JPS60259909A - 光学式ポテンシヨメ−タ - Google Patents
光学式ポテンシヨメ−タInfo
- Publication number
- JPS60259909A JPS60259909A JP59116316A JP11631684A JPS60259909A JP S60259909 A JPS60259909 A JP S60259909A JP 59116316 A JP59116316 A JP 59116316A JP 11631684 A JP11631684 A JP 11631684A JP S60259909 A JPS60259909 A JP S60259909A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- receiving element
- disc
- potentiometer
- light transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
- G01D5/34784—Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
- G01D2205/77—Specific profiles
- G01D2205/777—Whorl-shaped profiles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (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、モータあるいは変速機等の軸の回転角を所定
の電圧または電流値に変換するポテンショメータに関し
、特に光源から円板を介して、受光素子へ光を伝えるこ
とにより回転角度を知ることのできる光学式ポテンショ
メータに関する。
の電圧または電流値に変換するポテンショメータに関し
、特に光源から円板を介して、受光素子へ光を伝えるこ
とにより回転角度を知ることのできる光学式ポテンショ
メータに関する。
従来の技術
一般に、ポテンショメータは機械式のものが用いられ、
これは抵抗の両端に電圧を与え、この抵抗に慴動接触子
を設け、この接触子をモータあるいは変速機等の軸に連
結して回転させ、回転角に応じた電圧または電流を得て
いる。この機械式ポテンショメータは、接触子があるた
め、摩耗等によりその寿命が短く、また高速回転には追
随できず、また機械的振動あるいは衝撃に弱いという欠
点がある。
これは抵抗の両端に電圧を与え、この抵抗に慴動接触子
を設け、この接触子をモータあるいは変速機等の軸に連
結して回転させ、回転角に応じた電圧または電流を得て
いる。この機械式ポテンショメータは、接触子があるた
め、摩耗等によりその寿命が短く、また高速回転には追
随できず、また機械的振動あるいは衝撃に弱いという欠
点がある。
発明が解決しようとする問題点
上記機械式ポテンショメータの欠点に鑑み、発光素子と
受光素子とを用いた光学式ポテンショメータが開発され
つつある。この光学式ポテンショメータは、シャフトエ
ンコーダ等のものが用いられているが、その構造が複雑
であり、またデジタル変換するので回転角と出力との直
線性が制限される欠点があった。
受光素子とを用いた光学式ポテンショメータが開発され
つつある。この光学式ポテンショメータは、シャフトエ
ンコーダ等のものが用いられているが、その構造が複雑
であり、またデジタル変換するので回転角と出力との直
線性が制限される欠点があった。
従って、本発明の目的は、簡単な構成で回転角と出力と
の直線性を保つアナログ式光学ポテンショメータを提供
するにある。
の直線性を保つアナログ式光学ポテンショメータを提供
するにある。
問題点を解決するための手段及び作用
上記目的を達成するため、本発明によれば、発光素子と
、受光素子と、画素子の間に配置され発光素子からの光
を透過または反射させて受光素子に与えることにより受
光素子に回転角度に応じた □信号を出力させる円板と
から成る光学式ポテンショメータであって、前記円板に
は所定の角度範囲に渡って螺旋状の光透過孔または反射
帯が形成され、円板と発光素子または受光素子との間に
固定のスリット板が設けられていることを特徴とする光
学式ポテンショメータが提供される。
、受光素子と、画素子の間に配置され発光素子からの光
を透過または反射させて受光素子に与えることにより受
光素子に回転角度に応じた □信号を出力させる円板と
から成る光学式ポテンショメータであって、前記円板に
は所定の角度範囲に渡って螺旋状の光透過孔または反射
帯が形成され、円板と発光素子または受光素子との間に
固定のスリット板が設けられていることを特徴とする光
学式ポテンショメータが提供される。
かかる特徴、特に、螺旋状のスリットと固定スリット板
との組合せにより受光素子への光の当る位置が回転角に
従って直線的に変化し、受光素子がそれに対応して直線
的に変化する電圧または電流を出力する。
との組合せにより受光素子への光の当る位置が回転角に
従って直線的に変化し、受光素子がそれに対応して直線
的に変化する電圧または電流を出力する。
実施例
第１図（ａ）及び（ｂ）において、本発明による光学式
ポテンショメータの一実施例を示す。第１図（ａ）にお
いて、このポテンショメータは、電球や発光ダイオード
等の発光素子１と複数の一列に並んだフォトダイオード
等を包含する受光素子２と、発光素子１と受光素子２と
の間に配置され、モータや変速機（例えば調和歯車装置
等の減速機）の軸に連結された軸３を有する円板４と、
受光素子２の出力電圧（または電流）を増幅するアンプ
５とを備えている。円板４は軸３により回転させられ、
この円板４には、第１図（ｂ）に示すように螺旋状の細
い光透過孔６が設けられている。この透過孔６は光を通
ず限り孔でなくともよく透明窓であってもよい。従って
、本書では、現実に孔が形成されていなくとも（すなわ
ち透明なものであっても）これを孔と呼ぶ。更に、この
光透過孔６は、細い光反射帯であってもよく、この場合
には受光素子２は発光素子１と同じ側に配置されるであ
ろう。
ポテンショメータの一実施例を示す。第１図（ａ）にお
いて、このポテンショメータは、電球や発光ダイオード
等の発光素子１と複数の一列に並んだフォトダイオード
等を包含する受光素子２と、発光素子１と受光素子２と
の間に配置され、モータや変速機（例えば調和歯車装置
等の減速機）の軸に連結された軸３を有する円板４と、
受光素子２の出力電圧（または電流）を増幅するアンプ
５とを備えている。円板４は軸３により回転させられ、
この円板４には、第１図（ｂ）に示すように螺旋状の細
い光透過孔６が設けられている。この透過孔６は光を通
ず限り孔でなくともよく透明窓であってもよい。従って
、本書では、現実に孔が形成されていなくとも（すなわ
ち透明なものであっても）これを孔と呼ぶ。更に、この
光透過孔６は、細い光反射帯であってもよく、この場合
には受光素子２は発光素子１と同じ側に配置されるであ
ろう。
円板４と受光素子２との間には螺旋状の光透過孔６のピ
ッチδより長く形成された細いスリット７を有するスリ
ット板８が固定されている。また、受光素子２は非走査
式の半導体装置検出素子（ＰＳＤ）で成る一次元検知素
子である。
ッチδより長く形成された細いスリット７を有するスリ
ット板８が固定されている。また、受光素子２は非走査
式の半導体装置検出素子（ＰＳＤ）で成る一次元検知素
子である。
動作において、発光素子１から光を発した状態で、円板
４が回転させられる七、光は（６とスリット７を通って
点状の光となり、その光が受光素子２の所定位置に投射
される。従って、円板４が１回転すると、この点状の光
が螺旋ピッチδの長さに渡って走査されることになる。
４が回転させられる七、光は（６とスリット７を通って
点状の光となり、その光が受光素子２の所定位置に投射
される。従って、円板４が１回転すると、この点状の光
が螺旋ピッチδの長さに渡って走査されることになる。
受光素子２はその光の当たる位置に応じて所定レベルの
電圧（または電流）を出力し、アンプ５を介して外部へ
出力される。第２図は、この出力電圧と円板４（ひいて
は軸３）の回転角（ラジアンで示す）との関係を示す。
電圧（または電流）を出力し、アンプ５を介して外部へ
出力される。第２図は、この出力電圧と円板４（ひいて
は軸３）の回転角（ラジアンで示す）との関係を示す。
この図から明らかなように、０〜２π（ラジアン）、す
なわち１回転においてその回転角と出力電圧とは直線的
に変化していることが判る。これは、螺旋状の光透過孔
６の動径をｒ１最大径ａ、回転角をθ（ラジアン）、及
び螺旋ピッチをδとすると、 δ 係にあることからも明らかである。
なわち１回転においてその回転角と出力電圧とは直線的
に変化していることが判る。これは、螺旋状の光透過孔
６の動径をｒ１最大径ａ、回転角をθ（ラジアン）、及
び螺旋ピッチをδとすると、 δ 係にあることからも明らかである。
第２図の出力電圧波形は、回転円板４を第１図（ｂ）の
矢印９の方向に回転した場合を示している。
矢印９の方向に回転した場合を示している。
該円板４を逆方向に回転させると、第３図のような出力
電圧を（昇ることができる。
電圧を（昇ることができる。
前記した実施例は、円板に細い光透過孔（または反射帯
）を板全体に渡って一本形成したものである。この場合
には受光素子２の位置検知精度が高ければその位置精度
も高く維持されるが、受光素子の位置精度が低くなると
検出位置精度も低くなる。一般に精度の高い受光素子は
高価であり、また寸法も大きくなり複雑になる。従って
、低い位置検知精度の受光素子であっても高い検出位置
精度−を得ることができるのが好ましい。第４図はその
一例を示しいる。
）を板全体に渡って一本形成したものである。この場合
には受光素子２の位置検知精度が高ければその位置精度
も高く維持されるが、受光素子の位置精度が低くなると
検出位置精度も低くなる。一般に精度の高い受光素子は
高価であり、また寸法も大きくなり複雑になる。従って
、低い位置検知精度の受光素子であっても高い検出位置
精度−を得ることができるのが好ましい。第４図はその
一例を示しいる。
第４図において、乱透過孔６′がｎ個に分割され、１／
ｎ回転毎に１つの走査をするようにしており、固定の例
ではｎ＝６として６分割している。第５図は、この円板
４を回転させた場合のアンプ５からの出力電圧の波形を
示している。これにより、回転角π／３ラジアン（６０
°）毎に直線的な上昇電圧が得られ、低い精度の受光素
子であっても高い精度で回転角を知ることができる。
ｎ回転毎に１つの走査をするようにしており、固定の例
ではｎ＝６として６分割している。第５図は、この円板
４を回転させた場合のアンプ５からの出力電圧の波形を
示している。これにより、回転角π／３ラジアン（６０
°）毎に直線的な上昇電圧が得られ、低い精度の受光素
子であっても高い精度で回転角を知ることができる。
なお、この６分割の場合の光透過光の場合の動うに、ｎ
個に分割し、更に各分割孔を幾つかに分割している。す
なわち、第６図において各分割孔６′は更に小さな６個
の窓１２．から成る。このようにした場合、第７図に示
すような出力電圧が得られる。出力電圧は、各窓１２毎
に棒状に現われるものと考えられ勝ちであるが、受光素
子２へ到達する光は直進するだけのものでなく回折する
光も到達すると考えられ、実際には第７図に図示のよう
な波形となる。この実施例は、第８図（ａ）及びら）に
示すように、２つの波形を出力することができ、第８図
（ａ）からは回転角の位置情報を得ることができ、第８
図（ｂ）からは輝度情報を得ることができる。
個に分割し、更に各分割孔を幾つかに分割している。す
なわち、第６図において各分割孔６′は更に小さな６個
の窓１２．から成る。このようにした場合、第７図に示
すような出力電圧が得られる。出力電圧は、各窓１２毎
に棒状に現われるものと考えられ勝ちであるが、受光素
子２へ到達する光は直進するだけのものでなく回折する
光も到達すると考えられ、実際には第７図に図示のよう
な波形となる。この実施例は、第８図（ａ）及びら）に
示すように、２つの波形を出力することができ、第８図
（ａ）からは回転角の位置情報を得ることができ、第８
図（ｂ）からは輝度情報を得ることができる。
特に、第８図（ｂ）の情報からは、その山（または谷）
の数をカウントすれば、原点（θ＝０）位置からの位置
検出をディジタル的に行うことができる。
の数をカウントすれば、原点（θ＝０）位置からの位置
検出をディジタル的に行うことができる。
発明の効果
本発明によれば、従来の機械式ポテンショメータと異な
り、排接触で寿命が長くされ、高速回転に追随でき、機
械的振動や衝撃に強い、しかも高応答性のポテンショメ
ータが提供れる。また、その構造も極めて簡単なもので
あり、しかも、回転角と出力とが直線的関係にあるので
その位置検出も極めて容易に行われる。更に、精度も受
光素子の精度を上げることなく、廉価に行える。
り、排接触で寿命が長くされ、高速回転に追随でき、機
械的振動や衝撃に強い、しかも高応答性のポテンショメ
ータが提供れる。また、その構造も極めて簡単なもので
あり、しかも、回転角と出力とが直線的関係にあるので
その位置検出も極めて容易に行われる。更に、精度も受
光素子の精度を上げることなく、廉価に行える。
第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明による代表的なポテ
ンショメータの概略図、第２図は正転時の回転角に対す
る出力電圧波形図、第３図は逆転時の回転角・出力電圧
波形図、第４図は１、円板の他の例を示す図、第５図は
第４図の円板を用いた場合の回転角・出力電圧波形図、
第６図は更に別の例の円板を示す図、第７図は第６図の
円板を用いた場合の回転角・出力電圧波形図、第８図（
ａ）及び（ｂ）は、第７図の電圧波形を分解した場合の
同様の図である。 １、、、、発光素子、２．、、、受光素子、３．、、、
軸、４、、、、円板、５．、、、アンプ、６．、、、光
透過子（反射帯）、？、、、、スリット、８．、、、固
定スリット板、６ ’、、、、分割光透過光、１２．、
、、窓。 第１図 第２図 第３図 ０ ２ｙ ４．旧転角 第４図 ６′ 第５図
ンショメータの概略図、第２図は正転時の回転角に対す
る出力電圧波形図、第３図は逆転時の回転角・出力電圧
波形図、第４図は１、円板の他の例を示す図、第５図は
第４図の円板を用いた場合の回転角・出力電圧波形図、
第６図は更に別の例の円板を示す図、第７図は第６図の
円板を用いた場合の回転角・出力電圧波形図、第８図（
ａ）及び（ｂ）は、第７図の電圧波形を分解した場合の
同様の図である。 １、、、、発光素子、２．、、、受光素子、３．、、、
軸、４、、、、円板、５．、、、アンプ、６．、、、光
透過子（反射帯）、？、、、、スリット、８．、、、固
定スリット板、６ ’、、、、分割光透過光、１２．、
、、窓。 第１図 第２図 第３図 ０ ２ｙ ４．旧転角 第４図 ６′ 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、発光素子と、受光素子と、画素子の間に配置され発
光素子からの光を透過または反射させて受光素子に与え
ることにより受光素子に回転角度に応じた信号を出力さ
せる円板とから成る光学式ポテンショメータにおいて、
前記円板には所定の角度範囲に渡って螺旋状の細い光透
過孔または反射帯が形成され、円板と発光素子または受
孔素子との間に固定のスリット板が設けられていること
を特徴とする光学式ポテンショメータ。 ２、前記円板の光透過孔または反射帯が３６０°に渡っ
て一本形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のポテンショメータ。 ３、前記円板の光透過孔または反射帯が６０°の角度で
一本ずつ全体に６本設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のポテンショメータ。 ４、各透過孔または反射帯が複数個に分割されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のポテンショ
メータ。 ５、受光素子が非走査式の位置検出素子であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のポテンショメータ
。 ６、位置検出素子は線状配列の素子であり、その直前に
前記固定スリット板が設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第５項記載のポテンショメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116316A JPS60259909A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 光学式ポテンシヨメ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116316A JPS60259909A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 光学式ポテンシヨメ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60259909A true JPS60259909A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14683972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59116316A Pending JPS60259909A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 光学式ポテンシヨメ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60259909A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0538526U (ja) * | 1991-10-14 | 1993-05-25 | デンケンエンジニアリング株式会社 | 絶対位置検出型エンコーダ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5185747A (ja) * | 1974-11-22 | 1976-07-27 | Tokyo Keiki Kk | Kaitenkakudodenkishingohenkanki |
| JPS5526469A (en) * | 1978-08-15 | 1980-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Encoder unit |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59116316A patent/JPS60259909A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5185747A (ja) * | 1974-11-22 | 1976-07-27 | Tokyo Keiki Kk | Kaitenkakudodenkishingohenkanki |
| JPS5526469A (en) * | 1978-08-15 | 1980-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Encoder unit |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0538526U (ja) * | 1991-10-14 | 1993-05-25 | デンケンエンジニアリング株式会社 | 絶対位置検出型エンコーダ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3203643B2 (ja) | 反射式エンコーダ | |
| US5017776A (en) | Apparatus for and methods of optical encoding having spiral shaped light modulator | |
| JPH05223598A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| US4075478A (en) | Floating head encoder | |
| US5130536A (en) | Optical rotary encoder with indexing | |
| US4692613A (en) | Angle sensor | |
| JPH0713569B2 (ja) | インクリメンタルロータリーエンコーダ | |
| US6020967A (en) | Differential displacement optical sensor | |
| JPS6089712A (ja) | 光学式エンコ−ダ | |
| JPS60259909A (ja) | 光学式ポテンシヨメ−タ | |
| US4659924A (en) | Rotary encoder wherein phase difference is adjusted by the radial position of the sensor head | |
| US20200041312A1 (en) | Optical positioning measurement device | |
| US3714448A (en) | Light weight, low torque, inexpensive drum type optical digital shaft angle encoder | |
| JPH08166257A (ja) | ロータリーエンコーダとこのロータリーエンコーダに用いる回転ディスク | |
| US4670750A (en) | Photoelectric impulse transmitter | |
| GB2062257A (en) | Optical Torque-measuring Device | |
| JPS62175613A (ja) | アブソリユ−トエンコ−ダ | |
| CA2303629C (en) | Differential displacement optical sensor - ii | |
| JPS6336111A (ja) | 光学式エンコ−ダ | |
| US11162819B2 (en) | Low inertia rotary position detector and associated methods | |
| JPH01240821A (ja) | ロータリエンコーダ | |
| JPH022376B2 (ja) | ||
| JPH04238223A (ja) | 位置検出装置 | |
| JPH04346028A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| JPS63187119A (ja) | 光学式ロ−タリ−エンコ−ダ |