JPH06317420A

JPH06317420A - 回転角度検出器

Info

Publication number: JPH06317420A
Application number: JP10799993A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kudo; 良昭工藤; Fusao Kosaka; 扶佐夫幸坂
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【目的】外部からの任意のタイミングの出力要求信号
に時間遅れなく応答し、且つサンプリングタイミングと
出力要求タイミングの時間差から発生する角度測定誤差
を補正した回転角度を出力する回転角度検出器を実現す
る。【構成】一定時間毎に回転角度を内部的にサンプリン
グし、外部からの出力要求信号に対応して前記回転角度
を出力する回転角度検出器において、一定時間毎に角度
データ及びこの角度データと前回のサンプリング時の角
度データとの差分である角度差分データを検出し、次回
サンプリングまで保持する角度検出手段と、角度差分デ
ータに基づき出力要求信号と直前のサンプリングタイミ
ングとの時間差で生じる角度変化を補正するデータを演
算する時間差補正データ演算回路と、出力要求信号に対
応して角度データと時間差補正データとの加算及び加算
結果の出力を行う誤差補正回路とから構成される補正手
段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部的に一定時間毎に
回転角度をサンプリングし、外部からの出力要求信号に
対応して回転角度を出力する回転角度検出器に関し、特
に外部からの任意の出力要求信号のタイミングと最寄り
の角度サンプリングのタイミングとの時間差により生じ
る誤差を補正した回転角度を出力することが可能な回転
角度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内部的に一定時間毎に回転角度を
サンプリングし、外部からの出力要求に対応して回転角
度を出力する回転角度検出器では、例えば、図３に示す
ようなタイミングの取り方が用いられている。図３は３
種類の内部的な回転角度の更新信号と外部からの出力要
求信号との関係を示すタイミング図である。

【０００３】図３（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）において上
段は内部的に回転角度を更新するタイミングを、下段は
外部からの出力要求信号のタイミングをそれぞれ示して
いる。また、図３（Ｂ）及び（Ｃ）中の”イ”及び”
ハ”は回転角度演算の元となるデータのサンプリング・
タイミングを、図３（Ｂ）及び（Ｃ）中の”ロ”及び”
ニ”は回転角度の演算時間をそれぞれ示している。

【０００４】図３（Ａ）では回転角度検出器内部の独自
のサンプリング・タイミングにより回転角度が内部的に
更新されており、外部からの出力要求信号が入力された
場合には直前の回転角度を出力する。

【０００５】また、図３（Ｂ）では常時サンプリングは
せず、外部からの出力要求信号の入力のタイミングでサ
ンプリングを行い回転角度を演算しした後出力するとい
う一連の動作を行う。さらに、図３（Ｃ）では外部から
の出力要求信号にサンプリング・タイミング及び更新の
タイミングを同期させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３（Ａ）に
示すような従来のタイミングの取り方では、一般に更新
信号と出力要求信号とが同期しない。この結果、回転角
度更新時から出力要求信号入力時の間に図３（Ａ）中”
ホ”のような時間差が生じ、被測定物が回転している場
合この時間差の間に回転角度が変化しているため回転角
度の測定誤差が生じてしまう。

【０００７】また、図３（Ｂ）に示すような従来のタイ
ミングの取り方では、出力要求信号によりサンプリング
を行うため回転角度の測定誤差が生じないものの、出力
要求信号の入力時から実際の回転角度を出力するまでに
図３（Ｂ）中”ヘ”のような時間遅れが生じてしまう。

【０００８】さらに、図３（Ｃ）に示すような従来のタ
イミングの取り方では、更新信号と出力要求信号とが必
ず同期しているので毎回決まった時間差から生じる角度
誤差を補正しておくことにより、回転角度の測定誤差が
生じない。但し、出力要求の周期が所定の値で且つ一定
である必要があるため汎用性がないといった問題点があ
る。従って本発明の目的は、外部からの任意のタイミン
グの出力要求信号に時間遅れなく応答し、且つサンプリ
ングタイミングと出力要求タイミングの時間差から発生
する角度測定誤差を補正した回転角度を出力する回転角
度検出器を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、一定時間毎に回転角度を内部的
にサンプリングし、外部からの出力要求信号に対応して
前記回転角度を出力する回転角度検出器において、前記
一定時間毎に角度データ及びこの角度データと前回のサ
ンプリング時の角度データとの差分である角度差分デー
タを検出し、次回サンプリングまで保持する角度検出手
段と、前記角度差分データに基づき前記出力要求信号と
直前のサンプリングタイミングとの時間差で生じる角度
変化を補正するデータを演算する時間差補正データ演算
回路と、前記出力要求信号に対応して前記角度データと
前記時間差補正データとの加算及び加算結果の出力を行
う誤差補正回路とから構成される補正手段とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】角度データの更新後出力要求信号までの時間経
過による角度変化を補正する補正手段を設けることによ
り、任意のタイミングの外部からの出力要求信号に対し
誤差を補正した回転角度を短時間で出力することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る回転角度検出器の一実施例を示す構
成ブロック図である。図１において１はクロック発生
器、２はタイミング発生器、３は角度検出回路、４，
６，７及び９はラッチ回路、５及び８は加算器、１０は
波形整形回路である。

【００１２】また、１００は出力要求信号、１０１は出
力データ信号、１０２はクロック信号、１０３はサンプ
リング信号、１０４はトリガ／クリア信号、１０５は角
度データ、１０６は角度差分データ、１０７，１０８，
１０９，１１０及び１１１は出力信号である。

【００１３】ここで、４〜６は時間差補正データ演算回
路５０を、８，９及び１０は誤差補正回路５１を、１〜
３及び７は角度検出手段５２を、５０及び５１は補正手
段５３をそれぞれ構成している。

【００１４】クロック発生器１の出力はタイミング発生
器２、ラッチ回路６のトリガ端子及び波形整形回路１０
に接続される。タイミング発生器２の出力であるサンプ
リング信号１０３は角度検出回路３に、トリガ／クリア
信号１０４はラッチ回路４及び７のトリガ端子とラッチ
回路６のクリア端子にそれぞれ接続される。また、波形
整形回路１０には出力要求信号１００が入力される。

【００１５】角度検出回路３の出力である角度データ１
０５はラッチ回路７に、角度差分データ１０６はラッチ
回路４にそれぞれ接続される。また、ラッチ回路４の出
力信号１０７は加算器５の一方の入力端子に接続され、
加算器５の出力信号１０９はラッチ回路６に接続され
る。さらに、ラッチ回路６の出力信号１０８は加算器５
の他方の入力端子及び加算器８の一方の入力端子にそれ
ぞれ接続される。

【００１６】ラッチ回路７の出力信号１１０は加算器８
の他方の入力端子に接続され、加算器８の出力信号１１
１はラッチ回路９に接続される。また、波形整形回路１
０の出力はラッチ回路９のトリガ端子に接続され、ラッ
チ回路９は出力データ信号１０１を出力する。

【００１７】ここで、図１に示す実施例の動作を図２を
用いて説明する。図２は図１に示す実施例の動作を説明
する説明図であり、図２中の符号には図１と同一符号が
付されている。説明のために、例えば、分解能が２
¹⁰（＝１０２４）分割／回転、サンプリング周期が２⁸
（＝２５６）クロックであり、また、ラッチ回路４，７
及び９は１０ビット長のデータを、ラッチ回路６、加算
器５及び８は１８ビット長のデータをそれぞれ取り扱う
ものとする。

【００１８】第１に、タイミング発生器２はクロック発
生器１の出力であるクロック信号１０２に基づき２５６
クロック毎にサンプリング信号１０３及びトリガ／クリ
ア信号１０４を発生させる。角度検出回路３はタイミン
グ発生器２からのサンプリング信号１０３によりサンプ
リングを行い、１０ビット長の角度データ１０５及びこ
の角度データ１０５と前回のサンプリング時の角度デー
タとの差分である１０ビット長の角度差分データ１０６
を演算して出力する。

【００１９】第２に、角度データ１０５及び角度差分デ
ータ１０６はタイミング発生器２からのトリガ／クリア
信号１０４によりラッチ回路７及び４に取り込まれて角
度データ１０５及び角度差分データ１０６が更新され、
図２中”イ”に示すようになる。ここで、このトリガ／
クリア信号１０４は図３（Ａ）における更新信号に相当
する。

【００２０】第３に、ラッチ回路４の出力である出力信
号１０７は１８ビットの加算器５の一方の入力端子に対
して右詰めで入力され、上位８ビットには出力信号１０
７の最上位ビットと同一のデータがセットされる。一
方、１８ビットの加算器５の他方の入力端子にはラッチ
回路６の出力信号１０８が左詰めで入力される。

【００２１】ここで、出力信号１０７は右に８ビット分
シフトされたことになり、これは角度差分データ１０６
を２⁸（＝２５６）で割ったことを意味する。即ち、１
クロック毎の角度の変化分が加算器５の一方の入力端子
に設定されたことになる。

【００２２】これらの出力信号１０７及び出力信号１０
８は加算器５によって１クロック毎にそれぞれ加算され
るので、図２中”ロ”に示すようにラッチ回路６には１
クロック毎の角度の変化分が順次加算された時間差補正
データが取り込まれることになる。

【００２３】また、このラッチ回路６に格納されている
データは角度データ１０５及び角度差分データ１０６の
更新後の時間経過による角度変化分に相当し、角度デー
タ１０５及び角度差分データ１０６の更新毎に前述のト
リガ／クリア信号１０４によってクリアされる。

【００２４】第４に、ラッチ回路６に格納されているデ
ータである出力信号１０８は１８ビットの加算器８の一
方の入力端子に入力され、ラッチ回路７の出力信号１１
０は１８ビットの加算器８の他方の入力端子に左詰めで
入力される。

【００２５】図２中”ハ”に示すように出力信号１０８
及び１１０が加算器８により加算されることにより、角
度データ１０５に更新後の時間経過による角度変化が補
正された出力信号１１１が得られる。

【００２６】第５に、外部からの出力要求信号１００が
波形整形回路１０に入力され、このタイミングでラッチ
回路９が出力信号１１１を取り込むことにより、出力要
求信号１００が入力された時点の補正された角度データ
が出力データ信号１０１としてラッチ回路９から出力さ
れることになる。

【００２７】この結果、角度データ１０５の更新後の時
間経過による角度変化を補正する補正手段５３を設ける
ことにより、外部からの出力要求信号１００が任意のタ
イミングであっても誤差を補正した回転角度を出力でき
る。

【００２８】また、外部からの出力要求信号１００のタ
イミングで加算器８の出力信号１１１をラッチ回路９に
取り込むだけで、何ら演算処理はいらないので、出力要
求信号１００に対して短時間で出力データ信号１０１を
出力することができる。

【００２９】なお、上述の説明においては回転角度検出
器に関して説明しているが、本発明はリニアエンコーダ
等にも用いることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。角度データの更
新後出力要求信号までの時間経過による角度変化を補正
する補正手段を設けることにより、任意のタイミングの
外部からの出力要求信号に対し誤差を補正した回転角度
を短時間で出力することのできる回転角度検出器が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転角度検出器の一実施例を示す
構成ブロック図である。

【図２】図１に示す実施例の動作を説明する説明図であ
る。

【図３】回転角度の更新信号と外部からの出力要求信号
との関係を示すタイミング図である。

【符号の説明】１クロック発生器２タイミング発生器３角度検出回路４，６，７，９ラッチ回路５，８加算器１０波形整形回路５０時間差補正データ演算回路５１誤差補正回路５２角度検出手段５３補正手段１００出力要求信号１０１出力データ信号１０２クロック信号１０３サンプリング信号１０４トリガ／クリア信号１０５角度データ１０６角度差分データ１０７，１０８，１０９，１１０，１１１出力信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定時間毎に回転角度を内部的にサンプリ
ングし、外部からの出力要求信号に対応して前記回転角
度を出力する回転角度検出器において、前記一定時間毎に角度データ及びこの角度データと前回
のサンプリング時の角度データとの差分である角度差分
データを検出し、次回サンプリングまで保持する角度検
出手段と、前記角度差分データに基づき前記出力要求信号と直前の
サンプリングタイミングとの時間差で生じる角度変化を
補正するデータを演算する時間差補正データ演算回路
と、前記出力要求信号に対応して前記角度データと前記
時間差補正データとの加算及び加算結果の出力を行う誤
差補正回路とから構成される補正手段とを備えたことを
特徴とする回転角度検出器。