JPS58147654A - 光学式周波数発電機 - Google Patents
光学式周波数発電機Info
- Publication number
- JPS58147654A JPS58147654A JP3096882A JP3096882A JPS58147654A JP S58147654 A JPS58147654 A JP S58147654A JP 3096882 A JP3096882 A JP 3096882A JP 3096882 A JP3096882 A JP 3096882A JP S58147654 A JPS58147654 A JP S58147654A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotary encoder
- frequency generator
- light
- encoder
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/486—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by photo-electric detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は小型で高精度な光学式周波数発電機に関する。
従来モータ等の回転体の回転速度検出機構として、磁気
式又は光学式の周波数発電機が提案されている。レコー
ドプレーヤー用ホノモータあるいはテープレコーダ用キ
ャプスタンモータ等においては位相同期制御を含む高精
度速度制御が必要な為、この周波数発電機（Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒの略でＦＧと称す）の具
備すべき条件としては、■ ＦＯ自身が回転むら信号を
発生しない事■ 外来雑音、誘導に強い事 Ｃモータ回転に悪影替を与えない事 ■ 出力電圧が高い事 ■ 構造が簡単で、小型である事 などがあげられ、これらの条件を満たす為に１第１図に
示すような全周対向型磁気式ＦＧが提案された。第１図
のＦＧの構成を簡単に説明すると、内周を歯型に切った
固定子１とこの固定子１の内側に外周を歯型に切った回
転子２を設け、固定子１の歯１ａと回転子２の歯２ａは
同数で互いに向き合うよう構成され、更に固定子１から
回転子２に至るヨーク（第１図では固定子１と一体化さ
れている）の途中に磁石の断片３が置かれ、史にヨーク
の一部に巻線４が巻かれている。これらの固定子１と回
転子２は鉄などの軟磁性体材料で構成されておシ、回転
子２が回転する場合を考えると固定子１の歯１ａと回転
子２の歯２ａが向き合った時はこの磁気回路の磁気抵抗
が小さくなシ、磁石から出る磁束が流れやすくなる。又
歯と谷が向きあった時は逆に磁気抵抗が犬きくなシ、磁
束が流れにくくなる。その結果流れる磁束の量が交互に
変わシ、巻線４の両端に交流電圧が得られるようになっ
ている。このＦＣ，は検出が全周積分型になっている為
、例えば第２図に示すような一点検出型の磁気式ＦＧに
比して精度が良い。ここで第２図の一点検出型のＦＧの
構成を簡単に説明すると、５は歯車で、６はマグネット
、７は検出用磁気ヘッドである。歯車５が回転軸に取シ
付けられ、回転軸が回転すると歯車５０山と谷が検出用
磁気へノド７の前面を交互に横切る為、この部分の磁気
回路の磁気抵抗が変化し、マグネット６からの磁束が変
化して検出ヘッド７には交流信号が得られる。しかしな
がら本方式は歯車５の偏心、歯車６の傾き、歯車６の加
工精度が直接検出誤差となる為、前述したように第１図
に示した全周積分型に比して高精度を得る事が非笛に困
難である。一方、全周積分型磁気式ＦＣの欠点としては
高周波を得ようとする場合形状が大きくなる事である。
式又は光学式の周波数発電機が提案されている。レコー
ドプレーヤー用ホノモータあるいはテープレコーダ用キ
ャプスタンモータ等においては位相同期制御を含む高精
度速度制御が必要な為、この周波数発電機（Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒの略でＦＧと称す）の具
備すべき条件としては、■ ＦＯ自身が回転むら信号を
発生しない事■ 外来雑音、誘導に強い事 Ｃモータ回転に悪影替を与えない事 ■ 出力電圧が高い事 ■ 構造が簡単で、小型である事 などがあげられ、これらの条件を満たす為に１第１図に
示すような全周対向型磁気式ＦＧが提案された。第１図
のＦＧの構成を簡単に説明すると、内周を歯型に切った
固定子１とこの固定子１の内側に外周を歯型に切った回
転子２を設け、固定子１の歯１ａと回転子２の歯２ａは
同数で互いに向き合うよう構成され、更に固定子１から
回転子２に至るヨーク（第１図では固定子１と一体化さ
れている）の途中に磁石の断片３が置かれ、史にヨーク
の一部に巻線４が巻かれている。これらの固定子１と回
転子２は鉄などの軟磁性体材料で構成されておシ、回転
子２が回転する場合を考えると固定子１の歯１ａと回転
子２の歯２ａが向き合った時はこの磁気回路の磁気抵抗
が小さくなシ、磁石から出る磁束が流れやすくなる。又
歯と谷が向きあった時は逆に磁気抵抗が犬きくなシ、磁
束が流れにくくなる。その結果流れる磁束の量が交互に
変わシ、巻線４の両端に交流電圧が得られるようになっ
ている。このＦＣ，は検出が全周積分型になっている為
、例えば第２図に示すような一点検出型の磁気式ＦＧに
比して精度が良い。ここで第２図の一点検出型のＦＧの
構成を簡単に説明すると、５は歯車で、６はマグネット
、７は検出用磁気ヘッドである。歯車５が回転軸に取シ
付けられ、回転軸が回転すると歯車５０山と谷が検出用
磁気へノド７の前面を交互に横切る為、この部分の磁気
回路の磁気抵抗が変化し、マグネット６からの磁束が変
化して検出ヘッド７には交流信号が得られる。しかしな
がら本方式は歯車５の偏心、歯車６の傾き、歯車６の加
工精度が直接検出誤差となる為、前述したように第１図
に示した全周積分型に比して高精度を得る事が非笛に困
難である。一方、全周積分型磁気式ＦＣの欠点としては
高周波を得ようとする場合形状が大きくなる事である。
すなわち歯型全製造する場合モジュールの関係から歯数
Ｚが決まると必然的に、 Ｄ＝（Ｚ＋２ ）Ｍ Ｄ：歯車の直径 Ｚ：歯数 Ｍ：″モジュールとなシ、
歯車の直径りが決定され、それ以上小さくする事が困難
である。又モジュールを小さくすると歯型が小さくなシ
、磁気抵抗の変化が小さくなって高出力が得られない。
Ｚが決まると必然的に、 Ｄ＝（Ｚ＋２ ）Ｍ Ｄ：歯車の直径 Ｚ：歯数 Ｍ：″モジュールとなシ、
歯車の直径りが決定され、それ以上小さくする事が困難
である。又モジュールを小さくすると歯型が小さくなシ
、磁気抵抗の変化が小さくなって高出力が得られない。
従ってこれらの関係から歯車の形状を小さくするには限
界がある。又この全周積分型磁気ＦＧｉｉ近の高密度記
録ビデオテープレコーダの直接駆動型のキャプスタンモ
ータの回転速度検出用として使用する場合、モータの回
転数が６ｏｒｐｍ以下の超低速の為高出力を得られず、
騨が劣化し、検出誤差の原因となる。
界がある。又この全周積分型磁気ＦＧｉｉ近の高密度記
録ビデオテープレコーダの直接駆動型のキャプスタンモ
ータの回転速度検出用として使用する場合、モータの回
転数が６ｏｒｐｍ以下の超低速の為高出力を得られず、
騨が劣化し、検出誤差の原因となる。
又磁気式の場合モータ自身の発生する磁束全誘導してノ
イズの原因となシ、これも検出誤差となっ・て回転むら
を誘発する原因となる。更に磁気式の欠点として第１図
に示したような全周積分型ＦＣの場合相対する歯車の磁
気吸引力によってモータに微少な振動を与える事である
。
イズの原因となシ、これも検出誤差となっ・て回転むら
を誘発する原因となる。更に磁気式の欠点として第１図
に示したような全周積分型ＦＣの場合相対する歯車の磁
気吸引力によってモータに微少な振動を与える事である
。
本発明は斯かる欠点を解消し、小型で高出力。
高いが得られる全周積分型光学式ＦＧを提供するもので
ある。本発明に基いて構成される実施例を第３図に示す
。８は平面光源、９は例えばモータの回転軸と一体の回
転軸、１０はスリット１ｏａ’ｚｎ個有するロータリー
エンコーダで、回転軸９に取シ付けられている。１１は
ロータリーエンコーダ１０のスリン）１０＆と同ピンチ
の光遮蔽部材１１１Ｌを有する光電変換素子で、一般に
セレン太陽電池（以下Ｓｅ太陽電池と称す）又はアモル
ファスシリコン太陽電池（以下ａ−８ｉ太陽電池と称す
）から構成されておシ、この光電変換素子１１は固定６
ｂ付けられている。第３図において平面光源８から出た
光８２Ｌはロータリーエンコーダ、１０のスリン）１０
ａｉ通じて光電変換素子１１に投射されるが、ロータリ
ーエンコーダ１゜は回転軸９と共に回転する為、第４図
（ａ）に示すように光電変換素子１１に平面光源からの
光が全周に投射される場合と同図（ｂｌに示すように投
射されない場合が交互に発生する。しだがって光電変換
素子１１には交流信号が得られる。今回転軸９の回転速
度ｆｆｉＭ（回転／Ｓ）とすれば、Ｐ＝ｎ−輩（Ｈｚ） ｎ：ロータリーエンコーダのスリット数で決定される周
波数Ｐが得られる。
ある。本発明に基いて構成される実施例を第３図に示す
。８は平面光源、９は例えばモータの回転軸と一体の回
転軸、１０はスリット１ｏａ’ｚｎ個有するロータリー
エンコーダで、回転軸９に取シ付けられている。１１は
ロータリーエンコーダ１０のスリン）１０＆と同ピンチ
の光遮蔽部材１１１Ｌを有する光電変換素子で、一般に
セレン太陽電池（以下Ｓｅ太陽電池と称す）又はアモル
ファスシリコン太陽電池（以下ａ−８ｉ太陽電池と称す
）から構成されておシ、この光電変換素子１１は固定６
ｂ付けられている。第３図において平面光源８から出た
光８２Ｌはロータリーエンコーダ、１０のスリン）１０
ａｉ通じて光電変換素子１１に投射されるが、ロータリ
ーエンコーダ１゜は回転軸９と共に回転する為、第４図
（ａ）に示すように光電変換素子１１に平面光源からの
光が全周に投射される場合と同図（ｂｌに示すように投
射されない場合が交互に発生する。しだがって光電変換
素子１１には交流信号が得られる。今回転軸９の回転速
度ｆｆｉＭ（回転／Ｓ）とすれば、Ｐ＝ｎ−輩（Ｈｚ） ｎ：ロータリーエンコーダのスリット数で決定される周
波数Ｐが得られる。
以上のような構成にＪｊ：ｌ、全周積分型光学式ＦＧが
実現出来る′。これによシ全周積分型である為、ロータ
リエンコーダ１０の回転軸９への取シ付は時の偏心、傾
き、またスリットの幅精度についても一点検出型ＦＣ，
に比して許容出来る為モータ等の高精度々回転検出が可
能となる。又光学式である為モータの超低速回転時でも
高出力、高Ｓ／Ｎが得られ、更に磁気式ＦＧに見られる
ような回転子と固定子の磁気吸引力による振動もないも
のである。又、本方式の大きな長所として形状の小形化
が可能になる事である。すなわち磁気式では歯車の機械
加工上で形状の限界があったもの力；光学式ではＳｓ又
はａ−３ｉ太陽電池上に光遮蔽部材を８０〜１００μｍ
の精度で蒸着する事が可能である為、磁気式に比して約
半分の大きさにする事が可能である。（磁気式、光学式
で同一周波数が得られるＦＧを考えた場合） 又、太陽電池の周波数特性もＳｅで数ｋＨｚ、ａ −８
ｉで数十ｋＨ２得られる事が確認されておシ、ビデオチ
ープレコータ゛やテープレコーダ等のモータの回転速度
検出には十分使用可能である。
実現出来る′。これによシ全周積分型である為、ロータ
リエンコーダ１０の回転軸９への取シ付は時の偏心、傾
き、またスリットの幅精度についても一点検出型ＦＣ，
に比して許容出来る為モータ等の高精度々回転検出が可
能となる。又光学式である為モータの超低速回転時でも
高出力、高Ｓ／Ｎが得られ、更に磁気式ＦＧに見られる
ような回転子と固定子の磁気吸引力による振動もないも
のである。又、本方式の大きな長所として形状の小形化
が可能になる事である。すなわち磁気式では歯車の機械
加工上で形状の限界があったもの力；光学式ではＳｓ又
はａ−３ｉ太陽電池上に光遮蔽部材を８０〜１００μｍ
の精度で蒸着する事が可能である為、磁気式に比して約
半分の大きさにする事が可能である。（磁気式、光学式
で同一周波数が得られるＦＧを考えた場合） 又、太陽電池の周波数特性もＳｅで数ｋＨｚ、ａ −８
ｉで数十ｋＨ２得られる事が確認されておシ、ビデオチ
ープレコータ゛やテープレコーダ等のモータの回転速度
検出には十分使用可能である。
次に、ロータリーエンコーダ１０のスリット１０２Ｌの
幅Ｗｓと光電変換素子１１の光遮蔽部材１１＆の幅Ｗｐ
について説明すると、第４図（ａ）。
幅Ｗｓと光電変換素子１１の光遮蔽部材１１＆の幅Ｗｐ
について説明すると、第４図（ａ）。
（ｂｌに示しだ関係から、Ｗｓ）Ｗｐ の場合は）
光電変換素子１１に完全に光が遮断される場合がない為
、光電変換素子１１の出力に直流成分が重畳し、コント
ラストが悪くなる。従って少なくともＷｓ≦Ｗｐ の
関係を満足するようにｗｓ、ｗｐ２決定する必要がある
。
光電変換素子１１に完全に光が遮断される場合がない為
、光電変換素子１１の出力に直流成分が重畳し、コント
ラストが悪くなる。従って少なくともＷｓ≦Ｗｐ の
関係を満足するようにｗｓ、ｗｐ２決定する必要がある
。
平面光源８の光が理想的な平行光の場合は、Ｗｓ ＝
Ｗｌ） で良いが一般的には散乱光である為、又反射
光が光電変換素子１１に入射する事を考えるとＷｓ（Ｗ
ｐ とする方が良い。
Ｗｌ） で良いが一般的には散乱光である為、又反射
光が光電変換素子１１に入射する事を考えるとＷｓ（Ｗ
ｐ とする方が良い。
次に光電変換素子１１ｉＳ６又はａ −Ｓｉ太陽電池で
構成する場合、電池の内部抵抗を下げる為に第６図に示
すように光遮蔽部材１１ ＆’ｉ連結部材１１ｂで連結
し、太陽電池の電極の一端として構成するようにした方
が応答性が良くなシ、ノイズ誘導も少なくする事が出来
る。
構成する場合、電池の内部抵抗を下げる為に第６図に示
すように光遮蔽部材１１ ＆’ｉ連結部材１１ｂで連結
し、太陽電池の電極の一端として構成するようにした方
が応答性が良くなシ、ノイズ誘導も少なくする事が出来
る。
次に本発明に基く別の実施例を第６図を用いて説明する
。第６図において９は回転軸、８は平面光源、１ｏはス
リン）１０＆ｉｎ個有する口〜ター リーエンコ〜ダで
、回転軸９に取シっけられておシ、ここまでの構成は第
３図に示した実施例のものと同じである。次に第３図の
実施例と異なる点は回転軸９に取シ付けられたロータリ
ーエンコーダ１０と同一のスリットピンチを有するロー
タリーエンコーダ１２ｆ：光遮蔽部材のない光電変換素
子１３の前面に設ける事である。このようにすれば第３
図の光遮蔽部材１１ａ’ｉ有する光電変換素子１１と同
様な効果が得られる。面この場合はロータリーエンコー
ダ１ｏのスリン）１０ａの幅ｗｓとスリット１０ａの分
離部の幅Ｎｏ （第４図すに図示）との関係は、Ｗｓ
＝Ｗｏとなるようにしだものを使用する事が望ましい。
。第６図において９は回転軸、８は平面光源、１ｏはス
リン）１０＆ｉｎ個有する口〜ター リーエンコ〜ダで
、回転軸９に取シっけられておシ、ここまでの構成は第
３図に示した実施例のものと同じである。次に第３図の
実施例と異なる点は回転軸９に取シ付けられたロータリ
ーエンコーダ１０と同一のスリットピンチを有するロー
タリーエンコーダ１２ｆ：光遮蔽部材のない光電変換素
子１３の前面に設ける事である。このようにすれば第３
図の光遮蔽部材１１ａ’ｉ有する光電変換素子１１と同
様な効果が得られる。面この場合はロータリーエンコー
ダ１ｏのスリン）１０ａの幅ｗｓとスリット１０ａの分
離部の幅Ｎｏ （第４図すに図示）との関係は、Ｗｓ
＝Ｗｏとなるようにしだものを使用する事が望ましい。
又前述の如く、ｗｓ≦Ｗｐなる関係を保つためにはロー
タリーエンコーダ１２ノスリツト１２ａの＝ｗｐｓドロ
ータリーエンコーダ１０のスリン）１０ａの幅Ｗｓの関
係ｉｔｓ≧Ｗｐｓとなるように決定すれば良い。尚この
時はロータリーエンコーダ１０．１２のスリット１０２
Ｌ、１２１Ｌのピッチは同じでスリットの幅のみ上記関
係を満たすようにする必要がある。
タリーエンコーダ１２ノスリツト１２ａの＝ｗｐｓドロ
ータリーエンコーダ１０のスリン）１０ａの幅Ｗｓの関
係ｉｔｓ≧Ｗｐｓとなるように決定すれば良い。尚この
時はロータリーエンコーダ１０．１２のスリット１０２
Ｌ、１２１Ｌのピッチは同じでスリットの幅のみ上記関
係を満たすようにする必要がある。
μ上の実施例で説明したように、本発明にょればロータ
リーエンコーダの回転軸への取シ付は時の偏心や傾き等
の影響をほとんど受けることなく高精度の回転検出が可
能となり、又光学式である為、超低速回転時でも高出力
、高いが得られるとともに、磁気式で生じるような振動
の発生もないもので、その効果は犬である。
リーエンコーダの回転軸への取シ付は時の偏心や傾き等
の影響をほとんど受けることなく高精度の回転検出が可
能となり、又光学式である為、超低速回転時でも高出力
、高いが得られるとともに、磁気式で生じるような振動
の発生もないもので、その効果は犬である。
第１図は従来の全周対向型磁気式周波数発電機を示す断
面斜視図、第２図は一点検出型磁気式周波数発電機の要
部上面図、第３図は本発明の一実である。 １・・・・・・固定子、１ａ・・・・・・固定子歯、２
・・・・・・回転子、２ａ・・・・・・回転子歯、３．
θ・・・・・・マグネット、４・・・・・・巻線、６・
・・・・・歯車、７・・・・・・検出用磁気ヘッド、８
・・・・・・平面光源、９・・・・・・回転軸、１０．
１２・・・°°°ロータリーエンコーダ、１０ａ、１２
＋Ｌ・・・・・・スリット、１１．１３・・・・・・光
電変換素子、１１ａ・・・・・・光遮蔽部材。
面斜視図、第２図は一点検出型磁気式周波数発電機の要
部上面図、第３図は本発明の一実である。 １・・・・・・固定子、１ａ・・・・・・固定子歯、２
・・・・・・回転子、２ａ・・・・・・回転子歯、３．
θ・・・・・・マグネット、４・・・・・・巻線、６・
・・・・・歯車、７・・・・・・検出用磁気ヘッド、８
・・・・・・平面光源、９・・・・・・回転軸、１０．
１２・・・°°°ロータリーエンコーダ、１０ａ、１２
＋Ｌ・・・・・・スリット、１１．１３・・・・・・光
電変換素子、１１ａ・・・・・・光遮蔽部材。
Claims (1)
- （１）ｎ個のスリットを有するロータリーエンコーダを
回転軸に取シ付け、このロータリーエンコーダに対向す
る一方側に前記全スリットに光が照射するよう光源を配
するとともに他方側に光電変換素子を配し、かつ前記ロ
ータリーエンコーダと光電変換素子の間にそのロータリ
ーエンコーダのスリットと同ピツチのｎ個の光遮蔽部材
を配した事を特徴とする光学式周波数発電機。 （閾 光遮蔽部材を光電変換素子と一体に設けた事を特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学式周波数発電
機。 （（ロ） ロータリーエンコーダのスリット幅Ｗ＄ と
光遮蔽部材の幅Ｎｐの関係をＷｓ≦Ｗｐ とした事を特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光学式
周波数発電機。 （４光遮蔽部材全光電変換素子の電極の一端とするよう
に構成した事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
光学式周波数発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096882A JPS58147654A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 光学式周波数発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096882A JPS58147654A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 光学式周波数発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147654A true JPS58147654A (ja) | 1983-09-02 |
Family
ID=12318462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096882A Pending JPS58147654A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 光学式周波数発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147654A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039624A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エレクトロクロミツク表示装置 |
| JPS60243531A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Honda Motor Co Ltd | 光学式トルク検出装置 |
| JPS60243532A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Honda Motor Co Ltd | 光学式トルク検出装置 |
| WO1991003711A1 (en) * | 1989-09-05 | 1991-03-21 | Mitutoyo Corporation | Photoelectric encoder |
| JP2001289805A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-19 | Rigaku Corp | 熱天秤装置の回動量検出装置 |
| US7034282B2 (en) | 2003-04-21 | 2006-04-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical rotary encoder |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4919867A (ja) * | 1972-03-20 | 1974-02-21 |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP3096882A patent/JPS58147654A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4919867A (ja) * | 1972-03-20 | 1974-02-21 |
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