JPH1062205A - Rotary slit plate and rotation-detecting apparatus using the same - Google Patents

Rotary slit plate and rotation-detecting apparatus using the same

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JPH1062205A
JPH1062205A JP21556696A JP21556696A JPH1062205A JP H1062205 A JPH1062205 A JP H1062205A JP 21556696 A JP21556696 A JP 21556696A JP 21556696 A JP21556696 A JP 21556696A JP H1062205 A JPH1062205 A JP H1062205A
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JP
Japan
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slit
rotation
light
slit plate
pattern
Prior art date
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JP21556696A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Matsuzaki
勉 松崎
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a strict positional detection using a fixed slit, by providing a slit pattern asymmetric to a rotational direction. SOLUTION: The light from a light-emitting diode passes through a disk- shaped rotary slit part 2 fitted perpendicularly to a shaft (drive shaft) and enters a photosensor. A waveform of the light is shaped to rectangular. The rotary slit part 2 is provided with a slit 10 which forms a certain fixed pattern, namely, a slit pattern whereby output pulses are different between rotational directional CW and CCW and which is not uniform in length (Breadth) in a circumferential direction. The shaped rectangular pulses show different waveforms in the rotational directions CW and CCW. In consequence, a fixed slit is not used and a strict positional detection is eliminated.

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】本発明は回転スリット板及び
それを用いた回転検出装置に関し、特にシャフトエンコ
ーダ用の回転スリット板及びそれを用いた回転検出装置
に関する。
The present invention relates to a rotating slit plate and a rotation detecting device using the same, and more particularly to a rotating slit plate for a shaft encoder and a rotation detecting device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】シャフトエンコーダ用の回転検出装置
で、シャフトの回転方向も検出する必要のある場合に
は、従来は図4(a)に示すように、二個または一個の
発光ダイオード1からの光が、シャフトに垂直に取り付
けられた円板状の回転スリット部2と、これに対向する
形に固定配置された固定スリット部2−1とを通過し、
フォトセンサ3−1,2で検出(電気信号に変換)さ
れ、波形整形(4−1,2)されてA相、B相の二つの
矩形波パルスとなる。
2. Description of the Related Art When it is necessary to detect the rotation direction of a shaft by a rotation detector for a shaft encoder, conventionally, as shown in FIG. The light passes through a disk-shaped rotary slit portion 2 vertically attached to the shaft and a fixed slit portion 2-1 fixed and arranged to face the rotary slit portion 2,
The signals are detected (converted into electric signals) by the photosensors 3-1 and 3-1 and subjected to waveform shaping (4-1 and 4-2) to form two A-phase and B-phase rectangular wave pulses.

【0003】この二つの矩形波パルスは図4(b)に示
すように、B相に比べてA相は90゜位相がずれてい
て、例えばシャフトが時計方向(CW)に回転している
ときは、A相が位相が進み、シャフトが反時計方向に回
転しているときは、A相が位相が遅れる。
As shown in FIG. 4B, these two rectangular wave pulses are out of phase by 90.degree. In phase A as compared to phase B, for example, when the shaft is rotating clockwise (CW). In phase A, when the phase A is advanced and the shaft is rotating counterclockwise, the phase A is delayed.

【0004】回転スリット部2と固定スリット部2−1
は、例えば図6(a)に示すようにガラス円板に、遮光
スリットをフォトプロセス(銀感光剤を塗ってマスクを
使って感光させる)で成形する。遮光スリットは円板の
中心から放射状に等間隔に配置された黒色(例えば酸化
銀の)の帯で、固定スリット部2−1は図6(b)に示
すように、B’部に比べA’部は帯の配置が90゜位相
がずれている。
[0004] Rotating slit section 2 and fixed slit section 2-1
For example, as shown in FIG. 6A, a light shielding slit is formed in a glass disk by a photo process (a silver photosensitive agent is applied and exposed using a mask). The light-shielding slit is a black (for example, silver oxide) band radially arranged at equal intervals from the center of the disk, and the fixed slit portion 2-1 has a smaller A than the B ′ portion as shown in FIG. 6B. In the 'part, the arrangement of the bands is 90 ° out of phase.

【0005】発光ダイオード1が二個ある場合は、二個
の発光ダイオード1とフォトセンサ3−1,2を図6
(b)のA’部とB’部に対向させる。発光ダイオード
1が一個の場合は、図6(b)のA’部とB’部の接続
部に設け、フォトセンサ3−1,2は発光ダイオード1
に近いA’部とB’部に設ける。
When there are two light emitting diodes 1, the two light emitting diodes 1 and the photosensors 3-1 and 3-1 are connected as shown in FIG.
It is made to face the A 'part and the B' part of (b). When one light emitting diode 1 is provided, the light emitting diode 1 is provided at the connection portion between the A ′ portion and the B ′ portion in FIG.
Are provided in the A ′ section and the B ′ section close to.

【0006】回転スリット部2と固定スリット部2−1
の遮光帯と、その間の透過部とはほぼ等しい幅なので、
波形整形(4−1,2)されたA相及びB相のパルス波
形はほぼ対称矩形波となる。またA相とB相は位相が9
0゜ずれる。図5に示すように、A相の矩形波パルスは
二分して、一方はゲート31を介し、他方はゲート32
及び33を介して位相を反転した形で、キャパシタC
1,C2及びレジスタR1,R2で微分し、ゲート34
及び35を介して互いに逆位相の二つのパルスを導出す
る。
Rotating slit section 2 and fixed slit section 2-1
Since the light-shielding band of and the transmission part between them are almost the same width,
The A-phase and B-phase pulse waveforms whose waveforms have been shaped (4-1, 2) are substantially symmetric rectangular waves. The phase of A phase and B phase is 9
It shifts by 0 ゜. As shown in FIG. 5, the A-phase rectangular wave pulse is bisected, one through the gate 31 and the other through the gate 32.
And 33, the capacitor C
, C2 and registers R1 and R2, and gate 34
And 35, two pulses of opposite phase are derived.

【0007】この逆位相の二つのパルスとB相の矩形波
パルスとを、NANDゲート36及び37でゲートする
と、ダウンパルスとアップパルスが導出される。このダ
ウンパルスとアップパルスを、NANDゲート38及び
39で構成されるフリップフロップに加えると、NAN
Dゲート39の出力としてシャフトの回転方向(例えば
CWの時”1”、CCWの時”0”)が検出できる。
When these two pulses of opposite phase and the rectangular pulse of phase B are gated by NAND gates 36 and 37, a down pulse and an up pulse are derived. When the down pulse and the up pulse are applied to a flip-flop composed of NAND gates 38 and 39, NAN
The rotation direction of the shaft (for example, "1" for CW, "0" for CCW) can be detected as the output of the D gate 39.

【0008】また、ダウンパルスとアップパルスをNA
NDゲート40で混合すると、シャフトの回転位相を示
すパルス出力が得られる。
Further, the down pulse and the up pulse are set to NA
When mixed by the ND gate 40, a pulse output indicating the rotational phase of the shaft is obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図4(a)に示すシャ
フトエンコーダの場合は、極めて精度の高いシャフトの
位置検出が得られるが、固定スリットと回転スリットの
取り付け精度の調整が困難であり、高価となることは避
けられない。
In the case of the shaft encoder shown in FIG. 4A, extremely accurate shaft position detection can be obtained, but it is difficult to adjust the mounting accuracy of the fixed slit and the rotating slit. It is inevitable that it will be expensive.

【0010】一方、油圧等を駆動源としてケーブル等の
繰り出し、巻き取りを行う装置のケーブルドラムに直結
されるロータリーエンコーダの場合は、それほど厳しい
位置検出は必要としない。
On the other hand, in the case of a rotary encoder directly connected to a cable drum of a device for feeding and winding a cable or the like using hydraulic pressure or the like as a drive source, not so severe position detection is required.

【0011】本発明の目的は、厳しい位置検出を必要と
しないロータリーエンコーダのための回転スリット板及
びそれを用いた回転検出装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a rotary slit plate for a rotary encoder that does not require strict position detection and a rotation detecting device using the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、円板状
の回転板に設けられたスリットを透過する光を受光素子
で受光してパルス信号に変換することにより回転検出を
行なうエンコーダのスリット板であって、前記回転方向
に対して非対称なスリットパターンを有することを特徴
とするスリット板が得られる。
According to the present invention, there is provided an encoder for detecting rotation by receiving light transmitted through a slit provided in a disk-shaped rotating plate by a light receiving element and converting the light into a pulse signal. A slit plate having a slit pattern that is asymmetric with respect to the rotation direction is obtained.

【0013】そして前記スリットパターンは、円周方向
に沿って順次その幅が変化する複数のスリットの配列パ
ターンであることを特徴としている。
[0013] The slit pattern is characterized in that it is an array pattern of a plurality of slits whose width changes sequentially along the circumferential direction.

【0014】本発明によれば、上記のスリット板と、こ
のスリット板を挟んで設けられた発光及び受光素子と、
前記受光素子からの出力に応じて回転検出をなす手段と
を含むことを特徴とする回転検出装置が得られる。
According to the present invention, the above-mentioned slit plate, a light emitting and receiving element provided with the slit plate interposed therebetween,
Means for detecting rotation in accordance with the output from the light receiving element.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明による回転位置検出装置の実
施例の構成を示すブロック図であり、図4と同等部分は
同一符号にて示している。なお、重複する説明は省略す
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a rotational position detecting device according to the present invention, and the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In addition, overlapping description is omitted.

【0017】図1(a)において、発光ダイオード1か
ら出た光は、シャフト(ドラムシャフト)に垂直に取り
付けられた円板状の回転スリット部2を透過してフォト
センサ3に入射し、波形整形(4)されて矩形波形とな
る。
In FIG. 1 (a), light emitted from a light emitting diode 1 passes through a disk-shaped rotating slit portion 2 vertically mounted on a shaft (drum shaft), enters a photosensor 3, and has a waveform. It is shaped (4) into a rectangular waveform.

【0018】回転スリット部2には図2に示すように、
ある決まったパターンすなわち、CW方向とCCW方向
とで、互いに出力パルス幅が異なるようなスリットパタ
ーンを形成して、円周方向に等長(幅)でないスリット
10を設けることにより、波形整形された矩形波パルス
は図1(b)に示すような波形となる。この場合、回転
スリット部2の回転方向のCWとCCWによって異なる
波形が得られる。
As shown in FIG. 2, the rotary slit portion 2 has:
By forming a slit pattern in which output pulse widths are different from each other in a predetermined pattern, that is, in the CW direction and the CCW direction, the waveform is shaped by providing slits 10 that are not equal in length (width) in the circumferential direction. The rectangular pulse has a waveform as shown in FIG. In this case, different waveforms are obtained depending on CW and CCW in the rotation direction of the rotation slit section 2.

【0019】図3に示すパルス検出回路は、波形整形さ
れた矩形波パルスを、ゲート21,22を介してAND
回路23のゲート入力とし、ゲートが開いている間だけ
クロックをカウンタ25でカウントアップする。カウン
タ25でカウントされた値は、ゲート21の出力とクロ
ックで動作するタイミング発生回路24を介して、AN
D回路23のゲートが終了した時点でラッチ26にラッ
チすると共に、カウンタ25をクリアする。
The pulse detection circuit shown in FIG.
The clock is counted up by the counter 25 only while the gate is open. The value counted by the counter 25 is input to the output of the gate 21 and the timing generation circuit 24 which operates on the clock, and
When the gate of the D circuit 23 is completed, the data is latched by the latch 26 and the counter 25 is cleared.

【0020】この場合、カウンタ25、ラッチ26、C
PU27を結ぶ配線は、nビットのパラレル配線であ
る。
In this case, the counter 25, latch 26, C
The wiring connecting the PUs 27 is an n-bit parallel wiring.

【0021】ラッチされたカウンタ25のカウント値
は、回転スリット部2に設けられたスリット10の円周
方向の長さに比例し、CPU27でカウント値の並び順
序で正転(CW)/逆転(CCW)を判別することがで
き、カウント値により回転速度が判別できる。
The count value of the latched counter 25 is proportional to the circumferential length of the slit 10 provided in the rotary slit section 2, and the CPU 27 causes the CPU 27 to perform normal rotation (CW) / reverse rotation (CW) / counter rotation in the arrangement order of the count value. CCW) can be determined, and the rotation speed can be determined from the count value.

【0022】例えば、回転スリット部2のスリット10
のスリット長さを3種類とし、長さの比を4:2:1と
すると、正転(CW)の場合カウント値(のパターン)
も当然4:2:1となる。逆転の場合は、1:2:4の
カウント値(のパターン)が得られるので、正転(C
W)/逆転(CCW)を判別できる。
For example, the slit 10 of the rotary slit section 2
Assuming that there are three types of slit lengths and the length ratio is 4: 2: 1, the count value (pattern) in the case of forward rotation (CW)
Is naturally 4: 2: 1. In the case of reverse rotation, a count value (pattern of) of 1: 2: 4 is obtained.
W) / reverse rotation (CCW).

【0023】またパターンの出現回数をカウントするこ
とで回転数を認識できる。回転速度は、(シャフトが1
r.p.mで回転したときのカウント数)/(得られた
カウント数)で得られる。
The number of rotations can be recognized by counting the number of appearances of the pattern. Rotation speed is (shaft is 1
r. p. It is obtained by (count number when rotating at m) / (obtained count number).

【0024】回転スリット部2に4:2:1のスリット
パターンを四組配置する場合、それぞれのスリット長さ
を4mm,2mm,1mmとし、スリット10の相互間
の間隔を2mmとすると、スリット10の配置位置の円
周長は(4+2+1)×4+2×12=40(mm)と
なる。
When four sets of 4: 2: 1 slit patterns are arranged in the rotary slit section 2, the slit lengths are set to 4 mm, 2 mm, and 1 mm, and the interval between the slits 10 is set to 2 mm. The circumferential length of the arrangement position is (4 + 2 + 1) × 4 + 2 × 12 = 40 (mm).

【0025】クロック周波数を3,000Hzとする
と、シャフトが1r.p.mで回転したときの4mmの
スロットのカウント数は、(4/40)×60(s)×
3,000=18,000となる。
Assuming that the clock frequency is 3,000 Hz, the shaft is driven at 1 r. p. The count number of a 4 mm slot when rotated at m is (4/40) × 60 (s) ×
3,000 = 18,000.

【0026】この時、得られたカウント値が1,800
であったとすると、18,000/1,800=10
(r.p.m)となり、回転速度が得られる。クロック
周波数を充分に大きくとれば、精度の高い回転速度検出
ができる。
At this time, the obtained count value is 1,800.
Is 18,000 / 1,800 = 10
(Rpm), and a rotation speed can be obtained. If the clock frequency is set sufficiently high, the rotation speed can be detected with high accuracy.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、固定スリ
ットを使用せず、経済的なロータリーエンコーダが得ら
れる効果がある。
As described above, the present invention has an effect that an economical rotary encoder can be obtained without using a fixed slit.

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

【図1】(a)は本発明の実施例のブロック図、(b)
はその動作波形図である。
FIG. 1A is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is an operation waveform diagram thereof.

【図2】本発明の回転スリット部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a rotary slit section of the present invention.

【図3】図1の出力パルスを処理するパルス検出回路の
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a pulse detection circuit that processes the output pulse of FIG. 1;

【図4】(a)は従来のロータリーエンコーダのブロッ
ク図、(b)はその出力パルスの例を示す図である。
FIG. 4A is a block diagram of a conventional rotary encoder, and FIG. 4B is a diagram illustrating an example of an output pulse thereof.

【図5】図4の出力パルスを処理するパルス検出回路の
例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a pulse detection circuit that processes the output pulse of FIG. 4;

【図6】従来の回転スリット及び固定スリットの平面図
である。
FIG. 6 is a plan view of a conventional rotating slit and a fixed slit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光ダイオード 2 回転スリット部 3 フォトセンサ 4 波形整形 21,22 ゲート 23 ANDゲート 24 タイミング発生回路 25 カウンタ 26 ラッチ 27 CPU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting diode 2 Rotation slit part 3 Photosensor 4 Waveform shaping 21 and 22 Gate 23 AND gate 24 Timing generation circuit 25 Counter 26 Latch 27 CPU

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円板状の回転板に設けられたスリットを
透過する光を受光素子で受光してパルス信号に変換する
ことにより回転検出を行なうエンコーダのスリット板で
あって、前記回転方向に対して非対称なスリットパター
ンを有することを特徴とするスリット板。
1. A slit plate of an encoder for detecting rotation by receiving light transmitted through a slit provided on a disk-shaped rotating plate by a light receiving element and converting the light into a pulse signal, wherein the slit plate is provided in the rotation direction. A slit plate having a slit pattern that is asymmetrical to the slit plate.
【請求項2】 前記スリットパターンは、円周方向に沿
って順次その幅が変化する複数のスリットの配列パター
ンであることを特徴とする請求項1記載のスリット板。
2. The slit plate according to claim 1, wherein the slit pattern is an array pattern of a plurality of slits whose width sequentially changes along a circumferential direction.
【請求項3】 請求項1または2記載のスリット板と、
このスリット板を挟んで設けられた発光及び受光素子
と、前記受光素子からの出力に応じて回転検出をなす手
段とを含むことを特徴とする回転検出装置。
3. The slit plate according to claim 1 or 2,
A rotation detecting device comprising: a light emitting and light receiving element provided with the slit plate interposed therebetween; and means for detecting rotation according to an output from the light receiving element.
JP21556696A 1996-08-15 1996-08-15 Rotary slit plate and rotation-detecting apparatus using the same Withdrawn JPH1062205A (en)

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Cited By (5)

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Effective date: 20031104