(57)【要約】【課題】被測定機器の速度を、広範囲の速度域において、精度よく、測定することのできる技術を提供する。【解決手段】被測定機器の速度測定装置は、基礎クロック信号を生成する基礎クロック信号生成部と、基礎クロック信号に基づいて計測用クロック信号を生成する計測用クロック信号生成部と、計測用クロック信号の周波数を設定する周波数設定部と、被測定機器の駆動部と被駆動部との相対位置を示す周期的な位置信号の所定の期間において、計測用クロック信号のパルス数をカウントするカウンタ部と、カウンタ部で得られたカウント値と、計測用クロック信号の周波数とに基づいて、被測定機器の速度を算出する算出部と、を備える。周波数設定部は、カウント値に基づいて、計測用クロック信号の周波数を設定する。【選択図】図１
2010019571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定機器の速度測定装置であって、
基礎クロック信号を生成する基礎クロック信号生成部と、
前記基礎クロック信号に基づいて計測用クロック信号を生成する計測用クロック信号生成部と、
前記計測用クロック信号の周波数を設定する周波数設定部と、
前記被測定機器の駆動部と被駆動部との相対位置を示す周期的な位置信号の所定の期間において、前記計測用クロック信号のパルス数をカウントするカウンタ部と、
前記カウンタ部で得られたカウント値と、前記計測用クロック信号の周波数とに基づいて、前記被測定機器の速度を算出する算出部と、
を備え、
前記周波数設定部は、前記カウント値に基づいて、前記計測用クロック信号の周波数を設定する、速度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の速度測定装置であって、
前記周波数設定部は、前記カウント値が第１の閾値を超える場合には、前記計測用クロック信号の周波数を、現在の周波数よりも小さな周波数となるように設定する、速度測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の速度測定装置であって、
前記周波数設定部は、前記カウント値が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値を下回る場合には、前記計測用クロック信号の周波数を、現在の周波数よりも大きな周波数となるように設定する、速度測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の速度測定装置であって、
前記計測用クロック信号生成部は、分周器であり、
前記周波数設定部は、前記分周器の分周値を設定する分周値設定部であり、
前記算出部は、前記カウント値と、前記基礎クロック信号の周波数と、前記分周値とに基づいて、前記被測定機器の速度を算出する、速度測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の速度測定装置であって、
前記分周値設定部は、前記カウント値が第１の閾値を超える場合には、前記分周値を、現在の値よりも大きな値となるように設定する、速度測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の速度測定装置であって、
前記分周値設定部は、前記カウント値が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値を下回る場合には、前記分周値を、現在の値よりも小さな値となるように設定する、速度測定装置。
【請求項７】
被測定機器の速度測定装置用の半導体装置であって、
基礎クロック信号を生成する基礎クロック信号生成部と、
前記基礎クロック信号に基づいて計測用クロック信号を生成する計測用クロック信号生成部と、
前記計測用クロック信号の周波数を設定する周波数設定部と、
前記被測定機器の駆動部と被駆動部との相対位置を示す周期的な位置信号の所定の期間において、前記計測用クロック信号のパルス数をカウントするカウンタ部と、
前記カウンタ部で得られたカウント値と、前記計測用クロック信号の周波数とに基づいて、前記被測定機器の速度を算出する算出部と、
を備え、
前記周波数設定部は、前記カウント値に基づいて、前記計測用クロック信号の周波数を設定する、速度測定装置用の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度を測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータの回転数検出回路に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７６７７５
【０００４】
ところで、電動機の回転速度をカウンタを用いて測定する場合では、一定の周波数のクロック信号が用いられていた。この場合、周波数の高いクロック信号を使用すると、電動機の回転速度が遅い場合には、カウントされる値がカウンタの測定可能範囲を超えてしまい、回転速度の測定の精度が低下するという問題があった。一方、周波数の低いクロック信号を使用すると、電動機の回転速度が速い場合には、精度よく回転速度を測定することができなかった。
【０００５】
なおこのような問題は、電動機の回転速度を測定する場合に限らず、被測定機器の速度を測定する装置全般に共通する問題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、被測定機器の速度を、広範囲の速度域において、精度よく、測定することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００８】
[適用例１]
被測定機器の速度測定装置であって、
基礎クロック信号を生成する基礎クロック信号生成部と、
前記基礎クロック信号に基づいて計測用クロック信号を生成する計測用クロック信号生成部と、
前記計測用クロック信号の周波数を設定する周波数設定部と、
前記被測定機器の駆動部と被駆動部との相対位置を示す周期的な位置信号の所定の期間において、前記計測用クロック信号のパルス数をカウントするカウンタ部と、
前記カウンタ部で得られたカウント値と、前記計測用クロック信号の周波数とに基づいて、前記被測定機器の速度を算出する算出部と、
を備え、
前記周波数設定部は、前記カウント値に基づいて、前記計測用クロック信号の周波数を設定する、速度測定装置。
適用例１の速度測定装置によれば、カウント値に基づいて、計測用クロック信号の周波数を設定するので、被測定機器の速度を、広範囲の速度域において、精度よく、測定することができる。
【０００９】
[適用例２]
適用例１に記載の速度測定装置であって、
前記周波数設定部は、前記カウント値が第１の閾値を超える場合には、前記計測用クロック信号の周波数を、現在の周波数よりも小さな周波数となるように設定する、速度測定装置。
適用例２の速度測定装置によれば、カウンタ部のカウント値が第１の閾値を超えることがないので、カウント値がオーバーフローすることによって、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１０】
[適用例３]
適用例２に記載の速度測定装置であって、
前記周波数設定部は、前記カウント値が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値を下回る場合には、前記計測用クロック信号の周波数を、現在の周波数よりも大きな周波数となるように設定する、速度測定装置。
適用例３の速度測定装置によれば、カウンタ部のカウント値が第２の閾値を下回ることがないので、カウント値が小さくなることによって、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１１】
[適用例４]
適用例１に記載の速度測定装置であって、
前記計測用クロック信号生成部は、分周器であり、
前記周波数設定部は、前記分周器の分周値を設定する分周値設定部であり、
前記算出部は、前記カウント値と、前記基礎クロック信号の周波数と、前記分周値とに基づいて、前記被測定機器の速度を算出する、速度測定装置。
適用例４の速度測定装置では、分周器を用いることによって、計測用クロック信号の周波数を変更する。したがって、被測定機器の速度を、広範囲の速度域において、精度よく、測定することができる。
【００１２】
[適用例５]
適用例４に記載の速度測定装置であって、
前記分周値設定部は、前記カウント値が第１の閾値を超える場合には、前記分周値を、現在の値よりも大きな値となるように設定する、速度測定装置。
適用例５の速度測定装置によれば、分周器によって、計測用クロック信号の周波数を小さくすることができる。したがって、カウント値がオーバーフローすることによって、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１３】
[適用例６]
適用例５に記載の速度測定装置であって、
前記分周値設定部は、前記カウント値が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値を下回る場合には、前記分周値を、現在の値よりも小さな値となるように設定する、速度測定装置。
適用例６の速度測定装置によれば、分周器によって、計測用クロック信号の周波数を大きくすることができる。したがって、カウント値が小さくなることによって、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、速度測定方法および装置、速度測定システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、半導体装置、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：
【００１６】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施例としての回転速度測定装置１００の構成を示す説明図である。回転速度測定装置１００は、電動機２００の回転速度を測定する装置であり、カウンタ１０２と、分周器１０４と、クロック信号生成部１０６と、分周値設定部１０８と、演算部１１０とを備えている。なお、回転速度測定装置１００は、半導体集積回路として実現可能である。
【００１７】
図２は、回転速度測定装置１００における各種の信号を示すタイミングチャートである。なお、この図２は、分周器１０４の分周値Ｍが４の場合を示している。電動機２００（図１）は、ステータ２１０と、ロータ２３０と、ホールＩＣ２４０とを備えている。ホールＩＣ２４０（図１）は、ステータ２１０と、ロータ２３０との相対位置を示す位置信号ＳＳＡを出力する。位置信号ＳＳＡは、図２で示すように、周期的な矩形信号である。電動機２００の磁極数が４である場合には、位置信号ＳＳＡは、電動機２００が１回転する間に、４つのパルスを発生する。また、電動機２００の回転速度が大きくなるにしたがって、位置信号ＳＳＡのパルスの幅は小さくなる。すなわち、電動機２００の回転速度が大きくなるにしたがって、位置信号ＳＳＡの周波数は大きくなる。
【００１８】
クロック信号生成部１０６（図１）は、クロック信号ＣＬＫを生成する。このクロック信号ＣＬＫは、分周器１０４に供給される。分周器１０４（図１）は、クロック信号ＣＬＫを分周値Ｍで分周し、分周信号ＤＩＶを生成する。この分周信号ＤＩＶの周波数ｆｄは、クロック信号ＣＬＫの周波数ｆｃの１／Ｍである。
【００１９】
カウンタ１０２（図１）は、位置信号ＳＳＡの１周期の期間において、分周信号ＤＩＶのパルス数をカウントする。ここで、位置信号ＳＳＡの１周期の期間は、位置信号ＳＳＡの立ち下がりエッジから、次の立ち下がりエッジまでの期間である。カウンタ１０２は、位置信号ＳＳＡの立ち下がりエッジごとに、その時のカウント値Ｎを、分周値設定部１０８と、演算部１１０とに供給する。この図２では、カウント値Ｎとして、Ｎ＝９が供給される。分周値設定部１０８（図１）は、カウント値Ｎに基づいて、分周器１０４の分周値Ｍを設定する。この動作については、後述する。
【００２０】
演算部１１０（図１）は、クロック信号ＣＬＫの周波数ｆｃ［Ｈｚ］と、カウント値Ｎと、分周値Ｍとに基づいて、電動機２００の回転数ＳＰ［ｒｐｍ］を算出する。すなわち、演算部１１０は、以下の（１）式にしたがって、回転数ＳＰを算出する。
ＳＰ＝６０×ｆｃ／（Ｍ×Ｎ×Ｐ）  …（１）
なお、Ｐは、電動機２００の磁極の数である。
【００２１】
ここで、図２における回転数ＳＰを算出する。磁極数Ｐ＝４とし、クロック信号ＣＬＫの周波数ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］とする。また、図２より、分周値Ｍ＝４であり、カウント値Ｎ＝９である。したがって、式（１）にしたがって回転数ＳＰを算出すると、以下の式（２）となる。
ＳＰ＝６０×１０００／（４×９×４）＝４１７［ｒｐｍ］
【００２２】
図３は、分周値設定部１０８の動作を示す説明図である。電動機２００の回転速度が大きくなると、カウンタ１０２で計測されるカウント値Ｎの値は小さくなる。一方、電動機２００の回転速度が小さくなると、カウンタ１０２で計測されるカウント値Ｎの値は大きくなる。
【００２３】
分周値設定部１０８は、電動機２００の回転速度が減少していき、カウント値Ｎが第１カウント閾値ＮｔｈＨを超える場合には、分周値Ｍを現在の値よりも大きな値に変更する。具体的には、例えば、分周値Ｍに所定の値（例えば１）を加算してもよく、また、分周値Ｍに１より大きな所定の値（例えば２）を乗算することにより、分周値Ｍを現在の値よりも大きな値に変更すればよい。このようにすれば、分周信号ＤＩＶの周波数は、現在の周波数よりも小さな周波数となる。そうすると、カウンタ１０２で計測されるカウント値Ｎの値は第１カウント閾値ＮｔｈＨよりも小さくなるため、カウント値Ｎがカウンタ１０２の計測可能な範囲を超えてオーバーフローすることを抑制することができる。なお、分周値Ｍを大きな値に変更する場合には、カウント値Ｎの値が、後述する第２カウント閾値ＮｔｈＬを下回らないようにすることが好ましい。
【００２４】
一方、分周値設定部１０８は、電動機２００の回転速度が上昇していき、カウント値Ｎが第２カウント閾値ＮｔｈＬを下回る場合には、分周値Ｍを現在の値よりも小さな値に変更する。具体的には、例えば、分周値Ｍから所定の値（例えば１）を減算してもよく、また、分周値Ｍに１より小さな所定の値（例えば０．５）を乗算することにより、分周値Ｍを現在の値よりも小さな値に変更すればよい。このようにすれば、分周信号ＤＩＶの周波数は、現在の周波数よりも大きな周波数となる。そうすると、カウンタ１０２で計測されるカウント値Ｎの値は第２カウント閾値ＮｔｈＬよりも大きくなるため、電動機２００の回転速度が大きい場合であっても、精度よく、回転速度を測定することが可能となる。なお、周値Ｍを小さな値に変更する場合には、カウント値Ｎの値が、第１カウント閾値ＮｔｈＨを超えないようにすることが好ましい。
【００２５】
図４は、回転速度測定装置１００における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。この図４は、分周値Ｍ＝４の場合を示している。この図４では、図２の場合に比べて、位置信号ＳＳＡの１周期の期間の長さが短くなっている。すなわち、図４では、図２の場合に比べて、電動機２００の回転速度が大きくなっている。そして、カウント値Ｎは、図２の場合に比べて小さくなっており、Ｎ＝６となっている。なお、図４における回転数ＳＰを（１）式にしたがって算出すると、以下の（３）式となる。
ＳＰ＝６０×１０００／（４×６×４）＝６２５［ｒｐｍ］  …（３）
【００２６】
図５は、回転速度測定装置１００における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。この図５では、図４の場合に比べて、電動機２００の回転速度が大きくなっており、分周値Ｍは、分周値設定部１０８によって２に設定されている。すなわち、分周信号ＤＩＶの周波数ｆｄは、図４の場合に比べて、大きくなっている。そして、この図５では、図４の場合に比べて、位置信号ＳＳＡの１周期の期間の長さがさらに短くなっている。しかし、分周値Ｍ＝２に設定されているため、カウント値Ｎは、図４の場合に比べて大きな値となっており、Ｎ＝９となっている。したがって、電動機２００の回転速度が大きくなっても、カウント値Ｎの値が第２カウント閾値ＮｔｈＬよりも小さな値とはならず、精度よく回転速度を測定することができる。なお、図５における回転数ＳＰを（１）式にしたがって算出すると、以下の（４）式となる。
ＳＰ＝６０×１０００／（２×９×４）＝８３３［ｒｐｍ］  …（４）
【００２７】
図６は、回転速度測定装置１００における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。この図６では、図２の場合に比べて、電動機２００の回転速度が小さくなっており、分周値Ｍは、分周値設定部１０８によって５に設定されている。すなわち、分周信号ＤＩＶの周波数ｆｄは、図２の場合に比べて、小さくなっている。そして、この図６では、図２の場合に比べて、位置信号ＳＳＡの１周期の期間の長さが長くなっている。しかし、分周値Ｍ＝５に設定されているため、カウント値Ｎは、図２の場合に比べて小さな値となっており、Ｎ＝８となっている。したがって、電動機２００の回転速度が小さくなっても、カウント値Ｎの値が第１カウント閾値ＮｔｈＨを超えて大きな値とはならず、カウント値Ｎが、カウンタ１０２の測定可能な許容範囲を超えてオーバーフローしてしまうことを抑制することができる。なお、図６における回転数ＳＰを（１）式にしたがって算出すると、以下の（４）式となる。
ＳＰ＝６０×１０００／（５×８×４）＝３７５［ｒｐｍ］  …（４）
【００２８】
このように、本実施例では、カウント値Ｎの値が、第２カウント閾値ＮｔｈＬから第１カウント閾値ＮｔｈＨまでの範囲に収まるように、分周値Ｍの値を設定する。したがって、電動機２００の回転速度が小さくなった場合であっても、カウント値Ｎの値が第１カウント閾値ＮｔｈＨを超えてオーバーフローすることを抑制することができる。さらに、電動機２００の回転速度が大きくなった場合であっても、カウント値Ｎの値が第２カウント閾値ＮｔｈＬを下回ることを抑制することができるため、精度よく、回転速度を測定することが可能である。
【００２９】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３０】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、分周器１０４を用いて、カウンタ１０２に供給されるクロック信号の周波数を変更していたが、この代わりに、周波数逓倍器を用いて、カウンタ１０２に供給されるクロック信号の周波数を変更することとしてもよい。また、分周器と、逓倍器とを併用して、カウンタ１０２に供給されるクロック信号の周波数を変更することとしてもよい。
【００３１】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、演算部１１０は、クロック信号ＣＬＫの周波数ｆｃと、カウント値Ｎと、分周値Ｍとに基づいて、回転数ＳＰを算出しているが、この代わりに、演算部１１０は、分周信号ＤＩＶの周波数ｆｄと、カウント値Ｎとに基づいて、回転数ＳＰを算出することとしてもよい。
【００３２】
Ｂ３．変形例３：
上記実施例では、カウンタ１０２は、位置信号ＳＳＡの１周期の期間において、分周信号ＤＩＶのパルス数をカウントしているが、この代わりに、位置信号ＳＳＡがハイレベルを示している期間またはローレベルを示している期間を、カウンタ１０２がパルス数をカウントする期間としてもよい。
【００３３】
Ｂ４．変形例４：
上記実施例では、モータの回転速度を回転速度測定装置１００によって測定していたが、本発明は、リニアモータ等の回転運動でないものの速度を測定する場合にも適用することができる。
【００３４】
Ｂ５．変形例５：
上記実施例における回転速度測定装置１００は、ホールＩＣ２４０から出力される位置信号ＳＳＡに基づいて、回転数を求めているが、本発明は、被測定機器の駆動部と被駆動部との相対位置を示す周期的な位置信号（例えば、ロータリエンコーダの出力等）に基づいて速度を求める装置にも、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例としての回転速度測定装置の構成を示す説明図である。
【図２】回転速度測定装置における各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図３】分周値設定部の動作を示す説明図である。
【図４】回転速度測定装置における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。
【図５】回転速度測定装置における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。
【図６】回転速度測定装置における各種の信号を示すタイミングチャートの他の例である。
【符号の説明】
【００３６】
１００…回転速度測定装置
１０２…カウンタ
１０４…分周器
１０６…クロック信号生成部
１０８…分周値設定部
１１０…演算部
２００…電動機
２１０…ステータ
２３０…ロータ
【図１】
2010019571.tif 000003
【図２】
2010019571.tif 000004
【図３】
2010019571.tif 000005
【図４】
2010019571.tif 000006
【図５】
2010019571.tif 000007
【図６】
2010019571.tif 000008