JP2001289608A - Angle-of-rotation detector - Google Patents

Angle-of-rotation detector

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JP2001289608A
JP2001289608A JP2000336430A JP2000336430A JP2001289608A JP 2001289608 A JP2001289608 A JP 2001289608A JP 2000336430 A JP2000336430 A JP 2000336430A JP 2000336430 A JP2000336430 A JP 2000336430A JP 2001289608 A JP2001289608 A JP 2001289608A
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Japan
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frequency
rotation angle
rotation
angle
signal
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JP2000336430A
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Japanese (ja)
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Takahito Okubo
孝仁 大久保
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an angle-of-rotation detector which can detect the angle of rotation of rotating equipment with accuracy without being affected by external noise. SOLUTION: Since the angle-of-rotation detecting section 301 of this detector is constituted in such a way that the capacitance of the section 301 changes in accordance with the angle of rotation of a rotating body 303 which rotates together with the rotating equipment, frequency modulating means 310 and 311 respectively having the variable capacitances 306 and 307 of the section 301 in resonance circuits 308 and 309 output frequency-modulated sense signals 402 and 403. Consequently, the sense signals 402 and 403 can be outputted in an arbitrary outputting form and, when the outputting form is set to an emitter follower (source follower) outputting form, etc., a sense signal line can be maintained at a low impedance and can be made to make the entrance of external noise caused by capacitive coupling or inductive coupling difficult. Therefore, this detector can accurately detect the angle of rotation of the rotating equipment.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータその他の回
転機器に対する回転角検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting device for a motor or other rotating equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、モータのような回転機器の回転角
度や回転速度を検出するための回転角検出装置として、
レゾルバが広く用いられている。このレゾルバの構成は
図9に示すようなものであり、回転角検出部101と回
転角算出部102から構成されている。回転角検出部1
01には、回転機器の回転軸と共に偏心回転する鉄心1
03と、励磁コイル104と、鉄心103の回転中心に
対して互いになす角が電気角で90°となるように配置
されたセンスコイル105及び106が設けられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a rotation angle detecting device for detecting a rotation angle and a rotation speed of a rotating device such as a motor,
Resolvers are widely used. The configuration of the resolver is as shown in FIG. 9 and includes a rotation angle detection unit 101 and a rotation angle calculation unit 102. Rotation angle detector 1
01 is an iron core 1 that rotates eccentrically with the rotating shaft of the rotating device
03, an exciting coil 104, and sense coils 105 and 106 arranged so that an angle formed by the rotation center of the iron core 103 and each other is 90 ° in electrical angle.

【0003】偏心した鉄心103の形状は、励磁コイル
104に一定の周波数ωなる交流信号110を印加し、
当該鉄心103が回転することによって励磁コイル10
4からセンスコイル105,106までの相互コンダク
タンスが変化する特性を利用し、相互コンダクタンスが
鉄心103の回転角θに応じて、一方のセンスコイル1
05までの相互コンダクタンスがMsinθ、他方のセン
スコイル106までの相互コンダクタンスがMcosθと
なるように設定している。
The shape of the eccentric core 103 is such that an AC signal 110 having a constant frequency ω is applied to the exciting coil 104,
As the iron core 103 rotates, the exciting coil 10
4 using the characteristic that the mutual conductance of the sense coils 105 and 106 changes, the mutual conductance is changed according to the rotation angle θ of the iron core 103.
The mutual conductance up to 05 is set to Msinθ, and the mutual conductance up to the other sense coil 106 is set to Mcosθ.

【0004】図10に示すように、励磁コイル104へ
の印加電圧をAsinωt(201)とすると、センスコ
イル105,106の出力電圧Vsens1(202),Vs
ens2(203)は、次の数1式のようになる。
As shown in FIG. 10, assuming that the voltage applied to the exciting coil 104 is Asinωt (201), the output voltages Vsens1 (202), Vs
ens2 (203) is expressed by the following equation (1).

【0005】[0005]

【数1】Vsens1=Asinωt・Msinθ Vsens2=Asinωt・Mcosθ これらの出力電圧Vsens1,Vsens2それぞれを、増幅器
107,108に通した後、後段の乗算型ディジタル/
アナログ変換器(M−D/A)109,110によって
内部変数cosφ,sinφと乗算し、得られた結果の差を数
2式のように求める。
Vsens1 = Asinωt · Msinθ Vsens2 = Asinωt · Mcosθ After passing these output voltages Vsens1 and Vsens2 through the amplifiers 107 and 108, respectively,
The analog variables (MD / A) 109 and 110 multiply the internal variables cos φ and sin φ, and the difference between the obtained results is obtained as shown in Expression 2.

【0006】[0006]

【数2】Asinωt・Msinθ・cosφ−Asinωt・Mco
sθ・sinφ=Asinωt・Msin(θ−φ) そして同期検波器111において、上の数2式で与えら
れた差信号成分を励磁コイル104に印加した励磁信号
成分Asinωt(201)によって検波することによっ
てsin(θ−φ)成分(204)を導く。さらにこの成
分を積分器112で積分する。そしてφ成分生成回路1
13で積分値205、すなわち回転角θと内部変数φと
の偏差を0にするような内部変数φを求めることによ
り、回転角θを導出する。ただし、114はφ生成回路
111の求めたφに基づき、cosφ,sinφを求めてM−
D/A109,110に出力するものである。
[Equation 2] Asinωt · Msinθ · cosφ−Asinωt · Mco
sθ · sinφ = Asinωt · Msin (θ−φ) The synchronous detector 111 detects the difference signal component given by the above equation (2) using the excitation signal component Asinωt (201) applied to the excitation coil 104. The sin (θ-φ) component (204) is derived. Further, this component is integrated by the integrator 112. And φ component generation circuit 1
In step 13, a rotation angle θ is derived by obtaining an integral value 205, that is, an internal variable φ that makes the deviation between the rotation angle θ and the internal variable φ zero. Here, 114 is Ms−cos φ and sin φ obtained based on φ obtained by the φ generation circuit 111.
D / A 109 and 110 are output.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の回転角検出装置では、次のような問題点があっ
た。
However, such a conventional rotation angle detecting device has the following problems.

【0008】<問題点1>図11に示すように、検出部
101が励磁コイル104とセンスコイル105,10
6とのトランス結合により検出する構成であり、結合定
数はその構造上0.2程度である。一般に、結合定数が
この程度であると、一次励磁による損失を抑えるため励
磁電流は1mA弱程度であり、これにより、検出電流は
数10μA〜100μA程度となる。この微弱なセンス
信号を数Vの信号波に変換する入力バッファは、高イン
ピーダンスのものにせざるを得ないが、その結果、図1
2に示すように外来ノイズ210がセンス信号20
2′,203′にきわめて混入しやすい。
<Problem 1> As shown in FIG. 11, a detecting unit 101 includes an exciting coil 104 and sense coils 105 and 10.
6, and the coupling constant is about 0.2 due to its structure. Generally, when the coupling constant is at this level, the excitation current is slightly less than 1 mA in order to suppress the loss due to the primary excitation, so that the detection current is several tens μA to 100 μA. The input buffer for converting this weak sense signal into a signal wave of several volts has to be a high-impedance one.
As shown in FIG.
Very easily mixed into 2 'and 203'.

【0009】<問題点2>主にレゾルバは電動機と組合
わせて使用されることが多いが、電動機はPWM駆動等
に代表される電流スイッチングノイズ、また電源投入遮
断時などのサージ性電圧ノイズを発生しやすい。また外
来ノイズは容量性や誘導性の結合で混入する。ところ
が、従来の回転角検出装置では、図10に示したように
センスコイル105,106に誘起される電圧波形20
2,203の振幅成分を検波することにより回転角θを
導出する構成であるため、図12に示すようにセンス信
号202′,203′へ振幅成分ノイズ210が重畳さ
れることにより、図13(a)に示すように一定周期で
加算されるべき角度出力信号211が、振幅成分に混入
されるノイズが検波されて同図(b)に示すように不安
定な角度信号211′として出力されてしまう。
<Problem 2> A resolver is mainly used in combination with an electric motor in many cases, but the electric motor generates current switching noise typified by PWM drive and the like, and surge voltage noise generated when power is turned on and off. Likely to happen. In addition, external noise is mixed in by capacitive or inductive coupling. However, in the conventional rotation angle detecting device, the voltage waveform 20 induced in the sense coils 105 and 106 as shown in FIG.
Since the rotation angle θ is derived by detecting the amplitude components 2 and 203, the amplitude component noise 210 is superimposed on the sense signals 202 ′ and 203 ′ as shown in FIG. An angle output signal 211 to be added at a constant period as shown in FIG. 7A is detected as an unstable angle signal 211 'as shown in FIG. I will.

【0010】<問題点3>さらに、上記のノイズによる
角度誤差を軽減するために、図14に示すようにセンス
コイル105,106からのセンス信号ラインに深い時
定数をもつ低域通過濾波器121,122を挿入し、ノ
イズ信号を遮断する方法が採用されることがある。しか
しながらその場合には、入力信号に位相遅れが生じて、
図15に示すような本来の波形221に対して、図16
に示すように遅れを伴う波形221′になってしまう。
したがって、これを同期検波することにより、それぞれ
検波出力222,222′を得ることになるが、後段の
検波段の出力が位相遅れを伴う出力223′のように正
常な出力223に比べて、同じ角度偏差が入力されてい
るにもかかわらず、出力レベルが低下し、回転角算出の
ゲインが低下してしまう。
<Problem 3> Further, as shown in FIG. 14, a low-pass filter 121 having a deep time constant is provided on the sense signal lines from the sense coils 105 and 106 in order to reduce the angle error caused by the noise. , 122 are inserted to block the noise signal. However, in that case, a phase delay occurs in the input signal,
In contrast to the original waveform 221 shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the waveform 221 'is delayed.
Therefore, the detection outputs 222 and 222 'are respectively obtained by synchronous detection of these, but the output of the subsequent detection stage is the same as the normal output 223 such as the output 223' with a phase delay. Despite the input of the angle deviation, the output level decreases, and the gain for calculating the rotation angle decreases.

【0011】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、外来ノイズに影響を受けにくく、精度
の良い回転角検出が可能な回転角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 such conventional problems, and has as its object to provide a rotation angle detecting device which is hardly affected by external noise and can detect a rotation angle with high accuracy. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の回転角
検出装置は、回転角検出対象の回転に伴って回転する回
転体と、前記回転体の回転角度に応じて容量が変化する
可変容量と、前記可変容量と共に共振回路を構成するイ
ンダクタと、前記可変容量及びインダクタとで構成され
る共振回路の共振周波数により、搬送波を周波数変調す
る周波数変調手段と、前記周波数変調手段の出力する周
波数変調信号を復調して回転角検出信号を出力する周波
数弁別手段とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detecting device, comprising: a rotating body that rotates in accordance with the rotation of a rotation angle detection target; and a variable body whose capacity changes according to the rotating angle of the rotating body. A capacitor, an inductor forming a resonance circuit together with the variable capacitor, a frequency modulation unit for frequency-modulating a carrier wave by a resonance frequency of a resonance circuit including the variable capacitor and the inductor, and a frequency output by the frequency modulation unit. Frequency discriminating means for demodulating the modulation signal and outputting a rotation angle detection signal.

【0013】請求項2の発明は、請求項1の回転角検出
装置において、前記周波数変調手段の出力する周波数変
調信号に対して制限増幅して前記周波数弁別手段に出力
する制限増幅手段を備えたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the rotation angle detecting device according to the first aspect, further comprising a limiting amplification means for limiting and amplifying the frequency modulation signal output from the frequency modulation means and outputting the amplified signal to the frequency discriminating means. Things.

【0014】[0014]

【発明の効果】請求項1の発明の回転角検出装置では、
回転角検出部の構造を回転機器と共に回転する回転体の
回転角度に応じて容量が変化する構造とすることによ
り、この可変容量を共振回路に持つ周波数変調手段によ
って周波数変調波を出力する。
According to the rotation angle detecting device of the first aspect of the present invention,
By making the structure of the rotation angle detector a structure in which the capacitance changes in accordance with the rotation angle of the rotating body that rotates together with the rotating device, a frequency modulation wave is output by frequency modulation means having this variable capacitance in the resonance circuit.

【0015】これにより、センス信号出力を任意の出力
形式で構成することができ、例えば、エミッタフォロア
(ソースフォロア)出力等にすることにより、センス信
号ラインを低インピーダンスに保持でき、容量性結合や
誘導性結合による外来ノイズが混入しにくくでき、回転
機器の回転角を正確に検出できる。
Thus, the sense signal output can be configured in any output format. For example, by providing an emitter follower (source follower) output or the like, the sense signal line can be held at low impedance, and capacitive coupling and External noise due to inductive coupling can be hardly mixed, and the rotation angle of the rotating device can be accurately detected.

【0016】請求項2の発明の回転角検出装置では、請
求項1の発明の効果に加えて、周波数変調手段により変
調した周波数変調信号を制限増幅手段で制限増幅した後
に復調することにより、制限増幅手段で角度信号に外来
ノイズが重畳した信号入力波形のうち、所定の振幅以上
の信号を一律遮断することができ、これにより、外来ノ
イズによる不要振幅変化が除去できる。この結果、信号
波形は原波形に忠実な角度出力信号となり、劣悪な外来
ノイズのある環境下でも、一連の復調動作により出力回
転角を安定したものとすることができる。
In the rotation angle detecting device according to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the frequency modulation signal modulated by the frequency modulating means is limitedly amplified by the limiting amplifying means and then demodulated, thereby limiting the frequency. Of the signal input waveform in which the external noise is superimposed on the angle signal by the amplifying means, a signal having a predetermined amplitude or more can be uniformly cut off, whereby unnecessary amplitude change due to the external noise can be removed. As a result, the signal waveform becomes an angle output signal that is faithful to the original waveform, and the output rotation angle can be stabilized by a series of demodulation operations even in an environment with poor external noise.

【0017】また上記の制限増幅により外来ノイズの影
響を受けにくいので、外来ノイズ低減のための深い時定
数の低域通過濾波回路を必要とせず、これにより、SN
比を高いレベルに保ったまま、位相遅れのない角度検出
が可能となり、角度算出回路における検出ゲインも下が
らないため、安定かつ精度の良い角度検出が可能とな
る。
Further, since the above-described limiting amplification makes it less susceptible to external noise, a low-pass filter circuit having a deep time constant for reducing external noise is not required.
While maintaining the ratio at a high level, angle detection without phase delay becomes possible, and the detection gain in the angle calculation circuit does not decrease, so that stable and accurate angle detection becomes possible.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の
回路構成を示している。第1の実施の形態の回転角検出
装置は、回転角検出部301と回転角算出部302とか
ら構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of the first embodiment of the present invention. The rotation angle detection device according to the first embodiment includes a rotation angle detection unit 301 and a rotation angle calculation unit 302.

【0019】回転角検出部301は図2に示す構造の回
転体303と、この回転体303に対して、その回転中
心に対して90°の位置に配置したコイル304,30
5と、回転体303の回転により変化する可変容量30
6,307と、コイル304,305と可変容量30
6,307とのLC共振回路308,309の共振周波
数によって搬送波fcを周波数変調する周波数変調器3
10,311を備えている。回転角検出部301はさら
に、これらの周波数変調器310,311からの周波数
変調されたセンス信号402,403を復調してして信
号波404,405を取り出す周波数弁別器312,3
13を備えている。そして、この周波数弁別回路31
2,313からの信号波404,405を回転角算出部
302に入力して回転角度を求めるようにしている。
The rotation angle detecting section 301 includes a rotating body 303 having the structure shown in FIG. 2 and coils 304 and 30 disposed at a position 90 ° with respect to the rotating center of the rotating body 303.
5 and a variable capacity 30 that changes with the rotation of the rotating body 303.
6, 307, coils 304, 305 and variable capacitance 30
Frequency modulator 3 that frequency-modulates the carrier wave fc by the resonance frequency of the LC resonance circuits 308 and 309 with the LC resonance circuits 6 and 307.
10, 311 are provided. The rotation angle detection unit 301 further demodulates the frequency-modulated sense signals 402 and 403 from these frequency modulators 310 and 311 to extract signal waves 404 and 405, respectively.
13 is provided. Then, this frequency discrimination circuit 31
2 and 313 are input to the rotation angle calculation unit 302 to determine the rotation angle.

【0020】回転体303及び可変容量306,307
の部分の構造は図2及び図3に示すとおりであり、固定
子電極501に対して電動機のような回転角検出対象の
回転に伴って回転する誘電体回転子502を回転自在に
設けてある。誘電体回転子502は図2(b)に示す断
面形状で、その厚みを不等にして固定子電極501との
対向面のギャップが回転位置に応じてsin波的に変化す
るようにしてある。そして、この図2に示した回転体3
03が同軸に2個配置され、それぞれsinθ,cosθの信
号を出力するようにしてある。すなわち、回転子303
における固定子電極501と誘電体回転子502との間
の静電容量が図1に示した回路における可変容量30
6,307となる。
Rotating body 303 and variable capacitors 306 and 307
The structure of the portion is as shown in FIG. 2 and FIG. 3, and a dielectric rotator 502 that rotates with the rotation of the rotation angle detection target such as a motor with respect to the stator electrode 501 is rotatably provided. . The dielectric rotator 502 has the cross-sectional shape shown in FIG. 2B, and the thickness thereof is made unequal so that the gap on the surface facing the stator electrode 501 changes in a sin wave manner according to the rotational position. . The rotating body 3 shown in FIG.
03 are arranged coaxially to output signals of sin θ and cos θ, respectively. That is, the rotor 303
The capacitance between the stator electrode 501 and the dielectric rotator 502 in the variable capacitance 30 in the circuit shown in FIG.
6,307.

【0021】回転角算出部302は従来例と同様の内部
構成である。
The rotation angle calculator 302 has the same internal configuration as in the conventional example.

【0022】次に、上記構成の第1の実施の形態の回転
角検出装置の動作を説明する。電動機のような回転機器
の回転に伴って回転体303が回転すると、可変容量3
06,307それぞれの容量が一方はsin波的に、他方
はcos波的に変動する(以下では、便宜上、可変容量3
06側をsin波、可変容量307側をcos波として説明す
る)。
Next, the operation of the rotation angle detecting device according to the first embodiment having the above configuration will be described. When the rotating body 303 rotates with the rotation of a rotating device such as an electric motor, the variable capacity 3
06 and 307 fluctuate in the form of a sine wave and the other in the form of a cosine wave (hereinafter, for convenience, the variable capacitance 3
The 06 side will be described as a sine wave, and the variable capacitor 307 side will be described as a cosine wave.)

【0023】この可変容量306,307の容量変化に
より、これらの可変容量306,307とコイル30
4,305とで構成されるLC共振回路308,309
の共振周波数が同様にsin波、cos波的に変動する。そし
て変調器310,311がこの共振周波数を用いて搬送
波fcに周波数軸方向の変調をかけ、図4に示すような
周波数変調波をセンス信号402,403として出力す
る。
The change in the capacitance of the variable capacitors 306 and 307 causes the variable capacitors 306 and 307 and the coil 30
4 and 305, LC resonance circuits 308 and 309
Similarly fluctuates like a sin wave and a cos wave. Then, the modulators 310 and 311 modulate the carrier wave fc in the frequency axis direction using this resonance frequency, and output frequency modulated waves as shown in FIG. 4 as sense signals 402 and 403.

【0024】周波数弁別器312,313では、周波数
変調センス信号402,403を復調して元の信号波si
nθ,cosθを取り出し、これを回転角算出部302に入
力する。回転角算出部302では、これらの信号波sin
θ,cosθから回転角θを求めて出力する。
The frequency discriminators 312 and 313 demodulate the frequency-modulated sense signals 402 and 403 to obtain the original signal waves si.
nθ and cos θ are extracted and input to the rotation angle calculation unit 302. In the rotation angle calculation unit 302, these signal waves sin
The rotation angle θ is obtained from θ and cos θ and output.

【0025】このようにして、第1の実施の形態の回転
角検出装置では、回転機器の回転に伴って回転する回転
体303の回転により容量をsin波、cos波的に変化さ
せ、これによってLC共振周波数を変化させ、搬送波f
cを周波数軸方向に変調させてセンス信号を取り出し、
これを復調することにより元の信号波sinθ,cosθを取
り出す構成にしたので、信号振幅が外来ノイズによって
変動しても、FM変調と同様に搬送周波数が影響を受け
ない限り耐ノイズ性に優れ、正確に回転角度を検出する
ことができる。
As described above, in the rotation angle detecting device according to the first embodiment, the capacitance is changed in a sin wave or a cos wave by the rotation of the rotating body 303 that rotates with the rotation of the rotating device. Change the LC resonance frequency to make the carrier f
c is modulated in the frequency axis direction to take out a sense signal,
Since the original signal waves sinθ and cosθ are taken out by demodulating this, even if the signal amplitude fluctuates due to external noise, it is excellent in noise resistance as long as the carrier frequency is not affected as in FM modulation. The rotation angle can be accurately detected.

【0026】なお、回転体303の構造は、上記の実施
の形態に限らず、図5に示す構造であってもよい。図5
に示した回転体303は、固定子501と回転子502
を1枚ずつにし、それらの重なり合う面積503の変化
により両者間の静電容量を正弦波的に変化させるもので
あり、このような構造の回転体303を2体、図3に示
す配置で用いてもよい。
The structure of the rotating body 303 is not limited to the above embodiment, but may be a structure shown in FIG. FIG.
Are a rotor 501 and a rotor 502.
Are changed one by one, and the capacitance between them is changed sinusoidally by the change of the overlapping area 503. Two rotating bodies 303 having such a structure are used in the arrangement shown in FIG. You may.

【0027】次に、本発明の第2の実施の形態を図6に
基づいて説明する。第2の実施の形態の特徴は、図1に
示した第1の実施の形態の回路構成に対して、さらに周
波数変調器310,311と周波数弁別器312,31
3との間に制限増幅器314,315を設け、センス信
号402,403の振幅に制限をかけるようにした点に
ある。なお、その他の構成はすべて第1の実施の形態と
共通する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is characterized in that the frequency modulators 310 and 311 and the frequency discriminators 312 and 31 are different from the circuit configuration of the first embodiment shown in FIG.
3, limiting amplifiers 314 and 315 are provided to limit the amplitudes of the sense signals 402 and 403. Note that all other configurations are common to the first embodiment.

【0028】この第2の実施の形態の回転角検出装置に
よれば、図7(a)に示すように、角度センス信号40
2,403に外来ノイズ410が重畳しても、制限増幅
器312,313により信号入力波形のうちの所定の振
幅411以上の信号を一律に遮断することができ、これ
により外来ノイズによる不要振幅変化が除去できる。こ
の結果、信号波形は同図(b)に示す波形412とな
り、原信号に忠実な角度出力信号が得られ、劣悪な外来
ノイズ環境の下でも、図13(a)に示すような安定し
た回転角出力信号211が得られることになる。
According to the rotation angle detecting device of the second embodiment, as shown in FIG.
Even if the external noise 410 is superimposed on the signal 2,403, the signals having a predetermined amplitude 411 or more in the signal input waveform can be uniformly cut off by the limiting amplifiers 312, 313. Can be removed. As a result, the signal waveform becomes a waveform 412 shown in FIG. 13B, an angle output signal faithful to the original signal can be obtained, and a stable rotation as shown in FIG. An angle output signal 211 is obtained.

【0029】次に、本発明の第3の実施の形態の回転角
検出装置について説明する。図8は第3の実施の形態の
回路構成を示している。これは図1に示した第1の実施
の形態の回転角検出部301をより具体的な回路素子に
より示したものである。303は図2又は図5に示した
構造の回転体、306,307は回転体303の回転に
伴って変化する可変容量、304,305はコイルのよ
うなインダクタ、Tr1,Tr2は周波数変調器31
0,311における発振用トランジスタ、C1,C2は
搬送波発振用容量である。なお、図8に示す回路におけ
る周波数変調器310,311からのセンス信号40
2,403は、図1に示す回路構成における周波数弁別
器312,313あるいは図6に示す回路構成における
制限増幅器314,315に入力されるものである。
Next, a rotation angle detecting device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows a circuit configuration of the third embodiment. This shows the rotation angle detection unit 301 of the first embodiment shown in FIG. 1 using more specific circuit elements. Reference numeral 303 denotes a rotator having the structure shown in FIG. 2 or FIG. 5, 306 and 307 denote variable capacitances that change with rotation of the rotator 303, 304 and 305 denote inductors such as coils, and Tr1 and Tr2 denote frequency modulators 31.
Oscillation transistors 0 and 311 and C1 and C2 are carrier wave oscillation capacitors. The sense signal 40 from the frequency modulators 310 and 311 in the circuit shown in FIG.
Reference numerals 2 and 403 are input to the frequency discriminators 312 and 313 in the circuit configuration shown in FIG. 1 or the limiting amplifiers 314 and 315 in the circuit configuration shown in FIG.

【0030】次に、第3の実施の形態の動作を説明す
る。電動機その他の回転機器に取り付けられた回転体3
03が回転すると、可変容量306,307の容量が回
転角θに応じて変化する。これにより、可変容量30
6,307とインダクタ304,305で構成されるL
C共振回路308,309の共振周波数が回転角θによ
りAsinθ,Acosθとして変化する。この際の共振周波
数は、容量C1,C2及びインダクタ304,305に
より搬送波周波数成分fcを発振させ、また可変容量3
06,307によりこの共振回路308,309の発振
周波数を周波数軸で変調し、信号周波数がAsinθ,Ac
osθとして変化することから、被変調信号fmが搬送波
周波数fcを中心にfm=fc±Δfsinθ;fm=f
c±Δfcosθなる周波数となる。そしてその周波数変
調信号がセンス信号402,403として出力される。
Next, the operation of the third embodiment will be described. Rotating body 3 attached to a motor or other rotating equipment
When 03 rotates, the capacity of the variable capacitors 306 and 307 changes according to the rotation angle θ. Thereby, the variable capacitance 30
6,307 and inductors 304,305
The resonance frequencies of the C resonance circuits 308 and 309 change as Asin θ and Acos θ depending on the rotation angle θ. The resonance frequency at this time is such that the carrier frequency component fc is oscillated by the capacitors C1 and C2 and the inductors 304 and 305, and the variable capacitor 3
06 and 307, the oscillation frequencies of the resonance circuits 308 and 309 are modulated on the frequency axis, and the signal frequencies are changed to Asinθ and Ac.
os θ, the modulated signal fm is centered on the carrier frequency fc, fm = fc ± Δfsinθ; fm = f
The frequency becomes c ± Δfcosθ. Then, the frequency modulation signal is output as sense signals 402 and 403.

【0031】これにより、第3の実施の形態の回転角検
出装置では、第1の実施の形態又は第2の実施の形態と
同様に、外来ノイズに対する影響を受けにくい、回転角
検出信号を出力できる。
Thus, in the rotation angle detecting device according to the third embodiment, as in the first embodiment or the second embodiment, a rotation angle detection signal which is hardly affected by external noise is output. it can.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記の実施の形態における回転体の構造を示す
斜視図及び断面図。
FIG. 2 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating a structure of a rotating body in the embodiment.

【図3】上記の実施の形態における回転角検出部の構造
を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a structure of a rotation angle detection unit in the embodiment.

【図4】上記の実施の形態による周波数変調センス信号
の波形図。
FIG. 4 is a waveform diagram of a frequency modulation sense signal according to the embodiment.

【図5】上記の実施の形態において用いることができる
別の回転体の構造を示す正面図。
FIG. 5 is a front view showing the structure of another rotating body that can be used in the above embodiment.

【図6】本発明の第2の実施の形態の回路ブロック図。FIG. 6 is a circuit block diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図7】上記の実施の形態による周波数変調センス信号
及びその制限増幅後の波形を示す信号波形図。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing a frequency-modulated sense signal and a waveform after limiting amplification thereof according to the embodiment.

【図8】本発明の第3の実施の形態の回転角検出部の回
路図。
FIG. 8 is a circuit diagram of a rotation angle detection unit according to a third embodiment of the present invention.

【図9】従来例の回路ブロック図。FIG. 9 is a circuit block diagram of a conventional example.

【図10】従来例のノイズがない場合の各部の信号波形
図。
FIG. 10 is a signal waveform diagram of each section when there is no noise in the conventional example.

【図11】従来例の励磁コイル及びセンスコイルの結合
を示す説明図。
FIG. 11 is an explanatory view showing coupling of an exciting coil and a sense coil according to a conventional example.

【図12】従来例において外来ノイズの影響を受けたセ
ンス信号の波形図。
FIG. 12 is a waveform diagram of a sense signal affected by external noise in a conventional example.

【図13】従来例において外来ノイズの影響を受けない
場合と受けた場合の回転角検出信号を示す波形図。
FIG. 13 is a waveform chart showing a rotation angle detection signal in a conventional example in a case where it is not affected by external noise and in a case where it is received.

【図14】他の従来例の回路ブロック図。FIG. 14 is a circuit block diagram of another conventional example.

【図15】上記の従来例において、時定数の影響を受け
ない場合の各部の波形図。
FIG. 15 is a waveform diagram of each section in the above conventional example when the time constant is not affected.

【図16】上記の従来例において、時定数の影響を受け
た場合の各部の波形図。
FIG. 16 is a waveform diagram of each section in the above conventional example when affected by a time constant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

301 回転角検出部 302 回転角算出部 303 回転体 304 コイル 305 コイル 306 可変容量 307 可変容量 308 共振回路 309 共振回路 310 周波数変調器 311 周波数変調器 312 周波数弁別器 313 周波数弁別器 314 制限増幅器 315 制限増幅器 501 固定子電極 502 誘電体回転子 301 Rotation angle detector 302 Rotation angle calculator 303 Rotator 304 Coil 305 Coil 306 Variable capacitance 307 Variable capacitance 308 Resonance circuit 309 Resonance circuit 310 Frequency modulator 311 Frequency modulator 312 Frequency discriminator 313 Frequency discriminator 314 Limiting amplifier 315 Limitation Amplifier 501 Stator electrode 502 Dielectric rotator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転角検出対象の回転に伴って回転する
回転体と、 前記回転体の回転角度に応じて容量が変化する可変容量
と、 前記可変容量と共に共振回路を構成するインダクタと、 前記可変容量及びインダクタとで構成される共振回路の
共振周波数により、搬送波を周波数変調する周波数変調
手段と、 前記周波数変調手段の出力する周波数変調信号を復調し
て回転角検出信号を出力する周波数弁別手段とを備えて
成る回転角検出装置。
A rotating body that rotates with rotation of a rotation angle detection target; a variable capacitor whose capacity changes according to a rotation angle of the rotating body; an inductor that forms a resonance circuit together with the variable capacitor; Frequency modulating means for modulating the frequency of a carrier wave with a resonance frequency of a resonance circuit composed of a variable capacitor and an inductor; frequency discriminating means for demodulating a frequency modulation signal output from the frequency modulation means and outputting a rotation angle detection signal A rotation angle detecting device comprising:
【請求項2】 前記周波数変調手段の出力する周波数変
調信号に対して制限増幅して前記周波数弁別手段に出力
する制限増幅手段を備えて成る請求項1に記載の回転角
検出装置。
2. The rotation angle detecting device according to claim 1, further comprising a limiting amplifier for limiting and amplifying the frequency modulation signal output from the frequency modulator and outputting the amplified signal to the frequency discriminator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009500615A (en) * 2005-07-07 2009-01-08 ツェットエフ フリードリヒスハーフェン アクチエンゲゼルシャフト Automotive fittings
JP2012103130A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Nsk Ltd Rotation angle detection device and electrically-driven power steering device using the same
CN104613990A (en) * 2014-12-25 2015-05-13 华南理工大学 Double-rotation transformer decoding system and method

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