JPS60216214A - 位置検出方式 - Google Patents
位置検出方式Info
- Publication number
- JPS60216214A JPS60216214A JP7379484A JP7379484A JPS60216214A JP S60216214 A JPS60216214 A JP S60216214A JP 7379484 A JP7379484 A JP 7379484A JP 7379484 A JP7379484 A JP 7379484A JP S60216214 A JPS60216214 A JP S60216214A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- counter
- phase difference
- voltage
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- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はパルスジェネレータを検出器として使用した電
動機駆動装置における高分解能位置検出方式に関するも
のである。
動機駆動装置における高分解能位置検出方式に関するも
のである。
位置検出器としてパルスジェネレータを使用する場合、
第１図（ａｌに示す構成となる。即ち、電動機（１１の
回転軸に取り付けられた検出器回転体（２）のスリット
あるいは着磁体の回転角を位置信号ピンクアップ（３）
により検出する。スリットあるいは着磁体は互いに位相
がπ／２ずれた構成となっている。位置信号ピックアッ
プ（３）の位置検出信号（５ａ） 。
第１図（ａｌに示す構成となる。即ち、電動機（１１の
回転軸に取り付けられた検出器回転体（２）のスリット
あるいは着磁体の回転角を位置信号ピンクアップ（３）
により検出する。スリットあるいは着磁体は互いに位相
がπ／２ずれた構成となっている。位置信号ピックアッ
プ（３）の位置検出信号（５ａ） 。
（５ｂ）をパルス整形回路（４）により整形し、第１図
（ｂｌの（６ａ）、 （６ｂ）に示す２相矩形波信号に
変換する。
（ｂｌの（６ａ）、 （６ｂ）に示す２相矩形波信号に
変換する。
従って、スリットあるいは着磁体が位置信号ピンクアッ
プを横切る毎に、２相の矩形波を発生し、このパルス数
を計測することにより位置（又は回転角）を検出するこ
とができる。
プを横切る毎に、２相の矩形波を発生し、このパルス数
を計測することにより位置（又は回転角）を検出するこ
とができる。
位置検出の分解能はスリットあるいは着磁体の数で決ま
り、電動機制御用パルスジェネレータとしては１回転当
たり１０，０００が限度である。
り、電動機制御用パルスジェネレータとしては１回転当
たり１０，０００が限度である。
従来、分解能を上げる方法として、前記２相矩形波の排
他的論理和をとり、４倍化する方法があったが、それ以
上の分解能のアップは不可能であつた・ 〔発明の目的〕 本発明は、工作機等のサブミクロン制御あるいは高精度
ロボット制御の位置検出器として、従来のパルスジェネ
レータを使用するにも拘わらず、高分解能を達成するこ
とのできる位置検出方式を提供することを目的とするも
のである。
他的論理和をとり、４倍化する方法があったが、それ以
上の分解能のアップは不可能であつた・ 〔発明の目的〕 本発明は、工作機等のサブミクロン制御あるいは高精度
ロボット制御の位置検出器として、従来のパルスジェネ
レータを使用するにも拘わらず、高分解能を達成するこ
とのできる位置検出方式を提供することを目的とするも
のである。
本発明は、正弦波状に変化する位置信号と、別に設けた
正弦波発振器の出力信号との位相差を零にするように位
相ロックループを構成し、この位相ロックループの制御
量を位置信号とすることを特徴とした位置検出方式であ
る。
正弦波発振器の出力信号との位相差を零にするように位
相ロックループを構成し、この位相ロックループの制御
量を位置信号とすることを特徴とした位置検出方式であ
る。
以下、本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。
第２図は本発明による位置検出方式の構成を示すブロッ
ク図であり、位置制御又は速度制御ループは図には示し
ていない。図中（７ａ）、 （７ｂ）は掛算器、（８）
は加減算器、（９）はＶＣＯ（電圧制御発振器） 、（
１０）は方向判別器、（１１）はカウンタ、（１２）は
ラッチ回路、（１３）は記憶回路、（１４ａ） 、 （
１４ｂ）はＤ／Ａ変換器、（１５）はランチ信号発生器
、（１６）はラッチ回路出力信号である。
ク図であり、位置制御又は速度制御ループは図には示し
ていない。図中（７ａ）、 （７ｂ）は掛算器、（８）
は加減算器、（９）はＶＣＯ（電圧制御発振器） 、（
１０）は方向判別器、（１１）はカウンタ、（１２）は
ラッチ回路、（１３）は記憶回路、（１４ａ） 、 （
１４ｂ）はＤ／Ａ変換器、（１５）はランチ信号発生器
、（１６）はラッチ回路出力信号である。
まず、掛算器（７ａ） 、 （７ｂ）及び加減算器（８
）による位相差検出について説明する。
）による位相差検出について説明する。
位置信号ビックアンプ（３）からの信号（５ａ）、 （
５ｂ）を＋１１式、（２）式に示すようにそれぞれｅ７
．ｅＢとする。
５ｂ）を＋１１式、（２）式に示すようにそれぞれｅ７
．ｅＢとする。
ｅｇ＝Ｅｓｉｎθ −一−−−−−−−−−−−−−−
−ｆｉ１式ｅＢ＝Ｅｃｏｓθ −−−−−−−−−−−
−−−−＋２１式また、Ｄ／Ａ変換器（１４ａ） 、
（１４ｂ）の出力を（３）式。
−ｆｉ１式ｅＢ＝Ｅｃｏｓθ −−−−−−−−−−−
−−−−＋２１式また、Ｄ／Ａ変換器（１４ａ） 、
（１４ｂ）の出力を（３）式。
（４）式に示すようにそれぞれｅｌ、 、 ｅ＋βとす
る。
る。
ｅ’（（＝Ｅ’ｓｉｎ （θ−Δθ） −−−−−−−
（３）式ｅ’Ｂ ＝Ｅ’ｃｏｓ （θ−Δθ） −−−
−１４１式但し、Ｅ、Ｅ’ は位置信号ピックアンプ出
力波形及びＤ／Ａ変換器出力の振幅値、 θは位相、またΔθは位相差を表す。
（３）式ｅ’Ｂ ＝Ｅ’ｃｏｓ （θ−Δθ） −−−
−１４１式但し、Ｅ、Ｅ’ は位置信号ピックアンプ出
力波形及びＤ／Ａ変換器出力の振幅値、 θは位相、またΔθは位相差を表す。
ここで、位置ピンクアップ信号（ｅｔｘ ｔ ｅｅ ）
と、Ｄ／Ａ変換器出力（ｅ’仄、ｅ’ａ）との位相差（
Δθ）をめると、（５）式によりｅ （Δθ）としてめ
られる。
と、Ｄ／Ａ変換器出力（ｅ’仄、ｅ’ａ）との位相差（
Δθ）をめると、（５）式によりｅ （Δθ）としてめ
られる。
ｅ （Δθ） ＝ ｅｇ ｘｅ’θ−ｅＢ ｘｅｊｏｃ
＝ＥＥ’（ｓｉｎθｃｏｓ （θ−Δθ）−ｃｏｓθｇ
ｉｎ（θ−Δθ）） −Ｅ Ｅ’ｓｉｎΔθ −−−−−−−−−−−−−−
−−−（５１式位相差Δθは、位相差に比例した電圧ｅ
（Δθ）として表される。第３図にΔθとｅ （Δθ
）の関係を示す。
＝ＥＥ’（ｓｉｎθｃｏｓ （θ−Δθ）−ｃｏｓθｇ
ｉｎ（θ−Δθ）） −Ｅ Ｅ’ｓｉｎΔθ −−−−−−−−−−−−−−
−−−（５１式位相差Δθは、位相差に比例した電圧ｅ
（Δθ）として表される。第３図にΔθとｅ （Δθ
）の関係を示す。
次に、位置ピックアップ出力ｅｇ、ｅθと、Ｄ／Ａ変換
器出力信号ｅ’ｔｔ＋ｅ’Ｂとの位相合わせについて説
明する。
器出力信号ｅ’ｔｔ＋ｅ’Ｂとの位相合わせについて説
明する。
Ｖ ＣＯ（９１は、位相差に比例した電圧ｅ（八〇）に
より発振周波数が制御される。位相差電圧が大きいとき
は、発振周波数が高くなり、小さいときは発振周波数が
低くなる。第４図に位相差電圧と発振周波数の関係を示
す。
より発振周波数が制御される。位相差電圧が大きいとき
は、発振周波数が高くなり、小さいときは発振周波数が
低くなる。第４図に位相差電圧と発振周波数の関係を示
す。
方向判別器（１０）は位相差の極性を検出し、例えば正
の場合はカウンタ（１１）をアップカウントする信号を
、負の場合はカウンタ（１１）をダウンカウントする信
号を発生する。
の場合はカウンタ（１１）をアップカウントする信号を
、負の場合はカウンタ（１１）をダウンカウントする信
号を発生する。
カウンタ（１１）は位相差電圧に比例した周波数でカウ
ントアンプ又はカウントダウンすることにより、後述す
る記憶回路のメモリ番地を与える。またランチ回路（１
２）はカウンタの信号を一時保持して、マイクロコンピ
ュータなどのタイミングと同期をとるために挿入する。
ントアンプ又はカウントダウンすることにより、後述す
る記憶回路のメモリ番地を与える。またランチ回路（１
２）はカウンタの信号を一時保持して、マイクロコンピ
ュータなどのタイミングと同期をとるために挿入する。
このラッチ回路のタイミングはラッチ信号発生器（１５
）の信号で行なう。
）の信号で行なう。
ラッチ信号発生器（１５）は、Ｖ ＣＯ（９１の信号の
立上り又は立下りのタイミングでランチ信号を発生する
。
立上り又は立下りのタイミングでランチ信号を発生する
。
ラッチ回路（１２）により保持されたカウンタのデータ
は、ｓｉｎ 、 ｃｏｓのデータを記憶した記憶回路（
１３）の番地を与え、記憶回路は与えられた番地のｓｉ
ｎ 、 ｃｏｓのデータをＤ／Ａ変換回路（１４ａ）
、 （１４ｂ）に出力する。Ｄ／Ａ変換回路は、前記位
相差Δθに比例した周波数でｓｉｎ及びｃｏｓ状に変化
する電圧ｅ′区、ｅ′ｅを発生する。このとき、ｅｌ、
、 ｅｌβの位相は、位置信号ピンクアップの出力ｅ
α＋ ｅＩｊに一致するように位相ループが働く。
は、ｓｉｎ 、 ｃｏｓのデータを記憶した記憶回路（
１３）の番地を与え、記憶回路は与えられた番地のｓｉ
ｎ 、 ｃｏｓのデータをＤ／Ａ変換回路（１４ａ）
、 （１４ｂ）に出力する。Ｄ／Ａ変換回路は、前記位
相差Δθに比例した周波数でｓｉｎ及びｃｏｓ状に変化
する電圧ｅ′区、ｅ′ｅを発生する。このとき、ｅｌ、
、 ｅｌβの位相は、位置信号ピンクアップの出力ｅ
α＋ ｅＩｊに一致するように位相ループが働く。
このとき、Ｄ／Ａ変換器（１４ａ）、 （１４ｂ）の出
力ｅ″ＤＣ＋ｅ”βの位相が位置信号ピンクアップの出
力ｅｔｘ＋ ｅＢの位相よりΔθ連れているとする。掛
算器（７ａ）、 （７ｂ）及び（８）により（５）式で
表される関数として八〇を検出する。ｅ （Δθ）を正
極性とすると、Ｖ ＣＯ（９１はカウンタ（１１）をカ
ウントアツプする方向に発振周波数を上げる。従って記
憶回路のｓｉｎ、 ｃｏｓデータを出力する周波数が高
くなり、ｅ’ｔｔ ＋ ”Ｂの位相が進む。逆に、”１
ｆ＋８’θの位相がｅｇ、６ＢよりΔθだけ進んでいる
とすると、位相差は−Δθとなり、ｅ （Δθ）は負極
性となる。この場合は、カウンタ（１１）をカウントダ
ウンし、記憶回路のｓｉｎ、 ｃｏｓデータの出力周波
数が下がり、ｅ＋、 、 ｅ＋θの位相は遅れる。
力ｅ″ＤＣ＋ｅ”βの位相が位置信号ピンクアップの出
力ｅｔｘ＋ ｅＢの位相よりΔθ連れているとする。掛
算器（７ａ）、 （７ｂ）及び（８）により（５）式で
表される関数として八〇を検出する。ｅ （Δθ）を正
極性とすると、Ｖ ＣＯ（９１はカウンタ（１１）をカ
ウントアツプする方向に発振周波数を上げる。従って記
憶回路のｓｉｎ、 ｃｏｓデータを出力する周波数が高
くなり、ｅ’ｔｔ ＋ ”Ｂの位相が進む。逆に、”１
ｆ＋８’θの位相がｅｇ、６ＢよりΔθだけ進んでいる
とすると、位相差は−Δθとなり、ｅ （Δθ）は負極
性となる。この場合は、カウンタ（１１）をカウントダ
ウンし、記憶回路のｓｉｎ、 ｃｏｓデータの出力周波
数が下がり、ｅ＋、 、 ｅ＋θの位相は遅れる。
上述のように、位相差により周波数が上がったり、下が
ったりすることによりｅ’ｇ、ｅ”θの位相をｅ改、ｅ
Ｂに合わせる。
ったりすることによりｅ’ｇ、ｅ”θの位相をｅ改、ｅ
Ｂに合わせる。
この位相ループの制御量、即ちカウンタのデータが電動
機回転角または位置となる。
機回転角または位置となる。
次に記憶回路について説明する。記憶回路には、予め計
算されたｓｉｎ、 ｃｏｓのデータが記憶されている。
算されたｓｉｎ、 ｃｏｓのデータが記憶されている。
このデータの読み出しは、記憶回路のアドレスを参照す
ることにより行なわれる。このｓｉｎ。
ることにより行なわれる。このｓｉｎ。
ｃｏｓのデータの分割数は大きい程、回転角又は位置の
検出分解能は高くなる。例えば、１０００分割の場合を
考えると、カウンタが１から１０００カウントする間に
、Ｓｉｎ＋ ＣｏＳデータは１サイクル分が順次出力さ
れる。パルスジェネレータの分解能を１０００パルス／
回転とすると、パルスジェネレータが１パルス分回転す
るとカウンタは１０００パルスカウントすることになり
、パルスジェネレータが１０００パルス分、即ち１回転
するとカウンタは１００万パルスカウントすることにな
る。これは、パルスジェネレータの分解能が１０００倍
上がったことになる。
検出分解能は高くなる。例えば、１０００分割の場合を
考えると、カウンタが１から１０００カウントする間に
、Ｓｉｎ＋ ＣｏＳデータは１サイクル分が順次出力さ
れる。パルスジェネレータの分解能を１０００パルス／
回転とすると、パルスジェネレータが１パルス分回転す
るとカウンタは１０００パルスカウントすることになり
、パルスジェネレータが１０００パルス分、即ち１回転
するとカウンタは１００万パルスカウントすることにな
る。これは、パルスジェネレータの分解能が１０００倍
上がったことになる。
上述したように本発明によれば、従来からのパルスジェ
ネレータを使用するにも拘わらず、位置の分解能が飛躍
的に向上し、低コストながら電動機の位置決め制御を高
精度化することができるという効果を奏するものである
。
ネレータを使用するにも拘わらず、位置の分解能が飛躍
的に向上し、低コストながら電動機の位置決め制御を高
精度化することができるという効果を奏するものである
。
第１図はパルスジェネレータによる位置検出器の構成及
び動作を示す説明図、第２図は本発明の実施例を示すブ
ロック図、第３図は位相差へ〇と加減算器の出力電圧ｅ
（Δθ）との関係を示す図、第４図は電圧ｅ（Δθ）と
ＶＣＯの発振周波数との関係を示す図である。 （１）：電動機 （２）−検出器回転体（３）：位置信
号ピンクアップ （４）：パルス整形回路 （５ａ） 、 （５ｂ） ：
検出信号（６ａ） 、 （６ｂ） ：パルス整形信号（
７ａ） 、 （７ｂ） ：掛算器 （８）：加減算器＋
９１：ＶＣＯ（電圧制御発振器） （１０） ：方向判別器 （１１） ：カウンタ（＋２
） ：ラッチ回路 （１３） ：記憶回路（１４ａ）、
（１４ｂ） ： Ｄ／Ａ変換器（１５） ；ラッチ信号
発生器 （１８） ：ランチ回路出力信号 特許出願人 株式会社 安川電機製作所代理人 手掘
益（ほか１名）
び動作を示す説明図、第２図は本発明の実施例を示すブ
ロック図、第３図は位相差へ〇と加減算器の出力電圧ｅ
（Δθ）との関係を示す図、第４図は電圧ｅ（Δθ）と
ＶＣＯの発振周波数との関係を示す図である。 （１）：電動機 （２）−検出器回転体（３）：位置信
号ピンクアップ （４）：パルス整形回路 （５ａ） 、 （５ｂ） ：
検出信号（６ａ） 、 （６ｂ） ：パルス整形信号（
７ａ） 、 （７ｂ） ：掛算器 （８）：加減算器＋
９１：ＶＣＯ（電圧制御発振器） （１０） ：方向判別器 （１１） ：カウンタ（＋２
） ：ラッチ回路 （１３） ：記憶回路（１４ａ）、
（１４ｂ） ： Ｄ／Ａ変換器（１５） ；ラッチ信号
発生器 （１８） ：ランチ回路出力信号 特許出願人 株式会社 安川電機製作所代理人 手掘
益（ほか１名）
Claims (1)
- １、移動物体の回転角に応じて振幅が正弦波状に変化す
る２相位置検出器の出力信号と、正弦波及び余弦波の２
相出力を発生する電圧制御発振器の出力信号とを互いに
掛算して両信号の位相差に比例した直流電圧を得、この
電圧を前記電圧制御発振器の周波数制御電圧として与え
てその位相差が零となるような位相ロックループを形成
し、前記電圧制御発振器の出力周波数をカウンタにより
カウントするとともに、同出力周波数の各波形の立上り
又は立下りのタイミングでランチした前記カウンタのデ
ータを回転角として取り出すどとを特徴とする位置検出
方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7379484A JPS60216214A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 位置検出方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7379484A JPS60216214A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 位置検出方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216214A true JPS60216214A (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=13528443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7379484A Pending JPS60216214A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 位置検出方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216214A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142221A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Nippon Gakki Seizo Kk | エンコ−ダ用変位検出装置 |
| JPS62142219A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Nippon Gakki Seizo Kk | エンコ−ダ用変位検出装置 |
| JP2007114165A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Nippon Reliance Kk | 移動体の位置検出装置および方法 |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP7379484A patent/JPS60216214A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142221A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Nippon Gakki Seizo Kk | エンコ−ダ用変位検出装置 |
| JPS62142219A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Nippon Gakki Seizo Kk | エンコ−ダ用変位検出装置 |
| JPH0449891B2 (ja) * | 1985-12-17 | 1992-08-12 | Yamaha Corp | |
| JPH0449892B2 (ja) * | 1985-12-17 | 1992-08-12 | Yamaha Corp | |
| JP2007114165A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Nippon Reliance Kk | 移動体の位置検出装置および方法 |
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