JP2001091302A - メータ装置 - Google Patents
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- JP2001091302A JP2001091302A JP27125099A JP27125099A JP2001091302A JP 2001091302 A JP2001091302 A JP 2001091302A JP 27125099 A JP27125099 A JP 27125099A JP 27125099 A JP27125099 A JP 27125099A JP 2001091302 A JP2001091302 A JP 2001091302A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、ステッピングモータを用いた車載用
アナログ指針式スピードメータにおいて、脱調を防止す
るとともに、指針のスムーズな動きを実現できるように
することを最も主要な特徴とする。 【解決手段】たとえば、速度データに応じた入力データ
を、データ変換回路21により、スピードメータの指針
の指示角度に相当する、複数ビットの振れ角データDm
に変換する。この振れ角データDmを、振れ角データ保
持回路22によって一時的に保持した後、デジタル遅延
回路23にて積分する。そして、そのデジタル遅延回路
23の出力を、三角関数変換回路24によって三角関数
データ(SIN,COSなど)に変換する。こうして得
た三角関数データに応じた電流量を、駆動回路25によ
り、メータ本体30の、ステッピングモータの電磁コイ
ルに供給する構成とされている。
アナログ指針式スピードメータにおいて、脱調を防止す
るとともに、指針のスムーズな動きを実現できるように
することを最も主要な特徴とする。 【解決手段】たとえば、速度データに応じた入力データ
を、データ変換回路21により、スピードメータの指針
の指示角度に相当する、複数ビットの振れ角データDm
に変換する。この振れ角データDmを、振れ角データ保
持回路22によって一時的に保持した後、デジタル遅延
回路23にて積分する。そして、そのデジタル遅延回路
23の出力を、三角関数変換回路24によって三角関数
データ(SIN,COSなど)に変換する。こうして得
た三角関数データに応じた電流量を、駆動回路25によ
り、メータ本体30の、ステッピングモータの電磁コイ
ルに供給する構成とされている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、メータ装置に関
するもので、特に、ステッピングモータを用いた車載用
アナログ指針式メータに関するものである。
するもので、特に、ステッピングモータを用いた車載用
アナログ指針式メータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、スピードメータやタコメータなど
の車載用アナログ指針式メータの駆動に、ステッピング
モータを使用することが検討されている。
の車載用アナログ指針式メータの駆動に、ステッピング
モータを使用することが検討されている。
【0003】たとえば、従来のステッピングモータを用
いたアナログ指針式のスピードメータの場合は、入力さ
れる速度データの変化に応じてステッピングモータのロ
ータの回転を制御することにより、スピードメータの指
針の指示位置(指示角度)を決定するようになってい
る。
いたアナログ指針式のスピードメータの場合は、入力さ
れる速度データの変化に応じてステッピングモータのロ
ータの回転を制御することにより、スピードメータの指
針の指示位置(指示角度)を決定するようになってい
る。
【0004】図11は、従来の、ステッピングモータを
使用したアナログ指針式のスピードメータにおける、制
御装置の概略構成を示すものである。
使用したアナログ指針式のスピードメータにおける、制
御装置の概略構成を示すものである。
【0005】この制御装置は、たとえば、データ変換回
路101と、振れ角データ保持回路102と、デジタル
遅延回路103と、駆動回路104とから構成されてい
る。また、上記デジタル遅延回路103は、変化量算出
回路103a、変化量保持回路103b、加算器103
c、加減算回路103d、および、データ保持回路10
3eを有して構成されている。
路101と、振れ角データ保持回路102と、デジタル
遅延回路103と、駆動回路104とから構成されてい
る。また、上記デジタル遅延回路103は、変化量算出
回路103a、変化量保持回路103b、加算器103
c、加減算回路103d、および、データ保持回路10
3eを有して構成されている。
【0006】たとえば、速度データに応じたパルス周波
数や電圧が入力されると、データ変換回路101にて、
上記入力が、スピードメータの指針の指示角度(指示角
の変化)に相当する複数ビットの振れ角データDmに変
換された後、一旦、振れ角データ保持回路102内に保
持される。
数や電圧が入力されると、データ変換回路101にて、
上記入力が、スピードメータの指針の指示角度(指示角
の変化)に相当する複数ビットの振れ角データDmに変
換された後、一旦、振れ角データ保持回路102内に保
持される。
【0007】今回の入力に対する振れ角データDmは、
デジタル遅延回路103内の変化量算出回路103aに
送られ、前回の入力に対する振れ角データDm-1との差
である、変化量Δθ(=Dm−Dm-1)の算出に供され
る。そして、この変化量算出回路103aにて算出され
た変化量Δθは、一旦、変化量保持回路103b内に保
持される。
デジタル遅延回路103内の変化量算出回路103aに
送られ、前回の入力に対する振れ角データDm-1との差
である、変化量Δθ(=Dm−Dm-1)の算出に供され
る。そして、この変化量算出回路103aにて算出され
た変化量Δθは、一旦、変化量保持回路103b内に保
持される。
【0008】次いで、上記変化量保持回路103b内に
保持された変化量Δθは、加算器103cを介して加減
算回路103dに送られ、上記変化量Δθを1/nした
データΔθ/nが、今(現在)の位置データθm-1と加
算される。
保持された変化量Δθは、加算器103cを介して加減
算回路103dに送られ、上記変化量Δθを1/nした
データΔθ/nが、今(現在)の位置データθm-1と加
算される。
【0009】そして、その結果(新位置データθm)
は、一旦、データ保持回路103e内に取り込まれた
後、この新位置データθmにしたがってメータ本体(図
示していない)を駆動する駆動回路104が制御される
ことにより、該スピードメータの指針の指示位置が移動
されるように構成されている。
は、一旦、データ保持回路103e内に取り込まれた
後、この新位置データθmにしたがってメータ本体(図
示していない)を駆動する駆動回路104が制御される
ことにより、該スピードメータの指針の指示位置が移動
されるように構成されている。
【0010】また、新位置データθmは、上記駆動回路
104に供給されるごとに、上記加算器103cにおい
て、上記変化量保持回路103bからの変化量Δθにも
加算される。
104に供給されるごとに、上記加算器103cにおい
て、上記変化量保持回路103bからの変化量Δθにも
加算される。
【0011】このように、従来は、変化量Δθを1/n
したデータΔθ/nが今の位置データθm-1に加算され
るごとに、メータ本体の駆動が行われる。これにより、
今の位置データθm-1に対して、変化量Δθを1/nし
たデータΔθ/nがn回だけ加算された時点で、スピー
ドメータの指針の指示角度はθm-1+Δθとなり、今回
の入力に対する変化量Δθ分だけ、スピードメータの指
針(指示位置)が動くことになる。
したデータΔθ/nが今の位置データθm-1に加算され
るごとに、メータ本体の駆動が行われる。これにより、
今の位置データθm-1に対して、変化量Δθを1/nし
たデータΔθ/nがn回だけ加算された時点で、スピー
ドメータの指針の指示角度はθm-1+Δθとなり、今回
の入力に対する変化量Δθ分だけ、スピードメータの指
針(指示位置)が動くことになる。
【0012】図12は、上記メータ本体における、ステ
ッピングモータの制御波形を概略的に示すものである。
ッピングモータの制御波形を概略的に示すものである。
【0013】通常、ステッピングモータは、指示角度に
したがったSIN,COSのDC的な電流値を電磁コイ
ルに流すことにより、その軸角度(機械角)が制御され
るようになっている。
したがったSIN,COSのDC的な電流値を電磁コイ
ルに流すことにより、その軸角度(機械角)が制御され
るようになっている。
【0014】この場合、電気角(電気的角度)が360
°(2π)の時、ステッピングモータの機械角は360
°×1/Nとなっており、ステッピングモータの機械角
を360°移動させるためには、電気角を360°×N
°(2πN)だけ変化させる必要がある。
°(2π)の時、ステッピングモータの機械角は360
°×1/Nとなっており、ステッピングモータの機械角
を360°移動させるためには、電気角を360°×N
°(2πN)だけ変化させる必要がある。
【0015】しかしながら、従来においては、ステッピ
ングモータの特性によりスピードメータが正常に駆動さ
れず、または、スピードメータの応答性が悪くて、指針
のスムーズな動きを実現できない場合があった。
ングモータの特性によりスピードメータが正常に駆動さ
れず、または、スピードメータの応答性が悪くて、指針
のスムーズな動きを実現できない場合があった。
【0016】すなわち、ステッピングモータは、たとえ
電気的角度により制御されたとしても、一定値以上の電
流量がステッピングモータの電磁コイルに与えられる
と、スピードメータの指針を制御方向に移動できない現
象(いわゆる、脱調)を引き起こす。
電気的角度により制御されたとしても、一定値以上の電
流量がステッピングモータの電磁コイルに与えられる
と、スピードメータの指針を制御方向に移動できない現
象(いわゆる、脱調)を引き起こす。
【0017】図13は、従来の、ステッピングモータを
使用したアナログ指針式のスピードメータにおける制御
装置(図11参照)において、たとえば、入力が0、ス
ピードメータの指針の位置が0°の状態から、振れ角デ
ータDmに相当する入力がステップ的に変化した時の、
指針の指示角度の変化の様子を示すものである。
使用したアナログ指針式のスピードメータにおける制御
装置(図11参照)において、たとえば、入力が0、ス
ピードメータの指針の位置が0°の状態から、振れ角デ
ータDmに相当する入力がステップ的に変化した時の、
指針の指示角度の変化の様子を示すものである。
【0018】たとえば、モータ動作スタート時に、電気
角の変化率(角度/sec)が大きい場合、特に、脱調を
起こしやすい。また、モータ動作中においても、電気角
の変化率が大きくなると、スピードメータの指針が指示
位置を追従できなくなって、脱調を起こす場合がある。
角の変化率(角度/sec)が大きい場合、特に、脱調を
起こしやすい。また、モータ動作中においても、電気角
の変化率が大きくなると、スピードメータの指針が指示
位置を追従できなくなって、脱調を起こす場合がある。
【0019】すなわち、図11に示した、従来の、ステ
ッピングモータを使用したアナログ指針式のスピードメ
ータにおける制御装置において、入力が急激に変化し
て、変化量Δθが大きくなった場合、nの値が小さい
と、加減算による一回のデータΔθ/nが大(すなわ
ち、電気角の変化率が大)となって、脱調を起こす恐れ
が出てくる。
ッピングモータを使用したアナログ指針式のスピードメ
ータにおける制御装置において、入力が急激に変化し
て、変化量Δθが大きくなった場合、nの値が小さい
と、加減算による一回のデータΔθ/nが大(すなわ
ち、電気角の変化率が大)となって、脱調を起こす恐れ
が出てくる。
【0020】このような脱調が一度でも起こると、指針
が元の指示角度の位置に戻らなくなり、スピードメータ
の速度の指示に誤差となって現れる。
が元の指示角度の位置に戻らなくなり、スピードメータ
の速度の指示に誤差となって現れる。
【0021】また、脱調を起こさせないために、電気角
の変化率が小さくなるように、nの値を大きくすると、
新位置データθmを求めるための計算(θm-1+Δθ/
n)を何度(n回)も繰り返さなければならず、スピー
ドメータの指針の指示角度がθm-1+Δθに到達するま
でに時間がかかる。その結果、入力の変化に対するスピ
ードメータの応答性が悪くなり、指針のスムーズな動き
ができなくなる。
の変化率が小さくなるように、nの値を大きくすると、
新位置データθmを求めるための計算(θm-1+Δθ/
n)を何度(n回)も繰り返さなければならず、スピー
ドメータの指針の指示角度がθm-1+Δθに到達するま
でに時間がかかる。その結果、入力の変化に対するスピ
ードメータの応答性が悪くなり、指針のスムーズな動き
ができなくなる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、モータ動作スタート時や入力が急激に変化
した場合に、脱調を起こしやすく、また、メータの指針
のスムーズな動きを実現するのが難しいという問題があ
った。
においては、モータ動作スタート時や入力が急激に変化
した場合に、脱調を起こしやすく、また、メータの指針
のスムーズな動きを実現するのが難しいという問題があ
った。
【0023】そこで、この発明は、モータ動作スタート
時の脱調を防止できるとともに、入力の急変時にも脱調
することなく、指針のスムーズな動きを実現することが
可能なメータ装置を提供することを目的としている。
時の脱調を防止できるとともに、入力の急変時にも脱調
することなく、指針のスムーズな動きを実現することが
可能なメータ装置を提供することを目的としている。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のメータ装置にあっては、2つの電磁コ
イルを流れる電流により発生する磁界のベクトル和に応
じて、着磁されたマグネットロータの回転を制御するこ
とによって指針の指示角が定まるように構成された、ス
テッピングモータを用いたアナログ指針式のメータ本体
と、入力信号を、前記指針の指示角の変化に相当する振
れ角データに変換するデータ変換回路と、このデータ変
換回路より供給される前記振れ角データに応じて、積分
された値を出力する積分回路を有するデジタル遅延回路
と、このデジタル遅延回路の出力を三角関数データに変
換する三角関数変換回路と、この三角関数変換回路から
の三角関数データに応じた電流量を、前記メータ本体
の、前記電磁コイルに供給するメータ駆動回路とから構
成されている。
めに、この発明のメータ装置にあっては、2つの電磁コ
イルを流れる電流により発生する磁界のベクトル和に応
じて、着磁されたマグネットロータの回転を制御するこ
とによって指針の指示角が定まるように構成された、ス
テッピングモータを用いたアナログ指針式のメータ本体
と、入力信号を、前記指針の指示角の変化に相当する振
れ角データに変換するデータ変換回路と、このデータ変
換回路より供給される前記振れ角データに応じて、積分
された値を出力する積分回路を有するデジタル遅延回路
と、このデジタル遅延回路の出力を三角関数データに変
換する三角関数変換回路と、この三角関数変換回路から
の三角関数データに応じた電流量を、前記メータ本体
の、前記電磁コイルに供給するメータ駆動回路とから構
成されている。
【0025】この発明のメータ装置によれば、フィルタ
効果により、たとえ入力信号が急変したとしても、その
直後における、指針の指示角度の変化率を小さくできる
ようになる。これにより、入力信号に異常が発生した場
合にも、制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角
度とを常に一致させることが可能となるものである。
効果により、たとえ入力信号が急変したとしても、その
直後における、指針の指示角度の変化率を小さくできる
ようになる。これにより、入力信号に異常が発生した場
合にも、制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角
度とを常に一致させることが可能となるものである。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【0027】図1は、本発明にかかる、ステッピングモ
ータを使用したアナログ指針式のスピードメータにおけ
る、制御装置の基本概念を示すものである。
ータを使用したアナログ指針式のスピードメータにおけ
る、制御装置の基本概念を示すものである。
【0028】すなわち、この制御装置は、たとえば指示
角度データ生成回路11、デジタル遅延回路(デジタル
フィルタ)12、および、移動角度データ出力回路13
からなり、現在のステッピングモータの位置データ(旧
指示角度データA)Dn-1と、今回のステッピングモー
タの位置データ(新指示角度データB)dnとから、ス
テッピングモータの移動角量(変化量B−A)を算出す
るとともに、その途中におけるいくつかの移動角度デー
タDn(=Dn-1−Dn-1/M+dn/M)などを、上
記デジタル遅延回路12を用いて生成するようにしたも
のである。
角度データ生成回路11、デジタル遅延回路(デジタル
フィルタ)12、および、移動角度データ出力回路13
からなり、現在のステッピングモータの位置データ(旧
指示角度データA)Dn-1と、今回のステッピングモー
タの位置データ(新指示角度データB)dnとから、ス
テッピングモータの移動角量(変化量B−A)を算出す
るとともに、その途中におけるいくつかの移動角度デー
タDn(=Dn-1−Dn-1/M+dn/M)などを、上
記デジタル遅延回路12を用いて生成するようにしたも
のである。
【0029】デジタル遅延回路12は、現在のステッピ
ングモータの位置データ(A)と、今回のステッピング
モータの位置データ(B)との間の、時間的な加重平均
を求めるものであり、アナログ的に表現すると、抵抗と
コンデンサとで構成されるローパスフィルタの動作にほ
ぼ等しい。
ングモータの位置データ(A)と、今回のステッピング
モータの位置データ(B)との間の、時間的な加重平均
を求めるものであり、アナログ的に表現すると、抵抗と
コンデンサとで構成されるローパスフィルタの動作にほ
ぼ等しい。
【0030】このようなフィルタを2重/3重にもつ、
デジタル遅延回路12を採用することで、トルクが必要
な、ステッピングモータの停止状態からのモータ動作ス
タート時にも、脱調を起こしにくい移動角度データDn
を生成できるようになる。
デジタル遅延回路12を採用することで、トルクが必要
な、ステッピングモータの停止状態からのモータ動作ス
タート時にも、脱調を起こしにくい移動角度データDn
を生成できるようになる。
【0031】また、モータ動作中から停止状態への移行
時においても、急制動による脱調を抑制できるようにな
る。
時においても、急制動による脱調を抑制できるようにな
る。
【0032】なお、このような制御装置に用いられるデ
ジタル遅延回路12としては、図2に示すようなディジ
タル演算回路12’が、既に、同社より提案されている
(たとえば、特願昭63−305794号参照)。
ジタル遅延回路12としては、図2に示すようなディジ
タル演算回路12’が、既に、同社より提案されている
(たとえば、特願昭63−305794号参照)。
【0033】また、制御装置としては、マイクロコンピ
ュータ(マイコン)などを用いてソフト的に構成する場
合に限らず、たとえば、ハード的にも、または、DSP
(デジタル・シグナル・プロセッサ)などによっても構
成することが可能である。
ュータ(マイコン)などを用いてソフト的に構成する場
合に限らず、たとえば、ハード的にも、または、DSP
(デジタル・シグナル・プロセッサ)などによっても構
成することが可能である。
【0034】なお、制御装置をソフト的に構成するよう
にした場合には、マイコンの暴走、ウオッチドックタイ
マ動作などの復帰による、入力データの非連続状態が発
生するが、少なくともデジタル遅延回路をハード的に構
成するようにした場合には、入力データの非連続状態に
おいても、制御上のメータ指針の指示角度と実際のメー
タ指針の指示角度とを略一致させることが可能となる。
にした場合には、マイコンの暴走、ウオッチドックタイ
マ動作などの復帰による、入力データの非連続状態が発
生するが、少なくともデジタル遅延回路をハード的に構
成するようにした場合には、入力データの非連続状態に
おいても、制御上のメータ指針の指示角度と実際のメー
タ指針の指示角度とを略一致させることが可能となる。
【0035】次に、ステッピングモータを使用したアナ
ログ指針式のスピードメータにおける、制御装置の具体
例について説明する。
ログ指針式のスピードメータにおける、制御装置の具体
例について説明する。
【0036】図3は、本発明の一実施形態にかかる、ス
テッピングモータを使用したアナログ指針式のスピード
メータにおける、制御装置の概略構成を示すものであ
る。なお、ここでは、集積回路化されたメータ制御回路
20によって、アナログ指針式のメータ本体30を駆動
するように構成した場合を例に説明する。
テッピングモータを使用したアナログ指針式のスピード
メータにおける、制御装置の概略構成を示すものであ
る。なお、ここでは、集積回路化されたメータ制御回路
20によって、アナログ指針式のメータ本体30を駆動
するように構成した場合を例に説明する。
【0037】この場合、上記メータ制御回路20は、た
とえば、データ変換回路21、振れ角データ保持回路2
2、デジタル遅延回路23、三角関数変換回路24、お
よび、駆動回路25を有して構成されている。
とえば、データ変換回路21、振れ角データ保持回路2
2、デジタル遅延回路23、三角関数変換回路24、お
よび、駆動回路25を有して構成されている。
【0038】データ変換回路21は、たとえば、速度デ
ータ(回転速度情報)に応じたパルス周波数や電圧など
のデジタルの入力データを、スピードメータの指針の指
示角度に相当する、複数ビットの振れ角データDmに変
換するものである。
ータ(回転速度情報)に応じたパルス周波数や電圧など
のデジタルの入力データを、スピードメータの指針の指
示角度に相当する、複数ビットの振れ角データDmに変
換するものである。
【0039】振れ角データ保持回路22は、たとえば、
上記データ変換回路21にて変換された振れ角データD
mを一時的に保持するものである。
上記データ変換回路21にて変換された振れ角データD
mを一時的に保持するものである。
【0040】デジタル遅延回路23は、たとえば、上記
振れ角データ保持回路22より供給される、上記振れ角
データDmに応じて積分された値を出力するもので、複
数段の積分回路(ローパスフィルタ)を有して構成され
ている。なお、デジタル遅延回路23の詳細について
は、後述する。
振れ角データ保持回路22より供給される、上記振れ角
データDmに応じて積分された値を出力するもので、複
数段の積分回路(ローパスフィルタ)を有して構成され
ている。なお、デジタル遅延回路23の詳細について
は、後述する。
【0041】三角関数変換回路24は、たとえば、上記
デジタル遅延回路23の出力を三角関数データ(SI
N,COSなど)に変換するものである。
デジタル遅延回路23の出力を三角関数データ(SI
N,COSなど)に変換するものである。
【0042】駆動回路25は、上記三角関数変換回路2
4にて変換された三角関数データに応じた電流量を、上
記メータ本体30の、ステッピングモータの電磁コイル
に供給するものである。
4にて変換された三角関数データに応じた電流量を、上
記メータ本体30の、ステッピングモータの電磁コイル
に供給するものである。
【0043】図4は、上記した制御装置における、メー
タ本体30の構成を概略的に示すものである。
タ本体30の構成を概略的に示すものである。
【0044】メータ本体30は、たとえば、着磁された
マグネットロータ31と、このマグネットロータ31に
直交するように配設された2つの電磁コイル32a,3
2bと、中間ギア33と、指針40の取り付けられた最
終ギア34とを有して構成されている。
マグネットロータ31と、このマグネットロータ31に
直交するように配設された2つの電磁コイル32a,3
2bと、中間ギア33と、指針40の取り付けられた最
終ギア34とを有して構成されている。
【0045】そして、上記2つの電磁コイル32a,3
2bを流れる電流により発生する磁界のベクトル和に応
じて、上記マグネットロータ31の回転を制御し、上記
中間ギア33を介して、上記最終ギア34を回転させる
ことにより、上記指針40の指示角が定まるように構成
されている。
2bを流れる電流により発生する磁界のベクトル和に応
じて、上記マグネットロータ31の回転を制御し、上記
中間ギア33を介して、上記最終ギア34を回転させる
ことにより、上記指針40の指示角が定まるように構成
されている。
【0046】この場合、マグネットロータ31と最終ギ
ア34との回転比の関係は、マグネットロータ31が1
80回転すると、最終ギア34上の指針40が1回転
(360°)するようになっている。
ア34との回転比の関係は、マグネットロータ31が1
80回転すると、最終ギア34上の指針40が1回転
(360°)するようになっている。
【0047】図5は、上記した制御装置における、デジ
タル遅延回路23の構成例を概略的に示すものである。
なお、ここでは、3段分の積分回路を有して構成した場
合について説明する。
タル遅延回路23の構成例を概略的に示すものである。
なお、ここでは、3段分の積分回路を有して構成した場
合について説明する。
【0048】このデジタル遅延回路23は、たとえば、
各段の積分回路23-1,23-2,23-3が、それぞれ、
セレクタ回路23a、加減算回路23b、および、デー
タ保持回路23cを有してなる構成とされている。
各段の積分回路23-1,23-2,23-3が、それぞれ、
セレクタ回路23a、加減算回路23b、および、デー
タ保持回路23cを有してなる構成とされている。
【0049】図6を参照して、上記した構成のデジタル
遅延回路23における制御動作の一例について説明す
る。
遅延回路23における制御動作の一例について説明す
る。
【0050】1段目の積分回路23-1においては、セレ
クタ回路23aにより、上記振れ角データ保持回路22
から供給される振れ角データDm、および、1段目の積
分回路23-1の出力である積分出力Σ1の、1/Lの値
の信号(Σ1/L)が交互に選択される。
クタ回路23aにより、上記振れ角データ保持回路22
から供給される振れ角データDm、および、1段目の積
分回路23-1の出力である積分出力Σ1の、1/Lの値
の信号(Σ1/L)が交互に選択される。
【0051】そして、加減算回路23bにより、上記セ
レクタ回路23aによって選択された信号Σ1/Lが1
段目の積分出力Σ1から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された振れ角データDmが1段目
の積分出力Σ1に加算される。
レクタ回路23aによって選択された信号Σ1/Lが1
段目の積分出力Σ1から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された振れ角データDmが1段目
の積分出力Σ1に加算される。
【0052】また、データ保持回路23cにより、上記
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ1)の一部(下位ビット)が、
1段目の積分出力Σ1の、1/Lの値の信号(Σ1/
L)として用いられるようになっている。
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ1)の一部(下位ビット)が、
1段目の積分出力Σ1の、1/Lの値の信号(Σ1/
L)として用いられるようになっている。
【0053】2段目の積分回路23-2においては、セレ
クタ回路23aにより、上記1段目の積分回路23-1か
ら供給される信号(Σ1/L)、および、2段目の積分
回路23-2の出力である積分出力Σ2の、1/Mの値の
信号(Σ2/M)が交互に選択される。
クタ回路23aにより、上記1段目の積分回路23-1か
ら供給される信号(Σ1/L)、および、2段目の積分
回路23-2の出力である積分出力Σ2の、1/Mの値の
信号(Σ2/M)が交互に選択される。
【0054】そして、加減算回路23bにより、上記セ
レクタ回路23aによって選択された信号Σ2/Mが2
段目の積分出力Σ2から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された信号Σ1/Lが2段目の積
分出力Σ2に加算される。
レクタ回路23aによって選択された信号Σ2/Mが2
段目の積分出力Σ2から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された信号Σ1/Lが2段目の積
分出力Σ2に加算される。
【0055】また、データ保持回路23cにより、上記
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ2)の一部(下位ビット)が、
2段目の積分出力Σ2の、1/Mの値の信号(Σ2/
M)として用いられるようになっている。
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ2)の一部(下位ビット)が、
2段目の積分出力Σ2の、1/Mの値の信号(Σ2/
M)として用いられるようになっている。
【0056】3段目の積分回路23-3においては、セレ
クタ回路23aにより、上記2段目の積分回路23-2か
ら供給される信号(Σ2/M)、および、3段目の積分
回路23-2の出力である積分出力Σ3の、1/Nの値の
信号(Σ3/N)が交互に選択される。
クタ回路23aにより、上記2段目の積分回路23-2か
ら供給される信号(Σ2/M)、および、3段目の積分
回路23-2の出力である積分出力Σ3の、1/Nの値の
信号(Σ3/N)が交互に選択される。
【0057】そして、加減算回路23bにより、上記セ
レクタ回路23aによって選択された信号Σ3/Nが3
段目の積分出力Σ3から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された信号Σ2/Mが3段目の積
分出力Σ3に加算される。
レクタ回路23aによって選択された信号Σ3/Nが3
段目の積分出力Σ3から減算、または、上記セレクタ回
路23aによって選択された信号Σ2/Mが3段目の積
分出力Σ3に加算される。
【0058】また、データ保持回路23cにより、上記
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ3)の一部(下位ビット)が、
3段目の積分出力Σ3の、1/Nの値の信号(Σ3/
N)として用いられるようになっている。
加減算回路23bの出力が一時的に保持される。なお、
このデータ保持回路23cにて保持される、複数ビット
の保持出力(積分出力Σ3)の一部(下位ビット)が、
3段目の積分出力Σ3の、1/Nの値の信号(Σ3/
N)として用いられるようになっている。
【0059】本実施形態では、この最終段の積分回路2
3-3の出力(Σ3/N)が、デジタル遅延回路23の出
力として用いられる。
3-3の出力(Σ3/N)が、デジタル遅延回路23の出
力として用いられる。
【0060】図7は、上記図5に示したデジタル遅延回
路23の一構成例を、より具体化して示すものである。
なお、ここでは、L=8、M=512、N=512とし
た場合を例に説明する。
路23の一構成例を、より具体化して示すものである。
なお、ここでは、L=8、M=512、N=512とし
た場合を例に説明する。
【0061】この場合、デジタル遅延回路23’は、第
1〜第6のフリップフロップ回路(F/F回路)41〜
46、第1,第2のセレクタ47,48、および、フル
アダー49を有して構成されている。
1〜第6のフリップフロップ回路(F/F回路)41〜
46、第1,第2のセレクタ47,48、および、フル
アダー49を有して構成されている。
【0062】同図において、信号LAは、データ変換さ
れた振れ角データDmをF/F回路41に取り込むため
の信号であり、たとえば、周波数が62.5Hzの信号
の立ち下がりエッジに同期した信号である。
れた振れ角データDmをF/F回路41に取り込むため
の信号であり、たとえば、周波数が62.5Hzの信号
の立ち下がりエッジに同期した信号である。
【0063】信号φ3は、フルアダー49の出力をF/
F回路45に取り込むための信号であり、たとえば、周
波数が32KHzである2相のクロック信号φ1,φ2
(後述する)のうち、信号φ2に同期した信号である。
F回路45に取り込むための信号であり、たとえば、周
波数が32KHzである2相のクロック信号φ1,φ2
(後述する)のうち、信号φ2に同期した信号である。
【0064】信号CK1は、演算結果(Σ1−Σ1/L
およびΣ1+Dm)を、F/F回路42に取り込むため
の信号である。
およびΣ1+Dm)を、F/F回路42に取り込むため
の信号である。
【0065】信号CK2は、演算結果(Σ2−Σ2/M
およびΣ2+Σ1/L)を、F/F回路43に取り込む
ための信号である。
およびΣ2+Σ1/L)を、F/F回路43に取り込む
ための信号である。
【0066】信号CK3は、演算結果(Σ3−Σ3/N
およびΣ3+Σ2/M)を、F/F回路44に取り込む
ための信号である。
およびΣ3+Σ2/M)を、F/F回路44に取り込む
ための信号である。
【0067】信号CK4は、F/F回路45に取り込ま
れた演算結果を、F/F回路46に取り込むための信号
である。
れた演算結果を、F/F回路46に取り込むための信号
である。
【0068】信号SA1,SA2,SA3,SA4,S
A5,SA6は、セレクタ47内の信号Dm,−Σ1/
L,+Σ1/L,−Σ2/M,+Σ2/M,−Σ3/N
を、それぞれ選択するための信号である。
A5,SA6は、セレクタ47内の信号Dm,−Σ1/
L,+Σ1/L,−Σ2/M,+Σ2/M,−Σ3/N
を、それぞれ選択するための信号である。
【0069】信号SB1,SB2,SB3は、セレクタ
48内の信号Σ1,Σ2,Σ3を、それぞれ選択するた
めの信号である。
48内の信号Σ1,Σ2,Σ3を、それぞれ選択するた
めの信号である。
【0070】図8は、上記した、デジタル遅延回路2
3’の動作を説明するために示すタイミングチャートで
ある。
3’の動作を説明するために示すタイミングチャートで
ある。
【0071】たとえば、先ず、信号LAによって、振れ
角データDmがF/F回路41に取り込まれる。
角データDmがF/F回路41に取り込まれる。
【0072】次に、セレクタ47にて選択された信号−
Σ1/Lとセレクタ48にて選択された信号Σ1とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK1のエッジ1によりフリップフロップ42
に取り込まれる。
Σ1/Lとセレクタ48にて選択された信号Σ1とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK1のエッジ1によりフリップフロップ42
に取り込まれる。
【0073】次に、セレクタ47にて選択された信号D
mとセレクタ48にて選択された信号Σ1とがフルアダ
ー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3によ
りフリップフロップ45に取り込まれた後、さらに、信
号CK1のエッジ2によりフリップフロップ42に取り
込まれる。
mとセレクタ48にて選択された信号Σ1とがフルアダ
ー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3によ
りフリップフロップ45に取り込まれた後、さらに、信
号CK1のエッジ2によりフリップフロップ42に取り
込まれる。
【0074】次に、セレクタ47にて選択された信号−
Σ2/Mとセレクタ48にて選択された信号Σ2とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK2のエッジ1によりフリップフロップ43
に取り込まれる。
Σ2/Mとセレクタ48にて選択された信号Σ2とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK2のエッジ1によりフリップフロップ43
に取り込まれる。
【0075】次に、セレクタ47にて選択された信号Σ
2/Mとセレクタ48にて選択された信号Σ2とがフル
アダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3
によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK2のエッジ2によりフリップフロップ43
に取り込まれる。
2/Mとセレクタ48にて選択された信号Σ2とがフル
アダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3
によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK2のエッジ2によりフリップフロップ43
に取り込まれる。
【0076】次に、セレクタ47にて選択された信号−
Σ3/Nとセレクタ48にて選択された信号Σ3とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK3のエッジ1によりフリップフロップ44
に取り込まれる。
Σ3/Nとセレクタ48にて選択された信号Σ3とがフ
ルアダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ
3によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK3のエッジ1によりフリップフロップ44
に取り込まれる。
【0077】次に、セレクタ47にて選択された信号Σ
3/Nとセレクタ48にて選択された信号Σ3とがフル
アダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3
によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK3のエッジ2によりフリップフロップ44
に取り込まれる。
3/Nとセレクタ48にて選択された信号Σ3とがフル
アダー49にて加算され、その結果が、一旦、信号φ3
によりフリップフロップ45に取り込まれた後、さら
に、信号CK3のエッジ2によりフリップフロップ44
に取り込まれる。
【0078】同時に、信号CK3のエッジ2に同期した
タイミング信号CK4により、フリップフロップ45の
内容が、フリップフロップ46に取り込まれる。そし
て、このフリップフロップ46の出力が、上述の三角関
数変換回路24への出力となる。
タイミング信号CK4により、フリップフロップ45の
内容が、フリップフロップ46に取り込まれる。そし
て、このフリップフロップ46の出力が、上述の三角関
数変換回路24への出力となる。
【0079】図9は、上記したデジタル遅延回路23’
による、入力と出力との関係を示すものである。なお、
ここでは、時刻0において、360°相当の入力をステ
ップ的に印加した場合の、指針40の指示角度(出力Σ
3/Nに相当)の変化の一例を示している。
による、入力と出力との関係を示すものである。なお、
ここでは、時刻0において、360°相当の入力をステ
ップ的に印加した場合の、指針40の指示角度(出力Σ
3/Nに相当)の変化の一例を示している。
【0080】図に示すように、入力データが変化した直
後は、デジタル遅延回路23’によるフィルタ効果によ
り、スピードメータの指針40の指示角度はすぐには変
化しない。
後は、デジタル遅延回路23’によるフィルタ効果によ
り、スピードメータの指針40の指示角度はすぐには変
化しない。
【0081】すなわち、モータ動作スタート時にはステ
ッピングモータのトルクが必要となり、脱調を起こしや
すいが、電気角の変化率が小さいため、脱調を起こすこ
となく、指針40をスムーズに動かし始めることができ
る。
ッピングモータのトルクが必要となり、脱調を起こしや
すいが、電気角の変化率が小さいため、脱調を起こすこ
となく、指針40をスムーズに動かし始めることができ
る。
【0082】また、非連続的に入力データが入力された
場合でも、そのデータに追従して非連続動作を起こすこ
ともない。
場合でも、そのデータに追従して非連続動作を起こすこ
ともない。
【0083】上記したように、本実施形態の構成によれ
ば、スピードメータのモータ動作スタート時の脱調を防
ぐことができるとともに、異常入力による入力データの
急変時にも、デジタル遅延回路のフィルタ効果により、
制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角度とを常
に一致させることが可能となる結果、指針の連続したス
ムーズな動きを実現できるようになるものである。
ば、スピードメータのモータ動作スタート時の脱調を防
ぐことができるとともに、異常入力による入力データの
急変時にも、デジタル遅延回路のフィルタ効果により、
制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角度とを常
に一致させることが可能となる結果、指針の連続したス
ムーズな動きを実現できるようになるものである。
【0084】なお、制御装置としては、図1に示したよ
うに、マイクロコンピュータ(マイコン)などを用いて
ソフト的に構成する場合に限らない。
うに、マイクロコンピュータ(マイコン)などを用いて
ソフト的に構成する場合に限らない。
【0085】図10は、制御装置の一部を、ハード的に
構成するようにした場合を例に示すものである。
構成するようにした場合を例に示すものである。
【0086】たとえば、指示角度データをマイコン51
でソフト的に生成するようにした場合には、ハード52
により、指示角度データをシリアルデータとして受け取
るシリアル通信回路52aを有して、デジタル遅延回路
52b、および、移動角度データ出力回路52cを構成
することも可能である。
でソフト的に生成するようにした場合には、ハード52
により、指示角度データをシリアルデータとして受け取
るシリアル通信回路52aを有して、デジタル遅延回路
52b、および、移動角度データ出力回路52cを構成
することも可能である。
【0087】このような構成によれば、上記マイコン5
1の暴走、ウオッチドックタイマによるイニシャル動
作、もしくは、ノイズによるデータ破壊などが発生した
としても、フィルタ効果により、脱調を防止できるとと
もに、制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角度
との誤差を極めて小さくすることが可能となる。
1の暴走、ウオッチドックタイマによるイニシャル動
作、もしくは、ノイズによるデータ破壊などが発生した
としても、フィルタ効果により、脱調を防止できるとと
もに、制御上の指針の指示角度と実際の指針の指示角度
との誤差を極めて小さくすることが可能となる。
【0088】また、車載用のスピードメータに限らず、
たとえば、タコメータや燃料計/水温計などの計器類に
も適用できる。
たとえば、タコメータや燃料計/水温計などの計器類に
も適用できる。
【0089】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
【0090】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、モータ動作スタート時の脱調を防止できるととも
に、入力の急変時にも脱調することなく、指針のスムー
ズな動きを実現することが可能なメータ装置を提供でき
る。
ば、モータ動作スタート時の脱調を防止できるととも
に、入力の急変時にも脱調することなく、指針のスムー
ズな動きを実現することが可能なメータ装置を提供でき
る。
【図1】この発明にかかる、ステッピングモータを使用
したアナログ指針式のスピードメータの、制御装置の基
本概念を示す概略図。
したアナログ指針式のスピードメータの、制御装置の基
本概念を示す概略図。
【図2】同じく、制御装置のデジタル遅延回路として用
いられる、ディジタル演算回路を示す概略構成図。
いられる、ディジタル演算回路を示す概略構成図。
【図3】この発明の一実施形態にかかる、ステッピング
モータを使用したアナログ指針式スピードメータの、制
御装置の概略構成を示すブロック図。
モータを使用したアナログ指針式スピードメータの、制
御装置の概略構成を示すブロック図。
【図4】同じく、制御装置における、メータ本体の構成
を示す概略図。
を示す概略図。
【図5】同じく、制御装置における、デジタル遅延回路
の構成例を示す概略図。
の構成例を示す概略図。
【図6】同じく、デジタル遅延回路における制御動作の
一例を説明するために示す概略図。
一例を説明するために示す概略図。
【図7】同じく、デジタル遅延回路の一構成例を、より
具体化して示す概略図。
具体化して示す概略図。
【図8】同じく、デジタル遅延回路の動作を説明するた
めに示すタイミングチャート。
めに示すタイミングチャート。
【図9】同じく、デジタル遅延回路による、入力と出力
との関係を説明するために示す概略図。
との関係を説明するために示す概略図。
【図10】この発明にかかる、制御装置の他の概念を示
す概略図。
す概略図。
【図11】従来技術とその問題点を説明するために示
す、ステッピングモータを使用したアナログ指針式スピ
ードメータの、制御装置の概略構成図。
す、ステッピングモータを使用したアナログ指針式スピ
ードメータの、制御装置の概略構成図。
【図12】同じく、従来の、スピードメータにおける、
ステッピングモータの制御波形を示す概略図。
ステッピングモータの制御波形を示す概略図。
【図13】同じく、従来の、入力がステップ的に変化し
た時の、指針の指示角度の変化の様子を示す概略図。
た時の、指針の指示角度の変化の様子を示す概略図。
11…指示角度データ生成回路 12…デジタル遅延回路(デジタルフィルタ) 12’…ディジタル演算回路 13…移動角度データ出力回路 20…メータ制御回路 21…データ変換回路 22…振れ角データ保持回路 23,23’…デジタル遅延回路 23-1,23-2,23-3…積分回路 23a…セレクタ回路 23b…加減算回路 23c…データ保持回路 24…三角関数変換回路 25…駆動回路 30…メータ本体(アナログ指針式) 31…マグネットロータ 32a,32b…電磁コイル 33…中間ギア 34…最終ギア 40…指針 41…第1のフリップフロップ回路(F/F回路) 42…第2のフリップフロップ回路(F/F回路) 43…第3のフリップフロップ回路(F/F回路) 44…第4のフリップフロップ回路(F/F回路) 45…第5のフリップフロップ回路(F/F回路) 46…第6のフリップフロップ回路(F/F回路) 47…第1のセレクタ 48…第2のセレクタ 49…フルアダー 51…マイクロコンピュータ(マイコン) 52…ハード 52a…シリアル通信回路 52b…デジタル遅延回路 52c…移動角度データ出力回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳岡 義孝 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 荻原 比呂志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 2F041 AA01 5H580 AA08 AA10 BB06 CA02 CA12 FA13 FA14 HH01 JJ02 KK03
Claims (3)
- 【請求項1】 2つの電磁コイルを流れる電流により発
生する磁界のベクトル和に応じて、着磁されたマグネッ
トロータの回転を制御することによって指針の指示角が
定まるように構成された、ステッピングモータを用いた
アナログ指針式のメータ本体と、 入力信号を、前記指針の指示角の変化に相当する振れ角
データに変換するデータ変換回路と、 このデータ変換回路より供給される前記振れ角データに
応じて、積分された値を出力する積分回路を有するデジ
タル遅延回路と、 このデジタル遅延回路の出力を三角関数データに変換す
る三角関数変換回路と、 この三角関数変換回路からの三角関数データに応じた電
流量を、前記メータ本体の、前記電磁コイルに供給する
メータ駆動回路とを具備したことを特徴とするメータ装
置。 - 【請求項2】 前記入力信号は、回転速度情報に応じた
入力周波数あるいは入力電圧であることを特徴とする請
求項1に記載のメータ装置。 - 【請求項3】 前記デジタル遅延回路は、複数段分の積
分回路を有して構成されることを特徴とする請求項1に
記載のメータ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27125099A JP2001091302A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | メータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27125099A JP2001091302A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | メータ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001091302A true JP2001091302A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17497465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27125099A Withdrawn JP2001091302A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | メータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001091302A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034528A1 (de) | 2007-08-09 | 2009-02-19 | Yazaki Corporation | Schrittmotor-Steuerapparat |
US8405912B2 (en) | 2009-12-08 | 2013-03-26 | Denso Corporation | Headup display device and method for controlling the same |
-
1999
- 1999-09-24 JP JP27125099A patent/JP2001091302A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034528A1 (de) | 2007-08-09 | 2009-02-19 | Yazaki Corporation | Schrittmotor-Steuerapparat |
US7839111B2 (en) | 2007-08-09 | 2010-11-23 | Yazaki Corporation | Stepper motor control apparatus |
US8405912B2 (en) | 2009-12-08 | 2013-03-26 | Denso Corporation | Headup display device and method for controlling the same |
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