JP6757287B2 - Speed detector - Google Patents

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Description

本発明は、モータや回転体に取り付けたインクリメンタル式ロータリエンコーダから、高精度に回転速度(本特許では回転速度を速度とも表記する)を検出する速度検出装置に関するものである。
The present invention relates to a speed detection device that detects a rotation speed (in the present patent, the rotation speed is also referred to as a speed) with high accuracy from an incremental rotary encoder attached to a motor or a rotating body.

モータや回転体に取り付けたロータリエンコーダから回転位置や回転速度を検出しモータを制御することは従来から広く実施されている。そして、これらに関して多くの発明がなされ、たとえば特許文献1、および特許文献2の発明が開示されている。 It has been widely practiced to detect a rotation position and a rotation speed from a rotary encoder attached to a motor or a rotating body to control the motor. Many inventions have been made with respect to these, and for example, the inventions of Patent Document 1 and Patent Document 2 are disclosed.

ここでロータリエンコーダには、回転に応じて矩形波を出力するインクリメンタル式、あるいは回転位置を絶対値で出力するアブソリュート式などの方式がある。そして、本発明はインクリメンタル式ロータリエンコーダに関するもので、これを以下においてインクリメンタルエンコーダと表記する。 Here, the rotary encoder includes a method such as an incremental type that outputs a rectangular wave according to rotation, or an absolute type that outputs a rotation position as an absolute value. The present invention relates to an incremental rotary encoder, which will be referred to as an incremental encoder below.

特許文献1ではインクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号を入力とする速度検出装置の発明が開示されこれの実施例を図9に引用する。該速度検出装置はラッチ信号作成部21、1つの角度計測カウンタ22、および時刻計測カウンタ23を内蔵している。そして、前記ラッチ信号作成部21は一周期のA相信号、B相信号から4種類のエッジを検出し各エッジが検出されるごとに、前記角度計測カウンタ22と時刻計測カウンタ23が生成する位相角とサンプル時刻を4種類のエッジに分けてそれぞれラッチするとしている。 Patent Document 1 discloses an invention of a speed detection device that inputs an A-phase signal and a B-phase signal output by an incremental encoder, and an embodiment thereof is cited in FIG. The speed detection device includes a latch signal creation unit 21, one angle measurement counter 22, and a time measurement counter 23. Then, the latch signal creating unit 21 detects four types of edges from the A-phase signal and the B-phase signal in one cycle, and each time each edge is detected, the phase generated by the angle measurement counter 22 and the time measurement counter 23 is generated. The corner and sample time are divided into four types of edges and latched respectively.

そして、速度演算周期毎に任意の前記エッジ種類の位相角の変位(回転位相偏差)Δθとサンプル時刻の差(キャプチャ時刻偏差)Δtを検出し、回転速度ωを次の(1)式にて演算するとしている。
(数1)

Figure 0006757287

かように、該特許文献1ではインクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号から検出した任意の1つエッジ種類にて検出と演算をするので、速度検出周期が早い、精度向上を図るなどの特徴があるとしている。 Then, the displacement (rotational phase deviation) Δθ of the phase angle of any of the edge types and the difference (capture time deviation) Δt of the sample time are detected for each speed calculation cycle, and the rotation speed ω is calculated by the following equation (1). It is supposed to be calculated.
(Equation 1)
Figure 0006757287

As described above, in Patent Document 1, since the detection and calculation are performed with any one edge type detected from the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder, the speed detection cycle is fast and the accuracy is improved. It is said that it has the characteristics of.

前記特許文献1は角度計測カウンタ22を有していたが、特許文献2は該角度計測カウンタを用いない速度検出装置の発明を開示している。
該特許文献2の速度検出装置では、インクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号の一周期から4種類のエッジを検出するとともに、これの検出時刻を記録して速度演算を実施している。さらに前記エッジと速度演算周期が同時に発生したとき、該速度演算周期を所定時間だけずらす発明が開示されている。
かように、前記特許文献1および特許文献2は速度検出について種々工夫されたものである。
Patent Document 1 has an angle measurement counter 22, but Patent Document 2 discloses an invention of a speed detection device that does not use the angle measurement counter.
In the speed detection device of Patent Document 2, four types of edges are detected from one cycle of the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder, and the detection times of these edges are recorded to perform speed calculation. .. Further, an invention is disclosed in which the speed calculation cycle is shifted by a predetermined time when the edge and the speed calculation cycle occur at the same time.
As described above, Patent Document 1 and Patent Document 2 are variously devised for speed detection.

ここで、従来のベーシックな速度検出方法について図10にて説明する。
図10において1、2、および3はそれぞれインクリメンタルエンコーダ、信号線路、および従来の速度検出装置である。該インクリメンタルエンコーダ1は回転に応じて連続した矩形波(パルス)を出力し、ここでは該出力が90度位相差のA相信号とB相信号とする例を示している。そして、該A相信号とB相信号は前記信号線路2を介して前記速度検出装置3に入力される。
Here, a conventional basic speed detection method will be described with reference to FIG.
In FIG. 10, 1, 2, and 3 are an incremental encoder, a signal line, and a conventional speed detection device, respectively. The incremental encoder 1 outputs a continuous rectangular wave (pulse) according to rotation, and here, an example is shown in which the output is an A-phase signal and a B-phase signal having a phase difference of 90 degrees. Then, the A-phase signal and the B-phase signal are input to the speed detection device 3 via the signal line 2.

次に、前記速度検出装置3が内蔵する機器について説明を行う。前記図10において4、5、10はそれぞれ入力インターフェイス、信号変換器、および回転位置カウンタである。該入力インターフェイス4は前記A相信号とB相信号を入力し、それぞれフィルタ処理、波形整形処理や絶縁処理を行ってA5信号とB5信号を生成し出力する。
そして、前記信号変換器5は該A5信号とB5信号を入力し、この2つの信号から前記A相信号、またはB相信号の4倍の周波数である4F信号(または、2倍の周波数である2F信号)と回転方向を示すFR信号を出力する。そして、前記回転位置カウンタ10はアップダウンカウンタであり、該4F信号とFR信号を入力して、前記ロータリエンコーダ1の回転位置Pを出力する。
Next, the device built in the speed detection device 3 will be described. In FIG. 10, 4, 5, and 10 are an input interface, a signal converter, and a rotation position counter, respectively. The input interface 4 inputs the A-phase signal and the B-phase signal, performs filter processing, waveform shaping processing, and insulation processing, respectively, to generate and output an A5 signal and a B5 signal.
Then, the signal converter 5 inputs the A5 signal and the B5 signal, and from these two signals, the A-phase signal or the 4F signal (or twice the frequency) which is four times the frequency of the B-phase signal. 2F signal) and FR signal indicating the rotation direction are output. Then, the rotation position counter 10 is an up / down counter, inputs the 4F signal and the FR signal, and outputs the rotation position P of the rotary encoder 1.

同じく図10において、11、12、13はそれぞれ発振器、タイマ、およびタイムラッチである。該発振器11は20MHzや40MHzなど一定周期の基準周波数信号を発生し、前記タイマ12は該基準周波数信号を入力とするカウンタであって、リアルタイムRTを生成し出力する。該タイマ12はダウンカウンタ、またはアップカウンタにて構成される。
そして、前記タイムラッチ13は前記4F信号とリアルタイムRTを入力し、前記回転位置Pが更新された時刻であるキャプチャ時刻Tを出力する。
Similarly, in FIG. 10, 11, 12, and 13 are an oscillator, a timer, and a time latch, respectively. The oscillator 11 generates a reference frequency signal having a fixed cycle such as 20 MHz or 40 MHz, and the timer 12 is a counter that inputs the reference frequency signal and generates and outputs a real-time RT. The timer 12 is composed of a down counter or an up counter.
Then, the time latch 13 inputs the 4F signal and the real-time RT, and outputs the capture time T, which is the time when the rotation position P is updated.

同じく図10において15はマイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサなどから構成される速度検出器であり、前記回転位置Pとキャプチャ時刻Tを一定の制御周期ごとに入力する。そして、該速度検出器15は前回制御周期と今回制御周期のキャプチャ時刻偏差ΔTと回転位置偏差ΔPを検出し、前記(1)式と同様に演算し回転速度Vを生成するものである。
(数2)

Figure 0006757287

なお、マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサなどを総称して以下にMPUと表記する。 Similarly, in FIG. 10, reference numeral 15 denotes a speed detector composed of a microprocessor, a digital signal processor, or the like, and inputs the rotation position P and the capture time T at regular control cycles. Then, the speed detector 15 detects the capture time deviation ΔT and the rotation position deviation ΔP of the previous control cycle and the current control cycle, and calculates the rotation speed V in the same manner as in the above equation (1).
(Equation 2)
Figure 0006757287

In addition, the microprocessor and the digital signal processor are generically referred to as MPU below.

次に図11は、上記で説明した図10の各信号の時間的推移を図示により補足して説明するものである。該図11の(1)と(2)は、それぞれ前記A相信号とB相信号の位相の変化を示し、この図の左側、中央、および右側は、それぞれ逆転、停止、および正転の場合を表し、A相信号に対してB相信号は逆転のときは90度進み、正転のときは90度遅れとしている。そして前記A5信号とB5信号は、該A相信号とB相信号と同様な位相の変化となる。
続いて該図11の(3)と(4)は、前記信号変換機5が出力する4F信号とFR信号であり、該4F信号は前記(1)A相信号と(2)B相信号の立ち上がりと立ち下りをパルス化したもので、これの周波数は前記A相信号の4倍となる。また、該FR信号は回転方向を検出した信号で、ここでは正転と逆転をそれぞれ0と1としている。
Next, FIG. 11 will supplement and explain the temporal transition of each signal of FIG. 10 described above by illustration. (1) and (2) of FIG. 11 show the phase changes of the A-phase signal and the B-phase signal, respectively, and the left side, the center, and the right side of this figure are the cases of reverse rotation, stop, and forward rotation, respectively. The B-phase signal is 90 degrees ahead of the A-phase signal when it is reversed, and 90 degrees behind when it is forward. Then, the A5 signal and the B5 signal have the same phase change as the A-phase signal and the B-phase signal.
Subsequently, (3) and (4) of FIG. 11 are 4F signals and FR signals output by the signal converter 5, and the 4F signals are the (1) A phase signal and (2) B phase signal. The rising edge and the falling edge are pulsed, and the frequency of this is four times that of the A-phase signal. Further, the FR signal is a signal that detects the rotation direction, and here, forward rotation and reverse rotation are set to 0 and 1, respectively.

次に図11の(5)と(6)は、それぞれ前記回転位相カウンタ10が出力する回転位相Pと、前記タイマ12が出力するリアルタイムRTの時間的推移を示している。そして、図11の(7)は前記速度検出器15の制御周期を表したものである。
ここで、以降の説明を容易とするためにひとつの数値例を示せば次のとおりがある。
前記インクリメンタルエンコーダ1の1回転のパルス数:600ppr
前記インクリメンタルエンコーダ1の回転速度:1800min−1
(数3)

Figure 0006757287

このとき、前記図11の(1)A相信号と(3)4F信号のそれぞれの周波数は次のとおりとなる。
(数4)
Figure 0006757287

(数5)
Figure 0006757287

また前記(2)式において、ΔTは前記(2)式の制御周期160μsとすれば、ΔPは4F信号のとき、次のとおり11パルスとなる。
(数6)
Figure 0006757287
Next, (5) and (6) of FIG. 11 show the temporal transition of the rotation phase P output by the rotation phase counter 10 and the real-time RT output by the timer 12, respectively. And (7) of FIG. 11 shows the control cycle of the speed detector 15.
Here, in order to facilitate the following explanation, one numerical example is as follows.
Number of pulses per rotation of the incremental encoder 1: 600 ppr
Rotation speed of the incremental encoder 1: 1800min -1
(Equation 3)
Figure 0006757287

At this time, the frequencies of the (1) A-phase signal and (3) 4F signal in FIG. 11 are as follows.
(Equation 4)
Figure 0006757287

(Equation 5)
Figure 0006757287

Further, in the above equation (2), if ΔT is the control cycle 160 μs of the above equation (2), then when ΔP is a 4F signal, it becomes 11 pulses as follows.
(Equation 6)
Figure 0006757287

特開平6−118090号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-118090 特開2010−8235号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-8235

従来実施されている速度の検出方法について、前記特許文献1、特許文献2、および前記図10にて示した。ここで本発明による速度検出装置は、前記インクリメンタルエンコーダ1の特性や前記速度検出装置3の回路構成、ならびにこれらの機器の設置状況や周囲温度がさまざまに異なる場合であっても、精度の良い速度の検出を安定して実現することにある。
そして、この実現のために本発明が解決しようとする課題を、従来例を説明した前記図10を元に図12から図17にて説明する。
Conventionally performed speed detection methods are shown in Patent Document 1, Patent Document 2, and FIG. 10. Here, the speed detection device according to the present invention has an accurate speed even when the characteristics of the incremental encoder 1, the circuit configuration of the speed detection device 3, and the installation conditions and ambient temperatures of these devices are different. The purpose is to stably realize the detection of.
Then, the problem to be solved by the present invention for realizing this will be described with reference to FIGS. 12 to 17 based on FIG. 10 which explains the conventional example.

第1の課題について該図10を参照し図12にて説明する。該図10のインクリメンタルエンコーダ1は光学式のものが多く使用され、これについて図12にて説明を行う。該図12の(1)は該インクリメンタルエンコーダ1の構成を簡略して示すもので、回転する被検出体のスリット円板上に放射状に光学的なスリットを設け、これを発光素子、A相受光素子、およびB相受光素子により回転に応じて連続したパルスを発生する。そして、該A相受光素子とB相受光素子は、後述するA相信号とB相信号が90度位相差となるよう物理的に位置を調整して設置されている。 The first problem will be described with reference to FIG. 10 with reference to FIG. As the incremental encoder 1 of FIG. 10, many optical encoders 1 are used, which will be described with reference to FIG. FIG. 12 (1) briefly shows the configuration of the incremental encoder 1. An optical slit is provided radially on a slit disk of a rotating object to be detected, and this is used as a light emitting element and A-phase light receiving. The element and the B-phase light receiving element generate continuous pulses according to rotation. The A-phase light receiving element and the B-phase light receiving element are physically adjusted in position so that the A-phase signal and the B-phase signal, which will be described later, have a phase difference of 90 degrees.

前記インクリメンタルエンコーダ1は、該A相受光素子とB相受光素子の出力を波形整形して矩形波とし、前記図12の(2)と(3)に示すA相信号とB相信号を出力する。この図では、前記インクリメンタルエンコーダ1が正転にて回転するとき、前記A相信号がB相信号より位相が90度進みとしている。次に前記図12の(4)と(5)は、前記図12の(2)と(3)の点線で示す区間を拡大して示している。この図において、T1、T2、T3はそれぞれ前記A相信号やB相信号の1周期、ハイ区間、およびロー区間を示し、T4、T5、T6、およびT7は前記A相信号とB相信号により分割される4つの区間を示している。
次に前記図12の(6)は、前記A相信号とB相信号の立ち上がりと立ち下りをパルス化した4F信号であり、これの周波数は前記A相信号の4倍となる。そして従来、該4F信号にて前記インクリメンタルエンコーダ1の回転速度が検出されている。
The incremental encoder 1 shapes the outputs of the A-phase light receiving element and the B-phase light receiving element into a rectangular wave, and outputs the A-phase signal and the B-phase signal shown in FIGS. 12 (2) and 12 (3). .. In this figure, when the incremental encoder 1 rotates in the normal rotation, the phase of the A-phase signal is 90 degrees ahead of that of the B-phase signal. Next, (4) and (5) in FIG. 12 are shown by enlarging the sections shown by the dotted lines in FIGS. 12 (2) and (3). In this figure, T1, T2, and T3 indicate one cycle, high section, and low section of the A-phase signal and B-phase signal, respectively, and T4, T5, T6, and T7 are based on the A-phase signal and B-phase signal. It shows four sections that are divided.
Next, FIG. 12 (6) is a 4F signal in which the rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal are pulsed, and the frequency of this is four times that of the A-phase signal. Conventionally, the rotation speed of the incremental encoder 1 is detected by the 4F signal.

ここで精度の良い回転速度の検出のためには、前記T2とT3が等しいこと、前記T4、T5、T6、およびT4は相互に等しいことが重要であるが、実用において次に示す課題がある。 Here, in order to detect the rotation speed with high accuracy, it is important that T2 and T3 are equal to each other and that T4, T5, T6, and T4 are equal to each other, but there are the following problems in practical use. ..

前記図12の(1)において、スリット円板のスリットピッチは光学的に極めて精度よく製作され、前記A相受光素子より得られる前記図12の(4)A相信号も精度よく生成されることになり、前記T2とT3のデューティの変動もわずかなものとなり、前記図12の(5)B相信号についても同様である。しかしながら、前記A相受光素子とB相受光素子は物理的に設置されるため、相互の位相差の精度は劣るものとなる。次に、これを図13にて具体的に説明する。 In (1) of FIG. 12, the slit pitch of the slit disk is optically manufactured with extremely high accuracy, and the (4) A-phase signal of FIG. 12 obtained from the A-phase light receiving element is also accurately generated. Therefore, the fluctuation of the duty of T2 and T3 becomes slight, and the same applies to the B-phase signal (5) of FIG. However, since the A-phase light receiving element and the B-phase light receiving element are physically installed, the accuracy of the mutual phase difference is inferior. Next, this will be specifically described with reference to FIG.

該図13の(1)、(2)、(3)はそれぞれA相信号、B相信号、および4F信号の時間的推移を表し、前記図12の(4)、(5)、および(6)にそれぞれ対応している。該図13の(1)A相信号は先に示したとおり、T2とT3のデューティの変動はわずかである。一方、前記A相受光素子とB相受光素子を取り付ける精度は、前記スリット円板のスリットピッチの精度より劣るため、前記図13の(2)B相信号は(1)A相信号に対し点線で示すとおり誤差(ゆらぎ)が発生する。これにより、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定速度で回転するとき、図13の(3)に示す4F信号の周期が乱れて正しい回転速度が得られなくなる。そして、前記インクリメンタルエンコーダ1が早く回転するほど回転速度の検出において、前記A相信号とB相信号間のゆらぎの影響は大きくなって正しい回転速度が得られなくなる課題がある。 (1), (2), and (3) of FIG. 13 represent the temporal transition of the A-phase signal, the B-phase signal, and the 4F signal, respectively, and (4), (5), and (6) of FIG. ) Corresponds to each. As shown above, the (1) A-phase signal in FIG. 13 has a slight variation in duty between T2 and T3. On the other hand, since the accuracy of attaching the A-phase light receiving element and the B-phase light receiving element is inferior to the accuracy of the slit pitch of the slit disk, the (2) B-phase signal of FIG. 13 is a dotted line with respect to the (1) A-phase signal. As shown in, an error (fluctuation) occurs. As a result, when the incremental encoder 1 rotates at a constant speed, the period of the 4F signal shown in FIG. 13 (3) is disturbed and the correct rotation speed cannot be obtained. Then, as the incremental encoder 1 rotates faster, there is a problem that the influence of the fluctuation between the A-phase signal and the B-phase signal becomes larger in the detection of the rotation speed, and the correct rotation speed cannot be obtained.

そしてこの課題の説明を容易とするために数値例で示せば、このゆらぎが前記区間T4からT7においてそれぞれ20%であって前記(3)式の条件のとき、前記(6)式より速度検出の誤差は1.8%(20%を11で除した値)となって製品の生産において品質に支障をきたすものである。そして、これの解決が本発明にて解決しようとする第1の課題である。 Then, in order to facilitate the explanation of this problem, if a numerical example is shown, when the fluctuation is 20% in each of the sections T4 to T7 and the condition of the above equation (3) is satisfied, the speed is detected from the above equation (6). The error is 1.8% (20% divided by 11), which hinders the quality of product production. The solution to this is the first problem to be solved by the present invention.

次の課題を示すにあたり図14の説明を行う。該図14は前記図10の入力インターフェイス4の構成例を示すもので、図中のインクリメンタルエンコーダ1および信号線路2は、前記図10で同じ符号を付すものと同じ機能を有しその説明は割愛する。 FIG. 14 will be described in order to show the next problem. FIG. 14 shows a configuration example of the input interface 4 of FIG. 10, and the incremental encoder 1 and the signal line 2 in the figure have the same functions as those having the same reference numerals in FIG. 10, and the description thereof will be omitted. To do.

該図14は、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力するA相信号とB相信号が、前記速度検出装置3に入力されるとき、通常実施されているノイズの除去や信号の歪みの整形回路などの一例を示すものである。該図14において、4-1、4-2、4-3、および4-4はそれぞれフィルタ、コンパレータ、フォトカプラ、およびコンバータであり、該フィルタ4-1の機能はノイズ除去であり、該コンパレータ4-2の機能は波形整形である。
次に前記フォトカプラ4-3は、前記インクリメンタルエンコーダ1側と該入力インターフェイス4の後続電子回路側を電気的に絶縁し、前記コンバータ4-4は該フォトカプラ4-3の出力を波形整形するものである。
そして、図中のA1からA5はA相信号について前記フィルタ4-1からコンバータ4-4のそれぞれの図示する入出力ポイントを示し、B1からB5はB相信号について同様の入出力ポイントを示している
FIG. 14 shows an example of a noise removal and signal distortion shaping circuit that are normally performed when the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder 1 are input to the speed detection device 3. Is shown. In FIG. 14, 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 are filters, comparators, photocouplers, and converters, respectively, and the function of the filters 4-1 is noise reduction, and the comparators. The function of 4-2 is waveform shaping.
Next, the photocoupler 4-3 electrically insulates the incremental encoder 1 side from the subsequent electronic circuit side of the input interface 4, and the converter 4-4 waveform-shapes the output of the photocoupler 4-3. It is a thing.
Then, A1 to A5 in the figure indicate the respectively illustrated input / output points of the filters 4-1 to the converter 4-4 for the A phase signal, and B1 to B5 indicate the same input / output points for the B phase signal. Is

次に本発明が解決しようとする第2の課題について、前記図14を参照しつつ図15にて説明する。前記図14において前記入力インターフェイス4が前記フィルタ4-1とコンパレータ4-2にて構成されているとき、該図15はA相信号について各ポイントの波形を時間の推移とともに表しており、該図15の(1)A1信号、(2)A2信号、(3)A3信号はそれぞれ前記図14のポイントA1、A2、およびA3における信号の波形を示している。 Next, the second problem to be solved by the present invention will be described with reference to FIG. 14 with reference to FIG. In FIG. 14, when the input interface 4 is composed of the filter 4-1 and the comparator 4-2, FIG. 15 shows the waveform of each point for the A-phase signal with the passage of time. Fifteen (1) A1 signal, (2) A2 signal, and (3) A3 signal show the waveforms of the signals at points A1, A2, and A3 in FIG. 14, respectively.

始めに、該図15の(1)A1信号は前記フィルタ4-1の入力波形で、波高値V1、周期T1としている。またあとの説明を容易とするため、ハイ区間T2-1とロー区間T2-2の時間が等しい矩形波と想定し説明する。
次に該図15の(2)A2信号は、前記コンパレータ4-2の入力波形で、この波形は前記フィルタ4-1により図示するがごとく緩やかな立ち上がりと立ち下りを有したものとなる。また前記コンパレータ4-2は通常ヒステリシス特性を有しており、図中のVh1とVl1はそれぞれ前記コンパレータ4-2のヒステリシスハイ電圧とヒステリシスロー電圧である。
First, the (1) A1 signal in FIG. 15 is an input waveform of the filter 4-1 and has a peak value V1 and a period T1. Further, in order to facilitate the explanation later, it is assumed that the time of the high section T2-1 and the time of the low section T2-2 are equal.
Next, the A2 signal (2) in FIG. 15 is an input waveform of the comparator 4-2, and this waveform has a gradual rising and falling edge as shown by the filter 4-1. Further, the comparator 4-2 usually has a hysteresis characteristic, and Vh1 and Vl1 in the figure are a hysteresis high voltage and a hysteresis low voltage of the comparator 4-2, respectively.

次に該図15の(3)A3信号について説明を行う。該A3信号は前記コンパレータ4-2の出力波形であり該コンパレータ4-2のヒステリシス特性のため、立ち上がりと立ち下りが前記A2信号からそれぞれ遅延時間T3-1、T3-2で示す遅れとなる。
そして、該A3信号のハイ区間とロー区間はそれぞれT4-1とT4-2となる。ここで、前記A2信号の立ち上がりと立ち下り時間が異なること、およびヒステリシスハイ電圧Vh1とヒステリシスロー電圧Vl1の存在により、前記遅延時間T3-1とT3-2は値が異なる時間となって、前記区間T4-1とT4-2も値が異なる時間となる。
Next, the (3) A3 signal of FIG. 15 will be described. The A3 signal is the output waveform of the comparator 4-2, and due to the hysteresis characteristic of the comparator 4-2, the rising edge and the falling edge are delayed from the A2 signal by the delay times T3-1 and T3-2, respectively.
Then, the high section and the low section of the A3 signal are T4-1 and T4-2, respectively. Here, the delay times T3-1 and T3-2 have different values due to the difference between the rising and falling times of the A2 signal and the existence of the hysteresis high voltage Vh1 and the hysteresis low voltage Vl1. The intervals T4-1 and T4-2 also have different values.

次に図15の(4)は、速度を検出するために前記A3信号の立ち上がりと立ち下りをパルス化した2FA信号(図14には図示せず)を用いる場合で、これの周波数は前記A相信号の2倍となる。しかし、該2FA信号の周期は図示するとおり前記T4-1とT4-2となってばらつきが発生する。かように前記図15の(1)から(4)にて示したとおり、前記入力インターフェイス4のハードウェアに起因して、前記A相信号から抽出した前記2FA信号から速度検出を行うとき正しい回転速度が得られなくなる課題がある。 Next, FIG. 15 (4) is a case where a 2FA signal (not shown in FIG. 14) in which the rising and falling edges of the A3 signal are pulsed is used to detect the speed, and the frequency of this is A. It is twice the phase signal. However, the period of the 2FA signal becomes T4-1 and T4-2 as shown in the figure, and variations occur. As described above in FIGS. 15 (1) to (4), the correct rotation is performed when the speed is detected from the 2FA signal extracted from the A phase signal due to the hardware of the input interface 4. There is a problem that the speed cannot be obtained.

そしてこの課題を具体的に数値例で示せば、前記(3)式の条件で前記2FA信号のとき、ΔPは前記(6)式に換えて次のとおり5パルスとなる
(数7)

Figure 0006757287

ここで、前記区間T4-1のばらつきが15%のとき、該(7)式より速度検出の誤差は3%(15%を5で除した値)となって製品の生産において品質に支障をきたすものであり、これの解消が本発明にて解決しようとする第2の課題である。
なお、前記図15はA相信号について説明したが、B相信号についても同様である。 If this problem is concretely shown by a numerical example, in the case of the 2FA signal under the condition of the above equation (3), ΔP becomes 5 pulses as follows instead of the above equation (6).
(Equation 7)
Figure 0006757287

Here, when the variation of the section T4-1 is 15%, the error of speed detection becomes 3% (value obtained by dividing 15% by 5) from the equation (7), which hinders the quality in product production. It is a problem, and its solution is the second problem to be solved by the present invention.
Although the A-phase signal has been described in FIG. 15, the same applies to the B-phase signal.

本発明が解決しようとする次の課題について、前記図14を参照しつつ図16にて説明する。ここで、前記図15は前記図14のフィルタ4-1とコンパレータ4-2による動作を表したが、該図16はこれに加えて前記フォトカプラ4-3とコンバータ4-4が付加されるときの動作を表している。そして、該図16の(1)、(2)、(3)は前記図15の(1)、(2)、および(3)と同じでこれの説明は割愛し、該図16の(4)A4信号、(5)A5信号は、それぞれ前記図14のポイントA4、A5における信号の時間的推移を表している。 The next problem to be solved by the present invention will be described with reference to FIG. 14 with reference to FIG. Here, FIG. 15 shows the operation by the filter 4-1 and the comparator 4-2 of FIG. 14, but in FIG. 16, the photocoupler 4-3 and the converter 4-4 are added in addition to the operation. It represents the operation of the time. The (1), (2), and (3) of FIG. 16 are the same as those of (1), (2), and (3) of FIG. 15, and the description thereof is omitted. ) A4 signal and (5) A5 signal represent the temporal transition of the signal at points A4 and A5 in FIG. 14, respectively.

そして、前記フォトカプラ4-3は該図16の(3)A3信号を入力し(4)A4信号を出力するが、これは図示するがごとく緩やかな立ち上がりと立ち下りを有したものとなる。該A4信号は前記コンバータ4-4の入力となるが、図中のV2は波高値、Vh2とVl2はそれぞれ前記コンバータ4-4のヒステリシスハイ電圧とヒステリシスロー電圧である。
次に該図16の(5)A5信号について説明を行う。該A5信号は前記コンバータ4-4の出力波形であり該コンバータ4-4のヒステリシス特性のため、立ち上がりと立ち下りが前記A3信号からそれぞれ遅延時間T5-1、T5-2で示す遅れとなる。
Then, the photocoupler 4-3 inputs (3) A3 signal of FIG. 16 and outputs (4) A4 signal, which has a gentle rising edge and falling edge as shown in the figure. The A4 signal is an input of the converter 4-4. In the figure, V2 is the peak value, and Vh2 and Vl2 are the hysteresis high voltage and the hysteresis low voltage of the converter 4-4, respectively.
Next, the (5) A5 signal of FIG. 16 will be described. The A5 signal is the output waveform of the converter 4-4, and due to the hysteresis characteristic of the converter 4-4, the rising edge and the falling edge are delayed from the A3 signal by the delay times T5-1 and T5-2, respectively.

そして、該A5信号のハイ区間とロー区間はそれぞれT6-1とT6-2となる。ここで、前記A4信号の立ち上がりと立ち下り時間が異なること、およびヒステリシスハイ電圧Vh2とヒステリシスロー電圧Vl2の存在により、前記遅延時間T5-1とT5-2は値が異なる時間となって、前記区間T6-1とT6-2も値が異なる時間となる。 Then, the high section and the low section of the A5 signal are T6-1 and T6-2, respectively. Here, the delay times T5-1 and T5-2 have different values due to the difference between the rising and falling times of the A4 signal and the existence of the hysteresis high voltage Vh2 and the hysteresis low voltage Vl2. The values of the intervals T6-1 and T6-2 are also different.

次に図16の(6)は、速度を検出するために前記A5信号の立ち上がりと立ち下りをパルス化した2FA信号(図14には図示せず)を示すもので、これの周波数は前記A相信号の2倍となる。しかし、該2FA信号の周期は図示するとおり前記T6-1とT6-2となってばらつきが発生する。
かように該図16の(3)から(6)にて示したとおり、前記入力インターフェイス4のハードウェアに起因して、前記A相信号だけから抽出した前記2FA信号から速度検出を行うときも正しい回転速度が得られなくなり、これは、前記図15で示した第2の課題と同様であり、前記コンパレータ4-2や前記フォトカプラ4-3をともに設置するなどの回路構成により誤差が累積することとなる。なお、該図16はA相信号について説明したが、B相信号についても同様である。
Next, FIG. 16 (6) shows a 2FA signal (not shown in FIG. 14) in which the rising and falling edges of the A5 signal are pulsed in order to detect the speed, and the frequency of this is A. It is twice the phase signal. However, as shown in the figure, the period of the 2FA signal becomes T6-1 and T6-2, and variations occur.
As described above in FIGS. 16 (3) to 16 (6), even when the speed is detected from the 2FA signal extracted only from the A phase signal due to the hardware of the input interface 4. The correct rotation speed cannot be obtained, which is the same as the second problem shown in FIG. 15, and errors are accumulated due to a circuit configuration such as installing the comparator 4-2 and the photocoupler 4-3 together. Will be done. Although FIG. 16 describes the A-phase signal, the same applies to the B-phase signal.

すなわち、前記図14の入力インターフェイス4において、必要とされる機能の例として挙げた前記フィルタ4-1およびフォトカプラ4-3など、波形を変形する複数の回路構成があっても、正確な速度を検出することが第2の課題である。 That is, in the input interface 4 of FIG. 14, even if there are a plurality of circuit configurations that deform the waveform, such as the filter 4-1 and the photocoupler 4-3 mentioned as examples of the required functions, the speed is accurate. Is the second task.

次に本発明が解決しようとする第3の課題について、前記図14を参照しつつ図17にて説明する。該図17は、前記図14において前記信号線路2の配線距離が長いとき、前記入力インターフェイス4の動作を示すものである。 Next, the third problem to be solved by the present invention will be described with reference to FIG. 14 with reference to FIG. FIG. 17 shows the operation of the input interface 4 when the wiring distance of the signal line 2 is long in FIG.

始めに、該図17の(1)A相信号は前記インクリメンタルエンコーダ1の出力波形で、波高値V1、周期T1としている。またあとの説明を容易とするため、ハイ区間T2-1とロー区間T2-2の時間が等しい矩形波と想定し説明する。
そして該図17の(2)A1信号は、前記入力インターフェイス4が内蔵するフィルタ4-1の入力波形で、前記信号線路2の配線距離が長いため該信号線路2の特性インピーダンスによって、図示するがごとく緩やかな立ち上がりと立ち下りを有するとともに、波高値も前記のV1からV3にドロップしたものとなる。
First, the phase A signal (1) in FIG. 17 is an output waveform of the incremental encoder 1, and has a peak value V1 and a period T1. Further, in order to facilitate the explanation later, it is assumed that the time of the high section T2-1 and the time of the low section T2-2 are equal.
The A1 signal in FIG. 17 (2) is an input waveform of the filter 4-1 built in the input interface 4, and is shown by the characteristic impedance of the signal line 2 because the wiring distance of the signal line 2 is long. It has a gentle rise and fall, and the peak value is also dropped from V1 to V3.

次に図17の(3)A2信号において、実線は前記フィルタ4-1の出力を表し、点線は比較のため該フィルタ4-1の入力となる前記(2)A1信号を重ねて表している。またこの図でV1とV3は前記(2)A1信号にて説明のものであり、V4は該フィルタ4-1の出力の波高値である。該(3)A2信号は前記信号線路2の配線距離が長いため、先に説明した前記図15の(2)A1信号よりさらに変形されたものとなる。
該(3)A2信号は前記コンパレータ4-2の入力でもあり、ヒステリシスハイ電圧Vh1とヒステリシスロー電圧Vl1も示している。
Next, in the (3) A2 signal of FIG. 17, the solid line represents the output of the filter 4-1 and the dotted line represents the (2) A1 signal that is the input of the filter 4-1 for comparison. .. Further, in this figure, V1 and V3 are described by the above (2) A1 signal, and V4 is the peak value of the output of the filter 4-1. Since the (3) A2 signal has a long wiring distance of the signal line 2, it is further modified from the (2) A1 signal of FIG. 15 described above.
The (3) A2 signal is also an input of the comparator 4-2, and also shows a hysteresis high voltage Vh1 and a hysteresis low voltage Vl1.

次に該図17の(4)A3信号について、該A3信号は前記コンパレータ4-2の出力波形であり該コンパレータ4-2のヒステリシス特性のため、立ち上がりと立ち下りが前記A2信号からそれぞれ遅延時間T7-1、T7-2で示す遅れとなる。
そして、該A3信号のハイ区間とロー区間はそれぞれT8-1とT8-2となる。ここで、前記A2信号の立ち上がりと立ち下り時間が異なること、およびヒステリシスハイ電圧Vh1とヒステリシスロー電圧Vl1の存在により、前記遅延時間T7-1とT7-2は値が異なる時間となって、前記区間T8-1とT8-2も値が異なる時間となる。
Next, with respect to the A3 signal (4) of FIG. 17, the A3 signal is the output waveform of the comparator 4-2, and due to the hysteresis characteristics of the comparator 4-2, the rising and falling delay times from the A2 signal, respectively. The delay is indicated by T7-1 and T7-2.
Then, the high section and the low section of the A3 signal are T8-1 and T8-2, respectively. Here, the delay times T7-1 and T7-2 have different values due to the difference between the rising and falling times of the A2 signal and the existence of the hysteresis high voltage Vh1 and the hysteresis low voltage Vl1. The intervals T8-1 and T8-2 also have different values.

次に図17の(5)は前記図15の(4)と同様に、速度を検出するために前記A3信号の立ち上がりと立ち下りをパルス化した2FA信号(前記図14には図示せず)を示すもので、これの周波数は前記A相信号の2倍となる。しかし、該2FA信号の周期は図示するとおり前記T8-1とT8-2となってばらつきが発生する。かように前記図17の(2)にて示したとおり、前記信号線路2の配線距離が長いため前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する波形が変形され、前記A相信号から抽出した前記2FA信号から速度検出を行うとき正しい回転速度が得られなくなり、これの解決が第3の課題である。
なお、前記図17はA相信号について説明したが、B相信号についても同様である。
Next, FIG. 17 (5) is a 2FA signal in which the rising and falling edges of the A3 signal are pulsed in order to detect the speed, as in the case of FIG. 15 (4) (not shown in FIG. 14). The frequency of this is twice that of the A-phase signal. However, the period of the 2FA signal becomes T8-1 and T8-2 as shown in the figure, and variations occur. As shown in FIG. 17 (2), since the wiring distance of the signal line 2 is long, the waveform output by the incremental encoder 1 is deformed, and the speed is derived from the 2FA signal extracted from the A phase signal. When the detection is performed, the correct rotation speed cannot be obtained, and the solution to this is the third problem.
Although the A-phase signal has been described in FIG. 17, the same applies to the B-phase signal.

ここで、前記図17の(2)A1信号と(3)A3信号に示すとおり、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号とB相信号が変形して伝達されることを示した。しかしこれは、前記信号線路2の配線距離が長いときのみならず、各装置が設置された環境、室温、および装置の稼働による温度変化により、前記A相信号とB相信号の波形がさらに変形されて、前記図17の(5)2FA信号において前記区間T8-1とT8-2の時間が時々刻々と変動するに至り、該2FA信号から速度検出を行うとき正しい回転速度が得られなくなり、これの解決が第4の課題である。
Here, as shown in (2) A1 signal and (3) A3 signal in FIG. 17, it is shown that the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder 1 are deformed and transmitted. However, this is because the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal are further deformed not only when the wiring distance of the signal line 2 is long, but also due to the environment in which each device is installed, the room temperature, and the temperature change due to the operation of the device. As a result, in the 2FA signal of FIG. 17 (5), the times of the sections T8-1 and T8-2 fluctuate from moment to moment, and when speed detection is performed from the 2FA signal, the correct rotation speed cannot be obtained. The solution to this is the fourth issue.

インクリメンタルエンコーダと速度検出装置で構成され、該インクリメンタルエンコーダは、回転に応じて90度位相差のA相信号とB相信号の連続した矩形波信号を出力し、該速度検出装置は入力インターフェイス、信号変換器、回転位置カウンタとタイムラッチ、および速度検出部を内蔵している。 It is composed of an incremental encoder and a speed detection device. The incremental encoder outputs a continuous rectangular wave signal of A-phase signal and B-phase signal with a phase difference of 90 degrees according to rotation, and the speed detection device outputs an input interface and a signal. It has a built-in converter, rotation position counter and time latch, and speed detector.

前記入力インターフェイスは、前記インクリメンタルエンコーダが出力するA相信号とB相信号を入力してフィルタ処理、絶縁処理、または波形整形処理を行ったA5信号とB5信号を前記信号変換器に出力し、前記回転位置カウンタとタイムラッチはそれぞれ、前記信号変換器が出力する信号により回転位置と該回転位置を得た時刻(キャプチャ時刻)を出力する。そして本発明は、前記速度検出部は該回転位置とキャプチャ時刻により速度を検出する速度検出装置に関するものである。 The input interface inputs the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder and outputs the A5 signal and the B5 signal that have been filtered, insulated, or waveform-shaped to the signal converter. The rotation position counter and the time latch each output the rotation position and the time (capture time) at which the rotation position was obtained by the signal output from the signal converter. The present invention relates to a speed detection device in which the speed detection unit detects a speed based on the rotation position and the capture time.

さらに説明を加えると、該速度検出装置が内蔵する前記信号変換器は、入力した前記A5信号について前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスA+信号を生成するとともに、該パルスA+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA+信号を生成する。
同じく前記信号変換器は、入力した前記A5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスA−信号を生成するとともに、該パルスA−信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA−信号を生成しする。
Further explaining, the signal converter built in the speed detection device has a rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is forward rotation and a falling edge when the rotation direction of the incremental encoder is reverse rotation for the input A5 signal. Along with generating a pulse A + signal, a rotation direction FRA + signal indicating the rotation direction when the pulse A + signal is generated is generated.
Similarly, the signal converter generates a pulse A- signal at the falling edge when the input A5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and the pulse. A rotation direction FRA- signal indicating the rotation direction when the A- signal is generated is generated.

同じく前記信号変換器は、入力した前記B5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスB+信号を生成するとともに、該パルスB+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB+信号を生成する。
同じく前記信号変換器は、入力した前記B5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスB−信号を生成するとともに、該パルスB−信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB−信号を生成する。
Similarly, the signal converter generates a pulse B + signal at the rising edge when the input B5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the falling edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and the pulse B + signal. A rotation direction FRB + signal indicating the rotation direction when the signal is generated is generated.
Similarly, the signal converter generates a pulse B- signal at the falling edge when the input B5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and also generates the pulse B- signal. A rotation direction FRB- signal indicating the rotation direction when the B- signal is generated is generated.

さらに前記速度検出装置は、4組の回転位置カウンタとタイムラッチを内蔵し、該4組の回転位置カウンタは、アップダウンカウンタの機能を有して、それぞれ前記パルスA+信号と回転方向FRA+信号、前記パルスA―信号と回転方向FRA−信号、前記パルスB+信号と回転方向FRB+信号、および前記パルスB―信号と回転方向FRB−信号を入力して、回転位置PA+、回転位置PA−、回転位置PB+、および回転位置PB−を検出して出力する。
また前記4組のタイムラッチは、それぞれ前記パルスA+信号、前記パルスA―信号、前記パルスB+信号、および前記パルスB―信号を入力して、前記回転位置PA+、回転位置PA−、回転位置PB+、および回転位置PB−が更新された時刻をキャプチャ(捕獲)してキャプチャ時刻TA+、キャプチャ時刻TA−、キャプチャ時刻TB+、およびキャプチャ時刻TB−を出力する。
Further, the speed detection device incorporates four sets of rotation position counters and a time latch, and the four sets of rotation position counters have the functions of up / down counters, and the pulse A + signal and the rotation direction FRA + signal, respectively. By inputting the pulse A- signal and the rotation direction FRA- signal, the pulse B + signal and the rotation direction FRB + signal, and the pulse B- signal and the rotation direction FRB- signal, the rotation position PA +, the rotation position PA-, and the rotation position Detects and outputs PB + and rotation position PB-.
Further, the four sets of time latches input the pulse A + signal, the pulse A- signal, the pulse B + signal, and the pulse B- signal, respectively, to input the rotation position PA +, the rotation position PA-, and the rotation position PB +. , And the time when the rotation position PB− is updated is captured (captured), and the capture time TA +, the capture time TA−, the capture time TB +, and the capture time TB− are output.

そして、前記速度検出装置が内蔵する前記速度検出部は、さらに4組のメモリを内蔵し、1組目のメモリPA+(0)、TA+(0)、PA+(−1)、およびTA+(−1)について前記速度検出装置が内蔵するMPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TA+をチェックして更新されているときは、前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)をそれぞれ前記メモリPA+(−1)とメモリTA+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA+と前記キャプチャ時刻TA+をそれぞれ前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)にセーブする。
次に、2組目のメモリPA−(0)、TA−(0)、PA−(−1)、およびTA−(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TA−をチェックし更新されているときは、前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)をそれぞれ前記メモリPA−(−1)とメモリTA−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA−と前記キャプチャ時刻TA−をそれぞれ前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)にセーブする。
The speed detection unit built in the speed detection device further incorporates four sets of memories, and the first set of memories PA + (0), TA + (0), PA + (-1), and TA + (-1). ), When the MPU built in the speed detection device checks and updates the capture time TA + at each speed detection timing, the memory PA + (0) and the memory TA + (0) are set to the memory PA + (0), respectively. After saving in -1) and memory TA + (-1), the rotation position PA + and the capture time TA + are saved in the memory PA + (0) and the memory TA + (0), respectively.
Next, with respect to the second set of memories PA- (0), TA- (0), PA- (-1), and TA- (-1), the MPU sets the capture time TA- for each speed detection timing. When checked and updated, the memory PA- (0) and the memory TA- (0) are saved in the memory PA- (-1) and the memory TA- (-1), respectively, and then the rotation position PA. -And the capture time TA- are saved in the memory PA- (0) and the memory TA- (0), respectively.

また、3組目のメモリPB+(0)、TB+(0)、PB+(−1)、およびTB+(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TB+をチェックし更新されているときは、前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)をそれぞれ前記メモリPB+(−1)とメモリTB+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB+と前記キャプチャ時刻TB+をそれぞれ前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)にセーブする。
そして、4組目のメモリPB−(0)、TB−(0)、PB−(−1)、およびTB−(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TB−をチェックし更新されているときは、前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)をそれぞれ前記メモリPB−(−1)とメモリTB−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB−と前記キャプチャ時刻TB−をそれぞれ前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)にセーブする。
Further, regarding the third set of memories PB + (0), TB + (0), PB + (-1), and TB + (-1), the MPU checks and updates the capture time TB + at each speed detection timing. When, after saving the memory PB + (0) and the memory TB + (0) in the memory PB + (-1) and the memory TB + (-1), respectively, the rotation position PB + and the capture time TB + are stored in the memory PB +, respectively. Save to (0) and memory TB + (0).
Then, for the fourth set of memories PB- (0), TB- (0), PB- (-1), and TB- (-1), the MPU checks the capture time TB- for each speed detection timing. When updated, the memory PB- (0) and the memory TB- (0) are saved in the memory PB- (-1) and the memory TB- (-1), respectively, and then the rotation position PB- And the capture time TB- are saved in the memory PB- (0) and the memory TB- (0), respectively.

次に、前記速度検出装置が内蔵するMPUは速度検出タイミングごとに、前記インクリメンタルエンコーダの回転速度とあらかじめ定めた速度確立レベルを比較する。そして、該回転速度が該速度確立レベル未満のとき、前記速度検出装置は前記メモリTA+(0)、TA−(0)、TB+(0)、およびTB−(0)のうち、直近の時刻の組にて速度VA+(n)、VA−(n)、VB+(n)、またはVB−(n)のうち1つを演算して速度を出力する。 Next, the MPU built in the speed detection device compares the rotation speed of the incremental encoder with a predetermined speed establishment level for each speed detection timing. Then, when the rotation speed is less than the speed establishment level, the speed detection device uses the memory TA + (0), TA- (0), TB + (0), and TB- (0) at the latest time. The set calculates one of velocity VA + (n), VA− (n), VB + (n), or VB− (n) and outputs the velocity.

また、前記インクリメンタルエンコーダの回転速度が前記速度確立レベル以上のときは、前の速度検出タイミングにて速度を演算した組と同じ組にて連続して速度VA+(n)、VA−(n)、VB+(n)、またはVB−(n)のうち1つの速度を演算して、または複数の速度を演算し平均して、速度を出力することを特徴とする速度検出装置である。
When the rotation speed of the incremental encoder is equal to or higher than the speed establishment level, the speeds VA + (n), VA- (n), and the same set as the set for which the speed was calculated at the previous speed detection timing are continuously used. It is a speed detection device characterized in that the speed of one of VB + (n) or VB- (n) is calculated, or a plurality of speeds are calculated and averaged, and the speed is output.

以上で説明したとおり、インクリメンタルエンコーダから速度を検出するとき、インクリメンタルエンコーダと速度検出装置間の信号線路が長い場合であっても、速度検出装置の入力インターフェイスがどの様な回路構成であっても、また周囲温度が高い低いにかかわらず、常にインクリメンタルエンコーダの精度を損なうことなく精度良く安定した速度を検出する速度検出装置を実現する。これにより本発明による速度検出装置を用いて、電動機の回転速度や搬送装置の速度を精度よく検出して、高品質な製品の生産を実現するものである。
As described above, when detecting the speed from the incremental encoder, even if the signal line between the incremental encoder and the speed detection device is long, regardless of the circuit configuration of the input interface of the speed detection device. Further, regardless of whether the ambient temperature is high or low, a speed detection device that always detects a stable speed with high accuracy without impairing the accuracy of the incremental encoder is realized. As a result, the speed detection device according to the present invention can be used to accurately detect the rotation speed of the electric motor and the speed of the transfer device to realize the production of high-quality products.

本発明の実施例の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the Example of this invention. インクリメンタルエンコーダの出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of an incremental encoder. 本発明の入力インターフェイスの動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the input interface of this invention. 本発明の入力インターフェイスの動作を説明する図(その2)である。It is a figure (the 2) explaining the operation of the input interface of this invention. 本発明の入力インターフェイスの動作を説明する図(その3)である。It is a figure (the 3) explaining the operation of the input interface of this invention. 回転位相カウンタの動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of a rotation phase counter. インクリメンタルエンコーダの出力を説明する図(その2)である。It is a figure (the 2) explaining the output of an incremental encoder. 速度検出を説明する図である。It is a figure explaining speed detection. 特許文献1の実施例である。This is an example of Patent Document 1. 速度検出の従来例を説明する図である。It is a figure explaining the conventional example of speed detection. 速度検出装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the speed detection device. インクリメンタルエンコーダを説明する図である。It is a figure explaining the incremental encoder. インクリメンタルエンコーダの出力を説明する図(その3)である。It is a figure (the 3) explaining the output of an incremental encoder. 入力インターフェイスの構成例である。This is a configuration example of the input interface. 入力インターフェイスの動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of an input interface. 入力インターフェイスの動作を説明する図(その2)である。It is a figure (the 2) explaining the operation of an input interface. 入力インターフェイスの動作を説明する図(その3)である。It is a figure (the 3) explaining the operation of an input interface.

以下に本発明の実施例の図を示して説明を行う。図1は本発明の実施例を示し、図2、図3、図4、図5、図6、図7、および図8は該図1の動作を補足して説明するものである。
A diagram of an embodiment of the present invention will be shown below for description. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, 4, 5, 5, 7, and 8 supplementarily explain the operation of FIG. 1.

図1は本発明による速度制御装置3-1の実施例の構成を説明する図である。該図1において、インクリメンタルエンコーダ1、信号線路2、入力インターフェイス4、回転位置カウンタ10、発振器11、タイマ12、およびタイムラッチ13は、前記図10で同じ符号を付すものと同じ機能を有しておりこれの説明は割愛する。そして、速度検出装置3-1、信号変換器5-1、および速度検出部15-1が本発明によるものである。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of the speed control device 3-1 according to the present invention. In FIG. 1, the incremental encoder 1, the signal line 2, the input interface 4, the rotation position counter 10, the oscillator 11, the timer 12, and the time latch 13 have the same functions as those having the same reference numerals in FIG. I will omit the explanation of this. The speed detection device 3-1, the signal converter 5-1 and the speed detection unit 15-1 are according to the present invention.

始めに前記速度検出装置3-1が内蔵する信号変換器5-1について説明を行う。該信号変換器5-1は前記入力インターフェイス4が出力する前記A5信号とB5信号を入力し、この2つの信号から4組のパルス列と回転方向信号を検出し出力する。
そして、該パルス列と回転方向信号の1組目を説明すると、該信号変換器5-1は入力した前記A5信号について、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスA+信号を生成して出力するとともに、該パルスA+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA+信号を生成し出力する。
First, the signal converter 5-1 built in the speed detection device 3-1 will be described. The signal converter 5-1 inputs the A5 signal and the B5 signal output by the input interface 4, detects and outputs four sets of pulse trains and rotation direction signals from the two signals.
Then, to explain the first set of the pulse train and the rotation direction signal, the signal converter 5-1 reverses the input A5 signal at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder 1 is forward rotation. In the case of, a pulse A + signal is generated and output at the falling edge, and a rotation direction FRA + signal indicating the rotation direction when the pulse A + signal is generated is generated and output.

次に、前記パルス列と回転方向信号の2組目を説明すると、前記信号変換器5-1は入力した前記A5信号について、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスA-信号を生成して出力するとともに、該パルスA-信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA-信号を生成し出力する。 Next, the second set of the pulse train and the rotation direction signal will be described. With respect to the input A5 signal, the signal converter 5-1 is at a falling edge when the rotation direction of the incremental encoder 1 is forward rotation. In the case of reverse rotation, a pulse A- signal is generated and output at the rising edge, and a rotation direction FRA- signal indicating the rotation direction when the pulse A- signal is generated is generated and output.

次に、前記パルス列と回転方向信号の3組目を説明すると、前記信号変換器5-1は入力した前記B5信号について、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスB+信号を生成して出力するとともに、該パルスB+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB+信号を生成し出力する。 Next, the third set of the pulse train and the rotation direction signal will be described. With respect to the input B5 signal, the signal converter 5-1 is at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder 1 is forward rotation. In the case of reverse rotation, a pulse B + signal is generated and output at the falling edge, and a rotation direction FRB + signal indicating the rotation direction when the pulse B + signal is generated is generated and output.

そして、前記パルス列と回転方向信号の4組目を説明すると、前記信号変換器5-1は入力した前記B5信号について、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスB-信号を生成して出力するとともに、該パルスB-信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB-信号を生成し出力する。
かようにして、前記信号変換器5-1は4組のパルス列と回転方向信号を検出し出力する。
Then, to explain the fourth set of the pulse train and the rotation direction signal, the signal converter 5-1 receives the input B5 signal at the falling edge when the rotation direction of the incremental encoder 1 is forward rotation. In the case of reverse rotation, a pulse B- signal is generated and output at the rising edge, and a rotation direction FRB- signal indicating the rotation direction when the pulse B- signal is generated is generated and output.
In this way, the signal converter 5-1 detects and outputs four sets of pulse trains and rotation direction signals.

次に前記図1において、点線で示す6は1組目の前記パルスA+信号と回転方向FRA+信号の処理を行うA+の処理ブロックである。同様に点線で示す7,8、および9は、それぞれ2組目の前記パルスA−信号と回転方向FRA−信号のA−の処理ブロック、3組目の前記パルスB+信号と回転方向FRB+信号のB+の処理ブロック、および4組目の前記パルスB−信号と回転方向FRB−信号のB−の処理ブロックであり、次にこれらについて順次説明する。 Next, in FIG. 1, 6 shown by a dotted line is an A + processing block that processes the first set of the pulse A + signal and the rotation direction FRA + signal. Similarly, 7, 8 and 9 shown by dotted lines are the processing blocks of the second set of the pulse A- signal and the rotation direction FRA- signal A-, respectively, and the third set of the pulse B + signal and the rotation direction FRB + signal. The B + processing block and the fourth set of the pulse B- signal and the rotation direction FRB- signal B- processing block will be described in sequence.

始めに前記A+の処理ブロック6は、このブロック専用の前記回転位相カウンタ10とタイムラッチ13を有している。そして、該回転位相カウンタ10は前記パルスA+信号と回転方向FRA+信号を入力してカウントアップまたはカウントダウンを行って、回転位置PA+を検出し出力する。また、前記タイムラッチ13は前記パルスA+信号と前記リアルタイムRTを入力し、前記回転位置PA+が更新された時刻であるキャプチャ時刻TA+を検出し出力する。 First, the processing block 6 of the A + has the rotation phase counter 10 and the time latch 13 dedicated to this block. Then, the rotation phase counter 10 inputs the pulse A + signal and the rotation direction FRA + signal to perform count-up or count-down, and detects and outputs the rotation position PA +. Further, the time latch 13 inputs the pulse A + signal and the real-time RT, detects and outputs the capture time TA + which is the time when the rotation position PA + is updated.

ここで前記速度検出装置3-1は図示しないMPUを内蔵し、前記速度検出部15-1は回転位置とキャプチャ用の4組のメモリを内蔵している。そして、該1組目は前記A+の処理ブロック6内のメモリPA+(0)、TA+(0)、PA+(−1)、およびTA+(−1)であり、2組目は前記A−の処理ブロック7内のメモリPA−(0)、TA−(0)、PA−(−1)、およびTA−(−1)であり、3組目は前記B+の処理ブロック8内のメモリPB+(0)、TB+(0)、PB+(−1)、およびTB+(−1)であり、4組目は前記B−の処理ブロック9内のメモリPB−(0)、TB−(0)、PB−(−1)、およびTB−(−1)である。 Here, the speed detection device 3-1 has a built-in MPU (not shown), and the speed detection unit 15-1 has four sets of memories for the rotation position and capture. The first set is the memory PA + (0), TA + (0), PA + (-1), and TA + (-1) in the processing block 6 of the A +, and the second set is the processing of the A−. The memory PA- (0), TA- (0), PA- (-1), and TA- (-1) in the block 7, and the third set is the memory PB + (0) in the processing block 8 of the B +. ), TB + (0), PB + (-1), and TB + (-1), and the fourth set is the memory PB- (0), TB- (0), PB- in the processing block 9 of the B-. (-1) and TB- (-1).

そして、前記A+の処理ブロック6において前記速度検出装置3-1のMPUは、制御周期ごとに前記キャプチャ時刻TA+をチェックして更新されているときは、前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)をそれぞれ前記メモリPA+(−1)とメモリTA+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA+と前記キャプチャ時刻TA+をそれぞれ前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)にセーブする。 Then, in the processing block 6 of the A +, when the MPU of the speed detection device 3-1 checks and updates the capture time TA + for each control cycle, the memory PA + (0) and the memory TA + (0) are updated. ) Are saved in the memory PA + (-1) and the memory TA + (-1), respectively, and then the rotation position PA + and the capture time TA + are saved in the memory PA + (0) and the memory TA + (0), respectively.

次に、前記速度検出部15-1は速度演算器16を内蔵し、該速度演算器16は16-1、16-2、16-3、および16-4に示す4つの速度演算を実行するもので、それぞれは前記A+の処理ブロック6、A−の処理ブロック7、B+の処理ブロック8、およびB−の処理ブロック9に属している。
そして、前記A+の処理ブロック6内の前記速度演算16-1は後述する規則性にて、ΔPとΔTを次の(8)式と(9)式により算出し前記(2)式の演算を行って速度VA+(n)を得ることとなる。
(数8)

Figure 0006757287

(数9)
Figure 0006757287
Next, the speed detection unit 15-1 incorporates a speed calculator 16, and the speed calculator 16 executes the four speed calculations shown in 16-1, 16-2, 16-3, and 16-4. They belong to the A + processing block 6, the A− processing block 7, the B + processing block 8, and the B− processing block 9, respectively.
Then, the speed calculation 16-1 in the processing block 6 of the A + calculates ΔP and ΔT by the following equations (8) and (9) according to the regularity described later, and performs the calculation of the equation (2). This will give the velocity VA + (n).
(Equation 8)
Figure 0006757287

(Equation 9)
Figure 0006757287

以上で前記A+の処理ブロック6の処理について説明したが、これと同様に前記A−の処理ブロック7は前記パルスA−信号と回転方向FRA−信号の処理を行う。
すなわち前記図1のA−の処理ブロック7は、このブロック専用の前記回転位相カウンタ10とタイムラッチ13を有している。そして、該回転位相カウンタ10は前記パルスA−信号と回転方向FRA−信号を入力してカウントアップまたはカウントダウンを行って、回転位置PA−を検出し出力する。また、前記タイムラッチ13は前記パルスA−信号と前記リアルタイムRTを入力し、前記回転位置PA−が更新された時刻であるキャプチャ時刻TA−を検出し出力する。
The processing of the processing block 6 of the A + has been described above. Similarly, the processing block 7 of the A− processes the pulse A− signal and the rotation direction FRA− signal.
That is, the processing block 7 of A- in FIG. 1 has the rotation phase counter 10 and the time latch 13 dedicated to this block. Then, the rotation phase counter 10 inputs the pulse A- signal and the rotation direction FRA- signal to perform count-up or count-down, and detects and outputs the rotation position PA-. Further, the time latch 13 inputs the pulse A- signal and the real-time RT, detects and outputs the capture time TA- which is the time when the rotation position PA- is updated.

同じく、前記A−の処理ブロック7において前記速度検出装置3-1のMPUは、制御周期ごとに前記キャプチャ時刻TA−をチェックして更新されているときは、前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)をそれぞれ前記メモリPA−(−1)とメモリTA−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA−と前記キャプチャ時刻TA−をそれぞれ前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)にセーブする。 Similarly, in the processing block 7 of the A-, when the MPU of the speed detection device 3-1 checks and updates the capture time TA- for each control cycle, the memory PA- (0) and the memory After saving TA- (0) in the memory PA- (-1) and the memory TA- (-1), respectively, the rotation position PA- and the capture time TA- are stored in the memory PA- (0) and the memory, respectively. Save to TA- (0).

そして、前記A−の処理ブロック7内の前記速度演算16-2は後述する規則性にて、ΔPとΔTを前記(8)式と(9)式に準じて算出し、前記(2)式の演算を行って速度VA−(n)を得ることとなる。 Then, the speed calculation 16-2 in the processing block 7 of the A- calculates ΔP and ΔT according to the equations (8) and (9) according to the regularity described later, and the equation (2) is described. Is calculated to obtain the velocity VA− (n).

次に、前記図1のB+の処理ブロック8は前記パルスB+信号と回転方向FRB+信号の処理を行うもので、該B+の処理ブロック8は、このブロック専用の前記回転位相カウンタ10とタイムラッチ13を有している。そして、該回転位相カウンタ10は前記パルスB+信号と回転方向FRB+信号を入力してカウントアップまたはカウントダウンを行って、回転位置PB+を検出し出力する。また、前記タイムラッチ13は前記パルスB+信号と前記リアルタイムRTを入力し、前記回転位置PB+が更新された時刻であるキャプチャ時刻TB+を検出し出力する。 Next, the B + processing block 8 of FIG. 1 processes the pulse B + signal and the rotation direction FRB + signal, and the B + processing block 8 is the rotation phase counter 10 and the time latch 13 dedicated to this block. have. Then, the rotation phase counter 10 inputs the pulse B + signal and the rotation direction FRB + signal to perform count-up or count-down, and detects and outputs the rotation position PB +. Further, the time latch 13 inputs the pulse B + signal and the real-time RT, detects and outputs the capture time TB + which is the time when the rotation position PB + is updated.

同じく、前記B+の処理ブロック8において前記速度検出装置3-1のMPUは、制御周期ごとに前記キャプチャ時刻TB+をチェックして更新されているときは、前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)をそれぞれ前記メモリPB+(−1)とメモリTB+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB+と前記キャプチャ時刻TB+をそれぞれ前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)にセーブする。 Similarly, in the processing block 8 of the B +, when the MPU of the speed detection device 3-1 checks and updates the capture time TB + for each control cycle, the memory PB + (0) and the memory TB + (0). ) Are saved in the memory PB + (-1) and the memory TB + (-1), respectively, and then the rotation position PB + and the capture time TB + are saved in the memory PB + (0) and the memory TB + (0), respectively.

そして、前記B+の処理ブロック8内の前記速度演算16-3は後述する規則性にて、ΔPとΔTを前記(8)式と(9)式に準じて算出し、前記(2)式の演算を行って速度VB+(n)を得ることとなる。 Then, the speed calculation 16-3 in the processing block 8 of the B + calculates ΔP and ΔT according to the equations (8) and (9) according to the regularity described later, and the equation (2). The calculation is performed to obtain the velocity VB + (n).

次に、前記図1のB−の処理ブロック9は前記パルスB−信号と回転方向FRB−信号の処理を行うもので、該B−の処理ブロック9は、このブロック専用の前記回転位相カウンタ10とタイムラッチ13を有している。そして、該回転位相カウンタ10は前記パルスB−信号と回転方向FRB−信号を入力してカウントアップまたはカウントダウンを行って、回転位置PB−を検出し出力する。また、前記タイムラッチ13は前記パルスB−信号と前記リアルタイムRTを入力し、前記回転位置PB−が更新された時刻であるキャプチャ時刻TB−を検出し出力する。 Next, the processing block 9 of B- in FIG. 1 processes the pulse B- signal and the rotation direction FRB- signal, and the processing block 9 of B- is the rotation phase counter 10 dedicated to this block. And has a time latch 13. Then, the rotation phase counter 10 inputs the pulse B- signal and the rotation direction FRB- signal to perform count-up or count-down, and detects and outputs the rotation position PB-. Further, the time latch 13 inputs the pulse B- signal and the real-time RT, detects and outputs the capture time TB- which is the time when the rotation position PB- is updated.

同じく、前記B−の処理ブロック9において前記速度検出装置3-1のMPUは、制御周期ごとに前記キャプチャ時刻TB−をチェックして更新されているときは、前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)をそれぞれ前記メモリPB−(−1)とメモリTB−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB−と前記キャプチャ時刻TB−をそれぞれ前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)にセーブする。 Similarly, in the processing block 9 of the B-, when the MPU of the speed detection device 3-1 checks and updates the capture time TB- for each control cycle, the memory PB- (0) and the memory After saving TB- (0) in the memory PB- (-1) and the memory TB- (-1), respectively, the rotation position PB- and the capture time TB- are stored in the memory PB- (0) and the memory, respectively. Save to TB- (0).

そして、前記B−の処理ブロック9内の前記速度演算16-4は後述する規則性にて、ΔPとΔTを前記(8)式と(9)式に準じて算出し、前記(2)式の演算を行って速度VB−(n)を得ることとなる。 Then, the speed calculation 16-4 in the processing block 9 of the B- calculates ΔP and ΔT according to the equations (8) and (9) according to the regularity described later, and the equation (2) is described. Is calculated to obtain the velocity VB− (n).

次に図1において、17には本発明により検出した速度がセーブされる。該速度17には前記速度VA+(n)、速度VA−(n)、速度VB+(n)、または速度VB−(n)を本発明による規則性にて算出し処理を行った速度がセーブされる。ここでこの規則性を説明する前に、先に示した4つの課題について前記図1にて実現する解決策を図2から図6にて説明する。 Next, in FIG. 1, the speed detected by the present invention is saved in 17. At the speed 17, the speed at which the speed VA + (n), the speed VA- (n), the speed VB + (n), or the speed VB- (n) is calculated and processed according to the regularity according to the present invention is saved. To. Before explaining this regularity, the solutions realized in FIG. 1 for the four problems shown above will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

始めに、図2は前記図13にて示した第1の課題の解決を説明する図である。該図2の(1)、(2)、および(3)は、それぞれ前記図13の(1)、(2)、および(3)と同じでこれの説明は割愛する。そして該図2の(4)は前記図1で示したパルスA+信号に相当し、前記A相信号について前記インクリメンタルエンコーダ1が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルス化したものである。ここで。該図2は正転の場合を表している。そして前記4F信号と相違して、該パルスA+信号は前記A相信号のみから生成されるので、周期は元の前記A相信号と同じくT1となる。 First, FIG. 2 is a diagram illustrating a solution to the first problem shown in FIG. 13. (1), (2), and (3) of FIG. 2 are the same as (1), (2), and (3) of FIG. 13, respectively, and the description thereof will be omitted. (4) of FIG. 2 corresponds to the pulse A + signal shown in FIG. 1, and for the A-phase signal, the incremental encoder 1 has a rising edge when the incremental encoder 1 rotates in the normal direction and a falling edge when the incremental encoder 1 rotates in the reverse direction. It is pulsed. here. FIG. 2 shows the case of normal rotation. And unlike the 4F signal, the pulse A + signal is generated only from the A phase signal, so the period is T1 like the original A phase signal.

次に該図2の(5)は前記図1で示したパルスB+信号に相当し、前記B相信号について、正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルス化したものである。そして前記4F信号と相違して、該パルスB+信号は前記B相信号のみから生成されるので、周期は元の前記B相信号と同じくT1となる。 Next, (5) of FIG. 2 corresponds to the pulse B + signal shown in FIG. 1, and the B-phase signal is pulsed at the rising edge during normal rotation and at the falling edge during reverse rotation. It was done. And unlike the 4F signal, the pulse B + signal is generated only from the B phase signal, so the period is T1 like the original B phase signal.

そして該図2について要約すれば、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転速度を検出するとき、A相信号とB相信号の両方から抽出した前記4F信号はゆらぎが避けられず、該4F信号から速度を検出すると精度が悪くなる。したがって、本発明の速度検出装置3-1による第1の課題の解決は、ゆらぎの少ない前記パルスA+信号から前記図1のA+の処理ブロック6、またはパルスB+信号から前記図1のB+の処理ブロック8により速度を検出することである。 To summarize FIG. 2, when the rotation speed of the incremental encoder 1 is detected, the 4F signal extracted from both the A-phase signal and the B-phase signal cannot avoid fluctuation, and the speed is detected from the 4F signal. Then, the accuracy deteriorates. Therefore, the solution of the first problem by the speed detection device 3-1 of the present invention is to process the A + processing block 6 of FIG. 1 from the pulse A + signal with less fluctuation, or the processing of B + of FIG. 1 from the pulse B + signal. The speed is detected by the block 8.

次に、図3は前記図15にて示した第2の課題の解決を説明する図である。該図3の(1)、(2)、(3)、および(4)は、それぞれ前記図15の(1)、(2)、(3)、および(4)と同じでこれの説明は割愛する。そして、該図3の(5)は前記図1で示したパルスA+信号であり、前記A1信号について前記インクリメンタルエンコーダ1が正転の場合を表している。 Next, FIG. 3 is a diagram illustrating a solution to the second problem shown in FIG. (1), (2), (3), and (4) of FIG. 3 are the same as (1), (2), (3), and (4) of FIG. 15, respectively, and the description thereof will be described. Omit. (5) of FIG. 3 is the pulse A + signal shown in FIG. 1, and represents the case where the incremental encoder 1 rotates in the normal direction with respect to the A1 signal.

ここで、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定速度にて回転しているときはもちろん、加速中または減速中であっても、前記A相信号の周波数は前記(4)式の例のとおり高いので、該図3の(2)A2信号において隣接する波形はほとんど等しいと言える。そして、該A2信号が前記ヒステリシスハイ電圧Vh1にクロスすることにより生成される該図3の(5)パルスA+信号の周期は、元の波形である該図3の(1)A1信号の周期T1と等しくなる。
また、該図3の(6)は前記図1で示したパルスA−信号であり、これの周期も同様に該図3の(1)A1信号の周期T1と等しくなる。
Here, the frequency of the A-phase signal is high as in the example of the above equation (4) even during acceleration or deceleration as well as when the incremental encoder 1 is rotating at a constant speed. It can be said that the adjacent waveforms in the (2) A2 signal of FIG. 3 are almost equal. Then, the period of the (5) pulse A + signal of FIG. 3 generated by crossing the A2 signal with the hysteresis high voltage Vh1 is the period T1 of the (1) A1 signal of FIG. 3 which is the original waveform. Is equal to.
Further, (6) of FIG. 3 is the pulse A- signal shown in FIG. 1, and the period thereof is also equal to the period T1 of the (1) A1 signal of FIG.

そして該図3について要約すれば、前記入力インターフェイス4が内蔵するフィルタ4-1に起因して、前記A相信号から抽出した前記2FA信号から速度検出を行うとき正しく回転速度が得られなくなる。したがって、本発明の速度検出装置3-1による第2の課題の解決は、前記パルスA+信号から前記図1のA+の処理ブロック6、またはパルスA−信号から前記図1のA−の処理ブロック7により速度を検出することである。同様に前記B相信号について、前記パルスB+信号から前記図1のB+の処理ブロック8、またはパルスB−信号から前記図1のB−の処理ブロック9により速度を検出することである。 To summarize FIG. 3, due to the filter 4-1 built in the input interface 4, the rotation speed cannot be correctly obtained when the speed is detected from the 2FA signal extracted from the A phase signal. Therefore, the solution of the second problem by the speed detection device 3-1 of the present invention is the processing block 6 of A + of FIG. 1 from the pulse A + signal, or the processing block 6 of A− of FIG. 1 from the pulse A− signal. The speed is detected by 7. Similarly, for the B-phase signal, the velocity is detected from the pulse B + signal by the processing block 8 of B + in FIG. 1 or from the pulse B− signal by the processing block 9 of B− of FIG.

次に、前記図15に加えて前記図16による第2の課題を説明したが、図4は該図16にて示した課題の解決を説明する図である。該図4の(1)から(6)は、それぞれ前記図16の(1)から(6)と同じでこれの説明は割愛する。そして、該図4の(7)は前記図1で示したパルスA+信号であり、前記A1信号について前記インクリメンタルエンコーダ1が正転の場合を表している。 Next, in addition to FIG. 15, the second problem according to FIG. 16 has been described, and FIG. 4 is a diagram for explaining the solution to the problem shown in FIG. (1) to (6) of FIG. 4 are the same as (1) to (6) of FIG. 16, respectively, and the description thereof will be omitted. (7) of FIG. 4 is the pulse A + signal shown in FIG. 1, and represents the case where the incremental encoder 1 rotates forward with respect to the A1 signal.

ここで、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定速度にて回転しているときはもちろん、加速中または減速中であっても、前記A相信号の周波数は前記(4)式の例のとおり高いので、該図4の(2)A2信号と(4)A4信号おいて隣接する波形はそれぞれほとんど等しいと言える。そして、該A2信号とA4信号がそれぞれヒステリシスハイ電圧Vh1、Vh2にクロスすることにより生成される該図4の(7)パルスA+信号の周期は、元の波形である該図4の(1)A1信号の周期T1と等しくなる。
また、該図4の(8)は前記図1で示したパルスA−信号であり、これの周期も同様に該図4の(1)A1信号の周期T1と等しくなる。
Here, the frequency of the A-phase signal is high as in the example of the above equation (4) even during acceleration or deceleration as well as when the incremental encoder 1 is rotating at a constant speed. It can be said that the adjacent waveforms of the (2) A2 signal and the (4) A4 signal in FIG. 4 are almost equal to each other. Then, the period of the (7) pulse A + signal of FIG. 4 generated by crossing the A2 signal and the A4 signal with the hysteresis high voltages Vh1 and Vh2, respectively, is the original waveform (1) of FIG. It becomes equal to the period T1 of the A1 signal.
Further, (8) of FIG. 4 is the pulse A- signal shown in FIG. 1, and the period thereof is also equal to the period T1 of the (1) A1 signal of FIG.

そして該図4について要約すれば、前記入力インターフェイス4が内蔵するフィルタ4-1やフォトカプラ4-3に起因して、前記A相信号から抽出した前記2FA信号から速度検出を行うとき正しく回転速度が得られなくなる。したがって、本発明の速度検出装置3-1による第2の課題の解決は、前記パルスA+信号から前記図1のA+の処理ブロック6、またはパルスA−信号から前記図1のA−の処理ブロック7により速度を検出することである。同様に前記B相信号について、前記パルスB+信号から前記図1のB+の処理ブロック8、またはパルスB−信号から前記図1のB−の処理ブロック9により速度を検出することである。 To summarize FIG. 4, the rotation speed is correctly detected when the speed is detected from the 2FA signal extracted from the A phase signal due to the filter 4-1 and the photocoupler 4-3 built in the input interface 4. Cannot be obtained. Therefore, the solution of the second problem by the speed detection device 3-1 of the present invention is the processing block 6 of A + of FIG. 1 from the pulse A + signal, or the processing block 6 of A− of FIG. 1 from the pulse A− signal. The speed is detected by 7. Similarly, for the B-phase signal, the velocity is detected from the pulse B + signal by the processing block 8 of B + in FIG. 1 or from the pulse B− signal by the processing block 9 of B− of FIG.

次に、前記信号線路2の配線距離が長いことに起因する第3の課題と、温度変化に起因する第4の課題を前記図17にて示したが、図5はこの第3と第4の課題の解決を説明する図である。該図5の(1)から(5)は、それぞれ前記図17の(1)から(5)と同じでこれの説明は割愛する。そして、該図5の(6)は前記図1で示したパルスA+信号であり、前記A相信号について前記インクリメンタルエンコーダ1が正転の場合を表している。 Next, the third problem caused by the long wiring distance of the signal line 2 and the fourth problem caused by the temperature change are shown in FIG. 17, and FIGS. 5 and 5 show the third and fourth problems. It is a figure explaining the solution of the problem of. (1) to (5) of FIG. 5 are the same as (1) to (5) of FIG. 17, respectively, and the description thereof will be omitted. (6) of FIG. 5 is the pulse A + signal shown in FIG. 1, and represents the case where the incremental encoder 1 rotates in the normal direction with respect to the A-phase signal.

ここでも、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定速度にて回転しているときはもちろん、加速中または減速中であっても、前記A相信号の周波数は前記(4)式の例のとおり高いので、該図5の(3)A2信号において隣接する波形はほとんど等しいと言える。そして、該A2信号が前記ヒステリシスハイ電圧Vh1にクロスすることにより生成される該図5の(6)パルスA+信号の周期は、元の波形である該図5の(1)A相信号の周期T1と等しくなる。
また、該図5の(7)は前記図1で示したパルスA−信号であり、これの周期も同様に該図5の(1)A相信号の周期T1と等しくなる。
Here, too, the frequency of the A-phase signal is high as in the example of the above equation (4) even during acceleration or deceleration as well as when the incremental encoder 1 is rotating at a constant speed. It can be said that the adjacent waveforms in the (3) A2 signal of FIG. 5 are almost equal. Then, the period of the (6) pulse A + signal of FIG. 5 generated by crossing the A2 signal with the hysteresis high voltage Vh1 is the period of the (1) A phase signal of FIG. 5 which is the original waveform. Equal to T1.
Further, FIG. 5 (7) is the pulse A- signal shown in FIG. 1, and the period thereof is also equal to the period T1 of the (1) A phase signal shown in FIG.

そして該図5について要約すれば、前記A相信号から抽出した前記2FA信号から速度検出を行うとき、前記信号線路2の配線距離が長い場合や温度変化に起因して、正しく回転速度が得られなくなる。したがって、本発明の速度検出装置3-1による第3と第4の課題の解決も、前記パルスA+信号から前記図1のA+の処理ブロック6、またはパルスA−信号から前記図1のA−の処理ブロック7により速度を検出することである。同様に前記B相信号について、前記パルスB+信号から前記図1のB+の処理ブロック8、またはパルスB−信号から前記図1のB−の処理ブロック9により速度を検出することである。 To summarize FIG. 5, when speed detection is performed from the 2FA signal extracted from the A-phase signal, a correct rotation speed can be obtained due to a long wiring distance of the signal line 2 or a temperature change. It disappears. Therefore, in solving the third and fourth problems by the speed detection device 3-1 of the present invention, the processing block 6 of A + of FIG. 1 from the pulse A + signal or the A- of FIG. 1 from the pulse A− signal is also solved. The speed is detected by the processing block 7 of. Similarly, for the B-phase signal, the velocity is detected from the pulse B + signal by the processing block 8 of B + in FIG. 1 or from the pulse B− signal by the processing block 9 of B− of FIG.

次の実施例を説明する前に、図6は前記図1の動作をまとめて表したものでこれについて説明を行う。該図6の(1)A5信号と(2)B5信号は前記入力インターフェイス4の出力を表し、該図6の(3)は前記回転位相カウンタ10が出力する前記回転位相PA+を表している。そして前記インクリメンタルエンコーダ1は、時刻Taまでは逆転、時刻TaからTbまでは停止、時刻Tb以降は正転としている。 Before explaining the next embodiment, FIG. 6 is a summary of the operations of FIG. 1 and will be described. The (1) A5 signal and (2) B5 signal in FIG. 6 represent the output of the input interface 4, and (3) in FIG. 6 represents the rotation phase PA + output by the rotation phase counter 10. Then, the incremental encoder 1 reverses until the time Ta, stops from the time Ta to Tb, and rotates forward after the time Tb.

そして、該時刻TaからTb間を拡大して該図6の(4)から(14)に示し、該図6の(4)と(5)はそれぞれ前記(1)A5信号と(2)B5信号を表しており、逆転と正転における位相関係は図示のとおりとしている。また、該図6の(6)、(7)、および(8)はそれぞれパルスA+信号、回転方向FRA+信号、回転位相PA+を表し、該(8)回転位相PA+は図示するとおり1ずつカウントダウン、またはカウントアップする。 Then, the time between Ta and Tb is enlarged and shown in (4) to (14) of FIG. 6, and (4) and (5) of FIG. 6 are the (1) A5 signal and (2) B5, respectively. It represents a signal, and the phase relationship between reverse rotation and forward rotation is as shown in the figure. Further, (6), (7), and (8) in FIG. 6 represent a pulse A + signal, a rotation direction FRA + signal, and a rotation phase PA +, respectively, and the (8) rotation phase PA + counts down one by one as shown. Or count up.

次に、該図6の(9)、(10)はパルスA−信号、回転方向FRA−信号を表し、該図6の(11)、(12)はパルスB+信号、回転方向FRB+信号を表し、該図6の(13)、(14)はパルスB−信号、回転方向FRB―信号を表わすものである。
Next, (9) and (10) of FIG. 6 represent a pulse A- signal and a rotation direction FRA- signal, and FIGS. 6 (11) and (12) represent a pulse B + signal and a rotation direction FRB + signal. , (13) and (14) of FIG. 6 represent a pulse B- signal and a rotation direction FRB- signal.

前記図1において前記速度17には、前記速度VA+(n)、速度VA−(n)、速度VB+(n)、または速度VB−(n)を本発明による規則性にて演算し処理を行った速度がセーブされる。この規則性について、前記図1を参照し図7および図8にて説明を行う。
始めに該図7において、(1)と(2)はそれぞれ前記A相信号とパルスA+信号の時間的推移を表している。そして該図7の(1)A相信号においてT1は、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定の速度で回転しているとき、該(1)A相信号の理論的な周期を示している。ここで該(1)A相信号の周期は、前記図12の(1)で説明したとおり光学技術や精密技術により精度よく生成されるとは言え、該理論周期T1に対して例えば最大で15%程度の周期誤差がある。そして、該周期誤差により前記(1)A相信号から抽出した前記(2)パルスA+信号から速度を得ようとするとき、検出誤差が発生することが避けられない。
なお該(2)パルスA+信号は、前記図4の(2)で示したとおり、前記図7の(1)A相信号から一様にT3-1の遅れがあるとしている。
In FIG. 1, the speed 17 is processed by calculating the speed VA + (n), the speed VA- (n), the speed VB + (n), or the speed VB- (n) according to the regularity according to the present invention. The speed is saved. This regularity will be described with reference to FIGS. 1 and 7 and 8.
First, in FIG. 7, (1) and (2) represent the temporal transition of the A-phase signal and the pulse A + signal, respectively. Then, in the (1) A phase signal of FIG. 7, T1 indicates the theoretical period of the (1) A phase signal when the incremental encoder 1 is rotating at a constant speed. Here, although the period of the (1) A-phase signal is accurately generated by optical technology or precision technology as described in (1) of FIG. 12, for example, a maximum of 15 is obtained with respect to the theoretical period T1. There is a period error of about%. Then, when trying to obtain the velocity from the (2) pulse A + signal extracted from the (1) A phase signal due to the periodic error, it is inevitable that a detection error will occur.
As shown in (2) of FIG. 4, the (2) pulse A + signal is uniformly delayed by T3-1 from the (1) A phase signal of FIG. 7.

ここで該図7の(1)A相信号についてさらに説明すると、図中のT10、T11、およびT12は実際の周期を模擬的に表したもので、該周期T10は理論周期T1より短いとしている。しかし前記(3)式で例を示したとおり、前記インクリメンタルエンコーダ1の1回転のパルス数は固定値であり、前記周期T10が理論周期T1より短いとき、他に長い周期も存在することになる。該図7において周期T11とT12はこれを表すもので、該周期T11は理論周期T1より長く、該周期T12は理論周期T1より短いことを表している。この例で示すように、理論周期T1より短い周期があるとき近接する周期で長い周期の波形が発生するものである。 Here, the (1) A-phase signal of FIG. 7 will be further described. In the figure, T10, T11, and T12 are simulated representations of the actual period, and the period T10 is shorter than the theoretical period T1. .. However, as shown in the example in the above equation (3), the number of pulses per rotation of the incremental encoder 1 is a fixed value, and when the period T10 is shorter than the theoretical period T1, another long period also exists. .. In FIG. 7, the cycles T11 and T12 represent this, and the cycle T11 is longer than the theoretical cycle T1 and the cycle T12 is shorter than the theoretical cycle T1. As shown in this example, when there is a period shorter than the theoretical period T1, a waveform having a long period is generated in an adjacent period.

次に、前記図7の状態で速度検出を行うときの様相を図8にて説明する。該図8の(1)、(2)、(3)、および(4)はそれぞれA相信号、パルスA+信号、前記速度検出装置3-1が内蔵するMPUの処理タイミング、および速度VA+(n)の時間的推移を表している。
始めに(1)A相信号と(2)パルスA+信号は、前記図7の(1)および(2)と同じ信号で時間を縮小して表し、説明を容易とするため該(2)パルスA+信号は(1)A相信号から遅れなしとしている。そして、前記インクリメンタルエンコーダ1は一定の速度で回転し、前記A相信号の理論周期はT1としている。
Next, an aspect when speed detection is performed in the state of FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8 (1), (2), (3), and (4) of FIG. 8 show an A-phase signal, a pulse A + signal, a processing timing of the MPU built in the speed detection device 3-1 and a speed VA + (n). ) Represents the temporal transition.
Introduction (1) A-phase signal and (2) Pulse A + signal are the same signals as (1) and (2) in FIG. 7 in a reduced time, and the (2) pulse is shown for ease of explanation. The A + signal is (1) no delay from the A phase signal. The incremental encoder 1 rotates at a constant speed, and the theoretical period of the A-phase signal is T1.

続いて該図8の(3)MPUの処理は、前記速度検出装置3-1が内蔵するMPUによる速度検出タイミングを表しており、図中の時刻t1、t2、t3、t4、およびt5にて速度を検出する。また、ΔP2、ΔP3、ΔP4、およびΔP5はそれぞれの速度検出タイミングにおける回転位置偏差を表し、ΔT2、ΔT3、ΔT4、およびΔT5はそれぞれの速度検出タイミングにおけるキャプチャ時刻偏差を表している。
これをさらに速度検出タイミングt3について説明すると、速度検出タイミングt3における回転位置偏差とキャプチャ時刻偏差はそれぞれΔP3とΔT3である。そして、前記MPUは前記回転位置偏差ΔP3を前記(8)式にて演算して3とし、ΔT3も前記(9)式にて求める。そして、速度検出タイミングt3における速度VA+(3)は、前記(2)式にて、速度VA+(3)=3/ΔT3となる。
Subsequently, the process of (3) MPU in FIG. 8 represents the speed detection timing by the MPU built in the speed detection device 3-1 at the times t1, t2, t3, t4, and t5 in the figure. Detect speed. Further, ΔP2, ΔP3, ΔP4, and ΔP5 represent the rotation position deviations at the respective speed detection timings, and ΔT2, ΔT3, ΔT4, and ΔT5 represent the capture time deviations at the respective speed detection timings.
To further explain the speed detection timing t3, the rotation position deviation and the capture time deviation at the speed detection timing t3 are ΔP3 and ΔT3, respectively. Then, the MPU calculates the rotation position deviation ΔP3 by the above equation (8) to obtain 3, and ΔT3 is also obtained by the above equation (9). Then, the speed VA + (3) at the speed detection timing t3 is the speed VA + (3) = 3 / ΔT3 according to the above equation (2).

次に前記図8の(4)は、MPUが演算した速度VA+(n)を示し、速度検出タイミングt1、t2、t3、t4、およびt5における速度はそれぞれVA+(1)、VA+(2)、VA+(3)、VA+(4)、およびVA+(5)である。また図中のV1は、前記ロータリエンコーダ1の理論速度で固定値としている。そして速度検出タイミングt3において、キャプチャ時刻偏差ΔT3は(理論周期T1×3)であるべきところ、前記理論周期T1より短い波形が含まれた場合を想定すると、VA+(3)は前記理論速度V1より早くなるものである。
そして、次の速度検出タイミングt4において、キャプチャ時刻偏差ΔT4は(理論周期T1×3)であるべきところ、前記理論周期T1より長い波形が含まれる可能性が高くなり、これによってVA+(4)は前記理論速度V1より遅くなるものである。
Next, (4) in FIG. 8 shows the speed VA + (n) calculated by the MPU, and the speeds at the speed detection timings t1, t2, t3, t4, and t5 are VA + (1), VA + (2), respectively. VA + (3), VA + (4), and VA + (5). Further, V1 in the figure is a fixed value at the theoretical speed of the rotary encoder 1. Then, at the speed detection timing t3, the capture time deviation ΔT3 should be (theoretical cycle T1 × 3), but assuming that a waveform shorter than the theoretical cycle T1 is included, VA + (3) is higher than the theoretical speed V1. It will be faster.
Then, at the next velocity detection timing t4, where the capture time deviation ΔT4 should be (theoretical period T1 × 3), there is a high possibility that a waveform longer than the theoretical period T1 is included, whereby VA + (4) becomes. It is slower than the theoretical speed V1.

該図8の(4)について要約すれば、前記MPUが検出する速度VA+(n)は理論速度V1に対して速い速度と遅い速度が交互に現れるものである。そして前記MPUは全ての速度検出タイミングで、漏れなく速度を検出してフィードバック制御などを実施することが重要である。そして、該速度VA+(n)について平均処理を行うか、慣性がある負荷であれば、前記インクリメンタルエンコーダ1が取り付けられたモータ等の速度制御を行うとき、極めて精度良く理論速度V1となるよう制御できるものである。 Summarizing (4) of FIG. 8, the velocity VA + (n) detected by the MPU is such that a high velocity and a slow velocity appear alternately with respect to the theoretical velocity V1. Then, it is important that the MPU detects the speed without omission and performs feedback control or the like at all speed detection timings. Then, when averaging the speed VA + (n) or, if the load has inertia, the speed of the motor or the like to which the incremental encoder 1 is attached is controlled, the speed is controlled to be the theoretical speed V1 with extremely high accuracy. It can be done.

ここでこれまで4つの速度のうち、前記A相信号に関わる速度VA+(n)を用いて説明を行ったが、これに換えて前記A相信号に関わる速度VA−(n)、前記B相信号に関わる速度VB+(n)、または前記B相信号に関わる速度VB−(n)を用いてもかまわない。しかし、速度検出タイミングごとに速度の種類を変えるのは不可であり、必ず同じ速度を連続して使用して前記速度17とする必要がある。
また、使用する速度は1つに限らず複数の速度を使用してもよい。例えば速度検出タイミングごとに常に2つの速度、例えば速度VA+(n)と速度VB+(n)を検出しこれの平均を前記速度17としてもよい。また、速度の変化により早く追従するため速度検出タイミングごとに4つの速度、速度VA+(n)、速度VA−(n)、速度VB+(n)、および速度VB−(n)の全てを検出し、これの平均を前記速度17としてもよい。
Here, of the four speeds, the speed VA + (n) related to the A-phase signal has been used for explanation, but instead of this, the speed VA- (n) related to the A-phase signal and the B-phase are described. The speed VB + (n) related to the signal or the speed VB- (n) related to the B-phase signal may be used. However, it is impossible to change the type of speed for each speed detection timing, and it is necessary to use the same speed continuously to obtain the speed 17.
Further, the speed to be used is not limited to one, and a plurality of speeds may be used. For example, two speeds, for example, speed VA + (n) and speed VB + (n) may be detected at each speed detection timing, and the average of these speeds may be set to the speed 17. In addition, all four speeds, speed VA + (n), speed VA- (n), speed VB + (n), and speed VB- (n) are detected at each speed detection timing in order to follow the change in speed faster. , The average of these may be the speed 17.

ここで、前記図8にて説明した上記の内容を前記図1にて再び説明を行う。前記検出装置3-1が内蔵するMPUは速度検出タイミングごとに、前記インクリメンタルエンコーダ1の前記速度17とあらかじめ定めた速度確立レベルを比較する。そして、前記速度17が該速度確立レベル未満のとき、前記MPUは前記メモリTA+(0)、TA−(0)、TB+(0)、およびTB−(0)のうち、直近の時刻の組にて前記速度VA+(n)、速度VA−(n)、速度VB+(n)、または速度VB−(n)のうち1つを演算して前記速度17にセーブする。 Here, the above-mentioned contents described in FIG. 8 will be described again in FIG. The MPU built in the detection device 3-1 compares the speed 17 of the incremental encoder 1 with a predetermined speed establishment level for each speed detection timing. Then, when the speed 17 is less than the speed establishment level, the MPU is set to the latest time set among the memories TA + (0), TA- (0), TB + (0), and TB- (0). Then, one of the velocity VA + (n), the velocity VA− (n), the velocity VB + (n), or the velocity VB− (n) is calculated and saved at the velocity 17.

これを例により説明すると、前記メモリTA+(0)、TA−(0)、TB+(0)、およびTB−(0)のうち直近の時刻がTB+(0)とすれば、前記MPUは前記B+の処理ブロック8内のメモリPB+(0)、TB+(0)、PB+(−1)、およびTB+(−1)について、前記(8)式と(9)式に準じて次のとおりΔPとΔTを求める。
(数10)

Figure 0006757287

(数11)
Figure 0006757287

そして、該ΔPとΔTを前記速度演算16-3にて前記(2)式の演算を行って速度VB+(n)を求め、前記速度17にセーブするものである。 Explaining this by example, if the latest time of the memories TA + (0), TA- (0), TB + (0), and TB- (0) is TB + (0), the MPU is the B +. Regarding the memories PB + (0), TB + (0), PB + (-1), and TB + (-1) in the processing block 8 of the above, ΔP and ΔT are as follows according to the above equations (8) and (9). Ask for.
(Number 10)
Figure 0006757287

(Equation 11)
Figure 0006757287

Then, the ΔP and ΔT are calculated by the above-mentioned equation (2) in the above-mentioned speed calculation 16-3 to obtain the speed VB + (n), and the speed is saved at the speed 17.

また、前記MPUは速度検出タイミングごとに、前記インクリメンタルエンコーダ1の前記速度17と前記速度確立レベルを比較し、前記速度17が該速度確立レベル以上のとき、前記MPUは前記速度17に前回の速度検出タイミングにてセーブした組と同じ組にて前記(2)式の演算を行って、前記速度17にセーブする。
これを例により説明すると、前記速度17が該速度確立レベル以上のとき、前回の速度検出タイミングにて速度VB+(n−1)を前記速度17にセーブしているとき、前記MPUは今回の速度検出タイミングにおいても速度VB+(n)を求め前記速度17にセーブするものである。
Further, the MPU compares the speed 17 of the incremental encoder 1 with the speed establishment level at each speed detection timing, and when the speed 17 is equal to or higher than the speed establishment level, the MPU changes to the speed 17 of the previous time. The calculation of the above equation (2) is performed in the same set as the set saved at the detection timing, and the set is saved at the speed 17.
Explaining this by example, when the speed 17 is equal to or higher than the speed establishment level, and when the speed VB + (n-1) is saved at the speed 17 at the previous speed detection timing, the MPU is the current speed. Also at the detection timing, the speed VB + (n) is obtained and saved at the speed 17.

ここで前記速度17が該速度確立レベル以上のとき、上記では1つの組にて新しく速度を求め前記速度17にセーブしたが、複数の組の速度を求めこれの平均値を前記速度17にセーブしてもよい。これにより、前記速度検出装置3-1は、前記インクリメンタルエンコーダ1が一定速度で回転しているときは極めて正確に前記速度17を検出し、加速または減速しているときは追従性に優れた前記速度17を検出するものである。
Here, when the speed 17 is equal to or higher than the speed establishment level, in the above, a new speed is obtained in one set and saved in the speed 17, but a plurality of sets of speeds are obtained and the average value thereof is saved in the speed 17. You may. As a result, the speed detection device 3-1 detects the speed 17 extremely accurately when the incremental encoder 1 is rotating at a constant speed, and has excellent followability when accelerating or decelerating. The speed 17 is detected.

本発明による速度検出装置はインクリメンタルエンコーダから速度を検出するとき、該速度検出装置の入力インターフェイスがどの様な回路構成であっても、周囲温度が高い低いにかかわらず、また信号線路の長い短いにかかわらず、安定した精度のよい速度を検出することができる。
これにより、液晶表示器や電子部品に必要とされる高品質のフィルムや輪転機によるカラー印刷などに利用できるものである。
When the speed detection device according to the present invention detects the speed from the incremental encoder, the input interface of the speed detection device has a long and short signal line regardless of the circuit configuration, regardless of whether the ambient temperature is high or low. Regardless, stable and accurate speed can be detected.
As a result, it can be used for high-quality films required for liquid crystal displays and electronic components, color printing by rotary presses, and the like.

1 インクリメンタルエンコーダ
2 信号線路
3 速度検出装置(従来の速度検出装置)
3-1 速度検出装置(本発明による速度検出装置)
4 入力インターフェイス
5 信号変換器(従来の信号変換器)
5-1 信号変換器(本発明による信号変換器)
6 A+の処理ブロック
7 A−の処理ブロック
8 B+の処理ブロック
9 B−の処理ブロック
10 回転位置カウンタ
11 発振器
12 タイマ
13 タイムラッチ
15 速度検出器(従来の速度検出器)
15-1 速度検出器(本発明による速度検出器)
16-1 速度演算(A+の処理ブロック用)
16-2 速度演算(A−の処理ブロック用)
16-3 速度演算(B+の処理ブロック用)
16-4 速度演算(B−の処理ブロック用)
17 速度
1 Incremental encoder 2 Signal line 3 Speed detector (conventional speed detector)
3-1 Speed detection device (speed detection device according to the present invention)
4 Input interface 5 Signal converter (conventional signal converter)
5-1 Signal converter (Signal converter according to the present invention)
6 A + processing block 7 A- processing block 8 B + processing block 9 B- processing block 10 Rotational position counter 11 Oscillator 12 Timer 13 Time latch 15 Speed detector (conventional speed detector)
15-1 Speed detector (speed detector according to the present invention)
16-1 Speed calculation (for A + processing block)
16-2 Speed calculation (for A- processing block)
16-3 Speed calculation (for B + processing block)
16-4 Speed calculation (for B- processing block)
17 speed

Claims (1)

インクリメンタルエンコーダと速度検出装置で構成され、
該インクリメンタルエンコーダは、回転に応じて90度位相差のA相信号とB相信号の連続した矩形波信号を出力し、
前記速度検出装置は入力インターフェイス、信号変換器、回転位置カウンタとタイムラッチ、および速度検出部を内蔵し、
該入力インターフェイスは、前記インクリメンタルエンコーダが出力するA相信号とB相信号を入力してフィルタ処理、絶縁処理、または波形整形処理を行ったA5信号とB5信号を前記信号変換器に出力し、
前記回転位置カウンタとタイムラッチはそれぞれ、前記信号変換器が出力する信号により回転位置と該回転位置を得た時刻(キャプチャ時刻)を出力し、
前記速度検出部は該回転位置とキャプチャ時刻により速度を検出する速度検出装置であって、

該速度検出装置が内蔵する
前記信号変換器は、入力した前記A5信号について前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスA+信号を生成するとともに、該パルスA+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA+信号を生成し、
同じく前記信号変換器は、入力した前記A5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスA−信号を生成するとともに、該パルスA−信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRA−信号を生成し、
同じく前記信号変換器は、入力した前記B5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち上がりエッジにて、逆転のときは立ち下がりエッジにてパルスB+信号を生成するとともに、該パルスB+信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB+信号を生成し、
同じく前記信号変換器は、入力した前記B5信号が前記インクリメンタルエンコーダの回転方向が正転のときは立ち下がりエッジにて、逆転のときは立ち上がりエッジにてパルスB−信号を生成するとともに、該パルスB−信号が生成されたときの回転方向を示す回転方向FRB−信号を生成し、

前記速度検出装置は、4組の回転位置カウンタとタイムラッチを内蔵し、
該4組の回転位置カウンタは、アップダウンカウンタの機能を有して、それぞれ前記パルスA+信号と回転方向FRA+信号、前記パルスA―信号と回転方向FRA−信号、前記パルスB+信号と回転方向FRB+信号、および前記パルスB―信号と回転方向FRB−信号を入力して、回転位置PA+、回転位置PA−、回転位置PB+、および回転位置PB−を検出して出力し、
前記4組のタイムラッチは、それぞれ前記パルスA+信号、前記パルスA―信号、前記パルスB+信号、および前記パルスB―信号を入力して、前記回転位置PA+、回転位置PA−、回転位置PB+、および回転位置PB−が更新された時刻をキャプチャ(捕獲)してキャプチャ時刻TA+、キャプチャ時刻TA−、キャプチャ時刻TB+、およびキャプチャ時刻TB−を出力する。

前記速度検出装置が内蔵する前記速度検出部は、さらに4組のメモリを内蔵し、
1組目のメモリPA+(0)、TA+(0)、PA+(−1)、およびTA+(−1)について前記速度検出装置が内蔵するMPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TA+をチェックして更新されているときは、前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)をそれぞれ前記メモリPA+(−1)とメモリTA+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA+と前記キャプチャ時刻TA+をそれぞれ前記メモリPA+(0)とメモリTA+(0)にセーブする。
2組目のメモリPA−(0)、TA−(0)、PA−(−1)、およびTA−(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TA−をチェックし更新されているときは、前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)をそれぞれ前記メモリPA−(−1)とメモリTA−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PA−と前記キャプチャ時刻TA−をそれぞれ前記メモリPA−(0)とメモリTA−(0)にセーブする。
3組目のメモリPB+(0)、TB+(0)、PB+(−1)、およびTB+(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TB+をチェックし更新されているときは、前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)をそれぞれ前記メモリPB+(−1)とメモリTB+(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB+と前記キャプチャ時刻TB+をそれぞれ前記メモリPB+(0)とメモリTB+(0)にセーブする。
4組目のメモリPB−(0)、TB−(0)、PB−(−1)、およびTB−(−1)について前記MPUは、速度検出タイミングごとに前記キャプチャ時刻TB−をチェックし更新されているときは、前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)をそれぞれ前記メモリPB−(−1)とメモリTB−(−1)にセーブしたあと、前記回転位置PB−と前記キャプチャ時刻TB−をそれぞれ前記メモリPB−(0)とメモリTB−(0)にセーブする。

次に前記速度検出装置が内蔵するMPUは速度検出タイミングごとに、前記インクリメンタルエンコーダの回転速度とあらかじめ定めた速度確立レベルを比較し、該回転速度が該速度確立レベル未満のときは、前記メモリTA+(0)、TA−(0)、TB+(0)、およびTB−(0)のうち、直近の時刻の組にて速度VA+(n)、VA−(n)、VB+(n)、またはVB−(n)のうち1つを演算して速度を出力し、
また、前記インクリメンタルエンコーダの回転速度が前記速度確立レベル以上のときは、前の速度検出タイミングにて速度を演算した組と同じ組にて連続して速度VA+(n)、VA−(n)、VB+(n)、またはVB−(n)のうち1つの速度を演算して、または複数の速度を演算し平均して、速度を出力することを特徴とする速度検出装置。

It consists of an incremental encoder and a speed detector.
The incremental encoder outputs a continuous rectangular wave signal of A-phase signal and B-phase signal having a phase difference of 90 degrees according to rotation.
The speed detector has an input interface, a signal converter, a rotation position counter and a time latch, and a speed detector.
The input interface inputs the A-phase signal and the B-phase signal output by the incremental encoder and outputs the A5 signal and the B5 signal that have been filtered, insulated, or waveform-shaped to the signal converter.
The rotation position counter and the time latch output the rotation position and the time (capture time) at which the rotation position was obtained by the signal output from the signal converter, respectively.
The speed detection unit is a speed detection device that detects the speed based on the rotation position and the capture time.

The signal converter built in the speed detection device generates a pulse A + signal for the input A5 signal at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is forward rotation and at the falling edge when the rotation direction is reverse rotation. At the same time, a rotation direction FRA + signal indicating the rotation direction when the pulse A + signal is generated is generated.
Similarly, the signal converter generates a pulse A- signal at the falling edge when the input A5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and the pulse. Generate a rotation direction FRA-signal indicating the rotation direction when the A-signal is generated.
Similarly, the signal converter generates a pulse B + signal at the rising edge when the input B5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the falling edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and the pulse B + signal. Generates a rotation direction FRB + signal that indicates the rotation direction when the signal is generated.
Similarly, the signal converter generates a pulse B- signal at the falling edge when the input B5 signal rotates in the forward direction of the incremental encoder, and at the rising edge when the rotation direction of the incremental encoder is reversed, and also generates the pulse B- signal. Generates a rotation direction FRB-signal indicating the rotation direction when the B- signal is generated.

The speed detector has four sets of rotation position counters and a time latch built-in.
The four sets of rotation position counters have an up / down counter function, respectively, the pulse A + signal and the rotation direction FRA + signal, the pulse A- signal and the rotation direction FRA- signal, the pulse B + signal and the rotation direction FRB +, respectively. The signal, the pulse B- signal, and the rotation direction FRB- signal are input, and the rotation position PA +, the rotation position PA-, the rotation position PB +, and the rotation position PB- are detected and output.
The four sets of time latches input the pulse A + signal, the pulse A- signal, the pulse B + signal, and the pulse B- signal, respectively, to input the rotation position PA +, the rotation position PA-, and the rotation position PB +, respectively. And the time when the rotation position PB− is updated is captured (captured), and the capture time TA +, the capture time TA−, the capture time TB +, and the capture time TB− are output.

The speed detection unit built in the speed detection device further incorporates four sets of memories.
Regarding the first set of memories PA + (0), TA + (0), PA + (-1), and TA + (-1), the MPU built in the speed detection device checks the capture time TA + at each speed detection timing. When the memory PA + (0) and the memory TA + (0) are saved in the memory PA + (-1) and the memory TA + (-1), respectively, the rotation position PA + and the capture time TA + are updated. Are saved in the memory PA + (0) and the memory TA + (0), respectively.
Regarding the second set of memories PA- (0), TA- (0), PA- (-1), and TA- (-1), the MPU checks and updates the capture time TA- at each speed detection timing. When the above is performed, the memory PA- (0) and the memory TA- (0) are saved in the memory PA- (-1) and the memory TA- (-1), respectively, and then the rotation position PA- and the above. The capture time TA- is saved in the memory PA- (0) and the memory TA- (0), respectively.
Regarding the third set of memories PB + (0), TB + (0), PB + (-1), and TB + (-1), the MPU checks and updates the capture time TB + at each speed detection timing. After saving the memory PB + (0) and the memory TB + (0) in the memory PB + (-1) and the memory TB + (-1), respectively, the rotation position PB + and the capture time TB + are set to the memory PB + (0), respectively. ) And memory TB + (0).
Regarding the fourth set of memories PB- (0), TB- (0), PB- (-1), and TB- (-1), the MPU checks and updates the capture time TB- at each speed detection timing. If so, the memory PB- (0) and the memory TB- (0) are saved in the memory PB- (-1) and the memory TB- (-1), respectively, and then the rotation position PB- and the above. The capture time TB- is saved in the memory PB- (0) and the memory TB- (0), respectively.

Next, the MPU built in the speed detection device compares the rotation speed of the incremental encoder with a predetermined speed establishment level for each speed detection timing, and when the rotation speed is less than the speed establishment level, the memory TA + Of (0), TA- (0), TB + (0), and TB- (0), the speed VA + (n), VA- (n), VB + (n), or VB in the most recent time set. Calculate one of-(n) and output the speed.
When the rotation speed of the incremental encoder is equal to or higher than the speed establishment level, the speeds VA + (n), VA- (n), and the same set as the set for which the speed was calculated at the previous speed detection timing are continuously used. A speed detection device characterized in that a speed of one of VB + (n) or VB- (n) is calculated, or a plurality of speeds are calculated and averaged, and the speed is output.

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