JP2006003194A - Interpolating split circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内挿分割回路に関し、特に、キャリア成分f(ωt)を含まない2相出力信号を用いて、閉ループ方式にて内挿分割することにより、回構成を簡略化するための新規な改良に関する。 The present invention relates to an interpolating / dividing circuit, and more particularly to a novel circuit for simplifying the rotation configuration by interpolating in a closed-loop manner using a two-phase output signal that does not include a carrier component f (ωt). Regarding improvement.
従来、用いられていたこの種の光エンコーダの内挿分割方法としては、特許文献1に示されているように、キャリア成分を含む2相信号を開ループ方式の内挿分割回路で内挿処理して位置データを得ていた。 As an interpolation division method of this type of optical encoder that has been used conventionally, as shown in Patent Document 1, a two-phase signal including a carrier component is interpolated by an open-loop interpolation division circuit. And obtained position data.
すなわち、図5から図10で示されるように構成されていた。
正弦波信号源10は、正弦液状の信号SG(図6(c)を参照)をノードP,N間に印加する。発光回路20は、アノードかノードPに接続された発光ダイオード21と、カソードおよびアノードがそれぞれ発光ダイオード21のアノードおよびカソードに接続されたダイオード23と、カソードが発光ダイオード21のカソードに接続され、アノードがノードNに接続された発光ダイオード22と、アノードおよびカソードがそれぞれ発光ダイオード22のカソードおよびアノードに接続されたダイオード24とからなる。
That is, it is configured as shown in FIGS.
The sine
発光回路30は、アノードがノードPに接続された発光ダイオード31と、カソードおよびアノードがそれぞれ発光ダイオード31のアノードおよびカソードに接続されたダイオード33と、カソードが発光ダイオード31のカソードに接続され、アノードがノードNに接続された発光ダイオード32と、アノードおよびカソードがそれぞれ発光ダイオード32のカソードおよびアノードに接続さされたダイオード34とからなる。発光回路20、30の発光ダイオード21、22、31、32の光は、インデックススケール40およびメインスケール50の透光スリットを通過して、受光素子61、62に受光される。発光ダイオード21、31から受光素子61、62に受光される光は光エンコーダ1ピッチ内で位相が90°ずれるように配置されている。光ダイオード21、22から受光素子61に受光される光は光エンコーダ1ピッチ内で位相が180°ずれるように配置されている。光ダイオード31、32から受光素子62に受光される光は光エンコーダ1ピッチ内で位相が180°ずれるように配置されている。また、正弦波信号源10のノードPにおける極性がノードNに対し正極のときは、発光ダイオード21、31が発光し、負極のときは、発光ダイオード22、32が発光する。
The light emitting circuit 30 includes a light emitting diode 31 having an anode connected to the node P, a cathode and an anode connected to the anode and the cathode of the light emitting diode 31, and a cathode connected to the cathode of the light emitting diode 31, respectively. Is composed of a
したがって、発光回路20から受光素子61に対し、スケール40、50を介して正弦波状に変化する光が出射されているとすると、発光回路30からは余弦波状に変化する光が出射されていることとなる。しかし、メインスケール50が基準位置から角度θだけ傾いているとすると、角度θの余弦または正弦が発光回路20または発光回路30からの受光に乗算されて受光素子61、62の出力信号SX,SY(図6(a),(b)を参照)となる。レゾルバ/デジタルコンバータ70(以降、R/Dコンバータ70と略記する)は、信号SGに基づきSX,SYをレゾルバ/デジタルコンバートし、1ピッチ内の位置を示すデジタル信号80を出力する。具体例としては図9に示されるようにレゾルバ/デジタルコンバートするための、R/Dコンバータ70は、ACブリッジ71、位相検知復調器72、アップダウンカウンタ73、アップダウンVCO74、積分器75から構成されている。また、ACブリッジ71は、図10に示されるように、バッファ711、COS乗算回路713、SIN乗算回路714、減算回路715とから構成されている。
Therefore, if light that changes in a sine wave shape is emitted from the
このような構成のR/Dコンバータ70に対し、正弦波信号源10がSINωtを出力し、メインスケール50は回転角θだけいる回転しているとすると、R/Dコンバータ70のACブリッジ71のバッファ回路711には、下式(2),(3)であらわされる入力V1,V2が与えられる(SINωtがSINθまたCOSθで振幅変調された形となっている)。
V1=V*SINωt*SINθ・・・・・(2)
V2=V*SINωt*COSθ・・・・・(3)
ただし、Vは定数
バッファ回路711は、これらの信号の4象限の内の出力のいずれかを選択して(これは回路を単純化するためのもので本発明と直接関係がないので、これ以上の説明は行わない)、現時点で角度θとして検出された角度φのデジタル値をアップダウンカウンタ73より入力し、COS乗算回路713、SIN乗算回路714がV1、V2にそれぞれCOSφ、SINφを乗算し、下式(4)、(5)を得る。
If the sine
V1 = V * SINωt * SINθ (2)
V2 = V * SINωt * COSθ (3)
However, V is a constant. The buffer circuit 711 selects one of the outputs in the four quadrants of these signals (this is for simplifying the circuit and is not directly related to the present invention. The digital value of the angle φ detected as the angle θ at this time is input from the up / down
V11=V*SINωt*SINθ*COSφ・・・・・(4)
V22=V*SINωt*COSθ*SINφ・・・・・(5)
減算回路715はV11からV22を減算し、AC位置誤差を表す下式(6)を得る。
V3=V*SINωt*SIN(θ−φ)・・・・・・・(6)
位相検知復調器72はACブリッジ71の出力V3をSINωtを用いて復調しDC位置誤差として出力する。DC位置誤差は、積分器75およびアップダウンVCO74を介して、アップダウンカウンタ73のカウント値を、式(6)の右辺第3項のSIN(θ−φ)が0すなわちθ=φとなるまで変更させる。θ=φとなったときは、正確な位置データ80がアップダウンカウンタ73より出力されていることとなる。この場合、位相検知復調器72は復調のため、正弦波信号源10の正弦波信号出力を利用しているので、2相発振器のような高精度なものは必要としない。
V11 = V * SINωt * SINθ * COSφ (4)
V22 = V * SINωt * COSθ * SINφ (5)
The
V3 = V * SINωt * SIN (θ−φ) (6)
The
また、図5の実施例とは異なり、図7の第2の実施例のように、正弦波信号源10の代わりに、方形波信号源90を用いた場合にも、同様な結果を得ることができる。この場合の各部の信号を示すのが図8である。
Further, unlike the embodiment of FIG. 5, the same result can be obtained even when the square
従来の内挿分割回路は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、分割するsin/cosの2相出力信号には、一定周波数ωのキャリア成分f(ωt)を含ませる必要があり、f(ωt)生成回路および検波回路が必要となり、回路構成が複雑にならざるを得なかった。
Since the conventional interpolation / division circuit is configured as described above, the following problems exist.
That is, the sin / cos two-phase output signal to be divided needs to include a carrier component f (ωt) having a constant frequency ω, and an f (ωt) generation circuit and a detection circuit are required, resulting in a complicated circuit configuration. I had to be.
本発明による内挿分割回路は、発光回路の発光源からの光をメインスケールを経て第1、第2受光素子で受光し、前記第1、第2受光素子から得られ互いに位相の異なる第1、第2出力信号は内挿回路の偏差検出部に設けられデジタル位置フィードバック値(sinφ,cosφ)が入力されるcos乗算回路及びsin乗算回路に入力され、前記cos,sin乗算回路からの第1、第2乗算出力は減算回路に入力され、減算処理されて偏差(ε)が出力され、前記偏差(ε)を用いて位置データ(φ)を得るようにした構成であり、また、前記偏差(ε)が、補償器に入力されて速度出力が得られると共に、前記速度出力が積分器に入力されて前記位置データ(φ)及びデジタル位置フィードバック値(sinφ,cosφ)が得られる構成である。 The interpolating / dividing circuit according to the present invention receives the light from the light source of the light emitting circuit through the main scale by the first and second light receiving elements, and is obtained from the first and second light receiving elements. The second output signal is input to a cos multiplication circuit and a sin multiplication circuit which are provided in a deviation detection unit of the interpolation circuit and to which a digital position feedback value (sinφ, cosφ) is input, and the first output from the cos, sin multiplication circuit. The second multiplication output is input to a subtraction circuit, and a subtraction process is performed to output a deviation (ε), and position data (φ) is obtained using the deviation (ε). (ε) is input to a compensator to obtain a velocity output, and the velocity output is inputted to an integrator to obtain the position data (φ) and the digital position feedback value (sinφ, cosφ). .
本発明による内挿分割回路は、以上のように構成されていたため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、発光源を駆動する発光回路に従来のような正弦波信号源を用いてキャリア成分f(ωt)を生成する回路が不要となって回路構成を簡略化できる。
また、内挿回路にも検波系の回路が不要となり、内挿回路自体の簡略化ができる。
Since the interpolation division circuit according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a circuit for generating a carrier component f (ωt) using a conventional sinusoidal signal source for the light emitting circuit for driving the light emitting source is not necessary, and the circuit configuration can be simplified.
In addition, the detection circuit is not required for the interpolation circuit, and the interpolation circuit itself can be simplified.
本発明は、キャリア成分f(ωt)を用いない閉ループ方式を採用することにより、回路構成を大幅に簡略化することを目的とする。 An object of the present invention is to greatly simplify the circuit configuration by adopting a closed loop system that does not use the carrier component f (ωt).
以下、図面と共に本発明による内挿分割回路の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図1において,符号21で示されるものは発光回路20によって発光駆動される発光源21であり、この発光源21からの光21aは、インデックススケール40及びメインスケール50を介して第1、第2受光素子61、62に入光するように構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of an interpolation / division circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the same or equivalent parts as in the conventional example will be described using the same reference numerals.
In FIG. 1,
前記第1、第2受光素子61、62から得られる2相(sinθ,cosθ)の第1、第2出力信号SX,SYは、内挿回路70に入力され、この内挿回路70からは角度信号としての位置データφが出力されるように構成されている。
尚、前述の第1、第2出力信号SX,SYは、図2で示されるように、互いに90度位相が異なるように構成されている。
The first and second output signals SX and SY of the two phases (sin θ and cos θ) obtained from the first and second
The first and second output signals SX and SY described above are configured to be 90 degrees out of phase with each other as shown in FIG.
前記内挿回路70は、図3で示されるように構成されている。
すなわち、前記第1、第2出力信号SX,SYは、偏差検出部71に入力され、この偏差検出部71で得られた偏差εは補償器75に入力され、この補償器75から速度出力79が得られると共に、この速度出力79は積分器75Aで積分されて位置データ(φ)80が得られると共に、この位置データ(φ)80はデジタル位置フィードバック値sinφ,cosφとして前記偏差検出部71に入力されて閉ループを形成するように構成されている。
The
That is, the first and second output signals SX and SY are input to the
前記補償器75は、前記閉ループを成立するために設けられているもので、この閉ループ成立のための時定数、増幅度等の条件を設定した回路により構成され、その回路構成としては周知の構成を用いることができる。 The compensator 75 is provided to establish the closed loop, and is constituted by a circuit in which conditions such as a time constant and an amplification degree for establishing the closed loop are set. The circuit configuration is a well-known configuration. Can be used.
前記偏差検出部71は、具体的には図4で示されるように構成されている。すなわち、この偏差検出部71のcos乗算回路713及びcos乗算回路714には、前記第1、第2出力信号SX,SYが入力され、前記cos,sin乗算回路713,714から得られた第1、第2出力V11,V22は減算回路715に入力され、この減算回路715から前記偏差εがsin(θ−φ)として出力される。
尚、前記cos,sin乗算回路713,714には、前記位置データ(φ)80がデジタル位置フィードバック値sinφ,cosφとして入力されている。
Specifically, the
The position data (φ) 80 is input to the cos and
本発明は、偏差検出部71に同期検波回路を追加することでエンコーダに限らず、レゾルバにも応用可能である。
The present invention can be applied not only to an encoder by adding a synchronous detection circuit to the
SX 第1出力信号(sinθ)
SY 第2出力信号(cosθ)
20 発光回路
21 発光源
50 メインスケール
61 第1受光素子
62 第2受光素子
ε 偏差〔sin(θ−φ)〕
70 内挿回路
71 偏差検出部
75 補償器
75A 積分器
79 速度出力
80 位置データφ
713 cos乗算回路
714 sin乗算回路
715 減算回路
SX first output signal (sin θ)
SY Second output signal (cos θ)
20
70
713
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004179431A JP2006003194A (en) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Interpolating split circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004179431A JP2006003194A (en) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Interpolating split circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006003194A true JP2006003194A (en) | 2006-01-05 |
Family
ID=35771704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004179431A Pending JP2006003194A (en) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Interpolating split circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006003194A (en) |
-
2004
- 2004-06-17 JP JP2004179431A patent/JP2006003194A/en active Pending
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