JPH04303709A - Displacement sensor and fault judging method thereof - Google Patents

Displacement sensor and fault judging method thereof

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JPH04303709A
JPH04303709A JP6750691A JP6750691A JPH04303709A JP H04303709 A JPH04303709 A JP H04303709A JP 6750691 A JP6750691 A JP 6750691A JP 6750691 A JP6750691 A JP 6750691A JP H04303709 A JPH04303709 A JP H04303709A
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JP
Japan
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displacement sensor
displacement
detection
sensor
detection element
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JP6750691A
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Japanese (ja)
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Teruaki Tanaka
照明 田中
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Nabtesco Corp
Original Assignee
Teijin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a displacement sensor which is suitable for multiplex systems by realizing a method for juding the fault of the displacement sensor itself or its sensor system based on the output signal of the displacement sensor. CONSTITUTION:A displacement sensor is provided with a plurality of detecting element parts which output the detected signals for every unit displacement of an object to be measured 31. The displacement detecting positions of a plurality of the detecting element parts are deviated by the specified phase difference. At least three detecting element parts 36 are provided. The displacement detecting positions of the detecting element parts 36A-36C are set so that the phase differences of the output signals of the detecting elements parts 36A-36C become the values obtaiend by equally dividing an electric angle of 360 degrees by the number of the elements. The detected signal is always outputted from any of the detecting element parts.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、インクレメンタル型の
変位センサとこれを用いる多重システムに好適な変位セ
ンサの故障判定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an incremental displacement sensor and a displacement sensor failure determination method suitable for a multiplex system using the same.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、回転変位や直線変位を測定する
ためにインクレメンタル型のエンコーダ又はスケール類
等の変位センサが使用されているが、このような変位セ
ンサにおいては、複数の検出素子部(例えばフォトダイ
オード又は磁気ヘッド)によって測定対象物の単位変位
毎の変位検出信号を所定の位相差で出力させ、測定対象
物の変位の方向及びその変位長を検出するようになって
いる。
2. Description of the Related Art Generally, displacement sensors such as incremental encoders or scales are used to measure rotational displacement or linear displacement. For example, a photodiode or a magnetic head) outputs a displacement detection signal for each unit displacement of the object to be measured with a predetermined phase difference, thereby detecting the direction of displacement and the length of the displacement of the object to be measured.

【0003】従来のこの種の変位センサとしては、例え
ば図6に示すような光学式のロータリーエンコーダがあ
る。同図において、1は図示しない回転軸と一体回転す
るエンコーダプレート、2はそのエンコーダプレート1
の所定半径位置に所定ピッチ間隔で形成された複数のス
リットである。3はそのスリット2に対向するようエン
コーダプレート1の一面側に配置されたセンサヘッド保
持部材であり、センサヘッド保持部材3によって投光側
光ファイバ5A、5Bの一端がエンコーダプレート1の
周方向に離間するよう保持されている。また、その投光
側光ファイバ5A、5Bの各一端に対向するように、受
光側光ファイバ6A、6Bの各一端がセンサヘッド保持
部材4によって保持されている。さらに、投光側光ファ
イバ5A、5Bは発光素子を含む投光回路7A、7Bに
接続されており、投光回路7A、7Bから発光された光
は、エンコーダプレート1の回転に応じスリット2を通
して受光側光ファイバ6A、6Bから受光回路8A、8
Bに取り込まれ、あるいはエンコーダプレート1によっ
て遮光される。そして、受光回路8A、8Bは、それぞ
れの受光量に応じた内部受光素子の出力信号を矩形波出
力信号(図7中“H”となる所定光量以上の受光時に発
生する信号)に変換する。したがって、投光側光ファイ
バ5A、5B及び受光側光ファイバ6A、6Bがエンコ
ーダプレート1の回転方向に離間する分だけの位相差(
電気角90゜の位相差)を有するA、B相の出力信号が
出力される。
As a conventional displacement sensor of this type, there is an optical rotary encoder as shown in FIG. 6, for example. In the figure, 1 is an encoder plate that rotates integrally with a rotating shaft (not shown), and 2 is the encoder plate 1.
A plurality of slits are formed at predetermined radial positions at predetermined pitch intervals. Reference numeral 3 denotes a sensor head holding member disposed on one side of the encoder plate 1 to face the slit 2, and the sensor head holding member 3 allows one end of the light emitting side optical fibers 5A, 5B to extend in the circumferential direction of the encoder plate 1. are kept apart. Further, one end of each of the light receiving side optical fibers 6A, 6B is held by the sensor head holding member 4 so as to face one end of each of the light emitting side optical fibers 5A, 5B. Further, the light emitting side optical fibers 5A, 5B are connected to light emitting circuits 7A, 7B including light emitting elements, and the light emitted from the light emitting circuits 7A, 7B passes through the slit 2 according to the rotation of the encoder plate 1. From the light receiving side optical fibers 6A, 6B to the light receiving circuits 8A, 8
B, or blocked by the encoder plate 1. The light receiving circuits 8A and 8B convert the output signals of the internal light receiving elements according to the respective amounts of received light into rectangular wave output signals (signals generated when a predetermined amount of light or more is received, which is "H" in FIG. 7). Therefore, the phase difference (
A and B phase output signals having a phase difference of 90 degrees electrical angle are output.

【0004】ところで、このような変位センサは、高度
な信頼性を要求される航空機等においては、図8に示す
ような多重システムにして使用される。この場合、チャ
ンネルCH1、CH2に油圧シリンダ11(アクチュエ
ータ)の目標位置に対応する同一コマンドがそれぞれ入
力されるとともに、変位センサ12、13から処理回路
14、15を介して位置検出信号がそれぞれフィードバ
ックされ、その偏差分がサーボアンプ16、17に入力
される。サーボアンプ16、17は、それぞれの入力信
号に対応する電流I1 、I2 を電気・油圧サーボバ
ルブ18の電磁コイル18a、18bに流し、電気・油
圧サーボバルブ18は両電磁コイル18a、18bの発
生した電磁力によって図示しない弁体を変位させ、油圧
シリンダ11への油圧の供給状態を変化させる。このよ
うに制御ループを多重化したシステムにおいては、例え
ば1系統のフィードバックループ(センサ系)に故障が
発生した場合、この故障系統を他から切り離し、他の1
系統のフィードバックループを利用してサーボ制御を行
うことができる。
Incidentally, such displacement sensors are used in a multiplex system as shown in FIG. 8 in aircraft and the like that require a high degree of reliability. In this case, the same command corresponding to the target position of the hydraulic cylinder 11 (actuator) is input to channels CH1 and CH2, respectively, and position detection signals are fed back from displacement sensors 12 and 13 via processing circuits 14 and 15, respectively. , the deviation is input to the servo amplifiers 16 and 17. The servo amplifiers 16 and 17 send currents I1 and I2 corresponding to the respective input signals to the electromagnetic coils 18a and 18b of the electric/hydraulic servo valve 18, and the electric/hydraulic servo valve 18 receives currents generated by both the electromagnetic coils 18a and 18b. A valve body (not shown) is displaced by electromagnetic force, and the state of oil pressure supplied to the hydraulic cylinder 11 is changed. In a system in which control loops are multiplexed in this way, for example, if a failure occurs in one feedback loop (sensor system), this failed system is isolated from the others and
Servo control can be performed using the system's feedback loop.

【0005】また、このような変位センサは、図9に示
すように、油圧サーボバルブ18のバルブ速度を検出す
る目的にも使用され、センサ21及びその信号処理回路
22によってフィードバックされている。
[0005] Such a displacement sensor is also used for the purpose of detecting the valve speed of the hydraulic servo valve 18, as shown in FIG. 9, and is fed back by a sensor 21 and its signal processing circuit 22.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の変位センサにあっては、通常動作時において
も受光回路8A、8Bから出力されるA、B相の出力信
号が共に“L”となる状態(図7のt1 参照)が発生
するため、例えば1つのセンサ系統が故障しそのA、B
相の出力が共に“L”になったとしても、そのセンサ出
力信号からは、エンコーダプレート1による遮光状態(
正常な状態)、すなわち図7のt1 を含む電気角90
゜の範囲内で測定対象物が位置決めされているのか、故
障が発生したのか容易に判別できなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional displacement sensor, both the A and B phase output signals output from the light receiving circuits 8A and 8B are "L" even during normal operation. (see t1 in Figure 7) occurs, for example, one sensor system fails and
Even if the outputs of both phases become “L”, the sensor output signal indicates that the light is blocked by the encoder plate 1 (
normal state), that is, the electrical angle 90 including t1 in FIG.
It was not possible to easily determine whether the object to be measured was positioned within the range of 30° or a failure had occurred.

【0007】また、図8に示したような2重システムに
適用した場合にあっては、例えばCH2に異常が発生し
たとすると、電気・油圧サーボバルブ18への通電電流
I2 が異常値となって正常時のような弁体駆動力が発
生されず、正常なチャンネルCH1のフィードバック信
号(位置検出信号)までコマンド入力とは異なる値とな
り、そのままでは正常なサーボ制御を行うことができな
くなる。したがって、そのような異常発生時には故障系
統を特定し、これを他から切り離して正常なフィードバ
ックループを利用したサーボ制御が必要になるのである
が、上述のようにセンサ出力信号からは異常が判別でき
ない為、1系統に異常が発生するとシステム全体(2系
統とも)を停止せざるを得なかった。
Furthermore, when applied to a dual system as shown in FIG. 8, if an abnormality occurs in CH2, for example, the current I2 flowing to the electric/hydraulic servo valve 18 becomes an abnormal value. Therefore, the valve body driving force as in the normal state is not generated, and even the feedback signal (position detection signal) of the normal channel CH1 has a value different from the command input, making it impossible to perform normal servo control as it is. Therefore, when such an abnormality occurs, it is necessary to identify the faulty system, isolate it from others, and perform servo control using a normal feedback loop, but as mentioned above, the abnormality cannot be determined from the sensor output signal. Therefore, if an abnormality occurred in one system, the entire system (both systems) had to be shut down.

【0008】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、変位センサの出力信号からその変
位センサ自体又はそのセンサ系の故障を判定可能な故障
判定方法を実現するとともに、故障判定が容易で多重シ
ステムに好適な変位センサを提供することを目的とする
The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a failure determination method that can determine failure of the displacement sensor itself or its sensor system from the output signal of the displacement sensor. The object of the present invention is to provide a displacement sensor that allows easy failure determination and is suitable for multiple systems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1記載の発明は、測定対象物の単位変位毎に検出信
号を出力する複数の検出素子部を備え、これら複数の検
出素子部の変位検出位置を前記検出信号の所定位相差分
だけずらした変位センサにおいて、前記検出素子部を少
なくとも3つ設け、これらの検出素子部の出力信号の位
相差が電気角360度をその素子の数で等分した値にな
るように各検出素子部の変位検出位置を設定し、常に何
れかの検出部から前記検出信号が出力されるようにした
ことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with a plurality of detection element sections that output a detection signal for each unit displacement of an object to be measured, and a plurality of detection element sections. In the displacement sensor in which the displacement detection position of is shifted by a predetermined phase difference of the detection signal, at least three of the detection element parts are provided, and the phase difference of the output signals of these detection element parts is equal to the number of the elements such that the phase difference between the output signals of these detection element parts is 360 degrees in electrical angle. The displacement detection position of each detection element section is set so as to be equally divided by , and the detection signal is always outputted from one of the detection sections.

【0010】また、上記目的達成のため、請求項2記載
の発明は、前記変位センサの故障判定方法であって、該
変位センサの検出素子部の検出信号が全て同一レベルの
とき、その変位センサ又はそのセンサ系に故障が発生し
たと判定することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 2 is a method for determining failure of the displacement sensor, wherein when the detection signals of the detection element portions of the displacement sensor are all at the same level, the displacement sensor Otherwise, it is determined that a failure has occurred in the sensor system.

【0011】[0011]

【作用】請求項1記載の発明では、少なくとも3つの検
出素子部の検出信号の位相差が電気角360度をその素
子の数で等分した値になり、常に少なくとも1つの検出
素子部から測定対象物の単位変位毎の検出信号が出力さ
れる。したがって、この検出信号の有無によって故障の
有無が判定可能になる。
[Operation] In the invention as claimed in claim 1, the phase difference between the detection signals of at least three detection element sections is a value obtained by equally dividing 360 electrical degrees by the number of the elements, and the phase difference is always measured from at least one detection element section. A detection signal for each unit displacement of the object is output. Therefore, the presence or absence of a failure can be determined based on the presence or absence of this detection signal.

【0012】請求項2記載の発明では、変位センサの検
出素子部の検出信号が全て同一レベルでなければ、その
変位センサ及びセンサ系に故障がないと判定され、検出
素子部の検出信号が全て同一レベルになれば、その変位
センサ又はそのセンサ系に故障が発生したと判定される
。したがって、変位センサの出力信号からその変位セン
サ自体又はそのセンサ系の故障を容易に判定することが
できる。
In the invention as claimed in claim 2, if the detection signals of the detection element section of the displacement sensor are not all at the same level, it is determined that there is no failure in the displacement sensor and the sensor system, and all the detection signals of the detection element section are determined to be at the same level. If they become the same level, it is determined that a failure has occurred in that displacement sensor or its sensor system. Therefore, a failure of the displacement sensor itself or its sensor system can be easily determined from the output signal of the displacement sensor.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図4は請求項1、2記載の発明に係る変位センサ及
びこれを用いたセンサシステムの一実施例を示す図であ
り、本発明を光ファイバ式のロータリーエンコーダに適
用した例を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below based on the drawings. 1 to 4 are diagrams showing an embodiment of a displacement sensor and a sensor system using the same according to the invention as claimed in claims 1 and 2, and show an example in which the invention is applied to an optical fiber type rotary encoder. ing.

【0014】図1、図2において、31は図示しない回
転軸と一体回転する円板状のエンコーダプレート(測定
対象物)、32はそのエンコーダプレート31の所定半
径位置に等ピッチ間隔で形成された複数のスリットであ
る。33は、そのスリット32に対向するようエンコー
ダプレート31の一面側に配置されたセンサヘッド保持
部材であり、このセンサヘッド保持部材33によって3
本(少なくとも3つ)の投光側光ファイバ35A、35
B、35Cの一端がエンコーダプレート31の周方向に
所定間隔だけ離間するよう保持されている。また、これ
ら投光側光ファイバ35A〜35Cの各一端に対向する
ように、受光側光ファイバ36A、36B、36Cの各
一端がセンサヘッド保持部材34によって所定間隔で保
持されている。一方、投光側光ファイバ35A〜35C
は、LD(レーザーダイオード)等の発光素子を含む投
光回路37A、37B、37Cに接続されており、投光
回路37A〜37Cからそれぞれ発光され投光側光ファ
イバ35A〜35C中を伝搬した光は、投光側光ファイ
バ35A〜35Cからエンコーダプレート31側へ放射
される。この放射光は、エンコーダプレート31の回転
に応じ、何れかのスリット32を通して受光側光ファイ
バ36A〜36Cの何れかに入射し、あるいはエンコー
ダプレート31によって遮光される。そして、受光側光
ファイバ36A〜36Cの何れか(以下、単に受光側光
ファイバ36ともいう)に光が入射すると、受光回路3
8A〜38Cの何れか(以下、単に受光回路38ともい
う)が、図示しない内部受光素子によって受光側光ファ
イバ36からの光を受光し、その受光素子の出力信号を
矩形波出力である検出信号(所定光量以上の受光時に発
生する“H(ハイ)”レベルの信号)に変換して出力す
る。なお、39A〜39Cは、受光回路38A〜38C
の出力端子である。
In FIGS. 1 and 2, 31 is a disk-shaped encoder plate (object to be measured) that rotates integrally with a rotating shaft (not shown), and 32 is formed at a predetermined radius position of the encoder plate 31 at equal pitch intervals. Multiple slits. 33 is a sensor head holding member disposed on one side of the encoder plate 31 so as to face the slit 32;
(at least three) light emitting side optical fibers 35A, 35
One ends of B and 35C are held so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction of the encoder plate 31. Further, one end of each of the light receiving side optical fibers 36A, 36B, and 36C is held at a predetermined interval by a sensor head holding member 34 so as to face one end of each of the light emitting side optical fibers 35A to 35C. On the other hand, the light emitting side optical fibers 35A to 35C
are connected to light emitting circuits 37A, 37B, and 37C including light emitting elements such as LDs (laser diodes), and the light emitted from the light emitting circuits 37A to 37C and propagated through the light emitting side optical fibers 35A to 35C. is radiated from the light emitting side optical fibers 35A to 35C to the encoder plate 31 side. Depending on the rotation of the encoder plate 31, this emitted light enters one of the light-receiving optical fibers 36A to 36C through one of the slits 32, or is blocked by the encoder plate 31. When light enters any one of the light receiving side optical fibers 36A to 36C (hereinafter also simply referred to as the light receiving side optical fiber 36), the light receiving circuit 3
Any one of 8A to 38C (hereinafter also simply referred to as the light receiving circuit 38) receives the light from the light receiving side optical fiber 36 by an internal light receiving element (not shown), and converts the output signal of the light receiving element into a detection signal which is a rectangular wave output. (a "H" level signal generated when a predetermined amount of light or more is received) and output. In addition, 39A to 39C are light receiving circuits 38A to 38C.
This is the output terminal of

【0015】また、エンコーダプレート31の回転方向
における受光側光ファイバ36A〜36Cの相互の間隔
(投光側光ファイバ35A〜35Cの相互の間隔に等し
い)は、エンコーダプレート31の回転時にスリット3
2を通して所定光量を受光する(又はエンコーダプレー
ト31によって所定値未満の光量に遮光される)タイミ
ングを、受光側光ファイバ36A〜36Cのそれぞれに
ついて所定位相差(電気角120度)分だけ異ならせる
ための間隔であり、同一のスリット32に対する受光側
光ファイバ36A〜36Cの位置がその位相差分だけ僅
かにずれている場合、あるいは、それと数スリット分の
間隔だけ余分にずれていてもよい。したがって、受光側
光ファイバ36A〜36Cがエンコーダプレート31の
回転方向に離間する分だけの位相差を有するA相、B相
及びC相の3相出力信号が出力される。すなわち、本実
施例においては、検出素子部である受光側光ファイバ3
6A〜36Cを少なくとも3つ設け、これらの検出素子
部の光検出信号の位相差が電気角360度をその素子の
数3で等分した値120度になるように各光ファイバ3
6A〜36Cの受光位置(検出位置)を設定している。
Further, the mutual spacing between the light-receiving side optical fibers 36A to 36C in the rotating direction of the encoder plate 31 (equal to the mutual spacing between the light-emitting side optical fibers 35A to 35C) is such that when the encoder plate 31 is rotated, the slit 3
In order to make the timing of receiving a predetermined amount of light through 2 (or blocking the light amount to less than a predetermined value by the encoder plate 31) by a predetermined phase difference (120 electrical degrees) for each of the receiving side optical fibers 36A to 36C. The positions of the light-receiving optical fibers 36A to 36C with respect to the same slit 32 may be slightly shifted by the phase difference, or may be shifted by an interval corresponding to several slits. Therefore, three-phase output signals of A phase, B phase, and C phase are output, which have a phase difference corresponding to the separation of the light receiving side optical fibers 36A to 36C in the rotational direction of the encoder plate 31. That is, in this embodiment, the light receiving side optical fiber 3 which is the detection element section
At least three optical fibers 6A to 36C are provided, and each optical fiber 3 is connected so that the phase difference of the photodetection signals of these detection element parts becomes 120 degrees, which is the value obtained by equally dividing 360 degrees of electrical angle by the number of the elements 3.
Light receiving positions (detection positions) of 6A to 36C are set.

【0016】図2(a)〜(c)に、エンコーダプレー
ト31のスリット32のスリットパターンと、受光側光
ファイバ36A〜36Cの受光位置との位置関係を示し
ており、この場合の受光回路38A〜38Cからの出力
信号波形を図3に示している。両図から明らかなように
、常に、A相〜C相の3チャンネルのうち少なくとも何
れか1つのチャンネルで前記光検出信号が出力される。 また、3相出力信号の位相差が120度であることから
、適当な比較回路等を設けて分解能60度の変位(位置
)検出が可能になる。
FIGS. 2A to 2C show the positional relationship between the slit pattern of the slits 32 of the encoder plate 31 and the light receiving positions of the light receiving side optical fibers 36A to 36C, and in this case, the light receiving circuit 38A The output signal waveform from ~38C is shown in FIG. As is clear from both figures, the photodetection signal is always output from at least one of the three channels A-phase to C-phase. Furthermore, since the phase difference between the three-phase output signals is 120 degrees, displacement (position) detection with a resolution of 60 degrees is possible by providing an appropriate comparison circuit or the like.

【0017】図4は、本実施例における故障判定方法を
実施する回路の一例を示している。同図において、51
は、受光回路38A〜38Cからの3相出力信号を入力
するOR回路であり、OR回路51は、受光回路38A
〜38Cの出力が全て“L(ロー)”、すなわち同一レ
ベルとなったときのみ、“L”レベルの信号を出力し、
図示しない制御回路に故障の発生を知らせることができ
る。すなわち、本実施例の故障判定方法は、検出素子部
である受光回路38A〜38Cの出力信号が全て同一レ
ベルのとき、変位センサ又はそのセンサ系に故障が発生
したと判定するものである。
FIG. 4 shows an example of a circuit implementing the failure determination method in this embodiment. In the same figure, 51
is an OR circuit that inputs three-phase output signals from the light receiving circuits 38A to 38C, and the OR circuit 51 is an OR circuit that inputs three-phase output signals from the light receiving circuits 38A to 38C.
Only when the outputs of ~38C are all “L” (low), that is, at the same level, an “L” level signal is output,
The occurrence of a failure can be notified to a control circuit (not shown). That is, the failure determination method of this embodiment determines that a failure has occurred in the displacement sensor or its sensor system when the output signals of the light receiving circuits 38A to 38C, which are the detection element portions, are all at the same level.

【0018】このような本実施例の変位センサでは、受
光回路38A〜38C(検出素子部)から出力される光
検出信号の位相差が電気角360度をその素子の数で等
分した120度になるよう受光側光ファイバ36A〜3
6C(検出素子部)の配置がなされているから、常に少
なくとも1つの受光回路38からエンコーダプレート3
1の単位変位毎の検出信号が出力される。したがって、
この光検出信号(Hレベルの出力信号)の有無によって
故障の有無が容易に判定できるようになり、故障判定が
容易で多重システムに好適な変位センサとなる。
In the displacement sensor of this embodiment, the phase difference of the photodetection signals output from the light receiving circuits 38A to 38C (detection element section) is equal to 120 degrees, which is obtained by equally dividing 360 degrees of electrical angle by the number of the elements. Connect the receiving side optical fibers 36A to 3 so that
6C (detection element section), there is always at least one light receiving circuit 38 connected to the encoder plate 3.
A detection signal for each unit displacement is output. therefore,
Depending on the presence or absence of this photodetection signal (output signal at H level), the presence or absence of a failure can be easily determined, making the displacement sensor suitable for a multiplex system with easy failure determination.

【0019】また、本実施例における変位センサの故障
判定方法では、受光回路38A〜38Cの出力信号が全
て“L”レベルになれば、本実施例の変位センサ又はそ
のセンサ系に故障が発生したと判定され、受光回路38
A〜38Cからの出力信号の何れが他と同一レベルでな
ければ、その変位センサ及びセンサ系に故障がないと判
定される。したがって、故障判定回路をOR回路51だ
けの簡単な故障判定回路として実現することができ、変
位センサの出力信号からその変位センサ自体又はそのセ
ンサ系の故障を容易に判定することができる。例えば、
図8に示したような多重システムにおいて何れか1系統
のフィードバックループ(センサ系)に故障が発生した
場合、OR回路51の出力信号によってその故障の発生
を容易に検出ことができ、故障したセンサ系をきわめて
容易に特定することができる。
Furthermore, in the displacement sensor failure determination method of this embodiment, if all the output signals of the light receiving circuits 38A to 38C are at the "L" level, it is determined that a failure has occurred in the displacement sensor of this embodiment or its sensor system. It is determined that the light receiving circuit 38
If any of the output signals from A to 38C is not at the same level as the others, it is determined that there is no failure in that displacement sensor and sensor system. Therefore, the failure determination circuit can be realized as a simple failure determination circuit including only the OR circuit 51, and a failure of the displacement sensor itself or its sensor system can be easily determined from the output signal of the displacement sensor. for example,
If a failure occurs in one of the feedback loops (sensor systems) in the multiplex system as shown in FIG. 8, the occurrence of the failure can be easily detected by the output signal of the OR circuit 51, and The system can be identified very easily.

【0020】なお、本実施例では、検出素子部である受
光側光ファイバ36A〜36Cをそれぞれエンコーダプ
レート31の回転方向(周方向)に離間させて前記所定
の位相差を得ているが、複数のスリット32を隔てて所
定位相差になるよう受光側光ファイバ36A〜36Cを
配置したり、或はスリット32をプレート半径方向に長
くして受光側光ファイバ36A〜36Cを半径方向に並
べたりすれば、高分解能でスリット間隔が小さい場合で
あってもセンサヘッドの組立が容易にできる。さらに、
エンコーダプレート31と受光側光ファイバ36A〜3
6Cとの間に公知の固定スリット部材を設け、その固定
スリット部材のスリット位置によって出力信号の所定の
位相差を得るようにすることもことができる。この場合
、例えばエンコーダプレート31の半径方向に並べて形
成した3つの固定スリットを周方向にずらし、3つの受
光素子部がエンコーダプレート31の回転方向にずれず
に半径方向に1列に並んでいるようにもできる。さらに
、投光素子を発光量の大きいもの1つにしたり、複数の
受光素子を1群として1つの検出素子部を構成すること
もできる。
In this embodiment, the light receiving side optical fibers 36A to 36C, which are the detection element portions, are spaced apart in the rotational direction (circumferential direction) of the encoder plate 31 to obtain the predetermined phase difference. The receiving side optical fibers 36A to 36C may be arranged across the slit 32 so as to have a predetermined phase difference, or the slit 32 may be lengthened in the radial direction of the plate and the receiving side optical fibers 36A to 36C may be arranged in a radial direction. For example, the sensor head can be easily assembled even when the resolution is high and the slit interval is small. moreover,
Encoder plate 31 and light receiving side optical fibers 36A to 3
It is also possible to provide a known fixed slit member between the fixed slit member 6C and obtain a predetermined phase difference of the output signal depending on the slit position of the fixed slit member. In this case, for example, three fixed slits formed side by side in the radial direction of the encoder plate 31 are shifted in the circumferential direction so that the three light receiving elements are lined up in a row in the radial direction without being shifted in the rotational direction of the encoder plate 31. It can also be done. Furthermore, it is also possible to use one light emitting element that emits a large amount of light, or to configure one detection element section by combining a plurality of light receiving elements into one group.

【0021】また、本実施例は光ファイバを利用して回
転変位を検出するロータリー方式の変位センサであった
が、投・受光素子としてLED(発光ダイオード)及び
ホトトランジスタ等一般的なものを利用したものであっ
ても同様に適用でき、リニア方式のもの(例えばリニア
エンコーダやスケール類)にも適用できる。さらに、本
実施例は光透過型であったが、例えばクロム蒸着や金メ
ッキ等により所定パターンの光反射膜部を設けたような
反射型のセンサにも適用することができる。その他、個
々にはあげないが、従来の各種投・受光方式が適用でき
るのはいうまでもない。
Furthermore, although this embodiment is a rotary type displacement sensor that detects rotational displacement using an optical fiber, it is possible to use general devices such as LEDs (light emitting diodes) and phototransistors as the light emitting and receiving elements. The present invention can be applied in the same way even to linear type devices (for example, linear encoders and scales). Furthermore, although the present embodiment is of a light transmission type sensor, it can also be applied to a reflection type sensor in which a light reflection film portion of a predetermined pattern is provided by, for example, chromium vapor deposition or gold plating. Although not mentioned individually, it goes without saying that various conventional light emitting/receiving methods can be applied.

【0022】図5は、請求項1、2記載の発明に係る変
位センサの他の実施例を示す図であり、本発明を磁気デ
ジタルスケールに適用した例を示している。同図におい
て、61は、その一面側に複数の磁気エレメント61a
が一定間隔に設けられた磁気スケールであり、62A、
62B、62Cはその磁気スケール61の一面側に近接
して配置された複数の磁気ヘッドである。磁気ヘッド6
2A〜62Cは、それぞれ公知の励磁回路63A、63
B、63C及び信号処理回路64A、64B、64Cに
接続されており、励磁回路63A〜63Cからの励磁に
よる磁束と磁気スケール61による磁束との掛け合わさ
った信号を信号処理回路64A、64B、64Cに出力
する。すなわち、本実施例においては磁気ヘッド62A
〜62Cが3つの検出素子部を構成しており、詳細は図
示しないが、磁気ヘッド62A〜62Cは、上述例と同
様にその出力信号の位相差が120度になるよう磁気エ
レメント61aに対する位置が磁気スケール61の長手
方向(移動方向)にずれている。そして、信号処理回路
64A〜64Cは、上述例のOR回路51と同様な故障
判定回路に接続されている。なお、磁気ヘッド62A〜
62Cの間隔は磁気エレメント61aのピッチの大小等
に応じて適当に設定することができる。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the displacement sensor according to the invention as claimed in claims 1 and 2, and shows an example in which the invention is applied to a magnetic digital scale. In the figure, 61 has a plurality of magnetic elements 61a on one side.
are magnetic scales provided at regular intervals, 62A,
62B and 62C are a plurality of magnetic heads arranged close to one side of the magnetic scale 61. magnetic head 6
2A to 62C are known excitation circuits 63A and 63, respectively.
B, 63C and the signal processing circuits 64A, 64B, 64C, and transmits a signal obtained by multiplying the magnetic flux by the excitation from the excitation circuits 63A to 63C and the magnetic flux by the magnetic scale 61 to the signal processing circuits 64A, 64B, 64C. Output. That is, in this embodiment, the magnetic head 62A
62C constitute three detection element sections, and although details are not shown, the magnetic heads 62A to 62C are positioned relative to the magnetic element 61a so that the phase difference of their output signals is 120 degrees, as in the above example. The magnetic scale 61 is shifted in the longitudinal direction (movement direction). The signal processing circuits 64A to 64C are connected to a failure determination circuit similar to the OR circuit 51 in the above example. Note that the magnetic heads 62A~
The interval 62C can be appropriately set depending on the pitch of the magnetic elements 61a.

【0023】本実施例においても、信号処理回路64A
〜64Cから出力される検出信号の位相差が電気角36
0度をその磁気ヘッド62A〜62Cの数で等分した1
20度になるようにしているから、常に信号処理回路6
4A〜64Cのうち少なくとも1つからエンコーダプレ
ート31の単位変位(磁気エレメント61aのピッチに
対応する変位)毎の検出信号が出力される。したがって
、この検出信号(Hレベルの出力信号)の有無によって
故障の有無が容易に判定できるようになり、故障判定が
容易で多重システムに好適な変位センサとなる。
Also in this embodiment, the signal processing circuit 64A
The phase difference of the detection signal output from ~64C is 36 electrical degrees.
0 degrees divided equally by the number of magnetic heads 62A to 62C
Since the angle is set to 20 degrees, the signal processing circuit 6 is always
A detection signal for each unit displacement of encoder plate 31 (displacement corresponding to the pitch of magnetic element 61a) is output from at least one of 4A to 64C. Therefore, the presence or absence of a failure can be easily determined based on the presence or absence of this detection signal (output signal at H level), making the displacement sensor suitable for multiplexed systems, with easy failure determination.

【0024】[0024]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、少なくと
も3つの検出素子部の出力信号の位相差が電気角360
度をその素子数で等分した値になるよう検出素子部によ
る変位検出位置を設定し、常に少なくとも1つの検出素
子部から測定対象物の単位変位毎の検出信号が出力され
るようにしているので、この検出信号の有無によって故
障の有無が容易に判定できるようになり、故障判定が容
易で多重システムに好適な変位センサを提供することが
できる。
According to the invention as set forth in claim 1, the phase difference between the output signals of at least three detection element sections is 360 electrical degrees.
The displacement detection position by the detection element section is set so that the degree is equally divided by the number of elements, so that at least one detection element section always outputs a detection signal for each unit displacement of the object to be measured. Therefore, the presence or absence of a failure can be easily determined based on the presence or absence of this detection signal, and it is possible to provide a displacement sensor that is easy to determine a failure and is suitable for a multiplex system.

【0025】請求項2記載の発明によれば、検出素子部
の前記検出信号が全て同一レベルになったときその変位
センサ又はそのセンサ系に故障が発生したと判定するの
で、変位センサの出力信号のみからその変位センサ自体
又はセンサ系の故障を容易に判定することができ、併せ
てその故障判定回路を簡単にすることができる。
According to the second aspect of the invention, when the detection signals of the detection element section all become the same level, it is determined that a failure has occurred in the displacement sensor or its sensor system, so that the output signal of the displacement sensor It is possible to easily determine a failure in the displacement sensor itself or the sensor system from only this, and at the same time, the failure determination circuit can be simplified.

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

【図1】本発明に係る変位センサの一実施例を示すその
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a displacement sensor according to the present invention.

【図2】一実施例におけるエンコーダプレートのスリッ
トパターンと光ファイバの位置との関係を示す図である
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the slit pattern of the encoder plate and the position of the optical fiber in one embodiment.

【図3】一実施例の3相出力の信号波形を示す図である
FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms of three-phase outputs in one embodiment.

【図4】本発明に係る変位センサの故障判定方法の一実
施例を説明するその故障判定回路の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a failure determination circuit for explaining an embodiment of the displacement sensor failure determination method according to the present invention.

【図5】本発明に係る変位センサの他の実施例を示すそ
の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the displacement sensor according to the present invention.

【図6】従来の変位センサの一例の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional displacement sensor.

【図7】その従来例の出力信号波形を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an output signal waveform of the conventional example.

【図8】従来の変位センサを用いた多重システムの構成
図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a multiplex system using conventional displacement sensors.

【図9】そのシステムに速度検出を含む場合の構成図で
ある。
FIG. 9 is a configuration diagram when the system includes speed detection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31    エンコーダプレート(測定対象物)32 
   スリット 35A〜35C    投光側光ファイバ36A〜36
C    受光側光ファイバ(検出素子部)37A〜3
7C    投光回路 38A〜38C    受光回路 51    OR回路(故障判定回路)61    磁
気スケール(測定対象物)61a    磁気エレメン
ト 62A〜62C    磁気ヘッド(検出素子部)63
A〜63C    励磁回路 64A〜64C    信号処理回路
31 Encoder plate (measurement object) 32
Slits 35A to 35C Emitter side optical fibers 36A to 36
C Light receiving side optical fiber (detection element part) 37A~3
7C Light projecting circuit 38A to 38C Light receiving circuit 51 OR circuit (failure determination circuit) 61 Magnetic scale (measurement object) 61a Magnetic element 62A to 62C Magnetic head (detection element section) 63
A~63C Excitation circuit 64A~64C Signal processing circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定対象物の単位変位毎に検出信号を出力
する複数の検出素子部を備え、これら複数の検出素子部
の変位検出位置を前記検出信号の所定位相差分だけずら
した変位センサにおいて、前記検出素子部を少なくとも
3つ設け、これらの検出素子部の出力信号の位相差が電
気角360度をその素子の数で等分した値になるように
各検出素子部の変位検出位置を設定し、常に何れかの検
出部から前記検出信号が出力されるようにしたことを特
徴とする変位センサ。
1. A displacement sensor comprising a plurality of detection element sections that output a detection signal for each unit displacement of a measuring object, and in which displacement detection positions of the plurality of detection element sections are shifted by a predetermined phase difference of the detection signals. , at least three of the detection element sections are provided, and the displacement detection position of each detection element section is set such that the phase difference between the output signals of these detection element sections is a value obtained by equally dividing 360 degrees of electrical angle by the number of the detection element sections. A displacement sensor characterized in that the detection signal is always output from one of the detection sections.
【請求項2】請求項1記載の変位センサの故障判定方法
であって、該変位センサの検出素子部の検出信号が全て
同一レベルのとき、その変位センサ又はそのセンサ系に
故障が発生したと判定することを特徴とする変位センサ
の故障判定方法。
2. The displacement sensor failure determination method according to claim 1, wherein when all the detection signals of the detection element portion of the displacement sensor are at the same level, it is determined that a failure has occurred in the displacement sensor or its sensor system. A method for determining a failure of a displacement sensor, the method comprising: determining a failure of a displacement sensor.
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