JP2002296072A - 角度測定装置 - Google Patents
角度測定装置Info
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- JP2002296072A JP2002296072A JP2002064719A JP2002064719A JP2002296072A JP 2002296072 A JP2002296072 A JP 2002296072A JP 2002064719 A JP2002064719 A JP 2002064719A JP 2002064719 A JP2002064719 A JP 2002064719A JP 2002296072 A JP2002296072 A JP 2002296072A
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- 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
- G01D5/24457—Failure detection
- G01D5/24461—Failure detection by redundancy or plausibility
Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号の精度と信頼性に関する測定センサ信号
の監視と評価が可能な角度測定装置の提供。 【解決手段】 互いに90度位相がシフトし実際の振幅値
を有する２つのセンサ信号を供給する角度センサと、選
択回路の所定の値および／または測定された値および／
または角度測定装置の動作パラメータに応じてセンサ信
号の期待された振幅値を計算および／または利用可能に
し、センサ信号の期待された振幅値と実際の振幅値の間
の偏差に対する複数の等級付け制限値を計算および／ま
たは利用可能にし、等級付け制限値により複数の値の範
囲が偏差に固定され、センサ信号の期待振幅値と実際の
振幅値を比較し、期待振幅値と実際の振幅値の間の偏差
を判定し、判定された偏差が発生する値の範囲を判定
し、さらに、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の
間の判定された偏差が発生する値の範囲に関する信頼性
分類情報を含むエラー信号を生成する信号処理装置と、
を含む。
の監視と評価が可能な角度測定装置の提供。 【解決手段】 互いに90度位相がシフトし実際の振幅値
を有する２つのセンサ信号を供給する角度センサと、選
択回路の所定の値および／または測定された値および／
または角度測定装置の動作パラメータに応じてセンサ信
号の期待された振幅値を計算および／または利用可能に
し、センサ信号の期待された振幅値と実際の振幅値の間
の偏差に対する複数の等級付け制限値を計算および／ま
たは利用可能にし、等級付け制限値により複数の値の範
囲が偏差に固定され、センサ信号の期待振幅値と実際の
振幅値を比較し、期待振幅値と実際の振幅値の間の偏差
を判定し、判定された偏差が発生する値の範囲を判定
し、さらに、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の
間の判定された偏差が発生する値の範囲に関する信頼性
分類情報を含むエラー信号を生成する信号処理装置と、
を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は角度測定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】角度測定システムとも呼ばれる従来の角度
測定装置は、取り分け、磁気抵抗効果、すなわち、外部
の磁界の強度に応じた電気抵抗の変化を使用している。
この種の代表的なセンサとしては、フィリップス半導体
社（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の
「ＫＭＺ４１」と呼ばれるセンサが挙げられる。
測定装置は、取り分け、磁気抵抗効果、すなわち、外部
の磁界の強度に応じた電気抵抗の変化を使用している。
この種の代表的なセンサとしては、フィリップス半導体
社（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の
「ＫＭＺ４１」と呼ばれるセンサが挙げられる。
【０００３】こうしたセンサが供給する出力信号は、回
転角度に関して正弦波形状をとり、互いに対して電気的
に位相が９０度シフトしている。こうした信号は複素数
の実数部と虚数部として考えることもできるので、逆正
接関数による角度の判定が可能になる。この角度は、現
在市場に出ている角度測定システムにおいて「ＣＯＲＤ
ＩＣ」の名前で知られているアルゴリズムにより判定さ
れる。前記角度測定システムは、たとえば、フィリップ
ス半導体社によりＵＺＺ９００ｘとしても市販されてい
る信号処理装置を有する集積電子回路を備えたフィリッ
プス半導体社により「ＫＭＺ４１」として市販されてい
るセンサの集合体から構成されている。
転角度に関して正弦波形状をとり、互いに対して電気的
に位相が９０度シフトしている。こうした信号は複素数
の実数部と虚数部として考えることもできるので、逆正
接関数による角度の判定が可能になる。この角度は、現
在市場に出ている角度測定システムにおいて「ＣＯＲＤ
ＩＣ」の名前で知られているアルゴリズムにより判定さ
れる。前記角度測定システムは、たとえば、フィリップ
ス半導体社によりＵＺＺ９００ｘとしても市販されてい
る信号処理装置を有する集積電子回路を備えたフィリッ
プス半導体社により「ＫＭＺ４１」として市販されてい
るセンサの集合体から構成されている。
【０００４】測定エラー認識機能を備えたセンサ構成は
ＥＰ特許出願公開明細書第０９２７８６８号で周知であ
る。この構成には、２つのセンサと１つの評価装置から
成り、前記評価装置は、互いのセンサが供給する２つの
センサ信号から測定信号を判定するものである。こうし
たセンサ構成は、たとえば、２つの角度センサから構成
され、センサ構成に関して測定物の角位置を測定する。
こうしたセンサ構成で発生するエラーを判定可能にする
ためには、特に、センサ信号の変換中に評価装置からア
ナログ／デジタル変換器への入力端において、ＥＰ特許
出願公開明細書第０９２７８６８号では２つの切替え状
態の間で切替えを行う切替え手段を備え、センサ信号が
各切替え段でアナログ／デジタル変換器に加えられ、２
つの切替え状態におけるセンサ信号のアナログ／デジタ
ル変換器への割当てが異なり、評価装置は、各切替え状
態中に見いだされた２つの測定信号からエラー信号を決
定するために形成されている。
ＥＰ特許出願公開明細書第０９２７８６８号で周知であ
る。この構成には、２つのセンサと１つの評価装置から
成り、前記評価装置は、互いのセンサが供給する２つの
センサ信号から測定信号を判定するものである。こうし
たセンサ構成は、たとえば、２つの角度センサから構成
され、センサ構成に関して測定物の角位置を測定する。
こうしたセンサ構成で発生するエラーを判定可能にする
ためには、特に、センサ信号の変換中に評価装置からア
ナログ／デジタル変換器への入力端において、ＥＰ特許
出願公開明細書第０９２７８６８号では２つの切替え状
態の間で切替えを行う切替え手段を備え、センサ信号が
各切替え段でアナログ／デジタル変換器に加えられ、２
つの切替え状態におけるセンサ信号のアナログ／デジタ
ル変換器への割当てが異なり、評価装置は、各切替え状
態中に見いだされた２つの測定信号からエラー信号を決
定するために形成されている。
【０００５】ドイツ特許出願公開明細書第１９８４９９
１０号にはオフセット補償型角測定システムが開示され
ている。磁界とＭＲ（磁気抵抗効果）センサの間の角度
を測定するのに使用される本文献に記載されている構成
では、９０度位相がシフトされている少なくとも２つの
電気センサ信号が供給され、上記信号は角計算構成の前
に装備されているアナログ／デジタル変換器に供給され
ており、２つのセンサ信号のセンサ信号値は所定の式に
従って判定される。この式から、センサ信号値の変化が
計算された角度に応じて判定され、値の変化に応じて、
センサ信号のオフセット制御が実行される。これはすべ
てが値を計算する構成における静的および動的オフセッ
トの自動および連続オフセット制御に当てはまる。
１０号にはオフセット補償型角測定システムが開示され
ている。磁界とＭＲ（磁気抵抗効果）センサの間の角度
を測定するのに使用される本文献に記載されている構成
では、９０度位相がシフトされている少なくとも２つの
電気センサ信号が供給され、上記信号は角計算構成の前
に装備されているアナログ／デジタル変換器に供給され
ており、２つのセンサ信号のセンサ信号値は所定の式に
従って判定される。この式から、センサ信号値の変化が
計算された角度に応じて判定され、値の変化に応じて、
センサ信号のオフセット制御が実行される。これはすべ
てが値を計算する構成における静的および動的オフセッ
トの自動および連続オフセット制御に当てはまる。
【０００６】ドイツ特許出願第０６−０５−２０００の
１００２２１７５．０号には、温度に応じて振幅が変化
し互いに９０度位相がシフトしているセンサ信号を供給
する角度センサを含む角測定装置が記載されている。装
置の完全な動作の監視を可能にするために、上記出願に
は、本文献に記載された装置に温度センサとマイクロプ
ロセッサが備えられていることが教示されている。温度
センサが供給する温度の値に応じて、マイクロプロセッ
サは、センサ信号の期待振幅値を計算し、これらの期待
値とセンサ信号の実際の振幅値を比較して、期待振幅値
と実際の振幅値の偏差が所定の制限値を越えるとエラー
信号を生成する。
１００２２１７５．０号には、温度に応じて振幅が変化
し互いに９０度位相がシフトしているセンサ信号を供給
する角度センサを含む角測定装置が記載されている。装
置の完全な動作の監視を可能にするために、上記出願に
は、本文献に記載された装置に温度センサとマイクロプ
ロセッサが備えられていることが教示されている。温度
センサが供給する温度の値に応じて、マイクロプロセッ
サは、センサ信号の期待振幅値を計算し、これらの期待
値とセンサ信号の実際の振幅値を比較して、期待振幅値
と実際の振幅値の偏差が所定の制限値を越えるとエラー
信号を生成する。
【０００７】ドイツ特許出願第１００２２１７５．０号
に記載されている装置では、センサ信号の振幅値は、た
とえばフィリップス半導体社が市販しているセンサ「Ｋ
ＭＺ４１」または「ＫＭＺ４３」のようなセンサ素子の
製造工程と型式により変化する。さらに、センサ信号の
振幅値の温度依存性が極めて高い。これは温度センサに
より制限されることになる。こうした理由により、ドイ
ツ特許出願第１００２２１７５．０号の教示に応じた所
定の制限値により定められた許容範囲、すなわち、セン
サ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間の許容偏差が広
い範囲内で維持されてなければならない。
に記載されている装置では、センサ信号の振幅値は、た
とえばフィリップス半導体社が市販しているセンサ「Ｋ
ＭＺ４１」または「ＫＭＺ４３」のようなセンサ素子の
製造工程と型式により変化する。さらに、センサ信号の
振幅値の温度依存性が極めて高い。これは温度センサに
より制限されることになる。こうした理由により、ドイ
ツ特許出願第１００２２１７５．０号の教示に応じた所
定の制限値により定められた許容範囲、すなわち、セン
サ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間の許容偏差が広
い範囲内で維持されてなければならない。
【０００８】上記の構成には、センサ磁石の喪失や電気
接続の破損などの重大なエラー状態しか上記の構成によ
る診断方法により認識されないという欠陥がある。信号
の精度と信頼性に関する測定センサ信号の補足評価は、
前述の構成では不可能である。
接続の破損などの重大なエラー状態しか上記の構成によ
る診断方法により認識されないという欠陥がある。信号
の精度と信頼性に関する測定センサ信号の補足評価は、
前述の構成では不可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、信号
の精度と信頼性に関する測定センサ信号の監視と評価が
可能な角度測定装置を提供するものである。
の精度と信頼性に関する測定センサ信号の監視と評価が
可能な角度測定装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記の
目的は、互いに対して９０度位相シフトされ実際の振幅
値を有する２つのセンサ信号を供給する角度センサと、
選択された回路の所定の値および／または測定された値
および／または角度測定装置の動作パラメータに応じて
センサ信号の利用可能な期待振幅値を計算および／また
は形成し、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間
の偏差に対する複数の段階付き制限値を計算および／ま
たは利用可能にし、これらの等級付き制限値により複数
の値の範囲が前記偏差に対して固定され、センサ信号の
期待振幅値と実際の振幅値を比較して、期待振幅値と実
際の振幅値の間の偏差を判定し、判定された偏差が発生
する値の範囲を判定し、センサ信号の期待振幅値と実際
の振幅値の間の判定された偏差が発生する値の範囲に関
する信頼性分類情報を含むエラー信号を生成する信号処
理装置とを含む角度測定装置により解決される。
目的は、互いに対して９０度位相シフトされ実際の振幅
値を有する２つのセンサ信号を供給する角度センサと、
選択された回路の所定の値および／または測定された値
および／または角度測定装置の動作パラメータに応じて
センサ信号の利用可能な期待振幅値を計算および／また
は形成し、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間
の偏差に対する複数の段階付き制限値を計算および／ま
たは利用可能にし、これらの等級付き制限値により複数
の値の範囲が前記偏差に対して固定され、センサ信号の
期待振幅値と実際の振幅値を比較して、期待振幅値と実
際の振幅値の間の偏差を判定し、判定された偏差が発生
する値の範囲を判定し、センサ信号の期待振幅値と実際
の振幅値の間の判定された偏差が発生する値の範囲に関
する信頼性分類情報を含むエラー信号を生成する信号処
理装置とを含む角度測定装置により解決される。
【００１１】本発明による測定によると、測定されたセ
ンサ信号について、単純で信頼できる方法で信号の精度
と信頼性に関して監視および評価が可能になる。周知の
文献に開示された測定エラー認識に加えて、効率的な診
断機能を備えた角度測定装置が提供されている。出力信
号は、極端なエラー状態だけでなく小さな偏差に対して
も検査される。信号処理装置で実行された測定センサ信
号からの角度計算結果が評価される。この評価は、エラ
ー信号により表され、センサ信号から計算された角度に
指定された角度信号をさらに処理するときに信頼性検査
に対して利用可能である。
ンサ信号について、単純で信頼できる方法で信号の精度
と信頼性に関して監視および評価が可能になる。周知の
文献に開示された測定エラー認識に加えて、効率的な診
断機能を備えた角度測定装置が提供されている。出力信
号は、極端なエラー状態だけでなく小さな偏差に対して
も検査される。信号処理装置で実行された測定センサ信
号からの角度計算結果が評価される。この評価は、エラ
ー信号により表され、センサ信号から計算された角度に
指定された角度信号をさらに処理するときに信頼性検査
に対して利用可能である。
【００１２】期待された振幅値と実際の振幅値の間の認
識可能な偏差を高レベルに解明可能である。記載された
型式の角度測定システムに関する他の要件はこのように
して満たされる。角度測定システムの動作の信頼性の増
大や自己監視機能の改良などの要件を簡単な方法で満た
すことができる。
識可能な偏差を高レベルに解明可能である。記載された
型式の角度測定システムに関する他の要件はこのように
して満たされる。角度測定システムの動作の信頼性の増
大や自己監視機能の改良などの要件を簡単な方法で満た
すことができる。
【００１３】本発明による装置の有益な他の実施例で
は、エラー信号中の個々のデジタル符号化ビットコード
が、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間の偏差
が発生する値の範囲に応じて信頼性分類情報に指定され
る。これにより信頼性分類情報の信頼のおけるデジタル
式評価の条件が達成される。
は、エラー信号中の個々のデジタル符号化ビットコード
が、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間の偏差
が発生する値の範囲に応じて信頼性分類情報に指定され
る。これにより信頼性分類情報の信頼のおけるデジタル
式評価の条件が達成される。
【００１４】本発明の他の実施例は、ＣＯＲＤＩＣアル
ゴリズムがセンサ信号から角度を計算する信号処理装置
で使用され、このＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによる半径
の判定はセンサ信号の実際の振幅値を判定するのに利用
されることが特徴づけられる。こうした特徴により実際
の角度測定システムにおいて極めて単純かつ低価格に本
発明が実現可能になる。
ゴリズムがセンサ信号から角度を計算する信号処理装置
で使用され、このＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによる半径
の判定はセンサ信号の実際の振幅値を判定するのに利用
されることが特徴づけられる。こうした特徴により実際
の角度測定システムにおいて極めて単純かつ低価格に本
発明が実現可能になる。
【００１５】本発明の他の実施例によると、信号処理装
置がセンサ信号から計算された角度に指定された角度信
号を生成するように応用され、エラー信号が信号処理装
置により角度信号と共に供給されるので、単純で直接的
なさらなる共通の処理と評価が可能になる。
置がセンサ信号から計算された角度に指定された角度信
号を生成するように応用され、エラー信号が信号処理装
置により角度信号と共に供給されるので、単純で直接的
なさらなる共通の処理と評価が可能になる。
【００１６】本発明による構成は、角度信号とエラー信
号を受け取り、エラー信号に含まれた信頼性分類情報に
応じた異なる機能を実行するように応用される制御装置
を備えるのが好ましい。なかでも、期待振幅値と実際の
振幅値の間の偏差値を考慮しながら、信頼性分類情報の
内容に応じて異なる制御プログラム実行が実現可能であ
る。
号を受け取り、エラー信号に含まれた信頼性分類情報に
応じた異なる機能を実行するように応用される制御装置
を備えるのが好ましい。なかでも、期待振幅値と実際の
振幅値の間の偏差値を考慮しながら、信頼性分類情報の
内容に応じて異なる制御プログラム実行が実現可能であ
る。
【００１７】測定された温度値を表す温度信号ならびに
角度センサの特徴を表す信号を、角度測定装置の選択回
路および／または動作パラメータとして使用するのが好
ましい。この目的のために、本発明による装置は、なか
でも、温度値を測定し、測定された温度値を表す温度信
号を利用可能にする温度センサを備えている。この温度
センサは角度センサの温度を測定するのに使用するのが
好ましいが、角度速度システムの他の部分による他の温
度による影響は同じ方法で補償可能である。代わりに、
使用された角度センサの特徴を提供することで、信号処
理装置は、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間
に見いだされた偏差に対して判定された制限値、すなわ
ち値の範囲を正確に角角度センサに適用可能な位置にも
配置可能である。使用された角度センサの特性の型式に
応じて異なる差による影響または使用された角度センサ
の型式の特性の個々のスプレッドを少なくともほぼ完全
に上記方式で除去可能なので、生成されたエラー信号
は、角度測定システムに実際発生しているエラーの正確
なコピーを表している。
角度センサの特徴を表す信号を、角度測定装置の選択回
路および／または動作パラメータとして使用するのが好
ましい。この目的のために、本発明による装置は、なか
でも、温度値を測定し、測定された温度値を表す温度信
号を利用可能にする温度センサを備えている。この温度
センサは角度センサの温度を測定するのに使用するのが
好ましいが、角度速度システムの他の部分による他の温
度による影響は同じ方法で補償可能である。代わりに、
使用された角度センサの特徴を提供することで、信号処
理装置は、センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間
に見いだされた偏差に対して判定された制限値、すなわ
ち値の範囲を正確に角角度センサに適用可能な位置にも
配置可能である。使用された角度センサの特性の型式に
応じて異なる差による影響または使用された角度センサ
の型式の特性の個々のスプレッドを少なくともほぼ完全
に上記方式で除去可能なので、生成されたエラー信号
は、角度測定システムに実際発生しているエラーの正確
なコピーを表している。
【００１８】信号処理装置および／または制御装置は角
度センサが供給されたセンサ信号の信頼性検査に適用で
きる。この検査は信頼性分類情報に基づいて実行され
る。それにより測定されたセンサ信号の信頼性が等級付
けられ、他の評価で役割を果たすことができる。
度センサが供給されたセンサ信号の信頼性検査に適用で
きる。この検査は信頼性分類情報に基づいて実行され
る。それにより測定されたセンサ信号の信頼性が等級付
けられ、他の評価で役割を果たすことができる。
【００１９】本発明の上記および他の態様は以下に記載
の実施例から明らかになり、以下の実施例を参照しなが
ら解明されるであろう。
の実施例から明らかになり、以下の実施例を参照しなが
ら解明されるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１の左側の部分は、きめの荒い
図で、回転可能な磁石Ｍを備えた角度センサを示し、磁
石Ｍの北極はＮで表され南極はＳで表されている。セン
サに対して磁石Ｍの回転角度はαで表されている。
図で、回転可能な磁石Ｍを備えた角度センサを示し、磁
石Ｍの北極はＮで表され南極はＳで表されている。セン
サに対して磁石Ｍの回転角度はαで表されている。
【００２１】図１の中央部は、互いに９０度位相がシフ
トした２つの電気センサ信号ＡとＢのグラフを概略的に
示している。このグラフは回転角度αの２倍で描かれ、
磁石Ｍの磁界に応じて角度センサの電気抵抗Ｒのバラツ
キの測定値を表している。
トした２つの電気センサ信号ＡとＢのグラフを概略的に
示している。このグラフは回転角度αの２倍で描かれ、
磁石Ｍの磁界に応じて角度センサの電気抵抗Ｒのバラツ
キの測定値を表している。
【００２２】９０度位相シフトされたセンサ信号ＡとＢ
は複素数の実数部分ｘ（余弦信号とも呼ばれる、すなわ
ちセンサ信号Ｂ）および虚数部分ｙ（正弦信号とも呼ば
れる、すなわちセンサ信号Ａ）と考えられ、磁石Ｍの磁
界に応じて角度センサの電気抵抗Ｒの測定値Ｒｍを表
す、複素数平面においてオイラーの関係式によりベクト
ルＲｍを構成する。（機械的）角度αは逆正接関数によ
り判定可能である。現在の角度測定システム（たとえ
ば、フィリップス半導体社から市販されている型式「Ｋ
ＭＺ４１」と「ＵＺＺ９０ｘ」を構成要素としている）
では、これは「ＣＯＲＤＩＣ」アルゴリズムにより実施
される。このアルゴリズムを用いれば、角度センサの電
気抵抗Ｒの測定値Ｒｍの量が判定される。複素数平面に
おけるベクトルＲｍの長さ、すなわち、その値は測定さ
れた機械的角度αには従属していない。
は複素数の実数部分ｘ（余弦信号とも呼ばれる、すなわ
ちセンサ信号Ｂ）および虚数部分ｙ（正弦信号とも呼ば
れる、すなわちセンサ信号Ａ）と考えられ、磁石Ｍの磁
界に応じて角度センサの電気抵抗Ｒの測定値Ｒｍを表
す、複素数平面においてオイラーの関係式によりベクト
ルＲｍを構成する。（機械的）角度αは逆正接関数によ
り判定可能である。現在の角度測定システム（たとえ
ば、フィリップス半導体社から市販されている型式「Ｋ
ＭＺ４１」と「ＵＺＺ９０ｘ」を構成要素としている）
では、これは「ＣＯＲＤＩＣ」アルゴリズムにより実施
される。このアルゴリズムを用いれば、角度センサの電
気抵抗Ｒの測定値Ｒｍの量が判定される。複素数平面に
おけるベクトルＲｍの長さ、すなわち、その値は測定さ
れた機械的角度αには従属していない。
【００２３】上記装置と方法の他の実施例では、ＣＯＲ
ＤＩＣアルゴリズムによる計算から獲得されたように、
角度センサの電気抵抗Ｒの測定値であるベクトルＲｍの
長さ、すなわち、値がその信頼性に基づいて検査可能で
ある。ベクトルＲｍの値に対する値の範囲が画定され、
その範囲内で、角度センサと角度測定システム全体の完
全な動作が実施される。値の範囲は図２に概略的に示さ
れ、参照番号２により示されている。これは「安全動作
エリア（ＳＯＡ： Ｓａｆｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａ
ｒｅａ）」またはΔＲ範囲とも呼ばれる。関連する記載
はドイツ特許出願第１００２２１７５．０号に見いだせ
る。「ＳＯＡ」は、角度センサで測定された温度値を用
いて、マイクロプロセッサにより計算される。センサ信
号ＡとＢの実際の振幅値、すなわち、ベクトルＲｍが値
の期待範囲２内にあるときは、測定はエラーを示してい
ない。センサ信号ＡとＢの可能性が高い。
ＤＩＣアルゴリズムによる計算から獲得されたように、
角度センサの電気抵抗Ｒの測定値であるベクトルＲｍの
長さ、すなわち、値がその信頼性に基づいて検査可能で
ある。ベクトルＲｍの値に対する値の範囲が画定され、
その範囲内で、角度センサと角度測定システム全体の完
全な動作が実施される。値の範囲は図２に概略的に示さ
れ、参照番号２により示されている。これは「安全動作
エリア（ＳＯＡ： Ｓａｆｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａ
ｒｅａ）」またはΔＲ範囲とも呼ばれる。関連する記載
はドイツ特許出願第１００２２１７５．０号に見いだせ
る。「ＳＯＡ」は、角度センサで測定された温度値を用
いて、マイクロプロセッサにより計算される。センサ信
号ＡとＢの実際の振幅値、すなわち、ベクトルＲｍが値
の期待範囲２内にあるときは、測定はエラーを示してい
ない。センサ信号ＡとＢの可能性が高い。
【００２４】しかし、対照的に、ベクトルＲｍが値の範
囲２の外の範囲１内にあると、（図２では範囲１は陰影
がつけられている）センサ信号ＡとＢの少なくとも１方
の非許容偏差、すなわち、ベクトルＲｍの値を意味す
る。センサ信号ＡとＢの期待振幅値と実際の振幅値の偏
差が値の範囲２の境界線により引かれた制限値を越え
て、ベクトルＲｍ、すなわちセンサ信号ＡとＢの測定値
が「ありそうにない」と等級付けられる。
囲２の外の範囲１内にあると、（図２では範囲１は陰影
がつけられている）センサ信号ＡとＢの少なくとも１方
の非許容偏差、すなわち、ベクトルＲｍの値を意味す
る。センサ信号ＡとＢの期待振幅値と実際の振幅値の偏
差が値の範囲２の境界線により引かれた制限値を越え
て、ベクトルＲｍ、すなわちセンサ信号ＡとＢの測定値
が「ありそうにない」と等級付けられる。
【００２５】たとえば、磁石Ｍに故障が発生すると、セ
ンサ信号ＡとＢの振幅はほぼゼロになる。次いで、ベク
トルＲｍは値の範囲２の外にあり、エラー状態が認識さ
れる。
ンサ信号ＡとＢの振幅はほぼゼロになる。次いで、ベク
トルＲｍは値の範囲２の外にあり、エラー状態が認識さ
れる。
【００２６】前述の型式の角度測定システムでは、セン
サ信号ＡとＢの実際の振幅値が、フィリップス半導体社
が「ＫＭＺ４１」または「ＫＭＺ４３」として市販して
いるような角度センサの製造方法と型式により変化す
る。さらに、センサ信号ＡとＢの実際の振幅値が前述し
たように温度に対して依存性がある。これは、ドイツ特
許出願１００２２１７５．０号に記載されたような温度
センサを含む構成により制限される。
サ信号ＡとＢの実際の振幅値が、フィリップス半導体社
が「ＫＭＺ４１」または「ＫＭＺ４３」として市販して
いるような角度センサの製造方法と型式により変化す
る。さらに、センサ信号ＡとＢの実際の振幅値が前述し
たように温度に対して依存性がある。これは、ドイツ特
許出願１００２２１７５．０号に記載されたような温度
センサを含む構成により制限される。
【００２７】こうした理由により、値の範囲２（すなわ
ち、「ＳＯＡ」またはΔＲ範囲）だけしかドイツ特許出
願第１００２２１７５．０号では定義されていない。発
生許容範囲によると、この値の範囲２は広い制限範囲内
で維持されている。
ち、「ＳＯＡ」またはΔＲ範囲）だけしかドイツ特許出
願第１００２２１７５．０号では定義されていない。発
生許容範囲によると、この値の範囲２は広い制限範囲内
で維持されている。
【００２８】主な欠点は、磁石Ｍの喪失や電気接続の破
損などの大きなエラー状態だけしかこの診断方法では認
識できないということである。精度に関して現在測定さ
れた角度信号をより正確に評価することは、ドイツ特許
出願第１００２２１７５．０号の教示では不可能であ
る。
損などの大きなエラー状態だけしかこの診断方法では認
識できないということである。精度に関して現在測定さ
れた角度信号をより正確に評価することは、ドイツ特許
出願第１００２２１７５．０号の教示では不可能であ
る。
【００２９】認識可能な偏差を高度に解明すると、角度
測定システムの他の要件を表すことになる。これは、信
頼性や自己監視などの要件によるものである。
測定システムの他の要件を表すことになる。これは、信
頼性や自己監視などの要件によるものである。
【００３０】本発明の基本的な態様は、本明細書では
「段（ｓｔａｇｅ）」とも呼ばれる異なる範囲における
複数の等級付け制限値により「ＳＯＡ」の範囲を分割す
ることである。センサ信号ＡとＢの期待振幅値から引き
だされた角度センサの電気抵抗Ｒの期待値のベクトルＲ
ｅの量｜Ｒｅ｜と角度センサの電気抵抗Ｒの実際に測定
された値のベクトルＲｍの量｜Ｒｍ｜の間の最高偏差が
それぞれ図３に概略的に示された実施例において以下の
基準に従って固定されている。
「段（ｓｔａｇｅ）」とも呼ばれる異なる範囲における
複数の等級付け制限値により「ＳＯＡ」の範囲を分割す
ることである。センサ信号ＡとＢの期待振幅値から引き
だされた角度センサの電気抵抗Ｒの期待値のベクトルＲ
ｅの量｜Ｒｅ｜と角度センサの電気抵抗Ｒの実際に測定
された値のベクトルＲｍの量｜Ｒｍ｜の間の最高偏差が
それぞれ図３に概略的に示された実施例において以下の
基準に従って固定されている。
【００３１】「段０」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＞４０％×
｜Ｒｅ｜ 制限値Ｇ３により画定 「段１」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜４０％×｜Ｒｅ｜ 制
限値Ｇ３により画定 「段２」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜２０％ｂ×｜Ｒｅ｜
制限値Ｇ２により画定 「段３」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜５％×｜Ｒｅ｜ 制限
値Ｇ１により画定 図３では、こうした「段」は、図には円として現れてい
る、角度センサの電気抵抗Ｒのベクトルの定数値の制限
値Ｇ１， Ｇ２およびＧ３により画定されている。こう
した円により境界が定められている円領域は、制限値Ｇ
１， Ｇ２およびＧ２により画定された「段」の値の個
々の範囲を構成する。
｜Ｒｅ｜ 制限値Ｇ３により画定 「段１」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜４０％×｜Ｒｅ｜ 制
限値Ｇ３により画定 「段２」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜２０％ｂ×｜Ｒｅ｜
制限値Ｇ２により画定 「段３」：｜Ｒｍ｜−｜Ｒｅ｜＜５％×｜Ｒｅ｜ 制限
値Ｇ１により画定 図３では、こうした「段」は、図には円として現れてい
る、角度センサの電気抵抗Ｒのベクトルの定数値の制限
値Ｇ１， Ｇ２およびＧ３により画定されている。こう
した円により境界が定められている円領域は、制限値Ｇ
１， Ｇ２およびＧ２により画定された「段」の値の個
々の範囲を構成する。
【００３２】さらに狭い異なる範囲（「ＳＯＡ」段）を
使用することも可能である。
使用することも可能である。
【００３３】信号が流れている間に、各実際の測定値は
ベクトルＲｅの値、すなわち期待されたベクトル長｜Ｒ
ｅ｜と比較される。その結果生成される偏差は「段」の
１つに指定される。次に、測定値の各群の各測定値が評
価される。たとえば、偏差が値｜Ｒｅ｜の４０％を越え
る場合には、測定値は「段０」で評価される。この段
は、磁石の喪失や接触エラーなどの主だったエラーを含
むものである。
ベクトルＲｅの値、すなわち期待されたベクトル長｜Ｒ
ｅ｜と比較される。その結果生成される偏差は「段」の
１つに指定される。次に、測定値の各群の各測定値が評
価される。たとえば、偏差が値｜Ｒｅ｜の４０％を越え
る場合には、測定値は「段０」で評価される。この段
は、磁石の喪失や接触エラーなどの主だったエラーを含
むものである。
【００３４】小さな偏差も本発明による方法により登録
され、「段」で評価される。小さな偏差は、たとえば、
追加的に発生しているオフセット（「ＤＣドリフト」）
により引き起こされる。
され、「段」で評価される。小さな偏差は、たとえば、
追加的に発生しているオフセット（「ＤＣドリフト」）
により引き起こされる。
【００３５】本発明によると、診断機能の効率は、一層
強力な結果を生み出す「ＳＯＡ」評価機能により改良さ
れる。角度測定システムの出力信号は極端なエラー状態
だけでなく小さな偏差に基づいても検査される。角度の
測定結果が評価される。
強力な結果を生み出す「ＳＯＡ」評価機能により改良さ
れる。角度測定システムの出力信号は極端なエラー状態
だけでなく小さな偏差に基づいても検査される。角度の
測定結果が評価される。
【００３６】測定値の（測定値の「段」に応じて分類さ
れた）信頼性は角度測定システムの出力信号で指示され
る。デジタル出力信号の場合には、所与のビットコード
が各段に指定される。ビットコードは測定信号とともに
供給される。
れた）信頼性は角度測定システムの出力信号で指示され
る。デジタル出力信号の場合には、所与のビットコード
が各段に指定される。ビットコードは測定信号とともに
供給される。
【００３７】制御装置が角度測定システムに接続される
と、制御装置は、角度情報だけでなく信号の評価につい
ての情報も受け取る。「段」、すなわち、角度指標のエ
ラー状態や精度の劣化に応じて、制御装置は異なるプロ
グラムを実行可能である。
と、制御装置は、角度情報だけでなく信号の評価につい
ての情報も受け取る。「段」、すなわち、角度指標のエ
ラー状態や精度の劣化に応じて、制御装置は異なるプロ
グラムを実行可能である。
【００３８】「段」（「ＳＯＡ」範囲）−−本発明によ
りプログラム可能である−−により、型式「ＫＭＺ４
１」の角度センサにより供給される信号の信頼性を検査
可能である。これはデジタル式に実行されるので、信号
処理自体における最小の偏差、たとえば、その後の信号
増幅やアナログ／デジタル変換（「入力診断」とも呼ば
れる）なども検査される。
りプログラム可能である−−により、型式「ＫＭＺ４
１」の角度センサにより供給される信号の信頼性を検査
可能である。これはデジタル式に実行されるので、信号
処理自体における最小の偏差、たとえば、その後の信号
増幅やアナログ／デジタル変換（「入力診断」とも呼ば
れる）なども検査される。
【図１】角度センサの原理を示す３つの概略図。
【図２】図１の角度センサが供給するセンサ信号の信頼
性検査の概略図。
性検査の概略図。
【図３】センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の偏差
に対して本発明に応じて形成された値の範囲を例として
示す概略図。
に対して本発明に応じて形成された値の範囲を例として
示す概略図。
１，２．．． 値の範囲 Ａ，Ｂ．．． センサ信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルクス、ベーザー ドイツ連邦共和国ハンブルク、アルター、 ベルナー、ウェーク、128 Ｆターム(参考） 2F069 AA71 DD19 GG04 GG06 GG58 GG62 GG71 HH30 JJ10 NN00 NN01 NN08 2F077 AA01 AA02 AA03 CC02 JJ01 JJ09 JJ23 NN17 PP14 QQ05 QQ10 TT42
Claims (9)
- 【請求項１】互いに９０度位相がシフトし実際の振幅値
を有する２つのセンサ信号を供給する角度センサと、 選択回路の所定の値および／または測定された値および
／または角度測定装置の動作パラメータに応じてセンサ
信号の期待振幅値を計算および／または利用可能にし、 前記センサ信号の期待振幅値と実際の振幅値の間の偏差
に対する複数の等級付け制限値を計算および／または利
用可能にし、前記等級付け制限値により複数の値の範囲
が前記偏差に固定され、 前記センサ信号の前記期待振幅値と前記実際の振幅値を
比較し、 前記期待振幅値と前記実際の振幅値の偏差を判定し、前
記判定された偏差が発生する値の範囲を判定し、さら
に、 前記センサ信号の前記期待振幅値と前記実際の振幅値の
間の前記判定された偏差が発生する値の範囲に関する信
頼性分類情報を含むエラー信号を生成する信号処理装置
と、を含むことを特徴とする角度測定装置。 - 【請求項２】前記エラー信号における個別にデジタル符
号化ビットコードが、前記センサ信号の前記期待振幅値
と前記実際の振幅値の間の前記偏差が発生する値の範囲
に応じて信頼性分類情報に指定されることを特徴とする
請求項１に記載の角度測定装置。 - 【請求項３】ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムは前記センサ信
号から角度を計算する前記信号処理装置で使用され、前
記ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムが下す半径の判定は、前記
センサ信号の実際の振幅値を判定するのに利用されるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の角度測定装
置。 - 【請求項４】前記信号処理装置は前記センサ信号から計
算された角度に割り当てられた角度信号を生成するよう
に構成され、前記エラー信号は前記信号処理装置による
前記角度信号と共に供給されることを特徴とする請求項
３に記載の角度測定装置。 - 【請求項５】前記角度信号および前記エラー信号を受け
取り、前記エラー信号に含まれた前記信頼性分類情報に
応じて様々な機能を実行するように構成されている制御
装置により特徴づけられる請求項４に記載の角度測定装
置。 - 【請求項６】測定された温度値を表す温度信号が、前記
角度測定装置の選択回路および／または動作パラメータ
として利用されることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれかに記載の角度測定装置。 - 【請求項７】温度値を測定し、前記測定された温度値を
表す温度信号を利用可能にする温度センサにより特徴づ
けられる請求項１乃至６のいずれかに記載の角度測定装
置。 - 【請求項８】前記角度センサを表す信号の特性は、前記
角度測定装置の選択回路および／または動作パラメータ
として利用されることを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の角度測定装置。 - 【請求項９】前記信号処理装置および／または制御装置
は、前記信号センサが供給し、前記信頼性分類情報に基
づいて実行されたセンサ信号の信頼性検査のために実行
されることを特徴とする請求項８に記載の角度測定装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10112352.3 | 2001-03-13 | ||
| DE10112352A DE10112352A1 (de) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | Anordnung zur Winkelmessung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296072A true JP2002296072A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=7677489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002064719A Pending JP2002296072A (ja) | 2001-03-13 | 2002-03-11 | 角度測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6693423B2 (ja) |
| EP (1) | EP1241438B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002296072A (ja) |
| DE (2) | DE10112352A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009300396A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Nippon Soken Inc | 回転角度検出装置 |
| JP2012251809A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Honda Motor Co Ltd | 磁気式回転角検出装置及びブレーキバイワイヤ型制動制御装置 |
| JP2013501486A (ja) * | 2009-07-31 | 2013-01-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 整流子付き電気駆動装置および整流子付き電気モータの制御方法 |
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| JP2004184326A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
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| DE102004039379B4 (de) * | 2004-08-13 | 2010-09-02 | Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur systematischer Spursignalfehler von inkrementellen Positions- oder Drehwinkelgebern |
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| DE112005002643T5 (de) * | 2004-10-25 | 2007-09-06 | Litens Automotive Partnership, Woodbridge | System und Verfahren zum Steuern eines Motors unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Winkelpositionssensors |
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| DE102019209607A1 (de) | 2019-07-01 | 2021-01-07 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Positionsmesseinrichtung |
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- 2002-03-13 DE DE50214706T patent/DE50214706D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-13 EP EP02100241A patent/EP1241438B1/de not_active Expired - Lifetime
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