JPH01265164A - 回転速度の計測方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、回転体の回転速度に比例した周期でパルス
信号を出力し、このパルス信号の間隔から回転体の回転
速度を演算する回転速度の計測方法及び装置の改良に関
する。

〈従来の技術〉 回転体の回転速度に比例した周期でパルス信号を発生さ
せ、単位時間内のパルス数あるいはパルス間隔から回転
体の回転速度を演算することは周知であるが、この場合
には低速時または高速時のいずれかで誤差が大きくなる
。このため、単位演算期間ＴＭ内のパルス数Ｎと、今回
及び前回の単位演算期間の先頭パルス同士間または最終
パルス同士間の経過時間Ｔを用いる方法が知られており
、回転体の半径をＲ，１回転当たりの発生パルス数をＺ
とすると、回転速度Ｖは Ｖ−２πＲＮ／ＺＴ＝αＮ／Ｔ で与えられる。第４図はこの場合の単位演算期間’Ｉ’
　Ｍ、経過時間′Ｉ゛、パルス数Ｎの関係を示した図で
あり、固定的な演算期間ＴＭの代わりにパルス検出時刻
に応じてＴ１〜Ｔ４のように変動する経過時間′ｒを用
いているため、この方法によれば演算精度を向上させる
ことができる。しかしながら、回転速度が極めて低くな
ると単位演算期間ＴＭ内に入るパルス数がＮ＝Ｏとなり
、このままでは以後の演算が不能となってしまう。

このような不都合をなくすために、Ｎ＝Ｏとなった場合
にその単位演算期間で使用する回転速度の推定値を求め
、支障なく演算を行えるようにする方式が提案されてい
る（例えば特開昭６２−２４１７５５号公報参照）。こ
れは、Ｎ＝０の時には前回求めた回転速度と加速度から
今回の速度を推定し、次にパルスが検出された時に実測
速度を求め、前回の速度推定値と今回の演算速度から今
回の加速度を求めるものであり、また、前回加速度が正
の場合にはこれを０とみなして速度推定値を求めろよう
にしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記公報の方式では、Ｎ＝Ｏとなった場合には１１４回
の速度推定値あるいは実測速度を用いて今回の速度の推
定値を求めており、Ｎ＝Ｏの無パルス期間が続くと推定
誤差が次々に加算されてしまい、演算結果が実際の速度
から大幅にずれたものとなる可能性が高い。また、実７
１１１速度と速度推定値を結んだ速度曲線は滑らかさに
欠けたものとなり、特にこれを微分した加速度は変動が
極めて大きくなるほか、減速時のみを対象としているの
で加速時には適用できず、この演算結果を他の機器の制
御等に用いる場合に問題が生しやすくなると考えられる
。

この発明はこのような問題点に着目し、パルスが検出さ
れなかった単位演算期間における推定値の精度が高く、
得られた速度曲線が滑らかで減速と加速のいずれにも適
用できる計測方法と、そのための装置を提供することを
目的としてなされた乙のである。

〈課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するために、第１及び第２の発明では
、ある単位演算期間内にパルス信号が検出されなかった
場合に、前回の単位演算期間で演算された回転速度と加
速度から今回の単位演算期間の回転速度の推定値を求め
ると共に、過去の最終パルス信号の検出時刻から今回の
単位演算期間の最終時刻までの経過時間を用いてパルス
数が１の場合の回転速度の推定値を求め、これらの推定
値のいずれか小さい値をその単位演算期間の回転速度と
している。

また第３及び第４の発明では、１または連続する複数の
単位演算期間でパルス信号が検出されず、これに続く次
の単位演算期間でパルス信号が検出された場合に、前回
の単位演算期間で演算された回転速度を無視し、過去の
最終パルス信号の検出時刻から今回の単位演算期間にお
けるパルス信号の検出時刻までの経過時間を用いて今回
の単位演算期間の回転速度を演算すると共に、この回転
速度と、過去の最終パルス信号が検出された単位演算期
間で演算された回転速度及びその時点からの経過時間と
を用いて今回の単位演算期間の加速度を演算するように
している。

く作用〉 第１及び第２の発明において、過去の最終パルス信号の
検出時刻から今回のｊｌｉ位演算演算の最終時刻までの
経過時間から求められる回転速度の推定値というのは、
今回の単位演算期間の最終時刻にパルスが検出されたと
仮定したらいかなる速度として演算されるであろうかと
いう、可能性のある最大の推定値である。しかしこれは
、直曲の単位演算期間での演算結果を基礎として求めら
れるものではなく、実際に検出された過去の最終パルス
信号に基づいて演算されるため、無パルスＩｔＪＩ間が
続いた時に推定誤差か次々に加算されろということがな
い。そして、これと１１１１回の単位演算期間での演算
結果の延長から求めた回転速度の推定値とを比較し、両
推定値のいずれか小さい値がその単位演算期間の回転速
度とされるため、単に前回の単位演算期間での演算結果
の延長から求めた回転速度を推定値とする場合よりも実
際の速度により近く、精度の高い推定値が得られること
になる。

また無パルス期間の後にパルス信号が検出された場合の
第３及び第４の発明における計測方法と装置においては
、実際に検出された過去の最終パルス信号と今回のパル
ス信号に基づいて回転速度と加速度が演算されるため、
無パルス期間か続いて乙推定誤差が次々に加算されろと
いうことがなく、実際の速度により近く精度の高い値が
今回の回転速度と加速度として演算される。

〈実施例〉 次に図示の一実施例について説明ずろ。

第１図は装置の概略槽成図であり、１は回転体１１の回
転速度に比例した周期でパルス信号を出力するパルス発
生手段、２は各種の演算を行う演算手段である。パルス
発生手段ｌは、例えば回転体１１の外周に等間隔に配置
された複数個の磁石１２と、これに接近して配置された
電磁ピックアップ１３で構成されている。演算手段２は
中心となるＣＰＵ２　＋のほか、カウンタ２２、カウン
タ用タイマ２３、時刻用基準タイマ２４等から構成され
、ＣＩ）Ｕ２１には各種のデータを記憶するメモリ２５
が備えられている。

第２図は動作説明用の波形図であり、３１はパルス信号
、３２は回転体ＩＩの実際の回転速度曲線、３３は演算
によって求められた回転速度曲線を示す。Ｎは個々の単
位演算期間ＴＭで検出されるパルス数、Ｐは無パルス単
位演算期間の継続回数、Ｔはパルス間隔または経過時間
であり、ｔは時刻で、ｔｏは各単位演算期間の終了時刻
、１．は今回の単位演算期間中の最終パルス検出時刻、
ｔ、は前回またはそれ以前の単位演算期間中の最終パル
ス検出時刻を示す。またｎｌ＋ｎｔ・・・・・・は説明
のために付けた単位演算期間の番号である。

第２図は減速時に図のようなタイミングでパルス信号３
１が検出された場合の例を示したものであり、以下、第
３図のフローヂャートを参照しながら動作を説明する。

図中、■は今回水める演算速度、Ｖｃは前回水められた
演算速度、Ａは加速度、α（−２πＲ／Ｚ）は回転体１
１の半径Ｒと磁石１２の数Ｚから求められる定数、ＰＭ
は無パルスの単位演算期間が継続した時に、回転体１１
が停止しているとみなして推定演算を打ち切る継続回数
Ｐの最大値であり、このＰＭはあらかじめ例えば８と設
定される。

演算は各単位演算期間’ｒＭの終了時刻し。で行われる
ようになっており、各単位演算期間ＴＭが経過するごと
に期間中のパルス数Ｎ、最終パルス検出時刻ｔ１が読み
込まれる。そしてパルス信号３１が検出されてＮ＝０で
ない場合にはＰ＜ＰＭが否かが判定され、例えばｎ、の
単位演算期間のようにＰ＝０＜ＰＭであれば、Ｓｌのス
テップに移って、速度Ｖが １、−１゜ の式により演算される。例えばｎ、の演算期間の場合に
は、前回のｎｔの演算期間にパルス信号が検出されてい
るので、ｔ’ｔとｔ、＆　しては実際のパルス検出時刻
がそのまま用いられる。続いてＶｃ＝ＯでなければＳ２
のステップに移って加速度Ａがの式により演算され、Ｖ
ｃ＝０であればＡ＝Ｏとされる。そこで次の単位演算期
間における演算のために、Ｌｔ←ｔ、、Ｐ←０、■ｃ４
−■のようにデータが更新される。

ここで、後述のように無パルスの演算期間では１、−１
．の更新が行われないので、ｎ４（ｎ＠も同じ）の演算
期間のように前回の期間が無パルスであった時には、前
記（１）式のＬｔ　　Ｌｔ、すなわち経過時間′ｒとし
ては、過去の最終パルス信号の検出時刻、すなわち図示
の例の場合にはｎｔ（またはｎ２）の演算期間における
検出時刻ｔ、からの経過時間が用いられる。

また、Ｎ＝Ｏでなく、しかもＰ＜ＰＭでない（つまりＰ
＝ＰＭ）の時には、１１１１回の演算期間で停止してお
り、今回回転を初めて最初のパルス信号が検出されたと
みなし、この場合にはステップＳ３でＶ＝０、Ｓ４でＡ
＝０とし、ｔ　ｔ　’−ｔ　＋、ｐ４−ｏ。

Ｖｃ”−０のようにデータが更新される。

次に、無パルスの演算期間、すなわちＮ＝０の場合につ
いて説明する。例えばｎｓ（ｎｓ、ｎ７も同じ）のよう
にＰ＜ＰＭであり、前回の演算期間にパルスが打った場
合には、前回の検出時刻ｔ！から今回の演算期間の終了
時刻ｔ。までの経過時間Ｔを用いて、ステップＳ５のよ
うに α ■＝□　　　・・・　（３） 【。−ｔ。

の式により速度の推定値か演算される。また、前回の演
算期間で演算された回転速度Ｖｃと加速度へから Ｖ＝Ｖｃ＋Ａ−ＴＭ（Ｐ＋１） ・・・　（４） の式により速度の推定値が演算され、両式で求めた値の
小さい方がこの単位演算期間の速度Ｖとして選択される
。続いてＶｃ＝０でなければｓ６のステップに移って加
速度へが（２）式により演算され、Ｖｃ＝０であればＡ
＝Ｏとされる。モしてＰ＝ｒ’＋ｔのデータ更新がなさ
れるが、ここではｔｌが無いので１．−１．の更新は行
われず、またＶｃ−■の更新ら行われない。

なお、ｎ、以降の単位演算期間のように前回あるいはそ
れ以前の演算期間が無パルスの場合、すなわちＰが２以
上の場合にも、上記と同様に演算されるが、この時には
、時刻ｔ、として前々回またはそれ以前に検出された最
終のパルス信号の検出時刻が用いられるのである。

また、Ｎ＝０で、しかもＰ＜ＰＭでない時、つまり無パ
ルス状態が一定以上続いた時には停止したままとみなし
て、速度の推定値と加速度をすべてＯとするのであり、
ステップＳ７でＶ＝０、Ｓ８でＡ＝０とし、Ｐ”ＰＭ、
Ｖｅ←ｏのようにデータが更新されろ。

第２図の曲線３３は、以上のような各単位演算期間ＴＭ
ごとの演算によって求められた回転速度から得られる演
算速度曲線を示したものであり、○印は（＋）式による
演算速度、Ｘ印は（３）式による速度の推定値、Δ印は
（４）式による速度の推定値をそれぞれ示している。こ
こで、（３）式と（４）式による推定値は、実際の回転
速度の曲線３２とはかなり異なる値となる場合があるが
、両者の小さい方の値を選択することによって実際の回
転速度に近い値となり、パルス信号が検出されない場合
に乙誤差の少ない結果が得られることがこの図によって
明確に示されている。

〈発明の効果〉 上述の実施例から明らかなように、第１及び第２の発明
では、単位演算期間がパルス信号が検出されない無パル
ス期間となった場合に、前回の単位演算期間で演算され
た回転速度と加速度から求めた速度の推定値と、過去の
最終パルス信号の検出時刻から今回の単位演算期間の最
終時刻までの経過時間を用いて求めたパルス数１の場合
の速度の推定値のうち、小さい値をその演算期間の回転
速度としている。

また、第３及び第４の発明では、無パルスの期間の後で
パルス信号が検出された場合に、過去の最終パルス信号
の検出時刻から今回のパルス信号の検出時刻までの経過
時間を用いて、今回の単位演算期間の回転速度と加速度
を演算するようにしている。

従っていずれの発明においても、パルス間隔が広くなっ
て無パルス期間が続く場合に推定誤差が次々に加算され
ることがなくなって演算精度か向上し、無パルス期間の
後でパルス信号が検出された時でもそれまでの推定値と
今回の実測値との差は小さくなる。その結果書られる演
算速度曲線も、従来と比べて実際の速度曲線に近い滑ら
かなものとなって、演算結果を他の機器の制御等に用い
ろ場合に問題が生ずることか少なくなり、また減速と加
速のいずれにも適用することら可能となる等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の装置の概略構成図、第２
図は動作説明用の波形図、第３図は動作手順を示すフロ
ーチャート、第４図は一般的な回転速度計測方法の説明
図である。 １・・・パルス発生手段、　２・・・演算手段、１１・
・回転体、　　　　　１２・・磁石、１３・・・７ｒｉ
＠ピツクアツプ、 ２１・・ＣＰＵ１　　　　２２・・・カウンタ、２３・
・・カウンタ用タイマ、 ２４・・・時刻用基桑タイマ、 ２５・・・メモリ、　　　　３Ｉ・・・パルス信号、Ｔ
Ｍ・・単位演算期間、　Ｎ・・・パルス数、■・・・回
転速度。 特許出願人　住友電気工業株式会社 代理人　弁理士前　山　葆はが１名 第２図 ｍ−や町閣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体（１１）の回転速度に比例した周期で出力さ
   れるパルス信号（３１）を検出し、単位演算期間（ＴＭ
   ）内のパルス数（Ｎ）と、今回及び前回の単位演算期間
   の先頭パルス同士間または最終パルス同士間の経過時間
   （Ｔ）から回転体の回転速度（Ｖ）を各単位演算期間ご
   とに演算する回転速度の計測方法であって、 ある単位演算期間内にパルス信号が検出されなかった場
   合に、前回の単位演算期間で演算された回転速度（Ｖｃ
   ）と加速度（Ａ）から今回の単位演算期間の回転速度の
   推定値を求めると共に、過去の最終パルス信号の検出時
   刻（ｔ＿２）から今回の単位演算期間の終了時刻（ｔ＿
   ０）までの経過時間を用いてパルス数（Ｎ）が１の場合
   の回転速度の推定値を求め、これらの推定値のいずれか
   小さい値をその単位演算期間（ＴＭ）の回転速度（Ｖ）
   とすることを特徴とする回転速度の計測方法。 ２、回転体（１１）の回転速度に比例した周期でパルス
   信号（３１）を出力するパルス発生手段（１）と、パル
   ス発生手段からのパルス信号を検出し、単位演算期間（
   ＴＭ）内のパルス数（Ｎ）と、今回及び前回の単位演算
   期間の先頭パルス同士間または最終パルス同士間の経過
   時間（Ｔ）から回転体の回転速度（Ｖ）を各単位演算期
   間ごとに演算して出力する演算手段（２）、とを備えた
   回転速度の計測装置であって、 ある単位演算期間内にパルス信号が検出されなかった場
   合に、上記演算手段（２）において、前回の単位演算期
   間で演算された回転速度（Ｖｃ）と加速度（Ａ）から今
   回の単位演算期間の回転速度の推定値を求めると共に、
   過去の最終パルス信号の検出時刻（ｔ＿２）から今回の
   単位演算期間の終了時刻（ｔ＿０）までの経過時間を用
   いてパルス数（Ｎ）が１の場合の回転速度の推定値を求
   め、これらの推定値を比較していずれか小さい値をその
   単位演算期間（ＴＭ）の回転速度（Ｖ）として出力する
   ようにしたことを特徴とする回転速度の計測装置。 ３、回転体（１１）の回転速度に比例した周期で出力さ
   れるパルス信号（３１）を検出し、単位演算期間（ＴＭ
   ）内のパルス数（Ｎ）と、今回及び前回の単位演算期間
   の先頭パルス同士間または最終パルス同士間の経過時間
   （Ｔ）から回転体の回転速度（Ｖ）を各単位演算期間ご
   とに演算する回転速度の計測方法であって、 １または連続する複数の単位演算期間でパルス信号が検
   出されず、これに続く次の単位演算期間でパルス信号が
   検出された場合に、前回の単位演算期間で演算された回
   転速度を無視し、過去の最終パルス信号の検出時刻（ｔ
   ＿２）から今回の単位演算期間におけるパルス信号の検
   出時刻（ｔ＿１）までの経過時間を用いて今回の単位演
   算期間（ＴＭ）の回転速度（Ｖ）を演算すると共に、こ
   の回転速度（Ｖ）と、過去の最終パルス信号が検出され
   た単位演算期間で演算された回転速度及びその時点から
   の経過時間とを用いて今回の単位演算期間（ＴＭ）の加
   速度（Ａ）を演算することを特徴とする回転速度の計測
   方法。 ４、回転体（１１）の回転速度に比例した周期でパルス
   信号（３１）を出力するパルス発生手段（１）と、パル
   ス発生手段からのパルス信号を検出し、単位演算期間（
   ＴＭ）内のパルス数（Ｎ）と、今回及び前回の単位演算
   期間の先頭パルス同士間または最終パルス同士間の経過
   時間（Ｔ）から回転体の回転速度（Ｖ）を各単位演算期
   間ごとに演算して出力する演算手段（２）、とを備えた
   回転速度の計測装置であって、 １または連続する複数の単位演算期間でパルス信号が検
   出されず、これに続く次の単位演算期間でパルス信号が
   検出された場合に、上記演算手段（２）において、前回
   の単位演算期間で演算された回転速度を無視し、過去の
   最終パルス信号の検出時刻（ｔ＿２）から今回の単位演
   算期間におけるパルス信号の検出時刻（ｔ＿１）までの
   経過時間を用いて今回の単位演算期間（ＴＭ）の回転速
   度（Ｖ）を演算して出力すると共に、この回転速度（Ｖ
   ）と、過去の最終パルス信号が検出された単位演算期間
   で演算された回転速度及びその時点からの経過時間とを
   用いて今回の単位演算期間（ＴＭ）の加速度（Ａ）を演
   算するようにしたことを特徴とする回転速度の計測装置
   。