JPS62257018A

JPS62257018A - ペン書きオシログラフ制御装置

Info

Publication number: JPS62257018A
Application number: JP10142586A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Aramaki; 荒巻　祐一郎
Original assignee: Tsukasa Sokken KK
Current assignee: Tsukasa Sokken KK
Priority date: 1986-05-01
Filing date: 1986-05-01
Publication date: 1987-11-09

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）本発明はペン書きオシログラフ制御装置に関するもので
あり、特に、各種計測装置または測定装置から出力され
る計測データの特定範囲を拡大したり、あるいは該デー
タをシフトして、ペン書きオシログラフで記録するのに
好適な、ペン書きオシログラフ制ＯＩｌ装置に関するも
のである。

（従来の技術）空燃比の計測を行なう空燃比針、おるいは、その他の各
種物理的、化学的データのｈ１測を行なう計測装置、測
定装置等（以下、単に測定装置等という）は、検出され
たデータをディジタル信号に変換し、その後必要に応じ
て適当な演算を行なって、該データを表示器に出力する
。

一般に、測定装置等においては、前）ボした計測データ
のディジタル信号出力機能のほかに、該データをペン占
２！オシログラフに出力するための、アノ゛Ｌ１グ電圧
出力殿能か要求される。

プなわら、前記アナログ電圧は、空燃比等のｇ１測デー
タに対応している。前記アナログ電圧の出力範囲は、ペ
ン書きオシログラフの訂容入力電圧仕様に応じて、Ｏ〜
１［■１．Ｏ〜１０［ｖ］等に設定さ°れている。

さて、測定装置等のアナログ電圧出力をペン書きオシロ
グラフに入力してデータを記録する際、計測データの特
性に応じて、該データの特定の数値範囲のみを拡大した
り、あるいは該データの特定の数値領域をシフト（カッ
ト）して記録を行なう必要性が生じる場合がある。

このような場合、従来においては、測定装置のアナログ
電圧出力範囲を固定として、ペン書きオシログラフの感
度（倍率）を変えたり、ペン書キオシログラフのオフセ
ット機能を用いてシフト量の′Ａ整をしたり、あるいは
前記ペン＠ぎオシログラフの感度およびシフト量を固定
値として、測定装置のアナログ電圧出力範囲を調整した
りすることにより、計測データの拡大、あるいはシフト
を行なっていた。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来技術は、次のような問題点を有していた。

一般的に、ペン書きオシログラフによる計測データの記
録の前には、所定数値の計測データがペン寓きオシログ
ラフに入力されたときに、記録ペンが記録用紙上の所定
位置に記録を行なうことかできるように、キャリブレー
ションを行なう必要がある。

すなわち、例えば、アナログ電圧の最小値および最大（
直がペン書きオシログラフに入力されたときに、記録ペ
ンによる計測データの記録が、記録用紙の原点およびフ
ルスケール位置に行なわれるように、キャリブレーショ
ンを行なう必要がある。

ところが、キャリブレーションを行なった後に、ペン書
きオシログラフの感度を変えたり、ペン書きオシログラ
フのオーツセット機能を用いてシフト間の調整をしたり
、あるいは測定装置のアナログ電圧出力を調整したりす
ると、キャリブレーションにより正確に設定された計測
データの数値と、該データの記録用紙上の位置との対応
関係がくずれ、記録用紙上に記録されたデータの正確な
数値を読取ることができなくなる。

持に、ペン書きオシログラフのシフト量調整、あるいは
測定装置のアナログ電圧出力調整を、可変抵抗器等を用
いて無段階に設定するように、ペン書さ゛オシログラフ
あるいは測定装置が構成されている場合には、実際のシ
フト量、あるいはアナログ電圧出力の変化率を所望する
値に設定することは実質的に不可能である。この結果、
記録用紙上に記録されたデータの読取りが不正確になっ
てしまう。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、ペン書きオシログラフ
の記録ペンの基準位置に対応するデータを入力する手段
、前記記録ペンの基準位置からフルスケール位置までの
データの振幅を入力する手段、および前記記録ペンのフ
ルスケール位置に対応するデータを入力する手段のうち
の、２つの手段を備え、前記各入力手段から入力された
記録範囲設定用データに基づいて、記録ペンの最大振幅
に対する、計測データの振幅の比率を緯出し、該比率に
ペン書きオシログラフの最大許容入力電圧値を乗算して
、ペン書きオシログラフに入力されるべぎアナログ電圧
出力の電圧値を算出するという手段を講じ、これにより
、計測装置、測定装置等から出力される計測データを、
該データの特定の数値範囲のみを拡大したり、あるいは
該データの特定の数値領域をシフトして記録する際に、
記録用紙上の所定位置（目盛線）にデータ数１１０を正
確に対応させることかできるようにして、記録用紙上に
記録された計測データの数値を正確に読取れるようにし
た点に特徴が必る。

（実施例）以ドに、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は空燃比測定装置に適用された本発明の一実施例
の概略ブロック図である。

図において、１は空燃比検出器（以下、単に検出器とい
う）である。この検出器１は、酸素濃度検出の動作を行
なう第１のジルコニア２と、ボンピング動作を行なう第
２のジルコニア３と、前記第１および第２のジルコニア
間に設けられた中空室４と、前記第１および第２のジル
コニア２．３のそれぞれの両生面に、例えば白金等によ
って形成された薄膜状の電極５とからなる。

第２のジルコニア３には小孔６が設けられている。なお
、この小孔６の部分は、該小孔６と等ｆｌｌｆｌな特性
を有する多孔質のコーテイング膜としてもよい。

また、前記電極５のうち、第１および第２のジルコニア
２．３の内側の電極５ｂ、５ｃは接地されており、第１
のジルコニア２の外側の電極５ａは駆動増幅器７の（−
）入力端子と、また第２のジルコニア３の外側電極５ｄ
は前記駆動増幅器７の出力端子とそれぞれ接続されてい
る。

駆動増幅器７の（＋）入力端子には基準電圧Ｅｒが印加
されている。

マイクロコンピュータ１０は、周知のＪ：うにＣＰＵ１
１、ＲＯＭ１２、ＲＡｌ’ｖ１１３および入出ツノイン
ターフェース１４、ならびにそれらを接続する共通バス
１５より成る。

前記駆動増幅器７の出力端子は、Ａ／Ｄ変換器８を介し
て、前記入出力インターフェース１４に接続されている
。

第１　Ｊ３よび第２のディジタルスイッチ２１゜２２．
４ムらびに表示器１６も、前記入出力インターフェース
１４に接続されている。前記表示器１６は、例えばＬＥ
Ｄディスプレイ、ＬＣＤにより構成されることができる
。

また、ペン書きオシログラフノ３０に出力されるべぎ空
燃比データは、第２図に関して後述する手法を用いて、
マイクロコンピュータ１０により拡大、シフトされ、そ
の結果は、前記入出力インターフェース１４からＤ／Ａ
変換器１７を介して、当該空燃比測定装置の出力端子１
８に供給される。

前記構成からなる検出器１では、例えば内燃機関の排気
ガスから、空燃比を検出することができる。空燃比検出
の際には、前記第１のジルコニア２の外側主面（電極５
ａ側）は人気に接し、また第２のジルコニア３の外側主
面（電極５ｄ側）は、）関度拡散によって流れて来た排
気ガスと接するようにされる。故に、中仝至４内には小
孔６を介して排気ガスか流入づる。

このＪ：うに、ジルコニアを用いた、検出″Ｓ１によっ
て空燃比を求める技術は、すでに公知であるが、以下に
、空燃比か大きい８薄燃焼の場合と、空燃比が小さい過
温燃焼の場合とに分けて、該検出器１の動作を説明する
。

（１）希薄燃焼時の動作一８薄燃焼時は、排気ガス中に比較的多量の残留酸素が
存在する。このような排気ガスが中空室４内に流入する
と、該中空室４内の酸素濃度ＣＶと人気中の酸素濃度Ｃ
ｒとの濃度差は比較的小さくなる。

この為に、第１のジルコニア２で生ずる起電圧、すなわ
ち電恒５ａ、５ｂ間（酸素濃度検出電極間）の電圧Ｅは
基準電圧巳ｒよりも小さくなる。

したかって、希薄燃焼時には、駆動増幅器７の出力は正
となり、基準電圧Ｅｒと前記起電圧Ｅの差に応じた矢印
へ方向（正方向）のポンピング電流か電！！Ｉ７５ｄを
介して第２のジルコニア３に供給される。

この結果、中空室／１内の酸素は、ジルコニアのポンピ
ング作用により、第２のジルコニア３を量適してその外
方主面側へ汲み出される。そして、前記正方向のポンピ
ング電流により汲み出されろ酸素量と、中空室４内に流
入される酸素量とがバランス覆るようになると前記ポン
ピング電流はめる一定値に安定する。

（２）過濃燃焼時の動作過濃燃焼時には、排気ガス中に比較的多量の水素および
一酸化炭素が存在する。このような排気カスか小孔６か
ら中空室４内に流入すると、該中空室４内の酸素と化合
して水および二酸化炭素となる。

この結果、中空室４内の酸素濃度ＣＶは大幅に減少し、
大気中の酸素濃度Ｑｒとの濃度差が大さくなる。この為
に、駆動増幅器７の（−）入力端子に印加される電圧（
第１のジルコニア２で生ずる起電圧）Ｅは基準電圧Ｅｒ
よりも人ぎくなる。

したかつて、過濃燃焼時には、駆動増幅器７の出力は負
となり、基準電圧Ｅｒと起電圧Ｅの差に応じた矢印Ｂ方
向（負方向）のポンピング電流が第２のジルコニア３に
供給される。

この結果、第２のジルコニア３の外方主面側の酸素（排
気カス中の酸素）が、ジルコニアのポンピング作用によ
って中空室４内に取り込まれる。

そして、前記負方向のポンピング電流によって取り込ま
れる酸素量と、水素または一酸化炭素と化合する酸素量
とがバランスすると、前記ポンピング電流はある値に落
ち着く。

空燃比は、前記（１）、（２）の動作時でのポンピング
電流に基づいて、周知の式より、排気ガス中の酸素濃度
または水素、−酸化炭素ｉａ度を算出し、該算出値より
演算により求めることかできる。

マイクロコンピュータ１０は、Ａ／Ｄ変換器８によりｊ
′イシタル信号化されたポンピング電流値を用い、既知
の演口式に基づいて空燃比ＡＦＲを算出し、そして、そ
の結果を表示器１６に出力する。

さて、入出力インターフェース１４に接続された第１お
よび第２のディジタルスイッチ２１゜２２は、ペン書き
オシログラフ３０の記録ペンの基ｌＸ１−位首（原点）
に対応する空燃比値ＡＦＲＯ１および前記基準位首から
フルスケール位置までの空燃比の振幅ＡＦＲ３を入力す
るための手段である。

すなわち、空燃比値の実際の計測範囲は５〜５０稈］宴
であるが、例えば、空燃比値１０〜２５の範囲を拡大し
てペン書きオシ［１グラフ３０で記録する場合に、空燃
比の下限値１０に対応するディジクル賄を、Ａ　Ｆ　Ｒ
Ｏとして第１のディジタルスイッチ２１から入力し、記
録ペンの最大振幅となる空燃比値範囲１５に対応するデ
ィジタル値を、ＡＦＲｓとして第２のディジタルスイッ
チ２２ｂ１ら入力する。

そして、前記マイクロコンビコータ１０は、ＡＰＲ，Ａ
ＦＲＯ、およびＡＰＲ３を用いて、出力端子１８に供給
されるべぎアナログ電圧出力に対応するディジタル信号
Ｖを演詐する。

第２図はＡＰＲ，ＡトＲＯ，およびＡＰＲ３を用いてＶ
を算出するマイクロコンピュータ１０の動作を説明する
ためのフローチャート、すなわち本発明の一実施例の動
作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１においては、第１のディジタルスイ
ッチ２１により設定されるＡＦＲＯの値が読込まれる。

つぎに、ステップＳ２においては、第２のディジタルス
イッチ２２により設定されるＡＰＲ３の値が読込まれる
。

ステップＳ３においては、駆動増幅器７から出力される
ポンピング電流がＡ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換され
て、そのディジクル値が読込まれる。

スフツー１８４においては、前記ポンピング電流値に応
じて、既λ口の演算式により、空燃比ＡＦＲが算出され
る。

つぎに、ステップＳ５においては、つぎに示す第１式よ
り、記録ペンの最人搬幅に対する、空燃比Ａ　Ｆ　Ｒの
振幅の比率Ｘが口出される。

ｘ＝（ＡＰＲ−ＡＦｔ（Ｏ）／　ＡＦＲｓ・・・・・・
（１）つぎにステップＳ６においては、前記ステップＳ
５で（）出されたＸが零未満であるか否かが判別される
。Ｘが零未満であれば、ステップＳ８においてＸが零に
設定され、その後、当該処理はステップＳ１０に移行す
る。

ステップＳ６において、Ｘが零未満でないときは、ステ
ップＳ７において、Ｘが１を超えているか否かが判別さ
れる。

ステップＳ７において、Ｘが１を趙えているときは、ス
テップＳ９においてＸが１に設定され、当該処理はステ
ップＳ１０に移行する。

前記ステップＳ７において、Ｘが１を超えていないとき
は、当該処理は直ちにステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０においては、つぎに示す第２式より、出
力端子１８に供給されるべきアナログ電圧出力に対応す
るディジタル信号■が算出される。

Ｖ　−Ｖ　ｓ　ｘ　ｘ　・・・”・（２）ここで、■Ｓ
は、出力端子１８に供給されるアナログ電圧出力の最大
値に対応するディジタル信号であり、該出力端子１８に
接続されるペン書きオシログラフ３０の仕様により決定
される。

換言すれば、前記ＶＳは、ペン書きオシログラフ３０に
入力されることのできる最大許容入力電圧値に対応する
ディジタル値であり、１［ｖ］、あるいは１０［Ｖ］等
の値に対応している。

前記ＶＳの値は、あらかじめマイクロコンピュータ１０
内のＲＯＭ１２に記憶させておいても良いし、ディジタ
ルスイッチを別途設けて、該ディジタルスイッチよりＶ
ＳＯ値を入力させるようにしても良い。

このように算出されたＶは、Ｄ／Ａ変換器１７（第１図
）によりＤ／Ａ変換され、アナログ電圧が出力端子１８
に供給される。

さて、前記ステップＳ６ないしＳ９は、アナログ電１王
出力に対応するディジタル信号Ｖを零からＶｓまでの範
囲に制限する、いわゆるクリッパとして機能する処理過
程である。

このクリッパ機能を設ｃプることにより、空燃比ＡＰＲ
か、第１のディジタルスイッチ２１で設定されるＡ　Ｆ
　ＲＯを下回ったり、あるいは、（ＡＰＲＯ＋ＡＦＲ３
）の値を上回ったりしても、ペン書きオシログラフ３０
の記録ペンがｉ辰り切れたすせず、該ペン＠きオシログ
ラフ３０の破損、故障等を防止することができる。

なお、前述の説明においては、第２のディジタルスイッ
チ２２からは、記録ペンの最大振幅ＡＦＲ３が入力され
るものとしたが、本発明は特にこれのみに限定されるこ
とはなく、ＡＰＲ３を入力する代わりに、記録する空燃
比の上限値に対応するディジタル値ＡＦＲｍを入力して
も良いことは当然である。

この場合、第２図のステップＳ５で行なわれるＸの算出
は、つぎの第３式を用いて行なえば良い。

ｘ＝（ＡＰＲ−ＡＦＲＯ）／（ＡＦＲｍ　−ＡＦＲＯ）
・・・・・・（３）ざらに、前記Ａ　Ｆ　ＲｍおよびＡＰＲ３のみを入力す
ることによっても、Ｘを算出することができる。この場
合、Ｘの算出は、つぎの第４式を用いて行４１えは良い
。

Ｘ＝（ＡＦＲｍＡＦＲｍ　＋ＡＦＲｓ）／　ＡＦＲｓ・
・・・・・（４）また、前記実施例は、本発明を空燃比測定装置に適用し
た例を示したものであるが、本発明は、特にこれのみに
限定されることはなく、種々の測定装置、計測装置に適
用されても良いことは当然である。

さらに、前記実施例にＪ３いて、キャリブレーション用
に、記録ペンの基準位置に対応覆るアナログ電圧（例え
ばＯ［Ｖ］　）および記録ペンのフルスケール位置に対
応するアナログ電圧（１ＣＶＩあるいは１０［Ｖ］等の
最大許容入力電圧）を出力する手段を設ければ、他の電
源装置等を用いることなく、当該空燃比測定装置だけで
ペン書ぎオシログラフ３０のキャリブレーション（記録
ペンの基準位置およびフルスケール位置の調整）を行な
うことができ、便利である。

また、前記手段８設けることにより、空燃比の測定中に
ま３いても、記録ペンが正常な動作を行なっているかど
うかを即座に確認することができる。

このキャリブレーション用のアナログ電圧出力渫能は、
第１のディジタルスイッチ２１あるいは第２のディジタ
ルスイッチ２２を用いることにより、容易に構成するこ
とができる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

すなわち、ペン書きオシログラフの記録ペンの基準位置
に対応するデータ、記録ペンの基準位置からフルスケー
ル位置までのデータの振幅値、および記録ペンのフルス
ケール位置に対応するデータのうちの、２つの記録範囲
設定用データを用いて、記録ペンの最大振幅に対する、
計測データの振幅の比率Ｘを算出し、類比率Ｘに、ペン
書きオシログラフに入力されることのできる最大許容入
力電圧値を乗算して、該ペン円きオシログラフに出力す
るためのアナログ電圧値を決定するＪ：うにしたので、
キャリブレーション後に、計測データの特定の数値範囲
を拡大したり、あるいは該データの特定の数値領域をシ
フトして記録する場合において、記録用紙上の所定位置
にデータ数値を明確に対応させることができる。

したかつて、常に、記録用紙上に記録されたｈ１測デー
タの数値を、正確に読取ることがＣ′きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空燃比測定装置に適用された本発明の一実施例
の概略ブロック図、第２図は本発明の一実施例の動作を
示すフローヂ（ノートである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）計測装置、測定装置等から出力されるディジタル
信号化された計測データを、アナログ電圧信号に変換し
てペン書きオシログラフに出力するペン書きオシログラ
フ制御装置であって、ペン書きオシログラフの記録ペンの基準位置に対応する
データを入力する手段、前記記録ペンの基準位置からフ
ルスケール位置までのデータの振幅を入力する手段、お
よび前記記録ペンのフルスケール位置に対応するデータ
を入力する手段のうちの２つの手段と、前記各入力手段から入力された記録範囲設定用データに
基づいて、記録ペンの最大振幅に対する、計測データり
振幅の比率を算出する手段と、前記比率にペン書きオシ
ログラフの最大許容入力電圧値を乗算し、ペン書きオシ
ログラフに出力されるアナログ電圧信号に対応するディ
ジタル信号を算出する手段と、前記ディジタル信号をＤ／Ａ変換する手段とを具備した
ことを特徴とするペン書きオシログラフ制御装置。
（２）前記比率は、該比率が１を超えたときには、１に
設定されることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
記載のペン書きオシログラフ制御装置。
（３）前記比率は、該比率が零を下回ったときには、零
に設定されることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
項あるいは第２項記載のペン書きオシログラフ制御装置
。
（４）記録ペンの基準位置に対応するアナログ電圧、お
よび記録ペンのフルスケール位置に対応するアナログ電
圧を出力する手段をさらに備えたことを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
ペン書きオシログラフ制御装置。