JPS608712A

JPS608712A - 角度検出装置

Info

Publication number: JPS608712A
Application number: JP11740383A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okamura; 栄治岡村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-01-17

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】（１）　発明の技術分野本発明は角度検出装置に係り、特に、微妙に角度変化す
る回転部材の角度を検出する際に用いられる角度検出装
置の改良に関づる。

（２）　技術の背景一般に、この種の角度検出装置は各分野において利用さ
れているが、例えば、第１図に示１ような磁気テープ装
置においてはテープ１の張ツノを検出する手段として用
いられている。このにうな磁気テープ装置においては、
上記テープ１は、送出用リール２から送出され、一対の
ローラ３．４を介して巻取用リール５に巻取られるよう
になっている。このタイプにおいて、テープ１の！色み
や切損を防止するにはテープ１の張力を一定に制御１１
　することか必要になり、その際テープ１の張力を検出
すると共に、この検出値と目標値との差分信号を上記各
リール２．５を駆動するサーボ制御系にフィードバック
するようにしている。ところで、上記磁気テープ装置に
おいては、回転部材であるテンションアームＴの自由端
に上記一方のローラ３を取付け、上記テンションアーム
Ｔの基準位置をストッパ６で拘束すると共に、常態時に
おいてテンションアームＴを基準位置に保持づるように
該テンションアームＴをスプリング７で付勢し、テープ
１の張力に応じて上記テンションアームＴを矢印ｍで示
づように所定角度回転させるようにし、このテンション
アーム１−の角度を検出することにより、間接的にテー
プ１の張力を検出するようにしたものがある。尚、第１
図申付号８は磁気ヘッドである。

（３）　従来技術とその問題点このようなテンションアームの角度を検出覆る従来の角
度検出装置としては例えば第２図乃至第４図に示ずよう
なものがある。これは、第２図及び第３図に示ずように
、上記テンションアーム丁の回転軸Ｔ’ａに略円板状の
ディスク９を取付【ブ、上記ディスク９を挾むようにフ
ォトダイオード等の発光素子１０どフＡトトランジスタ
等の受光素子１１とを対向配置させ、各素子１０及び１
１が対向づるディスク９部分には第３図に仮想線及び実
線で示ずディスク９の回転位置、言い換えればディスク
９の角度変化に応じて受光素子１１の受光面積を順次比
例的に変化させる切欠部１２を形成する一方、上記発光
素子１０には調整抵抗１３を介して設定電圧ＶＯを印加
すると共に、上記受光素子１１には案分抵抗１４を接続
して設定電圧Ｖｏを印加し、上記受光素子１１による受
光量を案分抵抗１４の両端電圧■に変換し、該電圧値に
応じてテンションアームＴの角度を検出するようにした
ものである。

しかしながら、このような従来の角度検出装置にあって
は、上記受光素子１１による受光量は連続的に変化覆る
ので、必然的に上記受光量に応じた電圧値はアナログ量
で表われてしまう。この場合において、発光素子１０及
び受光素子１１の特性が経時変化したり、両者の組合わ
せに応じて光伝達特性が異ってしまうと、上記電圧値自
体の信頼性が低下してしまい１、その分正確な角度を検
出できないという不具合が生ずる。そこで、このような
不具合を解決するために、従来にあっては、」−記案分
抵抗１４を可変にしてその抵抗値を頻繁に調整し、これ
により上記出力電圧を管理しているが、その管理作業が
面倒になる分、角度検出効率を損う虞れがある。また、
マイクロプロセッサ等を使用して上記リール２及び５を
駆動するサーボ制御系を構成覆る場合には、上記出力電
圧をディジタル吊に変換してマイクロプロセツサに入力
しな（プればならないことから、ΔＤ変換器が必要不可
欠となってその弁部品点数が嵩むばかりが、上記出力電
圧がアナログ量であることに伴って電源変動等の外乱や
ノイズが大きく影響してしまい、その結果上記サーボ制
御系の誤動作の原因になるという不具合を生ずる。

（４）　発明の目的本発明は以上の観点にたって為されたものであって、そ
の目的とするところは、面倒な調整作業を伴うことなく
、しかも電源変動等の外乱やノイズの影響を抑えながら
、回転部材の角度を効率よく正確に検出できるＪ：うに
した角度検出装置を提供づることにある。

（５）発明の構成そして、本発明の基本的構成は、回転部材の角度を検出
する装置において、回転部材が基準位置から回転したと
ぎに上記回転部材の回転移動量に対応した数のパルスを
それぞれ出力しＤつ上記回転部材の回転方向に応じて各
出力パルス間の位相差を反転さぜる二相のエンコーダと
、このエンコーダからの各出力パルスの位相差関係によ
って上記回転部材の回転方向を運車判断づる判断手段と
、この判断手段からの信号に応じて上記エンコータから
の出力パルスに対応したパルス数を加減算して上記回転
部材の回転角に応じたディジタル値を出力する演算手段
とを備えでいる角度検出装置にある。

（６）発明の実施例以下、添付図面に承り実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

第５図乃至第９図に示す第一実施例は、上記テンション
アームＴの角度を検出でる装置に本発明を適用したもの
である。

この実施例において、上記テンションアーム−１−の回
転軸Ｔａには、第５図及び第６図に示づように、円板状
のディスク２０が取イ１（）られＴ　Ｊ５す、このディ
スク２０を挾むように二個のフＡ１−グイＡ−ド等の発
光素子２１ａ　、　２１ａ及び二個のフｙ＋（−ｔ〜ラ
ンジスタ等の受光素子２２ａ　、　２２ｂが夫々対向配
置されると共に、発光素子２ｉａ　、　２１＋１及び受
光素子２２ａ　、　２２ｂは夫々ディスク２０の円周方
向に偏イＱして配置されている。そして、ディスク２０
の一部には多数のスリット２３が放ｎ＝Ｉ状にしかも所
定間隔毎に開設されている。そしてまた、上記各発光素
子２１ａ　、　２１ｂには調整抵抗２４を介して設定電
圧ＶＯが印加されると共に、上記各受光素子２２ａ　、
　２２１１には案分用の固定抵抗２５が接続され且つ設
定電圧Ｖｏが印加されており、固定抵抗２５の両端電圧
Ｖは夫々比較器２６に入力されて基準電圧Ｖｓと比較さ
れ、受光素子２２ａ　、　２２ｂで受光したときに各固
定抵抗２５の両端電圧Ｖが基準電圧ＶＳより高くなって
夫々の比較器２６から所定のパルスＡ、Ｂを出力づるよ
うになっている。この場合、上記ディスク２０がある方
向に回転づると、発光素子２１ａ。

２１ｂからの光がスリット２３を透過したとぎ受光素子
２２ａ　、　２２ｂが上記光を受光づることになるので
、夫々の比較器２６からは発光素子２１ａ　、　２１ｂ
の各光路を過るスリット２３の数に対応したパルスΔ、
Ｂが得られるＪ：うになっており、しかも発光素子２１
ａ　、　２１ｂの各光路が偏位している分、各比較器２
６からの出力パルスはある位相差をもって得られるよう
になっている。このように、上記した各部材は全体とし
てテンションアーム−１の回転移動用を２つのパルス信
号に変換覆るものであることから全体として二相のエン
コータを構成している。

尚、第７図中符号２７．２８は設定電圧Ｖｏから比較器
２Ｇの基準電圧ＶＳを作り出ずための抵抗である。

また、上記エンコーダからの各出ツノパルス△。

Ｂは第８図に示す処即回路に入力されている。第８図に
おいて、３０は４ビツトのレジスタであり、４つの入力
ポートａ１乃至ａ４及び４つの出力ポー１〜ｂ１乃至ｂ
１をｌｌｔ＆えている。このレジスタ３０はクロック信
号ＣＬに同期して作動するものであって、上記入カポ−
ｈ　ａ　ｌ及びａ３にはエンコータからの出力パルスＡ
とＢとが人力されて、１３す、上記入カポ−１〜ａ２及
びａ４には出カポ−１〜ｂ１及びｂ３の出力信号が入力
されている。そして、出力ボートｂ２及びｂ３からの出
力信号は排他的オアグー１〜（以下ＥＯＲグー１〜と言
う）３１に入力されており、レジスタ３０の出カポ−ｈ
　ｂ　＋及びｂｌからの出力信号はＥＯＲグー１へ３２
に入力されている１、そしてまた、ＥＯＲゲーグー３１
からの出力信号はＡＮＤゲート３３に入力されると共に
インバータ３５を介してＡＮＤゲート３４に人力されて
おり、一方、Ｅ　ＯＲグー１〜３２からの出力信号はＡ
ＮＤゲート３４に入力されると共にインバータ３Ｇを介
してＡＮＤゲー１へ３３に入力されている。そして更に
、ＡＮＤゲート３３からの出力信号はＪ　Ｋフリップノ
ロツブ（以下ＦＦと称する）３７の）く入力になってお
り、Ａ　Ｎ　’Ｄゲート３４からの出ノｊは上記Ｆ「３
７のＪ入力になっている。この場合、ＦＦ３７にはクロ
ック信号ＣＬがインバータ３９を介して反転入力され、
ＦＦ３７がクロック信号ＣＬに同期して作動りるように
なっている。そしてまた、ＥＯＲゲーグー３１及び３２
からの出力信号はＦ　ＯＲゲート３８に入力されている
。また、符号４０はクロック信号ＣＬに同期して作動す
る８ビツトのアップタウンカウンタであって、８つのプ
リセラ１〜端Ｃ１乃至Ｃ８及び８つの出力端ｄｌ乃至ｄ
８を備えている。このカウンタ４０には」−記Ｆ「３７
からの出力信号ＢＫが入力されており、上記出力信号Ｂ
Ｋが状態ハイレベル（以下１」レベルと言う）であると
きカウンタ４０はアップカウントしていき、一方出力倍
ＭＢＫが状態ローレベル（以下Ｌレベルと言う）である
ときカウンタ４０はタウンカランｌ−していりにうにな
っている。そして、ノｊウンタ４０にはＥ　ＯＲゲート
３８からの出力信号Ｑ　Ｔ　Ｐか入力されており、この
出力（ｉ号Ｑ　ｌ−Ｐが１−ルベルにあるときカウンタ
４０はクロック信号Ｃしをカランｌ〜してい＜Ｊ：うに
なっている。尚、レジスフ懺ひ、ｌ”　ｉ：　３７には
電源を入れると生ずるリセツ１〜信号＋＜Ｓが人力され
るようになっており、このりけツ１〜信号Ｒ８にＪ、リ
レラスタ３０等が夫々リレツ１へされるようになってい
る。この場合、レジスタ３０の入力ＩＪ総て１−レベル
となり、Ｆｌ”３７の人）ｊも総てＬレベルとなる。ま
た、ノＪウンタ４０のプリセット端にはリール駆動信号
ＲＤＶ＋　とＲＤ　Ｖ　２の論理和信号が印加されてお
り、両リール共に駆動されない状態では常にカウンタ４
０がプリセラｉ−されでいる。この場合、カウンタ４０
はプリセット端Ｃ８が電圧Ｖにより１」レベルで他は総
てＬレベルになるようになっている。

従って、この実施例に係る角度検出装置によれば、第５
図に示ずように、テンションアーム下が塁ｔ￥位置から
所定方向ｍ＋に回転し始めると、上記ディスク２０がテ
ンションアームＴと共に回動することから、光光素子２
１ａ　、　２１ｂからの光はディスク２０のスリツ］〜
２３を順次過り、受光素子２２ａ。

２２１）に順次受光されることになり、結局エンコーダ
からは第９図領域Ｓ１に示づような出力パルスΔ及びＢ
が得られる。この時、出ノ〕パルスＡの位相が出力パル
スＢのものにり進んでいると仮定すると、先に出力パル
スＡが現われその後に出力パルスＢが現われるというパ
ターンを繰り返していく。この場合に、時刻ｔｌ、ｔ２
・・・、ｔｌＯ・・・においで夫々クロック信号ＣＬが
レジスタ３０等に入ツノされると、レジスタ３０の出力
ボートｂ１乃至ｂ４の出力は第９図に示すように刻々と
変化する。そしてＦＦ３７のＪ入力及びに入力について
見てみると、Ｊ入力はクロック信号ＣＬに同期してｌ」
レベル、Ｌレベルを繰り返していくが、Ｋ入力はしレベ
ルの状態を保っている。このため、ＦＦ３７からの出ツ
ノ信号ＢＫは常時Ｈレベルに保持されることになり、一
方、ＥＯＲグー１−３８からの出力信号ＱＴＰはＦＦ３
７のＪ入力がＨレベルになるタイミングに応じて１」レ
ベルに設定されている。それ故、カウンタ４０は、上記
出力信号ＢＫが１」レベルに保持されることからアップ
カウント動作する状態に設定され、上記信号ｏ　Ｔ　Ｉ
〕ｂ＜　１−ルベルになっ−Ｃいるときのクロック信号
ＣＬのパルス数をアップカウントしていく。この時、上
記ＦＦ３７はテンションアームＴの回転方向を判断づる
手段どして勤いており、上記ＦＦ３７からの出ツノ信号
ＢＫが１ルベルであるということは上記テンションアー
ム］−の回転方向がｍ１方向であることに対応している
。

また、出力信号ＱＴＰに着目してみると、第９図に示す
ように、上記出力信号Ｑ−「１フは出ノ〕パルスＡ及び
Ｂの立上り及び立下り変化点に対応しており、カウンタ
４０は実質的に上記変化点をカウントしていることにな
る。この変化点は上記出力パルス△及びＢの数に対応し
ているものであって、この変化点をカウントしていくこ
とにより実質的に出力パルスＡ若しくは出力パルスＢの
数をカラン１−シていることを意味する。それ故、上記
カウンタ４０は、ディスク２０の回転移動量に対応した
パルスの数をカウントすることになり、テンションアー
ムＴが基準位置からｍ１方向にル′シ次回転していくと
、カウンタ４０はプリセラＩ・状態から順次アップカウ
ントしていき、テンションアームＴの回転角度に対応し
たカウント値がディジタル量として得られるのである。

また、第９図に示すタイムヂャ−１・において領Ｎ　Ｓ
　２に着目すると、出力パルスＢの位相が出力パルスＡ
のものより途中から進んだ状態に反転している。これは
、テンションアームＴの回転方向ｍ２　（第５図に示す
）が今迄の回転方向ｍｌ　と異なることを意味している
。この場合において、時刻１１′乃至ｔ　１０　’での
クロック信号ＣＬに対応した各部の出力を見てみると、
レジスタ３０の出力ポートｂ１乃至ｂ４の出力は図に示
すようになり、この場合、ＦＦ３７のＪ入力は途中から
常時Ｌレベルとなり、逆にそのに入力は途中からＨレベ
ルとＬレベルとを繰り返すことから、１−Ｆ３７からの
出力信号ＢＫは１４レベルからＬレベルに変化して保持
される。一方、ＥＯＲゲー１〜３８からの出力信号Ｑ王
Ｐはに入力がＨレベルになるタイミングに応じてＨレベ
ルに設定されることになり、上記出ツノ信号ＢＫ及び出
力信号ＱＴＰがカウンタ４０に入力される。この状態に
おいて、上記出ツノ信８ＢＫがＬレベルになった瞬間か
ら、カウンタ４０はタウンカウント動作を行うことにな
り、出力信号Ｑ　Ｔ　ＰがＨレベルになるタイミングに
応じてクロック信号ＣＬのパルス数をダウンカランｌ−
していく。このため、テンションアーム］−の回転方向
がｍ１方向から途中で変化してｍ２方向になったとして
も、エンコーダはテンションアーム下に追従して回転す
るディスク２０の回転移動用に対応した数のパルスを出
力していくが、ディスク２０の回転方向が反転した瞬間
から上記カウンタ４ｏはアップカラン１〜動作からダウ
ンカラン１−動作に移管−コするので、カウンタ４０か
らの出力は上記ディスク２０言い換えればテンションア
ーム１の基準位置からの回転角度に対応したものとして
得られる。但し、カウンタ４゜は両リール共に駆動され
ずテープが弛み、テープ張ノｊが零の場合はあるｌ　ｆ
ｌｕ値にブリセラ１−されている。従って、基準位置か
らテンションアームＴが動くと、カウンタ４０はこの基
準値からアップ乃至ダウンカラン１−を行う。

そして、」二記カウンタ４０の出力は図示外のマイクロ
ブロセッ４ノに入力され、マイクロプロセッリ内で上記
カウンタの出力値とｉｔ￥設定値（第１図に示すテープ
１の設定張ツノ値を保つために必要なアンジョンアーム
Ｔの角度位置に対応した伯）とが比較され、その差分信
号がフィードバック信号として第１図に示すリール２，
５を駆動覆るザーボ制御系に送出される。これにより、
テープ１の張力が一定になるようにテンションアーム下
の角度位置が制御されるのである。

次に第１０図に示づ第二実施例について説明する。

この実施例に係る処理回路は、第一実施例と巽なり、マ
イクロプロ廿ツナ（以下Ｍ　Ｐ　Ｕど言う）４１を利用
したもので、エンコーダからの出ツノが変化する毎に上
記Ｍ　Ｐ　Ｕ　４１に割込みを掛け、第一実施例におけ
るＦ「３７及びアップタウンカウンタ４゜の機能を総て
ＭＰＵ４１内のプログラムで代行させるようにしたもの
である。この場合にＪ′３いて、処理回路は、第１０図
に示すように、第一実施例と同様なレジスタ３ｏと、第
一実施例と同様な［○ＩＲグーｈ３１，３２と、こ）Ｅ
　ＯＲ’ｙ　ｈ　３１．３２’ｌ）　出ツノ信号が入ツ
ノされるオアゲート４２ど、このΔアゲー１−４２から
の出力信号を割込み要求信号く以上Ｉ　ＲＱと言う）と
し且っ人カポ−ｔ−ｉｎｌ、　ｉｌ’１２に丁ンコーダ
からの出ツノパルスΔ、Ｂを人力するＭ　Ｉ）　ＩＪ４
１とで構成されている。尚、レジスタ３ｏはＩＶＩ　ｌ
）　Ｕ４１からのクロック信号ＣＬ’　に同期して作動
りるようになっている。

この実施例にｄ３いて、上記Ｉ　ＲＱが１−ルベルにな
るタイミングに応じてＭＰＵ４１に割込みが発生し、Ｍ
　Ｐ　ＩＪ　４１は入ツクボー１−　ｉｎｌ、ｉｎ２の
電ＬＦレベルを夫々記憶覆る。そして、この電圧レベル
と前回記憶していた電圧レベルとを１に較してその時点
にＪ３けるテンションアームＴの回転方向を判断し、当
該回転方向に応じてメモリに記憶させていたテンション
アーム］−の角度値くテープ張力値に相応する値）を＋
１若しくは−１に覆る。このようにすることにより、刻
々と変化するテンションアームＴの角度値がＭ　Ｐ　Ｕ
　４１からディジタル岨の出力として得られることにな
る。尚、上記メモリ内のテンションアーム下の角度値は
電源投入時にｄ５いである定まった値にブリセラ１−さ
れている。

従って、この実施例によれば、第一実施例と同様な作用
効果を秦する他、処理回路を構成する回路素子が低減で
きるど共に、アップタウンカウンタ４０に代えてＭ　Ｐ
　Ｕ　４１を用いている分、その出力を安定させること
かできる。

尚、上記各実施例においては、上記テンションアームＴ
の角度を検出するエンコータとして光学式のものを用い
ているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、静
電式、磁気式等適宜８９８１変更して差支えない。また
、処理回路としても上記各実施例で示したｂのに限定さ
れるものではなく、テンションアーム１の回転方向を判
１１ｉ　？Ｉる判断手段と、この判断手段からの信のに
応じてテンションアームＴの回転移動量に対応りるパル
ス数を加減算する演算手段とを備えていれば、適宜回路
設計して差支えない。更に、上記各実施例にＪ３いくは
、磁気テープ装置においてテープ張力を検出−づるため
にテンションアームＴの角度を検出づるＪ、うにしてい
るが、必ずしもこれに限定されるしのではなく、広く回
転部拐の角度を検出覆る装置として本発明を適用できる
ことは勿論Ｃある。

（７）　発明の詳細な説明してきたように、本発明に係る角度検出装置によ
れば、回転部材の回転方向及び回転移動量をディジタル
川どして検出り、、これにＪ、り回転部材の基準位置か
らの回転角を割出９’　Ｊ、うにじているので、従来の
アナログ吊による検出力ｊ（に化べて、面倒な調整作業
を伴なうことなくしかも電源変動等の外乱やノイズの影
響を抑えながら、回転部材の角度を効率よく正確に検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気テープ装置の概略を示す模式図、第２図は
磁気テープ装置において用いられる従来の角度検出装置
の一例を示す斜視図、第３図は第２図中■方向から見た
矢視図、第４図はその回路図、第５図は本発明に係る角
度検出装置を構成するエンコーダの一実施例を承り要部
斜視図、第６図は第５図中ｖ１方向から見た矢視図、第
７図はエンコーダの回路例を示づ回路図、第８図は角度
を検出するために行う処理回路の具体的−例を示づ回路
図、第９図は第８図の回路各部における波形を示づタイ
ムヂャート、第１０図は本発明に係る角度検出装置にお
いて用いられる処理回路の他の例を示づ回路図である。Ａ、Ｂ・・・出力パルスト・・テンションアーム（回ｈ　８１１４；Ａ＞２０・
・・ディスク　２１ａ　、　２Ｎ＋・・・発光素２２ａ
　、　２２１１−・・受光素子２３・・・スリット　２６・・・比中交器３０・・・レ
ジスタ　３１．３２・・・ＦＯＲグー１〜３７・・・Ｆ
Ｆ（判断手段）４０・・・アップタウンノＪウンタ（演算手段）４１・
・・ＭｔｌＪ　（判断手段、演算手段）特Ｗ［出願人　
富士通株式会ン」− 第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

回転部材の角度を検出する角度検出装置において、上記
回転部材が基準位置から回転した時に上記回転部材の回
転移動量に対応した数のパルスをそれぞれ出力し且つ上
記回転部材の回転方向に応じ゛Ｃ各出力パルス間の位相
差を反転させる二相のエンコーダと、このエンコーダか
らの各出力パルスの位相差関係によって上記回転部材の
回転方向を運車判断する判断手段と、この判断手段から
の信号に応じて上記エンコーダからの出力パルスに対応
したパルス数を加減算して上記回転部材の回転角に応じ
たディジタル値を出力する演粋手段とを備えている角度
検出装置。