JPH01240864A - 方向検出装置 - 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 本発明は直線運動をする物体の移動方向や回転体の回転
方向を検出する方向検出装置に関するものである。

従来の技術 従来物体の移動方向、例えばモータの回転体の回転方向
を検出するために回転体の回転位相に対応して電気角で
略９０度の位相差をもっ駆形波状のＡ、Ｂなる二相の位
置信号を発生させ人相の立ち上がり縁（あるいは立ち下
がり縁）にてＢ相のレベルを検出することにより回転体
の回転方向を検出する方法が採用されている（例えば、
最新の小型モータにおける駆動制御とセンサの応用技術
。

ｐ１２０，３６１．１．３１発行）。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来の方式では物体が移動方向を
反転した場合、方向の検出が位置信号の一周期遅れるこ
とがあり、物体の方向判別を高分解能に行うことが困難
である。また、上記の従来例では二相の位置信号でしか
方向判別が出来ないために位置信号の相数を増して方向
判別の高分解能化を行うことが出来ないと言う問題点を
有していた。

本発明は上記課題に鑑み、二相以上の位置信号を用いて
高分解能に物体の移動方向を検出しうるようにするもの
である。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の方向検出装置は、ｎ
相の位置信号のｉ相目の位置信号の立ち上がり！！（あ
るいは立ち下がり縁）で前記ｎ相の位置信号のｊ相（ｊ
＃ｉ）目のレベルを検出し物体の移動方向を判別するｍ
（２≦ｍ５ｎ）個の方向判別手段と、前記ｍ個の方向判
別手段の内より方向判別結果の変化した方向判別手段を
検出する方向反転検出手段とを備え、前記方向反転検出
手段が方向判別結果の変化した方向判別手段を検出する
毎に他の方向判別手段の方向判別結果を前記方向反転検
出手段により識別された方向判別手段の方向判別結果と
一致させるように構成したものである。

作用 本発明は上記した構成により、複数相の位置信号を用い
て複数の方向判別手段により複数の方向判別結果を得、
その複数の判別結果の中から判別結果の変化した者を検
出し、その変化した時点で他の変化していない判別結果
を変化した判別結果と一致させることにより、物体の移
動方向を高精度に検出する。

実施例 以下本発明の一実施例の方向検出装置について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における要部ブロック図、第２
図は第１図における要部波形図である。

第１図においてＡは回転シャツ）Ｂと一体に図示のよう
にＣＷあるいはＣＣＷ方向に回転する円盤状の移動物体
であるロータである。ロータＡの外周部には２Ｐ（Ｐは
自然数）極の磁極が着磁された磁性体１ａが構成されて
いる。ｌｂ、ｌｃは磁性体１ａの磁束を検出するホール
素子等の磁気感応素子である。磁気感応素子ｌｂ、ｌｃ
は機械角θｍ−３６０／Ｐ＊　（ｋ＋１／４）度（但し
、ｋ＝０．１，２，３．・・・・・・）を持って磁性体
１ａに対向して固定部に配置されている。

ｌｄ、ｌｅは波形整形器で、各々の波形整形器には磁気
感応素子１ｂ、ｌｃの出力信号が入力され二相（、ｎ　
＝　２　）の駆形波状の位置信号ａ、ｂが出力される。

位置信号ａ、ｂはロータＡの回転角に対Ｃ３６０／Ｐ度
を一周期とした信号となるすなわち信号ａとｂは電気角
で９０度の位相差を持つ。磁性体１ａ、磁気感応素子１
ｂ、ｌｃ、波形整形器ｌｄ、ｌｅは位置信号検出手段を
構成している。

２ａ、２ｂは各々セット、リセットｍ３を有するＤ−Ｆ
Ｆより構成された２　（ｍ＝２）個の方向判別手段であ
り、方向判別手段２ａのＤ端子には一相目（ｉ＝１）の
位置信号ａかに端子には位置信号すが入力されており方
向判別手段２ｂのＤ端子には二相目（ｉ　＝　２）の位
置信号すかに端子には位置信号ａが入力されている。方
向判別手段であるＤ−ＦＦ２ａ、２ｂはに端子の立ち上
がり縁でＤ端子の入力レベルをラッチし出力端子Ｑに出
力する。また方向判別手段であるＤ−ＦＦ２ａ。

２ｂはＳ端子にローレベルが入力されると出力をハイレ
ベルにセットし、Ｒ端子にローレヘルの信号が入力され
ると出力をローレベルにリセットする機能を持つ。

３は方向反転検出手段でありＤ−ＦＦ３ａ。

３ｂ、３ｇ、３ｈとイクスクルーシブＯＲゲート回路３
ｃ、３ｉとインバータ回路３ｄ、３ｊと２人力のＮＡＮ
Ｄゲート回路３ｅ、３ｋ及び２人力のＯＲゲート回路３
ｒ、３１より構成されている。

Ｄ−ＦＦ３ａ、３ｂ、３ｇ、３ｈは方向判別手段である
Ｄ−ＦＦ２ａ、２ｂよりセ、ト、リセット機能を除去し
たもので他の機能は同じである。

Ｄ−ＦＦ３ａのＤ端子には方向判別手段２ａの出力信号
Ｃが、Ｄ−ＦＦ３ｂのＤ端子にはＤ−ＦＦ２ｂの出力信
号が入力される。Ｄ−ＦＦ３ｇの入力端子りには方向判
別手段２ｂの出力信号ｄが、Ｄ−ＦＦ３ｈのＤ端子には
Ｄ−ＦＦ３ｇの出力信号が入力される。またＤ−ＦＦ３
ａ、３ｂ、３ｇ。

３ｈのに端子にはＣＬＫ端子を介して高周波のクロック
信号が入力される。

ゲート回路３ＣにはＤ−ＦＦ３ａ、３ｂの出力信号が、
ゲート回路３１にはＤ−ＦＦ３ｇ、３ｈの出力信号が入
力される。

インバータ回路３ｄにはゲート回路３Ｃの出力信号が、
インバータ回路３ｊにはゲート回路３１の出力信号が入
力される。よってゲート回路３ｃの出力端子には信号Ｃ
のレベルが変化する毎にクロック信号に同期した微小幅
のハイレベルのパルスが発生する。同様にゲート回路３
１の出力端子には（ｉｄのレベルが変化する毎にハイレ
ベルの微小幅のパルスが発生する。

ゲート回路３ｅには信号Ｃとゲート回路３Ｃの出力信号
が、ゲート回路３ｒには信号Ｃとインバータ回路３ｄの
出力信号が入力される。ゲート回路３ｋには信号ｄとゲ
ート回路３１の出力信号が、またゲート回路３７！には
信号ｄとインバータ回路３ｊの出力信号が入力されてい
る。

ゲート回路３ｅの出力信号ｅは方向判別手段２ｂのＲ端
子に、ゲート回路３ｆの出力信号ｆは方向判別手段２ｂ
のＳ端子に、またゲート回路３にの出力信号ｇは方向判
別手段２ａのＲ端子に、ゲート回路３１の出力信号りは
方向判別手段２ａのＳ端子に各々入力されている。

次に第２図の信号波形図を用いて第１図に示した方向検
出装置の動作を説明する。

第２図において横軸はロータＡの回転角度位置θｍであ
る０機械角度θｍと電気角度θｅ量関係θｅ＝θｍ＊Ｐ
である。

ロータＡがＣＷ力方向回転している場合、位置信号ａの
立ち上がり縁は位置信号すのローレベル期間にあり発生
し、位置信号すの立ち上がり縁は位置信号ａのハイレベ
ルの期間に発生する。ロータＡがＣＣＷの方向に回転し
ている場合は位置信号ａの立ち上がり縁は位置信号すの
ハイレベルの期間に到来し、位置信号すの立ち上がり縁
は位置信号ａのローレベルの期間に到来する。よってロ
ータＡがＣＷ力方向回転し、位置信号ａ、ｂの立ち上が
り縁が到来すると方向判別手段２ａ、２ｂは各々ハイレ
ヘル、ローレベルの信号ｃ、ｄを方向判別結果として出
力する。ロータＡがＣＣＷの方向に回転している時に信
号ａ、ｂの立ち上がり縁がそれぞれ到来すると方向判別
手段’ｌａ、’ｌｂは各々ローレベル、ハイレベルの信
号ｃ、ｄを方向判別結果として出力する。

いまロータＡがＣＷ力方向回転しており信号すがハイレ
ベルからローレベル変化する直前の回転位置θ１で回転
方向をＣＣＷに変わると信号ａはロータＡがＣＣＷ方向
に９０／Ｐ度回転した位置（θ、−θ２）でローからハ
イレベルに変化する。

このとき信号ｄもローからハイレベルに変化し、信号ｇ
は微小幅名なローレベルのパルスが発生する。信号すの
立ち上がり縁はロータＡがさらにＣＣＷ方向に２７０／
Ｐ度回転した位置（θ、＝０３の位置）発生するので方
向判別手段２ａはハイレベルを出力し続けるところであ
るが信号ｇが方向判別手段２ａをリセットするためにＣ
ＣＷの方向判別であるローレベルを出力する。信号Ｃの
レベル変化に従って信号ｆが瞬時ローレベルとなり方向
判別手段２ｂの出力をハイレベルにセットするが方向判
別手段２ｂの出力はこの時点で元々ハイレベルであるた
めに方向判別結果に何等の影響もあたえない。

ロータＡがさらにＣＣＷ方向に回転を続は信号ａがロー
レベルになる直前（θ、＝θ、）で回転方向をＣＷ力方
向変化すると、信号ａはロータＡがθ、より１８０／Ｐ
度回転したときにローレベルにさらに１８０／Ｐ度回転
したθ６の位置でハイレベルに変化する。この時、信号
すはロータＡが０４より９０／Ｐ度回転した位置（θ、
）でハイレベルに更に１８０／Ｐ度回転した位置でロー
レベルに変化する。よって信号ＣはロータＡの回転位置
θ、でハイレベルに変化し、その結果信号ｅはその時点
でローレベルの微小パルスを発生する。信号ｄはθ６ま
でハイレベルを保持しようとするが信号ｅの微小パルス
により方向判別手段がリセットされるためＣＣＷの方向
判別結果であるローレベルを出力する。信号ｄがローレ
ベルに変化した直後に信号りはローレベルの微小パルス
を発生し方向判別手段２ａをセントするがこの時点では
方向判別手段２ａの出力信号のレベルはハイレベルであ
るのでその判別結果に何等影響を与えない。

またロータＡがθ、より９０／Ｐ度回転した後（θ、の
位置で）にその回転方向をＣＣＷ変えた場合には信号ａ
はロータＡがθ、から９０／Ｐ度回転した位置でローレ
ベルに、さらに１８０／Ｐ度回転した位置（θ、）でそ
のレベルをハイに変化する。そして信号すはθ、から１
８０／Ｐ度回転した位置で（θ、）ローからハイにレベ
ルが変化する。よって信号Ｃはθ８の位置でハイレベル
からローレベルに変化する。その結果信号ｆはローレベ
ルの微小パルスを発生し方向判別手段２ｂの出力をセン
トするためにθ、までローレベルであるべき信号ｄをハ
イレベルとする。すなわち方向判別手段２ｂはＣＣＷの
回転方向を判別する。

また信号ｄのレベルの変化に伴い信号ｇはローレベルの
微小パルスを発生し方向判別手段２ａをリセットするが
、方向判別手段２ａの出力はローレベルであるために何
等変化しない。

以上のように本実施例によれば物体の移動により発生す
る二相の位置信号を用いて物体の移動方向を二つの方向
判別手段にて複数の判別し、一方の方向判別手段判別結
果を変化させた場合その変化を方向反転検出手段にて検
出し他方の方向判別手段により判別されている方向判別
結果を判別結果を変化させた方向判別手段の判別結果と
一致させるものである。その結果、各々の方向判別手段
は物体の移動方向を高分解能に判別する。

以上の実施例では二相の位置信号による物体の移動方向
の検出を示したが三相以上の位置信号の場合にも対応で
きることは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明は物体の移動位置に対応したｎ相（
ｎ；２以上の自然数）の駆形波状の位置信号を発生する
位置信号発生手段と、前記ｎ相の位置信号のｉ相目の位
置信号の立ち上がり縁または立ち下がり縁で前記ｎ相の
位置信号のｊ相（ｊ≠ｊ）目のレベルを検出し物体の移
動方向を判別するｍ（２≦ｍ≦ｎ）個の方向判別手段と
、前記ｍ個の方向判別手段の内より方向判別結果の変化
した方向判別手段を検出する方向反転検出手段とより構
成され、前記方向反転検出手段が方向判別結果の変化を
検出する毎に他の方向判別手段の方向判別結果を前記方
向反転検出手段により識別された方向判別手段の方向判
別結果と一致させるようにするために簡単な手法で高分
解能に物体の移動方向を検出することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部ブロック図、第２図は
第１図における要部信号波形図である。 １ａ・・・・・・磁性体、ｌｂ、ｌｃ・・・・・・磁気
感応素子、ｌｄ、ｌｅ・・・・・・波形整形器、２ａ、
２ｂ・・・・・・方向判別手段、３・・・・・・方向反
転検出手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の移動位置に対応したｎ相（ｎ；２以上の自
   然数）の駆形波状の位置信号を発生する位置信号発生手
   段と、前記ｎ相の位置信号のｉ相目の位置信号の立ち上
   がり縁または立ち下がり縁で前記ｎ相の位置信号のｊ相
   （ｊ≠ｉ）目のレベルを検出し物体の移動方向を判別す
   るｍ（２≦ｍ≦ｎ）個の方向判別手段と、前記ｍ個の方
   向判別手段の内より方向判別結果の変化した方向判別手
   段を検出する方向反転検出手段とより構成され、前記方
   向反転検出手段が方向判別結果の変化した方向判別手段
   を検出する毎に他の方向判別手段の方向判別結果を前記
   方向反転検出手段により識別された方向判別手段の方向
   判別結果と一致させるようにしたことを特徴とする方向
   検出装置。
2. （２）ｎ相の位置信号のｉ相目の位置信号の立ち上がり
   縁または立ち下がり縁でｉ−１相目（ｉ＝１の場合はｎ
   相目）の位置信号のレベルを検出し物体の移動方向を判
   別するｎ個の方向判別手段より構成された請求項第（１
   ）項記載の方向検出装置。