JP2005024281A - Encoder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】
モータなどの変位(回転)情報を得る検出器としてエンコーダが知られている。エンコーダは、変位に応じて互いに90度の位相差を有する2相の疑似正弦波信号を発生する。この周期信号である疑似正弦波信号の周期を細かく細分化すると、さらに細かい変位情報が得られる(特許文献1参照)。特許文献1には、あらかじめ2相の疑似正弦波信号の振幅比(正接関数)に対応させて逆正接関数の値(位相値)を格納したテーブルを用意しておき、エンコーダから出力される2相の信号から振幅比を算出し、この振幅比をインデックスとしてテーブルを参照することにより、逆正接関数、すなわち、内挿された位相値を得る技術が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−145719号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
2相の疑似正弦波信号の振幅比は、周期的に0で除算する状態を有するので、除数が0の場合に振幅比の演算を回避する必要が生じる。この場合、振幅比算出処理の有無によって位相値を得るまでの処理時間にばらつきが生じてしまう。
【0005】
本発明は、位相値を得るための処理時間のばらつきを低減するようにしたエンコーダを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可動物体の変位に応じて所定の位相差を有する2つの疑似正弦波信号を生成する疑似正弦波信号生成手段と、疑似正弦波信号の周期を内挿する内挿手段とを備えるエンコーダに適用され、疑似正弦波信号の周期を複数に等分割する等分割手段と、等分割された範囲の中で内挿値を演算する演算手段と、疑似正弦波信号の位相が等分割された範囲の中にあるときは、演算手段によって演算された内挿値を位相角とし、疑似正弦波信号の位相が等分割された範囲の境界にあるときは、当該境界値を位相角とするとともに、演算手段による演算時間に対応する時間調整を指示する制御手段とを、内挿手段に備えるようにしたものである。
エンコーダはさらに、位相角を示す情報を出力する出力手段を備えてもよく、この場合の時間調整は、境界値を位相角とする場合に出力手段によって情報が出力されるまでの時間に遅延を与えることを特徴とする。
等分割手段は、1周期を少なくとも8分割以上に分割し、演算手段は、商が1未満となる除算処理を含むことを特徴とする。
等分割手段は、2つの疑似正弦波信号のいずれか一方の位相が0度を基準として疑似正弦波信号の周期を複数に等分割することを特徴とする。
【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説明する。
図1は、本発明の一実施の形態によるエンコーダ装置の要部構成を示す図である。エンコーダ装置は、光学式エンコーダを用いてロータリモータ(不図示)の回転角を検出し、モータの回転を制御する。図1においてエンコーダ装置は、変位情報生成部1と、A/Dコンバータ2Aおよび2Bと、内挿回路3とで構成される。変位情報生成部1は、モータ(不図示)の変位を検出するための疑似正弦波信号を生成する。A/Dコンバータ2Aおよび2Bは、疑似正弦波信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。内挿回路3は、ディジタル変換後の疑似正弦波信号を用いてモータの変位を所定間隔ごとに検出し、変位検出値をモータ制御回路(不図示)へ送信する。モータ制御回路は、変位検出値に応じてモータ(不図示)を駆動制御し、モータの回転速度を制御する。
【0008】
変位情報生成部1は、発光素子11と、回転ディスク12と、受光素子13と、増幅回路14とを有する。回転ディスク12は、たとえば、その中心をモータ(不図示)の回転軸に一致させて配設される。ディスク12には外周に沿って複数のスリット12aが設けられている。発光素子11および受光素子13は、両者間にディスク12のスリット12aを挟むようにそれぞれ配設される。発光素子11で発した光をディスク12のスリット12aに照射し、スリット12aを通過した光を受光素子13で受光する。受光素子13は、受光した光の強さに応じて検出信号を出力する。
【0009】
モータ(不図示)の回転にともなって回転ディスク12が回転すると、受光素子13で受光される光は、スリット12aを通過する状態とスリットとスリットとの間で妨げられる状態とが繰り返されて強弱を繰り返す。このように強弱を繰り返す信号は疑似正弦波信号と呼ばれる。疑似正弦波信号は増幅回路14で増幅され、A/Dコンバータ2Aおよび2Bへ出力される。
【0010】
受光素子13は、たとえば、90度の位相差を有する2つの検出信号を出力するように構成されている。すなわち、受光素子13は、ディスク12に設けられているスリット12aの間隔をΔhとすると、Δh/4の間隔を隔てて配設される2つの受光素子13aおよび13b(不図示)によって構成される。これにより、受光素子13aによる検出信号(A相とする)に対し、位相が360/4=90度遅れた受光素子13bによる検出信号(B相とする)が得られる。
【0011】
図2は、受光素子13aによる検出信号sigA、および受光素子13bによる検出信号sigBの信号波形を示す図である。図2において、横軸は疑似正弦波信号の位相角θであり、縦軸は受光レベルである。位相角θは、アクチュエータの位置変位(この場合はモータの回転量)に対応する。位相角θの360度がスリット12aの間隔Δhに対応する。したがって、モータが1スリット間隔回転すると、疑似正弦波信号が一周期変動する。検出信号sigBをsinθで表すと、検出信号sigAはcosθで表される。
【0012】
A/Dコンバータ2AはA相の疑似正弦波信号(すなわち検出信号sigA)を、A/Dコンバータ2BはB相の疑似正弦波信号(すなわち検出信号sigB)を、それぞれアナログ信号からディジタル信号に変換する。変換後のディジタル信号は、それぞれ内挿回路3へ送出される。
【0013】
内挿回路3は、ディジタル化された疑似正弦波信号に対して内挿処理を施すことにより、モータの回転量(回転角)を疑似正弦波信号の周期より細かい分解能で検出する。検出結果はモータ制御回路(不図示)へ送られ、モータ制御回路によってモータに対する制御量を決定するために用いられる。
【0014】
本発明は、内挿回路3で行われる内挿処理に特徴を有する。
【0015】
図3は、内挿回路3の詳細を説明する図である。内挿回路3は、減算回路31と、内挿制御回路32と、除算回路33と、遅延回路34と、逆正接関数参照回路35と、内挿値選択・更新・保持回路36とを有する。
【0016】
減算回路31は、入力されるA相およびB相のディジタル信号からそれぞれ直流(DC)成分を除去する。内挿回路3に実際に入力される疑似正弦波信号は、前段の増幅回路14の特性により、たとえば、最大値が5.0V、最小値が0.0Vの周期信号である。この周期信号は、アナログ基準電位(この場合は2.5V)を中心に振動する。減算回路31は、A相およびB相のディジタル信号からDC成分(2.5V)に相当する値をそれぞれ減算することにより、図2に示したように0Vを中心に振動する電圧信号を得る(AC成分の抽出)。これにより、A相およびB相の疑似正弦波信号は、0Vより大きい領域では+符号が付加され、0Vより小さい領域では−符号が付加される。
【0017】
内挿制御回路32は、以下の3つの処理を行う。
1.疑似正弦波信号を周期分割する。
2.2相の疑似正弦波信号の振幅比(正接関数)算出のための除数および被除数を決定する。
3.上記2の算出をしない場合に例外処理を行う。
【0018】
次に1から3について説明する。
1.疑似正弦波信号の周期分割
図4は、内挿制御回路32による分割処理を説明する図である。一般に、疑似正弦波信号の1周期は、A相およびB相の信号値の符号に着目すると次の4つに分けられる。
(a)A相の符号が正、B相の符号が負となる0<θ<90度の領域
(b)A相およびB相の符号がともに正となる90<θ<180度の領域
(c)A相の符号が負、B相の符号が正となる180<θ<270度の領域
(d)A相およびB相の符号がともに負となる270<θ<360度の領域
【0019】
一方、A相およびB相の信号値の絶対値の大小関係に着目する場合は、疑似正弦波信号の1周期は次の4つに分けられる。記号|、|は絶対値を示す。
(e)|B相の信号値|>|A相の信号値|となる315<θ<45度の領域
(f)|A相の信号値|>|B相の信号値|となる45<θ<135度の領域
(g)|B相の信号値|>|A相の信号値|となる135<θ<225度の領域
(h)|A相の信号値|>|B相の信号値|となる225<θ<315度の領域
【0020】
上記(a)〜(d)の分類および(e)〜(h)の分類を組み合わせることにより、疑似正弦波信号の1周期は次の8つに分けられる。
領域▲1▼.上記(a)および(e)が成立する0<θ<45度の領域
領域▲2▼.上記(a)および(f)が成立する45<θ<90度の領域
領域▲3▼.上記(b)および(f)が成立する90<θ<135度の領域
領域▲4▼.上記(b)および(g)が成立する135<θ<180度の領域
領域▲5▼.上記(c)および(g)が成立する180<θ<225度の領域
領域▲6▼.上記(c)および(h)が成立する225<θ<270度の領域
領域▲7▼.上記(d)および(h)が成立する270<θ<315度の領域
領域▲8▼.上記(d)および(a)が成立する315<θ<360度の領域
【0021】
内挿制御回路32は、減算回路31からAC成分が抽出されたA相およびB相のディジタル信号が入力されると、位相角θが上記領域▲1▼〜領域▲8▼のうちどの領域に対応しているかを判定する。これにより、疑似正弦波信号(たとえば、A相)の1周期を8つに分割した45度範囲の領域のうち、いずれか1つの領域を選択できる。なお、位相角θが各領域の境界に対応する場合は後述する例外処理を行う。選択した45度範囲の領域は、後述する除算回路33および逆正接関数参照回路35によってさらに細かく細分化される。
【0022】
2.振幅比算出のための除数、被除数の決定
内挿制御回路32は、判定した領域が上記領域▲1▼、領域▲4▼、領域▲5▼および領域▲8▼のいずれかのとき、|B相の信号値|を除数に、|A相の信号値|を被除数にそれぞれセットして当該除数および被除数を除算回路33へ送るとともに、判定領域を示す情報を内挿値選択・更新・保持回路36へ送る。1周期の分割数8は、2進データの場合に3ビットで表現できるので、判定領域を示す情報は3ビットのデータとして送信される。
【0023】
一方、内挿制御回路32は、判定した領域が上記領域▲2▼、領域▲3▼、領域▲6▼および領域▲7▼のいずれかのとき、|A相の信号値|を除数に、|B相の信号値|を被除数にそれぞれセットして当該除数および被除数を除算回路33へ送るとともに、判定領域を示す情報を内挿値選択・更新・保持回路36へ送る。
【0024】
3.例外処理
内挿制御回路32は、減算回路31から入力されたA相およびB相のディジタル信号が領域▲1▼〜領域▲8▼のいずれにも該当しない、すなわち、A相およびB相のディジタル信号のいずれかが0、もしくはA相およびB相のディジタル信号の絶対値が等しい(|B相の信号値|=|A相の信号値|)とき、除算回路33に除算処理をスキップする指令を出力し、逆正接関数参照回路35に参照処理をスキップする指令を出力し、遅延回路34に位相角θを示す情報を送り、内挿値選択・更新・保持回路36へ例外処理を行う指令を出力する。例外処理時の位相角θは、以下のように求める。
【0025】
例外▲1▼.|A相の信号値|=0およびB相の符号が負のとき、θ=0度
例外▲2▼.A相の符号が正、B相の符号が負、および|A相の信号値|=|B相の信号値|のとき、θ=45度
例外▲3▼.A相の符号が正および|B相の信号値|=0のとき、θ=90度
例外▲4▼.A相およびB相の符号がともに正、および|A相の信号値|=|B相の信号値|のとき、θ=135度
例外▲5▼.|A相の信号値|=0およびB相の符号が正のとき、θ=180度
例外▲6▼.A相の符号が負、B相の符号が正、および|A相の信号値|=|B相の信号値|のとき、θ=225度
例外▲7▼.A相の符号が負および|B相の信号値|=0のとき、θ=270度
例外▲8▼.A相およびB相の符号がともに負、および|A相の信号値|=|B相の信号値|のとき、θ=315度
【0026】
例外▲1▼〜例外▲8▼の場合は位相角θが一義的に求まるので、上述した45度範囲の領域についてさらに細分化しなくてよい。そこで、内挿制御回路32は、例外処理時の位相角θを示す情報を遅延回路34を経由して内挿値選択・更新・保持回路36へ送る。
【0027】
除算回路33および逆正接関数参照回路35は、選択した45度範囲の領域を細分化する。除算回路33は、内挿制御回路32から入力される除数および被除数を用いて2相の疑似正弦波信号の振幅比を算出する。内挿制御回路32によって(除数)>(被除数)の関係が成立するように除数および被除数が決定されているので、商Qは0<Q<1の範囲に収まる。除算回路33は、商Qを示す情報をインデックス情報として逆正接関数参照回路35へ送出する。
【0028】
逆正接関数参照回路35は、周知のテーブル参照回路によって構成される。逆正接関数参照回路35には、2相の疑似正弦波信号の振幅比(tanθ)に対応する位相角θの値(細分化データ)があらかじめ記憶されている(θ=tan−1Q)。これにより、逆正接関数参照回路35にインデックス情報(Q)が入力されると、位相角θを示す情報が逆正接関数参照回路35から出力される。逆正接関数参照回路35は、0<θ<45度の範囲で細分化するように構成されているが、上述したように上記領域▲1▼〜領域▲8▼のいずれかを判定した上で細分化を行うので、逆正接関数参照回路35に1/8周期分の細分化データを備えるだけで1周期分全域について内挿することができる。つまり、1/8周期分の逆正接関数参照回路35は、等分された8つの領域で共用できる。逆正接関数参照回路35から出力された位相角θを示す情報は、内挿値選択・更新・保持回路36へ送られる。
【0029】
遅延回路34は、内挿制御回路32から位相角θを示す情報が入力されると、所定時間経過後に当該位相角θを示す情報を内挿値選択・更新・保持回路36へ出力する。所定時間(遅延時間)は、除算回路33および逆正接関数参照回路35による双方の処理時間の合計に相当するようにあらかじめ決定されている。遅延回路34を備えることにより、A相およびB相のディジタル信号が内挿制御回路32に入力されてから、例外処理時の位相角θを示す情報が内挿値選択・更新・保持回路36へ入力されるまでの経過時間と、A相およびB相のディジタル信号が内挿制御回路32に入力されてから、細分化された位相角θを示す情報が内挿値選択・更新・保持回路36へ入力されるまでの経過時間とを同等にすることができる。遅延回路34は、たとえば、シフトレジスタ回路などで構成される。
【0030】
内挿値選択・更新・保持回路36は、内挿制御回路32から例外処理の指令を受けると遅延回路34から入力される位相角θの情報を選択し、内挿制御回路32から例外処理の指令を受けない場合は逆正接関数参照回路35から入力される位相角θの情報を選択する。逆正接関数参照回路35から入力される位相角θの情報は0<θ<45度の範囲の情報であるので、内挿値選択・更新・保持回路36は、内挿制御回路32から入力された判定領域を示す情報を用いて1周期全域における位相角を算出する。
【0031】
たとえば、領域▲1▼が判定されているとき、逆正接関数参照回路35から入力される情報に基づいて位相角θを算出する。また、領域▲6▼が判定されているとき、逆正接関数参照回路35から入力される情報に225度を加えて位相角θを算出する。
【0032】
内挿値選択・更新・保持回路36は、算出した位相角θの情報を不図示の通信回路を経由してモータ制御回路(不図示)へ送出する。内挿値選択・更新・保持回路36は、新たな位相角情報が逆正接関数参照回路35および遅延回路34から入力されるまで、モータ制御回路(不図示)へ送出した位相角情報を保持するように構成されている。
【0033】
以上説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
(1)内挿回路3は、2相の疑似正弦波信号の振幅比Qを算出し、Qをインデックス情報として逆正接関数参照回路35から位相角θの情報を読み出す細分化処理を行う。内挿回路3はさらに、例外▲1▼(θ=0度)、例外▲2▼(θ=45度)、例外▲3▼(θ=90度)、例外▲4▼(θ=135度)、例外▲5▼(θ=180度)、例外▲6▼(θ=225度)、例外▲7▼(θ=270度)および例外▲8▼(θ=315度)のいずれかの場合に例外処理としてQの算出および逆正接関数参照回路35の参照処理をスキップし、一義的に決まる位相角θの情報を遅延回路34を介して内挿値選択・更新・保持回路36へ出力するようにした。これにより、細分化処理を行う場合と例外処理を行う場合とで、A相およびB相のディジタル信号が内挿制御回路32に入力されてから位相角θを示す情報が内挿値選択・更新・保持回路36へ出力されるまでの時間のばらつきを抑えることができる。この結果、内挿値選択・更新・保持回路36がモータ制御回路(不図示)へ位相角情報を時間的なばらつきを抑えて所定の間隔で送出できるので、モータの速度制御上の偏差(速度リップル)を低減することが可能になる。
【0034】
(2)振幅比Qの算出時に、Qが1未満となるように除数および被除数を決定したので、浮動小数点演算を必要とせず、除算回路33を簡単に構成できる上に、除算処理時間を短縮することができる。このため、除算処理ごとの処理時間のばらつきが少ない。さらに、Qの範囲を1未満に抑えたことにより、Qをインデックス情報として参照する逆正接関数参照回路35の回路規模を、インデックス範囲を広くとる場合に比べて小さくすることができる。
【0035】
(3)1周期の中で領域▲1▼〜領域▲8▼のいずれの領域に対応するかを判定した上で細分化処理を行うので、逆正接関数参照回路35に1/8周期分の細分化データを備えるだけで1周期分全域について内挿することができる。この結果、逆正接関数参照回路35の回路規模を小さく抑えることができる。
【0036】
以上の説明では、1周期を領域▲1▼〜領域▲8▼に分けて細分化を行う例を説明したが、分割する領域数は16分割であっても構わない。この場合には、周知の抵抗分割回路を用いることにより、2相の疑似正弦波信号の中間の位相を有する疑似正弦波信号を生成する。
【0037】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。可動物体は、たとえば、モータが対応する。疑似正弦波信号生成手段は、たとえば、変位情報生成部1によって構成される。内挿手段は、たとえば、内挿回路3によって構成される。等分割手段および制御手段は、たとえば、内挿制御回路32によって構成される。出力手段は、たとえば、内挿値選択・更新・保持回路36によって構成される。時間調整は、遅延回路34による遅延が対応する。演算手段は、たとえば、除算回路33および逆正接関数参照回路35によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【0038】
【発明の効果】
本発明によるエンコーダでは、位相値を得るための処理時間のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるエンコーダ装置の要部構成を示す図である。
【図2】2相の検出信号波形を示す図である。
【図3】内挿回路の詳細を説明する図である。
【図4】内挿制御回路による分割処理を説明する図である。
【符号の説明】
1…変位情報生成部、 2A、2B…A/Dコンバータ、
3…内挿回路、 11…発光素子、
12…回転ディスク、 13…受光素子、
14…増幅回路、 31…減算回路、
32…内挿制御、 33…除算回路、
34…遅延回路、 35…逆正接関数参照回路、
36…内挿値選択・更新・保持回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an encoder.
[0002]
[Prior art]
An encoder is known as a detector for obtaining displacement (rotation) information of a motor or the like. The encoder generates a two-phase pseudo sine wave signal having a phase difference of 90 degrees from each other in accordance with the displacement. Finer displacement information can be obtained by finely subdividing the period of the pseudo sine wave signal that is the periodic signal (see Patent Document 1). In
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-145719 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the amplitude ratio of the two-phase pseudo sine wave signal is periodically divided by 0, it is necessary to avoid the calculation of the amplitude ratio when the divisor is 0. In this case, the processing time until the phase value is obtained varies depending on the presence / absence of the amplitude ratio calculation processing.
[0005]
The present invention provides an encoder that reduces variations in processing time for obtaining a phase value.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a pseudo sine wave signal generating unit that generates two pseudo sine wave signals having a predetermined phase difference according to a displacement of a movable object, and an interpolation unit that interpolates the period of the pseudo sine wave signal. Applied to the encoder, equal division means for equally dividing the period of the pseudo sine wave signal into a plurality of parts, calculation means for calculating the interpolation value within the equally divided range, and the phase of the pseudo sine wave signal are equally divided When the phase is within the range, the interpolation value calculated by the calculation means is the phase angle, and when the phase of the pseudo sine wave signal is at the boundary of the equally divided range, the boundary value is the phase angle. In addition, the interpolation means includes control means for instructing time adjustment corresponding to the calculation time by the calculation means.
The encoder may further include output means for outputting information indicating the phase angle. In this case, the time adjustment is performed by delaying the time until the information is output by the output means when the boundary value is the phase angle. It is characterized by giving.
The equal division means divides one cycle into at least eight divisions, and the calculation means includes a division process in which the quotient is less than one.
The equal dividing means is characterized in that the period of the pseudo sine wave signal is equally divided into a plurality of periods with the phase of either one of the two pseudo sine wave signals set to 0 degree.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of an encoder device according to an embodiment of the present invention. The encoder device detects the rotation angle of a rotary motor (not shown) using an optical encoder and controls the rotation of the motor. In FIG. 1, the encoder device includes a displacement
[0008]
The displacement
[0009]
When the rotating
[0010]
The
[0011]
FIG. 2 is a diagram illustrating signal waveforms of the detection signal sigA from the light receiving element 13a and the detection signal sigB from the light receiving element 13b. In FIG. 2, the horizontal axis represents the phase angle θ of the pseudo sine wave signal, and the vertical axis represents the light reception level. The phase angle θ corresponds to the displacement of the actuator (in this case, the amount of rotation of the motor). The phase angle θ of 360 degrees corresponds to the interval Δh between the
[0012]
The A /
[0013]
The interpolation circuit 3 performs an interpolation process on the digitized pseudo sine wave signal to detect the rotation amount (rotation angle) of the motor with a resolution finer than the period of the pseudo sine wave signal. The detection result is sent to a motor control circuit (not shown), and is used by the motor control circuit to determine a control amount for the motor.
[0014]
The present invention is characterized by an interpolation process performed by the interpolation circuit 3.
[0015]
FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the interpolation circuit 3. The interpolation circuit 3 includes a subtraction circuit 31, an
[0016]
The subtraction circuit 31 removes direct current (DC) components from the input A-phase and B-phase digital signals. The pseudo sine wave signal actually input to the interpolation circuit 3 is a periodic signal having a maximum value of 5.0 V and a minimum value of 0.0 V, for example, due to the characteristics of the
[0017]
The
1. Periodically divide the pseudo sine wave signal.
2. Determine the divisor and dividend for calculating the amplitude ratio (tangent function) of the two-phase pseudo sine wave signal.
3. Exception processing is performed when the above calculation 2 is not performed.
[0018]
Next, 1 to 3 will be described.
1. Periodic Division of Pseudo Sine Wave Signal FIG. 4 is a diagram for explaining division processing by the
(A) Region of 0 <θ <90 degrees where the sign of the A phase is positive and the sign of the B phase is negative (b) Region of 90 <θ <180 degrees where the signs of both the A phase and the B phase are positive ( c) Region of 180 <θ <270 degrees where the sign of the A phase is negative and the sign of the B phase is positive (d) Region of 270 <θ <360 degrees where the signs of both the A phase and the B phase are negative ]
On the other hand, when paying attention to the magnitude relationship between the absolute values of the A-phase and B-phase signal values, one period of the pseudo sine wave signal is divided into the following four. The symbols | and | indicate absolute values.
(E) | B-phase signal value |> | A-phase signal value | of 315 <θ <45 degrees region (f) | A-phase signal value |> | B-phase signal value | of 45 < Region <g of θ <135 degrees (g) | B-phase signal value |> | A-phase signal value | of 135 <θ <225 degrees region (h) | A-phase signal value |> | B-phase signal 225 <θ <315 degrees region with value |
By combining the classifications (a) to (d) and the classifications (e) to (h), one period of the pseudo sine wave signal is divided into the following eight.
Region (1). Region region of 0 <θ <45 degrees where the above (a) and (e) are established {circle around (2)}.
When the A-phase and B-phase digital signals from which the AC component has been extracted from the subtraction circuit 31 are input, the
[0022]
2. The divisor and dividend
[0023]
On the other hand, when the determined region is any one of the above-mentioned region (2), region (3), region (6), and region (7), the
[0024]
3. The exception processing
[0025]
Exception (1). When the A-phase signal value | = 0 and the B-phase sign is negative, θ = 0 degree exception {circle around (2)}. When the sign of the A phase is positive, the sign of the B phase is negative, and | the signal value of the A phase | = | the signal value of the B phase | When the sign of the A phase is positive and the signal value of the B phase | = 0, θ = 90 degrees exception {circle around (4)}. When the signs of both A phase and B phase are positive, and | A phase signal value | = | B phase signal value |, θ = 135 degrees exception (5). When the signal value of A phase | = 0 and the sign of B phase is positive, θ = 180 degrees exception {circle around (6)}. When the sign of the A phase is negative, the sign of the B phase is positive, and the signal value of the A phase | = | the signal value of the B phase | When the sign of the A phase is negative and the signal value of the B phase | = 0, θ = 270 degrees exception (8). When the signs of both A phase and B phase are negative, and | A phase signal value | = | B phase signal value |, θ = 315 degrees.
In the case of the exceptions (1) to (8), the phase angle θ is uniquely determined, and therefore the above-described region of the 45 degree range does not need to be further subdivided. Therefore, the
[0027]
The
[0028]
The arctangent
[0029]
When the information indicating the phase angle θ is input from the
[0030]
When the interpolation value selection / update /
[0031]
For example, when the region (1) is determined, the phase angle θ is calculated based on information input from the arctangent
[0032]
The interpolated value selection / update /
[0033]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The interpolation circuit 3 calculates the amplitude ratio Q of the two-phase pseudo sine wave signal, and performs subdivision processing for reading out the information of the phase angle θ from the arctangent
[0034]
(2) When calculating the amplitude ratio Q, the divisor and the dividend are determined so that Q is less than 1. Therefore, the
[0035]
(3) Since the subdivision process is performed after determining which one of the areas {circle over (1)} to {circle around (8)} corresponds to one period, the inverse tangent
[0036]
In the above description, an example has been described in which one cycle is divided into areas {circle around (1)} to {circle around (8)}, but the number of areas to be divided may be 16. In this case, a pseudo sine wave signal having a phase intermediate between the two-phase pseudo sine wave signals is generated by using a known resistance dividing circuit.
[0037]
The correspondence between each component in the claims and each component in the embodiment of the invention will be described. For example, a motor corresponds to the movable object. The pseudo sine wave signal generating means is configured by the displacement
[0038]
【The invention's effect】
In the encoder according to the present invention, it is possible to reduce variations in processing time for obtaining a phase value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of an encoder device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a two-phase detection signal waveform;
FIG. 3 is a diagram illustrating details of an interpolation circuit.
FIG. 4 is a diagram illustrating division processing by an interpolation control circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
3 ... interpolation circuit, 11 ... light emitting element,
12 ... Rotating disk, 13 ... Light receiving element,
14 ... amplifier circuit, 31 ... subtractor circuit,
32 ... interpolation control, 33 ... division circuit,
34 ... Delay circuit, 35 ... Inverse tangent function reference circuit,
36. Interpolation value selection / update / hold circuit
Claims (4)
前記疑似正弦波信号の周期を内挿する内挿手段とを備え、
前記内挿手段は、
前記疑似正弦波信号の周期を複数に等分割する等分割手段と、
前記等分割された範囲の中で内挿値を演算する演算手段と、
前記疑似正弦波信号の位相が前記等分割された範囲の中にあるときは、前記演算手段によって演算された内挿値を位相角とし、前記疑似正弦波信号の位相が前記等分割された範囲の境界にあるときは、当該境界値を位相角とするとともに、前記演算手段による演算時間に対応する時間調整を指示する制御手段とを備えることを特徴とするエンコーダ。Pseudo sine wave signal generating means for generating two pseudo sine wave signals having a predetermined phase difference according to the displacement of the movable object;
Interpolating means for interpolating the period of the pseudo sine wave signal,
The interpolating means includes
Equal division means for equally dividing the period of the pseudo sine wave signal into a plurality of parts;
A computing means for computing an interpolated value within the equally divided range;
When the phase of the pseudo sine wave signal is in the equally divided range, the interpolation value calculated by the calculating means is a phase angle, and the phase of the pseudo sine wave signal is in the equally divided range And a control means for instructing a time adjustment corresponding to a calculation time by the calculation means, when the boundary value is a phase angle.
前記位相角を示す情報を出力する出力手段をさらに備え、
前記時間調整は、前記境界値を位相角とする場合に前記出力手段によって前記情報が出力されるまでの時間に遅延を与えることを特徴とするエンコーダ。The encoder according to claim 1, wherein
Output means for outputting information indicating the phase angle;
The encoder according to claim 1, wherein the time adjustment gives a delay to the time until the information is output by the output means when the boundary value is a phase angle.
前記等分割手段は、1周期を少なくとも8分割以上に分割し、
前記演算手段は、商が1未満となる除算処理を含むことを特徴とするエンコーダ。The encoder according to claim 1 or 2,
The equal division means divides one cycle into at least eight divisions,
The encoder includes a division process in which a quotient is less than 1.
前記等分割手段は、前記2つの疑似正弦波信号のいずれか一方の位相が0度を基準として前記疑似正弦波信号の周期を複数に等分割することを特徴とするエンコーダ。The encoder according to any one of claims 1 to 3,
The encoder is characterized in that the equal division means equally divides the period of the pseudo sine wave signal into a plurality of parts based on the phase of either one of the two pseudo sine wave signals being 0 degrees.
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