JPH06186055A - 位相差型ロータリエンコーダの読取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータリエンコーダにおける回転方向の判定
を、高速の回転操作においても誤った判定のないものと
する。 【構成】 所定のサンプリング周期で読み取ったＡ相、
Ｂ相の信号のレベル状態を、１サンプリング前に読み取
ったＡ相、Ｂ相の信号のレベル状態と比較して回転方向
を判断する場合のサンプリング周期を一定周期Ｔでな
く、ランダムな周期とする。例えば、一定周期の場合の
各タイミングにおいてランダムな時間値ｔxを不規則に
増減する。あるいは一定周期のその周期時間に対しラン
ダムな時間値を不規則に増減し、τ1＝Ｔ−ｔx、τ2＝
Ｔ−ｔx……とするように構成する。このようなランダ
ムなタイミングでサンプリングすることにより、ある程
度以上の高速回転時にはカウント値がプラスマイナス０
となり、誤判定を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリエンコーダの回
転の読取り方法に係り、とくにロータリエンコーダの回
転が高速の場合、すなわち、ロータリエンコーダの回転
により発生する信号の周期よりも、回転検出のためのサ
ンプリングの周期のほうが長い場合に、回転方向の判断
を誤ることのないロータリエンコーダの回転の読取り方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリエンコーダは回転すると所定の
位相差（例えば９０゜）を有するＡ相、Ｂ相の二つの信
号を発生する。図２ａ及び２ｂにその状態を図示してい
る。この例では、Ａ相とＢ相との二つの信号は相互にお
よそ９０゜ずれた位相差を持っている。このような発生
信号をこの図の例のように１周期あたり約６回のサンプ
リングを行ってそのレベルの状態を対比した場合、この
Ａ相、Ｂ相両信号のレベルは、図２ａの右回転の場合に
よれば、Ａ相はＢ相よりも進んだ位相を持つので、 １０→１０→１１→０１→０１→００→１０→１０→１
１→０１→０１→００…… と周期的に変化し、また、図２ｂの左回転の場合はＢ相
はＡ相よりも進んだ位相を持つので、そのレベルは、 ０１→０１→１１→１０→１０→００→０１→０１→１
１→１０→１０→００…… と周期的に変化する。以上から、Ａ相、Ｂ相信号のレベ
ル状態がどちらのサイクルで変化しているかを検出する
ことによりロータリエンコーダの回転方向を識別するこ
とが出来、また、レベル変化の回数をカウントすること
により回転ステップ数を識別することができる。

【０００３】上記のロータリエンコーダの回転方向の識
別方法の細部は図３に示す表によって判断されている。
すなわち、サンプリングごとに前回のサンプリングデー
タと今回のサンプリングデータとを比較しその変化の内
容によって回転方向を判定するもので、例えば同図の表
のトップのグループにおける、１つ前のデータがすべて
“００“の場合、今回のデータが ”００”であれば”変化なし” ”０１”であれば”左回転” ”１０”であれば”右回転” ”１１”であれば”不明” とするごとくにこの表に従って判定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなロータリ
エンコーダの回転の読取り方法においては、ロータリエ
ンコーダの回転により発生する信号の周期よりも、回転
検出のためのサンプリングの周期のほうが長い場合、言
換えればロータリエンコーダの回転により発生する信号
波形の変化よりサンプリングの周期の方が遅い場合に
は、回転方向が誤って判定される問題があった。一例を
図４ａ及び図４ｂに示すが、図４ａのようにロータリエ
ンコーダの回転により発生する信号の１周期ごとに、回
転検出のためのサンプリングが２回程度しか行われない
ような場合には、実際は右回りの回転方向であるにもか
かわらず、サンプリングデータは、 １０→０１→１０→０１…… となって、このデータ変化の判定は前記の図３の表にし
たがえばすべて”不明”となる。また、図４ｂのように
ロータリエンコーダの回転により発生する信号の１周期
ごとに、回転検出のためのサンプリングが１回よりさら
に下回る回数しか行われないような場合には、実際は右
回りの回転方向であるのに、サンプリングデータは、 １０→０１→１１→１０→０１…… となり、このデータの変化の判定は前記の図３の表にし
たがえば、 ”不明”、”左”、”左”、”不明” となり、逆回りの左回転と判定されてしまうことにな
る。

【０００５】図５の曲線Ａは上記の状態、すなわち、ロ
ータリエンコーダの回転により発生する信号の周期とサ
ンプリング周期との関係で、読取りカウントがどのよう
に変化するかをシミュレーションしてグラフとして表現
したもので、横軸に入力波形の周波数（サンプリング周
波数ｆとの比）を、縦軸に左右のカウント値をとってい
る。この結果によれば、ロータリエンコーダの回転によ
り発生する信号の周期がおよそｆであれば正常なカウン
トが得られるが、それより速い回転になると逆回転と判
定される可能性が増加することが判る。

【０００６】従来はこのような誤判定を防止するためロ
ータリエンコーダの回転により発生する信号のＡＢ両出
力と、この信号を入力されて回転方向等を判定する判定
部との間にＡ相及びＢ相それぞれにローパスフィルタを
挿入する等の処理をすることが必要なものであった。本
発明はこのような装置を追加せずに、誤った判定を生じ
ることのないロータリエンコーダの読取り方法を提供す
ることを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明にお
いては、互いに位相がずれたＡ相、Ｂ相の二つの信号を
回転により発生し、この信号を所定のタイミングにおい
て繰り返しサンプリングし、このサンプリングにおける
前回と今回との両相のレベルを対比することによって前
記回転の回転方向を判定するロータリエンコーダにおい
て、前記所定のタイミングを一定の周期とせず、周期を
ランダムな時間間隔なものとすることによって達成され
る。

【０００８】

【作用】位相差を持ったＡ、Ｂ二つの信号を発生するロ
ータリエンコーダの信号のレベルのサンプリングを、一
定周期によらずに、不規則な時間間隔を持つものとする
ことにより、高い周波数をもつ入力信号においては、そ
のランダム性から右回転と左回転との判定がほぼ同数に
発生しゼロカウントとなるように作用するので、回転方
向について、誤った判定が行われることを防止すること
ができる。

【０００９】

【実施例】図１ａ、ｂ、ｃにロータリエンコーダが発生
する信号をサンプリングする周期を本発明のものと従来
のものとを対比させて示す。図１ａは時間軸ｔを一定の
周期で分割した従来に基準タイミングを示し、ｔ1、ｔ
2、ｔ3……ｔnはサンプリングポイントである。ｔ1〜ｔ
2〜ｔ3〜ｔnの各間隔はすべて等しい周期Ｔで構成され
ている。

【００１０】これに対し本発明の第一の実施例の図１ｂ
では前記の各基準点ごとにサンプリングポイントを不規
則に前または後に移動させ、かつ、その移動量をランダ
ムに変化させる。すなわち、図１ｂの例では、サンプリ
ングポイントｔ1はマイナスｔxだけ図１ａにおけるｔ1
からズレており、次のサンプリングポイントｔ2は図１
ａにおけるｔ2からプラスｔxだけズレているタイミング
のサンプリングポイントとなる。さらに次のサンプリン
グポイントｔ3は図１ａにおけるｔ3からマイナスｔxだ
けズレているタイミングのサンプリングがポイントとな
るように設定される。なお、ｔxはサンプリングごとに
ランダムに設定される時間値であり、前記一定の周期Ｔ
のおよそ５０パーセント以下の数値とする。このように
することにより正回転と逆回転との判定がランダムに発
生し、これを平均化することで結果として±０にカウン
ト値を近づけることで誤判定を防止することができる。

【００１１】図６の曲線Ｂは一定周期のサンプリングポ
イントからのランダムな時間の移動量が一定周期の場合
の最大５０パーセントとして、ランダム量は一般的なラ
ンダム関数を使用したシミュレーションを行った時のグ
ラフであって、サンプリング周波数と信号周波数との関
係が２ｆ以上の場合、カウントがゼロカウントとなって
誤判定が防止される状態を示している。

【００１２】図１ｃは前記とは別の、本発明の第二の実
施例であり、図１ａの一定の周期を基準として、図１ｃ
ではこの周期（時間値）に不規則にプラスまたはマイナ
スのランダムな量の時間値を加え、その時間経過後に次
のサンプリングを行うように構成する。すなわち、図１
ｃの例では、サンプリングポイントｔ1とつぎのサンプ
リングポイントｔ2とのサンプリング間隔τ1は一定の周
期Ｔからランダムな時間量ｔxをマイナスしたものであ
り、さらに次のサンプリングポイントｔ3までのサンプ
リング間隔τ2は一定の周期Ｔにランダムな時間量ｔxを
プラスしたものである。なお、ｔxはサンプリングごと
にランダムに設定される時間値であって、前記一定の周
期Ｔのおよそ５０パーセント以下の数値とする。このよ
うにすることにより正回転と逆回転との判断がランダム
に発生し、これを平均化することで結果として±０にカ
ウント値を近づけることで誤判定を防止することができ
る。

【００１３】図７の曲線Ｃは一定周期の時間値に、一定
周期の場合の時間値の最大５０パーセントのランダムな
時間値の増減を、ランダム量は一般的なランダム関数を
使用してシミュレーションを行った時のグラフであっ
て、サンプリング周波数と信号周波数との関係が２ｆ以
上の場合、カウントがゼロカウントとなって誤判定防止
となる状態を示している。

【００１４】図８は、前記の図５から図７までの各図の
グラフの各曲線Ａ、Ｂ、Ｃを重ねたもので、これにより
誤判定防止の効果が確認できる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、位相差型
のロータリエンコーダの回転方向を判定識別するさい、
回転の周期がサンプリングの周期より短い場合の、誤っ
た判定を防止することができ、しかも従来のようなロー
パスフィルタ等も不要となる効果があるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のサンプリングタイミングを示
す図である。

【図２】従来のサンプリングタイミングを示す図であ
る。

【図３】本発明に係わる回転方向判定に使用される表で
ある。

【図４】従来のサンプリングタイミングにより誤判定を
生じる状態を示す図である。

【図５】従来のサンプリングタイミングにより誤判定を
生じる状態をシミュレーションしたグラフである。

【図６】本発明の判定状態をシミュレーションしたグラ
フである。

【図７】本発明の別の実施例の判定状態をシミュレーシ
ョンしたグラフである。

【図８】図５、６、７のグラフを重ね合わせたグラフで
ある。

【符号の説明】

Ｔ 一定周期 ｔ1〜ｔn サンプリングポイント ｔx ランダムな時間値 τ1〜τn ランダムな時間値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに位相がずれたＡ相、Ｂ相の二つの
   信号を回転により発生し、この信号を所定のタイミング
   において繰り返しサンプリングし、このサンプリングに
   おける前回と今回との両相の変化状態の対比によって前
   記回転の回転方向を判断するロータリエンコーダにおい
   て、前記所定のタイミングを一定の周期とせず、ランダ
   ムな時間間隔をもつ周期とすることを特徴とする位相差
   型ロータリエンコーダの読取り方法。