JPH0116240Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は測定器用接点型エンコーダ、特に低消
費電流の電池駆動などによる小型測定器に好適な
測定器用接点型エンコーダに関するものである。

測定子の機械的変位を電気的なデジタル信号と
して検出するエンコーダが周知であり、測長機あ
るいは位置検出器その他として種々の測定分野に
応用されている。この種のエンコーダは被測定物
の長さをスケールその他の変位量として電気的に
検出し、この電気的は検出手段としては電磁型、
静電型あるいは光電型など種々の形式が知られて
おり、特に光電変換型のエンコーダは装置を小型
化しまた高精度の測定が可能であるなどの利点か
らマイクロメータ、ノギスあるいは座標測定機な
どとして広く実用化されている。

しかしながら、従来のこの種の装置は比較的高
価格であり、また消費電流が比較的大きいという
欠点を有していた。特に、近年の小型測長機その
他においては装置の駆動源として電池が用いら
れ、このために低消費電流で長寿命のものが要望
されている。そして、デジタル型変位検出装置で
はその電気的な処理がＣ―MOS回路から形成さ
れ、これらの電気的な処理回路部での消費電流が
著しく小さいという利点を有するが、それに対し
て従来の例えば光電型装置では光電変換のための
発光器例えば発光ダイオードなどが大きな消費電
流を有するために全体の消費電流が増加するとい
う問題を生じさせていた。

前述した非接触型のエンコーダに対して、従来
より接点の接触による開閉作動から電気的なデジ
タル信号を検出する接点型エンコーダが知られて
おり、簡単な構造で機械的変位を電気的に検出可
能であるという利点を有し従来よりある種の分野
においては実用化されていたが、この使用分野は
精度を必要としない位置決め機構あるいは大型駆
動機構の回転位置検出装置などとして用いられて
いたのみで小型のかつ高精度を必要とする特に測
長機などにおいては全くその利用が考慮されてい
なかつた。すなわち、この種の接点型では接点の
信頼性が低く接触状態が極めて不安定でありまた
長時間の使用によつて極めて容易に接触状態が変
化するなどの根本的な欠点を有していたため、接
触不良が直接誤差の発生原因となる測長機などで
は使用することが不可能とされていた。

しかしながら、この装置は一面において、電圧
の印加のみで機械的変位を電気的なデジタルパル
スに変換可能であつて基本的に電流消費を必要と
しないという利点があり、本考案者はこの利点を
近年の電圧型素子である例えばＣーMOSトラン
ジスタなどと組合せることにより低消費電流の電
池駆動可能な小型測長機への応用について着目し
た。

ところが、このような電圧印加型の低消費電流
回路で検出接点を開閉作動させる場合には、開閉
される電気エネルギレベルの非常に低いいわゆる
ドライサーキツトなる接点開閉領域での使用とな
り、この結果、以下に示すような種々の不安定な
接触状態が生じるという問題があつた。

すなわち、接点表面には微小厚さの酸化膜があ
り、また種々のガス分子が表面に吸着され、更に
開閉作動雰囲気中に存在する有機ガス中では接点
の摺動時にポリマー粉またはブラウンパウダーと
して知られる絶縁性粉末が発生して、これらの異
物が接点表面を汚染するために接触状態が極めて
不安定となることが知られている。

ところが、このような接点型エンコーダでは、
検出接点の開閉作動時にその開閉作動に伴い変化
する入力電圧に種々のノイズが混入するという欠
点があり、この結果、測定器の精度及び信頼性が
著しく損なわれるという問題があつた。この種の
ノイズは主として接点の表面状態例えば汚れある
いは高抵抗部の存在その他長期間の使用による表
面劣化などに起因し、これらのノイズ混入を完全
に防止することは不可能であつた。

第１図には前述した接点型エンコーダの概略構
成が示され、所定間隔で配列された導電体からな
るスリツト接点群１０，１２と、該スリツト接点
群１０，１２に対して測定子の機械的変位に対応
してAB方向に移動する摺動接点１４が設けら
れ、摺動接点１４に抵抗１６を介して直流電源で
ある電池１８が接続されている。両スリツト接点
群１０，１２は例えば円板の側面に蒸着などによ
り形成されたスリツト電極から形成されあるいは
直線状のスリツト電極群から形成することがで
き、また摺動接点１４は測定子と連動して回転あ
るいは直線運動するブラシ接点から形成すること
ができる。従つて、摺動接点１４の矢印AB方向
への移動に伴い、スリツト接点１０または１２と
摺動接点１４間の開閉作動に伴い、端子２０，２
２からは摺動接点１４の移動量に対応するデジタ
ル信号を検出することができる。そして、スリツ
ト接点群１０，１２を所定の位相差、第１図にお
いては90度の位相差で配列することにより、両端
子２０，２２からは正弦波（進み）及び余弦波
（遅れ）を基本波とする方形波信号を得ることが
可能となる。

しかしながら、前述したように、単なるスリツ
ト接点１０，１２と摺動接点１４とから検出接点
を形成した場合、端子２０，２２には外乱による
ノイズが混入しまた特に検出接点の開閉臨界状態
において接点間の不完全接触によつて無視できな
いノイズが発生することが知られており、第２図
には所定の測定信号すなわち領域Ｔの前後におい
て外乱ノイズあるいは臨界ノイズが生じている状
態が示されている。従つて、従来装置では、これ
らのノイズによつてデジタル測定信号のカウント
ミスなどが生じ、測定器の精度が著しく低下する
という欠点が生じていた。

本考案は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、測定信号へのノイズ混入を効
果的に除去することできる改良された測定器用接
点型エンコーダを提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案は、測定子
の機械的変位に対応して開閉作動する検出接点
と、検出接点の開閉作動を電気的に検出して所望
の電気的な処理を行う処理回路と、を含む側定器
用接点型エンコーダにおいて、処理回路は、検出
接点の開閉作動に伴い電圧変化する入力信号を所
定の基準入力電圧と比較して基準入力電圧以上の
信号を検出信号として出力する電圧制限回路と、
積分コンデンサを含み所定の時定数で電圧制限回
路の出力を積分する積分回路と、積分回路の積分
信号を基準積分電圧と比較して所定の基準積分電
圧以上の信号を測定信号として出力する比較器
と、放電用のダイオードを含み前記積分コンデン
サの充電電圧を積分回路の時定数より小さな時定
数で積分回路の入力側に向けて放電する放電回路
と、を含み、検出接点からの入力電圧に混入する
ノイズを除去することを特徴とする。

以下図面に基づいて本考案の好適な実施例を説
明する。

第３図には本考案にかかる接点型エンコーダの
要部が示され、検出接点２４は詳細には図示して
いないが第１図の従来と同様のスリツト接点及び
摺動接点を含み、その２個の出力が両端子２０，
２２から取り出されている。両端子２０，２２の
電気的検出信号は処理回路において所望の電気的
な処理が施され、第３図には処理回路中の本考案
に関連する回路のみが示され、また図には正弦波
検出信号側（進み）の端子２０に関してのみ図示
されているが、余弦波側（遅れ）の端子２２に関
しても同様の回路が接続されている。

本考案において特徴的なことは、検出接点２４
からの検出信号が電圧制限回路２６、積分回路２
８及び比較器３０とからなる波形整形回路によつ
て整形され、この結果、検出信号に混入するノイ
ズを効果的に除去可能であることであり、このよ
うにして波形整形された検出信号が測定信号とし
て次段の計数回路に供給され、デジタル信号のカ
ウントが行われる。

電圧制限回路２６は差動演算増幅器からなり、
他方の入力端３２には基準入力電圧V₁が供給さ
れており、検出接点２４の開閉作動に伴い変化す
る入力信号が所定の基準入力電圧V₁と比較され、
基準入力電圧以上の信号を検出信号として出力す
ることができる。

前記検出信号は積分回路２８にて積分され、検
出接点２４からの正しい検出信号とそれ以外の信
号との識別が行われる。積分回路２８は積分コン
デンサ３４を含み、検出信号は充電抵抗３６を介
して積分コンデンサ３４に充電され、また積分コ
ンデンサ３４の充電電荷は放電抵抗３８及びダイ
オード４０を介して電される。従つて、放電抵抗
３８と積分コンデンサ３４の積とからなる時定数
は充電抵抗３６と積分コンデンサ３４の積とから
なる時定数に比べて小さくなるように定数をえら
べばパルス幅の短いノイズは直ちに放電されてし
まうのでパルス幅の長い正常な検出信号と確実に
識別することができる。

前記積分回路２８による識別作用を電気的信号
として出力するために、積分コンデンサ３４の積
分信号は比較器３０の一方の入力に供給され、比
較器３０は差動演算増幅器からなり、他方の入力
端４２には基準積分電圧V₂が印加されている。
従つて、比較器３０は積分信号と基準積分電圧
V₂とを比較して所定の基準積分電圧V₂以上の信
号を測定信号として出力端４４から後段の計数回
路へ出力することができる。

本考案の実施例は以上の構成からなり、以下に
その作用を第４図の波形図を参照しながら説明す
る。

検出接点２４から処理回路へ供給される入力信
号１００は外乱ノイズあるいは臨界ノイズを含
み、このままではデジタル計数値に著しい誤差を
生じさせ、特に極端な場合正常なデジタル信号と
各ノイズとをそれぞれカウントすることによつて
実際の測定値より著しく大きな測定値を示すとい
う問題があつた。

本考案においては、この入力信号１００はまず
電圧制限回路２６によつて小電圧レベルのノイズ
カツトが行われ、基準入力電圧V₁より小さい電
圧値のノイズが除去され検出信号１０２として電
圧制限回路２６から出力される。

次に、この検出信号１０２は積分回路２８によ
つて所定の積分作用に供され、符号１０４で示さ
れる積分信号が得られる。すなわち、パルス幅の
小さいノイズパルスは直ちに放電してしまうため
にその電圧値は小さくなり、この結果、積分電圧
１０４のピーク値によつて正常のパルスとノイズ
パルスとの識別を行うことができる。

前述した積分回路２８による識別は更に比較器
３０によつて電気的な信号に変換され、前述した
ピーク値に基づいて予め設定された基準積分電圧
V₂により第４図の符号１０６で示されるように
外乱ノイズ及び臨界ノイズを除去した測定信号１
０６を効果的に出力端４４から次段の計数回路へ
供給することができる。

以上説明したように、本考案によれば、種々の
ノイズが混入している検出接点から処理回路への
入力信号を電圧レベル及びパルス幅によつて正常
な測定信号とノイズ信号とを識別し検出接点の開
閉作動に対応した正確なデジタル信号を取り出す
ことが可能となり、測定器の精度及び信頼性の低
下を確実に防止することが可能となり、特に小型
可搬型測定器に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は接点型エンコーダの１例を示す概略説
明図、第２図は第１図のエンコーダにおける検出
波形図、第３図は本考案にかかる測定器用接点型
エンコーダの好適な実施例を示す要部回路図、第
４図は第３図の各部波形図である。 ２４……検出接点、２６……電圧制限回路、２
８……積分回路、３０……比較器、V₁……基準
入力電圧、V₂……基準積分電圧、１００……入
力信号、１０２……検出信号、１０４……積分信
号、１０６……測定信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 測定子の機械的変位に対応して開閉作動する検
   出接点と、検出接点の開閉作動を電気的に検出し
   て所望の電気的な処理を行う処理回路と、を含む
   測定器用接点型エンコーダにおいて、 処理回路は、 検出接点の開閉作動に伴い電圧変化する入力信
   号を所定の基準入力電圧と比較して基準入力電圧
   以上の信号を検出信号として出力する電圧制限回
   路と、 積分コンデンサを含み所定の時定数で電圧制限
   回路の出力を積分する積分回路と、 積分回路の積分信号を基準積分電圧と比較して
   所定の基準積分電圧以上の信号を測定信号として
   出力する比較器と、 放電用のダイオードを含み前記積分コンデンサ
   の充電電圧を積分回路の時定数より小さな時定数
   で積分回路の入力側に向けて放電する放電回路
   と、 を含み、検出接点からの入力電圧に混入するノイ
   ズを除去することを特徴とする測定器用接点型エ
   ンコーダ。