JPH085404A - Position detection device - Google Patents

Position detection device

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JPH085404A
JPH085404A JP13597794A JP13597794A JPH085404A JP H085404 A JPH085404 A JP H085404A JP 13597794 A JP13597794 A JP 13597794A JP 13597794 A JP13597794 A JP 13597794A JP H085404 A JPH085404 A JP H085404A
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JP
Japan
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phase
supplied
clock frequency
output
reference clock
Prior art date
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Pending
Application number
JP13597794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Ishimoto
茂 石本
Yasuhiko Matsuyama
康彦 松山
Hideo Maejima
英生 前島
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Sony Magnescale Inc
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
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Publication date
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Publication of JPH085404A publication Critical patent/JPH085404A/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 位相変化量θをA/B相変換回路で出力し、
このA/B相変換回路の出力側に接続するカウンタ等の
カウント能力に対応して自動的に複数の基準クロック周
波数群を選択して、基準クロック周波数設定の煩わしさ
を回避すると共にピン数の少ないIC化に適した位置検
出装置を得る。 【構成】 位置検出装置から得られる現在の位相変化量
θn と前回の位相変化量θn-1 の差をとる差分回路31
の出力データD7 〜D0 をA/B相変換回路20及びセ
レクタ33に供給して、セレクタ33に供給される複数
の基準クロック周波数群f0 ,f0 /2,f0 /4‥‥
のいずれか1つの基準クロック周波数をデータD7 〜D
0 に応じて選択し、A/B相変換回路20のクロック端
子CKに供給し、A/B相変換回路20の出力側に接続
されるカウンタ等の電子機器の能力に対応した二相の互
に90度位相の異なるA及びB相信号を得る。
(57) [Summary] (Correction) [Purpose] The phase change amount θ is output by the A / B phase conversion circuit,
A plurality of reference clock frequency groups are automatically selected in accordance with the counting capability of a counter or the like connected to the output side of the A / B phase conversion circuit to avoid the trouble of setting the reference clock frequency and to reduce the number of pins. A position detection device suitable for a small number of ICs is obtained. A difference circuit 31 for taking a difference between a current phase change amount θ n obtained from a position detection device and a previous phase change amount θ n-1
The output data D 7 to D 0 of supplies to the A / B phase converter circuit 20 and a selector 33, a plurality of the reference clock frequency group f 0 supplied to the selector 33, f 0/2, f 0/4 ‥‥
Any one of the reference clock frequencies of the data D 7 to D
0 according to 0 , supplies to the clock terminal CK of the A / B phase conversion circuit 20, and is connected to the output side of the A / B phase conversion circuit 20. Then, A-phase and B-phase signals whose phases are different by 90 degrees are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサンプリング方式によっ
て位置検出を行う様になされた位置検出装置の改良に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a position detecting device which detects a position by a sampling method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、工作機械等の工具移動位置を
検出するための位置検出装置としては種々のものが提案
され、例えば磁気式、光学式、静電容量式等のものが知
られている。図5は位相変調方式の磁気スケール装置の
原理的構成を示すものである。図5で1は磁気スケール
で棒状或いは帯状の磁気媒体に一定波長λ(例えば20
0μm)の矩形波信号或いは正弦波信号が記録され、例
えば工作機の被加工物が挟持された移動台に取り付けら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of position detecting devices for detecting a tool moving position of a machine tool or the like have been proposed, for example, magnetic type, optical type, capacitance type and the like are known. There is. FIG. 5 shows the principle configuration of a phase modulation type magnetic scale device. In FIG. 5, reference numeral 1 is a magnetic scale, and a constant wavelength λ (for example, 20
A rectangular wave signal or a sine wave signal of 0 μm) is recorded, and is attached to, for example, a movable table on which a workpiece of a machine tool is clamped.

【0003】2及び3は工作機の固定部に取り付けら
れ、移動台上の磁気スケール1と対接する様に(n±1
/4)λ(nは整数)の間隔を保って配設された第1及
び第2の磁束応答型磁気ヘッド(以下磁気ヘッドと記
す)である。
2 and 3 are attached to a fixed part of a machine tool so as to be in contact with the magnetic scale 1 on the moving table (n ± 1).
/ 4) First and second magnetic flux response type magnetic heads (hereinafter referred to as magnetic heads) arranged at intervals of λ (n is an integer).

【0004】これら磁気ヘッド2及び3は可飽和コア2
A及び3Aに巻回した励磁コイル2B及び3B並びに出
力コイル2C及び3Cより構成されている。
These magnetic heads 2 and 3 are saturable cores 2.
It is composed of exciting coils 2B and 3B wound around A and 3A and output coils 2C and 3C.

【0005】5は角周波数2πf0 =ω0 の搬送波信号
のm倍(m:正数)を発振する発振器であり、この発振
器5から出力信号を周波数逓降器6でω0 /2の角周波
数の信号と成し、之を第1の磁気ヘッド2の励磁コイル
2Bに供給すると共に移相器7を通じてπ/4移相させ
て第2の磁気ヘッド3の励磁コイル3Bに供給する。
[0005] m times 5 is the angular frequency 2πf 0 = ω 0 of the carrier signal: an oscillator for oscillating (m positive integer), the corners of omega 0/2 by downconverting unit 6 an output signal from the oscillator 5 The signal of the frequency is supplied to the exciting coil 2B of the first magnetic head 2 and is supplied to the exciting coil 3B of the second magnetic head 3 with a phase shift of π / 4 through the phase shifter 7.

【0006】第1及び第2の磁気ヘッド2及び3の出力
コイル2C及び3Cからは第1及び第2の磁気ヘッド2
及び3の磁気スケール1に対する相対変化量xに応じた
各励磁信号の変調信号が得られる。
From the output coils 2C and 3C of the first and second magnetic heads 2 and 3, the first and second magnetic heads 2 are connected.
A modulation signal of each excitation signal according to the relative change amount x of the magnetic scales 1 and 3 with respect to the magnetic scale 1 is obtained.

【0007】第1及び第2の磁気ヘッド2及び3の出力
コイル2C及び3Cより得られる変調信号のe1 =E1
sin 2πx/λ cosω0 t及びe2 =E1 co
s2πx/λ sinω0 t(但しE1 は定数、λは波
長)は加算器8で加算され、その第2次高調波(一般的
には偶数次高調波でも可)信号のみを通過させる帯域通
過濾波器(BPF)9に供給することで相対変化量xに
応じた位相変化データθを有し、且つ励磁電流の角周波
数の2倍の角周波数ω0 を有する位相変化信号e=e1
+e2 =E1 sin(ω0 t+2πx/λ)=E1 si
n(ω0 t+θ)が求められる。
The modulation signals e 1 = E 1 obtained from the output coils 2C and 3C of the first and second magnetic heads 2 and 3, respectively.
sin 2πx / λ cos ω 0 t and e 2 = E 1 co
s2πx / λ sin ω 0 t (where E 1 is a constant and λ is a wavelength) is added by the adder 8 to pass only the second harmonic (generally even harmonics) signal thereof. A phase change signal e = e 1 having phase change data θ corresponding to the relative change amount x and having an angular frequency ω 0 twice the angular frequency of the exciting current by being supplied to the filter (BPF) 9.
+ E 2 = E 1 sin (ω 0 t + 2πx / λ) = E 1 si
n (ω 0 t + θ) is obtained.

【0008】こうして得た位相変調信号eを内挿回路1
0に供給する。位相変化データθと相対変化量xとの関
係はθ=2πx/λであるから、内挿回路10内では発
振器5を介して供給された搬送波信号(sin ω
0 t)(図6A参照)に対する位相変調信号e=(si
n ω0 t±θ)(図6B参照)との位相差を例えば1
0MHzの時間基準クロックf0 (図6C参照)でカウ
ントした値を位相変化量θとして出力端子T1 に出力
し、カウンタや制御装置等に供給する様に成されてい
る。ここで位相変化量θは搬送波信号をサンプリングパ
ルスSPとして、出力端子T1 に例えば0〜199の様
なデジタル値として出力される。
The phase modulation signal e thus obtained is interpolated by the interpolation circuit 1
Supply 0. Since the relationship between the phase change data θ and the relative change amount x is θ = 2πx / λ, the carrier wave signal (sin ω) supplied through the oscillator 5 is inserted in the interpolation circuit 10.
0 t) (see FIG. 6A), the phase modulation signal e = (si
n ω 0 t ± θ) (see FIG. 6B) and the phase difference is, for example, 1
The value counted by the 0 MHz time reference clock f 0 (see FIG. 6C) is output to the output terminal T 1 as the phase change amount θ and supplied to the counter, the control device, or the like. Here, as the phase variation θ is the sampling pulse SP carrier signal is output to the output terminal T 1, for example, as such a digital value of 0 to 199.

【0009】更に、図7に示す様な位置検出装置も公知
である。即ち正弦成分(sinθ)と余弦成分(cos
θ)を磁気スケール1の磁気ヘッド2及び3から取り出
し、夫々のsinθ及びcosθ成分をデテクタ24の
アナログ−デジタル変換器(A/D)18A及び18B
に入力端子T2 及びT3 を介して供給し、基準クロック
周波数f0 を発振する発振器23からのクロックCKを
分周器21に供給して、サンプリングパルスSPを形成
して、該A/D変換器18A及び18Bと後述する演算
器19と差分回路31並びにA/B相変換回路(二相変
換回路)20に供給する。
Further, a position detecting device as shown in FIG. 7 is also known. That is, the sine component (sin θ) and the cosine component (cos
θ) is taken out from the magnetic heads 2 and 3 of the magnetic scale 1, and the respective sin θ and cos θ components are converted into analog-digital converters (A / D) 18A and 18B of the detector 24.
To the frequency divider 21 via the input terminals T 2 and T 3 , and the clock CK from the oscillator 23 that oscillates the reference clock frequency f 0 to the frequency divider 21 to form the sampling pulse SP, It is supplied to the converters 18A and 18B, a calculator 19 described later, a difference circuit 31, and an A / B phase conversion circuit (two-phase conversion circuit) 20.

【0010】A/D変換器18A及び18Bからのデジ
タル変換された正弦及び全弦データは演算器19で三角
函数Arctan(sinθ/cosθ)=θの値を演
算してサンプリングパルスSPでサンプリングされたサ
ンプリング毎の位相変化量θを求める。演算器19で求
められたサンプリング毎の位相変化量θのデータは差分
回路31を通してA/B相変換回路20に供給されてA
相及びB相の90度位相の異なる2相の信号として、出
力端子T4 及びT5 を介して例えばカウンタ、NC装置
等の装置22に供給される。ここでA/B相変換回路2
0からの出力信号を受ける側の装置22の計数能力(周
波数応答性)により、A/B相変換回路20の計数能
力、即ち、A/B相変換回路20に供給する基準クロッ
ク周波数を変える必要があり、発振器23からのクロッ
クCKを分周器25に供給し、f0/2〜f0 /n(n
は正数)に分周し、これら基準クロック周波数f0 〜f
0 /nの切換えを行うためのスイッチS1 ,S2 ,S3
‥‥Sm を介して所定の基準クロック周波数をA/B相
変換回路20に供給する様に成されていた。
The digitally converted sine and all-string data from the A / D converters 18A and 18B are sampled by the sampling pulse SP by calculating the value of the triangular function Arctan (sin θ / cos θ) = θ by the calculator 19. The phase change amount θ for each sampling is calculated. The data of the phase change amount θ for each sampling obtained by the computing unit 19 is supplied to the A / B phase conversion circuit 20 through the difference circuit 31 and is
Two-phase signals having different 90-degree phases of phase B and phase B are supplied to a device 22 such as a counter or an NC device via output terminals T 4 and T 5 . Here, the A / B phase conversion circuit 2
It is necessary to change the counting capability of the A / B phase conversion circuit 20, that is, the reference clock frequency supplied to the A / B phase conversion circuit 20, by the counting capability (frequency response) of the device 22 on the side receiving the output signal from 0. There is, supplies a clock CK from the oscillator 23 to the frequency divider 25, f 0 / 2~f 0 / n (n
Is a positive number), and these reference clock frequencies f 0 to f
Switches S 1 , S 2 , S 3 for switching 0 / n
The predetermined reference clock frequency is supplied to the A / B phase conversion circuit 20 via S m .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の図7で示した位
置検出装置では磁気スケール1と磁気ヘッド2及び3は
工作機械等の移動部に対して相対的に取り付けられ、位
置検出変換回路を構成するデテクタ24は工作機械の近
傍に配設されているが、装置22は工作機械から離れた
位置に設置される。
In the position detecting device shown in FIG. 7, the magnetic scale 1 and the magnetic heads 2 and 3 are mounted relative to the moving part of the machine tool or the like, and the position detecting conversion circuit is provided. The constituent detector 24 is arranged in the vicinity of the machine tool, but the device 22 is installed at a position apart from the machine tool.

【0012】従って、A/B相変換回路20の出力デー
タのA相及びB相信号を受ける側に接続される装置22
のカウント能力に応じて、デテクタ24側のクロック周
波数切換用のスイッチS1 〜S3 を切り換える煩わしさ
を伴う、更に出力端子T4 及びT5 側に接続される装置
のすべてに適合させる様なデテクタ24を得ようとする
と、当然、スイッチS1 〜S3 の数は多い方がよいの
で、その数は増加し、分周器25も増加して、IC化の
時のピンの数が増大する問題があった。
Therefore, the device 22 connected to the side for receiving the A phase and B phase signals of the output data of the A / B phase conversion circuit 20.
Depending on the count capacity, it involves trouble of switching the switch S 1 to S 3 of the clock frequency switching of the detector 24 side, such as is further adapted to all devices connected to the output terminal T 4 and T 5 side In order to obtain the detector 24, naturally, it is better that the number of the switches S 1 to S 3 is larger, so that the number is increased, the frequency divider 25 is also increased, and the number of pins at the time of IC formation is increased. There was a problem to do.

【0013】本発明は叙上の問題点を解消するためにな
されたもので、その目的とするところはデテクタ24側
に基準クロック周波数切換用の複数のスイッチを設ける
必要がなく、デテクタ24の出力側に接続されるカウン
タ又は制御装置等の電子機器のカウント能力に対応して
自動的に基準クロック周波数の切換がなされ、周波数設
定の煩わしさを解消出来ると共にIC化した時のピン数
も少なくて済む、デテクタ24、即ち位置検出回路を得
る様に成したものである。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and the purpose thereof is to eliminate the need to provide a plurality of switches for switching the reference clock frequency on the detector 24 side, and to output the output of the detector 24. The reference clock frequency is automatically switched according to the counting capacity of the electronic device such as the counter or the control device connected to the side, and the trouble of frequency setting can be eliminated and the number of pins when integrated into an IC is small. The detector 24, that is, the position detecting circuit is obtained.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置は
その例が図1に示されている様に、スケールに対し、相
対的に移動する位置検出手段から得られる1波長内の位
相変化データをサンプリングして、サンプリング毎の位
相変化量θを検出し、二相変換手段20を介して二相信
号を出力する様に成された位置検出装置30に於いて、
サンプリング毎の現在の位相変化量θn と前回の位相変
化量θn-1 の差分を計数して出力する差分手段31と、
この差分手段31の出力データが供給される二相変換手
段20並びにこの二相変換手段20の基準クロック周波
数を自動的に選択するクロック周波数選択手段33とを
具備して成るものである。
As shown in FIG. 1, the position detecting device of the present invention has a phase change within one wavelength obtained from the position detecting means which moves relative to the scale. In the position detecting device 30 configured to sample the data, detect the phase change amount θ for each sampling, and output a two-phase signal via the two-phase conversion means 20,
A difference means 31 for counting and outputting the difference between the current phase change amount θ n and the previous phase change amount θ n-1 for each sampling;
It comprises a two-phase conversion means 20 to which the output data of the difference means 31 is supplied and a clock frequency selection means 33 for automatically selecting the reference clock frequency of the two-phase conversion means 20.

【0015】[0015]

【作用】本発明の位置検出装置はスケールの検出ヘッド
からの出力信号のサンプリング毎の位相変化量θを差分
回路31に供給して、現在の位相変化量θn と前回の位
相変化量θn-1 との差分θD =θn −θn-1 の差分デー
タθD 即ち移動差を出力して、1サンプリング内の分解
能の1カウント以上の移動差を求め、応答速度を擬似的
に上昇させている。この様なカウントデータを二相のA
/B相変換回路20に供給してA及びB相信号を出力す
る際にセレクタ33に差分回路31の出力データを供給
して、その出力データに応じて基準クロック周波数f0
〜f0 /nを選択して、A/B相変換回路20に選択し
た基準クロック周波数を自動的に供給する様に成したの
で、デテクタ回路を作る場合にスイッチが不要となりI
C化時のピン数の少ない回路が得られ、基準クロック周
波数設定スイッチも不用な位置検出装置が得られる。
[Action] position detecting device of the present invention is to provide a phase variation theta for each sampling of the output signal from the scale of the detector head to the difference circuit 31, a phase change amount of the current phase variation theta n and the previous theta n -1 Difference data θ D = θ n −θ n −1 Difference data θ D, that is, the movement difference is output to obtain the movement difference of 1 count or more of the resolution within one sampling, and the response speed is artificially increased. I am letting you. This kind of count data is used for two-phase A
The output data of the difference circuit 31 is supplied to the selector 33 when the A / B phase signal is supplied to the / B phase conversion circuit 20 and the reference clock frequency f 0 is supplied according to the output data.
Since ~ f 0 / n is selected and the selected reference clock frequency is automatically supplied to the A / B phase conversion circuit 20, a switch becomes unnecessary when a detector circuit is formed.
It is possible to obtain a circuit having a small number of pins at the time of C conversion, and to obtain a position detection device that does not require a reference clock frequency setting switch.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の位置検出装置の一実施例を図
1乃至図4によって詳記する。尚、本例では従来の構成
で図5及び図7で説明した様にスケール1と相対的に移
動する磁気ヘッド2及び3からのサンプリング毎の位相
変化量θが取り出されたものとして説明を進める。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the position detecting device of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. In the present example, the explanation will be given on the assumption that the phase change amount θ for each sampling is extracted from the magnetic heads 2 and 3 moving relatively to the scale 1 in the conventional configuration as described in FIGS. .

【0017】図1は本例の位置検出装置の一実施例の構
成を示す系統図であり、例えば図7で示した演算器19
からのサンプリング毎の位相変化量θがデジタルデータ
として差分回路31に供給される。この差分回路31に
はサンプリングパルスSPが図7の分周器21を介して
サンプリングパルス入力端子T12に供給されると共にA
/B相変換回路(二相変換回路)20に供給されてい
る。
FIG. 1 is a system diagram showing the configuration of an embodiment of the position detecting apparatus of this example. For example, the arithmetic unit 19 shown in FIG.
The phase change amount θ for each sampling from is supplied to the difference circuit 31 as digital data. The sampling pulse SP is supplied to the sampling pulse input terminal T 12 via the frequency divider 21 of FIG.
It is supplied to the / B-phase conversion circuit (two-phase conversion circuit) 20.

【0018】差分回路31ではサンプリングパルスSP
毎に位相変化量θを取り込み、現在の位相変化量θn
対し前回のサンプリングパルスSPで取り込んだ位相変
化量θn-1 を保持しておき、現在の位相変化量θn と前
回の位相変化量θn-1 との差分のデータθD を求める。
即ちθD =θn −θn-1 を差分の例えば8ビットデータ
7 −D0 としてA/B相変換回路20並びにセレクタ
33に出力する。
In the difference circuit 31, the sampling pulse SP
Captures the phase variation theta for each, holds the phase variation theta n-1 taken for the current phase variation theta n at the last sampling pulse SP, the current phase variation theta n and the previous phase The difference data θ D from the change amount θ n-1 is obtained.
That is, θ D = θ n −θ n−1 is output to the A / B phase conversion circuit 20 and the selector 33 as the difference, for example, 8-bit data D 7 −D 0 .

【0019】又、図5及び図7で説明したスケール1に
対向配置された位相差が90度のある磁気ヘッド2及び
3を用いているので、スケール1の移動方向である極性
判別信号SPLはゲート回路等で簡単に求められる。こ
の極性判別信号SPLもA/B相変換回路20に供給さ
れている。
Further, since the magnetic heads 2 and 3 having a phase difference of 90 degrees, which are arranged to face the scale 1 as described with reference to FIGS. 5 and 7, are used, the polarity discriminating signal SPL indicating the moving direction of the scale 1 is used. It can be easily found in gate circuits. This polarity discrimination signal SPL is also supplied to the A / B phase conversion circuit 20.

【0020】本例では差分回路31からセレクタ33に
上位2ビットデータD7 ,D6 が供給されているが、差
分回路31からの8ビットのすべてのデータD7 〜D0
を供給する様にしてもよい。セレクタ33は入力端子T
14〜T17から分周器25(図7参照)を介して基準クロ
ック周波数f0 及び分周されたクロック周波数f0 /2
〜f0 /nが供給され、これら周波数の1つが入力デー
タD7 ,D6 に応じて自動的にA/B相変換回路20に
クロック信号CKとして供給される。
In this example, the difference circuit 31 supplies the higher order 2-bit data D 7 and D 6 to the selector 33, but all the 8-bit data D 7 to D 0 from the difference circuit 31.
May be supplied. The selector 33 has an input terminal T
14 through T 17 from the divider 25 (see FIG. 7) via the reference clock frequency f 0 and the divided clock frequency f 0/2
.About.f 0 / n is supplied, and one of these frequencies is automatically supplied to the A / B phase conversion circuit 20 as a clock signal CK according to the input data D 7 and D 6 .

【0021】その結果、A/B相変換回路20に供給さ
れたサンプリングSP毎の差分データはA相及びB相信
号に変換されて出力端子T4 及びT5 から90度位相の
異なる二相信号が出力されて、位置データを例えば装置
22に表示する様に成されている。
As a result, the differential data for each sampling SP supplied to the A / B phase conversion circuit 20 is converted into A phase and B phase signals and two-phase signals having 90 ° different phases from the output terminals T 4 and T 5. Is output and the position data is displayed on the device 22, for example.

【0022】図1で説明したA/B相変換回路20の1
例を図2で説明する。図2で入力端子T18には極性判別
信号SPLが供給され第1のインバータ回路INV1
介して第1の排他的オアゲート回路EXOR1 の一方の
入力端子に供給されると共に第2の排他的オアゲート回
路EXOR2 の一方の入力端子には入力端子T18に供給
された極性判別信号SPLが直接供給される。
1 of the A / B phase conversion circuit 20 described in FIG.
An example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the polarity determination signal SPL is supplied to the input terminal T 18 and is supplied to one input terminal of the first exclusive OR gate circuit EXOR 1 through the first inverter circuit INV 1 and the second exclusive circuit. The polarity determination signal SPL supplied to the input terminal T 18 is directly supplied to one input terminal of the OR gate circuit EXOR 2 .

【0023】これら第1及び第2の排他的オアゲート回
路EXOR1 及びEXOR2 の他方の入力端子には出力
端子T4 及びT5 に出力されるA及びB相信号が供給さ
れた第3の排他的オアゲート回路EXOR3 の出力が供
給され、第1及び第2の排他的オアゲート回路EXOR
1 及びEXOR2 の出力は第1及び第2のナンドゲート
回路NAND1 及びNAND2 の夫々の第1の入力端子
に供給される。
The other input terminals of the first and second exclusive OR gate circuits EXOR 1 and EXOR 2 are supplied with the A and B phase signals output to the output terminals T 4 and T 5 from the third exclusive OR circuit. The output of the exclusive OR gate circuit EXOR 3 is supplied to the first and second exclusive OR gate circuits EXOR 3.
The outputs of 1 and EXOR 2 are supplied to the first input terminals of the first and second NAND gate circuits NAND 1 and NAND 2 , respectively.

【0024】入力端子T19には時間基準クロックCKが
供給され、このクロック周波数はf 0 ,f0 /2,f0
/4,f0 /8‥‥等が選択され、第2のインバータ回
路INV2 を介して例えば、ダウンカウンタ34のクロ
ック端子CKに供給されると共に第1及び第2のナンド
ゲート回路NAND1 及びNAND2 の第2の入力端子
へは入力端子T19に供給した基準クロックCKが夫々直
接的に供給される。
Input terminal T19Has a time reference clock CK
This clock frequency is f 0, F0/ 2, f0
/ 4, f0/ 8, etc. are selected and the second inverter
Road INV2Via the down counter 34
And the first and second NANDs are supplied to the clock terminal CK.
Gate circuit NAND1And NAND2Second input terminal
To input terminal T19The reference clocks CK supplied to
Supplied directly.

【0025】更に、第1及び第2のナンドゲート回路N
AND1 及びNAND2 の第3の入力端子にはダウンカ
ウンタ34のボロー出力が夫々供給される。
Further, the first and second NAND gate circuits N
The borrow output of the down counter 34 is supplied to the third input terminals of AND 1 and NAND 2 , respectively.

【0026】入力端子T20にはサンプリング毎の位相変
化量θをデジタル化した例えば8ビットのデジタルデー
タD7 〜D0 が供給されて、ダウンカウンタ34のプリ
セット端子に供給される。
The input terminal T 20 is supplied with, for example, 8-bit digital data D 7 to D 0 obtained by digitizing the phase change amount θ for each sampling, and is supplied to the preset terminal of the down counter 34.

【0027】更に入力端子T21にはサンプリングパルス
SPが供給されてダウンカウンタ34のロード端子に供
給されると共に第3のインバータ回路INV3 を介して
第1及び第2のナンドゲート回路NAND1 及びNAN
2 の第4の入力端子に供給される。
Further, the sampling pulse SP is supplied to the input terminal T 21 and is supplied to the load terminal of the down counter 34, and the first and second NAND gate circuits NAND 1 and NAN are supplied through the third inverter circuit INV 3.
It is supplied to the fourth input terminal of D 2 .

【0028】第1及び第2のナンドゲート回路NAND
1 及びNAND2 の出力は夫々第1及び第2のD型フリ
ップフロップ回路FF1 及びFF2 のクロック端子に供
給される。第1及び第2のD型フリップフロップ回路F
1 及びFF2 の夫々の否定出力Qバーはデータ入力端
子Dに戻され、夫々の肯定出力Qから90度位相の異な
る二相のA及びB相信号を出力端子T4 及びT5 に出力
する様に成されている。
First and second NAND gate circuits NAND
The outputs of 1 and NAND 2 are supplied to the clock terminals of the first and second D-type flip-flop circuits FF 1 and FF 2 , respectively. First and second D-type flip-flop circuit F
Negative outputs Q of F 1 and FF 2 are returned to the data input terminal D, and two-phase A and B phase signals with 90 ° different phases are output from the respective positive outputs Q to output terminals T 4 and T 5 . It is made to do.

【0029】上述のA/B相変換回路20に於いて、ダ
ウンカウンタ34の出力はダウンカウンタ34のカウン
トが零になってから、次のサンプリングパルスSPが来
るまでは図3Cの様にローレベルを保持する様に成され
ているので、入力端子T21に図3Bの様なサンプリング
パルスSPがダウンカウンタ34のロード端子に入力さ
れ、ダウンカウンタ34をプリセットし、図3Cの様に
サンプリング毎の位相変化量θが入力され、例えばこの
位相変化量θの値が「00001000」の10進数で
8であったとすると、図3Aに示す様に入力端子T19
入力されるクロックCKを8個ダウンカウントするとダ
ウンカウンタ34は零となるのでダウンカウンタ34の
出力は図3Cの様にローレベルとなる。
In the A / B phase conversion circuit 20 described above, the output of the down counter 34 is at a low level as shown in FIG. 3C from when the count of the down counter 34 becomes zero until the arrival of the next sampling pulse SP. Since the sampling pulse SP as shown in FIG. 3B is inputted to the load terminal of the down counter 34 at the input terminal T 21 by presetting the down counter 34, the sampling pulse SP as shown in FIG. If the phase change amount θ is input and the value of the phase change amount θ is 8 in the decimal number “00001000”, the clock CK input to the input terminal T 19 is reduced by 8 as shown in FIG. 3A. When counting, the down counter 34 becomes zero, so the output of the down counter 34 becomes low level as shown in FIG. 3C.

【0030】その結果、図2に示した論理回路によって
出力端子T4 及びT5 には図3D及びEに示すA相及び
B相信号が得られる。このA相及びB相信号を装置22
に供給することにより、装置22がカウンタの場合には
スケールと検出ヘッドとの相対位置を表示したり、また
装置22がNC装置の場合には相対位置を制御したりす
ることが可能となる。
As a result, the A-phase and B-phase signals shown in FIGS. 3D and 3E are obtained at the output terminals T 4 and T 5 by the logic circuit shown in FIG. The A-phase and B-phase signals are supplied to the device 22.
By supplying to the device, it is possible to display the relative position between the scale and the detection head when the device 22 is a counter, and to control the relative position when the device 22 is an NC device.

【0031】次に図1のセレクタについて説明する。こ
のセレクタは複数のクロック周波数f0 〜f0 /nのう
ちの1系統のクロック周波数を選択するマルチプレクサ
でよく、例えばテキサス・インスツルメント社製のタイ
プSN54ALS151,SN54ALS153等のマ
ルチプレクサの回路を用いても良い。
Next, the selector shown in FIG. 1 will be described. This selector may be a multiplexer for selecting one system clock frequency from among a plurality of clock frequencies f 0 to f 0 / n. For example, a multiplexer circuit such as type SN54ALS151, SN54ALS153 manufactured by Texas Instruments Incorporated is used. Is also good.

【0032】上記SN54ALS151は8チャンネル
のマルチプレクサであり、セレクト入力端子A,B,C
の3ビットの組み合わせの1つで非反転出力端子Yに入
力端子D1〜D7に供給した入力データの1つが出力さ
れる。従って、図1のセレクタ33として8チャンネル
マルチプレクサを用いてセレクト入力端子A,B,Cに
差分回路31からの上位3ビットデータD7 ,D6 ,D
5 を供給することで入力端子T14〜T17に供給されたク
ロック周波数f0 〜f0 /nのいずれか一のクロック周
波数を選択してA/B変換回路20のクロック端子CK
に供給可能となる。
The SN54ALS 151 is an 8-channel multiplexer and has select input terminals A, B and C.
One of the input data supplied to the input terminals D1 to D7 is output to the non-inverting output terminal Y by one of the combinations of 3 bits. Therefore, by using an 8-channel multiplexer as the selector 33 in FIG. 1, the upper 3 bits of data D 7 , D 6 , D from the difference circuit 31 are applied to the select input terminals A, B, C.
By supplying 5 , the clock terminal CK of the A / B conversion circuit 20 is selected by selecting one of the clock frequencies f 0 to f 0 / n supplied to the input terminals T 14 to T 17.
Can be supplied to.

【0033】図4は基準クロック周波数f0 とf0 /2
の2種類の入力信号のうちの1種類をセレクタ33を介
して選択したときのA/B相変換回路20から出力され
る90度位相の異なる二相信号、即ちA相信号及びB相
信号とサンプリングパルスSPとの位相関係を示す波形
図である。
[0033] FIG. 4 is the reference clock frequency f 0 and f 0/2
Of two types of input signals, i.e., the two-phase signals having different 90-degree phases output from the A / B-phase conversion circuit 20 when the one type is selected via the selector 33, that is, the A-phase signal and the B-phase signal. It is a wave form diagram which shows the phase relationship with the sampling pulse SP.

【0034】即ち、図4Aはセレクタ33の入力端子T
14に供給される基準クロック周波数f0 、図4Bは同じ
くセレクタ33の入力端子T15に供給される基準クロッ
ク周波数f0 /2の波形図、図4Dはセレクタ33のセ
レクト端子Aに供給された最上位ビットのデータD7
波形でこの場合は1及び0のセレクトデータが用いられ
る。図4Dはセレクタ33で選択されてA/B相変換回
路20のクロック端子CKに供給される基準クロック周
波数f0 又はf0 /2の波形である。
That is, FIG. 4A shows the input terminal T of the selector 33.
Reference clock frequency f 0 supplied to 14, Figure 4B is also a reference clock frequency f 0/2 of the waveform supplied to the input terminal T 15 of the selector 33, FIG. 4D is supplied to the select terminal A of the selector 33 In the case of the waveform of the data D 7 of the most significant bit, select data of 1 and 0 is used in this case. Figure 4D is a reference clock frequency f 0 or f 0/2 of the waveform supplied is selected by the selector 33 to the clock terminal CK of the A / B phase converter circuit 20.

【0035】上述の如きセレクタ33によれば図4Cの
左側の波形の様にセレクト用のデータD7 が「1」の場
合は図4Dの左側の波形の様に出力端子T14の基準クロ
ック周波数f0 が出力され、図4Cの右側の波形の様に
セレクトデータD7 が「0」の場合は出力端子T15の基
準クロック周波数f0 /2が出力される。これらのクロ
ックCKとA相及びB相信号並びにサンプリングパルス
SPとの位相関係の一例を図4E〜図4Gに示す。A相
及びB相の信号数は差分回路31の出力データにより決
まる。即ち、本例では1サンプリング周期T内に分解能
の1カウント以上移動する位置検出装置となされて応答
速度を上げる様に成される。
According to the selector 33 as described above, when the selection data D 7 is "1" as in the waveform on the left side of FIG. 4C, the reference clock frequency of the output terminal T 14 is as in the waveform on the left side of FIG. 4D. f 0 is output, and when the select data D 7 is “0” as in the waveform on the right side of FIG. 4C, the reference clock frequency f 0/2 of the output terminal T 15 is output. An example of the phase relationship between the clock CK and the A-phase and B-phase signals and the sampling pulse SP is shown in FIGS. 4E to 4G. The number of A-phase and B-phase signals is determined by the output data of the difference circuit 31. That is, in this example, the position detecting device is configured to move by one count or more of the resolution within one sampling period T, and the response speed is increased.

【0036】尚、上述の実施例ではセレクトデータ
7 ,D6 等の上位データのみを用いて基準クロック周
波数群を選択したが、差分回路31からのセレクトデー
タD7 〜D0 として8ビットの動作論理を組めば、より
多くの基準クロック周波数群を選択出来ることは明らか
である。又、実際にはサンプリング中のカウント数が少
ない程、切換動作が必要となるので基準クロック周波数
0 を1/2nで分周したとすればカウント数1,2,
4,8‥‥毎に切換える様にすれば極めて有効な位置検
出装置が得られる。基準クロック周波数は例えば1/
2.5f0 の様に分周した周波数でも良い。
Although the reference clock frequency group is selected by using only the higher order data such as the select data D 7 and D 6 in the above-mentioned embodiment, the select data D 7 to D 0 from the difference circuit 31 is 8-bit. It is obvious that a larger number of reference clock frequency groups can be selected by constructing the operation logic. Further, in practice, the smaller the count number during sampling, the more the switching operation is required. Therefore, if the reference clock frequency f 0 is divided by 1 / 2n, the count numbers 1, 2,
An extremely effective position detecting device can be obtained by switching every 4, 8 ... The reference clock frequency is, for example, 1 /
The frequency may be a divided frequency such as 2.5f 0 .

【0037】本発明では上述の様に磁気スケールを用い
た場合を説明したが光学式、静電容量式、電磁誘導式等
いずれの場合も使用できる。
In the present invention, the case where the magnetic scale is used has been described above, but any of the optical type, the capacitance type, the electromagnetic induction type and the like can be used.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の位置検出装置は上述の様に構成
し動作させる様にしたので基準クロック周波数群を増加
させても周波数設定のための切換えの煩わしさが回避出
来、複数の切換用スイッチが不用となって、デテクタを
IC化した際のピン数を大幅に減少させることが出来る
のでIC化し易い位置検出装置が得られる。
Since the position detecting device of the present invention is constructed and operated as described above, even if the reference clock frequency group is increased, the troublesome switching for frequency setting can be avoided and a plurality of switching devices can be used. Since the switch becomes unnecessary and the number of pins when the detector is integrated into an IC can be greatly reduced, a position detection device that is easily integrated into an IC can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の位置検出装置の一実施例を示す系統図
である。
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a position detecting device of the present invention.

【図2】本発明の位置検出装置に用いるA/B相変換回
路図である。
FIG. 2 is an A / B phase conversion circuit diagram used in the position detection device of the present invention.

【図3】A/B変換回路説明用波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining an A / B conversion circuit.

【図4】A及びB相信号カウント説明用の波形図であ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining A- and B-phase signal counts.

【図5】従来の位置検出装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional position detection device.

【図6】図5の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of FIG.

【図7】従来の位置検出装置の他の構成図である。FIG. 7 is another configuration diagram of a conventional position detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 A/B相変換回路(二相変換回路) 30 位置検出装置 31 差分回路 33 セレクタ 20 A / B phase conversion circuit (two-phase conversion circuit) 30 Position detection device 31 Difference circuit 33 Selector

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年7月4日[Submission date] July 4, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0036】尚、上述の実施例ではセレクトデータ
7 ,D6 等の上位データのみを用いて基準クロック周
波数群を選択したが、差分回路31からのセレクトデー
タD7 〜D0 として8ビットの動作論理を組めば、より
多くの基準クロック周波数群を選択出来ることは明らか
である。又、実際にはサンプリング中のカウント数が少
ない程、切換動作が必要となるので基準クロック周波数
0 を1/2nで分周したとすればカウント数1,2,
4,8‥‥毎に切換える様にすれば極めて有効な位置検
出装置が得られる。基準クロック周波数は例えば1/
2.5f0 の様に分周した周波数でも良い。また、上記
セレクタとして上述したマルチプレクサの代わりにPL
L(フェーズロックドループ)回路を用いてもよく、例
えばアプライド・マイクロ・サーキット社製のタイプS
4503等のクロック・シンセサイザーの回路を用いて
も良い。上記S4503はビデオ・クロック・シンセサ
イザーであり、所定のクロック発振器を接続し、M0
4 の端子に差分回路31からの下位5ビットデータD
0 〜D4 (必要に応じて適当なビットデータでよい)を
供給することで必要なクロック周波数を選択してA/B
相変換回路20のクロック端子CKに供給可能となる。
この場合は、より細かいクロック周波数が選択可能とな
るのでA/B相変換回路20の出力はより90°に近い
位相の異なった2相信号が得られる。
In the above embodiment, the select data
D7, D6Reference clock frequency using only upper data such as
The wave group was selected, but the select data from the difference circuit 31
TA D7~ D0If you build an 8-bit operation logic as
It is obvious that many reference clock frequency groups can be selected
Is. Also, the number of counts during sampling is actually small.
Since the switching operation is required to the extent that there is not, the reference clock frequency
f0Is divided by 1 / 2n, the number of counts 1, 2,
It is an extremely effective position detection if it is switched every 4, 8 ...
A delivery device is obtained. The reference clock frequency is, for example, 1 /
2.5f0It is also possible to use a divided frequency as in. Also, above
PL instead of the multiplexer described above as a selector
An L (phase locked loop) circuit may be used, for example
For example, Type S manufactured by Applied Micro Circuits
Using a clock synthesizer circuit such as 4503
Is also good. The above S4503 is a video clock synthesizer.
It is an iser and connects with a predetermined clock oscillator.0~
MFourLower 5 bit data D from the difference circuit 31 to the terminal
0~ DFour(Appropriate bit data may be used if necessary)
Select the required clock frequency by supplying A / B
It can be supplied to the clock terminal CK of the phase conversion circuit 20.
In this case, a finer clock frequency can be selected.
Therefore, the output of the A / B phase conversion circuit 20 is closer to 90 °.
Two-phase signals with different phases can be obtained.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スケールに対し、相対的に移動する位置
検出手段から得られる1波長内の位相変化データをサン
プリングして、サンプリング毎の位相変化量を検出し、
二相変換手段を介して二相信号を出力する様に成された
位置検出装置に於いて、 上記サンプリング毎の現在の位相変化量と前回の位相変
化量の差分を計数して出力する差分手段と、 上記差分手段の出力データが供給される上記二相変換手
段並びに該二相変換手段の基準クロック周波数を自動的
に選択するクロック周波数選択手段とを具備して成るこ
とを特徴とする位置検出装置。
1. The phase change data within one wavelength obtained from the position detecting means that moves relative to the scale is sampled to detect the phase change amount for each sampling,
In a position detecting device configured to output a two-phase signal via a two-phase conversion means, a difference means for counting and outputting the difference between the current phase change amount and the previous phase change amount for each sampling. And a clock frequency selecting means for automatically selecting the reference clock frequency of the two-phase converting means and the two-phase converting means to which the output data of the difference means is supplied. apparatus.
【請求項2】 上記差分手段よりの出力データを上記ク
ロック周波数選択手段に供給してクロック周波数の切換
を行う様にして成ることを特徴とする請求項1記載の位
置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein the output data from said difference means is supplied to said clock frequency selecting means to switch the clock frequency.
JP13597794A 1994-06-17 1994-06-17 Position detection device Pending JPH085404A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016165984A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社ショーワ Stroke sensor system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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