JP2018109596A - アナログ信号をディジタル信号に変換する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2相励磁2相出力かつ位相変調方式の回転検出に係るアナログ信号をディジタル信号に変換する方法であって、
前記方法は負帰還系を用いて実行され、
前記方法は、
各相の励磁信号に対して回転検出アナログ信号を振幅変調した振幅変調信号を重ね合わせて、第1相の位相変調信号および第2相の位相変調信号を生成するステップと、
第1相および第2相の各位相変調信号と、基準周波数を有する2相の基準信号とをそれぞれ乗算して、第1中間信号および第2中間信号を生成するステップと、
前記第1中間信号および前記第2中間信号の差分を表す制御偏差が0となるかまたは0に近づくように、ディジタル角度値を決定するステップと、
前記ディジタル角度値を、励磁信号の励磁周波数にフィードバックするステップと
を備える。
特定の態様によれば、前記ディジタル角度値をフィードバックする前記ステップは、前記ディジタル角度値を前記基準周波数に応じてオフセットするステップを含む。
特定の態様によれば、前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に所定の制御則を適用して角速度信号を生成するステップと、
アキュムレータまたはカウンタを用いて前記角速度信号を累算することにより前記ディジタル角度値を取得するステップと、
を含む。
特定の態様によれば、
各相の励磁信号の位相が互いに90°ずれているか、または、
各相の位相変調信号の位相が互いに90°ずれているか、または、
各相の基準信号の位相が互いに90°ずれている。
特定の態様によれば、
各相の励磁信号の位相が互いに90°ずれており、
各相の位相変調信号の位相が互いに90°ずれており、
各相の基準信号の位相が互いに90°ずれており、
前記方法は、前記ディジタル角度値を出力するステップをさらに備え、
前記ディジタル角度値を出力する前記ステップは、いずれかの相の励磁信号が喪失した場合であっても、いずれかの相の位相変調信号が喪失した場合であっても実行される。
特定の態様によれば、
所定の制御則が、前記制御偏差がディジタル信号化された後に適用され、
制御偏差のディジタル信号化は、A/D、コンパレータまたはVCOを用いて行われる。
特定の態様によれば、前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に前記制御則を適用して制御信号を生成するステップと、
A/Dまたはコンパレータを用いて、前記制御信号をディジタル信号化するステップと、
ディジタル信号化された前記制御信号をアキュムレータに入力するステップと
を含む。
特定の態様によれば、前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に前記制御則を適用して制御信号を生成するステップと、
VCOを用いて、前記制御信号をディジタル信号化するステップと、
ディジタル信号化された前記制御信号をカウンタに入力するステップと
を含む。
特定の態様によれば、
前記制御偏差は、各相の位相変調信号がディジタル信号化された後に生成され、
各相の位相変調信号のディジタル信号化は、A/Dを用いて行われる。
特定の態様によれば、各相の励磁信号は、電流アンプを用いて生成される。
特定の態様によれば、前記制御則は積分特性を有し、これによって、前記負帰還系は2型以上の制御系となる。
実施の形態1.
図1に、本発明の実施の形態1に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。角度検出装置は、回転検出器10および信号処理部20を備え、本明細書に記載される方法を実行することにより、回転検出に係るアナログ信号をディジタル信号に変換することができる。
ER1−R3=K・(ES1−S3・cosθ−ES2−S4・sinθ)
=K・E・sinωt・cosθ−K・E・cosωt・sinθ
=K・E・sin(ωt−θ) …(式1)
ER2−R4=K・(ES1−S3・sinθ+ES2−S4・cosθ)
=K・E・sinωt・sinθ+K・E・cosωt・cosθ
=K・E・cos(ωt−θ) …(式2)
ε= K・E・cos(ωt−θ)・sinωRt
−K・E・sin(ωt−θ)・cosωRt
= K・E・sin(ωRt+θ−ωt)
= K・E・sin(θ−φ) …(式3)
この式から、負帰還制御系が正常に機能してε=0となると、K・E・sin(θ−φ)=0となり、すなわちφ=θとなる。
まず、第1相の励磁信号E・sinωtが喪失した場合について説明する。この場合には、上述の式1および式2においてE・sinωt=0となる場合に相当し、回転検出に係るアナログ信号は次のようになる。
ER1−R3=−K・E・cosωt・sinθ …(式4)
ER2−R4= K・E・cosωt・cosθ …(式5)
すなわち、信号処理部20の動作として、正常時に2相の位相変調アナログ信号を生成すべき処理は、この場合には結果的に振幅変調アナログ信号を生成することになる。
ε= K・E・cosωt・cosθ・sinωRt
+K・E・cosωt・sinθ・cosωRt
= K・E・(1/2)・{sin(θ−φ)+sin(2ωRt+θ+φ)}
…(式6)
ER1−R3=K・E・sinωt・cosθ …(式7)
ER2−R4=K・E・sinωt・sinθ …(式8)
すなわち、信号処理部20の動作として、正常時に2相の位相変調アナログ信号を生成すべき処理は、この場合には結果的に振幅変調アナログ信号を生成することになる。
ε= K・E・sinωt・sinθ・sinωRt
−K・E・sinωt・cosθ・cosωRt
= K・E・(1/2)・{sin(θ−φ)−sin(2ωRt+θ+φ)}
…(式9)
ε=K・E・cos(ωt−θ)・sinωRt−0・cosωRt
=K・E・(1/2)・{sin(ωRt−ωt+θ)+sin(ωRt+ωt−θ)}
=K・E・(1/2)・{sin(θ−φ)+sin(2ωRt−θ+φ)}
…(式10)
ε=0・sinωRt−K・E・sin(ωt−θ)・cosωRt
=K・E・(1/2)・{sin(ωRt−ωt+θ)−sin(ωRt+ωt−θ)}
=K・E・(1/2)・{sin(θ−φ)−sin(2ωRt−θ+φ)}
…(式11)
実施の形態2は、実施の形態1において以下の変更を施すものである。
図2に、本発明の実施の形態2に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態1では、負帰還系内に加算器42が配置されていたが、実施の形態2では、これに代えて、負帰還系外に配置される減算器43を備える。
実施の形態3は、実施の形態1において以下の変更を施すものである。
図3に、本発明の実施の形態3に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態1では、差分εすなわち制御偏差のディジタル信号化はA/D33を用いて行われたが、実施の形態3では、差分εすなわち制御偏差のディジタル信号化はコンパレータ33aを用いて行われる。
実施の形態4は、実施の形態1において以下の変更を施すものである。
図4に、本発明の実施の形態4に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態1では、差分εすなわち制御偏差のディジタル信号化はA/D33を用いて行われたが、実施の形態4では、差分εすなわち制御偏差のディジタル信号化はVCO(電圧制御発振器)33bを用いて行われる。
実施の形態5は、実施の形態1において以下の変更を施すものである。
図5に、本発明の実施の形態5に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態1では、A/D33を用いて差分εをディジタル信号化し、その後に制御則34を用いて制御信号(角速度信号)を生成したが、実施の形態5では、まず差分εに制御則34aを適用して制御信号を生成し、この制御信号を、A/D33を用いてディジタル信号化する。
実施の形態6は、実施の形態5において以下の変更を施すものである。
図6に、本発明の実施の形態6に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態5では、制御信号(角速度信号)のディジタル信号化はA/D33を用いて行われたが、実施の形態6では、制御信号のディジタル信号化はコンパレータ33aを用いて行われる。
実施の形態7は、実施の形態5において以下の変更を施すものである。
図7に、本発明の実施の形態7に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態5では、制御信号(角速度信号)のディジタル信号化はA/D33を用いて行われたが、実施の形態7では、制御信号のディジタル信号化はVCO33bを用いて行われる。また、実施の形態7では、実施の形態5のアキュムレータ35に代えてカウンタ35aが設けられ、ディジタル信号化された制御信号はこのカウンタ35aに入力される。
実施の形態8は、実施の形態1において以下の変更を施すものである。
図8に、本発明の実施の形態8に係る角度検出装置を含む構成の例を示す。実施の形態1では、差分εすなわち制御偏差は信号がディジタル化される前に生成されたが、実施の形態8では、差分εすなわち制御偏差は、各相の振幅変調信号または各相の位相変調信号がディジタル信号化された後に生成される。たとえば、各相の振幅変調信号または各相の位相変調信号は、2つのA/D33を用いて行われ、各A/D33に対して、対応する相の振幅変調信号または位相変調信号が入力される。各A/D33の出力は、基準余弦信号cosωRtおよび基準正弦信号sinωRtと乗算され、減算器41に提供される。
Claims (11)
- 2相励磁2相出力かつ位相変調方式の回転検出に係るアナログ信号をディジタル信号に変換する方法であって、
前記方法は負帰還系を用いて実行され、
前記方法は、
各相の励磁信号に対して回転検出アナログ信号を振幅変調した振幅変調信号を重ね合わせて、第1相の位相変調信号および第2相の位相変調信号を生成するステップと、
第1相および第2相の各位相変調信号と、基準周波数を有する2相の基準信号とをそれぞれ乗算して、第1中間信号および第2中間信号を生成するステップと、
前記第1中間信号および前記第2中間信号の差分を表す制御偏差が0となるかまたは0に近づくように、ディジタル角度値を決定するステップと、
前記ディジタル角度値を、励磁信号の励磁周波数にフィードバックするステップと
を備える、方法。 - 前記ディジタル角度値をフィードバックする前記ステップは、前記ディジタル角度値を前記基準周波数に応じてオフセットするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に所定の制御則を適用して角速度信号を生成するステップと、
アキュムレータまたはカウンタを用いて前記角速度信号を累算することにより前記ディジタル角度値を取得するステップと、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 各相の励磁信号の位相が互いに90°ずれているか、または、
各相の位相変調信号の位相が互いに90°ずれているか、または、
各相の基準信号の位相が互いに90°ずれている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 各相の励磁信号の位相が互いに90°ずれており、
各相の位相変調信号の位相が互いに90°ずれており、
各相の基準信号の位相が互いに90°ずれており、
前記方法は、前記ディジタル角度値を出力するステップをさらに備え、
前記ディジタル角度値を出力する前記ステップは、いずれかの相の励磁信号が喪失した場合であっても、いずれかの相の位相変調信号が喪失した場合であっても実行される、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 所定の制御則が、前記制御偏差がディジタル信号化された後に適用され、
制御偏差のディジタル信号化は、A/D、コンパレータまたはVCOを用いて行われる、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に所定の制御則を適用して制御信号を生成するステップと、
A/Dまたはコンパレータを用いて、前記制御信号をディジタル信号化するステップと、
ディジタル信号化された前記制御信号をアキュムレータに入力するステップと
を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ディジタル角度値を決定する前記ステップは、
前記制御偏差に所定の制御則を適用して制御信号を生成するステップと、
VCOを用いて、前記制御信号をディジタル信号化するステップと、
ディジタル信号化された前記制御信号をカウンタに入力するステップと
を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記制御偏差は、各相の位相変調信号がディジタル信号化された後に生成され、
各相の位相変調信号のディジタル信号化は、A/Dを用いて行われる、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 各相の励磁信号は、電流アンプを用いて生成される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記制御則は積分特性を有し、これによって、前記負帰還系は2型以上の制御系となる、請求項3に記載の方法。
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