JPS5943312A - 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＆；１：　Ｃ江源「に圧や温度の変化があ
っても出力パルスのデユティ比が５０チに保たれる光学
式エンコーダの出力波形変換装Ｕｊｔを袂供するにある
。

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Ｔｉ、、ｉ、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、該第１
の手段の出力信号と上記周期的に変化する信号との差の
ピーク値を記憶する第２の手段と、該第２の手段の出力
信号の恥の値と上記第１の手段の出力信号との差を得る
第３の手段と、該第３の手段の出力化−″ｒ：４と、上
記光’ｆｉ変換部からの信号とを夫々人力とするヒステ
リシスコンパレータとより　成す、ｐ　：ｆｆ　７　ハ
Ｖ−タよりパルスイー号を得るようにしたノ４■を／ｌ
’１律とするっ 以下図面に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コーダの出力波形変換
装置の￥＜　Ａ？！ｊ例についてＮｉｌ明する。

第１図（、）に於て１は回転軸、２はこの回転軸ｌに設
けた遮光円板固着用ボス、３は上記回転軸１ヶ支承する
軸受、４は上記ボス２によって回転ｉ１’ｌｌｌ　１に
固着さｔＬ７′Ｃ遮う゛Ｌ円板、５はバ１＼う“Ｃイ１
゛￥輩のケーシング、６ｉｌ−ｉ黄４号曳、７は固ボス
リノ［・４反、８は光１（５，変換部、９はこの光／１
４Ｌ変換部８に接続し／こ波形変換部、１０は波形変換
１ｘＩＳ９のケースであ、７．）。

上記】λ１、＼光円板・↓は第１図（ｂ）にノＪ＜−す
ように、倉の外周近くに硫・）る幅の箇光件のある遮光
部４−２を設け、ｉ＊遮光部４−２に等間隔互いにν；
：を間して複数のスリン）　４−１　を設け、このスリ
ット４−１の幅と、残ったμＡ光郡部４−２１１届を互
いに等しく設け、この１Ｍ状に［設けたスリット（７）
中心とトｉ己回転ｑｑｔ＋　ｉの中心が一致されるよう
に１゜Ｃいる。

遮光円板４と固定スリット板７と一尾諒６と光ｔ１°直
変換部８との関係は第１図（ｃ）に示すように、ｌ増光
円板４のスリンｌ−４−１と遮光ｆ；１８４−ｚ、及び
固７ｉｌスリット板７のスリット７−１と遮光部７−２
との夫々の幅Ｗは等しく構成されており、光源６エり発
し７た光束は回転する遮光円板４のスリット４−１と固
冗スリット板７のノ、リット７−１とを雷ねで、、Ｉ′
ｌｊ過して光電変換部Ｌ３に入り連光用４れ４のスリッ
ト４−１が１個固定−スリット板７　ノｍＪを通過−；
　ル１ｕ　Ｋ　）’Ｃ’Ｙ’＋℃変４１Ｆ’　？’ｆＢ
　８　、Ｌり周期的に変化１゛る’ｊｊｌ’、圧が形成
さ１１る１、光’ｆｉｔ変換部８は第２１？、１（ａ）
に７Ｊ−ｅず、Ｌうにホトトランジスタ８−１の出力を
抵抗１３・−２を介ｔ７てγ（を圧ｅとしてＪｉ〜こり
出すようになっていイ、。

ホトトランジスタ８−１の内部抵抗ｆ、Ｊ２．）Ｙ−が
入らない時に比し光が入った時には、かなり低寸（−２
、−Ｆ制御を圧ｅは第２　ｕ（＋　（ｈ）に２Ｊりすよ
うに光が陽光されている時にはレベルｅ２、光がスリッ
ト全１［口過する時Ｃよレベルｃ１となり、遮薯、円板
４の回転に伴い、周期的に変化する。この出力重性ｅの
波形は直流レベルｅ。に交流会が重信１−た形となり且
つ交流会も先鎖なパルス波形−ｔ）　１ｊ−ｔ；い、従
ってポトトラ／ン゛スク８−１の出力ｔｉＦ、　ｌｌ−
１ｅから直流レベルｅ。を除き父流分ン；フ・らデュデ
イ比５０係のパルスを得る為にコンパレータ９−２を使
用し、二１ンバレータ９−２の一方の人カシ侶子に可変
抵抗器９−１を介し７て直流レベルｅ。を力１ｊぐ−、
他方の入力端子にポトトランジスタ８−１の出力１ｔｔ
　ＥＥ、ｅを加えるようにＪるとコンパレータ９−２の
出力■）として第２図（ｃ）のようにＯＮ時間とＯＦ　
Ｆ時間が人々１．のテユテイ比５０係の・（ルス’Ｉ’
（’ｉ、　Ｌ’＝がイ；子られる。然しなからこの出力
Ｅの・２ルス波形はＵｌｔ々の原因でデュデイ比５゜チ
よりずれることがあり、誤差を生ずＺ）。

ホトトランジスタは本来特性のバラツギが大きく、レヘ
Ａｃ、とｅ、の値には大きな幅がイつり、σ１一つ−Ｃ
ｉ＋’ｔ　ｂｌ；、レベＡ、ｅｏの調整ｄ、ポトトラン
ジスタブυに？」う必す１′：がちり、し７かもその特
性か温度により犬きく変化し更に市、源電圧によっても
変化しるという不都合がある。又、時間の経過と共に川
：ＡＶ、ｊ　ＪＩＱ　４う′１ン：：ｖ　９−１の調整
が変化し７第２１ツＩ　（ｄ）のよう”！（ｌ汁しベル
ｅｎの値が０３と変化シフ、コンバレー、夕９２の出力
Ｅは第２図（ｅ）のように０Ｎ１１．ｙ間ｔ２Ｊ：ＯＦ
Ｆ時：ｕｌ　ｔ３がｔ、、　：’）　ｔ３となって出力
パルスび）デコーテイ比にあ↓差を生ずるようになる。

本発明＋−Ｊ、上記のような従来のエンコーダの欠点を
除くようにしｋものである。

木つ）１明に於てけ第３ド〈′１に示−、ｌ、Ｌうにポ
１１−ンンジスタ８−１の出力′ｒｌ」’、圧Ｉ！：１
のビークｌ’ｌｌ′、＋、　ＶＨ２介ｒ’ｒ　］−のビ
ークボールド回路１１に、Ｌ−戸（−ｉ’ｉｌシ１意し
、このビークｊＨ＋’１．　”Ｊ、とホ）　ｌ−９：ｙ
　９ｘｌ’　８−Ｉ　ＧＱ出力′ｌｌ’ｉ’、川］’：
ｉ、’−の、１′を演ｊｌ′回路１２゛Ｃ作り、ｉｊ’
：、　’ｔｉ、ｎ：　ｖ。

とし２、こノ；’、：、　ｌ’ｔ：　）ｆ、　Ｖ、、を
Ｅ’ｌ’ａ　２　ノヒークホ−，１１ト回路１；３６〜
介しでそのビーク１的■３　Ｓｌｉ＋、　（、ｒ３、ｌ
−７、ビー・り値Ｎへの係のイご号ｔ　ｉ＋ｉｃ　ｊ°
１１回路１４で作りイ：（Ｌ’　Ｖ（とし２、ｉｊ文１
１１’１−′ｖ４の出力と上記第１のピークホールド回
路］１のピーク値Ｖ、とのＭ　’ｃ　ｉｉ’ｊ　：’＋
１回路１５で作りスライスレベルＶ、とし、似１０目１
路１５の出力とト記ホト１ランン゛スタ８−１・ｌ）出
力１，１′、月１・：１トヲヒステリシス刀ンパレータ
１６　ニ）Ｍ　、ｌ’Ｌ　、　１ｉ？Ｃコンパレータ１
６よりパルス出力■・：。４ゴ（Ｉイ、ようにする。

第　３　１２１　ニ示　！ｙ　７’Ｃ’本兄明＋ｃ　ｙ
　、ａ　出　ツノ沼６）Ｅ；　＆　Ｋ’：　装置６．の
１ｊ４ｊ）作４−第４１％１に示した階部のイトＺルと
併Ｌｌ−て詳述する。ホトトシン、″λり８−１の出力
’＋１．ＪＥＥｌ＆」：第４図（ａ）に７Ｊ＜す、Ｊ：
°）に２　！Ｉ’！ｉ分とちるｊｔｊ流４）とがｉ（＋
・胃しグこ形となつ−こいるのでこの直流分を１’；ｉ
’：　＜ことが心安である。出力１［１，用ル〕ｌが加
えられに第１のピークボールド回路１１は出力１（１１
川Ｅｉのビーク１直Ｖ、を目己憶し、このビーク帥Ｖ、
と出力）０、川Ｐ：ｌとのハ′ｌ（ｉ、圧４−演算する
ｉ’ｉｊｔ　３’）回路１２の＾゛；Ｔｔ′ｉ、圧Ｖ、
の波形幻）ｉ′￥４図（１））に７Ｊ＜−ノ゛ように交
流外−１出力１［１゛、ｉ−ｔミド１の文ｂ１し分と同
じで、〜を−のミニ−７）・イ直は零レベルに序−ノる
形となり、ビークホール１゛回路１３からは、−６のピ
ーク値込が取り出され之）。

第４図（ｃ）にンＪ−ノＣ−のビークイ１白■、の１７
つのイ直Ｖ４　ｔニー１−、：制量１のピークボールド
回路１１のピーク値■との差を演１′卆する演算回路１
５のスライスレベル盾は第４図（ｄ）に示すように出力
型り、１　Ｅ：ｉの直流分となり、このスジイスレベル
■が出カフ１−４：　圧Ｅ　＋の交流外の振１１Ｑ：の
最大値と１１↓小値の中間のスライスレベル、！ｌ：　
ナリ、コンパレータ１６のパルス出力ＩＣ＋　ｒＪ、第
４図（ｅ）に示−ｊ、Ｌうに出力ｆｌｉ圧ＰＪＩの交流
外がスジイスレベルＶ、のレベルヲ越工ている間だけＩ
Ｔレベルとなり、スライスし／ベル■より下の間は、Ｌ
レベルとなるパＡ・スｔ１Ｌ川となる。

Ｉ（レベルと１．レベルの人々の時ＩｊｉＪ　ｔ、、と
ｔｌｔ　（’、１、相宿しくデュデイ比５（）チのパル
ス出カドな／）、この・：ルス出力Ｅｏけホトトランジ
スタ”１ｉｔ川Ｉ・】１から第３図の回路で７ｉ″て演
（（によつ−〇作り出されているので温ハト、べ’　ｌ
ｉｊ　（’：）ｎ（、＋．　Ｊｌｇ　）変ｌＩｌｌ，＋
　、　　ｉ゛ｆ１−、、　＜は−）”Ｃ，源やポトトジ
ンジスクの７１”ケ性冷−イＬ　′Ｘ’；’　ｆ償起囚
する出力↑；）、圧Ｅ１の県１．′：ｌ　％ｊ化Ｃ」、
全り・Ｘ−、けないから、ｒｒ：　４図（ｆ）に示す，
ｌ、うＱｌ−常にデュデ・イ比５０係の出力パルスを：
イ（Ｉることかー（！きる，。

上記のようにへ４３図に示し〕χ本発明の＝，ノｋｈイ
ー例に計いでＣ」、この出力１：も圧Ｅ　ｔ　Ｐ．Ｊ．
　’＋’＋：：　＋Ｊハ”１１１，川や汎へ度に、１ニ
ー：）でも変化し、又元帥としで使用する発）テ：ダイ
オードやポトトランジスタの！１′４件のバラツギによ
っても大きく変化−するが、ペルス出力ｌ・：。のデュ
デイ比し．ｊ、これ等の影響を受けず、ｉ’ｌＩＸ品の
市外Ｊ′．ｌｉ択の幅が広がり、又ノ１１，準市１　１
４−の６１、”４整をイ、す（ｊにする一Ｘ．（７．多
くの利点がある。

尚、遮光円板４に設けたスリット４−１のピッチが、圧
砕；に！、今ピッデーＣ′ない）１合には出力・ζルス
に乱れを生ずることがある。第４図（ｇ）は’ｆ−の波
形の乱れを月＜シ、ホトトランジスタ８−１の出力’Ｎ
ｌ圧Ｅ１が、スリットのピッチが正確に等ピッチでない
為に（１）　、　（２）ｌ　（３．）と次々に変化し、
スライスレベル■，をよぎるタイミングがずノＬる為に
コンパレータ１６のパルス出力Ｊ・〕、の立トリ、ある
いシ」、立トリのタイミングがず君−〇チャックーｖ１
，象を生ずることがあるうこのチャツタ−現象を除くに
は遮光円板のスリットを正補に等ビソヂで設けることが
第１であるが、＝を作１時のＰｌ．を差を完全に無くす
ことができず、髄にスリットの数が多くなる程ｒｉＱ差
の率がＩＭＩ　くなるので益々避けることが困Ｍｉｌｌ
となる。

従って本発明の一ヒ記実施例に於てはコンパレータ１６
として第５図に／Ｊ’＜−ｊようにヒスプリー／スコン
バレータを便用する。このヒスプリメスコンパし・−夕
１６は第５図に示すように高増幅率の比較増幅器１　６
−１の（＋）個入力端子と出力端子との間に１ト、ｌＩ
ｉｌ）遠用抵抗Ｉ４を接続したもので、全体の増幅率が
極めて高くなり、基準入力’ｆｉ：ｊ圧ｅ，，に対［）
ｂ−圧ｅ＋＋が変化した時に出力１匡圧ｅ１３の取り得
る霜１圧ケよ、Ｖｃｃか零かのいずれかである。

第５図の回路に於て比較増幅器１６−１のノ，（、壁側
端子の端イ゛ｔｌ′ＬＩＥ　Ｖｘと出力１ｊ、月の関係
はと表わすことができ、今Ｐ１３　ニーＶｃｃとする為
のＶｘのγ）し圧は 又、ｅ１３　””　Ｏ　ｔすず２）為に＆Ｊ、となりＯ
Ａとｅｌｌとのパーがヒスｊリゾスのｌｔｒ．’＋　Ｖ
ｘｎ会−　小　し− 店なってｅ１□が一定であっても基へｌ（　＝Ｈ）、、
ｎ：が土（質（ＩＡとなったりＦ限ｅＢとなったりして
ヤ化［７ｅ１１　’＆　ｅ＾で４４３がＶｃｃ→Ｏｅｏ
≦ｏＩＩでＤＩ，が０　−＋　Ｖ代と変化し入力電圧に
勾しヒツチリフ区４トデつたｌ特性の出力となる。

令弟４　１゛ｇｌ　（ｇ）にノｊζすような出力）、１
．月ニルｌで（（１図分的に周期の変化を含む’ｌ’Ｌ
ｊ：川はｆｆｊ’（、　４図缶）のようにハ本渡に雑音
ＩＹｊ、圧が重畳したものと考えられ第３図にノＪマす
回路のコンパレータ１６とし、て第５図に例示したヒス
プリシスコンパレータを使用ｔ、、基準電圧？ｉＮｉ子
に基ｊ゛い入力箱：圧０１２として演１−）−回路１５
の出力を加え、変化用、川のψ；１１１子に箪丹ｉ　ｅ
ｌｌとじでホトトランジスタ８−１の出力′電圧Ｅ　ｌ
　を加えるようにす／）と、出力＋ｉ；；ＩＥｇｔにイ
：“１゛（音が含よ、Ｊｌていても第４１Ｑｉ　（ｉ）
に示すように、出力’ｉｊｉ、’圧Ｅｉがヒステリシス
の幅ＶＸＩ■の上限ｅＡより、１６くなると出力市川”
＋３のパノ［ス出力ＥｏはＬレベルとなり、次に出力１
１；　ｌｆ　Ｅ　ｉが上限ｅＢより低くなると出力’Ｍ
　ＩＥ−ｅｌ３　（７）　パルス出力Ｅ。ｉｌ、１■レ
ベルトナル。

この間にｔ、１．ヒスプリノン、の幅ＶＸＩ＋の範囲内
の出力ｊｌｉ、’川Ｅｌの変化Ｖま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ｎ’；Ｓ　７’＋”ｌがあリポトトランジスタの
出力電圧Ｅ１が第４図（ｇ）に示したように波形のピッ
チが順次変化しても出力波形にチャツタ−を発生しない
からパルスを計数するカウンタにｆ？ｅ４　ｍｂ作を生
ずることｔよない。

第１トイ１（ａ）は従来のエンコータの１１ノ［而し１
、パ１５１図（ｂ）　ｉ、Ｊ二＋の遮光円板の詳イ１１
１図、第１図（ｃ）は」；！！、）Ｙ。

円板と固定スリット板と光源とバ、１［、変換部との関
イ糸を示す１況明１．（１、第２１ス巨ｎ）Ｃ；Ｊ：光
′ｔ［（、％４　Ｊ’（’Ｓ　ｊｒｌ＋の回路図、第２
図（ｂ）　−（ｃ）’ｔまその各部ｑ独皮形しピ１．８
ｒ’Ｊ　３図ｋＪ−＊　′）ｉ、；明ｊ、／；　［ｉ：
’；の回路ト１．２ｎ　４１；−、ｌ　（ａ）　−（ｉ
）　ｉｔ　ｒｌ’；　：３図の回路の各部の波形図、ｇ
、（＞　５図はヒスプリシスコンパレータの回路［２ｊ
である。

１・・・回転軸、２・・・ボス、：３・・・’ｆｉｌｌ
受、１・・１パｊ、）″（７円イ反、４−−１・・・ス
リット、４−−２・・・１・１，４）ｆ、？小、５・・
・ケーシング、６・・光ｊｊ；ｊ、７・・・両足スリッ
ト板、７−１・・・スリット、７−２・・・遮光部、８
・・）’ｔ、　’＋ｔ＜、変換部、８−１・・・ポトト
シンジスタ、８・−２・・・抵抗、９・・・波形変１ｔ
′１部、９−１・・・１１１区抵抗器、９−２・・・コ
ンパレータ、ｌＯ・・・ケース、１１・・・八′Ｌ１の
ピークボールド回路、１２・イｉ’（ｊｌ：回路、１３
・・・第２のピークボールド回路、１４．１５・・・演
１゛γ回路、１６・・コンパレーク、１６−１・・・比
較′Ｊ１１・１幅器、Ｗ・・・幅、ｔ、・・時間、＋２
・・・ＯＮ　時１１４）、ｔ、・・・ＯＦＦ時間、ｔ１
□・・・Ｈレベルの時間、ｔ１□・・・Ｌレベルの時間
、ＲＩ　＋　Ｒ２・・・抵抗、ｅ　−’ｄｊ、　１ｆＪ
、、ｅｌ　＋　ｅ２　”’レベル、ｅＯ＋ｅＯ”’直流
レベル、ｅｌｌ　””ｆｉｒ、圧、ｅｎ　”’基＞％−
’ｓ人力′「１を圧、ｅｌｌ−出力′Ｉｊ＋：　ＬＦ、
、ト〕・・・出力、■・：１・・・出力「１１、ＬＬ、
ＥＵ・・・パルス出力、＼ｌ、・・・ビーク仙、■２・
・・差「］も圧、■、・・・ピーク値、Ｖ４・・・値、
■、・・・スライスレベル、Ｖｘ・・・端子箕１．圧、
ＶＸＨ”’ヒスノーリンスの幅、ｅ　Ａ　”゛上限、ｅ
　ｎ　山’−Ｆ限。

＋１０ （Ｃ） （ａ）　　　　ｎ”４０ に）（ｄ） （ｆ） （ＣＩ） ■−−−−−−一−−−−−−−−−−（ｂ） （１）

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
   信号のピーク値を記憶する第１の手段と、該第１の手段
   の出力信号と上記周期的に変化する信号との差のピーク
   値を記憶する第２の手段と、該第２の手段の出力信号の
   弓の値と上記第１の手段の出力信号との差をイυ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
   からの信号とを夫々入力とするヒステリシスコンパレー
   タとよシ成す、該コンパレータより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。