JP2000253636A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ装置において、スイッチング電源回路
からの磁気ノイズによるセンサの検出精度悪化を減少で
きるようにする。 【解決手段】 Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂにてデジタル変
換処理をおこなうのに必要な各動作指令やタイミング調
整等をおこなっているＴＣ９は、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８
ｂに動作指令であるＡ／Ｄ変換開始指令adstを出力する
所定時間前に、スイッチング電源回路１１内のＳＲＣ１
２に対し、Ａ／Ｄ変換開始指令adstに同期してスイッチ
ング動作停止信号dtc を出力する。ＳＲＣ１２ではスイ
ッチング動作停止信号dtc が入力されると、トランジス
タ１３のベース端子に接続されているＳＲＣ１２の出力
端子を“Ｈ”レベルに保持する。そして、トランジスタ
１３はオフとなり、チョークコイル１５での磁気変化は
急激に減少することにより、スイッチング電源回路１１
からの磁気ノイズ発生を停止させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
回路を内蔵し、回転位置等の物理量の変化をレゾルバ等
のセンサにより微弱な電気信号に変換し、さらにデジタ
ル信号に変換するセンサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３には磁気を利用した回転位置センサ
である、レゾルバを用いた回転位置センサ装置の従来の
構成を表したブロック図の一例を示している。そして、
図４では図３の従来の回転位置センサ装置の動作を説明
したタイミングチャートを示している。図３において、
レゾルバ１は、励磁コイル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄおよ
び検出コイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより構成されて
いる。交流励磁回路５は、タイミングコントローラ９
（以下、ＴＣ９）からの励磁信号exs を増幅し、励磁コ
イル２ａ〜２ｄに交流電圧を印加する。そして、検出コ
イル３ａと３ｃ、３ｂと３ｄの関係で、対になって接続
された検出コイル３ａ−３ｄからは、ロータ４の回転位
置の変化による磁気抵抗の変化に応じて、ロータ４の回
転角のそれぞれ正弦値と余弦値に振幅変調された出力が
得られる。レゾルバ１からの出力信号は、それぞれ差動
増幅器６ａ、６ｂに入力され、おのおの増幅器７ａ、７
ｂを経て、アナログ・デジタル変換器８ａ、８ｂ（以
下、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂ）に入力される。

【０００３】ＴＣ９では、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂがデ
ジタル変換処理をおこなうのに必要な各動作指令やタイ
ミング調整、そして交流励磁回路５への励磁信号発生等
の処理をおこなっている。Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂで
は、図４に示されるように、ＴＣ９より励磁信号exs に
同期し、かつレゾルバ１の出力がピークとなるタイミン
グで出力されるＡ／Ｄ変換開始指令adstにより、入力さ
れたレゾルバ出力信号をサンプル・ホールドし、ホール
ド後のアナログ信号をデジタルデータに変換する処理を
おこなう。そして、デジタルデータに変換されたレゾル
バ信号をＣＰＵ１０に出力する。ＣＰＵ１０では、ＴＣ
９よりＡ／Ｄ変換完了後に出力される割り込み信号tint
をトリガとして、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂより伝達され
た２相のレゾルバ信号により演算処理をおこない、回転
位置データposを得る。

【０００４】一方、回転位置センサ装置には、供給され
る電源電圧の変動による影響を少なくし、かつ電源安定
化による発熱を防止し、回転位置センサの検出精度を向
上させるための電源回路としてスイッチング電源回路１
１が内蔵されている。スイッチングレギュレータコント
ローラ１２（以下、ＳＲＣ１２）を利用したスイッチン
グ電源回路１１であるステップダウン型レギュレータ回
路は、ＳＲＣ１２、トランジスタ１３、ダイオード１
４、チョークコイル１５、およびコンデンサ１６により
構成されている。外部より供給された回転位置センサ装
置の電源電圧Vinは、トランジスタ１３のエミッタ端
子、およびＳＲＣ１２の電源端子に入力される。ＳＲＣ
１２の出力端子は、トランジスタ１３のベース端子に接
続されている。そして、ＳＲＣ１２は図４のように、ト
ランジスタ１３のオン動作をパルス幅変調により制御す
ることによって、回転位置センサ装置の回路電源として
利用される安定化された出力電圧を、少ない発熱で得る
ことができる。ＳＲＣ１２は、図には示していないが、
一般に抵抗、コンデンサの素子を接続することで、動作
発振周波数等のＳＲＣ１２の動作に関係する諸設定を調
整できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スイッチング電源回路
１１では、チョークコイル１５に蓄積される磁気エネル
ギーを利用して安定化した電源を得ており、スイッチン
グレギュレータコントローラ１２は、その出力が接続さ
れ電流増幅のため備えられているトランジスタ１３のオ
ン・オフ時間を変化させることで、すなわちパルス幅を
制御することで電圧制御をおこなっている。そのため、
スイッチングレギュレータコントローラ１２のスイッチ
ング動作により、チョークコイル１５では大きな磁気変
化が生じている。この磁気ノイズが微弱信号を出力する
センサや、センサ信号の増幅器に混入するという問題が
あった。特に、レゾルバ等の磁気を利用したセンサの場
合には、センサがスイッチング電源回路１１に備えられ
たチョークコイル１５での磁気変化の影響を直接受け、
検出精度を悪化させてしまうことがあった。さらに、最
近ではセンサ装置の小型化と高精度化が要求されるよう
になり、センサと電源回路部はますます隣接するように
なってきており、そのために電源回路で発生する磁気ノ
イズによる影響が無視できなくなってきた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、物理量の変化を電気信号に変換するセンサによ
り、前記物理量の変化をデジタル信号のデータに変換す
るセンサ装置において、本発明では、前記センサからの
電気信号をサンプルし、デジタルデータに変換するアナ
ログ・デジタル変換手段と、スイッチング動作の停止機
能を備えたスイッチング電源手段と、前記スイッチング
電源手段に対して、少なくとも前記アナログ・デジタル
変換手段が前記電気信号のサンプルを完了するｔ時間前
からサンプル完了までの間のスイッチング動作を停止さ
せるための停止信号を出力するタイミング制御手段とを
備えたことを特徴とするものである。また、前記センサ
は、磁気を利用して回転位置や直線位置を検出する位置
センサであってもよい。

【０００７】本発明によれば、センサからのアナログ信
号をデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換
手段において、入力信号のサンプルを完了する所定時間
手前からサンプルを完了するまでの間、各動作指令を出
力しているタイミング制御手段がスイッチング電源手段
に対してスイッチング動作停止信号を出力し、スイッチ
ング動作を停止させることにより、アナログ・デジタル
変換手段がセンサ信号のサンプル時のノイズを最も受け
るタイミングにおいて、スイッチング電源手段からのノ
イズ発生を停止させることができるので、スイッチング
電源手段からの磁気ノイズの影響によるセンサの検出精
度悪化を抑えることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセンサ装置の一実
施形態を図１および図２により説明する。図１には、セ
ンサとして磁気を利用した回転位置センサである、レゾ
ルバを用いた本実施形態の回転位置センサ装置の構成を
表したブロック図を示している。図２には、本実施形態
の回転位置センサ装置の動作を説明したタイミングチャ
ートを示している。また、図３および図４の従来例と同
一の構成に対しては同一符号を付け、その説明を省略す
る。励磁コイル２ａ−２ｄ、および検出コイル３ａ−３
ｄにより構成されている、レゾルバ１の励磁コイル２ａ
−２ｄに対して、ＴＣ９からの励磁信号exs を交流励磁
回路５により増幅した交流電圧を印加する。検出コイル
３ａ−３ｄからは、ロータ４の回転位置の正弦値、余弦
値に振幅変調された出力が得られる。レゾルバ１から得
られた２相の出力は、それぞれ増幅器６ａ、６ｂにて差
動増幅され、増幅器７ａ、７ｂを経て、Ａ／Ｄ変換器８
ａ、８ｂに入力される。Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂでは、
ＴＣ９からのＡ／Ｄ変換開始指令adstにより、２相の信
号をサンプル・ホールドし、ホールド後の電圧をデジタ
ル変換してＣＰＵ１０に出力する。

【０００９】Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂにてデジタル変換
処理をおこなうのに必要な各動作指令やタイミング調整
等をおこなっているＴＣ９は、図２に示されるように、
Ａ／Ｄ変換開始指令adstに同期し、かつＡ／Ｄ変換開始
指令adstを出力する所定時間t1前の、少なくともＡ／Ｄ
変換器８ａ、８ｂが入力電圧をサンプルするために必要
な時間であるセットアップ時間に対し余裕をみた時間、
例えば５μs 前から、スイッチング電源回路１１内のＳ
ＲＣ１２に対して、スイッチング動作を停止させるスイ
ッチング動作停止信号dtc を出力する。ＳＲＣ１２では
スイッチング動作停止信号dtc が入力されると、トラン
ジスタ１３のベース端子に接続されているＳＲＣ１２の
出力端子を“Ｈ”レベルに保持する。その結果、トラン
ジスタ１３はオフとなり、チョークコイル１５での磁気
変化は急激に減少する。ＴＣ９は、ＳＲＣ１２にスイッ
チング動作停止信号dtc を出力した後、少なくともＡ／
Ｄ変換器８ａ、８ｂ内部で、サンプルを完了し入力電圧
をホールドするまでに必要とされる時間を考慮して、Ａ
／Ｄ変換開始指令adstを出力した所定時間t2後の、例え
ば２μs 経た後に、ＳＲＣ１２のスイッチング動作停止
信号dtcを解除する。なお、スイッチング動作停止時間t
1とt2は、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂの特性を考慮するだ
けでなく、レゾルバ１に対し直接、磁気的影響を与え、
検出精度を悪化させるチョークコイル１５での磁気変動
が十分減衰する時間に設定することが望ましい。ＣＰＵ
１０では、ＴＣ９よりＡ／Ｄ変換完了後に出力される割
り込み信号tintにより、Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂより伝
達された２相のレゾルバ信号をもとに演算処理をおこな
い、回転位置データpos を得る。

【００１０】上記のように構成した本実施形態によれ
ば、回転位置センサであるレゾルバの出力信号をデジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換器８ａ、８ｂに対して、
各動作指令を出力しているＴＣ９が、Ａ／Ｄ変換器８
ａ、８ｂに動作指令であるＡ／Ｄ変換開始指令adstを出
力する前に、Ａ／Ｄ変換開始指令adstに同期してＳＲＣ
１２にスイッチング動作停止指令dtc を出すことによ
り、回転位置センサ信号のサンプルを完了する直前にお
けるチョークコイル１５での磁気変化を大幅に減少させ
ることができ、スイッチング電源回路１１からの磁気ノ
イズの影響による検出精度の悪化を抑えることができ
る。また、スイッチング電源回路１１のスイッチング動
作を停止させることにより、停止期間中は回転位置セン
サ装置の回路電源に電圧降下が生じることになるが、ス
イッチング動作を停止させる時間は前述の点を考慮して
もわずかであり、センサ装置の動作に問題となることは
ない。なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その
要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施できる。例
えば、スイッチング電源回路１１にはステップダウン型
レギュレータ回路での例を示したが、ステップアップ型
レギュレータ回路においても同様の原理により適用する
ことができる。

【００１１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のセンサ
装置によれば、Ａ／Ｄ変換器の動作を制御しているタイ
ミングコントローラにおいて、Ａ／Ｄ変換器を動作させ
る時にはスイッチング電源回路の動作についても制御す
ることにより、センサ信号のサンプル時に問題となるス
イッチング電源回路からの磁気ノイズの影響を減少させ
ることができ、センサの検出精度悪化を抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のセンサ装置の構成を表
したブロック図である。

【図２】 本実施形態でのセンサ装置における動作を説
明したタイミングチャートを示す図である。

【図３】 従来のセンサ装置の構成を表したブロック図
である。

【図４】 従来のセンサ装置における動作を説明したタ
イミングチャートを示す図である。

【符号の説明】

１ レゾルバ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 励磁コイル、
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 検出コイル、４ ロータ、５
交流励磁回路、６ａ，６ｂ 増幅器、７ａ，７ｂ 増
幅器、８ａ，８ｂ Ａ／Ｄ変換器、９ タイミングコン
トローラ、１０ＣＰＵ、１１ スイッチング電源回路、
１２ スイッチングレギュレータコントローラ、１３
トランジスタ、１５ チョークコイル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物理量の変化を電気信号に変換するセンサ
   により、前記物理量の変化をデジタル信号のデータに変
   換するセンサ装置において、 前記センサからの電気信号をサンプルし、デジタルデー
   タに変換するアナログ・デジタル変換手段と、 スイッチング動作の停止機能を備えたスイッチング電源
   手段と、 前記スイッチング電源手段に対して、少なくとも前記ア
   ナログ・デジタル変換手段が前記電気信号のサンプルを
   完了する所定時間前からサンプル完了までの間のスイッ
   チング動作を停止させるための停止信号を出力するタイ
   ミング制御手段とを備えたことを特徴とするセンサ装
   置。
2. 【請求項２】前記センサは、磁気を利用して回転位置や
   直線位置を検出する位置センサである請求項１に記載の
   センサ装置。