MIRS0104 tyousa

沼津高専電子制御工学科

	MIRS0104ロータリーエンコーダ調査報告書
	MIRS0104-TECH-0011

改訂記録

版数

作成日

作成者

承認

改訂内容

提出先

A01

2001.12.11

渡邊

森元

初版

MIRS0104

A02

2001.12.13

渡邊

森元

段落等の改訂

MIRS0104

第１章ロータリエンコーダとは

1.1 ロータリエンコーダとは

　タイヤ(モータ)の回転数（アナログ量）をパルス数（デジタル量）に変換する機能があり、これによってＭＩＲＳは自己の位置を認識できるようになる。
　ＭＩＲＳで使用するロータリーエンコーダは、大きく分けて２つの部位からなり、1つ目は、マイクロエンコーダである。　これは、回転軸の回転速度に比例した、互いに９０°位相の異なる２相の近似正弦波を出力しているもので、２相の位相関係から回転方向が判別できる。2つ目はロータリエンコーダモジュールであり、これは上の２相の信号をカウントして回転数を求めることができる。　
　一般的なロータリーエンコーダの使用方法は、回転子の回転数の検出、それをもとにした回転子の速度の検出である。
ＭＩＲＳでは最も一般的な光電式を使用する。

第２章光電式ロータリエンコーダの概要

2.1 回転量の検出

　発光ダイオード（ＬＥＤ）と受光素子（フォトトランジスタ）が、回転軸に取り付けられた回転スリット（Ａ）と固定スリット（Ｂ）をはさみ相対して取り付けられている。回転スリット（Ａ）が回転すると、ダイオードの光がスリットによって通過、遮断を繰り返す。この光を受光素子により検出して、信号（パルス）に変換する。出力信号を２相にするため、固定スリット（Ｂ）のスリットは２つで、９０°位相がずれている。

fig1.光電式ロータリエンコーダの概要

ロータリーエンコーダからの出力信号は近似正弦波形であるので、これを波形整形回路でパルス波形にする。

fig2.パルス

2.2 回転方向（正転/逆転）の判別

　パルス整形回路からの出力信号Ａ，Ｂの組み合わせには、回転方向により２つのパターンがある。



fig3.パルスパターン

　上記のように出力信号Ａ，Ｂの位相差は常に９０°であるが、回転方向により、ずれ方が異なってくる。
①の場合、Ｂ信号の立ち上がり時にＡ信号は必ず”Ｈ”になっているため回転方向検出信号は”Ｈ”になる。
②の場合、Ｂ信号の立ち上がり時にＡ信号は”Ｌ”になっているため、回転方向検出信号は”Ｌ”になる。
このようにして回転方向の判別を行う事ができる。

2.3 回転速度の検出

Ａ、Ｂの周波数は回転数に比例するからＢのパルスを一定時間毎にカウントし回転数をデータ化する。データの読み込みはタイマー割り込みを使い、そのたびにカウンタはリセットされる

第３章パルス弁別回路

3.1 パルス弁別回路

　２相パルス出力型のエンコーダ正転/逆転を検出するために必要な回路。通常、このＡ，Ｂ相の動きよりｕｐ/ｄｏｗｎパルスを作り出し、必要桁数のｕｐ/ｄｏｗｎカウンタに入力し、カウンタの内容を読み取る事で回転量を知る事ができる。パルス弁別回路は、このｕｐ/ｄｏｗｎパルスを作り出す回路である。

fig4.パルス弁別回路

第４章信号処理のブロック

4.1 信号処理のブロック

fig5.信号処理のブロック

第５章マイクロエンコーダ

5.1 マイクロエンコーダの仕様

MIRSでのマイクロエンコーダは、maxonのモータと一体化したものです。

テクニカル・データ
供給電圧	5V(-10/+10%)
出力信号	TTLコンパチブル
立ち上がり時間	200ns
下降時間	50ns
チャンネル数	2
カウント/回転	100
使用温度範囲	-20/+85℃
コード・ホイール慣性モーメント	=<0.05gcm2
最大加速度	250000rads-2
最大出力電流/チャンネル	5maA
位相差	90°e(-45/+45°e)
最大周波数	20kHz