JPH0145847B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は２方向に移動又は回転する物体の運動
に応じて検出器より発生される周期的な一定の信
号により物体の位置を検出する方式に係り、特に
モータやモータにより駆動される物体の位置信号
をリツブルの少ない信号で得る位置検出方式に関
する。

(b) 従来技術と問題点 モータやモータにより駆動される物体の位置を
検出する方式として、ロータリエンコーダやリニ
ヤエンコーダ等を使用する方式が知られている。
例えばロータリエンコーダはモータの回転軸に取
付けられ、該回転軸の回転に応じて互に1/4の位
相差を有するＡ、Ｂの２相の擬似正弦波信号を発
生するもので、該擬似正弦波信号の周波数はモー
タの回転速度に比例している。この２相の信号
Ａ、Ｂの該擬似正弦波信号から物体の位置信号は
通常下記の如く検出される。

第１図は前記該擬似正弦波信号から位置信号を
発生する回路図である。第２図は第１図各部の波
形図である。モータ１が回転しロータリエンコー
ダ２は２相の互に1/4の位相差を有する信号Ａと
信号Ｂとを発生し信号Ａは比較器３へ、信号Ｂは
比較器４へ入る。比較器３は信号Ａが０ボルトよ
り大ならば“１”、小ならば‘０”の信号を発生
し、モノステープ５は比較器３の出力の立上りに
てパルスを発生し、モノステーブル６は比較器３
の出力の立下りでパルスを発生する。比較器４は
信号Ｂが０ボルトより大ならば“１”、小ならば
“０”の信号を発生し、モノステーブル７は比較
器４の出力の立上りでパルスを発生し、モノステ
ーブル８は比較器４の出力の立下りでパルスを発
生する。モノステーブル５，６の出力はOR回路
１０で論理和され、モノステーブル７，８の出力
はOR回路１１で論理和され、更にOR回路１２
により論理和されてカウンタ１４に入り、該パル
スの立下りでカウンタ１４は計数される。加算か
減算かは排他的OR回路９及び１３の出力にてモ
ータ１の回転方向が検出されて行なわれる。リセ
ツトパルス発生器１６を動作させるとカウンタ１
４はリセツトされる。その後モータ１が右回転を
開始したとすると信号Ａ，Ｂが０ボルトを横切る
ごとに比較器３，４の出力が変化してモノーステ
ーブル５，６，７，８にてパルスが発生する。該
パルスは前記の如くカウンタ１４に加入し、排他
的OR回路１３の出力は“１”となるためカウン
タ１４は加算され続ける。カウンタ１４の出力は
デイジタル・アナログ変換器１５により階段状の
電圧波形として出力される。又モータ１の回転方
向が反転し左回転となると、排他的OR回路１３
の出力が“０”となりカウンタ１４は減算され
る。以上説明した如くデイジタル・アナログ変換
器１５の出力はリセツトパルス発生器１６を動作
させた後のモータ１の回転量を示す位置信号であ
る。

このような従来技術によれば位置信号は信号
Ａ，Ｂの1/4周期を単位とする階段状の電圧波形
しか得られない。従つて精密なモータの回路位置
を測定するためにはモータの１回転に対して発生
する擬似正弦波数を増すこと、即ちロータリエン
コーダのスリツト数を細かくすることが考えられ
る。しかし、これはロータリエンコーダの価格を
高価にすることと、更に機構的にはスリツト数を
増加するにも限界がある等の欠点がある。

(c) 発明の目的 本発明の目的は上記欠点を除くため機構的な手
段によらず、ロータリエンコーダからの擬似正弦
波の一周期分を等間隔で細分し、対応する振幅値
を記憶回路に格納しておき、それを使用して変化
する擬似正弦波に追従させることにより、細分化
した等間隔を最小単位としてデイジタル回路で計
数し、該追従回路の比較回路の出力が２クロツク
周期にわたつて連続して同一論理値をとる時に限
り、前記デイジタル回路の計数値を増大又は減少
させることにより位置信号のリツプルを減少させ
る位置検出方式を提供することにある。

(d) 発明の構成 ２方向に移動又は回転する物体の運動に応じて
検出器より発生される互い1/4周期の位相差を有
する２相の信号Ａ又はＢの一周期を細分した位置
に対する振幅値を記憶する手段と、該記憶手段の
出力をデイジタル・アナログ変換し該信号Ａ又は
Ｂの振幅と比較する振幅比較手段と、該振幅比較
手段の出力に応じて一定周期のクロツクパルスを
加算または減算し、前記記憶手段にアクセスする
計数手段とからなる追従回路ＡおよびＢと、前記
計数手段の出力と、前記振幅比較手段の出力が入
力され、前記信号ＡまたはＢの振幅中心レベルに
近い方を選択する選択回路と、該信号Ａ及びＢの
各振幅と零電位とを比較し、該各信号ＡおよびＢ
の各振幅が、正および負のいずれを採つているか
を出力する比較手段ＡおよびＢと、該振追従回路
Ａ及びＢの振幅比較手段の出力と、該選択回路か
らの選択信号と、該比較手段ＡおよびＢの出力と
から前記物体の運動方向を決定する手段と、前記
振幅比較手段の出力が、記クロツクパルスの２期
間にわたり連続して論理１または論理０かを判定
する論理回路と、前記物体の運動を決定する手段
により加算または減算が指示されるとともに、前
記論理回路の出力によりカウントが可能となり、
前記クロツクを計数し、その計数結果を該物体の
位置を示す信号として出力する計数手段とよりな
るものである。

(e) 発明の実施例 第３図は本発明の一実施例を示す回路図で、第
４図は第３図の動作説明図である。モータ１は回
転し、ロータリエンコーダ２は２相の互に1/4の
位相差を有する信号Ａと信号Ｂとを発生する。ク
ロツク発振器１７は信号Ａ，Ｂの変化に対し十分
周波数の高いクロツクパルスを発生させる。メモ
リ１９及び２５には例えばROMを用いて第５図
に示す如く、信号Ａ又はＢの一周期を16等分した
位置100〜115に対する振幅値M0〜M15を２進デ
イジタル値で記憶させる。メモリ１９の出力を
Ｄ／Ａ変換器２０でデイジタル・アナログ変換す
ると、カウンタ１８の計数値に応じた信号Ａの振
幅値M0〜M15の内のどれかがDACAとして得ら
れる。比較器２１に於てロータリエンコーダ２よ
り送出された信号Ａの振幅値と該メモリ１９より
読出された振幅値DACAと比較される。比較器
２１の出力は信号ＡがDACAより大ならば“１”
となりカウンタ１８の計数値を加算させる。即ち
クロツク発振器１７よりのクロツクにより加算す
る。信号ＡがDACAより小ならば比較器２１の
出力は“０”となりカウンタ１８は次のクロツク
パルスにより減算される。カウンタ１８の計数値
によりメモリ１９のM0〜M15の振幅値が読出さ
れるためDACAはM0〜M15のいずれかの値をと
りながら信号Ａの波形に追従する。即ちカウンタ
１８、メモリ１９、Ｄ／Ａ変換器２０、比較器２
１は追従回路Ａ４７を構成する。同様カウンタ２
４、メモリ２５、Ｄ／Ａ変換器２６、比較器２７
は追従回路Ｂ４８を構成する。追従回路Ｂ４８は
追従回路Ａ４７と動作は比較する信号波形が信号
Ｂである点を除けば同様である。即ちＤ／Ａ変換
器２６の出力DACBは信号Ｂの波形に追従する。
従つて信号ＡとDACA、信号ＢとDACBの関係
は第４図に示す如くになり、比較器２１と２７の
出力も第４図に示す如く変化する。比較器２２の
出力は信号Ａの波形が０ボルトより大ならば
“１”、小ならば“０”となる。同様に比較器２８
の出力も信号Ｂの波形が０ボルトより大ならば
“１”、小ならば“０”となる。

第６図はＡ，Ｂ選択回路２３の詳細回路図であ
る。カウンタ１８の出力がM4（第５図）で、且つ
比較器２１の出力が“１”であるか、又はカウン
タ１８の出力がM11で、且つ比較器２１の出力が
“０”の時、選択信号USEAがセツトされる。カ
ウンタ１８の出力がM3で、且つ比較器２１の出
力が“０”であるか、又はカウンタ１８の出力が
M12で比較器２１の出力が“１”の時、選択信号
USEAはリセツトされる。即ちカウンタ１８の出
力がM4の時、デコーダ５０は端子１０４を“１”
とする。比較器２１の出力が“１”のためAND
回路５２は“１”となり、OR回路５６を経てJK
フリツプフロツプ５８をセツトする。カウンタ１
８の出力がM11の時、デコーダ５０の端子１１１
は“１”となり、比較器２１の出力が“０”のた
めNOT回路５３は“１”となり、AND回路５３
は“１”となつて前記同様にフリツプフロツプ５
８をセツトする。カウンタ１８の出力がM3の時、
デコーダ５０の端子１０３が“１”となり、比較
器２１の出力が“０”であるからNOT回路５１
の出力は“１”でAND回路５４は“１”となり、
OR回路５７を経てフリツプフロツプ５８をリセ
ツトする。カウンタ１８の出力がM12の時、デコ
ーダ５０の端子１１２は“１”となり、比較器２
１の出力が“１”のためAND回路５５は“１”
となり、前記同様フリツプフロツプ５８をリセツ
トする。これは第５図の矢印で示す範囲を用いて
信号Ａ又は信号Ｂの隣合う位置に対する電圧レベ
ル差が比較的大きく精度良く振幅差を検出出来る
中心レベル近い範囲の情報を採用するために用い
られるものである。

比較器２１の出力、即ち追従回路４７の出力は
Ｄフリツプフロツプ２９に入りクロツク周期の２
期間にわたつて連続して比較器２１の出力が
“１”の時、AND回路３５は“１”となり、逆
に、連続し比較器２１の出力が“０”の時、比較
器２１の出力とＤフリツプフロツプ２９の出力は
“０”となつてNOT回路３１と３２によりAND
回路３６を“１”とする。従つてOR回路３９の
出力は比較器２１の出力がクロツク周期の２期間
にわたつて“１”か“０”かであつた場合“１”
となり、比較器２１の出力がクロツク周期ごとに
“１”、“０”を繰り返す場合は“０”となつてマ
ルチブレクサ４３に入る。比較器２７の出力、即
ち追従回路４８の出力はＤフリツプフロツプ３０
に入り、AND回路３７，３８、NOT回路３３，
３４及びOR回路４０とにより上記比較器２１の
出力と同様にクロツク周期の２期間にわたり連続
して“１”か“０”かであつた場合論理“１”を
マルチプレクサ４３に入力し、クロツク周期ごと
に“１”、“０”を繰り返す場合を入力する。Ａ，
Ｂ選択回路２３の出力USEAはマルチプレクサ４
３を切替えてOR回路３９と４０の出力のどちら
かを送出する。この出力は前記の如く、信号Ａ又
はＢの中心レベルに近い範囲の情報が選択され、
カウンタ４５にカウントネーブル信号として送出
される。カウンタ４５は該カウントネーブル信号
が“１”の時に限りクロツクパルスを加算又は減
算する。即ち、選択信号USEAで選択された信号
Ａ又はＢの変化が小さく追従回路４７又は４８の
カウンタ１８又は２４が加算、減算を繰り返す場
合はカウンタ４５の計数値は変化しない。

AND回路３５の出力と比較器２８の出力は排
他的OR回路４１に入り、AND回路３８の出力と
比較器２２の出力は排他的OR回路４２に入り、
選択信号USEAが信号Ａ側の情報を選択した場合
マルチプレクサ４４を制御して排他的OR回路４
１の出力を信号Ｂ側を撰択した場合は排他的OR
回路４２の出力をカウンタ４５に送出する。排他
的OR回路４１，４２とマルチプレクサ４４は物
体の運動方向を検出する方向検出回路４９を構成
する。即ち、比較器２２，２８の出力、AND回
路３５，３８の出力及び選択信号USEAからモー
タ１の回転方向を検出し、カウンタ４５を加算す
るか減算するか制御する。

カウンタ４５はリセツトパルス発生器１６のリ
セツトパルスされた後の計数値をＤ／Ａ変換器４
６に送出し、第４図位置信号に示す如くモータ１
の位置信号をリツプルの少い電圧値で送出する。

尚、通常ロータリエンコーダ２の回転軸に対す
る偏心などの原因で信号Ａ，Ｂの振幅極大値がモ
ータの一回転の周期で微増減する。この影響が無
視出来ない時は、該極大値を検出して保持する回
路を追加し、追従回路４７，４８のＤ／Ａ変換器
２０，２６の出力を、この極大値の大きさで変調
する。即ち、第７図に示すピーク検出保持回路５
９と乗算器６０を第３図の回路に追加することに
より、更に精密な位置信号が得られる。

本実施例では、第５図に示す信号Ａ又はＢの一
周期を16等分したが、該等分数は多い程位置信号
が精密となる。従つて必要に応じて分割数を決定
すれば良い。

(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明は、ロータリエンコー
ダより発生する擬似正弦波信号の変化の検出レベ
ルを位置に対して細分して検出しているので、精
密にしかもリツプルのないモータの回転位置を検
出する位置信号を得ることが出来る。更に擬似正
弦波信号の波形が異なるようなロータリエンコー
ダに対しても記憶回路（メモリ）の内容の書替え
又は交換で対処し得る柔軟性を有し、高密度磁気
記録装置のテープ送り用キヤツプスタンモータの
回転位置を精密に検出するような場合、すぐれた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の擬似正弦波信号より位置信号を
発生する回路図、第２図は第１図の各部の波形
図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図、第
４図は第３図の動作説明図、第５図はメモリの記
録内容を説明する図、第６図はＡ，Ｂ選択回路の
詳細図、第７図は回転軸の偏心等の影響を除去す
る回路図である。 １はモータ、２はロータリエンコーダ、３，４
は比較器、５〜８はモノステーブル、１４はカウ
ンタ、１５はＤ／Ａ変換器、１６はリセツトパル
ス発生器、１７はクロツク発生器、１８，２４，
４５はカウンタ、１９，２５はメモリ、２０，２
６，４６はＤ／Ａ変換器、２１，２２，２７，２
８は比較器、４３，４４はマルチプレクサ、５０
はデコーダ、５９はピーク検出保持回路、６０は
乗算器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２方向に移動又は回転する物体の運動に応じ
   て検出器より発生される互い1/4周期の位相差を
   有する２相の信号Ａ又はＢの一周期を細分した位
   置に対する振幅値を記憶する手段と、 該記憶手段の出力をデジタル・アナログ変換し
   該信号Ａ又はＢの振幅と比較する振幅比較手段
   と、 該振幅比較手段の出力に応じて一定周期のクロ
   ツクパルスを加算または減算し、前記記憶手段に
   アクセスする計数手段とからなる追従回路Ａおよ
   びＢと、 前記計数手段の出力と、前記振幅比較手段の出
   力が入力され、前記信号ＡまたはＢの振幅中心レ
   ベルに近い方を選択する選択回路と、 該信号Ａ及びＢの各振幅と零電位とを比較し、
   該各信号ＡおよびＢの各振幅が、正および負のい
   ずれを採つているかを出力する比較手段Ａおよび
   Ｂと、 該追従回路Ａ及びＢの振幅比較手段の出力と、
   該選択回路からの選択信号と、該比較手段Ａおよ
   びＢの出力とから前記物体の運動方向を決定する
   手段と、 前記振幅比較手段の出力が、前記クロツクパル
   スの２期間にわたり連続して論理１または論理０
   かを判定する論理回路と、 前記物体の運動方向を決定する手段により加算
   または減算が指示されるとともに、前記論理回路
   の出力によりカウントが可能となり、前記クロツ
   クパルスを計数し、その計数結果を該物体の位置
   を示す信号として出力する計数手段とより構成さ
   れた位置検出方式。