(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転板を有し、前記回転板の回転に応じて最低レベルから最高レベルまでの３つ以上の階層数に区分された電圧階層にわたって繰り返して変化する鋸歯状波の電圧を出力するロータリーエンコーダーと、
前記電圧を演算する演算処理部と、前記演算処理部の演算結果を記憶する書き換え可能な第一の記憶装置と、不揮発性の第二の記憶装置とを備え、
任意の時刻の前記鋸歯状波の電圧の大きさを示す第一のデータを前記第一の記憶装置に記憶し、任意の時刻から所定時間後の前記鋸歯状波の電圧の大きさを示す第二のデータを前記第一の記憶装置に記憶し、
前記第二の記憶装置に、前記第一のデータと第二のデータとの差を回転角度に変換する電圧角度変換定数が記憶されており、
前記演算処理部は、前記第一のデータと前記第二のデータとを演算処理して、前記ロータリーエンコーダーの回転方向を判断すると共に、前記第一のデータと前記第二のデータとの何れか一方が前記最低レベルの電圧階層に基づくものであり、他方が前記最高レベルの電圧階層に基づくものである場合を除き、前記第一のデータと前記第二のデータとの差を前記電圧角度変換定数で割ってその結果を回転角度データとして出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記回転角度データが最小測定角度誤差以下のときには、前記回転角度データを０°としたことを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項３】
回転板を有し、前記回転板の回転に応じて最低レベルから最高レベルまでの３つ以上の階層数に区分された電圧階層にわたって繰り返して変化する鋸歯状波の電圧を出力するロータリーエンコーダーと、
前記電圧を演算する演算処理部と、
前記電圧階層の各々には前記最低レベルから前記最高レベルの方向に向かって、又はその逆の方向に向かって前記電圧階層を示す連続した数値を付与してあり、
前記演算処理部は、任意の時刻の前記鋸歯状波電圧をその大きさに対応する電圧階層の何れかに該当するかを演算し、該当する電圧階層に対応する第一の数値を第一の記憶装置に記憶し、
前記任意の時刻から所定時間後の前記鋸歯状波の電圧をその大きさに対応する電圧階層の何れかに該当するかを演算し、該当する電圧階層に対応する第二の数値を前記第一の記憶装置に記憶し、
前記第一の数値から前記第二の数値を減算し、その結果を階層差データとして前記第一の記憶装置に記憶し、
前記階層差データが０の場合には、前記回転板が回転しなかったと判断し、
前記階層差データが正の場合には、前記階層数から１を減算した値を半分とした回転比較定数と前記階層差データとを比較し、前記階層差データが前記回転比較定数より小さい場合には一方向に回転したと判断すると共に、前記階層差データを回転角度データとして出力し、前記回転角度データが前記回転比較定数より大きい場合には他方向に回転したと判断すると共に、前記階層数と前記階層差データとの差を回転角度データとして出力し、
前記回転角度データが負の場合には、前記階層差データと前記階層数との和を補正された階層差データとして前記第一の記憶装置に記憶した後に、前記回転比較定数と前記補正された階層差データとを比較し、前記補正された階層差データが前記回転比較定数より小さい場合には一方向に回転したと判断すると共に、前記補正された階層差データを回転角度データとして出力し、前記階層差データが前記回転比較定数より大きい場合には他方向に回転したと判断すると共に、前記階層数と前記補正された階層差データとの差を回転角度データとして出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項４】
前記演算処理部が前記鋸歯状波電圧を演算しない電圧階層を、前記各電圧階層の間と、最低レベルの電圧階層の下側と、最高レベルの電圧階層の上側とに設けたことを特徴とする請求項３記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話の音量調節の操作等に用いられ、回転方向と回転角度とを検出する回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来の回転角検出装置の回路図である。図１５に示すように、ロータリーエンコーダー３１の第一のホトトランジスタ３５と第二のホトトランジスタ３７とはコントローラー３８に接続されている。コントローラー３８は、第一のホトトランジスタ３５と第二のホトトランジスタ３７との出力からロータリーエンコーダー３１の回転方向と回転角度を演算する。
【０００３】
図１６は従来の回転角検出装置に用いられているロータリーエンコーダー３１を示す斜視図である。図１６において従来のロータリーエンコーダー３１は複数のスリット３３が円周に沿って等間隔に形成された回転円盤３２と、回転円盤３２を挟むように対向して配設された第一の発光ダイオード３４及び第一のホトトランジスタ３５と、回転円盤３２を挟むように対向して配設された第二の発光ダイオード３６及び第二のホトトランジスタ３７とを備えている。
【０００４】
第一の発光ダイオード３４から出た光は回転円盤３２の回転に伴いスリット３３が光路を横切る間は、第一のホトトランジスタ３５に入射し、スリット３３が通り過ぎ次のスリット３３が光路を横切るまでの間は、遮断されて第一のホトトランジスタ３５に入射することはない。同様に第二の発光ダイオード３６から出た光は、第二のホトトランジスタ３７に入射する。従って、回転円盤３２を回転させると第一のホトトランジスタ３５から、回転円盤３２の回転角に比例した数のパルス信号、即ち、第一の発光ダイオード３４と第一のホトトランジスタ３５の間を通過したスリット３３の数に対応するパルス信号が出力される。同様に第二のホトトランジスタ３７からパルス信号が出力されるが、第一のホトトランジスタ３５に光が入射するタイミングと、第二のホトトランジスタ３７に光が入射するタイミングは若干ずれるように第一のホトトランジスタ３５と第二のホトトランジスタ３７とを取り付けてあるので、第一のホトトランジスタ３５と第二のホトトランジスタ３７とから出力されるパルス信号のタイミングがずれるようになっている。このパルス信号のタイミングのずれ方によって回転円盤３２の回転方向が分かる。
【０００５】
図１７に示すように、回転円盤３２が右回転すると、第一のホトトランジスタ３５から出力されるパルス信号Ａが第二のホトトランジスタ３７から出力されるパルス信号Ｂより先行する。また図１８に示すように、回転円盤３２が左回転すると、第一のホトトランジスタ３５の出力するパルス信号Ａが第二のホトトランジスタ３７の出力するパルス信号Ｂより遅れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構成においては、ロータリーエンコーダー３１からコントローラー３８へ２つの入力ポートが必要となる。この為、コントローラー３８が複雑となり、コントローラー３８の小型化の妨げとなっていた。
【０００７】
そこで、本発明の回転角検出装置はロータリーエンコーダーからコントローラーへの入力ポートを１つにして、コントローラーの小型化を容易にする回転角検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
回転板を有し、前記回転板の回転に応じて最低レベルから最高レベルまでの３つ以上の階層数に区分された電圧階層にわたって繰り返して変化する鋸歯状波の電圧を出力するロータリーエンコーダーと、前記電圧を演算する演算処理部と、前記演算処理部の演算結果を記憶する書き換え可能な第一の記憶装置と、不揮発性の第二の記憶装置とを備え、任意の時刻の前記鋸歯状波の電圧の大きさを示す第一のデータを前記第一の記憶装置に記憶し、任意の時刻から所定時間後の前記鋸歯状波の電圧の大きさを示す第二のデータを前記第一の記憶装置に記憶し、
前記第二の記憶装置に、前記第一のデータと第二のデータとの差を回転角度に変換する電圧角度変換定数が記憶されており、前記演算処理部は、前記第一のデータと前記第二のデータとを演算処理して、前記ロータリーエンコーダーの回転方向を判断すると共に、前記第一のデータと前記第二のデータとの何れか一方が前記最低レベルの電圧階層に基づくものであり、他方が前記最高レベルの電圧階層に基づくものである場合を除き、前記第一のデータと前記第二のデータとの差を前記電圧角度変換定数で割ってその結果を回転角度データとして出力する。
【０００９】
前記回転角度データが最小測定角度誤差以下のときには、前記回転角度データを０°とした。
【００１０】
回転板を有し、前記回転板の回転に応じて最低レベルから最高レベルまでの３つ以上の階層数に区分された電圧階層にわたって繰り返して変化する鋸歯状波の電圧を出力するロータリーエンコーダーと、前記電圧を演算する演算処理部と、前記電圧階層の各々には前記最低レベルから前記最高レベルの方向に向かって、又はその逆の方向に向かって前記電圧階層を示す連続した数値を付与してあり、前記演算処理部は、任意の時刻の前記鋸歯状波電圧をその大きさに対応する電圧階層の何れかに該当するかを演算し、該当する電圧階層に対応する第一の数値を第一の記憶装置に記憶し、前記任意の時刻から所定時間後の前記鋸歯状波の電圧をその大きさに対応する電圧階層の何れかに該当するかを演算し、該当する電圧階層に対応する第二の数値を前記第一の記憶装置に記憶し、前記第一の数値から前記第二の数値を減算し、その結果を階層差データとして前記第一の記憶装置に記憶し、前記階層差データが０の場合には、前記回転板が回転しなかったと判断し、前記階層差データが正の場合には、前記階層数から１を減算した値を半分とした回転比較定数と前記階層差データとを比較し、前記階層差データが前記回転比較定数より小さい場合には一方向に回転したと判断すると共に、前記階層差データを回転角度データとして出力し、前記回転角度データが前記回転比較定数より大きい場合には他方向に回転したと判断すると共に、前記階層数と前記階層差データとの差を回転角度データとして出力し、
前記回転角度データが負の場合には、前記階層差データと前記階層数との和を補正された階層差データとして前記第一の記憶装置に記憶した後に、前記回転比較定数と前記補正された階層差データとを比較し、前記補正された階層差データが前記回転比較定数より小さい場合には一方向に回転したと判断すると共に、前記補正された階層差データを回転角度データとして出力し、前記階層差データが前記回転比較定数より大きい場合には他方向に回転したと判断すると共に、前記階層数と前記補正された階層差データとの差を回転角度データとして出力する。
【００１１】
前記演算処理部が前記鋸歯状波電圧を演算しない電圧階層を、前記各電圧階層の間と、最低レベルの電圧階層の下側と、最高レベルの電圧階層の上側とに設けた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の回転角検出装置の一実施形態を図１から図１４に基づいて説明する。図１は回転角検出装置のブロック図であり、図２はロータリーエンコーダーの分解斜視図であり、図３は、ロータリーエンコーダーの断面図であり、図４は回転部材の背面図であり、図５は、図４の５−５線における断面図であり、図６は、回転板の背面図であり、図７は絶縁基台の正面図であり、図８は、絶縁基台の背面図であり、図９は、取付板の正面図であり、図１０は、ロータリーエンコーダーの出力値を示すグラフであり、図１１は、演算処理部の動作を示すフローチャートであり、図１２は、演算処理部の動作の変形例を示すフローチャートであり、図１３は、演算処理部の動作の別の変形例を示すフローチャートであり、図１４は、演算処理部の動作の別の変形例を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように回転角検出装置はロータリーエンコーダー１とバイアス抵抗２と、コントローラー３とからなる。ロータリーエンコーダー１には、図示せぬ定電圧源から例えば５［Ｖ］（＋Ｂ）の電圧が印加され、ロータリーエンコーダー１からコントローラー３に回転角に応じた電圧が出力される。コントローラー３は、Ａ／Ｄ変換器４と、演算処理部（ＣＰＵ）５と、書き換え可能な第一の記憶装置（ＲＡＭ）６と不揮発性の第二の記憶装置（ＰＲＯＭ）７とを有している。
【００１６】
図２に示すように、ロータリーエンコーダー１は、ピン８と、回転部材９と、回転板１０と、絶縁基台１２と、取付板１４とからなっている。
【００１７】
図２，図３に示すように、軸部であるピン８は、後述する回転部材９の中心孔９ｂに嵌入される。
【００１８】
回転部材９は、図４、図５に示すように外周縁に凹凸部９ａを有する略円形の薄い合成樹脂からなり、その中央に形成された上下に貫通する中心孔９ｂを有している。また、裏面には後述する回転板１０を回転部材９に固定するための外側固定筒９ｃと内側固定筒９ｄとを備えている。外側固定筒９ｃの外周端面は交互の凹凸からなる波形のクリック溝９ｅを有している。
【００１９】
回転板１０は、図６に示すように外周に切欠１０ａを有し、中央には中心孔１０ｂを有する略円形の樹脂からなる絶縁基板で構成され、表面にはカーボンを含む抵抗体のパターン１１が設けられている。パターン１１は、互いに同心円上に形成された第一と第二の環状パターン１１ａ、１１ｂと、第一の環状パターン１１ａと第二の環状パターン１１ｂとの間に設けられ、円周上に沿って間隔をおいて配設された複数の切換え用パターン１１ｃと、第一の環状パターン１１ａと切換え用パターン１１ｃの一端とを接続する第一の接続パターン１１ｄと、第二の環状パターン１１ｂと切換え用パターン１１ｃの他端とを接続する第二の接続パターン１１ｅとから構成される。第一の環状パターン１１ａと第二の環状パターン１１ｂと切換え用パターン１１ｃとは同心円となっている。各切換え用パターンの間は、抵抗体が塗布されていない分離部１１ｆによって、基板面が露出し、絶縁物となっている。そして、この回転板１０は、回転部材９の外側固定筒９ｃと内側固定筒９ｄとの間に挿入される。回転部材９の外側固定筒９ｃは、回転板１０の切欠１０ａに合わせた形状となっているので、回転板１０は、回転部材９と共回りするようになっている。
【００２０】
絶縁基台１２は、樹脂からなり、略円形となっており、図２、図７、図８に示すように、円板状の板体１２ａと、板体１２ａの外周囲に隆起して形成されたリング上の壁部１２ｂを有し、板体１２ａには上下に貫通する四角形状の孔１２ｃと、中央に形成され上下に貫通する中心孔１２ｄが設けられ、板体１２ａと壁部１２ｂの間には、略台形の貫通孔１２ｅが形成されている。孔１２ｃ内には、摺動部１３が取り付けられる。そして、貫通孔１２ｅは、真ん中に板体１２ａ側に切欠形成された凹部１２ｆを有している。また、板体１２ａの下面において、貫通孔１２ｅの略中央から板体１２ａの中心に向かって形成された突起１２ｇが形成されている。そして、絶縁基台１２は、その中心孔１２ｄにピン８が挿通されることによって、回転部材９と回転板１０とを回転可能に保持する。
【００２１】
摺動部１３は金属製の薄板からなり、第一の摺動子１３ａと第二の摺動子１３ｂと第三の摺動子１３ｃとを有している。第一の摺動子１３ａは、第一の取付部１３ｄを介して第一の端子１３ｇと第二の端子１３ｈとに繋がって形成されている。また、第二の摺動子１３ｂは、第二の取付部１３ｅを介して第三の端子１３ｉに繋がって形成され、第三の摺動子１３ｃは、第三の取付部１３ｆを介して第四の端子１３ｊに繋がって形成されている。そして、各取付部１３ｄ〜１３ｆは絶縁基台１２の板体１２ａにインサート成形によって埋設されて取り付けられ、各端子１３ｇ〜１３ｊは絶縁基台１２の外側から突出する状態で固定されている。また、各摺動子１３ａ〜１３ｃは、僅かに折れ曲がっており、各摺動子１３ａ〜１３ｃが孔１２ｃから外方へ突出する。そして、ロータリーエンコーダー１が組み立てられると、各摺動子１３ａ〜１３ｃは回転板１０のパターン１１と対向し、第一の摺動子１３ａが第一の環状パターン１１ａに摺接し、第二の摺動子１３ｂが切換え用パターン１１ｃに摺接し、第三の摺動子１３ｃが第二の環状パターン１１ｂに摺接する。回転板１０が回転すると各摺動子１３ａ〜１３ｃは回転板１０上を相対的に摺動するようになっている。
【００２２】
取付板１４は、クリック感を出すためにロータリーエンコーダー１に取り付けられる。取付板１４は、図９に示すように、金属製の薄板からなり、小判型の平板状の基部１４ａと、基部１４ａの一端から垂直に折り曲げられ、中央部に矩形状の第一の孔１４ｂを設けて形成されたアーム部１４ｄを有すると共に、基部１４ａにはその略中央に形成された円形の孔１４ｅと、先端に形成された突出部１４ｆを有している。また、アーム部１４ｄの略中央には半円柱状の凸部１４ｇが形成されている。また、基部１４ａには、第一の孔１４ｂの中央から孔１４ｅに向かって、第一の孔に１４ｂ繋がる細長の第二の孔１４ｃが形成されている。
【００２３】
そして、取付板１４の孔１４ｅにピン８が挿通され、カシメ等の適宜手段によって取り付けられ、ロータリーエンコーダー１が構成される。この時、アーム部１４ｄは、板体１２ａの貫通孔１２ｅに挿通されていると共に、凸部１４ｇの下端部は貫通孔１２ｅに隣接する凹部１２ｆの底面に位置した状態になっている。また、第二の孔１４ｃは絶縁基台１２の板体１２ａの下面に設けられた突起１２ｇに係合された状態となっており、これによって取付板１４の位置決めがなされている。また、アーム部１４ｄに形成された凸部１４ｇは、回転部材９の外側固定筒９ｃの端面に形成されたクリック溝９ｅに弾接した状態となっている。そして、回転部材９を回転させると、クリック溝９ｅとアーム部１４ｄの凸部１４ｇが係合離脱を繰り返し、クリック感触を作動者に与えるようになっている。
【００２４】
次に、本発明の回転角検出装置の動作について説明する。第一の摺動子１３ａには、第一と第二の端子１３ｇ、１３ｈを介して、定電圧が印加されており、第二の摺動子１３ｂは第三の端子１３ｉを介してＡ／Ｄ変換器４に接続されており、第三の摺動子１３ｃは、第四の端子１３ｊを介して接地されている。第一の摺動子１３ａと第三の摺動子１３ｃとを結ぶパターン１１の最短の長さは変わらないが、第二の摺動子１３ｂと第一の摺動子１３ａとを接続するパターンの長さと、第二の摺動子１３ｂと第三の摺動子１３ｃとを接続するパターン１１の長さとが、回転板１０の回転によって変化するため、回転板１０を右回りに回したときは、ロータリーエンコーダー１の第三の端子１３ｉからＡ／Ｄ変換器４へ図１０（Ａ）のような鋸波状の電圧が出力される。また、回転板１０を左回りに回したときは、ロータリーエンコーダー１の第三の端子１３ｉからＡ／Ｄ変換器４へ図１０（Ｂ）のような鋸波状の電圧が出力される。尚、分離部１１ｆ上に第二の摺動子１３ｂが摺接した場合には、バイアス抵抗２ａにより、第三の端子１３ｉの電圧は０Ｖとなる。また、この実施の形態においては、１回転で１２パルスの鋸歯状波の電圧が出力される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器４ではロータリーエンコーダー１の出力する電圧をデジタルデータに変換して、演算処理部５へ出力する。演算を行って、ロータリーエンコーダー１の回転方向を判定する。
【００２６】
次に演算処理部５の演算について図１０（Ａ）、（Ｂ）及び図１１のフローチャートを参照にして説明する。回転角検出装置の電源が入ると、Ｓ１に示すように、初期値として、第一のデータＹと第二のデータＺとに０が入力され、第一の記憶装置６に記憶される。第一のデータＹと第二のデータＺとは後述するように、任意の時刻におけるロータリーエンコーダー１が出力する電圧の大きさに対応する電圧階層をしめすデータと、任意の時刻から所定時間後におけるロータリーエンコーダー１が出力する電圧の大きさに対応する電圧階層をしめすのデータとが格納される。
【００２７】
次に、Ｓ２に示すようにＡ／Ｄ変換器４よりデジタルデータが演算処理部５に入力され、電圧データＸにその値を格納するので、電圧データＸには、ロータリーエンコーダー１が出力する電圧の大きさが格納されることになる。
【００２８】
そして、Ｓ３からＳ８に示す手順によって、演算処理部５は、電圧データＸの値を閾値ｔｈ１〜ｔｈ６の値と比較して、３つの電圧階層に分類する。ｔｈ１〜ｔｈ６の値は、例えば、ロータリーエンコーダー１に電圧が５（Ｖ）印加されている場合には下記のような値（Ｖ）に予め設定され、第二の記憶装置７に記憶されている。
ｔｈ１＝４．５  ｔｈ２＝３．４  ｔｈ３＝３．０  ｔｈ４＝２．０  ｔｈ５＝１．６  ｔｈ６＝０．５
【００２９】
もし、ｔｈ１＞Ｘ＞ｔｈ２であれば、ロータリーエンコーダー１の出力が第一の電圧階層にあると分類し、第二のデータＺにＡを入力する。また、ｔｈ３＞Ｘ＞ｔｈ４であれば、第二の電圧階層にあると分類し、第二のデータＺにＢを入力する。ｔｈ５＞Ｘ＞ｔｈ６であれば第三の電圧階層にあると分類し第二のデータＺにＣを入力する。また、上記の条件に当てはまらない場合には、第二のデータＺの値を変更しない。第二のデータは第一の記憶装置６に格納される。
【００３０】
尚、第一の電圧階層と第二の電圧階層との間、及び第二の電圧階層と第電圧三の階層との間、及び第一の電圧階層より上側の領域と、第三の電圧階層より下側の領域とは、鋸歯状波電圧を分類しない領域となっており、電源電圧が多少変動しても、誤動作が起きないようになっている。つまり、回転角検出装置はソフトウェア的に不感帯を持っていることになる。尚、隣り合う電圧階層間に不感帯を持てばいいので、第一の電圧階層の上側、或いは、第３の電圧階層の下側の一方は削除しても良い。
【００３１】
次に、演算処理部５は、Ｓ９に示すように第一のデータＹが０か否かを判断する。電源が入った直後の第一のデータＹの値は０なので、Ｓ１６に進み、第一のデータＹに第二のデータＺの値を入力し、第一の記憶装置６に記憶し、Ｓ１７に示すように、所定時間待機後に、Ｓ２に戻る。
【００３２】
ここでＳ１７における待機時間は、一つの階層内で必ず１度以上、計測できるように十分に短い時間に設定する。
【００３３】
Ｓ２に戻ってからは、再びＡ／Ｄ変換器４から入力されるデジタルデータを電圧データＸに格納する。そして、再び、Ｓ３からＳ８に示すように、演算処理部５は、電圧データＸの値を閾値ｔｈ１〜ｔｈ６の値と比較して、３つの電圧階層に分類し、第二のデータＺにＡ、Ｂ，Ｃの何れかの値を入力する。この時点で、回転角検出装置の電源を入れた瞬間のロータリーエンコーダー１の出力に対応した電圧階層は第一のデータＹに記憶されており、回転角検出装置の電源を入れた瞬間から所定時間後のロータリーエンコーダー１の出力に対応した電圧階層は、第二のデータＺに記憶されていることになる。また、第一のデータＹと第二のデータＺとは、第一の記憶装置６に記憶される。
【００３４】
もし、回転角検出装置の電源を入れた瞬間のロータリーエンコーダー１の出力が不感帯に該当していた場合には、Ｓ９からＳ１６に進み、前述の手順を繰り返す。もし、回転角検出装置の電源を入れた瞬間のロータリーエンコーダー１の出力が不感帯に該当していなければ、Ｓ１０に進む。
【００３５】
Ｓ１０では、第一のデータＹと第二のデータＺとが一致するかどうかを判断する。もし、第一のデータＹと第二のデータＺとが一致した場合には、回転板１０が回転しなかったと判断し、Ｓ１１に進み、回転方向データＡに０を入力する。もし、第一のデータＹと第二のデータＺとが一致しなかった場合には、Ｓ１２に進む。
【００３６】
Ｓ１２では、第一のデータＹと第二のデータＺとの組み合わせをあらかじめ第二の記憶装置７に記憶された回転方向テーブル（Ｓ１２中の表参照）と比較し、一致した場合には、回転板１０が右回りに回転したと判断しＳ１３に進み、回転方向データＡに１を入力する。もし、第一のデータＹと第二のデータＺとの組み合わせが回転方向対応表に記載されていない組み合わせであれば、回転板１０が左回りに回転したと判断しＳ１４に進み、回転方向データＡに−１を入力する。従って、回転板１０が右回りに回った場合には、回転方向データＡは１となり、左回りに回った場合には、回転方向データＡが−１となり、回転しなかった場合には回転方向データＡが０となる。
【００３７】
次にＳ１５に進み、回転方向データＡを図示せぬ携帯電話の本体等へ出力する。
【００３８】
その後、Ｓ１６にしめすように、第一のデータＹを第二のデータＺの値に書き換え、第一の記憶装置６に記憶し、Ｓ１７に示すように、所定時間待機後に、Ｓ２に戻る。
【００３９】
その後は、回転角検出装置の電源が切れるまで、上記の手順を繰り返すことによって、任意の時刻と任意の時刻から所定時間後とに対応する電圧階層のデータを比較することにより、回転板１０の回転方向を判定する。
【００４０】
図１２は、本発明の回転角検出装置に用いられるフローチャートの変形例であり、ロータリーエンコーダー１の回転方向と回転角度を判定できるようにしたものである。
【００４１】
以下、変形例について図１０（Ｃ），（Ｄ）及び図１２にを参照して説明する。回転角検出装置の電源が入ると、Ｓ１に示すように初期値として、第一の数値データＹと、第二の数値データＺと、回転方向データＡと階層差データＢとに０が入力され、第一の記憶装置６に記憶される。ここで、第一の数値データＹは任意の時刻に於けるロータリーエンコーダー１の出力電圧に対応した電圧階層の数値が格納される。また、第二の数値データＺは任意の時刻から所定時間後に於けるロータリーエンコーダー１の出力電圧に対応した電圧階層の数値が格納される。更に、回転方向データＡは、回転板１０の回転方向を示すデータが格納され、階層差データＢは、任意の時刻とそれから所定時間後の電圧階層の差が格納される。
【００４２】
次に、Ｓ２に示すようにＡ／Ｄ変換器４よりデジタルデータが演算処理部５に入力され、電圧データＸにその値を格納するので、電圧データＸには、ロータリーエンコーダー１が出力する電圧の大きさが格納されることになる。
【００４３】
そして、Ｓ３からＳ１１に示すように、演算処理部５は、電圧データＸの値を閾値ｔｈ１〜ｔｈ４の値と比較して、５つの階層に分類する。ｔｈ１〜からｔｈ４の値は、例えば、ロータリーエンコーダー１に印加される電圧が５（Ｖ）の場合には下記のような値（Ｖ）に予め設定され、第二の記憶装置７に記憶されている。
ｔｈ１＝４  ｔｈ２＝３  ｔｈ３＝２  ｔｈ４＝１
【００４４】
もし、ｔｈ１＞Ｘであれば、ロータリーエンコーダー１の出力が第一の電圧階層にあると分類し、第二の数値データＺに１を入力する。また、ｔｈ２＞Ｘ＞ｔｈ１であれば、第二の電圧階層にあると分類し、第二の数値データＺに２を入力する。ｔｈ３＞Ｘ＞ｔｈ２であれば第三の電圧階層にあると分類し第二の数値データＺに３を入力する。ｔｈ４＞Ｘ＞ｔｈ３であれば第四の電圧階層にあると分類し第二の数値データＺに４を入力する。Ｘ＞ｔｈ４であれば第五の電圧階層にあると分類し第二の数値データＺに５を入力する。
【００４５】
次に、演算処理部５は、Ｓ１２に示すように第一の数値データＹが０か否かを判断する。電源が入った直後の第一の数値データＹの値は０なので、Ｓ２３に進み、第一の数値データＹを第二の数値データＺの値に書き換え、第一の記憶装置６に第一の数値データＹを格納してから、Ｓ２４に示すように、所定時間待機後に、Ｓ２に戻る。
【００４６】
Ｓ２に戻ってからは、再びＡ／Ｄ変換器４から入力されるデジタルデータを電圧データＸに入力する。そして、再び、Ｓ３からＳ１１に示すように、演算処理部５は、電圧データＸの値を閾値ｔｈ１〜ｔｈ４の値と比較して、５つの階層に分類し、第二の数値データＺに１から５の何れかの値を入力する。この時点で、回転角検出装置の電源を入れた瞬間のロータリーエンコーダー１の出力に対応した電圧階層を表すデータが第一の数値データＹに入力されており、回転角検出装置の電源を入れた瞬間から所定時間後のロータリーエンコーダー１の出力に対応した電圧階層を表すデータが第二の数値データＺに入力されていることになる。また、第一の数値データＹと第二の数値データＺとは、第一の記憶装置６に記憶されている。
【００４７】
次に演算処理部５は、Ｓ１２に示すように第一の数値データＹの値が０か否かを判断する。第一の数値データＹには回転角検出装置の電源を入れた瞬間のロータリーエンコーダー１の出力に対応する階層のデータを示す１から５の内の何れかの値が格納されているため、第一の数値データＹの値は０以外であり、Ｓ１３に進む。
【００４８】
Ｓ１３では、演算処理部５が、第一の数値データＹと第二の数値データＺとの差（Ｙ−Ｚ）を演算し、階層差データＢに演算結果を格納する。尚、後述するように測定間隔を半波長以下としており、又、鋸歯状波の末端位置に関して本実施例で言及しないのでＢの値は−２〜２の整数値をとる。
【００４９】
次のＳ１４で、演算処理部５は、階層差データＢが０か否かを判断し、階層差データＢが０であれば、回転しなかったと判定し、Ｓ１５に進み、回転方向データＡに０を入力する。階層差データＢが０以外であれば、Ｓ１６に進む。
【００５０】
Ｓ１６では、階層差データＢが正の数であるか、負の数であるかを判断する。階層差データＢが正の数（即ち１か２）であれば、そのままＳ１８に進み、階層差データＢが負の数（即ち−１か−２）であれば、階層差データＢに階層の数（この実施例の場合は５）を加えてからＳ１８に進む。従って、階層差データＢの値は、１以上４以下となる。
【００５１】
Ｓ１８では、Ｓ１６で得られた階層差データＢ或いはＳ１７で得られた階層差データＢ＋５と回転比較定数”Ｋ／２”（但しＫは階層の数）との大小関係を判断し、回転板１０の回転方向を判定する。そして、この実施例においては、回転角度データＢが２以下であれば回転板１０が右回りであると判断し、Ｓ１９に進み、回転方向データＡに１を入力する。一方、階層差データＢが２よりも大きければ回転板１０が左周りであると判断し、Ｓ２０に進み、回転方向データＡに−１を入力し、Ｓ２１へ進む。回転比較定数は、階層の数Ｋの半分を示すものであり、また、上記のように半波長以内に測定間隔をとり、鋸歯状波の末端は無視しているので、Ｂは−Ｋ／２＜Ｂ＜Ｋ／２の値を取りＢが−Ｋ／２＜Ｂの場合は左回転と判断し、Ｂ＜Ｋ／２の場合は右回りと判断する。前者に於いて両辺にＫを加え、Ｋ／２＜Ｂ＋Ｋの場合は、左回転と判断すれば、前述のようにＫ／２を境にして判断できる。Ｓ２１では、階層の数（この実施例の場合は５）と階層差データＢとの差を新たに階層差データＢに入力する。
【００５２】
次にＳ２２へ進む。Ｓ２２の段階では、階層差データＢは、回転板１０の回転角度をしめす回転角度データＢに変換されている。Ｓ２２において、演算処理部５は、回転方向データＡと回転角度データＢとを図示せぬ携帯電話の本体等へ出力する。
【００５３】
その後、Ｓ２３にしめすように、第一の数値データＹに第二の数値データＺの値を入力し、第一の数値データＹを第一の記憶装置６に記憶し、Ｓ２４に示すように、所定時間待機後に、Ｓ２に戻る。ここで、Ｓ２４における待機時間は、鋸歯状波が半波長（つまり、回転板１０が１／２４回転）以内になるように十分に短く設定しておく必要がある。
【００５４】
ここでＳ２４における待機時間は少なくとも半波長以内に測定されるように設定しておく必要はある。その後は、回転角検出装置の電源が切れるまで、上記の手順を繰り返すことによって、任意の時刻と任意の時刻から所定時間後とに対応する階層のデータを比較することにより、回転板１０の回転方向を判定する。尚、上記Ｓ１６〜Ｓ１８においてＢが正の場合は右回転負の場合は左回転というように判断し前者の場合はＳ１９の動作を行い、後者の場合はＳ２０の動作を行いＳ２２において絶対値を出力する様にしても良い。
【００５５】
図１３は、本発明の回転角検出装置の別の変形例のフローチャートであり、ある時刻とその所定時間後にロータリーエンコーダー１から出力された電圧の大きさの差を計算して、回転方向と回転角度を算出したものである。
【００５６】
回転角検出装置の電源が入ると、Ｓ１にしめすように、ロータリーエンコーダー１の出力する電圧がＡ／Ｄ変換器４によりデジタルデータに変換され、演算処理部５に入力され、第一の電圧データＸにその値を格納する。第一の電圧データＸは第一の記憶装置６に記憶される。
【００５７】
次に、Ｓ２に進み、十分に短い所定時間待機した後、Ｓ３に進み、ロータリーエンコーダー１から出力されＡ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルデータを第二の電圧データＹに格納し、Ｓ４に進む。第二の電圧データＹは第一の記憶装置６に記憶される。
【００５８】
Ｓ４では、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとが、鋸歯状波の出力が急激に変わる部分（例えば図１０（Ｄ）のｔ４とｔ５との間）を跨いだデータか否かを判断する。もし、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとが、これを跨いだデータであれば、前述のように十分短い時間で測定しているから何れか一方が最低レベルの電圧階層に基づくものとなり、他方が最高レベルので電圧階層に基づくものとなる。このステップでは、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値を第二の記憶装置７に記憶されている定数Ｋ（この実施例では４）と比較することによって、出力が急激に変わる部分を跨いでいないか、即ち、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとが、同一の鋸歯状波内のデータか否かを判断する。
【００５９】
第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値が４以上であれば、第二の摺動子１３ｂが、摺接する切換え用パターン１１ｃが別の切換え用パターン１１ｃに移ったと判断し、Ｓ４からＳ７へ直接進む。
【００６０】
第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値が４以下であれば、回転角度データＺを次の式から計算する。尚、定数”ｃ”は、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差を回転角度に変換するための電圧角度変換定数であり、電源電圧を考慮して、予め、第二の記憶装置７に記憶されている。
Ｚ＝ＩＮＴ（（Ｘ−Ｙ）／ｃ）
（但し、ｃ＞１。）
【００６１】
次にＳ６に示すように、回転角度データＺの値を図示せぬ携帯電話の本体等へ回転角として出力すしてからＳ７へ進む。ロータリーエンコーダー１が静止状態であれば、出力値は０となり、右回りであれば、出力値は正の値となり、左回りであれば、出力値は負の値となる。また、出力値の絶対値は、回転角度に比例した大きさとなる。
【００６２】
Ｓ７では、第一の電圧データＸを第二の電圧データＹの値に書き換え、再び、Ｓ２に戻り、所定時間待機する。その後は、回転角検出装置の電源が切れるまで、上記の手順を繰り返ことによって、任意の時刻のロータリーエンコーダ１の電圧の大きさを示す第一の電圧データと、任意の時刻から所定時間後のロータリーエンコーダ１の電圧の大きさを示す第二の電圧データとを比較することにより、回転板１０の回転方向を判定する。
【００６３】
図１４は、本発明の回転角検出装置の変形例のフローチャートであり、ある時刻とその所定時間後にロータリーエンコーダー１から出力された電圧の大きさの差を計算して、回転方向と回転角度を算出したものである。この変形例で前述の図１３で示す実施の形態との相違点は、ロータリーエンコーダー１の感度を落とす処理、即ちＳ５、Ｓ６の処理を行っている点であり、回転角検出装置の動作を安定させるようになっている。
【００６４】
回転角検出装置の電源が入ると、Ｓ１にしめすように、ロータリーエンコーダー１から出力された電圧がＡ／Ｄ変換器４でデジタルデータに変換され、演算処理部５に入力される。演算処理部５は、このデータを第一の電圧データＸに格納し、第一の記憶装置６に記憶する。その後、Ｓ２に進み、所定時間待機する。
【００６５】
次に、Ｓ３に進み、Ａ／Ｄ変換器４より入力されるデジタルデータを変数Ｙに格納し、Ｓ４に進む。
【００６６】
Ｓ４では、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値を第二の記憶装置７に記憶されている定数（この例では４）と比較する。第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値が４以下であれば、Ｓ５へ進んで、回転角度データＺを次の式から計算する。尚、定数”ｃ”は、電圧角度変換定数であり、定数”ｄ”は電源電圧等の変動による測定誤差をキャンセルするための最小測定角度誤差定数である。
Ｚ＝（Ｘ−Ｙ）／ｃ−ｄ（Ｘ−Ｙ）／｜Ｘ−Ｙ｜
（但し、ｃ＞１、０＜ｄ＜１。）
【００６７】
回転板１０を動かさなかった場合にも、電源電圧の変動等により、（Ｘ−Ｙ）／ｃの値は０にならないが、−ｄ（ｘ−ｙ）／｜Ｘ−Ｙ｜により、誤差がキャンセルされるので、回転板１０が動いていない場合には、Ｚが１未満となる。そこで、Ｓ６では、Ｚの小数点以下を切り捨て、整数化し、誤差を取り除く。つまり、回転角度データが最小測定角度誤差以下のときには回転角度データが０°となる。
【００６８】
次にＳ７に示すように、回転角度データＺの値を図示せぬ携帯電話の本体等へ出力してからＳ８へ進む。ロータリーエンコーダー１が静止状態であれば、出力値は０となり、右回りであれば、出力値は正の値となり、左回りであれば、出力値は負の値となる。また、出力値の絶対値は、回転角度に比例した大きさとなる。
【００６９】
また、第一の電圧データＸと第二の電圧データＹとの差の絶対値が４以上であれば、第二の摺動子１３ｂが、摺接する切換え用パターン１１ｃが別の切換え用パターン１１ｃに移ったと判断し、Ｓ４からＳ７へ直接進む。
【００７０】
Ｓ７では、第一の電圧データＸに第二の電圧データＹの値を入力し、再び、Ｓ２に戻り、所定時間待機する。その後は、回転角検出装置の電源が切れるまで、上記の手順を繰り返すことによって、任意の時刻と任意の時刻から所定時間後とにロータリエンコーダー１の出力する電圧を比較することにより、回転板１０の回転方向を判定する。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の回転方向検出装置に於いては、ロータリーエンコーダーがアナログ値を出力するのでロータリーエンコーダーとコントローラーとを１本の線で接続でき、コントローラーの端子の本数を少なくできる。
【００７２】
また、任意の時間と任意の時間から所定時間後のロータリーエンコーダーの電圧の差を電圧角度変換定数で割って、ロータリーエンコーダーの回転方向と回転角とを計算するので、電圧角度変換定数の値を変更するだけで、電源電圧の異なる機器に組み込むことが可能となる。
【００７３】
また、回転角度データが最小測定角度誤差以下のときには、回転角度データを０°とするので電源電圧の変化等による誤差を取り除くことが可能となる。
【００７４】
また、ロータリーエンコーダーの出力する電圧を３つ以上の階層に分類して、任意の時刻と任意の時刻から所定時間後の出力値を比較して、ロータリーエンコーダーの回転方向を判定するので、簡単な構造で正確にロータリーエンコーダーの回転方向を判定できる。
【００７５】
また、ロータリーエンコーダーの出力する電圧を３つ以上の階層に分類して、任意の時刻と任意の時刻から所定時間後の電圧を比較して、ロータリーエンコーダーの回転方向と回転角度を判定するので、簡単な構造で正確にロータリーエンコーダーの回転方向と回転角度を判定できる。
【００７６】
また、各階層の間に不感帯を設けたので、各階層の間で摺動子が停止しても、動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転角検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの分解斜視図である。
【図３】本発明の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの断面図である。
【図４】本発明の回転角検出装置に係る回転部材の背面図である。
【図５】本発明の回転角検出装置に係る回転部材の断面図である。
【図６】本発明の回転角検出装置に係る回転板の背面図である。
【図７】本発明の回転角検出装置に係る絶縁基台の正面図である。
【図８】本発明の回転角検出装置に係る絶縁基台の背面図である。
【図９】本発明の回転角検出装置に係る取付板の正面図である。
【図１０】本発明の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの出力値を示すグラフである。
【図１１】本発明の回転角検出装置に係る演算処理部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の回転角検出装置に係る演算処理部の動作の変形例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の回転角検出装置に係る演算処理部の動作の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の回転角検出装置に係る演算処理部の動作の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１５】従来の回転角検出装置に係るブロック図である。
【図１６】従来の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの斜視図である。
【図１７】従来の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの出力値を示すグラフである。
【図１８】従来の回転角検出装置に係るロータリーエンコーダーの出力値を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ロータリーエンコーダー
２  バイアス抵抗
３  コントローラー
４  Ａ／Ｄ変換器
５  演算処理部
６  第一の記憶装置
７  第二の記憶装置
８  ピン
９  回転部材
９ａ  凹凸部
９ｂ  中心孔
９ｃ  外側固定筒
９ｄ  内側固定筒
９ｅ  クリック溝
１０  回転板
１０ａ  切欠
１０ｂ  中心孔
１１  パターン
１１ａ  第一の環状パターン
１１ｂ  第二の環状パターン
１１ｃ  切換え用パターン
１１ｄ  第一の接続パターン
１１ｅ  第二の接続パターン
１１ｆ  分離部
１２  絶縁基台
１２ａ  板体
１２ｂ  壁部
１２ｃ  孔
１２ｄ  中心孔
１２ｅ  貫通孔
１２ｆ  凹部
１２ｇ  突起
１３  摺動部
１３ａ  第一の摺動子
１３ｂ  第二の摺動子
１３ｃ  第三の摺動子
１３ｄ  第一の取付部
１３ｅ  第二の取付部
１３ｆ  第三の取付部
１３ｇ  第一の端子
１３ｈ  第二の端子
１３ｉ  第三の端子
１４  取付板
１４ａ  基部
１４ｂ  第一の孔
１４ｃ  第二の孔
１４ｄ  アーム部
１４ｅ  孔
１４ｆ  突出部
１４ｇ  凸部
１３ｊ  第四の端子
３１  ロータリーエンコーダー
３２  回転円盤
３３  スリット
３４  第一の発光ダイオード
３５  第一のホトトランジスタ
３６  第二の発光ダイオード
３７  第二のホトトランジスタ
３８  コントローラー
【図１】
0003717365.tif 000002
【図２】
0003717365.tif 000003
【図３】
0003717365.tif 000004
【図４】
0003717365.tif 000005
【図５】
0003717365.tif 000006
【図６】
0003717365.tif 000007
【図７】
0003717365.tif 000008
【図８】
0003717365.tif 000009
【図９】
0003717365.tif 000010
【図１０】
0003717365.tif 000011
【図１１】
0003717365.tif 000012
【図１２】
0003717365.tif 000013
【図１３】
0003717365.tif 000014
【図１４】
0003717365.tif 000015
【図１５】
0003717365.tif 000016
【図１６】
0003717365.tif 000017
【図１７】
0003717365.tif 000018
【図１８】
0003717365.tif 000019