JPH1123326A - 記録計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアナログサーボ方式
の記録計では、帰還電圧を発生させるための基準電と抵
抗分圧器が必要であり、基準電圧により記録計の精度が
決まるため高精度の基準電圧源が必要になり、又抵抗分
圧器は常時サーボモータにより駆動されているために、
耐久性が良く、直線性の優れた抵抗分圧器を使用する必
要があるために、その構造が複雑になり、コストが高く
なるという問題があった。 【解決手段】 本発明は、入力信号をアナ
ログ−ディジタル変換器によりディジタル信号に変換
し、マイクロプロセッサを使用したディジタルサーボ方
式を使用したサーボ機構に加えるようにした、記録計の
記録ペンの駆動機構を採用することにより、簡単な構成
で高い記録精度を持った記録計を実現するようにしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力の電気信号の
大きさを記録する記録計に関する。本発明の記録計は、
記録ペンの駆動機構にディジタルサーボ方式を使用した
もので、簡単な構成により高い記録精度を実現するよう
にしたものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】入力の電気信号の大き
さを記録する記録計は、各種の分野で広く使用されてい
るが、従来広く使用されている比較的安価な記録計は、
アナログサーボ方式を使用したものが大部分である。ア
ナログサーボ方式記録計の一例を図４に示す。図４の記
録計では、入力の直流信号Ｅｉは、基準電圧Ｅｓを抵抗
分圧器Ｒｖにより分圧した帰還電圧Ｅｆと比較されその
差電圧が増幅器Ａｍにより増幅され、サーボモータＳＭ
に加えられる。サーボモータＳＭは増幅器Ａｍの出力に
より駆動され、抵抗分圧器Ｒｖのすべり抵抗のブラシの
位置を変えて、帰還電圧Ｅｆの値を入力の直流信号Ｅｉ
の値と等しくなるまで変化させる。この時の抵抗分圧器
Ｒｖのすべり抵抗のブラシの位置は記録計の記録ペンと
連動しており、入力の直流信号Ｅｉの値が記録用紙ＣＨ
に記録される。

【０００３】このような従来のアナログサーボ方式の記
録計では、帰還電圧Ｅｆを発生させるための基準電圧Ｅ
ｓと抵抗分圧器Ｒｖが必要であり、基準電圧Ｅｓにより
記録計の精度が決まるため高精度の基準電圧源が必要に
なり、又抵抗分圧器Ｒｖは常時サーボモータＳＭにより
駆動されているために、耐久性が良く、直線性の優れた
抵抗分圧器を使用する必要があるために、その構造が複
雑になり、コストが高くなるという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号をア
ナログ−ディジタル変換器によりディジタル信号に変換
し、マイクロプロセッサを使用したディジタルサーボ方
式を使用したサーボ機構に加えるようにした、記録計の
記録ペンの駆動機構を採用することにより、簡単な構成
で高い記録精度を持った記録計を実現するようにしたも
のである。

【０００５】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１は本発明の記録計の構成を示す説明図で
ある。図１において、ＩＮは入力の信号の加えられる入
力端子、ＡＤはアナログ−ディジタル変換器、ＣＰＵは
マイクロプロセッサである。ＤＣＭは直流モータ、ＭＤ
は直流モータＤＣＭを駆動するモータ駆動回路である。
ＥＮＣはエンコーダで、その回転角に比例した数のパル
ス信号を発生する。ＰＮは記録計のペン、ＣＨは信号の
記録されるチャートである。

【０００６】信号入力端子ＩＮはアナログ−ディジタル
変換器ＡＤの入力端子に接続され、アナログ−ディジタ
ル変換器ＡＤの出力端子はマイクロプロセッサＣＰＵの
記録信号の入力端子に接続されている。マイクロプロセ
ッサＣＰＵのドライブ信号の出力端子はモータ駆動回路
ＭＤの入力端子に接続されている。モータ駆動回路ＭＤ
の出力端子は直流モータＤＣＭの入力端子に接続されて
いる。直流モータＤＣＭの回転軸は、エンコーダＥＮＣ
と記録計のペンＰＮの駆動部に結合されている。エンコ
ーダＥＮＣのパルス信号出力端子はマイクロプロセッサ
ＣＰＵの帰還信号入力端子に接続されている。

【０００７】このように構成された本発明の記録計の動
作を説明すると次の通りである。信号入力端子ＩＮに加
えられた直流信号Ｅｉは、アナログ−ディジタル変換器
ＡＤにおいてその値に比例したパルス数の信号に変換さ
れ、マイクロプロセッサＣＰＵの記録信号の入力端子に
加えられる。マイクロプロセッサＣＰＵはＲＯＭ内蔵の
８ビットのプロセッサで、その記録信号の入力端子に加
えられるパルス数の信号と帰還信号入力端子に加えられ
るパルス数の信号を計数し、その計数値の加減演算を行
いその結果に従ってドライブ信号の出力端子に直流モー
タＤＣＭの動作を指示する信号を発生する。記録計の動
作の開始時には、マイクロプロセッサＣＰＵの記録信号
の入力端子に加えられるパルス数の信号と帰還信号入力
端子に加えられるパルス数の信号を計数するカウンタは
ゼロにリセットされる。

【０００８】このため、記録計の動作の開始時にはマイ
クロプロセッサＣＰＵのドライブ信号の出力端子には、
記録信号の入力端子に加えられるパルス数の信号の計数
値に対応した直流モータＤＣＭの動作を指示する信号が
発生され、モータ駆動回路ＭＤに加えられる。モータ駆
動回路ＭＤはマイクロプロセッサＣＰＵのドライブ信号
に応じて直流モータＤＣＭを駆動し、記録計のペンＰＮ
を直流信号Ｅｉに対応した方向に移動させる。直流モー
タＤＣＭが駆動されると直流モータＤＣＭの回転軸に結
合されているエンコーダＥＮＣよりその回転角に比例し
た数のパルス信号が出力され、この信号がマイクロプロ
セッサＣＰＵの帰還信号入力端子に加えられる。

【０００９】マイクロプロセッサＣＰＵはその帰還信号
入力端子に加えられるパルス信号を計数し、帰還信号の
計数値と記録信号の入力端子に加えられるパルス数の計
数値との加減演算を行い、帰還信号の計数値が入力端子
に加えられるパルス数の計数値よりも小さい間は直流モ
ータＤＣＭの駆動信号を出し続ける。帰還信号の計数値
は直流モータＤＣＭの駆動に比例して増加していくの
で、帰還信号の計数値と記録信号の入力端子に加えられ
るパルス数の計数値とが等しくなり、加減演算の結果が
ゼロになると直流モータＤＣＭを止める信号を発生し、
直流モータＤＣＭの駆動を停止する。この時の直流モー
タＤＣＭにより駆動された記録計のペンＰＮの位置は直
流信号Ｅｉに対応した値になっており、直流信号Ｅｉは
記録計のペンＰＮにより記録される。

【００１０】信号入力端子ＩＮに加えられた直流信号Ｅ
ｉの値が変化すると、その変化の値に応じてアナログ−
ディジタル変換器ＡＤのパルス数の信号が変化するの
で、マイクロプロセッサＣＰＵの記録信号の入力端子に
加えられるパルス数の計数値が変わるので帰還信号の計
数値が入力端子に加えられるパルス数の計数値との値に
差が生じるため、マイクロプロセッサＣＰＵは直流モー
タＤＣＭの駆動信号を出し帰還信号の計数値と入力端子
に加えられるパルス数の計数値とが等しくなる方向に直
流モータＤＣＭを駆動する信号を発生し、新しい直流信
号Ｅｉに対応した位置に記録計のペンＰＮを駆動する。

【００１１】このようにしてイクロプロセッサＣＰＵは
信号入力端子ＩＮに加えられた直流信号Ｅｉの値の変化
に応じて、直流モータＤＣＭを駆動する信号を発生し直
流信号Ｅｉに対応した位置に記録計のペンＰＮを駆動す
ることにより、直流信号Ｅｉの記録を行なう。尚、上記
の説明ではアナログ−ディジタル変換器ＡＤとマイクロ
プロセッサＣＰＵは独立の素子を使用した例について説
明したが、現在広く使用されるようになったアナログ−
ディジタル変換器内蔵型のマイクロプロセッサを使用す
れば、上記のサーボ回路を１チップで構成することも可
能である。この場合には、サーボ回路の構成は更に簡略
化されるのでそのコストを下げることができる。

【００１２】図２は、本発明の記録計の機構部分の構成
を説明する図である。図２において、（ａ）はエンコー
ダＥＮＣと記録計のペンＰＮの駆動部の部分の構成を説
明するための説明図、（ｂ）は光電変換器の部分の構成
を説明するための説明図である。図２において、図１と
同一の部分に同一の符合を付けてある。図２の（ａ）に
おいてＤＣＭは直流モータ、ＰＮは記録計のペン、ＣＨ
は信号の記録されるチャートである。ＥＮＣはエンコー
ダで、直流モータＤＣＭの回転軸に取り付けられた円形
のディスクにより構成されている。エンコーダＥＮＣの
ディスクは、そのの円周に添って複数のスリットＳ１〜
Ｓｎを持ちこのスリット光電変換器により検出して、そ
の回転角に比例した数のパルス信号を発生する。

【００１３】ＰＨ１，ＰＨ２は光電変換器で、エンコー
ダのディスクのスリットＳ１〜Ｓｎを検出しスリットの
数に比例したパルス信号を発生する。Ｇ１，Ｇ２はそれ
ぞれ減速歯車である。減速歯車Ｇ１は直流モータＤＣＭ
の回転軸に装着され、減速歯車Ｇ２は記録計のペンＰＮ
の駆動軸に装着されており、減速歯車Ｇ１，Ｇ２により
直流モータＤＣＭの回転を減速して記録計のペンＰＮに
伝達する。減速歯車Ｇ２は記録計のペンＰＮの駆動部に
装着されており、減速歯車Ｇ２には記録計のペンＰＮの
機械的ゼロ点検出用遮光板ＤＴが取り付けられている。
ＰＨ３は記録計のペンＰＮの機械的ゼロ点検出用遮光板
ＤＴの位置を検出する光電変換器である。光電変換器Ｐ
Ｈ３は記録計のペンＰＮがゼロの位置にある時に遮光板
ＤＴが光電変換器ＰＨ３により信号が発生される位置に
取り付けられている。

【００１４】図２の（ｂ）は、光電変換器ＰＨ１，ＰＨ
２，ＰＨ３の部分の構成を説明するための説明図であ
る。図２の（ｂ）において、ＬＥＤは発光ダイオード、
ＰＤは発光ダイオードの光を検出するフォトトランジス
タ等の受光素子である。ＳＰは発光ダイオードＬＥＤと
フォトトランジスタＰＤが取り付けられている支持体で
ある。支持体ＳＰはコの字型の形状を持ち、その対抗す
る面Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ発光ダイオードＬＥＤとフォ
トトランジスタＰＤが取り付けられており、両面Ｓ１，
Ｓ２の間をエンコーダのディスクのスリットＳ１〜Ｓｎ
が通過するような位置関係でエンコーダに取り付けられ
る。この結果、発光ダイオードＬＥＤより発光された光
はエンコーダのディスクのスリットＳ１〜Ｓｎにより、
断続されてフォトトランジスタＰＤに加えられるので、
フォトトランジスタＰＤよりしスリットＳ１〜Ｓｎが通
過した数に比例したパルス信号が発生され、ディスクの
回転角が測定される。

【００１５】直流モータＤＣＭが駆動されると直流モー
タＤＣＭの回転は減速歯車Ｇ１，Ｇ２を介して記録計の
ペンＰＮを動作させ記録を行なう。又、直流モータＤＣ
Ｍの回転軸に取り付けられたエンコーダＥＮＣのディス
クを回転させる。エンコーダＥＮＣのディスクを回転に
応じて、光電変換器ＰＨ１，ＰＨ２から図３の（ａ）
（ｂ）、または（ａ）（Ｃ）に示すような、９０°位相
のずれた一組のパルス列信号が発生される。この一組の
パルス列信号のパルスの数は直流モータＤＣＭの回転角
に比例しており、一組のパルス列信号の位相関係は、そ
の回転方向により決まる。例えば、直流モータＤＣＭが
時計方向に回転する場合には、図３の（ａ）（ｂ）の位
相関係を持ったパルス列信号が発生され、又直流モータ
ＤＣＭが反時計方向に回転する場合には（ａ）（Ｃ）に
示すような位相関係を持ったパルス列信号が発生され
る。

【００１６】このため、マイクロプロセッサＣＰＵにお
いて、光電変換器ＰＨ１，ＰＨ２から発生される一組の
パルス列信号の位相関係を見ることにより、直流モータ
ＤＣＭの回転方向を知ることが出来、パルスを計数する
ことにより直流モータＤＣＭの回転角の値を知ることが
出来る。図３の（ｄ）は、記録計のペンＰＮの機械的ゼ
ロ点検出用遮光板ＤＴの位置を、光電変換器ＰＨ３が検
出した時に発生するパルス信号を示す。光電変換器ＰＨ
３は記録計のペンＰＮがゼロの位置にある時に遮光板Ｄ
Ｔが光電変換器ＰＨ３により信号が発生される位置に取
り付けられているので、図３の（ｄ）のパルス信号によ
り、マイクロプロセッサＣＰＵの演算回路のカウンタを
リセットすることにより、記録計の初期状態の設定が行
われる。

【００１７】記録計の初期状態の設定の具体的な動作
は、記録計の電源が入れられると、 １．マイクロプロセッサＣＰＵは直流モータＤＣＭに対
して記録ペンＰＮをゼロ位置に駆動する指示を与える。 ２．直流モータＤＣＭにより、記録ペンＰＮをゼロ位置
に駆動されると、光電変換器ＰＨ３より図３の（ｄ）に
示すパルス信号が発生されこれがマイクロプロセッサＣ
ＰＵに与えられる。 ３．マイクロプロセッサＣＰＵは、図３の（ｄ）のパル
ス信号により直流モータＤＣＭを停止する指示を与え
る。これにより直流モータＤＣＭは停止するが、記録ペ
ンＰＮは直流モータＤＣＭのイナシャーによりゼロ位置
を越えてマイナスの方向に振り込まれている。

【００１８】４．この状態で、マイクロプロセッサＣＰ
Ｕは直流モータＤＣＭが記録ペンＰＮをゆっくりとゼロ
位置に向けて駆動する指示を与える。 ５．記録ペンＰＮがゆっくりとゼロ位置に戻ると、光電
変換器ＰＨ３より図３の（ｄ）に示すパルス信号が発生
されこれがマイクロプロセッサＣＰＵに与えられるの
で、マイクロプロセッサＣＰＵは直流モータＤＣＭを停
止する指示を与える。これにより直流モータＤＣＭは停
止するが、この時には直流モータＤＣＭはゆっくりと駆
動されているのでイナシャーが小さいので、記録ペンＰ
Ｎはゼロ位置で停止する。これと同時に、図３の（ｄ）
に示すパルス信号によりマイクロプロセッサＣＰＵの演
算回路のカウンタがゼロにリセットされ、記録計の初期
状態の設定が終了する。

【００１９】このようにして本発明の記録計は電源の投
入時に自動的に初期状態の設定が行なわれる。尚、記録
計に記録紙を装着した場合には、電源の投入時に自動的
に初期状態の設定された記録ペンのゼロ位置と記録紙の
ゼロ位置とが一致しないことがある。これは、直流モー
タＤＣＭから記録ペンまでの駆動系の機械的加工誤差や
組み立ての誤差、又は記録紙の装着位置のずれ等が原因
であり、これを完全に除去することは困難である。この
ために、記録ペンのゼロ位置と記録紙のゼロ位置とを調
整するための可変のゼロ位置調整電圧を直流信号の入力
端子に加えるように構成することが出来る。

【００２０】これにより、電源の投入時に自動的に初期
状態の設定された記録ペンのゼロ位置と記録紙のゼロ位
置とが一致しない場合には、可変のゼロ位置調整電圧の
値を調整して記録ペンのゼロ位置と記録紙のゼロ位置と
が一致させることが出来る。以上の説明より明らかなよ
うに、本発明の記録計は、入力信号をアナログ−ディジ
タル変換器によりディジタル信号に変換し、マイクロプ
ロセッサを使用したディジタルサーボ方式を使用したサ
ーボ機構により、記録計の記録ペンの駆動を行なうよう
にしたために、簡単な構成で高い記録精度を持った記録
計を実現することが出来る。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、入力信号をアナログ−ディジタル変換器によりディ
ジタル信号に変換し、マイクロプロセッサを使用したデ
ィジタルサーボ方式を使用したサーボ機構に加えるよう
にした、記録計の記録ペンの駆動機構を採用するように
したために、簡単な構成で高い記録精度を持った記録計
を実現することが出来る。このために、従来のアナログ
サーボ方式の記録計のように、帰還電圧を発生させるた
めの高精度の基準電圧や耐久性及び直線性の優れた抵抗
分圧器器等が不要になり、その構造が極めて簡単になる
ためその、コストを大幅に低減することが出来、又、マ
イクロプロセッサを使用しているために仕様の変更等に
柔軟に対処出来る記録計を実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録計の構成を示す説明図である。

【図２】本発明の記録計のエンコーダＥＮＣと記録計の
ペンＰＮの駆動部の部分の構成を説明するための説明図
である。

【図３】光電変換器ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３からの出力
のパルス信号を示したものである。

【図４】従来のアナログサーボ方式記録計の一例を示し
たものである。

【符号の説明】

ＩＮ・・・入力の信号の加えられる入力端子， Ａ
Ｄ・・・アナログ−ディジタル変換器， ＣＰＵ・
・・マイクロプロセッサ， ＤＣＭ・・・直流モー
タ， ＭＤ・・・直流モータを駆動するモータ駆動
回路， ＥＮＣ・・・エンコーダ， ＰＮ・・
・記録計のペン， ＣＨ・・・信号の記録されるチ
ャート， Ｓ１〜Ｓｎ・・・エンコーダのスリッ
ト， ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３・・・光電変換器，
ＬＥＤ・・・発光ダイオード， ＰＤ・・・フォト
トランジスタ，ＳＰ・・・発光ダイオードとフォトトラ
ンジスタが取り付けられている支持体，Ｇ１，Ｇ２・・
・減速歯車， ＤＴ・・・機械的ゼロ点検出用遮光
板， Ｅｉ・・・入力の直流信号， Ｅｓ・・
・基準電圧，Ｅｆ・・・帰還電圧， Ａｍ・・・増
幅器， ＳＭ・・・サーボモータ， Ｒｖ・・
・抵抗分圧器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富樫昭二 埼玉県桶川市赤堀１丁目30番地国際チャー ト株式会社内 (72)発明者 山田哲夫 埼玉県桶川市赤堀１丁目30番地国際チャー ト株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータの回転角に比例した数のパルス信号を発
   生するエンコーダ、アナログ−ディジタル変換器の出力
   のデジタル信号とエンコーダの出力のデジタル信号との
   演算を行いその結果によりモータを駆動する信号を発生
   するマイクロプロセッサとを有する記録計。
2. 【請求項２】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータを駆動するモータ駆動回路、モータの回
   転角に比例した数のパルス信号を発生するエンコーダ、
   アナログ−ディジタル変換器の出力のデジタル信号とエ
   ンコーダの出力のデジタル信号との演算を行いその結果
   に基づいてモータを駆動する指令信号を発生するマイク
   ロプロセッサ、マイクロプロセッサの指令信号に従って
   モータを駆動するモータ駆動回路とを有する記録計。
3. 【請求項３】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータの回転角に比例した数のパルス信号と回
   転方向により位相の異なる一対のパルス信号を発生する
   エンコーダ、アナログ−ディジタル変換器の出力のデジ
   タル信号とエンコーダの出力のパルス信号の計数値との
   演算を行いその結果に基づいてモータを駆動する指令信
   号を発生するマイクロプロセッサとを有する記録計。
4. 【請求項４】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータの回転角に比例した数のパルス信号を発
   生するエンコーダ、記録ペン駆動機構の中に設けられた
   記録ペンのゼロ位置検出手段、アナログ−ディジタル変
   換器の出力のデジタル信号とエンコーダの出力のデジタ
   ル信号との演算を行いその結果に基づいてモータを駆動
   する指令信号を発生するマイクロプロセッサ、記録ペン
   駆動機構の中に設けられた記録ペンのゼロ位置検出手
   段、ゼロ位置検出手段の出力信号によりマイクロプロセ
   ッサの演算回路のをリセットする初期化手段とを有する
   記録計。
5. 【請求項５】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータの回転角に比例した数のパルス信号を発
   生するエンコーダ、記録ペン駆動機構の中に設けられた
   記録ペンのゼロ位置検出手段、アナログ−ディジタル変
   換器の出力のデジタル信号とエンコーダの出力のデジタ
   ル信号との演算を行いその結果に基づいてモータを駆動
   する指令信号を発生するマイクロプロセッサ、記録ペン
   駆動機構の中に設けられた記録ペンのゼロ位置検出手
   段、ゼロ位置検出手段の出力信号によりマイクロプロセ
   ッサの演算回路のをリセットする初期化手段とを有し電
   源の投入時に初期化手段を動作させるようにした記録
   計。
6. 【請求項６】入力のアナログ信号をデジタル信号に変換
   するアナログ−ディジタル変換器、記録ペンを駆動する
   モータ、モータの回転角に比例した数のパルス信号を発
   生するエンコーダ、記録ペン駆動機構の中に設けられた
   記録ペンのゼロ位置検出手段、アナログ−ディジタル変
   換器の出力のデジタル信号とエンコーダの出力のデジタ
   ル信号との演算を行いその結果に基づいてモータを駆動
   する指令信号を発生するマイクロプロセッサ、記録ペン
   駆動機構の中に設けられた記録ペンのゼロ位置検出手
   段、ゼロ位置検出手段の出力信号によりマイクロプロセ
   ッサの演算回路のをリセットする初期化手段、記録ペン
   の位置を微調整するための可変信号を発生しアナログ−
   ディジタル変換器に加える調整信号発生手段とを有し電
   源の投入時初期化手段を動作させた後に調整信号発生手
   段により記録ペンの位置を記録計のチャートのゼロ位置
   に調整することが出来るようにした記録計。