JPH0428011Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は可変磁気抵抗方式による位相シフト
型位置検出装置における測定方式の改良に関す
る。

特願昭55−147425号明細書あるいは実願昭56−
22075号明細書においては、基準交流信号を検出
対象位置に応じて位相シフトした出力を生じる可
変磁気抵抗方式による位置検出装置が示されてい
る。このような先行出願に示された位置検出装置
においては、基準信号と出力信号との位相ずれを
測定するためのサンプリング周期は基準信号の１
周期を限度としており、それよりも速くすること
はできなかつた。すなわち、このような位相シフ
ト型位置検出装置においては、第１図ａに示すよ
うな基準交流信号sinωtを検出対象位置に応じた
位相角θだけ位相シフトした出力信号sin（ωt−
θ）が同図ｂに示すように得られ、基準信号
sinωtの０位相時をスタート時点とするデイジタ
ルカウント値もしくはアナログ積分値を出力信号
sin（ωt−θ）の０位相時でサンプリングすること
により位相ずれθを測定するようにしている。従
つて、サンプリング周期は基準信号sinωtの１周
期よりも速くすることはできず、高速応答性に限
界があるという問題点があつた。また、基準交流
信号を常時印加していなければならないため、そ
の分電力が消費され、経済的ではなかつた。

また、上位のシーケンサやコンピユータなどに
よつて、それら上位装置本来の位置決め制御機能
等に加えて、センサ部のための交流信号発生及び
位置データサンプリングまで制御しようとする場
合においては、上位装置の側で、交流信号を発生
する処理を定期的に常に行ない、かつ本来の位置
決め制御等にとつて位置データが現在必要か否か
に関わらず周期的にサンプリング処理をしなけれ
ばならないことになるので、上位装置の処理動作
にとつて負担となり、プログラムステツプ数が増
したり、動作速度を上げることを余儀無くする、
などコストを上げる要因となるおそれがあつた。

この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
可変磁気抵抗方式による位相シフト型位置検出装
置において、位相ずれ測定の際のサンプリング間
隔をできるだけ短くすることにより高速応答性を
高めることができるようにすると共に必要なとき
だけ信号を印加して電力を節約し得るようにする
と共に、装置の負担も軽減し得るようにすること
を目的とする。

この目的のために、この考案の位置検出装置
は、ステータ側に１次コイル及び２次コイルが設
けられ、可動体の位置に応じた磁気抵抗変化が生
ぜしめられ、前記１次コイルに交流信号が印加さ
れたとき前記可動体の位置に応じて前記交流信号
を位相シフトした信号を前記２次コイルから出力
することができる位相シフト型検出ヘツド部と、
入力された位相角データに応じてアナログの三角
関数値を発生し、この三角関数値を前記検出ヘツ
ド部の１次コイルに印加する関数発生手段と、こ
の印加に応じて前記検出ヘツド部から得られる出
力信号のレベルが所定基準レベルに一致するか否
かを検出する比較手段と、測定命令が与えられた
とき、任意の位相角データを瞬時的に発生して前
記関数発生手段に入力し、かつ前記比較手段によ
つて一致が検出されるまで前記位相角データの値
を順次変更するシーケンス手段と、前記比較手段
によつて一致が検出されたときに前記シーケンス
手段から発生された位相角データをラツチし、位
置検出データとして出力するラツチ手段とを具
え、前記シーケンス手段では前記比較手段によつ
て一致が検出された後は前記位相角データの発生
を中止するようにしたことを特徴とするものであ
る。

この考案によれば、測定命令が与えられたと
き、任意の位相角データを瞬時的に発生して関数
発生手段に入力し、かつ比較手段によつて一致が
検出されるまで前記位相角データの値を順次変更
するものであり、かつ、比較手段によつて一致が
検出された後は前記位相角データの発生を中止す
るものである。すなわち、三角関数値を発生する
ための位相角データは、周期的に常時発生される
のではなく、測定命令が与えられたとき、比較手
段によつて一致が検出されるまでの間だけ順次発
生され、比較手段によつて一致が発生された後は
発生が中止される。

従つて、１次コイルは常時励磁されているので
はなく、測定命令が与えられたとき瞬時的に励磁
されるのであり、測定のサンプリング周期が基準
交流信号の１周期に制限されるというようなこと
が全くなく、高速応答性を高めることができる。
また、常時励磁していないため、電力消費を極め
て小さくすることができると共に、装置の負担も
軽減することがきる。

以下添付図面にもとづきこの考案の一実施例を
詳細に説明しよう。

第２図において、可変磁気抵抗方式による位相
シフト型位置検出ヘツド部１０は、正弦信号
sinθ′の入力端子と余弦信号cosθ′の入力端子とを
有し、出力端子からは検出対象位置に応じて入力
信号を位相シフトした信号sin（θ′−θ）を出力す
るものである。そのような検出ヘツド部１０の一
例を回転型のものについて示せば、第３図のよう
なものがある。第３図の検出ヘツド部１０は、複
数の極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが円周方向に所定間隔（一
例として90度）で設けられたステータ１１と、各
極Ａ〜Ｄによつて囲まれたステータ空間内に挿入
されたロータ（可動鉄心）１２とを具えている。
ロータ１２は、回転角度に応じて各極Ａ〜Ｄのリ
ラクタンスを変化させる形状を成しており、一例
として偏心円筒形である。ステータ１１の各極Ａ
〜Ｄには１次コイル１Ａ〜１Ｄ及び２次コイル２
Ａ〜２Ｄが夫々巻回されている。半径方向で対向
する２つの極ＡとＣは差動的に動作するようにコ
イルが巻かれ、かつ差動的なリラクタンス変化が
生じるようになつている。もう一方の極Ｂ，Ｄの
対も同様である。一方の極対Ａ，Ｃの１次コイル
１Ａ，１Ｃは正弦信号sinθ′で励磁され、他方の
極対Ｂ，Ｄの１次コイル１Ｂ，１Ｄは余弦信号に
よつて励磁される。その結果、２次コイル２Ａ〜
２Ｄの合成出力Ｙとして、基準信号sinθ′t（または
cosωt）をロータ１２の回転角度θに応じた角度
だけ位相シフトした信号Ｙ＝sin（θ′−θ）が得ら
れるようにすることができる。

第２図において、シーケンサー１３は位相角
θ′を示すデイジタルデータＦを出力するものであ
り、ライン１４から与えられる信号に制御されて
この位相角データθ′がステツプ状に増加もしくは
減少される。三角関数発生回路１５は、シーケン
サー１３から与えられる位相角θ′に対応する正弦
関数値sinθ′及び余弦関数値cosθ′をアナログで発
生するものであり、例えば抵抗分圧回路等によつ
て構成したアナログメモリを用いることができ
る。この発生回路１５から発生された正弦関数値
sinθ′と余弦関数値cosθ′は検出ヘツド部１０の正
弦信号入力端子及び余弦信号入力端子に夫々印加
される。その結果、検出ヘツド部１０からは、入
力信号の位相角ωt＝θ′に対応するレベルをもつ出
力信号Ｙ＝sin（θ′−θ）が回転角度（検出対象位
置）θに応じて得られる。

検出ヘツド部１０の出力信号Ｙはアナログコン
パータ１６に与えられる。コンパレータ１６には
基準電圧Vrefとして０ボルトが与えられており、
出力信号ＹのレベルがVref＝０に一致したとき
信号“１”を出力し、それ以外のとき信号“０”
を出力する。このコンパレータ１６の出力信号は
ライン１４を介してシーケンサー１３に入力さ
れ、このライン１４の信号“１”に応じてシーケ
ンサー１３からラツチ回路１７の制御入力にラツ
チパルスが与えられる。ラツチ回路１７はコンパ
レータ１６の出力信号が“１”のとき、すなわち
検出ヘツド部１０の出力信号Ｙのレベルが０のと
き、シーケンサー１３から出力されている位相角
データθ′をラツチする。このときＹ＝sin（θ′−θ
）
＝０であるため、θ′＝θであり、ラツチ回路１７
にラツチされた位相角θ′のデータは検出対象位置
に対応する位相角θに等しい。従つてラツチ回路
１７に位置検出データD〓がラツチされることに
なる。

シーケンサー１３は測定命令パルスODRが与
えられたときに動作開始し、或る１つの位相角デ
ータθ′を所定の短時間幅（例えばシステムクロツ
クパルスの１乃至数周期分のような短い時間）で
出力する。これに対応して、瞬時的に正弦関数値
sinθ′及び余弦関数値cosθ′が検出ヘツド部１０に
印加される。この印加に対応して得られる出力信
号Ｙのレベルが０でない場合、つまりθ′≠θのと
き、コンパレータ１６からライン１４に与えられ
る信号は“０”であり、シーケンサー１３はこの
ライン１４の信号“０”に応じて位相角θ′を１ス
テツプ増加（または減少）する。こうして、θ′が
θに一致するまでθ′を順次増加（または減少）
し、θ′＝θのとき、コンパレータ１６の出力信号
が“１”となる。シーケンサー１３はライン１４
の信号“１”に応じてラツチ回路１７にラツチパ
ルスを与える。尚、その際、測定命令パルス
ODRにもとづきシーケンサー１３がステツプ動
作を行なつている最中であることを条件にラツチ
パルスを与えるようにするとよい。また、シーケ
ンスサー１３は、ライン１４の信号“１”にもと
づきラツチ回路１７にラツチパルスを与えた後は
ステツプ動作を休止する。ステツプ動作休止中は
関数発生回路１５の動作を禁止し、関数値
sinθ′及びcosθ′を共に０にしておくのが消費電力
節約の点で好ましい。

再び測定命令パルスODRが与えられたとき、
関数発生回路１５の動作禁止を解除し、シーケン
サー１３は前回のステツプに対応する位相角θ′か
らもしくはそれよりもいくつか前の位相角に戻つ
て上述と同様の動作を開始するようにするとよ
い。そのようにすれば、極めて素速くθ′＝θに到
達させることができる。しかし、これに限らず、
０位相に対応する位相角θ′から動作を開始するよ
うにしてもよい。このようにしても、θ′＝θに到
達する時間はsinωtの１周期よりも早い（尚、そ
の場合はθ′の１ステツプ速度はωに対応している
ものと仮定する）。

尚、検出ヘツド部１０は回転型に限らず、実願
昭56−22075号明細書に示されたような直線型の
ものを用いてもよい。また、コンパレータ１６の
基準電圧Vrefは０以外の所定位相角に対応する
レベルでもよい。

以上説明したようにこの考案によれば、位相シ
フト型位置検出装置において、基準交流信号を常
時印加する必要がなく、所望の測定時にのみ瞬時
値を印加すればよいので消費電力を節約すること
ができる。また、測定サイクルは基準交流信号の
１周期に限定されず、それよりも速くすることが
できるので応答性を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は位相シフト型位置検出装置の測定原理
を示す波形図で、ａは基準交流信号を示し、ｂは
出力信号を示すもの、第２図はこの考案の一実施
例を示すブロツク図、第３図は第２図における位
相シフト型検出ヘツド部の一例を概略的に示す平
面図である。 １０……可変磁気抵抗方式による位相シフト型
検出ヘツド部、１１……ステータ、１２……ロー
タ（可動鉄心）、１Ａ〜１Ｄ……１次コイル、２
Ａ〜２Ｄ……２次コイル、Ａ〜Ｄ……極、１３…
…シーケンサー、１５……三角関数発生回路、１
６……アナログコンパレータ、１７……ラツチ回
路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ステータ側に１次コイル及び２次コイルが設
   けられ、可動体の位置に応じた磁気抵抗変化が
   生ぜしめられ、前記１次コイルに交流信号が印
   加されたとき前記可動体の位置に応じて前記交
   流信号を位相シフトした信号を前記２次コイル
   から出力することができる位相シフト型検出ヘ
   ツド部と、 入力された位相角データに応じてアナログの
   三角関数値を発生し、この三角関数値を前記検
   出ヘツド部の１次コイルに印加する関数発生手
   段と、 この印加に応じて前記検出ヘツド部から得ら
   れる出力信号のレベルが所定基準レベルに一致
   するか否かを検出する比較手段と、 測定命令が与えられたとき、任意の位相角デ
   ータを瞬時的に発生して前記関数発生手段に入
   力し、かつ前記比較手段によつて一致が検出さ
   れるまで前記位相角データの値を順次変更する
   シーケンス手段と、 前記比較手段によつて一致が検出されたとき
   に前記シーケンス手段から発生された位相角デ
   ータをラツチし、位置検出データとして出力す
   るラツチ手段と を具え、前記シーケンス手段では前記比較手段
   によつて一致が検出された後は前記位相角デー
   タの発生を中止するようにしたことを特徴とす
   る位相シフト型位置検出装置。 ２ 前記位相シフト型検出ヘツド部は、位相が90
   度ずれた２つの交流信号を夫々入力するための
   端子を含み、前記関数発生手段は、入力された
   位相角データに応じて正弦関数値と余弦関数値
   を夫々発生し、前記検出ヘツド部の２つの入力
   端子に夫々印加するものである実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の位相シフト型位置検出装
   置。