JPS5918665B2 - Speed detection method - Google Patents

Speed detection method

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JPS5918665B2
JPS5918665B2 JP4607378A JP4607378A JPS5918665B2 JP S5918665 B2 JPS5918665 B2 JP S5918665B2 JP 4607378 A JP4607378 A JP 4607378A JP 4607378 A JP4607378 A JP 4607378A JP S5918665 B2 JPS5918665 B2 JP S5918665B2
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JP
Japan
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speed
encoder
output
voltage
detection method
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JP4607378A
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豊 田中
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、互にπ/2radの電気的位相差を持つ二
つの正弦波状電圧を出力するエンコーダーを用いて、特
に低速度においても平滑な速度信号電圧を得ることがで
きる速度検出方法に関するもので、例えばN/Clli
ll御装置で駆動される駆動軸等の速度検出に利用する
と大きな効果を発揮する方法である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses an encoder that outputs two sinusoidal voltages with an electrical phase difference of π/2 rad to obtain a smooth speed signal voltage even at low speeds. This relates to a speed detection method that can be used, for example, N/Clli
This method is highly effective when used to detect the speed of a drive shaft driven by a control device.

従来、N/C制御装置等で速度制御される駆動装置の速
度検出方法としては、一般に直流発電機であるタコジェ
ネレーターが使用されていたが、タコジェネレーターは
構造が複雑で高価である上に、コミテーターとブ シを
持つているので、その耐久性、およびこの部分での接触
不良により検出される電圧の信頼度に問題があつた。
Conventionally, a tacho generator, which is a direct current generator, has generally been used to detect the speed of a drive device whose speed is controlled by an N/C control device, etc. However, the tacho generator has a complicated structure and is expensive. Since it has a commutator and bushing, there were problems with its durability and the reliability of the voltage detected due to poor contact in this part.

この改善手段の一つとして第1図に示すような光学式エ
ンコーダーを使用して速度を検出する方法がこれまで提
案されてきた。
As one means for improving this, a method of detecting speed using an optical encoder as shown in FIG. 1 has been proposed.

第1図において、1は回転軸20の回転を検出する光学
式シャフトエンコーダーで、これは等ピッチで不透明な
格子3が印刷され、回転軸20に取付られたガラス円盤
2と、発光ダイオード等の光源4と、この光を集光して
ガラス円盤2に照射する集光レンズ5と、この光をガラ
ス円盤2を透して受光し、ガラス円盤2の回転にともな
つて、その不透明な格子3の部分と透明な部分とで変化
する受光量を電気信号に変換する太陽電池6とから構成
されている。
In Fig. 1, reference numeral 1 denotes an optical shaft encoder that detects the rotation of a rotating shaft 20, which is printed with an opaque grid 3 at equal pitches, a glass disk 2 attached to the rotating shaft 20, and a light-emitting diode, etc. A light source 4, a condensing lens 5 that collects this light and irradiates it onto the glass disk 2, and a condensing lens 5 that receives this light through the glass disk 2, and as the glass disk 2 rotates, an opaque lattice is formed. It is composed of a solar cell 6 that converts the varying amount of received light into an electrical signal between the portion 3 and the transparent portion.

Tはコンパレーターで、これは太陽電池6の出力である
第2図に示すような正弦波状に変化する電圧eを、その
中心電圧V。と比較して第3図に示すようなデジタル信
号電圧に変換するものである。8はこのコンパレーター
Tの出力であるデジタル信号電圧の周波数をアナログ電
圧に変換するF/V変換器である。
T is a comparator, which converts the voltage e, which is the output of the solar cell 6, which changes in a sinusoidal manner as shown in FIG. 2, to its center voltage V. 3, and converts it into a digital signal voltage as shown in FIG. 8 is an F/V converter that converts the frequency of the digital signal voltage output from the comparator T into an analog voltage.

このよ、うに構成された装置では、コンパレーター7の
出力として、回転軸20の回転速度に比例した周波数の
デジタル信号電圧が得られ、これをF/V変換器8で周
波数に比例した電圧に変換するので、この出力は回転速
度に比例した電圧となり、この方法で光学式シャフトエ
ンコーダーを用いて回転軸20の回転速度を検出するこ
とができる。
In the device configured as described above, a digital signal voltage with a frequency proportional to the rotational speed of the rotating shaft 20 is obtained as the output of the comparator 7, and this is converted into a voltage proportional to the frequency by the F/V converter 8. As a result of the conversion, this output becomes a voltage proportional to the rotational speed, and in this way, the rotational speed of the rotating shaft 20 can be detected using an optical shaft encoder.

しかしながら、この方法で検出された速度信号電圧は、
回転軸20の回転速度が低速となるとリップルが大きく
なり、低速時においては良好な速度制御性が得られない
欠点があつた。
However, the speed signal voltage detected by this method is
When the rotational speed of the rotating shaft 20 becomes low, the ripple becomes large, and there is a drawback that good speed controllability cannot be obtained at low speeds.

これは例えば回転軸20を定位置停止をさせるような制
御を行う場合に、停止直前の低速時の速度制御性が悪く
、円滑に回転軸20を定位置で停止させる制御ができす
、実用化する上での障害となつていた。この発明は以上
の点にかんがみてなされたもので、エンコーダーを用い
て安価で信頼性があり、低速時においてもリツプルの少
ない速度に比例した電圧が得られる速度検出方法を得る
ことを目的とするものである。第4図は一般にN/C制
御装置などで、位置検出用として使用されている光学式
シヤフトエンコーダ一の出力を用いて、この発明の方法
で回転速度を検出する方法の一実施例を示し、従来例と
同一符号は同一または相当部分を示している。
For example, when performing control to stop the rotating shaft 20 at a fixed position, the speed control performance at low speed just before stopping is poor, and it is difficult to control the rotating shaft 20 to stop smoothly at a fixed position.Practical use It was an obstacle to doing so. This invention was made in view of the above points, and aims to provide a speed detection method using an encoder that is inexpensive and reliable, and that can obtain a voltage proportional to the speed with less ripple even at low speeds. It is something. FIG. 4 shows an embodiment of a method for detecting rotational speed using the method of the present invention using the output of an optical shaft encoder that is generally used for position detection in N/C control devices, etc. The same reference numerals as in the conventional example indicate the same or corresponding parts.

この第4図において第1図と相違する点を説明すると、
1Aはガラス円盤2に印刷された格・子3のピツチの1
/4だけずらして配された:個の太陽電池6Aおよび6
Bを備えた光学式シヤフトエンコーダ一で、回転軸20
の回転にともない、第5図に示すように互にπ/2ra
dの位相差を持つた正弦波状電圧El,e2を出力する
。10Aは上記エンコーダーの出力El,e2をそれぞ
れ短時間微分する微分回路で、演算増巾器とコンデンサ
および抵抗で構成されている。
To explain the differences between Fig. 4 and Fig. 1,
1A is 1 of the pitches of the lattice 3 printed on the glass disk 2.
/4 staggered: solar cells 6A and 6
An optical shaft encoder with a rotary shaft 20
As shown in Figure 5, as the rotation of the
It outputs sinusoidal voltages El and e2 with a phase difference of d. 10A is a differentiating circuit for short-time differentiating the outputs El and e2 of the encoder, and is composed of an operational amplifier, a capacitor, and a resistor.

14はそのもう一方の出力E2の直流分を取り除くフイ
ルタ一回路、15は微分回路10Aの出力をフイルタ一
回路14の出力で割る除算回路である。
14 is a filter circuit that removes the DC component of the other output E2, and 15 is a division circuit that divides the output of the differential circuit 10A by the output of the filter circuit 14.

なお、これらの各演算回路は1チツプの集積回路で構成
するのが望ましい。この装置の動作は、フイルタ一回路
14の出力 二電圧が2式より、となり、微分回路10
Aの出力!l−!−1:″e1は、(3)式DtKnn
O″ より一・COS−・θであるので、除算回路15の2T
9資出力電圧は次式で求められる。
Note that each of these arithmetic circuits is desirably constructed from a one-chip integrated circuit. The operation of this device is as follows: the outputs of the filter circuit 14, the two voltages, are from the two equations, and the differentiating circuit 10
Output of A! l-! −1:″e1 is the formula (3) DtKnn
O″ is 1・COS−・θ, so 2T of the divider circuit 15
9. The output voltage is determined by the following formula.

ここで、やはりn/2π(太エンコーダー1Aの構造に
より定まる定数であるので、この値e1
● ? は回転速度θに比例する。
Here, again, n/2π (this is a constant determined by the structure of the thick encoder 1A, so this value e1
●? is proportional to the rotational speed θ.

E2−VO 以上説明した実施例は、位置検出用の光学式シ)ヤフト
エンコーダ一を利用しているので、装置全体の小形化、
低価格化に有効であるが、特に位置検出用エンコーダー
を兼用せずに専用のエンコーダーを備えてもよく、また
シヤフトエンコーダ一を使用して回転体の速度検出に利
用できるのみならず、直線運動をする被測定体の速度検
出にもこの発明の方法は利用出来ることは言うまでもな
い。
E2-VO The embodiment described above uses an optical shaft encoder for position detection, so the entire device can be miniaturized.
Although it is effective in reducing costs, it is also possible to have a dedicated encoder instead of also using a position detection encoder.Also, it can be used not only to detect the speed of a rotating body by using a shaft encoder, but also to detect linear motion. It goes without saying that the method of the present invention can also be used to detect the speed of an object to be measured.

さらにエンコーダーも、光学式エンコーダーに限らず、
互にπ/2rad.の電気的位相差を持つ二つの正弦波
状電圧を出力するエンコーダーであれば同様に速度に比
例した電圧を得ることができる。以上説明したように、
この発明による速度検出方法によれば、エンコーダーに
よる出力を従来のように一旦デジタル化せず、そのま\
演算処理しているものであるから、低速時でもリツプル
の少ない速度に比例した電圧を得ることができ、したが
つてこの信号を使用してきわめて円滑な速度制御が可能
となるものである。特に定位置停止を行うような制御で
は、その速度が停止直前の低速時まで円滑な速度制御が
可能となるので、安定で円滑な定位置停止制御を行うこ
とができ、この発明の方法を利用する装置としての品質
面、経済面に与える効果はきわめて大きいものである。
Furthermore, encoders are not limited to optical encoders.
mutually π/2rad. An encoder that outputs two sinusoidal voltages with an electrical phase difference of , can similarly obtain a voltage proportional to speed. As explained above,
According to the speed detection method according to the present invention, the output from the encoder is not first digitized as in the past, but it is directly digitized.
Since it is processed by arithmetic processing, it is possible to obtain a voltage proportional to the speed with little ripple even at low speeds, and therefore extremely smooth speed control is possible using this signal. In particular, in control that performs fixed position stopping, smooth speed control is possible until the speed is low just before stopping, so stable and smooth fixed position stopping control can be performed, and the method of this invention can be used. The effects on the quality and economy of the device are extremely large.

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

第1図は従来の光学式シヤフトエンコーダ一を使用して
速度を検出する方法の一例を示す構成図、第2図はその
エンコーダーの出力波形を示す図、第3図はそのコンパ
レーターの出力波形を示す図、第4図は光学的シヤフト
エンコーダを使用したこの発明の一実施例を示す構成図
で、回転速度を検出する方法を示している。 第5図はそのエンコーダーの出力波形を示す図である。
図中同一符号は同一または相当部分を示し、1,1Aは
光学式シヤフトエンコーダ一、2はガラス円盤、3はそ
の格子、4は光源、5は集光レンズ、6,6A,6Bは
太陽電池、10Aは微分回路、12は加算回路、13は
平方根回路、14は直流分を取り除くフイルタ一、15
は除算回路、20は回転軸である。
Figure 1 is a block diagram showing an example of a method for detecting speed using a conventional optical shaft encoder, Figure 2 is a diagram showing the output waveform of the encoder, and Figure 3 is the output waveform of the comparator. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention using an optical shaft encoder, and shows a method for detecting rotational speed. FIG. 5 is a diagram showing the output waveform of the encoder.
In the figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts, 1 and 1A are optical shaft encoders, 2 is a glass disk, 3 is its lattice, 4 is a light source, 5 is a condenser lens, and 6, 6A, and 6B are solar cells. , 10A is a differentiating circuit, 12 is an addition circuit, 13 is a square root circuit, 14 is a filter for removing DC component, 15
2 is a division circuit, and 20 is a rotation axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 互にπ/2radの電気的位相差を持つ二つの正弦
波状電圧を出力するエンコーダーを用い、このエンコー
ダーの出力の一方を時間微分し、他方から交流成分を抽
出し、さらに、前者(微分出力)を後者(交流出力)で
除す演算処理を行つて、上記エンコーダーの入力である
速度に比例した電圧を得る速度検出方法。
1 Using an encoder that outputs two sinusoidal voltages with an electrical phase difference of π/2 rad, one of the outputs of this encoder is time differentiated, the AC component is extracted from the other, and the former (differential output ) is divided by the latter (AC output) to obtain a voltage proportional to the speed that is input to the encoder.
JP4607378A 1978-04-19 1978-04-19 Speed detection method Expired JPS5918665B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5520529A (en) * 1978-07-31 1980-02-14 Hitachi Ltd Speed control unit
JPS59142601A (en) * 1983-02-03 1984-08-15 Fujitsu Ten Ltd Level discrimination processing system

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JPS54138474A (en) 1979-10-26

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