JPH06189573A - エンコーダー形モータの速度検出装置 - Google Patents

エンコーダー形モータの速度検出装置

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JPH06189573A
JPH06189573A JP5169209A JP16920993A JPH06189573A JP H06189573 A JPH06189573 A JP H06189573A JP 5169209 A JP5169209 A JP 5169209A JP 16920993 A JP16920993 A JP 16920993A JP H06189573 A JPH06189573 A JP H06189573A
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボ制御システムに一般的に使用すること
ができるエンコーダ形モータの速度検出装置を提供する
ことにある。 【構成】 モータとモータに付着され、前記モータの駆
動速度に対して、相互90°の位相差を有する2個のエ
ンコーダーパルス信号を発生させるエンコーダー部と内
蔵されているプログラムに従って、モータの回転速度及
び方向を制御し、設定された分周数に伴う分周制御信号
を出力する、制御及び分周数設定部と前記エンコーダー
部より出力される2個のエンコーダーパルス信号の状態
変化に伴う4逓倍パルス信号及び、アップ/ダウンカウ
ントパルス信号より、モータの正回転及び逆回転に対す
る4逓倍パルス信号を分離して出力する、4逓倍パルス
発生部と4逓倍パルス発生部より出力された4逓倍パル
ス信号をアップ及びダウンカウントし、前記制御及び分
周数設定手段より出力された、分周制御信号に従って分
周されたエンコーダーパルス信号を出力する分周回路部
にて成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダーが付着さ
れたモータ、又は、これと類似な回転器具の速度を検出
する装置に係わり、特に、モータの速度に従って、エン
コーダーパルスを適切に分周させることにより、モータ
の速度を正確に測定することができるようにした、エン
コーダー形モータの速度検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大部分のサーボシステムにおいては、モ
ータに付着させたエンコーダーを利用して、モータの回
転速度を検出した後、必要とする制御を遂行している。
【0003】エンコーダーを利用した一般的な速度検出
方式においては、周波数−電圧変換器(Frequen
cy−Voltage Convertor)を利用す
るとか、又は、毎サンプリング時間当たり発生される、
エンコーダーパルス数を利用する方式がある。しかし、
このような従来の速度検出方式においては、モータが低
速に回転する際に、検出誤差が大きくなる問題点があっ
た。
【0004】前述した問題点を解決するために、近来に
はマイクロプロセッサーに使用される、高周波のクラッ
クパルスを利用して、エンコーダーパルスの周期を測定
する方法が開発されている。即ち、マイクロプロセッサ
ーに印加されるクラックを利用して、高周波パルス列を
発生させ、エンコーダーパルスの毎上昇エッジの間、又
は、毎下降エッジの間にある高周波パルスを計数して、
モータの回転速度を測定している。従って、毎エンコー
ダーパルスの周期と、高周波パルスの周期の差が大きけ
れば大きいほど、検出速度における誤差は減るようにな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した速度
検出方式において、モータの回転速度が大きくなれば、
毎エンコーダーパルスの周期と高周波パルスの周期の差
が減るようになる。
【0006】結果的に、エンコーダーパルスの毎上昇エ
ッジの間、又は、下降エッジの間にある高周波パルスの
数も減るようになって、検出速度における誤差が大きく
なる問題点があった。
【0007】一方、エンコーダーを利用したサーボモー
タの制御装置の一例が、日本国特許公開公報昭63−1
23267号(1988年)に開示されている。前記し
た特許公開公報に開示された装置は、分周回路を通じて
サーボモータエンコーダーよりの軌還パルスを適切に分
周させることにより、マイクロプロセッサーが演算を行
うのに必要な時間が確保され、応答性を向上させてい
る。
【0008】しかし、前記した装置は、複写機という特
定な機器に使用されて、広範囲な変倍動作を円滑に成す
制限された目的を有している。しかも、設定可能な最大
分周数に制限があるのみならず、2の二乗になる不連続
的な分周のみが、可能であるとの問題点があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、サーボ
制御システムに、一般的に使用することができるエンコ
ーダー形モータの速度検出装置を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、エンコーダーより発
生される、パルス列を適切に分周させることができるよ
うに成すことにより、広い範囲に亘って正確にモータの
速度を測定することができるように成した、エンコーダ
ー形モータの速度検出装置を提供することにある。
【0011】本発明の、又、他の目的は、エンコーダー
において発生されるパルス列に対する、分周数を一つず
つ増加、又は、減少させることができるように成したエ
ンコーダー形モータの速度検出装置を提供することにあ
る。
【0012】前述した目的を達成するためのエンコーダ
ー形モータの速度検出装置は、モータとモータに付着さ
れ、前記モータの駆動速度に対し、相互90°の位相差
を有する、少なくとも2個のエンコーダーパルス信号を
発生させるエンコーダー手段と内蔵されているプログラ
ムに従って、モータの回転速度及び方向を制御し、分周
数を設定し、設定された分周数に伴う分周制御信号を出
力する、制御及び分周数設定手段と前記エンコーダー手
段より出力される、前記2個のエンコーダーパルス信号
の状態変化に伴う、4逓倍されたパルス信号及びアップ
/ダウンパルス信号より、モータの正回転及び逆回転に
対する4逓倍パルス信号を分離して出力する、4逓倍パ
ルス発生手段及び、前記4逓倍パルス発生手段より出力
された、4逓倍パルス信号をアップ及びダウンカウント
し、前記制御及び分周数設定手段より出力された、分周
制御信号に従って分周された、エンコーダーパルス信号
を出力する分周手段にて成されるのである。
【0013】更に、分周手段の出力側にグリッチ除去手
段を更に設けることにより、分周エンコーダーパルス信
号に伴われ得るノイズパルス(以下、グリッチと云う)
を効果的に除去することができる。
【0014】
【実施例】以下において本発明の一実施例を、添付した
図面を参考にして、詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明に伴う速度検出装置の概略
的な構成図である。
【0016】図2は、本発明に伴う詳細回路図である。
エンコーダー部20はモータ10に付着され、以後に4
逓倍されるパルス信号を造るのに使用される、相互90
°の位相差を有する2個のエンコーダーパルスa及びb
を出力する。4逓倍パルス発生部40は、エンコーダー
部20の出力信号a及びbの状態変化に従って、4逓倍
されたパルス信号cを出力すると同時に、モータ10の
時計方向又は、反時計方向の信号に従って、アップ/ダ
ウンパルスdを出力するディコーダ/カウンター41と
ディコーダ/カウンター41より出力される、4逓倍パ
ルス信号cを一定時間遅延させる、シュミットトリガー
インバーター15乃至18とディコーダ/カウンター4
1で出力されるアップ/ダウンパルス信号dを反転させ
る、インバーター12と、インバーター12の出力信号
と、4逓倍パルス信号cを論理積して反転させる、ナン
ドゲート13と4逓倍パルス信号c及びアップ/ダウン
パルス信号dを、論理積して反転させるナンドゲート1
4にて構成される。
【0017】前記した構成において、ディコーダ/カウ
ンター41は、例えば、ヒューレットペカード社のHC
TL2020チップにて具現することができる。ディコ
ーダ/カウンター41は、一般的なTTL(Trans
ister−Transister Logic)回路
を通じて具現することもできる。
【0018】制御及び分周数設定数部30は、内蔵され
たプログラムに従って、モータ10の駆動速度及び回転
方向を制御し、更に、エンコーダーパルスの毎上昇エッ
ジの間、又は、毎下降エッジの間の基準高周波パルス数
を現在の高周波パルス数と比較した後、適切な数の分周
制御信号を出力するマイクロプロセッサー33と分周す
べき数(N,本実施例においてNは、最大が128の整
数である)を外部において設定することができるように
したスイッチボード31とスイッチボード31により設
定されたNの値を、マイクロプロセッサー33に入、出
力させる、トランシーバ32及びマイクロプロセッサー
33より出力される分周制御信号を、一時的に記憶する
ラッチ34にて構成される。
【0019】前記した構成において、マイクロプロセッ
サー33ではその内部において、高周波のパルス、例え
ば、2MHZの周波数を有するパルスを発生させ、更
に、エンコーダーパルスの毎上昇エッジの間、又は、毎
下降エッジの間にある高周波パルスを計数する計数器が
内蔵されているもの、例えば、日本電気社のNEC78
310チップが良好に使用されることができるし、トラ
ンシーバ32及びラッチ34にては、それぞれTTL系
列の74245チップ及び74373チップが、良好に
使用されることができる。
【0020】分周部50は、複数個のカウンター71,
72及び90,複数個の比較器81及び、82並びにク
ラック発生器100にて構成されている。4逓倍パルス
カウンター71及び72は、4ビット同期式アップ/ダ
ウンカウンター2個を直列に連結して、反転されたアッ
プ/ダウンパルスを最大12810個まで計数することが
できるべく構成されている。
【0021】比較器は、マイクロプロセッサー33にお
いて出力される、分周制御信号に伴う分周比(1/N)
と、4逓倍パルスカウンター71及び72より出力され
るカウンター値を、それぞれ比較する第1及び第2比較
器81及び82にて構成されている。
【0022】第1及び第2比較器81及び82の入力端
子P0乃至P3は、4逓倍パルスカウンター71のカウ
ンター値を入力されるべく、4逓倍パルスカウンター7
1の出力端子QA乃至QDに接続されており、第1及び
第2比較器81及び82の入力端子P4乃至P7は、4
逓倍パルスカウンター72の出力端子QA乃至QDに接
続されている。
【0023】一方、第1比較器81の又他の入力端子Q
0乃至Q7は、制御及び分周数設定部30のラッチ34
の出力端子Q1乃至Q8に接続され、第2比較器82の
又他の入力端子Q0乃至Q7は、スイッチボード31の
それぞれのスイッチに接続される。このような構成によ
り第1比較器81は、アップカウント時に更に第2比較
器82は、ダウンカウント時にそれぞれ使用されること
ができる。
【0024】更に第1及び第2比較器81及び82の入
力端子Gはシュミットトリガーインバーター18の出力
端子に接続され、第1及び第2比較器81及び82の出
力端子P=Qは、分周カウンター90のダウン及びアッ
プ入力端子CTD及びCTUにそれぞれ接続される。
【0025】クラック発生器100は、第1及び第2比
較器81及び82の出力端子P=Qより出力される1/
N分周信号h及びiを論理積して、反転させる直列に連
結された2個のナンドゲート19及び20とナンドゲー
ト20よりの出力信号を所定時間の間、遅延させる一連
のシュミットトリガーインバーター21及び22とシュ
ミットトリガーインバーター22の出力を、再び所定時
間の間遅延させる一連のシュミットトリガーインバータ
ー23乃至26にて成される。シュミットトリガーイン
バーター22と23の接続点は、4逓倍パルスカウンタ
ー71及び72の端子LDに連結される。
【0026】グリッチ除去部60は、分周カウンター9
0の出力端子QA及びQBより出力された、パルス信号
を排他的論理和する、イックスクルシーブオアゲート2
7とイックスクルシーブオアゲート27の出力を所定時
間だけ遅延させて出力する、D−フリップフロップ62
及び分周カウンター90の出力端子QBより出力された
パルス信号を、所定時間だけ遅延させて出力する、D−
フリップフロップ61にて構成される。D−フリップフ
ロップ61及び62の所定の遅延時間を決定するための
クラック端子は、クラック発生器100のシュミットト
リガーインバーター26の出力端子と接続される。
【0027】図3は、図2の主要部分における出力波形
図である。以下には、図2及び図3を参照して、本発明
に伴う速度検出装置の作用を詳細に説明する。
【0028】先ず、エンコーダー部20より図3a及び
bのように、位相差が90°ある2個のエンコーダーパ
ルス列が、ディコーダ/カウンター41の、二つの入力
チャンネルCHA及びCHBに入力されれば、端子CN
TBにおいては、該2個のエンコーダーパルス列の状態
に従って、図3cのように、ディコードされた4逓倍パ
ルス列が出力される。
【0029】ディコーダ/カウンター41のチャンネル
CHAに入力されるパルスaの位相は、モータ10が正
回転時には、チャンネルCHBに入力される、エンコー
ダーパルスbの位相より90°進相であるけれども、モ
ータ10の回転方向が正回転より逆回転に変われば、エ
ンコーダーパルスbの位相より90°遅相に成る。
【0030】即ち、パルス波形bの中間部分にある上昇
エッジbr1は、パルス波形aの中間部分にある上昇エ
ッジar1より、その位相が90°先立つようになる。
【0031】次に、パルス波形b中の上昇エッジbr2
は、パルス波形a中の上昇エッジar2より、その位相
が90°遅れるようになるが、これは、モータ10の回
転方向が、逆回転から再び正回転に変わったことを示
す。
【0032】一方、ディコーダ/カウンター41の端子
U/Dにおいては、図3dに図示されたところのよう
に、モータ10の正回転方向に対するパルス信号が出力
される。
【0033】次に、4逓倍パルス信号cは、ナンドゲー
ト13及び14の入力端子に供給され、アップ/ダウン
パルス信号dは、ナンドゲート13の、又、他の入力端
子にインバーター12を経て供給されると同時に、ナン
ドゲート14の、又、他の入力端子に供給される。
【0034】このようにして、ナンドゲート14の出力
端子には、図3eに図示されたところのように、正回転
方向に対するパルス信号cが反転されて出力され、ナン
ドゲート13の出力端子には、図3fに図示されたとこ
ろのように、モータ10の逆回転方向に対するパルス信
号が反転され出力される。パルス信号e及びfは、夫々
計数処理されるべく、4逓倍パルスカウンター71のア
ップカウント端子CTU及び、ダウンカウント端子CT
Dに入力される。
【0035】4逓倍パルス信号cは、更に、一連のシュ
ミットトリガーインバーター15乃至18を経て、所定
時間遅延された後に、第1及び第2比較器81及び82
の端子Gに入力され、第1及び第2比較器81及び82
をインエイブル又はディスエイブルさせる。
【0036】4逓倍パルスカウンター71のケリ出力端
子CAR及びバロウ出力端子BCRは、前述したところ
のように、4逓倍パルスカウンター72のアップカウン
タト端子CTU及びダウンカウント端子CTDに入力さ
れるようになり、4ビットのカウンター出力が8ビット
に拡張される。図3j乃至1は4逓倍パルスカウンター
71の、一部出力端子における波形を示したものであ
る。4逓倍パルスカウンター71及び72の8ビットカ
ウンター出力は、第1及び第2比較器81及び82の入
力端子P0乃至P7に、それぞれ供給される。
【0037】一方、使用者は制御及び分周数設定部30
のスイッチボード31を通じて、好ましき分周数を設定
するようになるが、例えば、モータ10の速度が増加す
れば、分周数Nを増加させ、モータ10の速度が減少す
れば、分周数Nを減少させる。
【0038】以下においては、分周数Nが0000 0
0112 に設定されたものとして説明する。
【0039】先ず、アップカウント動作に対して説明す
る。使用者が分周数Nを000000112 に設定する
時、スイッチボード31よりの信号は、直ぐ第2比較器
82の端子Q0〜Q7に入力される。第2比較器82
は、4逓倍パルスカウンター71及び72の計数値、即
ち、端子P0〜P7の値が設定値と同じになる時、端子
P=Qにおいて、図3iに図示されたところのように、
4逓倍パルスの毎3個当たり1個ずつのローレベルのパ
ルスを出力させる。該パルス信号は以後に分周カウンタ
ー90のアップカウント端子CTUに入力される。
【0040】次に、ダウンカウントする場合に、スイッ
チボード31よりの信号は、緩衝記憶用バッファー32
を経て、マイクロプロセッサー33に入力される。マイ
クロプロセッサー33においては、このような設定値の
2の補数値、即ち、111111002 を求め、これは
ラッチ34を通じて、第1比較器81の端子Q0〜Q7
に出力する。
【0041】第1比較器81においては、4逓倍パルス
カウンター71及び72において計数された、ダウンカ
ウント値、即ち、端子P0〜P7の入力値が設定値と同
じになる時、端子P=Qにおいて図3hに図示されたと
ころのような、ローレベルのパルスを出力させるように
なる。該パルス信号は以後に分周カウンター90のダウ
ンカウント端子CTDに入力される。
【0042】一方、第1及び第2比較器81及び82の
端子P=Qにおいて出力された、ローレベルのパルス信
号は、以後に所定時間遅延され、4逓倍パルスカウンタ
ー71及び72の端子LDに入力される。4逓倍パルス
カウンター71及び72の端子LDに、ローレベルのパ
ルス信号が入力される時毎に、4逓倍パルスカウンター
71及び72はリセットされ、新たな計数動作を遂行す
るようになる。
【0043】この時、遅延された4逓倍パルス信号g
は、第1及び第2比較器81及び82の端子Gに入力さ
れ、4逓倍パルス信号dが4逓倍パルスカウンター71
及び72において、セッティングされる時まで、第1及
び第2比較器81及び82をディスエイブルさせる。
【0044】分周カウンター90は、端子CTU及びC
TDを通じて入力されたパルス信号を計数して、端子Q
A及びQBを通じて出力するようになる。分周カウンタ
ー90の端子QA及びQBを通じて出力された信号は、
イックスクルシーブオアゲート27において、排他的論
理合され、図3nに図示されたところのような信号が出
力され、端子QBを通じて、図3mに図示されたところ
のような、信号が出力され、3分周されたエンコーダー
パルス信号を得るようになる。
【0045】このようにして、分周されたエンコーダー
パルスは、マイクロプロセッサー33に提供され、向後
モータ10の回転速度及び回転方向を制御するのに使用
される。
【0046】しかし、分周カウンター90の端子QA及
びQBより出力された値が同時に変わる時、イックスク
ルシーブオアゲート27において、好ましくないノイズ
パルスが発生されることもある。これを防止するために
分周されたエンコーダーパルスを、D−フリップフロッ
プ61及び62を経て、出力させるようになる。
【0047】以上においては、分周数を使用者がスイッ
チボードにより設定するものとして説明したが、マイク
ロプロセッサーにエンコーダーパルス列の毎上昇エッ
ジ、又は、毎下降エッジの間の基準高周波パルス数を予
め設定させた後、現在の高周波パルスが基準高周波パル
ス数より少なくなる時、自動的に分周数を増加させるこ
とも可能である。
【0048】
【発明の効果】以上において説明したところのように、
本発明のエンコーダー形モータの速度検出装置によれ
ば、モータに付着されたエンコーダーより発生されるパ
ルス列を適切に分周(最大128分周)させることがで
きるべく成すことにより、広い範囲に亘って正確にモー
タの速度を測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による速度検出装置の概略的な構成図で
ある
【図2】本発明による速度検出装置の詳細な回路図であ
【図3】図2に図示した回路の主要部分における出力波
形図である。
【符号の説明】
10 サーボモータ 20 エンコーダー部 30 制御及び分周数設定部 40 4逓倍パルス発生部 50 分周部 60 グリッチ除去部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータと:モータに付着され、前記モー
    タの駆動速度に対し、相互90°の位相差を有する、少
    なくとも、2個のエンコーダーパルス信号を発生させ
    る、エンコーダー手段と:内蔵されているプログラムに
    従って、モータの回転速度及び方向を制御し、設定され
    た分周数に伴う分周制御信号を出力する制御及び分周数
    設定手段と:前記エンコーダー手段より出力される、前
    記2個のエンコーダーパルス信号の状態変化に伴う、4
    逓倍パルス信号及びアップ/ダウンパルス信号より、モ
    ータの正回転及び逆回転に対する4逓倍パルス信号を分
    離して、出力する4逓倍パルス発生手段と、 前記4逓倍パルス発生手段より出力された4逓倍パルス
    信号を、アップ及びダウンカウントし、前記制御及び分
    周数設定手段より出力された、分周制御信号に従って分
    周された、エンコーダーパルス信号を出力する分周手段
    にて成された、エンコーダー形モータの速度検出装置。
  2. 【請求項2】 前記制御及び分周数設定手段は、分周す
    べき数を設定するためのスイッチボードと:前記スイッ
    チボードにより入力される分周数を、緩衝記憶するバッ
    ファーと:前記バッファーより入力された信号を受け
    て、分周制御信号を出力するマイクロプロセッサー及び
    前記マイクロプロセッサーより出力される分周制御信号
    を、一時的に記憶するラッチにて成されたことを特徴と
    する、請求項1記載のエンコーダー形モータの速度検出
    装置。
  3. 【請求項3】 前記分周手段は、前記4逓倍パルス発生
    手段よりのパルス信号の個数をアップ又はダウンカウン
    トする4逓倍パルスカンウターと:前記制御及び分周数
    設定手段より出力された分周制御信号と、前記4逓倍パ
    ルスカウンターの出力信号を比較する第1及び第2比較
    器及び前記第1及び第2比較器より出力されたパルス信
    号に従って、分周されたエンコーダーパルスを発生させ
    る、分周カウンターで成されたことを特徴とする、請求
    項1記載のエンコーダー形モータの速度検出装置。
  4. 【請求項4】 前記分周手段より出力されるエンコーダ
    ーパルスに随伴された、ノイズパルスを除くためのグリ
    ッチ除去手段が、更に設けられたことを特徴とする、請
    求項1乃至3記載のエンコーダー形モータの速度検出装
    置。
JP5169209A 1992-07-09 1993-07-08 エンコーダー形モータの速度検出装置 Expired - Fee Related JP2781327B2 (ja)

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