JPS62242817A - パルスエンコ−ダを用いたレゾルバ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパルスエンコーダを用いたレゾルバに関するも
ので、特にサーボモータなどの回転体の回転角や回転速
度を検出するためのパルスエンコーダから出力される二
相正弦波信号を用いて、機械的回転角又は移動ｍの変化
に応じて電気的位相角が連続的に変化する正弦波信号を
得るようにしたパルスエンコーダを用いたレゾルバに関
する。

［従来の技術］ 従来、パルスエンコーダは機械的回転角の変化に応じて
二相パルス列信号を出力するということは周知のことで
ある。この場合、第５図（ａ）に示すように１回転当り
のパルス数ｐのパルスエンコーダは、回転角θの変化に
応じて周期３６０°／ｐのハイ・ローレベルの二相パル
ス列信号Ｐａ。

ｐｂを出力する。これらのパルス列信号ｐａ、ｐｂはそ
の立ち上がり及び立ち下がり時にパルスを生ずる第５図
（ｂ）に示すようなパルス列信号ＰＣに変換され、該パ
ルス列信号ｐｃのパルス順位（デジタル値）に基づいて
回転角θが検出される。

この場合、パルス＠隔Δθが分解能として取り扱われる
。第６図に示した階段状の曲線Ａは、パルス間隔Δθを
もって回転角をθ１．θ２．θ３・・・と変化させたと
きにパルス列信号Ｐｃのデジタル値りが変化する様子を
示したものである。この曲線への特性から、分解能とな
るパルス間隔６０以内の回転角θの変化（よデジタル１
ｉｌｌＤの変化として検出できないので、パルス間隔Δ
θが大きいと回転角θの高精度の検出ができないという
ことになる。従って、高緒度が要求されるパルスエンコ
ーダでは、１回転当りのパルス数ｐを例えば１０．００
０パルス以上に多くして、パルス間隔Δθを小さくする
ことにより高分解能化を図っている。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上述べた従来の方式では、パルス間隔Δθを小さくし
て回転角θの変化を精度高く検出しようとすると、パル
スエンコーダの形状が太き（なり高価となるという問題
がある。

本発明はの目的は、比較的簡単な構成で回転角０の変化
をアナログ量で連続的に変化する電気的位相角Ｏｅに変
換することができるパルスエンコーダを用いたレゾルバ
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の問題点を解決するための本発明の構成を、実施例
に対応する第１図〜第４図を用いて以下に説明する。本
発明に係るパルスエンコーダを用いたレゾルバは、 機械的回転角又は移動量θの所定の変化に応じて出力値
が二相正弦波状に変化する周波数ｐの二相正弦波信号ｅ
ａ、ｅｂを出力するパルスエンコーダ１と、定周波数ｆ
の二相正弦波信号ｅ　、およびｅｒｂを出力する二相正
弦波発振器２と、前記二相正弦波信号ｅａ、ｅ６と前記
二相正弦波状＠ｅｆａ、ｅｆｂとを乗算して得られる信
号ｅ　　、ｅ　　をｖ それぞれ出力する乗！［３，４と、該両信号ｅｘ。

ｅａ、を入り信号として前記二相正弦波信号ｅｆａまた
はｅｆｂの位相を基準とした位相ずれθＯ（＝ｐ・θ）
を有する正弦波信ｊ３ｅｇを出力する加減算器５とを具
備するものである。

［作　用］ 本発明は上記の手段において、機械的回転角又は移動ｆ
ｆ１Ｏの３６００の変化に応じて、パルスエンコーダ１
から周波数がｐサイクルの二相正弦波信号ｅａ、ｅｂが
出力される。これらの信号はそれぞれ乗算器３．４で二
相正弦波発振器２からの二相正弦波信号ｅｆａおよびｅ
ｆｌ）と乗算されて、信号ｅｘ、ｅａ、が生成され、こ
の両信号に基づいて加減算器５から信＠ｅ　またはｅｒ
ｂの位相を基準とｆａ して連続的に変化する位相ずれθｅ　　（＝ｐ・θ）を
有する正弦波信号ｅａが出力される。この位相ずれθｅ
が有する連続的で比較的大きい位相ずれ量に基づいて、
回転体の回転角や回転速度あるいは移動体の移動量が高
精度で検出される。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例のブロック図を示したもので、
同図における１０は機械的回転角θの変化を受ける回転
軸、１１はこの回転軸１０に固着されたエンコーダ板、
１２はこのエンコーダ板の周辺部に周方向に等間隔で配
列された複数（ｐ）個のスリット、１３はこのスリット
配列部分の所定位置に投光する投光器である。１４Ａ〜
１４０はそれぞれ投光１！１１３からの光をスリット１
２の■転位置の変化に応じて受光する受光器、１５Ａは
受光器１４Ａ、１４Ｂの各出力信号Ｅａ、Ｅｂの差電圧
を増幅して正弦波信号ｅａ、を出力する差動増幅器、１
５Ｂは受光器１４Ｇ、１４Ｄの各出力信＠ＥＣ、Ｅｄの
差電圧を増幅して正弦波信号ｅａ、を出力する差動増幅
器である。以上により、機械的回転軸θの変化に応じて
１回転当りｐサイクルの二相正弦波信号ｅａ、ｅｂを出
力するパルスエンコーダ１が構成されている。２は定周
波数ｆ（例えば１０にｌｌｚ　）の二相正弦波信号ｅ（
、、ｅｒｂを出力する二相正弦波発振器、３及び４はパ
ルスエンコーダ１からの二相正弦波信号ｅ　　、ｅｂと
二相正弦波発振器２からの二相正弦波信号ｅｆ、。

ｅ　とを乗算して信号ｅ　　、ｅ　　をそれぞれ出力ｆ
ｂ　　　　　　　　　　ｘ　　　ｙ する乗算器、５はこれらの信号ｅａ、ｅａ、を入力Ｘ 信号として二相正弦波信＠６　、またはｅｆｂの位相を
基準として位相ずれθｅ　　（＝ｐ・θ）を有する正弦
波信号ｅａ、を出力する加減算器である。

以上の構成になる本実施例のレゾルバでは、パルスエン
コーダ１の回転軸１０に回転力を加えて回転させると、
スリット１２を有するエンコーダ板１１が回転し、投光
器１３から受光Ｂ１４Ａ〜１４Ｄに投射される光８が、
スリット１２の回転位置により変化する。受光器１４Ａ
〜１４Ｄは、回転角θに応じて直流分Ｅと正弦渡分とを
含む第２図（ａ）〜（ｄ）に示すような出力電圧Ｅａ〜
Ｅｄを出力するように配置されている。そして、電圧Ｅ
ａとＥｂ、電圧ＥＣとＥｄとはそれぞれ１８０”位相ず
れを、また電圧ＥａとＥＣ，ｆｆｉ圧ＥｂとＥｄとはそ
れぞれ９０°位相ずれを生ずるようになっている。受光
器１４Ａ〜１４Ｄから出力される電圧Ｅａ−１ａｄは、
更に電圧ＥａとＥｂ、及び電圧ＥＣとＥｄの各差電圧が
それぞれ差動増幅器１５Ａ、１５Ｂで増幅されて出力電
圧ｅ　、ｅｂがそれぞれ出力される。これらの出力電圧
ｅ　。

ｅａ、は二相正弦波信号を形成しそれぞれ（１）、（２
）式で与えられる。

ｅ８＝　Ｅ　−ｃｏｓ　ｐＯ・・１１）ｅｂ＝Ｅ−３ｉ
ｎｐθ　　　　　　　　　−（２）二相正弦波発振器２
からの出力信号ｅｒａおよびｅａ、ｂは（３）式および
（４）式で与えられる。

ｅ　ｆａ＝　Ｓｉｎ　ωｔ　　　　　　　　　　　　・
・・（３）ｅ　ｒｂ＝　ＣＯ３ωｔ　　　　　　　　　
　　　−（４）ここでω＝２πｆ　　　　　　　　　　
・・・（５）上記の電圧ｅ　　、ｅ　　と信号ｅｆａお
よび”ｆｂとｂ は乗算器３，４で乗算されて、（６）、（７）式で与え
られる信号ｅａ、ｅａ、が得られる。

ｅ　　＝ｅ　　ｘｅｆａ＝Ｅ−ＣＱＳ　ｐＯ−ｓｉｎ　
ωｔａ ・・・（６） ｅ　ｖ　＝ｅ　　ｂ　Ｘｅ（ｂ＝Ｅ　　ＩＩ　Ｓｉｎ　
　ｐ　θ　−ｃｏｓ　　ω　ｔ・・・（７） 加減算器５の具体的回路は第４図に示したように、抵抗
器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と増幅器Ａとを図示のように接続し
、二つの信号ｅ　　、ｅ　ｙを加算すると、出力信号ｅ
ａ、は（８）式、（９）式で与えられる。なお、（８）
式では増幅器Ａを非反転増幅器として扱っている。

ｅｘ＋ｅｙ−Ｅ　＠ｃｏｓ　ｐθ’Ｓｉｎωｔ＋Ｅ　−
ｓｉｎ　ｐＯ−ｃｏｎ　ωｔ −Ｅ−ｓｉｎ　　（ωｔ＋ｐθ）　　−（８）ｅｏ　−
ＩＥ−ｓｉｎ　　（ωｔ＋θｅ）　　−（９）ここでθ
ｅ−ｐθ　　　　　　　　・・・（１０）以上述べたよ
うに（８）　、　（９）　、　（１Ｇ）式から回転角θ
のＯ〜３６０°の変化に対して、信号ｅａ、の位相ずれ
θｅはｐｘ（ｏ〜３６Ｇ”　）となって連続的に大きく
変化することがわかる。そこで、この位相ずれθＣに基
づいて、回転角や回転速度がＢ精度で検出される。

上記実施例では乗算器３．４でｅａ、ｅａ、としでｅ　
　”’　ｅ　　Ｘ　ｅ　（ａ　、（３ｙ　＝ｅ　ｂ　Ｘ
　ｅ　（ｂの乗算をａ 行う場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく　ｅ　　＝　ｅ　　Ｘ　ｅ　ｔｂ−ｅソ
ーａ ｅｂｘｅｒａの乗算を行ってもよい。次に、この場合の
例を説明する。

ｅ　　＝ｅ　　Ｘｅａ、ｂ−Ｅ−ＣＯ３ｐＯ−ｃｏｓ　
ωｔａ ・・・（１１） ｅｙ＝ｅｂｘｅ（ａ−Ｅ　−ｓｉｎ　ｐＯ−ｓｉｎ　ω
ｔ・・・（１２） この２つの信号ｅ　　、ｅｙを加算すると、出力× 信号ｅｏは（１４）式で与えられる。

ｅｘ＋０ｖ−Ｅ−ＣＯ３ｌ）θ−ｃｏｓ　ωｔ＋Ｅ−３
ｉｎｐθ−５ｔｎωｔ −−Ｅ−ＣＯ３（ωｔ−ｐθ）・・・（１３）ｅｏ　＝
Ｅ　φＣＯ３（ωｔ−θｅ）　　　　　−（１４）（１
４）式はｅｆｂ−ＣＱＳωｔに対して回転角θの０〜３
６０°の変化に応じて信＠ｅｏの位相ずれθｅは−ｐＸ
　（０〜３６０°）となって連続的に大きく変化するこ
とがわかる。

なお、本実施例では二相正弦波信号ｅｆ３．ｅｒｂを正
弦波状のアナログｍで扱い、アナログ乗算器３．４を用
いたが、二相正弦波信＠６　、、　ｅｒｂを正弦波状の
デジタル母で扱い、乗算器付デジタル・アナログ変換器
を用いてもよい。また、本実施例ではパルスエンコーダ
に回転形ホトパルスエンコーグを用いたが、回転形磁気
エンコーダ、直線運動形ホトパルスエンコーダ、あるい
は直線運動形磁気エンコーダ等を用いてもＪ：い。

直線運動形エンコーダを用いれば、回転角に限らず機械
的な移動量が検出される。

［発明の効果］ 上記のように本発明のレゾルバは、パルスエンコーダか
ら機械的回転角又は移動量θの所定の変化に応じて周波
数ｐの二相正弦波信号ｅ　、ｅｂを出力させるとともに
、二相正弦波発振器から定周波数ｆの二相正弦波信号ｅ
　　、ｅ　　を出力させｆａ　　　ｆｂ で、前記二相正弦波信号ｅａ、ｅａ、と前記二相正弦波
信号ｅ　　、ｅ　　とを乗算器で乗口して得られｆａ　
　　ｆｂ る信号ｅ　　、ｅｙを加減算器に入力させて、二相正弦
波信号ｅ　またはｅｆｂの位相を基準とした位「ａ 相ずれθｅ　　（＝ｐ・θ）を有する正弦波信号ｅ（。

を１ｑるようにしたので、該位相ずれθｅが有する連続
的で比較的大きい位相ずれ闇に基づいて、回転体の回転
角や回転速度、あるいは移動体の移動ｍを高粘度で検出
することができる。これににり本発明のレゾルバは、１
回転当りの出力パルスを多くした比較的人形で高価なパ
ルスエンコーダを必要とすることなく、小形で廉価な通
常のパルスエンコーダを用いて高精度の検出ができるの
で、サーボモータなどに取付ける場合に用いて便利であ
り、実用上極めて有効である。特に、本発明では、両信
号ｅａ、ｅａ、を入力信号として二相正弦波信号ｅｒａ
またはｅａ、ｂの位相を基準とした位相ずれθｅを有す
る正弦波信号ｅｇを得る手段として、コンデンサを用い
た位相変換器ではなく、コンデンサを用いず抵抗で構成
される加減器を用いているので、温度変化で位相変化が
生ずることはなく、位相検出精度の低下を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概要を示すブロック図、第２
図（ａ）〜（ｅ）及び第３図は該実施例の動作特性を説
明するための波形図、第４図は第１図の実施例における
加減算器の具体的な構成例を示す回路図、第５図及び第
６図はそれぞれ従来のパルスエンコーダの動作特性を説
明するための波形図及び曲線図である。 １・・・パルスエンコーダ、２・・・二相正弦波発振器
、３．４−・・乗算器、５川加減算器。 第１　図 万４　図 第５図 」転Ａθ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機械的回転角又は移動量θの所定の変化に応じて出力値
   が二相正弦波状に変化する周波数ｐの二相正弦波信号ｅ
   ＿ａ、ｅ＿ｂを出力するパルスエンコーダと、定周波数
   ｆの二相正弦波信号ｅ＿ｆ＿ａおよびｅ＿ｆ＿ｂを出力
   する二相正弦波発振器と、前記二相正弦波信号ｅ＿ａ、
   ｅ＿ｂと前記二相正弦波信号ｅ＿ｆ＿ａ、ｅ＿ｆ＿ｂと
   を乗算して得られる信号ｅ＿ｘ、ｅ＿ｙをそれぞれ出力
   する乗算器と、該両信号ｅ＿ｘ、ｅ＿ｙを入力信号とし
   て前記二相正弦波信号ｅ＿ｆ＿ａまたはｅ＿ｆ＿ｂの位
   相を基準とした位相ずれθｅ（＝ｐ・θ）を有する正弦
   波信号ｅ＿０を出力する加減算器とを具備することを特
   徴とするパルスエンコーダを用いたレゾルバ。