JPH09126809A - 位置検出のための位相差検出装置及び位置検出システム並びに方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化等その他の検出対象位置以外の要因
による位相変動誤差の除去と、高速応答性の両立。 【解決手段】 位置に対応して異なる２つの関数値（サ
インとコサイン）に従って振幅変調された２つの交流出
力信号を出力する例えばレゾルバのような位置センサ
（１０）から該出力信号を入力する。入力した該交流出
力信号の一方の電気的位相を所定角度ずらし、これと他
方とを加算及び減算して、位置に対応する電気的位相角
（θ）を持つ逆向きに位相シフトされた２つの電気的交
流信号（sin（ωｔ±ｄ＋θ），sin（ωｔ±ｄ−θ））
を電気的に合成する。合成された２信号において位置に
対応する位相差（θ）が正負逆方向にシフトされている
のに対して、位相変動誤差（±ｄ）は同一方向に出るの
で、各位相シフト量（±ｄ＋θ，±ｄ−θ）を測定し適
宜演算して誤差（±ｄ）を相殺又は抽出し、正確な位相
差（θ）を検出する。誤差（±ｄ）のデータは温度検出
データともなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レゾルバあるい
はシンクロのような回転位置検出器、あるいはそれと同
様の位置検出原理に従う直線位置検出器など、回転位置
及び直線位置のどちらについても適用できる位置検出の
ための位相差検出装置及び位置検出システム並びに方法
に関し、特に電気的位相差に基づきアブソリュート位置
検出を行なう技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導型の回転位置検出器として、１相励
磁入力で２相出力（サイン相とコサイン相の出力）を生
じるものは「レゾルバ」として知られており、１相励磁
入力で３相出力（１２０度ずれた３相）を生じるものは
「シンクロ」として知られている。最も古いタイプの在
来型のレゾルバは、ステータ側に９０度の機械角で直交
する２極（サイン極とコサイン極）の２次巻線を配し、
ロータ側に１次巻線を配したものである（１次と２次の
関係は逆も可）。このようなタイプのレゾルバはロータ
の１次巻線に電気的にコンタクトするためのブラシを必
要としているので、これが欠点となっている。これに対
して、ブラシを不要としたブラシレス・レゾルバの存在
も知られている。ブラシレス・レゾルバは、ロータ側に
おいてブラシに代わる回転トランスを設けたものであ
る。

【０００３】１相励磁入力で２相出力を生じるレゾルバ
を用いて、位置検出データをディジタルで得る検出シス
テムとして、Ｒ／Ｄコンバータの存在が古くから知られ
ている。図６は、そのようなＲ／Ｄコンバータにおける
検出システムを例示するブロック図である。センサ部１
としてレゾルバが用いられており、検出回路部２から発
生された１相の励磁信号（例えば、−cosωｔ）を１次
巻線Ｗ１に与え、２相の各２次巻線Ｗ２ｓ，Ｗ２ｃの出
力信号を検出回路部２に入力する。各相２次巻線Ｗ２
ｓ，Ｗ２ｃの出力信号は、ロータの回転角θに対応する
サイン値 sinθとコサイン値 cosθを振幅係数に持つ誘
導信号であり、例えば、それぞれ「sinθ・sinωｔ」及
び「cosθ・sinωｔ」で表わせる。検出回路部２では、
順次位相発生回路３から位相角φのディジタルデータを
発生し、サイン・コサイン発生回路４から該位相角φに
対応するサイン値sinφとコサイン値cosφのアナログ信
号を発生する。乗算器５では、センサ部１からのサイン
相出力信号「sinθ・sinωｔ」に対してサイン・コサイ
ン発生回路４からのコサイン値cosφを乗算し、「cosφ
・sinθ・sinωｔ」を得る。もう一方の乗算器６では、セ
ンサ部１からのコサイン相出力信号「cosθ・sinωｔ」
に対してサイン・コサイン発生回路４からのサイン値si
nφを乗算し、「sinφ・cosθ・sinωｔ」を得る。引算器
７で、両乗算器５，６の出力信号の差を求め、この引算
器７の出力によって順次位相発生回路３の位相発生動作
を次のように制御する。すなわち、順次位相発生回路３
の発生位相角φを最初は０にリセットし、以後順次増加
していき、引算器７の出力が０になったとき増加を停止
する。引算器７の出力が０になるのは、「cosφ・sinθ・
sinωｔ」＝「sinφ・cosθ・sinωｔ」が成立したときで
あり、すなわち、φ＝θが成立し、順次位相発生回路３
から位相角φのディジタルデータが回転角θのディジタ
ル値に一致している。従って、この検出システムにおい
ては、任意のタイミングで周期的にリセットトリガを与
えて順次位相発生回路３の発生位相角φを０にリセット
して、該位相角φのインクメントを開始し、引算器７の
出力が０になったとき、該インクメントを停止し、検出
角度θのディジタルデータを得る。

【０００４】一方、レゾルバの励磁方式を、２相励磁入
力で１相出力を生じるように変更して、回転角度θに応
じた電気的位相ずれ角を含む出力信号を得ることによ
り、検出角度θのディジタルデータを得る方式も知られ
ている。図７はそのような位相差検出システムを例示す
るものである。センサ部１としてレゾルバが用いられて
おり、検出回路部８から発生された２相の励磁信号（例
えばsinωｔと−cosωｔ）を１次巻線Ｗ１ｓ，Ｗ１ｃに
夫々与え、１相の２次巻線Ｗ２の出力信号を検出回路部
８に入力する。２次巻線Ｗ２の出力信号は、ロータの回
転角θに対応する電気的位相ずれ角θを持つ誘導信号で
あり、例えば、便宜上sin（ωｔ−θ）で表わせる。検
出回路部８では、カウンタ９で所定の高速クロックパル
スＣＫをカウントし、そのカウント値を瞬時位相値とし
てサイン・コサイン発生回路１０から励磁用のサイン信
号sinωｔとコサイン信号−cosωｔを発生し、センサ部
１の各１次巻線Ｗ１ｓ，Ｗ１ｃに夫々与える。検出回路
部８では、２次巻線Ｗ２の出力信号sin（ωｔ−θ）を
ゼロクロス検出回路１１に入力し、その０位相角に応じ
てラッチパルスＬＰをラッチ回路１２に与える。ラッチ
回路１２では、カウンタ９のカウント値をラッチパルス
ＬＰのタイミングでラッチする。カウンタ９のモジュロ
数は、励磁用のサイン信号sinωｔの１周期に対応して
おり、そのカウント値の０は、該サイン信号sinωｔの
０位相に対応している。従って、出力信号sin（ωｔ−
θ）の０位相に対応してラッチしたラッチ回路１２の内
容は、該サイン信号sinωｔの０位相から出力信号sin
（ωｔ−θ）の０位相までの位相ずれ角θに一致してい
る。このような位相差検出システムの具体例は、例え
ば、米国特許第４，７５４，２２０号や、米国特許第
４，２９７，６９８号などにおいても同様のものが示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、センサ部１
の巻線は、周辺環境の温度変化の影響を受けてそのイン
ピーダンスが変化し、２次側に誘導される交流信号の電
気的位相が該温度変化に応じて微妙に変動する。また、
センサ部１と検出回路部２又は８との間の配線長の長短
や各種の回路動作遅れなど、その他の種々の、検出対象
位置以外の要因の影響を受けて、検出回路部２又は８の
側において受信される誘導交流信号の電気的位相が変動
する。このような温度変化等の、検出対象位置以外の要
因に基づく位相変動分を便宜上「±ｄ」で示すと、図６
に示したような前者の検出システムにおいては、引算器
７における演算内容は、「cosφ・sinθ・sin（ωｔ±
ｄ）−sinφ・cosθ・sin（ωｔ±ｄ）」となり、変動分
「±ｄ」が事実上相殺されて、検出精度に対して全く影
響を与えないことが分かる。従って、図６に示したよう
な前者の検出システムは、周辺環境の温度変化の影響を
受けない、精度のよいシステムであることが理解でき
る。しかし、その反面、この検出システムにおいては、
任意のタイミングで周期的にリセットトリガを与えて順
次位相発生回路３の発生位相角φを０にリセットして、
該位相角φのインクメントを開始し、引算器７の出力が
０になったとき、該インクメントを停止し、検出角度θ
のディジタルデータを得るようにした、いわば逐次的な
インクメント方式であるため、リセットトリガが与えら
れたときからφがθに一致するまでの時間待ちをするこ
とが要求されるものであり、高速応答性に乏しいという
欠点がある。

【０００６】一方、図７に示したような後者の検出シス
テムにおいては、温度変化等の、検出対象位置以外の要
因に基づく位相変動分「±ｄ」に応じて、２次巻線の出
力信号は、sin（ωｔ±ｄ−θ）となり、ゼロクロス検
出回路１１で検出される０位相点は、本来のsin（ωｔ
−θ）の場合の０位相点よりも、「±ｄ」だけずれるこ
とになる。従って、ラッチ回路１２でラッチされるデー
タは、本来のθに対応するデータではなく、「±ｄ−
θ」に対応する値となってしまい、変動分「±ｄ」が検
出誤差としてそっくり顕在化してしまう、という重大な
問題点がある。その反面、ラッチパルスＬＰに応じて検
出角度に対応するデータを即座にラッチすることができ
るので、高速応答性に優れているという利点があるが、
上記のような温度変化等の、検出対象位置以外の要因に
基づく、誤差は致命的である。この発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、温度変化等によるセンサ側のイン
ピーダンス変化や、その他の検出対象位置以外の要因に
基づく位相変動の影響を受けることなく高精度の位置検
出が可能であり、かつ、高速応答性にも優れた、位置検
出用の位相差検出装置及び位置検出システムを提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る位置検出
のための位相差検出装置は、検出対象位置（ｘ）に対応
する第１の関数値（sinθ）を振幅係数として振幅変調
された第１の交流出力信号（sinθ・sinωｔ）及び前記
検出対象位置（ｘ）に対応する第２の関数値（cosθ）
を振幅係数として振幅変調された第２の交流出力信号
（cosθ・sinωｔ）を出力する位置センサ（１０）か
ら、該第１の交流出力信号及び第２の交流出力信号を入
力する入力手段と、前記入力手段によって入力した前記
第１の交流出力信号の電気的位相を所定角度（π／２）
ずらしたもの（sinθ・cosωｔ）と前記第２の交流出力
信号（cosθ・sinωｔ）とを加算又は減算することによ
り、前記検出対象位置に対応する電気的位相角を持つ少
なくとも１つの電気的交流信号（sin（ωｔ＋θ））を
合成する電気的回路手段（１４，１５，１６）と、前記
電気的回路手段で合成した前記少なくとも１つの電気的
交流信号における電気的位相ずれを測定することに基づ
き前記検出対象位置に対応する位置検出データ（θ）を
得る演算手段（１７，１８，１９，２０，２１，２２；
１８，２０，４１，４２，４３，４４，４５）とを具え
たことを特徴とする。なお、ここで、括弧内に示した符
号は、後述する実施例における対応する信号や回路等を
参考のために付記したものである。

【０００８】検出対象位置（ｘ）に対応して異なる２つ
の関数値に従って振幅変調された２つの交流出力信号
（sinθ・sinωｔ及びcosθ・sinωｔ）を出力する位置セ
ンサ（１０）は、例えばレゾルバのように、公知であ
る。本発明では、このような公知の位置センサ（１０）
の出力信号（つまり検出対象位置に応じた位相変調がな
されていない出力信号）を入力して、位相差検出を行な
うことができるようにして、位相差検出に基づくアブソ
リュート位置検出を行なうことができるようにしたこと
を特徴としている。

【０００９】すなわち、位置センサ（１０）から入力し
た前記第１の交流出力信号の電気的位相を所定角度ずら
したもの（sinθ・cosωｔ）と前記第２の交流出力信号
（cosθ・sinωｔ）とを加算又は減算することにより、
前記検出対象位置に対応する電気的位相角を持つ少なく
とも１つの電気的交流信号（sin（ωｔ＋θ））を合成
する。具体例としては、加算することに基づき、例えば
「sinθ・cosωｔ＋cosθ・sinωｔ」より、正方向に位相
シフトされた第１の電気的交流信号（sin（ωｔ＋
θ））を合成することができ、また、減算することにに
基づき、例えば「−sinθ・cosωｔ＋cosθ・sinωｔ」よ
り、負方向に位相シフトされた第２の電気的交流信号
（sin（ωｔ−θ））を合成することができる。

【００１０】ここで、得られる交流信号の基本的な時間
変化する瞬時位相を「ωｔ」で示し、温度変動等による
センサ巻線のインピーダンス変化等、その他の検出対象
位置以外の要因に基づく位相変動分を「±ｄ」で示す
と、上記第１の電気的交流信号は「sin（ωｔ±ｄ＋
θ）」で表わすことができ、上記第２の電気的交流信号
は「sin（ωｔ±ｄ−θ）」で表わすことができる。こ
のように、本来の検出対象位置（ｘ）に対応する電気的
位相差（θ）が、第１の電気的交流信号と第２の電気的
交流信号とでは、正負互いに逆方向の位相シフトとして
現われるようになる。これに対して、位相変動分「±
ｄ」は、第１及び第２の電気的交流信号のどちらにおい
ても、そのときの条件に応じて正又は負の同一方向に影
響を及ぼす。従って、基準位相信号（sinωｔ）に対す
る第１及び第２の電気的交流信号の位相差「±ｄ＋θ」
及び「±ｄ−θ」を夫々測定し、これを加算又は減算等
の適宜の演算処理することにより、位相変動分「±ｄ」
を相殺する若しくは抽出することができ、そのような演
算処理に基づき、位相変動分「±ｄ」を除去した、検出
対象位置（ｘ）に正確に対応した位相差（θ）の検出を
行なうことができる。

【００１１】例えば、所定の基準交流信号（sinωｔ）
と前記第１の電気的交流信号（sin（ωｔ±ｄ＋θ））
との電気的位相差（±ｄ＋θ）を測定して第１の位相デ
ータ（Ｄ１）を求める手段と、前記所定の基準交流信号
（sinωｔ）と前記第２の電気的交流信号（sin（ωｔ±
ｄ−θ））との電気的位相差（±ｄ−θ）を測定して第
２の位相データ（Ｄ２）を求める手段と、前記第１及び
第２の位相データ（Ｄ１，Ｄ２）に基づき前記検出対象
位置に対応する位置検出データを算出する手段とを含ん
でいてよい。この位置検出データを算出する手段は、前
記第１及び第２の位相データ（Ｄ１，Ｄ２）の絶対値の
差を計算することに基づき、誤差データ（±ｄ）を得る
ようにすることができる。例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）／２
の計算を行なうことにより、｛（±ｄ＋θ）＋（±ｄ−
θ）｝／２＝２（±ｄ）／２＝±ｄが成立し、誤差デー
タ（±ｄ）を求めることができる。そこで、前記第１及
び第２の位相データの一方のデータから前記誤差データ
を取り除く演算を行なうことにより、例えば、「Ｄ１−
（±ｄ）＝（±ｄ＋θ）−（±ｄ）＝＋θ」により、検
出対象位置（ｘ）に正確に対応した位相差（θ）を示す
位置検出データを得ることができる。

【００１２】また、別の例として、上記第１の電気的交
流信号と第２の電気的交流信号との電気的位相差を直接
測定することによっても、（ωｔ±ｄ＋θ）−（ωｔ±
ｄ−θ）＝２θとなり、位相変動分「±ｄ」が相殺さ
れ、検出対象位置（ｘ）に対応する静的な電気的位相角
（θ）に比例する位相差データ（２θ）のみを得ること
ができる。この位相差データ（２θ）は、そのまま検出
対象位置（ｘ）に比例する検出データとして使用しても
よいし、あるいは、更に１／２に平均化した位相差デー
タ（θ）を求め、これを検出対象位置（ｘ）に比例する
検出データとして使用してもよい。

【００１３】従って、本発明によれば、温度変化等によ
るセンサ側のインピーダンス変化や配線長の相違等、そ
の他の検出対象位置以外の各種要因、の影響を受けるこ
となく、高精度の位置検出が可能となる、という優れた
効果を奏する。また、交流信号における位相差（θ）を
測定する方式であるため、図６に示したような従来の逐
次インクリメント方式によらずに、図７に示したような
即座のラッチ方式を採用することができるので、高速応
答性にも優れた位相差検出装置若しくは位置検出システ
ムとすることができる。

【００１４】ところで、検出対象位置（ｘ）が時間的に
変化する場合、前記第１の電気的交流信号（sin（ωｔ
±ｄ＋θ））と第２の電気的交流信号（sin（ωｔ±ｄ
−θ））の周波数又は周期が互いに逆方向に遷移するこ
とが起こる。このような動特性に対応できるようにする
ために、前記第１の電気的交流信号（sin（ωｔ±ｄ＋
θ））のゼロクロスと第２の電気的交流信号（sin（ω
ｔ±ｄ−θ））のゼロクロスとが一致することを検出す
る手段（２３）と、前記第１及び第２の電気的交流信号
のゼロクロスが一致したことが検出されたとき、所定の
基準交流信号に対する前記第１及び第２の電気的交流信
号の少なくとも一方の電気的位相ずれに基づくデータ
（Ｄ１，Ｄ２）を誤差データ（±ｄ）として保持する保
持手段（２６）とを更に具えるようにするとよい。その
場合、前記演算手段では、少なくとも前記検出対象が動
いているときに前記保持手段（２６）に保持された前記
誤差データ（±ｄ）を用いて、前記電気的交流信号にお
ける電気的位相ずれに基づく前記位置検出データを修正
する。

【００１５】すなわち、検出対象位置（ｘ）が時間的に
変化する場合、これに応じて位相シフト量θも時間的に
変化するので、上記の「＋θ」，「−θ」を夫々「＋θ
(t)」，「−θ(t)」で表わすことができる。このように
θが夫々正負逆方向に時間的に変化してゆくと、前述の
ような単純な加減演算のみでは、位相変動分「±ｄ」の
相殺若しくは抽出ができなくなることがあり、正確さに
欠けるものとなる。そこで、このような動特性に対処す
るために、第１の電気的交流信号（sin（ωｔ±ｄ＋
θ））のゼロクロスと第２の電気的交流信号（sin（ω
ｔ±ｄ−θ））のゼロクロスとが一致することを検出
し、両者のゼロクロスが一致したことが検出されたと
き、所定の基準交流信号に対する前記第１及び第２の電
気的交流信号の少なくとも一方の電気的位相ずれに基づ
くデータ（すなわち第１及び第２の位相データＤ１，Ｄ
２の少なくとも一方）を誤差データ（±ｄ）として保持
し、少なくとも前記検出対象が動いているときに該保持
された前記誤差データ（±ｄ）を用いて、前記電気的交
流信号における電気的位相ずれに基づく前記位置検出デ
ータ（すなわち第１及び第２の位相データＤ１，Ｄ２の
少なくとも一方）を修正するようにしている。

【００１６】２つの信号のゼロクロスが一致するときは
両者の位相が０で一致している瞬間であり、そのときの
基準位相ωｔに対する両信号の位相差「±ｄ＋θ」，
「±ｄ−θ」が等しいことを意味する。すなわち、±ｄ
＋θ＝±ｄ−θが成立する瞬間であり、これが成り立つ
のは、θ＝０のときである。従って、両者のゼロクロス
が一致したことが検出されたときの第１及び第２の位相
データ（Ｄ１，Ｄ２）に関して、 Ｄ１＝±ｄ＋θ＝Ｄ２＝±ｄ−θ＝±ｄ の等式が成立ち、該第１及び第２の位相データ（Ｄ１，
Ｄ２）の少なくとも一方に基づくデータを誤差データ
（±ｄ）として保持することができる。このようにし
て、位相誤差データ（±ｄ）を抽出し、保持しておき、
その後において、時々刻々と変化する第１及び第２の位
相データ（Ｄ１，Ｄ２）の少なくとも一方を該保持した
位相誤差データ（±ｄ）を使用して修正するようにすれ
ば、例えば、 Ｄ１−（±ｄ）＝｛±ｄ＋θ(t)｝−（±ｄ）＝＋θ(t) のように、位相データ（Ｄ１）が時変動する場合であっ
ても、位相誤差（±ｄ）を除去した、検出対象位置
（ｘ）にのみ応答する正確な時変動位相差データ（＋θ
(t)）を得ることができる。

【００１７】本発明の別の実施の形態として、１つの電
気的交流信号（sin(ωｔ±ｄ−θ)）のみを合成し、位
相ずれ測定のための基準位相を、位相センサ（１０）の
出力に基づき作り出すようにする手法がある。すなわ
ち、位相センサ（１０）の出力である前記第１の交流出
力信号（sinθ・sinωｔ）と第２の交流出力信号（cosθ
・sinωｔ）の両者のゼロクロスを合成することにより基
準位相信号を形成する。この基準位相信号は、位相セン
サ（１０）の出力に基づくものであるから、前記位相誤
差成分（±ｄ）を含んでおり、sin（ωｔ±ｄ）に同期
している。従って、この基準位相信号（sin（ωｔ±
ｄ））に対する前記電気的交流信号（sin（ωｔ±ｄ−
θ））の電気的位相ずれ（θ）を測定することにより、
位相誤差成分（±ｄ）を除去した、前記検出対象位置
（ｘ）に対応する正確な位置検出データを得ることがで
きる。ここで特徴とする点は、前記位相センサ（１０）
の出力である第１の交流出力信号（sinθ・sinωｔ）と
前記第２の交流出力信号（cosθ・sinωｔ）の両者のゼ
ロクロスを合成することにより、位相差測定のための基
準位相信号を形成するようにした点である。この第１及
び第２の交流出力信号（sinθ・sinωｔ及びcosθ・sinω
ｔ）は、電気的位相において同相であり、振幅値がθに
応じて異なっている。従って、両者のゼロクロスを合成
するにあたっては、θに応じた振幅値sinθ及びcosθの
変動の影響を受けずに、常にどちらか一方について相対
的に精度の良いゼロクロス検出を行なうことができるた
め、合成した基準位相信号は、信頼性のある基準位相信
号として利用することができる。この実施の形態によれ
ば、位相誤差分「±ｄ」を除去できるので、上述と同様
に、温度変化等によるセンサ側のインピーダンス変化や
配線長の相違等、その他の検出対象位置以外の各種要
因、の影響を受けることなく、高精度の位置検出が可能
であり、かつ、高速応答性にも優れた、位置検出用の位
相差検出装置及び位置検出システムを提供することがで
きる。

【００１８】本発明においては、公知のレゾルバ又はそ
れと同等の１相励磁／２相（若しくは多相）出力タイプ
の位置センサを使用することができる。すなわち、その
ような位置センサは、検出対象位置（ｘ）に対応する第
１の関数値（sinθ）を振幅値として持つ第１の交流出
力信号（sinθ・sinωｔ）及び前記検出対象位置（ｘ）
に対応する第２の関数値（cosθ）を振幅値として持つ
第２の交流出力信号（cosθ・sinωｔ）を出力するもの
である。その場合、前記第１の交流出力信号（sinθ・si
nωｔ）の電気的位相を所定角度ずらして、例えば９０
度ずらして、sinθ・cosωｔとしたものと、前記第２の
交流出力信号（cosθ・sinωｔ）とを加算することによ
り、sinθ・cosωｔ＋cosθ・sinωｔ＝ sin（ωｔ＋θ）
のような、前記第１の電気的交流信号を合成するように
してよいであろう。また、前記第１の交流出力信号（si
nθ・sinωｔ）の電気的位相を所定角度ずらしたもの（s
inθ・cosωｔ）と、前記第２の交流出力信号（cosθ・si
nωｔ）とを減算することにより、cosθ・sinωｔ−sin
θ・cosωｔ＝ sin（ωｔ−θ）のような、前記第２の電
気的交流信号を合成するようにしてよいであろう。同様
の適用は、シンクロのような１相励磁／３相出力タイプ
の位置センサを使用した場合も、適宜の設計変更によ
り、適用可能であろう。

【００１９】上記の誤差データ（±ｄ）が温度に相関し
ていることを考慮すると、本発明によれば、１つの位置
センサを用いて、位置データのみならず、温度データを
も得ることができる位置検出システムを提供することが
できる。すなわち、そのような位置検出システムは、検
出対象位置に対応して互いに異なる関数値からなる振幅
値によって夫々振幅変調された複数の交流出力信号を出
力する位置検出手段と、前記交流出力信号のうち少なく
とも１つの電気的位相を所定角度ずらすことにより第１
の交流出力信号を得る位相シフト回路と、前記第１の交
流出力信号と前記位置検出手段から出力される前記交流
出力信号のうちの別の１つである第２の交流出力信号と
を加算又は減算することに基づき前記検出対象位置に対
応して正方向にシフトされた電気的位相角を持つ第１の
電気的交流信号を形成し、前記第１の交流出力信号と前
記第２の交流出力信号とを減算又は加算することに基づ
き同じ検出対象位置に対応して負方向にシフトされた電
気的位相角を持つ第２の電気的交流信号を形成する電気
回路と、所定の基準交流信号と前記第１の電気的交流信
号との電気的位相差を測定して第１の位相データを求め
る手段と、前記所定の基準交流信号と前記第２の電気的
交流信号との電気的位相差を測定して第２の位相データ
を求める手段と、前記第１及び第２の位相データの絶対
値の差を計算することにより、誤差データを得る手段
と、前記第１及び第２の位相データに基づき前記検出対
象位置に対応する位置検出データを求める手段と、前記
誤差データから温度検出データ得る手段とを具えたもの
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１において、位
置センサ１０は、１相励磁入力／２相出力型の位置セン
サであり、どのようなタイプの位置センサであってもよ
い。例えば公知のレゾルバであってもよく、その場合、
ブラシレス・レゾルバであってもよいし、ブラシのある
タイプてあってもよい。また、商品名「マイクロシン」
のように、１次巻線と２次巻線をステータ側に具備し、
ロータ又は可動部側には巻線を持たない、可変磁気抵抗
タイプの位置センサであってもよい。また、位置センサ
１０は、回転位置検出センサであってもよいし、直線位
置検出センサであってもよい。位置センサ１０には、検
出回路部１１から発生された１相の励磁用交流信号（説
明の便宜上、−cosωｔで示す）が印加され、これによ
って１次巻線Ｗ１を励磁する。位置センサ１０では、こ
の１次巻線Ｗ１の励磁に応じて２相の２次巻線Ｗ２ｓ，
Ｗ２ｃの夫々に交流出力信号が誘導されるようになって
おり、夫々の誘導電圧レベルは検出対象位置ｘに対応し
て２相の関数特性sinθ，cosθを示す。すなわち、各２
次巻線Ｗ２ｓ，Ｗ２ｃの誘導出力信号は、検出対象位置
ｘに対応して２相の関数特性sinθ，cosθで振幅変調さ
れた状態で夫々出力される。ここで、ｘ＝θまたはθは
ｘに比例しているとする。説明の便宜上、巻線の巻数
等、その他の条件に従う係数は省略し、２次巻線Ｗ２ｓ
をサイン相として、その出力信号を「sinθ・sinωｔ」
で示し、２次巻線Ｗ２ｃをコサイン相として、その出力
信号を「cosθ・sinωｔ」で示す。すなわち、検出対象
位置ｘに対応する第１の関数値sinθを振幅値として持
つ第１の交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔが２次巻線Ｗ
２ｓから出力され、同じ検出対象位置ｘに対応する第２
の関数値cosθを振幅値として持つ第２の交流出力信号
Ｂ＝cosθ・sinωｔが２次巻線Ｗ２ｃから出力される。

【００２１】検出回路部１１では、カウンタ１２で所定
の高速クロックパルスＣＫをカウントし、そのカウント
値に基づき励磁信号発生回路１３から励磁用の交流信号
（例えば−cosωｔ）を発生し、位置センサ１０の１次
巻線Ｗ１に与える。カウンタ１２のモジュロ数は、励磁
用の交流信号の１周期に対応しており、説明の便宜上、
そのカウント値の０は、基準のサイン信号sinωｔの０
位相に対応しているものとする。例えば、カウンタ１２
のカウント値が０から最大値まで１巡する間で、基準の
サイン信号sinωｔの０位相から最大位相までの１周期
が発生されると想定すると、その基準のサイン信号sin
ωｔより９０度遅れた位相で励磁用の交流信号−cosω
ｔが、励磁信号発生回路１３から発生される。

【００２２】位置センサ１０から出力された第１及び第
２の交流出力信号Ａ，Ｂは、検出回路部１１に入力され
る。検出回路部１１において、第１の交流出力信号Ａ＝
sinθ・sinωｔが位相シフト回路１４に入力され、その
電気的位相が所定量位相シフトされ、例えば９０度進め
られて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosω
ｔが得られる。また、検出回路部１１においては加算回
路１５と減算回路１６とが設けられており、加算回路１
５では、位相シフト回路１４から出力される上記位相シ
フトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと位置センサ
１０から出力される上記第２の交流出力信号Ｂ＝cosθ・
sinωｔとが加算され、その加算出力として、Ｂ＋Ａ’
＝cosθ・sinωｔ＋sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ＋θ）な
る略式で表わせる第１の電気的交流信号Ｙ１が得られ
る。減算回路１６では、上記位相シフトされた交流信号
Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第２の交流出力信号Ｂ＝cos
θ・sinωｔとが減算され、その減算出力として、Ｂ−
Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ−
θ）なる略式で表わせる第２の電気的交流信号Ｙ２が得
られる。このようにして、検出対象位置（ｘ）に対応し
て正方向にシフトされた電気的位相角（＋θ）を持つ第
１の電気的交流信号Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）と、同じ前
記検出対象位置（ｘ）に対応して負方向にシフトされた
電気的位相角（−θ）を持つ第２の電気的交流信号Ｙ２
＝sin（ωｔ−θ）とが、電気的処理によって夫々得ら
れる。

【００２３】加算回路１５及び減算回路１６の出力信号
Ｙ１，Ｙ２は、夫々ゼロクロス検出回路１７，１８に入
力され、それぞれのゼロクロスが検出される。ゼロクロ
スの検出の仕方としては、例えば、各信号Ｙ１，Ｙ２の
振幅値が負から正に変化するゼロクロスつまり０位相を
検出する。各回路１７，１８で検出したゼロクロス検出
パルスつまり０位相検出パルスは、ラッチパルスＬＰ
１，ＬＰ２として、ラッチ回路１９，２０に入力され
る。ラッチ回路１９，２０では、カウンタ１２のカウン
ト値を夫々のラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２のタイミング
でラッチする。前述のように、カウンタ１２のモジュロ
数は励磁用の交流信号の１周期に対応しており、そのカ
ウント値の０は基準のサイン信号sinωｔの０位相に対
応しているものとしたので、各ラッチ回路１９，２０に
ラッチしたデータＤ１，Ｄ２は、それぞれ、基準のサイ
ン信号sinωｔに対する各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ず
れに対応している。各ラッチ回路１９，２０の出力は誤
差計算回路２１に入力されて、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」
の計算が行なわれる。なお、この計算は、実際は、「Ｄ
１＋Ｄ２」のバイナリデータの加算結果を１ビット下位
にシフトすることで行われるようになっていてよい。

【００２４】ここで、位置センサ１０と検出回路部１１
間の配線ケーブル長の長短による影響や、位置センサ１
０の巻線Ｗ１，Ｗ２ｓ，Ｗ２ｃにおいて温度変化等によ
るインピーダンス変化が生じていることを考慮して、そ
の出力信号の位相変動誤差を「±ｄ」で示すと、検出回
路部１１における上記各信号は次のように表わされる。 Ａ＝sinθ・sin（ωｔ±ｄ） Ａ’＝sinθ・cos（ωｔ±ｄ） Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ±ｄ） Ｙ１＝sin（ωｔ±ｄ＋θ） Ｙ２＝sin（ωｔ±ｄ−θ） Ｄ１＝±ｄ＋θ Ｄ２＝±ｄ−θ

【００２５】すなわち、各位相ずれ測定データＤ１，Ｄ
２は、基準のサイン信号sinωｔを基準位相に使用して
位相ずれカウントを行なうので、上記のように位相変動
誤差「±ｄ」を含む値が得られてしまう。そこで、誤差
計算回路２１において、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計算
を行なうことにより、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(±ｄ＋θ)＋(±ｄ−θ)｝／２
＝ ±２ｄ／２ ＝ ±ｄ により、位相変動誤差「±ｄ」を算出することができ
る。

【００２６】誤差計算回路２１で求められた位相変動誤
差「±ｄ」のデータは、減算回路２２に与えられ、一方
の位相ずれ測定データＤ１から減算される。すなわち、
減算回路２２では、「Ｄ１−（±ｄ）」の減算が行なわ
れるので、 Ｄ１−（±ｄ）＝±ｄ＋θ−（±ｄ）＝θ となり、位相変動誤差「±ｄ」を除去した正しい検出位
相差θを示すディジタルデータが得られる。このよう
に、本発明によれば、位相変動誤差「±ｄ」が相殺され
て、検出対象位置ｘに対応する正しい位相差θのみが抽
出されることが理解できる。

【００２７】この点を図２を用いて更に説明する。図２
においては、位相測定の基準となるサイン信号sinωｔ
と前記第１及び第２の交流信号Ｙ１，Ｙ２の０位相付近
の波形を示しており、同図（ａ）は位相変動誤差がプラ
ス（＋ｄ）の場合、（ｂ）はマイナスの場合（−ｄ）を
示す。同図（ａ）の場合、基準のサイン信号sinωｔの
０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ＋ｄ」だ
け進んでおり、これに対応する位相差検出データＤ１は
「θ＋ｄ」に相当する位相差を示す。また、基準のサイ
ン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ２の０位
相は「−θ＋ｄ」だけ遅れており、これに対応する位相
差検出データＤ２は「−θ＋ｄ」に相当する位相差を示
す。この場合、誤差計算回路２１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(＋ｄ＋θ)＋(＋ｄ−θ)｝／２
＝ ＋２ｄ／２ ＝ ＋ｄ により、位相変動誤差「＋ｄ」を算出する。そして、減
算回路２２により、 Ｄ１−（＋ｄ）＝＋ｄ＋θ−（＋ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。

【００２８】図２（ｂ）の場合、基準のサイン信号sin
ωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ−
ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出データ
Ｄ１は「θ−ｄ」に相当する位相差を示す。また、基準
のサイン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ２
の０位相は「−θ−ｄ」だけ遅れており、これに対応す
る位相差検出データＤ２は「−θ−ｄ」に相当する位相
差を示す。この場合、誤差計算回路２１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(−ｄ＋θ)＋(−ｄ−θ)｝／２
＝ −２ｄ／２ ＝ −ｄ により、位相変動誤差「−ｄ」を算出する。そして、減
算回路２２により、 Ｄ１−（−ｄ）＝−ｄ＋θ−（−ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。なお、減算
回路２２では。「Ｄ２−（±ｄ）」の減算を行なうよう
にしてもよく、原理的には上記と同様に正しい位相差θ
を反映するデータ（−θ）が得られることが理解できる
であろう。

【００２９】また、図２からも理解できるように、第１
の信号Ｙ１と第２の信号Ｙ２との間の電気的位相差は２
θであり、常に、両者における位相変動誤差「±ｄ」を
相殺した正確な位相差θの２倍値を示していることにな
る。従って、図１におけるラッチ回路１９，２０及び誤
差計算回路２１及び減算回路２２等を含む回路部分の構
成を、信号Ｙ１，Ｙ２の電気的位相差２θをダイレクト
に求めるための構成に適宜変更するようにしてもよい。
例えば、ゼロクロス検出回路１７から出力される第１の
信号Ｙ１の０位相に対応するパルスＬＰ１の発生時点か
ら、ゼロクロス検出回路１８から出力される第２の信号
Ｙ２の０位相に対応するパルスＬＰ２の発生時点までの
間を適宜の手段でゲートし、このゲート期間をカウント
することにより、位相変動誤差「±ｄ」を相殺した、電
気的位相差（２θ）に対応するディジタルデータを得る
ことができ、これを１ビット下位にシフトすれば、θに
対応するデータが得られる。

【００３０】ところで、上記実施例では、＋θをラッチ
するためのラッチ回路１９と、−θをラッチするための
ラッチ回路２０とでは、同じカウンタ１２の出力をラッ
チするようにしており、ラッチしたデータの正負符号に
ついては特に言及していない。しかし、データの正負符
号については、本発明の趣旨に沿うように、適宜の設計
的処理を施せばよい。例えば、カウンタ１２のモジュロ
数が４０９６（１０進数表示）であるとすると、そのデ
ィジタルカウント０〜４０９５を０度〜３６０度の位相
角度に対応させて適宜に演算処理を行なうようにすれば
よい。最も単純な設計例は、カウンタ１２のカウント出
力の最上位ビットを符号ビットとし、ディジタルカウン
ト０〜２０４７を＋０度〜＋１８０度に対応させ、ディ
ジタルカウント２０４８〜４０９５を−１８０度〜−０
度に対応させて、演算処理を行なうようにしてもよい。
あるいは、別の例として、ラッチ回路２０の入力データ
又は出力データを２の補数に変換することにより、ディ
ジタルカウント４０９５〜０を−３６０度〜−０度の負
の角度データ表現に対応させるようにしてもよい。

【００３１】なお、上記実施例では、１相励磁入力／２
相出力型の位置センサ１０を使用して、検出回路部１１
内の電気回路において第１の電気的交流信号Ｙ１＝sin
（ωｔ＋θ）と第２の電気的交流信号Ｙ２＝sin（ωｔ
−θ）を形成するようにしているが、これに限らず、３
相出力型又はそれ以上の多相出力型の位置センサを使用
してもよい。

【００３２】ところで、検出対象位置ｘが静止状態のと
きは特に問題ないのであるが、検出対象位置ｘが時間的
に変化するときは、それに対応する位相角θも時間的に
変動することになる。その場合、加算回路１５及び減算
回路１６の各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれ量θが一定
値ではなく、移動速度に対応して時間的に変化する動特
性を示すものとなり、これをθ(t)で示すと、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２は、 Ｙ１＝sin｛ωｔ±ｄ＋θ(t)｝ Ｙ２＝sin｛ωｔ±ｄ−θ(t)｝ となる。すなわち、基準信号sinωｔの周波数に対し
て、進相の出力信号Ｙ１は＋θ(t)に応じて周波数が高
くなる方向に周波数遷移し、遅相の出力信号Ｙ２は−θ
(t)に応じて周波数が低くなる方向に周波数遷移する。
このような動特性の下においては、基準信号sinωｔの
１周期毎に各信号Ｙ１，Ｙ２の周期が互いに逆方向に次
々に遷移していくので、各ラッチ回路１９，２０におけ
る各ラッチデータＤ１，Ｄ２の計測時間基準が異なって
くることになり、両データＤ１，Ｄ２を単純に回路２
１，２２で演算するだけでは、正確な位相変動誤差「±
ｄ」を得ることができない。

【００３３】このような問題を回避するための最も簡単
な方法は、図１の構成において、検出対象位置ｘが時間
的に動いているときの出力を無視し、静止状態のときの
出力のみを用いて、静止時における検出対象位置ｘを測
定するように装置の機能を限定することである。すなわ
ち、そのような限定された目的のために本発明を実施す
るようにしてもよいものである。しかし、検出対象がモ
ータ回転軸のような場合は、時々刻々のモータ回転位置
を検出する必要があるので、検出対象位置ｘが時間的に
変化している最中であっても時々刻々の該検出対象位置
ｘに対応する位相差θを正確に検出できるようにするこ
とが望ましい。そこで、上記のような問題点を解決する
ために、検出対象位置ｘが時間的に変化している最中で
あっても時々刻々の該検出対象位置ｘに対応する位相差
θを検出できるようにした本発明の改善策について図３
を参照して説明する。

【００３４】図３は、図１の検出回路部１１における誤
差計算回路２１と減算回路２２の部分の変更例を抽出し
て示しており、他の図示していない部分の構成は図１と
同様であってよい。検出対象位置ｘが時間的に変化して
いる場合における該検出対象位置ｘに対応する位相差θ
を、＋θ（ｔ）および−θ（ｔ）で表わすと、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２は前記のように表わせる。そして、夫々に
対応してラッチ回路１９，２０で得られる位相ずれ測定
値データＤ１，Ｄ２は、 Ｄ１＝±ｄ＋θ(t) Ｄ２＝±ｄ−θ(t) となる。

【００３５】この場合、±ｄ＋θ(t) は、θの時間的変
化に応じて、プラス方向に０度から３６０度の範囲で繰
り返し時間的に変化してゆく。また、±ｄ−θ(t) は、
θの時間的変化に応じて、マイナス方向に３６０度から
０度の範囲で繰り返し時間的に変化してゆく。従って、
±ｄ＋θ(t) ≠ ±ｄ−θ(t) のときもあるが、両者の
変化が交差するときもあり、そのときは±ｄ＋θ(t) ＝
±ｄ−θ(t) が成立する。このように、±ｄ＋θ(t)
＝ ±ｄ−θ(t) が成立するときは、各出力信号Ｙ１，
Ｙ２の電気的位相が一致しており、かつ、夫々のゼロク
ロス検出タイミングに対応するラッチパルスＬＰ１，Ｌ
Ｐ２の発生タイミングが一致していることになる。

【００３６】図３において、一致検出回路２３は、各出
力信号Ｙ１，Ｙ２ののゼロクロス検出タイミングに対応
するラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２の発生タイミングが、
一致したことを検出し、この検出に応答して一致検出パ
ルスＥＱＰを発生する。一方、時変動判定回路２４で
は、適宜の手段により（例えば一方の位相差測定データ
Ｄ１の値の時間的変化の有無を検出する等の手段によ
り）、検出対象位置ｘが時間的に変化するモードである
ことを判定し、この判定に応じて時変動モード信号ＴＭ
を出力する。誤差計算回路２１と減算回路２２との間に
セレクタ２５が設けられており、上記時変動モード信号
ＴＭが発生されていないとき、つまりＴＭ＝“０”すな
わち検出対象位置ｘが時間的に変化していないとき、セ
レクタ入力Ｂに加わる誤差計算回路２１の出力を選択し
て減算回路２２に入力する。このようにセレクタ２５の
入力Ｂが選択されているときの図３の回路は、図１の回
路と等価的に動作する。すなわち、検出対象位置ｘが静
止しているときは、誤差計算回路２１の出力データがセ
レクタ２５の入力Ｂを介して減算回路２２に直接的に与
えられ、図１の回路と同様に動作する。

【００３７】一方、上記時変動モード信号ＴＭが発生さ
れているとき、つまりＴＭ＝“１”すなわち検出対象位
置ｘが時間的に変化しているときは、セレクタ２５の入
力Ａに加わるラッチ回路２６の出力を選択して減算回路
２２に入力する。上記時変動モード信号ＴＭが“１”
で、かつ前記一致検出パルスＥＱＰが発生されたとき、
アンドゲート２７の条件が成立して、該一致検出パルス
ＥＱＰに応答するパルスがアンドゲート２７から出力さ
れ、ラッチ回路２６に対してラッチ命令を与える。ラッ
チ回路２６は、このラッチ命令に応じてカウンタ１２の
出力カウントデータをラッチする。ここで、一致検出パ
ルスＥＱＰが生じるときは、カウンタ１２の出力をラッ
チ回路１９，２０に同時にラッチすることになるので、
Ｄ１＝Ｄ２であり、ラッチ回路２６にラッチするデータ
は、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１＝Ｄ２）に相当してい
る。

【００３８】また、一致検出パルスＥＱＰは、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２のゼロクロス検出タイミングが一致したと
き、すなわち「±ｄ＋θ(t) ＝ ±ｄ−θ(t)」が成立し
たとき、発生されるので、これに応答してラッチ回路２
６にラッチされるデータは、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１
＝Ｄ２）に相当しているが故に、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２ と等価である。このことは、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝[{±ｄ＋θ(t)}＋{±ｄ−θ(t)}]
／２＝２（±ｄ）／２＝±ｄ であることを意味し、ラッチ回路２６にラッチされたデ
ータは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示しているもの
であることを意味する。

【００３９】こうして、検出対象位置ｘが時間的に変動
しているときは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示すデ
ータが一致検出パルスＥＱＰに応じてラッチ回路２６に
ラッチされ、このラッチ回路２６の出力データがセレク
タ２５の入力Ａを介して減算回路２２に与えられる。従
って、減算回路２２では、位相変動誤差「±ｄ」を除去
した検出対象位置ｘのみに正確に応答するデータθ（時
間的に変動する場合はθ(t) ）を得ることができる。な
お、図３において、アンドゲート２７を省略して、一致
検出パルスＥＱＰを直接的にラッチ回路２６のラッチ制
御入力に与えるようにしてもよい。

【００４０】また、ラッチ回路２６には、カウンタ１２
の出力カウントデータに限らず、図３で破線で示すよう
に誤差計算回路２１の出力データ「±ｄ」をラッチする
ようにしてもよい。その場合は、一致検出パルスＥＱＰ
の発生タイミングに対して、それに対応する誤差計算回
路２１の出力データの出力タイミングが、ラッチ回路１
９，２０及び誤差計算回路２１の回路動作遅れの故に、
幾分遅れるので、適宜の時間遅れ調整を行なった上で、
誤差計算回路２１の出力をラッチ回路２６にラッチする
ようにするとよい。また、動特性のみを考慮して検出回
路部１１を構成する場合は、図３の回路２１及びセレク
タ２５と図１の一方のラッチ回路１９又は２０を省略し
てもよいことが、理解できるであろう。

【００４１】図４は、位相変動誤差「±ｄ」を相殺する
ことができる位相差検出演算法についての別の実施例を
示し、位置センサ１０は図１に示すものと同様に１相励
磁入力／２相出力タイプのものが用いられる。位置セン
サ１０から出力される第１及び第２の交流出力信号Ａ，
Ｂは、検出回路部４０に入力され、図１の例と同様に、
第１の交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シフト回
路１４に入力され、その電気的位相が所定量位相シフト
されて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosω
ｔが得られる。また、減算回路１６では、上記位相シフ
トされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第２の交
流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減算され、その減算
出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・cosωｔ
＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わせる電気的交流信号
Ｙ２が得られる。減算回路１６の出力信号Ｙ２はゼロク
ロス検出回路１８に入力され、ゼロクロス検出に応じて
ラッチパルスＬＰ２が出力され、ラッチ回路２０に入力
される。

【００４２】図４の実施例が図１の実施例と異なる点
は、検出対象位置に対応する電気的位相ずれを含む交流
信号Ｙ２＝sin（ωｔ−θ）から、その位相ずれ量θを
測定する際の基準位相が相違している点である。図１の
例では、位相ずれ量θを測定する際の基準位相は、基準
のサイン信号sinωｔの０位相であり、これは、位置セ
ンサ１０に入力されるものではないので、温度変化等に
よる巻線インピーダンス変化やその他の各種要因に基づ
く位相変動誤差「±ｄ」を含んでいないものである。そ
のために、図１の例では、２つの交流信号Ｙ１＝sin
（ωｔ＋θ）及びＹ２＝sin（ωｔ−θ）を形成し、そ
の電気的位相差を求めることにより、位相変動誤差「±
ｄ」を相殺するようにしている。これに対して、図４の
実施例では、位置センサ１０から出力される第１及び第
２の交流出力信号Ａ，Ｂを基にして、位相ずれ量θを測
定する際の基準位相を形成し、該基準位相そのものが上
記位相変動誤差「±ｄ」を含むようにすることにより、
上記位相変動誤差「±ｄ」を排除するようにしている。

【００４３】すなわち、検出回路部４０において、位置
センサ１０から出力された前記第１及び第２の交流出力
信号Ａ，Ｂがゼロクロス検出回路４１，４２に夫々入力
され、それぞれのゼロクロスが検出される。なお、ゼロ
クロス検出回路４１，４２は、入力信号Ａ，Ｂの振幅値
が負から正に変化するゼロクロス（いわば０位相）と正
から負に変化するゼロクロス（いわば１８０度位相）の
どちらにでも応答してゼロクロス検出パルスを出力する
ものとする。これは信号Ａ，Ｂの振幅の正負極性を決定
するsinθとcosθがθの値に応じて任意に正又は負とな
るため、両者の合成に基づき３６０度毎のゼロクロスを
検出するためには、まず１８０度毎のゼロクロスを検出
する必要があるためである。両ゼロクロス検出回路４
１，４２から出力されるゼロクロス検出パルスがオア回
路４３でオア合成され、該オア回路４３の出力が適宜の
１／２分周パルス回路４４（例えばＴ−フリップフロッ
プのような１／２分周回路とパルス出力用アンドゲート
を含む）に入力されて、１つおきに該ゼロクロス検出パ
ルスが取り出され、３６０度毎のゼロクロスすなわち０
位相のみに対応するゼロクロス検出パルスが基準位相信
号パルスＲＰとして出力される。この基準位相信号パル
スＲＰは、カウンタ４５のリセット入力に与えられる。
カウンタ４５は所定のクロックパルスＣＫを絶えずカウ
ントするものであるが、そのカウント値が、前記基準位
相信号パルスＲＰに応じて繰返し０にリセットされる。
このカウンタ４５の出力がラッチ回路２０に入力され、
前記ラッチパルスＬＰ２の発生タイミングで、該カウン
ト値が該ラッチ回路２０にラッチされる。ラッチ回路２
０にラッチしたデータＤが、検出対象位置ｘに対応した
位相差θの測定データとして出力される。

【００４４】位置センサ１０から出力される第１及び第
２の交流出力信号Ａ，Ｂは、それぞれ、Ａ＝sinθ・sin
ωｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔ、であり、電気的位相は同相
である。従って、同じタイミングでゼロクロスが検出さ
れるはずであるが、振幅係数がサインsinθ及びコサイ
ンcosθで変動するので、どちらかの振幅レベルが０か
又は０に近くなる場合があり、そのような場合は、一方
については、事実上、ゼロクロスを検出することができ
ない。そこで、この実施例では、２つの交流出力信号Ａ
＝sinθ・sinωｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔのそれぞれについ
てゼロクロス検出処理を行ない、両者のゼロクロス検出
出力をオア合成することにより、どちらか一方が振幅レ
ベル小によってゼロクロス検出不能であっても、他方の
振幅レベル大の方のゼロクロス検出出力信号を利用でき
るようにしたことを特徴としている。

【００４５】図４の例の場合、位置センサ１０の巻線イ
ンピーダンス変化等による位相変動誤差が、例えば「−
ｄ」であるとすると、減算回路１６から出力される交流
信号Ｙ２は、図５の（ａ）に示すように、Ｙ２＝sin
（ωｔ−ｄ−θ）となる。この場合、位置センサ１０の
出力信号Ａ，Ｂは、角度θに応じた振幅値sinθ及びcos
θを夫々持ち、図５の（ｂ）に例示するように、Ａ＝si
nθ・sin（ωｔ−ｄ）、Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ−ｄ）、と
いうように位相変動誤差分を含んでいる。従って、この
ゼロクロス検出に基づいて図５の（ｃ）のようなタイミ
ングで得られる基準位相信号パルスＲＰは、本来の基準
のサイン信号sinωｔの０位相から位相変動誤差−ｄだ
けずれたものである。従って、この基準位相信号パルス
ＲＰを基準として、減算回路１６の出力交流信号Ｙ２＝
sin（ωｔ−ｄ−θ）の位相ずれ量を測定すれば、位相
変動誤差−ｄを除去した正確な値θが得られることにな
る。

【００４６】なお、位置センサ１０を回転型センサとし
て構成する場合、位相角θが１回転につき１周期の変化
を示すものに限らず、１回転につき多周期の変化を示す
ような高分解能タイプの回転センサが各種公知であり、
そのような高分解能タイプの回転センサについても本発
明を適用できるのは勿論である。また、検出対象回転軸
の回転が異なる変速比で伝達される複数の回転位置セン
サを設けることにより、複数回転にわたる絶対的回転位
置を検出可能にする技術が公知であり、そのような場合
においても、各回転位置センサの位置検出データを位相
差検出方式によって求める場合に、本発明が適用でき
る。勿論、回転型の検出装置に限らず、直線位置検出装
置においても、その直線位置検出データを位相差検出方
式によって求める全ての場面において本発明が適用可能
である。

【００４７】なお、センサ１０の巻線部に接続される配
線長等の装置条件が定まると、そのインピーダンス変化
は主に温度に依存することになる。そうすると、上記位
相変動誤差±ｄは、位置検出装置が配備された周辺環境
の温度を示すデータに相当する。従って、図１又は図３
の実施例のような位相変動誤差±ｄを演算する回路２１
を有するものにおいては、そこで求めた位相変動誤差±
ｄのデータを温度検出データとして適宜出力することが
できる。例えば、図８に示すように、回路２１の出力デ
ータ±ｄを処理回路２８に入力し、センサ１０の巻線部
に接続される配線長等の諸条件をパラメータＰＡＲＡと
して入力して、適宜の演算処理を行えば、温度を示すデ
ータＴＥＭを得ることができる。勿論、データ±ｄその
ものが温度に相関しているので、温度検出精度に絶対的
精度が要求されないような場合には、データ±ｄを温度
データＴＥＭとしてそのまま使用してもよい。

【００４８】従って、図８に例示したような本発明の構
成によれば、１つの位置検出装置によって検出対象の位
置を検出することができるのみならず、周辺環境の温度
を示すデータＴＥＭをも得ることができる、という優れ
た効果を有するものであり、今までにない多用途タイプ
のセンサを提供することができるものである。なお、上
記各実施例に示した各回路は、ディスクリート回路に限
らず、ゲートアレイ等を用いた集積回路によって構成す
ることができるし、あるいはディジタルシグナルプロセ
ッサを使用した回路によっても構成できるし、その他の
高密度集積回路によっても構成することができるし、ま
た、ＣＰＵ等を使用したソウトウェアプログラムによっ
て実現することがてき、それらのすべての実施の形態が
本発明の範囲に含まれる。

【００４９】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、温度変
化等によるセンサ側のインピーダンス変化や配線ケーブ
ル長の長短の影響を受けることなく、検出対象位置に応
答した高精度の検出が可能となる、という優れた効果を
奏する。また、交流信号における位相差を測定する方式
であるため、高速応答性にも優れた検出を行なうことが
できる。さらに、１つのセンサを用いて、位置検出のみ
ならず、温度検出も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る位置検出システムの一実施例を
示すブロック図。

【図２】 図１の動作説明図。

【図３】 本発明に係る位置検出システムの他の実施例
を示すブロック図。

【図４】 本発明に係る位置検出システムの更に別の変
更例を示すブロック図。

【図５】 図４の動作説明図。

【図６】 従来技術の一例を示すブロック図。

【図７】 従来技術の別の例を示すブロック図。

【図８】 図１又は図３の回路に付加可能な温度検出用
の回路の一例を示すブロック図。

【符号の説明】

１０ 位置センサ １１，４０ 検出回路部 １２ カウンタ １３ 励磁信号発生回路 １４ 位相シフト回路 １５ 加算回路 １６ 減算回路 １７，１８ ゼロクロス検出回路 １９，２０ ラッチ回路 ２１ 誤差計算回路 ２２ 減算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤津 伸行 東京都東大和市新堀２−1453−43 (72)発明者 坂元 和也 東京都羽村市川崎１丁目１番５号、ＭＡＣ 羽村コートＩＩ−405 (72)発明者 坂本 宏 埼玉県川越市山田896−８ (72)発明者 山本 明男 東京都国立市西１−13−29 ＫＭハイツ 101

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象位置に対応する第１の関数値を
   振幅係数として振幅変調された第１の交流出力信号及び
   前記検出対象位置に対応する第２の関数値を振幅係数と
   して振幅変調された第２の交流出力信号を出力する位置
   センサから、該第１の交流出力信号及び第２の交流出力
   信号を入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力した前記第１の交流出力信号
   の電気的位相を所定角度ずらしたものと前記第２の交流
   出力信号とを加算又は減算することにより、前記検出対
   象位置に対応する電気的位相角を持つ少なくとも１つの
   電気的交流信号を合成する電気的回路手段と、 前記電気的回路手段で合成した前記少なくとも１つの電
   気的交流信号における電気的位相ずれを測定することに
   基づき前記検出対象位置に対応する位置検出データを得
   る演算手段とを具えた位置検出用の位相差検出装置。
2. 【請求項２】 前記電気的回路手段が、前記第１の交流
   出力信号の電気的位相を所定角度ずらす位相シフト回路
   と、前記位相シフト回路の出力信号と前記第２の交流出
   力信号とを加算することにより、前記検出対象位置に対
   応して正及び負の一方向にシフトされた電気的位相角を
   持つ第１の電気的交流信号を合成する回路と、前記位相
   シフト回路の出力信号と前記第２の交流出力信号とを減
   算することにより、同じ前記検出対象位置に対応して正
   及び負の他方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２
   の電気的交流信号を合成する回路とを含む請求項１に記
   載の位相差検出装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段が、所定の基準交流信号と
   前記第１の電気的交流信号との電気的位相差を測定して
   第１の位相データを求める手段と、前記所定の基準交流
   信号と前記第２の電気的交流信号との電気的位相差を測
   定して第２の位相データを求める手段と、前記第１及び
   第２の位相データに基づき前記検出対象位置に対応する
   位置検出データを算出する手段とを含む請求項２に記載
   の位相差検出装置。
4. 【請求項４】 位置検出データを算出する手段が、 前記第１及び第２の位相データの絶対値の差を計算する
   ことにより、誤差データを得る手段と、 前記第１及び第２の位相データの一方のデータから前記
   誤差データを取り除く演算を行なうことにより、前記位
   置検出データを得る手段とを含む請求項３に記載の位相
   差検出装置。
5. 【請求項５】 前記電気的回路手段が、前記第１の交流
   出力信号の電気的位相を所定角度ずらす位相シフト回路
   と、前記位相シフト回路の出力信号と前記第２の交流出
   力信号とを加算することにより、前記検出対象位置に対
   応して正及び負の一方向にシフトされた電気的位相角を
   持つ第１の電気的交流信号を合成する回路と、前記位相
   シフト回路の出力信号と前記第２の交流出力信号とを減
   算することにより、同じ前記検出対象位置に対応して正
   及び負の他方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２
   の電気的交流信号を合成する回路とを含み、 前記演算手段が、前記第１の電気的交流信号と第２の電
   気的交流信号との電気的位相差を測定して前記検出対象
   位置に対応する位置検出データを求めるものである請求
   項１に記載の位相差検出装置。
6. 【請求項６】 前記電気的回路手段が、前記第１の交流
   出力信号の電気的位相を所定角度ずらす位相シフト回路
   と、前記位相シフト回路の出力信号と前記第２の交流出
   力信号とを加算又は減算することにより、前記検出対象
   位置に対応してシフトされた電気的位相角を持つ電気的
   交流信号を合成する回路とを含み、 前記演算手段が、前記第１の交流出力信号と第２の交流
   出力信号の両者のゼロクロスを合成することにより基準
   位相信号を形成する回路と、前記基準位相信号に対する
   前記電気的交流信号の電気的位相ずれを測定することに
   基づき前記検出対象位置に対応する位置検出データを得
   る手段とを含む請求項１に記載の位相差検出装置。
7. 【請求項７】 前記第１の電気的交流信号のゼロクロス
   と第２の電気的交流信号のゼロクロスとが一致すること
   を検出する手段と、 前記第１及び第２の電気的交流信号のゼロクロスが一致
   したことが検出されたとき、所定の基準交流信号に対す
   る前記第１及び第２の電気的交流信号の少なくとも一方
   の電気的位相ずれに基づくデータを誤差データとして保
   持する保持手段とを更に具え、 前記演算手段は、少なくとも前記検出対象が動いている
   ときに前記保持手段に保持された前記誤差データを用い
   て、前記電気的交流信号における電気的位相ずれに基づ
   く前記位置検出データを修正する手段を含むものである
   請求項２に記載の位相差検出装置。
8. 【請求項８】 検出対象位置に対応する第１の関数値を
   振幅係数として振幅変調された第１の交流出力信号及び
   前記検出対象位置に対応する第２の関数値を振幅係数と
   して振幅変調された第２の交流出力信号を出力する位置
   センサから、該第１の交流出力信号及び第２の交流出力
   信号を入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力した前記第１の交流出力信号
   の電気的位相を所定角度ずらす位相シフト回路と、 前記位相シフト回路の出力信号と前記入力手段によって
   入力した前記第２の交流出力信号とを加算及び減算する
   ことにより、前記検出対象位置に対応して正及び負の方
   向に夫々シフトされた電気的位相角を持つ第１及び第２
   の電気的交流信号を夫々合成する回路と、 前記第１の電気的交流信号のゼロクロスと第２の電気的
   交流信号のゼロクロスとが一致することを検出する手段
   と、 所定の基準交流信号に対する前記第１及び第２の電気的
   交流信号の少なくとも一方の電気的位相差を測定して位
   相データを求める位相測定手段と、 前記第１及び第２の電気的交流信号のゼロクロスが一致
   したことが検出されたとき、前記位相測定手段により測
   定された位相データに基づくデータを誤差データとして
   保持する保持手段と、 前記保持手段に保持された前記誤差データを用いて前記
   位相測定手段で測定された位相データを修正することに
   より、前記検出対象位置に対応する位置検出データを得
   る手段とを具えた位置検出のための位相差検出装置。
9. 【請求項９】 前記第１の関数と第２の関数がサインと
   コサンの関係からなるものである請求項１乃至８のいず
   れかに記載の位相差検出装置。
10. 【請求項１０】 検出対象位置に対応して互いに異なる
    関数値からなる振幅値によって夫々振幅変調された複数
    の交流出力信号を出力する位置検出手段と、 前記交流出力信号のうち少なくとも１つの電気的位相を
    所定角度ずらすことにより第１の交流出力信号を得る位
    相シフト回路と、 前記第１の交流出力信号と前記位置検出手段から出力さ
    れる前記交流出力信号のうちの別の１つである第２の交
    流出力信号とを加算又は減算することに基づき前記検出
    対象位置に対応して正方向にシフトされた電気的位相角
    を持つ第１の電気的交流信号を形成し、前記第１の交流
    出力信号と前記第２の交流出力信号とを減算又は加算す
    ることに基づき同じ検出対象位置に対応して負方向にシ
    フトされた電気的位相角を持つ第２の電気的交流信号を
    形成する電気回路と、 前記第１の電気的交流信号と第２の電気的交流信号との
    電気的位相差を測定して前記検出対象位置に対応する位
    置検出データを求める演算手段とを具えた位置検出シス
    テム。
11. 【請求項１１】 前記演算手段が、所定の基準交流信号
    と前記第１の電気的交流信号との電気的位相差を測定し
    て第１の位相データを求める手段と、前記所定の基準交
    流信号と前記第２の電気的交流信号との電気的位相差を
    測定して第２の位相データを求める手段と、前記第１及
    び第２の位相データに基づき前記検出対象位置に対応す
    る位置検出データを算出する手段とを含む請求項１０に
    記載の位置検出システム。
12. 【請求項１２】 検出対象位置に対応して互いに異なる
    関数値からなる振幅値によって夫々振幅変調された複数
    の交流出力信号を出力する位置検出手段と、 前記交流出力信号のうち少なくとも１つの電気的位相を
    所定角度ずらすことにより位相シフトされた交流出力信
    号を得る位相シフト回路と、 前記位相シフト回路の出力信号と前記位置検出手段から
    出力される前記交流出力信号のうちの別の少なくとも１
    つの交流出力信号とを加算又は減算することに基づき、
    前記検出対象位置に対応する電気的位相角を持つ検出交
    流信号を得る演算回路と、 前記位置検出手段から出力される前記交流出力信号のう
    ち少なくとも２つの信号のゼロクロスを合成することに
    より基準位相信号を出力する回路と、 前記基準位相信号に対する前記演算回路から出力される
    前記検出交流信号の電気的位相ずれを測定することに基
    づき前記検出対象位置に対応する位置検出データを得る
    回路とを具えた位置検出システム。
13. 【請求項１３】 検出対象位置に対応して正方向にシフ
    トされた電気的位相角を持つ第１の電気的交流信号を生
    成する第１のステップと、 同じ前記検出対象位置に対応して負方向にシフトされた
    電気的位相角を持つ第２の電気的交流信号を生成する第
    ２のステップと、 前記第１の電気的交流信号と第２の電気的交流信号との
    電気的位相差を測定して前記検出対象位置に対応する位
    置検出データを求める第３のステップとを具えた位置検
    出方法。
14. 【請求項１４】 検出対象位置に対応して正方向にシフ
    トされた電気的位相角を持つ第１の電気的交流信号を生
    成するステップと、 同じ前記検出対象位置に対応して負方向にシフトされた
    電気的位相角を持つ第２の電気的交流信号を生成するス
    テップと、 所定の基準交流信号に対する前記第１及び第２の電気的
    交流信号の少なくとも一方の電気的位相差を測定して位
    相データを求めるステップと、 前記第１の電気的交流信号のゼロクロスと第２の電気的
    交流信号のゼロクロスとが一致することを検出するステ
    ップと、 前記第１及び第２の電気的交流信号のゼロクロスが一致
    したことが検出されたとき、前記位相データに基づくデ
    ータを誤差データとして保持するステップと、 少なくとも前記検出対象が動いているときに、前記保持
    された前記誤差データを用いて前記位相データを修正す
    ることにより、前記検出対象位置に対応する位置検出デ
    ータを得るステップとを具えた位置検出方法。
15. 【請求項１５】 検出対象位置に対応して互いに異なる
    関数値からなる振幅値によって夫々振幅変調された複数
    の交流出力信号を出力する位置検出手段と、 前記交流出力信号のうち少なくとも１つの電気的位相を
    所定角度ずらすことにより第１の交流出力信号を得る位
    相シフト回路と、 前記第１の交流出力信号と前記位置検出手段から出力さ
    れる前記交流出力信号のうちの別の１つである第２の交
    流出力信号とを加算又は減算することに基づき前記検出
    対象位置に対応して正方向にシフトされた電気的位相角
    を持つ第１の電気的交流信号を形成し、前記第１の交流
    出力信号と前記第２の交流出力信号とを減算又は加算す
    ることに基づき同じ検出対象位置に対応して負方向にシ
    フトされた電気的位相角を持つ第２の電気的交流信号を
    形成する電気回路と、 所定の基準交流信号と前記第１の電気的交流信号との電
    気的位相差を測定して第１の位相データを求める手段
    と、 前記所定の基準交流信号と前記第２の電気的交流信号と
    の電気的位相差を測定して第２の位相データを求める手
    段と、 前記第１及び第２の位相データの絶対値の差を計算する
    ことにより、誤差データを得る手段と、 前記第１及び第２の位相データに基づき前記検出対象位
    置に対応する位置検出データを求める手段と、 前記誤差データから温度検出データ得る手段とを具えた
    位置検出システム。