JPH08122098A - 回転体の位置検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転方向の変化に影響されることなく位置検
知を正しく行うことができるようにした。 【構成】 位相検知回路１、カウンタパルス選別回路
２、カウンタ回路３から構成される。位相検知回路１
は、Ａ相、Ｂ相パルスのそれぞれの立上がりと立下がり
と、これら立上がり又は立下がりにおける相手側パルス
の立上がり又は立下がりに基づいて位相検知出力を変化
させ、カウンタ回路３は位相検知出力の変化に基づいて
カウントアップまたはカウントダウン動作をする。カウ
ンタ回路３におけるカウントアップはＢ相パルスの立下
がり後のＡ相パルスにより行われ、またカウントダウン
がＢ相パルスの立上がり後のＡ相パルスにより行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、エンコーダか
ら出力されるパルス（エンコーダパルス）を利用して回
転体の高精度な位置検出を行う回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダパルスを利用した回転体の位
置検出回路としては、図４に示した構成のものがある。
この位置検出回路は、カウンタ４１と位相検知回路４２
とから構成されるものである。ここで、エンコーダから
は互いに９０°の位相差を持って出力されるＡ相パルス
と、Ｂ相パルスが出力され、またこれらのエンコーダパ
ルスは、当該エンコーダが設けられた回転体の回転方向
により、Ａ相パルスがＢ相パルスより９０°進んだり、
送れたりして発生する。そして、回転体の位置検出は、
これらのエンコーダパルスのいずれかをカウンタ４１に
おいてカウントして行なわれる。また、カウンタ４１に
おけるカウント値のアップダウンは、位相検知回路４２
におけるＡ相パルスとＢ相パルスとの位相差を検知する
ことで行なっている。

【０００３】位相検知回路４２は、従来は図５に示すよ
うな構成のＤ型フリップフロップ回路（Ｄ型ＦＦ）が使
用されている。ここで、Ｄ型ＦＦは、Ｄ入力が”Ｈ”の
場合にのみクロックパルスＣＰの立上がりでＱ１出力
が”Ｈ”になり、またクロックパルスＣＰ以前にデータ
入力がない場合にはＱ２出力は”Ｌ”のままである。ま
た、表１に、Ｄ型ＦＦの真理値表を示した。表１におい
て、ｔ_n はＤ型ＦＦにクロックパルスが入力される前の
時間を、ｔ_n+1 はクロックパルスＣＰが入力された後の
時間を、Ｄ_n はクロックパルスＣＰが入力される前のＤ
入力の状態を、またＱ_n+1 はクロックパルスＣＰが入力
された後のＱ１、Ｑ２出力の状態を、それぞれ示したも
のである。

【０００４】

【表１】

【０００５】そして、このＤ型ＦＦで構成される位相検
知回路４２は、Ｄ入力にＡ相パルスを入力し、クロック
パルスＣＰの入力にＢ相パルスを入力している。従っ
て、図６（ａ）のようにＡ相パルスがＢ相パルスよりも
９０°進んでいる場合には、アップダウン識別信号とな
るＱ１出力は”Ｈ”となる。また、図６（ｂ）のように
Ａ相パルスがＢ相パルスよりも９０°遅れている場合に
は、Ｑ１出力は”Ｌ”となる。

【０００６】また、この位置検出回路において、回転体
の回転方向が転換した時における位相検知回路４２のＡ
相、Ｂ相、並びにＱ１出力は図７のようになる。即ち、
この場合、カウンタパルスがＡ相パルスとして入力さ
れ、またアップダウン識別信号であるＱ１出力は”Ｌ”
でアップカウント、”Ｈ”でダウンカウントとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の位置検出回路では、回転体の回転方向が変わるタイ
ミングとカウンタにおけるカウント方式が変わるタイミ
ングとがずれるという問題がある。つまり、図７におい
て、カウント値が図中の「１０」、「１１」とカウント
アップされた時に回転方向が変わった場合（変更点）に
は、その変更点においてカウントダウンに切り替える必
要がある。ところが、Ｂ相パルスが立上がってＱ１出力
が”Ｈ”に変わる時点が変更点の後であり、従ってＱ１
出力が”Ｈ”に変わる前にＡ相パルスが１パルス入力さ
れることから、カウント値が「１２」となってからカウ
ントダウンが始まってしまう。

【０００８】この結果、同数のパルスで回転体の位置を
元に戻した場合でもカウント値が異なってしまうという
問題もある。つまり、図７の例において、変更点を境に
して左右同じパルス数であるにも拘らず、同じ地点Ａに
おいてカウント値は「１０」と「１１」で異なってしま
う。そしてこれらの現象は回転方向が変わる毎に発生
し、従って、頻繁に回転方向を変えるような使い方をす
る場合にはカウンタ値と位置の関係に誤差が生じてしま
う。

【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、回転方向の変化に影響されることなく回転体の位
置検知を正しく行うことができる回転体の位置検出回路
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第１発明は回転体に設けられたエンコ
ーダから出力される所定の位相差パルスが入力され、出
力に送出される所定の位相差パルス、また回転方向によ
り位相差パルスの前後が逆転する２つのパルスの前後か
ら位相検知を行う位相検知回路と、前記位相検知回路の
位相検知出力に応じて前記２つのパルスの一方のパルス
をカウントアップあるいはカウントダウンするカウンタ
回路とを備え、前記カウンタ回路におけるカウント値に
基づいて回転体の位置検出をする回路において、前記２
つのパルスのそれぞれの立上がりと立下がりと、前記立
上がり又は立下がりにおける相手側パルスの立上がり又
は立下がりに基づいて前記位相検知出力を変化させる位
相検知回路と、この位相検知回路の出力と前記２つのパ
ルスが供給され、位相検知回路の出力の状態に応じて、
前記カウンタ回路における一方のパルスの前記カウント
アップが他方のパルスの立下がり又は立上がり後に行わ
れ、また前記カウントダウンが他方のパルスの立上がり
又は立下がり後に行われる出力を送出するカウンタパル
ス選別回路とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】第２発明は、前記位相検知回路が、エンコ
ーダからの位相差パルスが入力される４つのＤ型フリッ
プフロップ回路と、これらＤ型フリップフロップ回路の
出力を論理演算する第１論理演算回路と、この第１論理
演算回路の論理演算した出力が供給される２つのセット
およびリセット入力端を有するＤ型フリップフロップ回
路と、この２つのＤ型フリップフロップ回路の出力を論
理演算する第２論理演算回路と、この第２論理演算回路
の論理演算した出力が供給され、出力に位相検知出力信
号を送出するセットおよびリセット入力端を有するＤ型
フリップフロップ回路とから構成されたものである。

【００１２】第３発明は、前記カウンタパルス選別回路
が、２つのＤ型フリップフロップ回路と、このフリップ
フロップ回路の出力を論理演算して出力にカウンタパル
スを送出する論理演算回路とから構成されたものであ
る。

【００１３】

【作用】この発明では、位相検知回路における位相検知
出力を２つのパルスのそれぞれの立上がりと立下がり
と、前記立上がり又は立下がりにおける相手側パルスの
立上がり又は立下がりに基づいて前記位相検知出力を変
化させる２つのパルスの立上がりと立ち下がりをトリガ
とし、その時の相手側パルスの状態から判定すること
で、回転方向が変わった場合には、変わった最初のパル
スでカウンタのアップ、ダウンを識別でき、回転方向の
変化を迅速に正確に監視できる。

【００１４】また、カウントアップ側とカウントダウン
側においてカウンタ回路でのカウントすべきパルスの選
別条件を一方のパルスの前記カウントアップが他方のパ
ルスの立下がり又は立上がり後に行われ、また前記カウ
ントダウンが他方のパルスの立上がり又は立下がり後に
行われるように変えることで、位置とカウント値との関
係を安定に保つことができる。

【００１５】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、この発明の回転体の位置検出回路の実施
例で、この図１において、位置検出回路は、位相検知回
路１、カウンタパルス選別回路２、並びにカウンタ回路
３とから構成される。

【００１６】位相検知回路１は、カウンタ１１ａ〜１１
ｄ、ＮＯＴ回路１２ａ，１２ｂ、ＡＮＤ回路１３ａ〜１
３ｃ、ＥＸ・ＯＲ（排他的論理和）回路１４ａ〜１４
ｃ、ＮＯＲ回路１５ａ〜１５ｃ、並びにカウンタ１６ａ
〜１６ｃから構成される。

【００１７】カウンタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれＤ型
ＦＦから構成されるもので、Ａ相パルスがＤ型ＦＦのＤ
入力端に、またＢ相パルスがＤ型ＦＦのＣＰ（クロック
パルス）入力端に、それぞれ入力される。なお、カウン
タ１１ｂ，１１ｃのＣＰ入力端には、ＮＯＴ回路１２
ａ，１２ｂを介してＢ相パルスが反転されて入力され
る。

【００１８】これらのカウンタ１１ａ〜１１ｄのＱ出力
は、第１論理演算回路３１により論理演算されてカウン
タ１６ａ，１６ｂのＤ入力端、ＣＰ入力端、セット入力
端Ｓ、リセット入力端Ｒにそれぞれ入力される。第１論
理演算回路３１はＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂ、ＥＸ・Ｏ
Ｒ回路１４ａ，１４ｂおよびＮＯＲ回路１５ａ，１５ｂ
を構成されている。また、カウンタ１６ａ，１６ｂのＱ
１出力は、ＡＮＤ回路１３ｃ、ＥＸ・ＯＲ回路１４ｃお
よびＮＯＲ回路１５ｃから構成される第２論理演算回路
３２に入力されて、ここで論理演算された後、カウンタ
１６ｃのＣＰ入力端、セット入力端Ｓおよびリセット入
力端Ｒに入力される。そしてカウンタ１６ｃからは位相
検知出力が送出される。なお、カウンタ１６ａ〜１６ｃ
は、セット入力端およびリセット入力端Ｒを有するＤ型
ＦＦから構成される。

【００１９】このように構成される位相検知回路１で
は、カウンタ１１ａ，１１ｃにおいてＡ相パルスをＤ入
力端に入力し、Ｂ相パルスをＣＰ入力端に入力している
ので、Ｂ相パルスの立上がりと立下がりにおいて、位相
検知を行える。また、カウンタ１１ｂ，１１ｄにおいて
Ｂ相パルスをＤ入力端に入力し、Ａ相パルスをＣＰ入力
端に入力してるので、Ａ相パルスの立上がりと立下がり
において、位相検知を行える。この結果、４つのタイミ
ングで位相検知を行うことができる。

【００２０】即ち、図２のタイミングチャートに示した
ように、この位相検知回路１では、（１）Ｂ相パルスの
立上がり時のＡ相パルスの状態が”Ｌ”である期間中、
（２）Ｂ相パルスの立下がり時のＡ相パルスの状態が”
Ｈ”である期間中、（３）Ａ相パルスの立上がり時のＢ
相パルスの状態が”Ｈ”である期間中、（４）Ａ相パル
スの立下がり時のＢ相パルスの状態が”Ｌ”である期間
中は、位相検知出力がそれぞれ”Ｌ”となり、この
（１）〜（４）において条件が１つでも成立しない場合
には、位相検知出力はそれぞれ”Ｈ”となる。この結
果、実施例の位相検知回路１では、回転体の回転方向が
変わった最初のパルスで位相検知出力の状態が変化す
る。なお、図２に、同じ条件における従来回路の場合の
位相検知出力を合わせて示した。この従来回路と実施例
回路のものを比較すると、回転方向が変わった最初のパ
ルスで出力の状態が変化しているのが分かる。

【００２１】カウンタパルス選別回路２は、カウンタ２
１，２２、ＮＯＴ回路２８と第３論理演算回路３３（Ａ
ＮＤ回路２３〜２６、ＯＲ回路２７）から構成され、カ
ウンタ回路３にカウンタパルスを入力する。

【００２２】カウンタ２１，２２は、Ｄ型ＦＦで構成さ
れるもので、そのＤ入力端にはＡ相パルスが、またＣＰ
入力端にはＢ相パルスがそれぞれ入力される。なお、カ
ウンタ回路３は、従来と同様な構成である。また、カウ
ンタ２１，２２のＱ出力は、ＡＮＤ回路２３，２４の一
方の入力に入力される。ＡＮＤ回路２３，２４の他方の
入力には、位相検知回路１からの位相検知出力が供給さ
れる。またＡＮＤ回路２３，２４の出力は、ＡＮＤ回路
２５，２６を介してＯＲ回路２７に入力され、ＯＲ回路
２７からはカウンタパルスが出力される。

【００２３】このカウンタパルス選別回路２では、図３
に示したタイムチャートのように、（１）位相検知回路
の出力が”Ｌ”の時はＢ相パルス立上がり後のＡ相パル
スにおいてＡ相パルスがカウントされ、また（２）位相
検知回路の出力が”Ｈ”の時はＢ相パルスの立下がり後
のＡ相パルスにおいてＡ相パルスがカウントされる。

【００２４】このため、このカウンタパルス選別回路２
を用いることで、カウンタ回路３において、カウントす
べきパルスが選別され、回転体の回転方向が変わった場
合でも、従来回路のようにカウンタ値に誤差が生じるこ
とがなく、図３のように変更点の前後において地点Ａに
おけるカウント値は「１０」で同じとなり、位置とカウ
ント値との関係を安定に保つことができる。

【００２５】なお、カウンタパルス選別回路２におい
て、Ｂ相パルスをカウンタ２１、２２のＤ入力端に、ま
たＡ相パルスを同じくＣＰ入力端に入力する構成として
も良い。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
回転方向が変わった場合でも変わった最初のパルスでカ
ウンタのアップ、ダウンを識別できるので、回転方向の
変化を迅速に正確に監視できる。また、カウントアップ
側とカウントダウン側においてカウンタでのカウントす
べきパルスの選別条件を変えることで位置とカウント値
との関係を安定に保つことができる。そしてこの結果、
回転方向の変化に影響されることなく位置検知を正しく
行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の回転体の位置検知回路の回
路図。

【図２】位相検知回路の動作を説明するためのタイミン
グチャート。

【図３】カウンタパルス選別回路の動作を説明するため
のタイミングチャート。

【図４】従来の位置検知回路の回路図。

【図５】従来の位相検知回路の具体的な回路図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は図４の位置検知回路の動作を
説明するためのタイミングチャート。

【図７】従来のカウンタの動作を説明するためのタイミ
ングチャート。

【符号の説明】

１…位相検知回路 ２…カウンタパルス選別回路 ３…カウンタ回路 ３１…第１論理演算回路 ３２…第２論理演算回路 ３３…第３論理演算回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体に設けられたエンコーダから出力
   される所定の位相差パルスが入力され、出力に送出され
   る所定の位相差パルス、また回転方向により位相差パル
   スの前後が逆転する２つのパルスの前後から位相検知を
   行う位相検知回路と、前記位相検知回路の位相検知出力
   に応じて前記２つのパルスの一方のパルスをカウントア
   ップあるいはカウントダウンするカウンタ回路とを備
   え、前記カウンタ回路におけるカウント値に基づいて回
   転体の位置検出をする回路において、 前記２つのパル
   スのそれぞれの立上がりと立下がりと、前記立上がり又
   は立下がりにおける相手側パルスの立上がり又は立下が
   りに基づいて前記位相検知出力を変化させる位相検知回
   路と、この位相検知回路の出力と前記２つのパルスが供
   給され、位相検知回路の出力の状態に応じて、前記カウ
   ンタ回路における一方のパルスの前記カウントアップが
   他方のパルスの立下がり又は立上がり後に行われ、また
   前記カウントダウンが他方のパルスの立上がり又は立下
   がり後に行われる出力を送出するカウンタパルス選別回
   路とを備えたことを特徴とする回転体の位置検出回路。
2. 【請求項２】 前記位相検知回路は、エンコーダからの
   位相差パルスが入力される４つのＤ型フリップフロップ
   回路と、これらＤ型フリップフロップ回路の出力を論理
   演算する第１論理演算回路と、この第１論理演算回路の
   論理演算した出力が供給される２つのセットおよびリセ
   ット入力端を有するＤ型フリップフロップ回路と、この
   ２つのＤ型フリップフロップ回路の出力を論理演算する
   第２論理演算回路と、この第２論理演算回路の論理演算
   した出力が供給され、出力に位相検知出力信号を送出す
   るセットおよびリセット入力端を有するＤ型フリップフ
   ロップ回路とからなることを特徴とする請求項１記載の
   回転体の位置検出回路。
3. 【請求項３】 前記カウンタパルス選別回路は、２つの
   Ｄ型フリップフロップ回路と、このフリップフロップ回
   路の出力を論理演算して出力にカウンタパルスを送出す
   る論理演算回路とからなることを特徴とする請求項１記
   載の回転体の位置検出回路。