JP2006090840A

JP2006090840A - Digital measuring instrument

Info

Publication number: JP2006090840A
Application number: JP2004276650A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tawara; 智弘田原; Satoshi Adachi; 聡安達; Osamu Kawatoko; 修川床
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP4494148B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a driving signal of a sensor constant in every driving to obtain a stable measuring signal, irrespective of a capacity of a capacitor connected to an output of a voltage transformation circuit. <P>SOLUTION: This digital measuring instrument is constituted to use the capacitor 12 repeating charge-discharge by the output of the transformation circuit 26 using a clock 22, as a driving electric power source, and to drive the sensor by a command from an outside 30, and the sensor 10 is driven synchronized with operation timing of the transformation circuit 26. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ディジタル測定器に係り、特に、水に強い電磁誘導方式のセンサを用いた、クーラントプルーフのディジタルノギスやディジタルマイクロメータ等のディジタル式携帯型測定器に用いるのに好適な、クロックを用いた変圧回路の出力により充放電を繰り返すコンデンサをセンサの駆動電源とし、外部からの指令によりセンサを駆動するようにされたディジタル測定器の改良に関する。 The present invention relates to a digital measuring instrument, and in particular, a clock suitable for use in a digital portable measuring instrument such as a coolant proof digital caliper or a digital micrometer using a water-resistant electromagnetic induction sensor. The present invention relates to an improvement of a digital measuring instrument in which a capacitor that repeatedly charges and discharges according to the output of the used transformer circuit is used as a driving power source of the sensor and the sensor is driven by an external command.

ディジタル測定器の電装回路において、センサの駆動に、システムの電源電圧とは異なる電圧、例えば昇圧電圧や降圧電圧を必要とする場合、一般的に、図１に例示するような、クロックを利用した昇圧回路あるいは降圧回路（以下、変圧回路と総称する）を使用する。 In an electrical circuit of a digital measuring instrument, when a voltage different from a system power supply voltage, for example, a boosted voltage or a stepped-down voltage is required for driving a sensor, a clock as illustrated in FIG. 1 is generally used. A step-up circuit or a step-down circuit (hereinafter collectively referred to as a transformer circuit) is used.

図１の回路では、電源部２０のクロック発生回路２２の出力に応じて、タイミング発生回路２４において図２（Ｃ）に示すようなタイミングで変圧回路（昇圧回路又は降圧回路）２６を動作させ、スイッチ２８を開閉して、電磁誘導式センサ１０の電源となるコンデンサ１２に昇圧充電（又は降圧充電）している。 In the circuit of FIG. 1, in response to the output of the clock generation circuit 22 of the power supply unit 20, the timing generation circuit 24 operates the transformer circuit (boost circuit or step-down circuit) 26 at the timing shown in FIG. The switch 28 is opened and closed, and the capacitor 12 serving as the power source of the electromagnetic induction sensor 10 is boosted (or stepped down).

一方、センサ１０は、前記変圧回路２６の動作とは独立したタイミングで、例えば、図２（Ａ）に示すような、マイコン３０から信号処理部４０のディジタル処理回路４２を介して入力される駆動指令に応じて、信号処理部４０のクロック発生回路４４から入力されるクロックに同期してタイミング発生回路４６から発生される、図２（Ｂ）に示すような信号により駆動され、その結果が、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路４８及びアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５０を介してマイコン３０に取込まれる。 On the other hand, the sensor 10 is driven at a timing independent of the operation of the transformer circuit 26, for example, input from the microcomputer 30 via the digital processing circuit 42 of the signal processing unit 40 as shown in FIG. In response to the command, it is driven by a signal as shown in FIG. 2B, which is generated from the timing generation circuit 46 in synchronization with the clock input from the clock generation circuit 44 of the signal processing unit 40, and the result is The data is taken into the microcomputer 30 via a sample / hold (S / H) circuit 48 and an analog / digital (A / D) converter 50.

このように、変圧回路２６による電圧をセンサ１０の駆動に使用した場合、変圧回路２６の動作タイミングによって、図２（Ｄ）に示す如くセンサの駆動電圧Ｖにばらつきが生じ、センサの信号を変動させてしまう要因となる。 As described above, when the voltage from the transformer circuit 26 is used to drive the sensor 10, the sensor drive voltage V varies depending on the operation timing of the transformer circuit 26 as shown in FIG. It becomes a factor to let you.

即ち、図２（Ｄ）に示す如く、センサ駆動後、変圧回路２６の出力であるセンサの動作電圧は、一時的に低下（ΔＶ）するので、次にセンサを駆動する際には、変圧回路２６の動作タイミングにより動作電圧の復帰状況が異なる。そのため、センサの駆動電圧は、マイコン３０の駆動指令毎にばらつきが生じることになる。このセンサの駆動電圧のばらつきにより、受信信号の大きさがばらつくことになり、センサの精度に影響を与えてしまう。 That is, as shown in FIG. 2D, after the sensor is driven, the operating voltage of the sensor, which is the output of the transformer circuit 26, temporarily decreases (ΔV). Therefore, the next time the sensor is driven, the transformer circuit Depending on the operation timing of 26, the return state of the operating voltage differs. Therefore, the sensor drive voltage varies for each drive command of the microcomputer 30. Due to the variation in the driving voltage of the sensor, the magnitude of the received signal varies, which affects the accuracy of the sensor.

この問題に対して、変圧回路２６の出力に接続するコンデンサ１２の容量を大きくすることで対応することが一般的である。 Generally, this problem is addressed by increasing the capacitance of the capacitor 12 connected to the output of the transformer circuit 26.

特開平４−１５５１６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-15516

しかしながら、コンデンサ１２を大容量化すると、基板が大型化し、コスト高となる。又、低電力のシステムでは、起動時にコンデンサ１２を充電するために大きな電流を要することになり、更に、充電時間の長期化による起動時間の延長も問題となる。又、充電開始時は電源部２０でも電力が消費されているため、システムの電圧が不安定になるという問題も有る。 However, when the capacity of the capacitor 12 is increased, the substrate becomes larger and the cost is increased. Further, in a low-power system, a large current is required to charge the capacitor 12 at the time of start-up, and extension of the start-up time due to a long charge time is also a problem. In addition, since power is consumed in the power supply unit 20 at the start of charging, there is also a problem that the system voltage becomes unstable.

なお、出願人は、特許文献１で、センサ信号の非サンプリング期間にディジタル回路のディジタル信号の出力状態を変化させることで、表示ちらつきを低減させることを提案しているが、前記のようなセンサ駆動電圧のばらつきを低減することはできなかった。 The applicant has proposed in Patent Document 1 that the display flicker can be reduced by changing the output state of the digital signal of the digital circuit during the non-sampling period of the sensor signal. Variations in drive voltage could not be reduced.

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、変圧回路の出力に接続するコンデンサの容量に拘わらず、センサの駆動電圧を駆動毎に一定として、安定した測定信号を得ることを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and obtains a stable measurement signal by keeping the sensor drive voltage constant for each drive regardless of the capacitance of the capacitor connected to the output of the transformer circuit. Is an issue.

本発明は、クロックを用いた変圧回路の出力により充放電を繰り返すコンデンサをセンサの駆動電源とし、外部からの指令によりセンサを駆動するようにされたディジタル測定器において、前記変圧回路の動作タイミングと同期して、センサを駆動するようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention relates to an operation timing of the transformer circuit in a digital measuring instrument in which a capacitor that repeatedly charges and discharges by the output of the transformer circuit using a clock is used as a driving power source of the sensor and the sensor is driven by an external command. The above-described problem is solved by driving the sensor in synchronization.

本発明によれば、コンデンサの充電又は放電の前後の常に一定のタイミングでセンサが駆動される。従って、コンデンサを大容量化することなく、センサの駆動電圧を駆動毎に一定とすることができる。よって、基板の小型化、低価格化、及び、システムの起動短縮による使い勝手の向上を図ることができる。 According to the present invention, the sensor is driven at a constant timing before and after charging or discharging of the capacitor. Therefore, the driving voltage of the sensor can be made constant for each driving without increasing the capacity of the capacitor. Therefore, it is possible to improve usability by reducing the size and cost of the substrate and shortening the startup of the system.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態は、図１に示したと同様のディジタル測定器において、図３に示す如く、電源部２０のタイミング発生回路２４の出力を、信号処理部４０のタイミング発生回路４６に入力し、マイコン３０からの駆動指令に応じて直ちにセンサ１０を駆動するのではなく、センサ１０の駆動が変圧回路２６の動作タイミングに同期するよう論理回路を介して、図４に示す如く、変圧回路２６の充電を待ってセンサ１０を実際に駆動するようにしたものである。 In the present embodiment, in the same digital measuring instrument as shown in FIG. 1, the output of the timing generation circuit 24 of the power supply unit 20 is input to the timing generation circuit 46 of the signal processing unit 40 as shown in FIG. 4 is not driven immediately in response to a drive command from the controller, but charging of the transformer circuit 26 is performed via a logic circuit so that the drive of the sensor 10 is synchronized with the operation timing of the transformer circuit 26 as shown in FIG. The sensor 10 is actually driven after waiting.

これにより、センサ１０の駆動電圧は、常に変圧回路２６による充電直後の電圧となって、駆動毎に一定となり、ばらつきが生じない。即ち、コンデンサ１２の容量が同じであれば、センサ駆動時の電圧降下の大きさ（ΔＶ）は従来のままであるが、この電圧降下に対して、変圧回路２６による電圧復帰時間（Ｔ）が一定となるので、センサ駆動毎の駆動電圧Ｖのばらつきを抑制することができる。 As a result, the drive voltage of the sensor 10 is always the voltage immediately after charging by the transformer circuit 26, and is constant for each drive and does not vary. That is, if the capacitance of the capacitor 12 is the same, the magnitude (ΔV) of the voltage drop when the sensor is driven remains the same as before, but the voltage recovery time (T) by the transformer circuit 26 is against this voltage drop. Since it is constant, it is possible to suppress variations in the drive voltage V for each sensor drive.

更に、従来では、例えば図２のタイムチャートの左から２番目の充電に見られるように、充電の立上りと駆動の立上りが一致してしまい、スイッチ２８から発生するスイッチングノイズがセンサ１０の出力信号に乗ってしまうという問題があったが、本発明では、このような問題も回避されている。 Further, conventionally, as seen in the second charge from the left in the time chart of FIG. 2, for example, the rise of charge coincides with the rise of drive, and the switching noise generated from the switch 28 is the output signal of the sensor 10. However, in the present invention, such a problem is also avoided.

本実施形態においては、変圧回路２６による充電直後にセンサ１０を駆動するようにしているので、最も安定した駆動電圧を得ることができる。なお、充電直前の状態で駆動したり、あるいは、充電中の同じタイミングで駆動することも考えられる。なお、充電中は変圧回路２６とコンデンサ１２の間で電荷の移動が生じており，コンデンサ１２の電圧が安定していないので、避ける方が好ましい。 In the present embodiment, since the sensor 10 is driven immediately after charging by the transformer circuit 26, the most stable driving voltage can be obtained. In addition, driving in the state immediately before charging or driving at the same timing during charging may be considered. It is preferable to avoid the charge transfer between the transformer circuit 26 and the capacitor 12 during charging and the voltage of the capacitor 12 is not stable.

又、本実施形態においては、通常メインクロックで決まり変更が困難な変圧タイミングを固定したまま、センサ１０の駆動を変圧タイミングに合わせて遅らせているので、制御が容易である。なお、場合によっては、マイコン３０からの駆動指令を受けて変圧回路２６を作動させ、コンデンサ１２の充電又は放電後にセンサ１０を駆動することも可能である。又、クロック発生回路２２と４４を共通化することもできる。 Further, in the present embodiment, since the driving of the sensor 10 is delayed in accordance with the transformation timing while the transformation timing that is normally determined by the main clock and difficult to change is fixed, the control is easy. In some cases, it is possible to drive the sensor 10 after charging or discharging the capacitor 12 by operating the transformer circuit 26 in response to a drive command from the microcomputer 30. Further, the clock generation circuits 22 and 44 can be shared.

なお、図４においては、変圧回路２６の出力によるスイッチ２８のオン時間が比較的長い充電タイミングで図示していたが、変圧回路２６の充電能力に応じてスイッチ２８のオン周期を短くすることによって、センサの駆動周期を短くすることも可能である。 In FIG. 4, the on-time of the switch 28 based on the output of the transformer circuit 26 is illustrated with a relatively long charging timing. However, by shortening the on-period of the switch 28 according to the charging capacity of the transformer circuit 26. It is also possible to shorten the sensor driving cycle.

前記実施形態においては、センサ１０として電磁誘導式センサが用いられていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、駆動電圧を必要とする他の形式のセンサにも同様に適用できる。 In the above-described embodiment, an electromagnetic induction type sensor is used as the sensor 10, but the application target of the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to other types of sensors that require a driving voltage.

ディジタル測定器の一般的な回路構成を示すブロック図Block diagram showing the general circuit configuration of a digital measuring instrument 図１の回路の動作タイミングを示すタイムチャートTime chart showing the operation timing of the circuit of FIG. 本発明の実施形態の回路構成を示すブロック図The block diagram which shows the circuit structure of embodiment of this invention. 前記実施形態の動作タイミングを示すタイムチャートTime chart showing operation timing of the embodiment

符号の説明Explanation of symbols

１０…センサ
１２…コンデンサ
２０…電源部
２２、４４…クロック発生回路
２４、４６…タイミング発生回路
２６…変圧回路
２８…スイッチ
３０…マイコン
４０…信号処理部
４２…ディジタル信号処理回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor 12 ... Capacitor 20 ... Power supply part 22, 44 ... Clock generation circuit 24, 46 ... Timing generation circuit 26 ... Transformer circuit 28 ... Switch 30 ... Microcomputer 40 ... Signal processing part 42 ... Digital signal processing circuit

Claims

クロックを用いた変圧回路の出力により充放電を繰り返すコンデンサをセンサの駆動電源とし、外部からの指令によりセンサを駆動するようにされたディジタル測定器において、
前記変圧回路の動作タイミングと同期して、センサを駆動するようにされていることを特徴とするディジタル測定器。 In a digital measuring instrument designed to drive a sensor in response to an external command, a capacitor that repeats charging / discharging by the output of a transformer circuit using a clock is used as a driving power source of the sensor.
A digital measuring instrument configured to drive a sensor in synchronization with an operation timing of the transformer circuit.