JPS6288918A - 回転位置検出装置 - Google Patents
回転位置検出装置Info
- Publication number
- JPS6288918A JPS6288918A JP22885385A JP22885385A JPS6288918A JP S6288918 A JPS6288918 A JP S6288918A JP 22885385 A JP22885385 A JP 22885385A JP 22885385 A JP22885385 A JP 22885385A JP S6288918 A JPS6288918 A JP S6288918A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light receiving
- optical detecting
- output
- offset voltage
- 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
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (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〕
この発明は、光を利用して回転体の位置を回転角度の関
数として検出する検出装置に関する。
数として検出する検出装置に関する。
従来、この種の装置としては種々のものが提案されてお
り、例えば正弦または余弦関数で検出するものとして、
電磁結合を利用したレゾルバ等のシンクロ電機がある。
り、例えば正弦または余弦関数で検出するものとして、
電磁結合を利用したレゾルバ等のシンクロ電機がある。
第２図はレゾルバの原理を示す原理構成図、第２Ａ図は
その動作を説り］するだめの波形図である。
その動作を説り］するだめの波形図である。
第２図に示す如く、レゾルバはそれぞれ巻線を持った固
定子１０と回転子１１とからなり、回転子１１は図示さ
れない回転体に取り付けられる。
定子１０と回転子１１とからなり、回転子１１は図示さ
れない回転体に取り付けられる。
したがって、回転体の回転に応じてこれら２つの巻υ間
の結合の度合が変化するが、こ〜ではその結合係数と固
定子の基準軸から見た回転子の（・４械的な角度θ（回
転体の位置）に対し、以下の如く正弦または余弦関数と
なるようにしている。
の結合の度合が変化するが、こ〜ではその結合係数と固
定子の基準軸から見た回転子の（・４械的な角度θ（回
転体の位置）に対し、以下の如く正弦または余弦関数と
なるようにしている。
いま、固定子巻線を第２Ａ図（イ）に光す如きＶｓ （
＝ Ｖｏ ｓｉｎωｔ）なる電圧で励磁すると、回転予
巻１線には、 Ｖ Ｒ＝ Ｖ Ｏｃｏｓθｓｉｎωｔ の如き振幅変調された信号が出力される。こ＼で、ｄθ
／ ｄ １ ＜＜ （。
＝ Ｖｏ ｓｉｎωｔ）なる電圧で励磁すると、回転予
巻１線には、 Ｖ Ｒ＝ Ｖ Ｏｃｏｓθｓｉｎωｔ の如き振幅変調された信号が出力される。こ＼で、ｄθ
／ ｄ １ ＜＜ （。
とすると、上記ｖＲの波形は第２Ａ図（ロ）の如（なり
、Ｖｓによって同期整流を行なうと第２Ａ図（ハ）の如
き１６号が得られる。次いで、ローパスフィルタ等によ
りこの信号のω成分を除去すると、第２Ａ図（ニ）のよ
うに、θの余弦信号を得ることができる。なお、回転子
巻線の空間的な配置を９０°変えることにより正弦信号
として得ることができる。
、Ｖｓによって同期整流を行なうと第２Ａ図（ハ）の如
き１６号が得られる。次いで、ローパスフィルタ等によ
りこの信号のω成分を除去すると、第２Ａ図（ニ）のよ
うに、θの余弦信号を得ることができる。なお、回転子
巻線の空間的な配置を９０°変えることにより正弦信号
として得ることができる。
しかしながら、このような方式には、
−１）固定子および回転子にそれぞれ巻物が必要となる
だめ少型、軽遺化に限度があり、比較的高価になる。
だめ少型、軽遺化に限度があり、比較的高価になる。
口）電磁結合を利用しているため、搬送波となる励磁信
号が必要であり、また位置の正弦、余弦信号を得るため
に復ｉ：＋７Ｊ回路が必要となるので、検出器の電気回
路部分が復雑になる。
号が必要であり、また位置の正弦、余弦信号を得るため
に復ｉ：＋７Ｊ回路が必要となるので、検出器の電気回
路部分が復雑になる。
ハ）回転子の位置信号を非接触で得る方法も数多く提案
されているが、そのためにはいくつかの部品を付加する
必要があってその分だけ大きくなり、コスト高となる。
されているが、そのためにはいくつかの部品を付加する
必要があってその分だけ大きくなり、コスト高となる。
等の難点がある。
そこで、出願人は光を利用して回転体の位置を回転角度
の関数として出力することにより、上記の如き難点を克
服する方式を提案している（以下、提案方式という。）
。
の関数として出力することにより、上記の如き難点を克
服する方式を提案している（以下、提案方式という。）
。
第３図はかかる提案方式の原理を示す原理構成図、第３
Ａ図は第３図におけるじゃへい仮の窓を通して観察され
る受光部分（露光部）の推移を説明するための参照図、
第３Ｂ図はその受光部の出力を示す波形図である。
Ａ図は第３図におけるじゃへい仮の窓を通して観察され
る受光部分（露光部）の推移を説明するための参照図、
第３Ｂ図はその受光部の出力を示す波形図である。
第３図において、１は回転体（図示なし）の回転軸、２
は発光体、３はしやへい板、３１は光透過用窓、４は受
光体、４１は受光部である。すなわち、回転軸心を通る
所定の基準軸から回転角度にして１８０度分だけ光を透
過させる光透過用窓３１をもち、回転体の回転軸１に結
合されだしゃへい板３に対し、その一方何にはリング状
に形成されて平行光線を発するＬＥＤ（発光ダイオード
）の如き発光体２と、その他方側には例えば半円形状の
受光部４１をもつ受光体４とを同軸上に配置する。こ−
で、発光体２および受光体４は固定して設置されており
、回転するじゃへい板６と接触しないよう所定の間隔が
形成されている。
は発光体、３はしやへい板、３１は光透過用窓、４は受
光体、４１は受光部である。すなわち、回転軸心を通る
所定の基準軸から回転角度にして１８０度分だけ光を透
過させる光透過用窓３１をもち、回転体の回転軸１に結
合されだしゃへい板３に対し、その一方何にはリング状
に形成されて平行光線を発するＬＥＤ（発光ダイオード
）の如き発光体２と、その他方側には例えば半円形状の
受光部４１をもつ受光体４とを同軸上に配置する。こ−
で、発光体２および受光体４は固定して設置されており
、回転するじゃへい板６と接触しないよう所定の間隔が
形成されている。
したがって、回転体が回転するとじやへい板３もこれに
伴って回転し、これによってしやへい板６の窓３１から
見える受光部４１の部分、すなわち露光部分も変化する
。この露光部分の推移を示すのが第５Ａ図である。
伴って回転し、これによってしやへい板６の窓３１から
見える受光部４１の部分、すなわち露光部分も変化する
。この露光部分の推移を示すのが第５Ａ図である。
いま、第３Ａ図（イ）の如く、固定的に設置される受光
体４の基準軸をα、回転するじゃへい板３０基準軸をβ
と定め、このα軸から見たβ軸の角度をθとすると、θ
はじゃへい板３の回転に伴って同図（イ）、（ロ）、（
ハ）の如く変化する。
体４の基準軸をα、回転するじゃへい板３０基準軸をβ
と定め、このα軸から見たβ軸の角度をθとすると、θ
はじゃへい板３の回転に伴って同図（イ）、（ロ）、（
ハ）の如く変化する。
つまり、しやへい板３のＣＣＷ（反時計回り）方向を正
とすると、これがθ−０からＣＣＷの方向へ回転するに
つれて、露光される受光部４１の部分が４１’、４１”
４１ ／／／の如く変化し、その面積Ｓがθに比例し
て増加することがわかる。そして、θ−πにおいてこの
面積Ｓは最大となり、θ〉πでは面積Ｓはθに比例して
減少し、θ−２πでは零となる。
とすると、これがθ−０からＣＣＷの方向へ回転するに
つれて、露光される受光部４１の部分が４１’、４１”
４１ ／／／の如く変化し、その面積Ｓがθに比例し
て増加することがわかる。そして、θ−πにおいてこの
面積Ｓは最大となり、θ〉πでは面積Ｓはθに比例して
減少し、θ−２πでは零となる。
このθに対する面積Ｓの推移をグラフで示したのが第３
Ｂ図であり、同図の如く３角波となる。
Ｂ図であり、同図の如く３角波となる。
こ〜で、受光部４１として、例えばアモルファスシリコ
ンのように光量に比例した電圧を発生するような材料を
使用すれば、その発生電圧Ｖ。は露光される受光部４１
の面積Ｓに比例するので、同図の３角波はθと出力電圧
Ｖ。との関係を示すことにもなる。したがって、この出
力電圧Ｖ。を計測することにより回転体の位置を知るこ
とができる、と云うのが提案方式の原理である。
ンのように光量に比例した電圧を発生するような材料を
使用すれば、その発生電圧Ｖ。は露光される受光部４１
の面積Ｓに比例するので、同図の３角波はθと出力電圧
Ｖ。との関係を示すことにもなる。したがって、この出
力電圧Ｖ。を計測することにより回転体の位置を知るこ
とができる、と云うのが提案方式の原理である。
第４図は提案方式の変形例を示す概要図、第４Ａ図は第
４図の出力を示す波形図である。
４図の出力を示す波形図である。
これは、２つの受光部４２．４３を第６図と同じくしや
へい板３の窓６１から見た面も１が角度θの正弦関数と
なるようにするとともに、互いに空間的に９０度ずらし
て配置することにより、第４Ａ図の如（９０度の位相差
をもつ２相出力Ｖ １ ＊ Ｖ ２を得るようにしたも
のである。
へい板３の窓６１から見た面も１が角度θの正弦関数と
なるようにするとともに、互いに空間的に９０度ずらし
て配置することにより、第４Ａ図の如（９０度の位相差
をもつ２相出力Ｖ １ ＊ Ｖ ２を得るようにしたも
のである。
しかしながら、このような提案方式では、イ）発生電圧
が面積に比例するので、例えば１＋ｃｏｓθ＊ １ ＋
ｓｉｎθの如く、原理的に成る一定のオフセット電圧（
第１のオフセット電圧）が生じる。
が面積に比例するので、例えば１＋ｃｏｓθ＊ １ ＋
ｓｉｎθの如く、原理的に成る一定のオフセット電圧（
第１のオフセット電圧）が生じる。
このことは、例えば第４Ａ図を参照すれば明らかである
。
。
口）光を完全にじゃへいすることが困難なので、しやへ
い板を漏れる光および暗電流の影響によってオフセット
電圧（第２のオフセット電圧）が生じるが、この値は温
度等の周囲環境によっても変化する。
い板を漏れる光および暗電流の影響によってオフセット
電圧（第２のオフセット電圧）が生じるが、この値は温
度等の周囲環境によっても変化する。
と云った第１．第２のオフセット′社圧を生じ、特に後
者については補償が困難で検出精度の低下をもたらすと
云う問題がある。
者については補償が困難で検出精度の低下をもたらすと
云う問題がある。
したがって、この発明は上記の如き第１．第２オフセツ
ト電圧による影響をなくし、精度の低下を回避すること
を目的とする。
ト電圧による影響をなくし、精度の低下を回避すること
を目的とする。
固定的に設置された発光体と受光板との間に回転体とと
もに回転するじゃへい板を所定の間隔をもって同軸上に
配置する。
もに回転するじゃへい板を所定の間隔をもって同軸上に
配置する。
上記受光体にとりつける受光部として同じ形状のものを
２つ用意し、これらを互いに空間的に１８０度ずらして
配置するとともに、この２つの受光部に発生する出力の
差をとることにより、オフセット電圧による影響をキャ
ンセルする。
２つ用意し、これらを互いに空間的に１８０度ずらして
配置するとともに、この２つの受光部に発生する出力の
差をとることにより、オフセット電圧による影響をキャ
ンセルする。
第１図はこの発明の実施例を示す概要図、第１Ａ図は第
１図における各部出力を示す波形図、第１Ｂ図はこの発
明により得られる出力を示す波形図である。
１図における各部出力を示す波形図、第１Ｂ図はこの発
明により得られる出力を示す波形図である。
第１図は受光体４の構成例を示すもので、その他は第３
図と同様のため省略されている。すなわち、受光体４に
は同一の形状をもつ受光部４４゜４６と受光部４５．４
７が設けられる。受光部４４と４６および４５と４７は
互いに空間的に１８０度ずらして配置される一方、受光
部４４と４５および４６と４７は空間的に９０度ずらし
て配置される。なお、各受光部４４〜４７は、こ−でけ
しやへい板の窓から見える面積が回転角度に対して正弦
関数となるように形成するものとする。
図と同様のため省略されている。すなわち、受光体４に
は同一の形状をもつ受光部４４゜４６と受光部４５．４
７が設けられる。受光部４４と４６および４５と４７は
互いに空間的に１８０度ずらして配置される一方、受光
部４４と４５および４６と４７は空間的に９０度ずらし
て配置される。なお、各受光部４４〜４７は、こ−でけ
しやへい板の窓から見える面積が回転角度に対して正弦
関数となるように形成するものとする。
したがって、各受光部４４，４５，４６．４７からの出
力をＶ ａ ＋ Ｖ Ｂ ｅ ｖＣ” ｄとすると、そ
の出力波形は第１Ａ図の如く表わされる。なお、同図に
おいてＯ８１は前述した第１のオフセット電圧を、また
Ｏ８２は前述した第２のオフセット電圧をそれぞれ示し
ており、したがって、各出力Ｖ ａ ｔｖｂ”（＋Ｖｄ
はそれ単独では各々オフセット電圧をもつことになる。
力をＶ ａ ＋ Ｖ Ｂ ｅ ｖＣ” ｄとすると、そ
の出力波形は第１Ａ図の如く表わされる。なお、同図に
おいてＯ８１は前述した第１のオフセット電圧を、また
Ｏ８２は前述した第２のオフセット電圧をそれぞれ示し
ており、したがって、各出力Ｖ ａ ｔｖｂ”（＋Ｖｄ
はそれ単独では各々オフセット電圧をもつことになる。
そこで、この発明では受光部４４と４６．４５と４７を
それぞれ対としてその出力差Ｖ ａ Ｖ ｃ 、Ｖ
Ｂ Ｖ ｄをとることにより、第１．第２のオフセラ
）［圧をともにキャンセルして第１Ｂ図の如き信号を得
るものである。なお、こへでは受光部４４と４６，４５
と４７の如（２対設けて２相出力を得るようにしたが、
いずれか１対だけ設けるようにしても良いことは勿論で
ある。
それぞれ対としてその出力差Ｖ ａ Ｖ ｃ 、Ｖ
Ｂ Ｖ ｄをとることにより、第１．第２のオフセラ
）［圧をともにキャンセルして第１Ｂ図の如き信号を得
るものである。なお、こへでは受光部４４と４６，４５
と４７の如（２対設けて２相出力を得るようにしたが、
いずれか１対だけ設けるようにしても良いことは勿論で
ある。
こうすることにより、同一面積の受光体に対し受光部の
占める割合が増えるので、検出電圧が大きくなってノイ
ズに強くなるばかりでなく、個々の出力電圧に現われる
偶数高調波を打ち消すことが可能となる付帯的な効果を
期待することができる。
占める割合が増えるので、検出電圧が大きくなってノイ
ズに強くなるばかりでなく、個々の出力電圧に現われる
偶数高調波を打ち消すことが可能となる付帯的な効果を
期待することができる。
この発明によれば、固定的に設置された発光体と受光板
との間に回転体とともに回転するじゃへい板を所定の間
隔をもって同軸上に配置し、とのしやへい板には上記受
光板を２等分する一側にのみ上記発光体からの光を透過
する光透過用窓を設ける一方、受光板には光量に比例す
る電気信号を発する略同じ形状の２つの受光部を互いに
空間的に１８０度ずらして配置し、この２つの受光部に
発生する出力の差をとるようにしたので、オフセット電
圧および偶数高調波が互いに打ち消されるばかりでなく
、受光部の有効面積が大きくなってノイズに対して強く
なることから、検出精度をより一層向上させることがで
きる利点がもたらされる。
との間に回転体とともに回転するじゃへい板を所定の間
隔をもって同軸上に配置し、とのしやへい板には上記受
光板を２等分する一側にのみ上記発光体からの光を透過
する光透過用窓を設ける一方、受光板には光量に比例す
る電気信号を発する略同じ形状の２つの受光部を互いに
空間的に１８０度ずらして配置し、この２つの受光部に
発生する出力の差をとるようにしたので、オフセット電
圧および偶数高調波が互いに打ち消されるばかりでなく
、受光部の有効面積が大きくなってノイズに対して強く
なることから、検出精度をより一層向上させることがで
きる利点がもたらされる。
第１図はこの発明の実施例を示す概要図、第１Ａ図はそ
の各受光部出力を示す波形図、第１Ｂ図はこの発明によ
って得られる出力を示す波形図、第２図はレゾルバの原
理を示す原理構成図、第２Ａ図はその動作を説明するた
めの波形図、第３図は提案方式の原理を示す原理構成図
、第３Ａ図は第３図におけるじゃへい板の窓を通して観
測される受光部分の推移を説明するための参照図、第３
Ｂ図はその受光部の出力を示す波形図、第４図は提案方
式の変形例を示す概要図、第４Ａ図はその出力を示す波
形図である。 符号説明 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・発光体、３・・
・・・・しやへい板、３１・・・・・・光透過用窓、４
・・・・・・受光体、４１゜４１′〜４１”’、４２〜
４７・・・・・・受光部、１０・・・・・・固定子、１
１・・・・・・回転子、ｖＯ” ｖ２ ” ａ −ｖｄ
・・・・・・回転位置検出々力、Ｏ８１・・・・・・第
１のオフセット電圧、Ｏ８２・・・・・・第２のオフセ
ラｌ［圧。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第１図 込 （イ） ＄３Ａ 図り
光伜蔓Ｖ軸 第３８図 第 ４ 図 第４Ａ図
の各受光部出力を示す波形図、第１Ｂ図はこの発明によ
って得られる出力を示す波形図、第２図はレゾルバの原
理を示す原理構成図、第２Ａ図はその動作を説明するた
めの波形図、第３図は提案方式の原理を示す原理構成図
、第３Ａ図は第３図におけるじゃへい板の窓を通して観
測される受光部分の推移を説明するための参照図、第３
Ｂ図はその受光部の出力を示す波形図、第４図は提案方
式の変形例を示す概要図、第４Ａ図はその出力を示す波
形図である。 符号説明 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・発光体、３・・
・・・・しやへい板、３１・・・・・・光透過用窓、４
・・・・・・受光体、４１゜４１′〜４１”’、４２〜
４７・・・・・・受光部、１０・・・・・・固定子、１
１・・・・・・回転子、ｖＯ” ｖ２ ” ａ −ｖｄ
・・・・・・回転位置検出々力、Ｏ８１・・・・・・第
１のオフセット電圧、Ｏ８２・・・・・・第２のオフセ
ラｌ［圧。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第１図 込 （イ） ＄３Ａ 図り
光伜蔓Ｖ軸 第３８図 第 ４ 図 第４Ａ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）固定的に設置された発光体と受光板との間に回転体
とともに回転するしやへい板を所定の間隔をもつて同軸
上に配置し、該しやへい板には前記受光板を２等分する
一側にのみ前記発光体からの光を透過する光透過用窓を
設ける一方、該受光板には光量に比例する電気信号を発
生する略同一形状の２つの受光部を互いに空間的に１８
０度ずらして配置し、該２つの受光部に発生する出力の
差をとることにより、回転体の位置を回転角度の関数と
して出力することを特徴とする回転位置検出装置。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の回転位置検出装置に
おいて、前記２つの受光部に対して空間的に所定の角度
だけずらして他の２つの受光部を配置することにより複
数種類の出力を得ることを特徴とする回転位置検出装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22885385A JPS6288918A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 回転位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22885385A JPS6288918A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 回転位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288918A true JPS6288918A (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=16882899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22885385A Pending JPS6288918A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 回転位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288918A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5455466A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Nippon Bizeruba Kk | Light receptor for measuring balance |
| JPS58202873A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学的回転検出装置 |
| JPS59212713A (ja) * | 1983-05-19 | 1984-12-01 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 回転角度検出装置 |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP22885385A patent/JPS6288918A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5455466A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Nippon Bizeruba Kk | Light receptor for measuring balance |
| JPS58202873A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学的回転検出装置 |
| JPS59212713A (ja) * | 1983-05-19 | 1984-12-01 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 回転角度検出装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4886141B2 (ja) | 回転体の角度および／または角速度および／またはこの回転体に作用するトルクを測定する装置 | |
| US6093928A (en) | Position measuring rotary incremental optical encoder | |
| EP0801724B1 (en) | Opto-electronic rotary encoder | |
| JPH0132450B2 (ja) | ||
| US20100118305A1 (en) | Process and device for measuring the rotation angle of a rotating object | |
| EP0718599B1 (en) | Incremental encoder | |
| JPS6288917A (ja) | 回転位置検出装置 | |
| JP2549280B2 (ja) | ロ−タリ−エンコ−ダ | |
| US4902885A (en) | Photoelectric conversion type rotational position detector | |
| US4037161A (en) | Ratio detector | |
| JPS6288918A (ja) | 回転位置検出装置 | |
| JPS636417A (ja) | 回転位置検出装置 | |
| US5065014A (en) | Rotation angle measuring with overlap area is between two optical grating axes | |
| JPS636416A (ja) | 回転位置検出装置 | |
| JPS60102520A (ja) | ロ−タリエンコ−ダ | |
| US5433123A (en) | Measuring and transmitting system for position gyros | |
| JP3381736B2 (ja) | 光エンコーダ | |
| SU714456A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код | |
| JP2022140028A (ja) | ロータリーエンコーダおよび位置測定装置 | |
| JPS58168915A (ja) | 回転位置検出器 | |
| JPS59102112A (ja) | 回転角のデジタル変換装置 | |
| KR100247790B1 (ko) | 모터 회전자의 속도 및 위치 검출장치 | |
| JPH0249543Y2 (ja) | ||
| JPS6157810A (ja) | 光電式変位検出器 | |
| JPS58154604A (ja) | 角度検出装置 |