JPS63313017A - 計測器用正規化カウンタ - 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］ この発明は、計８１ｇ技術さらには振動数変調形計数装
置における振動数の計数方式に適用して特に有効な技術
に関し、温度計や体温計、重量計その他発振器を利用し
た計測器の発振周波数計数装置に利用して有効な技術に
関する。

［従来の技術］ 振動数変調形計測装置の例として、例えば、サーミスタ
を発振器の一部として構成し、温度によるサーミスタの
抵抗変化を発振器の周波数変化に変換する方式を利用し
た電子体温計がある。

従来の電子体温計は、基準抵抗とサーミスタを切り替え
ることができるように発振器を構成しておいて、まず基
準抵抗で一定数Ｎ６をカウントし、その時間ｔを別の基
準クロックにより測定し、次に発振器をサーミスタ側に
切り替えて上記時間ｔの間の発振数を計数し、適当な演
算式により温度情報を得、それを体温として表示するよ
うにされていた（「エレクトロニクス・ニュース」１９
８４５年３月号第４９頁〜第５０頁参照）。

［発明が解決しようと、する問題点］ 上記従来の振動数変調形計測装置においては、測定した
い温度等に対応した発振数（カウント数）を得ることは
できるが、測定値を外部に表示する場合にいちいちカウ
ント値に対して演算を施してやるか、変換テーブルを用
いて最終結果を得なくてはならないという問題があった
。

本発明の目的は、測定したい量に対応した発振数をカウ
ントした場合に、そのカウント値をそのまま測定値とし
て外部に表示させることができるような振動数計数装置
を提供することにある。

本発明の他の目的は、体温や温度の変化のみならず重量
、圧力その他センサにより発振数の変化という形で計測
可能なすべての計測装置に利用することができるような
振動数計数装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、センサ等の製造バラツキに
基づく振動数のバラツキを簡単に微調整できるような振
動数計数装置を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、振動数変調方式の計測に必要な１次演算のう
ち比例定数を計数時間として与えるゲートパルス発生回
路と、固定定数をプリセット値として与えられるダウン
カウンタおよびこのダウンカウンタの標準状態での計数
値をプリセット値とし、上記ゲートパルス発生回路によ
り与えられた時間の間だけセンサ側からの出力振動を計
数するアップカウンタとにより正規カウンタを構成した
。

［作用］ 上記した手段によれば、振動数変調形計測装置の出力振
動数を計数し、被計測体の標準状態および非標準状態に
対応する振動計数値の差あるいはその差に一定数を加算
した結果の数値をもって被計測体の状態を表現すること
ができるため、出力振動数の計数値をそのまま測定値と
して表示させることができると共に、被計測体の状態変
化を振動数の変化に変調することが可能な全ての物理量
の計測器に利用することができる。

［実施例］ 以下１本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説明
する。

本実施例は秤への適用を念頭において設計したものであ
り、その全体構成は第１図に示すごとく電源系１、始動
パルス発生器２．第１発振器３、第２発振器４、置数パ
ルス発生器５、正規化カウンタ６とにより構成されてい
る。上記回路ブロックのうち正規化カウンタ６は補正信
号発生器７、ダウンカウンタ８、第１ラツチ９、アップ
カウンタ１０、第２ラツチ１１、動作指令発生器１２と
により構成され、動作指令発生器１２はＯＲゲート１３
、第１遅延手段１４、第２遅延手段１５、パルス列抽出
用ゲートパルス発生回路１６、終了パルス発生回路１７
、第３ｉ８延手段１８とにより構成されている。電源系
１は各要素に電力を供給し、始動パルス発生器２は電源
系１のスイッチ２１が投入され活性状態に到達したとき
に、第１発振器３より供給されるクロックと同期して始
動パルスＳＰを発生し、それを置数パルス発生器５に供
給して起動させるほか、動作指令発生器１２を起動させ
て、第２図に示すような一連の動作指令信号群（φ。、
φ１．φよ、φＧ、φＦ、φ３）を継続的に発生させる
。これとともに、第１ラッチ回路９と、第２ラッチ回路
１１をリセットしてそれぞれの初期値を特とする特に制
限されないが、上記第１発振器３は基準となる安定なり
ロック（Ｃ）を発生して全体のタイミングを安定化させ
、第２発振器４は通常は被測定体の状態に応じて振動数
を変調させたパルス列（ＣＰ）を発生し、そのパルスは
ダウンカウンタ８およびアップカウンタ１０に供給され
て振動数（発振周波数）が計数される。

一方、上記置数パルス発生器５は、始動パルスあるいは
置数スイッチ２２からの置数信号によって起動された後
に実用上充分な時間間隔を置いて動作指令信号のひとつ
であるφ、に同期した置数パルスを発生する。この置数
パルスは第１ラッチ回路９に供給され、そのときのダウ
ンカウンタ８の値が第１ラッチ回路９に取り込まれる。

また、正規化カウンタ６においては、設定器からなる補
正信号発生器７が１次式演算に必要な固定定数を発生す
る。すなわち、補正信号発生器７は、予め物理量が正確
に規定されているもの（例えば、秤ならば分銅、温度計
ならば恒温槽）を測定したときにダウンカウンタの値が
標準状ｔｍ（「０」）となるような定数を補正信号とし
て発生する。ダウンカウンタ８は動作指令信号φ、によ
り起動されて前記固定定数をプリセットすると共に、パ
ルス列抽出用ゲートパルス発生回路１６より発生される
動作指令信号φＧ（ゲートパルス）によって起動されて
、ゲートパルスφＧの有効期間中第２発振器４からのパ
ルス列（ＣＰ）を計数し、プリセット値より減算する。

この場合、ダウンカウンタ８の構成桁数はプリセット値
の最大桁数および最終結果の正規化カウンタ出力最大桁
数の両者を満足すれば充分である。

第１ラツチ９は、最初に始動パルスＳＰによりリセット
されて内容値が零となるが、同数パルスにより起動され
て直前にダウンカウンタ８が計数した結果、つまり（プ
リセット値−パルス列カウント数）を記憶する。すなわ
ち、置数スイッチ２２をオンさせることにより発生され
た置数パルスによって、そのときのダウンカウンタ８の
値が基準値として第１ラツチ９に記憶される。アップカ
ウンタ１０は動作指令信号φ、によって第１ラツチ９の
内容値がプリセットされると共に、動作指令信号φＧに
より起動されφＧの有効期間中パルス列（ｃｐ）をプリ
セット値に加算カウントする。

第２ラツチ１１は、最初に始動パルスＳＰによりリセッ
トされて内容値が零となるが、動作指令信号φ３により
起動されて、直前にアップカウンタ１ｏが計数した結果
つまり（プリセット値＋現在のパルス列カウント数）＝
（補正信号値−基準カウント数＋現在カウント数）を記
憶する。

動作指令発生器１２は、まず始動パルスＳＰにより起動
されてＯＲゲート１３がφ。を発生し。

これを受けて第１遅延手段１４がクロックＣに同期した
遅延パルスφ０、同様に第２遅延手段１５がそれをさら
に遅延したパルス信号φ２を発生する。パルス列抽出用
ゲートパルス発生回路１６は、パルスφ、によりリセッ
トされた後、パルスφ２によって起動されてゲートパル
スφＧを立ち上がらせるが、内蔵するカウンタによりパ
ルスφＧの立上り後に一定数のクロック（Ｃ）を計数す
るとパルスφＧを立ち下げる。終了パルス発生器１７は
パルスφＧの立下がり後、最初のクロック（Ｃ）に同期
して終了パルスφＦを発生し、第３遅延手段１８は、終
了パルスφＦを遅延したパルスφ、　−を発生させてＯ
Ｒゲート１３に帰還させる。従って１回路ブロック１３
〜１８はリング発振器を形成しており、始動パルスＳＰ
によって起動されると電源が切断されるまで動作指令信
号群φ。〜φ３を発生し続ける。また逆に始動パルスＳ
Ｐによる起動の前には雑音パルスの発生を防ぐ必要があ
る。

全体的な構成と動作は以上のごとくであるが、本発明の
特徴とも言えるパルス列抽出用ゲートパルス発生回路１
６としては種々の構成法が考えられる。パルス列抽出用
ゲートパルス発生回路１６の構成例を第３図、第５図、
第７図および第９図に、またその動作波形図を第４図、
第６図、第８図および第１０図に示す、各回において、
スタート信号としてパルスφ２がゲートパルス発生回路
１６に印加されると、Ｓ−ＲフリップフロップＦＦ１よ
りインバータＩＮＶにｒＯＪレベルの信号が送られイン
バータＩＮＶの出力φＧが「１ｊレベルになると共に、
クロックＣがＡＮＤゲートＧ１を介してパルスカウンタ
３１に印加される。カウンタ３１は予めパルスφ１をリ
セット信号として印加することにより内容値が零とされ
ているが、カウント数が一定値に達すると一致信号を発
生し、Ｓ−ＲフリップフロップＦＦＩよりインバータＩ
ＮＶに「１」が送出されてインバータＩＮＶの出力φＧ
が「０」に戻ると共に、クロックＣがカウンタ３１に印
加されなくなる。カウント数が一定値に達したか否かを
検出する方法として第３図〜第１０図の４例すべてにお
いて、パルスカウンタ１０の下位桁と上位桁に対応して
一致検出器３２ａ、３２ｂを設け、別々に判定する方法
が示されている。

そして、第３図の場合には下位桁側の一致検出器３２ａ
には機械式エンコーダ３３ａにより調整可能な比較信号
が、また上位桁側の一致検出器３２ｂには固定式の比較
信号発生器３３ｂから比較信号が供給される６そして、
両方の一致検出器で一致が検出されるとＡＮＤゲートＧ
２からフリップフロップＦＦＩに「１」レベルの一致信
号が供給され、ゲート信号出力φＧが「０」レベルに戻
る。このφＧが「１」レベルの間がカウンタ８゜１０の
カウント時間である。実施例では機械式エンコーダ３３
ａにより下位桁の比較信号を調整することにより１発振
器（３，４）内の振動子の製造バラツキに伴う振動数の
変化に応じてカウンタ８や１０におけるカウント時間（
ゲートパルスφＧのパルス幅）を調整し、振動数のバラ
ツキにかかわらずカウント数すなわち計測値が一定にな
るように補正することができる。

なお、第３図および第５図の実施例では下位桁用の比較
値をロータリ設定器のような機械式エンコーダ３３ａに
て発生させることにより、数値設定が一動作ですませら
れるよう工夫しである。第７図、第９図ではパルスカウ
ンタ３１の下位桁をＤ／Ａ変換器３４によってディジタ
ル−アナログ変換して差動増幅器３５でアナログ比較を
行なっている。この方法によれば比較値としての参照電
位ＶＲＥＦをポテンショメータ３６などで発生できるの
で、第３図および第５図の実施例と同様に数値設定を一
動作ですませられる他、補償電圧発生器３７や補償用ト
ランジスタ３８等を用いて温度補償あるいは非線形性補
償のための電気信号を重畳できるので若干複雑な演算も
可能になるという効果がある。

また１例えばダウンカウンタあるいはアップカウンタの
計数値に比例した補償電圧成分を使うことにより、２次
の非線形性を与えることができる。

さらに、第５図の実施例では簡易な回路（フリップフロ
ップＦＦ２とＡＮＤゲートＧ３）を追加して終了信号φ
Ｆを発生させており、第１図に示されている終了信号発
生器１７は不要となる。また、第９図の実施例では電力
消費の多いディジタル−アナログ変換器などに上位桁が
一致した期間だけ電力供給するようにして消費電力の低
減を図っている。電力消費を一層少なくしたい場合には
クロックに同期しつつ上位桁が一致した期間のみ動作す
るダイナミックなディジタル−アナログ変換器、電圧コ
ンパレータなどを用いることも考えられ、かかる用途に
はフリップフロップ形のダイナミック増幅器をコンパレ
ータとして用いればよい。

以上説明したように上記実施例は、振動数変調方式の計
測に必要な１次演算のうち比例定数を計数時間として与
えるゲートパルス発生回路と、固定定数をプリセット値
として与えられるダウンカウンタおよびこのダウンカウ
ンタの標準状態での計数値をプリセット値とし、上記ゲ
ートパルス発生回路により与えられた時間の間だけセン
サ側からの出力振動を計数するアップカウンタとにより
正規カウンタを構成したので、振動数変調形計測装置の
出力振動数を計数し、被計測体の標準状態および非標準
状態に対応する振動計数値の差あるいはその差に一定数
を加算した結果の数値をもって被計測体の状態を表現す
ることができるという作用により、出力振動数の計数値
をそのまま測定値として表示させることができると共に
、被計測体の状態変化を振動数の変化に変調することが
可能な全ての物理量の計測器に利用することができると
いう効果がある。

また、計数時間を与えるゲートパルス発生回路を、クロ
ックを計数するカウンタと、このカウンタの計数値と比
較する値を設定するための設定器および比較器とにより
構成し、この比較器の動作を下位桁と上位桁に分割して
行なうと共に、下位桁の比較設定値を機械式エンコーダ
により与え、あるいは比較器の下位桁出力をＤ／Ａ変換
して設定可能な参照電圧と比較させるようにしたので、
ゲートパルス発生回路により形成される計測時間を一動
作で設定できるという作用により、センサ等の製造バラ
ツキに基づく振動数のバラツキを簡単に微調整すること
ができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない０例えば上記実施例では第
２発振器４に振動数変調形のものを用い、第１発振器３
の振動数を一定にして計数を行なうようにしたものにつ
いて説明したが、第２発振器４として振動数一定の発振
器を用い、第１発振器３の振動数を被測定体の状態に応
じて変調するようにしてもよく、また第１発振器３と第
２発振器４を互いに逆方向に振動数変調させるようにし
てもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である秤への適用を考慮し
て設計した正規化カウンタについて説明したが、この発
明はそれに限定されず、圧力計、粘度計、ひずみ計その
他状態の変化を振動数の変化に変調して検出可能なすべ
ての被測定体の計測装置用のカウンタとして利用するこ
とができる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、出力振動数の計数値をそのまま測定値として
表示させることができると共に、被計測体の状態変化を
振動数の変化に変調することが可能な全ての物理量の計
測器に利用することができる。また、センサ等の製造バ
ラツキに基づ（振動数のバラツキを簡単に微調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の正規化カウンタの一実施例を示すブロ
ック回路図。 第２図は第１図番部の信号の波形図、 第３図はパルス列抽出用ゲートパルス発生回路の一例を
示すブロック図、 第４図はその入出力信号の波形図。 第５図はパルス列抽出用ゲートパルス発生回路の第２の
実施例を示すブロック図、 第６図はその入出力信号の波形図。 第７図はパルス列抽出用ゲートパルス発生回路の第３の
実施例を示すブｄツク図、 第８図はその入出力信号の波形図、 第９図はパルス列抽出用ゲートパルス発生回路の第４図
の実施例を示すブロック図、 第１０図はその入出力信号の波形図である。 １・・・・電源系、２・・・・始動パルス発生器、３・
・・・第１発振器、４・・・・第２発振器、５・・・・
置数パルス発生器、６・・・・正規化カウンタ、７・・
・・補正信号発生器、８・・・・ダウンカウンタ、９・
・・・第１ラツチ、１０・・・・アップカウンタ、１１
・・・・第２ラツチ、１２・・・・動作指令発生器、１
３・・・・ＯＲゲート、１４・・・・第１遅延手段、１
５・・・・第２遅延手段、１６・・・・パルス列抽出用
ゲートパルス発生回路、１７・・・・終了パルス発生器
、１８・・・・第３遅延手段。 第　　５　　図 箒　　６　　図 １弘（ξて丁イ＠Ｊ　ψＦ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の電気振動を計数するカウンタと第２の電気振
   動を計数するダウンカウンタおよびアップカウンタを有
   し、第１の電気振動をクロックとして利用して第１の電
   気振動を一定数だけ計数するのに要する時間内に第２の
   電気振動を上記ダウンカウンタとアップカウンタで計数
   し、その計数結果を各々独立に記憶する第１と第２の記
   憶手段ならびに上記２種のカウンタと２個の記憶手段に
   対する動作指令信号を順次発生させる信号発生手段を備
   え、上記ダウンカウンタは計数に先立って零または特定
   値をプリセットされた後に減算法にて計数を行ない、計
   数終了後に置数パルスに応じて計数結果を第１の記憶手
   段に記憶させ、上記アップカウンタは計数に先立ってダ
   ウンカウンタの計数結果を上記第１の記憶手段より取り
   出してプリセットした後に加算法にて計数を行ない計数
   終了後に計数結果を第２の記憶手段に記憶させて正規化
   カウント値として出力し、前記動作指令信号を順次発生
   させる信号発生手段は始動パルスによって起動された後
   にクロックに同期した一連の動作指令信号群を繰返して
   発生させるように構成されてなることを特徴とする計測
   器用正規化カウンタ。 ２、上記信号発生手段は、第１の電気振動を一定数だけ
   計数する手段として複数桁の計測器と比較器を備え、少
   なくとも下位桁は機械的位置を電気信号に変換する調整
   可能な比較値設定手段によって発生され、計数値と比較
   値とが一致した時に一致信号を発生するように構成され
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の計
   測器用正規化カウンタ。 ３、上記信号発生手段は、第１の電気振動を一定数だけ
   計数する手段として複数桁の計数器と、この計数器の上
   位桁のための比較器と、計数器の下位桁を連続的な電気
   信号に変換する変換手段と、その連続的電気信号の比較
   値と、連続的参照電気信号発生器とを備え、上位桁のた
   めの比較器と連続的電気信号の比較器が共に一致あるい
   は計数値超過となった時に対応する検出信号を発生する
   ように構成され、計数器により計数する一定数が電気的
   に調整可能にされてなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の計測器用正規化カウンタ。