JP3548921B2 - エンコーダの受光回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばエンコーダの受光回路、特に複数相の各受光素子の電気信号を矩形波に変換する各コンパレータのヒステリシス幅の違いにより、各コンパレータから出力される出力信号の位相差のバラツキを解消するようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は例えば実開平４−１１４２３号公報に開示されている従来の受光回路を用いたエンコーダの構成を示すブロック図、図３は従来のエンコーダの受光回路の回路図である。
図２において、１は３相のＡＣサーボモータに組み込まれたエンコーダの電源回路で、供給電圧Ｖｃｃに対して後述の各回路に供給される電源電圧Ｖの安定化を行っている。２は各フィードバック信号を取り出すためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の発光素子であるＬＥＤ３ａ、３ｂ、３ｃに一定の電流を供給する定電流回路である。４は回転スリット板であり、５ａ、５ｂ、５ｃはこの回転スリット板４に設けられた３つのスリット、６ａ、６ｂ、６ｃは各スリットを透過した各ＬＥＤの光を受光し、受光した光エネルギの変動を電気信号に変換する受光素子であるホトダイオード、７は各ホトダイオードの電気信号をそれぞれ矩形波に変換する受光回路、８は受光回路７の各矩形波を出力形態に合わせてそれぞれ出力する出力回路である。
【０００３】
図３において、７ａ、７ｂ、７ｃは受光回路７の受光回路部で、それぞれに各相のホトダイオード６ａ、６ｂ、６ｃが接続されている。
各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃは各ホトダイオードの光エネルギから変換された電気信号である電流の振幅を矩形波に変換するコンパレータ１０と、主としてコンパレータ１０のデューティ調整をする可変抵抗（Ｒ１）１１と、主としてコンパレータ１０の正帰還量を決める固定抵抗（Ｒ２）１２と、コンパレータ１０に基準電圧を供給する基準電源１３と、バイアス抵抗１４とから構成されている。
【０００４】
そして、各受光回路部の各構成部材は次のように接続されている。
コンパレータ１０のプラス入力側はホトダイオード６ａのアノードに接続され、そのマイナス入力側は基準電圧を出力する基準電源１３に接続されている。そして、ホトダイオード６ａのカソードに電源回路１の供給電圧Ｖｃｃが供給され、コンパレータ１０の出力側にはバイアス抵抗１４を介して電源回路１の供給電圧Ｖｃｃが供給されている。また、コンパレータ１０のプラス入力側とアースとの間には可変抵抗１１が接続され、コンパレータ１０のプラス入力側と出力側の間には固定抵抗１２が接続されている。
【０００５】
従来の受光回路は上記のように構成され、例えば受光回路部７ａについてみると、ホトダイオード６ａの受光された光エネルギから変換された電気信号である電流と可変抵抗１１の抵抗値との積である電圧がコンパレータ１０の入力側に入力されると、コンパレータ１０は基準電源１３の基準電圧とその電圧との比較により、矩形波に変換して出力側から出力していた。受光回路部７ｂ、７ｃについても同様に動作する。
そして、可変抵抗１１の抵抗値を可変することにより、コンパレータ１０から出力される矩形波のデューティ調整が行われる。
【０００６】
即ち、可変抵抗１１には例えばホトダイオード６ａの電流が流れ、その電流値と可変抵抗１１の抵抗値との積の電圧がコンパレータ１０に入力され、その電圧と基準電源１３の基準電圧との差を求めることにより矩形波が生成されるため、ホトダイオード６ａの電流を一定とすれば、可変抵抗１１の抵抗値を大きくすると、コンパレータ１０に入力される電圧は高くなり、可変抵抗１１の抵抗値を小さくすると、コンパレータ１０に入力される電圧は低くなり、基準電源１３の基準電圧が変化しないために矩形波のオン部分とオフ部分の割合が変わるため、デューティ比が調整されることになる。
【０００７】
このように、受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃについて、コンパレータ１０から出力される矩形波のデューティ調整を行うのは次の理由による。
各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃを構成する構成部材である各種部品の電気特性にバラツキがあることや、又光源、回転スリット板等の部品の組み付け位置精度には誤差があり、光源、受光素子の光学的特性にバラツキがあるため理想通りのデューティ比５０％の矩形波をコンパレータ１０から出力させることは実際的には不可能であり、理想通りのデューティ比５０％の矩形波を得るためにデューティ調整を行うものである。また、各受光回路部におけるデューティ調整量が同じになるということも稀である。
このように、コンパレータ１０から出力される矩形波のデューティ調整が可変抵抗１１の抵抗値を可変することによって行われると、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨも異なる。
【０００８】
というのは、図３の回路において、Ｒ１を可変抵抗１１、Ｒ２を固定抵抗１２、ＶＯＨをコンパレータ１０の出力Ｈのときの出力電圧、ＶＯＬをコンパレータ１０の出力Ｌのときの出力電圧とすると、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨは次式で表すことができる。
ＶＴＨ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］・（ＶＯＨ−ＶＯＬ）
そして、デューティ調整を行うと、上記式において固定抵抗Ｒ２の抵抗値は一定であっても、可変抵抗Ｒ１の抵抗値が変化するため、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨが変化してしまうためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のエンコーダの受光回路では、各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃについて、コンパレータ１０から出力される矩形波のデューティ調整を可変抵抗１１の抵抗値を可変することによってそれぞれ行うと、各コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨも調整がされるが、各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃにおけるデューティ調整の程度が異なることに伴い、ヒステリシス幅の電圧ＶＴＨもそれぞれ異なり、受光回路から出力される各相の矩形波に位相差のバラツキが生じるため、その矩形波を使用する機器では正しい入力処理がされていても、入力される信号自体が正しくない為に、結果として例えば計数ミス等の誤った入力処理をしてしまうという問題点があった。
図４の（ａ）は各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃから出力される３相の出力信号について、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨが各々異なるために、各相の出力信号の位相がずれていることを示している。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、各受光回路部におけるコンパレータから出力される矩形波のデューティ調整を可変抵抗の抵抗値を可変して行っても、ヒステリシス幅の電圧が変化せず、受光回路から出力される各相の矩形波に位相差のバラツキが生じないようにしたエンコーダの受光回路を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンコーダの受光回路は、複数の発光素子から出てエンコーダの複数のスリットをそれぞれ透過した光を受光した複数の受光素子の光エネルギから変換された電気信号をそれぞれ矩形波に変換する複数の受光回路部を備えたエンコーダの受光回路において、各受光回路部は、抵抗器と該抵抗器に対し摺動片が摺動する摺動子とからなり、該抵抗器の一端がアースされ、該摺動子が上記受光素子に接続されたデューティ調整を行う可変抵抗と、一方の入力側が基準電圧を出力する基準電源に接続され、他方の入力側が上記可変抵抗の抵抗器の他端と接続され、受光素子の光エネルギから変換された電気信号である電流の振幅を矩形波に変換するコンパレータと、上記コンパレータの出力側と上記可変抵抗の抵抗器の他端が接続された上記コンパレータの入力側との間に設けられ、上記コンパレータの正帰還量を決める固定抵抗とを備えてなるものである。
【００１２】
本発明においては、各相の受光回路部の可変抵抗の抵抗器の一端がアースされ、その他端がコンパレータの一方の入力側に接続され、可変抵抗の摺動子が受光素子に接続されるようにしたので、可変抵抗の摺動子を可動させることにより、抵抗器の一端と摺動子間の抵抗値と抵抗器の他端と摺動子間の抵抗値を変化させてコンパレータの矩形波のデューティ調整を行っても、コンパレータの一方の入力側とアースとの間に設けられている抵抗器自体の抵抗値は変化しないめ、コンパレータのヒステリシス幅の電圧は変化しないこととなり、各相の受光回路部における各可変抵抗の抵抗器の抵抗値は変わらず、正帰還量を決める固定抵抗の抵抗値も一定であることにより、各相のコンパレータのヒステリシス幅の電圧はそれぞれ同じであるため、各コンパレータから出力される矩形波の位相差のバラツキは生ぜず、その矩形波を使用する機器に正しい入力処理をすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係るエンコーダの受光回路の構成を示すブロック図である。
図において、従来例と同一の構成は同一符号を付して構成の説明を省略する。この実施形態の主としてコンパレータ１０のデューティ調整をする可変抵抗（Ｒ１）２１は抵抗器２２と、抵抗器２２に対し摺動片が摺動する摺動子２３とからなるものである。
そして、抵抗器２２の一方の端子Ａがコンパレータ１０のプラス入力側に接続され、抵抗器２２の他方の端子Ｂがアースに接続され、摺動子２３の端子Ｃがホトダイオード７のアノードに接続されている。それ以外の構成は従来例と同じである。
【００１４】
上記のように構成されたエンコーダの受光回路においては、各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃにおいて、その可変抵抗２１について、摺動子２３を可動させると端子Ａ−Ｃ間と端子Ｂ−Ｃ間の抵抗値が変化し、端子Ｂ−Ｃ間の抵抗値が変化することにより、コンパレータ１０のプラス入力側に加えられる電圧が変化するため、コンパレータ１０から出力される矩形波のデューティ調整が行われる。
このように可変抵抗２１の摺動子２３を可動させると、端子Ａ−Ｃ間と端子Ｂ−Ｃ間の抵抗値は変化するが、コンパレータ１０のプラス入力側とアースとの間に設けられている抵抗器２２自体の抵抗値は変化しないため、コンパレータ１０のヒステリシス幅ＶＴＨは変化しない。
【００１５】
というのは、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨは、図１の回路において、Ｒ１を可変抵抗２１、Ｒ２を固定抵抗１２、ＶＯＨをコンパレータ１０の出力Ｈのときの出力電圧、ＶＯＬをコンパレータ１０の出力Ｌのときの出力電圧とすると、従来例で説明したように次式で表される。
ＶＴＨ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］・（ＶＯＨ−ＶＯＬ）
従って、各可変抵抗２１の摺動子２３を可動させてコンパレータ１０の矩形波のデューティ調整を行っても、上記式において、可変抵抗Ｒ１の抵抗値は変わらず、正帰還量を決める固定抵抗Ｒ２の抵抗値も一定であるため、各相、即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のコンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨはそれぞれ同じになり、各コンパレータ１０から出力される矩形波の位相差のバラツキは生ぜず、その矩形波を使用する機器に正しい入力処理をさせることができる。
【００１６】
図４の（ｂ）は各受光回路部７ａ、７ｂ、７ｃから出力される３相の出力信号について、コンパレータ１０のヒステリシス幅の電圧ＶＴＨが同じであるため、各相の出力信号の位相が一致していることを示している。
なお、上記実施形態では、受光回路７は３相の信号を受光するようにしているが、複数相の信号を受光するものであっても、本発明を適用できることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各相の受光回路部の可変抵抗の抵抗器の一端がアースされ、その他端がコンパレータの一方の入力側に接続され、可変抵抗の摺動子が受光素子に接続されるようにしたので、可変抵抗の摺動子を可動させることにより、抵抗器の一端と摺動子間の抵抗値と抵抗器の他端と摺動子間の抵抗値を変化させてコンパレータの矩形波のデューティ調整を行っても、コンパレータの一方の入力側とアースとの間に設けられている抵抗器自体の抵抗値は変化しないため、コンパレータのヒステリシス幅の電圧は変化しないこととなり、各相の受光回路部における各可変抵抗の抵抗器の抵抗値は変わらず、正帰還量を決める固定抵抗の抵抗値も一定であることにより、各相のコンパレータのヒステリシス幅の電圧はそれぞれ同じであるため、各コンパレータから出力される矩形波の位相差のバラツキは生ぜず、その矩形波を使用する機器に正しい入力処理をさせることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンコーダの受光回路の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の受光回路を用いたエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図３】従来のエンコーダの受光回路の回路図である。
【図４】従来と本発明とのエンコーダの受光回路の出力信号の波形図である。
【符号の説明】
６ａ，６ｂ，６ｃ ホトダイオード、７ 受光回路、７ａ，７ｂ，７ｃ 受光回路部、１０ コンパレータ、１２ 固定抵抗、１３ 基準電源、２１ 可変抵抗、２２ 抵抗器、２３ 摺動子。

Claims (1)

1. 複数の発光素子から出てエンコーダの複数のスリットをそれぞれ透過した光を受光した複数の受光素子の光エネルギから変換された電気信号をそれぞれ矩形波に変換する複数の受光回路部を備えたエンコーダの受光回路において、
   各受光回路部は、抵抗器と該抵抗器に対し摺動片が摺動する摺動子とからなり、該抵抗器の一端がアースされ、該摺動子が上記受光素子に接続されたデューティ調整を行う可変抵抗と、
   一方の入力側が基準電圧を出力する基準電源に接続され、他方の入力側が上記可変抵抗の抵抗器の他端と接続され、受光素子の光エネルギから変換された電気信号を矩形波に変換するコンパレータと、
   上記コンパレータの出力側と上記可変抵抗の抵抗器の他端が接続された上記コンパレータの入力側との間に設けられ、上記コンパレータの正帰還量を決める固定抵抗とを備えてなることを特徴とするエンコーダの受光回路。

Images