JPH0399223A - 光ロータリーエンコーダ - 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、パルススケールに角度検出用のコードパター
ンと基準位置検出用のコードパターンが同心的に形成さ
れて、同時に２種類のパルス信号が出力される光ロータ
リーエンコーダに関する．〔従来の技術〕 例えば、自動車エンジンのスパークプラグの点火時期を
エンジンのクランク角に基づいて制御したり、また点火
時期を回転数に応じて変化させようとする場合のクラン
ク角センサとして光ロータリーエンコーダが使用されて
いる。

この光ロータリーエンコーダは、第４図に示すように、
パルススケールｌに、角度検出用のコードパターンＣ，
と、基準位置検出用のコードパターンＣ２が、同心的に
形成されて、同時に２種類のパルス信号が出力されるよ
うに威されている。

したがって、従来は、２つの発光素子３１及び３２から
、夫々２本の発光用光ファイバ３３及び３４を介して、
各コードパターンＣ，＆びＣ．に光を照射させ、これら
から出力される光パルス信号を、光ファイバ３５及び３
６を介して別々の受光素子３７及び３８で光電変換させ
て、角度信号Ｓ１及び基準位置信号Ｓ２を検出するよう
にしている。

そして、例えば６気筒エンジンの場合は、気筒判別を行
うために、パルススケール１が６０度回転するごとに基
準位Ｗ．信号３つが出力されるようにコードパターンＣ
２が形戒され、当該基準位置信号Ｓ２のパルスが入力さ
れた後の角度信号Ｓ１のパルス数に応じて点火のタイξ
ングを調整するように威されている。

なお、パルススケール１の回転軸は、エンジンのクラン
クシャフトに連結され、熱や振動に弱い発光素子３１．
３２や受光素子３７．３８などの電子部品を備えた制御
装置３９は、エンジンから離して運転席のダッシュボー
ド内に配設され、エンジンの熱や振動の影響を直接受け
ないように保護されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、受光素子３７及び３８を２つ設けた場合
には、これらに受光用光ファイバ３３及び３４を夫々接
続するための光コネクタが太いため、装置全体としてコ
ネクタの接続部の占める部分大きくなってしまい、狭い
ダッシュボード内に収納することが困難であるという問
題があった。

そこで、本発明は、パルススケールから出力された２種
類の信号を１つの受光素子で受光した後、これを制御装
置で、電気的に角度信号と基準位置信号に分離させるこ
とによって、従来２つあった受光素子を１つで足りるよ
うにし、光ファイバとの結合部も小型化することを課題
としている。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するために、本発明は、パルススケール
に、その回転角に応じた角度信号を光パルス信号として
出力する角度検出用コードパターンと、０度を表す基準
位置検出信号を光パルス信号として出力する位置検出用
コードパターンとが、同心的に形或され、各コードパタ
ーンに光を照射する発光素子と、各コードパターンから
出力された光パルス信号を光電変換する受光素子とを備
えた制御装置に、前記受光素子から出力されたパルス信
号を基準電圧と比較して角度信号及び基準位置信号のｒ
Ｑｊ　　ｒｌＪを判別する一対の信号処理部が配設され
た光ロータリーエンコーダにおいて、前記制御装置に、
パルススケールの各コードバターンから出力される２種
類の光パルス信号を同時光電変換する１つの受光素子が
配設され、当該受光素子が前記各信号処理部に接続され
て、角度信号のｒＯＪ　ｒｌＪを判別する信号処理部の
基準電圧が、角度信号のパルスのみが入力された場合の
ピークレベルよりも低く設定されると共に、基準位置信
号のｒＯＪ　　ｒｌＪを判別する信号処理部の基準電圧
が、角度信号と基準位置信号の各パルスが同時に入力さ
れた場合のピークレベルより低く、且つ角度信号のパル
スのみが入力された場合のピークレベルより高く設定さ
れ、当該各信号処理部によって、前記受光素子から出力
されたパルス信号が角度信号と基準位置信号に分離され
るように成されていることを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、パルススケールから、角度信号と基準
位置信号が同期的に出力されて、これらが１つの受光素
子で光電変換されるので、２つの光パルス信号が重畳さ
れることとなり、角度信号のみ出力される部分ではピー
クレベルが低く、角度信号が基準位置信号と重なって出
力されるところではピークレベルが高い波形となる。

そして、基準位置信号の信号処理部では、その基準電圧
が、基準位置信号と角度信号が同時に入力された場合の
ピークレベルより低く、且つ角度信号のみのピークレベ
ルより高く設定されているので、この基準電圧よりピー
クレベルの高い基準位置信号のみが検出されることとな
る。

また、角度信号の信号処理部では、その基準電圧が、角
度信号のピークレベルより低く設定されているので、角
度信号のみが出力された場合であっても、角度信号と基
準位置信号が同時に入力された場合であっても、そのピ
ーク高低にかかわらず角度信号を検出することができる
。

このように、角度信号と基準位置信号が同時に入力され
ても、各信号処理部により、これらを確実に分離して、
従来同様に回転角を検出することができる。

したがって、受光素子を１つにすることができ、光ファ
イバと制御装置との結合部分の小型化を図ることかでき
ると同時に、素子数を減らすことによりコストダウンを
図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を、図面に示す具体的な実施例に基づいて
説明する。

第１図は本発明の構成を示すフローシート、第２図（ａ
）〜（Ｃ）はパルス信号の出力波形を示すグラフである
。

なお、第４図と重複する部分については同一符号を付し
て詳細説明は省略する。

パルススケール１には、回転角に応じて光パルス信号を
出力させるコードパターンＣ，と、パルススケール１の
０度を示す基準位置信号となる光パルス信号及び６０度
ごとに気筒判別用の光パルス信号を出力させるコードパ
ターンＣ２が、同心的に形或されている． 制ｍ装置２には、パルススケール１に形成された各コー
ドパターンＣ，及びＣ２に夫々発光用光ファイバ３及び
４を介して光を照射する１つの発光素子５と、前記コー
ドパターンＣ，及びＣ２から出力される角度信号Ｓ１及
び基準位置信号Ｓ２を夫々受光用光ファイバ６及び７を
介して受光する１つの受光素子８が配設されている。

この受光素子８は、角度信号ＳＩと基準位置信号Ｓ２が
合威された光パルス信号を光電変換すると共に、そのパ
ルス信号が、角度信号Ｓ，の「Ｏ」　「１」を判別する
信号処理部９と、基準位置信号Ｓｚ．のｒＯＪ　　ｒｌ
Ｊを判別する信号処理部１０に、夫々入力されるように
接続されている。

そして、信号処理部９及び１０には、基準電圧設定回路
９ａ及び１０ａが、夫々接続されている．信号処理部９
の基準電圧Ｖ，は、角度信号Ｓ１のみが入力された場合
のピークレベルＰ，よりも低く設定され、当該基準電圧
Ｖ１より高いレベルの信号が「１」と判断される。

また、信号処理部１０の基準電圧■２は、角度信号ＳＩ
と基準位置信号Ｓ２の各パルスが同時に入力された場合
のピークレベルＰ２より低く、且つ角度信号のみが入力
された場合のピークレベルＰ，より高く設定され、当該
基４電圧■２より高いレベルの信号が「１」と判断され
る。

したがって、第２図（ａｌ〜（Ｃ）に示すように、ｌつ
の受光素子８から角度信号Ｓ．及び基準位置信号Ｓ２が
重畳されて出力されたパルス信号（第２図（ａ））を、
各信号処理部９及び１０によって、角度信号Ｓ＋（第２
図（ｂ））と、基準位置信号ＳＺ（第２図（Ｃ））とに
分離することができる。

なお、１１は角度信号Ｓｌを基準位置信号Ｓ２と照合し
ながら、カウントして回転角度を算出する演算装置であ
る。

演算装置１１では、基準位置信号Ｓｚ　　ｒｌＪが２つ
連続して入力された場合には０度と判断し、連続してい
ない場合は、６０度ごとの気筒判別信号と判断し、当該
基準位置信号Ｓ２を参照しながら角度信号Ｓ，をカウン
トして回転角を検出する。

また、第３図は、発光用光ファイバ３及び４と受光用光
ファイバ６及び７を、発光素子５及び受光素子８に夫々
一括接続するコネクタ１２を示す断面図であって、発光
用光ファイバ３及び４を嵌装するフェルール１３と、受
光用光ファイバ６及び７を嵌装するフェルール１４が、
夫々発光素子５及び受光素子８に対向するように設けら
れ、締付ナフト１５を、制御装置２に固定されたレセブ
タクル１６のネジ部１６ａに螺合させて、当該制御装置
２と各光ファイバ３，４及び６，７とを一括接続するよ
うになされている。

以上が、本発明の一例構或であって次にその作用につい
て説明する。

パルススケール１には、角度信号ＳＩを出力させるコー
ドパターンＣ１と、基準位置信号Ｓ２を出力させるコー
ドパターンＣ２とが形成されているが、これらに光を照
射する発光用光ファイバ３及び４と、各コードパターン
から出力された光パルス信号を受光する受光用光ファイ
バ６及び７は、コネクタｌ２を介して、制御装置２に一
括接続される。

したがって、接続作業が極めて簡単になるばかりでなく
、発光素子５及び受光素子８が夫々１つずつしか設けら
れていないので、コネクタｌ２を小型にすることができ
、狭いダッシュボード内にも余裕をもって設置すること
ができる。

そして、クランクの回転角を検出する場合は、一方の受
光用光ファイバ６からは角度信号Ｓ，が、他方の受光用
光ファイバ７からは基準位置信号Ｓｔが出力され、これ
らが重畳されて、１つの受光素子８に入力されるので、
その波形は第２図（ａｌに示すごとくピーク部分が重な
ったところでは、高レベルとなり、角度信号のみの場合
は低レベルの信号が出力される。

そして、これらが角度信号Ｓ１の信号処理部９と基準位
置信号Ｓ２の信号処理部１０に入力されると、その基準
電圧Ｖ．及び■２の値は、重畳されたパルス信号のピー
クレベルＰ．，Ｐ．の差に応じて設定されているので、
角度信号Ｓ，と基準位置信号Ｓ２が分離されて、夫々各
信号の「０」　「ｌ」が判別された後、夫々演算装置ｌ
１に入力される。

したがって、重畳された２つの信号を１つの受光素子８
で確実に検出することができる。

なお、実施例においては、透過型の光ロータリーエンコ
ーダについて説明したが、本発明はこれに限らず、反射
型の光ロータリーエンコーダに適用することもできる。

また、発光素子５に１本の発光用光ファイバを接続し、
バルススケ．−ルｌの近傍に光分岐路を設けて各コード
パターンＣ，，Ｃ．に光を照射すると共に、各コードパ
ターンＣ，，Ｃ．から出力された光パルス信号を光合波
路を介して１本の受光用光ファイバに入力させるように
し、この受光用光ファイバを受光素子８に接続する場合
であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、重畳されたパルス
信号を、従来と同様の回路で分離することができるので
、受光素子を１つにして素子数を減らすことによりコス
トダウンを図ることができると同時に、光ファイバと制
′４′Ｂ装置との接続部分を小型に形或することができ
、狭い場所にも制御装置を設置することができるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローシート、第２図
（ａ）〜（Ｃ）はパルス信号の出力波形を示すグラフ、
第３図はコネクタの一例を示す断面図、第４図は、従来
装置を示すフローシ一トである。 符号の説明 ■・−パルススケール、　２・・一制御装置３，４・一
発光用光ファイバ、　　５・一・発光素子６．　　７−
受光用光ファイバ、　８−・受光素子９・−・一角度信
号の信号処理部、 １０・−・・基準位置信号の信号処理部、Ｓ．−−一角
度信号、ｓ２−・・・基準位置信号、Ｃ　＋，　Ｃ　ｔ
−・−コードパターン、Ｖ，，Ｖ，・・・基準電圧．Ｐ
．，Ｐ２・−ピークレベル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルススケール（１）に、その回転角に応じた角度信号
   （Ｓ＿１）を光パルス信号として出力する角度検出用コ
   ードパターン（Ｃ＿１）と、０度を表す基準位置検出信
   号（Ｓ＿２）を光パルス信号として出力する位置検出用
   コードパターン（Ｃ＿２）とが、同心的に形成され、各
   コードパターン（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）に光を照射する
   発光素子と、各コードパターン（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）
   から出力された光パルス信号を光電変換する受光素子と
   を備えた制御装置（２）に、前記受光素子から出力され
   たパルス信号を基準電圧と比較して角度信号（Ｓ＿１）
   及び基準位置信号（Ｓ＿２）の「０」「１」を判別する
   一対の信号処理部（９）、（１０）が配設された光ロー
   タリーエンコーダにおいて、前記制御装置（２）に、パ
   ルススケール（１）の各コードパターン（Ｃ＿１）、（
   Ｃ＿２）から出力される２種類の光パルス信号を同時に
   光電変換する１つの受光素子が配設され、当該受光素子
   が前記各信号処理部（９）、（１０）に接続されて、角
   度信号の「０」「１」を判別する信号処理部（９）の基
   準電圧（Ｖ＿１）が、角度信号（Ｓ＿１）のパルスのみ
   が入力された場合のピークレベル（Ｐ＿１）よりも低く
   設定されると共に、基準位置信号（Ｓ＿２）の「０」「
   １」を判別する信号処理部（１０）の基準電圧（Ｖ＿２
   ）が、角度信号（Ｓ＿１）と基準位置信号（Ｓ＿２）の
   各パルスが同時に入力された場合のピークレベル（Ｐ＿
   ２）より低く、且つ角度信号（Ｓ＿１）のパルスのみが
   入力された場合のピークレベル（Ｐ＿１）より高く設定
   され、当該各信号処理部（９）、（１０）によって、前
   記受光素子（８）から出力されたパルス信号が角度信号
   （Ｓ＿１）と基準位置信号（Ｓ＿２）に分離されるよう
   に成されていることを特徴とする光ロータリーエンコー
   ダ。