JPH0675077B2

JPH0675077B2 - メータ駆動装置

Info

Publication number: JPH0675077B2
Application number: JP63296604A
Authority: JP
Inventors: 和幸福田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH02141670A; US5017861A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）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_S、L_C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_S、L_C
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、＝1/Tの演算を行い、周波数を算出
していた。このデジタルデータは、入力量に比例する
ものであるから、このデジタル値に応じた電流をコイ
ルL_S、L_Cに流し、コイルL_S、L_C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。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来のメータ駆動装置は、スピードに応じて変化す
るパルス信号の周期をクロック信号のカウントにより算
出し周波数を求め、デジタル信号に変換し、その値に応
じた角度方位を指定するためにsin、cos演算を行ってい
るので、例えば入力が急に高速から低速に変化した場
合、入力されるパルス信号の周波数が高周波から低周波
になり、周期が長くなるので、１周期分のクロック信号
をカウントするまでは、変化後の周波数が算出されず、
それまで針が動かず、極めて応答が悪いという問題があ
った。

また、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145km/Hから、25km/Hに急激に指示
を変化させる場合、針は経路Ａを通り、25km/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。

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、入力量が低下しても、応答速度が遅くならず、ま
た、指示の働きが自然な動き方とな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判別に応答し、差値の絶対
値が所定値以上であるか否かを判別する差値大小判別手
段と、差値の絶対値が所定値以上の場合は今回のデジタ
ル値と前回のデジタル値の間にある値であって所定の演
算による値を今回の出力デジタル値と決定し、差値の絶
対値が所定値より小さい場合には、今回の算出されたデ
ジタル値を出力デジタル値と決定する出力決定手段とを
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
トアッ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ップ毎に記憶手
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、差値の絶対値が所定値を越えているか
否か、差値大小判別手段で判別する。差値の絶対値が所
定値より小さい場合は変化分が小さいものであるとし
て、今回のデジタル値がそのまま出力される。差値の絶
対値が所定値を越えていると、変化分が大であるとし
て、いきなり、今回のデジタル値を出力して針を急激に
振らせようとせず、前回値と今回値の間の値であって所
定の演算による値、例えば、前回値に差値の1/8を加算
した値を出力する。

（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、20msec経過する毎にカ
ウントアップするカウンタ22、このカウンタ22のカウン
トアップ信号でセットされ、上記リセット信号でリセッ
トされるフリップフロップ23、このフリップフロップ23
がセット状態でカウンタ22よりカウントアップ信号を受
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のカウントアップ毎にメモリ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_iから前回算出の周
波数_i-1を減算し、その差値_dを算出する減算部28、
差値_d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_d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_d≧０でないと
判別されると、つまり_i＜_i-1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_dの絶対値が、所定値Ｋ以上であるか否か
を判別する判別部31、この判別部31でＫ＞｜_d｜でな
いと判別されると、差値_dを1/8_dに更新し、判別部3
1でＫ＞｜_d｜と判別されると、更新処理がスキップさ
れる差値更新部32、差値_dと前回の周波数_i-1を加算
する加算部33、この加算値_iを記憶し、今回の周波数
_i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
_i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10
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０°〜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L_Sに流し、トライバ９はcos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
L_Cに流すようになっている。コイルL_SとL_C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26に転送する
とともに、リセット信号によりリセットされ、以後次の
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20msec毎にカウントアップ出力を出し、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、カウントアップ出力が出ると、
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のカウントアップに応じ、周
波数演算部27が今回の周波数_i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、20msecカウン
タ23をカウントアッ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
_i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_i-1を他方の入力
に受け、今回の周波数_iからの前回の周波数_i-1を減
算し、その差値_d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、判別部31で差値_dの絶対値が所定値
Ｋよりも小さいか否かを判定する。

今、例えば、針の振れが比較的小さい、つまり入力信号
の周波数の小さい状態から針が大きく振れる、つまり周
波数の高い方に針が移動する場合であって、振れ幅が急
激に大なる場合に、判別部31による判別はNOとなり、こ
れに続いて差値_dの1/8を差値更新部32で算出し、加算
部33で前回の周波数_i-1に1/8の差値に相当する_dを
加算して、今回の周波数_i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その差値の1/8分近づ
けた周波数_iをメモリ34に記憶し、この周波数_iをsi
n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L_S及びL_C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
標とする振れに差の1/8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20msecカウンタ22がカウントアップすると、応
じて周波数演算部27における周波数_iの演算、減算部2
8における差値演算が行われ、再び差値_dが導出され、
同じく判別部29でＱ＝０かの判別がなされ、判別部31で
差値_dの絶対値がＫ以下であるが否か判定される。な
お、差値_dがＫ以上の場合、つまり前回値と目標とす
る今回値_iが大なる差をもつ場合には、さらに、その
差値の1/8_dを求め、加算部33で前回の_i-1に対し、
さらに差値_dを加算して新たな_i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10にそれぞれ出力する。

以上の処理を20msec毎に繰返し、差値の1/8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_dがＫよりも小さくなる
と、判別部31の判定がYESとなり、この場合には、差値
_dを1/8処理する差値更新部32の処理をスキップし、加
算部33で差値_dに前回の_i-1を加算した今回値_iを
求め、これをメモリ34に記憶し、そのまま最終指示メモ
リとして出力することになる。

次に、今回入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
20msecカウンタ22のカウントアップの方が速くなり、20
msecカウンタ22がカウントアッ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が再度カウントアップし、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_i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_dを算出する。
そして、フリップフロップ23のＱ出力が０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_dが０以上であるか否か判別する。差値_d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０から大なる振れ方向
に移動しているものであり、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け上、周波数の
大なる_iが求められるため、この場合は、周波数_d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_iと前回の周波
数_i-1の差値_d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、差値_dの絶対値がＫ以下
であるか否かを判別部31で判別する。差値_dの絶対値
が非常に大きく、つまり、高い周波数から非常に低い周
波数に変化し、針の振れを極端に小さくする場合には、
差値_dの1/8を新たな_dとし、この_dを前回の周波数
_i-1に加算し、新たな今回周波数_iとして、メモリ34
に記憶する。なお、この場合は_dは−であるので、新
たな周波数_iは前回の周波数_i-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４、cos演算
部５及び象限決定部10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_S、L_C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、
20msec間隔であるいは１周期毎に差値_dを導出し、判
別部29、判別部34、判別部31の処理を行い、絶対値_d
が所定値Ｋよりも小さくない間は、差値_dに1/8の演算
処理を施し、順次1/8ずつ目標とする振れ角に近づけて
いくことになる。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、たとえ周波数が高い周波数から極端
に低い周波数に変化し、カウンタが１周期分のカウント
値に応じ得なくても、取敢えずそれまでカウントした値
でもって仮の出力を導出するものであるから、応答性を
確保し得るとともに、極端に周波数が大きく変化する場
合には、出力値直ちに目標とする周波数に対応するもの
とせず、前回値と今回値の間に属する値であって所定の
演算による値の振れとなるように順次出力するものであ
るから、スムーズな、自然な針の振れを得ることができ
るという利点がある。

また、目標とする周波数が低く、入力パルス信号の１周
期に達しない期間でのカウント値で仮の周波数を算出す
る場合でも差値が正となる場合は処理を終了させて、そ
の算出周波数を出力しないので、見かけの周波数が真値
より大きくなることにより振れが目標値よりオーバラン
して大きく振れるのを防止できる。

【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。 1: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、 31:差値絶対値大小判別部、 33:加算部、L_S・L_C：コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
時間カンウタと、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判別に応答し、差値の絶対値が
所定値以上であるか否かを判別する差値大小判別手段
と、差値の絶対値が所定値以上の場合は今回のデジタル
値と前回のデジタル値の間にある値であって所定の演算
による値を今回の出力デジタル値と決定し、差値の絶対
値が所定値より小さい場合には、今回の算出されたデジ
タル値を出力デジタル値と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。