JP2024000028A - 速度検出装置および速度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダの種類を問わず、検出遅延が少なく高分解能の回転数検出演算を行うことができる速度検出装置を提供する。【解決手段】エンコーダ１の種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部３と、エンコーダ１の出力に位相検出処理を施した位相情報θｅｎｃを、前記トリガを用いてラッチし保持する位相情報ラッチ回路４と、前記ラッチ回路４に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する位相検出バッファ５－１～５－ｎと、前記ラッチ回路４の今回の位相情報と前記バッファ５－１～５－ｎに記憶された一番古い位相情報との差分θｃａｌと、回転数検出周期Ｔｓｍｐに前記バッファの個数に対応した係数ｎを乗算した回転数検出演算用時間情報Ｔｃａｌとに基づいて、回転数検出値Ｎｒを演算する回転数検出値演算部（減算器８、乗算器９）と、を備えた。【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機（以下、モータと称することもある）の位相・回転数を検出する検出器を有するシステムに係り、特にモータの回転数やトルクを高精度に制御するために回転数を高精度に検出することを目的として、回転数の検出遅延が少なく検出分解能を高くするための機構に関する技術分野である。

従来、電動機の回転速度を検出する装置は、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。

特許文献１には、パルスエンコーダに関する回転数検出方式が記載されている。特許文献１の方式では、パルスエンコーダのパルス出力にジッタがある場合に発生する回転数検出のオフセット誤差を抑制することを目的としている。抑制するためにパルス位相バッファとパルス発生時刻バッファを持つ構成をとって、複数前のパルス発生時の位相と時刻から回転数を演算する方式である。

特開２０１８－２５３９１号公報

特許文献１は、パルスエンコーダのみに言及している。このため、パルスエンコーダ用の回転数検出構成となっており、エンコーダの位相情報を通信などの手法において一定周期で離散値を検出するエンコーダなどにはそのまま適用できない問題点がある。

また、モータを制御する場合に回転数情報は様々な制御に使用される。このため、回転数を遅延なく高精度に検出することが要求される。回転数の遅延を少なくするには検出周期を速くする必要があるが、周期を速くすると検出分解能が落ちることが良く知られている。また、検出分解能を高くするためには検出周期を遅くする必要がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、エンコーダの種類を問わず、検出遅延が少なく高分解能の回転数検出演算を行うことができる速度検出装置および速度検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の速度検出装置は、
電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持するラッチ回路と、
前記ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
前記ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、回転数検出周期に前記位相検出バッファの個数に対応した係数を乗算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の速度検出装置は、
電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持する位相情報ラッチ回路と、
前記エンコーダの出力に対する位相検出処理に同期した時刻処理を、位相時刻計測用カウンタの出力に対して施して得たエンコーダ情報取得時の位相時刻情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、回転数検出周期として保持する時刻情報ラッチ回路と、
前記位相情報ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
前記時刻情報ラッチ回路に保持された回転数検出周期の複数回前の情報を記憶する複数の位相時刻バッファと、
前記位相情報ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、前記時刻情報ラッチ回路に保持された今回の回転数検出周期と前記位相時刻バッファに記憶された一番古い回転数検出周期との差分を演算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の速度検出装置は、
電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持する位相情報ラッチ回路と、
前記エンコーダの出力に対する位相検出処理に同期した時刻処理を、位相時刻計測用カウンタの出力に対して施して得たエンコーダ情報取得時の位相時刻情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、回転数検出周期として保持する時刻情報ラッチ回路と、
前記位相情報ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
前記時刻情報ラッチ回路に保持された回転数検出周期の複数回前の情報を記憶する複数の位相時刻バッファと、
前記エンコーダの回転数検出分解能と求められる回転数検出分解能の関係から、演算に使用する位相検出バッファおよび位相時刻バッファを選択するバッファ選択処理部と、
前記位相情報ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記バッファ選択処理部によって選択された位相検出バッファに記憶された位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、前記時刻情報ラッチ回路に保持された今回の回転数検出周期と前記バッファ選択処理部によって選択された位相時刻バッファに記憶された回転数検出周期との差分を演算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の速度検出装置は、請求項３において、
前記バッファ選択処理部は、バッファ個数、エンコーダ分解能、回転数検出処理周期、求められる回転数検出分解能の関係が（１３）式の条件を満たすバッファ個数を選択し、そのバッファ個数が示す位相検出バッファおよび位相時刻バッファを、演算に使用する位相検出バッファおよび位相時刻バッファに決定することを特徴とする。

請求項５に記載の速度検出方法は、
電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出方法であって、
位相ラッチトリガ選択処理部が、複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理ステップと、
ラッチ回路が、前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持するラッチステップと、
位相検出バッファが、前記ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する記憶ステップと、
回転数検出値演算部が、前記ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、回転数検出周期に前記位相検出バッファの個数に対応した係数を乗算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算ステップと、を備えたことを特徴とする。

（１）請求項１～５に記載の発明によれば、エンコーダの種類を問わず、検出遅延が少なく高分解能の回転数検出演算を行うことができる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、エンコーダ情報取得時の位相時刻情報を利用しているので、エンコーダの位相情報の取得周期を考慮して回転数検出演算を行うことができる。
（３）請求項３、４に記載の発明によれば、要求される回転数検出分解能の回転数検出演算を行うことができる。

本発明の実施例１における速度検出構成図。 本発明の速度検出用位相検出トリガとして、外部割込み信号トリガを適用した場合の動作を示す説明図。 本発明の速度検出用位相検出トリガとして、通信割込み信号トリガを適用した場合の動作を示す説明図。 本発明の実施例２における速度検出構成図。 本発明の実施例２において、処理時間の誤差を考慮した動作を説明するタイミングチャート。 本発明の実施例３における速度検出構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

図１は本提案方式における速度検出構成図であり、実施例１の速度検出装置の構成を示している。図１において１は、モータの位相・回転数を検出するエンコーダであり、２はエンコーダ１の出力に対して、エンコーダの種類に応じた位相検出処理を施してエンコーダ検出位相θｅｎｃ（位相情報）を出力する位相検出処理部である。

３は、入力されるエンコーダ選択フラグ（ｅｎｃ＿ｆｌｇ）が示すエンコーダの種類に応じて、複数のトリガ信号のうちいずれかを選択して速度検出用位相検出トリガ（Ｔｒｉｇ＿Ｎｄｅｔ）として出力するトリガ選択スイッチ１３を有した位相ラッチトリガ選択処理部３である。

本実施例では、位相ラッチトリガ選択処理部３の複数のトリガ信号として、外部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｅｉｒｑ）、通信割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑ）、内部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｉｉｒｑ）等を設定しているが、これに限らず他のトリガを設定してもよい。

４は、位相検出処理部２から出力されるエンコーダ検出位相θｅｎｃを、前記トリガ選択スイッチ１３から出力された速度検出用位相検出トリガＴｒｉｇ＿Ｎｄｅｔを許可信号としてラッチし、速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔとして保持する位相情報ラッチ回路である。

５_－１～５_－ｎは位相情報ラッチ回路４の速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔを読出し、検出周期の複数回前の情報（θｄｅｔの前回値～ｎ回前の値）を記憶する位相検出バッファである。

６は、位相情報ラッチ回路４にラッチされた今回の位相情報（今回の速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔ）と位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報（位相検出バッファ５_－ｎの速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔ[ｎ]との差分を演算して、回転数検出演算用位相情報（回転数検出演算用位相θｃａｌ）を出力する減算器である。

７は、回転数検出周期Ｔｓｍｐに位相検出バッファ５_－１～５_－ｎの個数Ｎに対応した係数（ゲイン）を乗算して回転数検出演算用時間情報（回転数検出演算用時間Ｔｃａｌ）を出力する乗算器である。

８は、減算器６の出力（回転数検出演算用位相θｃａｌ）から乗算器７の出力（回転数検出演算用時間Ｔｃａｌ）を除算する除算器、９は、６０[ｓ]÷３６０[°]を予め演算した係数である１／６を除算器８の出力に乗算して回転数検出値Ｎｒを出力する乗算器である。

前記位相検出バッファ５_－１～５_－ｎ、減算器６、乗算器７、９、除算器８によって速度検出処理部１００を構成している。

ここで、回転数検出（速度検出）は次の（１）式で表すことができる。

位相検出差分[°]＝位相検出今回値[°]－位相検出前回値[°]
（１）式からわかるように回転数検出周期を短くすると回転数検出値の分解能が悪くなる。しかし、回転数検出値の分解能を良くしようとして回転数検出周期を遅くすると検出遅延が大きくなる。検出遅延が大きくなると、指令に対する追従遅れや負荷変動に対する追従遅れが発生するなど制御性能が悪化する。

次に、図１の方式における動作を説明する。

エンコーダ情報（エンコーダ１の出力）から位相検出処理部２により検出された位相検出値（エンコーダ検出位相θｅｎｃ）を、位相ラッチトリガ選択処理部３から出力されるトリガ信号（Ｔｒｉｇ＿Ｎｄｅｔ）により位相情報ラッチ回路４によりラッチし保持する。

トリガ信号で位相検出値を保持することにより、どのようなエンコーダを使用した場合においても速度検出処理部１００から見た位相は、速度検出周期で保持される信号となるため同一の位相情報として扱える。

位相ラッチトリガ選択処理部３では、エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択する。本例ではトリガ信号として、外部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｅｉｒｑ）と通信割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑ）、内部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｉｉｒｑ）を例に動作を説明する。

まず、外部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｅｉｒｑ）と内部割込み信号トリガ（Ｔｒｉｇ＿ｉｉｒｑ）を適用した場合の動作を説明する。外部割込み信号トリガと内部割込み信号トリガは同様の動作となる。外部割込み信号と内部割込み信号は回転数検出処理を動作させるデバイスが回転数検出処理周期の決定に関して、外部タイマを基準としているか内部タイマを基準としているかで使用する信号を決定する。

図２に、トリガ選択スイッチ１３が外部割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑを選択した場合の、外部割込み信号トリガ生成用タイマ（Ｔｒｉｇ＿ｅｉｒｑ生成用タイマ）、外部割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑ、エンコーダ検出位相θｅｎｃ、速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔの一例を示す。

位相情報ラッチ回路４のイネーブル端子ＥＮに外部割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑが入力される時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３において、それら各時刻におけるエンコーダ検出位相θｅｎｃの値が位相情報ラッチ回路４にラッチされ、速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔとして保持される。

内部割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｉｉｒｑの場合は、図２のＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑ生成用タイマとＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑをＴｒｉｇ＿ｉｉｒｑ生成用タイマとＴｒｉｇ＿ｉｉｒｑに置き換えればよい。

例えば、特許文献１のようにパルスエンコーダの場合には位相検出周期と回転数検出周期が同期していない。このような場合には、一度回転数検出周期で位相情報を保持する必要がある。回転数検出周期Ｔｓｍｐが外部割込み信号トリガを許可信号として動作するので、外部割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｅｉｒｑで一度θｅｎｃの情報を保持しθｄｅｔとする。このためθｄｅｔはＴｓｍｐ周期の信号となることがわかる。

次に、通信割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑを適用した場合の動作例を図３に示す。図３は、エンコーダと通信で位相情報をやり取りする場合の、位相確定信号（速度検出よりも速い周期にシステムで設定された、位相を確定する信号）、通信割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑ、エンコーダ検出位相θｅｎｃ、速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔの一例を示す。

エンコーダと通信で位相情報をやり取りするような場合には、位相検出周期と回転数検出周期は下記（２）式の関係がある。

（２）式の条件を満たさないと回転数検出時に使用する検出周期が位相検出差分情報の検出周期と異なってしまい、正確に回転数を検出できないためである。

また、エンコーダと通信で位相情報をやり取りするような場合には、かならず通信遅れが発生する。この通信遅れを考慮して位相情報を保持する必要がある。

図３において、時刻ｔｚで位相確定信号が確立されてから通信時間Ｔｘ遅れた時刻ｔ１にてエンコーダ検出位相θｅｎｃが確定する。

この時に、通信割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑを出力し、このＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑで一度θｅｎｃの情報を位相情報ラッチ回路４によって保持しθｄｅｔとする。

その後は通信割込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑが入力される時刻ｔ２、ｔ３において、それら各時刻におけるエンコーダ検出位相θｅｎｃの値が位相情報ラッチ回路４にラッチされ、速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔとして保持される。このためθｄｅｔはＴｓｍｐ周期の信号となることがわかる。

次に回転数検出処理の動作を説明する。速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔを位相検出バッファ５_－１～５_－ｎに入力し、値を記憶する。回転数検出値を算出するための位相検出差分は、位相検出今回値とバッファから出力される位相検出値とする。１個前の位相検出バッファ５_－１の値を使用した時の回転数検出値は（３）式となり、２個前の位相検出バッファ５_－２の値を使用した時の回転数検出値は（４）式となる。

（４）式は分母の値が（３）式より大きくなっており、（４）式の方が分解能は良くなる。分母の時間は異なるが（３）式と（４）式は同周期で更新されるため、検出遅延は等しくなる。

位相検出差分に使用するバッファ５_－１～５_－ｎの個数をｎとおくと、分母の時間も検出周期のｎ倍する必要があるので、乗算器７において検出周期（Ｔｓｍｐ）をｎ倍する。位相検出差分（減算器６の出力）を除算器８において検出周期のｎ倍（乗算器７の出力Ｔｃａｌ）で除算し、乗算器９において１／６を乗算することにより回転数検出値Ｎｒを算出する。

ここで位相検出バッファ５_－１～５_－ｎの個数に関する設定は、求められる回転数検出値を満たすような個数を設定すればよく、（５）式に示すバッファ個数とする。

以上のように本実施例１によれば、エンコーダの種類を問わず、検出遅延が少なく高分解能の回転数検出演算を行うことができる。

図４に実施例２における速度検出の構成を示す。本実施例２では、位相時刻を正確に記録するために、図１（実施例１）の構成に、位相検出と同期して位相時刻を保持する処理を追加し、位相時刻にもバッファを設けている。

図４において図１と同一部分は同一符号をもって示し、その部分の説明は省略する。２１は位相時刻計測用カウンタである。２２は、位相時刻計測用カウンタ２１の出力に対して、位相検出処理部２の位相検出と同期した時刻処理を行ってエンコーダ情報取得時の位相時刻情報Ｔθｅｎｃを出力する位相時刻処理部である。

２４は、位相時刻処理部２２から出力される位相時刻情報Ｔθｅｎｃを、前記トリガ選択スイッチ１３から出力された速度検出用位相検出トリガＴｒｉｇ＿Ｎｄｅｔを許可信号としてラッチし、回転数検出周期Ｔｓｍｐとして保持する時刻情報ラッチ回路である。

２５_－１～２５_－ｎは時刻情報ラッチ回路２４の回転数検出周期Ｔｓｍｐを読出し、検出周期の複数回前の情報（Ｔｓｍｐの前回値～ｎ回前の値）を記憶する位相時刻バッファである。

２６は、時刻情報ラッチ回路２４にラッチされた今回の回転検出周期Ｔｓｍｐと位相時刻バッファに記憶された一番古い回転数検出周期（位相時刻バッファ２５_－ｎの回転数検出周期Ｔｓｍｐ[ｎ]との差分を演算して、回転数検出演算用時間情報（Ｔｃａｌ）を出力する減算器である。

８は、減算器６の出力（回転数検出演算用位相θｃａｌ）から減算器２６の出力（回転数検出演算用時間Ｔｃａｌ）を除算する除算器、９は、６０[ｓ]÷３６０[°]を予め演算した係数である１／６を除算器８の出力に乗算して回転数検出値Ｎｒを出力する乗算器である。

前記位相検出バッファ５_－１～５_－ｎ、位相時刻バッファ２５_－１～２５_－ｎ、減算器６、２６、除算器８、乗算器９によって速度検出処理部２００を構成している。

回転数検出処理を実施する周期は一定周期となるが、位相情報の取得時刻は一定になるとは限らない。例えば、特許文献１のようにパルスエンコーダの位相はパルスのエッジで計測するがパルス間の計測周期は回転数検出処理とは厳密には異なる。

また、エンコーダ情報を通信で取得するような場合を考える。回転数検出処理を実施するＣＰＵからエンコーダ情報を要求する信号を送ってエンコーダ情報を取得するような場合には、ＣＰＵからエンコーダ情報を要求する信号が一定周期になるとは限らない。これは、ＣＰＵでは複数の処理周期がありかつ優先度が設定されている。また、同一処理周期内でも条件によって実行可否がある処理などがあり、優先度の高い処理や条件によっては同一処理内の処理量が変わるため、速度検出処理が実際に処理される周期は一定であるとは限らない。

図５に処理時間誤差を考慮したタイミングチャートを示す。図５は図３と同様に通信割込み信号トリガを適用した場合の動作を示すが、図５の上から１段目、２段目は理想状態での位相確定信号、通信割り込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑを示し、上から３段目、４段目は処理時間誤差を考慮した位相確定信号、通信割り込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑを示している。

図５において、時刻ｔｚで位相確定信号が確立されてから通信時間Ｔｘ遅れた時刻ｔ１にてエンコーダ検出位相θｅｎｃが確定する。

理想状態においては、次に通信割り込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑが立上る時刻ｔ２におけるθｅｎｃの値が位相情報ラッチ回路４にラッチされ速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔとして保持されるが、処理時間誤差を考慮した場合は、時刻ｔ２から処理時間誤差分だけ遅れた時刻ｔ２’にＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑが立上るので、時刻ｔ２’におけるθｅｎｃの値がラッチされθｄｅｔとして保持される。

このため時刻ｔ１からｔ２’までの期間は、理想状態での回転数検出周期Ｔｓｍｐに１個目の位相時刻バッファ２５_－１（回転数検出周期の前回値が記憶されたバッファ）の分の誤差Ｔｅｒｒ１を加えた回転数検出周期となる。

また、理想状態においては、次に通信割り込み信号トリガＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑが立上る時刻ｔ３におけるθｅｎｃの値が位相情報ラッチ回路４にラッチされ速度検出用エンコーダ検出位相θｄｅｔとして保持されるが、処理時間誤差を考慮した場合は、時刻ｔ３から処理時間誤差分だけ遅れた時刻ｔ３’にＴｒｉｇ＿ｃｏｍｒｑが立上るので、時刻ｔ３’におけるθｅｎｃの値がラッチされθｄｅｔとして保持される。

このため時刻ｔ２’からｔ３’までの期間は、理想状態での回転数検出周期Ｔｓｍｐに２個目の位相時刻バッファ２５_－２（回転数検出周期の前々回値が記憶されたバッファ）の分の誤差Ｔｅｒｒ２を加えた回転数検出周期となる。

このように、理想状態では回転数検出周期が一定であるが、処理時間の誤差により回転数検出周期にずれが発生する。この場合には、位相も差異が発生する。位相に差異が発生するため、時間を考慮しないと精度良く回転数検出が実施できない。

上記のように、速度処理周期は固定であっても、エンコーダの種類に応じて位相情報を取得する時刻は一定になるとは限らないし、時刻にずれが生じた状態で位相を検出すると位相の差分にも誤差が発生するため回転数検出を精度よく行えないことがわかる。

そこで本実施例２では、回転数検出を精度良く実施するため、位相情報を取得する時刻の誤差を考慮し位相時刻に関しても、トリガ選択スイッチ１３から出力されるＴｒｉｇ＿Ｎｄｅｔを許可信号として時刻情報ラッチ回路２４で保持する。

そして保持した値を速度検出処理の回転数検出周期（Ｔｓｍｐ）に設定する。回転数検出周期は位相時刻バッファ２５_－１～２５_－ｎに入力して記憶する。回転数検出値を算出するための回転数検出演算用時間（Ｔｃａｌ）は、回転数検出周期今回値と位相時刻バッファから出力される回転数検出周期とする。

例えば、位相時刻バッファの個数を３個とした場合の回転数検出周期の理想値からの誤差を下記に説明する。

回転数検出周期と位相時刻取得に関する今回値の誤差：Ｔｅｒｒ０、
回転数検出周期バッファ１個目（位相時刻バッファ２５_－１）と位相時刻取得に関する誤差：Ｔｅｒｒ１、
回転数検出周期バッファ２個目（位相時刻バッファ２５_－２）と位相時刻取得に関する誤差：Ｔｅｒｒ２、
回転数検出周期バッファ３個目（位相時刻バッファ２５_－３）と位相時刻取得に関する誤差：Ｔｅｒｒ３とする。

この場合における回転数検出周期演算は（６）式となり、回転数検出周期演算理想値は（７）式となる。そして、除算器８および乗算器９により演算される、誤差を含んだ回転数検出値は（８）式となり、回転数検出理想値は（９）式となる。

これら（６）式～（９）式からもわかる通り、回転数検出周期を固定値とした場合の誤差を本実施例２では補償することができる。

以上のように本実施例２によれば、実施例１の効果に加えて、エンコーダ情報取得時の位相時刻情報を利用しているので、エンコーダの位相情報の取得周期を考慮して回転数検出演算を行うことができる。

本実施例３では、実施例２の構成に加えて、位相検出バッファと位相時刻バッファでどの値を使用するかを選択する処理部を設け、エンコーダ選択に応じて最適なバッファを選択することにより、要求される回転数検出分解能の回転数検出演算が行えるように構成した。

図６に、実施例３における速度検出の構成を示す。図６において図４と同一部分は同一符号をもって示し、その部分の説明は省略する。

３０は、入力されるエンコーダ選択フラグ（ｅｎｃ＿ｆｌｇ）に基づいて、前記エンコーダ１の回転数検出分解能と求められる回転数検出分解能の関係から、演算に使用する位相検出バッファ５_－１～５_－ｎおよび位相時刻バッファ２５_－１～２５_－ｎを選択し決定する、バッファ選択信号を生成して出力するバッファ選択処理部である。

３１は、前記バッファ選択信号で決定された位相検出バッファ（５_－１～５_－ｎのいずれかのバッファ）を選択する位相検出バッファ選択スイッチ、３２は、前記バッファ選択信号で決定された位相時刻バッファ（２５_－１～２５_－ｎのいずれかのバッファ）を選択する位相時刻バッファ選択スイッチである。

前記バッファ選択処理部３０、位相検出バッファ選択スイッチ３１、位相時刻バッファ選択スイッチ３２は、バッファ個数、エンコーダ分解能、回転数検出処理周期、求められる回転数検出分解能の関係が、後述の（１３）式の条件を満たすバッファ個数を選択し、そのバッファ個数が示す位相検出バッファおよび位相時刻バッファを、演算に使用する位相検出バッファおよび位相時刻バッファに決定するものである。

前記位相検出バッファ５_－１～５_－ｎ、位相時刻バッファ２５_－１～２５_－ｎ、減算器６、２６、除算器８、乗算器９、バッファ選択処理部３０、位相検出バッファ選択スイッチ３１、位相時刻バッファ選択スイッチ３２によって速度検出処理部３００を構成している。

バッファ選択処理部３０では、求められる回転数検出分解能と使用するエンコーダの回転数検出分解能より、バッファの使用個数を設定する。求められる回転数検出分解能とエンコーダの回転数検出分解能の関係は、（１０）式となる。

ここで、エンコーダ回転数検出分解能は（１１）式で示せる。

エンコーダ分解能はパルスエンコーダの場合は１回転のパルス数、アブソリュートエンコーダの場合はｂｉｔ数を示す。

回転数検出周期は（１２）式となり、これより、バッファの個数は（１３）式より演算可能である。

（１３）式より、バッファ個数の最小値はエンコーダによって異なることがわかる。バッファ選択処理部３０ではエンコーダ選択フラグに応じて、バッファ個数を選択し、使用するバッファを決定する。この選択したバッファを使用して回転数検出処理を行うことにより、エンコーダ選択に応じた最適なバッファ個数を選択できる。

以上のように本実施例３によれば、実施例１、２の効果に加えて、要求される回転数検出分解能の回転数検出演算を行うことができる。

１…エンコーダ
２…位相検出処理部
３…位相ラッチトリガ選択処理部
４…位相情報ラッチ回路
５_－１～５_－ｎ…位相検出バッファ
６、２６…減算器
７、９…乗算器
８…除算器
１３…トリガ選択スイッチ
２１…位相時刻計測用カウンタ
２２…位相時刻処理部
２４…時刻情報ラッチ回路
２５_－１～２５_－ｎ…位相時刻バッファ
３０…バッファ選択処理部
３１…位相検出バッファ選択スイッチ
３２…位相時刻バッファ選択スイッチ
１００、２００、３００…速度検出処理部

Claims (5)

1. 電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
   複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
   前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持するラッチ回路と、
   前記ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
   前記ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、回転数検出周期に前記位相検出バッファの個数に対応した係数を乗算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする速度検出装置。
2. 電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
   複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
   前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持する位相情報ラッチ回路と、
   前記エンコーダの出力に対する位相検出処理に同期した時刻処理を、位相時刻計測用カウンタの出力に対して施して得たエンコーダ情報取得時の位相時刻情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、回転数検出周期として保持する時刻情報ラッチ回路と、
   前記位相情報ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
   前記時刻情報ラッチ回路に保持された回転数検出周期の複数回前の情報を記憶する複数の位相時刻バッファと、
   前記位相情報ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、前記時刻情報ラッチ回路に保持された今回の回転数検出周期と前記位相時刻バッファに記憶された一番古い回転数検出周期との差分を演算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする速度検出装置。
3. 電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出装置であって、
   複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理部と、
   前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持する位相情報ラッチ回路と、
   前記エンコーダの出力に対する位相検出処理に同期した時刻処理を、位相時刻計測用カウンタの出力に対して施して得たエンコーダ情報取得時の位相時刻情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、回転数検出周期として保持する時刻情報ラッチ回路と、
   前記位相情報ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する複数の位相検出バッファと、
   前記時刻情報ラッチ回路に保持された回転数検出周期の複数回前の情報を記憶する複数の位相時刻バッファと、
   前記エンコーダの回転数検出分解能と求められる回転数検出分解能の関係から、演算に使用する位相検出バッファおよび位相時刻バッファを選択するバッファ選択処理部と、
   前記位相情報ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記バッファ選択処理部によって選択された位相検出バッファに記憶された位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、前記時刻情報ラッチ回路に保持された今回の回転数検出周期と前記バッファ選択処理部によって選択された位相時刻バッファに記憶された回転数検出周期との差分を演算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算部と、を備えたことを特徴とする速度検出装置。
4. 前記バッファ選択処理部は、バッファ個数、エンコーダ分解能、回転数検出処理周期、求められる回転数検出分解能の関係が（１３）式の条件を満たすバッファ個数を選択し、そのバッファ個数が示す位相検出バッファおよび位相時刻バッファを、演算に使用する位相検出バッファおよび位相時刻バッファに決定することを特徴とする請求項３に記載の速度検出装置。
   

   
5. 電動機の位相・回転数を検出するエンコーダを用いた速度検出方法であって、
   位相ラッチトリガ選択処理部が、複数のトリガ信号のうち、前記エンコーダの種類に応じたトリガ信号を選択して速度検出用位相検出トリガとして出力する位相ラッチトリガ選択処理ステップと、
   ラッチ回路が、前記エンコーダの出力に対して位相検出処理を施した位相情報を、前記速度検出用位相検出トリガを用いてラッチし、保持するラッチステップと、
   位相検出バッファが、前記ラッチ回路に保持された位相情報の複数回前の情報を記憶する記憶ステップと、
   回転数検出値演算部が、前記ラッチ回路に保持された今回の位相情報と前記位相検出バッファに記憶された一番古い位相情報との差分を演算した回転数検出演算用位相情報と、回転数検出周期に前記位相検出バッファの個数に対応した係数を乗算した回転数検出演算用時間情報とに基づいて、回転数検出値を演算する回転数検出値演算ステップと、を備えたことを特徴とする速度検出方法。
   

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