JP5361658B2 - Resolver digital converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾルバデジタルコンバータに関する。 The present invention relates to a resolver digital converter.
レゾルバデジタルコンバータは、回転機器に装着されたレゾルバへ励磁信号を出力し、レゾルバから入力される交流信号から回転機器の回転角度を算出し、その回転角度をデジタルデータとして出力する。 The resolver digital converter outputs an excitation signal to a resolver attached to the rotating device, calculates a rotation angle of the rotating device from an AC signal input from the resolver, and outputs the rotation angle as digital data.
回転角度の算出にあたっては、レゾルバからの交流信号に含まれる励磁信号成分を除去するために、励磁信号による同期検波が行われる。このとき、励磁信号とレゾルバからの交流信号との間に遅れ時間があると、同期検波の位相がずれて、同期検波の感度が低下する。その結果、回転角度の算出に誤差が生じ、出力する回転角度データの精度が低下するという問題が生じる。 In calculating the rotation angle, synchronous detection using the excitation signal is performed in order to remove the excitation signal component included in the AC signal from the resolver. At this time, if there is a delay time between the excitation signal and the AC signal from the resolver, the phase of the synchronous detection is shifted and the sensitivity of the synchronous detection is lowered. As a result, an error occurs in the calculation of the rotation angle, and there arises a problem that the accuracy of the output rotation angle data is lowered.
従来、上述の遅れ時間に起因する問題に対して、レゾルバから入力される交流信号の遅れ時間を算出し、その遅れ時間にもとづいて算出した回転角度の補正を行なう方式が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a method has been proposed in which the delay time of the AC signal input from the resolver is calculated and the rotation angle calculated based on the delay time is corrected with respect to the problem caused by the delay time described above (for example, , See Patent Document 1).
しかし、上述の提案の方式では、交流信号の遅れ時間の算出が、レゾルバの停止時にのみ行われるため、レゾルバの動作中に、例えば温度変動による遅れ時間の変動が発生した場合など、その遅れ時間の変動に追随した回転角度の補正が行なえない、という問題があった。 However, in the proposed method described above, the delay time of the AC signal is calculated only when the resolver is stopped. Therefore, for example, when the delay time fluctuates due to temperature fluctuations during the operation of the resolver, the delay time is calculated. There was a problem that the rotation angle could not be corrected following the fluctuation.
そこで、本発明の目的は、レゾルバから入力される信号の遅れ時間の変動に追随した補正を、レゾルバの動作中常に行うことのできるレゾルバデジタルコンバータ提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a resolver digital converter that can always perform corrections following changes in the delay time of a signal input from a resolver during the operation of the resolver.
本発明の一態様によれば、レゾルバへ供給する励磁信号を生成する励磁信号生成手段と、前記レゾルバから入力される前記励磁信号が振幅変調された位相の異なる2つの交流信号から励磁信号成分を除去する同期検波手段とを備えるレゾルバデジタルコンバータであって、前記2つの交流信号の前記励磁信号からの位相遅れ時間を測定する位相遅れ時間測定手段と、前記位相遅れ時間測定手段により算出された前記位相遅れ時間に応じたディレイで前記励磁信号を遅延させ、前記同期検波手段へ入力する同期信号として出力する可変ディレイ手段とを備え、前記位相遅れ時間測定手段が、前記2つの交流信号のいずれかの、レベルの0点を検出して0点検出信号を出力する0点検出手段と、前記励磁信号の立ち上りから前記0点検出信号が出力されるまでの時間を測定する測定手段とを有することを特徴とするレゾルバデジタルコンバータが提供される。 According to one aspect of the present invention, an excitation signal generating unit that generates an excitation signal to be supplied to a resolver, and an excitation signal component from two AC signals having different phases in which the excitation signal input from the resolver is amplitude-modulated. A resolver digital converter comprising synchronous detection means for removing, wherein the phase delay time measuring means for measuring the phase delay time from the excitation signal of the two AC signals, and the phase delay time measuring means calculated by the phase delay time measuring means Variable excitation means for delaying the excitation signal by a delay corresponding to the phase delay time and outputting the delayed signal as a synchronization signal to be input to the synchronous detection means, wherein the phase delay time measurement means is one of the two AC signals. The zero point detecting means for detecting the zero point of the level and outputting the zero point detection signal, and the zero point detection signal is output from the rising edge of the excitation signal. A resolver to digital converter is provided, characterized in that it comprises a measuring means for measuring to time is.
本発明によれば、レゾルバから入力される信号の遅れ時間の変動に追随した補正を、レゾルバの動作中常に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to always perform correction following the fluctuation of the delay time of the signal input from the resolver during the operation of the resolver.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施例に係るレゾルバデジタルコンバータの構成の例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a resolver digital converter according to an embodiment of the present invention.
本実施例のレゾルバデジタルコンバータは、その基本的な構成として、レゾルバへ供給する励磁信号RSを生成する励磁信号生成部101と、レゾルバからの出力S1、S2がそれぞれ入力されるADコンバータ102A、102Bと、ADコンバータ102Aの出力D1、ADコンバータ102Bの出力D2がそれぞれ入力される乗算部103A、103Bと、乗算部103Aの出力から乗算部103Bの出力を減算する減算器104と、励磁信号RSにもとづく同期信号SSにより減算器104の出力を同期検波する同期検波部105と、同期検波部105の出力を積分して回転機器の角速度vを算出する角速度算出部16と、角速度算出部106により算出された角速度vを積分して回転機器の回転角度φを算出する回転角度算出部107と、回転角度算出部107により算出された回転角度φに応じた余弦関数値cosφを乗算部103Aへ出力するCOSテーブル108と、回転角度算出部107により算出された回転角度φに応じた正弦関数値sinφを乗算部103Bへ出力するSINテーブル109と、を備えている。
The resolver digital converter of this embodiment has, as its basic configuration, an excitation
図2に、励磁信号生成部101により生成される励磁信号RSと、レゾルバからの出力S1、S2の信号波形の例を示す。
FIG. 2 shows examples of signal waveforms of the excitation signal RS generated by the excitation
図2(a)に示すように、励磁信号生成部101により生成される励磁信号RSは、矩形派である。
As shown in FIG. 2A, the excitation signal RS generated by the excitation
この励磁信号RSは、外部のフィルタ(図示せず)により、図2(b)に示すような正弦波sinωtに変換され、レゾルバへ供給する励磁波とされる。 This excitation signal RS is converted into a sine wave sin ωt as shown in FIG. 2B by an external filter (not shown), and used as an excitation wave supplied to the resolver.
レゾルバからは、回転機器の回転角度θに応じて励磁波sinωtを振幅変調した2つの出力信号、S1(=sinθ・sinωt)、S2(=cosθ・sinωt)が出力される。 The resolver outputs two output signals, S1 (= sin θ · sin ωt) and S2 (= cos θ · sin ωt), which are amplitude-modulated from the excitation wave sin ωt according to the rotation angle θ of the rotating device.
図2(c)にレゾルバ出力S1の波形例、図2(d)にレゾルバ出力S2の波形例を示す。 FIG. 2C shows a waveform example of the resolver output S1, and FIG. 2D shows a waveform example of the resolver output S2.
このとき、励磁信号RSと、レゾルバ出力S1、S2との間には、レゾルバの動作時間や、レゾルバとレゾルバデジタルコンバータ間の信号伝達時間などにより、位相遅れが生じる。このときの位相遅れ時間をDTと表す。 At this time, a phase delay occurs between the excitation signal RS and the resolver outputs S1 and S2 due to the operation time of the resolver, the signal transmission time between the resolver and the resolver digital converter, and the like. The phase delay time at this time is represented as DT.
レゾルバ出力S1、S2は、それぞれADコンバータ102A、102Bへ入力され、デジタルD1、D2に変換される。 Resolver outputs S1 and S2 are input to AD converters 102A and 102B, respectively, and converted to digital D1 and D2.
ADコンバータ102Aの出力D1は、乗算部103Aへ入力される。乗算部103Aは、COSテーブル108により帰還入力された前回演算結果の回転角度φに対する余弦関数値cosφを乗じて、(sinθ・sinωt)・cosφを出力する。
The output D1 of the AD converter 102A is input to the
一方、ADコンバータ102Bの出力は、乗算部103Bへ入力される。乗算部103Bは、SINテーブル109により帰還入力された前回演算結果の回転角度φに対する正弦関数値sinφを乗じて、(cosθ・sinωt)・sinφを出力する。 On the other hand, the output of the AD converter 102B is input to the multiplication unit 103B. The multiplication unit 103B multiplies the sine function value sinφ with respect to the rotation angle φ of the previous calculation result fed back by the SIN table 109, and outputs (cosθ · sinωt) · sinφ.
減算器104は、乗算部103Aの出力から乗算部103Bの出力を減算し、
(sinθ・sinωt)・cosφ−(cosθ・sinωt)・sinφ
=(sinθ・cosφ−cosθ・sinφ)・sinωt
=sin(θ−φ)・sinωt
を出力する。
The subtractor 104 subtracts the output of the multiplier 103B from the output of the
(Sinθ · sinωt) · cosφ− (cosθ · sinωt) · sinφ
= (Sinθ · cosφ−cosθ · sinφ) · sinωt
= Sin (θ−φ) · sinωt
Is output.
同期検波部105は、同期信号SSにより減算器104の出力をサンプリングし、励磁信号RSに同期した同期検波を行う。これにより、減算器104の出力から励磁信号RSの成分が除去され、同期検波部105からは、
sin(θ−φ)
が出力される。
The
sin (θ−φ)
Is output.
(θ−φ)の値が小さいときは、sin(θ−φ)≒(θ−φ)である。(θ−φ)は、φ=θとするための制御偏差εである。したがって、同期検波部105の出力を制御偏差ε=sin(θ−φ)
とみなすことができる。
When the value of (θ−φ) is small, sin (θ−φ) ≈ (θ−φ). (Θ−φ) is a control deviation ε for setting φ = θ. Therefore, the output of the
Can be considered.
角速度算出部106は、制御偏差εを積分することにより回転機器の角速度vを算出し、回転角度算出部107は、角速度算出部106により算出された角速度vを積分することにより回転機器の回転角度φを算出する。
The angular
このようにして、図1に示す構成のレゾルバデジタルコンバータは、回転機器の回転角度θに応じた回転角度φを出力する。 In this manner, the resolver digital converter having the configuration shown in FIG. 1 outputs the rotation angle φ corresponding to the rotation angle θ of the rotating device.
上述したように、レゾルバからの出力S1、S2に含まれる励磁信号成分を除去するために、同期検波部105による同期検波が行われる。このとき、励磁信号RSとレゾルバからの出力S1、S2との間には、図2に示したように、位相遅れ時間DTの位相差がある。そのため、励磁信号RSでそのまま同期検波を行うと同期検波の位相がずれて、同期検波の感度が低下する。その結果、回転角度の算出に誤差が生じ、出力する回転角度データの精度が低下する。
As described above, synchronous detection by the
そこで、本実施例では、励磁信号RSとレゾルバからの出力S1、S2との間の位相遅れ時間を測定する位相遅れ時間測定部1と、位相遅れ時間測定部1により算出された位相遅れ時間DTに応じたディレイで励磁信号RSを遅延させ、同期検波部105へ入力する同期信号SSとして出力する可変ディレイ部2と、を設ける。
Therefore, in this embodiment, the phase delay
図3に、位相遅れ時間測定部1の内部構成の例を示す。
FIG. 3 shows an example of the internal configuration of the phase delay
図3に示す例では、位相遅れ時間測定部1は、レゾルバ出力S1の振幅レベルの0点を検出して0点検出信号Z1を出力する0点検出部11Aと、レゾルバ出力S2の振幅レベルの0点を検出して0点検出信号Z2を出力する0点検出部11Bと、0点検出信号Z1、0点検出信号Z2のいずれかが出力されたときに0点検出信号Zを出力するORゲート12と、励磁信号RSの立ち上りでカウントを開始し、0点検出信号Zが出力されたときにカウントを停止し、そのときのカウント値を位相遅れ時間DTとして出力するカウンタ13と、により構成されている。ここで、カウンタ13は、高周波のクロック信号CKによりカウントを行うものとする。
In the example shown in FIG. 3, the phase delay
図4に、図3に示す構成例の位相遅れ時間測定部1の動作波形の例を示す。
FIG. 4 shows an example of operation waveforms of the phase delay
カウンタ13は、励磁信号RSの立ち上りでカウントを開始し、例えば、レゾルバ出力S1の振幅レベルの0点が検出されたときにカウントを停止する。 The counter 13 starts counting at the rising edge of the excitation signal RS, and stops counting when, for example, the zero point of the amplitude level of the resolver output S1 is detected.
なお、ここでは、0点検出をイメージしやすいように、レゾルバ出力S1のアナログ波形を示しているが、実際には、ADコンバータ102Aの出力D1が‘0’であるかどうかによって、0点検出部11Aによる0点検出は行われる。 Note that, here, the analog waveform of the resolver output S1 is shown so that it is easy to imagine the zero point detection, but in reality, the zero point detection is performed depending on whether or not the output D1 of the AD converter 102A is “0”. The zero point detection by the unit 11A is performed.
ところで、励磁信号RSからの位相遅れ時間DTは、レゾルバ出力S1もレゾルバ出力S2も同じであるので、どちらか一方の0点検出を行うだけでも位相遅れ時間DTの測定は、基本的に可能である。 By the way, since the phase delay time DT from the excitation signal RS is the same for both the resolver output S1 and the resolver output S2, it is basically possible to measure the phase delay time DT only by detecting either one of the zero points. is there.
しかし、本実施例では、レゾルバ出力S1とレゾルバ出力S2の両方で0点検出を行うようにしている。以下、レゾルバ出力S1とレゾルバ出力S2の両方で0点検出を行う理由について述べる。 However, in this embodiment, zero point detection is performed by both the resolver output S1 and the resolver output S2. Hereinafter, the reason why the zero point detection is performed in both the resolver output S1 and the resolver output S2 will be described.
図5に示すように、レゾルバ出力S1の場合はsinθ=0となるAの付近、レゾルバ出力S2の場合はcosθ=0となるBの付近で、信号レベルが非常に小さくなる。そのため、この付近では、0点検出に誤差が生じやすい。 As shown in FIG. 5, in the case of the resolver output S1, the signal level is very small near A where sin θ = 0, and in the case of the resolver output S2, around B where cos θ = 0. Therefore, in this vicinity, an error is likely to occur in the zero point detection.
しかし、レゾルバから出力される信号は、sinθとcosθの間に90°の位相差がある。したがって、sinθ=0とcosθ=0が、同時に起きることはない。 However, the signal output from the resolver has a phase difference of 90 ° between sin θ and cos θ. Therefore, sin θ = 0 and cos θ = 0 do not occur simultaneously.
そこで本実施例では、レゾルバ出力S1とレゾルバ出力S2の両方で0点検出を行い、0点検出に誤差が生じることを防止している。 Therefore, in this embodiment, zero point detection is performed for both the resolver output S1 and the resolver output S2, thereby preventing an error in the zero point detection.
図6に、可変ディレイ部2の内部構成の例を示す。
FIG. 6 shows an example of the internal configuration of the
図6に示す例では、可変ディレイ部2は、励磁信号RSを順次遅延させた出力をタップへ出力するタップ付き多段ディレイ部21と、位相遅れ時間測定部1から出力された位相遅れ時間DTの大きさに応じてタップ付き多段ディレイ部21の出力タップを切り換え、同期信号SSを出力するタップ切り換え部22と、により構成されている。
In the example shown in FIG. 6, the
タップ切り換え部22による出力タップの切り換えにより、励磁信号RSを位相遅れ時間DTに合わせて遅延させた同期信号SSを出力することができる。
By switching the output taps by the
これにより、レゾルバの動作中に、励磁信号RSに対するレゾルバ出力S1、S2の位相遅れ時間DTが変動しても、その変動に追随して、同期信号SSの位相を補正することができる。 Thus, even if the phase delay time DT of the resolver outputs S1 and S2 with respect to the excitation signal RS varies during the operation of the resolver, the phase of the synchronization signal SS can be corrected following the variation.
図7に、レゾルバ出力S1、S2の位相遅れ時間DTの変動に対する同期信号SSの位相補正の様子を示す。 FIG. 7 shows how the phase of the synchronization signal SS is corrected with respect to fluctuations in the phase delay time DT of the resolver outputs S1 and S2.
図7に示すように、レゾルバ出力S1、S2の位相遅れ時間が、DT1からDT2へ変動した場合、その変動に追随して、励磁信号RSに対する同期信号SSの位相が補正される。 As shown in FIG. 7, when the phase delay time of the resolver outputs S1 and S2 varies from DT1 to DT2, the phase of the synchronization signal SS with respect to the excitation signal RS is corrected following the variation.
このような本実施例によれば、レゾルバの動作中に、励磁信号RSに対するレゾルバ出力S1、S2の位相遅れ時間DTを常に測定し、その位相遅れ時間DTに応じて、同期検波部105へ入力する同期信号SSの位相を補正することができる。これにより、レゾルバの動作中に位相遅れ時間DTが変動しても、その変動に追随したる同期信号SSの位相の補正を常に行うことができる。その結果、同期検波部105における同期検波の感度の低下を防止でき、回転角度算出部107における回転角度算出の精度の低下を防止することができる。
According to this embodiment, during the operation of the resolver, the phase delay time DT of the resolver outputs S1 and S2 with respect to the excitation signal RS is always measured, and input to the
1 位相遅れ時間測定部
2 可変ディレイ部
11A、11B 0点検出部
12 ORゲート
13 カウンタ
21 タップ付き多段ディレイ部
22 タップ切り換え部
101 励磁信号生成部
102A、102B ADコンバータ
103A、103B 乗算部
104 減算器
105 同期検波部
106 角速度算出部
107 回転角度算出部
108 COSテーブル
109 SINテーブル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記2つの交流信号の前記励磁信号からの位相遅れ時間を測定する位相遅れ時間測定手段と、
前記位相遅れ時間測定手段により算出された前記位相遅れ時間に応じたディレイで前記励磁信号を遅延させ、前記同期検波手段へ入力する同期信号として出力する可変ディレイ手段とを備え、
前記位相遅れ時間測定手段が、
前記2つの交流信号のいずれかの、レベルの0点を検出して0点検出信号を出力する0点検出手段と、
前記励磁信号の立ち上りから前記0点検出信号が出力されるまでの時間を測定する測定手段と
を有することを特徴とするレゾルバデジタルコンバータ。 A resolver comprising excitation signal generation means for generating an excitation signal to be supplied to a resolver, and synchronous detection means for removing excitation signal components from two AC signals having different phases in which the excitation signal input from the resolver is amplitude-modulated. A digital converter,
Phase delay time measuring means for measuring a phase delay time of the two AC signals from the excitation signal;
Variable delay means for delaying the excitation signal by a delay corresponding to the phase delay time calculated by the phase delay time measuring means and outputting as a synchronization signal to be input to the synchronous detection means ;
The phase delay time measuring means is
A zero point detecting means for detecting a zero point of a level of either of the two AC signals and outputting a zero point detection signal;
A resolver digital converter, comprising: a measuring unit that measures a time from when the excitation signal rises until the zero point detection signal is output.
ことを特徴とする請求項1に記載のレゾルバデジタルコンバータ。 The resolver digital converter according to claim 1, further comprising an AD converter that converts the AC signal into digital data.
ことを特徴とする請求項2に記載のレゾルバデジタルコンバータ。 The resolver digital converter according to claim 2 , wherein an output of the AD converter is input to the zero-point detector.
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