JPH02141671A - メータ駆動装置 - 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】 （イー）産業上の利用分野 この発明は、自動車用等のタコメータ、スピードメータ
等に使用されるメータ駆動装置に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、自動車用のスピードメータには、第３図に示す
ように、直交する２個のコイルＬ、、Ｌｃで形成される
磁界内に針を振らせるための磁石Ｍを配置し、コイルＬ
、、Ｌｃには、スピード等の入力量に応じた電流を流し
、磁石Ｍを回動させて、針を振らせている。この種のス
ピードメータにおけるメータ駆動装置は、入力量、つま
りスピードに応じて、周期の変化するパルス信号を入力
し、一方、基本クロック発生器で発生されるクロック信
号も入力し、パルス信号の１周期に亘り、カウンタのク
ロック信号をカウントし、先ずパルス信号の周期Ｔを求
め、この周期Ｔより、ｆ＝１／Ｔの演算を行い、周波数
ｆを算出していた。このデジタルデータｆは、入力量に
比例するものであるから、このデジタル値ｆに応じた電
流をコイル上工、Ｌｃに流し、コイルＬ、、Ｌｃによっ
て発生する磁界によって、磁石である針を、前記デジタ
ル値によって決まる角度方位まで振らせるものであった
。

この従来のメータ駆動装置は、周波数、つまりデジタル
データに応じ、ｓｉｎ演算、ｃｏｓ演算を行い、直交す
るコイルに入力量に応じた電流を流して、針を振らせる
ものであるから、例えば第４図に例示する速度１４５ｋ
ｍ／Ｈから、２５ｋｍ／Ｈに象、激に指示を変化させる
場合、針は経路Ａを通り、２０　ｋｍ　／　Ｈに向かお
うとせず、経路Ｂを通ろうとし、低速に変化しているに
もかかわらず、指示が振り切れる方向に向かうという不
都合があった。

そこで、本願発明者は、上記不都合を解消するために、
針の指示を大きく変化させる場合は、前回値と今回の目
標値との差値を求め、前回値に差値ｘｉ／ｎ（ｎ：２．
４．８、・・・）を加算し、これを出力値として針を振
らせ、以後、これを繰り返し、指示の動きが自然なもの
となるものを創出し、すでに別に出願した。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記出願に係るメータ駆動装置において、今ｎを８とす
ると、今回の出力値は前回値と目標値の差値に１／８を
乗算したものを前回値に加算したものとなる。ところで
、２進数の場合、ｌ／８倍、つまり０．１２５倍するこ
とは３桁分の桁を下げることを意味する。例えば、１．
５　Ｘｏ、１２５は１．１０００ＸＯ，００１＝０．０
０１１となる。よって、下位３ビットで表される値はす
べて０．１２５倍すると、答えは「０」となり、この「
０」を前回の値に何回プラスしても真値に近づかない。

それゆえ、上記方式では差値が３ビットで表される程に
小さくなると、以後は真値に近づかず誤差が残るという
問題が残された。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、差値が小さくなり、ｌ　／　ｎを乗算した値が「０
」となる場合でも、何回かの出力サイクルで真値に達し
得るメータ駆動装置を提供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明のメ
ータ駆動装置は、互いに直交する第１、第２のコイルと
、入力量に応じた周波数のパルス信号を入力する手段と
、クロック信号発生手段と、このクロック信号発生手段
からのクロック信号をカウントし、このカウント値に基
づいて前記入力量に比例したデジタル値を算出する演算
部と、この演算部から出力されるデジタル値に応じた電
流を前記第１、第２のコイルに流す駆動回路と、前記第
１と第２のコイルに電流が流れることにより発生する磁
界によって角度方位が決定される針とを有し、前記入力
量の大きさに比例した値を指示するものにおいて、前記
演算部は所定の時間経過毎にカウントアツプする時間カ
ウンタと、前記パルス信号の各周期の切換りを検出する
切換り検出手段と、前記切換りの検出あるいは時間カウ
ンタのカウントアツプに応答して前記カウント手段の内
容を取込み記憶する記憶手段と、前記時間カウンタのカ
ウントアツプ毎に前記記憶手段の内容に基づいて前記入
力量に比例したデジタル値を演算する演算手段と、この
演算手段による今回のデジタル値と前回出力のデジタル
値の差値を算出する差値演算手段と、前記デジタル値が
切換り検出における記憶データに基づいて演算されたも
のであるか否か判別する手段と、この判別手段による判
別がＮＯである場合に応答し、前記差値の正負を判別し
、差値が正なら処理を終了させる差値正負判別手段と、
前記判別手段のＹＥＳ判別あるいは前記差値正負判別手
段の差値が負である場合に前記差値に１　／　ｎを乗算
する手段と、この乗算手段により得られた積及び最下位
１ビット値を前回のデジタル値に加算して今回の出力デ
ジタル値を決定する出力値決定手段とを備えている。

このメータ駆動装置では、入力されるパルス信号の周期
が切換り、この切換りが検出されるか、あるいは切換り
が検出される以前に時間カウンタの２回目以降のカウン
トアツプでカウンタのカウント値が記憶手段に記憶され
る。そして、時間カウンタのカウントアツプ毎に記憶手
段に記憶されるカウントデータに基づいて、入力量に比
例したデジタル値が演算手段で算出される。そして、今
回算出のデジタル値と前回算出のデジタル値の差値が差
値算出手段で算出され、また、上記デジタル演算が切換
り検出における記憶データに基づいて演算されたものか
否か判別される。

入力量が比較的大なる場合、つまり高速の場合は、所定
の時間が経過する前に、入力パルス信号の一周期が到来
するので、この場合の判別結果はＮｏである。一方、入
力量が所定値よりも小の場合、つまり低速の場合は入力
パルス信号の一周期が到来する前に、所定の時間が経過
するので、この場合は、差値正負判別手段で差値が正か
負かを判別する。今回のデジタル値はまだ１周期分をカ
ウントしていないカウント手段のカウント値に基づいて
算出するので、真の周波数より高い目のデジタル値とな
る。それゆえ、差値が正の場合は、これを無視し、処理
を終了させる。しかし、差値が負の場合は、前記よりも
小さく出力するものであるから、あるいは上記判別結果
がＮＯの場合には、差値に１／ｎを乗算するとともに、
この乗算値と最下位１ビット分を前回値に加算して出力
する。その結果、差値が大なる間は、現時点における差
値の１／ｎ分＋１ビット（ＬＳＢ”１”）ずつ目標値に
接近し、そして差値の１／ｎが「０」となっても、ＬＳ
Ｂの１ピント値は毎回加算されるので針の振れは順次目
標値に近づく。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第２図は、この発明の一実施例を示すメータ駆動装置の
ブロック図である。同図において、入力信号回路１は、
車輪の回転に同期して発生するパルス信号をデータ演算
部２に入力している。一方、基準クロック信号発生器３
からのクロック信号もデータ演算部２に入力されている
。

データ演算部２は、第１図に示すように、クロック信号
をカウントするカウンタ２０、入力されるパルス信号の
立上り（周期切換り）を検出し、転送信号及びリセット
信号を発生する立上り検出回路２１．２０１１Ｉｓｅｃ
経過する毎にカウントアツプするカウンタ２２、このカ
ウンタ２２のカウントアツプ信号でセットされ、上記リ
セット信号でリセ・ントされるフリップフロップ プフロップ２３がセット状態でカウンタ２２よりカウン
トアンプ信号を受けると、転送信号を出力するＡＮＤ回
路２４、このＡＮＤ回路２４の出力、あるいは立上り検
出回路２１よりの転送信号をカウンタ２０に与えるＯＲ
回路２５、転送信号を受ける度にカウンタ２０のカウン
ト値を取込み記憶するメモリ２６、カウンタ２２のカウ
ントアツプ毎にメモリ２６の記憶するカウント値Ｔに基
づき、１／Ｔの演算、つまり周波数演算を行う周波数演
算部２７、今回算出の周波数ｆ．から前回算出の周波数
ｆ８−１を減算し、その差値ｆ６を算出する減算部２８
、差値ｆ４を算出した時点でフリップフロップ２３のセ
ット／リセット状態を判別する判別部２９、この判別部
２９でフリップフロップ２３のセット状態が判別される
と、前記差値ｆ６が０以上か否かを判別する判別部３０
を備えている。判別部２９でフリップフロップ２３のリ
セット状態が判別されると、判別部３０による判別処理
がスキップされるようになっている。

また、データ演算部２は、判別部３０でｆ，＞０でない
と判別されると、つまりｒ、＜ｒ、−、であると判別さ
れ、また判別部２９でＱ＝０（リセット状態）であると
判別されると、差値ｆ４を１　／　８　ｆ　ｄに更新す
る差値更新部（乗算部）３１、この更新された差値にＬ
ＳＢの１ビットを加算する加算部３２、さらに加算され
たｆ４と、前回の周波数ｒｔ−ｔを加算する加算部３３
、この加算値ｆ、を記憶し、今回の周波数ｆ、として出
力するメモリ３４を備えている。

データ演算部２のメモリ３４より出力される周波数デー
タｆ！は、１０ビットのデジタルデータであり、このう
ち上位２ビットは、１周分を４分割したいずれの象限か
を決定するものであり、この２ビットにより象限決定部
１０で振らせるべき針の属する象限が決定され、象限決
定部ｌＯは、決定された象限により決まる方向信号を出
力する。

下位８ビット分は、各象限におけるＯ＠〜９０”に対応
するデータであり、これらがｓｉｎ演算部４とｃｏｓ演
算部５に入力され、それぞれｓｉｎ演算、ｃｏｓ演算が
なされ、それぞれパルス幅変調回路６．７を介してドラ
イバ（駆動回路）８．９に入力されている。ドライバ８
はｓｉｎ演算部４からの信号に応じた値と、方向信号に
応じた極性の電極をコイルＬ１に流し、ドライバ９はｃ
ｏｓ演算部５からの信号に応じた値と方向信号に応じた
極性の電流をコイルし、に流すようになっている。コイ
ルし。

とり、に電流が流れることにより、合成磁界が発生し、
この合成磁界によって針が振れ、入力量に応じた角度方
位の指示を示す。

次に、上記実施例メータ駆動装置の動作について説明す
る。

入力信号回路１より、車輪の回転に応じたパルス信号が
入力されると、立上り検出部２１でパルス信号の立上り
が検出され、先ず、転送信号をカウンタ２０に供給する
とともに、続いてリセット信号をカウンタ２０とフリッ
プフロップ２３に入力する。カウンタ２０は、転送信号
によりそれまでカウントしていたカウント値をメモリ２
６に転送するとともに、リセット信号によりリセットさ
れ、以後衣のリセット信号が来るまで、基準クロック発
生器３からのクロック信号をカウントする。

また、カウンタ２２は、入力パルスとは非同期で、時間
カウントを行い２Ｑｍｓｅｃ毎にカウントアツプ出力を
出し、フリップフロップ２３をセットするとともに、フ
リップフロップ２３がセット状態で、カウントアツプ出
力が出ると、これによりカウンタ２０のカウント内容が
メモリ２６に転送される。また、カウンタ２２のカウン
トアツプに応じ、周波数演算部２７が今回の周波数ｆ、
を演算する。

入力パルス信号の周波数が非常に高い状態、つまり１周
期の小さい状態では、立上り検出部２１で立上りを検出
し、カウンタ２０の内容を転送しリセットした状態から
次のリセット信号が入るまでの期間の方が、２Ｑｍｓｅ
ｃカウンタ２３をカウントアツプする時間よりも短いの
で、カウンタ２０からの出力は、常にカウンタ２０のリ
セット前の転送指令によるものであり、したがって、パ
ルス信号の１周期間に相当するクロック信号のカウント
値、つまり１周期分のデータＴがメモリ２６に記憶され
る。

周波数演算部２７では、１／Ｔの演算を行い、今回の周
波数ｒｉを算出し、減算部２８に入力する。減算部２８
は、メモリ３４に記憶されている前回の周波数ｒ、−６
を他方の入力に受け、今回の周波数ｆ、から前回の周波
数ｆ、＝１を減算し、その差値ｆ６を算出する。

次に、判別部２９でフリップフロップ２３のＱ出力が０
であるか否かを判定する。通常、入力パルスの周波数が
高い場合に、フリップフロップ２３は、リセット状態に
あり、したがって、この場合にＱ＝０の出力により、判
別部３０をスキップして、乗算部３１で差値ｒ４に１／
８を乗じ、積を新たなｆ６とする。そして、加算部３２
でこのｆｄにＬＳＢ“１°゛を加算して、さらに加算部
３３で前回の周波数ｆ、−１に前回と目標値の差値の１
／８にＬＳＢ“ｌｏ”を加算したものを加算して、今回
の出力周波数ｆ、とする。つまり、前回の周波数を目的
とする周波数にわずか近づけた周波数ｒ工をメモリ３４
に記憶し、この周波数ｆｚをｓｉｎ演算部４、ｃｏｓ演
算部５及び象限決定部１０にそれぞれ出力する。そして
、ｓｉｎ演算部４、ｃｏｓ演算部５及び象限決定部１０
の出力に応じ、ドライバ８及びドライバ９に電流が流れ
、コイルＬ１及びＬｅに流れる電流により、所定方向の
磁界が発生し、これにより針が、前回の振れと次に目標
とする振れの差の１／８＋ＬＳＢ“１゛分、目標とする
振れに近づいた値に相当するところまで振れることにな
る。

次に再び２０ｍ５ｅｃカウンタ２２がカウントアツプす
ると、応じて周波数演算部２７における周波数ｆ！の演
算、減算部２８における差値演算が行われ、再び差値ｆ
６が導出され、同じく判別部２９でＱ＝Ｏかの判別がな
され、乗算部３１で今回の差値ｆｄに１／８が乗ぜられ
る。そして、加算部３２．３３で前回の周波数ｆ！−＋
　に１／８　ｒａと、ＬＳＢ“°ｌ°゛が加算され、新
たなｒｌとし、これをメモリ３４に記憶して、前回と同
様ｓｉｎ演算部４、ｃｏｓ演算部５及び象限決定部ｌＯ
にそれぞれ出力する。

以上の処理を２０１Ｉｓｅｃ毎に繰返し、差値の１／８
＋ＬＳＢ“Ｉ　ＩＩずつ指示目標に対し近づけ、針を目
標とする変化値にスムーズに近づけて行く。

やがて、差値ｆ４が小さくなり、ｌ／８　ｆｄが［０」
となっても、ＬＳＢ“１”″が加算されるので、目標値
までＬＳＢ“１゛°に相当する分、順次接近してゆき、
最終的に目標値の振れが得られる。

次に、今回人力されるパルス信号の周期が非常に大とな
り、つまり周波数が低くなると、立上り検出部２１によ
る立上り検出、つまり１周期の検出よりも、リセット後
の２０ｍ５ｅｃカウンタ２２のカウントアツプの方が速
くなり、２０ｍ５ｅｃカウンタ２２がカウントアツプす
るとフリップフロップ２３がセットされ、Ｑ＝１となり
、この状態でカウンタ２２が再度カウントアツプし、転
送信号がＡＮＤ回路２４、ＯＲ回路２５を経て出力され
るので、カウンタ２０はまだ１周期分のクロック信号を
カウントしていなくても、それまでのカウント値を一応
１周期のカウント値であると擬制し、メモリ２６に記憶
し、さらに周波数演算部２７で周波数演算を行い、擬制
の今回周波数ｒ１を算出し、減算部２８で前回の周波数
と今回の周波数の差値ｆ、を算出する。そして、フリッ
プフロップ２３のＱ出力がＯであるか否か判別部２９で
判別するが、今回はフリップフロップ２３がセットされ
ているので、Ｑ＝１の出力が出され、判別部３０でｒ、
が０以上であるか否か判別する。差値ｆａが０以上であ
る場合は、今回の周波数の方が前回の周波数より大きい
場合であり、この時は、針がＯから大なる振れ方向に移
動しているものであり、この場合にカウント値２０がま
だ１周期を数えていないカウント値をもって、周波数演
算を行う時は、目標とする周波数よりもより見掛は上、
周波数の大なるｆ五が求められるため、周波数ｒ４の処
理を無視し、処理を終了する。

しかし、例えばそれまでの周波数が大であり、入力信号
の周波数が低くなったがために、フリップフロップ２３
がセットされた場合には、今回の周波数ｆｔと前回の周
波数ｒｔ−ｔの差値ｆ６は−となる。そのため、判別部
３０における判定はＮＯとなり、次に、乗算部３１で差
値ｆ６に１／８を乗算する。そして、差値ｆ６の１／８
を新たなｆ４とし、加算部３２でこのｆｄにさらにＬＳ
Ｂｏ“１°゛を加算して、続いて加算部３３でこのｆｄ
を前回の周波数ｆ！−１に加算し、新たな今回周波数ｆ
、とじて、メモリ３４に記憶する。なお、この場合はｒ
４は−であるので、新たな周波数ｒｔは前回の周波数ｒ
、−１よりも周波数が低く、目標とする周波数と前回の
周波数との間の値の周波数がメモリ３４に記憶され、や
はり、ｓｉｎ演算部４、ｃｏｓ演算部５及び象限決定部
ｌＯに出力される。

そして、それぞれ間の値に相当する電流がドライバ８及
び９により、コイルＬ、　、Ｌ、に流れ、針が前回の高
い周波数に対応する振れと、目標とする低い周波数指示
との間の値を指示するように磁界が発生する。１／８ず
つなので、順次スムーズに移動してゆくことになる。

このメモリ３４の出力がなされるとともに、やはり以後
、２０ｍ５ｅｃ間隔であるいは１周期毎に差値ｆ４を導
出し、判別部２９、判別部３０、乗算部３１、加算部３
２．３３の処理を行い、差値ｆ４に１／８の乗算処理を
施し、さらにＬＳＢ“１゛を加算して、順次１／８＋Ｌ
ＳＢ“１”ずつ目標とする振れ角に近づけていき、１／
８×差値が「０」となると、ＬＳＢ“１°゛ずつ目標値
に近づけることになる。

（へ）発明の効果 この発明によれば、前回値と今回の差値に１／ｎを乗じ
たものと、ＬＳＢ　’“１゛°を前回値に加算して、今
回の出力値とし、順次目標値に近づけてゆくものである
から、差値が小さくなり、１／ｎ×差値が「０」となっ
ても、ＬＳＢ　”“１゛°の加算で、真価に収束するこ
とができるので、振れ誤差が生じない。また、１／ｎ×
差値とＬＳＢ”１”を前回値に加算することを基本とす
るので、プログラム構成を簡単となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例メータ駆動装置のデータ演
算部の機能構成を示すブロック図、第２図は、この発明
の一実施例を示すメータ駆動装置の概略ブロック図、第
３図は、このメータ装置の２つのコイルと針との関係を
示す図、第４図は、従来のメータ駆動装置の不具合を説
明するための説明図である。 ｌ：入力信号回路、　　　２：データ演算部、３：基準
クロック発生器、８・９：ドライバ、２０：カウンタ、
　　　　２１：立上り検出部、２２：時間カウンタ、　
　　２８：減算部、３０：差値正負判別部、　３１：乗
算部３２・３３：加算部、　　Ｌｉ　　・Ｌｃ：コイル
。 特許出願人　　　　　　ローム株式会社代理人　　弁理
士　　　中　村　茂　信第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに直交する第１、第２のコイルと、入力量に
   応じた周波数のパルス信号を入力する手段と、クロック
   信号発生手段と、このクロック信号発生手段からのクロ
   ック信号をカウントし、このカウント値に基づいて前記
   入力量に比例したデジタル値を算出する演算部と、この
   演算部から出力されるデジタル値に応じた電流を前記第
   １、第２のコイルに流す駆動回路と、前記第１と第２の
   コイルに電流が流れることにより発生する磁界によって
   角度方位が決定される針とを有し、前記入力量の大きさ
   に比例した値を指示するためのメータ駆動装置において
   、 前記演算部は、所定の時間経過毎にカウントアップする
   時間カウンタと、前記パルス信号の各周期の切換りを検
   出する切換り検出手段と、前記切換りの検出あるいは時
   間カウンタのカウントアップに応答して前記カウント手
   段の内容を取込み記憶する記憶手段と、前記時間カウン
   タのカウントアップ毎に前記記憶手段の内容に基づいて
   前記入力量に比例したデジタル値を演算する演算手段と
   、この演算手段による今回のデジタル値と前回出力のデ
   ジタル値の差値を算出する差値演算手段と、前記デジタ
   ル値が切換り検出における記憶データに基づいて演算さ
   れたものであるか否か判別する手段と、この判別手段に
   よる判別がＮＯである場合に応答し、前記差値の正負を
   判別し、差値が正なら処理を終了させる差値正負判別手
   段と、前記判別手段のＹＥＳ判別あるいは前記差値正負
   判別手段の差値が負である場合に前記差値に１／ｎを乗
   算する手段と、この乗算手段により得られた積及び最下
   位１ビット値を前回のデジタル値に加算して今回の出力
   デジタル値を決定する出力値決定手段とを備えたことを
   特徴とするメータ駆動装置。