JPS62290380A - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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Publication number
JPS62290380A
JPS62290380A JP61128089A JP12808986A JPS62290380A JP S62290380 A JPS62290380 A JP S62290380A JP 61128089 A JP61128089 A JP 61128089A JP 12808986 A JP12808986 A JP 12808986A JP S62290380 A JPS62290380 A JP S62290380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
rotating body
phase
absolute
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP61128089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Tsuchiya
英雄 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61128089A priority Critical patent/JPS62290380A/en
Publication of JPS62290380A publication Critical patent/JPS62290380A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a small-sized lightweight position-speed detector, by forming a unit into an absolute encoder in a counter method. CONSTITUTION:To a rotating body 1 fitted to the rotating shaft of a brushless DC motor are provided scale patterns 2 and 4 to generate the pulses in specified number in one rotation of a rotating body 1 and a scale pattern 3 with one pulse output in one rotation of a rotating body 1. Detection circuits 1-3 outputs electric pulses of two-phase pulse, exciting phase and a zero-marker from each scale pattern. An updown counter is reset by a zero marker, processing a two-phase signal in pulse logic and counting ups and downs according to the rotating direction of the rotating body 1. A data conversion circuit makes up motor exciting angle data from exciting phase signals. A data selector selects for output either exciting angle data after data conversion or absolute angle data a counter output.

Description

【発明の詳細な説明】 l 発明の詳細な説明 r発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、ブラシレスDCモータの回転軸に取りつけ
られる、アブソリュートエンコーダに関するものである
Detailed Description of the Invention [1] Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an absolute encoder that is attached to the rotating shaft of a brushless DC motor.

(従来の技術) ブラシレスDCモータには、ロータ礎極を検出してステ
ータの励磁相を切り換えるために、ロータの位置検出が
必要である。従来、ブラシレスDCモータにおいて、ロ
ータの位置信号を検出するのは、界磁画&の6性で行う
ために、磁束密度を検出するホール素子を用いるなどの
方法が一般に採られている。また、低速での速度リプル
を改善するなどの目的でロータの位置検出をアブソリュ
ートエンコーダにより行い、モータ駆動電圧を絶対角度
からの演算によって求める手段も採られている。そして
、アブソリュートエンコーダの出力信号からは′oi、
舅により速度の検出も行えるなど、利点が大きい。し、
かし、アブソリュート形のエンコーダは高精度・高分解
能なものはパルスパターンのトラック数が多くなり大形
になること、他去インクリメンタル形エンコーダとカウ
ンタの組み合せでは電源投入直後からゼロマーカ検出ま
での間はカウント値が定まらず、ブラシレスDCモータ
を駆動するには、別の回転子位置検出手段を必要とする
欠点があった。
(Prior Art) Brushless DC motors require rotor position detection in order to detect the rotor base pole and switch the excitation phase of the stator. Conventionally, in a brushless DC motor, a method such as using a Hall element for detecting magnetic flux density has been generally adopted in order to detect a rotor position signal using a field image. In addition, for the purpose of improving speed ripple at low speeds, etc., the rotor position is detected by an absolute encoder, and the motor drive voltage is determined by calculation from the absolute angle. Then, from the output signal of the absolute encoder, ′oi,
It has great advantages, such as being able to detect speed. death,
However, absolute type encoders with high precision and high resolution have a large number of pulse pattern tracks and are large in size.In addition, in the case of a combination of an incremental type encoder and a counter, the time from immediately after power is turned on until zero marker detection is There was a drawback that the count value was not determined and a separate rotor position detection means was required to drive the brushless DC motor.

(発明が解決しようとする問題点) この発明は上述したカウンタ方式のアブソリュートエン
コーダでの電源投入直後に回転子の位置が不明なため、
モータの駆動ができなくなるといった欠点を改善した小
形・軽量な位置・速度検出器を提供することを目的とす
る。
(Problems to be Solved by the Invention) This invention solves the problem because the position of the rotor is unknown immediately after the power is turned on in the above-mentioned counter-type absolute encoder.
The object of the present invention is to provide a small and lightweight position/speed detector that has improved the drawback that the motor cannot be driven.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) この発明はブラシレスDCモータの回転軸に取りつけら
れる回転体に、回転体の1回転でn、とn。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a rotating body attached to the rotating shaft of a brushless DC motor with n and n in one rotation of the rotating body.

(n、 、 r12はそれぞれ正の整数)のパルスを発
生させるためのスケールパターン1,2と、さらに回転
体の1回転で1つのパルス出力をMするスケールパター
ン3を設け、各スケールパターンより2相パルス、励磁
相、ゼロマーカの電気的パルス信号を得る検出回路1〜
3とゼロマーカによってリセットされ、2相信号をパル
ス論理処理し、回転体の回転方向によってアップダウン
カウントするカウンタと励磁相信号からモータ励磁角度
データを作成するデータ変換回路と電源が投入されたこ
とを検出するパワーオンリセット回路とデータ変換した
後の励磁角度データとカウンタ出力のアブソリュート角
度データを選択し出力するデータセレクタとで構成され
る。
(n, , r12 are positive integers, respectively) scale patterns 1 and 2 are provided, and scale pattern 3 is provided to generate one pulse output per one rotation of the rotating body. Detection circuit 1 to obtain electrical pulse signals of phase pulse, excitation phase, and zero marker
3 and the zero marker, the counter performs pulse logic processing on the two-phase signal and counts up and down depending on the direction of rotation of the rotating body, and the data conversion circuit that creates motor excitation angle data from the excitation phase signal indicates that the power has been turned on. It consists of a power-on reset circuit that detects, and a data selector that selects and outputs the excitation angle data after data conversion and the absolute angle data of the counter output.

(作用) この発明のアブソリュートエンコーダの働きを第1図に
よって説明する。モータ軸に取りつけられた回転体には
3種類のスケールパターンが記録されている。スケール
パターン1は比較的高パルスなもので、検出回路1はス
ケールパターン1を検出して電気角で90度の位相差を
持った2相のクロックパルスを発生する。回転方向判別
回路は検出回路1で発生した2相クロツクパルスよりモ
ータ軸の回転方向を判別しカウンタにアップダウンパル
スを出力する。一方、スケールパターン3は回転体の1
回転ごとに1パルスの信号が記録されていて、検出回路
3はスケールパターン3を検出して、モータ軸の1回転
ごとにゼロマーカを出力する。アップダウンカウンタは
前記回転方向判別回路の出力をカウントし、ゼロマーカ
によってリセットされる。このため、カウンタのカウン
トビット数を適切にすると、カウンタの値は1回転以内
の回転体の絶対角度を示すことになる。また、ス)7−
/L/パターン2はモータの磁極数に応じた信号が記録
されており、検出回路2はモータの相数に応じた多相パ
ルスを出力する。データ変換回路は多相パルスのデータ
をもとに、励磁すべき磁極に応じた絶対角度信号に変換
する。データセレクタは、カウンタ出力のアブソリュー
ト角度データとデータ変換回路出力の励磁角度データを
選択して出力するが、その切換は電源投入時にはパワー
オンリセット回路の出力によって励磁角度データ側、定
常時はゼロマーカによってアブソリュート角度データ仙
]となるようにする。パワーオンリセ1 ロ訪 !コ増
店ユ4〜し1 壽も ZL 面#lr 憔台戸 1 ア
キ′−タセレクタが、励磁角度データを選択するように
働く。このように、エンコーダ電源投入直後にはアブソ
リュートデータの代わりにモータの極数に合わせた励磁
切換信号を出力し、ブラシレスDCモータの励磁が行え
る。そして、モータの1回転以内にゼロマーカが検出さ
れて、以後は通常のアブソリュート角度データを出力す
る。
(Function) The function of the absolute encoder of this invention will be explained with reference to FIG. Three types of scale patterns are recorded on the rotating body attached to the motor shaft. The scale pattern 1 is a relatively high pulse, and the detection circuit 1 detects the scale pattern 1 and generates two-phase clock pulses having a phase difference of 90 degrees in electrical angle. The rotational direction determining circuit determines the rotational direction of the motor shaft from the two-phase clock pulses generated by the detection circuit 1, and outputs up/down pulses to the counter. On the other hand, scale pattern 3 is 1 of the rotating body.
A signal of one pulse is recorded for each rotation, and the detection circuit 3 detects the scale pattern 3 and outputs a zero marker for each rotation of the motor shaft. The up/down counter counts the output of the rotation direction discrimination circuit and is reset by the zero marker. Therefore, if the number of count bits of the counter is set appropriately, the value of the counter will indicate the absolute angle of the rotating body within one revolution. Also, s)7-
In /L/ pattern 2, signals corresponding to the number of magnetic poles of the motor are recorded, and the detection circuit 2 outputs multiphase pulses corresponding to the number of phases of the motor. The data conversion circuit converts the multiphase pulse data into an absolute angle signal corresponding to the magnetic pole to be excited. The data selector selects and outputs the absolute angle data of the counter output and the excitation angle data of the data conversion circuit output, but when the power is turned on, the excitation angle data side is switched by the output of the power-on reset circuit, and during normal operation, the excitation angle data side is switched by the zero marker. absolute angle data. Power-on Lyceum 1 visit! komasutenyu 4~shi1 shumo ZL surface #lr 憔台door 1 Aki'-ta selector works to select excitation angle data. In this way, immediately after the encoder power is turned on, an excitation switching signal corresponding to the number of poles of the motor is output instead of absolute data, and the brushless DC motor can be excited. Then, the zero marker is detected within one rotation of the motor, and from then on, normal absolute angle data is output.

(実施例) ここでは3相8極の巻線構造のブラシレスDCモータに
取りつけるものでスケールパターン1カ入1024パル
ス/回転の場合について説明する。
(Example) Here, a case will be described in which the motor is attached to a brushless DC motor having a three-phase eight-pole winding structure and has one scale pattern and 1024 pulses/rotation.

モータの磁極は8極のため、モータを正弦波電圧で駆動
する場合の電圧波形は第2図(alのようにナル。スケ
ールパターン1は1024パルス10D転でこれを検出
回路1では電気角で90度移相の2相インクリメンタル
信号として検出し、回転方向判別回路では方向判別とと
もにこの2相信号を4逓倍処理してカウンタ回路に出力
する。このため、カウンタは12b口(4096パルス
)のものを用意するとカウンタの値は正・逆転時ともモ
ータロー夕のアブソリュート角度をバイナリ信号で出力
することになる。定常状態の運転ではモータドライバで
モータロータの位置から演算によってその角度に応じた
正弦波電圧を巻線のU、V、Wの各相に印加することが
できる。
Since the motor has 8 magnetic poles, the voltage waveform when driving the motor with a sine wave voltage is null as shown in Figure 2 (al).Scale pattern 1 is 1024 pulses in 10D rotation, and detection circuit 1 converts this into electrical angle. It is detected as a 2-phase incremental signal with a 90 degree phase shift, and the rotation direction discrimination circuit discriminates the direction, multiplies this 2-phase signal by 4, and outputs it to the counter circuit.For this reason, the counter is 12b (4096 pulses). When prepared, the counter value will output the absolute angle of the motor rotor as a binary signal in both forward and reverse directions.In steady state operation, the motor driver calculates the sine wave voltage according to the angle from the motor rotor position. It can be applied to each phase of U, V, and W of the winding.

マタ、スケールパターン2にはモータの磁極数に応じて
8極/2に相当する4パルス/回転の信号が記録されて
いる。検出回路2は電気角で120度移相となる3相信
号として検出する。その論理波形は第2図(blのよう
になる。データ変換回路はこの3相信号に基づいて表の
ようにアブソリュート角度データに変換する。
In scale pattern 2, a signal of 4 pulses/rotation corresponding to 8 poles/2 is recorded according to the number of magnetic poles of the motor. The detection circuit 2 detects the signal as a three-phase signal with a phase shift of 120 degrees in electrical angle. The logical waveform is as shown in FIG. 2 (bl). The data conversion circuit converts the three-phase signals into absolute angle data as shown in the table.

以下余白 モータドライバはこの角度に応じた励磁切換を行うため
、82図(C)のように方形波状の電圧パターンでモー
タ駆動ができる。この送圧パターンは機械角で90度ご
とに対称だから変換回路は90度以内のデータ出力のみ
で良い。
Since the margin motor driver performs excitation switching according to this angle, the motor can be driven with a square wave voltage pattern as shown in FIG. 82(C). Since this pressure sending pattern is symmetrical every 90 degrees in mechanical angle, the conversion circuit only needs to output data within 90 degrees.

ゼロマーカは、定常状態でのカランクリセットと、パワ
ーオン状態から定常状態への9ノリ換えに、使用する。
The zero marker is used to reset the engine in the steady state and to change the speed from the power-on state to the steady state.

第3図に、本実施例の回転体の概略を示す。FIG. 3 schematically shows the rotating body of this embodiment.

なお、本発明に使用する回転体はディスク、ドラムなど
形状は問わない。また検出器は光学式、磁気式などの方
法は問わない。
Note that the rotating body used in the present invention may be of any shape, such as a disk or a drum. Further, the detector may be of an optical type or a magnetic type.

本実施例で説明した2相パルスは電気信号の2相波形が
得られれば良く、スケールパターン1のパターン形状と
検出回路1の検出方法を限定するものではない。従って
、2相のスケールパターンを同一位相の検出器で検出す
る方法であっても、本発明の請求範囲を逸脱することは
ない。
The two-phase pulse described in this embodiment only needs to obtain a two-phase waveform of an electric signal, and the pattern shape of the scale pattern 1 and the detection method of the detection circuit 1 are not limited. Therefore, even a method of detecting two-phase scale patterns using detectors of the same phase does not depart from the scope of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

カウンタ方式のアブソリュートエンコーダトシたため、
回転体は小形・軽量にできる。電源投入直後のアブソリ
ュート角度が不確定な期間でも、他の検出器を必要とせ
ず、かつ、モータドライバには何の改造を加えることな
くモータ励磁が行える。初期状態から、自動的にアブソ
リュートエンコーダに復帰するため、外部からのリセッ
ト信号が不要になる。
Because it is a counter type absolute encoder,
The rotating body can be made small and lightweight. Even during a period when the absolute angle is uncertain immediately after the power is turned on, the motor can be excited without the need for any other detector and without making any modifications to the motor driver. Since it automatically returns to the absolute encoder from the initial state, there is no need for an external reset signal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の詳細な説明するブロック図。 第2図はモータ軸の回転角度に応じた各部の波形図、第
3図は回転体に記録される各スケールパターンを示す概
略図である。 1・・・回転体、2・・・スケールパターン1.3・・
・スケールパターン2.4・・・スケールパターン3゜
代理人 弁理士 則 近 唐 佑 同    竹 花 昌久男
FIG. 1 is a block diagram illustrating the invention in detail. FIG. 2 is a waveform diagram of various parts depending on the rotation angle of the motor shaft, and FIG. 3 is a schematic diagram showing each scale pattern recorded on the rotating body. 1...Rotating body, 2...Scale pattern 1.3...
・Scale pattern 2.4...Scale pattern 3゜Representative Patent attorney Nori Chika Yudo Takehana Masahisa

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ブラシレスDCモータの回転軸に取りつけられて、イン
クリメンタルパルスをアップダウンカウントしゼロマー
カによってリセットして回転角に関するアブソリュート
データを得る、アブソリュートエンコーダを使って、モ
ータロータの位置検出を行い、励磁電流を切り換えてモ
ータの駆動を行う構成において、前記インクリメンタル
パルスとゼロマーカの他にモータの磁極数に合わせた出
力信号が得られるようなスケールパターンを設けその出
力信号によりエンコーダ電源投入直後からアブソリュー
トデータが、ゼロマーカによって確定するまでの過渡状
態でも、モータ駆動に必要な励磁切り換え信号が出力で
きることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
The absolute encoder is attached to the rotating shaft of a brushless DC motor and counts up and down the incremental pulses and resets with a zero marker to obtain absolute data regarding the rotation angle.The absolute encoder is used to detect the position of the motor rotor and to switch the excitation current to control the motor. In this configuration, in addition to the incremental pulses and the zero marker, a scale pattern is provided to obtain an output signal that matches the number of magnetic poles of the motor, and the absolute data is determined by the zero marker immediately after the encoder power is turned on. An absolute encoder that is capable of outputting the excitation switching signal necessary for motor drive even in transient conditions.
JP61128089A 1986-06-04 1986-06-04 Absolute encoder Pending JPS62290380A (en)

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JP61128089A JPS62290380A (en) 1986-06-04 1986-06-04 Absolute encoder

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JP61128089A JPS62290380A (en) 1986-06-04 1986-06-04 Absolute encoder

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ID=14976129

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JP61128089A Pending JPS62290380A (en) 1986-06-04 1986-06-04 Absolute encoder

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01298983A (en) * 1988-05-27 1989-12-01 Canon Inc Controller for brushless motor
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JP2009239992A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Kyocera Mita Corp Rotating drive unit and image-forming device
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EP4215879A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-26 Tamagawa Seiki Co., Ltd. Signal processing apparatus for encoder and method of generating multi-turn data of encoder

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