JPH0527908A - アナログデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源電圧の変動や電源の短絡事故に対して信頼
性の高いアナログデータ処理装置を提供する。 【構成】ポテンショメーターから成るセンサ４１，４２
のポテンショメーターの両端へ電圧を印加する第１の電
源３２と、この第１の電源３２の電源電圧と、センサ４
１，４２のポテンショメーターから出力されたアナログ
電圧とをそれらの電圧レベルに応じたディジタル値に変
換するＡ／Ｄ変換手段１と、このＡ／Ｄ変換手段１へ通
常の電源とＡ／Ｄ変換時の基準電源とを供給する第２の
電源３１と、第１の電源３２の電源電圧のディジタル値
に基づいて、センサ４１，４２から出力されたアナログ
電圧のディジタル値を補正する補正手段１とを備え、電
源電圧の変動や電源の短絡事故に対して信頼性の高い装
置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポテンショメーターを
用いて位置や角度などを検出するセンサのアナログ信号
出力をディジタル信号に変換するアナログデータ処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポテンショメーターを用いたセンサによ
って位置や角度などを検出し、これらのセンサから出力
される検出位置や検出角度に応じたアナログ電圧をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有したアナログデ
ータ処理装置が知られている。

【０００３】図３，図４は、従来のアナログデータ処理
装置を示す回路図である。図３において、Ａ／Ｄ変換ユ
ニット１は、バスラインを介してマイクロコンピュータ
２と接続され、マイクロコンピュータ２から種々の制御
信号を入力するとともに、Ａ／Ｄ変換結果のディジタル
信号をマイクロコンピュータ２へ出力する。またＡ／Ｄ
変換ユニット１は、直流安定化電源ユニット３と接続さ
れ、端子Ｖｃｃ，Ｖｓｓを介して通常の電源（以下、シ
ステム電源と呼ぶ）を入力し、端子ＡＶｃｃ，ＡＶｓｓ
を介してＡ／Ｄ変換用の基準電圧を入力する。すなわ
ち、図３に示すアナログデータ処理装置では、Ａ／Ｄ変
換ユニット１のシステム電源と、Ａ／Ｄ変換用の基準電
圧とを共通の直流安定化電源ユニット３から供給してい
る。なお、直流安定化電源ユニット３は、センサ４１，
４２のポテンショメーターの両端へ直流電圧を印加する
とともに（以下では、センサ電源電圧と呼ぶ）、マイク
ロコンピュータ２へもシステム電源を供給する。センサ
４１，４２は、ポテンショメーターの両端に印加されて
いるセンサ電源電圧を検出位置あるいは検出角度に応じ
て分圧し、Ａ／Ｄ変換ユニット１のアナログ信号入力端
子Ａｉｎ，Ａｉｎ＋１へ出力する。

【０００４】一方、図４に示すアナログデータ処理装置
では、Ａ／Ｄ変換ユニット１およびマイクロコンピュー
タ２へ供給するシステム電源と、Ａ／Ｄ変換ユニット１
の基準電圧およびセンサ４１，４２の電源電圧とをそれ
ぞれ別個の電源ユニットから供給する。すなわち、直流
安定化電源ユニット３１からＡ／Ｄ変換ユニット１およ
びマイクロコンピュータ２の端子Ｖｃｃ，Ｖｓｓへシス
テム電源を供給し、他の直流安定化電源ユニット３２か
らＡ／Ｄ変換ユニット１の端子ＡＶｃｃ，ＡＶｓｓへ基
準電圧を供給するとともに、センサ４１，４２のポテン
ショメーターの両端へセンサ電源電圧を供給する。

【０００５】Ａ／Ｄ変換ユニット１は、アナログ信号入
力端子Ｖｉｎ，Ｖｉｎ＋１へ入力されるセンサ４１，４
２からのアナログ信号電圧を、端子ＡＶｃｃ，ＡＶｓｓ
へ入力される基準電圧との比としてディジタル信号に変
換する。図３および図４に示すいずれの装置において
も、センサ４１，４２へ印加されるセンサ電源電圧と、
Ａ／Ｄ変換ユニット１へ印加される基準電圧とが同じ直
流安定化電源ユニット３または３２から供給されている
ので、直流安定化電源ユニット３，３２に出力電圧変動
があっても、基準電圧とセンサ電源電圧を分圧したセン
サ４１，４２の出力電圧とは同じ割合で変動する。すな
わち、直流安定化電源ユニット３，３２の出力電圧が変
動しても、センサ４１，４２から出力されるアナログ信
号に対して常に正しいＡ／Ｄ変換結果が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来の装置では、システム電源と、基準電源および
センサ電源とを共通の電源ユニットから供給しており、
もし、外部に設置されたセンサまたはその配線が短絡す
ると、システム電源の供給も停止して装置が作動停止す
る。

【０００７】一方、図４に示す従来の装置では、システ
ム電源と、基準電源およびセンサ電源とを別個の電源ユ
ニットから供給しており、基準電源およびセンサ電源に
おいて上述した短絡事故が発生しても、システム電源は
継続して供給され、装置は停止しない。しかし、この図
４に示す従来装置には、次のような欠点がある。すなわ
ち、Ａ／Ｄ変換ユニットのシステム電源と基準電源とが
独立しているので、何等かの原因でこれらの電源に電圧
差が発生すると、Ａ／Ｄ変換ユニット１がラッチアップ
を起こすことがあり、装置が正常に動作しなくなった
り、Ａ／Ｄ変換ユニット１が破損することがある。特
に、電源系統に外部の電気機器の開閉ノイズが侵入した
り、静電気ノイズが加わると、それぞれの電源の高周波
特性の差によって電圧差が発生し、ラッチアップが起こ
りやすくなる。

【０００８】本発明の目的は、電源電圧の変動や電源の
短絡事故に対して信頼性の高いアナログデータ処理装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応づけて本発明を説明すると、請求項１発明は、ポテン
ショメーターから成るセンサ４１，４２のポテンショメ
ーターの両端へ電圧を印加する第１の電源３２と、この
第１の電源３２の電源電圧と、センサ４１，４２のポテ
ンショメーターから出力されたアナログ電圧とをそれら
の電圧レベルに応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変
換手段１と、このＡ／Ｄ変換手段１へ通常の電源とＡ／
Ｄ変換時の基準電源とを供給する第２の電源３１と、第
１の電源３２の電源電圧のディジタル値に基づいて、セ
ンサ４１，４２から出力されたアナログ電圧のディジタ
ル値を補正する補正手段１とを備え、これにより、上記
目的を達成する。また請求項２の発明は、第１の電源３
２の電源電圧を分圧する分圧手段５ａ，５ｂを備え、Ａ
／Ｄ変換手段１は、分圧手段５ａ，５ｂで分圧された第
１の電源３２の分圧電圧と、センサ４１，４２のポテン
ショメーターから出力されたアナログ電圧とをそれらの
電圧レベルに応じたディジタル値に変換し、補正手段１
は、第１の電源３２の分圧電圧のディジタル値と分圧手
段５ａ，５ｂの分圧比とに基づいて、センサ４１，４２
から出力されたアナログ電圧のディジタル値を補正す
る。

【００１０】

【作用】請求項１では、Ａ／Ｄ変換手段１が、第２の電
源３１から供給されたＡ／Ｄ変換時の基準電源を基準と
して、第１の電源３２の電源電圧とセンサ４１，４２の
ポテンショメーターから出力されたアナログ電圧とをそ
れらの電圧レベルに応じたディジタル値に変換し、補正
手段１が、第１の電源３２の電源電圧のディジタル値に
基づいて、センサ４１，４２から出力されたアナログ電
圧のディジタル値を補正する。請求項２では、Ａ／Ｄ変
換手段１が、第２の電源３１から供給されたＡ／Ｄ変換
時の基準電源を基準として、分圧手段５ａ，５ｂで分圧
された第１の電源３２の分圧電圧と、センサ４１，４２
のポテンショメーターから出力されたアナログ電圧とを
それらの電圧レベルに応じたディジタル値に変換し、補
正手段１が、第１の電源３２の分圧電圧のディジタル値
と分圧手段５ａ，５ｂの分圧比とに基づいて、センサ４
１，４２から出力されたアナログ電圧のディジタル値を
補正する。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【００１２】

【実施例】図１は、一実施例の回路図である。なお、従
来の装置を示す図３，図４と同様な機器に対しては同符
号を付して説明を省略する。Ａ／Ｄ変換ユニット１およ
びマイクロコンピュータ２のシステム電源と、Ａ／Ｄ変
換ユニット１の基準電源とは、直流安定化電源ユニット
３１から供給され、一方、センサ４１，４２のセンサ電
源は、直流安定化電源ユニット３２から供給される。直
流安定化電源ユニット３２から供給されるセンサ電源電
圧は、抵抗器５ａ，５ｂで分圧され、分圧されたアナロ
グ信号ａｏはＡ／Ｄ変換ユニット１のアナログ信号入力
端子Ａｉｏへ入力される。また、センサ４１，４２の出
力信号ａｎ，ａｎ＋１は、図３，図４に示す従来装置と
同様にアナログ信号入力端子Ａｉｎ，Ａｉｎ＋１へ入力
される。なお、センサの数はこの実施例に限定されない
が、ここでは、３個以上のセンサとその配線の図示を省
略する。

【００１３】上述したように、Ａ／Ｄ変換ユニット１
は、各センサ４１，４２からのアナログ信号ａｎ，ａｎ
＋１を基準電圧ａｖ１との比ａｎ／ａｖ１，ａｎ＋１／
ａｖ１としてＡ／Ｄ変換する。しかし、センサ４１，４
２のセンサ電源とＡ／Ｄ変換ユニット１の基準電源と
は、それぞれ別の安定化電源ユニットへ接続されている
ので、直流安定化電源ユニット３１の電源電圧ａｖ１が
変動した場合、アナログ信号と基準電圧との比ａｎ／ａ
ｖ１，ａｎ＋１／ａｖ１が変動し、Ａ／Ｄ変換結果も変
動する。同様に、直流安定化電源ユニット３２の電源電
圧ａｖ２が変動した場合、センサ４１，４２のポテンシ
ョメーターの両端電圧が変動するので、同じ割合でセン
サ４１，４２の出力電圧ａｎ，ａｎ＋１が変動する。従
って、アナログ信号と基準電圧との比ａｎ／ａｖ１，ａ
ｎ＋１／ａｖ１が変動し、Ａ／Ｄ変換結果も変動する。
すなわち、直流安定化電源ユニット３１，３２の電源電
圧が変動した場合、Ａ／Ｄ変換結果のディジタル値は同
じ割合で変動し、正確なアナログデータ処理が行なえな
い。正確なアナログデータ処理を行なうためには、上述
したように、アナログ信号入力ａｎ，ａｎ＋１を、セン
サ電源電圧ａｖ２との比ａｎ／ａｖ２，ａｎ＋１／ａｖ
２としてＡ／Ｄ変換する必要がある。

【００１４】そこで、本発明のアナログデータ処理装置
では、抵抗値Ｒ１，Ｒ２を有する抵抗器５ａ，５ｂによ
ってセンサ電源電圧ａｖ２を分圧し、その分圧信号ａｏ
をアナログ信号入力としてＡ／Ｄ変換ユニット１の入力
端子Ａｉｏへ入力する。ここで、 ａｏ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×ａｖ２ ・・・（１） ａｖ２＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×ａｏ ・・・（２） 従って、アナログ信号ａｎとセンサ電源電圧ａｖ２との
比ａｎ／ａｖ２は、 ａｎ／ａｖ２＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×ａｎ／ａｏ ・・・（３） ところで、基準電圧ａｖ１に対して得られたアナログ信
号ａｏ，ａｎのＡ／Ｄ変換結果のディジタル値をそれぞ
れＡＤｏ，ＡＤｎとすれば、 ａｎ／ａｏ＝ＡＤｎ／ＡＤｏ ・・・（４） の関係が成立し、比ａｎ／ａｖ２は、 ａｎ／ａｖ２＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×ａｎ／ａｏ ＝Ｋ×ＡＤｎ／ＡＤｏ＝ＡＤｎ^* ・・・（５） ここで、Ｋは、抵抗器５ａ，５ｂによる分圧比Ｒ２／
（Ｒ１＋Ｒ２）である。となる。すなわち（５）式は、
アナログ信号ａｎの正しいディジタル値が、アナログ信
号ａｎのディジタル値ＡＤｎに補正係数Ｋ／ＡＤｏを乗
じて算出されることを示している。同様に、比ａｎ＋１
／ａｖ２は、 ａｎ＋１／ａｖ２＝Ｋ×ＡＤｎ＋１／ＡＤｏ＝ＡＤｎ＋１^* ・・・（６） となる。

【００１５】図２は、Ａ／Ｄ変換ユニット１におけるＡ
／Ｄ変換動作を示すブロック図である。図１，図２によ
りアナログデータ処理動作を説明する。Ａ／Ｄ変換ブロ
ック１００において、分圧信号ａｏおよびアナログ信号
入力ａｎ，ａｎ＋１を基準電圧ａｖ１との比としてＡ／
Ｄ変換し、ディジタル値ＡＤｏ，ＡＤｎ，ＡＤｎ＋１を
得る。分圧信号ａｏのディジタル値ＡＤｏは、関数変換
ブロック２００で抵抗器５ａ，５ｂの分圧比Ｋに基づい
て補正係数Ｋ／ＡＤｏに変換される。次に、乗算ブロッ
ク３００で、アナログ信号入力ａｎ，ａｎ＋１のディジ
タル値ＡＤｎ，ＡＤｎ＋１と補正係数Ｋ／ＡＤｏの乗算
が行なわれ、アナログ信号入力ａｎ，ａｎ＋１をセンサ
電源電圧ａｖ２との比ａｎ／ａｖ２，ａｎ＋１／ａｖ２
としてＡ／Ｄ変換した正しいディジタル値ＡＤｎ^*，Ａ
Ｄｎ＋１^*が算出される。

【００１６】このように、装置のシステム電源をＡ／Ｄ
変換用の基準電源電圧として用い、センサ電源だけを別
個に設け、センサ電源電圧を抵抗器で分圧した分圧信号
のＡ／Ｄ変換結果ＡＤｏと分圧比Ｋとに基づいて補正係
数Ｋ／ＡＤｏを求め、各センサから入力されるアナログ
信号入力のＡ／Ｄ変換結果ＡＤｎ，ＡＤｎ＋１に補正係
数Ｋ／ＡＤｏを乗じて各センサからのアナログデータを
処理するようにした。これによって、 （１）従来の装置と同様に、各センサからのアナログ信
号が、センサ電源電圧に対する比としてディジタル値に
変換され、センサ電源およびシステム電源の電圧変動が
あってもその影響を受けない。 （２）同じ電源ユニットからＡ／Ｄ変換ユニットのシス
テム電源と基準電源とに電源が供給されるので、ラッチ
アップによる装置の作動停止や装置の破損事故がない。 （３）外部のセンサまたはセンサの配線系統において、
センサ電源の短絡事故が発生した時でも、システム電源
からＡ／Ｄ変換ユニットおよびマイクロコンピュータへ
通常の電源が供給されるとともに、Ａ／Ｄ変換ユニット
の基準電源も継続して供給されるので、センサが短絡し
たことが検出でき、表示器または警報器によって表示ま
たは警報することにより故障発生時のサービス性が向上
する。 （４）センサ電源は高い安定性は必要ないので安価な安
定化電源が使用可能となり、経済的な装置を構成でき
る。 （５）センサ電源とＡ／Ｄ変換ユニットの基準電源との
電源電圧値が異なっていてもよく、これによって特殊な
電圧仕様のセンサが使用可能になり、装置の応用範囲が
広くなる。

【００１７】なお上述した実施例では、センサ電源電圧
を抵抗器で分圧したが、センサ電源電圧をそのままＡ／
Ｄ変換ユニット１でディジタル値に変換し、そのディジ
タル値に基づいて上述したアナログ信号のデータ処理を
行なってもよい。この場合、センサ電源電圧とＡ／Ｄ変
換ユニットの基準電圧とが同じとなるような電圧仕様の
センサを用いる必要がある。

【００１８】上述した実施例では、センサを２個使用
し、各センサからのアナログ信号を処理する例を示した
が、センサの数およびＡ／Ｄ変換ユニットのアナログ信
号入力数は上記実施例に限定されない。

【００１９】また上記実施例では、Ａ／Ｄ変換ユニット
１でＡ／Ｄ変換および補正動作を行うようにしたが、Ａ
／Ｄ変換ユニット１でＡ／Ｄ変換動作を行い、マイクロ
コンピュータ２で補正動作を行うようにしてもよい。

【００２０】以上の実施例の構成において、直流安定化
電源ユニット３２が第１の電源を、直流安定化電源ユニ
ット３１が第２の電源を、Ａ／Ｄ変換ユニット１がＡ／
Ｄ変換手段および補正手段を、抵抗器５ａ，５ｂが分圧
手段をそれぞれ構成する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、第１の電源からセンサへ電源を供給し、第２の電
源からＡ／Ｄ変換手段へ通常の電源とＡ／Ｄ変換時の基
準電源とを供給し、Ａ／Ｄ変換手段で第１の電源の電源
電圧とセンサのポテンショメーターから出力されたアナ
ログ電圧とをディジタル値に変換し、第１の電源の電源
電圧のディジタル値に基づいてセンサから出力されたア
ナログ電圧のディジタル値を補正するようにしたので、
Ａ／Ｄ変換手段の通常の電源（システム電源）とＡ／Ｄ
変換用の基準電源との電源電圧の差に起因したラッチア
ップ事故の発生がなく、さらに、外部のセンサまたはセ
ンサの配線系統において短絡事故が発生しても装置全体
が作動停止せず、装置の信頼性が向上する。また、セン
サ電源には安価な電源ユニットが使用でき経済的な装置
を構成できる。また請求項２の発明によれば、第１の電
源の電源電圧を分圧し、Ａ／Ｄ変換手段で第１の電源の
分圧電圧とセンサのポテンショメーターから出力された
アナログ電圧とをディジタル値に変換し、第１の電源の
分圧電圧のディジタル値と分圧比とに基づいてセンサか
ら出力されたアナログ電圧のディジタル値を補正するよ
うにしたので、上記請求項１の発明の効果に加え、セン
サ電源電圧とＡ／Ｄ変換ユニットの基準電圧とが同じで
ある必要がなく、種々の電圧仕様のセンサが使用可能に
なり、装置の応用範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の装置の回路図。

【図２】本発明に係わるアナログデータ処理動作を示す
ブロック図。

【図３】従来のアナログデータ処理装置の回路図。

【図４】従来のアナログデータ処理装置の回路図。

【符号の説明】

１ Ａ／Ｄ変換ユニット ２ マイクロコンピュータ ３，３１，３２ 直流安定化電源ユニット ４１，４２ センサ ５ａ，５ｂ 抵抗器 １００ Ａ／Ｄ変換ブロック ２００ 関数変換ブロック ３００ 乗算ブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポテンショメーターから成るセンサの前記
   ポテンショメーターの両端へ電圧を印加する第１の電源
   と、 この第１の電源の電源電圧と、前記センサのポテンショ
   メーターから出力されたアナログ電圧とをそれらの電圧
   レベルに応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段
   と、 このＡ／Ｄ変換手段へ通常の電源とＡ／Ｄ変換時の基準
   電源とを供給する第２の電源と、 前記第１の電源の電源電圧のディジタル値に基づいて、
   前記センサから出力されたアナログ電圧のディジタル値
   を補正する補正手段とを備えることを特徴とするアナロ
   グデータ処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のアナログデータ処理装置
   において、 前記第１の電源の電源電圧を分圧する分圧手段を備え、 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記分圧手段で分圧された前記
   第１の電源の分圧電圧と、前記センサのポテンショメー
   ターから出力されたアナログ電圧とをそれらの電圧レベ
   ルに応じたディジタル値に変換し、 前記補正手段は、前記第１の電源の分圧電圧のディジタ
   ル値と前記分圧手段の分圧比とに基づいて、前記センサ
   から出力されたアナログ電圧のディジタル値を補正する
   ことを特徴とするアナログデータ処理装置。