JPS6010176A - 単一センサを用いる回転方向判別方法 - 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】 この発明はセンサだソ１個を用いて回転方向の判別を可
能にした回転方向判別方法に関するものである。

従来、ディジタル回転速度計で回転方向を検出できるも
のはあるが、これらはいずれも２個以上のマークセンサ
を必要としく（１）相合ほか：“光センサによる寸法泪
測″、センサ技術、１９８２年６月号（情報調査会）　
、　（２）福沢寛；゛′回転方向判別機能をもつ２セン
サ形ディジタル回転速度計″（特別ｅ召５７−０５１６
１６号）参照）、ｉセンサ形のディジタル回転速度計で
回転方向を検出できるものは全くない。

３．１　最も簡単なシステム 図１において、１は回転体の回転軸上に中心をもち回転
軸に直交する円、０はこの円の中心でかつ回転中心であ
る。Ｍｌ　、　Ｍ２　。

Ｍｎは１０円周に沿って時計方向にこの順に設けられて
いる被検出体すなわちマークで７Ｍ１０Ｍ２−θ１２．
１Ｍ２０Ｍ３＝θ２３　、ｌ　Ｍｎ　０　Ｍ　＋＝０３
１，２は上述の被検出体を検出するセンサとしてのマー
クセンサ、３は電子装置である。

回転軸が均一な速度で回転するものとし。

マークセンサ２でマークを順々に検出し。

マーク間の通過時間間隔を電子装置３の内蔵カウンタで
計数する。回転軸が回転するとき、角θ、２．θ２３．
θ３．に対応する計数値をそれぞれｃ、２１　Ｃ２３＋
　Ｃ３１とする。回転数はこれらの計数値の総和Ｃを用
いて Ｎ（ｒｐＳ　）　＃　ｆ／Ｃ ｆは電子装置３の内蔵カウンタの時間間隔計測用標準ク
ロックの周波数である。

このシステムにおいて回転方向が時計方向であるか反時
計方向であるか、またある時点で検出されるマークがど
のマークであるかは予測できない。表１に起り得るすべ
ての場合を示し、これらにモード１から６までの名称を
与えである。

表　１ 表１（つソき） 電子装置３では１組の計数値ＣＩ２　＋　Ｃ２３＋Ｃ３
１を計数し終るごとに、１回目と２回目の計数値、２回
目と３回目の計数値、３回目と１回目の計数値の３組の
それぞれについて大小の比較を行い、大なり（〉）の回
数と小なり（〈）の回数を調べる。これらの回数も表１
に示しである。時計方向回転の場合は（〉の回数）〉（
〈の回数）で１反時計回転の場合は逆に（〉の回数）〈
（〈の回数）となることが表１かられかる。つまり、得
られた計数値について表１に示しであるような比較を行
い、さらに（〉の回数）と（〈の回数）を行えば１回転
方向を判別することができるわけである。

電子装＃３はディジタルＩＣ等あるいはシングルチップ
マイクロコンピュータを用いて構成することができる。

シングルテングマイクロコンピュータ内蔵のカウンタと
クロック信号発生器を用いて、この実施例の場合のよう
にマーク検出信号出力（パルス列）の時間間隔を計数し
たのち、その演算機能を用いて回転速度の算出、計数値
の比較による回転方向の判別を行うことは容易である。

３．２　より応答の速い／ステム 前述の最も簡単々システムにおいて回転速度の算出およ
び回転方向の判別ができる。

すなわち１一応答があるｊのは１組のＣ１２゜Ｃ２３＋
　０３１の計数の終了つまり１回転してからである。こ
の応答を速くするには前述の円１をいくつかの扇形に等
分すればよい。

たとえば１／４回転後に応答があるようにするには次の
ようにする。図２のように円１を４個の扇形に等分し、
各扇形の円周上にマークＭ、Ｉ＋　ＭＩ□、　ＮＬ３　
；　ＭＨ、Ｍ２２　、　Ｍ２３　；　Ｍ３１　＋Ｍ３．
．　、　Ｍ３３；　Ｍ４．　＋　Ｍ４２＋　Ｍ４３をこ
の順に並べて位置させ。

７Ｍ１，０Ｍ＋２　”１Ｍ＋　０Ｍ２２−／Ｍａ＋　Ｏ
Ｍｇ□＝／Ｍ４．０Ｍ４□−０Ｉ２゜７Ｍ１２０　Ｍ＋
　ｓ　”　７Ｍ２２０　Ｍ２３＝／Ｍ３□０Ｍ５ｓ　”
”　／Ｍ、□０Ｍ４３−θ２３゜／Ｍ＋ｓ　ＯＭｏ　＝
／Ｍ２３０Ｍ、、。

−／Ｍｓｓ　ＯＭａ＋　””１Ｍ４３０　Ｍ４１−θ３
１となるようにする。

回転体が回転するとき、前述と同様にマークセンサ２で
マークを順々に検出し、マーク間の通過時間間隔を電子
装置３内蔵のカウンタで計数し、角θ１２．θ２３．θ
３１に対応する計数値をそれぞれＣＩ２　＋　０２３　
＋　Ｃ３＋とする。

回転速度はＣＩ２　＋Ｃ２３＋Ｃ３１＝Ｃを用いてＮ（
ｒｐｓ　）！：ｆ／４に こで、ｆはカウンタのクロック周波数 である。分母は円１を４個の扇形に区分したことによる
係数である。円１を等分して得た扇形がｎ個の場合は係
数はｎである。

回転体の回転速度を一定とすると２円１の区分数を多く
すればするほど応答は速くなるが１回転速度の誤差は多
くなる。これはカウンタの計数値に含まれるいわゆる±
１カウント誤差に起因する。

３．３　システムの一般化のためのコメント特許請求の
範囲には扇形および被検出体の個数を特定せず一般的に
記しであるので。

ここにコメントをつけておく。

円は扇形の特別な場合とみなし１区分数をｎ≧１とすれ
ば１図１はｎ＝１９図２はｎ　＝　４の場合に相当する
。

各扇形の円周」二のマークの個数は３個とは限らず、ｐ
（≧３）個設けることができる。図１の場合はθ１□〈
θ２３〈θ３、〉θ１□　て。

（〈の個゛継）−（〉の個数）−１であるから、Ｃ１２
とＣ２３，Ｃ２３とＣ３１＋　Ｃ３１とＣＩ２のすべて
について比較しなければならない。図３のように、４（
固のマークを設け、０１２〈θ２３〈θ３４〈θ４．〉
θ、２となるようにしである場合は、（〈の個数）−（
〉の個数）＝２であるから、Ｃ１２とＣ２３＋　”ｌと
Ｃ３４，Ｃ３４とＣ４１＋　Ｃ，ＢとＣ１２の４組のう
ちの３組について比較を行えば十分である。

図４のように、４個のマークを設けてあっても、θ、２
〈θ２３〉θ３４〈θ４．〉θ１２　のように。

（〈の個数）−（〉の個数）−〇となっている場合は回
転方向を判別することができない。しかし、たとえば図
５のようにマークが５個設けてあって、０．２〈０２３
　＞　０３４　＜　’４５るが、Ｃ１□とＣ２３＋　Ｃ
２３とＣ３４１Ｃ３４とＣ４５１Ｃ４５とＣ５１＋　Ｃ
５１とＣ１２の５組すべてについて比較を行わなければ
回転方向を判別することはできない。

なお、上記各実施例では、マーク間の通過時間間隔をカ
ウンタで計数して得た計数値を用いるようにしたが、こ
の発明はこれに限定されるものではなく１例えばその大
きさが上記時間間隔に対応した電圧等の計測値を得るよ
うにしてもよく、かかる場合でもその計測値を用いて単
一センサにより回転方向の判別を行うことが可能である
という効果は上記各実施例と同様である。

３．４　この発明の効果 この発明の特長はたソ１個のセンサを用いて回転体の回
転方向を判別できるようにした点である。マーク、マー
クセンサ、シングルチップマイクロコンピュータ等を用
いて１回転速度だけを計測できる１センサ形ディジタル
回転速度計を構成することができるが、これにプログラ
ム（、部品の追加は必ずしも必要ではない）とマークを
追加するだけで回転方向を判別できるようになる。電動
機の正逆回転速度制御を行う場合等これは簡便かつ有効
である。

【図面の簡単な説明】

図１はこの発明の方法の最も簡単な実施例を示す構成図
１図２はより応答の速い実施例を示す構成図１図３は被
検出体４個を用いた実施例は特許請求の範囲第２項に記
載の発明の最も簡単な実施例を示す構成図である。 １・・・円、２・・・マークセンサ、３・・・　電子装
置、　Ｍｌ〜Ｍ５　、　ＭＢ〜Ｍ＋ａ　＋　Ｍ２１〜Ｍ
２３　＋　Ｍ３ｔ〜Ｍ３３゜Ｍ４．〜Ｍ４３　・・・マ
ーク。 寛■Φ 特許出願人　福　沢 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 特ｔ １、発 明の名称 単一センサを用いる回転方向判別方法 圧をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都練馬区富士見台４−３６−２正の対象 願書及び明細書 正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本文に述べ図面に記しであるように１回転体の回
   転軸上に中心をもち９回転軸に直交する円を１個以上の
   個数ｎの等角な扇形に区分し９円周方向に数えて１番目
   の扇形の円周上にはｐを３以上の整数として被検出体Ｍ
   、、　。 Ｍｌｌ・Ｍ１３　、・・・、　Ｍ、ｐを、２番目の扇形
   の円周上には被検出体Ｍ２１　、　Ｍ２□＋　Ｍ２Ｂ５
   　、−−　＋　Ｍ２ｐを、３番目の扇形の円周上には被
   検出体Ｍ３１゜Ｍ３２．　ＭＢ２．−−　・、　Ｍ３ｐ
   を、ＨＨ＋、　ｌｉ番目の扇形の円周上には被検出体Ｍ
   ｒｏ・Ｍｎ２　＋　Ｍｎ３．・・０．Ｍｎｐをそれぞれ
   この順に並べて位置させ。 扇形が２個以上の場合は ／　Ｍｌｌ　０Ｍ１２　＝／Ｍ２．０Ｍ２２　＝／Ｍｓ
   ＋　ＯＭｓ□＝　−−−＝／Ｍｒ＋＋　０Ｍｎ２−θ、
   ２゜／　ＭＩ２０　Ｍ＋　３　＝ｌ　Ｍ２２０　Ｍ２３
   　＝ｌ　Ｍｓ□０Ｍ３３−・・・＝／　Ｍｎ２０Ｍｎ５
   　＝θ２３゜７Ｍ１３０Ｍ１４　＝／Ｍ２３０Ｍ２４　
   ＝／Ｍ３３０Ｍ３４＝　−−−＝／Ｍｎ３０Ｍｎ＜　＝
   ０３４゜／Ｍ＋（ｐ−１）ＯＮ＋　ｐ＝／Ｍ２（ｐ−１
   ）ＯＭ２　ｐ＝／Ｍ３（ｐ−１）ＯＭｓ　ｐ＝・・・＝
   ／Ｍｎ（ｐ−ｚ）ＯＭｎｐ　＝θ（ｐ−１）ｐ＋ｌ　Ｎ
   Ｌ　ｐｏ　Ｍ２１　＝　ｌ　ＭｚｐＯＭｓ＋　＝ｌ　Ｍ
   　３ｐＯＭ４４＝　−−・＝１Ｍ　ｎｐ　ＯＭ＋ｔ　＝
   θ、１゜θ１２〈θ２３〈θ３４〈・　・　・〈θ（ｐ
   −＋）ｐ　＜θ、１となるようにし９回転体の回転に際
   し、これらの被検出体を１個のセンサで検出し、ひとつ
   の被検出体を検出してから次の被検出体を検出するまで
   の時間間隔を計測するという処理を連続して検出した４
   個以上の個数ｑの被検出体について行い、Ｘを任意の整
   数としてｘ＋１番目からｘ＋ｑ番目までの時間間隔計Ｉ
   １１　（直をＣＸ＋４　、　ＣＸ＋２．　ＣＸ−１−３
   ，ＣＸ＋４　、　、　、　、　、　Ｃｘ＋ｑ−ｔ。 Ｃｘ＋ｑとし、Ｃｘ＋１とＣＸ＋２　；　ＣＸ＋２とＣ
   Ｘ＋３　；Ｃｘ＋ａとＣｘ＋４；、・・；ＣＸ＋ｑ−１
   とＣｘ＋ｑ　；　Ｃｘ＋ｑとＣＸ＋１のｑ組のうち順位
   の連続したもの少なくとも３組について大小を比較し、
   不等号が〉であるかあるいはくであるかを調べ、〉の総
   数とくの総数の大小を比較して回転方向を判別する方法
   。
2. （２）本文に述べ図面に記しであるように９回転体の回
   転軸上に中心をもち９回転軸に直交する円を１個以上の
   卸数ｎの等角な扇形に区分し１円周方向に数えて１番目
   の扇形の円周上にはｐを３以上の整数として被検出体Ｍ
   １１゜Ｍｌ２　、　Ｍｌ３　、・・・、Ｍｌｐを、２番
   目の扇形の円周上には被検出体Ｍ２．１　Ｍ２２　＋　
   Ｍｌ　＋・・・、　Ｍ２ｐを。 ３番目の扇形の円周上には被検出体Ｍ３１　＋　Ｍｎ２
   　。 Ｍｎ３．・・・、　Ｍ３ｐを、・・・、ｎ番目の扇形の
   円周上には被検出体Ｍｎ、＋　Ｍｎ２　＋　Ｍｎ３　＋
   　−−、。 Ｍ叩をそれぞれこの順に並べて位置させ、扇形が２個以
   上の場合は ７Ｍ、Ｉ　０Ｍ＋２−／Ｍ２．０Ｍ２２　＝／Ｍ３．０
   Ｍ３□＝・　・　・＝／Ｍｎ１０Ｍｎ２＝θ、２゜１Ｍ
   、２０　Ｍ、３＝１Ｍｚ２０”Ｍ２Ｓ　＝１Ｍｓ２０　
   Ｍｎ３＝　・　・　・　＝／Ｍｎ２０Ｍｎ３−０２３゜
   １Ｍ＋　３０　Ｍ＋　４　Ｔ−１Ｍ２３０　Ｍ２４　”
   ”１Ｍ　３３０　Ｍｎ４工０１．＝／Ｍｎ３０Ｍｎ４＝
   ０３４゜７Ｍ、ＣＰ−１）ＯＭ＋　ｐ　２１Ｍ２（ｐ−
   ４）ＯＭ　２ｐ＝：ｌ　Ｍｎ（ｐ−１）　Ｏｌ’ｖｌ　
   ３ｐ”　ψ盛会＝／Ｍｎ（ｐ−ｔ）ＯＭｎｐ＝θ（ｐ−
   １）　Ｉ）。 １Ｍ　ｌｐ　ＯＭ２１　＝／Ｍ２ｐ　ＯＭ３＋　＝１Ｍ
   　３ｐＯＭ４、＝　−−・＝／ＭｎｐＯＭ＋＋　＝　Ｏ
   Ｐ＋となるようにし、θ、２．θ２３．θ３４．・・・
   。 ０（ｐ−Ｄ　ｐ、θｐ１のうちθ１２とθ２３：θ２３
   と０２４；・・・；θ（ｐ−１−）　Ｄとθｐ１；θｐ
   Ｉと０１２のｐ組について大小を比較したとき不等号が
   （〈となる組数）’−（＞となる組数）≧１となるよう
   にし１回転体の回転に際し、これらの被検出体を１個の
   センサで検出し、ひと゛つの被検出体を検出してから次
   の被検出体を検出するまての時間間隔を計測するという
   処理を連続して検出したｐ＋１個の被検出体について行
   い。 Ｘを任意の整数としてｘ＋１番目からｘ＋ｐ番目までの
   時間間隔計測値をＣｘ＋ｔ、　ＣＸ＋２．　ＣＸ＋３．
   　ＣＸ＋４．　・・・、　Ｃｘ＋ｐ−１，Ｃｘ＋ｐとし
   ＋　Ｃ，ｘ＋ｔとＣＸ−１−２；　ＣＸ＋２とＣｘ＋ａ
   　；　Ｃｘ＋３とＣｘ＋４；・・・；ＣＸ＋Ｉ）−ｔと
   Ｃｘ＋ｐ　；　Ｃｘ＋ｐとＣｘ＋１のｐ組にツイテ大小
   を比較し、不等号が〉であるかあるいはくであるかを調
   べ、〉の総数とくの総数の大小を比較して回転方向を判
   別する方法。