JP2012185106A - 位置検出装置およびモータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置検出部(エンコーダ1、ホールIC6)と、変位検出部(エンコーダ1)と、カウント部(エッジ検出部20、非整数分周器21、角度カウンタ31,32)とを備える。そして、カウント部(エッジ検出部20、非整数分周器21、角度カウンタ31,32)を、変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジが所定の区間エッジ数(分周比分母DEN)だけ到来する間に、区間エッジ数(分周比分母DEN)よりも小さい所定の非カウント数(分周比分母DENと分周比分子NUMとの差)だけ変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジをマスクしてカウントし得るように構成する。
【選択図】図1
Description
物体の位置を検出して位置信号(Z相信号encz)を出力可能な位置検出部(エンコーダ1、ホールIC6)と、位置検出部(エンコーダ1、ホールIC6)よりも高分解能で、物体の移動量に応じて変位パルス(エンコーダパルスenca)を出力可能な変位検出部(エンコーダ1)と、位置検出部(エンコーダ1、ホールIC6)からの位置信号(Z相信号encz)を基準に、変位検出部(エンコーダ1)からの変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジの数をカウントし、カウントによって得られた値を位置情報(角度情報thcnt(または角度信号thcnt))として出力するカウント部(エッジ検出部20、非整数分周器21、角度カウンタ31,32)とを備えた位置検出装置であって、上記カウント部(エッジ検出部20、非整数分周器21、角度カウンタ31,32)は、変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジが所定の区間エッジ数(分周比分母DEN)だけ到来する間に、区間エッジ数(分周比分母DEN)よりも小さい所定の非カウント数(分周比分母DENと分周比分子NUMとの差)だけ変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジをマスクしてカウントし得るように構成する。この構成によれば、変位検出部(エンコーダ1)の検出分解能を変更することなく、検出する位置情報(角度情報thcnt)の分解能を設定、変更することができる。なお、位置情報(角度情報thcnt)の分解能の設定、変更は、カウント部(エッジ検出部20、非整数分周器21、角度カウンタ31,32)において、区間エッジ数(分周比分母DEN)や非カウント数(分周比分母DENと分周比分子NUMとの差)などを適宜設定、変更することにより行う。
カウント部は、変位検出部(エンコーダ1)からの変位パルス(エンコーダパルスenca)のエッジを検出してエッジ検出パルスedgeを出力するエッジ検出部20と、エッジ検出部20からのエッジ検出パルスedgeを非整数分周してカウントパルスcntplsを出力する非整数分周器21と、位置検出部(エンコーダ1、ホールIC6)からの位置信号(Z相信号encz)を基準に、非整数分周器21からのカウントパルスcntplsの数をカウントし、カウントによって得られたカウント値を位置情報(角度情報thcnt)として出力する角度カウンタ31,32とを備えるようにする。この構成によれば、上記位置情報(角度情報thcnt)の分解能の設定、変更を実質的に行うことができる。なお、位置情報(角度情報thcnt)の分解能の設定、変更は、カウント部の非整数分周器21において、区間エッジ数(分周比分母DEN)や非カウント数(分周比分母DENと分周比分子NUMとの差)を設定、変更することや、角度カウンタ31,32において、角度情報分解能(ncnt)の値を設定、変更することなどにより行う。
変位検出部および位置検出部は、回転軸に取付けられたエンコーダ1(ロータリーエンコーダ)であり、変位パルスが、エンコーダ1のエンコーダパルスencaであり、位置信号が、回転軸の1回転に1度だけ所定の角度においてエンコーダ1が出力するZ相信号(encz)であるようにしている。この構成によれば、エンコーダ1の検出分解能を変更することなく、検出する位置情報(角度情報thcnt)の分解能を設定、変更することができる。
変位検出部は、モータ(ブラシレスモータ4)の回転軸に取付けられたエンコーダ1(ロータリーエンコーダ)であり、位置検出部は、モータ(ブラシレスモータ4)の回転子41の位置を検出するホールIC6であり、変位パルスが、エンコーダ1のエンコーダパルスencaであり、位置信号が、ホールICの出力するホール信号HU、HV、HWであるようにしている。この構成によれば、エンコーダ1の検出分解能を変更することなく、検出する位置情報(角度情報thcnt)の分解能を設定、変更することができる。
モータ(ブラシレスモータ4)の回転子41の位置を検出可能な上記位置検出装置を備えると共に、位置検出装置で検出した回転子41の位置情報(角度情報thcnt)に応じた電圧をモータ(ブラシレスモータ4)のコイル端子へ印加してモータ(ブラシレスモータ4)を回転駆動可能なモータ駆動部(ブリッジ回路5、正弦波変調部7、PMW部8、ゲート信号生成部9)を備えるようにする。この構成によれば、位置検出装置の検出分解能と、モータ駆動部の位置情報の分解能とが異なる場合においても、位置検出装置とモータ駆動部とに変更を加えることなく、モータ(ブラシレスモータ4)を回転駆動することができる。
式2)α mod β=α−(β+1)(α>βのとき)
またはα(α≦βのとき)
但し、α,βは、整数で、0>β、0≦α≦2β+1
cy=1(α>βのとき)または0(α≦βのとき)
上記した「イネーブル付フリップフロップ23」は、イネーブルenがハイの時に、図示しない上記クロックclkの立上りでデータdをラッチして、FF出力sum_dとして出力する。この実施例では、イネーブルenには上記エッジ検出部20からのエッジ検出パルスedgeを、また、データdには上記モジュロ加算器22からの加算結果sumを入力する。イネーブル付フリップフロップ23の動作の概要は、図4に示す通りである。
addru=(thcnt+adj)mod(ncnt−1)
addrv=(thcnt+adj+2*ncnt/3)mod(ncnt−1)
addrw=(thcnt+adj+ncnt/3)mod(ncnt−1)
式4)
Vu*=Vamp×cosdat[addru]
Vv*=Vamp×cosdat[addrv]
Vw*=Vamp×cosdat[addrw]
図10に示すように、正弦波変調部7は、データ読出部71と、メモリ72(記憶部)と、乗算部73とを備えている。
20 エッジ検出部
21 非整数分周器
22 モジュロ加算器
23 イネーブル付フリップフロップ
24 ディレイ(遅延回路)
25 論理積演算器
31 角度カウンタ
32 角度カウンタ
4 ブラシレスモータ
41 回転子
5 ブリッジ回路
51 上側アーム
52 下側アーム
55 スイッチング素子
56 ダイオード
6 ホールIC
7 正弦波変調部
71 データ読出部
72 メモリ
73 乗算部
8 PWM部
9 ゲート信号生成部
enca エンコーダパルス
encz Z相信号
HU、HV、HW ホール信号
NUM 分周比分子
DEN 分周比分母
edge エッジ検出パルス
edge_d 遅延信号(edgeの1clkディレイ)
clk クロック
sum_d FF出力
sum 加算結果
cy キャリ
cntpls カウントパルス
thcnt 角度情報
ncnt 角度情報分解能
cosdat[n] 正弦波データ
adj 進角量
addr_u、addr_v、addr_w
正弦波データの相対アドレスカウント(U相、V相、W相)
Vamp 電圧振幅指令値
Vu*、Vv*、Vw* 端子電圧指令値(U相、V相、W相)
Vu、Vv、Vw 端子電圧(U相、V相、W相)
Upwm、Vpwm、Wpwm PWM信号(U相、V相、W相)
UH、VH、WH ゲート信号(U相、V相、W相 上側アーム)
UL、VL、WL ゲート信号(U相、V相、W相 下側アーム)
Vc 搬送波
td 短絡防止区間Dead(デッドタイム)の長さ
tpwm PWM周期の長さ
Vcc 電源電圧
GND 接地
Claims (5)
- 物体の位置を検出して位置信号を出力可能な位置検出部と、
該位置検出部よりも高分解能で、前記物体の移動量に応じて変位パルスを出力可能な変位検出部と、
前記位置検出部からの位置信号を基準に、前記変位検出部からの変位パルスのエッジの数をカウントし、カウントによって得られた値を位置情報として出力するカウント部とを備え、
該カウント部は、前記変位パルスのエッジが所定の区間エッジ数だけ到来する間に、該区間エッジ数よりも小さい所定の非カウント数だけ変位パルスのエッジをマスクしてカウントし得るように構成されたことを特徴とする位置検出装置。 - 前記カウント部は、
前記変位検出部からの変位パルスのエッジを検出してエッジ検出パルスを出力するエッジ検出部と、
該エッジ検出部からのエッジ検出パルスを非整数分周してカウントパルスを出力する非整数分周器と、
前記位置検出部からの位置信号を基準に、前記非整数分周器からのカウントパルスの数をカウントし、カウントによって得られたカウント値を位置情報として出力する角度カウンタとを備えたことを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記変位検出部および前記位置検出部は、回転軸に取付けられたエンコーダであり、
前記変位パルスが、エンコーダのエンコーダパルスであり、
前記位置信号が、回転軸の1回転に1度だけ所定の角度においてエンコーダが出力するZ相信号であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の位置検出装置。 - 前記変位検出部は、モータの回転軸に取付けられたエンコーダであり、
前記位置検出部は、前記モータの回転子の位置を検出するホールICであり、
前記変位パルスが、エンコーダのエンコーダパルスであり、
前記位置信号が、前記ホールICの出力するホール信号であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の位置検出装置。 - モータの回転子の位置を検出可能な請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の位置検出装置を備えると共に、
前記位置検出装置で検出した回転子の位置情報に応じた電圧を前記モータのコイル端子へ印加してモータを回転駆動可能なモータ駆動部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
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