JPS6136648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば測定データの如きデータ信
号を、電子計算機等に入力するために、アナロ
グ・デイジタル変換器（AD変換器）によつてデ
イジタル値に変換して検出するためのデータ信号
検出方式に関するものである。

更に詳しく述べると、本発明は、例えばタツチ
パネルとして知られる加重検知型座標入力装置に
用いて好適なデータ信号検出方式に関するもので
ある。タツチパネルというのは、図形を描くべき
画面あるいはキーインを行なう画面をなす平板を
３点で支持し、その画面に筆記具あるいは指によ
り力を加えたとき、その応力を３点の支持点にお
いてそれぞれ分力として検出し、これら三つの分
力に一定の四測演算を施すことにより筆記具ある
いは指のの接触位置の画面での座標位置を求め、
これを電子計算機システム等に入力する加重検知
型座標入力装置（詳しくは、特公昭49−34247号
公報を参照されたい）のことである。本発明は、
前記分力がアナログ電圧で出力されてくるので、
これをコンピユータに取り込めるデイジタル値に
変換して検出するなどの用途に用いて好適な信号
検出方式に関するものである。

第１図は、かかるデータ信号検出方式の従来例
を示すブロツク図、第２図は第１図における信号
検出器の具体例を示す回路図、である。

第１図において、１はアツプ／ダウンカウン
タ、２はDA変換器、３は比較器、４は検出器、
５は差動回路、６はAD変換器、７は演算回路を
示す。また第２図において、８は測定素子、９は
固定インピーダンス、１０は可変インピーダンス
を示す。

第２図は第１図における検出器４の一例として
ホイートストンブリツジ回路を用いた検出器を示
す。ホイートストンブリツジの測定素子８（例え
ばストレインゲージなど）の歪み等の変化による
微小データ信号を取り出すためには、測定素子８
が変化していないときに可変インピーダンス１０
の調整によりホイートストンブリツジ回路のバラ
ンスを予めとつておく必要がある。しかし、可変
インピーダンス１０を如何に調整しても、ホイー
トストンブリツジのバランスを完全にとりきるこ
とは実際問題として不可能である。

このため、ホイートストンブリツジ印加電圧e₀
が直流であれば、出力には測定素子８が変化して
いないのにホイートストンブリツジのアンバラン
スにより生じるオフセツト電圧Ｅ_Pがでる。よつ
て、測定素子８の変化による微小データ信号電圧
Ｅ_Sは、オフセツト電圧Ｅ_Pに上乗せされて出力さ
れることになる。

そこでデータ信号電圧Ｅ_Sを検出するため、従
来技術では第１図に示すごとく、差動回路５に検
出器４とDA変換器２を接続しておき、データ信
号のないときの検出器４の出力Ｅ_P（オフセツ
ト）とDA変換器の出力Ｅ_Rとの差（Ｅ_P−Ｅ_R）を
差動回路５でとり、その差を比較器３で基準値０
（零）と比較し、その差がなくなるまでアツプ／
ダウンカウンタ１を用いてDA変換器２の出力Ｅ_R
を加減する。すなわち、パルスＰを１発印加して
カウンタ１を初期化した状態で比較器３の出力が
零を超えて増大傾向にあれば、カウンタ１は、以
後クロツク入力CKをダウンカウントし、そのカ
ウント値により、一定電圧ｅを入力されている
DA変換器２の変換出力Ｅ_Rを小ならしめるように
制御し、また比較器３の出力が零以下に減少方向
にあれば、カウンタ１は、クロツク入力CKをア
ツプカウントし、そのカウント値により、DA変
換器２の変換出力Ｅ_Rを大ならしめるように制御
する。このような調整の結果、比較器３で基準値
との差がほぼなくなつた時点で、DA変換器２の
出力Ｅ_Rを固定しておけば、オフセツト値は相殺
されることになる。なおブリツジの印加電圧が交
流の場合は同期整流などの手段により検波された
信号が差動回路５に入力するものとする。このた
めAD変換器６は大きなダイナミツクレンジを必
要とせず、相対的に信号に対してAD変換による
量子化誤差を小さくした状態でデータ信号Ｅ_S
を、演算回路７に供給することができるという利
点をもつている。

しかし、従来技術例を示す第１図において、
DA変換器２の出力Ｅ_Rを、検出器４のオフセツト
出力Ｅ_Pを一致させることは実際問題として極め
て困難であり、このため、すくなくともDA変換
器２の最下位ビツトの範囲内で誤差が生じAD変
換器６への入力には（Ｅ_P−Ｅ_R）で表わされるオ
フセツト等が残る。したがつてこの（Ｅ_P−Ｅ_R）
で表わされるオフセツトがデータ信号Ｅ_Sを処理
する際の誤差になるという問題点がある。

さらに、第１図に示す回路構成において、デー
タ信号Ｅ_Sの測定前に、AD変換器６への入力をほ
ぼ０（零）になるように調整しておいても、デー
タ信号Ｅ_Sの測定中に温度変化等の外因により、
オフセツトＥ_Pの大きさが変化した場合には、デ
ータ信号Ｅ_Sの検出誤差が大きくなるという問題
がある。

第１図に示した従来の技術例では以上のような
問題点を含んでおり、さらにその構成部品は高価
なものが多くまた制御も複雑になるという問題点
があつた。

本発明は、従来技術の持つ、AD変換による量
子化誤差を小さくできるという利点をそこなうこ
となく、従来技術の持つ問題点、すなわちオフセ
ツトによるデータ信号の検出誤差および制御の複
雑さおよび原価高を解決することのできるデータ
信号検出方式を提供することを目的とするもので
ある。

上記目的を達成するため、本発明では、従来技
術の持つ問題点であるオフセツトによるデータ信
号の検出誤差をなくすため、データ信号のないと
きのオフセツト値をAD変換器でデイジタル値に
変換して読み取り、その値をデータ信号がオフセ
ツト値に重畳されているときのデイジタル値から
差し引くことによりデータ信号のオフセツトによ
る検出誤差をなくすようにしたものである。

また、従来技術の利点であるAD変換による量
子化誤差の僅小化を維持するため、簡単な固定イ
ンピーダンスとその切換スイツチを用いてデータ
信号を重畳されたオフセツト値と比較される基準
電圧の大きさを必要に応じて切り換え、AD変換
器の入力範囲をそれによつて拡大し、原価低減を
計ることを可能にしたものである。

次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において、４は検出器、５は差動回
路、６はAD変換器、１２は基準調節器、１１は
演算制御回路、１５はメモリ、を示す。

第３図において、データ信号Ｅ_Sのないとき
に、検出器４より出力されているオフセツト値Ｅ
_P（ブリツジ印加電圧が交流の場合同期整流など
検波後の出力値）と基準調節器１２による基準出
力Ｅ_oとを差動回路５により差し引き演算した結
果の値を、AD変換器６に入力してAD変換し、そ
の結果得られるデイジタル値を演算制御回路１１
経てメモリ１５に記憶する。

次に、オフセツトに重畳されたデータ信号（Ｅ
_S−Ｅ_P）が、前述したのと同様に、基準調節器１
２の出力Ｅ_oと一緒に差動回路５に入力され、そ
の差し引き演算の結果がAD変換器６によりAD変
換され、デイジタル値として演算制御回路１１に
入力される。そこでこの演算制御回路１１にて、
先にメモリ１５に記憶されていた値（Ｅ_P−Ｅ_o）
を、今回入力された値（Ｅ_S＋Ｅ_P−Ｅ_o）より差
し引くことにより、真のデータ信号Ｅ_Sを検出す
ることができる。また、演算制御回路１１は常
に、データ信号のない時のオフセツト値と基準調
節器１２からの基準出力との差（Ｅ_P−Ｅ_o）又は
オフセツト値に重畳したデータ信号（Ｅ_P＋Ｅ_S）
と基準調節器１２からの基準出力Ｅ_oとの差（Ｅ_S
＋Ｅ_P−Ｅ_o）の大きさを監視し、それらが、AD
変換器６の入力範囲（変換可能な範囲）内にある
か否かをチエツクしている。さらに、前述のチエ
ツクにより、AD変換器６へ入力される値の大き
さが変換可能範囲外になる直前の値にまで大きく
なつた時は、演算制御回路１１より基準調節器１
２に対し、そこから出力される基準電圧を強制的
に変える制御信号を出し、基準調節器１２より出
力される出力電圧Ｅ_oの大きさを変えてやり、そ
の結果、差動回路５の出力がAD変換器６の変換
可能範囲内に納まる様にする。

第４図は、第３図における基準調節器１２、差
動回路５、の具体的回路例を示すと共に、演算制
御回路１１としてマイクロコンピユータ１３を用
いた場合の回路例を示す回路図である。すなわち
基準調節器として、複数個の固定インピーダンス
９と切換スイツチ１４（S₁〜Ｓ_o）から成る回路
を用いており、マイクロコンピユータ１３からの
制御指令により、スイツチS₁〜Ｓ_oの中の一つを
選ぶことにより、基準出力として、E₀〜Ｅ_oの中
の一つを選んで出力することができる。回路動作
は第３図について述べた所と同一であるから、そ
の説明は省略する。

第５図は本発明の実施例における動作機能の説
明図である。同図は、換言すると、第３図または
第４図におけるAD変換器６内の入力信号のレベ
ル状態を機能模型的に説明したもので、(イ)は基準
調節器１２の出力Ｅ_oがレベルＡにあることを示
す。(ロ)は基準調節器１２の出力Ｅ_oに、データ信
号Ｅ_SのないときのオフセツトＥ_Pが上載せされて
レベルＢにあり、Ｅ_PにとつてはレベルＡが見掛
け上の基準となつていることを示す。(ハ)あるいは
(ニ)は、(ロ)に示す状態にデータ信号Ｅ_S（プラスま
たはマイナス値）が加わつたときのレベル状態を
示しており、データ信号Ｅ_SにとつてはレベルＢ
が見掛け上の基準となつている。(ホ)あるいは(ヘ)
は、これ以上、入力信号が加わつて信号レベルが
上昇した場合、AD変換器６の変換可能範囲外に
信号レベルが達するという直前のレベルにＢがあ
ることを示している。(ト)あるいは(チ)は、基準調節
器１２の基準出力Ｅ_oを変え、（低減させ）、デー
タ信号Ｅ_SのないときのオフセツトＥ_Pの見掛け上
の基準レベルＡを下げ、その結果、ここにデータ
信号Ｅ_Sが入力されても、AD変換器６の変換可能
範囲内に全体信号レベルが納まるようにした事を
示す。

第５図から判る撞に、データ信号Ｅ_Sのないと
きのオフセツトＥ_Pの見掛け上の基準レベルＡを
変えてやれば、Ｅ_P，Ｅ_S値を変えずに、すなわち
AD変換のダイナミツクレンジやゲインが同じで
量子化誤差を変えることなく、AD変換器６の変
換可能範囲を拡大することができる。

本発明は、データ信号をAD変換して検出する
際の量子化誤差を大きくすることなく、簡単で安
価な回路を用いてAD変換器のダイナミツクレン
ジすなわち入力範囲を拡大することができる。こ
のため、AD変換器に、オフセツト値をデータ信
号と一緒に読み込んでも、オフセツト値によるデ
ータ信号の検出誤差をなくすことができ、オフセ
ツト値を含む信号系の検出精度向上や経済性に対
する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデータ信号検出方式の一例を示
すブロツク図、第２図は第１図における信号検出
器の具体例を示す回路図、第３図は本発明の一実
施例を示すブロツク図、第４図は第３図における
基準調節器１２と差動回路５の具体例を示した第
３図と同様な回路図、第５図は本発明の実施例に
おける動作機能の説明図、である。 符号説明 １…アツプ／ダウンカウンタ、２…
DA変換器、３…比較器、４…検出器、５…差動
回路、６…AD変換器、７…演算回路、１１…演
算制御回路、１２…基準調節器、１３…マイクロ
コンピユータ、１４…スイツチ、１５…メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ データ信号がオフセツト値に重畳された形で
   検出される信号検出器と、可変基準電圧を発生す
   る基準電圧発生源と、前記信号検出器からの検出
   出力と基準電圧発生源からの或る基準電圧を比較
   してその差動信号を出力する差動回路と、該差動
   回路からの差動信号をデイジタル値に変換して出
   力するアナログ・デイジタル変換器と、該変換出
   力であるデイジタル値を入力される演算制御回路
   と、前記変換出力であるデイジタル値を記憶する
   メモリと、を有して成り、先ずデータ信号を零と
   して前記信号検出器からオフセツト値を検出し、
   該オフセツト値と前記基準電圧発生源からの基準
   電圧を比較し、その差動信号をデイジタル値に変
   換して前記メモリにオフセツト・データとして記
   憶させた後、データ信号を発生させて前記信号検
   出器からデータ信号とオフセツト値の重畳信号を
   検出し、該重畳信号と前記基準電圧発生源からの
   基準電圧を比較し、その差動信号をデイジタル値
   に変換して重畳信号データとした後、前記演算制
   御回路において、前記メモリに記憶されているオ
   フセツト・データを読み出して重畳信号データか
   ら減算し、その結果をデータ信号のデイジタル値
   として出力するようにしたことを特徴とするデー
   タ信号検出方式。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のデータ信号検
   出方式において、前記演算制御回路が前記差動回
   路からの差動信号の大小を吟味しており、該差動
   信号の大きさが前記アナログ・デイジタル変換器
   における変換可能範囲内に納まらなくなつたと判
   断したとき、前記基準電圧発生源へ指令を送出し
   てそこから発生される基準電圧の大きさを可変制
   御することにより、前記差動信号が常に前記変換
   可能範囲内に納まるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のデータ信号検出方
   式。