JPS6126868A - 速度検出器 - Google Patents
速度検出器Info
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- JPS6126868A JPS6126868A JP14800984A JP14800984A JPS6126868A JP S6126868 A JPS6126868 A JP S6126868A JP 14800984 A JP14800984 A JP 14800984A JP 14800984 A JP14800984 A JP 14800984A JP S6126868 A JPS6126868 A JP S6126868A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- output
- frequency
- speed
- phase
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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。
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
本発明は高精度な速度制御や位置決め制御装置の速度検
出器に関するものである。
出器に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来の位置決め制御装置においJ振1図に具体構成例を
示すように、1の位置指令端子より2の偏差カウンタに
パルス列の位置指令が与えられる。
示すように、1の位置指令端子より2の偏差カウンタに
パルス列の位置指令が与えられる。
また2の偏差カウンタの他方入力には6のサーボモータ
の回転軸に直結されたインクリメンタルエンコーダー7
の出力を8の逓倍、°パルス分離回路で方向判別された
フィードバックパルス列が入力される。しだがって偏差
カウンタ2は前記位置指令パルスと前記フィードバンク
パルスの差分が出力され3のD/A変換器(ディジタル
アナログ変換器)でアナログ量に変換され速度指令電圧
として4の突き合わせ点の一端に入力される。一方突き
合わせ点4の他端には8の逓倍パルス分離回路の出力周
波数に比例する方向性をもつパルス列をF/V変換器(
周波数−電圧変換器)9で速度電圧に変換した信号が入
力される。そして突き合わせ点4の出力である速度誤差
信号は、増幅器5で増幅され6のサーボモータを駆動す
る。10ハt−ホモ−260回転運動を直線運動に変換
するだめのボールネジであシ11は移動台である。動作
としては位置指令パルスのプロフィールにもとづいであ
る時間遅れをもちながらサーボモーターは回転し最終的
には位置指令パルスとフィードバックパルスの両方が等
しくなるとサーボモータは停止する。
の回転軸に直結されたインクリメンタルエンコーダー7
の出力を8の逓倍、°パルス分離回路で方向判別された
フィードバックパルス列が入力される。しだがって偏差
カウンタ2は前記位置指令パルスと前記フィードバンク
パルスの差分が出力され3のD/A変換器(ディジタル
アナログ変換器)でアナログ量に変換され速度指令電圧
として4の突き合わせ点の一端に入力される。一方突き
合わせ点4の他端には8の逓倍パルス分離回路の出力周
波数に比例する方向性をもつパルス列をF/V変換器(
周波数−電圧変換器)9で速度電圧に変換した信号が入
力される。そして突き合わせ点4の出力である速度誤差
信号は、増幅器5で増幅され6のサーボモータを駆動す
る。10ハt−ホモ−260回転運動を直線運動に変換
するだめのボールネジであシ11は移動台である。動作
としては位置指令パルスのプロフィールにもとづいであ
る時間遅れをもちながらサーボモーターは回転し最終的
には位置指令パルスとフィードバックパルスの両方が等
しくなるとサーボモータは停止する。
第2図は前記F/V変換器9による速度電圧発生方法の
原理図を示したものであり、12.13は7のインクリ
メンタルエンコーダーの2相信号出力波形であり90度
の位相差を有している。自然2つの信号はサーボモータ
ーの回転方向により進和する信号が入れ替わる、14は
前記2相信号を8の逓倍回路で4逓倍にした信号である
。15゜16はF/V変換器9によって作られる波形で
あり14のパルス列によって時間τを有する単安定マル
チバイブレータをトリガして160波形が得られ、それ
を積分することにより16のアナログ電圧■。を得るこ
とができる。アナログ電圧V。
原理図を示したものであり、12.13は7のインクリ
メンタルエンコーダーの2相信号出力波形であり90度
の位相差を有している。自然2つの信号はサーボモータ
ーの回転方向により進和する信号が入れ替わる、14は
前記2相信号を8の逓倍回路で4逓倍にした信号である
。15゜16はF/V変換器9によって作られる波形で
あり14のパルス列によって時間τを有する単安定マル
チバイブレータをトリガして160波形が得られ、それ
を積分することにより16のアナログ電圧■。を得るこ
とができる。アナログ電圧V。
は前記2相信号の周波数、すなわちサーボモーターの回
転速度に比例することになる。
転速度に比例することになる。
以上のようにエンコーダ出力信号をF/V変換して速度
電圧を得る方法はサーボモーターにタコジェネレーター
が不用となり、サーボモーターのコスト面でも、またサ
ーボモーターの寸法面でも有利である。しかしながら上
記速度検出方式は速度情達が離散的にしか得られないた
め低速回転または位置制御完了後のサーボロック状態等
では不具合が発生する。すなわちF/V変換変換出力ジ
ノグル速回転では無視できなくなったり、また積分回路
の遅れ等が系を不安定に(−たりする、特にサーボロッ
ク時等は速度信号リップルが外乱となり安定なサーボロ
ック状態を維持できない場合もある。
電圧を得る方法はサーボモーターにタコジェネレーター
が不用となり、サーボモーターのコスト面でも、またサ
ーボモーターの寸法面でも有利である。しかしながら上
記速度検出方式は速度情達が離散的にしか得られないた
め低速回転または位置制御完了後のサーボロック状態等
では不具合が発生する。すなわちF/V変換変換出力ジ
ノグル速回転では無視できなくなったり、また積分回路
の遅れ等が系を不安定に(−たりする、特にサーボロッ
ク時等は速度信号リップルが外乱となり安定なサーボロ
ック状態を維持できない場合もある。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み速度検出専用のタコジェネレー
ターを付けることなく、高性能で高分解能の速度情報を
得るだめの手段を提供するものである。
ターを付けることなく、高性能で高分解能の速度情報を
得るだめの手段を提供するものである。
発明の構成
本発明の速度検出器は、インクリメンタル形エンコーダ
ーより得られる90度位相差の2相信号と基準周波数発
生回路と、前記基準周波数出力を17M(Mは整数)に
分周し互いに90度位相差をもつキャリア信号を作る分
周回路と前記複数のキャリア信号を前記エンコーダ2相
信号によって変調させる複数の変調回路と前記変調回路
の出力を加算する加算回路と前記加算回路の出力の基本
周波成分をM倍に逓倍するPLL回路(PhaseLo
cked Loop回路)と前記PLL回路の電圧制御
発振回路の逓倍出力と前記基準周波数発生回路の基準周
波数出力との位相を比較する位相比較器と、この出力の
低周波成分を通過させるローパスフィルタと、前記ロー
パスフィルタの出力を整形して矩形波パルスを作る波形
成形回路と、前記矩形波パルスの周波数に比例する電圧
を発生するF/V変換器(周波数/電圧変換器)とで構
成されており、サーボモータ等で速度制御、位置制御等
を行なう場合、専用のタコジェネレーター等を使用する
ことなく高性能で高分解能の速度情報を得ることが可能
となるものである。
ーより得られる90度位相差の2相信号と基準周波数発
生回路と、前記基準周波数出力を17M(Mは整数)に
分周し互いに90度位相差をもつキャリア信号を作る分
周回路と前記複数のキャリア信号を前記エンコーダ2相
信号によって変調させる複数の変調回路と前記変調回路
の出力を加算する加算回路と前記加算回路の出力の基本
周波成分をM倍に逓倍するPLL回路(PhaseLo
cked Loop回路)と前記PLL回路の電圧制御
発振回路の逓倍出力と前記基準周波数発生回路の基準周
波数出力との位相を比較する位相比較器と、この出力の
低周波成分を通過させるローパスフィルタと、前記ロー
パスフィルタの出力を整形して矩形波パルスを作る波形
成形回路と、前記矩形波パルスの周波数に比例する電圧
を発生するF/V変換器(周波数/電圧変換器)とで構
成されており、サーボモータ等で速度制御、位置制御等
を行なう場合、専用のタコジェネレーター等を使用する
ことなく高性能で高分解能の速度情報を得ることが可能
となるものである。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。第3図の位置決め制御装置において、17は位置指
令パルス列入力端子で18の偏差カウンタの一端に入力
される。偏差カウンタの他端にはサーボモータ220回
転軸に直結されたインクリメンタルエンコーダ23の出
力である2相信号を方向判別するため24のパルス分離
器でパルス分離されたフィードバックパルス信号が入力
される。19はD/A変換器であり偏差カウンタのディ
ジタル量をアナログ量の速度指令電圧に変換するもので
ある。速度指令電圧は20の突き合わせ点の一端に入力
され他端には41のF/V変換器(周波数−電圧変換器
)出力であるサーボモーター22の速度電圧が入力され
る。20の出力である速度誤差信号は21の増幅器で増
幅され22のサーボモーターを駆動する。サーボモータ
ーの回転軸は25のボールネジによって回転運動を直線
運動に変換し26の移動台を動かす。また23のインク
リメンタルエンコーダーの90度位相差を有する2相信
号出力は27a、27bの乗算器の一端にそれぞれ入力
され28a、28bの高い周波数のキャリアで変調され
る。ただしこのキャリア信号の位相もそれぞれ90度の
位相差を有する。29は加算回路で前記変調信号を加算
する。
る。第3図の位置決め制御装置において、17は位置指
令パルス列入力端子で18の偏差カウンタの一端に入力
される。偏差カウンタの他端にはサーボモータ220回
転軸に直結されたインクリメンタルエンコーダ23の出
力である2相信号を方向判別するため24のパルス分離
器でパルス分離されたフィードバックパルス信号が入力
される。19はD/A変換器であり偏差カウンタのディ
ジタル量をアナログ量の速度指令電圧に変換するもので
ある。速度指令電圧は20の突き合わせ点の一端に入力
され他端には41のF/V変換器(周波数−電圧変換器
)出力であるサーボモーター22の速度電圧が入力され
る。20の出力である速度誤差信号は21の増幅器で増
幅され22のサーボモーターを駆動する。サーボモータ
ーの回転軸は25のボールネジによって回転運動を直線
運動に変換し26の移動台を動かす。また23のインク
リメンタルエンコーダーの90度位相差を有する2相信
号出力は27a、27bの乗算器の一端にそれぞれ入力
され28a、28bの高い周波数のキャリアで変調され
る。ただしこのキャリア信号の位相もそれぞれ90度の
位相差を有する。29は加算回路で前記変調信号を加算
する。
30は基本波成分のみをとり出すローノくスフイルター
であり、310波形整形回路で前記基本波を矩形波化す
るものである。いま、23のロータリーエンコーダーの
2相信号の基本波信号を以下のように表現する。
であり、310波形整形回路で前記基本波を矩形波化す
るものである。いま、23のロータリーエンコーダーの
2相信号の基本波信号を以下のように表現する。
2πX
K1(3)=B”° 。
但しXは26の移動台の変化量、Lはエンコーダー信号
1サイクル描た9の移動台変位量(すなわちポールネジ
ピッデフ1回転当たりのロータリーエンコーダパルス数
)、Kは振幅の半幅値。
1サイクル描た9の移動台変位量(すなわちポールネジ
ピッデフ1回転当たりのロータリーエンコーダパルス数
)、Kは振幅の半幅値。
一方キャリア信号28a 、28bをc 1(t) 、
c 2(t)とすると C1(t) = 5in(2πfot)C2(t)
−si口(2πfo t−;)(但しf。はキャリア
周波数) 変調回路27a 、27bで変調後29の加算回路で加
えた結果をS(t、X)とすれば S(t−X)= K1(X)−C1(t)+に2(Xi
−C2(t)また移動台26が速度Vで動いている時は
X=V tであるから速度を変数とした関数S(t、V
)はS(t −V) −Kcos(2πfot −−H
Vt )これは速度情報■がキャリア周波数f。からの
周波数偏移として示されることを意味している。30の
ローパスフィルタは23のエンコーp−−信号、1だは
2sa、2sbの2相キャリア信号は正弦波でなくまた
ノイズを含んでいる場合が多いだめその基本波成分を得
るだめのものである。
c 2(t)とすると C1(t) = 5in(2πfot)C2(t)
−si口(2πfo t−;)(但しf。はキャリア
周波数) 変調回路27a 、27bで変調後29の加算回路で加
えた結果をS(t、X)とすれば S(t−X)= K1(X)−C1(t)+に2(Xi
−C2(t)また移動台26が速度Vで動いている時は
X=V tであるから速度を変数とした関数S(t、V
)はS(t −V) −Kcos(2πfot −−H
Vt )これは速度情報■がキャリア周波数f。からの
周波数偏移として示されることを意味している。30の
ローパスフィルタは23のエンコーp−−信号、1だは
2sa、2sbの2相キャリア信号は正弦波でなくまた
ノイズを含んでいる場合が多いだめその基本波成分を得
るだめのものである。
さて変調加算された信号S(t・■)はそのままでは利
用できないため復調する必要がある。この復調方法は、
分周器を含むP L L (Phase Locked
Loop)回路を用いてS(t・■)を逓倍して基準周
波数と比較することにより分解能の高い速度情報を取り
出す復調方法を用いている。PLL回路は、位相比較器
32と、この出力の低域を通すローパスフィルタ33と
、この出力によって制御されるVCO(電圧制御発振器
)34とこの周波数を17M(Mは整数)に分周する分
周器35とからなる。なおこの位相比較器32の入力は
前記5(t−V)を波形整形回路31で矩形波化させた
ものと、VCO34の出力を分周したものである。この
ように構成するとVCO34の出力は前記5(t−V)
をM逓倍したものとなり =2πMf−2π−Vt となる。
用できないため復調する必要がある。この復調方法は、
分周器を含むP L L (Phase Locked
Loop)回路を用いてS(t・■)を逓倍して基準周
波数と比較することにより分解能の高い速度情報を取り
出す復調方法を用いている。PLL回路は、位相比較器
32と、この出力の低域を通すローパスフィルタ33と
、この出力によって制御されるVCO(電圧制御発振器
)34とこの周波数を17M(Mは整数)に分周する分
周器35とからなる。なおこの位相比較器32の入力は
前記5(t−V)を波形整形回路31で矩形波化させた
ものと、VCO34の出力を分周したものである。この
ように構成するとVCO34の出力は前記5(t−V)
をM逓倍したものとなり =2πMf−2π−Vt となる。
CL
ここでfo−Mfoであるような基準周波数発生口みを
分離することができる。この比較分離には位相比較器3
了とローパスフィルタ38、波形整形回路39を用いる
。40はパルス分離回路であシ波形整形回路39の出力
は極性が無いのでそのまま41のF/V変換器に入れて
も方向が判別できないだめ方向判別を行なう回路である
。F/V変換器41は方向判別された速度情達をもつパ
ルス列をアナログ量の速度電圧に変換する。
分離することができる。この比較分離には位相比較器3
了とローパスフィルタ38、波形整形回路39を用いる
。40はパルス分離回路であシ波形整形回路39の出力
は極性が無いのでそのまま41のF/V変換器に入れて
も方向が判別できないだめ方向判別を行なう回路である
。F/V変換器41は方向判別された速度情達をもつパ
ルス列をアナログ量の速度電圧に変換する。
以上で明らかなように本方式による速度検出はロータリ
ーエンコーダからの信号をPLL回路で逓倍することに
より分解能の高い速度情報を得ることが可能となる。第
3図の位置決め制御の動作としては従来例の第1図と基
本的には同じである。
ーエンコーダからの信号をPLL回路で逓倍することに
より分解能の高い速度情報を得ることが可能となる。第
3図の位置決め制御の動作としては従来例の第1図と基
本的には同じである。
すなわち位置指令パルスのプロフィールと実際のサーボ
モータの回転に応じたフィードバックパルスの位置偏差
を18の偏差カウンタで検出し、それを19のD/A変
換器でアナログの速度指令電圧に変換して20の突き合
わせ点の一端に入力し、他端にはPLL逓倍回路で逓倍
した、分解能の高い速度情報をF/V変換した得られた
速度電圧が入力される。そして速度誤差信号は21の増
幅器で増幅され22のサーボモーターを駆動する。最終
的には位置指令パルスとフィードバックパルスの数が等
しくなるまでサーボモーターは回転して位置決めが完了
する。以上のように分解能の高い速度情報を用いて速度
信号を作り制御系にフィードバックするだめ従来のよう
な速度電圧のリップル等の影響が小さく高精度で安定な
制御が可能となる。
モータの回転に応じたフィードバックパルスの位置偏差
を18の偏差カウンタで検出し、それを19のD/A変
換器でアナログの速度指令電圧に変換して20の突き合
わせ点の一端に入力し、他端にはPLL逓倍回路で逓倍
した、分解能の高い速度情報をF/V変換した得られた
速度電圧が入力される。そして速度誤差信号は21の増
幅器で増幅され22のサーボモーターを駆動する。最終
的には位置指令パルスとフィードバックパルスの数が等
しくなるまでサーボモーターは回転して位置決めが完了
する。以上のように分解能の高い速度情報を用いて速度
信号を作り制御系にフィードバックするだめ従来のよう
な速度電圧のリップル等の影響が小さく高精度で安定な
制御が可能となる。
発明の効果
以上のように本発明では、エンコーダ信号をPLL回路
で逓倍することによって高分解能の速度情報を得ること
ができ、その結果速度検出器のリップル、時間遅れ等が
小さいだめに制御系の安定度とサーボ性能を高めること
が可能となり実用的効果が期待できる。
で逓倍することによって高分解能の速度情報を得ること
ができ、その結果速度検出器のリップル、時間遅れ等が
小さいだめに制御系の安定度とサーボ性能を高めること
が可能となり実用的効果が期待できる。
第1図は従来例の位置決め制御系のブロック図、第2図
は第1図F/V変換器の動作説明図、第3図は本発明に
おける一実施例の制御系ブロック図である。 18・・・・・・偏差カウンタ、19・・・・・D/A
変換器、21・・・・・・増幅器、22・・・・・・サ
ーボモータ、23 ・・・・ロータリーエンコーダー、
27a 、27b・・・・・変調器、29・・・・・加
算器、32,37・・・・・・位相比較器、34・・・
・・VCO136・・・・・基準周波数発振器、41・
・・・・F/V変換器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 ==二=二r/6 第3図
は第1図F/V変換器の動作説明図、第3図は本発明に
おける一実施例の制御系ブロック図である。 18・・・・・・偏差カウンタ、19・・・・・D/A
変換器、21・・・・・・増幅器、22・・・・・・サ
ーボモータ、23 ・・・・ロータリーエンコーダー、
27a 、27b・・・・・変調器、29・・・・・加
算器、32,37・・・・・・位相比較器、34・・・
・・VCO136・・・・・基準周波数発振器、41・
・・・・F/V変換器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 ==二=二r/6 第3図
Claims (1)
- インクリメンタル形エンコーダーより得られる90度位
相差の2相信号と基準周波数発生回路と、前記基準周波
数出力を1/M(Mは整数)に分周し互いに90度位相
差をもつキャリア信号を作る分周回路と、前記複数のキ
ャリア信号を前記エンコーダ2相信号によって変調させ
る複数の変調回路と、前記変調回路の出力を加算する加
算回路と、前記加算回路の出力の基本周波成分をM倍に
逓倍するPLL回路(PhaseLockedLoop
回路)と、前記PLL回路の電圧制御発振回路の逓倍出
力と、前記基準周波数発生回路の基準周波数出力との位
相を比較する位相比較器と、この出力の低周波成分を通
過させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの
出力を整形して矩形波パルスを作る波形成形回路と、前
記矩形波パルスの周波数に比例する電圧を発生するF/
V変換器(周波数−電圧変換器)とで構成される速度検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14800984A JPS6126868A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 速度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14800984A JPS6126868A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 速度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126868A true JPS6126868A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15443061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14800984A Pending JPS6126868A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 速度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126868A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007065796A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Sony Corp | モータ位置決め装置 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP14800984A patent/JPS6126868A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007065796A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Sony Corp | モータ位置決め装置 |
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