JPS6018012B2 - 速度信号検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は速度信号検出装億、詳しくは、プリンタの印字
ヘッドあるいは磁気ディスク装置の書込み／鏡出しヘッ
ド等を指定された位置に正確に停止させる位鷹決めサー
ボ制御に用いる速度信号検出袋直に関するものである。

従来、位直決めサーボ制御においてトサーボモータの実
速度信号は、一般にモータの回転軸に追従して回転する
位置信号検出器により検出される９０ｏ位相の異なった
２つの周期的位置信号およびこられ２つの位置信号を反
転して得られる信号の合計４つの信号を微分し、それら
のピーク値をサンプリング合成することで得ていた。従
って、信号反転回路や微分回路等のアナログ信号を処理
する回路が複数組必要とすること、サンプリングの位相
ずれによる速度信号のバラツキが出ること、位贋信号検
出器の周波数特性、波形の歪などの影響を受けやすいこ
と等の欠点があった。本発明は、このような欠点を解決
した速度信号検出葬鷹を提供することにある。

一般に、サーボ制御等に用いる速度信号は、モータの高
速時においてはリップルが多少あってもかまわないが、
低速時には精密な信号が要求される。

また、位置信号検出器の特性上、ある程度の検出周波数
の上限というものが存在する。そこで、本発明は低周波
の位置信号（以下、Ａ信号という）と高周波の位置信号
（以下、Ｆ信号とし、う）を発生させ「モータの低速領
域ではＦ信号を用いて速度信号を作成し〜モータの高速
領域ではＡ信号を用いて速度信号を作成する。これによ
り「速度信号検出器の周波数特性「波形の歪などの影響
を受けないで「速度信号を得ることができる。更に、本
発明ではＡあるいはＦ信号の１周期にカウントされる１
定周波数のクロック数を示すディジタル値を得、このデ
ィジタル値の逆数に比例した値をアナログ量に変換して
モータの実遼度信号を得るようにする。これにより〜速
度信号を作成するためのアナログ回路部分の鰭少化が達
成される。以下〜図示の実施例により本発明の内容を詳
細に説明する。

第軍図ａは本発明の速度信号検出装置に用いる位置信号
検出器（センサ母ブロック部）の回転ディスク亀と固定
用マスク２を示したものでｔディスクｑの円周上にはＡ
信号発生用の粗いスリッげ３（第１トラック）とＦ信号
発生用の細いスリツを４（第２トラック）の２組のスリ
ットが設けてあり「同様にトマスク２にも粗密スリット
ふ ６が設けてある。

第亀図Ｐ‘まこれらのディスク包およびマスク２を含む
センサ。ブロック部を緩から見た図を示したもので〜回
転ディスク川まモー夕髄７に直結又は間接的に結合され
〜モータの回転に追従して回転しうるようになっている
。一方もマスク２は発光ダイオード８および受光ダィオ
−ド９，１８とともに固定である。発光ダイオード８の
光はディスク婁、マスク２を通ってそれぞれ２個の受光
ダイオード９９ ８川こ受光されるがも第１図ｃに示す
ようにもディスク３の回転に従って受光ダイオード９１
こは低周波の位鷹信号つまりＡ信号が、又、受光ダイオ
ード量肌こは高周波の位置信号つまりＦ信号が検出され
る。第１図のセンサ。

ブロック部を用いた本発明の速度信号検出装置の一実施
例を第２図に示す。図において、１川まサーボモー外こ
より駆動される可動物体の移動距離及び移動方向を指示
する外部菱層ト１２は可動物体の目標停止位贋近傍から
の誤差を検出する位置誤差検出回路で、位瞳決めサーボ
１システムにおいて通常具備されているものである。１
３は第１図で説明したセンサ匂ブロック部、１４はセン
サ。

プ。ック部１３の出力を増幅したＡ信号およびＦ信号を
得る増幅器、竃５‘まＡ信号を微分してＡ′信号を出力
する微分回路、亀鼠まＡ信号の１周鱗に対応したパルス
幅の信号（以下、１周期パルス幅信号という）を作成す
るｉ周期パルス幅作成回路Ａ「 畳乳まＦ信号の１周期
パルス幅信号を作成する１周期パルス幅作成回路Ｆであ
るある。亀楓ま１周波数のクロックを出力するクロック
発振器ト富雛まＡあるいはＦ信号の１周期のクロツク数
を力ウンふするカウンタも２肌まカウン夕電亀の出力の
逆数に比例したアナログ信号を得るディジタルＱアナロ
グ変換器（町叫ぶ変換器）〜 ２亀さま町−Ａ変換器２
Ｑの出力を極性反転するィンバータも樫滋ま町山Ａ変換
器２はィンバー夕２雷あるいは微分回路軍馬のいずれか
の出力を選択する選択回路、率３葺まモー夕が低速ト溝
速いずれのモード領域にあるかを判別するモード判別回
路である。さて、動作開始の際「外部菱燈頚軍より可動
物像の移動距離を表わす情報が位置誤差検出回路官選亀
常設定され「又〜可動物体の移動方向が１周期パルス幅
作成回蕗Ａ電導〜選択回路認２へ指示される。

サーボモー外こより可動物体が駆動されると〜センサ。
ブロック部軍針こより低周波および高周波の２種類の位
層信号Ａ，軒が検出され〜増幅器亀４で増幅される。第
翼図ｃに示すように、Ａ信号は正弦波、三角波「又はこ
れらに近い波形のものでありもＦ信号はディジタル的な
パルス信号である。このうち、Ａ信号は１周期パルス幅
作成回路亀６に入力され、該Ａ信号の１周期パルス蟻信
号が作成される。同機にも番信号はＸ周期パルス幅作成
回賂亀丸こ入力されト該Ｆ信号の１周期パルス幅信号が
作成される。１周期パルス作成回麹富鰭で得られたＡ信
号の１周期パルス幅信号の一部は位置誤差検出回路８２
母こ与えられ〜譲位贋誤差検出回路の内容を減算するの
に利用される。

即ち、位置誤差検出回路１孝の内容は、可動物体がＡ信
号で示される単位距離移動するごとに１ずつ減算されも
初期設定された目磯停止位置からの誤差を示すことにな
る。一方、１周期パルス幅作成回路ＩＳからのＡ信号に
対応する１周期パルス幅信号の他の一部はモード判別回
路２針こ与えられ〜同時に「 このＡ信号の１周期パル
ス幅信号および１周期パルス幅作成回路鷲７で得られた
Ｆ信号の１周期パルス幅信号はカウンタ亀餅こ与えられ
る。モ叩ド判別回路２３はＡ信号の１周期パルス幅と予
め設定されたパルス幅とを比較し、Ａ信号の１周期パル
ス幅が予め定めたパルス幅より長ければ（これはモータ
速度が低速領域にあることを意味する）、モード１を示
す信号を出力し、短かければ（これはモータ速度が高速
領域にあることを意味する）、モ−ド２を示す信号を出
力する。カウンタ１９はモード判別回路２３よりモード
１の指示を受け取ると「１周期パルス幅作成回路１７か
らのＦ信号の１周期パルス幅信号を用いて、その各１周
期内のクロック数をカウントし、その出力をＤ−Ａ変換
器２０へ送る。又、モード２の指示を受け取ると、カウ
ンタ１９は１周期パルス幅作成回滋１６からのＡ信号の
１周期パルス幅信号を用いてクロック数をカウントし、
その出力をＤ一Ａ変換器２０へ送る。第３図ａは高速時
つまりモード２が指示された場合のＡ信号とその１周期
パルス幅信号及び発振器クロックの関係を示したもので
あり、第３図ｂは低速時つまりモード１の場合のＦ信号
とその１周期パルス幅信号及び発振器クロックの関係を
示したものである。Ｄ−Ａ変換器２０はカウンタ１９の
ディジタル出力を速度に比例したアナログ信号に変換す
る。

ここで、カウンタ１９の出力はＡあるいはＦ信号の１周
期の時間に相当しており、この時間をＴとする。一方、
得られるアナログ量をＶｗとすると、Ｖｗはモータの角
速度の‘こ比例し、次式、ＶＷニＫの＝Ｋ手（ただし、
Ｋ‘ま定数） …‘１｝の関係が成立する。

Ｄ−Ａ変換器２０は上記｛１｝式を実現する回路である
。ところで、カウン夕１９の出力が同じであっても、Ｆ
信号を用いた場合とＡ信号を用いた場合とでは・当然の
ことながらモータ速度は異なっている。

従って、Ｄ−Ａ変換器２０はカウンタ畳９の出力の逆数
すなわち壬を得る変換テーブルを２種類用意し、そのい
ずれの変換テーブルを使用するかをモード判別回路２３
から出力されるモード指定信号で行い、カウンタ１９の
出力が同じであっても、Ｆ信号を用いた場合とＡ信号を
用いた場合で異なった速度信号を得るようにする。この
ようなＤ−Ａ変換器の構成例を第６図に示す。図におし
、て、ＲＯＭ２０１内の番地指定はカウンタ１９の出力
とモード判別回路２３のモード指定信号で行われる。従
って、カゥンタ１９の出力が同じでも、モードが１と２
ではＲＯＭ２０１から異なったデータを読み出すことが
できる。上記カウンタ出力とモード指定信号は、Ａある
いはＦ信号の１周期が終る直前にＲＯＭ２０１の番地レ
ジスタにセットされ、該当番地に予め旨き込まれている
データが読み出される。この読み出されたデー外まＤ−
Ａコンバータ２０２に入力され、アナログ速度信号とし
て出力される。Ｄ−Ａ変換器２０からの出力のうち、一
方は直接、他方はインバータ２１を介して各々選択回路
２２に与えられる。

その他、選択回路２２には外部装置１１からの移動方向
指示信号と「位置誤差検出回路１２の位贋誤差出力およ
び微分回路１５の微分出力Ａ′が与えられている。可動
物体が正方向に連動し、かつ目的の停止位置に未だ近づ
かない場合、選択回路２２はＤ−Ａ変換器２０の出力を
選択し、モータの実速度信号として周知のサーボ制御機
構に与える。可動物体が逆方向に運動する場合はィンバ
ー夕２１の出力が選択される。可動物体が停止位置に近
づき、位置誤差検出回路１２の出力が舞つまりデイテン
ト領域に入ると「選択回路２２はＤ−Ａ変換器２０ある
いはィンバータ２１の出力の代りにＡ信号を微分回路１
６で微分した信号を選択し、サーボ制御機構に与える。
これにより「ディテント領域でのより精密な制御が達成
できる。第４図は第２図の１周期パルス作成回路１６お
よびモード判別回路２３の具体的回路例を示したもので
ある。

又、第５図は第４図の各部の波形図で、ａ図はモータが
正方向に回転する場合を示し、ｂ図は逆方向に回転する
場合を示す。第４図において、Ａ信号を差動増幅器１０
１に入力することにより、該差敷増幅器１０１からはＡ
信号の正に対応する部分は／・ィレベル、負に対応する
部分はローレベルをとる矩形波信号ａが得られる。

亀Ｑ３は正逆方向指示信号と「矩形波信号ａを反転回路
ＩＱ２で反転し、それをＲＣ遅延回酪で微少時間遅延し
た信号と「矩形波信号ａそのものとが印如３れる３入力
ナンド回路であり、同様に、１０６は正逆方向指示信号
を反転回路１０４で反転した信号と、反転回路１０２の
出力を反転回路１０５で更に反転し、それをＲＣ遅延回
路で遅延した信号と、反転回路１０２の出力そのものと
が印加される３入力ナンド回路である。正逆方向指示信
号はモータが正回転のときハイレベルをとるものであり
、この場合、ナンド回路１０３が動作し、矩形波信号ａ
がローからハイレベルに立ち上る微少時間（この時間は
ＲＣ遅延回路の時定数で決まる）だけローレベルをとり
、その他はハイレベルをとるＡ信号の１周期パルスｂが
ナンド回路１０３の出力として得られる。一方、モータ
が逆回転のとき正逆方向指示信号はローレベルをとり、
このときナンド回路１０６が動作し、矩形波信号ａが／
・ィからローレベルに立ち下る微少時間だけローレベル
をとり、その他はハイレベルをとる同じくＡ信号の１周
期パルスｃがナンド回路１０６の出力として得られる。
１周期パルスｂあるいはｃはオア回路１０７を通り〜一
方は反転回路１０９で反転されて２入力ナンド回路１１
０の一方の入力となり、他方は直接２入力ナンド回路１
１２の一方の入力となる。

１０８は１周期パルスｂあるいはｃの立上り部でトリガ
がかかる単安定マルチで、その出力ｄは、１つは直接ナ
ンド回路１１０の他方の入力となり、他は反転回路１１
１を通してナンド回機】再２の他方の入力となる。

ナンド回路１１０の出力はフリップフロツプ角１３のセ
ット入力となり、ナンド回路１１２の出力はリセツト入
力となる。従って、第５図ａに示すように、１騎期パル
スｂのパルス幅が単安定マルチ１０８の出力パルス幅よ
り良い場合、ナンド回路１１２が動作しトその出力ｅで
フリップフロップ１ １３がリセット状態をとる。又、
１周期パルスｂのパルス幅が単安定マルチ１０８の出力
パルス幅より短い場合はナンド回路１１０が動作し、フ
リツプフロップ１１３がセット状態をとる。フリツブフ
ロップ１１３がリセット状態のときモード１が指定され
、第２図のカウンタ１９はＦ信号を取り込むように切換
えられる。一方、フリップフロップ１ １３がセット状
態のときはモード２が指定され、カウンタ１９にはＡ信
号からえられる１周期パルスが入力される。以上の説明
から明らかな如く「本発明によれば次のような効果が得
られる。

１ 速度信号を作成するためのアナログ回路部分の縦少
化が図れる。

２ センサ出力の位相ずれ、振幅変動等の影響が低減さ
れる。

３ ディジタル処理を行うことによってト速度信号の周
波数に対する直線性が向上する。

４ 低速領域では高周波の位鷹信号を用い、高速領域で
は低周波の位魔信号を用いることによりト高周波、低周
波の両領域においてセンサ分解熊、センサ応答範囲内で
可能な限り高密度の位置信号が得られ、高精度の速度信
号が検出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の速度信号検出装置に用いる位置信号検
出器の機成例とその検出波形を示す図、第２図は本発明
の速度信号検出装贋の一実施例を示す図ｔ第３図は位置
信号とその１周期パルス幅信号及び発振器クロツクの関
係を示す図、第＆図は第２図のモード判別回路部分の具
体例を示す図「第５図は第４図の動作を説明するための
波形図、第６図は第２図のＤ−Ａ変換器の一例を示す図
である。 １１…・・・外部装魔、亀２…・・・位置誤差検出回路
、亀３・・・…センサ・ブロック部、１亀・…・・増幅
器、′１５・・・・・・微分回路、１６，９７・・・…
１周期パルス幅作成回路、１８・・・・・・クロック発
振器「 １９……カリン夕、２０・・・・・ＯＤ−Ａ変
換器、２１…・・・インバータ、２２・・・・・・選択
回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動物体を駆動するモータの実速度信号を検出する
   装置において、前記モータの回転に追従して回転する回
   転部材上に、ほゞ等分に第１状態と第２状態を交互に配
   列した第１トラツクと該第１トラツクのそれより幅狭に
   同じくほゞ等分に第１状態と第２状態を交互に配列した
   第２トラツクを設け、該第１トラツクと第２トラツクを
   それぞれ個別に読み取つて、それらの第１状態と第２状
   態に対応した低周波と高周波の周期的な２つの位置信号
   を検出する位置信号検出器と、一定周波数のクロツクを
   出力するクロツク発振器と、前記モータの低速領域では
   高周波の位置信号を入力して、その１周期内のクロツク
   数を計数し、高速領域では低周波の位置信号を入力とし
   て、その１周期内のクロツク数を計数するカウンタと、
   前記カウンタの出力の逆数に比例した値をアナログ信号
   に変換して実速度信号を得るデイジタル・アナログ変換
   器とを有していることを特徴とする速度信号検出装置。 ２ 前記可動物体が目的の停止位置に近づいたとき、前
   記デイジタル・アナログ変換器の出力の代りに前記低周
   波の位置信号を微分した信号を前記モータの実速度信号
   として出力する手段を具備していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の速度信号検出装置。