JPH07167877A - 変位速度検出方法および装置 - Google Patents
変位速度検出方法および装置Info
- Publication number
- JPH07167877A JPH07167877A JP34226493A JP34226493A JPH07167877A JP H07167877 A JPH07167877 A JP H07167877A JP 34226493 A JP34226493 A JP 34226493A JP 34226493 A JP34226493 A JP 34226493A JP H07167877 A JPH07167877 A JP H07167877A
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- JP
- Japan
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- signal
- sampling period
- sine
- cosine
- analog
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出対象の変位に対応するアナログ正弦信号
およびアナログ余弦信号を出力するエンコーダの出力信
号から、前記検出対象の変位速度を検出する場合に、構
成が簡単で小型化でき、高い分解能のエンコーダを用い
る必要をなくし、応答速度を高くする。 【構成】 アナログ正弦信号およびアナログ余弦信号を
A/D変換し、これらの1サンプリング周期分遅れた正
弦信号および余弦信号をそれぞれデジタル余弦信号およ
び正弦信号に乗算し、これらの乗算値の差を変位速度と
して出力する行程を、サンプリング周期ごとにデジタル
コンピュータで繰り返し演算する。
およびアナログ余弦信号を出力するエンコーダの出力信
号から、前記検出対象の変位速度を検出する場合に、構
成が簡単で小型化でき、高い分解能のエンコーダを用い
る必要をなくし、応答速度を高くする。 【構成】 アナログ正弦信号およびアナログ余弦信号を
A/D変換し、これらの1サンプリング周期分遅れた正
弦信号および余弦信号をそれぞれデジタル余弦信号およ
び正弦信号に乗算し、これらの乗算値の差を変位速度と
して出力する行程を、サンプリング周期ごとにデジタル
コンピュータで繰り返し演算する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体や直線移動体な
どの検出対象の変位速度を高精度に検出する方法と装置
に関するものである。
どの検出対象の変位速度を高精度に検出する方法と装置
に関するものである。
【0002】
【従来技術】OA機器、工業用ロボット、工作機械、産
業用機械、車両等の可動機械においては、種々の制御を
行うために、これらの可動部分の変位速度を検出するこ
とが必要である。
業用機械、車両等の可動機械においては、種々の制御を
行うために、これらの可動部分の変位速度を検出するこ
とが必要である。
【0003】可動部分などの検出対象は回転あるいは直
線運動を行うが、これらの変位速度を検出するために従
来よりロータリーエンコーダあるいはリニヤエンコーダ
が広く用いられている。これらエンコーダは、所定変位
ごとに出力されるパルス信号の周波数を求め、F/Vコ
ンバータを介して変位速度を求めるものである。
線運動を行うが、これらの変位速度を検出するために従
来よりロータリーエンコーダあるいはリニヤエンコーダ
が広く用いられている。これらエンコーダは、所定変位
ごとに出力されるパルス信号の周波数を求め、F/Vコ
ンバータを介して変位速度を求めるものである。
【0004】またタコジェネレータ(指速発電機、以下
タコジェネと略す)を用いることも知られている。この
タコジェネは回転速度に応じた直流電圧を出力するもの
である。さらにレゾルバの出力から変位速度を求めるの
ものも公知である。
タコジェネと略す)を用いることも知られている。この
タコジェネは回転速度に応じた直流電圧を出力するもの
である。さらにレゾルバの出力から変位速度を求めるの
ものも公知である。
【0005】このレゾルバを用いる方法は、レゾルバが
出力する正弦および余弦信号をRD(レゾルバ・デジタ
ル)コンバータに入力して、回転角度を演算するもので
ある。すなわちこのRDコンバータはPLL(フェイズ
・ロックド・ループ)装置からなり、正弦信号と余弦信
号との組合せから正確な位相を高い分解能をもって求め
るものである。
出力する正弦および余弦信号をRD(レゾルバ・デジタ
ル)コンバータに入力して、回転角度を演算するもので
ある。すなわちこのRDコンバータはPLL(フェイズ
・ロックド・ループ)装置からなり、正弦信号と余弦信
号との組合せから正確な位相を高い分解能をもって求め
るものである。
【0006】
【従来技術の問題点】前記エンコーダを用いるもので
は、出力パルスは検出対象の所定量の変位ごとに出力さ
れるから、高精度な変位速度を求めようとすると高い分
解能をもったエンコーダが必要になる。通常は位置検出
のための分解能に対して5〜10倍の分解能がこの速度
検出のために必要になる。このようなエンコーダは非常
に高価になる。またF/Vコンバータは廉価なものは応
答が遅く、応答速度が高いものは非常に高価になる。
は、出力パルスは検出対象の所定量の変位ごとに出力さ
れるから、高精度な変位速度を求めようとすると高い分
解能をもったエンコーダが必要になる。通常は位置検出
のための分解能に対して5〜10倍の分解能がこの速度
検出のために必要になる。このようなエンコーダは非常
に高価になる。またF/Vコンバータは廉価なものは応
答が遅く、応答速度が高いものは非常に高価になる。
【0007】タコジェネを用いる方法は、タコジェネ自
身のブラシ寿命により定期的なメンテナンスが必要にな
り、大型で高価にもなる。また回転速度の検出には適す
るが直線運動の検出のためにはこの直線運動を回転運動
に変換する機構も必要になり、大型化する。
身のブラシ寿命により定期的なメンテナンスが必要にな
り、大型で高価にもなる。また回転速度の検出には適す
るが直線運動の検出のためにはこの直線運動を回転運動
に変換する機構も必要になり、大型化する。
【0008】レゾルバとRDコンバータを用いる方法で
は、レゾルバが大型かつ高価になるばかりでなく、RD
コンバータも複雑で高価にもなるという問題がある。
は、レゾルバが大型かつ高価になるばかりでなく、RD
コンバータも複雑で高価にもなるという問題がある。
【0009】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、構成が簡単で小型化が可能であり、高い分
解能のエンコーダを用いる必要がなく、応答速度が高い
変位速度検出方法を提供することを第1の目的とする。
また本発明はこの方法の実施に直接用いる変位速度検出
装置を提供することを第2の目的とする。
ものであり、構成が簡単で小型化が可能であり、高い分
解能のエンコーダを用いる必要がなく、応答速度が高い
変位速度検出方法を提供することを第1の目的とする。
また本発明はこの方法の実施に直接用いる変位速度検出
装置を提供することを第2の目的とする。
【0011】
【発明の構成】本発明によれば第1の目的は、検出対象
の変位に対応するアナログ正弦信号およびアナログ余弦
信号を出力するエンコーダの出力信号から、前記検出対
象の変位速度を検出する方法において、 a. 或るサンプリング周期に検出された前記アナログ
正弦信号およびアナログ余弦信号の現在値をA/D変換
し; b. これらデジタル化した現在値を1サンプリング周
期遅らせ; c.これら1サンプリング周期遅れた正弦信号および余
弦信号を、それぞれデジタル化した現在の余弦信号およ
び正弦信号に乗算し; d. これら両乗算値の差を変位速度として出力し; e. 以上のa〜dの行程を所定のサンプリング周期ご
とに繰り返えすようにデジタルコンピュータを制御す
る; ことを特徴とする変位速度検出方法、により達成され
る。また第2の発明は、検出対象の変位に対応するアナ
ログ正弦信号およびアナログ余弦信号を出力するエンコ
ーダの出力信号から前記検出対象の変位速度を検出装置
において、 a.前記アナログ正弦信号およびアナログ余弦信号をデ
ジタル信号にする第1および第2のA/D変換器と; b.デジタル化した正弦信号および余弦信号を1サンプ
リング周期分遅らせる第1および第2の遅れ要素と; c.前記A/D変換器から出力される正弦信号および余
弦信号の現在値を、前記第2および第1の遅れ要素から
出力される1サンプリング周期前の余弦信号および正弦
信号にそれぞれ乗算する第1および第2の乗算器と; d.これら両乗算器の出力の差を求めこの差を前記変位
速度として出力する減算器と: を備えることを特徴とする変位速度検出装置、により達
成される。
の変位に対応するアナログ正弦信号およびアナログ余弦
信号を出力するエンコーダの出力信号から、前記検出対
象の変位速度を検出する方法において、 a. 或るサンプリング周期に検出された前記アナログ
正弦信号およびアナログ余弦信号の現在値をA/D変換
し; b. これらデジタル化した現在値を1サンプリング周
期遅らせ; c.これら1サンプリング周期遅れた正弦信号および余
弦信号を、それぞれデジタル化した現在の余弦信号およ
び正弦信号に乗算し; d. これら両乗算値の差を変位速度として出力し; e. 以上のa〜dの行程を所定のサンプリング周期ご
とに繰り返えすようにデジタルコンピュータを制御す
る; ことを特徴とする変位速度検出方法、により達成され
る。また第2の発明は、検出対象の変位に対応するアナ
ログ正弦信号およびアナログ余弦信号を出力するエンコ
ーダの出力信号から前記検出対象の変位速度を検出装置
において、 a.前記アナログ正弦信号およびアナログ余弦信号をデ
ジタル信号にする第1および第2のA/D変換器と; b.デジタル化した正弦信号および余弦信号を1サンプ
リング周期分遅らせる第1および第2の遅れ要素と; c.前記A/D変換器から出力される正弦信号および余
弦信号の現在値を、前記第2および第1の遅れ要素から
出力される1サンプリング周期前の余弦信号および正弦
信号にそれぞれ乗算する第1および第2の乗算器と; d.これら両乗算器の出力の差を求めこの差を前記変位
速度として出力する減算器と: を備えることを特徴とする変位速度検出装置、により達
成される。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図、図2は動
作流れ図である。図1において、φA、φB は検出対象の
角度あるいは変位を示すアナログ正弦信号(sinθ)
およびアナログ余弦信号(cosθ)であり、これらは
磁気抵抗(MR)式センサや光学式センサなどから出力
される。
作流れ図である。図1において、φA、φB は検出対象の
角度あるいは変位を示すアナログ正弦信号(sinθ)
およびアナログ余弦信号(cosθ)であり、これらは
磁気抵抗(MR)式センサや光学式センサなどから出力
される。
【0013】例えばMR式センサは移動する検出対象に
一定間隔で埋め込まれた永久磁石に対向して互いに90
°の位相差をもって2個配置される。また光学式センサ
は、移動体に一定間隔ごとに書き込まれたバーコードに
対向して互いに90°の位相差をもって2個配置され
る。
一定間隔で埋め込まれた永久磁石に対向して互いに90
°の位相差をもって2個配置される。また光学式センサ
は、移動体に一定間隔ごとに書き込まれたバーコードに
対向して互いに90°の位相差をもって2個配置され
る。
【0014】図1で符号10、12は第1および第2の
A/D変換器、14、16はそれぞれメモリからなる第
1および第2の遅れ要素、18、20は第1および第2
の乗算器22は減算器であり、これらはCPU(デジタ
ルコンピュータ)で構成される。図示しないクロックか
らサンプリングパルスが送出されると、CPUは図2に
示す割り込み処理に入る(図2のステップ100)。A
/D変換器10、12はそれぞれ入力信号φA 、φB を
所定のサンプリング周期ごとに読込み(図2のステップ
102)、読込んだ入力信号φA 、φB をA/D変換し
てそれぞれをAn 、Bn として第1、第2の遅れ要素1
4、16にメモリするものである(図2のステップ10
4)。
A/D変換器、14、16はそれぞれメモリからなる第
1および第2の遅れ要素、18、20は第1および第2
の乗算器22は減算器であり、これらはCPU(デジタ
ルコンピュータ)で構成される。図示しないクロックか
らサンプリングパルスが送出されると、CPUは図2に
示す割り込み処理に入る(図2のステップ100)。A
/D変換器10、12はそれぞれ入力信号φA 、φB を
所定のサンプリング周期ごとに読込み(図2のステップ
102)、読込んだ入力信号φA 、φB をA/D変換し
てそれぞれをAn 、Bn として第1、第2の遅れ要素1
4、16にメモリするものである(図2のステップ10
4)。
【0015】CPUはこのデータAn 、Bn に異常があ
るか否かを判定する(ステップ106)。例えばデータ
An 、Bn の値が異常に大きくなったり、急変した場合
には異常有りとして異常処理タスクに入る(ステップ1
08)。
るか否かを判定する(ステップ106)。例えばデータ
An 、Bn の値が異常に大きくなったり、急変した場合
には異常有りとして異常処理タスクに入る(ステップ1
08)。
【0016】データAn 、Bn に異常が無ければ、1サ
ンプリング周期前の出力An-1 、Bn-1 と、現在値A
n 、Bn とを用いて角速度ωの演算を行う(ステップ1
10)。
ンプリング周期前の出力An-1 、Bn-1 と、現在値A
n 、Bn とを用いて角速度ωの演算を行う(ステップ1
10)。
【0017】なおここでは、入力された信号sinθ、
cosθの位相θの現在値をθn とし、この時より1サ
ンプリング周期前の位相をθn-1 と表すものとする。こ
の場合遅れ要素14、16にはそれぞれAn-1 =sin
θn-1 、Bn-1 =cosθn- 1 がメモリされることにな
る。
cosθの位相θの現在値をθn とし、この時より1サ
ンプリング周期前の位相をθn-1 と表すものとする。こ
の場合遅れ要素14、16にはそれぞれAn-1 =sin
θn-1 、Bn-1 =cosθn- 1 がメモリされることにな
る。
【0018】第1の乗算器18は第1のA/D変換器1
0が出力する正弦信号の現在値An=sinθn と、第
1の遅れ要素16メモリされた1サンプリング周期前の
余弦信号Bn-1 =cosθn-1 とを乗算し、sinθn
・cosθn-1 を減算器22に出力する。
0が出力する正弦信号の現在値An=sinθn と、第
1の遅れ要素16メモリされた1サンプリング周期前の
余弦信号Bn-1 =cosθn-1 とを乗算し、sinθn
・cosθn-1 を減算器22に出力する。
【0019】第2の乗算器20は、第2のA/D変換器
12が出力する余弦信号の現在値Bn =cosθn と、
第2の遅れ要素16にメモリされた1サンプリング周期
前の正弦信号An-1 =sinθn-1 とを乗算し、cos
θn ・sinθn-1 を減算器22に出力する(図2のス
テップ104)。
12が出力する余弦信号の現在値Bn =cosθn と、
第2の遅れ要素16にメモリされた1サンプリング周期
前の正弦信号An-1 =sinθn-1 とを乗算し、cos
θn ・sinθn-1 を減算器22に出力する(図2のス
テップ104)。
【0020】減算器22ではこれらの差sinθn ・c
osθn-1 −cosθn ・sinθn-1 =sin(θn
−θn-1 )を出力する(図2のステップ106)。ここ
にθn −θn-1 は微少量であるからsin(θn −θ
n-1 )≒θn −θn-1 =△θnと見なすことができる。
すなわちこの減算器22の出力△θn は角速度ωn に等
しい(図2のステップ110)。
osθn-1 −cosθn ・sinθn-1 =sin(θn
−θn-1 )を出力する(図2のステップ106)。ここ
にθn −θn-1 は微少量であるからsin(θn −θ
n-1 )≒θn −θn-1 =△θnと見なすことができる。
すなわちこの減算器22の出力△θn は角速度ωn に等
しい(図2のステップ110)。
【0021】そしてその時の現在値An 、Bn は次のサ
ンプリング周期ではAn-1 、Bn-1として用いられるか
ら、第1、第2の遅れ要素14、16にそれぞれA
n-1 、Bn-1 としてメモリされる(ステップ112)。
ンプリング周期ではAn-1 、Bn-1として用いられるか
ら、第1、第2の遅れ要素14、16にそれぞれA
n-1 、Bn-1 としてメモリされる(ステップ112)。
【0022】このように本実施例によれば、角速度ωn
すなわち検出対象の変位速度を、サンプリング周期ごと
にデジタル演算により求めることができる。このため入
力信号(sinθn 、cosθn )を供給するエンコー
ダの分解能を上げることなく非常に高い応答性を得るこ
とができる。
すなわち検出対象の変位速度を、サンプリング周期ごと
にデジタル演算により求めることができる。このため入
力信号(sinθn 、cosθn )を供給するエンコー
ダの分解能を上げることなく非常に高い応答性を得るこ
とができる。
【0023】ここにA/D変換器10、12を含む全て
の回路はワンチップマイコンなどで構成することがで
き、特に高速なデジタルプロセッサを用いる必要もな
い。このため他の制御に用いているマイコンを利用して
他の制御と並行処理させることも可能になり、ハ−ドウ
ェア構成が非常に簡単、小型になり、安価にもなる。
の回路はワンチップマイコンなどで構成することがで
き、特に高速なデジタルプロセッサを用いる必要もな
い。このため他の制御に用いているマイコンを利用して
他の制御と並行処理させることも可能になり、ハ−ドウ
ェア構成が非常に簡単、小型になり、安価にもなる。
【0024】なおこの実施例により得た変位速度ωn =
△θn を積分する加算器を追加すれば、この加算器のリ
セット時点からの変移量(Σ△θn )も容易に求めるこ
とができる。この結果きわめて簡単かつ安価な構成で、
検出対象の変位と変位速度とを求めることが可能にな
る。さらにリニヤエンコーダにも容易に適用できる。
△θn を積分する加算器を追加すれば、この加算器のリ
セット時点からの変移量(Σ△θn )も容易に求めるこ
とができる。この結果きわめて簡単かつ安価な構成で、
検出対象の変位と変位速度とを求めることが可能にな
る。さらにリニヤエンコーダにも容易に適用できる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、アナロ
グ正弦信号およびアナログ余弦信号をA/D変換し、こ
れらの1サンプリング周期分遅れた正弦信号および余弦
信号をそれぞれデジタル余弦信号および正弦信号に乗算
し、これらの乗算値の差を変位速度として出力する行程
を、サンプリング周期ごとにデジタルコンピュータで繰
り返し演算するものである。
グ正弦信号およびアナログ余弦信号をA/D変換し、こ
れらの1サンプリング周期分遅れた正弦信号および余弦
信号をそれぞれデジタル余弦信号および正弦信号に乗算
し、これらの乗算値の差を変位速度として出力する行程
を、サンプリング周期ごとにデジタルコンピュータで繰
り返し演算するものである。
【0026】このためエンコーダの分解能を高くするこ
となく、高い応答性と高い精度をもって速度検出が行な
えることになる。また回路はマイコンなど小型のデジタ
ルプロセッサを用いて構成でき、ハードウェアは簡単か
つ小型にでき、安価でもある。
となく、高い応答性と高い精度をもって速度検出が行な
えることになる。また回路はマイコンなど小型のデジタ
ルプロセッサを用いて構成でき、ハードウェアは簡単か
つ小型にでき、安価でもある。
【0027】請求項2の発明によればこの請求項1の発
明の実施に直接用いる装置が得られる。
明の実施に直接用いる装置が得られる。
【図1】本発明の一実施例の回路図
【図2】動作の流れを示す図
10 第1のA/D変換器 12 第1のA/D変換器 14 第1の遅れ要素 16 第2の遅れ要素 18 第1の乗算器 20 第2の乗算器 22 減算器
Claims (2)
- 【請求項1】 検出対象の変位に対応するアナログ正弦
信号およびアナログ余弦信号を出力するエンコーダの出
力信号から、前記検出対象の変位速度を検出する方法に
おいて、 a. 或るサンプリング周期に検出された前記アナログ
正弦信号およびアナログ余弦信号の現在値をA/D変換
し; b. これらデジタル化した現在値を1サンプリング周
期遅らせ; c.これら1サンプリング周期遅れた正弦信号および余
弦信号を、それぞれデジタル化した現在の余弦信号およ
び正弦信号に乗算し; d. これら両乗算値の差を変位速度として出力し; e. 以上のa〜dの行程を所定のサンプリング周期ご
とに繰り返えすようにデジタルコンピュータを制御す
る; ことを特徴とする変位速度検出方法。 - 【請求項2】 検出対象の変位に対応するアナログ正弦
信号およびアナログ余弦信号を出力するエンコーダの出
力信号から、前記検出対象の変位速度を検出装置におい
て、 a.前記アナログ正弦信号およびアナログ余弦信号をデ
ジタル化する第1および第2のA/D変換器と; b.デジタル化した正弦信号および余弦信号を1サンプ
リング周期分遅らせる第1および第2の遅れ要素と; c.前記A/D変換器から出力される正弦信号および余
弦信号の現在値を、前記第2および第1の遅れ要素から
出力される1サンプリング周期前の余弦信号および正弦
信号にそれぞれ乗算する第1および第2の乗算器と; d.これら両乗算器の出力の差を求めこの差を前記変位
速度として出力する減算器と: を備えることを特徴とする変位速度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34226493A JP3349575B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 変位速度検出方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34226493A JP3349575B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 変位速度検出方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07167877A true JPH07167877A (ja) | 1995-07-04 |
JP3349575B2 JP3349575B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=18352373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34226493A Expired - Fee Related JP3349575B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 変位速度検出方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3349575B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009288020A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Olympus Corp | エンコーダ用信号処理回路 |
CN114814268A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 南京磁之汇电机有限公司 | 电机转速获取方法、装置、系统与计算机可读存储介质 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP34226493A patent/JP3349575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009288020A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Olympus Corp | エンコーダ用信号処理回路 |
CN114814268A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 南京磁之汇电机有限公司 | 电机转速获取方法、装置、系统与计算机可读存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3349575B2 (ja) | 2002-11-25 |
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