JPH10197288A - Insertion circuit for encoder - Google Patents

Insertion circuit for encoder

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JPH10197288A
JPH10197288A JP327597A JP327597A JPH10197288A JP H10197288 A JPH10197288 A JP H10197288A JP 327597 A JP327597 A JP 327597A JP 327597 A JP327597 A JP 327597A JP H10197288 A JPH10197288 A JP H10197288A
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phase angle
difference
angle data
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哲郎 桐山
Mikiya Teraguchi
幹也 寺口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insertion circuit for encoder in which dynamic accuracy is enhanced by eliminating unevenness of insertion pulse and over speed detection can be carried out without sacrifice of dynamic accuracy. SOLUTION: A phase angle conversion circuit 1 generates a phase angle data PH at the period of a clock CK1 and holds the generated data. The PH is updated through a data update circuit 2 by taking the difference from a current value data CNT and adding the difference to a CNT while setting an upper limit and the updated PH is held. A difference data DELTA1 is integrated through an integration circuit 3 at a high rate clock CK2 and a carrier signal is QUADEN is generated every time when the integrated value reaches the periodic ratio of the CK1 and CK2. A two-phase square wave generator 5 generates a digital twophase square wave data at the timing of QUADEN. An over speed detection circuit 6 monitors the difference data DX and outputs an over speed alarm signal under specified decision conditions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、位置、角度、速
度、角速度等の検出を行うエンコーダの2相正弦波信号
にディジタル的に内挿処理を加えて高分解能の2相方形
波データを得る内挿回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention obtains high-resolution two-phase square wave data by digitally interpolating a two-phase sine wave signal of an encoder for detecting position, angle, velocity, angular velocity and the like. It relates to an interpolation circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンコーダのスケールに形成される格子
の間隔には加工限界がある。従ってスケール格子より細
かい間隔を測定するためには、エンコーダが出力する正
弦波状信号の位相変化の空間周期を更に細分して内挿す
る必要があり、このため従来より種々の内挿回路が用い
られている。
2. Description of the Related Art There is a processing limit in the interval between gratings formed on an encoder scale. Therefore, in order to measure an interval finer than the scale grating, it is necessary to further subdivide and interpolate the spatial period of the phase change of the sinusoidal signal output from the encoder. For this reason, various interpolation circuits have conventionally been used. ing.

【0003】図11は、従来のディジタル処理による内
挿回路の一例である。エンコーダ40が互いに90°位
相がずれたA,B相の2相正弦波信号INA,INBを
出力する場合、この2相正弦波信号INA,INBはそ
れぞれ、サンプルホールド回路41a,41bにより第
1のクロックCK1でサンプリングされ、A/Dコンバ
ータ42a,42bによりディジタルデータDA,DB
に変換される。このディジタルデータDA,DBに基づ
いて各サンプリング点の位相角データPHを、ルックア
ップテーブルを記憶したメモリ43を用いて求める。ル
ックアップテーブルは、逆正接関数(ATAN)用いた
次の数1に基づいて作成されたものである。
FIG. 11 shows an example of a conventional interpolation circuit using digital processing. When the encoder 40 outputs the two-phase sine wave signals INA and INB of the A and B phases whose phases are shifted from each other by 90 °, the two-phase sine wave signals INA and INB are respectively converted into first signals by the sample and hold circuits 41a and 41b. The digital data DA and DB are sampled by the clock CK1 and are converted by the A / D converters 42a and 42b.
Is converted to Based on the digital data DA and DB, phase angle data PH of each sampling point is obtained by using a memory 43 storing a look-up table. The look-up table is created based on the following equation 1 using an arctangent function (ATAN).

【0004】[0004]

【数1】PH=ATAN(DA/DB)## EQU1 ## PH = ATAN (DA / DB)

【0005】2相正弦波信号INA,INBと位相角デ
ータPHとの関係は、図12のようになる。メモリ43
により求められた位相角データPHは、クロックCK1
により順次、レジスタ44に取り込まれ、更にレジスタ
45に転送される。これらのレジスタ44,45に保持
される1周期ずれた位相角データの差分が減算器46に
よりとられて、その差分データDXに基づいて、第1の
クロックCK1に同期したこれより高周波の第2のクロ
ックCK2で駆動される2相方形波発生回路47で2相
方形波データが作られる。
FIG. 12 shows the relationship between the two-phase sine wave signals INA and INB and the phase angle data PH. Memory 43
Is obtained from the clock CK1
Are sequentially taken into the register 44 and further transferred to the register 45. The difference between the phase angle data shifted by one cycle held in these registers 44 and 45 is obtained by a subtractor 46, and based on the difference data DX, a second higher-frequency second signal synchronized with the first clock CK1 is obtained. The two-phase square wave data is generated by the two-phase square wave generation circuit 47 driven by the clock CK2.

【0006】2相方形波発生回路47は、差分データD
Xの極性と絶対値により2相方形波出力OUTA,OU
TBの組み合わせ(A,B)の4つの相(0,0),
(1,0),(1,1),(0,1)の間の状態遷移を
選択することでスケールの移動方向の情報を含むディジ
タル2相方形波データを発生するものである。その状態
遷移図は図13のようになる。位相角データPHが増加
する場合(差分データが正の場合)は、図12のUPで
示す方向に、(0,0)→(1,0)→(1,1)→
(0,1)なる状態遷移をし、差分データが負の場合は
DOWNで示す方向に、(0,0)→(0,1)→
(1,1)→(1,0)なる状態遷移をすることによ
り、ディジタル2相方形波データが発生される。
[0006] The two-phase square wave generating circuit 47 generates the difference data D
Two-phase square wave output OUTA, OU according to the polarity and absolute value of X
4 phases (0,0) of the combination of TB (A, B),
By selecting a state transition between (1, 0), (1, 1), and (0, 1), digital two-phase square wave data including information on the moving direction of the scale is generated. The state transition diagram is as shown in FIG. When the phase angle data PH increases (when the difference data is positive), (0,0) → (1,0) → (1,1) →
(0, 1) → (0, 1) → (0, 1) → in the direction indicated by DOWN when the difference data is negative.
By performing a state transition of (1,1) → (1,0), digital two-phase square wave data is generated.

【0007】図14は、この従来方式により、第1のク
ロックCK1のK−1,K,K+1,K+2の各周期で
の差分データDXが0,1,5,3である場合につい
て、ディジタル2相方形波データが得られる様子を示し
ている。2相方形波データOUTA,OUTBの全ての
立上り及び立下がりエッジがいわゆる内挿パルスに相当
し、図14に示す外部カウンタは、この内挿パルスをカ
ウントする外部カウンタの値を示している。この様に、
第1のクロックCK1により順次得られる位相角データ
PHについて、そのクロック周期内で高周波の第2のク
ロックCK2で位相角データPHと前回値との差分デー
タDXの増減処理を行うことにより、第1,第2のクロ
ックCK1,CK2の周期比で決まる分割数で内挿した
2相方形波データOUTA,OUTBを得ることができ
る。
FIG. 14 shows a digital 2 signal when the difference data DX in each cycle of K-1, K, K + 1, K + 2 of the first clock CK1 is 0, 1, 5, 3 according to the conventional method. This shows how square wave data can be obtained. All the rising and falling edges of the two-phase square wave data OUTA and OUTB correspond to so-called interpolation pulses, and the external counter shown in FIG. 14 indicates the value of the external counter that counts the interpolation pulses. Like this
The phase angle data PH sequentially obtained by the first clock CK1 is subjected to an increase / decrease process of the difference data DX between the phase angle data PH and the previous value by the high frequency second clock CK2 within the clock cycle, thereby obtaining the first data. , Two-phase square wave data OUTA, OUTB interpolated by the number of divisions determined by the period ratio of the second clocks CK1, CK2.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述した従来の
ディジタル演算による内挿方式では、図14から明らか
なように、内挿パルスの疎密が大きくなるという問題が
ある。これは、各位相角データの1周期毎の差分データ
をそのまま直接第1のクロックより高周波の第2のクロ
ックCK2により増減処理しているためである。この内
挿パルスの疎密は、エンコーダの動的精度、即ちエンコ
ーダ移動時のリアルタイムの位置検出精度の低下の原因
となる。特に数値制御装置等において、一定時間毎の位
置差から速度情報を得る場合には、その速度情報の精度
低下が問題になる。
However, the above-mentioned conventional interpolation method using digital operation has a problem that the density of interpolation pulses becomes large as is apparent from FIG. This is because the difference data for each cycle of each phase angle data is directly increased or decreased by the second clock CK2 having a higher frequency than the first clock. The density of the interpolation pulse causes a decrease in the dynamic accuracy of the encoder, that is, the accuracy of real-time position detection during encoder movement. In particular, in a numerical control device or the like, when speed information is obtained from a position difference at regular time intervals, the accuracy of the speed information deteriorates.

【0009】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、内挿パルスの疎密を解消して動的精度の向上を
図ると共に、その動的精度を損なうことなくオーバース
ピード検知を行うことを可能としたエンコーダの内挿回
路を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims at improving dynamic accuracy by eliminating the density of interpolation pulses, and performing overspeed detection without impairing the dynamic accuracy. It is an object of the present invention to provide an interpolation circuit of an encoder which enables the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係るエンコー
ダの内挿回路は、エンコーダから出力される90°位相
がずれた2相正弦波信号をそれぞれ一定周波数の第1の
クロックでサンプリングしてディジタルデータに変換
し、得られたディジタルデータの相関関係から各サンプ
リング位相に対応する位相角データを求める位相角デー
タ変換手段と、この位相角データ変換手段により順次得
られる位相角データと1周期前の位相角データとの差分
をとる差分手段と、この差分手段により得られた差分デ
ータを前記第1のクロックと同期した第1のクロックよ
り高周波の第2のクロックに同期して前記第1のクロッ
クの周期内で均等に離散化したパルスに変換する時間補
間手段と、この時間補間手段により得られたパルスに同
期してディジタル2相方形波データを発生する2相方形
波発生手段と、前記差分手段により得られた差分データ
を監視して前記エンコーダのオーバースピードを判定す
るオーバースピード検知手段とを備えたことを特徴とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION An interpolation circuit of an encoder according to the present invention digitally samples a two-phase sine wave signal output from the encoder with a 90 ° phase shift by a first clock having a constant frequency. Phase angle data conversion means for converting data into data and obtaining phase angle data corresponding to each sampling phase from the correlation of the obtained digital data; and phase angle data sequentially obtained by the phase angle data conversion means and one cycle before Differential means for obtaining a difference from the phase angle data; and a first clock which synchronizes the differential data obtained by the differential means with a second clock having a higher frequency than a first clock synchronized with the first clock. Time interpolating means for converting the pulses into pulses which are uniformly discretized within the period of And 2-phase square wave generating means for generating a square wave data, is characterized in that by monitoring the difference data obtained by said difference means and a Overspeed sensing means for determining the overspeed of the encoder.

【0011】この発明に係るエンコーダの内挿回路はま
た、エンコーダから出力される90°位相がずれた2相
正弦波信号をそれぞれ一定周波数の第1のクロックでサ
ンプリングしてディジタルデータに変換し、得られたデ
ィジタルデータの相関関係から各サンプリング位相に対
応する位相角データを求める位相角データ変換手段と、
この位相角データ変換手段により順次得られる位相角デ
ータと1周期前の位相角データとの差分をとり得られた
差分データをその上限値を制限して1周期前の位相角デ
ータに加算して更新される位相角データとして保持する
データ更新手段と、上限値が制限された前記差分データ
を前記第1のクロックと同期した第1のクロックより高
周波の第2のクロックで積分してその積分値を保持す
る、前記第1のクロックでリセットされる積分手段と、
前記積分値が前記第1のクロックと第2のクロックの周
期比以上に達したことを検出して桁上げ検出信号を発生
する桁上げ検出手段と、前記第2のクロックに同期して
前記桁上げ検出信号のタイミングでディジタル2相方形
波データを発生する2相方形波発生手段と、前記データ
更新手段内で得られる前記差分データを監視して前記エ
ンコーダのオーバースピードを判定するオーバースピー
ド検知手段とを備えたことを特徴としている。
[0011] The interpolation circuit of the encoder according to the present invention also samples the two-phase sine wave signals output from the encoder by 90 ° out of phase with a first clock having a constant frequency, and converts them into digital data. Phase angle data conversion means for obtaining phase angle data corresponding to each sampling phase from the correlation of the obtained digital data,
The difference data obtained by taking the difference between the phase angle data sequentially obtained by the phase angle data conversion means and the phase angle data one cycle before is limited to the upper limit value and added to the phase angle data one cycle before. Data updating means for holding the phase angle data to be updated, and integrating the difference data with the upper limit limited by a second clock higher in frequency than the first clock synchronized with the first clock; Integrating means reset by the first clock;
Carry detecting means for detecting that the integrated value has reached or exceeded the cycle ratio of the first clock and the second clock and generating a carry detection signal; and the carry detecting means synchronizing with the second clock. Two-phase square wave generating means for generating digital two-phase square wave data at the timing of a rising detection signal; and overspeed detecting means for monitoring the difference data obtained in the data updating means to determine overspeed of the encoder It is characterized by having.

【0012】この発明において好ましくは、前記位相角
データ変換手段は、前記2相正弦波信号をそれぞれ前記
第1のクロックでサンプリングしてディジタルデータに
変換するA/D変換手段と、得られたディジタルデータ
から前記位相角データを求めるルックアップテーブルを
記憶したメモリと、このメモリから読み出された位相角
データを前記第1のクロックで順次保持する第1のデー
タ保持手段とを有し、前記データ更新手段は、前記第1
のクロックに同期して前記第1のデータ保持手段に順次
取り込まれる位相角データと1周期前の位相角データと
により更新される位相角データを保持するための第2の
データ保持手段と、前記第1のデータ保持手段に取り込
まれる位相角データと前記第2のデータ保持手段に保持
された位相角データとの差分をとる減算手段と、この減
算手段により得られた差分データの上限値を前記第1の
クロックと第2のクロックの周期比以下に制限するリミ
ッタと、このリミッタにより上限値が制限された差分デ
ータと前記第2のデータ保持手段に保持された位相角デ
ータとを加算して前記第2のデータ保持手段に保持され
た位相角データを更新するための加算手段とを有するも
のとする。
Preferably, in the present invention, the phase angle data conversion means includes A / D conversion means for sampling each of the two-phase sine wave signals with the first clock and converting them into digital data, A memory for storing a look-up table for obtaining the phase angle data from data, and first data holding means for sequentially holding the phase angle data read from the memory at the first clock; The updating means includes the first
Second data holding means for holding phase angle data updated by the phase angle data sequentially taken into the first data holding means and the phase angle data one cycle before in synchronization with the clock of Subtraction means for calculating a difference between the phase angle data taken in the first data holding means and the phase angle data held in the second data holding means; and an upper limit value of the difference data obtained by the subtraction means. A limiter that limits the period ratio between the first clock and the second clock to be equal to or less than the difference data whose upper limit is limited by the limiter and the phase angle data held by the second data holding unit; An adder for updating the phase angle data held in the second data holder is provided.

【0013】この発明において好ましくは、前記位相角
データ変換手段は、前記2相正弦波信号をそれぞれ前記
第1のクロックでサンプリングしてディジタルデータに
変換するA/D変換手段と、得られたディジタルデータ
から前記位相角データを求めるルックアップテーブルを
記憶したメモリと、このメモリから読み出された位相角
データを前記第1のクロックで順次保持する第1のデー
タ保持手段とを有し、前記データ更新手段は、前記第1
のクロックに同期して前記第1のデータ保持手段に順次
取り込まれる位相角データと1周期前の位相角データと
により更新される位相角データを保持するための第2の
データ保持手段と、前記第1のデータ保持手段に取り込
まれる位相角データと前記第2のデータ保持手段に保持
された位相角データとの差分をとる減算手段と、この減
算手段により得られた差分データの絶対値をとる絶対値
器と、前記減算手段により得られた差分データの極性を
検出する極性検出手段と、前記絶対値器により得られた
前記差分データの絶対値の上限値を前記第1のクロック
と第2のクロックの周期比以下に制限するリミッタと、
このリミッタにより上限値が制限された差分データに前
記極性検出手段により検出された極性を付加する極性付
加手段と、この極性付加手段により極性が付加された差
分データと前記第2のデータ保持手段に保持された位相
角データとを加算して前記第2のデータ保持手段に保持
された位相角データを更新するための加算手段とを有す
るものとする。
Preferably, in the present invention, the phase angle data conversion means includes A / D conversion means for sampling each of the two-phase sine wave signals with the first clock and converting the same into digital data, A memory for storing a look-up table for obtaining the phase angle data from data, and first data holding means for sequentially holding the phase angle data read from the memory at the first clock; The updating means includes the first
Second data holding means for holding phase angle data updated by the phase angle data sequentially taken into the first data holding means and the phase angle data one cycle before in synchronization with the clock of Subtraction means for taking a difference between the phase angle data taken in the first data holding means and the phase angle data held in the second data holding means; and taking an absolute value of the difference data obtained by the subtraction means An absolute value unit, a polarity detection unit for detecting the polarity of the difference data obtained by the subtraction unit, and an upper limit value of the absolute value of the difference data obtained by the absolute value unit, the first clock and the second clock. A limiter for limiting the period ratio of the clock to not more than
Polarity adding means for adding the polarity detected by the polarity detecting means to the difference data whose upper limit value has been limited by the limiter, and the difference data to which the polarity has been added by the polarity adding means and the second data holding means. An adder for adding the held phase angle data and updating the phase angle data held in the second data holding means is provided.

【0014】この発明において、前記オーバースピード
検知手段は例えば、前記差分データの絶対値が判定基準
値以上になったことを検知して超過検知信号を出力する
比較手段と、この比較手段により得られる前記超過検知
信号を前記第1のクロックに同期して取り込み連続して
所定個数の超過検知信号が得られたときにオーバースピ
ードと判定してオーバースピードアラーム信号を出力す
る判定手段とを備えて構成される。この発明において、
前記オーバースピード検知手段はまた、前記差分データ
の絶対値が判定基準値以上になったことを検知して超過
検知信号を出力する比較手段と、前記差分データの極性
を検知する極性検知手段と、前記比較手段により得られ
る前記超過検知信号を前記第1のクロックに同期して連
続して検知し、かつその間に前記極性検知手段が前記差
分データの極性反転を検知したことを判定してオーバー
スピードアラーム信号を出力する判定手段とを備えて構
成される。
In the present invention, the overspeed detecting means is obtained by, for example, a comparing means for detecting that the absolute value of the difference data is equal to or larger than a judgment reference value and outputting an excess detection signal, and the comparing means. Determining means for fetching the excess detection signal in synchronization with the first clock and determining that overspeed has occurred when a predetermined number of excess detection signals are continuously obtained, and outputting an overspeed alarm signal; Is done. In the present invention,
The overspeed detection unit also includes a comparison unit that detects that the absolute value of the difference data is equal to or greater than a determination reference value and outputs an excess detection signal, and a polarity detection unit that detects the polarity of the difference data, The excess detection signal obtained by the comparing means is continuously detected in synchronization with the first clock, and during that time, it is determined that the polarity detecting means has detected the polarity inversion of the difference data, and the overspeed is detected. Determining means for outputting an alarm signal.

【0015】この発明においては、エンコーダから出力
される2相正弦波信号から、第1のクロックでデータ変
換された位相角データの1周期毎の差分データから、第
1のクロックより高周波の第2のクロックに同期して第
1のクロックの周期内にパルスを均等に時間補間して、
2相方形波に変換している。具体的には、位相角データ
の1周期毎の差分データを、その上限値を制限して順次
1周期前の位相角データに加算して位相角データを更新
するデータ更新手段が設けられる。そして、このデータ
更新手段の中で得られる上限値が制限された差分データ
を第2のクロックで第1のクロック周期毎にリセットし
ながら積分し、積分値が第1,第2のクロックの周期比
に達する毎に、桁上げ検出信号を発生する。この桁上げ
検出信号が内挿パルスに相当するもので、その極性に応
じて計数方向を切換えて状態遷移する2相方形波データ
を発生する。この様な位相角の差分データの上限値設定
と、桁上げ発生のデータ範囲を第1,第2のクロックの
周期比に設定した差分データの積分動作とにより、差分
データ値に応じた数の桁上げ検出信号は、差分データ値
の大きさに応じて、大きくなる程小さい間隔で第2のク
ロック周期の整数倍位置で発生されることになり、第1
のクロック周期内にほぼ均等に分配されることになる。
従って、内挿パルス分布の均一化により、エンコーダの
動的精度が向上する。
According to the present invention, the two-phase sine wave signal output from the encoder, the difference data for each cycle of the phase angle data converted by the first clock, and the second frequency higher than the first clock are used. The pulse is equally time-interpolated within the period of the first clock in synchronization with the clock of
It is converted to a two-phase square wave. Specifically, there is provided a data updating means for updating the phase angle data by sequentially adding the difference data of the phase angle data for each cycle to the phase angle data of one cycle before by limiting the upper limit value. Then, the differential data obtained by the data updating means and having the limited upper limit is integrated with the second clock while resetting at every first clock cycle, and the integrated value becomes equal to the cycle of the first and second clocks. Each time the ratio is reached, a carry detection signal is generated. This carry detection signal is equivalent to an interpolation pulse, and generates two-phase square wave data that changes state by switching the counting direction according to its polarity. By setting the upper limit value of the differential data of such a phase angle and integrating the differential data in which the carry range is set to the cycle ratio of the first and second clocks, the number corresponding to the differential data value is obtained. The carry detection signal is generated at an integer multiple of the second clock cycle at smaller intervals as the difference data value increases, and the first detection signal is generated at the first clock position.
Are distributed substantially evenly within the clock cycle of
Therefore, the dynamic accuracy of the encoder is improved by making the interpolation pulse distribution uniform.

【0016】この発明において、データサンプリングを
行うための第1のクロックに対して、内挿のための第2
のクロックの周波数は、外部カウンタの性能により制限
され、その制限範囲で周波数を大きいものとすることが
好ましい。このとき、第1のクロックの周期内に補間す
る内挿パルス数は、第1,第2のクロックの周期比であ
るから、位相角データの差分データの上限値も好ましく
は、その周期比(またはそれ以下)に設定し、かつ桁上
げ信号を発生するデータ範囲を同じくその周期比に設定
した差分データの積分動作により、その差分データに基
づく内挿パルスを第1のクロックの周期内で均等に配分
することが可能になる。
In the present invention, a first clock for performing data sampling is replaced with a second clock for interpolation.
Is limited by the performance of the external counter, and it is preferable to increase the frequency within the limited range. At this time, since the number of interpolation pulses to be interpolated within the cycle of the first clock is the cycle ratio of the first and second clocks, the upper limit value of the difference data of the phase angle data is preferably set to the cycle ratio ( Or less) and an integration operation of the difference data in which the data range in which the carry signal is generated is also set to the same cycle ratio, makes the interpolation pulse based on the difference data uniform within the cycle of the first clock. Can be distributed to

【0017】一方、エンコーダの摺動速度は仕様で制約
したとしても、取扱いにより瞬間的に大きくなる場合も
あるし、また電気的原因により2相正弦波信号の瞬間的
な変動も生じ得る。従って、単純に差分データの上限値
を設定しただけでは、大きな変動分が切り捨てられて誤
計数の原因となる。これに対してこの発明では、データ
更新手段にフィードバック機能を導入することにより、
この様な誤計数を防止できる。即ち位相角の差分データ
の大きさが瞬間的に上限値を越えた場合に、1周期で更
新される範囲は上限値以下に制限されるが、次の周期で
はまた現在値をフィードバックして新たな位相角データ
との差分を演算して更新を行うから、瞬間的な大きな変
動があっても自律的に正しい現在値データが復元補完さ
れる。従って、インクリメンタル計数器としての誤計数
が回避される。
On the other hand, even if the sliding speed of the encoder is restricted by the specification, the sliding speed may increase instantaneously due to handling, and an instantaneous fluctuation of the two-phase sine wave signal may occur due to an electrical factor. Therefore, if the upper limit value of the difference data is simply set, a large variation is discarded, which causes erroneous counting. In contrast, in the present invention, by introducing a feedback function to the data updating means,
Such erroneous counting can be prevented. That is, when the magnitude of the phase angle difference data instantaneously exceeds the upper limit value, the range updated in one cycle is limited to the upper limit value or less. Since the difference from the phase angle data is calculated and updated, the correct current value data is autonomously restored and complemented even if there is a large instantaneous change. Therefore, erroneous counting as an incremental counter is avoided.

【0018】更にこの発明において、データ更新手段の
なかに、パルス均等化のための積分手段に送られる差分
データを絶対値化する絶対値器を設けると、桁上げ検出
手段の検出アルゴリズムが差分データの正負に拘らず同
じものとなり、従って高速性が要求される桁上げ検出が
容易になる。この様な絶対値器を用いないと、高速性が
犠牲になるが、その分回路規模の縮小が図られる。
Further, in the present invention, if an absolute value unit for converting the difference data sent to the integration means for pulse equalization into an absolute value is provided in the data updating means, the detection algorithm of the carry detection means makes the difference data Irrespective of the sign, the carry is easily detected. If such an absolute value device is not used, high-speed performance is sacrificed, but the circuit scale is correspondingly reduced.

【0019】更にまたこの発明による内挿回路では、回
路が許容できるエンコーダの送り速度があり、送り速度
がその許容限界を越えると回路が誤動作する。そこでこ
の発明においては、この様な誤動作を検知通報できるよ
うに、位相角の差分データを監視してオーバースピード
判定を行うオーバースピード検知手段を備えている。特
にこのオーバースピード検知手段のオーバースピード判
定には、差分データが判定基準値以上になったこと、及
びその判定基準値超過が第1のクロックに同期して所定
回数連続したことを条件とすることにより、機械的振動
等に起因して頻繁にオーバースピードアラーム信号を出
すような事態を防止して、内挿回路の高速応答性を損な
うことなく、確実にオーバースピード判定を行うことが
できる。
Furthermore, in the interpolation circuit according to the present invention, there is an encoder feed speed that the circuit can tolerate. If the feed speed exceeds the allowable limit, the circuit malfunctions. Therefore, the present invention includes an overspeed detecting means for monitoring the phase angle difference data and performing an overspeed judgment so as to detect and report such a malfunction. In particular, the determination of overspeed by the overspeed detection means must be performed on condition that the difference data is equal to or greater than the determination reference value and that the excess of the determination reference value is repeated a predetermined number of times in synchronization with the first clock. Thus, it is possible to prevent a situation in which an overspeed alarm signal is frequently output due to mechanical vibration or the like, and to reliably perform the overspeed determination without impairing the high-speed response of the interpolation circuit.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図1は、この発明の一実施例に係
る内挿回路を示している。エンコーダは示していない
が、2相正弦波信号を出力するものであって例えば、磁
気抵抗素子と磁気スケールを用いた磁気式エンコーダで
ある。しかしこれに限られるわけではなく、光電式その
他のエンコーダにも適用できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an interpolation circuit according to one embodiment of the present invention. Although an encoder is not shown, the encoder outputs a two-phase sine wave signal and is, for example, a magnetic encoder using a magnetoresistive element and a magnetic scale. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to photoelectric type and other encoders.

【0021】この内挿回路は、エンコーダから出力され
る2相正弦波信号INA,INBを第1のクロックCK
1(周期PCK1 )によりサンプリングしてディジタル処
理して位相角データPHを得る位相角変換回路1と、得
られた位相角データPHに基づいて第1のクロックCK
1の周期で順次現在値データを更新保持するデータ更新
回路2とを有し、更に内挿パルス均等化の手段として、
データ更新回路2内で得られる位相角データの1周期毎
の差分データDXを取り込んで第2のクロックCK2
(周期PCK2 )で積分する積分回路3を有する。積分回
路3は、データ範囲M=PCK1 /PCK2 毎に桁上げが行
われるように設定されており、その桁上げ検出を行う桁
上げ検出回路4が設けられて、桁上げ検出信号のタイミ
ングで、かつ差分データの極性に応じた計数方向で2相
方形波データを発生する2相方形波発生回路5が設けら
れている。また、データ更新回路2内で得られる位相角
データの1周期毎の差分データDXを監視してエンコー
ダのオーバースピードを判定するオーバースピード検知
回路6が設けられている。
This interpolation circuit converts the two-phase sine wave signals INA and INB output from the encoder into a first clock CK.
1 (period PCK1) and digitally process to obtain phase angle data PH, and a first clock CK based on the obtained phase angle data PH.
And a data updating circuit 2 for sequentially updating and holding the current value data in one cycle. Further, as means for equalizing interpolation pulses,
The difference data DX for each cycle of the phase angle data obtained in the data update circuit 2 is fetched and the second clock CK2
(Period PCK2). The integrator 3 is set so that a carry is performed for each data range M = PCK1 / PCK2, and a carry detector 4 for detecting the carry is provided. A two-phase square wave generating circuit 5 for generating two-phase square wave data in the counting direction according to the polarity of the difference data is provided. Further, an overspeed detection circuit 6 is provided which monitors difference data DX of the phase angle data obtained in the data update circuit 2 for each cycle and determines overspeed of the encoder.

【0022】各部の具体回路構成と動作は次の通りであ
る。位相角変換回路1は、2相正弦波信号INA,IN
Bをそれぞれ第1のクロックCK1でサンプリングして
保持するサンプルホールド回路11a,11bと、サン
プリング値をディジタルデータに変換するA/Dコンバ
ータ12a,12bと、このA/Dコンバータ12a,
12bで得られたディジタルデータに基づいて位相角デ
ータを求めるルックアップテーブル・メモリ13とを有
し、得られた位相角データPHは、第1のクロックCK
1で第1のレジスタ14に保持される。ルックアップテ
ーブルは上述の数1に基づいて作られる。
The specific circuit configuration and operation of each unit are as follows. The phase angle conversion circuit 1 includes two-phase sine wave signals INA and IN
B sampled and held by the first clock CK1, respectively, sample and hold circuits 11a and 11b, A / D converters 12a and 12b for converting a sampled value into digital data, and A / D converters 12a and 12b.
And a look-up table memory 13 for obtaining phase angle data based on the digital data obtained in step 12b. The obtained phase angle data PH is stored in the first clock CK
1 is held in the first register 14. The look-up table is created based on Equation 1 described above.

【0023】データ更新回路2は、第1のクロックCK
1により駆動されて現在値データCNTを格納する第2
のレジスタ27を有し、この第2のレジスタ27に保持
された現在値データCNTは、減算器21により位相角
変換回路1内の第1のレジスタ14に順次新たに送られ
る位相角データPHとの差分がとられて、得られた差分
データDXにより順次更新されるようになっている。こ
の実施例の場合減算器21で演算された差分データDX
からは、絶対値器22により絶対値が、また極性検知回
路23により極性値データPOLが求められ、求められ
た差分データDXの絶対値はリミッタ24により上限値
が制限された差分データDELTA1とされる。リミッ
タ24により制限される差分データDXの絶対値の上限
値LMTは、M=PCK1 /PCK2 、またはそれ以下に設
定される。
The data update circuit 2 receives the first clock CK
2 that stores the current value data CNT driven by
The present value data CNT held in the second register 27 is used as the phase angle data PH which is sequentially newly sent to the first register 14 in the phase angle conversion circuit 1 by the subtracter 21. Are obtained, and are sequentially updated by the obtained difference data DX. In the case of this embodiment, the difference data DX calculated by the subtractor 21
, The absolute value is obtained by the absolute value device 22 and the polarity value data POL is obtained by the polarity detection circuit 23, and the absolute value of the obtained difference data DX is set to the difference data DELTA1 whose upper limit is limited by the limiter 24. You. The upper limit LMT of the absolute value of the difference data DX limited by the limiter 24 is set to M = PCK1 / PCK2 or less.

【0024】そして極性付加回路25により差分データ
DELTA1に極性値データPOLが再度付加されて、
DELTA2となり、これが加算器26によって現在値
データCNTに加算されて、その加算値S1が第2のレ
ジスタ27に取り込まれる。即ち、第1のクロックCK
1に同期して現在値データCNTは減算器21にフィー
ドバックされて、位相角データPHとの差分がとられ、
差分データDXに基づいて現在値データCNTは繰り返
し更新されることになる。
Then, the polarity value data POL is again added to the difference data DELTA1 by the polarity adding circuit 25, and
DELTA2 is added to the current value data CNT by the adder 26, and the added value S1 is taken into the second register 27. That is, the first clock CK
In synchronization with 1, the current value data CNT is fed back to the subtractor 21 to obtain a difference from the phase angle data PH.
The current value data CNT is repeatedly updated based on the difference data DX.

【0025】ここまでの位相角変換と位相角データ更新
の動作を、具体的な数値例を挙げて説明する。PCK1 =
200ns(=5MHz)、PCK2 =25ns(=40
MHz)とすると、これらの周期比は、M=PCK1 /P
CK2 =8であり、この実施例ではこれがリミッタ24で
の上限値LMTともなる。減算器21で求められる差分
データがDX=−10のとき、絶対値器22及びリミッ
タ24により得られる差分データは、DELTA1=8
となり、極性データPOLは負、また極性付加回路25
で再度極性が付加された差分データは、DELTA2=
−8となる。即ち更新される値がリミッタ24が制限す
る上限値LMT以下に抑えられて、現在値データCNT
は繰り返し更新される。
The operation of the phase angle conversion and the phase angle data update up to this point will be described with reference to specific numerical examples. PCK1 =
200 ns (= 5 MHz), PCK2 = 25 ns (= 40
MHz), these period ratios are M = PCK1 / P
CK2 = 8, which is also the upper limit LMT in the limiter 24 in this embodiment. When the difference data obtained by the subtracter 21 is DX = -10, the difference data obtained by the absolute value device 22 and the limiter 24 is DELTA1 = 8.
The polarity data POL is negative, and the polarity addition circuit 25
The difference data to which the polarity is added again by DELTA2 =
−8. That is, the value to be updated is suppressed below the upper limit LMT limited by the limiter 24, and the current value data CNT
Is updated repeatedly.

【0026】より具体的に、内挿数INP=400の場
合を例示する。このとき、入力正弦波信号INA,IN
Bの周期λと出力2相方形波出力OUTA,OUTBの
分解能Rの関係は、下記数2で与えられる。
More specifically, a case where the interpolation number INP = 400 will be exemplified. At this time, the input sine wave signals INA, IN
The relationship between the period λ of B and the resolution R of the two-phase square wave outputs OUTA and OUTB is given by the following equation (2).

【0027】[0027]

【数2】R=λ/INP## EQU2 ## R = λ / INP

【0028】λ=4μm ,INP=400の場合、R=
4μm /400=0.01μm となる。A/Dコンバー
タ12a,12bの分解能を10ビットとすると、ルッ
クアップテーブル・メモリ13のアドレスは20ビット
必要である。このメモリ13で変換される位相角データ
PHのデータ範囲は内挿数INPとなり、0〜399の
間の数値になる。位相角データPHの最小目盛り(1L
SB)は、360°/INP=0.9°に対応する。こ
のとき、第1のクロックCK1の周期1〜4で位相角デ
ータPHから現在値データCNTが得られるまでのアル
ゴリズムを具体数値例で示すと、下記表1のようにな
る。
When λ = 4 μm and INP = 400, R =
4 μm / 400 = 0.01 μm Assuming that the resolution of the A / D converters 12a and 12b is 10 bits, the address of the look-up table memory 13 requires 20 bits. The data range of the phase angle data PH converted by the memory 13 is the interpolation number INP, and is a numerical value between 0 and 399. Minimum scale of phase angle data PH (1L
SB) corresponds to 360 ° / INP = 0.9 °. At this time, the algorithm from the phase angle data PH to the present value data CNT in the periods 1 to 4 of the first clock CK1 is shown as a specific numerical example in Table 1 below.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1では、現在値データCNTの初期値を
200として、周期1で位相角データPH=200が得
られた場合を示している。この周期1ではCNTは変化
しない。周期2では、エンコーダが移動してPH=19
8が得られた場合である。このとき差分データDX=−
2となり、リミッタ24を通った絶対値の差分データD
ELTA1=2となり、現在値データCNTへの加算値
S1は、−2+200=198となる。これが次の周期
3の現在値データCNTとなり、ここで位相角データP
H=188が得られると、差分データDX=−10であ
るから、その絶対値DELTA1は上限値LMT=8で
制限される。周期4では、現在値CNTより大きい位相
角データPH=192が得られた場合を示している。こ
のとき、加算値はPHと等しいS1=192となる。即
ち先の周期3で更新値が一時的に不足するが、更新量が
小さくなった周期4で補完されることになる。
Table 1 shows a case where the initial value of the current value data CNT is 200 and the phase angle data PH = 200 is obtained in the cycle 1. In this cycle 1, CNT does not change. In period 2, the encoder moves and PH = 19
8 is obtained. At this time, the difference data DX = −
2 and the difference data D of the absolute value passing through the limiter 24
ELTA1 = 2, and the added value S1 to the current value data CNT is −2 + 200 = 198. This becomes the current value data CNT of the next cycle 3, where the phase angle data P
When H = 188 is obtained, since the difference data DX = −10, the absolute value DELTA1 is limited by the upper limit LMT = 8. In the period 4, the case where the phase angle data PH = 192 larger than the current value CNT is obtained is shown. At this time, the added value is S1 = 192, which is equal to PH. That is, the update value is temporarily insufficient in the previous cycle 3, but is complemented in the cycle 4 in which the update amount is reduced.

【0031】更新すべき量が上限値以下であれば、第1
のクロックCK1の1周期内で完全な更新が可能であ
る。この様な状態を満足するエンコーダの摺動速度V
は、下記数3で表される。
If the amount to be updated is equal to or less than the upper limit, the first
Can be completely updated within one cycle of the clock CK1. The sliding speed V of the encoder that satisfies such a condition
Is represented by Equation 3 below.

【0032】[0032]

【数3】V≦LMT×R/PCK1 =8×0.01[μm ]/200[ns] =400[mm/s]V ≦ LMT × R / PCK1 = 8 × 0.01 [μm] / 200 [ns] = 400 [mm / s]

【0033】この実施例の場合、瞬間的にV>400m
m/sとなっても、前述したフィードバック制御によ
り、自律的に現在値データCNTが復元される。V>4
00mm/sの状態が継続して、差分データDXが増大
すると、正弦波1サイクル分遅れた現在値データがフィ
ードバックされる事態が生じ、このとき誤動作発生状態
となる。上述の例では、差分データの絶対値が200を
越えた場合がこれに相当する。従って回路が継続的に応
答できる最大送り速度は、数3で規定されることにな
る。
In the case of this embodiment, V> 400 m instantaneously
Even at m / s, the current value data CNT is autonomously restored by the feedback control described above. V> 4
When the state of 00 mm / s continues and the difference data DX increases, a situation occurs in which the current value data delayed by one cycle of the sine wave is fed back, and at this time, a malfunction occurs. In the above example, the case where the absolute value of the difference data exceeds 200 corresponds to this. Therefore, the maximum feed rate at which the circuit can continuously respond is defined by Equation 3.

【0034】次に、データ更新回路2で得られる上限値
が制限された差分データDELTA1と極性データPO
Lとを用いて、パルス均等化処理を行う積分回路3の部
分の具体構成と動作を説明する。積分回路3は、差分デ
ータDELTA1を第1のクロックCK1で格納する第
3のレジスタ31を有し、このレジスタ31に保持され
た差分データDELTA1を第1のクロックCK1と同
期した高周波の第2のクロックCK2で累算して保持す
る加算器32と第4のレジスタ33を有する。第4のレ
ジスタ33は、第1のクロックCK1によりリセットさ
れる。即ち積分値INTPCNTは、第1のクロックC
K1のある周期で得られた差分データDELTA1が次
の周期内で第2のクロックCK2の周期毎に順次2倍,
3倍,…されたものとなる。
Next, the difference data DELTA1 with the upper limit obtained by the data updating circuit 2 and the polarity data PO
The specific configuration and operation of the portion of the integration circuit 3 that performs the pulse equalization processing will be described using L. The integration circuit 3 has a third register 31 for storing the difference data DELTA1 with the first clock CK1, and stores the difference data DELTA1 held in the register 31 in the second high-frequency signal synchronized with the first clock CK1. An adder 32 accumulates and holds the clock CK2 and a fourth register 33. The fourth register 33 is reset by the first clock CK1. That is, the integrated value INTPCNT is determined by the first clock C
The difference data DELTA1 obtained in a certain cycle of K1 is sequentially doubled every cycle of the second clock CK2 in the next cycle,
Three times, ...

【0035】桁上げ検出回路4は、積分値INTPCN
Tが上述した周期比Mに達する毎に、第1のクロックC
K1の周期内で差分データDELTA1の大きさに応じ
た数の桁上げ検出信号QUADENを発生する。この桁
上げ検出信号QUADENが内挿のタイミング信号とな
る。具体的に、M=LMT=8の場合について、第1の
クロックCK1の周期内で、差分データDELTA1の
大きさに応じて得られる積分値の変化と、これに伴って
発生される桁上げ検出信号QUADENの様子を図2に
示した。差分データDELTA1=8であれば、第2の
クロックCK2の全てのタイミングで桁上げ検出信号Q
UADENが発生され、差分データDELTA1が小さ
くなっても、第1のクロックCK1の周期内に分散され
た形で桁上げ検出信号QUADENが得られることが分
かる。これは、データ更新回路2で上限値LMT=Mを
設定したことと、データ範囲をMに設定した差分データ
DELTA1の積分動作による結果である。
The carry detection circuit 4 calculates the integral value INTPCN
Each time T reaches the period ratio M, the first clock C
The carry detection signals QUADEN of a number corresponding to the size of the difference data DELTA1 are generated within the cycle of K1. This carry detection signal QUADEN becomes an interpolation timing signal. Specifically, in the case of M = LMT = 8, the change of the integral value obtained according to the magnitude of the difference data DELTA1 and the carry detection caused by this change within the cycle of the first clock CK1. The state of the signal QUADEN is shown in FIG. If the difference data DELTA1 = 8, the carry detection signal Q at all timings of the second clock CK2
It can be seen that even if UADEN is generated and the difference data DELTA1 becomes smaller, the carry detection signal QUADEN can be obtained in a form dispersed within the cycle of the first clock CK1. This is a result of the setting of the upper limit LMT = M in the data update circuit 2 and the integration operation of the difference data DELTA1 with the data range set to M.

【0036】そして、2相方形波発生回路5は、桁上げ
検出信号QUADENのタイミングで、かつ差分データ
の極性値データPOLに基づく計数方向で、図13に示
した状態遷移による2相方形波データOUTA,OUT
Bを出力する。下記表2は、第1のクロックCK1の周
期K,K+1,K+2において、差分データDELTA
1=1,5,3が得られた場合を例にとって、積分値I
NTPCNT,桁上げ検出信号QUADEN及び外部カ
ウンタの変化を示している。
The two-phase square wave generating circuit 5 generates the two-phase square wave data by the state transition shown in FIG. 13 at the timing of the carry detection signal QUADEN and in the counting direction based on the polarity value data POL of the difference data. OUTA, OUT
B is output. Table 2 below shows that the difference data DELTA in the periods K, K + 1, K + 2 of the first clock CK1.
Taking the case where 1 = 1, 5, 3 as an example, the integral I
9 shows changes in NTPCNT, a carry detection signal QUADEN, and an external counter.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】即ち、第1のクロックCK1の周期Kで、
差分データDELTA1が1とすると、先ず第1のクロ
ックCK1でINTPCNT=0に初期化され、第2の
クロックCK2の周期1〜8で、積分値INTPCNT
と差分データDELTA1が加算される。表2では、説
明を分かりやすくするため、データ範囲M=8を越えた
上位桁も示しているが、データ処理上はこれらの上位桁
は不要であり、実際の処理回路では省略できる。第2の
クロックCK2の周期8でINTPCNT=8となり、
桁上げ検出信号QUADENが発生すると、そのタイミ
ングで2相方形波データが出力される。以下、周期K+
1,K+2でも同様に、積分値INTPCNTが8の整
数倍を越えると桁上げ信号QUADENが発生される。
That is, at the cycle K of the first clock CK1,
Assuming that the differential data DELTA1 is 1, INTPCNT is first initialized to INTPCNT = 0 at the first clock CK1, and the integrated value INTPCNT is obtained at the period 1 to 8 of the second clock CK2.
And the difference data DELTA1 are added. In Table 2, upper digits exceeding the data range M = 8 are also shown for easy understanding, but these upper digits are unnecessary in data processing and can be omitted in an actual processing circuit. INTPCNT = 8 in the period 8 of the second clock CK2,
When the carry detection signal QUADEN is generated, two-phase square wave data is output at that timing. Hereinafter, the cycle K +
Similarly, when the integral value INTPCNT exceeds an integral multiple of 8, a carry signal QUADEN is generated at 1, K + 2.

【0039】以上の内挿動作を、従来の図14に対応さ
せて図3に示す。図14と比較して明らかなように、第
1のクロックCK1の周期内での内挿の均等化が図られ
ている。以上のようにこの実施例によると、位相角デー
タを差分データによりフィードバックして更新するよう
に構成すると共に、差分データの上限値を第1,第2の
クロックの周期比Mに設定し、かつ差分データを積分し
て内挿用の桁上げ検出信号を発生する積分回路のデータ
範囲を同じくその周期比Mに設定することにより、内挿
パルスを第1のクロックの周期内で均等に配分すること
が可能になる。しかも位相角データの差分データの大き
さが瞬間的に上限値を越えた場合にも、フィードバック
機構により自律的に正しい現在値データが復元補完され
るようにして、インクリメンタル計数器としての誤計数
が回避されるようになっている。
The above interpolation operation is shown in FIG. 3 corresponding to the conventional FIG. As is apparent from comparison with FIG. 14, the interpolation is equalized within the period of the first clock CK1. As described above, according to this embodiment, the phase angle data is configured to be updated by feedback using the difference data, the upper limit value of the difference data is set to the cycle ratio M of the first and second clocks, and By setting the data range of the integrating circuit for generating the carry detection signal for interpolation by integrating the difference data to the same cycle ratio M, the interpolation pulses are evenly distributed within the cycle of the first clock. It becomes possible. Moreover, even when the magnitude of the difference data of the phase angle data instantaneously exceeds the upper limit, the correct current value data is restored and complemented autonomously by the feedback mechanism, and erroneous counting as an incremental counter is performed. It is to be avoided.

【0040】またこの実施例においては、差分データD
Xを絶対値データDELTA1として利用することで、
積分回路での桁上げ検出のアルゴリズムを簡単にしてい
る。即ち、2の補数バイナリ表記したとき、例えば+7
は、0111、−7は、1001となり、対称性がない
ため、このまでは桁上げ検出のアルゴリズムが正負で異
なる。これを絶対値化すると、+7は、極性ビット0+
0111、−7は、極性ビット1+0111となり、同
じアルゴリズムで桁上げ検出が可能となる。この桁上げ
検出は前述のような内挿処理のために高速性が要求さ
れ、上の例では第2のクロックCK2の周期内で4ビッ
トの加算が終了できることが必要であるから、この実施
例のように絶対値化してデータ構造を簡単にすることが
有効となる。
In this embodiment, the difference data D
By using X as the absolute value data DELTA1,
The carry detection algorithm in the integration circuit is simplified. That is, when expressed in 2's complement binary notation, for example, +7
0111 and -7 become 1001 and there is no symmetry, so that the carry detection algorithm differs between positive and negative until now. When this is converted into an absolute value, +7 becomes the polarity bit 0+
0111 and -7 are polarity bits 1 + 0111, and carry detection can be performed by the same algorithm. This carry detection requires high speed for the above-described interpolation processing. In the above example, it is necessary that addition of 4 bits can be completed within the cycle of the second clock CK2. It is effective to simplify the data structure by converting to an absolute value as shown in FIG.

【0041】しかし、この発明において差分データの絶
対値化は必ずしも必要ではなく、例えば図1の絶対値化
回路を省略した、図4の構成としてもよい。図1に比べ
て高速処理が困難になるが、回路規模は縮小され、とく
に内挿数が大きい場合にはその縮小の効果が大きくな
る。
However, in the present invention, the absolute value conversion of the difference data is not always necessary. For example, the configuration shown in FIG. 4 in which the absolute value conversion circuit in FIG. 1 is omitted may be adopted. Although it is difficult to perform high-speed processing as compared with FIG. 1, the circuit scale is reduced, and especially when the number of interpolations is large, the effect of the reduction is increased.

【0042】なお、各回路部の具体的な実現法について
は、例えばルックアップテーブル・メモリとしては、R
OM,EPROM,EEPROM,フラッシュメモリ等
の不揮発性メモリが用いられる。また演算回路には、デ
ィジタルロジック回路(汎用ゲート,ゲートアレイ,F
PGA等)、プログラマブル演算回路(DSP,組み込
み型マイクロコントローラ等)、ソフトウェア等が用い
られる。また内挿数については、エンコーダの出力を2
相正弦波信号とすることで既に内挿数4となるから、こ
の発明は5以上の任意の自然数の内挿数の内挿回路を対
象とすることができる。特に、2n(nは自然数)とし
た場合、加算器等の演算回路が簡単になるため有利であ
る。更に第1,第2のクロックCK1,CK2の周期比
Mも任意の自然数を用い得る。特に、M=2m(mは自
然数)とすれば、均等化パルス発生回路部が簡単にな
り、その結果遅延時間が小さくなって、高速性を実現し
易くなる。
For a specific method of realizing each circuit section, for example, as a look-up table memory, R
A nonvolatile memory such as an OM, an EPROM, an EEPROM, and a flash memory is used. The arithmetic circuit includes a digital logic circuit (general-purpose gate, gate array, F
PGA, etc.), a programmable operation circuit (DSP, embedded microcontroller, etc.), software and the like are used. For the number of interpolations, the output of the encoder is 2
Since the number of interpolations is already 4 by using a phase sine wave signal, the present invention can be applied to an interpolation circuit having an arbitrary natural number of 5 or more. In particular, the use of 2 n (n is a natural number) is advantageous because an arithmetic circuit such as an adder is simplified. Further, the period ratio M of the first and second clocks CK1 and CK2 may use an arbitrary natural number. In particular, if M = 2 m (m is a natural number), the equalizing pulse generating circuit section is simplified, and as a result, the delay time is reduced, and high-speed performance is easily realized.

【0043】次に、差分データDXを監視してオーバー
スピード検知を行うオーバースピード検知回路6の具体
的な構成例を説明する。図5は、オーバースピード検知
回路6の構成例である。差分データDXは、位置の追従
遅れを示す信号であるから、この実施例ではこの差分デ
ータDXの絶対値|DX|をある判定基準値DXALM
と比較して、差分データ|DX|が判定基準値DXAL
M以上になったことを検知するマグニチュードコンパレ
ータ61を用いている。このマグニチュードコンパレー
タ61は、差分データ|DX|が判定基準値DXALM
以上になったことを検知して超過検出信号DXOVRを
出力する。これがオーバースピード検知の第1条件であ
る。例えば、第1,第2のクロックCK1,CK2の周
期をそれぞれ、CK1=200ns,CK2=25ns
としたとき、これらの比が時間補間できる最大パルス数
であり、この例では8である。一方差分データ|DX|
は8以上の値を取り得るため、判定基準値DXALMを
8(リミット値)以上の大きな値にすればよい。ただ
し、差分データ|DX|が内挿数の1/2を越えると、
回路の自律的復元機能が損なわれるから、判定基準値D
XALMは内挿数の1/2以下の範囲で選択する。
Next, a specific configuration example of the overspeed detection circuit 6 for monitoring the difference data DX and detecting the overspeed will be described. FIG. 5 is a configuration example of the overspeed detection circuit 6. Since the difference data DX is a signal indicating a delay in following the position, in this embodiment, the absolute value | DX | of the difference data DX is determined by a certain determination reference value DXALM.
Is different from the difference data | DX |
A magnitude comparator 61 is used to detect that it has become M or more. The magnitude comparator 61 calculates the difference data | DX |
Upon detecting the above, an excess detection signal DXOVR is output. This is the first condition for overspeed detection. For example, the periods of the first and second clocks CK1 and CK2 are CK1 = 200 ns and CK2 = 25 ns, respectively.
, These ratios are the maximum number of pulses that can be time-interpolated, and in this example are eight. On the other hand, difference data | DX |
Can take a value of 8 or more, so the determination reference value DXALM may be set to a large value of 8 (limit value) or more. However, if the difference data | DX | exceeds half the number of interpolations,
Since the autonomous restoration function of the circuit is impaired, the criterion value D
XALM is selected within the range of 1/2 or less of the interpolation number.

【0044】一方、オーバースピード検知の感度を高く
設定し過ぎると、頻繁にアラームを出し、緊急停止の頻
度が増す。これは、信号調整が不十分であったり、エン
コーダのセンサ部の汚れ、機械的振動、電磁ノイズ等を
原因とする信号品質低下により起こり得る。即ち、正弦
波状信号INA,INBが理想状態からずれることによ
り、その360°の一部分で瞬間的に差分データDXが
判定基準値DXALMを越えるという事態が、許容送り
速度に達する前に生じ得る。この様な事態を防止するた
めには、差分データ|DX|が連続して所定回数Nだけ
判定基準値DXALM以上になったことをオーバースピ
ード検知の第2条件とすればよい。
On the other hand, if the sensitivity of the overspeed detection is set too high, an alarm is issued frequently, and the frequency of emergency stop increases. This can be caused by insufficient signal adjustment or deterioration of signal quality due to contamination of the encoder sensor, mechanical vibration, electromagnetic noise, or the like. That is, when the sine wave signals INA and INB deviate from the ideal state, a situation in which the difference data DX instantaneously exceeds the determination reference value DXALM in a part of 360 ° may occur before reaching the allowable feed speed. In order to prevent such a situation, the second condition of the overspeed detection may be that the difference data | DX | continuously exceeds the determination reference value DXALM by a predetermined number N consecutive times.

【0045】そこで図5においては、マグニチュードコ
ンパレータ61から得られる超過検知信号DXOVR=
1を計数するカウンタ62と、このカウンタ62のカウ
ント値がNになったことを判定する判定回路63と、こ
の判定回路63の判定結果を保持してオーバースピード
アラーム信号OSALMを出力するRSフリップフロッ
プ64とを備えている。カウンタ62は第1のクロック
CK1に同期して超過検知信号DXOVR=1をカウン
トするが、DXOVR=0によりリセットされる。した
がって、第1のクロックCK1がN個連続する間、超過
検知信号DXOVR=1であるときに初めて、オーバー
スピードアラーム信号OSALM=1が得られるように
なっている。
Therefore, in FIG. 5, the excess detection signal DXOVR =
A counter 62 for counting 1; a judgment circuit 63 for judging that the count value of the counter 62 has become N; and an RS flip-flop for holding the judgment result of the judgment circuit 63 and outputting an overspeed alarm signal OSALM 64. The counter 62 counts the excess detection signal DXOVR = 1 in synchronization with the first clock CK1, but is reset by DXOVR = 0. Therefore, during the N consecutive first clocks CK1, the overspeed alarm signal OSALM = 1 is obtained only when the excess detection signal DXOVR = 1.

【0046】図6は、図5と同様の条件でオーバースピ
ード検知を行うオーバースピード検知回路6の他の例で
ある。この実施例では、マグニチュードコンパレータ6
1から得られる超過検知信号DXOVRを第1のクロッ
クCK1で動作するN段のシフトレジスタ651 〜65
N に順次取り込んで転送し、各段出力がオール1になっ
たことをANDゲート66で検知して、その検知出力を
RSフリップフロップ64で保持するようにしている。
なお、RSフリップフロップ64は外部からのアラーム
リセット信号によりリセットされる。
FIG. 6 shows another example of the overspeed detection circuit 6 for detecting overspeed under the same conditions as in FIG. In this embodiment, the magnitude comparator 6
The N-stage shift registers 651 to 65 operated by the first clock CK1 are supplied with the excess detection signal DXOVR obtained from
N, and sequentially transfers the data. The AND gate 66 detects that the output of each stage has become all 1, and the detected output is held by the RS flip-flop 64.
The RS flip-flop 64 is reset by an external alarm reset signal.

【0047】図5及び図6のオーバースピード検知回路
6をソフトウェアにより実現した場合、そのフローは図
7のようになる。即ち、オーバースピードアラーム信号
OSALM及びカウント値Kを0として初期化して(S
1)、差分データ|DX|が判定基準値DXALM以上
になったか否かを判定し(S2)、YESであればカウ
ント値Kをカウントアップし(S3)、NOであれば、
カウント値Kを初期化する(S4)。カウント値KがN
になったか否かを判定し(S5)、NOであれば同様の
動作を繰り返し、YESであればオーバースピードアラ
ーム信号OSALM=1を出す。
When the overspeed detection circuit 6 of FIGS. 5 and 6 is realized by software, the flow is as shown in FIG. That is, the overspeed alarm signal OSALM and the count value K are initialized as 0 (S
1), it is determined whether or not the difference data | DX | is greater than or equal to the determination reference value DXALM (S2). If YES, the count value K is counted up (S3).
The count value K is initialized (S4). Count value K is N
Is determined (S5). If NO, the same operation is repeated, and if YES, an overspeed alarm signal OSALM = 1 is output.

【0048】次に、具体的な実験データに基づいてこの
実施例の作用を明らかにする。実験条件は、図1におい
て、A/Dコンバータ12a,12bを10ビットA/
Dコンバータとし、内挿数を400、A/Dコンバータ
12a,12bの入力範囲を2.6V±1.0Vとし、
A,B相の正弦波状入力信号INA,INBを下記表3
の条件1〜4で与えた。なお表3では、正弦波状信号を
中心電圧a[V]と振幅b[V]によりa±bで表して
いる。またINBの括弧内は、INAとの位相差であ
る。
Next, the operation of this embodiment will be clarified based on specific experimental data. The experimental conditions are as follows. In FIG. 1, the A / D converters 12a and 12b have a 10-bit A / D converter.
A D converter, the number of interpolations is 400, and the input range of the A / D converters 12a and 12b is 2.6V ± 1.0V.
The A and B phase sinusoidal input signals INA and INB are shown in Table 3 below.
Conditions 1-4. In Table 3, the sinusoidal signal is represented by a ± b using the center voltage a [V] and the amplitude b [V]. The parentheses of INB indicate the phase difference from INA.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】オーバースピード判定条件である判定基準
値DXALMと判定カウント値Nを種々選択して、表3
の信号入力条件1〜4についてオーバースピード検知の
実験を行った結果を図8に示す。この結果から、オーバ
ースピード判定基準を、DXALM=64、N=1,
2,4,8に設定すれば、入力信号条件1〜4のいずれ
の場合も回路の応答限界100kHzで確実にオーバー
スピード検出を行うことができる。その他の判定基準に
設定すると、100kHz未満でオーバースピードを検
出してしまい、正確なオーバースピード検知ができな
い。
Various selections of the judgment reference value DXALM and the judgment count value N as the overspeed judgment conditions are shown in Table 3 below.
FIG. 8 shows the results of an experiment of overspeed detection performed on the signal input conditions 1 to 4 described above. From these results, the criteria for overspeed determination were DXALM = 64, N = 1,
If the values are set to 2, 4, and 8, overspeed detection can be reliably performed at a circuit response limit of 100 kHz in any of the input signal conditions 1 to 4. If other criteria are set, overspeed is detected at less than 100 kHz, and accurate overspeed detection cannot be performed.

【0051】オーバースピード検知回路6のもう一つの
構成例を図9に示す。このオーバースピード検知回路6
の原理は、回路が追従不能のオーバースピードになった
ときの差分データDXの極性反転の瞬間を検出するもの
である。前述のようにこの実施例の内挿回路では、内挿
数400として、瞬間的にオーバースピードとなって
も、位相角データPHと1周期前のデータ(現在値デー
タ)CNTの差である差分データDXが、−199≦D
X≦199の範囲、即ち入力正弦波信号の周期で180
°遅れの範囲では回路のフィードバック機能により誤動
作とはならない。オーバースピード状態が継続して差分
データDXが上述の範囲を外れると、回路は1周期遅れ
た追従値でロックしようと作用し、このとき差分データ
DXは極性反転する。図9のオーバースピード検知回路
6はこの極性反転をオーバースピード判定条件としてい
る。
FIG. 9 shows another example of the configuration of the overspeed detection circuit 6. This overspeed detection circuit 6
The principle is to detect the moment when the polarity of the difference data DX is inverted when the circuit becomes overspeed that cannot be followed. As described above, in the interpolation circuit of this embodiment, the interpolation number 400 is a difference between the phase angle data PH and the data (current value data) CNT one cycle before even if the speed is instantaneously overspeeded. Data DX is -199 ≦ D
X ≦ 199, that is, the period of the input sine wave signal is 180
° In the range of delay, malfunction does not occur due to the feedback function of the circuit. When the overspeed state continues and the difference data DX goes out of the above-mentioned range, the circuit acts to lock with a tracking value delayed by one cycle, and at this time, the polarity of the difference data DX is inverted. The overspeed detection circuit 6 in FIG. 9 uses this polarity inversion as an overspeed determination condition.

【0052】即ち、図5及び図6と同様に、マグニチュ
ードコンパレータ61は差分データ|DX|が判定基準
値DXALM以上になったこと検知するために設けられ
ている。またこのマグニチュードコンパレータ61によ
る超過検知信号DXOVRを第1のクロックCK1に同
期して取り込むフリップフロップ83が設けられ、現在
の超過検知信号DXOVR1と1周期前の超過検知信号
DXOVR2の一致を検出するためのANDゲート85
が設けられている。一方、差分データDXの極性を検知
して、DX≧0のときにDXPOL=1、DX<0のと
きにDXPOL=0なる極性データDXPOLを出力す
る極性検知回路81と、極性データDXPOLを第1の
クロックCK1に同期して取り込むフリップフロップ8
2と、現在の極性データDXPOL1と1周期前の極性
データDXPOL2の不一致、即ち極性反転を検出する
EXORゲート84が設けられている。
That is, as in FIGS. 5 and 6, the magnitude comparator 61 is provided for detecting that the difference data | DX | has become equal to or greater than the determination reference value DXALM. A flip-flop 83 is provided to take in the excess detection signal DXOVR by the magnitude comparator 61 in synchronization with the first clock CK1. AND gate 85
Is provided. On the other hand, a polarity detection circuit 81 that detects the polarity of the difference data DX and outputs the polarity data DXPOL such that DXPOL = 1 when DX ≧ 0 and DXPOL = 0 when DX <0, and outputs the polarity data DXPOL to the first Flip-flop 8 which takes in in synchronization with clock CK1
2 and an EXOR gate 84 for detecting a mismatch between the current polarity data DXPOL1 and the polarity data DXPOL2 one cycle before, that is, a polarity inversion.

【0053】例えば、図10に示すように、オーバース
ピードにより差分データDXが正方向に増大して、20
0を越えようとすると、極性反転する。その前後で、|
DX|は共に大きく、連続して判定基準値DXALMを
越えるため、超過検知信号DXOVR1,DXOVR2
は共に1であり、これがANDゲート85により検知さ
れる。また、差分データDXの極性反転は、EXORゲ
ート84により検知される。したがって、これらのゲー
ト84,85の出力の積をANDゲート86で取ること
により、第1のクロックCK1に同期して連続して超過
検知信号DXOVR=1が得られ、かつその間に差分デ
ータDXが極性反転したこと、即ちオーバースピードに
よる1周期遅れの追従が検知されることになる。このA
NDゲート86の出力をRSフリップフロップ74に取
り込んで、オーバースピードアラーム信号OSALM=
1を出すことができる。
For example, as shown in FIG. 10, the difference data DX increases in the positive
If it exceeds 0, the polarity is inverted. Before and after |
DX | are both large and continuously exceed the criterion value DXALM, so the excess detection signals DXOVR1 and DXOVR2
Are both 1 and this is detected by the AND gate 85. The EXOR gate 84 detects the polarity inversion of the difference data DX. Therefore, by taking the product of the outputs of these gates 84 and 85 by the AND gate 86, the excess detection signal DXOVR = 1 is continuously obtained in synchronization with the first clock CK1, and the difference data DX is generated during that time. The polarity reversal, that is, the tracking of one cycle delay due to the overspeed is detected. This A
The output of the ND gate 86 is taken into the RS flip-flop 74, and the overspeed alarm signal OSALM =
You can get 1.

【0054】以上のようにこの実施例によると、内挿回
路内の位相角データの差分データDXを監視して、ある
程度正弦波状信号の品質低下があっても確実にオーバー
スピード検知を行うことができる。特に図5及び図6の
オーバースピード検知回路を用いれば、エンコーダの最
大送り速度にほぼ等しい限界周波数に達するまでオーバ
ースピード検知を行わず、また誤動作とはならない瞬間
的なオーバースピードや他の原因でより頻繁にオーバー
スピードアラームを出すといった事態を防止して、回路
の応答性能を十分に引き出すことが可能になる。したが
って、高速の内挿回路の信頼性が高いものとなる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to monitor the difference data DX of the phase angle data in the interpolation circuit and to reliably detect the overspeed even if the quality of the sinusoidal signal is reduced to some extent. it can. In particular, if the overspeed detection circuit shown in FIGS. 5 and 6 is used, overspeed detection will not be performed until the limit frequency almost equal to the maximum feed speed of the encoder is reached. It is possible to prevent a situation in which an overspeed alarm is issued more frequently, and to sufficiently draw out the response performance of the circuit. Therefore, the reliability of the high-speed interpolation circuit is high.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、エ
ンコーダから出力される2相正弦波信号から、第1のク
ロックでデータ変換された位相角データの1周期毎の差
分データを、その上限値を制限して順次現在値データに
加算し現在値データを更新する位相角データの更新手段
を設け、このデータ更新手段の中で得られる上限値が制
限された差分データを第1のクロックより高周波の第2
のクロックで、第1のクロック周期毎にリセットしなが
ら積分し、積分値が第1,第2のクロックの周期比に達
する毎に桁上げ検出信号を発生して、この桁上げ検出信
号のタイミングでかつその極性に応じて計数方向を切換
えて状態遷移する2相方形波データを発生するようにし
ている。これにより、第1のクロック周期内で得られる
差分データ値に応じた数の桁上げ検出信号即ち内挿パル
スは第1のクロック周期内に均等に分配され、エンコー
ダの動的精度が向上する。またこの発明によれば、位相
角の差分データを監視してオーバースピード判定を行う
オーバースピード検知手段を備えて、内挿回路の動的精
度向上を損なうことなく、確実にオーバースピード判定
を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the two-phase sine wave signal output from the encoder is used to convert the difference data for each cycle of the phase angle data converted by the first clock into one cycle. Phase angle data updating means for limiting the upper limit value and sequentially adding the current value data to update the current value data is provided, and the difference data with the upper limit value obtained in the data updating means is limited to the first clock. Higher frequency second
In this case, the integration is performed while resetting at every first clock cycle, and a carry detection signal is generated every time the integrated value reaches the cycle ratio of the first and second clocks. In addition, two-phase square wave data that changes state by switching the counting direction according to the polarity is generated. As a result, the carry detection signals of the number corresponding to the difference data value obtained within the first clock cycle, that is, the interpolation pulses, are evenly distributed within the first clock cycle, and the dynamic accuracy of the encoder is improved. Further, according to the present invention, an overspeed detecting means for monitoring difference data of the phase angle and performing an overspeed determination is provided, so that the overspeed determination can be reliably performed without impairing the dynamic accuracy improvement of the interpolation circuit. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施例に係る内挿回路の構成を
示す。
FIG. 1 shows a configuration of an interpolation circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例の内挿回路による桁上げ検出信号の
発生の様子を示す。
FIG. 2 shows how a carry detection signal is generated by the interpolation circuit of the embodiment.

【図3】 同実施例の内挿回路による2相方形波出力の
動作を示す。
FIG. 3 shows an operation of a two-phase square wave output by the interpolation circuit of the embodiment.

【図4】 内挿回路の他の構成例を示す。FIG. 4 shows another configuration example of the interpolation circuit.

【図5】 同実施例のオーバースピード検知回路の構成
例を示す。
FIG. 5 shows a configuration example of an overspeed detection circuit of the embodiment.

【図6】 同実施例のオーバースピード検知回路の構成
例を示す。
FIG. 6 shows a configuration example of an overspeed detection circuit of the embodiment.

【図7】 図5及び図6のオーバースピード検知回路の
動作フローを示す。
FIG. 7 shows an operation flow of the overspeed detection circuit of FIGS. 5 and 6;

【図8】 オーバースピード検知回路の性能実験結果を
示す。
FIG. 8 shows a performance experiment result of the overspeed detection circuit.

【図9】 他のオーバースピード検知回路の構成例を示
す。
FIG. 9 shows a configuration example of another overspeed detection circuit.

【図10】 図9のオーバースピード検知回路の動作を
説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an operation of the overspeed detection circuit of FIG. 9;

【図11】 従来の内挿回路の構成を示す。FIG. 11 shows a configuration of a conventional interpolation circuit.

【図12】 2相正弦波信号と位相角データの関係を示
す。
FIG. 12 shows a relationship between a two-phase sine wave signal and phase angle data.

【図13】 2相方形波発生回路の状態遷移を示す。FIG. 13 shows a state transition of the two-phase square wave generation circuit.

【図14】 従来の内挿回路による2相方形波出力の動
作を示す。
FIG. 14 shows the operation of a two-phase square wave output by a conventional interpolation circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…位相角変換回路、11a,11b…サンプルホール
ド回路、12a,12b…A/Dコンバータ、13…メ
モリ、14…第1のレジスタ、2…データ更新回路、2
1…第2のレジスタ、22…絶対値器、23…極性検出
回路、24…リミッタ、25…極性付加回路、26…加
算器、27…第2のレジスタ、3…積分回路、31…第
3のレジスタ、32…加算器、33…第4のレジスタ、
4…桁上げ検出回路、5…2相方形波発生回路、6…オ
ーバースピード検知回路、CK1…第1のクロック、C
K2…第2のクロック。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Phase angle conversion circuit, 11a, 11b ... Sample hold circuit, 12a, 12b ... A / D converter, 13 ... Memory, 14 ... First register, 2 ... Data update circuit, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 2nd register, 22 ... absolute value device, 23 ... polarity detection circuit, 24 ... limiter, 25 ... polarity addition circuit, 26 ... adder, 27 ... 2nd register, 3 ... integration circuit, 31 ... 3rd , 32 ... adder, 33 ... fourth register,
4 ... Carry detection circuit, 5 ... Two-phase square wave generation circuit, 6 ... Overspeed detection circuit, CK1 ... First clock, C
K2: second clock.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンコーダから出力される90°位相が
ずれた2相正弦波信号をそれぞれ一定周波数の第1のク
ロックでサンプリングしてディジタルデータに変換し、
得られたディジタルデータの相関関係から各サンプリン
グ位相に対応する位相角データを求める位相角データ変
換手段と、 この位相角データ変換手段により順次得られる位相角デ
ータと1周期前の位相角データとの差分をとる差分手段
と、 この差分手段により得られた差分データを前記第1のク
ロックと同期した第1のクロックより高周波の第2のク
ロックに同期して前記第1のクロックの周期内で均等に
離散化したパルスに変換する時間補間手段と、 この時間補間手段により得られたパルスに同期してディ
ジタル2相方形波データを発生する2相方形波発生手段
と、 前記差分手段により得られた差分データを監視して前記
エンコーダのオーバースピードを判定するオーバースピ
ード検知手段とを備えたことを特徴とするエンコーダの
内挿回路。
1. A two-phase sine wave signal output from an encoder and shifted by 90 ° is sampled by a first clock having a constant frequency and converted into digital data.
Phase angle data conversion means for obtaining phase angle data corresponding to each sampling phase from the correlation between the obtained digital data, and phase angle data obtained one cycle before by the phase angle data sequentially obtained by the phase angle data conversion means. A difference means for obtaining a difference, wherein the difference data obtained by the difference means is synchronized with a second clock having a higher frequency than the first clock synchronized with the first clock and is equalized within a period of the first clock. Time interpolating means for converting into discrete pulses, two-phase square wave generating means for generating digital two-phase square wave data in synchronization with the pulse obtained by the time interpolating means, Interpolating the encoder, comprising: overspeed detecting means for monitoring difference data to determine overspeed of the encoder. circuit.
【請求項2】 エンコーダから出力される90°位相が
ずれた2相正弦波信号をそれぞれ一定周波数の第1のク
ロックでサンプリングしてディジタルデータに変換し、
得られたディジタルデータの相関関係から各サンプリン
グ位相に対応する位相角データを求める位相角データ変
換手段と、 この位相角データ変換手段により順次得られる位相角デ
ータと1周期前の位相角データとの差分をとり得られた
差分データをその上限値を制限して1周期前の位相角デ
ータに加算して更新される位相角データとして保持する
データ更新手段と、 上限値が制限された前記差分データを前記第1のクロッ
クと同期した第1のクロックより高周波の第2のクロッ
クで積分してその積分値を保持する、前記第1のクロッ
クでリセットされる積分手段と、 前記積分値が前記第1のクロックと第2のクロックの周
期比以上に達したことを検出して桁上げ検出信号を発生
する桁上げ検出手段と、 前記第2のクロックに同期して前記桁上げ検出信号のタ
イミングでディジタル2相方形波データを発生する2相
方形波発生手段と、 前記データ更新手段内で得られる前記差分データを監視
して前記エンコーダのオーバースピードを判定するオー
バースピード検知手段とを備えたことを特徴とするエン
コーダの内挿回路。
2. A two-phase sine wave signal having a 90 ° phase shift output from an encoder is sampled by a first clock having a constant frequency and converted into digital data.
Phase angle data conversion means for obtaining phase angle data corresponding to each sampling phase from the correlation between the obtained digital data, and phase angle data obtained one cycle before by the phase angle data sequentially obtained by the phase angle data conversion means. Data updating means for limiting the upper limit value of the difference data obtained from the difference, adding the difference data to the phase angle data of one cycle before and retaining the updated phase angle data, and the difference data having the limited upper limit value Integrating means, which is integrated with a second clock higher in frequency than the first clock synchronized with the first clock and holds the integrated value, reset by the first clock; Carry detection means for detecting that the period ratio of the first clock and the second clock has been reached or more and generating a carry detection signal; Two-phase square wave generating means for generating digital two-phase square wave data at the timing of a rising detection signal; and overspeed detecting means for monitoring the difference data obtained in the data updating means to determine the overspeed of the encoder And an interpolation circuit for an encoder.
【請求項3】 前記位相角データ変換手段は、 前記2相正弦波信号をそれぞれ前記第1のクロックでサ
ンプリングしてディジタルデータに変換するA/D変換
手段と、 得られたディジタルデータから前記位相角データを求め
るルックアップテーブルを記憶したメモリと、 このメモリから読み出された位相角データを前記第1の
クロックで順次保持する第1のデータ保持手段とを有
し、 前記データ更新手段は、 前記第1のクロックに同期して前記第1のデータ保持手
段に順次取り込まれる位相角データと1周期前の位相角
データとにより更新される位相角データを保持するため
の第2のデータ保持手段と、 前記第1のデータ保持手段に取り込まれる位相角データ
と前記第2のデータ保持手段に保持された位相角データ
との差分をとる減算手段と、 この減算手段により得られた差分データの上限値を前記
第1のクロックと第2のクロックの周期比以下に制限す
るリミッタと、 このリミッタにより上限値が制限された差分データと前
記第2のデータ保持手段に保持された位相角データとを
加算して前記第2のデータ保持手段に保持された位相角
データを更新するための加算手段とを有することを特徴
とする請求項2記載のエンコーダの内挿回路。
3. The phase angle data conversion means: A / D conversion means for sampling each of the two-phase sine wave signals with the first clock and converting the same into digital data; A memory storing a look-up table for obtaining angle data; and first data holding means for sequentially holding the phase angle data read from the memory at the first clock, wherein the data updating means comprises: Second data holding means for holding phase angle data updated by the phase angle data sequentially taken into the first data holding means in synchronization with the first clock and the phase angle data one cycle before. Subtracting means for taking a difference between the phase angle data taken in the first data holding means and the phase angle data held in the second data holding means. A limiter for limiting an upper limit value of the difference data obtained by the subtraction means to a cycle ratio of the first clock and the second clock, and a difference data having an upper limit value limited by the limiter; 3. An adder for adding the phase angle data held by said data holding means and updating the phase angle data held by said second data holding means. The interpolation circuit of the encoder.
【請求項4】 前記位相角データ変換手段は、 前記2相正弦波信号をそれぞれ前記第1のクロックでサ
ンプリングしてディジタルデータに変換するA/D変換
手段と、 得られたディジタルデータから前記位相角データを求め
るルックアップテーブルを記憶したメモリと、 このメモリから読み出された位相角データを前記第1の
クロックで順次保持する第1のデータ保持手段とを有
し、 前記データ更新手段は、 前記第1のクロックに同期して前記第1のデータ保持手
段に順次取り込まれる位相角データと1周期前の位相角
データとにより更新される位相角データを保持するため
の第2のデータ保持手段と、 前記第1のデータ保持手段に取り込まれる位相角データ
と前記第2のデータ保持手段に保持された位相角データ
との差分をとる減算手段と、 この減算手段により得られた差分データの絶対値をとる
絶対値器と、 前記減算手段により得られた差分データの極性を検出す
る極性検出手段と、 前記絶対値器により得られた前記差分データの絶対値の
上限値を前記第1のクロックと第2のクロックの周期比
以下に制限するリミッタと、 このリミッタにより上限値が制限された差分データに前
記極性検出手段により検出された極性を付加する極性付
加手段と、 この極性付加手段により極性が付加された差分データと
前記第2のデータ保持手段に保持された位相角データと
を加算して前記第2のデータ保持手段に保持された位相
角データを更新するための加算手段とを有することを特
徴とする請求項2記載のエンコーダの内挿回路。
4. The phase angle data conversion means: A / D conversion means for sampling each of the two-phase sine wave signals with the first clock and converting the same into digital data; A memory storing a look-up table for obtaining angle data; and first data holding means for sequentially holding the phase angle data read from the memory at the first clock, wherein the data updating means comprises: Second data holding means for holding phase angle data updated by the phase angle data sequentially taken into the first data holding means in synchronization with the first clock and the phase angle data one cycle before. Subtracting means for taking a difference between the phase angle data taken in the first data holding means and the phase angle data held in the second data holding means. An absolute value device that takes the absolute value of the difference data obtained by the subtraction device; a polarity detection device that detects the polarity of the difference data obtained by the subtraction device; and the difference obtained by the absolute value device A limiter for limiting the upper limit value of the absolute value of the data to a cycle ratio of the first clock and the second clock, and a polarity detected by the polarity detection means to the difference data whose upper limit value is limited by the limiter. A polarity adding means for adding, and the difference data to which the polarity is added by the polarity adding means and the phase angle data held in the second data holding means are added and held by the second data holding means. 3. The encoder interpolation circuit according to claim 2, further comprising an adder for updating the phase angle data.
【請求項5】 前記オーバースピード検知手段は、 前記差分データの絶対値が判定基準値以上になったこと
を検知して超過検知信号を出力する比較手段と、 この比較手段により得られる前記超過検知信号を前記第
1のクロックに同期して取り込み連続して所定個数の超
過検知信号が得られたときにオーバースピードと判定し
てオーバースピードアラーム信号を出力する判定手段と
を有することを特徴とする請求項1または2に記載のエ
ンコーダの内挿回路。
5. An overspeed detecting means for detecting that the absolute value of the difference data is equal to or greater than a determination reference value and outputting an excess detection signal, and the overdetection obtained by the comparing means. Determining means for fetching a signal in synchronization with the first clock and continuously determining the overspeed when a predetermined number of excess detection signals are obtained and outputting an overspeed alarm signal; An interpolation circuit for an encoder according to claim 1.
【請求項6】 前記オーバースピード検知手段は、 前記差分データの絶対値が判定基準値以上になったこと
を検知して超過検知信号を出力する比較手段と、 前記差分データの極性を検知する極性検知手段と、 前記比較手段により得られる前記超過検知信号を前記第
1のクロックに同期して連続して検知し、かつその間に
前記極性検知手段が前記差分データの極性反転を検知し
たことを判定してオーバースピードアラーム信号を出力
する判定手段とを有することを特徴とする請求項1また
は2に記載のエンコーダの内挿回路。
6. An overspeed detecting means, comprising: a comparing means for detecting that an absolute value of the differential data is equal to or greater than a determination reference value and outputting an excess detection signal; and a polarity for detecting a polarity of the differential data. Detecting means for continuously detecting the excess detection signal obtained by the comparing means in synchronization with the first clock, and determining that the polarity detecting means has detected polarity inversion of the differential data during the detection; 3. An encoder interpolation circuit according to claim 1, further comprising: a judging means for outputting an overspeed alarm signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112665617A (en) * 2019-10-16 2021-04-16 多摩川精机株式会社 Rotating equipment control system and encoder

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