JP2007292697A - 回転位置測定器 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器の提供。
【解決手段】回転軸の回転位置に応じて生成された正弦波信号及び余弦波信号に基づき、回転位置又は角度を測定する回転位置測定器。正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和を逐次演算する逐次演算手段（Ｓ４）と、逐次演算手段（Ｓ４）が演算した和の変化を演算する変化演算手段（Ｓ６）と、変化演算手段（Ｓ６）が演算した変化が所定値を超えているか否かを判定する判定手段（Ｓ６）とを備え、判定手段（Ｓ６）が超えていると判定したときに、異常信号を出力する（Ｓ１６）構成である。
【選択図】図２
【解決手段】回転軸の回転位置に応じて生成された正弦波信号及び余弦波信号に基づき、回転位置又は角度を測定する回転位置測定器。正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和を逐次演算する逐次演算手段（Ｓ４）と、逐次演算手段（Ｓ４）が演算した和の変化を演算する変化演算手段（Ｓ６）と、変化演算手段（Ｓ６）が演算した変化が所定値を超えているか否かを判定する判定手段（Ｓ６）とを備え、判定手段（Ｓ６）が超えていると判定したときに、異常信号を出力する（Ｓ１６）構成である。
【選択図】図２
Description
本発明は、回転軸の回転位置に応じて生成された正弦波信号及び余弦波信号に基づき、その回転位置又は角度を測定するレゾルバ等の回転位置測定器に関するものである。
振幅変調型の回転位置測定器であるレゾルバは、ブラシレスモータのロータ回転位置の検出等に使用され、モータ貫通シャフトに取付けられて使用されることが多い。レゾルバの原理は、変圧器の原理と略同じであり、レゾルバは、１次側コイル（ロータ）、及び互いに９０度離れた２つの２次側コイル（ステータ）で構成されている。
１次側コイルに交流電圧を加えると２つの２次側コイルにも電圧が発生し、ロータ角をθとすると、２次側に出力される各電圧の振幅は、Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθ（Ｖは一定）となり、これらに基づきロータ角θを求めることができる。
１次側コイルに交流電圧を加えると２つの２次側コイルにも電圧が発生し、ロータ角をθとすると、２次側に出力される各電圧の振幅は、Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθ（Ｖは一定）となり、これらに基づきロータ角θを求めることができる。
レゾルバでは、出力信号Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθについて、
（Ｖｓｉｎθ）2 ＋（Ｖｃｏｓθ）2 ＝Ｖ2 （略一定）
の関係式が常に成立する。その為、一般的には、特許文献１に開示された変位測定装置のように、式の右辺が規定の範囲にあるか否かにより故障判定を行っている。
特開平６−１４７９２２号公報
（Ｖｓｉｎθ）2 ＋（Ｖｃｏｓθ）2 ＝Ｖ2 （略一定）
の関係式が常に成立する。その為、一般的には、特許文献１に開示された変位測定装置のように、式の右辺が規定の範囲にあるか否かにより故障判定を行っている。
しかし、レゾルバの変圧比（出力振幅）は温度特性を持つので、広い温度範囲で使用される場合は、温度変化による誤検出を避けるには、故障判定値は、想定される使用温度による特性変化以上の大きな値とする必要があり、コイルのレイアーショート等の、出力値の変化が微小な故障は検出できないという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器を提供することを目的とする。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器を提供することを目的とする。
第１発明に係る回転位置測定器は、回転軸の回転位置に応じて生成された正弦波信号及び余弦波信号に基づき、前記回転位置又は角度を測定する回転位置測定器において、前記正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和を逐次演算する逐次演算手段と、該逐次演算手段が演算した和の変化を演算する変化演算手段と、該変化演算手段が演算した変化が所定値を超えているか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段が超えていると判定したときに、異常信号を出力するように構成してあることを特徴とする。
第２発明に係る回転位置測定器は、前記変化演算手段は、前記和の所定数の移動平均を演算する手段と、該手段が演算した移動平均、及び前記逐次演算手段が演算した最新の和の差を演算する手段とを備え、該手段が演算した差を変化とするように構成してあることを特徴とする。
第３発明に係る回転位置測定器は、前記判定手段が、前記変化が所定値を超えていると所定回数連続して判定したときに、故障信号を出力するように構成してあることを特徴とする。
第１発明に係る回転位置測定器によれば、正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和を逐次演算し、逐次演算した和の変化を演算し、演算した変化が所定値を超えているか否かを判定し、所定値を超えていると判定したときに、異常信号を出力するので、出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器を実現することができる。
第２発明に係る回転位置測定器によれば、変化演算手段は、正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和の所定数の移動平均を演算し、演算した移動平均、及び演算した最新の和の差を演算し、演算した差を変化とするので、出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器を実現することができる。
第３発明に係る回転位置測定器によれば、変化が所定値を超えていると所定回数連続して判定したときに、故障信号を出力するので、突発的なノイズによる誤検出を防止でき、出力値の変化が微小な故障でも検出することができる回転位置測定器を実現することができる。
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る回転位置測定器の実施の形態であるレゾルバの構成を示すブロック図である。
このレゾルバは、例えば図示しないモータ貫通シャフトと同軸に回転するようにレゾルバロータ６が取付けられ、レゾルバロータ６は１次側コイル７を有している。１次側コイル７は、回転しないように固定され交流電源９に接続された１次側コイル８と磁気的に結合され、また、回転しないように固定され互いに９０度離れた２つの２次側コイル（ステータ）４，５と磁気的に結合されている。
図１は、本発明に係る回転位置測定器の実施の形態であるレゾルバの構成を示すブロック図である。
このレゾルバは、例えば図示しないモータ貫通シャフトと同軸に回転するようにレゾルバロータ６が取付けられ、レゾルバロータ６は１次側コイル７を有している。１次側コイル７は、回転しないように固定され交流電源９に接続された１次側コイル８と磁気的に結合され、また、回転しないように固定され互いに９０度離れた２つの２次側コイル（ステータ）４，５と磁気的に結合されている。
交流電源９で１次側コイル８に交流電圧を加えると、２つの２次側コイル４，５にも電圧が発生し、レゾルバロータ６の角度をθとすると、２次側コイル４，５に出力される各電圧の振幅は、Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθ（Ｖは略一定）となる。
２次側コイル４，５に出力される各電圧Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθは、それぞれインタフェース２，３によりディジタル信号に変換されて信号処理部１に読込まれ、これらの相互関係に基づきレゾルバロータ６の角度が求められ、回転位置信号（角度信号）として出力される。
２次側コイル４，５に出力される各電圧Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθは、それぞれインタフェース２，３によりディジタル信号に変換されて信号処理部１に読込まれ、これらの相互関係に基づきレゾルバロータ６の角度が求められ、回転位置信号（角度信号）として出力される。
以下に、このような構成のレゾルバの故障検出動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
電源がオンになり、起動するときには、パラメータ類は初期化されるものとする。
信号処理部１は、先ず、ディジタル信号に変換された振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込み（サンプリング）（Ｓ２）、次いで、次式により、今回サンプリングした振幅の二乗和Ｄｎｅｗを演算する（Ｓ４）。
（Ｖｓｉｎθ）2 ＋（Ｖｃｏｓθ）2 ＝Ｖ2 ＝Ｄｎｅｗ
電源がオンになり、起動するときには、パラメータ類は初期化されるものとする。
信号処理部１は、先ず、ディジタル信号に変換された振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込み（サンプリング）（Ｓ２）、次いで、次式により、今回サンプリングした振幅の二乗和Ｄｎｅｗを演算する（Ｓ４）。
（Ｖｓｉｎθ）2 ＋（Ｖｃｏｓθ）2 ＝Ｖ2 ＝Ｄｎｅｗ
信号処理部１は、次に、演算した今回の二乗和Ｄｎｅｗ（Ｓ４）と、例えば過去１０回分の二乗和Ｄｎｅｗの移動平均Ｄａｖｅとの差｜Ｄｎｅｗ−Ｄａｖｅ｜を演算し、演算した差が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ６）。
信号処理部１は、演算した差が所定値以下であれば（Ｓ６）、カウントパラメータＣを０にした（Ｓ８）後、今回の二乗和Ｄｎｅｗ（Ｓ４）を加えた過去１０回分の二乗和Ｄｎｅｗの移動平均Ｄａｖｅを演算した（Ｓ１０）後、新たに振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込む（サンプリング）（Ｓ２）。
信号処理部１は、演算した差が所定値以下であれば（Ｓ６）、カウントパラメータＣを０にした（Ｓ８）後、今回の二乗和Ｄｎｅｗ（Ｓ４）を加えた過去１０回分の二乗和Ｄｎｅｗの移動平均Ｄａｖｅを演算した（Ｓ１０）後、新たに振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込む（サンプリング）（Ｓ２）。
信号処理部１は、演算した差が所定値以下でなければ（所定値を超えていれば）（Ｓ６）、カウントパラメータＣに１を加算した（Ｓ１２）後、カウントパラメータＣが所定回数Ｃｄに達しているか否かを判定する（Ｓ１４）。
信号処理部１は、カウントパラメータＣが所定回数Ｃｄに達していれば（Ｓ１４）、振幅二乗和の異常を検出したとして、警報の出力、回転位置信号の出力停止等の異常検出処理を実行した（Ｓ１６）後終了する。
信号処理部１は、カウントパラメータＣが所定回数Ｃｄに達していなければ（Ｓ１４）、新たに振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込む（サンプリング）（Ｓ２）。
信号処理部１は、カウントパラメータＣが所定回数Ｃｄに達していれば（Ｓ１４）、振幅二乗和の異常を検出したとして、警報の出力、回転位置信号の出力停止等の異常検出処理を実行した（Ｓ１６）後終了する。
信号処理部１は、カウントパラメータＣが所定回数Ｃｄに達していなければ（Ｓ１４）、新たに振幅Ｖｓｉｎθ，Ｖｃｏｓθを読込む（サンプリング）（Ｓ２）。
１ 信号処理部、４，５ ２次側コイル（ステータ）、６ レゾルバロータ、７，８ １次側コイル、９ 交流電源
Claims (3)
- 回転軸の回転位置に応じて生成された正弦波信号及び余弦波信号に基づき、前記回転位置又は角度を測定する回転位置測定器において、
前記正弦波信号及び余弦波信号の各二乗の和を逐次演算する逐次演算手段と、該逐次演算手段が演算した和の変化を演算する変化演算手段と、該変化演算手段が演算した変化が所定値を超えているか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段が超えていると判定したときに、異常信号を出力するように構成してあることを特徴とする回転位置測定器。 - 前記変化演算手段は、前記和の所定数の移動平均を演算する手段と、該手段が演算した移動平均、及び前記逐次演算手段が演算した最新の和の差を演算する手段とを備え、該手段が演算した差を変化とするように構成してある請求項１記載の回転位置測定器。
- 前記判定手段が、前記変化が所定値を超えていると所定回数連続して判定したときに、故障信号を出力するように構成してある請求項１又は２記載の回転位置測定器。
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- 2006-04-27 JP JP2006123594A patent/JP5011808B2/ja not_active Expired - Fee Related
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