JPS604425B2 - rotation detection device - Google Patents

rotation detection device

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JPS604425B2
JPS604425B2 JP2652980A JP2652980A JPS604425B2 JP S604425 B2 JPS604425 B2 JP S604425B2 JP 2652980 A JP2652980 A JP 2652980A JP 2652980 A JP2652980 A JP 2652980A JP S604425 B2 JPS604425 B2 JP S604425B2
Authority
JP
Japan
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magnet
signal
detection device
output voltage
rotation detection
Prior art date
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Expired
Application number
JP2652980A
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Japanese (ja)
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JPS56124053A (en
Inventor
五紀 伴
秀夫 岡田
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Sekoh Giken KK
Original Assignee
Sekoh Giken KK
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Publication date
Application filed by Sekoh Giken KK filed Critical Sekoh Giken KK
Priority to JP2652980A priority Critical patent/JPS604425B2/en
Publication of JPS56124053A publication Critical patent/JPS56124053A/en
Publication of JPS604425B2 publication Critical patent/JPS604425B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、回転機の回転速度と回転方向を同時にまたは
個別に安定に時間遅れなく検出する装置に関するもので
ある。 従釆より、回転機を定速制御する際や、回転機の回転速
度を計測する際に用いる種々の回転速度検出装置が提案
されているが、いずれも一定以下の回転速度に対しては
、比例出力値にリップルを含んでいるかまたは遠応性が
不足する欠点を有していた。また、回転方向の検出も上
記と同様の欠点を有している。本発明は上記した欠点を
除去しリツプル及び時間遅れを極小とすることを目的と
したものである。 以下図面によって本発明の詳細を説明する。図中、同一
作用または同一部材には同一符号を付した。従来の一例
を第1図aに示す。回転機1の回転によって発電機2か
ら周波数信号が発生され増幅器3に入力される。該増幅
器3の出力信号は波形整形回路4に入力され矩形波とさ
れ単安定マルチバイブレーター5をトリガーし、該単安
定マルチバイブレーター5の出力信号を積分回路6によ
って平滑する。平滑された比較的小なる信号は直流増幅
器7によって次段を駆動すべき大きな信号とされ回転速
度表示器8を駆動する。また前記回転機1が、たとえば
直流電動機であれば、前記直流増幅器7に基準電圧発生
回路と、該基準電圧と前記積分回路6よりの平滑信号と
の比較回路を内蔵させておけば前記電動機の供給電圧を
制御することができ回転速度を所望の一定値に保持する
ことができる。第1図bは上記従来例の各部信号波形で
あり回転速度が漸次増加する様子を示している。 発電機2からの源信号が正弦波状であるとすれば、増幅
器3の出力信号波形はS,のようになり、波形整形後は
S2のようになる。矩形状信号S2の立ち上がりで単安
定マルチバイブレーター5をトリガすると該単安定マル
チバイブレーター5の出力信号波形はS3のように繰り
返し周期Tが時間tと伴に4・さくなるパルス波形とな
る。信号S4は前記パルス波形S3を平絹したもので、
徐々に電圧が増加している。 前記従来例においては、速度変化を検出するのは信号S
3において繰り返し周期Tごとであり、従って次のパル
ス波形到来以前は前回検出値をホールドする必要があり
、少なくともホールド区間においては速度変化の検出は
不可能である。このことにより終段信号はS4のごとく
階段状となり、結果的にリップルを含むことになる。ま
た繰り返し周期Tが存在するが故に時間遅れが大きくな
り易い欠点を有している。該時間遅れと、信号に対する
リップル成分の含有率は特に低速回転時、つまり繰り返
し周期Tの大なる場合に顕著となる。このため、低速の
回転制御を必要とする電動機等においては、発電機2に
相当する速度信号発生機からの単位時間当りの発生周波
数を多くするために特殊な装置を用いているため高価か
つ複雑となっている。一例として、全域において、高精
度に磁気コーティングをを施した回転体から磁気ヘッド
で信号を得るものや、多数の機械的凸極部を有する磁性
体を具備してなる回転体に、ィンダクタンス要素を有す
る装置を対向せしめてそのィンダクタンス変化を電圧変
化として取り出し得るようにしたもの等がある。本発明
は上記したような複雑な構成を必要とせず、それ故安価
となりかつ超低速回転時から極小のリップルで時間遅れ
なく回転速度および回転方向を検出可能としたものであ
り、第2図aに実施例のブロック図を示す。第2図aに
おいて、磁石11は回転機10と−体に回転し、複数の
磁極(本図では等分割に8極にNS交互に着磁された磁
極)を有している。 ィンダクタンス素子12と磁電変換素子13は前記磁石
11の磁界下にあり、該磁石11と所定の間隔Qo(本
図では1磁極の幅の1/2、つまり22.5度)をもっ
て配設されている。第2図bに1極についての着磁曲線
(たて軸は磁束密度B、よこ軸は電気角8)を示すが、
ここではS極内において、0度から180度の区間の正
弦着磁曲線B−1となっている。 岡図において、磁電変換素子13とィンダクタンス素子
12の電気的角度差は90度である。前記ィンダクタン
ス素子12の出力信号は増幅器14により増幅され信号
V2となる。 一方、前記磁電変換素子13の出力信号は増幅器15に
より増幅され信号V,となる。前記信号V,とV2は割
り算を実行する演算器である割り算器16の2個の入力
端子に個別に入力されVoなる信号が出力される。該信
号VoはこでV,とV2との商となっておりその値はこ
の場合V2/V,である。信号Voは直流増幅器17に
入力されたのち回転速度表示器18を駆動する。 また前記回転機が被制御電動機であれば前述の従来例で
説明したと同様に前記電動機の供給電圧を制御すること
ができ定速回転となる。ここで前記磁石11のひとつの
磁極の着滋曲線を正弦波と仮定すると、前記磁石11が
回転することにより、磁束密度Bの変化は時間要素を含
む三角関数となる。 即ち、時間をtとすると磁束密度Bの時間による変化は
B=A。 ・sin のt ……〔1〕によって表わ
せる。ただし、Aoは定数、のは角速度である。ところ
で、磁電変換素子は磁束密度の変化をそのまま電圧変換
して出力するので該磁電変換素子の出力電圧e,の時間
変化は上記〔1〕式と等価でありelニA,Sin の
t ……〔2〕である。 ただし、Aは定数。また、前記増幅器15は前記e,と
比例した電圧V,を出力するので、電圧V,は、V,=
A.・sin wt ……〔3〕である。 ただし、A,は定数。次にィンダクタンス素子の出力電
圧e2を求める。 いま、ィンダクタンス素子が、前記磁石の磁界内にあり
、該磁石の蓬方向に2本の直線部(それぞれ長さLの往
路と復路)を有するコイルであり、該2本の直線部の開
角を3とすれば、コイル中心と前記磁電変換素子との位
相差が電気角で90度(汀/2)のとき、磁石11が矢
印D方向へ回転すると、該コイル面を貫通する磁束少は
、=沙‐A。 ‐Sinを側のt‐‐‐‐‐‐〔4〕となる。したがっ
て、コイル出力電圧e2は、L=1とするとe2i−等
=偽・Sin号・…Smのt ……〔5−a〕 であるが、ここで2,A。 ,Sin舎はすべて定数であるので泌。XSinをを新
たなtr定数んとすれば〔5−a〕式は、e2ニA3,
■,Sin のt ……〔5一b〕となる。 また、増幅器1 4よりの出力電圧V2は〔5−b〕式
と等価であり、V2ニA4,の・Sin のt
……〔6〕である。 A4は定数。以上のことからV,とV2の商Voは、 V。 =等=A云・等S器nの事t=舎・■‐‐‐‐‐‐〔7
〕となり、定数A4′A,をKとすれば、V。 ニK,也 ……〔8〕で示せるように
、Voは角速度のにのみ比例することになる。一方矢印
Dと反対方向に磁石11が回転すると、前記〔5一a〕
式は次式
The present invention relates to a device that stably detects the rotational speed and rotational direction of a rotating machine simultaneously or individually without any time delay. Various rotational speed detection devices have been proposed for use in constant speed control of rotating machines and in measuring the rotational speed of rotating machines. It has the disadvantage that the proportional output value includes ripples or that the far response is insufficient. Furthermore, detection of the rotational direction also has the same drawbacks as above. The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to minimize ripples and time delays. The details of the present invention will be explained below with reference to the drawings. In the drawings, the same functions or the same members are given the same reference numerals. A conventional example is shown in FIG. 1a. As the rotating machine 1 rotates, a frequency signal is generated from the generator 2 and input to the amplifier 3. The output signal of the amplifier 3 is inputted to a waveform shaping circuit 4, converted into a rectangular wave, triggers a monostable multivibrator 5, and the output signal of the monostable multivibrator 5 is smoothed by an integrating circuit 6. The smoothed relatively small signal is converted into a large signal to drive the next stage by the DC amplifier 7 and drives the rotational speed indicator 8. Further, if the rotating machine 1 is a DC motor, for example, if the DC amplifier 7 has a built-in reference voltage generation circuit and a comparison circuit for comparing the reference voltage and the smoothed signal from the integrating circuit 6, the motor The supply voltage can be controlled and the rotation speed can be kept at a desired constant value. FIG. 1b shows signal waveforms of various parts of the conventional example, and shows how the rotational speed gradually increases. If the source signal from the generator 2 is sinusoidal, the output signal waveform of the amplifier 3 will be S, and after waveform shaping it will be S2. When the monostable multivibrator 5 is triggered at the rising edge of the rectangular signal S2, the output signal waveform of the monostable multivibrator 5 becomes a pulse waveform in which the repetition period T decreases by 4 as time t increases, as shown in S3. The signal S4 is a flat version of the pulse waveform S3,
The voltage is gradually increasing. In the conventional example, the speed change is detected using the signal S.
3, the repetition period is T. Therefore, it is necessary to hold the previously detected value before the arrival of the next pulse waveform, and it is impossible to detect a speed change at least in the hold period. As a result, the final stage signal becomes stepwise as shown in S4, and as a result, it includes ripples. Furthermore, since there is a repetition period T, there is a drawback that the time delay tends to become large. The time delay and the content of ripple components in the signal become particularly noticeable when the rotation speed is low, that is, when the repetition period T is large. For this reason, in electric motors that require low-speed rotation control, special equipment is used to increase the frequency generated per unit time from the speed signal generator corresponding to generator 2, which is expensive and complicated. It becomes. For example, a magnetic head can obtain signals from a rotating body that has been coated with a magnetic coating with high accuracy over the entire area, or an inductance element can be applied to a rotating body that is equipped with a magnetic body that has a large number of mechanical convex poles. There is a device in which devices having two types of inductance are placed opposite each other so that changes in inductance can be extracted as changes in voltage. The present invention does not require the above-mentioned complicated configuration, is therefore inexpensive, and is capable of detecting the rotation speed and rotation direction without time delay with extremely small ripples even during ultra-low speed rotation, as shown in Fig. 2a. A block diagram of the embodiment is shown in FIG. In FIG. 2a, the magnet 11 rotates in a negative relationship with the rotating machine 10, and has a plurality of magnetic poles (in this figure, 8 poles are divided into 8 poles, which are alternately magnetized). The inductance element 12 and the magnetoelectric conversion element 13 are under the magnetic field of the magnet 11, and are arranged at a predetermined distance Qo from the magnet 11 (1/2 of the width of one magnetic pole in this figure, that is, 22.5 degrees). ing. Figure 2b shows the magnetization curve for one pole (vertical axis is magnetic flux density B, horizontal axis is electrical angle 8).
Here, within the S pole, there is a sine magnetization curve B-1 in an interval from 0 degrees to 180 degrees. In the Oka diagram, the electrical angle difference between the magnetoelectric conversion element 13 and the inductance element 12 is 90 degrees. The output signal of the inductance element 12 is amplified by an amplifier 14 to become a signal V2. On the other hand, the output signal of the magnetoelectric conversion element 13 is amplified by an amplifier 15 to become a signal V. The signals V and V2 are individually input to two input terminals of a divider 16, which is an arithmetic unit that executes division, and a signal Vo is output. The signal Vo is now the quotient of V and V2, and its value is V2/V in this case. After the signal Vo is input to the DC amplifier 17, it drives the rotational speed indicator 18. Further, if the rotating machine is a controlled electric motor, the voltage supplied to the electric motor can be controlled in the same manner as explained in the prior art example, and the rotating machine rotates at a constant speed. Here, assuming that the attachment curve of one magnetic pole of the magnet 11 is a sine wave, as the magnet 11 rotates, the change in the magnetic flux density B becomes a trigonometric function including a time element. That is, if time is t, the change in magnetic flux density B over time is B=A.・T of sin can be expressed by [1]. However, Ao is a constant and Ao is the angular velocity. By the way, since the magnetoelectric conversion element directly converts the change in magnetic flux density into a voltage and outputs it, the time change of the output voltage e of the magnetoelectric conversion element is equivalent to the above equation [1], and t of el A, Sin... [2]. However, A is a constant. Furthermore, since the amplifier 15 outputs a voltage V, which is proportional to the e, the voltage V, is V,=
A.・sin wt...[3]. However, A is a constant. Next, the output voltage e2 of the inductance element is determined. Now, the inductance element is a coil that is in the magnetic field of the magnet and has two straight sections (outward path and return path each having a length L) in the direction of the magnet, and the opening of the two straight sections. Assuming that the angle is 3, when the phase difference between the coil center and the magnetoelectric transducer is 90 electrical degrees (T/2), when the magnet 11 rotates in the direction of arrow D, the magnetic flux penetrating the coil surface decreases. = Sha-A. -Sin becomes side t-----[4]. Therefore, when L=1, the coil output voltage e2 is e2i-etc.=false/Sin/...t of Sm...[5-a], where 2,A. , Sin is all constant, so it is secret. If XSin is a new tr constant, the formula [5-a] becomes e2 ni A3,
■, t of Sin...[51b]. Also, the output voltage V2 from the amplifier 14 is equivalent to the formula [5-b], and t of V2 minus A4, ・Sin of
...[6]. A4 is a constant. From the above, the quotient Vo of V and V2 is V. =etc.=Ayun・etc.S device n thing t=sha・■-----[7
], and if the constant A4'A, is K, then V. As shown in [8], Vo is proportional only to the angular velocity. On the other hand, when the magnet 11 rotates in the direction opposite to the arrow D, the above [51a]
The formula is:

〔9〕のように変更される。e2=−d芋ら=
−泌。 ・Sinを小Smの……〔9−a〕したがって、増幅器
1 4よりの出力電圧V2は〔6〕式が変更されて、V
2ニーA4●の.Sin のt ……〔9一b〕とな
り、これにより、前記商Voは、V。 =−羊洋;生−缶‐の.・・‐‐‐〔10〕 であり、さらにA4/A,=Kであるから結局、V。 ニ−K.の ……〔11〕のように〔8
〕式と絶対値の等しい負方向電圧を発生する。ここでの
の値は、磁石11の回転数を毎秒M回転とし、磁極の数
をmとすれば■=2汀f=2m‐管‐M=汀‐m‐M .・・.・・〔12〕 となる。 ただしfは周波数。mを2で割ったのは、N,S極一対
で正弦波が1サイクルとなるためである。以上述べたこ
とにより、出力Voは回転数にのみ比例した値をとると
同時に正負の電圧により正逆回転を判定することができ
る。 ところで一般の割り算器の場合、分子分母が同時に負の
値をとることを禁じているものが多いので、分子分母が
常に正の値をとるようにした実施例を第3図に述べる。
第3図aにブロック図を示すが、ィンダクタンス素子1
2と滋露変換素子13の出力e2およびe,が増幅器1
4と15とによって増幅されて第3図bに示す信号V2
,V,のようになるところまでは前記第2図と同じであ
る。 正弦波信号V,,V2は正負の値を交互に繰り返すいわ
ば交流信号であるので常に0以上の正の値をとるように
するために、前記信号V,,V2は全波整流回路20,
30に入力される。 該全波整流回路20,30よりの出力信号がV,.,V
22であり3図b図示のような信号波形となる。ここで
は、第1図説明の時と同様に回転速度が漸次増加するも
のとする。ここで、磁石の着磁に不均一な箇所があり、
当該磁極において磁束密度の低下をきたしていたとすれ
ば、回転速度が増加しているにもかかわらずVIにおい
てはP,点、V2においてはP2点のように振幅の低下
をまねくことになる。従って全波整流信号V,.,V2
にもP,.点、P22点のように振幅低下した箇所がで
てくる。′前記全波整流信号V,.,V22は割り算器
16に入力され蒲VoすなわちV22/V,.演算値を
出力する。 該信号Voの波形は第3図b図示のような脈動のない回
転速度に比例した直流電圧となる。ところで、磁束密度
が低下した箇所の磁束密度Bの時間変化は前記〔1〕式
によっては示せず、振幅を示す項が変更された次式Bニ
A。 ・舷,Sin のt ……〔13〕のようにな
る。仏を趣下率とする。この結果、全波整流信号V,.
,V22も振幅が同機の低下率をもって示され「前記〔
3〕式と〔6〕式は次のように変更される。 V,.:fA.・仏・sin のtl ……〔1のV
滋ニ!A4−の。 仏.Sin のtl……〔15〕上記の式中絶対値信号
は全波整流したことによる。振幅の項が変更されたにも
かかわらず、商V〇はv。 =糸IA4.の.仏.Sin のtl 一 EAI.仏机n のtl −舎W肌〔16〕 のようにムーこ無関係な値となり〔7〕式と同一になる
。 したがって第3図Mこおいて、信号Voは磁束密度低下
部分においても回転速度の増加に従がった直流電圧を示
す。第3図bの漸次増加直線であるVoには間欠的にト
リガーパルス様の変化をする箇所が示されているが「
これは商が0/0となるところで出力値が不安となるか
らである。 ところが回転中に0ゆをとり得る時間は原理的には0秒
間であり、図示したトリガーパルス様の変化をする箇所
は本釆図示上には示せない程度となり、実際にも無視す
ることができる。上託したように本実施例によれば一般
的な割り算器を使用して時間遅れなく、かつリップルを
含むことなく回転速度を電圧信号として出力することが
可能であるが、全波整流回路を介していることから回転
方向の検出はこの場合はできないが、回転速度の検出機
能としては著しい効果を示すものである。なお、第3図
においては、信号Voを出力する段までを示したが「
これより後段は第2図と同様であるので省略する。第2
図および第3図での説明によれば着磁曲線を正弦波と仮
定したが「仮に磁石11の近傍において正弦波となって
いなくとも滋霞変換素子およびィンダクタンス素子を、
磁石11から着磁方向に沿って距離を変化させると磁力
線の拡散の程度によって正弦波として感応させることが
できる。 したがって、着磁曲線そのものが正弦波でなくとも結果
的に前記信号V,,V2が正弦波となればよいことは明
白である。また、信号V,,V2を他の関数で扱うこと
も可能である。 いま時間とともに変化する磁束密度を〔1〕式を変更し
て、BニA〇.eのt 州,..〔1
7〕とし、〔3〕式も変更してVIニAI−eの【
……〔18〕とすれば、〔4〕式はし[
則t十隻十会 −e■け愛−会・……〔19〕 となり、〔5−a〕式は「L=1とすると「e2=‐発
刊。 靴t.[e多ぞ‐e参‐各・….・〔20〕 であり「よって〔6〕式は、 e愛−多−e身+多=A5 とすれば(A5は定数)、 V2ニA5,■。 eの【 ……〔21〕で示され、結局、商
VoはV。 =羊A器夢=侍の‐…‐‐〔22〕となってA5JA,
=K,とすれば V。 ニKIOの ,..…〔23〕
なのでVoは角速度のに比例する。したがって「 この
ような指数関数による肴磁でもよい。 ところで、前記したコイルの2本の直線部の開度Bが、
ひとつの磁極の開角と等しい場合、即ち第2図bにおけ
る電気角で8;180度=灯の時には、時間によって変
化する磁束密度をB(のt)で示すと、〔4〕式は〜に
よって示され、よって〔5−a〕式は、ノB(のt)・
d(のt)=F(のt)、とすれば、−最[F(のt+
竹)−F(のt)] t)[:−の‐d乏;]F(のt十け)−F(のニ−の
,[B(■t+竹)−B(のt)],.・・.・・〔2
5〕となる、ここで磁石11において、位相が竹だけ異
なる部分(つまり隣極における同位相の部分)の磁束密
度が等しい(たし、極性は反対)とすれば、B(のt+
m)=一B(■t)、となるため〔25〕式は、e2ニ
2の・B(のt) ,..,..〔26〕とな
り、したがって〔6〕式は、V2ニA6,の・B(■t
) ……〔27〕と変更される。 公は定数。この時、また〔3〕式中のV,は、VIニA
7・B(山t) ……〔28〕であるので(
んは定数)、〔7〕式における商Voは、V。 =辛ごA毒害旨鷺台。A6 =衣・の…”〔29〕 で示され、A6′A7=K2とすれば、結局〔8〕式と
同様に、V。 ニK2.の ……〔30〕となっ
て、Voは角速度のにのみ比例することになる。ここで
、B(のt)は特に指定された関数ではなく、前記した
ように、位相差が、電気角で中の部分の磁束密度がそれ
ぞれ等しければ何如なる関数でもよいことになる。上託
したように、この場合は、コイルの直線部開角が磁極中
と等しいので、磁極中と等しい開角で構成された電機子
コイルからの逆起電圧(磁束密度と角速度の積に比例)
を用いてインダクタンス素子の信号とすることができる
。以上の説明より明らかなように本発明によれば、回転
機の回転速度と回転方向を時間遅れなくリップルを含有
することなくそれ故、超低速回転から検出が可能であり
、また前記回転機が磁石回転子形電動機の場合は回転子
自体を前記磁石11として用いればよく、またさらに前
記磁石回転子形電動機が位置検知素子を具備した直流機
であれば、該位置検知素子を磁電変換素子としておけば
、該磁電変換素子より前記信号V,を得ることができ、
極めて簡素かつ廉価に実施できうるもので、冒頭に記し
た目的が達成され効果著しきものである。
[9] is changed. e2=-dimo et al=
-Secretion.・Sin is small Sm... [9-a] Therefore, the output voltage V2 from the amplifier 14 is changed to V2 by changing the equation [6].
2 knees A4●. t of Sin becomes [91b], so that the quotient Vo becomes V. =-Young Yo; Fresh-canned. ...---[10] And since A4/A,=K, in the end, V. Ni-K. of... like [11] [8
] Generates a negative voltage whose absolute value is equal to the equation. The value here is, if the number of rotations of the magnet 11 is M rotations per second and the number of magnetic poles is m, then ■ = 2 shore f = 2 m - tube - M = shore - m - M .・・・. ...[12] becomes. However, f is the frequency. The reason why m is divided by 2 is that a pair of N and S poles constitutes one cycle of the sine wave. As described above, the output Vo takes a value proportional only to the rotation speed, and at the same time, it is possible to determine whether the rotation is normal or reverse based on the positive or negative voltage. By the way, in the case of general dividers, since many of them prohibit the numerator and denominator from taking negative values at the same time, an embodiment in which the numerator and denominator always take a positive value will be described in FIG.
A block diagram is shown in FIG. 3a, where the inductance element 1
2 and the outputs e2 and e of the Shiro conversion element 13 are the amplifier 1.
4 and 15, the signal V2 shown in FIG.
, V, is the same as in FIG. 2 above. The sine wave signals V, , V2 are so-called alternating current signals that alternately repeat positive and negative values, so in order to always take a positive value of 0 or more, the signals V, , V2 are connected to a full-wave rectifier circuit 20,
30 is input. The output signals from the full-wave rectifier circuits 20, 30 are V, . ,V
22, resulting in a signal waveform as shown in Figure 3b. Here, it is assumed that the rotational speed gradually increases as in the explanation of FIG. Here, there are places where the magnet's magnetization is uneven,
If the magnetic flux density were to decrease at the magnetic pole, the amplitude would decrease as at point P in VI and point P2 in V2 despite the increase in rotational speed. Therefore, the full-wave rectified signal V, . ,V2
Also P,. Points such as point P22 appear where the amplitude decreases. 'The full-wave rectified signals V, . , V22 are inputted to the divider 16 and are converted to Vo, that is, V22/V, . Output the calculated value. The waveform of the signal Vo becomes a direct current voltage proportional to the rotational speed without pulsation as shown in FIG. 3b. By the way, the time change in the magnetic flux density B at the location where the magnetic flux density has decreased cannot be expressed by the above equation [1], but the following equation B2A has a changed term indicating the amplitude.・The t of the ship's side, Sin...becomes like [13]. The Buddha is considered a lower rate. As a result, the full-wave rectified signals V, .
, the amplitude of V22 was also indicated by the rate of decline of the aircraft.
Equations 3] and [6] are changed as follows. V,. :fA.・Buddha・sin's tl...[1's V
Shigeru! A4-'s. Buddha. tl of Sin...[15] The absolute value signal in the above equation is due to full-wave rectification. Even though the amplitude term has been changed, the quotient V〇 is v. = Thread IA4. of. Buddha. Sin's tl-EAI. As in tl-shaW skin of Buddha desk n [16], Muko becomes an unrelated value and becomes the same as the formula [7]. Therefore, in FIG. 3M, the signal Vo shows the DC voltage as the rotational speed increases even in the portion where the magnetic flux density decreases. Vo, which is a gradually increasing straight line in Figure 3b, shows places where there are intermittent trigger pulse-like changes.
This is because the output value becomes unstable when the quotient becomes 0/0. However, in principle, the time during which rotation can be zero is 0 seconds, and the parts where the trigger pulse changes as shown in the diagram are not shown in this diagram, and can be ignored in practice. . As mentioned above, according to this embodiment, it is possible to output the rotational speed as a voltage signal without time delay and without including ripple using a general divider, but it is possible to output the rotation speed as a voltage signal without any time delay or ripple. Although it is not possible to detect the direction of rotation in this case due to the presence of the rotational speed, it is extremely effective in detecting the rotational speed. In addition, in FIG. 3, the stage up to the stage that outputs the signal Vo is shown, but "
The steps subsequent to this are the same as those shown in FIG. 2, and will therefore be omitted. Second
According to the explanation in FIG. 3 and FIG. 3, it is assumed that the magnetization curve is a sine wave.
By changing the distance from the magnet 11 along the magnetization direction, it is possible to generate a sine wave response depending on the degree of diffusion of the lines of magnetic force. Therefore, it is clear that even if the magnetization curve itself is not a sine wave, it is sufficient that the signals V, V2 become sine waves as a result. It is also possible to handle the signals V, , V2 with other functions. Now, change the magnetic flux density that changes with time to equation [1] and write Bd A〇. e of t state,. .. [1
7] and also change the formula [3] to obtain the VI-AI-e [
...If it is [18], then [4] formula [
Rule t Jusenjukai-e■keai-kai...[19] The formula [5-a] becomes ``If L=1, then e2=-published. Shoes t. -Each...[20] Therefore, the formula [6] is, If e love - many - e body + many = A5 (A5 is a constant), then V2 d A5, ■. [21], and in the end, the quotient Vo is V.=Sheep Akimu=Samurai's -...--[22], so A5JA,
=K, then V. NiKIO's. .. … [23]
Therefore, Vo is proportional to the angular velocity. Therefore, it is also possible to use an exponential function like this.By the way, the opening degree B of the two straight parts of the coil described above is
When it is equal to the opening angle of one magnetic pole, that is, when the electrical angle in Figure 2b is 8; 180 degrees = lamp, then if the magnetic flux density that changes with time is denoted by B (t), the equation [4] is ~ Therefore, the formula [5-a] is expressed as: B(t)・
If d('s t)=F('s t), then -most [F('s t+
Bamboo) - F (t)] t) [: - no -d deficiency;] ......[2
5], and here, in the magnet 11, if the magnetic flux densities of the parts whose phases differ by bamboo (that is, the parts of the same phase in the adjacent poles) are equal (but the polarities are opposite), then t+ of B(
m)=-B(■t), so the formula [25] is e2d2's・B('st), . .. 、. .. [26], so the formula [6] is V2 ni A6, ・B(■t
) ... will be changed to [27]. Public is a constant. At this time, V in formula [3] is VI NiA
7.B (mountain t) ......[28], so (
is a constant), and the quotient Vo in formula [7] is V. = Spicy A poisonous effect. A6 = Clothes...'' [29] If A6'A7 = K2, in the end, as in equation [8], V. NiK2.... [30], and Vo is the angular velocity. Here, B (t) is not a particularly specified function, but as mentioned above, the phase difference is proportional to As mentioned earlier, in this case, the opening angle of the straight part of the coil is equal to that in the magnetic pole, so the back electromotive force (magnetic flux) from the armature coil configured with an opening angle equal to that in the magnetic pole (proportional to the product of density and angular velocity)
can be used as a signal for the inductance element. As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to detect the rotation speed and rotation direction of a rotating machine without time delay and without ripples, even from ultra-low speed rotation. In the case of a magnet rotor type motor, the rotor itself may be used as the magnet 11, and if the magnet rotor type motor is a DC machine equipped with a position sensing element, the position sensing element may be used as a magnetoelectric conversion element. Then, the signal V can be obtained from the magnetoelectric conversion element,
It is extremely simple and can be implemented at low cost, and the purpose stated at the beginning is achieved and the effect is remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a,bは従来例のブロック図と波形図、第2図a
は本発明により実施例例のブロック図、第2図bは着磁
曲線と検出素子の相対関係図「第3図aは本発明の他の
実施例のブロック図、第3図bは各信号の波形図をそれ
ぞれ示す。 1,10・…・・回転機、2・…・・発電機、3,7,
14,15,17・・・・・・増中器、8,18・・・
・・・回転速度表示器、1 1・…・・磁石、12・・
・・・・ィンダクタンス素子へ ,13・・・・・・磁
電変換素子、16・・・・・・割り算器、20,30・
・・・・・全波整流回路。 弟′1零第2図 孫3図
Figure 1 a and b are block diagrams and waveform diagrams of the conventional example, Figure 2 a
is a block diagram of an embodiment according to the present invention, FIG. 2b is a diagram of the relative relationship between the magnetization curve and the detection element, FIG. The waveform diagrams of 1, 10... Rotating machine, 2... Generator, 3, 7,
14, 15, 17... Multiplier, 8, 18...
... Rotation speed indicator, 1 1... Magnet, 12...
...To inductance element, 13... Magnetoelectric conversion element, 16... Divider, 20, 30.
...Full wave rectifier circuit. Younger brother '1 Zero 2nd grandchild 3rd figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転機の回転軸と一体に回転する複数の磁極を有す
る磁石と、該磁石の磁界中に配設された磁電変換素子と
、該磁電変換素子と所定の間隔をもって前記磁界中に配
設されたインダクタンス素子と、前記磁電変換素子の出
力電圧に比例した信号と前記インダクタンス素子の出力
電圧に比例した信号との商を演算する演算器とより構成
されたことを特徴とする回転検出装置。 2 前記回転機を直流電動機となし、前記磁石を該直流
電動機の回転子としたことを特徴とする前記特許請求の
範囲第1項記載の回転検出装置。 3 前記磁電変換素子を前記直流電動機の位置検出素子
としたことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載
の回転検出装置。 4 前記磁石の回転中において、前記磁電変換素子の出
力電圧に比例した信号と前記インダクタンス素子の出力
電圧に比例した信号のそれぞれを正弦波としたことを特
徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の回転検出装置
。 5 前記磁石の回転中において、前記磁電変換素子の出
力電圧に比例した信号と前記インダクタンス素子の出力
電圧に比例した信号のそれぞれを指数関数波としたこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の回転検出
装置。
[Scope of Claims] 1. A magnet having a plurality of magnetic poles that rotates together with the rotating shaft of a rotating machine, a magnetoelectric transducer arranged in the magnetic field of the magnet, and a magnetoelectric transducer arranged at a predetermined interval from the magnetoelectric transducer. It is characterized by being comprised of an inductance element disposed in a magnetic field, and an arithmetic unit that calculates the quotient of a signal proportional to the output voltage of the magnetoelectric conversion element and a signal proportional to the output voltage of the inductance element. rotation detection device. 2. The rotation detection device according to claim 1, wherein the rotating machine is a DC motor, and the magnet is a rotor of the DC motor. 3. The rotation detection device according to claim 1, wherein the magnetoelectric conversion element is a position detection element of the DC motor. 4. Claim 1, wherein during rotation of the magnet, each of the signal proportional to the output voltage of the magnetoelectric conversion element and the signal proportional to the output voltage of the inductance element is a sine wave. The rotation detection device described. 5. Claim 1, wherein during rotation of the magnet, each of the signal proportional to the output voltage of the magnetoelectric conversion element and the signal proportional to the output voltage of the inductance element is an exponential wave. Rotation detection device as described in section.
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