JPS63132177A - 周波数測定装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、パルス信号の周波数を測定する装置に関す
る。

Ｂ、従来の技術 従来の周波数測定装置としては特許パルス回路技術事典
（昭和５５年５月２０日第１版第１刷オーム社発行著者
鈴木康夫、樋口武尚Ｐ５２０）に記載されているような
ものがある。この従来例を第４図および第５図に基づい
て説明する。

カウンタ２は、タイミングコントローラ１により規定さ
れた所定のカウント時間Ｔ内に入力されるパルス数をカ
ウントする。ここで所定のカウント時間Ｔは、周波数測
定精度に必要な時間に設定される。そのカウント結果は
タイミングコントローラ１からのラッチ信号のタイミン
グで出力レジスタ３にラッチされて出力されるとともに
、タイミングコントローラ１からのリセット信号により
カウンタ２がリセットされる。すなわち、第５図に示す
とおり、所定のカウント時間、例えばＴｎでカウントさ
れたパルスのカウント結果Ｃｎは、カウンタ２が次のカ
ウントを行っている間、すなわち、時間Ｔｎ＋１に出力
レジスタ３から出力される。このように従来の周波数測
定装置においては、出刃レジスタ３の出力が、カウント
時間Ｔ　（＝Ｔｎ＝Ｔｎ＋１＝Ｔｎ＋２−）ごとに更新
され、出力レジスタ３の内容を更新する間隔、すなわち
出力リフレッシュ間隔は測定精度に必要なカウント時間
Ｔと等しくなっている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 そのため、例えばこの従来の周波数測定装ｒ！１をアナ
ログ式車速表示装置に用いる場合、車速センサからのパ
ルスをカウンタ２でカウントし、スピードメータの針を
出力レジスタ３の出力に応じて振らせるが、出力リフレ
ッシュ間隔が長いと、針の指示位置を変える周期が長く
なる為、急激に車速が変化すると出力レジスタ３の出力
が車速変化に追従できず、針の指示値が飛び飛びとなっ
て動きがなめらかでなくなる。

この点について以下詳述する。

ここで、スピードメータの表示最高速度を１８０ｋｍ／
ｈ、その時の針の振れ角を２７０度、要求される分解能
を０．３度とする。この場合、フルスケールを２７０１
０．３　＝　９００分割して表す必要がある。

また、デジタル式車速センサから出力されるパルス数が
最高速度１．＆Ｏｋｍ／ｈで約５００１（ｚとする。

以上のような仕様の車速表示装置においては、１８０ｋ
ｍ八時に９００個のパルスを計数するのに９００　Ｘ　
１１５００　＝　１．８秒かかり、この時間をカウント
時間Ｔとすると、従来方式ではこの１．８秒が出力レジ
スタ３の出力リフレッシュ間隔とならざるを得ない。従
って、スピードメータの針の指示値は１．８秒周期で変
化するため針の動きが非常にぎくしゃくしたものとなる
。

尚、車速センサからのパルスのデユーティ比がほぼ５０
％であることがらエッヂ検出によりその周波数を１００
０Ｈｚにできるが、この場合でもカウント時間Ｔ、すな
わちリフレッシュ間隔が０．９秒であり、未だ不十分で
ある。

一般に針の動きがなめらかであると体感するのは０．１
秒程度の周期で針の指示値を変えればよいが、出力リフ
レッシュ間隔を単に短くすると、同様にカウント時間Ｔ
も短くなり、カウント時間Ｔ内でカウントするパルスの
個数が少なくなり分解能が低下する。例えば上記の例で
は、カウント時間Ｔそのものを０．１秒に設定するとそ
の時間内にカウントできるパルス数が、１８０ｋｍ／ｈ
時では上記９００個から５０個に減ってしまい分解能が
２７０１５０　＝　５．４度（１８０１５０＝３．６ｋ
ｍ／ｈ）と極端に悪化するので好ましくない。

また、いわゆるスタガリング方式と呼ばれ測定方式もあ
るが次のような問題がある。第６図を参照して説明する
。

この方式においては、分解能から要求される周波数調定
時間をＴ、出力リフレッシュ間隔をＴ／ｎとすれば、並
列のｎ個のカウンタが必要となる。すなわち、出力リフ
レッシュ間隔と同じ時間隔Ｔ／ｎでカウントされるカウ
ント値をＤｊ（ｊ＝１〜Ｎ）、ある時点における出力レ
ジスタからの出力データをＣ１（ｉ＝１〜Ｎ）で表わす
と、 となり、この出力データＣｉが出カリフレッシュ間隔Ｔ
／ｎ毎に出力される。換言すると、第６図に示すとおり
（ｎ＋１）回前のカウント値を順次に切り捨て最新カウ
ント値を加算する。

この方式によれば所望の出力リフレッシュ間隔Ｔ’　／
　ｎ毎に出力データＣｉをリフレッシュできるが、一般
にｎ＝９程度となりカウンタが多くなり、かつ、カウン
タ出力を選択するマルチプレクサも必要となり、回路構
成が大型化してしまうという問題があった。

本発明は、簡易な回路構成で従来のスタガリング方式と
同等の性能を有する周波数測定装置を提供することを目
的とする。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明は、第１図のクレーム対応図に示すように１周波
数測定時間をＴ、出力データのリフレッシュ回数をｎと
したとき、Ｔ／ｎで定められた時間内に入力する被測定
パルスを計数しその時間Ｔ／ｎ毎にリセット、再起動を
繰り返す第１の計数手段１０１と、前記被測定パルス数
の変化の大／Ｊ）を判別する判別手段１０２と、前記第
１の計数手段１０１により計数される周波数測定時間Ｔ
内の被測定パルスの周波数に相応したパルスを計数しデ
ータＣを出力する第２の計数手段１０３と、時間間隔Ｔ
／ｎ毎に前記第２の計数手段１０３のデータＣを、 Ｃ−Ｍ□・Ｃ／α＋Ｍ２・Ｄ α：演算定数 Ｄ＝更新時における第１の計数手段 １０１の計数値 Ｍ工９Ｍ２：前記判別手段１０２の判別結果に応じた値 に更新する演算制御手段１０４とを具備して構成される
。

Ｅ１作用 第２の計数手段１０３には第１の計数手段１０１により
計数された周波数測定時間Ｔ内の被測定パルス数に相応
したデータＣが格納され、リフレッシュ時間間隔ΔＴ（
＝Ｔ／ｎ）毎に更新される。第１の計数手段１０１は入
力される被測定パルスを計数し、時間ΔＴ毎にリセット
、再起動される。判別手段１０２は被測定パルス数の変
化の大小を判別する。そして、演算制御手段１０４によ
り、時間ΔＴ（＝１’／ｎ）毎に第２の計数手段１０３
のデータＣに対して、 Ｃ−Ｍ工・Ｃ／α＋Ｍ２・Ｄ の演算が施され第２の計数手段１０３のデータＣが更新
され、リフレッシュされたデータが出力される。Ｍ工お
よびＭ２は判別手段１０２の判別結果に応じた値となる
。したがって１判別結果が小さいときにＭ工およびＭ２
をたとえば１とし、判別結果が大きいときに２以上の値
とすれば、判別結果が小さいときの分解能および判別結
果が大きいときの応答性をそれぞれ向上できる。

Ｆ、実施例 第２図に本発明の一実施例を示す。ここで、要求される
分解能を得るに必要な周波数測定時間をＴ、出力データ
のリフレッシュ間隔をＴ／ｎとして以下の説明を行なう
。

ここに示す周波数測定装置は、時間Ｔ／ｎ毎に入力する
被測定パルスを計数し計数値Ｄｉを出力するカウンタ１
１と、カウンタ１１が次の時間Ｔ／ｎ内のパルスを計数
するためリセットされるタイミングでその旧計数値（Ｄ
ｉ−１で示す）が格納されるレジスタ１２とを有する。

カウンタ１１とレジスタ１２には判別回路１３が後続し
、時間Ｔ／ｎ毎に両データＤｉとＤｉ−１とが比較され
る。

カウンタ１１の出力端子はスイッチ１４．１５を介して
またはスイッチ１４．掛算器１７．スイッチ１５を介し
てデータカウンタ１６に接続される。データカウンタ１
６の計数値Ｃｉは周波数測定時間Ｔのパルス数の計測デ
ータであり、Ｔ／ｎで示すリフレッシュ間隔でリフレッ
シュされ、そのタイミングでリフレッシュ前の旧計測デ
ータ（Ｃｉ−１で示す）をレジスタ１８に供給格納する
。

このレジスタ１８は時間Ｔ／ｎごとに更新されるがその
タイミングで格納データＣ１−１をｎ分周回路１９に供
給する。ｎ分周回路１９はスイッチ１４．１５を介して
、またはスイッチ１４．掛算器１７．スイッチ１５を介
してデータカウンタ（アシプダウンカウンタ）１６と接
続される。スイッチ１４は後述するようにＴ／ｎ時間ご
とにＡ接点からＢ接点に順次に切り換わり、Ａ接点に切
り換わるとデータカウンタ１６が入力パルスによりダウ
ンカウントし、Ｂ接点に切り換わると入力パルスにより
アップカウントする。スイッチ１５は判別回路１３の出
力によって切り換わり、に切り換わる。すなわち、隣接
する２つの計測期間の入力パルス数の差が大きいとき、
例えば車速の変化が大きいときに、スイッチ１４から入
力されるパルス数をＭ倍したデータによりデータカウン
タ１６がダウンカウントし、またはアップカウントする
。これら各機器はタイミングコントローラ２ｏで制御さ
れる。

以上の構成において、カウンタ１１が第１の計数手段１
００を、レジスタ１２が格納手段１０１を、判別回路１
３が判別手段１０２を、アップダウンカウンタ１６が第
２の計数手段１０３を、レジスタ１８、ｎ分周回路１９
、スイッチ１４゜１５、掛算器１７、アップダウンカウ
ンタ１６が演算制御手段１０４をそれぞれ構成する。

このように構成された周波数測定装置の動作について第
３図を参照して説明する。

時点ｔ０゜から時点ｔｌｏまでの時間間隔Ｔ　／　ｎ　
＝ΔＴの間にカウンタ１１が零からＤ工までカウントア
ツプし、時点ｔ１゜での計数値がＤ工、また時点ｔ工。

でのレジスタ１２の格納値がカウンタ１１の日計数値Ｄ
０、時点ｔ０゜から時点ｔ、。までの時間間隔ΔＴの間
のダウンカウントおよびアップカウントによりデータカ
ウンタ１６の時点ｔユ。での計数値がＣ工、また時点ｔ
工。でのレジスタ１８の格納値がデータカウンタ１６の
日計数値Ｃ゛。とする。

時点ｔ１゜において、カウンタ１１の計数値り、とレジ
スタ１２の格納値Ｄ０との差、すなわち回路１７で判別
される。今、時点ｔ、。で１よΔＤ＜Ｒとすれば、スイ
ッチ１５はＣ接点に切り換わる。

そしてカウンタ１１がリセットされ、その計数値Ｄ１が
レジスタ１２に格納される。また、このときデータカウ
ンタ１６の計数値Ｃ１がレジスタ１８に格納され、スイ
ッチ１４はＡ接点に切り換えられる。そして、レジスタ
１８の格納値Ｃ□が分周回路１９で分周され、Ｃ工／ｎ
のパルスがスイッチ１４．１５からデータカウンタ１６
に供給され、データカウンタ１６は時点ｔ、〜ｔ□、の
間、Ｃ工／ｎだけダウンカウントする。

６１７１個のパルスすべてがデータカウンタ１６で計数
される時点ｔ。になるとスイッチ１４がＢ接点に切り換
えられる。スイッチ１４はｔ２１１までＢ接点を維持す
るから、時点ｔｘｚ〜ｔ２゜の間。

カウンタ１１の計数値によりデータカウンタ１６がアッ
プカウントする。したがって、時点ｔ２゜でのデータカ
ウンタ１６の計数値Ｃ２は、Ｃ２＝Ｃ，−Ｃ，／ｎ＋Ｄ
ｚ　　　　　　　　−（１）となる。

時点ｔ２゜で上述したと同様にカウンタ１１の計数値Ｄ
２とレジスタ１２の格納値Ｄ□との差ΔＤを基準値Ｒと
比較する。今、ΔＤ＞Ｒとすれば、スイッチ１５が接点
りに切り換わる。そしてカウンタ１１がリセットされ、
その計数値Ｄ２がレジスタ１２に格納される。また、こ
のときデータカウンタ１６の計数値Ｃ２がレジスタ１８
に格納され、スイッチ１４がＡ接点に切り換えられる。

そして、レジスタ１８の格納値Ｃ２が分周回路１９で分
周され、Ｃ，／ｎがスイッチ１４から掛算器１７に供給
される。掛算器１７はＭ−Ｃ２／ｎを演算するから、そ
の値Ｍ−Ｃ２／ｎがスイッチ１５を介してデータカウン
タ１６に入力され、時点ｔ２゜〜ｔ２□の間、データカ
ウンタ１６はＭ−Ｃ２／ｎだけダウンカウントする。

時点ｔ２□でスイッチ１４がＢ接点に切り換えられる。

スイッチ１４はｔ３゜までＢ接点を維持し、スイッチ１
５がＤ接点に切り換えられているから、カウンタ１１の
計数値を掛算器１７でＭ倍したパルスがデータカウンタ
１６に供給されてアップカウントする。したがって、時
点ｔ、。でのデータカウンタ１６の計数値Ｃ８は。

Ｃ１＝Ｃ２−Ｍ−Ｃよ／ｎ＋Ｍ−Ｄ、　　　　・・・（
２）となる。

なお、ｔｏ。〜ｔ０２．ｔ□。〜ｔｘ、ｐｔｚ。〜し２
１の時間は時間Ｔ／ｎに比べて十分短いため、被測定パ
ルス、例えば車速を示すパルスの計数はほぼＴ／ｎで行
なわれると考えてよい。

以上の動作が時間間隔ΔＴごとに行なわれ、周波数測定
時間Ｔ内でのデータカウンタ１６は９回リフレッシュさ
れ、またカウンタ１１は時間ΔＴごとにリセット、再起
動を繰り返す。そして、カウンタ１１の順次の２つの計
数結果の差が基準値より大きいときには、データカウン
タ１６をダウンカウント、アップカウントするために供
給されるパルスがＭ倍され、データカウンタ１６内の計
数値が通常の場合よりも大きく変化する。このため、被
測定パルスの変化に対する応答性が向上する。

なお、それぞれ異なったＭ値を有する掛算器を複数個設
け、カウンタ１１の計数値の変化率に応じて乗数Ｍの値
を選択することにより、変化の大きいときには大きなＭ
値（例えば２）、小さいときには小さなＭ値（例えば１
）を用いて応答性および分解能を向上することもできる
。

また、（１）式のｎは周波数測定時間Ｔをｎ等分したリ
フレッシュ回数を示しているが、ｎに近い値であればど
のような値でもよい。更に、（２）式のＭについてはア
ップカウントおよびダウンカウントの双方に同一の値を
用いたが異なる値としてもよい。更にまた、被測定パル
ス数の変化を他の回路により求めてもよい。以上の実施
例以外、本発明は種々の回路により構成できる。

Ｇ１発明の効果 本発明によれば、要求される分解能から決まる周波数測
定時間Ｔ内の被測定パルスを時間Ｔ／ｎごとに計数手段
で計数し、順次の時間Ｔ　／　ｎにおける被測定パルス
数の変化の大小を判別し、周波数測定時間Ｔ内に発生し
た被測定パルス数に相応したデータＣを格納手段に格納
しそのデータＣに対して、 Ｃ−Ｍ工・Ｃ／α＋Ｍ２・Ｄ α：演算定数 Ｄ：更新時における第１の計数手段の 計数値 Ｍ、、Ｍ、：判別手段の判別結果に応じた値の演算をリ
フレッシュ間隔ΔＴ（Ｔ／ｎ）毎に施して更新し、その
更新データを後続の機器に出方するようにしたので、多
数のカウンタやマルチプレクサ等を用いることなく、い
わゆるスタガリング方式と同等もしくはそれ以上の応答
性で周波数測定が可能となり、また、周波数測定時間Ｔ
にがかねらず測定結果を任意の十分短い時ｒｕＪ間隔で
更新でき、これにより、分解能を低下することなく制御
対象を従来よりも細かい間隔で精度よく制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図である。 第２図は本発明の実施例を示すブロック図である。 第３図はその動作タイミングを示す図である。 第４図は、従来の周波数測定装置を示すブロック図であ
る。 第５図は、従来の周波数測定装置の動作タイミングを示
す図である。 第６図は、従来のスタガリング方式を説明する図である
。 １０１：第１の計数手段 １０２：判別手段 １０３：第２の計数手段 １０４：演算制御手段 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第１図 、ｓ　　　　　　　　　Ｎ　　　　　　　　　　ロ　　
　　　　　　の第４図 第５図 ＝占＝＝辷＝−一・ 第６図 ＩＴ／ｎｌ ＝ ：、　　　　、Ｔ−一一→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）周波数測定時間Ｔ内に発生する被測定パルスの周波
   数を測定する装置において、 Ｔ／ｎで定められた時間内に入力する被測定パルスを計
   数しその時間Ｔ／ｎ毎にリセット、再起動を繰り返す第
   １の計数手段と、 前記被測定パルス数の変化の大小を判別する判別手段と
   、 前記第１の計数手段により計数される周波数測定時間Ｔ
   内の被測定パルスの周波数に相応したパルスを計数しデ
   ータＣを出力する第２の計数手段と、 時間間隔Ｔ／ｎ毎に前記第２の計数手段のデータＣを、 Ｃ−Ｍ＿１・Ｃ／α＋Ｍ＿２・Ｄ α：演算定数 Ｄ：更新時における第１の計数手段の 計数値 Ｍ＿１、Ｍ＿２：前記判別手段の判別結果に応じた値 に更新する演算制御手段と、を具備したことを特徴とす
   る周波数測定装置。 ２）前記判別結果が小さいときにＭ＿１およびＭ＿２を
   １とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の周波数測定装置。 ３）αをｎとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の周波数測定装置。 ４）Ｍ＿１＝Ｍ＿２としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第３項のいずれかの項に記載の周波数測定
   装置。