JPS59137817A - 光式シヤフトエンコ−ダ - Google Patents

光式シヤフトエンコ−ダ

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Publication number
JPS59137817A
JPS59137817A JP1149483A JP1149483A JPS59137817A JP S59137817 A JPS59137817 A JP S59137817A JP 1149483 A JP1149483 A JP 1149483A JP 1149483 A JP1149483 A JP 1149483A JP S59137817 A JPS59137817 A JP S59137817A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
light receiving
outputs
receiving element
fixed disk
Prior art date
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Pending
Application number
JP1149483A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Kinoshita
木下 久
Shinobu Kake
忍 懸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1149483A priority Critical patent/JPS59137817A/ja
Publication of JPS59137817A publication Critical patent/JPS59137817A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、産業用ロボット等の動力源の速度制御や位置
決め制御のためのセンサとして使用される先代シャフト
エンコーダに関するものである。
(従来例の構成とその問題点) 一般に、先代シャフトエンコーダは出力信号の微分値が
回転速度に比例するだめ、産業用口yNワットの各種制
御に使用されていて、従来、第1図に示すように構成さ
れている。第1図(a)において、1は動力源と連結さ
れて回転する軸に取シ付けられだ円板状の回転ディスク
で、第1図(b)に示すように、任意の中心角θ。でほ
ぼ矩型の透光部と、この透光部と等しい中心角θ。の不
透光部とが交互に配列されてなる円環状のパターントラ
ックを有している。2は回転ディスク1の一部を切り取
った形状を有し、回転ディスク1の下側に重合されて設
置された固定ディスクで、第1図(C)に示すように、
それぞれ同一円弧上に配列され、且つ回転ディスク1の
パターントラックと等しい透光部と不透光部とからなる
第1および第2のパターントラック2aおよび2bを有
していて、この第1のパターントラック2&と第2のパ
ターントラック2bとの間には中心角3/2θ0の不透
光部が設けられてり1および固定ディスク2の両者の・
母ターントラックを挾んで相対する光源および受光部で
、光源3は単一または複数の発光ダイオード等で構成さ
れ、また受光部4は2個の受光素子4aおよび4b(図
示せず)で構成されている。
上記の構成において、光源3からの光は回転ディスク1
の透光部を通過した後、固定ディスク2の第1のtRタ
ーントラック2aの透光部を通過した光は受光部4の受
光素子4aで受光され、第2の・ぞターントラック2b
の透光部を通過した光は受光素子4bで受光される。こ
こで、受光部4の受光量は回転ディスクlの透光部と固
定ディスク2の透光部との相対位置によって変化する。
即ち、回転ティスフ1と固定ディスク2の両者の透光部
の位置が一致した時に受光部4の受光量は最多となり、
そして両透光部の位置がずれるに従って受光量は減少し
両者の透光部と不透光部とが一致した時に受光量は最少
となり、このような受光量の増減を周期的に繰り返す。
この時、第1の・にターントラ−ツク2aと第2のパタ
ーントラック2bとの間の不透光部が3/2θ0であり
、両・ぐターントラック2aおよび2bは1/2θ0だ
けずれているため、受光素子4aが最多受光量の時に受
光素子4bはその半分の受光量となる。
次に、受光素子4aおよび4bを含み、その受光量を電
圧に変換する回路部の構成を第2図に示す。第2図にお
いて、受光素子4aおよび4bは並列に接続され、各々
の両端に図示せぬ電源からの所定の電圧が印加されてい
て、受光量に応じて電流を流す。この電流を各受光素子
4aおよび4bにそれぞれ直列に接続された固定抵抗器
5aおよび5bと可変抵抗器6aおよび6bとで電圧に
女換し、増幅器7aおよび7bで増幅して出力電圧va
およびV、を得る。なお、可変抵抗器6aおよび6bで
は出力電圧Vおよびvbの振巾値をそれぞれ一定にする
。このようにして得られた出力電圧v8およびvbは、
第1図の回転ディスク1と固定ディスク2の各々の透光
部の相対位置に応じて変化して、互いに90°の位相差
を有し且つ直流分を含んだ三角波または正弦波にそれぞ
れ近似されるため、その微分値は回転速度に比例する。
しかしながら、上記従来例において、出力電圧Vおよび
V、を速度信号に変換して使用する場合に以下のような
欠点があった。受光素子4aおよび4bに印加した電圧
が低下することにより出力電圧vaおよびvbの振巾が
低下したり、温度変化によっても、光源3の発光ダイオ
ードの発光量や受光素子4aおよび4bの受光感度が変
化して、出力電圧vaおよびvbが変化したシする。こ
のため、出力電圧vaおよびV、の微分値と回転速度と
の比例係数が変化するので速度信号として使用すること
ができない。また、アナログ信号である出力電圧vlL
およびvbを、デユティ50チのディジクル信号に変換
する場合にも、出力電圧vaおよびvbの直流分が、受
光素子4aおよび4bの印加電圧および温度変化等によ
り変化するため、固定の検出レベルではディジクル信号
に変換することが困難であった。
(発明の目的) 本発明は、上記従来例の欠点に鑑みてなされたもので、
出力電圧が電源電圧および温度の変化に影響されず、そ
の微分値と回転ディスクの回転速度との比例係数が一定
であり、さらに、出力電圧が直流分を含まない先代シャ
フトエンコーダを提供するものである。
(発明の構成) 上記目的を達成するために、本発明は、信号検出用の回
路部と並列に光量補償用受光素子を具えた光量補償回路
を接続し、光源の発光量を調整して受光素子の出力を一
定にするとともに、固定ディスクに4つのパターントラ
ックを設けて順次90°ずつ位相の異なる4つの信号を
検出し、それぞれ180°ずつ位相の異なる信号同士を
差動増幅して、出力電圧の直流分を零にしだものである
(実施例の説明) 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。第
3図は、本発明の一実施例の構成を示す図で、第1図と
同一符号のものは同一のものを示している。棟だ、第3
図(a)において、8は固定ディスク、9は受光素子で
、第1図(a)の従来例と同様に配置されていて、固定
ディスク8は回転ディスク1の・ぐターントラックと重
合する位置に、第1図(c)の固定ディスク2のパター
ントラック2aおよび2bと同様な第1および第2のノ
Eターントラック8aおよび8bと、さらにこの第1お
よび第2のパターントラック8aおよび8bとそれぞれ
透光部と不透光部の位置が逆転した第3および第4のバ
ターlトラック8Cおよび8dとがそれぞれ配設されて
いる。また、受光a9は回転ディスク8の第1.第2.
第3および第4の・ぐターントラック8 a 、 8 
b−、8cおよび一8dを通過する光をそれぞれ受光す
る受光素子9a、9b、9cおよび9d(図示せず)を
具えている。
上記の構成において、光源3からの光は、回転ディスク
1の透光部を通過した後、固定ディスク8の第1.第2
.第3および第4のiRターントラック8a、8b、8
cおよび8dの各透光部を通過して、受光部9の受光素
子9a、9b、9cおよび9dでそれぞれ受光される。
この時、第1図の従来例と同様に、回転ディスク1と固
定ディスク8の各々の透光部の相対位置により、各受光
素子9a、9b、9cおよび9dの受光量がそれぞれ増
減する。例えば、受光素子9aの受光量が最多となる時
は、受光素(−9bおよび9dの受光量はそれぞれ最多
の時の半分となり、受光素子9Cの受光量は最少となる
。また、受光素子9bの受光量が最多となる時は、受光
素子9aおよび9Cの受光量はそれぞれ最多の時の半分
となシ、受光素子9dの受光量は最少となる。
このように増減する受光量は、第4図に示すように構成
された回路部、で電圧に変換されて出力される。第4図
において第3図と同一符号のものは同一のものを示して
いて、10a、10b、10cおよび10dはそれぞれ
固定抵抗器、11a。
11b、lie、lidおよび14はそれぞれ可変抵抗
器、12aおよび12bはそれぞれ差動増幅器、13は
光源3からの光を直接受光する光量′補償用受光素子、
15は演算増幅器、16はトランジスタである。
上記の構・成において、受光素子9a、9b、9cおよ
び9dは、その両端にそれぞれ電源から所定の電圧が印
加さねていて各々の受光量に応じた電流が流れ、この電
流がそれぞれ固定抵抗器10a。
10b、10cおよび10dと可変抵抗器11a。
11b、llcおよびlidとで電圧に変換されるとと
もに、可変抵抗器11a、llb、llcおよびlid
で各々の振巾が一定になるように調整されて、各受光素
子9a、9b、9cおよび9dの出力電圧vl 、■2
 、v3およびv4となる。
ここで、受光素子9a、9b、9cおよび9dの各出力
は、第3図(c)に示すように配設された固定ディスク
8の各パターントラック8a、8b、8cおよび8dの
透光部と回転ディスク1の透光部との相対位置によシ、
受光素子9aの出力電圧vlに対して受光素子9b 、
9cおよび9dの各出力電圧v2 、v3およびv4が
それぞれ90°、180゜および270°の位相差を有
し、直流分を含んだ三角波まだは正弦波に近似される。
そして、互いに180°の位相差を有する出力同士、即
ち、出力電圧v1とv3および出力電圧V2とv4を差
動増幅器12aおよび12bにおいてそれぞれ差動増幅
することにより、互いに90°の位相差を有し、直流分
を含まない出力電圧V、およびVμが得られる。
また、光源3からの光を直接受光する光量補償用受光素
子13は、受光素子9a、9b、9cおよび9dと並列
に接続されてその両端に電源からの電圧が印加され、受
光量に応じた電流を流す。
この電流を可変抵抗器14で電圧に変換し、光量補償用
受光素子13の出力電圧v5として演算増幅器15を介
して光源3と直列に接続されたトランジスタ16のペー
スに印加して、光源3から光量補償用受光素子13、演
算増幅器15およびトランジスタ16を経て光源3に戻
る負帰還を構成する光量補償回路を併設することにより
、光源3の発光ダイオードに流れる電流を調整して光量
補償用受光素子13の出力電圧v5を一定に保つととも
に、光源3と光学的に接続された他の受光素子9a 、
9b 、9cおよび9dの出力電圧V1+v2 、v3
およびv4 もそれぞれ一定にすることができる。従っ
て、電源電圧や温度の変化によって光源3の発光量や受
光素子9a、9b、9cおよび9dの4光感度が変化し
ても、光量補償回路により各受光素子9a、9b、9c
および9dの出力電圧v1 、V2 、v3およびV4
は一定であるので、差動増幅器12aおよび12bの出
力電圧v6およびV、の振l]を一定に保つことができ
る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、出力電圧を電源電圧や
温度の変化に影響されることなく一定に保つことができ
るので、出力電圧の微分値と回転ディスクの回転速度と
の比例係数が一定となり、出力電圧から容易に速度信号
が得られるとともに、出力電圧が直流分を含まないので
、アナログ信号である出力電圧をディノタル信号に変換
する場合に極性を判別するだけでデユティ50係のディ
ノタル信号が得られる等の効果を有するものでふる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)および(c)は、従来の先代
シャフトエンコーダのそれぞれ全体構造図、回転ディス
クの平面図および固定ディスクの平面図、第2図は、従
来の先代シャフトエンコーダの回路図、第3図(a) 
、 、(b)および(c)は、本発明の一実施例のそれ
ぞれ全体構造図、回転ディスクの平面図および固定ディ
スクの平面図、第4図は、本発明の一実施例の回路図で
ある。 1・・・回転ディスク、2,8・・・固定ディスク、3
・・・光源、4.9−・・受光部、4 a + 4 b
 、9a、9b+ 9c +9 d ・・・受光素子、
6a 、6b 、lla 、llb 。 11 c 、 11 d 、 14−可変抵抗器、12
a。 12b・・・差動増幅器、13・・・光量補償用受光素
子。 第1図 (0) (b) (C1 第2図 (b) (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 透光部と不透光部とが等しい幅で交互に配列された円環
    状のパターントラックを有する回転ディスクと、該回転
    ディスクと重ねて配置され且つ前記回転ディスクのノJ
    ?ターントラックとそれぞれ重合する第1.第2.第3
    および第4のパターントラックを“有する固定ディスク
    と、重合する前記回転ディスクおよび固定ディスクの各
    々の/やターントラックに光を照射する光源と、重合す
    る前記回転ディスクおよび固定ディスクを挾んで前記光
    源と相対し、前記光源から前記回転ディスクの透光部を
    通過し且つ前記固定ディスクの第1.第2゜第3および
    第4のパターントラックの各透光部を通過した光をそれ
    ぞれ受光する第1.第2.第3および第4の受光素子を
    有する受光部とを具備し、前記固定ディスクの第1.第
    2.第3および第4のパターントラックを、前記受光部
    の第1の受光素子の出力に対して第2.第3および第4
    の受光素子の各出力がそれぞれ909 、180 Pお
    よ−び270oの位相差を有するように配置してなるエ
    ンコーダ部と、前記第1.第2.第3および第4の受光
    素子の各出力を一定に′それぞれ調整する可変抵抗器と
    、該可変抵抗器によりそれぞれ調整された前記第1と第
    3の受光素子の出力および前記第2と第4の受光素子の
    出力をそれぞれ差動増幅する第1および第2の差動増幅
    器と、前記光源からの光を直接受光する光量補償用受光
    素子を有し、前記光量補償用受光素子の出力を負帰還す
    ることにより前記光源の発光量を調整する光量補償回路
    とを具えだ回路部とからなシ、前記第1および第2の差
    動増幅器の各々の出力が、互いに90°の位相差を有し
    、振巾が一定で等しく、且つ直流分を含まないことを特
    徴とする先代シャフトエンコーダ。
JP1149483A 1983-01-28 1983-01-28 光式シヤフトエンコ−ダ Pending JPS59137817A (ja)

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JP1149483A JPS59137817A (ja) 1983-01-28 1983-01-28 光式シヤフトエンコ−ダ

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JP1149483A Pending JPS59137817A (ja) 1983-01-28 1983-01-28 光式シヤフトエンコ−ダ

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JP (1) JPS59137817A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106133475A (zh) * 2014-04-02 2016-11-16 金洋产业株式会社 角度编码器的旋转角检测电路

Cited By (1)

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