(57)【要約】【課題】９０度位相差２相パルスエンコーダで、各相のデューティが５０％から外れている場合や２相の位相差が９０度からずれている場合でも正確な速度の検出を可能にする。【解決手段】一定の周期で、その周期内に検出したパルスエッジの数を、前回周期の最終パルスエッジと今回周期の最終パルスエッジの時間間隔で除算する事により、速度を求める速度検出装置において、速度検出に用いるパルスエッジの数を４の倍数に切り下げる。  また、速度検出に用いる時間間隔を４の倍数に切り下げたパルスエッジ間の時間間隔とする。【選択図】図３
2019049504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が９０度ずれた２つの方形波信号を用い、一定の周期で、その周期内に検出した方形波信号のパルスエッジの数を、前回周期の最終パルスエッジと今回周期の最終パルスエッジの時間間隔で除算する事により、速度を求める速度検出装置において、速度検出に用いるパルスエッジの数を４の倍数に切り下げ、速度検出に用いる時間間隔を、４の倍数に切り下げたパルスエッジ間の時間間隔とした速度検出装置。
【請求項２】
一定の速度検出周期の終わりを表すインターバル信号からインターバル信号の直前のパルスエッジまでの時間間隔BCC0を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の２つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC1を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の３つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC2を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の４つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC3を測定する手段を備え、速度検出に用いる時間間隔を、今回周期内に検出した方形波信号のパルスエッジの数を４で除算した余りに応じて、
余りが０の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC0
余りが１の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC1
余りが２の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC2
余りが３の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC3
とすることを特徴とする請求項１記載の速度検出装置。
【請求項３】
位相が９０度ずれた２つの方形波信号を用い、方形波信号のパルスエッジの数とパルスエッジ間の時間間隔を用いて速度を求める速度検出装置において、各パルスエッジ間の時間間隔から１パルスエッジ速度を求め、１パルスエッジ速度の４回移動平均により速度を求める速度検出装置。
【請求項４】
一定の速度検出周期の終わりを表すインターバル信号からインターバル信号の直前のパルスエッジまでの時間間隔BCC0を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の２つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC1を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の３つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC2を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の４つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC3を測定する手段を備え、１パルスエッジ速度を、速度検出周期内に検出したパルスエッジの数に応じて、
１個の場合、
今回１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC0）
2個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC1）
後続１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC1−今回のBCC0）
３個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC2）
中間１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC2−今回のBCC1）
後続１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC1−今回のBCC0）
とすることを特徴とする請求項３記載の速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相が９０度ずれた２つの方形波信号を出力するエンコーダの信号を用いてモータ等の速度を計測する速度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の動作速度を計測する方法は多数あるが、その一つに、位相が９０度ずれた２つの方形波信号を用いて、その信号の周波数で速度を計測する方法がある。エンコーダと呼ばれる信号発生器をモータ等に接続し、モータ等の動作速度に比例した周波数の信号を発生させる。  速度検出装置はこの信号を受け、モータ等の動作速度に変換する。
【０００３】
エンコーダの信号周波数をモータ等の動作速度に変換する方法は多数あるが、本発明で対象としているのは、一定の速度検出周期で、その速度検出周期内に検出した方形波信号のパルスエッジの数を、前回の速度検出周期の最終パルスエッジと今回の速度検出周期の最終パルスエッジの時間間隔で除算する事により速度を求める方法である。
【０００４】
方形波信号のパルスエッジは、方形波の１周期に、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの２個あるので、位相が９０度ずれた２つの方形波信号の１周期には４個のパルスエッジがある。方形波信号のデューティが５０％の場合は、それぞれのパルスエッジ間の時間間隔は等しくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１１０４０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】高橋大樹著  「インクリメンタルエンコーダによる二つの速度検出方式を用いた速度制御システムの高精度化」  中央大学大学院研究年報  理工学研究科篇, 第39号/2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記の速度検出装置では前記エンコーダ信号の方形波のデューティが５０％から外れている場合や２つの方形波信号の位相差が９０度からずれている場合は、モータ等が一定の速度で動作していても、パルスエッジの周期が一定にならず検出速度に誤差が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
位相が９０度ずれた２つの方形波信号から、４逓倍回路によりパルスエッジを検出する場合、方形波のデューティが５０％から外れている場合や２つの方形波信号の位相差が９０度からずれている場合には、パルスエッジ４個周期でパルスエッジ間の時間間隔が不揃いになる。このため、一定の速度検出周期内に検出したパルスエッジの数を、前回周期の最終パルスエッジと今回周期の最終パルスエッジの時間間隔で除算して速度を求めると検出速度に誤差が生じる。
【０００９】
パルスエッジ４個周期でパルスエッジ間の時間間隔が不揃いになるのだから、パルスエッジ４個を１単位として扱えば１単位間の時間間隔に不揃いはなくなる。したがって、一定の速度検出周期内に検出したパルスエッジ４個を１単位とした単位数を、前回周期の最終パルスエッジと今回周期のパルスエッジ４個を１単位とした最終単位のパルスエッジの時間間隔で除算して速度を求めれば検出速度に誤差が生じない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、位相が９０度ずれた２つの方形波信号を出力するエンコーダの信号を用いてモータ等の速度を計測する場合、方形波のデューティが５０％から外れている場合や２つの方形波信号の位相差が９０度からずれている場合でも正確な速度の検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、パルスエッジ４個を１単位とした速度検出時間を求めるためのパルスエッジ間隔測定区間を示す。
【図２】図２は、図１のパルスエッジ間隔を測定するためのブロック構成例を示す。
【図３】図３は、パルスエッジ４個を１単位とした速度検出時間の求め方を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
パルスエッジ４個を１単位とした速度検出時間を求める方法と、その時間を用いた速度検出方法を説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、一定の速度検出周期の終わりを表すインターバル信号から、インターバル信号の直近４個のパルスエッジまでの時間間隔を示している。  インターバル信号に近い方から順にBCC0、BCC1、BCC2、BCC3とする。
【００１４】
図２に、BCC0、BCC1、BCC2、BCC3を測定するブロック図の例を示す。２つの方形波信号を４逓倍回路２１に通して、各信号の立ち上がり、立ち下がりのパルスエッジを検出する。  パルスエッジの数は不図示のカウンタで計数する。
【００１５】
パルスエッジの時間間隔を測定するために、パルスエッジの周期より十分短い周期のベースクロックを入力し、その数を計数するカウンタを２種類使用する。  ベースクロックカウンタ２２は４逓倍回路の出力であるパルスエッジによりカウンタをクリアし、速度検出周期のインターバル信号で計数値をラッチする。ベースクロックカウンタ２３、２４および２５は、４逓倍回路の出力であるパルスエッジによりカウンタを前段カウンタの計数値でプリセットし、速度検出周期のインターバル信号で計数値をラッチする。図２に示すようにベースクロックカウンタ２２、２３、２４，２５の順に接続し、インターバル信号の直近４個のパルスエッジからインターバル信号までのベースクロック数を計数する。
【００１６】
図３に、速度検出周期内に検出したパルスエッジの数と速度検出時間の関係を示す。速度検出時間は、速度検出周期内に検出したパルスエッジの数を４で除算した余りに応じて、
余りが０の場合、
速度検出時間＝速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC0）×ベースクロック周期
余りが１の場合、
速度検出時間＝速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC1）×ベースクロック周期
余りが２の場合、
速度検出時間＝速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC2）×ベースクロック周期
余りが３の場合、
速度検出時間＝速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC3）×ベースクロック周期
となる。
速度は、
今回速度＝（速度検出周期内に検出したパルスエッジの数−前記余り）／速度検出時間
として求める。
【００１７】
速度検出周期内に検出したパルスエッジの数が４未満の場合は前記計算を適用できない。この場合、各パルスエッジ間の時間間隔から１パルスエッジ速度を求めて、１パルスエッジ速度の４回移動平均により速度を求める。このようにすることにより速度検出周期内に検出したパルスエッジの数が４未満の場合でも、パルスエッジ４個を１単位とした速度検出ができる。
１パルスエッジ速度は次のように求める。  速度検出周期内に検出したパルスエッジの数に応じて、
１個の場合、
今回１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC0）×ベースクロック周期）
2個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC1）×ベースクロック周期）
後続１パルスエッジ速度＝1／（（今回のBCC1−今回のBCC0）×ベースクロック周期）
３個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋（前回のBCC0−今回のBCC2）×ベースクロック周期）
中間１パルスエッジ速度＝1／（（今回のBCC2−今回のBCC1）×ベースクロック周期）
後続１パルスエッジ速度＝1／（（今回のBCC1−今回のBCC0）×ベースクロック周期）
このように各１パルスエッジ速度が測定できるので、１パルスエッジ速度の４回移動平均により速度を求める。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
サーボモータ等の正確かつ安定した速度の検出が必要な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
２１  ４逓倍回路
２２  クリア付きベースクロックカウンタ
２３  プリセット付きベースクロックカウンタ
２４  プリセット付きベースクロックカウンタ
２５  プリセット付きベースクロックカウンタ
【図１】
2019049504.tif 000003
【図２】
2019049504.tif 000004
【図３】
2019049504.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月27日(2018.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が９０度ずれた２つの方形波信号を用い、一定の周期で、その周期内に検出した方形波信号のパルスエッジの数を、前回周期の最終パルスエッジと今回周期の最終パルスエッジの時間間隔で除算する事により、速度を求める速度検出装置において、速度検出に用いるパルスエッジの数を４の倍数に切り下げ、速度検出に用いる時間間隔を、４の倍数に切り下げたパルスエッジ間の時間間隔とした速度検出装置。
【請求項２】
一定の速度検出周期の終わりを表すインターバル信号からインターバル信号の直前のパルスエッジまでの時間間隔BCC0を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の２つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC1を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の３つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC2を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の４つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC3を測定する手段を備え、速度検出に用いる時間間隔を、今回周期内に検出した方形波信号のパルスエッジの数を４で除算した余りに応じて、
余りが０の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC0
余りが１の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC1
余りが２の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC2
余りが３の場合、
速度検出に用いる時間間隔＝速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC3
とすることを特徴とする請求項１記載の速度検出装置。
【請求項３】
位相が９０度ずれた２つの方形波信号を用い、方形波信号の各パルスエッジ間の時間間隔から１パルスエッジ速度を求め、１パルスエッジ速度の４回移動平均により速度を求める速度検出装置において、一定の速度検出周期の終わりを表すインターバル信号からインターバル信号の直前のパルスエッジまでの時間間隔BCC0を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の２つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC1を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の３つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC2を測定する手段と、インターバル信号からインターバル信号の４つ前のパルスエッジまでの時間間隔BCC3を測定する手段を備え、１パルスエッジ速度を、速度検出周期内に検出したパルスエッジの数に応じて、
１個の場合、
今回１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC0）
２個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC1）
後続１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC1−今回のBCC0）
３個の場合、
先行１パルスエッジ速度＝1／（速度検出周期＋前回のBCC0−今回のBCC2）
中間１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC2−今回のBCC1）
後続１パルスエッジ速度＝1／（今回のBCC1−今回のBCC0）
とすることを特徴とする速度検出装置。