JP2636069B2 - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
- Publication number
- JP2636069B2 JP2636069B2 JP2229114A JP22911490A JP2636069B2 JP 2636069 B2 JP2636069 B2 JP 2636069B2 JP 2229114 A JP2229114 A JP 2229114A JP 22911490 A JP22911490 A JP 22911490A JP 2636069 B2 JP2636069 B2 JP 2636069B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- amplitude
- amount
- numerical value
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物体の位置等の移動変位を検出して電気的
なデジタル値に変換して出力する変位検出装置に関す
る。
なデジタル値に変換して出力する変位検出装置に関す
る。
（従来の技術） 第４図は従来の光学式の変位検出装置の一例を示すブ
ロック図であり、可変抵抗器11によって光量調整可能な
発光ダイオード等の発光素子１から発せられた光はコリ
メータレンズ２で平行光にされ、メインスケール３及び
インデックススケール４を透過するようになっている。
メインスケール３及びインデックススケール４には一定
ピッチｐの格子が設けられており、メインスケール３は
検出変位のｘの変化に連動して動くようになっている。
そして、発光素子1,可変抵抗器11,コリメータレンズ２
及びインデックススケール４から構成される発光部と、
フォトダイオード等の受光素子5,6,可変抵抗器9,10及び
増幅器7,8から構成される光電変換部とが固定されてい
る。そして、メインスケール３の格子とインデックスス
ケール４の格子との相対移動によって生ずる光量変化が
上記光電変換部で光電変換され、得られた信号sa,caがA
/D変換器12,13へ送出され、デジタル化されて数値S,Cと
される。これらの数値S,Cはマイクロプロセッサ14へ送
出されて内挿処理等が行なわれ、変位量を表わすデジタ
ル値とされてシリアル通信器15へ送出され、シリアルデ
ータ化されて外部機器へ出力されるようになっている。
ロック図であり、可変抵抗器11によって光量調整可能な
発光ダイオード等の発光素子１から発せられた光はコリ
メータレンズ２で平行光にされ、メインスケール３及び
インデックススケール４を透過するようになっている。
メインスケール３及びインデックススケール４には一定
ピッチｐの格子が設けられており、メインスケール３は
検出変位のｘの変化に連動して動くようになっている。
そして、発光素子1,可変抵抗器11,コリメータレンズ２
及びインデックススケール４から構成される発光部と、
フォトダイオード等の受光素子5,6,可変抵抗器9,10及び
増幅器7,8から構成される光電変換部とが固定されてい
る。そして、メインスケール３の格子とインデックスス
ケール４の格子との相対移動によって生ずる光量変化が
上記光電変換部で光電変換され、得られた信号sa,caがA
/D変換器12,13へ送出され、デジタル化されて数値S,Cと
される。これらの数値S,Cはマイクロプロセッサ14へ送
出されて内挿処理等が行なわれ、変位量を表わすデジタ
ル値とされてシリアル通信器15へ送出され、シリアルデ
ータ化されて外部機器へ出力されるようになっている。
このような変位検出装置において、メインスケール３
に設けられたピッチｐの格子に対するインデックススケ
ール４に設けられたピッチｐの格子の位相は、受光素子
５に面する格子と受光素子６に面する格子において一般
に90゜分のズレをもたせて配置が施されている。したが
って、光電変換部から出力される信号sa,caはメインス
ケール３の移動変位（ｘ）に対応してほぼ正弦値sin
（２πx/p），余弦値cos（２πx/p）で近似できる２相
の信号となる。これらの信号sa,caをA/D変換器12,13で
デジタル化して数値S,Cとし、マイクロプロセッサ14で
次式（１）の演算処理を行ない、格子ピッチｐの範囲内
を０〜255の数値で表わすアブソリュート変位データPL
を求めている。
に設けられたピッチｐの格子に対するインデックススケ
ール４に設けられたピッチｐの格子の位相は、受光素子
５に面する格子と受光素子６に面する格子において一般
に90゜分のズレをもたせて配置が施されている。したが
って、光電変換部から出力される信号sa,caはメインス
ケール３の移動変位（ｘ）に対応してほぼ正弦値sin
（２πx/p），余弦値cos（２πx/p）で近似できる２相
の信号となる。これらの信号sa,caをA/D変換器12,13で
デジタル化して数値S,Cとし、マイクロプロセッサ14で
次式（１）の演算処理を行ない、格子ピッチｐの範囲内
を０〜255の数値で表わすアブソリュート変位データPL
を求めている。
さらに、マイクロプロセッサ14では前回検出したPLを
FPLとして次式（２）の演算処理を行ない、ピッチｐを
越える変位の変化を示すインクリメンタル変位データPU
を求めている。
FPLとして次式（２）の演算処理を行ない、ピッチｐを
越える変位の変化を示すインクリメンタル変位データPU
を求めている。
以上の処理により得られるアブソリュート変位データ
PLとインクリメンタル変位データPUは下位桁をPL、上位
桁をPUとして合わせることにより検出変位ｘを高い分解
能でかつ大きな変位量まで示す数値として表わすことが
できる。
PLとインクリメンタル変位データPUは下位桁をPL、上位
桁をPUとして合わせることにより検出変位ｘを高い分解
能でかつ大きな変位量まで示す数値として表わすことが
できる。
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の変位検出装置でより高い分解能を得よ
うとする場合、A/D変換器に入力される信号の振幅レベ
ルをA/D変換の可能なレベル範囲内で大きくする必要が
ある。このため、発光部の光量を可変抵抗器により調整
するか、または光電変換部の変換レベルを可変抵抗器に
より調整する必要があり、調整の手間や可変抵抗器が通
常の抵抗旗に比べ大きくなるために装置自体が大きくな
るという問題があった。また、発光部の発光素子の効率
によっては大電流を必要とする場合があり、このため可
変抵抗器で消費される電力と発熱が問題となることがあ
った。さらに、受光素子のバラツキ等により信号sa,ca
の振幅レベルのバラツキもあり、この振幅レベルのバラ
ツキは変位検出精度を悪化させるため、これらの信号s
a,caのバラツキ調整用にも光電変換部の変換レベルを可
変抵抗器により調整する必要があった。そして、発光部
の発光素子の劣化、可変抵抗器の経年変化及び使用電子
部品の温度特性によるA/D変換器に入力される信号の振
幅変動も問題となることがあった。
うとする場合、A/D変換器に入力される信号の振幅レベ
ルをA/D変換の可能なレベル範囲内で大きくする必要が
ある。このため、発光部の光量を可変抵抗器により調整
するか、または光電変換部の変換レベルを可変抵抗器に
より調整する必要があり、調整の手間や可変抵抗器が通
常の抵抗旗に比べ大きくなるために装置自体が大きくな
るという問題があった。また、発光部の発光素子の効率
によっては大電流を必要とする場合があり、このため可
変抵抗器で消費される電力と発熱が問題となることがあ
った。さらに、受光素子のバラツキ等により信号sa,ca
の振幅レベルのバラツキもあり、この振幅レベルのバラ
ツキは変位検出精度を悪化させるため、これらの信号s
a,caのバラツキ調整用にも光電変換部の変換レベルを可
変抵抗器により調整する必要があった。そして、発光部
の発光素子の劣化、可変抵抗器の経年変化及び使用電子
部品の温度特性によるA/D変換器に入力される信号の振
幅変動も問題となることがあった。
以上の問題は磁気を利用して移動変位を検出して電気
信号に変換し、A/D変換器と数値変換手段により検出変
位を数値化する変位検出装置においても同様であった。
信号に変換し、A/D変換器と数値変換手段により検出変
位を数値化する変位検出装置においても同様であった。
本発明は上述した事情から成されたものであり、本発
明の目的は、可変抵抗器を必要とせず、低消費電力で、
かつ経時経年変化が無く安定して高分解能に変位を検出
できる変位検出装置を提供することにある。
明の目的は、可変抵抗器を必要とせず、低消費電力で、
かつ経時経年変化が無く安定して高分解能に変位を検出
できる変位検出装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、物体の位置等の移動変位を検出して電気的
なデジタル値に変換し、シリアル通信器により外部へシ
リアルデータ化して出力する変位検出装置に関するもの
であり、本発明の上記目的は、パルス幅変調を行う変調
手段と、この変調手段にパルス幅変調量を設定する数値
設定手段と、外部から前記シリアル通信器に入力された
データ及びコマンドに従った光量を示す数値を前記数値
設定手段へ書き込む光量書き込み手段と、前記変調手段
からの信号を平均化するフィルタ手段と、このフィルタ
手段からの電流により光を発する発光手段とで成る発光
部を備え、この発光部からの光量を検出変位の変化に応
じて振幅変調し、この振幅変調された光量を電気信号に
変換して変位を検出することによって、又はパルス幅変
調を行なう変調手段と、この変調手段にパルス幅変調量
を設定する数値設定手段と、前記変調手段からの信号を
平均化するフィルタ手段と、このフィルタ手段からの電
流を磁力に変換するコイルとで成る発磁部とを備え、こ
の発磁部からの磁束量を検出変位の変化に応じて振幅変
調し、この振幅変調された磁束量を電気信号に変換して
変位を検出することによって、又はパルス幅変調を行う
変調手段と、この変調手段にパルス幅変調量を設定する
数値設定手段と、前記変調手段からの信号を平均化する
フィルタ手段と、このフィルタ手段からの電圧が印加さ
れる磁気抵抗素子とで成る磁気センサを備え、磁束量を
検出変位の変化に応じて振幅変調し、この振幅変調され
た磁束量を前記磁気センサでに変換して変位を検出する
ことによって達成される。また、本発明は、検出変位の
正弦値と余弦値に比例した電気信号に前記検出変位を変
換して変位を検出する変位検出装置に関するものであ
り、本発明の上記目的は、前記検出変位の正弦値と余弦
値に比例した２つの電気信号を数値化する第１の変換手
段と、この第１の変換手段からの２つの数値の変化の振
幅比を予め記憶する記憶手段と、前記２つの数値の一方
と前記振幅比とを乗算する乗算手段と、前記２つの数値
の他方と前記乗算手段からの数値を前記検出変位の変化
に比例した数値に変換する第２の変換手段とを具備する
ことによって達成される。
なデジタル値に変換し、シリアル通信器により外部へシ
リアルデータ化して出力する変位検出装置に関するもの
であり、本発明の上記目的は、パルス幅変調を行う変調
手段と、この変調手段にパルス幅変調量を設定する数値
設定手段と、外部から前記シリアル通信器に入力された
データ及びコマンドに従った光量を示す数値を前記数値
設定手段へ書き込む光量書き込み手段と、前記変調手段
からの信号を平均化するフィルタ手段と、このフィルタ
手段からの電流により光を発する発光手段とで成る発光
部を備え、この発光部からの光量を検出変位の変化に応
じて振幅変調し、この振幅変調された光量を電気信号に
変換して変位を検出することによって、又はパルス幅変
調を行なう変調手段と、この変調手段にパルス幅変調量
を設定する数値設定手段と、前記変調手段からの信号を
平均化するフィルタ手段と、このフィルタ手段からの電
流を磁力に変換するコイルとで成る発磁部とを備え、こ
の発磁部からの磁束量を検出変位の変化に応じて振幅変
調し、この振幅変調された磁束量を電気信号に変換して
変位を検出することによって、又はパルス幅変調を行う
変調手段と、この変調手段にパルス幅変調量を設定する
数値設定手段と、前記変調手段からの信号を平均化する
フィルタ手段と、このフィルタ手段からの電圧が印加さ
れる磁気抵抗素子とで成る磁気センサを備え、磁束量を
検出変位の変化に応じて振幅変調し、この振幅変調され
た磁束量を前記磁気センサでに変換して変位を検出する
ことによって達成される。また、本発明は、検出変位の
正弦値と余弦値に比例した電気信号に前記検出変位を変
換して変位を検出する変位検出装置に関するものであ
り、本発明の上記目的は、前記検出変位の正弦値と余弦
値に比例した２つの電気信号を数値化する第１の変換手
段と、この第１の変換手段からの２つの数値の変化の振
幅比を予め記憶する記憶手段と、前記２つの数値の一方
と前記振幅比とを乗算する乗算手段と、前記２つの数値
の他方と前記乗算手段からの数値を前記検出変位の変化
に比例した数値に変換する第２の変換手段とを具備する
ことによって達成される。
（作用） 本発明の変位検出装置は、発光部又は発磁部の発光素
子又は発磁素子の光量又は磁束や磁気センサの感度を変
える電流量を、不揮発性メモリに書込まれた設定値もし
くはA/D変換データ値の学習によって得られる設定値とP
WM変調器及びローパスフィルタとによって調整すること
ができる。またA/D変換後の検出データを不揮発性メモ
リに書込まれた乗算定数と乗算器によってそのレベルを
調整することができる。したがって、可変抵抗器を必要
とせず、また発光部や発磁部の低消費電力化も行なえ、
経時経年変化を影響を受けずに高分解能な変位の検出を
行なうことができる。
子又は発磁素子の光量又は磁束や磁気センサの感度を変
える電流量を、不揮発性メモリに書込まれた設定値もし
くはA/D変換データ値の学習によって得られる設定値とP
WM変調器及びローパスフィルタとによって調整すること
ができる。またA/D変換後の検出データを不揮発性メモ
リに書込まれた乗算定数と乗算器によってそのレベルを
調整することができる。したがって、可変抵抗器を必要
とせず、また発光部や発磁部の低消費電力化も行なえ、
経時経年変化を影響を受けずに高分解能な変位の検出を
行なうことができる。
（実施例） 第１図は本発明の光学式の変位検出装置の一例を第４
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
EEPROM16には、外部からシリアル通信器15に入力され
たデータ及びコマンドに従った発光素子１の光量を示す
数値Kg及びA/D変換後の数値S,Cを補正する各種パラメー
タOFS,OFC,Kb,Kp等がマイクロプロセッサ14により予め
書込まれている。
たデータ及びコマンドに従った発光素子１の光量を示す
数値Kg及びA/D変換後の数値S,Cを補正する各種パラメー
タOFS,OFC,Kb,Kp等がマイクロプロセッサ14により予め
書込まれている。
電源投入後、マイクロプロセッサ14によりEEPROM16か
ら読出された数値KgがPWM変調器17に設定され、PWM変調
器17にて数値Kgに比例した量にパルス幅変調されたパル
ス信号Kg′が固定抵抗器20,コンデンサ21並びに増幅器2
2,トランジスタ23及び固定抵抗器24から構成されるロー
パスフィルタに入力される。したがって、ローパスフィ
ルタからはパルス信号Kg′の平均値、つまり数値Kgに比
例した電流Igが出力され、発光素子１に入力されて光に
変換される。以上によりEEPROM16に予め書込む数値Kgを
変えることで発光素子１の光量を調整することができ
る。
ら読出された数値KgがPWM変調器17に設定され、PWM変調
器17にて数値Kgに比例した量にパルス幅変調されたパル
ス信号Kg′が固定抵抗器20,コンデンサ21並びに増幅器2
2,トランジスタ23及び固定抵抗器24から構成されるロー
パスフィルタに入力される。したがって、ローパスフィ
ルタからはパルス信号Kg′の平均値、つまり数値Kgに比
例した電流Igが出力され、発光素子１に入力されて光に
変換される。以上によりEEPROM16に予め書込む数値Kgを
変えることで発光素子１の光量を調整することができ
る。
また、発光素子１からの光はコリメータレンズ2,メイ
ンスケール3,インデックススケール４を通過し、検出変
位ｘの正弦値と余弦値にほぼ比例して振幅変調される。
これらの光量変化はそれぞれ受光素子5,固定抵抗器18多
び増幅器７から成る第１光電変換部と受光素子6,固定抵
抗器19及び増幅器８から成る第２光電変換部により信号
sa,caに変換され、さらにA/D変換器12,13で数値S,Cに数
値化される。そして、EEPROM16に予め書込まれている数
値S,Cがそれぞれ持つオフセット誤差量OFS,OFCがマイク
ロプロセッサ14に読出されて次式（３）の演算処理が行
なわれ、またEEPROM16に予め書込まれている検出変位ｘ
の変化に対する数値S,Cの変化パターンを正確に90゜位
相のズレた正弦波に補正するパラメータKpがマイクロプ
ロセッサ14に読出されて次式（４）の演算処理が行なわ
れる。これにより、数値S,Cを検出変位ｘの変化の正弦
値と余弦値に比例した数値により近づけて検出精度を向
上させている。
ンスケール3,インデックススケール４を通過し、検出変
位ｘの正弦値と余弦値にほぼ比例して振幅変調される。
これらの光量変化はそれぞれ受光素子5,固定抵抗器18多
び増幅器７から成る第１光電変換部と受光素子6,固定抵
抗器19及び増幅器８から成る第２光電変換部により信号
sa,caに変換され、さらにA/D変換器12,13で数値S,Cに数
値化される。そして、EEPROM16に予め書込まれている数
値S,Cがそれぞれ持つオフセット誤差量OFS,OFCがマイク
ロプロセッサ14に読出されて次式（３）の演算処理が行
なわれ、またEEPROM16に予め書込まれている検出変位ｘ
の変化に対する数値S,Cの変化パターンを正確に90゜位
相のズレた正弦波に補正するパラメータKpがマイクロプ
ロセッサ14に読出されて次式（４）の演算処理が行なわ
れる。これにより、数値S,Cを検出変位ｘの変化の正弦
値と余弦値に比例した数値により近づけて検出精度を向
上させている。
Ｃ＝Ｃ＋Kp×Ｓ …（４） 次に、EEPROM16に予め書込まれている上式（３），
（４）により補正された数値S,Cの変化の振幅比Kb（|C|
/|S|）がマイクロプロセッサ14に読出されて次式（５）
の演算処理が行なわれる。これにより、数値S,Cの変化
の振幅量を同じにして、内挿処理後の検出精度を向上さ
せている。
（４）により補正された数値S,Cの変化の振幅比Kb（|C|
/|S|）がマイクロプロセッサ14に読出されて次式（５）
の演算処理が行なわれる。これにより、数値S,Cの変化
の振幅量を同じにして、内挿処理後の検出精度を向上さ
せている。
Ｓ＝Kb×Ｓ …（５） そして、上式（３），（４），（５）で補正された数
値S,Cによりマイクロプロセッサ14にて前式（１），
（２）の演算処理が行なわれる。これにより、検出変位
ｘは高い分解能で、かつ高精度に示す数値に変換され
る。
値S,Cによりマイクロプロセッサ14にて前式（１），
（２）の演算処理が行なわれる。これにより、検出変位
ｘは高い分解能で、かつ高精度に示す数値に変換され
る。
第２図は本発明の磁気式の変位検出装置の一例を第１
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
軟磁性体からできている歯車25は軸26の検出回転変位
θの変化に連動して動くようになっている。そして、磁
気抵抗素子27,28,29,30が歯車25と電磁石33の間に歯車2
5の歯のピッチの1/4の間隔を置いて歯車25の円周の接線
方向に配置されている。したがって、検出回転変位θが
変化すると磁気抵抗素子27,28,29,30に面する歯車25側
のリラクタンスが変化するため、電磁石33から発せられ
る磁束量が磁気抵抗素子27,28,29,30の位置でそれぞれ
検出回転変位θの変化の正弦値，余弦値，逆相の正弦
値，逆相の余弦値にほぼ比例した量だけ変化する。これ
により、磁気抵抗素子27,28,29,30の抵抗はそれぞれの
位置での磁束変化に比例して変化する。
θの変化に連動して動くようになっている。そして、磁
気抵抗素子27,28,29,30が歯車25と電磁石33の間に歯車2
5の歯のピッチの1/4の間隔を置いて歯車25の円周の接線
方向に配置されている。したがって、検出回転変位θが
変化すると磁気抵抗素子27,28,29,30に面する歯車25側
のリラクタンスが変化するため、電磁石33から発せられ
る磁束量が磁気抵抗素子27,28,29,30の位置でそれぞれ
検出回転変位θの変化の正弦値，余弦値，逆相の正弦
値，逆相の余弦値にほぼ比例した量だけ変化する。これ
により、磁気抵抗素子27,28,29,30の抵抗はそれぞれの
位置での磁束変化に比例して変化する。
また、磁気抵抗素子27と29,28と30はそれぞれ直列に
接続され、両端に一定の電圧がかけられており、磁気抵
抗素子27と29,28と30のそれぞれの接続点からの電気信
号は増幅器31,32によって増幅され、信号sa,caとして出
力される。
接続され、両端に一定の電圧がかけられており、磁気抵
抗素子27と29,28と30のそれぞれの接続点からの電気信
号は増幅器31,32によって増幅され、信号sa,caとして出
力される。
以上より、信号sa,caはそれぞれ検出回転変位θの変
化の正弦値，余弦値にほぼ比例した信号となり、信号s
a,caの振幅レベルは電磁石33が発する磁力の大きさに比
例する。
化の正弦値，余弦値にほぼ比例した信号となり、信号s
a,caの振幅レベルは電磁石33が発する磁力の大きさに比
例する。
次に、信号sa,caはA/D変換器12,13、マイクロプロセ
ッサ14、EEPROM16、シリアル通信器15により第１図の変
位検出装置と同様の処理が行なわれ、検出回転変位θが
数値化され、シリアルデータとして外部へ出力される。
ッサ14、EEPROM16、シリアル通信器15により第１図の変
位検出装置と同様の処理が行なわれ、検出回転変位θが
数値化され、シリアルデータとして外部へ出力される。
また、EEPROM16に予め書込まれている電磁石33の磁力
を示す数値Kgがマイクロプロセッサ14に読出されてPWM
変調器17に設定される。そして、PWM変調器17にて数値K
gに比例した量にパルス幅変調されたパルス信号Kg′がM
OS形トランジスタ35で電力増幅され、電磁石33のコイル
とフライホイールダイオード34から成るローパスフィル
タに入力される。これによって、電磁石33にはパルス信
号Kg′の平均値、つまり数値Kgに比例した電流Igが流れ
る。したがって、EEPROM16に予め書込む数値Kgを変える
ことで電磁石33から発する磁力、つまりA/D変換器12,13
に入力される信号sa,caの振幅レベルを調整することが
できる。
を示す数値Kgがマイクロプロセッサ14に読出されてPWM
変調器17に設定される。そして、PWM変調器17にて数値K
gに比例した量にパルス幅変調されたパルス信号Kg′がM
OS形トランジスタ35で電力増幅され、電磁石33のコイル
とフライホイールダイオード34から成るローパスフィル
タに入力される。これによって、電磁石33にはパルス信
号Kg′の平均値、つまり数値Kgに比例した電流Igが流れ
る。したがって、EEPROM16に予め書込む数値Kgを変える
ことで電磁石33から発する磁力、つまりA/D変換器12,13
に入力される信号sa,caの振幅レベルを調整することが
できる。
なお、一般に電磁石に流す電流は発光ダイオード等に
比べて大きく、これを従来のような可変抵抗器等で調整
した場合、可変抵抗器側で消費される電力が大きくなっ
て発生する熱や検出装置全体の消費電力の点でも問題で
あったが、本発明のようにPWM変調により電磁石のコイ
ルに流れる電流を調整することによりこのような問題は
発生しなくなる。
比べて大きく、これを従来のような可変抵抗器等で調整
した場合、可変抵抗器側で消費される電力が大きくなっ
て発生する熱や検出装置全体の消費電力の点でも問題で
あったが、本発明のようにPWM変調により電磁石のコイ
ルに流れる電流を調整することによりこのような問題は
発生しなくなる。
第３図は本発明の磁気式の変位検出装置の一例を第２
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
図に対応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。
メインスケール37は強磁性体で成り、移動方向にピッ
チｐの間隔を置いてＮ極とＳ極が交互に着磁されてお
り、移動変位（ｘ）の変化に連動して動くようになって
いる。そして、磁気抵抗素子27,28,29,30はメインスケ
ール37と平行に、かつメインスケール37の移動方向にピ
ッチｐの1/4の間隔を置いて配置，固定されている。し
たがって、検出変位ｘが変化するとメインスケール37上
の隣接するＮ極とＳ極が成す磁束が磁気抵抗素子27,28,
29,30の位置でそれぞれ検出変位ｘの変化の正弦値，余
弦値，逆相の正弦値，逆相の余弦値にほぼ比例した量だ
け変化する。これにより、磁気抵抗素子27,28,29,30の
抵抗はそれぞれの位置での磁束変化に比例して変化す
る。
チｐの間隔を置いてＮ極とＳ極が交互に着磁されてお
り、移動変位（ｘ）の変化に連動して動くようになって
いる。そして、磁気抵抗素子27,28,29,30はメインスケ
ール37と平行に、かつメインスケール37の移動方向にピ
ッチｐの1/4の間隔を置いて配置，固定されている。し
たがって、検出変位ｘが変化するとメインスケール37上
の隣接するＮ極とＳ極が成す磁束が磁気抵抗素子27,28,
29,30の位置でそれぞれ検出変位ｘの変化の正弦値，余
弦値，逆相の正弦値，逆相の余弦値にほぼ比例した量だ
け変化する。これにより、磁気抵抗素子27,28,29,30の
抵抗はそれぞれの位置での磁束変化に比例して変化す
る。
また、EEPROM16に予め書込まれている磁気抵抗素子2
7,28,29,30に印加する初期電圧を示す数値KgOがマイク
ロプロセッサ14に読出されてPWM変調器17に設定され
る。そして、PWM変調器17にて数値KgOに比例した量にパ
ルス幅変調されたパルス信Kg′がMOS形トランジスタ35
で電力増幅され、コイル36とフライホイールダイオード
34から成るローパスフィルタに入力される。そして、ロ
ーパスフィルタにて平均化されたパルス信号Kg′の電圧
が磁気抵抗素子27,28,29,30に印加される。これによっ
て、直列接続された磁気抵抗素子27,29の接続点及び磁
気抵抗素子28,30の接続点からは検出変位ｘの変化の正
弦値，余弦値にほぼ比例し、かつ振幅のレベルが印加電
圧に比例した信号が出力される。これらの信号は増幅器
31,32によって増幅され、信号sa,caとして出力される。
7,28,29,30に印加する初期電圧を示す数値KgOがマイク
ロプロセッサ14に読出されてPWM変調器17に設定され
る。そして、PWM変調器17にて数値KgOに比例した量にパ
ルス幅変調されたパルス信Kg′がMOS形トランジスタ35
で電力増幅され、コイル36とフライホイールダイオード
34から成るローパスフィルタに入力される。そして、ロ
ーパスフィルタにて平均化されたパルス信号Kg′の電圧
が磁気抵抗素子27,28,29,30に印加される。これによっ
て、直列接続された磁気抵抗素子27,29の接続点及び磁
気抵抗素子28,30の接続点からは検出変位ｘの変化の正
弦値，余弦値にほぼ比例し、かつ振幅のレベルが印加電
圧に比例した信号が出力される。これらの信号は増幅器
31,32によって増幅され、信号sa,caとして出力される。
次に、信号sa,caはA/D変換器12,13、マイクロプロセ
ッサ14、EEPROM16、シリアル通信器15により第１図の変
位検出装置と同様の処理が行なわれ、検出変位ｘが数値
化され、シリアルデータとして外部へ出力される。
ッサ14、EEPROM16、シリアル通信器15により第１図の変
位検出装置と同様の処理が行なわれ、検出変位ｘが数値
化され、シリアルデータとして外部へ出力される。
一方、マイクロプロセッサ14内では次式（６）が演算
処理されて信号sa,caの振幅値Ａが求められ、さらに次
式（７）が演算処理されて数値Kgが求められてPWM変調
器17に設定される。
処理されて信号sa,caの振幅値Ａが求められ、さらに次
式（７）が演算処理されて数値Kgが求められてPWM変調
器17に設定される。
Kg＝FKg＋Kf（AO−Ａ） …（７） なお、FKgPWM変調器に前回設定した値、AOは目標振幅
値、Kfはフィルタ定数である。
値、Kfはフィルタ定数である。
そして、数値Kgはその値が変化する時又は電源切り直
前にマイクロプロセッサ14によってEEPROM16に数値KgO
として書込まれる。
前にマイクロプロセッサ14によってEEPROM16に数値KgO
として書込まれる。
以上のことからA/D変換器12,13に入力される信号sa,c
aの振幅はメインスケールが経時経年変化により減磁し
たりしても一定に保つことができ、常に高分解能な変位
検出を行なうことができる。
aの振幅はメインスケールが経時経年変化により減磁し
たりしても一定に保つことができ、常に高分解能な変位
検出を行なうことができる。
（発明の効果） 以上のように本発明の変位検出装置によれば、可変抵
抗器を全く使用せずに低消費電力で変位検出を行なうこ
とができるので、製造コストの低減及び装置の小型化を
図ることができ、また、経時経年変化の影響を受けずに
高分解能な変位検出を行なうことができるので、その変
位検出装置が組込まれた装置の信頼性を高めることがで
きる。
抗器を全く使用せずに低消費電力で変位検出を行なうこ
とができるので、製造コストの低減及び装置の小型化を
図ることができ、また、経時経年変化の影響を受けずに
高分解能な変位検出を行なうことができるので、その変
位検出装置が組込まれた装置の信頼性を高めることがで
きる。
第１図は本発明の変位検出装置の一例を示すブロック
図、第２図は本発明の変位検出装置のｂ別の一例を示す
ブロック図、第３図は本発明の変位検出装置のさらに別
の一例を示すブロック図、第４図は従来の変位検出装置
の一例を示すブロック図である。 １……発光素子、２……コリメータレンズ、3,37……メ
インスケール、４……インデックススケール、5,6……
受光素子、7,8,22,31,32……増幅器、9,10,11……可変
抵抗器、12,13……A/D変換器、14……マイクロプロセッ
サ、15……シリアル通信器、16……EEPROM、17……PWM
変調器、18,19,20,24……固定抵抗器、21……コンデン
サ、23……トランジスタ、25……歯車、26……軸、27,2
8,29,30……磁気抵抗素子、33……電磁石、34……フラ
イホイールダイオード、35……MOS形トランジスタ、36
……コイル。
図、第２図は本発明の変位検出装置のｂ別の一例を示す
ブロック図、第３図は本発明の変位検出装置のさらに別
の一例を示すブロック図、第４図は従来の変位検出装置
の一例を示すブロック図である。 １……発光素子、２……コリメータレンズ、3,37……メ
インスケール、４……インデックススケール、5,6……
受光素子、7,8,22,31,32……増幅器、9,10,11……可変
抵抗器、12,13……A/D変換器、14……マイクロプロセッ
サ、15……シリアル通信器、16……EEPROM、17……PWM
変調器、18,19,20,24……固定抵抗器、21……コンデン
サ、23……トランジスタ、25……歯車、26……軸、27,2
8,29,30……磁気抵抗素子、33……電磁石、34……フラ
イホイールダイオード、35……MOS形トランジスタ、36
……コイル。
Claims (6)
- 【請求項１】変位量をシリアル通信器により外部へシリ
アルデータ化して出力する変位検出装置において、パル
ス幅変調を行う変調手段と、この変調手段にパルス幅変
調量を設定する数値設定手段と、外部から前記シリアル
通信器に入力されたデータ及びコマンドに従った光量を
示す数値を前記数値設定手段へ書き込む光量書き込み手
段と、前記変調手段からの信号を平均化するフィルタ手
段と、このフィルタ手段からの電流により光を発する発
光手段とで成る発光部を備え、この発光部からの光量を
検出変位の変化に応じて振幅変調し、この振幅変調され
た光量を電気信号に変換して変位を検出するようにした
ことを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項２】パルス幅変調を行う変調手段と、この変調
手段にパルス幅変調量を設定する数値設定手段と、前記
変調手段からの信号を平均化するフィルタ手段と、この
フィルタ手段からの電流を磁力に変換するコイルとで成
る発磁部を備え、この発磁部からの磁束量を検出変位の
変化に応じて振幅変調し、この振幅変調された磁束量を
電気信号に変換して変位を検出するようにしたことを特
徴とする変位検出装置。 - 【請求項３】パルス幅変調を行う変調手段と、この変調
手段にパルス幅変調量を設定する数値設定手段と、前記
変調手段からの信号を平均化するフィルタ手段と、この
フィルタ手段からの電圧が印加される磁気抵抗素子とで
成る磁気センサを備え、磁束量を検出変位の変化に応じ
て振幅変調し、この振幅変調された磁束量を前記磁気セ
ンサでに変換して変位を検出するようにしたことを特徴
とする変位検出装置。 - 【請求項４】前記数値を設定する手段として不揮発性メ
モリを備えた請求項１、２又は３に記載の変位検出装
置。 - 【請求項５】前記数値を設定する手段として前記検出変
位の変化に応じて振幅変調された電気信号の振幅を検出
する手段と、この検出手段からの振幅値を一定に保つよ
うに前記変調手段に設定する数値を発生する制御手段と
を備えた請求項１、２又は３に記載の変位検出装置。 - 【請求項６】検出変位の正弦値と余弦値に比例した電気
信号に前記検出変位を変換して変位を検出する変位検出
装置において、前記検出変位の正弦値と余弦値に比例し
た２つの電気信号を数値化する第１の変換手段と、この
第１の変換手段からの２つの数値の変化の振幅比を予め
記憶する記憶手段と、前記２つの数値の一方と前記振幅
比とを乗算する乗算手段と、前記２つの数値の他方と前
記乗算手段からの数値を前記検出変位の変化に比例した
数値に変換する第２の変換手段とを備えたことを特徴と
する変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229114A JP2636069B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229114A JP2636069B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04110612A JPH04110612A (ja) | 1992-04-13 |
| JP2636069B2 true JP2636069B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16886969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229114A Expired - Fee Related JP2636069B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636069B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106444B2 (ja) * | 1986-01-20 | 1995-11-15 | 東芝機械株式会社 | ダイカスト装置 |
| US4852634A (en) * | 1987-10-12 | 1989-08-01 | Ryobi Ltd. | Gas venting arrangement in injection molding apparatus and method for venting gas in the injection molding apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60111916A (ja) * | 1983-11-22 | 1985-06-18 | Canon Inc | 光源装置 |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2229114A patent/JP2636069B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04110612A (ja) | 1992-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5260650A (en) | Method and apparatus for detecting low rotational speeds using a resolver | |
| US7307415B2 (en) | Contactless angular position sensor and method for sensing angular position of a rotatable shaft | |
| US4429267A (en) | Digital positioning systems having high accuracy | |
| US5412317A (en) | Position detector utilizing absolute and incremental position sensors in combination | |
| US8466672B2 (en) | Method of processing encoder signals | |
| JP5571700B2 (ja) | ポジションエンコーダ装置 | |
| JP5837201B2 (ja) | 位置を求める方法および装置 | |
| US6914543B2 (en) | Method for initializing position with an encoder | |
| EP1600741A2 (en) | Pulse width modulation based digital incremental encoder | |
| US4490914A (en) | Error correction system for position measuring instruments | |
| US6232594B1 (en) | Feedback control system using optical incremental position encoder with dual sinusoidal intensity patterns | |
| CN112880712A (zh) | 光磁绝对式编码器、运动设备的位置确定方法及装置 | |
| US10024688B2 (en) | Angle detection device and angle detection method | |
| KR20220025699A (ko) | 외부 자기장의 각도 및 세기를 측정하는 전자 회로 | |
| JP2636069B2 (ja) | 変位検出装置 | |
| US7460979B2 (en) | Method and system for enhanced resolution, automatically-calibrated position sensor | |
| US7129698B2 (en) | Method and device for preparing a sensor signal of a position sensor for transmission to an evaluation unit | |
| KR100518638B1 (ko) | 다회전 절대위치 엔코더 장치의 룩업테이블 구성방법과이를 이용한 체배방법 및 이를 이용한 위치산출방법 | |
| JP2810695B2 (ja) | インクリメンタル方式の磁気エンコーダの零点検出方式 | |
| JP2008261786A (ja) | 絶対角検出装置 | |
| SU767802A1 (ru) | Магнитный преобразователь угла поворота вала в число импульсов | |
| KR920009695B1 (ko) | 회전센서장치 | |
| RU2300736C1 (ru) | Устройство для измерения углового перемещения конструктивных элементов | |
| JPS62269014A (ja) | 流量発信器 | |
| JP6532337B2 (ja) | 原点検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |