JPS59217107A - ホ−ル素子を用いた角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、角度検出装置に関し、更に詳細にはホール素
子を用いた角度検出装置に関するものである。

（従来技術） ホール素子とは、磁気を電気に変換する素子であって、
バイアス電流を流すと印加磁界に比例する出力を発生す
るものである。その構造を第１図に示す。すなわち半導
体薄板Ｐに外部より電流■８　　を流し、これと直角方
向に磁界（磁束密度Ｂ）をかけたとき、ローレンツ力に
よシＩＨと８の双方に直角に電位差Ｖ、が発生する。と
のＶＨは、ホール電圧と呼ばれ、半導体の厚さｄ５幅Ｗ
および長さｔが一様であれば次式で与えられ、ＩＨと８
のそれぞれに直線的に比例する。

なおＲＨ：　　ホール定数である。

ココテＣＨハ、ホール素子固有の定数でホール係数ＲＨ
とホール素子の厚みｄとの商Ｒ１，Ｐ／ｄで示され、以
下ホール定数と呼ぶ。

上の構造において、磁界（Ｂ）の方向がホール素子面に
対して直角とならないときは、その磁界のポール素子面
に対しての直角成分のみがホール電圧ＶＨＫ寄寿するこ
ととなる。従って、該ホール電圧ｖＨは、ホール素子面
の法線ｎと磁界とがなす角をθとしたとき、次式で示さ
れる。

ＶＨ＝ＣＨ”　ＩＨ＠ａ、ｃｏｓθ　・・曲・四囲（２
）従ッテ、例えば磁界の方向を固定しておき、該磁界内
に配置されたホール素子Ｐを回動させたとき１この回動
角は上記ホールｍ圧の大きさとして得ることができ、こ
の現象を利用してホール素子を用いて角度検出を行なう
ことができる・ところが、上記し九ような方法で角度検
出を行なう場合には、ホール素子の上記ホール電圧ｖＨ
の大きさが、上記磁界の磁束密度の経年変化および温度
の変動に大きく影響されるので、複雑な補償処理を行た
わなければならないという問題がある。この問題は、い
わば系統内蓋的な問題であるので、このような問題を解
決するには、例えば磁界内にホール素子を複数配置し、
これらのホール素子が出力するホール電圧信号全合成し
て合成信号を得、この合成信号に基づいて角度を検出す
るようにすればよいと考えられる。しかしながら、この
ようにホール素子を複数個用いることによって磁束密度
や温度の変化に関してのホール電圧の変動が補償できた
としても、各ホール素子の入力端子値の偏差及びホール
定数ＣＨの偏差によってホール電圧のバラツキが生じ、
この点から旧確な角度検出が行なえないという問題が残
存する。

（発明の目的） 本発明は、複数のホール素子を用いた角度検出装置にお
いて、各ホール定数及び入力電流値の偏差を簡易な構成
を用いて同時に補償し、正確な角度検出を行なえるよう
にすることを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明による角度検出装置は、磁界を形成する磁界形成
手段と、該磁界形成手段によって形成された磁界中に配
され、該磁界に対してのみ回動自在に配置された複数の
ホール素子と、該ポール素子のそれぞれの出力信号をバ
ッファアンプを介して合成して抽出する信号検出手段と
、該１６号検出手段の出力信号に信号処理を施し、前記
磁界の方向に対しての前記ホール素子の回動角を検出す
るホール素子回動角検出手段とを備え、前記バッファア
ンプが、各ホール素子の入力電流直偏差およびホール定
数値偏差を同時に補償するため、その増幅度が可変とさ
れたことを特徴とするものである。

（本発明の角度検出装置の原理および効果）以下、添付
図面を参＋ｆｆｌ　して本発明の原理とともに本発明の
詳細な説明を行なう。

第２図は、本発明の角度検出装置の原理を示す図であっ
て、第１ホール素子３および第２ホール素子５は、互い
に直角関係を保ちつつ、共通の回動軸である軸φを中心
に回動可能に、磁束密度Ｂの靜磁界中に配置含れている
。従って、上記靜磁界の方向と第１ホール素子３の素子
面の法＃ｊ！ｎとのなす角Ｏ１および該靜磁界の方向と
第２ホール素子５の素子面の法線とのなす角の和は、π
／２をなしている。第１ホール素子３０２つの入力端子
７．７′は、上記軸φ上に配されておシ、一方の入力端
子７には正弦波電圧発生器１１が接続されておシ、他方
の入力端子７′は接地されている。

従って、第１ホール素子３には、上記正弦波電圧発生器
１１からＥ　ｓｉｎωｔ　の電圧が印加されている。こ
こで、第１ホール素子３０人力インピーダンスをｚｌ　
　とすると、この第１ホール素子３の入力電流は、次の
式（３）で示芒れる。

ε 一５ｌｎωｔ＝Ｉ、Ｓｉｎωｔ　四囲・・・・　（３）
１ 第２ホール素子５の２つの入力端子９．９′も上記軸φ
上に配されてお夛、一方の入力端子９にはπ／２移相器
１３を介して上記正弦波電圧発生器１１が接続されてお
シ、他方の入力端子９′は接地されている。従って、第
２ホール素子５には、上記π／２移相器１３からＥ　ｃ
ｏｓωｔ　の電圧が供給されている。ここで、第２ホー
ル素子５の入力インピーダンス’ｔ”　Ｚ２　　とする
と、この第２ホール素子５の入力電流は、次の式（４）
で示される。

−ｃｏｓ　ωｔ　＝　１２　ｃｏｓ　ｃｔｚｔ　　−＝
−＝　　（４１２ 第１ホール素子３の出力端子１５．１５′と第２ホール
素子５の出力端子１７．１７′とは、それぞれ発生する
ホール電圧が加算されるように直列接続され、このホー
ル電圧は増幅器１９によって増幅されるようになってい
る。

以上の条件の下で、磁界方向の磁束密度を日、磁束方向
と第１ホール素子面の法＝％６ｔｎとのなす角度をθ、
各々のホール素子のホール定数を等しくＣＨ１各々のホ
ール素子のインピーダンスヲ等シく考え流れる入力端子
の振幅を■。とすると、各各のホール素子からの出力電
圧ｖ１、ｖ２は、Ｖ２＝ＣＨＩＯｃｏｓωｔ＊８ｃｏｓ
（θ−ｆｆ／２）＝ＣＨＩ。８＋＋ｃｏｓωｔ　ａｓ　
Ｉｎθ　　　　　　　　゛・・・・・・・・・（６） で示される。

ゆえにこの２つのホール電圧を加算することによって得
られる合成出力電圧Ｖ　は、 ｖｔ＝ｖ、＋ｖ２＝＝ｃＨｉ。ｅｓ＋ｎω１ｔ＠ｃｏｓ
θ＋ＣＨＩｏ８ｃｏｓω１ｔ＊ｓｌｎθ＝ＣＨＩ。Ｂｓ
１ｎ（ωｔ＋θ）・四囲曲曲四四曲・・曲・　（７）と
なシ、磁界の方向と第１ホール素子のなす角θは、第１
ホール素子の人力電流の位相と、出方電圧の位相差に変
換されこの位相差を正確に測定するととＫよって、回動
角０を計測することができるＯ しかし、通常市販されているホール素子のホール定数は
、個々にバラツキがあυ、また２つのホール素子の印加
電圧値も回路組み立て上、一致しないことも大いにあシ
得る。

この時の第１・第２ホール素子のホール定数をＣＨｌ、
ｃ）Ｉ２　　とし、これらの人力電流の振幅をＩ１．１
□　とすると、合成出方電圧ｖｔ　　は、式（７）％式
％（８） とおくと、成田）は、 ■。

＝、７’ｃｏｓ２θ＋（１＋ΔＡ）２ｓ　ｌｎ２θ・５
１ｎ（ωｔ＋φ）・・・・・・・・・・・・・・・四 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｑｌ）Δφミφ
−θ＝ｔａｎ−１（（１−１−ΔＡ）ｔａｎθ）−θ　
曲・曲・凹曲ａ湯となシ、合成された出力電圧の位相の
中に、磁界の方向とホール素子のなす角０のほかに、二
つのホール素子の最大振幅のズレΔＡが位相誤差Δφと
して入って来てしまう。

この位相誤差Δφを消去する方法としては。

となるように、片方の入力電流を制御して、両ホール素
子の最大振幅を一致させる方法も考えられるが、本発明
においては、これとは異なる方法を用いた。通常のホー
ル素子の端子は、２本の入力端子端子に垂直な方向に出
力端子の２本が設置されているので、一方の出力端子を
基準電位点に接続することはできず、したがって人力イ
ンピーダンスの大きなバッファーアンプに人力するよう
になる。

このような２つのホール素子を互いに直交するように設
置して角度を測定する装置においては、角度誤差が出力
ホール電圧の絶対精度によらないという長所を利用し、
前記バッファーアンプに可変増幅機能を持たせることに
よシ、二つのホール素子の最大振幅のズレによる位相誤
差を消去するようにしたものである。

すなわち、２つのホール素子の出力端に接続されている
バッファーアンプの帰還抵抗のうち、いずれか一方の抵
抗を可変抵抗に置き換え増幅倍率を可変とする。

今、第２ホール素子の帰還抵抗を可変にしたとすると、
合成された出力°電圧Ｖｔ　　は（８）式に変わって、 Ｖｔ＝ＣＨ１１１ａｓ　ｌ　ｎａ＋１　ｔｃｏｓ＃＋ｒ
ｎｃ　Ｈ２１２Ｂｃｏｓω１ｔＮｎθ−Ｑ４となる。

したがって、［１１式で表わされる振幅変化を見ながら
、振幅変動がなくなるまで可変抵抗を動かして増幅倍率
ｍを変えれば、 ＣＨ２’　２ が成υ立ったところで角度に対する振幅変動が消えたこ
とになり、この時においては式（９）〜ａａの中のΔ＾
はゼロとなシ、 したがって、２つのホール素子の最大振幅のズレによる
位相誤差Δφは完全に除去することができる。

実施例 以下、本発明をトランシットに適用した実施例を添付図
面を参照しつつ説明する。

第１の実施例 〈全体構成〉 トランシットは、第３図に示すように、望遠鏡２１ｆ：
その水平軸２１ａ、２１ｂｌ中心として回動自在に支持
する支柱２３ａ、２３ｂを有する托架部２３と、この托
架部２３を鉛直軸まわシに回動自在に支持する基盤２５
とから構成されている。

望遠鏡２１の回動軸２１ａ、２１１）は図示しないベア
リングによって支柱２３ａ、２３ｂに回動自在に支持さ
れている。

トランシットの測角を可能とする構成は、高低角度測定
用の磁界形成部３０、高低角度の信号検出部４０、水平
角度測定用の磁界形成部５０．水平角度の信号検出部６
０、電圧供給部７０、信号処理部８０及び表示部９０か
ら構成されている。

〈高低角度測定用磁界形成部３０＞ 高低角度測定用の磁界形成部３０は、ディスク３２を備
えておシ、このディスク３２Ｌその中心を回動軸２１ｇ
と同軸に取付けられ、望遠鏡２１と共に回動するように
なっている。このディスク３２の外縁には環状部材３２
ａが設けられておシ、この環状部材３２ａの内面には、
ディスク中心を挾んで磁石３４と磁石３６とが、その対
向面の極性が異なるように、かつ望遠鏡の規準軸および
回動軸２１ａと直角方向の磁界を形成するように配置さ
れている。

く高低角度の信号検出部４０〉 高低角度の信号検出部４０は、第１ホール素子３と第２
ホール累子５によって第４図のように構成され、支柱２
３ａＫ４付けられている。第１ホール素子３は望遠鏡２
１ａの回動軸中心２１Ｍ’上でかつ水平に、第２ホール
素子５はその回動軸中心２１ａ′上で垂直に取付けられ
ている。なお、ここで水平、垂直というのはトランシッ
トが正しく据え付けられている状態でのことである（以
下同じ）。第１ホール素子３と第２ホール素子５とは、
原理の説明の項での説明と同様に配置され、かつ電気的
に接続されている。従って、それらＫついてここで繰シ
返さない。

く水平角度測定用磁界形成部５ｏ〉 水平角度測定用の磁界形成部５０は、ディスク５２を備
えてお夛、このディスク５２は、托架部２３にその回動
軸２３ｃと同軸な状態で取付けられ、托架部２３と共に
回動できるようになっている。このディスク５２の外縁
には環状部材５２ｍが設けられておシ、この環状部材５
２ａの内面には、ディスク中心を挾んで磁石５４と磁石
５６とがその対向面の極性が異なるように配置されてい
る。この磁界形成部５ｏは水平方向の静磁界を形成して
いる。

〈水平角度の信号検出部ａＯ＞ 水平角度の信号検出部６ｏは高置角度信号検出部４０と
同様に２つのホール素子によって構成されている。これ
ら２つのホール素子は、トランシットを適正に据え付け
、望遠鏡２１の規準軸２１ｃが南北を又は東西を規準し
ているときに、磁界形成部５０が形成する磁界方向に、
一方性平行となシ、他方は直交するように配置されてい
る。これによって基準位滌が設定可能となる。

〈電圧供給部７０の概要〉 電圧供給部７０は、後に詳細に説明するように高低角度
の信号検出部４０および水平角度の信号検出部６０のそ
れぞれのホール素子へπ／２位相差を有する電流を供給
するもので、支柱２３１）に組み込まれている。

〈信号処理部８０の概要〉 信号処理部８０は後に詳細に説明するように信号検出部
４０によって検出した信号と、電圧供給部７０が信号検
出部４０へ供給する電圧とｔ−受けそれらの位相差を検
出して高低角Ｋｔ演算し、また信号検出ｆｆ１ｉ６０に
よって検出した信号と、電圧供給部７０が信号検出部６
０へ供給する電圧とを受け、それらの位相差を検出して
水平角度を演算している。

〈表示器９０〉 表示器９０は、止配信号処理部８０で演算した高低角度
及び水平角度の表示を行なうものである。

〈電圧供給部７０および信号処理部８０の詳細〉次に第
５八図ないし第７図を参照して、上記電圧供給部７０お
よび信号処理部８０の詳細について説明する。

なお、本実施例では、高低角度の検出と水平角度の検出
とは略々同一の構成によって行われるため、以下高低角
度の検出についてのみ説明を行い水平角度の検出につい
ての説明は省略する。

〈電圧供給部７０〉 電圧供給部７０は、ｉｓＡ図に示されているような電源
回路１００によって構成されてお夛、この電源回路１０
０は、互いにｒｒ　／　２位相がずれた第１および第２
電圧Ｖ１　、Ｖ２を形成し、第１電圧を第１ホール素子
３に、第２電圧を第２ホール素子５にそれぞれ印加する
ことによって、第１および第２ホール素子３．５に互い
にπ／２位相がずれた第１および第２電圧をそれぞれ供
給するものである。

電源回路１００は正弦波電圧発生器１０２．１つのコイ
ルＬ、１つのコンデンサＣ，２つの可変抵抗Ｈａ　ＶＲ
ｔ　、　ＶＨ２−抵抗、ＲｓｆｋいしＲｑ及び２つのＯ
Ｐアンｆ１０４，１０６から構成されている。

コンデンサＣ１可変抵抗ＶＲ１、ＶＨ２、コイルＬ及び
正弦波電圧発生器１０２とで直列回路を構成している。

第１ホール素子３へ供給する第１電圧ｖ１　はコンデン
サＣと可変抵抗ＶＲ１によって形成され、第２ホール素
子５へ供給する第２電圧ｖ２　　はコイルＬと可変抵抗
ＶＲ２とによって形成される。ここで式（５）全成立さ
せるためにｖｌとｖｌの関係は完全に９０°位相差をも
たせる必要がある。コイルＬが完全に誘導リアクタンス
ＸＬ成分しかもたないのであれば、抵抗成分と直交した
インピーダンスが得られるのであるが、実際には第５Ｂ
図示するよりに僅かながらの抵抗分ＲＬ　が含まれてい
るため合成インピーダンスＺＬは抵抗成分軸と直角とは
ならなくなる。そこで、ｚ２と■２との直交関係を確保
するため可変抵抗ＶＲ１と直列に微かな容量リアクタン
ス量のコンデンサＣを接続している。コイルしのりアク
タンス分ＸＬ、可変抵抗ＶＲ１・ＶＨ２並びに、コンデ
ンサＣのリアクタンスＸｃ　　及び抵抗分Ｒｃ　　の関
係は第５８図に示している。

電圧■１と電圧■２との振幅を一致させ、かつπ／２位
相関係に調整するには可変抵抗ＶＲ１及びＶＨ２を適当
に変化させることによって行う。第５Ｂ図から明らかな
ように、可変抵抗ｖＲ１の変化では、コイルＬと可変抵
抗ＶＲ１との合成インピーダンスｚ１　　の大きさの変
化が顕著であり、かつ傾きθ１　の変化が僅かであるの
に対し、可変抵抗ＶＲ２の変化ではコンデンサＣと可変
抵抗ＶＲ２との合成インピーダンスｚ２　　の大きさの
変化が僅かであル、かつ傾きθ２の変化が顕著となる。

そこで第１電圧ｖ１と第２′ＦＩＬ圧ｖ２との振幅調整
は主に可変抵抗ＶＲ１によって、又位相差ｒＪＡ！整は
主に可変抵抗ＶＲ２によって行われる。

コンデンサＣと可変抵抗ＶＲ１とで形成された第１電圧
ｖ１は抵抗Ｒ３ないしＲ６及びオペアングＯＰＩ　Ｖｒ
−よって差動増幅された後端子Ａから出力される。

コイルＬと可変抵抗ＶＲ２とで形成された第２を圧ｖ２
は抵抗Ｒ７ないしＲ９及びオペアンプＯＰ２によって差
動増幅された後、端子日から出力される。

上記の構成によって出力端子Ａに生ずる電圧をＥ１ｓｉ
ｎωｔ　　・・−・・・・・・・・・−・・・−・・・
−・・・−・−・・・・　ｒｉＤとすれば、出力端千日
に生ずる電圧は Ｅ２　ｓｉｎ（ａｒｔ−ｇ／２）＝Ｅ２　Ｃｏｇ　ωｔ
＋＋＋＋＋　ｌｘｓと表わされるようにπ／２位相差を
有する１Ｍ号となる。ここで抵抗Ｒ３ないしＲ９Ｆｉ、
出力端子Ａ％Ｂから共に振幅が一致しかつ十分な電圧が
得られるように電圧ｖ１及び電圧ｖ２に対応して選択さ
れている。従って大面のε１と式１１のＥ２とが一致す
ることとなる。これを以下Ｅ１とする。

電源回路１００の出力端子＾は、第１ホール素子３の入
力端子７．７′及び可変抵抗ｖＲ１０を介して接地され
て第１ホール素子３の第１入力端子路を、又出力端子Ｂ
は、第２ホール素子５の入力端子９．９′及び可変抵抗
ＶＲ’１０　　を介して接地されて第２ホール素子５の
第２入力端子路を構成する。

上記のように第１ホール素子３及び第２ホール素子５０
入力端子７．７′、９．９′に電圧が印加されているの
で第１及び第２ホール素子３．５には入力電流が流れ、
磁界中に置かれることを条件としてそれぞれの出力端子
にホール電圧が発生する。

く信号処理部８０〉 次に、第６図及び第７図を参照して、上記信号処理部８
０を詳細に説明する。この信号処理部８０は、大きく分
けて第６図に示すホール電圧検出回路２００、および第
７図に示す角度値演算部３００から構成されている。

くホール電圧検出回路２００〉 ホール電圧検出回路２００は、第１および第２ホール素
子３．５０入力電流値偏差およびホール定数値偏差を除
去した純粋な合成ホール電圧の抽出を行なうものであり
、第６図に示しているように抵抗Ｒ１１〜Ｒ２６、Ｒ′
１１〜Ｒ′２１　　および７つのオヘアンｆｏＰ３〜ｏ
Ｐ６オヨヒｏＰ′３〜ｏＰ′５カラ構成されている。オ
ペアン７’　ＯＦ２の一方の入力端子には、抵抗Ｒ１１
を介して第１ホール素子３の一方の出力端子１５が、オ
ペアンｆＯＰ５の他方の入力端子には、抵抗Ｒ１２を介
して第１ホール素子３の他方の出力端子１５′が、それ
ぞれ接続されている。このオペアンプＯＰ３は、その出
力端子が、抵抗Ｒ１１Ｓを介してＯ入力端子に接続され
ておシ、■入力端子は、抵抗Ｒ１４を介して接地されて
いる。

このオペアンｆ　ＯＰｓ　ｔ；ｊ増幅を目的としておら
ず前段と後段とのバッファを目的としており、従って抵
抗Ｒ１１ないしＲ１４の値は１例えば１０にΩのように
高抵抗で統一されている。オ（アンプＯＰ３の出力端子
は抵抗Ｒ１５を介してオペアンニア’０Ｐ４ｆ）０入力
端子へ入力されている。

第１ホール素子３の第１人力電流路に挿入された可変抵
抗ＶＲ１０は、第１ホール素子３の出力端子１５．１５
′の不整合等を原因として生ずる不平衡電圧を補償する
第１補償電圧ｖｃ　を発生するためのものである。従っ
て可変抵抗ＶＲｊＱ　　の抵抗値は例えば１００位の低
い抵抗値のものが用いられて第１ホール素子３の不平衡
電圧に対応して適当に調整される。この補償電圧ｖｃ　
　は、抵抗Ｒ１６ないしＲｌＢ及びオペアンプＯＰ５で
構成されたパツ７アアングと抵抗Ｒ１９とを介してメベ
アングＯＰ４の■入力端子へ入力されている。オペアン
プＯＰ５はバッファを目的としているので抵抗１６〜Ｒ
１８の抵抗値は、例えば１ＯＫΩ高抵抗値で統一されて
いる。

抵抗Ｒ１５とＲ１９ないしＲ２１及びオペアンプＯＰ４
は、差動アンプを構成し、これは第１ホール素子３の第
１ホール電圧ｖｄ１ｙ　　と第１補償電圧ｖｃ１との差
動増幅を行い、第１ホール電圧ｖ′１がら不平衡電圧を
除去した純粋な第１ホール′６圧■１　　を抽出するた
めのものである。

第２ホール素子５に関しても上記と同様の回路構成とな
っているので同じ符号にダッシュを付け、その脱型５は
省略する。尚オベアンゾＯピ４に取り付けられた抵抗Ｒ
′２０に直列に可変抵抗ＶＲ２２が接続されているが、
この抵抗ＶＲ２２は第１ホール素子３と第２ホール素子
５のホール定数の差等によって生ずるホール電圧ｖ（１
１、ｖ（２）の振幅値の不一Ｈ 致を調整するためのものであり、適当な調整のもとにメ
（アンプＯＰ４とＯＰ’４の出力の振幅値を一致させる
。

オペーｒン７’　ＯＦ２の出力端子は抵抗Ｒ２Ｋを介し
て。

オペアン７’　ＯＦ’４の出力端子は抵抗Ｒ２４を介し
て。

オペアンプＯＰ６のＯ入力端子に接続されている。

オペアンプＯＰ６の出力は、出力端子Ｃから角度値演算
部３００へ送られるとともに、抵抗Ｒ２５を介してその
θ入力端子にも送られるようになっている。オペアン７
’　ＯＦ２のｅ入力端子は抵抗Ｒ２４を介してアース端
子へ接続されている。

上記のように構成することによって第４アンノＯＰ４に
よって不平衡電圧成分が除去され九純粋な第１ホール電
圧ｖ（１）とオペアンｆ　ｏｐＱによって不平衡電圧成
分が除去された純粋な第２ホール電圧■（２）とを加え
合せた電圧がオペアンｆＯＰ６の出力ＶＨとして得られ
る。このオペアンプＯＰ６の出力Ｖｔｔｉ、可変抵抗Ｖ
Ｒ’Ｉ　Ｑ、ＶＲ’１ｏ　オｚ　ヒＶＲ２２。

適当な調整の下に、式（７）で示した合成ホール電圧Ｖ
ｔ＝　ＣＨＩｏ　Ｂ　ｓｉｎ　（ωｔ＋θ）−・−・−
・・−（７）となる。

く角度値演算部３００〉 次に、第６図を参照して角度値演算部３００の構成の詳
細について説明する。この角度値演算部３００は、増幅
部３１０、矩形波変換部３２０位相差検出部３３０、ク
ロックツＪ？ルス発生器３４０゜ノ４’ルスカウンタ３
５０、および濱ｎ器３６０から構成されている。

電源回路１００の出力端子Ａからの出力信号は。

第７図（１）に示す正弦波で、式Ｉによりε１ｓｌｎω
ｔで表わされる。この出力信号は、増幅部３１０の第１
アンｆ３１２によって適当なレベルに増幅された後、矩
形波変換部３２０の第１矩形波変換器３２２に−よって
矩形波に変換される。この矩形波変換された信夛は第８
図（３）に示されているような形状であシ、これは位相
差検出部３３０の第１ＡＮＤ回路３３２および遅進弁別
回路３３４へ入力されている。

ホール電圧検出回路２００で検出した第１ホール電圧ｖ
（１）と第２ホール電圧ｖ（２）の和の信号でろＨＨ る合成ホール電圧信号は出力端子Ｃから得られ、この合
成ホール電圧イΔ号は第８図（２）に示されているよう
にホール素子の回転角θを位相差にもつ信号であり、上
記式（７）ＣＨ・Ｉｏ・８ｓ４ｎ（ωｔ＋θ）で表わさ
れる。この信号は、増幅部３１０の第２アング３１４に
よって適当なレベルに増幅され、矩形波変換部３２０の
第２矩形波変換器３２４によって第８図（４）に示され
ているような矩形波に変換される。この矩形波変換され
た信号は、遅進７１”別回路３３４へ人力されるととも
に、ＮＯＴ回路３３６によって第８図（５）に示されて
いるよりな反転信・号とされた後第１　ＡＮＤ回路３３
２へ入力される。

第１八ＮＯ回路３３２は第８図（３）の信号と（５）の
信号の論理積をと９、第８図（６）に示すような、第８
図（１）の信号と（２）の信号との位相差に対応したパ
ルスを有する信号ｔ−第２ＡＮＤ回路３３８へ出力する
。クロックパルｉ発生器３４０は第８図（７）に示すよ
うなりロック／４ルスを第２ＡＮＤ回路３３８へ出力す
る。第２ＡＮＤ回路３３８は第８図（６）の信号と（７
）の信号との論理積をとシ、第８図（８）に示すように
第８図（１）の信号と（２）の信号との位相差に対応し
たクロツク／９ルス列を形成し、パルスカウンタ３５０
へ出力する。パルスカウンタ３５０は第２ＡＮＤ回路３
３８の出カッｆルスのカウントを行いその結果を演算器
３６０へ出力する。

一方、遅進弁別回路３３４は第１矩形波変換器３２２の
出力と、第２矩形波変換器３２４の出力から第８図（１
）の電源回路１００の出力端千人からの信号に対し、第
８図（２）の合成ホール電圧信号が進み状態か遅れ状態
かを判別する。

この遅進弁別回路３３４の構成は、インクリメンタル式
ロータリーエンコーダーでよく用いられる方向弁別回路
の構成と同じであるので詳細な説明は省略する。遅進弁
別回路３３４の判別出力は、演算器３−１６０に出力さ
れ演算器３６Ｃ）は・ｆルスカウンタ３５０の６１数結
果と、遅進判別回路３３４０判別結果に基づいて磁界方
向に対するホール素子の回転角０を演算し表示器９０へ
演算結果を出力する。表示器９０は演算器３６０の演算
結果を表示する。

なお、角度値演算部３００のＡ端子に人力する基＄信号
は第１ホール素子の入力端子で説明したが２第２ホール
素子の入力電圧であっても差支えなく、この場合には１
位相差は（θ−π／２）で得られる。基準信号として第
１ホール素子の入力電圧とするか第２ホール素子の入力
電圧とするかは。

例えばトランシットのような天頂角をゼロ度とするか水
平角をゼロにするかと云った角度原点の取υ方によって
変えればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ホール素子の構造を示す斜睨図、第２図は、
本発明の角度検出装置の原理を示す斜ｍ囚、 第５図は、第１の実施例によるトランシットの全体構成
を示す科睨図。 第４図は、尚低角度の信号検出部の構成を示す斜ｍ図、 第５Ａ図およびｉｓＢ図は、電圧供給部の構成を示す気
電回路図およびそのベクトル図、第６図は、ホール電圧
検出回路の電気回路図、第７図は、角度値演算部の嘔気
回路Ｍ。 第８図は、各回路の出力１＠号等を示すタイムチャート
である。 ３・・・第１ホール素子、５・・・第２ホール素子、１
１・・・正弦波電圧発生器、１３・・・微分回路、１９
・・・オペアンプ、２１ａ、２１ｂ・・・回転軸、３０
・・・高低角度測定用の磁界形成部、４０・・・高低角
度の信号形成部、５０・・・水平角度測定用の磁界形成
部、６０・・・水平角度の信号検出部、７０・・・１［
圧供給部、８０・・・信号処理部。 第１図 第２図 ｑ 第６図 第８図 （８）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁界を形成する磁界形成手段と、該磁界形成手段によっ
   て形成された磁界中に配され、該磁界に対して回転自在
   に配置された複数のホール素子と、該ホール素子のそれ
   ぞれの出力信号をバッファアンプを介して合成して抽出
   する信号検出手段と、該信号検出手段の出力（８号に信
   号処理を施し、前記磁界の方向に対しての前記ホール素
   子の回動角を検出するホール素子回動角検出手段とを備
   え、前記バッファアンプが、各ホール素子の入力電流値
   偏差およびホール定数値偏差を補償するため、その増幅
   度が可変となった角度検出装置。