JP2002243500A - 計測装置の異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents
計測装置の異常検出装置及び異常検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測装置の異常を検出する装置の構成・処理
の簡素化を図る。 【解決手段】 Ｒ／Ｄコンバータ２２は、レゾルバ２０
の出力信号から回転角の計測値θを生成する。Ｒ／Ｄコ
ンバータ２２により検出された回転角θは回転機制御部
２８での利用に供されると共に、変調信号再生部２４に
入力される。変調信号再生部２４は、計測値θに基づい
て、レゾルバ出力信号における振幅変調信号を再生す
る。この変調信号は、異常判定部２６によって、レゾル
バ出力信号と比較され、その比較結果に基づいてＲ／Ｄ
コンバータ２２の正常／異常が判定される。
の簡素化を図る。 【解決手段】 Ｒ／Ｄコンバータ２２は、レゾルバ２０
の出力信号から回転角の計測値θを生成する。Ｒ／Ｄコ
ンバータ２２により検出された回転角θは回転機制御部
２８での利用に供されると共に、変調信号再生部２４に
入力される。変調信号再生部２４は、計測値θに基づい
て、レゾルバ出力信号における振幅変調信号を再生す
る。この変調信号は、異常判定部２６によって、レゾル
バ出力信号と比較され、その比較結果に基づいてＲ／Ｄ
コンバータ２２の正常／異常が判定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサを用いて計
測情報を取得する計測装置において、センサ信号から計
測情報を生成する信号処理部の異常を検出する異常検出
装置に関する。
測情報を取得する計測装置において、センサ信号から計
測情報を生成する信号処理部の異常を検出する異常検出
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ある処理系の高信頼化、耐故障のための
技術として二重化比較が知られている。これは、処理系
を二重化（冗長化）して、それぞれに基本的に同等の処
理を行わせ、その結果を互いに比較し、結果に相違が生
じたことによって、いずれかの処理系に異常が生じたこ
とを検出するというものである。従来、センサ信号を処
理して計測値を求める計測装置においても、同様の方法
によって信号処理部の異常を検出することが行われてい
る。例えば、レゾルバを用いた回転角計測装置の異常検
出装置に、この二重化比較を適用した技術が特開２００
０−７４６９４号公報に開示されている。
技術として二重化比較が知られている。これは、処理系
を二重化（冗長化）して、それぞれに基本的に同等の処
理を行わせ、その結果を互いに比較し、結果に相違が生
じたことによって、いずれかの処理系に異常が生じたこ
とを検出するというものである。従来、センサ信号を処
理して計測値を求める計測装置においても、同様の方法
によって信号処理部の異常を検出することが行われてい
る。例えば、レゾルバを用いた回転角計測装置の異常検
出装置に、この二重化比較を適用した技術が特開２００
０−７４６９４号公報に開示されている。
【０００３】図５は、従来の異常検出装置を備えた計測
装置の概略構成を示すブロック図である。この計測装置
は、センサからのセンサ信号に基づいて、信号処理部が
デジタル計測値を求め、中央処理装置（ＣＰＵ：Centra
l Processing Unit）に渡すものである。
装置の概略構成を示すブロック図である。この計測装置
は、センサからのセンサ信号に基づいて、信号処理部が
デジタル計測値を求め、中央処理装置（ＣＰＵ：Centra
l Processing Unit）に渡すものである。
【０００４】具体的には、例えば、センサは回転機のロ
ータに共軸に構成されたレゾルバ２であり、参照信号が
ロータの回転角θの関数であるsinθ，cosθで振幅変調
されたレゾルバ出力信号を出力する。この場合に、信号
処理部はＲ／Ｄコンバータ（レゾルバ／デジタルコンバ
ータ）４であり、レゾルバ出力信号からsinθ，cosθを
抽出し、これらsinθ，cosθからθを求める。
ータに共軸に構成されたレゾルバ２であり、参照信号が
ロータの回転角θの関数であるsinθ，cosθで振幅変調
されたレゾルバ出力信号を出力する。この場合に、信号
処理部はＲ／Ｄコンバータ（レゾルバ／デジタルコンバ
ータ）４であり、レゾルバ出力信号からsinθ，cosθを
抽出し、これらsinθ，cosθからθを求める。
【０００５】この回転角計測装置においては、Ｒ／Ｄコ
ンバータ４の異常検出のために、Ｒ／Ｄコンバータ４に
対する冗長系として回転角検出処理部８が設けられてい
る。この回転角検出処理部８は、センサ２からのレゾル
バ出力信号に基づいて回転角θを生成してＣＰＵ６へ出
力するものである。回転角検出処理部８は、Ｒ／Ｄコン
バータ４と同一構成であってもよいが、共通原因によっ
てＲ／Ｄコンバータ４と回転角検出処理部８とが共に異
常となることを回避するためには、回転角検出処理部８
はＲ／Ｄコンバータ４とは異なる信号処理に基づいて回
転角θを生成するように構成することがより好ましい。
ＣＰＵ６はＲ／Ｄコンバータ４及び回転角検出処理部８
にてそれぞれ得られた回転角θを比較して、Ｒ／Ｄコン
バータ４の異常を判定する。
ンバータ４の異常検出のために、Ｒ／Ｄコンバータ４に
対する冗長系として回転角検出処理部８が設けられてい
る。この回転角検出処理部８は、センサ２からのレゾル
バ出力信号に基づいて回転角θを生成してＣＰＵ６へ出
力するものである。回転角検出処理部８は、Ｒ／Ｄコン
バータ４と同一構成であってもよいが、共通原因によっ
てＲ／Ｄコンバータ４と回転角検出処理部８とが共に異
常となることを回避するためには、回転角検出処理部８
はＲ／Ｄコンバータ４とは異なる信号処理に基づいて回
転角θを生成するように構成することがより好ましい。
ＣＰＵ６はＲ／Ｄコンバータ４及び回転角検出処理部８
にてそれぞれ得られた回転角θを比較して、Ｒ／Ｄコン
バータ４の異常を判定する。
【０００６】また、特開平９−７２７５８号公報には、
ＡＤＣ（analog-to-digital converter）を用い、参照
信号のピークタイミングでのレゾルバ出力信号をサンプ
リングしてsinθ，cosθを抽出し、ＣＰＵがこれらsin
θ，cosθからθを算出する構成が示されている。この
構成では、ＡＤＣでのサンプリング処理、及びＣＰＵで
のθ決定処理が、Ｒ／Ｄコンバータに対する冗長系を構
成する。そして、ＣＰＵは、この冗長系により得られた
θとＲ／Ｄコンバータから入力されるθとを比較してＲ
／Ｄコンバータの異常を検知する。よって、この構成も
上記二重化比較の一例である。
ＡＤＣ（analog-to-digital converter）を用い、参照
信号のピークタイミングでのレゾルバ出力信号をサンプ
リングしてsinθ，cosθを抽出し、ＣＰＵがこれらsin
θ，cosθからθを算出する構成が示されている。この
構成では、ＡＤＣでのサンプリング処理、及びＣＰＵで
のθ決定処理が、Ｒ／Ｄコンバータに対する冗長系を構
成する。そして、ＣＰＵは、この冗長系により得られた
θとＲ／Ｄコンバータから入力されるθとを比較してＲ
／Ｄコンバータの異常を検知する。よって、この構成も
上記二重化比較の一例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の回転角計測装置
の例に即して、従来の異常検出装置の問題を説明する。
Ｒ／Ｄコンバータの異常を検出するためには、回転角検
出処理部のエラー発生率はＲ／Ｄコンバータよりも抑制
されることが望ましく、その観点から、回転角検出処理
部に関しては、例えばその精度を多少、犠牲にしても、
構成・処理の簡素化が図られ得る。しかし、基本的に、
二重化により設けられる回転角検出処理部は、Ｒ／Ｄコ
ンバータと同程度の処理を行う必要があり、その構成・
処理を十分に簡素化することは難しいという問題があっ
た。
の例に即して、従来の異常検出装置の問題を説明する。
Ｒ／Ｄコンバータの異常を検出するためには、回転角検
出処理部のエラー発生率はＲ／Ｄコンバータよりも抑制
されることが望ましく、その観点から、回転角検出処理
部に関しては、例えばその精度を多少、犠牲にしても、
構成・処理の簡素化が図られ得る。しかし、基本的に、
二重化により設けられる回転角検出処理部は、Ｒ／Ｄコ
ンバータと同程度の処理を行う必要があり、その構成・
処理を十分に簡素化することは難しいという問題があっ
た。
【０００８】また、ＡＤＣを用いてsinθ，cosθを抽出
する構成に関しては、ＣＰＵがＡＤＣを内蔵している場
合があり、そのようなＣＰＵを用いれば、別途、ＡＤＣ
を設ける必要がなく、構成が簡単となる。しかし、この
場合、ＣＰＵの処理負荷に起因する問題が生じ得る。具
体的には、ＣＰＵでは、優先度の高い一つまたは複数の
処理が所定の制御周期で繰り返し行われ得るため、ＡＤ
Ｃを起動できるＣＰＵ空き時間が制限される。すなわ
ち、空き時間が参照信号のピークタイミングに一致しな
いことが起こり得、sinθ，cosθの値を正確に求めるこ
とができないという問題があった。これを、ＣＰＵの処
理速度を高めることで解消することは、装置の高コスト
化を招くという問題があった。
する構成に関しては、ＣＰＵがＡＤＣを内蔵している場
合があり、そのようなＣＰＵを用いれば、別途、ＡＤＣ
を設ける必要がなく、構成が簡単となる。しかし、この
場合、ＣＰＵの処理負荷に起因する問題が生じ得る。具
体的には、ＣＰＵでは、優先度の高い一つまたは複数の
処理が所定の制御周期で繰り返し行われ得るため、ＡＤ
Ｃを起動できるＣＰＵ空き時間が制限される。すなわ
ち、空き時間が参照信号のピークタイミングに一致しな
いことが起こり得、sinθ，cosθの値を正確に求めるこ
とができないという問題があった。これを、ＣＰＵの処
理速度を高めることで解消することは、装置の高コスト
化を招くという問題があった。
【０００９】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、センサを用いた計測装置において、センサ
信号を処理する信号処理部の異常を簡単な構成で検出す
ることができる異常検出装置を提供することを目的とす
る。
れたもので、センサを用いた計測装置において、センサ
信号を処理する信号処理部の異常を簡単な構成で検出す
ることができる異常検出装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る計測装置の
異常検出装置は、センサから出力される原信号を処理す
る信号処理部によって得られた計測情報に基づいて、前
記原信号の特徴情報を再生する再生処理部と、前記再生
処理部により生成された再生特徴情報を前記原信号と照
合し、照合結果に基づいて前記信号処理部の異常を判定
する異常判定部とを有するものである。
異常検出装置は、センサから出力される原信号を処理す
る信号処理部によって得られた計測情報に基づいて、前
記原信号の特徴情報を再生する再生処理部と、前記再生
処理部により生成された再生特徴情報を前記原信号と照
合し、照合結果に基づいて前記信号処理部の異常を判定
する異常判定部とを有するものである。
【００１１】本発明によれば、再生処理部は、原信号が
有する特徴情報を再生する。例えば、原信号が有する特
徴情報は、所定タイミングでの原信号の振幅や位相であ
る。また再生処理部は、原信号そのものに相当する信号
を再生特徴情報として生成してもよい。異常判定部は、
再生特徴情報を、原信号が元来有している特徴情報と対
比する。異常判定部における照合結果が不一致である場
合には、原信号から計測情報を得る信号処理部における
処理過程に何らかの異常があった可能性があり、例えば
このような場合に信号処理部の異常が判定される。
有する特徴情報を再生する。例えば、原信号が有する特
徴情報は、所定タイミングでの原信号の振幅や位相であ
る。また再生処理部は、原信号そのものに相当する信号
を再生特徴情報として生成してもよい。異常判定部は、
再生特徴情報を、原信号が元来有している特徴情報と対
比する。異常判定部における照合結果が不一致である場
合には、原信号から計測情報を得る信号処理部における
処理過程に何らかの異常があった可能性があり、例えば
このような場合に信号処理部の異常が判定される。
【００１２】特に本発明に係る計測装置の異常検出装置
には、前記センサが、回転機の回転角に応じて値が変化
する変調信号で振幅変調されたレゾルバ出力信号を前記
原信号として出力するレゾルバであり、前記再生処理部
が、前記変調信号を前記特徴情報とし、再生変調信号に
応じた被検信号を生成し、前記異常判定部が、前記レゾ
ルバ出力信号に応じた基準信号と前記被検信号との比較
に基づいて前記異常を判定することを特徴とするものが
含まれる。
には、前記センサが、回転機の回転角に応じて値が変化
する変調信号で振幅変調されたレゾルバ出力信号を前記
原信号として出力するレゾルバであり、前記再生処理部
が、前記変調信号を前記特徴情報とし、再生変調信号に
応じた被検信号を生成し、前記異常判定部が、前記レゾ
ルバ出力信号に応じた基準信号と前記被検信号との比較
に基づいて前記異常を判定することを特徴とするものが
含まれる。
【００１３】レゾルバ出力信号は、参照信号が変調信号
で振幅変調された信号である。信号処理部が正常であれ
ば、再生変調信号は基本的に変調信号に一致し、具体的
には、参照信号のピークタイミングでのレゾルバ出力信
号の値と再生変調信号の値との差は常に所定の閾値より
小さくなる。一方、異常が生じた場合には、当該差が閾
値以上となり得る。よって、異常判定部は、この差が閾
値以上となる期間が生じたことに基づいて、信号処理部
の異常を判定することができる。
で振幅変調された信号である。信号処理部が正常であれ
ば、再生変調信号は基本的に変調信号に一致し、具体的
には、参照信号のピークタイミングでのレゾルバ出力信
号の値と再生変調信号の値との差は常に所定の閾値より
小さくなる。一方、異常が生じた場合には、当該差が閾
値以上となり得る。よって、異常判定部は、この差が閾
値以上となる期間が生じたことに基づいて、信号処理部
の異常を判定することができる。
【００１４】本発明の好適な態様は、前記被検信号が、
前記再生変調信号の絶対値に応じた信号であることを特
徴とする異常検出装置である。
前記再生変調信号の絶対値に応じた信号であることを特
徴とする異常検出装置である。
【００１５】被検信号は、正負のいずれの値をも採り得
る再生変調信号そのものとすることもできるが、本態様
においては、被検信号は再生変調信号の絶対値に応じた
信号とされる。被検信号を一方極性の信号とすることに
より、異常判定部における被検信号と基準信号との比較
処理が容易となる。例えば、再生変調信号の絶対値を被
検信号とすれば、信号処理部が正常である場合に、被検
信号の値がレゾルバ出力信号の値以上であるという大小
関係が常に成り立ち、一方、異常である場合にはこの大
小関係が逆転する場合が生じるように構成することがで
きる。このように、正常時と異常時とでの両信号の大小
関係が単純化されることにより比較処理が簡単となる。
なお、基準信号は、レゾルバ出力信号そのものであって
もよいし、例えば、レゾルバ出力信号の絶対値信号など
を基準信号とすることもできる。
る再生変調信号そのものとすることもできるが、本態様
においては、被検信号は再生変調信号の絶対値に応じた
信号とされる。被検信号を一方極性の信号とすることに
より、異常判定部における被検信号と基準信号との比較
処理が容易となる。例えば、再生変調信号の絶対値を被
検信号とすれば、信号処理部が正常である場合に、被検
信号の値がレゾルバ出力信号の値以上であるという大小
関係が常に成り立ち、一方、異常である場合にはこの大
小関係が逆転する場合が生じるように構成することがで
きる。このように、正常時と異常時とでの両信号の大小
関係が単純化されることにより比較処理が簡単となる。
なお、基準信号は、レゾルバ出力信号そのものであって
もよいし、例えば、レゾルバ出力信号の絶対値信号など
を基準信号とすることもできる。
【００１６】他の本発明に係る計測装置の異常検出装置
は、上記態様において、前記被検信号の値が、前記再生
変調信号の絶対値が所定のゼロ近傍レベルより下回る場
合には、当該ゼロ近傍レベルに設定されるものである。
は、上記態様において、前記被検信号の値が、前記再生
変調信号の絶対値が所定のゼロ近傍レベルより下回る場
合には、当該ゼロ近傍レベルに設定されるものである。
【００１７】被検信号及び基準信号の振幅が０に近くな
ると、ノイズ等の影響によって、大小関係が不安定とな
り得る。本発明によれば、被検信号がゼロ近傍レベルよ
り下回ることがなく、正常時に被検信号が基準信号より
常に大きくなるという大小関係が振幅の小さい期間にお
いても保たれ、誤検出が抑制される。
ると、ノイズ等の影響によって、大小関係が不安定とな
り得る。本発明によれば、被検信号がゼロ近傍レベルよ
り下回ることがなく、正常時に被検信号が基準信号より
常に大きくなるという大小関係が振幅の小さい期間にお
いても保たれ、誤検出が抑制される。
【００１８】また別の本発明に係る計測装置の異常検出
装置は、前記信号処理部が、前記計測情報として回転角
計測値を出力し、前記再生処理部が、回転角と前記被検
信号の値との対応テーブルと、前記回転角計測値に基づ
いて前記対応テーブルを検索して被検信号値を決定する
被検信号値決定手段とを有するものである。
装置は、前記信号処理部が、前記計測情報として回転角
計測値を出力し、前記再生処理部が、回転角と前記被検
信号の値との対応テーブルと、前記回転角計測値に基づ
いて前記対応テーブルを検索して被検信号値を決定する
被検信号値決定手段とを有するものである。
【００１９】本発明によれば、対応テーブルの検索とい
う低負荷の処理によって被検号値が決定される。例え
ば、対応テーブルは、回転角θとsinθ，cosθとを対応
を記憶する。
う低負荷の処理によって被検号値が決定される。例え
ば、対応テーブルは、回転角θとsinθ，cosθとを対応
を記憶する。
【００２０】本発明に係る計測装置の異常検出方法は、
レゾルバ出力信号を処理する信号処理部によって得られ
た計測情報に基づいて、前記レゾルバ出力信号に含まれ
る変調信号を再生し、再生変調信号に応じた被検信号を
生成する再生ステップと、前記被検信号を前記レゾルバ
出力信号に応じた基準信号と比較し、比較結果に基づい
て前記信号処理部の異常を判定する異常判定ステップと
を有するものである。
レゾルバ出力信号を処理する信号処理部によって得られ
た計測情報に基づいて、前記レゾルバ出力信号に含まれ
る変調信号を再生し、再生変調信号に応じた被検信号を
生成する再生ステップと、前記被検信号を前記レゾルバ
出力信号に応じた基準信号と比較し、比較結果に基づい
て前記信号処理部の異常を判定する異常判定ステップと
を有するものである。
【００２１】本発明の好適な態様は、前記被検信号が、
前記再生変調信号の絶対値に応じた信号であることを特
徴とする異常検出方法である。
前記再生変調信号の絶対値に応じた信号であることを特
徴とする異常検出方法である。
【００２２】他の本発明に係る計測装置の異常検出方法
は、上記態様において、前記被検信号の値が、前記再生
変調信号の絶対値が所定のゼロ近傍レベルより下回る場
合には、当該ゼロ近傍レベルに設定されるものである。
は、上記態様において、前記被検信号の値が、前記再生
変調信号の絶対値が所定のゼロ近傍レベルより下回る場
合には、当該ゼロ近傍レベルに設定されるものである。
【００２３】また別の本発明に係る計測装置の異常検出
方法は、前記信号処理部が、前記計測情報として回転角
計測値を出力し、前記再生ステップが、回転角と前記被
検信号の値との対応テーブルを用い、前記回転角計測値
に基づいて、前記対応テーブルを検索して被検信号値を
決定する被検信号値決定ステップを有するものである。
方法は、前記信号処理部が、前記計測情報として回転角
計測値を出力し、前記再生ステップが、回転角と前記被
検信号の値との対応テーブルを用い、前記回転角計測値
に基づいて、前記対応テーブルを検索して被検信号値を
決定する被検信号値決定ステップを有するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２５】図１は、本発明の異常検出装置を備えた計
測装置の原理を示すブロック図である。この計測装置
は、レゾルバ２０、Ｒ／Ｄコンバータ２２、変調信号再
生部２４、異常判定部２６を含んで構成され、回転機の
ロータの回転角θを計測する。計測された回転角は、例
えば回転機制御部２８等にて利用され、回転機のサーボ
制御などが行われる。
測装置の原理を示すブロック図である。この計測装置
は、レゾルバ２０、Ｒ／Ｄコンバータ２２、変調信号再
生部２４、異常判定部２６を含んで構成され、回転機の
ロータの回転角θを計測する。計測された回転角は、例
えば回転機制御部２８等にて利用され、回転機のサーボ
制御などが行われる。
【００２６】レゾルバ２０はロータと共軸に構成され
る。また、レゾルバ２０は、その１次巻線に参照信号と
して正弦波sinωｔの信号を入力され、９０°の位相差
をもって配置された二つの２次巻線のそれぞれの両端に
生じる電圧Ｖsin，Ｖcosを出力する。レゾルバ出力信号
Ｖsin，Ｖcosはそれぞれ、参照信号がロータの回転角θ
に応じて振幅変調された信号Ａsinωｔsinθ，Ａsinω
ｔcosθとなる（ここでＡは信号振幅を示す）。
る。また、レゾルバ２０は、その１次巻線に参照信号と
して正弦波sinωｔの信号を入力され、９０°の位相差
をもって配置された二つの２次巻線のそれぞれの両端に
生じる電圧Ｖsin，Ｖcosを出力する。レゾルバ出力信号
Ｖsin，Ｖcosはそれぞれ、参照信号がロータの回転角θ
に応じて振幅変調された信号Ａsinωｔsinθ，Ａsinω
ｔcosθとなる（ここでＡは信号振幅を示す）。
【００２７】Ｒ／Ｄコンバータ２２は、レゾルバ出力信
号から回転角θを求める回路であり、次のような処理を
行う。つまり、Ｒ／Ｄコンバータ２２は例えば、電圧制
御発振器により制御される基準回転角φに応じた信号si
nφ，cosφと、回転角θを含んだレゾルバ出力信号Ｖ
sin，Ｖcosとから、sin（θ−φ）を算出し、その位相
差（θ−φ）をゼロとするようにφに相当するカウント
値を増減するＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を行
う。そして、ＰＬＬ制御が収束している状態、すなわち
（θ−φ）＝０の状態でのφを、ロータ回転角θの値と
して検出、出力する。
号から回転角θを求める回路であり、次のような処理を
行う。つまり、Ｒ／Ｄコンバータ２２は例えば、電圧制
御発振器により制御される基準回転角φに応じた信号si
nφ，cosφと、回転角θを含んだレゾルバ出力信号Ｖ
sin，Ｖcosとから、sin（θ−φ）を算出し、その位相
差（θ−φ）をゼロとするようにφに相当するカウント
値を増減するＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を行
う。そして、ＰＬＬ制御が収束している状態、すなわち
（θ−φ）＝０の状態でのφを、ロータ回転角θの値と
して検出、出力する。
【００２８】Ｒ／Ｄコンバータ２２により検出された回
転角θは回転機制御部２８での利用に供されると共に、
変調信号再生部２４に入力される。本計測装置におい
て、この変調信号再生部２４及びこれに続く異常判定部
２６が、Ｒ／Ｄコンバータ２２の異常を検出する異常検
出装置を構成する。
転角θは回転機制御部２８での利用に供されると共に、
変調信号再生部２４に入力される。本計測装置におい
て、この変調信号再生部２４及びこれに続く異常判定部
２６が、Ｒ／Ｄコンバータ２２の異常を検出する異常検
出装置を構成する。
【００２９】変調信号再生部２４は、Ｒ／Ｄコンバータ
２２から出力される回転角θに基づいて、レゾルバ出力
信号Ｖsin，Ｖcosにおける変調信号sinθ，cosθを再生
する。また異常判定部２６は、変調信号再生部２４にて
再生された変調信号とレゾルバ２０からのレゾルバ出力
信号とを比較し、その比較結果に基づいてＲ／Ｄコンバ
ータ２２の正常／異常を判定する。これら変調信号再生
部２４及び異常判定部２６の構成及び処理は以下に明ら
かとなる。
２２から出力される回転角θに基づいて、レゾルバ出力
信号Ｖsin，Ｖcosにおける変調信号sinθ，cosθを再生
する。また異常判定部２６は、変調信号再生部２４にて
再生された変調信号とレゾルバ２０からのレゾルバ出力
信号とを比較し、その比較結果に基づいてＲ／Ｄコンバ
ータ２２の正常／異常を判定する。これら変調信号再生
部２４及び異常判定部２６の構成及び処理は以下に明ら
かとなる。
【００３０】図２は、本計測装置の回路構成を示すブロ
ック図である。Ｒ／Ｄコンバータ２２にて得られた回転
角θは、演算部４０に入力される。演算部４０は、ＣＰ
Ｕ及び記憶装置を備え、回転機制御処理４２を行い回転
機制御部２８として機能する。さらに演算部４０は、角
度θとそのθに対応する再生変調信号の値との対応テー
ブル４４及び、このテーブルを検索して再生変調信号の
値を定める再生変調信号値決定処理４６を行う。
ック図である。Ｒ／Ｄコンバータ２２にて得られた回転
角θは、演算部４０に入力される。演算部４０は、ＣＰ
Ｕ及び記憶装置を備え、回転機制御処理４２を行い回転
機制御部２８として機能する。さらに演算部４０は、角
度θとそのθに対応する再生変調信号の値との対応テー
ブル４４及び、このテーブルを検索して再生変調信号の
値を定める再生変調信号値決定処理４６を行う。
【００３１】ここでは、対応テーブル４４には、
Ｖsin，Ｖcosそれぞれに対応する再生変調信号の値Ｒ
sin，Ｒcosとして基本的にはsinθ，cosθの絶対値であ
る｜sinθ｜，｜cosθ｜が格納される。より詳細には、
本装置では安定した異常検出処理を実現するために、｜
sinθ｜，｜cosθ｜が所定の閾値Ｒthより小さくなる場
合には、Ｒsin，ＲcosはそれぞれＲthにクリップされ
る。すなわち、対応テーブル４４にはθの値に応じて、
Ｖsin，Ｖcosそれぞれに対応する再生変調信号の値Ｒ
sin，Ｒcosとして基本的にはsinθ，cosθの絶対値であ
る｜sinθ｜，｜cosθ｜が格納される。より詳細には、
本装置では安定した異常検出処理を実現するために、｜
sinθ｜，｜cosθ｜が所定の閾値Ｒthより小さくなる場
合には、Ｒsin，ＲcosはそれぞれＲthにクリップされ
る。すなわち、対応テーブル４４にはθの値に応じて、
【数１】 Ｒsin＝｜sinθ｜ （｜sinθ｜≧Ｒthの場合） ………（１） Ｒsin＝ Ｒth （｜sinθ｜＜Ｒthの場合） ………（２） また、
【数２】 Ｒcos＝｜cosθ｜ （｜cosθ｜≧Ｒthの場合） ………（３） Ｒcos＝ Ｒth （｜cosθ｜＜Ｒthの場合） ………（４） が格納される。再生変調信号値決定処理４６は、θの計
測値に基づいて対応テーブル４４を検索して、そのθに
対応するＲsin，Ｒcosを読み出して出力する。
測値に基づいて対応テーブル４４を検索して、そのθに
対応するＲsin，Ｒcosを読み出して出力する。
【００３２】再生変調信号値決定処理４６からは
Ｒsin，Ｒcosのデジタル値の時系列信号が出力され、こ
れら各デジタル信号はそれぞれＤＡＣ（digital-to-ana
log converter）４８によってアナログ信号に変換され
る。
Ｒsin，Ｒcosのデジタル値の時系列信号が出力され、こ
れら各デジタル信号はそれぞれＤＡＣ（digital-to-ana
log converter）４８によってアナログ信号に変換され
る。
【００３３】各波形比較器５０は、各ＤＡＣ４８からそ
れぞれ出力される再生変調信号Ｒsi n，Ｒcosとレゾルバ
出力信号Ｖsin，Ｖcosとの信号値の大小を比較し、その
比較結果に応じて異常判定信号５２を生成する。具体的
には、波形比較器５０はレゾルバ出力信号を絶対値信号
に変換し、また、絶対値信号と再生変調信号と最大電圧
が基本的に同じとなるようにスケーリングを行った上
で、（Ｒ−｜Ｖ｜）の正負を判定する。波形比較器５０
は、例えば、Ｒ−｜Ｖ｜≧０である場合に、異常判定信
号５２としてLowレベルを出力し、Ｒ−｜Ｖ｜＜０であ
る場合に、Highレベルを出力するように構成される。な
お、ここでＲは、Ｒsin，Ｒcosのいずれかであり、Ｖ
は、対応するレゾルバ出力信号Ｖsin，Ｖcosのいずれか
を示す。
れぞれ出力される再生変調信号Ｒsi n，Ｒcosとレゾルバ
出力信号Ｖsin，Ｖcosとの信号値の大小を比較し、その
比較結果に応じて異常判定信号５２を生成する。具体的
には、波形比較器５０はレゾルバ出力信号を絶対値信号
に変換し、また、絶対値信号と再生変調信号と最大電圧
が基本的に同じとなるようにスケーリングを行った上
で、（Ｒ−｜Ｖ｜）の正負を判定する。波形比較器５０
は、例えば、Ｒ−｜Ｖ｜≧０である場合に、異常判定信
号５２としてLowレベルを出力し、Ｒ−｜Ｖ｜＜０であ
る場合に、Highレベルを出力するように構成される。な
お、ここでＲは、Ｒsin，Ｒcosのいずれかであり、Ｖ
は、対応するレゾルバ出力信号Ｖsin，Ｖcosのいずれか
を示す。
【００３４】図３及び図４は波形比較器５０の処理を説
明する信号波形図である。図３はＲ／Ｄコンバータ２２
が正常である場合を説明するための図であり、図４はＲ
／Ｄコンバータ２２が異常である場合を説明するための
図である。これらの図は、レゾルバ出力信号のsinθ変
調側、cosθ変調側の任意の一方に関して示されてい
る。
明する信号波形図である。図３はＲ／Ｄコンバータ２２
が正常である場合を説明するための図であり、図４はＲ
／Ｄコンバータ２２が異常である場合を説明するための
図である。これらの図は、レゾルバ出力信号のsinθ変
調側、cosθ変調側の任意の一方に関して示されてい
る。
【００３５】図３（ａ）は、絶対値変換されたレゾルバ
出力信号６０と再生変調信号６２とを示している。図に
おいて、縦軸は電圧であり、横軸は時間であり、ここで
は、レゾルバ出力信号６０として、ロータが等速で回転
している場合の信号を例示している。Ｒ／Ｄコンバータ
２２が正常である場合には、再生変調信号６２は、閾値
Ｒthにクリップされる期間を除いて、レゾルバ出力信号
６０の包絡形状に沿って変化する。また再生変調信号６
２が閾値Ｒthにクリップされた状態では、再生変調信号
６２はレゾルバ出力信号６０より大きな値を有する。よ
って、Ｒ／Ｄコンバータ２２が正常である場合には、任
意の時刻ｔ（又は任意のθ）に対して、原理的には次式
が成り立ち、波形比較器５０からは図３（ｂ）に示すよ
うに常にLowレベルが出力される。
出力信号６０と再生変調信号６２とを示している。図に
おいて、縦軸は電圧であり、横軸は時間であり、ここで
は、レゾルバ出力信号６０として、ロータが等速で回転
している場合の信号を例示している。Ｒ／Ｄコンバータ
２２が正常である場合には、再生変調信号６２は、閾値
Ｒthにクリップされる期間を除いて、レゾルバ出力信号
６０の包絡形状に沿って変化する。また再生変調信号６
２が閾値Ｒthにクリップされた状態では、再生変調信号
６２はレゾルバ出力信号６０より大きな値を有する。よ
って、Ｒ／Ｄコンバータ２２が正常である場合には、任
意の時刻ｔ（又は任意のθ）に対して、原理的には次式
が成り立ち、波形比較器５０からは図３（ｂ）に示すよ
うに常にLowレベルが出力される。
【００３６】
【数３】 Ｒ−｜Ｖ｜≧０ ………（５） なお、ここでは、sinθ，cosθが０に近い場合には、再
生変調信号６２をＲthでクリップしているが、これは再
生変調信号６２及びレゾルバ出力信号６０の振幅が０に
近くなると、ノイズ等の影響によって（５）式に示す大
小関係が不安定となり誤検出が生じることを回避するた
めである。
生変調信号６２をＲthでクリップしているが、これは再
生変調信号６２及びレゾルバ出力信号６０の振幅が０に
近くなると、ノイズ等の影響によって（５）式に示す大
小関係が不安定となり誤検出が生じることを回避するた
めである。
【００３７】図４（ａ）は、図３（ａ）と同様、絶対値
変換されたレゾルバ出力信号６０と再生変調信号６４と
を示している。Ｒ／Ｄコンバータ２２に異常を生じた場
合には、再生変調信号は、基本的にレゾルバ出力信号６
０の包絡形状に沿っては変化しなくなる。例えば、Ｒ／
Ｄコンバータ２２内の処理にてビットとびを生じた場合
に、Ｒ／Ｄコンバータ２２による回転角の計測値θ’は
実際のθに対して所定量のずれを有する。図４（ａ）の
再生変調信号６４は、このときの波形を表しており、正
常時の再生変調信号６２に比べて、θのずれ量に応じた
分、例えば左側にシフトしている。そのため（Ｒ−｜Ｖ
｜）の値は、期間Ｔ+においては０以上となるが、残り
の期間Ｔ-においては（Ｒ−｜Ｖ｜）の値が負となる期
間が存在することとなる。よって、波形比較器５０から
の異常判定信号５２は図４（ｂ）に示すように期間Ｔ+
においてはLowレベルに保たれるが、期間Ｔ-において
は、パルス列６６を生じる。
変換されたレゾルバ出力信号６０と再生変調信号６４と
を示している。Ｒ／Ｄコンバータ２２に異常を生じた場
合には、再生変調信号は、基本的にレゾルバ出力信号６
０の包絡形状に沿っては変化しなくなる。例えば、Ｒ／
Ｄコンバータ２２内の処理にてビットとびを生じた場合
に、Ｒ／Ｄコンバータ２２による回転角の計測値θ’は
実際のθに対して所定量のずれを有する。図４（ａ）の
再生変調信号６４は、このときの波形を表しており、正
常時の再生変調信号６２に比べて、θのずれ量に応じた
分、例えば左側にシフトしている。そのため（Ｒ−｜Ｖ
｜）の値は、期間Ｔ+においては０以上となるが、残り
の期間Ｔ-においては（Ｒ−｜Ｖ｜）の値が負となる期
間が存在することとなる。よって、波形比較器５０から
の異常判定信号５２は図４（ｂ）に示すように期間Ｔ+
においてはLowレベルに保たれるが、期間Ｔ-において
は、パルス列６６を生じる。
【００３８】なお、Ｒ／Ｄコンバータ２２が正常である
場合には、レゾルバ出力信号６０の参照信号のピークタ
イミングでの値と再生変調信号６２の値との差は原理的
には０となることが期待される。そのため、正常時に
は、再生変調信号の誤差やノイズによるレゾルバ出力信
号の振幅変動によって、（Ｒ−｜Ｖ｜）の符号が不安定
となりやすい。これを避けるために、例えば、Ｒに代え
て、所定のマージンεを加算したＲ'を用い、（Ｒ’−
｜Ｖ｜）の符号を判定するように構成することも好適で
ある。
場合には、レゾルバ出力信号６０の参照信号のピークタ
イミングでの値と再生変調信号６２の値との差は原理的
には０となることが期待される。そのため、正常時に
は、再生変調信号の誤差やノイズによるレゾルバ出力信
号の振幅変動によって、（Ｒ−｜Ｖ｜）の符号が不安定
となりやすい。これを避けるために、例えば、Ｒに代え
て、所定のマージンεを加算したＲ'を用い、（Ｒ’−
｜Ｖ｜）の符号を判定するように構成することも好適で
ある。
【００３９】以上述べたところから明らかとなるよう
に、sinθ及びcosθに対応する両方の波形比較器５０か
らの異常判定信号５２がロータの回転角に依らずにLow
レベルに保たれる場合には、Ｒ／Ｄコンバータ２２は正
常と判定される。一方、いずれかの波形比較器５０から
の異常判定信号５２がHighレベルとなる期間を有する場
合には、Ｒ／Ｄコンバータ２２に異常が生じたと判定さ
れる。また、期間Ｔ-に参照信号の周期で生じる異常判
定信号５２のパルス数に基づいて、Ｒ／Ｄコンバータ２
２で得られたθの計測値のずれ量を推定することがで
き、異常原因の特定に役立てることも可能である。
に、sinθ及びcosθに対応する両方の波形比較器５０か
らの異常判定信号５２がロータの回転角に依らずにLow
レベルに保たれる場合には、Ｒ／Ｄコンバータ２２は正
常と判定される。一方、いずれかの波形比較器５０から
の異常判定信号５２がHighレベルとなる期間を有する場
合には、Ｒ／Ｄコンバータ２２に異常が生じたと判定さ
れる。また、期間Ｔ-に参照信号の周期で生じる異常判
定信号５２のパルス数に基づいて、Ｒ／Ｄコンバータ２
２で得られたθの計測値のずれ量を推定することがで
き、異常原因の特定に役立てることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明の異常検出装置によれば、信号処
理部が原信号から生成した計測情報に基づいて、原信号
の特徴情報が再生される。この再生を行う再生処理部
は、信号処理部よりも簡素な構成とすることが可能であ
る。すなわち、本発明によれば、異常検出装置の構成・
処理が簡素化される効果が得られる。
理部が原信号から生成した計測情報に基づいて、原信号
の特徴情報が再生される。この再生を行う再生処理部
は、信号処理部よりも簡素な構成とすることが可能であ
る。すなわち、本発明によれば、異常検出装置の構成・
処理が簡素化される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の異常検出装置を備えた計測装置の原
理を示すブロック図である。
理を示すブロック図である。
【図２】 本計測装置の回路構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】 Ｒ／Ｄコンバータが正常である場合における
波形比較器の処理を説明する信号波形図である。
波形比較器の処理を説明する信号波形図である。
【図４】 Ｒ／Ｄコンバータが異常である場合における
波形比較器の処理を説明する信号波形図である。
波形比較器の処理を説明する信号波形図である。
【図５】 従来の異常検出装置を備えた計測装置の概略
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
２０ レゾルバ、２２ Ｒ／Ｄコンバータ、２４ 変調
信号再生部、２６ 異常判定部、２８ 回転機制御部、
４０ 演算部、４２ 回転機制御処理、４４対応テーブ
ル、４６ 再生変調信号値決定処理、４８ ＤＡＣ、５
０ 波形比較器、６０ レゾルバ出力信号、６２，６４
再生変調信号。
信号再生部、２６ 異常判定部、２８ 回転機制御部、
４０ 演算部、４２ 回転機制御処理、４４対応テーブ
ル、４６ 再生変調信号値決定処理、４８ ＤＡＣ、５
０ 波形比較器、６０ レゾルバ出力信号、６２，６４
再生変調信号。
Claims (9)
- 【請求項１】 センサから出力される原信号を処理して
計測情報を生成する信号処理部を備えた計測装置に用い
られ、前記信号処理部の異常を検出する異常検出装置に
おいて、 前記計測情報に基づいて、前記原信号の特徴情報を再生
する再生処理部と、 前記再生処理部により生成された再生特徴情報を前記原
信号と照合し、照合結果に基づいて前記異常を判定する
異常判定部と、 を有することを特徴とする計測装置の異常検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の異常検出装置において、 前記センサは、回転機の回転角に応じて値が変化する変
調信号で振幅変調されたレゾルバ出力信号を前記原信号
として出力するレゾルバであり、 前記再生処理部は、前記変調信号を前記特徴情報とし、
再生変調信号に応じた被検信号を生成し、 前記異常判定部は、前記レゾルバ出力信号に応じた基準
信号と前記被検信号との比較に基づいて前記異常を判定
すること、 を特徴とする計測装置の異常検出装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の異常検出装置において、 前記被検信号は、前記再生変調信号の絶対値に応じた信
号であること、を特徴とする計測装置の異常検出装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の異常検出装置において、 前記被検信号の値は、前記再生変調信号の絶対値が所定
のゼロ近傍レベルより下回る場合には、当該ゼロ近傍レ
ベルに設定されること、を特徴とする計測装置の異常検
出装置。 - 【請求項５】 請求項２から請求項４のいずれかに記載
の異常検出装置において、 前記信号処理部は、前記計測情報として回転角計測値を
出力し、 前記再生処理部は、 回転角と前記被検信号の値との対応テーブルと、 前記回転角計測値に基づいて、前記対応テーブルを検索
して被検信号値を決定する被検信号値決定手段と、 を有することを特徴とする計測装置の異常検出装置。 - 【請求項６】 回転機の回転角に応じて値が変化する変
調信号で振幅変調されたレゾルバ出力信号を処理して計
測情報を生成する信号処理部を備えた計測装置に用いら
れ、前記信号処理部の異常を検出する異常検出方法にお
いて、 前記計測情報に基づいて、前記変調信号を再生し、再生
変調信号に応じた被検信号を生成する再生ステップと、 前記被検信号を前記レゾルバ出力信号に応じた基準信号
と比較し、比較結果に基づいて前記異常を判定する異常
判定ステップと、 を有することを特徴とする計測装置の異常検出方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の異常検出方法において、 前記被検信号は、前記再生変調信号の絶対値に応じた信
号であること、を特徴とする計測装置の異常検出方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の異常検出方法において、 前記被検信号の値は、前記再生変調信号の絶対値が所定
のゼロ近傍レベルより下回る場合には、当該ゼロ近傍レ
ベルに設定されること、を特徴とする計測装置の異常検
出方法。 - 【請求項９】 請求項６から請求項８のいずれかに記載
の異常検出方法において、 前記信号処理部は、前記計測情報として回転角計測値を
出力し、 前記再生ステップは、 回転角と前記被検信号の値との対応テーブルを用い、 前記回転角計測値に基づいて、前記対応テーブルを検索
して被検信号値を決定する被検信号値決定ステップを有
すること、 を特徴とする計測装置の異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001046434A JP3661595B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 計測装置の異常検出装置及び異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001046434A JP3661595B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 計測装置の異常検出装置及び異常検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002243500A true JP2002243500A (ja) | 2002-08-28 |
| JP3661595B2 JP3661595B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=18908060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001046434A Expired - Fee Related JP3661595B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 計測装置の異常検出装置及び異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3661595B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190977A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Yokogawa Electric Corp | 異常判定修復測定機器 |
| US7969147B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-28 | Denso Corporation | Rotation angle detecting device including multiple magnetic sensor elements |
| US9678097B2 (en) | 2013-09-12 | 2017-06-13 | Socionext Inc. | Angle detection device and angle detection method |
| JP2018080937A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 多摩川精機株式会社 | 検出器 |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001046434A patent/JP3661595B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190977A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Yokogawa Electric Corp | 異常判定修復測定機器 |
| US7969147B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-28 | Denso Corporation | Rotation angle detecting device including multiple magnetic sensor elements |
| US9678097B2 (en) | 2013-09-12 | 2017-06-13 | Socionext Inc. | Angle detection device and angle detection method |
| JP2018080937A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 多摩川精機株式会社 | 検出器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3661595B2 (ja) | 2005-06-15 |
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