JP3151733B2 - Position detection device - Google Patents

Position detection device

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JP3151733B2
JP3151733B2 JP32151691A JP32151691A JP3151733B2 JP 3151733 B2 JP3151733 B2 JP 3151733B2 JP 32151691 A JP32151691 A JP 32151691A JP 32151691 A JP32151691 A JP 32151691A JP 3151733 B2 JP3151733 B2 JP 3151733B2
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の移動によって
生じた磁気抵抗変化を出力交流信号の電気的位相角の変
化として検出する位相シフト方式の位置検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift type position detecting device for detecting a change in magnetic resistance caused by the movement of a moving body as a change in an electrical phase angle of an output AC signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗変化を利用した位置検出装置と
してはマイクロシンといわれる回転形差動トランスが従
来からよく知られている。これは、回転位置を電圧レベ
ルに変換するものであるため、外乱による影響を受け易
くて誤差が生じ易いという欠点を有する。例えば、温度
変化の影響を受けてコイルの抵抗が変化し、これによっ
て検出信号レベルが変動したり、また、検出器からその
検出信号を利用する回路までの信号伝送路におけるレベ
ルの減衰量がその伝送距離によってまちまちであり、さ
らに、ノイズによるレベル変動がそのまま検出誤差とな
って顕れてしまうなどといった欠点を有している。
2. Description of the Related Art As a position detecting device utilizing a change in magnetoresistance, a rotary type differential transformer called a micro-sin has been well known. This has the disadvantage that, since it converts the rotational position into a voltage level, it is susceptible to disturbances and errors are likely to occur. For example, the resistance of the coil changes under the influence of the temperature change, which causes the detection signal level to fluctuate, or the level attenuation in the signal transmission path from the detector to the circuit using the detection signal. It varies depending on the transmission distance, and further has a drawback that level fluctuation due to noise appears as a detection error as it is.

【0003】そこで、本発明の出願人は、外乱等による
出力レベル変動に影響されることなく正確に回転位置を
検出することのできる位相シフト方式の回転位置検出装
置を先に提案している(特開昭57−60212号公
報、特開昭57−88317号公報、特公昭62−58
445号公報等)。また、本発明の出願人は、この回転
位置検出装置と同様の原理による位相シフト方式の直線
位置検出装置も提案している(実開昭57−13462
2号公報、実開昭57−151503号公報、実開昭5
7−135917号公報、実開昭58−136718号
公報又は実開昭59−175105号公報)。
Therefore, the applicant of the present invention has previously proposed a phase shift type rotational position detecting device capable of accurately detecting a rotational position without being affected by output level fluctuation due to disturbance or the like ( JP-A-57-60212, JP-A-57-88317, JP-B-62-58
445). The applicant of the present invention has also proposed a phase shift type linear position detecting device based on the same principle as the rotational position detecting device (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 57-13462).
No. 2, Japanese Utility Model Publication No. 57-151503, Japanese Utility Model Application Publication No.
No. 7-135917, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 58-136718 or Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 59-175105).

【0004】図4は、本発明の出願人が先に提案した回
転位置検出装置の概略構成を示す図である。図4の回転
位置検出装置は、回転軸の垂直方向(回転軸を中心とす
る法線方向)に突出した複数の極A〜Dが円周方向に所
定間隔(90度)で設けられたステータ11aと、各極
A〜Dによって取り囲まれたステータ11aの空間内に
挿入されたロータ11bとを備えている。すなわち、ス
テータ11aは、ロータ11bの外周面に対向して設け
られている。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a rotational position detecting device previously proposed by the applicant of the present invention. The rotating position detecting device shown in FIG. 4 has a stator in which a plurality of poles A to D protruding in a direction perpendicular to the rotating shaft (a normal direction about the rotating shaft) are provided at predetermined intervals (90 degrees) in a circumferential direction. 11a and a rotor 11b inserted into the space of the stator 11a surrounded by the poles A to D. That is, the stator 11a is provided to face the outer peripheral surface of the rotor 11b.

【0005】ロータ11bは、回転角度に応じて各極A
〜Dのリラクタンスを変化させる形状及び材質からな
り、一例として回転軸に対して中心の偏心した円柱体で
構成されている。ステータ11aの各極A〜Dには、1
次コイル1A〜1D及び2次コイル2A〜2Dがそれぞ
れ巻回されている。そして、ロータ11bを挟んで互い
に対向する2つの極Aと極Cの第1の対及び極Bと極D
の第2の対は差動的に動作するようにコイルが巻かれ
て、かつ差動的なリラクタンス変化が生じるように構成
されている。
[0005] The rotor 11b has a pole A corresponding to the rotation angle.
To D, and is formed of a cylindrical body eccentric with respect to the rotation axis as an example. Each pole A to D of the stator 11a has 1
The secondary coils 1A to 1D and the secondary coils 2A to 2D are wound respectively. Then, a first pair of two poles A and C facing each other across the rotor 11b and poles B and D
Are wound so as to operate differentially and are configured to produce a differential reluctance change.

【0006】第1の極の対(極A,C)に巻かれている
1次コイル1A及び1Cは、正弦波信号sinωtで励
磁され、第2の極の対(極B,D)に巻かれている1次
コイル1B及び1Cは余弦波信号cosωtで励磁され
ている。その結果、2次コイル2A〜2Dからは、それ
らの合成出力信号Yが得られる。この合成出力信号Y
は、図6に示すように、基準信号となる1次交流信号
(1次コイルの励磁信号)sinωtに対して、ロータ
11bの回転角度θに応じた電気的位相角度だけ位相シ
フトした信号Y=sin(ωt−θ)である。
The primary coils 1A and 1C wound on a first pair of poles (poles A and C) are excited by a sinusoidal signal sinωt and wound on a second pair of poles (poles B and D). The primary coils 1B and 1C are excited by the cosine wave signal cosωt. As a result, the combined output signal Y is obtained from the secondary coils 2A to 2D. This composite output signal Y
As shown in FIG. 6, a signal Y = a signal Y = phase-shifted by an electrical phase angle corresponding to the rotation angle θ of the rotor 11b with respect to a primary AC signal (excitation signal of the primary coil) sinωt serving as a reference signal. sin (ωt−θ).

【0007】上述のような誘導型の位相シフト方式の位
置センサを用いる場合には、1次交流信号sinωt又
はcosωtを発生する基準信号発生部と、合成出力信
号Yの電気的位相ずれθを測定しロータ11bの位置デ
ータを算出する位相差検出部とからなる位置センサ変換
手段が必要である。図5はこの位置センサ変換手段の一
構成例を示す図である。図5において、位置センサ変換
手段は基準交流信号sinωt及びcosωtを発生す
る基準信号発生部と、2次コイル2A〜2Dの相互誘導
電圧Y=sin(ωt−θ)と基準交流信号sinωt
との間の位相差(位相ずれ量)Dθを検出する位相差検
出部とからなる。
When the above-described inductive phase shift type position sensor is used, a reference signal generator for generating a primary AC signal sinωt or cosωt and an electrical phase shift θ of the combined output signal Y are measured. Then, a position sensor converting means including a phase difference detecting unit for calculating position data of the rotor 11b is required. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the position sensor conversion means. In FIG. 5, the position sensor conversion means includes a reference signal generator for generating reference AC signals sinωt and cosωt, a mutual induction voltage Y = sin (ωt−θ) of the secondary coils 2A to 2D, and a reference AC signal sinωt.
And a phase difference detecting section for detecting a phase difference (phase shift amount) Dθ between the phase difference and the phase difference.

【0008】基準信号発生部はクロック発振器12、同
期カウンタ13、ROM14a,14b、D/A変換器
15a,15b及びアンプ16a,16bからなり、位
相差検出部はアンプ17、ゼロクロス回路18及びラッ
チ回路19からなる。クロック発振器12は高速の正確
なクロック信号CLxを発生するものであり、このクロ
ック信号に基づいて他の回路は動作する。クロック信号
CLxの周波数fxは40.96MHzである。
The reference signal generator comprises a clock oscillator 12, a synchronous counter 13, ROMs 14a and 14b, D / A converters 15a and 15b, and amplifiers 16a and 16b. The phase difference detector comprises an amplifier 17, a zero cross circuit 18 and a latch circuit. It consists of nineteen. The clock oscillator 12 generates a high-speed and accurate clock signal CLx, and other circuits operate based on this clock signal. The frequency fx of the clock signal CLx is 40.96 MHz.

【0009】同期カウンタ13はクロック発振器12の
クロック信号CLxをカウントする巡回型のカウンタで
あり、そのカウント値Nyをアドレス信号としてROM
14a,14b及び位相差検出部のラッチ回路19に出
力する。同期カウンタ13の巡回カウント値(最大カウ
ント値)Nxによって、基準交流信号sinωtの周波
数、即ち1次キャリア周波数fcが決まる。巡回カウン
ト値Nxが4096の場合は、1次キャリア周波数fc
は10kHz(=40.96MHz÷4096)であ
り、巡回カウント値Nxが8192の場合は、1次キャ
リア周波数fcは5kHz(=40.96MHz÷81
92)である。即ち、1次キャリア周波数fcはクロッ
ク発振器12の発振周波数fxと、同期カウンタ13の
巡回カウント値Nxによって決まる。図6は、巡回カウ
ント値Nxが8192の場合を示す。
The synchronous counter 13 is a cyclic counter for counting the clock signal CLx of the clock oscillator 12, and its count value Ny is used as an address signal in a ROM.
14a and 14b and output to the latch circuit 19 of the phase difference detection unit. The frequency of the reference AC signal sinωt, that is, the primary carrier frequency fc is determined by the cyclic count value (maximum count value) Nx of the synchronous counter 13. When the cyclic count value Nx is 4096, the primary carrier frequency fc
Is 10 kHz (= 40.96 MHz ÷ 4096), and when the cyclic count value Nx is 8192, the primary carrier frequency fc is 5 kHz (= 40.96 MHz ÷ 81).
92). That is, the primary carrier frequency fc is determined by the oscillation frequency fx of the clock oscillator 12 and the cyclic count value Nx of the synchronous counter 13. FIG. 6 shows a case where the cyclic count value Nx is 8192.

【0010】ROM14a及び14bは基準交流信号s
inωt及びcosωtに対応した振幅データを記憶し
ており、同期カウンタ13からのアドレス信号(カウン
ト値Ny)に応じて基準交流信号の振幅データを発生す
る。ROM14aはcosωtの振幅データを、ROM
14bはsinωtの振幅データを記憶している。従っ
て、ROM14a及び14bは同期カウンタ13から同
じアドレス信号を入力することによって、2種類の基準
交流信号sinωt及びcosωtを出力する。なお、
同じ振幅データのROMを位相のそれぞれ異なるアドレ
ス信号で読み出しても同様に2種類の基準交流信号si
nωt及びcosωtを得ることができる。
The ROMs 14a and 14b store the reference AC signal s
It stores amplitude data corresponding to inωt and cosωt, and generates amplitude data of a reference AC signal according to an address signal (count value Ny) from the synchronization counter 13. The ROM 14a stores the amplitude data of cosωt in the ROM
14b stores the amplitude data of sinωt. Accordingly, the ROMs 14a and 14b output two types of reference AC signals sinωt and cosωt by inputting the same address signal from the synchronous counter 13. In addition,
Even if the ROM having the same amplitude data is read out with the address signals having different phases, the two kinds of reference AC signals si
nωt and cosωt can be obtained.

【0011】D/A変換器15a及び15bはROM1
4a及び14bからのデジタルの振幅データをアナログ
信号に変換してアンプ16a及び16bに出力する。ア
ンプ16a及び16bはD/A変換器15a及び15b
からのアナログ信号を増幅し、それを基準交流信号si
nωt及びcosωtとして1次コイル1A,1C及び
1B,1Dのそれぞれに印加する。同期カウンタ13の
巡回カウント値がNxの場合、そのカウント値Nxが基
準交流信号の最大位相角2πラジアン(360度)に相
当する。すなわち、同期カウンタ13の1カウント値は
2π/Nxラジアンの位相角に相当する。
The D / A converters 15a and 15b are connected to the ROM 1
The digital amplitude data from 4a and 4b are converted into analog signals and output to amplifiers 16a and 16b. Amplifiers 16a and 16b are D / A converters 15a and 15b
Amplify the analog signal from the reference AC signal si
The voltages are applied to the primary coils 1A, 1C and 1B, 1D as nωt and cosωt, respectively. When the cyclic count value of the synchronous counter 13 is Nx, the count value Nx corresponds to the maximum phase angle of 2π radians (360 degrees) of the reference AC signal. That is, one count value of the synchronous counter 13 corresponds to a phase angle of 2π / Nx radian.

【0012】アンプ17は2次コイル2A〜2Dに誘起
された2次電圧の合成値を増幅して、ゼロクロス回路1
8に出力する。ゼロクロス回路18は回転位置検出装置
の2次コイル2A〜2Dに誘起された相互誘導電圧(2
次電圧)に基づいて負電圧から正電圧へのゼロクロス点
を検出し、ラッチパルスLPをラッチ回路19に出力す
る。
The amplifier 17 amplifies the combined value of the secondary voltages induced in the secondary coils 2A to 2D, and amplifies the resultant value.
8 is output. The zero-crossing circuit 18 is provided with a mutual induction voltage (2
A zero cross point from a negative voltage to a positive voltage is detected based on the next voltage, and a latch pulse LP is output to the latch circuit 19.

【0013】ラッチ回路19は基準交流信号の立上りの
クロック信号にてスタートした同期カウンタのカウント
値をゼロクロス回路18の検出信号(ラッチパルス)L
Pの出力時点(ゼロクロス点)でラッチする。従って、
ラッチ回路19にラッチされた値はちょうど基準交流信
号と相互誘導電圧(合成2次出力)との間の位相差(位
相ずれ量)θに等しい。
The latch circuit 19 counts the count value of the synchronous counter started by the rising clock signal of the reference AC signal to a detection signal (latch pulse) L of the zero-cross circuit 18.
Latch at the output point of P (zero cross point). Therefore,
The value latched by the latch circuit 19 is exactly equal to the phase difference (phase shift amount) θ between the reference AC signal and the mutual induction voltage (synthetic secondary output).

【0014】すなわち、2次コイル2A〜2Dの合成出
力信号Y=sin(ωt−θ)は、ゼロクロス回路18
に与えられる。ゼロクロス回路18は合成出力信号Yの
電気位相角がゼロのタイミングに同期してラッチパルス
LPをラッチ回路19に出力する。すると、ラッチ回路
19は、図6のようにラッチパルスLPの立ち上がりに
応じて同期カウンタ13のカウント値Nyをラッチす
る。
That is, the combined output signal Y = sin (ωt−θ) of the secondary coils 2A to 2D is
Given to. The zero cross circuit 18 outputs a latch pulse LP to the latch circuit 19 in synchronization with the timing when the electric phase angle of the composite output signal Y is zero. Then, the latch circuit 19 latches the count value Ny of the synchronous counter 13 according to the rise of the latch pulse LP as shown in FIG.

【0015】このとき、同期カウンタ13が一巡する周
期と正弦波信号sinωtの1周期Tcとは一致するよ
うに設定されているので、ラッチ回路19には基準交流
信号sinωtと合成出力信号Y=sin(ωt−θ)
との位相差θに対応するカウント値Nyがラッチされる
こととなる。従って、ラッチ回路19は、ラッチされた
カウント値Nyをデジタルの位置データとして出力す
る。この位置データNyに2π/Nxを乗じることによ
って、ロータ11bの回転方向における位置データを算
出することができる。このように、位相シフト方式の位
置検出装置は絶対位置を位相差信号として出力している
ので、ノイズの影響を受けにくいという優れた特徴を有
している。
At this time, the cycle of the synchronous counter 13 is set so as to coincide with one cycle Tc of the sine wave signal sinωt, so that the latch circuit 19 supplies the reference AC signal sinωt and the composite output signal Y = sin (Ωt-θ)
And the count value Ny corresponding to the phase difference θ is latched. Therefore, the latch circuit 19 outputs the latched count value Ny as digital position data. By multiplying the position data Ny by 2π / Nx, the position data in the rotation direction of the rotor 11b can be calculated. As described above, since the phase shift type position detecting device outputs the absolute position as a phase difference signal, it has an excellent feature that it is hardly affected by noise.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述のような位相シフ
ト方式の位置検出装置は、ゼロクロス回路18から出力
されるラッチパルスLPに同期して位置データを出力す
る。すなわち、位相シフト方式の位置検出装置は、図6
のクロック発振器12の発振周波数fxが40.96M
Hzで、同期カウンタ13の巡回カウント値Nxが81
92の場合だと、1次キャリア周波数fcは5KHzと
なり、0.2ms(200μs)毎に位置データを出力
し、また、同期カウンタ13の巡回カウント値Nxが4
096の場合だと、1次キャリア周波数fcは10KH
zとなり、0.1ms(100μs)毎に位置データを
出力することとなる。
The above-described phase shift type position detecting device outputs position data in synchronization with the latch pulse LP output from the zero cross circuit 18. That is, the position detection device of the phase shift system is configured as shown in FIG.
The oscillation frequency fx of the clock oscillator 12 is 40.96 M
Hz, the cyclic count value Nx of the synchronous counter 13 is 81
In the case of 92, the primary carrier frequency fc becomes 5 KHz, position data is output every 0.2 ms (200 μs), and the cyclic count value Nx of the synchronous counter 13 is 4 kHz.
096, the primary carrier frequency fc is 10 KH
z, and the position data is output every 0.1 ms (100 μs).

【0017】従って、この位相シフト方式の回転位置検
出装置をモータの回転軸に取り付けた場合、その回転位
置検出装置の基準交流信号sinωtと、その合成出力
信号Yとの関係は図7のようになる。また、位置データ
DA4〜DA0及びDB4〜DB0はゼロクロス回路1
8から出力されるラッチパルスLPに同期して約0.2
ms毎に出力される。
Therefore, when the rotational position detecting device of the phase shift type is mounted on the rotating shaft of the motor, the relationship between the reference AC signal sinωt of the rotational position detecting device and the combined output signal Y is as shown in FIG. Become. The position data DA4 to DA0 and DB4 to DB0 are
About 0.2 in synchronization with the latch pulse LP output from
Output every ms.

【0018】基準交流信号sinωtと合成出力信号Y
との間の位相差は、モータの回転に応じてθ,2θ,3
θ・・・のように徐々に大きくなっている。この位相差
θは、ラッチパルスLPに同期して約0.2ms毎にサ
ンプリングされる回転軸の回転角度であり、モータの回
転速度に依存する値である。従って、モータ(回転軸)
の回転速度が大きい場合には位相差θは大きくなり、回
転速度が小さい場合には位相差θは小さくなる。
The reference AC signal sinωt and the combined output signal Y
, 2θ, 3 depending on the rotation of the motor.
θ gradually increases. The phase difference θ is a rotation angle of the rotating shaft sampled about every 0.2 ms in synchronization with the latch pulse LP, and is a value dependent on the rotation speed of the motor. Therefore, the motor (rotary shaft)
When the rotation speed is high, the phase difference θ increases, and when the rotation speed is low, the phase difference θ decreases.

【0019】図7において、位置データDA4〜DA0
は、1次キャリア周波数fcが5KHzでモータの回転
速度が30rpmの場合にラッチ回路19から出力され
る位置データの下位5ビットを示し、位置データDB4
〜DB0はモータの回転速度が40rpmの場合に出力
される位置データの下位5ビットをそれぞれ示す。
In FIG. 7, position data DA4 to DA0
Indicates the lower 5 bits of the position data output from the latch circuit 19 when the primary carrier frequency fc is 5 KHz and the rotation speed of the motor is 30 rpm, and the position data DB4
DBDB0 indicates the lower 5 bits of the position data output when the rotation speed of the motor is 40 rpm.

【0020】1次キャリア周波数fcが5KHzでモー
タの回転速度が30rpmの場合に、0.2msの間に
回転移動する回転位置データの値は2π×30÷(60
×5000)=π/5000ラジアンであり、同期カウ
ンタ13の1カウント値に相当する回転位置データの値
は2π/8192(=π/4096)ラジアンである。
すなわち、0.2msの間に回転移動する回転位置デー
タの値の方が同期カウンタ13の1カウント値に相当す
る回転位置データの値よりも小さい。
When the primary carrier frequency fc is 5 KHz and the rotational speed of the motor is 30 rpm, the value of the rotational position data that rotates and moves during 0.2 ms is 2π × 30 ÷ (60
× 5000) = π / 5000 radians, and the value of the rotational position data corresponding to one count value of the synchronous counter 13 is 2π / 8192 (= π / 4096) radians.
That is, the value of the rotational position data that rotates during 0.2 ms is smaller than the value of the rotational position data corresponding to one count value of the synchronous counter 13.

【0021】従って、位置検出装置がラッチパルスLP
に同期して約0.2ms毎に位置データを出力しても、
位置データとしては変化しない部分が生じる。例えば、
第0及び第1番目のラッチパルスLPでは位置データD
A4〜DA0は『00000』であり、第5及び第6番
目のラッチパルスLPでは、位置データDA4〜DA0
は『00100』であり、第11及び第12番目のラッ
チパルスLPでは位置データDA4〜DA0は『010
01』であり、第16及び第17番目のラッチパルスL
Pでは、位置データDA4〜DA0は『01101』で
あり、第21及び第22番目、第26及び第27番目の
ラッチパルスLPについても同様に位置データDA4〜
DA0は変化していない。
Therefore, when the position detecting device receives the latch pulse LP
Output position data about every 0.2ms in synchronization with
There is a portion that does not change as position data. For example,
In the 0th and 1st latch pulses LP, the position data D
A4 to DA0 are “00000”, and in the fifth and sixth latch pulses LP, the position data DA4 to DA0
Is "00100", and the position data DA4 to DA0 are "010" in the eleventh and twelfth latch pulses LP.
01 "and the 16th and 17th latch pulses L
In P, the position data DA4 to DA0 are “01101”, and the position data DA4 to DA0 are similar for the 21st and 22nd, 26th and 27th latch pulses LP.
DA0 has not changed.

【0022】約0.2ms毎に出力される位置データを
観測すると、位置データの変化する部分と変化しない部
分とが生じる。これは、実際にモータは一定速度(ここ
では30rpm)で回転しているにもかかわらず、位置
データ上ではモータの回転速度は変動しているというこ
とになる。
When observing the position data output every about 0.2 ms, a portion where the position data changes and a portion where the position data does not change occur. This means that, although the motor is actually rotating at a constant speed (here, 30 rpm), the rotational speed of the motor fluctuates on the position data.

【0023】一方、1次キャリア周波数fcが5KHz
でモータの回転速度が40rpmの場合に、同期カウン
タ13の1カウント値に相当する回転位置データの値は
同様にπ/4096ラジアンであるが、0.2msの間
に回転移動する回転位置データの値は2π×40÷(6
0×5000)=π/3750ラジアンとなり、回転速
度40rpmの場合よりも大きい値である。すなわち、
回転速度40rpmの場合は、0.2msの間に回転移
動する回転位置データの値の方が同期カウンタ13の1
カウント値に相当する回転位置データの値よりも大きく
なっている。
On the other hand, the primary carrier frequency fc is 5 kHz.
When the rotational speed of the motor is 40 rpm, the value of the rotational position data corresponding to one count value of the synchronous counter 13 is also π / 4096 radians. The value is 2π × 40 ÷ (6
0 × 5000) = π / 3750 radians, which is larger than the case of the rotation speed of 40 rpm. That is,
In the case of a rotation speed of 40 rpm, the value of the rotation position data that rotates during 0.2 ms is one of the values of the synchronization counter 13.
It is larger than the value of the rotational position data corresponding to the count value.

【0024】従って、前述の回転速度30rpmの場合
とは逆にラッチパルスLPの出力毎に位置データが変化
して出力されるようになる。そして、第10番目のラッ
チパルスLPの時点では位置データDA4〜DA0とし
て『01010』が出力され、第11番目のラッチパル
スLPの時点では位置データDA4〜DA0として『0
1100』が出力される。しかしながら、実際には第1
0番目の位置データが出力してから第11番目の位置デ
ータが出力されるまでの間に位置データDA4〜DA0
として『01011』が出力されなければならないので
あるが、『01101』なる位置データは抜け落ちてし
まっている。これは、0.2msの間に回転移動する回
転位置データの値の方が同期カウンタ13の1カウント
値に相当する回転位置データの値よりも大きいために、
生じたものである。同様に第21番目と第22番目のラ
ッチパルスLPの間でも位置データ『10111』が抜
け落ちている。
Accordingly, the position data changes and is output every time the latch pulse LP is output, contrary to the above-described case of the rotation speed of 30 rpm. At the time of the tenth latch pulse LP, “01010” is output as the position data DA4 to DA0, and at the time of the eleventh latch pulse LP, “0” is output as the position data DA4 to DA0.
1100 "is output. However, in practice the first
Between the time when the 0th position data is output and the time when the 11th position data is output, the position data DA4 to DA0
Must be output as "01011", but the position data "01101" is missing. This is because the value of the rotation position data that rotates and moves during 0.2 ms is larger than the value of the rotation position data corresponding to one count value of the synchronization counter 13.
It has occurred. Similarly, the position data “10111” is missing between the 21st and 22nd latch pulses LP.

【0025】この位置データが抜け落ちるという現象
は、回転速度の上昇に応じて顕著に現れ、抜け落ちる位
置データの数も回転速度に比例して増加する。なお、こ
のような位置データの抜け落ちる現象が生じる回転速度
Nrは、クロック発振器12の発振周波数が40.96
MHzで1次キャリア周波数5KHzの場合には、0.
2msの間に回転移動する回転位置データの値と同期カ
ウンタ13の1カウント値に相当する回転位置データの
値とが等しい時であるから、2π/8192=2π×N
r÷(60×5000)から、Nr=60×5000÷
8192≒36.6rpmである。
The phenomenon that the position data drops off becomes noticeable as the rotational speed increases, and the number of position data that drops off also increases in proportion to the rotational speed. Note that the rotation speed Nr at which such a phenomenon that the position data drops out is determined by the fact that the oscillation frequency of the clock oscillator 12 is 40.96.
MHz and the primary carrier frequency 5 KHz,
Since the value of the rotational position data that rotates during 2 ms and the value of the rotational position data corresponding to one count value of the synchronous counter 13 are equal, 2π / 8192 = 2π × N
From r {(60 × 5000), Nr = 60 × 5000}
8192 ≒ 36.6 rpm.

【0026】同様にクロック発振器12の発振周波数が
40.96MHzで1次キャリア周波数10KHzの場
合には、0.1msの間に回転移動する回転位置データ
の値と同期カウンタ13の1カウント値に相当する回転
位置データの値とが等しい時であるから、2π/409
6=2π×Nr÷(60×10000)から、Nr=6
0×10000÷4096≒146.5rpmである。
Similarly, when the oscillation frequency of the clock oscillator 12 is 40.96 MHz and the primary carrier frequency is 10 KHz, it corresponds to the value of the rotational position data rotating and moving during 0.1 ms and one count value of the synchronous counter 13. 2π / 409 because the value of the rotational position data
From 6 = 2π × Nr ÷ (60 × 10000), Nr = 6
0 × 10000 ÷ 4096 ≒ 146.5 rpm.

【0027】このような位置データの抜け落ち現象は、
位相シフト方式の位置検出装置に特有の問題であり、位
相シフト方式の位置検出装置が1次キャリア周波数に同
期して出力されるラッチパルスLPに同期してしか位置
データを出力できないということに起因している。従っ
て、前述のようにラッチパルスLP毎に位置データが出
力しても、位置データが変化しない部分が生じたり、位
置データが抜け落ちるという現象が生じると、位置デー
タ上ではモータの回転速度があたかも変動しているかの
ように観測されることとなり、モータ等の回転速度を制
御したり、位置決め制御したりする場合には問題とな
る。
Such a dropout of the position data is caused by
This is a problem peculiar to the phase shift type position detecting device, and is caused by the fact that the phase shift type position detecting device can output position data only in synchronization with the latch pulse LP output in synchronization with the primary carrier frequency. are doing. Therefore, even if the position data is output for each latch pulse LP as described above, if there occurs a portion where the position data does not change or the position data is dropped out, the rotational speed of the motor fluctuates on the position data. This is observed as if it were performed, which is a problem when controlling the rotation speed of a motor or the like or performing positioning control.

【0028】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、高速で移動する移動体の移動位置を検出するに際
して、位置データの抜け落ち現象を生じさせることなく
位置データを確実に出力することのできる位相シフト方
式の位置検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to reliably output position data without causing a dropout of position data when detecting a moving position of a moving body moving at high speed. It is an object of the present invention to provide a phase shift type position detecting device that can be used.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】 本発明の位置検出装置
は、移動体の移動によって生じた磁気抵抗変化を出力交
流信号の電気的位相角の変化として前記移動体の移動速
度に応じたサンプリング周期毎にサンプリングし、その
サンプリング値を前記移動体の位置をディジタル値で示
絶対位置データとして出力する位相シフト方式の絶対
位置検出手段と、この絶対位置検出手段から前記サンプ
リング周期毎に出力される前記絶対位置データの前回値
と今回値との差分値を演算する差分演算手段と、前記
回値と今回値のサンプリング時間差に応じたサンプリン
グ周期から所定の余裕時間を減算し、減算した時間内に
前記差分値に相当する数のパルスを等間隔で生成するパ
ルス生成手段と、このパルス生成手段からのパルスの入
力に応じて前記絶対位置データの前回値と今回値との間
の補間位置データを順次出力し、前回値から今回値に至
るまでの抜けのない前記絶対位置データを、今回値のサ
ンプリング時点以降に遅延して、発生する位置データ生
成手段とから構成されたものである。
A position detecting device according to the present invention uses a change in magnetoresistance caused by movement of a moving object as a change in an electrical phase angle of an output AC signal, and a sampling period according to a moving speed of the moving object. The position of the moving object is indicated by a digital value.
Absolute position detecting means of the phase shift that output as to the absolute position data, difference calculation for calculating a difference value between a previous value and a present value of the absolute position data output from the absolute position detecting means for each of the sampling periods Means and before said
A pulse generating means for subtracting a predetermined margin time from a sampling period corresponding to a sampling time difference between a round value and a current value, and generating a number of pulses corresponding to the difference value at equal intervals within the subtracted time. And interpolated position data between the previous value and the current value of the absolute position data in accordance with the input of the pulse from the pulse generation means, and sequentially outputs the interpolated position data from the previous value to the current value.
The absolute position data loss free up to that, the current value support
And position data generating means that is generated after a delay from the time of sampling .

【0030】[0030]

【作用】位相シフト方式の絶対位置検出手段は、従来の
ものと同様に、回転位置検出手段の場合にはその回転方
向における回転位置データを、直線位置検出手段の場合
にはその直線方向における直線位置データを出力交流信
号の電気的位相角の変化として移動体(回転移動体又は
直線移動体)の移動速度に応じたサンプリング周期毎に
サンプリングし、そのサンプリング値を絶対位置データ
として出力する。差分演算手段は、この絶対位置検出手
段からサンプリング周期毎に出力される絶対位置データ
の前回値と今回値との差分値を演算する。移動体の移動
速度が小さくて差分値が『1』又は『0』となるような
場合には、位置データの抜け落ち現象は生じない。とこ
ろが、差分値が『2』以上の場合には、サンプリング周
期毎に出力される絶対位置データの前回値と今回値との
間で位置データの抜けが生じたことを意味する。従っ
て、パルス生成手段は、サンプリング周期から所定の余
裕時間を減算し、減算した時間内に差分値に相当する数
のパルスを均等に生成する。余裕時間は、移動体の移動
速度が減少した場合や反対方向に回転する場合に、サン
プリング周期が前回の周期よりも小さくなることを見込
んで設けた余裕の時間である。位置データ生成手段は、
このパルス生成手段からのパルスの入力に応じて絶対位
置データの前回値と今回値との間の補間位置データを順
次出力し、抜けのない絶対位置データを発生する。これ
によって、高速で移動する移動体の移動位置を検出する
に際して、位置データの抜け落ち現象を生じさせること
なく位置データを確実に出力することができる。
The phase shift type absolute position detecting means, as in the prior art, uses the rotational position data in the rotational direction in the case of the rotational position detecting means and the linear position in the linear direction in the case of the linear position detecting means. The position data is sampled as a change in the electrical phase angle of the output AC signal at each sampling cycle corresponding to the moving speed of the moving body (rotary moving body or linear moving body), and the sampling value is output as absolute position data. The difference calculation means calculates a difference value between the previous value and the current value of the absolute position data output from the absolute position detection means for each sampling cycle. When the moving speed of the moving object is low and the difference value is “1” or “0”, the position data does not drop out. However, if the difference value is “2” or more, it means that the position data is missing between the previous value and the current value of the absolute position data output every sampling cycle. Therefore, the pulse generation means subtracts a predetermined margin time from the sampling period, and uniformly generates a number of pulses corresponding to the difference value within the subtracted time. The allowance time is an allowance time provided when the moving speed of the moving body decreases or when the moving body rotates in the opposite direction, in consideration of the fact that the sampling cycle becomes smaller than the previous cycle. The position data generating means includes:
In accordance with the pulse input from the pulse generation means, the interpolation position data between the previous value and the current value of the absolute position data is sequentially output to generate absolute position data without omission. Thus, when detecting the moving position of the moving body moving at a high speed, the position data can be reliably output without causing a drop-out phenomenon of the position data.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1は本発明の一実施例である位置センサ
変換手段の構成例を示す図であり、図5に対応してい
る。図1において図5と同じ構成のものには同一の符号
が付してあるので、その説明は省略する。本実施例の位
置センサ変換手段が従来のものと異なる点は、ラッチ回
路19からラッチパルスLPに同期して出力される位相
差θ(カウント値Ny)に基づいてデータ抜けのない位
置データNzを生成する位置データ生成手段を新たに設
けた点である。このラッチパルスLPの出力周期Tpが
位置センサ変換手段のサンプリング周期となる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a position sensor conversion unit according to an embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. In FIG. 1, components having the same configuration as in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The point that the position sensor conversion means of this embodiment is different from the conventional position sensor conversion means is that the position data Nz without data omission is determined based on the phase difference θ (count value Ny) output from the latch circuit 19 in synchronization with the latch pulse LP. The point is that a position data generating means for generating is newly provided. The output cycle Tp of the latch pulse LP becomes the sampling cycle of the position sensor conversion means.

【0032】 位置データ生成手段は、現在値データラ
ッチ回路20、前回値データラッチ回路21、差分演算
回路22、パルス間隔変換回路23、パルス数記憶回路
24、タイミング発生回路25、パルス生成回路26及
び位置データ生成回路27から構成される。タイミング
発生回路25はゼロクロス回路18からのラッチパルス
LPを入力する毎に、所定のタイミング信号を位置デー
タ生成手段の各回路に出力し、また、前回ラッチ時点と
今回ラッチ時点の差つまりサンプリング時間差を求めて
サンプリング周期Tpを演算し、サンプリング周期Tp
のデータを含む変換指令信号CPを出力する。
The position data generation means includes a current value data latch circuit 20, a previous value data latch circuit 21, a difference calculation circuit 22, a pulse interval conversion circuit 23, a pulse number storage circuit 24, a timing generation circuit 25, a pulse generation circuit 26, It comprises a position data generation circuit 27. For each timing generator circuit 25 for inputting the latch pulse LP from the zero cross circuit 18, and outputs to each circuit of the position data generating means a predetermined timing signal, also the previous latch time
Find the difference at the latch time this time, that is, the sampling time difference.
The sampling period Tp is calculated, and the sampling period Tp
Is output.

【0033】現在値データラッチ回路20は、タイミン
グ発生回路25から出力されるラッチパルスLPiに応
じてラッチ回路19の位相差θ(i)に対応したカウン
ト値Nyをラッチして、それを今回値データNnewと
して差分演算回路22に出力すると共に、ラッチパルス
LPiの入力前にラッチしていた位相差θ(i−1)に
対応したカウント値Noldを前回値データラッチ回路
21に出力する。カウント値NoldはラッチパルスL
Pの1サイクル前にラッチ回路19にラッチされていた
同期カウンタ13のカウント値である。前回値データラ
ッチ回路21は、タイミング発生回路25のラッチパル
スLPiに応じて現在値データラッチ回路20にラッチ
されていた位相差θ(i−1)に対応したカウント値N
oldをラッチして、それを差分演算回路22及び位置
データ生成回路27に出力する。
The current value data latch circuit 20 latches the count value Ny corresponding to the phase difference θ (i) of the latch circuit 19 in accordance with the latch pulse LPi output from the timing generation circuit 25, and changes it to the current value. The data value Nnew is output to the difference calculation circuit 22, and the count value Nold corresponding to the phase difference θ (i−1) latched before the input of the latch pulse LPi is output to the previous value data latch circuit 21. The count value Nold is the latch pulse L
This is the count value of the synchronous counter 13 latched by the latch circuit 19 one cycle before P. The previous value data latch circuit 21 counts the count value N corresponding to the phase difference θ (i−1) latched by the current value data latch circuit 20 according to the latch pulse LPi of the timing generation circuit 25.
Old is latched and output to the difference calculation circuit 22 and the position data generation circuit 27.

【0034】 差分演算回路22は、タイミング発生回
路25からの減算指令パルスDPに応じて現在値データ
ラッチ回路20のカウント値Nnewから前回値データ
ラッチ回路21のカウント値Noldを減算し、その差
分値データDVをパルス間隔変換回路23及びパルス数
記憶回路24に出力する。パルス間隔変換回路23は、
差分演算回路22からの差分値データDVを入力し、タ
イミング発生回路25からの変換指令信号CPに応じて
その差分値データDVをパルス間隔データPWに変換し
てパルス生成回路26に出力する。このパルス間隔デー
タPWはパルス列をラッチパルスLPの出力周期Tp内
に差分値データDVの示す数だけ等間隔に出力するため
に必要なパルス間隔を指定するものである。パルス間隔
変換回路23では、後述するように、ラッチパルスLP
の出力周期Tpから所定の余裕時間Tmを減算した値T
p−Tmを減算値データDVで除した値(Tp−Tm)
/DVに対応したパルス間隔データPWを出力するよう
になっている。
The difference calculation circuit 22 subtracts the count value Nold of the previous value data latch circuit 21 from the count value Nnew of the current value data latch circuit 20 according to the subtraction command pulse DP from the timing generation circuit 25, and calculates the difference value. The data DV is output to the pulse interval conversion circuit 23 and the pulse number storage circuit 24. The pulse interval conversion circuit 23
The difference value data DV from the difference calculation circuit 22 is input, the difference value data DV is converted into pulse interval data PW according to the conversion command signal CP from the timing generation circuit 25, and output to the pulse generation circuit 26. The pulse interval data PW specifies a pulse interval required to output a pulse train at equal intervals within the output cycle Tp of the latch pulse LP by the number indicated by the difference value data DV. Pulse interval
In the conversion circuit 23, the latch pulse LP
T obtained by subtracting a predetermined margin time Tm from the output cycle Tp of
Value obtained by dividing p-Tm by subtraction value data DV (Tp-Tm)
Output pulse interval data PW corresponding to / DV
It has become.

【0035】パルス数記憶回路24は、差分演算回路2
2からの差分値データDVを入力し、タイミング発生回
路25からの記憶指令パルスRPに応じて差分演算回路
22からの差分値データDV(即ち、1次キャリア周波
数fcの1周期内に出力すべきパルス列の数)を記憶し
ておく回路である。パルス生成回路26は、タイミング
発生回路25から出力されるクロック信号CLKをカウ
ントする巡回型のカウンタであり、カウント値が1巡回
する毎にパルス列Piを位置データ生成回路27に出力
する。また、このパルス生成回路26は、パルス間隔変
換回路23からのパルス間隔データPWによってその巡
回カウント値をプログラマブルに変更できるようになっ
ている。
The pulse number storage circuit 24 includes the difference calculation circuit 2
2, and should be output within one cycle of the primary carrier frequency fc in accordance with the storage command pulse RP from the timing generation circuit 25 in accordance with the storage command pulse RP. (Number of pulse trains). The pulse generation circuit 26 is a cyclic counter that counts the clock signal CLK output from the timing generation circuit 25, and outputs a pulse train Pi to the position data generation circuit 27 every time the count value makes one round. The pulse generation circuit 26 can programmably change its cyclic count value by the pulse interval data PW from the pulse interval conversion circuit 23.

【0036】従って、パルス間隔変換回路23からのパ
ルス間隔データPWが大きい場合には、パルス生成回路
26のカウント値は大きくなるので、パルス列Piの出
力間隔は大きくなり、ラッチパルスLPの1周期内に出
力されるパルス列Piの数は少なくなる。逆にパルス間
隔変換回路23からのパルス間隔データPWが小さい場
合には、パルス生成回路26のカウント値も小さくなる
ので、パルス列Piの出力間隔も小さくなり、ラッチパ
ルスLPの1周期内に出力されるパルス列Piの数も多
くなる。
Therefore, when the pulse interval data PW from the pulse interval conversion circuit 23 is large, the count value of the pulse generation circuit 26 becomes large, so that the output interval of the pulse train Pi becomes large and within one cycle of the latch pulse LP. Is reduced. Conversely, when the pulse interval data PW from the pulse interval conversion circuit 23 is small, the count value of the pulse generation circuit 26 also becomes small, so that the output interval of the pulse train Pi also becomes small and is output within one cycle of the latch pulse LP. Also, the number of pulse trains Pi increases.

【0037】位置データ生成回路27は、パルス生成回
路26から出力されるパルス列Piをカウントする巡回
型のカウンタであり、その巡回カウント値は同期カウン
タ13と同じに設定してある。そして、位置データ生成
回路27は初期カウント値として予め前回値データラッ
チ回路21のカウント値Noldに設定されており、タ
イミング発生回路25からの出力開始パルスSPに応じ
て、パルス生成回路26からのパルス列Piをパルス数
記憶回路24の差分値データDVに対応する数だけカウ
ント処理する。すなわち、位置データ生成回路27は、
カウント値NoldからNnewまでの間で抜け落ちた
位置データNzをパルス列Piの入力タイミングに応じ
て順次出力する。
The position data generation circuit 27 is a cyclic counter for counting the pulse train Pi output from the pulse generation circuit 26, and its cyclic count value is set to be the same as that of the synchronous counter 13. The position data generation circuit 27 is set in advance as the initial count value to the count value Nold of the previous value data latch circuit 21, and in response to the output start pulse SP from the timing generation circuit 25, the pulse train from the pulse generation circuit 26. Pi is counted by the number corresponding to the difference value data DV of the pulse number storage circuit 24. That is, the position data generation circuit 27
The position data Nz falling off from the count value Nold to Nnew is sequentially output according to the input timing of the pulse train Pi.

【0038】次に本実施例の動作について図2を用いて
説明する。図2において、位置データDC4〜DC0
は、1次キャリア周波数fcが5KHzでモータの回転
速度が100rpmの場合に位置データ生成回路27か
ら出力される位置データNzの下位5ビットを示す。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, position data DC4 to DC0
Indicates the lower 5 bits of the position data Nz output from the position data generation circuit 27 when the primary carrier frequency fc is 5 KHz and the rotation speed of the motor is 100 rpm.

【0039】1次キャリア周波数fcが5KHzでモー
タの回転速度が100rpmの場合に、1次キャリア周
波数fcの1周期0.2msの間に回転移動する回転位
置データの値は2π×100÷(60×5000)=π
/1500ラジアンであり、同期カウンタ13の1カウ
ント値に相当する回転位置データの値は2π/8192
(=π/4096)ラジアンである。
When the primary carrier frequency fc is 5 KHz and the rotational speed of the motor is 100 rpm, the value of the rotational position data that rotates during one cycle of the primary carrier frequency fc of 0.2 ms is 2π × 100 ÷ (60 × 5000) = π
/ 1500 radians, and the value of the rotation position data corresponding to one count value of the synchronous counter 13 is 2π / 8192
(= Π / 4096) radians.

【0040】従って、1次キャリア周波数fcの1周期
0.2msの間に同期カウンタ13はそのカウント値N
yを2又は3づつカウントアップする。第0番目のラッ
チパルスLP0の時点では『0』だったカウント値Ny
も第1番目のラッチパルスLP1の時点では『2』とな
り、以後ラッチパルスLP2,LP3,LP4,LP5
・・・の順番でラッチ回路19からは『5』『8』『1
0』『13』『16』『19』『21』『24』・・・
のカウント値Nyが次々と出力される。
Therefore, during one cycle of the primary carrier frequency fc of 0.2 ms, the synchronous counter 13 has its count value N
y is incremented by two or three. The count value Ny which was “0” at the time of the 0th latch pulse LP0
Also becomes "2" at the time of the first latch pulse LP1, and thereafter, the latch pulses LP2, LP3, LP4, LP5
.., "5", "8", "1"
0,13,16,19,21,24 ...
Are output one after another.

【0041】ゼロクロス回路18からラッチパルスLP
がラッチ回路19及びタイミング発生回路25に出力さ
れると、ラッチ回路19はカウント値Nyとして『2』
をラッチし、タイミング発生回路25はラッチパルスL
Piを現在値データラッチ回路20及び前回値データラ
ッチ回路21に出力する。これによって、現在値データ
ラッチ回路20にはカウント値Nyとして『2』がラッ
チされ、前回値データラッチ回路21にはカウント値N
yとして『0』がラッチされる。
The latch pulse LP from the zero cross circuit 18
Is output to the latch circuit 19 and the timing generation circuit 25, the latch circuit 19 sets "2" as the count value Ny.
And the timing generation circuit 25 outputs the latch pulse L
Pi is output to the current value data latch circuit 20 and the previous value data latch circuit 21. As a result, the current value data latch circuit 20 latches “2” as the count value Ny, and the previous value data latch circuit 21 counts the count value Ny.
“0” is latched as y.

【0042】タイミング発生回路25はラッチパルスL
Piを現在値データラッチ回路20及び前回値データラ
ッチ回路21に出力した後に、減算指令パルスDPを差
分演算回路22に出力する。差分演算回路22は現在値
データラッチ回路20及び前回値データラッチ回路21
にラッチされているカウント値NnewとNoldとの
差分値『2』を算出し、それを差分値データDVとして
パルス間隔変換回路23及びパルス数記憶回路24に出
力する。
The timing generation circuit 25 outputs the latch pulse L
After outputting Pi to the current value data latch circuit 20 and the previous value data latch circuit 21, the subtraction command pulse DP is output to the difference calculation circuit 22. The difference calculation circuit 22 includes a current value data latch circuit 20 and a previous value data latch circuit 21.
The difference value “2” between the count value Nnew and the current value Nold latched is calculated and output to the pulse interval conversion circuit 23 and the pulse number storage circuit 24 as difference value data DV.

【0043】 差分値データDVを入力したパルス間隔
変換回路23は、差分値データDVをパルス間隔データ
PWに変換してパルス生成回路26に出力する。まず、
最初は理解を容易にするために、便宜的に、1次キャリ
ア周波数fc(=5KHz)の1周期Tc(=200μ
s)と同じ時間幅内で、差分値データDVに対応する数
のパルスを発生する例について説明する。その場合、今
の例では、差分値は『2』なので、1次キャリア周波数
fc(=5KHz)の1周期Tc(=200μs)の間
に2個のパルス列Piを出力するためには、1周期Tc
をDV(ここでは『2』)で除した値、約100μsの
間隔でパルス列Piを出力すればよいので、Tc/DV
に対応したパルス間隔データPWが出力されることにな
The pulse interval conversion circuit 23 to which the difference value data DV has been input converts the difference value data DV into pulse interval data PW and outputs the same to the pulse generation circuit 26. First,
Initially, for ease of understanding, the primary
A One cycle Tc (= 200 μ) of the frequency fc (= 5 KHz)
Number corresponding to difference value data DV within the same time width as in s)
Will be described. If so, now
In the example of the above, since the difference value is “2”, in order to output two pulse trains Pi during one cycle Tc (= 200 μs) of the primary carrier frequency fc (= 5 KHz), one cycle Tc
Is divided by DV (here, “2”), and the pulse train Pi may be output at an interval of about 100 μs, so that Tc / DV
Will be output.
You .

【0044】パルス間隔データPWを入力したパルス生
成回路26は、パルス間隔データPWに対応した時間毎
にパルス列Piを出力する。ここでは、パルス生成回路
26は、約100μs毎にパルス列P1及びP2を出力
する。位置データ生成回路27は、予め前回値データラ
ッチ回路21にラッチされている位置データNoldと
して『0』を格納しているので、パルス生成回路26か
らのパルス列Piの入力に応じてその位置データをイン
クリメンタル処理する。すなわち、第1番目のラッチパ
ルスLP1の時点では位置データ生成回路27は位置デ
ータDA4〜DA0として『00000』,『0000
1』,『00010』を出力する。
The pulse generating circuit 26 which has received the pulse interval data PW outputs a pulse train Pi at every time corresponding to the pulse interval data PW. Here, the pulse generation circuit 26 outputs pulse trains P1 and P2 approximately every 100 μs. Since the position data generation circuit 27 stores “0” as the position data Nold previously latched in the previous value data latch circuit 21, the position data generation circuit 27 stores the position data in response to the input of the pulse train Pi from the pulse generation circuit 26. Perform incremental processing. That is, at the time of the first latch pulse LP1, the position data generating circuit 27 sets the position data DA4 to DA0 to "00000" and "0000".
1 "," 00010 ".

【0045】このラッチパルスLP1の期間には、パル
ス生成回路26は2個のパルス列P1及びP2を出力す
ればよいのであるが、誤って3個目のインクリメンタル
パルスを発生する場合がある。このような場合には、位
置データ生成回路27はパルス数記憶回路24からの差
分値データDV以上のパルス列Piが入力したとしても
それについては入力しなかったものとして処理するので
問題はない。
In the period of the latch pulse LP1, the pulse generation circuit 26 only needs to output the two pulse trains P1 and P2. However, there is a case where the third incremental pulse is erroneously generated. In such a case, there is no problem since the position data generation circuit 27 processes even if a pulse train Pi of the difference value data DV or more from the pulse number storage circuit 24 is input, as if it was not input.

【0046】以上のようにして、本実施例の位置検出装
置からは1次キャリア周波数fcに限定されることな
く、位置データを適宜出力することができる。また、こ
の位置検出装置から出力される位置データのうち下位ビ
ットDC0〜DC3のいずれか1つをインクリメンタル
パルスとし、差分演算回路22から出力される差分値デ
ータDVを回転方向を示すデータとすることによって、
本実施例の位相シフト方式の位置検出装置を用いたイン
クリメンタルエンコーダを実現することができる。
As described above, the position data can be appropriately output from the position detecting device of this embodiment without being limited to the primary carrier frequency fc. Further, one of the lower bits DC0 to DC3 of the position data output from the position detection device is set as an incremental pulse, and the difference value data DV output from the difference calculation circuit 22 is set as data indicating the rotation direction. By
An incremental encoder using the phase shift type position detecting device of the present embodiment can be realized.

【0047】なお、上述の実施例では、モータの回転速
度が100rpmの場合には、ラッチパルスLPの出力
周期Tpと1次キャリア周波数fcの周期Tcとはほと
んど一定なので問題はないが、実際には、ラッチパルス
LPの出力周期Tpは図3に示すように、モータの回転
速度N及びその回転方向に依存する。すなわち、モータ
の回転速度Nが大きくなるに従ってラッチパルスLPの
出力周期Tpは1次キャリア周波数fcの周期Tcより
も十分大きくなり、モータが反対方向に回転する場合に
は、そのモータの反対方向の回転速度Nが大きくなるに
従ってラッチパルスLPの出力周期Tpは1次キャリア
周波数fcの周期Tcよりも十分小さくなる。
In the above embodiment, when the rotation speed of the motor is 100 rpm, there is no problem because the output period Tp of the latch pulse LP and the period Tc of the primary carrier frequency fc are almost constant. As shown in FIG. 3, the output cycle Tp of the latch pulse LP depends on the rotation speed N of the motor and its rotation direction. In other words, as the rotation speed N of the motor increases, the output cycle Tp of the latch pulse LP becomes sufficiently larger than the cycle Tc of the primary carrier frequency fc, and when the motor rotates in the opposite direction, the motor rotates in the opposite direction. As the rotation speed N increases, the output cycle Tp of the latch pulse LP becomes sufficiently smaller than the cycle Tc of the primary carrier frequency fc.

【0048】モータの回転速度をNrpmとすると、合
成出力信号Y=sin〔2πfct−2π(N/60)
t〕=sin〔(2π/Tp)t〕より、ラッチパルス
LPの出力周期TpはTp=1/(fc−N/60)と
なり、この時の差分値データDVはDV=(Nx×N/
60)/(fc−N/60)である。ここでのNはモー
タの回転方向が反対方向の場合には負の値である。従っ
て、上式からNを消去すると、Tp=(Nx+DV)/
(fc×Nx)となる。ここで、Nxは同期カウンタ1
3の巡回カウント値、すなわち1回転当たりの分割数で
ある。例えば、1次キャリア周波数fcが5KHzでモ
ータの回転速度Nが30000rpmの場合、ラッチパ
ルスLPの出力周期Tpは約222μsであり、1次キ
ャリア周波数fcの周期Tc(200μs)よりもta
(約22μs)だけ大きい。逆に、モータの回転速度N
が反対方向に30000rpmの場合には、ラッチパル
スLPの出力周期Tpは約182μsであり、1次キャ
リア周波数fcの周期Tc(200μs)よりもta
(約18μs)だけ小さい。
Assuming that the rotation speed of the motor is Nrpm, the composite output signal Y = sin [2πfct−2π (N / 60)
t] = sin [(2π / Tp) t], the output cycle Tp of the latch pulse LP is Tp = 1 / (fc−N / 60), and the difference value data DV at this time is DV = (Nx × N /
60) / (fc−N / 60). Here, N is a negative value when the rotation direction of the motor is in the opposite direction. Therefore, when N is eliminated from the above equation, Tp = (Nx + DV) /
(Fc × Nx). Here, Nx is the synchronous counter 1
The cyclic count value of 3, that is, the number of divisions per rotation. For example, when the primary carrier frequency fc is 5 KHz and the rotation speed N of the motor is 30,000 rpm, the output cycle Tp of the latch pulse LP is about 222 μs, which is shorter than the cycle Tc (200 μs) of the primary carrier frequency fc.
(About 22 μs). Conversely, the rotation speed N of the motor
Is 30000 rpm in the opposite direction, the output cycle Tp of the latch pulse LP is about 182 μs, which is smaller than the cycle Tc (200 μs) of the primary carrier frequency fc by ta.
(About 18 μs).

【0049】従って、差分値データDVを入力したパル
ス間隔変換回路23が、周期TcをDVで除した値Tc
/DVに対応したパルス間隔データPWをパルス生成回
路26に出力すると、位置データ生成回路27からは最
初の200μsは位置データが次々と出力されるが、t
a(約22μs)の間は何ら位置データは変化しないと
いうことになる。逆に、反対方向に回転している場合に
は、ラッチパルスLPの出力周期Tpの間に位置データ
を出力しきれないということが起こる。
Accordingly, the pulse interval conversion circuit 23 to which the difference value data DV has been inputted is converted into a value Tc obtained by dividing the period Tc by DV.
When the pulse interval data PW corresponding to / DV is output to the pulse generation circuit 26, the position data is output from the position data generation circuit 27 for the first 200 μs one after another.
This means that the position data does not change during a (about 22 μs). Conversely, when the rotation is in the opposite direction, the position data cannot be completely output during the output period Tp of the latch pulse LP.

【0050】そこで、このような高速回転の場合でも位
置データ生成回路27から均等に位置データが出力され
るようにするため、パルス間隔変換回路23はラッチパ
ルスLPの出力周期Tpから所定の余裕時間Tm(1次
キャリア周波数の1周期Tcの約1〜3パーセントに対
応する時間、1次キャリア周波数が5KHzの場合には
5μs,10KHzの場合には2.5μs)を減算した
値Tp−Tmを減算値データDVで除した値(Tp−T
m)/DVに対応したパルス間隔データPWをパルス生
成回路26に出力するように設定している。ここで、余
裕時間Tmとは、モータの回転速度が減速した場合や反
対方向に回転して加速した場合に、ラッチパルスLPの
出力周期Tpが前回の周期よりも小さくなることを見込
んで設けた余裕の時間である。
Therefore, in order to output the position data evenly from the position data generation circuit 27 even in the case of such a high-speed rotation, the pulse interval conversion circuit 23 has a predetermined margin time from the output period Tp of the latch pulse LP. A value Tp−Tm obtained by subtracting Tm (time corresponding to about 1 to 3% of one cycle Tc of the primary carrier frequency, 5 μs when the primary carrier frequency is 5 KHz, and 2.5 μs when the primary carrier frequency is 10 KHz) The value divided by the subtraction value data DV (Tp−T
m) The pulse interval data PW corresponding to / DV is set to be output to the pulse generation circuit 26. Here, the allowance time Tm is provided in consideration of that the output cycle Tp of the latch pulse LP becomes smaller than the previous cycle when the rotation speed of the motor is reduced or when the motor is rotated in the opposite direction and accelerated. It is time to spare.

【0051】従って、モータの回転速度Nが30000
rpmの場合には、パルス間隔変換回路23は、ラッチ
パルスLPの出力周期Tp:約222μsから5μsを
減算した値:約217μsを減算値データDVで除した
値に対応したパルス間隔データPWをパルス生成回路2
6に出力する。また、モータの反対方向の回転速度Nが
30000rpmの場合には、パルス間隔変換回路23
は、ラッチパルスLPの出力周期Tp:約182μsか
ら5μsを減算した値:約178μsを減算値データD
Vで除した値に対応したパルス間隔データPWをパルス
生成回路26に出力する。
Therefore, the rotation speed N of the motor is 30,000.
In the case of rpm, the pulse interval conversion circuit 23 outputs the pulse interval data PW corresponding to the output period Tp of the latch pulse LP: a value obtained by subtracting 5 μs from approximately 222 μs: approximately 217 μs divided by the subtraction value data DV. Generation circuit 2
6 is output. When the rotation speed N in the opposite direction of the motor is 30,000 rpm, the pulse interval conversion circuit 23
Is a value obtained by subtracting 5 μs from the output cycle Tp of the latch pulse LP: approximately 182 μs: approximately 178 μs is subtracted from the value data D.
The pulse interval data PW corresponding to the value divided by V is output to the pulse generation circuit 26.

【0052】なお、上述の実施例は、位相シフト方式の
回転位置検出装置の場合を例に説明したが、位相シフト
方式の直線位置検出装置に対しても同様に適用できるこ
とはいうまでもない。また、上述の実施例では、パルス
生成回路26から出力されるパルスはインクリメンタル
パルスとして説明したが、回転方向が逆だった場合には
このインクリメンタルパルスに基づいて前回値からデク
リメンタル処理がなされ、今回値までの補間処理が行わ
れる。
Although the above embodiment has been described with reference to the case of the phase shift type rotational position detecting device as an example, it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a phase shift type linear position detecting device. Further, in the above-described embodiment, the pulse output from the pulse generation circuit 26 has been described as an incremental pulse. However, if the rotation direction is reversed, a decremental process is performed from the previous value based on the incremental pulse. Interpolation processing up to the value is performed.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明によれば、高速で移動する移動体
の移動位置を検出するに際して、位置データの抜け落ち
現象を生じさせることなく位置データを確実に出力する
ことができる。
According to the present invention, when detecting the moving position of a moving body moving at a high speed, the position data can be reliably output without causing a drop-out phenomenon of the position data.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の位置検出装置の一部である位置セン
サ変換装置の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a position sensor conversion device that is a part of a position detection device according to the present invention.

【図2】 図1の位置センサ変換装置の動作を説明する
ためのタイミングチャート図である。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the position sensor conversion device of FIG.

【図3】 図1の位置センサ変換装置の動作を説明する
ためのタイミングチャート図である。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the position sensor converter of FIG. 1;

【図4】 本発明の出願人が先に提案した回転位置検出
装置の概略構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a rotational position detecting device previously proposed by the applicant of the present invention.

【図5】 図4の回転位置検出装置に接続される位置セ
ンサ変換装置の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a position sensor conversion device connected to the rotation position detection device of FIG. 4;

【図6】 図4の回転位置検出装置の基本原理を説明す
るための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a basic principle of the rotational position detecting device of FIG. 4;

【図7】 図5の位置センサ変換装置の動作を説明する
ためのタイミングチャート図である。
FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the position sensor conversion device of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A〜1F…1次コイル、11a…ステータ、11b…
ロータ、12…クロック発振器、13…同期カウンタ、
14a,14b…ROM、15a,15b…D/A変換
器、16a,16b,17…アンプ、18…ゼロクロス
回路、19…ラッチ回路、20…現在値データラッチ回
路、21…前回値データラッチ回路、22…差分演算回
路、23…パルス間隔変換回路、24…パルス数記憶回
路、25…タイミング発生回路、26…パルス生成回
路、27…位置データ生成回路
1A to 1F: primary coil, 11a: stator, 11b ...
Rotor, 12 clock oscillator, 13 synchronous counter,
14a, 14b: ROM, 15a, 15b: D / A converter, 16a, 16b, 17: amplifier, 18: zero cross circuit, 19: latch circuit, 20: current value data latch circuit, 21: previous value data latch circuit, 22: difference calculation circuit, 23: pulse interval conversion circuit, 24: pulse number storage circuit, 25: timing generation circuit, 26: pulse generation circuit, 27: position data generation circuit

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 移動体の移動によって生じた磁気抵抗変
化を出力交流信号の電気的位相角の変化として前記移動
体の移動速度に応じたサンプリング周期毎にサンプリン
グし、そのサンプリング値を前記移動体の位置をディジ
タル値で示す絶対位置データとして出力する位相シフト
方式の絶対位置検出手段と、この絶対位置検出手段から
前記サンプリング周期毎に出力される前記絶対位置デー
タの前回値と今回値との差分値を演算する差分演算手段
と、前記前回値と今回値のサンプリング時間差に応じた
サンプリング周期から所定の余裕時間を減算し、減算し
た時間内に前記差分値に相当する数のパルスを等間隔で
生成するパルス生成手段と、このパルス生成手段からの
パルスの入力に応じて前記絶対位置データの前回値と今
回値との間の補間位置データを順次出力し、前回値から
今回値に至るまでの抜けのない前記絶対位置データを
今回値のサンプリング時点以降に遅延して、発生する位
置データ生成手段とから構成されていることを特徴とす
る位置検出装置。
1. A method according to claim 1, wherein a change in magnetic resistance caused by the movement of the moving body is sampled as a change in an electrical phase angle of an output AC signal at a sampling cycle corresponding to a moving speed of the moving body. Digitize the position
Calculating an absolute position detecting means of the phase shift method, a difference value between a previous value and a present value of the absolute position data output from the absolute position detecting means for each of the sampling period to output as an absolute position data indicating at Tal value Subtracting a predetermined margin time from a sampling cycle corresponding to a sampling time difference between the previous value and the current value, and arranging a number of pulses equivalent to the difference value within the subtracted time at equal intervals. in a pulse generating means for <br/> generating the interpolation position data between the previous value and the present value of the absolute position data sequentially output according to the pulse input from the pulse generating means, from the previous value
The absolute position data without loss of up to this value,
A position detecting device comprising: a position data generating means which is generated after a time point after the sampling of the current value .
【請求項2】 前記絶対位置検出手段は移動体の回転移
動位置を検出する回転位置検出手段であることを特徴と
する請求項1に記載の位置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein said absolute position detecting means is a rotational position detecting means for detecting a rotational movement position of a moving body.
【請求項3】 前記絶対位置検出手段は移動体の直線移
動位置を検出する直線位置検出手段であることを特徴と
する請求項1に記載の位置検出装置。
3. The position detecting device according to claim 1, wherein said absolute position detecting means is a linear position detecting means for detecting a linear moving position of the moving body.
【請求項4】 前記位置データ生成手段から出力される
絶対位置データの所定下位ビットからインクリメンタル
パルスを形成して出力することを特徴とする請求項1に
記載の位置検出装置。
4. The position detecting device according to claim 1, wherein an incremental pulse is formed from predetermined lower-order bits of the absolute position data output from said position data generating means and output.
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