JP5896166B2 - 磁気式の位置センサと移動体及び移動体システム - Google Patents
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Description
前記磁気検出素子は磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、
前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えていることを特徴とする。
前記磁気式の位置センサでは、
前記磁気検出素子は、磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、 前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えている。
前記磁気式の位置センサでは、
前記磁気検出素子は、磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、 リニアモータ用の磁石列中の一対の磁極からの磁束密度に対する0クロッシングポイントを検出するために、前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えている。
P=−|n-1|/(|n-1|+|s+1|)×a+Pn-1 で与えられる。ここで先頭の−は、図1の左側を+Xと定めたためである。なおホール素子の位置はそのアドレスから判明し、P=+|s+1|/(|n-1|+|s+1|)×a+Ps+1 等としても良い。0クロッシングポイントの両側の隣接した2素子を用いると、位置を正確にかつ少ない演算量で検出できるが、それには限らない。例えば前記の例では、出力がn-2の素子と出力がs+1の素子等を用いても良い。また例えば4個の素子の出力を求める場合、4個の素子の出力に合致する直線を求め、この直線で出力が0となる点を0クロッシングポイントとしても良い。
1) k個毎のホール素子6のホール起電力を走査して、0クロッシングポイントの概略位置を求めるので、全てのホール素子5,6を走査するよりも時間を要しない。特にk個毎にホール素子の出力を走査し、始めてS極あるいはN極を検出するホール素子を抽出した時に走査を打ち切ると、処理時間をさらに短縮できる。
2) 出力の比を用いるため、コア部36で最も時間を要する除算は1回で足り、時間を要しない。
3) ホール素子の起電力のオフセットを補正するので、正確な位置検出ができる。
4) 0クロッシングポイントを検出するので、磁石列からの磁束密度がsin波状か三角波状か台形状か等の影響を受けない。
5) 出力の比を用いるので、磁石列から受ける磁束密度の強弱、ホール素子5,6の温度係数等の影響を小さくできる。
4 ホール素子アレイ
5,6 ホール素子
8 直流電源
10 磁石対
11 N極
12 S極
14 ヨーク
16 処理部
18 マルチプレクサ
20 アンプ
22 ADコンバータ
24 補正テーブル
25 クロック発生部
26,30 アドレス制御部
28 メモリ
32 差分部
34 メモリ
36 コア部
38 CPU
39 レジスタ
40 プログラムメモリ
42 リニアリティ補正部
44 0クロッシングポイント概略検出部
45 位置検出部
Claims (7)
- 複数個の磁気検出素子を直線上に配列したアレイにより、一対の磁極からの磁束密度がアレイの長手方向に垂直な平面内で0となる0クロッシングポイントを検出するようにした磁気式の位置センサにおいて、
前記磁気検出素子は磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、
前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えていることを特徴とする磁気式の位置センサ。 - 検出対象の磁極が存在しない環境での前記アレイの各磁気検出素子からの出力を補正データとして記憶する不揮発性のメモリと、
各磁気検出素子の出力と前記不揮発性メモリ中の補正データとの差分を求めるための補正部、とをさらに備えることを特徴とする、請求項1の磁気式の位置センサ。 - 複数個の磁気検出素子を直線上に配列したアレイにより、一対の磁極からの磁束密度がアレイの長手方向に垂直な平面内で0となる0クロッシングポイントを検出するようにした磁気式の位置センサと、リニアモータとを備えて、前記磁気式の位置センサにより前記リニアモータを制御する移動体において、
前記磁気式の位置センサでは、
前記磁気検出素子は、磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、 前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えていることを特徴とする、移動体。 - 前記位置検出部は、0クロッシングポイントの両側の隣接した2個の磁気検出素子の出力から、0クロッシングポイントの位置を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項3の移動体。
- 前記位置検出部は、磁気検出素子のピッチaを、前記2個の磁気検出素子の出力の比により内分した値を、前記2個の磁気検出素子のいずれかの位置に加算もしくは減算することにより、0クロッシングポイントの位置Pを求めるように構成されていることを特徴とする、請求項4の移動体。
- 前記磁気式の位置センサは、0クロッシングポイントの両側の隣接した2個の磁気検出素子のアドレスを記憶するレジスタをさらに備え、次に位置を検出する際に、記憶した2個のアドレスの間に0クロッシングポイントが有れば、前記隣接した2個の磁気検出素子の出力により0クロッシングポイントを求め、無ければ前記0クロッシングポイント概略検出部により0クロッシングポイントの概略位置を検出すると共に、前記位置検出部により0クロッシングポイントの位置を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項5の移動体。
- 複数個の磁気検出素子を直線上に配列したアレイにより、一対の磁極からの磁束密度がアレイの長手方向に垂直な平面内で0となる0クロッシングポイントを検出するようにした磁気式の位置センサと、リニアモータとを備えて、前記磁気式の位置センサにより前記リニアモータを制御する移動体システムにおいて、
前記磁気式の位置センサでは、
前記磁気検出素子は、磁束密度の方向が反転すると、出力の極性が変化する素子であり、 リニアモータ用の磁石列中の一対の磁極からの磁束密度に対する0クロッシングポイントを検出するために、前記アレイでは、磁気検出素子のピッチをa、kを2以上の整数として、k×aが1個の磁極の長さ以下となるように、磁気検出素子が配列され、
かつ、前記直線の左右一方向に沿って、前記アレイから磁気検出素子の出力をk個毎に読み出し、読み出した出力から、前記一対の磁極の内で前記一方向に沿って下流側の磁極を検出している最初の磁気検出素子を検出すると、前記最初の磁気検出素子と、前記最初の磁気検出素子から前記一方向に沿ってk個上流側の磁気検出素子との間に0クロッシングポイントの概略位置があるものとして、0クロッシングポイントの概略位置を検出する0クロッシングポイント概略検出部と、
前記最初の磁気検出素子と前記k個上流側の磁気検出素子との間のk−1個の磁気検出素子の出力を読み出し、読み出した出力と、前記最初の磁気検出素子の出力、及び前記k個上流側の磁気検出素子の出力とから、0クロッシングポイントの位置を検出する位置検出部、とを備えていることを特徴とする、移動体システム。
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