JPS604925B2 - Phase discrimination/counting circuit in displacement measurement equipment - Google Patents

Phase discrimination/counting circuit in displacement measurement equipment

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JPS604925B2
JPS604925B2 JP12203576A JP12203576A JPS604925B2 JP S604925 B2 JPS604925 B2 JP S604925B2 JP 12203576 A JP12203576 A JP 12203576A JP 12203576 A JP12203576 A JP 12203576A JP S604925 B2 JPS604925 B2 JP S604925B2
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JP
Japan
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signal
mode
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JP12203576A
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雅光 斎藤
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、2相パルス変換式の変位測定装置における
位相弁別・計数回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a phase discrimination/counting circuit in a two-phase pulse conversion type displacement measuring device.

最近、モアレ縞による光学的スケールや磁気スケールあ
るいはロータリーェンコーダ等の検出器を用いた機械的
変位(位置)の測定装置が開発されている。
Recently, mechanical displacement (position) measuring devices have been developed that use detectors such as optical scales and magnetic scales based on Moire fringes, or rotary encoders.

この種の検出器は2つの出力端子を有しており、可動部
の移動量に応じたサイクル数のパルス信号が両出力端子
から発せられ、しかも両出力信号は90度の位相差を伴
っており、可動部の移動方向(正、負)に応じてどちら
の出力の位相が進むかが決まる。そこで変位測定装置と
しては、検出器のいずれの出力信号の位相が進んでいる
かを弁別して可動部の移動方向を判別するとともに、そ
の移動方向に応じて出力パルスを累加(アップカウント
)あるいは累減(ダウンカウント)すれば良く、これに
より可動部の変位量あるいは位置をデジタル表示するこ
とができるのである。この発明の目的は、上記のような
変位測定装置における位相弁別・計数回路をすべてC一
MOS一にで構成できるようにすることともに、特に、
アップモードとダウンモードを切換えるための切換端子
を備えたC−MOSによるアップダウンカウンタを用い
て所期の動作が得られるよう回路構成する点にある。
This type of detector has two output terminals, and a pulse signal with a number of cycles corresponding to the amount of movement of the movable part is emitted from both output terminals, and both output signals have a phase difference of 90 degrees. Depending on the moving direction (positive or negative) of the movable part, which output phase advances is determined. Therefore, as a displacement measuring device, the phase of the output signal of the detector is advanced to determine the moving direction of the movable part, and depending on the moving direction, the output pulses are cumulatively (up-counted) or cumulatively decremented. (down-counting), and thereby the amount of displacement or position of the movable part can be digitally displayed. It is an object of the present invention to enable the phase discrimination/counting circuit in the above-mentioned displacement measuring device to be composed entirely of CMOS transistors, and in particular, to
The circuit configuration is such that a desired operation can be obtained using a C-MOS up/down counter equipped with a switching terminal for switching between up mode and down mode.

これにより少ない素子数で簡単な回路構成とし、消費電
力が少なく外乱/ィズ等にも強い優れた位相弁別・計数
回路を提供するものである。以下、この発明の一実施例
を図面に基づいて詳細に説明する。
This provides an excellent phase discrimination/counting circuit that has a simple circuit configuration with a small number of elements, consumes little power, and is resistant to disturbances/disturbances. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

1は前述した光学スケールや磁気スケールあるいはロー
タリーェンコーダ等の検出器を示し、この検出器1の可
動部は位置測定を行なうべき例えば工作機械等の送りテ
ーブル等に連繋されている。
Reference numeral 1 denotes a detector such as the above-mentioned optical scale, magnetic scale, or rotary encoder, and the movable part of this detector 1 is connected to a feed table of a machine tool or the like that is to perform position measurement.

そして上記可動部が移動すると、その移動量に対応した
サイクル数のパルス信号が検出器1の2つの出力端子A
,Bからそれぞれ出力され、しかも可動部の移動が正方
向である場合、信号Aが信号B‘こ対して90度位相が
進み、可動部の移動が負万向である場合、信号Bが信号
Aに対して90度位相が進む。DフリツプフロップFF
,およびFF2、論理ゲートG,およびG2は検出器1
の出力信号Aの立上がりエッヂおよび立下がりエッヂを
微分した波形を作り出すよう回路構成されている。
When the movable part moves, a pulse signal with a number of cycles corresponding to the amount of movement is sent to the two output terminals A of the detector 1.
, B, respectively, and when the movable part moves in the positive direction, signal A has a phase lead of 90 degrees relative to signal B', and when the movable part moves in the negative direction, signal B becomes the signal. The phase advances by 90 degrees with respect to A. D flip-flop FF
, and FF2, logic gates G, and G2 are detector 1
The circuit is configured to generate a waveform obtained by differentiating the rising edge and falling edge of the output signal A.

DフリップフロップFF,,FF2(以下単にFF,,
FF2と略す)は発振器2からのクロックパルスCK,
の立上がりエッヂでD入力を読込むもので、FF,は信
号Aが「H」(高レベル)のときセットされるとともに
信号Aが「L」(低レベル)のときリセットされ、また
FF2はFF,よりクロックパルスCK,の一周期だけ
遅れてセット・リセットされる。したがって第2図に示
すように、〔Q,×Q2〕なる論理積が求められる論理
ゲート○,の出力A′は、信号Aの立上がりエッヂでク
ロックパルスCK,の一周期分の幅のパルス信号を発す
る波形となり、〔Q,×Q2〕なる論理積が求められる
論理ゲート○2の出力A′は、信号Aの立上がりエッヂ
でクロツクパルスCK,の一周期分の幅のパルス信号を
発する波形となる。DフIJップフロップFF3および
FF4、論理ゲートG3および○4は検出器1の出力信
号Bの立上がりエッヂおよび立下がりエッヂを微分した
波形を作り出すよう上記と同様に回路構成されている。
D flip-flop FF, FF2 (hereinafter simply FF)
FF2) is the clock pulse CK from the oscillator 2,
FF is set when signal A is "H" (high level), and reset when signal A is "L" (low level), and FF2 is read from the D input at the rising edge of FF. , is set and reset with a delay of one cycle of clock pulse CK. Therefore, as shown in FIG. 2, the output A' of the logic gate ○, for which the logical product [Q,×Q2] is calculated, is a pulse signal with a width of one period of the clock pulse CK at the rising edge of the signal A. The output A' of logic gate ○2, for which the logical product [Q, x Q2] is calculated, has a waveform that emits a pulse signal with a width of one period of the clock pulse CK at the rising edge of signal A. . The D flip-flops FF3 and FF4 and the logic gates G3 and ◯4 are configured in the same manner as described above so as to create a waveform obtained by differentiating the rising and falling edges of the output signal B of the detector 1.

すなわち第2図に示すように、論理ゲートG3の出力8
は、信号Bの立上がりエッヂでクロックパルスCK,の
一周期分の幅のパルス信号を発する波形となり、論理ゲ
ートG4の出力B′は、信号Bの立下がりエッヂでクロ
ツクパルスCK,の一周期分の幅のパルス信号を発する
波形となる。各論理ゲートG,〜G4の出力A′,A′
,B′,B′、は論理ゲートG5に入力され、その論理
和〔A′+A′十B+B′〕すなわち信号AあるいはB
の1/4の周期で発生するパルス信号が論理ゲートG5
から出力される。
That is, as shown in FIG. 2, the output 8 of logic gate G3
is a waveform that emits a pulse signal with a width of one period of clock pulse CK at the rising edge of signal B, and the output B' of logic gate G4 emits a pulse signal with a width of one period of clock pulse CK at the falling edge of signal B. This is a waveform that emits a pulse signal with a certain width. Output A', A' of each logic gate G, ~G4
, B', B' are input to the logic gate G5, and their logical sum [A'+A'+B+B'], that is, the signal A or B
A pulse signal generated at a period of 1/4 of the logic gate G5
is output from.

また論理ゲート○6においては、図から明かなように、
〔Q,×B′十Qi×B+Q3×へ+Q3×A′〕なる
論理値が求められる。
Also, in logic gate ○6, as is clear from the figure,
A logical value of [Q,×B′+Qi×B+Q3×+Q3×A′] is obtained.

したがって論理ゲートG6の出力は、信号Aの位相が信
号Bに対して90度進んでいる場合にのみ、信号Aある
いはBのi′4の周期パルス信号が発生する。同様に論
理ゲートG7においては、〔Q,×B′+Q・×B′+
Q3×A′+Q3×A′〕なる論理値が求められる。
Therefore, the output of logic gate G6 generates a periodic pulse signal of i'4 of signal A or B only when the phase of signal A leads signal B by 90 degrees. Similarly, in logic gate G7, [Q, ×B'+Q・×B'+
A logical value of Q3×A'+Q3×A'] is obtained.

したがって論理ゲートG7の出力は、信号Bの位相が信
号Aに対して90度進んでいる場合にのみ、信号Aある
いはBの1/4の周期のパルス信号が発生する。3はク
ロツクパルスCK,を1/2に分周したクロツクパルス
C&を作り出す分周器である。上記論理ゲートG5の出
力は論理ゲートG3においてクロックパルスCK,およ
びCK2との論理積がとられ、また上記論理ゲートG6
の出力は論理ゲートG9において、上記論理ゲートG7
の出力は論理ゲートG,oにおいてそれぞれクロツクパ
ルスCK,およびCK2との論理積がとられる。すなわ
ち、検出器1の可動部が正方向に移動した場合、論理ゲ
ートG3とGoから、クoックパルスCK,の1/4周
期分の幅のパルス信号が信号AあるいはBの1/4の周
期で出力される。なお、論理ゲ−トG8のパルス出力は
論理ゲートG9のパルス出力よりクロツクパルスCK,
の1/4周期分だけ遅れて発生する。逆に、検出器1の
可動部が負方向に移動した場合、論理ゲートG8と○,
。から、クロックパルスCK,の1/4周期分の幅のパ
ルス信号が信号AあるいはBの1/4の周期で出力され
る。なおこの場合も、論理ゲートG8のパルス出力は論
理ゲートG,oのパルス出力よりクロツクパルスCK,
の1′4周期分だけ遅れて発生する。そして、論理ゲー
トG9の出力はRSフリップフロップFF5のS入力に
供給され、これをセットし、論理ゲート○,oの出力は
このFF5のR入力に供給され、これをリセットする。
このFF5のセット出力処がカゥンタ4のモ−ド切換端
子aに供給され、カウンタ4の動作モードを指定する。
カウンタ4は、入力aが「H」のときアップモードとな
り、計数入力端子bに供給されるパルスをアップカウン
トし、入力aが「L」のときダウンモードとなり、入力
端子bに供給されるパルスをダウンカウントする。この
入力端子bには論理ゲート○8から出力されるパルス信
号が論理ゲート○,.を介して供給される。MM,およ
びMM2はそれぞれ立下がり動作および立上がり動作の
単安定マルチパイプレータ(以下単にMM,,MM2と
略す)であって、FF5のセット出力Q5が「H」→「
L」あるいは「L」→「H」に切換った直後に上記論理
ゲートG,.を一定時間禁止し、この切襖後に論理ゲー
ト○8から出力された一発目のパルスがカウン夕4に供
給されるのを阻止する。
Therefore, as for the output of logic gate G7, a pulse signal having a period of 1/4 of signal A or B is generated only when the phase of signal B leads signal A by 90 degrees. A frequency divider 3 generates a clock pulse C& by dividing the clock pulse CK by 1/2. The output of the logic gate G5 is ANDed with the clock pulses CK and CK2 in the logic gate G3, and the output of the logic gate G6 is
The output of the above logic gate G7 is sent to the logic gate G9.
The outputs of are ANDed with clock pulses CK and CK2 in logic gates G and o, respectively. That is, when the movable part of the detector 1 moves in the positive direction, a pulse signal with a width of 1/4 period of the cook pulse CK is sent from the logic gates G3 and Go with a period of 1/4 of the signal A or B. is output. Note that the pulse output of logic gate G8 is higher than the clock pulse CK,
occurs with a delay of 1/4 period. Conversely, when the movable part of the detector 1 moves in the negative direction, the logic gate G8 and ○,
. , a pulse signal having a width of 1/4 period of the clock pulse CK is output at a period of 1/4 of the signal A or B. In this case as well, the pulse output of logic gate G8 is higher than the pulse output of logic gate G,o by clock pulse CK,
This occurs with a delay of 1'4 periods. The output of the logic gate G9 is supplied to the S input of the RS flip-flop FF5 to set it, and the output of the logic gate ◯, o is supplied to the R input of this FF5 to reset it.
The set output signal of the FF 5 is supplied to the mode switching terminal a of the counter 4, and specifies the operation mode of the counter 4.
Counter 4 is in up mode when input a is "H" and counts up the pulses supplied to counting input terminal b, and is in down mode when input a is "L" and counts up the pulses supplied to input terminal b. count down. This input terminal b receives the pulse signal output from logic gate ○8, which is connected to logic gates ○, . Supplied via. MM and MM2 are monostable multipipulators (hereinafter simply referred to as MM, MM2) with falling operation and rising operation, respectively, and the set output Q5 of FF5 changes from "H" to "
Immediately after switching from "L" to "H", the logic gates G, . is inhibited for a certain period of time, and the first pulse output from logic gate ○8 is prevented from being supplied to counter 4 after this cutoff.

すなわち、MM,の出力は常時「H」となっており、Q
5が「H」から「L」に立下がつたとき動作し、一定時
間(クロックパルスCK,の1/4周期より僅に大きい
)その出力「L」となり、同様にMM2の出力は常時「
H」となっており、Q5が「L」から「H」に立上がつ
たとき動作し、一定時間その出力が「L」となるのであ
る。上記の説明から明らかなように、検出器1の可動部
が正方向に移動している間は、FF5がセットされてい
てカウンタ4はアップモードとなっており、論理ゲート
G8からの計数パルスが論理ゲ−トG,.を介してカウ
ンタ4に供給されてアップカウントさる。
In other words, the output of MM is always "H", and the output of Q
It operates when MM2 falls from "H" to "L", and its output becomes "L" for a certain period of time (slightly longer than 1/4 cycle of clock pulse CK), and similarly, the output of MM2 is always "
It operates when Q5 rises from "L" to "H" and its output becomes "L" for a certain period of time. As is clear from the above explanation, while the movable part of the detector 1 is moving in the positive direction, FF5 is set and the counter 4 is in the up mode, and the counting pulse from the logic gate G8 is Logic gate G, . It is supplied to the counter 4 via the counter 4 and is counted up.

そして可動部の移動方向が逆転して負方向となると、F
F5がリセットされてカウンタ4はダウンモードとなり
、この切換直後の最初の計数パルスが論理ゲートG,.
で禁止され、その後は上記計数値から順次ダウンカウン
タが行なわれる。従って、可動部の位置信号に対応する
介パルスA′,A′,B′,B′のカウンタ計数値は、
モード切換時でもずれることなく1対1対応を維持する
ことができる。なお、可動部が負方向から正方向に切換
れる場合も同様である。このようにして、可動部の変位
量(位置)がカウンタ4の計数値と正確に対応するので
ある。以上説明したように、この発明に係る変位測定装
置における位相弁別・計数回路は、検出器の2つの出力
端子からの両出力信号の立上がりエッヂおよび立下がり
エッヂを微分した波形を得る第1の回路と、上記2つの
出力信号および上記第1の回路の各出力信号の論理演算
により、上記2つの出力信号のいずれの位相が進んでい
るかを判別する第2の回路と、アップモードとダウンモ
ードを切換える切換端子および計数パルス入力端子を有
するアップダウンカウンタを有し、上記第2の回路の出
力信号を上記カゥンタのモード切換端子に供給するとと
もに、上記第1の回路の各出力信号の論理和信号をゲー
トを介して上記カウン外こ供給し、さらに上記第2の回
路の出力信号の立上がりエッヂおよび立下がりエッヂに
応動して上記ゲートを一定時間禁止し、上記カウンタの
モード切換直後の最初の一発の計数パルスが上記カウン
タに入力されないようにした第3の回路を設けてなるも
のであるから、各回路をすべてC−MOSICを用いて
構成でき、特にモード切襖端子を有する形式のC一MO
Sによるアップダウンカウンタを用い、変位測定装置と
しての所期の動作を得ることができるのである。
When the moving direction of the movable part is reversed and becomes negative, F
F5 is reset and counter 4 goes into down mode, and the first counting pulse immediately after this switching is applied to logic gates G, .
After that, the counter is sequentially down-counted from the above count value. Therefore, the counter counts of the intervening pulses A', A', B', and B' corresponding to the position signals of the movable parts are as follows:
One-to-one correspondence can be maintained without deviation even when switching modes. The same applies when the movable part is switched from the negative direction to the positive direction. In this way, the amount of displacement (position) of the movable part accurately corresponds to the count value of the counter 4. As explained above, the phase discrimination/counting circuit in the displacement measuring device according to the present invention is a first circuit that obtains a waveform obtained by differentiating the rising edge and falling edge of both output signals from the two output terminals of the detector. and a second circuit that determines which of the two output signals is leading in phase by a logical operation of the two output signals and each output signal of the first circuit, and an up mode and a down mode. It has an up/down counter having a switching terminal for switching and a counting pulse input terminal, and supplies an output signal of the second circuit to a mode switching terminal of the counter, and also supplies an OR signal of each output signal of the first circuit. is supplied to the outside of the counter via the gate, and furthermore, the gate is inhibited for a certain period of time in response to the rising and falling edges of the output signal of the second circuit, and the first output signal immediately after the mode switching of the counter is Since the third circuit is provided to prevent the counted pulses from being input to the counter, all of the circuits can be constructed using C-MOSC, and in particular, a C-MOSC of the type having a mode switching terminal is provided. M.O.
Using the up/down counter based on S, it is possible to obtain the desired operation as a displacement measuring device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図はこの
回路における各部の波形図である。 1・・・・・・検出器、2・・・・・・発振器、3・・
・・・・分周器、4””“力ウンタ。 図 船 図 N 糠
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of each part in this circuit. 1...detector, 2...oscillator, 3...
...Frequency divider, 4"""force counter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 2つの出力端子から可動部の移動量に応じたサイク
ル数で互に90度の位相差を伴うパルス信号を発する検
出器を用いた変位測定装置において、上記検出器の2つ
の出力端子からの両出力信号の立上がりエツヂおよび立
下がりエツヂを微分した波形を得る第1の回路と、上記
2つの出力信号および上記第1の回路の各出力信号の論
理演算により、上記2つの出力信号のいずれの位相が進
んでいるかを判別する第2の回路と、アツプモードとダ
ウンモードを切換える切換端子および計数パルス入力端
子を有するアツプダウンカウンタを有し、上記第2の回
路の出力信号を上記カウンタのモード切換端子に供給す
るとともに、上記第1の回路の各出力信号の論理和信号
をゲートを介して上記カウンタの計数パルス入力端子に
供給し、さらに上記第2の回路の出力信号の立上がりエ
ツヂおよび立下がりエツヂに応動して上記ゲートを一定
時間禁止し、上記カウンタのモード切換直後の最初の一
発の計数パルスが上記カウンタに入力されないようにし
た第3の回路を設けてなる変位測定装置における位相弁
別・計数回路。
1. In a displacement measuring device using a detector that emits pulse signals with a phase difference of 90 degrees from two output terminals at a cycle number corresponding to the amount of movement of the movable part, the output from the two output terminals of the detector is A first circuit obtains a waveform obtained by differentiating the rising edge and falling edge of both output signals, and a logical operation of the above two output signals and each output signal of the above first circuit is performed to determine which of the above two output signals. It has a second circuit that determines whether the phase is leading or not, and an up-down counter that has a switching terminal that switches between up mode and down mode and a counting pulse input terminal, and the output signal of the second circuit is connected to the mode of the counter. At the same time, the OR signal of each output signal of the first circuit is supplied to the counting pulse input terminal of the counter via a gate, and the rising edge and rising edge of the output signal of the second circuit are supplied to the counting pulse input terminal of the counter. Phase in a displacement measuring device comprising a third circuit that inhibits the gate for a certain period of time in response to a falling edge, and prevents the first counting pulse immediately after mode switching of the counter from being input to the counter. Discrimination/counting circuit.
JP12203576A 1976-10-12 1976-10-12 Phase discrimination/counting circuit in displacement measurement equipment Expired JPS604925B2 (en)

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