JPH1054838A - 位置検出装置および速度検出装置 - Google Patents

位置検出装置および速度検出装置

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JPH1054838A
JPH1054838A JP21079896A JP21079896A JPH1054838A JP H1054838 A JPH1054838 A JP H1054838A JP 21079896 A JP21079896 A JP 21079896A JP 21079896 A JP21079896 A JP 21079896A JP H1054838 A JPH1054838 A JP H1054838A
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JP
Japan
Prior art keywords
pulse
speed
encoder
rotating body
sampling period
Prior art date
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Pending
Application number
JP21079896A
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English (en)
Inventor
Shigeki Muramatsu
茂樹 村松
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンコーダからのパルス信号エッジを検出し
てモータの正確な位置および速度を検出すること。 【解決手段】 本発明は、モータM回転体に接続された
エンコーダEと、エンコーダEが出力するパルス信号よ
り細かい周期でパルス信号を発生するパルス信号発生回
路8と、予め設定したサンプリング期間内でエンコーダ
から出力されるパルス信号の最初の立ち上がりから、サ
ンプリング期間の終了までの間に、パルス信号発生回路
8から出力されるパルス信号の数を計数するカウンター
回路82と、計数したパルス信号の数に基づいてモータ
Mの位置および速度を算出する位置または速度演算部1
1とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体に接続され
たエンコーダからの出力信号に基づいて回転体の位置お
よび速度を検出する位置検出装置および速度検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の位置検出装置および速度検出装置
では、モータ等の回転体に取り付けられたエンコーダエ
ッジからの信号に基づいて所定の演算を行い、回転体の
位置や速度を検出している。
【0003】例えば、速度はエンコーダの立ち上がりエ
ッジから次の立ち上がりエッジまでの高速パルス信号の
数を計数して速度情報を得ている。また、位置はエンコ
ーダエッジの数を数えることにより検出している。
【0004】このようなエンコーダを用いた回転体の位
置および速度検出において、サンプリングピリオドを最
大にとるのによい実際的な方法は、1周期につき6〜1
0回サンプルすることがよいと考えられている(森北出
版(株)、G.F.フランクリン、J.D.パウエル
著、ダイナミックシステムのディジタル制御、p.98
参照)。
【0005】また、エンコーダパルスは、サンプリング
ピリオドの中に少なくとも10パルスは必要であり、こ
の場合、同じ速度で回転していても、読み取るタイミン
グによっては10%の誤差を生じることが分かっている
(コロナ社、土手康彦、原島文雄著、モーションコント
ロール、p.42参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなエンコーダを用いた位置検出装置および速度検出装
置では、サンプリングピリオドで最初のパルスの立ち上
がりから最後のパルスの立ち上がりまで高速パルス信号
の数によって位置や速度を検出していることから、サン
プリングピリオドに少なくとも10パルスのエンコーダ
信号を得るようにしても最大10%の誤差が生じてしま
う。
【0007】また、この誤差を小さくするため、サンプ
リングピリオドで多くのエンコーダ信号を得るようにす
ることも考えられるが、これでは高歯数のエンコーダが
必要となり、装置の製造が困難となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された位置検出装置および速度検出
装置である。すなわち、本発明の位置検出装置は、回転
体に接続され回転体が一回転する間に複数のパルス信号
を出力するエンコーダと、エンコーダが出力するパルス
信号より細かい周期でパルス信号を発生するパルス発生
手段と、予め設定したサンプリング期間内でエンコーダ
から出力されるパルス信号の最初の立ち上がりから、サ
ンプリング期間の終了までの間に、パルス発生手段から
出力されるパルス信号の数を計数する計数手段と、計数
手段にて計数したパルス信号の数に基づいて前記回転体
の位置を算出する位置算出手段とを備えている。
【0009】また、本発明の速度検出装置は、上記の位
置算出装置の構成に加え、位置算出手段で算出した第1
の位置情報と、一定の時間経過した後の第2の位置情報
と、その一定の時間とに基づいて回転体の速度を算出す
る速度算出手段を備えているものである。
【0010】本発明では、予め設定したサンプリング期
間内でエンコーダから出力されるパルス信号の最初の立
ち上がりから、サンプリング期間の終了までの間に、パ
ルス発生手段から出力されるパルス信号の数を計数して
いるため、最初のパルスの立ち上がりから最後のパルス
の立ち上がりまでのパルス発生手段からのパルス信号数
を計数する場合に比べ、よりサンプリング期間内で正確
な計数を行うことができるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の位置検出装置お
よび速度検出装置における実施の形態を図に基づいて説
明する。図1は本実施形態を説明するブロック図であ
り、本実施形態における位置検出装置および速度検出装
置をモータMの制御装置1へ適用した例を示している。
【0012】制御装置1は、目標値設定部2、メモリ
3、エラー演算部4、補償演算処理部5、PWM(Puls
e Width Modulation)発生器6、エンコーダ取り込み回
路Tから送られるパルス信号のエッジを検出するエッジ
検出回路7、パルスクロック81およびカウンター回路
82から構成されるパルス信号発生回路8、エッジカウ
ンター回路9、メモリ10、位置または速度演算部11
を1チップのマイクロコンピュータから構成し、これか
らアンプAを介してモータMに制御信号を送るようにな
っている。
【0013】この制御装置1では、目標値設定部2にて
制御の目標となる速度や位置を設定し、メモリ3に記憶
しておく。エラー演算部4では、メモリ3に記憶された
目標値と位置または速度演算部11にて演算したモータ
Mの位置または速度の情報とを比較して、その差分を演
算する。補償演算処理部5ではエラー演算部4に演算し
た実際のモータMの位置または速度と目標値との差分に
基づいて調整量を演算する。またPWM発生器6では、
この調整量に基づいてパルス幅の信号を発生し、アンプ
Aを介してモータMを制御する。
【0014】本実施形態の位置検出装置は、エンコーダ
E、パルス信号発生回路8、位置または速度演算部11
から構成され、特にサンプリングピリオドを指定するサ
ンプリング割り込みエッジSで、エンコーダEから出力
されるパルス信号の最初の立ち上がりから、サンプリン
グピリオドの終了までの間に、パルスクロック81をカ
ウンター回路82にて計数している点に特徴がある。
【0015】また、本実施形態の速度検出装置は、上記
の位置検出装置の構成において、算出した第1の位置情
報と、一定時間経過後の第2の位置情報と、その一定時
間とに基づき位置または速度演算部11にてモータMの
速度を算出する。
【0016】次に、具体的な制御方法を図2のフローチ
ャートおよび図3のタイミングチャートに基づいて説明
する。先ず、サンプリング割り込み開始によって制御が
スタートし、ステップS1ではパルス値xの入力を行
う。このパルス値xは、図3に示すタイミングチャート
のサンプリングピリオド(k−1〜k)の最後のエンコ
ーダ出力信号の立ち上がりからサンプリング割り込み
kまでの間の高速パルス信号の数である。
【0017】次に、ステップS2ではエンコーダ1パル
ス当たりのピッチ(移動量)Cを入力し、次のステップ
S3ではサンプリングピリオドでのエンコーダの立ち上
がりエッジ数から1を差し引いた値Aを入力する。図3
に示す例では、サンプリングピリオドに3つの立ち上が
りエッジがあるため、この例ではA=3−1=2とな
る。
【0018】次いで、ステップS4では、xを狙いの周
波数当たりのパルス数で除算してBを求める処理を行
う。すなわち、狙いの周波数当たりのパルス数は、例え
ばサンプリングピリオドでの最初の立ち上がりエッジ
から次の立ち上がりエッジまでの間の高速パルス信号
m’’や、立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッ
ジまでの高速パルス信号m’’’等によって得ること
ができる。
【0019】したがって、ステップS4の計算により、
図3に示すサンプリングピリオドの最後の立ち上がりエ
ッジからサンプリング割り込みkまでのエンコーダ出
力のパルス数(1未満の端数)を得ることができる。
【0020】例えば、エンコーダの最後の立ち上がりエ
ッジからサンプリング割り込みkまでの高速パルス数
xが1000パルスであり、狙いの周波数当たりのパル
ス数が2500パルスであるとすると、B=1000/
2500=0.4となる。
【0021】次に、ステップS5では、先に得ている
A、B、Cから検出位置を計算する処理を行う。すなわ
ち、検出位置は、(A+B)*Cによって計算される。
【0022】例えば、A=2、B=0.4、C=50μ
mであった場合、検出位置は(2+0.4)*50μm
=0.12mmとなる。このように、本実施形態では、
サンプリングピリオドでのエンコーダの最後の立ち上が
りエッジからサンプリング割り込みkまでの高速パル
ス数をカウントし、これをエンコーダのパルス数(1未
満の端数)に換算して位置を検出していることから、従
来計算されていなかった部分まで考慮していることにな
り、精度の高い位置検出を行うことが可能となる。
【0023】次に、ステップS6では位置制御か否かの
判断を行い、位置制御の場合にはステップS7〜S8の
処理へ進む。すなわち、ステップS7では、位置エラー
=基準位置−検出位置の計算を行い、ステップS8では
その位置エラーの値から位置補償を行う。これによっ
て、モータMは正確な位置に修正されることになる。
【0024】また、速度制御の場合にはステップS9〜
S12の処理へ進む。ステップS9では、速度制御をす
るか否かの判断を行い、速度制御を行う場合にはステッ
プS10において、検出速度={(検出位置(現在)−
検出位置(1サンプル前))/1サンプル経過時間}の
計算を行う。つまり、この計算では、1サンプル前の検
出位置から現在までどの程度モータMが移動したかを算
出することになる。
【0025】このモータMの移動量が算出されること
で、1サンプリングピリオドでどの程度モータMが移動
したかを得ることができるため、この移動量を1サンプ
リングピリオドの時間で除算することで速度を検出する
ことができる。
【0026】すなわち、速度={位置(現サンプル時
点)−位置(1サンプル前)}/サンプリングピリオド
を計算する。例えば、位置(現サンプル時点)が0.1
8mm、位置(1サンプル前)が0.12mm、サンプ
リングピリオドが1.0m秒であった場合、速度は、
(0.18mm−0.12mm)/1m秒=60mm/
秒ということになる。
【0027】次いで、ステップS11では、速度エラー
=基準速度−検出速度の計算を行い、ステップS12で
はその速度エラーの値から速度補償を行う。これによっ
て、モータMは正確な速度に制御されることになる。
【0028】位置制御や速度制御を行った後は、ステッ
プS13に示すように、現在の検出位置を1サンプル前
の検出位置としてデータの置き換えを行い、現在の検出
速度を1サンプル前の検出速度としてデータの置き換え
を行う。
【0029】このように、本実施形態における位置検出
装置および速度検出装置では、サンプリングピリオドで
エンコーダの最後の立ち上がりエッジからサンプリング
割り込みまでの間の半端なパルス数まで考慮しているこ
とから、正確な位置を検出できるとともに、この検出位
置に基づいて正確な速度も検出できるようになる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置検出
装置および速度検出装置によれば次のような効果があ
る。すなわち、本発明ではサンプリングピリオドでエン
コーダの最後の立ち上がりエッジからサンプリング割り
込みまでの間の半端なパルス数まで考慮していることか
ら、正確な位置検出および速度検出を行うことが可能と
なる。
【0031】また、上記の半端なパルス数まで考慮して
いることで、サンプリングピリオドでのパルス数が少な
くても検出誤差が小さく、歯数の多いエンコーダを使用
しなくても位置検出および速度検出を行うことが可能と
なる。これによって、エンコーダを小さくすることがで
き、制御装置を容易に構成できるとともに、装置の小型
化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態を説明するブロック図である。
【図2】 制御フローチャートである。
【図3】 制御例を説明するタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
1 制御装置 2 目標値設定部 4 エラー演算部 5 補償演算処理部 6 PWM発生器 7 エッジ検出回路 8 パルス信号発生回路 9 エッジカウンター回路 11 位置または速度演算部 E エンコーダ M もた S サンプリング割り込みエッジ T エンコーダ取り込み回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の回転数に応じて該回転体の位置
    を検出する位置検出装置であって、 前記回転体に接続され、該回転体が一回転する間に複数
    のパルス信号を出力するエンコーダと、 前記エンコーダが出力するパルス信号より細かい周期で
    パルス信号を発生するパルス発生手段と、 予め設定されたサンプリング期間内で前記エンコーダか
    ら出力されるパルス信号の最初の立ち上がりから、該サ
    ンプリング期間の終了までの間に、前記パルス発生手段
    から出力されるパルス信号の数を計数する計数手段と、 前記計数手段にて計数したパルス信号の数に基づいて前
    記回転体の位置を算出する位置算出手段とを備えている
    ことを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】 一定の時間内で回転体の回転数に応じて
    検出した位置に基づき該回転体の速度を検出する速度検
    出装置であって、 前記回転体に接続され、該回転体が一回転する間に複数
    のパルス信号を出力するエンコーダと、 前記エンコーダが出力するパルス信号より細かい周期で
    パルス信号を発生するパルス発生手段と、 予め設定したサンプリング期間内で前記エンコーダから
    出力されるパルス信号の最初の立ち上がりから、該サン
    プリング期間の終了までの間に、前記パルス発生手段か
    ら出力されるパルス信号の数を計数する計数手段と、 前記計数手段にて計数したパルス信号の数に基づいて前
    記回転体の位置を算出する位置算出手段と前記位置算出
    手段で算出した第1の位置情報と、一定の時間経過した
    後の第2の位置情報と、該一定の時間とに基づいて前記
    回転体の速度を算出する速度算出手段とを備えているこ
    とを特徴とする速度検出装置。
JP21079896A 1996-08-09 1996-08-09 位置検出装置および速度検出装置 Pending JPH1054838A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010197238A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sumitomo Rubber Ind Ltd 回転速度情報検出装置、方法及びプログラム、並びに、タイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010197238A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sumitomo Rubber Ind Ltd 回転速度情報検出装置、方法及びプログラム、並びに、タイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラム
US8306775B2 (en) 2009-02-25 2012-11-06 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Apparatus, method, and program for detecting rotation speed information, and apparatus, method, and, program for detecting tire having decreased pressure

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