JP4234031B2 - Signal processing device - Google Patents

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Description

本発明は、センサの信号処理装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a sensor signal processing apparatus.

一般に、センサが搭載された機器の回路中に流れる電流をセンサで検知してこの電流値によってフィードバック制御する制御装置にあっては、デジタル信号のみしか演算処理できないので、センサが出力するアナログの電圧信号を処理するに当たって、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換して演算処理しなければならない。   In general, in a control device that detects current flowing in a circuit of a device equipped with a sensor with a sensor and performs feedback control based on this current value, only a digital signal can be processed, so an analog voltage output by the sensor In processing the signal, it must be converted into a digital signal via an A / D converter and processed.

ここで、高価なＡ／Ｄ変換器および演算処理装置を使用すると、信号処理装置を含めた機器全体が高価となるので、コスト面からはＡ／Ｄ変換器や演算処理装置にかかるコストをなるべくなら少なくする方が好ましい。   Here, if expensive A / D converters and arithmetic processing devices are used, the entire device including the signal processing device becomes expensive. From the viewpoint of cost, the costs for the A / D converter and arithmetic processing devices are as much as possible. If so, it is preferable to reduce it.

したがって、分解能（１ビット当りの読み込み電圧）が高いＡ／Ｄ変換器や演算処理装置は、非常に高価であるので、なるべくなら分解能が低いＡ／Ｄ変換器や演算処理装置を使用したい。   Therefore, A / D converters and arithmetic processing devices with high resolution (reading voltage per bit) are very expensive. Therefore, it is desirable to use A / D converters and arithmetic processing devices with low resolution as much as possible.

しかしながら、分解能の低いＡ／Ｄ変換器や演算処理装置では、たとえば、高出力のモータを制御する場合、特に、微小電流を制御しなければならない場合には、充分な制御を行うことができない恐れがある。   However, with an A / D converter or arithmetic processing device with low resolution, for example, when controlling a high-output motor, particularly when a minute current must be controlled, there is a risk that sufficient control cannot be performed. There is.

そこで、センサ出力の分解能を高めるために、センサとＡ／Ｄ変換器との間に信号処理回路を設けたものがある。この種信号処理装置にあっては、具体的に、たとえば、センサの検出する電圧信号をＡ／Ｄ変換器でアナログ信号とデジタル信号に変換する際にデジタル信号がオーバーフローする場合や電圧信号がフルレンジに達する場合には、増幅器で電圧信号に乗ずる利得を小さくして出力するもの（たとえば、特許文献１，２参照）が知られている。   Therefore, in order to increase the resolution of the sensor output, there is one in which a signal processing circuit is provided between the sensor and the A / D converter. Specifically, in this type of signal processing apparatus, for example, when a voltage signal detected by a sensor is converted into an analog signal and a digital signal by an A / D converter, the digital signal overflows or the voltage signal is in a full range. In the case of reaching the above, there is known an amplifier that outputs with a gain reduced by a voltage signal (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、増幅器の基準電圧をセンサの出力する電圧信号に応じて数段階に切換えて、電圧信号を増幅することにより、分解能の向上を狙ったものや、検出範囲を幾つもに分割し、電圧信号を増幅する増幅回路を分割された範囲ごとに設けたものも知られている（たとえば、特許文献３，４参照）。
特開平４−２９１５１９号公報（第３頁左欄第１５行目から第３頁右欄第１７行目，図１） 特開平１１−２７４９３０号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平９−９６６５１号公報（実施例の欄、図１） 特開平６−３０７９１１号公報（段落番号０００９から００１４まで、図２および図４） In addition, by switching the reference voltage of the amplifier in several steps according to the voltage signal output from the sensor and amplifying the voltage signal, the voltage signal is divided by dividing the detection range into multiple ones aimed at improving the resolution. There is also known one in which an amplifier circuit for amplifying the signal is provided for each divided range (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
JP-A-4-291519 (page 3, left column, line 15 to page 3, right column, line 17, line 1) Japanese Patent Laid-Open No. 11-274930 (column of embodiment of the invention, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 9-96651 (Example column, FIG. 1) JP-A-6-307911 (paragraph numbers 0009 to 0014, FIGS. 2 and 4)

しかし、上記した信号処理装置にあっては、単に電圧信号を増幅するだけでなく、利得の変更や基準電圧の変更を行うので、そのための専用の回路や素子を使用しており、信号処理装置が高価となってしまう。   However, the signal processing apparatus described above does not only amplify the voltage signal but also changes the gain and the reference voltage, and therefore uses a dedicated circuit and element for that purpose. Becomes expensive.

また、検出範囲を幾つもに分割し、電圧信号を増幅する増幅回路を設ける場合には、分割された範囲で利得が決せられてしまい、一部分のみの分解能を高めることができず、あえて一部分のみの分解能を高めるようにすると、その分増幅回路の数が増えてしまい結果的に信号処理装置が高価となってしまう。   In addition, when an amplification circuit for amplifying a voltage signal is provided by dividing the detection range into a number of parts, the gain is determined in the divided range, and the resolution of only a part cannot be increased. If only the resolution is increased, the number of amplifier circuits increases correspondingly, resulting in an expensive signal processing apparatus.

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、安価であって精緻な制御に必要となる部分のみの分解能を高めて、制御性能の向上を図ることができる信号処理装置を提供することである。   Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to improve the control performance by increasing the resolution only for the parts that are inexpensive and necessary for precise control. It is providing the signal processing apparatus which can aim at.

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、センサが出力する電圧信号を処理する信号処理装置において、電圧信号が或る範囲内にあるときに電圧信号を増幅して出力する一つ以上の増幅手段を備え、増幅手段が、電圧信号が反転入力され或る範囲の中央値となる電圧が非反転入力される第１のオペアンプと、第１のオペアンプが出力する電圧が反転入力され或る範囲の中央値となるの電圧が非反転入力される第２のオペアンプと、第２のオペアンプに接続される複数の帰還増幅抵抗とで構成されて、或る範囲の中央値となる電圧を中立点として電圧信号を増幅することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the problem solving means of the present invention is a signal processing device that processes a voltage signal output from a sensor, and amplifies and outputs the voltage signal when the voltage signal is within a certain range. And amplifying means including a first operational amplifier to which a voltage signal is inverted and inputted and a voltage having a median value within a certain range is non-inverted and a voltage output from the first operational amplifier is inverted. It is composed of a second operational amplifier to which a voltage having a median value within a certain range is input non-inverted and a plurality of feedback amplification resistors connected to the second operational amplifier, resulting in a median value within a certain range. The voltage signal is amplified using the voltage as a neutral point.

本発明によれば、精緻な制御に必要となる部分のみの分解能を高めることが可能である。   According to the present invention, it is possible to increase the resolution of only the part necessary for precise control.

また、従来の信号処理装置のように、利得の変更や基準電圧の変更に際しては、演算処理装置を使用するのではなく、専用の回路を使用しているので、信号処理装置自体の制御の必要がない。また、利得や基準電圧を都度変更する必要がないので、変更する為の素子等を搭載する必要がなくなるので、信号処理装置が安価となる。加えて、信号処理装置における増幅手段は、電圧信号が反転入力され或る範囲の中央値となる電圧が非反転入力される第１のオペアンプと、第１のオペアンプが出力する電圧が反転入力され或る範囲の中央値となるの電圧が非反転入力される第２のオペアンプと、第２のオペアンプに接続される複数の帰還増幅抵抗とで構成されているので、非常に簡単な構成とすることができ、必要な範囲でセンサの出力する電圧信号に対する利得を設定することが可能であり、安価に信号処理装置を製造することが可能である。 In addition, unlike the conventional signal processing device, when the gain is changed or the reference voltage is changed, the arithmetic processing device is not used, but a dedicated circuit is used. Therefore, it is necessary to control the signal processing device itself. There is no. In addition, since it is not necessary to change the gain and the reference voltage each time, it is not necessary to mount an element for changing the signal, so that the signal processing apparatus is inexpensive. In addition, the amplifying means in the signal processing device has a first operational amplifier to which a voltage signal is inverted and a voltage having a median value in a certain range is non-inverted and a voltage output from the first operational amplifier is inverted. Since it is composed of a second operational amplifier to which a voltage having a median value in a certain range is input non-inverted and a plurality of feedback amplification resistors connected to the second operational amplifier, the structure is very simple. The gain for the voltage signal output from the sensor can be set within a necessary range, and the signal processing apparatus can be manufactured at low cost.

さらに、利得や基準電圧を可変にする従来の信号処理装置に比較して、利得や基準電圧を都度変更する必要がないので、変更する為の素子等を搭載する必要がないから、当該素子等の精度による製品のばらつきがなくなるので、信号処理装置の製品のばらつきを少なくすることが可能となる。   Furthermore, since it is not necessary to change the gain and reference voltage each time as compared with the conventional signal processing device that makes the gain and reference voltage variable, it is not necessary to mount an element for changing the element, etc. As a result, the variation in products due to the accuracy of the signal processing device can be eliminated, so that the variation in products of the signal processing apparatus can be reduced.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における信号処理装置をモータに適用したブロック図である。図２は、一実施の形態における信号処理装置を概念的に示すブロック図である。図３は、一実施の形態における信号処理装置の出力する電圧とセンサが出力する電圧信号との関係を示した図である。図４は、一実施の形態における信号処理装置の回路図である。図５は、一実施の形態における信号処理装置が適用された電磁緩衝器の概念図である。   The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram in which a signal processing device according to an embodiment is applied to a motor. FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the signal processing apparatus according to the embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a voltage output from the signal processing device and a voltage signal output from the sensor according to the embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram of a signal processing device according to an embodiment. FIG. 5 is a conceptual diagram of an electromagnetic shock absorber to which the signal processing device according to one embodiment is applied.

図１に示すように、一実施の形態における信号処理装置１は、ブラシレスモータとして構成されたモータＭのコイルに流れる電流を検出する電流センサ２と、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂとに接続され、電流センサ２の出力する電圧信号を処理し、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂに出力する。また、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂは、上記信号処理装置１が出力したアナログ電圧をデジタル信号に変換して演算処理装置４に出力する。さらに、演算処理装置４は、モータＭを制御するために使用されるもので、具体的には図示はしないがＣＰＵとＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置とを備え、モータＭを駆動する制御プログラムは記憶装置にあらかじめ記憶されている。   As shown in FIG. 1, the signal processing apparatus 1 in one embodiment is connected to a current sensor 2 that detects a current flowing in a coil of a motor M configured as a brushless motor, and A / D converters 3a and 3b. Then, the voltage signal output from the current sensor 2 is processed and output to the A / D converters 3a and 3b. The A / D converters 3a and 3b convert the analog voltage output from the signal processing device 1 into a digital signal and output the digital signal to the arithmetic processing device 4. Further, the arithmetic processing unit 4 is used for controlling the motor M. Although not specifically illustrated, the arithmetic processing unit 4 includes a CPU, a storage device such as a ROM and a RAM, and a control program for driving the motor M is Pre-stored in the storage device.

ちなみに、モータＭには、U，Ｖ，Wの三相コイルが設けられており、このＵ，Ｖ，Ｗのそれぞれのコイル毎に電流センサ２が設けられている。また、演算処理装置４は、各電流センサ２で検出する電流値をフィードバックとして各コイルに流れる電流についてフィードバック制御を行うべく、駆動指令を駆動回路５に出力する。したがって、コイル毎に電流制御が行われる。   Incidentally, the motor M is provided with U, V, and W three-phase coils, and a current sensor 2 is provided for each of the U, V, and W coils. In addition, the arithmetic processing unit 4 outputs a drive command to the drive circuit 5 so as to perform feedback control on the current flowing through each coil using the current value detected by each current sensor 2 as feedback. Therefore, current control is performed for each coil.

そして、駆動回路５は、上記演算処理装置４の出力する駆動指令によってモータＭを駆動する為のものであり、本実施の形態においては、モータMがブラシレスモータとして構成されているので駆動回路５は、たとえば、電圧源に接続されるＰＷＭ回路と、ＰＷＭ回路に接続されるベースドライブ回路と、ベースドライブ回路に接続されるトランジスタインバータと、ホール素子Ｈが接続される回転ロジックとで構成される周知のものが使用可能である。   The drive circuit 5 is for driving the motor M in accordance with a drive command output from the arithmetic processing unit 4. In the present embodiment, the drive circuit 5 is configured as a brushless motor. Is composed of, for example, a PWM circuit connected to a voltage source, a base drive circuit connected to the PWM circuit, a transistor inverter connected to the base drive circuit, and a rotation logic to which the Hall element H is connected. A well-known thing can be used.

すなわち、信号処理装置１は、周知のモータ制御システムに適用することが可能である。なお、電流センサ２の電圧信号Ｖ０は、本実施の形態においては、０ｖから５ｖの範囲内で出力されるように設定され、２．５ｖを出力する場合には、モータＭのコイルに流れている電流が０であることを示すように設定されている。   That is, the signal processing device 1 can be applied to a known motor control system. In the present embodiment, the voltage signal V0 of the current sensor 2 is set so as to be output within the range of 0v to 5v. When 2.5V is output, the voltage signal V0 flows to the coil of the motor M. The current is set to indicate zero.

そして、信号処理装置１は、図２に示すように、基本的には、電流センサ２の出力する電圧信号Ｖ０をそのまま出力する出力手段Ａ１と、電圧信号Ｖ０が或る範囲内にあるときに或る範囲の中央値となる電圧を中立点として電圧信号Ｖ０を増幅して出力する増幅手段Ａ２とで構成されている。そして、出力手段Ａ１と増幅手段Ａ２の出力端子は、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂに接続されている。   As shown in FIG. 2, the signal processing device 1 basically includes an output means A1 that outputs the voltage signal V0 output from the current sensor 2 as it is, and when the voltage signal V0 is within a certain range. Amplifying means A2 for amplifying and outputting the voltage signal V0 with a voltage having a median value in a certain range as a neutral point. The output terminals of the output means A1 and the amplification means A2 are connected to the A / D converters 3a and 3b.

したがって、増幅手段Ａ２の利得を、たとえば、３とし、中立点を２．５ｖとすると、電流センサ２が出力する電圧信号Ｖ０と信号処理装置１の出力手段Ａ１が出力する電圧Ｖａ１と、増幅手段Ａ２が出力するＶａ２との関係は、図３に示すように、出力手段Ａ１が出力する電圧Ｖａ１は電圧信号Ｖ０と等しい値を採り、増幅手段Ａ２が出力する電圧Ｖａ２は電圧信号Ｖ０が約１．６７ｖから約３．３３ｖの範囲で電圧信号Ｖ０の３倍の値となる。すなわち、この場合の或る範囲は電圧信号Ｖ０が約１．６７ｖから約３．３３ｖまでの範囲となる。   Therefore, when the gain of the amplification means A2 is 3, for example, and the neutral point is 2.5 v, the voltage signal V0 output from the current sensor 2, the voltage Va1 output from the output means A1 of the signal processing device 1, and the amplification means As shown in FIG. 3, the voltage Va1 output from the output means A1 takes a value equal to the voltage signal V0, and the voltage Va2 output from the amplification means A2 is about 1 when the voltage signal V0 is about 1, as shown in FIG. The value is three times the voltage signal V0 in the range of .67v to about 3.33v. That is, a certain range in this case is a range where the voltage signal V0 is about 1.67v to about 3.33v.

すると、たとえば、Ａ／Ｄ変換器３ｂが１０ビットであるとすると、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂは、電流センサ２の出力する電圧信号を２の１０乗、すなわち、１０２４の電圧ステップに変換して読み込むが、上述した或る範囲、すなわち、本実施の形態においては電圧信号Ｖ０が約１．６７ｖから約３．３３ｖまでの範囲にある場合には、図３に示したように、増幅手段Ａ２が出力する電圧Ｖａ２が電圧信号Ｖ０に対して３倍の利得で変化するので、この範囲に電圧信号Ｖ０がある場合には、Ａ／Ｄ変換器３ｂの１ビット当りの分解能が３倍となることに等しくなる。   Then, for example, if the A / D converter 3b has 10 bits, the A / D converters 3a and 3b convert the voltage signal output from the current sensor 2 into a power of 2 or a voltage step of 1024. However, if the voltage signal V0 is in the range from about 1.67v to about 3.33v in the present embodiment, as shown in FIG. Since the voltage Va2 output from the means A2 changes with a gain three times that of the voltage signal V0, when the voltage signal V0 is within this range, the resolution per bit of the A / D converter 3b is tripled. Is equal to

ここで、モータＭの具体的な制御について、少し説明すると、演算処理装置４は、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂから伝達される各デジタル信号から、電圧信号Ｖ０が約１．６７ｖから約３．３３ｖまでの範囲内にあるときには、Ａ／Ｄ変換器３ｂの出力するデジタル信号を採用し、上記範囲外にあるときにはＡ／Ｄ変換器３ａの出力するデジタル信号を採用し、そして、上記採用されるデジタル信号をフィードバックとしてモータＭのコイルに流れる電流を制御すべく駆動指令（電流指令）を発して、モータＭを制御する。   Here, the specific control of the motor M will be described briefly. The arithmetic processing unit 4 determines that the voltage signal V0 is about 1.67v to about 3 from each digital signal transmitted from the A / D converters 3a and 3b. When it is within the range up to .33v, the digital signal output from the A / D converter 3b is adopted, and when it is outside the above range, the digital signal output from the A / D converter 3a is adopted, and the above-mentioned adoption is adopted. The motor M is controlled by issuing a drive command (current command) to control the current flowing in the coil of the motor M using the digital signal as feedback.

したがって、本実施の形態の信号処理装置１においては、電流センサ２がモータＭのコイルに比較的微弱な電流が流れていることを示す状態、すなわち、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍の状態においての分解能を高めることが可能となり、それにより、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍時のモータＭの制御性能が向上する。特に、モータＭが高出力な場合には、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂの分解能が悪化するが、そのような場合であっても、電流が０近傍時のみをスポット的にズームして分解能を向上させることが可能となるので、モータＭの制御性能が格段に向上するのである。すなわち、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍の分解能が向上することで、モータＭが駆動しているか否かの判断を正確に行えることとなる。したがって、精緻な制御に必要となる部分のみの分解能を高めることが可能である。   Therefore, in the signal processing device 1 of the present embodiment, the current sensor 2 indicates that a relatively weak current is flowing through the coil of the motor M, that is, the current flowing through the coil of the motor M is near zero. It becomes possible to increase the resolution in the state, whereby the control performance of the motor M when the current flowing through the coil of the motor M is close to 0 is improved. In particular, when the motor M has a high output, the resolution of the A / D converters 3a and 3b deteriorates. Even in such a case, the resolution can be achieved by spot-zooming only when the current is near zero. Therefore, the control performance of the motor M is greatly improved. In other words, since the resolution in which the current flowing through the coil of the motor M is near zero is improved, it can be accurately determined whether or not the motor M is driven. Therefore, it is possible to increase the resolution of only the part necessary for precise control.

また、電圧信号Ｖ０が約１．６７ｖ以下もしくは約３．３３ｖ以上となる場合には、出力手段Ａ１が出力した電圧Ｖａ１によって制御されることになり、この場合には、Ａ／Ｄ変換器３の分解能を高めることはできないが、モータＭに供給する電流が比較的大きい場合であるので、モータＭが駆動しているか否かの判断して制御する場合に比較して精緻な制御を行う必要はなく、実用上問題はない。   When the voltage signal V0 is about 1.67v or less or about 3.33v or more, the voltage Va1 is controlled by the output means A1, and in this case, the A / D converter 3 is controlled. However, since the current supplied to the motor M is relatively large, it is necessary to perform more precise control than when controlling by determining whether or not the motor M is driven. There is no problem in practical use.

したがって、従来の信号処理装置のように、利得の変更や基準電圧の変更に際しては、演算処理装置を使用するのではなく、専用の回路を使用しているので、信号処理装置自体の制御の必要がない。また、利得や基準電圧を都度変更する必要がないので、変更する為の素子等を搭載する必要がなくなるので、信号処理装置が安価となる。そして、制御に必要な部分のみの電圧信号を増幅して出力するので、検出範囲を幾つもに分割し、電圧信号を増幅する増幅回路を設ける従来の信号処理装置に比較しても信号処理装置が安価となるのである。   Therefore, unlike the conventional signal processing apparatus, when the gain is changed or the reference voltage is changed, a dedicated circuit is used instead of the arithmetic processing apparatus, so that it is necessary to control the signal processing apparatus itself. There is no. In addition, since it is not necessary to change the gain and the reference voltage each time, it is not necessary to mount an element for changing the signal, so that the signal processing apparatus is inexpensive. And since the voltage signal of only the part necessary for control is amplified and outputted, the signal processing device is divided even when compared with the conventional signal processing device which divides the detection range into several and has an amplification circuit for amplifying the voltage signal Is cheaper.

さらに、利得や基準電圧を可変にする従来の信号処理装置に比較して、利得や基準電圧を都度変更する必要がないので、変更する為の素子等を搭載する必要がないから、当該素子等の精度による製品のばらつきがなくなるので、信号処理装置の製品のばらつきを少なくすることが可能となる。   Furthermore, since it is not necessary to change the gain and reference voltage each time as compared with the conventional signal processing device that makes the gain and reference voltage variable, it is not necessary to mount an element for changing the element, etc. As a result, the variation in products due to the accuracy of the signal processing device can be eliminated, so that the variation in products of the signal processing apparatus can be reduced.

なお、電圧信号Ｖ０における或る範囲を複数として、或る範囲毎に増幅手段を設けてもよい。   Note that a plurality of certain ranges in the voltage signal V0 may be provided, and an amplifying unit may be provided for each certain range.

以上、本実施の形態における信号処理装置１を概念的に説明したが、以下、その具体的な構成について説明する。   Although the signal processing apparatus 1 in the present embodiment has been conceptually described above, the specific configuration will be described below.

具体的な信号処理装置１は、たとえば、図４に示すように、電圧信号Ｖ０が非反転入力されるホロア回路Ｈ１と、別途設けた電圧源の電圧を可変抵抗ＶＲ１により分圧して作られる或る範囲の中央値となる電圧（以下、基準電圧という）が非反転入力されるホロア回路Ｈ２と、ホロア回路Ｈ１の出力が反転入力され、ホロア回路Ｈ２の出力が非反転入力される第１のオペアンプＯＰ１と、第１のオペアンプＯＰ１の出力が反転入力されホロア回路Ｈ２の出力が非反転入力されるオペアンプＯＰ２と、第１のオペアンプＯＰ１の出力が反転入力されホロア回路Ｈ２の出力が非反転入力される第２のオペアンプＯＰ３と、第２のオペアンプＯＰ３に接続される複数の帰還増幅抵抗Ｒ７，Ｒ８と、第１のオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ２とに接続される増幅用抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、電流オフセットに使用される抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ９とで構成され、この場合、出力手段Ａ１は、第１のオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ２と、増幅用抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とで構成され、増幅手段Ａ２は、第１のオペアンプＯＰ１と第２のオペアンプＯＰ３と、帰還増幅抵抗Ｒ７，Ｒ８と、増幅用抵抗Ｒ１，Ｒ２とで構成されている。   For example, as shown in FIG. 4, a specific signal processing apparatus 1 is produced by dividing a voltage of a follower circuit H1 to which a voltage signal V0 is non-inverted and a voltage source provided separately by a variable resistor VR1. A follower circuit H2 to which a voltage (hereinafter referred to as a reference voltage) having a median value in a range is input non-inverted, and an output of the follower circuit H1 is inverted and a first output of the follower circuit H2 is non-inverted The operational amplifier OP1, the operational amplifier OP2 in which the output of the first operational amplifier OP1 is inverted and the output of the follower circuit H2 is non-inverted, and the output of the first operational amplifier OP1 is inverted and the output of the follower circuit H2 is non-inverted. Second operational amplifier OP3, a plurality of feedback amplification resistors R7 and R8 connected to the second operational amplifier OP3, the first operational amplifier OP1, and the operational amplifier OP2. Amplifying resistors R1, R2, R3, and R4 are connected to each other, and resistors R5, R6, and R9 are used for current offset. In this case, the output means A1 includes the first operational amplifier OP1, the operational amplifier OP2, and the like. The amplification means A2 includes a first operational amplifier OP1, a second operational amplifier OP3, feedback amplification resistors R7, R8, and amplification resistors R1, R2. It is configured.

なお、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を調整することにより基準電圧を変化させることが可能であり、本実施の形態においては、２．５ｖとなるように調整されている。   It is possible to change the reference voltage by adjusting the resistance value of the variable resistor VR1, and in this embodiment, the reference voltage is adjusted to 2.5V.

また、本実施の形態では、上述したように、増幅手段Ａ２では利得を３としてあるので、上記帰還増幅抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗比率は、Ｒ７：Ｒ８＝１：３となるように設定され、第１のオペアンプＯＰ１およびオペアンプＯＰ２にそれぞれ接続される増幅用抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、電圧信号Ｖ０をそのまま出力するために、その抵抗比率はＲ１：Ｒ２＝１：１、Ｒ３：Ｒ４＝１：１となるように設定されている。なお、ホロア回路Ｈ１，Ｈ２はバッファのために設けているもので、省略するとしてもよい。   In the present embodiment, as described above, since the amplification means A2 has a gain of 3, the resistance ratio of the feedback amplification resistors R7 and R8 is set so that R7: R8 = 1: 3. Since the amplification resistors R1, R2, R3, and R4 connected to the first operational amplifier OP1 and the operational amplifier OP2 output the voltage signal V0 as they are, their resistance ratios are R1: R2 = 1: 1, R3: R4. = 1: 1. The follower circuits H1 and H2 are provided for the buffer and may be omitted.

具体的な信号処理装置１は、以上のように構成され、出力手段Ａ１では、電圧信号Ｖ０がそのまま出力され、他方、増幅手段Ａ２では、基準電圧が中立点となって、この場合、２．５ｖを中心として電圧信号Ｖ０が３倍にされて出力される。したがって、その出力は、図３に示したものに一致する。   The specific signal processing apparatus 1 is configured as described above, and the output means A1 outputs the voltage signal V0 as it is, while the amplifying means A2 has the reference voltage as a neutral point. The voltage signal V0 is tripled and output around 5v. Therefore, its output matches that shown in FIG.

以上、説明したように、信号処理装置１は、非常に簡単な構成とすることができ、途中で演算処理装置４等の制御を受ける必要もなく、必要な範囲で電流センサ２の出力する電圧信号に対する利得を設定することが可能であり、安価に信号処理装置を製造することが可能である。また、本実施の形態では、電圧信号は信号処理装置が出力するまでの間に必ずオペアンプを経由することとなるので、電流センサ２が何等かの原因で過大な電圧信号を出力したとしても、オペアンプ側では、バイアス電圧以上の出力はできないから、信号処理装置に接続されるＡ／Ｄ変換器等に過大な電圧が負荷されてしまうことが防止され、機器破損も防止されている。   As described above, the signal processing device 1 can have a very simple configuration, and there is no need to receive control of the arithmetic processing device 4 or the like on the way, and the voltage output from the current sensor 2 within a necessary range. The gain for the signal can be set, and the signal processing apparatus can be manufactured at low cost. In the present embodiment, the voltage signal always passes through the operational amplifier until the signal processing device outputs it. Even if the current sensor 2 outputs an excessive voltage signal for some reason, On the operational amplifier side, output exceeding the bias voltage cannot be performed, so that an excessive voltage is not loaded on the A / D converter or the like connected to the signal processing device, and equipment damage is also prevented.

なお、上記したところでは、モータＭの制御、特に高出力モータの制御、特に、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍での制御向上に使用されると効果が高いが、上記したように、本信号処理装置１では、基準電圧を適宜変更することが可能であり、この信号処理装置が実際に使用される機器に最適となるように、上記基準電圧および第２のオペアンプＯＰ３における増幅率を任意に設定することもできる。   In the above, the control of the motor M, particularly the control of the high-power motor, particularly when the current flowing through the coil of the motor M is used to improve the control near 0, the effect is high. In the signal processing apparatus 1, the reference voltage can be changed as appropriate, and the reference voltage and the amplification factor in the second operational amplifier OP3 are set so that the signal processing apparatus is optimal for a device that is actually used. It can also be set arbitrarily.

ちなみに、モータＭを車両に搭載される電磁緩衝器の減衰力発生要素として、すなわち、図５に示すように、電磁緩衝器を、モータＭと、回転運動を直線運動に変換する、たとえば、図示したボール螺子ナット１１と螺子軸１２やラックアンドピニオン等の変換機構１０、とで構成し、モータＭを車体側もしくは車軸側の一方に連結するとともにボール螺子ナット１１を車体側もしくは車軸側の他方に連結し、モータＭの発生するトルクで電磁緩衝器の直線運動を抑制もしくは制御する場合には、緩衝器の上下方向の動きは、車両に搭乗する者に不快感を与えたり、また、車両の挙動を左右したりする要素となるが、特に、緩衝器の上下方向の動きが車両に搭乗する者に与える影響は大きく、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍であるときの分解能が悪いと、適切な制御が行われずに、その結果、車両における乗り心地が悪くなってしまう。ここで、コイルに流れる電流が０であるか否かの判断は、非常に重要であり、分解能が悪いと、実際の電流供給を行うべきでない場合に、電流供給を行ってしまうか、その反対が起こりえるからであり、そして、人間は、この僅かな電流がコイルに流れるか流れないかによって生じる電磁緩衝器の動作にも、敏感に感知し違和感を感じ取ることとなる。したがって、本実施の形態における信号処理装置１を上述した電磁緩衝器に適用する場合には、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍での分解能を高めることが可能であるから、モータＭのコイルに流れる電流が０近傍での制御性が向上するので上記弊害をなくすることができ、上述のような、電磁緩衝器に適用されるモータＭの制御にも最適となる。   Incidentally, the motor M is used as a damping force generating element of an electromagnetic shock absorber mounted on a vehicle, that is, as shown in FIG. 5, the electromagnetic shock absorber is converted into a motor M and a rotary motion into a linear motion. The ball screw nut 11 and the screw shaft 12 and a conversion mechanism 10 such as a rack and pinion are used to connect the motor M to one of the vehicle body side and the axle side and to connect the ball screw nut 11 to the other of the vehicle body side and the axle side. When the linear motion of the electromagnetic shock absorber is suppressed or controlled by the torque generated by the motor M, the vertical movement of the shock absorber may cause discomfort to the person riding in the vehicle, In particular, the movement of the shock absorber in the vertical direction has a large effect on the person riding in the vehicle, and the current flowing through the coil of the motor M is close to zero. When the resolution of the poor, without appropriate control is performed, as a result, ride comfort is deteriorated in a vehicle. Here, it is very important to determine whether or not the current flowing through the coil is 0. If the resolution is poor, current supply is performed when the actual current supply should not be performed, or vice versa. This is because humans are sensitive to the operation of the electromagnetic shock absorber caused by whether or not the slight current flows through the coil, and feel a sense of incongruity. Therefore, when the signal processing device 1 according to the present embodiment is applied to the electromagnetic shock absorber described above, the resolution of the current flowing through the coil of the motor M near 0 can be increased. The controllability when the current flowing in the vicinity of 0 is improved, so that the above-described adverse effects can be eliminated, and the motor M applied to the electromagnetic shock absorber as described above is optimal.

なお、本実施の形態では、電流センサのセンサ出力を処理する場合について説明したが、おおよそ状態量を検出するセンサが出力する信号を処理することが可能であるのは言うまでもない。   In the present embodiment, the case where the sensor output of the current sensor is processed has been described. Needless to say, it is possible to process the signal output by the sensor that detects the state quantity.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。   This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

一実施の形態における信号処理装置をモータに適用したブロック図である。It is the block diagram which applied the signal processing device in one embodiment to the motor. 一実施の形態における信号処理装置を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows notionally the signal processing apparatus in one embodiment. 一実施の形態における信号処理装置の出力する電圧とセンサが出力する電圧信号との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the voltage which the signal processing apparatus in one Embodiment outputs, and the voltage signal which a sensor outputs. 一実施の形態における信号処理装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal processing device in one embodiment. 一実施の形態における信号処理装置が適用された電磁緩衝器の概念図である。It is a conceptual diagram of the electromagnetic buffer to which the signal processing device in one embodiment is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１ 信号処理装置
２ 電流センサ
３ａ，３ｂ Ａ／Ｄ変換器
４ 演算処理装置
５ 駆動回路
１０ 変換機構
１１ ボール螺子ナット
１２ 螺子軸
Ａ１ 出力手段
Ａ２ 増幅手段
Ｍ モータ
ＯＰ１ 第１のオペアンプ
ＯＰ２ オペアンプ
ＯＰ３ 第２のオペアンプ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 増幅用抵抗
Ｒ５，Ｒ６、Ｒ９ 抵抗
Ｒ７，Ｒ８ 帰還増幅抵抗
ＶＲ１ 可変抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal processing apparatus 2 Current sensor 3a, 3b A / D converter 4 Arithmetic processing apparatus 5 Drive circuit 10 Conversion mechanism 11 Ball screw nut 12 Screw shaft A1 Output means A2 Amplifying means M Motor OP1 1st operational amplifier OP2 Operational amplifier OP3 2nd Operational amplifiers R1, R2, R3, R4 Amplifying resistors R5, R6, R9 Resistors R7, R8 Feedback amplifying resistors VR1 Variable resistors

Claims (3)

センサが出力する電圧信号を処理する信号処理装置において、電圧信号が或る範囲内にあるときに電圧信号を増幅して出力する一つ以上の増幅手段を備え、増幅手段が、電圧信号が反転入力され或る範囲の中央値となる電圧が非反転入力される第１のオペアンプと、第１のオペアンプが出力する電圧が反転入力され或る範囲の中央値となるの電圧が非反転入力される第２のオペアンプと、第２のオペアンプに接続される複数の帰還増幅抵抗とで構成されて、或る範囲の中央値となる電圧を中立点として電圧信号を増幅することを特徴とする信号処理装置。 A signal processing apparatus for processing a voltage signal output from a sensor, comprising: one or more amplifying means for amplifying and outputting the voltage signal when the voltage signal is within a certain range ; the amplifying means inverts the voltage signal A first operational amplifier to which a voltage having a median value in a certain range is input non-inverted, and a voltage to be output from the first operational amplifier is inverted and input to a median value in a certain range. A second operational amplifier and a plurality of feedback amplification resistors connected to the second operational amplifier, wherein the voltage signal is amplified with a voltage having a median value in a certain range as a neutral point. Processing equipment. 電圧信号をそのまま出力する出力手段を備え、出力手段が出力する電圧信号と増幅手段が出力する電圧信号の一方を選択して採用する演算処理装置へ各電圧信号を出力する請求項１に記載の信号処理装置。The output unit according to claim 1, further comprising an output unit that outputs the voltage signal as it is, and outputs each voltage signal to an arithmetic processing unit that selects and employs one of the voltage signal output from the output unit and the voltage signal output from the amplification unit. Signal processing device. センサがボール螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸とモータとを備えた電磁緩衝器のモータ内のコイルに流れる電流を検出し、コイルに流れる電流が０である場合のセンサが出力する電圧信号の値を中立点としたことを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。 The sensor detects the current flowing through the coil in the motor of the electromagnetic shock absorber provided with the screw shaft and the motor that are rotatably screwed into the ball screw nut, and the sensor outputs when the current flowing through the coil is zero. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein a value of the voltage signal to be performed is a neutral point.
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