(57)【要約】【課題】電圧信号を選択するスイッチの後段にノイズを除去するフィルタを配置していたので、フィルタの時定数を大きくすることができず、かつ電圧信号をスキャンする速度を速くすることができなかった。本発明は、ノイズ除去性能が高く、かつスキャン速度を速くすることができる電圧信号選択装置を提供することを目的にする。【解決手段】選択する電圧信号をフィルタに入力してノイズを除去し、ノイズを除去した信号を選択部で選択するようにした。フィルタの入力信号は選択部の切り替えで変化しないので、フィルタの時定数を大きくでき、かつ切り替え速度を速くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電圧信号を選択して出力する電圧信号選択装置において、
前記複数の電圧信号に１対１に対応し、対応する電圧信号が入力され、所定の周波数範囲の信号を通過させる複数のフィルタと、
前記複数のフィルタの出力信号が入力され、これらの信号の１つを選択して出力する選択部と、
を備えたことを特徴とする電圧信号選択装置。
【請求項２】
前記フィルタは、ローバスフィルタであることを特徴とする請求項１記載の電圧信号選択装置。
【請求項３】
前記電圧信号は、差動電圧信号であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の電圧信号選択装置。
【請求項４】
複数の電圧信号が入力される、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電圧信号選択装置と、
前記電圧選択装置の出力信号に関連する値が入力され、この入力された値を記録する記録制御部と、
を具備したことを特徴とする多点記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電圧信号の中から１つを選択して出力する選択装置に関し、ノイズを除去し、かつ選択頻度を高くすることができる電圧信号選択装置およびそれを用いた多点記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電圧信号選択装置は複数の電圧信号の中から１つを選択して出力する装置であり、熱電対を用いた温度測定器、電圧測定器、多点スキャナ型波形測定器、多点記録計、あるいはデータロガー等の多点記録装置の入力部に用いられる。
【０００３】
図５に、従来の電圧信号選択装置の構成を示す。図５において、１０〜１２は入力端子であり、それぞれ電圧信号１〜電圧信号３が印加される。入力端子１０〜１２はＨ端子、Ｌ端子の２つの端子で構成され、Ｈ端子には電圧信号の高レベル側信号が、Ｌ端子には低レベル側信号が印加される。
【０００４】
１３はスイッチ部であり、オンオフするスイッチ１３ａ、１３ｂで構成される。スイッチ１３ａ、１３ｂの一端はそれぞれ入力端子１０のＨ端子、Ｌ端子に接続される。スイッチ１３ｂの他端は共通電位点に接続される。
【０００５】
１４、１５はスイッチ部であり、スイッチ部１３と同様に２つのスイッチで構成される。スイッチ部１４、１５を構成する２つのスイッチの一端は、それぞれ入力端子１１、１２のＨ端子、Ｌ端子に接続され、スイッチ１３ｂに相当するスイッチの他端は共通電位点に接続される。
【０００６】
１６はローパスフィルタであり、抵抗１６ａとコンデンサ１６ｂで構成される。抵抗１６ａの一端はスイッチ１３ａ、およびスイッチ部１４、１５の対応するスイッチに接続される。この抵抗１６ａの他端と共通電位点との間には、コンデンサ１６ｂが接続される。      
【０００７】
１７は増幅器であり、フィルタ１６の出力信号が入力される。多点記録装置の場合、この増幅器１７の出力信号は、図示しない減衰器等を用いて規格化された信号に変換され、アナログフィルタでノイズが除去されて、アナログデジタル変換器でデジタル値に変換される。アナログデジタル変換器は、電荷再配分型や積分型、ΔΣ型などの変換器が用いられる。
【０００８】
次に、この電圧信号選択装置の動作を説明する。スイッチ部１３〜１５は、順番に、かつ一度に１つのスイッチ部のみがオンになるように制御される。すなわち、スイッチ部１３がオン（スイッチ１３ａと１３ｂがオン）のときは、スイッチ部１４、１５はオフにされる。
【０００９】
スイッチ部１３がオンになると、電圧信号１はフィルタ１６に入力されてノイズが除去され、増幅器１７で増幅されて出力される。スイッチ部１４、１５がオンのときは、それぞれ電圧信号２、電圧信号３がフィルタ１６に入力される。このように、電圧信号１〜電圧信号３は順番に選択されて、増幅器１７から出力される。
【００１０】
入力端子とスイッチ部の対で１つのチャンネルが構成される。この電圧信号選択装置は３つのチャンネルを有し、各チャンネルに電圧信号１〜電圧信号３が印加される。なお、チャンネル数は４つ以上であってもよい。
【００１１】
特許文献１には、図５と同様の構成の電圧信号選択装置を有する多点記録計が記載されている。特許文献１の図４には、入力切換機構２で複数の電圧信号の１つを選択し、増幅器３で増幅してＡ／Ｄ変換器４でデジタル値に変換する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２１０７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような電圧信号選択装置には、次のような課題があった。
図５では、スイッチ部１３〜１５で電圧信号を選択した後、フィルタ１６でノイズを除去する構成になっている。スイッチ部１３〜１５によって入力信号が切り替わった直後は、フィルタ１６に入力される信号の電圧レベルは大きく変動する。
【００１４】
入力された電圧信号のノイズ除去性能を高くするためには、フィルタ１６の折れ点周波数を低くしなければならないが、折れ点周波数を低くすると、切り替わった直後の変動の影響が長く残り、フィルタ１６の出力信号に誤差が発生する。このため、この変動がなくなるまで待たなければならないので、切り替え速度を速くすることができないという課題があった。
【００１５】
例えば、商用周波数成分を除去するためには、抵抗１６ａの抵抗値を１０ｋΩ、コンデンサ１６ｂの容量値を１μＦとして、折れ点周波数が１６Ｈｚ程度のフィルタとしなければならない。折れ点周波数が１６Ｈｚのフィルタの時定数は１０ｍＳなので、信号の安定性を考えると、スイッチ部１３〜１５による切り替え時間をその数倍にしなければならない。このため、１６チャンネルのサンプリングに数秒かかってしまう。
【００１６】
また、切り替え速度を速くしようとすると、フィルタ１６の折れ点周波数を高くしなければならず、ノイズを十分に除去することができないという課題もあった。
【００１７】
本発明の目的は、ノイズを除去するフィルタの時定数を低くでき、かつ切り替え速度を速くすることができる電圧信号選択装置およびそれを用いた多点記録装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数の電圧信号を選択して出力する電圧信号選択装置において、
前記複数の電圧信号に１対１に対応し、対応する電圧信号が入力され、所定の周波数範囲の信号を通過させる複数のフィルタと、
前記複数のフィルタの出力信号が入力され、これらの信号の１つを選択して出力する選択部と、
を備えたものである。商用周波数成分などのノイズを除去し、かつ選択速度を速くすることができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記フィルタとして、ローバスフィルタを用いたものである。商用周波数成分等高周波ノイズを除去できる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２に記載の発明において、
前記電圧信号を、差動電圧信号としたものである。差動信号を扱うことができる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、
複数の電圧信号が入力される、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電圧信号選択装置と、
前記電圧選択装置の出力信号に関連する値が入力され、この入力された値を記録する記録制御部と、
を具備したものである。ノイズを除去し、かつスキャン速度を高めることができる。
ものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、および３の発明によれば、電圧信号をフィルタに入力してノイズを除去し、このノイズが除去された信号を選択部で選択するようにした。
【００２３】
フィルタを選択部の前段に配置したので、フィルタの入力信号は選択部の動作には影響されない。このため、選択部の切り替え速度を速くし、かつフィルタの時定数を大きくすることができる。従って、商用周波数に起因するノイズ等低周波のノイズを除去することができるという効果がある。
【００２４】
また、フィルタの入力信号は選択部の動作に影響されないので、選択部の動作を速くすることができる。特に、複数の電圧信号をスキャンする動作を繰り返す装置では、スキャン速度を速くすることができるという効果もある。
【００２５】
さらに、請求項４によれば、この電圧信号選択装置を多点記録装置に適用することにより、ノイズを除去して、かつスキャン速度を速くすることができるので、変化の早い信号を正確に記録することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１の装置の動作を示したフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図４】本発明に係る多点記録装置の構成図である。
【図５】従来の電圧信号選択装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る電圧信号選択装置の一実施例を示した構成図である。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図１において、入力端子１０〜１２には、それぞれ電圧信号１〜電圧信号３が印加される。これらの電圧信号の高電圧側信号はそれぞれ入力端子１０〜１２のＨ端子に印加され、低電圧側信号はそれぞれ入力端子１０〜１２のＬ端子に印加される。
【００２９】
２０はフィルタであり、抵抗２０ａおよびコンデンサ２０ｂで構成される。抵抗２０ａの一端とコンデンサ２０ｂの一端は接続される。抵抗２０ａとコンデンサ２０ｂで、１次ローパスフィルタを構成している。抵抗２０ａの他端は入力端子１０のＨ端子に接続され、コンデンサ２０ｂの他端はＬ端子に接続される。
【００３０】
２１、２２はフィルタであり、フィルタ２０と同様の構成を有している。フィルタ２１、２２内の抵抗の他端は、それぞれ入力端子１１、１２のＨ端子に接続され、フィルタ２１、２２内のコンデンサの他端は、入力端子１１、１２のＬ端子に接続される。すなわち、フィルタ２０〜２２は電圧信号１〜電圧信号３に１対１に対応し、対応する電圧信号が入力される。
【００３１】
フィルタ２０〜２２としてローパスフィルタが用いられる。フィルタ２０〜２２は、それぞれ入力端子１０〜１２に印加される電圧信号１〜電圧信号３に含まれる高周波ノイズを除去する。フィルタ２０〜２２は、信号領域の周波数成分のみ通過させ、ノイズ領域の周波数成分を除去する。
【００３２】
２３は選択部であり、スイッチ部１３〜１５で構成される。コンデンサ２０ｂの両端は、それぞれスイッチ部１３を構成する２つのスイッチの一方の端子に接続される。同様に、フィルタ２１、２２内のコンデンサの両端は、それぞれスイッチ部１４、１５を構成する２つのスイッチの一方の端子に接続される。コンデンサ２０ｂ、およびフィルタ２１、２２内のコンデンサの両端電圧は、それぞれフィルタ２０〜２２の出力信号である。すなわち、スイッチ部１３〜１５には、それぞれフィルタ２０〜２２の出力信号が入力される。
【００３３】
スイッチ部１３〜１５を構成する２つのスイッチのうち、抵抗とコンデンサの接続点に接続されるスイッチの他端は、増幅器１７の入力端子に接続される。他方のスイッチの他端は、共通電位点に接続される。増幅器１７には、選択部２３で選択された電圧信号が入力される。
【００３４】
スイッチ部１３〜１５内の２つのスイッチは、連動して動作する。これら２つのスイッチがオンのときは、対応するスイッチ部がオンであるとし、２つのスイッチがオフのときは、対応するスイッチ部がオフであるとする。
【００３５】
２４はフィルタであり、抵抗２４ａおよびコンデンサ２４ｂで構成される。抵抗２４ａとコンデンサ２４ｂの一端は接続され、抵抗２４ａの他端は増幅器１７の出力端子に接続され、コンデンサ２４ｂの他端は共通電位点に接続される。抵抗２４ａとコンデンサ２４ｂで１次ローパスフィルタを構成している。フィルタ２４は、増幅器１７の出力信号に含まれるノイズを除去する。
【００３６】
入力端子とそれに接続されるフィルタおよびスイッチ部（例えば入力端子１０とフィルタ２０、およびスイッチ部１３）でチャンネルを構成している。この電圧信号選択装置は３つのチャンネルを具備し、各チャンネルにはそれぞれ電圧信号１〜電圧信号３が印加される。
【００３７】
次に、図２フローチャートに基づいてこの実施例の動作を説明する。なお、チャンネルの数は３とし、入力端子１０〜１２にそれぞれ電圧信号１〜電圧信号３が印加されるものとする。
【００３８】
図２において、最初に工程（Ｐ２−１）でスイッチ部１３〜１５を全てオフにする。次に、工程（Ｐ２−２）でスイッチ部１３をオンにする。電圧信号１はスイッチ部１３を経由して増幅器１７に入力され、フィルタ２４を経由して出力される。工程（Ｐ２−３）で、図示しない測定装置で電圧信号１を測定し、測定終了後、工程（Ｐ２−４）でスイッチ部１３をオフにして、工程（２−５）で所定時間待機する。
【００３９】
次に、工程（Ｐ２−６）でスイッチ部１４をオンにする。電圧信号２はスイッチ部１４を経由して増幅器１７に入力され、フィルタ２４を経由して出力される。工程（Ｐ２−７）で、図示しない測定装置で電圧信号２を測定し、測定終了後、工程（Ｐ２−８）でスイッチ部１４をオフにして、工程（２−９）で所定時間待機する。
【００４０】
次に、工程（Ｐ２−１０）でスイッチ部１５をオンにする。電圧信号３はスイッチ部１５を経由して増幅器１７に入力され、フィルタ２４を経由して出力される。工程（Ｐ２−１１）で、図示しない測定装置で電圧信号３を測定し、測定終了後、工程（Ｐ２−１２）でスイッチ部１５をオフにして、工程（２−１３）で所定時間待機する。
【００４１】
次に、工程（Ｐ２−１４）で全測定を終了するかどうかを判断し、全測定を終了しない（ＮＯ）と判断すると、工程（Ｐ２−２）に戻って同じ工程を繰り返す。なお、工程（Ｐ２−５）、（Ｐ２−９）、（Ｐ２−１３）で所定時間待機するのは、前後でオンになるチャンネルとの干渉を避けるためである。
【００４２】
図１から明らかなように、フィルタ２０〜２２は、それぞれスイッチ部１３〜１５の前段に配置されている。このため、スイッチ部１３〜１５が切り替わっても、フィルタ２０〜２２の入力信号は変化しない。
【００４３】
従って、フィルタ２０〜２２の時定数は、スイッチ部１３〜１５の動作とは無関係に設定することができる。例えば、抵抗２０ａを１０ｋΩ、抵抗２０ｂを１μＦとすると、フィルタ２０の折れ点周波数（３ｄＢ減衰する周波数）は１６Ｈｚになり、商用周波数成分を十分減衰させることができる。
【００４４】
前述したように、フィルタ２０〜２２に入力される電圧信号は、スイッチ部１３〜１５の動作には影響されない。従って、スイッチ部１３〜１５のオンオフ周期は、フィルタ２０〜２２の時定数とは無関係に、スイッチ部自体の動作／復帰時間（例えば１ｍＳ）等の特性で設定することができる。例えば、１チャンネル当たりの処理時間を、待機時間を含めて数ｍＳに設定すると、チャンネル数が１６であっても、各チャンネルを１００ｍＳ程度の周期で測定することができる。
【００４５】
なお、図１ではチャンネル数を３としたが、２であっても良く、また４以上であっても良い。チャンネル数は、測定する電圧信号の数、および要求される測定周期に基づいて任意に定めることができる。
【００４６】
図３に、電圧信号が差動信号である場合の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図３において、３０はフィルタであり、抵抗３０ａおよび３０ｂ、コンデンサ３０ｃで構成される。抵抗３０ａと３０ｂの一端は入力端子１０のＨ端子、Ｌ端子に接続され、他端はコンデンサ３０ｃの両端に接続される。
【００４８】
３１、３２はフィルタであり、フィルタ３０と同様に２つの抵抗と１つのコンデンサで構成される。フィルタ３１、３２内の抵抗の一端は、それぞれ入力端子１１、１２のＨ端子、Ｌ端子に接続される。すなわち、フィルタ３０〜３２には、それぞれ差動電圧信号１〜差動電圧信号３が入力される。
【００４９】
３３は選択部、３４〜３６はスイッチ部である。選択部３３はスイッチ部３４〜３６で構成される。
【００５０】
スイッチ部３４は、スイッチ部１３と同様に２つのスイッチで構成される。この２つのスイッチの一端はコンデンサ３０ｃの両端に接続される。スイッチ部３５、３６は、スイッチ部３４と同様の構成を有している。スイッチ部３５、３６内のスイッチの一端は、それぞれフィルタ３１、３２の出力側に接続される。すなわち、スイッチ部３４〜３６には、それぞれフィルタ３０〜３２の出力信号が入力される。
【００５１】
３９は差動増幅器である。スイッチ部３４〜３６内の一方のスイッチの他端は共通接続され、差動増幅器３９の非反転入力端子に接続される。スイッチ部３４〜３６内の他方のスイッチの他端は共通接続され、差動増幅器３９の反転入力端子に接続される。差動増幅器３９の出力はフィルタ２４に入力される。差動増幅器３９には、選択部３３で選択された電圧信号が入力される。
【００５２】
３７、３８は直列接続されたダイオードであり、そのカソードは正電源Ｖｃｃに接続され、アノードは共通電位点に接続される。また、２つのダイオードの接続点は、それぞれ差動増幅器３９の非反転、反転入力端子に接続される。ダイオード３７、３８は、差動増幅器３９に過電圧が印加されるのを防止する。
【００５３】
入力端子１０〜１２には、それぞれ電圧信号１〜電圧信号３が印加される。これらの電圧信号は、フィルタ３０〜３２でノイズが除去され、スイッチ部３４〜３６で選択されて差動増幅器３９に入力される。
【００５４】
動作は図２フローチャートとほぼ同じである。スイッチ部３４〜３６は順番にオンにされ、差動増幅器３９には電圧信号１〜電圧信号３が順番に入力される。この実施例でも、フィルタ３０〜３２はそれぞれスイッチ部３４〜３６の前段に配置されているので、フィルタ３０〜３２の時定数をスイッチ部３４〜３６の動作とは無関係に設定できる。
【００５５】
図４に、図１あるいは図３の電圧切り替え装置を用いた多点記録装置の構成を示す。図４において、４０は電圧信号選択装置であり、図１あるいは図３の構成を有する。電圧信号選択装置４０には入力信号１〜入力信号ｎのｎ個の入力信号が入力される。電圧信号選択装置４０は、図２フローチャートに示すように、入力信号１〜入力信号ｎを１つずつ選択して出力する動作を繰り返す。
【００５６】
４１はＡ／Ｄ変換部であり、電圧信号選択装置４０の出力信号が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換して出力する。
【００５７】
４２は演算部であり、Ａ／Ｄ変換器４１で変換されたデジタル値が入力される。演算部４２は入力されたデジタル値を一時記憶部４３に格納し、また順番を並び替える等の演算処理を施し、出力する。
【００５８】
４４は記録制御部であり、演算部４２が演算処理した結果が入力される。記録制御部４４は、入力されたデジタル値を記録する。例えば、多点記録計では入力信号に対応する色のペンを選択し、このペンを移動させるキャリッジモータを制御してペンを移動させ、打点する。また、データロガーでは、入力されたデジタル値に測定時刻などの情報を付加して記憶し、また外部に送信する。
【００５９】
なお、図２フローチャートでは、スイッチ部を操作して複数の電圧信号を順番に選択する構成としたが、必ずしも順番に選択するものでなくてもよい。決められた規則に従って複数の電圧信号を選択するものであればよい。
【００６０】
また、選択部２３、３３を複数のスイッチ部で構成したが、必ずしもこの構成に限定されることはない。要は、複数の電圧信号のうち１つを選択して出力する構成であればよい。
【００６１】
また、フィルタ２０〜２２、３０〜３２は抵抗とコンデンサで構成された１次ローパスフィルタとしたが、この構成に限定されることはない。信号の周波数成分を通過させ、電圧信号に重畳しているノイズを除去できるものであれば他の構成でも良く、またローバスフィルタでなくてもよい。
【００６２】
また、選択部２３、３３で選択した電圧信号を増幅器１７、３９、フィルタ２４に入力する構成としたが、増幅器１７、３９とフィルタ２４は省略することができる。
【００６３】
また、図４のＡ／Ｄ変換器４１、演算部４２は必須要素ではない。記録制御部４４に選択された電圧信号を入力するようにしてもよい。
【００６４】
さらに、この電圧信号選択装置は、図４に示した多点記録計あるいはデータロガーだけでなく、複数の電圧信号を選択することが要求される他の装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１０〜１２  入力端子
１３〜１５、３４〜３６  スイッチ部
１７  増幅器
２０〜２２、２４、３０〜３２  フィルタ
２０ａ、２４ａ、３０ａ、３０ｂ  抵抗
２０ｂ、２４ｂ、３０ｃ  コンデンサ
２３、３３  選択部
３９  差動増幅器
４０  電圧信号選択装置
４１  Ａ／Ｄ変換器
４２  演算部
４３  一時記憶部
４４  記録制御部
【図１】
2013040901.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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