JPH0524441B2 - - Google Patents

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JPH0524441B2
JPH0524441B2 JP6553091A JP6553091A JPH0524441B2 JP H0524441 B2 JPH0524441 B2 JP H0524441B2 JP 6553091 A JP6553091 A JP 6553091A JP 6553091 A JP6553091 A JP 6553091A JP H0524441 B2 JPH0524441 B2 JP H0524441B2
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JP
Japan
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equation
rotor
pole
poles
input
Prior art date
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JP6553091A
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Japanese (ja)
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JPH04212007A (en
Inventor
Uein Reibii Robaato
Jei Beikaa Aran
Ii Kuraisu Roderitsuku
Ii Rindobaagu Aaru
Sutoruto Deiriru
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Hewlett Packard Japan Inc
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Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Priority claimed from US06/478,759 external-priority patent/US4533902A/en
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Publication of JPH04212007A publication Critical patent/JPH04212007A/en
Publication of JPH0524441B2 publication Critical patent/JPH0524441B2/ja
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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
    • G01D5/244Mechanical 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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/247Mechanical 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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using time shifts of pulses
    • 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

Description

(46b) Δφ0,K=ΔφJ,K+xJ+xJ-1+…+x1 (式(42a)から) (46b) −ΔφJ,K=y1+y2+…+yK−ΔφJ,K (式(44a)から)(46b) Δφ 0,K = Δφ J,K +x J +x J-1 +…+x1 (from formula (42a)) (46b) −Δφ J,K =y1+y2+…+y K −Δφ J,K (formula (44a) )from)

【0154】 ΔφJ,Kについて解いて簡単にすると結
果は (47) ΔφJ,0=y1+y2+…+yK−x1−x2−…xJ
+Δφ0,0
[0154] If we solve for Δφ J,K and simplify it, the result is (47) Δφ J,0 =y1+y2+…+y K −x1−x2−…x J
+Δφ 0,0

【0155】 式(47)はまた、下記の状況を表わ
す図9Cと同様な図(図示せず)を視察すること
によつても得られる。すなわち、基準センサと入
力センサとの間の角度変位は基準センサが加算が
始まつたときの極P1と丁度反対になるまで基準
センサと入力センサとをロータの回転軸の周りに
一体として回転させた場合でも一定に保たれる。
TP[1]が起つてからTQ[1]が起るまで極Q1回
転する角度はφ0,0である。
[0155] Equation (47) can also be obtained by inspecting a diagram (not shown) similar to FIG. 9C representing the following situation. That is, the angular displacement between the reference sensor and the input sensor is determined by rotating the reference sensor and input sensor as one unit around the rotor's axis of rotation until the reference sensor is exactly opposite the pole P1 when addition begins. It remains constant even when
The angle at which pole Q1 rotates from when T P [ 1 ] occurs until T Q [ 1 ] occurs is φ 0,0 .

【0156】 式(47)はすべてを1つに複合した
「殺し屋」的置換である。この式はP#,Q#の
あらゆる値についてのΔφJ,KをΔφ0,0に関係付す
る。今式(39)の中のΔφJ,Kに式(47)を代入し
よう。
[0156] Equation (47) is a "killer"-like permutation that combines everything into one. This equation relates Δφ J,K to Δφ 0,0 for any value of P#, Q#. Let's now substitute equation (47) for Δφ J,K in equation (39).

【0157】【0157】

【数23】 (48a) yk-1 〓 〓〓J,KTQ[i]−Q/PXJ-1XJ+1 Tp[i] =Q〔y1+y2+…+yk−x1−x2−…−xJ+Δφ0,0
〕+(Q−1)yk+1 +(Q−2)k+2+…+KyQ+(k−1)y1+…+k-
1
−Q/P〔(P−1)xJ+1+(P−2)xJ+2+…+
Jxp (48b) =QΔφ0,0+(Q−1)yk+1+(Q−2)Yk+
2
+…+KyQ +(Q+k−1)y1+(Q+k−2)y2+…+(Q
+1)yk-1+Qyk −Q/P〔(P−1)xJ+1+(P−2)xJ+2+…+
Jxp+(P+J−1)x1〕
[Math. 23] (48a) yk-1 〓 〓〓 J,K T Q [ i ]−Q/P XJ-1XJ+1 T p [ i ] =Q [y1+y2+…+y k −x1−x2−… −x J +Δφ 0,0
]+(Q-1)y k+1 +(Q-2) k+2 +...+Ky Q +(k-1)y1+...+ k-
1
−Q/P [(P-1)x J+1 +(P-2)x J+2 +…+
Jx p (48b) =QΔφ 0,0 + (Q-1)y k+1 + (Q-2)Y k+
2
+...+Ky Q +(Q+k-1)y1+(Q+k-2)y2+...+(Q
+1)y k-1 +Qy k -Q/P [(P-1)x J+1 +(P-2)x J+2 +...+
Jx p + (P+J-1)x1〕

【0158】 図6ないし図8に関連する式について
行なつたと同様y項とx項とから「Rを減算」し
よう。Rはx1からxPまでの(x1およびxPを含む)
すべての時間間隔の合計に等しく、またy1からyQ
までの(y1およびyQを含む)すべての時間間隔の
合計にも等しいことを想起しよう。式(48b)中
のy項を考える。すべてのyiが存在し且つ最小の
計数がKであることに注意する。明らかに、K個
のRをy項から引き去ることにより、見慣れた形
の和を残すことができる。同様に、x項は最小計
数としてJを有するすべてのx1を含んでいる。
よつて、J個のRをこれらの項から引き去ること
によつて、もう1つの見慣れた形の合計を残すこ
とができる。下の表1と表2とは夫々KRとJRと
の減算を表の形で示したものである。
[0158] Let's "subtract R" from the y and x terms as we did for the equations related to FIGS. 6-8. R is from x1 to x P (including x1 and x P )
equal to the sum of all time intervals and also from y1 to y Q
Recall that it is also equal to the sum of all time intervals up to (including y1 and y Q ). Consider the y term in equation (48b). Note that all y i exist and the smallest count is K. Obviously, by subtracting the K R's from the y term, we are left with a sum of the familiar form. Similarly, the x term contains all x1 with J as the minimum count.
Thus, by subtracting J R's from these terms, we are left with another familiar form of summation. Tables 1 and 2 below show the subtraction of KR and JR, respectively, in tabular form.

【0159】【0159】

【表1】[Table 1]

【表】【table】

【表2】[Table 2]

【表】【table】

【0160】 それ故明らかに[0160] Therefore obviously

【0161】[0161]

【数24】 (48c) yk-1 〓 〓〓J,KTQ[i]−Q/Pyk+1XJ+1 Tp[i]=QΔφ0,0+KR +yQ-1y1 TQ[i]−QJR/P−Q/Pyp+1X1 Tp[i] [Math. 24] (48c) yk-1 〓 〓〓 J,K T Q [ i ]−Q/P yk+1XJ+1 T p [ i ]=QΔφ 0,0 +KR + yQ-1y1 T Q [ i ]−QJR/P−Q/P yp+1X1 T p [ i ]

【0162】 J=P#およびK=Q#であることを
想起し、φ0,0について解くと、
[0162] Recalling that J=P# and K=Q#, and solving for φ 0,0 , we get

【0163】【0163】

【数25】 [Number 25]

【0164】 式(48e)の右辺の左側の括弧の中の
項は、記号の種類の相違だけを無視すれば、丁度
式(1)の括弧の中の項である。2πと式(48e)の右
側の括弧の中の項との積は式(1)の定数Ψを定義す
る。
[0164] The term in the parentheses on the left side of the right side of equation (48e) is exactly the term in the parentheses in equation (1), if only the difference in the type of symbol is ignored. The product of 2π and the term in parentheses on the right side of equation (48e) defines the constant Ψ in equation (1).

【0165】 上記の式(48e)の右辺の右側の積が
実際に式(1)のΨの値になるということをここで示
す。式(13)に式(7)を代入すると、
[0165] It will be shown here that the product on the right side of the right side of equation (48e) above actually becomes the value of Ψ in equation (1). Substituting equation (7) into equation (13), we get

【0165】【0165】

【数26】 (49a) Ψ=2π/QR{ia TQ[i]−Q/Pyl Tp[i] ところが、 (49b) ja TQ[i]=yQ-1y1 TQ[i] および (49c) yl Tp[i]=XP-1X1 TP[i][Math. 26] (49a) Ψ=2π/QR{ ia T Q [ i ]−Q/P yl T p [ i ] However, (49b) ja T Q [ i ]= yQ-1y1 T Q [ i ] and (49c) yl T p [ i ]= XP-1X1 T P [ i ]

【0167】 それ故、式(49a)の記号に式(49b)
ないし式(49c)の記号を代入して良い。これを
行なつて整理すれば下式を得る。
[0167] Therefore, the symbol of formula (49a) is replaced by formula (49b)
Or you can substitute the symbol of formula (49c). By doing this and rearranging, we get the following formula.

【0168】【0168】

【数27】 [Number 27]

【0169】 式(49d)は式(48e)の右辺の右側
部分が実際に正しく式(1)と同等であることを示し
ている。
[0169] Equation (49d) shows that the right part of the right side of Equation (48e) is actually correct and equivalent to Equation (1).

【0170】 以上で示した様に、我々は式(1)を導
き、また式(1)で得られる角θの性質をその過程で
明らかにした。更にΨを正確に定義した。角θは
φ0,0であることを示したが、これは簡単に言え
ば、関連するP#とQ#と0でない限り加算を決
して始めない場合に得られる角度である。勿論、
その場合にはP#およびQ#(jおよびK)に任
意の値を与えることができることに比べればもつ
と厳しい規則が必要であろう。式(1)と式(48e)
の利点はこのような厳しい規則が必要ないという
ことである。Ψの定義は本質的には0に等しい
φ0,0が入力角度であるとき得られる残留オフセツ
トである。Ψを求める際に必要な和はP#=0の
場合のΣTP[i]および正確にQ#=0(すなわ
ち、Δθが残らない)の場合のΣTP[i]である。
0度入力でΔθが0に等しいと言うことは言い換
えればTP[1]がTQ[1]と一致しているという
ことである。しかし、式(1)も式(48e)も「0度」
入力に際してTP[1]がTQ[1]に一致すること
を要求していない。というのはΨは使用者が「0
度」であることを望んでいる入力値でTP[1]と
TQ[1]との間にどんな任意の状態が得られても
正確に基準を提供することができるからである。
これには入力ステータの「0」位置を任意に定義
することばかりではなく軸上で接続されたロータ
間の相互の位置関係を任意に設定することも含ま
れている。このようなTP[1]とTQ[1]との一
致の証明の初めに行なつた簡略化のための仮定の
1つであつたことを想起されたい。今やこの特別
な仮定は不必要であることを示すことができる。
何故これがそうなるかを見るため、ステータの
「0」位置またはP1のQ1に対する向きには無関係
に、TP[1]とTQ[1]とが一致する機械的入力
値が1つ存在することを観察する。それが便利な
らこの様な入力条件を0度とみなすか、あるいは
それを0度とすべきではない場合には或る任意の
値αとみなす。後者を選択したとしてもその唯一
の影響は測定した結果にαのオフセツトが入つて
来ることだけである。オフセツトαの量は、機械
的入力が変化するときTP[1]とTQ[1]が同時
に生起する点を監視することによつて確かに見つ
け出すこを可能であるが、厳密にわかる必要はな
い。このようなTP[1]とTQ[1]の同時性を生
ずる機械的入力角と角度がゼロであるとしたい機
械的入力角との差がαである。αを直接見つけ出
すことを避けるため機械的入力を「0」、「10」等
といつた任意の基準値θrefに設定することが時々
ある。それで測定によりθrefの基本値を見つける
ために−Ψの項を含まない修正した式(1)を使用す
る。しかしその値は以下の様に表わされる。 (50) θref=α−Ψideal
[0170] As shown above, we derived Equation (1) and clarified the properties of the angle θ obtained from Equation (1) in the process. Furthermore, Ψ was defined precisely. We have shown that the angle θ is φ 0,0 , which is simply the angle obtained when we never start adding unless the associated P# and Q# are zero. Of course,
In that case, stricter rules would be required compared to the fact that P# and Q# (j and K) can be given arbitrary values. Equation (1) and Equation (48e)
The advantage of this is that such strict rules are not necessary. The definition of Ψ is essentially the residual offset obtained when φ 0,0 equal to 0 is the input angle. The necessary sums to obtain Ψ are ΣT P [ i ] when P# = 0 and exactly ΣT P [ i ] when Q#=0 (ie, no Δθ remains).
In other words, the fact that Δθ is equal to 0 at 0 degree input means that T P [ 1 ] matches T Q [ 1 ]. However, both equation (1) and equation (48e) are "0 degrees"
It is not required that T P [ 1 ] match T Q [ 1 ] upon input. This is because Ψ is the user's ``0''
T P [ 1 ] and the input value that we want to be
This is because it is possible to accurately provide a reference no matter what arbitrary state is obtained between T Q [ 1 ].
This includes not only arbitrarily defining the "0" position of the input stator, but also arbitrarily setting the mutual positional relationship between the rotors connected on the shaft. Recall that this was one of the simplifying assumptions made at the beginning of the proof of the correspondence between T P [ 1 ] and T Q [ 1 ]. It can now be shown that this special assumption is unnecessary.
To see why this is so, consider that there is one mechanical input value at which T P [ 1 ] and T Q [ 1 ] coincide, regardless of the "0" position of the stator or the orientation of P 1 with respect to Q 1 . Observe that it exists. If it is convenient, such an input condition can be taken as 0 degrees, or if it should not be 0 degrees, it can be taken as some arbitrary value α. Even if the latter option is selected, the only effect is that an offset of α is introduced into the measured results. The amount of offset α can certainly be found by observing the points at which T P [ 1 ] and T Q [ 1 ] occur simultaneously as the mechanical input changes, but it does not need to be known exactly. There isn't. The difference between the mechanical input angle that causes such simultaneity of T P [ 1 ] and TQ [ 1 ] and the mechanical input angle that is desired to be zero is α. To avoid finding α directly, the mechanical input is sometimes set to an arbitrary reference value θ ref such as "0", "10", etc. Therefore, to find the fundamental value of θ ref by measurement, we use a modified equation (1) that does not include the −Ψ term. However, its value is expressed as follows. (50) θ ref = α−Ψ ideal

【0171】 勿論、αとΨidealの実際の値は未知で
あり、その差θrefだけが(測定と修正された式(1)
とにより)既知である。
[0171] Of course, the actual values of α and Ψ ideal are unknown, and only the difference θ ref (measured and modified equation (1)
) is known.

【0172】 次にθrefのその元の値から値の量γだ
け機械的入力角を増してθoewにした結果を考え
る。ここで行ないたいことはγを見出すことであ
る。ただしθoewはその値を得ることができる測定
可能な量である。 (51) θoew=α+γ+Ψideal γについて解けば、 (52) γ=θoew−(α−Ψideal
[0172] Next, consider the result of increasing the mechanical input angle by the amount γ from its original value of θ ref to θ oew . What we want to do here is find γ. However, θ oew is a measurable quantity whose value can be obtained. (51) θ oew = α + γ + Ψ ideal If we solve for γ, (52) γ = θ oew − (α − Ψ ideal )

【0173】 式(50)を上式の右辺に適用して下式
を得る。 (53) γ=θoew−θref
[0173] Applying equation (50) to the right side of the above equation, the following equation is obtained. (53) γ=θ oew −θ ref

【0174】 すなわち、γはθrefを基準として測つ
た入力値であつて、θrefの値は任意である。α及
びΨidealの実際の値は決して厳密にわかる必要は
ないということに気付かれたい。また上述の議論
から、下記の如く式(1)を式(1′)および(1″)に
書き直すことができる。
[0174] That is, γ is an input value measured with θ ref as a reference, and the value of θ ref is arbitrary. Note that the actual values of α and Ψ ideal never need to be known exactly. Also, from the above discussion, equation (1) can be rewritten as equations (1') and (1'') as shown below.

【0175】【0175】

【数28】 (1′) θ=2π{θo+1′−θo′]ここで、 (1)″θo′=ΣTQ[i]/Q−ΣTP[i]/P/R+P#/P
−Q#/Q
[Math. 28] (1′) θ=2π{θ o+1 ′−θ o ′] Here, (1)″θ o ′=ΣT Q [ i ]/Q−ΣT P [ i ]/P/R+P #/P
-Q#/Q

【0176】 式(1′)のθは式(48e)に関連して
説明したように必ずしもφ0,0に等しい必要はな
く、φ0,0とは或る定数だけ異なつても良い。この
両者が等しいか否かは「0度」を表わすために選
んだ条件の依つて決る。その条件が「0度」にお
いてTQ[1]とTP[1]が一致するということで
あればθは実際にφ0,0に等しくなる。これは式
(49)のΨの定義からおよび式(1)または(1″)の
「0度」条件の効果から起る。式(1)の場合、括弧
内の項はそのときΨの値を有し、Ψ−Ψは0であ
る。式(1″)の場合、「0度」でθo′として得られ
る値はこれまたΨであり、それで式(1′)はΨが
既知である式(1)と全く同じ働きをする。しかし、
「θが0度に等しい」ということがTP[1]が
TQ[1]に一致する条件でなければ、θはφ0,0
両「ゼロ条件」の差の値である、定数オフセツト
を加算あるいは減算したものになる。しかし、い
ずれにしても、θの変化分はφ0,0の変化分に等し
い。
[0176] θ in equation (1') does not necessarily have to be equal to φ 0,0 as explained in relation to equation (48e), and may differ from φ 0,0 by a certain constant. Whether the two are equal or not depends on the conditions chosen to represent "0 degrees". If the condition is that T Q [ 1 ] and T P [ 1 ] match at "0 degree", θ is actually equal to φ 0,0 . This arises from the definition of Ψ in equation (49) and from the effect of the "0 degree" condition in equation (1) or (1''). For equation (1), the term in parentheses then has the value of Ψ, and Ψ-Ψ is zero. In the case of equation (1″), the value obtained as θ o ′ at “0 degrees” is also Ψ, so equation (1′) works exactly the same as equation (1) where Ψ is known. but,
“θ is equal to 0 degrees” means that T P [ 1 ] is
If the condition does not match T Q [ 1 ], θ becomes φ 0,0 plus or minus a constant offset, which is the difference between the two “zero conditions”. However, in any case, the change in θ is equal to the change in φ 0,0 .

【0177】 当該分野に精通している者であれば、
上記に説明した性質を利用する幾つかの方法が可
能であることがわかるだろう。その方法は、一旦
実際にαとΨidealとを見出す(所与の固定された
構成についてただ1度だけ見出す、あるいは電源
投入時のような、要求のあつたときにそれらを見
出すことから電源投入時に初めにθrefだけを見出
して各角度を新しいθrefからの異なるθoewへの変
位として測定することまでに亘つている。これら
は与えられた用途にとつて最も意味のあるものを
選ぶという基準によつて決定すべき設計上の問題
である。
[0177] If you are familiar with the field,
It will be appreciated that several ways of exploiting the properties described above are possible. The method consists of actually finding α and Ψ ideal (either only once for a given fixed configuration, or by finding them on demand, such as at power-up). Sometimes this ranges from initially finding only θ ref and measuring each angle as a displacement from the new θ ref to a different θ oew , choosing the one that makes the most sense for a given application. This is a design issue that should be determined by standards.

【0178】 Ψが見つかり使用されるか否か、0度
とみなされる条件、極がロータ上にどの様に配置
されているかなどによつて、式(1)あるいは式
(1″)でさえもが時により負の答を出す可能性が
ある。このような負の答が得られても、その負の
値に単に正の1周分の各を加えることにより容易
に正の値を得ることができるから、何ら問題には
ならない。
[0178] Depending on whether Ψ is found and used, the conditions under which 0 degrees is considered, how the poles are placed on the rotor, etc., equation (1) or even equation (1″) may sometimes give a negative answer. Even if such a negative answer is obtained, it is easy to obtain a positive value by simply adding each positive round to the negative value. I can do it, so it's not a problem.

【0179】 今度は式(1)に戻り、先の証明のはじめ
に行なつたもう1つの簡略化のための仮定を再び
検討することにしよう。図4ないし図8を参照し
て、式(2)と(3)とにおいては、「時刻が0に等しい」
時点から開始すると仮定したことを想起された
い。このことは、図9Aないし図9Cにあてはめ
て考えれば、TP[1]が0に等しいと仮定するこ
とと同じである。今度は、TP[1]は0でないと
して、どの様な結果が得られるかを検討すること
にしよう。TP[1]を或る0でない値βとし、こ
れが式(48e)に及ぼす影響を考える。その結論
は式(1)にも適用できる。なんとなれば、これらの
式は等価だからである。
[0179] Let us now return to equation (1) and consider again the other simplifying assumption made at the beginning of the previous proof. Referring to FIGS. 4 to 8, in equations (2) and (3), "time is equal to 0"
Recall that we assumed that we start from point in time. When applied to FIGS. 9A to 9C, this is equivalent to assuming that T P [ 1 ] is equal to 0. Next, let's assume that T P [ 1 ] is not 0 and consider what kind of results can be obtained. Let T P [ 1 ] be a certain non-zero value β, and consider the effect this has on equation (48e). The conclusion can also be applied to equation (1). This is because these expressions are equivalent.

【0180】 これまでの説明はすべて時間間隔
(a,b,c…およびl,m,n,…あるいはy1
y2,y3,…およびx1,x2,x3…)を使つて表現し
てきた。式(2)と(3)とは、これらの時間間隔の終結
時刻を合計すること(式(1)でのように)と時間間
隔を合計すること(こちらの方が説明上好都合で
ある)との関係を示している。βは時間間隔のい
ずれかに対する増分ではなく(つまり、これらの
時間間隔の値は不変のままである)、TQ[i]の合
計についてであろうとTP[i]の合計についてで
あろうと、各時間間隔の終結時刻の測定値の共通
の増分であるということを記憶しておくことは重
要である。式(1)で行つたように、TQ[i]につい
てQ個のこのような項の合計がとられ、TP[i]
については、P個の項の合計がとられる。Q個の
TQ[i]は夫々βだけ増加するから、その合計は
Qβだけ増分する。同様に、TP[i]の合計はPβだ
け増分する。いろいろなTP[i]がどんな順序に
なつているかは問題ではないし、またいろいろな
TQ[i]がどんな順序で加算されるかも問題では
ない。すなわち、合計が或るΔφのために式
(48e)の右辺の左側の括弧内にあろうと、Ψとし
て右側の括弧内にあろうと、ΣTQ[i]はおのお
のQβだけ増加し、ΣTP[i]は各々Pβだけ増加す
る。各組の括弧内では
[0180] All the explanations so far have been based on time intervals (a, b, c... and l, m, n,... or y 1 ,
y 2 , y 3 , ... and x 1 , x 2 , x 3 ...). Equations (2) and (3) refer to summing the ending times of these time intervals (as in equation (1)) and summing the time intervals (which is more explanatory). It shows the relationship between β is not an increment over any of the time intervals (i.e. the values of these time intervals remain unchanged), whether for the sum of T Q [ i ] or the sum of T P [ i ] , is the common increment of the measurements at the end of each time interval. As done in equation (1), the sum of Q such terms is taken for T Q [ i ], and T P [ i ]
For , the sum of P terms is taken. Q number of
Since each T Q [ i ] increases by β, the total is
Increment by Qβ. Similarly, the sum of T P [ i ] is incremented by Pβ. It does not matter what order the various T P [ i ] are in;
It does not matter in what order T Q [ i ] are added. That is, whether the sum is in the left-hand bracket of the right-hand side of equation (48e) for some Δφ or in the right-hand bracket as Ψ, ΣT Q [ i ] increases by each Qβ and ΣT P [ i ] are each increased by Pβ. Within each pair of parentheses,

【0181】[0181]

【数29】 (54) ΣTQ[i]+Qβ/Q−ΣTP[i]+Pβ/P =ΣTQ[i]/Q+β−ΣTP[i]/P−β =ΣTQ[i]/Q−ΣTP[i]/P[Math. 29] (54) ΣT Q [ i ]+Qβ/Q−ΣT P [ i ]+Pβ/P = ΣT Q [ i ]/Q+β−ΣT P [ i ]/P−β = ΣT Q [ i ]/Q −ΣT P [ i ]/P

【0182】 であるから、β≠0は自己相殺の条件
であることは明らかである。
[0182] Therefore, it is clear that β≠0 is a self-cancellation condition.

【0183】 最後に、式(2)と(3)とを考慮して且つ簡
略化のための仮定に関する先の注意に照らして、
式(1)の意味を強調したい。式(1)が導入されたと
き、そしてそれがここで繰返されるとき、式(1)は
P個の連続する遷移時刻とQ個の遷移時刻との和
を必要とするということを指摘した。何段にもわ
たつて、時間間隔を中心に据えての説明を行なつ
て来たので、不用意な読者はことによつたら答を
出すためには一連の多数回の減算を行なつて各時
間間隔を実際に見つけ出す必要があるという誤つ
た印象を受けるかもしれない。しかし、実際はそ
うではない。説明や証明に時間間隔を用いるのは
便利である。というのも時間間隔はロータ上の極
の配置に対応するからである。しかし、先に指摘
した通り、式(2)および(3)は時間間隔を式(1)に必要
な合計に関係付ける。これらの合計は単に連続す
るQ個のTQ[i]を加算し、更に単に連続するP
個のTP[i]を加算することによつて正確に得ら
れる。これらの合計を作るのに減算は必要がな
い。加えられるTP[i]の第1番目は0である必
要がなく、またTP[i]とTQ[i]が一致しなけれ
ばならないこともない。測定が行なわれる際に
は、かくして作り上げられた合計に対して、少数
回の減算および乗算のような他の演算を行なうだ
けでよいのである。
[0183] Finally, in view of equations (2) and (3) and in light of the previous caution regarding simplifying assumptions,
I would like to emphasize the meaning of equation (1). When equation (1) was introduced, and as it is repeated here, we pointed out that equation (1) requires the sum of P consecutive transition times and Q transition times. Since I have given many paragraphs of explanations centered on time intervals, the unwary reader may sometimes find himself having to perform a series of many subtractions to arrive at the answer. You may be under the mistaken impression that you need to actually find each time interval. However, this is not the case. It is convenient to use time intervals in explanations and proofs. This is because the time intervals correspond to the placement of the poles on the rotor. However, as pointed out earlier, equations (2) and (3) relate the time interval to the sum required by equation (1). These sums simply add up Q consecutive T Q [ i ], and then simply add up consecutive P
It can be obtained exactly by adding the T P [ i ]. No subtraction is necessary to make these sums. The first addition of T P [ i ] does not have to be 0, nor does T P [ i ] and T Q [ i ] have to match. When measurements are taken, only a small number of subtractions and other operations such as multiplications need to be performed on the sums thus built up.

【0184】 ここにおいて式(1)および式(48e)の
「意味」を検討することは有用と思われる。これ
らを上までに導いたことはまちがいないし、また
事実これらの式によりうまく測定できることは明
らかであつても、「何故それが本当にうまくいく
か」について何かごまかされた様な気がするかも
しれない。「何故それが本当にうまくいくか」と
いうことの基礎はある基本原理が存在する。その
原理を取出して手短かに説明することは役に立つ
と思う。これをわかつた上で、次に角度θを見出
す或る方程式の解釈を提供しよう。
[0184] It seems useful here to consider the "meaning" of formula (1) and formula (48e). Although there is no doubt that we have arrived at this point, and in fact it is clear that these formulas can be measured well, it may feel like something has been cheated about ``why it really works''. do not have. There is a basic principle underlying why it really works. I think it would be helpful to extract the principle and explain it briefly. Knowing this, let us now provide an interpretation of an equation for finding the angle θ.

【0185】 図10に示す回転している4極のロー
ラを考える。時間Rでロータが丁度1回転する間
にT1からT4までの各時刻センサは信号を発生す
る。最初の例のように、極間の時間間隔をa,
d,cおよびdとする。aないしdについての唯
一の制限は、これらの合計はRになるということ
である。特に、これらが等しいとは仮定しない。
従つて以下の式もしくは条件(イ)ないし(ホ)が成立す
る。 (イ) T1=T1 (このT1はゼロであるかあるいは先行するある
時刻T0=0を起点として測られる) (ロ) T2=T1+a (ハ) T3=T1+a+b (ニ) T4=T1+a+b+c (ホ) R=a+b+c+d
[0185] Consider the rotating four-pole roller shown in FIG. During exactly one revolution of the rotor at time R, each time sensor from T 1 to T 4 generates a signal. As in the first example, let the time interval between the poles be a,
Let d, c and d. The only restriction on a through d is that they sum to R. In particular, we do not assume that they are equal.
Therefore, the following formulas or conditions (a) to (e) hold true. (B) T 1 = T 1 (This T 1 is zero or is measured starting from a certain preceding time T 0 = 0) (B) T 2 = T 1 + a (C) T 3 = T 1 + a + b (d) T 4 =T 1 +a+b+c (e) R=a+b+c+d

【0186】 ここにおいて下に示す式(ヘ)は「極の平
均時刻」を見出すため、4つの連続する遷移時刻
を平均した結果、すなわち「等価単極」の生起時
刻を示している。
[0186] Here, Equation (F) shown below indicates the result of averaging four consecutive transition times in order to find the "average time of a pole", that is, the occurrence time of an "equivalent unipolar".

【0187】【0187】

【数30】 [Number 30]

【0188】 この平均化または等価時刻は極番号1
で加算開始したことに関するものであるというこ
とを理解することは重要である。今「極番号2」
で始まる(平均を開始する上で「a」の遅れ)4
つの連続する時刻を平均した場合、平均時刻ある
いは新しい等価単極にどんな変化があるであろう
か?」というを考えてみる。ここまでの説明を読
んだ上で、新しい等価単極の生起時刻は時間間隔
「a」だけ遅れるであろうと予期するのは誠にも
つともである。しかしながら、これは正に丁度極
間の平均時間間隔となるからである。以下の式(ト)
ないし式(ヌ)に新しい値を示す。
[0188] This averaging or equivalent time is pole number 1
It is important to understand that this refers to starting the addition at . Now “pole number 2”
starts with (delay of 'a' in starting average) 4
If we average two consecutive times, what change will there be in the average time or the new equivalent unipole? ”. Having read the above explanation, it is only natural to expect that the onset time of the new equivalent unipole will be delayed by a time interval "a". However, this is precisely the average time interval between the poles. The following formula (g)
Indicates a new value for the expression (nu).

【0189】【0189】

【数31】 (ト) 〓i=2,3,4,1 i =(T1+a)+(T1+a+b) +(T1+a+b+c)+(T1+a+b+c+
d) =4T1+4a+3b+2c+d (リ) =4T1+3a+2b+c+R
[Math. 31] (G) 〓 i=2,3,4,1 i = (T 1 +a) + (T 1 +a+b) + (T 1 +a+b+c) + (T 1 +a+b+c+
d) =4T 1 +4a+3b+2c+d (li) =4T 1 +3a+2b+c+R

【0190】 式(ル)に示す様に、これら2つの値
(すなわち式(ヘ)と式(ル)の違いは1回転時間の
丁度1/4、すなわちR/4である。2つの極がス
キツプされたとすればその差は1回転の2/4にな
ることがわかるであろう。更に、4つではなく5
つの極があるとすれば、今度の場合の対応する差
は夫々1回転の1/5および2/5になる。ここで得ら
れることはP#/PおよびQ#/Qと呼んだもの
についての法則の概要であることは明白である。
この法則の大事の点は、Q個の極のあいだのQ個
の任意の時間間隔a,b,c,…kについて、こ
れらの合計がRであることを除き個々には知られ
ていなくても、極生起の平均時刻を決定する加算
を始めるまでに極を1つのスキツプする毎に、平
均時刻は正確にR/Qだけ増加するということで
ある。これは興味のあるしかもおそらくは予期し
ない結果であり、それは任意の且つ未知の大きさ
(スキツプされた量)をその大きさが予めはつき
りしおり且つ既知のもの(補正の大きさ)と関係
付ける。
[0190] As shown in equation (l), the difference between these two values (that is, equation (f) and equation (l)) is exactly 1/4 of one rotation time, that is, R/4. You will see that if it were skipped, the difference would be 2/4 of a revolution.Furthermore, it would be 5 times instead of 4 times.
If there were two poles, the corresponding differences in this case would be 1/5 and 2/5 of a revolution, respectively. It is clear that what we have here is a summary of the laws for what we call P#/P and Q#/Q.
The important point of this law is that Q arbitrary time intervals a, b, c, ...k between Q poles are not individually known except that their sum is R. Also, the average time increases by exactly R/Q for each pole skipped before starting the addition that determines the average time of pole occurrence. This is an interesting and perhaps unexpected result, as it relates an arbitrary and unknown magnitude (the skipped amount) to one whose magnitude is both bookmarked and known in advance (the magnitude of the correction). .

【0191】 この補正の原理は、連続した生起時刻
を1回転を起す時間に亘り平均する場合にも等し
く適用される。今度は可能性に関して若千説明し
よう。n回の回転について平均をとるものとし、
かつスキツプされた極の数はロータ上の極の数よ
り少ないものと考えよう。この場合、式(ト)式及び
式(ヌ)は次のように表わせる。
[0191] The principle of this correction is equally applied to the case where consecutive occurrence times are averaged over the time for one revolution. Now let me explain the possibilities. The average shall be taken over n rotations,
And let us assume that the number of skipped poles is less than the number of poles on the rotor. In this case, equation (g) and equation (n) can be expressed as follows.

【0192】【0192】

【数32】 [Number 32]

【0193】 すなわち、回転数はスキツプされた極
の数に関する補正の大きさには影響しない。これ
は4極の回転子に関する特定の例であるが、一般
化された原理はロータ上に任意の複数個の極があ
る場合に成立することは明白である。ロータ上の
極数よりも少ない個数の極をスキツプするという
上記の必要条件は好ましい実施例に関連してP
#およびQ#を求めるために与えられた規則と矛
盾しない。というのも複数回転の測定を行なわな
ければならない場合には、P#により、Q#が強
制的に定まり、この2つの値は最初の回転中に得
られるからである。したがつてその差は多くとも
1回転に満たない。
[0193] That is, the rotation speed does not affect the magnitude of the correction regarding the number of skipped poles. Although this is a specific example regarding a four-pole rotor, it is clear that the generalized principle holds true for any number of poles on the rotor. The above requirement of skipping fewer poles than the number of poles on the rotor relates to the preferred embodiment
Consistent with the rules given for determining # and Q#. This is because if multiple revolution measurements have to be made, P# forces Q#, and these two values are obtained during the first revolution. Therefore, the difference is less than one revolution at most.

【0194】 本来、式(1)の他の事項はn回の回転の
測定に対しては変化する。合計ΣTQ[i]はnQで
割られ、合計ΣTP[i]はnPで割られることにな
るが、この2つの商の差はやはりRで割られるこ
とになる。また補正項(P#/P)−(Q#/Q)
は同じままになる。
[0194] Originally, other matters in equation (1) change for the measurement of n rotations. The sum ΣT Q [ i ] will be divided by nQ and the sum ΣT P [ i ] will be divided by nP, but the difference between the two quotients will still be divided by R. Also, the correction term (P#/P) - (Q#/Q)
remains the same.

【0195】 複数回転の他の可能性は手短かに考察
する価値がある。普通のP個およびQ個の極につ
いて夫々の合計に対してロータn回転しなければ
ならないと考えよう。更にこの合計は同じ回転内
で始まる保障はないとしよう(モータ速度の変動
は考えない)。ここでは一方のロータについてn
回の回転は、他方のロータのn回の回転とほとん
ど共通部分(時間的オーバーラツプ)がないこと
もありうる。つまりこの場合は合計をとる時間帯
はほぼ2n回にまでなり得る。)もしこれに固執す
るのであれば、これを行なう方法は、1つの「超
回転」に関し、各ロータを夫々nPおよびnQの極
を有する「超ロータ」として取り扱うことにな
る。この取扱いのもとでは、P#、Q#はPおよ
びQより大きくなることができ、ただ、Pの代り
にnPを、Qの代りにnQを、そしてRの代りにnR
を用いることを除いては、測定は既に述べたいず
れかの式を用いて容易に行われる。わずかばかり
の余分な手間としては、実際の1回転1回のマー
クのn番目ごとのマークを「超1回転1回マー
ク」と認めることである。
[0195] Other possibilities for multiple rotations are worth briefly considering. Consider that the rotor must make n revolutions for each sum of ordinary P and Q poles. Furthermore, let us assume that this sum is not guaranteed to start within the same revolution (we do not consider variations in motor speed). Here, for one rotor, n
It is possible that the n rotations have little in common (time overlap) with the n rotations of the other rotor. In other words, in this case, the total time period can be approximately 2n times. ) If we persist, the way to do this would be to treat each rotor as a "superrotor" with nP and nQ poles, respectively, for one "superrotation". Under this treatment, P#, Q# can be greater than P and Q, only nP instead of P, nQ instead of Q, and nR instead of R.
Measurements are easily made using any of the equations already mentioned, except using . A slight extra effort is to recognize every nth mark of the actual one-turn mark as a "super-one-turn mark."

【0196】 上記複数回転方式のいずれによつて
も、2つ以上全体測定を平均したい場合にある種
の効用がある。 夫々1回転の測定をn回行なう代りに、n回転
の測定を1回で行なうことができることになる。
こちらの方が大量のメモリを必要とすることにな
るが、おそらくは測定が早くなり、0°または360°
に非常に近接している答を組合せる際の困難さが
かなり少なくなる。
[0196] Any of the multiple rotation methods described above has certain benefits when it is desired to average two or more overall measurements. Instead of making n measurements of one revolution each, one measurement of n revolutions can be made once.
This will require more memory, but will probably measure faster and can be used for 0° or 360°.
The difficulty in combining answers that are very close to is considerably reduced.

【0197】 説明を簡単にするため、図10の原理
のもつと公式的な説明はここでは提示しない。し
かし、この証明はさして困難ではなく、図6、図
9A、または図9Bおよびこれらに関係する本文
は証明の基礎と解釈することができることに注意
しなければならない。疑いもなく何度にも亘つて
この原理のいろいろな変形を証明してきた。本説
明の目標は位相角の公式、すなわち式(1)がどうし
て「本当にうまくいくか」の解釈をすることであ
るということを想起すれば、図10およびこれを
関連する原理を例示した目的は単に、明確に見て
とれるある種の有用な原理を作ることである。こ
うしてから今やその解釈に進むことにする。
[0197] For simplicity of explanation, a formal explanation of the principles of FIG. 10 will not be presented here. However, it must be noted that this proof is not very difficult and that FIG. 6, FIG. 9A, or FIG. 9B and the text related thereto can be interpreted as the basis of the proof. No doubt many variations of this principle have been demonstrated. Recalling that the goal of this discussion is to explain why the phase angle formula, i.e., equation (1), "really works," the purpose of illustrating FIG. 10 and its associated principles is to It is simply a matter of creating some kind of clearly visible and useful principle. Having said this, I will now proceed to its interpretation.

【0198】 おそらく解釈を始めるもつとも容易な
地点は式(48d)であろう。この式で、時間Δφ0,0
は4つの他の時刻および2つの補正項(JR/P
およびKR/Q、すなわちP#/PとQ#/Q)
についての差に等しいとされた。この式から出発
するのが好ましい理由は先ず、単位の大部分は
元々の測定の単位である時刻だからであり、更に
はすべての項は、算術的手間を減らすが量の間の
構造的関係を不明瞭にしあるいは吸収する「簡略
化のための」再構成をされることなく厳密に掲示
されているからでもある。式(48d)は下に示す
式(55)の様に書きなおすことができる。
[0198] Perhaps the easiest place to start the interpretation is equation (48d). In this formula, time Δφ 0,0
is based on four other times and two correction terms (JR/P
and KR/Q, i.e. P#/P and Q#/Q)
was considered to be equal to the difference between The reason it is preferable to start from this formula is firstly because most of the units are time, which is the original unit of measurement, and furthermore, all the terms reduce the arithmetic effort but do not imply structural relationships between the quantities. It is also precisely because it is posted without any ``simplifying'' rearrangement that obscures or absorbs it. Equation (48d) can be rewritten as Equation (55) shown below.

【0199】【0199】

【数33】 [Number 33]

【0200】 式(55)において、先ず(A)項は、入力
角を反映したQ極の第2の平均時刻であり、J個
およびK個の極をスキツプした後から平均をとり
始めたものである。(B)項はK個の極をスキツプし
たことにより平均時刻にもたらされた変化を補正
するものである。(C)項はP極の第2の平均時刻で
あり、角度はゼロで、J個の極をスキツプした後
から平均をとり始めたものである。(D)項はJ個の
極をスキツプしたことにより平均時刻にもたらさ
れた変化を補正するものである。(E)項は角度がゼ
ロの場合のQ極の第1の平均時刻であり、この平
均はP極の先頭が検出されたときに始められる。
(F)項は角度がゼロの場合のP極の第1の平均時刻
であり、この平均はP個の先頭が検出されたとき
に始められる。
[0200] In Equation (55), first, the term (A) is the second average time of the Q pole reflecting the input angle, and the average starts after skipping J and K poles. It is. Term (B) corrects the change brought about in the average time by skipping K poles. The term (C) is the second average time of the P poles, the angle is zero, and the average starts after J poles have been skipped. Term (D) corrects the change brought about in the average time by skipping J poles. Term (E) is the first averaging time of the Q pole when the angle is zero, and this averaging begins when the beginning of the P pole is detected.
The (F) term is the first averaging time of P poles when the angle is zero, and this averaging starts when P heads are detected.

【0201】 項は入力角を反映したP極の等価単
極の第2の平均時刻をQ極の先頭からのものに補
正した結果である。なお、J個の極をスキツプす
ることは、本来的には、K個の極をスキツプさせ
ることになるということ以外には上記量に影響を
与えない。そして、ここで、行なわれた補正の目
的はこの影響を除去することである。項は角度
ゼロの場合のP極の等価単極の第2の平均時刻を
P極の先頭からのものに補正した結果である。
項はP極の等価単極とQ極の等価単極との間の差
である固定的な基準値であり、真の角度ゼロの条
件を表わしている。ただし、他の箇所で述べてい
る様に、差をとることにより項の打ち消される場
合には、この項の実際の値を求める必要はない。
普通はこの項の値は求められない。
[0201] The term is the result of correcting the second average time of the equivalent single pole of the P pole that reflects the input angle to that from the beginning of the Q pole. Note that skipping J poles essentially has no effect on the above amount other than skipping K poles. And here, the purpose of the correction made is to eliminate this effect. The term is the result of correcting the second average time of the equivalent monopole of the P pole when the angle is zero to that from the beginning of the P pole.
The term is a fixed reference value that is the difference between the equivalent monopole of the P pole and the equivalent monopole of the Q pole, and represents the condition of true zero angle. However, as stated elsewhere, if the term cancels out by taking the difference, there is no need to find the actual value of this term.
Normally, the value of this term cannot be determined.

【0202】 (イ)項はP極の平時刻と入力角を反映し
たQ極の新しい平均時刻との間の変更された差で
ある。この差は入力角のもう一方の境界を表わす
初期基準と比べられる。すなわちトランスデユー
サの現在位置から入力角を引いたものである。初
期基準差は固定的な基準値でもよいし、また単に
以前の測定の結果(たとえば、この差の測定の様
な)でもよい。
[0202] Term (a) is the changed difference between the average time of the P pole and the new average time of the Q pole reflecting the input angle. This difference is compared to an initial reference representing the other boundary of the input angle. That is, the current position of the transducer minus the input angle. The initial reference difference may be a fixed reference value or simply the result of a previous measurement (such as this difference measurement).

【0203】 すなわち、(A)〜(D)項の測定は同一の回
転期間中に行なわれるが、Ψ、すなわち項の測
定とは多くの場合異なつた回転期間中に行なわれ
る。また、項はΨを表わしているが、もしこの
測定が実際に行なわれるとしたならば、本項中の
(E)項および(F)項の測定は同一の回転期間中に行な
われる。
[0203] That is, the measurements of terms (A) to (D) are performed during the same rotation period, but the measurement of Ψ, that is, the term, is often performed during a different rotation period. Also, the term represents Ψ, but if this measurement were actually performed, the term in this section would be
Measurements in sections (E) and (F) are made during the same rotation period.

【0204】 上の説明から引出し得る結論は、左側
の2つの括弧間の差は新しい角度に関して測定さ
れた差であるということである。この差の値から
差引かなければならない量は、その角を測るとき
の基準点となる基準状態について、はじめに測定
しておいた差の値である。基準状態はΨでもよい
し、あるいは再定義可能なゼロ角度状態に対応す
るある選ばれた状態において測定された差の値で
あつてもよい。Ψおよび式(1)についてのはじめに
与えた説明との他に、Ψidefl、α、および式(50)
から式(53)まで、および特に式(1′)と(1″)
に関連する説明を参照されたい。
[0204] The conclusion that can be drawn from the above explanation is that the difference between the two brackets on the left is the difference measured in terms of the new angle. The amount that must be subtracted from this difference value is the difference value that was initially measured for the reference state that is the reference point when measuring the angle. The reference state may be Ψ, or it may be a difference value measured at some selected state that corresponds to a redefinable zero angle state. In addition to the explanation given in the introduction about Ψ and equation (1), Ψ idefl , α, and equation (50)
to equation (53), and especially equations (1′) and (1″)
Please refer to the related explanation.

【0205】 上記の測定された差は、P極の平均時
刻についてのQ極の生起の平均時刻である。この
2つの平均は本質的に同じ1回転についてとられ
る。両平均時刻はその夫々のロータ上にある開始
極についてとられている。この点から見て、基準
ロータとそのセンサは、入力ロータの回転中の平
均時刻のための時間間隔を測定する安定な基準点
となる。夫々のロータの形状および入力ロータの
位置に従つて、Jに与えられ値がKの値を本質的
に定めてしまうことに注目されたい。一旦ΔφJ,K
とΔφM,NがQ#=0とした値に調節されてしまえ
ば、ΔφJ,KとΔφM,Nとはある意味で比例している。
つまり時間ΔφJ,0とΔφM,Nは2つのP極JとMの間
の時間間隔だけ異なつている。(測定ごとにRが
変動するならばどの回転かということを問題にす
ることは正しい。このことは以下に式(56)によ
り説明する)。換言すれば、基準ロータは2つの
測定に対して異なる基準点を提供する。この差の
正確な量はJとMをゼロにすることにより見つか
る。この過程ではJとM(この事に関してはKお
よびNも共に)はことなる速度であつてもよい異
なる回転の部分を自由に表わせる。
[0205] The above measured difference is the average time of occurrence of the Q pole with respect to the average time of the P pole. The two averages are taken over essentially the same revolution. Both average times are taken for the starting poles on their respective rotors. From this point of view, the reference rotor and its sensors provide a stable reference point for measuring time intervals for average times during the rotation of the input rotor. Note that the value given to J essentially defines the value of K, depending on the shape of the respective rotor and the position of the input rotor. Once Δφ J,K
Once Δφ M,N and Δφ M,N are adjusted to the value of Q#=0, Δφ J,K and Δφ M,N are in a sense proportional.
That is, the times Δφ J,0 and Δφ M,N differ by the time interval between the two P poles J and M. (If R varies from measurement to measurement, it is correct to question which rotation. This will be explained below using equation (56)). In other words, the reference rotor provides different reference points for the two measurements. The exact amount of this difference is found by zeroing out J and M. In this process, J and M (and K and N for that matter) are free to represent different parts of the rotation, which may have different speeds.

【0206】 もし式(55)の右側の括弧内の項(こ
れらはΨに対応する)を無視するなら、式(1′)
と式(1″)はΨが減算により抹消される場合を取
り扱つているということを想起すれば、式(1″)
を式(55)に照らして解釈することは困難ではな
い。唯一の差異は式をRで除し、次いで多少の変
形を加えることにより、Δθを見出すことからθ
を見出すことに変換することである。Rで除すこ
とは特に望ましい。というのはこれによりいろい
ろに変化し得る回転速度を正規化(normalize)
して、特定の時間とは異なり、1回転中のある割
合を表わすP#/PとQ#/Qとが得られるから
である。また、これにより、式(1)におけるように
2πを乗ずると結果はラジアンで表わした角度と
なり、もはや1回転についての割合ではなくな
る。式(1″)は夫々任意の開始極に関係する2個
の等価単極間の1回転についての割合を示すと言
つてもよい。こさは次に前述の原理にしたがつて
ある固定開始極に関係するように調節される。減
数としてのTP[i]の合計は大きすぎてまたはじ
めの開始点までは調節し戻されていないので、P
#/Pが加え戻される。またQ#/Qが差引かれ
る、というのも減らされたTQ[i]の和はその量
だけ大き過ぎて開始したので、まだはじめの開始
点までは調節し戻されていないからである。
[0206] If we ignore the terms in parentheses on the right side of equation (55) (these correspond to Ψ), then equation (1′)
If we remember that Ψ is canceled by subtraction, then equation (1″)
It is not difficult to interpret in light of equation (55). The only difference is that by dividing the equation by R and then making some modifications, we find Δθ to θ
It is to convert it into finding out. Dividing by R is particularly desirable. This is because it normalizes the rotational speed that can vary in various ways.
This is because, unlike a specific time, P#/P and Q#/Q, which represent a certain percentage of one rotation, are obtained. Also, this allows us to
When multiplied by 2π, the result is an angle in radians and is no longer a fraction of a revolution. Equation (1″) may be said to give the ratio per revolution between two equivalent monopoles, each associated with an arbitrary starting pole. Since the sum of T P [ i ] as a subtraction is too large to be adjusted back to the original starting point, P
#/P is added back. Also, Q#/Q is subtracted because the reduced sum of T Q [ i ] started out too large by that amount and has not yet been adjusted back to the original starting point.

【0207】 基準ロータとその合計とが「0基準」
としてどのように働くかに関しての一層の洞察が
式(56)を検討することが得られる。
[0207] The reference rotor and its total are "0 reference"
Further insight into how it works can be gained by considering equation (56).

【0208】【0208】

【数34】 [Number 34]

【0209】 式(56)において、まず(G)項は入力角
を反映したQ極の第2の平均時刻であり、J個及
びK個の極をスキツプした後から平均をとりはじ
めたものであつてつある第2のTOを基準とした
値である。(H)項はK個の極をスキツプしたことに
より平均時刻にもたらされた変化を補正するもの
である。(J)項はQ極の第1の平均時刻であり、角
度はゼロの場合である。この平均はQ極の先頭か
らはじめられかつある第1のTOを基準とした値
である。(K)項は角度ゼロの場合のP極の第2の平
均時刻である。この平均は1個の極をスキツプし
た後からはじめられかつある第2のTOを基準と
した値である。(L)項はJ個の極をスキツプしたこ
とにより平均時にもたらされた変化を補正するも
のである。Σ項は角度ゼロの場合のP極の第1の
平均時刻であり、P極の先頭からはじめられ、あ
る第1のTOを基準とした値である。
[0209] In equation (56), the term (G) is the second average time of the Q pole that reflects the input angle, and the average starts after skipping J and K poles. This value is based on the hot second TO . Term (H) corrects the change brought about in the average time by skipping K poles. The term (J) is the first average time of the Q pole, and is the case when the angle is zero. This average is a value based on a certain first T O starting from the beginning of the Q pole. The (K) term is the second average time of the P pole when the angle is zero. This average is a value that starts after skipping one pole and is based on a certain second TO . The (L) term corrects the change brought about in the averaging by skipping J poles. The Σ term is the first average time of the P pole when the angle is zero, and is a value starting from the beginning of the P pole and based on a certain first TO .

【0210】 項は入力角を反映したQ極の第2の
平均時刻をP極の先頭を基準とした値に補正した
ものである。これはこの差についてJ個のP極を
スキツプしたことによる効果(ここでJ個にスキ
ツプの影響はK個のスキツプをおこさせることだ
けである)と打ち消す。この平均時間は第2の
TOを基準にしたものである。項は角度ゼロに
ついてのP極の第2の平均時刻である。この値は
P極の先頭を基準に補正されているが、第2の
TOを基準としている。なおΣ項と項は一般に
異なつた値を持つ。それは、合計毎に異なつた
TOを与えるために行うタイマのリセツトによる
ものであり、またモータスピードの変動のためで
もある。
[0210] The term is a value obtained by correcting the second average time of the Q pole that reflects the input angle to a value based on the beginning of the P pole. This cancels out this difference with the effect of skipping J P poles (here, the effect of skipping J is only to cause K skips). This average time is the second
It is based on T O. term is the second mean time of the P pole for angle zero. This value is corrected based on the beginning of the P pole, but the second
It is based on T O. Note that the Σ term and the term generally have different values. It was different for each total
This is due to the timer reset done to provide TO , and also due to motor speed fluctuations.

【0211】 (ロ)項は入力角によるQ極の平均時刻の
変化を示すが、また2つのTO間のオフセツトも
含んでいる。(ハ)項は第1、第2のTO間のオフセ
ツトである。入力角に基づく変化はない。という
のは基準ステータは動かないからである。
[0211] The term (b) shows the change in the average time of the Q pole depending on the input angle, but also includes the offset between the two TOs . Term (c) is the offset between the first and second TO . There is no change based on input angle. This is because the reference stator does not move.

【0212】 かくして式(56)は厳密に入力角のみ
によるQ極に平均時刻の変化を表わしている。注
釈の多くは同じであるが、式(48d)の項の組分
けは異なつている。すなわちTP[i]に関するす
べての項はまとめられて差を作つている。前述の
原理によれば、式(56)の右側の括弧内の量は
各々の合計が同じTOを基準としている場合には
0になる。すなわち、「新しいが調節された」
TP[i]の合計は「古い」TPiの合計に等しい。明
らかに、この式ではTQ[i]だけが「角度情報」
を作り出しており、この情報は、基準センサが動
かないとすれば、我々が期待しているものであ
る。
[0212] Thus, equation (56) strictly represents the change in average time at the Q pole due only to the input angle. Although many of the notes are the same, the grouping of terms in equation (48d) is different. That is, all the terms related to T P [ i ] are grouped together to create the difference. According to the above principle, the quantities in parentheses on the right side of equation (56) are zero if each sum is referenced to the same T O . i.e. "new but adjusted"
The sum of T P [ i ] is equal to the sum of "old" T Pi . Obviously, in this equation, only T Q [ i ] is "angular information"
This information is what we would expect if the reference sensor did not move.

【0213】 それでは何故TP[i]について細々と
した検討を行うのか?その答は、少なくとも部分
的には、理想的な変換器においてさえも右側の括
弧の中の項の値は、少なくとも2つの理由で、一
般には0にならないということである。第1の理
由は2つの合計が同じTO=0を基準として得ら
れたとしてもこれらはなお異なる時間に行なわ
れ、したがつて生起の平均時刻に0でない差を生
じる(勿論、同じことは左側の括弧内についても
当てはまる)。しかし、右側の括弧内の項の差が
「たまたま」ゼロになることはある、というのは
どんなクロツクでも任意に与えられた時刻TO
0からの単調に増加する時間をいつまでも計時し
ていることはできないからである。クロツクはあ
る時点で(クロツクのレジスタが保持し得る最高
値までカウントしたこと等により)リセツトされ
なければならないから、右側の括弧内の2つの合
計はクロツクの同一のTO=0を基準として得ら
れたものではおそらくなくなる。このように条件
が変化することにより同じでないはずの合計同志
が等しくなる場合が現れる。(同じことは左側の
括弧内の合計についても言える)。この様な事態
はしかしながら問題とはならない。それは、2組
の括弧が夫々任意の別々のTOの間の同じ差を含
んでいるからであり、またその結果、(56)式を
見ればわかる様に、その「同じ差」同志の差をと
ることになるからである。この差同志の差をつく
ることこそが、2つのΣTP[i]を見つけ出す主
な理由である。これにより2つのΣTQ[i]の間
の差のオフセツトを見出しこれを取除くことがで
きる。第2の理由は第1の理由の場合と同様な誤
差キヤンセルを行なうためだが、別の誤差原因に
ついて考えている。合計が異なつてくるのは、モ
ータ速度やクロツクレートわずかに異なることか
ら生ずる。これらの合計が異なるため、左側の括
弧に除去しなければならない測定可能なオフセツ
トが生ずるが、このオフセツトは右側の括弧内に
も共通に生ずることになる。
[0213] Then why do we conduct a detailed study on T P [ i ]? The answer, at least in part, is that even in an ideal converter the value of the term in the right parenthesis will generally not be zero for at least two reasons. The first reason is that even if the two sums are obtained with respect to the same T O =0, they still take place at different times, thus giving rise to non-zero differences in the average times of occurrence (of course, the same (This also applies to what is in parentheses on the left.) However, the difference between the terms in the right parentheses can ``happen'' to be zero, because at any given time T O =
This is because it is not possible to keep track of time that increases monotonically from 0 forever. Since the clock must be reset at some point (e.g. by counting to the highest value that the clock's registers can hold), the two sums in the right parenthesis are obtained with respect to the same T O =0 of the clock. It will probably disappear if it is removed. As the conditions change in this way, there are cases where the sums that should not be the same become equal. (The same goes for the sum in parentheses on the left). However, this situation is not a problem. This is because the two sets of parentheses each contain the same difference between arbitrary separate T O , and as a result, as can be seen from equation (56), the difference between the "same difference" This is because you will have to take . Creating this difference between the two is the main reason for finding the two ΣT P [ i ]. This allows us to find the offset of the difference between the two ΣT Q [ i ] and remove it. The second reason is to perform error cancellation similar to the first reason, but we are considering another error cause. The different totals result from slightly different motor speeds and clock rates. Because these sums are different, there is a measurable offset in the left bracket that must be removed, but this offset also commonly occurs in the right bracket.

【0214】 これらのでき事(異なる時刻での測
定、クロツクのリセツト、モータ速度やクロツク
レートの変化)のどれ1つとして心配する必要が
ないことがわかる。これは式(56)を考察すれば
容易にわかる。つまり本計算の差動的性質から、
これらの影響による定常状態偏椅に起因するオフ
セツトがキヤンセルされるのである。勿論、位相
測定が行なわれている時間中の回転の途中でクロ
ツクをリセツトしないよう注意しても良い。
[0214] It turns out that none of these events (measurements at different times, clock resets, changes in motor speed or clock rate) need be of concern. This can be easily understood by considering equation (56). In other words, due to the differential nature of this calculation,
Offsets due to steady state bias due to these effects are canceled. Of course, care may be taken not to reset the clock in the middle of rotation while phase measurement is being performed.

【0215】 以下に、式(1)の2つの解釈を示す。こ
こにおいては、図3Aないし図3Cの構造および
測定の規則、上記の原理、および等価単極の概念
を仮定している。
[0215] Two interpretations of equation (1) are shown below. The construction and measurement rules of FIGS. 3A-3C, the principles described above, and the concept of an equivalent monopole are assumed herein.

【0216】【0216】

【数35】 [Number 35]

【0217】 上の形で表現した式(1)において、まず
(M)項は入力角とQ#個の極をスキツプしたことに
よる、Q極が1つに現れる平均時刻である(Q
#個の極のスキツプ自体は、現在の入力角におい
てP#個の極をスキツプをすることに起因する)。
この時刻はQ極の等価単極が現れる時刻である。
(N)項はP#個のP極をスキツプしたことによるP
極が1つ現れる平均時刻である。この時刻はP極
の等価単極が現れる時刻である。(O)項は1回転に
要する時間である。(P)項はTP[1]を基準とした
値であつて、P#個のP極をスキツプしたことに
よる等価極間隔の減少の、1回転に対する割合で
ある。なんとなればこのスキツプはTP[i]の合
計平均を増加させたが、TQ[i]の合計には対応
した変化をもたらさなかつたからである。(Q)項は
TP[1]を基準とした値であつて、Q#個の極を
スキツプしたことによる等価極間隔の増加の、1
回転に対する割合である。なんとなれば、このス
キツプはTQ[1]の合計平均を増加させたが、
TP[1]の合計には対応した変化をもたらさなか
つたからである。(R)項は等価極間隔の当初の基準
角における残余(residual)間隔である。この値
は実際に求めても求めなくても良い。普通は求め
ることはせず、θの2つの異なる測定の共通モー
ド成分として打消される。
[0217] In equation (1) expressed in the above form, first
The term (M) is the average time when one Q pole appears due to the input angle and skipping Q# poles (Q
The skipping of # poles itself results from skipping P# poles at the current input angle).
This time is the time when the equivalent single pole of the Q pole appears.
(N) term is P due to skipping P# P poles.
This is the average time at which one pole appears. This time is the time when the equivalent monopole of the P pole appears. The term (O) is the time required for one rotation. The term (P) is a value based on T P [ 1 ], and is the ratio of the reduction in the equivalent pole spacing due to skipping P# P poles to one rotation. This is because this skip increased the total average of T P [ i ] but had no corresponding change in the total of T Q [ i ]. (Q) is
It is a value based on T P [ 1 ], which is 1 of the increase in the equivalent pole spacing due to skipping Q# poles.
It is the ratio to rotation. After all, this skip increased the total average of T Q [ 1 ], but
This is because it did not bring about a corresponding change in the sum of T P [ 1 ]. The (R) term is the residual spacing at the original reference angle of the equivalent pole spacing. This value may or may not be actually determined. It is usually not determined and is canceled out as a common mode component of two different measurements of θ.

【0218】 項は入力角を与える以前から存在し
た(つまりTP[1]≠TQ[1])時間間隔に起因
し、また入力角自体(これはQ極の等価単極が現
れるのを遅らせる)に起因し、また極をスキツプ
すること(つまり、TP[1]とTQ[1]を待たず
に合計を開始すること)にも起因する。
[0218] The term is due to the time interval that existed before giving the input angle (that is, T P [ 1 ]≠T Q [ 1 ]), and also due to the time interval that existed before the input angle was given (that is, T (delaying) and also by skipping poles (i.e., starting the sum without waiting for T P [ 1 ] and T Q [ 1 ]).

【0219】 (ニ)項はロータの回転に対する割合とし
て表わされた時間間隔である。
[0219] The term (d) is a time interval expressed as a percentage of the rotation of the rotor.

【0220】【0220】

【数36】 [Number 36]

【0221】 上の形で表現された式(1)において、(S)
項は最初の時間間隔、入力角およびQ#個のQ極
をスキツプしたことを反映させ、更にP#個のP
極をスキツプしたことについての補正を行なつて
得られた、1回転に対する割合である。
[0221] In formula (1) expressed in the above form, (S)
The term reflects the initial time interval, the input angle and the skipping of Q# Q poles, and also the P# P
This is the ratio to one revolution obtained by correcting for skipped poles.

【0222】 項は最初の時間間隔と入力角のみに
よる、1回転に対する割合である。つまり、仮に
最初の極が現れたとき、TP[1]およびTQ[1]
において夫々の合計を開始していたら測定されて
いたであろう値が得られる様に補正したのであ
る。
[0222] The term is a percentage of one revolution due to the initial time interval and input angle only. That is, if the first pole appears, T P [ 1 ] and T Q [ 1 ]
The correction was made to obtain the value that would have been measured if the summation of each had been started.

【0223】 (ホ)項はTP[1]とTQ[1]において
夫々の合計を開始させることを基準として、入力
角のみ1回転に対する割合である。ここでΨは式
(1)の様に、値を求めて減算しても良いし、あるい
は式(1′)や式(1″)の様に、入力角の2つの異
なる値についての測定値の減算により打消しても
良い。
[0223] The term (E) is the ratio of only the input angle to one rotation, based on starting the respective sums at T P [ 1 ] and T Q [ 1 ]. Here Ψ is the expression
You can calculate the value and subtract it, as in (1), or cancel it by subtracting the measured values for two different values of the input angle, as in equation (1′) and equation (1″). It's okay.

【0224】 式(1)全体としては、TP[1]と
TQ[1]間の最初の差を基準とし、入力角を反映
した2つの等価単極間のロータの回転をラジアン
で表現したものになつている。
[0224] In equation (1) as a whole, T P [ 1 ] and
It is based on the first difference between T Q [ 1 ] and is the rotation of the rotor between two equivalent monopoles reflecting the input angle expressed in radians.

【0225】 今や式(1)、式(1′)、および式(1″)
は実際に正しいことがわかつた。また、各ロータ
の極数が互いに等しい必要もないし、また極がロ
ータに一様等間隔に配置されている必要も全くな
いことがわかる。上の証明により、明らかに極は
任意に配置できることが明白にわかる。実際問題
として、ロータ上の極がかなり一様に位置される
ことはありそうなことであり、これはセンサの応
答を最適化して過度状態を抑制しクロストークが
存在する場合これを抑制するのに役立てるために
望ましいことである。このような一様性によつ
て、ロータ上の絶対位置を標示するのに役立ち、
またP#およびQ#を常に把握しておくための基
礎として役立つ欠除極の確実な検出ができるよう
にもなる。しかしながら、ロータの絶対位置の検
出は他の手段(たとえば、各歯車に永久的に取付
け、特定の極と関連付けられたインジケータと、
これを検出する別個の1回転1回センサを設け
る)によつても達成することができる。このよう
な手段によれば、原理上、ロータ上の位置決めは
(クロストークのないシステムでは)全く任意で
よいことになる。要するに、他にそうする良い理
由がないかぎり、極を故意にでたらめに配置する
ことは特に奨めないが、本発明による位相測定技
法によれば精度が極配置の精度で制限されない位
相測定が可能である。他の因子によつてはなお、
とにかく、本質的に規則正しい極配置をしなけれ
ばならないかもしれない。
[0225] Now Equation (1), Equation (1′), and Equation (1″)
turns out to be actually correct. It can also be seen that it is not necessary that the number of poles on each rotor be equal to each other, nor is it necessary that the poles be uniformly spaced on the rotor. The above proof clearly shows that the poles can be placed arbitrarily. In practice, it is likely that the poles on the rotor will be located fairly uniformly, which will optimize the sensor response to suppress transient conditions and reduce crosstalk if present. This is desirable in order to make it useful. This uniformity helps indicate absolute position on the rotor,
It also allows reliable detection of missing poles, which serves as a basis for keeping track of P# and Q#. However, the absolute position of the rotor can be detected by other means (e.g., an indicator permanently attached to each gear and associated with a particular pole;
This can also be achieved by providing a separate once-per-rotation sensor to detect this. With such measures, in principle the positioning on the rotor can be completely arbitrary (in a crosstalk-free system). In short, it is not particularly recommended to deliberately place poles haphazardly unless there is a good reason to do so, but the phase measurement technique of the present invention allows for phase measurements whose accuracy is not limited by the precision of the pole placement. be. Depending on other factors,
In any case, it may be necessary to have an essentially regular pole arrangement.

【0226】 装置依存の定数Ψを取扱うということ
だけを条件とすれば、式(1)、(1′)および(1″)
は「粗」でもなく「精」でもないが、おそらく時
間測定の精度と安定性と同程度の高精度を有する
統合された高分解能の解である絶対的な答を与え
る。これを実現するには、タイムベースとゼロ交
又検出器が用いられるだろう。測定の差動的性質
のため、タイムベースはただ短期安定性が良好で
あればよい。異なる時間に行なわれた測定値間の
差で長期安定性の欠如による成分は「コモンモー
ド」効果によつて相殺される。全体として角度変
換装置の精度に影響することのある機械的因子が
存在するが、これらの幾つかについては以降の別
の章で説明することにする。しかしこれらの因子
は概ね式(1)または式(1″)の原理に妨害を与える
ことによつて精度に悪い影響を与えることはな
い。
[0226] The only condition is that we are dealing with the device-dependent constant Ψ, then equations (1), (1′) and (1″)
gives an absolute answer that is neither "coarse" nor "fine," but is an integrated, high-resolution solution with precision that is probably as high as the precision and stability of time measurements. To accomplish this, a time base and zero crossing detector would be used. Due to the differential nature of the measurements, the timebase only needs to have good short-term stability. The component due to lack of long-term stability in differences between measurements taken at different times is offset by "common mode" effects. There are mechanical factors that can affect the accuracy of the angle conversion device as a whole, some of which will be discussed in separate sections below. However, these factors generally do not adversely affect accuracy by interfering with the principle of equation (1) or equation (1'').

【0227】 式(1)および式(1″)によつて与えられ
る統合した答は、各ロータに付けられた多数の極
の「平均化」、すなわちこの多数の極により与え
られる寄与のため高分解能の答となる。この意味
で、あたかも2つの単極ロータがあつて、各セン
サからの信号の遷移を非常な自信を以てつきとめ
ることにより決定することができるように見え
る。
[0227] The integrated answer given by Equation (1) and Equation (1″) is the “averaging” of the large number of poles attached to each rotor, i.e. the high The answer is resolution. In this sense, it appears as if there are two unipolar rotors and the transitions of the signals from each sensor can be determined by locating them with great confidence.

【0228】 この目的のため、極範囲とモータ速度
とをわずかに変動させれば、これらの変動が少な
くとも擬似ランダム性のものであるかぎり、分解
能の増大に実際に役立つであろう。周知のとお
り、このような「摂動」は一定数の極に集められ
る算術データの精度を増すことができる。
[0228] To this end, slightly varying the polar range and motor speed may actually help increase the resolution, as long as these variations are at least of a pseudo-random nature. As is well known, such "perturbations" can increase the accuracy of arithmetic data collected at a fixed number of poles.

【0229】 式(1)と式(1″)における統合された答
には、極が本質的に規則的に配置されているとき
でさえも、容易に認め得る「粗」と「精」との成
分は入つていない。合計の項は答の精部を表すよ
うに見え、一方項P#/P〜Q#/Qは粗部を表
わすように一見考えられる。このわなに落ちる容
易な道は、規則性は和に関する商の差にモジユロ
的性質を与えるように見れるから、規則正しく配
置した極ではどの極から合計を始めるかは問題で
はないと誤つて結論することである。
[0229] The integrated answers in equations (1) and (1″) have easily discernible “coarse” and “fine” differences even when the poles are arranged essentially regularly. Contains no ingredients. The sum term appears to represent the fine part of the answer, while the terms P#/P to Q#/Q appear at first glance to represent the coarse part. An easy way to fall into this trap is to erroneously conclude that since regularity appears to give modulus properties to the difference in quotients with respect to the sum, with regularly arranged poles it does not matter at which pole the sum begins. It is.

【0230】 しかしこのような解釈では原因の類似
性は効果の類似性に先行するとと誤つて結論する
ことになる。ロータが規則正しく配置された極を
備えていればP#およびQ#を決定する同じ事柄
が或る異なる位相測定技法で測定した結果の粗部
分をも決定するということは正しい。しかしこれ
は「Q#付きP#」と「粗」とは同じ事柄である
ことを意味しない。このことが起こるのは、単
に、それらを異なるものとして示す条件が手に入
らないかあるいは正しく認められないということ
にすぎない。このような解釈を正しいとするには
PをQに等しくさせなければならず極の間隔が規
則正しくなければならないことがわかる。
[0230] However, such an interpretation would erroneously conclude that similarity of causes precedes similarity of effects. It is true that if the rotor has regularly spaced poles, the same things that determine P# and Q# also determine the coarse portion of the results measured with certain different phase measurement techniques. However, this does not mean that "P# with Q#" and "coarse" are the same thing. This happens simply because the conditions that mark them as different are not available or properly recognized. It can be seen that for this interpretation to be correct, P must be equal to Q and the spacing between the poles must be regular.

【0231】 極端な場合を簡単に考察すれば、合計
の項が原理上、単に答の精部分ではなく、一方P
#/P、Q#/Qも、原理上、単に粗部分にすぎ
ないのではないということがよくわかるにちがい
ない。極端な例として、各ロータ上の極のすべて
が回転子の円周の小さな部分に集められたと想像
しよう。このような状態下で入力角度を等しく増
大させたときP#/PとQ#/Qは等しく変化し
ない。「入力円」のわずかな部分についてP#/
PやQ#/Qにかなりな変化があるが、残りの大
きな部分に関しては変化しない。しかるに「粗の
部分」は規則正しく変化する入力にしたがつて規
則正しく変化しなければならない。同様な不一致
は加算の挙動と「精の部分」との間にも存在す
る。
[0231] If we briefly consider an extreme case, we can see that the summation term is in principle not just an essential part of the answer, but on the other hand P
It must be clear that #/P and Q#/Q are not just rough parts in principle. As an extreme example, imagine that all of the poles on each rotor are clustered into a small portion of the rotor's circumference. Under such conditions, when the input angle is increased equally, P#/P and Q#/Q do not change equally. P#/ for a small part of the “input circle”
There is a considerable change in P and Q#/Q, but the remaining large parts remain unchanged. However, the "coarse part" must change regularly in accordance with the regularly changing input. A similar discrepancy exists between the behavior of addition and the "essence part."

【0232】 更に、原理に照らして且つ何故割合の
補正(fractional adjustment)をはじめから行
なうかをよく考えてみれば、平均値は平均をとる
処理が始まつた場所に対して修正されていること
がわかる。しかしロータ上の何処で加算が始まる
かは回転中何時測定が行なわれるかの関数でもあ
り、ただ単に入力角度により入力ステータが何処
にあるかだけではない。しかし「粗」と「精」と
は確かに入力固定子が何処にあるかだけの関数で
ある。「何時」ということがどうして角度を変え
ることができようか?式(1)、(1′)および(1″)
に関するかぎり、粗および精という概念は、統合
された結果という考えのためには、以上説明した
様に捨て去つてしまうのが最も良いように思われ
る。
[0232] Furthermore, if we consider the principle and why fractional adjustment is performed in the first place, we can see that the average value is adjusted relative to the place where the averaging process started. I understand. However, where on the rotor the addition begins is also a function of when during rotation the measurement is taken, and not just where the input stator is due to the input angle. But "coarse" and "fine" are certainly a function only of where the input stator is. How can "what time" change its angle? Equations (1), (1′) and (1″)
As far as this is concerned, it seems best to abandon the concepts of coarse and fine in favor of the idea of integrated results, as explained above.

【0233】 しかし、式(1)は答の「精」の部分だけ
を生ずる下記の他の式(57)の基礎である。式
(57)で得られる答は別の粗測定で補足すること
ができるか、あるいは答の精の部分が完全な1回
転分になつたとき粗の部分を蓄積するという、完
全に増分的なシステムの中で使用することができ
る。式(57)は式(57′)と(57″)の基礎であ
り、これは式(1′)、(1″)の式(1)に対する関係と
相似な関係となつている。
[0233] However, equation (1) is the basis for another equation (57) below, which yields only the "element" part of the answer. The answer given by equation (57) can be supplemented with another coarse measurement, or it can be completely incremental, accumulating the coarse part when the fine part of the answer corresponds to one complete revolution. Can be used within the system. Equation (57) is the basis of Equations (57') and (57''), and has a similar relationship to the relationship of Equations (1') and (1'') to Equation (1).

【0234】【0234】

【数37】 (57)θfioe=2πθ/RΔθ=2π{ΣTQ[i]−Q/P
ΣTP[i]/R+P#(Q−P)/P}−QΨ (57′) θfioe=2π{θo+1′−θo′} ここで (57″)θo′=ΣTQ[i]−Q/PΣTP[i]/R+P#(
Q−P)/P 「精」の値
[Math. 37] (57) θ fioe = 2πθ/RΔθ = 2π{ΣT Q [ i ]−Q/P
ΣT P [ i ]/R+P#(Q-P)/P}−QΨ (57′) θ fioe =2π{θ o+1 ′−θ o ′} where (57″) θ o ′=ΣT Q [ i ]−Q/PΣT P [ i ]/R+P#(
Q-P)/P Value of "Sei"

【0235】 式(57)は次のようにして式(1)から得
られる。まず、式(1)にQを乗じてロータの1回転
あたりQ回分「回る」答を作る。次に答の中に
2πの倍数は単に整数回の回転の計算(ラジアン
で表される)を答の粗の部分に付加するだけであ
ることがわかる。これにより、得られたθfioeが今
やモジユロ量であることを理解して、乗算された
式(1)の右辺中の要素から或る項を除くことができ
るようになる。
[0235] Equation (57) can be obtained from Equation (1) as follows. First, multiply equation (1) by Q to get the answer that the rotor "turns" Q times per revolution. Then in the answer
It turns out that the multiple of 2π simply adds an integral number of rotations (expressed in radians) to the coarse part of the answer. This makes it possible to understand that the obtained θ fioe is now a modulo quantity and remove a certain term from the multiplied elements on the right side of equation (1).

【0236】 その結果得られる式には次の項が入つ
ている。
[0236] The resulting equation contains the following terms:

【0237】【0237】

【数38】 (58a) ……+(P#/P−Q#/Q)Q……[Number 38] (58a) ...+(P#/P-Q#/Q)Q...

【0238】 しかし(58a)は次のように簡略化さ
れる。
[0238] However, (58a) is simplified as follows.

【0239】【0239】

【数39】 (58b) =QP#/P−Q# (58c) =(Q−P+P)P#/P−Q# (58d) =(Q−P)P#/P+P#−Q# (58e) =P#(Q−P)/P[Number 39] (58b) =QP#/P-Q# (58c) = (Q-P+P)P#/P-Q# (58d) = (Q-P)P#/P+P#-Q# (58e) =P#(Q-P)/P

【0240】 上の導出過程において、式(58d)中
の差P#−Q#は整数回転の計数と言う粗の答
(夫々2πラジアンの量で表わされる)だけに寄与
することに注目して式(58e)を得る。
[0240] In the above derivation process, note that the difference P# - Q# in equation (58d) contributes only to the coarse answer of counting integer rotations (each expressed in the amount of 2π radians). We obtain equation (58e).

【0241】 式(57)は2つの方法で使用すること
ができる。第1に、増分的システム
(incremental system)を構成する簡易な方法と
なる。このようなシステムでは粗測定は行なわれ
ず、実際の最終値は精の係数が「1回転する」に
つれて「精」用の法の値(2π)だけ答を上下し
て調節することによつて維持される。このような
システムでは入力ロータすなわちQロータには絶
対基準極を備える必要はない。式(57)にはQ
#が現れていないことに注意されたい。また粗測
定を行なわないから、この目的のためにはそれは
必要がない。したがつて入力ロータ上の欠除極は
無くてもよいことになる。
[0241] Equation (57) can be used in two ways. First, it provides an easy way to configure incremental systems. In such systems, no coarse measurements are taken, and the actual final value is maintained by adjusting the answer up or down by the value of the "fine" modulus (2π) as the fine coefficient "turns around." be done. In such a system, the input or Q rotor need not have an absolute reference pole. In equation (57), Q
Note that the # does not appear. Nor is it necessary for this purpose, since no coarse measurements are taken. Therefore, the missing pole on the input rotor may be eliminated.

【0242】 第2に、式(57)は「粗」の答を得る
ための別個の測定を行なうシステムで、「精」の
答を作る部分に使用することができる。このよう
なシステムではやはりQ#は必要ないが、入力ロ
ータ上に或る種の1回転1回のマークは必要と思
われる。このマークは欠除極の形態でも、または
別個のマークとそれに関連したセンサとの組合わ
せの形態をとつてもよい。いずれにしても、入力
ロータ上の極が入力ステータのセンサを通過する
のを位相粗測定のクロツク信号として使用するこ
とは有益である。その理由は、ロータの角速度の
変化に対する測定の不感性を高めることである。
大体において、このようなシステムは式(1)、(1′)
および(1″)に基づくものと実質的に同等である
が、余分なオーバーヘツドを有している。この種
のシステムは、しかし、実際に作られて極めて良
く動作している。
[0242] Second, equation (57) can be used in a system that performs separate measurements to obtain a "coarse" answer in the part that produces a "fine" answer. Such a system would still not require a Q#, but some type of once-per-revolution marking on the input rotor would be necessary. This mark may take the form of a missing pole or a combination of a separate mark and its associated sensor. In any event, it is advantageous to use the passage of a pole on the input rotor through a sensor on the input stator as a clock signal for phase coarse measurements. The reason is to increase the insensitivity of the measurement to changes in the angular velocity of the rotor.
Generally speaking, such a system has equations (1), (1′)
and (1″), but with extra overhead. Systems of this type have been built in practice, however, and work quite well.

【0243】 最後に、式(1)と(57)とのRは、測定
の都度のRの実際に生ずる値を当該測定に使用す
るかぎり、Rの値が測定が変つても一定である必
要はない。これは合計をとる際使用される夫々の
丁度1回転に要する時間を測定することによつて
容易に保障される。つまり、i値を1つ任意に定
め、1つのTp[i]からその次のTp[i]までの時
間(TQ[i]間の時間でもよい)を測定すればそ
れがRとなる。モータの速度変動がかなりある場
合には2つを平均してRの値を求めることが望ま
しい。
[0243] Finally, R in equations (1) and (57) requires that the value of R remains constant even if the measurement changes, as long as the actually occurring value of R for each measurement is used for the measurement. There isn't. This is easily ensured by measuring the time required for each exactly one revolution used in taking the sum. In other words, if you arbitrarily set one i value and measure the time from one T p [ i ] to the next T p [ i ] (or the time between T Q [ i ]), you can determine that it is R. Become. If the motor speed fluctuates considerably, it is desirable to obtain the value of R by averaging the two.

【0244】 角度測定 次に図3Aないし図3Cに示す角度変
換装置に戻つて、入力角度を示す値を作る図3A
のロータとセンサとによつて作り出される信号
A、B、XおよびYに位相測定技法がどのように
適用されるかを考える。
[0244] Angle measurement Next, return to the angle conversion device shown in FIGS. 3A to 3C and create a value indicating the input angle in FIG. 3A
Consider how the phase measurement technique is applied to the signals A, B, X and Y produced by the rotor and sensors of .

【0245】 はじめに、基本位相測定技法の説明の
場合の2つのセンサおよび2つの信号とは違つ
て、4個のセンサと4個の信号とがある。にもか
かわらず所望の最終結果は同じである。一方でB
と「結合した」Aと他方でYと「結合した」Xと
の位相の差が探そうとするものである。AとBお
よびXとYの「結合」によつて平均化がなされ、
偏心誤差だけでなく或る種の他の誤差をも減らす
ことができる。しかしながら、「平均化」という
言葉はここでは平均位相を求めることを言い、こ
れは信号の瞬時値がアナログ加算で平均されると
きに得られるものとは必ずしも同じではない。
[0245] First, there are four sensors and four signals, instead of two sensors and two signals in the case of the basic phase measurement technique description. Nevertheless, the desired end result is the same. On the other hand, B
The phase difference between A "coupled" with Y on the other hand and X "coupled" with Y on the other hand is what we are looking for. Averaging is done by “combining” A and B and X and Y,
Not only eccentricity errors but also certain other errors can be reduced. However, the word "averaging" here refers to determining the average phase, which is not necessarily the same as what is obtained when the instantaneous values of the signal are averaged by analog summation.

【0246】 ここで考察している偏心の種類は、入
力ステータの回転の中心がロータの回転軸22上
にない場合のものである。なかんずく、このよう
な偏心によつて入力センサの各々と入力ロータと
の結合度が変動する。この場合この変動は入力角
度の関数である。その結果、センサ自身から生ず
る信号振幅に差が現れる。この信号振幅の差があ
るため、直接アナログ平均化を行なつた平均位相
を有する信号を作り出すことが妨げられる。これ
を要約して言えば以下のようになる。すなわち、
信号を平均化して次の位相を測るのではなく、最
初に位相を測定し、次に平均するとい方法が必要
になる。
[0246] The type of eccentricity considered here is one in which the center of rotation of the input stator is not on the rotation axis 22 of the rotor. Among other things, such eccentricity causes variations in the degree of coupling between each of the input sensors and the input rotor. In this case this variation is a function of the input angle. As a result, differences appear in the signal amplitudes originating from the sensors themselves. This difference in signal amplitude prevents direct analog averaging from producing a signal with an average phase. This can be summarized as follows. That is,
Instead of averaging the signal and then measuring the phase, we need a method that first measures the phase and then averages it.

【0247】 入力センサAが1個だけあると想像し
よう。先に記した位相測定技法が位相AXおよび
AYを測定するのに使える。AX位相に対する角
度はAY位相に対する角度はAY位相に対す角度
とは理想的には正確に半円周(πラジアンすなわ
ち180度)異なつている。この差を考慮に入れる
(たとえば、180度分のオフセツトにしたがつて補
正する)と、これら2つの角度を平均することが
できる。位相BXとBYとに対応する結果はBが
唯1つの入力センサである場合に得られる。しか
し夫々の場合得られる平均化した答は同じ入力角
度に対応し、したがつてこれらはセンサXとセン
サYとの間の半円周の差を考慮すれば平均するこ
とができる。この差はAXおよびBXについての
基準XからAYおよびBYについての基準Yへの
オフセツトになる。すなわち、AXからBYまで
のいろいろな位相についての角度がはじめにその
半円周分の差について補正されるとすれば下式を
得る。
[0247] Let's imagine that there is only one input sensor A. The phase measurement techniques described earlier can be used for phase AX and
It can be used to measure AY. The angle to the AX phase is ideally different from the angle to the AY phase by exactly half a circle (π radians or 180 degrees). Taking this difference into account (e.g., corrected according to the 180 degree offset), these two angles can be averaged. Results corresponding to phases BX and BY are obtained when B is the only input sensor. However, the averaged answers obtained in each case correspond to the same input angle, so they can be averaged taking into account the difference in semicircle between sensors X and Y. This difference is the offset from reference X for AX and BX to reference Y for AY and BY. That is, if the angles for various phases from AX to BY are first corrected for the difference in half of the circumference, the following equation is obtained.

【0248】【0248】

【数40】 (59a)∠AX+∠AY/2+∠BX+∠BY/2/2 =∠AX+∠AY+∠BX+∠BY/4[Number 40] (59a)∠AX+∠AY/2+∠BX+∠BY/2/2 =∠AX+∠AY+∠BX+∠BY/4

【0249】 すなわち、平均値を平均するか、また
は4個のすべての測定値を直接平均することがで
きる。
[0249] That is, the average values can be averaged or all four measurements can be directly averaged.

【0250】 同様に、更に多くのセンサがある場合
には以下のようになる。
[0250] Similarly, if there are more sensors, the following will occur.

【0251】【0251】

【数41】 (59b) ∠AX+∠AY/2+∠BX+∠BY/2+∠CX+∠C
Y/2/3 =∠AX+∠AY+∠BX+∠BY+∠CX+∠CY/6 (59c) ∠AX+∠AY+∠AZ/3+∠BX+∠BY+∠BZ/
3/2 =∠AX+∠AY+∠AZ+∠BX+∠BY+∠BZ/6
[Math. 41] (59b) ∠AX+∠AY/2+∠BX+∠BY/2+∠CX+∠C
Y/2/3 =∠AX+∠AY+∠BX+∠BY+∠CX+∠CY/6 (59c) ∠AX+∠AY+∠AZ/3+∠BX+∠BY+∠BZ/
3/2 =∠AX+∠AY+∠AZ+∠BX+∠BY+∠BZ/6

【0252】 上の形の平均化は式(1)または(1″)か
らの結合した答に対して、あるいは式(57)また
は(57″)からの精の角度に対して行なうことが
できる。精の角度を使用する場合には粗角度と組
合わせる前に平均しなければならない。これはそ
れ自身同様の平均となる。図3Aないし図3Cの
構成についての好ましい実施例では平均化は式
(59a)の右辺に示す様にして行なわれる。
[0252] Averaging of the above form can be performed on the combined answers from equation (1) or (1″) or on the fine angles from equation (57) or (57″). . If fine angles are used, they must be averaged before combining with coarse angles. This is itself a similar average. In the preferred embodiment for the configurations of FIGS. 3A-3C, averaging is performed as shown on the right side of equation (59a).

【0253】 さて直径の反対側に配置された独立の
センサが正確に直径の反対側にないことが起り得
る。これが所望の偏心補正に及ぼす影響の程度は
特にきびしくはない。顕著な誤差を生ずるには1゜
から2゜のこのような配置誤差がなければならな
い。しかしながら、センサ間のオフセツトがわか
つていれば、正確に直径の反対側に配置されてい
てもいなくても、式(59a)〜(59c)に関連し
て説明した平均化に関して複数の独立センサを使
用することができる。
[0253] Now it may happen that the independent sensors placed on diametrically opposite sides are not exactly diametrically opposite. The degree of influence this has on the desired eccentricity correction is not particularly severe. There must be such a placement error of 1° to 2° to produce a significant error. However, if the offset between the sensors is known, multiple independent sensors, whether or not they are placed on exact diametrically opposite sides, can be considered for the averaging described in connection with equations (59a)-(59c). can be used.

【0254】 式(1)の厳密な解釈に基づく平均した統
合解を与えるシステムでは、すなわち、Ψが明確
に求められる場合には、直径の反対側に配置され
ていないセンサから得られる結果は正確に半円周
だけ離れてはいない。図3Aを参照するに、位相
AXの結果を求め次に位相BXを求める場合、こ
れは入力ステータを第2の測定の前に動かすこと
により、Aセンサを丁度Bセンサがあつたところ
までもつてくることと同じである。偏心の影響を
別にすればこれら2つの測定方法は全く同等であ
る。別の考え方をすれば、AXとBXとが共に基
準ロータとXセンサとで決る同じ基準状態から測
るということである。同じ注意がAYとBYとに
ついても適用される。AXとBXとのセンサ配置
によるオフセツトが、たとえば、BXから取除か
れ、またAYとBYとの間のセンサ配置のオフセ
ツトが、たとえば、BYから取除され、更にまた
AXとAYとの間のセンサ配置のオフセツトがAY
および既に一旦調節したBYから取除かれると、
4つのすべての位相は先に説明したように平均す
ることができる。今述べた補正は結局、他の夫々
の位相の基準としてAXを使用することになる。
センサ配置のオフセツトは夫々の新しいBX、
AY、およびBYの各々について正確に除くこと
ができるし、あるいはそれらの測定値に対してΨ
の値に組み入れることができる。4つの位相測定
値の各々にはそれ自身の定数Ψがあり、またセン
サ配置のオフセツトも一定である。従つて、これ
らは結合することができる。
[0254] For systems that give an average integrated solution based on a strict interpretation of equation (1), that is, if Ψ is determined explicitly, the results obtained from sensors that are not placed on diametrically opposite sides will not be accurate. They are not separated by a half circumference. Referring to FIG. 3A, the phase
When determining the result of AX and then determining the phase BX, this is equivalent to moving the input stator before the second measurement to bring the A sensor exactly where the B sensor was. Apart from the influence of eccentricity, these two measurement methods are completely equivalent. Another way of thinking is that both AX and BX are measured from the same reference state determined by the reference rotor and the X sensor. The same caution applies to AY and BY. The offset due to the sensor placement between AX and BX is removed from BX, and the offset due to the sensor placement between AY and BY is removed from BY, for example.
The sensor placement offset between AX and AY is AY
and once removed from the already adjusted BY,
All four phases can be averaged as explained above. The correction just described ends up using AX as a reference for each other phase.
The sensor placement offset is different for each new BX,
AY and BY can be excluded exactly, or Ψ
can be incorporated into the value of Each of the four phase measurements has its own constant Ψ, and the offset of the sensor placement is also constant. Therefore, they can be combined.

【0255】 統合された答についてのもつと便利な
方法は、式(1′)および式(1″)に基づいた測定
を基礎とすることである。このアプローチを用い
れば、センサ配置のオフセツトが偏心補正を満足
させるに充分なほど180度に近いかぎり、オフセ
ツトがどれ位であるかを正確に知る必要はない。
問題とされる特定の位相値AiXは或る基準値Ap
Xからの変化として実際に測定され、一方BiXは
BpXに関して測定される。そして以下同様に測
定される。ApXとBpXとの間の元のオフセツト
は残存するが、AiX−ApXは、測定の差動的性
質によつて、原理上はBiX−BpXと直接平均す
ることができる。(原理上は平均できるが実際に
はできない。次節を参照。)同様にAiY−ApYと
BiY−BpYも平均できる。更に、これらは夫々
入力角度の同じ変化を表わしているものであるか
ら、この2つの平均値は平均できる。本質的に、
Ψの個々の具体的な値を知る必要がないと同種の
理由によつてセンサ配置のオフセツトの具体的な
値を知る必要もない。これらは減算によつてキヤ
ンセルされる。
[0255] A convenient method for the integrated answer is to base measurements on equations (1') and (1''). Using this approach, the offset of the sensor placement can be There is no need to know exactly what the offset is, as long as it is close enough to 180 degrees to satisfy the eccentricity correction.
The particular phase value A i X in question is a certain reference value A p
is actually measured as the change from X, while B i
B p is measured in terms of X. Then, measurements are made in the same manner. The original offset between A p X and B p X remains, but due to the differential nature of the measurement, A i XA p Can be averaged. (In principle, it can be averaged, but in practice it is not possible. See the next section.) Similarly, A i Y−A p Y and
B i Y−B p Y can also be averaged. Furthermore, since they each represent the same change in input angle, the two average values can be averaged. Essentially,
For the same reasons that there is no need to know the specific values of Ψ, there is no need to know the specific values of the sensor placement offsets. These are canceled by subtraction.

【0256】 しかし、状況はこれまで述べてきたよ
りもいささか複雑である。結合された答も精の角
度も共にモジユロ数であり、また周知のとおりの
法の値の近くにある数を平均するときは特別な注
意を払わなければならない。ここにおいて、法の
値は電気角360度に対応する値である。先行技術
の或るシステムでは、平均すべき角値に電気角
180度に対応する或る値を加えまたは減じ、平均
化し、次いで加えた値を除去することによりこの
問題を解決した。本実施例における方法に関する
問題は、法の値の近くの一対の値を180度だけ変
えればその一対を面倒な領域の外に追い出せるが
他の組が面倒な領域に入つてくるということであ
る。180度を加えるという方法に固執するとすれ
ば、選択したいくつかの値に180度を加え、その
結果から180度の適切な分数を除去することがで
きる。たとえば、4つの値のうちの1つだけが変
る場合、180度の1/4、すなわち45度を平均から減
ずる。この方法はかなりな労力を伴うものであ
り、平均を行なうたびにかなりな程度の判定とフ
ラグの設定とが必要になる。
[0256] However, the situation is somewhat more complex than what has been described so far. Both the combined answer and the fine angle are modulo numbers, and special care must be taken when averaging numbers near the known modulus. Here, the value of the modulus is a value corresponding to 360 electrical degrees. In some systems of the prior art, the angular value to be averaged is
We solved this problem by adding or subtracting a value corresponding to 180 degrees, averaging, and then removing the added value. The problem with the method in this example is that if you change a pair of values near the modulus value by 180 degrees, you can move that pair out of the troublesome region, but other pairs will enter the troublesome region. be. If you insist on adding 180 degrees, you can add 180 degrees to some selected value and remove the appropriate fraction of 180 degrees from the result. For example, if only one of the four values changes, subtract 1/4 of 180 degrees, or 45 degrees, from the average. This method is quite labor intensive and requires a considerable degree of judgment and flag setting each time an average is performed.

【0257】 他の、より簡単な方法も少なくとも同
様にうまくいく。この方法はいろいろな位相
AX、AY、BYおよびBYの間のオフセツトを観
察することである。これは位相の1つ、たとえば
AXを、基本として取り上げ、次の「平均可能性
オフセツト(averagability offset)」を作ること
により行なわれる。 (60a) O1=AX−AX (60b) O2=AY−AX (60c) O3=BX−AX (60d) O4=BY−AX
[0257] Other, simpler methods work at least as well. This method has various phases.
Observe the offset between AX, AY, BY and BY. This is one of the phases, e.g.
This is done by taking AX as the basis and creating the following "averageability offset": (60a) O 1 =AX−AX (60b) O 2 =AY−AX (60c) O 3 =BX−AX (60d) O 4 =BY−AX

【0258】 これらの平均可能オフセツトは、セン
サ配置に関連して上に述べたものと同様変換器を
任意の位置に回した状態で測定してよい。これら
は相対測定値だからである。また、これらは定数
であるから、1回だけ測定すればよい。
[0258] These average possible offsets may be measured with the transducer rotated to any position similar to that described above in connection with sensor placement. This is because these are relative measurements. Furthermore, since these are constants, it is only necessary to measure them once.

【0259】 平均可能オフセツトを使用することに
より、測定された位相を次のように修正すること
ができる。 (61a) AX′=(AX−O1)mod360゜ (61b) AY′=(AY−O2)mod360゜ (61c) BX′=(BX−O3)mod360゜ (61d) BY′=(BY−O4)mod360゜ これら修正された位相は通常の仕方で(つま
り、通常の方法で180度の加算を先に行なつてよ
いということ)、すべての項を調節するかあるい
は全く調節を行なわないで、平均することができ
る。
[0259] By using the averageable offset, the measured phase can be modified as follows. (61a) AX′=(AX−O 1 )mod360°(61b) AY′=(AY−O 2 )mod360°(61c) BX′=(BX−O 3 )mod360°(61d) BY′=(BY −O 4 ) mod360° These modified phases can be adjusted in the usual way (that is, you can add 180 degrees first in the usual way), adjusting all terms or none at all. It can be averaged.

【0260】 上に使用した「偏心」という語は関連
する他の種類の誤差の原因を示唆している。すな
わち偏心して取付けられたロータに関する誤差の
ことである。この誤差は、信号振幅の変動がロー
タの極とセンサ間の間隔の変化で生ずるにもかか
わらず、センサから見ると極の配置が不完全なロ
ータの様に見える。振幅の変化それ自体は、測定
の性質が位相だけに限られているため、誤差を起
しはしない。また位相測定技法は、原理上、極配
置誤差に免疫性があるから、偏心して取付けられ
たロータの場合測定に誤差は入つてこない。
[0260] The term "eccentricity" used above suggests other types of related sources of error. That is, it is an error related to an eccentrically mounted rotor. This error appears to the sensor as a rotor with imperfectly placed poles, even though the signal amplitude variations are caused by changes in the spacing between the rotor poles and the sensor. Changes in amplitude do not themselves cause errors since the nature of the measurement is limited to phase only. Additionally, phase measurement techniques are, in principle, immune to pole placement errors, so eccentrically mounted rotors do not introduce errors into the measurement.

【0261】クロストークの減少 今度はクロストークの問題を説明しよう。この
影響を除くことは、何故入力ロータと基準ロータ
とが異なる数の極を備えなければならないのか第
1の理由である。また、個々のクロストークの起
源は各種実施例でことなることはあるが、正味の
結果は一般に同じであるから、図3Aないし図3
Cに関連して示す特定の実施例についてクロスト
ークの性質を調べることは有用である。
[0261] Reducing crosstalk Now let's explain the problem of crosstalk. Eliminating this effect is the first reason why the input rotor and reference rotor must have different numbers of poles. Also, although the origins of individual crosstalks may differ in various embodiments, the net result is generally the same, and thus FIGS. 3A to 3
It is useful to examine the nature of the crosstalk for the specific example shown in connection with C.

【0262】 クロストークの最終結果は図3Aない
し図3Cに示したと同様の構成だが歯車は夫々同
数の歯を備えている。装置で見られたそこでの答
には、角度で120秒もの周期誤差が存在していた。
誤差の大きさは入力ステータの位置の関数であ
る。誤差の値は入力と基準のステータのセンサが
整列した(aligned)とき最大であつた。これら
極端な値の間では誤差に入力ステータの位置の関
数として、振幅の変化する多くのサイクルを有す
る波形となつた。続いて行なつた実験では、この
誤差の原因は全く磁気的ストロークであることが
わかつた。というのは基準磁気回路と入力磁気回
路との間に高透磁率金属のシールドを入ると変換
器内のほとんどすべての観察できる誤差が除かれ
たからである。
[0262] The final result of crosstalk is a configuration similar to that shown in FIGS. 3A-3C, but each gear has the same number of teeth. The answer seen by the instrument had a periodic error of 120 seconds in degrees.
The magnitude of the error is a function of the input stator position. The error value was maximum when the input and reference stator sensors were aligned. Between these extreme values the error resulted in a waveform with many cycles of varying amplitude as a function of input stator position. Subsequent experiments showed that the cause of this error was entirely the magnetic stroke. This is because the inclusion of a high permeability metal shield between the reference magnetic circuit and the input magnetic circuit eliminated almost all observable errors in the transducer.

【0263】 シールドはしばしば言うに易く行なう
に難い。考える手間がかかり、重量が増えるだけ
でなく、シールドは芯合せと修理の期間に有難く
ない複雑さを示すことがある。ここではほぼ等間
隔に配置した異なる数の極を備えるロータを用い
たとき先に述べた位相測定技法は、あらゆる実用
目的に対して、クロストークによりもたらされた
誤差を免がれることを示そう。本発明の好ましい
実施例ではロータ間またはステータ間のシールド
を省いても悪い影響は認められず、しかもなお角
度で秒の精度と分解能を達成した。クロストーク
に対する同様な不感性が得られるためには、クロ
ストークの影響がセンサからの信号の或る位相歪
に相似しており且つこのような位相歪が下に述べ
る一定の判定基準に合致しているだけでよい。す
なわち、磁気を使つた装置においても、静電的お
よび光学的装置中のクロストークに対すると同等
の不感性が得られることを妨げている様な磁気固
有の事情等はない。クロストーク機構が実際のロ
ータ間またはステータ間の干渉に限定される必要
もない。クロストークの物理的位置としては敏感
な部品または導体が相互に充分近接している場所
ならどこでもよい。
[0263] Shielding is often easier said than done. In addition to requiring additional thought and weight, shields can present undesirable complications during alignment and repair. Here we show that the phase measurement technique described above, when using a rotor with a different number of poles spaced approximately equidistantly, is free from errors introduced by crosstalk for all practical purposes. yes. Preferred embodiments of the invention omit the rotor-to-rotor or stator-to-stator shields with no discernible adverse effects, yet still achieve angular second accuracy and resolution. Similar insensitivity to crosstalk can be obtained if the crosstalk effects are similar to some phase distortion of the signal from the sensor, and if such phase distortion meets certain criteria described below. Just being there is enough. That is, there are no magnetic-specific circumstances that would prevent magnetic devices from achieving the same insensitivity to crosstalk as in electrostatic and optical devices. Nor does the crosstalk mechanism need to be limited to actual rotor-to-rotor or stator-to-stator interference. The physical location of the crosstalk can be anywhere where sensitive components or conductors are sufficiently close to each other.

【0264】 なお、考察中の磁気を使つた装置のク
ロストークの機構を更に手短かに検討することは
有用である。図3Aの磁気センサである基準セン
サ8を考える。磁石23に対する主磁気回路は磁
極片25を通つて歯車5に、次いで空気中を戻つ
て磁石23の他端に達している。他の戻り通路は
ロータ5から空気を通つてロータ6に、そこから
入力センサ10を通つて、ケースに、次いで基準
センサ8に戻る。同様な戻り通路は入力センサ1
1を通るものが、基準センサ9を通るものととも
に存在する。明らかにこれらの他の戻り通路は遠
いロータの極が関連する遠いセンサに近ずくこと
によつて影響を受ける。すなわち、夫々の他の戻
り通路の個々の影響はロータの極が基準センサ8
にどれだけ近いかには一般に無関係な何物かに依
存している。入力センサ10,11の場合には
「何物」とは(基準センサとロータに関するかぎ
り)入力ロータ上に任意の配置された極と結合し
た入力ステータの位置である。基準センサ9の場
合でさえ、センサ8に対する他の戻り通路の影響
は、基準センサ8側でどんな状態になつているか
は必ずしも強く関係しない。基準ロータ5の極が
理想的に配置されており且つ歯車が完全に丸い、
等々の場合にはその影響は常に同じであり、無視
することができる。ロータの円周の周囲の極の配
置間隔に任意の差があれば、対応する任意の影響
が基準センサ9により基準センサ8に与えられ
る。しかし、この場合でさえ、1回転にわたるこ
のようなクロストークの効果は一定であつて決し
て変らない。その効果は単に幾らかの一定のオフ
セツトである。したがつて、各センサが他のセン
サの夫々から本質的に任意に影響されても、同じ
ロータ上のセンサ間でのクロストークよりは、主
としてロータ間クロストークの効果に注目するこ
とになろう。他の戻り通路の影響を簡単に互いに
相殺するためにこれら各種の個々の影響に頼るこ
とはできない。すなわち、これらは、少なくとも
瞬間的には、「合計してゼロに」はならず、クロ
ストークが存在する。与えられた信号AからXま
でに関する観察のレベルでは、夫々異なつた数の
極を有するロータを用いた場合に起ることは、ク
ロストークの影響の位相相歪により、いろいろな
ゼロ交叉のうちあるものはそれらが起るはずのと
きより早く起り、他のものはそれらが起るはずの
ときよりおくれて起るということである。しかし
のこの位相歪によつてもゼロ交叉の数は変らな
い。それはクロストークの大きさはかなり小さ
く、たとえば−40dB程度だからである。このよ
うなロータ間のクロストークの影響により、動的
に変化する極の配置誤差が入つてきたかのように
見える。すなわち、ロータ上の見掛けの極位置が
入力角度の関数であるかのように見える。もしロ
ータ間クロストークが1回転に関して、「対称的」
であるか、あるいはほとんどそうであるならば、
一定の極位置の見掛けの変化は他の見掛けの極位
置の対応する逆の変化により相殺され、クロスト
ークの正味の効果は非常に小さくなるであろう。
すべての実用目的に対して、このようなクロスト
ークの効果の相殺は、説明された実施例の場合に
おこつている。
[0264] Note that it is useful to more briefly consider the mechanism of crosstalk in the device using magnetism under consideration. Consider reference sensor 8, which is the magnetic sensor of FIG. 3A. The main magnetic circuit for the magnet 23 passes through the pole piece 25 to the gear 5 and then back through the air to the other end of the magnet 23. Another return path is through air from rotor 5 to rotor 6 , thence through input sensor 10 to the case and then back to reference sensor 8 . A similar return path is input sensor 1
1 exists along with that passing through the reference sensor 9. Obviously these other return paths are affected by the proximity of the remote rotor pole to the associated remote sensor. That is, the individual influence of each other return path is determined by the fact that the rotor pole is the reference sensor 8.
how close it is to depends on something generally unrelated. In the case of input sensors 10, 11, "what" is the position of the input stator (as far as the reference sensor and rotor are concerned) in conjunction with any located pole on the input rotor. Even in the case of the reference sensor 9, the influence of other return paths on the sensor 8 is not necessarily strongly related to what state is on the reference sensor 8 side. The poles of the reference rotor 5 are ideally arranged and the gears are completely round.
etc., the effect is always the same and can be ignored. Any difference in the spacing of the poles around the circumference of the rotor will have a corresponding arbitrary influence on the reference sensor 8 by the reference sensor 9 . However, even in this case, the effect of such crosstalk over one revolution is constant and never changes. The effect is simply some constant offset. Therefore, even though each sensor is influenced essentially arbitrarily by each of the other sensors, the focus will primarily be on the effects of rotor-to-rotor crosstalk rather than crosstalk between sensors on the same rotor. . It is not possible to rely on the individual effects of these various types to simply cancel each other out with the effects of other return paths. That is, they do not "sum up to zero," at least momentarily, and crosstalk exists. At the level of observation regarding the given signals A to Things happen earlier than they are supposed to happen, and other things happen later than they are supposed to happen. However, even with this phase distortion, the number of zero crossings does not change. This is because the level of crosstalk is quite small, for example around -40dB. Due to the influence of such crosstalk between the rotors, it appears as if a dynamically changing pole placement error is introduced. That is, the apparent pole position on the rotor appears to be a function of the input angle. If the rotor-to-rotor crosstalk is ``symmetrical'' with respect to one rotation,
If it is, or almost so,
An apparent change in a given pole position will be offset by a corresponding opposite change in the other apparent pole positions, and the net effect of crosstalk will be very small.
For all practical purposes, cancellation of such crosstalk effects takes place in the case of the described embodiment.

【0265】 上記のような断言だけでは皮相的に過
ぎるかもしれないので以下に更に詳しい説明を与
える。第1には、式(1)ないし式(57)のいろいろ
なψ、Ψは手元にある特定のロータ上の特定の極
配置に関係する(任意の)定数であると説明し
た。θの最初の測定に対してΨの1つの値をもと
めることはできず、第2の測定に対して顕著に異
なる値を得ることができず、2つのθの差は正確
に2つの測定の間に経験した角度であると期待す
ることはできない。またΨが実質的に定数でなけ
れば常に常数Ψを差引いて個々のθを単独に求め
ることもできない。
[0265] Since the above assertion alone may be too superficial, a more detailed explanation will be provided below. First, it was explained that the various ψ and Ψ in equations (1) through (57) are (arbitrary) constants related to the particular pole placement on the particular rotor at hand. It is not possible to determine one value of Ψ for the first measurement of θ and a significantly different value for the second measurement, and the difference between the two θ is exactly the difference between the two measurements. You can't expect it to be the angle you experienced in between. Further, unless Ψ is substantially constant, it is not possible to always subtract the constant Ψ to obtain each θ independently.

【0266】 式(1)ないし式(57)の中のいろいろな
φとΨとは、ロータ間クロストークが見掛け上は
ロータ上の極のダイナミツクな誤配置として現れ
るとしても、仮定したとおり本質的に定数であ
る。限界内ではそれらは実際に真に定数である。
この限界の状況の性質は、提示した実施例におけ
るゼロ交差の有限サンプリングとは反対に連続で
ある。しかし、後者は前者の適切な近似を構成す
る。
[0266] The various φ and Ψ in Equations (1) to (57) indicate that even though inter-rotor crosstalk appears apparently as a dynamic misplacement of the poles on the rotor, it is essentially as assumed. is constant. Within limits they are actually truly constant.
The nature of this limit situation is continuous as opposed to the finite sampling of zero crossings in the presented example. However, the latter constitutes a good approximation of the former.

【0267】 何故これがそうであるかを見るには、
再び式(2)で作つた合計の性質を考える。式(2)の括
弧内の項の各々はクロストークがない場合につい
て正しく示されていると考えよう。クロストーク
がある場合には、次のように書くことができる。
[0267] To see why this is so,
Consider again the properties of the sum created by equation (2). Let us consider that each of the terms in parentheses in equation (2) is correctly expressed for the case where there is no crosstalk. If there is crosstalk, it can be written as:

【0268】【0268】

【数42】 (62a) l=Tp[z]−Tp[1]l′=TP[z]+
δ2(Tp[1]+δ1) (62b) m=Tp[3]−TP[2]m′=TP[3]
+δ3(Tp[2]+δ2) (62c) y=Tp[P]−TP[P-1]y′=TP[P]
+δP−(TP[P-1]+δP-1
[Math. 42] (62a) l=T p [ z ]−T p [ 1 ]l′=T p [ z ]+
δ 2 (T p [ 1 ] + δ 1 ) (62b) m=T p [ 3 ]−T P [ 2 ]m′=T P [ 3 ]
3 (T p [ 2 ] + δ 2 ) (62c) y=T p [ P ]−T P [ P-1 ]y′=T P [ P ]
P − (T P [ P-1 ] + δ P-1

【0269】 これらの式でδiからδpまではクロスト
ークから生じた位相歪で発生したゼロ交叉時刻の
変化である。量1′、m′、……y′は(増分時間で表
現された)ロータ上の極の間の新しい角度変位で
ある。
[0269] In these equations, δ i to δ p are changes in zero-crossing time caused by phase distortion caused by crosstalk. The quantities 1', m', . . . y' are the new angular displacements between the poles on the rotor (expressed in incremental time).

【0270】 したがつて、次のように書ける。[0270] Therefore, it can be written as follows.

【0271】【0271】

【数43】 (63a) y′ 〓l ′TP[i]=TP[1]+δ1+TP[2]+δ2+…… +TP[P-1]+δP-1+TP[P]+δP (63b) =Pi=1 δiPi=1 TP[i][Math. 43] (63a) y ′ 〓 l ′T P [ i ]=T P [ 1 ]+δ 1 +T P [ 2 ]+δ 2 +…… +T P [ P-1 ]+δ P-1 +T P [ P ]+δ P (63b) = Pi=1 δ i + Pi=1 T P [ i ]

【0272】 しかし上式の右側の項は単に[0272] However, the term on the right side of the above equation is simply

【0273】【0273】

【数44】 (63c) Pi=1 TP[i]=yl TP[i][Math. 44] (63c) Pi=1 T P [ i ]= yl T P [ i ]

【0274】 と表現できるので下式を得る。[0274] Since it can be expressed as, the following formula is obtained.

【0275】【0275】

【数45】 (64) y′ 〓l ′TP[i]=Pi=1 δiyl TP[i][Math. 45] (64) y ′ 〓 l ′T P [ i ]= Pi=1 δ i + yl T P [ i ]

【0276】 すなわち、今問題にしている2つの合
計(すなわちTp[i]についての合計とT′p[i]
について合計)はいろいろなδiの合計が0ならば
相等しい。同様な議論がT′Q[i]について成立す
る。いろいろなδiの1回転に亘つての合計が小さ
くなければならないという条件は、位相測定技法
がクロストークに鈍感でなければならない場合、
クロストークが満足しなければならない必須の基
準である。この基準が満たされればこのような不
感性は保証される。というのはTp[i]および
TQ[i]に関する合計はクロストークが入つたと
きそのクロストーク前の値から著しくは変らない
からである。かくして、Ψの値は同じままにな
り、正しい答が得られる。さて、2つのロータを
有する極の数が互いに異なるときいろいろなδi
合計が何故ほぼゼロになるのかを考える。以下の
説明では入力ロータ/ステータからのクロストー
クが基準ロータ/ステータに及ぼす影響を考え
る。この目的のため、干渉信号は、クロストーク
経路を通つて減衰してから、基準センサで大きさ
1の振幅を有し、一方基準センサで生じた本来測
定されるべき信号の振幅は1よりA倍大きいと考
えるのが便利である。これと対応して、入力セン
サにおける基準ロータ/ステータのクロストーク
について考察するという説明も存在する。しか
し、どちらについても同じ様な説明になるため、
話を簡潔にしたい都合上、2番目の説明は省略す
る。
[0276] In other words, the two sums in question (i.e., the sum for T p [ i ] and the sum for T′ p [ i ]
) are equal if the sum of various δ i is 0. A similar argument holds for T′ Q [ i ]. The condition that the sum over one revolution of the various δ i must be small is that if the phase measurement technique must be insensitive to crosstalk,
Crosstalk is an essential criterion that must be met. Such insensitivity is guaranteed if this criterion is met. That is, T p [ i ] and
This is because the sum with respect to T Q [ i ] does not change significantly from its pre-crosstalk value when crosstalk is introduced. Thus, the value of Ψ remains the same and we get the correct answer. Now, let us consider why the sum of various δ i becomes almost zero when the numbers of poles in two rotors are different from each other. The following discussion considers the effect of crosstalk from the input rotor/stator on the reference rotor/stator. For this purpose, the interference signal, after being attenuated through the crosstalk path, has an amplitude of magnitude 1 at the reference sensor, while the amplitude of the signal that was originally to be measured at the reference sensor is less than 1. It is convenient to think of it as being twice as large. Correspondingly, there are also explanations that consider reference rotor/stator crosstalk at the input sensor. However, since the explanation for both is the same,
For the sake of brevity, the second explanation will be omitted.

【0277】 入力ロータ/ステータからの干渉信号
を以下であるとしよう。
[0277] Let the interference signal from the input rotor/stator be:

【0278】【0278】

【数46】 (65) y=sin(2πラジアン/回転・回転/秒・極/
回数・ 秒)=sin(2πωQt)(「Q信号」)
[Math. 46] (65) y=sin(2π radian/rotation/rotation/second/pole/
number of times / seconds) = sin (2πωQt) (“Q signal”)

【0279】 同様に、基準ロータ/ステータからの
主信号は (67) y=Asin(2πωPt)(「P信号」)
[0279] Similarly, the main signal from the reference rotor/stator is (67) y = Asin (2πωPt) (“P signal”)

【0280】 P信号はQ信号が或る平均周期nのサ
イクルをQ回経験するとき、同じ長さの時間R中
に或る平均周期mのサイクルをP回経験する。し
たがつて、 (68) Pm=Qn=R
[0280] When the Q signal experiences a cycle with a certain average period n Q times, the P signal experiences a cycle with a certain average period m P times during the same length of time R. Therefore, (68) Pm=Qn=R

【0281】 PとQとの比を既約な分数の形で考え
るのが便利である。 (69) P/Q=P′/Q′
[0281] It is convenient to think of the ratio of P and Q in the form of an irreducible fraction. (69) P/Q=P'/Q'

【0282】 P′/Q′を既約な分数とし、かつ整数
P′およびQ′のいずれも1に等しくないとする。
[0282] Let P′/Q′ be an irreducible fraction and an integer
Assume that neither P' nor Q' is equal to 1.

【0283】 さて、いろいろなδiが実際に0になる
或る状況が存在する。P信号とQ信号とが少なく
とも1つの共通のゼロ交叉を有すると想像する。
ゼロ交叉の一致は、両方とも正に向かうときか、
両方とも負に向かうときか、あるいはその混合で
起る。このような場合に得られる信号間の和(ま
たは差)、すなわち合成信号はその周期Rの中点
に関して次のような形態で対称であることを(た
とえば、重ねた波形の視察により)示すことがで
きる。すなわち、中点の一方のゼロ交叉の位置の
どんな変化でも、中点の他の側の関連するゼロ交
叉との比較において、反対方向に等しい大きさの
対応する変化を有している。(なおここではロー
タ上の極はほぼ等間隔に配置されていると仮定し
ている。)両信号を合成したとき、上述の各々の
反対方向の変化はたがいに打消し合う。等しいが
反対の対称が共通のゼロ交叉を経験する2つの対
称波形の代数和の対照的性質から直ちに出てく
る。このような共通ゼロ交叉の周期はmおよびn
の小さい方の1/2である。ここにおける変換器磁
気クロストークの場合、この周期性は入力ステー
タが位置を変えるとき経験され、クロストーク誤
差の振動的性質の原因となる。
[0283] Now, there are certain situations in which various δ i actually become zero. Imagine that the P and Q signals have at least one common zero crossing.
The coincidence of zero crossings is when both go positive,
This can occur when both go negative, or a mixture of both. Show (e.g. by inspection of superimposed waveforms) that the sum (or difference) between the signals obtained in such a case, i.e. the composite signal, is symmetrical about the midpoint of its period R in the following form: I can do it. That is, any change in the position of a zero crossing on one side of the midpoint has a corresponding change of equal magnitude in the opposite direction in comparison to the associated zero crossing on the other side of the midpoint. (It is assumed here that the poles on the rotor are approximately equally spaced.) When both signals are combined, the above-mentioned changes in opposite directions cancel each other out. It immediately follows from the contrastive nature of the algebraic sum of two symmetrical waveforms whose equal but opposite symmetries experience a common zero crossing. The periods of such common zero crossings are m and n
It is 1/2 of the smaller of . In the case of transducer magnetic crosstalk here, this periodicity is experienced as the input stator changes position, contributing to the oscillatory nature of the crosstalk error.

【0284】 しかし、一般には主信号とクロストー
ク信号とは共通のゼロ交叉を有していない。この
ような共通のゼロ交差がないと2つの信号の和は
その周期の中点に関して、対称でなくなり、ゼロ
交差に対する優乱は、大きさは等しいが反対方向
の対と組合わせることができなくなる。これらの
場合には、δiの和は実際に0でない。そこでこの
様な状況についての説明を以下で与える。
[0284] However, generally the main signal and the crosstalk signal do not have a common zero crossing. Without such common zero-crossings, the sum of the two signals would no longer be symmetrical about the midpoint of their periods, and the predominance of zero-crossings would not be able to be combined with pairs of equal magnitude but opposite direction. . In these cases, the sum of δ i is actually non-zero. Therefore, an explanation of this situation is given below.

【0285】 説明を進めるために、式(65)を次の
ように書き換えるのが便利である。 (70) y=sin(2πωQt+φ) ここでφはP信号と共通ゼロ交差がない点のQ
信号の位相を表わす。
[0285] In order to proceed with the explanation, it is convenient to rewrite equation (65) as follows. (70) y=sin(2πωQt+φ) where φ is the Q of the point where there is no common zero crossing with the P signal
Represents the phase of the signal.

【0286】 このようなφの一例を図11に示す。
図に示すとおり、φはP信号が時刻tiで正に向か
うゼロ交叉をするときQ信号が最大になるような
値である(このような1/4周分のQ信号の差は或
る意味で手近な最悪の場合と思われる。この状況
は、両者のゼロ交叉が一致する場合から「最も遠
い」。しかし、他の意味ではそれはφの或る異な
る値がδiと、δiの近似値とする以下で明らかにな
る他の量εiとの差の絶対値を最大にする場合かも
しれない。)Q信号はtiの正のピーク値1になる
からtiの前に或る時刻でti−δiの合理的な近似値と
する。下の式(71)に示す関係は、両信号の合成
の結果得られるゼロ交叉の近傍でP信号の傾斜が
実質的に一定ならば妥当である。この妥当性の条
件はすなわちQ信号の最大傾斜がP信号の最大傾
斜と比べて小さければ、ということであるが、こ
れはP信号の振幅がQ信号よりはるかに大きいと
いう条件から出てくるものである。Q信号のピー
ク値が実際のti−δiの前に起るか後に起るかによ
つて、εiは時に関連するδiより大きくなり、時に
は小さくなる。
[0286] An example of such φ is shown in FIG.
As shown in the figure, φ is a value such that the Q signal becomes maximum when the P signal makes a positive zero crossing at time t i (such a difference in the Q signal for 1/4 cycle is a certain value). In some sense this seems to be the worst case at hand. This situation is the "furthest" from the case where their zero crossings coincide. However, in other senses it means that some different values of φ are different from δ i and δ i It may be a case of maximizing the absolute value of the difference with another quantity ε i that will become an approximation value below.) Since the Q signal has a positive peak value of 1 of t i , some time before t i Let t i −δ i be a reasonable approximation at the time t i −δ i . The relationship shown in equation (71) below is valid if the slope of the P signal is substantially constant near the zero crossing obtained as a result of combining both signals. The condition for this validity is that the maximum slope of the Q signal is smaller than the maximum slope of the P signal, but this comes from the condition that the amplitude of the P signal is much larger than the Q signal. It is. Depending on whether the peak value of the Q signal occurs before or after the actual t ii , ε i is sometimes larger than the associated δ i and sometimes smaller.

【0287】 εiは以下の様にして定められる。図1
1に示す通り、ti近傍のP信号をほぼ直線と見な
し、その傾斜を2通りの方法によつて求める。第
1の方法は、P信号のtiにおける微係数として傾
斜を得る。第2の方法は、P,Q両信号を加えて
ゼロになる点からP信号単独でゼロになる点まで
(時間軸ではti−δiからtiまで)を直線と見なして
その傾の傾斜としてP信号の傾を求める。なお、
ここでδiは充分小さいので、ti−δiの近傍ではQ信
号をほぼ定数と見なせる(なんとなればQ信号は
tiで最大値をとるから)ことを用いて、ti−δiにお
けるQ信号の値をtiにおける値で近似する。かく
して得られた2つの傾斜の値を等しいとおいてこ
れをδiで解けば、δiの近似値、εiが以下のごとく
得られる。
[0287] ε i is determined as follows. Figure 1
As shown in Fig. 1, the P signal near t i is regarded as a substantially straight line, and its slope is determined by two methods. The first method obtains the slope as the derivative of the P signal at t i . The second method is to consider the line from the point where both P and Q signals become zero to the point where the P signal alone becomes zero (from t i −δ i to t i on the time axis) and calculate the slope of the line. The slope of the P signal is determined as the slope. In addition,
Here, since δ i is sufficiently small, the Q signal can be regarded as almost constant in the vicinity of t i - δ i (the Q signal is
Since the maximum value is obtained at t i ), the value of the Q signal at t i −δ i is approximated by the value at t i . By assuming that the two slope values thus obtained are equal and solving this using δ i , an approximate value of δ i , ε i , can be obtained as follows.

【0288】 すなわち、第1の方法による傾斜は sin(2πωQti+φ)/(−εi) 第2の方法による傾斜は[0288] In other words, the slope according to the first method is sin(2πωQt i +φ)/(−ε i ) The slope according to the second method is

【0289】【0289】

【数47】 dy/dtAcos(2πωPti)・2πωPti =A2πωP[Formula 47] dy/dtAcos(2πωPt i )・2πωPt i =A2πωP

【0290】 (なんとなれば、Asin(2πωPt)はt
=2πPtiで傾き正がゼロ交叉するから)
(If anything, Asin(2πωPt) is t
Because the positive slope crosses zero at =2πPt i )

【0291】 故に、 (71) εi=sin(2πωQti+φ)/(A2πωP)=δi [0291] Therefore, (71) ε i = sin(2πωQt i +φ)/(A2πωP) = δ i

【0292】 εiの合計でδiの合計を近似することに
する。
[0292] Let us approximate the sum of δ i by the sum of ε i .

【0293】【0293】

【数48】 (72) Σ〓εiΣδi [Math. 48] (72) Σ〓ε i Σδ i

【0294】 これはすべて見かけほど悪くない。式
(71)の中央の式の分母は或る定数である。分子
の正弦関数のアーギユメントは、式(72)の合計
に使用される場合は、異なつた値はP′通りしかな
い。これらのP′個の値は、得られる合計のQ′/Q
の部分を構成する連続するところのQ信号の
Q′サイクル期間中に時間的に等間隔に配置され
ている。すなわち、P信号のゼロ交叉であるいろ
いろなP′個のtiはQ信号のQ′個の連続サイクルの
間でサンプルされるP′個の標本なのである。各評
本は対応するδを近似するεを生ずる。しかし各
εはP信号のゼロ交差点でQ信号の値に分割され
る或る定数である。このことから単位正弦波の
Q′個の連続サイクルの間で、等間隔に配置され
たP′個の時間間隔毎にサンプルされた振幅を加算
することから得られるものは何かという考えが出
てくる。
[0294] This is all not as bad as it seems. The denominator of the middle equation in equation (71) is a certain constant. When the numerator sine function argument is used in the summation of equation (72), there are only P′ different values. These P′ values are the resulting total Q′/Q
of the continuous Q signal that constitutes the part of
They are equally spaced in time during the Q′ cycle. That is, the various P' t i that are zero crossings of the P signal are P' samples sampled during Q' consecutive cycles of the Q signal. Each review yields an ε that approximates the corresponding δ. However, each ε is some constant that is divided into the value of the Q signal at the zero crossing point of the P signal. From this, the unit sine wave
The idea is, what is obtained from adding the amplitudes sampled at every P' equally spaced time intervals during Q' successive cycles?

【0295】 当該状況を図12に描いてある。便宜
上、P−144およびQ=120の場合を表わすように
描いてある。これからP′=6およびQ′=5が得ら
れる。すなわち、入力センサ信号の5サイクルご
とに基準センサ信号の6サイクルがある。更にロ
ータが1回転する毎にこのような対応の事象が24
回出現する。各事象は同じなので(回転子上に極
が規則正しく配列されていると仮定して)、この
ような事象1つだけの間に何が起るかを検討する
必要がある。
[0295] The situation is depicted in FIG. For convenience, it is drawn to represent the case of P-144 and Q=120. This results in P'=6 and Q'=5. That is, there are 6 cycles of the reference sensor signal for every 5 cycles of the input sensor signal. Furthermore, each time the rotor rotates, 24 such corresponding events occur.
Appears twice. Since each event is the same (assuming a regular array of poles on the rotor), we need to consider what happens during only one such event.

【0296】 図12はQ信号の振幅のP′個の連続し
且つ等間隔のサンプルをどの様にしてQ信号の単
一サイクル中にマツピングできるかを示してい
る。これにより詳細に説明すれば、先ず時間間隔
0〜P′・m=Q′・nにおけるサンプリング時刻の
集合Sは明らかにS={0、m、2m、、……、
(P′−1)・m} これは上記時間間隔をP′等分する点であるから
Sは以下の様に表現できる。 S={α/P′×Q′・n|αは0からP′−1までの
整数 これらのサンプリング時点をQ信号上で考えた場
合、Q信号は周期がnであるから、各サンプリン
グ時点(α×P′)×Q′×nをnの適当な整数倍の
時間だけ平行移動させることにより時間間隔0〜
nでのサンプリングの結果は同じになる。この意
味でSに等価なサンプリング時点の集合S′は以下
の様に表現できる。
FIG. 12 shows how P' consecutive and equally spaced samples of the amplitude of the Q signal can be mapped into a single cycle of the Q signal. To explain this in detail, first, the set S of sampling times in the time interval 0 to P'・m=Q'・n is clearly S={0, m, 2m, . . .
(P′-1)・m} Since this is the point that divides the above time interval into P′ equal parts, S can be expressed as follows. S={α/P'×Q'・n | α is an integer from 0 to P'-1 If these sampling points are considered on the Q signal, the period of the Q signal is n, so each sampling point By moving (α×P′)×Q′×n in parallel for a time that is an appropriate integer multiple of n, the time interval 0 to
The result of sampling at n will be the same. In this sense, the set S' of sampling points equivalent to S can be expressed as follows.

【0297】【0297】

【数49】 S′={x mod n|x∈S}={n×β/P′|β∈
Np′} ただし N={(Q′×0mod P′、(Q′×1)mod P′、(Q′×
2)modP′、……、Q′×(P′×1)modP′}
[Formula 49] S′={x mod n|x∈S}={n×β/P′|β∈
N p ′} where N={(Q′×0mod P′, (Q′×1)mod P′, (Q′×
2) modP′, ..., Q′×(P′×1) modP′}

【0298】 ところがP′とQ′とは互いに素であるか
ら、よく知られている様にNP′は0からP′−1ま
での整数の集合となる。故に下式を得る。 S′={0、n/P′、2n/P、……、(P′−1)
n/P′}
[0298] However, since P' and Q' are relatively prime, N P ' is a set of integers from 0 to P'-1, as is well known. Therefore, the following formula is obtained. S'={0, n/P', 2n/P, ..., (P'-1)
n/P′}

【0299】 この単一サイクル中へのマツピングに
より圧縮された標本間の時間間隔は上記S′からわ
かる様にやはり一様である。したがつて、P′×
1/P′の間隔でサンプリングされた正弦関数が得
られる。このような標本の和は常に0であること
が知られている。よつて直ちに下式が得られる。
[0299] The time interval between the samples compressed by this mapping into a single cycle is also uniform, as seen from S' above. Therefore, P′×
A sine function sampled at an interval of 1/P' is obtained. It is known that the sum of such samples is always 0. Therefore, the following formula is immediately obtained.

【0300】【0300】

【数50】 (73) Σεi=0 およびΣδi[Math. 50] (73) Σε i = 0 and Σδ i 0

【0301】 今までの証明は「クロストークの効果
を除くにはクロストークの振幅を減らせ」という
同語反復以上のことを示唆している。εiの合計と
δiの合計との差は主信号と干渉信号との振幅比に
関係するが、これらの合計に両合計間の差の割合
はサンプル数が増加するにつれて小さくなる。す
なわち、クロストークで生じた位相歪を連続の場
合で考えると、位相の乱れは、必ずしも対称的で
はないが、周期的(回転毎に1回繰り返す)であ
り、平均されて周期ごとに0になる。次にこの考
え方のもつと厳密な検討の概要を述べる。
[0301] The proofs so far suggest more than the tautology of "to eliminate the effects of crosstalk, reduce the amplitude of crosstalk." The difference between the sum of ε i and the sum of δ i is related to the amplitude ratio of the main signal and the interference signal, but the ratio of the difference between these sums becomes smaller as the number of samples increases. In other words, if we consider the phase distortion caused by crosstalk as continuous, the phase disturbance is not necessarily symmetrical, but it is periodic (repeat once per rotation), and is averaged to 0 at each period. Become. Next, I will provide an overview of the rigorous examination of this idea.

【0302】 式(67)と(70)とを結びつけるに
は、各々の正弦関数のアーギユメントが異なるパ
ラメータで表されているかぎり難しい。しかし式
(70)は次のように書き直せる。 (74) y=sin〔2πωPt+((Q−P)2πωt+φ)
[0302] It is difficult to connect equations (67) and (70) as long as the arguments of each sine function are expressed by different parameters. However, equation (70) can be rewritten as follows. (74) y=sin[2πωPt+((Q-P)2πωt+φ)
]

【0303】 正弦関数のアーギユメント中の2つの
項を夫々以下の様におく。 (75) X=2πωPt (76) Z=(Q−P)2πωPt+φ
[0303] The two terms in the sine function argument are set as follows. (75) X=2πωPt (76) Z=(Q-P)2πωPt+φ

【0304】 Xはtに或る周波数を掛けたものZは
時間により変る位相と考えることができる。
[0304] X can be thought of as t multiplied by a certain frequency, and Z as a phase that changes with time.

【0305】 これらを(67)と(70)とに代入し2
つの式を加え合わせると、
[0305] Substitute these into (67) and (70) and get 2
Adding the two expressions, we get

【0306】【0306】

【数51】 (77) AsinX+Bsin(X+Z)=Bsin(X+σ) ただし、 (78) B=√(+)28 および (79) σ=tan-1〔sinZ/cosZ+A〕[Math. 51] (77) AsinX+Bsin(X+Z)=Bsin(X+σ) However, (78) B=√(+) 2 8 and (79) σ=tan -1 [sinZ/cosZ+A]

【0307】 式(77)の右辺はクロストークに起因
する位相の歪んだ信号である。ここでσの値の連
続的な変化は本装置の動きによる歪である。式
(79)はこの変化を示している。式(79)にZを
代入すると、次式が得られる。
[0307] The right side of equation (77) is a signal with a distorted phase due to crosstalk. Here, the continuous change in the value of σ is distortion due to the movement of the device. Equation (79) shows this change. Substituting Z into equation (79) yields the following equation.

【0308】【0308】

【数52】 (80) σ=tan-1
〔sin((Q−P)2πωt+φ)/cos((Q−P)2π
ωt+φ)+A〕
[Math. 52] (80) σ=tan -1
[sin((Q-P)2πωt+φ)/cos((Q-P)2π
ωt+φ)+A〕

【0309】 式(80)は半波対称の周期奇関数を示
しておりその周期は1/(Q−P)ωである。し
たがつて、式(80)を1周期に亘つて積分すれば
結果は0になる。
[0309] Equation (80) indicates a periodic odd function with half-wave symmetry, and its period is 1/(Q-P)ω. Therefore, if equation (80) is integrated over one period, the result becomes 0.

【0310】 さて、式(80)の周期が1/(Q−
P)ωであるということはP個の極とQ個の極が
夫々に関連するセンサの前を通過する同じ時間間
隔の間に、(Q−P)個の極に対応する信号の1
周期が存在するということである。しかし、この
時間間隔は丁度1回転分の時間かあるいは1回転
分の時間の整数分の1である。したがつて1回転
中には式(80)の周期が整数回入つているから、
式(80)の1回転に亘る積分も0になる。
[0310] Now, the period of equation (80) is 1/(Q−
P) ω means that during the same time interval during which P poles and Q poles pass in front of their respective associated sensors, one of the signals corresponding to (Q-P) poles
This means that a cycle exists. However, this time interval is just one revolution or an integer fraction of one revolution. Therefore, since there are an integral number of periods in equation (80) during one rotation,
The integral over one rotation of equation (80) also becomes 0.

【0311】 式(80)のσの値は、しかしながら、
有限回数だけサンプリングされる。また、更に、
そのサンプリングは、サンプリングが位相の歪ん
だ信号のゼロ交叉点で行なわれるので、原理上、
正確に等間隔でない。しかし、サンプル数が増加
するにつれて、「サンプリングの密度」が全時間
間隔を通じて実質的に一定な場合のみ、サンプリ
ングが等間隔に行なわれるか否かには関係なく、
サンプリングは連続の場合の積分をもつとよく近
似することが明らかである。
[0311] The value of σ in equation (80), however, is
Sampled a finite number of times. Moreover, furthermore,
In principle, the sampling is performed at the zero crossing point of the phase-distorted signal.
Not exactly evenly spaced. However, as the number of samples increases, only if the "sampling density" is substantially constant throughout the entire time interval, regardless of whether sampling occurs at equal intervals.
It is clear that the sampling is well approximated by the integral in the continuous case.

【0312】 ここに述べたクロストーク低減技法は
2つの理由で低レベルのクロストークに対してよ
りよく働く。第1に低レベルクロストーク下では
サンプリング間隔が等しくなる傾向にあり(ゼロ
交叉の位置での位相歪が少な)、σを表わす関数
(式(80)の形が正弦関数に近付く。たとえば高
クロストークレベル(A=2)の時のσの時間変
化を表わす図13Aと低クロストークレベル(A
=10)の時のσの時間変化を表わす図13Cは波
形を比較する。図13Aは波形半波対称を示して
いるけれども、半サイクルそれ自身はその中点に
関して対称ではないから、等間隔の標本でさえも
合計して0になることを期待することはできな
い。このことは等間隔にサンプリングされた値か
らいろいろと任意のペアを取出してみれば最も容
易にわかる。これとは対照的に、図13cの波形
は、振幅がかなり小さいにもかかわらず、ほとん
ど正弦状である。よつてほぼ等間隔のサンプリン
グを行なえば、合計はほとんど0になる。図13
Aと図13Cとの差異は、式(67)のAとして選
んだ値が異なることを反映している。これがσを
表わす関数(式(80))の形にどのように影響す
るかに注意されたい。
[0312] The crosstalk reduction techniques described herein work better for low levels of crosstalk for two reasons. First, under low-level crosstalk, the sampling intervals tend to be equal (there is less phase distortion at the zero-crossing position), and the shape of the function representing σ (Equation (80)) approaches a sine function. Figure 13A shows the time change of σ at the talk level (A=2) and the low crosstalk level (A
FIG. 13C, which shows the time change of σ when =10), compares the waveforms. Although FIG. 13A shows waveform half-wave symmetry, the half-cycle itself is not symmetric about its midpoint, so even equally spaced samples cannot be expected to sum to zero. This can be most easily understood by extracting various arbitrary pairs from values sampled at equal intervals. In contrast, the waveform in FIG. 13c is almost sinusoidal, although the amplitude is much smaller. Therefore, if sampling is performed at approximately equal intervals, the total will be almost zero. Figure 13
The difference between A and FIG. 13C reflects the different values chosen for A in equation (67). Note how this affects the shape of the function representing σ (Equation (80)).

【0313】 要約すれば、クロストークの大きさが
低い中程度ならばサンプリングによる近似は非常
に効果がある。サンプリングによる近似の精度は
プリングのポイント数を増すことによつて更に高
められる。これを容易に行なうことのできる方法
が少なくとも2つある。第1の方法は、サンプリ
ングを行なう点をP信号の正に向うゼロ交叉の点
だけではなく、全ゼロ交叉点において行なうこと
である。第2の方法としては、P′−Q′を同じに保
ちながらP′、Q′の夫々を増加させることである。
そしてよく考えてみると、クロストークの基本レ
ベルが異常に高い場合でさえも充分サンプリング
密度を高くすれば(たとえばP′とQ′とを充分に大
きくすれば)低レベルから中程度のレベルのクロ
ストークで得られた利点を失わないようにでき
る。たとえば、A=2、P′=6、Q′=5の場合の
クロストークが混入した信号の位相歪α、振幅
Bsin(2πω×Pt+α)をそれぞれ示す図13Aと
図13Bとを参照されたい。ここでは主信号と干
渉信号との比は2対1に過ぎず、σ関数の形は丸
味のある鋸歯状である。しかし図13Aの丸味の
ある鋸歯状波の1回転に亘る積分はやはり0であ
り、有限のサンプリングもサンプリングポイント
数を充分に多くすればこの積分をいくらでも近似
することができる。
[0313] In summary, if the magnitude of crosstalk is low to medium, approximation by sampling is very effective. The accuracy of the sampling approximation can be further increased by increasing the number of pulling points. There are at least two ways this can be easily done. The first method is to perform sampling not only at positive zero crossing points of the P signal but at all zero crossing points. A second method is to increase each of P' and Q' while keeping P'-Q' the same.
And if you think about it, even if the basic level of crosstalk is abnormally high, if you make the sampling density high enough (for example, if P' and Q' are made large enough), you can still get low to moderate levels of crosstalk. You can avoid losing the benefits gained from crosstalk. For example, the phase distortion α and amplitude of a signal mixed with crosstalk when A=2, P′=6, and Q′=5
Please refer to FIGS. 13A and 13B, which respectively show Bsin(2πω×Pt+α). Here, the ratio of the main signal to the interference signal is only 2:1, and the shape of the σ function is a rounded sawtooth shape. However, the integral over one revolution of the rounded sawtooth wave in FIG. 13A is still 0, and even with finite sampling, this integral can be approximated as many times as the number of sampling points is sufficiently increased.

【0314】P#およびQ#についての1回転1回の
検知 絶対基準マークをセンサからの波形に対して設
けることができる方法は多数ある。たとえば歯車
あるいはロータの間隔に検知が可能な非一様牲を
持たせることができる。こうすれば1回転する毎
にそれに対応する1回の周期的変動がセンサから
の信号に生ずる。このような非一様性は多様な手
段によつて可能であつて、たとえば極の間隔を単
調に増加させること、正常の極よりも幅広の極を
設けること、2つの極の間隔を正常の間隔よりわ
ずかに狭くあるいは広くすること、および既に説
明した様に、欠除極を設けることなどにより実現
できる。位相測定技法に関するかぎり、およびク
ロストークの影響を無視するかぎり、これらの非
一様性はその実現に際し、特別に正確である必要
はない。位相測定技法それ自身は、結局、極配置
誤差には鈍感である。
Once-Per-Revolution Sensing for P# and Q# There are many ways in which an absolute reference mark can be placed on the waveform from the sensor. For example, there can be detectable non-uniformity in the spacing of gears or rotors. In this way, each rotation causes one corresponding periodic variation in the signal from the sensor. Such non-uniformity can be achieved by a variety of means, including monotonically increasing the pole spacing, having poles wider than normal poles, and increasing the normal spacing between two poles. This can be achieved by making the spacing slightly narrower or wider than the spacing, and by providing a missing pole as described above. As far as the phase measurement technique is concerned and as long as crosstalk effects are ignored, these non-uniformities need not be particularly accurate in their implementation. The phase measurement technique itself is ultimately insensitive to pole placement errors.

【0315】 極とそれに関連する検知機構の性質に
よつては、1回転1回マークのために設けられた
非一様性を他から識別するために使用する技法に
影響が及ぶことがある。たとえばロータ上に交互
に設けられた透明・不透明の両領域を光学的に検
知することを考えよう。おそらくそうであるよう
に、光束が極めてよく平行になつているかあるい
はセンサの視野が充分に狭い場合には、センサか
らの出力波形はロータ上の領域分布と同形のパタ
ーン像となるはずである。たとえば、欠除極の検
知にあたつては、もし極が存在すれば出ていたで
あろう正常な波形部分が削除されて現れるだけで
あろう。検知におけるこのような「忠実さ」は、
それに到達するには一層の手間が必要ではある
が、磁気的および容量的検知機構の場合には可能
である。たとえば、磁極が磁石のN極およびS極
から延在している磁気センサはその空〓を歯車の
歯の山に沿う縁の線の先端の上および下に取るこ
とができ、最も近い歯が通過したために起る磁束
の変化を最大にできると共に隣接する歯と交番磁
束通路とがセンサの出力信号に影響する程度を最
小にすることができる。それがどのように行なわ
れようと、要点は、次節で述べる状況とは対照的
に、検知にこのような忠実さがあれば非一様性を
認識し、(必要なら)欠除極位置を推定するかあ
るいはデータ処理上の便宜のため非一様性を「な
らす」という作業でのある種の複雑さが回避でき
るということである。たとえば、極が欠けている
場合、ゼロ交叉検出器からのサイクルは、副次的
な乱れを起さずに単に消失するだけである。同じ
方向の連続するゼロ交叉間の周期が長くなること
に気づくと共に、その中途に「置き換え用のも
の」を挿入することになるであろう。
[0315] The nature of the pole and its associated sensing mechanism may influence the technique used to distinguish non-uniformities provided for once-per-revolution marks from others. For example, consider optically detecting both transparent and opaque regions alternately provided on a rotor. If the beams are very well collimated, as is probably the case, or if the field of view of the sensor is sufficiently narrow, then the output waveform from the sensor should be a pattern image that is the same as the area distribution on the rotor. For example, when detecting a missing polarity, the normal waveform portion that would have appeared if the polarity existed would only be removed and appear. This "fidelity" in detection is
Although it requires more effort to reach that point, it is possible with magnetic and capacitive sensing mechanisms. For example, a magnetic sensor whose magnetic poles extend from the north and south poles of the magnet can have its space above and below the tip of the edge line along the tooth crests of a gear, with the nearest tooth The change in magnetic flux caused by the passage can be maximized and the extent to which adjacent teeth and alternating flux paths influence the output signal of the sensor can be minimized. Regardless of how it is done, the point is that, in contrast to the situation described in the next section, such fidelity in detection allows for the recognition of non-uniformity and (if necessary) the location of missing poles. This means that certain complications in estimating or "smoothing out" non-uniformities for data processing convenience are avoided. For example, if a pole is missing, the cycles from the zero-crossing detector will simply disappear without any side effects. You will notice that the period between successive zero crossings in the same direction becomes longer, and you will probably insert a ``replacement'' in the middle.

【0316】 既述の特定の磁気応用の実施例におい
ては磁気センサは「狭い視野」を備えていない。 再び図3Aを参照すると、たとえば、磁力線が
歯車5に最も近い端にある磁極25をはなれると
すぐ、この磁力線は歯車に向つてあるゆる方向に
拡がる。磁束通路リラクタンスにかなりな程度に
影響を与えるものとしては、歯車上で磁極25に
最も真正面に対向している歯の両側にある他の歯
もあげられる。すなわち、歯が欠けていればセン
サをその前後に通過する歯の検知に影響が出る。
この効果は欠除歯があるべき場所に関して対称で
あり、磁気検知のdφ/dtの性質に関連してセン
サが、普通は2サイクル存在していたはずの時間
に長周期の1サイクルを発生する。このようにし
て、サイクルが欠けるだけでなく、他のあるサイ
クルはその遷移が本来あるべき位置からずれる様
になる。
[0316] In certain magnetic application embodiments described above, the magnetic sensor does not have a "narrow field of view." Referring again to FIG. 3A, for example, as soon as the magnetic field lines leave the magnetic pole 25 at the end closest to the gear 5, the magnetic field lines spread out in all directions towards the gear. Also influencing the flux path reluctance to a significant extent are the other teeth on the gear on either side of the tooth closest to the pole 25. In other words, if a tooth is missing, the detection of teeth passing before and after the sensor will be affected.
This effect is symmetrical with respect to where the missing tooth should be, and due to the dφ/dt nature of magnetic sensing, the sensor generates one long cycle in a time that would normally have been two cycles. . In this way, not only are cycles missing, but some other cycles have their transitions shifted from where they should be.

【0317】 更に状況をまとめれば、すべてのセン
サが、極の前進端と出会つたとき常に同極性の遷
移を起すように製作され取付けられていると考え
るのは不都合であるかもしれない。従つて、ある
センサにとつては正の遷移であるものが他方のセ
ンサにとつてはまさは対応してもよい。しかしセ
ンサ間で極性が異なつていても、システムとして
は一方向のゼロ交叉だけについて動作することが
望ましい。このようにセンサの極性が入り混じつ
ていれば、異なる極性のセンサの間の欠除歯に近
い位置に見掛けのずれが生じ、これに伴い欠けた
歯を「埋める」手順が変化する。見掛けのずれは
無視することができる。第1に、関連したロータ
の残りの部分に対するこの様なセンサによる表現
は同じ量だけずれる。第2にP#またQ#の値は
その同じロータにつての他のP#またQ#の値と
比較されるということは決してない。この値は別
のロータについてのQ#またはP#と関連して使
用されるだけである。このずれがどれ程の量にな
るかは「何時その情報が利用できるようになる
か」の相違であつて、その情報が「何であるか」
の相違ではない。たとえこのようなセンサを粗の
位相測定(すなわち、2つのロータの絶対基準マ
ーク間の時間が1回転の何パーセントであるかを
測定すること)を行なうのに使用しても、見掛け
のずれは得られる答に一定のオフセツトを生ずる
だけである。このようなオフセツトはその不変の
値が一旦知れれば容易に除かれる。
[0317] To further summarize the situation, it may be inconvenient to assume that all sensors are constructed and installed in such a way that they always produce the same polarity transition when they meet the leading edge of a pole. Therefore, what is a positive transition for one sensor may correspond exactly to another sensor. However, even though the polarities may differ between the sensors, it is desirable for the system to operate on zero crossings in only one direction. If the polarities of the sensors are mixed in this way, an apparent misalignment will occur between the sensors of different polarities at positions near the missing tooth, and the procedure for "filling" the missing tooth will change accordingly. The apparent deviation can be ignored. First, the representations by such sensors for the rest of the associated rotor are offset by the same amount. Second, a P# or Q# value is never compared to other P# or Q# values for that same rotor. This value is only used in conjunction with Q# or P# for another rotor. The magnitude of this discrepancy depends on "when the information becomes available" and "what it is".
It's not a difference. Even if such a sensor is used to make coarse phase measurements (i.e., measuring the percentage of a revolution between the absolute reference marks of two rotors), the apparent deviation is It only introduces a certain offset in the resulting answer. Such offsets are easily removed once their constant value is known.

【0318】 長周期と極性の相違とにより、欠除極
のことに関しての2つの異なる状況を生ずる。こ
れらの状況は図14Aおよび図14Bに示すよう
に取扱うことができる。マイクロプロセツサを用
いれば、信号AないしXの夫々の中の長い周期を
認識し、そして与えられた非一様性に基いてケー
スかまたはケースの極性かを確かめることは
困難でない。この情報はロータが動くにつれて繰
返し確かめられるか、あるいは夫々のセンサにつ
いて1回だけ求めて永久に符号化される。一旦こ
れらの極性が知れると、図14Aおよび図14B
に示す一定の関係にしたがつて誤差を含んだ遷移
点の位置を補正し、また欠けた遷移を近似するこ
とは簡単なことである。
[0318] The long period and the difference in polarity give rise to two different situations regarding depolarization. These situations can be handled as shown in FIGS. 14A and 14B. With a microprocessor, it is not difficult to recognize long periods in each of the signals A-X and to ascertain the case or the polarity of the case based on the given non-uniformity. This information can be verified repeatedly as the rotor moves, or it can be determined only once for each sensor and permanently encoded. Once these polarities are known, Figures 14A and 14B
It is easy to correct the positions of transition points containing errors and to approximate missing transitions according to the constant relationship shown in .

【0319】 勿論、すべてのセンサがある選択をさ
れた同一の極性を有する様にし、常に図14Aお
よび図14Bに示した2種の状況のどちらか1つ
を使用してもよい。しかしながら、同一の選択さ
れた極性を有する様にしておくというような条件
は、組立てまたは修理によつて成立しなくなるこ
とがある様な条件であると信じている人もいる。
この見解は、極性がどちらであろうとはじめから
問題にしない場合はうまくいかなくなり様がない
ということ、および特定方向の極性に頼らないの
がよいであろうということを考えての上で主張さ
れているのである。
[0319] Of course, all sensors may have the same selected polarity and always use one of the two situations shown in FIGS. 14A and 14B. However, some believe that conditions such as having the same selected polarity are conditions that may no longer hold due to assembly or repair.
This view is based on the consideration that if the polarity does not matter from the beginning, things will not go well, and that it would be better not to rely on polarity in a particular direction. There is.

【0320】 第2の一般的方法はロータ上の非一様
性によつて波形に生ずる認識可能な周期的乱れを
全く不要にすることである。代りに、マイクロプ
ロセツサは基準ロータからの信号のQ個のサイク
ルを繰返す間に入力回転子からの信号がP個のサ
イクルを繰り返すことを期待している。マイクロ
プロセツサはいろいろなp#およびQ#の基準と
なる擬似絶対基準マークとなる各波形のサイクル
を任意に選択する。選択されたサイクルはPを法
とするサイクルおよびQを法とするサイクルを数
えることによつて繰返し認識される。かくして、
P#とQ#は測定要求を受け取つたときモジユロ
の計数がいくらであるかに注目して求められる。
[0320] A second general method is to eliminate any discernible periodic disturbances in the waveform caused by non-uniformities on the rotor. Instead, the microprocessor expects the signal from the input rotor to repeat P cycles while the signal from the reference rotor repeats Q cycles. The microprocessor arbitrarily selects the cycles of each waveform that serve as pseudo-absolute reference marks to which the various p# and Q# are referenced. The selected cycles are repeatedly recognized by counting cycles modulo P and cycles modulo Q. Thus,
P# and Q# are determined by noting what the modulus count is when the measurement request is received.

【0321】一般化された位相測定 擬似絶対基準マークを使用することにより、式
(1)、式(57)およびこれらから誘導された諸式の
適用範囲を、一方の信号P個のサイクルが他の信
号のQ個のサイクルと同じ時間内に起る状況まで
一般化できる。これにはP=Qの場合、すなわ
ち、信号が位相遅れを生ずる或る現象にさらされ
てからそれ自身と比較される場合が確実に含まれ
ている。このような方式は伝播遅れによつて対応
する位相ずれを生ずる物理的性質(たとえば距
離)を変換するために屡々使用される。
[0321] Generalized phase measurement By using a pseudo-absolute reference mark, Eq.
(1), equation (57), and the equations derived therefrom can be generalized to situations where P cycles of one signal occur within the same time as Q cycles of the other signal. This certainly includes the case where P=Q, ie, where the signal is subjected to some phenomenon that causes a phase lag before being compared with itself. Such schemes are often used to transform physical properties (such as distance) that result in corresponding phase shifts due to propagation delays.

【0322】 このような用途における以上説明した
位相測定技法の利点は、位相測定の精度が位相ず
れて測定される信号の精度あるいは安定性によら
ないことである。位相測定に関して必要なこと
は、ゼロ交叉により区切られるいろいろの時間間
隔およびP個のまたはQ個のサイクルの時間とを
正確に測定する安定性だけである。これら後者の
2つの時間が等しいことを信頼してよければこれ
は同時に起る必要はなく、全く別々に、一方が他
方の直後か或る遅れの後起つてよいということも
わかるであろう。同様に、これらは一部互いに重
なり合つてもよい。
[0322] An advantage of the phase measurement technique described above in such applications is that the accuracy of the phase measurement does not depend on the accuracy or stability of the signal being measured out of phase. All that is required for phase measurements is the stability of accurately measuring the various time intervals separated by zero crossings and the times of P or Q cycles. If we are willing to trust that these latter two times are equal, we will also see that this need not occur at the same time, but rather that one may occur immediately after the other or after some delay, quite separately. Similarly, they may partially overlap each other.

【0323】角度測定技法 共通の回転軸に取付けられた多極入力ロータと
多極基準ロータとは極が関連する入力センサおよ
び基準センサを通過するとき夫々入力信号および
基準信号を発生する。入力センサは共通回転軸の
まわりに軌道回転するように軸受けされていて、
入力ロータの周辺に沿つて軌道運動ができる。基
準センサは基準ロータの周辺に隣接する位置に固
定されている。各ロータ上の1回転1回のマーク
が各ロータにある1つの極を基準極すなわち指標
極として識別する様に構成してよい。各極がその
関連するセンサを通過すると関連する入力信号お
よび基準信号にサイクルを生ずる。ロータにはそ
の極を特別な高精度で配置する必要はない。クロ
ストークが問題となる場合には一方のロータ上の
極の数を他方のロータ上の極の数と異なるように
してよい。
Angle Measurement Techniques A multi-pole input rotor and a multi-pole reference rotor mounted on a common axis of rotation generate input and reference signals, respectively, as the poles pass the associated input and reference sensors. The input sensors are journalled for orbital rotation around a common rotational axis.
An orbital motion is possible around the periphery of the input rotor. The reference sensor is fixed at a position adjacent to the periphery of the reference rotor. A once per revolution mark on each rotor may be arranged to identify one pole on each rotor as a reference or index pole. Each pole passing through its associated sensor causes a cycle in the associated input signal and reference signal. The rotor does not need to have its poles placed with any particular precision. If crosstalk is a problem, the number of poles on one rotor may be different from the number of poles on the other rotor.

【0324】 入力および基準の信号に含まれている
情報は、少なくとも1回転分の遷移時間データが
捕えられ記憶装置に記憶された後で検索される様
に構成してよい。指標極の識別を行なうため、そ
の極を物理的に除去し、この欠除極により合図
(flag)され推定される遷移を記憶装置に入れる
のも便利である。
[0324] The information contained in the input and reference signals may be configured to be retrieved after at least one revolution of transition time data has been captured and stored in a storage device. In order to identify an index pole, it is convenient to physically remove the pole and place in memory the estimated transition flagged by this missing pole.

【0325】 各ロータが少なくとも1回転する間
に、極の発生する相続く時刻の平均を計算し、関
連する等価単極が生起する平均時刻を求める。こ
れらの等価単極の生起の平均時刻は、次にこれら
が実際に1つだけしか極がないロータから生じた
かのように比較される。入力ステータセンサがロ
ータの回転方向に進むと、等価単極の時間間隔は
その時間間隔が1回転分に到達するまでは増大す
る。入力ステータセンサが更に前進すると等価単
極間の一致点を過ぎ、この点で時間間隔が突然0
に落ち再び増大しはじめる。測定された時間間隔
は入力および基準センサの間の角度に比例してお
り、これは入力角度に等しいか、あるいは入力角
度とは定数分の相異があるだけである。測定され
た時間間隔は任意の希望する単位で入力角度を表
わすように目盛られる。既述の例では、測定され
た時間間隔はまずその測定された時間間隔をロー
タの回転時間の測定値で割つて1回転に対する比
率として正規化される。この正規化の結果は次に
適切な定数のオフセツトだけ増したり減らしたり
することができる。
[0325] During at least one revolution of each rotor, calculate the average of successive times when a pole occurs to determine the average time when the associated equivalent single pole occurs. The average times of occurrence of these equivalent monopoles are then compared as if they actually originated from a rotor with only one pole. As the input stator sensor advances in the direction of rotation of the rotor, the equivalent unipolar time interval increases until the time interval reaches one revolution. As the input stator sensor advances further, it passes the point of coincidence between the equivalent single poles, at which point the time interval suddenly drops to zero.
and then begins to increase again. The measured time interval is proportional to the angle between the input and reference sensors, which is equal to or only differs from the input angle by a constant amount. The measured time interval is scaled to represent the input angle in any desired units. In the example described, the measured time interval is first normalized as a percentage of one revolution by dividing the measured time interval by the measured rotation time of the rotor. The result of this normalization can then be increased or decreased by the appropriate constant offset.

【0326】 等価単極生起平均時刻の測定は各ロー
タについて、少なくともロータの1回転分(ある
いは整数回転分)の間隔で発生する連続した極の
生起時刻の合計を極の数で除した値に注目して行
なわれる。つまり1回転の端数の分については上
述の合計は行なわれない。また両合計は共通の時
刻基準点に関して行なわれる。どちらの合計も常
に夫々対応する指標極の検出つまり生起により開
始される(すなわちそれまで待つ)ものとすれ
ば、生起の平均時刻の差は実際上記の時間間隔の
測定値になる。これは確かに実現可能であるが、
夫々の合計が関連する回転ができるだけ多くオー
バーラツプした方が良いという要請に反すること
になる。つまり夫々異なる回転について合計がと
られた場合、1つの回転と次の回転との回転速度
のばらつきで、回転時間の両平均値で共通でなく
なり、これらが別々に正規化されないかぎり、比
較できなくなるからである。このような複雑さを
避けるには、好ましくは、両合計についての回転
のオーバーラツプが最大であればよい。この目的
のため、指標極のかわりに、任意の極が通過する
と直ぐに合計を開始させる。しかし、基準の時刻
の共通点は保存される。この共通点はたとえば便
宜的に基準信号の連続する遷移の最初とすること
ができる。
[0326] The equivalent single-pole average occurrence time is measured for each rotor by dividing the sum of the occurrence times of consecutive poles that occur at intervals of at least one rotor rotation (or an integral number of rotations) by the number of poles. It is done with attention. In other words, the above-mentioned summation is not performed for fractions of one rotation. Both summations are also performed with respect to a common time reference point. If both summations are always initiated by (or wait until) the detection or occurrence of the respective index pole, then the difference in the average times of occurrence is in fact a measure of the above-mentioned time interval. This is certainly possible, but
This goes against the requirement that rotations related to each sum should overlap as much as possible. In other words, if the totals are taken for different rotations, the variations in rotation speed from one rotation to the next will cause the rotation times to have a different average value, making them incomparable unless they are normalized separately. It is from. To avoid such complications, preferably the overlap of rotations for both sums is maximum. For this purpose, instead of an index pole, the summation is started as soon as any pole passes. However, the common point of reference time is preserved. This common point can, for example, conveniently be the beginning of successive transitions of the reference signal.

【0327】 合計を開始する時点についてのこの柔
軟性の見返えりに、合計が指標極から見てどこか
ら開始されたかを見失わない様にしなければなら
ない。これは関連する指標極が最後に現れてから
各ロータ上でスキツプされた極の数を数えること
によつて行なうことができる。有用な原理によれ
ば、等価単極の生起した時刻の平均測定値を、ス
キツプされた極1つにつき、極間の平均時間間隔
で補正することができる。この極間の平均時間間
隔は単に1回転分の時間を極の数で割つたもので
ある。基準ロータ側でスキツプされた極の1つ毎
に、基準ロータ上の極間平均時間間隔を両等価単
極の生起の平均値の測定値間の差の値に加えなけ
ればならない。同様にして、入力ロータ側の極の
スキツプ毎に入力ロータ極間の平均時間間隔を上
述の差から差し引かなければならない。このよう
にして、入力、基準ロータにおいてスキツプされ
た極数を数え、それに基づいて両等価単極の生起
時刻間の差の測定値を平均極間時間間隔とスキツ
プ極数により補正することにより、合計の開始は
実際には任意の極からであるのだが、指標極から
合計を開始した場合の生起時刻間の差の値を得
る。
[0327] In return for this flexibility in when to start the summation, we must ensure that we do not lose track of where the summation starts relative to the index pole. This can be done by counting the number of poles skipped on each rotor since the associated index pole last appeared. According to a useful principle, the average measurement of the time of occurrence of an equivalent monopole can be corrected for each skipped pole by the average time interval between the poles. This average time interval between poles is simply the time for one revolution divided by the number of poles. For each pole skipped on the reference rotor side, the interpole average time interval on the reference rotor must be added to the value of the difference between the measured values of the average values of the occurrences of both equivalent single poles. Similarly, the average time interval between input rotor poles must be subtracted from the above difference for each pole skip on the input rotor side. In this way, by counting the number of skipped poles in the input and reference rotors and based on that, correcting the measured value of the difference between the occurrence times of both equivalent single poles by the average interpole time interval and the number of skipped poles, Although the summation actually starts from an arbitrary pole, we obtain the value of the difference between the occurrence times when the summation starts from the index pole.

【0328】 結果には平均化によつて与えられた特
別な信頼生がすべて入つており、その精度は、合
計を作るために使用した時刻測定の精度と同等で
ある。ロータ上の極配置の精度は、おそらくクロ
ストークのような間接的な影響による以外は、結
果の精度には全く入つてこない。しかし、極がほ
ぼ規則的に配置されている場合に限り、両ロータ
の極数が異なる様に選べば事実上クロストークが
打ち消される。この場合でも極を高い精度で配置
する必要はない。
[0328] The result includes all the extra confidence products given by the averaging, and its precision is comparable to the precision of the time measurements used to make the sum. The accuracy of the pole placement on the rotor has no effect on the accuracy of the result, except perhaps through indirect effects such as crosstalk. However, only when the poles are arranged approximately regularly, crosstalk can be effectively canceled if the numbers of poles on both rotors are chosen to be different. Even in this case, it is not necessary to arrange the poles with high precision.

【0329】 得られる結果は統合されたモジユロ解
でありその1サイクルは入力角度の丁度1回転
分、すなわち360度を直接表わしており、粗ある
いは精の成分はない。したがつて粗および精の成
分を正しく結びつけるアルゴリズムを付加する必
要はなく、測定値が方の値すなわち「転換点」に
近いときノイズにより誤差が入るのではないかと
疑う必要はない。
[0329] The result obtained is an integrated modulo solution, one cycle of which directly represents exactly one rotation of the input angle, ie 360 degrees, with no coarse or fine components. Therefore, there is no need to add an algorithm that correctly links the coarse and fine components, and there is no need to suspect that noise may introduce errors when the measured value is close to the latter value, or "turning point."

【0330】 等価単極間の時間間隔の測定値または
補正された測定値は入力角度の直接標示(勿論、
適切なスケーリング)とすることができるし、あ
るいは或る任意の入力条件に関係する残り
(residual)の時間間隔と比較してもよい。この
任意の入力条件としては「0度」または或る未知
の値として差支えない。いずれにしても、等価単
極の生起の平均時刻の差の測定値または測定後に
補正された値は、この残りの時間間隔を差し引か
れたとき、現在の入力条件と任意の入力条件との
間の掃引角度を表わしている。この残りの時間間
隔は指標極の一致が起つたときの等価単極につい
ての両平均時刻がはじめから持つている差、ある
いは単に純粋に任意の入力条件についての別の測
定値または測定後に補正された値を表わすことが
できる。
[0330] The measurement or corrected measurement of the time interval between the equivalent monopoles is a direct indication of the input angle (of course
(appropriate scaling) or may be compared to a residual time interval related to some arbitrary input condition. This arbitrary input condition may be "0 degrees" or some unknown value. In any case, the measured or post-measurement corrected value of the difference in the mean time of occurrence of the equivalent unipole, when subtracted by this remaining time interval, is the difference between the current input condition and any input condition. represents the sweep angle of This remaining time interval may be due to the initial difference between the two mean times for the equivalent single pole when the index pole coincidence occurs, or may simply be corrected for another measurement or after the measurement for purely arbitrary input conditions. can represent a value.

【0331】 上述の測定技法はまた、周波数の比が
有理数である(すなわち一方の信号の信号の整数
回のサイクルが他方の信号の別の整数回のサイク
ルに等しい長さの時間内で起る)2つの信号間の
位相を測定する方法であると考えてもよい。上述
の方法を、たとえば、一方のP個のサイクルが他
方のQ個のサイクルに等しい長さの時間内にある
ような2つの信号間の位相を測定するのに使用す
る場合、指標サイクルとして、夫々の波形の任意
のサイクルを用い、その後夫々のP番目とQ番目
とのサイクルを指標サイクルとして用いるのが便
利である。P番目とQ番目のサイクルは夫々
modPおよびmodQにより関係している信号のサ
イクルを数えることにより簡単に見分けられる。
[0331] The measurement technique described above also applies when the ratio of frequencies is a rational number (i.e. an integer number of cycles of one signal occurs in a length of time equal to another integer number of cycles of the other signal). ) may be considered a method of measuring the phase between two signals. If the method described above is used to measure the phase between two signals, for example, where P cycles of one are within an equal length of time to Q cycles of the other, then as the index cycle: It is convenient to use any cycle of each waveform and then use each Pth and Qth cycle as an index cycle. The Pth and Qth cycles are respectively
They can be easily distinguished by counting the cycles of the signals involved by modP and modQ.

【0332】 上述の位相測定技法は直径の反対側に
配置された1対のセンサを持いてもよい。好まし
い実施例では、入力ステータと基準ステータは共
に夫々互いに直径の反対側に配列した1対のセン
サを備えている。4つ位相が測定される。つま
り、一方のステータ上のセンサの各々は他方のス
テータ上の2つのセンサと個別の関係に取られる
ことにより、4通りの組合わせになるのである。
かくして得られた4つの位相測定値は、4つの中
の1つを基準として固有のオフセツトについて補
正される。基準の位相と残り3つの補正された位
相とはその後平均化される。
[0332] The phase measurement technique described above may have a pair of sensors placed on diametrically opposite sides. In a preferred embodiment, both the input stator and the reference stator each include a pair of sensors arranged diametrically opposite from each other. Four phases are measured. That is, each sensor on one stator is taken into separate relationship with two sensors on the other stator, resulting in four possible combinations.
The four phase measurements thus obtained are corrected for a unique offset relative to one of the four. The reference phase and the remaining three corrected phases are then averaged.

【0333】クロストーク抑制技法 センサ間のクロストークはロータ上の極の数を
特定の仕方で等しくないように選択して上記の位
相測定技法を実行することによつて抑制される。
一方のロータの極をP個、他方のロータについて
はQ個と選定する。分数P/Qの既約型を分数
P′/Q′とする。ただしP′とQ′とはいずれも1に等
しくないとする。勿論、PとQとはPとQとがい
ずれも1でない状態でP/Qが既に既約になつて
いるように選定してよい。
Crosstalk Suppression Technique Crosstalk between sensors is suppressed by selecting the number of poles on the rotor to be unequal in a particular way and implementing the phase measurement technique described above.
P poles are selected for one rotor and Q poles are selected for the other rotor. The irreducible type of fraction P/Q is a fraction
Let P′/Q′. However, it is assumed that both P' and Q' are not equal to 1. Of course, P and Q may be selected such that P/Q is already irreducible in a state where both P and Q are not 1.

【0334】 この効果は1回転に亘る積分が0にな
る位相測定誤差関数を作る出すことである。した
がつて、整数回の回転に亘つてクロストーク付信
号を充分高密度でサンプリングすればクロストー
クの影響を任意に望む程度まで自己相殺させるこ
とができる。
[0334] The effect of this is to create a phase measurement error function whose integral over one revolution is zero. Therefore, if the signal with crosstalk is sampled at a sufficiently high density over an integral number of rotations, the influence of crosstalk can be self-cancelled to any desired degree.

【0335】 上記の位相測定技法はこの点について
好ましい。なぜなら本技法では整数回に亘つて平
均を測定すると共にPとQを任意の値にとること
ができるからである。
[0335] The phase measurement techniques described above are preferred in this regard. This is because this technique measures the average over an integer number of times and allows P and Q to be set to arbitrary values.

【0336】周期誤差を補正する方法 入力角度の関数である誤差(偏心誤差等)、お
よびその周期が360入力角度(1周1回誤差)ま
たは180入力角度(1周2回誤差)などである誤
差関数を有する誤差の自己相殺作用は、これらの
位相を平均する前に関連する直径反対側センサ間
の位相を測定することによつて強められる。好ま
しい方法では各センサはその位相が基準に対して
測定される別々の信号を発生する。ゼロ交叉検出
と時間測定とは振幅変動に対する感度を下げるの
で好ましい。測定された位相は次に直径反対側セ
ンサ同志で算術平均することができ、次にその結
果は、もしこのようなものがあれば、他の組の直
径反対側センサからの同様な結果と平均すること
ができる。一般に、「1周1回」誤差には1組の
直径反対側センサが必要であり、「1周2回」誤
差には90゜隔てた2対が必要である、等々。この
ような平均化前に別々のセンサによつて位相測定
を行なうと、2つの信号が位相測定前にアナログ
的に平均されるとき振幅の小さい信号中の位相情
報が振幅の大きな信号によつてゆがめられること
が無くなる。このような振幅変動は誤差の機構に
よつて導入されることが多く、アナログ平均位相
に現れるゆがみは平均化にもかかわらず誤差とし
て残る。最初に位相を測定し、次に平均化を行な
えばこのような付随的な振幅変動によつて起る悪
影響が除かれ、誤差を一層完全に近い所まで自己
相殺できる。
[0336] Method of correcting periodic errors Errors that are a function of the input angle (eccentricity errors, etc.) and whose period is 360 input angles (one round error) or 180 input angles (two round errors), etc. The self-cancelling effect of errors with the error function is enhanced by measuring the phases between associated diametrically opposed sensors before averaging these phases. In a preferred method, each sensor generates a separate signal whose phase is measured relative to a reference. Zero-crossing detection and time measurement are preferred because they reduce sensitivity to amplitude variations. The measured phase can then be arithmetic averaged across diametrically opposed sensors, and the result then averaged with similar results from other pairs of diametrically opposed sensors, if such exist. can do. In general, a "one-round" error requires one pair of diameter-opposed sensors, a "two-round" error requires two pairs separated by 90 degrees, and so on. If phase measurements are performed using separate sensors before such averaging, when the two signals are analogously averaged before phase measurement, the phase information in the smaller amplitude signal will be replaced by the larger amplitude signal. There will be no more distortion. Such amplitude fluctuations are often introduced by error mechanisms, and distortions appearing in the analog average phase remain as errors despite averaging. Measuring the phase first and then averaging eliminates the deleterious effects caused by such incidental amplitude fluctuations and allows errors to more nearly completely self-cancel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の一実施例に基づく装置の機械部
分の斜視図。
1 is a perspective view of the mechanical part of a device according to an embodiment of the invention; FIG.

【図2】図1の構成部分の分解図。FIG. 2 is an exploded view of the components of FIG. 1;

【図3A】本発明の一実施例に基づく装置のブロ
ツク図。
FIG. 3A is a block diagram of an apparatus according to one embodiment of the invention.

【図3B】本発明の一実施例に基づく装置のブロ
ツク図。
FIG. 3B is a block diagram of an apparatus according to one embodiment of the invention.

【図3C】本発明の一実施例に基づく装置のブロ
ツク図。
FIG. 3C is a block diagram of an apparatus according to one embodiment of the invention.

【図4】本発明の基本原理の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図5】本発明の基本原理の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図6】本発明の基本原理の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図7】本発明の基本原理の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図8】本発明の基本原理の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図9A】本発明の基本原理の説明図。FIG. 9A is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図9B】本発明の基本原理の説明図。FIG. 9B is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図9C】本発明の基本原理の説明図。FIG. 9C is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図10】本発明の基本原理の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention.

【図11】クロストーク誤差補正の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of crosstalk error correction.

【図12】クロストーク誤差補正の説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram of crosstalk error correction.

【図13】クロストーク誤差補正の説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram of crosstalk error correction.

【図14A】検出器の極性の相異により欠除歯位
置検出に与えられる影響を説明する図。
FIG. 14A is a diagram illustrating the influence of the difference in polarity of the detectors on detection of the missing tooth position.

【図14B】検出器の極性の相異により欠除歯位
置検出に与えられる影響を説明する図。
FIG. 14B is a diagram illustrating the influence of different polarities of detectors on detecting the position of a missing tooth.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:機械部分 2:基準ステータ 3:入力ステータ 4:ロータ軸 5:基準ロータ 6:入力ロータ、 7:印刷回路基板 8,9:基準センサ 10,11:入力センサ 22:軸、 23,24:磁石 29,30,31,32:増幅器 33,34,35,36:ゼロ交叉検出器 37,38,39,40:遅延回路 45:クロツク信号 52:カウンタ 53:新データカウンタ 54,62:デコーダ/マルチプレクサ 59:割込キヤツチアツプカウンタ 60:比較回路 61:マイクロプロセツサ 63:ランダムアクセス記憶装置。 1: Mechanical part 2: Reference stator 3: Input stator 4: Rotor shaft 5: Reference rotor 6: Input rotor, 7: Printed circuit board 8, 9: Reference sensor 10, 11: Input sensor 22: axis, 23, 24: Magnet 29, 30, 31, 32: Amplifier 33, 34, 35, 36: Zero crossing detector 37, 38, 39, 40: Delay circuit 45: Clock signal 52: Counter 53: New data counter 54, 62: Decoder/Multiplexer 59: Interrupt catch up counter 60: Comparison circuit 61: Microprocessor 63: Random access storage device.

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