(57)【要約】【課題】中間電位の発生を防止でき、回転体の回転誤認識のないロータリーエンコーダを実現すること。【解決手段】回転体の回転に連動して機械的接点をオンオフさせ、互いに位相の異なる２相のパルス信号を出力するように構成されたロータリーエンコーダにおいて、  前記機械的接点の出力系統に機械的接点がオフの状態では前記パルス信号を強制的にハイレベルに設定するレベル設定手段を設けたことを特徴とするもの。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転に連動して機械的接点をオンオフさせ、互いに位相の異なる２相のパルス信号を出力するように構成されたロータリーエンコーダにおいて、
前記機械的接点の出力系統に機械的接点がオフの状態では前記パルス信号を強制的にハイレベルに設定するレベル設定手段を設けたことを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記レベル設定手段は、２値化された制御信号に応じてハイレベル状態とハイインピーダンス状態を設定することを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記レベル設定手段の後段に、２値化された制御信号に基づいて前記２相のパルス信号のレベルを一定期間保持する中間電位対策ロジックを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記中間電位対策ロジックは、前記２相のパルス信号のレベルを前記２値化された制御信号に基づいてサンプリングするＤ型フリップフロップを含むことを特徴とする請求項３に記載のロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーエンコーダに関し、詳しくは、機械的な接点を用いたロータリーエンコーダにおける出力信号の安定化に関するものである。
【０００２】
たとえば電子測定器の測定条件設定手段として組み込まれるロータリーエンコーダの一種に、図４に示すように、回転体としての操作ノブの回転動作に連動して２系統の機械的な接点がオンオフされ、これらオンオフ信号に基づき位相差が９０度のＡ相とＢ相よりなる２相のハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルのパルス信号を生成出力するように構成されたものがある。
【０００３】
図４において、回転体としての操作ノブ１は、左右いずれの方向にも回転可能に設けられている。この操作ノブ１をいずれかの方向に回転させると、２系統のスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点が操作ノブ１の回転動作に連動してオンオフされる。
【０００４】
スイッチ２Ａ，２Ｂの可動接点側はそれぞれグラウンド電位点に接続され、固定接点側はそれぞれ抵抗３Ａ，３Ｂとシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂの直列回路を介してデコードロジック回路５に接続されている。ここで、これら２系統のスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点の位置関係は、位相差が９０度のＡ相とＢ相よりなる２相のパルス信号を生成出力するように設定されている。
【０００５】
抵抗３Ａ，３Ｂとシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂの接続点は、それぞれ抵抗６Ａ，６Ｂを介して電源Ｖｃｃに接続されるとともに、コンデンサ７Ａ，７Ｂを介してグラウンド電位点に接続されている。
【０００６】
このような構成において、抵抗３Ａ，３Ｂとシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂの接続点の電位に着目すると、２系統のスイッチ２Ａ，２Ｂの接点が閉じられてオンになるとそれぞれグラウンド電位になり、接点が開かれてオフになるとプルアップ抵抗６Ａ，６ＢによりそれぞれＶｃｃの電位になる。
【０００７】
スイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点に着目すると、接点接触時にはチャタリングが発生したり、接点が振動した時にはバウンスが発生することがあり、Ａ相信号およびＢ相信号としての接点出力信号が不安定になることがある。そこで、これら出力信号の不安定さを取り除くために抵抗３Ａ，３Ｂとコンデンサ７Ａ，７Ｂによりそれぞれ低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を構成するとともに、ヒステリシス特性を持ったシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂにより波形整形を行う。
【０００８】
シュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂにより波形整形されたＡ相、Ｂ相信号はデコードロジック回路５に入力される。デコードロジック回路５は、これらシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂから入力されるＡ相、Ｂ相信号に基づき、ロータリーエンコーダとしての回転方向および回転角度を検出する。
【０００９】
特許文献１には、ロータリーエンコーダの出力信号に含まれるチャタリングノイズを除去するインタフェース回路について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２５７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、スイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点にはオン状態において必ず接触抵抗が存在するが、回転ノブ１の回転角度によっては、図５に示すように、機械的な接点が接触するかしないかの微妙なポイントが複数個所存在し、それらのポイントではＡ相またはＢ相の電位が図６（ｂ）の信号Ｓｂに示すように中間電位Ｖｍｅｄとなる場合がある。
【００１２】
図６は、図４の動作を説明する波形図である。図６において、（ａ）は抵抗３Ａのスイッチ２Ａ側における信号Ｓａを示し、（ｂ）は抵抗３Ａのシュミットトリガ回路４Ａ側における信号Ｓｂを示している。信号Ｓｂにおける中間電位Ｖｍｅｄは、プルアップ抵抗６Ａ，６Ｂとフィルタ抵抗３Ａ，３Ｂとスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点の接触抵抗に基づき発生する。
【００１３】
しかし、図６（ｂ）の信号Ｓｂにおける中間電位Ｖｍｅｄの状態において、ちょっとしたわずかな振動が加えられると、回転ノブ１を回転させていないのにもかかわらずＡ相またはＢ相信号が回転ノブ１が回転されたのと同様に変化することになり、デコードロジック回路５は回転ノブ１が回転されたものとして誤認識してしまう恐れがある。
【００１４】
なお、このような中間電位Ｖｍｅｄの発生は、回転ノブ１の回転操作時にクリック感のない無段階回転型のロータリーエンコーダで顕著であり、中間電位Ｖｍｅｄの発生に伴う誤認識の発生を防止するための対策が求められている。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決するものであり、その目的は、中間電位の発生を防止でき、回転ノブの回転誤認識のないロータリーエンコーダを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、
回転体の回転に連動して機械的接点をオンオフさせ、互いに位相の異なる２相のパルス信号を出力するように構成されたロータリーエンコーダにおいて、
前記機械的接点の出力系統に機械的接点がオフの状態では前記パルス信号を強制的にハイレベルに設定するレベル設定手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のロータリーエンコーダにおいて、
前記レベル設定手段は、２値化された制御信号に応じてハイレベル状態とハイインピーダンス状態を設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダにおいて、
前記レベル設定手段の後段に、２値化された制御信号に基づいて前記２相のパルス信号のレベルを一定期間保持する中間電位対策ロジックを設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載のロータリーエンコーダにおいて、
前記中間電位対策ロジックは、前記２相のパルス信号のレベルを前記２値化された制御信号に基づいてサンプリングするＤ型フリップフロップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、機械的な接点が接触するかしないかの微妙なポイントにおいて発生していた中間電位状態を、抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の中間電位対策ロジック９の具体例を示すブロック図である。
【図３】図１の動作を説明する波形図である。
【図４】従来の構成例を示すブロック図である。
【図５】機械的接点の一例を示す説明図である。
【図６】図４の動作を説明する波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１では、図４のプルアップ抵抗に代えて、双方向バッファ８Ａ，８Ｂとたとえば図２に示すように構成された中間電位対策ロジック９を設けている。
【００２３】
すなわち、双方向バッファ８Ａの入力端子は電源Ｖｃｃに接続されて出力端子はシュミットトリガ回路４Ａの入力端子に接続され、双方向バッファ８Ｂの入力端子は電源Ｖｃｃに接続されて出力端子はシュミットトリガ回路４Ｂの入力端子に接続されている。これら双方向バッファ８Ａ，８Ｂの出力イネーブル端子は、中間電位対策ロジック９の出力イネーブル端子ＯＥに接続されている。
【００２４】
中間電位対策ロジック９の入力端子Ｅにはシュミットトリガ回路４Ａの出力端子が接続されて入力端子Ｆにはシュミットトリガ回路４Ｂの出力端子が接続され、出力端子Ｇ，Ｈにはデコードロジック５が接続されている。
【００２５】
中間電位対策ロジック９は、たとえば図２に示すように、２個のＤ型フリップフロップ９１，９２とクロック発振回路９３とで構成されている。Ｄ型フリップフロップ９１のＤ端子は中間電位対策ロジック９の入力端子Ｅに接続され、Ｄ型フリップフロップ９２のＤ端子は中間電位対策ロジック９の入力端子Ｆに接続され、Ｄ型フリップフロップ９１のＱ端子は中間電位対策ロジック９の出力端子Ｇに接続され、Ｄ型フリップフロップ９２のＱ端子は中間電位対策ロジック９の出力端子Ｈに接続されている。
【００２６】
図２に示す中間電位対策ロジック９の動作を説明する。
第１のＤ型フリップフロップ９１は、シュミットトリガ回路４ＡからＤ端子に入力されるＡ相信号をクロック発振回路９３からクロック端子に入力される出力イネーブル信号Ｓｏｅの立ち上がりエッジでサンプリングし、Ｑ端子からデコードロジック５の一方の入力端子に入力する。
【００２７】
第２のＤ型フリップフロップ９２は、シュミットトリガ回路４ＡからＤ端子に入力されるＢ相信号をクロック発振回路９３からクロック端子に入力される出力イネーブル信号Ｓｏｅの立ち上がりエッジでサンプリングし、Ｑ端子からデコードロジック５の他方の入力端子に入力する。
【００２８】
クロック発振回路９３の出力端子は、２個のＤ型フリップフロップ９１，９２のクロック端子に接続されるとともに、中間電位対策ロジック９の出力イネーブル端子ＯＥに接続されている。
【００２９】
図３は、図１の動作を説明する波形図である。図３において、（ａ）は抵抗３Ａのスイッチ２Ａ側における信号Ｓａを示し、（ｂ）は抵抗３Ａのシュミットトリガ回路４Ａ側における信号Ｓｂを示し、（ｃ）は中間電位対策ロジック９から出力される出力イネーブル信号Ｓｏｅを示している。
【００３０】
回転ノブ１を右回りまたは左回りに回転させると、この回転に連動してスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点がオンオフされ、図３（ａ）に示すようなＡ相信号ＳａおよびＡ相信号Ｓａに対して９０度位相のずれた図示しないＢ相信号が出力される。
【００３１】
これらＡ相，Ｂ相信号は、シュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂと双方向バッファ８Ａ，８Ｂの接続点にそれぞれ入力される。双方向バッファ８Ａ，８Ｂは、出力イネーブル信号Ｓｏｅのレベルを図３（ｃ）に示すように制御することにより、ハイレベル状態とハイインピーダンス状態を繰り返す。
【００３２】
双方向バッファ８Ａ，８Ｂがハイインピーダンス状態の時にスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点がオンになって固定接点側がグラウンド電位点に接続されると、コンデンサ７Ａ，７Ｂに充電された電荷が抵抗３Ａ，３Ｂを通してグラウンド電位点に放電される。そして、出力イネーブル信号Ｓｏｅのレベル制御に応じて双方向バッファ８Ａ，８Ｂがハイレベル状態に駆動されると、再びコンデンサ７Ａ，７Ｂに電荷が充電蓄積される。
【００３３】
そして、前述のように、中間電位対策ロジック９を構成するＤ型フリップフロップ９１，９２により、Ａ相信号，Ｂ相信号の出力レベルを出力イネーブル信号Ｓｏｅの立ち上がりエッジでサンプリングされた状態に維持することができ、出力イネーブル信号Ｓｏｅで双方向バッファ８Ａ，８Ｂをハイレベル状態とハイインピーダンス状態に切り換えることによって不安定になることを回避できる。
【００３４】
また、双方向バッファ８Ａ，８Ｂがハイインピーダンス状態の時にスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点がオフになると、コンデンサ７Ａ，７Ｂに充電された電荷により、双方向バッファ８Ａ，８Ｂはハイレベル状態に維持される。そして、出力イネーブル信号Ｓｏｅのレベル制御により双方向バッファ８Ａ，８Ｂがハイレベル状態に駆動されると、コンデンサ７Ａ，７Ｂにはさらに電荷が充電蓄積される。
【００３５】
これらにより、スイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点が接触するかしないかの微妙なポイントにおいても、図３の（ｂ）に示すように、抵抗３Ａのシュミットトリガ回路４Ａ側における信号Ｓｂに従来のような中間電位が発生することはない。
【００３６】
スイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点のオンオフに伴って発生することがあるチャタリングや接点が振動した時に発生することがあるバウンスに起因する出力信号の不安定さは、図４の従来例と同様に、抵抗３Ａ，３Ｂとコンデンサ７Ａ，７ＢによりそれぞれＬＰＦを構成するとともに、ヒステリシス特性を持ったシュミットトリガ回路４Ａ，４Ｂにより波形整形を行うことで取り除くことができる。
【００３７】
すなわち、図４の従来例ではプルアップ抵抗６Ａ，６Ｂによりスイッチ２Ａ，２Ｂの接点開放時におけるハイレベル状態を実現していたのに対し、本発明では図１に示すように双方向バッファ８Ａ，８Ｂをハイレベルに駆動することにより接点開放時におけるハイレベル状態を実現している。
【００３８】
デコードロジック回路５は、中間電位対策ロジック９から入力される安定化されたＡ相，Ｂ相信号に基づいて、図４と同様に、ロータリーエンコーダとしての回転方向および回転角度を検出する。
【００３９】
これにより、中間電位の発生を防止でき、回転ノブの回転誤認識のないロータリーエンコーダを実現できる。
【００４０】
なお、出力イネーブル信号Ｓｏｅのデューティ比や周波数を変えることによりスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点の接触抵抗を測定し、その接触抵抗の大きさに基づきスイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点のオンオフ状態を検出するようにしてもよい。
【００４１】
また、このとき、接触抵抗が大きい方から小さくなる時は閾値を低く設定し、接触抵抗が小さい方から大きくなる時は閾値を高く設定してヒステリシス特性を持たせることにより、誤動作を抑止できる。
【００４２】
さらに、スイッチ２Ａ，２Ｂの機械的な接点の中間接触状態が一定時間以上継続した場合には、ユーザーに対してその旨の警告を与えて適切な対応を促すことにより、ロータリーエンコーダの不具合に起因するロータリーエンコーダを組み込んだ装置の動作の停止時間を短縮して装置の稼働率を高めることができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、機械的な接点が接触するかしないかの微妙なポイントにおける中間電位の発生を防止でき、回転ノブの回転誤認識のないロータリーエンコーダを実現でき、電子測定器の測定条件設定手段をはじめ、各種装置の条件設定手段としての組み込みに好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１  回転ノブ
２  スイッチ
３  抵抗
４  シュミットトリガ回路
５  デコードロジック
７  コンデンサ
８  双方向バッファ
９  中間電位対策ロジック
９１，９２  Ｄ型フリップフロップ
９３  クロック発振回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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