JP3337014B2 - 位置信号検出装置 - Google Patents
位置信号検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ位置決め制
御系等に適用されるエンコーダを使用した位置信号検出
装置に関し、特にエンコーダのパルス分解能以上の精度
での位置信号検出を実現する位置信号検出装置に関す
る。
御系等に適用されるエンコーダを使用した位置信号検出
装置に関し、特にエンコーダのパルス分解能以上の精度
での位置信号検出を実現する位置信号検出装置に関す
る。
【０００２】従来、位相の異なる２相の近似正弦波信号
を出力するエンコーダを用いた位置信号検出器として
は、エンコーダ出力信号を比較器でコンパレートしパル
ス化した信号（以下、エンコーダパルスという）をデジ
タルカウンタで計数し、デジタルデータとしての位置検
出信号を得る方法が、一般に広く用いられている。エン
コーダパルスのみから位置検出した場合、位置検出信号
の検出精度は、デジタルカウンタの１ｄｉｇｉｔ、すな
わちエンコーダパルス１パルス分に相当するエンコーダ
回転角（以下、エンコーダパルス分解能という）に限ら
れる。このため、回転装置の回転量や直線装置の移動量
を制御する位置決め制御系への応用においては、位置決
め制御系で実現可能な残留位置誤差及び制御帯域がエン
コーダパルス分解能で制限され、十分な位置決め精度及
び制御帯域を得る為には、エンコーダの単位回転角あた
りのパルス数を増加させる必要があり、位置検出器の大
型化、価格の増加をまねいていた。そこで、エンコーダ
パルス分解能以上の位置信号検出精度を得る手法が、装
置の構造の簡素化及び価格低減の理由で強く望まれる。
を出力するエンコーダを用いた位置信号検出器として
は、エンコーダ出力信号を比較器でコンパレートしパル
ス化した信号（以下、エンコーダパルスという）をデジ
タルカウンタで計数し、デジタルデータとしての位置検
出信号を得る方法が、一般に広く用いられている。エン
コーダパルスのみから位置検出した場合、位置検出信号
の検出精度は、デジタルカウンタの１ｄｉｇｉｔ、すな
わちエンコーダパルス１パルス分に相当するエンコーダ
回転角（以下、エンコーダパルス分解能という）に限ら
れる。このため、回転装置の回転量や直線装置の移動量
を制御する位置決め制御系への応用においては、位置決
め制御系で実現可能な残留位置誤差及び制御帯域がエン
コーダパルス分解能で制限され、十分な位置決め精度及
び制御帯域を得る為には、エンコーダの単位回転角あた
りのパルス数を増加させる必要があり、位置検出器の大
型化、価格の増加をまねいていた。そこで、エンコーダ
パルス分解能以上の位置信号検出精度を得る手法が、装
置の構造の簡素化及び価格低減の理由で強く望まれる。
【０００３】従来のこの種の位置信号検出装置の第１の
手法として、例えば、特開平５−２４８８８９公報や特
開平５−１７３６４５公報には、回転体の回転角度によ
って、近似正弦波信号ｓｉｎ（θａ）及び近似余弦波信
号ｃｏｓ（θａ）を出力するエンコーダを使用し、次の
式（１）に基づき、エンコーダの回転角度：θａを導出
する手法が開示されている。 θａ＝ｔａｎ−１ ｛ｓｉｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・・・・（１）
手法として、例えば、特開平５−２４８８８９公報や特
開平５−１７３６４５公報には、回転体の回転角度によ
って、近似正弦波信号ｓｉｎ（θａ）及び近似余弦波信
号ｃｏｓ（θａ）を出力するエンコーダを使用し、次の
式（１）に基づき、エンコーダの回転角度：θａを導出
する手法が開示されている。 θａ＝ｔａｎ−１ ｛ｓｉｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・・・・（１）
【０００４】また、第２の手法として、特開昭５６−１
２１１０８号公報には、９０度の位相差を有する２相の
正弦波信号を出力するエンコーダを使用し、エンコーダ
パルスでの位置検出手法と、正弦波信号の第１及び第４
象限、ないし第２及び第３象限を使用した位置検出手法
とを選択的に切り替えて使用する手法が開示されてい
る。
２１１０８号公報には、９０度の位相差を有する２相の
正弦波信号を出力するエンコーダを使用し、エンコーダ
パルスでの位置検出手法と、正弦波信号の第１及び第４
象限、ないし第２及び第３象限を使用した位置検出手法
とを選択的に切り替えて使用する手法が開示されてい
る。
【０００５】加えて、第３の手法として、特開平１１−
２４１９２７号公報や特開昭５４−１９７７３号公報に
は、位置検出対象に取り付けられたエンコーダから得ら
れる２相の正弦波信号を用い、位置検出対象の移動速度
が既知の条件下で、正弦波信号の各象限内での移動距離
が時間に比例するとし、エンコーダパルスの値が遷移す
る点にてエンコーダパルスカウント値に前記時間に比例
する移動距離を加え合わせた合成位置を使用する手法が
開示されている。
２４１９２７号公報や特開昭５４−１９７７３号公報に
は、位置検出対象に取り付けられたエンコーダから得ら
れる２相の正弦波信号を用い、位置検出対象の移動速度
が既知の条件下で、正弦波信号の各象限内での移動距離
が時間に比例するとし、エンコーダパルスの値が遷移す
る点にてエンコーダパルスカウント値に前記時間に比例
する移動距離を加え合わせた合成位置を使用する手法が
開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の手
法は、位置検出演算処理にｔａｎの逆関数演算及び割り
算演算といった膨大な工数を要する処理が必要となる
為、位置信号検出に要する演算装置が高価となるといっ
た問題がある。
法は、位置検出演算処理にｔａｎの逆関数演算及び割り
算演算といった膨大な工数を要する処理が必要となる
為、位置信号検出に要する演算装置が高価となるといっ
た問題がある。
【０００７】上記第２の手法は、正弦波信号の位相±９
０度近傍の点も位置検出信号として利用する点に起因
し、位置検出信号切替に伴い、位置検出信号の実位置に
対する変化の比率が０となる場合がある。よって、位置
決め制御系に適用した場合、制御系の一巡ゲインが局所
的に０となり、制御系の不安定化を励起するといった制
御性の悪化を伴う問題がある。
０度近傍の点も位置検出信号として利用する点に起因
し、位置検出信号切替に伴い、位置検出信号の実位置に
対する変化の比率が０となる場合がある。よって、位置
決め制御系に適用した場合、制御系の一巡ゲインが局所
的に０となり、制御系の不安定化を励起するといった制
御性の悪化を伴う問題がある。
【０００８】上記第３の手法は、位置検出対象が近似的
に定速度運動する場合には有効であるが、一般的な位置
決め制御に要求される、速度を任意に可変させての運用
への適用が困難であるという問題がある。
に定速度運動する場合には有効であるが、一般的な位置
決め制御に要求される、速度を任意に可変させての運用
への適用が困難であるという問題がある。
【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、エンコーダの回転角位置に近似的
に比例した、エンコーダのパルス分解能以上の検出精度
の位置検出信号を、安価に実現する位置信号検出装置を
提供することを目的としている。
めになされたもので、エンコーダの回転角位置に近似的
に比例した、エンコーダのパルス分解能以上の検出精度
の位置検出信号を、安価に実現する位置信号検出装置を
提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位置信号検出装置では、回転型エンコーダ
の回転位相に同期して、エンコーダ回転周期のｎ倍（ｎ
は正の整数）の周期で出力される位相が互いにπ／２ず
れた近似正弦波状の第１相エンコーダ出力信号と第２相
エンコーダ出力信号のそれぞれの極性を反転してそれぞ
れ極性反転信号を出力する第１反転器及び第２反転器
と、上記第１相エンコーダ出力信号と上記第２相エンコ
ーダ出力信号及び上記第１反転器から出力される極性反
転信号と上記第２反転器から出力される極性反転信号の
いずれか２つを任意に組み合わせて比較を行い、各２つ
ずつ比較する信号の大小に応じて２値化された第１比較
信号及び第２比較信号を出力する比較手段と、上記第１
比較信号と上記第２比較信号の２つの比較信号を４逓倍
して、「１」から「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダ
ウンカウントしてカウント値を出力するループカウンタ
と、上記２つの比較信号に応じて上記第１相エンコーダ
出力信号とその極性反転信号及び上記第２相エンコーダ
出力信号とその極性反転信号の１つを選択して切替器出
力信号を出力する切替器と、あらかじめ実験的に測定し
た上記ループカウンタのアップ／ダウンカウント遷移点
での上記切替器出力信号を上記ループカウンタの出力値
に対応させて記憶した遷移値表と、上記ループカウンタ
の出力値に応じて上記遷移値表のデータを選択して上記
ループカウンタの出力値と上記切替器の出力値との積和
演算を行い、上記エンコーダ回転角の線形近似値を出力
するマルチプロセッサとを備えることを特徴とする。
に、本発明の位置信号検出装置では、回転型エンコーダ
の回転位相に同期して、エンコーダ回転周期のｎ倍（ｎ
は正の整数）の周期で出力される位相が互いにπ／２ず
れた近似正弦波状の第１相エンコーダ出力信号と第２相
エンコーダ出力信号のそれぞれの極性を反転してそれぞ
れ極性反転信号を出力する第１反転器及び第２反転器
と、上記第１相エンコーダ出力信号と上記第２相エンコ
ーダ出力信号及び上記第１反転器から出力される極性反
転信号と上記第２反転器から出力される極性反転信号の
いずれか２つを任意に組み合わせて比較を行い、各２つ
ずつ比較する信号の大小に応じて２値化された第１比較
信号及び第２比較信号を出力する比較手段と、上記第１
比較信号と上記第２比較信号の２つの比較信号を４逓倍
して、「１」から「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダ
ウンカウントしてカウント値を出力するループカウンタ
と、上記２つの比較信号に応じて上記第１相エンコーダ
出力信号とその極性反転信号及び上記第２相エンコーダ
出力信号とその極性反転信号の１つを選択して切替器出
力信号を出力する切替器と、あらかじめ実験的に測定し
た上記ループカウンタのアップ／ダウンカウント遷移点
での上記切替器出力信号を上記ループカウンタの出力値
に対応させて記憶した遷移値表と、上記ループカウンタ
の出力値に応じて上記遷移値表のデータを選択して上記
ループカウンタの出力値と上記切替器の出力値との積和
演算を行い、上記エンコーダ回転角の線形近似値を出力
するマルチプロセッサとを備えることを特徴とする。
【００１１】そのため、比較手段で第１相エンコーダ出
力信号と第２相エンコーダ出力信号とを比較して両信号
の大小に応じて２値化された第１比較信号をループカウ
ンタと切替器に出力するとともに、第１相エンコーダ出
力信号の反転信号と第２相エンコーダ出力信号とを比較
して両信号の大小に応じて２値化された第２比較信号を
ループカウンタと切替器に出力し、第１比較信号と第２
比較信号をループカウンタにより４逓倍して「１」から
「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダウンカウントして
カウント値をマルチプロセッサに出力する。
力信号と第２相エンコーダ出力信号とを比較して両信号
の大小に応じて２値化された第１比較信号をループカウ
ンタと切替器に出力するとともに、第１相エンコーダ出
力信号の反転信号と第２相エンコーダ出力信号とを比較
して両信号の大小に応じて２値化された第２比較信号を
ループカウンタと切替器に出力し、第１比較信号と第２
比較信号をループカウンタにより４逓倍して「１」から
「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダウンカウントして
カウント値をマルチプロセッサに出力する。
【００１２】切替器では、第１比較信号と第２比較信号
に応じて第１相エンコーダ出力信号とその反転信号及び
第２相エンコーダ出力信号とその反転信号から１つを選
択してマルチプロセッサに出力し、マルチプロセッサで
は、ループカウンタの出力値に応じて遷移値表のデータ
を選択して、このデータと上記切替器出力信号と上記ル
ープカウンタの出力値とを積和演算し、上記エンコーダ
の回転角位置に近似的に比例した位置信号を算出し出力
するようにしたので、安価に、エンコーダのパルス分解
能以上の精度の位置信号を得ることができる。
に応じて第１相エンコーダ出力信号とその反転信号及び
第２相エンコーダ出力信号とその反転信号から１つを選
択してマルチプロセッサに出力し、マルチプロセッサで
は、ループカウンタの出力値に応じて遷移値表のデータ
を選択して、このデータと上記切替器出力信号と上記ル
ープカウンタの出力値とを積和演算し、上記エンコーダ
の回転角位置に近似的に比例した位置信号を算出し出力
するようにしたので、安価に、エンコーダのパルス分解
能以上の精度の位置信号を得ることができる。
【００１３】ループカウンタにおけるカウント値の規定
には次のような４つの形態がある。第１比較信号が
「Ｈ」レベルで、かつ第２比較信号が「Ｈ」レベルの状
態のときにカウント値を「１」と規定する。第１比較信
号が「Ｈ」レベルで、かつ第２比較信号が「Ｌ」レベル
の状態のときにカウント値を「１」と規定する。第１比
較信号が「Ｌ」レべルで、かつ第２比較信号が「Ｈ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定する。第
１比較信号が「Ｌ」レべルで、かつ第２比較信号が
「Ｌ」レベルの状態のときにカウント値を「１」と規定
する。
には次のような４つの形態がある。第１比較信号が
「Ｈ」レベルで、かつ第２比較信号が「Ｈ」レベルの状
態のときにカウント値を「１」と規定する。第１比較信
号が「Ｈ」レベルで、かつ第２比較信号が「Ｌ」レベル
の状態のときにカウント値を「１」と規定する。第１比
較信号が「Ｌ」レべルで、かつ第２比較信号が「Ｈ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定する。第
１比較信号が「Ｌ」レべルで、かつ第２比較信号が
「Ｌ」レベルの状態のときにカウント値を「１」と規定
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明による位置信号検出
装置の実施の形態について図面に基づき説明する。
装置の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００１５】図１は、本発明の第１の実施の形態の構成
を示すブロック図である。図１において、第１エンコー
ダ信号出力器１から第１相エンコーダ出力信号が出力さ
れて、第１反転器３、第１比較器５、第２比較器６、切
替器７にそれぞれ入力される。また、第２エンコーダ信
号出力器２から第２相エンコーダ出力信号が出力され
て、第２反転器４、第２比較器６、切替器７にそれぞれ
入力される。
を示すブロック図である。図１において、第１エンコー
ダ信号出力器１から第１相エンコーダ出力信号が出力さ
れて、第１反転器３、第１比較器５、第２比較器６、切
替器７にそれぞれ入力される。また、第２エンコーダ信
号出力器２から第２相エンコーダ出力信号が出力され
て、第２反転器４、第２比較器６、切替器７にそれぞれ
入力される。
【００１６】第１エンコーダ信号出力器１は、次の
（２）式で近似表記されるエンコーダ回転角θ（ｔ）の
関数Ｙｓを出力する。第２エンコーダ信号出力器２は、
次の（３）式で近似表記されるエンコーダ回転角θ
（ｔ）の関数Ｙｃを出力する。 Ｙｓ＝ｓｉｎ｛ｎ×（ｔ）｝・・・・・・・・（２） Ｙｃ＝ｓｉｎ｛ｎ×θ（ｔ）−π／２｝・・・・（３） この（２）式及び（３）式において、ｔは時間を表す。
（２）式で近似表記されるエンコーダ回転角θ（ｔ）の
関数Ｙｓを出力する。第２エンコーダ信号出力器２は、
次の（３）式で近似表記されるエンコーダ回転角θ
（ｔ）の関数Ｙｃを出力する。 Ｙｓ＝ｓｉｎ｛ｎ×（ｔ）｝・・・・・・・・（２） Ｙｃ＝ｓｉｎ｛ｎ×θ（ｔ）−π／２｝・・・・（３） この（２）式及び（３）式において、ｔは時間を表す。
【００１７】第１反転器３は、第１エンコーダ信号出力
器１から出力される第１相エンコーダ出力信号、すなわ
ち、上記（２）式で示す関数Ｙｓを入力し、関数Ｙｓの
極性反転信号Ｙｓｍを出力して、第２比較器６、切替器
７に送出する。同様にして、第２反転器４は、第２エン
コーダ信号出力器２から出力される第２相エンコーダ出
力信号、すなわち、上記（３）式に示す関数Ｙｃを入力
し、関数Ｙｃの極性反転信号Ｙｃｍを出力して、切替器
７に送出する。
器１から出力される第１相エンコーダ出力信号、すなわ
ち、上記（２）式で示す関数Ｙｓを入力し、関数Ｙｓの
極性反転信号Ｙｓｍを出力して、第２比較器６、切替器
７に送出する。同様にして、第２反転器４は、第２エン
コーダ信号出力器２から出力される第２相エンコーダ出
力信号、すなわち、上記（３）式に示す関数Ｙｃを入力
し、関数Ｙｃの極性反転信号Ｙｃｍを出力して、切替器
７に送出する。
【００１８】第１比較器５は、上記関数ＹｓとＹｃを入
力し、関数ＹｓとＹｃの大小により２値化された比較信
号Ｃｍｐ１を出力して、ループカウンタ８と切替器７に
出力する。第２比較器６は、第１反転器３から出力され
る極性反転信号Ｙｓｍと上記関数Ｙｃを入力し、極性反
転信号Ｙｓｍと関数Ｙｃの大小により２値化された比較
信号Ｃｍｐ２を出力してループカウンタ８と切替器７に
送出する。この第１比較器５と第２比較器６とにより比
較手段Ａを構成している。
力し、関数ＹｓとＹｃの大小により２値化された比較信
号Ｃｍｐ１を出力して、ループカウンタ８と切替器７に
出力する。第２比較器６は、第１反転器３から出力され
る極性反転信号Ｙｓｍと上記関数Ｙｃを入力し、極性反
転信号Ｙｓｍと関数Ｙｃの大小により２値化された比較
信号Ｃｍｐ２を出力してループカウンタ８と切替器７に
送出する。この第１比較器５と第２比較器６とにより比
較手段Ａを構成している。
【００１９】切替器７は、比較信号Ｃｍｐ１と、比較信
号Ｃｍｐ２と、関数Ｙｓと、関数Ｙｃと、反転信号Ｙｓ
ｍと、反転信号Ｙｃｍを入力し、比較信号Ｃｍｐ１とＣ
ｍｐ２の４通りの組み合せ状態にしたがい、関数Ｙｓ
と、関数Ｙｃと、反転信号Ｙｓｍと、反転信号Ｙｃｍの
内の１つを選択し、切替器出力信号Ｙｓｅｌとしてマル
チプロセッサ１０に出力する。
号Ｃｍｐ２と、関数Ｙｓと、関数Ｙｃと、反転信号Ｙｓ
ｍと、反転信号Ｙｃｍを入力し、比較信号Ｃｍｐ１とＣ
ｍｐ２の４通りの組み合せ状態にしたがい、関数Ｙｓ
と、関数Ｙｃと、反転信号Ｙｓｍと、反転信号Ｙｃｍの
内の１つを選択し、切替器出力信号Ｙｓｅｌとしてマル
チプロセッサ１０に出力する。
【００２０】ループカウンタ８は、比較信号Ｃｍｐ１と
Ｃｍｐ２を入力し、比較信号Ｃｍｐ１とＣｍｐ２を４逓
倍し、「１」から「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダ
ウンカウントしたカウント値ｉを出力する。
Ｃｍｐ２を入力し、比較信号Ｃｍｐ１とＣｍｐ２を４逓
倍し、「１」から「４ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダ
ウンカウントしたカウント値ｉを出力する。
【００２１】マルチプロセッサ１０は、ループカウンタ
８から出力されるカウント値ｉと、切替器７から出力さ
れる切替器出力信号Ｙｓｅｌと、カウント値ｉに基づき
選択した遷移値表９の出力データを入力し、エンコーダ
の回転角位置に近似的に比例した位置信号θｃを出力す
る。
８から出力されるカウント値ｉと、切替器７から出力さ
れる切替器出力信号Ｙｓｅｌと、カウント値ｉに基づき
選択した遷移値表９の出力データを入力し、エンコーダ
の回転角位置に近似的に比例した位置信号θｃを出力す
る。
【００２２】次に、以上のように構成されたこの第１実
施の形態の動作について説明する。図２〜図４は、１回
転あたり５周期の近似正弦波信号が出力される（ｎ＝
５）回転型エンコーダに本発明の第１実施の形態を適用
した例を示す。
施の形態の動作について説明する。図２〜図４は、１回
転あたり５周期の近似正弦波信号が出力される（ｎ＝
５）回転型エンコーダに本発明の第１実施の形態を適用
した例を示す。
【００２３】図２は、第１エンコーダ信号出力器１から
出力される第１相エンコーダ出力信号である関数Ｙｓ
｛図２（ａ）｝と、第１反転器３から出力される関数Ｙ
ｓの極性反転信号Ｙｓｍ｛図２（ｃ）｝と、第２エンコ
ーダ信号出力器２から出力される第２相エンコーダ出力
信号である関数Ｙｃ｛図２（ｂ）｝と、第２反転器４か
ら出力される関数Ｙｃの極性反転信号Ｙｃｍ｛図２
（ｄ）｝と、エンコーダ回転角との関係を示す波形図で
ある。
出力される第１相エンコーダ出力信号である関数Ｙｓ
｛図２（ａ）｝と、第１反転器３から出力される関数Ｙ
ｓの極性反転信号Ｙｓｍ｛図２（ｃ）｝と、第２エンコ
ーダ信号出力器２から出力される第２相エンコーダ出力
信号である関数Ｙｃ｛図２（ｂ）｝と、第２反転器４か
ら出力される関数Ｙｃの極性反転信号Ｙｃｍ｛図２
（ｄ）｝と、エンコーダ回転角との関係を示す波形図で
ある。
【００２４】図３は、関数Ｙｓと、極性反転信号Ｙｓｍ
と、関数Ｙｃと、極性反転信号Ｙｃｍ｛（これらは図３
（ａ）に示されている）｝と、図３（ｂ）に示す比較信
号Ｃｍｐ１と、Ｃｍｐ２と、ループカウンタ８のカウン
ト値ｉと、図３（ｃ）に示す切替器出力信号Ｙｓｅｌ
と、エンコーダ回転角の関係を示す図である。
と、関数Ｙｃと、極性反転信号Ｙｃｍ｛（これらは図３
（ａ）に示されている）｝と、図３（ｂ）に示す比較信
号Ｃｍｐ１と、Ｃｍｐ２と、ループカウンタ８のカウン
ト値ｉと、図３（ｃ）に示す切替器出力信号Ｙｓｅｌ
と、エンコーダ回転角の関係を示す図である。
【００２５】第１比較器５及び第２比較器６は、次の
（４）式〜（７）式にしたがい、ハイレベル（以下、Ｈ
と記す）、ローレベル（以下、Ｌと記す）の２値化信号
の比較信号Ｃｍｐ１、Ｃｍｐ２をそれぞれ出力する。
（４）式〜（７）式にしたがい、ハイレベル（以下、Ｈ
と記す）、ローレベル（以下、Ｌと記す）の２値化信号
の比較信号Ｃｍｐ１、Ｃｍｐ２をそれぞれ出力する。
【００２６】 Ｙｃ≦Ｙｓの時、Ｃｍｐ１＝Ｈ・・・・・・・（４） Ｙｃ＞Ｙｓの時、Ｃｍｐ１＝Ｌ・・・・・・・（５） Ｙｃ≦Ｙｓｍの時、Ｃｍｐ２＝Ｌ・・・・・・（６） Ｙｃ＞Ｙｓｍの時、Ｃｍｐ２＝Ｈ・・・・・・（７）
【００２７】切替器７は、比較信号Ｃｍｐ１、Ｃｍｐ２
より、次の（８）式〜（１１）式にしたがい、第１エン
コーダ信号出力器１から出力される関数Ｙｓ、第１反転
器３から出力される極性反転信号Ｙｓｍ、第２エンコー
ダ信号出力器２から出力される関数Ｙｃ、第２極性反転
器４から出力される極性反転信号Ｙｃｍを切り替えてマ
ルチプロセッサ１０に出力する。
より、次の（８）式〜（１１）式にしたがい、第１エン
コーダ信号出力器１から出力される関数Ｙｓ、第１反転
器３から出力される極性反転信号Ｙｓｍ、第２エンコー
ダ信号出力器２から出力される関数Ｙｃ、第２極性反転
器４から出力される極性反転信号Ｙｃｍを切り替えてマ
ルチプロセッサ１０に出力する。
【００２８】比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍ
ｐ２＝Ｌのとき、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｃｍ・・・・・・（８） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｈのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｓ・・・・・・・・（９） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｌのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｓｍ・・・・・・（１０） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｈのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｃ・・・・・・・・（１１）
ｐ２＝Ｌのとき、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｃｍ・・・・・・（８） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｈのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｓ・・・・・・・・（９） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｌのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｓｍ・・・・・・（１０） 比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝Ｈのと
き、 Ｙｓｅｌ＝Ｙｃ・・・・・・・・（１１）
【００２９】また、ループカウンタ８は、比較信号Ｃｍ
ｐ１、Ｃｍｐ２を次の（１２）式〜（１９）式にしたが
い、４逓倍し、アップ／ダウンカウントする。ただし、
（２０）式、（２１）式にしたがった、ｉ＝１〜４ｎの
間の円環状のカウント動作を行う。
ｐ１、Ｃｍｐ２を次の（１２）式〜（１９）式にしたが
い、４逓倍し、アップ／ダウンカウントする。ただし、
（２０）式、（２１）式にしたがった、ｉ＝１〜４ｎの
間の円環状のカウント動作を行う。
【００３０】 Ｃｍｐ１：ＬからＨに遷移、かつＣｍｐ２＝Ｈのとき、アップカウント ・・・・・・（１２） Ｃｍｐ１：ＨからＬに遷移、かつＣｍｐ２＝Ｌのとき、アップカウント ・・・・・・（１３） Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつＣｍｐ２：ＨからＬに遷移のとき、アップカウント ・・・・・・（１４） Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつＣｍｐ２：ＬからＨに遷移のとき、アップカウント ・・・・・・（１５） Ｃｍｐ１：ＨからＬに遷移、かつＣｍｐ２＝Ｈのとき、ダウンカウント ・・・・・・（１６） Ｃｍｐ１：ＬからＨに遷移、かつＣｍｐ２＝Ｌのとき、ダウンカウント ・・・・・・（１７） Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつＣｍｐ２：ＬからＨに遷移のとき、ダウンカウント ・・・・・・（１８） Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつＣｍｐ２：ＨからＬに遷移のとき、ダウンカウント ・・・・・・（１９） ｉ＝４ｎ＋１のとき、ｉ＝１とする。・・・・・・・・・・・・・（２０） ｉ＝０のとき、ｉ＝４ｎとする。・・・・・・・・・・・・・・・・（２１）
【００３１】次に、遷移値表９の作成について説明す
る。この遷移値表９には、図３に示すＹ（ｉ）の値を予
め実験的に測定し、ループカウンタ出力値ｉと共に記憶
しておく。Ｙ（ｉ）はｉの遷移点におけるＹｓｅｌの出
力値として測定できる。
る。この遷移値表９には、図３に示すＹ（ｉ）の値を予
め実験的に測定し、ループカウンタ出力値ｉと共に記憶
しておく。Ｙ（ｉ）はｉの遷移点におけるＹｓｅｌの出
力値として測定できる。
【００３２】マルチプロセッサ１０は、切替器７から出
力される切替器出力信号Ｙｓｅｌと、ループカウンタ８
のカウント値ｉ及び、ｉの値により選択した遷移値表９
の出力値から、式（２２）の積和演算を行い、図４に示
すようなエンコーダ回転角に近似的に比例した位置検出
信号θｃを得る。
力される切替器出力信号Ｙｓｅｌと、ループカウンタ８
のカウント値ｉ及び、ｉの値により選択した遷移値表９
の出力値から、式（２２）の積和演算を行い、図４に示
すようなエンコーダ回転角に近似的に比例した位置検出
信号θｃを得る。
【００３３】 θｃ＝Ｋｏｆ×（２×ｉ−１）＋（−１）ｉ ×（Ｙｓｅｌ−Ｙ（ｉ）） ・・ ・・・・・・・（２２） この式（２２）において、Ｋｏｆ＝１／√２とする。
【００３４】このように、本発明の位置信号検出装置で
は、エンコーダ回転角に近似的に比例した位置検出信号
が出力される為、エンコーダのパルス分解能以上の精度
の回転角位置信号を得ることができる。
は、エンコーダ回転角に近似的に比例した位置検出信号
が出力される為、エンコーダのパルス分解能以上の精度
の回転角位置信号を得ることができる。
【００３５】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。上記第１実施の形態では、図３（ｂ）に示した
ように、比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２
＝Ｈの状態をカウント値ｉ＝１と規定したが、比較信号
Ｃｍｐ１、比較信号Ｃｍｐ２の他の３通りの組み合わせ
（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝
Ｌ）、（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ２
＝Ｈ）、（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ
２＝Ｌ）のいずれをカウント値ｉ＝１と規定しても同様
である。
明する。上記第１実施の形態では、図３（ｂ）に示した
ように、比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２
＝Ｈの状態をカウント値ｉ＝１と規定したが、比較信号
Ｃｍｐ１、比較信号Ｃｍｐ２の他の３通りの組み合わせ
（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｈ、かつ比較信号Ｃｍｐ２＝
Ｌ）、（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ２
＝Ｈ）、（比較信号Ｃｍｐ１＝Ｌ、かつ比較信号Ｃｍｐ
２＝Ｌ）のいずれをカウント値ｉ＝１と規定しても同様
である。
【００３６】また、第１比較器５及び第２比較器６で
は、それぞれ、関数ＹｓとＹｃ、極性反転信号Ｙｓｍと
関数Ｙｃを比較する場合で説明をしたが、関数Ｙｓと極
性反転信号Ｙｃｍ、極性反転点信号ＹｓｍとＹｃｍ、な
いし関数ＹｓとＹｃ、関数Ｙｓと極性反転信号Ｙｃｍ、
ないし極性反転信号Ｙｓｍと関数Ｙｃ、極性反転信号Ｙ
ｓｍと極性反転信号Ｙｃｍをそれぞれ比較するようにし
ても同様である。
は、それぞれ、関数ＹｓとＹｃ、極性反転信号Ｙｓｍと
関数Ｙｃを比較する場合で説明をしたが、関数Ｙｓと極
性反転信号Ｙｃｍ、極性反転点信号ＹｓｍとＹｃｍ、な
いし関数ＹｓとＹｃ、関数Ｙｓと極性反転信号Ｙｃｍ、
ないし極性反転信号Ｙｓｍと関数Ｙｃ、極性反転信号Ｙ
ｓｍと極性反転信号Ｙｃｍをそれぞれ比較するようにし
ても同様である。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、切替器
から出力される切替器出力信号と、ループカウンタのカ
ウント値と、ループカウンタのカウント値により選択し
た遷移値表の出力データをマルチプロセッサで積和演算
演算することでエンコーダ回転角に近似的に比例した位
置検出信号が得られるので、エンコーダのパルス分解能
以上の検出精度の位置検出信号を、安価に実現すること
ができる。
から出力される切替器出力信号と、ループカウンタのカ
ウント値と、ループカウンタのカウント値により選択し
た遷移値表の出力データをマルチプロセッサで積和演算
演算することでエンコーダ回転角に近似的に比例した位
置検出信号が得られるので、エンコーダのパルス分解能
以上の検出精度の位置検出信号を、安価に実現すること
ができる。
【図１】本発明の位置信号検出装置による第１の実施の
形態の構成を示すブロック図である。
形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の位置信号検出装置の動作を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
【図３】図１の位置信号検出装置の動作を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
【図４】図１の位置信号検出装置の動作を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
１，２ エンコーダ信号出力器 ３ 第１反転器 ４ 第２反転器 ５ 第１比較器 ６ 第２比較器 ７ 切替器 ８ ループカウンタ ９ 補正表 １０ マルチプロセッサ Ａ 比較手段
Claims (9)
- 【請求項１】 回転型エンコーダの回転位相に同期し
て、エンコーダ回転周期のｎ倍（ｎは正の整数）の周期
で出力される位相が互いにπ／２ずれた近似正弦波状の
第１相エンコーダ出力信号と第２相エンコーダ出力信号
のそれぞれの極性を反転してそれぞれ極性反転信号を出
力する第１反転器及び第２反転器と、上記第１相エンコ
ーダ出力信号と上記第２相エンコーダ出力信号及び上記
第１反転器から出力される極性反転信号と上記第２反転
器から出力される極性反転信号のいずれか２つを任意に
組み合わせて比較を行い、各２つずつ比較する信号の大
小に応じて２値化された第１比較信号及び第２比較信号
を出力する比較手段と、上記第１比較信号と上記第２比
較信号の２つの比較信号を４逓倍して、「１」から「４
ｎ」の範囲で円環状にアップ／ダウンカウントしてカウ
ント値を出力するループカウンタと、上記２つの比較信
号に応じて上記第１相エンコーダ出力信号とその極性反
転信号及び上記第２相エンコーダ出力信号とその極性反
転信号の１つを選択して切替器出力信号を出力する切替
器と、あらかじめ実験的に測定した上記ループカウンタ
のアップ／ダウンカウント遷移点での上記切替器出力信
号を上記ループカウンタの出力値に対応させて記憶した
遷移値表と、上記ループカウンタの出力値に応じて上記
遷移値表のデータを選択して上記ループカウンタの出力
値と上記切替器出力信号との積和演算を行い、上記エン
コーダ回転角に近似的に比例した位置信号を出力するマ
ルチプロセッサとを備えることを特徴とする位置信号検
出装置。 - 【請求項２】 上記比較手段は、上記第１相エンコーダ
出力信号と上記第２相エンコーダ出力信号とを比較して
その両信号の大小に応じて２値化された第１比較信号を
出力する第１比較器と、上記第１反転器により上記第１
相エンコーダ出力信号の極性を反転した第１極性反転信
号と上記第２相エンコーダ出力信号とを比較してその両
信号の大小に応じて２値化された第２比較信号を出力す
る第２比較器とを備えることを特徴とする請求項１記載
の位置信号検出装置。 - 【請求項３】 上記比較手段は、上記第１相エンコーダ
出力信号と上記第２相エンコーダ出力信号を上記第２反
転器で極性反転した極性反転信号とを比較してその両信
号の大小に応じて２値化された第１比較信号を出力する
第1比較器と、上記第１相エンコーダ出力信号を上記第
１反転器で極性反転した極性反転信号と上記第２相エン
コーダ出力信号を上記第２反転器で極性反転した極性反
転信号とを比較してその両信号の大小に応じて２値化さ
れた第２比較信号を出力する第２比較器とを備えること
を特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。 - 【請求項４】 上記比較手段は、上記第１相エンコーダ
出力信号と上記第２相エンコーダ出力信号とを比較して
その両信号の大小に応じて２値化された第１比較信号を
出力する第１比較器と、上記第１相エンコーダ出力信号
と上記上記第２相エンコーダ出力信号を上記上記第２反
転器で極性反転した極性反転信号とを比較してその両信
号の大小に応じて２値化された第２比較信号を出力する
第２比較器とを備えることを特徴とする請求項１記載の
位置信号検出装置。 - 【請求項５】 上記比較手段は、上記第１相エンコーダ
出力信号を上記第１反転器で極性を反転した極性反転信
号と上記第２相エンコーダ出力信号とを比較してその両
信号の大小に応じて２値化された第１比較信号を出力す
る第１比較器と、上記第１相エンコーダ出力信号を上記
第１反転器で極性を反転した極性反転信号と上記第２相
エンコーダ出力信号を上記第２反転器で極性を反転した
極性反転信号とを比較してその両信号の大小に応じて２
値化された第２比較信号を出力する第２比較器とを備え
ることを特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。 - 【請求項６】 上記ループカウンタは、上記第１比較信
号が「Ｈ」レベルで、かつ上記第２比較信号が「Ｈ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定すること
を特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。 - 【請求項７】 上記ループカウンタは、上記第１比較信
号が「Ｈ」レベルで、かつ上記第２比較信号が「Ｌ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定すること
を特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。 - 【請求項８】 上記ループカウンタは、上記第１比較信
号が「Ｌ」レべルで、かつ上記第２比較信号が「Ｈ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定すること
を特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。 - 【請求項９】 上記ループカウンタは、上記第１比較信
号が「Ｌ」レべルで、かつ上記第２比較信号が「Ｌ」レ
ベルの状態のときにカウント値を「１」と規定すること
を特徴とする請求項１記載の位置信号検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30335799A JP3337014B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 位置信号検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30335799A JP3337014B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 位置信号検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001124588A JP2001124588A (ja) | 2001-05-11 |
| JP3337014B2 true JP3337014B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=17920018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30335799A Expired - Fee Related JP3337014B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 位置信号検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337014B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106308036A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-11 | 上海锐士智能家居有限公司 | 一种升降桌电路控制系统 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7066591B2 (en) * | 2004-02-14 | 2006-06-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Analog encoder |
| JP2015017950A (ja) * | 2013-07-12 | 2015-01-29 | 株式会社東芝 | 位置検出装置および駆動システム |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30335799A patent/JP3337014B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106308036A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-11 | 上海锐士智能家居有限公司 | 一种升降桌电路控制系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001124588A (ja) | 2001-05-11 |
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|---|---|---|---|
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