JPH09121578A - リニアステッピングモータの位置検出方法及び装置 - Google Patents
リニアステッピングモータの位置検出方法及び装置Info
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- JPH09121578A JPH09121578A JP8263678A JP26367896A JPH09121578A JP H09121578 A JPH09121578 A JP H09121578A JP 8263678 A JP8263678 A JP 8263678A JP 26367896 A JP26367896 A JP 26367896A JP H09121578 A JPH09121578 A JP H09121578A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/006—Controlling linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
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- Power Engineering (AREA)
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Linear Motors (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度なリニアステッピングモータ位置検
出方法及び装置を提供する。 【解決手段】 基準クロックを生成する過程と、基準
クロックを計数器により計数する過程と、サイン、コサ
イン関数表を内蔵したＲＯＭを用いて計数器出力に応じ
ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタル値を生成する過程
と、生成されたディジタル値をアナログ信号に変換する
過程と、ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔアナログ信号とリニア
スケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ信号とからｓｉｎω
ｔ・ｃｏｓθとｃｏｓωｔ・ｓｉｎθを生成する過程
と、これらの信号から変調信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を生
成する過程と、信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を矩形波信号に
整形する過程と、矩形波信号と正弦波信号ｓｉｎωｔと
の位相差を検出してリニアステッピングモータの位置を
検出する過程とを含むリニアステッピングモータの位置
検出方法方法を提供する。
出方法及び装置を提供する。 【解決手段】 基準クロックを生成する過程と、基準
クロックを計数器により計数する過程と、サイン、コサ
イン関数表を内蔵したＲＯＭを用いて計数器出力に応じ
ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタル値を生成する過程
と、生成されたディジタル値をアナログ信号に変換する
過程と、ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔアナログ信号とリニア
スケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ信号とからｓｉｎω
ｔ・ｃｏｓθとｃｏｓωｔ・ｓｉｎθを生成する過程
と、これらの信号から変調信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を生
成する過程と、信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を矩形波信号に
整形する過程と、矩形波信号と正弦波信号ｓｉｎωｔと
の位相差を検出してリニアステッピングモータの位置を
検出する過程とを含むリニアステッピングモータの位置
検出方法方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリニアステッピング
モータに係り、特にリニアスケールの情報を内挿するこ
とによりリニアステッピングモータの位置を精密に検出
することのできるリニアステッピングモータの位置検出
方法及び装置に関する。
モータに係り、特にリニアスケールの情報を内挿するこ
とによりリニアステッピングモータの位置を精密に検出
することのできるリニアステッピングモータの位置検出
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にリニアモータは直線運動する電動
機であって、その基本原理は誘導電動機と類似してい
る。誘導電動機では、固定子巻線に交流電流を流すこと
によって生成される回転磁界と、回転磁界により回転子
巻線に生成される誘導電流とによってフレミングの左手
の法則による力が発生し、回転子が回転する。リニアモ
ータでは、回転磁界の代わりに移動磁界を生成し、回転
運動ではなく直線運動を生じさせる。
機であって、その基本原理は誘導電動機と類似してい
る。誘導電動機では、固定子巻線に交流電流を流すこと
によって生成される回転磁界と、回転磁界により回転子
巻線に生成される誘導電流とによってフレミングの左手
の法則による力が発生し、回転子が回転する。リニアモ
ータでは、回転磁界の代わりに移動磁界を生成し、回転
運動ではなく直線運動を生じさせる。
【０００３】リニアステッピングモータはリニアモータ
の変形であって、ステッピング動作するというステッピ
ングモータの特徴を併せ持っている。リニアステッピン
グモータは、典型的には、多相巻線を備えた固定子と、
固定子コアと若干ピッチがずれた突出極を有する可動子
（または移動子）とからなり、固定子の多相巻線を順次
励磁して、可動子の突出極を引き込んで可動子を移動さ
せるという原理を応用したものである。通常、可動子
は、電気的パルスに応答して一定距離ずつ移動するよう
になっている。
の変形であって、ステッピング動作するというステッピ
ングモータの特徴を併せ持っている。リニアステッピン
グモータは、典型的には、多相巻線を備えた固定子と、
固定子コアと若干ピッチがずれた突出極を有する可動子
（または移動子）とからなり、固定子の多相巻線を順次
励磁して、可動子の突出極を引き込んで可動子を移動さ
せるという原理を応用したものである。通常、可動子
は、電気的パルスに応答して一定距離ずつ移動するよう
になっている。
【０００４】このようなリニアステッピングモータの可
動子の位置検出において、従来、リニアスケールの１ピ
ッチを１周期とし、１ピッチ内の位置情報をキャリア信
号の位相情報と比べて内挿して求めることにより精度を
高めるという方法が用いられている。即ち、センサから
得られる可動子の位置情報信号ｓｉｎθ，ｃｏｓθを次
のように角周波数ωのキャリア信号ｓｉｎωｔ、ｃｏｓ
ωｔと合成して位相の変調された信号Ｖsenを生成す
る。
動子の位置検出において、従来、リニアスケールの１ピ
ッチを１周期とし、１ピッチ内の位置情報をキャリア信
号の位相情報と比べて内挿して求めることにより精度を
高めるという方法が用いられている。即ち、センサから
得られる可動子の位置情報信号ｓｉｎθ，ｃｏｓθを次
のように角周波数ωのキャリア信号ｓｉｎωｔ、ｃｏｓ
ωｔと合成して位相の変調された信号Ｖsenを生成す
る。
【０００５】Ｖref ＝ｓｉｎωｔ
【０００６】 Ｖsen ＝ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ＋ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ ＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）
【０００７】ここで、基準キャリア信号Ｖrefと合成信
号Ｖsenとの位相差θはリニアステッピングモータの移
動変位量を示し、この位相差を処理して可動子の位置情
報を求めることができる。従来技術において、２０μｍ
ピッチのスケールから得られる信号を１００逓倍し、
０．２μｍの分解能でリニアステッピングモータの変位
量を検出するといったことが行われている。これについ
て、図１Ａ及び図１Ｂを参照してさらに詳しく説明す
る。
号Ｖsenとの位相差θはリニアステッピングモータの移
動変位量を示し、この位相差を処理して可動子の位置情
報を求めることができる。従来技術において、２０μｍ
ピッチのスケールから得られる信号を１００逓倍し、
０．２μｍの分解能でリニアステッピングモータの変位
量を検出するといったことが行われている。これについ
て、図１Ａ及び図１Ｂを参照してさらに詳しく説明す
る。
【０００８】このような従来の技術では、１周期に１０
０個のクロックパルスを挿入して、リニアステッピング
モータの変位量θを計数する。ここで、２０μｍピッチ
ごとに得られるスケールの信号は別の計数器を用いて計
数し、２０μｍ未満の信号について、図１Ａに示すよう
に、１００ωの角周波数を有するクロックのパルスを計
数器により計数する。クロックパルスの計数において
は、パルスＡに応じて計数器のリセットがなされ、パル
スＢに応答してラッチ部による計数器出力のラッチがな
される。この方法では、ラッチされた値は２０μｍ未満
のリニアステッピングモータの変位量θを表し、ＣＰＵ
により、このラッチされた値を２０μｍごとに計数する
別の計数器の値と合算することによって総変位量が計算
される。
０個のクロックパルスを挿入して、リニアステッピング
モータの変位量θを計数する。ここで、２０μｍピッチ
ごとに得られるスケールの信号は別の計数器を用いて計
数し、２０μｍ未満の信号について、図１Ａに示すよう
に、１００ωの角周波数を有するクロックのパルスを計
数器により計数する。クロックパルスの計数において
は、パルスＡに応じて計数器のリセットがなされ、パル
スＢに応答してラッチ部による計数器出力のラッチがな
される。この方法では、ラッチされた値は２０μｍ未満
のリニアステッピングモータの変位量θを表し、ＣＰＵ
により、このラッチされた値を２０μｍごとに計数する
別の計数器の値と合算することによって総変位量が計算
される。
【０００９】従来の方法では、図１Ｂに示されているよ
うに、ｓｉｎωｔの立上がりエッジとｓｉｎ（ωｔ＋
θ）の立上がりエッジを比べるのみであるため、位置検
出があまり精密でなく、また、パルスＢで計数器をラッ
チするまではリニアステッピングモータの変位量を検出
することができないため、高速移動時の変位は検出でき
ないという短所がある。
うに、ｓｉｎωｔの立上がりエッジとｓｉｎ（ωｔ＋
θ）の立上がりエッジを比べるのみであるため、位置検
出があまり精密でなく、また、パルスＢで計数器をラッ
チするまではリニアステッピングモータの変位量を検出
することができないため、高速移動時の変位は検出でき
ないという短所がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するべく案出されたものであり、本発明の
目的は、リニアステッピングモータの変位量を検出する
ために用いられるクロックをキャリア信号の１周期ごと
に読み取ることにより高速移動に対応することができ、
各信号について立上がりエッジのみならず立下がりエッ
ジも比べることにより、精度を一段と向上させることの
できるリニアステッピングモータの位置検出方法及び装
置を提供することである。
問題点を解決するべく案出されたものであり、本発明の
目的は、リニアステッピングモータの変位量を検出する
ために用いられるクロックをキャリア信号の１周期ごと
に読み取ることにより高速移動に対応することができ、
各信号について立上がりエッジのみならず立下がりエッ
ジも比べることにより、精度を一段と向上させることの
できるリニアステッピングモータの位置検出方法及び装
置を提供することである。
【００１１】
【課題を達成するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によるリニアステッピングモータの位置検出
方法は、発振器を用いてリニアステッピングモータの位
置検出のための基準クロックを発生させ、その基準クロ
ックを計数器により計数させる過程と、前記計数器の出
力をサイン、コサイン関数を内蔵しているＲＯＭに入力
してキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタ
ル値を発生する過程と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの
ディジタル値をディジタル／アナログ変換器を用いてｓ
ｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦波信号にそれぞれ
変換して出力する過程と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ
のアナログ正弦波信号とリニアスケールからのｓｉｎ
θ、ｃｏｓθ正弦波信号をそれぞれ乗算器により乗算し
てｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθの信号
を生成する過程と、前記ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏｓ
ωｔ・ｓｉｎθを加算器により加算して変調信号ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）を生成する過程と、前記変調信号ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）を前記計数器に同期するように比較器によ
り所定の矩形波信号に変換する過程と、前記比較器から
の矩形波信号と正弦波信号ｓｉｎωｔとの位相差を検出
してリニアステッピングモータの位置を検出する過程と
を含むことを特徴とする。
め、本発明によるリニアステッピングモータの位置検出
方法は、発振器を用いてリニアステッピングモータの位
置検出のための基準クロックを発生させ、その基準クロ
ックを計数器により計数させる過程と、前記計数器の出
力をサイン、コサイン関数を内蔵しているＲＯＭに入力
してキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタ
ル値を発生する過程と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの
ディジタル値をディジタル／アナログ変換器を用いてｓ
ｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦波信号にそれぞれ
変換して出力する過程と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ
のアナログ正弦波信号とリニアスケールからのｓｉｎ
θ、ｃｏｓθ正弦波信号をそれぞれ乗算器により乗算し
てｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθの信号
を生成する過程と、前記ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏｓ
ωｔ・ｓｉｎθを加算器により加算して変調信号ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）を生成する過程と、前記変調信号ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）を前記計数器に同期するように比較器によ
り所定の矩形波信号に変換する過程と、前記比較器から
の矩形波信号と正弦波信号ｓｉｎωｔとの位相差を検出
してリニアステッピングモータの位置を検出する過程と
を含むことを特徴とする。
【００１２】また、前記目的を達成するため、本発明に
よるリニアステッピングモータの位置検出装置は、リニ
アステッピングモータの位置検出のための所定の基準ク
ロックを発生する発振器と、前記基準クロックを計数す
る計数器と、前記計数器を通して出力される基準クロッ
クをキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタ
ル値にそれぞれ変換して出力する複数のＲＯＭと、前記
ＲＯＭからのキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの
ディジタル値をｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦
波信号にそれぞれ変換して出力するディジタル／アナロ
グ変換器と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正
弦波信号とリニアスケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ正
弦波信号を乗算して、それぞれｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、
ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθの信号を出力する複数の乗算器
と、前記乗算器からの信号ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏ
ｓωｔ・ｓｉｎθを加算してｓｉｎ（ωｔ＋θ）の信号
を出力する加算器と、前記信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を所
定の矩形波信号に変換して出力する比較器と、前記比較
器からの矩形波信号と正弦波ｓｉｎωｔとの位相差を検
出してリニアステッピングモータの位置を検出する位置
検出回路とを備えてなることを特徴とする。
よるリニアステッピングモータの位置検出装置は、リニ
アステッピングモータの位置検出のための所定の基準ク
ロックを発生する発振器と、前記基準クロックを計数す
る計数器と、前記計数器を通して出力される基準クロッ
クをキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタ
ル値にそれぞれ変換して出力する複数のＲＯＭと、前記
ＲＯＭからのキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの
ディジタル値をｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦
波信号にそれぞれ変換して出力するディジタル／アナロ
グ変換器と、前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正
弦波信号とリニアスケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ正
弦波信号を乗算して、それぞれｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、
ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθの信号を出力する複数の乗算器
と、前記乗算器からの信号ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏ
ｓωｔ・ｓｉｎθを加算してｓｉｎ（ωｔ＋θ）の信号
を出力する加算器と、前記信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を所
定の矩形波信号に変換して出力する比較器と、前記比較
器からの矩形波信号と正弦波ｓｉｎωｔとの位相差を検
出してリニアステッピングモータの位置を検出する位置
検出回路とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。
明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１４】例として、２０μｍピッチのスケールから
得られる信号に基づきリニアステッピングモータの位置
（変位量）を検出する場合について説明する。位置検出
は、スケールから得られる信号を１２８逓倍することに
より、０．１５６２５μｍの分解能でなされるものとす
る。
得られる信号に基づきリニアステッピングモータの位置
（変位量）を検出する場合について説明する。位置検出
は、スケールから得られる信号を１２８逓倍することに
より、０．１５６２５μｍの分解能でなされるものとす
る。
【００１５】図２は、本発明に基づくリニアステッピン
グモータの位置検出装置の位相変調部を表すブロック図
である。リニアステッピングモータの位置検出のため、
まず発振器２１により所定の周波数（例えば、１６ＭＨ
ｚ）の基準クロックが生成される。この基準クロックは
７ビットの計数器２２により計数される。計数器２２の
出力（Ｃ０．．Ｃ６）に応じて、サイン関数表を内蔵し
た第１ＲＯＭ２３ａからｓｉｎωｔのディジタル値が発
生される。発生されたディジタル信号は第１ディジタル
／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）２４ａでｓｉｎωｔのアナ
ログ信号に変換され、乗算器２５ａに入力される。同様
に、計数器２２の出力に応じて第２ＲＯＭ２３ｂからｃ
ｏｓωｔのディジタル値が発生され、発生されたディジ
タル信号は第２ディジタル／アナログ変換器２４ｂでｃ
ｏｓωｔのアナログ信号に変換され、乗算器２５ｂに入
力される。
グモータの位置検出装置の位相変調部を表すブロック図
である。リニアステッピングモータの位置検出のため、
まず発振器２１により所定の周波数（例えば、１６ＭＨ
ｚ）の基準クロックが生成される。この基準クロックは
７ビットの計数器２２により計数される。計数器２２の
出力（Ｃ０．．Ｃ６）に応じて、サイン関数表を内蔵し
た第１ＲＯＭ２３ａからｓｉｎωｔのディジタル値が発
生される。発生されたディジタル信号は第１ディジタル
／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）２４ａでｓｉｎωｔのアナ
ログ信号に変換され、乗算器２５ａに入力される。同様
に、計数器２２の出力に応じて第２ＲＯＭ２３ｂからｃ
ｏｓωｔのディジタル値が発生され、発生されたディジ
タル信号は第２ディジタル／アナログ変換器２４ｂでｃ
ｏｓωｔのアナログ信号に変換され、乗算器２５ｂに入
力される。
【００１６】一方、リニアスケールからｃｏｓθ信号
が、他のル−トを通して第１乗算器２５ａに入力され、
前記ｓｉｎωｔアナログ信号と乗算され、ｓｉｎωｔ・
ｃｏｓθ信号が生成される。同様に、リニアスケールか
らｓｉｎθ信号が第２乗算器２５ｂに入力され前記ｃｏ
ｓωｔアナログ信号と乗算され、ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ
信号が生成される。ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ信号とｃｏｓ
ωｔ・ｓｉｎθ信号は加算器２６に入力されて加算さ
れ、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）信号が合成される。その後、合
成された信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）は比較器２７を通して
所定の形態の矩形波信号Ｂ１（図４参照）として出力さ
れる。ここで得られた矩形波信号Ｂ１に基づいて、以下
の処理がなされる。
が、他のル−トを通して第１乗算器２５ａに入力され、
前記ｓｉｎωｔアナログ信号と乗算され、ｓｉｎωｔ・
ｃｏｓθ信号が生成される。同様に、リニアスケールか
らｓｉｎθ信号が第２乗算器２５ｂに入力され前記ｃｏ
ｓωｔアナログ信号と乗算され、ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ
信号が生成される。ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ信号とｃｏｓ
ωｔ・ｓｉｎθ信号は加算器２６に入力されて加算さ
れ、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）信号が合成される。その後、合
成された信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）は比較器２７を通して
所定の形態の矩形波信号Ｂ１（図４参照）として出力さ
れる。ここで得られた矩形波信号Ｂ１に基づいて、以下
の処理がなされる。
【００１７】図３及び図４を参照されたい。図３は、本
発明によるリニアステッピングモータの位置検出装置の
位置検出部の模式的なブロック図であり、図４は図３に
示した位置検出部に関連するいくつかの主要な信号に対
するタイミング図である。
発明によるリニアステッピングモータの位置検出装置の
位置検出部の模式的なブロック図であり、図４は図３に
示した位置検出部に関連するいくつかの主要な信号に対
するタイミング図である。
【００１８】基準正弦波ｓｉｎωｔのゼロクロシングポ
イント（零交差点）を検出してなるパルスＡ１と図２の
位相変調部で得られた矩形波信号Ｂ１のエッジを検出し
てなるパルスＡ２は、第１Ｒ−Ｓフリップフロップ３１
に入力される。パルスＡ１は第１Ｒ−Ｓフリップフロッ
プ３１の出力Ａ３を“１”にセットし、パルスＡ２は
“０”にリセットする。第１Ｒ−Ｓフリップフロップ３
１の出力信号Ａ３は、図２に示した発振器２１から出力
される基準クロックＣＬＫとともに第１Ｄフリップフロ
ップ３２に入力される。この第１Ｄフリップフロップ３
２は基準クロックＣＬＫに同期して、信号Ａ３より１パ
ルス遅れた信号Ａ４を出力する。パルスＡ１と信号Ａ４
は基準クロックＣＬＫとともに第１ＡＮＤゲート３３に
入力され、ここで論理積によりパルス信号Ａ５が出力さ
れる。パルス信号Ａ５の１パルスはリニアステッピング
モータの１０μｍの移動変位量に相当する。
イント（零交差点）を検出してなるパルスＡ１と図２の
位相変調部で得られた矩形波信号Ｂ１のエッジを検出し
てなるパルスＡ２は、第１Ｒ−Ｓフリップフロップ３１
に入力される。パルスＡ１は第１Ｒ−Ｓフリップフロッ
プ３１の出力Ａ３を“１”にセットし、パルスＡ２は
“０”にリセットする。第１Ｒ−Ｓフリップフロップ３
１の出力信号Ａ３は、図２に示した発振器２１から出力
される基準クロックＣＬＫとともに第１Ｄフリップフロ
ップ３２に入力される。この第１Ｄフリップフロップ３
２は基準クロックＣＬＫに同期して、信号Ａ３より１パ
ルス遅れた信号Ａ４を出力する。パルスＡ１と信号Ａ４
は基準クロックＣＬＫとともに第１ＡＮＤゲート３３に
入力され、ここで論理積によりパルス信号Ａ５が出力さ
れる。パルス信号Ａ５の１パルスはリニアステッピング
モータの１０μｍの移動変位量に相当する。
【００１９】出力信号Ａ４はＮＯＴゲート（インバー
タ）３６にも入力され、反転された信号Ａ６として出力
される。パルスＡ２と信号Ａ６は第２ＡＮＤゲート３７
に入力され、論理積がとられ、パルスＡ７が出力され
る。パルスＡ７とパルスＡ１は、第２Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ３８に入力される。パルスＡ７は第２Ｒ−Ｓフリ
ップフロップ３８の出力Ａ８を“１”にセットし、パル
スＡ１は“０”にリセットする。第２Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ３８の出力Ａ８は、基準クロックＣＬＫとともに
第２Ｄフリップフロップ３９に入力される。第２Ｄフリ
ップフロップ３９は、基準クロックＣＬＫに同期して、
信号Ａ８より１パルス分遅れた信号Ａ９を出力する。パ
ルスＡ１と信号Ａ９は基準クロックＣＬＫとともに第３
ＡＮＤゲート４０に入力され、論理積がとられ、パルス
Ａ１０が出力される。パルス信号Ａ１０の１パルスはリ
ニアステッピングモータの−１０μｍの移動変位量に相
当する。ここで、“−”は反対方向の移動を意味する。
即ち、第１ＡＮＤゲート３３、第３ＡＮＤゲート４０
は、基準正弦波ｓｉｎωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差
が１８０°以上になるとパルス信号を発生するようにな
っている。パルスＡ５とパルスＡ１０は、アップ／ダウ
ン計数器３４に入力され、計数器３４のアップ／ダウン
に使用される。。
タ）３６にも入力され、反転された信号Ａ６として出力
される。パルスＡ２と信号Ａ６は第２ＡＮＤゲート３７
に入力され、論理積がとられ、パルスＡ７が出力され
る。パルスＡ７とパルスＡ１は、第２Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ３８に入力される。パルスＡ７は第２Ｒ−Ｓフリ
ップフロップ３８の出力Ａ８を“１”にセットし、パル
スＡ１は“０”にリセットする。第２Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ３８の出力Ａ８は、基準クロックＣＬＫとともに
第２Ｄフリップフロップ３９に入力される。第２Ｄフリ
ップフロップ３９は、基準クロックＣＬＫに同期して、
信号Ａ８より１パルス分遅れた信号Ａ９を出力する。パ
ルスＡ１と信号Ａ９は基準クロックＣＬＫとともに第３
ＡＮＤゲート４０に入力され、論理積がとられ、パルス
Ａ１０が出力される。パルス信号Ａ１０の１パルスはリ
ニアステッピングモータの−１０μｍの移動変位量に相
当する。ここで、“−”は反対方向の移動を意味する。
即ち、第１ＡＮＤゲート３３、第３ＡＮＤゲート４０
は、基準正弦波ｓｉｎωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差
が１８０°以上になるとパルス信号を発生するようにな
っている。パルスＡ５とパルスＡ１０は、アップ／ダウ
ン計数器３４に入力され、計数器３４のアップ／ダウン
に使用される。。
【００２０】１０μｍ未満の移動量はパルスＡ２発生時
の計数器２２（図２参照）の出力（例えば、図４におけ
るＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７）により
表される。これらの値を、パルスＡ５とパルスＡ１０を
計数するアップ／ダウン計数器３４の値と合算した結果
がそのときのリニアステッピングモータの移動変位量と
なる。
の計数器２２（図２参照）の出力（例えば、図４におけ
るＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７）により
表される。これらの値を、パルスＡ５とパルスＡ１０を
計数するアップ／ダウン計数器３４の値と合算した結果
がそのときのリニアステッピングモータの移動変位量と
なる。
【００２１】アップ／ダウン計数器３４の出力信号と、
図２に示した計数器２２の出力信号（Ｃ０．．Ｃ６：０
から６まで計数し、計数器２２に同期されてなる基準正
弦波ｓｉｎωｔ周波数の２倍となる）は、ラッチ部３５
にラッチされた後、システムを制御するＣＰＵに伝送さ
れる。
図２に示した計数器２２の出力信号（Ｃ０．．Ｃ６：０
から６まで計数し、計数器２２に同期されてなる基準正
弦波ｓｉｎωｔ周波数の２倍となる）は、ラッチ部３５
にラッチされた後、システムを制御するＣＰＵに伝送さ
れる。
【００２２】以上のような一連の過程において、図２の
位相変調部から得られた矩形波信号Ｂ１の半周期内に基
準正弦波ｓｉｎωｔのエッジが２つある場合には、基準
正弦波ｓｉｎωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差が１８０
°以上であり、そのときにパルス信号Ａ５が発生され
る。スケールから２０μｍごとに一周期の正弦波信号が
得られるので、１８０°の位相差は１０μｍに相当す
る。一方、基準正弦波ｓｉｎωｔの半周期内に矩形波信
号Ｂ１のエッジが２つある場合には、基準正弦波ｓｉｎ
ωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差が−１８０°以上であ
り、そのときにパルス信号Ａ１０が発生される。−１８
０°の位相差は−１０μｍに相当する。従って、パルス
Ａ５とパルスＡ１０をアップ／ダウン計数器３４に入力
してパルス数を計数し、アップ／ダウン計数器３４の出
力を図２の計数器２２の出力値（Ｃ０．．Ｃ６）と合算
することにより、リニアステッピングモータの移動変位
量を速度によらず基準正弦波ｓｉｎωｔの周期ごとに正
確に検出することができる。
位相変調部から得られた矩形波信号Ｂ１の半周期内に基
準正弦波ｓｉｎωｔのエッジが２つある場合には、基準
正弦波ｓｉｎωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差が１８０
°以上であり、そのときにパルス信号Ａ５が発生され
る。スケールから２０μｍごとに一周期の正弦波信号が
得られるので、１８０°の位相差は１０μｍに相当す
る。一方、基準正弦波ｓｉｎωｔの半周期内に矩形波信
号Ｂ１のエッジが２つある場合には、基準正弦波ｓｉｎ
ωｔと矩形波信号Ｂ１との位相差が−１８０°以上であ
り、そのときにパルス信号Ａ１０が発生される。−１８
０°の位相差は−１０μｍに相当する。従って、パルス
Ａ５とパルスＡ１０をアップ／ダウン計数器３４に入力
してパルス数を計数し、アップ／ダウン計数器３４の出
力を図２の計数器２２の出力値（Ｃ０．．Ｃ６）と合算
することにより、リニアステッピングモータの移動変位
量を速度によらず基準正弦波ｓｉｎωｔの周期ごとに正
確に検出することができる。
【００２３】また、計数器へ入力されるクロックの周波
数ｆと、計数器のビット数ｎと、基準正弦波ｓｉｎωｔ
の周波数Ｆの関係は、次のとおりである。
数ｆと、計数器のビット数ｎと、基準正弦波ｓｉｎωｔ
の周波数Ｆの関係は、次のとおりである。
【００２４】ｆ＝２×Ｆ×２ｎ
【００２５】例えば、６ビット計数器を用い、基準正弦
波ｓｉｎωｔの周波数Ｆを１２５ＫＨｚとすれば、計数
器の入力クロック周波数ｆは１６ＭＨｚとなる。
波ｓｉｎωｔの周波数Ｆを１２５ＫＨｚとすれば、計数
器の入力クロック周波数ｆは１６ＭＨｚとなる。
【００２６】
【発明の効果】上述したように、従来の方法では基準正
弦波と矩形波信号を１周期当たり１回比べてリニアステ
ッピングモータの移動変位量を検出していたのに対し、
本発明の方法は１周期当たり２回比べることにより、検
出精度を一段と向上させることができる。更に、本発明
の方法によれば、基準正弦波ｓｉｎωｔに同期してリア
ルタイムにリニアステッピングモータの移動変位量を検
出することができ、高速移動にも対応できる。
弦波と矩形波信号を１周期当たり１回比べてリニアステ
ッピングモータの移動変位量を検出していたのに対し、
本発明の方法は１周期当たり２回比べることにより、検
出精度を一段と向上させることができる。更に、本発明
の方法によれば、基準正弦波ｓｉｎωｔに同期してリア
ルタイムにリニアステッピングモータの移動変位量を検
出することができ、高速移動にも対応できる。
【００２７】当業者であれば、前記位置検出方法が一般
の回転型モータにも応用可能なのは明らかであろう。
の回転型モータにも応用可能なのは明らかであろう。
【図１】Ａ及びＢからなり、図１Ａは従来のリニアステ
ッピングモータの位置検出方式を示す概略図であり、図
１Ｂは図１Ａのシステムにおける主要な信号のタイミン
グ図である。
ッピングモータの位置検出方式を示す概略図であり、図
１Ｂは図１Ａのシステムにおける主要な信号のタイミン
グ図である。
【図２】本発明によるリニアステッピングモータの位置
検出装置の位相変調部の概略ブロック図である。
検出装置の位相変調部の概略ブロック図である。
【図３】本発明によるリニアステッピングモータの位置
検出装置の位置検出部の模式的なブロック図である。
検出装置の位置検出部の模式的なブロック図である。
【図４】図３の位置検出部に関連する主要な信号に対す
るタイミング図である。
るタイミング図である。
２１ 発振器 ２２ 計数器 ２３ａ 第１ＲＯＭ ２３ｂ 第２ＲＯＭ ２４ａ 第１ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ） ２４ｂ 第２ディジタル／アナログ変換器 ２５ａ 乗算器 ２５ｂ 乗算器 ２６ 加算器 ２７ 比較器 ３１ 第１Ｒ−Ｓフリップフロップ ３２ 第１Ｄフリップフロップ ３３ 第１ＡＮＤゲート ３４ アップ／ダウン計数器 ３５ ラッチ部 ３６ インバータ ３７ 第２ＡＮＤゲート ３８ 第２Ｒ−Ｓフリップフロップ ３９ 第２Ｄフリップフロップ ４０ 第３ＡＮＤゲート
Claims (5)
- 【請求項１】 発振器を用いてリニアステッピングモ
ータの位置検出のための基準クロックを発生させ、その
基準クロックを計数器により計数する過程と、 前記計数器の出力をサイン、コサイン関数を内蔵してい
るＲＯＭに入力してキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓ
ωｔのディジタル値を発生させる過程と、 前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタル値をディジタ
ル／アナログ変換器を用いてｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの
アナログ正弦波信号にそれぞれ変換して出力する過程
と、 前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦波信号とリ
ニアスケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ正弦波信号をそ
れぞれ乗算器により乗算してｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、ｃ
ｏｓωｔ・ｓｉｎθの信号を生成する過程と、 前記ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏｓωｔ・ｓｉｎθを加
算器により加算して変調信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を生成
する過程と、 前記変調信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を前記計数器に同期す
るように比較器により所定の矩形波信号に変換する過程
と、 前記比較器からの矩形波信号と正弦波信号ｓｉｎωｔと
の位相差を検出してリニアステッピングモータの位置を
検出する過程とを含むことを特徴とするリニアステッピ
ングモータの位置検出方法。 - 【請求項２】 前記位相差検出過程で、前記正弦波ｓ
ｉｎωｔと前記変換された矩形波信号の各エッジごとに
計数器の値を読み取るようになっていることを特徴とす
る請求項１に記載のリニアステッピングモータの位置検
出方法。 - 【請求項３】 リニアステッピングモータの位置検出
のための所定の基準クロックを発生する発振器と、 前記基準クロックを計数する計数器と、 前記計数器を通して出力される基準クロックをキャリア
正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのディジタル値にそれぞ
れ変換して出力する複数のＲＯＭと、 前記ＲＯＭからのキャリア正弦波ｓｉｎωｔ、ｃｏｓω
ｔのディジタル値をｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ
正弦波信号にそれぞれ変換して出力するディジタル／ア
ナログ変換器と、 前記ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔのアナログ正弦波信号とリ
ニアスケールからのｓｉｎθ、ｃｏｓθ正弦波信号を乗
算して、それぞれｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ、ｃｏｓωｔ・
ｓｉｎθの信号を出力する複数の乗算器と、 前記乗算器からの信号ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθとｃｏｓω
ｔ・ｓｉｎθを加算してｓｉｎ（ωｔ＋θ）の信号を出
力する加算器と、 前記信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を所定の矩形波信号に変換
して出力する比較器と、 前記比較器からの矩形波信号と正弦波ｓｉｎωｔとの位
相差を検出してリニアステッピングモータの位置を検出
する位置検出回路とを備えてなることを特徴とするリニ
アステッピングモータの位置検出装置。 - 【請求項４】 前記位置検出回路が、第１パルスと第
２パルスを受信して第３パルスを出力する第１Ｒ−Ｓフ
リップフロップと、前記第３パルスとクロック信号を受
信して第４パルスを出力する第１Ｄフリップフロップ
と、前記クロツク信号、第１パルス及び第４パルスを受
信して第５パルスを出力する第１ＡＮＤゲートと、前記
第４パルスを受信して第６パルスを出力するインバータ
と、前記第６パルスと第２パルスを受信して第７パルス
を出力する第２ＡＮＤゲートと、前記第７パルスと第１
パルスを受信して第８パルスを出力する第２Ｒ−Ｓフリ
ップフロップと、前記第８パルスとクロック信号を受信
して第９パルスを出力する第２Ｄフリップフロップと、
前記第９パルス、第１パルス及びクロック信号を受信し
て第１０パルスを出力する第３ＡＮＤゲートと、前記第
１０パルスと第５パルスを受信してそのパルス数を計数
するアップ／ダウン計数器と、該アップ／ダウン計数器
からの出力信号と前記計数器からの出力信号を記憶して
ＣＰＵに伝送するラッチ部とを含むことを特徴とする請
求項３に記載のリニアステッピングモータの位置検出装
置。 - 【請求項５】 前記第１、第３ＡＮＤゲートは、正弦
波ｓｉｎωｔと矩形波信号との位相差が１８０°以上に
なると、所定のパルス信号を発生させるようになってい
ることを特徴とする請求項４に記載のリニアステッピン
グモータの位置検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950029689A KR0155878B1 (ko) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 리니어 스텝핑 모터의 위치검출방법 및 그 장치 |
| KR1995P29689 | 1995-09-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09121578A true JPH09121578A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3667465B2 JP3667465B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=19426527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26367896A Expired - Fee Related JP3667465B2 (ja) | 1995-09-12 | 1996-09-11 | リニアステッピングモータの位置検出方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793834A (ja) |
| JP (1) | JP3667465B2 (ja) |
| KR (1) | KR0155878B1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030090234A (ko) * | 2002-05-21 | 2003-11-28 | 삼성전기주식회사 | 직류모터용 콘트롤러를 이용한 픽업 구동용 스텝핑 모터의제어 방법 및 그 장치 |
| NL1024988C2 (nl) * | 2003-12-11 | 2005-06-14 | Nyquist B V | Werkwijze voor het regelen van de verplaatsing van verschillende productdragers in een rondgaand transportcircuit, alsmede een inrichting hiervoor. |
| NL1024992C2 (nl) * | 2003-12-11 | 2005-06-14 | Nyquist B V | Inrichting voor het verplaatsen van verschillende productdragers in een rondgaand transportcircuit. |
| US7567047B2 (en) * | 2004-06-30 | 2009-07-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric motor control strategies for using a low resolution position sensor |
| KR101027935B1 (ko) * | 2008-10-21 | 2011-04-12 | 한국전기연구원 | 선형 위치 검출용 자기 센서 및 이를 이용한 선형 전동기 위치 검출 방법 |
| KR101139292B1 (ko) * | 2010-06-18 | 2012-04-26 | 순환엔지니어링 주식회사 | 엔코더 피드백 및 에러 맵핑과 에어 압력 조절을 이용한 에러 보상 시스템 |
| RU2594898C2 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-08-20 | "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317614A (en) * | 1992-08-26 | 1994-05-31 | Silicon Systems, Inc. | Programmable electronic angular position indicator based upon engineering units |
| DE4237879A1 (de) * | 1992-11-10 | 1994-05-11 | Bosch Gmbh Robert | Auswerteschaltung für einen Induktivsensor |
-
1995
- 1995-09-12 KR KR1019950029689A patent/KR0155878B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-09-10 US US08/707,956 patent/US5793834A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-11 JP JP26367896A patent/JP3667465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR0155878B1 (ko) | 1998-12-15 |
| JP3667465B2 (ja) | 2005-07-06 |
| US5793834A (en) | 1998-08-11 |
| KR970018977A (ko) | 1997-04-30 |
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| JPH0511458Y2 (ja) |
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