JP3035751B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
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- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
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- 101710123186 Slit homolog 1 protein Proteins 0.000 description 6
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の回転運動または
直線運動を検出する光学式エンコーダに関する。
直線運動を検出する光学式エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光学式エンコーダを、光学式ロー
タリーエンコーダを例にとって説明する。
タリーエンコーダを例にとって説明する。
【0003】図6は従来の光学式ロータリーエンコーダ
の構造を示す図、図7はその動作波形を示す図である。
の構造を示す図、図7はその動作波形を示す図である。
【0004】この従来の光学式ロータリーエンコーダ
は、透過部分が円周上に等間隔に形成されたスリット
1’を有する回転円板2(図6(1))と、2組の発光
部3、受光部4および発光部3’、受光部4’(図6
(2))と、信号処理回路7(図6(3))により構成
されている。なお、図6(2)中、参照番号5はプルダ
ウン抵抗を示す。
は、透過部分が円周上に等間隔に形成されたスリット
1’を有する回転円板2(図6(1))と、2組の発光
部3、受光部4および発光部3’、受光部4’(図6
(2))と、信号処理回路7(図6(3))により構成
されている。なお、図6(2)中、参照番号5はプルダ
ウン抵抗を示す。
【0005】発光部3と受光部4で回転円板2のスリッ
ト1’を挟み込むことにより、回転円板2が回転したと
き、発光部3から発せられた光がスリット1’を通過し
たり遮られたりするため、回転円板2の回転運動が、受
光部4にて光を電気信号に変換する際、デジタル信号6
に変換され、等速運動時には、回転速度に比例したデュ
ーティ50%の方形波の信号出力13(図7(1))が
出力される。また、回転方向を検出するために、2組目
の発光部3’、受光部4’が、出力信号6’の位相が1
番目の出力信号6と比較して90°ずれる位置に設けら
れ、2番目の出力信号13’の位相が90°進んでいる
か、遅れているかをDフリップフロップ7のQ出力(回
転方向信号14)より検出し、回転円板2の回転方向を
検出している。
ト1’を挟み込むことにより、回転円板2が回転したと
き、発光部3から発せられた光がスリット1’を通過し
たり遮られたりするため、回転円板2の回転運動が、受
光部4にて光を電気信号に変換する際、デジタル信号6
に変換され、等速運動時には、回転速度に比例したデュ
ーティ50%の方形波の信号出力13(図7(1))が
出力される。また、回転方向を検出するために、2組目
の発光部3’、受光部4’が、出力信号6’の位相が1
番目の出力信号6と比較して90°ずれる位置に設けら
れ、2番目の出力信号13’の位相が90°進んでいる
か、遅れているかをDフリップフロップ7のQ出力(回
転方向信号14)より検出し、回転円板2の回転方向を
検出している。
【0006】以上、光学式ロータリーエンコーダにて従
来技術を説明したが、回転円板2を直線状のスリットが
形成された矩形板と読み換えることにより、リニアエン
コーダについても同様である。
来技術を説明したが、回転円板2を直線状のスリットが
形成された矩形板と読み換えることにより、リニアエン
コーダについても同様である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光学式
エンコーダでは、回転方向または移動方向を検出するの
に、2組の発光部、受光部を用いているため、高価であ
るという欠点がある。
エンコーダでは、回転方向または移動方向を検出するの
に、2組の発光部、受光部を用いているため、高価であ
るという欠点がある。
【0008】本発明の目的は、1組の発光部・受光部で
物体の回転運動または直線運動を検出する安価な光学式
エンコーダを提供することである。
物体の回転運動または直線運動を検出する安価な光学式
エンコーダを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の光学式エ
ンコーダは、回転運動または直線運動する物体とともに
回転運動または直線運動し、長さaの短かい透過部分
と、長さbの短かい遮光部分と、長さcの長い透過部分
と、長さdの長い遮光部分(ただし、a+b<c+d、
かつb<d)の繰り返しで構成されるスリットが形成さ
れている板と、該板のスリットの部分を挟みこむ形で互
いに対向して設置されている1組の発光部および受光部
と、前記受光部に得られたエンコーダ出力を入力し、ス
リットの短かい透過部分に対応するエンコーダ出力の立
上がりからスリットの長い透過部分に対応するエンコー
ダ出力の立上がりまでをパルス区間とする信号出力を
得、該信号出力のパルス区間と残りの区間のそれぞれの
時間をカウントし、両カウント値の差を計算し、該差ま
たはその絶対値を、前記板が短かい透過部分から短かい
遮光部分の方向に回転または直線運動しているときの前
記差またはその絶対値よりも小さく、前記板が前記方向
と反対方向に回転または直線運動しているときの前記差
またはその絶対値よりも大きい所定の基準値と比較し、
その比較結果に応じて前記板の回転または直線運動の方
向を示す信号を前記信号出力とともに出力する信号処理
回路を有する。
ンコーダは、回転運動または直線運動する物体とともに
回転運動または直線運動し、長さaの短かい透過部分
と、長さbの短かい遮光部分と、長さcの長い透過部分
と、長さdの長い遮光部分(ただし、a+b<c+d、
かつb<d)の繰り返しで構成されるスリットが形成さ
れている板と、該板のスリットの部分を挟みこむ形で互
いに対向して設置されている1組の発光部および受光部
と、前記受光部に得られたエンコーダ出力を入力し、ス
リットの短かい透過部分に対応するエンコーダ出力の立
上がりからスリットの長い透過部分に対応するエンコー
ダ出力の立上がりまでをパルス区間とする信号出力を
得、該信号出力のパルス区間と残りの区間のそれぞれの
時間をカウントし、両カウント値の差を計算し、該差ま
たはその絶対値を、前記板が短かい透過部分から短かい
遮光部分の方向に回転または直線運動しているときの前
記差またはその絶対値よりも小さく、前記板が前記方向
と反対方向に回転または直線運動しているときの前記差
またはその絶対値よりも大きい所定の基準値と比較し、
その比較結果に応じて前記板の回転または直線運動の方
向を示す信号を前記信号出力とともに出力する信号処理
回路を有する。
【0010】本発明の第2の光学式エンコーダは、回転
運動または直線運動する物体とともに回転運動または直
線運動し、長さaの短かい透過部分と、長さbの短かい
遮光部分と、長さcの長い透過部分と、長さdの長い遮
光部分(ただし、a+b<c+d、かつb<d)の繰り
返しで構成されるスリットが形成されている板と、該板
のスリットの部分を挟みこむ形で互いに対向して設置さ
れている1組の発光部および受光部と、前記受光部に得
られたエンコーダ出力を入力し、該エンコーダ出力の1
番目の立ち上りエッジから2番目の立ち上りエッジまで
の周期T1 と、2番目の立ち上りエッジから3番目の立
ち上りエッジまでの周期T2 を測定し、両周期の差Tを
求め、該差またはその絶対値を、前記板が短かい透過部
分から短かい遮光部分の方向に回転または直線運動して
いるときの前記差またはその絶対値よりも小さく、前記
板が前記方向と反対方向に回転または直線運動している
ときの前記差またはその絶対値よりも大きい所定の基準
値と比較し、その比較結果に応じて前記板の回転または
直線運動の方向を示す信号を前記信号出力とともに出力
する信号処理回路を有する。
運動または直線運動する物体とともに回転運動または直
線運動し、長さaの短かい透過部分と、長さbの短かい
遮光部分と、長さcの長い透過部分と、長さdの長い遮
光部分(ただし、a+b<c+d、かつb<d)の繰り
返しで構成されるスリットが形成されている板と、該板
のスリットの部分を挟みこむ形で互いに対向して設置さ
れている1組の発光部および受光部と、前記受光部に得
られたエンコーダ出力を入力し、該エンコーダ出力の1
番目の立ち上りエッジから2番目の立ち上りエッジまで
の周期T1 と、2番目の立ち上りエッジから3番目の立
ち上りエッジまでの周期T2 を測定し、両周期の差Tを
求め、該差またはその絶対値を、前記板が短かい透過部
分から短かい遮光部分の方向に回転または直線運動して
いるときの前記差またはその絶対値よりも小さく、前記
板が前記方向と反対方向に回転または直線運動している
ときの前記差またはその絶対値よりも大きい所定の基準
値と比較し、その比較結果に応じて前記板の回転または
直線運動の方向を示す信号を前記信号出力とともに出力
する信号処理回路を有する。
【0011】
【作用】発光部・受光部が一組であるため、エンコーダ
が安価となる。
が安価となる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0013】図1(1)は本発明の一実施例の光学式ロ
ータリエンコーダの回転円板2の平面図、図1(2)は
構造図、図1(3)は信号処理回路のブロック図、図2
は動作を示す信号波形図である。
ータリエンコーダの回転円板2の平面図、図1(2)は
構造図、図1(3)は信号処理回路のブロック図、図2
は動作を示す信号波形図である。
【0014】回転円板2には、図2(1)に示すよう
に、短かい透過部分、該透過部分と長さが同じの短かい
遮光部分、長い透過部分、該透過部分と長さが同じの長
い遮光部分の繰り返し構成される非等間隔のスリット1
が円周に沿って刻まれており、この非等間隔のスリット
1を挟む形で、1組の発光部3と受光部4が設けられて
いる。発光部3の出力は、プルダウン抵抗5にて
“H”,“L”のエンコーダ出力信号6に変換される。
エンコーダ出力信号6は、Dフリップフロップ7、カウ
ンタ9、カウンタ10、減算回路11、コンパレータ1
2より構成される信号処理回路により処理され、回転速
度情報を持つ信号出力13と、回転方向を表す回転方向
信号14が出力される。
に、短かい透過部分、該透過部分と長さが同じの短かい
遮光部分、長い透過部分、該透過部分と長さが同じの長
い遮光部分の繰り返し構成される非等間隔のスリット1
が円周に沿って刻まれており、この非等間隔のスリット
1を挟む形で、1組の発光部3と受光部4が設けられて
いる。発光部3の出力は、プルダウン抵抗5にて
“H”,“L”のエンコーダ出力信号6に変換される。
エンコーダ出力信号6は、Dフリップフロップ7、カウ
ンタ9、カウンタ10、減算回路11、コンパレータ1
2より構成される信号処理回路により処理され、回転速
度情報を持つ信号出力13と、回転方向を表す回転方向
信号14が出力される。
【0015】次に、このエンコーダの動作を説明する。
〔従来の技術〕のところで説明したように、スリット1
を挟み込む形で1組の1組の発光部3、受光部4が設置
してあるため、回転円板2が回転を始めると、発光部3
から発せられた光がスリット1を通過したり遮られたり
するため、回転円板2の回転運動が、光を受光部4にて
電気信号に変換する際、デジタル信号に変換される。し
かし、スリット1が非等間隔なため、回転円板2が一定
速度で回転していても、エンコーダ出力信号には、〔従
来の技術〕で述べたような回転速度に比例した周波数の
方形波は出力されない。本実施例のような、短かい透過
部分、短かい遮光部分、長い透過部分、長い遮光部分の
4つの繰り返しで構成されている非等間隔のスリット1
の場合、図2(2)の波形のような、短かい周期の方形
波、長い周期の方形波が繰り返されるエンコーダ出力信
号6が発生する。これを、左回転時と右回転時で比較し
てみると、ちょうど論理が反転していることが判る。こ
のことを利用し、信号処理回路にて回転円板2の回転方
向を検出する。
〔従来の技術〕のところで説明したように、スリット1
を挟み込む形で1組の1組の発光部3、受光部4が設置
してあるため、回転円板2が回転を始めると、発光部3
から発せられた光がスリット1を通過したり遮られたり
するため、回転円板2の回転運動が、光を受光部4にて
電気信号に変換する際、デジタル信号に変換される。し
かし、スリット1が非等間隔なため、回転円板2が一定
速度で回転していても、エンコーダ出力信号には、〔従
来の技術〕で述べたような回転速度に比例した周波数の
方形波は出力されない。本実施例のような、短かい透過
部分、短かい遮光部分、長い透過部分、長い遮光部分の
4つの繰り返しで構成されている非等間隔のスリット1
の場合、図2(2)の波形のような、短かい周期の方形
波、長い周期の方形波が繰り返されるエンコーダ出力信
号6が発生する。これを、左回転時と右回転時で比較し
てみると、ちょうど論理が反転していることが判る。こ
のことを利用し、信号処理回路にて回転円板2の回転方
向を検出する。
【0016】信号処理回路では、最初にエンコーダ出力
信号6の立ち上りエッジを利用して、エンコーダ出力信
号6をDフリップフロップ7で2分周する。その結果、
本実施例の場合、回転円板2の右回転時には、Dフリッ
プフロップ7の信号出力13としてデューティ50%の
方形波が出力されるのに対し、回転円板2の左回転時に
は、信号出力13としてデューティ50%では無い方形
波が出力される。したがって、カウンタ9にて、信号出
力13が“H”の時間をクロック信号8でカウントし、
“L”の時間をカウンタ10にてクロック信号8でカウ
ントする。そして、減算回路11で、カウンタ9の値−
カウンタ10の値を計算し、得られた結果を絶対値で表
す。この結果、右回転ならば、信号出力13はデューテ
ィ50%だったので、得られた値はゼロのはずであり、
左回転ならばある程度の値を持つはずである。しかし、
右回転時であっても、回転円板2の加速減速時や、スリ
ット1の工作精度の影響により、減算回路11の出力は
必ずしもゼロになるとは限らないため、コンパレータ1
2にて基準値15と比較し、基準値15よりも減算回路
11の出力が小さい場合に、右回転であると判断し、減
算回路11の出力が大きい場合には、左回転と判断する
ような回路を設け、誤検出しないようにしている。な
お、カウンタ9の値−カウンタ10の値の差を絶対値を
とらないでコンパレータ12で比較してもよい。
信号6の立ち上りエッジを利用して、エンコーダ出力信
号6をDフリップフロップ7で2分周する。その結果、
本実施例の場合、回転円板2の右回転時には、Dフリッ
プフロップ7の信号出力13としてデューティ50%の
方形波が出力されるのに対し、回転円板2の左回転時に
は、信号出力13としてデューティ50%では無い方形
波が出力される。したがって、カウンタ9にて、信号出
力13が“H”の時間をクロック信号8でカウントし、
“L”の時間をカウンタ10にてクロック信号8でカウ
ントする。そして、減算回路11で、カウンタ9の値−
カウンタ10の値を計算し、得られた結果を絶対値で表
す。この結果、右回転ならば、信号出力13はデューテ
ィ50%だったので、得られた値はゼロのはずであり、
左回転ならばある程度の値を持つはずである。しかし、
右回転時であっても、回転円板2の加速減速時や、スリ
ット1の工作精度の影響により、減算回路11の出力は
必ずしもゼロになるとは限らないため、コンパレータ1
2にて基準値15と比較し、基準値15よりも減算回路
11の出力が小さい場合に、右回転であると判断し、減
算回路11の出力が大きい場合には、左回転と判断する
ような回路を設け、誤検出しないようにしている。な
お、カウンタ9の値−カウンタ10の値の差を絶対値を
とらないでコンパレータ12で比較してもよい。
【0017】図3は本発明の第2の実施例の光学式ロー
タリエンコーダの信号処理回路のブロック図、図4は本
実施例の動作を示す信号波形図、図5は本実施例におけ
る回転方向検出用プログラムのフローチャートである。
タリエンコーダの信号処理回路のブロック図、図4は本
実施例の動作を示す信号波形図、図5は本実施例におけ
る回転方向検出用プログラムのフローチャートである。
【0018】本実施例は、第1の実施例と同じく、非等
間隔のスリットを持つ回転円板を使用したエンコーダで
あり、その構造図は、図1(1),(2)と同様のため
省き、信号処理回路のみを図3に示す。この信号処理回
路は、タイマーユニット16とCPU17からなる。
間隔のスリットを持つ回転円板を使用したエンコーダで
あり、その構造図は、図1(1),(2)と同様のため
省き、信号処理回路のみを図3に示す。この信号処理回
路は、タイマーユニット16とCPU17からなる。
【0019】第1の実施例にて説明した、非等間隔のス
リットを持つ回転円板を使用した光学式ロータリエンコ
ーダより、左回転時、右回転時にそれぞれ、図4
(1),(2)に示したようなエンコーダ出力信号6が
出力される。このエンコーダ出力信号6をタイマーユニ
ット16に入力し、CPU17が、図5に示すフローチ
ャートにより回転方向を検出するものである。まず、C
PU17は、タイマーユニット16を制御し、エンコー
ダ出力信号6の1番目の立ち上がりエッジから2番目の
立ち上がりエッジまでの周期T1 と、2番目の立ち上り
エッジから3番目の立ち上りエッジまでの周期T2 を測
定する(ステップ31)。これは、左回転の場合であれ
ば、図4(1)に示すように、18と19の2周期分ま
たは19と20の2周期分を測定することであり、右回
転の場合は、図4(2)に示すように、21と22の2
周期分または22と23の2周期分を測定することを意
味する。次に、測定した2つの周期T1 とT2 の差Tを
求め(ステップ32)、このTの値が、−ref<T<
ref(refは基準値)の式を満足するかどうか判定
し(ステップ33)、満足する場合には右回転、満足し
ないときには左回転とする(ステップ34,35)。
リットを持つ回転円板を使用した光学式ロータリエンコ
ーダより、左回転時、右回転時にそれぞれ、図4
(1),(2)に示したようなエンコーダ出力信号6が
出力される。このエンコーダ出力信号6をタイマーユニ
ット16に入力し、CPU17が、図5に示すフローチ
ャートにより回転方向を検出するものである。まず、C
PU17は、タイマーユニット16を制御し、エンコー
ダ出力信号6の1番目の立ち上がりエッジから2番目の
立ち上がりエッジまでの周期T1 と、2番目の立ち上り
エッジから3番目の立ち上りエッジまでの周期T2 を測
定する(ステップ31)。これは、左回転の場合であれ
ば、図4(1)に示すように、18と19の2周期分ま
たは19と20の2周期分を測定することであり、右回
転の場合は、図4(2)に示すように、21と22の2
周期分または22と23の2周期分を測定することを意
味する。次に、測定した2つの周期T1 とT2 の差Tを
求め(ステップ32)、このTの値が、−ref<T<
ref(refは基準値)の式を満足するかどうか判定
し(ステップ33)、満足する場合には右回転、満足し
ないときには左回転とする(ステップ34,35)。
【0020】なお、差Tの絶対値をとって基準値と比較
してもよい。
してもよい。
【0021】以上、ロータリエンコーダの実施例につい
て説明したが、回転円板を直線移動する矩形板と読み換
えることにより、本発明がリニアエンコーダにも適用で
きることは明らかである。
て説明したが、回転円板を直線移動する矩形板と読み換
えることにより、本発明がリニアエンコーダにも適用で
きることは明らかである。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、発光部・
受光部を一組とし、スリットを非等間隔として物体の回
転運動または直線運動を検出することにより、エンコー
ダが安価になるという効果がある。
受光部を一組とし、スリットを非等間隔として物体の回
転運動または直線運動を検出することにより、エンコー
ダが安価になるという効果がある。
【図1】本発明の請求項1の一実施例の光学式ロータリ
エンコーダの構造図と、その信号処理回路の回路図であ
る。
エンコーダの構造図と、その信号処理回路の回路図であ
る。
【図2】図1の実施例のエンコーダの動作を示す信号波
形図である。
形図である。
【図3】本発明の請求項2の一実施例の光学式ロータリ
エンコーダの信号処理回路の回路図である。
エンコーダの信号処理回路の回路図である。
【図4】図3の実施例のエンコーダの動作を示す信号波
形図である。
形図である。
【図5】図3の実施例における回転方向検出用プログラ
ムのフローチャートである。
ムのフローチャートである。
【図6】従来の光学式ロータリエンコーダの構造図およ
び信号処理回路の回路図である。
び信号処理回路の回路図である。
【図7】図6の従来例の動作を示す信号波形図である。
1 スリット 2 回転円板 3 発光部 4 受光部 5 プルダウン抵抗 6 エンコーダ出力信号 7 Dフリップフロップ 8 クロック信号 9,10 カウンタ 11 減算回路 12 コンパレータ 13 信号出力 14 回転方向信号 15 基準値 16 タイマーユニット 17 CPU 18,19,20 左回転時エンコーダ出力信号1周
期 21,22,23 右回転時エンコーダ出力信号1周
期
期 21,22,23 右回転時エンコーダ出力信号1周
期
Claims (2)
- 【請求項1】 回転運動または直線運動する物体ととも
に回転運動または直線運動し、長さaの短かい透過部分
と、長さbの短かい遮光部分と、長さcの長い透過部分
と、長さdの長い遮光部分(ただし、a+b<c+d、
かつb<d)の繰り返しで構成されるスリットが形成さ
れている板と、 該板のスリットの部分を挟みこむ形で互いに対向して設
置されている1組の発光部および受光部と、 前記受光部に得られたエンコーダ出力を入力し、スリッ
トの短かい透過部分に対応するエンコーダ出力の立上が
りからスリットの長い透過部分に対応するエンコーダ出
力の立上がりまでをパルス区間とする信号出力を得、該
信号出力のパルス区間と残りの区間のそれぞれの時間を
カウントし、両カウント値の差を計算し、該差またはそ
の絶対値を、前記板が短かい透過部分から短かい遮光部
分の方向に回転または直線運動しているときの前記差ま
たはその絶対値よりも小さく、前記板が前記方向と反対
方向に回転または直線運動しているときの前記差または
その絶対値よりも大きい所定の基準値と比較し、その比
較結果に応じて前記板の回転または直線運動の方向を示
す信号を前記信号出力とともに出力する信号処理回路を
有する光学式エンコーダ。 - 【請求項2】 回転運動または直線運動する物体ととも
に回転運動または直線運動し、長さaの短かい透過部分
と、長さbの短かい遮光部分と、長さcの長い透過部分
と、長さdの長い遮光部分(ただし、a+b<c+d、
かつb<d)の繰り返しで構成されるスリットが形成さ
れている板と、 該板のスリットの部分を挟みこむ形で互いに対向して設
置されている1組の発光部および受光部と、 前記受光部に得られたエンコーダ出力を入力し、該エン
コーダ出力の1番目の立ち上りエッジから2番目の立ち
上りエッジまでの周期T1 と、2番目の立ち上りエッジ
から3番目の立ち上りエッジまでの周期T2 を測定し、
両周期の差Tを求め、該差またはその絶対値を、前記板
が短かい透過部分から短かい遮光部分の方向に回転また
は直線運動しているときの前記差またはその絶対値より
も小さく、前記板が前記方向と反対方向に回転または直
線運動しているときの前記差またはその絶対値よりも大
きい所定の基準値と比較し、その比較結果に応じて前記
板の回転または直線運動の方向を示す信号を前記信号出
力とともに出力する信号処理回路を有する光学式エンコ
ーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3338593A JP3035751B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3338593A JP3035751B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 光学式エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172589A JPH05172589A (ja) | 1993-07-09 |
| JP3035751B2 true JP3035751B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=18319633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3338593A Expired - Fee Related JP3035751B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035751B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-12-20 JP JP3338593A patent/JP3035751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05172589A (ja) | 1993-07-09 |
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