JP4029449B2 - 速度検出方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータと同軸的に配設されたロータリエンコーダの出力より回転体の速度を検出する検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、この種の速度検出方法により速度検出を行う装置のブロック図、図3(a),(b) はそれぞれ正転時と逆転時における図2 のタイムチャート、図4は速度検出方法を説明するためのタイムチャートである。全ての図面において、同一符号は同一若しくは相当部材を示す。
回転体11の回転により位相差を持つA相信号SAとB相信号SBがロータリーエンコーダ12より出力される。パルス発生器13は、A相信号SA,B相信号SBの位相関係により図3(a) のように正転時はA相信号SAの立ち上がりで正パルスAPを出力し、逆転時には図3(b) のようにA相信号SAの立下がりで逆パルスを出力する。
【0003】
この正パルスAPと逆パルスBPは次段の正側カウンタ14と逆側カウンタ15でそれぞれアップカウントされる。同時に論理和回路17による正パルスPAと逆パルスPBの論理和でTタイマ16はリセットされる。Tタイマ16はリセットされることでカウント値が零となり、リセット解除後に再び時間を計数し、次のリセットまでアップカウント動作を行う。
マイクロコンピュータ18は、予め定められた演算時間毎に正側カウンタ14と逆側カウンタ15とTタイマの値を読込み、速度f(Hz)を次の(1式)のように算出する。
【0004】
図4中の「Δ」は、マイクロコンピュータ18の正側カウンタ14と逆側カウンタ15とTタイマの読込み時点である。
f={( NF,n −NF,n-1)−( NR,n −NR,n-1)}/( T+Tn-1 −Tn )
=ΔN/T1 …………………………………………(1式)
ここで、fは速度(Hz)、
F,n は今回の正側カウンタ14のカウント値、
F,n-1 は前回の正側カウンタ14のカウント値、
R,n は今回の逆側カウンタ15のカウント値、
R,n-1 は前回の逆側カウンタ15のカウント値、
n はパルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間(今回値)、
n-1 はパルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間(前回値)、
ΔNは前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数(正パルスを+とする。)、
1 はTn-1 時点に出力されたパルスAP1 からTn 時点に出力されたパルスAPn+1 までのパルス間の時間
Tはマイクロコンピュータ18の前回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点から今回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点までの演算時間である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述した従来の速度検出方法では、ロータリエンコーダの2相信号の立ち上がり又は立ち下がりでパルス割れがある図5のような場合を考えると、今回増分パルスΔNn が1でもパルス間の時間T1 ≒0となるために、速度の絶対値|F|が現実の速度より非常に大きくなる。これは正パルスAP’と逆パルスBP’はパルスとしては異なった時間で表されるが、位置信号としては同じ位置を表すので、この両パルス間を通過する時間を用いて速度検出はできないためである。
【0006】
従来はロータリーエンコーダの信号出力にパルス割れが発生しないようにエンコーダ信号を調整するか、ノイズによるパルス割れが発生しないように、ノイズ対策を強化するようなハードウェアでの対策を行っていた。
ここにおいて本発明の目的とするところは、ハードウェアだけの対策だけではなく、ソフトウェアの対策により速度の大幅な検出エラーを防止する速度検出方法を提供することである。
【0007】
【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は、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、回転体の回転に伴って位相差を有する2相信号を出力するロータリーエンコーダと、これら2相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス,前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数
={(今回の正側カウンタのカウント値−前回の正側カウンタのカウント値)−(今回の逆側カウンタのカウント値−前回の逆側カウンタのカウント値)}
と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を予め定められた演算時間毎に行う演算回路とを有する速度検出装置の速度検出方法において、増分パルスが+1又は−1で、パルス間の時間が前記演算時間の1/3以下の場合は、パルス間の時間に前記演算時間をセットすることを特徴とする速度検出方法である。
また、請求項2に記載の発明は、回転体の回転に伴って位相差を有する2相信号を出力するロータリーエンコーダと、これら2相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス,前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数
={(今回の正側カウンタのカウント値−前回の正側カウンタのカウント値)−(今回の逆側カウンタのカウント値−前回の逆側カウンタのカウント値)}
と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を予め定められた演算時間毎に行う演算回路とを有する速度検出装置において、前記演算回路は、増分パルスが+1又は−1で、パルス間の時間が前記演算時間の1/3以下の場合は、パルス間の時間に前記演算時間をセットすることを特徴とする速度検出装置である。
【0008】
このように本発明の速度検出方法は、増分パルスが+1又は−1で、パルス間の時間が演算時間の1/3以下の場合は、パルス間の時間に演算時間をセットして速度演算を行う手段であるから、例えば図5のような場合には、増分パルス数は+1でパルス間の時間T1 は演算時間の1/3以下なので、T1 にTをセットすることになり、速度f=1/Tとなり、実際の速度の約1/Tに近くなり、正確な速度が検出でき、信頼性の向上が得られるよいう特段の効果を奏する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の速度検出方法の一実施の形態を示すフローチャートである。
なお、装置の回路構成は図2のそれを適用している。
本発明は、マイクロコンピュータ18を用いて予め定められた演算時間T毎に実行されるものとする。
【0010】
まず、正側カウンタ14,逆側カウンタ15,Tタイマ16の今回値、つまり今回の正側カウンタ14のカウント値NF,n ,今回の逆側カウンタ15のカウント値NR,n ,パルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間(今回値)Tn をそれぞれ読み込む[ステップ1]。
正側増分パルス(NF,n −NF,n-1 )から(NR,n −NR,n-1 )を減算し、これを前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数ΔNとする[ステップ2]。
【0011】
マイクロコンピュータ18の前回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点から今回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点までの演算時間Tから、今回のパルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間であるTタイマ値Tn を減算し、前回のTタイマ値Tn-1 を加算することで、パルスからパルスまでの時間T1 を計算する[ステップ3]。
前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数ΔN=0かどうか判定する[ステップ4]。
判定結果、ΔN=0ならば(yes) 速度検出を行わず、処理を終える[終了]。
また、判定結果、ΔN≠0ならば(no)、ΔNが±1かどうかを判定する[ステップ5]。
【0012】
そして、ΔN=±1であり(yes) 、かつパルス間の時間T1 が演算時間Tの1/3より小さいかどうかを判定する[ステップ6]。
この判定結果、パルス間の時間T1 が演算時間Tの1/3より小さいならば(yes) 、T1 に演算時間Tをセットしてステップ8へ進む[ステップ7]。
ステップ5又はステップ6にてそうでなければ(no)、いずれの場合もステップ8へ跳ぶ。
ステップ8において、速度演算[ΔN/T1 ]を行い、速度f(Hz)にセットし、読込時間Tn を次回の計算のために読込時間Tn-1 にセーブする[ステップ8]。
かくして、この手順を終了する[終了]。
【0013】
以上の操作手順により、モータ速度をロータリエンコーダを用いて検出する方法で、ロータリエンコーダの信号出力の立ち上がり、立ち下がりにパルス割れあると低速でモータを回している時、時々速度検出を誤り、過速度エラーとなることが完全に補正可能になり、速度検出の大幅な誤検出を抑制可能になった。
【0014】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ロータリエンコーダの出力にパルス割れが起こっても、速度検出の誤りを小さく抑えるという、速度検出手段の信頼性の向上に顕著な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の速度検出方法の実施の形態を示すフローチャート
【図2】本発明が適用されるロータリエンコーダの出力から回転体の速度を検出する装置の回路構成を示すブロック図
【図3】図2の装置における回転体が発生する各相信号と正・逆パルスのタイムチャートを示し、
(a) は正転時の波形図
(b) は逆転時の波形図
【図4】一般的な速度検出方法を説明するためのタイムチャートで、
(a) はA相信号SA波形図
(b) はB相信号SB波形図
(c) は正パルスAP図
(d) は逆パルスBP図
(e) は時間経緯図
【図5】従来方法の問題点を指摘説明するためのタイムチャートで、
(a) はA相信号SA波形図
(b) はB相信号SB波形図
(c) は正パルスAP図
(d) は逆パルスBP図
(e) は時間経緯図
【符号の説明】
1ないし8 ステップ
11 回転体
12 ロータリエンコーダ
13 パルス発生回路
14 正側カウンタ
15 逆側カウンタ
16 Tタイマ
17 論理和回路
18 マイクロコンピュータ
f 速度
F,n 今回の正側カウンタ14のカウント値
F,n-1 前回の正側カウンタ14のカウント値
R,n 今回の逆側カウンタ15のカウント値
R,n-1 前回の逆側カウンタ15のカウント値
n パルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間(今回値)
n-1 パルスの発生からマイクロコンピュータ18の読込時間(前回値)
ΔN 前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数(正パルスを+とする)
1 n-1 時点に出力されたパルスAP1 からTn 時点に出力されたパルスAPn+1 までのパルス間の時間
T マイクロコンピュータ18の前回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点から今回のTタイマ16,カウンタ14,15の読込み点までの演算時間

Claims (2)

  1. 回転体の回転に伴って位相差を有する2相信号を出力するロータリーエンコーダと、これら2相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス,前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数
    ={(今回の正側カウンタのカウント値−前回の正側カウンタのカウント値)−(今回の逆側カウンタのカウント値−前回の逆側カウンタのカウント値)}
    と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を予め定められた演算時間毎に行う演算回路とを有する速度検出装置の速度検出方法において、
    増分パルスが+1又は−1で、パルス間の時間が前記演算時間の1/3以下の場合は、パルス間の時間に前記演算時間をセットすることを特徴とする速度検出方法。
  2. 回転体の回転に伴って位相差を有する2相信号を出力するロータリーエンコーダと、これら2相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス,前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数
    ={(今回の正側カウンタのカウント値−前回の正側カウンタのカウント値)−(今回の逆側カウンタのカウント値−前回の逆側カウンタのカウント値)}
    と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を予め定められた演算時間毎に行う演算回路とを有する速度検出装置において、
    前記演算回路は、増分パルスが+1又は−1で、パルス間の時間が前記演算時間の1/3以下の場合は、パルス間の時間に前記演算時間をセットすることを特徴とする速度検出装置。
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