JPH0374770B2 - - Google Patents

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JPH0374770B2
JPH0374770B2 JP59047553A JP4755384A JPH0374770B2 JP H0374770 B2 JPH0374770 B2 JP H0374770B2 JP 59047553 A JP59047553 A JP 59047553A JP 4755384 A JP4755384 A JP 4755384A JP H0374770 B2 JPH0374770 B2 JP H0374770B2
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    • 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
    • G01D5/26Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は光電型変位検出装置、特に安定した検
出作用が達成でき、また周波数応答特性を改善し
た光電型変位検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a photoelectric displacement detection device, and particularly to a photoelectric displacement detection device that can achieve a stable detection action and has improved frequency response characteristics.

[従来技術] デジタル表示可能なダイヤルゲージマイクロメ
ータあるいは3次元測定機等の測長装置、レーザ
光線を利用して距離その他の測定を行うレーザマ
イクあるいはNC工作機械のテーブル送り装置等
として各種の光電型変位検出装置が用いられてお
り、測定精度に優れかつ耐久性のある検出装置が
実用化されている。
[Prior art] Dial gauge micrometers with digital display, length measuring devices such as three-dimensional measuring machines, laser microphones that use laser beams to measure distances, table feeding devices for NC machine tools, etc. A mold displacement detection device is used, and a detection device with excellent measurement accuracy and durability has been put into practical use.

第1図にはこの種の変位検出装置の要部が示さ
れており、ガラスあるいはステンレス薄板等から
なるメインスケール10にはその表面に複数の測
長スリツト10a及び絶対値スリツト10bが整
列配置されており、このメインスケール10に沿
つて所望の測長あるいは位置検出作用が行われ
る。
FIG. 1 shows the main parts of this type of displacement detection device, in which a main scale 10 made of glass or a thin stainless steel plate has a plurality of length measurement slits 10a and absolute value slits 10b aligned and arranged on its surface. A desired length measurement or position detection operation is performed along this main scale 10.

前記メインスケール10の近傍にはインデツク
ススケール12及び絶対値スケール13が設けら
れており、このインデツクススケール12及び絶
対値スケール13には前記測長スリツト10a、
絶対値スリツト10bと対応したインデツクスス
リツト12a,12b,13aが設けられてお
り、各スケール10,12,13の相対移動によ
つてスリツト移動量が電気的に検出され、この相
対移動信号に基づいて長さ測定あるいは位置検出
作用が達成される。
An index scale 12 and an absolute value scale 13 are provided near the main scale 10, and the index scale 12 and absolute value scale 13 have the length measuring slits 10a,
Index slits 12a, 12b, 13a corresponding to the absolute value slit 10b are provided, and the amount of slit movement is electrically detected by the relative movement of each scale 10, 12, 13, and this relative movement signal is Based on this, a length measurement or position detection function is achieved.

前記各スケール10,12,13の相対移動を
光電変換するため、各スケール10,12,13
の近傍には発受光器が設けられるが、図において
は、透過型測定装置であるため、メインスケール
10側に発光器14a,14b,14cが設けら
れ、またインデツクススケール12側に発光器1
6a,16bそして絶対値スケール13側に受光
器16cが設けられ、これら発受光器14,16
は前記インデツクススリツト12a,12b,1
3aと対応した位置に配置される。周知のよう
に、両インデツクススリツト12a,12bは互
いに半ピツチ偏位した配置とされており、これに
よつて、両スケール10,12を透過した光は一
方がsin波信号そして他方がcos波信号として検出
され、これら位相の異なる両信号によつて所望の
分割作用を行うことが可能となる。
In order to photoelectrically convert the relative movement of each scale 10, 12, 13, each scale 10, 12, 13
In the figure, since it is a transmission type measurement device, light emitting devices 14a, 14b, and 14c are provided on the main scale 10 side, and a light emitting device 1 is provided on the index scale 12 side.
6a, 16b, and a light receiver 16c is provided on the absolute value scale 13 side, and these light emitting/receiving devices 14, 16
are the index slits 12a, 12b, 1
It is placed at a position corresponding to 3a. As is well known, both index slits 12a and 12b are arranged to be offset by half a pitch from each other, so that the light transmitted through both scales 10 and 12 is a sine wave signal on one side and a cosine wave signal on the other. The signal is detected as a wave signal, and it is possible to perform a desired division operation using both signals having different phases.

また、前述した絶対値スケール13はメインス
ケール10の表面に間欠的に設けられた絶対値を
指示する絶対値スリツト10bと協働してメイン
スケール10の移動位置を絶対値信号として出力
可能であり、絶対値スケール13がメインスケー
ル10のどの位置にあるかを知ることができる。
Further, the above-mentioned absolute value scale 13 can output the moving position of the main scale 10 as an absolute value signal in cooperation with absolute value slits 10b which are provided intermittently on the surface of the main scale 10 and indicate the absolute value. , it is possible to know where the absolute value scale 13 is located on the main scale 10.

以上のようにして従来装置によれば、変位量の
光電変換が行われ、次に、このようにして検出さ
れた相対移動変位信号は第2図に示される回路に
よつて必要な処理が施される。
As described above, according to the conventional device, photoelectric conversion of the amount of displacement is performed, and then the relative displacement signal detected in this manner is subjected to necessary processing by the circuit shown in FIG. be done.

第2図は変位検出装置が測長器に用いられた一
例を示し、各受光器16の相対移動変位信号はそ
れぞれ前置増幅器18a,18b,18cによつ
て増幅された後信号処理を行う回路20に供給さ
れる。検出回路20は波形整形回路22及び分割
回路24を含み、この分割回路24は周知のよう
に、前記両sin波信号及びcos波信号を組合わせて
スケール10,12のスリツト幅より小さな測定
ピツチへの分割が行われる。
FIG. 2 shows an example in which the displacement detection device is used as a length measuring device, in which the relative movement displacement signals of each light receiver 16 are amplified by preamplifiers 18a, 18b, and 18c, and then processed by a circuit. 20. The detection circuit 20 includes a waveform shaping circuit 22 and a dividing circuit 24, and as is well known, the dividing circuit 24 combines both the sine wave signal and the cosine wave signal into a measurement pitch smaller than the slit width of the scales 10 and 12. The division is done.

前記検出回路20の出力はカウンタ26を介し
てデジタル表示器28に供給され、測定長のデジ
タル表示が行われ、また必要に応じてプリンタ3
0により測定長の記録が行われる。
The output of the detection circuit 20 is supplied to a digital display 28 via a counter 26, where the measured length is digitally displayed and, if necessary, a printer 3.
0 records the measured length.

また、前述した3個の発光器14a,14b,
14cはそれぞれ電流制限を行う抵抗31a,3
1b,31cを介して電源に接続されており、所
望の発光作用が行われている。
In addition, the three light emitters 14a, 14b,
14c are resistors 31a and 3 that respectively limit the current.
It is connected to a power source via 1b and 31c, and the desired light emitting action is performed.

前述した変位検出位置において、発光器14の
光量は光電変換部の特性に大きな影響を与え、こ
のために、常に安定した光量の発光作用が必要と
されていた。従つて、従来装置においては、例え
ば第2図のような装置の場合、各発光器14に接
続されている抵抗31を微調整し、各発光器14
の発光量を均一化するとともに、必要に応じて前
置増幅器18の調整によつて、各検出回路20へ
供給される各検出信号の出力が初期調整されてい
た。
At the above-mentioned displacement detection position, the amount of light from the light emitter 14 has a great effect on the characteristics of the photoelectric conversion section, and for this reason, a constant light emitting action with a stable amount of light is required. Therefore, in the conventional device, for example, in the case of the device shown in FIG. 2, the resistor 31 connected to each light emitter 14 is finely adjusted,
At the same time, the output of each detection signal supplied to each detection circuit 20 is initially adjusted by adjusting the preamplifier 18 as necessary.

しかしながら、従来装置において、前記測定前
に行われる初期調整によつても、電源電圧自体の
変動が生じた場合には、発光量が変化してしま
い、しばしば検出値に誤差が混入するという欠点
があつた。
However, even with the initial adjustment performed before the measurement, the conventional device has the disadvantage that if the power supply voltage itself fluctuates, the amount of light emitted changes, and errors often occur in the detected value. It was hot.

また、従来の検出装置としてNC機械のテーブ
ル送り制御等においては、NC移動軸ごとに検出
部を設け、これを固定側に設けた電源装置、操作
スイツチあるいは表示器等によつて集中制御する
装置が一般的となつている。
In addition, as a conventional detection device for table feed control of NC machines, a detection section is provided for each NC movement axis, and this is centrally controlled by a power supply, operation switch, display, etc. installed on the fixed side. is becoming common.

第3図にはこの種のNC制御装置の一例が示さ
れており、NC機械のX、Y、Zのそれぞれに対
して第1,2図に示した光電型変位検出装置が設
置されており、各軸方向の移動部位に発光器1
4、受光器16及び前置増幅器18が一体に可動
側の筐体32に組込まれている。
Figure 3 shows an example of this type of NC control device, in which the photoelectric displacement detection devices shown in Figures 1 and 2 are installed for each of X, Y, and Z of the NC machine. , a light emitter 1 is placed at the moving part in each axis direction.
4. The light receiver 16 and the preamplifier 18 are integrated into the movable housing 32.

そして、固定側筐体34には電源36及び検出
回路20そして各軸ごとの表示器38,40,4
2が設けられている。
The fixed housing 34 includes a power supply 36, a detection circuit 20, and indicators 38, 40, 4 for each axis.
2 is provided.

前記可動側の筐体32はX、Y、Zのそれぞれ
について個別に設けられ、それぞれのNC送り軸
に対して装着され、これら各可動側筐体32と固
定側筐体34とはケーブル44によつて電気的に
接続され、このような分割型検出装置によれば、
電源、操作スイツチ群及び表示部を固定側に共通
設置することができ、装置の小型化に寄与すると
ころが大である。
The movable housings 32 are provided individually for each of X, Y, and Z, and are attached to the respective NC feed axes. Therefore, according to such a split-type detection device, which is electrically connected,
The power supply, operation switch group, and display section can be commonly installed on the fixed side, which greatly contributes to miniaturization of the device.

しかしながら、このような分割型検出装置にお
いては、前記固定側筐体34と可動側筐体32と
の間を接続するケーブル44の長さが各装置によ
り異なり、更に、第3図に示したごときX、Y、
Zのような複数種の可動側装置を有する場合、各
軸ごとにケーブル長が変化する事態が発生し、こ
のために、ケーブル44内における電圧降下によ
つて、固体側での電圧が一定であつても実際の各
可動側に設けられている発光器の光量にばらつき
が生じるという問題があり、この結果、測定精度
に無視できない誤差が混入するという欠点があつ
た。以上説明したように、従来においては、電源
電圧の変動あるいは発光器までの電圧降下によつ
て必ずしも安定した供給電流が得ることができ
ず、特に複数の検出部に分割された検出装置では
このようなばらつきが大きくなり、検出精度に無
視できない悪影響を与えるという問題があつた。
However, in such split-type detection devices, the length of the cable 44 that connects the fixed housing 34 and the movable housing 32 varies depending on the device, and furthermore, as shown in FIG. X, Y,
When there are multiple types of movable side devices such as Z, a situation occurs where the cable length changes for each axis, and because of this, the voltage on the solid side is not constant due to the voltage drop within the cable 44. Even if there is a problem, there is a problem in that the amount of light from the light emitters provided on each movable side actually varies, and as a result, a non-negligible error is introduced into the measurement accuracy. As explained above, in the past, it was not always possible to obtain a stable supply current due to fluctuations in the power supply voltage or voltage drop to the light emitter, especially in a detection device that is divided into multiple detection sections. However, there was a problem in that the variation became large, which had a non-negligible negative effect on detection accuracy.

従来の改良された装置として可動側のスライダ
ユニツトに電圧検出器を設け、電源電圧を制御す
る装置あるいはスライドユニツト内に別個の定電
源装置を設けることが提案されているが、これら
の改良によつても検出電圧を導くためにケーブル
及び電圧検出器その他の複雑な構造を新設する必
要があり、更に、電圧検出及び制御線にノイズ混
入が生じるという問題があつた。また個別の電源
装置もスライダユニツトの摺動特性に悪影響を与
え、また装置を大型化する等種々の問題があつ
た。
As an improved conventional device, it has been proposed to provide a voltage detector in the slider unit on the movable side and a device to control the power supply voltage, or to provide a separate constant power supply device in the slide unit. However, it is necessary to newly install cables, voltage detectors, and other complicated structures to guide the detection voltage, and there is also the problem that noise is mixed into the voltage detection and control lines. Further, the separate power supply device also had various problems such as having a negative effect on the sliding characteristics of the slider unit and increasing the size of the device.

また、前述した可動側の複数の検出部の設置構
造においては、固定側の電源電圧例えば5ボルト
に対し、ケーブル損失にて実際の可動側スライダ
ユニツト内電圧は4〜6%低下し、この結果、発
光器の光量も10〜15%の低下を生じさせ、これに
加えて前記固定側電源電圧変動が上下5%あるこ
とを考慮するならば、発光光量は20%近く減少す
る場合があり、これによつて、測長信号のSN比
は著しく劣化し、測定精度に大きな悪影響を与え
ることが明らかである。
In addition, in the installation structure of multiple detection units on the movable side described above, the actual voltage inside the movable side slider unit decreases by 4 to 6% due to cable loss compared to the power supply voltage on the fixed side, for example, 5 volts. , the amount of light from the light emitter also decreases by 10 to 15%, and if we take into account that the fixed side power supply voltage fluctuation is 5% up and down, the amount of emitted light may decrease by nearly 20%. It is clear that this significantly degrades the S/N ratio of the length measurement signal and has a large adverse effect on measurement accuracy.

更に、従来装置によれば、長さあるいは位置情
報をメインスケール10とインデツクススケール
12との相対移動により光電変換された電気的信
号として出力し、これを所望の目的に利用するこ
とができるが、近年のように、高精度の検出装置
においては、装置の応答速度に大きな問題が生じ
てきた。
Furthermore, according to the conventional device, length or position information can be output as an electrical signal that is photoelectrically converted by the relative movement between the main scale 10 and the index scale 12, and this can be used for a desired purpose. In recent years, in high-precision detection devices, a major problem has arisen in the response speed of the devices.

すなわち、近年の検出装置においては、消費電
力の減少が要望され、特に電池駆動される携帯型
測長器等においては省電力が装置の主要な課題と
なつていた。そして、通常の場合、光電変換装置
にあつては発光器において大きな電力消費があ
り、この消費電力を減少させることが望まれてい
た。
That is, in recent years, there has been a demand for a reduction in power consumption in detection devices, and power saving has become a major issue for devices, especially in battery-powered portable length measuring devices and the like. Generally, in a photoelectric conversion device, a light emitting device consumes a large amount of power, and it has been desired to reduce this power consumption.

また、第1図のごとき構成のスケール配置によ
れば、相対移動する両スケール間のクリアランス
をある程度大きくすることが装置の組立てあるい
は部品加工等における主要な要望事項とされてい
た。そして、以上の各種要因によつて、検出装置
における受光器側の受光量は減少する傾向にあ
り、このような微小な受光信号によつても確実充
分な位相検出を可能とするために、受光器に接続
される検出回路20には各種の工夫が施されてい
る。
Furthermore, according to the scale arrangement shown in FIG. 1, it has been a major requirement in assembling equipment or processing parts to increase the clearance between the scales that move relative to each other to some extent. Due to the various factors mentioned above, the amount of light received by the photoreceiver side of the detection device tends to decrease. Various improvements have been made to the detection circuit 20 connected to the device.

通常の場合、微小受光量によつても充分に処理
可能な検出信号を得るため、第4図に示されるよ
うに、受光器16のエミツタには比較的大きな抵
抗値RLを有する負荷抵抗46が接続され、エミ
ツタと負荷抵抗46との中間点から電圧Voを取
出すことにより、後段での処理が容易な電圧値を
有する検出電圧が得られていた。
In normal cases, in order to obtain a detection signal that can be sufficiently processed even with a small amount of received light, a load resistor 46 having a relatively large resistance value R L is installed at the emitter of the light receiver 16, as shown in FIG. is connected and the voltage Vo is extracted from the midpoint between the emitter and the load resistor 46, thereby obtaining a detected voltage having a voltage value that is easy to process in subsequent stages.

しかしながら、一方において、大きな抵抗値
RLの有する負荷抵抗46の接続は、受光器16
としてフオトトランジスタを使用した場合、その
応答周波数に重大な制約が与えられるという問題
があつた。すなわち、フオトトランジスタ16の
応答周波数fは第4図に示されるごとく、フオト
トランジスタ16の電気容量Cjと前記抵抗値RL
とから f=1/(2πCjRL) で定まり、この応答周波数fの式から明らかなよ
うに前述した理由による負荷抵抗値RLの増大は
応答周波数fを低下させる結果を招き、従来装置
においては、消費電力の減少と応答周波数の改善
とが二律背反の関係にあり、両者を共に満足する
装置が強く要望されていた。
However, on the other hand, large resistance values
The load resistor 46 of R L is connected to the light receiver 16.
When a phototransistor is used as a phototransistor, there is a problem in that its response frequency is severely restricted. That is, as shown in FIG. 4, the response frequency f of the phototransistor 16 is determined by the electric capacitance Cj of the phototransistor 16 and the resistance value R L
Therefore, it is determined by f=1/(2πCjR L ), and as is clear from the formula for the response frequency f, an increase in the load resistance value R L due to the above-mentioned reason results in a decrease in the response frequency f, and in the conventional device, There is a trade-off between reducing power consumption and improving response frequency, and there has been a strong demand for a device that satisfies both.

[発明の目的] 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、消費電力の増大を招くことな
く周波数応答特性を改善させ、併せて電源電圧の
変動あるいはケーブル損失にかかわらず発光器の
光量を常に一定に制御することにより、検出速度
を高めることがてきる改良された光電型変位検出
装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to improve the frequency response characteristics without increasing power consumption, and to improve the frequency response characteristics regardless of fluctuations in power supply voltage or cable loss. The first object of the present invention is to provide an improved photoelectric displacement detection device that can increase detection speed by controlling the amount of light from a light emitter to be constant.

[発明の構成] 上記目的を達成するために本発明は、装置本体
と、偏位検出部と、前記本体と前記偏位検出部を
接続するケーブルと、からなる光電型偏位検出装
置であつて、前記装置本体は、前記ケーブルを介
して前記偏位検出部に電力を供給する検出用電源
と、前記偏位検出部からの信号に基づき、被測定
物の移動偏位量を求める信号処理回路と、を含
み、前記偏位検出部は、前記被測定物と共に移動
する光学格子と、前記光学格子に向かつて検出光
を照射する発光器群と、前記発光器群を発光駆動
する発光回路と、前記各発光器ごとに設けられ、
前記光学格子からの反射光または透過光を受光す
る複数のフオトトランジスタからなる受光器群
と、前記フオトトランジスタからの受光信号を増
幅し、その増幅された受光信号を前記ケーブルを
介して前記装置本体に送出する受光回路と、を含
む、光電型偏位検出装置において、前記発光回路
は、前記各発光器ごとに直列に接続され、前記各
発光器の電流を制限する電流制限抵抗群と、前記
各発光器ごとに直列に接続され、前記各発光器の
電流を制御する電流制御トランジスタ群と、前記
電流制限抵抗群のいずれか一つの抵抗の両端電圧
を監視し、前記電流制御トランジスタ群を一括し
て制御して、前記各発光器に流れる電流を一定の
値に保つ一つのシヤントレギユレータと、を含
み、前記受光回路は、前記各フオトトランジスタ
の出力端子にカスケード接続されるベース接地型
の複数のトランジスタと、前記ベース接地型のト
ランジスタから出力された前記受光信号を増幅し
て、前記ケーブルを介して装置本体に送出する前
置増幅器と、を含むことを特徴とする。
[Structure of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a photoelectric deflection detection device comprising a device main body, a deflection detection section, and a cable connecting the main body and the deflection detection section. The main body of the apparatus includes a detection power source that supplies power to the deflection detecting section via the cable, and a signal processing unit that calculates the displacement amount of the object to be measured based on the signal from the deflection detecting section. The deviation detection section includes an optical grating that moves together with the object to be measured, a light emitter group that irradiates detection light toward the optical grating, and a light emitting circuit that drives the light emitter group to emit light. and provided for each of the light emitters,
A photoreceiver group consisting of a plurality of phototransistors that receives reflected light or transmitted light from the optical grating, amplifies the received light signal from the phototransistor, and transmits the amplified received light signal to the device main body via the cable. a photoelectric deflection detection device, the light emitting circuit includes a group of current limiting resistors that are connected in series for each of the light emitters and that limits the current of each of the light emitters; A current control transistor group that is connected in series for each light emitting device and controls the current of each light emitting device, and a voltage across one of the resistors of the current limiting resistor group is monitored, and the current control transistor group is connected in series. and one shunt regulator that controls the current flowing through each of the light emitters to a constant value, and the light receiving circuit has a grounded base connected in cascade to the output terminal of each of the phototransistors. and a preamplifier that amplifies the light reception signal output from the common base type transistor and sends it to the main body of the device via the cable.

[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。
[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第5図には本発明に係る変位検出装置が適用さ
れたNC機械用の3軸分割型装置を示し、第3図
と同一部材には同一符号を付して説明を省略す
る。
FIG. 5 shows a three-axis split type device for an NC machine to which the displacement detection device according to the present invention is applied, and the same members as those in FIG.

本発明において特徴的なことは、発光器14が
定電流回路によつてその発光電流の供給を受けて
いることであり、この定電流回路は各発光器14
に直列接続されたトランジスタ48a,48b,
48cおよび抵抗50a,50b,50cを含
み、固定側から供給された変動及び電圧降下を含
む不安定な電源がこの発光回路に供給される。
A characteristic feature of the present invention is that the light emitting devices 14 are supplied with their light emitting current by a constant current circuit, and this constant current circuit is connected to each light emitting device 14.
Transistors 48a, 48b, connected in series to
48c and resistors 50a, 50b, and 50c, and an unstable power supply including fluctuations and voltage drops supplied from the fixed side is supplied to this light emitting circuit.

そして、前記トランジスタ48を含む定電流発
光回路の安定化作用を行うため、本発明において
は、前記発光回路は定電圧回路を含み、この定電
圧回路はシヤントレギユレータ52を含む。実施
例に用いられているシヤントレギユレータ52は
TI社製TL431Cを用いており、その定電圧端Rに
一定電圧を出力する。シヤントレギユレータ52
はそのカソード入力端Kが抵抗54を介して電源
の正極にまたアノード端Aが負極に接続されてい
る。
In order to stabilize the constant current light emitting circuit including the transistor 48, in the present invention, the light emitting circuit includes a constant voltage circuit, and this constant voltage circuit includes a shunt regulator 52. The shunt regulator 52 used in the example is
TI's TL431C is used, and a constant voltage is output to its constant voltage terminal R. shunt regulator 52
The cathode input terminal K is connected to the positive terminal of the power supply via a resistor 54, and the anode terminal A is connected to the negative terminal.

更に、本発明においては、前記シヤントレギユ
レータ52のカソード入力端Kが各トランジスタ
48のベースに接続されるとともに、前述した定
電圧端Rがトランジスタ48のエミツタに接続さ
れている。
Further, in the present invention, the cathode input terminal K of the shunt regulator 52 is connected to the base of each transistor 48, and the constant voltage terminal R mentioned above is connected to the emitter of the transistor 48.

また、第5図における受光器16はフオトトラ
ンジスタ(例えばPT501)を用い、第6図にも示
すようにそのコレクタが電源に接続され、またそ
のエミツタがベース接地されたトランジスタ56
を介して負荷抵抗46に接続されていることを特
徴とする。すなわち、本発明においては、フオト
トランジスタからなる受光器16はベース接地ト
ランジスタ56によつてインピーダンス変換され
た後に負荷抵抗46と接続されているものであ
り、ベース接地トランジスタ56はフオトトラン
ジスタ16とカスケード接続されている。
The photodetector 16 in FIG. 5 uses a phototransistor (for example, PT501), and as shown in FIG. 6, a transistor 56 whose collector is connected to the power supply and whose emitter is grounded as a base
It is characterized in that it is connected to a load resistor 46 via. That is, in the present invention, the photodetector 16 made of a phototransistor is connected to the load resistor 46 after its impedance is converted by the common-base transistor 56, and the common-base transistor 56 is cascade-connected with the phototransistor 16. has been done.

図から明らかなように、フオトトランジスタ1
6のエミツタはトランジスタ56のエミツタと接
続され、該トランジスタ56のベースは接地さ
れ、またそのコレクタは負荷抵抗46を介して接
地されている。そして、前記ベース接地トランジ
スタ56のコレクタと負荷抵抗46との中間点か
ら検出電圧が取出されている。
As is clear from the figure, phototransistor 1
The emitter of transistor 6 is connected to the emitter of transistor 56, the base of which is grounded, and the collector thereof is grounded via load resistor 46. A detected voltage is taken out from the midpoint between the collector of the common base transistor 56 and the load resistor 46.

本発明の構成は以上の説明から明らかであり、
以下にその作用について説明する。
The structure of the present invention is clear from the above description,
The effect will be explained below.

前述したシヤントレギユレータ52の定電圧作
用にて、発光器すなわち発光ダイオード14cに
流れる供給電流iは抵抗50cの抵抗値をrと
し、シヤントレギユレータ52の定電圧端Rの電
圧をVRとすれば、 i=VR/r として求められる。
Due to the constant voltage action of the shunt regulator 52 described above, the supply current i flowing to the light emitting device, that is, the light emitting diode 14c, is determined by the voltage at the constant voltage terminal R of the shunt regulator 52, where the resistance value of the resistor 50c is r, and the voltage at the constant voltage terminal R of the shunt regulator 52 is If V R is used, it can be obtained as i=V R /r.

従つて、本発明のごとく、シヤントレギユレー
タ52を用いた定電圧回路を発光回路に含むこと
により、ケーブル流の変動あるいは電源電圧自体
の変動によつてもシヤントレギユレータ52はそ
の定電圧端Rに一定の電圧VRを出力するので、
これによつて、発光用の供給電流iは常に一定値
に保持されることとなる。
Therefore, by including a constant voltage circuit using the shunt regulator 52 in the light emitting circuit as in the present invention, the shunt regulator 52 can be controlled even by fluctuations in the cable flow or fluctuations in the power supply voltage itself. Since a constant voltage V R is output to the constant voltage terminal R,
As a result, the supply current i for light emission is always maintained at a constant value.

また、各トランジスタ48の固有特性が温度変
化等によつて微小変動した場合においてもシヤン
トレギユレータ52はそのカソード入力端Kが前
記各変動に応じて変化するので、前記定電圧端R
の電圧VRは一定に保たれることが明らかであり、
本実施例においては、シヤントレギユレータ52
のカソード入力端Kが各トランジスタ48のベー
スにそれぞれ接続されているので、定電圧端Rの
基準電圧を単一の、すなわち発光器14cの発光
回路のみに接続していても他の電流制御トランジ
スタ48a,48bのベース入力に対しても所望
の定電流制御が与えられ、全発光器14に共通の
一定電流を得ることが可能となる。
Furthermore, even if the characteristic characteristics of each transistor 48 slightly fluctuate due to temperature changes or the like, the cathode input terminal K of the shunt regulator 52 changes in accordance with the fluctuations, so that the constant voltage terminal R
It is clear that the voltage V R of remains constant,
In this embodiment, the shunt regulator 52
Since the cathode input terminal K of the transistor 48 is connected to the base of each transistor 48, even if the reference voltage of the constant voltage terminal R is connected only to a single light emitting circuit, that is, the light emitting circuit of the light emitter 14c, other current control transistors Desired constant current control is also given to the base inputs of 48a and 48b, making it possible to obtain a constant current common to all light emitters 14.

もちろん、本発明において、前記シヤントレギ
ユレータ52を各発光器14a,14b,14c
ごとに設けることも可能である。
Of course, in the present invention, the shunt regulator 52 is connected to each light emitter 14a, 14b, 14c.
It is also possible to provide one for each.

実際の回路構成の際には、前記トランジスタ4
8a,48b,48cはほぼ同特性のものを選定
することが好適であり、また抵抗50a,50
b,50cの抵抗値はそれぞれ初期調整されて同
一値に設定される。
In actual circuit configuration, the transistor 4
It is preferable to select resistors 8a, 48b, and 48c with approximately the same characteristics, and resistors 50a and 50
The resistance values of b and 50c are initially adjusted and set to the same value.

以上のように、本発明によれば、シヤントレギ
ユレータを含む定電圧回路を用いて発光器の供給
電流が制御されており、電源電圧の変動、ケーブ
ル長の変動その他の電圧変動要因に対しても常に
安定した発光量を得ることが可能となり、良好な
検出精度が達成される。
As described above, according to the present invention, the supply current of the light emitter is controlled using a constant voltage circuit including a shunt regulator, and it is possible to control the current supplied to the light emitting device by using a constant voltage circuit including a shunt regulator. Therefore, it is possible to always obtain a stable amount of light emitted even in the case of light emission, and good detection accuracy can be achieved.

また、第5図において、ベース接地トランジス
タ56のインピーダンス変換により、出力側の抵
抗46は従来と同様に比較的大きな抵抗値RL
有するにも係わらず、その入力インピーダンス
hibは前記抵抗値RLより充分に小さな値とするこ
とができ、このために、本発明においては、フオ
トトランジスタからなる受光器16の応答周波数
fは f=1/(2πCjhib) となり、前記入力インピーダンスhibが抵抗値RL
より充分に小さいことから応答周波数を大幅に改
善可能である。
In addition, in FIG. 5, due to the impedance conversion of the common base transistor 56, although the output side resistor 46 has a relatively large resistance value R L as in the conventional case, its input impedance
hib can be set to a value sufficiently smaller than the resistance value RL . Therefore, in the present invention, the response frequency f of the photodetector 16 made of a phototransistor is f=1/(2πCjhib), and the input Impedance hib is resistance value R L
Since it is sufficiently smaller, the response frequency can be significantly improved.

第4図の従来装置と第6図の本発明の実施例と
を比較するため、両者において電源電圧Vccを
5V、受光器としてフオトトランジスタ
(PT501)、負荷抵抗RLとして5キロオームを用
いた場合、従来装置においては、応答周波数は
25KHzとなるのに対し、本発明においてカスケー
ド接続されたトランジスタとして2SA1048を用
い、ベース接地電圧を2.5Vとした場合、その応
答周波数は100KHzとなり、4倍の周波数幅まで
応答周波数を拡大することができた。
In order to compare the conventional device shown in FIG. 4 and the embodiment of the present invention shown in FIG.
When using 5V, a phototransistor (PT501) as a photoreceiver, and a 5kΩ load resistor R L , the response frequency of the conventional device is
25KHz, whereas in the present invention, if 2SA1048 is used as the cascade-connected transistor and the base common voltage is 2.5V, the response frequency will be 100KHz, and the response frequency can be expanded to four times the frequency width. did it.

そして、この応答周波数の改善によれば、両ス
ケールの相対移動速度を充分に高くすることが可
能となり、例えば、メインスケール及びインデツ
クススケールの各スリツトを10ミクロンの光透過
長そして10ミクロンの光遮断長とした場合、従来
装置では毎秒500mmが相対移動速度の限度である
のに対し、本発明によれば、毎秒2000mmまで高速
化することができ、近年における高速度のNC工
作機械の自動送りに対しても充分追従できること
が理解される。
By improving the response frequency, it becomes possible to sufficiently increase the relative movement speed of both scales. For example, each slit of the main scale and index scale has a light transmission length of 10 microns and a light transmission length of 10 microns. In terms of cut-off length, the limit of relative movement speed in conventional equipment is 500 mm per second, but according to the present invention, the speed can be increased to 2000 mm per second, which is equivalent to the automatic feed of high-speed NC machine tools in recent years. It is understood that it is possible to follow up sufficiently.

なお、第5図に示すごとく、前記シヤントレギ
ユレータを含む定電圧回路を可動側スライダユニ
ツトの筐体32内に組込むことにより、各発光器
近傍において定電流を供給することができ、特に
固定側と可動側とが離れた検出装置に極めて好適
である。
As shown in FIG. 5, by incorporating a constant voltage circuit including the shunt regulator into the housing 32 of the movable slider unit, a constant current can be supplied near each light emitting device. This is extremely suitable for a detection device in which the fixed side and movable side are separated.

また、本発明は、インデツクススケールのない
ホログラムスケール方式でも適用できることはい
うまでもない。
It goes without saying that the present invention can also be applied to a hologram scale method without an index scale.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、発光器
に定電流回路を接続し、受光器にベース接地され
たトランジスタをカスケード接続することによ
り、電源電圧の変動その他の変動要因による発光
器への供給電流変動を除去し、併せて消費電力の
増大を招くことなく周波数応答特性を改善し、検
出速度を高めることができるという効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, by connecting a constant current circuit to a light emitter and cascading a transistor whose base is grounded to a light receiver, fluctuations in power supply voltage and other fluctuation factors can be suppressed. This has the effect of eliminating fluctuations in the current supplied to the light emitting device due to this, improving frequency response characteristics without increasing power consumption, and increasing detection speed.

また以上のことから光学格子の送り速度が所定
値以下での使用態様においては光学格子のスリツ
ト幅を従来より高密度とし、これにより分割回路
側を簡素化することができる。
Furthermore, from the above, when the optical grating is used at a feed rate below a predetermined value, the slit width of the optical grating can be made denser than before, thereby simplifying the dividing circuit side.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一般的な光電型変位検出装置における
スライダ部の要部斜視図、第2図は第1図に好適
な受光回路・発光回路・信号処理回路のブロツク
図、第3図は従来のNC機械用検出装置の一例を
示す固定側と可動側とが分離された検出装置の一
例を示す説明図、第4図は従来における受光器と
検出回路の一部を示す回路図、第5図はNC機械
に用いられた本発明に係る変位検出装置の好適な
実施例を示す説明図、第6図は本発明に係る光電
型変位検出装置の好適な実施例の受光器と受光回
路の一部を示す回路図である。 10……メインスケール、12……インデツク
ススケール、13……絶対値スケール、14……
発光器、16……受光器、18……前置増幅器、
20……検出回路、22……波形整形回路、24
……分割回路、26……カウンタ、28……デジ
タル表示器、30……プリンタ、32……可動側
筐体、34……固定側筐体、36……電源、3
8,40,41……表示器、44……ケーブル、
44……抵抗、48……トランジスタ、50……
抵抗、52……シヤントレギユレータ、54……
抵抗、56……トランジスタ。
Fig. 1 is a perspective view of the main parts of a slider section in a general photoelectric displacement detection device, Fig. 2 is a block diagram of a light receiving circuit, light emitting circuit, and signal processing circuit suitable for Fig. 1, and Fig. 3 is a conventional one. An explanatory diagram showing an example of a detection device for NC machines in which a fixed side and a movable side are separated. Fig. 4 is a circuit diagram showing a part of a conventional light receiver and detection circuit. Fig. 5 6 is an explanatory diagram showing a preferred embodiment of the displacement detection device according to the present invention used in an NC machine, and FIG. FIG. 10... Main scale, 12... Index scale, 13... Absolute value scale, 14...
Light emitter, 16... Light receiver, 18... Preamplifier,
20...detection circuit, 22...waveform shaping circuit, 24
... Divided circuit, 26 ... Counter, 28 ... Digital display, 30 ... Printer, 32 ... Movable side housing, 34 ... Fixed side case, 36 ... Power supply, 3
8, 40, 41...display unit, 44...cable,
44...Resistor, 48...Transistor, 50...
Resistor, 52... Shunt regulator, 54...
Resistor, 56...transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 装置本体と、偏位検出部と、前記本体と前記
偏位検出部を接続するケーブルと、からなる光電
型偏位検出装置であつて、 前記装置本体は、 前記ケーブルを介して前記偏位検出部に電力を
供給する検出用電源と、 前記偏位検出部からの信号に基づき、被測定物
の移動偏位量を求める信号処理回路と、 を含み、 前記偏位検出部は、 前記被測定物と共に移動する光学格子と、 前記光学格子に向かつて検出光を照射する発光
器群と、 前記発光器群を発光駆動する発光回路と、 前記各発光器ごとに設けられ、前記光学格子か
らの反射光または透過光を受光する複数のフオト
トランジスタからなる受光器群と、 前記フオトトランジスタからの受光信号を増幅
し、その増幅された受光信号を前記ケーブルを介
して前記装置本体に送出する受光回路と、 を含む、光電型偏位検出装置において、 前記発光回路は、 前記各発光器ごとに直列に接続され、前記各発
光器の電流を制限する電流制限抵抗群と、 前記各発光器ごとに直列に接続され、前記各発
光器の電流を制御する電流制御トランジスタ群
と、 前記電流制限抵抗群のいずれか一つの抵抗の両
端電圧を監視し、前記電流制御トランジスタ群を
一括して制御して、前記各発光器に流れる電流を
一定の値に保つ一つのシヤントレギユレータと、 を含み、 前記受光回路は、 前記各フオトトランジスタの出力端子にカスケ
ード接続されるベース接地型の複数のトランジス
タと、 前記ベース接地型のトランジスタから出力され
た前記受光信号を増幅して、前記ケーブルを介し
て装置本体に送出する前置増幅器と、 を含むことを特徴とする光電型偏位検出装置。
[Scope of Claims] 1. A photoelectric deflection detection device comprising: a main body; a deflection detecting section; and a cable connecting the main body and the deflection detecting section; a detection power source that supplies power to the deviation detection unit via the deviation detection unit; and a signal processing circuit that calculates the displacement amount of the object to be measured based on the signal from the deviation detection unit, and the deviation The detection unit includes: an optical grating that moves together with the object to be measured; a group of light emitters that irradiates detection light toward the optical grating; a light emitting circuit that drives the group of light emitters to emit light; and a light emitting circuit provided for each of the light emitters. a photoreceiver group consisting of a plurality of phototransistors that receive reflected light or transmitted light from the optical grating; amplify the received light signal from the phototransistor; In a photoelectric deflection detection device, the light emitting circuit includes a current limiting resistor group connected in series for each of the light emitters and limiting the current of each of the light emitters. , a group of current control transistors that are connected in series to each of the light emitting devices and control the current of each of the light emitting devices; and a group of current control transistors that monitors the voltage across one of the resistors of the group of current limiting resistors; a shunt regulator that collectively controls the current flowing through each of the light emitters to maintain a constant value, and the light receiving circuit is cascade-connected to the output terminal of each of the phototransistors. A photoelectronic device comprising: a plurality of base-grounded transistors; and a preamplifier that amplifies the received light signal output from the base-grounded transistor and sends it to the main body of the device via the cable. Mold deviation detection device.
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DE19843445694 DE3445694A1 (en) 1983-12-16 1984-12-14 PHOTOELECTRIC DETECTOR DEVICE
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851211B2 (en) * 1976-06-14 1983-11-15 エヌ・テ−・エヌ東洋ベアリング株式会社 Buffer joint for pressure gauge

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851211U (en) * 1981-10-05 1983-04-07 三菱電機株式会社 Rotation angle detection device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851211B2 (en) * 1976-06-14 1983-11-15 エヌ・テ−・エヌ東洋ベアリング株式会社 Buffer joint for pressure gauge

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