JP2009128060A - Rotary encoder and electronic control system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary encoder which enables safe operation of a system on the electronic control unit side. <P>SOLUTION: This rotary encoder 11 comprises main-system and sub-system circuits which form respectively an A phase signal, a B phase signal and a reference phase signal and a microcomputer which determines whether the main-system circuit is normal or abnormal, and outputs the A phase signal and the B phase signal from the main-system circuit when this circuit is determined as normal, while performing a control for switchover to the side whereon the A phase signal and the B phase signal are outputted from the sub-system circuit, when the main-system circuit is determined as abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、アブソリュート型やインクリメンタル型のロータリエンコーダにおいて異常相出力機能に関するものである。   The present invention relates to an abnormal phase output function in an absolute type or incremental type rotary encoder.

本発明のロータリエンコーダは、被検出軸と同期回転する円周方向複数の回転スリットを通過した投光素子からの光信号を複数の受光素子で受光し、この受光に応答して受光素子の受光出力から生成出力されるA、B相両信号から被検出軸の回転情報を得るエンコーダである。   The rotary encoder of the present invention receives a light signal from a light projecting element that has passed through a plurality of circumferential slits rotating in synchronization with a detected shaft by a plurality of light receiving elements, and receives light from the light receiving element in response to the light reception. This encoder obtains rotation information of the detected shaft from both A and B phase signals generated and output from the output.

図8を参照してインクリメンタル型のロータリエンコーダ11は、一般的に、投光素子LEDと2つの受光素子PD1,PD2との間に、円周方向等間隔に投光素子LEDからの光を透過することができる複数のスリット(以下回転スリットと言う)を有する回転スリット板RSと、この回転スリット板RSの一方側に上記スリットと同様に投光素子LEDからの光を透過することができるスリット(以下固定スリットと言う)を有する固定スリット板FSとを対向配置している(特許文献1)。   Referring to FIG. 8, the incremental rotary encoder 11 generally transmits light from the light projecting element LED at equal intervals in the circumferential direction between the light projecting element LED and the two light receiving elements PD1 and PD2. A rotary slit plate RS having a plurality of slits (hereinafter referred to as rotary slits), and a slit that can transmit light from the light projecting element LED on one side of the rotary slit plate RS, similar to the slits. A fixed slit plate FS (hereinafter referred to as “fixed slit”) is disposed oppositely (Patent Document 1).

この固定スリット板FSの固定スリットは、投光素子LEDからの光を電気角で順次90度ずつずれさせて回転スリット板RSの回転スリットを通過させて光信号を形成するようになっている。受光素子PD1,PD2では上記光信号を受光し、制御手段CPUでは受光素子PD1,PD2の受光出力から図9(a)(b)で示すようなA相信号と、B相信号とを生成し、これらA相とB相信号から被検出軸の回転状態すなわちその回転方向や回転速度を検出することができるようになっている。   The fixed slit of the fixed slit plate FS shifts the light from the light projecting element LED by 90 degrees sequentially in electrical angle and passes through the rotary slit of the rotary slit plate RS to form an optical signal. The light receiving elements PD1 and PD2 receive the above optical signals, and the control means CPU generates A phase signals and B phase signals as shown in FIGS. 9A and 9B from the light receiving outputs of the light receiving elements PD1 and PD2. The rotation state of the detected shaft, that is, the rotation direction and the rotation speed can be detected from the A phase and B phase signals.

この回転方向の検出では、図9(c)で示すようにA相とB相信号のバイナリーコードでA相信号「0」、B相信号「0」の組み合わせでは「0」、A相信号「1」、B相信号「0」の組み合わせでは「2」、A相信号「1」、B相信号「1」の組み合わせでは「3」、A相信号「0」、B相信号「1」の組み合わせでは「1」としそのバイナリーコードの変化順序から回転方向を判定することができる。バイナリーコードは「0」「2」「3」「1」「0」「2」…と変化し、信号レベル合計は「0」「1」「2」「1」「0」「1」…と変化する。   In the detection of the rotational direction, as shown in FIG. 9C, the binary code of the A phase and B phase signals is “0” for the combination of the A phase signal “0”, the B phase signal “0”, and the A phase signal “ 1 ”, B phase signal“ 0 ”in combination“ 2 ”, A phase signal“ 1 ”, B phase signal“ 1 ”in combination“ 3 ”, A phase signal“ 0 ”, B phase signal“ 1 ” The combination is “1”, and the rotation direction can be determined from the change order of the binary code. The binary code changes as “0” “2” “3” “1” “0” “2”... And the total signal level is “0” “1” “2” “1” “0” “1”. Change.

そして、上記A相信号とB相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「0」「0」の組み合わせが存在している。この場合、上記ロータリエンコーダでは図10で示すように受光素子PD1,PD2が電源コモン端子CTに共通に接続されているために、電源コモン端子CTが受光素子PD1,PD2に未接続であるときも上記A相信号とB相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「0」「0」の組み合わせが成立することになる。受光素子PD1,PD2の受光出力はそれぞれ比較回路CP1,CP2で比較され、A相信号、B相信号が生成されるようになっている。   In the combination of the binary code of the A phase signal and the B phase signal, there are “0” and “0” combinations. In this case, in the rotary encoder, since the light receiving elements PD1 and PD2 are commonly connected to the power supply common terminal CT as shown in FIG. 10, even when the power common terminal CT is not connected to the light receiving elements PD1 and PD2. In the combination of the binary code of the A phase signal and the B phase signal, a combination of “0” and “0” is established. The light reception outputs of the light receiving elements PD1 and PD2 are compared by the comparison circuits CP1 and CP2, respectively, and an A phase signal and a B phase signal are generated.

そのため従来のロータリエンコーダ11では、受光素子PD1,PD2が電源コモン端子CTに未接続の場合では、被検出軸の回転状態を誤検出することになり、ロータリエンコーダを搭載した装置やシステムの信頼性を低下させてしまう要因となるという課題がある。   Therefore, in the conventional rotary encoder 11, when the light receiving elements PD1 and PD2 are not connected to the power supply common terminal CT, the rotational state of the detected shaft is erroneously detected, and the reliability of the apparatus or system on which the rotary encoder is mounted is detected. There is a problem that it becomes a factor of lowering.

そして、本出願人は、上記電源コモン端子CTに未接続の状態を検出可能とするために、180度ごとに信号レベルが反転するものでかつA相信号とB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転する参照相信号を生成する信号生成手段と、少なくとも上記A相、B相、参照相(ref)三者の信号レベルに基づいて上記電源コモン端子CTが上記複数の受光素子PD1,PD2に未接続であるか否かを判定する判定手段とを備えたロータリエンコーダを考えた(平成19年5月14日付け出願に係る特願2007−127857号参照)。   In order to make it possible to detect an unconnected state to the power supply common terminal CT, the present applicant reverses the signal level every 180 degrees, and the signal levels of the A phase signal and the B phase signal are both Based on at least three signal levels of the A phase, the B phase, and the reference phase (ref), the power supply common terminal CT is configured to generate the reference phase signal that is inverted to the rising side at the timing of zero. A rotary encoder provided with a determination means for determining whether or not a plurality of light receiving elements PD1 and PD2 are not connected has been considered (see Japanese Patent Application No. 2007-127857, filed on May 14, 2007).

ところで、ロータリエンコーダは、ロータリエンコーダから上記両信号を入力すると共に上記両信号に基づいて上記被検出軸の回転動作を電子制御する電子制御装置と共に電子制御システムに組み込まれる場合、上記ロータリエンコーダのA相、B相、参照相(ref)のうちのいずれかの相が故障している場合、故障の場合は例えば信号レベル「1」(=ON)、正常の場合は例えば信号レベル「0」(=OFF)とするフェイルセーフ信号を電子制御装置側に出力するだけであり、電子制御装置側では、上記各相のいずれが故障したかが不明であるから、フェイルセーフ信号により電子制御システムの安全を図る見地から、システム運転を停止する以外に対応が困難であった。   By the way, when the rotary encoder is incorporated in an electronic control system together with an electronic control unit that inputs both the signals from the rotary encoder and electronically controls the rotation operation of the detected shaft based on the both signals, the rotary encoder A When one of the phase, the B phase, and the reference phase (ref) is out of order, in the case of failure, for example, the signal level “1” (= ON), and in the case of normal, for example, the signal level “0” ( = OFF) is simply output to the electronic control device side, and the electronic control device side does not know which of the above phases has failed. Therefore, the safety of the electronic control system is determined by the failsafe signal. From the standpoint of achieving this, it was difficult to respond to other than stopping the system operation.

また、フェイルセーフ信号の入力により電子制御装置側ではシステム運転停止等の非常措置を講じることはできても、フェイルセーフ信号の入力後即座にシステム運転停止等の非常措置を講じたのでは例えばエレベータの乗りかごが途中階である場合では不都合である。一方近傍階までは乗りかごを昇降させることが可能なようにシステム構築したとしても、それはあくまで緊急避難的措置であり、上記昇降中に停止する可能性の存在も否定し難い。そこで、本出願人は、鋭意研究をすすめた結果、A、B相両信号生成側に異常があっても安全にシステム運転が可能なロータリエンコーダを発明することができた。
特開平07−134048号公報
In addition, even if the electronic control device can take emergency measures such as stopping the system operation by inputting the fail-safe signal, if an emergency measure such as stopping the system operation is taken immediately after the input of the fail-safe signal, for example, an elevator This is inconvenient if the car is on the middle floor. On the other hand, even if the system is constructed so that the car can be raised and lowered up to the nearby floor, it is an emergency evacuation measure, and it is difficult to deny the possibility of stopping during the raising and lowering. Therefore, as a result of diligent research, the present applicant has been able to invent a rotary encoder that can safely operate the system even if there is an abnormality on both the A and B phase signal generation sides.
Japanese Patent Laid-Open No. 07-134048

本発明により解決すべき課題は、電子制御装置側では安全にシステム運転を行うことを可能としたロータリエンコーダを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a rotary encoder that enables safe system operation on the electronic control unit side.

本発明によるロータリエンコーダは、投光素子からの投光を被検出軸と同期回転する回転スリットを介して受光する複数の受光素子を備え、これら受光素子の受光出力から被検出軸の回転情報を含む検出信号を生成するロータリエンコーダにおいて、上記検出信号として電気角で180度ごとに反転するA相信号、A相信号より電気角で90度ずれ180度ごとに反転するB相信号を生成するメイン系回路と、上記検出信号として上記メイン系回路とは別回路構成にて上記A相信号、B相信号を生成するサブ系回路と、上記メイン系回路が正常か異常かを判定すると共に正常判定時は上記メイン系回路からA、B相両信号を出力制御し、異常判定時は上記サブ系回路からA、B相両信号を出力する側に切替制御する制御手段と、を含むことを特徴とするものである。   The rotary encoder according to the present invention includes a plurality of light receiving elements that receive light projected from the light projecting elements through a rotating slit that rotates in synchronization with the detected shaft, and obtains rotation information of the detected shaft from the light reception output of these light receiving elements. In the rotary encoder that generates the detection signal including the A phase signal that inverts every 180 degrees in electrical angle as the detection signal, and the B phase signal that inverts by 90 degrees in electrical angle from the A phase signal and inverts every 180 degrees A system circuit, a sub-system circuit that generates the A-phase signal and the B-phase signal in a circuit configuration different from the main system circuit as the detection signal, and whether the main system circuit is normal or abnormal Control means for controlling the output of both the A and B phase signals from the main system circuit at the time, and switching the control from the sub system circuit to the output side of both the A and B phase signals at the time of abnormality determination. We are an butterfly.

本発明では、メイン系回路からA、B相両信号を電子制御装置側に出力している途中等で、上記両相のいずれかが故障した場合、マイクロコンピュータがサブ系回路に切り換えるので、電子制御装置側ではシステム運転を継続することができる。また、ロータリエンコーダ側から電子制御装置側に対して上記故障等によりフェイルセーフ信号が出力された場合、電子制御装置側では、ロータリエンコーダ側の故障原因が不明であっても、フェイルセーフ信号入力によりシステム運転を即座に停止する必要がなくなりシステム運転を安全に行うことができる。また、サブ系回路に切り替わった場合では、メイン系に故障等が存在するので、システム管理者等はロータリエンコーダの故障等に対してメンテナンスを実施しその故障要因等を無くすことができる。   In the present invention, the microcomputer switches to the sub system circuit when either of the two phases breaks down while the A and B phase signals are being output from the main system circuit to the electronic control unit side. The system operation can be continued on the control device side. Also, if a fail-safe signal is output from the rotary encoder side to the electronic control unit due to the above failure, etc., even if the cause of the failure on the rotary encoder side is unknown on the electronic control side, the fail-safe signal is input. It is not necessary to stop the system operation immediately, and the system operation can be performed safely. Further, when switching to the sub system circuit, there is a failure or the like in the main system, so the system administrator or the like can perform maintenance for the failure or the like of the rotary encoder and eliminate the cause of the failure.

本発明の好ましい一態様は、180度ごとに信号レベルが反転するものでかつA相信号とB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転する参照相信号を生成する参照相信号生成回路を備え、上記制御手段は、少なくともA相、B相、参照相(ref)三者の信号レベルに基づいて上記複数の受光素子が電源コモン端子に共通に接続されているか、接続されていないかを判定すると共に、接続されていないときはフェイルセーフ信号を出力制御する、ことである。   According to a preferred aspect of the present invention, a reference phase signal is generated that inverts the signal level every 180 degrees and inverts to the rising side at a timing when both of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal are zero. A reference phase signal generation circuit, wherein the control means is connected to the power supply common terminal in common with the plurality of light receiving elements based on at least the signal levels of the A phase, the B phase, and the reference phase (ref), It is determined whether it is not connected, and when it is not connected, output control of a fail-safe signal is performed.

この態様に関して説明すると、A相信号とB相信号のバイナリーコードの組み合わせで「0」「0」の組み合わせのタイミングでは、A相信号とB相信号二者の信号レベルの合計はゼロであるが、参照相信号の信号レベルが立ち上がり側に反転すると、A相、B相、参照相三者の信号レベルの合計はゼロにはならないから、受光素子は電源コモン端子に接続されていると判定することができる。一方、A相信号とB相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「0」「0」の組み合わせのタイミングではA相信号とB相信号二者の信号レベルの合計はゼロである。そして、このタイミングで電源コモン端子が受光素子に接続されていない場合では、参照相信号の信号レベルが立ち上がり側に反転せず、参照相信号の信号レベルはゼロであり、A相、B相、参照相三者の信号レベルの合計はゼロとなって、受光素子が電源コモン端子に未接続状態であると判定することができる。その結果、本発明のロータリエンコーダではそれを搭載した装置やシステムは上記判定から稼動前にその挙動を制御することができるのでその信頼性が向上することになる。   To explain this aspect, the sum of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal is zero at the combination timing of “0” and “0” in the binary code combination of the A phase signal and the B phase signal. When the signal level of the reference phase signal is inverted to the rising side, the sum of the signal levels of the A phase, the B phase, and the reference phase does not become zero, so it is determined that the light receiving element is connected to the power supply common terminal. be able to. On the other hand, in the combination of the binary code of the A phase signal and the B phase signal, the sum of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal is zero at the timing of the combination of “0” and “0”. When the power supply common terminal is not connected to the light receiving element at this timing, the signal level of the reference phase signal is not inverted to the rising side, the signal level of the reference phase signal is zero, and the A phase, B phase, The sum of the signal levels of the three reference phases becomes zero, and it can be determined that the light receiving element is not connected to the power supply common terminal. As a result, in the rotary encoder according to the present invention, the behavior of an apparatus or system on which the rotary encoder is mounted can be controlled before the operation from the above determination, so that the reliability is improved.

本発明の好ましい一態様は、180度ごとに信号レベルが反転するものでかつA相信号とB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転する参照相信号を生成する参照相信号生成回路を備え、上記制御手段は、少なくとも上記A相信号、B相信号、参照相信号からなる三者の信号のいずれが故障したかを検出すると共に、この検出に基づき、三者の信号のうちのいずれの相が異常であるかを特定するデータとして、複数のビット信号の組み合わせデータ、単一信号の1周期内のデューティの組み合わせデータ、および通信データのうちのいずれか1つを出力制御する、ことである。   According to a preferred aspect of the present invention, a reference phase signal is generated that inverts the signal level every 180 degrees and inverts to the rising side at a timing when both of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal are zero. The control means includes a reference phase signal generation circuit, and the control means detects at least one of the three signals including the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal, and based on the detection, detects the three parties. As data for specifying which phase of the signals is abnormal, any one of combination data of a plurality of bit signals, combination data of duty within one cycle of a single signal, and communication data Output control.

この態様では、上記データから、A相信号、B相信号、参照相信号のうちのいずれの相が異常であるかが、電子制御装置側に分かるので、電子制御装置側では、例えばA相、B相、参照相(ref)のうち、参照相(ref)のみが異常相である場合、システムを運転停止せず、A相、B相の信号でシステム運転を継続することができ、また、A相のみまたはB相のみが異常相の場合、被検出軸の正転、逆転の判断を電子制御装置側はできないが、正常なA相またはB相の信号でシステムを暫定的に運転することができ、A相、B相が共に異常相の場合、参照相(ref)の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   In this aspect, since the electronic control device side knows which phase of the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal is abnormal from the above data, on the electronic control device side, for example, the A phase, When only the reference phase (ref) is the abnormal phase among the B phase and the reference phase (ref), the system operation can be continued with the signals of the A phase and the B phase without stopping the system. If only the A phase or only the B phase is an abnormal phase, the electronic controller side cannot judge whether the detected axis is rotating forward or reverse, but the system should be temporarily operated with a normal A phase or B phase signal. When both the A phase and the B phase are abnormal phases, the system can be tentatively operated with a reference phase (ref) signal.

なお、本発明は、アブソリュート型のロータリエンコーダでもインクリメンタル型のロータリエンコーダにも適用することができる。   The present invention can be applied to both an absolute type rotary encoder and an incremental type rotary encoder.

本発明では、A、B相両信号生成側に異常があっても、電子制御装置側では安全にシステム運転を行うことを可能とするロータリエンコーダを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a rotary encoder that enables safe operation of the system on the electronic control device side even if there is an abnormality on both the A and B phase signal generation sides.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るロータリエンコーダおよびこのロータリエンコーダを含む電子制御システムを詳細に説明する。実施の形態ではエレベータを制御する電子制御システムに適用しているが、他の電子制御システムにも適用することができる。   Hereinafter, a rotary encoder according to an embodiment of the present invention and an electronic control system including the rotary encoder will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the embodiment, the present invention is applied to an electronic control system that controls an elevator, but the present invention can also be applied to other electronic control systems.

図1を参照して、エレベータ装置1は、巻上機3を駆動用モータ5により駆動してロープ7を介して乗りかご9を昇降させる一方、被検出軸である駆動用モータ5のモータ軸10に取り付けたロータリエンコーダ11からの検出信号であるA、B相両信号を電子制御装置13に入力する。電子制御装置13では、ロータリエンコーダ11からの検出信号により駆動用モータ5を駆動制御するようになっている。電子制御装置13によるエレベータ装置1の制御内容はその他種々あるが、その説明は略する。   Referring to FIG. 1, an elevator apparatus 1 drives a hoisting machine 3 by a driving motor 5 to raise and lower a car 9 via a rope 7, while a motor shaft of the driving motor 5 that is a detected shaft. Both the A and B phase signals, which are detection signals from the rotary encoder 11 attached to 10, are input to the electronic control unit 13. In the electronic control device 13, the drive motor 5 is driven and controlled by a detection signal from the rotary encoder 11. There are various other control contents of the elevator apparatus 1 by the electronic control apparatus 13, but the description thereof is omitted.

図2を参照してロータリエンコーダ11は図示略の機構に固定されたエンコーダハウジング12を備え、軸方向一対の軸受14によりモータ軸10に支持されている。   Referring to FIG. 2, the rotary encoder 11 includes an encoder housing 12 fixed to a mechanism (not shown), and is supported on the motor shaft 10 by a pair of bearings 14 in the axial direction.

図3を参照して実施の形態のロータリエンコーダ11の基本構成を説明すると、投光素子LEDは電源と接地との間に電流制限抵抗R0、トランジスタTR0と共に直列に挿入接続され図示略の駆動回路出力でオンオフするトランジスタTR0を通じて投光動作する。   The basic configuration of the rotary encoder 11 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 3. The light projecting element LED is inserted and connected in series with the current limiting resistor R0 and the transistor TR0 between the power source and the ground, and a drive circuit (not shown). The light projecting operation is performed through the transistor TR0 which is turned on / off by the output.

受光素子側では、メイン系回路とサブ系回路とを備え、メイン系、サブ系共、A相信号生成回路MainA,SubA、B相信号生成回路MainB,SubB,参照相信号生成回路MainR,SubR、を有する。   On the light receiving element side, a main system circuit and a sub system circuit are provided. Both the main system and the sub system include A phase signal generation circuits MainA and SubA, B phase signal generation circuits MainB and SubB, reference phase signal generation circuits MainR and SubR, Have

メイン系回路MainA,MainB,MainRにおいて、投光素子LEDからの投光を回転スリット板RSと、固定スリット板FSとを介して受光素子PD(a+),PD(a−),PD(b+),PD(b−),PD(ref+),PD(ref−)で受光する。この受光素子PDの(a+)、…の意味は後述する。回転スリット板RS、固定スリット板FSは図解の都合で略示している。これら受光素子PD(a+),PD(a−),PD(b+),PD(b−),PD(ref+),PD(ref−)それぞれの出力は比較回路CP1,CP2,CP3で比較され、比較回路CP1からはメインA相信号(A)、比較回路CP2からはメインB相信号(B)、比較回路CP3からはメイン参照相信号(ref)が出力される。これらメインA相信号、メインB相信号は出力回路部RD1,RD2を介して電子制御装置13に出力されると共に、メインA相信号、メインB相信号と共にメイン参照相信号(ref)は出力回路部RD3を介して制御手段であるマイクロコンピュータMCに入力される。   In the main system circuits MainA, MainB, and MainR, light projection from the light projecting element LED is performed by the light receiving elements PD (a +), PD (a−), and PD (b +) through the rotating slit plate RS and the fixed slit plate FS. , PD (b−), PD (ref +), and PD (ref−). The meaning of (a +),... Of the light receiving element PD will be described later. The rotary slit plate RS and the fixed slit plate FS are schematically shown for convenience of illustration. The outputs of these light receiving elements PD (a +), PD (a−), PD (b +), PD (b−), PD (ref +), PD (ref−) are compared by the comparison circuits CP1, CP2, CP3, The comparison circuit CP1 outputs a main A phase signal (A), the comparison circuit CP2 outputs a main B phase signal (B), and the comparison circuit CP3 outputs a main reference phase signal (ref). The main A phase signal and the main B phase signal are output to the electronic control unit 13 via the output circuit units RD1 and RD2, and the main reference phase signal (ref) is output together with the main A phase signal and the main B phase signal. The data is input to the microcomputer MC serving as control means via the unit RD3.

サブ系各回路SubA,SubB,SubRにおいて、投光素子LEDからの投光を回転スリット板RSと、固定スリット板FSとを介して受光素子PD´(a+),PD´(a−),PD´(b+),PD´(b−),PD´(ref+),PD´(ref−)で受光する。この受光素子PDの(a+)、…の意味は後述する。回転スリット板RS、固定スリット板FSは図解の都合で略示している。これら受光素子PD´(a+),PD´(a−),PD´(b+),PD´(b−),PD´(ref+),PD´(ref−)それぞれの出力は比較回路CP1´,CP2´,CP3´で比較され、比較回路CP1´からはサブA相信号(A´)、比較回路CP2´からはサブB相信号(B´)、比較回路CP3´からはサブ参照相信号(ref´)が出力される。これらサブA相信号、サブB相信号は出力回路部RD1´,RD2´を介して電子制御装置13に出力されると共に、サブA相信号、サブB相信号と共にサブ参照相信号(ref´)は出力回路部RD3´を介してマイクロコンピュータMCに切替入力される。   In each of the sub-system circuits SubA, SubB, SubR, the light projection from the light projecting element LED is received by the light receiving elements PD ′ (a +), PD ′ (a−), PD via the rotating slit plate RS and the fixed slit plate FS. ′ (B +), PD ′ (b−), PD ′ (ref +), and PD ′ (ref−) receive light. The meaning of (a +),... Of the light receiving element PD will be described later. The rotary slit plate RS and the fixed slit plate FS are schematically shown for convenience of illustration. The outputs of these light receiving elements PD ′ (a +), PD ′ (a−), PD ′ (b +), PD ′ (b−), PD ′ (ref +), PD ′ (ref−) are output from the comparison circuit CP1 ′, The comparison circuit CP1 ′ compares the sub A phase signal (A ′), the comparison circuit CP2 ′ sub sub phase B signal (B ′), and the comparison circuit CP3 ′ sub reference phase signal (B ′). ref ′) is output. The sub A phase signal and the sub B phase signal are output to the electronic control unit 13 via the output circuit units RD1 ′ and RD2 ′, and the sub reference phase signal (ref ′) together with the sub A phase signal and the sub B phase signal. Are switched and input to the microcomputer MC via the output circuit section RD3 ′.

マイクロコンピュータMCはメインA相信号、メインB相信号およびメイン参照相信号により電源コモン端子CTが未接続であるか否かを判定することができるようになっている。また、マイクロコンピュータMCはメイン系各回路に故障があるかどうかを判定すると共に、故障がある場合はサブ系各回路に切り替え、サブA相信号、サブB相信号およびサブ参照相信号により電源コモン端子CTが未接続であるか否かを判定することができるようになっている。   The microcomputer MC can determine whether or not the power common terminal CT is not connected based on the main A-phase signal, the main B-phase signal, and the main reference phase signal. Further, the microcomputer MC determines whether or not there is a failure in each main system circuit. If there is a failure, the microcomputer MC switches to each circuit in the sub system, and uses the sub A phase signal, the sub B phase signal, and the sub reference phase signal for power supply common. It is possible to determine whether or not the terminal CT is unconnected.

この場合、メイン回路MainA,MainB,MainRは切替スイッチSW1,SW2,SW3のノーマルクローズ接点NCに、サブ回路SubA,SubB,SubRは切替スイッチSW1,SW2,SW3のノーマルオープン接点NOに接続され、各切替スイッチSW1,SW2,SW3はマイクロコンピュータMCの制御指令に応答する接点切替駆動部CCにより切替される。実施の形態では図解上の説明のためメイン系とサブ系の切り替えに切替スイッチを用いたが、これに限定される趣旨ではなんらない。   In this case, the main circuits MainA, MainB, and MainR are connected to the normally closed contacts NC of the changeover switches SW1, SW2, and SW3, and the sub circuits SubA, SubB, and SubR are connected to the normally open contacts NO of the changeover switches SW1, SW2, and SW3. The change-over switches SW1, SW2, and SW3 are switched by a contact switching drive unit CC that responds to a control command of the microcomputer MC. In the embodiment, the changeover switch is used for switching between the main system and the sub system for the sake of illustration, but the present invention is not limited to this.

以上のロータリエンコーダ11では、メイン系各回路MainA,MainB,MainRが正常である場合、投光素子LED、回転スリットrs、固定スリットfs、受光素子PD(a+),PD(a−),PD(b+),PD(b−),PD(ref+),PD(ref−)、比較回路CP1,CP2,CP3により、180度ごとに信号レベルが反転するメインA相信号と、A相より電気角で90度位相がずれて180度ごとに信号レベルが反転するメインB相信号と、180度ごとに信号レベルが反転するものでかつメインA相信号とメインB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転するメイン参照相信号を生成される。また、メイン系各回路MainA,MainB,MainRが故障等によりサブ系各回路SubA,SubB,SubRに切替られると、投光素子LED、回転スリットrs、固定スリットfs、受光素子PD´(a+),PD´(a−),PD´(b+),PD´(b−),PD´(ref+),PD´(ref−)、比較回路CP1´,CP2´,CP3´により、180度ごとに信号レベルが反転するサブA相信号と、A相より電気角で90度位相がずれて180度ごとに信号レベルが反転するサブB相信号と、180度ごとに信号レベルが反転するものでかつサブA相信号とサブB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転するサブ参照相信号とが生成される。   In the rotary encoder 11 described above, when the main circuits MainA, MainB, and MainR are normal, the light projecting element LED, the rotating slit rs, the fixed slit fs, the light receiving elements PD (a +), PD (a−), and PD ( b +), PD (b−), PD (ref +), PD (ref−), and comparison circuits CP1, CP2, CP3, and a main A-phase signal whose signal level is inverted every 180 degrees, and an electrical angle from the A-phase. A main B-phase signal whose signal level is inverted every 180 degrees with a 90-degree phase shift, and a signal level which is inverted every 180 degrees, and the signal levels of the main A-phase signal and the main B-phase signal are both zero. A main reference phase signal that is inverted to the rising side at the timing is generated. When the main circuits MainA, MainB, and MainR are switched to sub-system circuits SubA, SubB, and SubR due to a failure or the like, the light projecting element LED, the rotating slit rs, the fixed slit fs, the light receiving element PD ′ (a +), PD ′ (a−), PD ′ (b +), PD ′ (b−), PD ′ (ref +), PD ′ (ref−), and comparison circuits CP1 ′, CP2 ′, CP3 ′, signals at 180 degrees. A sub A phase signal whose level is inverted, a sub B phase signal whose phase is shifted by 90 degrees in electrical angle from the A phase and whose signal level is inverted every 180 degrees, and a signal level which is inverted every 180 degrees and A sub-reference phase signal that is inverted to the rising side is generated at the timing when the signal levels of the A-phase signal and the sub-B phase signal are both zero.

図4を参照して、実施の形態のロータリエンコーダの機械的構成を説明する。図4(a)にメイン系、図4(b)にサブ系を示す。   The mechanical configuration of the rotary encoder according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows the main system and FIG. 4B shows the sub system.

図4(a)のメイン系において、rsは回転スリット板RSに円周方向等間隔に形成された回転スリットである。図中、回転スリット板RSにおいて、回転スリットrsの部分は図解上は白抜きで、回転スリットrs間は投光素子LEDの投光を遮光する部分であり、図解上はハッチングで示す。固定スリット板FSはこの回転スリットrsに対向する固定スリットfsを有する。固定スリットfsは説明の都合で、投光素子LEDの光を180度ごとに反転する光信号a+を生成する固定スリットをfs(a+)、光信号a+に対して電気角で180度ずれて180度ごとに反転する光信号a−を生成する固定スリットをfs(a−)、投光素子LEDの光を光信号a+に電気角で90度ずれ180度ごとに反転する光信号b+を生成する固定スリットをfs(b+)、光信号b+に対して電気角で180度ずれて180度ごとに反転する光信号b−を生成する固定スリットをfs(b−)、光信号a+と光信号b+の信号レベルが共にゼロのタイミングで立ち上がり180度ごとに信号レベルが反転する光信号ref+を生成する固定スリットをfs(ref+)、光信号a−と光信号b−の信号レベルが共にゼロのタイミングで立ち上がり180度ごとに信号レベルが反転する光信号ref−を生成する固定スリットをfs(ref−)と称する。   In the main system of FIG. 4A, rs are rotating slits formed in the rotating slit plate RS at equal intervals in the circumferential direction. In the drawing, in the rotary slit plate RS, the portion of the rotary slit rs is white in the illustration, and the portion between the rotary slits rs is a portion that blocks light projection of the light projecting element LED, and is indicated by hatching in the illustration. The fixed slit plate FS has a fixed slit fs opposed to the rotating slit rs. For convenience of explanation, the fixed slit fs is fs (a +) which generates the optical signal a + that inverts the light of the light projecting element LED every 180 degrees, and the electrical angle is shifted 180 degrees from the optical signal a + by 180 degrees. The fixed slit for generating the optical signal a− that is inverted every degree is fs (a−), and the light of the light projecting element LED is shifted by 90 degrees in electrical angle from the optical signal a +, and the optical signal b + that is inverted every 180 degrees is generated. The fixed slit is fs (b +), and the fixed slit for generating the optical signal b− that is shifted by 180 degrees in electrical angle with respect to the optical signal b + and is inverted every 180 degrees is fs (b−), the optical signal a + and the optical signal b +. The fixed slit that generates the optical signal ref + whose signal level rises every 180 degrees rises at a timing when both of the optical signal a and the optical signal b- are both zero. The stationary slit for generating an optical signal ref- whose signal level at each rising 180 degrees reversed at timing referred to fs (ref-).

メイン系受光素子PDもそれぞれの固定スリットfs(a+),fs(a−),fs(b+),fs(b−),fs(ref+),fs(ref−)それぞれに合わせて、PD(a+),PD(a−),PD(b+),PD(b−),PD(ref+),PD(ref−)と称しており、それぞれの受光素子PD(a+),PD(a−),PD(b+),PD(b−),PD(ref+),PD(ref−)は、対応する固定スリットfs(a+)、fs(a−)、(b+)、fs(b−)、fs(ref+)、fs(ref−)を通過した光信号a+,a−,b+,b−,ref+,ref−を受光する。光信号a+、a−をそれぞれ受光した受光素子PD(a+)とPD(a−)それぞれの出力は上記したように比較回路CP1で比較されてA相信号が生成され、光信号b+、b−をそれぞれ受光した受光素子PD(b+)とPD(b−)それぞれの出力は上記したように比較回路CP2で比較されてB相信号が生成され、光信号ref+、ref−をそれぞれ受光した受光素子PD(ref+)とPD(ref−)それぞれの出力は上記したように比較回路CP3で比較されて参照相信号が生成される。  The main light receiving element PD also has PD (a +) in accordance with the respective fixed slits fs (a +), fs (a−), fs (b +), fs (b−), fs (ref +), and fs (ref−). ), PD (a−), PD (b +), PD (b−), PD (ref +), PD (ref−), and the respective light receiving elements PD (a +), PD (a−), PD (B +), PD (b−), PD (ref +), and PD (ref−) are the corresponding fixed slits fs (a +), fs (a−), (b +), fs (b−), and fs (ref +). ), Fs (ref−), and the optical signals a +, a−, b +, b−, ref +, and ref− are received. The outputs of the light receiving elements PD (a +) and PD (a−) that receive the optical signals a + and a−, respectively, are compared by the comparator circuit CP1 as described above to generate an A phase signal, and the optical signals b + and b− are generated. As described above, the outputs of the light receiving elements PD (b +) and PD (b−) that respectively received the light are compared by the comparison circuit CP2 to generate the B phase signal, and the light receiving elements that respectively received the optical signals ref + and ref−. The outputs of PD (ref +) and PD (ref−) are compared by the comparison circuit CP3 as described above to generate a reference phase signal.

図4(b)に示すサブ系は、図4(a)のメイン系と対応しているから、その説明は略する。実施の形態のロータリエンコーダ11は、上記のようにメイン系とサブ系とを有するものであり、メイン系に異常があると、サブ系に切り替わるだけであり、メイン系とサブ系は同じである。   Since the sub system shown in FIG. 4B corresponds to the main system shown in FIG. 4A, the description thereof is omitted. The rotary encoder 11 according to the embodiment has the main system and the sub system as described above, and if the main system has an abnormality, it only switches to the sub system, and the main system and the sub system are the same. .

図5(a)〜(c)を参照して上記メイン系、サブ系それぞれのA相信号(A,A´)とB相信号(B,B´)は出力回路RD1−RD3,RD1´−RD3´内部で図5(a)、図5(b)で示すデジタルのA相信号、B相信号に変換される。バイナリーコードではA相信号が「0」、B相信号が「0」のタイミングでは「0」、A相信号が「1」、B相信号が「0」のタイミングでは「2」、A相信号が「1」、B相信号が「1」のタイミングでは「3」、A相信号が「0」、B相信号が「1」のタイミングでは「1」となり、この「0」「2」「3」「1」の順序では背景技術で説明したように回転方向が一方側例えば時計回り、逆順序では反時計回りと検出判定することができる。また、A相信号等の単位時間当たりの数のカウントにより回転速度を検出することができる。   Referring to FIGS. 5A to 5C, the A phase signal (A, A ′) and the B phase signal (B, B ′) of the main system and the sub system are output circuits RD1-RD3, RD1′−. The signal is converted into a digital A-phase signal and B-phase signal shown in FIGS. 5A and 5B inside the RD 3 ′. In binary code, A phase signal is “0”, B phase signal is “0”, “0”, A phase signal is “1”, B phase signal is “0”, “2”, A phase signal Is “1” and the phase B signal is “1”, the timing is “3”, the phase A signal is “0”, and the phase B signal is “1”. The timing is “0”, “2”, “ In the order of “3” and “1”, as described in the background art, it is possible to detect and determine that the rotation direction is one side, for example, clockwise, and in the reverse order, counterclockwise. Further, the rotational speed can be detected by counting the number per unit time such as the A phase signal.

そして、マイクロコンピュータMCはA相信号、B相信号および参照相信号の三者信号を入力すると共に、入力したA相信号、B相信号、参照相信号の三者の信号レベルがすべてゼロとなる場合には、電源コモン端子CTが未接続と判定する。すなわち、マイクロコンピュータMCは、図5(a)〜図5(c)で示すA相信号、B相信号、参照相信号(ref)ではいずれも同時にゼロになるタイミングにはなっていないので、電源コモン端子CTが未接続ではないと判定する一方、図5(a)〜図5(c)では示していないが、A相信号(A,A´)、B相信号(B,B´)、参照相信号(ref,ref´)すべての信号レベルがゼロになるタイミングがあるときは、そのタイミングで電源コモン端子CTが未接続であると判定する。   Then, the microcomputer MC inputs the three party signals of the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal, and all the three signal levels of the inputted A phase signal, B phase signal, and reference phase signal become zero. In this case, it is determined that the power supply common terminal CT is not connected. That is, the microcomputer MC is not at the same time that the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal (ref) shown in FIGS. While it is determined that the common terminal CT is not disconnected, although not shown in FIGS. 5A to 5C, the A phase signal (A, A ′), the B phase signal (B, B ′), When there is a timing when all the signal levels of the reference phase signals (ref, ref ′) become zero, it is determined that the power supply common terminal CT is not connected at that timing.

以上のように実施の形態では、メイン系でもサブ系でも受光素子が電源コモン端子CTに未接続状態であると判定することができ、結果、実施の形態のロータリエンコーダではそれを搭載した装置やシステムの信頼性が向上することになる。   As described above, in the embodiment, it is possible to determine that the light receiving element is not connected to the power supply common terminal CT in both the main system and the sub system. As a result, in the rotary encoder of the embodiment, The reliability of the system will be improved.

図6を参照して、実施の形態の電子制御システムのブロック構成を説明する。図6ではロータリエンコーダ11ではマイクロコンピュータMCのみ示す。電子制御システムは、ロータリエンコーダ11と、電子制御装置13と、駆動用モータ5と、を備える。電子制御装置13は図6以外にも種々の信号を入出力するが、図6では図示を略する。   With reference to FIG. 6, the block configuration of the electronic control system of the embodiment will be described. In FIG. 6, only the microcomputer MC is shown in the rotary encoder 11. The electronic control system includes a rotary encoder 11, an electronic control device 13, and a drive motor 5. The electronic control unit 13 inputs and outputs various signals other than those shown in FIG. 6, but the illustration is omitted in FIG.

ロータリエンコーダ11のマイクロコンピュータMCは、相信号入力部M1と、投光素子駆動部M2と、フェイルセーフ信号出力部M3と、CPUM4と、メモリM5と、メイン系/サブ系回路切替部M7を備える。これらは内部バスM6で相互接続されている。   The microcomputer MC of the rotary encoder 11 includes a phase signal input unit M1, a light projecting element driving unit M2, a fail safe signal output unit M3, a CPU M4, a memory M5, and a main / sub system circuit switching unit M7. . These are interconnected by an internal bus M6.

マイクロコンピュータMCにおいて、相信号入力部M1はメイン系とサブ系それぞれのA相信号、B相信号、参照相信号を入力処理する。投光素子駆動部M2はトランジスタTR0に駆動信号を出力する。フェイルセーフ信号出力部M3はロータリエンコーダ11が動作異常であるときにフェイルセーフ信号を電子制御装置13に出力する。電子制御装置13はフェイルセーフ信号に応答して駆動用モータ5の回転を安全側に制御して電子制御システムの安全性を確保する。   In the microcomputer MC, the phase signal input unit M1 inputs and processes the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal of each of the main system and the sub system. The light projecting element driving unit M2 outputs a driving signal to the transistor TR0. The fail safe signal output unit M3 outputs a fail safe signal to the electronic control device 13 when the rotary encoder 11 is abnormal in operation. The electronic control device 13 ensures the safety of the electronic control system by controlling the rotation of the driving motor 5 to the safe side in response to the fail safe signal.

メモリM5は、フラッシュメモリ、マスクROM、RAM等の各種メモリで構成されている。メモリM5は、CPUM4がロータリエンコーダ11全体の動作を実行するための実行プログラム、CPUM4が動作異常判定を行うための動作異常判定プログラム、その他のプログラムが格納されている。   The memory M5 includes various memories such as a flash memory, a mask ROM, and a RAM. The memory M5 stores an execution program for the CPU M4 to execute the operation of the entire rotary encoder 11, an operation abnormality determination program for the CPU M4 to perform an operation abnormality determination, and other programs.

図7を参照して動作異常判定プログラムを説明する。   The operation abnormality determination program will be described with reference to FIG.

CPUM4は、A相信号、B相信号、参照相信号のいずれが故障したかを検出する検出手段を構成する。CPUM4はまた、以下の(1)−(3)のいずれかによる異常相出力手段を構成することができる。   The CPU M4 constitutes detection means for detecting which of the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal has failed. The CPU M4 can also constitute an abnormal phase output means according to any of the following (1) to (3).

(1)CPUM4とフェイルセーフ信号出力部M3は、上記三者の信号のうちのいずれの相が異常相であるかを特定するデータとして、複数のビット信号の組み合わせデータを出力する異常相出力手段を構成する。   (1) The CPU M4 and the fail safe signal output unit M3 output abnormal phase output means for outputting combination data of a plurality of bit signals as data for specifying which phase of the three signals is an abnormal phase. Configure.

この異常相出力手段について図7(a)を参照して説明する。   This abnormal phase output means will be described with reference to FIG.

フェイルセーフ信号出力部M3からは2つの第1、第2フェイルセーフ信号が出力される。これら第1、第2フェイルセーフ信号は上記ビット信号となる。   Two first and second failsafe signals are output from the failsafe signal output unit M3. These first and second fail-safe signals are the bit signals.

CPUM4は、参照相(ref)が異常相の場合では、図7(a)で第1フェイルセーフ信号を「0」、第2フェイルセーフ信号を「0」として電子制御装置13側に第1、第2フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、上記両フェイルセーフ信号を2ビット信号としてとらえ、「00」の組み合わせにより、参照相(ref)が異常相であると把握することができ、システムを運転停止せず、A相、B相の信号でシステム運転を継続することができる。   When the reference phase (ref) is an abnormal phase, the CPU M4 sets the first failsafe signal to “0” and the second failsafe signal to “0” in FIG. A second fail safe signal is output. In the electronic control unit 13, both the fail-safe signals are regarded as 2-bit signals, and the combination of “00” makes it possible to grasp that the reference phase (ref) is an abnormal phase. The system operation can be continued with the phase and B phase signals.

CPUM4は、A相が異常相の場合、図7(a)で第1フェイルセーフ信号を「0」、第2フェイルセーフ信号を「1」として電子制御装置13側に第1、第2フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、上記両フェイルセーフ信号を2ビット信号としてとらえ、「01」の組み合わせにより、A相が異常相であると把握することができ、モータ5の正転、逆転の判断を電子制御装置13側はできないが、正常なB相の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When the phase A is an abnormal phase, the CPU M4 sets the first failsafe signal to “0” and the second failsafe signal to “1” in FIG. Output a signal. In the electronic control unit 13, both the fail-safe signals are regarded as 2-bit signals, and the combination of “01” makes it possible to grasp that the A phase is an abnormal phase. Although the control device 13 cannot do this, the system can be tentatively operated with a normal B-phase signal.

CPUM4は、B相が異常相の場合、図7(a)で第1フェイルセーフ信号を「1」、第2フェイルセーフ信号を「0」として電子制御装置13側に第1、第2フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、上記両フェイルセーフ信号を2ビット信号としてとらえ、「10」の組み合わせにより、B相が異常相であると把握することができ、モータ5の正転、逆転の判断を電子制御装置側はできないが、正常なA相の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When the B phase is an abnormal phase, the CPU M4 sets the first failsafe signal to “1” and the second failsafe signal to “0” in FIG. Output a signal. In the electronic control unit 13, both the fail-safe signals are regarded as 2-bit signals, and the combination of “10” makes it possible to grasp that the B phase is an abnormal phase. Although the controller side cannot do it, the system can be tentatively operated with a normal A-phase signal.

CPUM4は、A相、B相が共に異常相の場合、図7(a)で第1フェイルセーフ信号を「1」、第2フェイルセーフ信号を「1」として電子制御装置13側に第1、第2フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、上記両フェイルセーフ信号を2ビット信号としてとらえ、「11」の組み合わせにより、A相、B相が共に異常相であると把握することができ、参照相(ref)の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When both the A phase and the B phase are abnormal phases, the CPU M4 sets the first failsafe signal to “1” and the second failsafe signal to “1” in FIG. A second fail safe signal is output. The electronic control unit 13 regards both the failsafe signals as 2-bit signals, and can recognize that both the A phase and the B phase are abnormal phases by the combination of “11”, and the signal of the reference phase (ref) The system can be tentatively operated.

(2)また、CPUM4とフェイルセーフ信号出力部M3は、上記三者の信号のうちのいずれの相が異常相であるかを特定するデータとして、単一信号の1周期内のデューティの組み合わせデータを出力する異常相出力手段を構成する。   (2) Further, the CPU M4 and the fail safe signal output unit M3 use the combination data of duty within one cycle of a single signal as data for specifying which phase of the above three signals is an abnormal phase. The abnormal phase output means for outputting is configured.

この異常相出力手段を図7(b)を参照して説明する。   This abnormal phase output means will be described with reference to FIG.

フェイルセーフ信号出力部M3からはA相、B相、参照相(ref)それぞれの異常相に対応したデューティのフェイルセーフ信号が電子制御装置13に出力される。   From the fail safe signal output unit M3, a fail safe signal having a duty corresponding to each of the abnormal phases of the A phase, the B phase, and the reference phase (ref) is output to the electronic control unit 13.

CPUM4は、参照相(ref)が異常相の場合では、図7(b)でフェイルセーフ信号のデューティを50%として電子制御装置13側に当該フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、フェイルセーフ信号のデューティが50%のときは、参照相(ref)が異常相であると把握することができ、システムを運転停止せず、A相、B相の信号でシステム運転を継続することができる。   When the reference phase (ref) is an abnormal phase, the CPU M4 sets the duty of the fail safe signal to 50% in FIG. 7B and outputs the fail safe signal to the electronic control device 13 side. In the electronic control unit 13, when the duty of the fail safe signal is 50%, the reference phase (ref) can be grasped as an abnormal phase, and the system is not shut down, and the signals of the A phase and the B phase are used. System operation can be continued.

CPUM4は、A相が異常相の場合、図7(b)でフェイルセーフ信号デューティを30%として電子制御装置13側に当該フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、フェイルセーフ信号のデューティが30%のとき、A相が異常相であると把握することができ、モータ5の正転、逆転の判断を電子制御装置13側はできないが、正常なB相の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When the phase A is an abnormal phase, the CPU M4 sets the fail safe signal duty to 30% in FIG. 7B and outputs the fail safe signal to the electronic control device 13 side. In the electronic control unit 13, when the duty of the fail-safe signal is 30%, it is possible to grasp that the A phase is an abnormal phase, and the electronic control unit 13 cannot determine whether the motor 5 is rotating forward or backward. The system can be temporarily operated with a normal B-phase signal.

CPUM4は、B相が異常相の場合、図7(b)でフェイルセーフ信号のデューティを20%として電子制御装置13側に当該フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、フェイルセーフ信号のデューティが20%のとき、B相が異常相であると把握することができ、モータ5の正転、逆転の判断を電子制御装置13側はできないが、正常なA相の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When the B phase is an abnormal phase, the CPU M4 sets the duty of the fail safe signal to 20% in FIG. 7B and outputs the fail safe signal to the electronic control device 13 side. In the electronic control unit 13, when the duty of the fail safe signal is 20%, it can be understood that the B phase is an abnormal phase, and the electronic control unit 13 cannot determine whether the motor 5 is rotating forward or backward. The system can be temporarily operated with a normal A-phase signal.

CPUM4は、A相、B相が共に異常相の場合、図7(b)でフェイルセーフ信号のデューティを10%として電子制御装置13側に当該フェイルセーフ信号を出力する。電子制御装置13では、フェイルセーフ信号のデューティが10%のときA相、B相が共に異常相であると把握することができ、参照相(ref)の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   When both the A phase and the B phase are abnormal phases, the CPU M4 sets the duty of the fail safe signal to 10% in FIG. 7B and outputs the fail safe signal to the electronic control device 13 side. The electronic control unit 13 can grasp that the A phase and the B phase are both abnormal when the duty of the fail-safe signal is 10%, and tentatively operate the system with the reference phase (ref) signal. Can do.

(3)また、CPUM4は、異常相出力手段として、上記三者の信号のうちのいずれの相が異常相であるかを特定するデータを電子制御装置(ECU)13側の図示略のCPUとデータ通信する。CPUM4は、A相、B相、参照相(ref)それぞれの異常相に対応したデータを含む通信信号を電子制御装置(ECU)13の図示略のCPUに送信する。このデータ通信は、ロータリエンコーダ11のCPUM4と電子制御装置(ECU)13の図示略のCPUとの間で互いの通信ポートを用いて例えばUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)等の通信方式により相互のデータを送受信することができる。あるいは上記UART方式に代えてCSI(Clocked Serial Interface)方式等の簡易なものでもよい。このCSI方式ではロータリエンコーダ11のCPUM4と電子制御装置(ECU)13の図示略のCPUそれぞれの信号端子を通じてクロック同期通信でデータの送受信を行う。   (3) Further, the CPU M4, as an abnormal phase output means, transmits data specifying which of the three signals is an abnormal phase to a CPU (not shown) on the electronic control unit (ECU) 13 side. Data communication. The CPU M4 transmits a communication signal including data corresponding to the abnormal phases of the A phase, the B phase, and the reference phase (ref) to an unillustrated CPU of the electronic control unit (ECU) 13. In this data communication, mutual data is transmitted between the CPU M4 of the rotary encoder 11 and a CPU (not shown) of the electronic control unit (ECU) 13 by using a communication port such as UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Can be sent and received. Alternatively, a simple system such as a CSI (Clocked Serial Interface) system may be used instead of the UART system. In this CSI method, data is transmitted and received by clock synchronous communication through the signal terminals of the CPU M4 of the rotary encoder 11 and the CPU (not shown) of the electronic control unit (ECU) 13.

以上の実施の形態において、CPUM4は、メイン系のA相信号、B相信号、参照相信号を監視することにより、メイン系回路が異常であると判定した場合、メイン系/サブ系回路切替部M7を制御して切替スイッチSW1,SW2,SW3をノーマルオープン接点NOに切替える。これによって、サブ系各回路からA相信号(A´)、B相信号(B´)、参照相信号(ref´)が入力される。また、CPUM4は同時にフェイルセーフ信号出力部M3からフェイルセーフ信号を電子制御装置13側に出力する。   In the above embodiment, when the CPU M4 determines that the main system circuit is abnormal by monitoring the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal of the main system, the main system / sub system circuit switching unit. M7 is controlled to switch the selector switches SW1, SW2, and SW3 to the normally open contact NO. As a result, the A phase signal (A ′), the B phase signal (B ′), and the reference phase signal (ref ′) are input from each circuit in the sub system. The CPU M4 simultaneously outputs a fail safe signal from the fail safe signal output unit M3 to the electronic control device 13 side.

電子制御装置13側では、メイン系各回路に故障等があっても、ロータリエンコーダ11からはサブ系各回路からA相信号(A´)、B相信号(B´)、参照相信号(ref´)が入力されるので、システム運転を継続することができると共に、フェイルセーフ信号からロータリエンコーダ11に異常等があることを判定できると同時に、その異常がどの相異常によるかを判定することができる。   On the electronic control unit 13 side, even if there is a failure or the like in each main system circuit, the rotary encoder 11 outputs the A phase signal (A ′), B phase signal (B ′), and reference phase signal (ref) from each sub system circuit. ′) Is input, the system operation can be continued, and it can be determined from the fail-safe signal that there is an abnormality in the rotary encoder 11 and at the same time, which phase abnormality is caused by the abnormality can be determined. it can.

この場合、実施の形態のロータリエンコーダ11と電子制御装置13とを備えた電子制御システムでは、A相、B相、参照相(ref)のうち、参照相(ref)のみが異常相である場合、システムを運転停止せず、A相、B相の信号でシステム運転を継続することができ、また、A相のみまたはB相のみが異常相の場合、モータ軸10の正転、逆転の判断を電子制御装置13側はできないが、正常なA相またはB相の信号でシステムを暫定的に運転することができ、A相、B相が共に異常相の場合、参照相(ref)の信号でシステムを暫定的に運転することができる。   In this case, in the electronic control system including the rotary encoder 11 and the electronic control device 13 according to the embodiment, only the reference phase (ref) is an abnormal phase among the A phase, the B phase, and the reference phase (ref). The system operation can be continued with the A-phase and B-phase signals without stopping the system operation, and when only the A-phase or only the B-phase is an abnormal phase, it is determined whether the motor shaft 10 is rotating forward or reverse. The electronic control unit 13 cannot perform the operation, but the system can be tentatively operated with a normal A-phase or B-phase signal. If both the A-phase and B-phase are abnormal phases, the reference phase (ref) signal The system can be tentatively operated.

以上説明したように実施の形態では、メイン系各回路からA、B相両信号を電子制御装置13側に出力している途中等で、上記両相のいずれかが故障した場合、マイクロコンピュータMCがサブ系各回路に切り換えてメイン系と同様のサブ系のA、B相両信号を電子制御装置13に出力することができるので、電子制御装置13側ではシステム運転を継続することができる。また、ロータリエンコーダ11側から電子制御装置13側に対して上記故障等によりフェイルセーフ信号が出力された場合、電子制御装置13側では、ロータリエンコーダ11側の故障原因が不明であっても、フェイルセーフ信号入力によりシステム運転を即座に停止する必要がなくなりシステム運転を安全に行うことができる。また、サブ系各回路に切り替わった場合では、メイン系に故障等が存在するので、システム管理者等はロータリエンコーダ11の故障等に対してメンテナンスを実施しその故障要因等を無くすことができる。   As described above, in the embodiment, when either of the two phases breaks down while the A and B phase signals are being output from the main system circuits to the electronic control unit 13 side, the microcomputer MC Can switch to each circuit of the sub system and output both A and B phase signals of the sub system similar to the main system to the electronic control device 13, so that the system operation can be continued on the electronic control device 13 side. Further, when a fail-safe signal is output from the rotary encoder 11 side to the electronic control device 13 side due to the above-mentioned failure or the like, the electronic control device 13 side may fail even if the cause of the failure on the rotary encoder 11 side is unknown. By inputting the safe signal, it is not necessary to immediately stop the system operation, and the system operation can be performed safely. Further, when switching to each circuit of the sub system, a failure or the like exists in the main system, so that the system administrator or the like can perform maintenance for the failure or the like of the rotary encoder 11 and eliminate the cause of the failure.

図1は本発明の実施の形態に係る電子制御システムの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electronic control system according to an embodiment of the present invention. 図2はロータリエンコーダがモータ軸に軸受で支持されている状態を示す図である。FIG. 2 is a view showing a state in which the rotary encoder is supported on the motor shaft by a bearing. 図3は本発明の実施の形態に係るロータリエンコーダの電気的な概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic electrical configuration of the rotary encoder according to the embodiment of the present invention. 図4は回転スリットと、固定スリットとの対応関係の説明に供する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the correspondence between the rotary slit and the fixed slit. 図5はA相信号、B相信号、参照相(ref)信号の信号レベルの関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship among signal levels of the A-phase signal, the B-phase signal, and the reference phase (ref) signal. 図6は実施の形態のロータリエンコーダのマイクロコンピュータと電子制御装置(ECU)と駆動用モータとを示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a microcomputer, an electronic control unit (ECU), and a drive motor of the rotary encoder according to the embodiment. 図7(a)は異常相を2つのフェイルセーフ信号の組み合わせで特定する例を示す図、図7(b)は異常相をフェイルセーフ信号のデューティの組み合わせで特定する例を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing an example in which an abnormal phase is specified by a combination of two failsafe signals, and FIG. 7B is a diagram showing an example in which an abnormal phase is specified by a combination of the duty of the failsafe signal. 図8は従来のロータリエンコーダの機構的な概略構成を示す図である。FIG. 8 is a view showing a schematic mechanical configuration of a conventional rotary encoder. 図9(a)はA相信号、図9(b)はB相信号、図9(c)はバイナリ−コードと信号レベル合計とを示す図である。9A is a diagram showing an A-phase signal, FIG. 9B is a B-phase signal, and FIG. 9C is a diagram showing a binary code and a signal level sum. 図10は従来のロータリエンコーダの電気的な概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic electrical configuration of a conventional rotary encoder.

符号の説明Explanation of symbols

11 ロータリエンコーダ
13 電子制御装置
PD 受光素子
MC マイクロコンピュータ(制御手段)
11 Rotary encoder 13 Electronic control device PD Light receiving element MC Microcomputer (control means)

Claims (5)

投光素子からの投光を被検出軸と同期回転する回転スリットを介して受光する複数の受光素子を備え、これら受光素子の受光出力から被検出軸の回転情報を含む検出信号を生成するロータリエンコーダにおいて、
上記検出信号として電気角で180度ごとに反転するA相信号、A相信号より電気角で90度ずれ180度ごとに反転するB相信号を生成するメイン系回路と、
上記検出信号として上記メイン系回路とは別回路構成にて上記A相信号、B相信号を生成するサブ系回路と、
上記メイン系回路が正常か異常かを判定すると共に正常判定時は上記メイン系回路からA、B相両信号を出力制御し、異常判定時は上記サブ系回路からA、B相両信号を出力する側に切替制御する制御手段と、
を含むことを特徴とするロータリエンコーダ。
A plurality of light receiving elements that receive light emitted from the light projecting elements through rotating slits that rotate synchronously with the detected axis, and that generates a detection signal including rotation information of the detected axis from the light reception output of these light receiving elements. In the encoder
A main system circuit that generates an A phase signal that is inverted every 180 degrees in electrical angle as the detection signal, and a B phase signal that is inverted by 90 degrees in electrical angle from the A phase signal and is inverted every 180 degrees;
A sub system circuit for generating the A phase signal and the B phase signal in a circuit configuration different from the main system circuit as the detection signal;
Whether the main system circuit is normal or abnormal is determined, and when the normal determination is made, both the A and B phase signals are output from the main system circuit. When the abnormality is determined, both the A and B phase signals are output from the sub system circuit. Control means for switching control to the side to perform,
A rotary encoder comprising:
180度ごとに信号レベルが反転するものでかつA相信号とB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転する参照相信号を生成する回路を設け、
上記制御手段は、少なくともA相、B相、参照相(ref)三者の信号レベルに基づいて上記複数の受光素子が電源コモン端子に共通に接続されているか、接続されていないかを判定すると共に、接続されていないときはフェイルセーフ信号を出力制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリエンコーダ。
A circuit that generates a reference phase signal that inverts the signal level every 180 degrees and that inverts to the rising side at the timing when both of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal are zero;
The control means determines whether the plurality of light receiving elements are commonly connected to the power supply common terminal or not based on at least three signal levels of the A phase, the B phase, and the reference phase (ref). In addition, when not connected, the output of the fail safe signal is controlled.
The rotary encoder according to claim 1.
180度ごとに信号レベルが反転するものでかつA相信号とB相信号それぞれの信号レベルが共にゼロのときのタイミングで立ち上がり側に反転する参照相信号を生成する回路を備え、
上記制御手段は、少なくとも上記A相信号、B相信号、参照相信号からなる三者の信号のいずれが故障したかを検出すると共に、この検出に基づき、三者の信号のうちのいずれの相が異常であるかを特定するデータとして、複数のビット信号の組み合わせデータ、単一信号の1周期内のデューティの組み合わせデータ、および通信データのうちのいずれか1つを出力制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリエンコーダ。
A circuit that generates a reference phase signal that inverts the signal level every 180 degrees and that inverts to the rising side at the timing when both of the signal levels of the A phase signal and the B phase signal are zero,
The control means detects which of the three signals including at least the A phase signal, the B phase signal, and the reference phase signal has failed, and based on this detection, which phase of the three signals is detected. As the data for specifying whether or not is abnormal, output control is performed for any one of a combination data of a plurality of bit signals, a combination data of duties within one cycle of a single signal, and communication data.
The rotary encoder according to claim 1.
上記制御手段をマイクロコンピュータにより構成した、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のロータリエンコーダ。   4. The rotary encoder according to claim 1, wherein the control means is constituted by a microcomputer. 被検出軸の回転に伴い、電気角で180度ごとに反転するA相信号と、A相信号より電気角で90度ずれ180度ごとに反転するB相信号と、を出力するロータリエンコーダと、
上記ロータリエンコーダから上記両信号を入力すると共に上記両信号に基づいて上記被検出軸の回転動作を電子制御するマイクロコンピュータ内蔵の電子制御装置と、
を備えた電子制御システムにおいて、
上記ロータリエンコーダに、請求項4に記載のロータリエンコーダを用いた、ことを特徴とする電子制御システム。
A rotary encoder that outputs an A-phase signal that is inverted every 180 degrees in electrical angle and a B-phase signal that is shifted by 90 degrees in electrical angle from the A phase signal and inverted every 180 degrees as the detected shaft rotates;
An electronic control device with a built-in microcomputer for inputting both the signals from the rotary encoder and electronically controlling the rotation operation of the detected shaft based on the both signals;
In an electronic control system with
An electronic control system using the rotary encoder according to claim 4 as the rotary encoder.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018150A (en) * 2010-07-10 2012-01-26 Tamagawa Seiki Co Ltd Motor magnetic pole detection system and hall sensor
CN110361624A (en) * 2019-07-22 2019-10-22 深圳市奋达科技股份有限公司 A kind of circuit and method detecting rotary connector
US20220106838A1 (en) * 2020-10-01 2022-04-07 Joy Global Underground Mining Llc Bolter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07134048A (en) * 1993-11-09 1995-05-23 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Device for generating origin signal of optical encoder
JP2000088609A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Daihatsu Motor Co Ltd Angle of steering detector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07134048A (en) * 1993-11-09 1995-05-23 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Device for generating origin signal of optical encoder
JP2000088609A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Daihatsu Motor Co Ltd Angle of steering detector

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018150A (en) * 2010-07-10 2012-01-26 Tamagawa Seiki Co Ltd Motor magnetic pole detection system and hall sensor
CN110361624A (en) * 2019-07-22 2019-10-22 深圳市奋达科技股份有限公司 A kind of circuit and method detecting rotary connector
US20220106838A1 (en) * 2020-10-01 2022-04-07 Joy Global Underground Mining Llc Bolter
US11725514B2 (en) * 2020-10-01 2023-08-15 Joy Global Underground Mining Llc Bolter
US11781430B2 (en) 2020-10-01 2023-10-10 Joy Global Underground Mining Llc Bolter

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