JP6959602B2 - 角度レゾルバ不均衡検出 - Google Patents

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Description

コンピュータ（プロセッサを含む）がモータやロボット等の物理デバイスの動きを制御するために用いられることが増えている。コンピュータは、センサから受信する位置（速度を含む）情報に応答して、そのような物理デバイスの動きを制御する。センサからの情報は、しばしば、１つ又は複数の電気信号として搬送される。しかしながら、センサは、しばしば、電気的ノイズの多い環境（ガソリンエンジン室等）に置かれ、そこでは、スイッチやコイル等の部品が大量の電磁干渉を引き起こし、それが、搬送される電気信号の品質及び分解能を典型的に劣化させる。劣化した電気信号は、制御される物理デバイスの制御される属性（モータ速度及び角変位等）の速度及び／又は精度を制限し、それは通常、コンピュータが物理デバイスを制御し得る程度を制限する。
角度レゾルバ不均衡検出を実施するための検知システム及び方法の説明される例において、角度レゾルバ診断システムが、劣化したレゾルバ出力信号を検出するための不均衡検出器を含む。不均衡検出器は、第１及び第２の電力平均化回路、及び比較器回路を含む。第１の電力平均化回路は、レゾルバセンサ出力信号に応答して、第１の時間ウィンドウに亘って第１の平均電力信号を生成するための第１の積分器を含む。第２の電力平均化回路は、レゾルバセンサ出力信号に応答して、第２の時間ウィンドウに亘って第２の平均電力信号を生成するための第２の積分器を含み、第２の時間ウィンドウは第１の時間ウィンドウより短い。比較器回路は、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とを比較し、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とが選択された電圧閾値分異なるとき、フォールト信号を生成する。
例示の実施形態に従った例示の電子デバイスを示す。
レゾルバセンサの概略図である。
エキサイタ基準信号、及びレゾルバセンサから受信した第１及び第２の出力信号の波形図３００である。
デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバのアーキテクチャのハイレベル図である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の波形図５００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の一層細かな詳細の波形図６００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の更に一層細かい詳細の波形図７００である。
例示の実施形態に従った、異なる時間にレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の細かい詳細の波形図８００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図９００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の一層細かい詳細の波形図１０００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した複数の不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１１００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の細かい詳細の波形図１２００である。
例示の実施形態に従った、静電モータのレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１３００である。
例示の実施形態に従った、静電モータのレゾルバセンサから受信した後続の不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１４００である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサ出力信号電力平均化回路１５００の概略図である。
例示の実施形態に従ったレゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００の概略図である。
二乗セルの概略図である。
本明細書において、システムは、更に別のシステムのサブシステムであり得る。また、本明細書において、「〜に結合する」又は「〜と結合する」という用語は、間接的又は直接的な電気接続を説明する。従って、第１のデバイスが第２のデバイスに結合する場合、その接続は、直接的電気接続を介してなされてもよく、又は、他のデバイス及び接続を介する間接的電気接続を介してなされてもよい。また、本明細書において、用語「部分」は、全体の部分、又は全体の部分よりも小さい部分を意味し得る。
図１は、例示の実施形態に従った例示のコンピューティングデバイス１００を示す。例えば、コンピューティングデバイス１００は、コンピュータ、電子制御「ボックス」又はモジュール、ロボット機器（固定又は可動を含む）、自動車、又はコンピュータが物理デバイスを制御するその他のタイプのシステム等の、電子システム１２９であるか又は電子システム１２９に組み込まれる。
幾つかの実施形態において、コンピューティングデバイス１００は、メガセル又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）を含み、メガセル又はＳｏＣは、ＣＰＵ１１２（中央処理ユニット）等の制御ロジック構成要素、ストレージ１１４（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、及び電源１１０を含む。例えば、ＣＰＵ１１２は、ＣＩＳＣ（複合命令セットコンピュータ）型ＣＰＵ、ＲＩＳＣ（縮小命令セットコンピュータ）型ＣＰＵ、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）型、又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり得る。ＣＰＵ１１２は、離散ロジック構成要素によって提供される機能性を含み、及び／又はＣＰＵ１１２によって実行されるとき、ＣＰＵ１１２を特殊用途装置に変形させる特定用途命令（例えば、ソフトウェア又はファームウェア）を実行するように配置される。ハードウェアとソフトウェアとの間の「区分(division)」の概念的な線は、コスト、電力消散、信頼性、及び販売時期（タイムツーマーケット）を含む種々のトレードオフに応じて、（例えば、選択的に）変化する設計選択である。従って、コンピューティングシステム１００の１つ又は複数のＣＰＵ１１２を制御するために用いられる任意のソフトウェアの機能性は、（例えば、設計及び製造に充分な時間及びリソースが与えられるとき）、全体がハードウェアとして具現化される。
ストレージ１１４（これは、オンプロセッサキャッシュ、オフプロセッサキャッシュ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、データレジスタ、フリップフロップ、及びディスクストレージなどのメモリであり得る）は、ＣＰＵ１１２によって実行されるとき、コンピューティングデバイス１００を角度レゾルバ不均衡検出等の目的とする機能を行うために適切な特殊用途装置に変形させる１つ又は複数のソフトウェアアプリケーション１３０（例えば、埋め込みアプリケーション）をストアする。
ＣＰＵ１１２は、ストレージ１１４から頻繁にアクセスされる（例えば、ストレージ１１４に書き込まれる及び／又はストレージ１１４から読み出される）情報をストアするメモリ及びロジックを含む。コンピューティングデバイス１００は、しばしば、ＵＩ（ユーザインタフェース）１１６を用いてユーザによって制御され、ＵＩ １１６は、ソフトウェアアプリケーション１３０の実行の間、ユーザに出力を提供し、ユーザから入力を受け取る。出力はディスプレイ１１８を用いて提供され、ディスプレイ１１８はアナンシエータ（表示灯、スピーカー、及びバイブレータ等）及びコントローラを含む。入力は、（音声又は画像認識を用いる等の）オーディオ及び／又はビデオ入力、及び電気的及び／又は機械的デバイス（キーパッド、スイッチ、近接検出器、ジャイロ、加速度計、及びレゾルバ等）を用いて受け取られる。
ＣＰＵ１１２は、Ｉ／Ｏ（入力−出力）ポート１２８に結合され、Ｉ／Ｏポート１２８は、ネットワーク化されたデバイス１３１から入力を受け取る（及びネットワーク化されたデバイス１３１に出力を提供する）ように構成されるインタフェースを提供する。ネットワーク化されたデバイス１３１は、コンピューティングデバイス１００とのポイント・ツー・ポイント通信及び／又はネットワーク化された通信を行うことができる任意のデバイス（コンピューティングデバイス１００と電子的にペアにされる「ブルートゥース」ユニットを含む）を含み得る。コンピューティングデバイス１００は、有形、非一時的媒体（フラッシュメモリ等）、及び／又は、有線又はワイヤレス媒体を含む、周辺機器及び／又はコンピューティングデバイスに任意で結合される。これら及びその他の入力及び出力装置は、ワイヤレス又は有線接続を用いる外部デバイスによって、コンピューティングデバイス１００に選択的に結合される。ストレージ１１４は、例えばネットワーク化されたデバイス１３１等によって、アクセス可能である。ＣＰＵ１１２、ストレージ１１４、及び電源１１０は、外部電源（図示されない）に結合され得るか、或いはローカル電源（バッテリ、ソーラー電池、オルタネータ、誘導電界、燃料電池、及びキャパシタ等）に結合され得る。
コンピューティングシステム１００は、レゾルバセンサ１４０から、電気信号（これは、例えば、情報を運ぶ）を受信及び評価するように配置されるレゾルバ１３８を含む。上述したように、レゾルバセンサ１４０は、シャフトの回転の角度を示すための、（少なくとも）第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号を生成及び出力するように配置される。第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号は、回転するシャフト（モータのシャフト等）の角変位又は速度に対応する等の変調された信号である。変調された信号は、理想的には、選択されたピーク電圧を有し、一定の位相角度、オフセットされる。位相角度は、２つの二次コイルベースのレゾルバベースのシステムにおいて、理想的には約９０度であり、３つの二次コイルベースのレゾルバベースのシステムにおいて、理想的には約１２０度である。本明細書において、本明細書及びモータ及び電磁気学の原理に従って、単一位相及びその他の多相システムが可能である。
これ以降に説明するように、選択される位相角度が、レゾルバセンサ二次コイルの数、及びレゾルバセンサ二次コイル間の位相角度差によって決定される。選択された位相角度は、通常、レゾルバセンサ位相コイルの数によって決定され、そのため、レゾルバセンサ１４０から受信した変調信号から、エキサイタ基準信号の周波数が実質的に除去される（例えば、分離される））ように幾何学上の原理が適用され得る。実質的な除去は、変調信号を約７０パーセント低減することを含み、それは４５度の位相角度エラーに対応し、その結果、電力不均衡を検出するために、２位相システムにおいて約４５度又はそれ以上の位相角度が用いられ得る。しかしながら、（レゾルバセンサ１４０から受信した変調信号に応答して生成される）平均電力信号内のエキサイタ基準信号（例えば、振動）の残りの存在（例えば、リップル）を補償するために、（図１６に関連してこれ以降に説明するように）充分に高い閾値レベルが用いられる。
レゾルバ１３８は、モータシャフトの角度及び／又は速度を判定するために、レゾルバセンサ１４０から受信した変調信号を評価する。レゾルバ１３８はまた、受信した変調信号が均衡している（例えば、電気ノイズ及び／又は巻線欠陥による影響を受けていない）か否かを判定するための診断回路要素を含む。例えば、シャフト（これは、例えば、エキサイタ基準信号を誘導的に送信するためのコイルを含む）の回転の角度が分解（例えば、判定）され得るように、受信した変調信号は、選択されたピーク電圧に従ったピーク電圧を有し、且つ／又は、一定の位相角度分離れているとき、受信した変調信号は均衡している。
受信した変調信号が均衡していないとき、シャフトの回転の角度を分解する際にエラーが生じ得る。誤った情報に応答して制御信号を生成する可能性を最小化するのを促進するために（及び、例えば、レゾルバ信号処理の速度及び分解能を増大させるために）、レゾルバ１３８は、受信した変調信号が均衡していないことを示すフォールト信号を生成するように配される。フォールト信号は、プロセッサが、受信した変調信号の特別なハンドリング（無視することを含む）を提供するためのアクションを取り得るように、通常、ＣＰＵ１１２等のプロセッサに結合される。
或る実施形態において、レゾルバ１３８は、サイン／コサイン変調信号Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２（ここで、Ｖｉｎ１＝Ｖ１×ｃｏｓ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）及びＶｉｎ２＝Ｖ２×ｓｉｎ（θ）ｓｉｎ（ωｔ））を受信する。本明細書の説明に従うと、変調信号Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２は、約１５ｋＨｚより小さい周波数に限定されてないが、変調信号は、変調周波数の説明した分離に起因して、通常、約１５ｋＨｚより小さい。レゾルバ１３８は、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２の分解角度θを、モータ角度及び／又は速度を表すデジタルワード（例えば、１０ビットワード又は１２ビットワード）に分解及び変換する（例えば、その結果シャフトの速度及び／又は瞬間位置が搬送され得る）ように配される。この実施形態において、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２の２つの入力（例えば、包絡線の）ピーク電圧は、理想的には同じであるべきである。入力Ｖｉｎ１信号とＶｉｎ２信号との間のいかなる偏差及び／又は不均衡（例えば、オフセット、オフセットドリフト、歪み、グリッチ、及びノイズに対するそれぞれの許容範囲を超えるもの）も、角度θを分解する際にエラーを引き起こすと考えられ、従って、（例えば、エラー信号を介して）障害として報告される。
しかしながら、Ｖｉｎ１信号及びＶｉｎ２信号の各々のピーク及び谷電圧は、異なる時間に起こり、モータ速度及び位置に依存するので、Ｖｉｎ１信号とＶｉｎ２信号との間のピーク及び／又は谷電圧を比較することは必ずしも簡単ではない。第１の例において、（それぞれ、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２の）公称入力信号振幅Ｖ１及びＶ２、及び、オフセットドリフト、歪み、及びノイズは全て、通常のレゾルバセンサ動作に従って、項ｓｉｎ（ωｔ）によって振幅変調される。レゾルバモータのシャフトが非常にゆっくり回転しているとき又は停止しているときでも、障害が生成される得る。シャフトが（例えば、０度等の角度θで）停止すると、一方のチャネル（例えば、Ｖｉｎ１）がフルスケール（例えば、ピーク電圧）であり、他方のチャネル（例えば、Ｖｉｎ２）がゼロであり、その結果、従来の解決策（ピーク検出器等）はしばしば、任意の波形偏差及び／又は偏りを効果的に検出することに失敗していた。これに対して、説明されるレゾルバ１３８は、シャフトが相対的にゆっくり回っているとき又は回っていない（例えば、停止している）とき、エラー（例えば、入力信号振幅Ｖ１及びＶ２における電力不均衡）を適切に検出及び報告するように配される。
第２の例において、レゾルバセンサ１４０から受信したＶｉｎ１及びＶｉｎ２信号は、ノイズがある、壊れている、及び／又は歪みがある（総称して「劣化している」）ことがあり得る。レゾルバセンサ１４０は、通常、レゾルバ１３８の外の（例えば、離れた）位置に置かれ、その結果、レゾルバ１３８（のシールドされた集積回路等）に接続される前に、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２信号が電磁干渉（ＥＭＩ）を受けるので、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２信号は、レゾルバ１３８によって受信される前に劣化し得る。
ＥＭＩ誘導劣化のため、受信したＶｉｎ１及びＶｉｎ２信号は、しばしば、適切に信号調整（例えば、ゲイン及び／又は減衰を調節）され、フィルタリングされる。しかしながら、ＥＭＩは、比較のために用いられる基準信号も劣化し得、その結果、受信したＶｉｎ１及びＶｉｎ２信号に対して誘導された劣化が補正され得る（例えば、その結果、ＥＭＩに起因し、比較のために容易に利用可能な実質的に理想的な基準信号はない）。また、顧客（例えば、配備後のシステムのユーザ）が入力信号レベルをより良い動的範囲に対して適応的に調整し得るが、これは、通常、実質的に理想的な基準信号を生成する複雑性を更に増大し得る。
説明したレゾルバ１３８は、ＥＭＩ誘導ノイズ劣化、信号ゲイン、受信したセンサ信号のコサイン及びサイン信号間の任意の振幅不均衡とは関係なく、受信したｓｉｎ（ωｔ）又はｃｏｓ（ωｔ）変調センサ信号の角度レゾルバ不均衡検出及び障害報告を実施するように配される。
図２はレゾルバセンサの概略図である。レゾルバセンサ２００は、レゾルバセンサ１４０等のレゾルバセンサであり、通常、モータ２１０と統合される。レゾルバセンサ２００は、エキサイタ基準（入力）端子Ｒ１及びＲ２、サイン（出力）端子Ｓ２及びＳ４、及びコサイン（出力）端子Ｓ１及びＳ３を含む。概して、レゾルバセンサ２００は、（例えば、端子Ｒ１及びＲ２を介する）エキサイタ基準信号に応答して、（例えば、Ｓ２及びＳ４を介して）第１の出力信号を、及び（例えば、Ｓ１及びＳ３を介して）第２の出力信号を生成するように配される。生成された第１及び第２の出力信号は、モータ２１０のモータシャフト２２０の回転（位置及び／又は速度を含む）を判定するための回転情報を搬送するためのアナログ出力信号である。
レゾルバセンサ２００は角度位置センサであり、通常、厳しく険しい環境で用いられる。完全な電気自動車（ＥＶ）又は産業ロボットは、回転及び／又は角度モーションを実施する様々な制御システムに対して、通常、１つ又は複数のレゾルバセンサ２００を用いる。デジタル信号処理を用いる実施形態において、レゾルバ・ツー・デジタルコンバータ（ＲＤＣ）インタフェースが、レゾルバセンサ２００によって出力されたアナログ出力信号を処理し、アナログ出力信号の回転情報をデジタルフォーマットに変換する。デジタルフォーマット化された回転情報は、例えば、ＥＶにおけるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に、又は、通常処理に対してモータシャフト２２０の角度位置及び／又は速度の判定が必要とされる或る産業ロボット制御システムにおけるその他のマイクロコントローラ／マイクロプロセッサ等に、通信される。
通常、レゾルバセンサ２００は、モータ２１０のモータシャフト２２０上に機械的に固定され、モータシャフト２２０に対して相対的角度位置及び絶対的角度位置の両方が継続的に判定される。図示されるように、レゾルバセンサ２００は、端子Ｒ１及びＲ２を介してエキサイタサイン波によって駆動される１つの回転子巻線（例えば、コイル２３０）を有する回転自動トランスとして具現化されている。回転子巻線２３０は、モータシャフト２２０の周りに配され、従って、それは、モータ２１０が動く（例えば、「スピンする」）と回転する。レゾルバセンサ２００はまた、９０度離れて機械的に配置される（３相レゾルバセンサに対して１２０度等、他の位相角度配置も可能である）２つの二次巻線（コイル２４０及び２５０）を含む。二次コイル２４０及び２５０は、それぞれ、サイン（Ｓ２及びＳ４）及びコサイン（Ｓ１及びＳ３）端子に結合される。一次コイルに印加されるエキサイタ信号は、２つの固定子巻線にＡＣ結合される（例えば、誘導結合される）。回転子がスピンする（例えば、回転する）と、回転子位置角度（θ）は、固定子巻線に関して変化する。例えば、回転子及び固定子巻線は、約３０パーセントの規模の巻数比を有する。結果の振幅変調信号は、図３（これ以降に説明する）に示されるが、通常のレゾルバセンサ２００出力信号である。レゾルバセンサ２００出力信号は、正常に「ゲインされ」（例えば、選択的に増幅され）、復調され、モータシャフト２２０に関連する正確な角度及び速度情報を抽出するために後処理される。
図３は、エキサイタ基準信号、及びレゾルバセンサ２００から受信した第１及び第２の出力信号の波形図３００である。エキサイタ基準信号３３０は、レゾルバによって生成されレゾルバセンサ２００に印加されるダブルエンド（例えば、差動）信号である。エキサイタ基準信号３３０は、レゾルバ１３８の波形生成回路要素によって生成され、レゾルバセンサ２００のＲ１及びＲ２端子を横切って印加される。エキサイタ基準信号３３０は、式ｓｉｎ（２π×ｆｃ×ｔ）＋αに従った波形を有する。ここで、ｆｃは励磁周波数であり、αはコモンモード振幅（これは定数である）であり、ｔは時間である。
第１の（例えば、コサイン）出力信号３１０は、（回転子）コイル２３０から第２の（固定子）コイル２５０へのエキサイタ基準信号３３０の誘導結合に応答して、レゾルバセンサによって生成されるダブルエンド信号である。生成された第１の出力信号３１０は、レゾルバセンサ２００のＳ１及びＳ３端子を横切って結合される。レゾルバセンサ２００は、式ｓｉｎ（２π×Ｐ×Ｎ／６０×ｔ）に従った第１の正弦包絡線３１２を有する第１の（例えば、コサイン）出力信号３１０を生成する。ここでＰは、レゾルバセンサ２００の極の数を示し、Ｎはｒｐｍ（毎分回転数）を示し、ｔは時間である。
第２の（例えば、サイン）出力信号３２０は、（回転子）コイル２３０から第１の（固定子）コイル２４０へのエキサイタ基準信号３３０の誘導結合に応答して、レゾルバセンサよって生成されるダブルエンド信号である。生成された第２の出力信号３２０は、レゾルバセンサ２００のＳ２及びＳ４端子を横切って結合される。レゾルバセンサ２００は、式ｓｉｎ（２π×Ｐ×Ｎ／６０×ｔ）に従った第２の正弦包絡線３２２を有する第２の（例えば、サイン）出力信号３２０を生成する。ここで、Ｐはレゾルバセンサ２００の極の数を示し、Ｎはｒｐｍ（毎分回転数）を示し、ｔは時間である。例えば、モータ回転の角度（θ）は、瞬間値によって除算された第１の正弦包絡線３２２を第２の正弦包絡線３１２によって除算した結果の逆正接関数を評価することによって判定され得る。
図４は、デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバのアーキテクチャのハイレベル図である。デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバ４００は、アナログフロントエンド４１０（これは、差動入力バッファ４２０及び４２２、乗算器４３０及び４３２、及び差動比較器４４０を含む）、デジタルブロック（これは、復調器４５０、「タイプＩＩ」制御ループ４６０（例えば、原点に１つ、「ゼロ」に１つの、２つの「極」を有し、ここで、ゼロは２つの極の間に位置する。このような補償ネットワークは、９０度の位相ブーストも提供しつつ、周波数に関するゲインのプロファイルをシェーピングするのを助ける））、及びメモリサイン／コサインルックアップテーブル４７０、及びデジタルツーアナログコンバータ（ＤＡＣ）４８０及び４８２を含む。
アナログフロントエンド４１０は、（例えば、差動入力バッファ４２０及び４２２介して）サイン及びコサイン差動入力信号を、それぞれ下記式（１）及び（２）によって得られる、それぞれの「シングルエンド」信号に変換するように配される。
Ｓｉｎｅ（Ｓ２−Ｓ４）＝ｓｉｎ（θ）×ｓｉｎ（ω×ｔ） （１）
Ｃｏｓｉｎｅ（Ｓ１−Ｓ３）＝ｃｏｓ（θ）×ｓｉｎ（ω×ｔ） （２）
ここで、θはモータシャフト角度であり、ωはＲ１−Ｒ２において印加される励磁周波数である。
式（１）及び式（２）の振幅変調されたレゾルバ出力信号は、デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバ４００に入力として供給される。デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバ４００ループの１つの目的は、モータシャフトの角度（θ）及び速度を計算することである。図３によって示されるように、位置情報は入力サイン及びコサイン信号の包絡線を介して搬送される。搬送された角度を計算するために、サインθはフィードバック信号（ＤＡＣ４８０からのコサインΦ）で乗じられ、ここで、ファイ（Φ）は、メモリにストアされたルックアップテーブルから得られる推定角度である。同様に、コサインθは、フィードバック信号（ＤＡＣ４８２からのサインΦ）で乗じられる。従って、乗算器４３０及び３２０は、三角関数（ｓｉｎＡ×ＣｏｓＢ−ＳｉｎＢ Ｃｏｓ Ａ）を生成するために用いられ、それは、下記の三角恒等式により、Ｓｉｎ（Ａ−Ｂ）と同等である。
a−b＝K×sin(θ)×sin(ω×t)×cos(Φ)−K×cos(θ)×sin(ω×t)×sin(Φ) (3)
＝K×sin(ω×t)×(sin(θ)×cos(ω)−cos(θ)×sin(Φ)) (4)
＝Ｋ×ｓｉｎ（ω×ｔ）×ｓｉｎ（θ−Φ） （５）
ここで、Φは、モータシャフト２２０の角度の近似であり、Ｋは定数である。
差動比較器４４０の出力は、デジタルであり、搬送波ｓｉｎ（ω×ｔ）を除去するために復調器４５０によって復調される。搬送波ｓｉｎ（ω×ｔ）情報を決定するために、復調器４５０は、エキサイタ基準信号に応答してエラー信号ＶΦＥＲＲを生成する。エラー信号ＶΦＥＲＲは、エラー信号ＶΦＥＲＲを、角度及び速度を示すための出力信号に変換するために、タイプＩＩ（デジタルトラッキング）制御ループ４６０に印加される。
ＶΦＥＲＲ＝Ｋ×ｓｉｎ（ω×ｔ）×（θ−Φ） （６）
デジタルフィードバックループトラッキングレゾルバアーキテクチャに用いられる制御ループ構成の負のフィードバックは、ＶΦΕＲＲ信号を実質的にゼロに近い値にまで継続的に低減させることに役立つ。相対的に小さい（θ−Φ）の値の場合、ＶΦΕＲＲの値はゼロに近い。ｓｉｎ（Ａ−Ｂ）
Figure 0006959602
０のとき、Ａ
Figure 0006959602
Ｂである。従って、デジタルフィードバックループは、推定角度（Φ）がシャフト２２０の角度（θ）に等しくなるように、エラーをゼロに近く保つことによって、継続的に自己補正する。従って、デジタル制御ループがトラッキングしているとき、下記式となる。
θ＝Φ （７）
上記式から、推定された近似角度が回転子シャフト角度に実質的に等しいことが判定され（例えば、推論され）得る。
図５は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の波形図５００である。波形図５００は、理想的なレゾルバセンサから受信した理想的な第１の（コサイン）出力信号５１０、理想的なレゾルバセンサから受信した理想的な第２の（サイン）出力信号５２０、理想的なレゾルバセンサに印加される理想的なエキサイタ基準信号５３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ（二乗平均平方根）出力５４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４２、及びフォールト信号５５０（例えば、第１及び第２のＲＭＳ出力電圧が逸脱するときを示すためのもの）を含む。例えば、フォールト信号５５０は、説明したレゾルバ１３８によって生成され、また、図１６に関連してこれ以降に説明される。
理想的な第１の（コサイン）出力信号５１０の電圧ピーク・ツー・ピーク（Ｖｐｋ−ｐｋ）５０２、及び理想的な第２の（サイン）出力信号５２０のＶｐｋ−ｐｋ５０４は、理想的であり、そのような各信号のそれぞれのピーク・ツー・ピーク電圧が異なる時間（例えば、位相オフセット及びモータ回転速度）に生じるとしても、同一である。例えば、第１の（コサイン）出力信号５１０のそれぞれのピーク・ツー・ピーク電圧が、位相角度が０°、１８０°、３６０°等に近いときに生じ、第２の（サイン）出力信号５２０のピーク・ツー・ピーク電圧が、位相角度が９０°、２７０°等に近いときに生じる。ピーク・ツー・ピーク電圧は、通常、モータシャフトの瞬間方位及び速度に従って生じるので、ピーク・ツー・ピーク電圧は、通常、選択された位相角度の（正確にその上ではなく）近くで生じる。
理想的な第１の（コサイン）出力信号５１０及び理想的な第２の（サイン）出力信号５２０は、両方とも理想的であるので、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ（二乗平均平方根）出力５４０及び第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４２もまた理想的である。例えば、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４０及び第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４２は両方とも理想的な電圧ピーク・ツー・ピークのＲＭＳである。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４０及び第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力５４２は同一である（及び従って、重ねて図示されている）ので、（例えば、第１及び第２のＲＭＳ出力電圧が逸脱するときを示すための）フォールト信号は、アサートされない値（ロジックゼロ）に保持される。
図６は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の一層細かい詳細の波形図６００である。波形図６００は、理想的な第１の（コサイン）出力信号６１０、理想的な第２の（サイン）出力信号６２０、理想的なエキサイタ基準信号６３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力６４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力６４２、及びフォールト信号６５０を含む。
一層細かい詳細で（例えば、拡大して）示されるように、理想的な第１の（コサイン）出力信号６１０及び理想的な第２の（サイン）出力信号６２０のそれぞれ個々の（例えば、サイン波）振動が、概して、認識され得る。図示された時間に亘って、理想的な第１の（コサイン）出力信号６１０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１００ｍＳ付近で（例えば、コサイン位相角度が０°に近いとき）最大値に近づく。同様にして（例えば、オフセット９０°に従って、サイン関数とコサイン関数との間、それ自体で、でオフセットする）、第２の（サイン）出力信号６２０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１００ｍＳ付近で（例えば、サイン位相角度が０°に近いとき）最小値（例えば、ゼロ）に近づく。
図７は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の更なる詳細の波形図７００である。波形図７００は、理想的な第１の（コサイン）出力信号７１０、理想的な第２の（サイン）出力信号７２０、理想的なエキサイタ基準信号７３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力７４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力７４２、及びフォールト信号７５０を含む。
更に詳細に図示されるように、理想的な第１の（コサイン）出力信号７１０及び理想的な第２の（サイン）出力信号７２０の各々の個々の（例えば、サイン波）振動が、概して、識別可能である。図示された時間に亘って、理想的な第１の（コサイン）出力信号７１０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１００ｍＳ付近で（例えば、コサイン位相角度が０°に近いとき）最大値に近づく。同様に、第２の（サイン）出力信号７２０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１００ｍＳ付近で最小値（例えば、ゼロ）に近づく（例えば、時間１００ｍＳ付近で概して平坦な外観を有する）。
図８は、例示の実施形態に従った、異なる時間にレゾルバセンサから受信した理想的な第１及び第２の出力信号の細かい詳細の波形図８００である。波形図８００は、理想的な第１の（コサイン）出力信号８１０、理想的な第２の（サイン）出力信号８２０、理想的なエキサイタ基準信号８３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力８４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力８４２、及びフォールト信号８５０を含む。
詳細に図示されるように、理想的な第１の（コサイン）出力信号８１０及び理想的な第２の（サイン）出力信号８２０の各々の個々の（例えば、正弦波）振動が、概して、識別可能である。図示された時間期間に亘って、理想的な第１の（コサイン）出力信号８１０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１２４．８ｍＳ付近で（例えば、位相角度が９０°に近づくとき）最小値（例えば、ゼロ）に近づく。サイン／コサイン関係に従って、第２の（サイン）出力信号８２０のピーク・ツー・ピーク電圧は、時間１２４．８ｍＳ付近で（例えば、位相角度が９０°に近づくとき）最大値に近づく。
図７及び図８の波形によって示されるように、理想的な第１の（コサイン）出力信号及び理想的な第２の（サイン）出力信号の最大ピークは、異なるインターバルで生じる。そのようなインターバルの間隔は、説明されるレゾルバによって監視されるモータの回転速度に依存する。
図９は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図９００である。波形図９００は、（例えば、劣化した）第１の（コサイン）出力信号９１０、第２の（サイン）出力信号９２０、エキサイタ基準信号９３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４２、及びフォールト信号９５０を含む。
図示されるように、第１の（コサイン）出力信号９１０は、例えば、１５５ｍＳの時間付近でレゾルバセンサにノイズが導入される等の結果、非理想的である。ノイズは、モータ自体（これは、多くの一般的な電気車両において、１０〜４０アンペア程度の電流を消費し得る）及び／又は制御回路要素（例えば、モータコイルの起動巻線（motive winding）を選択的に供電するためのもの）に起因し得る。通常、サイン信号及びコサイン信号の両方に等しくノイズが導入される限り、レゾルバシステム１３８のコモンモード排除（例えば、これは差動信号に固有である）が、レゾルバシステムに対するノイズの影響を低減する。ノイズがサイン信号又はコサイン信号に不均衡に影響を与えるとき、従来のレゾルバシステムは、（例えば、特定の応用例の不均衡性及び許容差の程度に応じて）実質的に不正確な角度判定を行い得る。
また、第１の（コサイン）出力信号９１０は、例えば、レゾルバセンサから受信した出力信号を生成するレゾルバセンサにおける欠陥等の結果、非理想的であり得る。レゾルバセンサは通常、複数の極及び／又は巻線を含む。個々の巻きの絶縁に近接する部分が損なわれるとき、近接する損なわれた絶縁を有する個々の巻きが、（例えば、直接的又は間接的に）短絡し得る。短絡した巻きが巻線内に生じると、短絡した巻きは、その巻線に、レゾルバセンサの出力信号の振幅にディップを起こさせる。振幅におけるディップ９０２は（例えば、Ｖｐｋ−ｐｋ９０４に対して）、従来のレゾルバシステムの角度精度を低減し、レゾルバフィードバックループの安定性（例えば、「ロック」）が損なわれる恐れがある（特定の応用例の許容差等に依存する）。
例えば、レゾルバセンサにおけるノイズ、又は障害のある巻線、又は他の機械的不完全性の影響の不均衡性は、信号の１つのみで振幅を低下させる結果となり、不均衡を引き起こし、これは、潜在的に、誤ったシャフト角度読み取り及び／又は不安定なフィードバック制御ループとなり得る。説明したレゾルバ１３８において、不均衡は、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４２との比較及び閾値化の関数として検出される（例えば、これ以降に説明される比較器１６６２及び１６６４を参照）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力９４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を超えるとき（例えば、これ以降に説明するプログラマブル分圧器１６５４及び１６５８を参照）、レゾルバは、時間１５５ｍＳ付近で、フォールト信号９５０をアサートする。
図１０は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の一層細かい詳細の波形図１０００である。波形図１０００は、（例えば、劣化した）第１の（コサイン）出力信号１０１０、第２の（サイン）出力信号１０２０、エキサイタ基準信号１０３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２、及びフォールト信号１０５０を含む。
例えば、時間１５５ｍＳ付近で、ノイズ及び／又は巻線障害が、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１０１０の瞬間的ピーク・ツー・ピーク電圧のドロップ１００２を引き起こす。説明されるレゾルバ１３８は、より長いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍長い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１０１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号を統合することに応答して、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０を生成する。同様に、説明されるレゾルバ１３８は、より短いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍短い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１０１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号１０２０を統合することに応答して、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２を生成する。
従って、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２の値は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１０１０のピーク・ツー・ピーク電圧のドロップ１００２に応答して、（ＲＭＳ出力１０４０よりさらに速く）下降する。第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０の低下した値は、時間１５５付近で識別可能であり、そこでは、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２の（例えば、電力）値が、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０の対応する値から逸れる（例えば、それより小さくなる）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を超えるとき、レゾルバ１３８は、時間１５５ｍＳ付近でフォールト信号１０５０をアサートする（例えば、１００４）。
時間１５５ｍＳの後、モータシャフトの回転（及び／又は、例えばノイズの中断）は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１０１０の瞬間的ピーク・ツー・ピーク電圧を、通常の（例えば、エラーのない）値まで（例えば、徐々に）上昇させる。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１０４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を下まわって下降するとき、レゾルバ１３８は、時間１６１ｍＳ付近でフォールト信号１０５０をデアサートする。
図１１は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した複数の不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１１００である。波形図１１００は、（劣化した）第１の（コサイン）出力信号１１１０、第２の（サイン）出力信号１１２０、エキサイタ基準信号１１３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４２、及びフォールト信号１１５０を含む。
例えば、時間１９２ｍＳ付近で、ノイズ及び／又は巻線障害が、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１１１０の瞬間的ピーク・ツー・ピーク電圧においてドロップ１１０２を引き起こす。説明されるレゾルバ１３８は、より長いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍長い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１１１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号を統合することに応答して、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４０を生成する。同様に、説明されるレゾルバ１３８は、より短いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍短い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１１１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号１１２０を統合することに応答して、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４２を生成する。
従って、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４２の値は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１１１０のピーク・ツー・ピーク電圧におけるドロップ１１０２に応答して、（ＲＭＳ出力１１４０より迅速に）下降する。第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４０の低下した値は、時間１９２ｍＳ付近で識別可能であり、そこで、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４２の（例えば、電力）値は、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４０の対応する値から逸れる（例えば、それより小さくなる）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１１４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を下回って下降するとき、レゾルバ１３８は、時間１９７ｍＳ付近で．フォールト信号１１５０をデアサートする。
付加的な不均衡が、説明したレゾルバ１３８によって、検出され、（例えば、時間１５５ｍＳに開始する不均衡と）同様に扱われる。例えば、障害不均衡が、時間１９２ｍＳ、２０４ｍＳ、及び２１１ｍＳ付近で検出され、そこでは、そのような各時間に対して、フォールト信号１１５０がそれぞれアサートされ（例えば、１１０４）、時間１９７ｍＳ、２０９ｍＳ、及び２１４ｍＳ付近（各不均衡が、閾値許容差範囲内のレベルまで低減されるところ）でフォールト信号１１５０がそれぞれデアサートされる。
図１２は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の細かい詳細の波形図１２００である。波形図１２００は、（非理想的な）第１の（コサイン）出力信号１２１０、第２の（サイン）出力信号１２２０、エキサイタ基準信号１２３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４２、及びフォールト信号１２５０を含む。
時間１９２ｍＳ付近で、回転依存の障害（例えば、シャフト角度に機能的に依存する巻線又はノイズ誘導障害）が、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１２１０の瞬間的ピーク・ツー・ピーク電圧においてドロップを引き起こす。説明したレゾルバ１３８は、より長いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍長い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１２１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号を統合することに応答して、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４０を生成する。同様に、説明したレゾルバ１３８は、より短いウィンドウ（例えば、より短いウィンドウより２０倍短い）に亘って、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１２１０及び第２の（例えば、サイン）電圧出力信号１２２０を統合することに応答して、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４２を生成する。
従って、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４０の値は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１２１０のピーク・ツー・ピーク電圧におけるドロップ１２０２に応答して下降する。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を超えるとき、レゾルバ１３８は、時間１９２ｍＳ付近でフォールト信号１２５０をアサートする（例えば、１２０４）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１２４０と、より短いウィンドウ（例えば、サイン）電圧ＲＭＳ出力１２４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を下回って下降するとき、レゾルバ１３８は、時間１９７ｍＳ付近でフォールト信号１２５０をデアサートする。
図１３は、例示の実施形態に従った、静電モータのレゾルバセンサから受信した不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１３００である。波形図１３００は、（例えば、劣化した）第１の（コサイン）出力信号１３１０、第２の（サイン）出力信号１３２０、エキサイタ基準信号１３３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４２、及びフォールト信号１３５０を含む。
時間３２９ｍＳ付近で、非回転依存の障害（シャフト角度が静止しているときに生じる巻線誘導障害又はノイズ誘導障害等）が、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１３１０の電圧の上昇を引き起こす。従って、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４０の値は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１３１０の電圧の上昇に応答して、上昇する。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を超えるとき、レゾルバ１３８は、時間３３０ｍＳ付近でフォールト信号１３５０をアサートする（例えば、１３０２）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１３４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を下回って下降するとき、レゾルバ１３８は、時間３３５ｍＳ付近でフォールト信号１３５０をデアサートする。
図１４は、例示の実施形態に従った、静電モータのレゾルバセンサから受信した連続する不均衡な第１及び第２の出力信号の波形図１４００である。波形図１４００は、（劣化した）第１の（コサイン）出力信号１４１０、第２の（サイン）出力信号１４２０、エキサイタ基準信号１４３０、第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４０、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４２、及びフォールト信号１４０を含む。
時間３９６ｍＳの付近で、非回転依存の障害（シャフト角度が静止しているときに生じる巻線誘導障害又はノイズ誘導障害等）が、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１４１０の電圧において上昇を引き起こす。従って、第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４０の値は、第１の（例えば、コサイン）電圧出力信号１４１０の電圧の上昇に応答して上昇する。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を超えるとき、レゾルバ１４は、時間３９６ｍＳ付近でフォールト信号１４５０をアサートする（例えば、１４０２）。第１の（例えば、より長いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４０と第２の（例えば、より短いウィンドウ）電圧ＲＭＳ出力１４４２との間の差（例えば、その大きさ）が、プログラム可能に選択された閾値を下回って下降するとき、レゾルバ１４８は、時間４０１ｍＳ付近でフォールト信号１４５０をデアサートする。
図１５は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサ出力信号電力平均化回路１５００の概略図である。レゾルバセンサ出力信号電力平均化回路１５００は、「二乗」（例えば、数学指数二乗関数を実施する際に等）セル１５１０、１５２０、及び１５３０、電流加算器１５４０、及び積分器（例えば、キャパシタ）Ｃ１５を含む。概して、レゾルバ信号出力信号電力平均化回路１５００は、レゾルバセンサ出力信号電力の平均値を示すための平均電力信号を生成するように配され、平均は、Ｃ１５の値に応答して決定される時間ウィンドウに応答して決定される。レゾルバセンサ出力信号は、第１の（例えば、コサイン）出力信号Ｖｉｎ１及び第２の（例えば、サイン）出力信号Ｖｉｎ２等の信号である。
二乗セル１５１０は、第１の二乗された平均（電力）を表すために第１の電流が生成されるように、コモンモード信号ＶＣＯＭに関して、第１の（例えば、コサイン）出力信号Ｖｉｎ１の平均を二乗するように配される。二乗セル１５２０は、第２の二乗された平均（電力）を表すために第２の電流が生成されるように、コモンモード信号ＶＣＯＭに関して、第２の（例えば、サイン）出力信号Ｖｉｎ２の平均を二乗するように配される。二乗セル１５３０は、第３の二乗された平均（電力）を表すために第３の電流が生成されるように、平均電力信号ＶＣ及びコモンモード信号ＶＣＯＭの平均を二乗するように配される。
生成された（例えば、第１、第２、及び第３）の電流の各々は、合算電流１５４６を生成するために、電流加算器１５４０によって合算され（例えば、加算又は減算され）、合算電流１５４６は、平均化キャパシタＣ（例えば、積分器Ｃ１５）によってつくられた電圧に従って、平均電力信号ＶＣを生成する。従って、平均電力信号ＶＣは、フィードバックループを確立し（例えば、フィードバックループの一部であり）、そこで、二乗セル１５１０及び１５２０によって加算された電流が、二乗セル１５３０によって減算された電流によって、（例えば、安定な固定された定常状態動作条件において）オフセットされる。平均化キャパシタＣの充電又は放電プロセスは、下記式によって説明され得る。
Figure 0006959602
ここで、ｋは定数であり、ｔは、ｔ０（開始時間）とＴ（ｔ０後の経過時間）との間の特定の時間である。
フィードバックループが、平均電力信号ＶＣが実質的に一定（例えば、直流）である定常状態動作条件を達成した後、式（９）の積分項はゼロに等しく設定される。例えば、定常状態動作条件の間、ＶＣが充電又は放電を停止し（定常状態条件）、第１の２つの二乗セル電流の合算が、等しく、第３のセル電流に対して反対であるので、式（９）の積分項はゼロに等しく設定される。
Figure 0006959602
従って、
Figure 0006959602
ここで、式（１２）は、三角恒等式ｃｏｓ２θ＋ｓｉｎ２θ＝１に従って式（１１）から得られ、その結果、第１の（例えば、コサイン）及び第２の（例えば、サイン）出力信号のサイン／コサインの影響が、式（１３）のべき項（power term）ＶＲＭＳから分離される。
従って、平均化キャパシタＣ上にストアされた電荷によってつくられた電圧ＶＣ（ｔ）は、変調信号Ｖｉｎ１＝Ｖ１ｃｏｓ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）及びＶｉｎ２＝Ｖ２ｓｉｎ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）の総電力のＲＭＳ測定である。上述したように、ｓｉｎ（ωｔ）の影響は、二乗の合計の計算（squared-sum calculation）によって分離される（その結果、上述したように、励磁信号の振動への参照とは関係なく、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２信号においてエラーが検出され得る）。また、式（１３）のべき項ＶＲＭＳは、式（９）の係数ｋ／Ｃとは独立している。しかしながら、係数ｋ／Ｃは、べき項ＶＲＭＳが決定される時間ウィンドウ（例えば、セトリング時間）を決定する。従って、（図１６を参照してこれ以降に説明するような）より短い及びより長い時間ウィンドウを用いて平均電力計算を生成するために、各々異なる値の積分器Ｃ１５を含む、２つの個別の（例えば、任意選択で共有される幾つかの構成要素を備える）レゾルバセンサ出力信号電力平均化回路１５００を説明する。
式（８）〜式（１３）において、ＲＭＳ測定は、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖを仮定することによって得られる。Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２信号の一方又は両方が、オフセットドリフト、歪み、巻線障害、「グリッチ」、及び結合されたノイズのいずれかによって劣化したとき、ＶＲＭＳは影響を受け（例えば、変化させられ）、ＶＲＭＳにおける、選択された閾値を超えるような変化が、図１６を参照してこれ以降に説明するレゾルバ出力信号電力不均衡検出器によって検出され得る。
代替的な実施形態において、二乗セル１５３０は、省かれ得、及び任意選択のスイッチＳ１５で置換され得る。スイッチＳ１５は、（例えば、レゾルバセンサ出力信号電力平均化回路１５００のプログラム可能な構成要素を制御するプロセッサによってアサートされる信号「放電」に応答して）、積分器Ｃ１５を既知の電圧に（例えば、定常状態動作条件の間）選択的に設定するように配される。例えば、Ｖｉｎ１及びＶｉｎ２電流の二乗の合計が、ＲＭＳ電力を決定するために用いられ、積分キャパシタの上で決定される期間に亘って平均されるので、２つの電流の単なる合算は、平均化キャパシタＣ１５を事実上飽和させる傾向がある。平均化キャパシタＣ１５のそのような飽和を避けるために、１５３０等の二乗セルが、合算ノードにおける電流を減算するように配され得、及び／又は、電流が、平均化キャパシタＣ１５を放電させるために、スイッチＳ１５を選択的に用いて減算され得る。従って、平均化キャパシタＣ１５のハイサイドにおいてつくられた電圧は制御され、その結果、つくられた電圧は、通常、これ以降に説明する比較器１６６２及び１６６４の動作電圧範囲内である。
本明細書に説明されるように、第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号の間の電力不均衡を検出するために、平均電力信号が生成される。第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号は、通常、エキサイタ基準信号を誘導結合することに応答して、レゾルバセンサによって生成され、その結果、第１のレゾルバセンサ信号は、第２のレゾルバセンサ信号に関連する第２の物理的方位とは異なる第１の物理的方位に関連する。
第１のレゾルバセンサ出力信号と第２のレゾルバセンサ出力信号との間に電力不均衡（例えば、これは、電気的ノイズ又は巻線欠陥等の、障害により生じる過渡状態によって起こされ得る）が存在するとき、電力不均衡が検出され、フォールト信号が生成される。フォールト信号は、第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号から導出された位置（及び／又は回転速度）情報が劣化していることを警告する等、制御回路要素に「警告する」ために用いられ、その結果、保護的対策（そうでないと取られてしまう制御回路要素によるアクションを阻止することを含む）が取られ得る。
図１６は、例示の実施形態に従ったレゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００の概略図である。レゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００は、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２及び１６０４、プログラマブル分圧器１６５４及び１６５８、比較器１６６２及び１６６４、及びフォールト信号生成器１６７０を含む。
概して、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２及び１６０４は、各々が、第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号に応答して、平均電力信号を生成するように配される。生成された平均電力信号の各々は、異なる時間期間（例えば、ウィンドウ）を用いて平均化され、その結果、第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号の１つに課せられる過渡（ノイズ又は巻線欠陥に起因する過渡の開始等）信号が、生成される平均電力信号に不均一に影響を与える。不均衡な第１及び第２のレゾルバセンサ出力信号は、異なる積分比及び／又はレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２及び１６０４の異なる時間ウィンドウに起因して、生成される平均電力信号に不均一に影響を与える。
第１及び第２の時間ウィンドウの持続時間は、過渡事象によって引き起こされた不均衡が、第１の平均電力信号を第２の平均電力信号と比較することによって検出可能であるような持続時間を有するように選択される。第１の平均電力信号はレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２によって生成され、第２の平均電力信号はレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０４によって生成される。従って、（例えば、異なって影響を受けた）平均電力信号を比較することは、電力不均衡によって引き起こされるエラー状態を（例えば、選択された閾値内で）判定し、エラー状態表示に応答して、フォールト信号が生成される。
比較器１６６２及び１６６４、プログラマブル分圧器１６５４及び１６５８、及び（相対的に極めて小さい）ＯＲゲート（例えば、フォールト信号生成器１６７０）もアナログデバイスである（或いはアナログデバイスを用いて実装されている）と考えられる場合、レゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００は、アナログドメインにおいて、事実上完全に動作する。例えば、アナログドメインにおいて実質的に動作することは、従来のデジタルソリューション及びデジタル信号処理に関連するコストを除去する。説明したレゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００は、比較的コンパクトにレイアウトされ得る。例えば、二乗セル１７００（これは、１６１０、１６２０、１６３０、１６１２、１６２２、及び１６３２等の二乗セルの部分を表す）を、図１７（例えば、図１６を鑑みて）を参照してこれ以降に説明する。二乗セル１７００はアナログ構成要素を含み、こういったアナログ構成要素は、コンパクトにレイアウトされ得、また、そのような複製された二乗セルが各々ＰＶＴ（プロセス、電圧、及び温度）変化に関して実質的に同様に機能するように、細密に複製され得る。
レゾルバ出力信号（より長期の）電力平均化回路１６０２は、二乗セル１６１０、１６２０、及び１６３０、電流加算器１６４０、及び積分器（例えば、キャパシタ）Ｃ１６ａを含む。第１の二乗セル１６１０は、（例えば、レゾルバセンサ第１出力信号の電力を示すための）レゾルバセンサ第１出力電力信号を生成するための回路である。第２の二乗セル１６２０は、（例えば、レゾルバセンサ第２出力信号の電力を示すための）レゾルバセンサ第２出力電力信号を生成するための回路である。第３の二乗セル１６３０は、レゾルバセンサ出力信号電力の第１の（例えば、より長期の）平均値を生成し、レゾルバセンサ第１出力電力信号を電流加算器１６４０に結合するための、第３の二乗回路のための任意選択的回路である。電流加算器１６４０は、レゾルバセンサの第１及び第２出力電力信号（及び存在する場合は、二乗されたレゾルバセンサ第１出力電力信号）を合算し、合算したものを、積分器Ｃ１６ａに結合するための回路である。概して、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２は、レゾルバ出力信号電力の平均値を示すための第１の平均電力信号を生成するように配され、平均は、積分器Ｃ１６ａの値に応答して決定される第１の時間ウィンドウに応答して決定される。
レゾルバ出力信号（より短期の）電力平均化回路１６０４は、二乗セル１６１２、１６２２、及び１６３２、電流加算器１６４２、及び積分器（例えば、キャパシタ）Ｃ１６ｂを含む。第１の二乗セル１６１２は、レゾルバセンサ第１出力電力信号（例えば、レゾルバセンサ第１出力信号の電力を示すためのもの）を生成するための回路である。第２の二乗セル１６２２は、レゾルバセンサ第２出力電力信号（例えば、レゾルバセンサ第２出力信号の電力を示すためのもの）を生成するための回路である。第３の二乗セル１６３２は、レゾルバセンサ出力信号電力の第２の（例えば、ほぼ瞬間的期間の）平均値を生成し、レゾルバ出力信号電力の第２の平均値を電流加算器１６４２に結合するための第３の二乗回路の任意選択的回路である。電流加算器１６４２は、レゾルバセンサの第１及び第２出力電力信号を合算し、合算したものを積分器Ｃ１６ｂに結合するための回路である。概して、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０４は、レゾルバ出力信号電力の第２の平均値を示すための第２の平均電力信号を生成するように配され、第２の平均値は、第２の積分器の値に応答して決定される第２の時間ウィンドウに応答して決定される。第２の時間ウィンドウは、（例えば、それぞれの積分器Ｃ１６の積分比によって決定される時間期間を有する）時間ウィンドウが、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２とレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０４との間で異なるように、第１の時間ウィンドウより短くなるように選択される。
二乗セル１６１０は、二乗セル１６１２と同じ入力信号に結合され、二乗セル１６２０は、二乗セル１６２２と同じ入力信号に結合される。共有二乗セルの実施形態において、同じ入力を有する二乗セルは共有され得る（及び、例えば、出力に電流ミラーが適用され得、その結果、出力電流は１６４０及び１６４２等の別個の加算器によって合算され得る）。二乗セル１６３０及び１６３２は、（これ以降に説明するような）共通入力を共有せず、通常、（実装されるとき）別個の二乗セルとしてレイアウトされる。
従って、レゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００は、４つの二乗セルのみを備えてレイアウトされ得る。例えば、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２の第１の二乗セルとレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０４の第１の二乗セルが、共通入力の第１のセット（例えば、第１のレゾルバセンサ出力信号及びフィードバック信号）に応答して別個の出力信号を生成するために、基準電流ミラーを共有する。同様に、レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２の第２の二乗セルとレゾルバ出力信号電力平均化回路１６０４の第２の二乗セルが、共通入力の第２のセットに応答して別個の出力信号を生成するために、基準電流ミラーを共有する。
レゾルバ出力信号電力平均化回路１６０２及び１６０４の動作は、概して、これ以降に説明するレゾルバ出力信号電力平均化回路１５００の動作に類似する。しかしながら、（信号電力平均化回路１６０２の）平均化キャパシタＣ１６ａは、（信号電力平均化回路１６０４の）平均化キャパシタＣ１６ｂとは異なる値である。キャパシタＣ１６ａとキャパシタＣ１６ｂとの間のサイズの差は、ノードＶＣ１及びＶＣ２に対して異なる比で電圧を展開させ、その結果、（図１５に関して上述したように）二乗セル１６３０及び１６３２によって異なる電流がつくられる。従って、二乗セル１６３０によって電流加算器１６４０に供給される電流の量は、二乗セル１６３２によって電流加算器１６４２に供給される電流の量とは異なる。
例えば、Ｃ１６ａのキャパシタンスが、Ｃ１６ｂのキャパシタンスより（例えば、一層）大きい（例えば、２０倍大きい）場合、ノードＶＣ１の平均化時間（例えば、ＲＭＳ測定ウィンドウ）は、ノードＶＣ２の平均化時間より、比例して大きい。従って、ノードＶＣ２の電圧は、より短期の（例えば、比較的瞬間的な）ＲＭＳ測定ウィンドウに亘って測定された入力信号電力に関連し、より長期のＲＭＳ測定ウィンドウに亘って測定された入力信号電力に関連する。通常、相対的に短い時間期間内（例えば、約２又はそれ以上の振動より小さい期間内、及び／又は、より長期のＲＭＳ測定ウィンドウの約１／２より小さい期間内）に位相不均衡が検出され得るように、充分短くなるように、より短期のＲＭＳ測定ウィンドウが選択される。より短期のＲＭＳ測定ウィンドウは、より短いウィンドウが、ＥＭＩ、ノイズ、巻線障害、及び類似の原因（例えば、集合的に「ノイズ」）によって引き起こされる、測定された電力における妨害を除外するように、選択されるＥＭＩ／ノイズ期間よりも（例えば、僅かに）短くなるように選択される。従って、より短期のＲＭＳ測定ウィンドウの長さは、選択されるノイズ期間に応答して決定される。選択されたノイズ期間は、１つ又は複数のシステムにおいてノイズを演繹的に測定及び／又は観察することによって、及び、ノイズを引き起こす多くの（及び大部分又は全ての）事象が、より短いウィンドウでは検出されない（が、より長期のＲＭＳ測定ウィンドウを用いると、検出可能である）ような値を選択することによって、選択され得る。
入力信号の１つが突然壊れると、ほぼ瞬間的電力ＲＭＳ値ＶＣ２は、より長期の平均対応値ＶＣ１が応答するより速く応答し、そのため、差が、選択された（例えば、プログラム可能な）電圧閾値を超えるとき、障害がトリガされる。選択された電圧閾値は、第１及び第２のプログラマブル分圧器（１６５４及び１６５８）における選択されたスイッチを閉にする（例えば、レゾルバセンサ出力信号電力不均衡検出器１６００のプログラム可能構成要素を制御するプロセッサのソフトウェア制御下で起動される）ことに従って、（例えば、バンドギャップ回路）電流源によって供給及びシンクされる電流の量に従って、及び抵抗器ネットワークセオリーに従って、均一化するように選択される（例えば、プログラムされる）。
例えば、プログラマブル分圧器１６５４及び１６５８の個々の抵抗器の各々は、異なる（及び、例えば、予期される）モータ応用例に対する異なる感度レベル（例えば、配備の後）を提供するために、（例えば、設計時に）プログラム可能レベルを提供するように選択される。プログラム可能レベルは、Ｉｂ×Ｒ×Ｎに従って選択され得、Ｉｂはバンドギャップ基準に応答して生成される電流であり、Ｒは、選択されたスイッチング構成Ｎに従って、及び選択されたスイッチング構成により選択される抵抗器の値に従って選択される抵抗である。値Ｎは、１６進値であり得、各ビットは、個々の抵抗器を選択された抵抗器ネットワーク構成に選択的に結合するためのスイッチの状態を選択する。
フォールト信号生成器１６７０は、比較器１６６２及び１６６４（総称して「比較器回路」）の閾値化及び比較に応答して、フォールト信号出力をトグル（例えば、アサート及びデアサート）するように配される。比較器回路は、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とを比較し、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とが閾値電圧分異なるとき（フォールト信号生成器１６７０を介して）フォールト信号を生成するように配される。
例えば、比較器１６６２は、瞬間的（例えば、より短期の）平均電力が、より長期の電力平均電力より、プログラムされた電圧閾値分大きいとき、高をトグルする（例えば、ロジック１に設定される）。また、例えば、比較器１６６４は、瞬間的（例えば、より短期の）平均電力が、より長期の電力平均電力より、プログラムされた電圧閾値分小さいとき、高をトグルする（例えば、ロジック１に設定される）。フォールト信号生成器１６７０は、比較器１６６２及び１６６４のいずれかが高にトグルされるときフォールト信号出力をアサートするように、及び比較器１６６２及び１６６４の両方が高にトグルされるときフォールト信号出力をデアサートするように配される。
別の実施形態において、電圧閾値は、閾値（例えば、閾値の一部）が固定され、比較器に「デザインイン」されるように、比較器内の（例えば、ヒステリシス）オフセットとして具現化され得る。従って、プログラマブル分圧器１６５４及び１６５８は、省かれ得るか、又は、電圧閾値に対してデザインインされたオフセットを有する比較器回路に結合され得る。
図１７は二乗セルの概略図である。二乗セル１７００は、米国特許番号７，７９１，４００に説明されるような二乗セルである。二乗セル１７００は、分圧器１７１０及びアンプ１７２０、「ヘッド」電流ミラー１７３０、及び「テール」電流ミラー１７４０を含む。
動作において、分圧器１７１０は、入力電圧（例えば、Ｖｉｎ１）を、アンプ１７２０の入力トランジスタＭＮ１をバイアスするために適切な電圧にスケーリングするように配される。アンプ１７２０は、スケーリングされた入力電圧の二乗に従った大きさを有する電流を出力するように配される。例えば、トランジスタＭＮ１は、二乗計算を実施し、ＭＮ１からノードＮ１へのいかなる電流注入もノードＮ１の電圧を上昇させ、そのため、Ｎ１における電圧上昇がノードＮ２においてトランジスタＭＮ０によって増幅され、それが、（テール電流ミラー１７４０の）トランジスタＭＮ２のゲート電圧を上昇させ、そのため、トランジスタＭＮ２が、ノードＮ１に注入された電流をシンクさせるように配される。「テール」電流ミラー１７４０は、付加的なミラー化された出力トランジスタと共に配置され得、そのため、「二乗された」電流の複数の複製出力が提供される（例えば、ここで、各ミラー化された出力は、図１６を参照して上述した平均化キャパシタＣ１６ａ及びＣ１６ｂの１つの充電及び放電を別個に制御するためである）。
種々の実施形態において、レゾルバセンサ１４０から受信した２より多くの変調信号が、本明細書の説明に従って、不均衡検出のため監視され得る。例えば、９０度以外の位相角度オフセットを有する（例えば、レゾルバセンサ１４０から受信した）変調信号を分離するために種々の幾何学的（及び三角関数的）原理が用いられる。従って、Ｎ＝２、３、４．．．であって、位相ラグが信号間で等しく（例えば、１２０°）及び／又は均一（例えば、６０°）に分配される、任意のＮ個の多位相の例について、θの影響（例えば、正弦波エキサイタ基準刺激）は、二乗された合算演算に従って相殺され得る。
３相レゾルバの実施形態において、各々が隣接コイルから１２０度の位相オフセットを有する３つの電気位相に従って動作するように３相レゾルバが配置される。３相レゾルバ二次コイルは、エキサイタ基準信号に応答して電磁場を生成する。シャフトの長手軸に関して、隣接コイルから（例えば、１２０度）離れて、３つの固定子コイルが配される。レゾルバ出力信号の各々は、ｖ１＝Ｖ１×ｓｉｎ（θ）、ｖ２＝Ｖ２×ｓｉｎ（θ＋１２０°）、及びｖ３＝Ｖ３×ｓｉｎ（０＋２４０°）に従って関連する。
従って、
Figure 0006959602
である。
式（１４）に示されるように、第１、第２、及び第３のレゾルバ出力信号のサイン効果は、べき項から分離される。式（１４）によって示されるエネルギーは、式（１３）のべき項ＶＲＭＳより５０パーセント大きい。３相レゾルバの実施形態において、付加的な二乗セルがインスタンス化される（図面には示されない）。従って、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の各々に対して３つの二乗セルが提供され、上述したように、２つのＶｃ１及びＶｃ２二乗セルが提供される。しかしながら、付加的な電力は、（通常）、より長期の第１の電力平均化回路及びより短期の第２の電力平均化回路の両方に印加され、そのため、Ｖｃ（ｔ）項が異なる比で（例えば、異なる時間ウィンドウを用いて）積分される。比較に基づいてフォールト信号が生成されるので、均衡している状態では、付加的な電力が両方の電力平均化回路に等しく印加されるので、障害が検出されない。
第１、第２、及び第３のレゾルバ出力信号が（上述した１２０度ではなく）６０度離れている実施形態において、組合わされた電力出力も、三角恒等式に起因して部分的に式（１４）に従う。従って、エキサイタ信号サイン関数は、任意の適切な三角関数を用いて電力出力信号から分離され得る（分離された電力出力信号は、角度レゾルバの出力信号における不均衡を判定するために、アナログドメインにおいて用いられ得る）。
３相レゾルバの実施形態において、固定子コイルの各々が、（例えば、差動）レゾルバ出力信号を出力する。３つのレゾルバ出力信号の各々が、電圧の二乗を表す電流が生成されるように、第１の（より長期の）電力平均化回路に結合される。同様に、３つのレゾルバ出力信号の各々が、電圧の二乗を表す電流が生成されるように、第２の（より短期の）電力平均化回路に結合される（上述のように、電流ミラーが用いられ得、入力の同じセットから異なる出力が生成される）。比較器回路が、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とを比較するように配置され、第１の平均電力信号と第２の平均電力信号とが電圧閾値分異なるときフォールト信号を生成する。
特許請求の範囲内で、説明した実施形態における変更が可能であり、他の実施形態が可能である。

Claims (15)

  1. 検出回路であって、
    第１のセンサ入力と第１の平均出力とを有する第１の平均化回路であって、前記第１の平均出力に結合されて第１の静電容量を有する第１のキャパシタを含む、前記第１の平均化回路と、
    前記第１のセンサ入力に結合される第２のセンサ入力と第２の平均出力とを有する第２の平均化回路であって、前記第２の平均出力に接続されて前記第１の静電容量と異なる第２の静電容量を有する第２のキャパシタを含む、前記第２の平均化回路と、
    前記第１の平均出力に結合される第１の入力と、前記第２の平均出力に結合される第２の入力と、障害信号出力とを有する比較器回路であって、
    前記第１の平均出力に結合される入力と、第１の閾値出力と、第２の閾値出力とを有する閾値回路と、
    前記第１の閾値出力に結合される一方の入力と、前記第２の平均出力に結合される他方の入力と、第１の比較器出力とを有する第１の比較器と、
    前記第２の閾値出力に結合される一方の入力と、前記第２の平均出力に結合される他方の入力と、第２の比較器出力とを有する第２の比較器と、
    前記第１の比較器出力に結合される一方の入力と、前記第２の比較器出力に結合される他方の入力と、前記障害信号出力とを有する論理ゲートと、
    を含む、前記比較器回路と、
    を含む、検出回路。
  2. 請求項１に記載の検出回路であって、
    前記閾値回路が、前記第１の平均出力に結合される入力と、前記第１の閾値出力と、前記第２の閾値出力とを有するプログラム可能な電圧分圧器を含む、検出回路。
  3. 請求項１に記載の検出回路であって、
    前記第１の平均化回路が、
    前記第１のセンサ入力の１つに結合される入力と、第１の２乗出力とを有する第１の２乗回路と、
    前記第１のセンサ入力の別の１つに結合される入力と、第２の２乗出力とを有する第２の２乗回路と、
    前記第１の２乗出力と前記第２の２乗出力とに結合される入力と、前記第１のキャパシタに結合される出力とを有する第１の加算回路と、
    を有し、
    前記第２の平均化回路が、
    前記第２のセンサ入力の１つに結合される入力と、第３の２乗出力とを有する第３の２乗回路と、
    前記第２のセンサ入力の別の１つに結合される入力と、第４の２乗出力とを有する第４の２乗回路と、
    前記第３の２乗出力と前記第４の２乗出力とに結合される入力と、前記第２のキャパシタに結合される出力とを有する第２の加算回路と、
    を含む、検出回路。
  4. 請求項３に記載の検出回路であって、
    前記第１の平均化回路が、前記第１のキャパシタに結合される入力と、前記第１の加算回路の入力に結合される出力とを有する第５の２乗回路を更に含む、検出回路。
  5. 請求項４に記載の検出回路であって、
    前記第２の平均化回路が、前記第２のキャパシタに結合される入力と、前記第２の加算回路の入力に結合される出力とを有する第６の２乗回路を更に含む、検出回路。
  6. 請求項１に記載の検出回路であって、
    前記第１の平均化回路と第２の平均化回路と前記比較器回路とがアナログ回路である、検出回路。
  7. 検出回路であって、
    回転可能なシャフトに結合されるように適応され、第１及び第２のセンサ出力信号を提供するセンサと、
    前記第１及び第２のセンサ出力に結合される第１のセンサ入力と、第１の平均出力とを有する第１の平均化回路であって、
    前記第１のセンサ入力に結合されてそれぞれ第１及び第２の２乗出力を有する第１及び第２の２乗回路と、
    前記第１及び第２の２乗出力に結合される入力と、第１の加算出力とを有する第１の加算回路と、
    第１の静電容量を有し、前記第１の加算出力と前記第１の平均出力とに結合される第１のキャパシタと、
    を含む、前記第１の平均化回路と、
    前記第１及び第２のセンサ出力に結合される第２のセンサ入力と、第２の平均出力とを有する第２の平均化回路であって、
    前記第２のセンサ入力に結合されてそれぞれ第３及び第４の２乗出力を有する第３の２乗回路と、
    前記第３及び第４の２乗出力に結合される入力と、第２の加算出力とを有する第２の加算回路と、
    前記第１の静電容量と異なる第２の静電容量を有し、前記第２の加算出力と前記第２の平均出力とに結合される第２のキャパシタと、
    を含む、前記第２の平均化回路と、
    前記第１の加算出力と前記第２の加算出力と閾値入力に結合される入力と、障害出力とを有する比較器回路と、
    を含む、検出回路。
  8. 請求項７に記載の検出回路であって、
    前記比較器回路が、
    前記第１の加算出力に結合される入力と、第１の閾値出力と、第２の閾値出力とを有する閾値回路と、
    前記第１の閾値出力に結合される一方の入力と、前記第２の平均出力に結合される他方の入力と、第１の比較器出力とを有する第１の比較器と、
    前記第２の閾値出力に結合される一方の入力と、前記第２の平均出力に結合される他方の入力と、第２の比較器出力とを有する第２の比較器と、
    前記第１の比較器出力に結合される一方の入力と、前記第２の比較器出力に結合される他方の入力と、前記障害出力に結合される出力とを有する論理ゲートと、
    を含む、検出回路。
  9. 請求項８に記載の検出回路であって、
    前記閾値回路が、
    前記第１の加算出力に結合される第１のセットの抵抗器とスイッチであって、前記第１の閾値出力を有する、前記第１のセットの抵抗器とスイッチと、
    前記第２の加算出力に結合される第２のセットの抵抗器とスイッチであって、前記第２の閾値出力を有する、前記第２のセットの抵抗器とスイッチと、
    を含む、検出回路。
  10. 請求項９に記載の検出回路であって、
    前記第１及び第２のセットのスイッチに結合されるプロセッサを更に含む、検出回路。
  11. 請求項７に記載の検出回路であって、
    前記第１の平均化回路と前記第２の平均化回路と前記比較器回路とがアナログ回路である、検出回路。
  12. プロセスであって、
    第１の静電容量を有する第１のキャパシタを用いて第１の時間ウィンドウに亘って第１及び第２のセンサ入力を平均化することによって第１の回路において第１の平均信号を生成することと、
    前記第１の静電容量と異なる第２の静電容量を有する第２のキャパシタを用いて前記第１の時間ウィンドウより長い第２の時間ウィンドウに亘って前記第１及び第２のセンサ入力を平均化することによって第２の回路において第２の平均信号を生成することと、
    前記第２の平均信号を第１の閾値電圧と比較して前記第２の平均信号を第２の閾値電圧と比較することと、
    前記第２の平均信号が、前記第１の閾値電圧よりも大きく、前記第２の閾値電圧よりも小さいときに、障害信号を生成することと、
    を含む、プロセス。
  13. 請求項１２に記載のプロセスであって、
    抵抗器とスイッチとを用いて前記第１の閾値電圧を設定することと、
    抵抗器とスイッチとを用いて前記第２の閾値電圧を設定することと、
    を更に含む、プロセス。
  14. 請求項１３に記載のプロセスであって、
    プロセッサからの制御に応答して前記スイッチを開閉することを更に含む、プロセス。
  15. 請求項１２に記載のプロセスであって、
    前記第１の平均信号を生成することと、前記第２の平均信号を生成することと、前記比較することと、前記障害信号を生成することとが、アナログ回路のみを用いて行われる、プロセス。
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