JP2006220530A - Device for detecting absolute angle of rotation - Google Patents

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Noritaka Ichinomiya
礼孝 一宮
Koji Oike
幸司 御池
Kiyotaka Uehira
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting absolute angle of rotation accurately and with high resolution by using a target of which magnetic poles linked with the rotational shaft with different polarity are magnetized alternatingly on the outer surface. <P>SOLUTION: Absolute angle of rotation is detected accurately and with high resolution with simple configuration having a first rotator 1 which has a target 3 whose magnetic poles linked with the input shaft 2 with different polarity are magnetized alternatingly on the outer surface with an equal interval and has a multi-rotational gear, a second rotator 8 connected with the gear of the first rotator 1, rotating in lower speed than the first rotator 1 and arranged with a magnet 9 in the center, and the first, second and third detecting means 11, 10 and detecting those angles of rotation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両の車体制御システムなどに用いられる回転角度検出装置に関わるものであり、特に多回転のハンドル絶対回転角度検出装置に関するものである。   The present invention relates to a rotation angle detection device used for a vehicle body control system of a vehicle, and more particularly to a multi-turn absolute handle rotation angle detection device.

従来、回転角度を検出する方式として、図8に示すような方式が知られている。図8において、歯車部33は回転角度を検出したい回転軸(図示せず)に係合バネ34を介して取り付けられる。歯車部33は外周端面に複数個の磁極を着磁したコード板35が取り付けられた歯車部36と噛み合っており、検出する回転軸の回転にしたがってコード板35に設けられた磁極が移動する。この磁極の数を外周端面に対向して設けた検出素子37でカウントすることにより、回転角度を検出する。   Conventionally, a method as shown in FIG. 8 is known as a method for detecting the rotation angle. In FIG. 8, the gear portion 33 is attached to a rotation shaft (not shown) whose rotation angle is desired to be detected via an engagement spring 34. The gear portion 33 meshes with a gear portion 36 having a code plate 35 having a plurality of magnetic poles magnetized on the outer peripheral end face, and the magnetic pole provided on the code plate 35 moves in accordance with the rotation of the rotating shaft to be detected. The rotation angle is detected by counting the number of the magnetic poles by the detection element 37 provided facing the outer peripheral end face.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開平11−194007号公報
As prior art document information relating to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-194007

しかしながら、このように構成された回転角センサにおいては、軸の回転角をコード板の外周端面に配置された複数の磁極の移動数をカウントすることにより検出するため、検出角度の分解能を向上させるためには着磁磁極の寸法を細かくする必要があり、また、コード板の回転と軸の回転とは歯車を介しているため、バックラッシュ等により検出精度の向上が困難であるという課題があった。またこの回転センサは相対回転角の検出しかできなくて、絶対回転角度の検出ができないという課題があった。   However, in the rotation angle sensor configured in this way, the rotation angle of the shaft is detected by counting the number of movements of a plurality of magnetic poles arranged on the outer peripheral end surface of the code plate, so that the resolution of the detection angle is improved. In order to achieve this, it is necessary to reduce the size of the magnetized magnetic pole, and since the rotation of the code plate and the rotation of the shaft are via gears, it is difficult to improve detection accuracy due to backlash or the like. It was. In addition, this rotation sensor can only detect a relative rotation angle, and cannot detect an absolute rotation angle.

本発明は、上記のような課題を解決するもので、回転軸に連結し外周面に交互に極性の異なる磁極を着磁させたターゲットを用いて、高精度・高分解能に多回転の絶対回転角度検出を行う装置を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-mentioned problems, and uses a target that is connected to a rotating shaft and magnetized with magnetic poles having different polarities alternately on the outer peripheral surface, and performs high-precision, high-resolution, multi-turn absolute rotation. An object of the present invention is to provide an apparatus that performs angle detection.

上記目的を達成するために、本発明の絶対回転角度検出装置は以下の構成を有するものである。   In order to achieve the above object, an absolute rotation angle detection device of the present invention has the following configuration.

本発明の請求項1に記載の発明は、入力軸と連結し外周面に等間隔をなして交互に極性の異なる磁極が着磁してあるターゲットを保持し多回転可能な歯車を持つ第1の回転体と、この第1の回転体の回転角度を検出する第1の検出手段と、前記第1の回転体の歯車に接続され第1の回転体より低速に回転し、中心部に磁石が配置された第2の回転体と、この第2の回転体の回転角度を検出する第2の検出手段とから構成を有しており、前記第1の検出手段により細かい絶対回転角度を検出し、前記第2の検出手段により粗い絶対回転角度を検出し、これらの絶対回転角度より第1の回転体の多回転の絶対回転角度を検出するとともに、簡単な構成で高精度・高分解能に絶対回転角度の検出を行うことができるという作用効果が得られる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a first gear having a gear which can be connected to an input shaft and has a multi-rotation gear which holds a target in which magnetic poles having different polarities are alternately magnetized at equal intervals on an outer peripheral surface. A rotating body of the first rotating body, a first detecting means for detecting a rotation angle of the first rotating body, and a gear connected to the gear of the first rotating body and rotating at a lower speed than the first rotating body. Is arranged, and a second detection means for detecting the rotation angle of the second rotation body, and a fine absolute rotation angle is detected by the first detection means. The second detection means detects a rough absolute rotation angle, detects the multiple rotation absolute rotation angle of the first rotating body from these absolute rotation angles, and achieves high accuracy and high resolution with a simple configuration. The effect that the absolute rotation angle can be detected is obtained.

本発明の請求項2に記載の発明は、第1および第2の検出手段をターゲットおよび磁石に対向する位置に配置した磁気検出素子で構成したものであり、これにより非接触で第1および第2の回転体の絶対回転角度を検出できるため、装置の耐久性、信頼性の向上が図れるという作用効果が得られる。   According to a second aspect of the present invention, the first and second detection means are constituted by magnetic detection elements arranged at positions facing the target and the magnet, whereby the first and first detection means are contactless. Since the absolute rotation angle of the rotating body 2 can be detected, the effect of improving the durability and reliability of the apparatus can be obtained.

本発明の請求項3に記載の発明は、第1および第2の検出手段から出力される正弦波信号と余弦波信号の感度を記憶する不揮発性のメモリを有し、第1と第2の回転体を組込んだ後、電源投入時毎に前記それぞれの感度にて前記正弦波信号と前記余弦波信号の補正を行うようにしたもので、検出素子および検出素子増幅部の感度バラツキによる角度検出誤差を発生することなく、回転体の回転角度を検出することができるという作用効果が得られる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a non-volatile memory for storing the sensitivity of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the first and second detection means. After incorporating the rotating body, each time the power is turned on, the sine wave signal and the cosine wave signal are corrected with the respective sensitivities. The angle due to the sensitivity variation of the detection element and the detection element amplification unit There is an effect that the rotation angle of the rotating body can be detected without generating a detection error.

本発明の請求項4に記載の発明は、それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、その感度が規定値内であるか否かを確認する手段を有することにより、磁気検出素子の感度バラツキなどにより、感度が基準範囲外の信号が入力されても除去することができるという作用効果が得られる。   The invention according to claim 4 of the present invention has means for confirming whether or not the sensitivity of each magnetic detection element is within a specified value when storing the sensitivity of each magnetic detection element. Due to variations and the like, it is possible to obtain an effect that the signal can be removed even if a signal whose sensitivity is outside the reference range is input.

本発明の請求項5に記載の発明は、それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、出力信号の振幅の中心が規定値内であるか否かを確認する手段を有することにより、磁気検出素子の特性のバラツキなどにより基準範囲外の振幅中心を持つ信号が入力されても除去することができるという作用効果が得られる。   The invention according to claim 5 of the present invention includes means for confirming whether or not the center of the amplitude of the output signal is within a specified value when storing the sensitivity of each magnetic detection element. Even if a signal having an amplitude center outside the reference range is input due to variations in the characteristics of the detection elements, an effect of being able to be removed is obtained.

本発明の請求項6に記載の発明は、それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、正弦波信号と余弦波信号を複数回数検出する手段を設けることにより、ノイズなどにより正弦波信号、余弦波信号に異常があった場合でも検出誤差を小さくすることができるという作用効果が得られる。   The invention according to claim 6 of the present invention provides a means for detecting a sine wave signal and a cosine wave signal a plurality of times when storing the sensitivity of each magnetic detection element, so that a sine wave signal due to noise or the like, Even if there is an abnormality in the cosine wave signal, it is possible to reduce the detection error.

本発明の請求項7に記載の発明は、それぞれの磁気検出素子の任意の特定位置を判断する手段を有し、その位置での正弦波信号と余弦波信号の値を記憶することで、一定回転範囲内での特定位置からの絶対回転角度を検出することができるという作用効果が得られる。   The invention according to claim 7 of the present invention has means for determining an arbitrary specific position of each magnetic detection element, and by storing the values of the sine wave signal and the cosine wave signal at that position, it is constant. An effect is obtained that an absolute rotation angle from a specific position within the rotation range can be detected.

本発明の絶対回転角度検出装置は、上記の構成をとることにより、高精度・高分解能に多回転の絶対回転角度の検出を行うことができるという効果を奏するものである。   The absolute rotation angle detection device of the present invention has the effect of being able to detect multiple rotation absolute rotation angles with high accuracy and high resolution by adopting the above configuration.

以下、本発明の実施の形態について、図1から図7を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明の実施の形態における絶対回転角度検出装置の基本構成図、図2は第1の磁気検出素子の回転角度検出信号を表す図、図3は第2の磁気検出素子の回転角度検出信号を表す図、図4は絶対回転角度検出装置の回路ブロック図である。図5は第1、第2の回転体の絶対回転角度の理想値と実力値を示す図、図6はCPU内での回転角度演算出力と絶対回転角度を表す図、図7は第1、第2の磁気検出素子の出力図を示す。   FIG. 1 is a basic configuration diagram of an absolute rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a rotation angle detection signal of a first magnetic detection element, and FIG. 3 is a rotation angle of a second magnetic detection element FIG. 4 is a circuit block diagram of the absolute rotation angle detection device. FIG. 5 is a diagram showing ideal and actual values of absolute rotation angles of the first and second rotating bodies, FIG. 6 is a diagram showing rotation angle calculation output and absolute rotation angle in the CPU, and FIG. The output figure of a 2nd magnetic detection element is shown.

図1において、第1の回転体1は入力軸2に嵌合して連結された多回転可能な歯車を持つ回転体である。ターゲット3はその第1の回転体1に保持され、外周面に等間隔をなして交互に極性の異なる磁極が着磁されている。第2の回転体8は第1の回転体1の歯車に係合するように設けられた回転体であり、その中央部には磁石9が配置されている。第1の磁気検出素子(検出手段)11はターゲット3に対向する位置に、第2の磁気検出素子(検出手段)10は磁石9に対向する位置にそれぞれ配置され、この磁界方向を検出する。第1および第2の磁気検出素子11、10は基板13上に設置されている。第1の回転体1の歯車と第2の回転体8の歯車とは連結されており、第2の回転体8は第1の回転体1が回転するとそれぞれの歯車の歯数の比による速度で回転する。   In FIG. 1, a first rotating body 1 is a rotating body having a multi-rotatable gear that is fitted and connected to an input shaft 2. The target 3 is held by the first rotating body 1, and magnetic poles having different polarities are alternately magnetized on the outer peripheral surface at equal intervals. The second rotator 8 is a rotator provided so as to be engaged with the gear of the first rotator 1, and a magnet 9 is disposed at the center thereof. The first magnetic detection element (detection means) 11 is disposed at a position facing the target 3, and the second magnetic detection element (detection means) 10 is disposed at a position facing the magnet 9, and detects the magnetic field direction. The first and second magnetic detection elements 11 and 10 are installed on the substrate 13. The gears of the first rotating body 1 and the gears of the second rotating body 8 are connected to each other, and the second rotating body 8 speeds by the ratio of the number of teeth of each gear when the first rotating body 1 rotates. Rotate with.

第1、第2の磁気検出素子11、10について、磁気抵抗素子(以下MR素子とする)を用いた場合について説明する。各磁気検出素子からは磁界変化に対し、正弦波信号と余弦波信号がアナログ出力される。第1の磁気検出素子11でターゲット3の磁界変化を検出する場合、1極に対し1周期の正弦波および余弦波信号が出力されるため、1回転あたり磁極の数の分だけ正弦波および余弦波信号出力を得ることができる。この出力を増幅器にて規定の振幅に増幅し、マイクロコンピュータ(以下CPUとする)内のA/Dコンバータを介して演算処理し、ターゲット3の回転すなわち第1の回転体1の絶対回転角度を算出することができる。図2にその波形を示す。図2の上段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第1の磁気検出素子11からの正弦波および余弦波信号を示している。図2の下段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第1の回転体1のCPUの演算過程における絶対回転角度を示している。   The case where a magnetoresistive element (hereinafter referred to as an MR element) is used as the first and second magnetic detection elements 11 and 10 will be described. From each magnetic detection element, a sine wave signal and a cosine wave signal are output in analog to the magnetic field change. When the magnetic field change of the target 3 is detected by the first magnetic detection element 11, a sine wave and cosine wave signal of one cycle is output for one pole, so that the sine wave and cosine are equivalent to the number of magnetic poles per rotation. A wave signal output can be obtained. This output is amplified to a specified amplitude by an amplifier, and arithmetic processing is performed via an A / D converter in a microcomputer (hereinafter referred to as “CPU”) to determine the rotation of the target 3, that is, the absolute rotation angle of the first rotating body 1. Can be calculated. The waveform is shown in FIG. 2, the horizontal axis indicates the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis indicates the sine wave and cosine wave signals from the first magnetic detection element 11. In the lower diagram of FIG. 2, the horizontal axis indicates the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis indicates the absolute rotation angle in the calculation process of the CPU of the first rotating body 1.

第2の磁気検出素子10は第2の回転体8の中心部に配置された磁石9の磁界変化を検出し、磁石9の1回転に対し2周期の正弦波および余弦波信号が出力される。この出力をCPUにて演算処理し、第2の回転体8の絶対回転角度を算出することができる。図3にその波形を示す。図3の上段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第2の磁気検出素子10からの正弦波および余弦波信号を示している。図3の下段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第2の回転体8のCPUの演算過程における絶対回転角度を示している。   The second magnetism detecting element 10 detects a change in the magnetic field of the magnet 9 disposed at the center of the second rotating body 8, and outputs a sine wave signal and a cosine wave signal of two cycles for one rotation of the magnet 9. . This output can be processed by the CPU, and the absolute rotation angle of the second rotating body 8 can be calculated. The waveform is shown in FIG. In the upper diagram of FIG. 3, the horizontal axis represents the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis represents the sine wave and cosine wave signals from the second magnetic detection element 10. In the lower diagram of FIG. 3, the horizontal axis indicates the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis indicates the absolute rotation angle in the calculation process of the CPU of the second rotating body 8.

図4において、第1、第2の磁気検出素子11、10からの出力信号は増幅部16を介してCPU14に入力され、演算処理されることにより絶対回転角度を出力する。また、このCPU14には不揮発性メモリであるEEPROM15が接続されている。   In FIG. 4, output signals from the first and second magnetic detection elements 11 and 10 are input to the CPU 14 via the amplifier 16 and are subjected to arithmetic processing to output an absolute rotation angle. The CPU 14 is connected to an EEPROM 15 which is a nonvolatile memory.

図5の上段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第1の回転体1から得られる細かい絶対回転角度を示している。点線は第1の回転体1の絶対回転角度の理想値を、実線は第1の回転体1から得られる絶対回転角度の実力値を示している。   In the upper diagram of FIG. 5, the horizontal axis represents the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis represents the fine absolute rotation angle obtained from the first rotating body 1. The dotted line indicates the ideal value of the absolute rotation angle of the first rotating body 1, and the solid line indicates the actual value of the absolute rotation angle obtained from the first rotating body 1.

図5の下段図において、横軸は入力軸2の絶対回転角度を示しており、縦軸は第2の回転体8から得られる粗い絶対回転角度を示している。点線は第2の回転体8の絶対回転角度の理想値を、実線は第2の回転体8から得られる絶対回転角度の実力値を示している。   In the lower part of FIG. 5, the horizontal axis indicates the absolute rotation angle of the input shaft 2, and the vertical axis indicates the coarse absolute rotation angle obtained from the second rotating body 8. The dotted line represents the ideal value of the absolute rotation angle of the second rotating body 8, and the solid line represents the actual value of the absolute rotation angle obtained from the second rotating body 8.

次に、回転体の回転角度検出方法について説明する。   Next, a method for detecting the rotation angle of the rotating body will be described.

図1において、第1の回転体1が回転したとき、その第1の回転体1の歯車に接続された第2の回転体8の歯車によって第2の回転体8を回転させる。第1の回転体1の歯車の歯数をa、第2の回転体8の歯車の歯数をbとすると、第2の回転体8は第1の回転体1に対してa/b倍の速さで回転する。この際、歯車の歯数a,bを適切に選択することにより、第1の回転体1よりも十分低速で回転する。   In FIG. 1, when the first rotating body 1 rotates, the second rotating body 8 is rotated by the gear of the second rotating body 8 connected to the gear of the first rotating body 1. When the number of teeth of the gear of the first rotating body 1 is a and the number of teeth of the gear of the second rotating body 8 is b, the second rotating body 8 is multiplied by a / b with respect to the first rotating body 1. It rotates at a speed of. At this time, the gears rotate at a sufficiently lower speed than the first rotating body 1 by appropriately selecting the number of gear teeth a and b.

第1の回転体1に保持されているターゲット3に対向する位置に配置された第1の磁気検出素子11により、第1の回転体1の回転に対する磁界変化を検出することで出力が変化する。一方、中心部に磁石9が配置された第2の回転体8に対向して配置された第2の磁気検出素子10は、第2の回転体8が回転すると第2の磁気検出素子10を貫く磁界変化を検出することで出力が変化する。さらに、第1の磁気検出素子11と第2の磁気検出素子10の出力をCPU内のA/Dコンバータを介して入力する。第2の磁気検出素子10の出力から第2の回転体8が初期位置から何度であるかという粗い絶対角度検出を行い、第1の磁気検出素子11の出力から第1の回転体1の回転角度の細かい絶対角度を検出し、その出力から絶対回転角度を算出し出力する。   The first magnetic detection element 11 disposed at a position facing the target 3 held by the first rotating body 1 detects the change in the magnetic field with respect to the rotation of the first rotating body 1 to change the output. . On the other hand, the second magnetic detection element 10 disposed opposite to the second rotating body 8 having the magnet 9 disposed at the center portion causes the second magnetic detection element 10 to move when the second rotating body 8 rotates. The output changes by detecting the magnetic field change that penetrates. Further, the outputs of the first magnetic detection element 11 and the second magnetic detection element 10 are input via an A / D converter in the CPU. From the output of the second magnetic detection element 10, a rough absolute angle detection is made of how many times the second rotating body 8 is from the initial position, and from the output of the first magnetic detection element 11, the first rotating body 1 is detected. An absolute angle with a fine rotation angle is detected, and an absolute rotation angle is calculated from the output and output.

図6にCPU内での各磁気検出素子の回転角度演算出力と回転角度検出装置の絶対回転角度を示す。出力19は第1の磁気検出素子11の回転角度演算出力、出力20は第2の磁気検出素子10の回転角度演算出力、出力21は回転角度検出装置の算出絶対回転角度、出力22は理想絶対回転角度を示す。   FIG. 6 shows the rotation angle calculation output of each magnetic detection element in the CPU and the absolute rotation angle of the rotation angle detector. The output 19 is the rotation angle calculation output of the first magnetic detection element 11, the output 20 is the rotation angle calculation output of the second magnetic detection element 10, the output 21 is the calculated absolute rotation angle of the rotation angle detector, and the output 22 is the ideal absolute Indicates the rotation angle.

次に、第1、第2の磁気検出素子11、10および増幅部16の感度バラツキを抑え、動作時の回転角度検出誤差の発生を防止する方法について、図1、図4、図7より説明する。   Next, a method for suppressing the variation in sensitivity of the first and second magnetic detection elements 11 and 10 and the amplifying unit 16 and preventing the occurrence of a rotation angle detection error during operation will be described with reference to FIGS. To do.

図1において、第1の回転体1が回転するとターゲット3も回転する。このターゲット3の回転により磁界が変化し、この磁界変化を第1の磁気検出素子11で検出する。第1の磁気検出素子11からは、この磁界変化に対して正弦波信号24と余弦波信号23を出力する。図7にこれらの出力信号を示す。これらの信号は増幅器を介してCPUに入力され、正弦波信号24と余弦波信号23より逆正接信号を算出する。しかし、図7に示すように正弦波信号レベル27と余弦波信号レベル26が磁気検出素子や増幅部の感度バラツキにより微妙に異なると、算出された逆正接信号の精度が落ちてくる。そこで図4に示すスイッチ29をONして感度記憶モードにした時のみ、第2の回転体8が180deg以上回転するように第1の回転体1を回転させ、正弦波信号24と余弦波信号23の最大、最小レベルを算出し、それぞれの信号レベル(感度)を不揮発性のメモリ(EEPROM)15に記憶する。次にスイッチ29をOFFして、舵角値を算出する時には、記憶した感度により正弦波信号24と余弦波信号23の最大、最小レベルが一致するように操作して逆正接信号を算出して舵角値を求める。   In FIG. 1, when the first rotating body 1 rotates, the target 3 also rotates. The magnetic field is changed by the rotation of the target 3, and this magnetic field change is detected by the first magnetic detection element 11. The first magnetic detection element 11 outputs a sine wave signal 24 and a cosine wave signal 23 in response to this magnetic field change. FIG. 7 shows these output signals. These signals are input to the CPU via an amplifier, and an arctangent signal is calculated from the sine wave signal 24 and the cosine wave signal 23. However, as shown in FIG. 7, if the sine wave signal level 27 and the cosine wave signal level 26 are slightly different due to variations in sensitivity of the magnetic detection element and the amplification unit, the accuracy of the calculated arctangent signal is lowered. Therefore, only when the switch 29 shown in FIG. 4 is turned on to enter the sensitivity memory mode, the first rotating body 1 is rotated so that the second rotating body 8 rotates 180 degrees or more, and the sine wave signal 24 and the cosine wave signal. The maximum and minimum levels of 23 are calculated, and each signal level (sensitivity) is stored in a nonvolatile memory (EEPROM) 15. Next, when the switch 29 is turned OFF and the steering angle value is calculated, the arc tangent signal is calculated by operating the sine wave signal 24 and the cosine wave signal 23 so that the maximum and minimum levels coincide with each other according to the stored sensitivity. Find the rudder angle value.

また、図7の第1、第2の磁気検出素子11、10の出力の最大値、最小値が基準範囲28内にない場合、温度特性などによって出力が変化しなかったり、必要な分解能が得られないことが発生する。そこで、出力が基準範囲28内に最大値、最小値があることを確認する手段(図示しない)を用いて確認することにより誤出力の防止が可能になる。なお、第1、第2の磁気検出素子11、10の出力の振幅中心を比較確認する手段(図示しない)で確認することにより、特性バラツキによる誤出力の防止が可能になる。さらに、このとき複数回ずつ入力を行い平均値を取るか、もしくは最大値、最小値を除いた平均値を取るなどすれば、より高い精度で誤出力の防止が可能となる。   Further, when the maximum and minimum values of the outputs of the first and second magnetic detection elements 11 and 10 in FIG. 7 are not within the reference range 28, the output does not change due to temperature characteristics or the necessary resolution can be obtained. Not happening. Therefore, it is possible to prevent erroneous output by confirming using means (not shown) for confirming that the output has the maximum value and the minimum value within the reference range 28. By checking the amplitude centers of the outputs of the first and second magnetic detection elements 11 and 10 with means for comparing and checking (not shown), it is possible to prevent erroneous output due to characteristic variations. Further, at this time, it is possible to prevent erroneous output with higher accuracy by inputting multiple times each time and taking an average value or taking an average value excluding the maximum and minimum values.

また、任意の特定位置での第1の磁気検出素子11、第2の磁気検出素子10の出力を記憶することにより、任意の特定位置からの絶対回転角度の検出も可能となる。またこのとき、図4の特定位置決定用信号線31のように電気信号で特定位置であることの信号を送れば、機械的な動作なしで特定位置の確定ができる。さらに、電気信号を複数回読み込んでチェックするか、またはシリアル信号などで送るようにすれば、ノイズなどにより誤った信号が入った場合除去することができる。なお、特定位置決定用信号線31は出力信号線32と入出力を切り替えて同じ端子を使っても、同様の効果が得られる。   Further, by storing the outputs of the first magnetic detection element 11 and the second magnetic detection element 10 at an arbitrary specific position, it is possible to detect the absolute rotation angle from the arbitrary specific position. At this time, if a signal indicating the specific position is transmitted by an electrical signal as in the specific position determination signal line 31 of FIG. 4, the specific position can be determined without mechanical operation. Furthermore, if an electric signal is read and checked a plurality of times or sent as a serial signal, it can be removed if an erroneous signal is input due to noise or the like. Note that the same effect can be obtained even when the input / output of the specific position determination signal line 31 is switched to that of the output signal line 32 and the same terminal is used.

本発明の絶対回転角度検出装置は、簡単な構成で高精度・高分解能に絶対回転角度の検出を行うことができるので、車両のパワーステアリング等で使用される絶対回転角度への適用に有用である。   The absolute rotation angle detection device of the present invention can detect an absolute rotation angle with high accuracy and high resolution with a simple configuration, and is therefore useful for application to an absolute rotation angle used in vehicle power steering and the like. is there.

本発明の実施の形態における絶対回転角度検出装置の基本構成図1 is a basic configuration diagram of an absolute rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における第1の磁気検出素子の回転角度検出信号を表す図The figure showing the rotation angle detection signal of the 1st magnetic detection element in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における第2の磁気検出素子の回転角度検出信号を表す図The figure showing the rotation angle detection signal of the 2nd magnetic detection element in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における絶対回転角度検出装置の回路ブロック図Circuit block diagram of an absolute rotation angle detection device in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における第1の回転体の絶対回転角度の理想値と実力値を示す図The figure which shows the ideal value and ability value of the absolute rotation angle of the 1st rotary body in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるCPU内での各素子の回転角度演算出力と回転角度検出装置の絶対回転角度を表す図The figure showing the rotation angle calculation output of each element in CPU in embodiment of this invention, and the absolute rotation angle of a rotation angle detection apparatus 本発明の実施の形態における第1、第2の磁気検出素子の出力図Output diagram of first and second magnetic detection elements in the embodiment of the present invention 従来の回転角度を検出する構成図Configuration diagram for detecting the conventional rotation angle

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の回転体
2 入力軸
3 ターゲット
8 第2の回転体
9 磁石
10 第2の磁気検出素子
11 第1の磁気検出素子
14 マイクロコンピュータ(CPU)
15 不揮発性メモリ(EEPROM)
16 増幅部
19 第1の磁気検出素子の回転角度演算出力
20 第2の磁気検出素子の回転角度演算出力
21 回転角度検出装置の算出絶対回転角度
22 理想絶対角度
23 余弦波信号
24 正弦波信号
26 余弦波信号レベル
27 正弦波信号レベル
28 基準範囲
29 スイッチ
31 特定位置決定用信号線
32 出力信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st rotary body 2 Input shaft 3 Target 8 2nd rotary body 9 Magnet 10 2nd magnetic detection element 11 1st magnetic detection element 14 Microcomputer (CPU)
15 Nonvolatile memory (EEPROM)
16 Amplifying unit 19 Rotation angle calculation output of first magnetic detection element 20 Rotation angle calculation output of second magnetic detection element 21 Calculated absolute rotation angle of rotation angle detection device 22 Ideal absolute angle 23 Cosine wave signal 24 Sine wave signal 26 Cosine wave signal level 27 Sine wave signal level 28 Reference range 29 Switch 31 Specific position determining signal line 32 Output signal line

Claims (7)

入力軸と連結し外周面に等間隔をなして交互に極性の異なる磁極が着磁してあるターゲットを保持し多回転可能な歯車を持つ第1の回転体と、この第1の回転体の回転角度を検出する第1の検出手段と、前記第1の回転体の歯車に接続され第1の回転体より低速に回転し、中心部に磁石が配置された第2の回転体と、この第2の回転体の回転角度を検出する第2の検出手段とから構成した絶対回転角度検出装置。 A first rotating body connected to the input shaft and holding a target having magnetic poles of different polarities alternately spaced at equal intervals on the outer peripheral surface and having a multi-rotating gear; A first detecting means for detecting a rotation angle, a second rotating body connected to the gear of the first rotating body, rotating at a lower speed than the first rotating body, and having a magnet disposed at the center, and An absolute rotation angle detection device comprising second detection means for detecting the rotation angle of the second rotating body. 第1および第2の検出手段をターゲットおよび磁石に対向する位置に配置した磁気検出素子で構成した請求項1に記載の絶対回転角度検出装置。 The absolute rotation angle detection device according to claim 1, wherein the first and second detection means are constituted by magnetic detection elements arranged at positions facing the target and the magnet. 第1および第2の検出手段から出力される正弦波信号と余弦波信号の感度を記憶する不揮発性のメモリを有し、第1と第2の回転体を組込んだ後、電源投入時毎に前記それぞれの感度にて前記正弦波信号と前記余弦波信号の補正を行うようにした請求項1に記載の絶対回転角度検出装置。 A non-volatile memory for storing the sensitivity of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the first and second detection means, and after the first and second rotating bodies are incorporated, The absolute rotation angle detection device according to claim 1, wherein the sine wave signal and the cosine wave signal are corrected with the respective sensitivities. それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、その感度が規定値内であるか否かを確認する手段を有する請求項3に記載の絶対回転角度検出装置。 The absolute rotation angle detection device according to claim 3, further comprising means for confirming whether or not the sensitivity of each magnetic detection element is within a specified value when storing the sensitivity. それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、出力信号の振幅の中心が規定値内であるか否かを確認する手段を有する請求項3に記載の絶対回転角度検出装置。 4. The absolute rotation angle detection device according to claim 3, further comprising means for confirming whether or not the center of the amplitude of the output signal is within a specified value when the sensitivity of each magnetic detection element is stored. それぞれの磁気検出素子の感度を記憶するときに、正弦波信号と余弦波信号を複数回数検出する手段を設けた請求項3に記載の絶対回転角度検出装置。 The absolute rotation angle detection device according to claim 3, further comprising means for detecting a sine wave signal and a cosine wave signal a plurality of times when the sensitivity of each magnetic detection element is stored. それぞれの磁気検出素子の任意の特定位置を判断する手段を有し、その位置での正弦波信号と余弦波信号の値を記憶し、特定位置からの絶対回転角度を検出するようにした請求項3に記載の絶対回転角度検出装置。 A means for determining an arbitrary specific position of each magnetic detection element, storing values of a sine wave signal and a cosine wave signal at the position, and detecting an absolute rotation angle from the specific position. 4. The absolute rotation angle detection device according to 3.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008076194A (en) * 2006-09-20 2008-04-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Position detection system, optical system using position detection system, and imaging device
JP2009243967A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Rotation angle detecting method and rotation angle detector
JP2013538349A (en) * 2010-08-24 2013-10-10 ムービング マグネット テクノロジーズ (ソシエテ アノニム) Magnetic multi-rotation absolute position detector
CN104422385A (en) * 2013-08-29 2015-03-18 阿尔卑斯电气株式会社 Angle detection device

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5263024B2 (en) * 2009-06-18 2013-08-14 株式会社日立製作所 Rotation angle detection device and rotation speed detection device
US20110121823A1 (en) * 2009-11-24 2011-05-26 Gm Global Encoder Gear And Sensor Assembly Meshing encoder gear and sensor assembly
JP5481236B2 (en) * 2010-03-10 2014-04-23 Ntn株式会社 Electric vehicle motor drive system
JP5716954B2 (en) * 2011-01-17 2015-05-13 株式会社ジェイテクト Rotation angle detector
DE102011079961A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Apparatus and method for angle measurement
CN104214397B (en) * 2013-05-31 2016-12-28 株式会社岛津制作所 The control method that valve rotates
JP2015049047A (en) * 2013-08-29 2015-03-16 アルプス電気株式会社 Motor controller
CN104236449A (en) * 2014-09-19 2014-12-24 三峡大学 Steering wheel angle sensor
CN104494446B (en) * 2014-11-11 2017-02-15 苏州汇川技术有限公司 Electric vehicle encoder connection-losing detection system and method
CN107027319B (en) * 2014-12-29 2019-06-14 铁姆肯公司 Programmable sensor
US20170144672A1 (en) * 2015-11-25 2017-05-25 Continental Automotive Systems, Inc. Wheel speed sensor and wheel speed sensing system
JP6354961B2 (en) * 2016-05-20 2018-07-11 Tdk株式会社 State determination device and method, physical quantity information generation device, and angle sensor
JP7076683B2 (en) * 2016-06-27 2022-05-30 Smc株式会社 Position detector
JP6769799B2 (en) * 2016-09-21 2020-10-14 日本電産サンキョー株式会社 Rotary encoder and absolute angle position detection method for rotary encoder
JP6545141B2 (en) 2016-11-29 2019-07-17 ミネベアミツミ株式会社 Absolute encoder
JP6555289B2 (en) * 2017-03-13 2019-08-07 株式会社デンソー Rotation sensor
EP3385678B1 (en) * 2017-04-06 2021-07-28 Melexis Technologies SA Rotary position sensor
WO2018221260A1 (en) * 2017-05-29 2018-12-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Magnetic sensor
WO2019021845A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 株式会社ニコン Calibration device, encoder device, drive device, stage device, robot device, encoder device manufacturing method, and calibration program
CN108592955B (en) * 2018-04-24 2019-09-24 崔贤国 A kind of multi-turn absolute value encoder and its measurement method
CN109059968B (en) * 2018-07-02 2020-09-25 哈尔滨理工大学 Limited angle value subdivision method and device based on angle value growth
CN110239124B (en) * 2019-05-06 2021-06-01 江苏洪海机械有限公司 Control method for automatic angle calibration and width leveling system of high-speed rotating device
JP6739683B1 (en) * 2019-06-06 2020-08-12 三菱電機株式会社 Motor controller
CN117007086B (en) * 2023-09-28 2023-12-08 山西省机电设计研究院有限公司 High-precision magnetoelectric encoder and method for detecting absolute angle of magnetoelectric encoder

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312593A (en) * 1992-05-12 1993-11-22 Citizen Watch Co Ltd Absolute value encoder for multiple rotation
JPH10227631A (en) * 1997-02-14 1998-08-25 Alps Electric Co Ltd Rotation detection device of multiple rotator
JP2002213910A (en) * 2001-01-23 2002-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Detector for angle of rotation
JP2002340619A (en) * 2001-05-16 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detecting device
JP2002340618A (en) * 2001-05-16 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detecting device
JP2005016968A (en) * 2003-06-23 2005-01-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detector
JP2005031011A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Okuma Corp Position detecting device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312593A (en) * 1992-05-12 1993-11-22 Citizen Watch Co Ltd Absolute value encoder for multiple rotation
JPH10227631A (en) * 1997-02-14 1998-08-25 Alps Electric Co Ltd Rotation detection device of multiple rotator
JP2002213910A (en) * 2001-01-23 2002-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Detector for angle of rotation
JP2002340619A (en) * 2001-05-16 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detecting device
JP2002340618A (en) * 2001-05-16 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detecting device
JP2005016968A (en) * 2003-06-23 2005-01-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Turning angle detector
JP2005031011A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Okuma Corp Position detecting device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008076194A (en) * 2006-09-20 2008-04-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Position detection system, optical system using position detection system, and imaging device
JP2009243967A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Rotation angle detecting method and rotation angle detector
JP2013538349A (en) * 2010-08-24 2013-10-10 ムービング マグネット テクノロジーズ (ソシエテ アノニム) Magnetic multi-rotation absolute position detector
CN104422385A (en) * 2013-08-29 2015-03-18 阿尔卑斯电气株式会社 Angle detection device

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