JPS644624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転方向検知器に関するもので、特
に例えば磁気記録再生装置の回転方向を検知する
装置に関するものである。

種々の回転機構において、それらの回転方向を
逐次検知して適切な動作の指示や、他の機構との
関係において回転方向を検知したい場合がしばし
ば生じる。

第１図は従来から磁気記録再生装置のキヤプス
タン部に設けられている回転方向検知器の一例を
示す図である。同図において、キヤプスタンモー
タ１にはキヤプスタン２と一体に成型された回転
軸３が設けられている。この回転軸３には、回転
方向を検知するために、フライホイール４が一体
的に取付けられている。フライホイール４の円周
には一定のピツチで切込み５，５…が形成され、
この切込み５，５が通過する位置にフライホイー
ル４を挾んで相対向する発光ダイオード・フオト
トランジスタ対６１，７１及び６２，７２が２組
配置されている。第１の発光ダイオード６１・フ
オトトランジスタ７１対と第２の発光ダイオード
６２・フオトトランジスタ７２対とは予め前記切
込み５の円周角度θに対して円周方向に1/2θだ
けずらせた位置関係に設置されている。

第２図は前記構造の回転方向検知器における電
気回路図で、定電圧電源端子８と接地間に抵抗９
を介して第１及び第２の発光ダイオード６１，６
２が直列に接続されている。一方、フオトトラン
ジスタ７１，７２は夫々抵抗１０，１１を介して
電源端子８と接地間に挿入され、第１フオトトラ
ンジスタ７１の出力はＤ型フリツプフロツプ１２
のデータ端子１３に、第２フオトトランジスタ７
２の出力は同フリツプフロツプ１２のトリガ端子
１４に入力されている。

上述のようにＤ型フリツプフロツプ１２が用い
られた従来の検知回路では、トリガ端子１４に正
極性パルスが入力されると、データ端子１３への
入力が正であれば出力端子１５の電位は正とな
り、データ端子１３への入力が零であれば出力端
子１５の電位は零となる。またトリガ端子１４へ
の入力パルスがなくなつても出力端子１５の電位
は以前の状態を保持する。

方向検知動作を説明する。第１図においてモー
タ１側からみて時計方向に回転が行われると、第
１のフオトトランジスタ７１が設置された位置を
フライホイール４の切込み５が通過する状態で第
１の発光ダイオード６１の光が入射され、フオト
トランジスタ７１のコレクタ電圧は低下し、一方
切込み５がないフライホイール４の通過ではコレ
クタ電圧は上昇する。切込み５の通過に伴うフオ
トトランジスタのコレクタ電圧の変化を第３図ａ
に示す。第２のフオトトランジスタ７２について
も同様の原理でフライホイールの切込み５の通過
に同期してコレクタ電圧の低下及び上昇を繰り返
すが、前記第１のフオトトランジスタ７１とは位
置関係が切込みの円周角θに対して1/2θだけず
れた位置に設けられているため、コレクタ電圧の
出力波形は第３図ｂに示すように第１のフオトト
ランジスタ７１の出力波形に対して1/4位相の遅
れたものとなる。

前記Ｄ型フリツプフロツプ１２は、トリガ端子
１４に与えられるクロツク信号が低レベル「Ｌ」
から高レベル「Ｈ」へ変化するときに動作するよ
うに設計されているものとすると、前記時計方向
の回転によつて第１のフオトトランジスタ７１は
第３図ａに示すコレクタ電圧を出力し、第２のフ
オトトランジスタ７２は第３図ｂに示すコレクタ
電圧を出力して夫々Ｄ型フリツプフロツプ１２の
入力端子１３，１４に入力し、その結果出力端子
１５には高レベル信号「Ｈ」を導出し、時計方向
の回転であることを示す。

他方フライホイール４が反時計方向の回転をし
た場合、第２のフオトトランジスタ７２のコレク
タ電圧は第３図ｂで示す出力波形を示すのに対し
て、第１のフオトトランジスタ７１は第３図ｃで
示す如く1/4位相遅れた出力波形を導出し、夫々
の出力波形をＤ型フリツプフロツプ１２の入力端
子１４及び入力端子１３に印加する。その結果出
力端子１５には低レベル信号「Ｌ」が導出され、
前記時計方向を示す高レベル信号「Ｈ」に対し
て、反時計方向を示す出力が形成され、回転方向
の検出が行われる。

ところで、前記回転方向検知動作において、Ｄ
型フリツプフロツプ１２への入力信号は第３図に
示したように必ずしも安定した波形で印加される
ものではなく、外部雑音等による振動を伴つた場
合がしばしばある。

今、フライホイール４が時計方向に回転してい
る状態で、Ｄ型フリツプフロツプ１２のトリガ端
１４に与えられる入力信号が第４図ａ示す如く雑
音を伴つたクロツク信号として印加されたとする
と、データ端子１３への入力信号は第４図ｂの変
化を示すので、出力端子１５からの出力信号は第
４図ｃの波形を示し、特にデータ端子１３が低レ
ベルの状態で生じたクロツク信号の雑音に対して
は出力信号に低レベル「Ｌ」となる期間が発生
し、誤まつた回転方向の検知が行われたことにな
る。このような欠点に対してトリガ端子１４とア
ース間にコンデンサを挿入して、トリガ端子１４
への入力信号を第４図ｄのように滑らせた波形と
することにより振動の影響を軽減することも考え
られるが、このような回路では低レベル「Ｌ」か
ら高レベル「Ｈ」への変化の時間が長くなり、入
力パルスがない場合と同様に出力端子１５の電位
は以前の状態を保持したままで出力信号は変化し
ない事態が生じる。特に、Ｄ型フリツプフロツプ
１２はトリガ端１４に与えられる信号が低レベル
「Ｌ」から高レベル「Ｈ」に変化したときに動作
するように設計されているため、回転方向が変化
した場合でもトリガ端子１４に次の正極パルスが
入力されるまで変化しないことになり、回転方向
の変化に適切な対応ができないことになる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、入力パ
ルス信号に伴う雑音や立ち上り速度によつて回転
方向の検知動作に誤りが生じるのを軽減し、また
回転方向の検知速度を速くした回転方向検知器を
提供することである。

この発明の上述の目的及びその他の目的と特徴
は図面を参照して行なう以下の詳細な説明から一
層明らかとなろう。

この発明を要約すれば、回転に同期して異なつ
た位相関係で導出される２組のパルス信号につい
て、このパルス信号のレベルの組み合せによつて
得られる信号を２組のたとえばRS型フリツプフ
ロツプで構成される記憶回路に入力して記憶保持
させ、この記憶回路に保持されている信号を、前
記２組のパルス信号の一方のパルス信号に応じて
切換えて導出させることにより、回転体の回転方
向に対応させて高又は低レベルの信号を発生させ
て回転方向を検知するものである。

第５図はこの発明の一実施例の電気回路図であ
る。同図において、第１のフオトトランジスタ６
１と第２のフオトトランジスタ６２は第１図の装
置と同様に切込みの円周角θに対して1/2θだけ
ずれた位置に配置されているが、導出されたフオ
トトランジスタのコレクタ電圧は夫々次に説明す
るRS型フリツプフロツプを含んでなる記憶回路
に入力される。即ち、２組のフオトトランジスタ
６１，６２から回転方向検知回路の入力端子１
６，１７に与えられるパルス信号に対して、パル
ス信号のレベルを保持させるために２組の記憶回
路が設けられ、第１の記憶回路はバツフア１８，
１９、アンドゲート２２，２３及びノアゲート２
６，２７で構成され、第２の記憶回路はバツフア
１８、アンドゲート２０，２１及びノアゲート２
４，２５で構成され、更に前記両記憶回路に保持
されている信号の導出を入力端子１７のパルス信
号によつて切換えるためにバツフア１９、アンド
ゲート２８，２９及びノアゲート３０からなるス
イツチング回路が設けられている。

入力端子１６に導出される信号をＰ、入力端子
１７に導出される信号をＱとすると、記憶回路の
４つのアンドゲート２０ないし２３の各入力信号
は、PQ，Ｑ，，Ｐとなり、フライホイ
ールの回転に同期して形成されるパルス信号Ｐ，
Ｑの組み合せによりアンドゲート２０ないし２３
の中のひとつのゲート出力が高レベル「Ｈ」とな
り、他の３つのゲート出力は低レベル「Ｌ」とな
る。

今入力端子１７が低レベル「Ｌ」の場合、第１
記憶回路のアンドゲート２０，２１の出力は共に
低レベルとなり、RSフリツプフロツプのノアゲ
ート２５から導出される出力は前の状態を保持す
ることになる。一方、第２記憶回路から出力され
る信号はアンドゲート２９に低レベルの入力端子
１７の信号が与えられているため、記憶内容に拘
わらずアンドゲート２９は低レベルとなり、従つ
て出力端子３１には第１記憶回路の記憶内容であ
るノアゲート２５の出力の反転した信号が導出さ
れる。

同様に入力端子１７が高レベル「Ｈ」の場合
は、第２記憶回路のアンドゲート２２，２３の出
力が共に低レベルとなり、RSフリツプフロツプ
のノアゲート２７の出力端子は前の状態を保持す
ることになり、一方アンドゲート２９には入力端
子１７の高レベル信号「Ｈ」が与えられているた
めアンドゲート２９からはノアゲート２７の出力
が導出され、ノアゲート３０を介した出力端子３
１には第２記憶回路の記憶内容であるノアゲート
２７の反転した信号が出力される。

処で入力端子１６のみの電位レベルが変化して
も、スイツチングゲートが設けられているため出
力端子３１の電位レベルは変化せず前の状態のま
まである。

両入力端子１６，１７のレベルの各組み合せに
おける記憶回路の出力状態は、入力端子１６が低
レベル「Ｌ」で入力端子１７が高レベル「Ｈ」の
ときは、ノアゲート２５の出力は低レベル「Ｌ」
となり、入力端子１６が高レベル「Ｈ」で入力端
子１７が高レベル「Ｈ」のときはノアゲート２５
の出力は高レベル「Ｈ」となる。また入力端子１
６が低レベル「Ｌ」で入力端子１７が低レベル
「Ｌ」のときはノアゲート２７の出力は高レベル
「Ｈ」となり、入力端子１６が高レベル「Ｈ」で
入力端子１７が低レベル「Ｌ」のときは、ノアゲ
ート２７の出力は低レベル「Ｌ」となる。つまり
出力端子３１には第１及び第２のRSフリツプフ
ロツプの中で記憶状態となつている方の出力を反
転した信号が導出される。

次に、第６図のタイミングチヤートを参照しな
がら、第５図の回路の動作について説明する。

回転体が回転すると、その回転に同期して入力
端子１６および１７にそれぞれ周期Ｔのパルス信
号Ｐ，Ｑが与えられる。第１の回転方向の場合、
パルス信号Ｐはパルス信号ＱよりもＴ／４位相が
進み、第２の回転方向の場合、パルス信号Ｐはパ
ルス信号ＱよりもＴ／４位相が遅れる。

パルス信号Ｐ，Ｑの論理レベルの組合わせに応
じて、アンドゲート２０，２１，２２，２３のい
ずれかからパルス幅Ｔ／４の高レベルのパルスＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が出力される。第１の回転
方向の場合、アンドゲート２０，２１，２２，２
３の順に、パルスＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を出力
し、第２の回転方向の場合、逆にアンドゲート２
３，２２，２１，２０の順に、パルスＳ４，Ｓ
３，Ｓ２，Ｓ１を出力する。

まず、第１の回転方向の場合、第１のフリツプ
フロツプは、アンドゲート２０から出力されるパ
ルスＳ１に応答してセツトされ、Ｔ／４の期間ノ
アゲート２５から高レベルの信号を出力し、アン
ドゲート２１から出力されるパルスＳ２に応答し
てリセツトされ、次のＴ／４の期間ノアゲート２
５から低レベルの信号を出力し、次のＴ／２の期
間はその低レベルを保持する。第２のフリツプフ
ロツプは、アンドゲート２２から出力されるパル
スＳ３に応答してセツトされ、Ｔ／４の期間ノア
ゲート２７から高レベルの信号を出力し、アンド
ゲート２３から出力されるパルスＳ４に応答して
リセツトされ、次のＴ／４の期間ノアゲート２７
から低レベルの信号を出力し、次のＴ／２の期間
はその低レベルを保持する。このようにして、こ
れらのフリツプフロツプのノアゲート２５，２７
からは、Ｔ／４の期間高レベル、3T／４の期間
低レベルの出力が導出され、これらのノアゲート
２５，２７からの出力が互いにＴ／２だけ位相が
ずれている。

アンドゲート２８は、パルス信号Ｑの低レベル
に同期してノアゲート２５の低レベルの出力を導
出し、パルス信号Ｑの高レベルに同期して低レベ
ルを出力する。また、アンドゲート２９は、パル
ス信号Ｑの高レベルに同期してノアゲート２７の
低レベルの出力を導出し、パルス信号Ｑの低レベ
ルに同期して低レベルを出力する。したがつて、
ノアゲート３０からは連続した高レベルの出力が
導出される。

次に、第２の回転方向の場合、第１のフリツプ
フロツプは、アンドゲート２０から出力されるパ
ルスＳ１に応答してセツトされ、Ｔ／４の期間ノ
アゲート２５から高レベルの信号を出力し、次の
Ｔ／２の期間その高レベルを保持した後、アンド
ゲート２１から出力されるパルスＳ２に応答して
リセツトされ、次のＴ／４の期間ノアゲート２５
から低レベルの信号を出力する。第２のフリツプ
フロツプは、アンドゲート２２から出力されるパ
ルスＳ３に応答してリセツトされ、Ｔ／４の期間
ノアゲート２７から高レベルの信号を出力し、次
のＴ／２の期間その高レベルを保持した後、アン
ドゲート２３から出力されるパルスＳ４に応答し
てリセツトされ、次のＴ／４の期間ノアゲート２
７から低レベルの信号を出力する。このように
し、これらのフリツプフロツプのノアゲート２
５，２７からは、3T／４の期間高レベル、Ｔ／
４の期間低レベルの出力が導出され、これらのノ
アゲート２５，２７からの出力は互いにＴ／２だ
け位相がずれている。

アンドゲート２８は、パルス信号Ｑの低レベル
に同期してノアゲート２５の高レベルの出力を導
出し、パルス信号Ｑの高レベルに同期して低レベ
ルを出力する。また、アンドゲート２９は、パル
ス信号Ｑの高レベルに同期してノアゲート２７の
高レベルの出力を導出し、パルス信号Ｑの低レベ
ルに同期して低レベルを出力する。したがつて、
オアゲート３０からは連続した低レベルの出力が
導出される。

第１図に示した回転体に前記回路を適用した場
合の動作を説明する。時計方向にフライホイール
４が回転すると第１及び第２のフオトトランジス
タ７１，７２のコレクタ電圧波形は夫々第３図ａ
及びｂのような変化を示す。この図で入力端子１
７に与えられる信号が低レベル「Ｌ」から高レベ
ル「Ｈ」に変化すると、入力端子１６は高レベル
「Ｈ」の状態にあるから、出力端子３１には高レ
ベル信号「Ｈ」を導出する。入力端子１７は高レ
ベル「Ｈ」のままで入力端子１６が高レベル
「Ｈ」から低レベル「Ｌ」に変化するが、出力端
子３１は前の状態を保持したままで高レベル
「Ｈ」を導出する。入力端子１７が高レベル「Ｈ」
から低レベル「Ｌ」に変化したときに、入力端子
１６は低レベル「Ｌ」であるから出力端子３１に
高レベル「Ｈ」を導出する。入力端子１７が低レ
ベル「Ｌ」のままで入力端子１６が低レベル
「Ｌ」から高レベル「Ｈ」へ変化するが、出力端
子３１の電位は前の状態を保持したままで高レベ
ル「Ｈ」を導生する。即ち、いずれの入力信号レ
ベルの組み合せにおいても時計方向の回転におい
ては高レベル信号「Ｈ」が出力端子３１に導出さ
れる。

他方フライホイール４が反時計方向に回転した
場合には、入力端子１６，１７に与えられるパル
ス信号波形が第３図ｂ及びｃに変化する。従つて
これらの位相関係にあるパルス信号が入力端子１
６，１７に印加されると、前述の動作説明と同様
の原理に基いて、出力端子３１には反時計方向の
回転を意味する低レベル「Ｌ」が導出される。

次に入力端子１７への信号が第４図ａのように
雑音を伴う場合を考える。時計方向の回転におい
て、入力端子１７に第４図ａに示す信号が、入力
端子１６に第４図ｂに示す信号が与えられる。こ
れらの入力信号が与えられることにより前述の動
作原理に基いて入力端子１７に印加されパルス信
号のレベルの変化に伴い出力端子３１には第４図
ｅに示すような出力信号が導出される。ここで第
４図ｅの出力波形の内、低レベルにある期間は誤
まつた方向検知が行われていることになる。しか
し第４図ｃに示した従来の回路から出力される検
知信号に比べ同じ雑音をもつた入力信号が与えら
れた場合でも、第５図の回路では誤まつた検知信
号の期間が減少した出力として導出され、従来回
路に比べて方向検知の精度は改善される。即ち、
入力信号１７の立下りにおいても信号レベルの読
込みが実行されるため、低レベルの期間を短縮す
ることができる。

尚入力信号から雑音の影響を軽減するために、
第５図の回路の入力端子１７とアースとの間にコ
ンデンサを挿入して構成しても、この発明の検知
回路では入力として必要なのは電位のレベルであ
るため、支障なく方向検知を実行させることがで
きる。

回転動作の途中に方向が反転した場合、第２図
のＤ型フリツプフロツプを適用した回路ではトリ
ガ端子14に次の正極パルスが入力されるまで出力
が変化しないため検知が遅れる惧れがある。しか
し第５図の回路では、入力信号の立上り及び立下
りの両方の変化で出力が変化するため、回転方向
の変化に対して速やかに応答することができる。

第５図の回路において入力端子１６，１７に印
加するパルス信号は、フオトトランジスタから導
出されたものに限られる必要はなく、機械的スイ
ツチ或いは着磁したフライホイールにホール素子
等の磁気感知素子を組み合せて同様のパルス信号
を形成することもできる。

以上のようにこの発明によれば、２組の位相が
異なるパルス信号を利用して回転体の回転方向を
検知する回路において、たとえ入力されるパルス
信号が雑音を伴つたものでも、誤まつた検知信号
が出力される期間を短縮して検知精度を高め、ま
た回転方向が変化した場合にも速やかに対応した
検知出力を導出させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転方向検知器の外観を示す図、第２
図は従来の回転方向検知回路図、第３図は同検知
回路の入力信号波形図、第４図は同検知回路の動
作及びこの発明の動作を説明するための信号波形
図、第５図はこの発明の一実施例を示す電気回路
図、第６図は同実施例の動作を説明するためのタ
イミングチヤートである。 図において、４はフライホイール、５は切込
み、６１，６２は発光ダイオード、７１，７２は
フオトトランジスタ、１６，１７は回転方向検知
回路の入力端子、１８，１９はバツフア、２０〜
２３はアンドゲート、２４〜２７はノアゲート、
２８，２９はアンドゲート、３０はノアゲート、
３１は出力端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転に同期して互いに位相がずれた第１のパ
   ルス信号および第２のパルス信号を発生するパル
   ス発生手段と、 前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号
   との論理積をとる第１の論理積回路手段と、 前記第１のパルス信号の反転信号と前記第２の
   パルス信号との論理積をとる第２の論理積回路手
   段と、 前記第１のパルス信号の反転信号と前記第２の
   パルス信号の反転信号との論理積をとる第３の論
   理積回路手段と、 前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号
   の反転信号との論理積をとる第４の論理積回路手
   段と、 前記第１の論理積回路手段からの出力に応答し
   てセツトされ、前記第２の論理積回路手段からの
   出力に応答してリセツトされ、その他の場合には
   前の状態を保持する第１のフリツプフロツプと、 前記第３の論理積回路手段からの出力に応答し
   てセツトされ、前記第４の論理積回路手段からの
   出力に応答してリセツトされ、その他の場合には
   前の状態を保持する第２のフリツプフロツプと、 前記第１のパルス信号および前記第２のパルス
   信号のいずれかに同期して、前記第１のフリツプ
   フロツプおよび前記第２のフリツプフロツプのう
   ち、前記前の状態を保持している方のフリツプフ
   ロツプの出力を交互に導出するゲート回路手段と
   を備えた、回転方向検知器。