(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高度対応の気圧を検知する半導体圧力トランスデューサと、
前記気圧の値を高度単位に換算する換算部と、
指針の回転角度を電気信号に変換する回転角センサと、
前記回転角センサからの電気信号をディジタル信号に変換するコンバータと、
前記コンバータからのディジタル信号により指針回転数のカウントアップ，ダウン処理する回転数処理部と、
前記コンバータからの回転角度のディジタル信号と前記回転数処理部からの値を加算し、現在の高度データを出力する加算処理部と、
高度メータの表示面に設けられたＯＥＬ高度カウンタと、
前記加算処理部の高度データをＯＥＬカウンタに表示する表示制御部と、
前記加算処理部からの現在の高度データと前記換算部からの入力高度データとの差を算出する演算部と、
前記演算部出力からモータの回転量を演算し、その回転量を指令する指令手段と、
前記指令手段からの指令に基づき前記回転角センサの指針を回転させるモータ手段とを備え、
高度をＯＥＬ高度カウンタで表示し、ＯＥＬ高度カウンタの表示と指針との表示を一致させることを特徴とする電子表示式カウンタを持つ高度計。
【請求項２】
前記モータの回転はギヤトレインにより減速されることを特徴とする請求項１記載の電子表示式カウンタを持つ高度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＥＬ（Organic Electroluminescent) 高度カウンタを持つ高度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の空盒式サーボ高度計の概念ブロック図を示す。
高度に対応する気圧が空盒２１に入力する。空盒２１では気圧を直線変位に変換し、メカニカルリンク機構２２によって回転変位に変換する。その回転をフォトカプラによる回転変位検出部２３で検出して電気信号を出力する。
【０００３】
この電気信号を信号増幅部２４で増幅しモータ２５を回転させる。メカニカル高度カウンタ２９と指針２８は差動ギヤ２７で連結しメカニカルに連動している。また、回転変位検出部２３の回転軸にも連結しており、指針２８の回転を回転変位検出部２３にフィードバックしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空盒式サーボ高度計は、このようにメカニカルに指針と高度カウンタが連動する構造となっている。
例えば、図１に示すように１回転１０００フィートの高度計の場合、・・・９９５，９９６，９９７・・というように高度が増加し、１０００フィートになったとき、高度カウンタの表示が１つ桁上げされ、カンマ以下の数字が指針の０表示と同じタイミングで０００となる。
本発明は、メカニカルな指針と電子表示のＯＥＬ高度カウンタを用いて、従来の空盒式サーボ高度計と同様に、指針と高度カウンタが連動するためのソフトウェアアルゴリズムを構築するものである。
【０００５】
本発明は上記のソフトウェアアルゴリズムを構築したもので、その目的は、原理上、指針と高度カウンタの表示を一致させ、スムースにスクロールさせることができるＯＥＬを用いた電子表示式カウンタ高度計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による電子表示式カウンタを持つ高度計は、図４に示すように、高度対応の気圧を検知する半導体圧力トランスデューサと、前記気圧の値を高度単位に換算する換算部と、指針の回転角度を電気信号に変換する回転角センサと、前記回転角センサからの電気信号をディジタル信号に変換するコンバータと、前記コンバータからのディジタル信号により指針回転数のカウントアップ，ダウン処理する回転数処理部と、前記コンバータからの回転角度のディジタル信号と前記回転数処理部からの値を加算し、現在の高度データを出力する加算処理部と、高度メータの表示面に設けられたＯＥＬ高度カウンタと、前記加算処理部の高度データをＯＥＬカウンタに表示する表示制御部と、前記加算処理部からの現在の高度データと前記換算部からの入力高度データとの差を算出する演算部と、前記演算部出力からモータの回転量を演算し、その回転量を指令する指令手段と、前記指令手段からの指令に基づき前記回転角センサの指針を回転させるモータ手段とを備え、高度をＯＥＬ高度カウンタで表示し、ＯＥＬ高度カウンタの表示と指針との表示を一致させるように構成されている。
また、本発明における前記モータの回転は、ギヤトレインにより減速されるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明による電子表示式カウンタを持つ高度計の外観を示す正面図、図２は、図１の電子表示式カウンタを持つ高度計の斜視図である。
アナログメータ形式の指針３と電子表示（ＯＥＬ）の高度カウンタ２により高度（フィート）を表示する。
指針３が１周すると、１０００ft増加または減少する。指針３の回転数は電子表示高度カウンタ２の左側の２桁( 大きい字）で表示され、右側の３桁（小さい字）によって指針３と同じ高度を表示する。すなわち、指針３と電子表示高度カウンタ２とは連動して動作する。例えば、電子表示高度カウンタ２の左側の２桁が「１０」で、指針３が＋１８０度回転している場合、「１０５００ft」の高度となる。
【０００８】
図３は、本発明による電子表示式カウンタを持つ高度計の構造の実施の形態を示すブロック図である。
半導体圧力トランスデューサ４によって入力高度の気圧が検知される。シリアル通信によって高度対応のｉｎＨｇを示すデータ（数値）がマイコン７に送られる。マイコン７は高度データインタフェース５によってデータを受信し、内部バスを介してＣＰＵ１３に送る。
【０００９】
ＣＰＵ１３は、半導体圧力トランスデューサ４からの高度データとレゾルバインタフェース１２からのデータを処理し、モータ回転角度指令６を出力する。どれだけ回転させるかのデータがモータドライバ８に送出されモータ９が指令された量だけ回転する。モータの回転速度はギヤトレイン１０により減速され、その駆動力はレゾルバ１１に伝達される。回転角センサであるレゾルバ１１は３６０度（１回転）の絶対角度センサで、指針軸とレゾルバのロータ軸が直結した構造となっている。指針の回転角度がレゾルバのロータ回転角となる。
【００１０】
レゾルバ１１は指針の回転角度を電気信号に変換する機能を有し、出力される電気信号がレゾルバインタフェース１２を介してマイコン７にフィードバックされる。ＣＰＵ１３では上述したように半導体圧力トランスデューサ４からの出力との差が算出され、そのデータが指針に反映される。同時にＯＥＬカウンタインタフェース１４を介してＯＥＬ高度カウンタ１５に送られ、現在指示している指示高度（レゾルバで検出した結果）を高度データとして表示する。
この実施の形態では回転角センサとして磁気的な結合によるレゾルバ（非接触形）を用いているが、他のタイプの回転角センサを適用してもよい。例えば、磁気的な結合による非接触形回転角センサであるシンクロ，光学的な結合による非接触形回転角センサであるエンコーダ，抵抗値の変化による接触形回転角センサであるポテンショメータなどである。
【００１１】
図４は、図３の演算処理内容を示すブロック図である。
レゾルバより読み取った指針の現在指示高度をＯＥＬ高度カウンタに送ることにより、指針と高度カウンタは円滑に連動する。しかし、指針は１回転で「１」であるので、高度カウンタに１０００ft以上の高度表示させるため、指針の回転数を保持、またはカウントアップ，ダウンする必要がある。この処理を図４に示すような計算ブロックによるアルゴリズムによって指針と高度カウンタを円滑に連動させ、かつスクロールすることを可能にしている。
【００１２】
以下、具体的な演算シーケンスを説明する。
この高度計は−１０００〜５１０００ftの範囲で測定可能であり、半導体圧力トランスデューサ４にこの範囲の高度の気圧が入力し、半導体圧力トランスデューサ４からｉｎＨｇの高度データがマイコン７に入力する。ＣＰＵ１３ではｉｎＨｇ→ｆｔの演算が行われる。
▲１▼Ｈ≦36,089(6.6833inHg)の場合、
Ｈ＝288.161-｛288.16×(P×25.4/760)1/5.2561 ｝／(0.0065 ×0.3048) ・・・(1) により演算を行い、
▲２▼Ｈ≧36,089(6.6833inHg)の場合、
Ｈ＝ [｛2.983134-Log10(P×25.4) ｝／0.2087367]×104 ・・・(2) により演算を行い、圧力（inHg) を高度( フィート) 換算しＡｒｅｆ(ft)を出力する。
なお、Ｐが入力高度(inHg)である。
【００１３】
つぎにＦ3-1OUT(ft)＝Ａref (ft)−Ａe (ft)・・・(3) を演算し、入力高度とフィードバック値との差を出力する。
この差の値から(4) 式によりモータ指令角度( モータ印加電圧) を演算する。
Ｆ3-2OUT (デューティ比) ＝Ｋ（ディーティ比／ft）×±Ｆ3-1OUT(ft)・・・(4)     Ｋ: 定数
このように算出したモータ指令角度は、モータ９に入力しギヤトレイン１０を介してレゾルバ１１を回転させる。
【００１４】
レゾルバ１１は上述したように指針の回転角度を電気信号に変換し、Ｒ／Ｄコンバータ１６にこの電気信号を入力する。
この電気信号は、sin 波形とcos 波形からなっており、出力電圧は一定で、両者の電気位相がレゾルバロータ軸の絶対角度の関数で変化する。Ｒ／Ｄコンバータ１６は、sin ，cos の位相差を読み取り、１２bit のディジタルコードに変換する。Ｒ／Ｄ変換結果の変数は、θe (rad) で表される。
【００１５】
ＣＰＵ１３はθe (rad) の値より指針回転数のカウントアップ，ダウンの処理を以下の(5) 式により行う。
Ｆ2-1OUT＝ＡＬＴＸ＝ＡＬＴＸ(n-1) ＋  ＡＬＴＸ(n) ・・・(5)
ただし  ｎ：周期処理のフレーム回数  （注）ＡＬＴＸn=0 の値は、初期値を代入。
このようにして算出されるＦ2-1OUTの値は−２〜＋５１の範囲のデータとなる。
ここで
▲１▼θe (rad) が１フレーム前のθe (rad) と比べて（4014/4096 〜4095/4096)×2 π(rad)[20〜0ft]から(0/4096 〜82/4096)×2 π(rad)[1000〜980ft]に変化したとき、ＡＬＴＸ＝−１を代入する。
▲２▼θe (rad) が１フレーム前のθe (rad) と比べて（0/4096〜82/4096)×2 π(rad)[1000〜980ft]から(4014/4096〜4095/4096)×2 π(rad)[20〜0ft]に変化したとき、ＡＬＴＸ＝＋１を代入する。
▲３▼θe (rad) が２フレーム間において（0/4096〜4095/4096)×2 π(rad)[1000〜0ft]のときＡＬＴＸ＝０を代入する。
なお、上記の「4096」の値は、Ｒ／Ｄコンバータの１２ｂｉｔの１０進数コードである。
【００１６】
つぎにこのように算出したＦ2-1OUT（カウントアップ，ダウン値）とＲ／Ｄコンバータ１６からの高度データを(6) 式によって加算し指示高度を出力する。
Ｆ2-2OUT (ft) ＝Ｆ2-1OUT×1000(ft)＋（1000(ft)／2 π）×θe (rad)
＝Ａe(ft) ・・・(6)
そして、Ａe(ft) の高度を１６bit のコードに変換し、ＯＥＬ高度カウンタに送信する。
【００１７】
図５は、電子表示カウンタの表示例を示す図である。
２４２５０ftから２４３００ftに変化する場合を示したもので、下３桁の数字が順番にスクロールしていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は高度対応の気圧を検知する半導体圧力トランスデューサと、気圧の値を高度単位に換算する換算部と、指針の回転角度を電気信号に変換するレゾルバと、レゾルバからの電気信号をディジタル信号に変換するコンバータと、コンバータからのディジタル信号により指針回転数のカウントアップ，ダウン処理する回転数処理部と、コンバータからの回転角度のディジタル信号と前記回転数処理部からの値を加算し、現在の高度データを出力する加算処理部と、高度メータの表示面に設けられたＯＥＬ高度カウンタと、加算処理部の高度データをＯＥＬカウンタに表示する表示制御部と、加算処理部からの現在の高度データと前記換算部からの入力高度データとの差を算出する演算部と、演算部出力からモータの回転量を演算し、その回転量を指令する指令手段と、指令手段からの指令に基づき前記レゾルバの指針を回転させるモータ手段とを備えるものである。
したがって指針とＯＥＬ高度カウンタが原理上完全に一致し、スムースに連動させることが可能となり、高度カウンタを従来の空盒式サーボ高度計と同様にスクロールできるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子表示式カウンタを持つ高度計の外観を示す正面図である。
【図２】図１の電子表示式カウンタを持つ高度計の斜視図である。
【図３】本発明による電子表示式カウンタを持つ高度計の構造の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３の処理内容を示すブロック図である。
【図５】電子表示カウンタの表示例を示す図である。
【図６】従来の空盒式サーボ高度計の概念ブロック図である。
【符号の説明】
１  高度計
２  高度カウンタ
３，２８  指針
４  半導体圧力トランスデューサ
５  高度データインタフェース
６  モータ回転角度指令
７  マイコン
８  モータドライバ
９，２５  モータ
１０，２６  ギヤトレイン
１１  レゾルバ
１２  レゾルバインタフェース
１３  ＣＰＵ
１４  ＯＥＬカウンタインタフェース
１５  ＯＥＬ高度カウンタ
２１  空盒
２２  メカニカルリンク機構
２３  回転変位検出部
２４  信号増幅部
２７  差動ギヤ
２９  メカニカル高度カウンタ
【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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【図６】
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