JP3981805B2 - クロック抽出回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリアルエンコーダ付きのサーボモータを制御するコントローラに用いられ、シリアルエンコーダとシリアル通信を行うためのクロック信号を抽出するクロック抽出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、特開平8−204686号公報に開示されたクロック抽出回路の構成の一例を示す回路図である。このクロック抽出回路は、シリアル通信によって受信したシリアルデータに同期するクロックをシリアルデータから抽出する回路である。
【0003】
図2に示すように、このクロック抽出回路は、アップダウンカウンタ1と、クロックカウンタ2とを備えている。例えば、アップダウンカウンタ1としては74F169(モトローラ製)が用いられ、クロックカウンタ2としてはHD74HC161(日立製)が用いられる。
【0004】
アップダウンカウンタ1は、48MHzのクロック信号CP48でカウントする16進の双方向カウンタで、4桁の出力端子QA〜QDを有しており、シリアルデータDATAが、U/D端子に入力されている。すなわち、アップダウンカウンタ1は、入力するシリアルデータDATAがハイ(以下、H)レベルであるときにはカウントアップを行い、シリアルデータDATAがロー(以下、L)レベルであるときにはカウントダウンを行う。
【0005】
AND回路3は、アップダウンカウンタ1の上位2桁の出力端子QD、QCとシリアルデータDATAとを入力とする。NOR回路4は、アップダウンカウンタ1の上位3桁の出力端子QD、QC、QBとシリアルデータDATAを入力とする。OR回路6は、AND回路3の出力とNOR回路4の出力とを入力とし、その出力はアップダウンカウンタ1のP端子に接続されている。アップダウンカウンタ1は、P端子に入力される信号がLレベルであるときにはカウントを行い、Hレベルであるときにはカウントを停止する。
【0006】
以上の構成により、アップダウンカウンタ1は、シリアルデータDATAがHレベルでカウントアップ中に、カウント値がC(16進数)となると、P端子に入力される信号はHレベルとなるため、カウントアップを停止する。また、アップダウンカウンタ1は、シリアルデータDATAがHレベルからLレベルに切り替わると、P端子に入力される信号がHレベルからLレベルに切り替わるため、カウントダウンを開始する。そして、カウント値が1になると、P端子に入力される信号はHレベルとなるため、アップダウンカウンタ1はカウントダウンを停止する。
【0007】
論理回路5は、信号TXがLレベルで、アップダウンカウンタ1のカウント値が1(16進)で、シリアルデータDATAがLレベルからHレベルに切り替わったとき、すなわちアップダウンカウンタ1のカウント値が1となったときに信号SYNCを出力する。
【0008】
クロックカウンタ2は、クロック信号CP48でカウントアップする16進のカウンタである。クロックカウンタ2の4桁の出力端子QD〜QAのうちの出力端子QDから出力される信号は、4MHz、すなわち250μsの周期(第2の周期)のクロック信号CP4として出力される。また、出力端子QD、QB、QAはAND回路7に入力されている。AND回路7の出力および信号SYNCは、NOR回路8に入力されている。NOR回路8の出力は、クロックカウンタ2のL端子に接続されている。
【0009】
また、クロックカウンタ2の4桁の入力端子D〜Aのうち、入力端子D、Aには常に0が入力されており、入力端子Bには、常に1が入力されており、入力端子Cには、信号SYNCが入力されている。すなわち、クロックカウンタ2は、図3に示すように、信号SYNCが1とならない限り、48MHzのクロックで2からDのカウントアップを繰り返し、1/12分周で、4MHzのクロック信号CP4を出力する。そして、信号SYNCが1となると、クロックカウンタ2のカウント値は6に初期化され、クロックカウンタ2から出力される4MHzのクロック信号は、シリアルデータDATAに同期するようになる。
【0010】
上述したクロック抽出回路は、サーボモータに取り付けられたシリアルエンコーダからサーボモータの位置データをシリアルで受信し、その位置データに基づいてサーボモータを制御するコントローラに用いられる。つまり、このようなコントローラでは、このクロック抽出回路から出力されるクロック信号を用いて、シリアルエンコーダから出力される位置データを得る。
【0011】
コントローラは、シリアルエンコーダから位置データを得ようとするときには、まず、シリアルエンコーダに送信要求を送信する。このような送信要求の送信は、固定長のタイマによって起動される伝送シーケンス回路によって実行される。起動された伝送シーケンス回路は、クロック抽出回路から出力されるクロック信号CP4を用いて、シリアルエンコーダに送信要求を送信し、クロック抽出回路を用いてシリアルエンコーダから送信される位置データを取得する。
【0012】
しかし、図4に示すように、従来のコントローラでは、クロック抽出回路から出力されるクロック信号CP4は、伝送シーケンス回路が起動するタイミングと同期しておらず(図4に示すCP4−1、CP4−2)、シリアルエンコーダへの送信要求は、いわゆるフリーラン状態のクロック信号に基づいて送出されている。この場合、送信要求の送信タイミングにはクロック信号の1周期程度のばらつきが発生し、結果的にシリアルエンコーダのサンプリングタイミングにもばらつきが生じる。例えば、伝送シーケンス回路が起動する周期(第1の周期)が50μsであり、伝送速度が4MHzであり、クロック信号のクロック幅が250nsであるとすると、0.5%程度のシリアルエンコーダのサンプリングタイミングのばらつきが発生することになり、伝送シーケンス回路が起動する周期が62.5μsであり、伝送速度が4MHzであり、クロック信号のクロック幅が250nsであるとすると、0.4%程度のシリアルエンコーダのサンプリングタイミングのばらつきが発生する。
【0013】
このばらつきは、通常のシリアルデータ伝送では、無視することができる程度のものであるが、サーボモータの制御を行うコントローラにおいては、このばらつきがサーボモータのリップルを発生させる要因の一つとなり、コントローラの制御性能を低下させてしまう原因になってしまうという問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のコントローラでは、シリアルエンコーダへの送信要求はフリーラン状態のクロック信号で送出されるため、シリアルエンコーダのサンプリングタイミングにばらつきが生じてしまうという問題があった。このばらつきは、サーボモータのリップルを発生させる要因の一つとなり、コントローラの制御性能を低下させてしまう原因になってしまう。
【0015】
本発明は、シリアルエンコーダから一定の周期での正確な位置データを得ることができるクロック抽出回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のクロック抽出回路では、第1の周期で起動し、サーボモータの位置データの送信要求を第2の周期のシリアル通信伝送用のクロック信号を用いてシリアルエンコーダに送信する伝送シーケンス回路を備えるコントローラに用いられるクロック抽出回路において、
前記第2の周期で巡回するカウント値に基づいて前記クロック信号を発生し、前記伝送シーケンス回路が起動するタイミングで前記カウント値を所定の値に初期化するクロックカウンタを有することを特徴とする。
【0017】
本発明のクロック抽出回路では、シリアル通信伝送用のクロック信号を一定の周期で起動して送信要求を送出する伝送シーケンス回路の起動タイミングに同期させることができる。そのため、本発明のクロック抽出回路を用いることによって、コントローラでは、シリアルエンコーダに送信する送信要求のタイミングのばらつきをなくし、シリアルエンコーダにおける位置データのサンプリングのタイミングのばらつきをなくすことができ、一定の周期での正確な位置データを得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態のクロック抽出回路を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態のクロック抽出回路の構成を示す回路図である。図1に示すように、本実施形態のクロック抽出回路は、NOR回路8の代わりに、NOR回路9を備えている点が、図2のクロック抽出回路と異なっている。NOR回路9は、NOR回路8と同様に、信号SYNCとAND回路7の出力とを入力とし、さらに、伝送シーケンス回路が起動する時に出力される信号KICKを入力とする。こうすることによって、本実施形態のクロック抽出回路では、伝送シーケンス回路が起動するタイミングでも、クロックカウンタ2のカウント値が所定の値2に初期化される。よって、シリアル通信伝送用のクロック信号CP4は、一定の周期で起動して送信要求を送出する伝送シーケンス回路が起動するタイミングに同期するようになる。コントローラがこのクロック信号CP4を用いて位置データの通信要求を送信すると、シリアルエンコーダに送信する送信要求のタイミングのばらつきがなくなり、シリアルエンコーダにおける位置データのサンプリングのタイミングのばらつきがなくなる。コントローラは、結果的に、一定の周期での正確な位置データを得ることができる。
【0019】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のクロック抽出回路では、シリアル通信に用いるクロック信号を一定の周期で起動して送信要求を送出する伝送シーケンス回路が起動するタイミングに同期するクロック信号を抽出することができる。そのため、本発明のクロック抽出回路を用いることによって、コントローラでは、シリアルエンコーダに送信する送信要求のタイミングのばらつきをなくし、シリアルエンコーダにおける位置データのサンプリング周期のばらつきをなくすことができ、一定の周期での正確な位置データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のクロック抽出回路の構成を示す回路図である。
【図2】従来のクロック抽出回路の構成を示す回路図である。
【図3】従来のクロック抽出回路におけるクロックカウンタのカウント値と伝送クロック信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図4】伝送シーケンス回路の起動タイミングとシリアル通信伝送用のクロック信号との関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 アップダウンカウンタ
2 クロックカウンタ
3、7 AND回路
4 NOR回路
5 論理回路
6 OR回路
8、9 NOR回路
Claims (1)
- 第1の周期で起動し、サーボモータの位置データの送信要求を第2の周期のシリアル通信伝送用のクロック信号を用いてシリアルエンコーダに送信する伝送シーケンス回路を備えるコントローラに用いられるクロック抽出回路において、
前記第2の周期で巡回するカウント値に基づいて前記クロック信号を発生し、前記伝送シーケンス回路が起動するタイミングで前記カウント値を所定の値に初期化するクロックカウンタを有することを特徴とするクロック抽出回路。
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