JPH0757110B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はモータ等の回転アクチュエータで駆動される機
器回転部の回転を、正確に制御するための信号を検出す
る回転検出装置に関する。

（従来の技術） ビデオテープレコーダ、レコードプレーヤ等の電子機器
においては、モータ等の回転アクチュエータによって駆
動される回転部の回転状態が、記録媒体に記録された信
号の検出性能に直接関与するので、この回転部の回転
（回転数および回転位相を含む）を制御することは非常
に重要な問題となる。例えばビデオテープレコーダに
は、ビデオヘッドが取付けられた回転シリンダをシリン
ダモータで回転させ、記録時は、記録ビデオ信号の垂直
周期信号にヘッドの回転が周期するように制御し、再生
時は、基準信号発生器の出力にヘッドの回転が同期する
ように制御している。

第５図はこの様な制御系の一例を示し、１はモータ、２
はモータ駆動回路、３は基準信号発生器であり、モータ
１にはその軸の回転に応じて回転する２つの円板状回転
子4,5と、各回転子4,5に近接配設して回転子4,5の回転
を検出することでモータ１の回転速度および回転位相を
検出する検出体6,7とからなる回転速度検出手段Ｆおよ
び回転位相検出手段Ｐが設けられている。一方の検出体
６はモータ１の回転数を示す回転速度検出信号FGを出力
し、他方の検出体７はモータ１の回転位相を示す位相検
出信号PGを検出するようになっている。

上記回転速度検出信号FGは速度検波器８でその周波数が
検波され回転速度制御信号8aとなり、加算器10を介して
モータ駆動回路３に入力され、モータ１の回転速度を制
御する信号となる。一方前記回転位相検出信号PGは位相
比較器９の一方入力端に入力し位相比較器９の他方の入
力端に供給される基準信号発生器３からの基準信号との
位相差が比較され、位相比較器９より両信号の位相差に
応じた回転位相制御信号9aを出力せしめる。この回転位
相制御信号9aはモータ１の回転位相を制御する信号とし
て加算器10に入力し、モータ駆動回路２を介してモータ
１を制御する。即ち、検出体６→速度検波器８→加算器
10→モータ駆動回路２→モータ１からなるループは速度
制御ループを成し、検出体7,基準信号発生器３→位相比
較器９→加算器10→モータ駆動回路２→モータ１からな
るループは位相制御ループを成す。

尚、第５図の制御系をビデオテープレコーダ等の磁気記
録再生装置に適用する場合は、基準信号発生器３は、記
録時、垂直同期信号に位相同期して発振し、再生時、30
HZの信号を発振するように構成する。

第６図は回転速度検出に用いる従来の公知機構を示す。
この回転速度検出機構はN1S1,N2S2,…の扇状小マグネッ
トが等間隔で環状に配列された偏平多極マグネット環11
と、この環幅に一致して磁束検出パターン12（導体パタ
ーン）が形成されこのパターン部を前記環状部に対向し
て近設された円状プレート13と、から構成され、多極マ
グネット11は回転体４に相当し、円状プレート13の磁束
検出パターン12は検出体６に相当している。この検出機
構は、多極マグネット環11側が回転されることにより生
ずる磁束変化で磁束検出パターン12の両端12a,12bに発
生する誘起電圧を回転速度検出信号FGとするものであ
る。尚、多極マグネット環11の中心はプレート13のパタ
ーンの中心に一致している。

第７図は他の回転速度検出機構の一例を示し、回転子４
としては円弧板形状をした同寸大の多数の小マグネット
からなる多極マグネット環14を用い、検出体６は磁気ヘ
ッド15が用いられ、多極マグネット環14の回転により磁
気ヘッド15の出力端子15a,15bに回転速度検出信号FGを
導出するものである。

一方、回転位相検出機構は第８図に示すような構成が知
られている。

第８図は回転子５が円状プレート16の所定位置に一つの
マグネット17を有して構成され、前記円状プレート16に
対向して近接配置された別の円状プレート18のコイル19
で、マグネット17の回転による磁束変化をピックアップ
するものであり、回転位相検出信号PGはコイル19の両端
子19a,19b間に発生する。

このように回転速度を検出する機構と回転位相を検出す
る機構は構造的に異なっており、第５図のような制御系
に用いる場合は、２種類の信号のための検出要素をモー
タ内部あるいモータ周辺に配設しなければならないた
め、モータ自体が大形化したり、周辺機構が大形化する
という欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の技術は、モータの回転軸に沿って回転速度検出機
構および回転位相検出機構を別々に設けるものであり、
回転速度および位相制御のため必要スペースを小さくし
適用機器の小形化を図かろうとする場合の難点となって
いた。

本発明は上記問題点を除去し、１つの機構で回転部の回
転速度および位相を制御するための信号を検出可能な回
転検出装置の提供を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、回転アクチュエータにより回転し、検出体に
よりその回転が所定周期を有する第１の信号およびこの
第１の信号に対して周期が短くかつ第１の信号の１周期
内に連続して２周期分導出される第２の信号として検出
せしめられる回転子と、検出体からの検出信号が供給さ
れ第２の信号の周期より長くかつ第１の信号の周期より
短い復帰時間を有して回転速度検出信号を出力する第１
の単安定マルチバイブレータと、第１の単安定マルチバ
イブレータの出力を第１の信号の周期と第１の単安定マ
ルチバイブレータの復帰時間との差よりも短い時間遅延
する遅延器と、検出体からの検出信号が供給され遅延器
の遅延時間より短い復帰時間を有する第２の単安定マル
チバイブレータと、遅延器の出力と第２の単安定マルチ
バイブレータの出力の論理積を取り回転位相検出信号を
出力するアンド回路とを具備している。

（作用） 本発明の回転検出装置において、検出体からの検出信号
は、回転アクチュエータが１回転する間に所定周期を有
する第１の信号とこの第１の信号の１周期に相当する期
間にのみ２周期発生する第２の信号を含んでいる。そこ
でこの検出信号を第１のマルチバイブレータに供給する
ことで第２の信号成分が削除されて第１の信号と同一周
期の回転速度検出信号が得られる。さらにこの第１のマ
ルチバイブレータの出力を遅延器により遅延した信号
と、検出信号が供給される第２のマルチバイブレータの
出力とをアンド回路で論理積を取ることでその出力とし
て回転位相検出信号が得られる。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明にかかる回転検出装置の一実施例を示す
ブロック回路図である。

第１図において、第４図と同一の機能を果す部分には同
一の符号を記し、本実施例による回転検出手段21に含ま
れる回転子22は、モータ１の回転軸に同軸的に取付けら
れ、第２図で詳細に説明する唯一の多極マグネット環23
を収容している。本実施例はこの多極マグネット環23
と、この多極マグネット環23に近接配置される１つの磁
気ヘッド24のみで、回転速度検出信号と回転位相検出信
号を得ようとするもので、多極マグネット環23は、各単
位マグネットのうち隣接する任意の２つの単位マグネッ
トが他の単位マグネットの大きさより小さくなってお
り、回転子22が一回転する間に、多極マグネット環23か
ら、２サイクル分の信号の周期が他の期間の信号の周期
より短く検出されることを特異としている。

即ち、上記磁気ヘッド24で検出された信号24aは、図示
しない波形整形手段により矩形波として出力され、更に
二系統に分割され、一方は第１の単安定マルチバイブレ
ータ25に入力し、他方は第２の単安定マルチバイブレー
タ28に入力している。これら単安定マルチバイブレータ
25,28はトリガされてから元の動作状態に復帰するまで
の復帰時間は、第１の単安定マルチバイブレータ25では
前記小さい単位マグネットで検出される信号（以下矩形
間隔の短い信号とする）の周期より長く、かつ前記大き
い単位マグネットで検出される信号の周期より短く設定
されている。また単安定マルチバイブレータ28の復帰時
間は後述する遅延器26の遅延時間より短く設定されてい
る。そして、第１の単安定マルチバイブレータ25の出力
25aは速度検波器８に入力するとともに、遅延器26を介
して２入力アンド回路27の一方入力端に入力し、第２の
単安定マルチバイブレータ28の出力28aは直接前記アン
ド回路27の他方入力端に入力している。遅延器26の遅延
時間は、第１の単安定マルチバイブレータ25の復帰時間
と前記大きい単位マグネットで検出される信号の周期と
の差より短く設定されている。

上記アンド回路27は、第２の単安定マルチバイブレータ
28からの信号のうち、矩形間隔の短い信号に対応したパ
ルス27aを抜取る役目をしており、このパルス27aは位相
比較器９の一方入力端に入力する。位相比較器９の他方
入力端には基準信号発生器３からの基準信号が供給され
ているので、位相比較器３は前記パルス27aの発生位相
と基準信号の位相とを比較して位相制御信号9aを発生
し、この信号9aを、一端に速度検波器８からの回転速度
制御信号8aが供給される加算器10の他端に導入する。加
算器10の出力はモータ駆動回路２を介してモータ１に印
加される。

第２図は本実施例による回転検出手段21の構成を詳説す
る説明図であり、（ａ）は概略を斜視的に示し、（ｂ）
は（ａ）を平面から見たものである。尚、以下は多極マ
グネット環23を構成する単位マグネットの数を６個とし
て説明するが、勿論この個数は限定せず、磁気ヘッド24
の検出能あるいは適用機器回転部の回転数に応じて所定
個数設けられる。これらの図から明らかなように多極マ
グネット環23は、６個の単位マグネットN1S1,N2S2,N3S
3,N4S4,N5S5,N6S6のうち、N5S5,N6S6が他の単位マグネ
ットより環状方向の長さが短くしてある。この場合、N5
S5,N6S6の上記長さは他の長さの略半分にしてあり、し
たがって、磁気ヘッド24から検出される信号24aは、N1S
1〜N4S4の磁束により検出される信号の矩形の間隔がN5S
5およびN6S6で検出される信号の矩形の間隔の倍とな
る。

本実施例による回転検出手段21は以上のように構成さ
れ、次にその動作を第３図を参照して説明する。

第３図は第１図の各部に現れる信号のタイムチャートを
示し（回転子22の１回転分）、（Ａ）は磁気ヘッド24の
出力24a、（Ｂ）は第１の単安定マルチバイブレータ25
の出力25a、（Ｃ）は遅延器26の出力26a、（Ｄ）は第２
の単安定マルチバイブレータ28の出力28a、（Ｅ）はア
ンド回路27の出力27aである。

磁気ヘッド24で検出される信号24aは、同図（Ａ）に示
すように単位マグネット毎に１サイクルが形成される矩
形波となり、N5S5およびN6S6に対応するサイクル即ち短
い間隔の信号は、他のN1S1〜N4S4に対応するサイクルの
信号（以下長い周期の信号と称する）の略２分の１にな
っていることが分る。

さて、第１の単安定マルチバイブレータ25は、パルス発
生期間（時定数）が長い周期の信号に合うように設定さ
れているため、２サイクルからなる短い周期の信号の最
初の１サイクルのパルスP S5でトリガされるが、次のパ
ルスP S6ではトリガされない、つまり短い周期の信号は
第１の単安定マルチバイブレータ25により分周さる訳で
ある。これにより第１の単安定マルチバイブレータ25
は、長い周期の信号に周期の一致した矩形波信号（25
a）を出力することになる。この出力25aは第５図の場合
と同様に回転子22即ち、モータ１の回転速度検出信号FG
として速度検波器８に入力し、その検波出力である回転
速度制御信号8aはモータ駆動回路２を介してモータ１の
速度を制御する。

次に、第２の単安定マルチバイブレータ28は、第１の単
安定マルチバイブレータ25の出力反転に要する時間、即
ちこの場合立上がり開始から完了するまでの期間をカバ
ーするだけのパルス幅を有するパルスを発生するように
時定数が設定してある。したがって、第２の単安定マル
チバイブレータ28は信号24aの各パルスP S1,P S2,P S3,
P S4,P S5,P S6の立上がりでトリガされて前記時定数に
応じて反転し、その出力28aは第３図（Ｄ）に示すパル
スP1〜P6列の信号となる。ここで、P1はP S1に、P2はP
S2に、P3はP S3に、P4はP S4にP5はP S5にP6はP S6にそ
れぞれ対応している。一方、遅延器26を得た信号26aは
第３図（Ｃ）に示すように、そのロウレベル期間（無パ
ルス期間）が第３図（Ｄ）の前記パルスP6を除く残りの
パルスP1〜P5と一致するので、これらの（Ｃ），（Ｄ）
の信号をアンド回路27に入力すると、アンド回路27から
は、パルスP6のみが抜きとられた信号が出力される。こ
のアンド回路27の出力27aは回転子22の１回転に対応し
て発生するパルスとなり、第５図の回路における検出体
７から検出される信号と同等の位相検出信号PGとして出
力されるものである。つまり、パルスンP6は多極マグネ
ット環23のN5とS6の境界を検出した信号と等価となる。
したがってこの信号27aは基準信号と位相比較すること
で、モータ１の回転位相を制御する信号を生成すること
ができる。

こうして本発明はモータにより回転駆動される機器回転
部を、回転速度および回転位相が適性となるように制御
することができるのである。

第４図は本発明による回転検出手段21の他の原理構成を
示し、光を検出の媒体としたものである。回転子22に相
当する環状プレート29には、環状方向に長さの等しい第
１のスリット30…と、この第１のスリット30より長さの
短い隣接した２つの第２のスリット31,31が形成され、
第２のスリット31は第１のスリット30の長さの略２分の
１である。尚、各スリットの間隔は、各隣のスリットの
長さに対応した穿たれない部分32,32…が設けられてい
る。そして、上記環状プレート29を間に挟むように発光
素子（例えば発光ダイオード）33および受光素子（例え
ばフォトトランジスタ）34を配設してある。このような
構成によれば、受光素子34より第３図（Ａ）に相当する
信号が得られ、符号35にて示す環状プレート29の位置に
対応して第３図（Ｄ），（Ｅ）に示すP6に相当するパル
スが生成されるものである。この光学的手段によれば、
磁気検出を使用できない場合に有効である。

尚、上記実施例は本発明の単なる一例であり、請求の範
囲を逸脱しない範囲で種々の変形が試みられる、例えば
遅延器は第２の単安定マルチバイブレータ側に介装して
も良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、位相検出信号を得
るための検出手段と、速度検出信号を得るための検出手
段をそれぞれ独立に持つことなく、１つの検出機構で両
方の信号を取得可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる回転検出装置の一実施例を示す
回路図、第２図は上記実施例に使用する回転検出手段の
一例を詳説する説明図、第３図は第１図の動作を説明す
るタイムチャート、第４図は上記検出手段の他の一例を
示す説明図、第５図は本発明を適用する制御系に使用さ
れていた従来の回転検出手段を説明するための説明図、
第６図乃至第８図は従来の回転検出手段の種々の例を示
す説明図である。 １……モータ、21……回転検出手段、 22……回転子、23……多極マグネット環、 24……検出体、 25……第１の単安定マルチバイブレータ、 27……アンド回路、26……遅延器、 28……第２の単安定マルチバイブレータ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転アクチュエータの回転によって回転す
   る回転子と、この回転子に対応して設けられ回転子の回
   転を検出して前記アクチュエータの回転を制御するため
   の検出信号を導出する単一の検出体とを有する回転検出
   装置であって、 前記回転子は前記回転アクチュエータが１回転する間に
   前記検出体から導出される検出信号が、所定周期を有す
   る第１の信号とこの第１の信号に対して周期が短くかつ
   第１の信号の１周期内に連続して２周期分導出される第
   ２の信号とから成るように構成され、さらに 前記検出体から導出され矩形状に変換された検出信号が
   供給される前記第２の信号の周期より長くかつ第１の信
   号の周期より短い復帰時間を有し回転速度検出信号を出
   力する第１の単安定マルチバイブレータと、 この第１の単安定マルチバイブレータの出力を前記第１
   の信号の周期と前記第１の単安定マルチバイブレータの
   復帰時間との差よりも短い時間遅延する遅延器と、 前記検出体から導出され矩形波に変換された検出信号が
   供給される前記遅延器の遅延時間より短い復帰時間を有
   する第２の単安定マルチバイブレータと、 前記遅延器の出力と前記第２の単安定マルチバイブレー
   タの出力の論理積を取り回転位相検出信号を出力するア
   ンド回路と を具備したことを特徴とする回転検出装置。