JPS6232809B2 - - Google Patents

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JPS6232809B2
JPS6232809B2 JP53016637A JP1663778A JPS6232809B2 JP S6232809 B2 JPS6232809 B2 JP S6232809B2 JP 53016637 A JP53016637 A JP 53016637A JP 1663778 A JP1663778 A JP 1663778A JP S6232809 B2 JPS6232809 B2 JP S6232809B2
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JP
Japan
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phase
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count
counting
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JP53016637A
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Arusaido Furyuuto Furanshisu
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6232809B2 publication Critical patent/JPS6232809B2/ja
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレゾルバを含む位置指示装置に関する
ものである。
多くの用途では角変位をデジタル情報に変換す
る必要がある。例えば、数値制御の分野では、レ
ゾルバの角変位はその軸位置を表わす2進数に変
換され、そして軸の変位の関数であるパルスが発
生される。アナログ電圧制御発振器を用いてこの
機能を実施する従来のレゾルバ装置では、精度を
維持するのにかなりの手間と特別な注意を必要と
する。
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服するよ
うに改良されたレゾルバを含む指示装置を提供す
ることである。
本発明は、固定子手段及び回転子手段を有する
レゾルバ、固定子手段に印加されるべきレゾルバ
励磁信号を発生するためのレゾルバ励磁手段、回
転子手段に接続され、回転子手段に誘導された信
号の一方向での零交差間の測定時間間隔を次々に
定めるためのの手段、一方向で動作し零を挟んで
負側制限と正側制限との間で所定のシーケンスの
カウント数を次々に計数するための計数手段、各
測定時間間隔の開始時に計数手段にその時点のカ
ウント数をストローブして保持し、この保持され
たカウント数が先行の測定時間間隔の間回転子手
段の増加回転移動量を表わしている手段、保持カ
ウント数に応答し、回転子手段が現在の測定時間
間隔の間増加回転しない場合には次の保持カウン
ト数が零になるように計数シーケンスを進ませる
か又は遅らせて零カウント数の相対位相を変える
ための手段、及びストローブされて保持されたカ
ウント数をある測定時間間隔から次の測定時間間
隔まで累算するための手段を備え、回転子手段の
最初の位置に対する回転位置を増加的に指示する
位置指示装置を得ることを目的とする。
本発明は、添付図面に示した一実施例について
の以下の詳細な説明からもつと簡単に理解されよ
う。
第1図は信号処理部10を示し、この信号処理
部10はこゝでは工作機械12の数値制御に用い
られている。典形的な例では、工作機械12は、
平削り盤などでよく、駆動用電動機16で駆動さ
れる駆動用歯車箱14を介して作動される。計算
機18は駆動用増幅器20を通して電動機16の
回転変位を制御する。
回転制御変成器(RCT)22は、その回転子
軸が精密ギヤリング24に連結され、工作機械1
2の親ねじの直線状軸変位の関数である軸の角変
位φを受ける。RCT22の回転手段例えば回転
子R1R2の電気的出力は位相/増分変換器26
へ送られる。
RCT22の固定子巻線S1S3;S2S4を
励磁するには2つの正弦波が必要で、しかもこれ
らの正弦波は90度づつ離れている必要がある。こ
の90度の位相関係は極めて正確に維持されること
が重要である。
必要な位相精度が維持される限り、これらの正
弦波は簡単で安価な方法で発生できる。更に、都
合のよいことには、パルス幅変調技術は、1971年
1月15日発行の刊行物“EDN”に掲載されてい
るピー・ダブリユ・コエテツシユ(P.W.
koetsch)氏著の論文高調波中和法による静止形
インバータの重量とサイズの低減”に記載された
ようなものが利用できる。パルス幅が変調された
正弦波PWMSINおよびパルス幅が変調された余
弦波PWMCOSはレゾルバ励磁手段例えば駆動装
置28および30のそれぞれを通してRCT22
の固定子巻線へ供給される。
位相がコード化されたレゾルバ位置を測定する
ために、RCT22の2つの固定子巻線S1−S
3およびS2−S4(これらの固定子巻線は直交
する磁束ベクトルを生じるように巻かれている)
は、一時的に90度だけシフトされた一定周波数で
同一振幅の交流信号で励磁される。得られた回転
子出力は一定振幅の交流信号であり、その位相は
励磁用の一方の交流信号に対してRCT22の回
転子軸位置φに比例する。
RCT22の出力は、RCT22自体の非直線性
に基因するものに加えて、正弦波を発生させる場
合に必然的に生じる多くの高調波を持つ複合波で
ある。重要なのは、振幅が一定で、公称周波数が
2000Hzで、回転子の軸が回転するにつれて変動す
る基本波だけである。換言すれば、正弦波に同期
させても、その位相は軸が1つの方向或は他の方
向に回転するにつれて進むか遅れることである。
これはその正弦波の零交差で判別することができ
る。
RCT22の出力は差動増幅器32に、それか
らフイルタ34に供給される。RESFB1および
RESFB2は回転子巻線R1,R2の両側を表わ
していて、実際の信号はそれらの間の電圧差であ
る。この信号は、同相分を除去するためとフイル
タ34への振幅を適切に調整するために、差動増
幅器32に通される。フイルタ34は位相コード
化信号に乗つている高次の高調波を効果的に取り
除く。励磁は毎秒2000回転で回転中のRCT22
に磁束ベクトルを効果的に生じる。
波された出力は、零交差検出器(ZCD)及び
同期回路36へ供給される。そこで、その位相デ
ータは、基本波から抽出され、ZCDでデジタル論
理レベルに変換されて、そして回転子の軸位置で
位相のゆるやかな変動を量子化するシステムクロ
ツク装置と同期される。波された出力がZCDに
供給されるのは、関心が信号の振幅ではなくてそ
の位相であるので、波形を方形化することが望ま
しいためである。零交差間の測定時間間隔を次々
に定義する手段は以上の差動増幅器32、フイル
タ34とZCD及び同期回路36を含む。
方形化されしかも同期化されたフイードバツク
位相信号FBPSは計数手段例えば位相追跡カウン
タ38の位相出力と効果的に比較されてデジタル
位相誤差を生じ、このデジタル位相誤差はその大
きさおよび方向を2進数で表わす。同期化された
デジタル・パルスの前縁を用いて自走形の位相追
跡カウンタ38の内容をストローブすることによ
つて測定が行なわれる。後述するように、位相追
跡カウンタ38は特別なコード(これは読出し専
門メモリ(ROM)および若干のカウンタで供給
される)でコード化される。特別なコードは、位
相追跡カウンタ38と位相フイードバツクとが同
相にあるとき位相追跡カウンタ38の内容が零で
あるように、構成される。位相追跡カウンタ38
がRCTからの位相フイードバツクよりも遅れて
いる場合、進ませパルスが位相追跡カウンタ38
に送られてそれに追いつかせ、逆に位相追跡カウ
ンタ38がRCTからの位相フイードバツクより
も進んでいる場合には、位相追跡カウンタ38を
遅らせパルスで遅らせる。位相追跡カウンタ38
に送られた進ませパルス又は遅らせパルスの数は
RCTの軸がどの程度変位されたかの関数であ
る。
増加回転移動量を表す手段例えば位相誤差レジ
スタ40は位相追跡カウンタ38に接続されてい
る。フイードバツク位相信号FBPSが位相誤差レ
ジスタ40をストローブする場合、この位相誤差
レジスタの内容(位相誤差語PHERと呼ばれる)
はサンプリング時における位相誤差の大きさを表
わしている。
位相誤差語PHERは保持カウントに応答する手
段パルス繰返数乗算器(PRM)及び同期回路4
2へ供給される。位相誤差語PHERはPRMを制
御して位相誤差語PHERの大きさに比例した周波
数信号を発生する。この周波数信号は、位相誤差
語PHERのサインに関連して、計数パルスすなわ
ち加算パルス(CTUP)或は減算パルス
(CTDN)を発生する。これらの計数パルスは位
相追跡カウンタ38の位相を進ませる(ADV)
か或は遅らせる(RET)。そのために、それぞれ
1クロツク時間の間2を計数するか或は2クロツ
ク時間の間同一の計数状態に停滞するのである。
このようにして、計数パルスは、位相追跡カウン
タ38の位相に位相フイードバツクを追跡させ
る。従つて、もし位相誤差が計数10だけ遅れて
いるならば、PRMは10個の加算パルス
(CTUP)を位相追跡カウンタ38へ送る。しか
しながら、これらの加算パルスは、まとめて送ら
れるのではなくて、フイードバツク位相信号
FBPSによるストローブ時間とストローブ時間の
間で等時間隔で送られるのである。換言すれば、
10個の計数パルスは、フイードバツク位相信号
FBPSの前縁が論理値0から論理値1になるとき
(第1図のフイードバツク位相信号FBPS上で×
印で示されている部分)の間等時間隔で供給され
る。
加算パルスCTUPおよび減算パルスCTDNは、
これらが算出手段例えば、累積されるデルタ位置
(DELPOS)カウンタ44とシータカウンタ46
とに送られる。これらのDELPOSカウンタ44
およびシータカウンタ46に累積された大きさは
制御ロジツク回路48からの信号で計算機18に
読み込まれる。制御ロジツク回路48は計算機1
8からの入力信号/出力信号で制御される。特
に、制御ロジツク回路48はDELPOSカウンタ
44に読み出しおよびリセツト制御信号を送る。
計算機18から制御ロジツク回路48に信号が入
ると、DELPOSカウンタ44のレジスタは読み
出される。すなわち、16ビツト語がDELPOSカ
ウンタ44のレジスタから計算機18内のアキユ
ミユレータへ転送され、そしてDELPOSカウン
タ44は零にリセツトされる。DELPOSカウン
タ44は、RCT22がその最後の読みからどれ
程遠く移動したかを示すデルタ読みすなわち増分
読みを呈する。DELPOSカウンタ44は、計算
機18が読み出し信号を出しそしてその後リセツ
ト信号を出して動作サイクルを再開する迄、パル
スを累積する。
シータカウンタ46は、RCT22の電気的零
と同期されるときの電源投入時以外決してリセツ
トされない。シータカウンタ46は、制御ロジツ
ク回路48からの信号が入ると、計算機18に情
報を供給する。シータカウンタ46は軸が360゜
回転する間の絶対的な回転位置を示す。従つて、
RCTの0〜360゜の間の軸位置は、シータカウン
タ46から知ることができる。計算機18はシー
タカウンタ46のレジスタを標本化することによ
つて回転数を追跡し続ける。
第2図に示されている位相追跡カウンタ38
は、ROM50と、フリツプフロツプ群52と、
2個の4ビツト2進可逆カウンタ54および56
とから成つている。
位相追跡カウンタ38の出力は、K,A,B,
C,D,E,F,G,H,IおよびJの11ビツト
で、そのうち、Kはサインビツト、Aは最下位桁
ビツト、そしてJは最上位桁ビツトである。
ROM50およびフリツプフロツプ群52は位相
追跡カウンタ38の状態を制御する。
ビツトA〜Jは、第2図に示されているように
重み付けされた大きさを有している。これは2進
法であるので、位相追跡カウンタは各極性(カウ
ントされた数に符された正又は負の符号)におい
て0から1024まで、全体では1024×2すなわち
2048の状態を計数することができる。
2000の状態が所望される場合には、位相追跡カ
ウンタは、+0に到つた時点で−1にプリセツト
されそして−1000に到つた時点で+999にプリセ
ツトされる。これは、ビツトK,AおよびBに加
えて2つの別なビツトすなわち遅らせビツト又は
プリセツト・ビツトおよび進ませビツト又はプリ
セツト・ビツトによりアドレス指定されるROM
50で達成される。
プリセツト機能は次のように行なわれる。さて
第3図を参照すると位相追跡カウンタの計数中、
ビツトKは計数極性(カウントされた数に符され
た正又は負の符号)を判別する。例えば、計数シ
ーケンスの状態が+7,+6,+5,+4などの場
合、K=0であり、計数シーケンスの状態が−
1,−2,−3などの場合、K=1である。ROM
50はアドレスA0(ビツトA)、A1(ビツトB)
に加えてA3(進ませビツト又はプリセツト・ビ
ツト)およびA4(遅らせビツト又はプリセツ
ト・ビツト)を受ける。第7図に関して説明する
論理回路からすると、そのプリセツト状態(例え
ば、−1および+999)に近ずくと、A3とA4とは
共に1(両状態が近づくにつれて同一の論理信号
が生ずるが、そうした状態は曖昧さが生じない程
十分に数的に離れている)になる。ROM50
は、K=0でしかもプリセツト条件が示される場
合、位相追跡カウンタがA=0,B=0まで計数
し続けるようにプログラムされる。A=0,B=
0でROM50は適当な出力を与えそして位相追
跡カウンタを−1におく。第3図から分るよう
に、−1はサインビツトが変わつた以外+1と同
じであり、こゝでKは+1に等しい。同様にし
て、+999にプリセツトしたい場合(前述のように
A3およびA4は1にある)、位相追跡カウンタはK
=1にあり、そしてA=0およびB=0の場合、
そのROM50は正しい出力を与えることになり
そして位相追跡カウンタは+999へと動いて、そ
こでKは0となる。+999はサインビツトが変わつ
た以外−999と同じである。
位相追跡カウンタ38とフイードバツク位相信
号FBPSとが同相である場合、位相追跡カウンタ
38の内容はフイードバツク位相信号FBPSの前
縁の立上がり時点に零である。位相追跡カウンタ
38がRCT22からの位相フイードバツクより
遅れている場合、加算パルスが位相追跡カウンタ
38に送られてそれに追い付かせる。逆に、位相
追跡カウンタ38がRCT22からの位相フイー
ドバツクより進んでいる場合、位相追跡カウンタ
38を遅らせるために減算パルスが与えられる。
第3図には進ませ状態(ADV)と遅らせ状態
(RET)とが示されている。加算パルスが位相追
跡カウンタ38に送られる場合、この位相追跡カ
ウンタ38は1つの状態を飛び越えて次の状態に
進行する。減算パルスが位相追跡カウンタ38に
送られる場合、位相追跡カウンタ38は次の状態
へ移動する代りに同一の状態に止どまる。位相追
跡カウンタ38に送られた加算パルス又は減算パ
ルスの数は回転子軸の角変位の関数である。
第4図は、位相追跡カウンタ38を第2図より
も詳しく示す。第2図中のフリツプフロツプ群5
2はこゝではフリツプフロツプ(FF)58,6
0,62,64および66から成るものとして示
されている。
ROM50は第5図に示されているようにA0
A1………A4でアドレス指定された場合に最終的
出力Q1………Q7を持つようにプログラムされて
いる。平常の計数中、A3およびA4は共に0であ
る。−1又は+999のいづれかにプリセツトする場
合、A3とA4とは共に1である。進させパルスが
供給されるとき、A3は1そしてA4は0である。
遅らせパルスが必要な場合、A3とA4の論理値は
逆になる。すなわちA3=0、そしてA4=1とな
る。
ROM50の出力Q1〜Q7は第5図に示されてお
り、そのうちの出力Q4は可逆カウンタ54への
計数可能信号であるを与える。出力Q5
方向を示す信号DNを与える。すなわち、DN=0
のとき、計算は加算であり、DN=1のとき、計
数は減算である。出力Q6,Q7は、それぞれフリ
ツプフロツプ60,62を通して第6図中のドラ
イバ回路68に印加される次の加算信号
(NCTUP)、次の減算信号(NCTDN)をそれぞ
れ供給する。
第6図は、位相誤差レジスタ40、PRM及び
同期回路42、並びに進ませ用及び遅らせ用のフ
リツプフロツプ70を示す。位相誤差レジスタ4
0は、フイードバツク位相信号FBPSが0から1
になるときに、位相追跡カウンタ38(第4図)
からの11ビツトを記憶する。位相追跡カウンタ3
8の特定の計数シーケンスによつて、位相誤差レ
ジスタ40の内容は、位相追跡カウンタ38をフ
イードバツク位相信号FBPSに同期させるために
進ませたり遅らせたりするのに必要な加算計数或
は減算計数の大きさおよびサインの両方を含んで
いる。
PRM及び同期回路42はビツト入力A………
Jを受ける。位相誤差レジスタ40のビツト出力
KはPHERPLと表示されていてフリツプフロツ
プ70に供給される。
必要な数のパルスは1回の早いバーストで発生
されずフイードバツク位相信号FBPHの次の前縁
が0から1になる前の期間中、すなわち、2000Hz
のフイードバツク位相信号の場合の前縁間にわた
る500×10-6秒中平等に配分される。
PRM及び同期回路42は複数のゲートに接続
された2進カウンタであり、1つのゲートが各段
に割当てられている。第6図にはそれらの出力が
示されている。例えば、1/16とは16のうちの1つ
が送り出されることを意味し、そして1/32とは32
のうちの1つが送り出されることを意味する。
PRMの出力周波数oは次式で表わされる。す
なわち; o=4MHz×PHER/4096 上式で、PHERは位相誤差の大きさである。従
つて、もし位相誤差の大きさが1であるならば
oは約2000Hzすなわちフイードバツク位相信号
FBPHの前縁間の500×10-6秒において1パルス
となる。
PHERの大きさに対しては10ビツトが使用され
るけれども、通常の場合、位相追跡カウンタ38
を初めに同期させるときだけより大きなビツトが
使用される。
PRMからの各パルスoは位相追跡カウンタ
を進ませたり或は遅らせたりするのに必要であ
る。進ませ用及び遅らせ用のフリツプフロツプ7
0は2つのD型フリツプフロツプ72および74
を含んでいる。これらの2つのフリツプフロツプ
は、位相追跡カウンタ38の適当な状態が加算又
は減算を行なわせてフリツプフロツプをリセツト
するまで、位相追跡カウンタ38に対する変更要
請のためのバツフアとして働く。 誤差角が
(+)の場合、は−(0)である。クロ
ツクパルスが入ると、ADV=1、すなわち、フ
リツプフロツプ72において=1,Q=0であ
る。同時に、RET=0、すなわちフリツプフロ
ツプ74において、Q=0そして=1である。
誤差角が(−)の場合、は+(1)であ
る。クロツクパルスが入ると、RET=1そして
ADV=0となる。すなわち、フリツプフロツプ
74においてはQ=1そして=0であり、フリ
ツプフロツプ72においてはQ=1そして=0
である。NCTUPおよびNCTDNが生ずると、フ
リツプフロツプ72および74はリセツトされ
る。
信号ADV及びRETは第7図の論理回路に供給
される。進ませパルスはオアゲート76へ供給さ
れそして遅らせパルスはオアゲート78へ供給さ
れる。復号ロジツク回路80は、C,D,E,
F,G,H,IおよびJの8ビツトが入力され、
プリセツト−001及び+999をオアゲート76及び
78に出力する。これらのオアゲートの出力は位
相追跡カウンタ38のROM50へ供給される。
復号ロジツク回路80はプリセツト−001と+
999の両方を1にし、更に、前述したように進ま
せビツトおよび遅らせビツトを1にする。オアゲ
ート76および78は、もしその入力のいづれか
が1である場合、出力を1にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による位相/増分変換器を数値
制御に利用した場合のブロツク図、第2図は第1
図中で採用された位相追跡カウンタの簡略化した
ブロツク図、第3図は位相追跡計数シーケンスを
説明するのに使用される図、第4図は第3図の位
相追跡カウンタをもう少し詳しく示したブロツク
図、第5図は第4図の位相追跡カウンタ中の
ROMのアドレスと出力を示す図、第6図は第1
図の実施例中の位相誤差レジスタ、PRM及び同
期回路、並びに進ませ用および遅らせ用のフリツ
プフロツプのブロツク図、そして第7図はROM
のアドレス決定用の諸信号を発生するための論理
回路のブロツク図である。 なお、図中、10は位相/デジタル量変換装
置;22はRCT;26は位相/増分変換器;3
6はZCD及び同期回路;38は位相追跡カウン
タ;40は位相誤差レジスタ;42はPRM及び
同期回路;44はDELPOSカウンタ;46はシ
ータカウンタ;50はROM;52はフリツプフ
ロツプ群;54および56は可逆カウンタであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固定子手段及び回転子手段を有するレゾル
    バ、 前記固定子手段に印加されるべきレゾルバ励磁
    信号を発生するためのレゾルバ励磁手段、 前記回転子手段に接続され、前記回転子手段に
    誘導された信号の一方向での零交差間の測定時間
    間隔を次々に定めるためのの手段、 一方向で動作し、零を挟んで負側制限と正側制
    限との間で所定のシーケンスのカウント数を次々
    に計数するための計数手段、 各測定時間間隔の開始時に前記計数手段にその
    時点のカウント数をストローブして保持し、この
    保持されたカウント数が先行の測定時間間隔の間
    前記回転子手段の増加回転移動量を表わしている
    手段、 前記保持カウント数に応答し、前記回転子手段
    が現在の測定時間間隔の間増加回転しない場合に
    は次の保持カウント数が零になるように前記計数
    シーケンスを進ませるか又は遅らせて零カウント
    数の相対位相を変えるための手段、及び 前記ストローブされて保持されたカウント数を
    ある測定時間間隔から次の測定時間間隔まで累算
    するための手段 を備え、 前記回転子手段の最初の位置に対する回転位置
    を増加的に指示することを特徴とする位置指示装
    置。 2 計数手段は少なくとも1つのUP/DOWNカ
    ウンタ及びROMメモリを含んでおり、前記UP/
    DOWNカウンタは前記ROMメモリに応答して所
    定のシーケンスのカウント数を出力し、前記
    ROMメモリは前記UP/DOWNカウンタから出力
    されたカウント数に応答して前記所定のシーケン
    スの継続中前記カウント数をステツプ状に調整す
    る特許請求の範囲第1項記載の位置指示装置。 3 カウント数は2進符号を有する2進数であ
    り、保持カウント数に応答する手段は1つの保持
    2進数の大きさに応答して前記保持2進数を現在
    の測定時間間隔の間出力される2進命令信号の総
    数に変換するための手段を含み、前記2進命令信
    号のそれぞれはROMを介して有効となり前記シ
    ーケンスのカウント数中に前進ステツプおよび後
    退ステツプのいずれかをを生じさせ、このような
    前進又は後退のステツプのそれぞれは対応する2
    進数に関連する符号に関係して実行され、もつて
    前記総数に等しい多数のステツプによつて零カウ
    ントの相対位相を変える特許請求の範囲第1項記
    載の位置指示装置。 4 保持カウント数に応答する手段は現在の測定
    時間間隔の間命令信号の総数を等しく配分するた
    めの手段を含む特許請求の範囲第3項記載の位置
    指示装置。 5 保持カウント数に対応する手段は前記保持カ
    ウント数に応答して前記保持2進数の大きさに比
    例する周波数を有する周波数信号を生じるための
    パルス・レート・マルチプライヤー(PRM)手
    段を含み、前記周波数信号は有効となり測定時間
    間隔の間一連の命令信号を生じる特許請求の範囲
    第4項記載の位置指示装置。
JP1663778A 1977-02-18 1978-02-17 Phase*increment converter Granted JPS53102786A (en)

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IT (1) IT1104427B (ja)

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IT7841525A0 (it) 1978-02-17
IT1104427B (it) 1985-10-21
BE864080A (fr) 1978-08-17
GB1593140A (en) 1981-07-15
CA1125918A (en) 1982-06-15

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