JPH0674917U - Evaluation device for digital incremental encoder - Google Patents

Evaluation device for digital incremental encoder

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JPH0674917U
JPH0674917U JP3665792U JP3665792U JPH0674917U JP H0674917 U JPH0674917 U JP H0674917U JP 3665792 U JP3665792 U JP 3665792U JP 3665792 U JP3665792 U JP 3665792U JP H0674917 U JPH0674917 U JP H0674917U
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digital
evaluation
voltage
incremental encoder
sine wave
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ウオルフガング、パピールニーク
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シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト
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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
    • G01D5/12Mechanical 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 using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical 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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24404Interpolation using high frequency signals

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンコーダにおいて得られる正弦波電圧か
ら、その零点通過領域に相当するものよりずっと多数の
パルスを発生させる。 【構成】 行程または角度に関係する2つの正弦波電圧
を取り出す装置12、13と、両正弦波電圧を整流また
は反転によって4つの連続する正弦波電圧に変換する装
置21、22、3と、これらの正弦波電圧の零点通過領
域における直線的な部分を周期的な三角波電圧に電気的
に合成する装置4とを備え、得られた三角波電圧から導
出されるディジタル値の変化をインクリメンタルエンコ
ーダパルスとして用いる。
(57) [Abstract] [Purpose] To generate a much larger number of pulses from the sinusoidal voltage obtained in the encoder than that corresponding to the zero-pass region. Arrangements for extracting two sinusoidal voltages related to stroke or angle, and devices 21, 22, 3 for converting both sinusoidal voltages into four continuous sinusoidal voltages by rectification or inversion. And a device 4 for electrically synthesizing a linear portion of the sine wave voltage in the zero-pass region into a periodic triangular wave voltage, and using a change in the digital value derived from the obtained triangular wave voltage as an incremental encoder pulse. .

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】[Industrial applications]
本考案は、互いに電気角90度の位相差を有し、かつ同一振幅で同一周期の、 行程または角度に関係する2つの正弦波電圧を出力端から取り出すことができ、 この両正弦波電圧を進行した行程または角度に比例する数のパルスに変換するこ とができ、さらに正弦波電圧から導出された電圧がディジタル値に変換可能なデ ィジタル式インクリメンタルエンコーダ用評価装置に関するものである。 According to the present invention, two sine wave voltages having a phase difference of 90 degrees in electrical angle and having the same amplitude and the same period and related to the stroke or the angle can be taken out from the output terminal. The present invention relates to an evaluation device for a digital incremental encoder, which can be converted into a number of pulses which is proportional to a progressed stroke or an angle and in which a voltage derived from a sine wave voltage can be converted into a digital value.
【0002】[0002]
【従来の技術】[Prior art]
上述のインクリメンタルエンコーダは直線系や回転系として構成可能であり、 原理的には例えば光電式あるいは磁気式に動作する。これらの系はすべて、正弦 波電圧の零点通過または結合が評価され、行程を模擬するために用いられる点で 共通している。磁気方式のディジタル式エンコーダは例えば雑誌「Siemens-Zeit schrift 」1960、第669〜671ページに記載されており、光学式のもの は例えば雑誌「Siemens Components」19(1981)、第1号、第12〜13 ページに記載されている。 The above-mentioned incremental encoder can be configured as a linear system or a rotary system, and operates in principle, for example, photoelectrically or magnetically. All of these systems have in common that the sinusoidal voltage zero crossings or couplings are evaluated and used to simulate strokes. Magnetic type digital encoders are described in, for example, the magazine "Siemens-Zeit schrift" 1960, pages 669 to 671, and optical type encoders are described in, for example, the magazine "Siemens Components" 19 (1981), Nos. 1 and 12. ~ Page 13
【0003】 このようなエンコーダの分解能を高めること、すなわち進んだ行程あるいは角 度当たりに発せられる或る一定のパルスの数を多くすることがしばしば望まれる 。It is often desirable to increase the resolution of such encoders, that is, to increase the number of certain pulses emitted per advanced stroke or angle.
【0004】[0004]
【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]
本考案の目的は、エンコーダの生信号から比較的簡単な方法で、正弦波電圧の 本来の零点通過に相当するよりもずっと多数のパルスを発生できる評価装置を提 供することにある。 It is an object of the present invention to provide an evaluation device which can generate a much larger number of pulses from the raw signal of an encoder in a relatively simple manner than would correspond to the original zero crossing of a sinusoidal voltage.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]
上述の目的を達成するため、本考案によれば、互いに電気角90度の位相差を 有し、かつ同一振幅で同一周期の、行程または角度に関係する2つの正弦波電圧 を取り出す装置と、両正弦波電圧を整流または反転によって4つの連続する正弦 波電圧に変換する装置と、これらの正弦波電圧の零点通過の領域における行程ま たは角度に関係する直線的な部分を周期的な三角波電圧に電気的に合成する装置 とを備え、得られた三角波電圧から導出されるディジタル値の変化をインクリメ ンタルエンコーダパルスとして用いる。 To achieve the above object, according to the present invention, a device for extracting two sinusoidal voltages having a phase difference of 90 electrical degrees from each other and having the same amplitude and the same period, which are related to a stroke or an angle, A device that converts both sinusoidal voltages into four continuous sinusoidal voltages by rectification or inversion, and a linear triangular part related to the stroke or angle in the region of zero passage of these sinusoidal voltages. A device for electrically synthesizing the voltage is used, and the change in the digital value derived from the obtained triangular wave voltage is used as the incremental encoder pulse.
【0006】 このようにして従来の機械的エンコーダ線数よりも十分高い仮りのエンコーダ 線数を得ることができ、しかもそれは一方では量子化に基づき、他方では正弦波 の1周期内で絶対値を形成することによって評価のための8個の分枝を得られる ことに基づく。In this way, it is possible to obtain a temporary encoder line number that is sufficiently higher than the conventional mechanical encoder line number, and on the one hand it is based on quantization and on the other hand the absolute value is determined within one period of the sine wave. It is based on the fact that it is possible to obtain 8 branches for evaluation by forming.
【0007】[0007]
【実施例】【Example】
次に図面を参照して本考案をさらに詳細に説明する。 The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
【0008】 図1において、光学式インクリメンタルエンコーダ1はパルス円板11とこれ に付設したスキャニングデバイス12および13とを含んでいる。これらのスキ ャニングデバイス12、13の出力端から、動きに応じて、sin x またはcos x で表される電圧(図2a参照)を取り出すことができる。これらの生信号は互い に電気角90度の位相差を有し、それぞれほぼ正弦波形をしている。両信号はそ の零点通過の範囲(ほぼ−45度から+45度)にほぼ直線的に上昇する変化部 分を有し、それは、一つには正弦関数の特徴によるものであり、もう一つにには エンコーダそのもの、とりわけ光学式エンコーダの構成によるものである。正弦 曲線と直線との間のずれは、場合によって非線形変換要素、例えば非線形特性を 有するアナログ・ディジタル変換器によって修正することができる。In FIG. 1, an optical incremental encoder 1 includes a pulse disc 11 and scanning devices 12 and 13 attached thereto. From the output terminals of these scanning devices 12 and 13, a voltage represented by sin x or cos x (see FIG. 2a) can be taken out according to the movement. These raw signals have a phase difference of 90 degrees in electrical angle with each other, and have substantially sinusoidal waveforms. Both signals have a changing portion that rises almost linearly in the range of passing through the zero point (approximately −45 degrees to +45 degrees), which is due in part to the characteristics of the sine function and This is due to the configuration of the encoder itself, especially the optical encoder. The deviation between the sinusoid and the straight line can optionally be corrected by a non-linear conversion element, eg an analog-to-digital converter with non-linear characteristics.
【0009】 それ故、電気角90度の位相差を有する両生信号sin x およびcos x から、周 波数に比例した勾配を有する三角波生信号が形成される。この三角波の形成は次 のようにして簡単に実現できる。すなわち、まず両電圧sin x およびcos x の絶 対値(図2b)が形成され、両電圧値の小さい方が用いられる。このようにする ことによって、回転角の周期Tにおいて、個々の分枝A1〜A8を有する破線で 示す三角波電圧uD が得られる。Therefore, a triangular wave raw signal having a gradient proportional to the frequency is formed from the amphibian signals sin x and cos x having a phase difference of 90 degrees in electrical angle. The formation of this triangular wave can be easily realized as follows. That is, first, the absolute value of both voltages sin x and cos x (FIG. 2b) is formed, and the smaller of both voltage values is used. By doing so, in the period T of the rotation angle, the triangular wave voltage u D shown by the broken line having the individual branches A1 to A8 is obtained.
【0010】 この三角波電圧uD を形成するために、絶対値形成装置には2つの絶対値形成 器21および22が設けられており、絶対値形成器21、22はその出力端に絶 対値として電圧|sin x |および|cos x |を出力する。これらの両出力電圧は 電圧ディスクリミネータ3におい相互に比較され、その都度両電圧のうちの小さ い方だけが評価される。このことは本実施例では、絶対値形成器21および22 の出力が電圧ディスクリミネータ3によって制御されるスイッチ31または32 を介してどちらかが選択されて導かれるということを意味している。こうして、 三角波信号uD はアナログ・ディジタル変換器4に入力される。このアナログ・ ディジタル変換器4は瞬時値エンコーダとして動作し、与えられた電圧からそれ に対応するディジタル値を形成する。アナログ・ディジタル変換器4の出力端に 生ずるこの量子化された三角波信号は評価論理回路5で変化分について監視され る。量子化単位分だけ変化する度ごとに、両方向カウンタ6に符号方向に応じて パルスVまたはRが与えられる。したがってこのカウンタ6の計数内容は位置の 実際値に対応する。パルスを符号に関係するように形成するために、評価論理回 路5は、導線33を介して、電圧ディスクリミネータ3および電圧sin x 、cos x により制御される。両方向カウンタ6の計数内容は中間レジスタおよび表示器 7に与えることができ、またさらに場合によっては上位の制御のために用いられ る。In order to form this triangular wave voltage u D , the absolute value forming device is provided with two absolute value forming devices 21 and 22, and the absolute value forming devices 21 and 22 have absolute values at their output terminals. Outputs the voltage | sin x | and | cos x |. These two output voltages are compared with each other in the voltage discriminator 3, and only the smaller of the two voltages is evaluated each time. This means that, in this embodiment, the outputs of the absolute value generators 21 and 22 are selected and led via the switch 31 or 32 controlled by the voltage discriminator 3. Thus, the triangular wave signal u D is input to the analog / digital converter 4. This analog-to-digital converter 4 operates as an instantaneous value encoder and forms a corresponding digital value from a given voltage. This quantized triangular wave signal produced at the output of the analog-to-digital converter 4 is monitored by the evaluation logic 5 for changes. The pulse V or R is given to the bidirectional counter 6 each time the quantization unit is changed, depending on the sign direction. Therefore, the count content of the counter 6 corresponds to the actual value of the position. The evaluation logic circuit 5 is controlled by the voltage discriminator 3 and the voltages sin x, cos x via the conductor 33 in order to form the pulses in a sign-related manner. The count content of the bidirectional counter 6 can be given to the intermediate register and the display 7, and is used for higher-order control in some cases.
【0011】 上述の装置は回転速度や速度の測定にも用いることができ、その場合は、両方 向カウンタ6の計数内容の変化が或る一定のスキャニング時間内で求められ、速 度の尺度として用いられる。The above-mentioned device can also be used for measuring the rotation speed and the speed, in which case the change in the count content of the bidirectional counter 6 is obtained within a certain scanning time, and is used as a measure of the speed. Used.
【0012】 三角波電圧は、図3に示すように、上述の方法とは多少異なり、電圧sin x 、 cos x と、これらを反転した電圧バーsin x 、cos x とから形成することもでき る。この場合はまず破線で示すように両電圧cos x とバーsin x のうちの大きい 方から成る電圧u1 を得、同様に鎖線で示すように両電圧sin x とバーcos x の うちの大きい方から合成した電圧u2 を得る。次に両電圧u1 、u2 の小さい方 が選択されると、再び周期的な三角波電圧uD を得ることができる。As shown in FIG. 3, the triangular wave voltage can be formed from the voltages sin x and cos x and the voltage bars sin x and cos x, which are the voltages sin x and cos x, which are slightly different from the above method. In this case, first obtain the voltage u 1 consisting of the larger of the two voltages cos x and bar sin x as indicated by the broken line, and similarly, as shown by the chain line, the larger of the two voltages sin x and bar cos x. The voltage u 2 synthesized from is obtained. Next, when the smaller one of the voltages u 1 and u 2 is selected, the periodic triangular wave voltage u D can be obtained again.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本考案の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】エンコーダの出力正弦波電圧とそれから得られ
る三角波信号の波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of an output sine wave voltage of an encoder and a triangular wave signal obtained from the sine wave voltage.
【図3】三角波信号を得る他の方式の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of another method for obtaining a triangular wave signal.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 インクリメンタルエンコーダ 11 パルス円板 12、13 スキャニング・デバイス 21、22 絶対値形成器 3 電圧ディスクリミネータ 4 アナログ・ディジタル変換器 5 評価論理回路 6 両方向カウンタ 7 表示器 1 Incremental encoder 11 Pulse disk 12, 13 Scanning device 21, 22 Absolute value generator 3 Voltage discriminator 4 Analog-digital converter 5 Evaluation logic circuit 6 Bidirectional counter 7 Display

Claims (4)

    【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request]
  1. 【請求項1】 互いに電気角90度の位相差を有し、か
    つ同一振幅で同一周期の、行程又は角度に関係する2つ
    の正弦波電圧を取り出す装置と、両正弦波電圧を整流ま
    たは反転によって4つの連続する正弦波電圧に変換する
    装置と、これらの正弦波電圧の零点通過の領域における
    行程または角度に関係する直線的な部分を周期的な三角
    波電圧に電気的に合成する装置とを備え、得られた三角
    波電圧から導出されるディジタル値の変化をインクリメ
    ンタルエンコーダパルスとして用いることを特徴とする
    ディジタル式インクリメンタルエンコーダ用評価装置。
    1. A device for extracting two sine wave voltages having a phase difference of 90 degrees in electrical angle and having the same amplitude and the same period and related to a stroke or an angle, and by rectifying or inverting both sine wave voltages. A device for converting into four continuous sine wave voltages, and a device for electrically synthesizing a linear portion related to a stroke or an angle in a region of zero passage of these sine wave voltages into a periodic triangular wave voltage. A digital type incremental encoder evaluation device characterized in that a change in a digital value derived from the obtained triangular wave voltage is used as an incremental encoder pulse.
  2. 【請求項2】 請求項1記載の評価装置において、両正
    弦波電圧の絶対値を形成する装置と、両絶対値を比較す
    る装置を備えることを特徴とするディジタル式インクリ
    メンタルエンコーダ用評価装置。
    2. The evaluation device for a digital incremental encoder according to claim 1, further comprising a device for forming absolute values of both sinusoidal voltage and a device for comparing the absolute values.
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の評価装置におい
    て、所定のスキャニング時点間のディジタル値の変化が
    速度または回転速度の尺度として用いられることを特徴
    とするディジタル式インクリメンタルエンコーダ用評価
    装置。
    3. The evaluation device for a digital incremental encoder according to claim 1, wherein a change in digital value between predetermined scanning points is used as a measure of speed or rotation speed.
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の評価
    装置において、エンコーダ出力端に接続された絶対値形
    成器と、この絶対値形成器に付設された電圧ディスクリ
    ミネータと、絶対値形成器に後置されたアナログ・ディ
    ジタル変換器と、このアナログ・ディジタル変換器によ
    って制御される両方向カウンタとを備えたことを特徴と
    するディジタル式インクリメンタルエンコーダ用評価装
    置。
    4. The evaluation device according to claim 1, wherein an absolute value former connected to the encoder output terminal, a voltage discriminator attached to the absolute value former, and an absolute value former. An evaluation device for a digital incremental encoder, which comprises an analog-digital converter placed after the value forming device and a bidirectional counter controlled by the analog-digital converter.
JP3665792U 1982-05-13 1992-05-01 Evaluation device for digital incremental encoder Active JPH0725622Y2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823218101 DE3218101C2 (en) 1982-05-13 1982-05-13
DE3218101.9 1982-05-13

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JPH0674917U true JPH0674917U (en) 1994-10-21
JPH0725622Y2 JPH0725622Y2 (en) 1995-06-07

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JP8344083A Pending JPS58205811A (en) 1982-05-13 1983-05-12 Evaluating device for digital type incremental encoder
JP3665792U Active JPH0725622Y2 (en) 1982-05-13 1992-05-01 Evaluation device for digital incremental encoder

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