JP3624458B2

JP3624458B2 - ディジタル角度検出方法

Info

Publication number: JP3624458B2
Application number: JP08424095A
Authority: JP
Inventors: 弘櫛原
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: EP0738046A1; US5637998A; DE69526067T2; JPH08287173A; DE69526067D1; EP0738046B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レゾルバをセンサーとするディジタル角度検出方法に関し、特に、ケーブル長等の影響が少ない安定したディジタル角度出力を得るための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のディジタル角度検出方法は、一般に、トラッキング方式と位相方式とがあるが、その中で、位相方式の代表例として図３の構成を挙げることができる。
すなわち、２相励磁回路１からの２相励磁信号ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔが入力された回転検出器であるレゾルバ２から得られた１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωｔ−θ）は、波形整形回路３を経て位相比較回路４に入力され、この位相比較回路４の出力信号４ａはループフィルタ５、可変周波数発生器６及び出力カウンタ７を経てディジタル角度出力φ（φ＝θ）を出力し、前記出力カウンタ７に接続された減算回路８には、前記２相励磁回路１に接続されたリングカウンタ９が接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディジタル角度検出方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、２相励磁／１相出力のレゾルバにより角度情報をレゾルバ信号の位相差として検出して伝送していたため、レゾルバから信号処理部迄のケーブル長に基づく信号伝送路のインピーダンスや温度変化に依存するところが大きく、高精度のディジタル角度出力を得ることが困難であった。また、２相励磁回路が必要であり、複雑かつコスト高であった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、従来のトラッキング方式と同様の１相励磁／２相出力のレゾルバを使用することにより、ケーブル長、温度変化等の影響が少ない安定したディジタル角度出力を得るようにしたディジタル角度検出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディジタル角度検出方法は、レゾルバから得たレゾルバ信号を変換手段を介してディジタル角度出力を得るようにしたディジタル角度検出方法において、ｓｉｎ側の第１レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ）と、ｃｏｓ側の第２レゾルバ信号（ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を９０°移相した移相レゾルバ信号［ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）］と、を合成した合成レゾルバ信号［ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）］からなる位相信号を用いる方法である。
【０００６】
さらに詳細には、前記各レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を所定の相毎に角度分割し、選択された位相補正信号により前記合成レゾルバ信号［ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）］からなる位相信号の位相基準とする方法である。
【０００７】
さらに詳細には、前記各レゾルバ信号の相毎の分割は、前記レゾルバ信号の振幅を用いて行う方法である。
【０００８】
さらに詳細には、前記各レゾルバ信号の励磁電源は、内部基準クロックに基づいて生成された励磁波形を励磁電流信号として電流制御する方法である。
【０００９】
【作用】
本発明によるディジタル角度検出方法においては、第１レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔと、９０°移相された第２レゾルバ信号ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）を合成して得た位相信号ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）でラッチ回路をラッチし、ディジタル角度出力φを得ることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面と共に本発明によるディジタル角度検出方法の好適な実施例について詳細に述べる。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において符号２で示されるものは、周知の１相励磁／２相出力形のレゾルバであり、このレゾルバ２の２相の第１レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔと第２レゾルバ信号ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔは、相分割・相選択回路２０に入力され、この相分割・相選択回路２０で各レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔとｃｏｓθ・ｓｉｎωｔは、その振幅（図２に示す）に基づいて回転角度θの範囲により９０°単位で４相に分割・相選択されて位相カウンタ２１の基準となる位相補正信号２０ａを出力する。
【００１１】
第１レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔと、第２レゾルバ信号ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔを９０°移相回路３１を経て９０°移相して得た移相レゾルバ信号ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）とを加減算器２２で得た合成レゾルバ信号としての位相信号ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）は、波形整形器２３で波形整形されてラッチ回路２４に図２で示すサンプリングパルスとして入力されている。
【００１２】
前記位相補正信号２０ａは、位相カウンタ２１に入力されてこの位相カウンタ２１をプリセットすることにより、位相カウンタ２１の基準を作っている。
前述の位相カウンタ２１から出力される位相カウント信号２１ａは、前記ラッチ回路２４にて前記合成レゾルバ信号からなるサンプリングパルス状の位相信号ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）によりラッチされてディジタル角度出力となり、出力バッファ回路４０を介して出力制御されたディジタル角度出力φを出力する。
前記位相カウンタ２７には、発振器９からのクロック９ａが入力され、このクロック９ａは、基準信号ｓｉｎωｔを発生する発生器３５に入力され、この発生器３５から励磁信号ｓｉｎωｔを発生し電流制御アンプ５０に入力されるとともに相分割・相選択回路２０に入力され、相分割・相選択の基準としている。
【００１３】
次に、動作について述べる。まず、各レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔは、図２に示されるように、レゾルバ２の回転角度θの範囲により相分割されて９０°単位で４相分割される。この状態は、図２の動作波形によるが、レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔの振幅により、前記相分割・相選択回路２０内で生成される相選択信号（ＰＨＡＳＥφ〜３）を生成し、±４５°以内におけるｃｏｓの信号が繰り返し出力される。なお、この範囲を±４５°としたのは、この範囲におけるｃｏｓの振幅が大きく変化することがなく、位相カウンタ２１の基準となる位相補正信号２０ａを生成するのに好都合であるためである。
【００１４】
また、第２レゾルバ信号ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔは、９０°移相回路３１により、
ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔはｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）・・・１式
となり、一方、ｓｉｎ側の第１レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔは、１式と合成され、周知の加法定理により、

となる。
この２式は、角度情報であるθが正弦波の位相変化としてとられることを意味しており、この２式を用いれば、従来の位相方式の変換手段にて対応が可能であるが、９０°のオフセット分を含んでいる。前述のθは±４５°の範囲に限定しているため、１式の信号は、図２にも示すように、あるレベル以上の振幅が常に確保されることとなり、位相補正信号２０ａの生成に好適である。
【００１５】
なお、前述の位相補正信号２０ａは位相カウンタ２１のプリセット信号ＰＣ−ＰＲＥＳＥＴ（図２に示す）として、９０°前の状態を位相カウンタ２１にプリセットすることにより、前記９０°のオフセット分をキャンセルするとともに、位相カウンタ２１の基準としている。
【００１６】
次に、ディジタル角度検出は、図２のディジタル変換動作波形のように、従来と同様の位相方式によるものであるが、プリセット信号ＰＣ−ＰＲＥＳＥＴによる位相カウンタ２１のプリセット後のカウント値ＰＣ１〜ＰＣ１２（但し、図２にはＰＣ９〜ＰＣ１２飲み示している）により得ることができ、この位相カウンタ２１のカウント値は、ラッチ回路２４にて前記位相信号ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）によってラッチされて出力され、角度情報に変換される。
なお、前述の９０°オフセット分のキャンセル方法については、レゾルバ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ自体から基準信号ｓｉｎωｔを取り出しているため、定量値である９０°オフセットをキャンセルすることは容易であり、従って、レゾルバ２と回路系間のケーブルの伝送路や温度変化等に起因するレゾルバ信号の位相誤差は自動的に補正される。
【００１７】
なお、前述の実施例では、位相カウンタ２１、ラッチ回路２４等を用いたが、例えば、ＣＰＵを用いてソフト処理で行うこともできる。
また、センサーとしては、１相励磁／２相出力方式のレゾルバ２に限定されるものではなく、一般のシンクロ電機をスコット・トランスを介することによっても同等のレゾルバ信号を得られる。また、９０°位相の異なる２相正弦波を出力可能なセンサー全てに適用可能な方法でもある。
さらに、角度検出のみに適用されるものでもなく、２相正弦波信号をディジタルに変換する手段として、広範囲に適用可能な方法である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によるディジタル角度検出方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、回路の簡素化及び単純化（１チップＬＳＩ化含む）により、低価格化及び信頼性向上を実現可能であり、さらに、従来の位相方式に比べ高精度化、またはトラッキング方式に比べ高速化が実現可能である。また、１相励磁／２相出力のレゾルバを用いてレゾルバ信号自体から基準信号を得ているため、レゾルバと回路系間のケーブルの伝送路や温度変化等に起因するレゾルバ信号の位相誤差が自動的に補正され、ケーブル長及び温度変化等の影響が少ない安定したディジタル角度出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタル角度検出方法を示す構成図である。
【図２】ディジタル変換動作と相分割・相選択動作を示す波形図である。
【図３】従来方法を示す構成図である。
【符号の説明】
２レゾルバ
ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔレゾルバ信号
φ ディジタル角度出力
ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）移相レゾルバ信号
ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）合成レゾルバ信号（位相信号、サンプリング信号）

Claims

レゾルバ（２）から得たレゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）よりディジタル角度出力（φ）を得るようにしたディジタル角度検出方法において、ｓｉｎ側の第１レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ）と、ｃｏｓ側の第２レゾルバ信号（ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を９０°移相した移相レゾルバ信号［ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ−９０°）］と、を合成した合成レゾルバ信号［ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）］からなる位相信号を用いることを特徴とするディジタル角度検出方法。
前記各レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を所定の相毎に角度分割し、選択された位相補正信号（２０ａ）により前記合成レゾルバ信号［ｓｉｎ（ωｔ−９０°−θ）］からなる位相信号の位相基準とすることを特徴とする請求項１記載のディジタル角度検出方法。
前記レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）の相毎の分割は、前記レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）の振幅を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載のディジタル角度検出方法。
前記レゾルバ信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）の励磁電源は、内部基準クロックに基づいて生成された励磁波形を励磁電流信号として電流制御することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のディジタル角度検出方法。