JP4519183B2 - Ａｂ相信号発生器、ｒｄコンバータ及び角度検出装置 - Google Patents

Description

この発明はレゾルバより得られる２相の検出信号から演算された角度データをＡＢ相パルス信号として出力するＡＢ相信号発生器及びそのＡＢ相信号発生器を具備するＲＤコンバータ、角度検出装置に関する。

レゾルバより得た２相の検出信号を入力としてレゾルバの回転角度θを算出するＲＤコンバータにおいて、その角度データの出力形態の一つとして２相のパルス信号であるＡＢ相パルス信号が用いられる。

図４は角度データをＡＢ相パルス信号として出力するこの種のＲＤコンバータの従来構成例を示したものである。Ａ／Ｄコンバータ１１はレゾルバから供給される２相の検出信号（sinθ，cosθ）をディジタル値に変換してＣＰＵ１２に入力する。ＣＰＵ１２は所定の単位時間毎に、２相の検出信号のディジタル値に基づき、回転角度θを演算し、回転角度θの単位時間における角度増分値（ＤＡＴＡ）をパルス出力回路１３に入力する。

パルス出力回路１３は図示しないＣＬＫ（クロック）信号のタイミングに従い、入力された角度増分値（ＤＡＴＡ）をその極性によってアップカウントパルスあるいはダウンカウントパルスのパレス列としてアップダウンカウンタ１４に入力する。アップダウンカウンタ１４はアップカウントパルス、ダウンカウントパルスに応じてアップ／ダウンの計数を行う。そして、このアップダウンカウンタ１４のカウンタ値の最下位ビットと最下位から２番目のビットの排他的論理和（ＸＯＲ）をＸＯＲ回路１５でとってＡ相パルス信号とし、最下位から２番目のビットをＢ相パルス信号とし、これにより２相のパルス信号が得られるものとなっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３１７９６２号公報

ところで、上記のようにしてＲＤコンバータで生成されたＡＢ相パルス信号を角度として扱うには上位システム（例えばＣＰＵ）が必要である。つまりＡＢ相パルス信号は上位システムに入力されるが、この入力において制限が発生する。以下、この点について説明する。

図５（ａ）は角度が単調増加し、アップダウンカウンタ１４のカウンタ値が単調増加している時の最下位ビットＤ０、最下位から２番目のビットＤ１（Ｂ相パルス信号）、それらＤ０とＤ１の排他的論理和Ｄ０ ＸＯＲ Ｄ１（Ａ相パルス信号）、カウンタ値の一例をＣＬＫ（クロック）信号と共に示したものであり、図５（ｂ）は角度が増加から減少に反転した極性反転時の各波形を図５（ａ）と同様に示したものである。

ＣＬＫ（クロック）信号の周期をｔ１とした時、図５（ａ）に示した単調増加時においてはＡ相、Ｂ相パルス信号の各パルス幅ｔ２はｔ２＝２ｔ１となっている。なお、単調減少時においてもｔ２＝２ｔ１となる。これに対し、図５（ｂ）に示した極性反転時ではＡ相パルス信号においてパルス幅ｔ２’＝ｔ１という短いパルス幅のパルスが発生する。

レゾルバの高速回転にも対応でき、高精度に角度検出を行うには、ＣＬＫ（クロック）信号の周波数は可能な限り高い方が好ましい。一方で、上位システムのパルス幅に対する制約よりＡＢ相パルス信号のパルス幅は一定時間以上であることが要求され、つまり最小パルス幅が規定される。

この場合、例えば図５（ａ）におけるＡＢ相パルス信号のパルス幅ｔ２が上位システムで最小パルス幅に設定されているとすると、図５（ｂ）の極性反転時に発生するパルス幅ｔ２’のパルスを上位システムが読みこぼしてしまうといった問題が発生する。

このような上位システムの読みこぼしが発生しないようにするためには、例えばＣＬＫ（クロック）信号の周波数を１／２にするといったことが考えられるが、このような方法は高速回転対応、高精度検出の観点からは好ましくない。

この発明の目的はこのような状況に鑑み、極性反転時に上位システムが読みこぼすような短いパルス幅のパルスが生成されないようなＡＢ相信号発生器を提供することにあり、さらにそのようなＡＢ相信号発生器を具備したＲＤコンバータ、角度検出装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、ＡＢ相信号発生器は一定周期毎に、アップカウント指令によってアップカウントもしくはダウンカウント指令によってダウンカウントを行うアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタのカウント結果と入力データの大きさを比較して、アップカウント要求もしくはダウンカウント要求のいずれかのカウント要求を生成するデータ比較処理部と、データ比較処理部で生成された前周期のカウント要求と、データ比較処理部で生成された今周期のカウント要求とを比較し、同じカウント要求が継続した場合にアップカウント指令もしくはダウンカウント指令を生成するカウント要求比較部と、アップダウンカウンタの下位２ビットの信号を入力して、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号を出力するＡＢ相パルス生成回路とを具備するものとされる。

請求項２の発明によれば、ＲＤコンバータはレゾルバより得られる２相の検出信号をディジタル変換して角度データを算出する角度算出部と、前記角度データが前記入力データとして入力される請求項１記載のＡＢ相信号発生器とを備える。

請求項３の発明によれば、角度検出装置は２相の検出信号を出力するレゾルバと、請求項２記載のＲＤコンバータと、レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号発生器とを備える。

この発明によるＡＢ相信号発生器によれば、極性反転時に上位システムが読みこぼすような短いパルス幅のパルスは生成されない。よって、高速回転と高精度検出に対応したＡＢ相パルス信号を容易に生成することができる。

この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるＡＢ相信号発生器の一実施例の構成をレゾルバ、励磁信号発生器及び角度算出部と共に示したものである。

レゾルバ２０は１相励磁・２相出力とされ、このレゾルバ２０に励磁信号発生器３０から励磁信号sinωt が入力される。レゾルバ２０から出力される２相の検出信号sinθ sinωt ，cosθ sinωt は角度算出部４０に入力される。角度算出部４０は入力された２相の検出信号sinθ sinωt ，cosθ sinωt をディジタル変換して角度データを算出する。算出された角度データはＤn−１〜Ｄ０のｎビットデータとなる。

角度算出部４０で算出された角度データはＡＢ相信号発生器５０のデータ比較処理部５１に入力される。ＡＢ相信号発生器５０は角度データが入力されるデータ比較処理部５１とＡＢ相パルス生成用カウンタ５２とＡＢ相パルス生成回路５３とよりなり、このＡＢ相信号発生器５０と角度算出部４０とによってＲＤコンバータ６０が構成されている。

ＡＢ相パルス生成用カウンタ５２は一定周期毎に、アップカウント指令によってアップカウントもしくはダウンカウント指令によってダウンカウントを行うアップダウンカウンタであり、そのビット数は角度データと同じく、Ｄn−１〜Ｄ０のｎビットである。

データ比較処理部５１はＡＢ相パルス生成用カウンタ５２のカウント結果と角度算出部４０から入力される角度データの大きさを比較して、アップカウント要求もしくはダウンカウント要求のいずれかのカウント要求を生成する。

ＡＢ相パルス生成用カウンタ５２はカウント要求比較部５４を具備しており、データ比較処理部５１で生成されたカウント要求はカウント要求比較部５４に入力されて次周期まで保持される。

カウント要求比較部５４はデータ比較処理部５１で生成された前周期のカウント要求と、今周期のカウント要求とを比較し、同じカウント要求が継続した場合にアップカウント指令もしくはダウンカウント指令を生成し、これによりＡＢ相パルス生成用カウンタ５２内の図示しないアップダウンカウンタでアップカウントもしくはダウンカウントが実行される。つまり、カウントアップダウンを実行するか否かはカウント要求比較部５４で判断され、前周期と今周期のカウント要求が異なる場合（極性反転時）には今周期のアップダウンカウントを停止するものとなっている。

ＡＢ相パルス生成用カウンタ５２のカウンタ値の下位２ビットＤ０，Ｄ１のデータはＡＢ相パルス生成回路５３に入力される。ＡＢ相パルス生成回路５３は最下位から２番目のビットＤ１をＢ相パルス信号として出力し、Ｄ１と最下位ビットＤ０の排他的論理和をＸＯＲ回路５５でとってＡ相パルス信号として出力する。

図２は上述したデータ比較処理部５１とＡＢ相パルス生成用カウンタ５２における動作をフローチャートで示したものであり、図中、ＡＣＮＴはＡＢ相パルス生成用カウンタ５２のカウント値を示し、Ｃ＿ＵＰ，Ｃ＿ＤＯＷＮはそれぞれカウントアップ要求、カウントダウン要求を示す。また、Ｃ＿ＵＰ０，Ｃ＿ＤＯＷＮ０はそれぞれ前周期（１サイクル前）のカウントアップ要求、カウントダウン要求を示す。

初期状態ではＡＣＮＴは０の状態にあり、図２の動作はＣＬＫ（クロック）信号の周期で所定の単位時間毎に実行する。

まず、角度データとＡＣＮＴの大きさを比較し（ステップＳ１，Ｓ３）、角度データよりもＡＣＮＴが小さければ、Ｃ＿ＵＰ＝１でカウントアップ要求を出す（ステップＳ２）。角度データよりもＡＣＮＴが大きければ、Ｃ＿ＤＯＷＮ＝１でカウントダウン要求を出す（ステップＳ４）。角度データとＡＣＮＴが等しければ、カウントアップ・ダウン要求をせず、Ｃ＿ＵＰ＝０，Ｃ＿ＤＯＷＮ＝０とする（ステップＳ５）。

Ｃ＿ＵＰ０＝１でＣ＿ＤＯＷＮ＝１の時（ステップＳ６）あるいはＣ＿ＤＯＷＮ０＝１でＣ＿ＵＰ＝１の時（ステップＳ７）、即ち前周期（１サイクル前）と今周期（現サイクル）のカウント要求が異なる時は回転極性が反転したことを示しており、この時はステップＳ８へ進む。これ以外の時はＣ＿ＵＰ＝１ならば（ステップＳ９）、ＡＣＮＴに１を加算し（ステップＳ１０）、Ｃ＿ＤＯＷＮ＝１ならば（ステップＳ１１）、ＡＣＮＴから１を減算する（ステップＳ１２）。そして、Ｃ＿ＵＰ０＝Ｃ＿ＵＰ及びＣ＿ＤＯＷＮ０＝Ｃ＿ＤＯＷＮ（ステップＳ８）で前周期のカウント要求を今周期のカウント要求に更新してステップＳ１へ戻る。

角度データとＡＢ相パルス生成用カウンタ５２のカウント値（ＡＣＮＴ）に差があれば、データ比較処理部５１は必ずカウント要求を発生するので、回転極性が反転した時を除いて、ＡＢ相パルス生成用カウンタ５２のカウント値（ＡＣＮＴ）は角度データに追従し、等しくなる。そして、このＡＢ相パルス生成用カウンタ５２の下位２ビットのデータを用いてＡ相及びＢ相パルス信号が生成される。

例えば、カウンタ値が単調増加している時はＡ相及びＢ相パルス信号は前述の図５（ａ）に示した波形となる。

次に、回転極性が反転した時、つまり前周期と今周期のカウント要求が異なる時は、上述したようにカウントを停止するため、図３に示したように最下位ビットＤ０、最下位から２番目のビットＤ１は変化せず、よって最小パルス幅がｔ２（＝２ｔ１）に固定される。

このように、この例によれば極性反転時においても従来のような短いパルス幅のパルスは生成されず、ＡＢ相パルス信号の最小パルス幅ｔ２はＣＬＫ（クロック）信号の周期をｔ１とした時、ｔ２＝２ｔ１に固定される。よって、極性反転時において上位システムが短いパルス幅のパルスを読みこぼすといった問題も発生しない。

この発明によるＡＢ相信号発生器の一実施例の構成を説明するためのブロック図。 図１におけるＡＢ相信号発生器の動作手順を示すフローチャート。 図１におけるＡＢ相信号発生器の極性反転時の各信号波形を示す図。 ＲＤコンバータの従来構成例を示すブロック図。 図４に示したＲＤコンバータの各信号波形を示す図、（ａ）はカウンタ値が単調増加している時、（ｂ）は極性反転時。

Claims (3)

1. 一定周期毎に、アップカウント指令によってアップカウントもしくはダウンカウント指令によってダウンカウントを行うアップダウンカウンタと、
   前記アップダウンカウンタのカウント結果と入力データの大きさを比較して、アップカウント要求もしくはダウンカウント要求のいずれかのカウント要求を生成するデータ比較処理部と、
   前記データ比較処理部で生成された前周期のカウント要求と、前記データ比較処理部で生成された今周期のカウント要求とを比較し、同じカウント要求が継続した場合に前記アップカウント指令もしくはダウンカウント指令を生成するカウント要求比較部と、
   前記アップダウンカウンタの下位２ビットの信号を入力して、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号を出力するＡＢ相パルス生成回路とを具備することを特徴とするＡＢ相信号発生器。
2. レゾルバより得られる２相の検出信号をディジタル変換して角度データを算出する角度算出部と、
   前記角度データが前記入力データとして入力される請求項１記載のＡＢ相信号発生器とを備えることを特徴とするＲＤコンバータ。
3. ２相の検出信号を出力するレゾルバと、
   請求項２記載のＲＤコンバータと、
   前記レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号発生器とを備えることを特徴とする角度検出装置。

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