JPH067060B2 - 位相差補正付位置検出器 - Google Patents
位相差補正付位置検出器Info
- Publication number
- JPH067060B2 JPH067060B2 JP61029022A JP2902286A JPH067060B2 JP H067060 B2 JPH067060 B2 JP H067060B2 JP 61029022 A JP61029022 A JP 61029022A JP 2902286 A JP2902286 A JP 2902286A JP H067060 B2 JPH067060 B2 JP H067060B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sine wave
- wave signal
- phase difference
- signal
- position detector
- Prior art date
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、位置検出器に関し、特にＮＣ等の移動する作
業機械あるいはロボットの腕等の移動位置を検出する検
出器に関する。
業機械あるいはロボットの腕等の移動位置を検出する検
出器に関する。
従来の技術 従来より、この種の位置検出器は、空間的に９０度の位
相差を持った２相の正弦波信号（以下に説明するように
これらをＶａ及びＶｂとする）を利用して位置検出を行
っており、通常この種の位置検出器をエンコーダと称し
ている。そして、在来のエンコーダは、例えば発光ダイ
オードからの照出光を、その回転位置が検出されるべき
所定の回転軸に取付けられた回転コード板（通常該回転
コード板の周囲には所定間隔をおいて多数の（例えば２
０００個の）スリットが設けられる）に当て、該回転カ
ード板と対向する固定板に設けられたスリットを通過し
た光をフォトダイオード等の受光素子で受光して電圧に
変換し、それによって該回転コード板の回転に応じて該
回転コード板に設けられた相隣接するスリット間隔（１
ピッチ）を１周期とする正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを得る。
相差を持った２相の正弦波信号（以下に説明するように
これらをＶａ及びＶｂとする）を利用して位置検出を行
っており、通常この種の位置検出器をエンコーダと称し
ている。そして、在来のエンコーダは、例えば発光ダイ
オードからの照出光を、その回転位置が検出されるべき
所定の回転軸に取付けられた回転コード板（通常該回転
コード板の周囲には所定間隔をおいて多数の（例えば２
０００個の）スリットが設けられる）に当て、該回転カ
ード板と対向する固定板に設けられたスリットを通過し
た光をフォトダイオード等の受光素子で受光して電圧に
変換し、それによって該回転コード板の回転に応じて該
回転コード板に設けられた相隣接するスリット間隔（１
ピッチ）を１周期とする正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを得る。
この場合、該２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂについて空間
的に９０度の位相差を持たせるために、該固定スリット
板に、該回転コード板に設けられたスリット間隔（１ピ
ッチ）の整数倍から１／４ピッチだけずれた２個のスリ
ットを設け、それらの各スリットとそれぞれ対向して設
けられた各受光素子によって受光されて生じた電気信号
によって該２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを得るようにし
ている（第２図（ａ）参照）。
的に９０度の位相差を持たせるために、該固定スリット
板に、該回転コード板に設けられたスリット間隔（１ピ
ッチ）の整数倍から１／４ピッチだけずれた２個のスリ
ットを設け、それらの各スリットとそれぞれ対向して設
けられた各受光素子によって受光されて生じた電気信号
によって該２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを得るようにし
ている（第２図（ａ）参照）。
次いで、これらの各正弦波信号Ｖａ，Ｖｂをそれぞれコ
ンパレータに入力してその出力側からは該正弦波信号の
正・負の値に応じてそれぞれハイレベル及びロウレベル
となる出力信号ＡＰ及びＢＰを作り、該出力信号ＡＰ
の立上り時に出力信号ＢＰがハイレベルとなっていると
き、該出力信号ＢＰの立下り時に出力信号ＡＰがハイ
レベルとなっているとき、該出力信号ＡＰの立下り時
に出力信号ＢＰがロウレベルとなっているとき、該出
力信号ＢＰの立上り時に出力信号ＡＰがロウレベルとな
っているとき（第２図（ｂ）参照）にはアップダウンカ
ウンタを逐次カウントアップさせる所謂プラスパルスを
生じさせ（このことは該回転コード板が一方向例えば時
計方向に回転していることを意味する）、一方、該出
力信号ＡＰの立上り時に出力信号ＢＰがロウレベルとな
っているとき、該出力信号ＢＰの立下り時に出力信号
ＡＰがロウレベルとなっているとき、該出力信号ＡＰ
の立下り時に出力信号ＢＰがハイレベルとなっていると
き、該出力信号ＢＰの立上り時に出力信号ＡＰがハイ
レベルとなっているとき（第２図（ｃ）参照）には、該
アップダウンカウンタを逐次カウントダウンさせる所謂
マイナスパルスを生じさせ（このことは該回転コード板
が反対方向例えば反時計方向に回転していることを意味
する）、これによって、該回転コード板の回転角度、従
って該回転コード板が取付けられた回転軸の回転位置を
検出（場合によっては該回転コード板の回転角度を直線
状に展開することによって直線状に移動する移動体の移
動位置を検出）するようにしている。
ンパレータに入力してその出力側からは該正弦波信号の
正・負の値に応じてそれぞれハイレベル及びロウレベル
となる出力信号ＡＰ及びＢＰを作り、該出力信号ＡＰ
の立上り時に出力信号ＢＰがハイレベルとなっていると
き、該出力信号ＢＰの立下り時に出力信号ＡＰがハイ
レベルとなっているとき、該出力信号ＡＰの立下り時
に出力信号ＢＰがロウレベルとなっているとき、該出
力信号ＢＰの立上り時に出力信号ＡＰがロウレベルとな
っているとき（第２図（ｂ）参照）にはアップダウンカ
ウンタを逐次カウントアップさせる所謂プラスパルスを
生じさせ（このことは該回転コード板が一方向例えば時
計方向に回転していることを意味する）、一方、該出
力信号ＡＰの立上り時に出力信号ＢＰがロウレベルとな
っているとき、該出力信号ＢＰの立下り時に出力信号
ＡＰがロウレベルとなっているとき、該出力信号ＡＰ
の立下り時に出力信号ＢＰがハイレベルとなっていると
き、該出力信号ＢＰの立上り時に出力信号ＡＰがハイ
レベルとなっているとき（第２図（ｃ）参照）には、該
アップダウンカウンタを逐次カウントダウンさせる所謂
マイナスパルスを生じさせ（このことは該回転コード板
が反対方向例えば反時計方向に回転していることを意味
する）、これによって、該回転コード板の回転角度、従
って該回転コード板が取付けられた回転軸の回転位置を
検出（場合によっては該回転コード板の回転角度を直線
状に展開することによって直線状に移動する移動体の移
動位置を検出）するようにしている。
発明が解決しようとする問題点 上述したように、回転位置すなわち移動体の移動位置は
アップダウンカウンタで検出されることとなるが、この
アップダウンカウンタをカウントアップ，カウントダウ
ンさせるパルスは、上記２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを
各々入力したコンパレータの出力信号ＡＰ，ＢＰの一方
の出力状態と、他方の出力信号の立下り，立上りによっ
て発生するものであるから、上記２つの正弦波信号が正
確に９０度の位相差がないと正確な位置を検出すること
ができない。そのため、従来は発光ダイオードの向きを
調整し、２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂが９０度の位相差
になるように調整していたが、固定される発光ダイオー
ドの向きを調整することは非常に困難で、その作業に時
間と労力を要していた。
アップダウンカウンタで検出されることとなるが、この
アップダウンカウンタをカウントアップ，カウントダウ
ンさせるパルスは、上記２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを
各々入力したコンパレータの出力信号ＡＰ，ＢＰの一方
の出力状態と、他方の出力信号の立下り，立上りによっ
て発生するものであるから、上記２つの正弦波信号が正
確に９０度の位相差がないと正確な位置を検出すること
ができない。そのため、従来は発光ダイオードの向きを
調整し、２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂが９０度の位相差
になるように調整していたが、固定される発光ダイオー
ドの向きを調整することは非常に困難で、その作業に時
間と労力を要していた。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、簡
単に２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂの位相差を９０度に調
整できるような位相差補正付位置検出器を提供すること
にある。
単に２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂの位相差を９０度に調
整できるような位相差補正付位置検出器を提供すること
にある。
問題点を解決するための手段 本発明は、空間的に９０度の位相差を持つ２相の正弦波
信号を用いて移動体の位置を検出する位置検出器におい
て、上記２相の各々の正弦波信号の大きさを可変できる
調整回路と、該調整回路で調整された２つの信号を足し
合せて合成信号を作る合成回路とを設け、上記調整回路
を調整し上記合成回路からの合成信号と元の正弦波信号
のどちらか一方との位相差が正確に９０度になるよう調
整できるようにすることにより、上記問題点を解決し
た。
信号を用いて移動体の位置を検出する位置検出器におい
て、上記２相の各々の正弦波信号の大きさを可変できる
調整回路と、該調整回路で調整された２つの信号を足し
合せて合成信号を作る合成回路とを設け、上記調整回路
を調整し上記合成回路からの合成信号と元の正弦波信号
のどちらか一方との位相差が正確に９０度になるよう調
整できるようにすることにより、上記問題点を解決し
た。
作 用 回転コード板及び該回転コード板と対向する固定板に設
けられたスリットを通過した光を受光素子で受光して電
圧に変換して得られたスリット間隔（１ピッチ）を１周
期とする正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを Ｖａ＝Ｖcosθ Ｖｂ＝Ｖsin（θ＋ε） とする。なお、Ｖは一定値、θはエンコーダ，シャフト
の電気角換算の回転角、εは位相差誤差とする。
けられたスリットを通過した光を受光素子で受光して電
圧に変換して得られたスリット間隔（１ピッチ）を１周
期とする正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを Ｖａ＝Ｖcosθ Ｖｂ＝Ｖsin（θ＋ε） とする。なお、Ｖは一定値、θはエンコーダ，シャフト
の電気角換算の回転角、εは位相差誤差とする。
そこで、上記２つの正弦波信号Ｖａ，Ｖｂを使用し、次
の第（１）式で示すような合成信号Ｖｓを作る。
の第（１）式で示すような合成信号Ｖｓを作る。
Ｖｓ＝ＫａＶａ＋ＫｂＶｂ ＝Ｖ｛Ｋａcosθ＋Ｋｂsin（θ＋ε）｝ ＝Ｖ｛Ｋａcosθ＋Ｋｂ（sinθcosε ＋cosθsinε）｝ ＝Ｖ｛（Ｋａ＋Ｋｂsinε）cosθ ＋Ｋｂcosεsinθ｝ ……（１） ここで、Ｋａ，Ｋｂは可変な係数であり、該係数を次の
ような値となるよう調整すると、 Ｋａ＝−tanε Ｋｂ＝１／cosθ ……（２） 上記第（１）式に第（２）式を代入すれば、 Ｖｓ＝Ｖ｛（−tanε＋（ｓｉｎε／ｃｏｓε）） cosθ＋（１／cosε）cosεsinθ｝ ＝Ｖsinθ ……（３） となり、合成信号Ｖｓは元の正弦波信号Ｖａと９０度の
位相がずれたものとなる。
ような値となるよう調整すると、 Ｋａ＝−tanε Ｋｂ＝１／cosθ ……（２） 上記第（１）式に第（２）式を代入すれば、 Ｖｓ＝Ｖ｛（−tanε＋（ｓｉｎε／ｃｏｓε）） cosθ＋（１／cosε）cosεsinθ｝ ＝Ｖsinθ ……（３） となり、合成信号Ｖｓは元の正弦波信号Ｖａと９０度の
位相がずれたものとなる。
すなわち、元の正弦波信号Ｖａ，Ｖｂの大きさを（Ｋ
ａ，Ｋｂで）調整し、加算して合成信号Ｖｓを得れば元
の制限波信号Ｖａと９０度位相差のある信号を得ること
ができる。
ａ，Ｋｂで）調整し、加算して合成信号Ｖｓを得れば元
の制限波信号Ｖａと９０度位相差のある信号を得ること
ができる。
そこで、本発明は、上記調整回路によって２つの正弦波
信号Ｖａ，Ｖｂの大きさを調整して、上記合成回路によ
って調整された２つの信号を加算して合成信号Ｖｓを得
て、該合成信号Ｖｓが元の正弦波信号Ｖａ，Ｖｂのどち
らか一方と９０度の位相差になるように上記調整回路を
調整すれば良い（結果的には正弦波信号Ｖａ，Ｖｂの増
幅度はＫａ＝−tanε，Ｋｂ＝１／cosεとなる）。その
結果、正確に９０度位相差のある２つの正弦波信号Ｖｓ
とＶａ（またはＶｂ）を得ることができる。
信号Ｖａ，Ｖｂの大きさを調整して、上記合成回路によ
って調整された２つの信号を加算して合成信号Ｖｓを得
て、該合成信号Ｖｓが元の正弦波信号Ｖａ，Ｖｂのどち
らか一方と９０度の位相差になるように上記調整回路を
調整すれば良い（結果的には正弦波信号Ｖａ，Ｖｂの増
幅度はＫａ＝−tanε，Ｋｂ＝１／cosεとなる）。その
結果、正確に９０度位相差のある２つの正弦波信号Ｖｓ
とＶａ（またはＶｂ）を得ることができる。
実施例 第１図は本発明の一実施例の要部を示す電気回路図で、
１は回転コード板及び固定板に設けられたスリットを通
過した光を受光素子で受光して電圧に変換した一方の正
弦波信号Ｖａの大きさを調整するための調整回路で、２
は他方の正弦波信号Ｖｂの大きさを調整するための調整
回路で、３は該２つの調整回路１，２から出力される信
号を加算して合成する合成回路である。Ｒ１〜Ｒ５，
Ｒ′１は抵抗、ＶＲ１，ＶＲ２は可変抵抗、Ｑ１〜Ｑ３
は演算増幅器であり、抵抗Ｒ１とＲ′１は同じ値の抵抗
で、これら抵抗Ｒ１とＲ′１と演算増幅器Ｑ１とで入力
正弦波信号Ｖａ値の符号を反転する符号変換器を構成し
ており、その結果、可変抵抗ＶＲ１の両端には正弦波信
号の＋Ｖａから−Ｖａの電圧が印加され、可変抵抗ＶＲ
１でその出力Ｖ１が調整されるようになっている。これ
は、位相誤差εがプラスにもマイナスにもなることか
ら、第（１）式に示すように、正弦波信号Ｖａの大きさ
を変えるＫａの値がプラスにもマイナスにもなることか
ら設けられているものである。
１は回転コード板及び固定板に設けられたスリットを通
過した光を受光素子で受光して電圧に変換した一方の正
弦波信号Ｖａの大きさを調整するための調整回路で、２
は他方の正弦波信号Ｖｂの大きさを調整するための調整
回路で、３は該２つの調整回路１，２から出力される信
号を加算して合成する合成回路である。Ｒ１〜Ｒ５，
Ｒ′１は抵抗、ＶＲ１，ＶＲ２は可変抵抗、Ｑ１〜Ｑ３
は演算増幅器であり、抵抗Ｒ１とＲ′１は同じ値の抵抗
で、これら抵抗Ｒ１とＲ′１と演算増幅器Ｑ１とで入力
正弦波信号Ｖａ値の符号を反転する符号変換器を構成し
ており、その結果、可変抵抗ＶＲ１の両端には正弦波信
号の＋Ｖａから−Ｖａの電圧が印加され、可変抵抗ＶＲ
１でその出力Ｖ１が調整されるようになっている。これ
は、位相誤差εがプラスにもマイナスにもなることか
ら、第（１）式に示すように、正弦波信号Ｖａの大きさ
を変えるＫａの値がプラスにもマイナスにもなることか
ら設けられているものである。
また、正弦波信号Ｖｂは調整回路２の可変抵抗ＶＲ２に
よってその増幅度、すなわち正弦波信号Ｖｂの大きさを
変えて出力Ｖ２を出すようになっており、合成回路３は
これら調整回路１，２の出力Ｖ１，Ｖ２を加算して出力
するようになっている。
よってその増幅度、すなわち正弦波信号Ｖｂの大きさを
変えて出力Ｖ２を出すようになっており、合成回路３は
これら調整回路１，２の出力Ｖ１，Ｖ２を加算して出力
するようになっている。
そこで、合成回路３の出力Ｖｓは次のようになる。
Ｖｓ＝−｛Ｖ１（Ｒ５／Ｒ３） ＋Ｖ２（Ｒ５／Ｒ４）｝ ……（４） また、調整回路２の出力Ｖ２は Ｖ２＝−Ｖｂ（ＶＲ２／Ｒ２） ……（５） であるから、第（４）式に第（５）式を代入し、合成信
号Ｖｓは Ｖｓ＝−Ｖ１（Ｒ５／Ｒ３） ＋Ｖｂ（ＶＲ２／Ｒ２）（Ｒ５／Ｒ４）……（６） となる。
号Ｖｓは Ｖｓ＝−Ｖ１（Ｒ５／Ｒ３） ＋Ｖｂ（ＶＲ２／Ｒ２）（Ｒ５／Ｒ４）……（６） となる。
そこで、上記第（６）式を分析すると、上記調整回路Ｖ
１の値は正弦波信号を＋Ｖａから−Ｖａまで比例的に上
記可変抵抗ＶＲ１によって調整できるものであるから、
第（６）式の右辺の第１項は一方の正弦波信号Ｖａの大
きさを可変抵抗ＶＲ１によって調整できることを意味し
ている。また、第（６）式の右辺の第２項は可変抵抗Ｖ
Ｒ２によって他方の正弦波信号Ｖｂの大きさを調整でき
ることを意味するから、正弦波信号Ｖａと合成信号Ｖｓ
をオシロスコープ等で観察しながら、両信号Ｖａ，Ｖｓ
が位相差９０度になるように上記可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ
２を調整すればよい。
１の値は正弦波信号を＋Ｖａから−Ｖａまで比例的に上
記可変抵抗ＶＲ１によって調整できるものであるから、
第（６）式の右辺の第１項は一方の正弦波信号Ｖａの大
きさを可変抵抗ＶＲ１によって調整できることを意味し
ている。また、第（６）式の右辺の第２項は可変抵抗Ｖ
Ｒ２によって他方の正弦波信号Ｖｂの大きさを調整でき
ることを意味するから、正弦波信号Ｖａと合成信号Ｖｓ
をオシロスコープ等で観察しながら、両信号Ｖａ，Ｖｓ
が位相差９０度になるように上記可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ
２を調整すればよい。
このことによって、正確に９０度の位相差のある正弦波
信号Ｖａ，Ｖｓを簡単に得ることができる。
信号Ｖａ，Ｖｓを簡単に得ることができる。
発明の効果 以上述べたように本発明は、９０度の位相差をもつ２相
の正弦波信号を調整回路の調整によって簡単に作れる位
置検出器であるから、従来のように、発光ダイオードの
向きを調整し２つの正弦波信号が９０度の位相差になる
ように調整する必要がないから、位置検出器の製造が簡
単であり、また、製造後位相差がずれても簡単に調整し
９０度の位相差をもたせるようにすることができる。
の正弦波信号を調整回路の調整によって簡単に作れる位
置検出器であるから、従来のように、発光ダイオードの
向きを調整し２つの正弦波信号が９０度の位相差になる
ように調整する必要がないから、位置検出器の製造が簡
単であり、また、製造後位相差がずれても簡単に調整し
９０度の位相差をもたせるようにすることができる。
第１図は、本発明の一実施例における要部電気回路図、
第２図 （ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の位置検出器に
おける動作説明図である。 １，２…調整回路、３…合成回路、Ｒ１〜Ｒ５，Ｒ′１
…抵抗、ＶＲ１，ＶＲ２…可変抵抗、Ｑ１〜Ｑ３…演算
増幅器。
第２図 （ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の位置検出器に
おける動作説明図である。 １，２…調整回路、３…合成回路、Ｒ１〜Ｒ５，Ｒ′１
…抵抗、ＶＲ１，ＶＲ２…可変抵抗、Ｑ１〜Ｑ３…演算
増幅器。
Claims (2)
- 【請求項１】空間的に９０度の位相差を持つ２相の正弦
波信号を用いて移動体の位置を検出する位置検出器にお
いて、上記２相の各々の正弦波信号の大きさを可変でき
る調整回路と、該調整回路で調整された２つの信号を足
し合せて合成信号を作る合成回路とを有し、位相誤差を
εとするとき、一方の正弦波信号には−ｔａｎεを乗
じ、他方の正弦波信号には（１／ｃｏｓε）を乗じるよ
うに上記調整回路を調整し上記合成回路からの合成信号
と元の正弦波信号のどちらか一方との位相差が正確に９
０度になるように調整できるようしたことを特徴とする
位相差補正付位置検出器。 - 【請求項２】上記調整回路の一方は入力正弦波信号の符
号を符号反転回路で反転させ可変抵抗の両端に元の正弦
波信号と反転した正弦波信号とを印加して可変抵抗の抵
抗値を変え正弦波信号の大きさを変え、他方の調整回路
は他方の入力正弦波信号を可変抵抗で増幅度を変えられ
る増幅器によって構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の位相差補正付位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029022A JPH067060B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 位相差補正付位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029022A JPH067060B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 位相差補正付位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187212A JPS62187212A (ja) | 1987-08-15 |
| JPH067060B2 true JPH067060B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=12264788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61029022A Expired - Lifetime JPH067060B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 位相差補正付位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067060B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484115A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Signal detecting circuit |
| JPH03170011A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-23 | Okuma Mach Works Ltd | 位置検出装置における誤差検出方法及び自動誤差補正機能付き位置検出装置 |
| JP2541171Y2 (ja) * | 1991-05-31 | 1997-07-09 | 横河電機株式会社 | 光学式エンコ―ダ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT387655B (de) * | 1977-05-11 | 1989-02-27 | Rieder Heinz | Geraet zur laengenmessung |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61029022A patent/JPH067060B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62187212A (ja) | 1987-08-15 |
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