JP3195801B2

JP3195801B2 - ディジタルカウンタ装置

Info

Publication number: JP3195801B2
Application number: JP04977491A
Authority: JP
Inventors: 壮吉上原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JPH04285807A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル処理によ
り入力パルスをカウントし、カウント値を出力するディ
ジタルカウンタ装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】電動機の回転軸その他の回転体の回転速
度や移動体の移動速度に応じて発生するパルスをカウン
タにより計数し、回転角や位置を検出するためのディジ
タルカウンタ装置が、従来一般に広く用いられている。

【０００４】特に回転体の回転角を検出するディジタル
カウンタ装置では一般に、回転軸に直結されたパルス発
生器から１回転当たり２^N-2個の直交２相パルスが回転
に応じて出力される。この直交２相パルスのＡ相および
Ｂ相は、回転方向が正方向の時にはＡ相パルスの方がＢ
相パルスよりも９０°位相が進み、回転方向が逆方向の
時にはＢ相パルスの方がＡ相パルスよりも９０°位相が
進む。回転が始まって、パルス発生器からパルスが出力
される時の初期の回転角はあらかじめ分かっている。そ
こで、Ａ相パルス、Ｂ相パルス各々の立上り、立下りを
Ｎビットカウンタによりカウントすれば、３６０°／２
^Nの精度で回転角を検出することができる。

【０００５】このような回転角検出を行うディジタルカ
ウンタ装置の従来例が、図３に示されている。

【０００６】この従来のディジタルカウンタ装置におい
て、１ａ，１ｂはパルス発生器から出力される直交２相
パルス信号のＡ相、Ｂ相のパルス信号であり、正回転の
場合には、Ａ相パルスがＢ相パルスよりも９０°位相が
進み、逆回転の場合には、Ｂ相パルスの方がＡ相パルス
よりも９０°位相が進む。２は、論理和、論理積、反
転、および抵抗とコンデンサによる遅延回路を含む論理
回路であり、カウンタのカウントアップ、カウントダウ
ン動作を決定する非同期カウントアップ・ダウン信号３
と、カウンタのカウント動作を進め、カウント値をイン
クリメントまたはデクリメントする非同期クロックパル
ス４を出力する。５はアップダウンカウンタであり、論
理回路２より出力されてくる非同期カウントアップ・ダ
ウン信号３によりカウントアップ状態（カウント値をイ
ンクリメントする状態）とするか、またはカウントダウ
ン状態（カウント値をデクリメントする状態）とし、非
同期クロックパルス４をカウントするカウンタである。

【０００７】この従来のディジタルカウンタ装置では、
各信号のタイミングチャートを図４に示すように、正回
転の時には、Ａ相パルスがＢ相パルスより９０°位相が
進み、非同期カウントアップ・ダウン信号３は“Ｈ”で
あり、逆回転の時には、Ｂ相パルスがＡ相パルスより９
０°位相が進み、非同期カウントアップ・ダウン信号３
は“Ｌ”である。また、非同期クロックパルス４は、パ
ルス発生器の出力である直交２相パルス信号のＡ相パル
ス、Ｂ相パルスそれぞれの立上り、立下りのタイミング
より一定の遅延時間ｔをおいて、ｔ０の一定時間だけ
“Ｈ”となる。

【０００８】そこで、アップダウンカウンタ５は、この
非同期クロックパルス４の立上りをカウントし、回転角
データ６として、ｍからｍ＋５までカウントアップし、
その後、カウントダウンする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のディジタルカウンタ装置では、次のような問題点
があった。

【００１０】第１の問題点は、論理回路の論理素子の信
号伝搬遅延時間の差により、一般に“グリッジ”と呼ば
れるパルスが非同期クロックパルス４に生じ、これをア
ップダウンカウンタ５がカウントすることにより、回転
角の誤検出を起こすことである。

【００１１】また、第２の問題点は、回転角データをＣ
ＰＵなどの他のディジタル処理装置がアクセスする場合
に起こる。つまり、従来の装置では、アップダウンカウ
ンタ５のカウントは、パルス発生器からの直交２相パル
ス信号のＡ相パルス、Ｂ相パルスそれぞれの立上りおよ
び立下りよりもｔの遅延時間を置いた後に行われる。こ
のために、カウントとアクセスが同時に行われると、他
のディジタル処理装置が受け取るデータは、カウント動
作中の誤ったデータとなる問題点があった。

【００１２】そこで従来は、他のディジタル処理装置が
回転角データをアクセスする場合、アップダウンカウン
タ５のカウント動作を禁止し、回転角データをある値に
保った状態にしてからアクセスするか、または、他のデ
ィジタル処理装置が受け取ったデータが正しいデータで
あるかどうか判別する特別な処理を行うか、あるいは、
他のディジタル処理装置が直交２相パルス信号のＡ相パ
ルス、Ｂ相パルスそれぞれの立上りおよび立下りからｔ
時間たち、回転角データのカウントが完了してから回転
角データをアクセスするようにしていた。

【００１３】また、第３の問題点は、次のようなもので
ある。正転・逆転の反転が起こる時、Ａ相パルスまたは
Ｂ相パルスの一方が“Ｌ”または“Ｈ”状態で、他方に
正または負のパルスが生じることになる。図４では、Ｂ
相パルスが“Ｌ”の時、Ａ相に正のパルスが生じて、正
転から逆転への反転が起きた場合を示しているが、図５
に示すように、反転が起きる時間が短い時、つまり、こ
のパルス幅の時間Ｔが非同期クロックパルス４のクロッ
ク幅ｔ０より短い時、２つのクロックパルスが重なり合
って、後のクロックパルスによるカウントが行われなく
なり、回転角が１カウント分、３６０°／２^Nだけずれ
る問題点があった。つまり、図５の場合には、回転角デ
ータがｍ＋５からｍ＋４へカウントダウンされるべきと
ころが飛ばされることになるのである。

【００１４】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、論理回路のグリッジに起因する誤検
出、入力パルスの位相の反転タイミングに起因する誤検
出を行うことがなく、しかも他のディジタル処理装置か
ら容易に正しい検出データをアクセスすることができる
ディジタルカウンタ装置を提供することを目的とする。

【００１５】［発明の構成］

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明のディジタルカ
ウンタ装置は、クロックパルスを発生するクロック回路
と、外部のパルス発生手段から入力される直交２相のＡ
相パルス信号およびＢ相パルス信号を入力し、前記Ａ相
パルス信号、Ｂ相パルス信号各々の立上りおよび立下り
それぞれのタイミングの直後の前記クロックパルスの立
上りタイミングに同期して前記クロックパルスの１周期
よりも長い一定期間だけ立上がるカウント許可信号を出
力し、かつ、前記Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との
位相順序に応じてカウントアップまたはカウントダウン
を判別し、カウントアップ判別時には前記カウント許可
信号と同期間ハイレベルとなり、カウントダウン判別時
にはローレベルのままとなるカウントアップ・ダウン識
別信号を出力する順序回路と、前記順序回路からの前記
カウント許可信号の立上りによってカウント状態とな
り、前記カウント許可信号の立下りタイミングにおい
て、前記カウントアップ・ダウン識別信号がハイレベル
であればカウントアップ状態とし、前記カウント許可信
号の立下りタイミングにおいて、前記カウントアップ・
ダウン識別信号がローレベルであるときにカウントダウ
ン状態とし、これらのカウントアップ状態、カウントダ
ウン状態の判別直後の前記クロックパルスの立上りに同
期してカウントアップもしくはカウントダウンするアッ
プダウンカウンタとを備えたものである。

【００１７】

【作用】この発明のディジタルカウンタ装置では、クロ
ック回路によって、装置内の論理素子の遅延時間特性と
外部との信号のタイミングを考慮して決められる適当な
周期のクロックパルスを発生し、順序回路において、外
部のパルス発生手段から直交２相のＡ相パルス信号およ
びＢ相パルス信号を入力し、前記Ａ相パルス信号、Ｂ相
パルス信号各々の立上りおよび立下りそれぞれのタイミ
ングの直後の前記クロック回路からのクロックパルスの
立上りタイミングに同期してクロックパルスの１周期よ
りも長い一定期間だけ立上がるカウント許可信号を出力
し、かつ、前記Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との位
相順序に応じてカウントアップまたはカウントダウンを
判別し、カウントアップ判別時には前記カウント許可信
号と同期間ハイレベルとなり、カウントダウン判別時に
はローレベルのままとなるカウントアップ・ダウン識別
信号を出力する。

【００１８】そして、アップダウンカウンタにより、前
記順序回路からのカウント許可信号の立上りによってカ
ウント状態となり、そのカウント許可信号の立下りタイ
ミングにおいて、前記カウントアップ・ダウン識別信号
がハイレベルであればカウントアップ状態とし、前記カ
ウント許可信号の立下りタイミングにおいて、前記カウ
ントアップ・ダウン識別信号がローレベルであるときに
カウントダウン状態とし、これらのカウントアップ状
態、カウントダウン状態の判別直後の前記クロックパル
スの立上りに同期してカウントアップもしくはカウント
ダウンする。

【００１９】こうして、論理素子の信号伝搬遅延時間の
差によるグリッジパルスを発生させることなく、クロッ
クパルスをカウントするので、例えば、クロックパルス
の立上りをカウントするようにした場合には、そのクロ
ックパルスの立下りのタイミングにおいて他のディジタ
ル処理装置からカウント値をアクセスするようにするこ
とにより、アクセスミスを犯すことなくカウント値のア
クセスができるようになる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００２１】図１はこの発明の一実施例のブロック図で
あり、論理回路とレジスタによって構成される順序回路
１１と、パルス信号のアップダウンカウントを行う同期
式アップダウンカウンタ１２と、この装置内の論理素子
の遅延時間特性と外部との信号のタイミングを考慮して
決められる周期のクロックパルスを出力するクロック回
路１３とを備えている。

【００２２】順序回路１１には、外部の回転検出器や速
度検出器のようなパルス発生器から直交２相パルス信号
のＡ相パルス１ａとＢ相パルス１ｂとが入力され、ま
た、クロック回路１３からクロックパルス１４が入力さ
れ、直交２相パルス１ａ，１ｂに対してクロックパルス
１４の立上りに同期して一定期間（本実施例ではクロッ
クパルスの１周期）の間立ち上がって“Ｈ”状態となる
カウント許可信号１５とカウントアップ・ダウン識別信
号１６とを出力する。

【００２３】同期式アップダウンカウンタ１２は、順序
回路１１からのカウント許可信号１５とカウントアップ
・ダウン識別信号１６を入力し、クロック回路１３から
のクロックパルス１４をカウントし、ディジタル回転角
データ１７を出力する。

【００２４】この同期式アップダウンカウンタ１２は、
カウント許可信号１５とカウントアップ・ダウン識別信
号１６によって状態が決定され、クロックパルス１４を
カウントする。すなわち、カウント許可信号１５が
“Ｈ”状態である時に限りカウント可能な状態となり、
このカウント可能な状態において、カウントアップ・ダ
ウン識別信号１６が“Ｈ”である時にカウントアップす
る状態、すなわち、カウント値である回転角データ１７
をインクリメンする状態になり、カウントアップ・ダウ
ン識別信号１６が“Ｌ”である時にカウントダウンする
状態、すなわち、カウント値である回転角データ１７を
デクリメントする状態になり、入力されてくるクロック
パルス１４のカウントアップまたはカウントダウンを行
うのである。

【００２５】図２に各部のタイミングチャートを示して
あり、直交２相パルス信号のＡ相パルス１ａ、Ｂ相パル
ス１ｂそのものはクロックパルス１４に非同期である
が、カウント許可信号１５およびカウントアップ・ダウ
ン識別信号１６はクロックパルス１４の立上りに同期さ
せている。

【００２６】そして、順序回路１１は、Ａ相パルス１
ａ、Ｂ相パルス１ｂいずれかのパルス信号の立上りある
いは立下りが検出されるたびにカウント許可信号１５を
“Ｈ”とし、クロックパルス１４と同期して出力する。

【００２７】また、順序回路１１は、カウントアップ・
ダウン識別信号１６として、Ａ相パルス１ａの“Ｈ”状
態においてＢ相パルス１ｂの立上りを検出した時、Ａ相
パルス１ａの“Ｌ”状態においてＢ相パルス１ｂの立下
りを検出した時、Ｂ相パルス１ｂの“Ｈ”状態において
Ａ相パルス１ａの立下りを検出した時、Ｂ相パルス１ｂ
の“Ｌ”状態においてＡ相パルス１ａの立上りを検出し
た時、のそれぞれの時に、カウントアップ信号“Ｈ”を
クロックパルス１４と同期して出力する。

【００２８】逆に、Ａ相パルス１ａの“Ｈ”状態におい
てＢ相パルス１ｂの立下りを検出した時、Ａ相パルス１
ａの“Ｌ”状態においてＢ相パルス１ｂの立上りを検出
した時、Ｂ相パルス１ｂの“Ｈ”状態においてＡ相パル
ス１ａの立上りを検出した時、Ｂ相パルス１ｂの“Ｌ”
状態においてＡ相パルス１ａの立下りを検出した時、の
それぞれの時に、カウントダウン信号“Ｌ”をクロック
パルス１４と同期して出力する。

【００２９】そこで、カウント許可信号１５が“Ｈ”の
時、クロックパルス１４をカウントするため、図２にお
いてクロックパルス１４の分かりやすくするために矢印
を付した立上りタイミングをアップダウンカウンタ１２
がカウントする。

【００３０】しかも、この時に、カウント許可信号１５
が“Ｈ”であると共に、カウントアップ・ダウン識別信
号１６が“Ｈ”であってカウントアップ状態であれば、
カウントアップし、逆にカウントアップ・ダウン識別信
号１６が“Ｌ”であってカウントダウン状態であれば、
カウントダウンする。したがって、図２の場合には、ア
ップダウンカウンタ１２は、ｍからｍ＋５まではカウン
トアップし、その後、カウントダウンすることになる。

【００３１】このようにして、この実施例では、直交２
相パルス信号からクロックパルスに同期したカウント許
可信号およびカウントアップ・ダウン識別信号を生成
し、これらの信号の組合せに基づき、クロックパルスに
同期したアップ・ダウンカウントを行うようにしている
ため、従来のような論理素子の信号伝搬遅延時間の差に
よるグリッジと呼ばれるパルスを発生することがなく、
誤検出のないパルスカウントが可能となる。また、回転
角データがカウントする動作は、クロックパルスの立上
りタイミングに限っているので、これ以外のタイミン
グ、例えば、クロックパルスの立下りタイミングに他の
デジタル処理装置から回転角データのアクセスを行うよ
うにすれば、従来のようなアクセスミスを防ぐことがで
きる。

【００３２】さらに、正転、逆転の反転が起こる時、従
来のように直交２相パルスＡ相、Ｂ相に正または負のパ
ルスが発生するが、この実施例では、そのパルス幅がク
ロックパルスの周期より長い場合には、パルスの立上
り、立下りに対応してアップダウンカウンタ１２がカウ
ントアップおよびカウントダウンを１回ずつ必ず実行す
ることになり、また、前記パルス幅がクロックパルスの
周期よりも短い場合には、このパルスの立上り、立下り
に対応したカウント動作が実行されず、この結果とし
て、反転がどのようなタイミングで行われたとしても、
回転角のカウントを飛ばさずに正確に行うことができる
ようになる。

【００３３】なお、この発明は上記の回転角検出の実施
例に限定されることはなく、広く一般に、直交２相パル
スを用いる種々のパルスカウント装置に応用することが
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、クロッ
ク回路によって、装置内の論理素子の遅延時間特性と外
部との信号のタイミングを考慮して決められる適当な周
期のクロックパルスを発生し、順序回路において、外部
のパルス発生手段から直交２相のＡ相パルス信号および
Ｂ相パルス信号を入力し、前記Ａ相パルス信号、Ｂ相パ
ルス信号各々の立上りおよび立下りそれぞれのタイミン
グの直後の前記クロック回路からのクロックパルスの立
上りタイミングに同期してクロックパルスの１周期より
も長い一定期間だけ立上がるカウント許可信号を出力
し、かつ、前記Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との位
相順序に応じてカウントアップまたはカウントダウンを
判別し、カウントアップ判別時には前記カウント許可信
号と同期間ハイレベルとなり、カウントダウン判別時に
はローレベルのままとなるカウントアップ・ダウン識別
信号を出力し、さらにアップダウンカウンタにより、前
記順序回路からのカウント許可信号の立上りによってカ
ウント状態となり、そのカウント許可信号の立下りタイ
ミングにおいて、前記カウントアップ・ダウン識別信号
がハイレベルであればカウントアップ状態とし、前記カ
ウント許可信号の立下りタイミングにおいて、前記カウ
ントアップ・ダウン識別信号がローレベルであるときに
カウントダウン状態とし、これらのカウントアップ状
態、カウントダウン状態の判別直後の前記クロックパル
スの立上りに同期してカウントアップもしくはカウント
ダウンするようにしたので、従来のように論理回路のグ
リッジによる誤検出や入力パルス位相の反転タイミング
による誤検出の発生を防ぐことができ、しかも、他のデ
ィジタル処理装置からの検出カウント値に対するアクセ
スに対して、常に正しいカウント値データを与えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】上記実施例の各部の動作を示すタイミングチャ
ート。

【図３】従来例のブロック図。

【図４】従来例の各部の動作を示すタイミングチャー
ト。

【図５】従来例の動作を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１１…順序回路１２…同期式アッ
プダウンカウンタ１３…クロック回路１４…クロックパ
ルス１５…カウント許可信号１６…カウントア
ップ・ダウン識別信号１７…回転角データ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クロックパルスを発生するクロック回路
と、外部のパルス発生手段から入力される直交２相のＡ相パ
ルス信号およびＢ相パルス信号を入力し、前記Ａ相パル
ス信号、Ｂ相パルス信号各々の立上りおよび立下りそれ
ぞれのタイミングの直後の前記クロックパルスの立上り
タイミングに同期して前記クロックパルスの１周期より
も長い一定期間だけ立上がるカウント許可信号を出力
し、かつ、前記Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との位
相順序に応じてカウントアップまたはカウントダウンを
判別し、カウントアップ判別時には前記カウント許可信
号と同期間ハイレベルとなり、カウントダウン判別時に
はローレベルのままとなるカウントアップ・ダウン識別
信号を出力する順序回路と、前記順序回路からの前記カウント許可信号の立上りによ
ってカウント状態となり、前記カウント許可信号の立下
りタイミングにおいて、前記カウントアップ・ダウン識
別信号がハイレベルであればカウントアップ状態とし、
前記カウント許可信号の立下りタイミングにおいて、前
記カウントアップ・ダウン識別信号がローレベルである
ときにカウントダウン状態とし、これらのカウントアッ
プ状態、カウントダウン状態の判別直後の前記クロック
パルスの立上りに同期してカウントアップもしくはカウ
ントダウンするアップダウンカウンタとを備えて成るデ
ィジタルカウンタ装置。