JPH06137896A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH06137896A
JPH06137896A JP28783692A JP28783692A JPH06137896A JP H06137896 A JPH06137896 A JP H06137896A JP 28783692 A JP28783692 A JP 28783692A JP 28783692 A JP28783692 A JP 28783692A JP H06137896 A JPH06137896 A JP H06137896A
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JP
Japan
Prior art keywords
hold circuit
sampling
signal
sample hold
detection head
Prior art date
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Pending
Application number
JP28783692A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Maejima
英生 前島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Magnescale Inc
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
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Publication date
Application filed by Sony Magnescale Inc filed Critical Sony Magnescale Inc
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Priority to US08/079,569 priority patent/US5432443A/en
Priority to DE4320856A priority patent/DE4320856A1/de
Publication of JPH06137896A publication Critical patent/JPH06137896A/ja
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高調波成分によるDCオフセットを打ち消す
位置検出装置を提案することを目的とする。 【構成】 基準周期を有する励磁信号εを用いてスケー
ル10との相対的変位を指示する平衡変調信号hs を生
成する検出ヘッド9と、検出ヘッド9からの平衡変調信
号hs を励磁信号εの基準周期と同期した第1サンプリ
ングパルスfp を用いてサンプリングする第1サンプル
ホールド回路7と、第1サンプリングパルスfp を18
0度移相する移相器3と、移相器3の出力を第2サンプ
リングパルスfp ' として平衡変調信号hs をサンプリ
ングする第2サンプルホールド回路8と、第1サンプル
ホールド回路7及び第2サンプルホールド回路8でサン
プリングした後の両信号Hs ,Hs ' を加算して出力信
号Sとする加算器6とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばスケールと検出
ヘッドとの間の相対的変位量を検出する位置検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図3に示す位置検出装置は、位置
検出部と、位置検出回路とを有し、位置検出部はスケー
ル10と、検出ヘッド9とを有する。ここで、検出ヘッ
ド9はスケール10に対して相対的に変位することが出
来るように構成されている。
【0003】位置検出回路は、基準周波数fを有する信
号を供給する発振器1と、基準周波数fを有する正弦波
又はパルス波の励磁信号εを生成する励磁回路4と、検
出ヘッド9からの平衡変調信号hs を増幅する増幅器5
と、基準周波数fの基準信号と同期した適切なパルス幅
と位相を持つサンプリングパルスを出力する移相器2
と、移相器2より出力された周波数fp のパルスをサン
プリングパルスとして平衡変調信号hs をサンプリング
して出力信号Hs とするサンプルホールド回路とを有す
る。
【0004】このような従来の位置検出装置において
は、発振器1からの基準周波数fを有する励磁信号εを
励磁回路4にて生成し、検出ヘッド9からの平衡変調信
号hsを増幅器5にて増幅し、サンプルホールド回路7
にて移相器2より出力されたサンプリングパルスfp
平衡変調信号hs をサンプリングして出力信号Hs
し、この出力信号Hs によりスケール10と検出ヘッド
9との間の相対的変位量を知るようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した装置
では、サンプリングした出力信号Hs には、スケール信
号成分の他に高調波成分がDCとして重畳していて、こ
れを取り除かなければならなかった。この高調波成分は
本来固定分であるため、DCオフセット調整を行えば無
くなるものであるが、このDC分はスケール10及び検
出ヘッド9の特性によりかなりばらつきがあり、DCオ
フセットの調整範囲を広く取らなければならないという
不都合があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、高調波成分によるDCオフセットを打ち消す位置検
出装置を提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置は
例えば図1乃至図2に示す如く、基準周期を有する正弦
波又はパルス波の励磁信号εを用いてスケール10との
相対的変位を指示する平衡変調信号hs を生成する検出
ヘッド9と、検出ヘッド9からの平衡変調信号hs を励
磁信号εの基準周期と同期した第1サンプリングパルス
p を用いてサンプリングする第1サンプルホールド回
路7と、第1サンプリングパルスfp を180度移相す
る移相器3と、移相器3の出力を第2サンプリングパル
スfp 'として平衡変調信号hs をサンプリングする第
2サンプルホールド回路8と、第1サンプルホールド回
路7及び第2サンプルホールド回路8でサンプリングし
た後の両信号Hs ,Hs ' を加算して出力信号Sとする
加算器6とを有する。また、本発明は、前述において、
各々検出ヘッド9と第1サンプルホールド回路7と移相
器3と第2サンプルホールド回路8と加算器6とを含む
チャンネルを1又は2以上有する。また、本発明は、前
述において、検出ヘッド9は磁気スケール10を読み取
る磁気ヘッド9である。また、本発明は、前述におい
て、検出ヘッド9は磁気スケール10を読み取る磁気抵
抗効果素子を含む。また、本発明は、前述において、検
出ヘッド9は発光装置からの光を受光する受光装置を含
み、光学式スケール10を読み取る光学ヘッド9として
構成されている。
【0008】
【作用】上述せる本発明によれば、移相器3にて第1サ
ンプリングパルスfp を180度移相し、第2サンプル
ホールド回路8にて移相器3の出力を第2サンプリング
パルスfp ' として平衡変調信号hs をサンプリング
し、第1サンプルホールド回路7及び第2サンプルホー
ルド回路8でサンプリングした後の両信号Hs ,H s '
を加算器6にて加算し、この出力信号Sによりスケール
10と検出ヘッド9との間の相対的変位量を知る。
【0009】
【実施例】以下に、図1乃至図2を参照して本発明の位
置検出装置の一実施例について詳細に説明する。なお図
3に示した従来の位置検出装置に対応する部分には同一
の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【0010】図1において、位置検出装置は位置検出部
と位置検出回路からなり、位置検出部はスケール10と
検出ヘッド9を含み、位置検出回路は発振器1と励磁回
路4と増幅器5とサンプルホールド回路7と移相器2と
を含む。
【0011】本例の位置検出回路は、図3の従来の位置
検出回路と比較して、移相器3とサンプルホールド回路
8と加算器6とが設けられている点が異なる。移相器3
はサンプリングパルスfp を180度移相するものであ
り、サンプルホールド回路8は移相器3の出力をサンプ
リングパルスfp ' として平衡変調信号hs をサンプリ
ングするものであり、加算器6はサンプルホールド回路
7及びサンプルホールド回路8でサンプリングした後の
両信号Hs ,Hs ' を加算するものである。
【0012】本例の位置検出装置は上述した構成からな
り、以下の作用をする。発振器1から出力される基準信
号の基準周波数をf(=ωc /2π)とし、励磁回路4
から出力される励磁電流をε=isin ωc tとすると、
検出ヘッド9の出力信号は、
【0013】
【数1】
【0014】となる。ここに、θ=2πx/λ、λはス
ケールの波長、xはスケールに対する検出ヘッドの相対
的移動量である。また、ωc 、an 、φn は定数であ
る。
【0015】ここで、tをある値に決定してサンプリン
グすることにより信号が得られる。いま、t=1/fと
おいたとすると、ωc t=2πft=2π とおける。
同様に、2ωc t=4π、3ωc t=6π、・・・・
となる。これを数1に代入すると、
【0016】
【数2】
【0017】これは、以下のように置き換えられる。
【0018】
【数3】
【0019】他方で、tをT+T/2と置き、ωc tを
置換すると、ωc t=2πft=2π・1/T・(T+
T/2)=3π とおける。
【0020】同様に、2ωc t=6π、3ωc t=9
π、4ωc t=12π、・・・・ となる。これを数1
に代入すると、
【0021】
【数4】
【0022】これは以下のように置き換えられる。
【0023】
【数5】 よって、以上より、数3と数5とを加えると、
【0024】
【数6】
【0025】となり、定数項である奇数次項が消去され
る。ここで、a2n、sin φ2nはある値を持った定数であ
るといえる。よって2a2n・sin φ2n=b2nとおき、数
6を整理すると、
【0026】
【数7】
【0027】
【数8】
【0028】となり、スケール信号の項のみ取り出せる
ことになる。図2は、平衡変調信号hs 、サンプリング
パルスfp 及びfp ' の場合の各サンプリング波形Hs
及びHs ' 、さらにこれらを加算した出力波形Sを示
す。検出ヘッド9からの信号を増幅器5で増幅した平衡
変調信号hs は図のようになり、スケール移動に対する
信号のピーク値がそれぞれ実線及び点線に示すようにな
る。
【0029】ここで、実線について注目すると、H
s (x)とHs ' (x)の2種類のレベルを持つことが
わかる。サンプリング周期をT/2とするとHs (x)
とHs '(x)の2つのレベルをとるため、出力は直線
とならなくなるので、周期をTとしてサンプリングする
ことにより直線の出力Hs (x)を得るが、これでは、
s (x)とHs ' (x)の値が異なるため、出力され
るsin 波形としてはDC成分がずれた波形Hs になって
しまう。
【0030】そこで、サンプリングパルスfp よりT/
2周期だけ位相をずらしたサンプリングパルスfp ' を
作り、これを用いて平衡変調信号hs をサンプリングす
ると、Hs ' の信号が得られる。これはHs 信号に対し
て反転した形で出力されるため、Hs とHs ' を加算す
ることにより、DCオフセット分をキャンセルした出力
信号Sが得られる。この出力信号Sによりスケール10
と検出ヘッド9との間の相対的変位量を知ることができ
る。これにより、高調波成分によるDCオフセットは打
ち消し合わせることにより無くなるため、後段の調整部
の負担を軽減することが出来る。また、サンプリングタ
イムTに対して、180度移相したTでサンプリングし
たものとを加算するため、見かけ上、サンプリングタイ
ムがT/2となり最大応答速度が向上する。
【0031】上述した例においては、検出ヘッド9等が
1つの1チャンネルの場合のみを示したが、検出ヘッド
9と第1サンプルホールド回路7と移相器3と第2サン
プルホールド回路8と加算器6とを必要に応じて2以上
有する複数チャンネルとしてもよい。また、上例の位置
検出部は、磁気スケールと磁気ヘッドとよりなるもの、
又は磁気エンコーダと磁気抵抗効果素子とよりなる磁気
記録式のもの等のいずれであってもよく、又さらに、光
学式スケールと光学ヘッドと発光装置からの光を受光す
る受光装置とよりなるものであってもよい。尚、上述の
実施例は本発明の一例であり、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲でその他様々な構成が取り得ることは勿論であ
る。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、第1サンプリングパル
スを180度移相する移相器と、移相器の出力を第2サ
ンプリングパルスとして平衡変調信号をサンプリングす
る第2サンプルホールド回路と、第1サンプルホールド
回路及び前記第2サンプルホールド回路でサンプリング
した後の両信号を加算して出力信号とする加算器とを有
するので、高調波成分によるDCオフセットは打ち消し
合わせることにより無くなるため、後段の調整部の負担
を軽減することが出来る。また、従来のサンプリングタ
イムTに対して、本発明では180度移相したTでサン
プリングしたものとの加算であるため、見かけ上、サン
プリングタイムがT/2となり最大応答速度が向上する
という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置検出装置の一実施例のブロック図
である。
【図2】図1の要部の動作を説明する図である。
【図3】従来の位置検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
3 移相器 6 加算器 7 第1サンプルホールド回路 8 第2サンプルホールド回路 9 検出ヘッド 10 スケール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準周期を有する正弦波又はパルス波の
    励磁信号を用いてスケールとの相対的変位を指示する平
    衡変調信号を生成する検出ヘッドと、前記検出ヘッドか
    らの平衡変調信号を前記励磁信号の前記基準周期と同期
    した第1サンプリングパルスを用いてサンプリングする
    第1サンプルホールド回路と、前記第1サンプリングパ
    ルスを180度移相する移相器と、前記移相器の出力を
    第2サンプリングパルスとして前記平衡変調信号をサン
    プリングする第2サンプルホールド回路と、前記第1サ
    ンプルホールド回路及び前記第2サンプルホールド回路
    でサンプリングした後の両信号を加算して出力信号とす
    る加算器とを有することを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】 各々前記検出ヘッドと前記第1サンプル
    ホールド回路と前記移相器と前記第2サンプルホールド
    回路と前記加算器とを含むチャンネルを1又は2以上有
    することを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
  3. 【請求項3】 前記検出ヘッドは磁気スケールを読み取
    る磁気ヘッドであることを特徴とする請求項1又は2記
    載の位置検出装置。
  4. 【請求項4】 前記検出ヘッドは磁気スケールを読み取
    る磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1、
    2又は3記載の位置検出装置。
  5. 【請求項5】 前記検出ヘッドは発光装置からの光を受
    光する受光装置を含み、光学式スケールを読み取る光学
    ヘッドとして構成されていることを特徴とする請求項
    1、2、3又は4記載の位置検出装置。
JP28783692A 1992-06-23 1992-10-26 位置検出装置 Pending JPH06137896A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28783692A JPH06137896A (ja) 1992-10-26 1992-10-26 位置検出装置
US08/079,569 US5432443A (en) 1992-06-23 1993-06-22 Linear position detector including a phase shifter and a sample-and-hold circuit for synchronizing a sample pulse period with the reference period of the equilibrium modulated signal
DE4320856A DE4320856A1 (de) 1992-06-23 1993-06-23 Vorrichtung zum Erfassen der relativen Verschiebung zwischen einer Skala und einem Kopf

Applications Claiming Priority (1)

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JP28783692A JPH06137896A (ja) 1992-10-26 1992-10-26 位置検出装置

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ID=17722399

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JP28783692A Pending JPH06137896A (ja) 1992-06-23 1992-10-26 位置検出装置

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