JPH0740173Y2 - 角度検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、シンクロ電機又はレゾルバからの角度信号
に基づいて所定角度を割出して検出器する角度検出器に
関し、特に検出される回転角度及び電源電圧の変動に関
係なく、高精度の角度割出し検出が可能な角度検出器に
関するものである。

［従来の技術］ 第５図は、例えば実公昭62−2487号公報に記載された従
来の角度検出器を示すブロック図である。

図において、（１）は例えば制御発信機となるシンクロ
電機であり、ジャイロコンパス等に連結されたロータを
有しており、ロータの回転角度θに応じた３相の角度信
号（シンクロ信号）を各出力端子S₁〜S₃から出力するよ
うになっている。

（２）はシンクロ電機（１）の出力端子S₁及びS₃に接続
されたトランス、（３）はトランス（２）に接続された
整流回路、（４）は所定角度φに相当する基準値φ_Ｒを
出力する設定器、（５）は整流回路（３）及び設定器
（４）に接続された比較器、（６）は比較器（５）に接
続されたリレー駆動回路、（７）はリレー駆動回路
（６）に接続されたリレー、（８）はリレー（７）によ
り開閉される接点である。

次に、第５図に示した従来の角度検出器の動作について
説明する。

シンクロ電機（１）に接続されたトランス（２）は、出
力端子S₃及びS₁間の１相分に相当する角度信号V₃₁を取
り出し、整流回路（３）を介して直流電圧Ｅに変換した
後、比較器（５）に入力する。

このとき、トランス（２）から得られる角度信号V
₃₁は、 V₃₁＝Ｖ_ｏ・sinθ・sinωｔ で表わされるので、整流回路（３）から出力される直流
電圧Ｅは、ロータの回転角度θが０°のとき０で、且つ
回転角度θに対してsinθの関係で増減する。

比較器（５）は、直流電圧Ｅを基準値φ_Ｒと比較し、直
流電圧Ｅが基準値φ_Ｒを越えたときに、検出角度が所定
角度（限界値）φを越えたと判断してオン信号Ｄを出力
する。

リレー駆動回路（６）は、オン信号Ｄを電力増幅してリ
レー（７）を駆動し、接点（８）を閉成する。この接点
出力は、例えば姿勢制御動作を停止させて制御対象の支
持機構を保護するための信号として用いられる。

［考案が解決しようとする課題］ 従来の角度検出器は以上のように、シンクロ電機（１）
の１相分の角度信号V₃₁の大小関係に基づいて所定角度
φを規定しているので、シンクロ電機（１）の電源電圧
（例えば、ロータ電圧V_R）が変動すると、その影響を受
けて精度が悪くなるという問題点があった。

又、整流回路（３）からの直流電圧がsinθに比例する
ため、回転角度θが大きい場合には、検出される直流電
圧Ｅの変化が小さく且つ直線性が悪くなり、所定角度φ
の検出誤差が大きくなるという問題点があった。

この考案は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、回転角度及び電源電圧の変動に関係なく、高
精度の角度割出し検出が可能な角度検出器を得ることを
目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ この考案に係る角度検出器は、回転角度を表わす２相の
角度信号を生成する回転角検出器と、所定角度に相当す
る位相差を設定するための設定器と、２相の角度信号を
位相差に基づいて所定の比率で加算するベクトル演算器
と、回転角検出器のロータ電圧に基づいて基準電圧を生
成するトランスと、ベクトル演算器からの出力電圧を基
準電圧で除算する同期整流器と、この同期整流器からの
直流電圧の正負に基づいて回転角度が所定角度に達した
ことを判定するための比較信号を出力する位相比較器と
を備えたものである。

［作用］ この考案においては、２相の角度信号を所定比率でベク
トル演算して得られた出力電圧を、基準電圧で同期整流
することにより所定角度（位相差）を含む直流電圧と
し、この直流電圧の回転角度特性を位相比較器を介して
正負信号に波形整形することにより、検出された回転角
度が所定角度に達したときにオンとなる比較信号を出力
する。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図について説明する。第１
図はこの考案の一実施例を示すブロック図であり、
（１）、（６）〜（８）は前述と同様のものである。

（10）はシンクロ電機（１）の各出力端子S₁〜S₃に接続
されたスコットトランス、（11）はスコットトランス
（10）に接続されたベクトル演算器、（12）はベクトル
演算器（11）の出力電圧Ｖ_ａに対して所定角度θに相当
する位相差を与えるための設定器、（13）はシンクロ電
機（１）のロータ電圧V_Rを基準電圧として取り出すため
のトランス、（14）はベクトル演算器（11）及びトラン
ス（13）に接続された同期整流器、（15）は同期整流器
（14）とリレー駆動回路（６）との間に挿入された位相
比較器である。

尚、ベクトル演算器（11）は、第２図に示すように、ス
コットトランス（10）からの２相の角度信号V_S及びV_Cが
入力されるバッファアンプ（21）及び（22）と、バッフ
ァアンプ（21）及び（22）を介した角度信号V_S及びV_Cを
任意の比率（ａ及びｂ）で加算する可変抵抗器（23）
と、可変抵抗器（23）の複数のタップT₁〜Tnの１つに選
択的に接続される出力端子（24）とから構成されてい
る。

又、位相比較器（15）は、第３図に示すように、同期整
流器（14）からの直流電圧Ｖ_ｂを0Vと比較する比較器
（31）から構成されている。

次に、第４図の特性図を参照しながら、第１図〜第３図
に示したこの考案の一実施例の動作について説明する。

シンクロ電機（１）は、ロータの回転角度θに応じて、
隣接する各出力端子S₁〜S₃間から３相の角度信号V₃₁、V
₁₂及びV₂₃を出力する。ここで、シンクロ電機（１）の
励磁電圧、即ちロータ電圧V_Rを、 V_R＝Vo・sinωｔ …… とすれば、３相の各角度信号V₃₁、V₁₂及びV₂₃は、それ
ぞれ、 V₃₁＝Vo・sinθ・sinωｔ …… V₁₂＝Vo・sin（θ−120°）・sinωｔ …… V₂₃＝Vo・sin（θ−240°）・sinωｔ …… で表わされる。

スコットトランス（10）は、〜式の角度信号V₃₁、V
₁₂及びV₂₃に基づいて、 V_S＝Vo・sinθ.sinωｔ …… V_C＝Vo・cosθ.sinωｔ …… で表わされる２相の角度信号V_S及びV_Cを生成し、これを
ベクトル演算器（11）に入力する。

角度信号V_S及びV_Cは、ベクトル演算器（11）内のバッフ
ァアンプ（21）及び（22）を介して可変抵抗器（23）の
両端に印加され、タップＴ_１〜Tnの位置に応じた比率ａ
及びｂで加算されて、出力電圧Vaとなる。

このとき、バッファアンプ（21）及び（22）の利得は通
常１であるが、もし負に設定すれば出力電圧V_S、V_Cの極
性が反転されるので、結果的に、可変抵抗器（23）にお
いて出力電圧V_S及びV_Cが減算されることになる。又、所
定角度φはタップ位置に依存する比率ａ及びｂにより決
定するが、設定器（12）によりタップT₁〜Tnの位置を選
択するか、又は、第２図の回路を複数個並列に設け、異
なるタップ位置（比率）の可変抵抗器（23）を選択すれ
ば、所定角度φを任意に設定することができる。

この演算器（11）の出力電圧Vaは、 Va＝aVo・sinθ・sinωｔ＋bVo・cosθ・sinωｔ ＝Ｖ・sin（θ＋φ）・sinωｔ …… 但し、Ｖ＝（a²＋b²）^1/2Vo φ＝tan^-1（b/a） で表わされ、同期整流器（14）に入力される。

一方、トランス（13）を介してロータ電圧V_Rが基準電圧
として同期整流器（14）に入力されており、同期整流器
（14）は、出力電圧Vbをロータ電圧V_Rで除算（検波）
し、 Vb＝Va/V_R ＝Ｖ・sin（θ＋φ）・sinωt/Vo・sinωｔ ＝Ｖ′sin（θ＋φ） …… で表わされる直流電圧Vbを出力する。この直流電圧Vbの
回転角度θに対する特性は、第４図のようになり、ここ
で、実線は所定角度が０°の場合、２点鎖線は所定角度
が正（φ）の場合、破線は所定角度が負（−φ）の場合
をそれぞれ示している。

次に、位相比較器（15）は、直流電圧VbをOVと比較し、
第４図のようにVb≧OVの区間にオンとなるように波形整
形された比較信号Ｃを出力する。この比較信号Ｃは、予
め設定された所定角度φを位相差として保持している。
従って、所定角度φ（位相差）の値にかかわらず、正弦
波の直線性等の影響を全く受けないため、常に高精度に
所定角度φを割出して検出することができる。

以下、リレー駆動回路（６）は、前述と同様に比較信号
Ｃを電力増幅してリレー（７）を駆動し、接点（８）を
閉成して対象位置制御用の接点出力を生成する。

尚、上記実施例では、スコットトランス（10）を用い
て、シンクロ電機（１）からの３相の角度信号V₃₁、V₁₂
及びV₂₃を２相の角度信号V_S及びV_Cに変換したが、シン
クロ電機（１）の代わりにレゾルバを用いれば、このレ
ゾルバから２相の角度信号V_S及びV_Cが直接得られるので
スコットトランス（10）は省略できる。

［考案の効果］ 以上のようにこの考案によれば、回転角度を表わす２相
の角度信号を生成する回転角検出器と、所定角度に相当
する位相差を設定するための設定器と、２相の角度信号
を位相差に基づいて所定の比率で加算するベクトル演算
器と、回転角検出器のロータ電圧に基づいて基準電圧を
生成するトランスと、ベクトル演算器からの出力電圧を
基準電圧で除算する同期整流器と、この同期整流器から
の直流電圧の正負に基づいて回転角度が所定角度に達し
たことを判定するための比較信号を出力する位相比較器
とを設け、任意の所定角度を位相差として直流電圧に付
加してするようにしたので、回転角度及び電源電圧の変
動に関係なく高精度の角度割出し検出が可能な角度検出
器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図内のベクトル演算器を示す構成図、第３図は第
１図内の位相比較器を示す構成図、第４図は第１図内の
直流電圧及び比較信号の回転角度に対する特性図、第５
図は従来の角度検出器を示すブロック図である。 （11）……ベクトル演算器、（12）……設定器 （14）……同期整流器、（15）……位相比較器 φ……所定角度、θ……回転角度 V_S、V_C……角度信号、Va……出力電圧 V_R……ロータ電圧（基準電圧） Vb……直流電圧、Ｃ……比較信号 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転角度を表わす２相の角度信号を生成す
   る回転角検出器と、 所定角度に相当する位相差を設定するための設定器と、 前記２相の角度信号を前記位相差に基づいて所定の比率
   で加算するベクトル演算器と、 前記回転角検出器のロータ電圧に基づいて基準電圧を生
   成するトランスと、 前記ベクトル演算器からの出力電圧を前記基準電圧で除
   算する同期整流器と、 この同期整流器からの直流電圧の正負に基づいて前記回
   転角度が前記所定角度に達したことを判定するための比
   較信号を出力する位相比較器と、 を備えた角度検出器。