JPWO2009116241A1 - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このとき、信号処理部は、回転体の回転角度に対応して出力される正弦波、余弦波状の2つのセンサ出力信号のうちの一方のセンサ出力信号が0クロスするときの回転角と、他方のセンサ出力信号の符号とから1回転(360度)内における回転角度を算出している(例えば、特許文献1参照)。
このため、例えば、車載用機器に使用されるスロットルバルブ、EGR(排気ガス再循環システム)バルブ、VG(Variable Geometry)ターボの可動ベーン等の駆動源として使用されるブラシレスDCモータは、バルブの開閉状態につき、多回転(例えば、2回転)で全域制御するため、精度上の問題があり、採用が困難である。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置が使用するセンサおよびその検出系を説明するために示した図である。
ホールセンサ2、3の出力であるVx、Vyは、図2(a)に示されるように、ベクトル表現が可能である。実際の出力波形は、例えば、図2(b)に示されるように、位相が異なる2つの正弦波状のセンサ出力信号となる。ここで、2つのセンサ出力信号の周期は、1回転あたり1/n周期(nは任意の整数)とする。
具体的にその検出原理は、図2(b)に示すような位相がずれた2つの正弦波状のセンサ出力信号Vx、Vyがある場合に、図3に<表1>として示した組み合わせの360度をクロスする時点での組み合わせを用いれば、一方のセンサ出力信号が零クロスしたときの信号の符号の変化方向と、他方のセンサ出力信号の符号とから1回転以上回転したか否かの判別が可能である。
図4に示されるように、この発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置は、AD(Analog Digital)コンバータ11、12と、補正演算器13、14と、比較器15、16と、エッジ検出器17と、パルスカウンタ18と、1回転角度計算器19と、多回転処理回路20と、DA(Digital Analog)コンバータ21とを有する。
以下、図5、図6のタイミング図を参照しながら図4に示すこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置の動作について詳細に説明する。
多回転処理回路20は、パルスカウンタ18から出力される2ビットの回転回数識別信号に応じて、例えば、図7に<表2>として示す処理を行い、0度から720度に対応した多回転位置信号(n+1)ビットのデータをDAコンバータ21に出力し、DAコンバータ21でディジタル信号からアナログ信号に変換して不図示のバルブ制御系へ出力する構成になっている。
ここでは、パルスカウンタ18から出力される回転回数識別信号が“0”の場合、多回転処理回路20は、1回転角度計算器19から出力される回転角度θをそのままDAコンバータ21へ出力し、パルスカウンタ18から出力される回転回数識別信号が“1”の場合、多回転処理回路20は、1回転角度計算器19から出力される回転角度θに360度を付加してDAコンバータ21へ出力し、パルスカウンタ18から出力される回転回数識別信号が“2”の場合、多回転処理回路20は、1回転角度計算器19から出力される回転角度θに720度を付加してDAコンバータ21へ出力することを示している。
図8は、この発明の実施の形態2に係る回転角度検出装置の内部回路構成を示すブロック図である。
図8に示されるように、この発明の実施の形態2に係る回転角度検出装置は、AD(Analog Digital)コンバータ31、32と、補正演算器33、34と、1回転角度計算器35と、AB相信号生成器36と、エンコーダ用カウンタ37と、DAコンバータ38とを有する。
以下、図9、図10のタイミング図を参照しながら図8に示すこの発明の実施の形態2に係る回転角度検出装置の動作について詳細に説明する。
ここでは、特徴的には、AB相信号生成器36が、上記した回転角度θの1回転分、あるいは1/n(nは任意の整数)に対応した位相が異なるAB2相のディジタル信号を生成出力することにある。
例えば、時計廻りで軸が回転している場合、先にA相のパルスが出力され、その途中でB相のパルスが出力される。逆に反時計廻りで回転している場合、先にB相のパルスが出力され、その途中でA相のパルスが出力される。つまり、これらの関係を用いて軸が現在いずれの方向にどれだけ回転しているかについての情報を取得することができる。
例えば、図11に示されるように、AB相信号生成器36は、1回転角度計算器35から出力される1回転分の回転角度情報の任意の連続する2ビット(ここでは、DmビットとDm+1ビット)の信号から2値のディジタル信号を生成してエンコード用カウンタ37へ出力している。ちなみに、ここでは、XORゲート39によりDmビットとDm+1ビットの排他的論理和演算を行ってA相の信号を出力し、Dm+1ビットをB相の信号としてエンコーダ用カウンタ37に出力している。
図12、図13に、AB相の信号の変化とエンコーダ用カウンタ37によるカウント値の増減についての関係が正転時と逆転時別にそれぞれ示されている。図12、図13において、いずれも(a)はA相B相のパルス波形を、(b)はそのときのカウント条件をそれぞれ示している。
Claims (7)
- 位相が異なる2つの正弦波状のセンサ出力信号からベクトルを用いて回転角度を求める回転角度検出装置であって、
前記センサ出力信号のうち、一方のセンサ出力信号の符号の変化方向と他方のセンサ出力信号の符号とから1回転以上の回転角度の変化を検出し、前記検出した1回転以上の回転角度の変化に関する情報と前記センサ出力信号から算出した1回転分の回転角度情報とから多回転角度情報を生成する演算処理手段、
を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記演算処理手段は、
前記センサ出力信号をディジタル値に変換し、振幅、オフセット補正後の信号を予め設定済みのゼロ基準値と比較してエッジ検出を行い、n回転(nは任意の整数)における正転もしくは逆転の条件に基づいて出力されるパルスをカウントして回転回数識別信号として用い、前記センサ出力信号から算出した1回転分の回転角度情報とを組み合わせて前記多回転角度情報を生成することを特徴とする請求項1記載の回転角度検出装置。 - 前記演算処理手段は、
稼動範囲の始点から終点までを回転角度フルストロークθとした場合に、センサ信号の絶対値出力配置が、始点は0度からδ1だけ超過した位置であり、終点が720度に対してδ2だけ減じた位置であり、δ1、δ2は回転検出誤差範囲以上の値とし、同時にθ<720度−(δ1+δ2)を満足する範囲にして多回転角度情報を生成することを特徴とする請求項1記載の回転角度検出装置。 - 位相が異なる2つの正弦波状のセンサ出力信号からベクトルを用いて回転角度を求める回転角度検出装置であって、
前記位相が異なる2つの正弦波状のセンサ出力信号から算出した1回転分の回転角度情報から任意の1回転あたりの分割数を有する位相が異なる2相の信号を生成するとともに、前記2相の信号の変化方向と信号の大きさとに応じて前記信号の変化の回数を増減させて多回転角度情報を生成する演算処理手段、
を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記演算処理手段は、
前記1回転分の角度情報から生成した任意の1回転あたりの分割数を有する位相が異なる2相の信号を2値のディジタル信号とすることを特徴とする請求項4記載の回転角度検出装置。 - 前記演算処理手段は、
前記1回転分の角度情報の任意の連続する2ビットの信号から2値のディジタル信号を生成することを特徴とする請求項4記載の回転角度検出装置。 - 前記演算処理手段は、
外部から供給されるリセット信号により任意の位置で原点位置を設定することを特徴とする請求項4記載の回転角度検出装置。
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