JPH05231807A - 位置検出器の異常監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置検出器の出力異常を常時監視する。 【構成】 磁気抵抗センサー２の出力する３相の疑似正
弦波に対して増幅部３がゲインやオフセットの補償を行
い、理想正弦波にほぼ近い波形とする。そして、各相の
正弦波を加算部５が合成して出力の総和を求め、これを
コンパレータ６に送る。コンパレータ６は、正弦波出力
の和がアラームレベル（閾値）Ｌ内に収まっているか否
かによって磁気抵抗センサー２の出力に異常が起きてい
るどうかを判断し、アラーム信号ＡＬを発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出器の出力異常
を検出するにあたって、位置検出器の相出力の総和がゼ
ロに近いかどうかを判断することで位置検出器に対する
有効な監視装置を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】対象物や、アクチュエータの状態等の検
知には位置検出用のセンサ（例えば、磁気式センサーや
光学式センサー等）が必須とされ、その検出情報に基づ
く処理を通して予定した制御が行われるのが一般的であ
る。

【０００３】例えば、ステッピングモータを使った送り
制御については、可動部の絶対位置を知るために、電源
投入時に原点検出を行い位置の絶対化を行う必要があ
り、そのために、可動部の移動範囲内に位置センサーを
配置して、可動部の移動を監視している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の位置
検出システムにおいては、位置検出器に異常が生じてそ
の検出動作や精度に対して信頼を置けない状況に陥った
か否かを簡便な方法で監視するための有効な手だてがな
いという問題があり、よって、位置検出を誤った場合に
制御上の位置ズレが生じたり、予期しない結果がもたら
されるといった不都合が生じることになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、多相の正弦波又は疑似正弦波
を位置検出情報として出力する位置検出器の異常監視装
置において、位置検出器の出力について各相のゲインや
オフセットを補償してほぼ理想的な正弦波とする補償手
段を設けるとともに、補償後における各相の正弦波出力
の総和を加算手段によって求めてから、加算結果がゼロ
を中心として所定の検出幅内に収まっているか否かによ
って位置検出器に出力の異常が生じたかどうかを異常判
定手段が判断するようにしたものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、位置検出器の相出力の総和が
ある一定の検出幅内におさまっているか否かを判定する
ことによって位置検出器が出力異常に陥ったかどうかを
検出することができ、しかもこのために回路構成や異常
検出に関するアルゴリズムの複雑化を伴うといった弊害
もない。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明位置検出器の異常監視装置を
図示した各実施例に従って説明する。

【０００８】先ず、本発明位置検出器の異常監視装置の
検出原理を図２に従って説明する。

【０００９】図２は位置検出器の３相出力Ｓａ、Ｓｂ、
Ｓｃを示すものであり、各出力は互いに１２０゜の位相
差をもった正弦波とされている。

【００１０】それぞれの信号波形は、ＳＩＮ関数を用い
て下記に示すように表される。

【００１１】Ｓａ＝Ａ×ＳＩＮθ Ｓｂ＝Ａ×ＳＩＮ（θ＋１２０゜） Ｓｃ＝Ａ×ＳＩＮ（θ＋２４０゜） 尚、ここで「Ａ」は正弦波の振幅、「θ」は位相角であ
る。

【００１２】よって、これら３相出力の総和は下式に示
すようにゼロとなる。

【００１３】Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＝０ この関係を用いると位置検出器の出力についてチェック
することができる。

【００１４】即ち、３相の正弦波（又は疑似正弦波）を
発生させ、これを利用して位置検出を行うように構成さ
れたシステムでは、位置検出器が正常な状態において出
力する相出力はゲインやオフセットの補正後に上記のよ
うな１２０゜ずつ位相がずれた波形となる。

【００１５】そして、各相の出力を和を計算すると、結
果はゼロとなる。

【００１６】従って、出力の和がゼロでない場合には、
出力に異常が生じたものと判断することができ、位置検
出器の状態を監視することができる。

【００１７】尚、実際の問題として、３相出力の和が厳
密にゼロになること検出することは妥当でないので、検
出に幅をもたせ、ある一定の幅を越えた場合に出力が異
常であるとみなす方が好ましい。この幅は、出力波形が
理想的な正弦波からどれくらいのズレをもっているか、
そして外乱等の要因によって決定される。

【００１８】また、この方法は３相出力に限らず、３＊
Ｎ（Ｎは自然数）相、さらに広くはＮ相の正弦波状出力
（各相間の位相差はこの場合２π／Ｎとなる。）の出力
に一般化することができることは勿論である。

【００１９】図１は本発明の第１の実施例１を示すもの
であり、この例では、互いに１２０゜の位相差をもった
３相の正弦波を発生する磁気抵抗センサー（以下、「Ｍ
Ｒセンサー」という。）２を位置検出器として用いてい
る。

【００２０】図３及び図４は１相分のＭＲセンサーとリ
ニアマグネットＭＧとの位置関係を示すものであり、間
隔λをもって交互に着磁されたリニアマグネットＭＧに
対向するようにＭＲセンサーが配置されかつその抵抗パ
ターン部ｘ、ｙがλ／２の間隔をもって配置されてい
る。

【００２１】そして、ＭＲセンサーには所定の電圧（Ｖ
_CC）が加えられ、そのセンター端子から出力電圧Ａ０が
得られるようになっている。

【００２２】図５はリニアマグネットＭＧの着磁方向に
延びる軸（図４のＬ方向における位置を示す。）を横軸
にとり、出力電圧Ａ０を縦軸にとって両者の関係をグラ
フ化したものであり、出力電圧波形はＡ０＝Ｖ_CC／２を
振動中心とした正弦波状をしている。

【００２３】尚、グラフ曲線上の点Ｐは、ＭＲセンサー
とリニアマグネットＭＧとの位置関係が図３、図４の状
態になっている場合を示している。

【００２４】３相のＭＲセンサー２は、図２の各正弦波
に対応すべく各相間の位相差が１２０゜となるようにリ
ニアマグネットＭＧに対して各抵抗パターン部が配置さ
れたものである。

【００２５】このＭＲセンサー２の出力は図１に示すよ
うに先ず増幅部３に送られる。

【００２６】増幅部３は、例えば、オフセット調整機能
付きのオペアンプを用いて構成され、センサー出力の増
幅やオフセット補正を行うようになっている。

【００２７】これによって、理想的な正弦波に近い検出
波形が得られる。

【００２８】増幅部３の出力は位置検出回路４に送られ
て所定の処理を施された後位置データとして利用される
とともに加算部５に送出されるようになっている。

【００２９】加算部５は各相出力の和を求めてこれを後
段のコンパレータ６に送出する。

【００３０】コンパレータ６には、相出力の和がゼロに
近いかどうかを判断する上での基準値となるアラームレ
ベルＬ（閾値）が設定されており、相出力の和がこのア
ラームレベルＬを越えている場合に出力異常を示すアラ
ーム信号ＡＬを図示しない制御部に送って警告を発する
ようになっている。

【００３１】つまり、この例では位置検出器の出力に関
する正常又は異常の判断が２値化信号として得られるよ
うになっている。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例７を図６及び
図７に従って説明する。

【００３３】尚、この第２の実施例に関して前記第１の
実施例１の各部と相違しない部分については、その各部
に対して第１の実施例１において既に付した符号と同じ
符号を付することによってその説明を省略する。

【００３４】図６に示すように、第２の実施例７はマイ
クロコンピューターを使った構成例を示すものであり、
ＭＲセンサー２の出力が初段の増幅部８での増幅後にア
ナログマルチプレクサ９を介してＡ／Ｄコンバーター１
０に送出される。

【００３５】Ａ／Ｄ変換によってディジタル化された信
号はマイクロコンピューター１１に取り込まれ、ここで
ゲインやオフセットの補正や出力異常の判断に係る処理
が施される。

【００３６】図７はマイクロコンピューター１１による
処理の主要部を抜き出して示すものであり、先ず、ステ
ップａにおいてＡ／Ｄコンバーター１０から各相に関す
る出力データがマイクロコンピューター１１に取り込ま
れると、これらのデータについて相毎にオフセット補正
（ステップｂ）やゲイン補正（ステップｃ）が施され
る。

【００３７】こうして得られる補正後のデータは、ほぼ
理想的な３相正弦波上に則った値となっている。

【００３８】次ステップｄにおいて、これらの各相のデ
ータを全て加算して総和を求め、この値が所定の範囲内
に収まっているかどうかをステップｅで判断する。

【００３９】即ち、総和の絶対値がアラームレベル内に
あるかどうかを比較演算によって判定する。

【００４０】そして、総和の絶対値がアラームレベル値
以下である場合にはＭＲセンサー２の出力は正常な状態
にあるとされ、次のステップｆに進んで後続のサブルー
チンによる処理（位置検出データの識別処理等）へと引
き継がれ、また、総和の絶対値がアラームレベル値を越
えた場合にはＭＲセンサー２の出力に異常が発生してい
ると判断して、ステップｇでのアラーム処理ルーチンに
進み異常の発生を警告表示等によって促したり異常事態
への対処のための処理が行なわれる。

【００４１】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、多相の正弦波又は擬似正弦波を出
力する位置検出器の出力信号に対して、各相出力のゲイ
ンやオフセットを補償した後、補償後の各出力の総和が
正常時にはゼロになるといる関係を利用して、相出力の
総和がある一定値以内に入っているかどうか判定するこ
とで、位置検出器の出力に関して正常か異常かの判断を
下することができる。

【００４２】しかも、そのために回路構成や異常判断に
係るアルゴリズムの複雑化を招くことがなく、よってコ
ストが著しく上昇する等の弊害を伴わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する第１の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】位置センサーの３相出力を示すグラフ図であ
る。

【図３】ＭＲセンサーとリニアマグネットとの位置関係
を概略的に示す平面図である。

【図４】ＭＲセンサーとリニアマグネットとの位置関係
を概略的に示す側面図である。

【図５】ＭＲセンサーの出力電圧波形を示すグラフ図で
ある。

【図６】本発明に関する第２の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】第２の実施例における異常検出処理の要部を示
すフローチャート図である。

【符号の説明】

１ 位置検出器の異常監視装置 ２ 位置検出器 ３ 補償手段 ５ 加算手段 ６ 異常判定手段 ７ 位置検出器の異常監視装置 １１ 補償手段 １１ 加算手段 １１ 異常判定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相の正弦波又は疑似正弦波を位置検出
   情報として出力する位置検出器の異常監視装置におい
   て、位置検出器の出力について各相のゲインやオフセッ
   トを補償してほぼ理想的な正弦波とする補償手段と、各
   相の正弦波出力の総和を求める加算手段と、加算結果が
   ゼロを中心として所定の検出幅内に収まっているか否か
   によって位置検出器に出力の異常が生じたかどうかを判
   断する異常判定手段とを備えたことを特徴とする位置検
   出器の異常監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した位置検出器の異常監
   視装置において、位相差が１２０゜とされた３相の正弦
   波又は疑似正弦波を位置情報として出力する磁気抵抗セ
   ンサーを位置検出器に用いたことを特徴とする位置検出
   器の異常監視装置。