JPH02130421A - 信号波形処理装置 - Google Patents

信号波形処理装置

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JPH02130421A
JPH02130421A JP63285149A JP28514988A JPH02130421A JP H02130421 A JPH02130421 A JP H02130421A JP 63285149 A JP63285149 A JP 63285149A JP 28514988 A JP28514988 A JP 28514988A JP H02130421 A JPH02130421 A JP H02130421A
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JP
Japan
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signal
angle
vector
signals
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP63285149A
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English (en)
Inventor
Kazuto Nakamura
和人 中村
Takashi Sotodani
高志 外谷
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Optical Transform (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

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〉 この発明は、例えばインクリメンタル型のロークリエン
コーダやリニアエンコーダのように、位相差が電気角で
90度の2個の正弦波状の信号を出力するものにおいて
、前記の各信号を波形処理して矩形波信号に変換するた
めの信号波形処理装置に関する。
〈従来の技術〉 従来のロータリエンコーダは、第7図に示す如く、外周
部に沿って多数のスリットエが刻設された回転円板2と
、この回転円板2のスリット列へ光を照射してその受光
信号より位相差が電気角で90度の正弦波状の信号を生
成するセンサ部3とで構成され、センサ部3で得た2個
の各信号vl +  v2  (第8図(1)に示す)
を信号波形処理回路4に与えて所定の波形処理を施すこ
とにより、第8図(2)(3)に示すような矩形波信号
P+、Pzを生成している。
前記信号波形処理回路4は、一対の増幅器5a、5b、
コンパレータ6a、6b、出力インターフェイス回路7
a、7bを含んでおり、各コンパレータ6a、6bは入
力信号レベルを基準値■□、(この例ではVIIEF=
O)と比較して前記矩形波信号P+、I)zを得ている
ところでセンサ部3で得た2個の各信号VI+v2には
、第9図(1)に示す如く、ノイズ8が重量する虞れが
あり、これを基準値■□、と比較して信号処理を行うと
、その比較出力は前記ノイズ8の影響を受けた第9図(
2)のような信号波形となる。そこで前記コンパレータ
6a、6bにおける基準値V IIEFにつき、第10
図に示すようなヒステリシス幅VNを設けることにより
、前記ノイズ8による悪影響をなくしている。
すなわち第10図に示すヒステリシス特性によれば、コ
ンパレータ6a、6bへの入力電圧が上昇して基準値V
0Fを越え、VIIEF+VH/2に達したとき出力信
号レベルが「旧GHJに立ち上がり、また入力電圧が下
降して基準値VIIEFを割り、Vll!F  V、l
/2に達しタトキ出力信号レベルがrLOW Jに立ち
下がる。
第11図には、このようなヒステリシス幅vHを設定し
たときの各信号v+ +  V!(第11図(1)に示
す)に対する矩形波信号p++Pz(第11図(2)(
3)に示す)の関係が示しである。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記の信号波形処理回路4において、もし
前記の各信号vl +  vZにセンサ部3の分解能以
下の微小振動が発生した場合は、矩形波信号として微小
振動に起因する誤パルスが発生するという問題がある。
第12図はこの誤パルスの発生原理を示すもので、同図
中、鎖線9は適正状態の各信号VI+Vzの信号波形を
、また実線10は微小振動が生じたときの各信号V I
 +  V 2の信号波形を、それぞれ示している。こ
の信号波形lOはヒステリシス幅vNより大きな振幅で
振動しており、この振動の波がV□、+VH/2を越え
てかつVmir  VH/2を下回る毎に、誤パルス1
1が発生することになる。なお第12図(3)は回転円
板2の速度を、また第12図(4)はその移動距離を、
それぞれ示している。
この種の誤パルス11は、前記のヒステリシス幅vIl
を拡大すればその発生を防止できるが、回転円板2の速
度変動やセンサ部3の位置のばらつきなどで、信号レベ
ルが全体的に変動すると、波形変換が適正に行われずに
矩形波信号P++Pzの脱落が生じ、このためにセンサ
部3の位置調整やセンサ出力の自動利得調整が必要とな
る。
さらに複数の基準値を設定してパルスを逓倍するような
とき、信号レベルの変動があると、逓倍出力に誤差が発
生するなどの問題もある。
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、2個
の正弦波状の信号をベクトル演算による波形処理を行う
ことによって、信号発生手段の分解能以下の微小振動が
発生しても誤パルスの発生を防止し、また信号レベルが
変動しても安定した矩形波信号への変換を実現する新規
な信号波形処理装置を提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明では、位相差が電気
角で90度の2個の正弦波状の信号を波形処理して矩形
波信号に変換するための信号波形処理装置において、2
個の正弦波状の信号を発生する信号発生手段と、2個の
各信号の瞬時値をベクトル合成してそのベクトルの方向
を示す角度を算出する角度演算手段と、角度演算手段に
よる角度出力を基準値と比較して矩形波信号を生成する
比較手段とを具備させている。
〈作用〉 位相差が電気角で90度の2個の正弦波状の信号が余生
すると、各信号の瞬時値がベクトル合成されて、そのベ
クトルの方向を示す角度が算出された後、角度出力が基
準値と比較されて矩形波信号に生成される。
この場合に正弦波状の各信号につき、信号発生手段の分
解能(電気角で180度)以下の微小振動が発生しても
、正弦波状の各信号を電気角で180度に相当するヒス
テリシス幅で波形変換することで、誤パルスの発生が防
止される。
また信号レベルが全体的に変動しても、正弦波状の各信
号の大きさの比が同じであれば角度出力は一定であるか
ら、安定して矩形波信号への変換が行われる。
〈実施例〉 第1図は、この発明の一実施例にかかる信号波形処理装
置の全体構成を示しており、エンコーダ12と、このエ
ンコーダ12の出力信号に所定の波形処理を施すための
信号波形処理回路13とから構成されている。エンコー
ダ12はインクリメンタル型のロータリエンコーダやリ
ニアエンコーダなどであって、2相出力として位相差が
電気角で90度の正弦波状の信号V l +v2を出力
する。なお各信号vl、v、の波形は第3図(1)に示
すとおりであって、第3図(2)〜第3図(8)に信号
波形処理回路13における回路各部の波形が示しである
前記信号波形処理回路13は、前記の各信号vl、vt
の瞬時値をベクトル合成して合成ベクトルの方向を示す
角度θを算出するためのベクトル演算器14と、各信号
vl、v2の位相を判別して角度θの方向を判別するた
めの位相判別器15と、ベクトル演算器14が出力する
角度θを基準値と比較して矩形波信号を生成するための
比較回路部16とを含んでいる。
第4図は、ベクトル演算器14によるベクトル合成の原
理説明図であり、同図中、V 、 、 ■。
は前記の各信号V1.Vtを示すベクトルであって、こ
れらベクトルV、、V、を合成することにより合成ベク
トルV0が得られる。この合て角度θをなし、その角度
θの大きさはつぎの0式で与えられる。
■+ なお第4図中、破線17はベクトルV、、V、。
の軌跡であり、破線18は合成ペルトルV0の軌跡であ
って、前記の角度θはベクトルVl+■2の大きさが変
動しても、両者の比が同じであれば、一定である。
上記ベクトルV、、V、にかかる各信号VI+v2の波
形と合成ベクトル■。にかかる信号v0の波形との関係
が第5図に示してあり、各信号vI +  V 2をつ
ぎの00式で与えるとき、信号v0はつぎの■式のよう
になり、信号v0の信号V I +  V 2に対する
位相差はπ/4、またその大きさは J倍である。
v + = JF V*+sin (1) t    
・・利用■v、=  圧Vs+zSin  (ωを一π
/2)・・・・■vo=JラローV、。sin   (
ω む − π/4 ) ・団■ただし V 1% l = V 11! ■、。= Pi v、+= n v、z第1図に戻って
、比較回路部16は2個のコンパレータ19,20を含
むものであり、各コンパレータ19,20において、ベ
クトル演算器14の出力角度θ(第3図(2)に示す)
が電気角で180度のヒステリシス幅を与える2個の基
準値S+、Stとそれぞれ比較される。第3図(3)は
一方のコンパレータ19による比較出力P1を、第3図
(4)は他方のコンパレータ20による比較出力Ptを
、それぞれ示しており、これら比較出力Pt、Pgを論
理回路21に与え、その論理出力を不感帯発生回路部2
2からの不感帯パルスP3と共にアンド回路23に与え
て、矩形波の出力信号P0を得ている。
前記不感帯発生回路部22は、第3図(2)に示す鋸歯
状波の垂直部分でのチャタリングの発生を防止するため
のもので、2個のコンパレータ24.25と、ノア回路
26と、抵抗27およびコンデンサ28より成るフィル
タ29とを含んでいる。各コンパレータ24,25はベ
クトル演算器14が出力する角度θを第3図(2)に示
す基準値S、、SLとそれぞれ比較して比較出力P工、
PLを得るためのもので、各比較出力Pn、Ptの論理
和をノア回路26で求めると共に、前記比較出力P、、
PL間の微小な時間幅をフィルタ29で埋めて不感帯パ
ルスP8を生成している。
第2図は、この発明の他の実施例を示すもので、比較回
路部16を構成する2個のコンパレータ19.20の比
較出力P、、P、(第3図(9)qωに示す)に基づき
セット信号SET (第3図(I 1)に示す)とリセ
ット信号R5T (第3図021に示す)とを生成し、
これら信号によりJ−にフリップフロップ30をセット
またはリセットして、第1実施例と同様の出力信号P、
(第3図0■に示す)を得ている。なお第2図中、31
は方向判別器としての微分回路、32〜34は抵抗とコ
ンデンサとから成るフィルタ、35は初期設定回路であ
って、この初期設定回路35は電源VCCの投入時にJ
−にフリップフロップ30にリセット信号を与えてQ出
力をゼロに初期設定するためのものである。
上記構成の信号波形処理装置において、エンコーダ12
は位相差が電気角で90度の2個の正弦波状の信号vI
 +  vZを発生し、各信号vl +  V *はベ
クトル演算器14へ与えられる。
ベクトル演算器14は各信号vI +  V 1の瞬時
値をベクトル合成し、合成ベクトルの方向を示す角度θ
を算出して比較回路部16へ与える。
比較回路部16では、各コンパレータ19.20が前記
角度θをそれぞれの基準値S+ Stと比較して比較出
力PI、Pzを求め、これら比較出力P+、Pgに基づ
き第1実施例ではアンド回路23の出力として、第2実
施例ではフリップフロップ30の出力として、それぞれ
電気角で180度毎に信号レベルが「旧GJまたはrt
、ow Jとなる矩形波の出力信号P0が出力される。
この場合に正弦波状の各信号vI +  vZにつき、
エンコーダ12の分解能(電気角で180度)以下の微
小振動が発生しても、各信号Vv2を電気角で180度
のヒステリシス幅を与える2個の基準値S、、S、とそ
れぞれ比較して矩形波に変換処理しているから、前記微
小振動による誤パルスの発生が防止される。すなわち出
力信号P0がrHIGHJの期間中(第6図中斜線で示
す)において、ベクトル演算器14が出力する角度θが
θ、〜θ2の範囲で微小振動しても、エンコーダ12の
センサ部の分解能以下の幅、すなわちΔθ(θ2−θ1
)がΔθく180度である限り感応せず、微小振動によ
る誤パルスは発生しないのである。
また各信号V+、V!の信号レベルが全体的に変動して
も、各信号vl r  vZの大きさの比が同じであれ
ば、角度θは一定であるから、安定して矩形波信号への
変換が行われる。
〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、位相差が電気角で90度の2個
の正弦波状の信号を波形処理して矩形波信号に変換する
のに、2個の正弦波状の信号の瞬時値をベクトル合成し
てそのベクトルの方向を示す角度を算出し、その角度出
力を基準値と比較して矩形波信号を生成するようにした
から、センサ部の分解能以下の微小振動が発生しても誤
パルスが発生するのを防止することが可能となった。し
かも正弦波状の各信号のレベル全体が一斉変動しても、
安定して角度出力を得ることができ、安定出力を得るた
めのセンサ部の位置調整やセンサ出力の自動利得調整な
どを必要としない。さらに角度出力が安定するため、複
数の基準値を設定してパルスを逓倍するようなときでも
、分解能以下の逓倍機能を付加することが容易となるな
ど、発明目的を達成した顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す信号波形処理装置の
電気回路図、第2図は他の実施例を示す電気回路図、第
3図は第1図および第2図の各実施例のタイムチャート
、第4図はベクトル演算器によるベクトル合成の原理を
示す説明図、第5図は正弦波状の各信号と合成された信
号との関係を示す説明図、第6図はこの発明の詳細な説
明するための説明図、第7図は従来例の構成を示すブロ
ック図、第8図は正弦波状の信号と矩形波信号との関係
を示す説明図、第9図はノイズが重畳した場合の信号波
形を示す説明図、第10図はコンパレータの基準値に設
定されるヒステリシス幅を示す説明図、第11図はヒス
テリシス幅を設けたときの正弦波状の信号と矩形波信号
との関係を示す説明図、第12図は微小振動による誤パ
ルスの発生原理を示す説四回である。 12・・・・エンコーダ 14・・・・ベク トル演算器 16・・・・比較回路部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 位相差が電気角で90度の2個の正弦波状の信号を波形
    処理して矩形波信号に変換するための信号波形処理装置
    において、 2個の正弦波状の信号を発生する信号発生手段と、 2個の各信号の瞬時値をベクトル合成してそのベクトル
    の方向を示す角度を算出する角度演算手段と、 角度演算手段による角度出力を基準値と比較して矩形波
    信号を生成する比較手段とから成る信号波形処理装置。
JP63285149A 1988-11-10 1988-11-10 信号波形処理装置 Pending JPH02130421A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011375A1 (de) * 1999-08-10 2001-02-15 Pilz Gmbh & Co. Vorrichtung und verfahren zur erkennung von fehlern in den signalen einer vorrichtung zur überwachung der drehbewegung einer welle
CN109211175A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种直线钢带编码器测角时盲区数据处理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6017364A (ja) * 1983-07-11 1985-01-29 Fanuc Ltd 電動機速度検出方式
JPS61160012A (ja) * 1985-01-09 1986-07-19 Fanuc Ltd エンコ−ダ

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