JPH05264292A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH05264292A
JPH05264292A JP6368492A JP6368492A JPH05264292A JP H05264292 A JPH05264292 A JP H05264292A JP 6368492 A JP6368492 A JP 6368492A JP 6368492 A JP6368492 A JP 6368492A JP H05264292 A JPH05264292 A JP H05264292A
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Kenichi Sekioka
岡 賢 一 関
Sadaaki Yamazaki
崎 貞 明 山
Junichi Okada
田 順 一 岡
Takanobu Iwagane
金 孝 信 岩
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のレゾルバの検出信号には検出位置誤差
が含まれ検出誤差が大きいので、レゾルバの励磁巻線と
検出巻線の基本波から高調波までの相互インダクタンス
に係る検出位置誤差の要因を除去する補償回路を備えて
検出誤差を抑える。 【構成】 検出された2相の検出信号に含まれる励磁信
号成分から前記正弦波信号を加減算して検出誤差成分を
取り除き、検出された2相の検出信号の振幅を一致させ
る演算を行い、検出された1相の検出信号に他方の検出
信号を加減算することにより、それぞれの変調の位相を
電気角で90°にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動制御装置に
おけるフィードバック系を持つ、サーボ演算に必要な制
御される負荷の位置を正確に検出するレゾルバを備える
位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来例としてのレゾルバによる
位置検出装置の回路構成を表すブロック図である。1は
レゾルバで1a は回転するシャフトの位置に対応する信
号を発生する1相入力手段としての励磁巻線,1b と1
c はそれぞれ電気角90°の位相差を持つ位置に配設さ
れ回転する励磁巻線からの磁束との鎖交に基づきシャフ
トの位置に対応する信号を検出する検出巻線、2は正弦
波発振器からの電圧信号を励磁巻線1a を駆動する電流
に増幅する電流アンプ、3は正弦波発振器からの電圧信
号を一定位相抱け移相する移相器、4は一定周波数f
[角周波数ω=2πf]の正弦波を発振する発振器、5
及び6は検出巻線1b 及び1c の入力側をみたインピー
ダンスと出力側をみたインピーダンスを整合させる機能
を備える差動アンプ[つまりは、インピーダンス・マッ
チング手段]、11はR/Dコンバータ[レゾルバ1か
ら検出されたアナログの信号をディジタルの信号に変換
するいわゆるA/D変換器であるが、内部の回路構成は
省略する]、12,13,14は基準の正弦波信号と検
出信号との低周波成分を阻止して高周波成分11へ送出
するハイパスフィルタである。このような従来例におけ
る検出技術は次の通りである。すなわち、レゾルバ1の
励磁巻線(1相)に正弦波発振器4、移相器3、電流ア
ンプ2を通して正弦波の励磁電圧をレゾルバ1のシャフ
トに搭載された励磁巻線1a に印加する。それから、そ
のレゾルバ1のシャフトを回転させると、磁気的な結合
率が変化し出力側(2相)である検出巻線1b,1c にそ
れぞれ振幅変調された検出電圧が発生する。この電圧は
レゾルバ1のシャフトの回転角度に応じて、sin状及
びcos状に変化するように巻線が施されている。よっ
て、sin状電圧出力あるいはcos状電圧出力をそれ
ぞれ差動アンプ5あるいは差動アンプ6を通して、R/
Dコンバータ11に入力することにより、レゾルバ1の
シャフトの位置検出を行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来例にあっては、図3(a) に開示するように検出位置
誤差31が検出位置θ・31に重畳して検出されるよう
に、現実的には各種の高調波が基本波に寄生し発生し検
出信号に混入することから、正確サーボ演算などに必須
な厳格な信頼度の高い位置検出ができないという難点が
存在している。そこで、本発明は、レゾルバを用いる位
置検出装置において、検出位置誤差を払拭する位置検出
を行う装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】ここにおいて、上記課題
を解決するため、本発明は検出位置誤差補償回路を備
え、検出誤差要因を含んだレゾルバの検出信号を、理想
的なレゾルバの検出信号にし、検出位置誤差を抑えるこ
とを特徴とした位置検出装置である。すなわち、回転軸
に搭載した1相の励磁巻線に正弦波信号を入力し、固定
側に相互に電気角で90°変位し配設した2相の検出巻
線から回転軸の位置信号を検出して導出するレゾルバに
おいて、検出された2相の検出信号に含まれる励磁信号
成分から前記正弦波信号を加減算して検出誤差成分を取
り除く回路を設けたことを特徴とする位置検出装置であ
り、さらには検出された2相の検出信号の振幅を一致さ
せる演算を行う回路を備えたことを特徴とする位置検出
装置であり、さらにまた検出された1相の検出信号に他
方の検出信号を加減算することにより、それぞれの変調
の位相を電気角で90°にする回路を具備することを特
徴とする位置検出装置である。
【0005】
【作用】このように構成された本発明により、レゾルバ
からの検出位置信号に各種の高調波成分からなる検出位
置誤差要因が完全に消去される。
【0006】
【実施例】ここで、この種のレゾルバ1における高調波
発生の所以とも言うべきメカニズムにつて理論的に思考
することにする。まず、レゾルバ1の励磁巻線1a と検
出巻線1b あるいは1c との間の相互インダクタンスM
s (θ) あるいはMc (θ) は一般的に次式で表すこと
ができる。 理想的なレゾルバ1では次の条件が成立する。 Ms0=Mc0=0 ……(3式) Mjk=0 [j=s,cであり、かつk≧2] ……(4式) Ms1=Mc1 ……(5式) φn =0 ……(6式) ここに、θはレゾルバ1のシャフトの検出された位置
[位相] Ms (θ) は検出巻線1b の相互インダクタンス Ms0は検出巻線1b の零次[直流成分]の相互インダク
タンス Msn・sin(nθ)はnを自然数とする検出巻線1b
の1次からn次までの相互インダクタンス Mc (θ) は検出巻線1c の相互インダクタンス Mc0は検出巻線1c の零次[直流成分]の相互インダク
タンス Mcn・cos(nθ)はnを自然数とする検出巻線1c
の1次からn次までの相互インダクタンス φn は検出巻線1b と検出巻線1c から検出される基本
波検出信号の位相差 即ち、から基本波のみで直流成分を含まない、から
基本波[1次]のみで高調波[2次以上]成分を含まな
い、により両検出巻線からの基本波[1次]の振幅が
等しい、により両検出巻線からの基本波の位相差は電
気角90°である。したがって、理想的なレゾルバ1で
はtを時間とすれば、励磁巻線1a に V=V1 ・sin(ωt) ……(7式) なる励磁電圧を印加すると、検出巻線1b,1c にはそれ
ぞれ Vs =Vsin(θ)・sin(ωt) ……(8式) Vc =Vcos(θ)・sin(ωt) ……(9式) なる電圧が発生する。ところが、従来例においては以下
のような問題点があった。実際のレゾルバ1は前述の条
件(3式)ないし(6式)のそれぞれ1つが成立しない
場合、次の特有な検出誤差を生じる。(3式)が成立し
ない場合は基本波の位置誤差であり、(4式)が成立し
ない場合は3次高調波以上の位置誤差であり、(5
式),(6式)が成立しない場合は2次高調波の位置誤
差である。
【0007】ここにおいて、本発明はこれらの従来例に
おいて生起していた高調波を抑える手段を具備した位置
検出装置であり、以下に具体的な実施例を図面に基づい
て説明する。なお、同一もしくは相当の部材には同一の
符号を用いて述べることにする。図1は、本発明の一実
施例の回路構成を表すブロック図である。図1に示すよ
うに、レゾルバ1の励磁巻線 (1相)1a に正弦波発振
器4、移相器3、電流アンプ2により励磁電圧を印加す
る。レゾルバ1のシャフトを回転させると、検出巻線1
b,1c との磁気的結合率が変化し、検出巻線1b,1c の
検出出力側(2相)に、それぞれ配設した差動アンプ
5,6を通して、sin出力電圧,cos出力電圧が発
生する。出力電圧が理想的なレゾルバ1の検出電圧の条
件を満たさない場合は、θを回転位置とするとき検出信
号はそれぞれ次式のようになる。 Vs =(1+α)Vsin(θ+β)sin(ωt)+As sin(ωt) ……(10式) Vc =Vcos(θ)sin(ωt)+Ac sin(ωt) ……(11式) ただし、αは検出巻線1b の検出信号と検出巻線1の検
出信号の波高値(振幅)の差、βは検出巻線1b の検出
信号の正弦波発振器4からの基本正弦波に対する遅れ位
相である。 (1) まず、補償回路7,8において、正弦波発振器
4から入力するの基本正弦波信号について、それらの波
高値(振幅)を調整するために、それらが内蔵する可変
抵抗RH1,RH2 を適切に調節して(10式)と(11
式)の右辺第2項の電圧As sin(ωt)と電圧Ac
sin(ωt)を取り除く。つまり、これにより検出信
号から無用且つ有害な基本正弦波信号分を加減算消去
し、必要な第1項の信号に修正する。 (2) 次に、補償回路9が内蔵する可変抵抗RH3 を
調節するこによって、補償回路7,8,10の出力電圧
を加減算し、両検出信号の波高値(振幅)の差αをなく
し、α=0とする。 (3) さらに、補償回路10が内蔵する可変抵抗RH
4 を調整するこによって、両検出信号の位相差βをなく
し、β=0とする。 このようにして、補償回路9,10を通った2つの検出
電圧信号と正弦波発振器4から入力するの基本正弦波信
号を、それぞれハイパスフィルタ12,13,14を通
過させて、不要な低周波成分を除去してから、それぞれ
の信号をR/Dコンバータ11に入力して、ここで演算
し変換されてディジタルナ位置検出信号の導出を行う。
しかして、上記の調整手段(1)〜(3)はそれぞれ独
立的になされうるものであり、しかも位置検出装置の回
路構成の形態如何により取捨選択的に適用可能であり、
かつそのうちの一部で十分に機能を発揮するケースもあ
る。ここで、従来例と本発明の実施結果を図3に示す。
図3(a) は従来例の位置検出装置[図2]を用いた場合
の実施結果を表す図であり、図3(b) は本発明の一実施
例[図1]を用いた場合の実施結果である。図3(a) の
従来例について述べてみる。レゾルバ1のシャフトがあ
る基準点0°の位置から駆動されて2回転720°の位
置に至るまでの検出信号の展開を示しており、先の励磁
巻線1a と検出巻線1b,1c との相互インダクタンスM
s(θ) ,Mc (θ) などから検出位置誤差31が零値を
挟んで正値あるいは負値として現れる[図ではあたかも
アナログ量のように描いてはいるがR/Dコンバータ1
1の出力段でディジタル量として発生している]。検出
位置θ・30はレゾルバ1のシャフトの絶対値的位置で
あり、検出位置誤差を全く含まない場合の理想的検出位
置である。いま、初めの1回転中における0°からの検
出位置誤差31と検出位置θ・30の関連をみると、検
出位置誤差31の曲線上の点33a,34a,35a,36a,
37a は検出位置θ・30の直線上に重畳した点33b,
34b,35b,36b,37b がそれぞれ対応し、それらの
点を連続した特性曲線33がつまりはこの従来例におけ
る実際の位置検出値33である。しかるに、本発明の実
施結果を表示する図3(b) は検出位置誤差32の誤差量
が著しく抑えられ減少しているので、検出位置誤差32
を検出位置θ・30に重畳して説明するまでもなく、従
来例に比較してはるかに優れていることは一目瞭然であ
る。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、検
出位置誤差要因を含んだレゾルバの検出信号を理想的な
レゾルバの検出信号にすることができ、検出誤差を抑え
位置検出を行うことが可能となり、レゾルバの検出信号
の正確性の上昇と検出位置信号の信頼性の向上がえられ
るという特段の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における回路構成を表すブロ
ック図。
【図2】従来例の回路構成を示すブロック図。
【図3】従来例と本発明の一実施例における位置検出の
実施結果を表す説明図。
【符号の説明】
1 レゾルバ 1a 励磁巻線 1b 検出巻線 1c 検出巻線 2 電流アンプ 3 移相器 4 正弦波発振器 5 差動アンプ[インピーダンス・マッチング手段] 6 差動アンプ[インピーダンス・マッチング手段] 7 補償回路 8 補償回路 9 補償回路 10 補償回路 11 R/Dコンバータ 12 ハイパスフィルタ 13 ハイパスフィルタ 14 ハイパスフィルタ 15 減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩 金 孝 信 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸に搭載した1相の励磁巻線に正弦波
    信号を入力し、固定側に相互に電気角で90°変位し配
    設した2相の検出巻線から回転軸の位置信号を検出して
    導出するレゾルバにおいて、 検出された2相の検出信号に含まれる励磁信号成分から
    前記正弦波信号を加減算して検出誤差成分を取り除く回
    路を設けたことを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】回転軸に搭載した1相の励磁巻線に正弦波
    信号を入力し、固定側に相互に電気角で90°変位し配
    設した2相の検出巻線から回転軸の位置信号を検出して
    導出するレゾルバにおいて、 検出された2相の検出信号の振幅を一致させる演算を行
    う回路を備えたことを特徴とする位置検出装置。
  3. 【請求項3】回転軸に搭載した1相の励磁巻線に正弦波
    信号を入力し、固定側に相互に電気角で90°変位し配
    設した2相の検出巻線から回転軸の位置信号を検出して
    導出するレゾルバにおいて、 検出された1相の検出信号に他方の検出信号を加減算す
    ることにより、それぞれの変調の位相を電気角で90°
    にする回路を具備することを特徴とする位置検出装置。
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