JP6535292B2 - Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, and program - Google Patents

Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, and program Download PDF

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Description

本発明は、異常診断装置、異常診断方法、およびプログラムに関する。 The present invention, an abnormality diagnosis apparatus, abnormality diagnosis method, and you and the program.

従来、X方向およびY方向の磁場の変化を検出し、当該検出結果に基づき、回転磁石等の回転角度を検出する非接触回転角センサが知られていた(例えば、特許文献1から3および非特許文献1参照)。また、このような回転角センサの同時故障を防止する目的で、異なる種類の回転角センサを複数設ける冗長構成が知られていた。
特許文献1 特開2011−106935号公報
特許文献2 特開2012−194193号公報
特許文献3 米国特許第6426712号明細書
非特許文献1 R.S. Popovic著、「Hall Effect Devices」、Inst of Physics Pub Inc、1991年5月
Conventionally, non-contact rotation angle sensors have been known which detect changes in the magnetic field in the X direction and Y direction and detect the rotation angle of a rotating magnet or the like based on the detection results (for example, Patent Documents 1 to 3 and Non Patent Document 1). Further, in order to prevent simultaneous failure of such rotation angle sensors, a redundant configuration has been known in which a plurality of different types of rotation angle sensors are provided.
Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2011-106935 Patent Document 2: Japanese Patent Application Publication No. 2012-194193 Patent Document 3: US Patent No. 6,426,712 Non-Patent Document 1 RS Popovic, "Hall Effect Devices", Inst of Physics Pub Inc, May 1991

このような回転角センサのうち、磁気抵抗素子等を用いた回転角センサは、ダイナミックレンジが小さく、磁場環境に応じて磁場の検出精度が低下する場合があった。また、磁気抵抗素子等を用いた回転角センサは、磁石の脱落等、磁場環境が変化する故障を検知することができない。即ち、磁気抵抗素子等を用いた回転角センサは、適切な磁場環境か否かを別途測定しなければならなかった。したがって、磁気抵抗素子等を用いた回転角センサを含めた冗長構成は、センサの数が増加し、制御回路等が複雑なものになっていた。   Among such rotation angle sensors, a rotation angle sensor using a magnetoresistive element or the like has a small dynamic range, and the detection accuracy of the magnetic field may decrease depending on the magnetic field environment. In addition, a rotation angle sensor using a magnetoresistive element or the like can not detect a failure in which the magnetic field environment changes, such as dropping of a magnet. That is, the rotation angle sensor using the magnetoresistive element or the like had to separately measure whether or not it was an appropriate magnetic field environment. Therefore, in the redundant configuration including the rotation angle sensor using the magnetoresistive element or the like, the number of sensors increases and the control circuit or the like becomes complicated.

本発明の第1の態様においては、異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサの検出信号に応じて第1信号検出装置が出力する、回転体の第1角度信号を取得する第1取得部と、異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサの検出信号に応じて第2信号検出装置が出力する、回転体の第2角度信号および振幅信号を取得する第2取得部と、振幅信号に基づき、第1角度信号の異常を判定する第1異常判定部と、を備え、第1異常判定部は、振幅信号が第1閾値未満、または、振幅信号が第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きい場合、第1角度信号が異常と判定する異常診断装置、異常診断方法、およびプログラムを提供する。 In a first aspect of the present invention, a first angle signal of a rotating body, which is output by a first signal detection device in accordance with a detection signal of a first rotation angle sensor that detects magnetic fields in different two directions, is obtained Second acquisition of a second angle signal and an amplitude signal of a rotating body output by a second signal detection device according to detection signals of a second rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two directions different from one acquisition unit And a first abnormality determination unit that determines abnormality of the first angle signal based on the amplitude signal, the first abnormality determination unit determining whether the amplitude signal is less than the first threshold or the amplitude signal is the first threshold Provided is an abnormality diagnosis apparatus, an abnormality diagnosis method, and a program for determining that the first angle signal is abnormal when larger than a second threshold larger than the second threshold .

本発明の第2の態様においては、異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサと、第1回転角センサの検出信号に応じて、回転体の第1角度信号を出力する第1信号検出装置と、異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサと、第2回転角センサの検出信号に応じて、回転体の第2角度信号および振幅信号を出力する第2信号検出装置と、を備え、第2回転角センサは、第1回転角センサよりもダイナミックレンジが大きい角度検出装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a first rotation angle sensor for detecting magnetic fields in at least two different directions, and a first rotation angle sensor for outputting a first angle signal of a rotor according to a detection signal of the first rotation angle sensor. Second signal detection that outputs a second angle signal and an amplitude signal of a rotating body according to detection signals of a signal detection device, a second rotation angle sensor that detects different magnetic fields in at least two directions, and a second rotation angle sensor And the second rotation angle sensor provides an angle detection device having a larger dynamic range than the first rotation angle sensor.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   Note that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a subcombination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る第1回転角センサ100および第1信号検出装置200の構成例を示す。The structural example of the 1st rotation angle sensor 100 which concerns on this embodiment, and the 1st signal detection apparatus 200 is shown. 本実施形態に係る磁気抵抗素子10の構成例を示す。The structural example of the magnetoresistive element 10 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係る第1回転角センサ100の構成例を示す。The structural example of the 1st rotation angle sensor 100 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係る第1回転角センサ100の外部印加磁場に対する出力信号の一例を示す。An example of an output signal to an external applied magnetic field of the 1st rotation angle sensor 100 concerning this embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角測定システム20の構成例を示す。The structural example of the rotation angle measurement system 20 which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係る回転角測定システム20の動作フローの一例を示す。An example of an operation flow of rotation angle measuring system 20 concerning this embodiment is shown. 本実施形態に係る異常診断装置1000の変形例を示す。The modification of abnormality diagnosis device 1000 concerning this embodiment is shown. 本実施形態に係る変形例の異常診断装置1000が設けられた回転角測定システム20の動作フローの一例を示す。An example of an operation flow of rotation angle measurement system 20 in which abnormality diagnosis device 1000 of a modification concerning a present embodiment was provided is shown. 本実施形態に係る回転角測定システム20の変形例を示す。The modification of rotation angle measuring system 20 concerning this embodiment is shown. 本実施形態に係る第1信号検出装置200および第2信号検出装置400の第1変形例を、第1回転角センサ100および第1信号検出装置200と共に示す。The 1st modification of the 1st signal detection apparatus 200 which concerns on this embodiment, and the 2nd signal detection apparatus 400 is shown with the 1st rotation angle sensor 100 and the 1st signal detection apparatus 200. FIG. 本実施形態に係る第1信号検出装置200および第2信号検出装置400の第2変形例を、第1回転角センサ100および第1信号検出装置200と共に示す。The 2nd modification of the 1st signal detection apparatus 200 concerning this embodiment and the 2nd signal detection apparatus 400 is shown with the 1st rotation angle sensor 100 and the 1st signal detection apparatus 200. As shown in FIG. 本実施形態に係る異常診断装置1000として機能するコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。An example of the hardware constitutions of the computer 1900 which functions as the abnormality diagnosis apparatus 1000 which concerns on this embodiment is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through the embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Moreover, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.

図1は、本実施形態に係る第1回転角センサ100および第1信号検出装置200の構成例を示す。第1回転角センサ100は、例えば、当該センサの近傍において回転軸を中心に回転する回転体の回転角を検出する。なお、回転体は回転磁石でよく、第1回転角センサ100は、回転体が形成する回転磁場の異なる少なくとも2方向の磁場を検出する。第1回転角センサ100は、例えば、第1方向の磁場と第2方向の磁場を検出する。第1回転角センサ100は、第1センサ110および第2センサ120を備える。   FIG. 1 shows a configuration example of a first rotation angle sensor 100 and a first signal detection device 200 according to the present embodiment. The first rotation angle sensor 100 detects, for example, the rotation angle of a rotating body rotating around a rotation axis in the vicinity of the sensor. The rotating body may be a rotating magnet, and the first rotation angle sensor 100 detects magnetic fields in at least two different directions of rotating magnetic fields formed by the rotating body. The first rotation angle sensor 100 detects, for example, a magnetic field in a first direction and a magnetic field in a second direction. The first rotation angle sensor 100 includes a first sensor 110 and a second sensor 120.

例えば、第1センサ110は、第1方向の磁場を検出し、第2センサ120は、第1方向とは異なる第2方向の磁場を検出する。本実施形態において、回転体の回転軸と略垂直な面をXY平面とし、第1センサ110は、X方向の磁場を検出し、第2センサ120は、X方向とは略垂直なY方向の磁場を検出する例を説明する。第1センサ110および第2センサ120は、磁気抵抗素子(MR)、巨大磁気抵抗素子(GMR)、トンネル効果磁気抵抗素子(TMR)、および異方性磁気抵抗素子(AMR)等でよい。第1センサ110はX方向の磁場の検出結果Xchを、第2センサ120はY方向の磁場の検出結果Ychを、第1回転角センサ100の検出信号としてそれぞれ出力する。   For example, the first sensor 110 detects a magnetic field in a first direction, and the second sensor 120 detects a magnetic field in a second direction different from the first direction. In the present embodiment, a plane substantially perpendicular to the rotation axis of the rotating body is an XY plane, the first sensor 110 detects a magnetic field in the X direction, and the second sensor 120 detects the magnetic field in the Y direction substantially perpendicular to the X direction. An example of detecting a magnetic field will be described. The first sensor 110 and the second sensor 120 may be a magnetoresistive element (MR), a giant magnetoresistive element (GMR), a tunnel effect magnetoresistive element (TMR), an anisotropic magnetoresistive element (AMR) or the like. The first sensor 110 outputs the detection result Xch of the magnetic field in the X direction, and the second sensor 120 outputs the detection result Ych of the magnetic field in the Y direction as a detection signal of the first rotation angle sensor 100.

第1信号検出装置200は、第1回転角センサ100の検出信号に応じて回転体の第1角度信号を出力する。第1信号検出装置200は、例えば、2方向の磁場の検出結果に基づき、回転磁石の回転角を出力する。第1信号検出装置200は、AD変換部210と、AD変換部212と、角度検出部220と、を備える。   The first signal detection device 200 outputs a first angle signal of the rotating body according to the detection signal of the first rotation angle sensor 100. The first signal detection device 200 outputs the rotation angle of the rotating magnet, for example, based on the detection result of the magnetic field in two directions. The first signal detection apparatus 200 includes an AD conversion unit 210, an AD conversion unit 212, and an angle detection unit 220.

AD変換部210およびAD変換部212は、第1回転角センサ100が出力する検出信号をデジタル信号に変換する。なお、AD変換部は、第1回転角センサ100が出力する検出信号の数に対応した数が、第1信号検出装置200に設けられてよい。AD変換部210は、一例として、第1センサ110が出力するX方向の磁場の検出信号を受け取り、受け取った検出信号をデジタル信号に変換する。また、AD変換部212は、一例として、第2センサ120が出力するY方向の磁場の検出信号を受け取り、受け取った検出信号をデジタル信号に変換する。AD変換部210およびAD変換部212は、デルタシグマ型AD変換器を有してよい。   The AD conversion unit 210 and the AD conversion unit 212 convert the detection signal output from the first rotation angle sensor 100 into a digital signal. The first signal detection device 200 may be provided with a number corresponding to the number of detection signals output from the first rotation angle sensor 100 as the AD conversion unit. As one example, the AD conversion unit 210 receives a detection signal of the magnetic field in the X direction output by the first sensor 110, and converts the received detection signal into a digital signal. Also, as an example, the AD conversion unit 212 receives a detection signal of the magnetic field in the Y direction output by the second sensor 120, and converts the received detection signal into a digital signal. The AD conversion unit 210 and the AD conversion unit 212 may have a delta sigma type AD converter.

角度検出部220は、X方向およびY方向の磁場の検出信号に基づき、回転体の第1角度信号φを算出して出力する。このような第1回転角センサ100および第1信号検出装置200は、回転体の回転角を非接触で検出することができる。なお、第1回転角センサ100は、第1センサ110および第2センサ120を備える例を説明したが、3以上のセンサを備えてもよい。このような第1センサ110および第2センサ120について次に説明する。   The angle detection unit 220 calculates and outputs a first angle signal φ of the rotating body based on detection signals of magnetic fields in the X direction and the Y direction. Such first rotation angle sensor 100 and first signal detection device 200 can detect the rotation angle of the rotating body without contact. In addition, although the 1st rotation angle sensor 100 demonstrated the example provided with the 1st sensor 110 and the 2nd sensor 120, you may provide 3 or more sensors. The first sensor 110 and the second sensor 120 will be described next.

図2は、本実施形態に係る磁気抵抗素子10の構成例を示す。磁気抵抗素子10は、第1センサ110および第2センサ120にそれぞれ含まれるセンサ素子の一例である。磁気抵抗素子10は、TMRでよい。磁気抵抗素子10は、ピンド層12と、絶縁層14と、フリー層16と、を有する。   FIG. 2 shows a configuration example of the magnetoresistive element 10 according to the present embodiment. The magnetoresistive element 10 is an example of a sensor element included in each of the first sensor 110 and the second sensor 120. The magnetoresistive element 10 may be TMR. The magnetoresistive element 10 has a pinned layer 12, an insulating layer 14 and a free layer 16.

ピンド層12は、磁化方向が固定の強磁性の層である。図2は、ピンド層12がZ軸方向に積層され、XY平面における予め定められた方向に磁化される例を示す。なお、磁気抵抗素子10は、ピンド層12の磁化方向が予め定められた方向を向くように配置される。   The pinned layer 12 is a ferromagnetic layer whose magnetization direction is fixed. FIG. 2 shows an example in which the pinned layer 12 is stacked in the Z-axis direction and magnetized in a predetermined direction in the XY plane. The magnetoresistive element 10 is arranged such that the magnetization direction of the pinned layer 12 is oriented in a predetermined direction.

絶縁層14は、ピンド層12の上面に形成される。絶縁層14は、例えば、Z軸方向において、ピンド層12およびフリー層16の間に形成され、ピンド層12およびフリー層16を電気的に絶縁する。絶縁層14は、数nm程度の厚さで形成されてよい。   An insulating layer 14 is formed on the upper surface of the pinned layer 12. The insulating layer 14 is formed, for example, between the pinned layer 12 and the free layer 16 in the Z-axis direction, and electrically insulates the pinned layer 12 and the free layer 16. The insulating layer 14 may be formed to a thickness of about several nanometers.

フリー層16は、外部から印加される磁場に応じて磁化方向が変化する強磁性の層である。フリー層16は、絶縁層14の上面に形成され、ピンド層12が形成されるXY平面と略平行な面において磁化方向が変化する。フリー層16は、外部磁場の方向に追随して、XY平面において磁化方向が360度変化してよい。   The free layer 16 is a ferromagnetic layer whose magnetization direction changes in accordance with an externally applied magnetic field. The free layer 16 is formed on the upper surface of the insulating layer 14, and the magnetization direction changes in a plane substantially parallel to the XY plane in which the pinned layer 12 is formed. The free layer 16 may change the magnetization direction by 360 degrees in the XY plane, following the direction of the external magnetic field.

このような磁気抵抗素子10は、積層方向のZ方向に電圧を印加すると、トンネル効果によって電流が流れる。磁気抵抗素子10の電気抵抗は、ピンド層12およびフリー層16の磁化方向に依存する。例えば、ピンド層12およびフリー層16の磁化方向が略同一方向となった場合、電気抵抗は低くなり、当該磁化方向が逆向きとなった場合、電気抵抗は高くなる。即ち、磁気抵抗素子10は、ピンド層12に対するフリー層16の磁化方向が0°の場合に電気抵抗は最も低くなり、磁化方向が180°の場合に電気抵抗は最も高くなる。   In such a magnetoresistive element 10, when a voltage is applied in the Z direction of the stacking direction, a current flows due to the tunnel effect. The electrical resistance of the magnetoresistive element 10 depends on the magnetization directions of the pinned layer 12 and the free layer 16. For example, when the magnetization directions of the pinned layer 12 and the free layer 16 are substantially the same, the electric resistance is low, and when the magnetization directions are opposite, the electric resistance is high. That is, in the magnetoresistive element 10, the electric resistance is lowest when the magnetization direction of the free layer 16 with respect to the pinned layer 12 is 0 °, and the electric resistance is highest when the magnetization direction is 180 °.

したがって、磁気抵抗素子10は、外部磁場の方向に応じて、抵抗値が変化することになる。第1センサ110および第2センサ120は、このような磁気抵抗素子10を用いて、回転磁場を検出する。磁気抵抗素子10を用いた第1センサ110および第2センサ120の例を次に説明する。   Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 10 changes in accordance with the direction of the external magnetic field. The first sensor 110 and the second sensor 120 detect a rotating magnetic field using such a magnetoresistive element 10. An example of the first sensor 110 and the second sensor 120 using the magnetoresistive element 10 will now be described.

図3は、本実施形態に係る第1回転角センサ100の構成例を示す。図3は、基板等に形成された第1回転角センサ100の一例を示し、当該基板表面と平行な面をXY平面とする。第1センサ110および第2センサ120は、電源部および基準電位の間に接続され、電源部および基準電位の間の電位差に応じた電圧をそれぞれ出力する。第1センサ110および第2センサ120は、それぞれ4つの磁気抵抗素子を有してよい。第1センサ110は、第1磁気抵抗素子112、第2磁気抵抗素子114、第3磁気抵抗素子116、および第4磁気抵抗素子118を含む。   FIG. 3 shows a configuration example of the first rotation angle sensor 100 according to the present embodiment. FIG. 3 shows an example of the first rotation angle sensor 100 formed on a substrate or the like, and a plane parallel to the substrate surface is taken as an XY plane. The first sensor 110 and the second sensor 120 are connected between the power supply unit and the reference potential, and respectively output a voltage according to the potential difference between the power supply unit and the reference potential. The first sensor 110 and the second sensor 120 may each have four magnetoresistive elements. The first sensor 110 includes a first magnetoresistive element 112, a second magnetoresistive element 114, a third magnetoresistive element 116, and a fourth magnetoresistive element 118.

第1磁気抵抗素子112、第2磁気抵抗素子114、第3磁気抵抗素子116、および第4磁気抵抗素子118のそれぞれは、図2で説明した磁気抵抗素子10と略同一の動作をする素子である。なお、図3の素子にそれぞれ示す矢印は、各素子のピンド層12の磁化方向の例を示す。例えば、第1磁気抵抗素子112および第3磁気抵抗素子116のピンド層12の磁化方向は、それぞれ180°方向(−X方向)であり、第2磁気抵抗素子114および第4磁気抵抗素子118のピンド層12の磁化方向は、それぞれ0°方向(+X方向)である。   Each of the first magnetoresistive element 112, the second magnetoresistive element 114, the third magnetoresistive element 116, and the fourth magnetoresistive element 118 is an element that operates substantially the same as the magnetoresistive element 10 described in FIG. is there. Arrows shown in the elements of FIG. 3 indicate examples of the magnetization direction of the pinned layer 12 of each element. For example, the magnetization directions of the pinned layers 12 of the first magnetoresistance element 112 and the third magnetoresistance element 116 are respectively 180 ° (−X direction), and the magnetization directions of the second magnetoresistance element 114 and the fourth magnetoresistance element 118 The magnetization directions of the pinned layers 12 are the 0 ° direction (+ X direction), respectively.

ここで、例えば、外部から+X方向の磁場B(θ=0°)が印加された場合、第1回転角センサ100が含む磁気抵抗素子のそれぞれのフリー層16の磁化方向は、+X方向を向く。この場合、第1磁気抵抗素子112および第3磁気抵抗素子116のピンド層12に対するフリー層16の磁化方向は、それぞれ180°となり、それぞれの電気抵抗は最も高くなる。また、第2磁気抵抗素子114および第4磁気抵抗素子118のピンド層12に対するフリー層16の磁化方向は、それぞれ0°となり、それぞれの電気抵抗は最も低くなる。   Here, for example, when a magnetic field B (θ = 0 °) in the + X direction is applied from the outside, the magnetization direction of each free layer 16 of the magnetoresistive element included in the first rotation angle sensor 100 is in the + X direction. . In this case, the magnetization directions of the free layer 16 with respect to the pinned layer 12 of the first magnetoresistance element 112 and the third magnetoresistance element 116 are respectively 180 °, and the respective electric resistances become the highest. In addition, the magnetization directions of the free layer 16 with respect to the pinned layer 12 of the second magnetoresistance element 114 and the fourth magnetoresistance element 118 are each 0 °, and the respective electric resistances become the lowest.

ここで、第1磁気抵抗素子112、第2磁気抵抗素子114、第3磁気抵抗素子116、および第4磁気抵抗素子118は、略同一の抵抗値の範囲を変化するものとする。また、外部から回転磁場B(θ)が印加された場合、当該磁気抵抗素子の抵抗値の変化は、フリー層16の磁化ベクトルとピンド層12の磁化ベクトルの内積で表される。   Here, it is assumed that the first magnetoresistance element 112, the second magnetoresistance element 114, the third magnetoresistance element 116, and the fourth magnetoresistance element 118 change the range of substantially the same resistance value. When a rotating magnetic field B (θ) is applied from the outside, the change in the resistance value of the magnetoresistive element is represented by the inner product of the magnetization vector of the free layer 16 and the magnetization vector of the pinned layer 12.

フリー層16の磁化ベクトルが回転磁場B(θ)に追従する場合、例えば、第1磁気抵抗素子112のピンド層12に対するフリー層16の磁化ベクトルの大きさはA・cos(θ)と表すことができる。また、第1磁気抵抗素子112のフリー層16の磁化ベクトルに対してピンド層12の磁化ベクトルは、πだけずれているので、抵抗値の変化は、A・cos(θ)・cos(π)+R=−A・cos(θ)+Rと表すことができる。即ち、第1磁気抵抗素子112の抵抗値は、最小値−A+R(θ=0)から最大値A+R(θ=π)の間で変化する。 When the magnetization vector of the free layer 16 follows the rotating magnetic field B (θ), for example, the magnitude of the magnetization vector of the free layer 16 with respect to the pinned layer 12 of the first magnetoresistance element 112 is expressed as A · cos (θ) Can. Further, since the magnetization vector of the pinned layer 12 is shifted by π with respect to the magnetization vector of the free layer 16 of the first magnetoresistance element 112, the change of the resistance value is A · cos (θ) · cos (π) It can be expressed as + R 0 = −A · cos (θ) + R 0 . That is, the resistance value of the first magnetoresistance element 112 changes between the minimum value −A + R 0 (θ = 0) and the maximum value A + R 0 (θ = π).

一方、第2磁気抵抗素子114の抵抗値の変化はA・cos(θ)・cos0+R=A・cos(θ)+Rとなる。また、第3磁気抵抗素子116は、第1磁気抵抗素子112の抵抗値の変化と略同一であり、第4磁気抵抗素子118は、第2磁気抵抗素子114の抵抗値の変化と略同一である。 On the other hand, the change in the resistance value of the second magnetoresistance element 114 is A · cos (θ) · cos0 + R 0 = A · cos (θ) + R 0 . Also, the third magnetoresistive element 116 is substantially the same as the change in the resistance value of the first magnetoresistive element 112, and the fourth magnetoresistive element 118 is substantially the same as the change in the resistance value of the second magnetoresistive element 114. is there.

電源部および基準電位の電位差Vは、第1磁気抵抗素子112および第2磁気抵抗素子114と、第3磁気抵抗素子116および第4磁気抵抗素子118との2つの組み合わせでそれぞれ分圧されるので、第1磁気抵抗素子112および第2磁気抵抗素子114の間の電圧Vは、V=V・(−A・cos(θ)+R)/(2・R)となる。 Since the potential difference V between the power supply unit and the reference potential is divided by two combinations of the first and second magnetoresistance elements 112 and 114 and the third and fourth magnetoresistance elements 116 and 118, respectively. The voltage V 1 between the first magnetoresistance element 112 and the second magnetoresistance element 114 is V 1 = V · (−A · cos (θ) + R 0 ) / (2 · R 0 ).

同様に、第3磁気抵抗素子116および第4磁気抵抗素子118の間の電圧Vは、V=V・(A・cos(θ)+R)/(2・R)となる。したがって、第1センサ110の出力電圧Xchは、Xch=V−V=V・A・cos(θ)/Rとなる。即ち、第1センサ110は、外部から回転磁場B(θ)が印加された場合、cosθに比例する出力電圧Xchを出力することになる。 Similarly, the voltage V 2 between the third magnetoresistance element 116 and the fourth magnetoresistance element 118 is V 2 = V · (A · cos (θ) + R 0 ) / (2 · R 0 ). Therefore, the output voltage Xch of the first sensor 110 is Xch = V 2 −V 1 = V · A · cos (θ) / R 0 . That is, the first sensor 110 outputs the output voltage Xch proportional to cos θ when the rotating magnetic field B (θ) is applied from the outside.

第2センサ120は、第5磁気抵抗素子122、第6磁気抵抗素子124、第7磁気抵抗素子126、および第8磁気抵抗素子128を含む。第5磁気抵抗素子122、第6磁気抵抗素子124、第7磁気抵抗素子126、および第8磁気抵抗素子128のそれぞれは、図2で説明した磁気抵抗素子10と略同一の動作をする素子である。第5磁気抵抗素子122、第6磁気抵抗素子124、第7磁気抵抗素子126、および第8磁気抵抗素子128は、第1磁気抵抗素子112、第2磁気抵抗素子114、第3磁気抵抗素子116、および第4磁気抵抗素子118のピンド層12の磁化方向をそれぞれ+90°ずらした素子である。   The second sensor 120 includes a fifth magnetoresistive element 122, a sixth magnetoresistive element 124, a seventh magnetoresistive element 126, and an eighth magnetoresistive element 128. Each of the fifth magnetoresistive element 122, the sixth magnetoresistive element 124, the seventh magnetoresistive element 126, and the eighth magnetoresistive element 128 is an element that performs substantially the same operation as the magnetoresistive element 10 described in FIG. is there. The fifth magnetoresistive element 122, the sixth magnetoresistive element 124, the seventh magnetoresistive element 126, and the eighth magnetoresistive element 128 are the first magnetoresistive element 112, the second magnetoresistive element 114, and the third magnetoresistive element 116. , And the magnetization direction of the pinned layer 12 of the fourth magnetoresistive element 118 are each shifted by + 90 °.

したがって、第2センサ120は、外部から回転磁場B(θ)が印加された場合、第5磁気抵抗素子122のピンド層12の磁化方向と回転磁場B(θ=0°)の方向との差は270°なので、当該第5磁気抵抗素子122の抵抗値の変化は、−A・sin(θ)+Rとなる。同様に、第6磁気抵抗素子124の抵抗値の変化はA・sin(θ)+Rとなる。また、第7磁気抵抗素子126は、第5磁気抵抗素子122の抵抗値の変化と略同一であり、第8磁気抵抗素子128は、第6磁気抵抗素子124の抵抗値の変化と略同一である。 Therefore, in the second sensor 120, when the rotating magnetic field B (θ) is applied from the outside, the difference between the magnetization direction of the pinned layer 12 of the fifth magnetoresistive element 122 and the direction of the rotating magnetic field B (θ = 0 °) Is 270 °, the change in the resistance value of the fifth magnetoresistance element 122 is −A · sin (θ) + R 0 . Similarly, the change in the resistance value of the sixth magnetoresistance element 124 is A · sin (θ) + R 0 . The seventh magnetoresistive element 126 is substantially the same as the change in resistance value of the fifth magnetoresistive element 122, and the eighth magnetoresistive element 128 is substantially the same as the change in resistance value of the sixth magnetoresistive element 124. is there.

第5磁気抵抗素子122および第6磁気抵抗素子124の間の電圧Vは、V=V・(−A・sin(θ)+R)/(2・R)となる。同様に、第7磁気抵抗素子126および第8磁気抵抗素子128の間の電圧Vは、V=V・(A・sin(θ)+R)/(2・R)となる。したがって、第2センサ120の出力電圧Ychは、Ych=V−V=V・A・sin(θ)/Rとなる。即ち、第2センサ120は、外部から回転磁場B(θ)が印加された場合、sinθに比例する出力電圧Ychを出力することになる。 The voltage V 3 between the fifth magnetoresistive element 122 and the sixth magnetoresistive element 124 is V 3 = V · (−A · sin (θ) + R 0 ) / (2 · R 0 ). Similarly, the voltage V 4 between the seventh magnetoresistance element 126 and the eighth magnetoresistance element 128 is V 4 = V · (A · sin (θ) + R 0 ) / (2 · R 0 ). Therefore, the output voltage Ych of the second sensor 120 is Ych = V 4 −V 3 = V · A · sin (θ) / R 0 . That is, the second sensor 120 outputs the output voltage Ych proportional to sin θ when the rotating magnetic field B (θ) is applied from the outside.

したがって、角度検出部220は、以上の出力電圧XchおよびYchを用いて、回転体の回転角θに対応する第1角度信号φ(θ)を、次式により算出することができる。
(数1)
φ(θ)=tan−1(Ych/Xch)
Therefore, the angle detection unit 220 can calculate the first angle signal φ (θ) corresponding to the rotation angle θ of the rotating body according to the following equation using the above output voltages Xch and Ych.
(1)
φ (θ) = tan −1 (Ych / Xch)

以上のように、本実施形態に係る第1回転角センサ100および第1信号検出装置200は、回転体の第1角度信号φを算出して出力することができる。しかしながら、第1回転角センサ100が含む磁気抵抗素子は、入力磁場のダイナミックレンジが小さく、磁場環境に応じて磁場の検出精度が低下する場合がある。   As described above, the first rotation angle sensor 100 and the first signal detection device 200 according to the present embodiment can calculate and output the first angle signal φ of the rotating body. However, in the magnetoresistive element included in the first rotation angle sensor 100, the dynamic range of the input magnetic field is small, and the detection accuracy of the magnetic field may decrease depending on the magnetic field environment.

図4は本実施形態に係る磁気抵抗素子の外部印加磁場に対する出力信号の一例を示す。図4の横軸は、外部からの印加磁界の大きさを示し、縦軸は磁気抵抗素子が出力する出力信号を示す。図4は、MR、GMR、TMR、およびAMR等の磁気抵抗素子の入出力特性の一例を「xMR」で示す。   FIG. 4 shows an example of an output signal to an externally applied magnetic field of the magnetoresistive element according to the present embodiment. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the magnitude of the applied magnetic field from the outside, and the vertical axis indicates the output signal output from the magnetoresistive element. FIG. 4 shows an example of input / output characteristics of magnetoresistance elements such as MR, GMR, TMR, and AMR by “xMR”.

磁気抵抗素子は、外部磁場が比較的弱い磁場の場合、フリー層16の磁化の方向が当該外部磁場の方向に追従せず、検出精度が劣化する場合が生じる。また、外部磁場が比較的強い磁場の場合、フリー層16の磁化方向は外部磁場に追従するが、ピンド層12の磁化方向も外部磁場に追従して変動してしまい、検出精度が劣化する場合が生じる。例えば、磁気抵抗素子は、外部磁場の大きさが第1閾値から第2閾値の範囲内において、高い検出精度で磁場を検出できるが、当該範囲から外れた磁場に対しては、検出精度が劣化してしまう。   In the magnetoresistive element, when the external magnetic field is a relatively weak magnetic field, the direction of the magnetization of the free layer 16 does not follow the direction of the external magnetic field, and the detection accuracy may be degraded. When the external magnetic field is a relatively strong magnetic field, the magnetization direction of the free layer 16 follows the external magnetic field, but the magnetization direction of the pinned layer 12 also fluctuates following the external magnetic field, and the detection accuracy is degraded. Will occur. For example, although the magnetoresistive element can detect the magnetic field with high detection accuracy when the magnitude of the external magnetic field is in the range from the first threshold to the second threshold, the detection accuracy is degraded for the magnetic field outside the range Resulting in.

したがって、一定の検出精度以上で磁場を測定する場合、磁気抵抗素子は、外部磁場の大きさが予め定められた範囲内か否かをモニタして、検出精度が劣化しているか否かを判断しなければならない。また、磁気抵抗素子は、外部磁場に対する出力信号の特性が飽和する傾向を有するので、磁気抵抗素子の出力信号の大きさに基づいて、検出精度が劣化しているか否かを判断することは困難である。   Therefore, when measuring a magnetic field with a certain detection accuracy or more, the magnetoresistive element monitors whether or not the magnitude of the external magnetic field is within a predetermined range to determine whether the detection accuracy is degraded or not. Must. In addition, since the magnetoresistive element tends to saturate the characteristics of the output signal with respect to the external magnetic field, it is difficult to determine whether the detection accuracy has deteriorated based on the magnitude of the output signal of the magnetoresistive element. It is.

また、磁気抵抗素子を用いた第1回転角センサ100は、磁石のずれ、損傷、および脱落等の磁場環境が変化する故障を検知することができない。したがって、第1回転角センサ100を用いて磁場を検出する場合、磁気抵抗素子に印加される磁場の大きさを別途モニタする装置等が必要となってしまう。特に、信頼性の向上および安全動作の確保の目的で、回転角センサを複数設ける冗長構成の場合、外部磁場を検出するセンサ等が増加し、制御回路等が複雑になってしまう。   In addition, the first rotation angle sensor 100 using the magnetoresistive element can not detect a failure in which the magnetic field environment changes, such as displacement, damage, or detachment of the magnet. Therefore, when the magnetic field is detected using the first rotation angle sensor 100, a device or the like separately monitoring the magnitude of the magnetic field applied to the magnetoresistive element is required. In particular, in the case of a redundant configuration in which a plurality of rotation angle sensors are provided for the purpose of improving reliability and ensuring safe operation, sensors etc. that detect an external magnetic field increase, and control circuits etc. become complicated.

そこで、本実施形態に係る回転角測定システムは、このような冗長構成を有し、磁場環境を測定するセンサを増加させることなく、外部磁場の大きさを取得して、検出した角度信号が正常か否かを診断する。回転角測定システムは、複数種類の回転角センサのうち少なくとも1つを、ホール素子を用いた回転角センサとすることにより、角度信号が正常か否かを診断する。このような回転角測定システムについて、次に説明する。   Therefore, the rotation angle measurement system according to the present embodiment has such a redundant configuration, acquires the magnitude of the external magnetic field without increasing the number of sensors for measuring the magnetic field environment, and the detected angle signal is normal. Diagnose whether or not. The rotation angle measurement system diagnoses whether or not the angle signal is normal by setting at least one of the plurality of types of rotation angle sensors as a rotation angle sensor using a Hall element. Such a rotation angle measurement system will be described next.

図5は、本実施形態に係る回転角測定システム20の構成例を示す。回転角測定システム20は、第1回転角センサ100と、第1信号検出装置200と、第2回転角センサ300と、第2信号検出装置400と、異常診断装置1000と、を備える。第1回転角センサ100および第1信号検出装置200は、図1から図4で説明した磁気抵抗素子を用いた回転角センサの動作と略同一の動作なので、ここでは説明を省略する。また、第1信号検出装置200は、異常診断装置1000に含まれていてもよく、例えば、第1信号検出装置200内で処理する演算等を異常診断装置1000内で処理する形態も含まれる。これは本実施形態に係る他の例においても同様である。   FIG. 5 shows a configuration example of the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment. The rotation angle measurement system 20 includes a first rotation angle sensor 100, a first signal detection device 200, a second rotation angle sensor 300, a second signal detection device 400, and an abnormality diagnosis device 1000. The first rotation angle sensor 100 and the first signal detection device 200 have substantially the same operation as the operation of the rotation angle sensor using the magnetoresistive element described with reference to FIGS. 1 to 4, and thus the description thereof is omitted here. In addition, the first signal detection device 200 may be included in the abnormality diagnosis device 1000, and for example, the form in which the operation etc. processed in the first signal detection device 200 is processed in the abnormality diagnosis device 1000 is included. The same applies to the other examples according to the present embodiment.

第2回転角センサ300は、異なる少なくとも2方向の磁場を検出する。第2回転角センサ300は、第1回転角センサ100よりも入力磁場のダイナミックレンジが大きい。第2回転角センサ300は、第1回転角センサ100と同様に、回転軸を中心に回転する回転体の回転角を検出する。第2回転角センサ300は、例えば、第1方向の磁場と第2方向の磁場を検出する。なお、第2回転角センサ300は、第1回転角センサ100とは異なる方向の磁場を検出してもよい。第2回転角センサ300は、第3センサ310および第4センサ320を有する。   The second rotation angle sensor 300 detects magnetic fields in at least two different directions. The second rotation angle sensor 300 has a larger dynamic range of the input magnetic field than the first rotation angle sensor 100. Similar to the first rotation angle sensor 100, the second rotation angle sensor 300 detects the rotation angle of the rotating body that rotates around the rotation axis. The second rotation angle sensor 300 detects, for example, the magnetic field in the first direction and the magnetic field in the second direction. The second rotation angle sensor 300 may detect a magnetic field in a direction different from that of the first rotation angle sensor 100. The second rotation angle sensor 300 has a third sensor 310 and a fourth sensor 320.

例えば、第3センサ310は、第1方向の磁場を検出し、第4センサ320は、第1方向とは異なる第2方向の磁場を検出する。本実施形態において、第3センサ310は、X方向の磁場を検出し、第4センサ320は、X方向とは略垂直なY方向の磁場を検出する例を説明する。第3センサ310および第4センサ320は、ホール素子を有してよい。ホール素子は、一例として、X軸方向に電流を流すとZ軸方向に入力する磁場に応じたY軸方向の起電力(ホール効果)を発生させる素子である。ホール素子は、半導体等で形成されてよい。   For example, the third sensor 310 detects a magnetic field in a first direction, and the fourth sensor 320 detects a magnetic field in a second direction different from the first direction. In the present embodiment, an example will be described in which the third sensor 310 detects a magnetic field in the X direction, and the fourth sensor 320 detects a magnetic field in the Y direction substantially perpendicular to the X direction. The third sensor 310 and the fourth sensor 320 may have Hall elements. The Hall element is, for example, an element that generates an electromotive force (Hall effect) in the Y-axis direction according to the magnetic field input in the Z-axis direction when current flows in the X-axis direction. The Hall element may be formed of a semiconductor or the like.

本実施形態の第3センサ310および第4センサ320は、それぞれホール素子対を有する例を説明する。第3センサ310は、一例として、第1方向に配置されるホール素子対である。また、第4センサ320は、一例として、第2方向に配置されるホール素子対である。   An example in which the third sensor 310 and the fourth sensor 320 according to this embodiment each have a Hall element pair will be described. The third sensor 310 is, as an example, a pair of Hall elements arranged in the first direction. The fourth sensor 320 is, for example, a pair of Hall elements arranged in the second direction.

第2回転角センサ300は、入力する磁場を曲げて収束させる磁気収束板等を有してよい。磁気収束板は、磁性材料等で形成され、例えば、X軸方向および/またはY軸方向の磁場を、Z軸方向の成分が発生するように曲げ、Z軸方向に感度を有する第3センサ310および第4センサ320にそれぞれ入力させる。磁気収束板は、第2回転角センサ300が形成される基板の上面に形成されてよく、これに代えて、基板の上方に、絶縁層等を介して形成されてもよい。   The second rotation angle sensor 300 may have a magnetic focusing plate or the like that bends and converges the input magnetic field. The magnetic focusing plate is formed of a magnetic material or the like, and for example, the third sensor 310 having a magnetic field in the X-axis direction and / or the Y-axis direction bent to generate a component in the Z-axis direction and having sensitivity in the Z-axis direction. And the fourth sensor 320 respectively. The magnetic focusing plate may be formed on the upper surface of the substrate on which the second rotation angle sensor 300 is formed, or may be formed above the substrate via an insulating layer or the like.

磁気収束板は、一例として、+X方向に入力する磁場を曲げ、第3センサ310の一方のホール素子に+Z方向の磁場を、他方のホール素子に−Z方向の磁場をそれぞれ発生させて入力させる。ここで、第3センサ310のホール素子対が略同一形状、略同一材料で形成される場合、それぞれのホール素子の磁気感度は略等しくなる。また、それぞれのホール素子に入力する磁束密度は互いに逆向きとなるので、発生するそれぞれのホール起電力は正負の符号が異なることになる。   As an example, the magnetic focusing plate bends the magnetic field input in the + X direction, generates a magnetic field in the + Z direction in one Hall element of the third sensor 310, and generates a magnetic field in the -Z direction in the other Hall element, and inputs them. . Here, when the Hall element pair of the third sensor 310 is formed of substantially the same shape and substantially the same material, the magnetic sensitivities of the respective Hall elements are approximately equal. In addition, since the magnetic flux densities input to the respective Hall elements are opposite to each other, the generated Hall EMFs have different positive and negative signs.

そこで、それぞれのホール素子のホール起電力信号の差分を算出することで、X軸方向に入力される磁場ベクトルに応じた磁場検出信号HallXchを出力することができる。また、磁場検出信号HallXchを、各ホール素子のホール起電力の差分としたので、ホール素子対に同一方向(+Z軸方向または−Z軸方向)で、かつ、絶対値が略同一の磁場によって生じるホール起電力は、相殺されて略零となる。   Therefore, by calculating the difference between the Hall EMF signals of the respective Hall elements, it is possible to output the magnetic field detection signal HallXch according to the magnetic field vector input in the X-axis direction. Further, since the magnetic field detection signal HallXch is the difference between the Hall electromotive forces of the Hall elements, the Hall elements are generated by the magnetic field having the same absolute value (in the + Z axis direction or the −Z axis direction) and the same absolute value. Hall electromotive force is offset and becomes almost zero.

同様に、第4センサ320は、第2ホール素子対をY軸方向に配列し、第3センサ310と同様にホール起電力信号の差分を算出することで、Y軸方向の磁場を算出することができる。即ち、第2回転角センサ300は、第4センサ320を用いて、Y軸方向に入力される磁場ベクトルに応じた磁場検出信号HallYchを出力することができる。したがって、第2回転角センサ300は、入力する磁場ベクトルのX軸成分およびY軸成分に対応する磁場検出信号HallXchおよびHallYchを出力する。   Similarly, the fourth sensor 320 arranges the second pair of Hall elements in the Y-axis direction, and calculates the magnetic field in the Y-axis direction by calculating the difference between the Hall EMF signals in the same manner as the third sensor 310. Can. That is, the second rotation angle sensor 300 can output the magnetic field detection signal HallYch according to the magnetic field vector input in the Y-axis direction using the fourth sensor 320. Therefore, the second rotation angle sensor 300 outputs the magnetic field detection signals HallXch and HallYch corresponding to the X axis component and the Y axis component of the input magnetic field vector.

ここで、第3センサ310および第4センサ320からの出力信号は、回転体の回転角θに応じて出力される。即ち、第2回転角センサ300は、一例として、次式で示される磁場検出信号を出力する。ここで、Aは各信号の振幅値である。
(数2)
HallXch(θ)=A・cos(θ)
HallYch(θ)=A・sin(θ)
Here, output signals from the third sensor 310 and the fourth sensor 320 are output according to the rotation angle θ of the rotating body. That is, as an example, the second rotation angle sensor 300 outputs a magnetic field detection signal represented by the following equation. Here, A is an amplitude value of each signal.
(2)
HallXch (θ) = A · cos (θ)
HallYch (θ) = A · sin (θ)

したがって、回転体の回転角θに対応する第2角度信号ψ(θ)は、一例として、次式により算出することができる。
(数3)
ψ(θ)=tan−1{HallYch(θ)/HallXch(θ)}
Therefore, the second angle signal ψ (θ) corresponding to the rotation angle θ of the rotating body can be calculated by the following equation, as an example.
(Number 3)
ψ (θ) = tan −1 {HallYch (θ) / HallXch (θ)}

なお、(数2)式の2つの磁場検出信号は、振幅値、オフセット、および直交性が理想的な信号であり、誤差がないものとしている。しかしながら、このような誤差が発生し、角度信号ψ(θ)と回転角θとが一致しない場合が生じる場合がある。そこで、第2信号検出装置400は、角度誤差信号ε(=ψ(θ)−θ)を低減させるように閉ループ処理を実行して、第2回転角センサ300の角度信号ψ(θ)を検出する。   The two magnetic field detection signals of equation (2) are signals whose amplitude value, offset, and orthogonality are ideal, and are assumed to have no error. However, such an error may occur and the angle signal ψ (θ) may not coincide with the rotation angle θ. Therefore, the second signal detection device 400 performs closed loop processing so as to reduce the angular error signal ε (= ψ (θ) −θ), and detects the angle signal ψ (θ) of the second rotation angle sensor 300. Do.

第2信号検出装置400は、第2回転角センサ300の検出信号に応じて回転体の第2角度信号および振幅信号を出力する。第2信号検出装置400は、第1信号検出装置200が出力する第1角度信号φの異常判定用に、振幅信号を出力してよい。第2信号検出装置400は、第1切換部410、第2切換部412、増幅部420、増幅部422、AD変換部430、AD変換部432、第1乗算部440、ループフィルタ450、角度更新部460、記憶部470、第2乗算部480、および積算部490を備える。   The second signal detection device 400 outputs the second angle signal and the amplitude signal of the rotating body in accordance with the detection signal of the second rotation angle sensor 300. The second signal detection device 400 may output an amplitude signal for determining an abnormality of the first angle signal φ output by the first signal detection device 200. The second signal detection apparatus 400 includes a first switching unit 410, a second switching unit 412, an amplification unit 420, an amplification unit 422, an AD conversion unit 430, an AD conversion unit 432, a first multiplication unit 440, a loop filter 450, and an angle update. The unit 460 includes a storage unit 470, a second multiplication unit 480, and an integration unit 490.

第1切換部410および第2切換部412は、第1位相と第2位相を繰り返すスピニングカレントクロックに基づき、第2回転角センサ300のホール素子に流す電流の方向を切り換え、磁場入力に応じた信号成分とオフセットによる信号成分の極性を反転させる。ホール素子は、出力信号に素子固有のオフセット信号を含めて出力するので、第1切換部410および第2切換部412は、このようなオフセット信号を低減すべく、非特許文献1に記載されているスピニングカレント法等を利用して、ホール素子に流す電流の方向を切り換える。   The first switching unit 410 and the second switching unit 412 switch the direction of the current supplied to the Hall element of the second rotation angle sensor 300 based on the spinning current clock that repeats the first phase and the second phase, according to the magnetic field input. Invert the polarity of the signal component due to the signal component and the offset. Since the Hall element outputs an output signal including an offset signal specific to the element, the first switching unit 410 and the second switching unit 412 are described in Non-Patent Document 1 in order to reduce such an offset signal. The direction of the current flowing through the Hall element is switched using a spinning current method or the like.

例えば、第1位相において、+Z方向の磁場入力Bに対して、+X方向に通電した第1のホール素子は、+Y方向側の端子からホール起電力信号+Vを発生する(−Y方向側の端子からホール起電力信号−Vを発生する)と共に、+Y方向のオフセット電圧+Vを出力する。この場合、当該第1のホール素子は、同じ+Z方向の磁場入力に対して、第2位相において−Y方向に通電すると、+X方向側の端子からホール起電力信号+Vを発生する(−X方向側の端子からホール起電力信号−Vを発生する)と共に、+X方向のオフセット電圧+Vを出力する。したがって、第1位相においてホール素子のY軸方向の端子から出力電圧Vh11を取得し、第2位相においてホール素子のX軸方向の端子から出力電圧Vh12を取得することで、ホール素子の磁場Bの検出信号は次式のように示される。
(数4)
h11=+2V+V
h12=−2V+V
For example, in the first phase, + the Z direction of the magnetic field input B, + first Hall element is energized in the X direction from the + Y direction side of the terminal generating holes electromotive force signal + V S (in the -Y direction side with generating holes electromotive force signal -V S) from the terminal, and outputs an offset voltage + V O in the + Y direction. In this case, the first Hall element generates a hall electromotive force signal + V S from the terminal on the + X direction side when the same magnetic field input in the + Z direction is energized in the −Y direction in the second phase (−X The Hall EMF signal -V S is generated from the direction terminal, and the offset voltage + V O in the + X direction is output. Therefore, to get the output voltage V h11 from the Y-axis direction of the terminal of the Hall element in a first phase, by acquiring the output voltage V h12 from the X-axis direction of the terminal of the Hall element in a second phase, the magnetic field of the Hall element The detection signal of B is expressed by the following equation.
(Number 4)
V h11 = + 2 V S + V O
V h12 = -2V S + V O

このように、第1切換部410が第3センサ310の通電方向を切り換えることにより、(数4)式のように、ホール素子の検出信号のうち、ホール起電力信号Vの信号成分の符号を、第1位相と第2位相において反転させることができる。即ち、スピニングカレント法は、スピニングカレントクロックによってホール起電力信号Vを変調して変調信号にすると共に、オフセット電圧VをDC信号出力とするので、周波数領域で2つの信号を分離することができ、理想的には、フィルタ等を用いて当該オフセット信号を除去することができる。また、第2切換部412は、第1切換部410と同様に、第4センサ320の通電方向を切り換えて、ホール起電力信号およびオフセット電圧を分離してよい。 As described above, when the first switching unit 410 switches the conduction direction of the third sensor 310, the sign of the signal component of the Hall EMF signal V S among the detection signals of the Hall element as shown in Equation 4. Can be inverted in the first phase and the second phase. That is, the spinning current method modulates the Hall electromotive force signal V S with the spinning current clock to make it a modulation signal, and the offset voltage V O is a DC signal output, so that two signals can be separated in the frequency domain Ideally, the offset signal can be removed using a filter or the like. Further, as in the case of the first switching unit 410, the second switching unit 412 may switch the conduction direction of the fourth sensor 320 to separate the Hall electromotive force signal and the offset voltage.

増幅部420は、第1切換部410が出力する変調信号を受け取り、予め定められた増幅度で増幅する。増幅部420は、増幅した変調信号をAD変換部430に供給する。AD変換部430は、受け取った変調信号をデジタル信号に変換する。AD変換部430は、デルタシグマ型AD変換器を有してよい。AD変換部430は、変換したデジタル信号を更にスピニングカレントクロックによって復調し、磁場検出信号HallXchのデジタル値Vxを出力する復調部を有してよい。なお、復調されたデジタル値Vxは、DCオフセットを変調した成分が重畳されるので、復調部は、フィルタ等を有して、当該DCオフセットの変調成分を除去してよい。   The amplification unit 420 receives the modulation signal output from the first switching unit 410, and amplifies the modulation signal with a predetermined amplification factor. The amplification unit 420 supplies the amplified modulation signal to the AD conversion unit 430. The AD converter 430 converts the received modulated signal into a digital signal. The AD conversion unit 430 may include a delta sigma type AD converter. The AD conversion unit 430 may further include a demodulation unit that demodulates the converted digital signal using a spinning current clock and outputs a digital value Vx of the magnetic field detection signal HallXch. The demodulated digital value Vx is superimposed with a component obtained by modulating the DC offset, and therefore the demodulation unit may have a filter or the like to remove the modulated component of the DC offset.

同様に、増幅部422は、第2切換部412が出力する変調信号を受け取り、予め定められた増幅度で増幅する。増幅部422は、増幅した変調信号をAD変換部432に供給する。AD変換部432は、受け取った変調信号をデジタル信号に変換する。AD変換部432は、デルタシグマ型AD変換器を有してよい。AD変換部432は、変換したデジタル信号を更にスピニングカレントクロックによって復調し、磁場検出信号HallYchのデジタル値Vyを出力する復調部を有してよい。なお、復調されたデジタル値Vyは、DCオフセットを変調した成分が重畳されるので、復調部は、フィルタ等を有して、当該DCオフセットの変調成分を除去してよい。   Similarly, the amplification unit 422 receives the modulation signal output from the second switching unit 412 and amplifies it with a predetermined amplification factor. The amplification unit 422 supplies the amplified modulation signal to the AD conversion unit 432. The AD converter 432 converts the received modulated signal into a digital signal. The AD conversion unit 432 may include a delta sigma type AD converter. The AD conversion unit 432 may further include a demodulation unit that demodulates the converted digital signal using a spinning current clock and outputs a digital value Vy of the magnetic field detection signal HallYch. The demodulated digital value Vy is superimposed with a component obtained by modulating a DC offset, so the demodulation unit may include a filter or the like to remove the modulated component of the DC offset.

第1乗算部440は、デジタル信号Vxに正弦波信号sin(ψ)を乗算する。また、第1乗算部440は、デジタル信号Vyに余弦波信号cos(ψ)を乗算する。なお、正弦波信号sin(ψ)および余弦波信号cos(ψ)は、後述する。第1乗算部440は、次式で示すように、2つの乗算結果の差分を角度誤差信号εとして出力する。ここで、増幅部420および増幅部422の増幅度を1とした。
(数5)
ε=−sin(ψ)・Vx+cos(ψ)・Vy
The first multiplication unit 440 multiplies the digital signal Vx by the sine wave signal sin (ψ). The first multiplication unit 440 also multiplies the digital signal Vy by the cosine wave signal cos (cos). The sine wave signal sin (ψ) and the cosine wave signal cos (ψ) will be described later. The first multiplication unit 440 outputs the difference between the two multiplication results as an angular error signal ε, as shown by the following equation. Here, the amplification degree of the amplification unit 420 and the amplification unit 422 is 1.
(Number 5)
ε = −sin (ψ) · Vx + cos (ψ) · Vy

磁場検出信号が理想的な場合、角度誤差信号εは次のように表される。
(数6)
ε=−A・sin(ψ)・cos(θ)+A・cos(ψ)・sin(θ)
=A・sin(θ−ψ)
≒A・(θ−ψ)
When the magnetic field detection signal is ideal, the angular error signal ε is expressed as follows.
(Number 6)
ε = −A · sin (ψ) · cos (θ) + A · cos (ψ) · sin (θ)
= A · sin (θ-ψ)
A A (θ-ψ)

ここで、第2信号検出装置400は、磁場検出信号が示す角度θに追随するように第2角度信号ψを出力するので、θ−ψの値は、sin(θ−ψ)≒(θ−ψ)と近似できる程度に小さい値となる。したがって、第1乗算部440が演算する角度誤差信号εは、(数6)式で示すように、角度θに対する第2角度信号ψの位相差に比例する値A・(θ−ψ)に近似できる。第1乗算部440は、算出した角度誤差信号εをループフィルタ450に供給する。   Here, since the second signal detection device 400 outputs the second angle signal ψ so as to follow the angle θ indicated by the magnetic field detection signal, the value of θ−ψ is given by sin (θ−ψ) ≒ (θ− The value is small enough to approximate to ψ). Therefore, the angular error signal ε calculated by the first multiplier 440 approximates to a value A · (θ−ψ) that is proportional to the phase difference of the second angle signal 角度 with respect to the angle θ, as shown by equation (6) it can. The first multiplication unit 440 supplies the calculated angular error signal ε to the loop filter 450.

ループフィルタ450は、角度誤差信号εにおける予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させる。ループフィルタ450は、ローパスフィルタでよい。ループフィルタ450は、AD変換部430およびAD変換部432が発生させる量子化ノイズ等を低減させてよい。また、磁場検出信号HallXchおよびHallYchが、スピニングカレント法によってDCオフセット信号を高調波成分に変換した成分を含む場合、ループフィルタ450は、当該高調波成分を低減させてもよい。なお、角度誤差信号εに含まれる量子化ノイズおよび高調波成分等が無視できる程度の場合、ループフィルタ450はなくてもよい。   Loop filter 450 passes frequency components below the predetermined frequency in angular error signal ε. The loop filter 450 may be a low pass filter. The loop filter 450 may reduce quantization noise and the like generated by the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432. Further, when the magnetic field detection signals HallXch and HallYch include components obtained by converting the DC offset signal into harmonic components by a spinning current method, the loop filter 450 may reduce the harmonic components. The loop filter 450 may be omitted if quantization noise and harmonic components included in the angular error signal ε can be ignored.

角度更新部460は、ループフィルタ450を通過した角度誤差信号εに応じて第2角度信号ψを増減する。角度更新部460は、角度誤差信号εを0に近づけるように、第2角度信号ψを更新する。角度更新部460は、例えば、2つの積算部を含んでよく、この場合、第2信号検出装置400は、閉ループ回路のなかに2つの積算部を備える2型サーボ回路となる。角度更新部460は、一例として、2つの積算部とDCO(Digitally Controlled Oscillator)回路を含む。   The angle updating unit 460 increases or decreases the second angle signal 応 じ in accordance with the angle error signal ε that has passed through the loop filter 450. The angle updating unit 460 updates the second angle signal ψ so that the angle error signal ε approaches zero. The angle updating unit 460 may include, for example, two integrating units. In this case, the second signal detection device 400 is a type 2 servo circuit including two integrating units in the closed loop circuit. The angle updating unit 460 includes, as an example, two integrating units and a digitally controlled oscillator (DCO) circuit.

角度更新部460に入力する角度誤差信号εが、一例として、AD変換部430およびAD変換部432によってビットストリームとして出力される場合、角度更新部460は、当該角度誤差信号εを第1の積算部が積算してクロック毎に複数ビットの値を有するデジタル信号にしてよい。また、角度誤差信号εは、A・(θ−ψ)といった角度差であるから、クロック毎(即ち、単位時間毎)の角度差は、角度の時間微分である角速度ω(rad/s)のディメンジョンを有することになる。   When the angle error signal ε input to the angle update unit 460 is output as a bit stream by the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432 as an example, the angle update unit 460 performs the first integration of the angle error signal ε The units may be integrated into a digital signal having a plurality of bits for each clock. Further, since the angular error signal ε is an angular difference such as A · (θ−ψ), the angular difference for each clock (that is, every unit time) is an angular velocity ω (rad / s) which is a time derivative of the angle. It will have a dimension.

角度更新部460は、当該角速度ωの信号をDCO回路に供給して、当該角速度ωに対応する周波数信号を出力させ、当該周波数信号を第2の積算部が積算して第2角度信号ψを生成する。なお、第2の積算部は、アップカウントおよびダウンカウント動作を行うアップダウンカウンターを含んでよく、前回までの周波数信号のカウント値に今回のカウント値を積算して、第2角度信号ψを生成する。即ち、角度更新部460は、前回の第2角度信号ψに、今回の位相差(θ−ψ)が積算して、今回の磁場の回転角θにより近い第2角度信号ψを算出する。   The angle updating unit 460 supplies the signal of the angular velocity ω to the DCO circuit to output a frequency signal corresponding to the angular velocity ω, and the second integration unit integrates the frequency signal to generate a second angle signal ψ. Generate The second integration unit may include an up-down counter that performs up-counting and down-counting operations, and integrates the current count value to the count value of the frequency signal up to the previous time to generate a second angle signal ψ. Do. That is, the angle updating unit 460 integrates the current phase difference (θ−ψ) with the previous second angle signal ψ, and calculates a second angle signal ψ closer to the current rotation angle θ.

記憶部470は、複数の第2角度信号ψに対応する正弦波信号sin(ψ)および余弦波信号cos(ψ)を予めそれぞれ記憶する。記憶部470は、受け取った第2角度信号ψに対応する正弦波信号sin(ψ)および余弦波信号cos(ψ)を、第1乗算部440に供給する。即ち、記憶部470は、取得した第2角度信号ψに応じて、対応する正弦波信号sin(ψ)および余弦波信号cos(ψ)を第1乗算部440にフィードバックする。   The storage unit 470 stores, in advance, sine wave signals sin (ψ) and cosine wave signals cos (ψ) corresponding to the plurality of second angle signals ψ. The storage unit 470 supplies the first multiplication unit 440 with the sine wave signal sin (ψ) and the cosine wave signal cos (ψ) corresponding to the received second angle signal ψ. That is, the storage unit 470 feeds back the corresponding sine wave signal sin (ψ) and cosine wave signal cos (ψ) to the first multiplication unit 440 according to the acquired second angle signal ψ.

以上の本実施形態の第2信号検出装置400は、第1乗算部440からループフィルタ450、角度更新部460、および記憶部470を経たフィードバックループにより、θにより近づけた第2角度信号ψを出力することができる。また、第2信号検出装置400は、第2角度信号ψに基づいて、角度誤差信号εの振幅信号A(ψ)を出力する。   The second signal detection apparatus 400 of the present embodiment outputs the second angle signal ψ brought closer by θ by the feedback loop that has passed through the first multiplication unit 440, the loop filter 450, the angle update unit 460, and the storage unit 470. can do. In addition, the second signal detection device 400 outputs an amplitude signal A (ψ) of the angle error signal ε based on the second angle signal ψ.

この場合、AD変換部430は、デジタル信号Vxを第1乗算部440に供給すると共に、第2乗算部480にも供給する。同様に、AD変換部432は、デジタル信号Vyを第1乗算部440に供給すると共に、第2乗算部480にも供給する。また、記憶部470は、第2角度信号ψに対応する正弦波信号sin(ψ)および余弦波信号cos(ψ)を、第2乗算部480に供給する。   In this case, the AD conversion unit 430 supplies the digital signal Vx to the first multiplication unit 440 and also supplies the digital signal Vx to the second multiplication unit 480. Similarly, the AD conversion unit 432 supplies the digital signal Vy to the first multiplication unit 440 and also supplies the digital signal Vy to the second multiplication unit 480. Further, the storage unit 470 supplies the sine wave signal sin (ψ) and the cosine wave signal cos (ψ) corresponding to the second angle signal に to the second multiplication unit 480.

第2乗算部480は、デジタル信号Vxに余弦波信号cos(ψ)を乗算する。また、第2乗算部480は、デジタル信号Vyに正弦波信号sin(ψ)を乗算する。第2乗算部480は、次式で示すように、2つの乗算結果の和を振幅信号A(ψ)として、積算部490を介して出力する。ここで、増幅部420および増幅部422の増幅度を1とした。
(数7)
A(ψ)=cos(ψ)・Vx+sin(ψ)・Vy
The second multiplication unit 480 multiplies the digital signal Vx by the cosine wave signal cos (ψ). Further, the second multiplication unit 480 multiplies the digital signal Vy by the sine wave signal sin (ψ). The second multiplication unit 480 outputs the sum of the two multiplication results as an amplitude signal A (ψ) via the integration unit 490, as shown by the following equation. Here, the amplification degree of the amplification unit 420 and the amplification unit 422 is 1.
(Number 7)
A (ψ) = cos (ψ) · Vx + sin (ψ) · Vy

磁場検出信号が理想的な信号で、かつ、第2角度信号ψがθに略等しい値となった場合、振幅信号A(ψ)は次のように表される。
(数6)
A(ψ)=[A・{cos(θ)}+A・{sin(θ)}1/2=A
When the magnetic field detection signal is an ideal signal and the second angle signal ψ has a value substantially equal to θ, the amplitude signal A (ψ) is expressed as follows.
(Number 6)
A (ψ) = [A 2 · {cos (θ)} 2 + A 2 · {sin (θ)} 2 ] 1/2 = A

以上のように、ホール素子を用いた第2回転角センサ300を用い、第2信号検出装置400によるサーボ動作によって、回転体の回転角θに対応する第2角度信号ψおよび磁場の振幅信号を精度良く出力することができる。このように、回転角測定システム20は、第1回転角センサ100と、第1回転角センサ100とは異なる種類の第2回転角センサ300とを備えた冗長構成を有し、当該第2回転角センサ300により入力する磁場の振幅信号を検出するので、当該振幅信号を用いて、第1回転角センサ100が検出した第1角度信号φの異常を判定できる。   As described above, by using the second rotation angle sensor 300 using the Hall element and the servo operation by the second signal detection device 400, the second angle signal ψ corresponding to the rotation angle θ of the rotating body and the amplitude signal of the magnetic field are It is possible to output with high accuracy. Thus, the rotation angle measurement system 20 has a redundant configuration including the first rotation angle sensor 100 and a second rotation angle sensor 300 of a type different from the first rotation angle sensor 100, and the second rotation Since the amplitude signal of the magnetic field input by the angle sensor 300 is detected, the abnormality of the first angle signal φ detected by the first rotation angle sensor 100 can be determined using the amplitude signal.

異常診断装置1000は、このような、第2信号検出装置400が出力する第2角度信号ψおよび振幅信号に基づき、第1回転角センサ100が出力する第1角度信号φの異常を診断する。また、異常診断装置1000は、第2角度信号ψの異常を診断してもよい。異常診断装置1000は、第1取得部1010と、第2取得部1020と、第1異常判定部1030と、を有する。   The abnormality diagnosis device 1000 diagnoses an abnormality of the first angle signal φ output by the first rotation angle sensor 100 based on the second angle signal ψ and the amplitude signal output by the second signal detection device 400. In addition, the abnormality diagnosis device 1000 may diagnose an abnormality of the second angle signal ψ. The abnormality diagnosis apparatus 1000 includes a first acquisition unit 1010, a second acquisition unit 1020, and a first abnormality determination unit 1030.

第1取得部1010は、第1信号検出装置200が出力する、回転体の第1角度信号φを取得する。第1取得部1010は、第1信号検出装置200と、有線、無線またはネットワーク等で接続され、第1角度信号φを取得してよい。また、第1取得部1010は、記憶装置等に接続され、当該記憶装置等に記憶された第1信号検出装置200の出力を取得してもよい。第1取得部1010は、取得した第1角度信号φを第1異常判定部1030に供給する。   The first acquisition unit 1010 acquires the first angle signal φ of the rotating body output by the first signal detection device 200. The first acquisition unit 1010 may be connected to the first signal detection device 200 by wire, wireless, or a network, and may acquire the first angle signal φ. In addition, the first acquisition unit 1010 may be connected to a storage device or the like, and may acquire the output of the first signal detection apparatus 200 stored in the storage device or the like. The first acquisition unit 1010 supplies the acquired first angle signal φ to the first abnormality determination unit 1030.

第2取得部1020は、第2信号検出装置400が出力する、回転体の第2角度信号ψおよび振幅信号を取得する。第2取得部1020は、第2信号検出装置400と、有線、無線またはネットワーク等で接続され、第2角度信号ψを取得してよい。また、第2取得部1020は、記憶装置等に接続され、当該記憶装置等に記憶された第2信号検出装置400の出力を取得してもよい。第2取得部1020は、取得した第2角度信号ψおよび振幅信号を第1異常判定部1030に供給する。   The second acquisition unit 1020 acquires the second angle signal ψ and the amplitude signal of the rotating body output from the second signal detection device 400. The second acquisition unit 1020 may be connected to the second signal detection device 400 by wire, wireless, or a network, and may acquire the second angle signal ψ. Also, the second acquisition unit 1020 may be connected to a storage device or the like, and may acquire the output of the second signal detection device 400 stored in the storage device or the like. The second acquisition unit 1020 supplies the acquired second angle signal ψ and the amplitude signal to the first abnormality determination unit 1030.

第1異常判定部1030は、振幅信号に基づき、第1角度信号φの異常を判定する。例えば、第1回転角センサ100が用いる磁気抵抗素子は、図4で説明したように、外部磁場の大きさが第1閾値未満の場合、または第2閾値を超える場合、検出精度が低下する。これに対し、第2回転角センサ300が用いるホール素子は、ピンド層およびフリー層等の磁化に基づくセンサではないので、外部磁場の大きさによる精度劣化は生じにくい。   The first abnormality determination unit 1030 determines the abnormality of the first angle signal φ based on the amplitude signal. For example, in the magnetoresistive element used by the first rotation angle sensor 100, as described in FIG. 4, the detection accuracy decreases when the magnitude of the external magnetic field is less than the first threshold or exceeds the second threshold. On the other hand, since the Hall element used by the second rotation angle sensor 300 is not a sensor based on the magnetization of the pinned layer, the free layer or the like, the accuracy deterioration due to the magnitude of the external magnetic field is unlikely to occur.

図4に、ホール素子の入出力特性の一例を「Hall」で示すように、外部磁場に対する出力信号の大きさはほぼリニアな特性となる。したがって、ホール素子は、磁気抵抗素子と比較して広い外部磁場の強度範囲で、精度良く磁場を検出できる。例えば、ホール素子は、第0閾値以上、かつ、第3閾値以下の範囲で、精度良く外部磁場を検出できる。なお、図4に示すとおり、第0閾値は第1閾値よりも小さく、第3閾値は第2閾値よりも大きい。一例として、第0閾値は10mT、第1閾値は20mT、第2閾値は40mT、第3閾値は60mTである。   As shown by “Hall” in FIG. 4 as an example of the input / output characteristics of the Hall element, the magnitude of the output signal with respect to the external magnetic field is substantially linear. Therefore, the Hall element can detect the magnetic field with high accuracy in a wide intensity range of the external magnetic field as compared with the magnetoresistive element. For example, the Hall element can detect the external magnetic field with high accuracy in the range from the 0th threshold to the 3rd threshold. As shown in FIG. 4, the zeroth threshold is smaller than the first threshold, and the third threshold is larger than the second threshold. As an example, the zeroth threshold is 10 mT, the first threshold is 20 mT, the second threshold is 40 mT, and the third threshold is 60 mT.

したがって、第1異常判定部1030は、第2回転角センサ300の振幅信号を用いて、第1回転角センサ100の検出精度が低下しているか否かを判定することができる。第1異常判定部1030は、例えば、振幅信号が第1閾値未満、または、振幅信号が第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きい場合、少なくとも第1角度信号φが異常と判定する。なお、本実施形態において、振幅信号の第n閾値は、図4に示す外部磁場の第n閾値に対応する閾値とする。また、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψに基づき、角度信号の異常判定を実行するか否かを判断してもよい。   Therefore, the first abnormality determination unit 1030 can determine, using the amplitude signal of the second rotation angle sensor 300, whether or not the detection accuracy of the first rotation angle sensor 100 is lowered. The first abnormality determination unit 1030 determines that at least the first angle signal φ is abnormal, for example, when the amplitude signal is smaller than the first threshold or the amplitude signal is larger than the second threshold larger than the first threshold. In the present embodiment, the nth threshold value of the amplitude signal is a threshold value corresponding to the nth threshold value of the external magnetic field shown in FIG. In addition, the first abnormality determination unit 1030 may determine whether to perform the abnormality determination of the angle signal based on the first angle signal φ and the second angle signal ψ.

以上の本実施形態に係る回転角測定システム20は、磁場環境を測定するセンサを増加させることなく、検出した角度信号が正常か否かを診断する。このような回転角測定システム20の動作について、次に説明する。   The rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment as described above diagnoses whether or not the detected angle signal is normal without increasing the number of sensors that measure the magnetic field environment. The operation of such a rotation angle measurement system 20 will now be described.

図6は、本実施形態に係る回転角測定システム20の動作フローの一例を示す。回転角測定システム20は、図6に示す動作フローを実行して、回転体の回転角を検出しつつ、検出した第1角度信号φおよび第2角度信号ψの精度が低下しているか否かを判定する。なお、本実施形態において、回転角測定システム20は、検出精度が低下した場合に検出された角度信号を、「異常」と判定するが、これに代えて、回転角測定システム20は、「故障」と判定してもよい。   FIG. 6 shows an example of the operation flow of the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment. The rotation angle measurement system 20 executes the operation flow shown in FIG. 6 to detect whether the rotation angle of the rotating body is detected, and whether or not the accuracy of the detected first angle signal φ and second angle signal ψ is lowered. Determine In the present embodiment, the rotation angle measurement system 20 determines that the angle signal detected when the detection accuracy is lowered is “abnormal”, but instead, the rotation angle measurement system 20 “fails”. It may be determined that

まず、回転角測定システム20は、回転体の回転角を検出する(S710)。図1から図4で説明したように、第1信号検出装置200は、第1回転角センサ100の検出信号に応じて回転体の第1角度信号φを出力する。また、図5で説明したように、第2信号検出装置400は、第2回転角センサ300の検出信号に応じて回転体の第2角度信号ψおよび振幅信号を出力する。そして、第1取得部1010は第1角度信号φを取得し、第2取得部1020は第2角度信号ψおよび振幅信号を取得する。   First, the rotation angle measurement system 20 detects the rotation angle of the rotating body (S710). As described in FIGS. 1 to 4, the first signal detection device 200 outputs the first angle signal φ of the rotating body in accordance with the detection signal of the first rotation angle sensor 100. Further, as described in FIG. 5, the second signal detection device 400 outputs the second angle signal ψ and the amplitude signal of the rotating body in accordance with the detection signal of the second rotation angle sensor 300. Then, the first acquisition unit 1010 acquires the first angle signal φ, and the second acquisition unit 1020 acquires the second angle signal ψ and the amplitude signal.

次に、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψに基づき、角度信号が正常か否かを判断する(S720)。第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの差の絶対値|φ−ψ|が、予め定められた角度信号閾値θth以下の場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψは正常と判断して異常判定を実行しない(S720:Yes)。 Next, the first abnormality determination unit 1030 determines whether the angle signal is normal based on the first angle signal φ and the second angle signal ψ (S720). If the absolute value | φ− 第 | of the difference between the first angle signal φ and the second angle signal 以下 is smaller than or equal to a predetermined angle signal threshold θ th, the first abnormality determination unit 1030 determines the first angle signal φ and the first angle signal φ. It is determined that the second angle signal 正常 is normal and the abnormality determination is not performed (S720: Yes).

この場合、回転角測定システム20は、第1角度信号φおよび/または第2角度信号ψを、回転角の測定結果として外部に出力してよい。また、回転角測定システム20は、S710に戻り、回転角の検出を継続させてよい。また、回転角測定システム20は、予め定められた回数、時間、または指示等に応じて、回転角の検出を終了させてもよい。   In this case, the rotation angle measurement system 20 may output the first angle signal φ and / or the second angle signal 外部 to the outside as the measurement result of the rotation angle. Also, the rotation angle measurement system 20 may return to S710 and continue detection of the rotation angle. Further, the rotation angle measurement system 20 may end the detection of the rotation angle according to a predetermined number of times, time, instructions or the like.

また、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの差の絶対値|φ−ψ|が、角度信号閾値θthを超えた場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの少なくとも一方が異常と判断して、異常の判定を実行する(S720:No)。即ち、第1異常判定部1030は、同一の回転体に対する略同一の回転角の検出結果である第1角度信号φおよび第2角度信号ψに、角度信号閾値θthを超える差異が生じているので、当該第1角度信号φおよび第2角度信号ψの少なくとも一方に異常が発生しているとして、異常判定を実行する。 In addition, when the absolute value | φ− は | of the difference between the first angle signal φ and the second angle signal 超 exceeds the angle signal threshold θ th , the first abnormality determination unit 1030 determines the first angle signal φ and the first angle signal φ At least one of the two angle signals 判断 is determined to be abnormal, and the determination of abnormality is executed (S720: No). That is, the first abnormality determination unit 1030 has a difference exceeding the angle signal threshold θ th in the first angle signal φ and the second angle signal で あ る, which are detection results of substantially the same rotation angle with respect to the same rotating body. Therefore, it is determined that abnormality has occurred in at least one of the first angle signal φ and the second angle signal 、, and the abnormality determination is performed.

第1異常判定部1030は、振幅信号が第1閾値以上で、かつ、第2閾値以下の第3条件を満たす場合(S730:Yes)、第1角度信号φまたは第2角度信号ψが異常と判定する。即ち、第1異常判定部1030は、第1回転角センサ100の検出精度が良好な範囲であることを振幅信号が示しているにもかかわらず、第1角度信号φおよび第2角度信号ψに角度信号閾値θthを超える差異が生じているので、第1角度信号φまたは第2角度信号ψが異常であると判定する。この場合、第1異常判定部1030は、第1角度信号φまたは第2角度信号ψが異常であることを示すエラー信号を出力し(S750)、回転角の検出を終了させてよい。 The first abnormality determination unit 1030 determines that the first angle signal φ or the second angle signal 異常 is abnormal when the amplitude signal satisfies the third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold (S730: Yes). judge. That is, although the amplitude signal indicates that the detection accuracy of the first rotation angle sensor 100 is in a good range, the first abnormality determination unit 1030 outputs the first angle signal φ and the second angle signal ψ. Since a difference exceeding the angle signal threshold θ th occurs, it is determined that the first angle signal φ or the second angle signal ψ is abnormal. In this case, the first abnormality determination unit 1030 may output an error signal indicating that the first angle signal φ or the second angle signal 異常 is abnormal (S750), and the detection of the rotation angle may be ended.

第1異常判定部1030は、振幅信号が第3条件を満たさない場合(S730:No)、当該振幅信号が次の第2条件を満たすか否かを判別する(S740)。第1異常判定部1030は、振幅信号が第0閾値未満、または、振幅信号が第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常と判定する(S740:Yes)。   When the amplitude signal does not satisfy the third condition (S730: No), the first abnormality determination unit 1030 determines whether the amplitude signal satisfies the following second condition (S740). The first abnormality determination unit 1030 determines that the first angle signal φ and the second angle signal 異常 are abnormal if the amplitude signal is less than the zeroth threshold or the second condition that the amplitude signal is larger than the third threshold is satisfied. (S740: Yes).

即ち、第1異常判定部1030は、第1回転角センサ100および第2回転角センサ300の検出精度が共に低下する範囲であることを振幅信号が示すことに応じて、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常であると判定する。この場合、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常であることを示すエラー信号を出力し(S750)、回転角の検出を終了させてよい。   That is, in response to the amplitude signal indicating that the first abnormality determination unit 1030 is a range in which the detection accuracy of the first rotation angle sensor 100 and the detection accuracy of the second rotation angle sensor 300 are both reduced, the first angle signal φ and It is determined that the second angle signal ψ is abnormal. In this case, the first abnormality determination unit 1030 may output an error signal indicating that the first angle signal φ and the second angle signal 異常 are abnormal (S750), and the detection of the rotation angle may be ended.

第1異常判定部1030は、振幅信号が第2条件を満たさない場合(S740:No)、即ち、振幅信号が第0閾値以上で、かつ、第1閾値未満、または、振幅信号が第2閾値よりも大きく、かつ、第3閾値以下の第1条件を満たす場合、第1角度信号φが異常と判定する。即ち、第1異常判定部1030は、第2回転角センサ300の検出精度が良好で、かつ、第1回転角センサ100の検出精度が低下する範囲であることを振幅信号が示すことに応じて、第1角度信号φが異常であると判定する。   If the amplitude signal does not satisfy the second condition (S740: No), that is, the first abnormality determination unit 1030 determines that the amplitude signal is equal to or greater than the zeroth threshold and less than the first threshold, or the amplitude signal is the second threshold If the first condition larger than the third threshold value is satisfied, the first angle signal φ is determined to be abnormal. That is, in response to the amplitude signal indicating that the first abnormality determination unit 1030 is in a range where the detection accuracy of the second rotation angle sensor 300 is good and the detection accuracy of the first rotation angle sensor 100 is lowered. It is determined that the first angle signal φ is abnormal.

この場合、第1異常判定部1030は、第1角度信号φが異常であることを示すエラー信号を出力する(S760)。また、回転角測定システム20は、良好な検出精度である第2回転角センサ300の検出結果に基づく第2角度信号ψを、回転角の測定結果として外部に出力してよい。回転角測定システム20は、第2回転角センサ300が良好な検出精度であることから、S710に戻り、回転角の検出を継続させてよい。また、回転角測定システム20は、予め定められた回数、時間、または指示等に応じて、回転角の検出を終了させてもよい。   In this case, the first abnormality determination unit 1030 outputs an error signal indicating that the first angle signal φ is abnormal (S760). Further, the rotation angle measurement system 20 may output the second angle signal ψ based on the detection result of the second rotation angle sensor 300, which has good detection accuracy, to the outside as the measurement result of the rotation angle. The rotation angle measurement system 20 may return to S710 and continue detection of the rotation angle because the second rotation angle sensor 300 has good detection accuracy. Further, the rotation angle measurement system 20 may end the detection of the rotation angle according to a predetermined number of times, time, instructions or the like.

以上のように、本実施形態に係る回転角測定システム20は、ホール素子を用いた第2回転角センサ300を用いて、回転磁場の角度信号に加えて振幅信号を取得することで、磁気抵抗素子を用いた第1回転角センサ100の検出精度を判断することができる。また、回転角測定システム20は、当該振幅信号を用いて、第2回転角センサ300の検出精度を判断することもできる。したがって、回転角測定システム20は、冗長構成を有し、センサの数の増加および複雑な制御回路の増加を防止しつつ、検出精度の低下、および磁石の脱落等の磁場環境が変化する故障を検知することができる。   As described above, the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment uses the second rotation angle sensor 300 using the Hall element to acquire the amplitude signal in addition to the angle signal of the rotating magnetic field, thereby to obtain the magnetoresistance. The detection accuracy of the first rotation angle sensor 100 using an element can be determined. The rotation angle measurement system 20 can also determine the detection accuracy of the second rotation angle sensor 300 using the amplitude signal. Therefore, the rotation angle measurement system 20 has a redundant configuration, and prevents a failure in changing the magnetic field environment such as a decrease in detection accuracy and a dropout of a magnet while preventing an increase in the number of sensors and an increase in complicated control circuits. It can be detected.

以上の本実施形態に係る回転角測定システム20は、磁気抵抗素子を用いた第1回転角センサ100およびホール素子を用いた第2回転角センサ300を、それぞれ1つ有する冗長構成である例を説明した。これに代えて、回転角測定システム20は、磁気抵抗素子、ホール素子、および/または他の測定素子等を更に備えてもよい。   The above-described rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment has a redundant configuration having one first rotation angle sensor 100 using a magnetoresistive element and one second rotation angle sensor 300 using a Hall element. explained. Alternatively, the rotation angle measurement system 20 may further include a magnetoresistive element, a Hall element, and / or another measurement element or the like.

図7は、本実施形態に係る異常診断装置1000の変形例を示す。本変形例の異常診断装置1000は、更に詳細な異常判定を実行する。また、本変形例の異常診断装置1000は、第1角度信号φの異常判定に応じて、当該第1角度信号φを補正する。本変形例の異常診断装置1000は、相関信号算出部1040と、第2異常判定部1050と、補正部1060と、記憶部1070と、第3異常判定部1080と、出力部1090と、を更に備える。   FIG. 7 shows a modification of the abnormality diagnosis apparatus 1000 according to the present embodiment. The abnormality diagnosis apparatus 1000 of the present modification executes a more detailed abnormality determination. Further, the abnormality diagnosis apparatus 1000 of the present modification corrects the first angle signal φ in accordance with the abnormality determination of the first angle signal φ. The abnormality diagnosis apparatus 1000 of the present modification further includes a correlation signal calculation unit 1040, a second abnormality determination unit 1050, a correction unit 1060, a storage unit 1070, a third abnormality determination unit 1080, and an output unit 1090. Prepare.

相関信号算出部1040は、振幅信号に基づく被測定信号と、予め定められた周期信号との相関信号を算出する。相関信号算出部1040は、振幅信号のN乗信号(Nは1以上の自然数)を被測定信号として算出する。例えば、相関信号算出部1040は、振幅信号A(ψ)を被測定信号とする。これに代えて、相関信号算出部1040は、振幅信号A(ψ)の2乗を被測定信号としてよい。また、相関信号算出部1040は、振幅信号をフーリエ変換して相関信号を算出する。   The correlation signal calculation unit 1040 calculates a correlation signal between a measured signal based on the amplitude signal and a predetermined periodic signal. The correlation signal calculation unit 1040 calculates an Nth power signal (N is a natural number of 1 or more) of the amplitude signal as a signal to be measured. For example, the correlation signal calculation unit 1040 sets the amplitude signal A (ψ) as a signal to be measured. Instead of this, the correlation signal calculation unit 1040 may use the square of the amplitude signal A (ψ) as the signal to be measured. Further, the correlation signal calculation unit 1040 Fourier-transforms the amplitude signal to calculate a correlation signal.

第2異常判定部1050は、相関信号に基づき、第2角度信号ψの異常を判定する。第2異常判定部1050は、一例として、相関信号の予め定められた周波数の成分の絶対値が相関信号閾値を超える場合に、第2角度信号ψが異常と判定する。また、第2異常判定部1050は、相関信号の予め定められた周波数の成分の絶対値が相関信号閾値以下の場合に、第2角度信号ψが正常と判定する。   The second abnormality determination unit 1050 determines the abnormality of the second angle signal 基 づ き based on the correlation signal. As an example, the second abnormality determination unit 1050 determines that the second angle signal 異常 is abnormal when the absolute value of the predetermined frequency component of the correlation signal exceeds the correlation signal threshold. The second abnormality determination unit 1050 determines that the second angle signal ψ is normal when the absolute value of the predetermined frequency component of the correlation signal is less than or equal to the correlation signal threshold.

補正部1060は、振幅信号が第1条件を満たす場合、振幅信号に基づき、第1信号検出装置200が出力する第1角度信号φを補正する。補正部1060は、第2信号検出装置400が出力する振幅信号の検出精度が良好であることから、当該振幅信号の大きさに応じて、第1回転角センサ100の検出信号を補正する。補正部1060は、振幅信号の大きさに対応して予め定められた補正値を用いて、検出信号を補正してよい。   When the amplitude signal satisfies the first condition, the correction unit 1060 corrects the first angle signal φ output by the first signal detection device 200 based on the amplitude signal. The correction unit 1060 corrects the detection signal of the first rotation angle sensor 100 according to the magnitude of the amplitude signal because the detection accuracy of the amplitude signal output from the second signal detection device 400 is good. The correction unit 1060 may correct the detection signal using a correction value that is predetermined according to the magnitude of the amplitude signal.

記憶部1070は、振幅信号の大きさに対応し、補正部1060が補正に用いる補正値を記憶する。記憶部1070は、異常診断装置1000が生成するデータ等を記憶してもよい。また、記憶部1070は、当該データ等を生成する過程において処理する中間データ等を記憶してもよい。また、記憶部1070は、異常診断装置1000内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してよい。   The storage unit 1070 corresponds to the magnitude of the amplitude signal, and stores the correction value that the correction unit 1060 uses for correction. The storage unit 1070 may store data and the like generated by the abnormality diagnosis device 1000. In addition, the storage unit 1070 may store intermediate data and the like to be processed in the process of generating the data and the like. Further, the storage unit 1070 may supply the stored data to the request source in response to a request from each unit in the abnormality diagnosis apparatus 1000.

第3異常判定部1080は、補正部1060による補正後の第1角度信号φ'および第2信号検出装置400が出力する第2角度信号ψの差の絶対値が、角度信号閾値θthを超えた場合、第1角度信号φが異常と判定する。第3異常判定部1080は、補正後の第1角度信号φ'および第2角度信号ψの差の絶対値が、角度信号閾値θth以下の場合、第1角度信号φは正常と判定してよい。 The third abnormality determination unit 1080 determines that the absolute value of the difference between the first angle signal φ ′ corrected by the correction unit 1060 and the second angle signal す る output by the second signal detection device 400 exceeds the angle signal threshold θ th . In this case, it is determined that the first angle signal φ is abnormal. The third abnormality determination unit 1080 determines that the first angle signal φ is normal if the absolute value of the difference between the corrected first angle signal φ ′ and the second angle signal 以下 is less than or equal to the angle signal threshold θ th. Good.

出力部1090は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの一方が異常と判定されたことに応じて、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの他方が出力する角度信号を、回転体の角度信号として出力する。出力部1090は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが正常と判定されたことに応じて、第1角度信号φおよび/または第2角度信号ψを出力してよい。出力部1090は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常と判定されたことに応じて、エラー信号を発報する。   The output unit 1090 rotates the angle signal output from the other of the first angle signal φ and the second angle signal 応 じ in response to the determination that one of the first angle signal φ and the second angle signal 異常 is abnormal. Output as an angle signal of the body. The output unit 1090 may output the first angle signal φ and / or the second angle signal 応 じ in response to the determination that the first angle signal 角度 and the second angle signal 正常 are normal. The output unit 1090 issues an error signal in response to the first angle signal φ and the second angle signal 判定 being determined to be abnormal.

図8は、本実施形態に係る変形例の異常診断装置1000が設けられた回転角測定システム20の動作フローの一例を示す。回転角測定システム20は、図8に示す動作フローを実行して、回転体の回転角を検出しつつ、検出した第1角度信号φおよび第2角度信号ψの精度が低下しているか否かを判定する。なお、図8の動作フローにおいて、図6に示された動作フローの動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。   FIG. 8 shows an example of the operation flow of the rotation angle measurement system 20 provided with the abnormality diagnosis device 1000 of the modification according to the present embodiment. The rotation angle measurement system 20 executes the operation flow shown in FIG. 8 to detect whether the rotation angle of the rotating body is detected, and whether or not the accuracy of the detected first angle signal φ and second angle signal ψ is lowered. Determine In the operation flow of FIG. 8, the same reference numerals are given to the same parts as the operation of the operation flow shown in FIG. 6 and the description will be omitted.

まず、回転角測定システム20は、回転体の回転角を検出する(S710)。第1取得部1010は第1角度信号φを取得し、第2取得部1020は第2角度信号ψおよび振幅信号A(ψ)を取得する。   First, the rotation angle measurement system 20 detects the rotation angle of the rotating body (S710). The first acquisition unit 1010 acquires a first angle signal φ, and the second acquisition unit 1020 acquires a second angle signal ψ and an amplitude signal A (ψ).

次に、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの差の絶対値|φ−ψ|が、予め定められた角度信号閾値θth以下の場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψは正常と判断して異常判定を実行しない(S720:Yes)。この場合、出力部1090は、第1角度信号φおよび/または第2角度信号ψを、回転角の測定結果として外部に出力してよい。また、回転角測定システム20は、S710に戻り、回転角の検出を継続させてよい。 Next, when the absolute value | φ− は | of the difference between the first angle signal φ and the second angle signal 以下 is equal to or less than a predetermined angle signal threshold θ th , the first abnormality determination unit 1030 determines the first angle The signal φ and the second angle signal 判断 are determined to be normal, and the abnormality determination is not performed (S720: Yes). In this case, the output unit 1090 may output the first angle signal φ and / or the second angle signal 外部 to the outside as a measurement result of the rotation angle. Also, the rotation angle measurement system 20 may return to S710 and continue detection of the rotation angle.

また、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの差の絶対値|φ−ψ|が、角度信号閾値θthを超えた場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψの少なくとも一方が異常と判断して、異常の判定を実行する(S720:No)。第1異常判定部1030は、振幅信号が第1閾値以上で、かつ、第2閾値以下の第3条件を満たす場合(S730:Yes)、第1角度信号φまたは第2角度信号ψが異常と判定する。 In addition, when the absolute value | φ− は | of the difference between the first angle signal φ and the second angle signal 超 exceeds the angle signal threshold θ th , the first abnormality determination unit 1030 determines the first angle signal φ and the first angle signal φ At least one of the two angle signals 判断 is determined to be abnormal, and the determination of abnormality is executed (S720: No). The first abnormality determination unit 1030 determines that the first angle signal φ or the second angle signal 異常 is abnormal when the amplitude signal satisfies the third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold (S730: Yes). judge.

この場合、相関信号算出部1040は、相関信号を算出する(S732)。ここで、第2信号検出装置400のサーボ動作によっても、第2角度信号ψに異常が発生する場合、(数2)式の2つの磁場検出信号の振幅値、オフセット、および/または直交性の誤差が原因と考えられる。例えば、第3センサ310のオフセット誤差が第2角度信号ψの異常の原因となる場合を考える。この場合、AD変換部430およびAD変換部432が出力するデジタル値は、次式のように表すことができる。なお、Vos_xは、オフセット誤差を示す。
(数7)
(ψ)=A・cos(ψ)+Vos_x
(ψ)=A・sin(ψ)
In this case, the correlation signal calculation unit 1040 calculates a correlation signal (S732). Here, when an abnormality occurs in the second angle signal に よ っ て also by the servo operation of the second signal detection device 400, the amplitude value, the offset, and / or the orthogonality of the two magnetic field detection signals of equation (2) An error is considered to be the cause. For example, consider the case where the offset error of the third sensor 310 causes an abnormality of the second angle signal ψ. In this case, digital values output from the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432 can be expressed as the following equation. V os — x indicates an offset error.
(Number 7)
V X (ψ) = A · cos (ψ) + V os_x
V Y (ψ) = A · sin (ψ)

この場合、振幅信号A(ψ)は、次式のように算出される。ここで、Cxは、定数を示す。
(数8)
A(ψ)={V(ψ)+V(ψ)1/2
={A+Vos_x +2・A・Vos_x・cos(ψ)}1/2
≒Cx+Vos_x・cos(ψ)
In this case, the amplitude signal A (ψ) is calculated as follows. Here, Cx indicates a constant.
(Equation 8)
A (ψ) = {V X (ψ) 2 + V Y (ψ) 2 } 1/2
= {A 2 + V os x 2 + 2 · A · V os x x cos (ψ)} 1/2
C Cx + V os_x · cos (ψ)

このように、振幅信号A(ψ)は、回転角ψに応じて余弦関数のように変動する成分を有する。同様に、第4センサ320のオフセット誤差が原因の場合を考える。この場合、AD変換部430およびAD変換部432が出力するデジタル値は、次式のように表すことができる。なお、Vos_yは、オフセット誤差を示す。
(数9)
(ψ)=A・cos(ψ)
(ψ)=A・sin(ψ)+Vos_y
Thus, the amplitude signal A (ψ) has a component that varies as a cosine function according to the rotation angle ψ. Similarly, consider the case where the offset error of the fourth sensor 320 is the cause. In this case, digital values output from the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432 can be expressed as the following equation. V os — y indicates an offset error.
(Number 9)
V X (ψ) = A · cos (ψ)
V Y (ψ) = A · sin (ψ) + V os_y

この場合、振幅信号A(ψ)は、次式のように算出される。ここで、Cyは、定数を示す。
(数10)
A(ψ)={V(ψ)+V(ψ)1/2
={A+Vos_y +2・A・Vos_y・sin(ψ)}1/2
≒Cy+Vos_y・sin(ψ)
In this case, the amplitude signal A (ψ) is calculated as follows. Here, Cy represents a constant.
(Number 10)
A (ψ) = {V X (ψ) 2 + V Y (ψ) 2 } 1/2
= {A 2 + V os_y 2 + 2 · A · V os_y · sin (ψ)} 1/2
Cy Cy + V os_y · sin (ψ)

このように、振幅信号A(ψ)は、回転角ψに応じて正弦関数のように変動する成分を有する。即ち、第2角度信号ψに異常が発生する程度に、磁場検出信号がオフセット誤差を含む場合、振幅信号A(ψ)は、正弦関数および/または余弦関数のように変動する成分を有する。即ち、振幅信号A(ψ)は、周波数ψ/(2π)と略同一の周波数の周波数成分を有することになる。   Thus, the amplitude signal A (ψ) has a component that changes like a sine function according to the rotation angle ψ. That is, when the magnetic field detection signal includes an offset error to the extent that an abnormality occurs in the second angle signal ψ, the amplitude signal A (ψ) has a component that fluctuates like a sine function and / or a cosine function. That is, the amplitude signal A (ψ) has frequency components substantially the same as the frequency ψ / (2π).

これに代えて、相関信号算出部1040は、振幅信号A(ψ)の2乗を被測定信号としてもよい。この場合、例えば、(数8)式および(数10)式の振幅信号A(ψ)の2乗は、(数11)式および(数12)式のように算出される。即ち、振幅信号A(ψ)は、正弦関数および/または余弦関数のように変動する成分を有する。
(数11)
A(ψ)=V(ψ)+V(ψ)
=A+Vos_x +2・A・Vos_x・cos(ψ)
(数12)
A(ψ)=V(ψ)+V(ψ)
=A+Vos_y +2・A・Vos_y・sin(ψ)
Instead of this, the correlation signal calculation unit 1040 may use the square of the amplitude signal A (ψ) as the signal to be measured. In this case, for example, the square of the amplitude signal A (ψ) of the equation (8) and the equation (10) is calculated as the equation (11) and the equation (12). That is, the amplitude signal A (ψ) 2 has a component that varies as a sine function and / or a cosine function.
(Equation 11)
A (ψ) 2 = V X (ψ) 2 + V Y (ψ) 2
= A 2 + V os _ x 2 + 2 · A · V os _ x · cos (ψ)
(12)
A (ψ) 2 = V X (ψ) 2 + V Y (ψ) 2
= A 2 + V os_y 2 + 2 · A · V os_y · sin (ψ)

次に、第3センサ310の磁気感度のミスマッチが第2角度信号ψの異常の原因となる場合を考える。この場合、AD変換部430およびAD変換部432が出力するデジタル値は、次式のように表すことができる。ここで、第3センサ310および第4センサ320の検出信号の振幅値を、AおよびAとし、AおよびAの平均値をAavgとした。
(数13)
(ψ)={Aavg+(A−A)/2}・cos(ψ)
(ψ)={Aavg+(A+A)/2}・sin(ψ)
Next, consider the case where the mismatch of the magnetic sensitivity of the third sensor 310 causes the abnormality of the second angle signal ψ. In this case, digital values output from the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432 can be expressed as the following equation. Here, the amplitude values of the detection signals of the third sensor 310 and the fourth sensor 320 are A x and A y, and the average value of A x and A y is A avg .
(Equation 13)
V X (ψ) = {A avg + (A x −A y ) / 2} · cos (ψ)
V Y (ψ) = {A avg + (A x + A y ) / 2} · sin (ψ)

この場合、振幅信号A(ψ)は、次式のように算出される。
(数14)
A(ψ)={V(ψ)+V(ψ)1/2
≒Aavg+{(A−A)/2}・cos(2ψ)
In this case, the amplitude signal A (ψ) is calculated as follows.
(Equation 14)
A (ψ) = {V X (ψ) 2 + V Y (ψ) 2 } 1/2
AA avg + {(A x −A y ) / 2} · cos (2ψ)

このように、振幅信号A(ψ)は、回転角ψに応じて2倍角の余弦関数のように変動する成分を有する。即ち、振幅信号A(ψ)は、周波数ψ/πと略同一の周波数の周波数成分を有することになる。   Thus, the amplitude signal A (ψ) has a component that varies like a double-angle cosine function according to the rotation angle ψ. That is, the amplitude signal A (ψ) has frequency components substantially the same as the frequency ψ / π.

次に、第3センサ310が、第1の軸に対応する信号および第2の軸に対応する信号の間の非直交性誤差を含み、第2角度信号ψの異常の原因となる場合を考える。この場合、AD変換部430およびAD変換部432が出力するデジタル値は、次式のように表すことができる。ここで、第3センサ310および第4センサ320の非直交性誤差を、αとした。
(数15)
Vx(ψ)=A・cos(θ)
Vy(ψ)=A・sin(θ+α)
Now consider the case where the third sensor 310 contains non-orthogonality error between the signal corresponding to the first axis and the signal corresponding to the second axis and causes an anomaly of the second angle signal ψ. . In this case, digital values output from the AD conversion unit 430 and the AD conversion unit 432 can be expressed as the following equation. Here, the non-orthogonality error of the third sensor 310 and the fourth sensor 320 is α.
(Equation 15)
Vx (ψ) = A · cos (θ)
Vy (ψ) = A · sin (θ + α)

この場合、振幅信号A(ψ)は、次式のように算出される。
(数16)
A(ψ)={Vx(ψ)+Vy(ψ)1/2
=A・{cos(ψ)+sin(ψ+α)}1/2
≒A・[1+α・{sin(2ψ)}/2]
In this case, the amplitude signal A (ψ) is calculated as follows.
(Equation 16)
A (ψ) = {Vx (ψ) 2 + Vy (ψ) 2 } 1/2
= A · {cos 2 (ψ) + sin 2 (ψ + α)} 1/2
A A · [1 + α · {sin (2 ψ)} / 2]

このように、振幅信号A(ψ)は、回転角ψに応じて2倍角の正弦関数のように変動する成分を有する。即ち、振幅信号A(ψ)は、周波数ψ/πと略同一の周波数の周波数成分を有することになる。   Thus, the amplitude signal A (ψ) has a component that fluctuates like a double angle sine function according to the rotation angle ψ. That is, the amplitude signal A (ψ) has frequency components substantially the same as the frequency ψ / π.

以上のように、磁場検出信号が振幅値、オフセット、および/または直交性の誤差を含み、第2角度信号ψに異常が発生する場合、振幅信号A(ψ)に周波数ψ/πまたはψ/2πと略同一の周波数の周波数成分が発生する。そこで、相関信号算出部1040は、振幅信号A(ψ)を被測定信号とし、当該被測定信号をフーリエ変換した信号を、相関信号として出力する。また、相関信号算出部1040は、振幅信号A(ψ)を被測定信号とし、当該被測定信号をフーリエ変換した信号を、相関信号として出力してもよい。これにより、第2異常判定部1050は、周波数ψ/πまたはψ/2πと略同一の周波数の周波数成分の有無を相関信号から判別することができる。 As described above, when the magnetic field detection signal includes an error of the amplitude value, the offset, and / or the orthogonality and an abnormality occurs in the second angle signal 、, the amplitude signal A (ψ) has a frequency ψ / π or ψ / A frequency component of approximately the same frequency as 2π is generated. Therefore, the correlation signal calculation unit 1040 uses the amplitude signal A (ψ) as a signal to be measured, and outputs a signal obtained by Fourier transforming the signal to be measured as a correlation signal. Further, the correlation signal calculation unit 1040 may set the amplitude signal A (ψ) 2 as a signal to be measured, and output a signal obtained by Fourier transforming the signal to be measured as a correlation signal. Thereby, the second abnormality determination unit 1050 can determine from the correlation signal the presence / absence of a frequency component having a frequency substantially the same as the frequency ψ / π or ψ / 2π.

次に、第2異常判定部1050は、相関信号に基づき、第2角度信号ψの異常を判定する(S734)。相関信号算出部1040が被測定信号を周波数領域の信号に変換して相関信号とするので、第2異常判定部1050は、第2回転角センサ300の誤差に対応する周波数成分の大きさに基づき、第2角度信号ψの異常を判定できる。   Next, the second abnormality determination unit 1050 determines the abnormality of the second angle signal 基 づ き based on the correlation signal (S734). Since the correlation signal calculation unit 1040 converts the signal to be measured into a signal in the frequency domain and sets it as a correlation signal, the second abnormality determination unit 1050 is based on the magnitude of the frequency component corresponding to the error of the second rotation angle sensor 300. , And the abnormality of the second angle signal ψ can be determined.

第2異常判定部1050は、例えば、周波数ψ/2πの成分が、予め定められた相関信号閾値を超える場合に、オフセット誤差が大きく、第2角度信号ψが異常であることを判定する。また、第2異常判定部1050は、例えば、周波数ψ/πの成分が、予め定められた相関信号閾値を超える場合に、磁気感度のミスマッチおよび/または非直交性誤差が大きく、第2角度信号ψが異常であることを判定する。また、第2異常判定部1050は、相関信号の他の周波数成分の大きさが相関信号閾値を超える場合、何らかの異常が発生していると判断してよく、この場合も、第2角度信号ψが異常であることを判定してよい。   For example, when the component of the frequency ψ / 2π exceeds a predetermined correlation signal threshold, the second abnormality determination unit 1050 determines that the offset error is large and the second angle signal 異常 is abnormal. In addition, for example, when the component of the frequency ψ / π exceeds a predetermined correlation signal threshold, the second abnormality determination unit 1050 has a large mismatch in magnetic sensitivity and / or a non-orthogonality error, and the second angle signal Determine that the hemorrhoids are abnormal. In addition, when the magnitude of the other frequency component of the correlation signal exceeds the correlation signal threshold, the second abnormality determination unit 1050 may determine that some abnormality has occurred, and also in this case, the second angle signal ψ. May be determined to be abnormal.

なお、振幅信号が第3条件を満たし、第1角度信号φまたは第2角度信号ψが異常であることを第1異常判定部1030が判定したので、第2異常判定部1050は、第2角度信号ψを異常と判定した場合、第1角度信号ψが正常であると判定できる。また、第2異常判定部1050は、相関信号に相関信号閾値を超える周波数成分がない場合、第2角度信号ψが正常で、第1角度信号ψが異常であることを判定してよい。   Since the first abnormality determination unit 1030 determines that the amplitude signal satisfies the third condition and the first angle signal φ or the second angle signal 異常 is abnormal, the second abnormality determination unit 1050 determines that the second angle When the signal ψ is determined to be abnormal, it can be determined that the first angle signal ψ is normal. In addition, when there is no frequency component exceeding the correlation signal threshold in the correlation signal, the second abnormality determination unit 1050 may determine that the second angle signal ψ is normal and the first angle signal 異常 is abnormal.

出力部1090は、第2異常判定部1050が正常と判定した角度信号を、回転体の角度信号として出力する(S736)。また、出力部1090は、第2異常判定部1050が異常と判定した角度信号の情報を、外部にエラー信号として出力してよい。回転角測定システム20は、回転角センサの一方が良好な検出精度であることから、S710に戻り、回転角の検出を継続させてよい。また、回転角測定システム20は、予め定められた回数、時間、または指示等に応じて、回転角の検出を終了させてもよい。   The output unit 1090 outputs the angle signal determined by the second abnormality determination unit 1050 as normal as the angle signal of the rotating body (S736). Further, the output unit 1090 may output the information of the angle signal determined as abnormal by the second abnormality determination unit 1050 to the outside as an error signal. The rotation angle measurement system 20 may return to S710 and continue detection of the rotation angle because one of the rotation angle sensors has good detection accuracy. Further, the rotation angle measurement system 20 may end the detection of the rotation angle according to a predetermined number of times, time, instructions or the like.

第1異常判定部1030は、振幅信号が第3条件を満たさない場合(S730:No)、当該振幅信号が次の第2条件を満たすか否かを判別する(S740)。第1異常判定部1030は、振幅信号が第0閾値未満、または、振幅信号が第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常と判定する(S740:Yes)。この場合、第1異常判定部1030は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψが異常であることを示すエラー信号を出力し(S750)、回転角の検出を終了させてよい。   When the amplitude signal does not satisfy the third condition (S730: No), the first abnormality determination unit 1030 determines whether the amplitude signal satisfies the following second condition (S740). The first abnormality determination unit 1030 determines that the first angle signal φ and the second angle signal 異常 are abnormal if the amplitude signal is less than the zeroth threshold or the second condition that the amplitude signal is larger than the third threshold is satisfied. (S740: Yes). In this case, the first abnormality determination unit 1030 may output an error signal indicating that the first angle signal φ and the second angle signal 異常 are abnormal (S750), and the detection of the rotation angle may be ended.

第1異常判定部1030は、振幅信号が第2条件を満たさない場合(S740:No)、即ち、振幅信号が第0閾値以上で、かつ、第1閾値未満、または、振幅信号が第2閾値よりも大きく、かつ、第3閾値以下の第1条件を満たす場合、第1角度信号φが異常と判定する。   If the amplitude signal does not satisfy the second condition (S740: No), that is, the first abnormality determination unit 1030 determines that the amplitude signal is equal to or greater than the zeroth threshold and less than the first threshold, or the amplitude signal is the second threshold If the first condition larger than the third threshold value is satisfied, the first angle signal φ is determined to be abnormal.

ここで、補正部1060は、異常と判定した第1角度信号φを補正する(S742)。補正部1060は、例えば、振幅信号から外部磁場の大きさを算出し、算出した外部磁場に対応する補正値に基づき、第1角度信号φを補正する。一例として、第1回転角センサ100がTMRもしくはGMRで構成され、かつ、外部磁場の強度が強い場合(振幅信号が第2閾値よりも大きく、かつ、第3閾値以下の場合)、第1センサ110および第2センサ120のピンド層12は、磁化方向が外部磁場に追従して変動してしまい、検出精度が劣化する。   Here, the correction unit 1060 corrects the first angle signal φ determined to be abnormal (S742). The correction unit 1060, for example, calculates the magnitude of the external magnetic field from the amplitude signal, and corrects the first angle signal φ based on the calculated correction value corresponding to the external magnetic field. As an example, when the first rotation angle sensor 100 is configured by TMR or GMR and the intensity of the external magnetic field is strong (when the amplitude signal is larger than the second threshold and smaller than the third threshold), the first sensor In the pinned layers 12 of the sensor 110 and the second sensor 120, the magnetization direction fluctuates following the external magnetic field, and the detection accuracy is degraded.

この場合、ピンド層12の磁化ベクトルに、外部磁場に追従して変動する成分が発生するので、第1磁気抵抗素子112および第3磁気抵抗素子116の磁気抵抗素子の抵抗値の変化は、次式で表すことができる。なお、θは外部磁場の印加方向、αおよびβは、磁場の関数である。
(数17)
A・cos(θ)・{(1−α(B))・cos(π)+β(B)・cos(θ)
+R'
In this case, since the magnetization vector of the pinned layer 12 generates a component that fluctuates following the external magnetic field, the change in the resistance value of the magnetoresistive elements of the first magnetoresistive element 112 and the third magnetoresistive element 116 is It can be expressed by a formula. Note that θ is the application direction of the external magnetic field, and α and β are functions of the magnetic field.
(17)
A · cos (θ) · {(1−α (B)) · cos (π) + β (B) · cos (θ)
+ R 0 '

同様に、第2磁気抵抗素子114および第4磁気抵抗素子118の磁気抵抗素子の抵抗値の変化は、次式で表すことができる。
(数18)
A・cos(θ)・{(1−α(B))・cos(0)+β(B)・cos(θ)
+R'
Similarly, the change in the resistance value of the magnetoresistive elements of the second magnetoresistive element 114 and the fourth magnetoresistive element 118 can be expressed by the following equation.
(Number 18)
A · cos (θ) · {(1−α (B)) · cos (0) + β (B) · cos (θ)
+ R 0 '

この場合、磁場検出信号HallXchのデジタル値Vxおよび磁場検出信号HallYchのデジタル値Vyは、次式のように近似できる。即ち、A2'およびB2'の項が、誤差として重畳されることになる。
(数19)
Vx≒A1・cos(θ)+A2・cos(θ)
=A1'・cos(θ)+A2'・cos(3θ)
Vy≒B1・sin(θ)+B2・sin(θ)
=B1'・sin(θ)+B2'・sin(3θ)
In this case, the digital value Vx of the magnetic field detection signal HallXch and the digital value Vy of the magnetic field detection signal HallYch can be approximated as in the following equation. That is, the terms of A2 'and B2' are superimposed as an error.
(Equation 19)
Vx ≒ A1 · cos (θ) + A2 · cos 3 (θ)
= A1 '· cos (θ) + A2' · cos (3θ)
Vy B B1 · sin (θ) + B2 · sin 3 (θ)
= B1 '· sin (θ) + B2' · sin (3θ)

また、第1信号検出装置200が出力する第1角度信号φは、次式のように近似できる。即ち、角度誤差(φ−θ)は、C1・sin(4θ)となる。
(数20)
φ=tan−1(Vy/Vx)
≒θ+C1・sin(4θ)
Further, the first angle signal φ output from the first signal detection device 200 can be approximated as in the following equation. That is, the angular error (φ−θ) becomes C1 · sin (4θ).
(Equation 20)
φ = tan −1 (Vy / Vx)
Θ θ + C1 · sin (4θ)

以上のように、外部磁場の大きさに対応するA2'、B2'の値が判明すれば、磁場検出信号および第1角度信号φの変動を算出することができる。また、C1の値が判明すれば、第1角度信号φの変動を算出することができる。そこで、異常診断装置1000は、予め、外部磁場の大きさに対応するA2'、B2'、およびC1等の値を取得し、補正値として記憶部1070に記憶する。異常診断装置1000は、実測した外部磁場の大きさから算出される複数の補正値を、記憶部1070に記憶してよく、当該補正値を補完してより多く補正値を記憶部1070に記憶してもよい。なお、当該補完は、線形補間等でよい。   As described above, if the values of A2 ′ and B2 ′ corresponding to the magnitude of the external magnetic field are known, the fluctuations of the magnetic field detection signal and the first angle signal φ can be calculated. Also, if the value of C1 is known, the fluctuation of the first angle signal φ can be calculated. Therefore, the abnormality diagnosis apparatus 1000 obtains in advance values such as A2 ′, B2 ′, and C1 corresponding to the magnitude of the external magnetic field, and stores them in the storage unit 1070 as correction values. The abnormality diagnosis device 1000 may store a plurality of correction values calculated from the measured magnitude of the external magnetic field in the storage unit 1070, complement the correction values, and store more correction values in the storage unit 1070. May be The interpolation may be linear interpolation or the like.

補正部1060は、補正値を用いて、次式のように補正してよい。
(数21)
Vx'=Vx−A2'・cos(3θ)
Vy'=Vy−B2'・sin(3θ)
φ'=φ−C1・sin(4θ)
The correction unit 1060 may correct using the correction value as in the following equation.
(21)
Vx ′ = Vx−A2 ′ · cos (3θ)
Vy ′ = Vy−B2 ′ · sin (3θ)
φ '= φ-C1 · sin (4θ)

次に、第3異常判定部1080は、補正部1060による補正後の第1角度信号φ'が、正常に補正されたか否かを判定する(S744)。第3異常判定部1080は、補正後の第1角度信号φ'および第2角度信号ψの差の絶対値|φ'−ψ|が、角度信号閾値θthを超えた場合、第1角度信号φが異常と判定する。即ち、第3異常判定部1080は、第1角度信号φが補正できない程度の異常が発生していることを判定する。また、第3異常判定部1080は、補正後の第1角度信号φ'および第2角度信号ψの差の絶対値|φ'−ψ|が、角度信号閾値θth以下の場合、第1角度信号φは補正可能な異常と判定する。 Next, the third abnormality determination unit 1080 determines whether the first angle signal φ ′ after the correction by the correction unit 1060 is properly corrected (S744). When the absolute value | φ′−ψ | of the difference between the corrected first angle signal φ ′ and the second angle signal 超 え exceeds the angle signal threshold θ th , the third abnormality determination unit 1080 calculates the first angle signal. It is determined that φ is abnormal. That is, the third abnormality determination unit 1080 determines that an abnormality has occurred to such an extent that the first angle signal φ can not be corrected. Further, the third abnormality determination unit 1080 sets the first angle when the absolute value | φ′−ψ | of the difference between the corrected first angle signal φ ′ and the second angle signal ψ is less than or equal to the angle signal threshold θ th. Signal φ is determined to be a correctable abnormality.

次に、出力部1090は、第2角度信号ψを出力する(S746)。また、出力部1090は、|φ'−ψ|が角度信号閾値θthを超えた場合、第1角度信号φに補正できない程度の異常が発生していることを示すエラー信号を外部に出力してよい。また、出力部1090は、|φ'−ψ|が角度信号閾値θth以下の場合、第1角度信号φに補正可能な異常が発生していることを示すエラー信号を外部に出力してよい。 Next, the output unit 1090 outputs a second angle signal ψ (S746). Further, when | φ′−ψ | exceeds the angle signal threshold θ th , the output unit 1090 outputs an error signal to the outside indicating that an abnormality that can not be corrected to the first angle signal φ occurs. You may Is less than or equal to the angle signal threshold θ th , the output unit 1090 may externally output an error signal indicating that a correctable abnormality has occurred in the first angle signal φ. .

以上のように、本実施形態に係る変形例の異常診断装置1000は、第1角度信号φおよび第2角度信号ψのいずれに異常が発生しているかを、より詳細に判定することができる。また、本変形例の異常診断装置1000は、第1角度信号φが補正可能な以上であるか否かを判定することができ、また、補正可能な場合は、補正して出力することができる。   As described above, the abnormality diagnosis apparatus 1000 of the modification according to the present embodiment can determine in more detail which of the first angle signal φ and the second angle signal 異常 has an abnormality. In addition, abnormality diagnosis apparatus 1000 of the present modification can determine whether first angle signal φ is equal to or greater than the amount that can be corrected, and can correct and output it if it can be corrected. .

図9は、本実施形態に係る回転角測定システム20の変形例を示す。本変形例の回転角測定システム20において、図5に示された本実施形態に係る回転角測定システム20および図7に示された本実施形態に係る異常診断装置1000の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。   FIG. 9 shows a modification of the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment. In the rotation angle measurement system 20 of the present modification, substantially the same operations as those of the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment shown in FIG. 5 and the abnormality diagnosis apparatus 1000 according to the present embodiment shown in FIG. Are given the same reference numerals and explanation thereof is omitted.

本変形例の回転角測定システム20は、第1角度信号φの補正を第1信号検出装置200が実行する。この場合、第2信号検出装置400は、振幅信号A(ψ)を第1信号検出装置200および異常診断装置1000に供給する。第1信号検出装置200は、受け取った振幅信号A(ψ)が、第1条件を満たす場合、角度検出部220が検出した第1角度信号φを補正する。第1信号検出装置200は、補正部1060および記憶部1070を更に有する。   In the rotation angle measurement system 20 of the present modification, the first signal detection device 200 executes the correction of the first angle signal φ. In this case, the second signal detection device 400 supplies the amplitude signal A (ψ) to the first signal detection device 200 and the abnormality diagnosis device 1000. The first signal detection device 200 corrects the first angle signal φ detected by the angle detection unit 220 when the received amplitude signal A (ψ) satisfies the first condition. The first signal detection device 200 further includes a correction unit 1060 and a storage unit 1070.

補正部1060は、記憶部1070に記憶された補正値を用いて第1角度信号φを補正する。補正部1060の補正動作は、図8で説明したのでここでは省略する。補正部1060は、補正後の第1角度信号φ'を異常診断装置1000の第3異常判定部1080に供給する。   The correction unit 1060 corrects the first angle signal φ using the correction value stored in the storage unit 1070. The correction operation of the correction unit 1060 has been described with reference to FIG. The correction unit 1060 supplies the corrected first angle signal φ ′ to the third abnormality determination unit 1080 of the abnormality diagnosis device 1000.

異常診断装置1000は、振幅信号A(ψ)が、第1条件を満たす場合、第1信号検出装置200から補正後の第1角度信号φ'を受け取る。第3異常判定部1080は、受け取った補正後の第1角度信号φ'が正常に補正されたか否かを判定する。第3異常判定部1080および出力部1090の動作は、図8で説明したのでここでは省略する。以上のように、本変形例の回転角測定システム20は、第1信号検出装置200が検出した第1角度信号φを補正して出力することができる。   When the amplitude signal A (ψ) satisfies the first condition, the abnormality diagnosis device 1000 receives the corrected first angle signal φ ′ from the first signal detection device 200. The third abnormality determination unit 1080 determines whether or not the received corrected first angle signal φ ′ has been corrected normally. The operations of the third abnormality determination unit 1080 and the output unit 1090 have been described with reference to FIG. As described above, the rotation angle measurement system 20 of the present modification can correct and output the first angle signal φ detected by the first signal detection device 200.

以上の本実施形態に係る回転角測定システム20は、第2信号検出装置400が2型サーボ回路を有し、角度誤差信号εを0に近づけるように、第2角度信号ψを更新して出力する例を説明した。これに加えて、回転角測定システム20は、第1信号検出装置200も2型サーボ回路を有し、角度誤差信号εを0に近づけるように、第1角度信号φを更新して出力してもよい。また、これに代えて、第1信号検出装置200および第2信号検出装置400は、他の回路によって、角度信号および振幅信号を出力してよい。   In the rotation angle measurement system 20 according to the present embodiment described above, the second angle signal 400 is updated and output so that the second signal detection device 400 has a type 2 servo circuit and the angle error signal ε approaches zero. An example has been described. In addition to this, the rotation angle measurement system 20 updates and outputs the first angle signal φ so that the first signal detection device 200 also has a type 2 servo circuit, and brings the angle error signal ε closer to 0. It is also good. Also, instead of this, the first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 may output the angle signal and the amplitude signal by another circuit.

図10は、本実施形態に係る第1信号検出装置200および第2信号検出装置400の第1変形例を、第1回転角センサ100および第1信号検出装置200と共に示す。第1変形例の第1信号検出装置200および第2信号検出装置400は、アルゴリズムを用いて角度信号および振幅信号を出力してよい。第1信号検出装置200は、AD変換部210と、AD変換部212と、フィルタ部230と、フィルタ部232と、第1演算部240と、を有する。AD変換部210およびAD変換部212は、図1で説明した動作と略同一なので、ここでは説明を省略する。   FIG. 10 shows a first modification of the first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 according to the present embodiment, together with the first rotation angle sensor 100 and the first signal detection device 200. The first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 of the first modification may output an angle signal and an amplitude signal using an algorithm. The first signal detection apparatus 200 includes an AD conversion unit 210, an AD conversion unit 212, a filter unit 230, a filter unit 232, and a first calculation unit 240. The AD conversion unit 210 and the AD conversion unit 212 are substantially the same as the operation described with reference to FIG.

フィルタ部230は、AD変換部210から受け取るデジタルデータをフィルタリングする。フィルタ部232は、AD変換部212から受け取るデジタルデータをフィルタリングする。フィルタ部230およびフィルタ部232は、デシメーションフィルタでよく、デジタルデータの間引き処理をしてよい。   The filter unit 230 filters the digital data received from the AD conversion unit 210. The filter unit 232 filters the digital data received from the AD conversion unit 212. The filter unit 230 and the filter unit 232 may be decimation filters and may perform digital data thinning processing.

第1演算部240は、CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computing)回路を含む。CORDIC回路は、三角関数、乗算、および除算等の各種演算を実行するアルゴリズムに基づき、入力信号から角度信号φを算出する。CORDIC回路は、CORDICアルゴリズムが搭載されたFPGA(Field−Programable Gate Array)、およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の集積回路でよい。   The first operation unit 240 includes a CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computing) circuit. The CORDIC circuit calculates an angle signal φ from the input signal based on an algorithm that performs various operations such as trigonometric function, multiplication, and division. The CORDIC circuit may be an integrated circuit such as a field-programmable gate array (FPGA) and an application specific integrated circuit (ASIC) on which the CORDIC algorithm is mounted.

第2信号検出装置400は、第1切換部410、第2切換部412、増幅部420、増幅部422、AD変換部430、AD変換部432、フィルタ部510、フィルタ部512、および第2演算部520を有する。第1切換部410、第2切換部412、増幅部420、増幅部422、AD変換部430、およびAD変換部432は、図5で説明した動作と略同一なので、ここでは説明を省略する。   The second signal detection apparatus 400 includes a first switching unit 410, a second switching unit 412, an amplification unit 420, an amplification unit 422, an AD conversion unit 430, an AD conversion unit 432, a filter unit 510, a filter unit 512, and a second operation. It has a part 520. The first switching unit 410, the second switching unit 412, the amplification unit 420, the amplification unit 422, the AD conversion unit 430, and the AD conversion unit 432 are substantially the same as the operations described with reference to FIG.

フィルタ部510は、AD変換部430から受け取るデジタルデータをフィルタリングする。フィルタ部512は、AD変換部432から受け取るデジタルデータをフィルタリングする。フィルタ部510およびフィルタ部512は、デシメーションフィルタでよく、デジタルデータの間引き処理をしてよい。   The filter unit 510 filters digital data received from the AD conversion unit 430. The filter unit 512 filters the digital data received from the AD conversion unit 432. The filter unit 510 and the filter unit 512 may be decimation filters and may perform digital data thinning processing.

第2演算部520は、CORDIC回路を含む。CORDIC回路は、三角関数、乗算、および除算等の各種演算を実行するアルゴリズムに基づき、入力信号から角度信号ψおよび振幅信号A(ψ)を算出する。CORDIC回路は、CORDICアルゴリズムが搭載されたFPGA、およびASIC等の集積回路でよい。第1信号検出装置200および第2信号検出装置400は、このような集積回路を用いても実現することができる。   Second operation unit 520 includes a CORDIC circuit. The CORDIC circuit calculates an angle signal ψ and an amplitude signal A (ψ) from an input signal based on an algorithm that performs various operations such as trigonometric function, multiplication, and division. The CORDIC circuit may be an integrated circuit such as an FPGA or an ASIC equipped with a CORDIC algorithm. The first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 can also be realized using such an integrated circuit.

図11は、本実施形態に係る第1信号検出装置200および第2信号検出装置400の第2変形例を、第1回転角センサ100および第1信号検出装置200と共に示す。第2変形例の第1信号検出装置200および第2信号検出装置400は、ベクトル逐次回転回路を用いて角度信号および振幅信号を出力してよい。第1信号検出装置200は、フィルタ部250と、フィルタ部252と、第1回路260と、を有する。   FIG. 11 shows a second modification of the first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 according to the present embodiment, together with the first rotation angle sensor 100 and the first signal detection device 200. The first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 of the second modification may output an angle signal and an amplitude signal using a vector sequential rotation circuit. The first signal detection apparatus 200 includes a filter unit 250, a filter unit 252, and a first circuit 260.

フィルタ部250は、第1センサ110から受け取るアナログ信号をフィルタリングする。フィルタ部252は、第2センサ120から受け取るアナログ信号をフィルタリングする。フィルタ部250およびフィルタ部252は、ローパスフィルタでよく、予め定められた周波数を超える周波数成分を減衰させてよい。   The filter unit 250 filters the analog signal received from the first sensor 110. The filter unit 252 filters the analog signal received from the second sensor 120. The filter unit 250 and the filter unit 252 may be low-pass filters and may attenuate frequency components exceeding a predetermined frequency.

第1回路260は、ベクトル逐次回転回路を含む。ベクトル逐次回転回路は、次々と与えられるベクトルデータから代表ベクトルを回転させつつ逐次的に更新するアルゴリズムを実装し、入力信号から角度信号φを算出する。第1回路260は、デジタル信号の角度信号φを出力してよい。   The first circuit 260 includes a vector sequential rotation circuit. The vector sequential rotation circuit implements an algorithm that sequentially updates a representative vector while rotating a representative vector from vector data supplied one after another, and calculates an angle signal φ from an input signal. The first circuit 260 may output an angle signal φ of a digital signal.

第2信号検出装置400は、第1切換部410、第2切換部412、増幅部420、増幅部422、フィルタ部530、フィルタ部532、および第2回路540を有する。第1切換部410、第2切換部412、増幅部420、および増幅部422は、図5で説明した動作と略同一なので、ここでは説明を省略する。   The second signal detection apparatus 400 includes a first switching unit 410, a second switching unit 412, an amplification unit 420, an amplification unit 422, a filter unit 530, a filter unit 532, and a second circuit 540. The first switching unit 410, the second switching unit 412, the amplification unit 420, and the amplification unit 422 are substantially the same as the operations described with reference to FIG.

フィルタ部530は、第3センサ310から受け取るアナログ信号をフィルタリングする。フィルタ部532は、第4センサ320から受け取るアナログ信号をフィルタリングする。フィルタ部530およびフィルタ部532は、ローパスフィルタでよく、予め定められた周波数を超える周波数成分を減衰させてよい。   The filter unit 530 filters the analog signal received from the third sensor 310. The filter unit 532 filters the analog signal received from the fourth sensor 320. The filter unit 530 and the filter unit 532 may be low-pass filters and may attenuate frequency components exceeding a predetermined frequency.

第2回路540は、ベクトル逐次回転回路を含む。ベクトル逐次回転回路は、次々と与えられるベクトルデータから代表ベクトルを回転させつつ逐次的に更新するアルゴリズムを実装し、入力信号から角度信号ψおよび振幅信号A(ψ)を算出する。第2回路540は、デジタル信号の角度信号ψおよび振幅信号A(ψ)を出力してよい。第1信号検出装置200および第2信号検出装置400は、このような回路を用いても実現することができる。   The second circuit 540 includes a vector sequential rotation circuit. The vector sequential rotation circuit implements an algorithm that sequentially updates a representative vector while rotating a representative vector from sequentially provided vector data, and calculates an angle signal ψ and an amplitude signal A (A) from an input signal. The second circuit 540 may output an angle signal ψ and an amplitude signal A (ψ) of the digital signal. The first signal detection device 200 and the second signal detection device 400 can also be realized using such a circuit.

図12は、本実施形態に係る異常診断装置1000として機能するコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、および表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、およびDVDドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フレキシブルディスク・ドライブ2050、および入出力チップ2070を有するレガシー入出力部と、を備える。   FIG. 12 shows an example of a hardware configuration of a computer 1900 that functions as the abnormality diagnosis apparatus 1000 according to the present embodiment. The computer 1900 according to this embodiment is connected to the host controller 2082 by the input / output controller 2084 and the CPU peripheral unit having the CPU 2000, the RAM 2020, the graphic controller 2075, and the display device 2080 mutually connected by the host controller 2082. An I / O unit having a communication interface 2030, a hard disk drive 2040, and a DVD drive 2060, and a legacy I / O unit having a ROM 2010, a flexible disk drive 2050, and an I / O chip 2070 connected to the I / O controller 2084; Equipped with

ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000およびグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010およびRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置2080上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。   The host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 which access the RAM 2020 at a high transfer rate. The CPU 2000 operates based on the programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020 to control each part. The graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020 and causes the display device 2080 to display the image data. Instead of this, the graphic controller 2075 may internally include a frame buffer for storing image data generated by the CPU 2000 or the like.

入出力コントローラ2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラムおよびデータを格納する。DVDドライブ2060は、DVD−ROM2095からプログラムまたはデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。   The input / output controller 2084 connects the host controller 2082 with the communication interface 2030, the hard disk drive 2040, and the DVD drive 2060, which are relatively high-speed input / output devices. The communication interface 2030 communicates with other devices via a network. The hard disk drive 2040 stores programs and data used by the CPU 2000 in the computer 1900. The DVD drive 2060 reads a program or data from the DVD-ROM 2095 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020.

また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フレキシブルディスク・ドライブ2050、および入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、および/または、コンピュータ1900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ2050は、フレキシブルディスク2090からプログラムまたはデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フレキシブルディスク・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ2084へと接続する。   Further, to the input / output controller 2084, the ROM 2010, the flexible disk drive 2050, and relatively low-speed input / output devices of the input / output chip 2070 are connected. The ROM 2010 stores a boot program executed when the computer 1900 starts up, and / or a program depending on the hardware of the computer 1900, and the like. The flexible disk drive 2050 reads a program or data from the flexible disk 2090 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020. The input / output chip 2070 connects the flexible disk drive 2050 to the input / output controller 2084 and, for example, inputs / outputs various input / output devices via parallel port, serial port, keyboard port, mouse port, etc. Connect to the controller 2084.

RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク2090、DVD−ROM2095、またはICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。   The program provided to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020 is stored in a recording medium such as the flexible disk 2090, the DVD-ROM 2095, or an IC card and provided by the user. The program is read from the recording medium, installed in the hard disk drive 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000.

プログラムは、コンピュータ1900にインストールされ、コンピュータ1900を第1取得部1010、第2取得部1020、第1異常判定部1030、相関信号算出部1040、第2異常判定部1050、補正部1060、記憶部1070、第3異常判定部1080、出力部1090として機能させる。   The program is installed in the computer 1900, and the computer 1900 includes a first acquisition unit 1010, a second acquisition unit 1020, a first abnormality determination unit 1030, a correlation signal calculation unit 1040, a second abnormality determination unit 1050, a correction unit 1060, and a storage unit. 1070 to function as the third abnormality determination unit 1080 and the output unit 1090.

プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ1900に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である第1取得部1010、第2取得部1020、第1異常判定部1030、相関信号算出部1040、第2異常判定部1050、補正部1060、記憶部1070、第3異常判定部1080、出力部1090として機能する。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ1900の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の異常診断装置1000が構築される。   The information processing described in the program is read by the computer 1900, and the first acquisition unit 1010, the second acquisition unit 1020, and the second acquisition unit are specific means in which the software and the various hardware resources described above cooperated. 1 functions as an abnormality determination unit 1030, a correlation signal calculation unit 1040, a second abnormality determination unit 1050, a correction unit 1060, a storage unit 1070, a third abnormality determination unit 1080, and an output unit 1090. And, by realizing calculation or processing of information according to the purpose of use of the computer 1900 in this embodiment by this specific means, a unique abnormality diagnosis device 1000 according to the purpose of use is constructed.

一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フレキシブルディスク2090、またはDVD−ROM2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置または通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。   As an example, when communication is performed between the computer 1900 and an external device etc., the CPU 2000 executes the communication program loaded on the RAM 2020, and based on the processing content described in the communication program, the communication interface It instructs communication processing to 2030. Under the control of the CPU 2000, the communication interface 2030 reads out transmission data stored in a transmission buffer area or the like provided on a storage device such as the RAM 2020, the hard disk drive 2040, the flexible disk 2090, or the DVD-ROM 2095 to the network. Alternatively, it writes data received or received from the network into a reception buffer area or the like provided on the storage device. As described above, the communication interface 2030 may transfer transmission / reception data to / from the storage device by the DMA (direct memory access) method, and instead, the storage device or communication interface 2030 of the transfer source from the CPU 2000. The transmission / reception data may be transferred by reading the data from the memory and writing the data to the communication interface 2030 or storage device of the transfer destination.

また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060(DVD−ROM2095)、フレキシブルディスク・ドライブ2050(フレキシブルディスク2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、および/または記憶装置に含まれるものとする。   In addition, the CPU 2000 may use all or necessary portions of files or databases stored in an external storage device such as a hard disk drive 2040, a DVD drive 2060 (DVD-ROM 2095), a flexible disk drive 2050 (flexible disk 2090). Are read into the RAM 2020 by DMA transfer or the like, and various processing is performed on the data on the RAM 2020. Then, the CPU 2000 writes the processed data back to the external storage device by DMA transfer or the like. In such processing, the RAM 2020 can be considered to temporarily hold the contents of the external storage device, so in the present embodiment, the RAM 2020 and the external storage device are collectively referred to as a memory, a storage unit, or a storage device. Various kinds of information such as various kinds of programs, data, tables, databases, and the like in the present embodiment are stored on such a storage device and become an object of information processing. The CPU 2000 can hold a part of the RAM 2020 in a cache memory, and can read and write on the cache memory. Even in such a mode, since the cache memory takes part of the function of the RAM 2020, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and / or the storage device unless otherwise indicated. Do.

また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合(または不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。   In addition, the CPU 2000 performs various operations described in this embodiment on data read from the RAM 2020 and specified by a program instruction sequence, including various operations, information processing, condition determination, information search / replacement, etc. And write back to the RAM 2020. For example, in the case where the CPU 2000 makes a condition determination, whether the various variables described in the present embodiment satisfy the condition such as greater than, less than, equal to, or less than or equal to other variables or constants. If the condition is satisfied (or not satisfied), branch to a different instruction sequence or call a subroutine.

また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。   The CPU 2000 can also search information stored in a file or database in the storage device. For example, in the case where a plurality of entries in which the attribute value of the second attribute is associated with the attribute value of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 can generate a plurality of entries stored in the storage device. Search for an entry that matches the condition for which the attribute value of the first attribute is specified from among them, and by reading out the attribute value of the second attribute stored in the entry, it is associated with the first attribute that satisfies the predetermined condition An attribute value of the second attribute can be obtained.

以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク2090、DVD−ROM2095の他に、DVD、Blu−ray(登録商標)、またはCD等の光学記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ1900に提供してもよい。   The programs or modules described above may be stored in an external recording medium. As the recording medium, in addition to the flexible disk 2090, the DVD-ROM 2095, an optical recording medium such as DVD, Blu-ray (registered trademark) or CD, a magneto-optical recording medium such as MO, a tape medium, a semiconductor such as an IC card A memory or the like can be used. Alternatively, a storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium, and the program may be provided to the computer 1900 via the network.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
本願によれば、以下の各項目もまた開示される。
(項目1)
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサの検出信号に応じて第1信号検出装置が出力する、回転体の第1角度信号を取得する第1取得部と、
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサの検出信号に応じて第2信号検出装置が出力する、前記回転体の第2角度信号および振幅信号を取得する第2取得部と、
前記振幅信号に基づき、前記第1角度信号の異常を判定する第1異常判定部と、
を備える
異常診断装置。
(項目2)
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きい場合、少なくとも前記第1角度信号が異常と判定する項目1に記載の異常診断装置。
(項目3)
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第1閾値よりも小さい第0閾値以上で、かつ、前記第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第2閾値よりも大きく、かつ、前記第2閾値よりも大きい第3閾値以下の第1条件を満たす場合、前記第1角度信号が異常と判定する項目2に記載の異常診断装置。
(項目4)
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第0閾値未満、または、前記振幅信号が前記第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、前記第1角度信号および前記第2角度信号が異常と判定する項目3に記載の異常診断装置。
(項目5)
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第1閾値以上で、かつ、前記第2閾値以下の第3条件を満たす場合、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定する項目3または4に記載の異常診断装置。
(項目6)
前記振幅信号に基づく被測定信号と、予め定められた周期信号との相関信号を算出する相関信号算出部と、
前記相関信号に基づき、第2角度信号の異常を判定する第2異常判定部と、
を備える項目3から5のいずれか一項に記載の異常診断装置。
(項目7)
前記相関信号算出部は、前記振幅信号をフーリエ変換して前記相関信号を算出する項目6に記載の異常診断装置。
(項目8)
前記第2異常判定部は、前記相関信号の絶対値が相関信号閾値を超える場合に、前記第2角度信号が異常と判定する項目6または7に記載の異常診断装置。
(項目9)
前記振幅信号が前記第1条件を満たす場合、前記振幅信号に基づき、前記第1信号検出装置が出力する第1角度信号を補正する補正部を備える項目3から8のいずれか一項に記載の異常診断装置。
(項目10)
前記補正部は、前記振幅信号の大きさに応じて、前記第1回転角センサの検出信号を補正する項目9に記載の異常診断装置。
(項目11)
前記振幅信号の大きさに対応し、前記補正部が補正に用いる補正値を記憶する記憶部を備える項目9または10に記載の異常診断装置。
(項目12)
前記補正部による補正後の第1角度信号および前記第2信号検出装置が出力する前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超えた場合、前記第1角度信号が異常と判定する第3異常判定部を更に備える項目9から11のいずれか一項に記載の異常診断装置。
(項目13)
前記第1異常判定部は、前記第1角度信号および前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超えた場合、異常の判定を実行する項目1から12のいずれか一項に記載の異常診断装置。
(項目14)
前記第1角度信号および前記第2角度信号の一方が異常と判定されたことに応じて、前記第1角度信号および前記第2角度信号の他方が出力する角度信号を、前記回転体の角度信号として出力する出力部を更に備える項目1から13のいずれか一項に記載の異常診断装置。
(項目15)
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサと、
前記第1回転角センサの検出信号に応じて、回転体の第1角度信号を出力する第1信号検出装置と、
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサと、
前記第2回転角センサの検出信号に応じて、前記回転体の第2角度信号および振幅信号を出力する第2信号検出装置と、
を備え、
前記第2回転角センサは、前記第1回転角センサよりも入力磁場のダイナミックレンジが大きい角度検出装置。
(項目16)
前記第1回転角センサは、磁気抵抗素子を有し、
前記第2回転角センサは、ホール素子を有する項目15に記載の角度検出装置。
(項目17)
前記第2信号検出装置は、前記第1信号検出装置が出力する前記第1角度信号の異常判定用に、前記振幅信号を出力する項目15または16に記載の角度検出装置。
(項目18)
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサの検出信号に応じて第1信号検出装置が出力する、回転体の第1角度信号を取得する段階と、
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサの検出信号に応じて第2信号検出装置が出力する、前記回転体の第2角度信号および振幅信号を取得する段階と、
前記振幅信号に基づき、前記第1角度信号の異常を判定する段階と、
を備える
異常診断方法。
(項目19)
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記第1角度信号および前記第2角度信号の差の絶対値が角度信号閾値を超えた場合に、異常の判定を実行する項目18に記載の異常診断方法。
(項目20)
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が第0閾値以上で、かつ、前記第0閾値よりも大きい第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きく、かつ、前記第2閾値よりも大きい第3閾値以下の第1条件を満たす場合、前記第1角度信号が異常と判定する項目18および19に記載の異常診断方法。
(項目21)
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が前記第0閾値未満、または、前記振幅信号が前記第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、前記第1角度信号および前記第2角度信号が異常と判定する項目20に記載の異常診断方法。
(項目22)
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が前記第1閾値以上で、かつ、前記第2閾値以下の第3条件を満たす場合、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定する項目20または21に記載の異常診断方法。
(項目23)
前記振幅信号が前記第3条件を満たし、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定された場合に、
前記振幅信号に基づく被測定信号と、予め定められた周期信号との相関信号を算出する段階と、
前記相関信号に基づいて、前記第2角度信号の異常を判定する段階と、
を備える項目22に記載の異常診断方法。
(項目24)
前記相関信号を算出する段階は、前記振幅信号をフーリエ変換して前記相関信号を算出する項目23に記載の異常診断方法。
(項目25)
前記第2角度信号の異常を判定する段階は、前記相関信号の絶対値が相関信号閾値を超える場合に、前記第2角度信号が異常と判定する項目23または24に記載の異常診断方法。
(項目26)
前記振幅信号が前記第1条件を満たす場合、前記振幅信号に基づき、前記第2信号検出装置が出力する前記第1角度信号を補正する段階を備える項目20から25のいずれか一項に記載の異常診断方法。
(項目27)
前記第1角度信号を補正する段階は、前記振幅信号の大きさに応じて、前記第1回転角センサの検出信号を補正する項目26に記載の異常診断方法。
(項目28)
前記第1角度信号を補正する段階は、前記振幅信号の大きさに対応する補正値を用いて前記第1角度信号を補正する項目26または27に記載の異常診断方法。
(項目29)
前記第1角度信号を補正する段階によって補正された前記第1角度信号および前記第2信号検出装置が出力する前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超える場合、前記第1角度信号が異常と判定する段階を更に備える項目26から28のいずれか一項に記載の異常診断方法。
(項目30)
前記第1角度信号および前記第2角度信号の一方が異常と判定されたことに応じて、前記第1角度信号および前記第2角度信号の他方が出力する角度信号を、前記回転体の角度信号として出力する段階を更に備える項目18から29のいずれか一項に記載の異常診断方法。
(項目31)
コンピュータに、項目18から30のいずれか一項に記載の異常診断方法を実行させるプログラム。
The execution order of each process such as operations, procedures, steps, and steps in the apparatuses, systems, programs, and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is particularly “before”, “preceding” It is to be noted that “it is not explicitly stated as“ etc. ”and can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the later process. With regard to the flow of operations in the claims, the specification and the drawings, even if it is described using “first,” “next,” etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
According to the present application, the following items are also disclosed.
(Item 1)
A first acquisition unit that acquires a first angle signal of a rotating body, which is output by a first signal detection device according to a detection signal of a first rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
A second acquisition unit that acquires a second angle signal and an amplitude signal of the rotating body, which is output by a second signal detection device according to a detection signal of a second rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
A first abnormality determination unit that determines an abnormality of the first angle signal based on the amplitude signal;
Equipped with
Abnormality diagnosis device.
(Item 2)
The first abnormality determination unit determines that at least the first angle signal is abnormal when the amplitude signal is smaller than a first threshold or the amplitude signal is larger than a second threshold larger than the first threshold. The abnormality diagnosis device according to 1.
(Item 3)
The first abnormality determination unit determines whether the amplitude signal is greater than or equal to a 0th threshold smaller than the first threshold and less than the first threshold, or the amplitude signal is greater than the second threshold, and The abnormality diagnosis device according to Item 2, wherein the first angle signal is determined to be abnormal when a first condition equal to or less than a third threshold value, which is larger than a second threshold value, is determined.
(Item 4)
The first abnormality determination unit determines whether the first angle signal and the second angle signal are lower if the amplitude signal satisfies the second condition which is smaller than the zeroth threshold or the amplitude signal is larger than the third threshold. The abnormality diagnosis device according to Item 3, which determines an abnormality.
(Item 5)
The first abnormality determination unit determines that the first angle signal or the second angle signal is abnormal when the amplitude signal satisfies a third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold. The abnormality diagnosis device according to Item 3 or 4.
(Item 6)
A correlation signal calculation unit that calculates a correlation signal between a measured signal based on the amplitude signal and a predetermined periodic signal;
A second abnormality determination unit that determines an abnormality of a second angle signal based on the correlation signal;
The abnormality diagnosis device according to any one of Items 3 to 5, comprising:
(Item 7)
The abnormality diagnosis device according to Item 6, wherein the correlation signal calculation unit performs Fourier transform on the amplitude signal to calculate the correlation signal.
(Item 8)
The abnormality diagnosis device according to Item 6 or 7, wherein the second abnormality determination unit determines that the second angle signal is abnormal when the absolute value of the correlation signal exceeds a correlation signal threshold.
(Item 9)
The correction method according to any one of items 3 to 8, further comprising: a correction unit configured to correct a first angle signal output from the first signal detection device based on the amplitude signal when the amplitude signal satisfies the first condition. Abnormality diagnosis device.
(Item 10)
The abnormality diagnosis device according to Item 9, wherein the correction unit corrects the detection signal of the first rotation angle sensor in accordance with the magnitude of the amplitude signal.
(Item 11)
The abnormality diagnosis device according to Item 9 or 10, comprising a storage unit corresponding to the magnitude of the amplitude signal and storing a correction value used by the correction unit for correction.
(Item 12)
When the absolute value of the difference between the first angle signal corrected by the correction unit and the second angle signal output by the second signal detection device exceeds an angle signal threshold, the first angle signal is determined to be abnormal The abnormality diagnosis device according to any one of Items 9 to 11, further comprising a third abnormality determination unit.
(Item 13)
When the absolute value of the difference between the first angle signal and the second angle signal exceeds an angle signal threshold value, the first abnormality determination unit performs the abnormality determination in any one of the items 1 to 12 Abnormality diagnosis device described.
(Item 14)
When one of the first angle signal and the second angle signal is determined to be abnormal, an angle signal output from the other of the first angle signal and the second angle signal is an angle signal of the rotating body. The abnormality diagnosis device according to any one of Items 1 to 13, further comprising an output unit configured to output as.
(Item 15)
A first rotation angle sensor for detecting magnetic fields in at least two different directions;
A first signal detection device that outputs a first angle signal of a rotating body according to a detection signal of the first rotation angle sensor;
A second rotation angle sensor for detecting magnetic fields in at least two different directions;
A second signal detection device that outputs a second angle signal and an amplitude signal of the rotating body according to a detection signal of the second rotation angle sensor;
Equipped with
The second rotation angle sensor is an angle detection device in which a dynamic range of an input magnetic field is larger than that of the first rotation angle sensor.
(Item 16)
The first rotation angle sensor includes a magnetoresistive element.
16. The angle detection device according to item 15, wherein the second rotation angle sensor has a Hall element.
(Item 17)
15. The angle detection device according to Item 15 or 16, wherein the second signal detection device outputs the amplitude signal for determining an abnormality of the first angle signal output by the first signal detection device.
(Item 18)
Acquiring a first angle signal of the rotating body, which is output by the first signal detection device according to the detection signal of the first rotation angle sensor which detects magnetic fields in at least two different directions;
Acquiring a second angle signal and an amplitude signal of the rotating body, which is output by a second signal detection device according to a detection signal of a second rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
Determining an abnormality of the first angle signal based on the amplitude signal;
Equipped with
Abnormality diagnosis method.
(Item 19)
The step of determining an abnormality of the first angle signal includes performing an abnormality determination when an absolute value of a difference between the first angle signal and the second angle signal exceeds an angle signal threshold. Abnormality diagnosis method.
(Item 20)
In the step of determining the abnormality of the first angle signal, the amplitude signal is greater than or equal to a zero threshold and less than a first threshold greater than the zero threshold, or the amplitude signal is greater than the first threshold. The abnormality diagnosis method according to items 18 and 19, wherein the first angle signal is determined to be abnormal when a first condition which is larger than the second threshold value and equal to or less than a third threshold value larger than the second threshold value is satisfied.
(Item 21)
In the step of determining the abnormality of the first angle signal, when the amplitude signal satisfies a second condition smaller than the zeroth threshold or the amplitude signal satisfies a second condition larger than the third threshold, the first angle signal and the first angle signal are determined. The abnormality diagnosis method according to Item 20, wherein the second angle signal is determined to be abnormal.
(Item 22)
In the step of determining the abnormality of the first angle signal, the first angle signal or the second angle signal is satisfied when the amplitude signal satisfies a third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold. The abnormality diagnosis method according to Item 20 or 21, wherein it is determined that the abnormality is abnormal.
(Item 23)
When the amplitude signal satisfies the third condition and the first angle signal or the second angle signal is determined to be abnormal,
Calculating a correlation signal between the measured signal based on the amplitude signal and a predetermined periodic signal;
Determining an abnormality of the second angle signal based on the correlation signal;
The abnormality diagnosis method according to item 22, comprising:
(Item 24)
The abnormality diagnosis method according to Item 23, wherein the step of calculating the correlation signal performs Fourier transform on the amplitude signal to calculate the correlation signal.
(Item 25)
The abnormality diagnosis method according to Item 23 or 24, wherein, in the step of determining the abnormality of the second angle signal, the second angle signal is determined to be abnormal when the absolute value of the correlation signal exceeds a correlation signal threshold.
(Item 26)
When the amplitude signal satisfies the first condition, the method according to any one of items 20 to 25 further comprising: correcting the first angle signal output from the second signal detection device based on the amplitude signal. Abnormality diagnosis method.
(Item 27)
The abnormality diagnosis method according to Item 26, wherein the step of correcting the first angle signal corrects the detection signal of the first rotation angle sensor according to the magnitude of the amplitude signal.
(Item 28)
The abnormality diagnosis method according to Item 26 or 27, wherein the step of correcting the first angle signal corrects the first angle signal using a correction value corresponding to the magnitude of the amplitude signal.
(Item 29)
If the absolute value of the difference between the first angle signal corrected by the step of correcting the first angle signal and the second angle signal output by the second signal detection device exceeds an angle signal threshold, the first The abnormality diagnosis method according to any one of items 26 to 28, further comprising the step of determining that the angle signal is abnormal.
(Item 30)
When one of the first angle signal and the second angle signal is determined to be abnormal, an angle signal output from the other of the first angle signal and the second angle signal is an angle signal of the rotating body. 30. The abnormality diagnosis method according to any one of items 18 to 29, further comprising the step of: outputting.
(Item 31)
The program which makes a computer perform the abnormality-diagnosis method as described in any one of item 18-30.

10 磁気抵抗素子、12 ピンド層、14 絶縁層、16 フリー層、20 回転角測定システム、100 第1回転角センサ、110 第1センサ、112 第1磁気抵抗素子、114 第2磁気抵抗素子、116 第3磁気抵抗素子、118 第4磁気抵抗素子、120 第2センサ、122 第5磁気抵抗素子、124 第6磁気抵抗素子、126 第7磁気抵抗素子、128 第8磁気抵抗素子、200 第1信号検出装置、210 AD変換部、212 AD変換部、220 角度検出部、230 フィルタ部、232 フィルタ部、240 第1演算部、250 フィルタ部、252 フィルタ部、260 第1回路、300 第2回転角センサ、310 第3センサ、320 第4センサ、400 第2信号検出装置、410 第1切換部、412 第2切換部、420 増幅部、422 増幅部、430 AD変換部、432 AD変換部、440 第1乗算部、450 ループフィルタ、460 角度更新部、470 記憶部、480 第2乗算部、490 積算部、510 フィルタ部、512 フィルタ部、520 第2演算部、530 フィルタ部、532 フィルタ部、540 第2回路、1000 異常診断装置、1010 第1取得部、1020 第2取得部、1030 第1異常判定部、1040 相関信号算出部、1050 第2異常判定部、1060 補正部、1070 記憶部、1080 第3異常判定部、1090 出力部、1900 コンピュータ、2000 CPU、2010 ROM、2020 RAM、2030 通信インターフェイス、2040 ハードディスクドライブ、2050 フレキシブルディスク・ドライブ、2060 DVDドライブ、2070 入出力チップ、2075 グラフィック・コントローラ、2080 表示装置、2082 ホスト・コントローラ、2084 入出力コントローラ、2090 フレキシブルディスク、2095 DVD−ROM DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 magnetoresistive element, 12 pinned layer, 14 insulating layer, 16 free layer, 20 rotation angle measurement system, 100 1st rotation angle sensor, 110 1st sensor, 112 1st magnetoresistive element, 114 2nd magnetoresistive element, 116 Third magnetoresistance element, 118 fourth magnetoresistance element, 120 second sensor, 122 fifth magnetoresistance element, 124 sixth magnetoresistance element, 126 seventh magnetoresistance element, 128 eighth magnetoresistance element, 200 first signal Detection device, 210 AD conversion unit, 212 AD conversion unit, 220 angle detection unit, 230 filter unit, 232 filter unit, 240 first operation unit, 250 filter unit, 252 filter unit, 260 first circuit, 300 second rotation angle Sensor, 310 third sensor, 320 fourth sensor, 400 second signal detection device, 410 first switching unit, 41 Second switching unit, 420 amplification unit, 422 amplification unit, 430 AD conversion unit, 432 AD conversion unit, 440 first multiplication unit, 450 loop filter, 460 angle updating unit, 470 storage unit, 480 second multiplication unit, 490 Integration Unit, 510 filter unit, 512 filter unit, 520 second operation unit, 530 filter unit, 532 filter unit, 540 second circuit, 1000 abnormality diagnosis device, 1010 first acquisition unit, 1020 second acquisition unit, 1030 first abnormality Judgment unit, 1040 correlation signal calculation unit, 1050 second abnormality judgment unit, 1060 correction unit, 1070 storage unit, 1080 third abnormality judgment unit, 1090 output unit, 1900 computer, 2000 CPU, 2010 ROM, 2020 RAM, 2030 communication interface , 2040 hard disk drive 2050 flexible disk drive, 2060 DVD drive, 2070 input / output chip, 2075 graphic controller, 2080 display device, 2082 host controller, 2084 input / output controller, 2090 flexible disk, 2095 DVD-ROM

Claims (27)

異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサの検出信号に応じて第1信号検出装置が出力する、回転体の第1角度信号を取得する第1取得部と、
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサの検出信号に応じて第2信号検出装置が出力する、前記回転体の第2角度信号および振幅信号を取得する第2取得部と、
前記振幅信号に基づき、前記第1角度信号の異常を判定する第1異常判定部と、
を備え
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きい場合、前記第1角度信号が異常と判定する
異常診断装置。
A first acquisition unit that acquires a first angle signal of a rotating body, which is output by a first signal detection device according to a detection signal of a first rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
A second acquisition unit that acquires a second angle signal and an amplitude signal of the rotating body, which is output by a second signal detection device according to a detection signal of a second rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
A first abnormality determination unit that determines an abnormality of the first angle signal based on the amplitude signal;
Equipped with
The first abnormality determination unit determines that the first angle signal is abnormal if the amplitude signal is smaller than a first threshold or the amplitude signal is larger than a second threshold larger than the first threshold. apparatus.
前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第1閾値よりも小さい第0閾値以上で、かつ、前記第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第2閾値よりも大きく、かつ、前記第2閾値よりも大きい第3閾値以下の第1条件を満たす場合、前記第1角度信号が異常と判定する請求項に記載の異常診断装置。 The first abnormality determination unit determines whether the amplitude signal is greater than or equal to a 0th threshold smaller than the first threshold and less than the first threshold, or the amplitude signal is greater than the second threshold, and if the third threshold value or less in the first condition is satisfied is greater than the second threshold value, the abnormality diagnostic device according to judges claim 1 wherein the first angle signal is abnormal. 前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第0閾値未満、または、前記振幅信号が前記第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、前記第1角度信号および前記第2角度信号が異常と判定する請求項に記載の異常診断装置。 The first abnormality determination unit determines whether the first angle signal and the second angle signal are lower if the amplitude signal satisfies the second condition which is smaller than the zeroth threshold or the amplitude signal is larger than the third threshold. The abnormality diagnosis device according to claim 2, wherein it is determined that the abnormality is present. 前記第1異常判定部は、前記振幅信号が前記第1閾値以上で、かつ、前記第2閾値以下の第3条件を満たす場合、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定する請求項またはに記載の異常診断装置。 The first abnormality determination unit determines that the first angle signal or the second angle signal is abnormal when the amplitude signal satisfies a third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold. The abnormality diagnosis device according to claim 2 or 3 . 前記振幅信号に基づく被測定信号と、予め定められた周期信号との相関信号を算出する相関信号算出部と、
前記相関信号に基づき、第2角度信号の異常を判定する第2異常判定部と、
を備える請求項からのいずれか一項に記載の異常診断装置。
A correlation signal calculation unit that calculates a correlation signal between a measured signal based on the amplitude signal and a predetermined periodic signal;
A second abnormality determination unit that determines an abnormality of a second angle signal based on the correlation signal;
The abnormality diagnosis device according to any one of claims 2 to 4 , comprising:
前記相関信号算出部は、前記振幅信号をフーリエ変換して前記相関信号を算出する請求項に記載の異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 5 , wherein the correlation signal calculation unit calculates the correlation signal by performing Fourier transform on the amplitude signal. 前記第2異常判定部は、前記相関信号の絶対値が相関信号閾値を超える場合に、前記第2角度信号が異常と判定する請求項またはに記載の異常診断装置。 The second abnormality determination unit, wherein when the absolute value of the correlation signal exceeds a correlation signal threshold, the abnormality diagnostic device according to claim 5 or 6 determines the second angle signal abnormal. 前記振幅信号が前記第1条件を満たす場合、前記振幅信号に基づき、前記第1信号検出装置が出力する第1角度信号を補正する補正部を備える請求項からのいずれか一項に記載の異常診断装置。 The correction device according to any one of claims 2 to 7 , further comprising: a correction unit configured to correct a first angle signal output from the first signal detection device based on the amplitude signal when the amplitude signal satisfies the first condition. Abnormality diagnosis device. 前記補正部は、前記振幅信号の大きさに応じて、前記第1回転角センサの検出信号を補正する請求項に記載の異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 8 , wherein the correction unit corrects a detection signal of the first rotation angle sensor according to a magnitude of the amplitude signal. 前記振幅信号の大きさに対応し、前記補正部が補正に用いる補正値を記憶する記憶部を備える請求項またはに記載の異常診断装置。 Wherein corresponding to the magnitude of the amplitude signal, the correction unit abnormality diagnosis apparatus according to claim 8 or 9 comprising a storage unit that stores a correction value used for correction. 前記補正部による補正後の第1角度信号および前記第2信号検出装置が出力する前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超えた場合、前記第1角度信号が異常と判定する第3異常判定部を更に備える請求項から10のいずれか一項に記載の異常診断装置。 When the absolute value of the difference between the first angle signal corrected by the correction unit and the second angle signal output by the second signal detection device exceeds an angle signal threshold, the first angle signal is determined to be abnormal The abnormality diagnosis device according to any one of claims 8 to 10 , further comprising a third abnormality determination unit. 前記第1異常判定部は、前記第1角度信号および前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超えた場合、異常の判定を実行する請求項1から11のいずれか一項に記載の異常診断装置。 Said first abnormality determination unit, the absolute value of the difference between the first angle signal and the second angle signal, if it exceeds the angle signal threshold, any one of claims 1 to 11 to perform the determination of abnormality The abnormality diagnosis device described in. 前記第1角度信号および前記第2角度信号の一方が異常と判定されたことに応じて、前記第1角度信号および前記第2角度信号の他方が出力する角度信号を、前記回転体の角度信号として出力する出力部を更に備える請求項1から12のいずれか一項に記載の異常診断装置。 When one of the first angle signal and the second angle signal is determined to be abnormal, an angle signal output from the other of the first angle signal and the second angle signal is an angle signal of the rotating body. The abnormality diagnosis device according to any one of claims 1 to 12 , further comprising an output unit configured to output as. 異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第1回転角センサの検出信号に応じて第1信号検出装置が出力する、回転体の第1角度信号を取得する段階と、
異なる少なくとも2方向の磁場を検出する第2回転角センサの検出信号に応じて第2信号検出装置が出力する、前記回転体の第2角度信号および振幅信号を取得する段階と、
前記振幅信号に基づき、前記第1角度信号の異常を判定する段階と、
を備え
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも大きい場合、前記第1角度信号が異常と判定する
異常診断方法。
Acquiring a first angle signal of the rotating body, which is output by the first signal detection device according to the detection signal of the first rotation angle sensor which detects magnetic fields in at least two different directions;
Acquiring a second angle signal and an amplitude signal of the rotating body, which is output by a second signal detection device according to a detection signal of a second rotation angle sensor that detects magnetic fields in at least two different directions;
Determining an abnormality of the first angle signal based on the amplitude signal;
Equipped with
In the step of determining the abnormality of the first angle signal, the first angle signal is abnormal if the amplitude signal is smaller than a first threshold or the amplitude signal is larger than a second threshold larger than the first threshold. Abnormality diagnosis method to determine
前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が前記第1閾値よりも小さい第0閾値以上で、かつ、前記第1閾値未満、または、前記振幅信号が前記第2閾値よりも大きく、かつ、前記第2閾値よりも大きい第3閾値以下の第1条件を満たす場合、前記第1角度信号が異常と判定する請求項14に記載の異常診断方法。 The abnormality determining step of the first angle signal, the amplitude signal is small 0th threshold higher than the first threshold value, and, before Symbol less than the first threshold value, or the amplitude signal before Symbol second threshold The abnormality diagnosis method according to claim 14 , wherein the first angle signal is determined to be abnormal if a first condition which is larger than the third threshold value and larger than the second threshold value is satisfied. 前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が前記第0閾値未満、または、前記振幅信号が前記第3閾値よりも大きい第2条件を満たす場合、前記第1角度信号および前記第2角度信号が異常と判定する請求項15に記載の異常診断方法。 In the step of determining the abnormality of the first angle signal, when the amplitude signal satisfies a second condition smaller than the zeroth threshold or the amplitude signal satisfies a second condition larger than the third threshold, the first angle signal and the first angle signal are determined. The abnormality diagnosis method according to claim 15 , wherein the second angle signal is determined to be abnormal. 前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記振幅信号が前記第1閾値以上で、かつ、前記第2閾値以下の第3条件を満たす場合、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定する請求項15または16に記載の異常診断方法。 In the step of determining the abnormality of the first angle signal, the first angle signal or the second angle signal is satisfied when the amplitude signal satisfies a third condition which is equal to or more than the first threshold and equal to or less than the second threshold. The abnormality diagnosis method according to claim 15 or 16 , wherein the abnormality is determined to be abnormal. 前記振幅信号が前記第3条件を満たし、前記第1角度信号または前記第2角度信号が異常と判定された場合に、
前記振幅信号に基づく被測定信号と、予め定められた周期信号との相関信号を算出する段階と、
前記相関信号に基づいて、前記第2角度信号の異常を判定する段階と、
を備える請求項17に記載の異常診断方法。
When the amplitude signal satisfies the third condition and the first angle signal or the second angle signal is determined to be abnormal,
Calculating a correlation signal between the measured signal based on the amplitude signal and a predetermined periodic signal;
Determining an abnormality of the second angle signal based on the correlation signal;
The abnormality diagnosis method according to claim 17 , comprising:
前記相関信号を算出する段階は、前記振幅信号をフーリエ変換して前記相関信号を算出する請求項18に記載の異常診断方法。 The abnormality diagnosis method according to claim 18 , wherein the step of calculating the correlation signal Fourier-transforms the amplitude signal to calculate the correlation signal. 前記第2角度信号の異常を判定する段階は、前記相関信号の絶対値が相関信号閾値を超える場合に、前記第2角度信号が異常と判定する請求項18または19に記載の異常診断方法。 The abnormality determining step of the second angle signal, when the absolute value of the correlation signal exceeds a correlation signal threshold, the abnormality diagnostic method according to claim 18 or 19 determines the second angle signal abnormal. 前記振幅信号が前記第1条件を満たす場合、前記振幅信号に基づき、前記第2信号検出装置が出力する前記第1角度信号を補正する段階を備える請求項15から20のいずれか一項に記載の異常診断方法。 21. The method according to any one of claims 15 to 20 , comprising the step of correcting the first angle signal output by the second signal detection device based on the amplitude signal when the amplitude signal satisfies the first condition. Method of diagnosis of 前記第1角度信号を補正する段階は、前記振幅信号の大きさに応じて、前記第1回転角センサの検出信号を補正する請求項21に記載の異常診断方法。 22. The abnormality diagnosis method according to claim 21 , wherein the step of correcting the first angle signal corrects the detection signal of the first rotation angle sensor in accordance with the magnitude of the amplitude signal. 前記第1角度信号を補正する段階は、前記振幅信号の大きさに対応する補正値を用いて前記第1角度信号を補正する請求項21または22に記載の異常診断方法。 It said step of correcting the first angle signal, the abnormality diagnostic method according to claim 21 or 22 corrects the first angle signal using a correction value corresponding to the magnitude of the amplitude signal. 前記第1角度信号を補正する段階によって補正された前記第1角度信号および前記第2信号検出装置が出力する前記第2角度信号の差の絶対値が、角度信号閾値を超える場合、前記第1角度信号が異常と判定する段階を更に備える請求項21から23のいずれか一項に記載の異常診断方法。 If the absolute value of the difference between the first angle signal corrected by the step of correcting the first angle signal and the second angle signal output by the second signal detection device exceeds an angle signal threshold, the first The abnormality diagnostic method according to any one of claims 21 to 23 , further comprising the step of determining that the angle signal is abnormal. 前記第1角度信号の異常を判定する段階は、前記第1角度信号および前記第2角度信号の差の絶対値が角度信号閾値を超えた場合に、異常の判定を実行する請求項14から24のいずれか一項に記載の異常診断方法。The step of determining an abnormality in the first angle signal executes an abnormality determination when an absolute value of a difference between the first angle signal and the second angle signal exceeds an angle signal threshold value. The abnormality diagnosis method according to any one of the above. 前記第1角度信号および前記第2角度信号の一方が異常と判定されたことに応じて、前記第1角度信号および前記第2角度信号の他方が出力する角度信号を、前記回転体の角度信号として出力する段階を更に備える請求項14から25のいずれか一項に記載の異常診断方法。 When one of the first angle signal and the second angle signal is determined to be abnormal, an angle signal output from the other of the first angle signal and the second angle signal is an angle signal of the rotating body. 26. The abnormality diagnosis method according to any one of claims 14 to 25 , further comprising the step of: outputting. コンピュータに、請求項14から26のいずれか一項に記載の異常診断方法を実行させるプログラム。 A program that causes a computer to execute the abnormality diagnosis method according to any one of claims 14 to 26 .
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