JPH0145848B2 - - Google Patents

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JPH0145848B2
JPH0145848B2 JP11960782A JP11960782A JPH0145848B2 JP H0145848 B2 JPH0145848 B2 JP H0145848B2 JP 11960782 A JP11960782 A JP 11960782A JP 11960782 A JP11960782 A JP 11960782A JP H0145848 B2 JPH0145848 B2 JP H0145848B2
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JP
Japan
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output
signal
amplitude
circuit
outputs
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JP11960782A
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English (en)
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JPS599714A (ja
Inventor
Masao Tsunekawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24404Interpolation using high frequency signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は2方向に移動又は回転する物体の運動
に応じて検出器より発生される周期的な一定の信
号により物体の位置を検出する装置に係り、特に
モータやモータにより駆動される物体の位置信号
を得る位置検出装置に関する。
(b) 従来技術と問題点 モータやモータにより駆動される物体の位置を
検出する方式としてロータリエンコーダやリニヤ
エンコーダ等を使用する方式が知られている。例
えばロータリエンコーダはモータの回転軸に取付
けられ、該回転軸の回転に応じて互に1/4の位相
差を有するA,Bの2相の擬似正弦波信号を発生
するもので、該擬似正弦波信号の周波数はモータ
の回転速度に比例している。この2相の信号A,
Bの擬似正弦波信号から物体の位置信号は通常下
記の如く検出される。
第1図は前記擬似正弦波信号から位置信号を発
生する回路図である。第2図は第1図各部の波形
図である。モータ1が回転しロータリエンコーダ
2は2相の互に1/4の位相差を有する信号Aと信
号Bとを発生し信号Aは比較器3へ、信号Bは比
較器4へ入る。比較器3は信号Aが0ボルトより
大ならば“1”、小ならば“0”の信号を発生し、
モノステーブル5は比較器3の出力の立上りにて
パルスを発生し、モノステーブル6は比較器3の
出力の立下りでパルスを発生する。比較器4は信
号Bが0ボルトより大ならば“1”、小ならば
“0”の信号を発生し、モノステーブル7は比較
器4の出力の立上りでパルスを発生し、モノステ
ーブル8は比較器4の出力の立下りでパルスを発
生する。モノステーブル5,6の出力はOR回路
10で論理和され、モノステーブル7,8の出力
はOR回路11で論理和され、更にOR回路12
により論理和されてカウンタ14に入り該パルス
の立下りでカウンタ14は計数される。加算か減
算かは排他的OR回路9及び13の出力にてモー
タ1の回転方向が検出されて行なわれる。リセツ
トパルス発生器16を動作させるとカウンタ14
はリセツトされる。その後モータ1が右回転を開
始したとすると信号A,Bが0ボルトを横切るご
とに比較器3,4の出力が変化してモノステーブ
ル5,6,7,8にてパルスが発生する。該パル
スは前記の如くカウンタ14に入力し排他的OR
回路13の出力は“1”となるためカウンタ14
は加算され続ける。カウンタ14の出力はデジタ
ル・アナログ変換器15により階段状の電圧波形
として出力される。又モータ1の回転方向が反転
し左回転となると、排他的OR回路13の出力が
“0”となりカウンタ14は減算される。以上説
明した如くデイジタル・アナログ変換器15の出
力はリセツトパルス発生器16を動作させた後の
モータ1の回転量を示す位置信号である。
このような従来技術によれば位置信号は信号
A,Bの1/4周期を単位とする階段状の電圧波形
しか得られない。従つて精密なモータの回転位置
を測定するためにはモータの1回転に対して発生
する擬似正弦波数を増すこと、即ちロータリエン
コーダのスリツト数を細かくすることが考えられ
る。しかしこれはロータリエンコーダの価格を高
価にすること更に機構的にはスリツト数を増加す
るにも限界がある等の欠点がある。
(c) 発明の目的 本発明の目的は上記欠点を除くため機構的な手
段によらず、追従回路と物体の運動方向検出回路
と物体の運動量を計数する回路等を用いて精密な
物体の位置信号を得る位置検出装置を提供するこ
とにある。
(d) 発明の構成 2方向に移動又は回転する物体の運動に応じて
検出器より発生される互い1/4周期の位相差を有
する2相の信号A又はBの一周期を細分した位置
に対する振幅値を記憶する手段と、該記憶手段の
出力をデジタル・アナログ変換し該信号A又はB
の振幅と比較する振幅比較手段と、該振幅比較手
段の出力に応じて一定周期のクロツクパルスを加
算または減算し、前記記憶手段にアクセスする計
数手段とからなる追従回路AおよびBと、前記計
数手段の出力と、前記振幅比較手段の出力が入力
され、前記信号AおよびBの振幅中心レベルに近
い方を選択する選択回路と、該信号A及びBの各
振幅と零電位とを比較し、該各信号AおよびBの
各振幅が、正および負のいずれを採つているかを
出力する比較手段AおよびBと、該追従回路Aの
振幅比較手段の出力と、該比較手段Bの出力が入
力される第1の論理回路と、該追従回路Bの振幅
比較手段の出力と、該比較手段Aの出力が入力さ
れる第2の論理回路とから構成され物体の運動方
向に対応した加算または減算を指示する信号をそ
れぞれ出力する論理回路と、該選択回路の出力が
入力され、前記第1および第2の論理回路の出力
のうち何れかの出力を選択出力するマルチプレク
サと、前記マルチプレクサにより選択された、運
動方向に対応した加算または減算を指示する信号
が入力され、前記クロツクパルスを計数し、その
計数結果を該物体の位置を示す信号として出力す
る計数手段とよりなるものである。
(e) 発明の実施例 第3図は本発明の一実施例を示す回路図で第4
図は第3図の動作説明図である。モータ1は回転
しロータリエンコーダ2は2相の互に1/4の位相
差を有する信号Aと信号Bとを発生する。クロツ
ク発振器17は信号A,Bの変化に対し十分周波
数の高いクロツクパルスを発生させる。メモリ1
9及び31には例えばROMを用いて第5図に示
す如く信号A又はBの一周期を16等分した位置
100〜115に対する振幅値M0〜M15を2進デイジ
タル値で記憶させる。メモリ19の出力をD/A
変換器20でデイジタルアナログ変換するとカウ
ンタ18の計数値に応じた信号Aの振幅値M0〜
M15の内のどれかがDACAとして得られる。比
較器21に於いてロータリエンコーダ2より送出
された信号Aの振幅値と該メモリ19より読出さ
れた振幅値DACAと比較される。比較器21の
出力は信号AがDACAより大ならば“1”とな
りカウンタ18の計数値を加算させる。即ちクロ
ツク発振器17よりのクロツクにより加算する。
信号AがDACAより小さならば比較器21の出
力は“0”となりカウンタ18は次のクロツクパ
ルスにより減算される。カウンタ18の計数値に
よりメモリ19のM0〜M15の振幅値が読出され
るためDACAはM0〜M15のいずれかの値をとり
ながら信号Aの波形に追従する。即ちカウンタ1
8、メモリ19、D/A変換器20、比較器21
は追従回路A35を構成する。同様にカウンタ3
0、メモリ19、D/A変換器32、比較器33
は追従回路B36を構成する。追従回路B36は
追従回路A35と動作は比較する信号波形が信号
Bである点を除けば同様である。即ちD/A変換
器32の出力DACBは信号Bの波形に追従する。
従つて信号AとDACA、信号BとDACBとの関
係は第4図に示す如くになり、比較器21と33
の出力も第4図に示す如く変化する。比較器22
の出力は信号Aの波形が0ボルトより大ならば
“1”、小ならば“0”となる。同様に比較器34
の出力も信号Bの波形が0ボルトより大ならば
“1”、小ならば“0”となる。
比較器21の出力と比較器34の出力が排他的
OR回路23で論理和され、比較器22の出力と
比較器33の出力が排他的OR回路24で論理和
されNOT回路25を経て夫々マルチプレクサ2
6に入る。マルチプレクサ26はA,B選択回路
29の出力USEAにより排他的OR回路23の出
力又はNOT回路25の出力を切替えてカウンタ
28へ送る。排他的OR回路23,24とNOT回
路25および、マルチプレクサ26は物体の運動
方向によつて後述するカウンタ28の加算/減算
を決定するために方向検出回路37を構成する。
即ち、排他的OR回路23は、比較器34の出
力が入力されており、第4図に示すように比較器
21の出力(信号A)が選択される場合(マルチ
プレクサ26によつて比較器21側の出力が選択
される場合)に、信号Bの状態が、正の値を示す
か負の値を示すかによつて運動方向がわかる。
従つて、運動方向が、正方向である場合には、
比較器34の出力は、ロー状態であるので、排他
的OR回路23は、比較器21の出力をそのまま
出力するが、運動方向が、負方向の場合には、後
述するカウンタ28が減算を示すように反転した
信号を出力する。
また排他的OR回路24および、NOT回路24
も、同様に比較器22の出力によつて、運動方向
が判定される。但し、運動方向の判定はちようど
排他的OR回路と逆の状態となるので、NOT回路
24により信号が反転される。
このようにして、マルチプレクサ26により選
択された信号は、カウンタ28に加算または減算
指示として入力され、この指示に応じてクロツク
発振器17からのクロツクパルスを計数し、その
結果を出力する。
従つて、カウンタ28が長期的に見て正方向に
計数している場合には、正方向に移動しているこ
とが分かり、逆に負方向にに計数している場合に
逆方向に移動していることが分かる。
第6図はA,B選択回路29の詳細回路図であ
る。カウンタ18の出力がM4(第5図)で且つ比
較器21の出力が“1”であるか又はカウンタ1
8の出力がM11で且つ比較器21の出力が“0”
の時選択信号USEAがセツトされる。カウンタ1
8の出力がM3で且つ比較器21の出力が“0”
であるか又はカウンタ18の出力がM12で比較器
21の出力が“1”の時選択信号USEAはリセツ
トされる。即ちカウンタ18の出力がM4の時デ
コーダ38は端子104を“1”とする。比較器
21の出力が“1”のためAND回路40は“1”
となりOR回路44を経てJKフリツプフロツプ4
6をセツトする。カウンタ18の出力がM11の時
デコーダ38の端子111は“1”となり、比較
器21の出力が“0”のためNOT回路39は
“1”となり、AND回路41は“1”となつて前
記同様フリツプフロツプ46をセツトする。カウ
ンタ18の出力がM3の時デコーダ38の端子1
03が“1”となり、比較器21の出力が“0”
であるからNOT回路39の出力は“1”でAND
回路42は“1”となり、OR回路45を経てフ
リツプフロツプ46をリセツトする。カウンタ1
8の出力がM12の時デコーダ38の端子112は
“1”となり、比較器21の出力が“1”のため
AND回路43は“1”となり、前記同様フリツ
プフロツプ46をリセツトする。これは第5図の
矢印で示す範囲を用いて信号A又はBの隣合う位
置に対する電圧レベル差が比較的大きく精度良く
振幅差を検出出来る中心レベルに近い範囲の情報
を採用するために用いられるものである。
前記の如くA,B選択回路29の選択信号
USEAは“1”の時、排他的OR回路23の出力
即ち信号Aのデータを用い、“0”の時NOT回路
25の出力即ち信号Bのデータを用いるようにマ
ルチプレクサ26を制御する。カウンタ28はリ
セツトパルス発生器16のパルスによりリセツト
された後はマルチプレクサ26のモータ1の回転
方向により加算するか減算するかの情報を含んだ
論理値に応じてクロツクパルスを加算又は減算す
る。カウンタ28の計数値はD/A変換器27に
よりデイジタル・アナログ変換されて第4図位置
信号で示す如く位置信号が電圧値で得られる。
尚通常ロータリエンコーダ2の回転軸に対する
偏心などの原因で信号A,Bの振幅極大値がモー
タ1の1回転の周期で微増減する。この影響が無
視出来ない時は該極大値を検出して保持する回路
を追加し、追従回路35,36のD/A変換器2
0,32の出力を、この極大値の大きさで変調す
る。即ち第7図に示すピーク検出保持回路47と
乗算器48を第3図の回路に追加することにより
更に精密な位置信号が得られる。
本実施例では第5図に示す信号A又はBの一周
期を16等分したが、該等分数は多い程位置信号が
精密となる。従つて必要に応じて分割数を決定す
れば良い。
(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明はロータリエンコーダ
より発生する擬似正弦波信号の変化の検出レベル
を位置に対して細分して検出しているので精密に
モータの回転位置を検出し得る。更に擬似正弦波
信号の波形が異なるようなロータリエンコーダに
対しても記憶回路(メモリ)の内容の書替え又は
交換で対処し得る柔軟性を有し、高密度磁気記録
装置のテープ送り用キヤプスタンモータの回転位
置を精密に検出する様な場合すぐれた効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の擬似正弦波信号より位置信号を
発生する回路図、第2図は第1図の各部の波形
図、第3図は本発明の一実施例を示す回路図、第
4図は第3図の動作説明図、第5図はメモリの記
録内容を説明する図、第6図はA,B選択回路の
詳細図、第7図は回転軸の偏心等の影響を除去す
る回路図である。 1はモータ、2はロータリエンコーダ、3,4
は比較器、5〜8はモノステーブル、14はカウ
ンタ、15はD/A変換器、16はリセツトパル
ス発生器、17はクロツク発生器、18,28,
30はカウンタ、19,31はメモリ、20,2
7,32はD/A変換器、21,22,33,3
4は比較器、26はマルチプレクサ、38はデコ
ーダ、47はピーク検出保持回路、48は乗算器
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2方向に移動又は回転する物体の運動に応じ
    て検出器より発生される互い1/4周期の位相差を
    有する2相の信号A又はBの一周期を細分した位
    置に対する振幅値を記憶する手段と、 該記憶手段の出力をデジタル・アナログ変換し
    該信号A又はBの振幅と比較する振幅比較手段
    と、 該振幅比較手段の出力に応じて一定周期のクロ
    ツクパルスを加算または減算し、前記記憶手段に
    アクセスする計数手段とからなる追従回路Aおよ
    びBと、 前記計数手段の出力と、前記振幅比較手段の出
    力が入力され、前記信号AまたはBの振幅中心レ
    ベルに近い方を選択する選択回路と、 該信号A及びBの各振幅と零電位とを比較し、
    該各信号AおよびBの各振幅が、正および負のい
    ずれを採つているかを出力する比較手段Aおよび
    Bと、 該追従回路Aの振幅比較手段の出力と、該比較
    手段Bの出力が入力される第1の論理回路と、該
    追従回路Bの振幅比較手段の出力と、該比較手段
    Aの出力が入力される第2の論理回路とから構成
    され物体の運動方向に対応した加算または減算を
    指示する信号をそれぞれ出力する論理回路と、 該選択回路の出力が入力され、前記第1および
    第2の論理回路の出力のうち何れかの出力を選択
    出力するマルチプレクサと、 前記マルチプレクサにより選択された、運動方
    向に対応した加算または減算を指示する信号が入
    力され、前記クロツクパルスを計数し、その計数
    結果を該物体の位置を示す信号として出力する計
    数手段とより構成された位置検出装置。
JP11960782A 1982-07-09 1982-07-09 位置検出装置 Granted JPS599714A (ja)

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JPH0736648B2 (ja) * 1986-07-15 1995-04-19 株式会社日立製作所 ガス絶縁開閉装置
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