JP2004252519A - 振動子を用いた制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被制御部を電子的に制御する制御装置において、制御サイクルを決定する装置内基準時間を得るのに用いる振動子の周囲温度変化に伴う時間精度を補正し、高制御性、高信頼性を得る。
【解決手段】装置内基準時間発生手段１２が生成する装置内基準時間に基づく制御サイクルに従い被制御部を制御する制御回路１０を有し、当該装置内基準時間は装置内基準時間発生手段１２に結合した振動子３０の共振周波数により決定される制御装置において、振動子３０の周囲温度を測定する周囲温度測定手段１９を設け、振動子３０の周囲温度による共振周波数の変化を補正するための温度誤差補正データを電気的に書換え可能な不揮発性メモリ２０に記憶させると共に、装置内基準時間補正手段１４により、この温度誤差補正データによって上記の装置内基準時間を補正させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被制御部を電子的に制御する制御装置に関し、特に、制御サイクルを決定する装置内基準時間（基準クロック）を得るのに、限定できではないが、例えば廉価なセラミック振動子を用いた場合等にも、周辺温度変化による誤差を吸収し、時間精度を良好に保つようにするための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今ではマイクロコンピュータ（以下、単にマイコン）を含んで構成されることの多い電子的制御回路を含む各種の制御装置では、制御サイクルを決定する装置内基準時間を得るのに、水晶振動子、セラミック振動子等の振動子の固有周波数（共振周波数）を利用して、高精度な基準周波数発振回路を構築し、これから装置内基準時間信号を生成している。
【０００３】
しかし、生成された装置内基準時間信号は、振動子個々の共振周波数の誤差を含んだ状態で生成されるため、そのままでは精度が余り良くない。特に、廉価であるが故に製品化する上では有利なセラミック振動子を用いた場合には、その傾向はより強くなる。
【０００４】
そこで、本出願人においても既に、特開平７−３２５６４１号公報に開示したような制御装置も提案していた。すなわち、制御装置外部から選択的に供給される高精度基準時間信号を受信できる信号受信手段と、この信号受信手段で受信した高精度基準時間信号に基づき、装置内基準時間に関する時間誤差データを測定する時間誤差データ測定手段と、測定された時間誤差データを記憶する電気的に書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリと、その電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている時間誤差データにより装置内基準時間を補正する装置内基準時間補正手段とを有する制御装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、こうした装置構成により、振動子個々の共振周波数のバラツキは良く補正できた。廉価なセラミック振動子を用いてもなお、水晶振動子を用いたと同程度の結果は得ることができた。しかし、別な観点からして、セラミック振動子に限らず、例え水晶振動子を用いた場合においてさえも、こうした振動子は、振動子の周囲温度が変化した場合、共振周波数が変化する特性を持っている。これをも補い得ないと、真に高精度、高信頼性の基準時間は得られない。本発明はこの点に鑑み、装置内基準時間の生成源として用いた振動子の周囲温度変化の影響を吸収し、高精度な制御を行ない得る制御装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、装置内基準時間発生手段が生成する装置内基準時間に基づく制御サイクルに従い被制御部を制御する制御回路を有し、当該装置内基準時間は装置内基準時間発生手段に結合した振動子の共振周波数により決定されると共に、用いている振動子の時間誤差データを記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリと、この電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている時間誤差データにより装置内基準時間を補正する装置内基準時間補正手段を有して成る制御装置に、さらに、振動子の周囲温度を測定する周囲温度測定手段と、当該振動子の周囲温度による共振周波数の変化を補正するための温度誤差補正データを記憶する電気的に書換え可能な不揮発性メモリとを設け、上記した装置内基準時間補正手段が、温度誤差補正データによっても装置内基準時間を補正するようにする。もちろん、上記の不揮発性メモリは、部品としては、時間誤差データを記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリと共用もできるし、別個な部品とすることもできる。
【０００７】
ここで、温度補正データは、振動子の温度に対する周波数変化をマップ化したデータであっても良いし、振動子の温度に対する周波数変化の関係式であっても良い。
【０００８】
また、昨今では使用者に時計表示をする装置類も多いので、この要請に応えるべく、制御装置が装置内基準時間に基づく計時機能を有する場合には、本発明の特定の態様においては、誤差補正データにより、当該計時用の基準時間を補正する時計補正手段も有している制御装置を提案する。
【０００９】
なお、振動子として水晶振動子に比せば精度の低いセラミック振動子を用いる場合に特に有効なように、時間誤差データは、制御装置外部から選択的に供給される高精度基準時間信号を信号受信手段により受信し、これに基づき、実際の装置内基準時間の誤差を測定して得ることも提案する。高精度基準時間信号は、商用周波数から取り出したり、電波、電話回線等を通じて公的に供給される時刻情報を受信する受信装置を介して得ることもできるし、装置外部に設けられ、水晶振動子を用いた高精度基準周波数発振手段から得ることもできる。
【００１０】
もちろん、制御回路はマイクロコンピュータを含んで構成することができ、この場合、装置内基準時間発生手段や装置内基準時間補正手段も、このマイクロコンピュータにより構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１に即し、本発明に従って構成された、電子的な制御回路１０を有する制御装置の一実施形態における要部構成に関し説明するが、まず、本制御装置に含まれる制御回路１０の中には、個別的に見ると、信号受信手段１１，装置内基準時間発生手段１２，装置内基準時間補正手段１４，内部データ記憶手段１３が含まれている。これら各手段は、それぞれ原理的には専用のハードウエア回路として構成することができ、本発明はそのような場合（すなわち、その中の幾つかまたは全てが専用のハードウエア回路である場合）も妨げないが、図示の場合、これら全ての手段は、実質的に制御回路１０を構成するマイコン１０に含まれているか、もしくはソフト的な処理により、当該マイコン１０によって等価的に実現されている。当然、そうした場合には、上述の内部データ記憶手段１３は、一般に当該マイコン１０に内蔵の揮発性メモリであるＲＡＭ であって良い。
【００１２】
マイコン１０は、電源が投入されると装置内基準時間発生手段１２の生成する装置内基準時間に基づいて決定される所定の制御サイクルで動作を開始するが、本発明の制御装置では、当該基準時間発生手段１２にはセラミック振動子３０が結合している。すなわち、装置内基準時間発生手段１２は、セラミック振動子３０の共振周波数に基づき、一応は設計仕様値を目標値とする基準周波数を発振するが、この基準周波数自体が、このままでは設計仕様値に対し、誤差の大きいものとなりがちである。
【００１３】
この誤差の補正方法として望ましい手法としては、メーカ側において制御回路１０を組み込んだ機器を製品として市場に供する前に、制御回路１０に設けられている信号受信手段１１に対し、装置外部に設けられている高精度基準時間発生手段１６を接続する。これにより制御回路１０は時間誤差測定モードに入り、装置内基準時間補正手段１４に含まれる図示しない時間誤差データ測定手段が稼働して、信号受信回路１１を介して得られる高精度基準時間信号に基づき、装置内基準時間発生手段１２が生成する装置内基準時間の誤差を測定する。
【００１４】
この時間誤差データ測定のための具体的な手法は幾つか考えられ、限定されるものではないが、例えば便利な手法としては、高精度基準時間発生手段１６が商用周波数を取り出すゼロクロス回路から成る発振回路１７を有し、時間信号送信手段１８が発振回路１７の発振する基準周波数に基づいて単位時間ごと（例えば０．０１秒ごと）に立ち上がるパルス列信号を出力するように構成されている場合には、制御回路１０内の信号受信手段１１を介して得られる当該パルス列信号の単位パルスの立ち上がり時間間隔をセラミック振動子３０の生成する装置内基準時間に基づいて実測するという手法がある。その他、電波、電話回線等を通じて公的に供給される時刻情報を信号受信手段１１にて受信して利用したり、装置外部に設けられ、水晶振動子を用いた高精度基準周波数発振手段１６から得ることもできるが、ゼロクロス回路を用いる手法は、安価にして十分な精度が得られる点で望ましい。
【００１５】
しかし、こうした時間補正のみだと、セラミック振動子３０の温度による共振周波数の変化には対応できない。従って、セラミック振動子３０の周囲温度が変化した場合、補正した装置内基準時間の精度が低下する場合が有る。
【００１６】
この周囲温度による共振周波数の変化を抑制するためには、セラミック振動子３０の温度特性に対するデータをマイコン１０に与え得るようにすれば良いことになる（この時、セラミック振動子３０の温度特性が関係式で表される場合は、温度と共振周波数誤差からなるその関係式を記憶させておけばよいが、関係式に表されない特性を取る場合には、各温度による共振周波数誤差のマップを記憶させておいても良い）。そこで、サーミスタ１９等の温度測定手段１９を付与し、セラミック振動子３０の周囲ないしはそれが装着されている周囲温度の測定を可能とする。このサーミスタ１９にて測定された温度ごとに対応させて、マイコンに記憶される温度特性補正データを決定する。
【００１７】
こうして決めた温度特性補正データと、先程取得した時間誤差データを装置内基準時間補正手段１４にて加味し、補正することにより、セラミック振動子３０の温度変化に対する共振周波数変化についても補正が可能となる。こうした補正データをＥＥＰＲＯＭ２０等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させておけば、マイコン１０に電源が投入される度に、当該ＥＥＰＲＯＭ２０内に記憶されている補正データを内部データ記憶手段１３に読み出し、このデータを基に制御を行うことができる。また、通常動作時には、温度誤差補正データを基に、その時々でサーミスタ１９にて測定したセラミック振動子３０の周囲温度により、装置内基準時間を随時補正、更新することができる。
【００１８】
さらに、図示のように、制御装置を組み込んだ種々の機械、装置の使用者が、その装置の操作のために使用する操作部２１に時計表示部２２があって、これに現在時刻を表示するようになっている場合、つまりは制御回路１０に時計計時機能を持たせる場合には、当然、この計時用基準時間も、補正された装置内基準時間により補正できることは明らかである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、装置内基準時間に基づいて動作する制御回路の個々に対し、高精度な装置内基準時間を持たせることができ、高い時間精度を持つ高制御性、高信頼性の制御回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された制御回路の一実施例の要部概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 制御回路ないしその一例としてのマイコン，
１２ 装置内基準時間発生手段
１３ 内部データ記憶手段，
１４ 装置内基準時間補正手段，
１６ 高精度基準時間発生手段，
１８ 時間信号送信手段
１９ サーミスタ等の温度測定手段
２０ セラミック振動子等の振動子，
２１ 操作部
２２ 時計表示部

Claims (6)

1. 装置内基準時間発生手段が生成する装置内基準時間に基づく制御サイクルに従い被制御部を制御する制御回路を有し、該装置内基準時間は該装置内基準時間発生手段に結合した振動子の共振周波数により決定されると共に、用いている上記振動子の時間誤差データを記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリと、該電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている該時間誤差データにより上記装置内基準時間を補正する装置内基準時間補正手段を有して成る、振動子を用いた制御装置であって；
   上記振動子の周囲温度を測定する周囲温度測定手段と；
   該振動子の上記周囲温度による上記共振周波数の変化を補正するための温度誤差補正データを記憶する電気的に書換え可能な不揮発性メモリとを有し；
   上記装置内基準時間補正手段は、上記温度誤差補正データによっても上記装置内基準時間を補正すること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。
2. 請求項１記載の振動子を用いた制御装置であって；
   上記温度補正データは、上記振動子の温度に対する周波数変化をマップ化したデータであること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。
3. 請求項１記載の振動子を用いた制御装置であって；
   上記温度補正データは、上記振動子の温度に対する周波数変化の関係式であること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。
4. 請求項１記載の振動子を用いた制御装置であって；
   さらに、上記装置内基準時間に基づく計時機能を有し；
   上記装置内基準時間補正手段は、上記時間誤差データと上記温度誤差補正データにより該計時用基準時間を補正する時計補正手段も有していること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。
5. 請求項１記載の振動子を用いた制御装置であって；
   上記時間誤差データは、制御装置外部から選択的に供給される高精度基準時間信号を信号受信手段により受信し、これに基づき、実際の装置内基準時間の誤差を測定して得ること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。
6. 請求項１記載の振動子を用いた制御装置であって；
   上記制御回路はマイクロコンピュータを含んで構成され；
   上記装置内基準時間発生手段及び上記装置内基準時間補正手段も、該マイクロコンピュータにより構成されていること；
   を特徴とする、振動子を用いた制御装置。

Images