JPH02265315A - 波形整形方法及びその装置 - 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、非接触変位センサと、歯車又は凹凸を施した
回転体とにより、回転体の回転数や回転速度を検出する
非接触式速度検出装置における信号の波形整形方法及び
その装置に関する。

［従来の技術］ 従来の非接触式の速度検出装置は、第６図に示す如く、
非接触変位センサ（Ａ）に対向した回転体（Ｂ）の表面
凹凸（Ｃ）の距離（ｄ）を、電圧波形（Ｄ）で示す如く
、距離（ｄ）にアナログ対応した出力信号で検出し、そ
の出力信号の電圧波形（Ｄ）をアナログコンパレータで
比較して、凹凸（Ｃ）の谷（Ｅ）部分と山（Ｆ）部分を
弁別し、谷（Ｅ）と山（Ｆ）の移動速度に応じた矩形波
（Ｇ）を生成させている。

［発明が解決しようとする課題］ 変位センサ（Ａ）の出力波形（Ｄ）は、回転体（Ｂ）を
歯車等とした場合、歯車の加工精度に応じ、必ずしも電
気的に揃った波形とはならず、若干の変動がある。

この波形変動は、出力波形（Ｄ）の電気信号の直流レベ
ルの変動分として現われる。

また、第７図に示す如く、出力波形（Ｄ）が、距離（ｄ
）に応じたアナログ信号であるため、変位センサ（Ａ）
の初期設定距離（ｄ、）又は（ｄりに応じて、振幅（Ｘ
ｉ）（Ｘ、）や直流レベル（Ｖ　１）（Ｖ　りが変化す
る。そのため、回転体の加工状態や、変位センサ（Ａ）
の初期設定距離（ｄ　５）（ｃｉ　＊＞に応じて、コン
パレータの基準電圧を、適正値に調整しなければならな
い。

なお、山（Ｆ）部分は実線で、谷（Ｅ）の部分は点線で
、それぞれの出力特性を示している。

さらに、第８図に示す如く、変位センサ（Ａ）の雰囲気
温度（θ）によっても、出力レベルが変動する。

このような諸条件が、悪い方に重なると、従来の直流レ
ベルを基準電圧（Ｖ、）に設定したアナログコンパレー
タによるものでは、第９図に示すような、１山分のエラ
ーカウントをする誤動作が発生する。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、直流成分に交流成分が重畳した信号か
ら、交流信号の主たる波形の周期に合致した矩形信号を
生成する波形整形において、直流成分に交流成分が重畳
している源信号に対して、この源信号の交流成分の主た
る波形の位相を異ならせた信号を、両信号の直流成分の
レベルをほぼ同じくして比較することにより、交流信号
の主たる波形の周期に合致した矩形信号を生成させるこ
と、および、直流成分に交流成分が重畳している源信号
を、比較入力端子の一方に入力させた比較増幅器と、前
記源信号を入力信号とし、この入力信号の交流成分の位
相のみを異ならせて出力させ、この出力信号を、前記比
較回路のもう一方の比較入力端子に入力させた直流増幅
器とによって、上記課題は解決される。

［作　　用］ 直流レベルを等しくシ、交流成分の位相をずらせて、元
の１つの信号を、２つの信号に分離して比較処理するこ
とにより、交流成分の繰り返し周期を、正確に矩形波に
変換する。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すものである。

（１）は、演算増幅器（２）と、入力抵抗（３）（４）
と、帰還抵抗（５）とを備える、差動増幅型アナログコ
ンパレータ（比較増幅器）である。

（６）は、演算増幅器（７）と、入力抵抗（８）（９）
と、帰還抵抗（ｌＯ）と、積分コンデンサ（１１）とを
備える、差動型直流増幅器である。

コンパレータ（１）には、主に非接触変位センサ等が出
力しているような、直流成分に交流成分が重畳してなる
源信号（ｅ、）と、直流増幅器（６）の出力信号（ｅ、
）が、入力抵抗（３）（４）それぞれの差動人力として
入力している。

直流増幅器（６）には、両方の入力抵抗（８）（９）の
信号入力端に、同じ源信号（ｅ、）が印加されている。

直流増幅器（６）の非反転入力端子（＋）には、入力抵
抗（ＲＰ）（７）とコンデン”ｊ−（ＣＦ）　（１１）
とによって積分回路が形成されている。

この積分回路の時定数は、交流成分の主周波数によって
適当に定める。

また、この積分回路の時定数を適当に選択することによ
り、出力信号（ｅｏ）の反転動作にヒステリシスをもた
せることができる。

第３図は、直流増幅器（６）の利得と位相の周波数特性
を示すもので、この特性から明かの如く、直流増幅器（
６）の出力端におけるに点には、直流信号成分が、入力
の源信号（ｅｌ）と極性と大きさを同じとし、交流信号
成分の位相が、１８０度反転するまで、大幅にずらせた
信号を得ることができる。

第２図は、直流増幅器（６）の出力交流成分を、源信号
（ｅｌ）の交流成分と、はぼ同じ程度のレベルになるよ
うに増幅して、コンパレータ（１）で、両信号（ｅ　１
）（ｅ−）を比較した場合の、動作を示している。

信号（ｅ、）は、直流増幅器（６）の非反転入力端子（
＋）におけるＭ点の電圧で、源信号（ｅｌ）の積分値、
即ち直流分に相当し、コンパレータ（１）は、その信号
（ｅ、）を基準電圧としているかの如く動作する。

第４図は、非接触変位センサの出力信号を源信号（ｅ、
）とした場合の、本発明装置の動作状態を示すものであ
る。

このように、本発明によれば、非接触変位センサと回転
体（歯車）の表面凹凸（歯）までの距離（ｄ）が小さく
て、直流及び交流分共に、信号のレベルが大きい場合、
また距離（ｄ）が大きくて、直流及び交流分共に、信号
のレベルが小さい場合のいずれであっても、波形整形さ
れる出力信号（ｅｏ）の主たる交流成分の周期は、確実
に矩形波に変換されている。

第５図は、歯車の機械的精度、および機械振動、温度シ
ョック等により、源信号（ｅ　＋）の交流成分の波形が
不揃いになった場合の動作状態で、このように複雑な状
況であっち、出力信号（ｅｏ）は、主たる交流成分の周
期を確実に矩形波に変換する。

［効　果］ オフセット電圧として信号に含まれる直流信号成分が、
機械的、温度的、電気的等の要素の変動によって引き起
こされるものであっても、その直流信号成分に重畳して
いる交流信号成分の主たる波形の周期に合致した矩形波
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す電気回路図、第２図
は、第１図の回路の動作状態を示す波形図、 第３図は、直流増幅器の利得と位相の周波数特性図、 第４図は、非接触変位センサの出力信号を源信号（ｅＩ
）とした場合の、第１図回路の動作状態を示す変換特性
図、 第５図は、歯車の機械的精度等によ゛す、源信号（ｅ　
、）の交流成分の波形が不揃いになった場合における、
第１図の回路の動作状態を示す波形図、第６図乃至第９
図は、従来装置の説明図で、第６図は、非接触変位セン
サに対向した回転体の表面凹凸を計測したときの、電圧
波形と従来の波形整形装置による出力矩形波を示す波形
図、第７図は、変位センサの位置と変位センサの出力の
関係を示す非接触変位センサの出力特性図、第８図は、
非接触変位センサの出力の温度特性図、 第９図は、従来の装置が１山分のエラーカウントを生じ
る動作状況における波形図である。 第１図 （１）ア・ナログコンパレータ（比較増幅器）（２）演
算増幅器　　　　（３）（４）入力抵抗（５）帰還抵抗 （６）差動型直流増幅器　（７）演算増幅器（８）（９
）入力抵抗　　　（１０）帰還抵抗（１１）積分コンデ
ンサ　　源信号（ｅ　、）出力信号（ｅｋ）　　　　　
信号（ｅ、）第２図 第５図 第６図 第８図 θ１ θ２ 一温度（ｅ） 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流成分に交流成分が重畳した信号から、交流信
   号の主たる波形の周期に合致した矩形信号を生成する波
   形整形において、 直流成分に交流成分が重畳している源信号に対して、こ
   の源信号の交流成分の主たる波形の位相を異ならせた信
   号を、両信号の直流成分のレベルをほぼ同じくして比較
   することにより、交流信号の主たる波形の周期に合致し
   た矩形信号を生成させることを特徴とする波形整形方法
   。
2. （２）直流成分に交流成分が重畳している源信号を、比
   較入力端子の一方に入力させた比較増幅器と、前記源信
   号を入力信号とし、この入力信号の交流成分の位相のみ
   を異ならせて出力させ、かつこの出力信号を、前記比較
   回路のもう一方の比較入力端子に入力させた直流増幅器
   を備えることを特徴とする波形整形装置。