JP2009128062A - Electronic control system and rotary encoder used for this - Google Patents

Electronic control system and rotary encoder used for this Download PDF

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JP2009128062A JP2007300683A JP2007300683A JP2009128062A JP 2009128062 A JP2009128062 A JP 2009128062A JP 2007300683 A JP2007300683 A JP 2007300683A JP 2007300683 A JP2007300683 A JP 2007300683A JP 2009128062 A JP2009128062 A JP 2009128062A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic control system which enables safe operation of a system on the electronic control unit side. <P>SOLUTION: Two A and B phase circuits, Main and Sub, are provided on the rotary encoder 11 side and an output of the main A and B phase circuit is outputted to a system control part SC of an electronic control unit 13, while an output of the sub A and B phase circuit is outputted to each of both system and backup control parts SC and BC. On the other hand, normality and abnormality of the two A and B phase circuits are self-diagnosed and the results of the self-diagnosis are outputted as fail-safe signals to both of the system and backup control parts on the electronic control unit side, in the constitution of this electronic control system. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検出軸の回転に伴いA相信号とB相信号とを生成出力するロータリエンコーダと、上記A、B相両信号に基づいて被検出軸の回転動作を制御する電子制御装置とを備えた電子制御システムおよびこれに用いるロータリエンコーダに関するものである。   The present invention provides a rotary encoder that generates and outputs an A-phase signal and a B-phase signal as the detected shaft rotates, and an electronic control device that controls the rotational operation of the detected shaft based on both the A and B-phase signals. The present invention relates to an electronic control system provided with a rotary encoder and a rotary encoder used therefor.

図7を参照して例えばエレベータ装置を電子制御する電子制御システムを説明すると、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(例えば特許文献1参照)。電子制御装置13では、マイクロコンピュータを内蔵しており、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によるエレベータの制御内容はその他種々あるが、その説明は略する。   For example, an electronic control system that electronically controls an elevator apparatus will be described with reference to FIG. 7. The elevator apparatus 1 drives the hoisting machine 3 with a drive motor 5 and moves the car 9 up and down via a rope 7. Then, both A and B phase signals, which are detection signals from the rotary encoder 11 attached to the motor shaft 10 of the drive motor 5 that is the detected shaft, are input to the electronic control device 13 (see, for example, Patent Document 1). The electronic control device 13 has a built-in microcomputer, and drives and controls the drive motor 5 by a detection signal from the rotary encoder 11. There are various other details of elevator control by the electronic control unit 13, but the description thereof is omitted.

以上の電子制御システムにおいて、電子制御装置13側にA、B相両信号に基づいて上記被検出軸の回転動作の制御を行うシステム制御部に加えて、上記システム制御部のダウン時に上記A、B相両信号に基づいて上記被検出軸の回転動作のバックアップ制御を行うバックアップ制御部を設けることが行われる場合がある。そしてこの場合、システム制御部だけにマイクロコンピュータを搭載するのではなくバックアップ制御部にもマイクロコンピュータを搭載することが行われた場合に、ロータリエンコーダ11においても、この電子制御装置13に対応することが要求されてくるようになる。   In the above electronic control system, in addition to the system control unit that controls the rotation operation of the detected shaft on the electronic control device 13 side based on both the A and B phase signals, the A, In some cases, a backup control unit that performs backup control of the rotation operation of the detected shaft based on both B-phase signals may be provided. In this case, when the microcomputer is mounted not only on the system control unit but also on the backup control unit, the rotary encoder 11 also corresponds to the electronic control unit 13. Will be required.

図8で示すように、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。   As shown in FIG. 8, the 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 (hereinafter referred to as light transmitting element LED) that can transmit light from one of the rotary slit plates RS in the same manner as the slits. A fixed slit plate FS having a fixed slit) is disposed oppositely.

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。   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.

図9で示すように、受光素子PD1,PD2では検出部として上記光信号を受光し、この受光素子PD1,PD2の受光出力を信号生成部としての比較回路CP1,CP2で基準電圧と比較することにより、比較回路CP1,CP2それぞれからは180度ごとに反転するA相信号と、A相信号から90度位相ずれし180度ごとに反転するB相信号とが生成出力され、図示略の出力部を介して、上記A、B相両信号が電子制御装置13に入力されるようになっている。電子制御装置13ではA、B相両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。   As shown in FIG. 9, the light receiving elements PD1 and PD2 receive the optical signal as a detection unit, and the light reception outputs of the light receiving elements PD1 and PD2 are compared with a reference voltage by comparison circuits CP1 and CP2 as signal generation units. Thus, the A-phase signal that is inverted every 180 degrees and the B-phase signal that is 90 degrees out of phase from the A-phase signal and inverted every 180 degrees are generated and output from the comparison circuits CP1 and CP2, respectively. Both the A and B phase signals are input to the electronic control unit 13 via the. The electronic control unit 13 can detect the rotation state of the detected shaft, that is, the rotation direction and the rotation speed from both the A and B phase signals.

このようなロータリエンコーダ11では、電子制御装置13側にシステム制御部とバックアップ制御部との双方にマイクロコンピュータを搭載して電子制御システムとしての安全性を図るようにしても、その安全性の基礎であるロータリエンコーダ11側に異常等が存在していれば、上記安全性は容易に損なわれてしまうことが考えられる。そこで、電子制御システムのさらなる安全性の向上を期すべく、本出願人はロータリエンコーダ11に対して自己診断機能を付加することを考え、鋭意研究を行った。
特開平07−134048号公報
In such a rotary encoder 11, even if a microcomputer is mounted on both the system control unit and the backup control unit on the electronic control device 13 side to achieve safety as an electronic control system, the basis of the safety is provided. If there is an abnormality or the like on the rotary encoder 11 side, the safety may be easily lost. Therefore, in order to further improve the safety of the electronic control system, the applicant of the present application has made an eager study to add a self-diagnosis function to the rotary encoder 11.
Japanese Patent Laid-Open No. 07-134048

本発明により解決すべき課題は、ロータリエンコーダ出力により電子制御装置が安全にシステム運転を行うことを可能とした電子制御システムおよびこれに用いる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 an electronic control system that enables an electronic control device to safely perform system operation by a rotary encoder output, and a rotary encoder used therefor.

本発明による電子制御システムは、被検出軸の回転に伴いA相信号とB相信号とを生成出力するロータリエンコーダと、上記A、B相両信号に基づいて被検出軸の回転動作を制御する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側にそれぞれ上記A、B相両信号を出力するメインとサブ2つのA、B相回路を設ける一方、電子制御装置側にそれぞれマイクロコンピュータ内蔵のシステム制御部とバックアップ制御部とを相互監視可能に設け、メインA、B相回路出力を電子制御装置のシステム制御部に、サブA、B相回路出力をシステムとバックアップ両制御部にそれぞれ出力する一方で、ロータリエンコーダ側で両A、B相回路の正常、異常を自己診断し、その自己診断結果をフェイルセーフ信号として電子制御装置側のシステムとバックアップ両制御部に出力することを特徴とするものである。   An electronic control system according to the present invention controls a rotary encoder that generates and outputs an A-phase signal and a B-phase signal as the detected shaft rotates, and controls the rotational operation of the detected shaft based on both the A- and B-phase signals. In an electronic control system including an electronic control device, a main and sub two A and B phase circuits for outputting both the A and B phase signals are provided on the rotary encoder side, respectively, while a microcomputer is provided on the electronic control device side. Built-in system control unit and backup control unit are provided to be able to monitor each other, main A and B phase circuit output to the system control unit of the electronic control device, sub A and B phase circuit output to the system and backup both control unit, respectively On the other hand, the rotary encoder side performs self-diagnosis on the normality and abnormality of both A and B phase circuits, and the self-diagnosis result is used as a fail-safe signal. Is characterized in that the output to the system and the backup both controller of the control apparatus side.

本発明では、ロータリエンコーダ側にメインとサブ2つのA、B相回路を設け、メインA、B相回路出力を電子制御装置のシステム制御部に、サブA、B相回路出力をシステムとバックアップ両制御部にそれぞれ出力する一方で、両A、B相回路の正常、異常を自己診断し、その自己診断結果をフェイルセーフ信号として電子制御装置側のシステムとバックアップ両制御部に出力するようにしたので、電子制御装置側ではシステムとバックアップ両制御部にマイクロコンピュータを搭載して電子制御システムとしての安全性を図ることができる一方、その安全性の基礎であるロータリエンコーダ側ではメインとサブ両A、B相回路の一方に異常等が存在しても、電子制御装置側には他方からA、B相両信号を入力して安全性を維持することができ、電子制御システム全体としてのさらなる安全性を図ることができるようになる。   In the present invention, two main and sub A and B phase circuits are provided on the rotary encoder side, the main A and B phase circuit outputs are supplied to the system controller of the electronic control unit, and the sub A and B phase circuit outputs are supplied to both the system and the backup. While outputting to the control unit respectively, normality and abnormality of both A and B phase circuits are self-diagnosed, and the self-diagnosis result is output as a fail-safe signal to both the system and backup control unit on the electronic control unit side Therefore, on the electronic control device side, a microcomputer can be mounted on both the system and the backup control unit to achieve safety as an electronic control system, while on the rotary encoder side which is the basis of the safety, both main and sub A Even if an abnormality or the like exists in one of the B phase circuits, it is possible to maintain safety by inputting both the A and B phase signals from the other side to the electronic control device side. Come, it is possible to achieve further safety of the entire electronic control system.

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、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、ロータリエンコーダ側でメインA、B相回路からサブA、B相回路に切り替わった場合では、メインA、B相回路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 addition, when a fail-safe signal is output from the rotary encoder side to the electronic control unit side due to the above failure, the electronic control unit side does not need to immediately stop the system operation by inputting the fail-safe signal, and the system operation is not performed. It can be done safely. In addition, when the main A / B phase circuit is switched from the main A / B phase circuit to the sub A / B phase circuit on the rotary encoder side, a failure or the like exists in the main A / B phase circuit. On the other hand, maintenance can be performed to eliminate the cause of failure.

本発明では、電子制御装置側にシステムとバックアップ両制御部でシステム運転の安全性の向上を図る場合に、ロータリエンコーダ側でもメインA、B相回路に異常があっても、電子制御装置側では安全にシステム運転を継続することが可能となる。   In the present invention, when the system control and the backup control unit on the electronic control device side are intended to improve the safety of system operation, even if there is an abnormality in the main A or B phase circuit on the rotary encoder side, the electronic control device side It becomes possible to continue system operation safely.

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, an electronic control system according to an embodiment of the present invention 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を参照して電子制御システムの概略構成を説明すると、ロータリエンコーダ11は、メインA、B相回路Mainと、サブA、B相回路Subと、マイクロコンピュータMCとを備える。電子制御装置13は、システム制御部SCと、バックアップ制御部BCとを備える。   The schematic configuration of the electronic control system will be described with reference to FIG. 1. The rotary encoder 11 includes a main A and B phase circuit Main, a sub A and B phase circuit Sub, and a microcomputer MC. The electronic control device 13 includes a system control unit SC and a backup control unit BC.

ロータリエンコーダ11において、メインとサブの両A、B相回路Main,Subは、それぞれ、A、B相両信号を生成出力する。マイクロコンピュータMCは、両A、B相回路Main,Sub出力から当該両A、B相回路Main,Subの正常、異常を自己診断により判定しその判定出力をフェイルセーフ信号としてシステム制御部SCとバックアップ制御部BCとに出力する。   In the rotary encoder 11, both the main and sub A and B phase circuits Main and Sub generate and output both A and B phase signals, respectively. The microcomputer MC determines whether the A and B phase circuits Main and Sub are normal from the A and B phase circuits Main and Sub outputs by self-diagnosis, and uses the determination output as a fail-safe signal for backup with the system controller SC. Output to the controller BC.

電子制御装置13において、システム制御部SCは、図示略のマイクロコンピュータを内蔵し、メインとサブの両A、B相回路Main,Subのうち一方からのA、B相両信号に基づいて駆動用モータ5の回転動作のシステム制御を行ない、バックアップ制御部BCは、図示略のマイクロコンピュータを内蔵し、システム制御部SCのダウン時にサブA、B相回路SubからのA、B相両信号に基づいて駆動用モータ5の回転動作のバックアップ制御を行う。両制御部SC,BCではロータリエンコーダ11からのフェイルセーフ信号によりロータリエンコーダ11の状態を監視すると共に、システム制御部SCがダウンしたときにバックアップ制御部BCがサブA、B相回路SubからのA、B相両信号に基づいて駆動用モータ5の回転動作をバックアップ制御するようになっている。システム制御部SCとバックアップ制御部BCは内蔵するマイクロコンピュータにより通信して相互監視可能であり、バックアップ制御部BCはシステム制御部SCがダウンしたか否かを監視している。   In the electronic control unit 13, the system control unit SC includes a microcomputer (not shown) and is driven based on both A and B phase signals from one of the main and sub A and B phase circuits Main and Sub. System control of the rotational operation of the motor 5 is performed. The backup control unit BC incorporates a microcomputer (not shown) and is based on both the A and B phase signals from the sub A and B phase circuits Sub when the system control unit SC is down. Thus, backup control of the rotation operation of the drive motor 5 is performed. Both control units SC and BC monitor the state of the rotary encoder 11 by a fail-safe signal from the rotary encoder 11, and when the system control unit SC goes down, the backup control unit BC is sub-A, and A from the B-phase circuit Sub. The rotational operation of the drive motor 5 is backed up based on both the B-phase signals. The system control unit SC and the backup control unit BC can communicate with each other by a built-in microcomputer, and the backup control unit BC monitors whether the system control unit SC is down.

図2を参照してロータリエンコーダ11は、単一の投光素子LED、単一の固定スリット板FS、単一の回転スリット板RSを備える。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、後述するマイクロコンピュータMCの制御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。   Referring to FIG. 2, the rotary encoder 11 includes a single light projecting element LED, a single fixed slit plate FS, and a single rotary slit plate RS. The light emitting 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 performs a light projecting operation through a transistor TR0 that is turned on / off by a control output of the microcomputer MC described later.

また、メインA、B相回路Mainは、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PD1(a+),PD1(a−),PD1(b+),PD1(b−)で受光する。これら受光素子PD1(a+),PD1(a−),PD1(b+),PD1(b−)、それぞれの出力は比較回路CP1,CP2で比較され、比較回路CP1,CP2からのメインA相信号(A)、比較回路CP2からはメインB相信号(B)が出力回路部RD1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相信号は制御手段であるマイクロコンピュータMCに入力される。   Further, the main A and B phase circuits Main emit light from the light projecting element LED via the rotary slit plate RS and the fixed slit plate FS, and the light receiving elements PD1 (a +), PD1 (a−), PD1 (b +). ), PD1 (b−). The outputs of these light receiving elements PD1 (a +), PD1 (a−), PD1 (b +), PD1 (b−), are compared by the comparison circuits CP1 and CP2, and the main A-phase signal ( A) The main B-phase signal (B) is output from the comparison circuit CP2 to the electronic control unit 13 via the output circuit unit RD1, and the main A-phase signal and the main B-phase signal are the microcomputer MC serving as control means. Is input.

サブA、B相回路Subも同様に投光素子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PD2(a+),PD2(a−),PD2(b+),PD2(b−)で受光する。これら受光素子PD2(a+),PD2(a−),PD2(b+),PD2(b−)、それぞれの出力は比較回路CP3,CP4で比較され、比較回路CP3,CP4からのメインA相信号(A)、メインB相信号(B)が出力回路部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相信号は制御手段であるマイクロコンピュータMCに入力される。   Similarly, the sub-A and B-phase circuits Sub receive light from the light projecting element LED through the rotary slit plate RS and the fixed slit plate FS, and the light receiving elements PD2 (a +), PD2 (a−), PD2 (b +). , PD2 (b−). The outputs of these light receiving elements PD2 (a +), PD2 (a−), PD2 (b +), and PD2 (b−) are compared by the comparison circuits CP3 and CP4, and the main A-phase signal ( A) The main B-phase signal (B) is output to the electronic control unit 13 via the output circuit unit RD2, and the main A-phase signal and the main B-phase signal are input to the microcomputer MC as control means.

マイクロコンピュータMCでは、メインA、B相回路MainとサブA、B相回路SubそれぞれからのメインとサブのA、B相両信号の正常、異常を判定すると共に、その判定に対応してフェイルセーフ信号を出力する。   The microcomputer MC determines whether the main and sub A and B phase signals from the main A and B phase circuits Main and the sub A and B phase circuits Sub are normal and abnormal, respectively. Output a signal.

図3、図4を参照して、実施の形態のロータリエンコーダ11の機械的構成を説明する。図3では投光素子LED、固定スリット板FS、回転スリット板RS、受光素子PD1(a+),PD1(a−),PD1(b+),PD1(b−),PD2(a+),PD2(a−),PD2(b+),PD2(b−)を示す。投光素子LEDからの投光は固定スリット板FS、回転スリット板RS、を介して各受光素子で受光される。   A mechanical configuration of the rotary encoder 11 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the light emitting element LED, the fixed slit plate FS, the rotary slit plate RS, the light receiving element PD1 (a +), PD1 (a−), PD1 (b +), PD1 (b−), PD2 (a +), PD2 (a −), PD2 (b +), PD2 (b−). The light projection from the light projecting element LED is received by each light receiving element via the fixed slit plate FS and the rotary slit plate RS.

図4(a)にメインA、B相回路Main、図4(b)にサブA、B相回路Subに対応する構成を示すが、図4(a)、図4(b)それぞれに示す回転スリット板RS、固定スリット板FSは共に同一のものでもよい、図解の都合で図4(a)と図4(b)に分けて示す。   FIG. 4A shows the configuration corresponding to the main A and B phase circuit Main, and FIG. 4B shows the configuration corresponding to the sub A and B phase circuit Sub, but the rotation shown in FIG. 4A and FIG. 4B respectively. The slit plate RS and the fixed slit plate FS may be the same. For convenience of illustration, the slit plate RS and the fixed slit plate FS are shown separately in FIGS. 4 (a) and 4 (b).

図4(a)、図4(b)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。   4 (a) and 4 (b), 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.

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−)、と称する。固定スリットfsは説明ならびに図解の複雑化を避けるため、メインA、B相回路Main、サブA、B相回路Subそれぞれの受光素子共通の符号を用いている。   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 referred to as fs (b +), and the fixed slit that generates the optical signal b− that is shifted by 180 ° in electrical angle with respect to the optical signal b + and is inverted every 180 ° is referred to as fs (b−). The fixed slit fs uses common reference symbols for the light receiving elements of the main A, B phase circuit Main, sub A, and B phase circuit Sub in order to avoid complication of explanation and illustration.

メインA、B相回路MainとサブA、B相回路Subそれぞれの受光素子もそれぞれの固定スリットfs(a+),fs(a−),fs(b+),fs(b−)に合わせて、PD1(a+),PD1(a−),PD1(b+),PD1(b−),PD2(a+),PD2(a−),PD2(b+),PD2(b−)と称しており、それぞれの受光素子PD1(a+),PD1(a−),PD1(b+),PD1(b−),PD2(a+),PD2(a−),PD2(b+),PD2(b−)は、対応する固定スリットfs(a+)、fs(a−)、fs(b+)、fs(b−)、を通過した光信号a+,a−,b+,b−,を受光する。   The light receiving elements of the main A, B phase circuit Main and the sub A, B phase circuit Sub are also PD1 in accordance with the respective fixed slits fs (a +), fs (a−), fs (b +), fs (b−). (A +), PD1 (a−), PD1 (b +), PD1 (b−), PD2 (a +), PD2 (a−), PD2 (b +), PD2 (b−) The elements PD1 (a +), PD1 (a−), PD1 (b +), PD1 (b−), PD2 (a +), PD2 (a−), PD2 (b +), and PD2 (b−) have corresponding fixed slits. The optical signals a +, a−, b +, b− that have passed through fs (a +), fs (a−), fs (b +), and fs (b−) are received.

メインA、B相回路Mainにおいて、光信号a+、a−をそれぞれ受光した受光素子PD1(a+)とPD1(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PD1(b+)とPD1(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相信号が生成される。   In the main A and B phase circuit Main, the outputs of the light receiving elements PD1 (a +) and PD1 (a−) receiving the optical signals a + and a− are compared by the comparison circuit CP1 as described above, and the A phase signal is obtained. The outputs of the light receiving elements PD1 (b +) and PD1 (b−) that are generated and receive the optical signals b + and b−, respectively, are compared by the comparison circuit CP2 as described above to generate a B phase signal.

サブA、B相回路Subにおいて、光信号a+、a−をそれぞれ受光した受光素子PD2(a+)とPD2(a−)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PD2(b+)とPD2(b−)それぞれの出力は上記したように比較回路CP4で比較されてB相信号が生成される。   In the sub A and B phase circuit Sub, the outputs of the light receiving elements PD2 (a +) and PD2 (a−) that receive the optical signals a + and a−, respectively, are compared by the comparison circuit CP3 as described above, and the A phase signal is obtained. The outputs of the light receiving elements PD2 (b +) and PD2 (b−) that are generated and receive the optical signals b + and b−, respectively, are compared by the comparison circuit CP4 as described above to generate a B phase signal.

図5(a)〜(c)を参照して上記メインA、B相回路Main、サブA、B相回路SubそれぞれのA相信号とB相信号は出力回路部RD1,RD2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 and the B phase signal of each of the main A, B phase circuit Main, sub A, and B phase circuit Sub are output in the output circuit sections RD1 and RD2, respectively. a) and converted into the digital A-phase signal and B-phase signal shown in FIG. 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はメインA、B相回路MainとサブA、B相回路SubそれぞれからA相信号、B相信号を入力すると共に、入力したA相信号、B相信号からこれらの正常、異常を判定し、その判定に対応したフェイルセーフ信号を出力する。   The microcomputer MC inputs the A phase signal and the B phase signal from the main A and B phase circuits Main and the sub A and B phase circuits Sub, respectively. And a fail-safe signal corresponding to the determination is output.

図6を参照して、ロータリエンコーダ11のマイクロコンピュータMCを説明すると、こ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とを備える。これらは内部バスM6で相互接続されている。   Referring to FIG. 6, the microcomputer MC of the rotary encoder 11 will be described. The microcomputer MC includes a phase signal input unit M1, a light projecting element drive unit M2, a fail safe signal output unit M3, a CPU M4, And a memory M5. 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A、B相回路MainとサブA、B相回路SubそれぞれのA相信号、B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 and the B phase signal of each of the main A and B phase circuits Main and the sub A and B phase circuits Sub. 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.

CPUM4は、A相信号、B相信号が故障したかを検出する検出手段を構成する。例えば、CPUM4とフェイルセーフ信号出力部M3は、A、B相両信号の相のうち、メインA、B相回路MainのA相が異常の場合、フェイルセーフ信号を「00」、サブA、B相回路SubのA相が異常の場合、フェイルセーフ信号を「01」として電子制御装置13側に出力し、メインA、B相回路MainのB相が異常の場合、フェイルセーフ信号を「10」、サブA、B相回路SubのB相が異常の場合、フェイルセーフ信号を「11」として電子制御装置13側に出力する。電子制御装置13では、フェイルセーフ信号の値からメインA、B相回路MainまたはサブA、B相回路SubのいずれのA相、B相が異常か否かを把握することができる。   The CPU M4 constitutes detection means for detecting whether the A phase signal and the B phase signal have failed. For example, the CPU M4 and the fail-safe signal output unit M3 set the fail-safe signal to “00”, sub-A, B when the A-phase of the main A and B-phase circuit Main is abnormal among the phases of the A and B phase signals. When the phase A of the phase circuit Sub is abnormal, the fail safe signal is output as “01” to the electronic control device 13 side. When the phase B of the main A and B phase circuits Main is abnormal, the fail safe signal is set to “10”. When the B phase of the sub A, B phase circuit Sub is abnormal, the fail safe signal is output to the electronic control device 13 side as “11”. In the electronic control unit 13, it is possible to grasp whether the A phase or B phase of the main A, B phase circuit Main or sub A, B phase circuit Sub is abnormal from the value of the fail safe signal.

なお、実施の形態ではCPUM4により上記異常か否かを自己診断するが、上記以外の異常の形態も含むことができる。   In the embodiment, the CPU M4 performs self-diagnosis as to whether or not the abnormality is present, but other abnormal forms may be included.

以上説明したように実施の形態では、電子制御装置13側がシステム制御部SCによりメインA、B相回路MainからのA、B相両信号に基づいて駆動用モータ5の回転動作を制御している途中等で、メインA、B相回路Mainに異常があった場合、フェイルセーフ信号によりその異常が分かるので、メインA、B相回路MainからのA、B相両信号の入力からサブA、B相回路SubからのA、B相両信号の入力に切り替えて駆動用モータ5の回転動作の制御に切り換える。そして、システム制御部SCがダウンした場合、電子制御装置13側ではバックアップ制御部BCに切り替わると共に、バックアップ制御部BCでは、サブA、B相回路SubからのA、B相両信号によりバックアップ制御することができる。この場合、フェイルセーフ信号によりサブA、B相回路Subが異常であった場合、バックアップ制御を停止し、メンテナンスを行うことができる。   As described above, in the embodiment, the electronic control device 13 side controls the rotation operation of the drive motor 5 based on both the A and B phase signals from the main A and B phase circuits Main by the system control unit SC. If there is an abnormality in the main A / B phase circuit Main during the process, the abnormality can be detected by the fail-safe signal. Therefore, sub A, B from the input of both the A and B phase signals from the main A / B phase circuit Main. Switching to the input of both A and B phase signals from the phase circuit Sub is performed to control the rotation operation of the drive motor 5. When the system control unit SC goes down, the electronic control unit 13 switches to the backup control unit BC, and the backup control unit BC performs backup control using both the A and B phase signals from the sub A and B phase circuits Sub. be able to. In this case, if the sub-A and B-phase circuit Sub is abnormal due to the fail-safe signal, the backup control can be stopped and maintenance can be performed.

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. 2 is a diagram showing a schematic electrical configuration of the rotary encoder according to the embodiment of the present invention. 図3は投光素子、回転スリット、固定スリット、受光素子の対応関係の説明に供する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the correspondence between the light projecting element, the rotating slit, the fixed slit, and the light receiving element. 図4は図3の要部を拡大して示す平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view showing a main part of FIG. 図5はA相信号、B相信号、その他を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an A phase signal, a B phase signal, and others. 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はエレベータ装置とロータリエンコーダと電子制御装置とを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an elevator apparatus, a rotary encoder, and an electronic control apparatus. 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. 9 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 (3)

被検出軸の回転に伴いA相信号とB相信号とを生成出力するロータリエンコーダと、上記A、B相両信号に基づいて被検出軸の回転動作を制御する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側にそれぞれ上記A、B相両信号を出力するメインとサブ2つのA、B相回路を設ける一方、電子制御装置側にそれぞれマイクロコンピュータ内蔵のシステムとバックアップの両制御部を相互監視可能に設け、メインA、B相回路出力を電子制御装置のシステム制御部に、サブA、B相回路出力を上記両制御部にそれぞれ出力する一方で、ロータリエンコーダ側で両A、B相回路の正常、異常を自己診断し、その自己診断結果であるフェイルセーフ信号を電子制御装置側の上記両制御部に出力する、ことを特徴とする電子制御システム。
An electronic device comprising: a rotary encoder that generates and outputs an A-phase signal and a B-phase signal as the detected shaft rotates; and an electronic control device that controls the rotational operation of the detected shaft based on both the A and B-phase signals. In the control system,
On the rotary encoder side, there are two main and sub A and B phase circuits that output both the A and B phase signals. On the electronic control unit side, the microcomputer control system and the backup controller are mutually monitored. The main A and B phase circuit outputs are output to the system control unit of the electronic control unit, and the sub A and B phase circuit outputs are output to both control units, respectively, while the rotary encoder side has both the A and B phase circuits. An electronic control system characterized in that self-diagnosis is performed for normality and abnormality, and a fail-safe signal as a result of the self-diagnosis is output to both control units on the electronic control device side.
上記ロータリエンコーダに、上記両A、B相回路の正常、異常の自己診断を行うと共にその診断結果であるフェイルセーフ信号を上記電子制御装置側に出力するマイクロコンピュータ、を設けた、ことを特徴とする請求項1に記載の電子制御システム。   The rotary encoder is provided with a microcomputer that performs self-diagnosis of both the A and B phase circuits and outputs a fail-safe signal as a result of the diagnosis to the electronic control unit side. The electronic control system according to claim 1. 被検出軸の回転に伴いA相信号とB相信号とを生成出力するロータリエンコーダにおいて、上記A、B相両信号を生成するメインとサブ少なくとも2つのA、B相回路と、上記両A、B相回路の正常、異常の自己診断を行うと共にその診断結果であるフェイルセーフ信号を出力するマイクロコンピュータと、を設けてなり、請求項1に記載の電子制御システムに用いられる、ことを特徴とするロータリエンコーダ。   In a rotary encoder that generates and outputs an A-phase signal and a B-phase signal as the detected shaft rotates, at least two A and B phase circuits that generate both the A and B phase signals, A microcomputer that performs self-diagnosis of normal and abnormal B-phase circuits and outputs a fail-safe signal as a result of the diagnosis is used, and is used in the electronic control system according to claim 1. Rotary encoder.
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