JP2016061708A - Calibration method of rotation angle sensor, calibration method of rotation angle sensor module, calibration parameter generation device, rotation angle sensor, rotation angle sensor module and program - Google Patents

Calibration method of rotation angle sensor, calibration method of rotation angle sensor module, calibration parameter generation device, rotation angle sensor, rotation angle sensor module and program Download PDF

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茂樹 岡武
Shigeki Okatake
茂樹 岡武
片岡 誠
Makoto Kataoka
誠 片岡
準也 田島
Junya Tajima
準也 田島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an angle non-linearity error specific to a rotation angle sensor and the angle non-linearity error occurring when the rotation angle sensor is assembled.SOLUTION: A calibration method of a rotation angle sensor detects a magnetic field in an X-axis direction on an X-Y plane, and a magnetic field in a Y-axis direction thereon, and detects a rotation angle on the X-Y plane of a rotation magnet rotating around a rotation axis. The calibration method of the rotation angle sensor and program are provided that comprise: an installation stage of installing the rotation angle sensor on the X-Y plane; a magnetic field application stage of, on the X-Y plane, applying to the rotation angle sensor the magnetic fields in N directions (N is an integer equal to three or more) different by an angle obtained by dividing a 360-degree angle into N equal angles, respectively; an acquisition stage of acquiring an output signal to be output in response to each application of the magnetic field in the N direction thereto; a calculation stage of calculating a calibration parameter calibrating the rotation angle sensor on the basis of the output signal; and a storage stage of causing a storage unit of the rotation angle sensor to store the calibration parameter.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本発明は、回転角センサの較正方法、回転角センサモジュールの較正方法、較正パラメータ生成装置、回転角センサ、回転角センサモジュール、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a rotation angle sensor calibration method, a rotation angle sensor module calibration method, a calibration parameter generation device, a rotation angle sensor, a rotation angle sensor module, and a program.

従来、X方向およびY方向の磁場の変化を検出し、当該検出結果に基づき、回転磁石の回転角を検出する非接触回転角センサが知られていた。そして、このような回転角センサは、角度非線形性誤差を有するので、誤差の調整および較正等が実行されていた(例えば、特許文献1〜6参照)。
特許文献1 特会2002−71381号公報
特許文献2 米国特許出願公開第2006/0290545号明細書
特許文献3 特開2011−158488号公報
特許文献4 国際公開第2007/031167号
特許文献5 特開2012−181188号公報
特許文献6 特開2007−304000号公報
Conventionally, a non-contact rotation angle sensor that detects a change in a magnetic field in the X direction and the Y direction and detects a rotation angle of a rotating magnet based on the detection result has been known. And since such a rotation angle sensor has an angle nonlinearity error, adjustment and calibration of an error, etc. were performed (for example, refer to patent documents 1-6).
Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2002-71381 Patent Document 2 US Patent Application Publication No. 2006/0290545 Patent Document 3 JP 2011-158488 A Patent Document 4 International Publication No. 2007/031167 Patent Document 5 JP 2012 JP-A No. 181188 Patent Document 6 JP 2007-304000 A

しかしながら、較正された回転角センサは、回転角センサモジュールとして磁石等と組み合わされた場合に、磁石との配置に組み立て誤差等が生じると、当該組み立て誤差によって角度非線形性誤差を生じさせてしまう。したがって、回転角センサの角度非線形性誤差と、モジュールとして組み立てた場合に発生する角度非線形性誤差とを、それぞれ容易に較正する方法および装置が望まれていた。   However, when the calibrated rotation angle sensor is combined with a magnet or the like as the rotation angle sensor module, if an assembly error or the like occurs in the arrangement with the magnet, an angle nonlinearity error is caused by the assembly error. Therefore, a method and an apparatus for easily calibrating the angular nonlinearity error of the rotation angle sensor and the angular nonlinearity error generated when assembled as a module have been desired.

本発明の第1の態様においては、XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転軸回りに回転する回転磁石のXY平面における回転角を検出する回転角センサの較正方法であって、XY平面上に回転角センサを設置する設置段階とXY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、回転角センサにそれぞれ印加する磁場印加段階と、N方向の磁場をそれぞれ印加することに応じて出力される出力信号を回転角センサから取得する取得段階と、出力信号に基づいて、回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出段階と、較正パラメータを回転角センサの記憶部に記憶させる記憶段階と、を備える回転角センサの較正方法およびプログラムを提供する。   In the first aspect of the present invention, the rotation angle sensor detects the rotation angle in the XY plane of the rotating magnet that rotates around the rotation axis by detecting the magnetic field in the X-axis direction and the magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane. In a calibration method, a magnetic field in an N direction (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle equal to 360 degrees divided into N on the XY plane and an installation stage in which the rotation angle sensor is installed on the XY plane, A magnetic field application step for applying to each rotation angle sensor, an acquisition step for acquiring an output signal output in response to each application of a magnetic field in the N direction from the rotation angle sensor, and a rotation angle sensor based on the output signal A rotation angle sensor calibration method and program comprising: a calculation step for calculating a calibration parameter to be calibrated; and a storage step for storing the calibration parameter in a storage unit of the rotation angle sensor.

本発明の第2の態様においては、回転軸回りに回転する回転磁石と、XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転磁石のXY平面における回転角を検出する回転角センサと、を備える回転角センサモジュールの較正方法であって、回転磁石を、360度をN等分した角度ずつ回転させ、方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、回転角センサにそれぞれ印加する磁場印加段階と、N方向の磁場をそれぞれ印加することに応じて出力される出力信号を回転角センサから取得する取得段階と、出力信号に基づいて、回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出段階と、較正パラメータを回転角センサの記憶部に記憶させる記憶段階と、を備える回転角センサモジュールの較正方法およびプログラムを提供する。   In the second aspect of the present invention, the rotation angle of the rotating magnet in the XY plane is detected by detecting the rotating magnet rotating around the rotation axis, the magnetic field in the X-axis direction on the XY plane, and the magnetic field in the Y-axis direction. A rotation angle sensor module comprising a rotation angle sensor, wherein the rotation magnet is rotated by 360 degrees by an angle equal to N, and magnetic fields in N directions (N is an integer of 3 or more) having different directions are rotated. A magnetic field application step for applying to the rotation angle sensor; an acquisition step for acquiring an output signal output in response to each application of a magnetic field in the N direction; and a rotation angle sensor based on the output signal. A calculation method for calculating a calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor, and a storage step for storing the calibration parameter in a storage unit of the rotation angle sensor. To provide.

本発明の第3の態様においては、XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転軸回りに回転する回転磁石のXY平面における回転角を検出する回転角センサの出力信号を取得する取得部と、出力信号に基づいて、回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出部と、較正パラメータを回転角センサの記憶部に供給して記憶させるパラメータ供給部と、を備え、取得部は、XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場が、回転角センサにそれぞれ印加したことに応じて出力される出力信号を回転角センサから取得する、較正パラメータ生成装置を提供する。   In the third aspect of the present invention, the rotation angle sensor detects the rotation angle in the XY plane of the rotating magnet that rotates around the rotation axis by detecting the magnetic field in the X-axis direction and the magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane. An acquisition unit that acquires an output signal, a calculation unit that calculates a calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor based on the output signal, a parameter supply unit that supplies and stores the calibration parameter in the storage unit of the rotation angle sensor, The acquisition unit outputs in response to application of magnetic fields in N directions (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle obtained by equally dividing 360 degrees into N on the XY plane. Provided is a calibration parameter generation device that obtains an output signal to be output from a rotation angle sensor.

本発明の第4の態様においては、X軸方向の磁場を磁電変換してX軸方向の磁場検出信号を出力するX軸信号出力部と、Y軸方向の磁場を磁電変換してY軸方向の磁場検出信号を出力するY軸信号出力部と、角度信号の誤差を較正するための少なくとも1つの較正パラメータを記憶する記憶部と、較正パラメータに基づいて、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の誤差を補正してX軸方向およびY軸方向の誤差補正信号をそれぞれ出力する誤差補正部と、X軸方向およびY軸方向の誤差補正信号に基づいて、補正した角度信号を算出する角度信号算出部と、を備える回転角センサおよび回転角センサモジュールを提供する。   In the fourth aspect of the present invention, an X-axis signal output unit that outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction by magnetoelectrically converting the magnetic field in the X-axis direction, and a Y-axis direction by magnetoelectrically converting the magnetic field in the Y-axis direction. A Y-axis signal output unit that outputs a magnetic field detection signal of the sensor, a storage unit that stores at least one calibration parameter for calibrating the error of the angle signal, and magnetic fields in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the calibration parameter An error correction unit that corrects an error in the detection signal and outputs error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a corrected angle signal is calculated based on the error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. An angle signal calculation unit and a rotation angle sensor and a rotation angle sensor module are provided.

本発明の第5の態様においては、X軸方向の磁場を磁電変換してX軸方向の磁場検出信号を出力するX軸信号出力部と、Y軸方向の磁場を磁電変換してY軸方向の磁場検出信号を出力するY軸信号出力部と、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号に基づいて、角度信号を算出する角度信号算出部と、角度信号の誤差を較正するための少なくとも1つの較正パラメータを記憶する記憶部と、較正パラメータに基づいて、角度信号の誤差を補正する誤差補正部と、を備える回転角センサおよび回転角センサモジュールを提供する。   In the fifth aspect of the present invention, an X-axis signal output unit that outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction by magnetoelectrically converting the magnetic field in the X-axis direction, and a Y-axis direction by magnetoelectrically converting the magnetic field in the Y-axis direction. A Y-axis signal output unit that outputs a magnetic field detection signal of the X-axis, an angle signal calculation unit that calculates an angle signal based on the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction, and at least for calibrating the error of the angle signal Provided are a rotation angle sensor and a rotation angle sensor module including a storage unit that stores one calibration parameter, and an error correction unit that corrects an error of an angle signal based on the calibration parameter.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る回転角センサ100の構成例を示す。The structural example of the rotation angle sensor 100 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係る第1ホール素子対110が第1方向の磁界を検出する場合の一例を示す。An example in which the first Hall element pair 110 according to the present embodiment detects a magnetic field in the first direction is shown. 回転角センサ100の一例を、当該回転角センサ100内部の回路の概略構成と共に示す。An example of the rotation angle sensor 100 is shown together with a schematic configuration of a circuit inside the rotation angle sensor 100. X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。An example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os — x in the X-axis direction is shown. X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の振幅の一例を示す。An example of the amplitude of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_x in the X-axis direction is shown. X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。An example of an angular non-linearity error of a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os — x in the X-axis direction is shown. Y軸方向のオフセットVos_yを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。An example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_y in the Y-axis direction is shown. Y軸方向のオフセットVos_yを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。An example of an angular non-linearity error of a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_y in the Y-axis direction is shown. 磁気感度のミスマッチを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。An example of Hall electromotive force signals (V X , V Y ) having a magnetic sensitivity mismatch is shown. 磁気感度のミスマッチを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。An example of an angular nonlinearity error of Hall electromotive force signals (V X , V Y ) having a magnetic sensitivity mismatch is shown. 非直交性誤差αを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。An example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a non-orthogonal error α is shown. 非直交性誤差αを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。An example of an angular non-linearity error of a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a non-orthogonal error α will be shown. 本実施形態に係る回転角センサ100の一例を較正パラメータ生成装置200と共に示す。An example of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment is shown together with the calibration parameter generation device 200. 本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200の第1の動作フローを示す。The 1st operation | movement flow of the calibration parameter production | generation apparatus 200 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係る磁場印加装置30を、回転角センサ100および較正パラメータ生成装置200と共に示す。A magnetic field application device 30 according to the present embodiment is shown together with a rotation angle sensor 100 and a calibration parameter generation device 200. 本実施形態に係る磁場印加装置30が、回転角センサ100に印加する磁場の第1の例を示す。The magnetic field application apparatus 30 which concerns on this embodiment shows the 1st example of the magnetic field applied to the rotation angle sensor 100. FIG. 本実施形態に係る磁場印加装置30が、回転角センサ100に印加する磁場の第2の例を示す。The magnetic field application apparatus 30 which concerns on this embodiment shows the 2nd example of the magnetic field applied to the rotation angle sensor 100. FIG. 本実施形態に係る回転角センサ100の変形例を、対応する較正パラメータ生成装置200と共に示す。A modification of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment is shown together with a corresponding calibration parameter generation device 200. 本実施形態に係る回転角センサモジュール300の一例を較正パラメータ生成装置200と共に示す。An example of the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment is shown together with the calibration parameter generation device 200. 本実施形態に係る回転角センサモジュール300に中心軸ずれが生じた組み立て誤差の一例を示す。An example of an assembly error in which a center axis shift has occurred in the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角センサモジュール300に偏芯が生じた組み立て誤差の一例を示す。An example of an assembly error in which eccentricity has occurred in the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角センサモジュール300に回転磁石410の傾きが生じた組み立て誤差の一例を示す。An example of an assembly error in which the rotation magnet 410 is inclined in the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment is shown. 本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200の第2の動作フローを示す。The 2nd operation | movement flow of the calibration parameter production | generation apparatus 200 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態の回転磁石410の回転位置の第1の例を示す。The 1st example of the rotation position of the rotating magnet 410 of this embodiment is shown. 本実施形態の回転磁石410の回転位置の第2の例を示す。The 2nd example of the rotation position of the rotating magnet 410 of this embodiment is shown. 理想的な回転角センサモジュール300の回転角センサ100に、8方向の磁場をそれぞれ印加した例を示す。An example in which magnetic fields in eight directions are applied to the rotation angle sensor 100 of the ideal rotation angle sensor module 300 will be described. 中心軸ずれの組み立て誤差を有する回転角センサモジュール300の回転角センサ100に、8方向の磁場をそれぞれ印加した例を示す。The example which applied the magnetic field of 8 directions to the rotation angle sensor 100 of the rotation angle sensor module 300 which has an assembly error of a center axis | shaft deviation, respectively is shown. 中心軸ずれを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。An example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a center axis deviation is shown. 本実施形態に係る回転角センサモジュール300が発生させる角度非線形性誤差をシミュレーションした結果の一例を示す。An example of the result of having simulated the angle nonlinearity error which rotation angle sensor module 300 concerning this embodiment generates is shown. 本実施形態に係る取得部210が、当該回転角センサ100から取得した磁場検出信号(V(θ),V(θ))の一例を示す。An example of a magnetic field detection signal (V Xn ), V Yn )) acquired by the acquisition unit 210 according to the present embodiment from the rotation angle sensor 100 is shown. 本実施形態に係る回転角センサ100の角度非線形誤差の測定結果の一例を示す。An example of the measurement result of the angle nonlinear error of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角センサ100が較正を実行した後の角度非線形誤差を示す。The angular nonlinear error after the rotation angle sensor 100 which concerns on this embodiment performs calibration is shown. 本実施形態に係る回転角センサ100の角度非線形誤差の測定結果の一例を示す。An example of the measurement result of the angle nonlinear error of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角センサ100が較正を実行した後の角度非線形誤差を示す。The angular nonlinear error after the rotation angle sensor 100 which concerns on this embodiment performs calibration is shown. 本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200として機能するコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。An example of a hardware configuration of a computer 1900 functioning as the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本実施形態に係る回転角センサ100の構成例を示す。回転角センサ100は、例えば、当該センサの近傍において回転軸を中心に回転する回転磁石の回転角を非接触で検出する。回転角センサ100は、基板10と、第1ホール素子対110と、第2ホール素子対120と、磁気収束板130と、を備える。   FIG. 1 shows a configuration example of a rotation angle sensor 100 according to the present embodiment. The rotation angle sensor 100 detects, for example, the rotation angle of a rotating magnet that rotates around the rotation axis in the vicinity of the sensor without contact. The rotation angle sensor 100 includes a substrate 10, a first Hall element pair 110, a second Hall element pair 120, and a magnetic convergence plate 130.

基板10は、シリコン等の半導体によって形成され、半導体回路および半導体素子等を含む。基板10は、ICチップであってよく、この場合、端子を備え、外部の基板、回路、および配線等と電気的に接続される。図1において、基板10の一方の表面を、X軸およびY軸を有するXY面とし、XY面に垂直な軸をZ軸とした。即ち、X、Y、Z軸は互いに直交する座標系である。   The substrate 10 is formed of a semiconductor such as silicon and includes a semiconductor circuit and a semiconductor element. The substrate 10 may be an IC chip. In this case, the substrate 10 includes a terminal and is electrically connected to an external substrate, circuit, wiring, and the like. In FIG. 1, one surface of the substrate 10 is an XY plane having an X axis and a Y axis, and an axis perpendicular to the XY plane is a Z axis. That is, the X, Y, and Z axes are coordinate systems orthogonal to each other.

第1ホール素子対110は、基板10上に形成され、当該基板10に形成された回路等と接続される。第1ホール素子対110は、一例として、第1方向に配置される。ここで、本実施形態における第1方向は、図1におけるX軸方向(第1の軸)である。第1ホール素子対110は、第1ホール素子112と第2ホール素子114とを有し、X軸に平行に(例えばX軸上に)当該2つのホール素子が配置される。   The first Hall element pair 110 is formed on the substrate 10 and connected to a circuit or the like formed on the substrate 10. As an example, the first Hall element pair 110 is arranged in the first direction. Here, the first direction in the present embodiment is the X-axis direction (first axis) in FIG. The first Hall element pair 110 includes a first Hall element 112 and a second Hall element 114, and the two Hall elements are arranged in parallel to the X axis (for example, on the X axis).

第1ホール素子112および第2ホール素子114は、一例として、X軸方向に電流を流すとZ軸方向に入力する磁場に応じたY軸方向の起電力(ホール効果)を発生させる素子である。第1ホール素子112および第2ホール素子114は、半導体等で形成されてよい。   As an example, the first Hall element 112 and the second Hall element 114 are elements that generate an electromotive force (Hall effect) in the Y-axis direction corresponding to a magnetic field input in the Z-axis direction when a current flows in the X-axis direction. . The first hall element 112 and the second hall element 114 may be formed of a semiconductor or the like.

第1ホール素子112および第2ホール素子114は、一例として、基板10上において、Y軸に対して線対称に配置される。これに代えて、第1ホール素子112および第2ホール素子114は、基板10上において、原点に対して点対称に配置されてもよい。本実施例において、第1ホール素子112および第2ホール素子114がY軸に対して線対称に配置される例を説明する。   As an example, the first Hall element 112 and the second Hall element 114 are arranged line-symmetrically with respect to the Y axis on the substrate 10. Alternatively, the first Hall element 112 and the second Hall element 114 may be arranged point-symmetrically with respect to the origin on the substrate 10. In the present embodiment, an example in which the first Hall element 112 and the second Hall element 114 are arranged symmetrically with respect to the Y axis will be described.

第2ホール素子対120は、第1ホール素子対110と同様に、基板10上に形成され、当該基板10に形成された回路等と接続される。第2ホール素子対120は、一例として、第2方向に配置される。ここで、本実施形態における第2方向は、図1におけるY軸方向(第2の軸)である。また、第3方向は、図1におけるZ軸方向(第3の軸)である。第2ホール素子対120は、第3ホール素子122と第4ホール素子124とを有し、Y軸に平行に(例えばY軸上に)当該2つのホール素子が配置される。   Similar to the first Hall element pair 110, the second Hall element pair 120 is formed on the substrate 10 and connected to a circuit or the like formed on the substrate 10. For example, the second Hall element pair 120 is arranged in the second direction. Here, the second direction in the present embodiment is the Y-axis direction (second axis) in FIG. The third direction is the Z-axis direction (third axis) in FIG. The second Hall element pair 120 includes a third Hall element 122 and a fourth Hall element 124, and the two Hall elements are arranged in parallel to the Y axis (for example, on the Y axis).

第3ホール素子122および第4ホール素子124は、一例として、Y軸方向に電流を流すとZ軸方向に入力する磁場に応じたX軸方向の起電力(ホール効果)を生じさせる素子である。第3ホール素子122および第4ホール素子124は、一例として、基板10上において、X軸に対して線対称に配置される。これに代えて、第3ホール素子122および第4ホール素子124は、基板10上において、原点に対して点対称に配置されてもよい。本実施例において、第3ホール素子122および第4ホール素子124がX軸に対して線対称に配置される例を説明する。   As an example, the third Hall element 122 and the fourth Hall element 124 are elements that generate an electromotive force (Hall effect) in the X-axis direction corresponding to a magnetic field input in the Z-axis direction when a current flows in the Y-axis direction. . As an example, the third Hall element 122 and the fourth Hall element 124 are arranged symmetrically with respect to the X axis on the substrate 10. Alternatively, the third Hall element 122 and the fourth Hall element 124 may be arranged point-symmetrically with respect to the origin on the substrate 10. In the present embodiment, an example in which the third Hall element 122 and the fourth Hall element 124 are arranged symmetrically with respect to the X axis will be described.

以上の第1ホール素子対110および第2ホール素子対120は、オフセット出力をキャンセルすべく、X軸方向の通電およびY軸方向の通電をそれぞれ交互に実行されてもよい。このようなオフセットのキャンセル方法は、Spinning Current法として既知である。   The first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 may be alternately energized in the X-axis direction and in the Y-axis direction in order to cancel the offset output. Such an offset canceling method is known as the Spinning Current method.

磁気収束板130は、第1ホール素子対110および第2ホール素子対120の上方に配置され、回転角センサ100に入力する磁場を曲げる。磁気収束板130は、磁性材料等で形成され、例えば、X軸方向および/またはY軸方向の磁場を、Z軸方向の成分が発生するように曲げ、Z軸方向に感度を有する第1ホール素子対110および第2ホール素子対120に入力させる。磁気収束板130は、基板10の上面に形成されてよく、これに代えて、基板10の上方に、絶縁層等を介して形成されてもよい。   The magnetic flux concentrating plate 130 is disposed above the first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 and bends the magnetic field input to the rotation angle sensor 100. The magnetic converging plate 130 is formed of a magnetic material or the like, and for example, a first hole having a sensitivity in the Z-axis direction by bending a magnetic field in the X-axis direction and / or the Y-axis direction so as to generate a component in the Z-axis direction. Input is made to the element pair 110 and the second Hall element pair 120. The magnetic flux concentrating plate 130 may be formed on the upper surface of the substrate 10, or alternatively, may be formed above the substrate 10 via an insulating layer or the like.

以上の回転角センサ100は、第1ホール素子対110および第2ホール素子対120からの出力信号(ホール起電力)を外部に出力する。ここで、第1ホール素子対110および第2ホール素子対120からの出力信号は、回転磁石の回転角に応じて出力される。当該出力信号について、図2を用いて説明する。   The above rotation angle sensor 100 outputs output signals (Hall electromotive force) from the first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 to the outside. Here, output signals from the first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 are output according to the rotation angle of the rotating magnet. The output signal will be described with reference to FIG.

図2は、本実施形態に係る第1ホール素子対110が第1方向の磁界を検出する場合の一例を示す。図2において、水平方向(紙面の横方向)をX軸、垂直方向(紙面の縦方向)をZ軸方向とする。   FIG. 2 shows an example in which the first Hall element pair 110 according to the present embodiment detects a magnetic field in the first direction. In FIG. 2, the horizontal direction (the horizontal direction of the paper surface) is the X axis, and the vertical direction (the vertical direction of the paper surface) is the Z axis direction.

ここで、回転角センサ100に入力する磁場ベクトルH(H,H,H)が、磁気収束板130で曲げられ、第1ホール素子112に入力する磁束密度ベクトルB(Hall,X1)は、第1ホール素子112の位置における透磁率Mu(Hall,X1)を用いて、次式で示される。ここで、透磁率Mu(Hall,X1)は、2階のテンソル(3行3列の行列)となる。

Figure 2016061708
Here, the magnetic field vector H (H X , H Y , H Z ) input to the rotation angle sensor 100 is bent by the magnetic converging plate 130 and input to the first Hall element 112, the magnetic flux density vector B (Hall, X 1). Is expressed by the following equation using the magnetic permeability Mu (Hall, X1) at the position of the first Hall element 112. Here, the magnetic permeability Mu (Hall, X1) is a second-order tensor (matrix with 3 rows and 3 columns).
Figure 2016061708

同様に、第2ホール素子114に入力する磁束密度ベクトルB(Hall,X2)は、第2ホール素子114の位置における透磁率Mu(Hall,X2)を用いて、次式で示される。

Figure 2016061708
Similarly, the magnetic flux density vector B (Hall, X2) input to the second Hall element 114 is expressed by the following equation using the magnetic permeability Mu (Hall, X2) at the position of the second Hall element 114.
Figure 2016061708

第1ホール素子112および第2ホール素子114は、Z軸方向の磁場を検出する。したがって、第1ホール素子112および第2ホール素子114は、次式で示すように、磁気収束板130で曲げられたZ軸方向の磁束密度Bを検出することになる。

Figure 2016061708
The first hall element 112 and the second hall element 114 detect a magnetic field in the Z-axis direction. Therefore, the first Hall element 112 and the second Hall element 114, as shown in the following equation, thereby to detect the magnetic flux density B Z of the Z-axis direction that is bent by the magnetic flux concentrator 130.
Figure 2016061708

ここで、図2に示すように、回転角センサ100の上方に+X軸方向の磁場ベクトルHin(H,0,0)が入力する例を説明する。磁気収束板130は、一例として、図中の磁束密度ベクトルBのように、入力した磁場を曲げ、第1ホール素子112に+Z軸方向の磁束を入力させる。 Here, as shown in FIG. 2, an example in which a magnetic field vector H in (H X , 0, 0) in the + X-axis direction is input above the rotation angle sensor 100 will be described. As an example, the magnetic converging plate 130 bends the input magnetic field as shown by a magnetic flux density vector B in the drawing, and causes the first Hall element 112 to input a magnetic flux in the + Z-axis direction.

また、磁性材料等で形成された磁気収束板130の透磁率は、空気の透磁率と比較して値が高くなるので、空気中の磁束密度と比較して、当該磁気収束板130内の磁束密度は高くなる。例えば、第1ホール素子112の位置におけるZ軸方向の磁束密度は、次式で示すように、入力磁場Hに空気の透磁率μを乗じて得られる磁束密度に比較して、略1.4倍程度高くなる。

Figure 2016061708
Further, since the magnetic permeability of the magnetic flux concentrating plate 130 made of a magnetic material or the like is higher than the magnetic permeability of air, the magnetic flux in the magnetic converging plate 130 is compared with the magnetic flux density in the air. Density increases. For example, the magnetic flux density in the Z-axis direction at the position of the first Hall element 112 is approximately 1. as compared with the magnetic flux density obtained by multiplying the input magnetic field HZ by the air permeability μ, as shown by the following equation. About 4 times higher.
Figure 2016061708

同様に、磁気収束板130は、一例として、第2ホール素子114に−Z軸方向の磁束を発生させ、第2ホール素子114の位置におけるZ軸方向の磁束密度は、次式で示される。

Figure 2016061708
Similarly, as an example, the magnetic flux concentrating plate 130 causes the second Hall element 114 to generate a magnetic flux in the −Z-axis direction, and the magnetic flux density in the Z-axis direction at the position of the second Hall element 114 is expressed by the following equation.
Figure 2016061708

第1ホール素子112および第2ホール素子114は、このようにZ軸方向に入力する磁束密度に応じて、ホール起電力を発生させる。ここで、第1ホール素子112および第2ホール素子114が略同一形状、略同一材料で形成される場合、それぞれの磁気感度は略等しくなる。また、第1ホール素子112および第2ホール素子114に入力する磁束密度は互いに逆向きとなるので、発生するそれぞれのホール起電力は正負の符号が異なる。   The first Hall element 112 and the second Hall element 114 thus generate Hall electromotive force according to the magnetic flux density input in the Z-axis direction. Here, when the 1st Hall element 112 and the 2nd Hall element 114 are formed with substantially the same shape and the substantially same material, each magnetic sensitivity becomes substantially equal. Further, since the magnetic flux densities input to the first Hall element 112 and the second Hall element 114 are opposite to each other, the generated hall electromotive forces have different signs.

そこで、当該磁気感度をSとすると、第1ホール素子対110のホール起電力信号Vを、第1ホール素子112のホール起電力Vsig(Hall,X1)および第2ホール素子114のホール起電力Vsig(Hall,X2)の差分である次式のように定めることができる。

Figure 2016061708
Therefore, when the magnetic sensitivity is S, the Hall electromotive force signal V X of the first Hall element pair 110 is converted into the Hall electromotive force V sig (Hall, X1) of the first Hall element 112 and the Hall electromotive force of the second Hall element 114. It can be defined as the following equation, which is the difference between the power V sig (Hall, X2).
Figure 2016061708

このように、回転角センサ100は、ホール起電力信号Vを算出することで、X軸方向に入力される磁場ベクトルHin(H,0,0)に応じたホール起電力を出力することができる。また、ホール起電力信号Vを、各ホール素子のホール起電力の差分としたので、第1ホール素子112および第2ホール素子114に同一方向(+Z軸方向または−Z軸方向)で、かつ、絶対値が略同一の磁場によって生じるホール起電力は、相殺されて略零となる。 Thus, the rotation angle sensor 100 outputs the Hall electromotive force according to the magnetic field vector H in (H X , 0, 0) input in the X-axis direction by calculating the Hall electromotive force signal V X. be able to. Further, since the Hall electromotive force signal V X is the difference between the Hall electromotive forces of the Hall elements, the first Hall element 112 and the second Hall element 114 are in the same direction (+ Z axis direction or −Z axis direction), and The Hall electromotive force generated by the magnetic field having substantially the same absolute value is canceled out and becomes substantially zero.

即ち、回転角センサ100は、ホール起電力信号Vを算出することで、XZ面に平行な方向の磁場ベクトルHXZ(H,0,H)が入力しても、X軸方向の磁場ベクトルの成分H(H,0,0)に応じたホール起電力を算出することができる。また、第1ホール素子112および第2ホール素子114は、Y軸方向の磁場には感度がなく、また、磁気収束板130は、理想的にはY軸方向の磁場をZ軸方向には変換しない。したがって、回転角センサ100は、ホール起電力信号Vを算出することで、直交する3つの各成分が零ではない(任意の方向の)磁場ベクトルHXYZ(H,H,H)が入力しても、X軸方向の磁場ベクトルの成分H(H,0,0)に応じたホール起電力を検出することができる。 That is, the rotation angle sensor 100 calculates the Hall electromotive force signal V X , so that even if a magnetic field vector H XZ (H X , 0, H Z ) in a direction parallel to the XZ plane is input, The Hall electromotive force corresponding to the magnetic field vector component H X (H X , 0, 0) can be calculated. The first Hall element 112 and the second Hall element 114 are insensitive to the magnetic field in the Y-axis direction, and the magnetic focusing plate 130 ideally converts the magnetic field in the Y-axis direction into the Z-axis direction. do not do. Therefore, the rotation angle sensor 100 calculates the Hall electromotive force signal V X so that the three orthogonal components are not zero (in any direction) magnetic field vectors H XYZ (H X , H Y , H Z ). Is input, it is possible to detect the Hall electromotive force according to the component H X (H X , 0, 0) of the magnetic field vector in the X-axis direction.

同様に、Y軸方向に配列した第2ホール素子対120は、Y軸方向の磁場を算出することができる。即ち、回転角センサ100は、第2ホール素子対120を用いて、次式のホール起電力信号Vを算出することで、磁場ベクトルHXYZ(H,H,H)が入力しても、Y軸方向の磁場ベクトルの成分H(0,H,0)に応じたホール起電力を算出することができる。

Figure 2016061708
Similarly, the second Hall element pair 120 arranged in the Y-axis direction can calculate the magnetic field in the Y-axis direction. In other words, the rotation angle sensor 100 uses the second Hall element pair 120 to calculate the Hall electromotive force signal V Y of the following equation, so that the magnetic field vector H XYZ (H X , H Y , H Z ) is input. However, it is possible to calculate the Hall electromotive force according to the component H Y (0, H Y , 0) of the magnetic field vector in the Y-axis direction.
Figure 2016061708

また、同様に、第1ホール素子112および第2ホール素子114は、Z軸方向に入力する磁束密度に応じて、ホール起電力が発生する。そして、第1ホール素子対110のホール起電力信号Vを、第1ホール素子112のホール起電力Vsig(Hall,X1)および第2ホール素子114のホール起電力Vsig(Hall,X2)の和として算出してもよい。本実施形態の回転角センサ100は、ホール起電力信号VおよびVを出力する例を説明し、ホール起電力信号Vについては省略するが、回転角センサ100は、当該ホール起電力信号Vについても、ホール起電力信号VおよびVと同様に出力してもよい。 Similarly, the first Hall element 112 and the second Hall element 114 generate Hall electromotive force according to the magnetic flux density input in the Z-axis direction. Then, the Hall electromotive force signal V Z of the first hall element pair 110, Hall electromotive force V sig of the first Hall element 112 (Hall, X1) and Hall electromotive force V sig of the second Hall element 114 (Hall, X2) May be calculated as the sum of. The rotation angle sensor 100 of the present embodiment will describe an example in which the Hall electromotive force signals V X and V Y are output, and the Hall electromotive force signal V Z will be omitted, but the rotation angle sensor 100 is not related to the Hall electromotive force signal. for even V Z, it may be output like the Hall electromotive force signal V X and V Y.

以上のように、回転角センサ100は、第1ホール素子対110および第2ホール素子対120の出力信号に基づき、入力する磁場ベクトルHXYZ(H,H,H)のX軸成分H(H,0,0)およびY軸成分H(0,H,0)に対応するホール起電力信号VおよびVを出力する。即ち、回転角センサ100は、XY面と水平な方向の磁場に対応するホール起電力を、X軸成分およびY軸成分に分解して算出することができる。 As described above, the rotation angle sensor 100 is based on the output signals of the first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120, and the X-axis component of the input magnetic field vector H XYZ (H X , H Y , H Z ). Hall electromotive force signals V X and V Y corresponding to H X (H X , 0,0) and Y axis component H Y (0, H Y , 0) are output. That is, the rotation angle sensor 100 can calculate the Hall electromotive force corresponding to the magnetic field in the direction parallel to the XY plane by decomposing it into an X-axis component and a Y-axis component.

回転角センサ100は、例えば、回転軸をZ軸と平行にした回転磁石の、XY面と平行な面における回転による磁場を検出して、回転角に応じたホール起電力信号を出力することができる。例えば、回転角センサ100は、次式で示される回転磁場が入力される。ここで、Hは磁場の振幅値であり、回転角θを計算する場合、(例えば1に)規格化されてよい定数である。
(数8)
=H・cosθ
=H・sinθ
The rotation angle sensor 100 can detect, for example, a magnetic field caused by rotation of a rotating magnet whose rotation axis is parallel to the Z axis in a plane parallel to the XY plane, and output a Hall electromotive force signal corresponding to the rotation angle. it can. For example, the rotation angle sensor 100 receives a rotating magnetic field expressed by the following equation. Here, H 0 is the amplitude value of the magnetic field, and is a constant that may be normalized (for example, 1) when calculating the rotation angle θ.
(Equation 8)
H X = H 0 · cos θ
H Y = H 0 · sin θ

回転角センサ100は、(数8)式のような回転磁場に対して、一例として、次式で示されるホール起電力信号(V,V)を出力する。ここで、AおよびAは各信号の振幅値、θは回転磁石の回転角、αは信号間の非直交性誤差、Vos_xおよびVos_yは各信号のオフセットである。
(数9)
(θ)=A・cos(θ)+Vos_x
(θ)=A・sin(θ+α)+Vos_y
As an example, the rotation angle sensor 100 outputs a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) expressed by the following equations with respect to a rotating magnetic field as expressed by Equation (8). Here, A x and A y are amplitude values of each signal, θ is a rotation angle of the rotating magnet, α is a non-orthogonality error between signals, and V os_x and V os_y are offsets of each signal.
(Equation 9)
V X (θ) = A x · cos (θ) + V osx
V Y (θ) = A y · sin (θ + α) + V os_y

以上のホール起電力信号(V,V)を用いて、回転磁石の回転角θに対応する角度信号φ(θ)は、一例として、次式により算出することができる。
(数10)
φ(θ)=tan−1{V(θ)/V(θ)}
Using the Hall electromotive force signals (V X , V Y ) as described above, an angle signal φ (θ) corresponding to the rotation angle θ of the rotating magnet can be calculated by the following equation as an example.
(Equation 10)
φ (θ) = tan −1 {V Y (θ) / V X (θ)}

ここで、回転角センサ100は、XY面と平行な面における磁場を検出することを説明したが、他の面における磁場の変化を検出してもよい。回転角センサ100は、Z軸方向の磁場を検出することもできるので、例えば、回転軸をY軸と平行にした回転磁石の、XZ面と平行な面における回転による磁場を検出して、回転角θに応じたホール起電力信号を出力することができる。回転角センサ100は、同様に、回転軸をX軸と平行にした回転磁石の、YZ面と平行な面における回転による磁場を検出して、回転角θに応じたホール起電力信号を出力することもできる。   Here, it has been described that the rotation angle sensor 100 detects a magnetic field in a plane parallel to the XY plane, but a change in a magnetic field in another plane may be detected. The rotation angle sensor 100 can also detect a magnetic field in the Z-axis direction. For example, the rotation angle sensor 100 detects a magnetic field generated by rotation of a rotating magnet whose rotation axis is parallel to the Y-axis in a plane parallel to the XZ plane. A Hall electromotive force signal corresponding to the angle θ can be output. Similarly, the rotation angle sensor 100 detects a magnetic field generated by rotation of a rotating magnet whose rotation axis is parallel to the X axis in a plane parallel to the YZ plane, and outputs a Hall electromotive force signal corresponding to the rotation angle θ. You can also.

また、回転角センサ100は、XYZ軸の三次元の磁場を検出することができるので、XYZ軸で表現できる面における回転による磁場を検出して、回転角θに応じたホール起電力信号を出力することができる。本実施形態の回転角センサ100は、(数9)式で示されるホール起電力信号を出力する例を説明する。   Further, since the rotation angle sensor 100 can detect a three-dimensional magnetic field of the XYZ axes, it detects a magnetic field due to rotation in a plane that can be expressed by the XYZ axes, and outputs a Hall electromotive force signal corresponding to the rotation angle θ. can do. An example in which the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment outputs a Hall electromotive force signal expressed by Equation (9) will be described.

図3は、回転角センサ100の一例を、当該回転角センサ100内部の回路の概略構成と共に示す。回転角センサ100は、第1ホール素子対110と、第2ホール素子対120と、X軸信号出力部140と、Y軸信号出力部150と、角度信号算出部160とを備える。第1ホール素子対110および第2ホール素子対120は、図1および図2で説明したホール素子対と略同一であるので、ここでは説明を省略する。X軸信号出力部140、Y軸信号出力部150、および角度信号算出部160は、図1で説明した基板10の内部に形成されてよい。   FIG. 3 shows an example of the rotation angle sensor 100 together with a schematic configuration of a circuit inside the rotation angle sensor 100. The rotation angle sensor 100 includes a first Hall element pair 110, a second Hall element pair 120, an X-axis signal output unit 140, a Y-axis signal output unit 150, and an angle signal calculation unit 160. The first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 are substantially the same as the Hall element pair described in FIG. 1 and FIG. The X-axis signal output unit 140, the Y-axis signal output unit 150, and the angle signal calculation unit 160 may be formed inside the substrate 10 described with reference to FIG.

X軸信号出力部140は、X軸方向の磁場を磁電変換してX軸方向の磁場検出信号を出力する。X軸信号出力部140は、増幅部142と、AD変換部144とを有する。増幅部142は、第1ホール素子対110に接続され、受け取ったホール起電力信号を予め定められた増幅度で増幅する。増幅部142は、増幅したホール起電力信号をAD変換部144に供給する。AD変換部144は、増幅部142に接続され、受け取ったホール起電力信号をデジタル信号に変換する。AD変換部144は、変換したデジタル信号Vを磁場検出信号として角度信号算出部160に供給する。 The X-axis signal output unit 140 magnetoelectrically converts the magnetic field in the X-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction. The X-axis signal output unit 140 includes an amplification unit 142 and an AD conversion unit 144. The amplification unit 142 is connected to the first Hall element pair 110 and amplifies the received Hall electromotive force signal with a predetermined amplification degree. The amplification unit 142 supplies the amplified Hall electromotive force signal to the AD conversion unit 144. The AD converter 144 is connected to the amplifier 142 and converts the received Hall electromotive force signal into a digital signal. AD conversion unit 144, supplies the angle signal calculation section 160 the converted digital signal V X as a magnetic field detection signal.

Y軸信号出力部150は、Y軸方向の磁場を磁電変換してY軸方向の磁場検出信号を出力する。Y軸信号出力部150は、増幅部152と、AD変換部154とを有する。増幅部152は、第2ホール素子対120に接続され、受け取ったホール起電力信号を予め定められた増幅度で増幅する。増幅部152は、増幅したホール起電力信号をAD変換部154に供給する。AD変換部154は、増幅部152に接続され、受け取ったホール起電力信号をデジタル信号に変換する。AD変換部154は、変換したデジタル信号Vを磁場検出信号として角度信号算出部160に供給する。 The Y-axis signal output unit 150 magnetoelectrically converts a magnetic field in the Y-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the Y-axis direction. The Y-axis signal output unit 150 includes an amplification unit 152 and an AD conversion unit 154. The amplifying unit 152 is connected to the second Hall element pair 120 and amplifies the received Hall electromotive force signal with a predetermined amplification degree. The amplification unit 152 supplies the amplified Hall electromotive force signal to the AD conversion unit 154. The AD conversion unit 154 is connected to the amplification unit 152 and converts the received Hall electromotive force signal into a digital signal. The AD conversion unit 154 supplies the converted digital signal V y to the angle signal calculation unit 160 as a magnetic field detection signal.

角度信号算出部160は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号に基づいて、角度信号を算出する。角度信号算出部160は、(数10)式または同等の式を計算して角度信号φ(θ)を出力する。角度信号算出部160は、一例として、三角関数計算モデルに基づくCORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer)回路等の計算回路等を内部に有してよい。CORDIC回路は、予め定められたCORDICアルゴリズムを実行して、角度信号φ(θ)を算出する。   The angle signal calculation unit 160 calculates an angle signal based on the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. The angle signal calculation unit 160 calculates the equation (10) or an equivalent equation and outputs the angle signal φ (θ). As an example, the angle signal calculation unit 160 may include a calculation circuit such as a CORDIC (COORDINATE ROTATION DIGITAL COMPUTER) circuit based on a trigonometric function calculation model. The CORDIC circuit executes a predetermined CORDIC algorithm to calculate the angle signal φ (θ).

角度信号算出部160は、(数9)式において、例えば、Vos_xおよびVos_yが略零であり、AがAに略等しく、かつ、αが略零である場合、即ち、理想的なホール起電力信号(V,V)が得られる場合、回転磁石の回転角θと略一致する角度信号φ(θ)を出力する。しかしながら、オフセットVos_x、Vos_y、振幅値の差分(A−A)、および非直交性誤差αのうち少なくとも1つが略零でない場合、角度信号算出部160が出力する角度信号φ(θ)は、回転角θと一致せず、φ(θ)およびθの差異(φ(θ)−θ)が回転角センサ100の角度非線形性誤差となる。角度非線形性誤差について、図4から図12を用いて説明する。 In the equation (9), the angle signal calculation unit 160 is, for example, ideal when V os_x and V os_y are substantially zero, A x is substantially equal to A y , and α is substantially zero. When a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) is obtained, an angle signal φ (θ) that substantially matches the rotation angle θ of the rotating magnet is output. However, if at least one of the offsets V osx , V osy , the difference between amplitude values (A x −A y ), and the non-orthogonality error α is not substantially zero, the angle signal φ (θ) output by the angle signal calculation unit 160 ) Does not coincide with the rotation angle θ, and the difference between φ (θ) and θ (φ (θ) −θ) becomes an angle nonlinearity error of the rotation angle sensor 100. The angle nonlinearity error will be described with reference to FIGS.

図4は、X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。図4の横軸はX軸方向のホール起電力信号Vを示し、縦軸はY軸方向のホール起電力信号Vを示す。点線で示す信号は、理想的なホール起電力信号であり、XY平面において略円形の形状を有する信号となる。実線で示す信号は、X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号であり、略円形の形状がオフセットVos_xに対応する距離だけV方向に平行移動する。図4に示した例におけるホール起電力信号(V,V)の振幅を次に説明する。 FIG. 4 shows an example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_x in the X-axis direction. The horizontal axis of FIG. 4 shows a Hall electromotive force signal V X of the X-axis direction, the vertical axis represents the Hall electromotive force signal V Y of the Y-axis direction. A signal indicated by a dotted line is an ideal Hall electromotive force signal, and has a substantially circular shape on the XY plane. A signal indicated by a solid line is a Hall electromotive force signal having an offset V os_x in the X-axis direction, and a substantially circular shape is translated in the V X direction by a distance corresponding to the offset V os_x . Next, the amplitude of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) in the example shown in FIG. 4 will be described.

図5は、X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の振幅の一例を示す。ここで、振幅信号Aは、(A +A 1/2で計算される振幅値である。回転磁石が360°回転することに応じて、回転角センサ100は、360°周期のホール起電力信号(V,V)を出力する。図5は、横軸を回転磁石の角度位置θ、縦軸を振幅として、この場合のホール起電力信号(V,V)を示す。 FIG. 5 shows an example of the amplitude of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_x in the X-axis direction. Here, the amplitude signal A is an amplitude value calculated by (A x 2 + A y 2 ) 1/2 . In response to the rotation of the rotating magnet by 360 °, the rotation angle sensor 100 outputs a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a period of 360 °. FIG. 5 shows the Hall electromotive force signals (V X , V Y ) in this case, where the horizontal axis is the angular position θ of the rotating magnet and the vertical axis is the amplitude.

理想的なホール起電力信号の場合、振幅Aは一定となる。しかしながら、点線で示すホール起電力信号Vのように、一方のホール起電力信号VがオフセットVos_xを含む場合、振幅Aは一点鎖線で示すようにθに応じて変動する。図5の例に示すように、当該変動は、正弦波信号とオフセットを有する余弦波信号との和によって生じるので、周期360°の余弦波信号と同期した変動となり、周期360°の余弦波信号との相関が強くなる。 In the case of an ideal Hall electromotive force signal, the amplitude A is constant. However, as the Hall electromotive force signal V X indicated by the dotted line, one of the Hall electromotive force signal V X may include an offset V Os_x, the amplitude A will vary depending on θ as indicated by one-dot chain lines. As shown in the example of FIG. 5, the fluctuation is generated by the sum of a sine wave signal and a cosine wave signal having an offset, and thus the fluctuation is synchronized with a cosine wave signal having a period of 360 °, and the cosine wave signal having a period of 360 °. The correlation with is stronger.

図6は、図4および図5に示す、X軸方向のオフセットVos_xを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。図6の横軸は回転磁石の角度位置θ、縦軸は角度非線形性誤差(φ−θ)を示す。例えば、角度位置θが0°の場合、ホール起電力信号(V=A+Vos_x,V=0)に応じて算出される角度信号φ(0°)も0°となり、角度非線形性誤差は0°となる。また、角度位置θが90°の場合、ホール起電力信号(V=Vos_x,V=A)に応じて算出される角度信号φ(90°)は90°より小さくなり、角度非線形性誤差は0°より小さい値となる。 FIG. 6 shows an example of the angular non-linearity error of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having the offset V os_x in the X-axis direction shown in FIGS. 4 and 5. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the angular position θ of the rotating magnet, and the vertical axis indicates the angle nonlinearity error (φ−θ). For example, when the angle position θ is 0 °, the angle signal φ (0 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = A + V os — x , V Y = 0) is also 0 °, and the angle nonlinearity error is 0 °. When the angle position θ is 90 °, the angle signal φ (90 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = V osx , V Y = A) is smaller than 90 °, and the angle nonlinearity The error is a value smaller than 0 °.

また、角度位置θが180°の場合、ホール起電力信号(V=−A+Vos_x,V=0)に応じて算出される角度信号φ(180°)も180°となり、角度非線形性誤差は0°となる。また、角度位置θが270°の場合、ホール起電力信号(V=Vos_x,V=−A)に応じて算出される角度信号φ(270°)は270°より大きくなり、角度非線形性誤差は0°より大きい値となる。このように、角度非線形性誤差は、角度位置θに対して−sin(θ)を示すように変動する。 When the angular position θ is 180 °, the angle signal φ (180 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = −A + V osx , V Y = 0) is also 180 °, and the angle nonlinearity error Becomes 0 °. When the angular position θ is 270 °, the angle signal φ (270 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = V osx , V Y = −A) is larger than 270 °, and the angle nonlinearity The sex error is a value greater than 0 °. Thus, the angle nonlinearity error fluctuates so as to indicate −sin (θ) with respect to the angle position θ.

図7は、Y軸方向のオフセットVos_yを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。図4と同様に、図7の横軸はX軸方向のホール起電力信号Vを示し、縦軸はY軸方向のホール起電力信号Vを示す。点線で示す信号は、理想的なホール起電力信号であり、XY平面において略円形の形状を有する信号となる。実線で示す信号は、Y軸方向のオフセットVos_yを有するホール起電力信号であり、略円形の形状がオフセットVos_yに対応する距離だけV方向に平行移動する。 FIG. 7 shows an example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having an offset V os_y in the Y-axis direction. Similar to FIG. 4, the horizontal axis of FIG. 7 shows the Hall electromotive force signal V X of the X-axis direction, the vertical axis represents the Hall electromotive force signal V Y of the Y-axis direction. A signal indicated by a dotted line is an ideal Hall electromotive force signal, and has a substantially circular shape on the XY plane. A signal indicated by a solid line is a Hall electromotive force signal having an offset V os_y in the Y-axis direction, and a substantially circular shape is translated in the V Y direction by a distance corresponding to the offset V os_y .

このように、ホール起電力信号VがオフセットVos_yを含む場合、図5に示した振幅Aと同様に、振幅Aはθに応じて変動する。当該変動は、余弦波信号とオフセットを有する正弦波信号との和によって生じるので、周期360°の正弦波信号と同期した変動となり、周期360°の正弦波信号との相関が強くなる。当該相関に対応する角度非線形性誤差について、図8を用いて説明する。 As described above, when the Hall electromotive force signal V Y includes the offset V os_y , the amplitude A varies according to θ, similarly to the amplitude A illustrated in FIG. Since the fluctuation is generated by the sum of the cosine wave signal and the sine wave signal having an offset, the fluctuation is synchronized with the sine wave signal having a period of 360 °, and the correlation with the sine wave signal having a period of 360 ° is strengthened. The angle nonlinearity error corresponding to the correlation will be described with reference to FIG.

図8は、図7に示す、Y軸方向のオフセットVos_yを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。図6と同様に、図8の横軸は回転磁石の角度位置θ、縦軸は角度非線形性誤差(φ−θ)を示す。例えば、角度位置θが0°の場合、ホール起電力信号(V=A,V=Vos_y)に応じて算出される角度信号φ(0°)は0°より大きくなり、角度非線形性誤差は0°より大きくなる。また、角度位置θが90°の場合、ホール起電力信号(V=0,V=A+Vos_y)に応じて算出される角度信号φ(90°)は90°となり、角度非線形性誤差は0°となる。 FIG. 8 shows an example of the angular non-linearity error of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having the offset V os_y in the Y-axis direction shown in FIG. Similar to FIG. 6, the horizontal axis in FIG. 8 represents the angular position θ of the rotating magnet, and the vertical axis represents the angle nonlinearity error (φ−θ). For example, when the angle position θ is 0 °, the angle signal φ (0 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = A, V Y = V osy ) is larger than 0 °, and the angle nonlinearity The error is greater than 0 °. When the angle position θ is 90 °, the angle signal φ (90 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = 0, V Y = A + V osy ) is 90 °, and the angle nonlinearity error is 0 °.

また、角度位置θが180°の場合、ホール起電力信号(V=−A,V=Vos_y)に応じて算出される角度信号φ(180°)は180°より小さくなり、角度非線形性誤差は0°より小さくなる。また、角度位置θが270°の場合、ホール起電力信号(V=0,V=−A+Vos_y)に応じて算出される角度信号φ(270°)は270°となり、角度非線形性誤差は0°となる。このように、角度非線形性誤差は、角度位置θに対してcos(θ)を示すように変動する。 When the angle position θ is 180 °, the angle signal φ (180 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = −A, V Y = V osy ) is smaller than 180 °, and the angle nonlinearity The sex error is less than 0 °. When the angle position θ is 270 °, the angle signal φ (270 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = 0, V Y = −A + V osy ) is 270 °, and the angle nonlinearity error Becomes 0 °. As described above, the angle nonlinearity error fluctuates so as to indicate cos (θ) with respect to the angle position θ.

図9は、磁気感度のミスマッチを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。図4と同様に、図9の横軸はX軸方向のホール起電力信号Vを示し、縦軸はY軸方向のホール起電力信号Vを示す。点線で示す信号は、理想的なホール起電力信号であり、XY平面において略円形の形状を有する信号となる。実線で示す信号は、磁気感度のミスマッチ(A−A≠0)を有するホール起電力信号であり、A<Aの例を示す。この場合、ホール起電力信号(V,V)は、Y軸方向に長軸を有する楕円形状となる。 FIG. 9 shows an example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a magnetic sensitivity mismatch. Similar to FIG. 4, the horizontal axis of FIG. 9 represents the Hall electromotive force signal V X in the X-axis direction, and the vertical axis represents the Hall electromotive force signal V Y in the Y-axis direction. A signal indicated by a dotted line is an ideal Hall electromotive force signal, and has a substantially circular shape on the XY plane. A signal indicated by a solid line is a Hall electromotive force signal having a magnetic sensitivity mismatch (A x −A y ≠ 0), and shows an example of A x <A y . In this case, the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) has an elliptical shape having a major axis in the Y-axis direction.

このように、ホール起電力信号が磁気感度のミスマッチを有する場合、振幅Aはθに応じて変動する。当該変動は、余弦波信号と、当該余弦波信号と振幅値の異なる正弦波信号の和によって生じるので、周期180°の正弦波信号と同期した変動となり、2倍角の正弦波信号との相関が強くなる。当該相関に対応する角度非線形性誤差について、図10を用いて説明する。   Thus, when the Hall electromotive force signal has a magnetic sensitivity mismatch, the amplitude A varies according to θ. The fluctuation is generated by the sum of the cosine wave signal and the sine wave signal having a different amplitude value from the cosine wave signal. Become stronger. The angle nonlinearity error corresponding to the correlation will be described with reference to FIG.

図10は、図9に示す、磁気感度のミスマッチを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。図6と同様に、図10の横軸は回転磁石の角度位置θ、縦軸は角度非線形性誤差(φ−θ)を示す。例えば、角度位置θが0°の場合、ホール起電力信号(V=A,V=0)に応じて算出される角度信号φ(0°)は0°となり、角度非線形性誤差は0°となる。同様に、角度位置θが90°、180°、270°の場合、ホール起電力信号に応じて算出される角度信号φ(θ)も0°となり、角度非線形性誤差は0°となる。 FIG. 10 shows an example of the angle nonlinearity error of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a magnetic sensitivity mismatch shown in FIG. Similar to FIG. 6, the horizontal axis of FIG. 10 indicates the angular position θ of the rotating magnet, and the vertical axis indicates the angle nonlinearity error (φ−θ). For example, when the angle position θ is 0 °, the angle signal φ (0 °) calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = A x , V Y = 0) is 0 °, and the angle nonlinearity error is 0 °. Similarly, when the angular position θ is 90 °, 180 °, or 270 °, the angle signal φ (θ) calculated according to the Hall electromotive force signal is also 0 °, and the angle nonlinearity error is 0 °.

また、角度位置θが45°の場合、ホール起電力信号(V=A・2−1/2,V=A・2−1/2)に応じて算出される角度信号φ(45°)は45°より大きく(A<A)、角度非線形性誤差は0°より大きくなる。また、角度位置θが135°の場合、ホール起電力信号(V=−A・2−1/2,A・V=2−1/2)に応じて算出される角度信号φ(135°)は135°より小さくなり、角度非線形性誤差は0°より小さい値となる。このように、角度非線形性誤差は、角度位置θに対してsin(2θ)を示すように変動する。 When the angular position θ is 45 °, the angle signal φ (() calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = A x · 2 −1/2 , V Y = A y · 2 −1/2 ) 45 °) is greater than 45 ° (A x <A y ), and the angle nonlinearity error is greater than 0 °. When the angular position θ is 135 °, the angle signal φ calculated according to the Hall electromotive force signal (V X = −A x · 2 −1/2 , A y · V Y = 2 −1/2 ). (135 °) is smaller than 135 °, and the angle nonlinearity error is smaller than 0 °. Thus, the angle nonlinearity error fluctuates so as to indicate sin (2θ) with respect to the angle position θ.

図11は、非直交性誤差αを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。図4と同様に、図11の横軸はX軸方向のホール起電力信号Vを示し、縦軸はY軸方向のホール起電力信号Vを示す。点線で示す信号は、理想的なホール起電力信号であり、XY平面において略円形の形状を有する信号となる。実線で示す信号は、非直交性誤差αを有するホール起電力信号であり、α>0の例を示す。この場合、ホール起電力信号(V,V)は、長軸を有する楕円形状となる。 FIG. 11 shows an example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a non-orthogonal error α. Similar to FIG. 4, the horizontal axis of FIG. 11 represents the Hall electromotive force signal V X in the X-axis direction, and the vertical axis represents the Hall electromotive force signal V Y in the Y-axis direction. A signal indicated by a dotted line is an ideal Hall electromotive force signal, and has a substantially circular shape on the XY plane. A signal indicated by a solid line is a Hall electromotive force signal having a non-orthogonality error α, and an example in which α> 0 is shown. In this case, the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) has an elliptical shape having a major axis.

このように、ホール起電力信号が非直交性誤差αを有する場合、振幅Aはθに応じて変動する。当該変動は、余弦波信号と、当該余弦波信号と位相の異なる正弦波信号の和によって生じるので、周期180°の余弦波信号と同期した変動となり、2倍角の余弦波信号との相関が強くなる。   Thus, when the Hall electromotive force signal has a non-orthogonal error α, the amplitude A varies according to θ. The fluctuation is caused by the sum of the cosine wave signal and a sine wave signal having a phase different from that of the cosine wave signal. Therefore, the fluctuation is synchronized with the cosine wave signal having a period of 180 ° and has a strong correlation with the double angle cosine wave signal. Become.

図12は、図11に示す、非直交性誤差αを有するホール起電力信号(V,V)の角度非線形性誤差の一例を示す。図6と同様に、図12の横軸は回転磁石の角度位置θ、縦軸は角度非線形性誤差(φ−θ)を示す。ホール起電力信号が非直交性誤差αを有する場合、図12に示すように、角度位置θに対してcos(2θ)を示すように変動する。 FIG. 12 shows an example of the angular nonlinearity error of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having the non-orthogonal error α shown in FIG. Similar to FIG. 6, the horizontal axis of FIG. 12 indicates the angular position θ of the rotating magnet, and the vertical axis indicates the angle nonlinearity error (φ−θ). When the Hall electromotive force signal has a non-orthogonal error α, as shown in FIG. 12, it fluctuates so as to indicate cos (2θ) with respect to the angular position θ.

以上のように、回転角センサ100は、X軸方向のオフセットVos_xに対して−sin(θ)を、Y軸方向のオフセットVos_yに対してcos(θ)を、磁気感度のミスマッチに対してsin(2θ)を、非直交性誤差αに対してcos(2θ)を、それぞれ示すように、角度位置θに応じて角度非線形性誤差が変動する。そこで、本実施形態の回転角センサ100は、当該角度非線形性誤差を較正する較正パラメータを用いることで、角度非線形性誤差を低減させるように較正する。ここで、較正パラメータは、回転角センサ100の出力と予め定められた周期関数との相関に基づき、較正パラメータ生成装置等により生成される。 As described above, the rotation angle sensor 100 has −sin (θ) for the offset V os_x in the X-axis direction, cos (θ) for the offset V os_y in the Y-axis direction, and the magnetic sensitivity mismatch. Sin (2θ) and cos (2θ) with respect to the non-orthogonality error α, respectively, the angular nonlinearity error varies according to the angular position θ. Therefore, the rotation angle sensor 100 of the present embodiment is calibrated to reduce the angle nonlinearity error by using a calibration parameter for calibrating the angle nonlinearity error. Here, the calibration parameter is generated by a calibration parameter generation device or the like based on the correlation between the output of the rotation angle sensor 100 and a predetermined periodic function.

図13は、本実施形態に係る回転角センサ100の一例を較正パラメータ生成装置200と共に示す。回転角センサ100は、第1ホール素子対110と、第2ホール素子対120と、X軸信号出力部140と、Y軸信号出力部150と、角度信号算出部160と、入出力部170と、記憶部180と、誤差補正部190と、を備える。第1ホール素子対110および第2ホール素子対120は、図1および図2で説明したホール素子対と略同一であるので、ここでは説明を省略する。X軸信号出力部140、Y軸信号出力部150、角度信号算出部160、入出力部170、記憶部180、および誤差補正部190は、図1で説明した基板10の内部に形成されてよい。   FIG. 13 shows an example of the rotation angle sensor 100 according to this embodiment together with the calibration parameter generation device 200. The rotation angle sensor 100 includes a first Hall element pair 110, a second Hall element pair 120, an X-axis signal output unit 140, a Y-axis signal output unit 150, an angle signal calculation unit 160, and an input / output unit 170. A storage unit 180 and an error correction unit 190. The first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120 are substantially the same as the Hall element pair described in FIG. 1 and FIG. The X-axis signal output unit 140, the Y-axis signal output unit 150, the angle signal calculation unit 160, the input / output unit 170, the storage unit 180, and the error correction unit 190 may be formed inside the substrate 10 described with reference to FIG. .

X軸信号出力部140は、X軸方向の磁場を磁電変換してX軸方向の磁場検出信号を出力する。X軸信号出力部140は、増幅部142と、AD変換部144とを有する。増幅部142は、第1ホール素子対110に接続され、受け取ったホール起電力信号を予め定められた増幅度で増幅する。増幅部142は、増幅したホール起電力信号をAD変換部144に供給する。AD変換部144は、増幅部142に接続され、受け取ったホール起電力信号をデジタル信号に変換する。AD変換部144は、変換したデジタル信号Vを磁場検出信号として誤差補正部190に供給する。 The X-axis signal output unit 140 magnetoelectrically converts the magnetic field in the X-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction. The X-axis signal output unit 140 includes an amplification unit 142 and an AD conversion unit 144. The amplification unit 142 is connected to the first Hall element pair 110 and amplifies the received Hall electromotive force signal with a predetermined amplification degree. The amplification unit 142 supplies the amplified Hall electromotive force signal to the AD conversion unit 144. The AD converter 144 is connected to the amplifier 142 and converts the received Hall electromotive force signal into a digital signal. AD conversion unit 144 supplies the error correction unit 190 the converted digital signal V X as a magnetic field detection signal.

Y軸信号出力部150は、Y軸方向の磁場を磁電変換してY軸方向の磁場検出信号を出力する。Y軸信号出力部150は、増幅部152と、AD変換部154とを有する。増幅部152は、第2ホール素子対120に接続され、受け取ったホール起電力信号を予め定められた増幅度で増幅する。増幅部152は、増幅したホール起電力信号をAD変換部154に供給する。AD変換部154は、増幅部152に接続され、受け取ったホール起電力信号をデジタル信号に変換する。AD変換部154は、変換したデジタル信号Vを磁場検出信号として誤差補正部190に供給する。 The Y-axis signal output unit 150 magnetoelectrically converts a magnetic field in the Y-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the Y-axis direction. The Y-axis signal output unit 150 includes an amplification unit 152 and an AD conversion unit 154. The amplifying unit 152 is connected to the second Hall element pair 120 and amplifies the received Hall electromotive force signal with a predetermined amplification degree. The amplification unit 152 supplies the amplified Hall electromotive force signal to the AD conversion unit 154. The AD conversion unit 154 is connected to the amplification unit 152 and converts the received Hall electromotive force signal into a digital signal. AD conversion unit 154 supplies the error correction unit 190 the converted digital signal V X as a magnetic field detection signal.

角度信号算出部160は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号に基づいて、角度信号φ(θ)を算出する。角度信号算出部160は、(数10)式または同等の式を計算して角度信号φ(θ)を出力する。角度信号算出部160は、一例として、三角関数計算モデルに基づくCORDIC回路等の計算回路等を内部に有してよい。CORDIC回路は、予め定められたCORDICアルゴリズムを実行して、角度信号φ(θ)を算出する。   The angle signal calculation unit 160 calculates the angle signal φ (θ) based on the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. The angle signal calculation unit 160 calculates the equation (10) or an equivalent equation and outputs the angle signal φ (θ). As an example, the angle signal calculation unit 160 may include a calculation circuit such as a CORDIC circuit based on a trigonometric function calculation model. The CORDIC circuit executes a predetermined CORDIC algorithm to calculate the angle signal φ (θ).

角度信号算出部160は、(数9)式において、例えば、Vos_xおよびVos_yが略零であり、AがAに略等しく、かつ、αが略零である場合、即ち、理想的なホール起電力信号(V,V)が得られる場合、回転磁石の回転角θと略一致する角度信号φ(θ)を出力する。また、角度信号算出部160は、ホール起電力信号(V,V)が理想的な信号に補正されている場合、回転磁石の回転角θと略一致する角度信号φ(θ)を出力する。 In the equation (9), the angle signal calculation unit 160 is, for example, ideal when V os_x and V os_y are substantially zero, A x is substantially equal to A y , and α is substantially zero. When a Hall electromotive force signal (V X , V Y ) is obtained, an angle signal φ (θ) that substantially matches the rotation angle θ of the rotating magnet is output. In addition, when the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) is corrected to an ideal signal, the angle signal calculation unit 160 outputs an angle signal φ (θ) that substantially matches the rotation angle θ of the rotating magnet. To do.

入出力部170は、外部の装置等に接続され、当該外部の装置等と較正パラメータを授受する。入出力部170は、回転角センサ100のインターフェース回路でよく、この場合、較正パラメータに加えて、回転角センサ100内部で用いられる他のパラメータおよびデータ等を授受してもよい。入出力部170は、外部から受けとった較正パラメータを記憶部180に供給する。また、入出力部170は、記憶部180に記憶された較正パラメータを外部に供給する。   The input / output unit 170 is connected to an external device or the like, and exchanges calibration parameters with the external device or the like. The input / output unit 170 may be an interface circuit of the rotation angle sensor 100. In this case, in addition to the calibration parameters, other parameters and data used inside the rotation angle sensor 100 may be exchanged. The input / output unit 170 supplies calibration parameters received from the outside to the storage unit 180. Further, the input / output unit 170 supplies the calibration parameters stored in the storage unit 180 to the outside.

記憶部180は、較正パラメータを記憶する。回転角センサ100が算出する角度信号の誤差を較正するための少なくとも1つの較正パラメータを記憶する。記憶部180は、角度信号の正弦と、角度信号の余弦と、角度信号の2倍の正弦と、角度信号の2倍の余弦と、のうち少なくとも1つに比例する誤差を低減させる誤差パラメータを、較正パラメータとして記憶してもよい。また、記憶部180は、誤差パラメータおよび較正パラメータを記憶してもよい。較正パラメータは、X軸方向のオフセットVos_x、Y軸方向のオフセットVos_y、磁気感度のミスマッチ、および非直交性誤差αに基づく角度非線形性誤差のうち、少なくとも1つの誤差を低減させるパラメータである。 The storage unit 180 stores calibration parameters. At least one calibration parameter for calibrating the error of the angle signal calculated by the rotation angle sensor 100 is stored. The storage unit 180 has an error parameter that reduces an error proportional to at least one of the sine of the angle signal, the cosine of the angle signal, the sine of twice the angle signal, and the cosine of twice the angle signal. May be stored as calibration parameters. The storage unit 180 may store an error parameter and a calibration parameter. Calibration parameters, the offset V Os_x the X-axis direction, Y axis direction of the offset V Os_y, mismatch of the magnetic sensitivity, and among the angular nonlinear error based on non-orthogonality errors alpha, is a parameter for reducing at least one error .

誤差補正部190は、較正パラメータに基づいて、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の誤差を補正してX軸方向およびY軸方向の誤差補正信号をそれぞれ出力する。誤差補正部190は、X軸信号出力部140およびY軸信号出力部150に接続され、磁場検出信号を受けとる。また、誤差補正部190は、記憶部180に接続され、記憶部180から読み出した較正パラメータを用いて、受けとった磁場検出信号を補正する。誤差補正部190は、補正した磁場検出信号を誤差補正信号として角度信号算出部160に供給する。   The error correction unit 190 corrects errors in the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the calibration parameters, and outputs error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. The error correction unit 190 is connected to the X-axis signal output unit 140 and the Y-axis signal output unit 150 and receives a magnetic field detection signal. The error correction unit 190 is connected to the storage unit 180 and corrects the received magnetic field detection signal using the calibration parameters read from the storage unit 180. The error correction unit 190 supplies the corrected magnetic field detection signal to the angle signal calculation unit 160 as an error correction signal.

これにより、角度信号算出部160は、誤差補正部190が供給する誤差補正信号を、磁場検出信号として受け取り、角度信号φ(θ)を出力することになる。即ち、角度信号算出部160は、X軸方向およびY軸方向の誤差補正信号に基づいて、補正した角度信号を算出する。ここで、誤差補正信号が、適切に補正された信号の場合、角度信号算出部160は、回転角θと略一致する角度信号φ(θ)を出力する。   Thereby, the angle signal calculation unit 160 receives the error correction signal supplied from the error correction unit 190 as a magnetic field detection signal, and outputs the angle signal φ (θ). That is, the angle signal calculation unit 160 calculates a corrected angle signal based on the error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. Here, when the error correction signal is an appropriately corrected signal, the angle signal calculation unit 160 outputs an angle signal φ (θ) that substantially matches the rotation angle θ.

以上の本実施形態の回転角センサ100は、入出力部170に接続された較正パラメータ生成装置200によって生成された較正パラメータを用いて、角度信号を補正する。本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、取得部210と、算出部220と、パラメータ供給部230と、を備える。   The rotation angle sensor 100 according to the present embodiment described above corrects the angle signal using the calibration parameter generated by the calibration parameter generation device 200 connected to the input / output unit 170. The calibration parameter generation device 200 of the present embodiment includes an acquisition unit 210, a calculation unit 220, and a parameter supply unit 230.

取得部210は、回転角センサ100の出力信号を取得する。図13の取得部210は、X軸信号出力部140およびY軸信号出力部150が出力する磁場検出信号を出力信号として取得する例を説明する。この場合、取得部210は、X軸信号出力部140およびY軸信号出力部150に接続され、磁場検出信号を取得してよい。また、角度信号算出部160が磁場検出信号を出力する場合、取得部210は、角度信号算出部160に接続され、磁場検出信号を取得してもよい。取得部210は、取得した磁場検出信号を、較正パラメータ生成装置200内部の記憶部等に記憶してよい。   The acquisition unit 210 acquires the output signal of the rotation angle sensor 100. The acquisition unit 210 in FIG. 13 will describe an example in which the magnetic field detection signals output from the X-axis signal output unit 140 and the Y-axis signal output unit 150 are acquired as output signals. In this case, the acquisition unit 210 may be connected to the X-axis signal output unit 140 and the Y-axis signal output unit 150 to acquire a magnetic field detection signal. When the angle signal calculation unit 160 outputs a magnetic field detection signal, the acquisition unit 210 may be connected to the angle signal calculation unit 160 and acquire the magnetic field detection signal. The acquisition unit 210 may store the acquired magnetic field detection signal in a storage unit or the like inside the calibration parameter generation device 200.

算出部220は、出力信号に基づいて、回転角センサ100を較正する較正パラメータを算出する。算出部220は、取得部210または較正パラメータ生成装置200内部の記憶部等から出力信号である磁場検出信号を受け取り、X軸方向のオフセットVos_x、Y軸方向のオフセットVos_y、磁気感度のミスマッチ、および非直交性誤差αに基づく角度非線形性誤差のうち、少なくとも1つの誤差を低減させる較正パラメータを算出する。較正パラメータの生成については後述する。 The calculation unit 220 calculates calibration parameters for calibrating the rotation angle sensor 100 based on the output signal. The calculation unit 220 receives a magnetic field detection signal, which is an output signal, from the acquisition unit 210 or the storage unit in the calibration parameter generation device 200, and the X-axis direction offset V os_x , the Y-axis direction offset V os_y , and the magnetic sensitivity mismatch. , And a calibration parameter that reduces at least one of the non-linearity errors based on the non-orthogonality error α. The generation of the calibration parameter will be described later.

パラメータ供給部230は、較正パラメータを回転角センサ100の記憶部180に供給して記憶させる。パラメータ供給部230は、算出部220に接続され、当該算出部220から較正パラメータを受けとる。また、パラメータ供給部230は、回転角センサ100の入出力部170に接続され、較正パラメータを入出力部170を介して記憶部180に供給し、記憶部180に記憶させる。   The parameter supply unit 230 supplies calibration parameters to the storage unit 180 of the rotation angle sensor 100 for storage. The parameter supply unit 230 is connected to the calculation unit 220 and receives calibration parameters from the calculation unit 220. The parameter supply unit 230 is connected to the input / output unit 170 of the rotation angle sensor 100, supplies calibration parameters to the storage unit 180 via the input / output unit 170, and causes the storage unit 180 to store the calibration parameters.

また、パラメータ供給部230は、記憶部180に較正パラメータが記憶されている場合は、算出部220から受けとった較正パラメータの作成日時が記憶された較正パラメータの作成日時よりも新しい場合に、較正パラメータを更新させてよい。これに代えて、パラメータ供給部230は、複数の較正パラメータを線形結合させて新たな較正パラメータとして記憶部180に記憶させてもよい。   In addition, when the calibration parameter is stored in the storage unit 180, the parameter supply unit 230 calibrates the calibration parameter when the calibration parameter creation date and time received from the calculation unit 220 is newer than the stored calibration parameter creation date and time. May be updated. Instead, the parameter supply unit 230 may linearly combine a plurality of calibration parameters and store them in the storage unit 180 as new calibration parameters.

以上の本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、回転角センサ100から取得した磁場検出信号に基づいて、較正パラメータを生成する。較正パラメータ生成装置200の較正パラメータの生成について、図14を用いて説明する。   The calibration parameter generation device 200 of the present embodiment described above generates a calibration parameter based on the magnetic field detection signal acquired from the rotation angle sensor 100. The generation of calibration parameters of the calibration parameter generation apparatus 200 will be described with reference to FIG.

図14は、本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200の第1の動作フローを示す。較正パラメータ生成装置200は、図14に示す第1の動作フローを実行して、回転角センサ100からの磁場検出信号を取得し、当該回転角センサ100の磁場検出検出信号を補正する較正パラメータを生成する。   FIG. 14 shows a first operation flow of the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment. The calibration parameter generation device 200 executes the first operation flow shown in FIG. 14, acquires the magnetic field detection signal from the rotation angle sensor 100, and sets the calibration parameter for correcting the magnetic field detection detection signal of the rotation angle sensor 100. Generate.

まず、XY平面上に回転角センサ100を設置する(S300)。ここで、回転角センサ100を設置するXY平面は、回転角センサ100が検出する磁場の方向と略平行な平面である。また、当該平面は、回転角センサ100が検出する磁場の方向によって形成される平面と略一致することが望ましい。   First, the rotation angle sensor 100 is installed on the XY plane (S300). Here, the XY plane on which the rotation angle sensor 100 is installed is a plane substantially parallel to the direction of the magnetic field detected by the rotation angle sensor 100. Further, it is desirable that the plane is substantially coincident with the plane formed by the direction of the magnetic field detected by the rotation angle sensor 100.

次に、回転角センサ100に磁場を印加して、較正パラメータ生成装置200は回転角センサ100の出力信号を取得する(S310)。ここで、回転角センサ100に印加する磁場は、XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場である。例えば、回転角センサ100は、XY平面上の予め定められた方向に対して、0°、120°、および240°の角度を有するXY平面上の3つの方向の磁場がそれぞれ印加される。このような磁場を印加する装置の一例を、図15を用いて説明する。   Next, a magnetic field is applied to the rotation angle sensor 100, and the calibration parameter generation apparatus 200 acquires an output signal of the rotation angle sensor 100 (S310). Here, the magnetic field applied to the rotation angle sensor 100 is a magnetic field in the N direction (N is an integer of 3 or more) whose direction is different by an angle obtained by equally dividing 360 degrees into N on the XY plane. For example, the rotation angle sensor 100 is applied with magnetic fields in three directions on the XY plane having angles of 0 °, 120 °, and 240 ° with respect to predetermined directions on the XY plane. An example of an apparatus for applying such a magnetic field will be described with reference to FIG.

図15は、本実施形態に係る磁場印加装置30を、回転角センサ100および較正パラメータ生成装置200と共に示す。図15は、磁場印加装置30は、360度を4等分した角度(90°)ずつ方向が異なる4方向の磁場を、回転角センサ100に印加する例を示す。磁場印加装置30は、第1コイル部42と、第2コイル部44と、第3コイル部46と、第4コイル部48と、を備える。   FIG. 15 shows the magnetic field application device 30 according to the present embodiment together with the rotation angle sensor 100 and the calibration parameter generation device 200. FIG. 15 shows an example in which the magnetic field application apparatus 30 applies to the rotation angle sensor 100 magnetic fields in four directions whose directions are different by an angle (90 °) obtained by dividing 360 degrees into four equal parts. The magnetic field application device 30 includes a first coil unit 42, a second coil unit 44, a third coil unit 46, and a fourth coil unit 48.

第1コイル部42および第3コイル部46は、略同一の形状および材料で形成され、略同一の中心軸を有するヘルムホルツコイルでよい。図15は、第1コイル部42および第3コイル部46の中心軸が、Y軸方向と略平行に配置された例を示す。第1コイル部42および第3コイル部46は、流れる電流の方向に応じて、回転角センサ100に+Y軸方向および−Y軸方向の磁場を切り換えて印加する。また、第1コイル部42および第3コイル部46は、流れる電流の大きさを制御することにより、印加する磁場の大きさを調節できる。即ち、第1コイル部42および第3コイル部46は、+X軸方向に対して、略90°および略270°の角度を有する磁場を回転角センサ100に印加する。   The first coil portion 42 and the third coil portion 46 may be Helmholtz coils formed of substantially the same shape and material and having substantially the same central axis. FIG. 15 shows an example in which the central axes of the first coil portion 42 and the third coil portion 46 are arranged substantially parallel to the Y-axis direction. The first coil unit 42 and the third coil unit 46 switch and apply magnetic fields in the + Y axis direction and the −Y axis direction to the rotation angle sensor 100 according to the direction of the flowing current. The first coil portion 42 and the third coil portion 46 can adjust the magnitude of the magnetic field to be applied by controlling the magnitude of the flowing current. That is, the first coil unit 42 and the third coil unit 46 apply a magnetic field having angles of about 90 ° and about 270 ° to the rotation angle sensor 100 with respect to the + X axis direction.

第2コイル部44および第4コイル部48は、略同一の形状および材料で形成され、略同一の中心軸を有するヘルムホルツコイルでよい。図15は、第2コイル部44および第4コイル部48の中心軸が、X軸方向と略平行に配置された例を示す。第2コイル部44および第4コイル部48は、流れる電流の方向に応じて、回転角センサ100に+X軸方向および−X軸方向の磁場を切り換えて印加する。即ち、第2コイル部44および第4コイル部48は、+X軸方向に対して、略0°および略180°の角度を有する磁場を回転角センサ100に印加する。   The second coil portion 44 and the fourth coil portion 48 may be Helmholtz coils formed of substantially the same shape and material and having substantially the same central axis. FIG. 15 shows an example in which the central axes of the second coil portion 44 and the fourth coil portion 48 are arranged substantially parallel to the X-axis direction. The second coil unit 44 and the fourth coil unit 48 switch and apply magnetic fields in the + X axis direction and the −X axis direction to the rotation angle sensor 100 according to the direction of the flowing current. That is, the second coil portion 44 and the fourth coil portion 48 apply a magnetic field having angles of approximately 0 ° and approximately 180 ° to the rotation angle sensor 100 with respect to the + X axis direction.

なお、図15は、第1コイル部42および第3コイル部46の中心軸と、第2コイル部44および第4コイル部48の中心軸の交点に、回転角センサ100が配置される例を示す。以上のように、磁場印加装置30は、複数のコイル部の配置に応じて、XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、回転角センサ100にそれぞれ印加することができる。   FIG. 15 shows an example in which the rotation angle sensor 100 is arranged at the intersection of the central axes of the first coil portion 42 and the third coil portion 46 and the central axes of the second coil portion 44 and the fourth coil portion 48. Show. As described above, the magnetic field application device 30 has a magnetic field in the N direction (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle obtained by equally dividing 360 degrees into N on the XY plane according to the arrangement of the plurality of coil units. Can be applied to the rotation angle sensor 100, respectively.

図16は、本実施形態に係る磁場印加装置30が、回転角センサ100に印加する磁場の第1の例を示す。図16は、磁場印加装置30が3つのヘルムホルツコイルを有し、120°ずつ等間隔に異なる方向の3つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。ここで、それぞれの磁場ベクトルは、+X軸方向と予め定められた角度のオフセットを有してもよい。図16は、当該オフセットを、δとした例を示す。即ち、図16は、XY平面において、磁場印加装置30が+X軸方向に対して角度δ、δ+120°、およびδ+240°の3つの方向の磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例である。   FIG. 16 shows a first example of a magnetic field applied to the rotation angle sensor 100 by the magnetic field application device 30 according to the present embodiment. FIG. 16 shows an example in which the magnetic field application device 30 has three Helmholtz coils and applies three magnetic field vectors in different directions at equal intervals of 120 ° to the rotation angle sensor 100. Here, each magnetic field vector may have an offset of a predetermined angle with respect to the + X axis direction. FIG. 16 shows an example in which the offset is δ. That is, FIG. 16 is an example in which the magnetic field application device 30 applies magnetic field vectors in three directions of angles δ, δ + 120 °, and δ + 240 ° to the rotation angle sensor 100 in the XY plane.

図17は、本実施形態に係る磁場印加装置30が、回転角センサ100に印加する磁場の第2の例を示す。図17は、図15と同様に、磁場印加装置30が2つのヘルムホルツコイルを有し、90°ずつ等間隔に異なる方向の4つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。ここで、それぞれの磁場ベクトルは、+X軸方向と予め定められた角度のオフセットδを有してよい。図17は、XY平面において、磁場印加装置30が+X軸方向に対して角度δ、δ+90°、δ+180°、およびδ+270°の4つの方向の磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例である。   FIG. 17 shows a second example of the magnetic field applied to the rotation angle sensor 100 by the magnetic field application device 30 according to this embodiment. FIG. 17 shows an example in which the magnetic field application device 30 has two Helmholtz coils and applies four magnetic field vectors in different directions at equal intervals of 90 ° to the rotation angle sensor 100 as in FIG. 15. Here, each magnetic field vector may have an offset δ of a predetermined angle with the + X-axis direction. FIG. 17 shows an example in which the magnetic field application device 30 applies magnetic field vectors in four directions of angles δ, δ + 90 °, δ + 180 °, and δ + 270 ° to the rotation angle sensor 100 in the XY plane.

以上のように、磁場印加装置30は、回転角センサ100を較正すべく、次式で示されるように+X軸方向に対する角度θを有するN方向の磁場を回転角センサ100に印加する。

Figure 2016061708
As described above, the magnetic field application device 30 applies the N-direction magnetic field having the angle θ n with respect to the + X-axis direction to the rotation angle sensor 100 as shown in the following equation in order to calibrate the rotation angle sensor 100.
Figure 2016061708

取得部210は、このように、XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場が、回転角センサ100にそれぞれ印加したことに応じて出力される出力信号を当該回転角センサ100から取得する。即ち、本実施形態の取得部210は、XY平面上の予め定められた方向に対するN方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,2,・・・,N−1)に対応して出力される、回転角センサ100のX軸方向およびY軸方向の磁場検出信号(V(θ),V(θ))を取得する。 In this way, the acquisition unit 210 applies each of the magnetic fields in the N direction (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle obtained by equally dividing 360 degrees into N on the XY plane. The output signal output in response is acquired from the rotation angle sensor 100. That is, the acquisition unit 210 of the present embodiment corresponds to each angle θ n (n = 0, 1, 2,..., N−1) of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. The magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) in the X-axis direction and Y-axis direction of the rotation angle sensor 100 that are output in this manner are acquired.

次に、算出部220は、磁場検出信号(V(θ),V(θ))に基づいて、回転角センサを較正する較正パラメータを算出する(S320)。算出部220は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号と、角度θを代入した予め定められた周期関数との相関に基づいて、較正パラメータを算出する。回転角センサ100は、図4から図12で説明したように、予め定められた周期関数と相関の強い角度非線形性誤差を有するので、算出部220は、当該周期関数を用いて磁場検出信号との相関を取ることで、角度非線形性誤差に対応する誤差パラメータを算出する。 Next, the calculation unit 220 calculates calibration parameters for calibrating the rotation angle sensor based on the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) (S320). The calculation unit 220 calculates a calibration parameter based on the correlation between the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction and a predetermined periodic function into which the angle θ n is substituted. As described with reference to FIGS. 4 to 12, the rotation angle sensor 100 has an angular nonlinearity error that has a strong correlation with a predetermined periodic function. Therefore, the calculation unit 220 uses the periodic function to generate a magnetic field detection signal and Thus, an error parameter corresponding to the angle nonlinearity error is calculated.

より具体的には、算出部220は、次式で示す相関関数のように、磁場検出信号(V(θ),V(θ))のそれぞれと、正弦波関数および余弦波関数との相関をそれぞれ取る。

Figure 2016061708
More specifically, the calculation unit 220, as in the correlation function represented by the following expression, each of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )), a sine wave function, and a cosine wave function Correlate with each.
Figure 2016061708

(数12)式で示すように、算出部220は、360度をN等分した角度ずつ変化させたN個の周期関数同士の乗算の総和を相関関数として算出するので、ほとんどの項が相殺され、算出結果はいずれも項数が1となる。そして、算出部220は、次式を計算することにより、磁気感度のミスマッチ(A−A)を算出することができる。

Figure 2016061708
As shown by the equation (12), the calculation unit 220 calculates the sum of multiplications of N periodic functions obtained by changing 360 degrees by N equally divided angles as a correlation function, so that most terms cancel each other. As a result, the number of terms is 1 for all the calculation results. Then, the calculation unit 220 can calculate a magnetic sensitivity mismatch (A x −A y ) by calculating the following equation.
Figure 2016061708

同様に、算出部220は、次式を計算することにより、非直交性誤差α、X軸方向のオフセットVos_x、およびY軸方向のオフセットVos_yを算出することができる。

Figure 2016061708
Figure 2016061708
Similarly, the calculation unit 220, by calculating the following equation, non-orthogonality errors alpha, it is possible to calculate the offset V Os_x the X-axis direction, and the offset V Os_y the Y-axis direction.
Figure 2016061708
Figure 2016061708

以上のように、算出部220は、磁場印加装置30が印加した磁場に応じて回転角センサ100が出力する磁場検出信号(V(θ),V(θ))に基づき、誤差パラメータ(Vos_x,Vos_y,A−A,α)を算出することができる。そして、算出部220は、当該誤差パラメータをキャンセルする較正パラメータを算出する。 As described above, the calculation unit 220 generates an error based on the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) output from the rotation angle sensor 100 in accordance with the magnetic field applied by the magnetic field application device 30. Parameters (V osx , V osy , A x −A y , α) can be calculated. Then, the calculation unit 220 calculates a calibration parameter for canceling the error parameter.

算出部220は、例えば、X軸方向の磁場検出信号のオフセットを較正する第1パラメータとして、−Vos_xを、Y軸方向の磁場検出信号のオフセットを較正する第2パラメータとして、−Vos_yを、それぞれ算出する。これにより、回転角センサ100は、第1パラメータおよび第2パラメータを用いて、次式のように、磁場検出信号(V(θ),V(θ))のオフセットを補正することができる。

Figure 2016061708
For example, the calculation unit 220 uses −V os_x as a first parameter for calibrating the offset of the magnetic field detection signal in the X-axis direction, and −V os_y as a second parameter for calibrating the offset of the magnetic field detection signal in the Y-axis direction. , Respectively. Thereby, the rotation angle sensor 100 corrects the offset of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) using the first parameter and the second parameter as in the following equation. Can do.
Figure 2016061708

また、算出部220は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の感度ミスマッチを較正する第3パラメータとして、(A/A)を算出してよい。これにより、回転角センサ100は、第3パラメータを用いて、次式のように、磁場検出信号(V(θ),V(θ))の感度ミスマッチを補正することができる。

Figure 2016061708
The calculation unit 220 may calculate (A x / A y ) as a third parameter for calibrating the sensitivity mismatch of the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. Accordingly, the rotation angle sensor 100 can correct the sensitivity mismatch of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) using the third parameter as in the following equation.
Figure 2016061708

また、算出部220は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の非直交性誤差を較正する第4パラメータとして、−tan(α)を算出してよい。これにより、回転角センサ100は、第4パラメータを用いて、次式のように、磁場検出信号(V(θ),V(θ))の非直交性誤差を補正することができる。以上のように。算出部220は、第1パラメータから第4パラメータの4つのパラメータのうち、少なくとも1つを含む較正パラメータを算出する。

Figure 2016061708
Further, the calculation unit 220 may calculate −tan (α) as a fourth parameter for calibrating non-orthogonality errors of the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. Thereby, the rotation angle sensor 100 can correct the non-orthogonality error of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) using the fourth parameter as in the following equation. it can. As above. The calculation unit 220 calculates a calibration parameter including at least one of the four parameters from the first parameter to the fourth parameter.
Figure 2016061708

次に、パラメータ供給部230は、算出部220が算出した較正パラメータを回転角センサ100の記憶部180に供給して記憶させる(S330)。以上のように、本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、磁場印加装置30を用いて回転角センサ100に予め定められた複数の方向の磁場を印加し、発生する角度非線形性誤差に対応する相関関数を用いて、当該回転角センサ100の角度非線形性誤差を補正する較正パラメータを生成することができる。   Next, the parameter supply unit 230 supplies the calibration parameters calculated by the calculation unit 220 to the storage unit 180 of the rotation angle sensor 100 for storage (S330). As described above, the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment applies a magnetic field in a plurality of predetermined directions to the rotation angle sensor 100 using the magnetic field application apparatus 30 and corresponds to the generated angle nonlinearity error. Using the correlation function, a calibration parameter that corrects the angle nonlinearity error of the rotation angle sensor 100 can be generated.

これにより、回転角センサ100は、当該較正パラメータを用いて、角度非線形性誤差を補正することができる。即ち、誤差補正部190は、X軸信号出力部140およびY軸信号出力部150から供給される磁場検出信号(V,V)に対して、当該較正パラメータを用いて(数16)から(数18)式の演算を実行して誤差補正信号(V',V')出力する。そして、角度信号算出部160は、X軸方向およびY軸方向の誤差補正信号(V',V')(即ち、補正された磁場検出信号)を用いて、角度信号を算出するので、角度非線形性誤差を低減させた確度信号を出力することができる。 Thereby, the rotation angle sensor 100 can correct | amend an angle nonlinearity error using the said calibration parameter. That is, the error correction unit 190 uses the calibration parameters for the magnetic field detection signals (V X , V Y ) supplied from the X-axis signal output unit 140 and the Y-axis signal output unit 150 from (Equation 16). The calculation of equation (18) is executed and an error correction signal (V X ', V Y ') is output. Then, the angle signal calculation unit 160 calculates the angle signal using the error correction signals (V X ′, V Y ′) (that is, the corrected magnetic field detection signal) in the X-axis direction and the Y-axis direction. An accuracy signal with reduced angular nonlinearity error can be output.

図18は、本実施形態に係る回転角センサ100の変形例を、対応する較正パラメータ生成装置200と共に示す。本変形例の回転角センサ100において、図13に示された本実施形態に係る回転角センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の回転角センサ100は、角度信号算出部160が算出した角度信号φ(θ)に基づいて算出された較正パラメータを用いて、当該角度信号φ(θ)を補正する。   FIG. 18 shows a modification of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment, together with a corresponding calibration parameter generation device 200. In the rotation angle sensor 100 of the present modification, the same reference numerals are given to the substantially same operations as those of the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment shown in FIG. 13, and the description thereof is omitted. The rotation angle sensor 100 of the present modification corrects the angle signal φ (θ) using the calibration parameter calculated based on the angle signal φ (θ) calculated by the angle signal calculation unit 160.

即ち、本変形例の角度信号算出部160は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号(V,V)に基づいて、角度信号φ(θ)を算出する。そして、誤差補正部190は、較正パラメータに基づいて、角度信号φ(θ)の誤差を補正し、これにより、回転角センサ100の角度非線形性誤差(φ(θ)−θ)を低減する。ここで、角度非線形性誤差(φ(θ)−θ)は、図4から図12で説明したように、予め定められた周期関数を示すように変動するので、次式のように示すことができる。

Figure 2016061708
That is, the angle signal calculation unit 160 of the present modification calculates the angle signal φ (θ) based on the magnetic field detection signals (V X , V Y ) in the X axis direction and the Y axis direction. Then, the error correction unit 190 corrects the error of the angle signal φ (θ) based on the calibration parameter, thereby reducing the angle nonlinearity error (φ (θ) −θ) of the rotation angle sensor 100. Here, the angle nonlinearity error (φ (θ) −θ) fluctuates so as to show a predetermined periodic function as described with reference to FIGS. it can.
Figure 2016061708

ここで、AからDの4つの係数は、それぞれ対応する角度非線形誤差の大きさに応じて値が定まる誤差パラメータ(A,B,C,D)である。例えば、X軸方向のオフセットVos_xによる角度非線形性誤差が、他の角度非線形性誤差と比較して大きい場合、係数Aは、他の係数BからDと比較して大きくなる。また、回転角センサ100が出力する角度信号φ(θ)が、角度位置θと略同一の理想的な出力になる場合、誤差パラメータ(A,B,C,D)は全て略零となる。 Here, the four coefficients A to D are error parameters (A, B, C, D) whose values are determined according to the magnitudes of the corresponding angular nonlinear errors. For example, when the angle non-linearity error due to the offset V os_x in the X-axis direction is larger than other angle non-linearity errors, the coefficient A is larger than the other coefficients B to D. When the angle signal φ (θ) output from the rotation angle sensor 100 is an ideal output that is substantially the same as the angular position θ, the error parameters (A, B, C, D) are all substantially zero.

本変形例の回転角センサ100に対応する較正パラメータ生成装置200は、角度信号算出部160が出力する角度信号φ(θ)を、回転角センサ100の出力信号として取得する。即ち、取得部210は、角度信号算出部160に接続され、当該角度信号φ(θ)を取得する。これに代えて、取得部210は、誤差補正部190に接続され、当該角度信号φ(θ)を取得してもよい。   The calibration parameter generation device 200 corresponding to the rotation angle sensor 100 of the present modification acquires the angle signal φ (θ) output from the angle signal calculation unit 160 as an output signal of the rotation angle sensor 100. That is, the acquisition unit 210 is connected to the angle signal calculation unit 160 and acquires the angle signal φ (θ). Instead, the acquisition unit 210 may be connected to the error correction unit 190 and acquire the angle signal φ (θ).

較正パラメータ生成装置200は、磁場印加装置30が360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、回転角センサ100にそれぞれ印加した場合の当該回転角センサ100の出力信号(本変形例の場合は角度信号)を取得する。即ち、取得部210は、XY平面上の予め定められた方向に対するN方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される回転角センサ100のN個の角度信号φ(θ)を取得する。 The calibration parameter generation device 200 performs the rotation when the magnetic field application device 30 applies magnetic fields in N directions (N is an integer of 3 or more) having different directions by 360 degrees to the rotation angle sensor 100. An output signal of the angle sensor 100 (an angle signal in the case of this modification) is acquired. That is, the acquisition unit 210 outputs the rotation corresponding to each angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. N angle signals φ (θ n ) of the angle sensor 100 are acquired.

そして、算出部220は、角度θおよび角度信号φ(θ)を予め定められた周期関数に代入して得られる誤差パラメータ(A,B,C,D)に基づき、較正パラメータを算出する。より具体的には、算出部220は、次式で示す相関関数のように、角度信号φ(θ)と印加磁場の角度位置θの差分(φ(θ)−θ)のそれぞれと、正弦波関数および余弦波関数との相関を算出して、誤差パラメータ(A,B,C,D)を得る。

Figure 2016061708
Then, the calculation unit 220 calculates calibration parameters based on error parameters (A, B, C, D) obtained by substituting the angle θ n and the angle signal φ (θ n ) into a predetermined periodic function. . More specifically, the calculation unit 220 calculates each difference (φ (θ n ) −θ n ) between the angle signal φ (θ n ) and the angular position θ n of the applied magnetic field, as in the correlation function represented by the following equation. And the correlation between the sine wave function and the cosine wave function are calculated, and error parameters (A, B, C, D) are obtained.
Figure 2016061708

そして、算出部220は、角度信号φ(θ)のそれぞれから当該誤差パラメータをキャンセルする較正パラメータを算出する。算出部220は、例えば、X軸方向の磁場検出信号のオフセットを較正する第1パラメータとして、−Aを、Y軸方向の磁場検出信号のオフセットを較正する第2パラメータとして、−Bを、それぞれ算出する。同様に、また、算出部220は、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の感度ミスマッチを較正する第3パラメータとして、−Cを、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号の非直交性誤差を較正する第4パラメータとして、−Dを算出してよい。 Then, the calculation unit 220 calculates a calibration parameter for canceling the error parameter from each of the angle signals φ (θ n ). For example, the calculation unit 220 uses -A as a first parameter for calibrating the offset of the magnetic field detection signal in the X-axis direction, and -B as a second parameter for calibrating the offset of the magnetic field detection signal in the Y-axis direction. calculate. Similarly, the calculation unit 220 sets -C as a third parameter for calibrating the sensitivity mismatch of the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction, and non-orthogonal values of the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. -D may be calculated as a fourth parameter for calibrating the sex error.

以上のように、算出部220は、第1パラメータから第4パラメータの4つのパラメータのうち、少なくとも1つを含む較正パラメータを算出する。パラメータ供給部230は、算出部220が算出した較正パラメータを回転角センサ100の記憶部180に供給して記憶させる。これにより、回転角センサ100は、第1パラメータから第4パラメータを用いて、次式のように、角度信号φ(θ)の非直交性誤差を補正することができる。

Figure 2016061708
As described above, the calculation unit 220 calculates calibration parameters including at least one of the four parameters from the first parameter to the fourth parameter. The parameter supply unit 230 supplies the calibration parameters calculated by the calculation unit 220 to the storage unit 180 of the rotation angle sensor 100 for storage. Thereby, the rotation angle sensor 100 can correct the non-orthogonality error of the angle signal φ (θ n ) using the first parameter to the fourth parameter as in the following equation.
Figure 2016061708

ここで、回転角センサ100は、複数種類の較正パラメータを記憶部180に記憶して、複数種類の要因に基づく角度非線形性誤差を低減させてよい。例えば、回転角センサ100の記憶部180は、角度信号の正弦と、角度信号の余弦と、角度信号の2倍の正弦と、角度信号の2倍の余弦と、のうち少なくとも2つに比例する誤差を低減させる誤差パラメータを、較正パラメータとして記憶する。そして、誤差補正部190は、角度信号の正弦と、角度信号の余弦と、角度信号の2倍の正弦と、角度信号の2倍の余弦とのうち少なくとも2つに対応する誤差パラメータを線形結合し、当該線形結合した値を角度信号から減算して角度信号を補正してよい。   Here, the rotation angle sensor 100 may store a plurality of types of calibration parameters in the storage unit 180 to reduce angular nonlinearity errors based on a plurality of types of factors. For example, the storage unit 180 of the rotation angle sensor 100 is proportional to at least two of the sine of the angle signal, the cosine of the angle signal, the sine of twice the angle signal, and the cosine of twice the angle signal. The error parameter that reduces the error is stored as a calibration parameter. The error correction unit 190 linearly combines error parameters corresponding to at least two of the sine of the angle signal, the cosine of the angle signal, the sine of twice the angle signal, and the cosine of twice the angle signal. Then, the angle signal may be corrected by subtracting the linearly combined value from the angle signal.

以上のように、本変形例の回転角センサ100は、対応する較正パラメータ生成装置200が生成した較正パラメータを用いて、角度非線形性誤差を低減させた角度信号を出力することができる。即ち、較正パラメータ生成装置200は、磁場印加装置30を用いて、回転角センサ100の角度非線形性誤差を低減させる較正パラメータを生成し、当該回転角センサ100を較正できる。   As described above, the rotation angle sensor 100 according to the present modification can output an angle signal in which the angle nonlinearity error is reduced by using the calibration parameter generated by the corresponding calibration parameter generation device 200. That is, the calibration parameter generation apparatus 200 can generate a calibration parameter that reduces the angle nonlinearity error of the rotation angle sensor 100 using the magnetic field application apparatus 30 and can calibrate the rotation angle sensor 100.

図19は、本実施形態に係る回転角センサモジュール300の一例を較正パラメータ生成装置200と共に示す。回転角センサモジュール300は、回転角センサ100と、回転磁石410と、回転軸412と、モーター420とを備える。回転角センサ100は、図1から図18で説明したので、ここでは概略構成および較正については省略する。   FIG. 19 shows an example of the rotation angle sensor module 300 according to this embodiment together with the calibration parameter generation device 200. The rotation angle sensor module 300 includes the rotation angle sensor 100, a rotating magnet 410, a rotating shaft 412, and a motor 420. Since the rotation angle sensor 100 has been described with reference to FIGS. 1 to 18, the schematic configuration and calibration are omitted here.

回転磁石410は、回転軸412回りに回転する。図19は、回転磁石410が回転角センサ100の上方に設けられる例を示す。回転磁石410は、一例として、円盤状の形状を有し、XY平面と略平行な面で回転する。回転磁石410は、XY平面と略平行な断面がそれぞれ半円形状となる2つの領域に分割されてよく、一方の領域がS極であり、他方の領域がN極である磁石を形成する。回転磁石410は、XY平面と略平行な面で回転することにより、例えば、(数8)式で示される回転磁場を回転角センサ100に発生させる。   The rotating magnet 410 rotates around the rotating shaft 412. FIG. 19 shows an example in which the rotating magnet 410 is provided above the rotation angle sensor 100. For example, the rotating magnet 410 has a disk shape and rotates on a plane substantially parallel to the XY plane. The rotating magnet 410 may be divided into two regions each having a semicircular cross section substantially parallel to the XY plane, and forms a magnet in which one region is an S pole and the other region is an N pole. The rotating magnet 410 causes the rotating angle sensor 100 to generate a rotating magnetic field represented by, for example, the equation (8) by rotating on a plane substantially parallel to the XY plane.

回転軸412は、XY平面と略垂直な方向に形成される。回転軸412は、一例として、中心軸の回転角センサ100側の延長線上に、第1ホール素子対110を通過するX軸と第2ホール素子対120を通過するY軸との交点が位置するように、形成される。回転軸412は、一端が回転磁石410に接続され、他端がモーター420に接続される。モーター420は、回転軸412および当該回転軸に接続された回転磁石410を回転させる。   The rotation shaft 412 is formed in a direction substantially perpendicular to the XY plane. As an example, the rotation axis 412 has an intersection of the X axis passing through the first Hall element pair 110 and the Y axis passing through the second Hall element pair 120 on the extension line of the central axis on the rotation angle sensor 100 side. Formed. The rotating shaft 412 has one end connected to the rotating magnet 410 and the other end connected to the motor 420. The motor 420 rotates the rotating shaft 412 and the rotating magnet 410 connected to the rotating shaft.

回転角センサモジュール300は、較正した回転角センサ100と、回転軸412回りに回転する回転磁石410と、を組み立てて形成される。即ち、回転角センサ100は、XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転軸412回りに回転する回転磁石410のXY平面における回転角を検出する。   The rotation angle sensor module 300 is formed by assembling a calibrated rotation angle sensor 100 and a rotating magnet 410 that rotates about the rotation axis 412. That is, the rotation angle sensor 100 detects the magnetic field in the X-axis direction and the magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane, and detects the rotation angle on the XY plane of the rotating magnet 410 that rotates about the rotation axis 412.

回転角センサ100は、回転角センサモジュール300として組み立てられる前に、図14で示したように、較正することができる。しかしながら、回転角センサモジュール300を組み立てる過程において、組み立て誤差が生じると、回転角センサ100は、当該組み立て誤差に起因する角度非線形性誤差を発生してしまう。図20から図22には、このような組み立て誤差の例を示す。   The rotation angle sensor 100 can be calibrated as shown in FIG. 14 before being assembled as the rotation angle sensor module 300. However, if an assembly error occurs in the process of assembling the rotation angle sensor module 300, the rotation angle sensor 100 generates an angle nonlinearity error due to the assembly error. 20 to 22 show examples of such assembly errors.

図20は、本実施形態に係る回転角センサモジュール300に中心軸ずれが生じた組み立て誤差の一例を示す。図21は、本実施形態に係る回転角センサモジュール300に偏芯が生じた組み立て誤差の一例を示す。図22は、本実施形態に係る回転角センサモジュール300に回転磁石410の傾きが生じた組み立て誤差の一例を示す。   FIG. 20 shows an example of an assembly error in which the center axis shift occurs in the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment. FIG. 21 shows an example of an assembly error in which eccentricity occurs in the rotation angle sensor module 300 according to this embodiment. FIG. 22 shows an example of an assembly error in which the rotation magnet 410 is inclined in the rotation angle sensor module 300 according to the present embodiment.

このような誤差が生じた場合においても、後述するように、回転角センサ100は、回転磁石410の角度位置θに応じて周期関数を示すように変動する角度非線形性誤差を発生させる。そこで、本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、回転角センサ100を較正させる較正パラメータを生成する場合と同様に、回転角センサモジュール300の組み立て誤差に起因する角度非線形性誤差を較正する較正パラメータを生成する。   Even when such an error occurs, the rotation angle sensor 100 generates an angular non-linearity error that varies so as to indicate a periodic function according to the angular position θ of the rotating magnet 410, as will be described later. Therefore, the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment calibrates the angle nonlinearity error caused by the assembly error of the rotation angle sensor module 300 as in the case of generating the calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor 100. Is generated.

図23は、本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200の第2の動作フローを示す。較正パラメータ生成装置200は、図23に示す第2の動作フローを実行して、回転角センサ100からの出力信号を取得し、回転角センサモジュール300の出力信号を補正する較正パラメータを生成する。   FIG. 23 shows a second operation flow of the calibration parameter generation device 200 according to the present embodiment. The calibration parameter generation device 200 executes the second operation flow shown in FIG. 23, acquires an output signal from the rotation angle sensor 100, and generates a calibration parameter for correcting the output signal of the rotation angle sensor module 300.

まず、回転角センサモジュール300を動作するように設置する(S500)。例えば、回転角センサモジュール300をXY平面と略平行な平面上に設置する。ここで、回転角センサモジュール300の設置とは、一例として、回転角センサ100と、回転磁石410と、回転軸412と、モーター420とを組み合わせてモジュールの組み立てを行うことである。これにより、XY平面上に回転角センサ100が設置される。   First, the rotation angle sensor module 300 is installed to operate (S500). For example, the rotation angle sensor module 300 is installed on a plane substantially parallel to the XY plane. Here, the installation of the rotation angle sensor module 300 is, for example, assembling the module by combining the rotation angle sensor 100, the rotating magnet 410, the rotating shaft 412, and the motor 420. Thereby, the rotation angle sensor 100 is installed on the XY plane.

次に、回転磁石410を予め定められた回転角に回転させ、複数の方向の磁場を回転角センサ100に印加した場合の、当該回転角センサ100の出力を取得する(S510)。即ち、回転磁石410を、360度をN等分した角度ずつ回転させ、方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、回転角センサ100にそれぞれ印加する。回転磁石410の予め定められた回転角は、理想的には、図15で説明した磁場印加装置30が回転角センサ100に印加する複数の磁場と同様の磁場を発生させる角度であってよい。   Next, the rotation magnet 410 is rotated to a predetermined rotation angle, and the output of the rotation angle sensor 100 when a magnetic field in a plurality of directions is applied to the rotation angle sensor 100 is acquired (S510). That is, the rotating magnet 410 is rotated by an angle equal to 360 degrees divided by N, and magnetic fields in N directions (N is an integer of 3 or more) having different directions are applied to the rotation angle sensor 100, respectively. The predetermined rotation angle of the rotating magnet 410 may ideally be an angle that generates the same magnetic field as the plurality of magnetic fields applied to the rotation angle sensor 100 by the magnetic field application device 30 described in FIG.

図24は、本実施形態の回転角センサモジュール300において、回転磁石410の回転位置の第1の例を示す。図24は、モーター420が回転磁石410を90°ずつ回転させ、回転磁石410の4つの回転位置に応じた4つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。ここで、それぞれの回転磁石410の回転位置は、+X軸方向と予め定められた角度δのオフセットを有する例を示す。回転角センサモジュール300が理想的に組み立てられている場合、図24のように回転磁石410が位置すると、XY平面において、回転磁石410が+X軸方向に対して角度δ、δ+90°、δ+180°、およびδ+270°の4つの方向の磁場ベクトルを回転角センサ100に印加することができる。   FIG. 24 shows a first example of the rotational position of the rotating magnet 410 in the rotational angle sensor module 300 of the present embodiment. FIG. 24 shows an example in which the motor 420 rotates the rotating magnet 410 by 90 ° and applies four magnetic field vectors corresponding to the four rotating positions of the rotating magnet 410 to the rotation angle sensor 100. Here, an example in which the rotational position of each rotary magnet 410 has an offset of a predetermined angle δ with respect to the + X axis direction is shown. When the rotation angle sensor module 300 is ideally assembled, when the rotation magnet 410 is positioned as shown in FIG. 24, the rotation magnet 410 has an angle δ, δ + 90 °, δ + 180 ° with respect to the + X axis direction in the XY plane. And magnetic field vectors in four directions of δ + 270 ° can be applied to the rotation angle sensor 100.

しかしながら、回転角センサモジュール300に組み立て誤差が生じると、回転角センサ100には、予め定められた方向とは異なる方向に磁場が向いてしまう。即ち、図24は、回転磁石410が+X軸方向に対して角度δ、δ+90°、δ+180°、およびδ+270°の4つの回転位置にあるとき、回転磁石410のそれぞれの回転位置に対応した4つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。   However, when an assembly error occurs in the rotation angle sensor module 300, a magnetic field is directed to the rotation angle sensor 100 in a direction different from a predetermined direction. That is, FIG. 24 shows that when the rotating magnet 410 is at four rotational positions of angles δ, δ + 90 °, δ + 180 °, and δ + 270 ° with respect to the + X-axis direction, An example in which a magnetic field vector is applied to the rotation angle sensor 100 is shown.

図25は、本実施形態の回転角センサモジュールにおいて、回転磁石410の回転位置の第2の例を示す。図25は、モーター420が回転磁石410を45°ずつ回転させ、回転磁石410の8つの回転位置に応じた8つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。ここで、それぞれの回転磁石410の回転位置は、+X軸方向と予め定められた角度δのオフセットを有する例を示す。即ち、図25は、回転磁石410が+X軸方向に対して角度δ+n・45°(n=0,1,2,...,7)の8つの回転位置にあるとき、回転磁石410のそれぞれの回転位置に対応した8つの磁場ベクトルを回転角センサ100に印加する例を示す。   FIG. 25 shows a second example of the rotational position of the rotating magnet 410 in the rotational angle sensor module of the present embodiment. FIG. 25 shows an example in which the motor 420 rotates the rotating magnet 410 by 45 ° and applies eight magnetic field vectors corresponding to the eight rotating positions of the rotating magnet 410 to the rotation angle sensor 100. Here, an example in which the rotational position of each rotary magnet 410 has an offset of a predetermined angle δ with respect to the + X axis direction is shown. That is, FIG. 25 shows that each of the rotating magnets 410 has eight rotating positions at an angle δ + n · 45 ° (n = 0, 1, 2,..., 7) with respect to the + X-axis direction. An example is shown in which eight magnetic field vectors corresponding to the rotational positions are applied to the rotation angle sensor 100.

取得部210は、N方向の磁場をそれぞれ印加することに応じて出力される出力信号を回転角センサ100から取得する。取得部210は、XY平面上の予め定められた回転磁石410の角度θ(n=0,1,・・・,N−1)のそれぞれの回転位置において、回転角センサ100に入力される磁場に対応して出力される回転角センサ100のN個の磁場検出信号(V(θ),V(θ))を取得してよく、これに代えて、角度信号φ(θ)を取得してもよい。本実施形態の取得部210は、N個の磁場検出信号(V(θ),V(θ))を取得する例を説明する。即ち、この場合、回転角センサ100の概略構成は、図13に示す概略構成と略同一となる。 The acquisition unit 210 acquires, from the rotation angle sensor 100, an output signal that is output in response to application of a magnetic field in the N direction. The acquisition unit 210 is input to the rotation angle sensor 100 at each rotation position of a predetermined angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the rotary magnet 410 on the XY plane. N magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) of the rotation angle sensor 100 output corresponding to the magnetic field may be acquired, and instead of this, the angle signal φ (θ n ) may be obtained. An example in which the acquisition unit 210 according to the present embodiment acquires N magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) will be described. That is, in this case, the schematic configuration of the rotation angle sensor 100 is substantially the same as the schematic configuration shown in FIG.

次に、算出部220は、回転角センサ100の出力信号に基づいて、回転角センサ100を較正する較正パラメータを算出する(S520)。算出部220は、回転角センサ100の較正と同様に、X軸方向およびY軸方向の磁場検出信号と、磁石の回転位置である角度θを代入した予め定められた周期関数との相関に基づいて、較正パラメータを算出する。即ち、算出部220は、(数12)から(数18)式を用いて、誤差パラメータ(Vos_x,Vos_y,A−A,α)および較正パラメータを算出する。 Next, the calculation unit 220 calculates calibration parameters for calibrating the rotation angle sensor 100 based on the output signal of the rotation angle sensor 100 (S520). Similar to the calibration of the rotation angle sensor 100, the calculation unit 220 calculates the correlation between the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction and a predetermined periodic function into which the angle θ n that is the rotation position of the magnet is substituted. Based on this, a calibration parameter is calculated. That is, the calculation unit 220 calculates the error parameters (V osx , V osy , A x −A y , α) and the calibration parameters using the equations (12) to (18).

回転角センサ100は、回転磁石410の角度位置θに応じて周期関数を示すように変動する角度非線形性誤差を発生させるので、算出部220は、回転角センサ100の較正に用いた数式を用いて、較正パラメータを算出することができる。ここで、回転角センサ100の角度非線形性誤差の発生について、図26および図27を用いて説明する。   Since the rotation angle sensor 100 generates an angular non-linearity error that varies so as to indicate a periodic function according to the angular position θ of the rotating magnet 410, the calculation unit 220 uses the mathematical formula used to calibrate the rotation angle sensor 100. Thus, the calibration parameter can be calculated. Here, the generation of the angle nonlinearity error of the rotation angle sensor 100 will be described with reference to FIGS. 26 and 27. FIG.

図26は、理想的な回転角センサモジュール300の回転角センサ100に、8方向の磁場をそれぞれ印加した例を示す。即ち、図26は、回転磁石410が45°間隔で回転した場合に、回転角センサ100が設置されるXY平面に生じる磁場の向きを矢印でそれぞれ示す。図26の複数の円は、回転磁石410をそれぞれ示し、円内の点線で示された四角形は、回転角センサ100の位置を示す。回転角センサモジュール300は、理想的な配置関係にあるので、円の中心と、点線で示された四角形の領域の中心とが一致する。回転角が0°から315°に45°ずつ変化することに応じて、回転角センサ100が位置する領域に発生する磁場ベクトルの向きも対応して45°ずつ回転することがわかる。   FIG. 26 shows an example in which magnetic fields in eight directions are applied to the rotation angle sensor 100 of the ideal rotation angle sensor module 300, respectively. That is, FIG. 26 shows, by arrows, the directions of magnetic fields generated on the XY plane where the rotation angle sensor 100 is installed when the rotating magnet 410 rotates at 45 ° intervals. A plurality of circles in FIG. 26 respectively indicate the rotating magnets 410, and squares indicated by dotted lines in the circles indicate the positions of the rotation angle sensor 100. Since the rotation angle sensor module 300 has an ideal arrangement relationship, the center of the circle coincides with the center of the quadrangular region indicated by the dotted line. It can be seen that as the rotation angle changes from 0 ° to 315 ° by 45 °, the direction of the magnetic field vector generated in the region where the rotation angle sensor 100 is positioned also rotates by 45 °.

図27は、中心軸ずれの組み立て誤差を有する回転角センサモジュール300の回転角センサ100に、8方向の磁場をそれぞれ印加した例を示す。即ち、図27は、図20に示す中心軸ずれが生じた回転角センサモジュール300において、回転磁石410が45°間隔で回転した場合に、回転角センサ100が設置されるXY平面に生じる磁場の向きを矢印でそれぞれ示す。図27の複数の円は、図26と同様に、回転磁石410をそれぞれ示し、円内の点線で示された四角形は、回転角センサ100の位置を示す。中心軸ずれが生じているので、円の中心と、点線で示された四角形の領域の中心には、ずれが生じている。   FIG. 27 shows an example in which magnetic fields in eight directions are respectively applied to the rotation angle sensor 100 of the rotation angle sensor module 300 having the assembly error of the center axis deviation. That is, FIG. 27 shows the magnetic field generated in the XY plane on which the rotation angle sensor 100 is installed when the rotation magnet 410 rotates at 45 ° intervals in the rotation angle sensor module 300 in which the center axis deviation shown in FIG. The direction is indicated by arrows. A plurality of circles in FIG. 27 respectively indicate the rotating magnets 410 as in FIG. 26, and a quadrangle indicated by a dotted line in the circle indicates the position of the rotation angle sensor 100. Since the center axis shift has occurred, a shift has occurred between the center of the circle and the center of the quadrangular region indicated by the dotted line.

そして、回転磁石410を回転させると、回転角度θが45°、135°、225°、315°の場合、四角形の領域には回転磁石410の回転角度θとは異なる方向の磁場ベクトルが発生し、角度非線形性誤差が発生することがわかる。一方、回転角度θが0°、90°、180°、270°の場合、四角形の領域に発生する磁場ベクトルの向きと印加する磁場の向きとが略一致するので、角度非線形性誤差が低減することがわかる。即ち、回転角センサ100に入力する磁場の方向が、回転磁石410の回転角度θに応じて変動し、当該変動が角度θに対してsin(2θ)を示すように変動することがわかる。   When the rotating magnet 410 is rotated, when the rotation angle θ is 45 °, 135 °, 225 °, or 315 °, a magnetic field vector in a direction different from the rotation angle θ of the rotating magnet 410 is generated in the rectangular region. It can be seen that an angle nonlinearity error occurs. On the other hand, when the rotation angle θ is 0 °, 90 °, 180 °, or 270 °, the direction of the magnetic field vector generated in the rectangular region and the direction of the applied magnetic field substantially coincide with each other, so that the angle nonlinearity error is reduced. I understand that. That is, it can be seen that the direction of the magnetic field input to the rotation angle sensor 100 varies according to the rotation angle θ of the rotating magnet 410, and the variation varies so as to indicate sin (2θ) with respect to the angle θ.

図28は、中心軸ずれを有するホール起電力信号(V,V)の一例を示す。このようなホール起電力信号(V,V)の歪みは、図9に示す磁気感度のミスマッチを有するホール起電力信号(V,V)の一例と同様であり、(数13)および(数17)式を用いて較正パラメータを算出することができる。同様に、回転角センサモジュール300は、回転磁石410に偏芯および傾きが生じる組み立て誤差を有しても、発生する角度非線形性誤差の変動が回転磁石410の回転角度に関する周期関数を示す場合、算出部220は、(数12)から(数18)式を用いて較正パラメータを算出することができる。 FIG. 28 shows an example of the Hall electromotive force signal (V X , V Y ) having a center axis shift. Such distortion of the Hall electromotive force signal (V X, V Y) is similar to an example of a Hall electromotive force signal having a mismatch of magnetic sensitivity shown in FIG. 9 (V X, V Y) , ( Equation 13) And the calibration parameter can be calculated using the equation (17). Similarly, even when the rotation angle sensor module 300 has an assembly error that causes eccentricity and inclination of the rotating magnet 410, when the fluctuation of the generated angle nonlinearity error indicates a periodic function related to the rotation angle of the rotating magnet 410, The calculation unit 220 can calculate the calibration parameter using Equations (12) to (18).

次に、パラメータ供給部230は、算出部220が算出した較正パラメータを回転角センサ100の記憶部180に供給して記憶させる(S530)。以上のように、本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、回転磁石410を予め定められた回転角度に回転させて回転角センサ100に複数の方向の磁場を印加し、発生する角度非線形性誤差に対応する相関関数を用いて、回転角センサモジュール300の組み立て誤差に起因する角度非線形性誤差を補正する較正パラメータを生成することができる。これにより、回転角センサ100は、当該較正パラメータを用いて、組み立て誤差に起因する角度非線形性誤差を補正することができる。   Next, the parameter supply unit 230 supplies the calibration parameters calculated by the calculation unit 220 to the storage unit 180 of the rotation angle sensor 100 for storage (S530). As described above, the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment rotates the rotating magnet 410 to a predetermined rotation angle, applies a magnetic field in a plurality of directions to the rotation angle sensor 100, and generates an angular nonlinearity error. Can be used to generate calibration parameters that correct angular non-linearity errors due to assembly errors of the rotation angle sensor module 300. Thereby, the rotation angle sensor 100 can correct | amend the angle nonlinearity error resulting from an assembly error using the said calibration parameter.

以上の本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200は、磁石の回転位置θに対する回転角センサ100から出力信号として、磁場検出信号(V(θ),V(θ))を取得する例を説明した。これに代えて、較正パラメータ生成装置200は、角度信号φ(θ)を出力信号として取得してもよい。この場合、回転角センサ100の概略構成は、図18に示す概略構成と略同一となる。 The calibration parameter generation device 200 according to the present embodiment described above acquires magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) as output signals from the rotation angle sensor 100 with respect to the rotational position θ n of the magnet. The example to do was explained. Instead of this, the calibration parameter generation device 200 may acquire the angle signal φ (θ n ) as an output signal. In this case, the schematic configuration of the rotation angle sensor 100 is substantially the same as the schematic configuration shown in FIG.

この場合における較正パラメータ生成装置200は、取得部210が、回転磁石410を回転してN個の角度θに設定することにより、N方向の磁場を回転角センサ100にそれぞれ印加することに応じて出力される角度信号φ(θ)を当該回転角センサ100から取得する。そして、算出部220は、角度θおよび角度信号φ(θ)を予め定められた周期関数に代入して得られる誤差パラメータに基づき、較正パラメータを算出する。より具体的には、算出部220は、(数19)式を用いて、誤差パラメータ(A,B,C,D)を算出し、当該誤差パラメータをキャンセルする較正パラメータを算出する。 In this case, the calibration parameter generation apparatus 200 responds to the acquisition unit 210 applying the magnetic field in the N direction to the rotation angle sensor 100 by rotating the rotating magnet 410 and setting it to N angles θ n. The angle signal φ (θ n ) output from the rotation angle sensor 100 is acquired. Then, the calculation unit 220 calculates a calibration parameter based on an error parameter obtained by substituting the angle θ n and the angle signal φ (θ n ) into a predetermined periodic function. More specifically, the calculation unit 220 calculates an error parameter (A, B, C, D) using Equation (19), and calculates a calibration parameter for canceling the error parameter.

以上のように、本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、回転角センサ100および回転角センサモジュール300をそれぞれ較正する較正パラメータを生成することができる。また、磁場印加装置30および回転磁石410を用いて、回転角センサ100に複数の方向の磁場を印加することにより、較正パラメータ生成装置200は、同様の手順によってそれぞれの較正パラメータを生成することができる。   As described above, the calibration parameter generation apparatus 200 of the present embodiment can generate calibration parameters for calibrating the rotation angle sensor 100 and the rotation angle sensor module 300, respectively. Further, by applying a magnetic field in a plurality of directions to the rotation angle sensor 100 using the magnetic field applying device 30 and the rotating magnet 410, the calibration parameter generating device 200 can generate each calibration parameter by the same procedure. it can.

したがって、例えば、まず、較正パラメータ生成装置200が回転角センサ100の較正パラメータを生成して当該回転角センサ100を較正させ、次に、回転角センサモジュール300を組み立て、そして組み立てた後に、同一の較正パラメータ生成装置200が回転角センサ100の較正パラメータを生成して較正することで、回転角センサモジュール300は、角度非線形性誤差を低減させた角度信号を出力することができる。また、回転角センサ100についての較正を実施することなく、回転角センサモジュール300の組立て後に、回転角センサモジュール300に対する較正操作を実行することで、回転角センサ100における角度非線形性誤差および回転角センサモジュール300を組み立てる際の組立誤差に起因する角度非線形性誤差をまとめて同時に較正することが可能である。   Thus, for example, first, the calibration parameter generation device 200 generates calibration parameters for the rotation angle sensor 100 to calibrate the rotation angle sensor 100, and then assembles the rotation angle sensor module 300, and after the assembly, When the calibration parameter generation device 200 generates and calibrates the calibration parameters of the rotation angle sensor 100, the rotation angle sensor module 300 can output an angle signal with reduced angle nonlinearity error. Further, the calibration of the rotation angle sensor module 300 is performed after the rotation angle sensor module 300 is assembled without performing the calibration of the rotation angle sensor 100, so that the angle non-linearity error and the rotation angle in the rotation angle sensor 100 are performed. It is possible to collectively calibrate angular non-linearity errors caused by assembly errors when the sensor module 300 is assembled.

図29は、本実施形態に係る回転角センサモジュール300が発生させる角度非線形性誤差をシミュレーションした結果の一例を示す。図29は、回転磁石410と、回転角センサ100との間に、中心軸ずれが発生した場合の角度非線形性誤差(φ(θ)−θ)を示す。図29の横軸は回転磁石410の回転角度θであり、縦軸はシミュレーションで算出された角度非線形性誤差(φ(θ)−θ)を示す。中心軸ずれの量が、0.5mm(図中の四角のプロット)、1.0mm(ダイヤのプロット)、および2.0mm(三角形のプロット)と、増加することに応じて、発生する角度非線形性誤差も増加し、かつ、回転角度θに対してsin(2θ)を示すように変動することがわかる。   FIG. 29 shows an example of a simulation result of an angular non-linearity error generated by the rotation angle sensor module 300 according to this embodiment. FIG. 29 shows an angle non-linearity error (φ (θ) −θ) when a center axis deviation occurs between the rotating magnet 410 and the rotation angle sensor 100. In FIG. 29, the horizontal axis represents the rotation angle θ of the rotating magnet 410, and the vertical axis represents the angle nonlinearity error (φ (θ) −θ) calculated by simulation. Angular nonlinearity that occurs as the amount of misalignment increases as 0.5 mm (square plot in the figure), 1.0 mm (diamond plot), and 2.0 mm (triangle plot) It can be seen that the sex error also increases and fluctuates to indicate sin (2θ) with respect to the rotation angle θ.

図30から図32は、本実施形態の回転角センサ100を実際に較正した実験結果の一例を示す。磁場印加装置30は、複数の方向の磁場を回転角センサ100に印加する。図30は、本実施形態に係る取得部210が、当該回転角センサ100から取得した磁場検出信号(V(θ),V(θ))の一例を示す。図30の横軸は回転角センサ100への入力磁場の角度位置を示し、縦軸はホール素子対の磁場検出強度を示す。図30より、回転角センサ100は、回転磁場に応じて周期的に変化する磁場検出信号(V(θ),V(θ))を検出していることがわかる。 30 to 32 show examples of experimental results obtained by actually calibrating the rotation angle sensor 100 of the present embodiment. The magnetic field application device 30 applies magnetic fields in a plurality of directions to the rotation angle sensor 100. FIG. 30 shows an example of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) acquired from the rotation angle sensor 100 by the acquisition unit 210 according to the present embodiment. The horizontal axis in FIG. 30 indicates the angular position of the input magnetic field to the rotation angle sensor 100, and the vertical axis indicates the magnetic field detection intensity of the Hall element pair. It can be seen from FIG. 30 that the rotation angle sensor 100 detects magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) that change periodically according to the rotating magnetic field.

図31は、本実施形態に係る回転角センサ100の角度非線形誤差の測定結果の一例を示す。図31は、図30に示された磁場検出信号(V(θ),V(θ))の測定結果に対応する、角度非線形誤差を示す。図31の横軸は回転角センサ100への入力磁場の角度位置を示し、縦軸は角度非線形誤差(φ(θ)−θ)の大きさを示す。図31は、X軸方向のオフセットVos_x、Y軸方向のオフセットVos_y、磁気感度のミスマッチ、および非直交性誤差αが混在する場合の角度非線形誤差を示すので、角度位置θに対する変動は、周期関数が重なり合って複雑な形状を示す。 FIG. 31 shows an example of the measurement result of the angle nonlinear error of the rotation angle sensor 100 according to this embodiment. FIG. 31 shows angular nonlinear errors corresponding to the measurement results of the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 31 indicates the angular position of the input magnetic field to the rotation angle sensor 100, and the vertical axis indicates the magnitude of the angle nonlinear error (φ (θ) −θ). Figure 31 is an offset V Os_x the X-axis direction, Y axis direction of the offset V Os_y, exhibits an angular nonlinear error when a mismatch of the magnetic sensitivity, and non-orthogonality errors α are mixed, varies with respect to the angular position θ is Periodic functions overlap to show complex shapes.

本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、図30に示した磁場検出信号(V(θ),V(θ))を取得して、(数12)から(数15)式を用いて誤差パラメータ(Vos_x,Vos_y,A−A,α)を(−0.052(%F.S.),−0.107(%F.S.),−0.490(%F.S.),−0.0146°)と算出した。ここで、「F.S.」はフルスケールを意味し、「%F.S.」はフルスケールに対するパーセンテージ強度を示す。較正パラメータ生成装置200は、当該誤差パラメータより、(数16)から(数18)式を用いて較正パラメータを算出し、回転角センサ100は、当該較正パラメータを用いて較正を実行した。 The calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment acquires the magnetic field detection signals (V Xn ), V Yn )) illustrated in FIG. 30, and formulas (Equation 12) to (Equation 15). The error parameters (V osx , V osy , A x −A y , α) are used (−0.052 (% FS), −0.107 (% FS), −0.490 ( % FS), -0.0146 °). Here, “FS” means full scale, and “% FS” indicates percentage intensity with respect to full scale. The calibration parameter generation device 200 calculates a calibration parameter from the error parameter using Equations (16) to (18), and the rotation angle sensor 100 performs calibration using the calibration parameter.

図32は、本実施形態に係る回転角センサ100が較正を実行した後の角度非線形誤差を示す。図32の横軸は回転角センサ100への入力磁場の角度位置を示し、縦軸は角度非線形誤差(φ(θ)−θ)の大きさを示す。図31と比較して、角度非線形誤差が低減していることがわかる。   FIG. 32 shows an angle nonlinear error after the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment has executed calibration. The horizontal axis in FIG. 32 indicates the angular position of the input magnetic field to the rotation angle sensor 100, and the vertical axis indicates the magnitude of the angle nonlinear error (φ (θ) −θ). It can be seen that the angle nonlinear error is reduced as compared with FIG.

図33および図34は、本実施形態の回転角センサモジュール300を実際に較正した実験結果の一例を示す。図33は、本実施形態に係る回転角センサ100の角度非線形誤差の測定結果の一例を示す。図33の横軸は回転磁石410の角度位置、縦軸は角度非線形誤差の大きさを示す。図33は、較正パラメータを用いて較正した回転角センサ100を組み立て、回転角センサモジュール300になった状態における角度非線形誤差の測定結果を示す。   FIG. 33 and FIG. 34 show an example of experimental results obtained by actually calibrating the rotation angle sensor module 300 of the present embodiment. FIG. 33 shows an example of the measurement result of the angle nonlinear error of the rotation angle sensor 100 according to this embodiment. The horizontal axis in FIG. 33 indicates the angular position of the rotating magnet 410, and the vertical axis indicates the magnitude of the angle nonlinear error. FIG. 33 shows a measurement result of the angle nonlinear error in a state where the rotation angle sensor 100 calibrated using the calibration parameters is assembled into the rotation angle sensor module 300.

より具体的には、図33は、回転角センサ100と回転磁石410との間に、略5mmの中心軸ずれを有する組み立て誤差が生じた場合の角度非線形誤差の測定結果を示す。即ち、図33の角度非線形誤差の回転磁石410の角度位置θに対する角度非線形誤差の変動のうち、sin(2θ)のように変動する成分が、中心軸ずれの変動を示す。また、角度非線形誤差の変動のうち、sin(2θ)とは異なる変動する成分は、偏芯および回転磁石410の傾きに起因する変動である。   More specifically, FIG. 33 shows the measurement result of the angle nonlinear error when an assembly error having a center axis deviation of about 5 mm occurs between the rotation angle sensor 100 and the rotation magnet 410. That is, among the fluctuations of the angle non-linear error with respect to the angular position θ of the rotating magnet 410 of the angle non-linear error in FIG. 33, the component that fluctuates as sin (2θ) indicates the fluctuation of the center axis deviation. Further, the fluctuation component different from sin (2θ) among fluctuations of the angle nonlinear error is fluctuation caused by eccentricity and the inclination of the rotating magnet 410.

本実施形態の較正パラメータ生成装置200は、回転磁石410の回転位置としてのN個の角度位置θにおいて、図33に示した角度非線形誤差を有する回転角センサモジュール300の角度信号φ(θ)を取得して、(数20)式を用いて誤差パラメータ(A,B,C,D)を(0.564°,0.185°,−1.99°,0.398°)と算出した。較正パラメータ生成装置200は、当該誤差パラメータより、較正パラメータを算出し、回転角センサ100は、当該較正パラメータおよび(数21)式を用いて較正を実行した。 The calibration parameter generation device 200 according to the present embodiment includes the angle signal φ (θ n of the rotation angle sensor module 300 having the angle nonlinearity error illustrated in FIG. 33 at N angular positions θ n as rotation positions of the rotating magnet 410. ) And the error parameters (A, B, C, D) are calculated as (0.564 °, 0.185 °, -1.99 °, 0.398 °) using the equation (20). did. The calibration parameter generation apparatus 200 calculates a calibration parameter from the error parameter, and the rotation angle sensor 100 performs calibration using the calibration parameter and the equation (21).

図34は、本実施形態に係る回転角センサ100が較正を実行した後の角度非線形誤差を示す。図34の横軸は回転磁石410の角度位置を示し、縦軸は角度非線形誤差(φ(θ)−θ)の大きさを示す。図33と比較して、角度非線形誤差が低減していることがわかる。以上のように、較正パラメータ生成装置200は、磁場印加装置30および回転磁石410を用いて、回転角センサ100および回転角センサモジュール300の角度非線形性誤差を低減させる較正パラメータを生成し、当該回転角センサ100および回転角センサモジュール300を較正できる。   FIG. 34 shows an angle nonlinear error after the rotation angle sensor 100 according to the present embodiment has executed calibration. The horizontal axis in FIG. 34 indicates the angular position of the rotating magnet 410, and the vertical axis indicates the magnitude of the angle nonlinear error (φ (θ) −θ). Compared with FIG. 33, it can be seen that the angle nonlinear error is reduced. As described above, the calibration parameter generation device 200 uses the magnetic field application device 30 and the rotating magnet 410 to generate a calibration parameter that reduces the angle nonlinearity error of the rotation angle sensor 100 and the rotation angle sensor module 300, and performs the rotation. The angle sensor 100 and the rotation angle sensor module 300 can be calibrated.

また、較正パラメータ生成装置200は、複数の要因に基づく角度非線形性誤差を、それぞれ低減させる較正パラメータを生成することができる。また、較正パラメータ生成装置200は、回転角センサモジュール300の組み立て前と、組み立て後に、それぞれ略同一の相関関数を用いた計算を実行することで、回転角センサ100および回転角センサモジュール300の較正パラメータを生成することができる。
また、回転角センサ100についての較正を実施することなく、回転角センサモジュール300の組立て後に、回転角センサモジュール300に対する較正操作を実行することで、回転角センサ100における角度非線形性誤差および回転角センサモジュール300を組み立てる際の組立誤差に起因する角度非線形性誤差をまとめて同時に較正することが可能である。
In addition, the calibration parameter generation apparatus 200 can generate calibration parameters that reduce angular nonlinearity errors based on a plurality of factors. In addition, the calibration parameter generation apparatus 200 performs calculations using substantially the same correlation function before and after the assembly of the rotation angle sensor module 300, thereby calibrating the rotation angle sensor 100 and the rotation angle sensor module 300. Parameters can be generated.
Further, the calibration of the rotation angle sensor module 300 is performed after the rotation angle sensor module 300 is assembled without performing the calibration of the rotation angle sensor 100, so that the angle non-linearity error and the rotation angle in the rotation angle sensor 100 are performed. It is possible to collectively calibrate angular non-linearity errors caused by assembly errors when the sensor module 300 is assembled.

以上の本実施形態の回転角センサ100は、第1ホール素子対110および第2ホール素子対120を備える例を説明した。ここで、回転角センサ100は、第1の軸の磁場と第2の軸の磁場の検出結果に応じて、回転体の角度信号および振幅信号を出力する回転角センサの誤差を検出するので、磁場の検出素子はホール素子に限定されない。例えば、回転角センサ100は、第1の軸の磁場と第2の軸の磁場を検出する複数のGMR(Giant Magneto−Resistance)素子および/またはTMR(Tunnel Magneto−Resistance)素子等を備えてもよい。   The rotation angle sensor 100 of the above embodiment has been described as an example including the first Hall element pair 110 and the second Hall element pair 120. Here, the rotation angle sensor 100 detects an error of the rotation angle sensor that outputs the angle signal and the amplitude signal of the rotating body according to the detection result of the magnetic field of the first axis and the magnetic field of the second axis. The magnetic field detection element is not limited to a Hall element. For example, the rotation angle sensor 100 may include a plurality of GMR (Giant Magneto-Resistance) elements and / or TMR (Tunnel Magneto-Resistance) elements that detect the magnetic field of the first axis and the magnetic field of the second axis. Good.

図35は、本実施形態に係る較正パラメータ生成装置200として機能するコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、および表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、およびDVDドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フレキシブルディスク・ドライブ2050、および入出力チップ2070を有するレガシー入出力部と、を備える。   FIG. 35 shows an example of a hardware configuration of a computer 1900 that functions as the calibration parameter generation apparatus 200 according to the present embodiment. A computer 1900 according to this embodiment is connected to a CPU peripheral unit having a CPU 2000, a RAM 2020, a graphic controller 2075, and a display device 2080 that are connected to each other by a host controller 2082, and to the host controller 2082 by an input / output controller 2084. An input / output unit having a communication interface 2030, a hard disk drive 2040, and a DVD drive 2060; a legacy input / output unit having a ROM 2010, a flexible disk drive 2050, and an input / output chip 2070 connected to the input / output controller 2084; Is provided.

ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000およびグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010およびRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置2080上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。   The host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 that access the RAM 2020 at a high transfer rate. The CPU 2000 operates based on programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020 and controls each unit. The graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020 and displays it on the display device 2080. Instead of this, the graphic controller 2075 may include a frame buffer for storing image data generated by the CPU 2000 or the like.

入出力コントローラ2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラムおよびデータを格納する。DVDドライブ2060は、DVD−ROM2095からプログラムまたはデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。   The input / output controller 2084 connects the host controller 2082 to the communication interface 2030, the hard disk drive 2040, and the DVD drive 2060, which are relatively high-speed input / output devices. The communication interface 2030 communicates with other devices via a network. The hard disk drive 2040 stores programs and data used by the CPU 2000 in the computer 1900. The DVD drive 2060 reads a program or data from the DVD-ROM 2095 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020.

また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フレキシブルディスク・ドライブ2050、および入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、および/または、コンピュータ1900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ2050は、フレキシブルディスク2090からプログラムまたはデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フレキシブルディスク・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ2084へと接続する。   The input / output controller 2084 is connected to the ROM 2010, the flexible disk drive 2050, and the relatively low-speed input / output device of the input / output chip 2070. The ROM 2010 stores a boot program that the computer 1900 executes at startup and / or a program that depends on the hardware of the computer 1900. The flexible disk drive 2050 reads a program or data from the flexible disk 2090 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020. The input / output chip 2070 connects the flexible disk drive 2050 to the input / output controller 2084 and inputs / outputs various input / output devices via, for example, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like. Connect to controller 2084.

RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク2090、DVD−ROM2095、またはICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。   A program provided to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020 is stored in a recording medium such as the flexible disk 2090, the DVD-ROM 2095, or an IC card and provided by the user. The program is read from the recording medium, installed in the hard disk drive 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000.

プログラムは、コンピュータ1900にインストールされ、コンピュータ1900を取得部210、算出部220、およびパラメータ供給部230として機能させる。   The program is installed in the computer 1900, and causes the computer 1900 to function as the acquisition unit 210, the calculation unit 220, and the parameter supply unit 230.

プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ1900に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である取得部210、算出部220、およびパラメータ供給部230として機能する。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ1900の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の較正パラメータ生成装置200が構築される。   The information processing described in the program is read into the computer 1900, whereby the acquisition unit 210, the calculation unit 220, and the parameter supply unit 230, which are specific means in which the software and the various hardware resources described above cooperate. Function as. And by this specific means, the calculation or processing of information according to the purpose of use of the computer 1900 in the present embodiment is realized, whereby the specific calibration parameter generation device 200 according to the purpose of use is constructed.

一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フレキシブルディスク2090、またはDVD−ROM2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置または通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。   As an example, when communication is performed between the computer 1900 and an external device or the like, the CPU 2000 executes a communication program loaded on the RAM 2020 and executes a communication interface based on the processing content described in the communication program. A communication process is instructed to 2030. Under the control of the CPU 2000, the communication interface 2030 reads transmission data stored in a transmission buffer area or the like provided on a storage device such as the RAM 2020, the hard disk drive 2040, the flexible disk 2090, or the DVD-ROM 2095, and sends it to the network. The reception data transmitted or received from the network is written into a reception buffer area or the like provided on the storage device. As described above, the communication interface 2030 may transfer transmission / reception data to / from the storage device by the DMA (Direct Memory Access) method. Instead, the CPU 2000 transfers the storage device or the communication interface 2030 as the transfer source. The transmission / reception data may be transferred by reading the data from the data and writing the data to the communication interface 2030 or the storage device of the transfer destination.

また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060(DVD−ROM2095)、フレキシブルディスク・ドライブ2050(フレキシブルディスク2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、および/または記憶装置に含まれるものとする。   In addition, the CPU 2000 includes all or necessary portions of files or databases stored in an external storage device such as the hard disk drive 2040, DVD drive 2060 (DVD-ROM 2095), and flexible disk drive 2050 (flexible disk 2090). Are read into the RAM 2020 by DMA transfer or the like, and various processes are performed on the data on the RAM 2020. Then, CPU 2000 writes the processed data back to the external storage device by DMA transfer or the like. In such processing, since the RAM 2020 can be regarded as temporarily holding the contents of the external storage device, in the present embodiment, the RAM 2020 and the external storage device are collectively referred to as a memory, a storage unit, or a storage device. Various types of information such as various programs, data, tables, and databases in the present embodiment are stored on such a storage device and are subjected to information processing. Note that the CPU 2000 can also store a part of the RAM 2020 in the cache memory and perform reading and writing on the cache memory. Even in such a form, the cache memory bears a part of the function of the RAM 2020. Therefore, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and / or the storage device unless otherwise indicated. To do.

また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合(または不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。   In addition, the CPU 2000 performs various operations, such as various operations, information processing, condition determination, information search / replacement, etc., described in the present embodiment, specified for the data read from the RAM 2020 by the instruction sequence of the program. Is written back to the RAM 2020. For example, when performing the condition determination, the CPU 2000 determines whether the various variables shown in the present embodiment satisfy the conditions such as large, small, above, below, equal, etc., compared to other variables or constants. When the condition is satisfied (or not satisfied), the program branches to a different instruction sequence or calls a subroutine.

また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。   Further, the CPU 2000 can search for information stored in a file or database in the storage device. For example, in the case where a plurality of entries in which the attribute value of the second attribute is associated with the attribute value of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 displays the plurality of entries stored in the storage device. The entry that matches the condition in which the attribute value of the first attribute is specified is retrieved, and the attribute value of the second attribute that is stored in the entry is read, thereby associating with the first attribute that satisfies the predetermined condition The attribute value of the specified second attribute can be obtained.

以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク2090、DVD−ROM2095の他に、DVD、Blu−ray(登録商標)、またはCD等の光学記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ1900に提供してもよい。   The program or module shown above may be stored in an external recording medium. As a recording medium, in addition to the flexible disk 2090 and the DVD-ROM 2095, an optical recording medium such as a DVD, Blu-ray (registered trademark), or a CD, a magneto-optical recording medium such as an MO, a tape medium, a semiconductor such as an IC card, etc. A memory or the like can be used. Further, a storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium, and the program may be provided to the computer 1900 via the network.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 基板、30 磁場印加装置、42 第1コイル部、44 第2コイル部、46 第3コイル部、48 第4コイル部、100 回転角センサ、110 第1ホール素子対、112 第1ホール素子、114 第2ホール素子、120 第2ホール素子対、122 第3ホール素子、124 第4ホール素子、130 磁気収束板、140 X軸信号出力部、142 増幅部、144 AD変換部、150 Y軸信号出力部、152 増幅部、154 AD変換部、160 角度信号算出部、170 入出力部、180 記憶部、190 誤差補正部、200 較正パラメータ生成装置、210 取得部、220 算出部、230 パラメータ供給部、300 回転角センサモジュール、410 回転磁石、412 回転軸、420 モーター、1900 コンピュータ、2000 CPU、2010 ROM、2020 RAM、2030 通信インターフェイス、2040 ハードディスクドライブ、2050 フレキシブルディスク・ドライブ、2060 DVDドライブ、2070 入出力チップ、2075 グラフィック・コントローラ、2080 表示装置、2082 ホスト・コントローラ、2084 入出力コントローラ、2090 フレキシブルディスク、2095 DVD−ROM DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate, 30 Magnetic field application apparatus, 42 1st coil part, 44 2nd coil part, 46 3rd coil part, 48 4th coil part, 100 rotation angle sensor, 110 1st Hall element pair, 112 1st Hall element, 114 2nd Hall element, 120 2nd Hall element pair, 122 3rd Hall element, 124 4th Hall element, 130 Magnetic focusing plate, 140 X-axis signal output unit, 142 Amplifying unit, 144 AD conversion unit, 150 Y-axis signal Output unit, 152 amplification unit, 154 AD conversion unit, 160 angle signal calculation unit, 170 input / output unit, 180 storage unit, 190 error correction unit, 200 calibration parameter generation device, 210 acquisition unit, 220 calculation unit, 230 parameter supply unit 300 rotation angle sensor module, 410 rotating magnet, 412 rotating shaft, 420 motor, 1900 controller Computer, 2000 CPU, 2010 ROM, 2020 RAM, 2030 Communication interface, 2040 Hard disk drive, 2050 Flexible disk drive, 2060 DVD drive, 2070 Input / output chip, 2075 Graphic controller, 2080 Display device, 2082 Host controller, 2084 Input Output controller, 2090 flexible disk, 2095 DVD-ROM

Claims (24)

XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転軸回りに回転する回転磁石の前記XY平面における回転角を検出する回転角センサの較正方法であって、
前記XY平面上に前記回転角センサを設置する設置段階と
前記XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、前記回転角センサにそれぞれ印加する磁場印加段階と、
前記N方向の磁場をそれぞれ印加することに応じて出力される出力信号を前記回転角センサから取得する取得段階と、
前記出力信号に基づいて、前記回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出段階と、
前記較正パラメータを前記回転角センサの記憶部に記憶させる記憶段階と、
を備える
回転角センサの較正方法。
A method for calibrating a rotation angle sensor that detects a magnetic field in the X-axis direction and a magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane, and detects a rotation angle in the XY plane of a rotating magnet that rotates around the rotation axis,
An installation step of installing the rotation angle sensor on the XY plane and a magnetic field in N directions (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle equal to 360 degrees divided into N on the XY plane Applying a magnetic field to each of the sensors;
Obtaining an output signal output from the rotation angle sensor in response to application of the magnetic field in the N direction;
A calculation step of calculating a calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor based on the output signal;
Storing the calibration parameter in the storage unit of the rotation angle sensor;
A method for calibrating a rotation angle sensor.
前記取得段階は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記N方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される前記回転角センサのN個の角度信号φ(θ)を取得し、
前記算出段階は、前記角度θおよび前記角度信号φ(θ)を予め定められた周期関数に代入して得られる誤差パラメータに基づき、前記較正パラメータを算出する請求項1に記載の回転角センサの較正方法。
The obtaining step outputs the angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) corresponding to each angle θ n of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtain N angle signals φ (θ n ) of the rotation angle sensor,
2. The rotation angle according to claim 1, wherein the calculating step calculates the calibration parameter based on an error parameter obtained by substituting the angle θ n and the angle signal φ (θ n ) into a predetermined periodic function. Sensor calibration method.
前記較正パラメータは、前記角度信号φ(θ)のそれぞれから前記誤差パラメータをキャンセルするパラメータである請求項2に記載の回転角センサの較正方法。 The rotation angle sensor calibration method according to claim 2, wherein the calibration parameter is a parameter for canceling the error parameter from each of the angle signals φ (θ n ). 前記取得段階は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記N方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される、前記回転角センサの前記X軸方向および前記Y軸方向の磁場検出信号を取得し、
前記算出段階は、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号と、前記角度θを代入した予め定められた周期関数との相関に基づいて、前記較正パラメータを算出する請求項1に記載の回転角センサの較正方法。
The acquisition step is output corresponding to each angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtaining magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction of the rotation angle sensor;
The calculation step calculates the calibration parameter based on a correlation between the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction and a predetermined periodic function into which the angle θ n is substituted. The rotation angle sensor calibration method according to claim 1.
前記較正パラメータは、
前記X軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第1パラメータ、前記Y軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第2パラメータ、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の感度ミスマッチを較正する第3パラメータ、および前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の非直交性誤差を較正する第4パラメータのうち、少なくとも1つを有する請求項4に記載の回転角センサの較正方法。
The calibration parameter is:
A first parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the X-axis direction, a second parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the Y-axis direction, and the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. 5. The method according to claim 4, further comprising: at least one of a third parameter that calibrates a sensitivity mismatch and a fourth parameter that calibrates a non-orthogonality error of the magnetic field detection signal in the X-axis direction and the Y-axis direction. Calibration method of rotation angle sensor.
回転軸回りに回転する回転磁石と、XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、前記回転磁石の前記XY平面における回転角を検出する回転角センサと、を備える回転角センサモジュールの較正方法であって、
前記回転磁石を、360度をN等分した角度ずつ回転させ、方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場を、前記回転角センサにそれぞれ印加する磁場印加段階と、
前記N方向の磁場をそれぞれ印加することに応じて出力される出力信号を前記回転角センサから取得する取得段階と、
前記出力信号に基づいて、前記回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出段階と、
前記較正パラメータを前記回転角センサの記憶部に記憶させる記憶段階と、
を備える
回転角センサモジュールの較正方法。
A rotation magnet that rotates around a rotation axis, and a rotation angle sensor that detects a rotation angle of the rotation magnet in the XY plane by detecting a magnetic field in the X-axis direction and a magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane. A method for calibrating an angular sensor module, comprising:
A magnetic field applying step of rotating the rotating magnet by 360 degrees by N equal angles and applying magnetic fields in different directions in N directions (N is an integer of 3 or more) to the rotation angle sensor;
Obtaining an output signal output from the rotation angle sensor in response to application of the magnetic field in the N direction;
A calculation step of calculating a calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor based on the output signal;
Storing the calibration parameter in the storage unit of the rotation angle sensor;
A method for calibrating a rotation angle sensor module.
前記取得段階は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記回転磁石のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される前記回転角センサのN個の角度信号φ(θ)を取得し、
前記算出段階は、前記角度θおよび前記角度信号φ(θ)を予め定められた周期関数に代入して得られる誤差パラメータに基づき、前記較正パラメータを算出する請求項6に記載の回転角センサモジュールの較正方法。
In the obtaining step, the rotation angle output corresponding to each angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the rotating magnet with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtain N angle signals φ (θ n ) of the sensor,
The rotation angle according to claim 6, wherein the calculating step calculates the calibration parameter based on an error parameter obtained by substituting the angle θ n and the angle signal φ (θ n ) into a predetermined periodic function. Sensor module calibration method.
前記較正パラメータは、前記角度信号φ(θ)のそれぞれから前記誤差パラメータをキャンセルするパラメータである請求項7に記載の回転角センサモジュールの較正方法。 The rotation angle sensor module calibration method according to claim 7, wherein the calibration parameter is a parameter for canceling the error parameter from each of the angle signals φ (θ n ). 前記取得段階は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記回転磁石のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される、前記回転角センサの前記X軸方向および前記Y軸方向の磁場検出信号を取得し、
前記算出段階は、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号と、前記角度θを代入した予め定められた周期関数との相関に基づいて、前記較正パラメータを算出する請求項6に記載の回転角センサモジュールの較正方法。
The obtaining step outputs the rotation corresponding to each angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the rotating magnet with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtaining magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction of the angle sensor;
The calibration step calculates the calibration parameter based on a correlation between the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction and a predetermined periodic function into which the angle θ n is substituted. The rotation angle sensor module calibration method according to claim 1.
前記較正パラメータは、
前記X軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第1パラメータ、前記Y軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第2パラメータ、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の感度ミスマッチを較正する第3パラメータ、および前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の非直交性誤差を較正する第4パラメータのうち、少なくとも1つを有する請求項9に記載の回転角センサモジュールの較正方法。
The calibration parameter is:
A first parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the X-axis direction, a second parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the Y-axis direction, and the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. 10. The method according to claim 9, further comprising: at least one of a third parameter for calibrating a sensitivity mismatch of the first and a fourth parameter for calibrating a non-orthogonality error of the magnetic field detection signal in the X-axis direction and the Y-axis direction. Calibration method of rotation angle sensor module.
請求項1から3のいずれか一項に記載の回転角センサの較正方法を実行する回転角センサ較正段階と、
較正した前記回転角センサと、回転軸回りに回転する回転磁石と、を備える回転角センサモジュールを組み立てる組み立て段階と、
請求項6から8のいずれか一項に記載の回転角センサモジュールの較正方法を実行する回転角センサモジュール較正段階と、
を備える
回転角センサモジュールの較正方法。
A rotation angle sensor calibration step of performing the rotation angle sensor calibration method according to claim 1;
An assembly step of assembling a rotation angle sensor module comprising the calibrated rotation angle sensor and a rotating magnet that rotates about a rotation axis;
A rotation angle sensor module calibration stage for executing the rotation angle sensor module calibration method according to any one of claims 6 to 8,
A method for calibrating a rotation angle sensor module.
請求項1、4、および5のいずれか一項に記載の回転角センサの較正方法を実行する回転角センサ較正段階と、
較正した前記回転角センサと、回転軸回りに回転する回転磁石と、を備える回転角センサモジュールを組み立てる組み立て段階と、
請求項6、9、および10のいずれか一項に記載の回転角センサモジュールの較正方法を実行する回転角センサモジュール較正段階と、
を備える
回転角センサモジュールの較正方法。
A rotation angle sensor calibration stage for performing the rotation angle sensor calibration method according to any one of claims 1, 4, and 5;
An assembly step of assembling a rotation angle sensor module comprising the calibrated rotation angle sensor and a rotating magnet that rotates about a rotation axis;
A rotation angle sensor module calibration stage for performing the rotation angle sensor module calibration method according to any one of claims 6, 9 and 10.
A method for calibrating a rotation angle sensor module.
XY平面におけるX軸方向の磁場およびY軸方向の磁場を検出して、回転軸回りに回転する回転磁石の前記XY平面における回転角を検出する回転角センサの出力信号を取得する取得部と、
前記出力信号に基づいて、前記回転角センサを較正する較正パラメータを算出する算出部と、
前記較正パラメータを前記回転角センサの記憶部に供給して記憶させるパラメータ供給部と、
を備え、
前記取得部は、前記XY平面上において、360度をN等分した角度ずつ方向が異なるN方向(Nは3以上の整数)の磁場が、前記回転角センサにそれぞれ印加したことに応じて出力される出力信号を前記回転角センサから取得する、較正パラメータ生成装置。
An acquisition unit that detects a magnetic field in the X-axis direction and a magnetic field in the Y-axis direction on the XY plane, and acquires an output signal of a rotation angle sensor that detects a rotation angle in the XY plane of the rotating magnet that rotates around the rotation axis;
A calculation unit for calculating a calibration parameter for calibrating the rotation angle sensor based on the output signal;
A parameter supply unit that supplies the calibration parameter to the storage unit of the rotation angle sensor and stores the calibration parameter;
With
The acquisition unit outputs a magnetic field in an N direction (N is an integer of 3 or more) having different directions by an angle obtained by dividing 360 degrees into N on the XY plane in response to application to the rotation angle sensor. A calibration parameter generation device that obtains an output signal to be obtained from the rotation angle sensor.
前記取得部は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記N方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,・・・,N−1)に対応して出力される前記回転角センサのN個の角度信号φ(θ)を取得し、
前記算出部は、前記角度θおよび前記角度信号φ(θ)を予め定められた周期関数に代入して得られる誤差パラメータに基づき、前記較正パラメータを算出する請求項13に記載の較正パラメータ生成装置。
The acquisition unit is output corresponding to each angle θ n (n = 0, 1,..., N−1) of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtain N angle signals φ (θ n ) of the rotation angle sensor,
The calibration parameter according to claim 13, wherein the calculation unit calculates the calibration parameter based on an error parameter obtained by substituting the angle θ n and the angle signal φ (θ n ) into a predetermined periodic function. Generator.
前記較正パラメータは、前記角度信号φ(θ)のそれぞれから前記誤差パラメータをキャンセルするパラメータである請求項14に記載の較正パラメータ生成装置。 The calibration parameter generation device according to claim 14, wherein the calibration parameter is a parameter for canceling the error parameter from each of the angle signals φ (θ n ). 前記取得部は、前記XY平面上の予め定められた方向に対する前記N方向の磁場のそれぞれの角度θ(n=0,1,2,・・・,N−1)に対応して出力される、前記回転角センサの前記X軸方向および前記Y軸方向の磁場検出信号を取得し、
前記算出部は、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号と、前記角度θを代入した予め定められた周期関数との相関に基づいて、前記較正パラメータを算出する請求項13に記載の較正パラメータ生成装置。
The acquisition unit is output corresponding to each angle θ n (n = 0, 1, 2,..., N−1) of the magnetic field in the N direction with respect to a predetermined direction on the XY plane. Obtaining magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction of the rotation angle sensor,
The calculation unit calculates the calibration parameter based on a correlation between the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction and a predetermined periodic function into which the angle θ n is substituted. The calibration parameter generating device according to claim 1.
前記較正パラメータは、
前記X軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第1パラメータ、前記Y軸方向の前記磁場検出信号のオフセットを較正する第2パラメータ、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の感度ミスマッチを較正する第3パラメータ、および前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の非直交性誤差を較正する第4パラメータのうち、少なくとも1つを有する請求項16に記載の較正パラメータ生成装置。
The calibration parameter is:
A first parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the X-axis direction, a second parameter for calibrating an offset of the magnetic field detection signal in the Y-axis direction, and the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction. 17. The method according to claim 16, further comprising: at least one of a third parameter that calibrates a sensitivity mismatch and a fourth parameter that calibrates a non-orthogonality error of the magnetic field detection signal in the X-axis direction and the Y-axis direction. Calibration parameter generator.
X軸方向の磁場を磁電変換して前記X軸方向の磁場検出信号を出力するX軸信号出力部と、
Y軸方向の磁場を磁電変換して前記Y軸方向の磁場検出信号を出力するY軸信号出力部と、
角度信号の誤差を較正するための少なくとも1つの較正パラメータを記憶する記憶部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号の誤差を補正して前記X軸方向および前記Y軸方向の誤差補正信号をそれぞれ出力する誤差補正部と、
前記X軸方向および前記Y軸方向の前記誤差補正信号に基づいて、補正した前記角度信号を算出する角度信号算出部と、
を備える回転角センサ。
An X-axis signal output unit that magnetoelectrically converts a magnetic field in the X-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction;
A Y-axis signal output unit that magnetoelectrically converts a magnetic field in the Y-axis direction and outputs the magnetic field detection signal in the Y-axis direction;
A storage for storing at least one calibration parameter for calibrating the error of the angle signal;
An error correction unit that corrects errors in the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the calibration parameters and outputs error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively;
An angle signal calculation unit that calculates the corrected angle signal based on the error correction signals in the X-axis direction and the Y-axis direction;
A rotation angle sensor.
X軸方向の磁場を磁電変換して前記X軸方向の磁場検出信号を出力するX軸信号出力部と、
Y軸方向の磁場を磁電変換して前記Y軸方向の磁場検出信号を出力するY軸信号出力部と、
前記X軸方向および前記Y軸方向の前記磁場検出信号に基づいて、角度信号を算出する角度信号算出部と、
前記角度信号の誤差を較正するための少なくとも1つの較正パラメータを記憶する記憶部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記角度信号の誤差を補正する誤差補正部と、
を備える回転角センサ。
An X-axis signal output unit that magnetoelectrically converts a magnetic field in the X-axis direction and outputs a magnetic field detection signal in the X-axis direction;
A Y-axis signal output unit that magnetoelectrically converts a magnetic field in the Y-axis direction and outputs the magnetic field detection signal in the Y-axis direction;
An angle signal calculation unit that calculates an angle signal based on the magnetic field detection signals in the X-axis direction and the Y-axis direction;
A storage unit for storing at least one calibration parameter for calibrating the error of the angle signal;
An error correction unit for correcting an error of the angle signal based on the calibration parameter;
A rotation angle sensor.
前記記憶部は、前記角度信号の正弦と、前記角度信号の余弦と、前記角度信号の2倍の正弦と、前記角度信号の2倍の余弦と、のうち少なくとも1つに比例する誤差を低減させる誤差パラメータを、前記較正パラメータとして記憶する請求項19に記載の回転角センサ。   The storage unit reduces an error proportional to at least one of the sine of the angle signal, the cosine of the angle signal, the sine of twice the angle signal, and the cosine of twice the angle signal. The rotation angle sensor according to claim 19, wherein an error parameter to be stored is stored as the calibration parameter. 前記記憶部は、前記角度信号の正弦と、前記角度信号の余弦と、前記角度信号の2倍の正弦と、前記角度信号の2倍の余弦と、のうち少なくとも2つに比例する誤差を低減させる誤差パラメータを、前記較正パラメータとして記憶し、
前記誤差補正部は、前記角度信号の正弦と、前記角度信号の余弦と、前記角度信号の2倍の正弦と、前記角度信号の2倍の余弦とのうち少なくとも2つに対応する前記誤差パラメータを線形結合し、
当該線形結合した値を前記角度信号から減算して前記角度信号を補正する請求項19に記載の回転角センサ。
The storage unit reduces an error proportional to at least two of a sine of the angle signal, a cosine of the angle signal, a sine of twice the angle signal, and a cosine of twice the angle signal. An error parameter to be stored as the calibration parameter,
The error correction unit includes the error parameter corresponding to at least two of a sine of the angle signal, a cosine of the angle signal, a sine of twice the angle signal, and a cosine of twice the angle signal. Are linearly combined,
The rotation angle sensor according to claim 19, wherein the angle signal is corrected by subtracting the linearly combined value from the angle signal.
請求項18から21のいずれか一項に記載の回転角センサと、
XY平面と略垂直な方向に回転軸を有し、前記回転角センサの上方に設けられる回転磁石と、
を備える
回転角センサモジュール。
The rotation angle sensor according to any one of claims 18 to 21,
A rotating magnet having a rotation axis in a direction substantially perpendicular to the XY plane and provided above the rotation angle sensor;
A rotation angle sensor module.
コンピュータに、請求項1から5のいずれか一項に記載の回転角センサの較正方法を実行させるプログラム。   The program which makes a computer perform the calibration method of the rotation angle sensor as described in any one of Claim 1 to 5. コンピュータに、請求項6から10のいずれか一項に記載の回転角センサモジュールの較正方法を実行させるプログラム。   The program which makes a computer perform the calibration method of the rotation angle sensor module as described in any one of Claims 6-10.
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