JP4737612B2 - Encoder - Google Patents

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Description

本発明は、エンコーダに関する。   The present invention relates to an encoder.

例えば、産業用ロボット等の産業機械ではACサーボモータ等のアクチュエータで各構成要素を作動しているが、その作動制御は高精度が要求されている。このようなアクチュエータの位置センサ、回転角度センサとしてアクチュエータの位置状態を検出し、デジタル信号として出力する光学式エンコーダが知られている。   For example, in an industrial machine such as an industrial robot, each component is operated by an actuator such as an AC servo motor, but the operation control is required to have high accuracy. As such an actuator position sensor and rotation angle sensor, an optical encoder is known which detects the position of the actuator and outputs it as a digital signal.

詳細には後述するが、この光学式エンコーダは通常、発光部としてのLEDからの光をスリット付の回転ディスクに通過させて受光素子に入力し、その光信号を電流信号に変換し増幅回路を介してアナログ信号として出力した後にデジタル信号変換してアクチュエータ等の制御回路(上位コントローラ)への制御信号として出力する構成を有している。
特開2005−156549号公報
As will be described in detail later, this optical encoder normally passes light from an LED as a light emitting section through a rotating disk with a slit and inputs it to a light receiving element, converts the optical signal into a current signal, After being output as an analog signal, the digital signal is converted and output as a control signal to a control circuit (upper controller) such as an actuator.
JP 2005-156549 A

しかしながら、上記光学式エンコーダにおいてその発光部をなすLEDは長時間の使用をすれば劣化して発光量が減少する特性を有する寿命部品であり、劣化による発光量の減少は出力されるアナログ信号を小さくさせ(振幅を減少させ)デジタル変換する際に正しく認識できず、好適な出力信号を得ることができなくなるという問題があった。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、光学式エンコーダの動作中にLEDの劣化を正しく検出することを目的としている。   However, the LED that forms the light emitting portion in the optical encoder is a life component having a characteristic that the light emission amount deteriorates when used for a long time, and the decrease in the light emission amount due to the deterioration is caused by the output analog signal. There has been a problem that when the signal is reduced (decrease in amplitude) and digital conversion is not performed correctly, a suitable output signal cannot be obtained. The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to correctly detect deterioration of an LED during operation of an optical encoder.

本発明のエンコーダ(例えば、実施形態における光学式エンコーダ100参照)は、発光手段(例えば、実施形態におけるLED102参照)の発光量の変化に応じて前記発光手段に流す電流値を変化させることによって前記発光手段の発光量を略一定にする発光手段駆動回路(例えば、実施形態におけるLED駆動回路24参照)と、前記発光手段またはその周囲の温度を検出する温度検出手段(例えば、実施形態における温度センサ26参照)と、前記電流値が予め定めた所定の電流値を超え、前記温度検出手段が検出した温度が予め定めた所定の温度以下である場合に、前記発光手段が異常であると判断する異常検出回路(例えば、実施形態におけるLED寿命検出回路30参照)と、を有している。さらに、前記発光手段は、LEDであることが好ましい。 The encoder of the present invention (see, for example, the optical encoder 100 in the embodiment) changes the value of the current that flows through the light emitting unit according to the change in the amount of light emitted from the light emitting unit (see, for example, the LED 102 in the embodiment). A light emitting means driving circuit (for example, refer to the LED driving circuit 24 in the embodiment) for making the light emission amount of the light emitting means substantially constant, and a temperature detecting means for detecting the temperature of the light emitting means or its surroundings (for example, a temperature sensor in the embodiment) 26), and when the current value exceeds a predetermined current value and the temperature detected by the temperature detecting means is equal to or lower than a predetermined temperature, it is determined that the light emitting means is abnormal. An abnormality detection circuit (see, for example, the LED life detection circuit 30 in the embodiment). Furthermore, the light emitting means is preferably an LED.

本発明によれば、光源の劣化を正しく検出することができるエンコーダを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the encoder which can detect the deterioration of a light source correctly can be provided.

まず、本発明の光学式エンコーダの実施形態を説明する前提として従来の光学式エンコーダについて説明しておく。図1を参照すれば、従来の光学式エンコーダ100の構成の概略を示したブロック図である。この光学式エンコーダ100では、通常、発光部として2個のLED102を使用しており、LED102から発光された光は回転ディスク104を通過して受光素子106に入射する。この回転ディスク104は所定回転角度ごとにスリットが設けられており、回転ディスク104が回転し、LED102からの光路上にスリットが位置するときにLED102が発光している場合には光が通過して受光素子106に入射するように構成されるものである。受光素子106に入射したLED102からの光は、その光量が電流に変換され、増幅回路108を介してそれぞれのLED102に対するアナログ信号として出力される。このアナログ信号はデジタル処理回路110でデジタル信号に変換して上位コントローラ112側に出力する。 First, a conventional optical encoder will be described as a premise for explaining an embodiment of the optical encoder of the present invention. Referring to FIG. 1, it is a block diagram showing an outline of the configuration of a conventional optical encoder 100. In this optical encoder 100, normally, two LEDs 102 are used as a light emitting unit, and light emitted from the LEDs 102 passes through the rotating disk 104 and enters the light receiving element 106. The rotating disk 104 is provided with slits at predetermined rotation angles. When the rotating disk 104 rotates and the LED 102 emits light when the slit is positioned on the optical path from the LED 102, light passes through. It is configured to enter the light receiving element 106. The light from the LED 102 that has entered the light receiving element 106 is converted into an electric current and output as an analog signal to each LED 102 via the amplifier circuit 108. This analog signal is converted into a digital signal by the digital processing circuit 110 and output to the host controller 112 side.

この光学式エンコーダ100においてデジタル処理回路110では上記アナログ信号が小さくなると正しく認識することができないため、好適なデジタル信号を出力させるためには増幅回路108から出力する上記アナログ信号を一定に、詳細には出力パルス電流(以下、「アナログ信号」として説明する)の振幅を一定に保つ必要がある。従って、LED102の発光量は、所定範囲に保つ必要が生じる。その一方、LED102は長時間使用すれば劣化によりその発光量が減少する特性を有しており、光学式エンコーダにおいてはLEDの寿命時期が近づくにつれその発光量が減少し増幅回路102からのアナログ信号の振幅が減少していくこととなる。詳細には後述する本発明の実施形態において同時に説明するが、このような事態を回避するために従来の光学式エンコーダ100の場合、受光素子106からの出力信号をLED駆動回路114にフィードバックさせ、LED102の発光量の変化に応じてLED102への順電流を変化させることでLED102の発光量を一定に保つようにし、ひいては増幅回路から出力するアナログ信号を一定に保つことが可能としている。 In the optical encoder 100, the digital processing circuit 110 cannot correctly recognize the analog signal when the signal becomes small. Therefore, in order to output a suitable digital signal, the analog signal output from the amplifier circuit 108 is constant and detailed. Needs to keep the amplitude of the output pulse current (hereinafter referred to as “analog signal”) constant. Therefore, it is necessary to keep the light emission amount of the LED 102 within a predetermined range. On the other hand, the LED 102 has a characteristic that its light emission amount decreases due to deterioration when it is used for a long time. In the optical encoder, the light emission amount decreases as the life time of the LED approaches, and the analog signal from the amplifier circuit 102 is reduced. Will decrease in amplitude. Although details will be described simultaneously in the embodiments of the present invention described later in detail, in the case of the conventional optical encoder 100 in order to avoid such a situation, the output signal from the light receiving element 106 is fed back to the LED drive circuit 114, By changing the forward current to the LED 102 in accordance with the change in the light emission amount of the LED 102, the light emission amount of the LED 102 can be kept constant, and as a result, the analog signal output from the amplifier circuit can be kept constant.

しかしながら、LED102への順電流の制御には制限があり(後述するトランジスタ28の説明参照)、LED102に一定以上の順電流を流すことはできない。従って、LED102の劣化が進み、その発光量が所定以上減少すればLED102への順電流の増加限度に到達し、アナログ信号の振幅は減少し始めることとなる。この様子を示したグラフ図が図2に示されており、図2(a)では時間−LED順電流、図2(b)では時間−アナログ信号振幅の関係を示している。図2(a)に示すようにLED102が時間経過により劣化していくと電流に対する発光量が減少を補正するために順電流が増加する。これにより、図2(b)に示すようにアナログ信号の振幅は一定値(Amax)を保つこととなる。このLED102への順電流増加は上述するように限界があり、図2(a)ではLED102を時間t使用すれば順電流Imaxに到達しその後、これを最大電流としたまま時間経過している。従って、図2(b)に示すように順電流がImaxに到達した時間tを境界としてアナログ信号振幅もAmaxを保つことができなくなり、時間経過に従って振幅減少していくこととなる。そして、デジタル処理回路110によりアナログ信号を正しく認識できなくなる程度までアナログ信号振幅が減少したとき(図2(b)に示す時間t1、振幅A1)をLED寿命と判断し、振幅A1到達を検出すると「信号異常」として上位コントローラ112側にアラーム信号を出力する。これによって、LED102の寿命を推測している。 However, there is a limit to the control of the forward current to the LED 102 (see the description of the transistor 28 described later), and a forward current exceeding a certain level cannot be passed through the LED 102. Accordingly, when the deterioration of the LED 102 progresses and the light emission amount decreases by a predetermined value or more, the forward current increase limit to the LED 102 is reached, and the amplitude of the analog signal starts to decrease. A graph showing this state is shown in FIG. 2. FIG. 2A shows the relationship between time-LED forward current and FIG. 2B shows the relationship between time-analog signal amplitude. As shown in FIG. 2A, when the LED 102 deteriorates with time, the forward current increases in order to correct the decrease in the light emission amount with respect to the current. As a result, the amplitude of the analog signal is maintained at a constant value (Amax) as shown in FIG. As described above, the increase in forward current to the LED 102 is limited, and in FIG. 2A, if the LED 102 is used for a time t, the forward current Imax is reached, and thereafter, the time has passed with the maximum current. Therefore, as shown in FIG. 2B, the analog signal amplitude cannot be maintained at Amax with the time t when the forward current reaches Imax as a boundary, and the amplitude decreases with time. Then, when the analog signal amplitude is reduced to such an extent that the digital signal cannot be correctly recognized by the digital processing circuit 110 (time t1, amplitude A1 shown in FIG. 2B), it is determined that the LED life is reached, and the arrival of the amplitude A1 is detected. An alarm signal is output to the host controller 112 as “signal abnormality”. Thereby, the lifetime of the LED 102 is estimated.

しかしながら、上記従来の光学式エンコーダ100の場合、アナログ信号振幅が所定値以下に到達すればLED102の寿命と推測しているが、これは推測に過ぎずアナログ信号振幅の減少の発生要因は、LED102の寿命によるものばかりではなく、ノイズによる誤動作、回転ディスク104へのごみ付着、他の電子部品故障等、多岐にわたる要因が考えられ、「信号異常」が必ずしもLED102の寿命を検出するものではない。従って、従来の光学式エンコーダ100においてLED102の寿命を判断するには「信号異常」の発生したLED102を解析する必要があり、光学式エンコーダ100の動作中にLED102が寿命時期に近づいているか否かを確認することができなかった。 However, in the case of the conventional optical encoder 100, it is estimated that the lifetime of the LED 102 is reached when the analog signal amplitude reaches a predetermined value or less. However, this is only an estimation, and the cause of the decrease in the analog signal amplitude is the LED 102. There are various factors such as malfunction due to noise, dust adhering to the rotating disk 104, failure of other electronic components, etc., and “signal abnormality” does not necessarily detect the life of the LED 102. Therefore, in order to determine the lifetime of the LED 102 in the conventional optical encoder 100, it is necessary to analyze the LED 102 in which the “signal abnormality” has occurred, and whether the LED 102 is approaching the lifetime during the operation of the optical encoder 100. Could not be confirmed.

また、LED102の寿命時期を事前に検出したい場合に、LED102の順電流をモニタし、順電流が所定値以上となった場合や最高値(図2(b)におけるImax)に到達前後の所定時間を経過した場合をもって寿命時期と推測することも可能である。但し、LED102はその温度特性上、高温時に発光量が減少してしまうため、順電流の増加がLED102の劣化の影響なのか温度上昇の影響なのかが不明である。例えば、図3では温度−LED順電流の関係を示している。また、従来の光学式エンコーダ100では、温度センサ116を搭載し、該センサが仕様温度等の所定温度以上を検出したときには「温度異常」であることを上位コントローラ112側に出力する機能をもたせていた。しかしながら、従来の光学式エンコーダ100における温度センサ116では仕様温度以上の温度が検出された場合にその情報を出力するだけであった。 Further, when it is desired to detect the life time of the LED 102 in advance, the forward current of the LED 102 is monitored, and when the forward current exceeds a predetermined value or when the maximum time (Imax in FIG. 2B) reaches a predetermined time. It is also possible to infer that the lifetime is over when the time elapses. However, since the light emission amount of the LED 102 decreases at a high temperature due to its temperature characteristics, it is unclear whether the increase in forward current is due to deterioration of the LED 102 or an increase in temperature. For example, FIG. 3 shows the relationship between temperature and LED forward current. In addition, the conventional optical encoder 100 is equipped with a temperature sensor 116 and has a function of outputting a “temperature abnormality” to the host controller 112 side when the sensor detects a predetermined temperature or higher such as a specification temperature. It was. However, the temperature sensor 116 in the conventional optical encoder 100 only outputs the information when a temperature higher than the specified temperature is detected.

本発明の光学式エンコーダは、このような従来の光学式エンコーダ100の欠点を解決している。具体的に本発明の光学式エンコーダでは、LEDの順電流が増加し寿命時期に近くなった場合に事前にLEDの寿命時期を知らせる手段を提供し、さらに温度センサの温度情報を基にLEDの寿命検出可能なモードと検出不可能なモードとを切り替える手段を提供している。以下、その実施形態について説明する。 The optical encoder of the present invention solves the drawbacks of the conventional optical encoder 100. Specifically, in the optical encoder of the present invention, when the forward current of the LED increases and approaches the lifetime, a means for informing the LED lifetime is provided in advance, and the LED of the LED is based on the temperature information of the temperature sensor. Means are provided for switching between a life-detectable mode and a non-detectable mode. The embodiment will be described below.

図4を参照すれば、本発明の一つの実施形態である光学式エンコーダ10の略ブロック図が示されている。この光学式エンコーダ10においても図1に示す従来の光学式エンコーダ100と同様に、発光部としてLEDを使用しており、LED12から発光された光が回転ディスク14を通過して受光素子16に入射し、回転ディスク14が回転し、LED12からの光路上にスリットが位置するときにLED12が発光している場合には光が通過して受光素子16に入射するように構成されている。また、受光素子16に入射したLED12からの光は、その光量が電流に変換され、増幅回路18を介してそれぞれのLED12に対するアナログ信号として出力される。アナログ信号は、デジタル処理回路20でデジタル信号に変換して上位コントローラ22側に出力している。   Referring to FIG. 4, a schematic block diagram of an optical encoder 10 that is one embodiment of the present invention is shown. In this optical encoder 10, as in the conventional optical encoder 100 shown in FIG. 1, an LED is used as a light emitting unit, and light emitted from the LED 12 passes through the rotating disk 14 and enters the light receiving element 16. When the rotating disk 14 rotates and the LED 12 emits light when the slit is positioned on the optical path from the LED 12, the light passes through and enters the light receiving element 16. Further, the light from the LED 12 that has entered the light receiving element 16 is converted into an electric current, and is output as an analog signal to each LED 12 via the amplifier circuit 18. The analog signal is converted into a digital signal by the digital processing circuit 20 and output to the host controller 22 side.

また、受光素子16から出力したパルス信号は増幅回路18に入力されるが、LED駆動回路24にもフィードバックされる。上述する従来の光学式エンコーダ100におけるLED駆動回路114でも概説したように、LED駆動回路24は、LED12の発光量の変化に応じてLED12への順電流を変化させる。具体的には、受光素子16からの信号をフィードバック回路32に入力させ、LED12の発光量の変化に基づく受光素子16からの信号の変化に応じてフィードバック回路32の出力電圧を変化させている。この出力電圧は図4にも示すようにトランジスタ28のベース端子28bに接続される。また、トランジスタ28のコレクタ端子28aは、LED駆動回路24に備えられた抵抗Rを介して電源Vccに接続されている。さらに、トランジスタ28のエミッタ端子28cは、LED12に接続されている。従って、コレクタ端子28aの電圧が判ればLED12へ供給する順電流値も検出することができる。具体的には、
LED順電流値
=(電源電圧Vcc−コレクタ端子電圧)/抵抗R
であり、電源電圧Vccと抵抗Rとが一定値であるため、コレクタ端子電圧を測定すればLED順電流値が検出されることとなる。なお、コレクタ端子電圧は、
コレクタ端子電圧
=トランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電圧+LED順電圧
である。
The pulse signal output from the light receiving element 16 is input to the amplifier circuit 18 and is also fed back to the LED drive circuit 24. As outlined in the LED drive circuit 114 in the conventional optical encoder 100 described above, the LED drive circuit 24 changes the forward current to the LED 12 in accordance with the change in the light emission amount of the LED 12. Specifically, the signal from the light receiving element 16 is input to the feedback circuit 32, and the output voltage of the feedback circuit 32 is changed according to the change in the signal from the light receiving element 16 based on the change in the light emission amount of the LED 12. This output voltage is connected to the base terminal 28b of the transistor 28 as shown in FIG. The collector terminal 28 a of the transistor 28 is connected to the power source Vcc via a resistor R provided in the LED drive circuit 24. Further, the emitter terminal 28 c of the transistor 28 is connected to the LED 12. Therefore, if the voltage at the collector terminal 28a is known, the forward current value supplied to the LED 12 can also be detected. In particular,
LED forward current value = (power supply voltage Vcc−collector terminal voltage) / resistance R
Since the power supply voltage Vcc and the resistance R are constant values, the LED forward current value is detected by measuring the collector terminal voltage. The collector terminal voltage is
Collector terminal voltage = transistor collector-emitter saturation voltage + LED forward voltage
It is.

ここで、例えば、電源電圧Vcc=5.0V,抵抗R=50Ω,コレクタ端子電圧=1.5V(LEDの順電圧=1.4V,コレクタ・エミッタ間飽和電圧=0.1V)とした場合を考えてみると、
LED順電流値=(5.0−1.5)/50=0.07となる。
従って、LED順電流は、最大70mAまでしか流すことができないこととなる。図5のグラフを参照すれば、それぞれ上記条件において時間に対するLED順電流(左上図)、コレクタ端子電圧(右上図)、アナログ信号振幅(左下図)、発光量(右下図)が示されている。この図を見れば、LED順電流の初期値は10mAであり、コレクタ端子電圧の初期値は4.5Vである。LED12が使用により劣化していき発光量が減少していくとこれに応じてフィードバック回路32の出力電圧が低下していき、コレクタ端子電圧も低下していく(右上図)。具体的にコレクタ端子電圧は、時間t経過時に1.5Vまで低下され、上述の計算式からも判るように逆にLED順電流値は、70mAまで増加していく(左上図)。これによりLED12への順電流が70mAまで増加する間は、LED12の発光量が一定に保持され(右下図)、結果として受光素子16から出力されるアナログ信号の振幅も一定に保持されることとなる(左下図)。
Here, for example, when the power supply voltage Vcc = 5.0V, the resistance R = 50Ω, the collector terminal voltage = 1.5V (LED forward voltage = 1.4V, collector-emitter saturation voltage = 0.1V) If you think about it,
LED forward current value = (5.0−1.5) /50=0.07.
Accordingly, the LED forward current can only flow up to 70 mA. Referring to the graph of FIG. 5, the LED forward current (upper left diagram), collector terminal voltage (upper right diagram), analog signal amplitude (lower left diagram), and light emission amount (lower right diagram) with respect to time under the above conditions are shown. . Referring to this figure, the initial value of the LED forward current is 10 mA, and the initial value of the collector terminal voltage is 4.5V. As the LED 12 deteriorates with use and the light emission amount decreases, the output voltage of the feedback circuit 32 decreases accordingly, and the collector terminal voltage also decreases (upper right diagram). Specifically, the collector terminal voltage is reduced to 1.5 V when time t elapses, and the LED forward current value increases to 70 mA, as can be seen from the above calculation formula (upper left diagram). As a result, while the forward current to the LED 12 increases to 70 mA, the light emission amount of the LED 12 is kept constant (lower right diagram), and as a result, the amplitude of the analog signal output from the light receiving element 16 is also kept constant. (Bottom left).

その後(時間t経過後)、LED12が更に劣化していくとコレクタ端子電圧は1.5Vを最低値とするのでこれ以上低下させることはできず(右上図)、LED順電流は70mAを保持する(左上図)。従って、LED12の発光量がその劣化に従ってそのまま減少していくこととなり(右下図)、受光素子16から出力されるアナログ信号の振幅も小さくなっていく(左下図)。そして、そのままLED12を使用していくと増幅回路18で増幅してもデジタル処理回路20において正しく認識できない程度の信号となり、このままでは単に「信号異常」として出力されることとなる(左下図)。   Thereafter (after elapse of time t), when the LED 12 is further deteriorated, the collector terminal voltage becomes 1.5 V as the minimum value, and cannot be lowered any further (upper right figure), and the LED forward current maintains 70 mA. (Upper left). Therefore, the light emission amount of the LED 12 decreases as it deteriorates (lower right diagram), and the amplitude of the analog signal output from the light receiving element 16 also decreases (lower left diagram). If the LED 12 is used as it is, a signal that cannot be correctly recognized by the digital processing circuit 20 even if it is amplified by the amplifier circuit 18, and is simply output as “signal abnormality” (lower left diagram).

ここで、本発明の光学式エンコーダ10ではLED寿命検出回路30が提供されている。このLED寿命検出回路30では、図示しない汎用の電圧検出ICが使用されており、入力側をコレクタ端子28aに接続し、出力側をデジタル処理回路20に接続している。このような構成によりコレクタ端子電圧を常時モニタしており、所定電圧を検出したとき、例えば図5の左上図に示すコレクタ端子電圧1.5Vを検出した時点で、前記電圧検出ICの出力を「H」となる信号をデジタル処理回路20に出力する。信号を入力したデジタル処理回路20では、この信号をLED寿命を知らせる信号として認識し、上位コントローラ22側へLED寿命を知らせるアラームを出力する。例えば、上記図4、図5で示す光学式エンコーダ10の条件で例示すれば、LED寿命検出回路30の電圧検出ICの設定電圧を1.5Vに設定すれば、LED12の順電流が70mAになった時点でLED12の寿命を知らせるアラームを出力することとなる。また、図5の右上図に示すようにコレクタ端子電圧は1.5Vに到達すれば、その後、同電圧で保持されるため電圧検出ICの設定電圧を1.5Vちょうどに設定すると少しでも検出誤差が出るとコレクタ端子電圧が1.5Vに到達してもアラーム出力されない又は1.5V到達した後に長時間遅れてアラーム出力されるおそれがあるため、電圧検出ICで設定する電圧は1.5V(すなわち、コレクタ端子電圧の最小値)よりも所定値大きい値に設定しておく方が好ましい。この場合、LED12への順電流が70mAに到達するよりも少し前、少なくとも順電流が70mAに到達した時点でアラームが出力されることとなる。   Here, in the optical encoder 10 of the present invention, an LED life detection circuit 30 is provided. In this LED life detection circuit 30, a general-purpose voltage detection IC (not shown) is used. The input side is connected to the collector terminal 28 a and the output side is connected to the digital processing circuit 20. With such a configuration, the collector terminal voltage is constantly monitored. When a predetermined voltage is detected, for example, when the collector terminal voltage 1.5 V shown in the upper left diagram of FIG. A signal “H” is output to the digital processing circuit 20. The digital processing circuit 20 to which the signal is input recognizes this signal as a signal notifying the LED life and outputs an alarm notifying the LED life to the host controller 22 side. For example, in the example of the optical encoder 10 shown in FIGS. 4 and 5, the forward current of the LED 12 becomes 70 mA if the set voltage of the voltage detection IC of the LED life detection circuit 30 is set to 1.5V. At that time, an alarm that informs the life of the LED 12 is output. In addition, as shown in the upper right diagram of FIG. 5, if the collector terminal voltage reaches 1.5V, it will be held at the same voltage, so if the set voltage of the voltage detection IC is set to just 1.5V, even a little detection error will occur. If the collector terminal voltage reaches 1.5V, no alarm is output, or an alarm may be output after a long delay after reaching 1.5V, so the voltage set by the voltage detection IC is 1.5V ( That is, it is preferable to set a value larger than the minimum value of the collector terminal voltage by a predetermined value. In this case, an alarm is output at least when the forward current reaches 70 mA, slightly before the forward current to the LED 12 reaches 70 mA.

アラームが出力した後にはアナログ信号が減少していくが、前述する「信号異常」にあるまでは所定時間を要する(図5の左下図におけるt〜t1参照)。従って、この所定時間の間にLED12又は光学式エンコーダ10全体を交換するに十分な時間を確保することができ、「信号異常」としてシステム全体が停止することなく円滑な保全作業を実行することができる。   After the alarm is output, the analog signal decreases, but a predetermined time is required until the “signal abnormality” described above (see t to t1 in the lower left diagram of FIG. 5). Therefore, it is possible to secure a sufficient time for replacing the entire LED 12 or the optical encoder 10 during the predetermined time, and it is possible to execute smooth maintenance work without stopping the entire system as a “signal abnormality”. it can.

また、上述するように従来の光学式エンコーダ100ではLEDの温度特性が高温時に発光量が減少するというものであるので、発光量の減少がLEDの劣化(寿命時期が近づいている)によるものであるのか、又は高温ゆえのものであるのか判断するのが困難である。本実施形態の光学式エンコーダ100では、温度センサ(温度センサIC)26の出力側をデジタル処理回路20に接続し、温度センサ26からのLED12又はその近傍の温度情報を取得し、取得された温度が所定値以下のときのみにLED寿命検出回路30を有効作動させるように制御する制御信号をデジタル処理回路26がLED寿命検出回路30側に出力している。従って、LED寿命検出回路30によりLED12の寿命を知らせる信号を入力したデジタル処理回路26が前述するアラームが出力された場合には、LED12の寿命時期が近づいていると判断することができる。すなわち、本光学式エンコーダ100によれば、LED12の寿命によるものなのかLED12の温度特性による発光量減少を要因とするものなのかを区別することができ、光学式エンコーダ10の動作中において事前にLED12の寿命時期が近づいていることを検出することが可能となる。例えば、デジタル処理回路20が温度情報が40℃以下のときのみにLED寿命検出回路30を有効にするという制御信号をLED寿命検出回路30側に出力することにより40℃以上のときLED寿命検出回路30は無効となり、40℃未満のときのみLED寿命検出回路30は有効とすることができる。 Further, as described above, in the conventional optical encoder 100, the light emission amount decreases when the temperature characteristic of the LED is high, so the decrease in the light emission amount is due to the deterioration of the LED (the lifetime is approaching). It is difficult to determine whether it is due to high temperature or not. In the optical encoder 100 of the present embodiment, the output side of the temperature sensor (temperature sensor IC) 26 is connected to the digital processing circuit 20 to acquire temperature information of the LED 12 from the temperature sensor 26 or the vicinity thereof, and the acquired temperature. The digital processing circuit 26 outputs a control signal to the LED life detection circuit 30 side so that the LED life detection circuit 30 is effectively operated only when is less than a predetermined value. Therefore, when the above-described alarm is output from the digital processing circuit 26 to which the signal for informing the life of the LED 12 is input by the LED life detection circuit 30, it can be determined that the life time of the LED 12 is approaching. That is, according to the present optical encoder 100, it can be distinguished whether it is due to the lifetime of the LED 12 or due to a decrease in the amount of light emission due to the temperature characteristics of the LED 12, and in advance during the operation of the optical encoder 10. It becomes possible to detect that the lifetime of the LED 12 is approaching. For example, when the digital processing circuit 20 outputs a control signal for enabling the LED life detection circuit 30 only when the temperature information is 40 ° C. or less to the LED life detection circuit 30 side, the LED life detection circuit is used when the temperature is 40 ° C. or more. 30 becomes invalid, and the LED life detection circuit 30 can be enabled only when the temperature is lower than 40 ° C.

以上、本発明の光学式エンコーダの実施形態の一つについて説明してきたが、本発明の光学式エンコーダはこれに限定されるものではなく、例えば、LEDの寿命時期を早期に知りたい場合やLEDが寿命となる限界まで使用したい場合等の要請に応じて、電圧検出ICの電圧値、温度センサの温度閾値は変更することが可能である。 As described above, one of the embodiments of the optical encoder of the present invention has been described. However, the optical encoder of the present invention is not limited to this. For example, when it is desired to know the lifetime of the LED early, The voltage value of the voltage detection IC and the temperature threshold value of the temperature sensor can be changed according to demands such as when it is desired to use the battery until it reaches the end of its lifetime.

従来の光学式エンコーダの略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the conventional optical encoder. (a)は、時間−LED順電流の関係を示し、(b)は、時間―アナログ信号振幅の関係を示すグラフ図である。(A) is a graph showing the relationship of time-LED forward current, and (b) is a graph showing the relationship of time-analog signal amplitude. 温度―LED順電流の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship of temperature-LED forward current. 本発明の光学式エンコーダの略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of an optical encoder of the present invention. 本発明の光学式エンコーダにおけるLED寿命検出に関係する情報の一例を示したグラフ図であり、左上図は時間―LED順電流、右上図は時間―トランジスタのコレクタ端子側電圧、(c)は時間―増幅回路から出力されるアナログ信号振幅、(d)は時間―LEDの発光量の相関を示している。It is the graph which showed an example of the information relevant to LED lifetime detection in the optical encoder of this invention, an upper left figure is time-LED forward current, an upper right figure is time-collector terminal side voltage of a transistor, (c) is time. -Analog signal amplitude output from the amplifier circuit, (d) shows the correlation between time-LED light emission.

符号の説明Explanation of symbols

10 光学式エンコーダ
12 発光手段(LED)
14 回転ディスク
16 受光素子
18 増幅回路
20 デジタル処理回路
22 上位コントローラ
24 発光手段駆動回路(LED駆動回路)
26 温度検出手段(温度センサ)
28 トランジスタ
30 発光手段寿命検出回路(LED寿命検出回路)
32 フィードバック回路
10 Optical encoder 12 Light emitting means (LED)
14 Rotating disk 16 Light receiving element 18 Amplifying circuit 20 Digital processing circuit 22 Host controller 24 Light emitting means driving circuit (LED driving circuit)
26 Temperature detection means (temperature sensor)
28 Transistor 30 Light emitting means life detection circuit (LED life detection circuit)
32 Feedback circuit

Claims (2)

発光手段の発光量の変化に応じて前記発光手段に流す電流値を変化させることによって前記発光手段の発光量を略一定にする発光手段駆動回路と、
前記発光手段またはその周囲の温度を検出する温度検出手段と、
前記電流値が予め定めた所定の電流値を超え、前記温度検出手段が検出した温度が予め定めた所定の温度以下である場合に、前記発光手段が異常であると判断する異常検出回路と、を有することを特徴とするエンコーダ。
A light emission means driving circuit for making the light emission amount of the light emission means substantially constant by changing a current value flowing through the light emission means according to a change in the light emission amount of the light emission means;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the light emitting means or its surroundings;
An abnormality detection circuit that determines that the light emitting means is abnormal when the current value exceeds a predetermined current value and the temperature detected by the temperature detection means is equal to or lower than a predetermined temperature; The encoder characterized by having.
前記発光手段は、LEDであることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein the light emitting means is an LED.
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