JPS6275314A - 変位検出器 - Google Patents

変位検出器

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Publication number
JPS6275314A
JPS6275314A JP21519685A JP21519685A JPS6275314A JP S6275314 A JPS6275314 A JP S6275314A JP 21519685 A JP21519685 A JP 21519685A JP 21519685 A JP21519685 A JP 21519685A JP S6275314 A JPS6275314 A JP S6275314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
phase difference
signal
sensor
scale
Prior art date
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Pending
Application number
JP21519685A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Akimoto
秋元 和則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP21519685A priority Critical patent/JPS6275314A/ja
Publication of JPS6275314A publication Critical patent/JPS6275314A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、長さ、回転角等を検出する変位検出器に関し
、特に変位量に対し90度の位相差を有する2相の正弦
波に近似した信号を出力するインクリメンタル型の変位
検出器に関する。
〔従来の技術〕
従来、長さや回転角等を検出する変位検出器として光学
式エンコーダや磁気式エンコーダが広く利用されている
。これらはガラス板や磁性体に等ピッチに信号を書込み
、これらを目盛として長さや回転角等を検出するもので
ある。
ところで、書込まれた目盛以下まで読取る変位検出器と
して、変位量に対し90゛の位相差を有する2相の正弦
波に近似した信号を出力するインクリメンタル型の変位
検出器の2相の出力信号のそれぞれと周波数で90度位
相差の正弦波キャリア信号を乗算し、それらを加えるこ
とで変位ma位相変調する回路がある。
ここで、2相検出信号V^、 Vnは目盛ピッチをλ、
変位!lをXとすると、 VA = El sin (2T[X/λ)     
  −−−−−・(1)Vn  = E2 cos (
2T[X/入)            −−−−−−
(2)で表わされる。これとキャリア信号COSωct
、sinωet  (周期:ωC)を乗算するとVl′
I = E2 Sin (2πX/λ)・cosωct
  −(3)VJ−12= E2 cos (2T[X
/λ)・5inuct  −−−−−・C4)となり、
これらを加えると Vp = E25in(ci+et+ 2T[x/λ)
    ・−・−・(5)の出力を得る。つまり、キャ
リア信号sinωctに対し変位fixによって位相変
調した信号■pヲ得ることができ、この位相差21X/
λを測定することで一目盛以下までも高分解能に測定で
きる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述した回路は、単位時間当りの変位量
、つまり速度が大きくなるにつれて出力vpの変調周波
数が大きくなり、位相差が2■がら○へ変化するオーバ
ーフロー、またOがら2TTへ変化するアンダーフロー
を正しく検出できず、正確に変位量を検出することがで
きなくなるという欠点があった。
本発明の目的は、速度か広節囲に変化する系においでも
高分解能な位相変調型の変位検出器を提供することであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の変位検出器は、等ピッチr目盛られたスケール
と、前記スケールとの相対変位を2相の正弦波イこ近似
した信号に変換するセンサと、90度位相差の2相の正
弦波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、
前記センサの出力信号と前記キャリア信号から変位量を
位相変調信号に変換する手段と、位相変調信号から変位
、tを取り出す手段と、前記センサの出力信号を矩形波
に整形する手段と、前記矩形波の信号を変位方向に応じ
て計数する手段と、前記矩形波の信号と前記位相変調信
号からの変位量により補正値を決定する手段と、前記矩
形波の信号の計数値を前記補正値で補正する手段を有す
る。
〔作 用〕
スケールとセンサの相対位置が高速で移動した場合、前
述したように、位相変調信号の周波数が大きく、従来の
ように位相変調信号の位相差から変位量を検出できない
ので、この場合、矩形波の信号の計数値から変位Jlを
検出する。ところで、この計数値は、位相変調信号から
変位lit取り出す手段の値(変位量)がオーバーフロ
ーした時点でインクリメントされ、アンダーフローした
時点でデクリメントされるべきであるが、整形する手段
の設定条件や特性変化により必ずしも一敗しないので、
補正(!iを決定する手段により、整形された矩形波の
両信号が1目盛の1/4のどのゾーンに位置するか判別
し、かつこれと変位量を取り出す手段の値(変位量)を
比較して補正値を決め、矩形波の信号の計数値をこの補
正値で補正する。
〔実施例〕
本発明の実施例について図面ヲ参照して説明する。
第1図は本発明の変位検出器の一実施例(磁気式ロータ
リエンコーダ)の構成図、菓2図は第1図中のスケール
1とセンサ2そ構成するMR(磁気抵抗効果)素子の配
Mを示す図、第3図はセンサ2の回路図、第4図は第1
図中の方向判別回路10の入出力信号の関係を示す図、
第5図は本実施例のタイムチャートである。
スケールにの場合、着磁ドラムのトラック)]には第2
図に示すように、着磁ピッチλでN極とS極が対向して
耐雷され、1周当りn個の極を有している。センサ2は
着磁トラック1の磁束変化を検出するMR(磁気抵抗効
果)素子で構成され、MR素子R1とR2、R3とR4
は着磁ピッチλに対しでλ/また1す位置をずらして耐
雪され、またM日素子R1と83は(+/4+P)λ(
第2図ではP=2)だけずらして耐雷されでいる。これ
らMR素子R1〜R4に直流電源を加えると、端子a2
. b2には、(1)、 (2)式で表わされる2相検
出信号V^、■[]が得られる。キャリア信号発生器3
は周波数ω。の90度位相差の2相正弦波信号V[:=
 VCCOS!13 t 、 Vp =Vc sinω
tを出力する。アナログ乗算器4,5はそれぞれ信号V
Aと信号VE、信号VDと信号Vp%乗算Tる。アナロ
グ加算器6はアナログ乗算器4,5の乗算結果、すなわ
ち(3)、(4)式で表わされる信号VMI、  VH
2を加算し、(5)式で表わされる位相変調信号vpを
得る。位相差測定回路7は位相変調信号Vpとキャリア
信号Vc sinωatの位相差PH8測定し、変位量
を得る。この位相変調信号Vpとキャリア信号Vc s
inωatの位相差PHを測定する例として周波数か6
4ω6のクロックパルスでキサ1ノア信号Vc sin
ωctの立ち土がつ零クロス点から位相変調信号Vpの
立ち上がり零クロス点までクロックパルスを計数すると
すると、位相差PH! I/64の分解能で測定できる
。つまり、−目盛の1/64まで読取れることになる。
しかし、この測定@だけを検出量とし制御系で使用する
と、位相変調信号Vpの周波数ωアかω、≦ωC/2.
2ω0≦ωアとなるとオーバーフロー、アンダーフロー
を検出できなく、ざらにω、=Oのときには位相差PH
そのものを検出できなくなる。そこで、オーバーフロー
、アンダーフローを以下に述べる回路で検出する。まず
、信号V^、 Vnをそれぞれ整形回路9,8で整形す
る。方向判別回路10は整形回路8,9の出力S+、S
2’Fr入力し、第4図に示すように、スケール]が正
方向に回転した場合は出力S2の立ち上がりでパルスS
4を、またスケール1が負方向に回転した場合は出力S
2の立ち下がりでパルスS3ヲ出力する。アップダウン
カウンタ11は方向判別回路10の一出力S3+S4を
それぞれダウンパルス、アップパルスとして入力し、こ
のパルスS3.S4を計数する。このアップダウンカウ
ンタ11の計数値COは、位相差測定回路7の値がオー
バーフローした時点でインクリメントされ、アンダーフ
ローした時点でデクリメントされることによってオーバ
ーフロー、アンダーフローが検出されるべきであるが、
整形回路8,9の設定条件や特性変化のため、オーバー
フロー、アンダーフローの時点とアップダウンカウンタ
11の計数値GOの変化時点は必ずしも一敗せず、計数
値COは真のオーバーフロー、アンダーフロー数よりも
+1ずれた値となる。そこで、補正値決定回路12にお
いて、位相差PHと整形回路8,9の両出力S、、S2
を入力し、位相差PHと出力Sz’Fr比較してすれが
発生しでいる場合には、両出力Sl+52の値によって
分けた各ゾーンTl r T2+ T3L T4に応じ
てアップダウンカウンタ11の計数値COの補正値を決
定する。
今、位相差PHの分解能を1/64 (8ビツト)とす
ると、位相差PHのMS8と出力S2とは本来−敗すべ
きであるので、第5図に示すように、これらが−敗しな
い時にずれが発生したことがわかる。ずれか発生した時
の補正値はその時の出力S2の値で判別でき、補正値決
定回路12は出力S2が“0”の時は−1を、出力S2
が1”の時は+1を補正値とする。ただし、ずれが発生
するのはゾーンがT4からT1へ、またはT、からT4
へ変わる時だけなので、ゾーンT2、T3にある時は補
正値は常にOとする。加算器13はアップダウンカウン
タ11の計数値COに補正値決定回路12で決定した補
正値を加算する。これにより、計数値coと位相差PH
のオーバーフロー、アンダーフローの時点を一敗きせる
ことができる。
以上の構成において、スケール1とセンサ2の相対位貫
が高速で移動した場合、位相変調信号Vpの変調周波数
が大きくなり、位相差測定回路7において位相差PHヲ
正しく測定することができなくなり、位相差PHのオー
バーフロー、アンダーフローが求められなくなる。そこ
で、スケール1とセンサ2の相対速度がある一定値以上
になるとアップダウンカウンタ11の計数値のみを変位
量として用い、相対速度がある一定値以下になると補正
したアップダウンカウンタ11の計数値と位相差PHと
で変化量とする。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、インクリメンクル信号を
アップダウンカウンタで計数し、この計数値の変化時点
が位相変調信号の変位量のオーバーフロー、アンダーフ
ロ一時点と一敗するように計数値を補正し、低速域では
位相変調信号からの変位量とアップダウンカウンタの補
正された計数値、高速域ではアップダウンカウンタの計
数値を使用することにより、広範囲の速度系においで高
分解能な変位検出器を提供することができる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の変位検出器の一実施例の構成図、第2
図は第1図中のスケール1とセンサ2を構成するMR素
子の配置を示す図、第3図はセンサ2の回路図、第4図
は第1図中の方向判別回路10の入出力信号の波形図、
第5図は第1図の実施例のタイムチャートである。 1・・・スケール、 2・・・センサ、 3・・・キャリア信号発生器、 4.5−・・アナログ乗算器、 6・・・アナログ加算器、 7・・・位相差測定回路、 8.9・・・整形回路、 10・・・方向判別回路、 11・・・アップダウンカウンタ、 12・・・補正値決定回路、 13・・・加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 等ピッチで目盛られたスケールと、 前記スケールとの相対変位を2相の正弦波に近似した信
    号に変換するセンサと、 90度位相差の2相の正弦波のキャリア信号を発生する
    キャリア信号発生器と、 前記センサの出力信号と前記キャリア信号から変位量を
    位相変調信号に変換する手段と、 位相変調信号から変位量を取り出す手段と、前記センサ
    の出力信号を矩形波に整形する手段と、 前記矩形波の信号を変位方向に応じて計数する手段と、 前記矩形波の信号と前記位相変調信号からの変位量によ
    り補正値を決定する手段と、 前記矩形波の信号の計数値を前記補正値で補正する手段
    を有する変位検出器。
JP21519685A 1985-09-30 1985-09-30 変位検出器 Pending JPS6275314A (ja)

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JP21519685A JPS6275314A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 変位検出器

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JPS6275314A true JPS6275314A (ja) 1987-04-07

Family

ID=16668275

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JP21519685A Pending JPS6275314A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 変位検出器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020152761A1 (ja) * 2019-01-22 2021-09-09 三菱電機株式会社 回転角度検出装置、および当該回転角度検出装置を含む電動パワーステアリング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020152761A1 (ja) * 2019-01-22 2021-09-09 三菱電機株式会社 回転角度検出装置、および当該回転角度検出装置を含む電動パワーステアリング装置

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