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JP6903543B2 - ABZ phase divider - Google Patents
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Description

本発明は、高い分解能のインクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号、およびZ相信号の分周処理に関するものである。 The present invention relates to frequency division processing of A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signal output by a high-resolution incremental encoder.

モータなどの駆動装置や、その他製造装置、搬送装置などのローラにインクリメンタルエンコーダを取り付けて、回転体や移動体の速度、移動距離、あるいは変移角度の検出が従来から実施されている。該インクリメンタルエンコーダには、回転の正転と逆転を検出するために、90度位相差のパルス列であるA相信号とB相信号を出力するもの、これに加えてさらに、1回転するごとに1つのパルスであるZ相信号を出力するものがある。 Incremental encoders are attached to drive devices such as motors and rollers such as other manufacturing devices and conveyors to detect the speed, moving distance, or shifting angle of a rotating body or moving body. The incremental encoder outputs A-phase signals and B-phase signals, which are pulse trains with a 90-degree phase difference, in order to detect forward and reverse rotations, and in addition, 1 for each rotation. Some output a Z-phase signal, which is one pulse.

また、該インクリメンタルエンコーダが出力する1回転あたりのパルス数(インクリメンタル信号の数)は、従来の制御装置では600PPR(PPRはPulse Per Roundである)、1024PPRなど通常の精度のものが使用されていた。
そして近年の制御装置では、検出する速度や変移角度に高い精度が必要なとき、9600PPR、19200PPRや、8192PPRなどのインクリメンタルエンコーダが用いられるようになった。この高い精度のインクリメンタルエンコーダは出力するA相信号、B相信号、およびZ相信号の周波数も高いものとなった。
かような高い精度のインクリメンタルエンコーダを使用するとき、組み合わせて使用するモータの駆動装置などは、新規に開発するかモデルチェンジを行って、前記インクリメンタルエンコーダのインターフェィスを準備し使用されている。
Further, the number of pulses per rotation (the number of incremental signals) output by the incremental encoder is 600 PPR (PPR is Pulse Per Round), 1024 PPR, or the like, which has a normal accuracy, in the conventional control device. ..
In recent years, in control devices, incremental encoders such as 9600PPR, 19200PPR, and 8192PPR have come to be used when high accuracy is required for the detection speed and the transition angle. This high-precision incremental encoder has a high frequency of output A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signal.
When such a high-precision incremental encoder is used, the motor drive device and the like used in combination are newly developed or remodeled to prepare and use the interface of the incremental encoder.

一方前記インクリメンタルエンコーダは、モータの駆動装置と組み合わせて使用するだけでなく、従来や他社製の表示装置やモニタ装置、あるいは他の制御装置など別の機器と同時に使用するニーズがある。このようなときに、かような別の機器は高い精度、ひいては高い周波数のインクリメンタルエンコーダに対応しておらず、使用ができない不都合があった。 On the other hand, there is a need for the incremental encoder not only to be used in combination with a motor drive device, but also to be used at the same time as another device such as a conventional or third-party display device, monitor device, or other control device. In such a case, such another device does not support a high-precision, high-frequency incremental encoder, and has a disadvantage that it cannot be used.

これの解決策として、信号を分周して使用する方法があり、前記インクリメンタルエンコーダが出力する1つの信号、例えばA相信号を分周することは周知の技術である。これは例えば、8192PPRのインクリメンタルエンコーダのA相信号を8分の1に分周すれば、1024PPRの信号となる。 As a solution to this, there is a method of dividing a signal and using it, and it is a well-known technique to divide one signal output by the incremental encoder, for example, an A-phase signal. For example, if the A-phase signal of the 8192PPR incremental encoder is divided by one-eighth, it becomes a 1024PPR signal.

また上記とは別の解決策として、前記インクリメンタルエンコーダが出力する2つのA相信号とB相信号を分周する技術は、特許文献1と特許文献2にて公開されている。
該特許文献1では、2分の1の分周回路を従属に接続し、A相信号とB相信号を分周する技術が公開されている。また前記特許文献2では、分周比Eによる分周回路が公開されており、該分周比Eは2のべき乗分の1の分周比に依らないと推定される。
Further, as a solution different from the above, a technique for dividing the two A-phase signals and the B-phase signals output by the incremental encoder is disclosed in Patent Documents 1 and 2.
Patent Document 1 discloses a technique in which a half frequency dividing circuit is subordinately connected to divide an A-phase signal and a B-phase signal. Further, in Patent Document 2, a frequency division circuit based on the frequency division ratio E is disclosed, and it is presumed that the frequency division ratio E does not depend on the frequency division ratio of 1 / power of 2.

特開平5−99947号広報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-99947 Public Relations 特開平7−12588号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-12588

前記特許文献1と特許文献2ではともに、前記インクリメンタルエンコーダが出力する信号のうち、A相信号とB相信号の分周に関するものであり、Z相信号の分周については記載がないようである。ここで、インクリメンタルエンコーダがA相信号、B相信号のみならず、Z相信号も出力するときは、これらの3つの信号を全て分周するA相信号、B相信号、およびZ相信号の分周装置(以下に、ABZ相の分周装置と称す)が必要である。
すなわち本発明の課題は、単に分周するのではなく、元のA相信号、B相信号、およびZ相信号の相互の位相関係を保持して分周を行う前記ABZ相の分周装置を実現することである。
Both Patent Document 1 and Patent Document 2 relate to the division of the A-phase signal and the B-phase signal among the signals output by the incremental encoder, and do not seem to describe the division of the Z-phase signal. .. Here, when the incremental encoder outputs not only the A-phase signal and the B-phase signal but also the Z-phase signal, the A-phase signal, the B-phase signal, and the Z-phase signal that divide all three signals are divided. A frequency divider (hereinafter referred to as an ABZ phase frequency divider) is required.
That is, the subject of the present invention is to provide the ABZ phase frequency divider device that divides the frequency by maintaining the mutual phase relationship between the original A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signal, instead of simply dividing the frequency. It is to be realized.

上記課題を本発明においては、次のように解決する。
(1)本発明は、インクリメンタルエンコーダと、該インクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号、およびZ相信号を入力とするABZ相の分周装置で構成され、該ABZ相の分周装置に特徴がある。そして前記インクリメンタルエンコーダは、回転に応じて90度位相差のパルス列である前記A相信号とB相信号を出力するとともに、1回転するごとに前記Z相信号を出力する。
In the present invention, the above problems are solved as follows.
(1) The present invention comprises an incremental encoder and an ABZ phase frequency divider that inputs an A-phase signal, a B-phase signal, and a Z-phase signal output by the incremental encoder. There is a feature in. Then, the incremental encoder outputs the A-phase signal and the B-phase signal, which are pulse trains having a phase difference of 90 degrees according to the rotation, and outputs the Z-phase signal for each rotation.

また前記分周装置は、パルス変換器とカウンタを内蔵し、該パルス変換器は前記A相信号とB相信号を入力して、該A相信号とB相信号の周波数を整数倍した周波数となる逓倍信号と、前記インクリメンタルエンコーダの回転方向を示す回転方向信号を検出する。次に前記カウンタは、前記逓倍信号、前記回転方向信号、および前記Z相信号を入力とするアップダウンカウンタであり、該カウンタは前記回転方向信号に応じて前記逓倍信号をアップ、またはダウンカウントしてカウント値を出力し、さらに該カウンタは、前記Z相信号がアクティブとなったとき前カウント値をクリアするものである。 Further, the frequency divider has a built-in pulse converter and a counter, and the pulse converter inputs the A-phase signal and the B-phase signal to obtain a frequency obtained by multiplying the frequencies of the A-phase signal and the B-phase signal by an integral number. The multiplication signal and the rotation direction signal indicating the rotation direction of the incremental encoder are detected. Next, the counter is an up / down counter that inputs the multiplication signal, the rotation direction signal, and the Z phase signal, and the counter ups or down counts the multiplication signal according to the rotation direction signal. outputs a count value each, further the counter, the Z-phase signal is to clear the previous SL count value when it becomes active.

そして本発明は、前記分周装置にセレクタ、分周AB相発生器、複数個の分周Z相パルス幅設定器、およびコンパレータを設けることを特徴とし、該セレクタは、前記カウンタが出力するカウント値から連続した2ビットの信号を選択して出力する。次に前記分周AB相発生器は、該2ビットの信号から前記A相信号とB相信号の位相関係を保持しつつ周波数を分周比1/K(Kは正の整数)にて分周した、分周A相信号と分周B相信号を生成することを特としている。 The present invention is characterized in that the frequency dividing device is provided with a selector, a frequency dividing AB phase generator, a plurality of frequency dividing Z phase pulse width setting devices, and a comparator, and the selector is a count output by the counter. A continuous 2-bit signal is selected from the value and output. Next, the frequency dividing AB phase generator divides the frequency from the 2-bit signal by a frequency dividing ratio of 1 / K (K is a positive integer) while maintaining the phase relationship between the A phase signal and the B phase signal. It was peripheral, and the feature to generate a division a-phase signal and the divided B-phase signal.

続いて前記複数個の分周Z相パルス幅設定器、およびコンパレータは、前記カウント値を常時監視して、前記カウント値がゼロを基点にパルス幅が前Z相信号に対して、前記分周比1/Kの逆数倍Kとなるパルス幅であって、前記Z相信号に同期した分周Z相信号を生成することを特としている。 Then the plurality of dividing Z phase pulse width setting unit, and a comparator monitors the count value always the pulse width count value as a base point to zero for the previous SL Z phase signal, the partial a pulse width which is a reciprocal of K of division ratio 1 / K, is a feature to produce the divided Z-phase signal in synchronization with the Z-phase signal.

かように本発明は、前記A相信号、B相信号、およびZ相信号を分周した前分周A相信号、分周B相信号、および分周Z相信号を生成することを特としたABZ相の分周装置である。 Such the present invention, especially in that the A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signals divided from pre Symbol dividing A-phase signal, for generating a frequency division B-phase signal, and dividing the Z-phase signal It is an ABZ phase frequency divider.

(2)さらに前記ABZ相の分周装置において、前記複数個の分周Z相パルス幅設定器の値を所定の値に変更することにより、分周Z相信号のパルス幅を可変としたことを特徴とするABZ相の分周装置である。 (2) Further, in the ABZ phase frequency divider device, the pulse width of the frequency division Z phase signal is made variable by changing the values of the plurality of frequency division Z phase pulse width setters to predetermined values. This is an ABZ phase frequency divider.

本発明の効果は、高い分解能のインクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号および、Z相信号が高い周波数であっても、本発明のABZ相の分周装置を用いることにより、低い周波数の分周A相信号、分周B相信号および、分周Z相信号を得ることができる。
これにより高い分解能のインクリメンタルエンコーダを、性能が優れた近年の制御装置と組み合わせて使用するほか、同時に従来や他社製の表示装置やモニタ装置、あるいは別の制御装置などと使用することが可能となる。
The effect of the present invention is that even if the A-phase signal, the B-phase signal, and the Z-phase signal output by the high-resolution incremental encoder have a high frequency, a low frequency can be obtained by using the ABZ-phase frequency divider of the present invention. A frequency-divided A-phase signal, a frequency-divided B-phase signal, and a frequency-divided Z-phase signal can be obtained.
This makes it possible to use a high-resolution incremental encoder in combination with a recent control device with excellent performance, and at the same time, use it with a conventional or third-party display device, monitor device, or another control device. ..

本発明の実施例の構成を示すブロック図である。(実施例1)It is a block diagram which shows the structure of the Example of this invention. (Example 1) パルス変換器11とカウンタ12の動作を説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the operation of a pulse converter 11 and a counter 12. (Example 1) 図2の一部を拡大して説明する図である。(実施例1)It is a figure which expands and explains a part of FIG. (Example 1) セレクタ13の詳細を説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the detail of a selector 13. (Example 1) 分周A相信号A2と分周B相信号B2の生成を説明する図である。 (実施例1)It is a figure explaining the generation of the frequency division A phase signal A2 and the frequency division B phase signal B2. (Example 1) 分周Z相信号Z2を生成するしくみを説明する図である。 (実施例1と実施例2)It is a figure explaining the mechanism which generates the frequency division Z phase signal Z2. (Example 1 and Example 2) 分周Z相信号Z2の生成を説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the generation of the frequency division Z phase signal Z2. (Example 1)

以下に、本発明の実施例の図を示して説明を行う。図1は第1の実施例の構成を説明し、図2から図7は第1の実施例の各部の動作を詳細に説明し、図6と表2は第2の実施例を説明するものである。 Hereinafter, a diagram of an embodiment of the present invention will be shown and described. FIG. 1 describes the configuration of the first embodiment, FIGS. 2 to 7 explain the operation of each part of the first embodiment in detail, and FIGS. 6 and 2 explain the second embodiment. Is.

図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図であり、図中の1と2はそれぞれ、インクリメンタルエンコーダと本発明によるABZ相の分周装置である。該インクリメンタルエンコーダ1はA相信号A1、B相信号B1、およびZ相信号Z1を出力し、該A相信号A1とB相信号B1は90度位相差で回転に応じて生成されるパルス列であり、回転方向が変わると位相差は逆となる。また、前記インクリメンタルエンコーダ1は1回転するごとに、前記Z相信号Z1を出力する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention, in which 1 and 2 are an incremental encoder and an ABZ phase frequency divider according to the present invention, respectively. The incremental encoder 1 outputs an A-phase signal A1, a B-phase signal B1, and a Z-phase signal Z1, and the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 are pulse trains generated according to rotation with a 90-degree phase difference. , When the rotation direction changes, the phase difference becomes opposite. Further, the incremental encoder 1 outputs the Z-phase signal Z1 for each rotation.

次に前記ABZ相の分周装置2は、図示する11から24の機器を内蔵し、11と12は周知の機器であり、13以降の機器が本発明の特徴を構成するものである。
始めに11と12はそれぞれパルス変換器とカウンタであり、該パルス変換器11は、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1とB相信号B1を入力し、逓倍信号と回転方向信号DRを出力する。該逓倍信号は前記A相信号A1の周波数の1倍、2倍、または4倍の周波数であるが、前記図1では4倍の場合にて逓倍信号4Fとしている。
Next, the ABZ phase frequency dividing device 2 incorporates the devices 11 to 24 shown in the figure, 11 and 12 are well-known devices, and the devices 13 and later constitute the features of the present invention.
First, 11 and 12 are a pulse converter and a counter, respectively, and the pulse converter 11 inputs the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 output by the incremental encoder 1 and inputs a multiplication signal and a rotation direction signal DR. Is output. The multiplied signal has a frequency of 1, 2, or 4 times the frequency of the A-phase signal A1, but in FIG. 1, the multiplied signal is 4F when the frequency is 4 times.

続いて前記カウンタ12は、前記逓倍信号4F、回転方向信号DR、およびZ相信号Z1を入力してカウント値Cを出力する。さらに説明すると該カウンタ12はアップダウンカウンタであり、前記回転方向信号DRに応じて前記逓倍信号4Fをアップ、またはダウンにて計数しカウント値Cを出力する。ここで前記図1では、該カウント値Cをn桁の2進数にて、C(n−1)、C(n−2)、〜C0とも表記している。
そして、該パルス変換器11とカウンタ12の動作は、後の図2と図3にてさらに説明を行う。
Subsequently, the counter 12 inputs the multiplication signal 4F, the rotation direction signal DR, and the Z-phase signal Z1 and outputs the count value C. Further, the counter 12 is an up / down counter, and the multiplication signal 4F is counted up or down according to the rotation direction signal DR, and a count value C is output. Here, in FIG. 1, the count value C is expressed as C (n-1), C (n-2), and ~ C0 in n-digit binary numbers.
The operations of the pulse converter 11 and the counter 12 will be further described later with reference to FIGS. 2 and 3.

同じく図1において、13と14はそれぞれセレクタとNXORゲートである。始めに該セレクタ13は前記カウンタ12によるカウント値Cと、分周比1/K(Kは2のべき乗)に対応した選択信号Sを入力とし、該選択信号Sは図示しないマイクロコンピュータから出力されるものである。そして前記セレクタ13は、該選択信号Sにて前記カウンタCの連続した2ビットを選択して、上位桁のビットをY1から、下位桁のビットをY0から出力する。 Similarly, in FIG. 1, 13 and 14 are a selector and an NXOR gate, respectively. First, the selector 13 inputs a count value C by the counter 12 and a selection signal S corresponding to a division ratio of 1 / K (K is a power of 2), and the selection signal S is output from a microcomputer (not shown). It is a thing. Then, the selector 13 selects two consecutive bits of the counter C with the selection signal S, and outputs the upper digit bit from Y1 and the lower digit bit from Y0.

そして、前記Y1から出力する信号は分周A相信号A2であり、前記Y0とY1の出力を前記NXORゲート14で演算したものが分周B相信号B2となる。すなわち、前記セレクタ13の出力Y1と前記前記NXORゲート14は、分周AB相発生器を構成するもので、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1とB相信号B1は、前記選択信号Sにより指定される前記分周比1/Kにて分周され、分周A相信号A2と分周B相信号B2を生成するものである。
なお、前記セレクタ13とNXORゲート14による該分周A相信号A2と分周B相信号B2の生成の詳細は、後の図4および図5にてさらに説明を行う。
The signal output from the Y1 is the frequency-divided A-phase signal A2, and the frequency-divided B-phase signal B2 is obtained by calculating the outputs of the Y0 and Y1 by the NXOR gate 14. That is, the output Y1 of the selector 13 and the NXOR gate 14 constitute a frequency-dividing AB phase generator, and the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 output by the incremental encoder 1 are the selection signals. The frequency division is divided by the frequency division ratio 1 / K specified by S, and the frequency division A phase signal A2 and the frequency division B phase signal B2 are generated.
The details of the generation of the divided A-phase signal A2 and the divided B-phase signal B2 by the selector 13 and the NXOR gate 14 will be further described later in FIGS. 4 and 5.

同じく図1において15、17、19,および22は分周Z相パルス幅設定器であり、16、18、20、および23はコンパレータであり、21と24はそれぞれANDゲートとORゲートである。該分周Z相パルス幅設定器15からORゲート24は、前記カウント値Cを常時監視し、前記カウント値Cがゼロを基点に、パルス幅が前記Z相信号Z1に対して、前分周比1/Kの逆数倍(K倍)となるパルス幅の分周Z相信号Z2を生成するものである。
なお、該分周Z相信号Z2の生成についても、後の図6および図7にてさらに説明を行う。
Similarly, in FIG. 1, 15, 17, 19, and 22 are frequency-dividing Z-phase pulse width setters, 16, 18, 20, and 23 are comparators, and 21 and 24 are AND gate and OR gate, respectively. OR from frequency dividing Z phase pulse width setting unit 15 gate 24 constantly monitors the count value C, the base point the count value C is zero, the pulse width of the Z-phase signal Z1, before Symbol min It generates a frequency-divided Z-phase signal Z2 having a pulse width that is several times (K times) the inverse of the frequency ratio 1 / K.
The generation of the frequency-divided Z-phase signal Z2 will be further described later in FIGS. 6 and 7.

次に、前記図1のパルス変換器11およびカウンタ12の動作について、図2と図3を参照して説明する。
始めに図2は、前記インクリメンタルエンコーダ1、パルス変換器11、およびカウンタ12の各部の信号の波形を時間の推移とともに表したものであり、該図2の(a)、(b)、および(c)はそれぞれ、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1、B相信号B1、およびZ相信号Z1の波形の推移を表している。そして、該図2の(c)に示すとおり前記Z相信号Z1は、前記インクリメンタルエンコーダ1が時刻T1、T2、T3,T4、T5と1回転ごとに出力する1パルスの信号である。
Next, the operations of the pulse converter 11 and the counter 12 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
First, FIG. 2 shows the waveforms of the signals of the incremental encoder 1, the pulse converter 11, and the counter 12 with the passage of time, and FIG. 2A, (b), and ( c) represents the transition of the waveforms of the A-phase signal A1, the B-phase signal B1, and the Z-phase signal Z1 output by the incremental encoder 1, respectively. Then, as shown in FIG. 2C, the Z-phase signal Z1 is a one-pulse signal output by the incremental encoder 1 at times T1, T2, T3, T4, and T5 for each rotation.

続いて該図2の(d)と(e)はそれぞれ、前記パルス変換器11が出力する前記逓倍信号4Fと回転方向信号DRの時間的推移を表している。また、該図2の(f)は前記インクリメンタルエンコーダ1の回転の状態を表したもので、次のとおりとなっている。
図2の(f)について
時刻T21まで、 正転にて回転
時刻T21からT22まで、 停止
時刻T22からT41まで、 逆転にて回転
時刻T41以降、 正転にて回転
該図2の(f)回転の状態を参照し、前記図2の(e)回転方向信号DRは、正転を0にて逆転を1にて検出するとしている。
Subsequently, (d) and (e) of FIG. 2 represent the temporal transitions of the multiplication signal 4F and the rotation direction signal DR output by the pulse converter 11, respectively. Further, (f) of FIG. 2 shows the state of rotation of the incremental encoder 1 and is as follows.
About (f) in Fig. 2 Rotation in forward rotation until time T21 Rotation in forward rotation from time T21 to T22, Stop time T22 to T41 Rotation in reverse rotation After time T41 Rotation in (f) of Fig. 2 With reference to the state of (e), the rotation direction signal DR in FIG. 2 (e) detects forward rotation at 0 and reverse rotation at 1.

そして、該図2の(g)は前記カウンタ12が出力するカウント値Cの時間的推移を表し、前記インクリメンタルエンコーダ1が正転のときはカウントアップし、逆転のときはカウントダウンの動作としている。また、前記Z相信号Z1が1となる時刻T1、T2、T3、T4において、該カウント値Cはゼロにクリアされる。
また、+Cmaxと−Cmaxにおける最大カウント値Cmaxは、次の数式1による値となる。
(数1)

Figure 0006903543

これを数値例で示せば、1回転当たりのパルス数を8,192PPRとし、前記逓倍信号は4Fとしているのでここでは逓倍率が4となり、前記最大カウント値Cmaxは次の数式2の値となる。
(数2)
Figure 0006903543
Then, (g) of FIG. 2 represents the temporal transition of the count value C output by the counter 12, and the count-up operation is performed when the incremental encoder 1 rotates in the forward direction, and the count-down operation is performed when the incremental encoder 1 rotates in the reverse direction. Further, at the times T1, T2, T3, and T4 when the Z-phase signal Z1 becomes 1, the count value C is cleared to zero.
Further, the maximum count value Cmax at + Cmax and −Cmax is a value according to the following formula 1.
(Number 1)
Figure 0006903543

If this is shown by a numerical example, the number of pulses per rotation is 8,192 PPR, and the multiplication signal is 4F. Therefore, the multiplication factor is 4 here, and the maximum count value Cmax is the value of the following equation 2. ..
(Number 2)
Figure 0006903543

次に図3は、前記図2の(a)、(b)、(d)、および(g)の動作を明確にするため、時刻T21からT22間の時間を拡大して表すもので、該図3の(a)から(g)は、前記図2における同じ符号のものと同一の信号を表している。また該図3の(c)、(e)、および(f)の時間的推移は、前記図2のそれと同じでありこれの説明は割愛する。 Next, FIG. 3 shows an enlarged time between the times T21 and T22 in order to clarify the operations of (a), (b), (d), and (g) of FIG. (A) to (g) of FIG. 3 represent the same signals as those having the same reference numerals in FIG. Further, the temporal transitions of (c), (e), and (f) of FIG. 3 are the same as those of FIG. 2, and the description thereof will be omitted.

そして該図3の(a)と(b)について、時刻T21まで正転のとき前記A相信号A1は前記B相信号B1より位相が90度進みであり、時刻T22以降の逆転のとき前記A相信号A1は90度遅れである。また該図3の(d)逓倍信号4Fは、前記A相信号A1とB相信号B1の立ち上がりと立下りを検出し生成したものである。
次に該図3の(g)カウント値Cは、前記図3の(d)逓倍信号4Fと(e)回転方向信号DRにより、図示のごとくアップカウント、またはダウンカウントされる。
Regarding (a) and (b) of FIG. 3, the phase of the A-phase signal A1 is 90 degrees ahead of the B-phase signal B1 when the normal rotation occurs until the time T21, and the above-mentioned A when the time is reversed after the time T22. The phase signal A1 is delayed by 90 degrees. Further, the multiplication signal 4F in FIG. 3 (d) is generated by detecting the rising and falling edges of the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1.
Next, the (g) count value C in FIG. 3 is up-counted or down-counted as shown by the (d) multiplication signal 4F and (e) rotation direction signal DR in FIG.

ここで前記パルス変換機11とカウンタ12は周知の機器であるが、以降に示す本発明の説明を容易とするため、該11と12の動作を前記図2と図3により説明を行ったものである。 Here, the pulse converter 11 and the counter 12 are well-known devices, but the operations of the 11 and 12 are described with reference to FIGS. 2 and 3 in order to facilitate the description of the present invention described below. Is.

次に、前記図1の前記セレクタ13とNXORゲート14の動作について、図4と図5を参照して説明する。
始めに図4は、前記セレクタ13の構成例を説明するものであり、該図4において13aおよび13bはマルチプレクサである。該マルチプレクサ13aおよび13bは、前記カウント値Cと前記選択信号Sを入力し、分周上位桁Y1と分周下位桁Y0を出力する。なお前記選択信号Sは、図示しないマイクロコンピュータにて前記分周比1/Kに対応して設定されるものである。
Next, the operations of the selector 13 and the NXOR gate 14 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
First, FIG. 4 illustrates a configuration example of the selector 13, and in FIG. 4, 13a and 13b are multiplexers. The multiplexers 13a and 13b input the count value C and the selection signal S, and output the frequency division upper digit Y1 and the frequency division lower digit Y0. The selection signal S is set by a microcomputer (not shown) corresponding to the division ratio of 1 / K.

該図4ではさらに説明を容易とするため、前記カウント値Cを2進数で下8ビットのC(7)、〜C(1)、C(0)を使用するとし、前記選択信号Sを同じく2進数3ビットでS(2)、S(1)、S(0)としている。そして前記マルチプレクサ13aと13bは、該図4の真理値表のとおり、前記選択信号S(2)からS(0)によって、8つの入力から1つを選択して出力する。ここで、前記マルチプレクサ13aには前記C(0)から入力され、前記マルチプレクサ13bには前記C(1)から入力されている。これにより、前記マルチプレクサ13a、13bの出力Y1とY0には、前記カウント値C(7)からC(0)の中から連続した2ビットが出力されこととなる。
下の表1に、前記選択信号Sの値と前記出力Y1とY0に出力される信号の組み合わせを示す。該表1には前記選択信号Sにより得られる分周比も示すが、この分周比はあとで説明する。なお前記図4は、前記カウント値Cを2進数で下8ビットの例で示しているため、該表1で選択信号Sが7で使用することはできない。
In FIG. 4, in order to further simplify the explanation, it is assumed that the count value C is binary and the lower 8 bits C (7), ~ C (1), and C (0) are used, and the selection signal S is the same. It is defined as S (2), S (1), and S (0) in binary 3 bits. Then, the multiplexers 13a and 13b select one from eight inputs and output it by the selection signals S (2) to S (0) as shown in the truth table of FIG. Here, the multiplexer 13a is input from the C (0), and the multiplexer 13b is input from the C (1). As a result, two consecutive bits from the count values C (7) to C (0) are output to the outputs Y1 and Y0 of the multiplexers 13a and 13b.
Table 1 below shows the combinations of the value of the selection signal S and the signals output to the outputs Y1 and Y0. The division ratio obtained by the selection signal S is also shown in Table 1, and this division ratio will be described later. Since FIG. 4 shows the count value C as an example of the lower 8 bits in binary, the selection signal S cannot be used at 7 in Table 1.

(表1)

Figure 0006903543
(Table 1)
Figure 0006903543

前記図4で説明したセレクタ13とNXORゲート14を用いて、前記分周A相信号A2と分周B相信号B2を生成するが、次に図5によりこの生成について説明する。該図5は、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1とB相信号B1を、例として1/2に分周した前記分周A相信号A2と分周B相信号B2の生成を示すものであり、これは前記表1において選択信号Sが1の場合である。
始めに、該図5の(a)、(b)、(d)、(e)、および(f)は、前記図3における同じ符号のものと同一の信号を表しており、これらの説明は割愛する。
The frequency-dividing A-phase signal A2 and the frequency-dividing B-phase signal B2 are generated by using the selector 13 and the NXOR gate 14 described in FIG. 4, and the generation will be described next with reference to FIG. FIG. 5 shows the generation of the divided A-phase signal A2 and the divided B-phase signal B2 obtained by dividing the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 output by the incremental encoder 1 by 1/2 as an example. This is the case where the selection signal S is 1 in Table 1 above.
First, (a), (b), (d), (e), and (f) of FIG. 5 represent the same signals as those of the same reference numerals in FIG. 3, and these explanations are described. Omit.

そして該図5の(h)、(i)、および(j)は、前記カウント値Cの下3ビットのC(0)、C(1)、およびC(2)の時間的推移を表し、該図5の(j)のC(2)が前記分周A相信号A2となる。そして該図5の(p)は、前記C(2)とC(1)の値を10進数で表し、0から3の範囲で連続して変化することを示している。 Then, (h), (i), and (j) of FIG. 5 represent the temporal transition of C (0), C (1), and C (2) of the lower three bits of the count value C. C (2) of (j) in FIG. 5 is the frequency-divided A-phase signal A2. Then, (p) of FIG. 5 represents the values of C (2) and C (1) in decimal, and shows that the values change continuously in the range of 0 to 3.

次に該図5の(q)は、前記NXORゲート14の出力を表すもので、該NXORゲート14の入力は前記C(2)とC(1)である。ここでNXORは排他的論理和の否定であり、該図5の時刻T51とT52において該図5の(q)の値は下のとおりとなる。
図5の(i)と(j)を参照して
時刻T51において、C(1)=0、C(2)=1より → 0
時刻T52において、C(1)=1、C(2)=1より → 1
このように該図5の(q)は図示する波形となって、これが前記分周B相信号B2となる。該図5の(j)と(q)を参照して、正転のとき前記分周A相信号A2は前記分周B相信号B2より位相が90度進みであり、逆転のとき前記分周A相信号A2は90度遅れとなっており、元の前記A相信号A1と前記B相信号B1と同様である。
Next, (q) in FIG. 5 represents the output of the NXOR gate 14, and the inputs of the NXOR gate 14 are C (2) and C (1). Here, NXOR is the negation of the exclusive OR, and the value of (q) in FIG. 5 is as follows at the times T51 and T52 in FIG.
From C (1) = 0 and C (2) = 1 at time T51 with reference to (i) and (j) in FIG. 5 → 0
From C (1) = 1, C (2) = 1 at time T52 → 1
As described above, (q) in FIG. 5 has the waveform shown in the figure, and this becomes the frequency-divided B-phase signal B2. With reference to (j) and (q) of FIG. 5, the frequency division A phase signal A2 is 90 degrees ahead of the frequency division B phase signal B2 during normal rotation, and the frequency division is 90 degrees ahead of the frequency division B phase signal B2 during reverse rotation. The A-phase signal A2 is delayed by 90 degrees, which is the same as the original A-phase signal A1 and the B-phase signal B1.

以上で前記図4と図5で説明したとおり本発明による前記ABZ相の分周装置2は、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1とB相信号B1を、前記セレクタ13とNXORゲート14によって、相互の位相関係を保持して周波数を1/Kに分周した前記分周A相信号A2と分周B相信号B2を生成するものである。 As described above with reference to FIGS. 4 and 5, the ABZ phase frequency divider 2 according to the present invention transmits the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 output by the incremental encoder 1 to the selector 13 and the NXOR gate. 14 generates the divided A-phase signal A2 and the divided B-phase signal B2, which maintain the mutual phase relationship and divide the frequency by 1 / K.

これまで本発明によって、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1とB相信号B1の分周について説明を行ったが、これに加えて前記Z相信号Z1の分周について前記図1、図6、および図7を参照して説明を行う。始めに前記図1において、前記分周Z相パルス幅設定器15からORゲート24によって、前記分周Z相信号Z2を生成する。 So far, according to the present invention, the frequency division of the A-phase signal A1 and the B-phase signal B1 output by the incremental encoder 1 has been described, but in addition to this, the frequency division of the Z-phase signal Z1 has been described in FIG. A description will be given with reference to FIGS. 6 and 7. First, in FIG. 1, the frequency dividing Z phase signal Z2 is generated from the frequency dividing Z phase pulse width setting device 15 by the OR gate 24.

続いて前記図6は、前記分周Z相信号Z2を生成するしくみを説明するもので該図6の(g)は、前記カウンタ12が出力するカウント値Cの時間的推移を表した前記図2の(g)に、前記分周Z相パルス幅設定器15,17,19、および22がそれぞれ保有する値ZW1、ZW2、ZW3、およびZW4を追記したものである。ここで、前記分周Z相パルス幅設定器15,17,19、および22を、分周Z相パルス幅設定器ZW1、ZW2、ZW3、およびZW4とも表記する。
次に該図6の(t)は、本発明により生成する前記分周Z相信号Z2を表している。該分周Z相信号Z2は、例えば時間TaからTc、TdからTe、およびTfからThにおいて1となっているが、これは前記分周Z相パルス幅設定器15からORゲート24によって表2のとおり生成される。
Subsequently, FIG. 6 illustrates the mechanism for generating the frequency-divided Z-phase signal Z2, and FIG. 6 (g) shows the temporal transition of the count value C output by the counter 12. The values ZW1, ZW2, ZW3, and ZW4 possessed by the divided Z-phase pulse width setters 15, 17, 19, and 22, respectively, are added to (g) of 2. Here, the divided Z-phase pulse width setters 15, 17, 19, and 22 are also referred to as divided Z-phase pulse width setters ZW1, ZW2, ZW3, and ZW4.
Next, FIG. 6 (t) represents the frequency-divided Z-phase signal Z2 generated by the present invention. The frequency-divided Z-phase signal Z2 is 1, for example, from time Ta to Tc, from Td to Te, and from Tf to Th, which is described in Table 2 by the frequency-divided Z-phase pulse width setter 15 to the OR gate 24. Is generated as follows.

(表2)

Figure 0006903543
(Table 2)
Figure 0006903543

該表2について説明すると、時間TaからTb間は前記カウント値Cが、前記分周Z相パルス幅設定器ZW4を越えて大であるので前記コンパレータ23がアクティブとなって1を出力し、前記ORゲート24を介して前記分周Z相信号Z2は1となる。
次に時間TbからTc間は前記カウント値Cが、前記分周Z相パルス幅設定器ZW2を越えて大であるとともに、前記分周Z相パルス幅設定器ZW3未満のため、前記コンパレータ18と20がアクティブとなって1を出力し、前記ANDゲート21と前記ORゲート24を介して前記分周Z相信号Z2は1となる。
そして時間TdからTe間、およびTgからTh間も時間TbからTc間と同様であり、このときの説明は割愛する。
次に時間TfからTg間は前記カウント値Cが、前記分周Z相パルス幅設定器ZW1未満であるので前記コンパレータ16がアクティブとなって1を出力し、前記ORゲート24を介して前記分周Z相信号Z2は1となる。
ここで、前記ZW1とZW2は負の整数であり、前記ZW3とZW4は正の整数である。また前記カウント値Cが前記表2に示す範囲以外の値であるとき、前記分周Z相信号Z2は0である。
Explaining the table 2, since the count value C exceeds the frequency-divided Z-phase pulse width setter ZW4 during the time Ta to Tb, the comparator 23 becomes active and outputs 1, and the above-mentioned The frequency-divided Z-phase signal Z2 becomes 1 via the OR gate 24.
Next, between the time Tb and Tc, the count value C is larger than the frequency dividing Z-phase pulse width setting device ZW2 and less than the frequency dividing Z-phase pulse width setting device ZW3. 20 becomes active and 1 is output, and the frequency dividing Z-phase signal Z2 becomes 1 via the AND gate 21 and the OR gate 24.
The time Td to Te and the time Tg to Th are the same as the time Tb to Tc, and the description at this time is omitted.
Next, since the count value C is less than the frequency dividing Z-phase pulse width setter ZW1 between the time Tf and Tg, the comparator 16 becomes active and outputs 1, and the minute is output via the OR gate 24. The peripheral Z-phase signal Z2 becomes 1.
Here, the ZW1 and ZW2 are negative integers, and the ZW3 and ZW4 are positive integers. Further, when the count value C is a value other than the range shown in Table 2, the frequency dividing Z-phase signal Z2 is 0.

以上のとおり前記図6にて、前記分周Z相信号Z2を生成するしくみを説明したが、さらに図7にて説明を行う。該図7は各部の信号の波形を時間の推移とともに表したものであり、該図7の(a)、(b)、(d)、(e)、(h)、(i)、および(j)は、前記図5における同じ符号のものと同一の信号を表しており、これらの説明は割愛する。なお、前記インクリメンタルエンコーダ1の回転方向は、前記図5では正転、停止、および逆転にて表していたが、該図7では正転のみで表している。 As described above, the mechanism for generating the frequency-divided Z-phase signal Z2 has been described with reference to FIG. 6, but will be further described with reference to FIG. FIG. 7 shows the waveform of the signal of each part with the passage of time, and (a), (b), (d), (e), (h), (i), and ( j) represents the same signal as that of the same reference numeral in FIG. 5, and the description thereof will be omitted. The rotation direction of the incremental encoder 1 is represented by forward rotation, stop, and reverse rotation in FIG. 5, but is represented only by forward rotation in FIG. 7.

そして該図7の(c)は、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記Z相信号Z1であり、これの1となる期間は、例えば図示するとおり前記A相信号A1の一周期と同じとしている。ここで該図7では分周比1/Kは1/4として、前記表1において選択信号Sの値を2としてカウント値C(3)とC(2)を使用するもので、該図7の(k)は前記カウント値C(3)を、すなわち前記分周A相信号A2を表している。そして該図7の(r)は、前記C(3)とC(2)の値を10進数で表し、0から3の範囲で連続して変化することを示している。 (C) of FIG. 7 is the Z-phase signal Z1 output by the incremental encoder 1, and the period of 1 of the Z-phase signal Z1 is the same as one cycle of the A-phase signal A1 as shown in the figure, for example. Here, in FIG. 7, the frequency division ratio 1 / K is set to 1/4, the value of the selection signal S is set to 2 in Table 1, and the count values C (3) and C (2) are used. (K) represents the count value C (3), that is, the frequency division A phase signal A2. Then, FIG. 7 (r) shows that the values of C (3) and C (2) are represented by decimal numbers and change continuously in the range of 0 to 3.

次に該図7の(s)は、前記C(3)とC(2)を入力とする前記NXORゲート14の出力を表し、これが前記分周B相信号B2となる。そして該図7の(k)と(s)による前記分周A相信号A2と分周B相信号B2は、該図7の(a)と(b)を1/4に分周したものとなる。 Next, (s) in FIG. 7 represents the output of the NXOR gate 14 that inputs the C (3) and C (2), and this becomes the frequency-divided B-phase signal B2. Then, the divided A-phase signal A2 and the divided B-phase signal B2 according to (k) and (s) of FIG. 7 are obtained by dividing (a) and (b) of FIG. 7 by 1/4. Become.

そして該図7の(t)は、前記分周Z相信号Z2の推移を表しており、これは前記表2および図6において、前記分周Z相パルス幅設定器ZW1からZW4を表3の値としたものである。そして該分周Z相信号Z2が1となる期間は、分周比1/4に対応して前記Z相信号Z1の1である期間の4倍となり、前記分周A相信号A2の一周期と同じとなる。
(表3)

Figure 0006903543
And (t) of FIG. 7 shows the transition of the frequency-divided Z-phase signal Z2, which shows the frequency-divided Z-phase pulse width setters ZW1 to ZW4 in Table 3 in Tables 2 and 6. It is a value. The period during which the frequency-divided Z-phase signal Z2 becomes 1 is four times the period during which the frequency-divided Z-phase signal Z2 is 1 corresponding to the division ratio of 1/4, and one cycle of the frequency-divided A-phase signal A2 Is the same as.
(Table 3)
Figure 0006903543

かように本発明による前記ABZ相の分周装置2は、該図7にて説明したとおり、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記A相信号A1、B相信号B1、およびZ相信号Z1を相互の位相関係を保持して所定の分周比1/Kにて分周し、前記分周A相信号A2、分周B相信号B2、および分周Z相信号Z2を生成するものである。
As described above, the ABZ phase frequency divider 2 according to the present invention mutually exchanges the A phase signal A1, the B phase signal B1, and the Z phase signal Z1 output by the incremental encoder 1 as described with reference to FIG. The frequency division A phase signal A2, the frequency division B phase signal B2, and the frequency division Z phase signal Z2 are generated by dividing the frequency division at a predetermined frequency division ratio of 1 / K while maintaining the phase relationship of.

次に、前記インクリメンタルエンコーダ1が出力する前記Z相信号Z1は、1回転に1パルスの信号で通常はパルス幅が狭いものである。このため前記Z相信号Z1の波形は、ノイズにて変形されることが多く、また応答性の遅い他の機器にて受信が失敗となることがあった。しかし、本発明による前記ABZ相の分周装置2にて、前記図6と表2に示した分周Z相パルス幅設定器の値を変更することにより、任意の広いパルス幅の前記分周Z相信号Z2を生成して、ノイズの影響を排除するとともに、応答性の遅い他の機器と確実に組み合わせて使用することを実現する。 Next, the Z-phase signal Z1 output by the incremental encoder 1 is a signal of one pulse per rotation, and the pulse width is usually narrow. Therefore, the waveform of the Z-phase signal Z1 is often deformed by noise, and reception may fail in another device having a slow response. However, in the ABZ phase frequency dividing device 2 according to the present invention, by changing the value of the frequency dividing Z phase pulse width setting device shown in FIGS. 6 and 2, the frequency dividing device having an arbitrary wide pulse width can be used. The Z-phase signal Z2 is generated to eliminate the influence of noise, and it is possible to surely use it in combination with another device having a slow response.

本発明のABZ相の分周装置を用いることにより、高い分解能のインクリメンタルエンコーダを、性能が優れた近年の制御装置と組み合わせて使用するほか、同時に従来や他社製の表示装置やモニタ装置、あるいは別の制御装置などと使用することが可能となる。 By using the ABZ phase frequency divider of the present invention, a high-resolution incremental encoder can be used in combination with a recent control device having excellent performance, and at the same time, a conventional or third-party display device or monitor device, or another device. It can be used with the control device of.

1 インクリメンタルエンコーダ
2 ABZ相の分周装置
11 パルス変換器
12 カウンタ
13 セレクタ
14 NXORゲート
15、17、19、22 分周Z相パルス幅設定器
16、18、20、23 コンパレータ
21 ANDゲート
24 ORゲート
13a、13b マルチプレクサ
1 Incremental encoder 2 ABZ phase divider 11 Pulse converter 12 Counter 13 Selector 14 NXOR gate 15, 17, 19, 22 Divider Z phase pulse width setter 16, 18, 20, 23 Comparator 21 AND gate 24 OR gate 13a, 13b multiplexer

Claims (2)

インクリメンタルエンコーダと、該インクリメンタルエンコーダが出力するA相信号、B相信号、およびZ相信号を入力とする分周装置で構成され、
前記インクリメンタルエンコーダは、回転に応じて90度位相差のパルス列である前記A相信号とB相信号を出力するとともに、1回転するごとに前記Z相信号を出力し、
前記分周装置は、パルス変換器とカウンタを内蔵し、
該パルス変換器は前記A相信号とB相信号を入力して、該A相信号とB相信号の周波数を整数倍した周波数となる逓倍信号と、前記インクリメンタルエンコーダの回転方向を示す回転方向信号を検出し、
前記カウンタは、前記逓倍信号、前記回転方向信号、および前記Z相信号を入力とするアップダウンカウンタであり、該カウンタは前記回転方向信号に応じて前記逓倍信号をアップ、またはダウンカウントしてカウント値を出力し、また該カウンタは、前記Z相信号がアクティブとなったとき前カウント値をクリアするものであって、
前記分周装置に、セレクタ、分周AB相発生器、複数個の分周Z相パルス幅設定器、およびコンパレータを設け、
該セレクタは、前記カウンタが出力するカウント値から連続した2ビットの信号を選択して出力し、
前記分周AB相発生器は、該2ビットの信号から前記A相信号とB相信号の位相関係を保持しつつ周波数を分周比1/K(Kは正の整数)にて分周した、分周A相信号と分周B相信号を生成することを特徴とし、
前記複数個の分周Z相パルス幅設定器、およびコンパレータは、前記カウント値を常時監視して、前記カウント値がゼロを基点にパルス幅が前期Z相信号に対して、前記分周比1/Kの逆数倍Kとなるパルス幅であって、前記Z相信号に同期した分周Z相信号を生成することを特徴とし、
前記A相信号、B相信号、およびZ相信号を分周した前記分周A相信号、分周B相信号、および分周Z相信号を生成することを特としたABZ相の分周装置。
It is composed of an incremental encoder and a frequency divider that inputs A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signal output by the incremental encoder.
The incremental encoder outputs the A-phase signal and the B-phase signal, which are pulse trains having a phase difference of 90 degrees according to rotation, and outputs the Z-phase signal for each rotation.
The frequency divider has a built-in pulse converter and counter,
The pulse converter inputs the A-phase signal and the B-phase signal, and has a multiplication signal having a frequency obtained by multiplying the frequencies of the A-phase signal and the B-phase signal by an integral integral, and a rotation direction signal indicating the rotation direction of the incremental encoder. Detected,
The counter is an up / down counter that receives the multiplication signal, the rotation direction signal, and the Z phase signal as inputs, and the counter counts the multiplication signal up or down according to the rotation direction signal. outputs a value, also the counter, the Z-phase signal is a one to clear the previous SL count value when it becomes active,
The frequency dividing device is provided with a selector, a frequency dividing AB phase generator, a plurality of frequency dividing Z phase pulse width setters, and a comparator.
The selector selects and outputs a continuous 2-bit signal from the count value output by the counter, and outputs the signal.
The frequency division AB phase generator divides the frequency from the 2-bit signal by a frequency division ratio of 1 / K (K is a positive integer) while maintaining the phase relationship between the A phase signal and the B phase signal. , It is characterized by generating a frequency-divided A-phase signal and a frequency-divided B-phase signal.
The plurality of divided Z-phase pulse width setters and the comparator constantly monitor the count value, and the frequency division ratio is 1 with respect to the signal width of the previous period Z-phase with the count value as the base point. The pulse width is K, which is the inverse of / K, and a frequency-divided Z-phase signal synchronized with the Z-phase signal is generated.
The A-phase signal, dividing the B-phase signal, and Z-phase signals the division A phase signal divided, dividing B-phase signal, and dividing the Z-phase signal ABZ phase to generate was feature a apparatus.
請求項1のABZ相の分周装置において、前記複数個の分周Z相パルス幅設定器の値を変更することにより、分周Z相信号のパルス幅を可変としたことを特徴とするABZ相の分周装置。
The ABZ phase divider device according to claim 1 is characterized in that the pulse width of the frequency divider Z phase signal is made variable by changing the values of the plurality of frequency division Z phase pulse width setters. Phase divider.
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