JPS5856815B2 - 多ペン記録計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多ペン記録計に関する。

周知のように多ペン記録計においては、各ペンの位置の
差を補面して記録紙に記録を行なう必要があり、そのた
めにアナログ量で与えられる入力信号を、デジタル量に
変換し、これを記憶しペン差に応じた時間遅れをもたせ
てとり出し、再びアナログ量に変換する手法がとられて
いる。

このような手法によると各入力信号の系統について個々
に電気的に絶縁しておく必要があり、通常は絶縁増巾器
を使用するのを普通としている。

この種の絶縁増巾器としては、二個の演算増巾器を用い
、かつフォトカプラによって絶縁性を実現している。

この場合各フォトカプラが物理的に全く同一である場合
は問題にはならないが、現実は両フォトカプラが同一の
特性を呈することは極めて少ないため、一般には絶縁増
巾器の入力信号と出力信号とに差が出るようになる。

これでは記録計に与えられた入力信号を正確に記録紙に
記録することができないようになる。

この発明は各入力信号を互いに電気的に絶縁するために
フォトカプラを用いて絶縁性を実現する絶縁増巾器を用
いた場合において、各入力信号を正確に記録紙に記録す
ることができるようにすることを目的とする。

この発明は入力信号の計測期間の合い間に既知の較正信
号を与えて、この較正信号に対応する絶縁増巾器からの
出力をマイクロコンピュータによって計算記憶しておき
、未知の入力信号が与えられたとさ、これによる絶縁増
巾器の出力から、さきに記憶している値を参照して、与
えられた入力信号を求めるようにしたものである。

前記した較正作用について更に詳細に説明すると、マイ
クロコンピュータからの指示にしたがって既知の較正信
号ｒｉが絶縁増巾器に与えたとき、その絶縁増巾器から
ｐｉなる出力が出たとする。

このときの絶縁増巾器の特性はｐｉ＝ｆ（ｒｉ）なる関
係で表わされる。

マイクロコンピュータは、各ｒ ｉ ＩＣ対するｐｉを
記憶しておく。

つぎに記録計の入力信号ｘｉが与えられたとし、この入
力信号によって絶縁増巾器からｙｉなる出力が出たとす
る。

この出力ｙｌはマイクロコンピュータにトリ入れられ、
出力ｙｉと一致するｐｉを算出する。

そして得られたｐｉに対応するｒｉを続いて算出する。

この値ｒｉはとりもなおさず、人力信号ｘｉの較正値に
ほかならない。

これを記録紙に記録するようにすればよい。

なお絶縁増巾器の絶縁性を実現するためのフォトカプラ
は湿度等によって時間的に特性が変動するので、入力信
号の計測間隔（サンプリング間隔）の合い間に繰り返し
較正するようにすれば、常に正確な記録が可能となる。

このような較正手法によればフォトカプラのみならず、
演算増巾器その池のドリフト等についても補正できるこ
とはいうまでもない。

この発明の実施例を図によって説明する。

１Ａ〜１Ｎは記録しようとする入力信号ｘｉｘｘｎが与
えられる入力端子、２Ａ〜２Ｎは較正信号発生部３を含
む絶縁増巾系、４はマルチプレクサ、５はＡＤ変換器、
６はマイクロコンピュータ、ＩはＤＡ変換器、８Ａ〜８
Ｎはサンプルホールド回路９Ａ〜９Ｎは出力端子、１０
．１１はマイクロコンピュータ６の出力ポートである。

絶縁増巾系２Ａ〜２Ｎはすべて同じ構成とされているの
で、その詳細を絶縁増巾系１Ａについて説明する。

これは切換回路１２、絶縁増巾器１３並びに前記した較
正信号発生部３とからなり、この較正信号発生部３は較
正信号ｒｉ−ｒｍが与えられるマルチプレクサ１４と、
較正信号を選択発生するためにマイクロコンピュータ６
からの較正レベル設定信号ＣＲを受けるフォトカプラ１
５を備えている。

１６は切換回路１２が入力信号を受けいれるか、又はマ
ルチプレクサ１４からの較正信号を受けいれるかの指令
信号ＣＨをマイクロコンピュータ６から受けるフォトカ
プラである。

第２図に絶縁増巾器１３の一例を示す。

同図において２１．２２は演算増巾器、２３．２４は発
光素子（たとえば発光ダイオード）２５．２６及び受光
素子（たとえばフォトダイオード又はフォトトランジス
タ）２７，２８からなるフォトカプラ、２９〜３１は抵
抗である。

このような回路はすでに周知であり、フォトカプラ２３
．２４によって各入力端子間の電気的な絶縁は図ってい
る。

演算増巾器２１に関し、一般に入力インピーダンスは抵
抗２９の抵抗値に比べて大きいので、入力信号による電
流■１ はフォトカプラ２３の受光素子２７にのみ流れ
る。

一方演算増巾器の槽中性のために入力差が零となるよう
にフォトカプラ２３の発光素子２５に電流■２を流し、
これによって受光素子２７の電流を制御する。

すなわちフォトカプラ２３によって演算増巾器２１は負
帰還回路となる。

発光素子２５に流れる電流■２はフォトカプラ２４の発
光素子２６にも流れる。

したがってフォトカプラ２４の受光素子２８に電流■１
′が流れる。

ここでもし両フォトカプラ２３．２４が物理的に全く同
一のものであれば、電流Ｉ、、１１’は等しくなり、出
力信号ｙは入力信号Ｘに等しくなるはずであるが、現実
は両フォトカプラ２３，２４が同一になることは極めて
少ないので、両型流は極端に異なることはないにしても
、等しくなることはない。

この点はすでに述べたとおりである。この意味において
、ここで使用する絶縁増巾器としては軽度の非直線性を
もつと言うことができる。

換言すれば、図のようにフォトカプラをもって絶縁を図
るようにした絶縁増巾器としては必然的に非直線性をも
つようになるのである。

第３図に絶縁増巾器１３の人出力関係の特性曲線の一例
を示す。

既知の較正信号ｒｌ−ｒｍを絶縁増巾器１３に与えたと
き、そのときのフォトカプラ２３．２４の特性に応じ及
び演算増巾器２１゜２２のドリフトその曲に応じて出力
信号ｐ１〜・ｐｍが出る。

各較１モ信号ｒｌ−ｒｍに対応する出力信号ｐｉ−ｐｍ
はマイクロコンピュータ６に記憶される。

較正信号を発生させるための構成はたとえば第４図に示
すようなものが使用できる。

同図において３２は電子スイッチ素子（たとえばトラン
ジスタスイッチ）、３３は演算増巾器、３４は低域フィ
ルタ、３５は出力端子、３６，３γは入力抵抗及び帰還
抵抗（ともに同抵抗値をもつものとする。

）である。

ここでは一定周期で一定振幅のパルス列の直流成分は、
そのパルス幅に比例することを利用し、マイクロコンピ
ュータ６から選択しようとする較正信号の較正レベルに
等しいパルス幅のパルス列（これが前記した較正レベル
設定信号ＣＲとなる。

）を発生させ、これをフォトカプラ１５によって絶縁し
たのち、電子スイッチ素子３２で一定の直流電圧ｒｏを
断続することにより、別電源系の演算増巾器３３で再現
させる。

このあと低域フィルタ３４によって直流成分を検出し、
これによって、選択されたひとつの較正信号ｒｉを発生
させる。

この較正信号の発生は、ひとつの入力信号Ｘについて計
測してから次の入力信号Ｘの計測が開始されるまでの間
にｍ個の較正信号ｒｉ＝ｒｍを発生させる、入力信号は
連続的に発生しているが、その計測は入力信号の周波数
帯域より充分高い周波数で切換回路１２を切換えること
によってサンプルし、これを切換回路１２を介してとり
入れることによって行なう。

すなわち切換回路１２が指令信号ＣＨによって入力信号
をとり入れたとき、入力信号の計測が行なわれ、切換回
路１２が指令信号ＣＨによって較正信号をとり入れたと
き、較正作業を行なう。

以上の構成において、マイクロコンピュータ６から出力
ポート１０を経て各絶縁増巾系１Ａ〜１Ｎのフォトカプ
ラ１６に切換信号ＣＨを与え、各切換回路１２を、各入
力信号を受は入れるように切換える。

これによって入力信号は絶縁増巾器１３マルチプレクサ
４を経てＡＤ変換器５に入り、ここでデジタル量に変換
されてマイクロコンピュータ６にとり入れられる。

とり入れられた入力信号のデジタル値は後記するように
較正されてから、ＤＡ変換器７によりアナログ量に変換
され、出力ポート１１からのサンプルホールド制御信号
に基いて、各サンプルホールド回路８Ａ〜８Ｎのうちの
対応するひとつの回路にホールドされるとともにそのボ
ールド値を出力端子９Ａ〜９Ｎのうちの対応するひとつ
の端子に放出する。

上記のように一回の入力信号の計測が行なわれたのち、
マイクロコンピュータ６から出力ポート１０を経て切換
信号ＣＨが出され、これによって切換回路１２を切換え
て較正信号を受は入れる状態とされる。

又マイクロコンピュータ６から出力ポート１０を経て較
正レベル設定信号ＣＲが出てこれにより較正信号ｒｉ−
ｒｍが順次マルチプレクサ１４から出力される。

これが切換回路１２を経て絶縁増巾器１３に入り、更に
マルチプレクサ４ＡＤ変換器５を経てマイクロコンピュ
ータ６にとり入れられる。

マイクロコンピュータ６は各較正信号に対応する各絶縁
増巾器の出力ｐｌ＝ｐｍを記憶する。

以上の較正作業は次の入力信号のサンプル計測が開始さ
れるまでに完了する。

次の入力信号のサンプル計測が切換回路１２の切換えに
よって行なわれると、そのときの入力信号が前記したと
同じように絶縁増巾器１３を経てマイクロコンピュータ
６にとり入れられる。

マイクロコンピュータ６はこの人力Ｘ１を、さきの較正
作業時に記憶していた出力ｐｉ ”−’ｐｍと比較し、
入力ｘｉと一致する出力（たとえばｐｉ）を選び出す。

これからｐｉを出力したときの較正信号ｒｉを求める。

この較正信号ｒｉは絶縁増巾器１３に入力される以前の
入力ｘｉにほかならない。

この較正信号ｒｉが前記のようにサンプルホールド回路
に与えられ、かつ出力端子に出力されることになる。

なお前記した較正レベルの数は絶縁増巾器の非線形に依
存するが、非線形は軽度であるから、数点で充分であろ
う。

又ｐｌ＝ｐｍの点間は一次補間入力出力関係で定めれば
よい。

前記説明では切換回路１２の切換えによって入力信号を
サンプルするように説明したが、切換回路１２に人力さ
れる以前に人力信号をサンプルしてもよく、換言すれば
、入力信号のサンプル信号を切換回路１２に与えるよう
にしてもよい。

マイクロコンピュータ６は前記した記憶、較正のみに使
用されることなく、冒頭に述べたようにペン差の補正の
ための記憶、遅延のために兼用されるものであってもよ
い。

以上詳述したようにこの発明によれば多ペン記録計にお
ける各チャンネルを電気的に絶縁するために絶縁増巾器
を使用した場合の、その絶縁増巾器の特性変動による誤
計測を確実に防止できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック線図、第２図
は絶縁増巾器の回路図、第３図は絶縁増巾器の入出力関
係を示す特性曲線図、第４図は較正信号発生のための回
路図である。 １Ａ〜１Ｎ・・・・・・入力端子、３・・・・・・較正
信号発生部、６・・・・・・マイクロコンピュータ、１
３・・・・・・絶縁増巾器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フォトカプラによる非線形性をもつ絶縁増巾器と、
   レベルを異にする複数の較正信号を発生する較正信号発
   生部と、前記較正信号と記録対象の入力信号とを交互に
   繰返して前記絶縁増巾器に入力する切換回路とを各ペン
   の各チャンネル毎に設けるとともに、前記較正信号とこ
   れを入力したときの前記絶縁増巾器の出力との関係を計
   算かつ記憶するマイクロコンピュータを備え、前記マイ
   クコンピュータは、前記入力信号が与えられたときの前
   記絶縁増巾器の出力からこの出力に等しい出力を出す較
   正信号を出力信号として出力してなる多ペン記録計。