期して）計測されており、その演
算結果精度は基準時間パルス発生器２８の発振周波数の
みに依存するものとなり回転数低下に伴う精度の低下は
ないのである。

一方、被測定物Ｘが高回転するとき、このときも同様に
回転に要する時間が正確に（回転角信号に　　　　　□
同期して）検出されるという基本動作には何ら変　　　
　　□化がない。ただ、ここで被測定物Ｘが高回転して
いるためにタイマー回路２２のＵＰ端子出力が発生して
からリセット信号がＡＮＤゲート１８より出力されるま
での期間が短かくなるために時間積算カウンタ′−３２
で胴側される時間が低回転時に比べて僅かに短くなるた
めその精度が極めて僅かではあるが低下することになる
。しかしこれは時間設定器２４で設定する時間Ｔを長く
したり、あるいは基準時間パルス発生器２８の発振周波
数を上げる等して対処することができる。

以下、本実施例の回転数検出精度が低回転領域から高回
転領域までほぼ同一の高精度を維持していることを例を
挙げて説明する。

時間設定器２４の設定時間：Ｔ＝１　［ｓ　］、基準時
間パルス発生器２８のパルス間隔：　ｉｍ　　［ｓ　］
とすると、下記の表のごどき結果が各カウンターに得ら
れることになる。

ここで誤差として表われるものは、時間積算カウンター
３２が最後の基準時間パルス発生器２８からの信号をカ
ウントするか否かによって相違する演算値であるから次
式によって試算することが可能である。

１０００　［ｒｐｍ　］時） １００００　［ｒｏｍ　］時 このように、回転数が１０倍となってもその演算に生じ
る誤差は僅かに０．００１　［％］であり極めて広範囲
にわたる回転変動があろうとも本実施例の電気回路によ
れば常に高精度の回転数検出ができるのである。

〈発明の効果〉 以上実施例を挙げ、詳述したように、本発明の回転数計
測方法は、 被測定物の所定回転角毎に出力される回転角信号を計数
する回転計数カウンターと、所定時間毎に出力される計
時信号を積算して計時する時間積算カウンターとを用い
て前記被測定物の回転数を計測する回転数計測方法にお
いて、 前記回転角信号の入力された時点で前記回転計数カウン
ター及び時間積算カウンターをリセットし、 該リセットした時点より予め定められたサンプリングｗ
Ｉ間及び該サンプリング期間修了後で前記回転角信号が
最初に入力されるまでの余り期間中、前記回転計数カウ
ンター及び時間積算カウンターを作動し、 該作ａｍ了後の前記回転計数カウンターのカウント内容
及び前記時間積算カウンタのカウント内容から前記被測
定物の回転数を算出することを特徴とするものである。

従って、被測定物が広範囲にわたって回転数の変動する
ようなものであっても、低回転数領域から高回転数領域
までほぼ一定の高精度の検出性能をもってその回転数の
計測を行うことができるのである。しかも、それは回転
角信号に完全に同期して実行される時間積算カウンター
のカウント値によって実現されているのであって基準と
なる計時信号や回転角信号自体の精度は高めることは不
必要である。このため本方法は極めて簡略的なセンサの
組み合わせで容易に実現することが可能なのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の方法
を実現する電気回路図、第３図はその電気回路の動作を
説明するタイミングチャートを表わす。 １０・・・回転角センサ １２．２２・・・フリップフロップ １４．１８．３０・・・ＡＮＤゲート １６・・・回転計数カウンター ３２・・・時間積算カウンター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定物の所定回転角毎に出力される回転角信号を計数
   する回転計数カウンターと、所定時間毎に出力される計
   時信号を積算して計時する時間積算カウンターとを用い
   て前記被測定物の回転数を計測する回転数計測方法にお
   いて、 前記回転角信号の入力された時点で前記回転計数カウン
   ター及び時間積算カウンターをリセットし、 該リセットした時点より予め定められたサンプリング期
   間及び該サンプリング期間修了後で前記回転角信号が最
   初に入力されるまでの余り期間中、前記回転計数カウン
   ター及び時間積算カウンターを作動し、 該作動修了後の前記回転計数カウンターのカウント内容
   及び前記時間積算カウンタのカウント内容から前記被測
   定物の回転数を算出することを特徴とする回転数計測方
   法。