JP5402313B2 - Encoder and signal processing method - Google Patents

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Description

本発明は、エンコーダに関する。   The present invention relates to an encoder.

回転角度を検出する検出装置として、光学式や磁気式の回転角度検出装置がある。光学式回転角度検出装置は、検出部にフォトダイオードなどの光電変換素子を使用しており、高精度の回転角度検出が可能であるが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかるような環境では使用することは難しい場合がある。磁気式回転角度検出装置(例えば、特許文献1参照)は、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しており、検出精度を高精度にすることは比較的難しいが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかる環境下でも使用できる。このような回転角度検出装置は、エンコーダに用いられることもある。
なお、従来技術として、特許文献1が知られている。
As a detection device for detecting the rotation angle, there are optical and magnetic rotation angle detection devices. The optical rotation angle detection device uses a photoelectric conversion element such as a photodiode for the detection unit, and can detect the rotation angle with high precision, but it is an environment where condensation or splash of oil is directly applied to the detection unit. Then it may be difficult to use. A magnetic rotation angle detection device (see, for example, Patent Document 1) uses a magnetic detection element such as a Hall element or a magnetoresistive element, and it is relatively difficult to achieve high detection accuracy. It can also be used in an environment where oil splashes are directly applied to the detection unit. Such a rotation angle detection device may be used for an encoder.
Patent Document 1 is known as a conventional technique.

特開2004−20548号公報JP 2004-20548 A

ところで、近年、回転角度検出装置がロボットや産業用工作機械などのエンコーダにも適用され、高精度を有し、しかも前述のような厳しい環境下でも使用できるエンコーダが要求されるようになってきている。   By the way, in recent years, rotation angle detection devices have been applied to encoders for robots, industrial machine tools, etc., and encoders that have high accuracy and can be used in the harsh environment as described above have been required. Yes.

上述した磁気式回転角度検出装置の検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しているが、小型で低価格であることからホール素子が比較的多く使用されている。しかしながらホール素子は、検出感度のばらつきや、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキなどがある。このように、ホール素子のような磁気検出素子の出力はばらつくため、使用する磁気検出素子のバラツキを揃えなければ、高精度の磁気式角度検出装置が得られないという問題があった。   Magnetic detection elements such as Hall elements and magnetoresistive elements are used as the detection elements of the magnetic rotation angle detection device described above, but the Hall elements are relatively widely used because of their small size and low price. . However, the Hall element has variations in detection sensitivity and variations in offset voltage variation due to environmental temperature. As described above, since the output of the magnetic detection element such as the Hall element varies, there is a problem that a highly accurate magnetic angle detection device cannot be obtained unless the variations of the magnetic detection elements to be used are uniform.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、検出精度を向上させ、高精度を有するエンコーダを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an encoder having improved accuracy and high accuracy.

この発明におけるエンコーダは、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、を備え、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路、を備え、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが、前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する合成回路、を備え前記合成回路は、前記回転子の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第1の検出信号を出力する第1の合成回路と、前記回転子の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第1の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第2の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第2の検出信号を出力する第2の合成回路と、を備えることを特徴とする。
また、この発明におけるエンコーダは、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、を備え、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路、を備え、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが、前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する合成回路、を備え前記合成回路は、前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転子の回転中心軸を中心として互いに対向する磁気検出素子毎に、当該互いに対向する磁気検出素子が検出した検出信号をそれぞれ合成する第1の合成回路と第2の合成回路と、を備え前記第1の合成回路は、前記第1の検出信号を差動信号として出力し、前記第2の合成回路は、前記第2の検出信号を差動信号として出力する、ことを特徴とする。
また、この発明におけるエンコーダは、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、を備え、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路を備え、前記複数の磁気検出素子は、前記回転子の回転中心軸に対して互いに対向して配置されている2個の前記磁気検出素子を磁気検出素子の組として、複数の該磁気検出素子の組から構成されており、前記磁気検出素子の組とされている2個の磁気検出素子を導通する電流を前記磁気検出素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて前記複数の磁気検出素子の異常を検出する異常検出回路、を備えることを特徴とする。
The encoder according to the present invention is a one-rotation type absolute encoder, and includes a first absolute position encoder that outputs a first detection signal corresponding to the angular position of the rotated input shaft, and a one-rotation type absolute encoder. A second absolute position encoder that outputs a second detection signal according to an angular position of an output shaft that is rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft; and the first absolute position encoder. A first position data detection circuit for detecting first position data indicating an angular position of the input shaft by a predetermined first signal processing based on a first detection signal input from Second position data indicating the angular position of the output shaft by predetermined second signal processing based on the second detection signal input from the second absolute position encoder A second position data detection circuit to detect, and the first position data and the second position data are combined to generate combined position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft. A position data synthesizing circuit that generates the first absolute position encoder or the second absolute position encoder around a rotor and a rotor that rotate as the input shaft or the output shaft rotates. A magnetic encoder having a plurality of magnetic detection elements arranged, wherein each magnetic detection element has a connection between an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and an output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element. comprising switch changeover circuit, to the said first absolute position encoder or the second absolute position encoder, said a detection signal of the magnetic detecting element has detected A synthesis circuit that synthesizes the detection signals switched by the switching circuit and outputs the first detection signal or the second detection signal; and the synthesis circuit detects a rotational position of the rotor. A first combining circuit for combining the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements and outputting the first detection signal so as to be one combined magnetic detection element; and detecting the rotational position of the rotor A second synthetic magnetic sensing element that is at a predetermined angular position with respect to the first synthetic magnetic sensing element about the rotation center axis of the rotor. And a second synthesis circuit for synthesizing detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements and outputting the second detection signal .
The encoder according to the present invention is a one-rotation type absolute encoder that outputs a first detection signal corresponding to the angular position of the rotated input shaft, and a one-rotation type absolute encoder. A second absolute position encoder that outputs a second detection signal corresponding to an angular position of an output shaft rotated at a predetermined transmission ratio in accordance with rotation of the input shaft; and the first absolute A first position data detection circuit that detects first position data indicating the angular position of the input shaft by a predetermined first signal processing based on a first detection signal input from the position encoder. And a second position indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on the second detection signal input from the second absolute position encoder. A second position data detection circuit for detecting data, and a combined position indicating the angular position within one rotation together with the amount of multiple rotations of the input shaft by combining the first position data and the second position data; A position data synthesizing circuit that generates data, and the first absolute position encoder or the second absolute position encoder includes: a rotor that rotates with rotation of the input shaft or the output shaft; A magnetic encoder having a plurality of magnetic detection elements arranged around the magnetic detection element, wherein a connection between an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and an output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element is detected by the magnetic detection a switching circuit, for switching each element, the first absolute position encoder or the second absolute position encoder, a detection signal of the magnetic detecting element has detected A synthesis circuit that synthesizes the detection signals switched by the switching circuit and outputs the first detection signal or the second detection signal; and the synthesis circuit includes, among the plurality of magnetic detection elements, A first combining circuit and a second combining circuit for combining the detection signals detected by the mutually opposing magnetic detection elements for each of the magnetic detection elements facing each other about the rotation center axis of the rotor; The first synthesis circuit outputs the first detection signal as a differential signal, and the second synthesis circuit outputs the second detection signal as a differential signal .
The encoder according to the present invention is a one-rotation type absolute encoder that outputs a first detection signal corresponding to the angular position of the rotated input shaft, and a one-rotation type absolute encoder. A second absolute position encoder that outputs a second detection signal corresponding to an angular position of an output shaft rotated at a predetermined transmission ratio in accordance with rotation of the input shaft; and the first absolute A first position data detection circuit that detects first position data indicating the angular position of the input shaft by a predetermined first signal processing based on a first detection signal input from the position encoder. And a second position indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on the second detection signal input from the second absolute position encoder. A second position data detection circuit for detecting data, and a combined position indicating the angular position within one rotation together with the amount of multiple rotations of the input shaft by combining the first position data and the second position data; A position data synthesizing circuit that generates data, and the first absolute position encoder or the second absolute position encoder includes: a rotor that rotates with rotation of the input shaft or the output shaft; A magnetic encoder having a plurality of magnetic detection elements arranged around the magnetic detection element, wherein a connection between an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and an output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element is detected by the magnetic detection a switching circuit for switching for each element, the plurality of magnetic detection elements, two of said magnetic sensor are arranged to face each other with respect to the central axis of rotation of said rotor As a set of magnetic detection elements, a plurality of sets of the magnetic detection elements are configured, and a current that conducts two magnetic detection elements that are set as the magnetic detection elements is set for each set of the magnetic detection elements. And an abnormality detection circuit that detects an abnormality of the plurality of magnetic detection elements based on the detected current .

また、本発明における信号処理方法は、1回転型のアブソリュートエンコーダである第1の絶対位置エンコーダによって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置出力工程と、1回転型のアブソリュートエンコーダである第2の絶対位置エンコーダによって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置出力工程と、第1の位置データ検出回路によって、前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出工程と、第2の位置データ検出回路によって、前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出工程と、位置データ合成回路によって、前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成工程と、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを備える磁気式エンコーダであって、切り替え回路によって、前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え工程と、前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが有する合成回路によって、前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する工程と、前記合成回路が有する第1の合成回路によって、前記回転子の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第1の検出信号を出力する工程と、前記合成回路が有する第2の合成回路によって、前記回転子の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第1の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第2の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第2の検出信号を出力する工程と、を有することを特徴とする。 In the signal processing method according to the present invention , the first absolute position output is a first detection signal corresponding to the angular position of the input shaft rotated by the first absolute position encoder which is a one-rotation type absolute encoder. A second detection signal corresponding to the angular position of the output shaft rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft by the output step and the second absolute position encoder which is a one-rotation type absolute encoder. A first absolute signal output step and a first signal processing set in advance on the basis of the first detection signal input from the first absolute position encoder by the first position data detection circuit. Thus, the second absolute position error is detected by the first position data detecting step for detecting the first position data indicating the angular position of the input shaft and the second position data detecting circuit. A second position data detecting step of detecting second position data indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on a second detection signal input from the encoder; Position data for synthesizing the first position data and the second position data by a position data combining circuit to generate combined position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft a synthesis step, before Symbol first absolute position encoder or the second absolute position encoder, a plurality of magnetic arranged around the rotor and the rotor which rotates with the rotation of the input shaft or said output shaft a magnetic encoder and a detection element, the toggle circuit, an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and from the magnetic sensing element and an output terminal for outputting the detection signal A switching step for switching the connection to each of the magnetic detection element, the combining circuit the first absolute position encoder or the second absolute position encoder has, by the switching circuit a detection signal of the magnetic detecting element has detected The rotation position of the rotor is detected by the step of synthesizing the switched detection signals and outputting the first detection signal or the second detection signal and the first synthesis circuit included in the synthesis circuit. A step of combining the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements to output the first detection signal so as to be a first combined magnetic detection element; and a second combination circuit included in the combination circuit A second synthetic magnetism detecting element for detecting a rotational position of the rotor, wherein the second synthetic magnetism detecting element is coupled to the first synthetic magnetism detecting element about a rotation center axis of the rotor. Such that the second composite magnetic detecting element becomes a predetermined angular position Te, that and a step of outputting the second detection signal by combining the detection signals of the plurality of magnetic detection elements detects Features.

この発明によれば、検出精度を向上させ、高精度を有するエンコーダが提供される。   According to the present invention, an encoder having improved detection accuracy and high accuracy is provided.

この発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encoder by one Embodiment of this invention. この発明の第1実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a magnetic rotation angle detection device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態による磁気式回転角度検出装置の第1の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 1st connection state of the magnetic-type rotation angle detection apparatus by 1st Embodiment. 第1実施形態による磁気式回転角度検出装置の第2の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 2nd connection state of the magnetic-type rotation angle detection apparatus by 1st Embodiment. 第1実施形態による第1の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the equalization circuit of a Hall element in the 1st connection state by 1st Embodiment. 第1実施形態による第2の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the equalization circuit of a Hall element in the 2nd connection state by 1st Embodiment. 第1実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路から出力される信号を例示する出力図である。In 1st Embodiment, when the input terminal and output terminal of a Hall element are replaced | exchanged periodically, it is an output figure which illustrates the signal output from a synthetic | combination amplifier circuit. 第1実施形態において、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路から出力される信号電圧の平均化前後の電圧値を示す出力図である。In 1st Embodiment, it is an output figure which shows the voltage value before and behind averaging of the signal voltage output from the synthetic | combination amplifier circuit when environmental temperature is changed. 第1実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換える一例としてのエンコーダ装置の構成を示す概略構成図である。In 1st Embodiment, it is a schematic block diagram which shows the structure of the encoder apparatus as an example which interchanges the input terminal and output terminal of a Hall element periodically. 第1実施形態において、各出力信号をデジタル信号に変換するタイミングを説明するタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating timings at which output signals are converted into digital signals in the first embodiment. 図1の第1実施形態によるエンコーダ装置における信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the signal processing circuit in the encoder apparatus by 1st Embodiment of FIG. 本実施形態による一例としての2相信号などの波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows waveforms, such as a two-phase signal as an example by this embodiment. 本実施形態による出力軸の第2のエンコーダ4の回転角度に対する入力軸の第1のエンコーダ3の回転角度誤差を示した図である。It is the figure which showed the rotation angle error of the 1st encoder 3 of the input shaft with respect to the rotation angle of the 2nd encoder 4 of the output shaft by this embodiment. 本実施形態による誤差補正値を得る第2の方法の場合におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encoder apparatus in the case of the 2nd method of obtaining the error correction value by this embodiment. 本実施形態による誤差を補正するための図16の表を生成するための表である。17 is a table for generating the table of FIG. 16 for correcting an error according to the present embodiment. 本実施形態による誤差を補正するための表である。It is a table | surface for correct | amending the error by this embodiment. この発明の第2実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the magnetic type rotation angle detection apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態による磁気式回転角度検出装置の第1の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 1st connection state of the magnetic-type rotation angle detection apparatus by 2nd Embodiment. 第2実施形態による磁気式回転角度検出装置の第2の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 2nd connection state of the magnetic-type rotation angle detection apparatus by 2nd Embodiment. この発明の第3実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the magnetic type rotation angle detection apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態による磁気式回転角度検出装置の第1の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 1st connection state of the magnetic type rotational angle detection apparatus by 3rd Embodiment. 第3実施形態による磁気式回転角度検出装置の第2の接続状態における構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure in the 2nd connection state of the magnetic-type rotation angle detection apparatus by 3rd Embodiment. 本実施形態による磁気式回転角度検出装置において、ホール素子の合成方法と合成されたホール素子とを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the synthesis | combining method of a Hall element, and the synthetic | combination Hall element in the magnetic rotation angle detection apparatus by this embodiment. 本実施形態において、ホール素子を駆動する定電流駆動回路の構成を示す構成図である。In this embodiment, it is a block diagram which shows the structure of the constant current drive circuit which drives a Hall element. 本実施形態における差動出力回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the differential output circuit in this embodiment. 本実施形態における異常検出回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection circuit in this embodiment.

[第1実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施形態によるエンコーダ装置(エンコーダ)の構成を示す概略ブロック図である。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of an encoder device (encoder) according to an embodiment of the present invention.

このエンコーダ装置は、モータ1と、動力伝達装置2と、第1のエンコーダ(第1の絶対位置エンコーダ)3と、第2のエンコーダ(第2の絶対位置エンコーダ)4と、入力軸10と、出力軸11と、を有する。また、上位装置であるコントローラ8と、コントローラ8と第1のエンコーダ3との間の通信線である通信ライン9と、コントローラ8とモータ1との間を接続するモータ制御線14と、を有する。また、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とは、通信線12および設定制御線13により接続されている。   The encoder device includes a motor 1, a power transmission device 2, a first encoder (first absolute position encoder) 3, a second encoder (second absolute position encoder) 4, an input shaft 10, And an output shaft 11. The controller 8 is a host device, the communication line 9 is a communication line between the controller 8 and the first encoder 3, and the motor control line 14 connects the controller 8 and the motor 1. . The first encoder 3 and the second encoder 4 are connected by a communication line 12 and a setting control line 13.

モータ1は、入力軸10を回転させる。動力伝達装置2は、入力軸10の回転に応じて、予め定められている伝達比(動力伝達比)で減速して出力軸11を回転させる。すなわち、このエンコーダ装置においては、モータ1が入力軸10を回転させ、この入力軸10が回転することにより、動力伝達装置2を介して出力軸11が回転する。なお、この動力伝達装置2は、たとえば、1つまたは複数のギア、ベルト装置、チェーン装置、および、ドライブシャフト装置、または、これらの組み合わせにより構成されている。   The motor 1 rotates the input shaft 10. The power transmission device 2 rotates the output shaft 11 by decelerating at a predetermined transmission ratio (power transmission ratio) according to the rotation of the input shaft 10. That is, in this encoder device, the motor 1 rotates the input shaft 10, and the input shaft 10 rotates, whereby the output shaft 11 rotates through the power transmission device 2. The power transmission device 2 is configured by, for example, one or a plurality of gears, a belt device, a chain device, a drive shaft device, or a combination thereof.

第1のエンコーダ3は、1回転型のアブソリュートエンコーダであって、入力軸10の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する(第1の絶対位置出力工程)。この第1のエンコーダ3は、モータ1の入力軸10の角度位置を検知する機能を有しており、機械角360度の何処に位置するのかを検知できる1回転型のアブソリュートエンコーダである。なお、1回転型のアブソリュートエンコーダとは、回転情報として「何回転、まわったのか?」という、所謂、「多回転データ・多回転情報」を検知する事が出来ないエンコーダのことである。第2のエンコーダ4は、第1のエンコーダ3と同様に1回転型のアブソリュートエンコーダであって、出力軸11の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する(第2の絶対位置出力工程)。   The first encoder 3 is a one-rotation type absolute encoder, and outputs a first detection signal corresponding to the angular position of the input shaft 10 (first absolute position output step). The first encoder 3 has a function of detecting the angular position of the input shaft 10 of the motor 1 and is a one-rotation type absolute encoder that can detect where the mechanical angle is 360 degrees. The single-rotation absolute encoder is an encoder that cannot detect so-called “multi-rotation data / multi-rotation information”, which is “how many rotations have been rotated” as the rotation information. Similar to the first encoder 3, the second encoder 4 is a one-rotation type absolute encoder, and outputs a second detection signal corresponding to the angular position of the output shaft 11 (second absolute position output step). ).

第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とは、たとえば、入力軸10または出力軸11のうちの対応する軸の回転に応じて回転するN極とS極とを有する回転ディスクと、この回転ディスクの回転中心軸に対して互いの角度が90度になるようにして所定の位置に配置されている磁気センサ装置としての2つのホール素子とで、構成されている。そして、入力軸10または出力軸11が回転することにより、この軸に対応する回転ディスクがN極とS極とを有する回転磁石として回転し、これにより、ホール素子からは、一回転につき1周期の正弦波状の信号がそれぞれ出力される。なお、ホール素子は、互いに90度の角度を有して配置されているため、正弦波状の信号として、90度の位相差を有する正弦波、いわゆる2相擬似正弦波が出力される。   The first encoder 3 and the second encoder 4 are, for example, a rotating disk having an N pole and an S pole that rotate according to the rotation of the corresponding shaft of the input shaft 10 or the output shaft 11, and this rotation. It is composed of two Hall elements as magnetic sensor devices arranged at predetermined positions so that the mutual angle is 90 degrees with respect to the rotation center axis of the disk. When the input shaft 10 or the output shaft 11 rotates, the rotating disk corresponding to this shaft rotates as a rotating magnet having N and S poles, so that one cycle per rotation from the Hall element. Sine wave signals are output. Since the Hall elements are arranged at an angle of 90 degrees to each other, a sine wave having a phase difference of 90 degrees, a so-called two-phase pseudo sine wave, is output as a sine wave signal.

このようにして、第1のエンコーダ3は、たとえば、それぞれが入力軸10の1回転に対して1周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる2つの信号である2相正弦波信号を第1の検出信号として出力する。また、第1のエンコーダ3と同様に、第2のエンコーダ4は、たとえば、それぞれが出力軸11の1回転に対して1周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる2つの信号である2相正弦波信号を第2の検出信号として出力する。   In this way, the first encoder 3 is, for example, two signals each having a sine wave of one cycle for one rotation of the input shaft 10 and having different phases by a predetermined phase. The two-phase sine wave signal is output as the first detection signal. Similarly to the first encoder 3, each of the second encoders 4 is, for example, a sine wave of one cycle for one rotation of the output shaft 11, and each other by a predetermined phase. A two-phase sine wave signal that is two signals having different phases is output as a second detection signal.

ここで、たとえば、第1のエンコーダ3が、1回転でN個の信号を出力し、第2のエンコーダ4が、1回転でM個の信号を出力し、動力伝達装置2が、1:Nの比で入力軸10と出力軸11とを連結するものとする。この場合、第1のエンコーダ3が1回転する毎に、第2のエンコーダ4が1ディジットずつ回転するため、入力軸10の回転数量を検出することができるとともに、入力軸10の角度位置を検出することが可能である。よって、このエンコーダ装置は、出力軸11がM回転するまで、入力軸10の回転におけるN×M個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。   Here, for example, the first encoder 3 outputs N signals in one rotation, the second encoder 4 outputs M signals in one rotation, and the power transmission device 2 is 1: N. The input shaft 10 and the output shaft 11 are connected at a ratio of In this case, since the second encoder 4 rotates by one digit every time the first encoder 3 makes one rotation, the rotation quantity of the input shaft 10 can be detected and the angular position of the input shaft 10 can be detected. Is possible. Therefore, this encoder apparatus can detect N × M rotational positions in the rotation of the input shaft 10, that is, absolute positions, until the output shaft 11 rotates M times.

すなわち、このエンコーダ装置は、1回転型のアブソリュートエンコーダである第1のエンコーダ3と、1回転型のアブソリュートエンコーダである第2のエンコーダ4とを用いて、エンコーダ装置全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。   That is, this encoder apparatus uses a first encoder 3 that is a one-turn type absolute encoder and a second encoder 4 that is a one-turn type absolute encoder, and the encoder apparatus as a whole is a multi-turn type absolute encoder. Functions as an encoder.

ところで、エンコーダ装置は、第1の信号処理回路6と第2の信号処理回路5(後述する第2の位置データ検出回路50)とを有している。たとえば、第1のエンコーダ3が、内部に、第1の信号処理回路6を有している。また、第2のエンコーダ4が、内部に、第2の信号処理回路5を有している。   By the way, the encoder device has a first signal processing circuit 6 and a second signal processing circuit 5 (a second position data detection circuit 50 described later). For example, the first encoder 3 has a first signal processing circuit 6 inside. Further, the second encoder 4 has a second signal processing circuit 5 therein.

この第2の信号処理回路5には、第2のエンコーダ4で検出された第2の検出信号が入力される。そして、この第2の信号処理回路5は、第2のエンコーダ4から入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸11の角度位置を示す第2の位置データを検出する。すなわち、この第2の信号処理回路5は、入力された第2の検出信号を内挿処理して、第2の位置データを検出する(第2の位置データ検出工程)。   The second detection signal detected by the second encoder 4 is input to the second signal processing circuit 5. The second signal processing circuit 5 is a second signal indicating the angular position of the output shaft 11 by predetermined signal processing based on the second detection signal input from the second encoder 4. Detect position data. That is, the second signal processing circuit 5 detects the second position data by interpolating the input second detection signal (second position data detection step).

そして、この第2の信号処理回路5は、検出した第2の位置データを、通信線12を介して第1のエンコーダ3に出力する。なお、この第2の信号処理回路5は、第2の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置2の伝達比に対して少なくとも2倍以上の予め定められている分解能で第2の位置データを検出する。なお、このように少なくとも2倍以上とするのは、後述するように、第2の位置データにより示される出力軸の回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。   Then, the second signal processing circuit 5 outputs the detected second position data to the first encoder 3 via the communication line 12. When the second signal processing circuit 5 detects the second position data, for example, the second signal processing circuit 5 uses the second resolution with a predetermined resolution of at least twice the transmission ratio of the power transmission device 2. Detect position data. Note that the reason for at least doubling in this way is that it is possible to determine whether the rotation of the output shaft indicated by the second position data is the first half or the second half of the rotation, as will be described later. It is.

また、第1のエンコーダ3は、内部に、第1の信号処理回路6を有している。この第1の信号処理回路6には、第2のエンコーダ4が検出した第2の位置データが、通信線12を介して入力される。また、第1の信号処理回路6は、第1のエンコーダ3が検出した第1の検出信号を内挿処理して、入力軸10の角度位置を示す第1の位置データを検出する(第1の位置データ検出工程)。   The first encoder 3 has a first signal processing circuit 6 therein. The first position data detected by the second encoder 4 is input to the first signal processing circuit 6 via the communication line 12. Further, the first signal processing circuit 6 interpolates the first detection signal detected by the first encoder 3 to detect first position data indicating the angular position of the input shaft 10 (first Position data detection step).

そして、第1の信号処理回路6は、検出した第1の位置データと入力された第2の位置データとに基づいて、入力軸10の回転数量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第1の信号処理回路6は、検出した合成位置データを、通信ライン9介して、コントローラ8に出力する。   Based on the detected first position data and the input second position data, the first signal processing circuit 6 combines the rotation position of the input shaft 10 and the combined position data indicating the angular position within one rotation. Is detected. Then, the first signal processing circuit 6 outputs the detected combined position data to the controller 8 via the communication line 9.

これにより、コントローラ8においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダ装置から、入力軸10の回転数量とともに1回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ8は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線14を介してモータ1の回転を制御する。   As a result, the controller 8 can detect the angular position within one rotation together with the number of rotations of the input shaft 10 from the encoder device as a multi-rotation type absolute encoder based on the combined position data. Then, the controller 8 controls the rotation of the motor 1 via the motor control line 14 based on the input composite position data.

なお、第1の信号処理回路6と第2の信号処理回路5とは、設定制御線13により接続されている。第1の信号処理回路6は、この設定制御線13を介して、第2の信号処理回路5が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値を変更する。   The first signal processing circuit 6 and the second signal processing circuit 5 are connected by a setting control line 13. The first signal processing circuit 6 changes a setting value stored in a later-described storage unit built in the second signal processing circuit 5 via the setting control line 13.

たとえば、モータ1の回転軸10の一方には第1の絶対位置エンコーダ3(17ビット分解能)が装着され、回転軸10の他方には、第1の絶対位置エンコーダ3の動力伝達装置2が装着される。動力伝達装置2は減速比30〜200である。ここでは、減速比を100として説明する。動力伝達装置2の出力軸11には第2の絶対位置エンコーダ4(11ビット分解能)が装着されており、第1の位置データ検出回路5と第2の位置データ検出回路6から得られた第1の位置データと第2の位置データから、位置データ合成回路(後述する位置データ合成回路63)で出力軸の1回転分の絶対位置情報を求める。分解能は217(131072)×100=13,107,200となる。第2の位置データは出力軸10に装着されたN極とS極との2極の磁石からの磁場強度を、ホール素子により検出して生成される。 For example, the first absolute position encoder 3 (17-bit resolution) is attached to one of the rotating shafts 10 of the motor 1, and the power transmission device 2 of the first absolute position encoder 3 is attached to the other of the rotating shafts 10. Is done. The power transmission device 2 has a reduction ratio of 30 to 200. Here, the description will be made assuming that the reduction ratio is 100. A second absolute position encoder 4 (11-bit resolution) is mounted on the output shaft 11 of the power transmission device 2, and the first position data detection circuit 5 and the second position data detection circuit 6 obtain the first absolute position encoder 4. From the position data of 1 and the second position data, the position data synthesis circuit (position data synthesis circuit 63 described later) obtains absolute position information for one rotation of the output shaft. The resolution is 2 17 (131072) × 100 = 13,107,200. The second position data is generated by detecting the magnetic field intensity from the two-pole magnets of the N pole and the S pole attached to the output shaft 10 by the Hall element.

[第1実施形態における磁気式回転角度検出装置100の構成]
次に、第1のエンコーダ3または第2のエンコーダ4の構成について説明する。ここでは、第1のエンコーダ3または第2のエンコーダ4を、磁気式回転角度検出装置100として説明する。
[Configuration of Magnetic Rotation Angle Detection Device 100 in First Embodiment]
Next, the configuration of the first encoder 3 or the second encoder 4 will be described. Here, the first encoder 3 or the second encoder 4 will be described as the magnetic rotation angle detection device 100.

図2は、この発明の第1実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成を示す概略ブロック図である。図2(a)に示すように、磁気式回転角度検出装置100は、磁石105を有する回転子106と、この回転子106の周囲に配置された複数の磁気検出素子H1とH2と、その磁気検出素子H1とH2やその他の制御部品を搭載した基板組109で構成されている。磁石105は、たとえば、永久磁石である。磁気検出素子H1とH2は、たとえば、それぞれホール素子である。以降、磁気検出素子H1とH2とを、ホール素子H1とH2と称して説明する。   FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2 (a), the magnetic rotation angle detection device 100 includes a rotor 106 having a magnet 105, a plurality of magnetic detection elements H1 and H2 arranged around the rotor 106, and the magnetism thereof. It comprises a substrate set 109 on which the detection elements H1 and H2 and other control components are mounted. The magnet 105 is a permanent magnet, for example. The magnetic detection elements H1 and H2 are, for example, Hall elements, respectively. Hereinafter, the magnetic detection elements H1 and H2 will be referred to as Hall elements H1 and H2.

この図2(a)において、回転子106が紙面に対して垂直となる回転軸を中心として回転すると、回転子106の回転に伴い磁石105が回転し、ホール素子H1とH2とで検出される磁石105からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置100は、この磁界の変化を、ホール素子H1とH2との2個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子106の回転角度を検出する。   In FIG. 2A, when the rotor 106 rotates about a rotation axis that is perpendicular to the paper surface, the magnet 105 rotates as the rotor 106 rotates and is detected by the Hall elements H1 and H2. The magnetic field from the magnet 105 changes. The magnetic rotation angle detection device 100 detects the change of the magnetic field by two Hall elements, Hall elements H1 and H2, and detects the rotation angle of the rotor 106 from the detected change amount of the magnetic field.

なお、図2(a)を用いて説明した4個のホール素子H1とH2とは、たとえば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。また、2個のホール素子H1とH2とは、たとえば、それぞれ基板組109の平面上であって、回転子106の回転軸と法線ベクトルの方向を同一とする平面上に配置されており、回転子106の回転軸に対するホール素子H1とH2との角度が、予め定められている角度となるように円周上に配置されている。この予め定められている角度とは、たとえば、90度である。   Note that the four Hall elements H1 and H2 described with reference to FIG. 2A have, for example, the same detection sensitivity, and each have the same output level. The two Hall elements H1 and H2 are arranged on the plane of the substrate set 109, for example, on the plane having the same direction as the rotation axis of the rotor 106 and the normal vector. It arrange | positions on the periphery so that the angle of Hall element H1 and H2 with respect to the rotating shaft of the rotor 106 may become a predetermined angle. This predetermined angle is, for example, 90 degrees.

ホール素子H1とH2は、2つの出力端子(+と−)をそれぞれ有している。この2つの出力端子は、後述する合成増幅回路81および82の入力端子に接続されている(図2(b)参照)。この図2(b)における符号「H1−」は、図2(a)におけるホール素子H1の出力端子−から出力される信号を示している。以降、たとえば、ホール素子H1の出力端子+から出力される信号を「信号H1+」と称し、ホール素子H1の出力端子−から出力される信号を「信号H1−」と称して説明する。ホール素子2から出力される信号も、ホール素子H1から出力される信号と同様に称して説明する。   Hall elements H1 and H2 have two output terminals (+ and-), respectively. These two output terminals are connected to input terminals of later-described synthesis amplifier circuits 81 and 82 (see FIG. 2B). Symbol “H1-” in FIG. 2B indicates a signal output from the output terminal − of the Hall element H1 in FIG. Hereinafter, for example, a signal output from the output terminal + of the Hall element H1 is referred to as “signal H1 +”, and a signal output from the output terminal − of the Hall element H1 is referred to as “signal H1-”. The signal output from the Hall element 2 is also referred to as the signal output from the Hall element H1.

次に図2(b)を用いて、上述した2個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子106の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置100の構成、すなわち、各ホール素子H1とH2とで検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路81および82(第1の合成回路と第2の合成回路)について説明する。   Next, referring to FIG. 2B, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 that detects the rotation angle of the rotor 106 from the amount of change in the magnetic field detected by the two Hall elements, that is, each Hall element. Synthesis amplifier circuits 81 and 82 (first synthesis circuit and second synthesis circuit) that synthesize and amplify detection signals detected by H1 and H2 will be described.

合成増幅回路81は、差動の加減算増幅回路を構成しており、抵抗RX41(第3の合成回路)と抵抗RX42(第4の合成回路)、加減算増幅回路713(第1の差動増幅回路)により構成されている。ホール素子H1から出力される信号H1−は、抵抗RX41を介して、加減算増幅回路713の第1の入力端子に、減算信号として入力される。ホール素子H1から出力される信号H1+は、抵抗RX42を介して、加減算増幅回路713の第2の入力端子に、加算信号として入力される。   The synthesis amplification circuit 81 constitutes a differential addition / subtraction amplification circuit, and includes a resistor RX41 (third synthesis circuit), a resistor RX42 (fourth synthesis circuit), and an addition / subtraction amplification circuit 713 (first differential amplification circuit). ). The signal H1- output from the Hall element H1 is input as a subtraction signal to the first input terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 via the resistor RX41. The signal H1 + output from the Hall element H1 is input as an addition signal to the second input terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 via the resistor RX42.

後述するように、この抵抗RX41は合成部711を構成し、この抵抗RX42は合成部712を構成する。合成部711と合成部712とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路713で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路713の出力端子からAチャネル(A相)の近似正弦波出力信号として出力される。   As will be described later, the resistor RX41 forms a combining unit 711, and the resistor RX42 forms a combining unit 712. The signals synthesized by the synthesizing unit 711 and the synthesizing unit 712 are added / subtracted and amplified by the addition / subtraction amplification circuit 713 and amplified, and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 as an A channel (A phase) approximate sine wave output signal. Is output.

上述した加減算増幅回路713の加算信号が入力される入力端子は、抵抗R12を介して接地されている。また、加減算増幅回路713の出力端子は、抵抗R13と抵抗R14との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路713の減算信号が入力される入力端子は、抵抗R13と抵抗R14との接続点に、抵抗R11を介して接続されている。   The input terminal to which the addition signal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is input is grounded via the resistor R12. The output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is grounded via a series connection of a resistor R13 and a resistor R14. The input terminal to which the subtraction signal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is input is connected to a connection point between the resistor R13 and the resistor R14 via the resistor R11.

なお、合成増幅回路81が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、抵抗RX41と抵抗RX42とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗R11と抵抗R12とは同じ抵抗値であることが望ましい。   Note that in order for the combined amplifier circuit 81 to function as a differential amplifier circuit, it is desirable that the resistor RX41 and the resistor RX42 have the same resistance value, and the resistor R11 and the resistor R12 have the same resistance value.

合成増幅回路82は、合成増幅回路81と同様の構成を有しているが、合成増幅回路81とは接続されるホール素子が、ホール素子H1とH2とで、異なる。ここでは相違点のみについて説明する。この合成増幅回路82においては、信号H2−が抵抗RX41を介して、加減算増幅回路723に減算信号として入力される。また、信号H2+が抵抗RX42を介して、加減算増幅回路723に加算信号として入力される。   The synthetic amplifier circuit 82 has the same configuration as the synthetic amplifier circuit 81, but the Hall elements connected to the synthetic amplifier circuit 81 are different between the Hall elements H1 and H2. Only the differences will be described here. In the composite amplifier circuit 82, the signal H2- is input as a subtraction signal to the addition / subtraction amplifier circuit 723 via the resistor RX41. The signal H2 + is input as an addition signal to the addition / subtraction amplification circuit 723 via the resistor RX42.

後述するように、この抵抗RX41は合成部721を構成し、この抵抗RX42は合成部722を構成する。合成部721と合成部722とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路723で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路723の出力端子からBチャネル(B相)の近似正弦波出力信号として出力される。   As will be described later, the resistor RX41 constitutes a synthesizer 721, and the resistor RX42 constitutes a synthesizer 722. The signals synthesized by the synthesizing unit 721 and the synthesizing unit 722 are added / subtracted and amplified by the addition / subtraction amplification circuit 723 and amplified, and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 723 as an approximate sine wave output signal of the B channel (B phase). Is output.

このBチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したAチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に90度位相の異なる信号である。これは、図2(a)を用いて説明したように、ホール素子H1とH2との間の角度が、回転子106の回転軸に対して90度となるように、ホール素子H1とH2とが円周上に配置されているためである。   The B channel approximate sine wave output signal is a signal that is electrically 90 degrees out of phase with the A channel approximate sine wave output signal described above. As described with reference to FIG. 2A, the Hall elements H1 and H2 are arranged so that the angle between the Hall elements H1 and H2 is 90 degrees with respect to the rotation axis of the rotor 106. This is because is arranged on the circumference.

ところで、一般に、ホール素子の出力にはオフセットがある。このオフセットは、ホール素子が置かれている環境の温度変化に依存する場合がある。そのために、ホール素子の出力は、環境温度の変化に依存して変動してしまう可能性がある。次に、図3から図10を用いて、図2を用いて説明したホール素子H1とH2とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置100の構成について説明する。   In general, there is an offset in the output of the Hall element. This offset may depend on the temperature change of the environment where the Hall element is placed. For this reason, the output of the Hall element may fluctuate depending on changes in the environmental temperature. Next, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 that can cancel the offset between the Hall elements H1 and H2 described with reference to FIG. 2 will be described with reference to FIGS.

まず、図3を用いて、第1実施形態におけるホール素子H1とH2とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置100の構成について説明する。この図3に示す磁気式回転角度検出装置100の構成は、上記に図2を用いて説明した磁気式回転角度検出装置100の構成に対して、更に、スイッチング回路(切り替え回路)20−1と20−2が追加されている。   First, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 that can cancel the offset between the Hall elements H1 and H2 in the first embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 shown in FIG. 3 further includes a switching circuit (switching circuit) 20-1 in addition to the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 described above with reference to FIG. 20-2 is added.

また、このスイッチング回路20−1と20−2を駆動するために、スイッチング回路20−1と20−2に定電流を供給する定電流駆動回路101と102とが追加されている。また、このスイッチング回路20−1と20−2とを制御するスイッチング回路制御部(切り替え制御回路)112が追加されている。   Further, in order to drive the switching circuits 20-1 and 20-2, constant current driving circuits 101 and 102 for supplying a constant current to the switching circuits 20-1 and 20-2 are added. Further, a switching circuit control unit (switching control circuit) 112 for controlling the switching circuits 20-1 and 20-2 is added.

この図3では、スイッチング回路20−1と20−2は、一つのホール素子について8接点4回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。   In FIG. 3, the switching circuits 20-1 and 20-2 have an 8-contact 4-circuit configuration for one Hall element, and the configuration in the case where an analog switch is used is illustrated. This analog switch is, for example, a transistor switch.

スイッチング回路20−1と20−2は、S端子をそれぞれ有しており、このS端子に入力される信号がHレベルであるかLレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する(切り替え工程)。スイッチング回路制御部112の出力端子はスイッチング回路20−1と20−2がそれぞれ有するS端子と接続されており、スイッチング回路制御部112はこの出力端子からHレベルまたはLレベルの制御信号を出力する。   The switching circuits 20-1 and 20-2 each have an S terminal, and the input of the associated Hall element depends on whether the signal input to the S terminal is at the H level or the L level. The connection between the terminal and the output terminal is changed (switching process). The output terminal of the switching circuit control unit 112 is connected to the S terminal of each of the switching circuits 20-1 and 20-2, and the switching circuit control unit 112 outputs an H level or L level control signal from this output terminal. .

スイッチング回路制御部112のT端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部112は、T端子に外部から入力される制御信号に基づいて、S端子から出力する電圧を、HレベルとLレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。また、定電流駆動回路101、定電流駆動回路102、および、スイッチング回路制御部112には、電源電圧+Vがそれぞれの電源端子に入力されている。   A control signal is input to the T terminal of the switching circuit control unit 112 from the outside. The switching circuit control unit 112 controls which of the H level and L level the voltage output from the S terminal is output based on a control signal input from the outside to the T terminal. Further, in the constant current drive circuit 101, the constant current drive circuit 102, and the switching circuit control unit 112, the power supply voltage + V is input to each power supply terminal.

次に、ホール素子の入力端子と出力端子とについて説明する。図2を用いて説明したホール素子H1とH2は、2つの入力端子と2つの出力端子(出力端子+と−)とを、それぞれ有している。このホール素子の入力端子とは、ホール素子に電源が供給される端子である。2つの入力端子は、対応する定電流駆動回路(101または102)、または、直列接続されているホール素子の入力端子と接続されているか、または、抵抗を介して接地されている。すなわち、2つの入力端子は、電源が供給されるように接続されている。一方、2つの出力端子は、合成増幅回路(例、合成増幅回路81)の入力端子に接続されている。   Next, the input terminal and output terminal of the Hall element will be described. The Hall elements H1 and H2 described with reference to FIG. 2 each have two input terminals and two output terminals (output terminals + and −). The input terminal of the Hall element is a terminal to which power is supplied to the Hall element. The two input terminals are connected to the corresponding constant current drive circuit (101 or 102), the input terminals of the Hall elements connected in series, or grounded via a resistor. That is, the two input terminals are connected so that power is supplied. On the other hand, the two output terminals are connected to the input terminals of a synthetic amplifier circuit (eg, synthetic amplifier circuit 81).

スイッチング回路20−1と20−2は、対応するホール素子について、2つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、2つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第1の接続状態と、2つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、2つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第2の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路20−1と20−2のそれぞれは、対応するホール素子の、2つの入力端子と2つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。   The switching circuits 20-1 and 20-2 are connected so that power is supplied to the two input terminals of the corresponding Hall elements, and the two output terminals are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit. Switching between the first connection state and the second connection state in which power is supplied to the two output terminals and the two input terminals are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit. Thus, the connection between the output terminal and the output terminal of the Hall element is changed. In this way, each of the switching circuits 20-1 and 20-2 switches the connection between the two input terminals and the two output terminals of the corresponding Hall element.

図3は、たとえば、スイッチング回路20−1と20−2のS端子に入力されるレベルがHレベルである場合(上述した第1の接続状態の場合)の図であり、図4は、スイッチング回路20−1と20−2のS端子に入力されるレベルがLレベルである場合(上述した第2の接続状態の場合)の図である。   FIG. 3 is a diagram when the level input to the S terminals of the switching circuits 20-1 and 20-2 is the H level (in the case of the first connection state described above), for example, and FIG. It is a figure in case the level input into the S terminal of the circuits 20-1 and 20-2 is L level (in the case of the 2nd connection state mentioned above).

次に、スイッチング回路20−1と20−2によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、S端子に入力される信号がHレベルの場合とLレベルの場合とについて詳述する。   Next, an example of the connection between the input terminal and the output terminal of the Hall element by the switching circuits 20-1 and 20-2 will be described in detail when the signal input to the S terminal is at the H level and at the L level. .

S端子に入力される信号がHレベルの場合(上述した第1の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図3に示すようになっており、ホール素子H1においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の第1の入力端子に接続されている。また、ホール素子H1の第2の入力端子は、スイッチング回路20−1を介して、接地されている。
また、ホール素子H1の出力端子+と−は、スイッチング回路20−1を介して、図2を用いて説明したように、合成増幅回路81の入力端子に接続されている。ホール素子H2接続も、ホール素子H1の接続と同様である。
When the signal input to the S terminal is at the H level (in the case of the first connection state described above), the connection of the Hall elements is as shown in FIG. 3, and the constant current drive circuit is provided in the Hall element H1. The output terminal 101 is connected to the first input terminal of the Hall element H1 via the switching circuit 20-1. The second input terminal of the hall element H1 is grounded through the switching circuit 20-1.
Further, the output terminals + and − of the Hall element H1 are connected to the input terminal of the synthesis amplifier circuit 81 through the switching circuit 20-1, as described with reference to FIG. The Hall element H2 connection is the same as the connection of the Hall element H1.

一方、S端子に入力される信号がLレベルの場合(上述した第2の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図4に示すようになっており、ホール素子H1においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の出力端子−に接続されている。また、ホール素子H1の出力端子+は、スイッチング回路20−1を介して、接地されている。また、ホール素子H1の第1の入力端子から信号H1+が出力され、ホール素子H1の第2の入力端子から信号H1−が出力される。これらの信号は、スイッチング回路20−1を介して、図2を用いて説明したように、合成増幅回路81の入力端子に入力される。ホール素子H2の接続も、ホール素子H1の接続と同様である。   On the other hand, when the signal input to the S terminal is at the L level (in the second connection state described above), the connection of the Hall element is as shown in FIG. 4, and the constant current is applied to the Hall element H1. The output terminal of the drive circuit 101 is connected to the output terminal − of the Hall element H1 through the switching circuit 20-1. The output terminal + of the hall element H1 is grounded through the switching circuit 20-1. Further, the signal H1 + is output from the first input terminal of the Hall element H1, and the signal H1- is output from the second input terminal of the Hall element H1. These signals are input to the input terminal of the synthesis amplifier circuit 81 through the switching circuit 20-1 as described with reference to FIG. The connection of the Hall element H2 is the same as the connection of the Hall element H1.

この図3と図4とに示すように、スイッチング回路20−1と20−2との接続状態は、S端子に入力される電圧レベルがHレベルとLレベルとでは、すなわち、第1の接続状態の場合と第2の接続状態の場合とでは、逆になる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the connection state between the switching circuits 20-1 and 20-2 is that the voltage level input to the S terminal is H level and L level, that is, the first connection The case of the state and the case of the second connection state are reversed.

以降においては、図3に示すような第1の接続状態の場合において加減算増幅回路713の出力端子から出力されるAチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧V1Aとし、図4に示すような第2の接続状態の場合において加減算増幅回路713の出力端子から出力されるAチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧V2Aとして、説明する。同様に、上述した図3に示すような第1の接続状態の場合において加減算増幅回路723の出力端子から出力されるBチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧V1Bとし、図4に示すような第2の接続状態の場合において加減算増幅回路723の出力端子から出力されるBチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧V2Bとして、説明する。また、電圧V1Aまたは電圧V1Bを電圧V1とし、電圧V2Aまたは電圧V2Bを電圧V2として説明する。   In the following, in the case of the first connection state as shown in FIG. 3, the voltage value of the approximate sine wave output signal of the A channel output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is the voltage V1A, as shown in FIG. In the case of the second connection state, the voltage value of the approximate sine wave output signal of the A channel output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 will be described as the voltage V2A. Similarly, in the case of the first connection state as shown in FIG. 3 described above, the voltage value of the approximate sine wave output signal of the B channel output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 723 is set to the voltage V1B, as shown in FIG. In the case of such a second connection state, the voltage value of the B channel approximate sine wave output signal output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 723 will be described as the voltage V2B. In the following description, the voltage V1A or the voltage V1B is the voltage V1, and the voltage V2A or the voltage V2B is the voltage V2.

次に、ホール素子のオフセットをキャンセルする方法について説明する。ホール素子の等価回路を、図5に示すブリッジ回路に示す。この等価回路において、入力端子の電圧を電圧Vi(+)および電圧Vi(−)とし、出力端子の電圧を電圧Vo(+)および電圧Vo(−)とする。ここで磁場がゼロの場合、図5で出力端子に発生する電圧Vuと、図5の場合に対して図6のように入出端子と出力端子とを入れ換えた場合の出力端子に発生する電圧Vu’との和を計算すると、ほぼゼロになる。   Next, a method for canceling the offset of the Hall element will be described. An equivalent circuit of the Hall element is shown in the bridge circuit shown in FIG. In this equivalent circuit, the voltage at the input terminal is defined as voltage Vi (+) and voltage Vi (−), and the voltage at the output terminal is defined as voltage Vo (+) and voltage Vo (−). Here, when the magnetic field is zero, the voltage Vu generated at the output terminal in FIG. 5 and the voltage Vu generated at the output terminal when the input / output terminal and the output terminal are switched as shown in FIG. When calculating the sum with ', it is almost zero.

上述した図5と図6との説明に用いた電圧Vuと電圧Vu’とは、上述した電圧V1とV2とに相当する。磁場の変化による変化分を「磁気強度比例分」とし、オフセットによる変化分を「X(オフセット分)」とすると、電圧V1と電圧V2とは、次の式1と式2とのようになる。   The voltage Vu and the voltage Vu ′ used in the description of FIGS. 5 and 6 correspond to the voltages V1 and V2 described above. When the change due to the change of the magnetic field is “proportional to magnetic intensity” and the change due to the offset is “X (offset)”, the voltages V1 and V2 are expressed by the following equations 1 and 2. .

V1=(磁気強度比例分)+X(オフセット分) ・・・ (式1)   V1 = (Magnetic proportionality) + X (Offset) (Equation 1)

V2=(磁気強度比例分)−X(オフセット分) ・・・ (式2)   V2 = (proportional to magnetic intensity) −X (offset) (Formula 2)

上記に図5及び図6を用いて説明したように、電圧V1と電圧V2との平均をとると、「X(オフセット分)」がキャンセルされる(次の式3参照)。   As described above with reference to FIGS. 5 and 6, when the average of the voltage V <b> 1 and the voltage V <b> 2 is taken, “X (offset)” is canceled (see the following Expression 3).

(V1+V2)/2=(磁気強度比例分)・・・ (式3)   (V1 + V2) / 2 = (proportional to magnetic intensity) (Equation 3)

従って、たとえば、ホール素子の入力端子と出力端子とを入れ換えて測定した測定値の平均、すなわち電圧V1と電圧V2との平均を、ホール素子からの出力として用いる。これにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、ホール素子を用いて磁場を測定することができる。すなわちホール素子を用いて、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子106の回転角度を検出することができる。   Therefore, for example, the average of the measured values obtained by switching the input terminal and the output terminal of the Hall element, that is, the average of the voltage V1 and the voltage V2, is used as the output from the Hall element. Thereby, the offset of the Hall element can be canceled and the magnetic field can be measured using the Hall element. That is, using the Hall element, the offset of the Hall element can be canceled and the rotation angle of the rotor 106 can be detected.

上述したホール素子のオフセットキャンセルについては、磁場が変化していない、すなわち、回転子106が回転していない場合について説明した。しかし、回転子106が回転する場合であっても、スイッチング回路20−1〜20−4が切り替えられる期間において、回転子106がほぼ回転していないとみなせる場合は、磁場の変化がほぼ無いために、磁場が変化していない場合と同様に、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる。   The offset cancellation of the Hall element described above has been described for the case where the magnetic field has not changed, that is, the rotor 106 has not rotated. However, even when the rotor 106 rotates, if the rotor 106 can be regarded as substantially not rotating during the period in which the switching circuits 20-1 to 20-4 are switched, there is almost no change in the magnetic field. In addition, the offset of the Hall element can be canceled as in the case where the magnetic field has not changed.

次に、図7を用いて、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路81または82から出力される信号の一例について説明する。以降においては、ホール素子の入力端子と出力端子との入れ換えを、スイッチングと称して説明する。ここでは、スイッチングを、予め定められた期間T1毎に行うものとして説明する。   Next, an example of a signal output from the synthetic amplifier circuit 81 or 82 when the input terminal and the output terminal of the Hall element are periodically exchanged will be described with reference to FIG. In the following, switching between the input terminal and the output terminal of the Hall element will be referred to as switching. Here, description will be made assuming that switching is performed every predetermined period T1.

期間T1の間隔のスイッチングに応じて、合成増幅回路81または82から出力される出力電圧は、電圧V1と電圧V2とを交互に期間T1で繰り返す。なお、期間T1の間隔でスイッチングされた場合、合成増幅回路81または82から出力される信号は、スイッチングにより生じるノイズを伴って出力される。しかし、このスイッチングにより生じるノイズは、スイッチしてから所定の期間(たとえば数10ns程度)が経過した後には、無くなる。そのために、スイッチングした後、スイッチングによりノイズが生じる期間よりも長い予め定められている時間T2後のデータを、合成増幅回路81または82からの出力として測定する。その後、スイッチングして新しいデータが確定したら、その値を新データとして測定する。   In response to switching at intervals of the period T1, the output voltage output from the composite amplifier circuit 81 or 82 alternately repeats the voltage V1 and the voltage V2 in the period T1. Note that when switching is performed at intervals of the period T1, the signal output from the synthesis amplifier circuit 81 or 82 is output with noise caused by switching. However, the noise generated by this switching disappears after a predetermined period (for example, about several tens of ns) has elapsed since switching. Therefore, after switching, data after a predetermined time T2 longer than a period in which noise is generated by switching is measured as an output from the synthesis amplifier circuit 81 or 82. Thereafter, when new data is determined by switching, the value is measured as new data.

このようにして、電圧V1とV2とを、交互に測定することができる。更に、測定した電圧と直近に測定した電圧、すなわち、直近の電圧V1とV2との平均をとることにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子106の回転角度を検出することができる。   In this way, the voltages V1 and V2 can be measured alternately. Further, by taking the average of the measured voltage and the latest measured voltage, that is, the latest voltages V1 and V2, the offset of the Hall element can be canceled and the rotation angle of the rotor 106 can be detected.

上述した期間T1は、このようにして定められる時間T2よりも長い時間であればいい。よって、期間T1は、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができる。なお、上述したように、電圧V1と電圧V2との測定は、回転子106が回転していないとみなせる程、短い時間のうちに行われることが望ましい。そのため、電圧V1と電圧V2との測定時間間隔に対応する期間T1を、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができることは好適である。   The period T1 described above may be longer than the time T2 determined in this way. Therefore, the period T1 can be shortened to a period during which noise due to switching occurs. As described above, it is desirable that the measurement of the voltage V1 and the voltage V2 be performed in such a short time that the rotor 106 can be regarded as not rotating. Therefore, it is preferable that the period T1 corresponding to the measurement time interval between the voltage V1 and the voltage V2 can be shortened to a period during which noise due to switching occurs.

なお、時間T2は、スイッチングにより生じるノイズが消える時間まで短くすることができる。スイッチングにより生じるノイズが消えるまで時間は、上記に図1から図5に示した抵抗の値などに基づいて、シミュレーションや実験により、予め定めることができる。そのため、抵抗の値などに基づいて時間T2を短時間になるようにし、この短時間になるように予め設定された時間T2に基づいて、期間T1を定めることも可能である。   The time T2 can be shortened to a time until noise generated by switching disappears. The time until the noise caused by switching disappears can be determined in advance by simulation or experiment based on the resistance values shown in FIGS. Therefore, the time T2 can be shortened based on the resistance value and the like, and the period T1 can be determined based on the time T2 set in advance so as to be short.

次に、図8に、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路81または82から出力される信号の電圧値(符号V1と符号V2とを参照)と、その平均の電圧値(符号(V1+V2)/2を参照)とを示す。環境温度が変化する場合、環境温度の変化にともないオフセットが変動するため、電圧V1と電圧V2とは図8に示すように変動する。しかしなら、期間T1のスイッチングに応じて出力される電圧V1と電圧V2との平均(V1+V2)/2は、上記に説明したように、オフセットがキャンセルされる。そのために、環境温度が変化しても、平均(V1+V2)/2は一定の電圧値となる。   Next, FIG. 8 shows the voltage value of the signal output from the synthesis amplifier circuit 81 or 82 when the environmental temperature is changed (see reference signs V1 and V2) and the average voltage value (reference sign (V1 + V2). ) / 2). When the environmental temperature changes, the offset fluctuates as the environmental temperature changes, so that the voltage V1 and the voltage V2 fluctuate as shown in FIG. However, the offset of the average (V1 + V2) / 2 of the voltage V1 and the voltage V2 output according to the switching in the period T1 is canceled as described above. Therefore, even if the environmental temperature changes, the average (V1 + V2) / 2 becomes a constant voltage value.

次に、図9を用いて、上記に説明したように、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えて、ホール素子のオフセットをキャンセルするようにした場合の一例としてのエンコーダ装置の構成について説明する。   Next, as described above with reference to FIG. 9, an encoder apparatus as an example in the case where the offset of the Hall element is canceled by periodically exchanging the input terminal and the output terminal of the Hall element. The configuration will be described.

このエンコーダ装置は、磁気式回転角度検出装置100と演算回路200とを備えている。磁気式回転角度検出装置100は、上記に説明した磁気式回転角度検出装置100と同様の構成を有している。磁気式回転角度検出装置100は、ホール素子をスイッチングしつつ、AチャネルとBチャネルとの近似正弦波出力信号を出力する。演算回路200は、磁気式回転角度検出装置100が有するホール素子のスイッチングを制御するとともに、磁気式回転角度検出装置100から出力される信号から、上述したように平均(V1+V2)/2を、AチャネルとBチャネル毎に算出する。また、演算回路200は、AチャネルとBチャネル毎に算出した平均(V1+V2)/2に基づいて、回転子106の回転角度を算出する。   This encoder device includes a magnetic rotation angle detection device 100 and an arithmetic circuit 200. The magnetic rotation angle detection device 100 has the same configuration as the magnetic rotation angle detection device 100 described above. The magnetic rotation angle detection device 100 outputs approximate sine wave output signals of the A channel and the B channel while switching the Hall element. The arithmetic circuit 200 controls the switching of the Hall element included in the magnetic rotation angle detection device 100 and calculates the average (V1 + V2) / 2 from the signal output from the magnetic rotation angle detection device 100 as described above. Calculated for each channel and B channel. The arithmetic circuit 200 calculates the rotation angle of the rotor 106 based on the average (V1 + V2) / 2 calculated for each of the A channel and the B channel.

演算回路200は、ADコンバータ201(変換回路)と演算制御部202(回転角度検出回路)とを有している。演算制御部202は、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)、専用の論理回路のうちのいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。   The arithmetic circuit 200 includes an AD converter 201 (conversion circuit) and an arithmetic control unit 202 (rotation angle detection circuit). The arithmetic control unit 202 may be any one of a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), a dedicated logic circuit, or a combination thereof.

この演算制御部202は、上述した期間T1のタイミングを示すクロック信号(図9の符号T1参照)を、磁気式回転角度検出装置100に、期間T1で周期的に送信する。以降、この信号を、T1信号と称して説明する。このT1信号は、磁気式回転角度検出装置100が有するスイッチング回路制御部112のT端子に入力される。   The arithmetic control unit 202 periodically transmits a clock signal (see reference numeral T1 in FIG. 9) indicating the timing of the above-described period T1 to the magnetic rotation angle detection device 100 in the period T1. Hereinafter, this signal will be described as a T1 signal. The T1 signal is input to the T terminal of the switching circuit control unit 112 included in the magnetic rotation angle detection device 100.

また、演算制御部202は、ADコンバータ201に、T1信号と同一周波数で、位相がT1信号と半分ずれた信号を、期間T1で周期的に出力する。この信号が、上述した時間T2を示す信号に相当し、以降、T2信号として説明する。ここでは、T2信号を、T1信号と位相が半分ずれた信号としているが、この位相のずれは、上述したように、スイッチングにより生じるノイズが消えるまでの時間よりも長い時間に対応する位相であってもよい。   In addition, the arithmetic control unit 202 periodically outputs to the AD converter 201 a signal having the same frequency as the T1 signal and having a phase shifted by half from the T1 signal in the period T1. This signal corresponds to the signal indicating the time T2 described above, and will be described as a T2 signal hereinafter. Here, the T2 signal is a signal whose phase is half shifted from the T1 signal. However, as described above, this phase shift is a phase corresponding to a time longer than the time until the noise caused by switching disappears. May be.

磁気式回転角度検出装置100のスイッチング回路制御部112は、T端子に入力されるT1信号に基づいて、HレベルとLレベルとの電圧となる信号を、期間T1で交互に出力端子から出力する。これにより、スイッチング回路20−1と20−2とがホール素子のスイッチングを制御し、磁気式回転角度検出装置100の合成増幅回路81または82からは、図7に示したようなアナログ信号がそれぞれ出力される。   Based on the T1 signal input to the T terminal, the switching circuit control unit 112 of the magnetic rotation angle detection device 100 alternately outputs a signal having a voltage of H level and L level from the output terminal in the period T1. . As a result, the switching circuits 20-1 and 20-2 control the switching of the Hall elements, and the analog amplification circuit 81 or 82 of the magnetic rotation angle detection device 100 receives analog signals as shown in FIG. Is output.

なお、図2から図8の説明においては、合成増幅回路81および82の抵抗R12とR14はそれぞれ接地されているとして説明したが、図9に示すように、合成増幅回路81および82の抵抗R12とR14はそれぞれ基準電位REFに共通に接続されていてもよい。この合成増幅回路81および82の基準電位REFは、演算回路200のADコンバータ201に入力される。   2 to 8, the resistors R12 and R14 of the combined amplifier circuits 81 and 82 are described as being grounded. However, as shown in FIG. 9, the resistors R12 of the combined amplifier circuits 81 and 82 are connected. And R14 may be commonly connected to the reference potential REF. The reference potential REF of the composite amplifier circuits 81 and 82 is input to the AD converter 201 of the arithmetic circuit 200.

ADコンバータ201は、演算制御部202から入力されるT2信号に応じて、磁気式回転角度検出装置100の合成増幅回路81または82から出力されるアナログ信号を、合成増幅回路81と82に対応するチャネル毎にデジタル信号に変換して、演算制御部202に出力する。また、ADコンバータ201は、演算制御部202から入力されるT2信号に応じて、合成増幅回路81および82の基準電位REFを、デジタル信号に変換して、演算制御部202に出力する。   The AD converter 201 corresponds to an analog signal output from the combined amplifier circuit 81 or 82 of the magnetic rotation angle detection device 100 in accordance with the T2 signal input from the arithmetic control unit 202, to the combined amplifier circuits 81 and 82. Each channel is converted into a digital signal and output to the arithmetic control unit 202. Further, the AD converter 201 converts the reference potential REF of the synthesis amplifier circuits 81 and 82 into a digital signal according to the T2 signal input from the arithmetic control unit 202 and outputs the digital signal to the arithmetic control unit 202.

演算制御部202は、ADコンバータ201から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、期間T1ごとに読み取り、チャネル毎に、今回読み取った値と直前に読み取った値との平均をとる。また、演算制御部202は、チャネル毎の平均に基づいて、たとえば内挿処理により、回転子106の回転角度を算出する。   The arithmetic control unit 202 reads the analog signal for each channel converted into the digital signal output from the AD converter 201 for each period T1, and for each channel, calculates the average of the value read this time and the value read immediately before. Take. In addition, the arithmetic control unit 202 calculates the rotation angle of the rotor 106 by, for example, interpolation processing based on the average for each channel.

また、演算制御部202は、ADコンバータ201から出力されるデジタル信号に変換された基準電位REFを期間T1ごとに読み取る。このデジタル信号に変換された基準電位REFに基づいて、演算制御部202は、ADコンバータ201から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、基準電位REFの変動を除去するようにして、補正してもよい。たとえば、演算制御部202は、ADコンバータ201から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号のそれぞれから、デジタル信号に変換された基準電位REFを減算して、デジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号とする。   Further, the arithmetic control unit 202 reads the reference potential REF converted into a digital signal output from the AD converter 201 for each period T1. Based on the reference potential REF converted into the digital signal, the arithmetic control unit 202 removes the fluctuation of the reference potential REF from the analog signal for each channel converted into the digital signal output from the AD converter 201. It may be corrected. For example, the arithmetic control unit 202 subtracts the reference potential REF converted into a digital signal from each analog signal converted into a digital signal output from the AD converter 201 and converted into a digital signal. The analog signal for each channel.

図9を用いて説明したエンコーダ装置は、スイッチング回路20を用いることによりホール素子からの出力をオフセットに依存しないようにして読み出せるために、環境温度に依存することなく、回転子106の回転角度を検出する精度の安定度の向上が図れる。   Since the encoder device described with reference to FIG. 9 can read the output from the Hall element without depending on the offset by using the switching circuit 20, the rotation angle of the rotor 106 does not depend on the environmental temperature. It is possible to improve the stability of the accuracy of detecting.

次に、図10を用いて、図9を用いて説明したADコンバータ201が、演算制御部202から入力されるT2信号に応じて、磁気式回転角度検出装置100の合成増幅回路81と82から出力されるアナログ信号(A相とB相に対応)、および、基準電位REFのそれぞれを、デジタル信号に変換するタイミングについて説明する。   Next, referring to FIG. 10, the AD converter 201 described with reference to FIG. 9 receives the T2 signal input from the arithmetic control unit 202 from the combination amplification circuits 81 and 82 of the magnetic rotation angle detection device 100. The timing for converting each of the output analog signal (corresponding to the A phase and the B phase) and the reference potential REF into a digital signal will be described.

ここでは、制御信号が、時刻t1で立上り、時刻t11で立下り、時刻t21で立上る場合について説明する。また、A相、B相、および、基準電位REFを、順に変換するとともに、制御信号の立上りから立下り、または、立下りから立上りの期間において、それぞれ、3回変換して平均をとる場合について説明する。   Here, a case where the control signal rises at time t1, falls at time t11, and rises at time t21 will be described. In addition, the A phase, the B phase, and the reference potential REF are sequentially converted, and the average is obtained by converting the control signal three times in the period from the rising edge to the falling edge or from the falling edge to the rising edge. explain.

制御信号に従って、スイッチング回路20−1と20−2との接続状態を変更するが、図10に示すように、スイッチング回路20−1と20−2との接続状態を変更するタイミングでは、アナログ信号であるA相、B相、および、基準電位REFに、ノイズが発生する可能性がある。   According to the control signal, the connection state between the switching circuits 20-1 and 20-2 is changed. As shown in FIG. 10, at the timing when the connection state between the switching circuits 20-1 and 20-2 is changed, an analog signal is changed. Noise may occur in the A phase, the B phase, and the reference potential REF.

そこで、ADコンバータ201は、スイッチング回路20−1と20−2との接続状態が変更された後、信号が安定した時点で、予め定められた第1の連続するタイミングでA相を3回、予め定められた第2の連続するタイミングでB相を3回、予め定められた第3の連続するタイミングで基準電位REF3回のデータを取得する。図10に示すように、時刻t1で制御信号が立ち上がった後、ADコンバータ201は、時刻t2とt3とt4とのタイミングで、A相を3回取得する。続く時刻t5とt6とt7とのタイミングで、B相を3回取得する。続く時刻t8とt9とt10とのタイミングで、基準電位REFを3回取得する。このように3回取得しているのは、3回取得した値を、演算制御部202で平均化するためである。   Therefore, after the connection state between the switching circuits 20-1 and 20-2 is changed, the AD converter 201 performs the A phase three times at a predetermined first continuous timing when the signal becomes stable. Data is acquired for the B phase three times at a predetermined second consecutive timing and for the reference potential REF three times at a predetermined third consecutive timing. As shown in FIG. 10, after the control signal rises at time t1, the AD converter 201 acquires the A phase three times at times t2, t3, and t4. At the subsequent timings t5, t6, and t7, the B phase is acquired three times. At the subsequent timings t8, t9, and t10, the reference potential REF is acquired three times. The reason for acquiring three times in this way is that the arithmetic control unit 202 averages the values acquired three times.

たとえば、上記時刻の間隔が1ms毎であるとし、制御信号の立下りを基準とすると、最初のA相は1msから3回、B相は2msから3回、基準電位REFは3msから3回取得される。そして続く制御信号の立下りは4msとなり、基準信号REFは5msから3回、B相は6msから3回、A相は7msから3回取得される。   For example, assuming that the time interval is every 1 ms and the falling edge of the control signal is a reference, the first A phase is acquired from 1 ms to 3 times, the B phase is acquired from 2 ms to 3 times, and the reference potential REF is acquired from 3 ms to 3 times. Is done. Then, the trailing edge of the control signal is 4 ms, the reference signal REF is acquired from 5 ms to 3 times, the B phase is acquired from 6 ms to 3 times, and the A phase is acquired from 7 ms to 3 times.

なお、制御信号の立上がりでは、A相、B相、基準信号REFの順に取得し、制御信号の立下りでは、制御信号の立上がりとは逆に、基準信号REFB相、A相の順に取得している。これは、制御信号の立下りを基準として、制御信号の立下と立下りとの1周期において各信号の1回目を取得するタイミングについては、A相(1+7)/2=4ms、B相(2+6)/2=4ms、基準信号REF(3+5)/2=4msとなり、計算上すべて4msになる。このようにして取得するのは、取得する位置を計算するのに用いる信号に時間差があると、検出する位置が、正確な位置とならないからである。なお、ここでは、この10msの間には速度変化がないものとして説明している。   At the rising edge of the control signal, the A phase, the B phase, and the reference signal REF are acquired in this order. At the falling edge of the control signal, the reference signal REFB phase and the A phase are acquired in the reverse order. Yes. This is based on the falling edge of the control signal, and the timing for acquiring the first time of each signal in one cycle of the falling edge and the falling edge of the control signal is A phase (1 + 7) / 2 = 4 ms, B phase ( 2 + 6) / 2 = 4 ms and the reference signal REF (3 + 5) / 2 = 4 ms, and all are 4 ms in calculation. The reason for acquiring in this way is that if there is a time difference in the signals used to calculate the position to be acquired, the position to be detected will not be an accurate position. Here, it is assumed that there is no speed change during this 10 ms.

なお、A相とB相と基準信号REFとの間に時間差があるのはADコンバータの仕様によるものであり、本実施形態では3入力1chのADコンバータを用いた場合を想定している。位置を計算するには、A相を取得するタイミングと、B相を取得するタイミングとに時間差があると、回転軸の回転時には誤差が生じる可能性がある。計算上の同時性を保つために、図10に示すとともに、上記に説明したように、制御信号の立上がりを基準として、制御信号の立下りと制御信号の立上がりとにおいて、各相の信号を逆の順序で取得して、各相の値を平均する(この場合、各信号6回分の平均)。その結果、A相、B相、基準信号REFの平均から求めた値は、時刻位置として、それぞれ、制御信号の立下り(時刻t11)のタイミングで取得した値に相当することになる。   Note that the time difference between the A phase, the B phase, and the reference signal REF is due to the specifications of the AD converter, and in this embodiment, a case where a 3-input 1-ch AD converter is used is assumed. In calculating the position, if there is a time difference between the timing for acquiring the A phase and the timing for acquiring the B phase, an error may occur when the rotating shaft rotates. In order to maintain the simultaneity in calculation, as shown in FIG. 10 and as described above, the signal of each phase is reversed at the falling edge of the control signal and the rising edge of the control signal with reference to the rising edge of the control signal. In this order, and average the values of each phase (in this case, the average of 6 times of each signal). As a result, the values obtained from the average of the A phase, the B phase, and the reference signal REF correspond to the values acquired at the timing of the fall of the control signal (time t11) as the time positions.

なお、ADコンバータ201が、3chを並列に取得できる3入力3chのADコンバータであれば、図10を用いて説明した処理は不要である。   If the AD converter 201 is a 3-input 3-channel AD converter capable of acquiring 3 channels in parallel, the processing described with reference to FIG. 10 is unnecessary.

次に、図11を用いて、図1を用いて説明したエンコーダ装置の構成、特に、第2の信号処理回路5と第1の信号処理回路6との構成について説明する。同図において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, the configuration of the encoder device described with reference to FIG. 1, particularly the configuration of the second signal processing circuit 5 and the first signal processing circuit 6, will be described with reference to FIG. 11. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

<第2の信号処理回路5と第1の信号処理回路6との構成>
第2の信号処理回路5は第2の位置データ検出回路50を有している。この第2の位置データ検出回路50は、第2の内挿回路51と、第2の位置検出回路52と、送信信号生成出力部53と、伝達比情報記憶部56と、第1の分解能記憶部57と、第2の分解能記憶部58と、を有する。一方、第1の信号処理回路6は、第1の位置データ検出回路61と、第2の位置データ補正回路62と、位置データ合成回路63と、回転数量記憶部64と、外部通信回路65と、伝達比情報記憶部66と、第1の分解能記憶部67と、第2の分解能記憶部68と、を有している。
<Configuration of Second Signal Processing Circuit 5 and First Signal Processing Circuit 6>
The second signal processing circuit 5 has a second position data detection circuit 50. The second position data detection circuit 50 includes a second interpolation circuit 51, a second position detection circuit 52, a transmission signal generation output unit 53, a transmission ratio information storage unit 56, and a first resolution storage. Part 57 and a second resolution storage part 58. On the other hand, the first signal processing circuit 6 includes a first position data detection circuit 61, a second position data correction circuit 62, a position data synthesis circuit 63, a rotation quantity storage unit 64, and an external communication circuit 65. , A transmission ratio information storage unit 66, a first resolution storage unit 67, and a second resolution storage unit 68.

なお、図1を用いて説明したように、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とはA相とB相との2相擬似正弦波を、図9の磁気式回転角度検出装置100のように出力する。そして、第1の信号処理回路6が有する第1の位置データ検出回路61、または、第2の信号処理回路5が有する第2の位置データ検出回路50(第2の内挿回路51)は、図9の演算回路200に相当する構成を有している。   As described with reference to FIG. 1, the first encoder 3 and the second encoder 4 generate a two-phase pseudo sine wave of the A phase and the B phase of the magnetic rotation angle detection device 100 of FIG. Output as follows. Then, the first position data detection circuit 61 included in the first signal processing circuit 6 or the second position data detection circuit 50 (second interpolation circuit 51) included in the second signal processing circuit 5 is: It has a configuration corresponding to the arithmetic circuit 200 of FIG.

<第2の信号処理回路5の各構成>
図11の説明に戻り、まず、第2の信号処理回路5が有する第2の位置データ検出回路50の各構成について説明する。伝達比情報記憶部56には、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とを連結する予め定められている動力伝達装置2の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第1の分解能記憶部57には、第1の位置データ検出回路61の分解能が第1の分解能として予め記憶されている。第2の分解能記憶部58には、第2の位置データ検出回路50の分解能が第2の分解能として予め記憶されている。
<Each configuration of the second signal processing circuit 5>
Returning to the description of FIG. 11, first, each configuration of the second position data detection circuit 50 included in the second signal processing circuit 5 will be described. In the transmission ratio information storage unit 56, information indicating a predetermined transmission ratio value of the power transmission device 2 connecting the first encoder 3 and the second encoder 4 is stored in advance as transmission ratio information. ing. In the first resolution storage unit 57, the resolution of the first position data detection circuit 61 is stored in advance as the first resolution. In the second resolution storage unit 58, the resolution of the second position data detection circuit 50 is stored in advance as the second resolution.

第2の内挿回路51は、第2のエンコーダ4から入力された第2の検出信号を内挿処理して第2の位置データを検出する。第2の位置検出回路52は、第2の内挿回路51が検出した第2の位置データと伝達比情報記憶部56から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第2の分解能記憶部58から読み出した第2の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第1の分解能記憶部57から読み出した第1の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第1のエンコーダ3により正確に検出される第1の位置データを、第2のエンコーダ4が検出した第2の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。   The second interpolation circuit 51 detects the second position data by interpolating the second detection signal input from the second encoder 4. The second position detection circuit 52 uses a value obtained by multiplying the second position data detected by the second interpolation circuit 51 and the transmission ratio information read from the transmission ratio information storage unit 56, as a second resolution storage unit. The value of the integer part of the value divided by the second resolution value read from 58 is calculated as the rotation quantity, and the first value read from the first resolution storage unit 57 to the value of the decimal part of this divided value is calculated. A value obtained by multiplying the resolution value is calculated as an estimated value. The estimated value is position data that is calculated and estimated based on the second detection signal detected by the second encoder 4 from the first position data that is accurately detected by the first encoder 3.

たとえば、第2の位置検出回路52は回転数量mと推定値sとを次の式により算出する。   For example, the second position detection circuit 52 calculates the rotation quantity m and the estimated value s by the following formula.

m=INT(n(P2/R2)) ・・・ (式4)   m = INT (n (P2 / R2)) (Formula 4)

s=R1×(n(P2/R2)−m) ・・・ (式5)   s = R1 × (n (P2 / R2) −m) (Formula 5)

上記の式4と式5とにおいて、P2は第2の内挿回路51が検出した第2の位置データであり、R1は第1の分解能記憶部57に記憶されている第1の分解能であり、R2は第2の分解能記憶部58に記憶されている第2の分解能であり、nは伝達比情報記憶部56から読み出した伝達比情報である。なお、INTは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。   In the above equations 4 and 5, P2 is the second position data detected by the second interpolation circuit 51, and R1 is the first resolution stored in the first resolution storage unit 57. , R2 is the second resolution stored in the second resolution storage unit 58, and n is the transmission ratio information read from the transmission ratio information storage unit 56. Note that INT is an operator that cuts off the decimal part and extracts only the integer part.

このように、この第2の位置データ検出回路50は、第2の内挿回路51と第2の位置検出回路52とにより、第2のエンコーダ4が検出した第2の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部56から読み出した伝達比情報とに基づいて、第1のエンコーダ3の回転数量を算出するとともに第1の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。   As described above, the second position data detection circuit 50 performs the interpolation process on the second detection signal detected by the second encoder 4 by the second interpolation circuit 51 and the second position detection circuit 52. Based on the obtained value and the transmission ratio information read from the transmission ratio information storage unit 56, the rotation quantity of the first encoder 3 is calculated and the position data corresponding to the first position data is calculated as an estimated value.

送信信号生成出力部53は、第2の位置検出回路52が算出した推定値に基づいて、入力軸10の回転数量の値を示す送信信号を生成して第2の位置データ補正回路62に出力する。この送信信号生成出力部53は、送信信号を、たとえば、互いに位相が90度異なる第1の矩形波信号である多回転A信号と第2の矩形波信号である多回転B信号である2相信号として生成して出力する(図12参照)。なお、この2相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる2相矩形波信号であることが望ましい。   The transmission signal generation output unit 53 generates a transmission signal indicating the rotation quantity value of the input shaft 10 based on the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 and outputs the transmission signal to the second position data correction circuit 62. To do. The transmission signal generation output unit 53, for example, converts the transmission signal into a two-phase signal that is a multi-rotation A signal that is a first rectangular wave signal having a phase difference of 90 degrees and a multi-rotation B signal that is a second rectangular wave signal. It produces | generates and outputs as a signal (refer FIG. 12). Note that the two-phase signal is preferably a two-phase rectangular wave signal having a waveform of a rectangular wave in order to have resistance against external noise and the like.

この図12においては、入力軸が1回転することに応じて、すなわち、第1の位置データの値が0から131071をとることに応じて、多回転A信号と多回転B信号とが、HとL、HとH、LとH、および、LとL、という信号パターンに変化する。ここで、HとLとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。そして、入力軸が1回転する毎に、多回転A信号と多回転B信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。   In FIG. 12, in response to one rotation of the input shaft, that is, in response to the value of the first position data ranging from 0 to 131071, the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal are expressed as H And L, H and H, L and H, and L and L. Here, H and L are, for example, a high level and a low level that are predetermined by the electric signal potential. Each time the input shaft makes one revolution, the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal repeat the above signal pattern.

この送信信号生成出力部53が生成する多回転A信号と多回転B信号とは、入力軸の1回転において、伝達比nと第2の位置データ検出回路50の分解能R2とにより、次の関係となる。   The multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal generated by the transmission signal generation output unit 53 have the following relationship depending on the transmission ratio n and the resolution R2 of the second position data detection circuit 50 in one rotation of the input shaft. It becomes.

多回転A信号は、R2/4nの剰余が0から2nの期間はH、それ以外はLとなる。一方、多回転B信号は、R2/4nの剰余がnから3nの期間はH、それ以外はLとなる。   The multi-rotation A signal is H when the remainder of R2 / 4n is 0 to 2n, and L otherwise. On the other hand, the multi-rotation B signal is H when the remainder of R2 / 4n is n to 3n, and is L otherwise.

送信信号生成出力部53は、たとえば、次のようにして、上述した多回転A信号と多回転B信号とを生成する。送信信号生成出力部53は、第2の位置検出回路52の算出した推定値に、第2の位置データ検出回路50の分解能R2を乗じた値に対して、4nで除算した値が、0から2nであれば、多回転A信号をHとして出力し、それ以外であれば、多回転A信号をLとして出力する。また、送信信号生成出力部53は、第2の位置検出回路52の算出した推定値に、第2の位置データ検出回路50の分解能R2を乗じた値に対して、4nで除算した値が、1nから3nであれば、多回転B信号をHとして出力し、それ以外であれば、多回転B信号をLとして出力する。   The transmission signal generation output unit 53 generates the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal described above, for example, as follows. The transmission signal generation / output unit 53 calculates a value obtained by dividing the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 by the resolution R2 of the second position data detection circuit 50 by 4n from 0. If 2n, the multi-rotation A signal is output as H, and otherwise, the multi-rotation A signal is output as L. Further, the transmission signal generation output unit 53 has a value obtained by dividing the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 by the resolution R2 of the second position data detection circuit 50 by 4n, If 1n to 3n, the multi-rotation B signal is output as H; otherwise, the multi-rotation B signal is output as L.

<第1の信号処理回路6の各構成>
次に、第1の信号処理回路6の各構成について説明する。伝達比情報記憶部66には、伝達比情報記憶部56と同様に、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とを連結する予め定められている動力伝達装置2の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第1の分解能記憶部67には、第1の分解能記憶部57と同様に、第1の位置データ検出回路61の分解能が第1の分解能として予め記憶されている。第2の分解能記憶部68には、第2の分解能記憶部58と同様に、第2の位置データ検出回路50の分解能が第2の分解能として予め記憶されている。
<Each configuration of the first signal processing circuit 6>
Next, each configuration of the first signal processing circuit 6 will be described. Similar to the transmission ratio information storage unit 56, the transmission ratio information storage unit 66 indicates a predetermined transmission ratio value of the power transmission device 2 that connects the first encoder 3 and the second encoder 4. Information is stored in advance as transmission ratio information. Similar to the first resolution storage unit 57, the first resolution storage unit 67 stores in advance the resolution of the first position data detection circuit 61 as the first resolution. Similar to the second resolution storage unit 58, the second resolution storage unit 68 stores in advance the resolution of the second position data detection circuit 50 as the second resolution.

第1の位置データ検出回路61は、第1のエンコーダ3から入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理(内挿処理)により、入力軸10の角度位置を示す第1の位置データを検出する。   The first position data detection circuit 61 performs an angle of the input shaft 10 by a predetermined first signal process (interpolation process) based on the first detection signal input from the first encoder 3. First position data indicating a position is detected.

第2の位置データ補正回路62は、第2の位置データ検出回路50が検出した第2の位置データを、この第2の位置データと第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。   The second position data correction circuit 62 converts the second position data detected by the second position data detection circuit 50 into the first position detected by the second position data and the first position data detection circuit 61. Correction is performed by a predetermined correction process based on the data.

位置データ合成回路63は、第2の位置データ補正回路62が補正した第1のエンコーダ3の回転数量の値と、第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する(位置データ合成工程)。なお、この位置データ合成回路63は、第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データと、第2の位置データ検出回路50が検出した第2の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部66から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。   The position data synthesis circuit 63 converts the rotation quantity value of the first encoder 3 corrected by the second position data correction circuit 62 and the first position data value detected by the first position data detection circuit 61. Based on this, combined position data is generated (position data combining step). The position data combining circuit 63 combines the first position data detected by the first position data detecting circuit 61 and the second position data detected by the second position data detecting circuit 50. The synthesized position data is synthesized based on the transmission ratio information read from the transmission ratio information storage unit 66.

また、この位置データ合成回路63は、詳細には、第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データと、第2の位置データ検出回路50が検出した第2の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部66から読み出した伝達比情報、第1の分解能記憶部67から読み出した第1の分解能、および、第2の分解能記憶部68から読み出した第2の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。   Further, the position data synthesis circuit 63 specifically includes the first position data detected by the first position data detection circuit 61 and the second position data detected by the second position data detection circuit 50. When combining, the transmission ratio information read from the transmission ratio information storage unit 66, the first resolution read from the first resolution storage unit 67, and the second resolution read from the second resolution storage unit 68. Based on this, the synthesized position data is synthesized by a predetermined calculation method.

例えば、位置データ合成回路63は、合成位置データを、次の式6により算出する。   For example, the position data synthesizing circuit 63 calculates the synthesized position data by the following equation 6.

合成位置データ=P1+R1×INT(n×P2/R2) ・・・ (式6)   Composite position data = P1 + R1 × INT (n × P2 / R2) (Formula 6)

ここで、P1は第1の位置データであり、P2は第2の位置データであり、nはギア比である。また、R1は第1の位置データ検出回路61の分解能であり、R2は第2の位置データ検出回路50の分解能である。なお、INTは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。   Here, P1 is first position data, P2 is second position data, and n is a gear ratio. R1 is the resolution of the first position data detection circuit 61, and R2 is the resolution of the second position data detection circuit 50. Note that INT is an operator that cuts off the decimal part and extracts only the integer part.

位置データ合成回路63は、この式4により、第2の位置データ検出回路50の一回転内の位置割合(P2/R2)にギア比(n)を乗じた値の整数部分(INT)を算出し、この算出した整数部分の値に第1の位置データ検出回路50の分解能の値(R1)を乗じた値に第1の位置データ(P1)の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。   The position data synthesizing circuit 63 calculates the integer part (INT) of the value obtained by multiplying the position ratio (P2 / R2) in one rotation of the second position data detection circuit 50 by the gear ratio (n) according to this equation 4. Then, a value obtained by multiplying the calculated integer part value by the resolution value (R1) of the first position data detection circuit 50 and the value of the first position data (P1) is added as the synthesized position data. calculate.

また、位置データ合成回路63は、位置データ合成回路63が生成した合成位置データを、外部通信回路65を介して、通信ライン9を通じてコントローラ8に出力する。   Further, the position data synthesis circuit 63 outputs the synthesized position data generated by the position data synthesis circuit 63 to the controller 8 through the communication line 9 via the external communication circuit 65.

また、外部通信回路65は、通信ライン9を通じてコントローラ8との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路65は、通信ライン9を通じてコントローラ8から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部66に記憶させるとともに、設定制御線13を介して伝達比情報記憶部56に記憶させる。   Further, the external communication circuit 65 executes communication processing with the controller 8 through the communication line 9. For example, the external communication circuit 65 stores the transmission ratio information received from the controller 8 through the communication line 9 in the transmission ratio information storage unit 66 and also stores it in the transmission ratio information storage unit 56 through the setting control line 13.

また、外部通信回路65は、通信ライン9を通じてコントローラ8から受信した第1の分解能を、第1の分解能記憶部67に記憶させるとともに、設定制御線13を介して第1の分解能記憶部57に記憶させる。また、外部通信回路65は、通信ライン9を通じてコントローラ8から受信した第2の分解能を、第2の分解能記憶部68に記憶させるとともに、設定制御線13を介して第2の分解能記憶部58に記憶させる。   In addition, the external communication circuit 65 stores the first resolution received from the controller 8 through the communication line 9 in the first resolution storage unit 67 and also stores the first resolution in the first resolution storage unit 57 via the setting control line 13. Remember. The external communication circuit 65 stores the second resolution received from the controller 8 through the communication line 9 in the second resolution storage unit 68 and also stores the second resolution in the second resolution storage unit 58 via the setting control line 13. Remember.

なお、この伝達比情報記憶部66および伝達比情報記憶部56は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部66に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダ装置の電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダ装置で使用可能な動力伝達装置2および動力伝達装置2の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。   Each of the transmission ratio information storage unit 66 and the transmission ratio information storage unit 56 is, for example, a nonvolatile memory. Therefore, once the value of the transmission ratio information stored in the transmission ratio information storage unit 66 is set, it will not disappear even if the power of the encoder device is turned off. With this configuration, it is possible to expand the options of the power transmission device 2 that can be used in the encoder device and the transmission ratio of the power transmission device 2.

また、第1の分解能記憶部57、第1の分解能記憶部67、第2の分解能記憶部58、および、第2の分解能記憶部68も、伝達比情報記憶部66および伝達比情報記憶部56と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダ装置で使用可能な第1の位置データ検出回路61および第2の位置データ検出回路50の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。   In addition, the first resolution storage unit 57, the first resolution storage unit 67, the second resolution storage unit 58, and the second resolution storage unit 68 are also connected to the transmission ratio information storage unit 66 and the transmission ratio information storage unit 56. Similarly, for example, each is a non-volatile memory. Therefore, similarly, the options for the resolution values of the first position data detection circuit 61 and the second position data detection circuit 50 that can be used in the encoder device can be expanded.

回転数量記憶部64には、第2のエンコーダ4で検出された入力軸10の回転数量の値が記憶されている。そして、第2の位置データ補正回路62は、第2の信号処理回路5からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部64に記憶されている回転数量の値を、1上げるまたは1下げることにより、この回転数量の値を検出する。   The rotation quantity storage unit 64 stores the value of the rotation quantity of the input shaft 10 detected by the second encoder 4. Then, the second position data correction circuit 62 increases or decreases the value of the rotation quantity stored in the rotation quantity storage unit 64 by 1 in response to reception of the transmission signal from the second signal processing circuit 5. Thus, the value of this rotation quantity is detected.

この回転数量記憶部64には、エンコーダ装置の起動時に、第2のエンコーダ4で検出された入力軸10の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダ装置の起動時に、第2の信号処理回路5の送信信号生成出力部53は、1KHzの周期で、図12を用いて説明した多回転A信号と多回転B信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第2の位置データ補正回路62は、第2の信号処理回路5の送信信号生成出力部53から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部64に記憶させる。その結果、回転数量記憶部64には、回転数量の情報が記憶される。   The rotation quantity storage unit 64 stores the value of the rotation quantity of the input shaft 10 detected by the second encoder 4 when the encoder device is activated. For example, when the encoder device is activated, the transmission signal generation / output unit 53 of the second signal processing circuit 5 uses the signal pattern of the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal described with reference to FIG. It repeats for the number of rotations, and outputs a multi-rotation signal for the number of rotations as an initial value setting signal. Then, the second position data correction circuit 62 causes the rotation quantity storage unit 64 to store a value corresponding to the initial value setting signal received from the transmission signal generation output unit 53 of the second signal processing circuit 5. As a result, the rotation quantity storage unit 64 stores information on the rotation quantity.

以降、第2の位置データ補正回路62は、第2の信号処理回路5からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部64に記憶されている回転数量の値を上げるか、または、下げる。また誤差補正回路621は、動力伝達装置の角度誤差を補正する。このようにして、入力軸10の回転数量の値が、出力軸11の回転から検出されている。   Thereafter, the second position data correction circuit 62 increases or decreases the value of the rotation quantity stored in the rotation quantity storage unit 64 in response to reception of the transmission signal from the second signal processing circuit 5. . The error correction circuit 621 corrects the angle error of the power transmission device. In this manner, the value of the rotation quantity of the input shaft 10 is detected from the rotation of the output shaft 11.

<第2の位置データ補正回路62の詳細>
次に、第2の位置データ補正回路62の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸10の回転位置を示す第1の位置データと、出力軸11の回転位置を示す第2の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸10と動力伝達装置2、および、動力伝達装置2と出力軸11との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
<Details of Second Position Data Correction Circuit 62>
Next, the configuration of the second position data correction circuit 62 will be described more specifically. For example, there may be a deviation between the first position data indicating the rotational position of the input shaft 10 and the second position data indicating the rotational position of the output shaft 11. This is, for example, a shift caused by the meshing between the input shaft 10 and the power transmission device 2 and between the power transmission device 2 and the output shaft 11, and is physically caused.

そのため、図13に示すように、第2の位置データから算出される回転数量(m)と、入力軸10の回転位置を示す第1の位置データ(P1)との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路63は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第2の位置データ補正回路62は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路63が、正常に合成位置データを生成することができるように、図14に示すように、補正値Δmを算出して、この算出した補正値Δmを回転数量(m)に加算して補正する。   Therefore, as shown in FIG. 13, the timing varies between the rotation quantity (m) calculated from the second position data and the first position data (P1) indicating the rotation position of the input shaft 10. In this case, there is a possibility of deviation. If such a deviation occurs, the position data combining circuit 63 cannot normally generate the combined position data. Therefore, as shown in FIG. 14, the second position data correction circuit 62 is configured so that the position data synthesis circuit 63 can normally generate the synthesized position data even when there is such a deviation. A correction value Δm is calculated, and the calculated correction value Δm is added to the rotation quantity (m) to be corrected.

ここでは、図13と図14とを用いて、第2の位置データ補正回路62による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第1の位置データの値が17ビットである場合について説明する。   Here, a method of correcting the rotation quantity by the second position data correction circuit 62 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Here, a case where the value of the first position data is 17 bits will be described.

図13に示すように、入力軸10が回転するにともない出力軸11が回転し、第2の位置データの値P2に基づいて回転数量mが算出される。また、第1の位置データの値P1は0から131071(=217−1)の値を繰り返す。すなわち、第1の位置データの値P1は0から131071(=217−1)の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量mが10、11、12と順に変化する。この第1の位置データの値P1により検出される入力軸回転数量の変化位置(たとえば、第1の位置データの値P1が0となるタイミング)と、回転数量mの変化するタイミングとの間には、ずれがある。 As shown in FIG. 13, the output shaft 11 rotates as the input shaft 10 rotates, and the rotation quantity m is calculated based on the value P2 of the second position data. Further, the value P1 of the first position data repeats a value from 0 to 131071 (= 2 17 −1). That is, as the value P1 of the first position data repeats a value from 0 to 131071 (= 2 17 −1), for example, the rotation quantity m changes in order of 10, 11, and 12, for example. Between the change position of the input shaft rotation quantity detected by the value P1 of the first position data (for example, the timing at which the value P1 of the first position data becomes 0) and the timing at which the rotation quantity m changes. There is a gap.

図14に示すように、第2の位置データ補正回路62は、たとえば、第1の位置データの値P1の値が、0から32767(=217×1/4−1)の範囲にあり、かつ、算出された回転数量mが後半である場合には、回転数量mの値に補正値Δm(=1)を加算して、回転数量mの値を補正する。ここで、算出された回転数量mが後半であるとは、算出された回転数量mの値が、mではあるが、m+1に近いことを意味している。 As shown in FIG. 14, in the second position data correction circuit 62, for example, the value P1 of the first position data is in the range of 0 to 32767 (= 2 17 × 1 / 4-1). If the calculated rotation quantity m is the latter half, the correction value Δm (= 1) is added to the rotation quantity m value to correct the rotation quantity m value. Here, that the calculated rotation quantity m is the latter half means that the calculated rotation quantity m is m, but close to m + 1.

また、図14に示すように、第2の位置データ補正回路62は、たとえば、第1の位置データの値P1の値が、98304(=217×3/4−1)から131071(=217−1)の範囲にあり、かつ、算出された回転数量mが前半である場合には、回転数量mの値に補正値Δm(=−1)を加算して、回転数量mの値を補正する。ここで、算出された回転数量mが前半であるとは、算出された回転数量mの値が、mではあるが、m−1に近いことを意味している。 Further, as shown in FIG. 14, the second position data correction circuit 62 is configured such that, for example, the value P1 of the first position data is changed from 98304 (= 2 17 × 3 / 4-1) to 131071 (= 2). in the range of 17 -1), and when the rotation number m that is calculated is the first half, the value in the correction value Δm of the rotation quantity m (= - 1) by adding a value of the rotation quantity m to correct. Here, the calculated rotation quantity m being in the first half means that the calculated value of the rotation quantity m is m but close to m−1.

ところで、算出された回転数量mが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第2の位置データ補正回路62は、第2の位置検出回路52の算出した推定値の値が、0.5(半周)よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が0.5(半周)以上である場合には後半であると判定する。   By the way, the determination as to whether the calculated rotation quantity m is the second half or the first half is made based on the estimated value. For example, the second position data correction circuit 62 determines that the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 is the first half when the estimated value is smaller than 0.5 (half circle), and the estimated value If the value is 0.5 (half circle) or more, it is determined to be the second half.

なお、図14においては、第1のエンコーダ3が検出した回転数量の値によって検出される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半1/4の領域(0から32767)であるか後半1/4の領域であるか(98304から131071)を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第1のエンコーダ3が検出した回転数量の値によって検出される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。   In FIG. 14, the rotational position of the input shaft 10 detected by the value of the rotational quantity detected by the first encoder 3 is the first quarter of the rotation in one rotation of the input shaft 10 (from 0 to 32767). ) Or the latter quarter of the region (98304 to 131071). However, in order to detect the deviation, the rotational position of the input shaft 10 detected by the value of the rotation quantity detected by the first encoder 3 is the first half of the rotation or the second half of the rotation in one rotation of the input shaft 10. It may be determined whether it is the area.

よって、第2の位置データ補正回路62は、第2の位置検出回路52の算出した推定値の値によって推定される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第1のエンコーダ3が検出した回転数量の値によって検出される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第2の位置データ補正回路62は、この2つの判定結果が異なる場合には、第2の位置検出回路52の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。   Therefore, the second position data correction circuit 62 is configured such that the rotational position of the input shaft 10 estimated by the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 is in the first half region of rotation in one rotation of the input shaft 10. The rotation position of the input shaft 10 detected based on the rotation quantity value detected by the first encoder 3 is the first half region or the second half region of rotation in one rotation of the input shaft 10. You may make it determine. The second position data correction circuit 62 may correct the value of the rotation quantity calculated by the second position detection circuit 52 when the two determination results are different.

具体的には、第2の位置データ補正回路62は、第2の位置検出回路52の算出した推定値の値によって推定される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の後半領域であり、かつ、第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データの値によって検出される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半領域である場合には、第2の位置検出回路52の算出した回転数量の値に1を加算して補正する。   Specifically, the second position data correction circuit 62 is configured such that the rotational position of the input shaft 10 estimated by the value of the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 is rotated in one rotation of the input shaft 10. The rotation position of the input shaft 10 detected by the value of the first position data detected by the first position data detection circuit 61 is the first half region of rotation in one rotation of the input shaft 10. In this case, 1 is added to the value of the rotation quantity calculated by the second position detection circuit 52 for correction.

また、第2の位置データ補正回路62は、逆に、第2の位置検出回路52の算出した推定値の値によって推定した入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の前半領域であり、かつ、第1の位置データ検出回路61が検出した第1の位置データの値によって検出される入力軸10の回転位置が、入力軸10の1回転において回転の後半領域である場合には、第2の位置検出回路52の算出した回転数量の値に−1を加算して、すなわち、1を減算して補正する。   On the other hand, the second position data correction circuit 62 reverses the rotational position of the input shaft 10 estimated by the estimated value calculated by the second position detection circuit 52 in the first half of the rotation of the input shaft 10. And the rotation position of the input shaft 10 detected by the value of the first position data detected by the first position data detection circuit 61 is the second half of the rotation in one rotation of the input shaft 10. Is corrected by adding -1 to the value of the rotation quantity calculated by the second position detection circuit 52, that is, subtracting one.

ところで、第2の位置データ補正回路62は、第2の位置データ検出回路50の送信信号生成出力部53から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸10の回転位置が入力軸10の1回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。   By the way, the second position data correction circuit 62 determines the rotational position of the input shaft 10 of the rotation quantity of the input shaft 10 based on the transmission signal input from the transmission signal generation output unit 53 of the second position data detection circuit 50. It is determined whether the rotation is in the first half region or the second half region in one rotation, and the value of the rotation quantity is corrected.

ここでは、第2の位置データ補正回路62に入力される信号が、図12に示すように多回転A信号と多回転B信号との2相矩形波の場合について説明する。   Here, the case where the signal input to the second position data correction circuit 62 is a two-phase rectangular wave of a multi-rotation A signal and a multi-rotation B signal as shown in FIG. 12 will be described.

たとえば、図12に示すように、多回転A信号と多回転B信号とは、入力軸が1回転する毎に、HとL、HとH、LとH、および、LとL、という信号パターンで変化する。これにより、第2の位置データ補正回路62は、多回転A信号と多回転B信号とが、HとLまたはHとHの場合は、入力軸の1回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第2の位置データ補正回路62は、LとHまたはLとLの場合は、入力軸の1回転において回転の後半領域であると判定する。   For example, as shown in FIG. 12, the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal are signals of H and L, H and H, L and H, and L and L every time the input shaft makes one revolution. It changes with the pattern. As a result, the second position data correction circuit 62 determines that the first half region of rotation is one rotation of the input shaft when the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal are H and L or H and H. To do. On the contrary, the second position data correction circuit 62 determines that it is the latter half of the rotation in one rotation of the input shaft when L and H or L and L.

より詳細には、第2の位置データ補正回路62は、多回転A信号と多回転B信号とが、HとLの場合は、入力軸の1回転において回転の開始1/4の領域であると判定する。また、第2の位置データ補正回路62は、多回転A信号と多回転B信号とが、LとLの場合は、入力軸の1回転において回転の終了1/4の領域であると判定する。   More specifically, the second position data correction circuit 62 is a region where rotation starts at a quarter of one rotation of the input shaft when the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal are H and L, respectively. Is determined. In addition, when the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal are L and L, the second position data correction circuit 62 determines that the rotation is a quarter of the end of rotation in one rotation of the input shaft. .

また、第2の位置データ補正回路62は、入力された多回転A信号と多回転B信号とが、HとL、HとH、LとH、および、LとL、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が1回転したことを検出する。また、逆に、第2の位置データ補正回路62は、入力された多回転A信号と多回転B信号とが、LとL、LとH、HとH、および、HとL、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に1回転、すなわち、−1回転したことを検出する。   The second position data correction circuit 62 sequentially inputs the multi-rotation A signal and the multi-rotation B signal in the signal pattern of H and L, H and H, L and H, and L and L. By detecting the change, it is detected that the input shaft has made one rotation. On the contrary, the second position data correction circuit 62 receives the signals that the input multi-rotation A signal and multi-rotation B signal are L and L, L and H, H and H, and H and L. By detecting changes in order in the pattern, it is detected that the input shaft has made one rotation in the reverse direction, that is, -1 rotation.

上記の説明においては、第2の位置データ補正回路62に入力される信号が、図12に示すように多回転A信号と多回転B信号との2相矩形波の場合について説明したが、第2の位置データ補正回路62における信号処理は、この2相矩形波が2相正弦波信号である場合も同様である。   In the above description, the case where the signal input to the second position data correction circuit 62 is a two-phase rectangular wave of a multi-rotation A signal and a multi-rotation B signal as shown in FIG. The signal processing in the second position data correction circuit 62 is the same when the two-phase rectangular wave is a two-phase sine wave signal.

たとえば2相正弦波信号の場合には、第2の位置データ補正回路62の内部において2相正弦波信号を2相矩形波に変換し、この変換した2相矩形波に基づいて、第2の位置データ補正回路62は、上記に図13と図14とを用いて説明した信号処理を実行するようにしてもよい。   For example, in the case of a two-phase sine wave signal, the second phase data correction circuit 62 converts the two-phase sine wave signal into a two-phase rectangular wave, and based on the converted two-phase rectangular wave, The position data correction circuit 62 may execute the signal processing described above with reference to FIGS. 13 and 14.

また、この2相正弦波信号とは、第2の信号処理回路5から第1の信号処理回路6へ推定値sを出力する場合の信号と同一であってもよい。この場合でも、位置データ合成回路63は、故障検出回路622および第2の位置データ補正回路62により補正された値を用いて、合成位置データを生成することができる。   Further, the two-phase sine wave signal may be the same as the signal when the estimated value s is output from the second signal processing circuit 5 to the first signal processing circuit 6. Even in this case, the position data combining circuit 63 can generate combined position data using the values corrected by the failure detection circuit 622 and the second position data correction circuit 62.

また2相正弦波信号の場合には、第2の信号処理回路5から第1の信号処理回路6へ推定値sを出力することができることから、第1の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路63は、第1の位置データに代えて推定値sを用いて、上述した式5により合成位置データを生成することができる。   In the case of a two-phase sine wave signal, since the estimated value s can be output from the second signal processing circuit 5 to the first signal processing circuit 6, the first position data becomes an abnormal value. Even so, the position data synthesizing circuit 63 can generate the synthesized position data using the estimated value s instead of the first position data according to the above-described Expression 5.

なお、上述したように、第2の位置データは位置データ合成回路にシリアルデータで送信される。一方モータの出力軸の回転位置を表す第1の検出信号から求めた第1の位置データも位置データ合成回路に入力される。位置データ合成回路では、モータ入力軸の位置と回転数量の変化点を合致させる処理を行なう。   As described above, the second position data is transmitted as serial data to the position data synthesis circuit. On the other hand, the first position data obtained from the first detection signal representing the rotational position of the output shaft of the motor is also input to the position data synthesis circuit. The position data synthesis circuit performs a process of matching the position of the motor input shaft with the changing point of the rotation quantity.

この処理について図15に示す表を用いて説明する。この図15では、第1の位置データ(モータの回転角度)を列に記載し、第2の位置データ(出力軸の回転角度)を行に表している。減速機の減速比は100であるので、左から2列目の数値は3.6度ごとに回転数値が1上がっていく。単位は度である。第2の位置データから求めた多回転数値が左から3列目である。この値と第1の位置データの関係から求めた数値、0、−1、+1、ERRORを図16の表にまとめてある。   This process will be described with reference to the table shown in FIG. In FIG. 15, the first position data (rotation angle of the motor) is described in a column, and the second position data (rotation angle of the output shaft) is represented in a row. Since the reduction ratio of the reduction gear is 100, the numerical value in the second column from the left increases by 1 every 3.6 degrees. The unit is degrees. The multi-rotation value obtained from the second position data is the third column from the left. Numerical values 0, -1, +1, and ERROR obtained from the relationship between this value and the first position data are summarized in the table of FIG.

この表は、たとえば、補正値記憶部に予め記憶されていてもよい。たとえば、この補正値記憶部には、計数した回転数量と第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとに関連付けて、計数した回転数量を補正する補正値が予め記憶されているようにしてもよい。そして、第2の位置データ補正回路は、計数した回転数量と第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとに関連付けられている補正値を補正値記憶部から読み出し、当該読み出した補正値を、計数した回転数量に加算して、計数した回転数量を補正するようにしてもよい。   For example, this table may be stored in advance in the correction value storage unit. For example, the correction value storage unit stores in advance a correction value for correcting the counted rotation quantity in association with the counted rotation quantity and the first position data detected by the first position data detection circuit. You may do it. Then, the second position data correction circuit reads the correction value associated with the counted rotation quantity and the first position data detected by the first position data detection circuit from the correction value storage unit, and reads the read value. The correction value may be added to the counted number of rotations to correct the counted number of rotations.

[第2の実施形態]
次に、図17を用いて、この発明の第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成について説明する。図2から図4を用いて上述した第1実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the magnetic rotation angle detector 100 according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図17(a)に示すように、第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100は、図2(a)に示す第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100に対比して、更に、ホール素子H3とH4とを有している。すなわち、第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100は、ホール素子H1,H2,H3,H4の、合計4個のホール素子を有している。   As shown in FIG. 17A, the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment is further compared to the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment shown in FIG. Hall elements H3 and H4 are provided. That is, the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment has a total of four Hall elements, that is, the Hall elements H1, H2, H3, and H4.

この図17(a)において、回転子106が紙面に対して垂直となる回転軸を中心として回転すると、回転子106の回転に伴い磁石105が回転し、ホール素子H1,H2,H3,H4で検出される磁石105からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置100は、この磁界の変化を、ホール素子H1,H2,H3,H4の4個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子106の回転角度を検出する。   In FIG. 17A, when the rotor 106 rotates about the rotation axis perpendicular to the paper surface, the magnet 105 rotates with the rotation of the rotor 106, and the Hall elements H1, H2, H3, H4 The magnetic field from the detected magnet 105 changes. The magnetic rotation angle detection device 100 detects the change of the magnetic field by four Hall elements H1, H2, H3, and H4, and determines the rotation angle of the rotor 106 from the detected change amount of the magnetic field. To detect.

なお、図17(a)を用いて説明した4個のホール素子H1,H2,H3,H4は、たとえば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。また、4個のホール素子H1,H2,H3,H4は、たとえば、それぞれ基板組109の平面上であって、回転子106の回転軸と法線ベクトルの方向を同一とする平面上に配置されており、回転子106の回転軸から等距離となる円周上に配置されている。また、各ホール素子H1,H2,H3,H4は、等間隔(この場合は、回転子106の回転軸を中心として90度の等角度)で配置されている。また、組とされるホール素子H1とH3およびホール素子H2とH4は、回転子106の回転軸を中心として、互いに対向して配置されており、回転子106の回転軸を中心として180度の角度になるように配置されている。   The four Hall elements H1, H2, H3, and H4 described with reference to FIG. 17A have, for example, the same detection sensitivity, and each have the same output level. Yes. The four Hall elements H1, H2, H3, and H4 are arranged on the plane of the substrate set 109, for example, on the plane that has the same direction as the rotation axis of the rotor 106 and the normal vector. And arranged on a circumference equidistant from the rotation axis of the rotor 106. The Hall elements H1, H2, H3, and H4 are arranged at equal intervals (in this case, an equal angle of 90 degrees with the rotation axis of the rotor 106 as the center). The hall elements H1 and H3 and the hall elements H2 and H4 that are paired with each other are arranged so as to face each other with the rotation axis of the rotor 106 as a center. They are arranged at an angle.

次に図17(b)を用いて、上述した4個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子106の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置100の構成、すなわち、各ホール素子H1,H2,H3,H4で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路81および82(第1の合成回路と第2の合成回路)について説明する。   Next, referring to FIG. 17B, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 that detects the rotation angle of the rotor 106 from the amount of change in the magnetic field detected by the four Hall elements, that is, each Hall element. Synthesis amplifier circuits 81 and 82 (first synthesis circuit and second synthesis circuit) that synthesize and amplify detection signals detected by H1, H2, H3, and H4 will be described.

合成増幅回路81は、差動の加減算増幅回路を構成しており、4個のホール素子から出力される信号を合成する合成部711(第3の合成回路)および合成部712(第4の合成回路)と、加減算増幅回路713(第1の差動増幅回路)と、により構成されている。合成部711は、2個の抵抗RX41により構成されている。合成部712は、2個の抵抗RX42により構成されている。2個の抵抗RX41の第1の端子には、対応するホール素子H1とH3との出力端子がそれぞれ接続されており、2個の抵抗RX41の第2の端子は結合されて、加減算増幅回路713の第1の入力端子に接続されている。2個の抵抗RX42の接続も、2個の抵抗RX41の接続と同様である。   The synthesis amplification circuit 81 constitutes a differential addition / subtraction amplification circuit, and a synthesis unit 711 (third synthesis circuit) and a synthesis unit 712 (fourth synthesis) that synthesize signals output from the four Hall elements. Circuit) and an addition / subtraction amplifier circuit 713 (first differential amplifier circuit). The combining unit 711 includes two resistors RX41. The combining unit 712 includes two resistors RX42. The output terminals of the corresponding Hall elements H1 and H3 are connected to the first terminals of the two resistors RX41, respectively, and the second terminals of the two resistors RX41 are combined to add / subtract amplification circuit 713. Are connected to the first input terminal. The connection of the two resistors RX42 is the same as the connection of the two resistors RX41.

合成部711は、信号H1−と信号H3+の2信号を合成する。たとえば、信号H1−と信号H3+との2信号が、それぞれの信号に対応する合成部711が有する抵抗RX41の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX41の第2の端子から出力される信号が、各抵抗RX41の第2の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路713に減算信号として入力される。   The synthesizer 711 synthesizes two signals, the signal H1− and the signal H3 +. For example, two signals of the signal H1− and the signal H3 + are input to the first terminal of the resistor RX41 included in the combining unit 711 corresponding to each signal. And the signal output from the 2nd terminal of each resistance RX41 is synthesize | combined in the connection point of the 2nd terminal of each resistance RX41. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 713 as a subtraction signal.

一方、合成部712は、信号H1+と信号H3−の2信号を合成する。たとえば、信号H1+と信号H3−との2信号が、それぞれの信号に対応する合成部712が有する抵抗RX42の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX42の第2の端子から出力される信号が、各抵抗RX41の第2の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路713に加算信号として入力される。   On the other hand, the synthesizer 712 synthesizes the two signals of the signal H1 + and the signal H3-. For example, two signals of the signal H1 + and the signal H3- are input to the first terminal of the resistor RX42 included in the combining unit 712 corresponding to each signal. And the signal output from the 2nd terminal of each resistance RX42 is synthesize | combined in the connection point of the 2nd terminal of each resistance RX41. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 713 as an addition signal.

合成部711と合成部712とでそれぞれ合成された信号が、図2(b)に示す第1実施形態による磁気式回転角度検出装置100の合成増幅回路81と同様に、加減算増幅回路713で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路713の出力端子からAチャネル(A相)の近似正弦波出力信号として出力される。   The signals synthesized by the synthesis unit 711 and the synthesis unit 712 are added / subtracted by the addition / subtraction amplification circuit 713 in the same manner as the synthesis amplification circuit 81 of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the first embodiment shown in FIG. And amplified and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 as an A channel (A phase) approximate sine wave output signal.

合成増幅回路82は、合成増幅回路81と同様の構成を有しているが、合成増幅回路81とはホール素子との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。   The synthetic amplifier circuit 82 has the same configuration as the synthetic amplifier circuit 81, but is different from the synthetic amplifier circuit 81 in the connection method with the Hall element. Only the differences will be described here.

この合成増幅回路82においては、信号H2−と信号H4+の2信号が、それぞれの信号に対応する合成部721が有する抵抗RX41の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX41の第2の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部721で信号H2−と信号H4+の2信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路723に減算信号として入力される。   In the combined amplifier circuit 82, the two signals H2- and H4 + are input to the first terminal of the resistor RX41 included in the combining unit 721 corresponding to each signal. Then, by combining the signals output from the second terminals of the resistors RX41, the combining unit 721 combines the two signals H2- and H4 +. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 723 as a subtraction signal.

一方、信号H2+と信号H4−の2信号が、それぞれの信号に対応する合成部722が有する抵抗RX42の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX42の第2の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部722で信号H2+と信号H4−の2信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路723に加算信号として入力される。   On the other hand, two signals of the signal H2 + and the signal H4- are input to the first terminal of the resistor RX42 included in the combining unit 722 corresponding to each signal. Then, by combining the signals output from the second terminals of the resistors RX42, the combining unit 722 combines the two signals H2 + and H4-. Then, the synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 723 as an addition signal.

合成部721と合成部722とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路723で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路723の出力端子からBチャネル(B相)の近似正弦波出力信号として出力される。このBチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したAチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に90度位相の異なる信号である。   The signals synthesized by the synthesis unit 721 and the synthesis unit 722 are added / subtracted and amplified by the addition / subtraction amplification circuit 723 and amplified, and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 723 as an approximate sine wave output signal of the B channel (B phase). Is done. The B channel approximate sine wave output signal is a signal that is electrically 90 degrees out of phase with the A channel approximate sine wave output signal described above.

上述した第2実施形態によれば、対向するホール素子により、磁石105のN極とS極とを検出するようにして、出力信号を増大させることができる。また、N極とS極とを検出することにより、検出精度を向上させることができる。   According to the second embodiment described above, the output signal can be increased by detecting the north and south poles of the magnet 105 by the opposing hall elements. Moreover, detection accuracy can be improved by detecting the N pole and the S pole.

次に、図18と図19とを用いて第2実施形態の場合について、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置100について説明する。   Next, a magnetic rotation angle detection device 100 capable of canceling the offset of the Hall element will be described with reference to FIGS. 18 and 19 in the case of the second embodiment.

まず、図18を用いて、第2実施形態で用いる磁気式回転角度検出装置100の構成について説明する。この図18に示す第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成は、上記に図3を用いて説明した第1実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成に対して、更に、スイッチング回路(切り替え回路)20−3〜20−4が追加されている。   First, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 used in the second embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment shown in FIG. 18 is further different from the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the first embodiment described above with reference to FIG. Switching circuits (switching circuits) 20-3 to 20-4 are added.

この図18では、スイッチング回路20−1〜20−4は、一つのホール素子について8接点4回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。   In FIG. 18, the switching circuits 20-1 to 20-4 have a configuration of eight contacts and four circuits for one Hall element, and a configuration in the case where an analog switch is used is illustrated. This analog switch is, for example, a transistor switch.

スイッチング回路20−1〜20−4は、S端子をそれぞれ有しており、このS端子に入力される信号がHレベルであるかLレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する。スイッチング回路制御部112の出力端子はスイッチング回路20−1〜20−4がそれぞれ有するS端子と接続されており、スイッチング回路制御部112はこの出力端子からHレベルまたはLレベルの制御信号を出力する。   Each of the switching circuits 20-1 to 20-4 has an S terminal, and the input of the associated Hall element depends on whether the signal input to the S terminal is at the H level or the L level. Change the connection between the terminal and the output terminal. The output terminal of the switching circuit control unit 112 is connected to the S terminal of each of the switching circuits 20-1 to 20-4, and the switching circuit control unit 112 outputs an H level or L level control signal from this output terminal. .

スイッチング回路制御部112のT端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部112は、T端子に外部から入力される制御信号に基づいて、S端子から出力する電圧を、HレベルとLレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。また、定電流駆動回路101、定電流駆動回路102、および、スイッチング回路制御部112には、電源電圧+Vがそれぞれの電源端子に入力されている。   A control signal is input to the T terminal of the switching circuit control unit 112 from the outside. The switching circuit control unit 112 controls which of the H level and L level the voltage output from the S terminal is output based on a control signal input from the outside to the T terminal. Further, in the constant current drive circuit 101, the constant current drive circuit 102, and the switching circuit control unit 112, the power supply voltage + V is input to each power supply terminal.

スイッチング回路20−1〜20−4は、対応するホール素子について、2つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、2つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第1の接続状態と、2つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、2つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第2の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路20−1〜20−4のそれぞれは、対応するホール素子の、2つの入力端子と2つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。   The switching circuits 20-1 to 20-4 are connected so that power is supplied to the two input terminals for the corresponding Hall elements, and the two output terminals are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit. Switching between the first connection state and the second connection state in which power is supplied to the two output terminals and the two input terminals are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit. Thus, the connection between the output terminal and the output terminal of the Hall element is changed. In this way, each of the switching circuits 20-1 to 20-4 switches the connection between the two input terminals and the two output terminals of the corresponding Hall element.

図18は、たとえば、スイッチング回路20−1〜20−4のS端子に入力されるレベルがHレベルである場合(上述した第1の接続状態の場合)の図であり、図19は、スイッチング回路20−1〜20−4のS端子に入力されるレベルがLレベルである場合(上述した第2の接続状態の場合)の図である。   18 is a diagram when the level input to the S terminals of the switching circuits 20-1 to 20-4 is H level (in the case of the first connection state described above), for example, and FIG. It is a figure in case the level input into the S terminal of the circuits 20-1 to 20-4 is L level (in the case of the 2nd connection state mentioned above).

次に、スイッチング回路20−1〜20−4によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、S端子に入力される信号がHレベルの場合とLレベルの場合とについて詳述する。   Next, an example of connection between the input terminal and the output terminal of the Hall element by the switching circuits 20-1 to 20-4 will be described in detail when the signal input to the S terminal is at the H level and at the L level. .

S端子に入力される信号がHレベルの場合(上述した第1の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図18に示すようになっており、ホール素子H1とH3との組においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の第1の入力端子に接続されている。また、ホール素子H1の第2の入力端子は、スイッチング回路20−1とスイッチング回路20−3とを介して、ホール素子H3の第1の入力端子に接続されている。また、ホール素子H3の第2の入力端子は、スイッチング回路20−3を介して、接地されている。また、ホール素子H1の出力端子+と−、および、ホール素子H3の出力端子+と−は、図17の第2実施形態で説明したように、合成増幅回路81の入力端子に接続されている。ホール素子H2とH4との組の接続も、ホール素子H1とH3との組の接続と同様である。   When the signal input to the S terminal is at the H level (in the first connection state described above), the connection of the Hall elements is as shown in FIG. 18, and in the combination of the Hall elements H1 and H3, The output terminal of the constant current drive circuit 101 is connected to the first input terminal of the Hall element H1 through the switching circuit 20-1. The second input terminal of the Hall element H1 is connected to the first input terminal of the Hall element H3 via the switching circuit 20-1 and the switching circuit 20-3. The second input terminal of the hall element H3 is grounded via the switching circuit 20-3. Further, the output terminals + and − of the Hall element H1 and the output terminals + and − of the Hall element H3 are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit 81 as described in the second embodiment of FIG. . The connection of the set of Hall elements H2 and H4 is the same as the connection of the set of Hall elements H1 and H3.

一方、S端子に入力される信号がLレベルの場合(上述した第2の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図19に示すようになっており、ホール素子H1とH3との組においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の出力端子−に接続されている。また、ホール素子H1の出力端子+は、スイッチング回路20−1とスイッチング回路20−3とを介して、ホール素子H3の出力端子−に接続されている。また、ホール素子H3の出力端子+は、スイッチング回路20−3を介して、接地されている。また、ホール素子H1の第1の入力端子から信号H1+が出力され、ホール素子H1の第2の入力端子から信号H1−が出力される。ホール素子H3の第1の入力端子から信号H3+が出力され、ホール素子H3の第2の入力端子から信号H3−が出力される。これらの信号は、図17の第2実施形態で説明したように、合成増幅回路81の入力端子に入力される。ホール素子H2とH4との組の接続も、ホール素子H1とH3との組の接続と同様である。   On the other hand, when the signal input to the S terminal is at the L level (in the case of the second connection state described above), the connection of the Hall elements is as shown in FIG. 19, and the combination of the Hall elements H1 and H3. , The output terminal of the constant current drive circuit 101 is connected to the output terminal − of the Hall element H1 through the switching circuit 20-1. The output terminal + of the Hall element H1 is connected to the output terminal − of the Hall element H3 through the switching circuit 20-1 and the switching circuit 20-3. The output terminal + of the hall element H3 is grounded through the switching circuit 20-3. Further, the signal H1 + is output from the first input terminal of the Hall element H1, and the signal H1- is output from the second input terminal of the Hall element H1. A signal H3 + is output from the first input terminal of the Hall element H3, and a signal H3- is output from the second input terminal of the Hall element H3. These signals are input to the input terminal of the synthesis amplifier circuit 81 as described in the second embodiment of FIG. The connection of the set of Hall elements H2 and H4 is the same as the connection of the set of Hall elements H1 and H3.

この図18と図19とに示すように、スイッチング回路20−1〜20−4の接続状態は、S端子に入力される電圧レベルがHレベルとLレベルとでは、逆になる。   As shown in FIGS. 18 and 19, the connection state of the switching circuits 20-1 to 20-4 is reversed when the voltage level input to the S terminal is H level and L level.

[第3実施形態]
次に、図20を用いて、この発明の第3実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成について説明する。図2から図4を用いて上述した第1実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成、または、図17から図19を用いて上述した第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 2 to 4 or the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment described above with reference to FIGS. The same reference numerals are given to the same configurations as the configurations, and the description thereof is omitted.

この図20(a)に示す第3実施形態による磁気式回転角度検出装置100は、図17(a)に示す第2実施形態による磁気式回転角度検出装置100に対比して、4個のホール素子H1,H2,H3,H4と、合成増幅回路81と82との接続方法が異なる。以下、相違点について説明する。   The magnetic rotation angle detection device 100 according to the third embodiment shown in FIG. 20 (a) has four holes as compared with the magnetic rotation angle detection device 100 according to the second embodiment shown in FIG. 17 (a). The connection methods of the elements H1, H2, H3, and H4 and the synthetic amplifier circuits 81 and 82 are different. Hereinafter, differences will be described.

まず、図20(b)を用いて、上述した4個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子106の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置100の構成、すなわち、各ホール素子H1,H2,H3,H4で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路81および82(第1の合成回路と第2の合成回路)について説明する。   First, referring to FIG. 20B, the configuration of the magnetic rotation angle detection device 100 that detects the rotation angle of the rotor 106 from the amount of change in the magnetic field detected by the four Hall elements described above, that is, each Hall element. Synthesis amplifier circuits 81 and 82 (first synthesis circuit and second synthesis circuit) that synthesize and amplify detection signals detected by H1, H2, H3, and H4 will be described.

合成増幅回路81は、差動の加減算増幅回路を構成しており、4個のホール素子から出力される信号を合成する合成部711(第3の合成回路)および合成部712(第4の合成回路)と、加減算増幅回路713(第1の差動増幅回路)と、により構成されている。合成部711は、4個の抵抗RX41により構成されている。合成部712は、4個の抵抗RX42により構成されている。4個の抵抗RX41の第1の端子には、対応するホール素子H1,H2,H3,H4の出力端子がそれぞれ接続されており、4個の抵抗RX41の第2の端子は結合されて、加減算増幅回路713の第1の入力端子に接続されている。4個の抵抗RX42の接続も、4個の抵抗RX41の接続と同様である。   The synthesis amplification circuit 81 constitutes a differential addition / subtraction amplification circuit, and a synthesis unit 711 (third synthesis circuit) and a synthesis unit 712 (fourth synthesis) that synthesize signals output from the four Hall elements. Circuit) and an addition / subtraction amplifier circuit 713 (first differential amplifier circuit). The synthesizing unit 711 includes four resistors RX41. The combining unit 712 includes four resistors RX42. The output terminals of the corresponding Hall elements H1, H2, H3, and H4 are connected to the first terminals of the four resistors RX41, respectively, and the second terminals of the four resistors RX41 are combined to perform addition / subtraction. The amplifier circuit 713 is connected to the first input terminal. The connection of the four resistors RX42 is the same as the connection of the four resistors RX41.

合成部711は、信号H1−、信号H2−、信号H3+、および信号H4+の4信号を合成する。たとえば、信号H1−、信号H2−、信号H3+、および信号H4+の4信号が、それぞれの信号に対応する合成部711が有する抵抗RX41の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX41の第2の端子から出力される信号が、各抵抗RX41の第2の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路713に減算信号として入力される。   The synthesizer 711 synthesizes four signals of the signal H1-, the signal H2-, the signal H3 +, and the signal H4 +. For example, four signals of the signal H1-, the signal H2-, the signal H3 +, and the signal H4 + are input to the first terminal of the resistor RX41 included in the combining unit 711 corresponding to each signal. And the signal output from the 2nd terminal of each resistance RX41 is synthesize | combined in the connection point of the 2nd terminal of each resistance RX41. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 713 as a subtraction signal.

一方、合成部712は、信号H1+、信号H2+、信号H3−、および信号H4−の4信号を合成する。たとえば、信号H1+、信号H2+、信号H3−、および信号H4−の4信号が、それぞれの信号に対応する合成部712が有する抵抗RX42の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX42の第2の端子から出力される信号が、各抵抗RX41の第2の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路713に加算信号として入力される。   On the other hand, the synthesizing unit 712 synthesizes four signals of the signal H1 +, the signal H2 +, the signal H3-, and the signal H4-. For example, four signals of signal H1 +, signal H2 +, signal H3-, and signal H4- are input to the first terminal of the resistor RX42 included in the combining unit 712 corresponding to each signal. And the signal output from the 2nd terminal of each resistance RX42 is synthesize | combined in the connection point of the 2nd terminal of each resistance RX41. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 713 as an addition signal.

合成部711と合成部712とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路713で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路713の出力端子からAチャネル(A相)の近似正弦波出力信号として出力される。   The signals synthesized by the synthesizing unit 711 and the synthesizing unit 712 are added / subtracted and amplified by the addition / subtraction amplification circuit 713 and amplified, and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 as an A channel (A phase) approximate sine wave output signal. Is output.

上述した加減算増幅回路713の加算信号が入力される入力端子は、抵抗R12を介して接地されている。また、加減算増幅回路713の出力端子は、抵抗R13と抵抗R14との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路713の減算信号が入力される入力端子は、抵抗R13と抵抗R14との接続点に、抵抗R11を介して接続されている。   The input terminal to which the addition signal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is input is grounded via the resistor R12. The output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is grounded via a series connection of a resistor R13 and a resistor R14. The input terminal to which the subtraction signal of the addition / subtraction amplification circuit 713 is input is connected to a connection point between the resistor R13 and the resistor R14 via the resistor R11.

なお、合成増幅回路81および82が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、4個の抵抗RX41と4個の抵抗RX42とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗R11と抵抗R12とは同じ抵抗値であることが望ましい。   Note that, since the combined amplifier circuits 81 and 82 each function as a differential amplifier circuit, the four resistors RX41 and the four resistors RX42 have the same resistance value, and the resistor R11 and the resistor R12 have the same resistance value. It is desirable to be a value.

合成増幅回路82は、合成増幅回路81と同様の構成を有しているが、合成増幅回路81とは4個のホール素子H1,H2,H3,H4との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。   The synthetic amplifier circuit 82 has the same configuration as that of the synthetic amplifier circuit 81, but is different from the synthetic amplifier circuit 81 in the method of connecting the four Hall elements H1, H2, H3, and H4. Only the differences will be described here.

この合成増幅回路82においては、信号H2−、信号H3−、信号H4+、および信号H1+の4信号が、それぞれの信号に対応する合成部721が有する抵抗RX41の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX41の第2の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部721で信号H2−、信号H3−、信号H4+、および信号H1+の4信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路723に減算信号として入力される。   In the combined amplifier circuit 82, the four signals of the signal H2-, the signal H3-, the signal H4 +, and the signal H1 + are input to the first terminal of the resistor RX41 included in the combining unit 721 corresponding to each signal. Then, by synthesizing the signals output from the second terminals of the resistors RX41, the synthesizing unit 721 synthesizes four signals of the signal H2-, the signal H3-, the signal H4 +, and the signal H1 +. The synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 723 as a subtraction signal.

一方、信号H2+、信号H3+、信号H4−、および信号H1−の4信号が、それぞれの信号に対応する合成部722が有する抵抗RX42の第1の端子に入力される。そして、各抵抗RX42の第2の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部722で信号H2+、信号H3+、信号H4−、および信号H1−の4信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路723に加算信号として入力される。   On the other hand, four signals of signal H2 +, signal H3 +, signal H4-, and signal H1- are input to the first terminal of the resistor RX42 included in the combining unit 722 corresponding to each signal. Then, by synthesizing signals output from the second terminals of the resistors RX42, the synthesizing unit 722 synthesizes the four signals H2 +, H3 +, H4-, and H1-. Then, the synthesized signal is input to the addition / subtraction amplification circuit 723 as an addition signal.

合成部721と合成部722とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路723で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路723の出力端子からBチャネル(B相)の近似正弦波出力信号として出力される。このBチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したAチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に90度位相の異なる信号である。この位相の関係については、図23を用いて後述する。   The signals synthesized by the synthesis unit 721 and the synthesis unit 722 are added / subtracted and amplified by the addition / subtraction amplification circuit 723 and amplified, and output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 723 as an approximate sine wave output signal of the B channel (B phase). Is done. The B channel approximate sine wave output signal is a signal that is electrically 90 degrees out of phase with the A channel approximate sine wave output signal described above. This phase relationship will be described later with reference to FIG.

図6は、たとえば、スイッチング回路20−1〜20−4のS端子に入力されるレベルがHレベルである場合(上述した第1の接続状態の場合)の図であり、図7は、スイッチング回路20−1〜20−4のS端子に入力されるレベルがLレベルである場合(上述した第2の接続状態の場合)の図である。   FIG. 6 is a diagram when the level input to the S terminals of the switching circuits 20-1 to 20-4 is H level (in the case of the first connection state described above), for example, and FIG. It is a figure in case the level input into the S terminal of the circuits 20-1 to 20-4 is L level (in the case of the 2nd connection state mentioned above).

次に、スイッチング回路20−1〜20−4によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、S端子に入力される信号がHレベルの場合とLレベルの場合とについて詳述する。   Next, an example of connection between the input terminal and the output terminal of the Hall element by the switching circuits 20-1 to 20-4 will be described in detail when the signal input to the S terminal is at the H level and at the L level. .

S端子に入力される信号がHレベルの場合(上述した第1の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図21に示すようになっており、ホール素子H1とH3との組においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の第1の入力端子に接続されている。また、ホール素子H1の第2の入力端子は、スイッチング回路20−1とスイッチング回路20−3とを介して、ホール素子H3の第1の入力端子に接続されている。また、ホール素子H3の第2の入力端子は、スイッチング回路20−3を介して、接地されている。また、ホール素子H1の出力端子+と−、および、ホール素子H3の出力端子+と−は、第1実施形態で説明したように、合成増幅回路81の入力端子に接続されている。ホール素子H2とH4との組の接続も、ホール素子H1とH3との組の接続と同様である。   When the signal input to the S terminal is at the H level (in the first connection state described above), the connection of the Hall elements is as shown in FIG. 21, and in the combination of the Hall elements H1 and H3, The output terminal of the constant current drive circuit 101 is connected to the first input terminal of the Hall element H1 through the switching circuit 20-1. The second input terminal of the Hall element H1 is connected to the first input terminal of the Hall element H3 via the switching circuit 20-1 and the switching circuit 20-3. The second input terminal of the hall element H3 is grounded via the switching circuit 20-3. Further, the output terminals + and − of the Hall element H1 and the output terminals + and − of the Hall element H3 are connected to the input terminals of the synthesis amplifier circuit 81 as described in the first embodiment. The connection of the set of Hall elements H2 and H4 is the same as the connection of the set of Hall elements H1 and H3.

一方、S端子に入力される信号がLレベルの場合(上述した第2の接続状態の場合)は、ホール素子の接続は図22に示すようになっており、ホール素子H1とH3との組においては、定電流駆動回路101の出力端子は、スイッチング回路20−1を介して、ホール素子H1の出力端子−に接続されている。また、ホール素子H1の出力端子+は、スイッチング回路20−1とスイッチング回路20−3とを介して、ホール素子H3の出力端子−に接続されている。また、ホール素子H3の出力端子+は、スイッチング回路20−3を介して、接地されている。また、ホール素子H1の第1の入力端子から信号H1+が出力され、ホール素子H1の第2の入力端子から信号H1−が出力される。ホール素子H3の第1の入力端子から信号H3+が出力され、ホール素子H3の第2の入力端子から信号H3−が出力される。これらの信号は、第1実施形態で説明したように、合成増幅回路81の入力端子に入力される。ホール素子H2とH4との組の接続も、ホール素子H1とH3との組の接続と同様である。   On the other hand, when the signal input to the S terminal is at L level (in the case of the second connection state described above), the connection of the Hall elements is as shown in FIG. 22, and the combination of the Hall elements H1 and H3. , The output terminal of the constant current drive circuit 101 is connected to the output terminal − of the Hall element H1 through the switching circuit 20-1. The output terminal + of the Hall element H1 is connected to the output terminal − of the Hall element H3 through the switching circuit 20-1 and the switching circuit 20-3. The output terminal + of the hall element H3 is grounded through the switching circuit 20-3. Further, the signal H1 + is output from the first input terminal of the Hall element H1, and the signal H1- is output from the second input terminal of the Hall element H1. A signal H3 + is output from the first input terminal of the Hall element H3, and a signal H3- is output from the second input terminal of the Hall element H3. These signals are input to the input terminal of the synthesis amplifier circuit 81 as described in the first embodiment. The connection of the set of Hall elements H2 and H4 is the same as the connection of the set of Hall elements H1 and H3.

この図21と図22とに示すように、スイッチング回路20−1〜20−4の接続状態は、S端子に入力される電圧レベルがHレベルとLレベルとでは、逆になる。   As shown in FIGS. 21 and 22, the connection state of the switching circuits 20-1 to 20-4 is reversed when the voltage level input to the S terminal is H level and L level.

次に図23を用いて、図20で説明した複数のホール素子H1,H2,H3,H4と、合成増幅回路81及び82との関係について説明する。   Next, the relationship between the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4 described in FIG. 20 and the combined amplifier circuits 81 and 82 will be described with reference to FIG.

複数のホール素子H1,H2,H3,H4のうち、回転子106の回転中心軸を含む第1の平面で分割される第1の領域に含まれるホール素子を第1のホール素子群とし、第1の平面で分割される第2の領域に含まれるホール素子を第2のホール素子群とする。また、複数のホール素子H1,H2,H3,H4のうち、回転中心軸を含む第2の平面であって第1の平面と予め定められている角度を成す第2の平面で分割される第3の領域に含まれるホール素子を第3のホール素子群とし、第2の平面で分割される第4の領域に含まれるホール素子を第4のホール素子群とする。この予め定められている角度とは、たとえば90度である。   Among the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4, Hall elements included in the first region divided by the first plane including the rotation center axis of the rotor 106 are defined as a first Hall element group. A Hall element included in the second region divided by one plane is defined as a second Hall element group. In addition, among the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4, the second plane is divided by a second plane that includes the rotation center axis and that forms a predetermined angle with the first plane. Hall elements included in the third region are defined as a third Hall element group, and Hall elements included in the fourth region divided by the second plane are defined as a fourth Hall element group. This predetermined angle is, for example, 90 degrees.

図23に示すように、回転子106の回転中心軸であって、紙面に対して垂直となる軸をZ軸とする。そして、このZ軸に対して垂直となる2つの軸であって、紙面に対して水平と垂直となる2つの軸をX軸とY軸とする。ここでは、説明のため、回転子106の回転中心軸として、ホール素子H1の角度位置を0度とし、ホール素子2の角度位置を90度とし、ホール素子3の角度位置を180度とし、ホール素子4の角度位置を270度とする。   As shown in FIG. 23, an axis that is the rotation center axis of the rotor 106 and is perpendicular to the paper surface is defined as a Z axis. Two axes that are perpendicular to the Z-axis and that are horizontal and perpendicular to the paper surface are defined as an X-axis and a Y-axis. Here, for the sake of explanation, as the rotation center axis of the rotor 106, the angular position of the Hall element H1 is 0 degree, the angular position of the Hall element 2 is 90 degrees, the angular position of the Hall element 3 is 180 degrees, The angular position of the element 4 is 270 degrees.

たとえば第1の平面を符号301で示されるように、回転子106の回転中心軸に対して角度位置135度と315度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第1のホール素子群はホール素子H1とH2となり、第2のホール素子群はホール素子H3とH4となる。また第2の平面を符号302で示されるように、回転子106の回転中心軸に対して角度位置45度と225度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第3のホール素子群はホール素子H2とH3となり、第4のホール素子群はホール素子H4とH1となる。   For example, as indicated by reference numeral 301, the first plane is assumed to be a plane that is at an angular position of 135 degrees and 315 degrees with respect to the rotation center axis of the rotor 106 and is perpendicular to the paper surface. In this case, the first Hall element group is Hall elements H1 and H2, and the second Hall element group is Hall elements H3 and H4. Further, as indicated by reference numeral 302, the second plane is assumed to be a plane perpendicular to the paper surface at angular positions of 45 degrees and 225 degrees with respect to the rotation center axis of the rotor 106. In this case, the third Hall element group is Hall elements H2 and H3, and the fourth Hall element group is Hall elements H4 and H1.

合成増幅回路81は、第1のホール素子群と第2のホール素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する。図20(b)に示すように、合成増幅回路81においては、合成部711には、信号H1−、信号H2−、信号H3+、および信号H4+が入力され、合成部712には、信号H1+、信号H2+、信号H3−、および信号H4−信号が入力されている。   The synthesis amplifier circuit 81 synthesizes detection signals detected by the first hall element group and the second hall element group, respectively. As shown in FIG. 20B, in the synthesis amplifier circuit 81, the signal H1-, the signal H2-, the signal H3 +, and the signal H4 + are input to the synthesis unit 711, and the signal H1 +, Signal H2 +, signal H3-, and signal H4- are input.

この信号の入力を、第1のホール素子群と第2のホール素子群とに分けて説明すると、第1のホール素子群については、合成増幅回路81の合成部711には、信号H1−および信号H2−が入力され、合成部712には、信号H1+および信号H2+が入力される。そして、加減算増幅回路713は、合成部711で合成された信号H1−および信号H2−と、合成部712で合成された信号H1+および信号H2+との差に応じた信号を出力する。よって、この第1のホール素子群についての合成増幅回路81は、第1のホール素子群に含まれるホール素子H1とH2とを合成したホール素子(第1の合成磁気検出素子)になるように、Aチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。   The input of this signal will be described by dividing it into a first Hall element group and a second Hall element group. For the first Hall element group, the signal H1- The signal H2- is input, and the signal H1 + and the signal H2 + are input to the combining unit 712. Then, the addition / subtraction amplification circuit 713 outputs a signal corresponding to the difference between the signal H1- and the signal H2- synthesized by the synthesis unit 711 and the signal H1 + and the signal H2 + synthesized by the synthesis unit 712. Therefore, the combined amplifier circuit 81 for the first Hall element group is configured to be a Hall element (first combined magnetic detection element) in which Hall elements H1 and H2 included in the first Hall element group are combined. The approximate sine wave output signal of the A channel is output.

上述のホール素子H1とH2とを合成したホール素子とは、ホール素子H1とH2との中間となる位置、たとえば、図23に符号A1で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として45度となる位置にある合成ホール素子に相当する。   The Hall element obtained by combining the Hall elements H1 and H2 described above is a position between the Hall elements H1 and H2, for example, a position indicated by reference numeral A1 in FIG. This corresponds to a synthetic Hall element located at 45 degrees as the center.

同様に、合成増幅回路81は、第2のホール素子群に含まれるホール素子H3とH4とを合成したホール素子(第2の合成磁気検出素子)になるように、Aチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。上述のホール素子H3とH4とを合成したホール素子とは、ホール素子H3とH4との中間となる位置、たとえば、図23に符号A2で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として225度となる位置にある合成ホール素子に相当する。   Similarly, the combined amplification circuit 81 outputs an approximate sine wave of the A channel so as to become a Hall element (second combined magnetic detection element) obtained by combining Hall elements H3 and H4 included in the second Hall element group. A signal is output. The Hall element obtained by combining the Hall elements H3 and H4 described above is a position that is intermediate between the Hall elements H3 and H4, for example, a position indicated by reference numeral A2 in FIG. This corresponds to a synthetic Hall element located at a position of 225 degrees as the center.

合成増幅回路81は、上述した第1のホール素子群についての合成増幅回路81と第2のホール素子群についての合成増幅回路81とを、符号を逆にして合成している。これは、第1のホール素子群についての合成増幅回路81と第2のホール素子群についての合成増幅回路81とが、回転子106の回転中心軸を中心として180度の位置であり、かつ、回転子106が有する磁石105のN極とS極とが、回転子106の回転中心軸を中心として180度の位置となっている。そのため、たとえば、上述した第1のホール素子群についての合成増幅回路81がN極を検出している場合には、第2のホール素子群についての合成増幅回路81がS極を検出していることになり、その検出した信号の符号が逆となるためである。   The synthetic amplifier circuit 81 synthesizes the synthetic amplifier circuit 81 for the first Hall element group and the synthetic amplifier circuit 81 for the second Hall element group with the signs reversed. This is because the synthetic amplifier circuit 81 for the first Hall element group and the synthetic amplifier circuit 81 for the second Hall element group are at a position of 180 degrees around the rotation center axis of the rotor 106, and The N pole and S pole of the magnet 105 included in the rotor 106 are positioned 180 degrees around the rotation center axis of the rotor 106. Therefore, for example, when the synthetic amplifier circuit 81 for the first Hall element group described above detects the N pole, the synthetic amplifier circuit 81 for the second Hall element group detects the S pole. This is because the sign of the detected signal is reversed.

このようにして、合成増幅回路81は、第1のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路81の出力値を増大させるとともに、第2のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路81の出力値を増大させている。   In this manner, the synthesis amplifier circuit 81 synthesizes the detection values from the plurality of Hall elements included in the first Hall element group to increase the output value of the synthesis amplifier circuit 81 and the second Hall element. Detection values from a plurality of Hall elements included in the element group are combined to increase the output value of the combined amplifier circuit 81.

更に、合成増幅回路81は、第1のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値と、第2のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値とを、符号を逆にして合成することにより、更に合成増幅回路81の出力値を増大させている。   Further, the synthesis amplifier circuit 81 generates an output value obtained by synthesizing detection values from a plurality of Hall elements included in the first Hall element group, and a plurality of Hall elements included in the second Hall element group. The output value of the synthesis amplifier circuit 81 is further increased by synthesizing the output value obtained by synthesizing the detected values with the opposite signs.

この合成増幅回路81は、たとえば、図23に符号A1で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として45度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子106の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、4個分のホール素子H1,H2,H3,H4を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路81は、1個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。   The synthetic amplifier circuit 81 is, for example, the rotational position of the rotor 106 detected by the synthetic Hall element at a position indicated by reference numeral A1 in FIG. 23 and at a position of 45 degrees about the rotational central axis of the rotor 106. Is equivalent to or equivalent to outputting a signal indicating. In addition, since this synthetic Hall element outputs an output value obtained by synthesizing four Hall elements H1, H2, H3, and H4, the synthetic amplifier circuit 81 outputs a single Hall element. In contrast to this, a large signal can be output.

第1のホール素子群と第2のホール素子群との場合と同様に、第3のホール素子群と第4のホール素子群とにより、この合成増幅回路82は、たとえば、図23に符号B1で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として135度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子106の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、4個分のホール素子H1,H2,H3,H4を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路82は、1個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。   As in the case of the first Hall element group and the second Hall element group, this synthetic amplifier circuit 82 is connected to, for example, the reference B1 in FIG. 23 by the third Hall element group and the fourth Hall element group. Is equivalent to or equivalent to outputting a signal indicating the rotational position of the rotor 106 detected by the synthetic Hall element located at a position of 135 degrees around the rotational center axis of the rotor 106. In addition, since this synthetic Hall element outputs an output value obtained by synthesizing four Hall elements H1, H2, H3, and H4, the synthetic amplifier circuit 82 outputs a single Hall element. In contrast to this, a large signal can be output.

また、上述したように、合成増幅回路81は、たとえば、図23に符号A1で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として45度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子106の回転位置を示す信号を出力し、合成増幅回路82は、たとえば、図23に符号B1で示す位置であって、回転子106の回転中心軸を中心として135度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子106の回転位置を示す信号を出力する。すなわち、合成増幅回路81と合成増幅回路82との合成ホール素子は、回転中心軸を中心として90度の位置関係になる。よって、合成増幅回路81と合成増幅回路82とは、90度位相が異なるAチャネルの近似正弦波出力信号とBチャネルの近似正弦波出力信号とを、それぞれ出力することができる。   Further, as described above, the synthetic amplification circuit 81 is detected by, for example, the synthetic Hall element located at the position indicated by the symbol A1 in FIG. 23 and at a position of 45 degrees around the rotation center axis of the rotor 106. A signal indicating the rotation position of the rotor 106 is output, and the synthesis amplification circuit 82 is, for example, the position indicated by reference numeral B1 in FIG. 23 and at a position that is 135 degrees around the rotation center axis of the rotor 106. A signal indicating the rotational position of the rotor 106 detected by the synthetic Hall element is output. That is, the combined Hall element of the combined amplifier circuit 81 and the combined amplifier circuit 82 has a positional relationship of 90 degrees around the rotation center axis. Therefore, the synthetic amplifier circuit 81 and the synthetic amplifier circuit 82 can output an A-channel approximate sine wave output signal and a B-channel approximate sine wave output signal, which are 90 degrees out of phase, respectively.

このように、合成増幅回路81は、回転子106の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子H1,H2,H3,H4が検出した検出信号を合成してAチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。また、合成増幅回路82は、回転子106の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、回転中心軸を中心として合成増幅回路81に対して所定の角度位置(たとえば、90度)になる第2の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子H1,H2,H3,H4が検出した検出信号を合成してBチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。   In this way, the synthesis amplifier circuit 81 synthesizes the detection signals detected by the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4 so as to be the first synthesized magnetic detection element that detects the rotational position of the rotor 106. A channel approximate sine wave output signal is output. The synthetic amplification circuit 82 is a second synthetic magnetic detection element that detects the rotational position of the rotor 106, and has a predetermined angular position (for example, 90 degrees) with respect to the synthetic amplification circuit 81 around the rotation center axis. The detection signals detected by the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4 are combined to output a B channel approximate sine wave output signal so as to be the second combined magnetic detection element.

上記に説明した第3実施形態によれば、第2実施形態のように4個のホール素子信号を単に対向するホール素子(ホール素子H1とホール素子H3、ホール素子H2とホール素子H4)同士で増幅するのではなく、ホール素子H1からホール素子H4のすべての検出信号を使用して合成増幅回路81または82に入力しているので、各ホール素子の感度のバラツキや環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが平均化することができる。   According to the third embodiment described above, between the Hall elements (Hall element H1 and Hall element H3, Hall element H2 and Hall element H4) that simply face the four Hall element signals as in the second embodiment. Rather than being amplified, all detection signals from the Hall element H1 to the Hall element H4 are used and input to the composite amplifier circuit 81 or 82, so that the offset voltage due to variations in sensitivity of each Hall element and changes in environmental temperature. Variation variation can be averaged.

また、各ホール素子H1,H2,H3,H4の信号は、回転子106の回転中心軸を中心とした角度が180度の対向したホール素子の信号を加減算するように合成増幅回路に入力されている。そのため、回転子106に偏心があるような場合であっても、この偏心による回転角度誤差をキャンセルすることができる。   The signals of the Hall elements H1, H2, H3, and H4 are input to the synthesis amplifier circuit so as to add and subtract the signals of the opposing Hall elements having an angle of 180 degrees around the rotation center axis of the rotor 106. Yes. Therefore, even if the rotor 106 is eccentric, the rotation angle error due to this eccentricity can be canceled.

このような方式を採用することで、合成して生成される近似正弦波の検出信号が大きくなり、その結果、オフセット電圧変動値が見かけ上(検出信号に対して相対的に)、小さくなるという効果がある。たとえば、それぞれのホール素子H1,H2,H3,H4から検出値が出力されるが、この検出値は所定の出力レベルであり、この出力レベルに対してバラツキは無視できない。しかし、上述したように複数のホール素子H1,H2,H3,H4から出力される検出値を合成した値、すなわち、合成ホール素子から出力される検出値の出力レベルに対しては、バラツキが相対的に小さくなるため、バラツキが無視できる。そのため、本実施形態による磁気式回転角度検出装置100は、複数のホール素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度・高分解能とすることができる。   By adopting such a method, the detection signal of the approximate sine wave generated by synthesis is increased, and as a result, the offset voltage fluctuation value is apparently decreased (relative to the detection signal). effective. For example, detection values are output from the respective Hall elements H1, H2, H3, and H4. The detection values are at a predetermined output level, and variations with respect to the output level cannot be ignored. However, as described above, the variation is relative to the value obtained by combining the detection values output from the plurality of Hall elements H1, H2, H3, and H4, that is, the output level of the detection value output from the combined Hall element. Therefore, the variation can be ignored. Therefore, the magnetic rotation angle detection device 100 according to the present embodiment can improve detection accuracy and achieve high accuracy and high resolution even when the outputs of the plurality of Hall elements vary.

図24は、ホール素子H1からH4を駆動する回路の構成を示す図である。ホール素子H1からH4は、回転子106の回転中心軸を中心として180度の対向する2個のホール素子(たとえばホール素子H1とホール素子H3、ホール素子H2とホール素子H4)を組として、一つの定電流駆動回路で駆動している。たとえば図24に示すように、ホール素子H1とホール素子H3とを直列接続して、定電流駆動回路101で駆動し、ホール素子H2とホール素子H4とを直列接続して、定電流駆動回路102で駆動している。   FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a circuit for driving the Hall elements H1 to H4. The Hall elements H1 to H4 are each composed of two Hall elements (for example, the Hall element H1 and the Hall element H3, and the Hall element H2 and the Hall element H4) facing each other at 180 degrees around the rotation center axis of the rotor 106. It is driven by one constant current drive circuit. For example, as shown in FIG. 24, Hall element H1 and Hall element H3 are connected in series and driven by constant current drive circuit 101, and Hall element H2 and Hall element H4 are connected in series, and constant current drive circuit 102 is connected. It is driven by.

このような駆動回路を採用することで、例えば、定電流の電流値が変化する場合であっても、互いが対向しているホール素子の電流値が影響しあうので、Aチャネル信号とBチャネル信号の大きさの変化が同じになり、二つの近似正弦波信号を用いてさらに細かい角度に分解する(逓倍)する時に角度誤差の影響が小さくなるという特徴がある。   By adopting such a drive circuit, for example, even when the current value of the constant current changes, the current values of the Hall elements facing each other influence each other. The change in the magnitude of the signal is the same, and there is a feature that the influence of the angle error is reduced when the two approximate sine wave signals are decomposed (multiplied) into smaller angles.

なお、ホール素子の駆動方法としては、定電圧駆動方式と定電流駆動方式の2種類があるが、定電流駆動方式の方が、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという特性がある。そのため、上述したように定電流駆動方式を用いることにより、定電圧駆動方式を用いる場合に対比して、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという効果がある。   There are two types of Hall element driving methods, a constant voltage driving method and a constant current driving method. The constant current driving method has a characteristic that variation in offset voltage variation due to changes in environmental temperature is reduced. is there. Therefore, by using the constant current driving method as described above, there is an effect that the variation in the offset voltage variation due to the change in the environmental temperature is smaller than when the constant voltage driving method is used.

図25は、図20(b)に示した合成増幅回路81と82との出力を差動出力方式に変更した場合の構成図である。図25の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路811が、図20(b)に示した合成増幅回路81に対応し、図25の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路821が、図20(b)に示した合成増幅回路82に対応する。図25において、図20(b)と同様の構成には同一の符号を付し、相違点のみについて説明する。   FIG. 25 is a configuration diagram in the case where the outputs of the combined amplifier circuits 81 and 82 shown in FIG. 20B are changed to the differential output system. The differential input-differential output type composite amplifier circuit 811 of FIG. 25 corresponds to the composite amplifier circuit 81 shown in FIG. 20B, and the differential input-differential output type composite amplifier circuit 821 of FIG. Corresponds to the synthetic amplifier circuit 82 shown in FIG. In FIG. 25, the same components as those in FIG. 20B are denoted by the same reference numerals, and only different points will be described.

まず、合成増幅回路811の構成について説明する。この合成増幅回路811において、合成部711と合成部712とは、図20(b)に示した合成増幅回路81と同様である。合成部711の出力は加減算増幅回路714に減算信号として入力され、合成部712の出力は加減算増幅回路715に減算信号として入力される。電源電圧Vが加算信号として加減算増幅回路714と加減算増幅回路715とに入力される。加減算増幅回路714の出力端子から、A(−)チャネルの近似正弦波出力信号が出力され、加減算増幅回路715の出力端子から、A(+)チャネルの近似正弦波出力信号が出力される。   First, the configuration of the synthesis amplifier circuit 811 will be described. In the synthesis amplifier circuit 811, the synthesis unit 711 and the synthesis unit 712 are the same as the synthesis amplification circuit 81 shown in FIG. The output of the synthesis unit 711 is input as a subtraction signal to the addition / subtraction amplification circuit 714, and the output of the synthesis unit 712 is input to the addition / subtraction amplification circuit 715 as a subtraction signal. The power supply voltage V is input to the addition / subtraction amplification circuit 714 and the addition / subtraction amplification circuit 715 as an addition signal. The approximate sine wave output signal of the A (−) channel is output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 714, and the approximate sine wave output signal of the A (+) channel is output from the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 715.

上述した加減算増幅回路714の出力端子と加減算増幅回路715の出力端子とは、抵抗R51と抵抗R6と抵抗R52との直列接続を介して接続されている。また、加減算増幅回路714の減算信号が入力される入力端子は、抵抗R41を介して、抵抗R51と抵抗R6との接続点に接続されている。また、加減算増幅回路715の減算信号が入力される入力端子は、抵抗R42を介して、抵抗R52と抵抗R6との接続点に接続されている。なお、合成増幅回路811および821が各々の出力を差動出力方式とする差動増幅回路として機能するために、たとえば抵抗R41と抵抗R42との抵抗値は同じであり、抵抗R51と抵抗R52との抵抗値は同じであることが望ましい。   The output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 714 and the output terminal of the addition / subtraction amplification circuit 715 are connected through a series connection of a resistor R51, a resistor R6, and a resistor R52. The input terminal to which the subtraction signal of the addition / subtraction amplification circuit 714 is input is connected to a connection point between the resistor R51 and the resistor R6 via the resistor R41. The input terminal to which the subtraction signal of the addition / subtraction amplification circuit 715 is input is connected to a connection point between the resistor R52 and the resistor R6 via the resistor R42. Since the combined amplifier circuits 811 and 821 function as a differential amplifier circuit in which each output is a differential output system, for example, the resistance values of the resistor R41 and the resistor R42 are the same, and the resistor R51 and the resistor R52 It is desirable that the resistance values of are the same.

次に合成増幅回路821の構成について説明する。合成増幅回路821は、図20(b)を用いて説明した合成増幅回路82および合成増幅回路81と同様に、合成増幅回路811と4個のホール素子H1,H2,H3,H4との接続方法のみが異なる。   Next, the configuration of the synthesis amplifier circuit 821 will be described. Similar to the synthetic amplification circuit 82 and the synthetic amplification circuit 81 described with reference to FIG. 20B, the synthetic amplification circuit 821 is a method of connecting the synthetic amplification circuit 811 and the four Hall elements H1, H2, H3, and H4. Only the difference.

図20(b)を用いて説明した合成増幅回路82および合成増幅回路81と同様に、この合成増幅回路821から出力されるB(−)チャネルと、合成増幅回路811から出力されるA(−)チャネルとは、90度位相の異なる信号となる。また、この合成増幅回路821から出力されるB(+)チャネルと、合成増幅回路811から出力されるA(+)チャネルとは、90度位相の異なる信号となる。   Similarly to the synthesis amplification circuit 82 and the synthesis amplification circuit 81 described with reference to FIG. 20B, the B (−) channel output from the synthesis amplification circuit 821 and the A (−) output from the synthesis amplification circuit 811. ) The channel is a signal having a phase difference of 90 degrees. Further, the B (+) channel output from the synthesis amplifier circuit 821 and the A (+) channel output from the synthesis amplifier circuit 811 are signals having a phase difference of 90 degrees.

上記に図25を用いて説明した合成増幅回路811および821は、入力は、図20(b)の合成増幅回路81および82と同一であるが、出力は、A(−)(又はB(−))チャネルと、このA(−)(又はB(−))チャネルと180度位相が反転したA(+)(又はB(+))チャネルとの2信号を出力する。   The input of the composite amplifier circuits 811 and 821 described above with reference to FIG. 25 is the same as that of the composite amplifier circuits 81 and 82 of FIG. 20B, but the output is A (−) (or B (− )) Channel, two signals of the A (−) (or B (−)) channel and the A (+) (or B (+)) channel whose phase is inverted by 180 degrees are output.

図20(b)の合成増幅回路81および82の出力方式を、図25の合成増幅回路811および821のように差動出力方式に変更することで、差動出力信号にノイズ成分が重畳する場合であっても、受け側回路(図示せず)で二つの信号(A(−)とA(+)、またはB(−)とB(+))の差を取ることで、このノイズ成分を除去する事が出来る。   When the output method of the synthetic amplifier circuits 81 and 82 in FIG. 20B is changed to a differential output method like the synthetic amplifier circuits 811 and 821 in FIG. 25, noise components are superimposed on the differential output signal. Even so, by taking the difference between the two signals (A (−) and A (+) or B (−) and B (+)) in the receiving circuit (not shown), this noise component is reduced. It can be removed.

つまり、二つの信号は位相が180度違っているので、この二つの信号の差を取る前と後とでは、信号の大きさは2倍になるが、ノイズ成分は同相信号である。そのため、受け側回路において上記二つの信号の差を取ることで、差動出力信号にノイズ成分が重畳するような場合であっても、このノイズ成分を除去することができる。よって、上述した差動出力方式を用いることにより、より信頼性のある検出信号を受け側回路に出力することができる。   In other words, since the two signals are 180 degrees out of phase, the magnitude of the signal is doubled before and after the difference between the two signals, but the noise component is an in-phase signal. Therefore, by taking the difference between the two signals in the receiving circuit, the noise component can be removed even when the noise component is superimposed on the differential output signal. Therefore, by using the above-described differential output method, a more reliable detection signal can be received and output to the side circuit.

図26は、ホール素子H1,H2,H3,H4の異常を検出する回路構成を示す構成図である。図24と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点のみについて説明する。この図26において、異常検出回路111は、ホール素子H1,H2,H3,H4を流れる電流が適正であるか否かを検出している。   FIG. 26 is a configuration diagram showing a circuit configuration for detecting an abnormality in the Hall elements H1, H2, H3, and H4. The same components as those in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only differences will be described. In FIG. 26, the abnormality detection circuit 111 detects whether or not the current flowing through the hall elements H1, H2, H3, and H4 is appropriate.

図26に示すように、定電流駆動回路101の出力端子は、直列接続されたホール素子H1とH3および抵抗R71を介して、接地されている。また、定電流駆動回路102の出力端子は、直列接続されたホール素子H2とH4および抵抗R72を介して、接地されている。定電流駆動回路101と定電流駆動回路102との電源端子には、電源電圧Vが入力されている。   As shown in FIG. 26, the output terminal of the constant current drive circuit 101 is grounded via Hall elements H1 and H3 and a resistor R71 connected in series. The output terminal of the constant current drive circuit 102 is grounded via Hall elements H2 and H4 and a resistor R72 connected in series. A power supply voltage V is input to power supply terminals of the constant current drive circuit 101 and the constant current drive circuit 102.

図24を用いて説明したように、定電流駆動回路101からは、一定電流が出力されるので、抵抗R71の両端には一定電圧が発生する。具体的には、抵抗R71とホール素子H3との接続点には、一定電圧が発生する。異常検出回路111は、抵抗R72で発生した電圧、すなわち、抵抗R71とホール素子H3との接続点の電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。   As described with reference to FIG. 24, since a constant current is output from the constant current driving circuit 101, a constant voltage is generated across the resistor R71. Specifically, a constant voltage is generated at the connection point between the resistor R71 and the Hall element H3. The abnormality detection circuit 111 measures the voltage generated at the resistor R72, that is, the voltage at the connection point between the resistor R71 and the Hall element H3, and determines whether or not the measured voltage is within a predetermined range. If it is not within the range, it is determined as abnormal.

例えば、定電流駆動回路101からは1mAの電流が流れ、抵抗R71が100Ωであれば、本来であれば、異常検出回路111が測定する電圧は0.1Vになる。もし、測定した電圧が0.09V以下か、0.11V以上であれば、異常検出回路111は、異常と判断して、異常を示す信号を出力する。これにより、異常検出回路111は、ホール素子H1とH3との、たとえば、断線やショートなどの異常、または、定電流駆動回路101が出力する電流値の異状、などを検出することができる。   For example, if a current of 1 mA flows from the constant current drive circuit 101 and the resistance R71 is 100Ω, the voltage that is normally measured by the abnormality detection circuit 111 is 0.1V. If the measured voltage is 0.09 V or less or 0.11 V or more, the abnormality detection circuit 111 determines that an abnormality has occurred and outputs a signal indicating the abnormality. Thereby, the abnormality detection circuit 111 can detect, for example, an abnormality such as disconnection or short-circuit between the Hall elements H1 and H3, or an abnormality in the current value output from the constant current drive circuit 101.

定電流駆動回路101と同様に、定電流駆動回路102からも、一定電流が出力されるので、抵抗R72の両端には一定電圧が発生する。異常検出回路111は、抵抗R71の場合と同様に、抵抗R72で発生した電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。   Similar to the constant current drive circuit 101, a constant current is also output from the constant current drive circuit 102, so that a constant voltage is generated across the resistor R72. As in the case of the resistor R71, the abnormality detection circuit 111 measures the voltage generated at the resistor R72, determines whether or not the measured voltage is within a predetermined range, and is not within the range. Is determined to be abnormal.

このようにして、異常検出回路111は、抵抗R71の電圧を測定してホール素子H1とH3および定電流駆動回路101の異常を検出するとともに、抵抗R72の電圧を測定してホール素子H2とH4および定電流駆動回路102の異常を検出する。すなわち、異常検出回路111は、ホール素子の組とされている2個のホール素子を導通する電流をホール素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて複数のホール素子の異常、または、複数のホール素子を駆動する駆動回路の異状を検出する。   In this way, the abnormality detection circuit 111 detects the abnormality of the Hall elements H1 and H3 and the constant current drive circuit 101 by measuring the voltage of the resistor R71, and measures the voltage of the resistor R72 to measure the Hall elements H2 and H4. Then, the abnormality of the constant current drive circuit 102 is detected. That is, the abnormality detection circuit 111 detects, for each set of Hall elements, a current that conducts two Hall elements that are set as a set of Hall elements, and an abnormality of a plurality of Hall elements based on the detected current, or An abnormality in the drive circuit that drives the plurality of Hall elements is detected.

また異常検出回路111は、検出した異常を示す信号を、たとえば磁気式回転角度検出装置100を制御する上位制御装置に出力する。これにより、上位制御装置においても、組とされているホール素子毎に、たとえば断線やショートなどの異常、または、組とされているホール素子を駆動する駆動回路の異状を、検出することができる。   In addition, the abnormality detection circuit 111 outputs a signal indicating the detected abnormality to, for example, a host control device that controls the magnetic rotation angle detection device 100. As a result, even in the host control device, it is possible to detect, for example, an abnormality such as a disconnection or a short circuit or an abnormality in the drive circuit that drives the grouped Hall element for each grouped Hall element. .

なお、ここでは1つの異常検出回路111で全てのホール素子の組の異常を検出するものとして説明したが、この異常検出回路111は、ホール素子の組毎に、それぞれ設けられるようにしてもよい。   Here, although it has been described that one abnormality detection circuit 111 detects abnormality of all the hall element sets, this abnormality detection circuit 111 may be provided for each hall element group. .

なお、上記に図24から図26を用いて説明した各構成は、第3実施形態のみでなく、第1実施形態と第2実施形態にも、同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。   Each configuration described above with reference to FIGS. 24 to 26 can be applied not only to the third embodiment but also to the first embodiment and the second embodiment in the same manner, and the same effect can be obtained. Can be obtained.

上記に説明した本実施形態によるエンコーダによれば、次のような効果を得ることができる。   According to the encoder according to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

アナログスイッチ(たとえば、スイッチング回路20−1から20−4)でホール素子を制御するので、ホール素子の温度ドリフトをキャンセルすることができ、より高精度の角度検出信号が得られるので、正確なシステム制御をすることが出来る。   Since the Hall element is controlled by an analog switch (for example, the switching circuits 20-1 to 20-4), the temperature drift of the Hall element can be canceled, and a more accurate angle detection signal can be obtained. You can control.

第2のエンコーダ4は、動力伝達装置2により減速され低速度で回転するので、検出信号は、低周波数の正弦波信号、余弦波信号になる。したがって、アナログスイッチの制御速度も遅くてよいので、ノイズに強い制御を構成することが出来る。   Since the second encoder 4 is decelerated by the power transmission device 2 and rotates at a low speed, the detection signal becomes a low-frequency sine wave signal or cosine wave signal. Therefore, since the control speed of the analog switch may be slow, a control resistant to noise can be configured.

第2のエンコーダ4のアナログスイッチ制御信号を、第1のエンコーダ3に搭載した信号制御回路で制御することで、第2のエンコーダ4の回転検出信号の周波数に最適の制御信号で制御することができる。   By controlling the analog switch control signal of the second encoder 4 with a signal control circuit mounted on the first encoder 3, it is possible to control with the control signal optimum for the frequency of the rotation detection signal of the second encoder 4. it can.

第2のエンコーダ4の出力信号を差動出力信号にし、第1のエンコーダ3側で減算することにより、途中に乗ったノイズを除去することができ、より高精度の回転検出信号を得る事が出来る。   By converting the output signal of the second encoder 4 to a differential output signal and subtracting it on the first encoder 3 side, noise on the way can be removed, and a more accurate rotation detection signal can be obtained. I can do it.

第1のエンコーダ3側に搭載したアナログ・デジタル変換回路(ADコンバータ201)とアナログスイッチ制御信号をある比率をもって同期させることにより、アナログスイッチの切り替えによって生じるノイズ以外の期間内でアナログ・デジタル変換回路による処理をすることができ、ノイズに影響されない高精度の検出信号を得ることが出来る。   By synchronizing the analog / digital conversion circuit (AD converter 201) mounted on the first encoder 3 side with the analog switch control signal at a certain ratio, the analog / digital conversion circuit can be used within a period other than noise caused by switching of the analog switch. Therefore, it is possible to obtain a highly accurate detection signal that is not affected by noise.

なお、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしてもよい。たとえば、磁気式のエンコーダの場合、外乱により磁場が発生するような場合には、位置データを正常に検出できない可能性がある。このような場合においても、光学式のエンコーダは、正常に位置データを検出することができる。
そのため、外乱により磁場が発生するような場合でも、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、光学式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
One of the first encoder 3 and the second encoder 4 may be a magnetic encoder as described above, and the other may be an optical encoder. For example, in the case of a magnetic encoder, if a magnetic field is generated due to disturbance, there is a possibility that position data cannot be detected normally. Even in such a case, the optical encoder can normally detect the position data.
Therefore, even when a magnetic field is generated due to disturbance, an encoder in which one of the first encoder 3 and the second encoder 4 is a magnetic encoder as described above and the other is an optical encoder is With the optical encoder, the position data can be normally detected as the whole encoder.

また、外部環境としてホコリや油滴があるような環境では、光学式のエンコーダでは、正常に位置データを検出できない可能性がある。このような場合でも、磁気式のエンコーダであれば、正常に位置データを検出できる。
そのため、外部環境としてホコリや油滴があるような環境でも、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、磁気式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
Also, in an environment where there are dust and oil droplets as an external environment, there is a possibility that the optical encoder cannot detect position data normally. Even in such a case, the position data can be normally detected with a magnetic encoder.
Therefore, even in an environment where dust or oil droplets exist as an external environment, one of the first encoder 3 and the second encoder 4 is a magnetic encoder as described above, and the other is an optical encoder. The encoder can detect position data normally by the magnetic encoder as a whole.

更に、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とのうちの一方が、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダであることにより、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。更に、温度変化がある場合であっても、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。   Furthermore, since one of the first encoder 3 and the second encoder 4 is the magnetic encoder according to the above-described embodiment, the detection accuracy can be improved even when the output of the magnetic detection element varies. It is possible to improve and achieve high accuracy. Furthermore, even when there is a temperature change, the detection accuracy can be improved and high accuracy can be achieved.

よって、第1のエンコーダ3と第2のエンコーダ4とのうち、一方を上述したように磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとし、更に、この磁気式のエンコーダを、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダとすることにより、外乱により磁場が発生するような場合であっても、外部環境としてホコリや油滴があるような環境であっても、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合であっても、また、温度変化がある場合であっても、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができ、かつ、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。
また、このエンコーダは、バッテリーレスでありながら、多回転型のエンコーダとして機能することができる。
Therefore, one of the first encoder 3 and the second encoder 4 is a magnetic encoder as described above, the other is an optical encoder, and this magnetic encoder is also used in the present embodiment described above. Even if a magnetic field is generated by a disturbance due to a magnetic encoder according to the form, even if there is dust or oil droplets as an external environment, the output of the magnetic detection element varies. Even if there is a case where there is a change in temperature, the encoder as a whole can detect position data normally, improve detection accuracy, and achieve high accuracy. .
Further, this encoder can function as a multi-rotation encoder while being battery-less.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

1…モータ、2…動力伝達装置、3…第1のエンコーダ、4…第2のエンコーダ、5…第2の信号処理回路、6…第1の信号処理回路、8…コントローラ、9…通信ライン、10…入力軸、11…出力軸、12…通信線、13…設定制御線、14…モータ制御線、20−1〜20−4…スイッチング回路、50…第2の位置データ検出回路、51…第2の内挿回路、52…第2の位置検出回路、53…送信信号生成出力部、56、66…伝達比情報記憶部、57、67…第1の分解能記憶部、58、68…第2の分解能記憶部、61…第1の位置データ検出回路、62…第2の位置データ補正回路、63…位置データ合成回路、65…外部通信回路、81、82、811、821…合成増幅回路、100…磁気式回転角度検出装置、101、102…定電流駆動回路、105…磁石、106…回転子、109…基板組、111…異常検出回路、112…スイッチング回路制御部、200…演算回路、201…ADコンバータ、202…演算制御部、711、712、721、722…合成部、713、714、715、723、724、725…加減算増幅回路、H1,H2,H3,H4…ホール素子、n…伝達比、m…回転数量、P1…第1の位置データの値、P2…第2の位置データの値、R2…第2の位置データ検出回路50の分解能   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor, 2 ... Power transmission device, 3 ... 1st encoder, 4 ... 2nd encoder, 5 ... 2nd signal processing circuit, 6 ... 1st signal processing circuit, 8 ... Controller, 9 ... Communication line DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Input shaft, 11 ... Output shaft, 12 ... Communication line, 13 ... Setting control line, 14 ... Motor control line, 20-1-20-4 ... Switching circuit, 50 ... 2nd position data detection circuit, 51 ... second interpolation circuit, 52 ... second position detection circuit, 53 ... transmission signal generation output unit, 56, 66 ... transmission ratio information storage unit, 57, 67 ... first resolution storage unit, 58, 68 ... Second resolution storage unit 61... First position data detection circuit 62. Second position data correction circuit 63. Position data synthesis circuit 65 65 External communication circuit 81, 82, 811, 821. Circuit, 100 ... Magnetic rotation angle detection device, 101, DESCRIPTION OF SYMBOLS 02 ... Constant current drive circuit, 105 ... Magnet, 106 ... Rotor, 109 ... Board set, 111 ... Abnormality detection circuit, 112 ... Switching circuit control part, 200 ... Arithmetic circuit, 201 ... AD converter, 202 ... Arithmetic control part, 711, 712, 721, 722 ... Synthesizer, 713, 714, 715, 723, 724, 725 ... Addition / subtraction amplifier circuit, H1, H2, H3, H4 ... Hall element, n ... Transmission ratio, m ... Number of rotations, P1 ... First position data value, P2 ... second position data value, R2 ... second position data detection circuit 50 resolution

Claims (24)

1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、
1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、
前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、
前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、
前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、
を備え、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、
前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路
を備え、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが、
前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する合成回路、
を備え
前記合成回路は、
前記回転子の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第1の検出信号を出力する第1の合成回路と、
前記回転子の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第1の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第2の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第2の検出信号を出力する第2の合成回路と、
を備える
ことを特徴とするエンコーダ。
A first-rotation type absolute encoder that outputs a first detection signal corresponding to an angular position of a rotated input shaft;
A second absolute position encoder that outputs a second detection signal corresponding to an angular position of an output shaft that is rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft;
First position data indicating an angular position of the input shaft is detected by first predetermined signal processing based on a first detection signal input from the first absolute position encoder. Position data detection circuit of
Second position data for detecting second position data indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on a second detection signal input from the second absolute position encoder. Position data detection circuit of
A position data combining circuit that combines the first position data and the second position data to generate combined position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft;
With
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder includes a rotor that rotates as the input shaft or the output shaft rotates, and a plurality of magnetic detection elements arranged around the rotor. A magnetic encoder,
A switching circuit for switching the connection between an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and an output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element for each magnetic detection element ;
With
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder;
A synthesis circuit that synthesizes a detection signal detected by the magnetic detection element and is switched by the switching circuit, and outputs the first detection signal or the second detection signal;
With
The synthesis circuit is:
A first synthesis circuit that synthesizes detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements and outputs the first detection signal so as to be a first synthetic magnetic detection element that detects a rotational position of the rotor. When,
A second synthetic magnetic sensing element for detecting a rotational position of the rotor, wherein the second synthetic magnetic sensing element is located at a predetermined angular position with respect to the first synthetic magnetic sensing element about a rotational center axis of the rotor A second combining circuit that combines the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements to output the second detection signal so as to be a combined magnetic detection element;
An encoder comprising:
1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、
1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、
前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、
前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、
前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、
を備え、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、
前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路
を備え、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが、
前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する合成回路、
を備え
前記合成回路は、
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転子の回転中心軸を中心として互いに対向する磁気検出素子毎に、当該互いに対向する磁気検出素子が検出した検出信号をそれぞれ合成する第1の合成回路と第2の合成回路と、
を備え
前記第1の合成回路は、前記第1の検出信号を差動信号として出力し、
前記第2の合成回路は、前記第2の検出信号を差動信号として出力する、
ことを特徴とするエンコーダ。
A first-rotation type absolute encoder that outputs a first detection signal corresponding to an angular position of a rotated input shaft;
A second absolute position encoder that outputs a second detection signal corresponding to an angular position of an output shaft that is rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft;
First position data indicating an angular position of the input shaft is detected by first predetermined signal processing based on a first detection signal input from the first absolute position encoder. Position data detection circuit of
Second position data for detecting second position data indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on a second detection signal input from the second absolute position encoder. Position data detection circuit of
A position data combining circuit that combines the first position data and the second position data to generate combined position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft;
With
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder includes a rotor that rotates as the input shaft or the output shaft rotates, and a plurality of magnetic detection elements arranged around the rotor. A magnetic encoder,
A switching circuit for switching the connection between an input terminal for supplying power to the magnetic detection element and an output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element for each magnetic detection element ;
With
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder;
A synthesis circuit that synthesizes a detection signal detected by the magnetic detection element and is switched by the switching circuit, and outputs the first detection signal or the second detection signal;
With
The synthesis circuit is:
A first synthesis circuit that synthesizes detection signals detected by the mutually facing magnetic detection elements for each of the magnetic detection elements facing each other about the rotation center axis of the rotor among the plurality of magnetic detection elements; A second synthesis circuit;
With
The first synthesis circuit outputs the first detection signal as a differential signal,
The second synthesis circuit outputs the second detection signal as a differential signal.
An encoder characterized by that.
前記複数の磁気検出素子は、前記回転子の回転中心軸に対して互いに対向して配置されている2個の前記磁気検出素子を磁気検出素子の組として、複数の該磁気検出素子の組から構成されている、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンコーダ。
The plurality of magnetic detection elements are composed of two magnetic detection elements that are arranged opposite to each other with respect to the rotation center axis of the rotor. It is configured,
The encoder according to claim 1 or 2 , characterized by the above.
前記複数の磁気検出素子は、
前記磁気検出素子の組とされている2個の磁気検出素子ごとに直列接続されて給電されている、
ことを特徴とする請求項に記載のエンコーダ。
The plurality of magnetic detection elements are:
Power is connected in series for each of the two magnetic detection elements in the set of magnetic detection elements,
The encoder according to claim 3 .
前記磁気検出素子の組とされている2個の磁気検出素子を導通する電流を前記磁気検出素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて前記複数の磁気検出素子の異常を検出する異常検出回路、
を備えることを特徴とする請求項又は請求項に記載のエンコーダ。
A current that conducts two magnetic detection elements that constitute the magnetic detection element is detected for each set of the magnetic detection elements, and abnormality of the plurality of magnetic detection elements is detected based on the detected current. Anomaly detection circuit,
The encoder according to claim 3 or 4 , further comprising:
前記切り替え回路を制御して、前記磁気検出素子の入力端子と出力端子との接続を第1の時間間隔で周期的に切り替える切り替え制御回路、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のエンコーダ。
A switching control circuit that controls the switching circuit to periodically switch the connection between the input terminal and the output terminal of the magnetic detection element at a first time interval;
The encoder according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
1回転型のアブソリュートエンコーダであって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置エンコーダと、
1回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置エンコーダと、
前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出回路と、
前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出回路と、
前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、
を備え、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを有する磁気式エンコーダであって、
前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路を備え
前記複数の磁気検出素子は、前記回転子の回転中心軸に対して互いに対向して配置されている2個の前記磁気検出素子を磁気検出素子の組として、複数の該磁気検出素子の組から構成されており、
前記磁気検出素子の組とされている2個の磁気検出素子を導通する電流を前記磁気検出素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて前記複数の磁気検出素子の異常を検出する異常検出回路、
を備えることを特徴とするエンコーダ。
A first-rotation type absolute encoder that outputs a first detection signal corresponding to an angular position of a rotated input shaft;
A second absolute position encoder that outputs a second detection signal corresponding to an angular position of an output shaft that is rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft;
First position data indicating an angular position of the input shaft is detected by first predetermined signal processing based on a first detection signal input from the first absolute position encoder. Position data detection circuit of
Second position data for detecting second position data indicating the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on a second detection signal input from the second absolute position encoder. Position data detection circuit of
A position data combining circuit that combines the first position data and the second position data to generate combined position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft;
With
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder includes a rotor that rotates as the input shaft or the output shaft rotates, and a plurality of magnetic detection elements arranged around the rotor. A magnetic encoder,
A switching circuit for switching the connection between the input terminal for supplying power to the magnetic detection element and the output terminal for outputting the detection signal from the magnetic detection element for each magnetic detection element ;
The plurality of magnetic detection elements are composed of two magnetic detection elements that are arranged opposite to each other with respect to the rotation center axis of the rotor. Configured,
A current that conducts two magnetic detection elements that constitute the magnetic detection element is detected for each set of the magnetic detection elements, and abnormality of the plurality of magnetic detection elements is detected based on the detected current. Anomaly detection circuit,
Encoder comprising: a.
前記複数の磁気検出素子は、
前記磁気検出素子の組とされている2個の磁気検出素子ごとに直列接続されて給電されている、
ことを特徴とする請求項に記載のエンコーダ。
The plurality of magnetic detection elements are:
Power is connected in series for each of the two magnetic detection elements in the set of magnetic detection elements,
The encoder according to claim 7 .
前記切り替え回路を制御して、前記磁気検出素子の入力端子と出力端子との接続を第1の時間間隔で周期的に切り替える切り替え制御回路、
を備えることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のエンコーダ。
A switching control circuit that controls the switching circuit to periodically switch the connection between the input terminal and the output terminal of the magnetic detection element at a first time interval;
The encoder according to claim 7 or 8 , further comprising:
前記第1の検出信号または前記第2の検出信号をアナログデジタル変換する変換回路、
を備えることを特徴とする請求項6又は請求項9に記載のエンコーダ。
A conversion circuit that performs analog-to-digital conversion on the first detection signal or the second detection signal;
The encoder according to claim 6 or 9 , further comprising:
前記変換回路は、
前記切り替え制御回路により前記磁気検出素子の入力端子と出力端子との接続が切り替えられてから前記第1の時間間隔よりも短い第2の時間が経過した後、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号をアナログデジタル変換する、
ことを特徴とする請求項10に記載のエンコーダ。
The conversion circuit includes:
After a second time shorter than the first time interval has elapsed since the switching control circuit switched the connection between the input terminal and the output terminal of the magnetic detection element, the first detection signal or the first Convert the detection signal of 2 to analog to digital,
The encoder according to claim 10 .
前記第1の位置データ検出回路または前記第2の位置データ検出回路は、
前記アナログデジタル変換された前記第1の検出信号の平均、または、前記アナログデジタル変換された前記第2の検出信号の平均に基づいて、前記第1の位置データまたは前記第2の位置データを検出する、
ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のエンコーダ。
The first position data detection circuit or the second position data detection circuit is
The first position data or the second position data is detected based on an average of the first detection signal after the analog-digital conversion or an average of the second detection signal after the analog-digital conversion. To
The encoder according to claim 10 or 11 , characterized in that.
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが、
前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する合成回路、
を備えることを特徴とする請求項9から請求項12のいずれか1項に記載のエンコーダ。
The first absolute position encoder or the second absolute position encoder;
A synthesis circuit that synthesizes a detection signal detected by the magnetic detection element and is switched by the switching circuit, and outputs the first detection signal or the second detection signal;
The encoder according to any one of claims 9 to 12, further comprising:
前記合成回路は、
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転子の回転中心軸を中心として互いに対向する磁気検出素子毎に、当該互いに対向する磁気検出素子が検出した検出信号をそれぞれ合成する第1の合成回路と第2の合成回路と、
を備えることを特徴とする請求項13に記載のエンコーダ。
The synthesis circuit is:
A first synthesis circuit that synthesizes detection signals detected by the mutually facing magnetic detection elements for each of the magnetic detection elements facing each other about the rotation center axis of the rotor among the plurality of magnetic detection elements; A second synthesis circuit;
The encoder according to claim 13 , comprising:
前記合成回路は、
前記回転子の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第1の検出信号を出力する第1の合成回路と、
前記回転子の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第1の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第2の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第2の検出信号を出力する第2の合成回路と、
を備えることを特徴とする請求項13に記載のエンコーダ。
The synthesis circuit is:
A first synthesis circuit that synthesizes detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements and outputs the first detection signal so as to be a first synthetic magnetic detection element that detects a rotational position of the rotor. When,
A second synthetic magnetic sensing element for detecting a rotational position of the rotor, wherein the second synthetic magnetic sensing element is located at a predetermined angular position with respect to the first synthetic magnetic sensing element about a rotational center axis of the rotor A second combining circuit that combines the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements to output the second detection signal so as to be a combined magnetic detection element;
The encoder according to claim 13 , comprising:
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第1の平面で分割される第1の領域に含まれる磁気検出素子を第1の磁気検出素子群とし、前記第1の平面で分割される第2の領域に含まれる磁気検出素子を第2の磁気検出素子群とし、
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第2の平面であって前記第1の平面と予め定められている角度を成す第2の平面で分割される第3の領域に含まれる磁気検出素子を第3の磁気検出素子群とし、前記第2の平面で分割される第4の領域に含まれる磁気検出素子を第4の磁気検出素子群として、
前記第1の合成回路は、
前記第1の磁気検出素子群と前記第2の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成し、
前記第2の合成回路は、
前記第3の磁気検出素子群と前記第4の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する、
ことを特徴とする請求項1から請求項6、請求項14および請求項15のいずれか1項に記載のエンコーダ。
Among the plurality of magnetic detection elements, a magnetic detection element included in a first region divided by a first plane including the rotation center axis is defined as a first magnetic detection element group, and is divided by the first plane. The magnetic detection elements included in the second region to be set as a second magnetic detection element group,
Among the plurality of magnetic detection elements, included in a third region divided by a second plane that includes the rotation center axis and that forms a predetermined angle with the first plane. And the magnetic detection elements included in the fourth region divided by the second plane as the fourth magnetic detection element group.
The first synthesis circuit includes:
Combining detection signals respectively detected by the first magnetic detection element group and the second magnetic detection element group;
The second synthesis circuit includes:
Combining detection signals respectively detected by the third magnetic detection element group and the fourth magnetic detection element group;
The encoder according to any one of claims 1 to 6, 14, and 15 .
前記複数の磁気検出素子は前記検出信号として第1の検出信号と第2の検出信号とをそれぞれ出力し、
前記第1の合成回路は、
前記第1の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第1の検出信号と前記第2の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第2の検出信号とを第3の検出信号として合成する第3の合成回路と、
前記第1の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第2の検出信号と前記第2の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第1の検出信号とを第4の検出信号として合成する第4の合成回路と、
前記第3の検出信号と前記第4の検出信号との差に基づいて前記第1の検出信号を生成する第1の差動増幅回路と、
を備えることを特徴とする請求項16に記載のエンコーダ。
The plurality of magnetic detection elements respectively output a first detection signal and a second detection signal as the detection signals,
The first synthesis circuit includes:
The first detection signal output from the magnetic detection element of the first magnetic detection element group and the second detection signal output from the magnetic detection element of the second magnetic detection element group respectively. A third synthesizing circuit that synthesizes as a detection signal of 3;
The second detection signals output from the magnetic detection elements of the first magnetic detection element group and the first detection signals output from the magnetic detection elements of the second magnetic detection element group respectively. A fourth synthesizing circuit that synthesizes as the four detection signals;
A first differential amplifier circuit that generates the first detection signal based on a difference between the third detection signal and the fourth detection signal;
The encoder according to claim 16 , further comprising:
前記第2の合成回路は、
前記第3の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第1の検出信号と前記第4の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第2の検出信号とを第5の検出信号として合成する第5の合成回路と、
前記第3の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第2の検出信号と前記第4の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第1の検出信号とを第6の検出信号として合成する第6の合成回路と、
前記第5の検出信号と前記第6の検出信号との差に基づいて前記第2の検出信号を生成する第2の差動増幅回路と、
を備えることを特徴とする請求項17に記載のエンコーダ。
The second synthesis circuit includes:
The first detection signal output from the magnetic detection element of the third magnetic detection element group and the second detection signal output from the magnetic detection element of the fourth magnetic detection element group respectively. A fifth synthesizing circuit that synthesizes as a detection signal of 5;
The second detection signal output from the magnetic detection element of the third magnetic detection element group and the first detection signal output from the magnetic detection element of the fourth magnetic detection element group are A sixth synthesizing circuit for synthesizing the detection signals of 6;
A second differential amplifier circuit that generates the second detection signal based on a difference between the fifth detection signal and the sixth detection signal;
The encoder according to claim 17 , further comprising:
前記第1の合成回路は、前記第1の検出信号を差動信号として出力し、
前記第2の合成回路は、前記第2の検出信号を差動信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から請求項6および請求項14から請求項18のいずれか1項に記載のエンコーダ。
The first synthesis circuit outputs the first detection signal as a differential signal,
The second synthesis circuit outputs the second detection signal as a differential signal.
The encoder according to any one of claims 1 to 6, and 14 to 18 .
前記入力軸の回転数量を計数し、当該計数した回転数量を、当該計数した回転数量と前記第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとに基づいて予め定められている補正処理により補正する第2の位置データ補正回路、
を有し、
前記位置データ合成回路が、
前記第2の位置データ補正回路が補正した回転数量と前記第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとを合成して、前記合成位置データを生成する、
ことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか1項に記載のエンコーダ。
The number of rotations of the input shaft is counted, and the counted number of rotations is corrected in advance based on the counted number of rotations and the first position data detected by the first position data detection circuit. A second position data correction circuit to correct by
Have
The position data synthesis circuit includes:
Combining the rotation quantity corrected by the second position data correction circuit and the first position data detected by the first position data detection circuit to generate the combined position data;
The encoder as claimed in any one of claims 19, characterized in that.
前記計数した回転数量と前記第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとに関連付けて、前記計数した回転数量を補正する補正値が予め記憶されている補正値記憶部を有し、
前記第2の位置データ補正回路が、
前記計数した回転数量と前記第1の位置データ検出回路が検出した第1の位置データとに関連付けられている補正値を前記補正値記憶部から読み出し、当該読み出した補正値を、前記計数した回転数量に加算して、前記計数した回転数量を補正する、
ことを特徴とする請求項20に記載のエンコーダ。
In association with the counted number of rotations and the first position data detected by the first position data detection circuit, a correction value storage unit in which a correction value for correcting the counted number of rotations is stored in advance is provided. ,
The second position data correction circuit comprises:
A correction value associated with the counted number of rotations and the first position data detected by the first position data detection circuit is read from the correction value storage unit, and the read correction value is counted as the counted rotation. Add to the quantity to correct the counted rotation quantity,
The encoder according to claim 20 .
前記磁気検出素子は、ホール素子である、
ことを特徴とする請求項1から請求項21のいずれか1項に記載のエンコーダ。
The magnetic detection element is a Hall element.
The encoder according to any one of claims 1 to 21 , characterized in that:
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダのうちの一方が磁気式エンコーダであり、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダのうちの他方が光学式エンコーダである、
ことを特徴とする請求項1から請求項22のいずれか1項に記載のエンコーダ。
One of the first absolute position encoder or the second absolute position encoder is a magnetic encoder,
The other of the first absolute position encoder or the second absolute position encoder is an optical encoder.
The encoder according to any one of claims 1 to 22 , characterized in that:
1回転型のアブソリュートエンコーダである第1の絶対位置エンコーダによって、回転される入力軸の角度位置に応じた第1の検出信号を出力する第1の絶対位置出力工程と、
1回転型のアブソリュートエンコーダである第2の絶対位置エンコーダによって、前記入力軸の回転に応じて所定の伝達比で回転される出力軸の角度位置に応じた第2の検出信号を出力する第2の絶対位置出力工程と、
第1の位置データ検出回路によって、前記第1の絶対位置エンコーダから入力された第1の検出信号に基づいて、予め定められている第1の信号処理により、前記入力軸の角度位置を示す第1の位置データを検出する第1の位置データ検出工程と、
第2の位置データ検出回路によって、前記第2の絶対位置エンコーダから入力された第2の検出信号に基づいて、予め定められている第2の信号処理により、前記出力軸の角度位置を示す第2の位置データを検出する第2の位置データ検出工程と、
位置データ合成回路によって、前記第1の位置データと前記第2の位置データとを合成して、前記入力軸の多回転量とともに1回転内の角度位置を示す合成位置データを生成する位置データ合成工程と
記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダは、前記入力軸又は前記出力軸の回転にともない回転する回転子と前記回転子の周囲に配置される複数の磁気検出素子とを備える磁気式エンコーダであって、切り替え回路によって、前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え工程と、
前記第1の絶対位置エンコーダまたは前記第2の絶対位置エンコーダが有する合成回路によって、前記磁気検出素子が検出した検出信号であって前記切り替え回路により切り替えられた検出信号を合成して、前記第1の検出信号または前記第2の検出信号を出力する工程と、
前記合成回路が有する第1の合成回路によって、前記回転子の回転位置を検出する第1の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第1の検出信号を出力する工程と、
前記合成回路が有する第2の合成回路によって、前記回転子の回転位置を検出する第2の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第1の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第2の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して前記第2の検出信号を出力する工程と、
を有することを特徴とする信号処理方法。
A first absolute position output step of outputting a first detection signal corresponding to the angular position of the input shaft rotated by a first absolute position encoder which is a one-rotation type absolute encoder;
A second absolute position encoder, which is a one-rotation type absolute encoder, outputs a second detection signal corresponding to the angular position of the output shaft rotated at a predetermined transmission ratio according to the rotation of the input shaft. Absolute position output process,
Based on the first detection signal input from the first absolute position encoder by the first position data detection circuit, a first signal processing that is determined in advance indicates the angular position of the input shaft. A first position data detecting step of detecting position data of one;
The second position data detection circuit indicates the angular position of the output shaft by a predetermined second signal processing based on the second detection signal input from the second absolute position encoder. A second position data detecting step for detecting position data of 2;
A position data synthesis circuit that synthesizes the first position data and the second position data by a position data synthesis circuit, and generates synthesized position data indicating an angular position within one rotation together with the multi-rotation amount of the input shaft. Process ,
Before SL first absolute position encoder or the second absolute position encoder, and a plurality of magnetic detection elements which are arranged around the rotor and the rotor which rotates with the rotation of the input shaft or said output shaft a magnetic encoder comprising, by toggle circuit, switching step for switching the connection between the output terminal for outputting the detection signal from the input terminal to power the magnetic detection element and the magnetic detection element in each of the magnetic detection element When,
The detection signal detected by the magnetic detection element and switched by the switching circuit is synthesized by a synthesis circuit included in the first absolute position encoder or the second absolute position encoder, and the first absolute position encoder or the second absolute position encoder is combined. Outputting the detection signal or the second detection signal;
The first combining circuit included in the combining circuit combines the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements so as to be a first combined magnetic detection element that detects the rotational position of the rotor. Outputting a detection signal of 1;
A second combined magnetic detection element for detecting a rotational position of the rotor by a second combined circuit included in the combined circuit, wherein the first combined magnetic detection element is centered on a rotation center axis of the rotor. Combining the detection signals detected by the plurality of magnetic detection elements to output the second detection signal so as to be a second combined magnetic detection element at a predetermined angular position with respect to
Signal processing method characterized in that it comprises a.
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