(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定変量に応じてサーボモータを制御し、同サーボモータにて記録ペンを移動させて上記被測定変量の波形を記録紙に記録する記録ペン駆動装置において、
上記被測定変量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、上記サーボモータに連結されその回転数および回転方向を検出するロータリーエンコーダと、同ロータリーエンコーダからの出力パルスを受けてカウント動作するアップダウンカウンタと、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値とを比較し、その差信号を上記サーボモータのモータ制御部に与えて上記サーボモータの回転を制御するディジタルコンパレータとを備え、
上記ディジタルコンパレータは、上記Ａ／Ｄ変換器にサンプリング信号を供給するサンプリング信号発生手段を含み、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値とが一致した場合には、上記Ａ／Ｄ変換器に対して即座にサンプリング信号を与えて次のデータをサンプリングさせることを特徴とする記録ペン駆動装置。
【請求項２】
上記モータ制御部に印加する駆動パルスを上記ディジタルコンパレータから出力される差信号に比例して可変とするタイマ部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の記録ペン駆動装置。
【請求項３】
上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値の一致により上記サーボモータが停止状態となった際、上記ディジタルコンパレータは一時的にそのカウント値の比較幅を広げることを特徴とする請求項１に記載の記録ペン駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録ペン駆動装置に関し、さらに詳しく言えば、サーボモータにて記録ペンを駆動して被測定変量の波形を記録紙に記録するサーボレコーダの記録ペン駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には自動平衡方式による記録計（サーボレコーダ）の一般的な構成例が示されている。これによると、記録ペンＰの現在位置がペン位置検出部１にて検出され、そのペン位置に応じた電圧が比較電圧として減算器２にフィードバックされる。
【０００３】
この減算器２において、入力部３からの被測定電圧（被測定変量）と比較電圧との電位差がとられ、その電位差信号がサーボアンプ部４に出力される。サーボアンプ部４はその電位差信号を増幅し、常にその電位差が０となる方向にサーボモータＭを回転させる。これにより、記録ペンＰが所定方向に動かされ、記録紙上に被測定変量の波形が記録される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このサーボレコーダによれば、外部から特別にサーボモータＭを制御する必要がなく、また、分解能にしても原理的には無限大であるが、従来ではそのペン位置検出部１にスライド抵抗器や磁歪型のポテンショメータが用いられているため、その部分の構造が複雑であり、また、検出精度の面でも限界があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、構成が簡単でありながら検出精度の高いペン位置検出手段を備えているとともに、被測定変量に対する応答性の良好な記録ペン駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、被測定変量に応じてサーボモータを制御し、同サーボモータにて記録ペンを移動させて上記被測定変量の波形を記録紙に記録する記録ペン駆動装置において、上記被測定変量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、上記サーボモータに連結されその回転数および回転方向を検出するロータリーエンコーダと、同ロータリーエンコーダからの出力パルスを受けてカウント動作するアップダウンカウンタと、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値とを比較し、その差信号を上記サーボモータのモータ制御部に与えて上記サーボモータの回転を制御するディジタルコンパレータとを備え、上記ディジタルコンパレータは、上記Ａ／Ｄ変換器にサンプリング信号を供給するサンプリング信号発生手段を含み、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値とが一致した場合には、上記Ａ／Ｄ変換器に対して即座にサンプリング信号を与えて次のデータをサンプリングさせることを特徴としている。
【０００７】
これによれば、従来の例えばスライド抵抗器などからなるペン位置検出手段よりもその構造がはるかに簡単であり、また、目標値（Ａ／Ｄ出力）との比較もディジタル的に行なわれるため、精度的にも高いものが得られる。また、サーボモータの回転角は常にＡ／Ｄデータにほぼ一致することになり、脱調するおそれはない。さらに、周波数が高い波形に対しては、その記録振幅が小さくなるようなレンジを選択することにより、サンプリングレートをより速めることができる。
【０００８】
また、請求項２においては、上記モータ制御部に印加する駆動パルスを上記ディジタルコンパレータから出力される差信号に比例して可変とするタイマ部を備えていることを特徴としており、これによれば、サーボモータは差が大きければ高速で、小さければ低速で回転することになり、記録波形がなめらかになる。
【０００９】
さらに、請求項３においては、上記Ａ／Ｄ変換器の出力値と上記アップダウンカウンタのカウント値の一致により上記サーボモータが停止状態となった際、上記ディジタルコンパレータは一時的にそのカウント値の比較幅を広げることを特徴としており、これによれば、サーボモータが停止時に振動したとしても、その振動によるカウントが無視（不感）されるため誤動作が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の技術的思想をよりよく理解する上で、図面を参照しながらその実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、図１の第１実施例について説明する。被測定電圧は増幅器１１を介してＡ／Ｄ変換器１２に入力され、そのディジタル出力値Ａがディジタルコンパレータ１３の一方の入力端子に供給される。記録ペンＰは記録紙上においてステッピングモータＭにより往復的に動かされるが、この場合、同ステッピングモータＭにはペン位置検出手段としてのロータリーエンコーダ１４が連結されている。
【００１２】
ロータリーエンコーダ１４は、一対の発光素子および受光素子と、それらの間に配置されたスリット付き円板とからなる公知のものであってよく、その円板の回転に伴なって受光素子からはパルスが出力される。この出力パルスによりアップダウンカウンタ１５がカウント動作を行ない、そのカウント値Ｂがディジタルコンパレータ１３の他方の入力端子に与えられる。
【００１３】
なお、アップダウンカウンタ１５はステッピングモータＭの正方向回転時に例えばアップカウントし、これに対して逆方向回転時にはダウンカウントするが、いずれにしてもオーバーカウントしないようにオーバーラン防止策が講じられている。
【００１４】
ディジタルコンパレータ１３はＡ／Ｄ出力値Ａとアップダウンカウンタ１５のカウント値Ｂとを比較し、その差信号をモータ制御部１６に出力する。モータ制御部１６はパルス発生部１７からの駆動パルスを受けてステッピングモータＭを回転駆動するが、ディジタルコンパレータ１３からの差信号により、Ａ／Ｄ出力値Ａに対してカウント値Ｂが一致するようにステッピングモータＭの回転方向および回転量を制御する。
【００１５】
このように、ステッピングモータＭはＡ／Ｄ出力値Ａとカウント値Ｂとが等しくなる方向に回転させられるため、自動平衡方式が成立する。なお、ステッピングモータＭに代えて、ＡＣモータやＤＣモータを採用してもよい。
【００１６】
ところで、上記の第１実施例ではパルス発生部１７からＡ／Ｄ変換器１２にサンプリング信号が出力され、また、モータ制御部１６へは同パルス発生部１７から一定の駆動パルスが与えられ、データサンプリングとステッピングモータＭの回転は同期がとられているが、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリングレートに比べて被測定信号の周波数が極端に高い場合にはその周波数に追従することが困難になる。また、サンプリングレートを高速にするにしても、ステッピングモータＭの回転数との関係からあまり高くすることもできない。
【００１７】
そこで、図２の第２実施例においては、ディジタルコンパレータ１３にＡ／Ｄ変換器１２に対するサンプリング信号発生手段を持たせている。すなわち、ディジタルコンパレータ１３はＡ／Ｄ出力値Ａとカウント値Ｂとが一致した時点で、即座にＡ／Ｄ変換器１２に対してサンプリング信号を出力し、次のデータの取り込みを行なう。そして、そのデータに変化がなければ当初設定されたサンプリングレートに戻し、定期的にサンプリングを継続する。
【００１８】
これにより、ステッピングモータＭの回転角は常にＡ／Ｄデータに一致することになり、脱調を起こすことなく回転する。また、被測定信号の周波数が高い場合には、記録振幅が小さくなるようなレンジ処理を行なうことにより、サンプリングレートを速くすることができる。
【００１９】
上記各実施例によると、ステッピングモータＭは定速回転であるため、例えば記録ペンＰの移動距離が短い場合には階段状記録になるおそれがある。そこで、図３の第３実施例ではパルス発生部１７とモータ制御部１６との間にタイマ部１８を設け、Ａ／Ｄ出力値Ａとカウント値Ｂとの差に応じてステッピングモータＭの回転速度を変えるようにしている。
【００２０】
すなわち、この第３実施例においては、タイマ部１８にもディジタルコンパレータ１３からの差信号が供給され、同タイマ部１８からモータ制御部１６にその差信号に比例した駆動パルスが出力される。これにより、ステッピングモータＭはその差が大きければ高速に回転され、小さければ低速で回転することになり、記録波形が滑らかになる。
【００２１】
ステッピングモータＭは回転停止時にそのイナーシャなどにより振動する。そこで、ダンパなどにてその振動を抑えるようにしているが、上記各実施例のようにペン位置検出手段としてロータリーエンコーダ１４を用いると、高精度ゆえにその振動を拾ってしまい、誤動作の原因になりかねない。
【００２２】
図４にはこのような誤動作を防止するための第４実施例としての動作フローチャートが示されている。なお、ハード状の構成は第１実施例ないし第３実施例のいずれでも良い。
【００２３】
ディジタルコンパレータ１３でＡ／Ｄ出力値（目標値）Ａとカウント値Ｂとの比較が行なわれ、一致（Ａ＝Ｂ）した時点でステッピングモータＭが停止状態とされるが、この第４実施例によれば、それに伴なってディジタルコンパレータ１３での比較の幅が広げられる（ヒステリシスを持つ比較動作状態とされる）。
【００２４】
例えば、目標値Ａが「１０」であるとすると、通常の比較動作ではアップダウンカウンタ１５のカウント値Ｂが「１０」となるようにステッピングモータＭの回転が制御され、同カウント値Ｂが「１０」とった時点でディジタルコンパレータ１３から一致信号が出力されるが、一旦この一致信号が出力されると、カウント値Ｂの比較範囲が例えば「９〜１１」の範囲に広げられ、ステッピングモータＭの振動によりカウント値Ｂがふらついても、それが「９〜１１」の範囲であれば、モータ停止状態を保つ。
【００２５】
しかしながら、カウント値Ｂのふらつきがそれ以上（Ｂ＜９，１１＜Ｂ）の場合、もしくはその範囲内（９＜Ｂ＜１１）であっても目標値Ａ自体に変化があった場合には、通常の比較動作に戻される。なお、広げる比較範囲の幅は実験などにより適宜決められてよい。また、ディジタルコンパレータ１３は実質的にＣＰＵ（中央演算処理ユニット）から構成されるため、この第４実施例はそのＣＰＵ内にて実行される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が奏される。すなわち、請求項１によれば、ペン位置検出手段をロータリーエンコーダと、その出力パルスを計数するアップダウンカウンタとにより構成したことにより、従来の例えばスライド抵抗器などからなるペン位置検出手段よりもその構造がはるかに簡単であり、また、目標値（Ａ／Ｄ出力）との比較もディジタル的に行なわれるため、精度的にも高いものが得られる。また、Ａ／Ｄ変換器の出力値とアップダウンカウンタのカウント値とが一致した場合に、ディジタルコンパレータよりＡ／Ｄ変換器に対して即座にサンプリング信号を与えて次のデータをサンプリングさせるようにしたことにより、サーボモータの回転角は常にＡ／Ｄデータにほぼ一致することになり、同モータが脱調するおそれはない。また、周波数が高い波形に対しては、その記録振幅が小さくなるようなレンジを選択することにより、サンプリングレートをより速めることができる。
【００２７】
また、モータ制御部に印加する駆動パルスをディジタルコンパレータから出力される差信号に比例して可変とするようにした請求項２によれば、サーボモータは差が大きければ高速で、小さければ低速で回転することになり、なめらかな記録波形が得られる。
【００２８】
さらに、請求項３においては、Ａ／Ｄ変換器の出力値とアップダウンカウンタのカウント値の一致によりサーボモータが停止状態となった際、ディジタルコンパレータは一時的にそのカウント値の比較幅を広げるようにしたことにより、サーボモータが停止時に振動したとしても、その振動によるカウントが無視（不感）されるため誤動作が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例についてのブロック線図。
【図２】  本発明の第２実施例についてのブロック線図。
【図３】  本発明の第３実施例についてのブロック線図。
【図４】  本発明の第４実施例についての動作フローチャート。
【図５】  従来の一般的なサーボレコーダの構成を示したブロック線図。
【符号の説明】
１１  増幅器
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  ディジタルコンパレータ
１４  ロータリーエンコーダ
１５  アップダウンカウンタ
１６  モータ制御部
１７  パルス発生部
１８  タイマ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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