JP4847639B2

JP4847639B2 - インクリメント信号発生装置

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Application number: JP29675799A
Authority: JP
Inventors: 忠司中沼
Original assignee: 株式会社関西コムネット
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2019-10-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的信号が所定量だけ変化する度毎に所定の信号（例えばパルス信号）を発生させ、該信号を計数することにより前記目的信号の値に関する情報を取得する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定されている物理量の変化に応じた電気パルスを発生させる方法の一つが特開平３−２９３５２０号公報に開示されている。この方法は、各電気パルスの発生時点における物理量の測定値を記憶保持し、物理量が記憶保持値に対して予め定められた基準ないし単位量だけ変化する度毎に１個の電気パルスを発生させるとともに、その時点における物理量の測定値を先の記憶保持値に代えて記憶保持するという動作を反復するというものである。
【０００３】
また、特開平５−９９７０７号公報には、特開平３−２９３５２０号公報に記載の方法に基づいてタイミング信号（例えば電気パルス）を発生させる方法が開示されている。この方法は、特開平３−２９３５２０号公報に記載の方法に基づいたものであるが、特に、物理量の測定値の記憶保持や物理量の現在値と前記記憶保持値との比較といった処理をデジタル化したところに特徴がある。このようにすれば、例えばパソコンを利用して、物理量の測定値の記憶保持、該物理量の現在値と前記記憶保持値との比較、及び、比較結果に応じたタイミング信号（パルス信号又はそれに類する計数可能な信号）の出力といった処理をソフトウェア的に実行することができる。
【０００４】
上記各公報には、上記方法で電気パルス又はタイミング信号を発生させる装置も開示されているが、この装置は、いわゆるインクリメンタル型エンコーダとして利用することができる。すなわち、ある物理量を入力として上記装置が発生する電気パルス又はタイミング信号を外部の処理系へ入力すれば、その処理系においては、前記電気パルス又はタイミング信号の計数値に基づいて所定の処理を行うことにより、前記物理量の変化に関する情報（例えば、ある時間における変化量や変化の速度）を得ることができる。そこで、本明細書では、上記電気パルス又はタイミング信号のような信号をインクリメント信号と呼び、そのような信号を発生させる装置をインクリメント信号発生装置と呼ぶことにする。
【０００５】
上記インクリメント信号発生装置は、上記単位量を適宜変化させることによりインクリメント信号の発生密度を変化させることができるが、これは、外部処理系における物理量の測定分解能を任意に設定することができることを意味する。また、物理量がいかなる種類のものであっても、その物理量をアナログ電気信号に変換する適切な入力インターフェイス（センサ等）が利用可能であれば、その物理量を上記インクリメント信号発生装置へ入力することができる。従って、上記インクリメント信号発生装置は、物体の位置や角度だけでなく、温度、湿度、圧力等、様々な物理量の変化に関する情報を取得するために応用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、入力された物理量の絶対値に関する情報を取得しようとする場合、上記インクリメント信号発生装置の出力するインクリメント信号だけでは不十分である。本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、入力された物理量の変化に関する情報だけでなくその絶対値に関する情報をも取得できるような信号を出力するようなインクリメント信号発生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係るインクリメント信号発生装置は、
値の変化する目的信号を受け、所定のトリガ信号を受けた時点において前記目的信号の値を参照値として記憶保持するとともに、該参照値を示す保持信号を出力する保持手段、
前記目的信号及び前記保持信号を受けて該目的信号の値と前記参照値とを比較し、両値の差が所定の単位変化量に達したときに１個のインクリメント信号を出力するとともに前記トリガ信号を前記保持手段へ送るインクリメント信号発生手段、
前記目的信号の既知の値である基準値を示す基準信号を発生させる基準信号発生手段、及び、
前記目的信号及び前記基準信号を受けて該目的信号の値と前記基準値とを比較し、該目的信号の値が該基準値を含む所定範囲内に存在する際に原点信号を外部へ出力し、該原点信号が出力されている間に前記インクリメント信号発生手段から出力される１個のインクリメント信号を、前記目的信号の前記基準値に対応する基準インクリメント信号として外部に識別させる原点信号発生手段
を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るインクリメント信号装置の各構成要素について説明する。
【０００９】
本発明において、値の変化する目的信号とは、例えば、所定の物理量の測定用に構成されたセンサの出力信号のことである。目的信号は、アナログ信号でもデジタル信号でもよい。なお、目的信号がデジタル信号である場合、その量子化ビット数は、上記単位変化量よりも十分小さい量を表現できるように十分大きくする。
【００１０】
保持手段は、上記目的信号を受け、所定のトリガ信号を受けた時点においてその目的信号の値を参照値として記憶保持するとともに、その参照値を示す信号（保持信号）を出力する。このような保持手段は、例えばサンプル・ホールド回路を利用して構成することができる。
【００１１】
インクリメント信号発生手段は、目的信号の値と保持信号の値（参照値）とを常時比較し、両者の差が所定の単位変化量に達したときに１個のインクリメント信号を外部へ出力するとともに、保持手段へトリガ信号を送る。このようなインクリメント信号発生手段は、例えば比較器を利用して構成することができる。
【００１２】
基準信号発生手段は、目的信号の値の可変範囲内で予め定められた既知の値（基準値）を示す基準信号を発生させるもので、例えば電圧発生器を用いて構成することができる。
【００１３】
原点信号発生手段は、目的信号の値と基準信号の値（基準値）とを比較し、基準値を含む所定範囲（以下、原点近傍範囲とよぶ）内に目的信号の値が存在するか否かを示す信号である原点信号を外部へ出力する。原点信号は、例えば、目的信号の値が原点近傍範囲内に存在するときにＯＮとなり、それ以外のときにＯＦＦとなる二値信号とする。原点信号発生手段は、例えば、目的信号及び基準信号を受けて両者の値を比較する比較器を含む構成とする。
【００１４】
本発明に係るインクリメント信号発生装置の信号発生動作について図１を参照しながら説明する。以下の説明においては、ある物理量Ｘを測定するセンサが出力する測定信号Ｓを目的信号とする。また、センサにより測定可能な物理量Ｘの範囲（入力範囲）をＸ１〜Ｘ２とし、その範囲に対応する測定信号Ｓの値の範囲（測定範囲）をＳ１〜Ｓ２とする。測定信号Ｓの値の単位変化量をΔＳとし、ΔＳに対応する物理量Ｘの変化量をΔＸとする。ここで、ΔＸは、本発明に係るインクリメント信号発生装置が出力するインクリメント信号に基づいて外部処理系が物理量Ｘの変化量や絶対値を測定する際の分解能に相当する。また、物理量Ｘの既知の値Ｘ０に対して測定信号Ｓの基準値Ｓ０が対応することが予め分かっているものとし、基準値Ｓ０を含む幅Ｗの範囲を原点近傍範囲Ｒ０とする。
【００１５】
いま、センサの入力範囲Ｘ１〜Ｘ２全体を走査するように物理量Ｘが変化する状況を考える。このとき、測定信号Ｓの値も、測定範囲Ｓ１〜Ｓ２全体を走査するように変化する。この間、インクリメント信号発生手段は、保持手段により保持された参照値と測定値Ｓとの差が単位変化量ΔＳに達する度毎に１個のインクリメント信号ＩＳを出力する。また、原点信号発生手段は、基準信号発生手段から送られてくる基準信号の値に基づいて原点近傍範囲Ｒ０の上限値及び下限値を決定し、原点近傍範囲Ｒ０内に測定信号Ｓの値が存在する間だけ原点信号ＢＳをＯＮにする。この原点信号ＢＳをインクリメント信号ＩＳとともに外部処理系へ入力すれば、その外部処理系では、原点信号ＢＳがＯＮである間に出力される１個のインクリメント信号ＩＳ０を、上記基準値Ｓ０及び物理量の既知の値Ｘ０に対応する基準インクリメント信号として識別することができる。このように物理量の既知の値Ｘ０に対応する１個のインクリメント信号が識別されれば、その後に出力されるインクリメント信号ＩＳに基づき、それに対応する物理量Ｘの値を算出することができる。
【００１６】
上記処理において、原点近傍範囲Ｒ０の幅Ｗが小さすぎると、原点近傍範囲Ｒ０内でインクリメント信号ＩＳが１個も発生しなくなる。逆に、原点近傍範囲Ｒ０の幅Ｗが大きすぎると、原点近傍範囲Ｒ０内で２個以上のインクリメント信号ＩＳが発生してしまう。このような問題を考慮すると、原点近傍範囲Ｒ０の幅Ｗは測定信号Ｓの値の単位変化量ΔＳと同一かそれよりも僅かに大きい程度に設定することが好ましい。このようにすると、原点近傍範囲Ｒ０内で少なくとも１個のインクリメント信号ＩＳが確実に発生し、しかも２個以上のインクリメント信号ＩＳが発生する可能性が極めて低くなる。
【００１７】
なお、目的信号がデジタル信号である場合、保持手段、インクリメント信号発生手段、基準信号発生手段及び原点信号発生手段は、中央処理装置や記憶装置を備えた電子計算機を利用したソフトウェアプログラムにより実現することも可能である。このようにする場合、保持手段及びインクリメント信号発生手段については、特開平５−９９７０７号公報の図１９〜図２２及びそれに関する明細書中の記載に基づいてこれを構成することができる。基準信号発生手段は、例えば、記憶装置に上記基準値を予め保存しておき、中央処理装置では、主プロセスから所定の命令を受けたときに記憶装置から前記基準値を読み出してその値を示すデータ（このデータを搬送する信号が基準信号に相当する）を返すサブルーチンを含むプログラムを動作させることにより、これを構成することができる。原点信号発生手段は、例えば上記基準値を含む所定の範囲の上限値と下限値を予め記憶装置に保存しておき、中央処理装置では、主プロセスから渡される目的信号の値が前記上限値以下且つ前記下限値以上である場合に真となる二値データ（このデータを搬送する信号が原点信号に相当する）を返すようなサブルーチンを含むプログラムを動作させることにより、これを構成することができる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図２は本発明の一実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図である。このインクリメント信号発生装置１において、センサ１１は、入力された物理量Ｘに応じた電圧Ｖを出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、センサ１１の出力する電圧Ｖを受け、その電圧値を示すデジタル信号である測定信号Ｓを出力する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器１３の出力する測定信号Ｓは、保持器１５及び第一の比較器１６へ送られる。保持器１５は、後記微分器１７が出力するトリガ信号ＴＳを受けた時点における測定信号Ｓを記憶保持するとともに、保持された測定信号Ｓの値（参照値）を示す信号（保持信号）Ｓｈを第一の比較器１６へ送る。第一の比較器１６は、測定信号Ｓ及び保持信号Ｓｈを受けて両信号の値を常時比較し、両値の差が単位変化量ΔＳに達したら微分器１７へ信号を送る。微分器１７は前記信号を受けた瞬間にパルス信号を出力する。このパルス信号はインクリメント信号ＩＳとして外部処理系へ出力されるとともに、トリガ信号ＴＳとして保持器１５へも送られる。トリガ信号ＴＳを受けた保持器１５は、その時点において測定信号Ｓの値を新たな参照値として保持する。
【００２１】
また、Ａ／Ｄ変換器１３の出力する測定信号Ｓは、第二の比較器１８へも送られる。第二の比較器１８は、上記測定信号Ｓと、基準信号発生器２０が出力する基準信号Ｓ０とを受け、基準信号Ｓ０の値（基準値）を含む原点近傍範囲Ｒ０内に測定信号Ｓの値が含まれている間だけ原点信号ＢＳをＯＮにする。この原点信号ＢＳは外部処理系へ送られる。外部処理系においては、原点信号ＢＳがＯＮである間に微分器１７が出力するインクリメント信号ＩＳを基準インクリメント信号ＩＳ０として識別し、その信号ＩＳ０を物理量の既知の値Ｘ０と対応させることができる。
【００２２】
測定対象とする物理量が物体の回転位置である場合における図２のインクリメント信号発生装置１の構成例について説明する。
【００２３】
図３は物体の回転位置を検出するためのロータリーエンコーダの一例を示すものである。このロータリーエンコーダ３０は、２つのポテンショメータＰａ及びＰｂを用いて回転軸３１の回転位置を示す電圧を発生するように構成された多回転型ロータリーエンコーダである。ポテンショメータＰａは、一定の電圧が印加される一対の入力端子Ｐａ１及びＰａ２、及び、回転軸３１の回転位置に応じて変化する電圧Ｖａを出力する出力端子Ｐａ３を有する。同様に、ポテンショメータＰｂも一対の入力端子Ｐｂ１及びＰｂ２、及び、出力端子Ｐｂ３（出力電圧Ｖｂ）を有する。図４は、ポテンショメータＰａ及びＰｂの出力電圧Ｖａ及びＶｂと回転軸３１の回転位置θとの関係を示すグラフである。図に示したように、電圧Ｖａ及びＶｂは波形が同一で１８０°の位相差を有する。電圧Ｖａの有効角度範囲は０〜１８０°であり、電圧Ｖｂの有効角度範囲は１８０〜３６０°である。また、有効角度範囲に対応する電圧範囲はＶｎ〜Ｖｘである。
【００２４】
上記ロータリーエンコーダ３０は、図２のセンサ１１に相当するものである。しかし、このロータリーエンコーダ３０は電圧の出力端子を２つ（Ｐａ３、Ｐｂ３）備えているため、そのままセンサ１１と置換することはできず、有効角度範囲毎に２つの電圧Ｖａ及びＶｂを切り換えていずれか一方を図２の電圧Ｖとして保持器１５へ送るための仕組みが別途必要である。このような仕組みは、例えば、特開平５−９９７０７号公報の図６及びそれに関する明細書中の説明に基づいて構成することができる。
【００２５】
図３に示した基準電圧発生器３２は、図２の基準信号発生器２０の一部に相当するものである。基準電圧発生器３２は、ポテンショメータＰａの入力端子Ｐａ１及びＰａ２の間に印加される電圧を一対の抵抗ｒ１及びｒ２により分圧して得られる電圧Ｖ０を発生させる。この電圧Ｖ０は、基準信号発生器２０に備えられたＡ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号が基準信号Ｓ０として第二の比較器１８へ送られ、第二の比較器１８は、上述のように基準信号Ｓ０と測定信号Ｓとを比較し、比較結果に応じて原点信号ＢＳを外部処理系へ出力する。この原点信号ＢＳに基づいて、外部処理系は、先に説明したような処理を行うことにより、基準電圧Ｖ０（及び図４の回転位置θ０）に対応する基準インクリメント信号を識別することができる。
【００２６】
いま、上記ロータリーエンコーダ３０を用いて構成されたインクリメント信号発生装置１の角度分解能を１°に設定することを考える。このためには、理論上は、第一の比較器１６における比較判定で用いられる単位変化量ΔＳを次式
ΔＳ＝（Ｖｘ−Ｖｎ）／１８０
により求められる値とすればよい。しかし、実際に設定される単位変化量ΔＳの値を上記理論値と完全に一致させることは不可能であって、そこには必ず誤差が発生する。この誤差は、回転軸３１が連続的に多数サイクル回転する間に蓄積され、その結果、各インクリメント信号に対応する回転位置θの実際の値が徐々に変化してしまう。
【００２７】
上記のような問題を考慮すると、第一の比較器１６は、単位変化量ΔＳの値を適宜変更（補正）できるような構成とすることが好ましい。そして、外部処理系においては、各サイクル（一の基準インクリメント信号の発生から次の基準インクリメント信号の発生まで）において発生するインクリメント信号の数を計数し、その計数値が所定値（例えば、角度分解能が１°であれば３６０個）より大きくなった場合（あるいは、１サイクルの完了前に計数値が所定値に達した場合）にはΔＳを僅かに大きくし、逆に計数値が所定量より小さくなった場合（あるいは、サイクルの完了時に計数値が所定値に満たない場合）にはΔＳを僅かに小さくする、という補正処理を行う。ここで、補正によりΔＳを変化させる量は上記誤差よりも大きくΔＳよりも十分に小さい量とする。このような補正処理を行えば、多数サイクルに渡る連続回転においてもインクリメント信号が発生する回転位置の誤差が累積拡大することがない。なお、単位変化量ΔＳの値が変更可能であるような比較器は、例えば、特開平５−９９７０７号公報の図１３及びそれに関する明細書中の説明に基づいて構成することができる。
【００２８】
図５は本発明の別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図である。このインクリメント信号発生装置は、入力された物理量Ｘに応じた電圧Ｖ１を出力するセンサ１１の他に、センサ１１の出力電圧Ｖ１と等価な電圧Ｖ２を発生させる電圧発生器１２を備えている。センサ１１及び電圧発生器１２の出力はスイッチ１４の入力に接続されており、スイッチ１４の出力はＡ／Ｄ変換器１３の入力に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１３の出力信号が測定信号Ｓとして保持器１５に入力される。
【００２９】
上記インクリメント信号発生装置２では、スイッチ１４を電圧発生器１２側にセットし、電圧発生器１２からの出力電圧Ｖ２を適宜変化させることにより、測定信号Ｓの値を、測定範囲Ｓ１〜Ｓ２全体を走査するようなパターンで変化させることができる。このとき、測定信号Ｓの変化に応じてインクリメント信号ＩＳが発生するから、先に説明したような方法で基準値Ｓ０に対応する基準インクリメント信号ＩＳ０を識別することができる。このように、図５のインクリメント信号発生装置２では、物理量Ｘを実際に変化させなくても基準インクリメント信号を識別することができるのである。
【００３０】
図６は本発明の更に別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図である。このインクリメント信号発生装置３において、センサ１１の出力電圧Ｖ１は第一のＡ／Ｄ変換器１３ａによりデジタル信号Ｓａに変換されてスイッチ２１の一方の入力端子へ送られ、電圧発生器１２の出力電圧Ｖ２は、第二のＡ／Ｄ変換器１３ｂによりデジタル信号Ｓｂに変換されてスイッチ２１の他方の入力端子へ送られる。スイッチ２１の出力端子から出力される測定信号Ｓは保持器１５、第一の比較器１６及び第二の比較器１８へ送られる。また、第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａ及び保持器１５等へ入力される測定信号Ｓは第三の比較器２２へも送られる。
【００３１】
第三の比較器２２は、第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａと、スイッチ２１により選択された信号Ｓの値とを受け、前者の値Ｓａを含む所定の値範囲Ｒ１内に後者の値Ｓが存在するときにＯＮになる信号ＰＳを出力する。例えば、スイッチ２１を第一のＡ／Ｄ変換器１３ａ側にセットした場合、測定信号Ｓは第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａと常に同一であるから、上記信号ＰＳは常にＯＮになる。一方、スイッチ２１を第二のＡ／Ｄ変換器１３ｂの側にセットした場合、上記信号ＰＳは、第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａの値と、第二のＡ／Ｄ変換器１３ｂの出力信号Ｓｂの値とが等しいときのみＯＮになる。
【００３２】
なお、ある時点における第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａは、その時点における物理量Ｘの現在値を示す。従って、上記信号ＰＳは、測定信号Ｓが物理量Ｘの現在値にほぼ等しい値を示しているときにＯＮになる信号とみなすことができる。そこで、この信号ＰＳを以下では現在値検出信号とよぶ。
【００３３】
上記インクリメント信号発生装置３の動作について図１及び図６を参照しながら説明する。
【００３４】
インクリメント信号発生装置３においても、スイッチ２１を第二のＡ／Ｄ変換器１３ｂ側にセットし、電圧発生器１２からの出力電圧Ｖ２を適宜変化させることにより、上記インクリメント信号発生装置２と同様に、測定信号Ｓの値を、測定範囲Ｓ１〜Ｓ２全体を走査するようなパターンで変化させることができる。このとき、測定信号Ｓの変化に応じてインクリメント信号ＩＳが発生するから、先に説明したような方法で、基準値Ｓ０に対応する基準インクリメント信号ＩＳ０を外部処理系において識別することができる。このように、インクリメント信号発生装置３でも、物理量Ｘを実際に変化させることなく、基準インクリメント信号を識別することができる。
【００３５】
次に、インクリメント信号発生装置３の出力信号に基づいて物理量Ｘの現在値を求める手順について説明する。まず、スイッチ２１を第二のＡ／Ｄ変換器１３ｂ側にセットし、先に説明したような手順で基準インクリメント信号ＩＳ０を検出する。そして、測定信号Ｓの値が基準値Ｓ０から第一のＡ／Ｄ変換器１３ａの出力信号Ｓａの値に近づくように、電圧発生器１２の電圧Ｖ２を変化させる。外部処理系においては、基準インクリメント信号ＩＳ０が発生した後、現在値検出信号ＰＳがＯＮとなり、１個のインクリメント信号が発生するまでに発生するインクリメント信号の数Ｎを計数する。ただし、この計数値Ｎは、測定信号Ｓが単位変化量ΔＳだけ増加する度毎に１を加え、測定信号Ｓが単位変化量ΔＳだけ減少する度毎に１を減ずるという方法で計算する。こうして計数値Ｎが求められれば、物理量Ｘの現在値Ｘｐは次式
Ｘｐ＝Ｘ０＋Ｎ×ΔＸ
により求められる。
【００３６】
図７は本発明の更に別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図である。このインクリメント信号発生装置４は、図２のインクリメント信号発生装置２の構成要素に加えて、Ａ／Ｄ変換器１３と保持器１５との間に配設された２つのスイッチ２３、２４、及び、保持器１５が出力する保持信号Ｓｈを受け、該保持信号Ｓｈの値よりも単位変化量ΔＳだけ小さい値を有する信号Ｓｈ−ΔＳを出力する減算器２５を備えている。
【００３７】
上記インクリメント信号発生装置４の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、測定信号Ｓの基準値Ｓ０が図１で示した測定範囲Ｓ１〜Ｓ２の上限値Ｓ２と略等しく設定されているものとする。
【００３８】
インクリメント信号発生装置４では、図８に示したように２つのスイッチ２３、２４の設定を図８（ａ）〜（ｃ）に示した３通りの設定から選択することにより、保持器１５へ送る信号を３通りに切り換えることができる。
【００３９】
まず、図８（ａ）に示したようにスイッチ２３、２４をセットする。この場合、センサ１１の出力電圧をＡ／Ｄ変換器１３で変換して得られる信号Ｓが保持器１５へ送られるようになる。このとき、全体の回路構成は実質的に図２の回路構成と同一になるから、図７の装置４は、図２の装置１に関して先に行った説明が全て該当するような装置となる。装置４による通常のインクリメント信号発生動作（物理量Ｘの測定動作）は、このようにスイッチ２３、２４をセットした状態で行う。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示したようにスイッチ２３、２４をセットする。すると、保持器１５には基準信号発生器２０が発生する基準信号Ｓ０が送られ、保持器１５が保持する参照値は基準値Ｓ０にリセットされる（この動作を以下では保持値リセット呼ぶ）。このとき、もし微分器１７からインクリメント信号ＩＳが発生しなければ、それは測定信号Ｓの値が基準値Ｓ０と略等しい（すなわち、両値の差は単位変化量ΔＳより小さい）ことを意味する。従って、外部処理系においては、保持値リセットを行ったときにインクリメント信号ＩＳが検出されないことをもって、その時点における測定信号Ｓの値が基準値Ｓ０に等しいと判断することができる。この後は、図８（ａ）に示したようにスイッチ２３、２４をセットし、通常のインクリメント信号発生動作に移行すればよい。
【００４１】
一方、上記保持値リセットを行ったときにインクリメント信号が検出されたら、それは、その時点における測定信号Ｓの値が基準値Ｓ０と異なること（この実施例では、先に述べたようにＳ０をＳの上限値Ｓ２と略等しく設定しているから、測定信号Ｓの値が基準値Ｓ０より小さいこと）を意味する。このような場合、スイッチ２４を図８（ｃ）に示したようにセットする（スイッチ２３はＡ／Ｄ変換器１３及び基準信号発生器２０のいずれの側にセットしてもよい）。図８（ｃ）のようにスイッチ２４をセットすると、保持器１５の出力する保持信号Ｓｈの値を減算器２５により単位変化量ΔＳだけ減じた信号Ｓｈ−ΔＳが保持器１５へ入力され、この信号の値が新たな参照値Ｓｈとされる。そして、この新たな保持信号Ｓｈと測定信号Ｓとが比較器１５により比較され、両信号の値の差がΔＳよりまだ大きければ、更に１個のインクリメント信号ＩＳ及びトリガ信号ＴＳが微分器１７から出力され、上記新たな保持信号Ｓｈの値から更にΔＳだけ値を小さくした信号が減算器２５から保持器１５へ送られる。こうして、比較器１６では、基準値Ｓ０を初期値として保持信号Ｓｈの値を単位変化量ΔＳずつデクリメントしながら保持信号Ｓｈと測定信号Ｓとの比較が繰り返され、微分器１７からは、保持信号Ｓｈの値と測定信号Ｓの値との差がΔＳよりも小さくなるまで、一定時間間隔でインクリメント信号ＩＳが出力される。
【００４２】
一方、外部処理系では、上記保持値リセット以降、上記のように一定時間間隔で発生するインクリメント信号ＩＳを計数する。そして、先のインクリメント信号ＩＳの発生後、上記一定時間より長く設定された所定時間の間に次のインクリメント信号が検出されなかった場合に、保持信号Ｓｈの値が測定信号Ｓの値と等しくなった（両値の差がΔＳより小さくなった、すなわち測定信号Ｓの現在値が検出された）ものとみなし、その時点におけるインクリメント信号ＩＳの計数値Ｎを測定信号Ｓの現在値に対応する計数値とする。この後は、図８（ａ）に示したようにスイッチ２３、２４をセットし、通常のインクリメント信号発生動作に移行すればよい。
【００４３】
また、測定信号Ｓの現在値に対応するインクリメント信号の計数値Ｎは次のような方法で取得しても良い。すなわち、保持値リセット以降、外部処理系において、上記のようにインクリメント信号ＩＳを計数するとともに、保持値リセット時点からの経過時間を計測する。そして、その経過時間が、保持信号Ｓｈの値が基準値Ｓ０から段階的に変化して測定信号Ｓの値に達するのに十分な時間として予め定められた最大経過時間に達したら、その時点におけるインクリメント信号ＩＳの計数値Ｎを、測定信号Ｓの現在値に対応する計数値とする。なお、上記最大経過時間は例えば次のようにして定める。すなわち、保持信号Ｓｈを１回デクリメントさせる動作にかかる時間をΔｔとするとき、保持値リセットから現在値検出までの時間の最大値ｔｘは、次式
ｔｘ＝Δｔ×（Ｓ２−Ｓ１）／ΔＳ
で与えられる。従って、最大経過時間を上記ｔｘの値より大きく設定しておけば、確実に測定信号Ｓの現在値を検出することができるのである。
【００４４】
上記説明では測定信号Ｓの基準値Ｓ０が図１で示した測定範囲Ｓ１〜Ｓ２の上限値Ｓ２と略等しく設定されているものとしたが、基準値Ｓ０を下限値Ｓ１と略等しく設定するとともに、減算器２５の代わりに加算器を用いても、上記と同様に測定信号Ｓの現在値に対応するインクリメント信号の計数値を求めることができる。
【００４５】
なお、上記実施例で説明した４つのインクリメント信号発生装置１〜４では、センサ１１の出力信号をＡ／Ｄ変換器１３又は１３ａによりデジタル信号に変換して各種処理を行うものとしたが、特開平３−２９３５２０号公報に記載の方法及び装置のようにアナログ信号で各種処理を行う装置の場合、Ａ／Ｄ変換器（１３、１３ａ、１３ｂ）が不要である点が異なるだけで、信号処理については、上に説明したような手順をそのまま応用することができる。
【００４６】
また、例えば特開平３−２９３５２０号公報では、まず発明の最も基本的な要素に相当する装置（基本装置）が図１に開示され、更にその基本装置を応用又は変形したより複雑な形態の装置、例えば、物理量の値の異なる有効範囲に対応する複数のセンサ（変換器）を備える装置（同公報の図３）、物理量の変化の方向（増加／減少）にそれぞれ対応する２つの比較器及び微分器を備える装置（同公報の図７）、あるいはそれらを組み合わせた各種装置が開示されているが、これと同様に、本願についても、例えば図２の装置を基本装置とし、特開平３−２９３５２０号公報を参考にして、基本装置を応用又は変形したより複雑な形態の装置を構成することが可能である。もちろん、信号処理をデジタル化する場合は、特開平５−９９７０７号公報を参考にしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、インクリメント信号発生装置では、測定対象とする物理量を実際に変化させることなく、物理量の既知の値に対応するインクリメント信号を識別したり、物理量の現在値を求めることができる。そして、それが出力する各種信号を処理することにより、外部制御系において、各インクリメント信号の発生時点における物理量の絶対値に関する情報を容易に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクリメント信号発生装置の信号発生動作を説明するための図。
【図２】本発明の一実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図。
【図３】物理量が物体の回転位置である場合にセンサとして利用できるロータリーエンコーダの一例を示す図。
【図４】上記ロータリーエンコーダの出力信号（電圧）と回転位置との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図。
【図６】本発明の更に別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図。
【図７】本発明の更に別の実施例であるインクリメント信号発生装置の概略的構成を示すブロック図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）図７の装置に備えられたスイッチの３通りの設定を示す図。
【符号の説明】
１、２、３、４…インクリメント信号発生装置
１１…センサ
１２…電圧発生器
１３、１３ａ、１３ｂ…Ａ／Ｄ変換器
１４、２１、２３、２４…スイッチ
１５…保持器
１６、１８、２２…比較器
１７…微分器
２５…減算器

Claims

値の変化する目的信号を受け、所定のトリガ信号を受けた時点において前記目的信号の値を参照値として記憶保持するとともに、該参照値を示す保持信号を出力する保持手段、
前記目的信号及び前記保持信号を受けて該目的信号の値と前記参照値とを比較し、両値の差が所定の単位変化量に達したときに１個のインクリメント信号を出力するとともに前記トリガ信号を前記保持手段へ送るインクリメント信号発生手段、
前記目的信号の既知の値である基準値を示す基準信号を発生させる基準信号発生手段、及び、
前記目的信号及び前記基準信号を受けて該目的信号の値と前記基準値とを比較し、該目的信号の値が該基準値を含む所定範囲内に存在する際に原点信号を外部へ出力し、該原点信号が出力されている間に前記インクリメント信号発生手段から出力される１個のインクリメント信号を、前記目的信号の前記基準値に対応する基準インクリメント信号として外部に識別させる原点信号発生手段
を備えることを特徴とするインクリメント信号発生装置。
上記目的信号が前記基準値を挟んで下限値から上限値まで単調に増加する変化を１単位として、該単位の変化を繰り返す信号である場合において、
一の原点信号の出力から次の原点信号の出力までの間に発生する上記インクリメント信号の数を計数する計数手段、及び
上記インクリメント信号の計数値が所定値と等しいか否かを判定し、該計数値が該所定値と異なるときに上記単位変化量を補正する補正手段
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のインクリメント信号発生装置。
測定されている物理量の実際の値を示す実信号を出力する物理量検出手段、
前記実信号と等価な信号であって、その値を任意に変化させることのできるダミー信号を発生させるためのダミー信号発生手段、
上記保持手段へ送るべき目的信号を前記実信号及び前記ダミー信号の間で切り換えるためのスイッチ、及び
前記物理量検出手段から出力される前記実信号と、前記スイッチから出力される前記目的信号を受けて該実信号の値と該目的信号の値を比較し、両値の差が所定値より小さくなったときに現在値検出信号を出力する現在値検出手段
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクリメント信号発生装置。
測定されている物理量の実際の値を示す実信号を出力する物理量検出手段、
前記実信号と等価な信号であって、その値が所定パターンで変化するダミー信号を発生させるためのダミー信号発生手段、及び
上記保持手段へ送るべき目的信号を前記実信号及び前記ダミー信号の間で切り換えるためのスイッチ
を備え、
前記ダミー信号の値が前記単位変化量ずつ増加又は減少する間、前記スイッチは前記ダミー信号を上記保持手段へ送るように設定されると共に、上記インクリメント信号発生手段は上記保持信号と前記物理量検出手段から出力される前記実信号を受けて上記参照値と該実信号の値を比較し、両値の差が所定値より小さくなるまで上記インクリメント信号を出力すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のインクリメント信号発生装置。