| 【発明の名称】 |
記録計 |
| 【発明者】 |
【氏名】高野慶一
【氏名】林 広人
【氏名】岩崎一彦
【氏名】富樫昭二
【氏名】山田哲夫
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| 【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。 |
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
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【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Ｅｓ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Ｅｉ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ＰＨ３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，ＰＨ２，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ＤＣＭ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ＰＨ３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ＣＰＵ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ＣＰＵ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ＰＮ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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１０１３８６３
【氏名又は名称】国際チャート株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小沢 信助
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３３２６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８１９５４ |
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