JPH0317513A - Displacement detector - Google Patents

Displacement detector

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JPH0317513A
JPH0317513A JP15119689A JP15119689A JPH0317513A JP H0317513 A JPH0317513 A JP H0317513A JP 15119689 A JP15119689 A JP 15119689A JP 15119689 A JP15119689 A JP 15119689A JP H0317513 A JPH0317513 A JP H0317513A
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slider
scale
frequency
displacement detector
relative
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Toshitaka Shimomura
俊隆 下村
Osamu Kawatoko
修 川床
Satoshi Adachi
聡 安達
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a detector enabling power saving by detecting constantly whether a scale and a slider slide relatively or not and by lowering the frequency of a reference clock when sliding stops. CONSTITUTION:A slider 54 whereon grating corresponding to the grating of a scale 50 is arranged is provided so that it can slide relatively with the scale 50 in the direction of arrangement of the grating thereof. When the relative speed of movement of the scale 50 and the slider 54 is zero, that is, when the slider 54 can be regarded as standing still relatively, a speed detector 40 changes an output of a frequency switch 14 over to a low frequency and simultaneously changes a bias current of an operational amplifier in an analog circuit 20 over to a low value by a bias current switch 16. When the slider 54 starts to slide relatively again, the speed detector 40 detects the speed thereof and changes the frequency switch 14 over onto the source oscillator side while changing the bias current switch 16 over to a high bias current value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はインクリメンタル方式の変位検出器に係り、特
に、スケールとスライダーとが相対的に摺動していない
ときは摺動しているときよりもは基準クロックの周波数
を下げること、またはそれと合わせてアナログ回路のバ
イアス電流を小さくすることにより省電力化を図ったイ
ンクリメンタル方式の変位検出器に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an incremental type displacement detector, and in particular, when a scale and a slider are not sliding relative to each other, the distance between the scale and the slider is lower than when they are sliding. The present invention relates to an incremental type displacement detector that saves power by lowering the frequency of the reference clock or by simultaneously reducing the bias current of the analog circuit.

[従来の技術] 一般に、一の部材に対する他の部材の長さや角度の相対
的変位量を測定する場合に、一方にスケール、他方にス
ライダーを固定してスケールとスライダーのt目対変位
量を測定する装置として,#%電容量型変位検出器(例
えば、特願昭5 3 − 1. 53588等)、光学
式変位検出器(例えば、特願昭60−54022等)や
磁気式変位検出器(例えば、特願昭52−62974等
)等が広く知られており、工作機械、光学機械や精密測
定器等の位地決め装置等として広く用いられている。
[Prior Art] Generally, when measuring the relative displacement of one member in length or angle of another member, a scale is fixed on one side and a slider is fixed on the other, and the displacement of the scale and the slider is measured with respect to the t-th point. Measurement devices include #% capacitance type displacement detectors (e.g., Japanese Patent Application No. 53-1.53588, etc.), optical displacement detectors (e.g., Japanese Patent Application No. 60-54022, etc.), and magnetic displacement detectors. (For example, Japanese Patent Application No. 52-62974) etc. are widely known, and are widely used as positioning devices for machine tools, optical instruments, precision measuring instruments, etc.

これらの変位検出器は多くの場合、変位検出器を製作す
ることの容易性等のため、基準点としての機械的な絶対
原点を有する、いわゆるアブソリュート方式のものでは
なく、任意に設定する基準点からの相対変位量を計数す
る、いわゆるインクリメンタル方式のものである。
In many cases, these displacement detectors are not of the so-called absolute type, which has a mechanical absolute origin as a reference point, but rather have a reference point that is set arbitrarily, due to the ease of manufacturing the displacement detector. This is a so-called incremental method that counts the amount of relative displacement from .

また、デジタルキャリバーやデジタルインジケータ等の
精密測定器にあっても、やはり多くの場合、アブソリュ
ウト方式ではなくインクリメンタル方式が用いられてい
る。これらの測定器はその用途上、携帯性を具備する必
要性があることが多いためZ電池で駆動されることが多
い。従ってその変位検出器を長時間に渡り継続使用でき
るようにするためには、検出回路の省電力化を図ること
は重要である。
Furthermore, even in precision measuring instruments such as digital calibers and digital indicators, an incremental method is used instead of an absolute method in many cases. Because these measuring instruments often need to be portable due to their uses, they are often powered by Z batteries. Therefore, in order to be able to use the displacement detector continuously for a long time, it is important to reduce the power consumption of the detection circuit.

[発明が解決しようとする課題] 一方,インクリメンタル方式の変位検出器にあっては、
一度設定した計測の基準点はその電源を切ると消えるも
のである。従って、一度設定した基準点を共通の基準点
として計測する必要がある場合においては、たとえその
間に計測を中断する場合であっても、変位検出謹の内部
においては相変わらず計測を絶えず行なうことによりそ
の基準点を保存しておく必要があり、電源を切るわけに
はゆかない。そのため、省電力上の工夫が必要とされて
いた。
[Problems to be solved by the invention] On the other hand, in the case of an incremental displacement detector,
Once the measurement reference point is set, it disappears when the power is turned off. Therefore, if it is necessary to measure a reference point once set as a common reference point, even if measurement is interrupted during that time, the displacement detection system will continue to perform measurements internally. The reference point must be saved and the power cannot be turned off. Therefore, it was necessary to devise ways to conserve power.

本発明は係る事情に鑑み成されたものであり、省電力化
を図ったインクリメンタル方式の変位検出器を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an incremental displacement detector that saves power.

[課題を解決するための手段] そのため本発明では,規則的に配列された格子を有する
スケールと、該スケールの格子と対応する格子が配列さ
れ、その格子の配列方向に該スケールと相対的に摺動可
能に配設されたスライダーと、変位検出器に内蔵する基
準クロックの周波数に基づいて前記スケールと前記スラ
イダーとの相対変位量を検出する検出手段とを有し、任
意に設定する基準点から前記スケールと6if記スライ
ダーとの相対変位量を検出するインクリメンタル方式の
変位検出器において、前記スケールと前記スライダーと
が相対的に摺動しているか摺動していないかを検知する
手段と、該検知する手段からの信号に基づき、前記基準
クロックの周波数を、前記スケールと前記スライダーと
が相対的に摺動していないときには摺動しているときよ
りも低い周波数に切り替え、かつ、前記スケールと前記
スライダーとが相対的に摺動を始めたときには、元の高
い周波数に切り替える、周波数切り替え手段とを有する
ことを特徴とする。また、本発明は、前記周波数切り替
え手段により前記基準クロックの周波数を低い周波数に
きりかえるときは、前記検出手段に用いられるアナログ
回路のバイアス電流を小さい電流値に切り替え、かつ、
前記基準クロックの周波数を元の高い周波数に切り替え
るときは前記バイアス電流を元の大きい電流値に切り替
える、バイアス電流切り替え手段を有することを特徴と
する。さらに、本発明は、変位検出器が、静電容量型変
位検出器である場合には、その静電容量型変位検出器は
、スケールの表面に、スライダーとの相対的移.動の方
向に配列された複数の送信電極よりなる格子と、該送信
電極に帯状の関係にある受信電極とからなる格子とが設
けられ、前記スライダーの表面は、前記送信電極及び前
記受信電極にまたがって対向され、且つ、前記スライダ
ーの移動方向に配列された、複数の結合電極からなる格
子が設けられ、前記各送信電極には、位相が順次異なる
交流電圧がそれぞれ印加され、前記受信電極が前記結合
電極から導き出した測定信ぢの位相を分析して、前記ス
ケールとmI記スライダーとの相対変位を検出する静電
容債型変位検出器であることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] Therefore, in the present invention, a scale having regularly arranged lattices, a lattice corresponding to the lattice of the scale, and a lattice corresponding to the lattice of the scale are arranged. A reference point that is arbitrarily set and includes a slider that is slidably disposed and a detection means that detects the amount of relative displacement between the scale and the slider based on the frequency of a reference clock built in a displacement detector. In an incremental type displacement detector that detects the amount of relative displacement between the scale and the slider described in 6if, means for detecting whether the scale and the slider are sliding relative to each other; Based on a signal from the detecting means, the frequency of the reference clock is switched to a lower frequency when the scale and the slider are not sliding relative to each other than when they are sliding; and a frequency switching means for switching to the original high frequency when the slider and the slider start sliding relative to each other. Further, the present invention provides that when the frequency switching means switches the frequency of the reference clock to a lower frequency, the bias current of the analog circuit used in the detection means is switched to a small current value, and
The present invention is characterized in that it includes bias current switching means for switching the bias current to the original high current value when switching the frequency of the reference clock to the original high frequency. Furthermore, in the case where the displacement detector is a capacitance type displacement detector, the capacitance type displacement detector is configured to detect relative displacement with the slider on the surface of the scale. A grid made up of a plurality of transmitting electrodes arranged in the direction of motion, and a receiving electrode in a strip-like relationship with the transmitting electrodes are provided, and the surface of the slider is arranged in the direction of the transmitting electrodes and the receiving electrodes. A grid consisting of a plurality of coupling electrodes is provided, which are arranged in a direction in which the slider moves, and which are opposed to each other. AC voltages having different phases are applied to each of the transmitting electrodes, and the receiving electrodes are connected to the receiving electrode. The present invention is characterized in that it is an electrostatic capacitor type displacement detector that detects the relative displacement between the scale and the mI slider by analyzing the phase of the measurement signal derived from the coupling electrode.

[作用] スケールとスライダーとが相対的に摺動しているか摺動
していないかを常に検出し、スケールとスライダーとが
相対的に摺動をやめた場合には基準クロックの周波数を
低くし、または,それと合わせて変位量の検出手段に用
いられるアナログ回路のバイアス電流を小さくする。ま
た、スケールとスライダーとが相対的に摺動をやめてい
る状態から摺動をはじめると、摺動を始めたことを検知
して基準クロックの周波数を元の高い周波数に戻し、ま
たアナログ回路におけるバイアス電流を元の大きい値に
戻す。
[Function] It always detects whether the scale and slider are sliding relative to each other, and when the scale and slider stop sliding relative to each other, the frequency of the reference clock is lowered, Alternatively, in conjunction with this, the bias current of the analog circuit used for the displacement detection means is reduced. In addition, when the scale and slider start sliding from a state where they have stopped relative to each other, the start of sliding is detected and the reference clock frequency is returned to the original high frequency, and the bias in the analog circuit is Return the current to its original high value.

[実施例] 本発明の実施例として静電容量型変位検出器を図面を参
照して詳細に説明する。しかし、これによって、本発明
が限定されるものではない。
[Example] As an example of the present invention, a capacitive displacement detector will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereby.

第5図に静電容量型変位検出器の電極構造を示す。スラ
イダー54には等間隔のwt数の送信電極60とその送
信電極に並列した帯状の受信電極62とが配設されてお
り、また、スライダー54に対向したスケール50には
、送信電極60と受信電極62にまたがって対向配置さ
れた結合電極64とアース電極66とが摺動方向に沿っ
て交互に規則的に配置されている。
FIG. 5 shows the electrode structure of a capacitive displacement detector. The slider 54 is provided with transmitting electrodes 60 having a wt number at equal intervals and a band-shaped receiving electrode 62 that is parallel to the transmitting electrodes, and the scale 50 facing the slider 54 is provided with transmitting electrodes 60 and receiving electrodes. Coupling electrodes 64 and ground electrodes 66, which are arranged facing each other across the electrode 62, are arranged alternately and regularly along the sliding direction.

各送信電極60には等しい位相量だけ次々にシフトした
交流電圧が印加されている。各送信電極60と結合電極
64とで構成される静電容量には印加交流電圧の位相に
対応した電荷が誘起される。その結果結合電極64には
、各位相に対応した振る舞いをする電荷からなる合成電
荷が誘起される。そして、それらの合成電荷に基づく信
号は結合電極64を経て受信電極62へ伝達され受信さ
れる。その受信信号の基準位相に対するシフトした位相
量から,スケール50とスライダー54との相対変位量
が検出される 第1図に本発明の実施例に係る静電容量型変位検出器の
回路のブロック図を示す。検出器の回路は主に、源発振
器10、分周器l2、周波数切り替え14、バイアス電
流切り替え16、アナログ回路20、デジタル回路30
及びスピード検出回路40とから構成されており、送信
電極6o及び受信電極62と接続される。アナログ回路
2o及びデジタル回路30の詳細な構成は各々第2図及
び第3図に示されている。
AC voltages shifted one after another by the same amount of phase are applied to each transmitting electrode 60 . Charges corresponding to the phase of the applied AC voltage are induced in the capacitance formed by each transmitting electrode 60 and the coupling electrode 64. As a result, a composite charge consisting of charges that behave in accordance with each phase is induced in the coupling electrode 64. A signal based on these combined charges is transmitted to the receiving electrode 62 via the coupling electrode 64 and received. The amount of relative displacement between the scale 50 and the slider 54 is detected from the phase amount shifted with respect to the reference phase of the received signal. FIG. 1 is a block diagram of a circuit of a capacitive displacement detector according to an embodiment of the present invention. shows. The detector circuit mainly includes a source oscillator 10, a frequency divider l2, a frequency switch 14, a bias current switch 16, an analog circuit 20, and a digital circuit 30.
and a speed detection circuit 40, and is connected to the transmitting electrode 6o and the receiving electrode 62. The detailed configurations of the analog circuit 2o and the digital circuit 30 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

源発振MIOは,変位検出器の基準クロックであり、周
波数はfである。変位検出器のすべての信号処理のタイ
ミング及び必要な信号の生成はこの基準クロックを基準
にして行なわれる。源発振器10の周波数fは分周器1
2によりf / nに分周される。源発振器10の出力
と分周器l2の出力とは周波数切り替えl4における切
り替え端子に各々接続されている。周波数切り換えl4
の出力はデジタル回路30に接続されている。デジタル
回路30には、受信電極62から検出される検出信号が
アナログ回路20において波形整形された後入力される
。また,デジタル回路3oでは送信電極60に印加され
る交流電圧に相当する駆動信号が生成される。それらの
駆動信号は所定の値だけ位相をシフトされ、対応する送
信電極60に印加される。デジタル回路30からはまた
、スケール50とスライダー54との相対移動速度を監
視する信号がスピード検出回路40に送られる。
The source oscillation MIO is a reference clock of the displacement detector, and has a frequency of f. The timing of all signal processing of the displacement detector and the generation of necessary signals are performed with reference to this reference clock. The frequency f of the source oscillator 10 is determined by the frequency divider 1
2 to f/n. The output of the source oscillator 10 and the output of the frequency divider l2 are each connected to a switching terminal in a frequency switching l4. Frequency switching l4
The output of is connected to a digital circuit 30. The detection signal detected from the receiving electrode 62 is waveform-shaped in the analog circuit 20 and then input to the digital circuit 30 . Further, the digital circuit 3o generates a drive signal corresponding to the AC voltage applied to the transmitting electrode 60. These drive signals are phase-shifted by a predetermined value and applied to the corresponding transmitting electrodes 60. The digital circuit 30 also sends a signal to the speed detection circuit 40 for monitoring the relative movement speed between the scale 50 and the slider 54.

スピードの検出は、アナログ回路20の出力信号波形の
周期を常にモニターすることによって行なわれる。
Speed detection is performed by constantly monitoring the period of the output signal waveform of the analog circuit 20.

デジタル回路30は第3図に示されるように、主に比較
発振器32、位相比較34、カウンター36及び送信電
極駆動信号作成部38とから構成される。
As shown in FIG. 3, the digital circuit 30 mainly includes a comparison oscillator 32, a phase comparator 34, a counter 36, and a transmitting electrode drive signal generator 38.

比較発振器32は、アナログ回路20の出力信号(第2
図、21(d))の位相変化を検出するための基準波形
を与えるちのである。その周波数は、スライダー54の
静止時における周波数と同一である。スライダー54が
移動すると、その速度に応じて出力信号21(d)の位
相が変化する。出力信号21(d)は位相比較34にお
いて、比較発振器32の波形の基準位相と位相を比較さ
れる。その結果はカウンター36にて計数される。正負
を含めた位相のシフト量は比較発振器32の波形の1周
期ごとに行なわれ、それらの位相比較の総計の計数値が
スライダー54の変位量を表わすことになる。
The comparison oscillator 32 receives the output signal (second
This provides a reference waveform for detecting the phase change in Figure 21(d)). The frequency is the same as the frequency when the slider 54 is at rest. When the slider 54 moves, the phase of the output signal 21(d) changes depending on its speed. The output signal 21(d) is compared in phase with the reference phase of the waveform of the comparison oscillator 32 in a phase comparison 34. The results are counted by a counter 36. The amount of phase shift, including positive and negative, is performed every cycle of the waveform of comparison oscillator 32, and the total count value of these phase comparisons represents the amount of displacement of slider 54.

送信電極駆動信号作成部38は、送信電極60に印加さ
れる駆動信号を作成する。原理的には前述したように等
位相だけ位相のシフトした交流電)に示されるようなパ
ルス列の信号波形であり、この信合波形が所定の位相(
例えば45度)だけシフトされて各送信電極60に印加
される。第4図(a)に示される信号波形は、周波数切
り替え14から出力される基準クロックから生成される
信号であって、その基準クロックから生成された図示し
ていない同期信号に同期して同期整流すれば第4図(b
)の波形信号となるような信号として生成されている。
The transmission electrode drive signal creation section 38 creates a drive signal to be applied to the transmission electrode 60. In principle, as mentioned above, it is a signal waveform of a pulse train as shown in an AC current whose phase is shifted by the same phase, and this combined waveform has a predetermined phase (
For example, the signal is shifted by 45 degrees) and applied to each transmitting electrode 60. The signal waveform shown in FIG. 4(a) is a signal generated from the reference clock output from the frequency switching 14, and is synchronously rectified in synchronization with a synchronization signal (not shown) generated from the reference clock. Then, Figure 4 (b
) is generated as a waveform signal.

第4図(a)の信号波形は、送信電極60の電極形状に
起因するエッジ効果等を相殺して、スライダー54の変
位量と、信号波形21(a)から解析される変位量とが
精度良く比例するように設計されるべきものである。こ
のように、送信電極60に印加される駆動信号が生の交
流電圧波形ではなく第4図(a)のようなパルス列とす
る理由は、源発振器10に基づく基本クロックパルスに
より、本実施例における静電容量式変位検出器における
必要な信号の生成及び処理をデジタル的に可能とさせる
ためである。
The signal waveform in FIG. 4(a) is such that the displacement amount of the slider 54 and the displacement amount analyzed from the signal waveform 21(a) are accurate by canceling edge effects caused by the electrode shape of the transmitting electrode 60. It should be designed to be well proportioned. The reason why the drive signal applied to the transmitting electrode 60 is not a raw AC voltage waveform but a pulse train as shown in FIG. 4(a) is because the basic clock pulse based on the source oscillator 10 This is to enable digital generation and processing of necessary signals in the capacitive displacement detector.

アナログ回路20は第2図に示されるように主に、復調
回路22、フィルター24、波形整形26とから構成さ
れる。
As shown in FIG. 2, the analog circuit 20 mainly includes a demodulation circuit 22, a filter 24, and a waveform shaping 26.

復調回路22では、受信電極62から検出される信号波
形21(a)を復調して21(b)のような信号波形に
する。復調回路22における復調は、基準クロックから
生成される図示されていない同期信号に同期させて同期
整流することによって行なわれる。
The demodulation circuit 22 demodulates the signal waveform 21(a) detected from the receiving electrode 62 into a signal waveform 21(b). Demodulation in the demodulation circuit 22 is performed by synchronous rectification in synchronization with a synchronization signal (not shown) generated from a reference clock.

ここで、信号波形21(a)は、第4図(a)で示され
るパルス列をそれぞれ所定の位相量だけシフトし、それ
らのパルス列を各位相に渡る所定のウェイトで加算され
生成された合成信号である。その所定のウェイトとは、
その位相に対応する送信電極60が結合電極64とで形
成する静電容量の値に比例する量である。
Here, the signal waveform 21(a) is a composite signal generated by shifting the pulse trains shown in FIG. 4(a) by a predetermined phase amount, and adding these pulse trains with a predetermined weight over each phase. It is. The predetermined weight is
This is an amount proportional to the value of the capacitance formed between the transmitting electrode 60 and the coupling electrode 64 corresponding to that phase.

フィルター24を経て信号波形21(b)は高周波成分
を除去され信号電圧21(C)とされ、次に波形整形2
6により信号波形21(d)とされる。そして、信号波
形21(d)は,デジタル回路30に入力される。
After passing through the filter 24, the signal waveform 21(b) has its high frequency components removed and becomes a signal voltage 21(C), and then undergoes waveform shaping 2.
6 gives a signal waveform 21(d). The signal waveform 21(d) is then input to the digital circuit 30.

スピード検出回路40は、スケール50とスライダー5
4との相対移動速度がゼロ、即ちスライダー54が相対
的に静止しているとみなせるときは、周波数切り替えl
4の出力を低い周波数fに切り替えると同時に、バイア
ス電流切り替え16によりアナログ回路20におけるオ
ペアンプのバイアス電流を低い値に切り替える。また、
再びスライダー54が相対的に摺動を始めると、スピー
ド検出回路40はその速度を検知して、周波数切り替え
14を周波数f ffll+に,及びバイアス電流切り
替えl6を高い値のバイアス電流値OII1に切り替え
る。
The speed detection circuit 40 includes a scale 50 and a slider 5.
When the relative movement speed with respect to 4 is zero, that is, the slider 54 can be considered to be relatively stationary, the frequency switching l
At the same time as the output of 4 is switched to a lower frequency f, the bias current of the operational amplifier in the analog circuit 20 is switched to a lower value by the bias current switch 16. Also,
When the slider 54 starts relative sliding again, the speed detection circuit 40 detects the speed and switches the frequency switch 14 to the frequency f ffll+ and the bias current switch 16 to the high bias current value OII1.

このように,スライダ54がスケール50に対して相対
的に静止しているか否かを検知して基準クロックの周波
数及びアナログ回路のバイアス電流値を切り替えること
が本発明の特徴的な点である。本実施例のデジタル回路
30はCMOSで構成されており、一MにCMOSは駆
動周波数を低くするとその消費電流が小さくなることは
よく知られている。一方、基準クロックの周波数を低く
すると送信電極60に印加される駆動信号の波形の周期
も長くなり(第4図(a)).その結果、受信電極62
より検出される信号の周期も同様に長くなる。そして、
オペアンプの一般的性質として、扱う信号の周波数がよ
り低くなると、より低いバイアス電流を流がしただけで
も忠実な増幅特性を呈するため、アナログ回路20を構
成するオペアンプのバイアス電流をスライーダ−54が
相対的に静止しているとき時には、低くしても支障がな
い。このように、スライダー54が相対的に静止してい
るとき時に基準クロックの周波数を低い周波数に切り替
えることにより、デジタル回路30及びアナログ回路2
0における電流の消費をおさえることで、変位検出器の
電源の消費電流を著しく省電することが出来る。
As described above, a characteristic feature of the present invention is that the frequency of the reference clock and the bias current value of the analog circuit are switched by detecting whether or not the slider 54 is stationary relative to the scale 50. The digital circuit 30 of this embodiment is composed of CMOS, and it is well known that the current consumption of CMOS decreases when the driving frequency is lowered. On the other hand, when the frequency of the reference clock is lowered, the period of the waveform of the drive signal applied to the transmitting electrode 60 also becomes longer (FIG. 4(a)). As a result, the receiving electrode 62
Similarly, the period of the detected signal becomes longer. and,
As a general property of operational amplifiers, when the frequency of the signal to be handled becomes lower, faithful amplification characteristics are exhibited even when a lower bias current is passed. Sometimes, when the target is stationary, there is no problem even if it is lowered. In this manner, by switching the frequency of the reference clock to a lower frequency when the slider 54 is relatively stationary, the digital circuit 30 and the analog circuit 2
By suppressing the current consumption at zero, the current consumption of the power source of the displacement detector can be significantly reduced.

なお、スライダ54が摺動し始めた時は、元の周波数や
バイアス電流に復帰しなければならないが、その摺動の
加速度がある程度以下であることを確認することをして
おけば,スライダー54の大変位量をミスカウントする
ことなく復帰させるこノ とが出来る。
Note that when the slider 54 begins to slide, it must return to its original frequency and bias current, but if you confirm that the acceleration of the slide is below a certain level, the slider 54 It is possible to restore the large amount of displacement without miscounting.

以上本発明の実施例として、静電容量型変位検出器につ
いて説明したが、本発明はこれに限らす光電式や磁気式
のインクリメンタル方式の変位検出器にも適用出来る。
Although a capacitive displacement detector has been described as an embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this, but can also be applied to photoelectric or magnetic incremental displacement detectors.

また、本発明における変位検出器は、直線的変位に限ら
ず回転変位を検出する変位計をも含むことは言うまでも
ない。
Further, it goes without saying that the displacement detector according to the present invention includes a displacement meter that detects not only linear displacement but also rotational displacement.

[効果] 以上の通り本発明によれば、省電力化を図られたインク
リメンタル方式の変位検出器を提供することができる。
[Effects] As described above, according to the present invention, it is possible to provide an incremental displacement detector that saves power.

そして、携帯性を必要とするため電池で駆動されるイン
クリメンタル方式の変位検出器の長時間に渡る継続使用
を可能とする。また本発明に係る電流消費の抑さえられ
た変位検出2スにあっては、変位検出器が休止している
ときにスーパーキャパシター等の二次電池によって変位
検出器の電流をバックアップすることが一層有効となり
、事実上アブソリュト方式の変位検出器と検出器の電極
構造を示す。
Since portability is required, it is possible to use an incremental displacement detector driven by a battery for a long period of time. In addition, in the displacement detection device with reduced current consumption according to the present invention, it is even more convenient to back up the current of the displacement detector with a secondary battery such as a supercapacitor when the displacement detector is at rest. This effectively shows the absolute displacement detector and the electrode structure of the detector.

50・・・スケール、54・・・スライダー 60,.
・送信電極,62−・・受信電極、64・・・結合電極
50...Scale, 54...Slider 60,.
- Transmission electrode, 62-...Reception electrode, 64...Coupling electrode.

第l図は、本発明の実施例である静電容量型変位検出器
の回路のブロック図を示す。第2図は、第1図における
アナログ回路20のブロック図及び各部における信号波
形を示す。第3図は、第1図におけるデジタル回路30
のブロック図を示す。第4図は、第1図における送信電
極60への駆動fε号の一部(a)、及びその駆動信号
を復調したとした場合の対応する信号波形(b)を示す
FIG. 1 shows a block diagram of a circuit of a capacitive displacement detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a block diagram of the analog circuit 20 in FIG. 1 and signal waveforms at each part. FIG. 3 shows the digital circuit 30 in FIG.
The block diagram is shown below. FIG. 4 shows a part (a) of the drive signal fε to the transmitting electrode 60 in FIG. 1, and a corresponding signal waveform (b) when the drive signal is demodulated.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)規則的に配列された格子を有するスケールと、 該スケールの格子と対応する格子が配列され、その格子
の配列方向に該スケールと相対的に摺動可能に配設され
たスライダーと、 変位検出器に内蔵する基準クロックの周波数に基づいて
前記スケールと前記スライダーとの相対変位量を検出す
る検出手段とを有し、 任意に設定する基準点から前記スケールと前記スライダ
ーとの相対変位量を検出するインクリメンタル方式の変
位検出器において、 前記スケールと前記スライダーとが相対的に摺動してい
るか摺動していないかを検知する手段と該検知する手段
からの信号に基づき、前記基準クロックの周波数を、前
記スケールと前記スライダーとが相対的に摺動していな
いときには摺動しているときよりも低い周波数に切り替
え、かつ、前記スケールと前記スライダーとが相対的に
摺動を始めたときには、元の高い周波数に切り替える、
周波数切り替え手段とを有することを特徴とする変位検
出器。
(1) a scale having regularly arranged gratings; a slider having gratings corresponding to the gratings of the scale arranged so as to be slidable relative to the scale in the direction in which the gratings are arranged; a detection means for detecting the relative displacement amount between the scale and the slider based on the frequency of a reference clock built into the displacement detector, and detecting the relative displacement amount between the scale and the slider from an arbitrarily set reference point. In an incremental type displacement detector for detecting, the reference clock is determined based on a means for detecting whether the scale and the slider are sliding relative to each other, and a signal from the detecting means. when the scale and the slider are not sliding relative to each other, the frequency is switched to a lower frequency than when the scale and the slider are sliding relative to each other, and the scale and the slider have started sliding relative to each other. Sometimes switching back to a higher frequency,
A displacement detector comprising frequency switching means.
(2)請求項(1)において、前記周波数切り替え手段
により前記基準クロックの周波数を低い周波数にきりか
えるときは、前記検出手段に用いられるアナログ回路の
バイアス電流を小さい電流値に切り替え、かつ、前記基
準クロックの周波数を元の高い周波数に切り替えるとき
は、前記バイアス電流を元の大きい電流値に切り替える
、バイアス電流切り替え手段を有することを特徴とする
請求項(1)に記載された変位検出器。
(2) In claim (1), when the frequency switching means switches the frequency of the reference clock to a lower frequency, the bias current of the analog circuit used in the detection means is switched to a small current value, and the 2. The displacement detector according to claim 1, further comprising bias current switching means for switching the bias current to the original high current value when switching the frequency of the reference clock to the original high frequency.
(3)請求項(1)または請求項(2)において、請求
項(1)または請求項(2)に記載された変位検出器は
、静電容量型変位検出器であり、その静電容量型変位検
出器は、 スケールの表面に、スライダーとの相対的移動の方向に
配列された複数の送信電極よりなる格子と、該送信電極
に帯状の関係にある受信電極とからなる格子とが設けら
れ、 前記スライダーの表面に、前記送信電極及び前記受信電
極にまたがって対向され、且つ、前記スライダーの移動
方向に配列された、複数の結合電極からなる格子が設け
られ、 前記各送信電極には、位相が順次異なる交流電圧がそれ
ぞれ印加され、 前記受信電極が前記結合電極から導き出した測定信号の
位相を分析して、前記スケールと前記スライダーとの相
対変位を検出する静電容量型変位検出器であることを特
徴とする、請求項(1)または請求項(2)に記載され
た変位検出器。
(3) In claim (1) or claim (2), the displacement detector described in claim (1) or claim (2) is a capacitive displacement detector, and the capacitance The type displacement detector is provided with a grid on the surface of the scale, consisting of a plurality of transmitting electrodes arranged in the direction of relative movement with the slider, and a receiving electrode in a band-like relationship with the transmitting electrodes. a lattice consisting of a plurality of coupling electrodes is provided on the surface of the slider, facing across the transmitting electrode and the receiving electrode, and arranged in the moving direction of the slider, each transmitting electrode having: , a capacitive displacement detector to which alternating current voltages having different phases are sequentially applied, and the receiving electrode analyzes the phase of the measurement signal derived from the coupling electrode to detect the relative displacement between the scale and the slider. The displacement detector according to claim (1) or claim (2), characterized in that:
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