JP2002372437A - エンコーダのオフセット補正回路 - Google Patents

エンコーダのオフセット補正回路

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JP2002372437A
JP2002372437A JP2001180628A JP2001180628A JP2002372437A JP 2002372437 A JP2002372437 A JP 2002372437A JP 2001180628 A JP2001180628 A JP 2001180628A JP 2001180628 A JP2001180628 A JP 2001180628A JP 2002372437 A JP2002372437 A JP 2002372437A
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signal
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sine wave
offset
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Kouji Suzuki
嚆二 鈴木
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、ノイズの影響が小さく、かつ
安定したオフセット補正が可能であり、分解能の高い検
出ができるエンコーダーのオフセット補正回路を提供す
る。 【解決手段】 90°位相の異なる2相の正弦波信号を
内挿処理して生成した角度検出信号の所定の角度検出値
で前記2相の正弦波信号のA相信号と該A相信号の基準
電圧に対する反転信号であるA’相信号、及び正弦波信
号のB相信号と該B相信号の基準電圧に対する反転信号
であるB’相信号のそれぞれのピーク値maxをサンプ
リングし、それぞれのピーク値の差を演算し、オフセッ
ト誤差を検出し、オフセット誤差を前記2相の正弦波信
号にフィードバックすることによってエンコーダのオフ
セットを補正する。減算回路で得られたA相およびB相
それぞれのオフセット誤差を積分することによって平均
化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の角度検出
やリニアモータの位置検出に用いられるエンコーダのオ
フセット補正回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、回転体の角度検出やリニアモー
タの位置検出に用いられるエンコーダは、センサからの
2相の正弦波信号を処理して角度検出信号や位置検出信
号に変換しているが、センサの温度変化等によって2相
の正弦波信号のオフセット値が変動した場合、角度検出
信号や位置検出信号に誤差が生じる。このためこのオフ
セット値の変動を検出しこれを補正する必要がある。
【0003】従来のオフセット値の検出方法として、次
のものが知られている。
【0004】(1)第1の従来技術として、位相の異な
る2つの信号に対して個別に、1つの周期における各エ
ンコーダ信号の最大値及び最小値を検出する方法があ
る。すなわち、各エンコーダ信号について交互にA/D
変換を実行し、A/D変換された値とその時点での最大
値(最小値)と比較し、A/D変換値が最大値より大
(最小値より小)の場合には、最大値(最小値)をA/
D変換値と置き換えることによって、最大値(最小値)
の値を更新する。この更新動作を1つの周期内において
繰り返すことにより、各エンコーダ信号の最大値および
最小値を検出するようになっている(例えば特開平7−
209020号公報)。
【0005】(2)また、第2の従来技術として、エン
コーダから出力される90゜位相がずれたA、B相正弦
波状信号をサンプリングして得られたA、B相デジタル
データのそれぞれについて、基準値との比較による極性
変化点抽出(すなわち、ゼロクロス検出)を利用して、
最大値及び最小値と仮定される正負の瞬時値検出を行う
方法がある。すなわち、A相信号のゼロクロス点でB相
信号の最大値あるいは最小値を検出し、B相信号のゼロ
クロス点でA相信号のゼロクロスを検出するようになっ
ている(例えば特開平10−311741)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(1)の方法は、回転体の回転方向が途中で変わった場
合、1つの周期におけるエンコーダ信号の最大値、最小
値を正確に検出することが出来ないので、このデータを
無効にするための回路が必要になる等、回路が複雑にな
る他、ノイズの影響により、最大値は実際の最大値より
大きく、最小値は実際の最小値より小さく検出するよう
な誤差が発生しやすい等の問題があった。
【0007】また、前記(2)の方法は、エンコーダか
ら出力された90゜位相がずれたA相信号、B相信号の
一方のゼロクロス点でもう一方の最大値あるいは最小値
の検出を行うが、最大値であるか最小値であるのかの判
別に複雑なアルゴリズムが必要であるとともに、回転体
が正回転する場合と逆回転する場合では、ゼロクロス後
の時間遅れやゼロクロス点に幅を持たせた場合、その検
出幅分の影響により検出位置が変わるという問題があっ
た。
【0008】また、(1)及び(2)の両者とも、A
相、B相信号のすべての範囲をA/D変換したデジタル
データを使ってオフセットを検出しているので入力範囲
を広く設定しなければならず、検出の分解能が低くな
り、検出精度が悪くなるという共通の問題があった。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、簡単な構成で、ノイズの影響が小さ
く、かつ安定したオフセット補正が可能であり、分解能
の高い検出ができるエンコーダーのオフセット補正回路
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】請求項1記載のエンコー
ダのオフセット補正回路は、回転体の回転角度の変化に
伴ってお互いに90°位相の異なる2相の正弦波信号を
出力するセンサからの前記2相の正弦波信号を内挿処理
して角度検出信号を生成するエンコーダにおいて、前記
角度検出信号の所定の角度検出値で前記2相の正弦波信
号のA相信号と該A相信号の基準電圧に対する反転信号
であるA’相信号のそれぞれのピーク値をサンプリング
するA相ピーク検出回路およびA’相ピーク検出回路
と、前記角度検出信号の所定の角度検出値で前記2相の
正弦波信号のB相信号と該B相信号の基準電圧に対する
反転信号であるB’相信号のそれぞれのピーク値をサン
プリングするB相ピーク検出回路およびB’相ピーク検
出回路と、前記A相およびA’相それぞれのピーク値の
差ならびにB相およびB’相1それぞれのピーク値の差
を演算し、オフセット誤差を検出する減算回路とを備
え、オフセット誤差を前記2相の正弦波信号にフィード
バックすることによってエンコーダのオフセットを補正
するようにしたことを特徴とする。このオフセット補正
回路によれば、内挿処理された角度検出信号を使って2
相の正弦波信号の最大値付近および最小値付近の値をサ
ンプリングし、サンプリングされた信号からオフセット
誤差を検出し、この誤差を2相の正弦波信号にそれぞれ
フィードバックしているので、簡単な構成でノイズの影
響の小さい安定したオフセット補正が出来る。
【0011】また、サンプリングする信号はピーク値付
近の信号となり、検出電圧範囲を小さく設定出来る。こ
のため分解能の高い検出が可能となり、精度の高いオフ
セット補正が出来る。
【0012】また、請求項2記載のエンコーダのオフセ
ット回路は、前記減算回路の後段に、前記減算回路で得
られたA相およびB相それぞれのオフセット誤差を積分
することによって平均化処理する積分回路を備えたこと
を特徴とする。このオフセット補正回路のよれば、ノイ
ズに強い補正動作が可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。
【0014】図1は本発明の実施例を示すエンコーダの
オフセット補正回路のブロック図である。図2は図1に
示した各部の信号波形を示す。なお、図1ではオフセッ
ト補正回路をA相側について図示したものであり、B相
側はA相側と同様な回路で構成されるのでその図示は省
略する。図2は図1に示した各部の信号波形を示す。
【0015】図1においで1は演算増幅器で、A相セン
サ信号SaにA相補正信号maを加算し、基準電圧Vr
efに対して反転した信号A’が生成される。さらに演
算増幅器2でA’の反転信号Aを得る。同様にして、B
相側オフセット補正回路(図示せず)で、B相センサ信
号SbにB相補正信号mbを加算し、基準電圧Vref
に対して反転した信号B’とその反転信号Bを得る。
【0016】信号A、A’、B、B’は、逓倍回路3に
入力され逓倍信号dが生成される。dは、図2のB0〜
Bnに示すように、あるビット数のバイナリ信号であ
る。サンプリング信号生成回路4は、逓倍信号dから信
号A、A’、B、B’のピーク値をサンプリングするた
めの信号f、g、f’、g’を生成する。信号A、
A’、B、B’のピーク点となる逓倍信号dの値は、予
め予測でき、図2に示すようにfはAのピーク点で、g
はA’のピーク点でHレベルになるようロジック処理さ
れている。
【0017】5はA相ピーク検出回路でA/D変換回路
とラッチで構成され、信号fでA相のピーク値をラッチ
し、A相ピーク信号Amaxを生成する。
【0018】6はA’相ピーク検出回路で、信号gで
A’相のピーク値をラッチし、A’相ピーク信号A’m
axを生成する。
【0019】7は減算回路で、AmaxとA’maxの
差信号iを生成する。差信号iは減算回路7の後段に設
けたA相、B相のオフセット誤差を積分し、平均化処理
するための積分回路8に入力される。
【0020】積分回路8では、サンプリング信号fが出
力される毎に差信号iにある係数を掛け、前サンプリン
グ時の積分回路の出力に加算する。積分回路8の出力j
は、D/A変換器9でアナログ信号maに変換され、演
算増幅器1に加えられる。maによってA相信号のオフ
セット誤差を補正する。なお、B相ピーク検出回路およ
びB’相ピーク検出回路は図示していないが、これらが
有する機能はそれぞれA相ピーク検出回路5とA’ピー
ク検出回路6とが有する機能と同じである。
【0021】以上の動作が繰り返し行われることによっ
て徐々にオフセット誤差すなわち、差信号iの絶対値が
徐々に小さくなるようフィードバック動作によるオフセ
ット補正が行われる。
【0022】また、サンプリングするための信号f、
g、f’、g’が信号A、A’、B、B’のピーク点か
ら多少ずれていても、図2に示すように信号f、g間の
間隔、信号f’、g’間の間隔をそれぞれπ(センサ信
号の周期を2πとした電気角)とすることによつて、A
maxとA’maxの差信号iの生成に大きな影響が出
ないためオフセット誤差を正確に検出できる。
【0023】したがって、オフセット補正回路によれ
ば、お互いに90°位相の異なる2相の正弦波信号を内
挿処理して生成した角度検出信号の所定の角度検出値で
前記2相の正弦波信号のA相信号と該A相信号の基準電
圧に対する反転信号であるA’相信号、及び正弦波信号
のB相信号と該B相信号の基準電圧に対する反転信号で
あるB’相信号のそれぞれのピーク値をサンプリング
し、A相およびA’相それぞれのピーク値の差ならびに
B相およびB’相それぞれのピーク値の差を演算し、減
算回路によりオフセット誤差を検出し、オフセット誤差
を前記2相の正弦波信号にフィードバックすることによ
ってエンコーダのオフセットを補正するようにしている
ので、簡単な構成でノイズの影響の小さい安定したオフ
セット補正を行うことができる。また、サンプリングす
る信号はピーク値付近の信号となり検出電圧範囲を小さ
く出来る。このため分解能の高い検出が可能となり、精
度の高いオフセット補正を行うことができる。
【0024】また、減算回路の後段に、前記減算回路で
得られたA相およびB相それぞれのオフセット誤差を積
分することによって平均化処理する積分回路を設けたの
で、ノイズに強い補正動作が可能になる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1記載のオフ
セット補正回路によれば、お互いに90°位相の異なる
2相の正弦波信号を内挿処理して生成した角度検出信号
の所定の角度検出値で前記2相の正弦波信号のA相信号
と該A相信号の基準電圧に対する反転信号であるA’相
信号、及び正弦波信号のB相信号と該B相信号の基準電
圧に対する反転信号であるB’相信号のそれぞれのピー
ク値をサンプリングし、A相およびA’相それぞれのピ
ーク値の差ならびにB相およびB’相のピーク値の差を
演算し、減算回路によりオフセット誤差を検出し、オフ
セット誤差を前記2相の正弦波信号にフィードバックす
ることによってエンコーダのオフセットを補正するよう
にしたため、簡単な構成でノイズの影響の小さい安定し
たオフセット補正を行うことができる。また、サンプリ
ングする信号はピーク値付近の信号となり検出電圧範囲
を小さく出来る。このため分解能の高い検出が可能とな
り、精度の高いオフセット補正を行うことができる。
【0026】また、請求項2記載のオフセット補正回路
によれば、前記減算回路の後段に、前記減算回路で得ら
れたA相およびB相それぞれのオフセット誤差を積分す
ることによって平均化処理する積分回路を設けたため、
ノイズに強い補正動作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すオフセット補正回路の構
成を示すブロック図。
【図2】本発明の実施例を示すオフセット補正回路の各
部の信号波形を示す図。
【符号の説明】
1 演算増幅器 2 演算増幅器 3 逓倍回路 4 サンプリング信号生成回路 5 A相ピーク検出回路 6 A’相ピーク検出回路 7 減算回路 8 積分回路 9 D/A変換器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の回転角度の変化に伴ってお互い
    に90°位相の異なる2相の正弦波信号を出力するセン
    サからの前記2相の正弦波信号を内挿処理して角度検出
    信号を生成するエンコーダにおいて、 前記角度検出信号の所定の角度検出値で前記2相の正弦
    波信号のA相信号と該A相信号の基準電圧に対する反転
    信号であるA’相信号のそれぞれのピーク値をサンプリ
    ングするA相ピーク検出回路およびA’相ピーク検出回
    路と、 前記角度検出信号の所定の角度検出値で前記2相の正弦
    波信号のB相信号と該B相信号の基準電圧に対する反転
    信号であるB’相信号のそれぞれのピーク値をサンプリ
    ングするB相ピーク検出回路およびB’相ピーク検出回
    路と、 前記A相およびA’相それぞれのピーク値の差ならびに
    B相およびB′相それぞれのピーク値の差を演算し、オ
    フセット誤差を検出する減算回路とを備え、 オフセット誤差を前記2相の正弦波信号にフィードバッ
    クすることによってエンコーダのオフセットを補正する
    ようにしたことを特徴とするエンコーダのオフセット補
    正回路。
  2. 【請求項2】 前記減算回路の後段に、前記減算回路で
    得られたA相およびB相それぞれのオフセット誤差を積
    分することによって平均化処理する積分回路を備えたこ
    とを特徴とする請求項1記載のエンコーダのオフセット
    補正回路。
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