JP3460017B2 - R/dコンバータ - Google Patents

R/dコンバータ

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JP3460017B2
JP3460017B2 JP15098799A JP15098799A JP3460017B2 JP 3460017 B2 JP3460017 B2 JP 3460017B2 JP 15098799 A JP15098799 A JP 15098799A JP 15098799 A JP15098799 A JP 15098799A JP 3460017 B2 JP3460017 B2 JP 3460017B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/48Servo-type converters
    • H03M1/485Servo-type converters for position encoding, e.g. using resolvers or synchros

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レゾルバの出力を
デジタル化するコンバータ(以下、R/Dコンバータと
いう。)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レゾルバは、回転トランスの一種であ
り、2個のステータ巻線と1個のロータ巻線を備えてい
る。2個のステータ巻線は、機械的に90度の角度で配
置されている。ステータ巻線との結合により得られる信
号の振幅は、ロータ(軸)の位置とステータとの相対位
置の関数になる。このため、レゾルバからは、軸角度の
サイン(正弦波)及びコサイン(余弦波)で変調され
た、次式(1)及び(2)で示される2種類の出力電圧
(S3−S1,S4−S2)が得られる。式(5)にレゾルバ形
式の信号を示すが、このレゾルバ形式の信号は、レゾル
バ出力から得られる信号〔出力電圧(S3−S1)及び(S4
−S2)〕を基準にしている。 S3−S1=E0 sin ωtsin θ … (1) S4−S2=E0 sin ωtcos θ … (2) ただし、θ:軸角度、ω:ロータ励起周波数(f)に対
応する角速度、E0 :ロータ励起振幅である。
【0003】ここで、アナログデバイス社のAD2S90を例
にして従来のトラッキング方式のレゾルバデジタルコン
バータ(R/Dコンバータ1)を説明する。AD2S90の機
能ブロック図を図13に示す。図13において、トラン
スジューサが、最下位ビットに等しい位置を通過すると
出力が1LSB だけ更新される。CLKOUTの更新は、1LSB
の増加に対応する。アップダウンカウンタ2の現在のワ
ード状態をφとすると出力電圧(S3−S1)はサインコサ
イン掛算器3によりcos φで乗算され、出力電圧(S4−
S2)はsinφで乗算され、これにより次式(3)、
(4)で示される信号が得られる。 E0 sin ωtsin θcos φ … (3) E0 sin ωtcos θsin φ … (4)
【0004】この式(3)、(4)で示される信号が誤
差アンプ4で減算され、これにより次式(5)で示され
る信号が得られる。 ただし、(θ−φ):角度誤差
【0005】誤差アンプ4の出力側には復調回路5及び
積分器6が接続され、復調回路5及び積分器6には電圧
制御発振器(VCO )7が接続されている。そして、復調
回路5、積分器6及びVCO 7によりクローズループが形
成され、sin (θ−φ)〔式(5)参照〕をゼロにする
ように動作する。この動作が成り立つと、サインコサイ
ン掛算器3に接続したアップダウンカウンタ2のワード
状態φが、レゾルバ軸角度θと等しくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
13に示すトラッキング方式のR/Dコンバータ1は、
以下の点で配慮されていなかった。 (a)一種のPLL制御であるため、応答速度が遅い。
特に高分解能になるほど応答速度が遅くなる。 (b)アナログ演算回路(サインコサイン掛算器3及び
復調回路5等)の温度ドリフトを補償する必要があり、
IC回路が複雑で高価になる。 (c)レゾルバ(図示省略)とR/Dコンバータ1間の
インターフェイスケーブルが長くなると励磁正弦波とレ
ゾルバの正弦波出力及び余弦波出力との遅延が原因で位
相が大きくなり、角度誤差が大きくなる。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、高速応答を図ることができるR/Dコンバータを提
供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、
温度ドリフト補償を不要として装置の低廉化を図ること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をAD変換したデ
ータが入力されるデジタル信号処理プロセッサを有し、
該デジタル信号処理プロセッサは前記デジタル入力デー
タに基づいて前記レゾルバのロータ軸角度をデジタル演
算して求めるR/Dコンバータであって、前記レゾルバ
の角度空間を4等分して形成される象限を得、前記レゾ
ルバの正弦波出力及び余弦波出力の極性に基づいて前記
象限における前記レゾルバのロータ軸角度を求め、かつ
ロータ軸角度計算用VCOの初期角度を前記4等分され
た各象限の中央に設定することを特徴とする。請求項2
記載の発明は、請求項1記載の構成において、前記デジ
タル信号処理プロセッサは、前記レゾルバの励磁正弦波
用のデジタルデータをDAコンバータに入力し、該DA
コンバータは前記デジタル信号処理プロセッサからの入
力データに基づいて前記レゾルバの励磁正弦波を得るこ
とを特徴とする。請求項3記載の発明は、請求項2記載
の構成において、前記レゾルバの励磁正弦波の特定位相
時に、前記レゾルバの正弦波出力信号及び余弦波出力信
号をAD変換し、前記レゾルバのロータ軸角度を計算す
ることを特徴とする。
【0009】請求項4記載の発明は、請求項1、2また
は3に記載の構成において、前記レゾルバのロータ軸角
度と正弦波テーブルのアドレスに対応する角度の差に応
じたsin 値を計算し、前記レゾルバのロータ軸角度及び
前記VCOの角度の大小に基づいて前記VCOの角度を
増減することを特徴とする。請求項5記載の発明は、
求項4記載の構成において、前記象限は角度空間が左か
ら右方になるに従って値が大きくなるように設定され、
前記象限において前記レゾルバのロータ軸角度が前記V
COの角度に比して右方にあれば前記VCOの角度をイ
ンクリメントすることを特徴とする。
【0010】請求項6記載の発明は、請求項4記載の構
成において、前記象限は角度空間が左方から右方になる
に従って値が大きくなるように設定され、前記象限にお
いて前記レゾルバのロータ軸角度が前記VCOの角度に
比して左方にあれば前記VCOの角度をデクリメントす
ることを特徴とする。請求項7記載の発明は、請求項
4、5または6に記載の構成において、前記レゾルバの
正弦波出力のAD変換値と前記VCOの角度のsin 値を
比較し、前記象限におけるロータ軸角度に応じて前記正
弦波テーブルの角度に対応するアドレスを1ビットずつ
増減し、該アドレスに対応する角度をロータ軸角度に近
づけることを特徴とする。請求項8記載の発明は、請求
項4、5または6に記載の構成において、前記レゾルバ
の正弦波出力及び余弦波出力のAD変換値と前記VCO
の角度のsin 値、cos 値よりロータ角度変位Δθを計算
し、Δθ/Kで示されるジャンプ量だけ前記VCOの角
度に対応するアドレスをジャンプすることを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
のR/Dコンバータを図1〜図5に基づいて説明する。
図1において、R/Dコンバータ1は、レゾルバ(図示
省略)の正弦波出力及び余弦波出力を入力するADコンバ
ータ10と、レゾルバの励磁用正弦波を出力するDAコン
バータ11と、レゾルバとDAコンバータ11との間に介
装されて、DAコンバータ11からの出力信号を増幅する
増幅器12と、ADコンバータ10とDAコンバータ11と
の間に介装されたDSP (デジタル信号処理プロセッサ)
13と、DSP 13に接続されロータ軸角度計算用の正弦
波、余弦波テーブルを格納するデータROM 14と、プロ
グラムを格納するプログラムROM 15と、から大略構成
されており、DSP 13にはロータ軸角度を示すデータを
出力するシリアルポート13Aが接続されている。図1
中、16はDSP 13に接続されてR/Dコンバータ1に
電力供給をする電源である。
【0012】上述したようにレゾルバの出力(正弦波出
力及び余弦波出力)はADコンバータ10に入力される。
仮にADコンバータ10の精度(分解能)を16ビットと
する。DSP 13は、DAコンバータ11への入力データ
(ワードクロックSDFS、ビットクロックSCLK、シリアル
データSDO )を出力すると共に、ADコンバータ10の出
力データ(正弦波出力、余弦波出力のAD変換出力SDO )
を基にレゾルバのロータ軸角度を計算する。
【0013】次に角度計算方法について、図2、図3及
び図4に基づいて説明する。図2にADコンバータ10の
動作タイミングを示す。サンプリング周波数を10KHz
とすると、ワードクロックSDFSの1/4倍の周波数がサ
ンプリング周波数となる。ADコンバータ10の分解能を
16ビットとすると、ワードクロックSDFSの1周期にレ
ゾルバの正弦波出力、余弦波出力のAD変換出力SDO が、
シリアル形式でDSP 13のシリアルポート(受信部)に
出力される。ビットクロックSCLKの立上りでシリアルデ
ータがシリアルポートに取り込まれる。
【0014】レゾルバの励磁用正弦波データをDAコンバ
ータ11に入力するタイミングを図3に示す。サンプリ
ング周波数を40KHz に設定し、10KHz の正弦波が得
られるようにDAコンバータ11にシリアルデータSDI を
入力する。DAコンバータ11の出力(レゾルバの励磁用
正弦波)は、増幅器12に入力され、レゾルバの巻線出
力電圧(正弦波出力及び余弦波出力)が適正な値になる
ように増幅され、レゾルバに励磁用正弦波として供給さ
れ、これに応じてレゾルバの正弦波出力及び余弦波出力
が図4に示されるようにDSP 13に取り込まれる。
【0015】この際、レゾルバの励磁用正弦波の1サイ
クルの特定位相のときに(すなわち1サイクルで1回)
ADコンバータ10はレゾルバの正弦波出力及び余弦波出
力をAD変換し、AD変換した値がDSP 13に取り込まれ
る。このようにレゾルバの励磁用正弦波の特定位相のと
きに、AD変換した値をDSP 13に取り込めば、式(5)
のsin ωtを定数とみなすことができ、式(5)は、si
n(θ−φ)となる。すなわち、AD変換のサンプリング
周波数は10KHz となる。
【0016】正弦波テーブルは、レゾルバの角度空間36
0 °を例えば4096等分(12ビット)した角度〔(デー
タROM 14のアドレス(ひいては当該テーブルのアドレ
ス)〕に対するsin の16ビットの値をデータROM 14
に書き込む。レゾルバの正弦波、余弦波出力のAD変換値
の極性をチェックすることにより、レゾルバのロータの
現在位置(現在軸角度)を判定する。
【0017】図5に示すように360 °角度空間を4分割
し、0−90°間をPHASE1、90−180°間をPHASE2、180
−270 °間をPHASE3、270 −360 °間をPHASE4とする。
すなわち、図5に示すように左から右方になるに従って
角度値が0°から360 °に大きくなるようにした横軸1
7などにより象限18が設定されている。それぞれの角
度空間(PHASE1、PHASE2、PHASE3及びPHASE4)の中央
に、ロータ軸角度計算用VCO(正弦波テーブル)の初
期角度(正弦波テーブルのアドレス)〔角度=φ〕を設
定されている。
【0018】次に、角度変位ΔθをΔθ=sin θcos φ
−cos θsin φ= sin(θ−φ)〔式(5)参照〕によ
り計算する。なお、cos φは、sin φに対して90°位
相が進んでいることから、アドレスがφ+90°のsin
値をデータROM 14から読み出すことにより求めてい
る。ここで、角度変位Δθの極性をチェックすることに
よりレゾルバのロータ軸角度θとロータ軸角度計算用V
CO(正弦波テーブル)〔なお、このロータ軸角度計算
用VCO(正弦波テーブル)は前記電圧制御発振器(VC
O )7と同様に機能するものであり、以下、便宜上、V
COという。〕の角度φの大小関係がわかる。すなわ
ち、角度変位Δθ>0のときは、VCOの角度φはロー
タ軸角度θより小さい。また、角度変位Δθ<0のとき
は、VCOの角度φはロータ軸角度θより大きい。
【0019】次にVCOの角度φとロータ軸角度θの差
(角度差)を推定するために、角度変位Δθを定数Kで
除算する。ここで、D=Δθ/K(D:ジャンプ量)と
すると、φ=φ+Dが新しいアドレスになる。すなわ
ち、Δθ/K(K:定数)で示されるジャンプ量だけ前
記VCOの角度に対応するアドレスをジャンプしてい
る。このため、計算速度を速めることが可能となる。si
n 関数は角度に対してリニアでないので、定数KはVC
Oの角度φとロータ軸角度θの差(角度差)に対して、
ジャンプした新しいアドレス(角度φ)とロータ軸角度
θの差(角度差)が変化しないように設定する。次にsi
n φとsin θを比較し(図12ステップS20 参照)、そ
の大小関係(図12ステップS10 、ステップS11 参照)
によりVCO(正弦波テーブル)のアドレスを1LSB ず
つ増減(インクリメントまたはデクリメント)する(図
12ステップS21 参照)。
【0020】その処理手順は、角度の増加に対してsin
値が増加する領域(PHASE1及びPHASE4)と、減少する領
域(PHASE2及びPHASE3)では反対になる。まず、ロータ
軸角度がPHASE1及びPHASE4にある場合について説明す
る。sin φ<sin θの場合はVCOの角度φはロータ軸
角度θより小さいので、sin φ≧sin θとなるまでVC
Oのアドレスを1LSB ずつインクリメントする。sin φ
=sin θのとき(図12ステップS10 でYES )はVCO
のアドレス(角度φ)がロータ軸角度θに等しいので、
DSP 13のシリアルポートにVCOのアドレスを出力す
る(図12ステップS12 )。
【0021】sin φ>sin θの場合はVCOのアドレス
(角度φ)を1LSB 、デクリメントする。この場合、無
限ループになるので、ループカウンタを設定して、トラ
ッキング動作が所定回数に達したら(例えば類似する図
12ステップS11 でYES )、シリアルポートにVCOの
アドレスを出力する(図12ステップS12 参照)。
【0022】次に、ロータ軸角度がPHASE2及びPHASE3に
ある場合について説明する。sin φ<sin θの場合はV
COの角度φはロータ軸角度θより大きいので、sin φ
≧sin θとなるまでVCOのアドレスを1LSB ずつデク
リメントする(図12ステップS21 )。sin φ=sin θ
のとき(図12ステップS10 でYES )はVCOのアドレ
ス(角度φ)がロータ軸角度θに等しいので、DSP のシ
リアルポートにVCOのアドレスを出力する(図12ス
テップS12 )。
【0023】上述した計算をAD変換の1サンプリング周
期で行うようにしている。このため、高速応答が可能と
なる。上述したようにVCOの角度φ及びロータ軸角度
θの大小関係によりVCO(正弦波テーブル)のアドレ
スを1LSB ずつ増減(インクリメントまたはデクリメン
ト)するので、精度高い位置検出(位置判定)を行うこ
とができる。
【0024】上述したように、本実施の形態では、DSP
13によりレゾルバのロータ軸角度を計算しており、復
調回路5及び電圧制御発振器(VCO 7)などからなるク
ローズループを含む一種のPLL制御を行う前記従来技
術(トラッキング方式のR/Dコンバータ1)に比し
て、ロータ軸角度計算をより高速に行うことが可能とな
り、これにより応答速度を向上することができる。例え
ば、前記従来のトラッキング方式のR/Dコンバータ1
ではPLL制御のためトラッキングレートは400Hz程度
であったが、本実施の形態によればトラッキングレート
の向上が図れ、例えば10 KHz程度にできる。また、仮に
高分解能とする場合でも、高速応答を維持することがで
きる。
【0025】また、レゾルバの励磁用正弦波が正(また
は負)の最大値のときに(1サイクルに1回)ADコンバ
ータ10はレゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をAD変
換するので、上述した従来技術で必要とされた復調回路
5が不要になり、従来技術に比して復調回路の演算が省
略される分、さらに応答速度を向上できる。レゾルバの
励磁用正弦波の特定位相時に(1サイクルに1回)ADコ
ンバータ10はレゾルバの正弦波出力及び余弦波出力を
AD変換することにより、励磁用正弦波を定数とみなせる
ので、励磁正弦波とレゾルバの正弦波出力及び余弦波出
力の位置ずれによる角度誤差の増大をなくすことがで
き、仮に、レゾルバとR/Dコンバータ1間のインター
フェイスケーブルが長くなったとしても、角度誤差を小
さくすることができる。
【0026】また、DSP 13は、ADコンバータ10及び
DAコンバータ11の間に介装され、ADコンバータ10を
介して入力するレゾルバの正弦波出力及び余弦波出力の
デジタル値に基づいて計算し、得られたロータ軸角度の
デジタル値をシリアルポートに出力しており、ロータ軸
角度計算をデジタル演算するので、従来技術で必要とさ
れた温度ドリフトの補償回路が不要となり、その分、全
体構成が簡易になり、ひいては低廉化を図ることができ
る。また、DSP 13に比較的低廉なデジタルICの使用
が可能になり、これによりさらに装置全体の低廉化を図
ることができる。なお、ロータ軸角度の分解能は12ビ
ットなのでADコンバータ10、正弦波、余弦波テーブル
のsin ,cos 値の精度は、12ビット以上あれば十分で
ある。
【0027】以下に、上述したDSP 13の構成及びその
演算内容等を、図6〜図12を参照して更に詳細に説明
する。まず、DSP 13のソフトウェアについて、アナロ
グデバイス社の16ビット固定小数点型DSP であるADSP
2181を例にしてその動作を説明する。図6にDSP 13の
算術/論理ユニット(ALU 20)のブロック図を示す。
【0028】ALU 20は2つの16ビット入力ポート
X,Yと、1つの16ビット出力ポートRを持つ16ビ
ット幅ユニットである。ALU 20の入力ポートXはAX
レジスタ・ファイル又はリザルト(R)バスからデータ
を受け付ける。Rバスは全ての演算ユニットの出力レジ
スタと接続しており、これらの出力レジスタを入力オペ
ランドとして直接使用できる。
【0029】AXレジスタ・ファイルは入力ポートX専
用で、2つのレジスタAX0 ,AX 1 で構成されてい
る。これらのAXレジスタ21はDMD(データメモリ
データ)バスから読み書き可能である。ALU 20の入力
ポートYは、AYレジスタ・ファイルとALU フィードバ
ック(AF)レジスタ〔AFレジスタ22〕からデータ
を受け付ける。AYレジスタ23は入力ポートY専用
で、2つのレジスタAY0,AY1 で構成されている。
これらのレジスタはDMDバスから読み書き可能であ
る。ALU 20の出力は、AFレジスタ22またはALU リ
ザルト(AR)レジスタ〔ARレジスタ24〕にロード
される。
【0030】AFレジスタ22は、ALU 20の内部レジ
スタでALU 20の演算結果をALU 20のY入力とするこ
とができる。ARレジスタ24の内容はDMDバスとR
バスに出力できる。ARレジスタ24はDMDバスから
直接ロードすることができる。次に、メモリについて説
明する。ADSP2181はデータメモリにデータをストアー
し、プログラムメモリにインストラクションとデータ両
方をストアーする改良型ハーバード構造を採用してい
る。また、プログラムメモリ空間の一部とデータメモリ
空間の一部に配置されたRAMを持つ。
【0031】次に、シリアルポートについて説明する。
このポートは、ADコンバータ10及びDAコンバータ11
と直接インタフェースできる。またロータ軸角度を外部
に出力することができる。またこのポートは外部クロッ
クを受け入れることができる。図7にR/Dコンバータ
1のブロック図を示す。図8にDSP 13を構成するMAC
25のブロック図、図9にDSP 13を構成するシフター
26のブロック図、図10にDSP 13を構成するプログ
ラムシークェンサ27のブロック図を示す。MAC 25は
乗算、加減付き乗算、減算付き乗算を行う。シフター2
6は16ビット入力に対して32ビット出力を発生する
シフト操作を実行する。プログラムシークェンサ27は
インストラクションアドレスを発生し、また、プログラ
ムフローを柔軟に制御する。
【0032】次に、R/Dコンバータ1の制御方法を図
11に基づいて説明する。まず、シリアルポート(SPOR
T )割込み(ステップS1)を行う。ステップS1では、レ
ゾルバの励磁正弦波用のデータをSPORT を介してDAコン
バータ11に入力するために、まずSPORT のTXレジス
タにデータを書き込む。SDFS信号でシリアルデータの転
送を開始する。送信(転送)が開始されると、TXレジ
スタに書き込まれたデータは、送信シフトレジスタに転
送される。そして、各ビットはSCLKの立上りエッジでM
SBを先にしてシフトされる。ワードの最初のビット
(MSB )の転送後、SPORT は割込を発生する。
【0033】割込処理プログラムへのジャンプインスト
ラクションを、割込ベクトルの位置に書くことにより割
込み処理を行う。DAコンバータ11のサンプリング周波
数(SDFS)を40KHz とする。DAコンバータ11の入力
データは、2‘コンプリメント16進で、0000,7FFF,
0000,8000、のデータをサーキュラーアドレシングに
て、サイクリックに送信することにより40/4=10
KHz の励磁正弦波が得られる(ステップS2)。電源投入
後、レゾルバの励磁状態が安定するまで上記動作を行
う。この初期安定化のための時間はタイマーで設定す
る。
【0034】ステップS2に続くステップS3でレゾルバ出
力のAD変換を行う。ここで、AD変換及びDA変換のサン
プリングクロックは同一信号を用い、レゾルバ励磁正弦
波を出力すると同時に、レゾルバ正弦波出力及び余弦波
出力をAD変換し、そのデジタル出力をDSP 13のシリア
ルポート(受信部)に取込む。受信部では、受信シリア
ルポートに受信ビットを蓄積する。ワードデータを全て
受信した時、このデータは受信データレジスタに書き込
まれ、SPORT の受信割込が発生する。
【0035】レゾルバの正弦波出力のAD変換値は、デー
タメモリの(SININ )番地に、余弦波出力は(COSIN )
番地にストアーされる。ロータ軸角度計算のためのAD変
換出力データの取込みタイミングは、励磁正弦波の特定
位相(例えば正の最大値又は負の最大値とする。なお、
これに限るものではなく、 … 23°、75°、13
8° … などの特定位相でよい。)時とする。すなわ
ち、サンプリング周波数は10KHz となる。具体的に
は、ADSP2181はプログラムメモリとデータメモリに同時
にアクセスできるように2つの独立したデータアドレス
ジェネレータ(DAG )を備えている。DAG は間接アドレ
ッシング機能を実行する。両方のDAG は、自動的なアド
レス更新操作を行う。DAコンバータ11の入力データ
は、メモリデータの連続した4アドレスに格納されてい
る。DAG により、サーキュラーアドレッシングを行い、
正弦波の特定位相時(例えば正の最大値)のアドレスを
出力した時のAD変換出力(すなわちレゾルバの正弦波出
力及び余弦波出力)を、それぞれ(SININ )番地及び
(COSIN )番地に書き込み、角度計算に使用する。
【0036】ステップS3に続くステップS4でロータ軸象
限判定を行う。ステップS4では、(SININ )番地及び
(COSIN )番地のデータの極性によりロータ軸角度の象
限を判定する。すなわち、 (1)第1象限(PHASE1):(SININ )番地のデータ≧
0かつ(COSIN )番地のデータ≧0 (2)第2象限(PHASE2):(SININ )番地のデータ≧
0かつ(COSIN )番地のデータ<0 (3)第3象限(PHASE3):(SININ )番地のデータ<
0かつ(COSIN )番地のデータ<0 (4)第4象限(PHASE4):(SININ )番地のデータ<
0かつ(COSIN )番地のデータ≧0 に分類する。
【0037】次に、VCOの初期角度決定を行う(ステ
ップS5)。象限18(PHASE1、PHASE2、PHASE3、PHASE
4)に応じてVCOのsin 値アドレスを設定する。アド
レスは各象限(PHASE1、PHASE2、PHASE3、PHASE4)の中
央に設定する。なお、VCO正弦波テーブルのプログラ
ムメモリでのアドレスは、2000−2FFF番地としている。 「1」第1象限:2000−23FF番地 VCOのsin 値設定アドレス 2200番地 「2」第2象限:2000−23FF番地 VCOのsin 値設定アドレス 2600番地 「3」第3象限:2000−23FF番地 VCOのsin 値設定アドレス 2A00番地 「4」第4象限:2000−23FF番地 VCOのsin 値設定アドレス 2E00番地 に設定する。
【0038】続くステップS6で角度誤差計算を行う。レ
ゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をAD変換した値
を、それぞれ「SININ」「COSIN 」とし、VCOの初期
設定アドレスに対応するsin 値を「VCOSIN」とし、VC
Oの初期設定アドレスに対応するcos 値を「VCOSCOS 」
とする。VCOの初期設定アドレスに対応するcos 値
「VCOSCOS 」は、sin 値とcos 値の位相差が90°であ
ることから、VCOの初期設定アドレスに512 (10
進)を加えたアドレス内容となる。次に、以下の式を計
算する。 Δθ=「SININ 」×「VCOSCOS 」−「COSIN 」×「VCOS
COS 」
【0039】次に、VCOのアドレスジャンプを行う
(ステップS7)。VCOのアドレスがロータ軸角度より
大きいときは、角度変位Δθ<0となる。逆に、VCO
のアドレスがロータ軸角度より小さいときは、角度変位
Δθ>0となる。したがって、角度変位Δθの極性を判
定することによりVCOとロータ軸角度の相対位置が分
かる。角度変位Δθを定数Kで除して得た値Dを、アド
レスジャンプ量とし、VCOのアドレス(角度)をφと
すると、VCOのアドレス(角度)φがロータ軸角度よ
り大きい場合、はφ−Dが新しいアドレスとなる。VC
Oのアドレス(角度φ)がロータ軸角度より小さいとき
は、φ+Dが新しいアドレスとなる。sin 関数は角度に
対してリニアな関数でないのでVCOとロータ軸角度の
差の大小により、VCOのジャンプ先アドレスとロータ
軸角度の差がばらつかないように、定数Kの値を決める
必要がある。本実施の形態ではK=49(10進)とし
ている。
【0040】ステップS7に続いて、角度誤差計算、ロー
タ軸−VCO相対位置判定を行う(ステップS8)。VC
Oの新しいアドレスに対応するD={sin (θ−φ)}
/Kを計算し、アドレスジャンプ量Dを計算する。Dの
極性に応じて、VCOのアドレスにDを加減算して該ア
ドレスを増減する。すなわち、Dが負の場合は、VCO
の角度がロータ軸角度より大きい(右にある)のでVC
OのアドレスにDを加算する。Dが正の場合は、VCO
の角度がロータ軸角度より小さい(左にある)のでVC
OのアドレスからDを減算する。レゾルバ正弦波出力と
VCOのsin 値を比較し、(cos IN)−(sin IN)=0
の時はシリアルポートにロータ軸角度を出力する(ステ
ップS10 )。この動作は無限ループになるので、極性反
転の回数カウンタを設定し、極性反転の回数が回数カウ
ンタのカウント値に等しくなったとき(ステップS11 )
角度誤差計算を終了し(ステップS9)、シリアルポート
にVCOのアドレス(ロータ軸角度)を出力する(ステ
ップS12 )。その後、割込処理プログラムを抜け出し、
DSP 13は割込待ちの状態になる(ステップS13 )。
【0041】なお、上記図11のステップS8およびステ
ップS9に代えて、図12に示すようにステップS20 およ
びステップS21 を設けるようにしてもよい。ステップS2
0 では、レゾルバ正弦波出力(sin 出力)とVCOのsi
n 値を比較する。そして、VCOの新しいアドレスに対
応するsin 値「VCOSIN」とレゾルバのsin 出力「SININ
」を比較し象限〔下記の(1)第1、第4象限、
(2)第2、第3象限〕に応じてVCOのアドレスを1
ビット増減する。 (1)第1、第4象限(PHASE1、PHASE4):角度の増加
に対して、sin 値が増加する領域なので、「VCOSIN」−
「SININ」が負の場合は、VCOのアドレスを1ビッ
ト、インクリメントする。「VCOSIN」−「SININ 」が正
の場合は、VCOのアドレスを1ビット、デクリメント
する。 (2)第2、第3象限(PHASE2、PHASE3):角度の増加
に対して、sin 値が減少する領域なので、「VCOSIN」−
「SININ」が負の場合は、VCOのアドレスを1ビッ
ト、デクリメントする。「VCOSIN」−「SININ 」が正の
場合は、VCOのアドレスを1ビット、インクリメント
する。
【0042】「VCOSIN」−「SININ 」を計算し、その極
性が反転しないときは、上記動作を行う。さらに「VCOS
IN」−「SININ 」を計算し、その値がゼロになったとき
は、データメモリの送信バッファアドレスにVCOのア
ドレスを書き込む。「VCOSIN」−「SININ 」の極性が反
転したときは、VCOのアドレスを上記動作と反対の動
作を行う。この動作は無限ループになるので、極性反転
の回数カウンタを設定し、極性反転の回数が回数カウン
タのカウント値に等しくなったとき(ステップS11 でYE
S )角度誤差計算を終了し、シリアルポートにVCOの
アドレス(ロータ軸角度)を出力する(ステップS12
)。その後、割込処理プログラムを抜け出し、DSP 1
3は割込待ちの状態になる(ステップS13 )。
【0043】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、デジタル
信号処理プロセッサがレゾルバのロータ軸角度を計算し
ており、復調回路及び電圧制御発振器(VCO )などから
なるクローズループを含む一種のPLL制御を行う従来
技術(トラッキング方式のR/Dコンバータ)に比し
て、ロータ軸角度計算をより高速に行うことが可能とな
り、これにより高速応答を図ることができる。また、デ
ジタル信号処理プロセッサはロータ軸角度をデジタル演
算して求めるので、従来技術で必要とされた温度ドリフ
トの補償回路が不要となり、その分、全体構成が簡易に
なり、ひいては低廉化を図ることができる。また、デジ
タル信号処理プロセッサに比較的低廉なデジタルICの
使用が可能になり、これによりさらに装置全体の低廉化
を図ることができる。さらに、VCOの角度をロータ軸
角度に対応させて両者の大小関係を把握することが可能
となり、両者の対応関係に応じて例えばVCO(正弦波
テーブル)のアドレスを1ビットずつ増減することによ
り精度高い位置設定(位置判定)を行うことができる。
【0044】請求項2記載の発明によれば、レゾルバの
励磁用正弦波の特定位相時に、レゾルバの正弦波出力及
び余弦波出力のAD変換を行ってゲートアレイに入力する
ように構成することが可能であり、これにより、上述し
た従来技術で必要とされた復調回路が不要になり、従来
技術に比して復調回路の演算が省略される分、さらに応
答速度を向上できる。請求項3記載の発明によれば、前
記レゾルバの励磁正弦波の特定位相時に、前記レゾルバ
の正弦波出力信号及び余弦波出力信号のAD変換を行える
ので、上述した従来技術で必要とされた復調回路が不要
になり、従来技術に比して復調回路の演算が省略される
分、さらに応答速度を向上できる。さらに、レゾルバの
励磁用正弦波の特定位相時にレゾルバの正弦波出力及び
余弦波出力をAD変換しており、励磁用正弦波を定数とみ
なせるので、励磁正弦波とレゾルバの正弦波出力及び余
弦波出力の位置ずれによる角度誤差の増大をなくすこと
ができ、仮に、レゾルバとR/Dコンバータ間のインタ
ーフェイスケーブルが長くなったとしても、角度誤差を
小さくすることができる。請求項4記載の発明によれ
ば、VCOの角度及びロータ軸角度の大小関係によりV
CO(正弦波テーブル)のアドレスをビットずつ増減す
ることが可能になり、これにより精度高い位置設定(位
置判定)を行うことができる。
【0045】請求項5記載の発明によれば、象限におい
てレゾルバのロータ軸角度がVCOの角度に比して右方
にあればVCO(正弦波テーブル)のアドレス値をイン
クリメントするので、位置設定(位置判定)の精度向上
を図ることができる。請求項6 記載の発明によれば、象限においてレゾルバの
ロータ軸角度がVCOの角度に比して左方にあればVC
O(正弦波テーブル)のアドレス値をデクリメントする
ので、位置設定(位置判定)の精度向上を図ることがで
きる。請求項7 記載の発明によれば、レゾルバの正弦波出力の
AD変換値とVCOの角度のsin 値を比較し、ロータ軸角
度の象限に応じてVCO(正弦波テーブル)のアドレス
を1ビットずつ増減し、VCO(正弦波テーブル)のア
ドレスに対応する角度をロータ軸角度に対応した値に近
づけるので、位置設定(位置判定)の精度向上を図るこ
とができる。請求項8 記載の発明によれば、レゾルバの正弦波出力及
び余弦波出力のAD変換値とVCOの角度のsin 値、co
s 値よりロータ角度変位Δθを計算し、Δθ/Kで示さ
れるジャンプ量だけ前記VCOの角度に対応するアドレ
スをジャンプするので、計算速度を速めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のR/Dコンバータを示
すブロック図である。
【図2】図1のADコンバータの動作タイミングを示す図
である。
【図3】図1のDAコンバータの動作タイミングを示す図
である。
【図4】AD変換データのDSP への入力タイミングを示す
図である。
【図5】レゾルバの角度とVCO(正弦波テーブル)の
初期値を示す図である。
【図6】DSP を構成するALU を示すブロック図である。
【図7】R/Dコンバータを示すブロック図である。
【図8】DSP を構成するMAC を示すブロック図である。
【図9】DSP を構成するシフターを示すブロック図であ
る。
【図10】DSP を構成するプログラムシークェンサを示
すブロック図である。
【図11】本実施の形態のR/Dコンバータの制御方法
を示すフローチャートである。
【図12】R/Dコンバータの制御方法の他の例を示す
フローチャートである。
【図13】従来のR/Dコンバータの一例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 R/Dコンバータ 10 ADコンバータ 11 DAコンバータ 13 DSP 14 データROM

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力を
    AD変換したデータが入力されるデジタル信号処理プロ
    セッサを有し、該デジタル信号処理プロセッサは前記デ
    ジタル入力データに基づいて前記レゾルバのロータ軸角
    度をデジタル演算して求めるR/Dコンバータであっ
    て、 前記レゾルバの角度空間を4等分して形成される象限を
    得、前記レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力の極性に
    基づいて前記象限における前記レゾルバのロータ軸角度
    を求め、かつロータ軸角度計算用VCOの初期角度を前
    記4等分された各象限の中央に設定する ことを特徴とす
    るR/Dコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記デジタル信号処理プロセッサは、前
    記レゾルバの励磁正弦波用のデジタルデータをDAコン
    バータに入力し、該DAコンバータは前記デジタル信号
    処理プロセッサからの入力データに基づいて前記レゾル
    バの励磁正弦波を得ることを特徴とする請求項1記載の
    R/Dコンバータ。
  3. 【請求項3】 前記レゾルバの励磁正弦波の特定位相時
    に、前記レゾルバの正弦波出力信号及び余弦波出力信号
    をAD変換し、前記レゾルバのロータ軸角度を計算する
    ことを特徴とする請求項2記載のR/Dコンバータ。
  4. 【請求項4】 前記レゾルバのロータ軸角度と正弦波テ
    ーブルのアドレスに対応する角度の差に応じたsin 値を
    計算し、前記レゾルバのロータ軸角度及び前記VCOの
    角度の大小に基づいて前記VCOの角度を増減すること
    を特徴とする請求項1、2または3に記載のR/Dコン
    バータ。
  5. 【請求項5】 前記象限は角度空間が左から右方になる
    に従って値が大きくなるように設定され、前記象限にお
    いて前記レゾルバのロータ軸角度が前記VCOの角度に
    比して右方にあれば前記VCOの角度をインクリメント
    することを特徴とする請求項記載のR/Dコンバー
    タ。
  6. 【請求項6】 前記象限は角度空間が左方から右方にな
    るに従って値が大きくなるように設定され、前記象限に
    おいて前記レゾルバのロータ軸角度が前記VCOの角度
    に比して左方にあれば前記VCOの角度をデクリメント
    することを特徴とする請求項記載のR/Dコンバー
    タ。
  7. 【請求項7】 前記レゾルバの正弦波出力のAD変換値
    と前記VCOの角度のsin 値を比較し、前記象限におけ
    るロータ軸角度に応じて前記正弦波テーブルの角度に対
    応するアドレスを1ビットずつ増減し、該アドレスに対
    応する角度をロータ軸角度に近づけることを特徴とする
    請求項4、5または6に記載のR/Dコンバータ。
  8. 【請求項8】 前記レゾルバの正弦波出力及び余弦波出
    力のAD変換値と前記VCOの角度のsin 値、cos 値よ
    りロータ角度変位Δθを計算し、Δθ/Kで示されるジ
    ャンプ量だけ前記VCOの角度に対応するアドレスをジ
    ャンプすることを特徴とする請求項4、5または6に
    載のR/Dコンバータ。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6754610B2 (en) * 2001-05-16 2004-06-22 Raytheon Company Digital signal processing of resolver rotor angle signals
DE60223898T2 (de) * 2002-01-30 2008-11-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Läuferstellung eines Motors durch das Einspeisen eines Resolversignals, das aus der Läuferstellung abgeleitet wird, in ein einziges Steuerungssystem, das sowohl zum Auslösen als auch zum Bestimmen des Resolversignals dient, und ein motorisiertes Fahrzeug, das mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet ist
JP2004301806A (ja) * 2003-04-01 2004-10-28 Minebea Co Ltd R/dコンバータ
EP1859226A1 (en) * 2005-03-04 2007-11-28 Rabit Joint Venture Limited Signal processing and position determining apparatus and methods
US7248994B1 (en) 2006-01-27 2007-07-24 Alliant Techsystems Inc. Digital method and apparatus for sensing position with a linear variable differential transformer
US7205916B1 (en) * 2006-01-27 2007-04-17 Alliant Techsystems Inc. Digital method and apparatus for resolving shaft position
US7268710B1 (en) * 2006-07-11 2007-09-11 Hiwin Mikrosystems Corp. Logic device for the transformation of the output of the RDC into series A-B pulses
JP5610541B2 (ja) * 2010-08-30 2014-10-22 株式会社リガク 定量移動装置及びx線測定装置
US9059732B2 (en) * 2013-03-21 2015-06-16 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver-to-digital converter
CN104949605B (zh) 2014-03-31 2019-11-15 通用电气公司 位置检测模块,位置检测系统及方法
JP6776179B2 (ja) * 2017-05-25 2020-10-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 モータ制御システム及び半導体装置
JPWO2022186386A1 (ja) * 2021-03-05 2022-09-09

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021714A (en) * 1975-01-08 1977-05-03 Contraves-Goerz Corporation Servo system employing a tracking digital angle encoder
US4486845A (en) * 1982-07-23 1984-12-04 The Singer Company Resolver to incremental shaft encoder converter
US4933674A (en) * 1984-06-11 1990-06-12 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for correcting resolver errors
JPS62171229A (ja) * 1986-01-23 1987-07-28 Mitsubishi Electric Corp デジタル演算型シンクロ・デジタル変換器
US4857926A (en) * 1987-08-25 1989-08-15 Honeywell Inc. Phase-responsive angular tracking device
US4989001A (en) * 1989-04-20 1991-01-29 Advanced Micro Controls, Inc. Microcontroller based resolver-to-digital converter
JPH03261820A (ja) * 1990-03-12 1991-11-21 Tamagawa Seiki Co Ltd ディジタルr/d変換器
US5455498A (en) * 1990-05-09 1995-10-03 Omron Corporation Angle of rotation detector
JPH04183021A (ja) * 1990-11-16 1992-06-30 Mitsubishi Electric Corp アナログ・デイジタル変換装置
US5162798A (en) * 1991-06-17 1992-11-10 Pacific Scientific Company Resolver to digital converter
US5646496A (en) * 1994-11-08 1997-07-08 Dana Corporation Apparatus and method for generating digital position signals for a rotatable shaft
MY120887A (en) * 1995-06-08 2005-12-30 Sony Corp Rotation position detecting device and motor device.
JPH1198876A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Hitachi Ltd 位置・速度検出装置

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