JP2006118960A - Apparatus for counting rotation speed of rotator, its method, and rotator control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルICを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能な、回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置に関する。 The present invention relates to a rotational speed counting device for a rotating body, a method thereof, and a rotating body control device capable of counting rotational speed with a wide range and high accuracy only by using a general-purpose digital IC without performing a rotational speed calculation by a microcomputer. About.
自動車の内燃機関や車輪アンチロックブレーキシステム、さらに駆動モータなどの回転体制御を行う装置では、センサから得られる検出信号に基づいて運転中のこれら装置の回転数を任意のビット数のディジタルデータに数値化し、このディジタルデータを回転体制御に用いている。回転数は低速から高速まで高精度で検出することが求められるため、たとえば、下記特許文献1に記載されている発明では、低回転数領域から高回転数領域までの演算を可能にするために、「回転数に応じて検出パルスを生成する回転センサと、検出パルスに基づいて回転数を演算し、エンジンを制御するマイコンとを備え、検出パルスは、複数のパルス系列を含み、マイコンは、エンジンの運転領域に応じて複数のパルス系列のうちの1つのパルス系列を選択し、選択されたパルス系列の検出時刻およびパルス数に基づいてエンジンに関連した回転数を演算する」ようにし、演算周期を変更せずに、低回転数領域に対する演算能力を損なうことなく、容易な処理により演算可能な高回転数領域を拡大している。
しかしながら、上記の引用文献に記載されている発明を含む従来の発明をもってしても、マイコンの演算処理の負担は高回転になるにしたがって大きくなるために、回転速度の検出精度及び検出可能領域は結局のところマイコンの処理能力に依存する。 However, even with the conventional invention including the invention described in the above cited document, the computational load of the microcomputer increases as the rotation speed increases, so the rotational speed detection accuracy and the detectable area are After all, it depends on the processing power of the microcomputer.
本発明は、上記のような従来の技術の問題点に鑑みて成されたものであり、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルICを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能な、回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is possible to perform a wide range and high-precision rotation speed only by using a general-purpose digital IC without performing a rotation speed calculation by a microcomputer. An object of the present invention is to provide a rotating body rotation speed counting device and method, and a rotating body control device capable of counting.
上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数装置は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記回転パルスが1周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、前記クロックパルス発生部から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、前記回転パルス入力手段が回転パルスを入力する度に当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotation speed counter for a rotating body according to the present invention comprises a rotation pulse input means for inputting a rotation pulse output at a cycle corresponding to the rotation speed of the rotation body, and a cycle of the rotation pulse. A clock pulse generator for generating clock pulses with a short period, a period measuring counter for counting the number of clock pulses generated during one period of the rotation pulse, and a clock pulse counted by the period measuring counter A frequency dividing counter that latches the number of clocks, a conversion coefficient setting counter that sets the number of clock pulses generated within a unit time from the clock pulse generator, and a rotation pulse input means each time a rotation pulse is input. From the number of clock pulses set in the conversion coefficient setting counter, the clock latched in the frequency division counter is set. Subtracting means for cumulatively subtracting the number of pulses, and counting means for counting the number of subtractions performed by the subtracting means within the unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number. Features.
また、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数装置は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、請求項1に記載のクロックパルス発生手段によって発生されるクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する高速クロックパルス発生部と、当該高速クロックパルスを分周するクロックパルス分周手段と、前記回転パルスが1周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶するラッチ部と、当該ラッチ部に記憶されたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、前記高速クロックパルス発生部から単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、前記回転パルス入力手段が回転パルスを入力する度に、前記高速クロックパルス発生部が発生した高速クロックパルスに基づいて、当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotational speed counter for a rotating body according to the present invention comprises: a rotational pulse input means for inputting rotational pulses output at a cycle according to the rotational speed of the rotating body; A high-speed clock pulse generator that generates a high-speed clock pulse having a frequency that is a multiple of the frequency of the clock pulse generated by the clock pulse generator described above, a clock pulse divider that divides the high-speed clock pulse, A period measurement counter that counts the number of divided clock pulses generated during one period of the rotation pulse, a latch unit that temporarily stores the number of clock pulses counted by the period measurement counter, A frequency division counter that latches the number of clock pulses stored in the latch unit, and within a unit time from the high-speed clock pulse generation unit A conversion coefficient setting counter for setting the number of clock pulses after frequency division of the generated high-speed clock pulse, and a high-speed clock generated by the high-speed clock pulse generator each time the rotation pulse input means inputs a rotation pulse. Subtracting means for cumulatively subtracting the number of clock pulses latched in the frequency dividing counter from the number of clock pulses set in the conversion coefficient setting counter based on the pulse; and And counting means for counting the number of subtractions performed in time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number.
さらに、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体制御装置は、請求項1又は2に記載の回転速度計数装置を、回転体の回転速度に応じた周期で回転パルスを発生する回転パルス検出手段と、前記回転体の制御を行うコンピュータとの間に接続したことを特徴とする。
Furthermore, a rotating body control device according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the rotating speed counting device according to
上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数方法は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する段階と、前記回転パルスが1周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする段階と、当該カウントしたクロックパルスの数をラッチする段階と、単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する段階と、前記回転パルスを入力する度に設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotational speed counting method for a rotating body according to the present invention includes a step of inputting a rotational pulse output at a period corresponding to the rotational speed of the rotating body, and a period shorter than the period of the rotational pulse. Generating a clock pulse, counting the number of clock pulses generated during one period of the rotation pulse, latching the counted number of clock pulses, and generating within a unit time A step of setting the number of clock pulses, a step of cumulatively subtracting the number of clock pulses latched from the number of clock pulses set each time the rotation pulse is input, and a unit time. Counting the number of subtractions, and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number.
また、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数方法は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、請求項9に記載のクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する段階と、当該高速クロックパルスを分周する段階と、前記回転パルスが1周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする段階と、当該カウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶する段階と、当該一時的に記憶されたクロックパルスの数をラッチする段階と、単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する段階と、前記回転パルスを入力する度に、前記高速クロックパルスに基づいて、設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、を含むことを特徴とする A method for counting the rotational speed of a rotating body according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of inputting rotational pulses output at a period corresponding to the rotational speed of the rotating body, and the clock according to claim 9. A step of generating a high-speed clock pulse having a frequency that is a multiple of the frequency of the pulse, a step of dividing the high-speed clock pulse, and the number of divided clock pulses generated during one period of the rotation pulse. A step of counting, a step of temporarily storing the counted number of clock pulses, a step of latching the number of temporarily stored clock pulses, and a fraction of high-speed clock pulses generated within a unit time. The step of setting the number of clock pulses after the lap and the number of clock pulses set based on the high-speed clock pulse each time the rotation pulse is input A step of cumulatively subtracting the number of clock pulses latched, and a step of counting the number of subtractions performed within a unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number. Do
以上のように構成された本発明に係る回転体の回転速度計数装置及びその方法によれば、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルICを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能となる。 According to the rotational speed counting device and method for a rotating body according to the present invention configured as described above, a wide range and high-precision rotation can be performed by using a general-purpose digital IC without performing a rotational speed calculation by a microcomputer. Speed counting is possible.
また、以上のように構成された本発明にかかる回転体制御装置によれば、コンピュータの前段で回転体の回転速度を計数するので、コンピュータは、その演算能力に余裕ができ、コンピュータの処理負担が大幅に減少する。 Further, according to the rotating body control device according to the present invention configured as described above, the rotational speed of the rotating body is counted at the front stage of the computer, so that the computer can afford its computing capacity and the processing load of the computer. Is greatly reduced.
以下、本発明に係る回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。本明細書においては、まず回転体制御装置について説明し、その次に回転体の回転速度計数装置及びその方法について説明する。なお、回転体の回転速度計数装置及びその方法については[実施の形態1]と[実施の形態2]とに分けて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rotating body rotation speed counting device and method and a rotating body control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In this specification, the rotating body control device will be described first, and then the rotating speed counting device and method of the rotating body will be described. In addition, the rotational speed counting device and the method of the rotating body will be described separately in [Embodiment 1] and [Embodiment 2].
図1は、本発明に係る回転体制御装置の概略構成図である。本実施の形態では回転体の一例として自動車のエンジンを例示しているが、回転体はこれに限るものではなく、たとえば、電気自動車用の駆動モータや車輪アンチロックブレーキシステムの車輪でも良い。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotating body control device according to the present invention. In the present embodiment, an automobile engine is illustrated as an example of a rotating body, but the rotating body is not limited to this, and may be, for example, a drive motor for an electric vehicle or a wheel of a wheel antilock brake system.
エンジン制御装置100には、エンジン210に設けられた、水温センサ、スロットルセンサ、ノックセンサ、吸気温センサ、回転検出センサ200が接続される。エンジン制御装置100はこれらのセンサから入力された信号に基づいて、エンジン210の吸排弁制御、点火制御、キャニスタパージ制御、空燃比制御を行う。さらに、エンジン制御装置100は通信制御、A/T(オートマチックトランスミッション)、ABS(アンチロックブレーキシステム)などの他の制御装置と電気信号の通信を行っている。
A water temperature sensor, a throttle sensor, a knock sensor, an intake air temperature sensor, and a
回転検出センサ200は、電磁ピックアップで構成されたセンサであり、エンジン210のクランクシャフト又はカムシャフトに取り付けられたシグナルプレート220に対向配置され、エンジン210の回転速度に応じた周期でアナログの回転信号を発生する。
The
エンジン制御装置100は、回転検出センサ200から出力されたアナログの回転信号を2値化してディジタル信号に変換する信号整形器110と、信号整形器110から出力されるディジタル信号すなわち回転パルスを入力し、入力した回転パルスの周期からエンジン210の回転速度をハード的に演算する回転速度計数装置120と、エンジン制御装置100が行う主要な制御の演算を行うコンピュータ130とを備えている。なお、コンピュータ130はワイチップマイコンであり、回転検出センサ200、シグナルプレート220及び信号整形器110は回転パルス検出手段として機能する。
The
本発明に係る回転速度計数装置120は信号整形器110とコンピュータ130との間に接続され、エンジン210の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力しハード的な構成によってエンジン210の回転速度を高速計数し、その計数結果をコンピュータ130に出力する。
The rotational
本発明に係る回転体制御装置によれば、回転体すなわちエンジン210の回転速度をコンピュータ130に演算させるのではなく回転速度計数装置120によって計数させているので、コンピュータ130の負担を大幅に軽減させることができる。したがって、エンジン210の制御に要する演算量が従来と同一の演算量であればコンピュータ130の性能を落とすことができるし、逆に従来と同一の性能のコンピュータ130を用いれば、負担が軽減された分だけエンジン210の制御精度を向上させることができる。
According to the rotating body control device of the present invention, the rotational speed of the rotating body, that is, the
次に、本発明に係る回転体の回転速度計数装置について説明する。
[実施の形態1]
図2は、本発明に係る回転体の回転速度計数装置120の構成を示すブロック図である。回転速度計数装置120は、コンピュータ130のデータバスライン140(図1参照)に接続され、エンジン210の回転速度の計数結果はこのデータバスライン140を介してコンピュータ130に出力する。
Next, the rotational speed counting device for a rotating body according to the present invention will be described.
[Embodiment 1]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the rotational
回転速度計数装置120は、図2に示すように、タイミング制御回路121、クロックパルス発生部122、周期測定用カウンタ123、分周カウンタ124、変換係数設定用カウンタ125、回転数データカウンタ126、3ステートレジスタ127を備えている。このように、回転速度計数装置120のほとんどの構成要素はハードであるカウンタによって構成されており、クロックパルスのカウントアップ・カウントダウンによってエンジン210の回転速度を計数することができるようになっている。タイミング制御回路121はソフト的な処理を若干行っているが、その処理は非常に軽微なものである。
As shown in FIG. 2, the
タイミング制御回路121は、エンジン210の回転速度を検出する回転検出センサ200及び信号整形器110を介し、エンジン210の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段を備えている。また、タイミング制御回路121は、これに接続されているカウンタやレジスタ(後述する)に各種の指示を出してそれらの動作順序を制御する。
The
クロックパルス発生部122は、タイミング制御回路121に入力される回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する。クロックパルスの周波数はエンジン210の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とによって決められるが、たとえば、200kHzというような周波数を有するパルスである。
The
周期測定用カウンタ123は、タイミング制御回路121により制御発生された回転パルスの立ち上がり時から次の立ち上がり時までのクロックパルスをカウントする。なお、タイミング制御回路121からリセット指示が出されるまでカウント値を保持し、その指示に基づいてカウント値をリセットする。したがって、周期測定用カウンタ123は、回転パルスが1周期する間に発生したクロックパルスの数をカウントすることになる。
The
分周カウンタ124は、タイミング制御回路121から出力される指示に基づいて周期測定用カウンタ123がカウントしたクロックパルスの数をロードする。ロードされたクロックパルスの数は、タイミング制御回路121から出力されるクロックパルスに基づいて減算される。また、減算を続け、ロードしたクロックパルスの数が0になると、後述の回転数データカウンタにインクリメントの指示を出力すると同時にタイミング制御回路121へ再ロードの要求を行う。
The frequency division counter 124 loads the number of clock pulses counted by the
変換係数設定用カウンタ125は、タイミング制御回路121から出力されるクロックパルスの数の設定指令に基づいてクロックパルス発生部122から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する。設定されたクロックパルスの数は、タイミング制御回路121から出力されるクロックパルスによって減算される。また、減算を続け、設定されたクロックパルスの数が0になると、タイミング制御回路121に0値の指示が出力される。たとえば、上記のように、クロックパルス発生部122から出力されるクロックパルスの周波数が200kHzであれば、変換係数設定用カウンタ125には、単位時間60秒分のクロックパルスの数、200kHz×60sec=1.2×106の数値がクロックパルスの数として設定される。
The conversion coefficient setting counter 125 sets the number of clock pulses generated within a unit time from the
回転数データカウンタ126は、分周カウンタ124からインクリメントの指示が出力される度にカウント数をインクリメントする。なお、タイミング制御回路121からリセット指示が出されると、その指示に基づいてカウントをリセットする。
The rotation number data counter 126 increments the count every time an increment instruction is output from the
3ステートレジスタ127は、回転数データカウンタ126のカウント数をラッチし、そのカウント数をコンピュータ130に出力する。3ステートレジスタ127のカウント数はそのままエンジン210の回転速度を表している。
The 3-
周期測定用カウンタ123、分周カウンタ124、変換係数設定用カウンタ125及び計数手段を構成する回転数データカウンタ126はすべて所定ビット数の汎用的なカウンタのみを用いて構成され、そのビット数は、結果として、エンジン210の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とに基づいて決定されることになる。なお、3ステートレジスタ127はカウンタを用いなくとも良い。
The
たとえば上記の場合、エンジン回転速度の測定範囲を60rpm(周波数1Hz)〜12000rpm(周波数200Hz)とし、また、要求される測定精度を0.1%とすると、クロックパルス発生部122が発生するクロックパルスの周波数は200Hz×1000=200kHzとなる。したがって、周波数測定用カウンタ123と分周カウンタ124は同一のクロックパルスの数をカウントできなければならないので、最低でも2×105の数をカウントできるだけのビット数が必要であり、18ビット以上のカウンタを用いる必要がある。そして、変換係数設定用カウンタ125にはrpm表示を可能とするために、最低でも60×2×105=12×106の数をカウントできるだけのビット数が必要であり、24ビット以上のカウンタを用いる必要がある。さらに、回転数データカウンタ126は12000rpmまでの数をカウントできるだけのビット数が必要であり、14ビット以上のカウンタを用いる必要がある。このように、カウンタやレジスタの必要ビット数はエンジン210の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とに基づいて決める。
For example, in the above case, if the measurement range of the engine rotation speed is 60 rpm (
本発明に係る回転体の回転速度計数装置120は、コンピュータ130の前段でエンジン210の回転速度を計数するので、コンピュータ130は、従来のように回転パルスの周期の測定、測定された周期に基づくエンジン回転速度の演算、その演算結果の保持、カウンタ類の使用に関連する処理から開放され、その演算能力に余裕ができ、コンピュータ130の処理負担が大幅に減少する。また、測定範囲と測定精度とから決まるビット数のカウンタ及びレジスタを用いればよいので、低回転速度領域から高回転速度領域までの幅広い回転速度領域で高精度の計測を、低コストかつ単純な回路の構成によって行うことができる。さらに、本実施の形態では、5個の汎用カウンタICを用い、クロックパルス発生部122から出力されるクロックパルスが必ずしも正確でなくとも、エンジン210の回転速度を正確に把握することができる。クロックパルス発生部122は正確な周期のクロックパルスを発生するものでなくても良いので、コストの安いクロックパルス発生部の使用が可能である。そして、本発明に係る回転体の回転速度計数装置120はその構造が単純であるので設計が容易であり、汎用のICを用いることができるので、設計の自由度と部品入手性が良く短期間での開発が可能である。
Since the rotational
次に、図2に示した回転速度計数装置120の動作を説明する。図3は、図2に示した回転速度計数装置120の動作手順及び回転速度計数方法を示すフローチャート、図4及び図5は、図2に示した回転速度計数装置120の各構成要素のタイミングチャートである。
Next, the operation of the rotation
エンジン210が回転するとシグナルプレート220も回転する。シグナルプレート220には一定間隔で突起が形成されている。回転検出センサ200はこの突起を検出して図4に示すような正弦波状の検出信号f0を出力する。信号整形器110はこの正弦波状の検出信号f0を所定の閾値で2値化し、図4及び図5に示すような回転パルス(周期t1)に変換する。なお、クロックパルス発生部122からは同図に示すようなかなり短い周期のクロックパルスが発生している。なお、図5には回転速度データ更新タイミングとしてtr0及びtr1が例示されているが、タイミング制御回路121からこのタイミングでリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタ123、回転数データカウンタ126のカウント値がリセットされる。
When the
まず、図5に示すように、タイミング制御回路121から回転速度データ更新タイミングtr0でリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタカウント値が0にリセットされる。
First, as shown in FIG. 5, when a reset signal is output from the
タイミング制御回路121はエンジン210の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスa)を入力し、その立ち上がり(前縁)が検知されるまで待機する(S1:NO)。その立ち上がりが検知されると(S1:YES)、タイミング制御回路121は周波数測定用カウンタ123にクロックパルスの供給を開始し、周波数測定用カウンタ123はクロックパルス発生部122からの回転パルスの周期よりも短い周期のクロックパルスb)に基づいて周波数測定用カウンタカウント値c)のカウントを開始する(S2)。そして、周波数測定用カウンタカウント値c)がオーバーフローしていなければ(S3:NO)、回転パルスa)の次の立ち上がりが検知されるまでカウントを継続する(S4:NO)。周波数測定用カウンタカウント値c)がオーバーフローした場合(S3:YES)、または回転パルスa)の立ち上がりが検知されたら(S4:YES)、タイミング制御回路121からのクロックパルスの供給を遮断し周波数測定用カウンタ123によるカウントを停止する(S5)。
The
つまり、S1からS5のステップでは、回転パルスが1周期する間(図5の周期t1)にクロックパルス発生部122から出力されたクロックパルスの数を周波数測定用カウンタ123でカウントすることになる。
That is, in steps S1 to S5, the
次に、S5の処理と同時に、周波数測定用カウンタ123のカウント値c)を分周カウンタ124のカウント値d)にプリセットし(S6)、変換係数設定用カウンタ124のカウント値e)を単位時間内に発生されるクロックパルスの数、たとえば上記の例で言えば12,000,000に設定する(S7)。
Next, simultaneously with the processing of S5, the count value c) of the
さらに、クロックパルスb)を待って(S8:NO)、クロックパルスb)が検知されると(S8:YES)、タイミング制御回路121は分周カウンタ124及び変換係数設定用カウンタ125へクロックパルスb)の供給を開始し、クロックパルスb)に基づいて分周カウンタ124のカウント値d)の減算を開始すると同時に(S9)、クロックパルスb)に基づいて変換係数設定用カウンタ125のカウント値e)の減算を開始する(S10)。
Further, after waiting for the clock pulse b) (S8: NO) and detecting the clock pulse b) (S8: YES), the
S9の減算を継続すると、分周カウンタ124のカウント値d)が0になるが、カウント値d)が0になると(S11:YES)、分周カウンタ124からインクリメントの指示が出て、回転データカウンタ126の値が1だけインクリメントされる(S12)。そして再度、周波数測定用カウンタ123のカウント値c)を分周カウンタ124のカウント値d)にプリセットし(S13)、変換係数設定用カウンタ125のカウント値e)の値が0になるまで繰り返す(S14:NO)。つまり、S11〜S14の処理では、変換係数設定用カウンタ125に設定されたクロックパルスの数から分周カウンタ124にプリセットされるクロックパルスの数を累積的に減算するということが行われる。さらに具体的には、1回の減算処理において、クロックパルス発生部122が発生したクロックパルスに基づいて、変換係数設定用カウンタ125に設定されているクロックパルスの数と分周カウンタ124にプリセットされたクロックパルスの数とを、分周カウンタ124にプリセットされたクロックパルスの数が0になるまで同時に減算するということが行われる。
If the subtraction in S9 is continued, the count value d) of the
そして、以上の処理が終了すると、タイミング制御回路121からのクロックパルスの供給を遮断し分周カウンタ124のカウントを停止し(S15)、変換係数設定用カウンタ125のカウントを停止し(S16)、回転データカウンタ126のカウントが保持される。次に、3ステートレジスタ127の値を更新する(S17)。したがって、3ステートレジスタ127の値そのものがエンジン120の回転速度を示すことになる。その後、次の回転パルスの計測のために周期測定用カウンタ123をリセットし(S18)、タイミング制御回路121を初期化する(S19)。これは分周カウンタ124にセットされた単位時間(たとえば60秒)内に周期測定用カウンタ123で測定した時間が何回入るかをカウントすることになる。
When the above processing is completed, the supply of the clock pulse from the
したがって、この減算回数は単純にエンジン210の回転速度(rpm)を示すことになるので、単に複数のカウンタのインクリメント・減算の処理を行うのみでエンジン210の回転速度を計数することができる。
Therefore, since the number of subtractions simply indicates the rotational speed (rpm) of the
なお、クロックパルス発生部122が設計通りの正確なクロック周波数を刻むことができなくても、回転パルスの発生周期t1に対してクロックパルスの発生周期が十分に小さければ、変換係数設定用カウンタ125に設定するクロックパルスの数を補正することにより回転速度の測定誤差は無視できる程度のものとなる。
[実施の形態2]
図6は、本発明の実施の形態2に係る回転体の回転速度計数装置の構成を示すブロック図である。なお、この図において、図2の回転速度計数装置120と同一の部材には同一の符号を付してある。同一の符号が付してある要素は、実施の形態1に示した要素と同一の作用をする。したがって、同一の作用をする要素のここでの説明は省略する。
Even if the
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the rotational speed counter of the rotating body according to Embodiment 2 of the present invention. In this figure, the same members as those in the rotational
実施の形態1に係る回転体の回転速度計数装置120でも、上記のように、コンピュータ130に演算負担をかけずに正確な回転速度を広範囲の回転速度領域において得ることができる。しかしながら、実施の形態1では回転速度データ更新タイミングとしてtr0を採用しており(図5参照)、これが被測定周期t1(回転パルスの発生タイミング)よりも非常に長いため、更なる正確な測定値を得ようとする場合には多少の問題がある。本実施の形態では、この問題を解消するために、クロックパルスとして実施の形態1の周期よりもかなり短い周期(複数分の一:換言すれば周波数が複数倍)の高速クロックパルス発生することができる高速クロックパルス発生部122Aを採用し、分周カウンタ124と変換係数設定用カウンタ125におけるカウント値の減算をこの高速パルスで短時間に行えるようにした。また、クロックパルスの高速化に伴い、周期測定用カウンタ123をインクリメントさせる分周クロックを生成するため、高速クロックパルス発生部122Aとタイミング回路121との間にクロックパルス分周手段として機能するクロックパルス分周回路129を設けた。さらに、クロックパルスの高速化に伴い、各カウンタやレジスタへのデータのストア時間を確保するために、タイミング回路121の処理を高速クロックパルスに基づいて行えるようにした。以上によりすべての処理を回転パルスの発生タイミングt1内に終了させることができるようにした。さらに、周波数設定用カウンタ123と分周カウンタ124との間にカウント値を一時的に記憶させるラッチ部128を設け、回転パルスごとの回転データの更新ができるようにしている。
As described above, the
回転速度計数装置120Aの構成上実施の形態1と異なる部分は以上の通りである。次に本実施の形態に係る図6に示した回転速度計数装置120Aの動作を、実施の形態1同様図3から図5に基づいて説明する。なお、高速クロックパルス発生部122Aからは非常に周波数の高いクロックパルスが出力されている。この高速クロックパルスはクロックパルス分周回路129で分周され、分周後のクロックパルスと分周前の高速クロックパルスがタイミング制御回路121に出力される。高速クロックパルスは分周カウンタ124及び変換係数設定用カウンタ125のカウント値を減算するときに使用される。高速クロックパルスで減算すると減算に要する時間が短くて済むからである。
The difference from the first embodiment in the configuration of the rotation
まず、図5に示すように、回転速度データ更新タイミングtr0でリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタカウント値が0にリセットされる。 First, as shown in FIG. 5, when a reset signal is output at the rotation speed data update timing tr0, the frequency measurement counter count value is reset to zero.
タイミング制御回路121はエンジン210の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスa)を入力し、その立ち上がり(前縁)が検知されるまで待機する(S1:NO)。その立ち上がりが検知されると(S1:YES)、タイミング制御回路121は周波数測定用カウンタ123にインクリメントの指令を出力し、周波数測定用カウンタ123は高速クロックパルス発生部122からの分周後のクロックパルスb)に基づいて周波数測定用カウンタカウント値c)のカウントを開始する(S2)。そして、周波数測定用カウンタカウント値c)がオーバーフローしていなければ(S3:NO)、回転パルスa)の立ち上がりが検知されるまでカウントを継続する(S4:NO)。周波数測定用カウンタカウント値c)がオーバーフローした場合(S3:YES)、または回転パルスa)の立ち上がりが検知されたら(S4:YES)、周波数測定用カウンタ123によるカウントを停止する(S5)。
The
つまり、S1からS5のステップでは、回転パルスが1周期する間(図5の周期t1)にクロックパルス分周回路129から出力された分周後のクロックパルスの数を周波数測定用カウンタ123でカウントすることになる。
That is, in steps S1 to S5, the
次に、S5の処理とほぼ同時に、周波数測定用カウンタ123のカウント値c)を一時的にラッチ部128に記憶させておき、タイミング制御回路121の指示に基づいて、一旦リセット後再度カウントを始める。これを分周カウンタ124のカウント値d)にプリセットし(S6)、変換係数設定用カウンタ125のカウント値e)を単位時間内に発生される分周後のクロックパルスの数、たとえば上記の例で言えば1200000に設定し(S7)する。
Next, almost simultaneously with the processing of S5, the count value c) of the
さらに、高速パルスが入力されるのを待って(S8:NO)、高速パルスの入力が検知されると(S8:YES)、タイミング制御回路121は高速クロックパルスb)に基づいて分周カウンタ124のカウント値d)の減算を開始すると同時に(S9)、高速クロックパルスb)に基づいて変換係数設定用カウンタ125のカウント値e)の減算を開始する(S10)。
Further, after waiting for the input of the high-speed pulse (S8: NO), when the input of the high-speed pulse is detected (S8: YES), the
S9の減算を継続すると、分周カウンタ124のカウント値d)が0になるが、カウント値d)が0になると(S11:YES)、分周カウンタ124からインクリメントの指示が出て、回転データカウンタ126の値が1だけインクリメントされる(S12)。そして再度、周波数測定用カウンタ123のカウント値c)を分周カウンタ124のカウント値d)にプリセットし(S13)、変換係数設定用カウンタ125のカウント値e)の値が0になるまで減算の処理を繰り返す(S14:NO)。つまり、S11〜S14の処理では、変換係数設定用カウンタ125に設定されている分周後のクロックパルスの数から分周カウンタ124にラッチされるクロックパルスの数を、累積的に高速クロックパルスを用いて減算するということが行われる。さらに具体的には、1回の減算処理において、高速クロックパルス発生部122Aが発生した高速クロックパルスに基づいて、変換係数設定用カウンタ125に設定されているクロックパルスの数と分周カウンタ124にラッチされているクロックパルスの数とを、分周カウンタ124にラッチされているクロックパルスの数が0になるまで同時に減算するということが行われる。
If the subtraction in S9 is continued, the count value d) of the
そして、以上の処理が終了すると、分周カウンタ124のカウントを停止し(S15)、変換係数設定用カウンタ125のカウントを停止し(S16)、3ステートレジスタ127の値を更新する(S17)。したがって、3ステートレジスタ127の値そのものがエンジン120の回転速度を示すことになる。
When the above processing is completed, the count of the
このように、本実施の形態では、高速クロックパルスを用いてカウント数の減算を行っているので、処理時間を大幅に短縮することができ、回転検出センサの分解能(回転パルス1周期)に近い時間内での回転速度の検出も可能となる。したがって、ほぼリアルタイムでエンジンの回転速度を検出することができ、エンジンの細かな制御が可能となる。 Thus, in this embodiment, since the count number is subtracted using the high-speed clock pulse, the processing time can be greatly shortened and is close to the resolution of the rotation detection sensor (one rotation pulse period). It is also possible to detect the rotational speed within the time. Therefore, the rotational speed of the engine can be detected almost in real time, and the engine can be finely controlled.
本発明は、回転体の回転速度を広範囲かつ高精度で測定することができるので、たとえば、エンジンやモータの回転速度を測定する装置に利用可能である。 Since the present invention can measure the rotational speed of a rotating body over a wide range and with high accuracy, it can be used for an apparatus for measuring the rotational speed of an engine or motor, for example.
100 エンジン制御装置、
110 信号整形器、
120、120A 回転速度計数装置、
121 タイミング制御回路、
122 クロックパルス発生部、
122A 高速クロックパルス発生部、
123 周期測定用カウンタ、
124 分周カウンタ、
125 変換係数設定用カウンタ、
126 回転数データカウンタ、
127 3ステートレジスタ、
128 ラッチ部、
129 クロックパルス分周回路、
130 コンピュータ、
140 データバスライン、
200 回転検出センサ、
210 エンジン、
220 シグナルプレート。
100 engine control device,
110 signal shaper,
120, 120A rotational speed counting device,
121 timing control circuit,
122 clock pulse generator,
122A high-speed clock pulse generator,
123 counter for period measurement,
124 divider counter,
125 Counter for setting conversion coefficient,
126 rotation speed data counter,
127 3-state register,
128 latch part,
129 clock pulse frequency divider,
130 computers,
140 data bus lines,
200 rotation detection sensor,
210 engine,
220 Signal plate.
Claims (10)
当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、
前記回転パルスが1周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、
当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、
前記クロックパルス発生部から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、
当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、
当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、
を有することを特徴とする回転体の回転速度計数装置。 Rotation pulse input means for inputting a rotation pulse output at a cycle according to the rotation speed of the rotating body;
A clock pulse generator for generating a clock pulse with a cycle shorter than the cycle of the rotation pulse;
A period measuring counter that counts the number of clock pulses generated during one period of the rotation pulse;
A frequency division counter that latches the number of clock pulses counted by the period measurement counter;
A conversion coefficient setting counter for setting the number of clock pulses generated within a unit time from the clock pulse generator;
Subtracting means for cumulatively subtracting the number of clock pulses latched in the frequency dividing counter from the number of clock pulses set in the conversion coefficient setting counter;
Counting means for counting the number of subtractions performed by the subtracting means within the unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number;
A rotating speed counting device for a rotating body, comprising:
請求項1に記載のクロックパルス発生手段によって発生されるクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する高速クロックパルス発生部と、
当該高速クロックパルスを分周するクロックパルス分周手段と、
前記回転パルスが1周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、
当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶するラッチ部と、
当該ラッチ部に記憶されたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、
前記高速クロックパルス発生部から単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、
前記高速クロックパルス発生部が発生した高速クロックパルスに基づいて、当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、
当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、
を有することを特徴とする回転体の回転速度計数装置。 Rotation pulse input means for inputting a rotation pulse output at a cycle according to the rotation speed of the rotating body;
A high-speed clock pulse generator for generating a high-speed clock pulse having a frequency that is a multiple of the frequency of the clock pulse generated by the clock pulse generator according to claim 1;
Clock pulse dividing means for dividing the high-speed clock pulse;
A period measurement counter that counts the number of frequency-divided clock pulses generated during one period of the rotation pulse;
A latch unit that temporarily stores the number of clock pulses counted by the period measurement counter;
A frequency dividing counter for latching the number of clock pulses stored in the latch unit;
A conversion coefficient setting counter for setting the number of clock pulses after frequency division of the high-speed clock pulse generated within a unit time from the high-speed clock pulse generator;
Based on the high-speed clock pulse generated by the high-speed clock pulse generator, the number of clock pulses latched in the frequency division counter is cumulatively subtracted from the number of clock pulses set in the conversion coefficient setting counter. Subtracting means to
Counting means for counting the number of subtractions performed by the subtracting means within the unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number;
A rotating speed counting device for a rotating body, comprising:
当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する段階と、
前記回転パルスが1周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする段階と、
当該カウントしたクロックパルスの数をラッチする段階と、
単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する段階と、
前記回転パルスを入力する度に設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、(タイミング制御回路)
単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、(回転数データカウンタ、3ステートレジスタ)
を含むことを特徴とする回転体の回転速度計数方法。 A step of inputting a rotation pulse output at a cycle according to the rotation speed of the rotating body;
Generating a clock pulse with a period shorter than the period of the rotation pulse;
Counting the number of clock pulses generated during one period of the rotation pulse;
Latching the counted number of clock pulses;
Setting the number of clock pulses generated within a unit time; and
A step of cumulatively subtracting the number of clock pulses latched from the number of clock pulses set each time the rotation pulse is input (timing control circuit)
A step of counting the number of subtractions performed within a unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number, (rotation number data counter, 3-state register)
A method of counting the rotational speed of a rotating body.
請求項9に記載のクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する段階と、
当該高速クロックパルスを分周する段階と、
前記回転パルスが1周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする段階と、
当該カウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶する段階と、
当該一時的に記憶されたクロックパルスの数をラッチする段階と、
単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する段階と、
前記高速クロックパルスに基づいて、設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、
単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、
を含むことを特徴とする回転体の回転速度計数方法。 A step of inputting a rotation pulse output at a cycle according to the rotation speed of the rotating body;
Generating a high-speed clock pulse having a frequency that is a multiple of the frequency of the clock pulse of claim 9;
Dividing the high-speed clock pulse;
Counting the number of divided clock pulses generated during one period of the rotation pulse;
Temporarily storing the counted number of clock pulses;
Latching the number of temporarily stored clock pulses;
Setting the number of clock pulses after dividing the high-speed clock pulse generated within a unit time; and
Cumulatively subtracting the number of latched clock pulses from the set number of clock pulses based on the fast clock pulses;
Counting the number of subtractions performed within a unit time and counting the rotational speed of the rotating body from the counted number;
A method of counting the rotational speed of a rotating body.
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JP2004306492A JP2006118960A (en) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | Apparatus for counting rotation speed of rotator, its method, and rotator control apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100443898C (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-17 | 鲁东大学 | A method for measuring the rotational speed of a rotating shaft using a rotational speed measuring device |
JP2015151945A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | Engine control device |
-
2004
- 2004-10-21 JP JP2004306492A patent/JP2006118960A/en active Pending
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CN100443898C (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-17 | 鲁东大学 | A method for measuring the rotational speed of a rotating shaft using a rotational speed measuring device |
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