JPS637026A - 入出力学習装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種センサからの出力信号を制御系　　。

統に伝送するに際して、的確な補正を行う入出力学習装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、各種のセンサが制御系統に用いられることによっ
て多くの工程の自動化が達成されている。

これら各種のセンサは、ある物理量、例えば温度、光量
、長さ、重さ、湿度等を検出するとその検出結果に応じ
た信号を出力している。しかし、このセンサの出力が制
御系統に適合しない場合があり、従来はこのためにＲＯ
Ｍや加減算回路等を利用した、整合が図られている。す
なわち、物理量を広範囲に線形的に検出したいにも拘ら
ずその検出に用いられるセンサがある範囲でのみ感度が
高いような場合、センサの出力のディジタル変換値を利
用してＲＯＭの所定アドレス内の補正データを読み出し
、このデータを用いてセンサの出力を補正した後に制御
系統へ伝送するのである（特開昭５９−４１９２６号）
。これにより、制御系統側では所望の物理量の検出が正
確かつ容易に行われ、その検出結合に児合った最適の制
御を実行すべく作動することが可能となるのである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のごとく整合を図る装置にあってもいまだ
に充分なものではなく、次のような問題点があった。

セン４ノー技術や制御技術の向上等に伴って１つの制御
系統に用いられるセンサの数は増加の一方である。これ
ら多くのセンサ毎に、その特性を記憶しているＲＯＭや
加減算回路を設けるならば多くの部品点数を必要とし、
保守やコストの面で極めて不利となる。

また、センサは経年変化等により出力特性が変化するこ
とがある。この様な場合にあっては、ＲＯＭに記憶され
ている補正データでは最早正確な整合を取ることは不能
であり、ＲＯＭの交換等の保守が必要となる。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされたも
ので、複数のセンサの出力を制御系統に整合するように
補正することのできる機能を有し、かつ安価で保守か容
易であり、センサの経年変化等に対しても簡単に対処す
ることのできる入出力学習装置を提供することを目的と
している。

発明の構成 Ｅ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ごとく、入力している複数
のセンサＳｎのアナログ信号の１を選択し、出力する選
択手段Ｃ１と、該選択手段Ｃ１の出力をディジタル信号
に変換する信号変換手段Ｃ２と、 前記複数のセンサＳｎが検出する物理量に対応した基準
出力を教示する教示手段Ｃ３と、前記信号変換手段Ｃ２
の出力および前記教示手段Ｃ３の出力を入力し、同一物
理量に対応した前記信号変換手段Ｃ２の出力と前記基準
出力との差を学習する学習手段Ｃ４と、 前記信号変換手段Ｃ２の出力を入力し、前記学習手段Ｃ
４の学習結果を用いて該信号変換手段Ｃ２の出力を補正
する補正手段Ｃ５と ・　　を備えることを特徴とする入出力学習装置をその
要旨としている。

「作用］ 本発明の入出力学習装置において、選択手段とは、複数
のセンサＳｎからの多数の情報を後段の信号変換手段Ｃ
２の情報処理能力に応じて選択的に、時分割的に伝送す
る。従来より用いられているスイッチあるいはマルチプ
レクサ等の回路の開閉素子等を利用して簡単に構成され
る。

信号変換手段Ｃ２は、センサＳｎのアナログ出力をディ
ジタル信号に変換するものである。このとき、アナログ
信号とディジタル信号とに１対１の対応関係は維持され
ており、単にセンサ３ｎの出力形式を変化するにすぎな
い。これは、周知のＡＤ変換器等を利用すればよい。

教示手段Ｃ３とは、センサｓｎが検出する物理量に対し
て、どれほどの出力が得られることが望ましいか、すな
わち、希望する出力とは、どの様な値であるかを指示す
るものである。例えば、温度２０’Ｃに対して出力電圧
５［Ｖ］が得られることが望ましい等のように個別の点
を教示したり、温度Ｔ℃に対してＶｔ　＝ＡＴ十Ｂ　［
Ｖ］　　（ただしＡ、Ｂは定数）の出力電圧が得られる
ように関係式等を用いて教示したり等、その形式はいず
れであってもよい。

学習手段Ｃ４は、同一物理量に対応した信号変換手段Ｃ
２の出力と教示手段Ｃ３から与えられた基準出力とを比
較し、その差を学習する。すなわち、現実のセンサＳｎ
の出力が、制御系統との整合より定まる望ましい出力と
の間にどれ程の差が存在するかを学習する。

補正手段Ｃ５は、上記した学習手段Ｃ４の学習結果を受
は取り、信号変換手段Ｃ２の出力を補正する。これによ
り、ある物理量を検出したときの出力は教示手段Ｃ３に
よって教示した基準出力と一致することになる。

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図は実施例である入出力学習装置の構成ブロック図
で′ある。

図のように本人出力学習装置は８個のセンサ１ＯＡない
し１０］」のセンサ出ノＪを処理する能力を有しており
、そのセンサ出力の取り込み口となるマルチプレク゛す
２０は８ヂヤンネル（ＣＨ１〜Ｃｌ−１８＞の入力ボー
トを備えている。マルチプレクサ れ、ここでセンサ１０Ａ〜１０Ｈのアナログ信号は８ｂ
ｉｔのディジタル信号に変換され、以後の処理を容易に
する。スイッチ回路２４は、Ａ／Ｄ］ンバータ２２の出
力を後段のプログラマブルＲＯＭ（以下ＰＲＯＭという
）２６および電子制御回路３０に連結するパスラインに
接続するか否かを決定するために挿入されるもので、後
）ホするＰＲＯＭ２６のプログラム時にＡ／Ｄｌンバー
タ２２側との連絡を断つ働きをする。前記ＦＲＯＭ２６
の記憶領域は、第３図に示すように８等分されており、
その１つのバンクに１つのセンサの情報が記憶されるよ
うに構成される。なお、各センサ１０△〜１０１〜１と
マルチプレクサ２０との間に介在する増幅器１２Ａ〜１
２１−１は、微弱なセンサの出力電圧を増幅し、またマ
ルチプレクサ２０とのインピーダンス整合を取るために
配設されるものである。

上記各構成機器の動作タイミング等を司るものが電子制
御回路３０であり、マイクロコンピュータを利用した論
理演算回路により構成されている。

すなわち、論理演算を実行するＣＰＵ３２、後述する制
御プログラム等の情報を不揮発的に記憶しているＲＯＭ
３４、情報の一時的記憶を実行するＲＡＭ３６および情
報の受は渡し口となる入出力ポート（■１０ポートとい
う）３８を中心とするディジタル回路によって構成され
ている。この■１０ボー］〜３８に前述のマルチプレク
サ２０．スイツチ を取り込むチャンネルの選択、パスラインとの接続、Ｐ
ＲＯＭ２６のプログラムモード等が管理されている。ま
た、このＩ１０ポート３８にはプログラムスイッチ（以
下、ＰＳＷという）４０および任意の数値情報をセット
できるデータ入力器４２も接続されている。

以上のごとく構成される本実施例の入出力学習装置はＲ
ＯＭ３４に記憶されている第４図にフローチャートを示
すような制御プログラムを実行することで、次のように
各センサＩＯＡ〜１０Ｈの出力を補正することができる
。

上記した本装置に電源が投入されるとＣＰＵ３２は制御
プログラムの処理を開始し、まずＲＡＭの記憶領域を初
期化する等の初期設定を行う（ステップ１００）。そし
て、ＰＳＷ４０が１ＯＮ」状態であるか否かが判断され
（ステップ１１０）、ＰＲＯＭ２６をプログラムモード
とするか、あるいは通常の出力モードとするかが決定さ
れる。

まず、初めにＰＳＷ４０が１ＯＮ」とされているプログ
ラムモードについて説明する。このプログラムモードで
は、プログラムの要求されているいずれかのセンサ、例
えばセンサ１０Ａは既知の物理量を検出しており、この
ときのセンサＩＯＡの出力をＣＰＵ３２が取込みＲＡＭ
３６に記憶する（ステップ１２０）。次いで、ＣＰｔＪ
３２はデータ入力器４２にセットされている任意の数値
データを取込む（ステップ１３０）。この数値データと
は、現在セン１ノ１０Ａが検出している物理量に対して
理想的にはどれ程の出力が得たいかという基準出力であ
り、使用者が自由に設定するものである。

第５図に、センサ１０Ａが温度センサとした場合のセン
サ出力および基準出力の説明図を示す。

図のように、温度が１００’Ｃ−０’Ｃに変化するとき
、理想的にはセンサ出力としてリニアな出力が得たいに
も拘らず、埋実のセン１ノー１０Δの出力は低温になる
程感度がよい特性である場合がある。

この様な場合、仮にセンサ１０△に既知の物理量５０°
Ｃを検出させているとする。このとき、前述のステップ
１２０でＲＡＭに取込まれるセンサ出力は０．３［Ｖ］
、またデータ入力器４２には基準出力０．５　［Ｖ］が
設定されておりこれをステップ１３０にてＣＰＵ３２に
取込むのである。

こうしたセンサ出力、基準出力の取込みが１つの既知の
物理量に対して完了すると、ＣＰＵ３２は該２つの出力
、センサ出力と基準出力との差を算出し、補正値を演算
する（ステップ１４０）。

例えば上述した例で説明するならば、０．２　［Ｖ］が
補正値として必要であると判断され、この値がＰＲＯＭ
２６の所定アドレスへ記憶される（ステップ１５０）。

ここでＰＲＯＭ２６の所定アドレスとは、前述した各セ
ンサ用に予め定められるバンク内の所定アドレスであり
、相互のセンサの補正値が重複することが回避される。

こうして、既知の物理量５０’ｃについての補正値がＰ
ＲＯＭ２６内に格納されると、処理は再びステップ１１
０へ戻り、以下同様の処理が繰り返し実行される。

ただし、このときには既知の物理量、例えば温度が他の
値に変更されており、これを繰り返すことによって第５
図のような１つのセンサについての出力特性および補正
値が決定され、ＰＲＯＭ２６に記憶される。

上述したＰＲＯＭ２６のプログラムモードによって、該
ＰＲＯＭ２６内には各センサ１０Ａ〜１０１−１の全出
力範囲についての補正値が格納されるが、このプログラ
ムモードが完了するとＰＳＷ４０がｒＯＦＦＪされ、本
人出力学習装置は通常の入出力モードに移行する。すな
わら、ステップ１１０でＰＳＷ４０がｒＯＦＦＪである
と判断されると処理はステップ１６０へ進み、現在のセ
ンサの出力が取込まれる。ここで、取込まれるセンサの
出力がいずれのセンサの出力であるかは、マルチプレク
サ２０へのチャンネル選択の信号から容易に判断される
。そして、次いでこの取込んだセンサの出力信号に基づ
き、ＰＲＯＭ２６の格納している補正値を読み出して補
正処理がなされ（ステップ１７０）、その処理後の値が
出力される（ステップ］８０）。すなわち、上述した例
で説明するならば、センサ１０Ａの出力がマルチプレク
サ２０で選択されており、かつその出力が０゜３［Ｖ］
であったとする。このとき、ＣＰｔＪ３２はＰＲＯＭ２
６内のセンサ１０Ａのバンクを選択してセンサ出力が０
．３　［ｖ］のときに指定されたアドレスの内容を読み
出すのである。前述のように、このアドレスには、基準
出力との差０．２［Ｖ］が格納されており、この値をセ
ンサ出力に加算する補正処理を実行し、その結果を出力
するのである。従って、あたかもセンサ１０Ａの温度に
対する出力はリニアな特性を有するものであるかのごと
く本人出力学習装置から出力されることになるのである
。

以上は、センサＩＯＡを第５図に出力特性を示す温度セ
ンサと仮定し、かつ、その出力をリニアに補正する場合
について説明したが、第６図に示すようにセンサがある
物理量に従って連続的にその出力を変化するものである
場合、これを補正して二値的なディジタルの出力とする
こと等、種々の出力特性の補正が可能である。

この様に、本実施例の入出力学習装置によれば、いかな
る出力特性を有するセンサであっても、希望する理想的
な出力特性のものとして扱うことが可能となる。しかも
、マルチプレクサ２０を採用し、かつＰＲＯＭ２６を複
数のバンクに分割していることから何ら回路部品点数を
増加させることなく複数センサについての出力特性の補
正が達成でき、保守が簡単で、また安価となる。更に、
センサに経年変化等が発生しても、再度ＦＲＯＭ２６の
プログラムモードを実行するだけで対処できるため、汎
用性にも富み、極めて有用となる。

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように、本発明の入出力学
習装置は、複数のセンサ出力を適宜補正し、教示手段に
よって教示した基準出力が得られるように作動する。こ
のため、センサからの出力を受けて作動する制御系統側
での出力の処理が簡略化される。また、複数のセンサの
出力を上記のように補正するにも拘らず部品点数が少な
く、保守が容易で、かつ安価に構成される。更には、教
示内容を変更するだけで種々のセンサに対して利用可能
であり、また、センサの経年変化にも対処できる等極め
て有用な装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例のブロ
ック図、第３図は同実施例のＰＲＯＭ記憶領域説明図、
第４図は同実施例の制御プログラムのフローチャート、
第５図および第６図は同実施例のセンサ、基準出力およ
び補正値の説明図、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力している複数のセンサのアナログ信号の１を選択し
   、出力する選択手段と、 該選択手段の出力をディジタル信号に変換する信号変換
   手段と、 前記複数のセンサが検出する物理量に対応した基準出力
   を教示する教示手段と、 前記信号変換手段の出力および前記教示手段の出力を入
   力し、同一物理量に対応した前記信号変換手段の出力と
   前記基準出力との差を学習する学習手段と、 前記信号変換手段の出力を入力し、前記学習手段の学習
   結果を用いて該信号変換手段の出力を補正する補正手段
   と を備えることを特徴とする入出力学習装置。