JPH08128856A - ロータリエンコーダ - Google Patents

ロータリエンコーダ

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JPH08128856A
JPH08128856A JP26655894A JP26655894A JPH08128856A JP H08128856 A JPH08128856 A JP H08128856A JP 26655894 A JP26655894 A JP 26655894A JP 26655894 A JP26655894 A JP 26655894A JP H08128856 A JPH08128856 A JP H08128856A
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JP
Japan
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wave
sin
cos
angle information
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP26655894A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Yamaguchi
友彦 山口
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH08128856A publication Critical patent/JPH08128856A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分解能を無限大にできるロータリエンコーダ
を提供する。 【構成】 同心円周方向に透過率又磁化率がsin波と
cos波の濃淡値を持つ回転角情報膜3,5を形成した
回転板1と、その回転板1の回転時に回転角度情報膜
3,5の濃淡値を電圧に変換する濃淡値検出手段8と、
電圧に変換されたsin波とcos波の濃淡値を所定の
サンプリングクロック周期でサンプリングするサンプリ
ング回路24と、サンプリングされたsin波とcos
波の濃淡値を量子化する量子化回路25と、量子化され
たsin波とcos波の濃淡値から角度情報を符号化す
る符号化回路32とを備えたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体の位置検出や速
度制御に用いるロータリエンコーダに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のロータリエンコーダは、円周方向
に並べた扇形スリットにより、デジタル量として回転角
を測定するもので、一般的には光学式のものが多く、イ
ンクリメンタル、アブソリュートなどがある。
【0003】このインクリメンタル、アブソリュート、
マルチターンなどのロータリエンコーダは、360度の
機械角を所定の分解能で検出するもので、機械角360
度をスリットにより分割し、そのスリットにより分解能
を決定し、角度割出しを行っている。またそのスリット
により絶対番地を符号化し、絶対位置を取り出してい
る。
【0004】ロータリーエンコーダは、機械角360度
を分割するスリットを、光学的に検出し、これを電気信
号に変換して分解能の数の矩形波、サイン波を出力す
る。またレゾルバのように接触子で検出するものもあ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アブソ
リュート、インクリメンタルを問わず、これらのロータ
リエンコーダは、回転角をデジタル量として測るもの
で、その分解能はスリット間隔で決まるため、分解能に
制限がある。またレゾルバは、接触子を持ち、高回転・
長寿命に対応できない。また制御面においては、矩形波
出力のエンコーダでは、パルスの切り換わり時の絶対位
置が不明確であり、sin波出力エンコーダでは、その
特性により切り換わりの精度が保持できない。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、分解能を無限大にできるロータリエンコーダを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、同心円周方向に透過率又磁化率が
sin波とcos波の濃淡値を持つ回転角情報膜を形成
した回転板と、その回転板の回転時に回転角度情報膜の
濃淡値を電圧に変換する濃淡値検出手段と、電圧に変換
されたsin波とcos波の濃淡値を所定のサンプリン
グクロック周期でサンプリングするサンプリング回路
と、サンプリングされたsin波とcos波の濃淡値を
量子化する量子化回路と、量子化されたsin波とco
s波の濃淡値から角度情報を符号化する符号化回路とを
備えたことを特徴とするロータリエンコーダである。
【0008】請求項2の発明は、電圧に変換されたsi
n波とcos波の濃淡値は、ゲインコントロール回路
で、正常化された後、サンプリング回路でサンプリング
される請求項1記載のロータリエンコーダである。
【0009】
【作用】上記構成によれば、回転板にはsin波とco
s波の濃淡値を持つ回転角情報膜が形成され、これを光
学的或いは磁気的に検出すると共に電圧に変換し、これ
を所定のサンプリングクロックでサンプリングして量子
化し符号化することで、アナログ的な歪みの無い超高精
度な回転変位と移動量を表すアブソリュート信号とイン
クリメンタル信号をデジタルで得ることが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0011】図1(a)において、1はガラス基板2か
らなる回転板で、そのガラス基板2の同心円周上に、外
周側からsin波の濃淡値を持つsin波用回転角情報
膜3、sin波用リファレンストラック4、cos波の
濃淡値を持つcos波用回転角情報膜5、cos波用リ
ファレンストラック6が形成される。このsin波用回
転角情報膜3とcos波用回転角情報膜5は、Cr等の
蒸着膜で形成され、sin波用回転角情報膜3は、0
(360)度と180度で、光学濃度が最少で、90
度、270度で光学濃度が最大で、その間がsin波の
値となる光学濃度になるように蒸着される。またcos
波用回転角情報膜5は、0(360)度と180度で、
光学濃度が最大で、90度、270度で光学濃度が最少
で、その間がcos波の値となる光学濃度になるように
蒸着される。
【0012】このCr等の蒸着膜によるsin波用回転
角情報膜3とcos波用回転角情報膜5の形成は、真空
蒸着装置を用い、ガラス基板2に対する蒸着速度を一定
に保持し、ガラス基板2全体を覆うようにマスキング
し、そのマスクに、sin波用回転角情報膜3とcos
波用回転角情報膜5を形成する部位の0度と90度の位
置に極僅かな開口を形成し、ガラス基板2を、その回転
速度が、1回転で、sin或いはcos波形を描くよう
に回転させることで、開口を通してガラス基板2にCr
等の蒸気を蒸着させて形成する。
【0013】この回転板1は、図1(b)に示すよう
に、回転を計測べき軸に連結して回転するようになし、
sin波用回転角情報膜3とsin波用リファレンスト
ラック4とcos波用回転角情報膜5とcos波用リフ
ァレンストラック6の各濃淡値を電圧に変換する濃淡値
検出手段8が設けられる。この濃淡値検出手段8は、回
転円板1の両側に配置したLEDなどの発光素子10と
受光素子11とからなり、発光素子10からの光が、そ
れぞれsin波用回転角情報膜3、sin波用リファレ
ンストラック4、cos波用回転角情報膜5、cos波
用リファレンストラック6を通して、それぞれ受光素子
11で、その透過光量(濃淡値)が検出されるようにな
っている。
【0014】このsin波用回転角情報膜3とcos波
用回転角情報膜5とから回転位置に応じたsin値とc
os値が出力され、またsin波用リファレンストラッ
ク4とcos波用リファレンストラック6から受光素子
11の特性値Aと半径位置におけるリファレンス電位R
ef1,Ref2とから、図2に示すようにsin波
(sinωt)とcos波(cosωt)がゼロとなる
Ref電位を求めると共にRef電位に対してsin波
とcos波の最大値の電位差a,bを求め、かつトラッ
ク位相差ψ(π/2,機械的に与えられた角度)となる
時間tが求まる。
【0015】そこで、特性値AとRef電位によりsi
nωt,cosωtを定常化させ、PCM符号化を基に
サンプリングクロックf0 により任意の点の標本化デー
タを抽出し量子化する。この量子化したデータのT−T
1 の差分より回転変位θと、原点信号からの移動量φx
を符号化し、それぞれアブソュート信号,インクリメン
タル信号をデジタルで得ることができる。
【0016】図3は、濃淡値検出手段8である受光素子
11からの出力波(Ref1,asinωt,bcos
ωt,Ref2)20からアブソュート信号,インクリ
メンタル信号を出力21,22するブロック回路図を示
したもので、図において、23はオートゲインコントロ
ール回路(以下AGC回路という)、24はサンプリン
グ回路、25は量子化回路、26は特性値Aの設定器、
27はRef電位の設定器、28はサンプリング回路2
4に入力するサンプリングクロックf0 の発振器、29
はRefとsin波,cos波のデータの電位比較器、
30は、A,refとsin波,cos波の量子化デー
タ比較器、31は、T1 とTの量子化データの差分によ
り回転変位θを算出する算出器、32はアブソュート信
号を出力21すると共にインクリメンタル信号を出力2
2する符号化回路、33は符号化回路32に入力するサ
ンプリングクロックfの発振器である。
【0017】この図3の回路において、受光素子11で
電圧変換された出力波20が、AGC回路23に入力さ
れる。このAGC回路23では、出力波(Ref1,a
sinωt,bcosωt,Ref2)20から、先
ず、設定器27から入力されるRef電位が、Ref=
αRef1=βRef2、かつ設定器26から入力され
る特性値AがA=ca=dbとなるように係数α,β,
c,dを調整することでゲインを調整し、それぞれサン
プリング回路24にAsinωtとAcosωtを出力
する。サンプリング回路24には発振器28から例えば
100MHzのサンプリングクロックf0 が入力され、
AsinωtとAcosωtのサンプリング時の値を、
符号化回路32のPCM符号化を基に、サンプリングク
ロックf0 により任意の点のsin波とcos波の標本
化データを抽出し、量子化回路25で量子化する。この
サンプリングクロックf0 の周波数は符号化回路32に
入力するサンプリングクロックfの周波数に対してシャ
ノンの標本化定理よりf0 ≧fとする。すなわちf0
のΔt0 での離散的なデータがf内のΔtに包含される
ようにf0 ,fを設定する。これにより、見掛上、サン
プリングクロックfのΔtでは、アナログ的な歪みのな
い、sin波とcos波を生成する。
【0018】量子化回路25で量子化されたsin波と
cos波量子化データは、比較器29,30と算出器3
1に入力される。
【0019】比較器29では、設定器27から入力され
るRefと量子化回路25から入力されるsin波とc
os波量子化データとを比較することで、回転板1がど
ちらの方向に回転しているかを判別し、符号化回路32
に方向分別信号を出力する。比較回路30では、設定器
27から入力されるRefと量子化回路25から入力さ
れるsin波とcos波量子化データとを比較すること
で、原点信号とωtに対する変位角φを符号化回路32
に出力する。また算出器31で、時間T1 の時に量子化
したデータと時間Tの時に量子化したデータのT1 −T
の差分により回転変位θを算出し、これを量子化回路2
5を介して符号化回路32に出力する。
【0020】符号化回路32では、入力される信号より
回転速度をインクリメンタル信号として出力21し、ま
た、回転位置をアブソリュート信号として出力22す
る。
【0021】このように図3の回路においては、AGC
回路で常時ゲインを制御して定常化させたAsinω
t,Acosωtとすることで、回転角情報膜3,5
や、受光素子11が経時的に変化しても精度誤差を起こ
すことがない。
【0022】尚、上述の実施例においては、光学的に検
出する例で説明したが、磁気で検出するようにしてもよ
いことは勿論である。
【0023】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、回転板に
はsin波とcos波の濃淡値を持つ回転角情報膜が形
成され、これを光学的或いは磁気的に検出すると共に電
圧に変換し、これを所定のサンプリングクロックでサン
プリングして量子化し符号化することで、アナログ的な
歪みの無い超高精度な回転変位と移動量を表すアブソリ
ュート信号とインクリメンタル信号をデジタルで得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】図1における機械角360度に対するsin
波、cos波を示す図である。
【図3】本発明におけるブロック回路を示す図である。
【符号の説明】
1 回転板 3,5 回転角情報膜 8 濃淡値検出手段 24 サンプリング回路 25 量子化回路 32 符号化回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同心円周方向に透過率又磁化率がsin
    波とcos波の濃淡値を持つ回転角情報膜を形成した回
    転板と、その回転板の回転時に回転角度情報膜の濃淡値
    を電圧に変換する濃淡値検出手段と、電圧に変換された
    sin波とcos波の濃淡値を所定のサンプリングクロ
    ック周期でサンプリングするサンプリング回路と、サン
    プリングされたsin波とcos波の濃淡値を量子化す
    る量子化回路と、量子化されたsin波とcos波の濃
    淡値から角度情報を符号化する符号化回路とを備えたこ
    とを特徴とするロータリエンコーダ。
  2. 【請求項2】 電圧に変換されたsin波とcos波の
    濃淡値は、ゲインコントロール回路で、定常化された
    後、サンプリング回路でサンプリングされる請求項1記
    載のロータリエンコーダ。
JP26655894A 1994-10-31 1994-10-31 ロータリエンコーダ Pending JPH08128856A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541470A (ja) * 1999-04-14 2002-12-03 エス.エヌ.エール.ルールマン 位置及び運動センサ
JP2002541485A (ja) * 1999-04-14 2002-12-03 エス.エヌ.エール.ルールマン コーダから生ずる磁気パルスを検出するための整列された複数の検知要素を有する素子を備えた軸受要素
JP2007252757A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Samii Kk 回転位置検出装置、回胴式遊技装置及び回転位置検出方法

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