JPS63218818A - レゾルバ式回転角検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、レゾルバによって回転角を検出するレゾルバ
式回転角検出装置に関する。

［従来の技術］ 近年、レゾルバは回転角および回転速度を同時に検出す
る装置として、特にサーボモータ用として広く用いられ
つつあり、従来のロータリエンコーダ（パルスピックア
ップ）等に比べ安価にして堅牢であるという利点を有す
る。

かかるレゾルバの原理を簡単に説明する。すなわちレゾ
ルバはステータとロータとを有しており、このステータ
の２相巻線にそれぞれ９０°位相差の２相交流電流を流
すと、ロータ巻線には位相変調されたｓｉｎ　（θ＋θ
ｒ）なる誘起電圧が発生する。

ここで、ｏｒはロータ回転角である。

そして、この電圧信号ｓｉｎ　（θ＋ｏｒ）より位相信
号θｒを抽出すれば、ロータ回転角ｏｒを検出すること
ができ、更にこれを時間微分すれば、ｄθｒ／ｄｔとな
りロータ回転速度を検出することができる。

第２図に従来のレゾルバ式回転角検出装置例を示す。こ
の第２図において、１はクロック発振器、２はカウンタ
、３はカウンタ出力のインクリメンタルデータ（又はデ
クリメンタルデータ）に基づきｓｉｎθ、　ｃｏｓθの
２相交流出力を発生する回路で、この回路３は、カウン
タ２からのデジタル信号に相応するスイッチパターンを
２相のパルス幅変調（ＰＷＭ）正弦波信号の形で予め記
録されているデコーダと、　ｓｉｎθ、　ｃｏｓθ相当
のＰＷＭ信号により高速で動作してＰＷＭ波形から成る
９０°位相差の２相交流電流を出力するスイッチ回路と
で構成されている。このようにして、発振器１．カウン
タ２ならびにデコーダおよびスイッチ回路から成る２相
交流発生回路３で、レゾルバを励振するため相互に９０
°の位相差を有する２相交流電流を生成するための２相
励振回路を構成する。

また、第２図において、５はレゾルバロータ４Ｂ（この
レゾルバロータ４Ｂには回転トランスを含む）に誘起さ
れた位相変調された電圧を検出する誘起電圧信号検出ラ
インで、この誘起電圧信号検出ライン５には、波形整形
回路６が接続されている。この波形整形回路６は位相変
調された正弦波ｓｉｎ　（θ十ｏｒ）を矩形波に整形す
るもので、この波形整形回路６には、この波形整形回路
６の出力信号の３６０″′毎のエツジでカウンタ２の出
力デジタル値をラッチして回転角ｏｒ情報を検出するラ
ッチ回路７が接続されている。

なお、４Ａは２相励振型のレゾルバの固定子（ステータ
）である。

また、８はラッチ回路７からの回転角θｒデータを取り
込んで回転角θｒ情報をそのまま取り出すとともに時間
微分して回転速度を求めるマイコン（マイクロコンピュ
ータ）である。

上述の構成により、２相交流発生回路３から９０°位相
差の２相交流電流（励振波）がレゾルバステータ４Ａへ
供給されると、レゾルバロータ４Ｂにはロータの回転角
で位相変調された信号ｓｉｎ　（θ＋ｏｒ）が帰還信号
として誘起される。その後はこのレゾルバの帰還信号の
ゼロクロス点で、カウンタ出功θをラッチすることが行
なわれ、これにより励振波ｓｉｎθ、ｃｏｓθと帰還波
ｓｉｎ　（θ＋ｏｒ）との位相差ｏｒがラッチ回路７か
らデジタルデータで出される。このθｒデータをマイコ
ン８にて取り込み微分して回転速度を得るとともに、そ
のままで回転角θｒのフィードバック用として使用する
ことが行なわれる。なお、参考までにθと帰還信号の１
波長毎のエツジ、そしてθｒとの関係をタイムチャート
で示すと、第３図（ａ）〜（０）のようになる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来のレゾルバ式回転角検出
装置では、帰還信号の１波長毎でしか。

回転角ｏｒのフィードバックデータを更新することがで
きない。そこで、励振用周波数を高くして、帰還周波数
を高くすることも考えられるが、これでは位相差の時間
幅をクロックで計数するデータの分解能が低下するとい
う問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、レゾルバロータ回転角の分解能を低下させること
なく、サンプリング周波数を高めて、制御の応答性や精
度を向上させることができるようにした、レゾルバ式回
転角検出装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明のレゾルバ式回転角検出装置は、レゾ
ルバロータに誘起される位相変調された交流電圧を検出
する信号検出ラインからの上記交流電圧信号を矩形波信
号に整形する波形整形回路が設けられるとともに、同波
形整形回路からの矩形波信号の立上がりおよび立下がり
ごとにトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路が設け
られて、上記トリガ信号が出力されるたびにデータを取
り込°んで上記レゾルバロータの回転角を演算する演算
手段が設けられたことを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のレゾルバ式回転角検出装置では、２相励
振回路から２相交流がレゾルバのステータに供給され、
これによりレゾルバロータにロータ回転角情報をもった
誘起交流電圧が出力されるが、この交流電圧は波形整形
回路にて矩形波信号に整形され、その後この矩形波信号
はトリガ信号発生回路へ入力され、このトリガ信号発生
回路から上記矩形波信号の立上がりおよび立下がりごと
にトリガ信号が出力される。そして演算手段はトリガ信
号が出されるたびにデータを取り込んでレゾルバの回転
角を演算する。

［発明の実施例］ 以下、図示する実施例につき本発明を具体的に説明する
。第１図は本発明の一実施例としてのレゾルバ式回転角
検出装置を示す電気回路図である。

この第１図において、１は発振器、２はカウンタ、３は
２相交流発生回路、４Ａはレゾルバステータ、４Ｂはレ
ゾルバロータ、５は誘起電圧信号検出ライン、６は波形
整形回路で、これらは第２図において説明したものと同
様のものである。

ところで、本装置では、波形整形回路６からの矩形波信
号の立上がりおよび立下がりごとにトリガ信号（立上が
りエツジ信号）を発生するトリガ信号発生回路９をそな
えている。このトリガ信号発生回路９としては、例えば
波形整形回路６からの信号を微分する微分回路と、負信
号を正信号に変換する絶対値回路とを組合せたものが用
いら九る。

また、カウンタ２の出力データをトリガ信号発生回路９
のトリガ出力（立上がりエツジ出力）ごとにラッチする
ラッチ回路１０が設けられており、これにより回転角デ
ータθｒおよびθｒ＋πを検出することができる。さら
に、このラッチ回路１０の出力を受信するとともにラッ
チされたデータがｏｒまたはｏｒ＋πのいずれかである
のかを認識するために波形整形回路６の波形整形出力も
受信するマイコン（マイクロコンピュータ）１１が設け
られており、このマイコン１１によって回転速度ｄθｒ
／ｄｔの演算が施されたり、回転角情報ｏｒ十πからｏ
ｒを求めたり、この回転角θｒ（このｏｒにはラッチ回
路１ｏから入力されて演算をほどこされていない回転角
ｏｒを含む）を速度制御系のフィードバック用として出
力させたりする。すなわちラッチ回路１０やマイコン１
１で、トリガ信号が出力されるたびにデータを取り込ん
でレゾルバロータ４Ｂの回転角θｒを演算する演算手段
をを構成する。

上述の構成により、２相交流発生回路３から９０°位相
差の２相交流電流がレゾルバステータ４Ａに供給され、
これによりレゾルバロータ４Ｂにロータ回転角ｏｒで位
相変調さた誘起交流電圧ｓｉｎ　（θ＋θｒ）が出力さ
れるが、この交流信号５ｉｎ（０＋θｒ）は波形整形回
路６にて矩形波信号に整形され、その後この矩形波信号
はトリガ信号発生回路９へ入力されこのトリガ信号発生
回路９から矩形波信号の立上がりおよび立下がりごとに
トリガ信号（立上がりエツジ信号）が出力される。この
トリガ信号はラッチ回路１０へ入力され、ラッチ回路１
０はこの立上がりエツジ信号（トリガ信号）ごとにカウ
ンタ２の出力データをラッチし、マイコン１１はこのラ
ッチ回路１０からの回転角データθｒ、θｒ＋πと波形
整形回路６からの出力とを受けて、回転速度ｄθｒ／ｄ
ｔを演算したり、回転角情報ｏｒ＋πから回転角ｏｒを
求めたりする。

このとき帰還信号の１波長につき２四回転角ｏｒデータ
をマイコン１１は認識できるので、フィードバックのサ
ンプル周波数を１回のサンプルデータの分解能を落すこ
となく、２倍にすることができ、これによりサーボモー
タ制御系の応答がほぼ２倍に向上する。また回転角情報
θｒの差分をとって速度データとした場合はΔθｒ／Δ
ｔのΔｔが１／２になり、これにより等価的に速度の分
解能が２倍となり、その結果制御精度をあげることがで
きる。すなわち、レゾルバの帰還信号の半波毎にマイコ
ン１１に信号を取り込み、かつ回転角情報θｒまたはｏ
ｒ＋πのいずれかの認識信号もマイコン１１に取り込み
、ソフト的にθｒ＋πをｏｒに変換し、結果として回転
角θｒデータを半波毎にサンプルすることができるので
、上記制御系の応答速度を２倍にしたり、回転速度演算
の際の分解能を２倍にしたりすることができ、制御応答
性や制御精度を向上できるのである。

なお、このようなマイコン１１でのソフト処理を適宜の
ハードウェアにて処理することももちろん可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のレゾルバ式回転角検出装
置によれば、レゾルバロータ回転角の分解能を低下させ
ることなく、サンプリング周波数を高めることができ、
これにより制御の応答性や精度を向上できる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのレゾルバ式回転角検
出装置を示す電気回路図であり、第２゜３図は従来のレ
ゾルバ式回転角検出装置を示すもので、第２図はその電
気回路図、第３図はその作用を説明するためのタイムチ
ャートである。 図において、１−・−発振器、２−カウンタ、３・−・
２相交流発生回路、４Ａ−レゾルバステータ、４Ｂ−−
レゾルバロータ、５−誘起電圧信号検出ライン、６−波
形整形回路、９・・・−トリガ（ｉ号発生回路、１０−
ラッチ回路、１１−マイコン。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レゾルバにより回転角を検出するレゾルバ式回転角検出
   装置において、上記レゾルバを励振するため相互に９０
   °の位相差を有する２相交流を生成する２相励振回路と
   、レゾルバロータに誘起される位相変調された交流電圧
   を検出する信号検出ラインとをそなえ、同信号検出ライ
   ンからの上記交流電圧信号を矩形波信号に整形する波形
   整形回路が設けられるとともに、同波形整形回路からの
   矩形波信号の立上がりおよび立下がりごとにトリガ信号
   を発生するトリガ信号発生回路が設けられて、上記トリ
   ガ信号が出力されるたびにデータを取り込んで上記レゾ
   ルバロータの回転角を演算する演算手段が設けられたこ
   とを特徴とする、レゾルバ式回転角検出装置。