(57)【要約】【課題】対象物が停止しているときに消費電力を低減可能とする。【解決手段】位相がずれるように配置され、間欠駆動で、回転軸１０の回転に応じて信号を出力する１組のセンサ素子５，６と、１組のセンサ素子５，６からの信号の有無を示す状態値を検出する状態値検出部７０１と、状態値検出部７０１により検出された状態値の遷移から回転軸１０の回転方向及び回転量を検出する変位検出部７０２と、状態値検出部７０１により検出された状態値が一定時間変化しない場合に、１組のセンサ素子５，６のうちの一方を停止させる停止モードに切替え、当該状態値検出部７０１により検出された状態値が変化した場合に、当該１組のセンサ素子５，６の両方を間欠駆動させる通常モードに復帰させるモード切替え部７０３とを備えた。【選択図】図２
2018155545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相がずれるように配置され、間欠駆動で、対象物の変位に応じて信号を出力する１組のセンサ素子と、
前記１組のセンサ素子からの信号の有無を示す状態値を検出する状態値検出部と、
前記状態値検出部により検出された状態値の遷移から前記対象物の変位方向及び変位量を検出する変位検出部と、
前記状態値検出部により検出された状態値が一定時間変化しない場合に、前記１組のセンサ素子のうちの一方を停止させる停止モードに切替え、当該状態値検出部により検出された状態値が変化した場合に、当該１組のセンサ素子の両方を間欠駆動させる通常モードに復帰させるモード切替え部と
を備えた検出装置。
【請求項２】
前記変位検出部は、前記モード切替え部により前記通常モードに復帰された場合に、前記停止モードに切替えられる直前の状態値と、当該通常モードに復帰された直後の状態値との遷移から、前記対象物の変位方向及び変位量を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
位相がずれるように配置され、間欠駆動で、対象物の変位に応じて信号を出力する１組のセンサ素子を有する検出装置による検出方法であって、
状態値検出部が、前記１組のセンサ素子からの信号の有無を示す状態値を検出し、
変位検出部が、前記状態値検出部により検出された状態値の遷移から前記対象物の変位方向及び変位量を検出し、
モード切替え部が、前記状態値検出部により検出された状態値が一定時間変化しない場合に、前記１組のセンサ素子のうちの一方を停止させる停止モードに切替え、当該状態値検出部により検出された状態値が変化した場合に、当該１組のセンサ素子の両方を間欠駆動させる通常モードに復帰させる
ことを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象物の変位を検出する検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転軸の回転を検出するため、光学式又は磁気式のロータリーエンコーダが用いられている（例えば特許文献１参照）。このロータリーエンコーダに搭載された光センサ素子又は磁気センサ素子（ＭＲセンサ素子、ホールセンサ素子等）は、多くの場合、電力を消費する。
一方、ＬＰＧ又は都市ガスに対して用いられるガスメータ、及び水道メータ等の家庭又は業務用のメータでは、電池を用いて１０年等の長期にわたって動作することが要求されている。そのため、メータ内の回路は、非常に低い消費電流で動作することが求められている。よって、これらのメータに搭載されるロータリーエンコーダでは、センサ素子を間欠駆動することで、消費電力を削減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、上記メータに搭載されるロータリーエンコーダでは、回転軸が回転する（流量のある）時間は一日のうちの数時間程度であるため、回転していないときの消費電力を下げることが求められている。しかしながら、従来のロータリーエンコーダでは、回転状態に関わらず一定周期の間欠駆動で動作しており、回転していない時間の消費電力を低減できないという課題がある。
また、間欠駆動の周期を伸ばすことで消費電力は低減できるが、この場合には検出可能な回転速度の上限が低下してしまう。例えば、間欠駆動の周期を２倍とすることで消費電力は半分になるが、回転速度の上限が半減してしまう。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、対象物が停止していときに消費電力を低減可能な検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る検出装置は、位相がずれるように配置され、間欠駆動で、対象物の変位に応じて信号を出力する１組のセンサ素子と、１組のセンサ素子からの信号の有無を示す状態値を検出する状態値検出部と、状態値検出部により検出された状態値の遷移から対象物の変位方向及び変位量を検出する変位検出部と、状態値検出部により検出された状態値が一定時間変化しない場合に、１組のセンサ素子のうちの一方を停止させる停止モードに切替え、当該状態値検出部により検出された状態値が変化した場合に、当該１組のセンサ素子の両方を間欠駆動させる通常モードに復帰させるモード切替え部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、対象物が停止しているときに消費電力を低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るロータリーエンコーダの構成例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における演算部の構成例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における演算部の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、１組の光センサ素子を連続駆動した場合に得られる信号の一例を示す図であって、図４Ａは回転軸が正回転時の信号波形を示す図であり、図４Ｂは逆回転時の信号波形を示す図である。
【図５】１組の光センサ素子を連続駆動した場合に得られる信号と状態値との関係の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における変位検出部の動作を説明する図であって、状態値の遷移と回転方向及び回転量との関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における演算部の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るロータリーエンコーダの構成例を示す図である。以下では、検出装置として光学式のロータリーエンコーダを用いた場合を示す。
ロータリーエンコーダは、例えばガスメータ及び水道メータ等の家庭又は業務用のメータに搭載され、回転軸（対象物）１０の回転（変位）を検出する。このロータリーエンコーダは、図１に示すように、光源１、レンズ２、回転ディスク３、固定スリット４、１組の光センサ素子（センサ素子）５，６及び演算部７を備えている。なお、実施の形態１に係るロータリーエンコーダの構成のうち演算部７を除く構成は、従来のロータリーエンコーダと同様である。
【００１０】
光源１は光を発光する。
レンズ２は、光源１の発光面に対向配置され、光源１により発光された光を平行光に変換する。このレンズ２により平行光に変換された光は、回転ディスク３の外周部に照射される。
【００１１】
回転ディスク３は、回転軸１０に取付けられた円盤状部材であり、回転軸１０の回転に伴って回転する。この回転ディスク３には、中心に回転軸１０が挿入される挿入孔３０１が設けられ、外周部に一定間隔でスリット３０２が設けられている。この回転ディスク３の表面（レンズ２側の面）には、外周部に、レンズ２を介した光源１からの光が照射される。
【００１２】
固定スリット４は、回転ディスク３の裏面の外周部に対向配置されている。この固定スリット４は、位置が固定されている。また、固定スリット４には、回転ディスク３に設けられたスリット３０２に対向可能な位置に、２つのスリット４０１，４０２が設けられている。この２つのスリット４０１，４０２は、光センサ素子５，６から出力される信号の位相が１／４周期ずれるような間隔で配置されている。
【００１３】
光センサ素子５は、固定スリット４の裏面（回転ディスク３側とは反対側の面）であって、当該固定スリット４に設けられたスリット４０１に対向配置されている。光センサ素子５は、光の受光を行って、その強度に応じた信号（以下、第１の信号と称す）に変換する。この光センサ素子５により得られた第１の信号は、演算部７に出力される。
【００１４】
光センサ素子６は、固定スリット４の裏面であって、当該固定スリット４のスリット４０２に対向配置されている。光センサ素子６は、光の受光を行って、その強度に応じた信号（以下、第２の信号と称す）に変換する。この光センサ素子６により得られた第２の信号は、演算部７に出力される。
なお、光センサ素子５，６は、同一周期の間欠駆動で動作する。
【００１５】
演算部７は、光センサ素子５，６からの第１，２の信号に基づいて、回転軸１０の回転を検出する。また、演算部７は、光センサ素子５，６の駆動を制御する機能も有している。この演算部７は、図２に示すように、状態値検出部７０１、変位検出部７０２及びモード切替え部７０３を備えている。なお、演算部７は、システムＬＳＩ等の処理回路や、メモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。
【００１６】
状態値検出部７０１は、光センサ素子５，６からの第１，２の信号の有無を示す状態値を検出する。例えば、状態値検出部７０１は、第１の信号が有り且つ第２の信号が無しの場合には状態値「１０」を検出する。また、状態値検出部７０１は、第１の信号が有り且つ第２の信号が有りの場合には状態値「１１」を検出する。また、状態値検出部７０１は、第１の信号が無し且つ第２の信号が有りの場合には状態値「０１」を検出する。また、状態値検出部７０１は、第１の信号が無し且つ第２の信号が無しの場合には状態値「００」を検出する。
【００１７】
また、状態値検出部７０１は、モード切替え部７０３により光センサ素子５が停止されて第１の信号が得られない場合には、第２の信号の有無のみから「？０」又は「？１」を検出する。同様に、状態値検出部７０１は、モード切替え部７０３により光センサ素子６が停止されて第２の信号が得られない場合には、第１の信号の有無のみから「０？」又は「１？」を検出する。
【００１８】
変位検出部７０２は、状態値検出部７０１により検出された状態値の遷移から回転軸１０の回転方向（変位方向）及び回転量（変位量）を検出する。なお、変位検出部７０２は、モード切替え部７０３により光センサ素子５，６の駆動モードが停止モードに切替えられた場合には、回転軸１０の回転方向及び回転量の検出は行わない。その後、モード切替え部７０３により光センサ素子５，６の駆動モードが通常モードに復帰された場合には、変位検出部７０２は、停止モードに切替えられる直前の状態値と通常モードに復帰された直後の状態値との遷移から、回転軸１０の回転方向及び回転量を検出する。
【００１９】
モード切替え部７０３は、状態値検出部７０１により検出された状態値に基づいて、光センサ素子５，６の駆動モードを通常モード又は停止モードに切替える。通常モードとは、光センサ素子５，６を両方とも間欠駆動させるモードである。停止モードとは、光センサ素子５，６のうちの一方を停止させる（一方には電源供給を行わない）モードである。
モード切替え部７０３は、初期状態では、駆動モードを通常モードとしている。一方、モード切替え部７０３は、状態値検出部７０１により検出された状態値が一定時間変化していない場合には、駆動モードを通常モードから停止モードに切替える。その後、モード切替え部７０３は、状態値検出部７０１により検出された状態値が変化した場合には、駆動モードを停止モードから通常モードに復帰させる。
【００２０】
次に、実施の形態１に係るロータリーエンコーダの演算部７による動作例について、図３を参照しながら説明を行う。
図４は、光センサ素子５，６を連続駆動した場合に得られる信号波形の一例を示す図である。図４Ａ、図４Ｂにおいて、上の波形が第１の信号を示し、下の波形が第２の信号を示している。そして、図５に示すように、第１，２の信号の信号波形から状態値が得られる。一方、光センサ素子５，６を間欠駆動した場合には、光センサ素子５，６は、連続駆動による信号波形のうち、間欠駆動を行う周期毎の値しか読み出すことができない。よって、ロータリーエンコーダでは、回転軸１０の回転を検出するために、図５に示す周期Ｔよりも短い周期で光センサ素子５，６を間欠駆動する必要がある。
【００２１】
この実施の形態１に係るロータリーエンコーダの演算部７による動作例では、図３に示すように、まず、モード切替え部７０３は、光センサ素子５，６の駆動モードを通常モードに設定する（ステップＳＴ３０１）。すなわち、モード切替え部７０３は、光センサ素子５，６を両方とも間欠駆動させる。
【００２２】
次いで、状態値検出部７０１は、光センサ素子５，６からの第１，２の信号の有無を示す状態値を検出する（ステップＳＴ３０２）。すなわち、状態値検出部７０１は、光センサ素子５，６が動作する周期毎に、光センサ素子５，６から得られる第１，２の信号を用いて、状態値の検出を行う。
【００２３】
次いで、モード切替え部７０３は、状態値検出部７０１により検出された状態値が一定時間（例えば３０分）内に変化したかを判定する（ステップＳＴ３０３）。
このステップＳＴ３０３において、モード切替え部７０３は、状態値が一定時間内に変化したと判定した場合には、光センサ素子５，６の駆動モードは通常モードのままとし、シーケンスはステップＳＴ３０４に進む。
【００２４】
次いで、変位検出部７０２は、状態値検出部７０１により検出された状態値の遷移から回転軸１０の回転方向及び回転量を検出する（ステップＳＴ３０４）。その後、シーケンスはステップＳＴ３０２に戻る。
【００２５】
図６は状態値の遷移と回転軸１０の回転方向及び回転量との関係を示している。なお図６に示す「ｓｔｅｐ」おいて、「＋」及び「−」は回転方向（「＋」が正回転方向、「−」が逆回転方向）を示し、数値は回転量を示している。
例えば図６において、状態値が「００」から１つ前の「１０」に遷移した場合には、第１の信号が無しの状態から有りの状態に遷移しており、変位検出部７０２は、第１の信号の立上がりを検出する。また、状態値が「１１」から１つ前の「０１」に遷移した場合には、第１の信号が有りの状態から無しの状態に遷移しており、変位検出部７０２は、第１の信号の立下がりを検出する。なお、状態値が「１０」から１つ前の「１１」に遷移した場合及び「０１」から１つ前の「００」に遷移した場合には、第１の信号に変化が無いため、変位検出部７０２は、第１の信号の立上がり及び立下がりは検出しない。
そして、変位検出部７０２は、第２の信号についても同様に立上がり及び立下がりの検出を行い、第１，２の信号の立上がり及び立下がりから、回転方向及び回転量を検出する。
【００２６】
一方、ステップＳＴ３０３において、モード切替え部７０３は、状態値が一定時間内に変化していないと判定した場合には、光センサ素子５，６の駆動モードを通常モードから停止モードに切替える（ステップＳＴ３０５）。すなわち、モード切替え部７０３は、図７に示すように、状態値が一定時間変化していない場合には、光センサ素子５，６のうちの一方を停止させる。
なお図７は、光センサ素子５，６を連続駆動した場合に得られる信号波形の一例を示しており、上の波形が光センサ素子５からの第１の信号を示し、下の波形が光センサ素子６からの第２の信号を示している。また、矢印は、光センサ素子５，６の間欠駆動を行うタイミングを示している。
【００２７】
また図７の例では、モード切替え部７０３が、光センサ素子６のみを停止させているが、光センサ素子５，６のうちの一方が停止していればよく、光センサ素子５のみを停止させてもよいし、光センサ素子５と光センサ素子６を交互に停止させてもよい。
【００２８】
次いで、状態値検出部７０１は、光センサ素子５，６のうちの間欠駆動している素子からの信号の有無を用いて、状態値を検出する（ステップＳＴ３０６）。図７の例では、光センサ素子６が停止されて第２の信号が得られないため、状態値検出部７０１は、第１の信号の有無のみから「０？」又は「１？」を検出する。
【００２９】
次いで、モード切替え部７０３は、状態値検出部７０１により検出された状態値が変化したかを判定する（ステップＳＴ３０７）。図７の例では、モード切替え部７０３は、状態値が「１？」から「０？」に変化したかを判定する。
このステップＳＴ３０７において、モード切替え部７０３が状態値は変化していないと判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ３０６に戻る。
【００３０】
一方、モード切替え部７０３は、状態値が変化したと判定した場合には、光センサ素子５，６の駆動モードを停止モードから通常モードに復帰させる（ステップＳＴ３０８）。すなわち、モード切替え部７０３は、光センサ素子５，６を両方とも間欠駆動させる。図７に示す符号１０１は、状態値の変化点を示している。
なお、図７の例では、光センサ素子６を停止させているため、停止モード時の第２の信号の値は不明である。そのため、停止モード時に第２の信号が変化している可能性がある。そのため、モード切替え部７０３では、状態値が変化したと判定した場合には、直ちに通常モードに復帰させて光センサ素子５，６の両方によるサンプリングを行うことが望ましい。
【００３１】
次いで、状態値検出部７０１は、光センサ素子５，６からの第１，２の信号の有無を示す状態値を検出する（ステップＳＴ３０９）。
【００３２】
次いで、変位検出部７０２は、状態値検出部７０１により検出された駆動モードが停止モードに切替えられる直前の状態値と通常モードに復帰された直後の状態値との遷移から、回転軸１０の回転方向及び回転量を検出する（ステップＳＴ３１０）。すなわち、図７に示す符号１０２での状態値と符号１０３での状態値との遷移から、回転軸１０の回転量を検出する。これにより、停止モードから通常モードに復帰した場合にも回転量を正確に測定できる。その後、シーケンスはステップＳＴ３０２に戻る。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、位相がずれるように配置され、間欠駆動で、回転軸１０の回転に応じて信号を出力する１組の光センサ素子５，６と、１組の光センサ素子５，６からの信号の有無を示す状態値を検出する状態値検出部７０１と、状態値検出部７０１により検出された状態値の遷移から回転軸１０の回転方向及び回転量を検出する変位検出部７０２と、状態値検出部７０１により検出された状態値が一定時間変化しない場合に、１組の光センサ素子５，６のうちの一方を停止させる停止モードに切替え、当該状態値検出部７０１により検出された状態値が変化した場合に、当該１組の光センサ素子５，６の両方を間欠駆動させる通常モードに復帰させるモード切替え部７０３とを備えたので、回転軸１０が停止しているときに消費電力を低減可能である。
【００３４】
なお上記では、ロータリーエンコーダとして、光学式のものを用いた。しかしながら、これに限るものではなく、磁気式のロータリーエンコーダについても、磁気センサ素子（センサ素子）により得られる信号は光センサ素子５，６により得られる信号と同様であり、実施の形態１の構成を同様に適用可能である。また、ロータリーエンコーダとして、静電容量式のものを用いてもよい。
また上記では、ロータリーエンコーダを、ガスメータ及び水道メータ等の家庭又は業務用のメータ等に搭載した場合を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、その他のロータリーエンコーダを用いてもよい。
【００３５】
また上記では、対象物の変位を検出する検出装置として、回転軸１０の回転を検出するロータリーエンコーダを用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、検出装置として、単軸ロボット又はデジタル式ノギス等の対象物の移動（変位）を検出するリニアエンコーダを用いてもよく、実施の形態１の構成を同様に適用可能である。
【００３６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  光源
２  レンズ
３  回転ディスク
４  固定スリット
５，６  光センサ素子
７  演算部
１０  回転軸
３０１  挿入孔
３０２  スリット
４０１，４０２  スリット
７０１  状態値検出部
７０２  変位検出部
７０３  モード切替え部
【図１】
2018155545.tif 000003
【図２】
2018155545.tif 000004
【図３】
2018155545.tif 000005
【図４】
2018155545.tif 000006
【図５】
2018155545.tif 000007
【図６】
2018155545.tif 000008
【図７】
2018155545.tif 000009