JPS59125005A - Angle converter - Google Patents
Angle converterInfo
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- JPS59125005A JPS59125005A JP23091582A JP23091582A JPS59125005A JP S59125005 A JPS59125005 A JP S59125005A JP 23091582 A JP23091582 A JP 23091582A JP 23091582 A JP23091582 A JP 23091582A JP S59125005 A JPS59125005 A JP S59125005A
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は角度変換器に関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an angle converter.
更に詳述すれば、角度変位をホールエレメントを利用し
て電気信号として出力する角度変換器に関するものであ
る。More specifically, the present invention relates to an angle converter that outputs angular displacement as an electrical signal using a Hall element.
第1図は従来より一般に使用されているホールエレメン
トを利用した角度変換B%の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of angle conversion B% using a conventionally commonly used Hall element.
図において1はS極、N極を有する永久磁石よりなる磁
−気回路である。2は磁気回路1の磁界内に配置された
ホールエレメントで、紙面に垂直な軸0を中心に、入力
角θに応じて回転する。In the figure, reference numeral 1 denotes a magnetic circuit consisting of a permanent magnet having an S pole and an N pole. Reference numeral 2 denotes a Hall element placed within the magnetic field of the magnetic circuit 1, which rotates around an axis 0 perpendicular to the plane of the paper in accordance with the input angle θ.
以上の構成において、入力角0に応じて、ホールエレメ
ント2がθ角度回転するト、ホールエレメント2に生ず
る電圧’%ipは
(1)
Vr) = KBI sin 9
ここで
に:ホール素子の積感度(入力電流1mA 。In the above configuration, when the Hall element 2 rotates by θ angle according to the input angle 0, the voltage '%ip generated in the Hall element 2 is (1) Vr) = KBI sin 9 where: Product sensitivity of the Hall element (Input current 1mA.
磁束重度1. kGあたシの出力電圧mV )B:磁束
密度
にホール駆動電流
θ:入力角度
となる。Magnetic flux severity 1. Output voltage mV at kG) B: Magnetic flux density, Hall drive current θ: Input angle.
この結果、出力電圧V、は、入力角度θの正り玄に比例
する。As a result, the output voltage V is proportional to the input angle θ.
しかしながら一般には、入力角度θに比例した出力が必
要とされるので、出力をリニアライズするか、微小角度
を測定可能範囲としなければならない。However, since an output proportional to the input angle θ is generally required, the output must be linearized or a small angle must be made measurable.
この場合、必然的に、直線性特性等に悪影響が生じ、良
好な特性が得られない問題点を有する。In this case, there is inevitably a problem that the linearity characteristics etc. are adversely affected and good characteristics cannot be obtained.
本発明は、この問題点を解決するものである。The present invention solves this problem.
本発明の目的は、回転変位が加えられる入力軸を中心に
して互いに直交して配置された二個のホー。ルエレメン
トと、ホールエレメントに共通の磁束密度が加えられ入
力回転角に対応して軸を中心に磁束の方向がホールエレ
メントに対して相対的に回転するように構成された磁気
回路と、ホールエレメントに互いに90度の位相差を有
する電圧をそれぞれのエレメントに加える電源回路と、
二個のホールエレメントの出力電圧を加算する加算回路
と、加算回路の出力と電源回路の出力の一方との位相差
を検出する位相差検出手段とを具備してなる角度変換器
を構成して、入力角度に直接比例した出力電圧が得られ
るようにしたので、直線性特性が良好であシ、入力角度
が0〜360度と広い測定可能範囲が得られる角度変換
器を提供するにある。The object of the present invention is to provide two holes arranged perpendicularly to each other around an input shaft to which a rotational displacement is applied. a magnetic circuit configured such that a common magnetic flux density is applied to the Hall element and the direction of the magnetic flux rotates relative to the Hall element around an axis in response to an input rotation angle; a power supply circuit that applies voltages having a phase difference of 90 degrees to each element;
An angle converter comprising an adder circuit that adds the output voltages of two Hall elements, and phase difference detection means that detects a phase difference between the output of the adder circuit and one of the outputs of the power supply circuit. The purpose of the present invention is to provide an angle converter that can obtain an output voltage that is directly proportional to the input angle, has good linearity characteristics, and can obtain a wide measurable range of input angles from 0 to 360 degrees.
第2図は、本発明の一実施例の構成説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.
図において、1aは磁気回路で、永久磁石11.12と
ヨーク13よりなる。永久磁石11.12はコの字状の
ヨーク13の両端に取付けられ、永久磁石11と12間
に磁界が生ずるように配置されている。3,4けホール
エレメントで、永久磁石11と12との間に配置され、
軸0を中心にして互いに直交して配置され、軸Oには入
力回転変位θが入力される。而して、ホールエレメント
3,4には、はぼ等しい磁束密度Bが加わる。第3図に
、第2図の電気回路のブロック図を示す。5はホールエ
レメント3,4を交流駆動する発振回路で、ホールエレ
メント3を駆動すると共に、ホールエレメント4に位相
器6を介して、90度位相のずれた交流電圧を加える。In the figure, reference numeral 1a denotes a magnetic circuit consisting of permanent magnets 11, 12 and a yoke 13. Permanent magnets 11 and 12 are attached to both ends of the U-shaped yoke 13, and are arranged so that a magnetic field is generated between the permanent magnets 11 and 12. A 3 or 4-hole element arranged between permanent magnets 11 and 12,
They are arranged orthogonal to each other with axis 0 as the center, and input rotational displacement θ is input to axis 0. Thus, approximately the same magnetic flux density B is applied to the Hall elements 3 and 4. FIG. 3 shows a block diagram of the electrical circuit of FIG. 2. Reference numeral 5 denotes an oscillation circuit for AC driving the Hall elements 3 and 4, which not only drives the Hall element 3 but also applies to the Hall element 4 through a phase shifter 6 an AC voltage with a phase shift of 90 degrees.
7はホールエレメント3.4の出力を加算する加算回路
で、この場合は、両出力の差が演算される。7 is an adder circuit that adds the outputs of the Hall elements 3.4, and in this case, the difference between the two outputs is calculated.
8は位相差検出手段て、この場合は、コンパレーター8
1.82、フリツプフロツプ回路83、平滑回路84よ
りなる。加算回路7の出力は、コンパレーター81を介
してフリップフロップ回路83のSET側に接続され、
発振回路5の出力が、コンパレーター82を介してノリ
ツブフロップ回路83のRESET側に接続されている
。フリ、プフロ、プ回路83のp側は平滑回路84を介
して出力端子9に接続されている。8 is a phase difference detection means, in this case, a comparator 8
1.82, a flip-flop circuit 83 and a smoothing circuit 84. The output of the adder circuit 7 is connected to the SET side of the flip-flop circuit 83 via a comparator 81.
The output of the oscillation circuit 5 is connected to the RESET side of the Noritsu flop circuit 83 via a comparator 82. The p side of the FRI, PFLO, P circuit 83 is connected to the output terminal 9 via a smoothing circuit 84.
以上の構成において、発振回路5からホールエレメント
3にV□= V sin Ql t の電圧を加え、
11sin6Atの電流を流す。ホールエレメント4に
は移相器6を通した電圧V11=V cosωtを加え
てl2coszr tの電流を流す。入力軸0への入力
角Oがfl−0のとき、第4図に示す如く、ホールエレ
メント3が磁束を直角に受けるものとすれば、ホールエ
レメント4け平行な磁束を受ける。入力軸0に入力角0
が力えられると、ホールエレメント3,4に加わる磁束
密度は、磁気回路中央付近の磁束密度をBとすれば、そ
れぞれB cosθ、Bs1nθ となる。ホールエレ
メント3,4の積感度をに1.に2とすれば、ホールエ
レメント3,4の出力電圧v2.v3はとなる。加算回
路7により、出力v2とv3の差を取ると、 KII
IB ” K2I、;、B とすると、両出力の差V
4 ハV4= KIIIB sin (ωt−θ)(4
)となる。v4とv1電圧の波形を第5図(4)に示す
。In the above configuration, a voltage of V□=V sin Ql t is applied from the oscillation circuit 5 to the Hall element 3,
A current of 11 sin 6 At is applied. A voltage V11=V cos ωt passed through the phase shifter 6 is applied to the Hall element 4, and a current of 12 coszr t flows therethrough. When the input angle O to the input shaft 0 is fl-0, as shown in FIG. 4, if the Hall element 3 receives the magnetic flux at right angles, then four Hall elements receive the magnetic flux in parallel. Input angle 0 on input axis 0
, the magnetic flux densities applied to the Hall elements 3 and 4 become B cos θ and Bs1n θ , respectively, where B is the magnetic flux density near the center of the magnetic circuit. The product sensitivity of Hall elements 3 and 4 is 1. 2, the output voltage of Hall elements 3 and 4 v2. v3 becomes. When the difference between the outputs v2 and v3 is taken by the adder circuit 7, KII
IB ”K2I,;,B, the difference between both outputs V
4 HaV4=KIIIB sin (ωt-θ)(4
). The waveforms of the v4 and v1 voltages are shown in FIG. 5 (4).
■電圧をコンパレータ81を通すと第5図(C)の如き
波形が得られ、一方、v1電圧はコンパレータ82を通
すと第5図CB)に示す如き波形が得られる。コンパレ
ーター81.82の出力をノリツブフロップ回路83に
加えると、p側の出力1d第5図(d)の如き波形とな
る。この出力を平滑回路84を通して直流出力Voを得
るととができる。直流出力■0け次式に示す如くなる。(2) When the voltage is passed through the comparator 81, a waveform as shown in FIG. 5(C) is obtained; on the other hand, when the v1 voltage is passed through the comparator 82, a waveform as shown in FIG. 5(CB) is obtained. When the outputs of the comparators 81 and 82 are applied to the Noritsubu flop circuit 83, the p-side output 1d has a waveform as shown in FIG. 5(d). This output can be passed through a smoothing circuit 84 to obtain a DC output Vo. DC output is as shown in the zero-order equation.
ここで T:周期 TI ’パルス幅 ■s:振幅 したがって、入力角度0に比例した出力電圧V。here T: period TI’ Pulse width ■s: amplitude Therefore, the output voltage V is proportional to the input angle 0.
が得られる。is obtained.
この結果、■入力角度は比例的に出力電圧に変換するこ
とができる。而も、入力角度が位相差の測定に変換され
るため、原理的に非直線性がない。As a result, the input angle can be proportionally converted into an output voltage. However, since the input angle is converted into a phase difference measurement, there is no non-linearity in principle.
■発振周波数0の変動は測定精度に影響を与えない。■
入力角度0け0〜360度の範囲で測定可能で、大きな
入力スパンを採用することができる。■ Fluctuations in the 0 oscillation frequency do not affect measurement accuracy. ■
The input angle can be measured in the range of 0 to 360 degrees, and a large input span can be adopted.
なお、ゼロクロッシング・デテクタでコンパレーター8
1.82を構成すれば発振振幅の変動も誤差とならない
ものが得られる。In addition, comparator 8 is used as a zero crossing detector.
1.82, it is possible to obtain a structure in which fluctuations in oscillation amplitude do not cause errors.
なお、前述の実施例においては、位相差検出手段8とし
て、コンパレータ81.82 、フリップフロツブ回路
83と平滑回路よシなるとしたが、これに限ることはな
く、た七えげ、フリップフロップ回路のかわりにAND
回路を設けたものでもよく、要するに、位相差が検出で
きるものであればよい。In the above-mentioned embodiment, the phase difference detecting means 8 includes the comparators 81 and 82, the flip-flop circuit 83, and the smoothing circuit, but is not limited thereto, AND instead
A device provided with a circuit may be used, and in short, any device that can detect a phase difference may be used.
以上説明したように、本発明によれば、直線性特性が良
好であυ、入力角度が0〜360度と広い測定可能範囲
の得られる角度変換器を#尖することカン゛できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sharp angle converter that has good linearity characteristics and a wide measurable input angle range of 0 to 360 degrees.
第1図は従来より一般に使用されているホールエレメン
トを利用゛した角度変換器の原理説明図、第2図は本発
明の一実施例の構成説明図、第5図は第2図実施例の電
気回路のブロック図、第4図。
第5図は第2図実施例の動作説明図である。
1a・・・磁気回路、11.12・・・永久磁石、13
・・・ヨーク、3.4・・・ホールエレメント、5・・
・発振回路、6・・・位相器、7・・・加算回路、8・
・・位相差検出手段、8コ。
82・・・コンパレータ、83・・・フリップフロ、
フ回路、84・・・平滑回路、9・・・出力端子、0・
・入力軸、θ・・・入力回転変位、B・・・磁束密度。
M1図
フ
M4図
革5図
(C)@ニー「Fig. 1 is an explanatory diagram of the principle of an angle converter using a conventionally commonly used Hall element, Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention, and Fig. 5 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention. Block diagram of the electric circuit, Figure 4. FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG. 1a...Magnetic circuit, 11.12...Permanent magnet, 13
...Yoke, 3.4...Hall element, 5...
・Oscillation circuit, 6... Phase shifter, 7... Addition circuit, 8.
...Phase difference detection means, 8 pieces. 82... Comparator, 83... Flip flow,
F circuit, 84... Smoothing circuit, 9... Output terminal, 0.
・Input shaft, θ...Input rotational displacement, B...Magnetic flux density. M1 Figure F M4 Figure Leather 5 Figure (C) @ Knee
Claims (1)
て配置された二個のホールエちントと、該ホールニレメ
ン)K共通の磁束密度が加えられ入力回転角に対応して
前記入力軸を中心に磁束の方向が該ホールエレメントに
対して相対的に回転するように構成された磁気回路と、
前記ホールエレメントに互いに90度の位相差を有する
交流電圧を前記それぞれのホールニレメン)K加える発
振回路と、前記二個のホールエレメントの出力電圧を加
算する加算回路と、該加算回路の出力と前記電源回路の
出力の一方との位相差を検出する位相差検出手段とを具
備してなる角度変換器。Two holes are arranged perpendicularly to each other around the input shaft to which a rotational displacement is applied; a magnetic circuit configured such that the direction of magnetic flux rotates relative to the Hall element;
an oscillation circuit that applies alternating current voltages having a phase difference of 90 degrees to each of the hall elements, an adder circuit that adds the output voltages of the two hall elements, and an output of the adder circuit and the power supply. An angle converter comprising phase difference detection means for detecting a phase difference with one of the outputs of the circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23091582A JPH0229166B2 (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | KAKUDOHENKANKI |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23091582A JPH0229166B2 (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | KAKUDOHENKANKI |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59125005A true JPS59125005A (en) | 1984-07-19 |
JPH0229166B2 JPH0229166B2 (en) | 1990-06-28 |
Family
ID=16915273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23091582A Expired - Lifetime JPH0229166B2 (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | KAKUDOHENKANKI |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0229166B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011059103A (en) * | 2009-08-11 | 2011-03-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Rotational angle detector, position detector, and detection method of the same |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23091582A patent/JPH0229166B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011059103A (en) * | 2009-08-11 | 2011-03-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Rotational angle detector, position detector, and detection method of the same |
JP2015038519A (en) * | 2009-08-11 | 2015-02-26 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Rotational angle detector, position detector, and detection method of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0229166B2 (en) | 1990-06-28 |
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