JP2521720B2 - エンコ―ダパルス弁別回路 - Google Patents

エンコ―ダパルス弁別回路

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JP2521720B2
JP2521720B2 JP61167907A JP16790786A JP2521720B2 JP 2521720 B2 JP2521720 B2 JP 2521720B2 JP 61167907 A JP61167907 A JP 61167907A JP 16790786 A JP16790786 A JP 16790786A JP 2521720 B2 JP2521720 B2 JP 2521720B2
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明伸 竹本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐ノイズ性を要求されるエンコーダパルス弁
別回路に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のエンコーダパルス弁別回路は、「ロボット工学
とその応用」社団法人電子通信学会(辻三郎、江尻正員
監修)P71〜72に記載されているように、回路の信号
の入力部にパルス波形を成形するシュミットゲート回路
を設け、波形成形とその入力のヒステリシス特性とによ
って耐ノイズ性をアップさせるようにしている。また、
一般的には、入力部にキャパシタを挿入し、ノイズを吸
収することが広くおこなわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかして、上記した従来技術は、ノイズのレベルが小
さい時や単発性のノイズには有効であるがノイズのレベ
ルが大きい時には、そのまま次段にノイズのパルスが伝
達されてしまうという問題があった。
本発明は、上記した従来技術の問題点を解説すべく検
討の結果なされたものであって、その目的とするところ
は、モータエンコーダからのパルスにノイズが侵入して
も、基準クロック周波数以上のパルスは全てノイズとみ
なして除去することにより、耐ノイズ性にすぐれたモー
タコントロールをおこなうことのできるエンコーダパル
ス弁別回路を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、回転軸に連結さ
れたエンコーダから出力される正相パルス信号を反転し
て逆相パルス信号を生成する反転回路と、D入力端子と
Q出力端子および“0"を入力すると即時にQ出力端子を
“0"にクリアするCLR端子とを具備し、基準クロックの
立上りによってD入力端子の信号をQ出力端子に出力
し、基準クロックのその他の状態ではQ出力端子の状態
を保持する構成の第1ないし第4のDフリップフロップ
と、J入力端子とK入力端子とQ出力端子と出力端子
とを具備し、基準クロックの立下りにおいて、JとK入
力端子の信号がどちらも“0"ならばQと出力端子の状
態をそれぞれ保持し、どちらも“1"ならばQと出力端
子の状態をそれぞれ反転し、不一致ならばJ入力端子の
信号をQ出力端子にK入力端子の信号を出力端子にそ
れぞれ出力する構成のJKフリップフロップとを備えてな
るノイズ消去回路を有し、前記第1のDフリップフロッ
プのD入力端子には前記正相パルス信号が入力され、前
記第2のDフリップフロップのD入力端子には前記逆相
パルス信号が入力され、前記第1のDフリップフロップ
のQ出力端子の信号は前記第3のDフリップフロップの
D入力端子に入力され、前記第2のDフリップフロップ
のQ出力端子の信号は前記第4のDフリップフロップの
D入力端子に入力され、前記第3のDフリップフロップ
のQ出力端子の信号は前記JKフリップフロップの一方の
入力端子に、前記第4のDフリップフロップのQ出力端
子の信号は前記JKフリップフロップの他方の入力端子に
それぞれ入力され、全ての前記フリップフロップは同一
の基準クロックにより駆動されてなり、前記第1のDフ
リップフロップは前記正相パルス信号の立ち下がりでク
リアされ、前記第2のDフリップフロップは前記逆相パ
ルス信号の立ち下がりでクリアされ、さらに、前記第3
と第4のDフリップフロップのCLR端子は常時“1"に保
持されてなることを特徴とするものである。
〔作用〕
しかして、本発明は、上記構成を採用することによ
り、モータエンコーダからのパルスの逆相信号と正相信
号とにつき、それぞれ2段のDフリップフロップとサン
プリングパルスとを用いることで、+レベルのノイズ
(論理“0"に侵入した“1"のノイズ)を消去する。次
に、JKフリップフロップのJ入力に正相の信号を入力
し、K入力に逆相の信号を入力し、これらとサンプリン
グパルスとを用いることで−レベルのノイズ(論理“1
“に侵入した“0"のノイズ)を消去することにより、ノ
イズのないパルス信号がフリップフロップから出力され
るから、その出力信号によってパルスの数、方向を弁別
することにより、耐ノイズ性にすぐれたモータコントロ
ールをおこなうことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を、図面の一実施例にもとづいて説明す
ると、第1図はロボット制御装置の全体構成を示すブロ
ック回路図である。
第1図において、演算制御回路1は、カウンタ9より
のカウンタ値をもとに演算をおこない、モータドライバ
回路2に電流指令を送る。モータ3は、モータドライバ
回路2を流れる電流によって回転し、モータシャフト5
に取り付けられているエンコーダ4が速度に応じた周期
のパルスを発生させる。エンコーダ4によって発生した
パルスは、パルス弁別回路に送られ、まずノイズ消去回
路7でノイズ消去し、パルス判別回路8でパルスの方向
弁別とパルスのエッジとを検出し、その結果で、カウン
タ回路9のカウンタ値が増減する。演算制御回路1は、
上記の動作をくり返すことでモータ3を回転させ、ロボ
ットのアームを位置決めする。
ここで、第1図に符号6で示すエンコーダパルス弁別
回路の詳細を第2図にもとづいて説明すると、第1図に
符号3で示すモータのエンコーダ4からは、A相クロッ
ク、さらにはA相より90°位相の遅れたB相クロックが
出され、モータ3の回転方向と回転角とを検出する。ノ
イズ消去回路7は、A相とB相とが同一に構成されてお
り、ノイズ消去回路7でノイズを消去した後、パルス判
別回路8でパルスのエッジを検出し、現在のA相とB相
との状況から、正方向ならばカウントアップを、逆方向
ならばカウントダウンのパルスを一定時間発生する。
第2図において、ノイズ消去回路7は、A相反転回路
10と、A相+ノイズ消去回路11と、相+ノイズ消去回
路12と、A相−ノイズ消去・パルス整形回路13と、B相
反転回路15と、B相+ノイズ消去回路16と、相+ノイ
ズ消去回路17と、B相−ノイズ消去・パルス整形回路18
とからなる。また、パルス判別回路8は、A相パルスの
立上がりおよび立下がりエッジを検出するA相エッジ検
出回路14と、B相パルスの立上がりおよび立下がりエッ
ジを検出するB相エッジ検出回路19と、上記エッジなら
びに現在のA相,B相の状態からアップかダウンかを判定
し、カウンタがカウントアップすべき時にはアップパル
スを、カウントダウンすべき時にはダウンパルスを発生
させるパルス判定回路20とからなる。
なお、図示実施例において、第2図に符号20で示すパ
ルス判定回路は、一般に用いられている方式を採用して
おり、その原理を第3図にもとづいて説明すると、第3
図は第2図に示すエンコーダパルス弁別回路各部におけ
る出力信号のタイミングチャートである。
第1図に符号3で示すモータのエンコーダ4から出る
A相とB相との2つのパルスは、モータ3がCW(時計回
り)の時とCCW(反時計回り)の時とで第3図に示すよ
うに変化する。そこで、A相、さらにはA相の反転信号
A相について微分し、+の方向のエッジだけを検出す
る。そして、相のエッジ波形ΔとB相の論理積とを
アップパルスとし、A相のエッジ波形ΔAとB相の論理
積とをダウンパルスとしてカウンタ9に加えることで、
モータ3の移動方向とその量とを検出することができ
る。
このように、第2図に符号20で示すパルス判定回路
は、A相,、相のエッジを検出することによって計数
をおこなうので、モータ3からの信号線にノイズが侵入
すると、簡単にカウント値が狂うことは明白である。そ
こで、本発明では、基準クロックとDフリップフロップ
とJKフリップフロップとを組合わせたノイズ消去回路を
組み入れ、基準クロック以上の周波数のノイズを除去す
るようにしている。以下、その動作原理や各部の詳細を
さらに説明する。
ノイズ消去回路7は、既述のごとく、A相とB相とが
同一に構成されており、またノイズ消去回路7は、A相
反転回路10と、A相+ノイズ消去回路11と、相+ノイ
ズ消去回路12と、A相−ノイズ消去・パルス整形回路13
と、B相反転回路15と、B相+ノイズ消去回路16と、
相+ノイズ消去回路17と、B相−ノイズ消去・パルス整
形回路18とからなることについては既述した。したがっ
て、以下A相に関するノイズ消去回路7に限って説明す
ると、A相反転回路10は、ノイズ消去に必要な相信号
を作る回路で、インバータが組み入れられている。ま
た、A相+ノイズ消去回路11と相+ノイズ消去回路12
とは同一構成よりなり、それぞれ信号が“0"レベルの時
に侵入した“1"のノイズを消去する回路である。これを
A相+ノイズ消去回路11を例にとって説明する。A相+
ノイズ消去回路11は、第1表の真理値表に示すようなD
フリップフロップを用いて構成されている。このDフリ
ップフロップはD入力端子とQ出力端子とを備え、基準
クロックの立上りによってD入力端子の入力信号をQ出
力端子に出力するが、基準クロックのその他の状態では
Q出力端子の状態を保持する。また、“0"を入力すると
即時にQ出力端子を“0"にクリアするCLR端子を備えて
いる。
A相+ノイズ消去回路11の回路構成は、第4図に示す
ように上記のDフリップフロップを2段に接続したもの
となっている。図においてモータエンコーダのA相は、
前段のDフリップフロップのD入力端子とCLR端子とに
入力されている。しかし、そのQ出力端子の信号は、後
段のフリップフロップのD入力端子にのみ入力されてい
る。さらに、後段のDフリップフロップのCLR端子は常
時“1"に保持されており、このCLR端子によってクリア
されることはないという点に特徴を有している。また第
4図の下部には、回路各部のタイミングチャートが示さ
れており、の斜線部のようなノイズが侵入した時、
“0"レベルの信号が“1"になる+レベルのノイズを除去
するのが本回路11の目的であり、を見ると、その効果
が表われており、1MHzクロック以上の周波数の+レベル
のノイズを全て除去することができる。
次にA相−ノイズ消去・パルス整形回路13について説
明する。
第4図に示すごとく、A相+ノイズ消去回路11では、
+レベルのノイズを全て取り去ることができたが、A相
+ノイズ消去回路11では、−レベルのノイズが拡大する
特徴がある。したがって、A相−ノイズ消去・パルス整
形回路13は、上記した−レベルのノイズを消去する機能
を有し、その他に、A相−ノイズ消去・パルス整形回路
13は、以下の機能をも有する。すなわち、A相+ノイズ
消去回路11および相+ノイズ消去回路12では、それぞ
れ+レベルのノイズ消去を独立しておこなっているた
め、通常その信号が反転したもとのなる関係がくずれて
いる場合があるので、新たにA相と相との波形を整形
し、反転したものとする。第5図は第2図に符号7で示
すノイズ消去回路7のうち、A相ノイズ消去回路のみを
取り出して示した詳細ブロック図である。すなわち、第
5図にはA相反転回路10と、A相+ノイズ消去回路11
と、相+ノイズ消去回路12と、A相−ノイズ消去・パ
ルス整形回路13との組み合わせが示されている。
第6図は第5図に示すA相ノイズ消去回路各部におけ
る出力信号のタイミングチャートである。また、A相−
ノイズ消去・パルス整形回路13は、第6図のタイミング
チャート〜及び第2表の真理値表に示すようなJKフ
リップフロップを用いて構成されている。このJKフリッ
プフロップはJ入力端子とK入力端子とQ出力端子と
出力端子とを備え、基準クロックの立下り時における2
つの入力信号の組合せに応じて2つの出力信号が決まる
ものである。すなわち、JとK入力端子の信号がどちら
も“0"ならばQと出力端子の状態をそれぞれ保持し、
どちらも“1"ならばQと出力端子の状態をそれれぞれ
反転する。また、不一致ならば、J入力端子の信号をQ
出力端子にK入力端子の信号を出力端子にそれぞれ出
力するというものである。第6図の番号〜は、第5
図に同符号で示すA相ノイズ消去回路各部における信号
の取出位置を示している。
第6図の中で、〜は、A相+ノイズ消去回路11な
らびに相+ノイズ消去回路12部分での信号を示し、ま
たおよびは、A相−ノイズ消去・パルス整形回路13
部分での信号を示しており、第6図からA相+ノイズ消
去回路11ならびに相+ノイズ消去回路12によって+レ
ベルのノイズが消去され、A相−ノイズ消去・パルス整
形回路13によって、−レベルのノイズ消去、さらにはA
相、A相を復元する動作がおこなわれていることがわか
る。なお、クロックは1MHzを用いているが、これはモー
タエンコーダからのパルスの約10倍程度の余裕をみてい
る。
〔発明の効果〕
本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明から
も明らかなように、本発明によれば、モータエンコーダ
からのパスルにノイズが侵入しても基準クロック周波数
以上のパスルは全てノイズとみなして除去することによ
り、耐ノイズ性にすぐれたモータコントロールをおこな
うことのできるエンコーダパルス弁別回路を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図はロボット制御
装置の全体構成を示すブロック回路図、第2図は第1図
に符号6で示すエンコーダパルス弁別回路の詳細ブロッ
ク図、第3図は第2図示すエンコーダパルス弁別回路各
部における出力信号のタイミングチャート、第4図は第
2図に符号11で示すA相+ノイズ消去回路の詳細ブロッ
ク図とタイミングチャート、第5図は第2図に符号7で
示すノイズ消去回路のうち、A相ノイズ消去回路のみを
取り出して示す詳細ブロック図、第6図は第5図に示す
A相ノイズ消去回路各部における出力信号のタイミング
チャートである。 1……演算制御回路、2……モータドライバ回路、3…
…モータ、4……エンコーダ、5……モータシャフト、
6……パルス弁別回路、7……ノイズ消去回路、8……
パルス判別回路、9……カウンタ、10……A相反転回
路、11……A相+ノイズ消去回路、12……相+ノイズ
消去回路、13……A相−ノイズ消去,パルス整形回路、
14……A相エッジ検出回路、15……B相反転回路、16…
…B相+ノイズ消去回路、17……相+ノイズ消去回
路、18……B相−ノイズ消去,パルス整形回路、19……
B相エッジ検出回路、20……パルス判定回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸に連結されたエンコーダから出力さ
    れる正相パルス信号を反転して逆相パルス信号を生成す
    る反転回路と、 D入力端子とQ出力端子および“0"を入力すると即時に
    Q出力端子を“0"にクリアするCLR端子とを具備し、基
    準クロックの立上りによってD入力端子の信号をQ出力
    端子に出力し、基準クロックのその他の状態ではQ出力
    端子の状態を保持する構成の第1ないし第4のDフリッ
    プフロップと、 J入力端子とK入力端子とQ出力端子と出力端子とを
    具備し、基準クロックの立下りにおいて、JとK入力端
    子の信号がどちらも“0"ならばQと出力端子の状態を
    それぞれ保持し、どちらも“1"ならばQと出力端子の
    状態をそれぞれ反転し、不一致ならばJ入力端子の信号
    をQ出力端子にK入力端子の信号を出力端子にそれぞ
    れ出力する構成のJKフリップフロップとを備えてなるノ
    イズ消去回路を有し、 前記第1のDフリップフロップのD入力端子には前記正
    相パルス信号が入力され、前記第2のDフリップフロッ
    プのD入力端子には前記逆相パルス信号が入力され、前
    記第1のDフリップフロップのQ出力端子の信号は前記
    第3のDフリップフロップのD入力端子に入力され、前
    記第2のDフリップフロップのQ出力端子の信号は前記
    第4のDフリップフロップのD入力端子に入力され、前
    記第3のDフリップフロップのQ出力端子の信号は前記
    JKフリップフロップの一方の入力端子に、前記第4のD
    フリップフロップのQ出力端子の信号は前記JKフリップ
    フロップの他方の入力端子にそれぞれ入力され、 全ての前記フリップフロップは同一の基準クロックによ
    り駆動されてなり、 前記第1のDフリップフロップは前記正相パルス信号の
    立ち下がりでクリアされ、前記第2のDフリップフロッ
    プは前記逆相パルス信号の立ち下がりでクリアされ、さ
    らに、前記第3と第4のDフリップフロップのCLR端子
    は常時“1"に保持されてなることを特徴とするエンコー
    ダパルス弁別回路。
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