JPS63238464A - 速度検出装置 - Google Patents

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〕 本発明は速度検出装置に係り、特に、電動機などの回転
体の速度を検出し、この検出出力から速度を求めるに好
適な速度検出装置に関する。

〔従来の技術〕

電動機の速度を検出する速度検出装置としては、従来か
らサイン波エンコーダが知られている。このエンコーダ
は、第６図及び第７図に示されるように、電動機１の回
転シャフトに接続されたサインエンコーダ２から電動機
１の回転数に比例した２指圧弦波と２相パルス信号を発
生するようになっている。サインエンコーダ２から出力
される正弦波信号とパルス信号はそれぞれ演算装置に送
信され、演算装置において電動機１の速度が算出される
ようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のサインエンコーダ２からの出力信号によって電動
機１の速度を検出する構成では、以下のような問題点が
生じた。

（１）サインエンコーダ２と演算装置との距離が数１０
０ｍ以上になると、サインエンコーダ２がらの正弦波信
号及びパルス信号にノイズが重畳したときノイズの影響
を受け、波形歪によって電動機１の速度を正確に検出で
きない場合があった。

（２）サインエンコーダ２の出力信号を数１００ｍ以上
に亘って忠実に伝送するためには、サインエンコーダ２
側に電力消費の大きい電流形増幅器を設け、ノイズの影
響を受けるのを少なくする必要があった。この場合には
サインエンコーダ２の電源として容量の大きいのを用い
なければならず、しかも電源の発熱量が大きくなるので
、サインエンコーダ２全体を大型化しなければならなく
なる。

（３）前記（２）の場合にはサインエンコーダ２の４組
の電流形増幅器と４組の耐ノイズ形伝送路を設ける必要
があり、エンコーダ２が大型化すると共に伝送路の布設
が困難となる。

（４）前記（２）において、正弦波信号を数Ｌｏｏｍに
亘って伝送する場合、送信側と受信側に時間遅れが生じ
る。しかも、この時間遅れは信号の周波数、即ち回転速
度によって異なる。このため信号の遅れが速度制御系の
安定性に悪影響を与える。

本発明の目的は、回転体の回転数に比例したアナログ信
号をデジタルの速度信号に変換して出力する゛ことがで
きる速度検出装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、回転体の回転数
に比例した周波数のアナログ信号を出力するアナログ信
号発生手段と、該アナログ信号をデジタル信号に変換す
る波形整形手段と、該デジタル信号のパルス数をカウン
トする計数手段と、計数手段のカウント値のうち速度計
測時間内のカウント値から該カウント値に対応した位相
角を検出する第１の位相角検出手段と、速度計測時間開
始時点と終了時点における前記アナログ信号の位相角を
それぞれ検出する第２の位相角検出手段と。

第１の位相角検出手段の検出による位相角と第２の位相
角検出手段による位相角の差から速度計測時間に対応し
た位相角を算出する位相角算出手段と、位相角算出手段
の算出による位相角と速度計測時間との比からデジタル
の速度信号を生成する速度信号生成手段と、を含む速度
検出装置を構成したものである。

〔作用〕

回転体の回転数に比例した周波数のアナログ信号をデジ
タル信号に変換し、該デジタル信号のパルス数をカウン
トする。そして速度計測時間内のカウント値からカウン
ト値に対応した位相角を検出する。このカウント値に対
応した位相角は速度計測時間の開始時点と終了時点がパ
ルス信号の周期Ｃ−一致したときには、カウント値に対
応した位相角が速度計測時間の位相角となるが、速度計
測時間開始時点と終了時点がデジタル信号の周期に必ず
しも一致しないところから、アナログ信号の位相角のう
ち速度計測時間開始時点と終了時点における位相角をそ
れぞれ検出し、デジタル信号に基づいた位相角とアナロ
グ信号に基づいた位相角との差を求め、この差から速度
計測時間に対応した位相角を算出する。そして該位相角
と速度時間計測時間との比からデジタルの速度信号を生
成する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図において、回転体の回転数に比例した周波数のア
ナログ信号を出力するアナログ信号発生手段としてのサ
インエンコーダ１０からは２相のサイン信号が出力され
るようになっている。そして各相のサイン信号は波形整
形手段としての波形整形回路１２に供給されている。波
形整形回路１２に供給されたアナログ信号はデジタル信
号に変換され、９０度位相の異なるデジタル信号として
回転方向判別回路１４へ供給される。回転方向判別回路
１４においては、２相のパルス信号のうちＡ相のパルス
信号の位相がＢ相のパルス信号よりも９０度進んでいる
ときは、回転体が正転状態であると判別し、Ａ相のパル
ス信号がＢ相のパルス信号よりも９０度位相が遅れてい
るときには、回転体が逆転状態にあることを判別し、判
別結果を計数手段としてのリバーシブルカウンタ１６へ
出力するようになっている。リバーシブルカウンタ１６
は波形整形回路１２からＡ相のパルス信号を受け、この
パルス信号をカウントし、カウント値をラッチ１８へ出
力するようになっている。即ち、リバーシブルカウンタ
１６は回転方向判別回路１４の判別結果が正転のときに
は入力パルスを順次加算するアップカウントを行ない、
逆転の判別結果を得たときにはカウント値を演算するダ
ウンカウントを行なうようになっている。

サインエンコーダ１ｏの出力信号のうちＡ相の正弦波信
号と波形整形回路１２の各出力パルスは位相検出回路２
０に供給されている。位相検出回路２０は波形整形回路
１２からの各パルス信号の位相を基にサイン信号の位相
角を検出し、検出した位相角を演算回路２２へ出力する
ようになっている。即ち１位相角検出回路２０は、サイ
ン信号のレベルから位相角を検出する場合、位相角３０
度と位相角１５０度ではレベルが同じとなるので、波形
整形回路１２からのパルス信号の位相角を基に正しい位
相角を検出するようになっている。

又、クロックジェネレータ２４のクロックパルスは時間
カウンタ２６に供給されており１時間カウンタ２６のカ
ウント値がラッチ２８にラッチされた後カウント値Ｔ１
を演算回路２２へ出力するようになっている。即ち、速
度計測時間を設定するために１時間カウンタ２６のカウ
ント値がランチ２８を介して演算回路２２へ供給される
ようになっている。又、タイマ３０の出力パルスは演算
回路２２とラッチ１８．２８に供給されており、タイマ
３０からの呂カバルスに従って速度計算が行なわれるよ
うになっている。即ち、タイマ３０からの出力パルスに
よって、第２図に示されるようにラッチ１８．２８が作
動し、ラッチされたカウント値が演算回路２２へ供給さ
れるようになっている。タイマ３０の出力パルスの１周
期を速度計測時間Ｔとしたとき、Ｔ　”　Ｔ　ｔ　　Ｔ
　ｉ−ｉとして表わされる。そして、カウント値Ｍｌに
対応した位相角θは、θ”　（Ｍｔ　　Ｍｔ−ｔ）　Ｘ
　３６０度として表わされる。そして速度計測開始時点
Ｔ　ｌ−ｉと速度計測時間終了時点ＴＩにおける正弦波
信号の位相角はそれぞれθｌｊ　、　θ１として表わさ
れる。

このため、速度計測時間Ｔにおける位相角θＴは次式に
よって表わされる。

Ｏｒ＝（Ｍｔ　Ｍｉ−ｔ）Ｘ３６０’　（（３６０″′
−〇〇＋０１−１〕”（Ｍｉ　Ｍｔ−ｔ−１）Ｘ３６０
’＋θｌ−０１−１上記の式から、速度Ｖは次式によっ
て求められる。

ここにＫは定数である。

演算回路２２はラッチ１８，２８、位相検出回路２０か
らの出力を基に、速度Ｖの式に従ってデジタルの速度信
号を生成するようになっている。

即ち、リバーシブルカウンタ１６．ラッチ１８はカウン
ト値に対応した位相角を検出するための第１の位相角検
出手段を構成し、位相角検出回路２０は速度計測時間開
始時点と終了時点におけるサイン信号の位相角をそれぞ
れ検出する第２の位相角検出手段として構成されている
。そして演算回路２２は第１の位相角検出手段と、第２
の位相角検出手段の各検出による位相角との差から速度
計測時間Ｔに対応した位相角ＯＴを算出する位相角算出
手段と、該位相角と速度計測時間Ｔの比からデジタルの
速度信号を生成する速度信号生成手段を構成している。

演算回路２０によって生成されたデジタルの速度信号は
パラレル／シリアル変換＠路３２を介してトランスミッ
タ３４に伝送され、光ファイバによる伝送路３６を介し
てレシーバ３６側へ伝送される。そしてレシーバ３８に
よって受信されたデジタルの速度信号はシリアル／パラ
レル変換回路４０を介して速度データとして演算手段に
出力される。そして演算装置において、速度データを基
に電動機など回転体の速度が算出される。

このように、本実施例においては、サインエンコーグ１
０の出力信号をデジタルの速度信号に変換した後伝送路
３４を介してレシーバ３６側へ伝送するようにしたので
、伝送路３４が長距離に亘る場合でもノイズによる影響
を少なくすることができると共に、データの信頼性の向
上を図ることができる。さらに伝送路布設のための制約
を少なくすることができる。又さらにサインエンコーダ
１０を小型化することも可能になる。又さらにデジタル
信号による位相角とアナログ信号による位相角から速度
時間計測時間に対応した位相角を検出するようにしたた
め、回転体の速度が低速度から高速度まで変化した場合
でも、回転体の速度を高精度に検出することができる。

前記実施例においては、サインエンコーダ１０の出力信
号をデジタルの速度信号に変換した後伝送路３６を介し
て伝送するようにしたが、第３図に示されるように、サ
インエンコーダ１０の出力をＡ／Ｄ変換器４２を介して
デジタル信号に変換し、このデジタル信号をパラレル／
シリアル変換回路３０．トランスミッタ３２．伝送路３
６を介してレシーバ３８へ伝送し、シリアル／パラレル
変換回路４０の出力信号を演算回路４４へ出力し、演算
回路４４において速度信号を生成するように構成しても
、サインエンコーダ１０の出力信号を伝送する場合、従
来のものよりもノイズの影響を受けることなく伝送する
ことができる。

第４図には、第１図に示すサインエンコーダ１ｏとサイ
ンエンコーダ１０の出力信号からデジタルの速度信号を
生成するための速度演算回路５０を、静止レオナード形
のデジタル速度制御システムに適用した場合の構成が示
されている。サインエンコーダ１０は直流電動機５２に
接続されており、電動機５２の速度信号が速度演算回路
５０を介してリモート入出力回路５４．光ファイバによ
る伝送路５６を介してリモート入出力回路５８へ伝送さ
れるようになっている。即ち、サインエンコーダ１ｏに
よって検出された速度信号が。

直流電動機５２をフィードバック制御するための信号と
してプロセッサ６０に入力され、プロセッサ６０からの
指令によってパルスアンプ７６の駆動が制御されるよう
になっている。なお、６２はメモリ、６４はダイマ、６
６はコンソール、６８はプロセス入出力回路、７０はＡ
／Ｄ変換器。

７２は電流断続検出器、７４はゲートパルス発生器、７
８はリップルフィルタ、８０はサイリスタ電源装置、８
２は変流器、８４は交流電源を示す。

第５図には、第３図に示す速度演算装置を静止レオナー
ド形デジタル速度制御システムに適用した場合の構成が
示されている。本実施例においても前記実施例と同様、
サインエンコーダ１０の検出による速度信号を、フィー
ドバック信号としてノイズの影響を受けることなくプロ
セッサ６０へ伝送することができ、直流電動機５２の回
転速度を精度良く制御することが可能となる。

前記各実施例においてサインエンコーダ１０の出力信号
をデジタルの信号として伝送するようにしたため、伝送
路を１本とすることが可能となる。

又、さらに送信側での電流増幅回路が従来の１／４とな
るので、消費電力及び回路の簡素化が可能となる。

又、速度や位相をエンコーダ１０側で直接演算する場合
には、エンコーダ１０側でソフトウェアにより診断を行
ない、そのデータも合わせて演算側へ送信することがで
きるので、エンコーダ１０側にチェックなどの端子を設
けることは不要となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転体の回転数に比例した周波数のア
ナログ信号をデジタルの速度信号に変換するようにした
ので、回転体の速度データを伝送するのに、信頼性の高
い速度データを伝送することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示す各部の動作を説明するための波形図、第３図は
本発明の他の実施例の構成図、第４図は第１図に示す装
置が適用されたシステムの構成図、第５図は第３図に示
す装置が適用されたシステムの構成図、第６図は従来例
の構成図、第７図は第６図の動作説明図である。 １０・・・サインエンコーダ、１２・・・波形整形回路
。 １４・・・回転方向判別回路、１６・・・リバーシブル
カウンタ、１８．２８・・・ラッチ、２０・・・位相検
出回路、２２・・・演算回路、２６・・・時間カウンタ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転体の回転数に比例した周波数のアナログ信号を
   出力するアナログ信号発生手段と、該アナログ信号をデ
   ジタルシ信号に変換する波形整形手段と、該デジタル信
   号のパルス数をカウントする計数手段と、計数手段のカ
   ウント値のうち速度計測時間内のカウント値から該カウ
   ント値に対応した位相角を検出する第１の位相角検出手
   段と、速度計測時間開始時点と終了時点における前記ア
   ナログ信号の位相角をそれぞれ検出する第２の位相角検
   出手段と、第１の位相角検出手段の検出による位相角と
   第２の位相角検出手段の検出による位相角との差から速
   度計測時間に対応した位相角を検出する位相角算出手段
   と、位相角算出手段の算出による位相角と速度計測時間
   との比からデジタルの速度信号を生成する速度信号生成
   手段と、を含むことを特徴とする速度検出装　。