JPS5933596A - 光学式エンコ−ダの出力波形変換装置 - Google Patents

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】 本発明は光学式エンコーダの出力波形変換装置に関する
ものである。

本発明の目的ｄ、電源電圧や温／ｆｃの変化があっても
出力パルスのデュテ・ｆ比が５０％に保たれる光学式エ
ンコーダの出力波形変換装置を提供するにある。

本発明の光学式エンコーダの出力波形変換装置は、光学
式エンコーダの光’ｆｉｔ変換部からの周期的に変化す
る信号のピーク値を記憶する第１の手段と、上記周期的
に変化する出力信号のにマム値を記憶する第２の手段々
、土Ｎ（シ々′！■の手段と第２の手段の夫々の記憶値
の平均値をイ！する第３の手段と、該第３の手段の出力
信号と上記光電変換部からの信号とを夫）（入力とする
ヒステリシスコンパレータト−１：　リ成り、ｉ９コン
ハレータよりパルス信号をＹｆｆるようにした事を特徴
とする。

以下図１７ｒｊ　Ｋ従い従来の光学式エンコーダ（以下
エンコーダと称する）と本発明に依るエン−１−ダの出
力波形変換装置の実、Ｍｌｔ例について説明する。

第１図（、）に於て１は回転軸、２（Ｊ、この回転り１
ｌｌｔ１に設けた遮光円板固着用ボス、３　（ｒＪ、−
１：　Ｎｔ：回転軸１を支承する４１１１受、４は上記
ボス２によって回転軸１に固着された遮光円板、５は！
ｊ！ｆ光Ｊｌ（；’、’ｉのケーシング、６は光源、７
は固定スリット板、８は：ｙｃ　ｉｌを変換部、９はこ
の九γｌＩ、変換部８に接続した波形変換部、ｌＯけ波
形変換部９０ケースである。

上記；ｈｒｑ光円板４は第１図（ｂ）に示すように、そ
の外周近くにある幅の遮光性のあるｉ［！！ｔ　ｊ（：
部４−２を設け、該；ル（ζ元部４−２に等間隔互いに
離間して複数のスリット４−１を股り、このスリット４
−１の幅と、りＱ　Ｚ）　７’ｒ−遮光１イ１〜４−２
の幅を互いに等り、　＜　ｎ’−ｔけ、この環状に設り
たスリットの中心と上記回転＋１’ｌｌ＋　１の中心が
一１′Ｊ（ｃΣれるよ゛うにしＣいる。。

遮光円板４と固定スリット板７と光源６と光ｔ（を変換
部８との関係は第１図（Ｃ）に示Ｊ−ように、３ｉ（！
ｉ光内円板４スリット４−１とｉｌ、ｆｉｉ光部種部４
２、及び固定スリット板７のスリット７−１と１＾゛へ
元部７−２との夫ｉ、の幅Ｗは等しく構成Δれており、
９′Ｃ源６より発した光束に１回転する１１！（光円板
４のスリッド４−１と固定スリット板７のスリット７−
１とを重ねて通過して光電変換部８に入す遮光円板４の
スリット４−１が１個固定スリット板７の前を通過する
ブσに光゛眠変換部８より周期的に変化する電圧が形成
される。

光電変換部８ｔ」：第２１ンｌ　（ａ）に示ずようにポ
トトランジスタ８−１の出力を抵抗８−２を介し一〇電
圧ｅとして取り出すようになっている。

ホ）　ｌ−ランジスタ８−１の内部抵抗は光が入らない
時に比し光が入った時にｔよかなり低ドし、上記電圧０
は第２図（ｂ）に示すように光が＞１．！Ｓ光されてい
る時にはレベルｅ２　＋　：）’Ｃ：がスリットを通過
する時はレベルｅｌとなυ、遮光円板４の回転に伴い、
周期的に変化する。この出力電圧ｅの波形は直流レベル
ｅ。に交流分が重畳した形となり且つ交流分も先鋭なパ
ルス波形ではない。

従ってホトトランジスタ から直流レベルｅ。を除き交流分からデユティ比５０ヂ
のパルスを得る為にコンパレータ９−２を使用し、コン
パレータ９−２のー・方の入力端子に可変ｔｉｔ抗器９
−１を介し一Ｃ直流レレベル。を加え、他方の入力１／
１１１ｉ子にポトトランジスク８−１の出力゛電圧ｅを
加えるようにするとコンパレータ９−２の出力Ｅとして
第２図（ｃ）の、しうに０８時間とＯＦＦ時間が夫々１
，のデユティ比５０ヂのパルス′１１１圧が得られる。

然しながらこの出力Ｅのパルス波形は４１＋々の原因で
デユティ比５０ヂよシずれることがあり、誤差を生゛Ｊ
る。ホト１・２ンジスクは本来特性のバラツキが大きく
、レベルｅ１と０２の値には大きな幅があり、従って直
流レベルｅ。のｒａｒａ　ａ喪）ユホトトヲンジスタ毎
に行う必要があり、しかもその特性が温度により大きく
変化し更に電源電圧によっても変化−Ｊるという不都合
がある。又、時間の紅過と共にＴ＋Ｊ変抵抗器９−１の
調整が変化し第２図（ｄ）のように直流レベル０。の値
がｅ。′と変化し、コンパレータ９−２の出力Ｅけ第２
　１１　（Ｑ）のようＫ　Ｏ　Ｎ時間ｔ，とＯＦＦ時間
時間がｈ’；ｔｓとなって出力パルスのデュデイ比に誤
差を生ずるようになる。

本発明ｔま上記のような従来のエンコーダの欠点を除く
ようにしたものである。本発明に於ては第３図に示す」
：うにホト）・ランジスタ８−１の出力Ｅ１のピーク値
ｖ１をピークホールド回路１１によって記憶し、このピ
ーク値を分圧回路１２にＸつてＡに分圧し、一方−上記
出力Ｅｌのミニマム値ｖｓを出力するミニマムホールド
回路１３によって記憶し、このミニマム（１μを分圧回
路１４によってＡに分圧する。分圧回Ｆ８　１　２と１
４の出力ｖ，，Ｖ４は演算回路１５に加えーＣその平均
値Ｖ，を取り出しこれをコンパレータ１６の一方の入力
端子に加え、他方の入力端子に上記出力Ｅ１を加え、出
力パルスＥ０を取シ出すように構成Ｊる。

第４図（、）〜（ｆ）はＭ３図の回路の各部の出刃波形
で（ａ）　？Ｊ．ホ１トランジスクの出力Ｅ１の波形を
示す。

本発明装置ピｔ．　ＩＪ：上記のような４１１１成であ
るからホトトランジスタ８−１の出力Ｅ１は遮光円板４
の回転に伴いスリットがポトトランジスタ８、−１に入
射される光を断続することで第４ジ１（ｎ）に示すよう
に変化する。この出カＦ；ｌｔ．Ｉ更に光源や７ｊ−ト
トランジスタ８−１に供給される電σｆｆｉ　７１１：
圧や温度によっても変化する。然しながら本発明に於て
はピークホールド回路１１とミニマムホールド回路１３
で常に出力Ｅｌのピーク値Ｖ、とミニマノ・値ｖ１を検
出し、この値Ｖ１と込とを夫々’、’＋に分圧して演ｎ
回路１５に加え−〔その平均値ｖ８を求めており、この
値Ｖ、け出力Ｅｌの波形が上記に示ず３．ｉｌｌ由で変
化しても常に出ソ月・′、ｌの波形の交流外の基ｑ４線
（スライスレベル）ｋ・保つことになる。従ってコンパ
レータ１Ｇの基準人力ｉ’ｉＭ　子に演算回路１５の出
力を加え、他の入力端子にホトトランジスタ８−１の出
力別を入力するとコンパレータ１６の出力パルスＩ・：
。ｔ−Ｊ：　第４図（ｃ）に示すように、ホトトランジ
スタ８−１の出力Ｅ　１ノ振幅が平均値Ｖ、より高くな
る。ｌ二■■レベルとなり、平均値Ｖ、より低くなると
Ｌレベルとなるパルスとなり、このパルスの■ＩしＲル
の時間ｔｏとＬレベルの時間ｔａｐとは等しく、デ’ｊ
ｙ・＋（比５０悌のパルス出力を・１！Ｉることかでき
る。、　ｔＰ、４図（ｃ）に於て出力別の１皮形がＥ＋
’と変化しでも、この波形のピーク値とミニマノ・値の
ｉｌ′、　Ｊイノ値がスライスレベルＶａ’　トナって
コンパレータ１６の出力パルス心は常にデュデイ比５０
％のパルスとなる。

上記のように第３図に示した本発明の実施例においては
この出力別は電源電圧や温度によ”つても変化し、叉光
源として使用−Ｊる発光ダイ３−ドーやホトトランジス
タの特性のバラツキによっても大きく変化するが、出力
パルスト〕。のデコーテイ比はこれ等の影響を受けず、
部品の特性】９」択の幅が広がり、又、基準軍、圧のＭ
”Ｊ整を不問にする等多くの利点がある。

尚、遮光円板４に設けたスリン）　４−１のピッチが、
正確に等ピッチでない場合にυ、出力パルスに乱れを生
ずることがある。第４図（ｄ）はその波形の乱れを示し
、ホトトランジスタ８−１の出力Ｅ１が、スリットのピ
ッチがＩＦ確に等ピッチでない為に■、　（２）　、■
と次々に変ｆヒし、Ｙ−均値ｖ、をよぎるタイミングが
ずれる為にコンパレータ１６の出力パルスＥ。の立−１
：す、あるいは立上シのタイミングがずれてチーＶツタ
ー現象な生ずることがある。このチャツタ−現象を除く
にけｉｌ！Ｑ光円板のスリットを正Ｍ４に等ビッヂで設
りることか第１であるが、工作時のｈ！！差を完全に（
！ｔ’；　＜−ｊ−ことができず、’ＦＷにスリットの
数が多くなるｌ！ｉｆ　ＩＶＬ差の率が高くなるので益
々避りることが困難とな／・・ ｆ！ηつで本発明の上記実施例に於−コ’　ｉＪコンパ
レータ１６とじで第５図に示Ｊ↓うにヒスプリシス’ｊ
ンハ１／−タヲ使用する。このヒスプリシスコンパレー
タ１６は第５図に示すように高増幅率の比較増幅器１６
−１の（ト）１１１１１人カ端子人力力端子との間にｊ
ｔＥ帰還用抵抗Ｉ〜を接続したもので、全体の増幅率が
極めて高くなシ、基準入カＹｂ、圧ｅ１２に対し電圧ｅ
１１が変化した時に出カ膿圧ｅｌＪのＪＩＶ、リイ（す
るｔｉｃ　１．Ｅ　ｔ：、ｌ２、Ｖｃｃ　カ’Ｌ　カ（
７Ｊ　イスｉｔ　カテする。第５図の回路に於て比較増
幅器１６−１の基準側端子の端子電圧Ｖｘと出力１１４
．圧の関係はｖＸ−■、’；、　１４．−（Ｒ２ｅｎ　
−’　ｒＬ内）　・呻・・（１）と表わすことができ、
捨’　＠　１３−Ｖ　Ｃｃとする為のＶｘの矩、圧は Ｖｙ、−Ｑ　Ａ−？Ｒ＋　−１−１，（ｎ２　”１７月
り、　Ｖ　ｔｃ　）　＝・ｆ２）又、＠、、＝Ｑとする
為には Ｖｘ２　＝　ｅ　ｎ　＝　　　”　　　ｅ１２　　＋＋
＋＋＋＋＋＋＋　（３）Ｉｔ、→−Ｒ。

となりｅＡとＯｎとの差がヒスフリジアスのｌｌ’ｉａ
　ｖ　ｘ　ｎを示し ＶＸＨ＝　ｅ　人−（ｌ　Ｆ＋　＝　−一」Ｌ−Ｖ　ｃ
ｃ　−（４）ｌ化、　ｌ−Ｉｔ。

となってｅＩ２が一定であつ″（も基準１（（、圧かｅ
ＡとなったりｅＢとなつプ（りして変化Ｌ７Ｌ″≧ｅＡ
で＠＋ｓ　７５”　Ｖｃｃ　−）　００１１≦ｅＢで０
１３がＯ＋ｖＣＣ と変化し入力１匡圧に対しヒステリシスを持テ５）り特
性の出力となる。

令弟４図（ｄ）に示すような出力別で部分的に周期の変
化を含む′ｒ１χ圧は第４図（、）のように、ｌ１１＋
波に雑音キげ、Ｅトが重畳したものと考えられｔｌ）３
図に示す回路のコンパレータ１６とし−（Ｊ’ｒ　５図
に例示したヒステリシスコンパレータを使用し、基準電
圧端子に基準入力電圧ｅｌ、２としで演１゛γＩＩｊ１
路１５の出力を加え、変化電圧の端子にτＫ　Ｊ：Ｅ　
ｏ＋　＋としてホトトランジスタ８−１の出力Ｅｌを加
えるようにすると、出力Ｅ１に雑音が含まれていても第
４図（ｆ）に示ず、じうに、出力Ｅ１がヒステリシスの
幅ＶＸＩＩの−にｌＶｉ　ｅ　Ａ　、１：υ高くなると
出力電圧ｅ１３の出力パルスＥ。はＬレベルとなり、次
にＩＨが下限ｅＩＩより低くなると出力Ｔ（１、Ｉｃｅ
、、の出力パルスｌ：ｎ　ｆ’よＩＩレベルとなる。こ
の間に−、ヒステリシスの幅ＶＸＩ＋の範囲内の出力ｈ
ａｔの変化は全て無視されそれ以前のレベルを保つので
、遮光円板に設けたスリットのピッチに誤差があシホト
トランジスタの出力Ｅ１が第４　Ｐ、ｌ　（ｄ）に示し
たように波形のビツヂが順次変化し一〇も出力波形にチ
ャック−を発生しないからパルスを計数するカウンタに
誤動作を生ずることはない、

【図面の簡単な説明】

第１図（、）は従来のエンコーダの断面図、第１図（ｂ
）　ｌ−Ｊ：その遮光円板の詳ｎ＋　図、第１１”＜Ｉ
　（ｃ）　Ｐｊ　」ｔｐ４　光用板と固定スリット板と
光源と光電変換部との関係を示ずｄ（（５明図、第２図
（＋１）　ＩｒＪ、）’（、￥ｌ！、　変換部）回路図
、ｊｊｐ　２図（ｂ）〜（、）はその各部の波形図、第
３図ｔま本発明装ｆ葭の回路図、第４図（Ｒ）〜（ｆ）
は第３図の回路の各部の波形図、第５１゛λ１ｔ」、ヒ
スプリシスコンパレータの回路図である。 １・・・回転軸、２・・・ボス、３・・・軸受、４・・
・遮光部４ｇ、４−１・・・スリット、４−２・・・）
ｉ！’５光部、５・・・ケーシング、６・・・光源、７
・・・固定スリット板、７−１・・・スリット、７−２
・・・遮光部、８・・・光電変換部、８−１・・・ホト
トランジスタ、８−２・・・抵抗、９・・・波形変換部
、９−１・・・ｎＪ変’　Ｊ／Ｌ　器、９−２・・・コ
ンパレータ、ｌＯ・・・ケース、１１・・・ピークホー
ルド回路、１２・・・分圧回路、１３・・・ミニマムホ
ールド回路、１４・・・分圧回路、１５・・・演１１回
路、１６・・・コン・２レータ、１６−１・・・比較増
幅器、Ｗ・・・幅、ｅ・・・１戊用、ｅｌ、ｅ２・・・
レベル、ｅＯｒ　ｅＯ’・・・直流レベル、ｅｌ、・・
・電圧、ＯＨ・・・基準入力電圧、”＋３・・・出力η
、ｆ、圧、Ｅ、ＥＩ、Ｅｌ’・・・出力、Ｅｏ・・・出
力パルス、１．１．・・・時間、ｔ、・・・ＯＮ時間、
＋３・・・ＯＦＦ時間、ｔｌ＋・・・Ｈレベルの時間、
ｔｌ、・・・Ｌレベルの時間、■、・・・ピーク値、■
、・・・出力、■、・・・ミニマム値、Ｖ４・・・出力
、Ｖ５・・・平均値、■、′・・・スライスレベル、ｖ
ｘ・・・端子電圧、ＶＸＩｔ・・・ヒステリシスの幅、
Ｒ１ｓ　Ｒ？・・・抵抗、 代理人　弁理士　乙！　木　誠　− ＋１圓 （０） （ｂ） （Ｃ） ＋２０ ＋３０ ＋５０ ＋− （０） （Ｃ） ／− Ｉ−− （ｄ） （ ’４５ （ｂ） （ｅ） （ｆ） ｅ１３・Ｅ♂Ｔ−□□「−一ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学式エンコーダの光電変換部からの周期的に変化する
   信号のピーク値をＨ［シ憶する第１の手段と、上記周期
   的に変化する出力信号のミニマノ、値を記憶する第２の
   手段と、」二記第１の手段と第２の手段の夫々の記憶値
   の３１′均値を？？）る第３の手段と、該第３の手段の
   出力信号と−に記光電変換部からの信号とを夫り入力と
   するヒステリシスコンパレータとより成す、該コンパレ
   ータよシパルス信号を得るようにした事を特徴とする光
   学式エンコーダの出力波形変換装置。