JPS5965716A

JPS5965716A - 変位変換器

Info

Publication number: JPS5965716A
Application number: JP17685382A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kuwabara; 一桑原; Takaharu Matsumoto; 松本　高治
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1984-04-14
Also published as: JPS6319007B2

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、変位変換器に関するものであって、詳しくは
、複数の透光部が形成されたコード板と、少なくとも２
個の透光部が形成されたコード片と、これらコード板と
コード片との亜なシ合う透光部を介して投受光を行う少
なくとも２個の発光、受光素子組とを含む光学形変位変
換器の改良に関するものであシ、比較的簡単な構成で高
速応答性。

高分解能を有する変位変換器を提供するものである。

仁のような変位変換器の一種に、円板の円周方向に泊っ
て等間隔に複数の透光部が形成されたコード体と、コー
ド体の透光部に対して位相が９０度ずつずれて重なるよ
うに少なくとも２個の透光部が形成されコード体に対し
て相対的に回転可能に配置されたコード片と、これら重
なり合う透光部を介して投受光を行うようにコード片の
各透光部に対向固定配置された少なくとも２組の発光、
受光素子組を用いたロータリーエンコーダがある。

第１図は、このような装置の具体例を示す構成説明図で
あって、１はコード体、２はコード片、３は発光素子、
４は受光素子である。コード体１の円周方向には等間隔
に複数の透光部が形成されている。コード片２には、４
群の透光部群２□へ２４がコード体１の透光部に対して
位相が９０１ｉずつずれて重なるようにして形成されて
いる。なお、コード片２の各透光部群２□〜２４は、コ
ード体１の透光部と等しい間隔で形成された複数個（第
１図では３個）の透光部で構成されている。発光素子３
は、コード片２の各透光部群２□〜２４全個別に照射す
るように４個設けられている。受光素子４は、コード片
２の各透光部群２□〜２４及びコード体１の透光部を通
過する発光素子３１〜３４の出力光を個別に検出するよ
うに４個設けられている。ここで、コード体１とコード
片２は相対的に回転可能に配置され、コード片２と発光
素子３及び受光素子４はコード片２の各透光部群２□〜
２４を介して対向するように固定配置されている。

ところで、ｖＬ来、このような装置を用いて回転量を検
出するのにあたっては、４個の発光素子３□〜３を同時
に点灯駆動して各受光素子４□〜４４の出力信号を論理
回路でデジタル的に並列処理することが行われていた。

しかし、このような従来の構成によれば、コード体１及
びコード片２に形成されている透光部の間隔よりも細か
い分解能を祠ることは困難であり、受光素子４の応答速
度よりも速い応答性を得ること（ｄ困難である。

例えば、受光素子４として）づトトランジスタを用いた
、現在市販されているエンコーダでは応答周波数の上限
は約５０　ｋＨｚであシ、１回転当たり１０００パルス
を生じるようなコード体１及びコードことかできない。

また、小型のエンコーダで１回転当だり　５００パルス
以上を生じるようなコード体１及びコード片２は高度の
加工技術が必要であり、高価になる。

り出すと共に信号処理を工夫することにより実質的な分
解能及び応答性を高めたことを特徴とする。

以下、図面を用いて詳細に説明する。

第２図は、本発明の一実施例の要部を示す回路図であっ
て、第１図と同等部分には同一符号を付している。第２
図において、１０はクロック発生器、１１はカウンタ、
１２けデコーダ、１３はアンプ、１４はバンドパスフィ
ルタである。カウンタ１１はクロック発生器１０の出力
パルスを計数するものであって、本実施例では４進カウ
ンタを用いる。デコーダ１２はカウンタ１１の計数値を
各発光素子３１〜３４を選択的に駆動するだめの信号に
変換するものでろって、カウンタ１１の計数値に応じて
各発光素子３１〜３４が順次選択的に駆動されることＫ
なる。アンプ１３は、受光素子４１〜４４の出力信号の
和を求めるものである。バンドパスフィルタ１４は、ア
ンプ１３の出力信号から基本波成分を抽出するものでろ
って、本実施例ではクロック発生器１０の出力信号の周
波数の１／４を中心周波数とするものを用いている。

頒３図は、第２図の各部の波形図であって、（ａ）はク
ロック発生器１０の出力信号２００波形、（ｂ）〜（、
）は各発光素子３□〜３４を選択的に駆動するだめのデ
コーダ１２の出力信号２１１〜２１４の波形、（ｒ）は
アンプ１３の出力信号２２の波形、ωはバンドパスフィ
ルタ１４の出力信号２３の波形である。第３図（ｂ）〜
（ｅ）から明らかなように１発光素子３１〜３４は順次
１個ずつ選択的に点灯駆動される。この結果、アンプ１
３の出力信号は、（ｆ）に示すようにクロック発生器１
０の出力信号２０の周波数で大きさが時系列的に階段状
に変化する階段波形となる。このような階段波信号２２
をバンドパスフィルタ１４に加えると、（ｇ）に示すよ
うに基本波である正弦波信号２３が得られる。

ここで、正弦波信号２３に着目すると、発光素子３□〜
３４の駆動信号２１□〜２１４に対して位相差−を有し
ている。この位相差ｄ　ｌｄ、コード体１とコード片２
との相対的な回転角度に対応したものであって、コード
体１に形成された透光部の１間隔以内の回転角度を表わ
すことになる。すなわち、この位相差ｄを測定すること
により、コード体１に形成された透光部の１間隔以内の
回転角度を求めることができる。

第４図は、このような位相差測定回路の一例を示す回路
図であって、３０はパルス発生器、３１は分周器、３２
けカウンタ、３３はコンパレータである。

パルス発生器３０の出力信号は、分周器３１を介してカ
ウンタ１１に加えられると共に直接カウンタ３２に加え
られる。カウンタ３２は、カウンタ１１の桁上げ信号に
よってパルス発生器３０から加えられる出力信号の計数
を開始し、コンパレータ３３がバンドパスフィルタ１４
の出力信号２３の零クロスを検出することによって計数
を停止する。ここで、分周器３１の分周比を例えば１０
００とすると、位相差φを１／１０００の分解能で測定
することができ、回転角度を透光部の１間隔の１／１０
００の分解能で求めることができる。

第５図は、従来のロータリーエンコーダと同様なシリア
ルパルスと回転方向上カを得ることができる回路構成例
を示したものである。第５図において、４０は位相比較
器、４１は電圧周波数変換器、４２はカウンタ、４３は
方向性検波器である。位相比較５４０にはバンドパスフ
ィルタ１４の出力信号とカウンタ４２の出力信号とが加
えられ、両信号の位相差に応じた電圧を電圧周波θ変換
器４１に送出する。

電圧周波数変換器４１け加えられる電圧に対応して周波
数が変化する信号を発生するものであり、その出力信号
はカウンタ４２に加えられると共に方向性検波器４３に
加えられる。すなわち、位相比較器４０、電圧周波数変
換器４１及びカラ／り４２は位相制御発振回路を構成し
ている。ここで、カウンタ４２の分周比を分周器３１の
分周比と同じ値（例えば１／１０００　）にすると、を
圧周波数変換器４１からはバンドパスフィルタ１４の出
力信号の１０００倍の周波数の信号が送出されることに
なる。方向性検波器４３は、パルス発生器３０の出力信
号と電圧周波数変換器４１の出力信号との周波数の差を
求めてシリアルパルスとして送出すると共に、両信号の
大小関係を求めて回転方向出力信号を送出する機能を有
するものである。このような回路構成によれば、従来の
ロータリーエンコーダに比べて、分解能及び応答性の高
い装置が実現できる。

なお、上記実施例では、発光素子を順次選択的に駆動し
て時系列出力信号を得る例を説明したが、発光素子を連
続点灯しておいて受光素子の出力信号を順次選択的に切
シ換えて時系列出力信号を得るようにしてもよい。

また、上記実施例では、発光、受光素子組を４組用いる
例について説明したが、３組以上であればよい。また、
２組の出力信号の位相を９０度ずらせ、各出力信号を平
均値に対して反転させるようにして残りの２組に相当す
る出力信号を得る構成にすることにより、２組の発光、
受光素子組で４組と同様の測定を行うことができる。

また、上記実施例では、ロータリーエンコータの例につ
いて説明したが、直線変位形にも適用できるものである
。

以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構
成で、高分解能、高速応答性を有する変位変換器が実現
でき、各種のサーボ機構の変位変換器として好適である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いるロータリーエンコーダの機構例
を示すイＰ゛成説明図、第２図は本発明の一実施例の要
部を示す回路図、第３図は第２図の各部の波形図、第４
図は本発明で用いる位相差測定回路の一例を示す回路図
、第５図は本発明で用いる仙の信号処理回路の一例を示
す回路図である。１・・・コード体、２・・・コード片、３・・・発光素
子、４・・・受光素子、１０・・・クロック発生器、１
１・・・カウンタ、１２・・・デコーダ、１３・・・ア
ンプ、１４・・・バンドパスフィ々り、３０・・・パル
ス発生器、３１・・・分周器、３２・・・カウンタ、３
３・・・コンパレータ、４０・・・位相比較器、４１・
・・電圧周波数変換器、４２・・・カウンタ、４３・・
・方向性検波器。

Claims

【特許請求の範囲】

一次元方向に等間隔に複数の透光部が配列形成されたコ
ード体と、コード体の透光部に対して位相が９０度ずつ
ずれて重なるように少なくとも２個の透光部が形成され
コード体に対して相対的に変位可能に配置さねたコード
片と、これら重なり合う透光部を介して投受光を行うよ
うにコード片の各透光部に対向固定配置でれた少なくと
も２組の発光、受光素子組と、これら発光、受光素子組
から時系列出力信号を取シ出す切換手段と、これら受光
素子の和の出力信号から基本波成分を抽出するバンドパ
スフィルタと、発光素子の駆動信号とバンドパスフィル
タの出力信号の位相差に基づいてコード体とコード片と
の相対的な変位部を求める位相測定手段とからなる変位
変換器。