JPH0354416A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH0354416A
JPH0354416A JP1189901A JP18990189A JPH0354416A JP H0354416 A JPH0354416 A JP H0354416A JP 1189901 A JP1189901 A JP 1189901A JP 18990189 A JP18990189 A JP 18990189A JP H0354416 A JPH0354416 A JP H0354416A
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JP
Japan
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component
output signal
phase
position detection
sensor
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JP1189901A
Other languages
English (en)
Inventor
Masumi Suzuki
真澄 鈴木
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/243Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、 2相出力のセンサ部、 センサ出力の 瞬時値検出部、センサ出力の直琉成分検出部、センサ出
力から直琉成分を差引いて演算する位置検出部を具備し
、被検出体の位置を検出するようにした位置検出装置に
関するものである。
(従来の技術) 従来の位置検出装置の一例を第7図に示す。被検出体の
回転体lには透磁材で成るギア2が取付けられており、
ギア2に対向して671気センサ3.4及び磁石5が配
設されており、liiU気センサ3及び4の出力v..
及びvyはそれぞれ瞬時値検出部lO内のサンプルボー
ルド回路11及びl2に人力されると共に、位置上位桁
検出回路20内の比較演算器21及び22に人力される
。サンプルホールド回路11及び12の出力はそれぞれ
八/D変換器l3及びl4に入力され、八/D変換され
たデイジタル瞬時値Sx及びSyが位置検出部30内の
減算器3l及び32に人力される。
比較演算器21及び22の出力はそれぞれパルスカウン
タ23に入力され、計数された位置の上位桁データTN
は位置検出部30内の加算器35に人力される。
また、減算器3l及び32にはそれぞれ予め測定され記
憶されている直流成分データva及びV,が入力され、
その減算値V,− Vcosθ及びV2− Vsirl
θは除算器33に人力され、その除算結果V2/Vlか
jan−’回路34に人力されている。
このような構成において、その動作を738図のフロー
チャートを参照して説明する。ギア2.Iri気センサ
3.4及び磁石5で成るセンサ部より回転体1を介して
ギア2が回転することにより、磁気センサ3及び4から
2相交流信号 が発生され、瞬時値検出部1oにおいて2相交yt (
g号V.及びVyのデイジタル瞬時値S8及びSyを検
出ずると共に(ステップSIOJ、位置上位桁検出回路
2oにおいて位置信号の上位桁であるギア2の南数に相
当する上位桁データTNを算出する。ここに、回転体1
と共にギア2が回転すると、ギア2の外周の歯車形状に
より&n気センサ3,4を透過する6n束が回転体lの
位置により異なるため、磁気センサ3.4から被検出体
の位置に応じた(1)式の信号vx及びvyが出力ざれ
るのである。また、磁気センサ3,1の間隔は被検出体
であるギア2の歯ピッチの1/4に等しくすることによ
って、磁気センサ3及び4の出力信号Vヶ及びvyに含
まれる交流成分の位相か90’ となるようにしている
。また、位置上位桁検出回路20では、比較演算器21
.22により磁気センサ3.4の出力信号VX,V,を
パルス化し、各パルス数をカウンタ23により計数する
ことにより、li1!気センサ3.4を通過した被検出
体の歯型の数、即ち位置検出における位置上位桁を検出
する。
方、サンプルホールド回路11.12及び八/D変換器
13.14より構成される瞬時値検出回路10は、磁気
センサ3.4の2相交流信号V.,V,の瞬時値をデイ
ジタル値で検出する。そして、位置検出部30の減算器
3l及び32において、瞬時値検出部lOからのデイジ
タル瞬時値S8及びSyから予め測定し記憶してある直
流成分データ■1及びVbをそれぞれ引くことにより、
2相交流信号v8及びV,の各直流成分v8及びvbを
除いた交流成分信号VcosO及びVsinθを得(ス
テップSll),次に除算器33て交流成分信号Vco
sθ及びVsjnθの比tanθ−Vsinθ/ Vc
osθを求め、jan−’回路34で逆三角関数変換j
an−’を行なうことによりギア2の位置θを のように検出し(ステップS12+ .次段の加算器3
5で位置上位桁検出回路20からの上位桁データ1Nと
合成することによりギア2、つまり回転体1の仔意の位
置を位置信号PSとして検出している(ステップ513
]。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上記従来の位置検出装置では、前記(1)式
における直流成分va及びvbの値は予め測定ざれた記
慎値を用いている。しかし、実1瞭には温度.被検出体
の移動速度.被検出体から位置検出センサまでの距則の
変動,その他種々の原因Cより、直流成分Va及びV,
の値は随時変化している。
このため、従来装置ではこの変化には全く対応できず、
従って前記(2)式からステップ513で検出された位
置PSは、実際の被検出体の位置とは異なってしまうと
いう問題点がある。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本
発明の目的は、前記直琉成゛分v3及びvbの値を位置
検出センサの出力信号から直接算出し、直流或分va及
びV,の実際の変動にも対応できるようにした位置検出
装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、位置検出センサの出力信号に含まれ、被検出
体の位置に応じて所定の位相を有する2相交流成分を用
いて前記被検出体のイ、″L置を検出する位置検出装置
に関するもので、本発明の上記目的は、前記2相交流成
分を含む休号を出力するセンサ部と、このセンサ部の出
力信号の瞬時値を検出する瞬時値検出部と、前記瞬時値
より所定の計算式に基づいて演算を行なうことにより、
直記センサ郎の出力信号に含まれている直琉成分を検出
する直流戒分検出部と、この直流成分検出部からの出力
信号及び前記センサ部の出力信号の差信号より前記被検
出体の位置を検出する位置検出部とを設けることによっ
て達成される。
(作用) 本発明では2相出力のセンサ部、センサ出力の瞬時値検
出部、センサ出力の直琉成分検出部、センサ出力から直
琉成分を差引いて演算する位置検出部を設けた構成とし
ているので、位置検出センサからの出力信号は瞬時値検
出部で瞬時値VX,Vyとして のように検出されるが、この瞬時値v8及びvyは被検
出体の位置に応じた2相交琉戒分Vcosθ.Vsin
θと直流成分Va,Vb とから成っている。そして、
本発明では交流成分Vcosθ及びV s i nθの
相異なる少くとも3ケ所以上の瞬時値を用いて、直流成
分検出部において直流成分Va,Vbを検出するように
している。
すなわち、(3)式で表わされる第3図(八)に示すよ
うな各瞬時値V,,V,を成分とする点P(VX.Vy
)をV..−Vy平而で考えると、点Pの軌跡は同図(
8)に示すように中心C(v..Vh)で半径■の円と
なる。
したがって、第3図(B)に示す円周上の点のうち相異
なる少くとも3ケ所以上の点の成分が分れは、これらの
値を用いて演算を行なうことにより、同図の川の中心C
の成分(va.vb) .つまり位置検出センサの出力
信号の直庵成分V,,,V,を算出できる。そして、こ
の直流成分Va,V,の値と前記位置検出センサの瞬時
値Vx,V,とに基づいて、位置検出部において なる演算を行なうことにより、被検出体の位置θを検出
することができる。
(実施例) 以下、本発明を具体的な実施例を第7図に対応させて第
1図に挙げて説明する。第1図は本実施例の全体構成図
である。
’f.1図に示すように、本発明では瞬時値検出回路1
0からのデイジタル瞬時値S8及びSyを人力して、直
琉成分Va,V,を演算によって検出する直流成分検出
部・10を設けている。第2図は直琉成分検出による位
置検出をマイクロコンピュータで行なう場合の処理を表
わしており、まず第3図(A)に示すような磁気センサ
3及び4の出力信号の瞬時値■8及びV,を読込むが(
ステップ51) ,瞬時値は(3)式で表わされるよう
に第3図CB.)の中心C(V.,.Vb).牛径Vの
円周上の点である。したがって、この円周上の相異なる
3点L+ (X+ .VI) .P2 (X2.y2)
 .P 3 (X3 .y31 が分れば、第4図のよ
うに円の中心C(7)成分(Va,Vb)は、線分P,
P.及びP21”+0)各垂直二等分線の交点として、
次の計算により検出できる。
・・・・・・(6) なお、第3図における円の中心C(Va.Vb)を算出
する方法としては、第4図に示すように相異なる3点P
I,P2.P3より求める方法に限られるものではなく
、例えは第5図に示すように相異なる4点P(X+ .
yl) .P2 (X2 .y2) .Ps (L+ 
.y3)及びP4(Xa,yJ を用いた場合には、円
の中心Cの成分(V..Vt,) は・・・・・・・・
・(7) 第2図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、位置検出センサの出力信号に含まれ、被検出体の位
    置に応じて所定の位相を有する2相交流成分を用いて前
    記被検出体の位置を検出する位置検出装置において、前
    記2相交流成分を含む信号を出力するセンサ部と、この
    センサ部の出力信号の瞬時値を検出する瞬時値検出部と
    、前記瞬時値より所定の計算式に基づいた演算を行なう
    ことにより、前記センサ部の出力信号に含まれている直
    流成分を検出する直流成分検出部と、この直流成分検出
    部からの出力信号及び前記センサ部の出力信号の差信号
    より前記被検出体の位置を検出する位置検出部とを具備
    したことを特徴とする位置検出装置。 2、前記センサ部からの出力信号が前記被検出体の位置
    θに応じた2相正弦波交流成分であって、αを2相間の
    位相差としたとき、V_1=Vcosθ、V_2=Vc
    os(θ−α)なる成分を含んだ信号を出力するように
    なっている請求項1に記載の位置検出装置。 3、前記位置検出部が、前記2相正弦波交流成分V_1
    =Vcosθ及びV_2=Vcos(θ−α)からθ=
    tan^−^1(cosα/sinα−1/sinα・
    V_2/V_1)なる演算を行なうことにより前記被検
    出体の位置θを検出するようにした請求項2に記載の位
    置検出装置。 4、前記直流成分検出部が、直流成分と前記センサ部か
    らの2相出力信号平面上における2相出力信号の軌跡で
    ある円の中心とが一致することにより、前記軌跡の円周
    上の少なくとも相異なる3つ以上の点である前記2相出
    力信号の瞬時値より、前記軌跡の円の中心として前記直
    流成分を演算するようにした請求項1〜3のいずれかに
    記載の位置検出装置。 5、前記直流成分検出部が、前記センサ部の出力信号の
    瞬時値を3個以上のグループに分類し、このグループに
    従って瞬時値の組み合せを定めて前記演算を行なうよう
    にした請求項4に記載の位置検出装置。 6、前記軌跡の円周上の相異なる3点を(x_1、y_
    1)、(x_2、y_2)、(x_3、y_3)とし、
    ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ なる演算を行なうことにより前記直流成分を検出するよ
    うにした請求項4又は5に記載の位置検出装置。 7、前記軌跡の円周上の相異なる4点を(x_1、y_
    1)、(x_2、y_2)、(x_3、y_3)、(x
    _4、y_4)とし、▲数式、化学式、表等があります
    ▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ なる演算を行なうことにより前記直流成分を検出するよ
    うにした請求項4又は5に記載の位置検出装置。
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