CN101925800A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

旋转角度检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101925800A
CN101925800A CN2009801031822A CN200980103182A CN101925800A CN 101925800 A CN101925800 A CN 101925800A CN 2009801031822 A CN2009801031822 A CN 2009801031822A CN 200980103182 A CN200980103182 A CN 200980103182A CN 101925800 A CN101925800 A CN 101925800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotation
signal
rotation angle
detection apparatus
sensor output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801031822A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101925800B (zh
Inventor
川村敏
家泽雅宏
井上正哉
大西良孝
竹长史贵
三好帅男
森刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN101925800A publication Critical patent/CN101925800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101925800B publication Critical patent/CN101925800B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/001—Calibrating encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/80—Manufacturing details of magnetic targets for magnetic encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/85—Determining the direction of movement of an encoder, e.g. of an incremental encoder

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置包括运算处理单元，该运算处理单元基于传感器输出信号中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与检测的旋转一周以上的旋转角度的变化相关的信息和根据传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成多周旋转角度信息。

Description

旋转角度检测装置
技术领域
本发明涉及旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置特别适合用于无刷DC电动机，该无刷DC电动机作为用于车载用设备的节流阀、EGR(废气再循环系统)阀、VG(Variable Geometry：可变翼)涡轮系统的可动片等的驱动源而使用。
背景技术
旋转角度检测装置例如使用两个磁传感器，将来自各磁传感器的、与无刷DC电动机等旋转体的旋转角度对应输出的传感器输出信号输入到信号处理部，进行预定的信号处理，从而检测出旋转体的旋转角度。
此时，信号处理部基于与旋转体的旋转角度对应输出的正弦波、余弦波状这两个传感器输出信号中的一个传感器输出信号过零点时的旋转角和另一个传感器输出信号的符号，来计算旋转一周(360度)内的旋转角度(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2004-191101号公报(第0048～0051段，图9)
根据上述专利文献1所揭示的技术，能够高精度地检测出旋转一周内的旋转角度，但是在旋转体旋转一周以上时，由于存在多个作为相同信号状态的条件，因此极难对旋转角度进行检测。
因此，例如作为用于车载用设备的节流阀、EGR(废气再循环系统)阀、VG(Variable Geometry：可变翼)涡轮系统的可动片等的驱动源而使用的无刷DC电动机在旋转多周时(例如旋转两周)对阀的开关状态进行全局控制(日文：全域制御)，因此存在精度上的问题而难以采用现有技术。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置使用可检测旋转一周的旋转角度传感器、可简单、高精度地检测出旋转多周旋转角度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的旋转角度检测装置包括运算处理单元，该运算处理单元基于相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转了一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与上述检测出的旋转了一周以上的旋转角度的变化相关的信息和由上述传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成旋转多周角度信息。
另外，本发明的旋转角度检测装置包括运算处理单元，该运算处理单元基于根据相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每旋转一周中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号，并且与上述两相的信号的变化方向和信号的大小相对应地增加或减少上述信号的变化次数，来生成旋转多周角度信息。
根据本发明的旋转角度检测装置，能够使用可检测出旋转一周的旋转角度传感器来简单、高精度地检测出旋转多周旋转角度。
附图说明
图1是表示用于说明本发明实施方式1的旋转角度检测装置中所使用的传感器及其检测系统的图。
图2是表示相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号的矢量的图。
图3是用<表1>说明本发明实施方式1的旋转角度检测装置的旋转多周的检测原理的图。
图4是表示本发明实施方式1的旋转角度检测装置的内部电路结构的框图。
图5是表示本发明实施方式1的旋转角度检测装置进行正转时的动作的时序图。
图6是表示本发明实施方式1的旋转角度检测装置进行反转时的动作的时序图。
图7是表示本发明实施方式1的检测装置的动作的图，是用表格形式<表2>来表示旋转周数识别信号与旋转角度的计算处理的关系的图。
图8是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的内部电路结构的框图。
图9是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置进行正转时的动作的时序图。
图10是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置进行反转时的动作的时序图。
图11是表示在本发明实施方式2的旋转角度检测装置中所使用的AB相信号生成器的内部结构的一个例子的图。
图12是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置进行正转时的AB相的信号变化与计数值的增减的关系的图。
图13是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置进行反转时的AB相的信号变化与计数值的增减的关系的图。
具体实施方式
以下，为了更详细说明本发明，根据附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示用于说明本发明实施方式1的旋转角度检测装置中所使用的传感器及其检测系统的图。
此处，在与未图示的DC电动机同时绕轴旋转的磁体圆板1的大致呈直角的偏移位置上固定配置有两个霍尔传感器2、3，从而构成检测系统。
如图2(a)所示，霍尔传感器2、3的输出即Vx、Vy可以用矢量来表现。如图2(b)所示，实际的输出波形例是相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号。此处，设两个传感器输出信号的周期为旋转一周的1/n周期(n为任意的整数)。
此外，所使用的传感器不限于霍尔传感器2、3，也可以用其他磁传感器等旋转角度检测传感器来代替。
图3是用<表1>示出本发明实施方式1的旋转角度检测装置对旋转超过一周(360度)时的旋转角度进行检测的旋转多周的检测原理的图。
众所周知，可以根据错开90度相位的两个传感器输出信号，可以检测出旋转一周中的旋转角度。本发明实施方式1的旋转角度检测装置可根据错开90度相位的两个传感器输出信号来检测出旋转多周中的旋转角度。
具体的检测原理是，在具有如图2(b)所示那样的错开相位的两个正弦波状的传感器输出信号Vx、Vy的情况下，若使用图3中以<表1>示出的组合中的、在过360度这点的时刻的组合，则可以基于一个传感器输出信号在过零点时的信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来判断是否旋转了一周以上。
例如，在正转时，旋转第零周(0度)、旋转第一周(360度)、及旋转第二周(720度)的Vx过零点时的符号的变化方向为从-向+方向变化，此时的Vy的符号为+。另外，在反转时，旋转第零周(0度)、(360度)第一周旋转、及旋转第二周(720度)的Vx过零点时的符号的变化方向为从+向-方向变化，此时的Vy的符号为-。因而，根据该组合可以判断是否旋转了一周以上。
由此可知，例如若使用比较器等来检测符号和变化边缘(日文：变化エツジ)，则可以仅利用正或负这两个值的运算来进行旋转多周角度检测，容易得到以运算器为中心的硬件的组合而成的结构。此处，将该硬件总称为运算处理单元。
图4是表示本发明实施方式1的旋转角度检测装置的内部电路结构的一个例子的框图。
如图4所示，本发明实施方式1的旋转角度检测装置包括：AD(模拟数字)转换器11、12；校正运算器13、14；比较器15、16；边缘检测器17；脉冲计数器18；一周旋转角度计算器19；多周旋转处理电路20；以及DA(数字模拟)转换器21。
上述各构成块11～21协同地进行动作，从而起到运算处理单元的作用：即，基于传感器输出信号(霍尔传感器2、3)中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与所检测出的旋转一周以上的旋转角度的变化相关的信息和根据传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成旋转多周角度信息，以下对其进行详细说明。
图5、图6是表示本发明实施方式1的旋转角度检测装置的动作的时序图，分别示出进行正转时(图5)和反转时(图6)的情况。此外，在图5、图6中，具有与图4相同名称的信号的波形与图4所示的信号相同，示出了(a)旋转角度θ、(b)X分量信号、(c)Y分量信号、(d)X分量符号信号、(e)Y分量符号信号、(f)+脉冲、(g)-脉冲、(h)脉冲计数器18的输出。
以下，参照图5、图6的时序图对图4所示的本发明实施方式1的旋转角度检测装置的动作进行详细说明。
首先，由霍尔传感器2、3输出的两个正弦波状的传感器信号即模拟信号Vx、Vy分别由AD(模拟数字)转换器11、12转换为数字信号，并分别输出到校正运算器13、14。由于以下处理与现有的处理相同：即，校正运算器13、14在校正部位进行与振幅和偏移相关的校正，将校正后的信号提供给一周旋转角度计算器19，由一周旋转角度计算器19计算旋转一周内的旋转角度，输出旋转角度θ(n比特的旋转一周位置信号：数字值)，因此省略具体说明。
另一方面，除了将上述校正运算器13、14的输出提供给一周旋转角度计算器19之外，还将其提供给比较器15、16的一个输入端子。向比较器15、16的另一个输入端子提供预先设定的0基准值，此处，进行与0基准值的大小比较。将比较器15、16的“高电平”、“低电平”的符号(信号)输入到边缘检测器17。边缘检测器17采用以下结构：即，接收来自比较器15、16的信号，在图3的表所示的正转的0度、360度、720度的条件下输出+脉冲，在反转的0度、360度、720度的条件下输出-脉冲，将此处所检测出的+脉冲或-脉冲输出到脉冲计数器18。
此外，上述边缘检测器17的结构例如详细记载于综合出版社“AC伺服系统的理论和设计的实际”的图6.5的增量式编码器的位置检测法中。
此处，脉冲计数器18采用2比特的结构，若从边缘检测器17输入+脉冲则更新为+1，若输入-脉冲则更新为-1。此处，将计数后的值作为旋转周数识别信号输出到多周旋转处理电路20。
多周旋转处理电路20采用以下结构：即，根据由脉冲计数器18输出的2比特的旋转周数识别信号，进行例如图7的<表2>所示的处理，将与从0度到720度相对应的旋转多周位置信号(n+1)比特的数据输出到DA转换器21，用DA转换器21将数字信号转换为模拟信号来输出到未图示的脉冲控制系统。
此外，图7所示的<表2>是表示由脉冲计数器18输出的2比特的旋转周数识别信号与由多周旋转处理电路20进行的旋转角度θ的计算处理(旋转一周角度信号±360度的处理)的关系的图。
此处，图7示出了以下情况：即，在由脉冲计数器18输出的旋转周数识别信号为“0”的情况下，多周旋转处理电路20将由一周旋转角度计算器19输出的旋转角度θ直接输出到DA转换器21，在由脉冲计数器18输出的旋转周数识别信号为“1”的情况下，多周旋转处理电路20将由一周旋转角度计算器19输出的旋转角度θ附加上360度来输出到DA转换器21，在由脉冲计数器18输出的旋转周数识别信号为“2”的情况下，多周旋转处理电路20将由一周旋转角度计算器19输入的旋转角度θ附加上720度来输出到DA转换器21。
此外，在此，由于设定为在旋转两周(720度)时对整个区域的阀开关位置进行监视，因此在由脉冲计数器18输出的旋转周数识别信号为“3”的情况下，多周旋转处理电路20也不更新一周旋转角度计算器19输出的旋转角度θ。假设要在旋转六周时对整个区域的阀开关位置进行监视的情况下，则需要3比特的旋转周数识别信号。而且该比特数的设定是任意的。
如上所述，根据上述本发明实施方式1的旋转角度检测装置，运算处理单元基于传感器输出信号中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与检测得到的旋转一周以上的旋转角度的变化相关的信息和根据传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成旋转多周角度信息，从而不需要使用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)那样的大规模的电路，而仅利用运算器等简单的硬件就能运算旋转多周中的旋转角度。因而，能够提供一种小型且廉价的、可以使用能够可检测旋转一周的旋转角度传感器来检测出旋转多周中的旋转角度的旋转角度检测装置。
另外，以下对特别是旋转范围不足两周时简化图4的脉冲计数器18的方法进行说明。在图2(b)的配置中，Vx为+、Vy处于上升状态的定时存在于0度、360度、720度这三处，脉冲计数器18在这三处进行动作。然而，在旋转不足两周时，仅在360度位置使脉冲计数器动作，从而能够只提供示出表2中的360度以下和360度以上这两个值的信息，以1比特来构成脉冲计数器。在这种情况下，将在图2(b)中超过了全行程的初始位置δ1的位置作为起点，将比720度减少了δ2的位置作为终点，对起点与终点进行极小的偏移。δ1、δ2是旋转检测器的检测误差范围以上的值，若是常用的传感器，则将δ1、δ2设为几度以上。
由此，在720度-(δ1+δ2)的全行程范围内，Vx为+、Vy为上升状态的定时只出现一次，因此表2所示的旋转周数识别信号仅为0和1，可以将脉冲计数器18和多周旋转处理电路的处理比特数降低到1比特，从而能够获得简化装置整体的效果。
实施方式2.
图8是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的内部电路结构的框图。
如图8所示，本发明实施方式2的旋转角度检测装置包括：AD(AnalogDigital：模拟数字)转换器31、32；校正运算器33、34；一周旋转角度计算器35；AB相信号生成器36；编码器用计数器37；以及DA转换器38。
上述各构成块31～38协同地进行动作，从而起到运算处理单元的作用：即，基于根据相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每一周旋转中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号，并且与上述两相的信号的变化方向和信号的大小对应地增加或减少上述信号的变化次数来生成多周旋转角度信息，以下对其进行详细说明。
图9、图10是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的动作的时序图，分别示出进行正转时和反转时的情况。此外，在图9、图10中，具有与图8相同名称的波形与图8所示的波形相同，分别示出了(a)旋转角度θ、(b)X分量信号、(c)Y分量信号、(d)一周旋转角度计算器输出θ、(e)A相、(f)B相。
以下，参照图9、图10的时序图对图8所示的本发明实施方式2的旋转角度检测装置的动作进行详细说明。
首先，由霍尔传感器2、3输出的两个正弦波状的传感器信号即模拟信号Vx、Vy分别由AD(模拟数字)转换器31、32转换为数字信号，并分别输出到校正运算器33、34。由于以下处理与现有的处理相同：即，校正运算器33、34在校正部位进行与振幅和偏移相关的校正，将校正后的信号提供给一周旋转角度计算器35，由一周旋转角度计算器35计算旋转一周内的旋转角度，输出旋转角度θ(n比特数值)，因此省略具体说明。
实施方式2的特征在于，AB相信号生成器36生成并输出AB两相的数字信号，上述AB两相是与上述旋转角度θ的旋转一周或1/n(n为任意的整数)相对应的相位，且彼此相位不同。
AB相信号生成器36例如可以采用输出相位因旋转方向而不同的脉冲的转式编码器的结构。转式编码器在电动机轴每旋转一定量时根据分辨率来生成的脉冲数不同，能够根据对脉冲进行计数来获取关于轴旋转了几度、轴旋转了几周的信息。然而，由于无法判断旋转方向，因此，AB相信号生成器36输出两相的脉冲。
例如，在轴顺时针旋转的情况下，首先输出A相的脉冲，并在输出A相的脉冲的中途输出B相的脉冲。相反的，在轴逆时针旋转的情况下，首先输出B相的脉冲，并在输出B相的脉冲的中途输出A相的脉冲。即，使用它们的关系能够获取轴当前向着哪个方向旋转了多少的信息。
AB相信号生成器36基于由相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算得到的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每旋转一周中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号。AB相信号生成器36采用ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)的结构，或如图11的一个例子所示的那样，采用简单的硬连线逻辑(hard wired logic)的结构。
例如，如图11所示，AB相信号生成器36基于由一周旋转角度计算器35输出的旋转一周中的旋转角度信息的任意连续的2比特(此处，为Dm比特和Dm+1比特)的信号来生成二进制的数字信号，并将该数字信号输出到编码器用计数器37。而且，此处，利用XOR门39对Dm比特信号和Dm+1比特信号进行异或运算来输出A相的信号，将Dm+1比特信号作为B相的信号输出到编码器用计数器37。
编码器用计数器37对由AB相信号生成器36生成并输出的两相的脉冲进行计数。编码器用计数器37根据由AB相信号生成器36生成并输出的两相的信号的变化方向和信号的大小来增加或减少信号的变化次数，生成旋转多周角度信息。以下对具体例子进行说明。
图12、图13分别示出了在正转时和反转时AB相的信号的变化与编码器用计数器37的计数值的增减的关系。在图12、图13中，图12(a)和图13(a)示出了A相B相的脉冲波形，图12(b)和图13(b)示出了此时的计数条件。
例如，在图12(a)所示的进行正转时、AB各相的脉冲发生变化的定时对编码器用计数器37进行更新(递增计数)的情况下，如图12(b)所示，在变化点α，A相从“低电平”变化为“高电平”、B相为“低电平”，另外，在变化点β，A相为“高电平”、而B相从“低电平”变化为“高电平”。另外，在变化点γ，A相从“高电平”变化为“低电平”、B相为“高电平”，另外，在变化点δ，A相为“低电平”、而B相从“高电平”变化为“低电平”。
此外，如图13(a)、(b)所示，在反转时也基于以变化点α～δ示出的AB各项的脉冲发生变化的定时来对编码器用计数器37进行更新(递减计数)。
编码器用计数器37通过对由AB相信号生成器36输出的上述信号进行计数，从而生成与从0度到720度相对应的(n+2)比特的数据。编码器用计数器37与实施方式1相同，采用以下结构：即，将该数据输出到DA转换器来转换为模拟信号，并将该模拟信号提供给未图示的阀控制系统。
如上所述，运算控制单元根据旋转角度θ生成相位不同的AB两相的信号，利用编码器用计数器37对AB两相的信号进行计数，从而可以进行360度以上的旋转多周的角度检测处理，此外，运算控制单元也可以利用开关操作等的外部信号来对编码器用计数器37进行复位，从而任意地设定原点位置。因此，不需要利用软件等在程序中特意地存储原点位置，从而能够有利于简化软件处理。
根据上述本发明实施方式2的旋转角度检测装置，运算处理单元基于根据相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每一周旋转中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号，并且与上述两相的信号的变化方向和信号的大小相对应地增加或减少上述信号的变化次数，来生成旋转多周角度信息，从而能够不使用CPU那样的大规模的电路，而仅利用运算器等简单的硬件来对旋转多周中的旋转角度进行运算。因而，能够提供一种小型且廉价的、可以使用能够检测旋转一周的旋转角度传感器来检测出旋转多周中的旋转角度的旋转角度检测装置。
另外，运算处理单元将基于旋转一周中的旋转角度信息来生成在每旋转一周中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号设为二进制的数字信号，而且，还基于旋转一周中的旋转角度信息的任意连续的2比特的信号来生成二进制的数字信号，从而能够以数字数据来进行获取旋转一周角度信号θ及其之后的全部处理。其结果是，能够提供一种具有强耐噪声，对信号噪声的错误检测较少的旋转角度检测装置。
工业上的实用性
如上所述，本发明提供了一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置能够使用可检测出旋转一周的旋转角度传感器，来简单、高精度地检测出旋转多周旋转角度，该旋转角度检测装置采用包括以下运算处理单元的结构，即，该运算处理单元基于相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与上述检测得到的旋转一周以上的旋转角度的变化相关的信息和根据上述传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成旋转多周角度信息，或者，该旋转角度检测装置也采用包括以下运算处理单元的结构：即，基于根据相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每一周旋转中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号，并且与上述两相的信号的变化方向和信号的大小相对应地增加或减少上述信号的变化次数，来生成多周旋转角度信息，因此，本发明的旋转角度检测装置适用于小型且廉价的、能够检测出旋转多周中的旋转角度的旋转角度检测装置，或者是对信号噪声的错误检测较少的旋转角度检测装置等。

Claims (7)

1.一种旋转角度检测装置，
基于相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号使用矢量来求出旋转角度，其特征在于，包括：
运算处理单元，该运算处理单元基于所述传感器输出信号中的一个传感器输出信号的符号的变化方向和另一个传感器输出信号的符号，来对旋转一周以上的旋转角度的变化进行检测，基于与所述检测出的旋转一周以上的旋转角度的变化相关的信息和根据所述传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成旋转多周角度信息。
2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述运算处理单元将所述传感器输出信号转换为数字值，将对振幅、偏移进行了校正后的信号与预先设定的零基准值进行比较来进行边缘检测，对基于旋转n周(n为任意整数)的正转或反转的条件而输出的脉冲进行计数，将计数后的值作为旋转周数识别信号，与基于所述传感器输出信号计算得到的旋转一周中的旋转角度信息组合，来生成所述旋转多周角度信息。
3.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述运算处理单元在将从运转范围的起点到终点设为旋转角度全行程θ的情况下，传感器信号的绝对值输出配置的起点为超过了0度δ1的位置，终点为比720度减少了δ2的位置，δ1、δ2为旋转检测误差范围以上的值，同时，使θ满足θ＜720度-(δ1+δ2)的范围，以这种方式来输出旋转多周角度信息。
4.一种旋转角度检测装置，
基于相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号使用矢量来求出旋转角度，其特征在于，包括：
运算处理单元，该运算处理单元基于根据所述相位不同的两个正弦波状的传感器输出信号计算出的旋转一周中的旋转角度信息，来生成在每旋转一周中具有任意分割数的、相位不同的两相的信号，并且与所述两相的信号的变化方向和信号的大小相对应地增加或减少所述信号的变化次数，来生成旋转多周角度信息。
5.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述运算处理单元将基于所述旋转一周中的角度信息生成的、在每旋转一周中具有任意分割数的相位不同的两相的信号设为二进制的数字信号。
6.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述运算处理单元基于所述一周旋转中的角度信息的任意连续的2比特的信号，来生成二进制的数字信号。
7.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述运算处理单元根据由外部提供的复位信号在任意位置上设定原点位置。
CN2009801031822A 2008-03-18 2009-03-06 旋转角度检测装置 Expired - Fee Related CN101925800B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008069525 2008-03-18
JP2008-069525 2008-03-18
PCT/JP2009/001025 WO2009116241A1 (ja) 2008-03-18 2009-03-06 回転角度検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101925800A true CN101925800A (zh) 2010-12-22
CN101925800B CN101925800B (zh) 2013-04-17

Family

ID=41090656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801031822A Expired - Fee Related CN101925800B (zh) 2008-03-18 2009-03-06 旋转角度检测装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100250184A1 (zh)
JP (1) JP5058334B2 (zh)
KR (1) KR101218028B1 (zh)
CN (1) CN101925800B (zh)
DE (1) DE112009000121B4 (zh)
WO (1) WO2009116241A1 (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102537471A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种多通道选向阀定位方法和装置
CN103528496A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 株式会社电装 位置检测装置及其制造方法
CN104215170A (zh) * 2013-05-29 2014-12-17 德马吉森精机株式会社 旋转角度指令值的校正方法
CN104613989A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 日本电产三协株式会社 编码器
CN104808694A (zh) * 2014-01-27 2015-07-29 雅马哈发动机株式会社 马达控制装置及该装置的校正数据生成方法
CN104931076A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 精工爱普生株式会社 编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆
CN105387836A (zh) * 2014-09-01 2016-03-09 法雷奥电机控制系统公司 用于机动车辆的部件的传感器
CN105571626A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 株式会社捷太格特 传感器系统
CN105634343A (zh) * 2014-11-21 2016-06-01 株式会社理光 相位检测装置及方法，马达驱动控制装置，片材输送装置
CN107655399A (zh) * 2017-07-12 2018-02-02 北京军立方机器人科技有限公司 一种多圈绝对值编码器及位置检测方法
CN108426588A (zh) * 2017-02-14 2018-08-21 日本电产三协株式会社 旋转编码器及其绝对角度位置检测方法
CN110703163A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 英飞凌科技股份有限公司 具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器
CN114779150A (zh) * 2022-06-21 2022-07-22 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 一种磁传感器模拟器
CN117419887A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 用于风洞试验环境的abz型倾角传感器z信号干扰修正方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI469503B (zh) * 2012-02-24 2015-01-11 Foxnum Technology Co Ltd 電機絕對位置記錄裝置
JP6205683B2 (ja) * 2012-05-30 2017-10-04 株式会社リコー 回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法
JP2014238331A (ja) * 2013-06-07 2014-12-18 株式会社リコー 角度検出装置および角度検出方法
CN105492871B (zh) * 2013-08-26 2018-02-09 三菱电机株式会社 位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法
JP6209486B2 (ja) * 2014-05-13 2017-10-04 双葉電子工業株式会社 角度検出装置および角度検出装置を利用したサーボ装置
JP6672804B2 (ja) * 2016-01-08 2020-03-25 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
WO2018198235A1 (ja) * 2017-04-26 2018-11-01 三菱電機株式会社 回転式アクチュエータ及びｖｇアクチュエータ
WO2018229842A1 (ja) 2017-06-12 2018-12-20 株式会社五十嵐電機製作所 ブラシレスｄｃサーボモータの制御装置
CN107101607B (zh) 2017-06-15 2019-04-09 新疆金风科技股份有限公司 电机旋转角度测量设备及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239490A (en) * 1989-09-20 1993-08-24 Hitachi, Ltd. Device for detecting rotation of rotary shaft and rotation controlling apparatus using the same

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5399970A (en) * 1977-02-14 1978-08-31 Nippon Gakki Seizo Kk Rotating angle detector
JPS61110005A (ja) * 1984-11-05 1986-05-28 Fanuc Ltd 位置検出方法および装置
US4697125A (en) * 1986-03-24 1987-09-29 Performance Controls, Inc. Method and apparatus for determining shaft position and for providing commutation signals
KR920010015B1 (ko) * 1986-05-01 1992-11-10 야마하 가부시끼가이샤 엔코우더용 변위 검출장치
JPH02213717A (ja) * 1989-02-15 1990-08-24 Shicoh Eng Co Ltd 位置計測装置
US5173936A (en) * 1990-05-08 1992-12-22 The Goeken Group Corporation Telephone handset holder assembly
JPH07218288A (ja) * 1994-01-28 1995-08-18 Mitsubishi Electric Corp 絶対位置検出装置及びその誤差補正方法
JPH1038615A (ja) * 1996-07-22 1998-02-13 Omron Corp 多回転アブソリュートエンコーダ
JP3531374B2 (ja) * 1996-09-03 2004-05-31 ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 変位量検出装置
KR100355192B1 (ko) * 1999-05-25 2002-10-11 김창호 노이즈 제거용 필터를 내장한 회전 정보 추출 장치
JP2001317962A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Yaskawa Electric Corp Ｒ／ｄコンバータ
EP1321745A4 (en) * 2000-09-25 2005-09-07 Tokai Rika Co Ltd ROTATING ANGLE DETECTOR
US6762980B2 (en) * 2001-01-25 2004-07-13 Dphi Acquisitions, Inc. Digital tracking servo system with a multi-track seeking and accelerated servo function for regaining a closed tracking loop
JP2003130686A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 位置検出装置
JP4111813B2 (ja) * 2002-12-09 2008-07-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 磁気センサ信号処理集積回路、その回転角度測定方法および回転角度センサ
EP1617181A4 (en) * 2003-04-22 2013-10-30 Panasonic Corp INVESTMENT DETECTION DEVICE
JP2005156264A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角度センサ
JP4480453B2 (ja) * 2004-04-30 2010-06-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 回転角度センサ
CN1997876A (zh) * 2004-06-16 2007-07-11 株式会社安川电机 磁性编码装置
JP4689435B2 (ja) * 2004-12-16 2011-05-25 アルプス電気株式会社 角度検出センサ
JP4910080B2 (ja) * 2006-04-26 2012-04-04 多摩川精機株式会社 サーボドライバにおけるａ，ｂ二相信号診断方法及び装置
JP2008241345A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Toshiba Mach Co Ltd 位相検出装置及び位置検出装置
EP2128570A1 (de) * 2008-05-27 2009-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Verwendung einer Messsignalauswertung einer Lagemesseinrichtung zur Ermittlung der zeitlichen Differenz zwischen einem ersten Ereignis und einem zweiten Ereignis

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239490A (en) * 1989-09-20 1993-08-24 Hitachi, Ltd. Device for detecting rotation of rotary shaft and rotation controlling apparatus using the same

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102537471A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种多通道选向阀定位方法和装置
CN102537471B (zh) * 2011-12-31 2013-07-10 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种多通道选向阀定位方法和装置
CN103528496A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 株式会社电装 位置检测装置及其制造方法
CN104215170A (zh) * 2013-05-29 2014-12-17 德马吉森精机株式会社 旋转角度指令值的校正方法
CN104215170B (zh) * 2013-05-29 2019-08-30 德马吉森精机株式会社 旋转角度指令值的校正方法
CN104613989A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 日本电产三协株式会社 编码器
CN104808694A (zh) * 2014-01-27 2015-07-29 雅马哈发动机株式会社 马达控制装置及该装置的校正数据生成方法
CN104931076A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 精工爱普生株式会社 编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆
CN105387836A (zh) * 2014-09-01 2016-03-09 法雷奥电机控制系统公司 用于机动车辆的部件的传感器
CN105571626A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 株式会社捷太格特 传感器系统
CN105571626B (zh) * 2014-10-31 2019-11-01 株式会社捷太格特 传感器系统
CN105634343A (zh) * 2014-11-21 2016-06-01 株式会社理光 相位检测装置及方法，马达驱动控制装置，片材输送装置
CN105634343B (zh) * 2014-11-21 2018-04-20 株式会社理光 相位检测装置及方法，马达驱动控制装置，片材输送装置
CN108426588A (zh) * 2017-02-14 2018-08-21 日本电产三协株式会社 旋转编码器及其绝对角度位置检测方法
CN108426588B (zh) * 2017-02-14 2020-07-14 日本电产三协株式会社 旋转编码器及其绝对角度位置检测方法
CN107655399A (zh) * 2017-07-12 2018-02-02 北京军立方机器人科技有限公司 一种多圈绝对值编码器及位置检测方法
CN110703163A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 英飞凌科技股份有限公司 具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器
CN110703163B (zh) * 2018-07-09 2021-09-07 英飞凌科技股份有限公司 具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器
CN114779150A (zh) * 2022-06-21 2022-07-22 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 一种磁传感器模拟器
CN114779150B (zh) * 2022-06-21 2022-09-20 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 一种磁传感器模拟器
CN117419887A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 用于风洞试验环境的abz型倾角传感器z信号干扰修正方法
CN117419887B (zh) * 2023-12-19 2024-03-12 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 用于风洞试验环境的abz型倾角传感器z信号干扰修正方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101218028B1 (ko) 2013-01-02
JP5058334B2 (ja) 2012-10-24
WO2009116241A1 (ja) 2009-09-24
US20100250184A1 (en) 2010-09-30
CN101925800B (zh) 2013-04-17
JPWO2009116241A1 (ja) 2011-07-21
KR20100090297A (ko) 2010-08-13
DE112009000121T5 (de) 2011-01-20
DE112009000121B4 (de) 2013-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101925800B (zh) 旋转角度检测装置
US10775200B2 (en) Rotary encoder and absolute angular position detection method thereof
CN106546273B (zh) 旋转编码器以及旋转编码器的绝对角度位置检测方法
ES2732551T3 (es) Codificador absoluto
US11378421B2 (en) Absolute position sensor using hall array
US9739637B2 (en) Magnetic field motion sensor and related techniques
EP3385678A1 (en) Rotary position sensor
US20140347040A1 (en) Rotation-angle detection device, image processing apparatus, and rotation-angle detection method
JP4859903B2 (ja) 移動方向検出装置
US6914543B2 (en) Method for initializing position with an encoder
JP2012149908A (ja) 回転角検出装置
JP2012118064A (ja) インクリメンタル位置測定機構の位置信号を監視するための監視ユニットおよび方法
EP3529880B1 (en) Correcting offset and gain drift related angle errors with motor position detectors
US10119842B1 (en) Encoder design and use
CN108759644B (zh) 移动距离的检测方法、装置和存储介质
KR20180114743A (ko) 앱솔루트 엔코더, 앱솔루트 엔코더의 직교 정현파의 룩업테이블 생성 방법 및 이를 이용한 절대각도 검출방법
US9593965B2 (en) Non-contact adjustable hysteretic magnetic encoder
JP2023538316A (ja) 磁気ターンカウンタエラーを検出するためのシステム及び方法
JP2020003221A (ja) 回転角検出装置
US11639860B2 (en) Absolute position detection device and detection method of rotating body using magnetic material
EP3032223B1 (en) Non-contact adjustable hysteretic magnetic encoder
Fan et al. Research on zero-finding method for the incremental encoder of hydraulic position servo motor
JPH07151775A (ja) 速度検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130417

Termination date: 20210306