JP2019020294A - 回転角センサ−デジタルコンバータおよび回転角センサ−デジタル変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転機器における回転角度の演算精度や演算速度を向上させること。【解決手段】レゾルバ−デジタルコンバータ１は、Ａ／Ｄ変換部１０と、デジタルデータ処理部２０とを備える。Ａ／Ｄ変換部１０は、レゾルバから出力される２相のレゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋を、それぞれ２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに変換する。デジタルデータ処理部２０は、復調回路２２と、センタリング回路２３と、角度演算回路２４とを有する。復調回路２２は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨを生成する。センタリング回路２３は、２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨに基づいて２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθを生成する。角度演算回路２４は、２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθと、予測角度φに対する正弦値および余弦値とに基づいてデジタル角度信号ＡＮＧＬＥを生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転角センサ、特には、位相が９０度ずれた２相の正弦波信号を出力する回転センサ（例えば、レゾルバ、ＭＲセンサなど）についての回転角センサ−デジタルコンバータおよび回転角センサ−デジタル変換方法に関する。

従来、回転角センサ、例えば、レゾルバに関して言えば、回転機器に装着されたレゾルバへ励磁信号を出力し、レゾルバから入力されるレゾルバ信号に基づいて回転機器の回転角度を算出し、かかる回転角度をデジタルデータとして出力するレゾルバ−デジタルコンバータが提供されている。

特開２０００−３５３９５７号公報

しかしながら、従来のレゾルバ−デジタルコンバータはもとより、ＭＲセンサも含めた回転角センサの出力信号を処理する回転角センサ−デジタルコンバータでは、回転角度を算出する処理の中にアナログ処理が含まれているため、演算精度や演算速度については向上の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転機器における回転角度の演算精度や演算速度を向上させることができる回転角センサ−デジタルコンバータおよび回転角センサ−デジタル変換方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る回転角センサ−デジタルコンバータは、Ａ／Ｄ変換部と、デジタルデータ処理部とを備える。前記Ａ／Ｄ変換部は、回転角センサから出力される２相の正弦波信号を、それぞれ２つのデジタル信号に変換する。前記デジタルデータ処理部は、前記Ａ／Ｄ変換部から出力される前記２つのデジタル信号に基づいて回転機器の回転角度を算出し、算出された前記回転角度をデジタル角度信号として出力する。また、前記デジタルデータ処理部は、前記２つのデジタル信号に基づいて生成された２つの復調信号に対応する信号と、予測角度に対する正弦値および余弦値とに基づいて前記デジタル角度信号を生成するとともに、前記２つの復調信号に対応する信号は、前記Ａ／Ｄ変換部で生成された前記２つのデジタル信号または前記デジタルデータ処理部で生成された前記２つの復調信号に基づいてセンタリングされた信号である。

本発明の一態様によれば、回転機器における回転角度の演算精度や演算速度を向上させることができる。

図１は、実施形態に係るレゾルバ−デジタルコンバータの構成を示すブロック図である。 図２は、励磁信号およびデジタル信号の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る検波タイミング生成処理および同期検波処理を説明するための図である。 図４は、実施形態に係るセンタリング処理を説明するための図である。 図５は、実施形態に係る別のセンタリング処理を説明するための図である。 図６は、レゾルバ−デジタルコンバータが実行する処理の手順を示すフローチャートである。

以下、回転角センサの一例をレゾルバとし、実施形態に係るレゾルバ−デジタルコンバータ（回転角センサ−デジタルコンバータの一例）およびレゾルバ−デジタル変換方法（回転角センサ−デジタル変換方法の一例）について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりレゾルバ−デジタルコンバータの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。

（レゾルバ−デジタルコンバータの構成）
まず、実施形態に係るレゾルバ−デジタルコンバータ１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るレゾルバ−デジタルコンバータ１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、レゾルバ−デジタルコンバータ１は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１０と、デジタルデータ処理部２０とを備える。かかるデジタルデータ処理部２０は、励磁信号生成回路２１と、復調回路２２と、センタリング回路２３と、角度演算回路２４と、ループカウンタ２５と、記憶回路２６とを有する。また、復調回路２２は、検波タイミング生成回路２２ａと、同期検波回路２２ｂとを有する。

なお、復調回路２２は復調部の一例であり、センタリング回路２３はセンタリング部の一例であり、角度演算回路２４は角度演算部の一例であり、記憶回路２６は記憶部の一例である。また、検波タイミング生成回路２２ａは検波タイミング生成部の一例であり、同期検波回路２２ｂは同期検波部の一例である。

さらに、図１には図示していないが、デジタルデータ処理部２０を構成する各回路には、外部からクロック信号とリセット信号とが入力されている。

励磁信号生成回路２１は、図示しないレゾルバに励磁信号ＥＸＣを出力する。かかるレゾルバは、図示しない回転機器の回転軸に接続される。そして、レゾルバは、入力される励磁信号ＥＸＣから、回転機器の回転角度θに応じて励磁信号の正弦波ｓｉｎωｔが振幅変調された２相のレゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋を出力する。

Ａ／Ｄ変換部１０は、レゾルバから出力される２相のレゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋を、それぞれ２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに変換する。ここで、上述の各種信号のうち、励磁信号ＥＸＣと２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤとについて、図２を参照しながら説明する。

図２は、励磁信号ＥＸＣおよびデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤの一例を示す図であり、図２の（ａ）が励磁信号ＥＸＣを示し、図２の（ｂ）がデジタル信号ＳＩＮＡＤを示し、図２の（ｃ）がデジタル信号ＣＯＳＡＤを示している。図２の（ａ）に示すように、励磁信号生成回路２１で生成される励磁信号ＥＸＣは正弦波（たとえば、ｓｉｎωｔ）である。

また、レゾルバから出力されるレゾルバ信号ＳＩＮ＋は、回転機器の回転角度θに応じて励磁信号の正弦波ｓｉｎωｔを振幅変調している（たとえば、ＳＩＮ＋＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ）。そして、図２の（ｂ）に示すように、デジタル信号ＳＩＮＡＤは、かかるレゾルバ信号ＳＩＮ＋を、たとえば、０からＡ（Ａは所定の正数）までのデジタル値に変換している。

また、レゾルバから出力されるもう一方のレゾルバ信号ＣＯＳ＋は、回転機器の回転角度θに応じて励磁信号の正弦波ｓｉｎωｔを振幅変調している（たとえば、ＣＯＳ＋＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）。そして、図２の（ｃ）に示すように、デジタル信号ＣＯＳＡＤは、かかるレゾルバ信号ＣＯＳ＋を、たとえば、０からＡまでのデジタル値に変換している。

図１の説明に戻る。復調回路２２の検波タイミング生成回路２２ａには、励磁信号生成回路２１から励磁信号ＥＸＣが入力される。そして、検波タイミング生成回路２２ａは、図３の（ａ）に示すように、入力された励磁信号ＥＸＣのピークタイミングを検出する。図３は、実施形態に係る検波タイミング生成処理および同期検波処理を説明するための図である。

たとえば、検波タイミング生成回路２２ａは、図３の（ａ）に示すように、励磁信号ＥＸＣが極大となるピークのタイミングを検出する。そして、検波タイミング生成回路２２ａは、検出された励磁信号ＥＸＣのピークタイミングを、検波タイミング信号ＴＩＭＰとして生成する（ステップＳ０１）。

具体的には、検波タイミング生成回路２２ａは、励磁信号ＥＸＣのピークタイミングをサンプリングして、サンプリングされた検波タイミングを検波タイミング信号ＴＩＭＰとして出力する。

図１の説明に戻る。復調回路２２の同期検波回路２２ｂには、Ａ／Ｄ変換部１０から２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤが入力されるとともに、検波タイミング生成回路２２ａから検波タイミング信号ＴＩＭＰが入力される。

そして、同期検波回路２２ｂは、図３の（ｂ）に示すように、入力されたデジタル信号ＳＩＮＡＤに対して、検波タイミング生成回路２２ａで生成された検波タイミングで検波を実施する（ステップＳ０２）。すなわち、同期検波回路２２ｂは、検波タイミング信号ＴＩＭＰとして送られる検波タイミングにおけるデジタル信号ＳＩＮＡＤの値を、復調信号ＳＩＮＰＨとして抽出することにより復調する。

同様に、同期検波回路２２ｂは、図３の（ｃ）に示すように、入力されたデジタル信号ＣＯＳＡＤに対して、検波タイミング生成回路２２ａで生成された検波タイミングで検波を実施する（ステップＳ０２）。すなわち、同期検波回路２２ｂは、検波タイミング信号ＴＩＭＰとして送られる検波タイミングにおけるデジタル信号ＣＯＳＡＤの値を、復調信号ＣＯＳＰＨとして抽出することにより復調する。

したがって、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて同期検波回路２２ｂで復調される２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨは、それぞれ離散的な値となる。

図１の説明に戻る。センタリング回路２３には、同期検波回路２２ｂから２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨが入力される。そして、センタリング回路２３は、送信された２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨに基づいて、２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθを生成する。

図４は、実施形態に係るセンタリング処理を説明するための図である。図４に示すように、センタリング回路２３は、０からＡまでのデジタル値に変換された離散的な値である復調信号ＳＩＮＰＨ（図４の（ａ）参照）を、かかる復調信号ＳＩＮＰＨの中央値（すなわちＡ／２）をゼロとするセンタリング信号ＳＩＮθに変換する。

たとえば、センタリング回路２３は、復調信号ＳＩＮＰＨからＡ／２を引いた値をセンタリング信号ＳＩＮθとして生成する。これにより、センタリング回路２３は、図４の（ｂ）に示すように、破線で示す回転角度θの正弦波に対応するセンタリング信号ＳＩＮθをデジタル処理で生成することができる。

図５は、実施形態に係る別のセンタリング処理を説明するための図である。図５に示すように、センタリング回路２３は、０からＡまでのデジタル値に変換された離散的な値である復調信号ＣＯＳＰＨ（図５の（ａ）参照）を、かかる復調信号ＣＯＳＰＨの中央値（すなわちＡ／２）をゼロとするセンタリング信号ＣＯＳθに変換する。

たとえば、センタリング回路２３は、復調信号ＣＯＳＰＨからＡ／２を引いた値をセンタリング信号ＣＯＳθとして生成する。これにより、センタリング回路２３は、図５の（ｂ）に示すように、破線で示す回転角度θの余弦波に対応するセンタリング信号ＣＯＳθをデジタル処理で生成することができる。

すなわち、図４および図５で示した２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθは、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて生成された２つの復調信号に対応する信号の一例である。

図１の説明に戻る。角度演算回路２４には、センタリング回路２３から２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθが入力される。また、角度演算回路２４には、ループカウンタ２５が接続される。

かかるループカウンタ２５は、角度演算回路２４から指示信号ＮＥＸＴが入力される毎に、予測角度φを０（°）から所定の値毎に３６０（°）までカウントアップして出力する。なお、ループカウンタ２５は、予測角度φを３６０（°）から所定の値毎に０（°）までカウントダウンして出力してもよい。

ループカウンタ２５で生成された予測角度φは、角度演算回路２４に出力されるとともに、記憶回路２６にも出力される。かかる記憶回路２６には、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφと余弦値ＣＯＳφとが記憶されている。そして、記憶回路２６は、ループカウンタ２５から予測角度φが入力される毎に、かかる予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφと余弦値ＣＯＳφとを角度演算回路２４に出力する。

ここで、回転機器の回転角度θと予測角度φとが一致すれば、予測角度φが実際の回転機器の回転角度θということになる。すなわち、角度演算回路２４は、
θ−φ＝０ ・・・（１）
となる予測角度φを求めればよい。

すなわち、角度演算回路２４は、式（１）から三角関数を利用して、
ｓｉｎ（θ−φ）＝０ ・・・（２）
となる予測角度φを求めればよい。

そして、式（２）を加法定理で展開すると、
ｓｉｎ（θ−φ）＝ｓｉｎθ×ｃｏｓφ−ｃｏｓθ×ｓｉｎφ＝０ ・・・（３）
となることから、かかる式（３）に基づいて予測角度φを求める。

具体的には、角度演算回路２４は、ループカウンタ２５により予測角度φが０（°）から３６０（°）までカウントアップされる毎に、センタリング回路２３から入力される２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθと、記憶回路２６から入力される正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとを用いて、式（３）に基づいた「ＳＩＮθ×ＣＯＳφ−ＣＯＳθ×ＳＩＮφ」を算出する。そして、角度演算回路２４は、式（３）が成り立つ予測角度φをデジタル角度信号ＡＮＧＬＥとして出力する。

ここまで説明したデジタルデータ処理部２０は、レゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋をＡ／Ｄ変換したデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤから、すべての処理をデジタル処理で行うことにより、デジタル角度信号ＡＮＧＬＥを出力することができる。したがって、実施形態によれば、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、回転角度を算出する処理の中にアナログ処理が含まれないことから、ノイズの重畳、データ遅延、レベルシフトなどの不具合が発生しないため、高精度な角度検出が可能であるともに、従来のレゾルバ−デジタルコンバータで構成される補正（補償）機能は不要となる。

さらに、実施形態にかかるデジタルデータ処理部２０は、すべての処理をデジタル処理で行うことから、１チップＩＣ（Integrated Circuit）で実現することができる。したがって、実施形態によれば、小面積化が可能になるとともに、低消費電力化が可能になる。さらに、実施形態によれば、小面積化および低消費電力化に伴って、低コスト化が可能になる。

なお、上記の実施形態では、レゾルバ−デジタルコンバータ１に入力されるレゾルバ信号としてＳＩＮ＋とＣＯＳ＋とを用いていたが、レゾルバ信号としてＳＩＮ−とＣＯＳ−とを用いてもよい。また、レゾルバ−デジタルコンバータ１に入力されるレゾルバ信号として、ＳＩＮ＋と、ＣＯＳ＋と、ＳＩＮ−と、ＣＯＳ−とのすべてを用いてもよい。

また、上記の実施形態では、励磁信号生成回路２１がデジタルデータ処理部２０に含まれる構成について示したが、励磁信号生成回路２１はデジタルデータ処理部２０に含まれなくともよい。この場合、デジタルデータ処理部２０は、外部に別途設けられる励磁信号生成回路から、励磁信号ＥＸＣが入力されるようにすればよい。

また、上記の実施形態では、算出された回転角度θの変化率に基づいて、回転機器の回転速度を算出してもよい。さらに、上記の実施形態では、記憶回路２６に記憶された正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφと、センタリング回路２３から出力される２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθとを比較して、レゾルバの故障を診断してもよい。

また、記憶回路２６に記憶された正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφは、外部から変更できるようにしてもよく、また、読み出しできるようにしてもよい。

なお、記憶回路２６に相当する記憶部は、デジタルデータ処理部２０の外部に配置し、記憶部のデータをデジタルデータ処理部２０の内部に取り込むようにしてもよい。

また、復調回路２２の同期検波回路２２ｂから出力される２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨは、外部に出力するようにしてもよい。

また、式（３）の計算結果を外部に出力するようにしてもよく、その計算結果を正常／異常の判定基準に用いるようにしてもよい。

また、上記の実施形態におけるセンタリング処理（２つのセンタリング信号の生成）は、復調回路２２の後段に配置されたセンタリング回路２３により行うようにしているが、センタリング回路を復調回路の前段において、復調処理の前にセンタリング処理を行うようにしてもよく、また、Ａ／Ｄ変換部１０にセンタリング処理の機能を有するようにして、Ａ／Ｄ変換部１０にてセンタリング処理を行うようにしてもよい。

（レゾルバ−デジタルコンバータでの処理の手順）
つづいて、レゾルバ−デジタルコンバータ１が実行する処理の手順について、図６を参照しながら説明する。図６は、レゾルバ−デジタルコンバータ１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、Ａ／Ｄ変換部１０は、レゾルバから入力される２つのレゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋をＡ／Ｄ変換して、それぞれ２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤを生成する（ステップＳ１０１）。また、かかるステップＳ１０１と並行して、検波タイミング生成回路２２ａは、励磁信号生成回路２１より入力される励磁信号ＥＸＣから、検波タイミングを生成する（ステップＳ１０２）。

次に、同期検波回路２２ｂは、Ａ／Ｄ変換された２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤを、生成された検波タイミング毎に検波することにより、２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨとして復調する（ステップＳ１０３）。

次に、センタリング回路２３は、復調された２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨにセンタリング処理を行う（ステップＳ１０４）。これにより、復調信号ＳＩＮＰＨから回転角度θの正弦波に対応するセンタリング信号ＳＩＮθを生成するとともに、復調信号ＣＯＳＰＨから回転角度θの余弦波に対応するセンタリング信号ＣＯＳθを生成する。

次に、角度演算回路２４は、生成された２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθと、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとに基づいて、デジタル角度信号ＡＮＧＬＥを生成する（ステップＳ１０５）。そして、角度演算回路２４は、生成されたデジタル角度信号ＡＮＧＬＥを出力して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

以上のように、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）は、Ａ／Ｄ変換部１０と、デジタルデータ処理部２０とを備える。Ａ／Ｄ変換部１０は、回転角センサ（レゾルバ）から出力される２相の正弦波信号（レゾルバ信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋）を、それぞれ２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに変換する。デジタルデータ処理部２０は、Ａ／Ｄ変換部１０から出力される２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて回転機器の回転角度θを算出し、算出された回転角度θをデジタル角度信号ＡＮＧＬＥとして出力する。また、デジタルデータ処理部２０は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて生成された２つの復調信号に対応する信号（センタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθ）と、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとに基づいてデジタル角度信号ＡＮＧＬＥを生成するとともに、２つの復調信号に対応する信号（センタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθ）は、Ａ／Ｄ変換部１０で生成された２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤまたはデジタルデータ処理部で生成された２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨに基づいてセンタリングされた信号である。これにより、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）において、デジタルデータ処理部２０は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨを生成する復調部（復調回路２２）と、２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨに基づいてセンタリングされた２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθを生成するセンタリング部（センタリング回路２３）と、２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθと、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとに基づいてデジタル角度信号ＡＮＧＬＥを生成する角度演算部（角度演算回路２４）と、を有する。これにより、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）において、復調部（復調回路２２）は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤと、レゾルバに出力される励磁信号ＥＸＣのピークタイミングとに基づいて、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤのそれぞれについてサンプリングして、２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨを生成する。これにより、復調処理をデジタル処理で実施することができることから、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）において、復調部（復調回路２２）は、励磁信号ＥＸＣのピークタイミングを検出する検波タイミング生成部（検波タイミング生成回路２２ａ）と、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤのそれぞれについて、励磁信号ＥＸＣのピークタイミングでサンプリングする同期検波部（同期検波回路２２ｂ）と、を有する。これにより、復調処理をデジタル処理で実施することができることから、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）において、センタリング部（センタリング回路２３）は、２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨそれぞれのオフセットを除去して、中央値をゼロとする２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθを生成する。これにより、回転角度θの正弦波と余弦波とに対応する２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθをデジタル処理で生成することができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）は、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφを記憶する記憶部（記憶回路２６）をさらに備える。そして、角度演算部（角度演算回路２４）は、２つのセンタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθと、記憶部（記憶回路２６）に記憶される正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとを用いて、デジタル角度信号ＡＮＧＬＥを演算する。これにより、角度演算処理をデジタル処理で実施することができることから、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタルコンバータ（レゾルバ−デジタルコンバータ１）において、回転角センサはレゾルバまたはＭＲセンサである。これにより、レゾルバはもとより、ＭＲセンサも含めた回転角センサの出力信号を処理する回転角センサ−デジタルコンバータにおいて、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、実施形態に係る回転角センサ−デジタル変換方法は、Ａ／Ｄ変換ステップ（ステップＳ１０１）と、復調ステップ（ステップＳ１０３）と、角度演算ステップ（ステップＳ１０５）と、を含む。Ａ／Ｄ変換ステップ（ステップＳ１０１）は、回転角センサ（レゾルバ）から出力される２相の正弦波信号ＳＩＮ＋、ＣＯＳ＋を、それぞれ２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに変換する。復調ステップ（ステップＳ１０３）は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤに基づいて２つの復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨを生成する。角度演算ステップ（ステップＳ１０５）は、２つの復調信号に対応する信号（センタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθ）と、予測角度φに対する正弦値ＳＩＮφおよび余弦値ＣＯＳφとに基づいてデジタル角度信号ＡＮＧＬＥを生成する。また、２つの復調信号に対応する信号（センタリング信号ＳＩＮθ、ＣＯＳθ）は、２つのデジタル信号ＳＩＮＡＤ、ＣＯＳＡＤまたは復調信号ＳＩＮＰＨ、ＣＯＳＰＨに基づいてセンタリングされた信号である。これにより、回転機器における回転角度θの演算精度や演算速度を向上させることができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、回転角センサの具体例として、レゾルバを例に説明したが、回転角センサは、レゾルバに限定されるものではなく、位相が９０度ずれた２相の正弦波信号を出力する回転センサであれば（例えば、ＭＲセンサなど）、適用可能である。

１ レゾルバ−デジタルコンバータ（回転角センサ−デジタルコンバータの一例）、１０ Ａ／Ｄ変換部、２０ デジタルデータ処理部、２１ 励磁信号生成回路、２２ 復調回路（復調部の一例）、２２ａ 検波タイミング生成回路（検波タイミング生成部の一例）、２２ｂ 同期検波回路（同期検波部の一例）、２３ センタリング回路（センタリング部の一例）、２４ 角度演算回路（角度演算部の一例）、２５ ループカウンタ、２６ 記憶回路（記憶部の一例）、ＳＩＮ＋，ＣＯＳ＋ レゾルバ信号、ＳＩＮＡＤ，ＣＯＳＡＤ デジタル信号、ＳＩＮＰＨ，ＣＯＳＰＨ 復調信号、ＳＩＮθ，ＣＯＳθ センタリング信号、φ 予測角度、ＳＩＮφ 正弦値、ＣＯＳφ 余弦値、ＡＮＧＬＥ デジタル角度信号

Claims (8)

1. 回転角センサから出力される２相の正弦波信号を、それぞれ２つのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部から出力される前記２つのデジタル信号に基づいて回転機器の回転角度を算出し、算出された前記回転角度をデジタル角度信号として出力するデジタルデータ処理部と、
   を備え、
   前記デジタルデータ処理部は、
   前記２つのデジタル信号に基づいて生成された２つの復調信号に対応する信号と、予測角度に対する正弦値および余弦値とに基づいて前記デジタル角度信号を生成するとともに、
   前記２つの復調信号に対応する信号は、前記Ａ／Ｄ変換部で生成された前記２つのデジタル信号または前記デジタルデータ処理部で生成された前記２つの復調信号に基づいてセンタリングされた信号である、
   回転角センサ−デジタルコンバータ。
2. 前記デジタルデータ処理部は、
   前記２つのデジタル信号に基づいて前記２つの復調信号を生成する復調部と、
   前記２つの復調信号に基づいてセンタリングされた２つのセンタリング信号を生成するセンタリング部と、
   前記２つのセンタリング信号と、予測角度に対する正弦値および余弦値とに基づいて前記デジタル角度信号を生成する角度演算部と、を有する、
   請求項１に記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
3. 前記復調部は、
   前記２つのデジタル信号と、前記回転角センサに出力される励磁信号のピークタイミングとに基づいて、前記２つのデジタル信号のそれぞれについてサンプリングして、前記２つの復調信号を生成する、
   請求項２に記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
4. 前記復調部は、
   前記励磁信号のピークタイミングを検出する検波タイミング生成部と、
   前記２つのデジタル信号のそれぞれについて、前記励磁信号のピークタイミングでサンプリングする同期検波部と、を有する、
   請求項３に記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
5. 前記センタリング部は、
   前記２つの復調信号それぞれのオフセットを除去して、中央値をゼロとする前記２つのセンタリング信号を生成する、
   請求項２〜４のいずれか一つに記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
6. 前記予測角度に対する前記正弦値および前記余弦値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記角度演算部は、
   前記２つのセンタリング信号と、前記記憶部に記憶される前記正弦値および前記余弦値とを用いて、前記デジタル角度信号を演算する、
   請求項２〜５のいずれか一つに記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
7. 前記回転角センサはレゾルバまたはＭＲセンサである、
   請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転角センサ−デジタルコンバータ。
8. 回転角センサから出力される２相の正弦波信号を、それぞれ２つのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
   前記２つのデジタル信号に基づいて２つの復調信号を生成する復調ステップと、
   前記２つの復調信号に対応する信号と、予測角度に対する正弦値および余弦値とに基づいてデジタル角度信号を生成する角度演算ステップと、を含み、
   前記２つの復調信号に対応する信号は、前記２つのデジタル信号または前記復調信号に基づいてセンタリングされた信号である、
   回転角センサ−デジタル変換方法。

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