ロータリーエンコーダの調査研究

１．ロータリーエンコーダとは

　ロータリ・エンコーダには、タイヤの回転数（アナログ量）をパルス数（デジタル量）に変換する機能がある。 その変換方式には光電式、ブラシ式、磁気式などがあるが、ＭＩＲＳでは最も一般的な光電式を使用する。 　また出力パルスの形式により、インクリメンタル型とアブソリュート型の２つに分類される。ここでは、インクリメンタル型を使用する。

２．光電式ロータリーエンコーダの概要

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。この光を受光素子し、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）はスリットが２つに分かれていて、それぞれ９０°位相がずれている。

　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。

２．２　回転方向（正転／逆転）の判別

　波形整形回路からのパルス信号Ａ，Ｂの組み合わせは、回転方向により２つのパターンになる。

　図のようにパルス信号Ａ，Ｂは９０°位相がずれているが、回転方向によってずれ方が異なる。 　�@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。 　�A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信号の周波数は回転数に比例するからそのパルスを一定時間間隔にカウントし回転数をもとめれば、回転速度を検出できる。

２．４　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）を検出するための回路。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。

パルス弁別回路

３．信号処理のブロック

パルス弁別回路

３．１　カウンタ回路

　パルス信号Ａをカウンタする。Ｉ／Ｏポートは８ビットあるが、１ビットを回転方向を示すのに使うので残る７ビットを使いカウンタを作る。なお、リセット信号によりリセットされる。

３．２　ラッチ回路

　Ｉ／Ｏで値を引き渡す時、一定時間値を変化させないようにする為の回路。
　リセット信号の立ち上がりでラッチする。

参考資料：　dm9404/memo/encode.sam