(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指針を移動させるためのモータと、前記モータを駆動するモータ駆動部と、指針位置を決定するデータを所定時間毎に受信するデータ受信部と、前記データ受信部が受信した前記データに基づいて前記モータ駆動部を制御するモータ駆動制御部とを備え、
前記モータ駆動制御部は、所定時間毎に順次入力される前記データを前記データ受信部が複数受信すると、受信した複数の前記データのうち少なくとも最初に受信した前記データと最後に受信した前記データから前記指針の移動量を算出するとともに、最初の前記データを受信してから最後の前記データを受信するまでの時間を前記指針の移動時間に設定し、前記移動時間で前記移動量だけ前記指針を連続的に移動させる移動速度であって、前記移動時間の中間期間に比べて前記移動時間の開始期間及び終了期間が低速となる移動速度を算出し、前記指針が前記移動速度で移動するように前記モータ駆動部を制御することを特徴とする指針型表示器のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の船速などを表示する指針型表示器に用いられるモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力データに基づいて指針位置データを算出するとともに、表示画面において指針位置データに対応する位置に指針画像を表示させるアナログ式表示装置があった（例えば特許文献１参照）。このアナログ式表示装置は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル信号を元に指針位置データを算出する制御部とを備え、画面上には制御部で算出した指針位置データに対応する位置に指針画像が表示されるようになっている。このアナログ式表示装置では、入力データに対して一次遅れ系または二次遅れ系の応答を示すように指針位置データを算出しているため、入力データが急激に変化した場合でも画面上に表示される指針画像を滑らかに動かすことができるが、この表示装置は指針画像を画面上に表示させたものであり、機械式のアナログ式表示装置（所謂、アナログメータ）ではなかった。
【０００３】
一方、機械式のアナログ式表示装置として、自動車の車速などの計測量を数字によるデジタル表示と、指針によるアナログ表示とで表示するデジタル・アナログ表示装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。このデジタル・アナログ表示装置は、蛍光表示管やＬＣＤなどで構成された３桁の７セグメントデバイスにより数字表示を行うデジタル表示器と、パルスモータにより指針を回動させることで目盛りを指示表示するアナログ表示器とを備えている。デジタル表示器は、計測データに応じて数字表示が更新され、アナログ表示器は、デジタル表示器と同じ計測データを演算処理することによって、デジタル表示器の数字表示に対応する目盛りを指示表示させており、アナログ表示器の指針の指示表示をデジタル表示器の数字表示に一致させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７１３４３号公報（段落［００１１］−段落［００２２］、及び、第１図−第２図）
【特許文献２】特開平６−１２９８７７号公報（段落［００１２］−段落［００１４］、段落［００３７］−段落［００４２］、及び、第１図−第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の前者の特許文献１に示したアナログ式表示装置は、入力データが急激に変化した場合でも画面上に表示される指針画像を滑らかに動かすことができるものではあるが、入力データが取り込まれる所定の周期をかけて指針画像を動かしたものではないので、指針画像が移動と停止を繰り返すような動きとなり、指針がスムーズに動いているように見えないという問題があった。
【０００６】
また、後者の特許文献２に示したデジタル・アナログ表示装置では、表示更新時間毎に計測データが取り込まれ、この計測データに基づいて指針を回転させることになるが、指針を回転させる際には次の計測データは不明であるため指針をモータの最大速度で回転させた場合、次の計測データが取り込まれる前に目標指示位置に到達してしまう。その結果、指針が回転と停止を繰り返すような動きとなってしまい、指針がスムーズに動いているように見えないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、機械式のアナログ式表示器に用いられ、指針を滑らかに移動させることによって見た目に違和感のない指針型表示器を実現するモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の指針型表示器のモータ制御装置は、指針を移動させるためのモータと、モータを駆動するモータ駆動部と、指針位置を決定するデータを所定時間毎に受信するデータ受信部と、データ受信部が受信したデータに基づいてモータ駆動部を制御するモータ駆動制御部とを備える。モータ駆動制御部は、所定時間毎に順次入力されるデータをデータ受信部が複数受信すると、受信した複数のデータのうち少なくとも最初に受信したデータと最後に受信したデータから指針の移動量を算出するとともに、最初のデータを受信してから最後のデータを受信するまでの時間を指針の移動時間に設定する。またモータ駆動制御部は、上記移動時間で上記移動量だけ指針を連続的に移動させる移動速度であって、上記移動時間の中間期間に比べて上記移動時間の開始期間及び終了期間が低速となる移動速度を算出し、指針が上記移動速度で移動するようにモータ駆動部を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
機械式のアナログ式表示器に用いられ、指針を滑らかに移動させることによって見た目に違和感のない指針型表示器を実現するモータ制御装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のモータ制御装置のブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は同上を用いた指針型表示器の外観図である。
【図３】同上の動作を説明する説明図である。
【図４】同上の動作を説明する別の説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は同上の動作を説明するさらに別の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
モータ制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のモータ制御装置１は、例えば風向、風速、船速、水深又は船首方位などの情報を検出するセンサから入力される検出データに基づいて、指針によりアナログ表示する船舶用の指針型表示器に用いられる。尚、用途は船舶用に限定されるものではない。
【００１２】
モータ制御装置１は、図１に示すように、出力軸（図示せず）に取り付けられた指針４（図２参照）を正転又は逆転させるモータ１３と、モータ１３を駆動するためのモータ駆動部１２と、所定時間（以下、周期という。）毎にセンサ３から出力されるデータＤａを受信するデータ受信部１０と、データ受信部１０が受信したデータＤａに基づいてモータ駆動部１２を制御するモータ駆動制御部１１とを備えている。尚、本実施形態では、１周期を１００ｍｓ（図４参照）に設定している。
【００１３】
データ受信部１０は、センサ３から出力されたデータＤａをモータ駆動制御部１１に取り込むためのインターフェース回路であって、本実施形態では、例えばＣＡＮ通信規格に準拠したＮＭＥＡ２０００インターフェースを用いている。ここにおいて、ＣＡＮ通信規格とは、車両通信用の国際規格であって、同一の通信ラインで複数の電子制御ユニット間のデータ通信が行えるものであり、ＮＭＥＡ２０００とは、このＣＡＮ通信規格に準拠した船舶電子機器のネットワーク規格である。したがって、このＮＭＥＡ２０００に対応したセンサであれば、本実施形態の指針型表示器に接続が可能である。
【００１４】
モータ駆動制御部１１は、例えばマイクロコンピュータなどで構成され、データ受信部１０が複数（本実施形態では２個）のデータＤａを受信する毎に、受信した２個のデータＤａに基づいて指針４の回転量（移動量）を算出するとともに、１個目（最初）のデータＤａを受信してから２個目（最後）のデータＤａを受信するまでの時間を指針４の移動時間に設定し、さらにこの移動時間で上記回転量だけ指針４を回転させるための回転速度を算出し、これらの移動時間、回転量及び回転速度に応じてパルス信号を出力する。例えば、図４中の０ｍｓから１００ｍｓの１周期では、現在の指針４の位置ａのデータＤａと、指針４の目標位置ｂのデータＤａに基づいて上記回転量及び回転速度が算出される。尚、本実施形態では、移動時間は１００ｍｓに設定されている。
【００１５】
モータ駆動部１２は、例えばドライバ回路であって、モータ駆動制御部１１から出力されたパルス信号に応じて、例えばステッピングモータからなるモータ１３にパルス電力を供給する。
【００１６】
上述したデータ受信部１０、モータ駆動制御部１１、モータ駆動部１２及びモータ１３は、それぞれケース２内に収納される。このケース２は、図２（ａ）に示すように略矩形箱状に形成され、ケース２の前面側には、目盛り５を有しモータ１３の出力軸に適宜の取付手段により取り付けられた指針４を回転させることでセンサ３からの検出データを指示表示する略円形のアナログ表示部２０が設けられている。また、アナログ表示部２０の下部には、複数（本実施形態では４個）の機能スイッチ６が設けられている。
【００１７】
ここで、本実施形態のモータ制御装置１は、指針４の回転速度を、図３に示すように開始期間である時刻０ｍｓから時刻ｔ５（０ｍｓ＜ｔ５＜１００ｍｓ）の区間において０からＶ１まで比例的に上昇させ（すなわち、低速始動）、中間期間である時刻ｔ５から時刻ｔ６（０ｍｓ＜ｔ５＜ｔ６＜１００ｍｓ）の区間において一定速度Ｖ１とし（すなわち、高速）、さらに終了期間である時刻ｔ６から時刻１００ｍｓの区間においてＶ１から０まで比例的に減少させている（すなわち、減速停止）。
【００１８】
図４は、時刻０ｍｓから時刻１００ｍｓの１周期における指針４の位置を示しており、実線Ｄは本実施形態を示し、一点鎖線Ｅは一定の回転速度で指針４を回転させた場合を示している。また、二点鎖線Ｆは、モータ１３の最大回転速度を示している。一定の回転速度で指針４を回転させた場合には回転量が線形に増加しているのに対して、本実施形態のモータ制御装置１では、移動時間（本実施形態では１００ｍｓ）の開始期間と終了期間の回転速度を低速にしているので、図４に示すように回転量が曲線的に変化し、開始期間においては慣性を有するモータ１３のロータ部分に脱調を生じさせることがない。また、終了期間においては指針４の行き過ぎ（オーバーシュート）を防止できるので、指針４を常に正確に指示させることができ、したがって指針４の指示精度を向上させた指針型表示器のモータ制御装置１を提供することができる。また、移動時間の中間期間の回転速度を高速にすることによって、一定の回転速度で指針４を回転させる場合と同様に指針４を上記移動時間をかけて滑らかに回転させることができるので、見た目に違和感のない指針型表示器のモータ制御装置１を提供することができる。尚、本実施形態のモータ制御装置１では、移動時間の終了期間においてモータ１３の回転速度を減速させており、減速端において指針４が停止するものであるが、この停止期間は従来例のものと比べると非常にわずかな期間である。
【００１９】
次に、本実施形態の他の例について図５に基づいて説明する。図５（ａ）は２周期分の指針４の回転速度を示しており、０ｍｓから１００ｍｓの１周期では、回転速度は、時刻０ｍｓから時刻ｔ５（０ｍｓ＜ｔ５＜１００ｍｓ）の区間において０からＶ１まで比例的に上昇し、時刻ｔ５から時刻ｔ６（０ｍｓ＜ｔ５＜ｔ６＜１００ｍｓ）の区間において一定速度Ｖ１となり、さらに時刻ｔ６から時刻１００ｍｓの区間においてＶ１から０まで比例的に減少している。また、１００ｍｓから２００ｍｓの１周期では、回転速度は、時刻１００ｍｓから時刻ｔ７（１００ｍｓ＜ｔ７＜２００ｍｓ）の区間において０からＶ２まで比例的に上昇し、時刻ｔ７から時刻ｔ８（１００ｍｓ＜ｔ７＜ｔ８＜２００ｍｓ）の区間において一定速度Ｖ２となり、さらに時刻ｔ８から時刻２００ｍｓの区間においてＶ２から０まで比例的に減少している。而して、このように各周期毎に指針４の回転速度を算出した場合、図５（ａ）に示すように時刻１００ｍｓの時点で指針４が一旦停止してしまう。
【００２０】
そこで、データ受信部１０が３個のデータＤａを受信する毎（すなわち、２周期の時間が経過する毎）に、受信した３個のデータＤａのうち１個目（最初）と３個目（最後）のデータＤａに基づいて指針４の回転速度を算出すると、図５（ｂ）に示すように、時刻０ｍｓから時刻ｔ９（０ｍｓ＜ｔ９＜１００ｍｓ）の区間において０からＶ２まで比例的に上昇し、時刻ｔ９から時刻ｔ１０（０ｍｓ＜ｔ９＜１００ｍｓ＜ｔ１０＜２００ｍｓ）の区間において一定速度Ｖ２となり、時刻ｔ１０から時刻２００ｍｓの区間においてＶ２から０まで比例的に減少するように制御できる。したがって、図５（ａ）のように時刻１００ｍｓの時点における指針４の停止がなくなるため、指針４をさらに滑らかに回転させることができる。尚、本実施形態では、最初と最後のデータＤａを用いて指針４の回転速度を算出しているが、間に受信したデータＤａ（すなわち、２個目のデータＤａ）も含めた３個のデータＤａに基づいて指針４の回転速度を算出してもよい。
【００２１】
このように、本実施形態の指針型表示器では、データ受信部１０が複数のデータＤａを受信する毎に、受信した複数のデータＤａに基づいて回転速度を求め、求めた回転速度で上記移動時間をかけて指針４を回転させているので、従来例のように指針４が回転と停止を繰り返すような動きにはならず、指針４を滑らかに回転させることができるため、見た目に違和感のない指針型表示器のモータ制御装置１を提供することができる。また、上記移動時間の開始期間及び終了期間の回転速度を、上記移動時間の中間期間に比べて低速にしており、開始期間においては慣性を有するモータ１３のロータ部分に脱調を生じさせることがなく、また終了期間においては指針４の行き過ぎを防止できるので、指針４を常に正確に指示させることができ、したがって指針４の指示精度を向上させた指針型表示器のモータ制御装置１を提供することができる。
【００２２】
尚、本実施形態では、モータ駆動制御部１１が演算処理を行うタイミングを、データ受信部１０がデータＤａを受信するタイミングに同期させているが、演算処理を行うタイミングは本実施形態に限定されるものではなく、演算処理に用いる最後のデータＤａを受信してから次のデータＤａが受信されるまでに行えばよい。また、モータ駆動制御部１１が演算処理に用いるデータＤａの数は本実施形態のように２個又は３個に限定されるものではなく、４個以上であってもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、モータ１３としてステッピングモータを用いた場合を例に説明したが、例えばクロスコイル式モータなどであってもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、機械式のアナログ表示部２０のみを備えた指針型表示器（図２（ａ）参照）を例に説明したが、機械式のアナログ表示部を備えていればよく、図２（ｂ）に示すように指針によるアナログ表示部２０と数字によるデジタル表示部７の両方を備えた指針型表示器であってもよい。さらに、指針型表示器は回転式のものに限定されるものではなく、例えば指針を直線的に往復移動させるような指針型表示器であってもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、受信した複数のデータＤａのうち、最初と最後のデータＤａから指針４の移動量を算出するとともに、最初のデータＤａを受信してから最後のデータＤａを受信するまでの時間から指針４の移動時間を算出しているが、例えば極大値や極小値、変化量の最大値といった特徴的な値を複数のデータＤａの中から抽出し、この抽出した値に基づいて指針４の移動量や移動時間を算出してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０  データ受信部
１１  モータ駆動制御部
１２  モータ駆動部
Ｄａ  データ
【図１】
0005244222.tif 000002
【図２】
0005244222.tif 000003
【図３】
0005244222.tif 000004
【図４】
0005244222.tif 000005
【図５】
0005244222.tif 000006