JPS5849803B2 - ステツプ デ−タ コンパスヨウヒカクソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は試験回路、更に具体的に云えば、ステップ・
データ・コンパスの動作を監視する回路に関する。

「ステップ・データ」型ジャイロコンパスは位相変位し
た３つの変調パルス信号の形で電気出力信号を発生する
。

コンパスの指向方向が変わると、３相の各々でパルスが
発生される。

このパルスの数は指向方向の変化の大きさによって決ま
る。

多くのコンパス装置、特に大形船舶に設けられるコンパ
ス装置では、船上の相異なる場所に２台又は更に多くの
ジャイロコンパスが使われる。

対のジャイロコンパスの出力信号を比較することにより
、狂った動作を容易に検出することが出来る。

このような対のジャイロコンパスの動作を監視する装置
が、差動的に接続された歩進モータから或る機械的な集
或体を用いて構或された。

然し、このような集戒体は比較的高価で、操作並びに保
守が難しく、かなりの電力を食う。

この発明では、比較しようとする各々のコンパスからの
ステップ・データを、コンパスに起る指向方向の変化の
大きさ並びに向きを表わす多数の上向き計数並びに下向
き計数パルスに変換する。

コンパスのずれが予定量をこえると、適当なパルスが貯
蔵装置へ転送される。

後でコンパスが互いに接近すると、貯蔵装置からパルス
が差し引かれる。

貯蔵されたパルスの数が予め設定したレベルをこえると
、警報装置が作動される。

第１図に示す一番上の１群のパルス列は典型的なステッ
プ・データ・コンパスからの信号出力を表わす。

このコンパスは３つの位相変位したパルス列を発生する
。

典型的には、コンパスの出力回路が６０Ｈｚの電源で付
勢され・る。

交流信号が両波整流され、適当な利用装置に印加される
。

コンパスの指向方向が変化すると、各相の出力端子に変
調パルス列が現われる。

各列の変調パルスは１２００位相変位している。

通常、コンパスの出カ回路は、コンパスの指向方向の１
／２度の変化にわたって変調パルスが存在し、パルスど
うしの間の間隔が変調パルスの幅に等しくなるように構
成されている。

例えば、コンパスの指向方向が００と０．５°の間にあ
る時、相Ｂの出力には両波整流された信号が現われるが
、コンパスの指向方向が０．５°乃至１°の間にある時
、相Ｂには出カ信号が現われない。

３相のパルス列が位相変位しているから、各相にパルス
が現われる順序によって、コンパスの指向方向が変化し
ている向きを決定することが出来る。

各列の変調パルスが重なり合っているから、コンパスが
１にわたって回転すると、高及び低信号の６つの組合せ
が発生する。

この為、コンパスの指向方向を１／６度以内の精度で決
定することが出来る。

次に第２図のブロック図について説明すると、比較しよ
うとする２つのコンパスからの出カ信号が第１及び第２
の線路隔離並びにレベル移行装置ＩＬ１３に夫々印加さ
れる。

各々の線路隔離及びレベル移行装置は、第１図の曲線Ａ
，Ｂ，Ｃに示すような変調パルスを実効的に枦波して反
転する簡単な入力回路を持っている。

レベル移行後のステップ・データ・パルスが１０ボルト
の大きさを持ち、Ｃ−ＭＯＳ論理レベルに適するように
するのが好ましい。

レベル移行後のステップ・データ・パルスは、各々のコ
ンパスからの変調ステップ・データ・パルスと同じく、
コンパスの指向方向が変化する時、高及び低信号の６つ
の組合せを持つ。

この発明のコンパス比較装置は１７６度の分解能を持つ
必要がないから、各々の線路隔離及びレベル移行装置が
、レベル移行後のステップ・データを第１図の曲線ＡＩ
，Ｂ１ ，ＣＩで示すような３ステップの順序に変換
する簡単な論理回路をも含んでいる。

即ち、論理回路は、高レベルのＡ信号及び低レベルのＢ
信号が発生している間、高レベルのＡ１電圧を発生する
。

更に論理回路は、高レベルのＢ信号及び低レベルのＣ信
号に応答して高レベルのＢ１信号を発生し、高レベルの
ｃ信号及ヒ低レヘルのＡ信号が発生している間、高レベ
ルのＣ１信号を発生する。

第１図から判るように、この３ステップ順序により、コ
ンパスの指向方向が一方の向きに変化する時、逐次的に
ＣＩ，Ｂ１，ＡＩパルスを発生し、コンパスの指向方向
が逆向きに変化する時、反対の順序でこれらのパルスを
発生する。

線路隔離及びレベル移行装置１１．１３からの３ステッ
プ順序パルス列がパルス発生器１５．１７に夫々印加さ
れる。

各々のパルス発生器はパルス順序検出器として作用し、
その入力端子に印加されたＡＩ，Ｂ１，Ｃ１パルスの順
序を感知すると共に、ＡＩ，Ｂ１，Ｃ１パルスの順序に
応じて、その２つの出カ端子の内の一方又は他方に鋭い
出力パルスを発生するようにも作用する。

第３図に現在好ましいと考えられるパルス発生器の回路
を示してあるが、この発明を実施する際に第３図の回路
を変更することが出来ることは云う迄もない。

所定のコンパスの出力に対応したＡＩ，Ｂ１，Ｃ１パル
ス列の各々がパルス発生器の個々の入力チャンネルに印
加される。

即ち、Ａ１人力信号が反転されてから、オア・ゲート１
９を介してワンショット・マルチバイブレータ２１に印
加される。

Ａ１パルスはＡＩ母線にも直接的に印加される。

Ａ１パルスが発生している間、対応するＡ１母線力塙レ
ベルにある。

Ａ１パルスが終了すると、ワンショット・マルチバイブ
レータ２１が、オア・ゲート１９に印加された反転信号
によってトリガされ、そのＱ出力端子に（典型的には持
続時間が数マイクロ秒程度の）鋭い出力パルスを発生す
る。

ワンショット・マルチバイブレータ２１からの出力パル
スが対応する共通母線Ａ２に印加される。

第３図から判るように、母線Ｂ１及びＢ２がＢ１人力信
号に応答して同様に付勢され、母線Ｃ１及びＣ２がＣ１
人カ信号に応答して付勢される。

種々の母線に現われるパルスの関係は、パルス発生器並
びに第１図に示した３ステップ順序パルス列を参照すれ
ば理解されよう。

好ましいパルス発生器の回路では、アンド／オア／反転
ゲー｝２３ ．２５を用いて、パルスの順序を検出する
。

第３図に示す好ましい形式では、各々のゲート２３．２
５にモータローラ社の部品番号 ＭＣ１４５０６の製品を使うことが出来る。

この特定の部分を第３図に示すようにバイアスすると、
入力端子Ａ及びＢ又はＣ及びＤに信号が一致して印加さ
れると、端子Ｚに出力信号が現われる。

端子Ｅ′に入力信号が印加されるか、或いは端子κ及び
Ｆに一致して信号が印加されると、端子Ｚ′に出力信号
が現われる。

ゲー｝２３．２５を特定の組合せの母線に接続すること
により、ゲート２３を利用して、コンパスの指向方向が
一方の向きに変化することに応答して上向きパルス列を
発生することが出来、ゲート２５を利用してコンパスの
指向方向が反対向きに変化することに応答して下向きパ
ルス列を発生することが出来る。

ゲート２３，２５の各対の入力端子が２組の母線から独
特な組合せの信号を受取るように接続されでいることが
認められよう。

更にゲート２３，２５の各対の入力端子は、第１組の母
線から付能信号として作用する１つの信号を受取ると共
に第２組の母線からトリガ信号として作用する第２の信
号を受取るように接続されている。

好ましい形としては、ナンドーノア論理回路をこの発明
の比較装置に使う。

それと合せて、適当な高レベルの付能信号と組合せてト
リガ・パルスがそのゲートに印加された時、ゲート２３
又は２５の一方により、出力信号が発生される。

即ち、コンパスの指向方向が増加する状態を示した第１
図について説明すると、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２パルスが夫々
ＡＩ，Ｂ１，ＣＩの高から低ヘの変化の時に発生するこ
とが判る。

指向方向が減少する場合、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２パルスは図
上テ０．５°だけ左へ変位する。

従って、指向方向が増加する場合、Ａ２及びＣ１又はＢ
２及びＡ１又はＣ２及びＢ１が上向き計数パルスを発生
し、指向方向が減少する場合、Ａ２及びＢ１又はＢ２及
びＣ１又はＣ２及びＡ１が下向き計数パルスを発生しな
ければならないことが判る。

パルス発生器１５がコンパスＡ１に対してこの作用をし
、パルス発生器１７がコンパスＡ２に対してこの作用を
する。

再び第２図について説明すると、発生器１５からの出力
パルスが上向き計数及び下向き計数パルス貯蔵回路２７
，２９に夫々印加され、パルス発生器１７からの対応す
るパルスが上向き計数及び下向き計数パルス貯蔵回路３
Ｌ３３に夫々印加される。

各々のパルス貯蔵回路がフリツプフロップを持ち、これ
は関連したパルス発生器からの信号に応答してセットさ
れ、且っ４相クロック３５からのクロツク・パルスによ
ってトリガされる。

クロックが個々のパルス貯蔵回路を逐次的にトリガし、
典型的には持続時間１ｏｏマイクロ秒程度のパルスを発
生する。

クロツクは、相次ぐクロック．パルスが交互の上向き又
は下向きパルスを伴うように、クロツク・パルスと同期
した矩形波の上向き／下向き制御パルス列をも発生する
。

コンパスの指向方向の変化は不規則であるから、パルス
発生器１５，１７からの出力信号は不規則な間隔をおい
て発生される。

こう云うパルスが発生すると、適当な貯蔵回路がクロツ
ク・パルスを受取る時まで、それが適当な貯蔵回路に一
時的に貯蔵される。

この為、貯蔵回路は不規則な歩進レベルを同期的なクロ
ツクの歩進レベルに変換スル手段として作用する。

このような同期化を行なわないと、クロツク動作中にパ
ルスを受取ることがあり、そのパルスが失われる。

コンパス及び種々のパルス貯蔵手段を相互接続する回路
は差別的に接続され、一方のコンパスで起った指向方向
の変化が上向きパルスを発生するのに対し、他方のコン
パスで起る指向方向の同じ変化によって下向きパルスが
発生されるようにする。

種々の貯蔵手段からクロツクによって送出されたパルス
がオア・ゲート３９を介して貯蔵計数器３７に印加され
る。

貯蔵計数器は基本的には普通の増数一減数計数器であっ
て、後で説明する初期増数計数専用回路４１を介してク
ロック３５から受取る上向き／下向き制御信号の瞬時値
によって決まる向きに計数する。

比較される２つのコンパスが正常に動作している限り、
貯蔵計数器には正味の変化がない。

例えば両方のコンパスが正常に動作していて、パルス発
生器１５から上向きパルスが出るような指向方向の変化
が起ったと仮定する。

このパルスが貯蔵回路２７に貯蔵され、クロツクＡのタ
イミング・パルスによって貯蔵計数器に送込まれる。

同時に、クロツク３５からの上向き／下向き制御信号が
貯蔵計数器を増数計数させる。

差別的な接続の為、２番目のコンパスで起る指向方向の
同じ変化により、パルス発生器１７の出力に下向きパル
スが発生し、これがパルス貯蔵回路３３に貯蔵される。

このパルスがクロツクＤのタイミング・パルスによりパ
ルス貯蔵回路３３から送出される。

クロツクＤのタイミング・パルスが低レベルの上向キ／
下向き制御パルスを伴うから、貯蔵回路３３からのパル
スは計数器を減数計数させ、こうして前にパルス貯蔵回
路２７から受取ったパルスを相殺する。

他方、２つのコンパスで起る指向方向の変化が同じでな
い場合、２つのコンパスに付設された貯蔵回路から送出
されるパルスの数が等しくなく、貯蔵計数器に正味の変
化が起る。

好ましい実施例では、貯蔵計数器３７は、ゲートからの
信号を３で割る普通の手段を含んでいて、正味３個の増
数計数又は減数計数パルスが蓄積されたことに応答して
、出力端子ＱＯ乃至Ｑ３に１カウントが送られるように
することが出来る。

この構成にすると、計数器の出力は１ずつの増分で変化
する。

貯蔵計数器３７の２進符号化出力が端子ＱＯ乃至Ｑ３に
現われ、デイジタル比較器４３に印加され、そこで調節
自在の警報設定装置４５からの２進符号化出力と比較さ
れる。

デイジタル比較装置は一方向性であるが、貯蔵計数器が
上向き及び下向きのいづれの向きのパルスにも応答しな
ければならないので、初期増数計数制御回路４１及びゼ
ロ検出器４７を用いて、累積カウントが常に上向きにな
るように、貯蔵計数器の動作を変更する。

ゼロ検出器４７は簡単な回路であって基本的には例えば
ノア・ゲートで構成することが出来る。

貯蔵計数器の出力がゼロになった時には何時でも初期増
数計数専用回路４１に対して高レベルの信号を発生する
。

この状態が起るのは、測定期間の初めに始動ボタン４９
を押し、貯蔵計数器に対して手動リセット信号を送る時
である。

貯蔵計数器のカウントは、日常の比較動作中にもゼロに
減少させることが出来る。

例えば、比較中にゲート３９から受取る最初の２つのパ
ルスが上向きパルスであって、その後２つの下向きパル
スが続くことがある。

貯蔵計数器はそれに応答して２まで増数計数し、その後
ゼロに戻る。

初期増数計数制御回路４１はゼロ検出器の出力に応答し
、貯蔵計数器のカウントがゼロに減少シた後に受取る最
初のパルスが、この貯蔵計数器を上向きに計数させるよ
うに保証する。

回路４１は簡単なものであって、本質的には排他的オア
・ゲートで構威される。

その一方の入力端子が上向き／下向き制御パルスを受取
るように接続され、他方の入力端子がマルチバイブレー
クから高又は低レベルの信号を受取るよう・に結合され
る。

このマルチバイブレークは、ゼロ検出器４７から出力信
号がある場合、ゲート３９からの上向き又は下向き信号
の値に従って切換えられる。

貯蔵計数器のカウントがゼロになると、ゼロ検出器が付
能信号を発生し、これがゲート３９からの次のパルスで
マルチバイブレータをセットすることが出来るようにす
る。

このパルスが上向きパルスであると、マルチバイブレー
クが排他的オア・ゲートに対して低レベルの信号を発生
し、この為上向き／下向きパルス列が直接計数器３７へ
送られる。

他方、最初のパルスが下向きパルスであると、マルチバ
イブレータが排他的オア・ゲートの入力に対して高レベ
ルの信号を発生し、この為、回路４１が上向き／下向き
制御パルスを実効的に反転する。

計数器に最初のカウントが貯蔵されるや否や、ゼロ検出
器の出力信号はなくなり、初期増数計数専用回路は、貯
蔵計数器のカウントが再びゼロに減少する時まで、上向
き／下向き制御信号を直接通すか或いは反転するように
引続いて動作する。

ゲート３９からの上向き及び下向きパルスはいづれも同
じ振幅、極性及び向きを持っているが、上向き／下向き
制御パルスに対するタイミングだけで区別されることが
理解されよう。

従って、貯蔵計数器が最初に増数計数に設定されていて
も、最初のパルスの後、カウントが再びゼロに減少する
時まで、個々のパルスの値に応答していづれの向きにも
計数し得る。

警報設定装置がデイジタル比較装置４３と共に用いられ
、警報論理回路４９に警報信号が印加されるまでにコン
パスの読みに許容し得る最大のずれの値を選択する。

典型的には、警報設定装置４５は簡単な選択スイッチで
あって、典型的には１乃至１５度の範囲内にあるコンパ
スのずれの値に相当する並列の２進符号化出力信号を発
生する。

デイジタル比較器４３は普通の回路であって、貯蔵計数
器３７のカウントが警報設定装置に選んだ２進値に達し
た場合、警報論理回路４９に警報信号が印加されるよう
に接続されている。

警報論理回路は、調節自在の警報遅延装置５３によって
設定された予定の遅延の後、警報パルス駆動装置５１を
介して間欠的に付能される。

警報パルス駆動装置は普通のパルス発生器であり、警報
遅延装置はＲＣ回路のような任意の適当な時間遅延回路
であってよい。

警報遅延装置を回路に入れたのは、擬似的な変化によっ
て警報装置が作動されないようにする為であり、警報パ
ルス駆動装置を回路に入れたのは、間欠的な可聴信号又
は点滅信号を発生する為である。

希望によっては、回路に遠隔警報装置に対する手段を設
けることが出来る。

この発明の好ましい実施例を説明したが、ここで用いた
用語はこの発明を制約するものではなく、説明の用語で
あり、この発明の範囲内で種々の変更が可能であること
は云う迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は回路の種々の点に現われる波形を示す一連のグ
ラフ、第２ａ図及び第２ｂ図はこの発明による回路のブ
ロック図、第３図はこの発明の実施に利用することが出
来る特定のパルス発生器を示す回路図である。 主な符号の説明、ＩＬ１３・・・・・・線路隔離及びレ
ベル移行装置、１５．１７・・・・・・パルス発生器、
２７，３１・・・・・・増数計数パルス貯蔵回路、２９
，３３・・・・・・減数計数パルス貯蔵回路、３５・・
・・・・クロツク、３７・・・・・・貯蔵計数器、４１
・・・・・・初期増数計数専用回路、４３・・・・・・
ディジタル比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ いづれもコンパスの回転角１あたりＮ個の変調パル
   スから或る位相変位した列で構成される出力信号を発生
   する形式の１対のステップ・データ・コンパスの出力信
   号を比較する装置に於で、各々のコンパスの出力信号を
   、該コンパスが第１又は第２の方向に夫々回転する時に
   別々の上向き及び下向きパルス列に夫々変換し、両方の
   コンパスが同じ向きに回転すると、一方のコンパスから
   は上向きパルスが発生されると共に他方のコンパスから
   は下向きパルスが発生されるように差動的に接続されて
   いるパルス変換手段と、上向き及び下向きパルスの各々
   の群を別々に貯蔵する貯蔵手段と、個々の貯蔵手段に逐
   次的に質問するクロツク手段と、該クロツク手段に設け
   られていて、夫々上向き及び下向き貯蔵手段を質問する
   間、上向き及び下向き制御信号を発生する手段と、クロ
   ツク手段からの質問信号に応答して各々の貯蔵手段から
   読出された信号を受取るように結合された貯蔵計数器手
   段と、クロツク手段からの制御信号に応答して、夫々上
   向き及び下向き貯蔵手段から読出されたパルスに応じて
   前記計数器を反対向きに計数させる手段と、貯蔵計数器
   手段のカウントが特定の値に達した後に警報装置を作動
   する手段とを有する装置。