JP6548646B2 - 回転角度検出回路、回転角度検出方法、試料分析装置および試料分析装置のためのコンピュータプログラム - Google Patents
回転角度検出回路、回転角度検出方法、試料分析装置および試料分析装置のためのコンピュータプログラム Download PDFInfo
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Description
[項目1]
ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角度検出回路であって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取り、前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算する角度演算回路と
を備えた、回転角度検出回路。
[項目2]
第1の時刻において、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの第1の位相を検出し、
前記角度演算回路は、前記第1の位相および前記所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度からの前記回転ロータの第1の回転角度を演算し、さらに前記所定の基準角度を前記第1の位相に更新し、
前記第1の時刻と異なる第2の時刻において、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの第2の位相を検出し、
前記角度演算回路は、前記第1の回転角度、前記第2の位相および更新された前記所定の基準角度に基づいて、前記所定の基準角度からの前記回転ロータの回転角度を演算する、項目1に記載の回転角度検出回路。
[項目3]
前記所定の基準角度の初期値は0度である、項目1に記載の回転角度検出回路。
[項目4]
前記回転ロータが2n極(n:2以上の整数)の場合において、
前記角度演算回路は、前記所定の基準角度の初期値として前記回転ロータの初期角度を特定する情報を受け取る、項目2に記載の回転角度検出回路。
[項目5]
前記回転ロータが2n極(n=1)の場合において、
前記角度演算回路は、前記第2の位相と更新された前記所定の基準角度との差分値、および前記第1の回転角度を加算して、前記回転ロータの初期角度から起算した第2の回転角度を演算する、項目2に記載の回転角度検出回路。
[項目6]
前記回転ロータが2n極(n:2以上の整数)の場合において、
前記角度演算回路は、前記第2の位相と更新された前記所定の基準角度との差分値をnで除算した値と、前記第1の回転角度とを加算して、前記回転ロータの初期角度から起算した第2の回転角度を演算する、項目2に記載の回転角度検出回路。
[項目7]
前記位相検出回路は、前記各電圧信号または前記各電圧信号から得られる非矩形波信号を利用して、前記回転ロータの位相を検出する、項目1に記載の回転角度検出回路。
[項目8]
前記位相検出回路は、前記各電圧信号の値の比、および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する、項目7に記載の回転角度検出回路。
[項目9]
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=Asin(ωt+α)と表されるとき、または、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=f(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの位相θを、
θ=tan-1(H1・sinα)/(H2−H1・cosα)
を演算することによって検出する、項目7に記載の回転角度検出回路。
[項目10]
同じ大きさの磁界に関して、前記第1ホール素子および第2ホール素子の感度が異なっており、感度比がβと表されるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記感度比β、前記各電圧信号の値の比、および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する、項目7に記載の回転角度検出回路。
[項目11]
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=βf(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの位相θを、
θ=tan-1(H1・sinα)/(H2/β−H1・cosα)
を演算することによって検出する、項目9に記載の回転角度検出回路。
[項目12]
装填された試料分析用基板を回転させることによって、前記試料分析用基板内の液体を移送し分析することが可能な試料分析装置であって、
2n極(n=1)の回転ロータ、および、前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が、前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子を有し、前記試料分析用基板を回転させるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを駆動する駆動回路と、
前記ブラシレスモータの回転角度を検出する、項目1から11のいずれかに記載の回転角度検出回路と
を備えた、試料分析装置。
[項目13]
装填された試料分析用基板を回転させることによって、前記試料分析用基板内の液体を移送し分析する試料分析装置であって、
前記試料用分析基板の所定の位置には、所定の物理的特性が与えられたマーカが設けられており、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が、前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子を有し、前記試料分析用基板を回転させるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータの駆動を制御する駆動回路と、
前記所定の物理的特性を検出することによって前記マーカの位置を特定し、前記マーカの位置を原点位置として検出する原点検出回路と、
前記ブラシレスモータの回転角度を検出する、項目1から項目8のいずれかに記載の回転角度検出回路と、
を備え、
前記回転角度検出回路の位相検出回路は、前記原点検出回路によって前記原点位置が検出された時点において前記回転ロータの位相を検出し、
前記回転角度検出回路の角度演算回路は、前記時点における前記回転ロータの位相を前記所定の基準角度として設定し、前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記所定の基準角度からの前記回転ロータの回転角度を演算する、試料分析装置。
[項目14]
前記マーカには、前記試料分析用基板の回転方向に沿って光学的に識別可能な物理特性が与えられており、
光源と、
回転する前記試料分析用基板に前記光源からの光が放射されたときにおいて、前記試料分析用基板を透過した前記光を検出する光検出器と
をさらに備え、
前記原点検出回路は、前記光検出器の検出結果に基づいて、前記物理特性を検出することによって前記マーカの位置を特定する、項目13に記載の試料分析装置。
[項目15]
前記試料分析用基板は、前記回転方向に沿って、第1の透過率を有する部分と、前記第1の透過率とは異なる前記第2の透過率を有する部分とを有しており、
前記マーカは前記第1の透過率を有する部分である、項目14に記載の試料分析装置。
[項目16]
前記第1の透過率は略0である、項目15に記載の試料分析装置。
[項目17]
前記光検出器は、前記試料分析用基板内の液体を光学的に分析する際の光検出器として利用される、項目14に記載の試料分析装置。
[項目18]
前記駆動回路は、前記回転角度検出回路によって検出された、前記ブラシレスモータの回転角度に基づいて、前記ブラシレスモータの回転を停止させる、項目12から17のいずれかに記載の試料分析装置。
[項目19]
ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角度検出方法であって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取るステップと、
前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出するステップと、
前記位相を検出するステップによって検出された位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算するステップと
を包含する、回転角度検出方法。
[項目20]
ブラシレスモータの回転角度を検出するためのコンピュータプログラムであって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記コンピュータプログラムは、コンピュータに、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取るステップと、
前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出するステップと、
前記位相を検出するステップによって検出された位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算するステップと
を実行させる、コンピュータプログラム。
図1は、本実施の形態による試料分析装置1の構成を示す。
。
θtn=θt(n−1)+θn
実施の形態1では、2極の回転ロータ20a、および3相3スロットのコイル20bを有するブラシレスモータを備えた試料分析装置1、1a、1bを説明した。
上述の実施の形態では、ホール素子H1およびH2の出力電圧波形には、ノイズが含まれていないという前提をおいて説明していた。
本実施の形態では、ホール素子H1、H2間に感度差が存在するときの位相検出処理を説明する。
20、21 ブラシレスモータ
20a、21a 回転ロータ
20b、21b コイル
22 駆動回路
24 回転角度検出回路
30 制御回路
32 原点検出回路
34 原点検出用光源
36 光電変換素子
38 光学測定ユニット
40 表示装置
H1、H2 ホール素子
Claims (19)
- ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角度検出回路であって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取り、前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算する角度演算回路と
を備え、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=Asin(ωt+α)と表されるとき、または、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=f(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの位相θを、
θ=tan -1 (H1・sinα)/(H2−H1・cosα)
を演算することによって検出する、回転角度検出回路。 - 第1の時刻において、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの第1の位相を検出し、
前記角度演算回路は、前記第1の位相および前記所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度からの前記回転ロータの第1の回転角度を演算し、さらに前記所定の基準角度を前記第1の位相に更新し、
前記第1の時刻と異なる第2の時刻において、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの第2の位相を検出し、
前記角度演算回路は、前記第1の回転角度、前記第2の位相および更新された前記所定の基準角度に基づいて、前記所定の基準角度からの前記回転ロータの回転角度を演算する、請求項1に記載の回転角度検出回路。 - 前記所定の基準角度の初期値は0度である、請求項1に記載の回転角度検出回路。
- 前記回転ロータが2n極(n:2以上の整数)の場合において、
前記角度演算回路は、前記所定の基準角度の初期値として前記回転ロータの初期角度を特定する情報を受け取る、請求項2に記載の回転角度検出回路。 - 前記回転ロータが2n極(n=1)の場合において、
前記角度演算回路は、前記第2の位相と更新された前記所定の基準角度との差分値、および前記第1の回転角度を加算して、前記回転ロータの初期角度から起算した第2の回転角度を演算する、請求項2に記載の回転角度検出回路。 - 前記回転ロータが2n極(n:2以上の整数)の場合において、
前記角度演算回路は、前記第2の位相と更新された前記所定の基準角度との差分値をnで除算した値と、前記第1の回転角度とを加算して、前記回転ロータの初期角度から起算した第2の回転角度を演算する、請求項2に記載の回転角度検出回路。 - 前記位相検出回路は、前記各電圧信号の値の比、および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する、請求項1に記載の回転角度検出回路。
- 同じ大きさの磁界に関して、前記第1ホール素子および第2ホール素子の感度が異なっており、感度比がβと表されるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記感度比β、前記各電圧信号の値の比、および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する、請求項1に記載の回転角度検出回路。 - 前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=βf(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記位相検出回路は、前記回転ロータの位相θを、
θ=tan-1(H1・sinα)/(H2/β−H1・cosα)
を演算することによって検出する、請求項1に記載の回転角度検出回路。 - 装填された試料分析用基板を回転させることによって、前記試料分析用基板内の液体を移送し分析することが可能な試料分析装置であって、
2n極(n=1)の回転ロータ、および、前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)で配置された第1ホール素子および第2ホール素子 であって、各々が、前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子を有し、前記試料分析用基板を回転させる ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを駆動する駆動回路と、
前記ブラシレスモータの回転角度を検出する、請求項1から9のいずれかに記載の回転角度検出回路と
を備えた、試料分析装置。 - 装填された試料分析用基板を回転させることによって、前記試料分析用基板内の液体を移送し分析する試料分析装置であって、
前記試料用分析基板の所定の位置には、所定の物理的特性が与えられたマーカが設けられており、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)で配置された第1ホール素子および第2 ホール素子であって、各々が、前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子を有し、前記試料分析用基板を回転させるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータの駆動を制御する駆動回路と、
前記所定の物理的特性を検出することによって前記マーカの位置を特定し、前記マーカの位置を原点位置として検出する原点検出回路と、
前記ブラシレスモータの回転角度を検出する、請求項1から7のいずれかに記載の回転角度検出回路と、
を備え、
前記回転角度検出回路の位相検出回路は、前記原点検出回路によって前記原点位置が検出された時点において前記回転ロータの位相を検出し、
前記回転角度検出回路の角度演算回路は、前記時点における前記回転ロータの位相を前記所定の基準角度として設定し、前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記所定の基準角度からの前記回転ロータの回転角度を演算する、試料分析装置。 - 前記マーカには、前記試料分析用基板の回転方向に沿って光学的に識別可能な物理特性が与えられており、
光源と、
回転する前記試料分析用基板に前記光源からの光が放射されたときにおいて、前記試料分析用基板を透過した前記光を検出する光検出器と
をさらに備え、
前記原点検出回路は、前記光検出器の検出結果に基づいて、前記物理特性を検出することによって前記マーカの位置を特定する、請求項11に記載の試料分析装置。 - 前記試料分析用基板は、前記回転方向に沿って、第1の透過率を有する部分と、前記第1の透過率とは異なる前記第2の透過率を有する部分とを有しており、
前記マーカは前記第1の透過率を有する部分である、請求項12に記載の試料分析装置。 - 前記第1の透過率は略0である、請求項13に記載の試料分析装置。
- 前記光検出器は、前記試料分析用基板内の液体を光学的に分析する際の光検出器として利用される、請求項12に記載の試料分析装置。
- 前記駆動回路は、前記回転角度検出回路によって検出された、前記ブラシレスモータの回転角度に基づいて、前記ブラシレスモータの回転を停止させる、請求項10から15のいずれかに記載の試料分析装置。
- ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角度検出方法であって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取るステップと、
前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出するステップと、
前記位相を検出するステップによって検出された位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算するステップと
を包含し、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=Asin(ωt+α)と表されるとき、または、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=f(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記回転ロータの位相を検出するステップは、前記回転ロータの位相θを、
θ=tan -1 (H1・sinα)/(H2−H1・cosα)
を演算することによって検出する、回転角度検出方法。 - ブラシレスモータの回転角度を検出するためのコンピュータプログラムであって、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記コンピュータプログラムは、コンピュータに、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取るステップと、
前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出するステップであって、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=Asin(ωt+α)と表されるとき、または、
前記第1ホール素子の電圧信号がH1=f(t)Asinωtと表され、前記第2ホール素子の電圧信号がH2=f(t)Asin(ωt+α)と表され、関数f(t)が前記第1ホール素子および前記第2ホール素子に共通して重畳されるノイズ成分であるときにおいて、
前記回転ロータの位相θを、
θ=tan -1 (H1・sinα)/(H2−H1・cosα)
を演算することによって検出するステップと、
前記位相を検出するステップによって検出された位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算するステップと
を実行させる、コンピュータプログラム。 - 装填された試料分析用基板を回転させることによって、前記試料分析用基板内の液体を移送し分析する試料分析装置であって、
前記試料用分析基板の所定の位置には、所定の物理的特性が与えられたマーカが設けられており、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)で配置された第1ホール素子および第2 ホール素子であって、各々が、前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子を有し、前記試料分析用基板を回転させるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータの駆動を制御する駆動回路と、
前記所定の物理的特性を検出することによって前記マーカの位置を特定し、前記マーカの位置を原点位置として検出する原点検出回路と、
前記ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角度検出回路と、
光源と、
回転する前記試料分析用基板に前記光源からの光が放射されたときにおいて、前記試料分析用基板を透過した前記光を検出する光検出器と
を備え、
前記ブラシレスモータは、
2n極(n:1以上の整数)の回転ロータ、および、
前記回転ロータの回転軸に関して角度α(0°<α<180°)の位置関係で配置された第1ホール素子および第2ホール素子であって、各々が前記回転ロータの磁界の大きさに応じた電圧信号を出力する第1ホール素子および第2ホール素子
を有しており、
前記回転角度検出回路は、
前記第1ホール素子および第2ホール素子の各々から出力される各電圧信号を受け取り、前記各電圧信号の値および前記角度αの情報を利用して、前記回転ロータの位相を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記回転ロータの初期角度から起算した前記回転ロータの回転角度を演算する角度演算回路と
を備えており、
前記位相検出回路は、前記原点検出回路によって前記原点位置が検出された時点において前記回転ロータの位相を検出し、
前記角度演算回路は、前記時点における前記回転ロータの位相を前記所定の基準角度として設定し、前記位相検出回路が検出した位相、および所定の基準角度に基づいて、前記所定の基準角度からの前記回転ロータの回転角度を演算し、
前記マーカには、前記試料分析用基板の回転方向に沿って光学的に識別可能な物理特性が与えられており、
前記原点検出回路は、前記光検出器の検出結果に基づいて、前記物理特性を検出することによって前記マーカの位置を特定し、
前記光検出器は、前記試料分析用基板内の液体を光学的に分析する際の光検出器として利用される、試料分析装置。
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