JP2010014410A - Rotational position detecting apparatus of rotator - Google Patents

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和也 小倉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the rotational position of a rotator as an absolute value and accurately detect rotational positions, over a wide range of speed. <P>SOLUTION: A sine-wave output encoder generates sine-wave signals or pulse signals of A, B phases and C, D phases having a phase difference π/2, according to the rotation of a shaft 1 of the rotator by gear wheels 2 and 3 and tooth sensors 4 and 5. The number of sine waves or the number of pulses generated per rotation of the rotator is different by one, between the A, B phases and the C, D phases. Detectors 8 and 9 detect the intra-pulse phases (AB) of the A, B phases and the intra-pulse phases (CD) of the C, D phases. A subtractor 10 detects their phase difference (BD) as an absolute value of the rotational position (phase) of the rotator during a single rotation. The number of sine waves or the number of pulses generated for one rotation of a motor is different by the number of pole pairs of the motor, when the rotational position of the motor is detected, on the basis of the electrical angle (phase) per pole. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータなどの回転体の回転位置(位相)をインクリメンタルエンコーダで検出する装置に係り、特に回転体の回転位置を絶対値で検出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus that detects a rotational position (phase) of a rotating body such as a motor with an incremental encoder, and more particularly to an apparatus that detects the rotational position of the rotating body with an absolute value.

永久磁石を使用した同期電動機(PMモータ)をインバータで可変速駆動する場合、トルクを精度よく制御するために磁極(ロータ)の回転位置を絶対値で検出し、かつ広い速度領域で高い精度で検出する必要がある。一般的に、回転体の回転位置(位相)および回転速度を検出するための検出器としては、以下のものが知られている。   When a synchronous motor (PM motor) using a permanent magnet is driven at a variable speed by an inverter, the rotational position of the magnetic pole (rotor) is detected with an absolute value in order to accurately control the torque, and with high accuracy in a wide speed range. It needs to be detected. In general, the following are known as detectors for detecting the rotational position (phase) and rotational speed of a rotating body.

(1)絶対値エンコーダ
回転位置を絶対値で検出する場合に使用される絶対値エンコーダである(例えば、特許文献1参照)。このエンコーダの種別には、(a)インクリメンタルエンコーダ、(b)シリアルアブソリュートエンコーダ、(c)レゾルバがあり、これらについて以下に詳細に説明する。
(1) Absolute value encoder This is an absolute value encoder used when the rotational position is detected by an absolute value (see, for example, Patent Document 1). The encoder types include (a) incremental encoder, (b) serial absolute encoder, and (c) resolver, which will be described in detail below.

(a)インクリメンタルエンコーダは、1回転に複数パルスを出力するエンコーダであり、図7に1回転12パルスの場合の出力波形例を示すように、以下の3種類の信号を出力する。   (A) The incremental encoder is an encoder that outputs a plurality of pulses per rotation, and outputs the following three types of signals as shown in FIG.

・90度(π/2)位相差を持つ複数パルス/回転のA相とB相で、速度及び回転方向を検出できる。   -The speed and direction of rotation can be detected in the A and B phases of multiple pulses / rotation with a phase difference of 90 degrees (π / 2).

・1パルス/回転のZ相パルスで、1回転中の絶対位置を特定できる。   -The absolute position during one rotation can be specified with a Z-phase pulse of 1 pulse / revolution.

・1回転中に180度分ON/OFFし、さらに120度ずつずれたU,V,W信号で、インバータ装置の電源起動時に誤差60度の範囲で回転位置を特定できる。   ・ The U, V, and W signals, which are turned ON / OFF by 180 degrees during one rotation and shifted by 120 degrees, can specify the rotation position within an error of 60 degrees when the inverter device is powered on.

このインクリメンタルエンコーダのメリットは、検出装置が簡単(パルスのON/OFF状態を調べるだけ)、方形波パルスにすることでフィルタの挿入が容易となりノイズに強い。逆に、デメリットは、一般的に方形波パルス情報になることから、信号の立ち上がりエッジ時しか情報がとれないため、検出に離散化誤差を生じる。また、電源始動時に±30度もの誤差を生じるため、Z相が検出されるまでは検出位置誤差が大きく、出力トルク精度が悪化する。   The advantages of this incremental encoder are that the detection device is simple (just check the ON / OFF state of the pulse), and by using a square wave pulse, the filter can be easily inserted and is resistant to noise. On the contrary, since the demerit is generally square wave pulse information, information can be obtained only at the rising edge of the signal, so that a discretization error occurs in detection. Further, since an error of ± 30 degrees is generated at the time of starting the power source, the detected position error is large until the Z phase is detected, and the output torque accuracy is deteriorated.

(b)シリアルアブソリュートエンコーダは、1回転を17ビットや20ビットの分解能で検出し、エンコーダとインバータ装置がシリアル信号で通信することで絶対位置(回転位置)を検出する。   (B) The serial absolute encoder detects one rotation with a resolution of 17 bits or 20 bits, and detects an absolute position (rotational position) by communicating the encoder and the inverter device with a serial signal.

このシリアルアブソリュートエンコーダのメリットは、高分解能で回転位置が検出できる。また、インバータ装置の電源起動時も同様に高分解能で回転位置が検出できる。逆に、デメリットは、一般的に光学式が採用されるため、機械強度の関係上、高回転に対応できない。また、シリアル通信を行うため、リアルタイム性に限界がある。   The advantage of this serial absolute encoder is that the rotational position can be detected with high resolution. Similarly, the rotational position can be detected with high resolution when the inverter device is powered on. On the contrary, since the optical system is generally adopted as a disadvantage, it cannot cope with high rotation due to mechanical strength. Moreover, since serial communication is performed, there is a limit in real-time property.

(c)レゾルバは、変圧器とほぼ同様の原理で、高周波の交流電圧を印加し、回転体の回転位置によって出力電圧振幅が変化するものや、出力位相が変化する。   (C) The resolver applies a high-frequency AC voltage based on substantially the same principle as a transformer, and the output voltage amplitude changes or the output phase changes depending on the rotational position of the rotating body.

このレゾルバのメリットは、アナログ検出分解能に依存する分解能で検出できる。また、インバータ装置の電源起動時も同様にアナログ検出分解能に依存する分解能で検出できる。また、構造が強固のため、高回転でも対応可能。逆に、デメリットは、原理が複雑で、検出回路も複雑化する。また、アナログ信号を扱うので、ノイズによる誤動作の影響範囲が広い(1回転(機械角/電気角)単位)。すなわち、ノイズ対策が広い範囲に必要となる。   The advantage of this resolver can be detected with a resolution that depends on the analog detection resolution. Similarly, when the inverter apparatus is powered on, detection can be performed with a resolution that depends on the analog detection resolution. In addition, because of its strong structure, it can be used even at high speeds. Conversely, the demerits are complicated in principle and the detection circuit is also complicated. Also, since analog signals are handled, the influence range of malfunction due to noise is wide (unit of one rotation (mechanical angle / electrical angle)). That is, noise countermeasures are required in a wide range.

(2)正弦波出力エンコーダ
回転体の回転周期のn倍(nは正の整数)に比例した周波数で、90度位相差のある2相(A/B相)の正弦波を発生するインクリメンタルエンコーダであり、正弦波の1周期を1パルスとした信号から速度を検出する場合を図8に示す。
(2) Sine wave output encoder Incremental encoder that generates a two-phase (A / B phase) sine wave with a phase difference of 90 degrees at a frequency proportional to n times (n is a positive integer) the rotation period of the rotating body. FIG. 8 shows a case where the speed is detected from a signal in which one cycle of the sine wave is one pulse.

この正弦波出力エンコーダは、パルスの正弦波情報をアナログ検出により得ることでパルス間の位相を検出することができ、パルス情報を高精度化することができる。これにより、任意の時刻でパルスの位相が得られ、位相検出及び速度検出を高精度に検出する方法がある(例えば、特許文献2参照)。   This sine wave output encoder can detect the phase between pulses by obtaining the sine wave information of the pulse by analog detection, and can improve the accuracy of the pulse information. Thus, there is a method in which the phase of the pulse is obtained at an arbitrary time and the phase detection and the speed detection are detected with high accuracy (see, for example, Patent Document 2).

正弦波であるため、瞬時のパルス位相が分かる。よって、位相・速度演算開始時の位相が正確にわかり、今回と前回の位相差が1パルス未満の単位で正確にわかることになる(図8中のθa及びθb)。   Since it is a sine wave, the instantaneous pulse phase is known. Therefore, the phase at the start of the phase / velocity calculation is accurately known, and the phase difference between the current time and the previous time is accurately known in units of less than one pulse (θa and θb in FIG. 8).

図9は、インクリメンタルエンコーダの概略構成を示す。モータなど、回転位置検出対象とする回転体の出力軸AXには歯車GWを軸支し、この歯車GWにはその円周方向に沿って複数の歯Tを等間隔で配置または形成しておく。歯センサSA,SBは、歯Tに対向する位置で歯車GWの円周方向に配置し、歯車GWの回転によって歯Tが歯センサSA,SB位置になるタイミングをエッジまたは頂点とするA相およびB相のパルス信号(図7)または正弦波信号(図8)を発生する。 FIG. 9 shows a schematic configuration of the incremental encoder. A gear GW is pivotally supported on an output shaft AX of a rotating body whose rotational position is to be detected, such as a motor, and a plurality of teeth T are arranged or formed at equal intervals along the circumferential direction of the gear GW. . The tooth sensors S A and S B are arranged in the circumferential direction of the gear GW at positions facing the teeth T, and the timing at which the teeth T become the positions of the tooth sensors S A and S B by the rotation of the gear GW is defined as edges or vertices. A-phase and B-phase pulse signals (FIG. 7) or sine wave signals (FIG. 8) are generated.

歯車の歯Tは、例えば、電磁式のエンコーダでは鉄製とし、光学式のエンコーダではスリットを設けた円盤とする。歯センサSA,SBは、電磁式のエンコーダでは歯Tの接近による磁気抵抗の変化を電気信号に変換する変換回路構成とし、光学式のエンコーダでは歯Tによる光の透光と遮光を電気信号に変換する変換回路構成とする。
特許第3858593号公報 特開2001−124588号公報
The tooth T of the gear is, for example, made of iron in an electromagnetic encoder and a disk provided with a slit in an optical encoder. The tooth sensors S A and S B have a conversion circuit configuration that converts a change in magnetic resistance due to the approach of the tooth T into an electric signal in an electromagnetic encoder, and the optical encoder electrically transmits and blocks light transmitted by the tooth T. A conversion circuit configuration for converting the signal is used.
Japanese Patent No. 3858593 JP 2001-124588 A

PMモータを低回転から高回転まで可変速駆動するインバータ装置など、モータ(回転体)をその電源投入時から精度良くトルク制御するには、回転位置検出器としては低速領域でも回転位置の検出ができるレゾルバを採用している。   In order to accurately control the torque of a motor (rotating body) such as an inverter that drives a PM motor from a low speed to a high speed, the rotational position can be detected even at low speeds. Resolver that can be used.

しかし、レゾルバは変圧器の原理を利用しているため、励磁用高周波電源を必要とするし、高い精度で検出するには一次/二次巻線を精度良く配置した構造が要求される。よって、複雑、高価な検出器になる。   However, since the resolver uses the principle of a transformer, a high frequency power source for excitation is required, and a structure in which primary / secondary windings are accurately arranged is required for detection with high accuracy. Therefore, it becomes a complicated and expensive detector.

なお、インクリメンタルエンコーダは、レゾルバに比べて安価であり、広い速度範囲に亘って回転位置検出精度も高いが、A/B相の2相出力では回転位置(絶対値)の検出まではできないため、上記用途での適用は困難であった。   Incremental encoders are cheaper than resolvers and have high rotational position detection accuracy over a wide speed range, but the A / B phase two-phase output cannot detect rotational positions (absolute values). Application for the above uses has been difficult.

本発明の目的は、インクリメンタルエンコーダを使用して、回転体の回転位置を絶対値で検出でき、しかも広い速度範囲で回転位置を精度良く検出できる回転体の回転位置検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rotational position detection device for a rotating body that can detect the rotational position of the rotating body with an absolute value using an incremental encoder and that can accurately detect the rotating position in a wide speed range. .

本発明は、前記の課題を解決するため、回転位置検出対象となる回転体の1回転当りに発生する正弦波数またはパルス数が互いに1つまたは回転体の極対数だけ異なる2つのインクリメンタルエンコーダでA/B相信号とC/D相信号を得、A/B相のパルス内位相とC/D相のパルス内位相の位相差から、1回転中の回転位置(位相)または電気角の絶対値として検出するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides two incremental encoders in which the number of sine waves or pulses generated per rotation of a rotating body that is a rotational position detection target is different from each other by one or the number of pole pairs of the rotating body. / B phase signal and C / D phase signal are obtained, and the absolute value of the rotational position (phase) or electrical angle during one rotation from the phase difference between the A / B phase pulse and the C / D phase pulse And is characterized by the following configuration.

(1)回転位置検出対象となる回転体の回転に応じて位相差π/2のA,B相の正弦波信号またはパルス信号を発生する第1のインクリメンタルエンコーダと、
前記回転体の回転に応じて位相差π/2のC,D相の正弦波信号またはパルス信号を発生し、前記第1のインクリメンタルエンコーダとは回転体の1回転当たりで発生する正弦波数またはパルス数が1つ異なる第2のインクリメンタルエンコーダと、
前記A,B相のパルス内位相(AB)と前記C,D相のパルス内位相(CD)の位相差(BD)を前記回転体の1回転中の回転位置(位相)の絶対値として検出する回転位置検出回路とを備えたことを特徴とする。
(1) a first incremental encoder that generates an A or B phase sine wave signal or pulse signal having a phase difference of π / 2 according to the rotation of a rotating body that is a rotational position detection target;
A sine wave signal or pulse signal having a phase difference of π / 2 is generated according to the rotation of the rotating body, and the first incremental encoder is the number of sine waves or pulses generated per one rotation of the rotating body. A second incremental encoder having a different number,
The phase difference (BD) between the A and B phase phases (AB) and the C and D phase phases (CD) is detected as the absolute value of the rotational position (phase) of the rotating body during one rotation. And a rotational position detecting circuit.

(2)回転位置検出対象となるモータの回転に応じて位相差π/2のA,B相の正弦波信号またはパルス信号を発生する第1のインクリメンタルエンコーダと、
前記モータの回転に応じて位相差π/2のC,D相の正弦波信号またはパルス信号を発生し、前記第1のインクリメンタルエンコーダとはモータの1回転当たりで発生する正弦波数またはパルス数がモータの極対数だけ異なる第2のインクリメンタルエンコーダと、
前記A,B相のパルス内位相(AB)と前記C,D相のパルス内位相(CD)の位相差(BD)を前記モータの1極当たりの電気角(位相)の絶対値として検出する回転位置検出回路とを備えたことを特徴とする。
(2) a first incremental encoder that generates an A or B phase sine wave signal or pulse signal having a phase difference of π / 2 according to the rotation of a motor that is a rotational position detection target;
C and D phase sine wave signals or pulse signals with a phase difference of π / 2 are generated according to the rotation of the motor. The first incremental encoder has a sine wave number or a pulse number generated per motor rotation. A second incremental encoder that differs by the number of pole pairs of the motor;
The phase difference (BD) between the A and B phase phases (AB) and the C and D phase phases (CD) is detected as the absolute value of the electrical angle (phase) per pole of the motor. And a rotational position detection circuit.

(3)前記回転位置検出回路は、
前記パルス内位相(AB)、(CD)と回転体またはモータの磁極位置に対する前記インクリメンタルエンコーダのセンサの取り付け位置補正量(E)を求める位置補正量演算器と、
前記位相差(BD)に前記取り付け位置補正量(E)を加算して前記回転体またはモータの基準位置に絶対値の回転位置検出信号を合わせた補正をする加算器と、
を備えたことを特徴とする。
(3) The rotational position detection circuit includes:
A position correction amount calculator for obtaining a correction position (E) of the sensor of the incremental encoder with respect to the phase (AB), (CD) in the pulse and the magnetic pole position of the rotating body or the motor;
An adder for adding the attachment position correction amount (E) to the phase difference (BD) and correcting the absolute position of the rotation position detection signal to the reference position of the rotating body or motor;
It is provided with.

(4)前記回転位置検出回路は、前記回転体またはモータの回転に対して、前記A,B,C,D相の信号変化から、少なくとも2つの相までの断線を検出する断線検出部を備えたことを特徴とする。   (4) The rotational position detection circuit includes a disconnection detection unit that detects disconnection from at least two phases to a rotation of the rotating body or the motor from a signal change of the A, B, C, and D phases. It is characterized by that.

以上のとおり、本発明によれば、回転位置検出対象となる回転体の1回転当りに発生する正弦波数またはパルス数が互いに1つまたは回転体の極対数だけ異なる2つのインクリメンタルエンコーダでA/B相信号とC/D相信号を得、A/B相のパルス内位相とC/D相のパルス内位相の位相差から、1回転中の回転位置(位相)または電気角の絶対値として検出するようにしたため、2つの安価なインクリメンタルエンコーダを使用して回転体の回転位置を絶対値で検出でき、しかも広い速度範囲で回転位置を精度良く検出できる。   As described above, according to the present invention, two incremental encoders differing in the number of sine waves or pulses generated per rotation of a rotating body that is a rotational position detection target from each other or by the number of pole pairs of the rotating body. Phase signal and C / D phase signal are obtained and detected as the rotational position (phase) or absolute value of electrical angle during one rotation from the phase difference between the A / B phase pulse and the C / D phase pulse. As a result, the rotational position of the rotating body can be detected as an absolute value using two inexpensive incremental encoders, and the rotational position can be accurately detected in a wide speed range.

(実施形態1)
図1は、本実施形態を示す回転位置検出装置の構成図である。モータなど、回転位置検出対象とする回転体の出力軸1には2つの歯車2,3を軸支し、これら歯車2,3の外周面には半径方向にそれぞれ電磁式または光学式の歯センサ4,5を配置し、これら歯車2,3と歯センサ4,5の組み合わせで2つの正弦波出力エンコーダを構成する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a rotational position detection device showing the present embodiment. Two gears 2 and 3 are pivotally supported on the output shaft 1 of a rotating body whose rotational position is to be detected, such as a motor, and electromagnetic or optical tooth sensors are respectively radially provided on the outer peripheral surfaces of these gears 2 and 3. 4 and 5 are arranged, and the combination of the gears 2 and 3 and the tooth sensors 4 and 5 constitutes two sine wave output encoders.

回転位置検出回路は、歯センサ4、5からのA/B相、C/D相の正弦波信号をサンプリングしてディジタル信号に変換するA/D変換器6,7と、A/D変換器6、7の変換出力からA/B相パルス内位相(AB)、C/D相パルス内位相(CD)を検出するパルス内位相検出器8,9と、これらパルス内位相(AB)と(CD)の位相差(BD)を求めて絶対値の回転位置検出信号を得る減算器10と、パルス内位相(AB)、(CD)と回転体の磁極位置に対する歯センサ(インクリメンタルエンコーダのセンサ)4,5の取り付け位置補正量(E)を求める位置補正量演算器11と、絶対値の回転位置検出信号(位相差BD)に取り付け位置補正量(E)を加算して回転体の磁極位置に絶対値の回転位置検出信号を合わせた補正をする加算器12で構成する。   The rotational position detection circuit includes A / D converters 6 and 7 for sampling A / B phase and C / D phase sine wave signals from the tooth sensors 4 and 5 and converting them into digital signals, and an A / D converter. In-pulse phase detectors 8 and 9 for detecting the A / B phase in-pulse phase (AB) and the C / D phase in-pulse phase (CD) from the converted outputs of 6 and 7, and the in-pulse phase (AB) ( Subtractor 10 for obtaining a rotational position detection signal of an absolute value by obtaining a phase difference (BD) of CD), and a tooth sensor (incremental encoder sensor) for the phase (AB), (CD) and the magnetic pole position of the rotating body in the pulse. The position correction amount calculator 11 that calculates the attachment position correction amount (E) of 4 and 5 and the attachment position correction amount (E) are added to the absolute rotation position detection signal (phase difference BD) to obtain the magnetic pole position of the rotating body. Correct the absolute rotation position detection signal to Constituted by an adder 12.

ここでは、A相、B相,C相、D相の各出力が正弦波である正弦波出力エンコーダで動作を説明する。歯車2と歯センサ4は歯車の回転に従って90度位相差をもつA/B相の正弦波信号を発生し、歯車3と歯センサ5は歯車の回転に従って90度位相差をもつC/D相の正弦波信号を発生する。さらに、C/D相用の歯車3の歯数がA/B相用の歯車2と1つだけ異なる構成とする。   Here, the operation will be described with a sine wave output encoder in which the outputs of the A phase, the B phase, the C phase, and the D phase are sine waves. The gear 2 and the tooth sensor 4 generate an A / B phase sine wave signal having a phase difference of 90 degrees according to the rotation of the gear, and the gear 3 and the tooth sensor 5 are a C / D phase having a phase difference of 90 degrees according to the rotation of the gear. Generates a sine wave signal. Further, the number of teeth of the C / D phase gear 3 is different from that of the A / B phase gear 2 by one.

A/B相の歯数をNとし、1個の歯で360度の信号を発生させることができれば、歯センサ4は、軸1の機械的な1回転で360×N度の信号を発生することができる。一方、C/D相の歯数をA/B相に比べ1個少ないN−1とすれば、機械的1回転で360×(N−1)度の信号を発生できるので、これらの位相差(360度)を用いて1回転中の回転位置(位相)を絶対値で検出できる。   If the number of teeth in the A / B phase is N and a signal of 360 degrees can be generated with one tooth, the tooth sensor 4 generates a signal of 360 × N degrees with one mechanical rotation of the shaft 1. be able to. On the other hand, if the number of teeth in the C / D phase is N-1, which is one less than that in the A / B phase, a signal of 360 × (N−1) degrees can be generated by one mechanical rotation. The rotational position (phase) during one rotation can be detected as an absolute value using (360 degrees).

例えば、A/B相を発生する歯車2の歯数を12個として1回転当たり12パルスを出力し、C/D相を発生する歯車3の歯数を11個として1回転当たり11パルスを出力する場合、各部の信号波形は図2に示すようになる。A/B相から得られる正弦波出力から、歯1個当りで360度を出力するA/B相パルス内位相(AB)を求める。A/B相から180度周期のtan-1(B相振幅/A相振幅)を求め、A相が正のときは90度加算し、負のときは270度加算すると、図2に示すA/B相パルス内位相(AB)を求めることができる。同様に、C/D相からもC/D相パルス内位相(CD)を求めることができる。そして、A/B相パルス内位相(AB)とC/D相パルス内位相(CD)の位相差を求める、図3の位相差(BD)に示すようになる。 For example, the number of teeth of the gear 2 that generates the A / B phase is 12 and 12 pulses are output per rotation, and the number of teeth of the gear 3 that generates the C / D phase is 11 and 11 pulses are output per rotation. In this case, the signal waveform of each part is as shown in FIG. From the sine wave output obtained from the A / B phase, an A / B phase intra-pulse phase (AB) that outputs 360 degrees per tooth is obtained. When tan −1 (B phase amplitude / A phase amplitude) having a cycle of 180 degrees is obtained from the A / B phase, 90 degrees is added when the A phase is positive, and 270 degrees is added when the A phase is negative. / B phase in pulse (AB) can be obtained. Similarly, the phase (CD) in the C / D phase pulse can be obtained from the C / D phase. Then, the phase difference between the A / B phase pulse phase (AB) and the C / D phase pulse phase (CD) is obtained as shown in the phase difference (BD) of FIG.

図3に示すパルス内位相の位相差(BD)波形は、横軸をXとしてパルス内位相(AB)と(CD)の交点を横軸表現でX1、X2、…、X21とすると、0度〜360度の各期間の検出位相(Y軸)と機械的回転位置(X軸)を表す式は図表1に示すように、(AB)>(CD)の時は式Y=Xで表すことができ、(CD)>(AB)のときはY=X−360度であらわすことができる。検出位相と機械的1回転の位置は式をY=Xとすることが必要で、このため、(CD)>(AB)のときは+360を加算するような補正(E)をすることで、1回転中の位置が分かり、インクリメンタルエンコーダにおいても、インバータ装置の電源起動時に回転位置が分かる。   The phase difference (BD) waveform of the intra-pulse phase shown in FIG. 3 is 0 degrees when the horizontal axis is X and the intersection of the intra-pulse phase (AB) and (CD) is X1, X2,. As shown in Figure 1, the expression representing the detection phase (Y-axis) and mechanical rotation position (X-axis) for each period of ˜360 degrees should be expressed as Y = X when (AB)> (CD). When (CD)> (AB), it can be expressed as Y = X-360 degrees. The detection phase and the position of one mechanical rotation need to be set to Y = X. Therefore, when (CD)> (AB), correction (E) to add +360 is performed. The position during one rotation is known, and the rotational position is also known when the inverter device is powered on even in the incremental encoder.

Figure 2010014410
Figure 2010014410

(実施形態2)
モータの位置を検出する場合、1回転で0〜360度の機械角を検出したい場合と、モータの極対数当りで、0〜360度の電気角を検出したい場合がある。この場合、実施形態1で示したように、極対数だけ歯数を減らすことにより、1回転で(360度×極対数)の機械角を検出でき、1極当り0〜360度の電気角を検出できる。
(Embodiment 2)
When detecting the position of the motor, there are a case where it is desired to detect a mechanical angle of 0 to 360 degrees per rotation and a case where it is desired to detect an electrical angle of 0 to 360 degrees per the number of pole pairs of the motor. In this case, as shown in the first embodiment, by reducing the number of teeth by the number of pole pairs, a mechanical angle of (360 degrees × number of pole pairs) can be detected by one rotation, and an electrical angle of 0 to 360 degrees per pole can be detected. It can be detected.

本実施形態では、図1における歯車2に対して歯車3の歯数をモータの極対数だけ減らした構成とすることにより、モータの1極当たり0〜360度の電気角を検出する。   In the present embodiment, an electrical angle of 0 to 360 degrees per one pole of the motor is detected by reducing the number of teeth of the gear 3 by the number of pole pairs of the motor with respect to the gear 2 in FIG.

例えば、モータが4極(=極対数2)で、A/B相が歯数12個の場合の各部波形は図4に示すようになる。この場合、A/B相の歯数が12個であるため出力パルスは12となるのに対し、C/D相の歯数は10個にしてその出力パルスは10となっている。   For example, when the motor has 4 poles (= pole pair number 2) and the A / B phase has 12 teeth, each part waveform is as shown in FIG. In this case, since the number of teeth in the A / B phase is 12, the output pulse is 12, whereas the number of teeth in the C / D phase is 10 and the output pulse is 10.

また、A/B相パルス内位相(AB)とC/D相パルス内位相(CD)の差をとると、図5に示す位相差(BD)になる。   Further, when the difference between the phase in the A / B phase pulse (AB) and the phase in the C / D phase pulse (CD) is taken, the phase difference (BD) shown in FIG. 5 is obtained.

したがって、本実施形態では、実施形態1と同じアルゴリズムでパルス内位相差=回転位置を求めることができる。   Therefore, in this embodiment, the in-pulse phase difference = rotation position can be obtained by the same algorithm as in the first embodiment.

(実施形態3)
実施形態1,2では、歯車2,3と歯センサ4,5の2つの検出系統を持つことで、回転体の位置及び速度検出を2系統同時に持つことができる。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the two detection systems of the gears 2 and 3 and the tooth sensors 4 and 5 can be used to simultaneously detect the position and speed of the rotating body.

本実施形態では、2つの検出系統を利用することにより、図6に示すように、回転位置検出回路に追加する断線検出部13によって、モータ回転時においてA/B/C/D相の信号変化から少なくとも2線までの断線を検出するものである。   In the present embodiment, by using two detection systems, as shown in FIG. 6, the A / B / C / D phase signal changes during motor rotation by the disconnection detection unit 13 added to the rotational position detection circuit. To at least two lines are detected.

モータ回転に対して、4相全てが時々刻々と変化しているため、2線まで断線してもそれ以外の2線で回転していることを検出できるため、断線検出部13はA/B/C/D相のデータから2線までの断線を検出する。この点、A/B相しか使用しない従来装置の場合には、モータが停止しているか、回転しているか判断つかないため、検出できない場合があるが、本実施形態ではモータの停止/回転にかかわらずに断線を検出できる。   Since all four phases change from moment to moment with respect to the motor rotation, it is possible to detect that the rotation is performed with the other two wires even if the second wire is broken. Detects disconnection of up to 2 lines from / C / D phase data. In this regard, in the case of a conventional apparatus that uses only the A / B phase, it may be impossible to detect whether the motor is stopped or rotating. Regardless, disconnection can be detected.

なお、以上まで説明した実施形態1〜3は、A/B相の歯数12で説明したが、この歯数は実現可能な任意の正の整数であれば良い。   In addition, although Embodiment 1-3 demonstrated so far demonstrated by the number of teeth of A / B phase 12, this number of teeth should just be arbitrary positive integers which can be implement | achieved.

また、正弦波出力エンコーダの場合を示したが、パルス出力になるインクリメンタルエンコーダを使って同様の作用効果を得ることができる。この場合、A/D変換器6,7はA/B相信号、C/D相信号に対して比較器で二値化することで済む。   Further, although the case of a sine wave output encoder has been shown, similar effects can be obtained by using an incremental encoder that outputs pulses. In this case, the A / D converters 6 and 7 need only binarize the A / B phase signal and the C / D phase signal with a comparator.

本発明の実施形態を示す回転位置検出装置の構成図。The block diagram of the rotation position detection apparatus which shows embodiment of this invention. 図1における各部の信号波形例。The signal waveform example of each part in FIG. 図2のパルス内位相の位相差(BD)波形例。The phase difference (BD) waveform example of the phase in a pulse of FIG. モータの1極当り電気角検出の信号波形例。An example of a signal waveform for detecting an electrical angle per pole of a motor. 図4のパルス内位相の位相差(BD)波形例。The phase difference (BD) waveform example of the phase in a pulse of FIG. 断線検出の構成例。Configuration example of disconnection detection. インクリメンタルエンコーダの出力波形例。Example of output waveform of incremental encoder. 正弦波出力エンコーダの波形例。Waveform example of sine wave output encoder. インクリメンタルエンコーダの概略構成図。The schematic block diagram of an incremental encoder.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転体の出力軸
2、3 歯車
4、5 歯センサ
6、7 A/D変換器
8、9 パルス内位相検出器
10 減算器
11 取り付け位置補正量演算器
12 加算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body output shaft 2, 3 Gears 4, 5 Tooth sensor 6, 7 A / D converter 8, 9 In-pulse phase detector 10 Subtractor 11 Attached position correction amount calculator 12 Adder

Claims (4)

回転位置検出対象となる回転体の回転に応じて位相差π/2のA,B相の正弦波信号またはパルス信号を発生する第1のインクリメンタルエンコーダと、
前記回転体の回転に応じて位相差π/2のC,D相の正弦波信号またはパルス信号を発生し、前記第1のインクリメンタルエンコーダとは回転体の1回転当たりで発生する正弦波数またはパルス数が1つ異なる第2のインクリメンタルエンコーダと、
前記A,B相のパルス内位相(AB)と前記C,D相のパルス内位相(CD)の位相差(BD)を前記回転体の1回転中の回転位置(位相)の絶対値として検出する回転位置検出回路とを備えたことを特徴とする回転体の回転位置検出装置。
A first incremental encoder that generates A or B phase sine wave signals or pulse signals with a phase difference of π / 2 according to the rotation of a rotating body that is a rotational position detection target;
A sine wave signal or pulse signal having a phase difference of π / 2 is generated according to the rotation of the rotating body, and the first incremental encoder is the number of sine waves or pulses generated per one rotation of the rotating body. A second incremental encoder having a different number,
The phase difference (BD) between the A and B phase phases (AB) and the C and D phase phases (CD) is detected as the absolute value of the rotational position (phase) of the rotating body during one rotation. And a rotational position detection circuit for rotating the rotational body.
回転位置検出対象となるモータの回転に応じて位相差π/2のA,B相の正弦波信号またはパルス信号を発生する第1のインクリメンタルエンコーダと、
前記モータの回転に応じて位相差π/2のC,D相の正弦波信号またはパルス信号を発生し、前記第1のインクリメンタルエンコーダとはモータの1回転当たりで発生する正弦波数またはパルス数がモータの極対数だけ異なる第2のインクリメンタルエンコーダと、
前記A,B相のパルス内位相(AB)と前記C,D相のパルス内位相(CD)の位相差(BD)を前記モータの1極当たりの電気角(位相)の絶対値として検出する回転位置検出回路とを備えたことを特徴とする回転体の回転位置検出装置。
A first incremental encoder that generates an A or B phase sine wave signal or pulse signal with a phase difference of π / 2 according to the rotation of a motor that is a rotational position detection target;
C and D phase sine wave signals or pulse signals having a phase difference of π / 2 are generated in accordance with the rotation of the motor. The first incremental encoder has a sine wave number or pulse number generated per one rotation of the motor. A second incremental encoder that differs by the number of pole pairs of the motor;
The phase difference (BD) between the A and B phase phases (AB) and the C and D phase phases (CD) is detected as the absolute value of the electrical angle (phase) per pole of the motor. A rotating position detecting device for a rotating body, comprising: a rotating position detecting circuit.
前記回転位置検出回路は、
前記パルス内位相(AB)、(CD)と回転体またはモータの磁極位置に対する前記インクリメンタルエンコーダのセンサの取り付け位置補正量(E)を求める位置補正量演算器と、
前記位相差(BD)に前記取り付け位置補正量(E)を加算して前記回転体またはモータの基準位置に絶対値の回転位置検出信号を合わせた補正をする加算器と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の回転体の回転位置検出装置。
The rotational position detection circuit
A position correction amount calculator for obtaining a correction position (E) of the sensor of the incremental encoder with respect to the in-pulse phase (AB), (CD) and the magnetic pole position of the rotating body or motor;
An adder for adding the attachment position correction amount (E) to the phase difference (BD) and correcting the absolute position of the rotation position detection signal to the reference position of the rotating body or motor;
The rotational position detecting device for a rotating body according to claim 1 or 2, further comprising:
前記回転位置検出回路は、前記回転体またはモータの回転に対して、前記A,B,C,D相の信号変化から、少なくとも2つの相までの断線を検出する断線検出部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の回転体の回転位置検出装置。   The rotational position detection circuit includes a disconnection detection unit that detects disconnection from at least two phases to signal rotations of the A, B, C, and D phases with respect to rotation of the rotating body or motor. The rotational position detecting device for a rotating body according to claim 1 or 2, characterized in that:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012088276A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Rotation detector
US10312836B2 (en) 2016-04-25 2019-06-04 Lsis Co., Ltd. Disconnection detection apparatus of sinusoidal wave signal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07218288A (en) * 1994-01-28 1995-08-18 Mitsubishi Electric Corp Absolute position detector and its error correcting method
JP2001183169A (en) * 1999-12-24 2001-07-06 Oriental Motor Co Ltd Position detector
JP2007333658A (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyota Motor Corp Rotation angle detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07218288A (en) * 1994-01-28 1995-08-18 Mitsubishi Electric Corp Absolute position detector and its error correcting method
JP2001183169A (en) * 1999-12-24 2001-07-06 Oriental Motor Co Ltd Position detector
JP2007333658A (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyota Motor Corp Rotation angle detector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012088276A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Rotation detector
US10312836B2 (en) 2016-04-25 2019-06-04 Lsis Co., Ltd. Disconnection detection apparatus of sinusoidal wave signal

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