JP5331980B2 - Rotation angle sensor and rotation angle calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、回転角度センサの故障検出に関する。 The present invention relates to failure detection of a rotation angle sensor.
２次元アナログ信号からＡＤ変換を利用して回転体の角度を求める回転角度センサの普及が進んでいる。 A rotation angle sensor that obtains an angle of a rotating body from a two-dimensional analog signal by using AD conversion has been spreading.
図４は、磁気センサを利用した回転角度センサを説明する図である。図４において、プリント基板上にＸ軸磁気センサとＹ軸磁気センサが、互いに９０度の向きとなるように配置されている。そして、このプリント基板上の対向する位置に、回転体に固定された磁石（図示せず）が配置されている。また、プリント基板平面上に、回転体の中心軸の位置からＸ軸磁気センサの方向にＸ軸、Ｙ軸磁気センサの方向にＹ軸をとるＸＹ座標系が形成されている。そして、回転体の回転とともに、回転する磁石が回転磁場を生成する。図４において、ある時点における回転磁場の方向を示す磁場ベクトルがＸＹ座標系上に描かれ、Ｘ軸となす角がθ（単位：°）として描かれている。回転体が回転すると共に、この角度θが変化する。回転角センサはこの角度θを算出し出力する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a rotation angle sensor using a magnetic sensor. In FIG. 4, an X-axis magnetic sensor and a Y-axis magnetic sensor are arranged on a printed circuit board so as to be oriented at 90 degrees. And the magnet (not shown) fixed to the rotary body is arrange | positioned in the position which opposes on this printed circuit board. In addition, an XY coordinate system is formed on the printed circuit board plane, with the X axis in the direction of the X axis magnetic sensor and the Y axis in the direction of the Y axis magnetic sensor from the position of the central axis of the rotating body. And a rotating magnet produces | generates a rotating magnetic field with rotation of a rotary body. In FIG. 4, a magnetic field vector indicating the direction of the rotating magnetic field at a certain time is drawn on the XY coordinate system, and an angle formed with the X axis is drawn as θ (unit: °). As the rotating body rotates, this angle θ changes. The rotation angle sensor calculates and outputs this angle θ.
そして、回転磁場によって、Ｘ軸磁気センサからＸ成分として余弦波（または正弦波）が、Ｙ軸磁気センサからＹ成分として正弦波（または余弦波）が発生し、こうした磁気センサから出力される信号は、信号振幅をＶとして、それぞれ信号Ｖhx（＝Ｖｃｏｓ（θ））、Ｖhy（＝Ｖｓｉｎ（θ））として出力される。すなわち、
（Vhx,Vhy）＝（Ｖcos（θ）,Ｖsin（θ）） ・・・（１）
として、２次元信号として表すことができる。
The rotating magnetic field generates a cosine wave (or sine wave) as an X component from the X-axis magnetic sensor and a sine wave (or cosine wave) as a Y component from the Y-axis magnetic sensor, and a signal output from such a magnetic sensor. Are output as signals V hx (= Vcos (θ)) and V hy (= Vsin (θ)), respectively, where the signal amplitude is V. That is,
(V hx , V hy ) = (V cos (θ), V sin (θ)) (1)
As a two-dimensional signal.
この２次元信号Ｖhx，Ｖhyから、その角度成分θを直接ＡＤ変換するための回路が特許文献１において提案されている。
A circuit for directly AD converting the angle component θ from the two-dimensional signals V hx and V hy is proposed in
図５は、従来技術である特許文献１に係る回転角センサの構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a rotation angle sensor according to
図５において、回転角度センサは、Ｘ軸磁気センサと、Ｙ軸磁気センサと、Ｘ軸信号増幅部と、Ｙ軸信号増幅部と、Ｘ軸信号Ｓ／Ｈ（サンプル・アンド・ホールド）部と、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部と、Ｘ軸正弦波乗算部と、Ｙ軸正弦波乗算部と、加算部と、Ｖx’比較部と、Ｖy’比較部と、信号制御部とを備える。Ｘ軸正弦波乗算部と、Ｙ軸正弦波乗算部と、加算部と、Ｖx’比較部と、Ｖy’比較部と、信号制御部でベクトル回転演算部を構成している。ベクトル回転演算部は、特許文献１にあるように、２次元信号ベクトルを逐次回転し、回転後のベクトルのY成分と０とを逐次比較することによって角度を計算する。各軸信号Ｓ／Ｈ部とベクトル回転演算部とで角度算出部を構成している。
In FIG. 5, the rotation angle sensor includes an X-axis magnetic sensor, a Y-axis magnetic sensor, an X-axis signal amplification unit, a Y-axis signal amplification unit, and an X-axis signal S / H (sample and hold) unit. , A Y-axis signal S / H unit, an X-axis sine wave multiplication unit, a Y-axis sine wave multiplication unit, an addition unit, a V x ′ comparison unit, a V y ′ comparison unit, and a signal control unit . The X-axis sine wave multiplication unit, the Y-axis sine wave multiplication unit, the addition unit, the V x 'comparison unit, the V y ' comparison unit, and the signal control unit constitute a vector rotation calculation unit. As described in
すなわち、回転角度センサは、回転体からの回転磁場によって、Ｘ、Ｙ軸磁気センサから、式（１）で表される２次元信号Ｖhx，Ｖhyを出力する。出力された２次元信号は、それぞれＸ、Ｙ軸信号増幅部で増幅され、
（Ｖx，Ｖy）＝（AＶcos（θ）,AＶsin（θ）） ・・・（２）
となる。ここで、Ａは信号増幅率を表す。そして、Ｘ、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部へと入力される。Ｘ、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部において、各信号は保持された２次元信号Ｖsx，Ｖsyとなり、Ｘ、Ｙ軸正弦波乗算部へと入力される。各軸正弦波乗算部では、信号制御部からの制御信号を受けて、後述する手順で角度θdetに応じた正弦波（又は余弦波）が乗算され、次のような出力信号となる。
Vattx = Vsx×Sin（θdet） = Vx×Sin（θdet）・・・（３）
Vatty = Vsy×Cos(θdet) = Vy×Cos（θdet）・・・（４）
そして、加算部にて
Vy’=−Vattx＋Vatty ＝−Vx×Sin（θdet）+ Vy×Cos（θdet）・・・（５）
として、Vy’が出力される。
That is, the rotation angle sensor outputs the two-dimensional signals V hx and V hy represented by the expression (1) from the X and Y axis magnetic sensors by the rotating magnetic field from the rotating body. The output two-dimensional signals are respectively amplified by the X and Y axis signal amplification units,
(V x , V y ) = (AVcos (θ), AVsin (θ)) (2)
It becomes. Here, A represents a signal amplification factor. Then, it is input to the X and Y axis signal S / H part. In the X and Y axis signal S / H section, each signal is held as a two-dimensional signal V sx and V sy and is input to the X and Y axis sine wave multiplication section. Each axis sine wave multiplication unit receives a control signal from the signal control unit and multiplies a sine wave (or cosine wave) according to the angle θ det by the procedure described later to produce the following output signal.
V attx = V sx × Sin (θ det ) = V x × Sin (θ det ) (3)
V atty = V sy × Cos (θ det ) = V y × Cos (θ det ) (4)
And at the adder
V y '= −V attx + V atty = −V x × Sin (θ det ) + V y × Cos (θ det ) (5)
As a result, V y 'is output.
このVy’は、２次元信号（Ｖx，Ｖy）があらわすベクトルを角度θdetだけ時計回りに回転させた回転後のベクトル（Ｖx’，Ｖy’）のY座標を表している。 This V y ′ represents the Y coordinate of the rotated vector (V x ′, V y ′) obtained by rotating the vector represented by the two-dimensional signal (V x , V y ) clockwise by an angle θ det . .
ここで、角度算出の手順について述べる。特許文献１によれば、回転後のベクトルのY座標Ｖy’が０になるようなθdetが回転角度センサの検出する角度θansである。
Here, the procedure for calculating the angle will be described. According to
ここで、角度θdetの量子化コード（Nビット）の各ビットをbN-1,bN-2,bN-3…b0とすると、θdetは以下のような角度を表現している。
θdet ＝ bN-1×180°＋bN-2×180°/2＋bN-3×180°/22＋ ・・・ + b0×180°/2N-1・・・（６）
Here, if each bit of the quantization code (N bits) of the angle θ det is b N−1 , b N−2 , b N−3 ... B 0 , θ det represents the following angle: Yes.
θ det = b N-1 x 180 ° + b N-2 x 180 ° / 2 + b N-3 x 180 ° / 2 2 + ... + b 0 x 180 ° / 2 N-1 (6)
角度算出においては、回転後のベクトルのY座標Ｖy’が0になるようにθdetの各ビットb n(n=N-1, N-2, …, 0)を最上位ビット（MSB）から順に下位のビットを決定してゆく。あるビットbn（0≦n≦N -1）を決定するには、それよりも上位のビットを決定した上で、bk=0（0≦k<n）とし、bn=1としたときのθdetでのVy’が、
Vy’≧0 ならば bn =1
Vy’＜0 ならば bn =0
として決定する。Vy’と0との比較は、加算部の出力後のVy’比較部で行う。
In calculating the angle, each bit b n (n = N−1, N−2,..., 0) of θ det is the most significant bit (MSB) so that the Y coordinate V y ′ of the rotated vector becomes 0 The lower bits are determined in order. In order to determine a certain bit b n (0 ≦ n ≦ N −1), a bit higher than that is determined, then b k = 0 (0 ≦ k <n) and b n = 1. When V y 'at θ det is
If V y '≧ 0, b n = 1
B n = 0 if V y '<0
Determine as. The comparison between V y ′ and 0 is performed by the V y ′ comparison unit after the output of the addition unit.
図６は、従来技術である特許文献１に係る回転角センサによる角度を検出する手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for detecting an angle by a rotation angle sensor according to
ｎ＝N-1ビットbN-1から決定を開始（ステップ１）。bk=0（0≦k<n）とし、bn=1として、式（６）で表される角度θdetでベクトル回転演算が実行される（ステップ2）。Vy’比較部において回転後のベクトルのY座標Vy’について、Vy’≧0か否か判断する（ステップ3）。Vy’≧0であればbn =1とし（ステップ4a）、Vy’＜0であればbn =0とする（ステップ4b）。ｎ＝0か判断する（ステップ5）。n=0でなければnをデクリメントしたビットの決定を開始し、ステップ2へ戻る（ステップ6）。n=0であれば、角度算出終了となる（ステップ7）。 Determination is started from n = N−1 bit b N−1 (step 1). With b k = 0 (0 ≦ k <n) and b n = 1, the vector rotation calculation is executed at the angle θ det expressed by the equation (6) (step 2). In the V y 'comparison unit, it is determined whether or not V y ' ≧ 0 with respect to the Y coordinate V y 'of the rotated vector (step 3). If V y '≧ 0, b n = 1 (step 4a), and if V y '<0, b n = 0 (step 4b). It is determined whether n = 0 (step 5). If n is not 0, determination of the bit decremented by n is started, and the process returns to step 2 (step 6). If n = 0, the angle calculation ends (step 7).
磁場ベクトルの向きを検出する回転角度センサでは、センサを利用するモジュール（例えば、自動車の操舵角ユニット）に組み込んだ後、磁気センサの配線断絶、磁石の欠落等の異常が発生すると、検出する磁場の大きさがセンサの検出可能な磁場の範囲の上下限を超え、センサが検出する回転磁場の軌跡は真円でなく歪んだ円となって、誤った角度を検出してしまうことがある。 In a rotation angle sensor that detects the direction of a magnetic field vector, a magnetic field to be detected when an abnormality such as a disconnection of a magnetic sensor or a missing magnet occurs after being incorporated into a module that uses the sensor (for example, an automobile steering angle unit) May exceed the upper and lower limits of the range of the magnetic field detectable by the sensor, and the locus of the rotating magnetic field detected by the sensor may be a distorted circle instead of a perfect circle, and an incorrect angle may be detected.
そこで、特許文献１の回転角センサでは、前述のように回転されたベクトルの成分Vx'およびVy'のうち、Vx'の値が２つの磁気センサ出力の振幅を表すことを利用して磁場の大きさを監視し、磁気センサの配線断絶、磁石の欠落等の異常を検出するとしている。
Therefore, in the rotation angle sensor of
その方法は、上記のように角度θansを求めた後、各軸正弦波乗算部では、信号制御部からの制御信号を受けて、角度θdetに応じた正弦波（又は余弦波）が次のように乗算された信号を出力する。
Vattx’ = Vsx×Cos（θans） = Vx×Sin(θans)・・・（７）
Vatty’ = Vsy×Sin(θans) = Vy×Cos（θans）・・・（８）
そして、加算部にて
Vx’ = Vattx’＋ Vatty’＝Vx×Cos（θans）+ Vy×Sin(θans)
＝ AV×(Cos2（θans）＋Sin2（θans）) = AV ・・・（９）
として、Vx’が出力される。このVx’は各磁気センサから出力される信号振幅Ｖに比例した値であり、回転磁場の大きさを表す。Vx’はVx’比較部にて回転角度センサでの検出磁場の限界を示す上下限電圧（それぞれ、Vhlim、Vllim）と比較され、上下限範囲を超えていればErr信号を信号制御部に出力する。信号制御部ではErr信号を利用し、検出した角度が異常かどうかを判断する。
In the method, after obtaining the angle θ ans as described above, each axis sine wave multiplier receives the control signal from the signal controller, and the sine wave (or cosine wave) corresponding to the angle θ det is next. The signal multiplied as follows is output.
V attx '= V sx × Cos (θ ans ) = V x × Sin (θ ans ) (7)
V atty '= V sy × Sin (θ ans ) = V y × Cos (θ ans ) (8)
And at the adder
V x '= V attx ' + V atty '= V x × Cos (θ ans ) + V y × Sin (θ ans )
= AV × (Cos 2 (θ ans ) + Sin 2 (θ ans )) = AV (9)
As a result, V x 'is output. This V x ′ is a value proportional to the signal amplitude V output from each magnetic sensor and represents the magnitude of the rotating magnetic field. V x 'is compared with the upper and lower limit voltages (V hlim , V llim , respectively) indicating the limit of the magnetic field detected by the rotation angle sensor in the V x ' comparison unit, and if it exceeds the upper and lower limit range, an Err signal is signaled Output to the control unit. The signal control unit uses the Err signal to determine whether the detected angle is abnormal.
しかしながら、このVx’の算出には、角度算出部を利用している。この角度算出部が故障した場合、上記の振幅監視も故障することになるので、異常の検出を行うことはできず、あたかもモジュールが正しく動作しているかのようにセンサが動作することになる。例えば、磁場は正常だが、誤った角度を算出するという故障が考えられる。また、磁場が異常であったが、角度算出部が故障しているために、異常を出力しないことも考えられる。しかしながら、特許文献１には、回転角度センサをモジュールに組み込んだ後の上記の角度算出部の故障を検出する方法については述べられていない。
However, an angle calculator is used for calculating Vx ′. When this angle calculation unit fails, the above-described amplitude monitoring also fails, so that an abnormality cannot be detected, and the sensor operates as if the module is operating correctly. For example, there is a failure that the magnetic field is normal but the wrong angle is calculated. In addition, although the magnetic field is abnormal, it is conceivable that no abnormality is output because the angle calculation unit is out of order. However,
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記課題を解決して、磁気センサが検出した２次元アナログ信号Ｖｘ，Ｖｙからその角度成分θを検出する回転角度センサにおいて、ユーザーが任意のタイミングで行える安価で簡便な故障検出を提供することにある。また、本発明の目的は、そのような故障検出が可能な回転角度算出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to solve the above-described problem and to detect the angle component θ from the two-dimensional analog signals Vx and Vy detected by the magnetic sensor. An object of the present invention is to provide an inexpensive and simple failure detection that a user can perform at an arbitrary timing. Another object of the present invention is to provide a rotation angle calculation method capable of detecting such a failure.
このような目的を達成するために、本願発明の第１の態様は、２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部とを備え、前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力し、故障検出動作時に、前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号が基準信号に設定され、前記基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算した第一の乗算結果が前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力され、 前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算した第二の乗算結果が前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力され、前記信号制御部は、前記第一および第二のサンプルアンドホールド部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出し、さらに、前記算出された回転角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断することを特徴とする。 In order to achieve such an object, according to the first aspect of the present invention, the outputs from the first and second magnetic sensors arranged on the axes orthogonal to each other on the two-dimensional plane are respectively converted into the X component and the Y component. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to the magnetic field of the first and second magnetic sensors using a vector as a component, and holding and outputting an input signal from the first magnetic sensor A first sample and hold unit, a second sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the second magnetic sensor, a signal from the first sample and hold unit, and a predetermined angle A first multiplication unit that multiplies the sine or cosine corresponding to the second, and a second multiplication unit that multiplies the signal from the second sample and hold unit and the sine or cosine corresponding to the predetermined angle. Calculating a multiplication unit, an output signal from the first multiplication portion and said second adder for subtracting an output signal from the multiplication unit, a based-out before Symbol rotational angle signal from the addition unit A signal control unit, wherein the signal control unit inputs a control signal for switching between an angle calculation operation and a failure detection operation to the first and second sample and hold units, and at the time of the failure detection operation, the signal control unit Based on the control signal from, the signal input to the second sample and hold unit is set as a reference signal, and corresponds to the reference signal and a set angle for performing the failure detection set in the signal control unit A first multiplication result obtained by multiplying a cosine is input to the first sample and hold unit, and a second multiplication result obtained by multiplying the reference signal and a sine corresponding to the set angle is the second sample. Ann Input to the hold unit, the signal control unit calculates the rotation angle based on the output signals from the first and second sample and hold units, and further, the calculated rotation angle, the set angle, Are compared by the signal control unit, and whether or not there is a failure is determined based on whether or not they match .
また、本発明の第２の態様は、２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部とを備え、前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力する回転角度センサを用いた回転角度算出方法であって、故障検出動作時に、前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を基準信号に設定するステップと、前記基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算し、該乗算により得られる第一の乗算結果を前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力する第一の入力ステップと、前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算し、該乗算により得られる第二の乗算結果を前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力する第二の入力ステップと、前記第一および第二のサンプルアンドホールド部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出するステップとを含み、さらに、該算出するステップにおいて算出された角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断するステップを含むことを特徴とする。 Moreover, the second aspect of the present invention uses vectors having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as X and Y components, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to the magnetic field of the first and second magnetic sensors, the first sample and hold unit holding and outputting an input signal from the first magnetic sensor; A second sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the second magnetic sensor, a signal from the first sample and hold unit, and a sine or cosine corresponding to a predetermined angle. A first multiplier for multiplying, a second multiplier for multiplying a signal from the second sample-and-hold unit by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle, and the first multiplier An addition unit that adds and subtracts the output signal from the second multiplication unit and a signal control unit that calculates the rotation angle based on the signal from the addition unit, the signal control unit, A rotation angle calculation method using a rotation angle sensor that inputs a control signal for switching between an angle calculation operation and a failure detection operation to the first and second sample-and-hold units . and setting a signal input to the sample-and-hold unit to the reference signal, and multiplies the reference signal and, a cosine corresponding to the setting angle for performing the set fault detection to the signal control unit, obtained by multiplication a first input step of a first multiplication result input to the first sample-and-hold unit for the reference signal and multiplies the sine corresponding to the set angle, the multiplication A second input step of a second multiplication result obtained is input to the second sample-and-hold unit, based on the Evaluation Technical pre Symbol rotation angle of an output signal from the first and second sample-and-hold unit look including the step of calculating further comprises the angle calculated in the step of the calculation, said a setting angle compared with the signal control unit, a step of determining the presence or absence of a failure based on whether a matching free It is characterized by that.
また、本発明の第３の態様は、２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、前記第二の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部とを備え、前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を出力し、故障検出動作時に、前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算した第一の乗算結果が前記第一の乗算部に入力され、前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算した第二の乗算結果が前記第二の乗算部に入力され、前記信号制御部は、前記第一および第二の乗算部へ入力された前記第一の乗算結果および前記第二の乗算結果に基づき前記回転角度を算出し、さらに、算出された前記回転角度と、前記設定角度とを比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断する、ことを特徴とする。 Moreover, the third aspect of the present invention uses a vector having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as an X component and a Y component, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to the magnetic field of the first and second magnetic sensors, wherein the output signal from the first magnetic sensor is multiplied by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle. A first multiplier that multiplies an output signal from the second magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle, and an output signal from the first multiplier And an adder that adds and subtracts the output signal from the second multiplier, and a signal controller that calculates the rotation angle based on the signal from the adder, and the signal controller includes an angle calculation operation, Switch off the failure detection operation. A control signal to be replaced is output, and at the time of failure detection , based on the control signal from the signal control unit , a reference signal is multiplied by a cosine corresponding to a set angle for performing failure detection set in the signal control unit A first multiplication result is input to the first multiplication unit, a second multiplication result obtained by multiplying the reference signal and a sine corresponding to the set angle is input to the second multiplication unit, and the signal The control unit calculates the rotation angle based on the first multiplication result and the second multiplication result input to the first and second multiplication units, and further calculates the rotation angle, It is characterized by comparing the set angle and determining the presence or absence of a failure depending on whether or not they match .
また、本発明の第４の態様は、２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部とを備え、前記信号制御部が角度算出動作と故障検出動作とを切り替える回転角度センサを用いた回転角度算出方法であって、故障検出動作時に、前記第二の乗算部で、基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算して第一の乗算結果を出力するステップと、前記第一の乗算結果を前記第一の乗算部に入力する第一の入力ステップと、前記第二の乗算部で、前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算して第二の乗算結果を出力するステップと、前記第二の乗算結果を前記第二の乗算部に入力する第二の入力ステップと、前記信号制御部で、前記第一の乗算部からの出力信号と第二の乗算部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出するステップとを含み、さらに、該算出するステップにおいて算出された前記回転角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断するステップを含むことを特徴とする。
ここで、第１の態様および第２の態様において、前記第一のサンプルアンドホールド部には、前記信号制御部からの制御信号に基づき、角度算出動作時には前記第一の磁気センサからの出力信号が入力され、故障検出動作時には前記加算部からの出力信号が入力され、前記第二のサンプルアンドホールド部には、前記信号制御部からの制御信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、故障検出動作時には前記加算部の出力信号または基準信号のいずれかが入力されるように構成してもよく、第１の態様および第３の態様において、前記第一の乗算結果が前記加算部を介して前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力され、前記第二の乗算結果が前記加算部を介して前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力されるように構成してもよく、第２の態様および第４の態様において、前記第一の入力ステップにおいて、前記第一の乗算結果を前記加算部を介して前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力し、前記第二の入力ステップにおいて、前記第二の乗算結果を前記加算部を介して前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力するように構成してもよい。
Further, the fourth aspect of the present invention uses a vector having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as X and Y components, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to the magnetic field of the first and second magnetic sensors, wherein the output signal from the first magnetic sensor is multiplied by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle. A first multiplier that multiplies the output signal from the first magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle, and an output signal from the first multiplier And an adder for adding and subtracting the output signal from the second multiplier, and a signal controller for calculating the rotation angle based on the signal from the adder, wherein the signal controller performs an angle calculation operation and a failure. Switch to detection operation A rotation angle calculation method using a rotation angle sensor, wherein a cosine corresponding to a reference signal and a set angle for performing a failure detection set in the signal control unit in the second multiplication unit during a failure detection operation. And outputting the first multiplication result, a first input step for inputting the first multiplication result to the first multiplication unit, and the reference signal in the second multiplication unit. Multiplying the sine corresponding to the set angle and outputting a second multiplication result, a second input step for inputting the second multiplication result to the second multiplication unit, and the signal And calculating a rotation angle based on an output signal from the first multiplication unit and an output signal from the second multiplication unit, and further calculating the rotation angle calculated in the calculation step. And the set angle with the signal Compared with control unit, characterized in that it comprises a step of determining the presence or absence of a failure depending on whether or not match.
Here, in the first aspect and the second aspect, the first sample and hold unit includes an output signal from the first magnetic sensor during an angle calculation operation based on a control signal from the signal control unit. Is input during the failure detection operation, and the second sample and hold unit receives the second magnetic field during the angle calculation operation based on the control signal from the signal control unit. An output signal from the sensor is input, and at the time of failure detection operation, either the output signal of the addition unit or the reference signal may be input. In the first aspect and the third aspect, the first One multiplication result is input to the first sample and hold unit via the addition unit, and the second multiplication result is input to the second sample and hole via the addition unit. In the second aspect and the fourth aspect, in the first input step, the first multiplication result may be input to the first sample via the adder. An input to the hold-and-hold unit may be configured such that, in the second input step, the second multiplication result is input to the second sample-and-hold unit via the adder.
本発明によれば、磁気センサが検出した２次元アナログ信号Ｖｘ，Ｖｙからその角度成分θを検出する回転角度センサにおいて、安価で簡便な故障検出を実現できる。また、本発明によれば、故障検出が可能な回転角度算出方法を提供することができる。 According to the present invention, an inexpensive and simple failure detection can be realized in the rotation angle sensor that detects the angle component θ from the two-dimensional analog signals Vx and Vy detected by the magnetic sensor. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a rotation angle calculation method capable of detecting a failure.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の実施形態に係る回転角度センサの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotation angle sensor according to an embodiment of the present invention.
図１において、回転角度センサは、Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ、Ｘ軸信号増幅部、Ｙ軸信号増幅部、Ｘ軸信号Ｓ／Ｈ（サンプル・アンド・ホールド）部、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部、Ｘ軸正弦波乗算部、Ｙ軸正弦波乗算部、加算部、比較部と、信号制御部とを備える。Ｘ軸正弦波乗算部、Ｙ軸正弦波乗算部、加算部、比較部と、信号制御部とからベクトル回転演算部を構成している。各軸信号Ｓ／Ｈ部とベクトル回転演算部とから角度算出部が構成されている。 In FIG. 1, the rotation angle sensor includes an X-axis magnetic sensor, a Y-axis magnetic sensor, an X-axis signal amplifier, a Y-axis signal amplifier, an X-axis signal S / H (sample and hold) unit, and a Y-axis signal S. / H unit, X-axis sine wave multiplication unit, Y-axis sine wave multiplication unit, addition unit, comparison unit, and signal control unit. The X-axis sine wave multiplication unit, Y-axis sine wave multiplication unit, addition unit, comparison unit, and signal control unit constitute a vector rotation calculation unit. Each axis signal S / H section and the vector rotation calculation section constitute an angle calculation section.
図１における本発明の構成は、図５の従来技術と次の点で異なる。すなわち、加算部の出力はVrot、Vfbx、Vfbyと３つに分岐している。そして、Vfbx、Vfbyが、それぞれX、Y軸信号S／H部の入力へフィードバックされている。また、X軸信号Ｓ／Ｈ部への入力は、VxとVfbxの２つあり、Y軸信号S/H部への入力は、Vfby、Vyに加えて基準電圧Vmdを含む３つとなっている。また、各軸信号Ｓ／Ｈ部には、入力を切り替える切替信号が信号制御部より入力されている。これにより、各軸信号Ｓ／Ｈ部への入力は、後述のように角度算出時、故障検出時に切り替わる。また、説明の便宜上、Vy’比較部とVx’比較部ではなく、入力が加算部からの出力Vrotである比較部が１つとなっている。本発明の故障検出においては、比較部が比較するのは角度算出におけるVy’のみである。Vx’比較部は備えていてもいなくても良い。角度算出時にはVrot= Vy’となり、故障検出時にVrot＝VfbxまたはVfbyとなりS/H部へフィードバックされる。このように、本発明の構成は図５における従来技術の回路を再利用する形で実現できる。以下、その詳細を述べる。 The configuration of the present invention in FIG. 1 differs from the prior art in FIG. 5 in the following points. That is, the output of the adder is branched into three, V rot , V fbx , and V fby . V fbx and V fby are fed back to the inputs of the X and Y axis signal S / H parts, respectively. Further, the input to X-axis signal S / H unit is located two V x and V fbx, the input to the Y-axis signal S / H unit includes a reference voltage V md V fby, in addition to V y There are three. In addition, a switching signal for switching input is input from the signal control unit to each axis signal S / H unit. Thereby, the input to each axis signal S / H part is switched at the time of angle calculation and failure detection as described later. Further, for convenience of explanation, there is only one comparison unit whose input is the output V rot from the addition unit, not the V y 'comparison unit and the V x ' comparison unit. In the failure detection of the present invention, the comparison unit compares only V y ′ in angle calculation. The V x 'comparison unit may or may not be provided. When the angle is calculated, V rot = V y ′, and when a failure is detected, V rot = V fbx or V fby and is fed back to the S / H unit. Thus, the configuration of the present invention can be realized by reusing the prior art circuit in FIG. The details will be described below.
各軸磁気センサは、例えばホール素子である。各軸信号増幅部は、磁気センサからの信号を増幅する増幅器で構成される。各軸信号Ｓ／Ｈ部は、入力を切り替えるためのマルチプレクサと特許文献１にあるようなＳ／Ｈ回路とで構成される。各軸正弦波乗算部は、例えば特許文献１にあるようなＳＣ（スイッチドキャパシタ）乗算器で構成される。この回路は信号制御部からの制御信号（スイッチドキャパシタの容量を変更するデジタル信号）により、入力信号に対し以下の式(A)で表される乗算係数R相当の信号を乗算した信号を出力するか、ゲイン１のバッファアンプとして信号を出力することができる。
R = Ci / Co・・・（A）
ここで、Ci、Coは、それぞれスイッチドキャパシタ回路の入力側容量、帰還側容量であり、制御信号によって可変である。Ci=Coの場合には、ゲイン１となることが分かる。Ci、Coの容量により正弦波（又は余弦波）をあらわすことが出来ることは特許文献１に記載されている。
Each axis magnetic sensor is, for example, a Hall element. Each axis signal amplifying unit includes an amplifier that amplifies a signal from the magnetic sensor. Each axis signal S / H section is composed of a multiplexer for switching inputs and an S / H circuit as disclosed in
R = C i / C o (A)
Here, C i and C o are the input-side capacitance and the feedback-side capacitance of the switched capacitor circuit, respectively, and are variable according to the control signal. It can be seen that the gain is 1 when C i = C o . C i, a sine wave (or cosine wave) be able to represent by volume of C o is described in
加算部は、例えば図２のような回路で構成される。図２は、増幅器OP_aと３つのコンデンサ（Cinx,Ciny,Cfb）と９つのスイッチ（S1〜S9）からなるS/H機能付加算器である。VinxとVinyを入力とし、
Vout = -（Cinx / Cfb）Vinx+（Ciny/ Cfb）Viny・・・（１０）又は
Vout = （Cinx / Cfb）Vinx＋（Ciny/ Cfb）Viny・・・（１１）
を出力する。Cinx＝Ciny＝Cfbの場合にはVinxとVinyのゲイン１倍の加算または減算である。S9によってCfbに蓄えられた電荷がタイミングφrでリセットされる。Vinxから入力された信号は、タイミングφ１でS1、S3がON、S2、S4がOFFし、タイミングφ２でS1、S3がOFF、S2、S4がONした場合にCfbに蓄えられる電荷によってVoutに加算される。一方、タイミングψ１でS2、S3がON、S1、S4がOFF、タイミングψ２でS2、S3がOFF、S1、S4がONすることによって、Voutから減算される。Vinyから入力された信号も、Vinxから入力される信号と同様な形式にVoutに対して加算される。タイミングφ１、φ2、ψ１、ψ２ではなく、加算時にはφ’１（S1、S3がON、S2、S4がOFF）、φ’2（S1、S3がOFF、S2、S4がON）、でスイッチの開閉がなされる。Vinx、VinyにはそれぞれVattx、Vattyを入力するのでも良いし、Cinx、Cinyを信号制御部からの制御信号で調整する可変容量コンデンサとすることで、回路に上述の式（A）で表される乗算係数を持った正弦波乗算部としての機能を持たせ、Vsx、Vsyを入力するのでも良い。
The adding unit is configured by a circuit as shown in FIG. 2, for example. FIG. 2 shows an adder with an S / H function including an amplifier OP_a, three capacitors (C inx , C iny , C fb ) and nine switches (S1 to S9). Take V inx and V iny as inputs,
V out = − (C inx / C fb ) V inx + (C iny / C fb ) V iny (10) or
V out = (C inx / C fb ) V inx + (C iny / C fb ) V iny (11)
Is output. In the case of C inx = C iny = C fb , it is addition or subtraction of a gain of 1 time between V inx and V iny . The charge stored in C fb by S9 is reset at timing φr. The signal input from V inx is determined by the charge stored in C fb when S1 and S3 are ON, S2 and S4 are OFF at timing φ1, and when S1 and S3 are OFF and S2 and S4 are ON at timing φ2. It is added to the out. On the other hand, at the timing .psi.1 S2, S3 are ON, S1, S4 are OFF, S2 at the timing .psi.2, S3 is by OFF, S1, S4 is turns ON, the subtracted from V out. The signal input from V iny is also added to V out in the same format as the signal input from V inx . Instead of timing φ1, φ2, ψ1, ψ2, at the time of addition, φ'1 (S1, S3 are ON, S2, S4 are OFF), φ'2 (S1, S3 are OFF, S2, S4 are ON) Open and close. V atx and V atty may be input to V inx and V iny , respectively, or by making C inx and C iny a variable capacitor that adjusts with a control signal from the signal control unit, the above formula is applied to the circuit. A function as a sine wave multiplication unit having a multiplication coefficient represented by (A) may be provided, and V sx and V sy may be input.
比較部は、基準電圧（回路の構成にもよるが、”0”を意味する電圧。本発明の説明では0Vとするがこれに限定されないことに留意されたい。）よりも大きいか小さいかを判定するコンパレータで構成される。信号制御部はデジタル回路で構成される。 The comparison unit determines whether it is larger or smaller than a reference voltage (a voltage that means “0”, although it depends on the circuit configuration. In the description of the present invention, it is 0 V, but not limited thereto). Consists of a comparator to determine. The signal control unit is composed of a digital circuit.
尚、図１の本発明の構成における角度算出は、従来技術と同様に図６の手順にしたがって行うことができるので説明を省略する。 The angle calculation in the configuration of the present invention shown in FIG. 1 can be performed according to the procedure shown in FIG.
（故障検出）
故障検出では、ユーザーが設定した所望の角度を、角度算出部が正しく算出するかどうかをチェックする。
(Failure detection)
In failure detection, it is checked whether the angle calculation unit correctly calculates a desired angle set by the user.
図３は、角度算出部の故障検出の手順を示すフローチャートである。図３のフローチャートに沿って説明を行う。 FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for detecting a failure in the angle calculation unit. Description will be made along the flowchart of FIG.
まず、算出させたい試験用の角度θtstを信号制御部へ設定する（ステップ３０１）。信号制御部からの信号によりY軸信号Ｓ／Ｈ部の入力を基準電圧Vmdとする（ステップ３０２）。Y軸信号Ｓ／Ｈ部から出力された信号VsyがY軸正弦波乗算部において、
Vatty = Vsy×Cos(θtst) = Vmd×Cos(θtst)・・・（１２）
となり、加算部へ出力される。加算部では、Vattyのみをホールドするよう制御する。図２の回路の例では、Vinyのみによる電荷がCfbに蓄えられ、Vout＝Vinyとなる。ホールドされた加算器の出力Vinyは、VfbxとしてX軸信号Ｓ／Ｈ部へフィードバック入力され、ホールドされる（ステップ３０３）。次に、Y軸正弦波乗算部において、
Vatty = Vsy×Sin(θtst) = Vmd×Sin (θtst)・・・（１３）
を出力させ、加算部でVattyのみをホールドした後、VfbyとしてY軸信号Ｓ／Ｈ部へフィードバック入力され、ホールドされる（ステップ３０４）。ステップ２〜４により、各軸信号S/H部へ入力された信号、
(Vx, Vy) = (Vfbx, Vfby) =（Vmd×Cos(θtst), Vmd×Sin (θtst)）・・・（１４）
は、回転磁場が角度θtstであるときの磁気センサからの出力信号を模擬した信号となる。
First, the test angle θ tst to be calculated is set in the signal control unit (step 301). Based on the signal from the signal control unit, the input of the Y-axis signal S / H unit is set to the reference voltage V md (step 302). The signal V sy output from the Y-axis signal S / H unit is converted into a Y-axis sine wave multiplication unit.
V atty = V sy × Cos (θ tst ) = V md × Cos (θ tst ) (12)
And output to the adder. The adder controls to hold only V atty . In the example of the circuit in FIG. 2, the charge due to only V iny is stored in C fb , and V out = V iny . The held output V iny of the adder is fed back to the X-axis signal S / H section as V fbx and held (step 303). Next, in the Y-axis sine wave multiplier,
V atty = V sy × Sin (θ tst ) = V md × Sin (θ tst ) (13)
Is output, and only V atty is held by the adding unit, and then feedback input to the Y-axis signal S / H unit as V fby is held and held (step 304). The signals input to each axis signal S / H part in
(V x , V y ) = (V fbx , V fby ) = (V md × Cos (θ tst ), V md × Sin (θ tst )) (14)
Is a signal simulating the output signal from the magnetic sensor when the rotating magnetic field is at the angle θ tst .
すなわち、この２次元信号から角度算出を行い、算出された角度θansがθtstと一致すれば、角度算出部に故障がなく、一致しなければ角度算出部に故障があると判断される。そこで、ステップ３０４の後、図６で説明した手順によって角度θansを算出する（ステップ３０５）。最後に、信号制御部で算出角度θansと設定角度θtstが一致しているかどうか判断する（ステップ３０６）。
That is, an angle is calculated from the two-dimensional signal, and if the calculated angle θ ans matches θ tst , it is determined that there is no failure in the angle calculation unit, and if there is no match, it is determined that there is a failure in the angle calculation unit. Therefore, after
このようにして、設定角度θtstを変更して判断してゆけば、角度算出部の故障検出が可能となる。 In this way, if the determination is made by changing the set angle θ tst , it is possible to detect a failure in the angle calculation unit.
以上、本発明の回転角度センサにより故障検出を行うことができることを説明した。本発明の回転角度センサは、従来技術に対して、加算部の出力をS/H部へとフィードバックする回路構成と、入力切替のマルチプレクサと算出のための制御回路をデジタル回路に追加しただけであり、回路の面積をほとんど増加させないので、安価に実施が可能である。また、センサをモジュールなどに組み込んだ後に容易に実施が可能であり、モジュールを製品として出荷した後も回路の異常監視が容易に可能である。すなわち製品のユーザーが任意のタイミングで故障検出を行うことが可能である。 As described above, the failure detection can be performed by the rotation angle sensor of the present invention. The rotation angle sensor according to the present invention is a circuit configuration in which the output of the adder is fed back to the S / H unit, an input switching multiplexer, and a control circuit for calculation are added to the digital circuit compared to the prior art. In addition, since the area of the circuit is hardly increased, it can be implemented at a low cost. In addition, it can be easily implemented after the sensor is incorporated in a module or the like, and circuit abnormality can be easily monitored even after the module is shipped as a product. That is, it is possible for the user of the product to detect a failure at an arbitrary timing.
Claims (10)
前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、
前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、
前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、
前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力し、
故障検出動作時に、
前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、
前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号が基準信号に設定され、
前記基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算した第一の乗算結果が前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力され、
前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算した第二の乗算結果が前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力され、
前記信号制御部は、前記第一および第二のサンプルアンドホールド部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出し、さらに、
前記算出された回転角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断する、
ことを特徴とする回転角度センサ。 Magnetic fields of the first and second magnetic sensors using vectors having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as X components and Y components, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to
A first sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the first magnetic sensor;
A second sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the second magnetic sensor;
A first multiplier for multiplying the signal from the first sample and hold unit by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
A second multiplier for multiplying the signal from the second sample and hold unit by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
An adder for subtracting the output signal from the output signal and the second multiplier from the first multiplying unit,
And a signal control unit for calculating a based-out before Symbol rotational angle signal from the addition unit,
The signal control unit inputs a control signal for switching between an angle calculation operation and a failure detection operation to the first and second sample and hold units ,
During failure detection operation,
Based on the control signal from the signal control unit,
The signal input to the second sample and hold unit is set as a reference signal,
A first multiplication result obtained by multiplying the reference signal and a cosine corresponding to a set angle for performing failure detection set in the signal control unit is input to the first sample and hold unit,
A second multiplication result obtained by multiplying the reference signal and a sine corresponding to the set angle is input to the second sample and hold unit,
The signal control unit calculates the rotation angle based on output signals from the first and second sample and hold units, and
The calculated rotation angle and the set angle are compared by the signal control unit, and the presence or absence of a failure is determined by whether or not they match.
The rotation angle sensor characterized by the above-mentioned.
前記第二のサンプルアンドホールド部には、前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、故障検出動作時には前記加算部の出力信号または前記基準信号のいずれかが入力される Based on the control signal from the signal control unit, the second sample and hold unit receives an output signal from the second magnetic sensor during an angle calculation operation, and outputs from the addition unit during a fault detection operation. Either the signal or the reference signal is input
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度センサ。 The rotation angle sensor according to claim 1.
前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、
前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、
前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、
前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力する回転角度センサ
を用いた回転角度算出方法であって、故障検出動作時に、
前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を基準信号に設定するステップと、
前記基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算し、該乗算により得られる第一の乗算結果を前記第一のサンプルアンドホールド部へ入力する第一の入力ステップと、
前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算し、該乗算により得られる第二の乗算結果を前記第二のサンプルアンドホールド部へ入力する第二の入力ステップと、
前記第一および第二のサンプルアンドホールド部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出するステップと
を含み、さらに、
該算出するステップにおいて算出された角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断するステップを含むことを特徴とする回転角度算出方法。 Magnetic fields of the first and second magnetic sensors using vectors having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as X components and Y components, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to
A first sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the first magnetic sensor;
A second sample and hold unit that holds and outputs an input signal from the second magnetic sensor;
A first multiplier for multiplying the signal from the first sample and hold unit by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
A second multiplier for multiplying the signal from the second sample and hold unit by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
An adder that adds and subtracts the output signal from the first multiplier and the output signal from the second multiplier;
A signal control unit for calculating the rotation angle based on a signal from the addition unit;
With
The signal control unit is a rotation angle calculation method using a rotation angle sensor that inputs a control signal for switching between an angle calculation operation and a failure detection operation to the first and second sample and hold units, and the failure detection operation Sometimes,
And setting a signal input to the second sample-and-hold unit to the reference signal,
The reference signal is multiplied by a cosine corresponding to a set angle for detecting a failure set in the signal control unit, and a first multiplication result obtained by the multiplication is input to the first sample and hold unit. A first input step;
A second input step of multiplying the reference signal by a sine corresponding to the set angle and inputting a second multiplication result obtained by the multiplication to the second sample and hold unit;
And calculating a based-out before Symbol rotation angle of an output signal from the first and second sample-and-hold unit seen contains further
Rotation angle calculating method, wherein the angle calculated in the step of calculating said, said and set angle compared with the signal control unit, a containing Mukoto the step of determining the presence or absence of a failure depending on whether or not match .
前記第二のサンプルアンドホールド部には、前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、故障検出動作時には前記加算部の出力信号または前記基準信号のいずれかが入力される Based on the control signal from the signal control unit, the second sample and hold unit receives an output signal from the second magnetic sensor during an angle calculation operation, and outputs from the addition unit during a fault detection operation. Either the signal or the reference signal is input
ことを特徴とする請求項４に記載の回転角度算出方法。 The rotation angle calculation method according to claim 4.
前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、
前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と故障検出動作とを切り替える制御信号を出力し、
故障検出動作時に、
前記信号制御部からの前記制御信号に基づき、
基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算した第一の乗算結果が前記第一の乗算部に入力され、
前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算した第二の乗算結果が前記第二の乗算部に入力され、
前記信号制御部は、前記第一および第二の乗算部へ入力された前記第一の乗算結果および前記第二の乗算結果に基づき前記回転角度を算出し、さらに、
算出された前記回転角度と、前記設定角度とを比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断する、
ことを特徴とする回転角度センサ。 Magnetic fields of the first and second magnetic sensors using vectors having outputs from the first and second magnetic sensors arranged on axes orthogonal to each other on a two-dimensional plane as X components and Y components, respectively. A rotation angle sensor for obtaining a relative rotation angle with respect to
A first multiplier for multiplying an output signal from the first magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
A second multiplier for multiplying the output signal from the second magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
An adder that adds and subtracts the output signal from the first multiplier and the output signal from the second multiplier;
A signal control unit for calculating the rotation angle based on a signal from the addition unit;
With
The signal control unit outputs a control signal for switching between an angle calculation operation and a failure detection operation,
During failure detection operation,
Based on the control signal from the signal control unit,
A first multiplication result obtained by multiplying a reference signal and a cosine corresponding to a set angle for performing failure detection set in the signal control unit is input to the first multiplication unit,
A second multiplication result obtained by multiplying the reference signal and a sine corresponding to the set angle is input to the second multiplication unit,
The signal control unit calculates the rotation angle based on the first multiplication result and the second multiplication result input to the first and second multiplication units, and
The calculated rotation angle and the set angle are compared, and whether or not there is a failure is determined by whether or not they match.
The rotation angle sensor characterized by the above-mentioned.
前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、 A first multiplier for multiplying an output signal from the first magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
前記第一の磁気センサからの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第二の乗算部と、 A second multiplier for multiplying an output signal from the first magnetic sensor by a sine or cosine corresponding to a predetermined angle;
前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、 An adder that adds and subtracts the output signal from the first multiplier and the output signal from the second multiplier;
前記加算部からの信号に基づき前記回転角度を算出する信号制御部と A signal control unit for calculating the rotation angle based on a signal from the addition unit;
を備え、With
前記信号制御部が角度算出動作と故障検出動作とを切り替える回転角度センサ A rotation angle sensor in which the signal control unit switches between an angle calculation operation and a failure detection operation.
を用いた回転角度算出方法であって、A rotation angle calculation method using
故障検出動作時に、 During failure detection operation,
前記第二の乗算部で、基準信号と、前記信号制御部に設定された故障検出を行う設定角度に対応する余弦とを乗算して第一の乗算結果を出力するステップと、 In the second multiplication unit, multiplying a reference signal by a cosine corresponding to a set angle for performing failure detection set in the signal control unit, and outputting a first multiplication result;
前記第一の乗算結果を前記第一の乗算部に入力する第一の入力ステップと、 A first input step of inputting the first multiplication result to the first multiplication unit;
前記第二の乗算部で、前記基準信号と、前記設定角度に対応する正弦とを乗算して第二の乗算結果を出力するステップと、 A step of multiplying the reference signal by a sine corresponding to the set angle and outputting a second multiplication result in the second multiplication unit;
前記第二の乗算結果を前記第二の乗算部に入力する第二の入力ステップと、 A second input step of inputting the second multiplication result to the second multiplication unit;
前記信号制御部で、前記第一の乗算部からの出力信号と第二の乗算部からの出力信号に基づき前記回転角度を算出するステップと Calculating the rotation angle based on the output signal from the first multiplication unit and the output signal from the second multiplication unit in the signal control unit;
を含み、さらに、Including,
該算出するステップにおいて算出された前記回転角度と、前記設定角度とを前記信号制御部で比較して、一致するか否かにより故障の有無を判断するステップ The rotation angle calculated in the calculating step and the set angle are compared by the signal control unit, and the presence or absence of a failure is determined based on whether or not they match.
を含むことを特徴とする回転角度算出方法。The rotation angle calculation method characterized by including.
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