JPH10141993A - エンコーダ信号伝送回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送線路よって伝送されるエンコーダ信号に
印加されるノイズの影響を効果的に排除する。 【解決手段】 磁気抵抗素子２ａ及び２ｂがモータ１の
回転を検出することにより出力するエンコーダのＡ相信
号及びＢ相信号を反転増幅したものを正相信号として出
力すると共に、これらの正相信号を反転増幅器５ａ及び
５ｂを介して逆相信号として出力し、これらの正相及び
逆相信号をツイストペアとして構成された信号線４ａ，
６ａ及び４ｂ，６ｂを介して送信側から受信側に伝送し
て、受信側の差動増幅器７ａ及び７ｂにより逆相信号に
対する正相信号の差分信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転を検
出するエンコーダ信号を、モータから離れた場所に位置
する受信側に伝送して、モータの回転に関する情報を得
るエンコーダの信号伝送回路に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えばＭＲ形のエンコ
ーダは、モータの内部に設けられた磁気抵抗素子などの
センサによりモータの回転に同期した正弦波信号を発生
させ、発生した正弦波信号を伝送線路を介して受信側の
制御回路に伝送する。受信側の制御回路は、エンコーダ
信号として伝送された正弦波信号を矩形波に整形した後
に逓倍するなどの信号処理を行って、モータの回転角度
の詳細な情報を得るようになっている。斯様なエンコー
ダは、伝送されるエンコーダ信号が正弦波であり高調波
成分を含まないことから、特に、高速で回転するモータ
の回転角度検出に適している。

【０００３】しかしながら、前記伝送線路がある程度長
くなる場合には、伝送線路に対して外来ノイズが印加さ
れ易くなる。また、モータの回転数が著しく高い場合に
は、そのモータをＰＷＭ制御する場合に発生するスイッ
チングノイズの周波数帯域も高くなるため、上記のよう
なエンコーダであっても、伝送線路に印加されるスイッ
チングノイズが受信側に設けられているノイズ除去用の
フィルタなどでは取り切れなくなってしまう。この様な
状態では、エンコーダ信号中の誤差成分が増大してＳ／
Ｎ比が悪化するという問題があり、場合によってはエン
コーダが誤検出状態になるおそれがあった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、伝送線路よって伝送される
エンコーダ信号に印加されるノイズの影響を効果的に排
除することができるエンコーダ信号伝送回路を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のエンコーダ信号伝送回路は、モータ
の回転を検出することにより発生するエンコーダ信号を
送信側から受信側に伝送し、前記エンコーダ信号に基づ
いて前記受信側で前記モータの回転に関する情報を得る
エンコーダにおいて、前記送信側において前記エンコー
ダ信号の逆相信号を生成する逆相信号生成手段と、互い
に近接した状態で配置され、前記エンコーダ信号の正相
信号及び逆相信号を前記送信側から前記受信側に伝送す
る一対の伝送線路と、受信側において前記正相信号と前
記逆相信号との差分をとって出力する差分信号出力手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００６】斯様に構成すれば、送信側において生成さ
れたエンコーダ信号の逆相信号と、そのエンコーダ信号
の正相信号とが、互いに近接した状態で配置された一対
の伝送線路によって受信側へ同時に伝送される。受信側
においては、差分信号出力手段により正相信号と逆相信
号との差分がとられ、その差分信号に基づいてモータの
回転に関する詳細な情報が得られるようになる。従っ
て、一対の伝送線路によって伝送される正相信号及び逆
相信号にノイズが重畳した場合でも、受信側において両
信号の差分をとることにより、各相信号に重畳したノイ
ズ成分を互いに打消して除去することができ、結果的に
Ｓ／Ｎ比の低下を確実に防止することができる。

【０００７】この場合、請求項２に記載したように、前
記逆相信号生成手段は、前記エンコーダ信号のＡ相信号
並びにＢ相信号の夫々について逆相信号を生成し、前記
Ａ相信号並びにＢ相信号夫々についての正相信号及び逆
相信号が夫々一対の伝送線路によって伝送される構成と
しても良く、斯様に構成すれば、回転方向をも検出可能
なエンコーダの信号を伝送する場合についても、請求項
１と同様な作用効果が得られる。

【０００８】また、請求項３に記載したように、前記一
対の伝送線路をツイストペアとして構成するのが好まし
く、斯様に構成すれば、一対の伝送線路によって伝送さ
れる正相信号及び逆相信号にノイズが印加された場合
に、両信号に対するノイズの印加状態が確実に同じもの
となるので、ノイズ成分の除去をより確実に行うことが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１及び図２を参照して説明する。電気的構成を示す
図１において、例えばスイッチドリラクタンスモータか
らなるモータ１の回転軸には、具体的には図示しない
が、その回転に伴って回転する磁性材料製の回転検出用
歯車が設けられており、磁気抵抗素子２ａ及び２ｂは、
その歯車が回転することによって生じる磁気抵抗の変化
を検出して、互いに位相が９０度ずれた正弦波状のＡ相
信号及びＢ相信号を出力する。

【００１０】反転増幅器３ａは、磁気抵抗素子２ａが出
力した小振幅の検出信号（例えばＰ−Ｐ０．３Ｖ程度）
を反転増幅して（例えばＰ−Ｐ６Ｖ程度）、これをエン
コーダ信号（Ａ相信号）の正相信号として伝送線路たる
信号線４ａ及び反転増幅器（逆相信号生成手段）５ａに
与えるようになっている。

【００１１】また、反転増幅器５ａは、反転増幅器３ａ
からの出力信号を更に反転して（増幅率１）、これをエ
ンコーダ信号の逆相信号として伝送線路たる信号線６ａ
に与えるようになっている。尚、磁気抵抗素子２ａ並び
に反転増幅器３ａ及び５ａは、モータ１の本体側である
送信側に設けられている。

【００１２】信号線４ａ及び６ａは、その２本が所謂ツ
イストペアとなるように互いにより合わされており、上
記送信側とは若干離れた場所に位置する受信側まで延長
されている。そして、信号線４ａは、上記受信側に設け
られている差動増幅器（差動信号生成手段）７ａの反転
入力端子に接続され、信号線６ａは、その差動増幅器７
ａの非反転入力端子に接続されている。

【００１３】差動増幅器７ａの出力信号は、信号線４ａ
及び６ａにより伝送されるエンコーダ信号の逆相信号か
ら正相信号を減じて差分をとり、コンパレータ８ａに出
力する。コンパレータ８ａは、差動増幅器７ａからの差
分信号をグランドレベルと比較することにより矩形波に
波形整形して制御装置９に出力する。

【００１４】尚、以上は磁気抵抗素子２ａから出力され
るＡ相信号に関しての信号伝送系統のみ説明したが、磁
気抵抗素子２ｂから出力されるＢ相信号の信号伝送系統
についても同様の構成となっており、図１においては、
同一部分の符号に付された添字ａを添字ｂに変更して示
している。また、具体的には図示しないが、送信側から
受信側に対してやはり磁気抵抗素子を用いて検出される
モータ１の原点信号が送信されるようになっている。以
上がエンコーダ信号伝送回路を構成している。

【００１５】制御装置９は、コンパレータ８ａ及び８ｂ
より与えられた矩形波状のＡ相信号及びＢ相信号を適当
な倍率（例えば、８倍）で逓倍した後に所定の処理を行
うことにより、モータ１の詳細な回転位置情報を得るよ
うになっている。そして、制御装置９は、その回転位置
情報に基づいてモータ１の巻線に通電するタイミングを
切替えることにより、モータ１を駆動するようになって
いる。また、制御装置９は、Ａ相信号とＢ相信号との立
上がりエッジの入力タイミングを参照することによっ
て、モータ１の回転方向をも認識するようになってい
る。

【００１６】次に、本実施例の作用について図２をも参
照して説明する。図２は、図１に示すエンコーダ信号伝
送回路の各部（ａ）〜（ｅ）における信号波形を示す図
である。尚、以下はＡ相信号についてのみ説明する。反
転増幅器３ａは、磁気抵抗素子２ａからのＡ相信号（図
２（ａ）参照）を反転増幅した正相信号（図２（ｂ）参
照）を出力するようになり、その正相信号は、反転増幅
器５ａにより再反転されて逆相信号が生成される（図２
（ｃ）参照）。これらの正相及び逆相信号が信号線４ａ
及び６ａにより夫々伝送されている状態で、図２（ｂ）
及び図２（ｃ）に示すように、正相及び逆相信号にイン
パルス状のノイズが印加されたとする。

【００１７】これらの正相及び逆相信号は受信側に伝送
され、前述のように、差動増幅器７ａにおいて逆相信号
から正相信号を減じた差分信号がコンパレータ８ａに出
力される。この時、信号線４ａ及び６ａに印加されたノ
イズは、逆相信号から正相信号を減じることにより打消
されて、差分信号の波形は、逆相信号の波形の振幅が倍
になったものとなる（図２（ｄ）参照）。

【００１８】この差分信号は、コンパレータ８ａにおい
て矩形波（図２（ｅ）参照）に波形整形されて制御装置
９に与えられる。尚、Ｂ相信号についても、作用は全く
同様である。而して、制御装置９は、前述のように逓倍
などの信号処理を行い、原点信号をも参照してモータ１
の詳細な回転位置情報を得ると、その回転位置情報に基
づきモータ１の巻線に通電するタイミングを切替えてモ
ータ１を駆動する。

【００１９】尚、エンコーダの原点信号については、モ
ータ１が１回転する毎に１回出力されるものであり、そ
の信号のパルス幅もＡ相，Ｂ相信号に比較して広いた
め、ノイズが印加されても受信側に設けられたフィルタ
で除去が可能であり、Ａ相，Ｂ相信号のように上記の伝
送方式をとる必要はなく、単に送信側で増幅して１本の
信号線により受信側に伝送し、受信側で波形整形されて
制御装置９に与えられるようになっている。

【００２０】以上のように本実施例によれば、磁気抵抗
素子２ａ及び２ｂがモータ１の回転を検出することによ
り出力するエンコーダのＡ相信号及びＢ相信号を反転増
幅したものを正相信号として出力すると共に、これらの
正相信号を反転増幅器５ａ及び５ｂを介して逆相信号と
して出力し、これらの正相信号及び逆相信号を信号線４
ａ，６ａ及び４ｂ，６ｂを介して送信側から受信側に伝
送して、受信側の差動増幅器７ａ及び７ｂにより逆相信
号に対する正相信号の差分信号を得るようにした。

【００２１】従って、信号線４ａ，６ａ及び４ｂ，６ｂ
にノイズが印加された場合でも、受信側においてそのノ
イズ成分を除去することができるので、Ｓ／Ｎ比の低下
を確実に防止し得て、制御装置９は、モータ１の回転位
置に関する情報を誤って得ることがなく、モータ１の駆
動制御における誤動作を防止することができる。

【００２２】また、本実施例によれば、信号線４ａ及び
６ａ，４ｂ及び６ｂを夫々ツイストペアとして構成した
ので、正相信号及び逆相信号にノイズが印加される状態
が両信号について同じものとなり、ノイズ成分の除去を
確実に行い得ることにより、上記誤動作の防止をより確
実にすることができる。

【００２３】図３は、第１実施例と同様の作用効果を奏
する本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例
と異なる部分についてのみ説明する。第２実施例におい
ては、磁気抵抗素子２ａが出力するＡ相信号は、非反転
増幅器１０ａ及び逆相信号生成手段たる反転増幅器１１
ａに与えられるようになっている。この場合、両者の増
幅率は同一に設定されている。

【００２４】そして、非反転増幅器１０ａの出力端子は
信号線４ａを介して差動増幅器７ａの非反転入力端子に
接続され、反転増幅器１１ａの出力端子は、信号線６ａ
を介して差動増幅器７ａの反転入力端子に接続されてい
る。尚、磁気抵抗素子２ｂが出力するＢ相信号に関して
も上記と同様の構成であり、その他の構成は第１実施例
と同様である。以上のように構成した第２実施例によれ
ば、非反転増幅器１０ａの出力信号がＡ相信号の正相信
号となり、反転増幅器１１ａの出力信号は逆相信号とな
る。

【００２５】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。Ａ相信号とＢ相信号とを出力するエ
ンコーダについて適用したが、回転方向を検出せず、１
つの信号のみしか出力しないエンコーダに適用しても良
い。信号線４ａ及び６ａ，４ｂ及び６ｂは、必ずしもツ
イストペアとして構成する必要はなく、互いに近接した
状態で配置すれば良い。原点信号を出力しない、相対形
のエンコーダに適用しても良い。制御装置９におけるモ
ータ１の駆動制御を行う部分を別個の制御装置として構
成しても良い。エンコーダは磁気抵抗素子を用いるもの
に限らず、光学式のものであっても良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載のエンコーダ信号伝
送回路によれば、送信側において生成されたエンコーダ
信号の逆相信号は、そのエンコーダ信号の正相信号と同
時に、互いに近接した状態で配置された一対の伝送線路
によって受信側に伝送され、受信側において差分信号出
力手段により正相信号と逆相信号との差分がとられ、そ
の差分信号に基づいてモータの回転に関する詳細な情報
が得られるので、一対の伝送線路によって伝送される正
相信号及び逆相信号にノイズが印加された場合でも、受
信側において両信号の差分をとることによりそのノイズ
成分を除去することができ、Ｓ／Ｎ比の低下を確実に防
止し得て、エンコーダの誤検出を防止することができ
る。

【００２７】請求項２記載のエンコーダ信号伝送回路に
よれば、Ａ相信号並びにＢ相信号夫々についての正相信
号及び逆相信号が夫々一対の伝送線路によって伝送され
るので、回転方向をも検出可能なエンコーダの信号を伝
送する場合についても、請求項１と同様な作用効果が得
られる。

【００２８】請求項３記載のエンコーダ信号伝送回路に
よれば、一対の伝送線路をツイストペアとして構成した
ので、その一対の伝送線路によって伝送される正相信号
及び逆相信号にノイズが印加された場合に、両信号に対
するノイズの印加状態が確実に同じものとなるので、ノ
イズ成分の除去をより確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電気的構成図

【図２】信号線にノイズが印加された場合における各部
の信号波形を示す図

【図３】本発明の第２実施例を示す要部の電気的構成図

【符号の説明】

１はモータ、４ａ，６ａ及び４ｂ，６ｂは信号線（伝送
線路）、５ａ及び５ｂは反転増幅器（逆相信号生成手
段）、７ａ及び７ｂは差動増幅器（差動信号生成手
段）、１１ａは反転増幅器（逆相信号生成手段）を示
す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転を検出することにより発生
   するエンコーダ信号を送信側から受信側に伝送し、前記
   エンコーダ信号に基づいて前記受信側で前記モータの回
   転に関する情報を得るエンコーダにおいて、 前記送信側において前記エンコーダ信号の逆相信号を生
   成する逆相信号生成手段と、 互いに近接した状態で配置され、前記エンコーダ信号の
   正相信号及び逆相信号を前記送信側から前記受信側に伝
   送する一対の伝送線路と、 受信側において前記正相信号と前記逆相信号との差分を
   とって出力する差分信号出力手段とを備えたことを特徴
   とするエンコーダ信号伝送回路。
2. 【請求項２】 前記逆相信号生成手段は、前記エンコー
   ダ信号のＡ相信号並びにＢ相信号の夫々について逆相信
   号を生成し、 前記Ａ相信号並びにＢ相信号夫々についての正相信号及
   び逆相信号が、夫々一対の伝送線路によって伝送される
   ことを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号伝送回
   路。
3. 【請求項３】 前記一対の伝送線路は、ツイストペアと
   して構成されていることを特徴とする請求項１または２
   記載のエンコーダ信号伝送回路。