JPS6333616A - レゾルバ・デジタル変換器 - 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〕 本発明はレゾルバの角度検出出力信号をデジタル値に変
換するレゾルバ・デジタル変換器に関するものである。

〔従来の技術〕

モータ、工作機械および各種測定装置の回転量検出装置
としてレゾルバが広く用いられている。

レゾルバは、回転軸の回転量によって磁気的な結合状態
が変化することを利用して機械的回転量を電気信号に変
換する装置である。レゾルバの出力信号は、回転角に応
じて正弦波状に変化するアナログ量となるため、レゾル
バを実際の回転角度測定装置あるいは機械の位置制御装
置として用いるときには、レゾルバの出力信号をレゾル
バ・デジタル変換器によって、デジタル表示された角度
データに変換することが行われている。

第５図および第６図は、それぞれ従来のレゾルバ・デジ
タル変換器の一例を示す回路図であり、第５図は１相励
磁２相出力の誘導形レゾルバの場合、第６図は３相出力
の磁気抵抗形レゾルバの場合をそれぞれ示している。

両図において、１はレゾルバであり、２はレゾルバ・デ
ジタル変換器である。レゾルバ・デジタル変換器２は発
振回路５、増幅器６、波形整形回路７およびＰＬＬ回路
８から成る。レゾルバ１は第５図ではステータに設けら
れた１次側巻線３およびロータに設けられた２次側巻線
４ａ、４ｂから成り、第６図ではステータに設けられた
コイル９ａ〜９Ｃおよび抵抗１０ａ〜１０ｃから成る。

また、第６図ではレゾルバ１の出力信号は３相２相変換
回路１１により２相信号に変換される。

このような構成において、発振回路５が出力するＥ＝ｃ
ｏｓωｔなる交流の励磁をレゾルバ１に対して行い、ロ
ータを回転すると、出力側（第６図では３相２相変換回
路１１の出力）に、ロータの回転角θに応じて に−Ｅ・ｃｏｓ　θう に−Ｅ−ｓｉｎ　θ。

（但し、Ｋは変圧比） なる電圧が得られ、レゾルバ・デジタル変換器２のＰＬ
Ｌ回路８に入力される。ＰＬＬ回路８では、発振回路５
の出力信号Ｅを波形整形回路７により矩形波にした同期
整流信号ＥＩＩを用いて、レゾルバ１の出力信号を同期
整流してキャリア成分Ｅを除去し、ロータの回転角度デ
ータθを得る。

しかし、実際のレゾルバは巻線のり、Ｃ，Ｒの影響で、
入力の励磁位相に対して出力のキャリアの位相がずれて
しまう。この現象を移相といい、このような移相に対し
て、従来は波形整形回路７の前段に位相補正回路を設け
る等して、レゾルバ１に対する励磁移相と同期整流信号
ＥＲの位相とを、レゾルバ１で生じる移相量に応じて予
めずらしていた。そして、かかる位相補正回路は、通常
ＣおよびＲで構成される位相遅れ回路または位相進み回
路で構成されており、励磁周波数ωに対して一定量の位
相変化を与えるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、実際のレゾルバの入出力間のキャリアの
位相差（移相量）は必ずしも一定ではなく、入力電圧、
周波数、回転角度、温度等によって変化する。たとえば
、第６図に示した磁気抵抗形のレゾルバは、ロータの位
置によってコイル９ａ〜９ＣのＬ分が変化し′、これを
コイル９ａ〜９Ｃに流れる交流電流の変化として検出す
るものであるため、電流の位相は励磁電圧に対して遅れ
、さらにその量はＬ分の変化と共に大きく変わる。

したがって、この形のレゾルバでは、たとえ位相補正回
路を挿入してもレゾルバ・デジタル変換器２がレゾルバ
１に与えるキャリアの位相と同期整流信号Ｅ、の位相と
のずれはロータの回転角の変化と共に常に変化してしま
う。

また、Ｃ，Ｒで構成されている位相補正回路はその移相
量を厳密に調整することが困難であり、その上温度等に
よりドリフトし易い。したがって、位相補正回路自身に
よってキャリアの位相と同期整流信号ＥＲの位相のずれ
が生じることになる。

このような移相角の変化すなわち同期整流の位相ずれは
、ＰＬＬ回路８内の位相弁別のゲインを下げる。したが
って、上述したように回転角と共にそのずれ量が変化す
ると、位相弁別回路の出力電圧は回転角によって変化す
ることになる。このことは、レゾルバ・デジタル変換器
の出力に回転角によるゆらぎを与えることになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のレゾルバ・デジタル変換器は上記問題点に鑑み
てなされたものであり、レゾルバの出力信号のキャリア
成分から同期整流信号を作り、この同期整流信号により
前記レゾルバの出力信号を同期整流することにより、回
転角θを抽出するものである。

〔作用〕

レゾルバにおいて移相が生じても、また、発生した移相
の移相量が変動しても、同期整流信号をレゾルバの出力
から作っているので、同期整流信号の位相と、レゾルバ
・デジタル変換器の出力信号のキャリアの位相は常に一
致する。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のレゾルバ・デジタル変換器の一実施例
を示すブロック図であり、１相励磁２相出力の誘導形レ
ゾルバに適用した場合を示している。また、第２図はＰ
ＬＬ回路８の一般的な構成を示すブロック図である。

レゾルバ・デジタル変換器２０は、第５図に示す従来の
レゾルバ・デジタル変換器１と比較すると加算回路２１
を備えている点が相違しており、同期整流信号ＥえをＰ
ＬＬ回路８に与えている波形整形回路７には、発振回路
５の出力信号Ｅに代えて加算回路２１の出力信号が入力
されている。

加算回路２１はレゾルバｌの出力信号である５、ｓ＋＋
Ｅ、ｓｉｎ　θと５ｔ−Ｅよｃｏｓ　θを加算して、そ
の加算結果を波形整形回路７に供給する回路である。こ
こに、Ｅ、およびＥ８は、レゾルバ１により移相された
キャリア成分を示している。

つぎに、本実施例の動作を説明する０発振回路５および
増幅器６によって、レゾルバ１をＥ＝ｃ。

Ｓωｔで励磁すると、レゾルバ１の２次側に、Ｓ＋−Ｋ
　−Ｅ、　・ｓｉｎ　θ ５ｌ−ＫＥ、・ｃｏｓ　　θ　　（ｇｔｔ＝＋Ｅ＋）な
る電圧が得られる。これらの信号は、ＰＬＬ回路８およ
び加算回路２１にそれぞれ入力される。

加算回路２１においては、Ｓ、とＳｔが単純に加算され
、その加算結果が波形整形回路７で矩形波に整形される
ことにより、Ｅ、とＥ２における移相量の平均的な移相
量をもった同期整流信号Ｅ’ａが得られる。また、ＰＬ
Ｌ回路８においては、信号Ｓ１゜Ｓｔはそれぞれ入力端
子３０．３１に入力される。

３３．３４は増幅器であり、信号Ｓ７．　ＳＺを増幅す
る。３５．３６は掛算器であり、掛算器３５は信号Ｓ、
に関数発生器４３から出力されるｃｏｓ　φを乗じ、掛
算器３６は信号Ｓ！に関数発生器４３から出力されるｓ
ｉｎ　φを乗する。３７は減算器であり、掛算器３５の
出力Ａｓ１ｎ　θｃｏｓ　φから掛算器３６の出力Ａｃ
ｏｓ　０ｓｉｎ　φを滅じ、Ａ　（ｓｉｎ　θｃｏｓ　
φ−ｃｏｓ　θｓｉｎφ）＝Ａ（ｓｉｎ　θ−φ） （但し、Ａ＝Ｋ　−Ｅ＋＃Ｋ　”Ｅｘ）を出力する。３
８は同期整流回路であり、加算器３７の出力Ａ　（ｓｉ
ｎ　θ−φ）を、端子３２から入力された同期整流信号
Ｅ″、で同期整流してθ−φを取り出す、このとき、同
期整流信号Ｅ′、はレゾルバ１の出力信号Ｓ１およびＳ
２に基づいて作られているので、同期整流信号Ｅ′えの
位相は加算器３７が出力する信号へｓｉｎ　　（θ−φ
）のキャリア成分Ａの位相と一致している。したがって
、完全な同期整流を行うことができる。

同期整流信号Ｅ″８の位相が第３図（ｂ）のように第３
図（ａ）に示す信号Ａｓ１ｎ　　（θ−φ）の位相と一
致しているときは、同図（Ｃ）のような整流波形を得る
ことができるが、同期整流信号Ｅ′１が同図（ｄ）のよ
うに位相角αだけずれていると、整流波形が同図（ｅ）
のようになってしまい、ループゲインがα−０のときの
ＣＯＳ　α倍になってしまうことが判る０本実施例では
同期整流信号ＥＴ、の位相が交流偏差信号Ａｓ１ｎ　　
（θ−φ）のキャリア成分Ａの位相と一致しているので
最大のループゲインを得ることができる。

３９はローパスフィルタ、４０は電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）であり、ＶＣＯ４０はローパスフィルタ３９の出力
に応じた周波数の信号ｒを出力する。４１はアップダウ
ンカウンタであり、極性判別回路の出力に応じてカウン
トアツプまたはカウントダウンが選択され、信号【のパ
ルス入力をカウントする。４２は極性判別回路であり、
ローパスフィルタ３９の極性に応じた２値信号を出力す
る。４３はｓｉｎ　φおよびｃｏｓ　φが記憶されてい
る関数発生器であり、ア・ノブダウンカウンタ４１のカ
ウント値φをアドレス入力とする。

このように構成されたＰＬＬ回路８は、φ＝θとなるよ
うに動作するため、アップダウンカウンタ４１の出力φ
は、検出すべきロータの回転角度θを示していることに
なる。

第４図は本発明の他の実施例を示すブロック図であり、
磁気抵抗形レゾルバに適用した場合を示している０本実
施例のレゾルバ・デジタル変換器４０は、第６図のレゾ
ルバ・デジタル変換器２と比較すると、加算回路４１を
備えている点が相違しており、同期整流信号Ｅｌ冑を出
力している波形整形回路７には、発振回路５の出力信号
已に代えて加算回路４１の出力信号が入力されている。

本実施例でも加算回路４１でレゾルバｌの出力信号を単
純に加算し、これ波形整形回路７で矩形波に波形整形す
ることにより同ＦＪＩ整流信号Ｅ″、を形成しているの
で、前述の実施例と同様にその位相はＰＬＬ回路８に入
力される信号のキャリア成分の位相と一致している。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のレゾルバ・デジタル変換器
によれば、レゾルバの出力信号のキャリア成分から同期
整流信号を作り、この同期整流信号により前記レゾルバ
の出力信号を同期整流することにより、回転角θを抽出
するものであるので、レゾルバにおいて移相が生じても
、また、発生した移相の移相量が変動しても、同期整流
信号の位相と、レゾルバ・デジタル変換器の出力信号の
キャリアの位相は常に一致する。そのため、ロータの角
度に基づく移相量の変動等に対しても自動的に位相が一
致するように追従するため、常に正確な検出が可能とな
る。このような利点は、精度が要求される工作機械、ロ
ボットあるいは計測装置等の位置検出を行う場合に特に
有効である。また、位相補正回路を用いた従来装置によ
うに、移相量を予測しその予測値に基づいてＣＲ回路を
調整するといった手間が全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
ＰＬＬ回路８の具体的構成を示すブロック図、第３図は
同期整流を説明するための波形図、第４図は本発明の他
の実施例を示すブロック図、第５図および第６図はそれ
ぞれ従来のレゾルバ・デジタル変換器を示すブロック図
である。 １・・・レゾルバ、２，２０．４０・・・レゾルバ・デ
ジタル変換器、５・・・発振回路、７・・・波形整形回
路、８・・・ＰＬＬ回路、２１・・・加算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流励磁を行うことにより該交流励磁信号をキャリア成
   分とする信号上にロータの回転角θが振幅成分として載
   っている出力信号を得るレゾルバにおいて、レゾルバの
   出力信号のキャリア成分から同期整流信号を作り、この
   同期整流信号により前記レゾルバの出力信号を同期整流
   することにより、回転角θを抽出することを特徴とする
   レゾルバ・デジタル変換器。