JPH10311743A - エンコーダのオフセット補正回路 - Google Patents

エンコーダのオフセット補正回路

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JPH10311743A
JPH10311743A JP9135770A JP13577097A JPH10311743A JP H10311743 A JPH10311743 A JP H10311743A JP 9135770 A JP9135770 A JP 9135770A JP 13577097 A JP13577097 A JP 13577097A JP H10311743 A JPH10311743 A JP H10311743A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンコーダのオフセット補正回路において、
低速のA/Dコンバータ等のサンプリング周期が長い場
合にも正確なオフセット値の検出を行うことができ、ま
た、ノイズの影響を受けにくくする。 【解決手段】 位相が相互にほぼ90度異なる2相(A
相およびB相)の信号を同一タイミングでA/D変換し
て得られるデジタル信号に基づいて角度信号を検出する
エンコーダにおいて、サンプリング周期の長さに依存す
ることなくオフセット量を得るための各相の電圧の検出
を行うために、他方の相のA/D変換値が零の近傍の場
合の一方の相のA/D変換値を用いて、一方の相のオフ
セット値を求めるオフセット検出回路10A,10B
と、オフセット検出回路で検出したオフセット値を用い
て一方の相のオフセットを補償する補償回路11A,1
1Bとを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NC工作機械,産
業用ロボットに使用されるモータやリニアエンコーダの
位置検出に用いられるエンコーダに関し、特にエンコー
ダのオフセットを補償するためのオフセット補正回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】移動体の移動量を角度量として求める場
合、移動体の移動量を位置検出器によって正弦波や余弦
波等のアナログ量として検出し、検出したアナログ量を
デジタル量に変換した後、エンコーダによって角度量に
変換して求める方法が知られている。
【0003】エンコーダは、分解能を向上させるために
位相のずれたA相信号とB相信号の2つの信号を検出
し、この2相の信号をそれぞれA/Dコンバータでデジ
タル信号に変換し、変換したデジタル信号を基にして角
度を算出している。エンコーダ内において正弦波や余弦
波のゼロレベルがずれると、オフセットが生じ、検出さ
れた角度量にも誤差が生じることになる。
【0004】図8はエンコーダのオフセットを説明する
ための図である。図8(a)〜図8(e)はオフセット
がない場合を示し、図8(f)〜図8(j)はオフセッ
トがある場合を示している。図8(a),(b)におい
て、ゼロレベルをしきい値とすると、A相信号から矩形
パルスPA(図8(c))が形成され、B相信号から矩
形パルスPB(図8(d))が形成される。この矩形パ
ルスの立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングで位
置カウンタのインクリメントあるいはデクリメントが行
われる(図8(e))。ゼロレベルのオフセットが無
く、移動体が等速運動を行っている場合には、矩形パル
スPA,PBのデューティー比は50%となる。
【0005】これに対して、図8(f),(g)におい
て、ゼロレベルにオフセットが含まれる場合(図中の破
線で示すレベル)には、矩形パルスPA(図8(h))
および矩形パルスPB(図8(i))のデューティー比
は50%から大きくずれ、位置カウンタのインクリメン
トあるいはデクリメントのタイミングは移動体が等速運
動している場合であっても、前後に大きくずれることに
なる。このオフセットによる検出位置の誤差は、分解能
を上げる内挿処理により大きな影響を与える。
【0006】A相信号およびB相信号のオフセットを補
正する従来の方法として、各相の信号について180度
位相が異なる信号の差分を可変抵抗器で調整し、これに
よってオフセットを補正するものが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記のオフセットを補
正する方法では、可変抵抗器の調整工程が必要であり、
操作が煩雑であるという問題点がある。また、調整後に
おいても、経年変化による素子の劣化の程度に差が生
じ、オフセットが発生する場合がある。このオフセット
は可変抵抗器で再度調整可能であるが、このような再度
の調整は事実上困難である。
【0008】オフセットを補正する他の方法として、A
Cカップリングにより直流分を除去する方法が考えられ
るが、移動体が停止し、A相信号およびB相信号の周波
数が0の場合には、オフセット補正ができないという問
題点がある。
【0009】また、上記問題点を解決する方法として、
A相信号とB相信号の一方信号がゼロクロス時における
他方の信号の正の値と負の値の平均を求め、この値を用
いてオフセット補正を行う方法が提案されている(例え
ば、特開平1―92612号公報)。このオフセット補
正方法では、図9において、A相信号のオフセット補正
量は、B相信号がゼロクロスするときの正の値V2と負
の値V4の平均(V2+V4)/2とし、B相信号のオ
フセット補正量は、A相信号がゼロクロスするときの正
の値V1と負の値V3の平均(V1+V3)/2とする
ものであり、図10に示すような構成のオフセット補正
回路でオフセット補正を行うことができる。
【0010】図10において、従来のオフセット補正回
路は、A相信号とB相信号の各ゼロクロス点を検出して
他方の信号の値を検出するタイミングを形成するための
検出タイミング演算器20と、検出タイミング演算器2
0で形成した検出タイミング時における正,負のサンプ
リングデジタル値を用いて前記演算を行ってオフセット
補正値を検出するA相オフセット検出器20AおよびB
相オフセット検出器20Bと、A相のデジタル信号から
A相のオフセット補正量を減算してオフセット補正した
値を求めるA相減算器21Aと、B相デジタル信号から
B相のオフセット補正量を減算してオフセット補正した
値を求めるB相減算器21Bと、オフセット補正したA
相信号とB相信号から角度を検出する角度検出回路23
とを備える。
【0011】前記した従来のオフセット補正回路では、
サンプリング周期が入力周波数に対して大きい場合に
は、ゼロクロス時のサンプリング値を得るタイミングが
遅れ、オフセット補正量を得るまでに時間がかかり、正
しいオフセット補正量を得ることができないという問題
点がある。
【0012】図11、12、13は従来のオフセット補
正回路におけるゼロクロスとサンプリングとの関係を説
明するための図である。図11はゼロクロス時にサンプ
リング値が得られる場合であり、図12はゼロクロス時
にサンプリング値が得られない場合である。図11にお
いて、ゼロクロス時とサンプリング時とが対応する場合
には、クロック信号時(図11(c))におけるA相の
サンプル値(図11(a)中の点))の内、B相のアナ
ログ信号のゼロクロス時(図11(b))に対応するサ
ンプリング信号値V2を、オフセット量を演算するため
の一方の値とすることができる。
【0013】これに対して、図12において、ゼロクロ
ス時とサンプリング時とがずれている場合には、クロッ
ク信号時(図12(c))におけるA相のサンプル値
(図12(a)中の点))の内、B相のアナログ信号の
ゼロクロス時(図12(b))に対応するサンプリング
信号値は無く、この時点ではオフセット量を演算するた
めの値を得ることはできない。
【0014】従って、図13に示すような場合には、A
相信号(図13(a))のサンプリング値の内でオフセ
ット量の演算に使用できるV2およびV4は、B相のア
ナログ信号がゼロクロス時(図13(b))との対応か
ら、図13(c),(d)に示すように、ゼロクロスの
間隔よりも長い時間間隔が必要となり、オフセット補正
信号(V2+V4)/2を得るまでに長時間を要し、正
しいオフセット量を得ることができないという問題点が
ある。
【0015】また、オフセット量を得るための各相の電
圧の検出は通常一度のみであるため、検出電圧にノイズ
が加わると検出電圧が大きく変化し、オフセット量に対
するノイズの影響が大きいという問題もある。
【0016】そこで、本発明は前記した従来のエンコー
ダのオフセット補正回路の問題点を解決し、低速のA/
Dコンバータ等のサンプリング周期が長い場合にも正確
なオフセット値の検出を行うことができるオフセット補
正回路を提供することを目的とし、また、ノイズの影響
を受けにくいオフセット補正回路を提供することを目的
とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダのオ
フセット補正回路は、オフセット量を得るための各相の
電圧の検出を、サンプリング周期の長さに依存すること
なく行うことによって、低速のA/Dコンバータ等のサ
ンプリング周期が長い場合にも、正確なオフセット値の
検出を可能とするものであり、また、オフセット量を得
るための各相の電圧を複数とすることによって、ノイズ
の影響を受けにくいオフセット量の検出を行うものであ
る。
【0018】本発明のエンコーダのオフセット補正回路
は、位相が相互にほぼ90度異なる2相(A相およびB
相)の信号を同一タイミングでA/D変換して得られる
デジタル信号に基づいて角度信号を検出するエンコーダ
において、サンプリング周期の長さに依存することなく
オフセット量を得るための各相の電圧の検出を行うため
に、他方の相のA/D変換値が零の近傍の場合の一方の
相のA/D変換値を用いて、一方の相のオフセット値を
求めるオフセット検出回路と、オフセット検出回路で検
出したオフセット値を用いて一方の相のオフセットを補
償する補償回路とを備えた構成とする。
【0019】オフセット検出回路は、B相のA/D変換
値が零の近傍の場合のA相のA/D変換値を用いて、A
相のオフセット値を求めるA相のオフセット検出回路
と、A相のA/D変換値が零の近傍の場合のB相のA/
D変換値を用いて、B相のオフセット値を求めるB相の
オフセット検出回路とを備える。A相のオフセット検出
回路は、B相のA/D変換値が零の近傍にあるか否かを
判定し、零の近傍となるB相のA/D変換のクロックの
タイミング時におけるA相側のA/D変換値を検出し、
このA/D変換値をA相のオフセット値を求めるための
値とする。また、B相のオフセット検出回路について
も、同様に、A相のA/D変換値が零の近傍にあるか否
かを判定し、零の近傍となるA相のA/D変換のクロッ
クのタイミング時におけるB相側のA/D変換値を検出
し、このA/D変換値をB相のオフセット値を求めるた
めの値とする。
【0020】また、補償回路は、A相のオフセット検出
回路で検出したA相のオフセット値を用いて、A相側の
オフセットを補償するA相の補償回路と、B相のオフセ
ット検出回路で検出したB相のオフセット値を用いて、
B相側のオフセットを補償するB相の補償回路とを備え
る。
【0021】本発明のエンコーダのオフセット補正回路
によれば、A相のオフセット検出回路は、B相のA/D
変換値が零の近傍にあるか否かを判定し、零の近傍と判
定した場合には、このときのA/D変換のクロックのタ
イミング時のA相側のA/D変換値を検出し、このA/
D変換値をA相のオフセット値を求めるための値とす
る。また、B相のオフセット検出回路についても同様
に、A相のA/D変換値が零の近傍にあるか否かを判定
し、零の近傍と判定した場合には、このときのA/D変
換のクロックのタイミング時のB相側のA/D変換値を
検出し、このA/D変換値をB相のオフセット値を求め
るための値とする。
【0022】A相の補償回路は、A相のオフセット検出
回路が検出したA相のオフセット値を用いてA相のA/
D変換値に含まれるオフセットを補償し、また、B相の
補償回路は、B相のオフセット検出回路が検出したB相
のオフセット値を用いてB相のA/D変換値に含まれる
オフセットを補償する。
【0023】オフセット検出回路は、各相信号がゼロク
ロスする時点の近傍のA/D変換のタイミング毎にオフ
セット値を求めるための値の検出を行うため、検出周期
は各相信号のゼロクロスに対応したものとなり、サンプ
リング周期の長さに依存せず、Dコンバータ等のサンプ
リング周期が長い場合にも、正確なオフセット値の検出
が可能となる(請求項1に対応)。
【0024】本発明のエンコーダのオフセット補正回路
のオフセット検出回路は、他方の相のA/D変換値が零
の近傍のしきい値で設定される範囲内にある場合におけ
る、一方の相の正のA/D変換値と負のA/D変換値と
の平均値を演算し、該平均値を一方の相のオフセット値
として検出する構成とする。
【0025】A相およびB相の各オフセット検出回路
は、他方の相のA/D変換値が、例えば、しきい値をV
dとする零の近傍の範囲(0±Vd)内にあるか否かを
監視し、この範囲内にある場合には他方の相の信号は近
似的にゼロクロスしたものと判定し、このときのA/D
変換のサンプリングのタイミング時の一方の相のA/D
変換値を求める。これによって、他方の相の信号がゼロ
クロスする近傍の時点における一方のA/D変換値を求
めることができる。
【0026】このときのA/D変換値は、正の値あるい
は負の値となる。オフセット検出回路は、正のA/D変
換値と負のA/D変換値との平均値を演算し、求めた平
均値を一方の相のオフセット値として検出する(請求項
2に対応)。
【0027】オフセット検出回路は、ノイズの影響を受
けにくいオフセット量の検出を行うために、オフセット
検出回路が行う平均値演算において、演算に用いる正お
よび負のA/D変換値を複数とする。これによって、各
A/D変換値に含まれるノイズによるオフセット量に対
する影響を軽減することができる(請求項3に対応)。
【0028】また、オフセット検出回路は、平均値を求
めるための正および負のA/D変換値を交互に更新する
構成とし、正あるいは負のA/D変換値の検出時の偏り
を防止する。また、他方の信号のゼロクロスの近傍で被
検出物が停止または微小振動している場合には、正また
は負のデータだけが検出されることを防止する。
【0029】他方の信号のゼロクロス時の近傍で一方の
A/D変換値が得られない場合には、平均値を求めるた
めのA/D変換値に、正側あるいは負側に時間的な偏り
が生じることになる。そこで、平均値を求めるための正
および負のA/D変換値を交互に更新する構成とするこ
とによって、正および負のA/D変換値の時間的な偏り
の発生を防止する(請求項4に対応)。
【0030】また、オフセット検出回路は、各相に対し
て、一端のラッチ回路をA/D変換値の入力端とする直
列接続した複数個のラッチ回路を正および負のA/D変
換値に対して備え、正側および負側の直列ラッチ回路の
各出力を加算し、ラッチ回路の個数で除算して平均値を
求める演算回路を備えた構成とし、これによって、複数
個の正および負のA/D変換値の平均値を求める構成を
実現する(請求項5に対応)。
【0031】補償回路は、一方の相のA/D変換値か
ら、オフセット検出回路で求めた一方の相のオフセット
値を減算する減算回路により構成する(請求項6に対
応)。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図1の本発明のエンコーダのオフセット
補正回路を説明するための概略ブロック線図を用いて説
明する。図1において、破線で示されるオフセット補正
回路1は、A相オフセット検出回路10Aと、B相オフ
セット検出回路10Bと、減算回路11A,11Bとを
備える。A相オフセット検出回路10Aは、B相のA/
D変換値が零の近傍の場合のA相のA/D変換値を用い
てA相のオフセット値を求める検出回路であり、A相信
号をA/D変換器2AでA/D変換したデジタル値と、
B相信号をA/D変換器2BでA/D変換したデジタル
値とを入力し、B相のA/D変換値が零の近傍にあるか
否かを判定し、B相が零近傍となるときのA/D変換の
クロックのタイミング時においてA相側のA/D変換値
を検出し、この値を用いてA相のオフセット値を求め
る。
【0033】また、B相オフセット検出回路10Bは、
A相のA/D変換値が零の近傍の場合のB相のA/D変
換値を用いてB相のオフセット値を求める検出回路であ
り、B相信号をA/D変換器2BでA/D変換したデジ
タル値と、A相信号をA/D変換器2AでA/D変換し
たデジタル値とを入力し、A相信号がゼロクロス時点の
近傍のA相のA/D変換値を検出し、この値を用いてB
相のオフセット値を求める。
【0034】減算回路11A,11Bは、オフセット検
出回路10A,10Bが検出したオフセット値を用い
て、各相のA/D変換値に含まれるオフセットを補償す
る補償回路である。減算回路11Aは、A相のA/D変
換値をP端子に入力しA相オフセット値をN端子に入力
して、(P−N)の減算演算を行う。また、減算回路1
1Bは、B相のA/D変換値をP端子に入力しB相オフ
セット値をN端子に入力して、(P−N)の減算演算を
行う。減算回路11A,11Bからは、オフセット補正
されたA相信号およびB相信号が出力され、角度検出回
路3によって角度検出が行われる。
【0035】次に、本発明のオフセット検出回路による
オフセット値の検出動作について説明する。図2におい
て、一点鎖線の座標はオフセットが無い場合を示し、実
線の座標はA相側にV0Aのオフセットがあり、B相側に
V0Bのオフセットがある場合を示している。したがっ
て、A相(サイン波)が零の場合にもオフセット分のV
0Aだけずれており、また、B相(コサイン波)が零の場
合にもオフセット分のV0Bだけずれている。
【0036】オフセットが無い場合には、一点鎖線で示
す座標上で、B相側のゼロクロス点でのA相側の正およ
び負の値は絶対値が等しくなり、また、A相側のゼロク
ロス点でのB相側の正および負の値は絶対値が等しくな
る。これに対して、オフセットが存在する場合には、実
線で示す座標上で、B相側のゼロクロス点でのA相側の
正の値V2および負の値V4(図1中の白丸)は絶対値
が異なり、また、A相側のゼロクロス点でのB相側の正
の値V1および負の値V3(図1中の黒丸)はは絶対値
が異なる。この各相の正の値(V2あるいはV1)およ
び負の値(V4あるいはV3)は、各相のオフセット値
V0AおよびV0Bと関連しており、それぞれ以下に式
(1),(2)で表される。
【0037】 V0A=(V2+V4)/2 …(1) V0B=(V1+V3)/2 …(2) 図3は上記の関係を信号線図で表している。図3におい
て、図2と対応させて、オフセットが無い場合のゼロレ
ベルを一点鎖線で示し、オフセットが存在する場合のゼ
ロレベルを実線で示す。A相側の正の値V2および負の
値V4は、B相側の信号がゼロクロスした時の値であ
り、B相側の正の値V1および負の値V3は、A相側の
信号がゼロクロスした時の値である。
【0038】図2および図3は、ゼロクロス時とA/D
変換のサンプリングのクロックが一致した場合を示して
おり、信号のゼロクロス時に対応するA/D変換値が常
に存在している。
【0039】実際のA/D変換のサンプリングでは、必
ずしもゼロクロス時とA/D変換のサンプリングのクロ
ックが一致するとは限らず、信号がゼロクロスしたとき
にA/D変換のサンプリング値が存在しない場合があ
る。本発明のオフセット検出回路では、ゼロクロス時の
A/D変換値の検出において、ゼロクロスを検出するし
きい値の幅を持たせ、ゼロクロスを検出する信号のA/
D変換値が所定範囲内に存在するか否かを判定すること
によって、信号がゼロクロスしたことを検出し、このゼ
ロクロス近傍のA/D変換値をオフセット検出用の値と
する。
【0040】図2,3中で斜線で示した範囲は、このゼ
ロクロス近傍のオフセット検出用の値を求める範囲を示
しており、例えば、正,負の両方向にそれぞれVdの電
圧とした電圧幅2Vdの検出範囲と設定している。
【0041】したがって、ゼロクロス時とA/D変換の
サンプリングのクロックが一致しない場合であっても、
サンプリング値が零を中心とする正側および負側にVd
の電圧範囲内であれば、ゼロクロスしたものと判定し
て、このときの他方の相のA/D変換値をオフセット検
出用の値として検出することができる。通常使用される
サンプリング周波数と信号の周波数との関係であれば、
電圧Vdを調整することによって、信号の各ゼロクロス
時点毎にA/D変換のサンプリング値を検出することが
できる。
【0042】図4は、上記A/D変換値のサンプリング
値とゼロクロスとの関係を拡大して模式的に示す図であ
る。図4(b)において、サンプリングクロック(図4
(c))時にサンプリングされるB相のA/D変換値
(図中の黒丸)は、斜線で示す電圧範囲(2Vd)内に
存在する。A相オフセット検出回路は、B相のA/D変
換値がこの電圧範囲(2Vd)内であるか否かを判定
し、電圧範囲(2Vd)内である場合には、B相信号が
近似的にゼロクロスしたもの判定し、このときのA相の
A/D変換値V2を読みとり、オフセット値を検出する
ためのデータとする。
【0043】なお、図4では、B相信号が正から負に変
化するときのゼロクロス時において、A相のA/D変換
値V2(正の値)を検出する場合を示しているが、B相
信号が負から正に変化するときのゼロクロス時において
も、同様にしてA相のA/D変換値v4(負の値)を検
出することができ、このA/D変換値V2(正の値)と
A/D変換値V4(負の値)の値を用いてA相のオフセ
ット値を検出することができる。また、B相のオフセッ
ト値についても、前記A相の場合と同様にして検出する
ことができる。
【0044】図5は、本発明のオフセット補正回路にお
ける各相の信号とオフセット値の関係を示す図である。
図5(a),(b)は、A相信号およびB相信号を示し
ている。前記図2,3,4で示したように、B相信号の
ゼロクロス近傍において、A相の正,負のA/D変換値
V2,V4(図5(c),(d))を検出し、このA/
D変換値V2,V4を用いて前記式(1)で示される演
算により、オフセット値V0A(図5(e))を求める。
このオフセット値V0Aは、図5(e)ではA/D変換値
V4の検出毎に、該A/D変換値V4と一つ前のゼロク
ロス時に検出されたA/D変換値V2を用いて求める場
合を示しているが、A/D変換値V2の検出毎に、該A
/D変換値V2と一つ前のゼロクロス時に検出されたA
/D変換値V4を用いて求めることもできる。また、各
A/D変換値の検出毎に、該A/D変換値と一つ前のゼ
ロクロス時に検出されたA/D変換値とを用いて検出す
ることもでき、この場合には、オフセット検出値の検出
間隔を1/2に短縮することができる。
【0045】B相についても同様にして、A相信号のゼ
ロクロス近傍において、B相の正,負のA/D変換値V
1,V3(図5(f),(g))を検出し、このA/D
変換値V1,V3を用いて前記式(2)で示される演算
により、オフセット値V0B(図5(h))を求める。ま
た、B相についても、前記したA相と同様に、オフセッ
ト値V0Bを求めるA/D変換値の組み合わせを変えるこ
とができる。
【0046】次に、オフセット検出回路のより詳細な構
成および動作について図6,7を用いて説明する。図6
に示すオフセット検出回路は、複数の正のA/D変換値
と負のA/D変換値を用いてその平均値を求める構成で
ある。なお、図6ではA相のオフセット値を求める回路
構成を示し、B相のオフセット値を求める回路構成につ
いては、同様の構成であるため省略している。
【0047】図6において、直列接続したNo1からN
o16の複数個のラッチ回路L2−1〜L2−16と、
J−KフリップフロップF2と、アンドゲートG2とに
よって、正のA/D変換値の複数個読み出して記憶する
回路を構成し、直列接続したNo1からNo16の複数
個のラッチ回路L4−1〜L4−16と、J−Kフリッ
プフロップF4と、アンドゲートG4とによって、負の
A/D変換値の複数個読み出して記憶する回路を構成
し、ラッチ回路L2−1〜L2−16の出力V2−1〜
V2−16と、ラッチ回路L4−1〜L4−16の出力
V4−1〜V4−16を加算する加算回路Aと、加算回
路Aの出力を全ラッチ回路の個数で除算する除算回路R
とによって、A/D変換値の平均値を求める回路を構成
する。
【0048】正のA/D変換値の複数個読み出して記憶
する回路を構成と負のA/D変換値の複数個読み出して
記憶する回路を構成は、共通した構成であるため、以下
では、正のA/D変換値の複数個読み出して記憶する回
路を構成を例として説明する。
【0049】直列接続されるラッチ回路L2−1〜L2
−16の先頭のラッチ回路L2−1にはA相のA/D変
換値が入力され、各ラッチ回路L2−1〜L2−16は
アンドゲートG2のタイミングで次のラッチ回路にデー
タを送ると共に、出力V2−1〜V2−16を加算回路
Aに送る。上記ラッチ回路のデータ転送およびデータ出
力は、アンドゲートG2の出力でタイミングをとって行
われる。アンドゲートG2は、オフセット値を検出する
条件が満足されたときにイネーブル信号を発するもので
あり、正のA/D変換値V2を検出する場合には、負の
A/D変換値V4がラッチされている条件と、A相のA
/D変換値が正である条件と、B相のA/D変換値が0
±Vdの範囲内である条件が全て満たされたときにイネ
ーブル信号V2ENを発生する。
【0050】そのために、アンドゲートG2には、A相
のA/D変換値のMSBの値と、負のA/D変換値の複
数個読み出して記憶する回路側のイネーブル信号V4EN
をJ端子に入力し、正のA/D変換値の複数個読み出し
て記憶する回路側のイネーブル信号V2ENをK端子に入
力するJ−KフリップフロップF2のQ出力と、B相A
/D変換値が0±Vdの範囲内である判定信号を入力す
る。
【0051】なお、J−KフリップフロップF2は、負
のA/D変換値V4がラッチされているときに出力を行
う回路である。
【0052】これによって、オフセット検出回路は、平
均値を求めるための正および負のA/D変換値を交互に
更新し、正あるいは負のA/D変換値の検出時の偏りを
防止することができる。
【0053】負のA/D変換値の複数個読み出して記憶
する回路についても、同様に構成することができる。
【0054】A/D変換値の平均値を求める回路は、加
算回路Aと除算回路Rで構成することができ、加算回路
Aはラッチ回路L2−1〜L2−16の出力V2−1〜
V2−16と、ラッチ回路L4−1〜L4−16の出力
V4−1〜V4−16を加算し、除算回路Rは加算回路
Aの出力を全ラッチ回路の個数で除算して、A相オフセ
ット値を検出する。加算回路Aに加算するデータ数が上
記構成のように32個の場合には、除算回路Rは5ビッ
ト分シフトするシフト回路で構成することができる。
【0055】図7は図6の構成のオフセット検出回路の
動作例を示す信号図である。図7において、A相および
B相は図7(a)のクロック信号でサンプリングされ、
A/D変換値に変換される(図7(b),(c))。な
お、図7(b),(c)中の点に示すA/D変換値は間
引いて示している。
【0056】A相の正のA/D変換値V2およびA相の
負のA/D変換値V4は、B相のA/D変換値がゼロク
ロス近傍のときに(図7(c))読み取りが行われ、A
相のイネーブル信号V2ENおよびV4ENは、各A/D変
換値V2およびV4の検出毎に出力される。図7
(d),(e)中において、A相のイネーブル信号V2
ENおよびV4ENが出力されていない個所は、図7(b)
中において対応する個所でB相のゼロクロス近傍にA相
のA/D変換値が得られなかったことを表している。
【0057】A相オフセット値は、加算回路および除算
回路による平均値演算手段にによって得られる。図7
(f)に示すA相オフセット値は、加算回路に加えられ
るA/D変換値が徐々に増加し、得られる平均値が徐々
に正しいオフセット値に漸近する様子を示している。
【0058】また、図7(g),(h),(i)は、B
相についてのイネーブル信号V1ENおよびV3EN、およ
びB相オフセット値を表している。この各信号は、前記
A相の図7(d),(e),(f)と同様であるため、
説明を省略する。
【0059】本発明の実施態様によれば、16個のA/
D変換値を用いてオフセット値を求めることによって、
A/D変換値に含まれるノイズの影響を軽減することが
できる。また、16個のA/D変換値を古いデータから
順次更新することによって、オフセットの変化に迅速に
対応することができる。
【0060】本発明の実施態様によれば、オフセット補
正回路をゲートアレイで構成することができるため、コ
スト上で有利となる。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンコー
ダのオフセット補正回路よれば、低速のA/Dコンバー
タ等のサンプリング周期が長い場合にも正確なオフセッ
ト値の検出を行うことができる。また、ノイズの影響を
受けにくい構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンコーダのオフセット補正回路を説
明するための概略ブロック線図である。
【図2】本発明のオフセット検出回路によるオフセット
値の検出動作を説明するための図である。
【図3】本発明のオフセット検出回路のA/D変換値の
サンプリング値とゼロクロスとの関係を示す信号線図で
ある。
【図4】本発明のオフセット検出回路のA/D変換値の
サンプリング値とゼロクロスとの関係を拡大して模式的
に示す図である。
【図5】本発明のオフセット補正回路における各相の信
号とオフセット値の関係を示す図である。
【図6】本発明のオフセット検出回路の詳細な構成を説
明するためのブロック回路図である。
【図7】本発明のオフセット検出回路の動作を説明する
ための信号線図である。
【図8】エンコーダのオフセットを説明するための図で
ある。
【図9】従来のオフセット補正方法を説明するための信
号線図である。
【図10】従来のオフセット補正回路を説明するための
概略ブロック線図である。
【図11】従来のオフセット補正回路におけるゼロクロ
スとサンプリングとの関係を説明するための図である。
【図12】従来のオフセット補正回路におけるゼロクロ
スとサンプリングとの関係を説明するための図である。
【図13】従来のオフセット補正回路におけるゼロクロ
スとサンプリングとの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1 オフセット補正回路 2A,2B A/D変換器 3 角度検出回路 10A,10B オフセット検出回路 11A,11B 減算回路 A 加算回路 F2,F4 J−Kフリップフロップ G2,G4 アンドゲート L2−1〜L2−16,L4−1〜L4−16 ラッチ
回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相が相互にほぼ90度異なる2相の信
    号を同一タイミングでA/D変換して得られるデジタル
    信号に基づいて角度信号を検出するエンコーダにおい
    て、他方の相のA/D変換値が零の近傍の場合の一方の
    相のA/D変換値を用いて、一方の相のオフセット値を
    求めるオフセット検出回路と、前記オフセット値を用い
    て一方の相のオフセットを補償する補償回路とを備えた
    ことを特徴とするエンコーダのオフセット補正回路。
  2. 【請求項2】 前記オフセット検出回路は、他方の相の
    A/D変換値が零の近傍のしきい値で設定される範囲内
    にある場合における、一方の相の正のA/D変換値と負
    のA/D変換値との平均値を演算し、該平均値を一方の
    相のオフセット値として検出することを特徴とする請求
    項1記載のエンコーダの補正回路。
  3. 【請求項3】 前記オフセット値は、複数の正のA/D
    変換値と負のA/D変換値の平均値であることを特徴と
    する請求項2記載のエンコーダのオフセット補正回路。
  4. 【請求項4】 平均値を求めるための前記正のA/D変
    換値と負のA/D変換値は、交互に更新することを特徴
    とする請求項3記載のエンコーダのオフセット補正回
    路。
  5. 【請求項5】 前記オフセット検出回路は、各相に対し
    て、一端のラッチ回路をA/D変換値の入力端とする直
    列接続した複数個のラッチ回路を正および負のA/D変
    換値に対して備え、正側および負側の直列ラッチ回路の
    各出力を加算し、ラッチ回路の個数で除算して平均値を
    求める演算回路を備えたことを特徴とする請求項3,ま
    たは4記載のエンコーダのオフセット補正回路。
  6. 【請求項6】 前記補償回路は、一方の相のA/D変換
    値から、前記オフセット検出回路で求めた一方の相のオ
    フセット値を減算する減算回路であることを特徴とする
    請求項1,2,3,4又は5記載のエンコーダのオフセ
    ット補正回路。
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