JPS6019458B2 - ロ−タリ−ダイアルの回転識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光電素子により回転方向および回転角度を検出
するロータリーダィアル装置の改良に関する。

ダィァルにより回転する回転軸に２本の光線を投射し、
その光線を回転軸の回転に伴い位相を異にして断続する
機構を設け、その光線の断続信号を検出することにより
、回転軸の回転方向および回転角度を識別するための装
置が知られている。

第１図はその機構部分の一例を示す構造斜視図である。
回転軸１に歯車２が取付けられ、その歯車円周にスプリ
ング状の俊片３が接し、この例では３０度回転する毎に
クリックストップが作動するように構成されている。円
板４は光線の断続用で、回転角１５度毎に、発光ダイオ
ードＤ，からホトトランジスタＰ，に至る光線、または
発光ダイオードＤ２からホトトランジスタＰ２に至る光
線を断続するように構成されている。このような機構で
、ホトトランジスタＰ・およびＰ２の信号を検出するこ
とにより、円板４の回転方向を検知し、これにより光線
の断続回数をアップカウントまたはダウンカウントすれ
ば、ダイアル回転に対応するディジタル情報を得ること
ができる。

このような構成で従来構造のものは、光線の断続回数を
カウントするために、このダィアルの取付けられた装置
のデータ処理装置を利用することが多いが、ダィアルの
軸１を手動で回転するものはともかく、藤１をギアによ
り高速に回転させるものでは、光線の断続回数のカウン
トに相当な高速の処理を必要とすることになり、データ
処理装置の負担が大きくなる欠点がある。

また、軸の回転が停止するとき、同一方向の回転の後に
ちようど正しいクリック位置で停止する場合はよいが、
俵片３が歯車２の山に乗り上げ、わずかに逆回転をして
停止するようなことがあると、回転方向の識別およびカ
ウント値に誤りが生じることになる。本発明はこれを改
良するもので、高速回転に対してもデータ処理装置の負
担が少なく、回転に細い戻りやバックラッシュがあって
も、誤動作の生じない、ハードウェア構成による装置を
提供することを目的とする。

本発明は、二組の光電素子の間を通過する２本の光線が
ダィアル回転に伴い機械的に位相を異にして断続するよ
うに構成されたダィアル機構と、この光線の断続により
ダィアルの回転方向および回転角度を識別する電気回路
とを備えた装置において、上言己ダィアル機構は、上記
２本の光線が同時に断である状態および同時に薮である
状態を含むようにその断続の位相が設定され、上記電気
回路は、上記２本の光線が同時に断である状態を検出す
る第一の論理回路と、上記２本の光線が同時に穣である
状態を検出する第二の論理回路と、上記第一および第二
の両論理回路の出力信号により制御されるＲＳフリップ
フロップを含みそのＲＳフリップフロップの出力が変化
する時点を検出する第三の論理回路と、一方の光線の断
続信号がそれぞれＤ入力に導かれ他方の光線の断続信号
およびその断続信号の反転信号がそれぞれクロック入力
に導かれた２個のＯ型フリップフロップと、上記第三の
論理回路の出力信号により回転角度を検出し、上記２個
のＯ型フリップフ。

ップの各出力および上記二組の光電素子の一方の出力に
より回転方向を検出する手段とを備えたことを特徴とす
る。実施例図面により詳しく説明する。

第２図は本発明装置の電気回路要部の構成図である。

発光ダイオードＤ，，Ｄ２およびホトトランジスタＰ，
，Ｐ２は第１図に例示した機構の発光ダイオードＤ，．
Ｄ２およびホトトランジスタＰ，，Ｐ２に相当するもの
で、ダィアル軸１の一定の回転角（この例では１５度）
毎に、光線が断続する。ホトトランジスタＰ，の出力は
、ナンドゲートＧ，、○型フリップフロップＦ２のクロ
ツク入力に、同Ｐ，の反転出力は、ナンドゲートＧ２、
Ｄ型フリップフロツブＦ，のクロツク入力にそれぞれ与
えられている。一方、ホトトランジスタＰ２の出力は、
ナンドゲートＧ，、Ｄ型フリップフロップＦ，，Ｆ２の
Ｄ入力に、同Ｐ２の反転出力はナソドゲートＧ２の入力
にそれぞれ与えられている。ナンドゲートＧ，およびＧ
２の出力は、ゲート回路Ｇ３およびＧ４からなるＲＳフ
リップフロップのセット、リセット入力にそれぞれ与え
られているこのフリップフロップの出力は、排他的論理
和回路Ｇ５の入力に、一方は直接に、他方は抵抗Ｒ３お
よびコンデンサＣからなるＣＲフィル夕を介して与えら
れている。

この排他的論理和回路の出力はカウントパルスＣＰとし
て、図外のデータ処理装置に与えられている。また、前
記ホトトランジスタＰ，の出力Ｐ，、Ｄ型フリツプフロ
ップＦ，，Ｆ２の出力Ｑ，，Ｑ２は、それぞれ方向信号
パルスとして図外のデータ処理装置に与えられている。
このように構成された装置の動作を説明する。

第３図はダィアルが反時計方向に連続回転を開始すると
きの動作波形図である。第３図に符号を付して示す波形
は、第２図に示す回路の対応する符号の点の波形である
。第３図上段の波状の波形は、第１図に示す歯車２の山
および谷に対応し、矢印はそのクリックストツプ位置で
ある。従って、ダイアルが回転していないときには、ス
プリング力によりこのクリックストップ位置に停止する
。ナンドゲートＧ，の出力Ｓは、ホトトランジスタＰ，
およびＰ２の出力が同時に「Ｈ」のとき「ＬＪになる。

ナンドゲートＧ２の出力Ｒは、ホトトランジスタＰ，お
よびＰ２の出力が同時に「Ｌ」のとき「Ｌ」になる。こ
の両出力Ｓ，Ｒにより、ゲート回路Ｇ３およびＣ４から
なるＲＳフリツプフロツプを制御すると、その出力Ｆは
両出力Ｓ，Ｒの各立下り前緑で反転する出力が得られる
。ゲート回路Ｇ５は一種の微分回路として作用し、前記
出力Ｆが反転する度に短いパルスを送出する。一方、２
個のＤ型フリップフロツプＦ，およびＦ２については、
そのクロツク入力ＣＫの立上りで、Ｄ入力の状態をラッ
チするように横成されていて、フリツプフロツプＦ，は
ホトトランジスタＰ，の出力立下り時、フリツプフロツ
プＦ２はホトトランジスタＰ，の立上り時に、それぞれ
ホトトランジスタＰ２の状態をラッチすることになる。

これにより、出力Ｑ，，Ｑ２が「日，Ｌ」となって、ダ
ィアル軸が反時計方向に回転していることを認識するこ
とができる。ダィアル軸が時計方向に回転しているとき
、すなわち第３図で時間軸が図の右から左に流れること
とすると、上記出力Ｑ・，Ｑ２は「Ｌ，Ｈ」となること
がわかる。このような、本発明の装置では、カウントパ
ルスＣＰは単純な短いパルスとなり、方向信号はＱ，，
Ｑ２に示すように単純な「日，ＬＪまたは「Ｌ， Ｈ」
となって、相当な高速度までデータ処理装置に大きな負
担をかけることなく動作することができる。

次に、ダィアル回転がオーバーシュート、あるいはバッ
クラッシュ等により、複雑な動きをしたときの状態につ
いて説明する。

先ず、反時計方向の回転すなわち第３図において図の左
から右へ時間軸を進めてきて、図のＡ点で停止させよう
としたところ、一度Ｂ点までオーバーシュートし、そこ
で手をはなしたため再びＡ点のクリックストップ位置に
戻った場合を考える。

オーバーシュートが起こるまでは、Ｑ．，Ｑ２は「日，
Ｌ」となっているが、Ａ→Ｂ→Ａと動くことによりＱ，
，Ｑ２は「日，Ｈ」となってしまう。この「日，Ｈ」の
状態から次に、図の左方に、すなわち時計方向に回転し
てＡ→Ｂ→Ａ→Ｃ と動けば、Ｑ，，Ｑ２は「Ｌ，Ｈ」となって正規の動作
をするので問題ないが、Ａ→Ｂ→Ａ→Ｄ と動くと、１カウントだけＱ，，Ｑ２が「日，Ｈ」の状
態で進むことになる。

これは、はじめに時計方向に連続回転して、第３図の右
から左へ時間軸を進行させる場合も同様であって、これ
を識別するには出力Ｑ．，Ｑ２のほかに、出力Ｐ，を監
視すればよいことがわかる。

すなわち、Ｑ，，Ｑ２が「日，Ｈ」となったときに、Ｐ
，が「Ｌ」ならば反時計万向、Ｐ，が「Ｈ」ならば時計
方向にカウントすれば、誤動作することなくカウントを
行うことができる。次に、反時計万向の回転すなわち第
３図におて図の左から右へ時間軸を進めてきて、図のＤ
点で停止しようとしたが、一度Ｅ点までオーバーシュー
トし、再びＤ点に戻った場合を考える。

このときは、前記の状況と反対に、出力Ｑ，，Ｑ２が「
Ｌ， Ｌ」となる。このときも同様に、Ｐ．を併せて監
視することによりその方向を正しく識別することができ
る。すなわち、Ｑ，，Ｑ２が「Ｌ，Ｌ」のとき、Ｐ，が
「Ｈ」であれば反時計万向、Ｐ，が「Ｌ」であれば時計
方向の回転となる。このように、上記Ｄ型フリップフロ
ップＦ，．Ｆ２の出力ね，，Ｑ２の他に、ホトトランジ
ス夕の１個の状態を監視することにより、クリックスト
ッブ・ピッチの２分の１以下のダイアルのオーバーシュ
ートあるいはバックラッシュ等による複雑な動きに対し
て、完全にその方向を識別することのできる優れた装置
を得ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、出力パルスが簡単
化されて高速回転においてもデータ処理装置の負担が少
なくなるとともに、ダィアルの複雑な動作に対しても誤
動作することのない優れた装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はダィァル機構の一例を示す斜視図、第２図は本
発明実施例装置の要部回路図。 第３図は動作説明用の波形図。鈴１図 系２図 荒３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二組の光電素子の間を通過する２本の光線がダイア
   ル回転に伴い機械的に位相を異にして断続するように構
   成されたダイアル機構と、 この光線の断続によダイア
   ルの回転方向および回転角度を識別する電気回路とを備
   えた装置において、 上記ダイアル機構は、上記２本の
   光線が同時に断である状態および同時に接である状態を
   含むようにその断続の位相が設定され、 上記電気回路
   は、 上記２本の光線が同時に断である状態を検出する第一
   の論理回路と、 上記２本の光線が同時に接である状態
   を検出する第二の論理回路と、 上記第一および第二の
   両論理回路の出力信号により制御されるＲＳフリツプフ
   ロツプを含みそのＲＳフリツプフロツプの出力が変化す
   る時点を検出する第三の論理回路と、 一方の光線の断
   続信号がそれぞれＤ入力に導かれ他方の光線の断続信号
   およびその断続信号の反転信号がそれぞれクロツク入力
   に導かれた２個のＤ型フリツプフロツプと、 上記第三
   の論理回路の出力信号により回転角度を検出し、上記２
   個のＤ型フリツプフロツプの各出力および上記二組の光
   電素子の一方の出力により回転方向を検出する手段とを
   備えたことを特徴とするロータリーダイアルの回転識別
   装置。