JPH0450533B2 - - Google Patents

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JPH0450533B2
JPH0450533B2 JP58016894A JP1689483A JPH0450533B2 JP H0450533 B2 JPH0450533 B2 JP H0450533B2 JP 58016894 A JP58016894 A JP 58016894A JP 1689483 A JP1689483 A JP 1689483A JP H0450533 B2 JPH0450533 B2 JP H0450533B2
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JP
Japan
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data
acceleration
speed
detection
signal
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JP58016894A
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JPS59143965A (en
Inventor
Jitsuo Toda
Yasuhiro Yuasa
Kazuya Sakamoto
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SG KK
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SG KK
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Publication date
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Publication of JPH0450533B2 publication Critical patent/JPH0450533B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/16Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by evaluating the time-derivative of a measured speed signal

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は速度検出データを利用して加速度検
出を行なう装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to an apparatus for detecting acceleration using velocity detection data.

従来技術 従来知られた加速度計は、液体の慣性を利用し
て角加速度をアナログ的に求めるものであり、検
出分解能及び検出範囲に限界があつた。このよう
な欠点を克服するために、特開昭57−70465号公
報においては、位相シフト型(位相変調型)の回
転位置検出気を用いた加速度検出装置すなわち回
転加速度計が提案されている。そのような位相シ
フト型位置検出器を用いた加速度検出装置によれ
ば、高分解能かつ超広域で加速度検出を行なうこ
とができるという利点がある。しかし、上記公報
に示されたものにおいては、位相シフト型位置検
出気の出力信号と基準交流信号との周波数または
周期のずれを演算によつて測定することにより速
度を求め、こうして求めた速度の単位時間当りの
変化分を演算回路を用いて計算することにより回
転加速度を検出するようにしているだけであり、
加速度検出分解能を自由に切り換えることができ
るようにはなつていなかつた。
Prior Art Conventionally known accelerometers utilize the inertia of a liquid to obtain angular acceleration in an analog manner, and have limits in detection resolution and detection range. In order to overcome these drawbacks, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-70465 proposes an acceleration detection device using phase shift type (phase modulation type) rotational position detection, that is, a rotational accelerometer. An acceleration detection device using such a phase shift type position detector has the advantage of being able to detect acceleration with high resolution and over a very wide area. However, in the method disclosed in the above publication, the speed is determined by calculating the frequency or period difference between the output signal of the phase shift type position detection sensor and the reference AC signal, and the speed thus determined is calculated. The rotational acceleration is simply detected by calculating the change per unit time using an arithmetic circuit.
It was not possible to freely switch the acceleration detection resolution.

実開昭53−134880号においては、速度発電機を
使用して速度を対応する周波数を持つインクリメ
ンタルパルス列を発生し、このインクリメンタル
パルス列のパルス数を一定サンプリング周期T毎
にカウントすることにより速度データを求め、こ
の速度データを該サンプリング周期T毎に順次記
憶し、この記憶データに基づき所定の演算を行う
ことにより、応答性と分解能の相関関係を可変調
整して速度検出及び加速度検出を行うことが示さ
れている。例えば、サンプリング周期Tでカウン
トした速度データをそのまま出力した場合は時間
Tの応答性を持ち、かつ時間T分の最小可能カウ
ント値に対応する分解能を持つ速度検出データを
得ることができ、この速度検出データの時間T当
たりの差分を求めれば、それに対応する応答性と
分解能を持つ加速度検出データを得ることができ
る。また、サンプリング周期Tの2周期でそれぞ
れカウントした速度データを加算したものを速度
検出データとして出力した場合は、応答性は時間
2Tとなり、分解能は時間2T分の最小可能カウン
ト値に対応するものなる。この速度検出データの
時間2T当たりの差分を求めれば、それに対応す
る応答性と分解能を持つ加速度検出データを得る
ことがでる。
In Utility Model Application No. 53-134880, a speed generator is used to generate an incremental pulse train with a frequency corresponding to the speed, and speed data is obtained by counting the number of pulses of this incremental pulse train at every fixed sampling period T. By sequentially storing this speed data at each sampling period T and performing predetermined calculations based on this stored data, it is possible to perform speed detection and acceleration detection by variably adjusting the correlation between responsiveness and resolution. It is shown. For example, if the speed data counted in the sampling period T is output as is, it is possible to obtain speed detection data that has the responsiveness of the time T and has a resolution corresponding to the minimum possible count value for the time T. By calculating the difference in detection data per time T, acceleration detection data with corresponding responsiveness and resolution can be obtained. In addition, if the sum of speed data counted in two periods of the sampling period T is output as speed detection data, the response time is
2T, and the resolution corresponds to the minimum possible count value for a time of 2T. By finding the difference in this velocity detection data per time 2T, it is possible to obtain acceleration detection data with corresponding responsiveness and resolution.

発明が解決しようとする課題 上述の従来技術においては、応答性と分解能の
相関関係を可変調整して速度検出及び加速度検出
を行うことが可能であるが、その場合、応答性と
分解能の関係は反比例となり、所望の高応答性を
維持しつつ分解能を可変制御することはできなか
つた。また、インクリメンタルパルス列をカウン
トする方式であるため、最高応答はパルスの発生
間隔つまり速度に依存してしまい、速度に依存し
ない高応答性を達成することはできなかつた。ま
た、分解能も時間当たりの発生パルス数つまり速
度に依存してしまい、速度に依存しない分解能制
御はできなかつた。
Problems to be Solved by the Invention In the prior art described above, it is possible to perform speed detection and acceleration detection by variably adjusting the correlation between responsiveness and resolution, but in that case, the relationship between responsiveness and resolution is It was inversely proportional, making it impossible to variably control the resolution while maintaining the desired high response. Furthermore, since the system counts incremental pulse trains, the maximum response depends on the pulse generation interval, that is, the speed, and it has been impossible to achieve high responsiveness that is independent of the speed. Furthermore, the resolution also depends on the number of pulses generated per time, that is, the speed, and resolution control that is independent of the speed is not possible.

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
高応答性を達成しつつ、しかも検出分解能を可変
設定することができるようにした加速度検出装置
を提供しようとするものである。
This invention was made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide an acceleration detection device that achieves high responsiveness and can also variably set detection resolution.

課題を解決するための手段 この発明に係る加速度検出装置は、検出対象の
位置に応じて基準交流信号を位相シフトした出力
交流信号を生じるセンサ部と、前記センサ部の出
力交流信号と前記基準交流信号の位相差を該出力
交流信号の周期に周期したサンプリングタイミン
グで演算し、前記検出対象の位置データとして出
力する位置演算手段と、前記サンプリングタイミ
ングに同期した時間間隔毎に前記位置データの変
化分を演算し、前記検出対象の速度データとして
出力する速度演算手段と、この速度演算手段で求
めた速度データを前記サンプリングタイミングに
同期した時間間隔毎に次々に取り込み、記憶する
記憶手段と、前記記憶手段に記憶した速度データ
を利用して、或る時点で取り込んだ速度データと
そのN回前(ただしNは整数)の取り込み時点で
取り込んだ速度データとの差を演算し、加速度デ
ータとして出する加速度演算手段と、前記Nの値
を可変設定するまたは前記サンプリングタイミン
グの周期を可変分周することにより前記加速度演
算手段で用いる2つの速度データ間の取り込み時
間差を可変設定し、これにより前記加速度データ
の分解能を可変設定する設定手段とを具えるもの
である。
Means for Solving the Problems An acceleration detection device according to the present invention includes a sensor section that generates an output AC signal obtained by shifting a reference AC signal in phase according to the position of a detection target, and an output AC signal of the sensor section and the reference AC signal. a position calculation means for calculating a phase difference of a signal at a sampling timing periodic to the period of the output AC signal and outputting it as position data of the detection target; and a change amount of the position data at each time interval synchronized with the sampling timing. speed calculation means for calculating and outputting as speed data of the detection target; storage means for successively capturing and storing the speed data obtained by the speed calculation means at time intervals synchronized with the sampling timing; Using the speed data stored in the means, calculate the difference between the speed data taken in at a certain point and the speed data taken in N times before (N is an integer), and output it as acceleration data. and an acceleration calculation means, by variably setting the value of N or by variably dividing the period of the sampling timing, variably setting the acquisition time difference between the two velocity data used by the acceleration calculation means, whereby the acceleration data and setting means for variably setting the resolution of.

作 用 センサ部は、検出対象の位置に応じて基準交流
信号を位相シフトした出力交流信号を生じる位相
型のセンサからなる。前記センサ部の出力交流信
号と前記基準交流信号の位相差が検出対象の位置
に対応しており、該位相差は該出力交流信号の1
周期毎に測定可能である。従つて、位置演算手段
では、前記センサ部の出力交流信号と前記基準交
流信号の位相差を該出力交流信号の周期に同期し
たサンプリングタイミングで演算し、これを前記
検出対象の位置データとして出力する。このサン
プリングタイミングつまり応答性は、交流信号の
電気的周期に一義的に依存し、検出対象の速度に
は全く依存しない。例えば、交流信号の周波数が
1kHzであれば、0.001秒の応答性を持ち、これは
検出対象の速度には全く依存しない。
Operation The sensor section is comprised of a phase type sensor that generates an output AC signal that is a reference AC signal phase-shifted according to the position of the detection target. The phase difference between the output AC signal of the sensor section and the reference AC signal corresponds to the position of the detection target, and the phase difference is 1.
It can be measured every cycle. Therefore, the position calculation means calculates the phase difference between the output AC signal of the sensor section and the reference AC signal at a sampling timing synchronized with the cycle of the output AC signal, and outputs this as position data of the detection target. . This sampling timing, or responsiveness, primarily depends on the electrical period of the alternating current signal, and does not depend on the speed of the detection target at all. For example, if the frequency of the AC signal is
At 1kHz, it has a response of 0.001 seconds, which is completely independent of the speed of the detection target.

速度演算手段では、前記サンプリングタイミン
グに周期した時間間隔毎に前記位置データの変化
分を演算し、前記検出対象の速度データとして出
力する。この速度演算も前記サンプリングタイミ
ングに同期した時間間隔で行なわれるので、速度
検出の応答性も、検出対象の速度には全く依存せ
ず、交流信号の電気的周期に一義的に依存する。
The speed calculating means calculates the amount of change in the position data at each time interval periodic to the sampling timing, and outputs it as speed data of the detection target. Since this speed calculation is also performed at time intervals synchronized with the sampling timing, the responsiveness of speed detection also does not depend on the speed of the object to be detected at all, but primarily depends on the electrical period of the AC signal.

この速度演算手段で求めた速度データを前記サ
ンプリングタイミングに同期した時間間隔毎に記
憶手段に次々に取り込まれ、記憶される。加速度
演算手段では、記憶手段に記憶した速度データを
利用して、或る時点で取り込んだ速度データとそ
のN回前(ただしNは整数)の取り込み時点で取
り込んだ速度データとの差を演算し、加速度デー
タとして出力する。この加速度演算も、取り込み
周期毎に行なうことが可能であるので、前記サン
プリングタイミングに同期した時間間隔で行なう
ことができ、従つて、加速度検出の応答性も、検
出対象の速度には全く依存せず、交流信号の電気
的周期に一義的に依存する。
The speed data obtained by the speed calculation means is successively taken into the storage means at time intervals synchronized with the sampling timing and stored. The acceleration calculation means uses the speed data stored in the storage means to calculate the difference between the speed data taken in at a certain point and the speed data taken in N times before (N is an integer). , output as acceleration data. This acceleration calculation can also be performed every acquisition cycle, so it can be performed at time intervals synchronized with the sampling timing, and therefore the responsiveness of acceleration detection does not depend on the speed of the detection target at all. First, it depends primarily on the electrical period of the AC signal.

こうして、検出対象の速度に依存せず、交流信
号の電気的周期に一義的に依存する加速度検出が
可能である。電気的交流信号の周期に依存する応
答性はかなり高応答性である。
In this way, it is possible to detect acceleration that is not dependent on the speed of the object to be detected but is uniquely dependent on the electrical period of the AC signal. The responsivity depending on the period of the electrical alternating signal is quite high.

また、検出対象の機械的動きに応じたインクリ
メンタルパルスをカウントするものとは異なり、
電気的位相差を測定するものであるので、検出分
解能も検出対象の速度に全く依存しない。
Also, unlike those that count incremental pulses according to the mechanical movement of the detection target,
Since the electrical phase difference is measured, the detection resolution does not depend on the speed of the detection target at all.

分解能の可変設定は設定手段により行なうこと
ができる。設定手段では、前記Nの値を可変設定
するまたは前記サンプリングタイミングの周期を
可変分周することにより前記加速度演算手段で用
いる2つの速度データ間の取り込み時間差を可変
設定する。これにより、例えば取り込み時間差を
大きくするほど分解能を高くすることができ、取
り込み時間差を小さくするほど分解能を低くする
ことができ、こうして加速度データの分解能を可
変設定することができる。従つて、用途に応じた
適切な分解能を設定することにより効率的な加速
度検出を行うことができる。
Variable setting of resolution can be performed by a setting means. The setting means variably sets the acquisition time difference between the two velocity data used by the acceleration calculation means by variably setting the value of N or variably dividing the period of the sampling timing. Thereby, for example, the resolution can be increased as the capture time difference becomes larger, and the resolution can be lowered as the capture time difference becomes smaller, thus making it possible to variably set the resolution of acceleration data. Therefore, efficient acceleration detection can be performed by setting an appropriate resolution according to the application.

実施例 以下添付図面を参照してこの発明の実施例を詳
細に説明しよう。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図において、速度検出装置10は検出対象
の回転運動または直線運動に応答して該検出対象
の現速度を示す速度データDVを出力する。つま
り、この速度データDVは、検出対象の速度が時
間的に変化した場合、この変化のレートつまり加
速度に従つて値が時々刻々と変化する。1段につ
き1つの速度データDVの全ビツトをストアし得
るN段のシフトレジスタ11の1段目に速度検出
装置10の出力データDVが与えられる。シフト
レジスタ11はサンプリングパルスSによつてシ
フト制御される。サンプリングパルスSが発生し
たとき、シフトレジスタ11の1段目に速度検出
装置10からの現速度データがサンプリングさ
れ、同時に各段の速度データが次段にシフトされ
る。こうして、速度検出装置10が求められた速
度データDVが時間経過に従つて次々にサンプリ
ングされ、サンプリングされたものが相次いでシ
フトレジスタ11に記憶される。
In FIG. 1, a speed detection device 10 outputs speed data D V indicating the current speed of the detection object in response to rotational motion or linear motion of the detection object. In other words, when the speed of the detection target changes over time, the value of this speed data DV changes moment by moment according to the rate of this change, that is, the acceleration. The output data D V of the speed detection device 10 is applied to the first stage of an N-stage shift register 11 which can store all bits of one speed data D V per stage. The shift register 11 is shift-controlled by a sampling pulse S. When the sampling pulse S is generated, the current speed data from the speed detection device 10 is sampled at the first stage of the shift register 11, and at the same time, the speed data at each stage is shifted to the next stage. In this way, the speed data DV determined by the speed detection device 10 is sampled one after another as time passes, and the sampled data are stored in the shift register 11 one after another.

速度検出装置10の出力データDVが演算器1
2のB入力に与えられ、シフトレジスタ11のN
段目の出力DVNが演算器12のA入力に与えられ
る。演算器12はA−BつまりDVN−DVなる引算
を行ない(この逆にB−Aであつてもよい)、現
在のサンプリングタイミングの速度データDV
そのN回前にサプリングした速度データDVNとの
差を求める。尚、演算器12のB入力に与える速
度データはシフトレジスタ11の任意の段の出力
信号であつてもよく、要するにA入力とB入力に
加わる位置データのサンプリングタイミングが所
定回ずれていればよい。
The output data D V of the speed detection device 10 is transmitted to the arithmetic unit 1.
2 and is applied to the B input of shift register 11.
The output D VN of the stage is given to the A input of the arithmetic unit 12. The arithmetic unit 12 performs subtraction A-B, that is, D VN - D V (on the contrary, it may be B-A), and calculates the speed data D V at the current sampling timing and the speed sampled N times before. Find the difference between data D and VN . Note that the speed data given to the B input of the arithmetic unit 12 may be an output signal of any stage of the shift register 11; in short, it is sufficient that the sampling timings of the position data applied to the A input and B input are shifted by a predetermined number of times. .

こうして演算器12から出力された速度データ
の差△DVは、サンプリングパルSのN周期に相
当する単位時間当りの検出対象の速度変化量を表
わしており、検出対象の加速度に対応している。
The difference ΔD V between the speed data outputted from the calculator 12 in this way represents the amount of change in speed of the detection target per unit time corresponding to N periods of the sampling pulse S, and corresponds to the acceleration of the detection target. .

ところで、第1図のように差△DV(つまり加速
度)を測定するための単位時間を固定した場合、
広範囲の速度領域すべてにわたつて効率的な加速
度検出を行なうのは困難である。例えば、上記単
位時間(Nの値)を高加速度検出に適したものに
設定したとすると、低加速度域では十分な有効桁
を持つ差△DVが得られない。反対に、上記単位
時間(Nの値)を低加速度検出に適したものに設
定すると、高加速度域では不必要に多くの有効桁
を持つ差△DVが得られてしまい、またそのため
に演算器12のビツト数を徒らに多く設けなけれ
ばならなくなる。一般に加速度検出においては、
高加速度域と低加速度域の検出分解能を同じにす
る必要はなく、高加速度になるほど下位桁を無視
して、どの加速度領域でも同じ程度の有効桁で加
速度検出が行なえるようにするのが効率的であ
る。
By the way, if the unit time for measuring the difference △D V (that is, acceleration) is fixed as shown in Figure 1,
It is difficult to perform efficient acceleration detection over a wide range of speeds. For example, if the unit time (value of N) is set to a value suitable for high acceleration detection, the difference ΔD V with sufficient significant digits cannot be obtained in the low acceleration range. On the other hand, if the above unit time (value of N) is set to a value suitable for low acceleration detection, a difference △D V with an unnecessary large number of significant digits will be obtained in the high acceleration region, and the calculation will be difficult due to this. Therefore, the number of bits in the circuit 12 must be increased unnecessarily. Generally, in acceleration detection,
It is not necessary to have the same detection resolution in the high acceleration region and low acceleration region; it is more efficient to ignore the lower digits as the acceleration increases, so that acceleration can be detected with the same number of significant digits in any acceleration region. It is true.

上述の点に鑑みて、演算器12で演算する速度
データDV、DVN間のサンプリング回数差Nの値を
可変設定するようにした例が第2図に示されてい
る。第1図ではNを或る固定された整数として扱
つているが、第2図ではNは可変の整数である。
シフトレジスタ11の段数Mは固定の整数であ
り、Nの最大設定可能値がMである。シフトレジ
スタ11の各段に記憶されている相次いでサンプ
リングされた速度データがデータセレクタ13に
夫々入力される。N設定回路14は上記Nの値を
可変設定するものであり、この回路14で設定し
たNの値を示すデータがセレクタ13の選択制御
入力に加えられ、このNの値に対応するシフトレ
ジスタ11の1つの段が選択され、そのだに記憶
されてる速度データをDVNとして演算器12のA
入力に与える。尚、第2図では演算器12のB入
力に速度検出装置10の出力データDVが与えら
れているが、この代わりにシフトレジスタ11の
1段目の出力データを与えてもよい。
In view of the above points, FIG. 2 shows an example in which the value of the sampling frequency difference N between the speed data DV and DVN calculated by the calculator 12 is variably set. In FIG. 1, N is treated as a fixed integer, but in FIG. 2, N is a variable integer.
The number of stages M of the shift register 11 is a fixed integer, and the maximum settable value of N is M. The successively sampled speed data stored in each stage of the shift register 11 is input to the data selector 13, respectively. The N setting circuit 14 is for variably setting the value of N, and data indicating the value of N set by this circuit 14 is applied to the selection control input of the selector 13, and the shift register 11 corresponding to this value of N is applied. One stage is selected, and the speed data stored in that stage is set as D VN and A
give to input. In FIG. 2, the output data D V of the speed detection device 10 is given to the B input of the arithmetic unit 12, but the output data of the first stage of the shift register 11 may be given instead.

N設定回路14には演算器12で求められた差
データ△DV(つまり加速度データ)が与えられて
おり、検出対象の加速度(加速度領域)に応じて
Nの値を自動的に設定するようになつている。勿
論、Nの値を手動でも切換えることができるよう
にしてもよいのは言うまでもない。N設定回路1
4の一例を示すと、第3図のように、Nテーブル
15とこのテーブル15から読み出したN値デー
タを一時記憶するバツフアレジスタ16とを含ん
でおり、演算器12から与えられる差データ△
DV(加速度データ)とバツフア16から与えられ
るN値データとをアドレス入力としてテーブル1
5からN値データを読み出す。N値データは差デ
ータ△DVを重みづけるものであり、両者によつ
て実際の加速度が設定される。Nテーブル15で
は複数の加速度領域に対応してNの値を予め記憶
しており、差データ△DVと現在のN値データと
の組合せにより加速度に応じたN値データを読み
出す。Nの値は加速度に反比例するような関係で
設定さえている。例えば、現在の加速度が設定の
最低加速度領域に属するときシフトレジスタ11
の最後段(M段目)の出力を選択し、加速度領域
が徐々に高くなるにつれて順次前の段から出力を
選択するようになつている。
The N setting circuit 14 is given the difference data △D V (that is, acceleration data) obtained by the calculator 12, and is configured to automatically set the value of N according to the acceleration (acceleration region) of the detection target. It's getting old. Of course, it goes without saying that the value of N may also be changed manually. N setting circuit 1
4, as shown in FIG. 3, includes an N table 15 and a buffer register 16 that temporarily stores the N value data read from the table 15, and the difference data △ given from the arithmetic unit 12.
Table 1 uses D V (acceleration data) and N value data given from buffer 16 as address input.
Read the N value data from 5. The N-value data weights the difference data ΔD V , and the actual acceleration is set by both. In the N table 15, N values are stored in advance in correspondence with a plurality of acceleration regions, and N value data corresponding to the acceleration is read out by a combination of the difference data ΔD V and the current N value data. The value of N is set so that it is inversely proportional to the acceleration. For example, when the current acceleration belongs to the lowest acceleration area of the setting, the shift register 11
The output of the last stage (M-th stage) is selected, and as the acceleration region gradually increases, outputs are sequentially selected from the previous stage.

第4図はN設定回路14の別の例を示すもの
で、所定の上限基準値Rnax、下限基準値Rnioと演
算器12からの差データ△DVとを比較器17で
比較し、この比較器17の出力に応じてアツプ/
ダウンカウンタ18でカウントを行ない、このカ
ウンタ18のカウント出力をN値データとする。
演算器12の出力データ△DVがRnio≦△DV
Rnaxの範囲ではカウンタ18の内容は変化せず、
そのときのN値データが保持される。加速度が増
して△DV>Rnaxとなると、ダウンカウント信号
がカウンタ18に与えられ、Nの値が1減少され
る。反対に△DV<Rnioとなつてときはアツプカ
ウント信号がカウンタ18に与えられ、Nの値が
1増加される。
FIG. 4 shows another example of the N setting circuit 14, in which a comparator 17 compares a predetermined upper limit reference value R nax , a predetermined lower limit reference value R nio and difference data ΔD V from the arithmetic unit 12. Depending on the output of this comparator 17,
A down counter 18 performs counting, and the count output of this counter 18 is used as N value data.
The output data △D V of the arithmetic unit 12 is R nio ≦△D V
The contents of the counter 18 do not change within the range of R nax ,
The N value data at that time is held. When the acceleration increases and ΔD V >R nax , a down count signal is given to the counter 18, and the value of N is decreased by 1. On the other hand, when ΔD V <R nio , an up count signal is given to the counter 18 and the value of N is incremented by one.

第2図の例において、演算器12の出力データ
△DVは検出した加速度の有効桁を示しており、
N設定回路14で現在設定しているNの値を示す
データ(N値データ)は上記加速度の有効桁デー
タ△DVの重みを示している。従つて、データ△
DVとN値データとを用いて加速度の絶対値が特
定される。
In the example of FIG. 2, the output data △D V of the arithmetic unit 12 indicates the effective digits of the detected acceleration,
Data indicating the value of N currently set by the N setting circuit 14 (N value data) indicates the weight of the significant digit data ΔD V of the acceleration. Therefore, data △
The absolute value of acceleration is specified using DV and N value data.

また、第2図の例では、サンプリングパルスS
の周期を変えずにサンプリング回数の差(N)を
変えることにより速度データ差△DVの演算単位
時間を切換えるようにしているが、サンプリング
回数の差(N)は一定にしてサンプリングパルス
Sの周期をN設定回路14の出力に応じて切換え
る、もしくは、サンプリング回数の差(N)とサ
ンプリングパルスSの周期の両方を切換えるよう
にしてもよい。
In addition, in the example of FIG. 2, the sampling pulse S
The calculation unit time of the speed data difference △D V is changed by changing the difference (N) in the number of sampling times without changing the cycle of the sampling pulse S. The period may be changed according to the output of the N setting circuit 14, or both the difference in sampling times (N) and the period of the sampling pulse S may be changed.

速度検出装置10としては、特開昭57−70460
号公報に示されたような位相シフト(変調)型位
置検出切を用いて演算によつて速度データを求め
るものを用いてもよい。
As the speed detection device 10, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-70460
It is also possible to use a system that uses a phase shift (modulation) type position detection switch as shown in the above publication to obtain velocity data through calculation.

速度検出装置10の一例として、第1図、第2
図と同様の考え方で速度検出を行なうようにした
例が第5図、第6図に示されている。第5図は第
1図と同様の考えで速度検出装置10を構成した
ものであり、第6図は第2図と同様の考え方で速
度検出装置10を構成したものであり、シフトレ
ジスタ11′、演算器12′、セレクタ13′、N
設定回路14′は夫々第1図、第2図の11,1
2,13,14に対応している。位置検出器30
は検出対象の回転変位または直線変位に応答して
該検出対象の現位置を示す位置データDXを出力
する。この位置データDXは検出対象が時間的に
変位した場合にこの変位のレートつまり速度に従
つてその値が時々刻々と変化する。従つて上述と
同様の手法によつて、時々刻々と変化する位置デ
ータDXにもとづき速度データDVを求めることが
できる。
As an example of the speed detection device 10, FIGS.
Examples in which speed detection is performed using the same concept as shown in the figure are shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 5 shows a speed detection device 10 configured based on the same concept as FIG. 1, and FIG. 6 shows a speed detection device 10 configured based on the same concept as FIG. , arithmetic unit 12', selector 13', N
The setting circuit 14' is connected to 11 and 1 in FIGS. 1 and 2, respectively.
2, 13, and 14. Position detector 30
outputs position data D X indicating the current position of the detection target in response to rotational displacement or linear displacement of the detection target. When the detection target is displaced over time, the value of this position data D X changes moment by moment according to the rate of displacement, that is, the speed. Therefore, using the same method as described above, it is possible to obtain velocity data DV based on position data DX that changes from moment to moment.

第5図、第6図に示す位置検出器30として
は、位相シフト型のアブソリユート位置検出器を
使用する。中でも、以下で示す可変磁気抵抗型の
位相シフト型位置検出器を用れば様々の点で有利
である。
As the position detector 30 shown in FIGS. 5 and 6, a phase shift type absolute position detector is used. Among these, the use of a variable magnetic resistance type phase shift type position detector described below is advantageous in various respects.

第7図に示された位置検出器30は、ロータ1
9の回転位置θに応じて基準交流信号sinωtまた
はcosωtを位相シフトした出力信号Y=sin(ωt−
θ)を生じる回転型のセンサ部20と、この出力
信号Yと基準交流信号sinωtとの位相ずれ量θを
測定してこのθに対応するデイジタルの位置デー
タDXを求める変換部21とを含んでいる。セン
サ部20は、複数の極A〜Dが円周方向に所定間
隔(一例として90度)で設けられたステータ22
と、各極A〜Dによつて囲まれたステータ空間内
に挿入されたロータ(可動鉄心)19とを具えて
いる。ロータ19は、回転角度に応じて各極A〜
Dのリラクタンスを変化させる形状を名してお
り、一例として偏心円筒形である。ステータ22
の各極A〜Dには1次コイル1A〜1D及び2対
コイル2A〜2Dが夫々巻回されている。半径方
向で対向する2つの極AとCは差動的に動作する
ようにコイルが巻かれ、かつ差動的なリラクタン
ス変化が生じるようになつている。もう一方の極
B、Dの対も同様である。一方の極対A、Cの1
次コイル1A,1Cは正弦信号sinωtで励磁され、
他方の極対B、Dの1次コイル1B,1Dは余弦
信号によつて励磁される。その結果、2次コイル
2A〜2Dの合成出力Yとして、基準信号sinωt
(またはcosωt)をロータ19の回転角度θに応
じた角度だけ位相シフトした信号Y=sin(ωt−
θ)が得られるようにすることができる。尚、ロ
ータ19が或る速度で回転している場合はθはθ
(t)によつて表現される。つまり、θが時々
刻々と変化する。
The position detector 30 shown in FIG.
The output signal Y=sin(ωt−
θ), and a conversion unit 21 that measures the amount of phase shift θ between this output signal Y and the reference AC signal sinωt to obtain digital position data D X corresponding to this θ. I'm here. The sensor unit 20 includes a stator 22 in which a plurality of poles A to D are provided at predetermined intervals (90 degrees as an example) in the circumferential direction.
and a rotor (movable iron core) 19 inserted into a stator space surrounded by each pole A to D. The rotor 19 has each pole A to A depending on the rotation angle.
The name refers to the shape that changes the reluctance of D, and an example is an eccentric cylindrical shape. Stator 22
Primary coils 1A to 1D and two pairs of coils 2A to 2D are wound around each pole A to D, respectively. Coils are wound around two radially opposed poles A and C so that they operate differentially, and a differential reluctance change occurs. The same goes for the other pair of poles B and D. 1 of one pole pair A, C
The next coils 1A and 1C are excited by a sine signal sinωt,
The primary coils 1B and 1D of the other pole pair B and D are excited by the cosine signal. As a result, as the composite output Y of the secondary coils 2A to 2D, the reference signal sinωt
(or cosωt) is phase-shifted by an angle corresponding to the rotation angle θ of the rotor 19, and the signal Y=sin(ωt−
θ) can be obtained. Note that when the rotor 19 is rotating at a certain speed, θ is θ
(t). In other words, θ changes from moment to moment.

変換部21においては、所定の高速クロツクパ
ルスCPをカウンタ23でカウントし、このカウ
ンタ23の出力にもとづきサイン・コサイン発生
回路24で正弦信号sinωtと余弦信号cosωtを
夫々発生し、これを前述の通り、1次コイル1
A,1C,1B,1Dに夫々印加する。2次コイ
ル2A〜2Dの出力信号Y=sin(ωt−θ)はゼロ
クロス検出回路25に与えられ、この信号Yの電
気位相角ゼロのタイミングに同期してパルスLが
出力される。この回路25の出力パルスLはラツ
チ回路26のラツチパルスとして使用される。ラ
ツチ回路26は回路25から与えられたパルスL
の立上りに応じてカウンタ23のカウント出力を
ラツチする。カウンタ23のカウント値が1巡す
る期間と正弦信号sinωtの1周期とを同期させる
ことができ、そうすると、ラツチ回路26には基
準交流信号sinωtとセンサ部出力信号Y=sin(ωt
−θ)との位相差θに対応するカウント値がラツ
チされることになり、これが位置データDXとし
て出力される。
In the conversion section 21, a predetermined high-speed clock pulse CP is counted by a counter 23, and based on the output of this counter 23, a sine/cosine generating circuit 24 generates a sine signal sinωt and a cosine signal cosωt, respectively, and these are converted as described above. Primary coil 1
A, 1C, 1B, and 1D respectively. The output signal Y=sin(ωt−θ) of the secondary coils 2A to 2D is given to a zero cross detection circuit 25, and a pulse L is outputted in synchronization with the timing of the electrical phase angle of this signal Y being zero. The output pulse L of this circuit 25 is used as a latch pulse of a latch circuit 26. The latch circuit 26 receives the pulse L from the circuit 25.
The count output of the counter 23 is latched in response to the rising edge of . It is possible to synchronize the period in which the count value of the counter 23 makes one cycle with one cycle of the sine signal sinωt. Then, the latch circuit 26 has the reference AC signal sinωt and the sensor unit output signal Y=sin(ωt
-θ) A count value corresponding to the phase difference θ with respect to the current position is latched, and this is output as position data DX .

第7図に示すような位相シフト型の位置検出器
10を用いた場合、第1図、第2図、第5図、第
6図のシフトレジスタ11,11′で使用するサ
ンプリングパルスSとして、位相差測定タイミン
グ(つまり第7図のラツチ回路26のラツチパル
スLのタイミング)に同期した信号を用いること
ができる。すなわち、ラツチパルスLをそのまま
サンプリングパルスSとして用いる、もしくはこ
のパルスLを適宜分周したものをサンプリングパ
ルスSとして用いるのである。同様に、第2図の
N設定回路14で設定されたN値データに応じて
第8図に示すように可変分周器27をコントロー
ルし、Nの値に応じて上記ラツチパルスLを可変
分周したものをサンプリングパルスSとして用い
てもよい。
When a phase shift type position detector 10 as shown in FIG. 7 is used, the sampling pulse S used in the shift registers 11, 11' in FIGS. 1, 2, 5, and 6 is as follows. A signal synchronized with the phase difference measurement timing (that is, the timing of the latch pulse L of the latch circuit 26 in FIG. 7) can be used. In other words, the latch pulse L is used as it is as the sampling pulse S, or this pulse L is appropriately frequency-divided and used as the sampling pulse S. Similarly, the variable frequency divider 27 is controlled as shown in FIG. 8 according to the N value data set by the N setting circuit 14 in FIG. may be used as the sampling pulse S.

尚、第7図のセンサ部20は回転型に限らず直
線型のもの(例えば実開昭57−135917号に示され
たような可変磁気抵抗型のもの)を用いてもよ
い。
The sensor section 20 shown in FIG. 7 is not limited to the rotary type, but may be a linear type (for example, a variable magnetic resistance type as shown in Japanese Utility Model Application No. 57-135917).

以上では、シフトレジスタ11,11′、演算
器12,12′、セレクタ13,13′、N設定回
路14,14′がデイスクリート回路によつて構
成されるように示されているが、これらの部分を
マイクロコンピユータを用いて構成することも可
能である。
In the above, the shift registers 11, 11', arithmetic units 12, 12', selectors 13, 13', and N setting circuits 14, 14' are shown to be composed of discrete circuits. It is also possible to configure the parts using a microcomputer.

発明の効果 以上の通りこの発明によれば、加速度検出のた
めの専用センサを設ける必要がなく、しかも、簡
単な演算によつて容易に加速度検出を行なうこと
ができる、という優れた効果を奏する。更に、既
に相次いで記憶してある速度データを用いて簡単
な演算によつて加速度検出を行なうので、時間遅
れのない高応答正の加速度検出を行なうことがで
きる。特に、位相型の位置センサの出力交流信号
と基準交流信号の位相差を該出力交流信号の周期
に同期したサンプリングタイミングで演算し、こ
れを位置データとして出力し、この位置データに
基づき、速度演算及び加速度演算を行なうので、
検出応答性は交流信号の電気的周期に一義的に依
存し、検出対象の速度には全く依存しないものと
なるので、どのような速度のときでも高応答性で
加速度検出を行なうことができる。また、検出分
解能も検出対象の速度の影響を受けないので、高
分解能化が可能である。また、高応答性を維持し
つつ、加速度検出分解能を自由に可能設定するこ
ともできる。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides an excellent effect in that there is no need to provide a dedicated sensor for acceleration detection, and acceleration can be easily detected by simple calculations. Furthermore, since acceleration detection is performed by simple calculation using speed data that has already been stored one after another, high-response positive acceleration detection can be performed without time delay. In particular, the phase difference between the output AC signal of the phase type position sensor and the reference AC signal is calculated at a sampling timing synchronized with the cycle of the output AC signal, this is output as position data, and the speed is calculated based on this position data. and acceleration calculations, so
Since the detection responsiveness primarily depends on the electrical period of the AC signal and is completely independent of the speed of the object to be detected, acceleration can be detected with high responsiveness at any speed. Furthermore, since the detection resolution is not affected by the speed of the detection target, it is possible to increase the resolution. Furthermore, the acceleration detection resolution can be freely set while maintaining high responsiveness.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明における加速度検出の基本的
構成を示すブロツク図、第2図はこの発明の一実
施例を示すブロツク図、第3図及び第4図は第2
図のN設定回路の一例を夫々示すブロツク図、第
5図及び第6図は第1図、第2図における速度検
出装置をこの発明と同等の考え方を用いて構成し
た例を示すブロツク図、第7図は第1図及び第2
図における位置検出器として回転型の位相シフト
型位置検出器を用いた例を示す説明図、第8図は
第1図及び第2図、第5図、第6図のサンプリン
グパルスを発生する回路の一例を示すブロツク
図、である。 10……速度検出装置、11……シフトレジス
タ、12……演算器、13……データセレクタ、
14……N設定回路、30……位相検出器、20
……センサ部、21……変換部、22……ステー
タ、19……ロータ。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of acceleration detection in this invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of this invention, and FIGS.
5 and 6 are block diagrams showing an example of the speed detection device shown in FIGS. 1 and 2 using the same concept as the present invention, respectively. Figure 7 is similar to Figures 1 and 2.
An explanatory diagram showing an example in which a rotary phase shift type position detector is used as the position detector in the figure, and FIG. 8 is a circuit that generates the sampling pulses of FIGS. 1, 2, 5, and 6. FIG. 2 is a block diagram showing an example. 10... Speed detection device, 11... Shift register, 12... Arithmetic unit, 13... Data selector,
14...N setting circuit, 30...Phase detector, 20
...Sensor section, 21...Conversion section, 22...Stator, 19...Rotor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 検出対象の位置に応じて基準交流信号を位相
シフトした出力交流信号を生じるセンサ部と、 前記センサ部の出力交流信号と前記基準交流信
号の位相差を該出力交流信号の周期に同期したサ
ンプリグタイミングで演算し、前記検出対象の位
置データとして出力する位置演算手段と、 前記サンプリングタイミングに同期した時間間
隔毎に前記位置データの変化分を演算し、前記検
出対象の速度データとして出力する速度演算手段
と、 この速度演算手段で求めた速度データを前記サ
ンプリングタイミングに同期した時間間隔毎に
次々に取り込み、記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶した速度データを利用し
て、或る時点で取り込んだ速度データとそのN回
前(ただしNは整数)の取り込み時点で取り込ん
だ速度データとの差を演算し、加速度データとし
て出力する加速度演算手段と、 前記Nの値を可変設定するまたは前記サンプリ
ングタイミングの周期を可変分周することにより
前記加速度演算手段で用いる2つの速度データ間
の取り込み時間差を可変設定し、これにより前記
加速度データの分解能を可変設定する設定手段と を具える加速度検出装置。 2 前記設定手段は、検出した前記検出対象の加
速度に応じて前記可変設定を行うものである特許
請求の範囲第1項記載の加速度検出装置。
[Scope of Claims] 1. A sensor unit that generates an output AC signal obtained by shifting the phase of a reference AC signal according to the position of a detection target; a position calculation means that calculates at a sampling timing synchronized with the cycle of and outputs it as position data of the detection target; and a position calculation means that calculates a change in the position data at every time interval synchronized with the sampling timing, A speed calculation means for outputting speed data; a storage means for successively capturing and storing the speed data obtained by the speed calculation means at time intervals synchronized with the sampling timing; and utilizing the speed data stored in the storage means. an acceleration calculation means for calculating the difference between the speed data taken in at a certain time and the speed data taken in at the time N times before (N is an integer), and outputting the difference as acceleration data; Setting means for variably setting the acquisition time difference between two velocity data used by the acceleration calculation means by variably setting a value or variably dividing the period of the sampling timing, thereby variably setting the resolution of the acceleration data. An acceleration detection device comprising: 2. The acceleration detection device according to claim 1, wherein the setting means performs the variable setting according to the detected acceleration of the detection target.
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