KR20160116346A - 각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법 - Google Patents

각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160116346A
KR20160116346A KR1020167024021A KR20167024021A KR20160116346A KR 20160116346 A KR20160116346 A KR 20160116346A KR 1020167024021 A KR1020167024021 A KR 1020167024021A KR 20167024021 A KR20167024021 A KR 20167024021A KR 20160116346 A KR20160116346 A KR 20160116346A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
level
signal
intersection
sensor
phase
Prior art date
Application number
KR1020167024021A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101826461B1 (ko
Inventor
가츠히사 후루세
도모히코 가마타니
Original Assignee
가부시키가이샤 리코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 리코 filed Critical 가부시키가이샤 리코
Publication of KR20160116346A publication Critical patent/KR20160116346A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101826461B1 publication Critical patent/KR101826461B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2448—Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24485—Error correction using other sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/10—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

복수 위상의 코일을 갖는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 위상을 나타내기 위해, 상기 모터의 상기 회전자의 회전 위치를 나타내는 신호 레벨을 각각 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여 위상 정보를 생성하여, 상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치를 검출하는 각도 검출 장치는, 상기 센서 신호를 수신하여, 한 쌍의 센서 신호의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 상기 한 쌍의 센서 신호 사이의 교점을 검출하도록 구성된 교점 검출부; 각각의 상기 한 쌍의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍에 기초하여 상기 교점에서의 상기 센서 신호의 진폭 레벨인 교점 레벨을 검출하도록 구성된 교점 레벨 검출부; 상기 센서 신호의 상기 검출된 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정하여, 상기 조정된 센서 신호들 중 연속적으로 선택된 하나의 센서 신호를 교점 레벨 조정 신호로서 출력하도록 구성된 교점 레벨 조정부; 및 상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 위상에 대응하는 각각의 임계치 레벨보다 더 큰지의 여부를 나타내는 검출 결과를 생성하고, 상기 검출 결과에 대응하는 위상 정보를 생성하도록 구성된 위상 정보 검출부를 포함한다.

Description

각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법{ANGLE DETECTING DEVICE, MOTOR DRIVE CONTROLLING DEVICE, MOTOR DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING AN ANGLE DETECTING DEVICE}
본 발명은 모터의 회전자의 위상을 검출하는 각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 및 모터 장치에 관한 것이다.
모터를 회전 위치 제어하기 위해서는 회전자의 회전 각도를 검출하는 것이 필요하다. 모터의 회전자의 회전 각도는 일반적으로 모터의 회전자의 회전축에 회전 인코더를 접속하는 것에 의해 검출할 수 있다. 이 경우, 회전 인코더는 모터의 회전자의 회전 각도에 따라 변화되는 1/4 주기의 위상차를 갖는 2상 펄스 신호를 출력한다. 회전 인코더의 출력 신호의 엣지 검출과 2상의 High/Low 상태에 기초하여 상대적인 회전 각도를 검출할 수 있다.
전술한 회전 인코더로서의 광학식 인코더는 외주부에 슬릿을 등간격으로 설치한 디스크와, 디스크의 슬릿 피치의 1/4 간격으로 배치된 2개의 포토 인터럽터로 구성된다. 2개의 포토 인터럽터의 출력 신호를 2치화(binarization)함으로써 2상 펄스 신호를 얻을 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 제2013-99023호에 기재된 모터 구동 제어 장치에 있어서는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 신호 레벨을 갖는 복수의 센서 신호를 이용하여, 위상 정보 신호를 검출하여 출력하는 방법이 개시되어 있다. 즉, 복수의 센서 신호 또는 대응하는 신호(U1, V1, W1)를 복수의 위상 구간으로 분할하여, 임의의 위상에 대응하는 임계치 레벨과 비교하여, 해당 임계치 레벨에 도달한 신호 레벨을 검출하여, 해당 검출된 위상을 나타내는 위상 정보 신호(Phsyn)를 출력한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 공보 제2013-99023호
그러나, 전술한 모터 구동 제어 장치에서는 복수의 센서부터의 신호는 진폭 레벨에 변동이 있다. 또한, 제조 과정에서 센서를 부착시 실장 오차가 발생하여 센서부터의 신호에 위상 오차가 야기될 수 있다. 따라서, 진폭을 조정한 경우에도 신호가 분할되는 위상 구간에 따라 진폭 레벨(교점 레벨)이 다르다. 따라서, 위상 검출시 오차가 발생하여, 이 오차가 커지면 위상이 검출되지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은 모터의 회전자의 회전 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있는 각도 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 각도 검출 장치가 제공된다.
복수 위상의 코일을 갖는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 위상을 나타내기 위해, 상기 모터의 상기 회전자의 회전 위치를 나타내는 신호 레벨을 각각 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여 위상 정보를 생성하여, 상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치를 검출하는 각도 검출 장치는, 상기 센서 신호를 수신하여, 한 쌍의 센서 신호의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 상기 한 쌍의 센서 신호 사이의 교점을 검출하도록 구성된 교점 검출부; 각각의 상기 한 쌍의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 기초로 상기 교점에서의 상기 센서 신호의 진폭 레벨인 교점 레벨을 검출하도록 구성된 교점 레벨 검출부; 상기 센서 신호의 상기 검출된 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정하여, 상기 조정된 센서 신호들 중 연속적으로 선택된 하나의 센서 신호를 교점 레벨 조정 신호로서 출력하도록 구성된 교점 레벨 조정부; 및 상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 위상에 대응하는 각각의 임계치 레벨보다 더 큰지의 여부를 나타내는 검출 결과를 생성하고, 상기 검출 결과에 대응하는 위상 정보를 생성하도록 구성된 위상 정보 검출부를 포함하고, 복수의 상기 임계치 레벨은, 교점 레벨 조정 신호가 상기 임의의 진폭 레벨이 되는 위상과 상기 교점 레벨 조정 신호가 기준 레벨이 되는 위상 사이의 구간인 위상 구간(phase section)마다 설정된다.
개시된 각도 검출 장치에 따르면, 센서 신호 또는 해당 센서 신호에 대응하는 센서 처리 신호의 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨이 되도록 조정하기 때문에, 회전자의 회전 위치를 나타내는 위상 정보를 고정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 각도 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 각도 검출 장치의 작동을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 3은 도 1에 예시된 교점 조정부에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 전기 각도(electric angle)와 진폭 비율 사이의 관계를 나타낸 표이다.
도 4는 도 1의 각도 검출 장치(1)의 각 센서(S1, S2, S3)의 부착 오차가 발생한 경우, 시간(t)에 대한 도 1의 교점 레벨 조정부에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다.
도 5는 제2 실시 형태의 각도 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 6은 제2 실시 형태의 각도 검출 장치의 작동을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 7은 제3 실시 형태의 각도 검출 장치의 작동을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 8은 제4 실시 형태의 각도 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 9는 제4 실시 형태의 각도 검출 장치의 작동을 나타낸 타이밍 차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조로 설명한다. 또한, 동일 구성 요소에는 동일 참조 번호가 부여될 것이다.
제1 실시 형태
도 1은 제1 실시 형태의 각도 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 1에서, 각도 검출 장치(1)는 복수 위상의 코일을 갖는 모터(M1)의 회전자의 주위에 그 회전자의 회전각을 검출하기 위해 설치된 자기 센서(이하, 센서로 칭함)(S1∼S3)(U 위상, V 위상, W 위상)를 포함하도록 구성된다. 또한, 각도 검출 장치(1)는 센서(S1∼S3)로부터의 센서 신호(U1, V1, W1)에 기초하여 모터(M1)의 위상 정보를 검출하여 출력한다. 또한, 각도 검출 장치(1)는 센서 신호(U1, V1, W1)의 각 쌍 사이의 교점을 검출하는 교점 검출부(2)와, 제로-크로스 검출부(3)와, 신호 선택부(4)와, 교점 레벨 검출부(5)와, 교점 레벨 조정부(6)와, 위상 검출부(7)를 포함하도록 구성된다. 교점 검출부(2)는 센서 신호(U1)와 센서 신호(V1)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(21)와, 센서 신호(V1)와 센서 신호(W1)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(22)를 포함하도록 구성된다. 또한, 교점 검출부(2)는 센서 신호(W1)와 센서 신호(U1)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(23)를 포함하도록 구성된다. 또한, 각도 검출 장치(1)를 갖춘 모터 구동 제어 장치는 각도 검출 장치(1)로부터의 위치 정보에 기초하여 모터(M1)의 회전자 구동을 제어한다. 모터 구동 제어 장치는 각도 검출 장치(1)를 포함한다.
신호 선택부(4)는 논리 회로부(41)와 스위치(SW)를 포함하도록 구성된다. 위상 검출부(7)는 복수(N-1) 개의 전압원[72-1∼72-(N-1)]과 복수(N) 개의 위상 검출기(71-1∼71-N)를 포함하도록 구성된다. 각도 검출 장치(1)는 모터(M1)의 회전자의 회전 위치에 대응하는 복수의 신호 레벨을 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여, 모터(M1)의 회전자의 회전 위치에 대응하는 여러 위상을 나타낸 위상 정보 신호(SPH)를 생성하여 해당 모터(M1)의 회전자의 회전 위치를 검출한다. 또한, 교점 검출부(2)는 센서 신호(U1, V1, W1)를 센서 처리 신호로서 수신하여, 센서 처리 신호가 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 해당 센서 처리 신호가 서로 교차하는 교점을 검출한다.
도 1에서, 각각의 센서(S1, S2, S3)로부터 출력되는 센서 신호(U1, V1, W1)는 코일을 갖는 모터(M1)의 회전자의 자속 밀도의 변화에 따라 연속적으로 변화되는 신호이다. 센서(S1, S2, S3)는 홀 소자를 사용하여, 해당 홀 소자에 의해 센서 신호(U1, V1, W1)가 생성된다. 센서 신호(U1, V1, W1)는 정현파 또는 정현파에 가까운 파형을 가진다. 또한, 각 센서 신호(U1, V1, W1)는 120°의 전기 각도의 간격으로 배치된다.
비교기(21)는 센서 신호(U1)의 진폭 레벨과 센서 신호(V1)의 진폭 레벨을 비교하는 것에 의해 하이(High)-레벨 또는 로우(Low)-레벨을 갖는 교점 검출 신호(UV)를 생성하여, 해당 교점 검출 신호(UV)를 교점 레벨 검출부(5)와 논리 회로부(41)로 출력한다. 즉, 센서 신호(U1)의 진폭 레벨이 센서 신호(V1)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(UV)를, 센서 신호(U1)의 진폭 레벨이 센서 신호(V1)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(UV)를 출력한다.
비교기(22)는 센서 신호(V1)의 진폭 레벨과 센서 신호(W1)의 진폭 레벨을 비교하는 것에 의해 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 교점 검출 신호(VW)를 생성하여, 해당 교점 검출 신호(VW)를 교점 레벨 검출부(5)와 논리 회로부(41)로 출력한다. 즉, 센서 신호(V1)의 진폭 레벨이 센서 신호(W1)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(VW)를, 센서 신호(V1)의 진폭 레벨이 센서 신호(W1)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(VW)를 출력한다.
비교기(23)는 센서 신호(W1)의 진폭 레벨과 센서 신호(U1)의 진폭 레벨을 비교하는 것에 의해 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 교점 검출 신호(WU)를 생성하여, 해당 교점 검출 신호(WU)를 교점 레벨 검출부(5)와 논리 회로부(41)로 출력한다. 즉, 센서 신호(W1)의 진폭 레벨이 센서 신호(U1)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(WU)를, 센서 신호(W1)의 진폭 레벨이 센서 신호(U1)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(WU)를 출력한다.
제로-크로스 검출부(3)는 센서(S1, S2, S3)로부터의 센서 신호(U1, V1, W1)에 기초하여, 각 센서 신호(U1, V1, W1)의 진폭 레벨이 기준 레벨을 통과하는 제로-크로스 포인트를 검출하여 제로-크로스 토글 신호(ST)를 생성한다. 다음에, 제로-크로스 검출부(3)는 해당 제로-크로스 토글 신호(ST)를 교점 레벨 조정부(6)로 출력한다. 즉, 제로-크로스 검출부(3)는 각 센서 신호(U1, V1, W1)가 기준 레벨을 통과하는 타이밍을 검출한다. 여기서, 기준 레벨은 진폭 레벨(0)이다.
논리 회로부(41)는 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 신호 레벨의 변화에 기초하여 진폭 레벨이 조정되는 센서 신호를 선택하도록 스위치(SW)를 제어한다. 논리 회로부(41)는 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 진폭 레벨 변화로부터 W1<U1<V1 또는 W1>U1>V1인 경우, 센서 신호(U1)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 또한, 논리 회로부(41)는 V1<W1<U1 또는 V1>W1>U1인 경우, 센서 신호(W1)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 또한, 논리 회로부(41)는 U1<V1<W1 또는 U1>V1>W1인 경우, 센서 신호(V1)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 즉, 논리 회로부(41)는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍까지의 시간 구간 중에 스위치(SW)를 접점("a")으로 전환하여 센서 신호(U1)를 선택한다. 또한, 논리 회로부(41)는 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍까지의 시간 구간 중에 스위치(SW)를 접점("b")으로 전환하여 센서 신호(V1)를 선택한다. 또한, 논리 회로부(41)는 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍까지의 시간 구간 중에 스위치(SW)를 접점("c")으로 전환하여 센서 신호(W1)를 선택한다.
교점 레벨 검출부(5)는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 및 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨로부터 로우-레벨에 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(U1)와 센서 신호(V1)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6)로 출력한다. 또한, 교점 레벨 검출부(5)는 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 및 교점 검출 신호(VW)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(V1)와 센서 신호(W1)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6)로 출력한다. 또한, 교점 레벨 검출부(5)는 교점 검출 신호(WU)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 및 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(W1)와 센서 신호(U1)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6)로 출력한다. 즉, 교점 레벨 검출부(5)는 교점 검출부(2)로부터의 교점 검출 신호(UV, VW, WU)에 기초하여, 센서 신호(U1, V1, W1)의 각 쌍의 교점에서의 진폭 레벨을 검출하여, 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6)로 출력한다.
교점 레벨 조정부(6)는 제로-크로스 토글 신호(ST) 및 센서 신호(U1, V1, W1)의 각 쌍의 교점에서의 진폭 레벨을 기초로, 신호 선택부(4)에 의해 선택된 선택 신호(X)를, 해당 교점의 진폭 레벨이 기준 레벨로서의 제로-크로스 포인트에 대해 임의의 진폭 레벨이 되도록 조정한다. 다음에, 교점 레벨 조정부(6)는 해당 조정된 신호를 교점 레벨 조정 신호(Y)로서 위상 검출부(7)에 출력한다. 여기서, 교점 레벨 조정부(6)는 각 센서 신호(U1, V1, W1)가 기준 레벨을 통과하는 제로-크로스 포인트를 기준 레벨로서 교점 레벨 조정 신호(Y)를 조정한다.
위상 검출부(7)는 교점 레벨 조정 신호(Y)를, 복수(N-1) 개의 전압원[72-1∼72-(N-1)]에 의해 생성되고 서로 임의의 전압차만큼 다른 복수의 임계치 레벨과 비교 하는 것에 의해, 모터(M1)의 임의의 회전 각도를 위상 정보 신호(SPH)로서 출력한다. 즉, 위상 검출부(7)는 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨이 임의의 임계치 레벨을 통과할 때, 모터(M1)의 회전 각도를 나타내는 위상 정보 신호(SPH)를 생성한다.
다음에, 전술한 바와 같이 구성된 제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)의 동작을 설명한다.
도 2는 제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)의 동작을 나타낸 타이밍 차트이다. 파형 2(a)는 도 1의 각도 검출 장치(1)의 센서(S1, S2, S3)에 의해 생성된 센서 신호(U1, V1, W1)의 시간(t)에 대한 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 2(a)에서, 120°의 전기 각도의 간격으로 배치된 센서(S1, S2, S3)로부터의 센서 신호(U1, V1, W1)의 시간축 파형은 정현파 신호이다.
도 2의 파형 2(b)는 파형 2(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 1에 예시된 교점 검출부(2)에 의해 생성된 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 신호 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 2(b)에서, 센서 신호(U1)와 센서 신호(V1)가 교차하는 타이밍을 나타낸 교점 검출 신호(UV)는 시간(t0)에서 하이-레벨이 되고 시간(t6)에서 로우-레벨이 되는 반면, 센서 신호(U1)와 센서 신호(V1)는 양자의 타이밍에서 서로 교차한다. 또한, 센서 신호(V1)와 센서 신호(W1)가 교차하는 타이밍을 나타낸 교점 검출 신호(VW)는 시간(t4)에서 하이-레벨이 되고 시간(t10)에서 로우-레벨이 되는 반면, 센서 신호(V1)와 센서 신호(W1)는 양자의 타이밍에서 서로 교차한다. 또한, 센서 신호(W1)와 센서 신호(U1)가 교차하는 타이밍을 나타낸 교점 검출 신호(WU)는 시간(t8)에서 하이-레벨이 되고 시간(t14)에서 로우-레벨이 되는 반면, 센서 신호(W1)와 센서 신호(U1)는 양자의 타이밍에서 서로 교차한다. 또한, 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 파형은 주기적으로 반복된다.
도 2의 파형 2(c)은 파형 2(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 1의 제로-크로스 검출부(3)에 의해 생성된 제로-크로스 토글 신호(ST)의 신호 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 2(c)에서, 파형 2(a)에 나타낸 센서 신호(U1, V1, W1)의 정현파 신호의 진폭 레벨이 기준 레벨이 되는 타이밍이 표시된다. 여기서, 제로-크로스 토글 신호(ST)는 센서 신호(U1)가 기준 레벨을 통과하는 시간(t)에서 하이-레벨이 되고, 센서 신호(W1)가 기준 레벨을 통과하는 시간(t3)에서 로우-레벨이 된다. 또한, 제로-크로스 토글 신호(ST)는 센서 신호(V1)가 기준 레벨을 통과하는 시간(t5)에서 하이-레벨이 되고, 센서 신호(U1)가 기준 레벨을 통과하는 시간(t7)에서 로우-레벨이 된다. 이하, 마찬가지로 제로-크로스 토글 신호(ST)는 반복적으로 변한다.
도 2의 파형 2(d)는 도 2(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 1의 신호 선택부(4)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 2(d)에서, 신호 선택부(4)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 파형은 굵은 글씨로 표시된다. 즉, 타이밍(t0)으로부터 타이밍(t2)까지의 기간에 센서 신호(U1)가 선택되고, 타이밍(t2)으로부터 타이밍(t4)까지의 기간에 센서 신호(W1)가 선택되고, 타이밍(t4)으로부터 타이밍(t6)까지의 기간에는 센서 신호(V1)가 선택된다. 또한, 타이밍(t6)으로부터 타이밀(t8)까지의 기간에 센서 신호(U1)가 선택되고, 타이밍(t8)으로부터 타이밍(t10)까지의 기간에 센서 신호(W1)가 선택되고, 시간(t10)으로부터 타이밍(t12)까지의 기간에는 센서 신호(V1)가 선택된다. 여기서, 타이밍(t2, t6, t10, t14)에서 선택 신호(X)는 진폭 레벨(L1)을 가지며, 타이밍(t0, t4, t8, t12, t16)에서는 선택 신호(X)가 진폭 레벨(-L1)을 갖는다.
도 2의 파형 2(e)는 파형 2(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 1의 교점 레벨 조정부(6)에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 2(e)에서는 선택 신호(X)의 정점의 진폭 레벨(L1, -L1)이 진폭 레벨(LT, -LT)이 되도록 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)가 예시된다. 즉, 타이밍(t1, t3, t5, t7)에서의 제로-크로스 포인트를 기준 레벨로 설정하여, 교점 레벨(L1, -L1)을 임의의 진폭 레벨(LT, -LT)로 조정된다.
도 2의 파형 2(f)는 도 2(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 1의 위상 검출부(7)에 의해 생성된 위상 정보 신호(SPH)를 보여준다. 파형 2(f)에서, 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간과 기준 레벨과 진폭 레벨(-LT) 사이의 구간에서는 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 위상 구간(T)이 예시된다. 위상 구간(T)에서, 모터(M1)의 회전자의 회전 위치에 대응하는 복수의 임계치 레벨이 설정된다.
도 3는 도 1의 교점 레벨 조정부(6)에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 전기 각도와 진폭 비율 사이의 관계를 나타낸 표이다. 여기서, 진폭 비율은 이상적인 정현파에서의 최대 진폭 레벨에 대한 임의의 전기 각도에서의 진폭 레벨의 비율을 나타낸다.
본 실시 형태에서, 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 위상 구간(T)에서, 10개의 위상 정보 신호(SPH)를 출력한다. 이 경우, 진폭 레벨(LT, -LT)의 비율은 60°의 전기 각도에서의 진폭 비율 0.866에 대응하고, 전기 각도의 진폭 비율에 대해 복수의 임계치 레벨이 설정된다. 즉, 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간과 기준 레벨과 진폭 레벨(-LT) 사이 구간에 10개의 임계치 레벨이 설정되고, 교점 레벨 조정 신호(Y)가 임계치 레벨을 통과한 타이밍에 위상 정보 신호(SPH)가 생성되어 출력된다.
파형 2(e)에 나타낸 바와 같이, 120°의 전기 각도의 간격으로 동일하게 배치된 센서(S1, S2, S3)로부터의 신호(U1, V1, W1)는 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간 및 기준 레벨과 진폭 레벨(-LT) 사이의 구간을 위상 구간(T)으로 설정하면, 위상 구간(T)의 폭은 균일하다. 따라서, 위상 정보 신호(SPH)는 위상 구간(T)을 균일하게 분할한 펄스 폭을 가진다. 그러나, 실제 사용시에는 센서(S1, S2, S3)의 부착 오차에 기인하여 위상 정보 신호(SPH)는 균일한 펄스 폭을 갖지 않는다. 다음에는 이것을 설명한다.
도 4는 도 1의 각도 검출 장치(1)의 센서(S1, S2, S3)의 부착 오차가 발생한 경우, 시간(t)에 대한 도 1의 교점 레벨 조정부(6)에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다. 도 4에서, 센서(S1, S2, S3)의 부착 오차가 발생한 경우의 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 보여준다.
도 4에서, 센서 신호(U1, V1, W1)의 각 쌍의 교점(선택 신호(X)의 정점)에서의 진폭 레벨이 서로 다르기 때문에, 제로-크로스 토글 신호(ST)의 간격이 불균일하게 된다. 따라서, 위상 정보 신호(SPH)에 오차가 발생하여, 그 오차가 센서(S1, S2, S3)의 부착 오차보다 커질 수 있다. 이 경우, 선택 신호(X)의 정점에서의 진폭 레벨의 차이는 신호가 각 임계치를 통과하는 타이밍을 검출하는 것을 어렵게 한다. 여기서, 선택 신호(X)의 각 정점 레벨을 진폭 레벨(LT 또는 -LT)로 조정함으로써, 보다 고정밀도의 위상 정보 신호를 얻을 수 있다.
이상의 실시 형태의 각도 검출 장치(1)는 센서 신호(U1, V1, W1)의 쌍의 교점에서 진폭 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정함으로써 위상 정보 신호(SPH)의 오차를 축소할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 위상 정보 신호를 생성할 수 있어, 모터(M1)의 회전 위치 정보를 보다 정확히 검출하는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태.
제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)는 센서(S1, S2, S3)에 의해 생성된 정현파 신호를 센서 처리 신호로서 이용하여 모터(M1)의 회전 위치 정보를 검출한다. 한편, 본 실시 형태는 센서(S1, S2, S3)에 의해 생성된 정현파 신호를 전파 정류(full-wave rectification)하여 얻어진 신호를 이용하여 모터(M1)의 회전 위치 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 실시 형태에서는 제1 실시 형태에 비해 더 회로 규모를 축소하는 것이 가능해진다.
도 5는 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 5의 각도 검출 장치(1A)는 도 1의 각도 검출 장치(1)와 비교하면, 교점 검출부(2) 대신에 교점 검출부(2A), 신호 선택부(4) 대신에 신호 선택부(4A), 교점 레벨 검출부(5) 대신에 교점 레벨 검출부(5A)를 포함한다. 또한, 도 5의 각도 검출 장치(1A)는 도 1의 각도 검출 장치(1)와 비교하면, 교점 레벨 조정부(6) 대신에 교점 레벨 조정부(6A)를 포함하고, 또한 반전 타이밍 검출부(8) 및 전파 정류 처리부(9)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 신호 선택부(4A)는 신호 선택부(4)와 비교하면, 논리 회로부(41) 대신에 논리 회로부(41A)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 5에서, 교점 검출부(2A)는 센서 신호(U2)와 센서 신호(V2)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(21A)와, 센서 신호(V2)와 센서 신호(W2)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(22A)를 포함하도록 구성된다. 또한, 교점 검출부(2A)는 센서 신호(W2)와 센서 신호(U2)가 교차하는 타이밍을 검출하는 비교기(23A)를 포함하도록 구성된다.
반전 타이밍 검출부(8)는 센서 신호(U1)가 반전되는 타이밍을 검출하는 비교기(81)와, 센서 신호(V1)가 반전되는 타이밍을 검출하는 비교기(82)와, 센서 신호(W1)가 반전되는 타이밍을 검출하는 비교기(83)를 포함하도록 구성된다. 여기서, 반전 타이밍 검출부(8)는 임계치 레벨이 0V로 각각 설정된 비교기(81, 82, 83)를 포함하도록 구성된다. 또한, 교점 검출부(2A)는 전파 정류 처리부(9)로부터 출력되는 전파 정류 신호를 각각의 센서 처리 신호로서 입력하여, 센서 처리 신호의 쌍이 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 센서 처리 신호의 교점을 검출한다.
도 5에서, 비교기(81)는 센서 신호(U1)의 진폭 레벨과 기준 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 반전 타이밍 신호(CMP_U)를 생성한다. 다음에, 비교기(81)는 해당 반전 타이밍 신호(CMP_U)를 전파 정류 처리부(9) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(U1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_U)를, 센서 신호(U1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_U)를 출력한다. 여기서, 반전 타이밍 신호(CMP_U)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(U1)의 파형은 기준 레벨을 중심으로 반전된다.
비교기(82)는 센서 신호(V1)의 진폭 레벨과 기준 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 반전 타이밍 신호(CMP_V)를 생성한다. 다음에, 비교기(82)는 해당 반전 타이밍 신호(CMP_V)를 전파 정류 처리부(9) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(V1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_V)를, 센서 신호(V1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_V)를 출력한다. 여기서, 반전 타이밍 신호(CMP_V)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(V1)의 파형은 기준 레벨을 중심으로 반전된다.
비교기(83)는 센서 신호(W1)의 진폭 레벨과 기준 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 반전 타이밍 신호(CMP_W)를 생성한다. 다음에, 비교기(83)는 해당 반전 타이밍 신호(CMP_W)를 전파 정류 처리부(9) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(W1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_W)를, 센서 신호(W1)의 진폭 레벨이 기준 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 반전 타이밍 신호(CMP_W)를 출력한다. 여기서, 반전 타이밍 신호(CMP_W)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(W1)의 파형은 기준 레벨을 중심으로 반전된다.
전파 정류 처리부(9)는 반전 타이밍 검출부(8)로부터의 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)에 기초하여 센서 신호(U2)를 생성한다. 다음에, 전파 정류 처리부(9)는 해당 센서 신호(U2)를 센서 처리 신호로서 교점 레벨 검출부(5A), 교점 검출부(2A), 및 신호 선택부(4A)로 출력한다. 여기서, 전파 정류 처리부(9)는 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(U1, V1, W1)를 기준 레벨로 중심 반전시켜 반전 센서 신호(IU1, IV1, IW1)를 생성한다. 다음에, 전파 정류 처리부(9)는 해당 반전 센서 신호(IU1, IV1, IW1)를 센서 신호(U2, V2, W2)로서 각각 출력한다. 또한, 전파 정류 처리부(9)는 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)가 하이-레벨인 경우, 센서 신호(U1, V1, W1)를 센서 신호(U2, V2, W2)로서 각각 출력한다.
비교기(21A)는 센서 신호(U2)의 진폭 레벨과 센서 신호(V2)의 진폭 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 교점 검출 신호(UV)를 생성한다. 다음에, 비교기(21A)는 해당 교점 검출 신호(UV)를 교점 레벨 검출부(5A) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(U2)의 진폭 레벨이 센서 신호(V2)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(UV)를, 센서 신호(U2)의 진폭 레벨이 센서 신호(V2)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(UV)를 출력한다.
비교기(22A)는 센서 신호(V2)의 진폭 레벨과 센서 신호(W2)의 진폭 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 교점 검출 신호(VW)를 생성한다. 다음에, 비교기(22A)는 해당 교점 검출 신호(VW)를 교점 레벨 검출부(5A) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(V2)의 진폭 레벨이 센서 신호(W2)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(VW)를, 센서 신호(V2)의 진폭 레벨이 센서 신호(W2)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(VW)를 출력한다.
비교기(23A)는 센서 신호(W2)의 진폭 레벨과 센서 신호(U2)의 진폭 레벨을 비교하여, 하이-레벨 또는 로우-레벨을 갖는 교점 검출 신호(WU)를 생성한다. 다음에, 비교기(23A)는 해당 교점 검출 신호(WU)를 교점 레벨 검출부(5A) 및 논리 회로부(41A)로 출력한다. 즉, 센서 신호(W2)의 진폭 레벨이 센서 신호(U2)의 진폭 레벨 이상인 경우에는 하이-레벨의 교점 검출 신호(WU)를, 센서 신호(W2)의 진폭 레벨이 센서 신호(U2)의 진폭 레벨 미만인 경우에는 로우-레벨의 교점 검출 신호(WU)를 출력한다.
교점 레벨 검출부(5A)는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 또는 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(U2)와 센서 신호(V2)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5A)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6A)로 출력한다. 또한, 교점 레벨 검출부(5A)는 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 또는 교점 검출 신호(VW)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(V2)와 센서 신호(W2)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5A)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6A)로 출력한다. 또한, 교점 레벨 검출부(5A)는 교점 검출 신호(WU)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍 또는 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍에 있어서 센서 신호(W2)와 센서 신호(U2)의 교점에서의 진폭 레벨을 검출한다. 다음에, 교점 레벨 검출부(5A)는 해당 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6A)로 출력한다. 즉, 교점 레벨 검출부(5A)는 교점 검출부(2A)로부터의 교점 검출 신호(UV, VW, WU)에 기초하여, 센서 신호(U2, V2, W2)의 각 쌍의 교점에서의 진폭 레벨을 각각 검출하여, 해당 검출된 진폭 레벨의 값을 교점 레벨 조정부(6A)로 출력한다.
논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 진폭 레벨의 변화에 기초하여, 진폭 레벨이 조정되는 센서 신호를 선택하도록 스위치(SW)를 제어한다. 여기서, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV, VW, WU) 및 반전 타이밍 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)에 기초하여 센서 신호(U2, V2, W2)를 선택한다. 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_U)가 로우-레벨인 경우이거나 또는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_V)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(U2)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_W)가 로우-레벨인 경우이거나 또는 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_W)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(V2)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(VW)가 하이-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_U)가 로우-레벨인 경우이거나 또는 교점 검출 신호(WU)가 로우-레벨이고 반전 타이밍 신호(CMP_U)가 로우-레벨인 경우, 센서 신호(W2)를 선택 신호(X)로서 선택한다. 즉, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍까지의 구간 중에 스위치(SW)를 접점("a")으로 전환하여 센서 신호(U2)를 선택한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍까지의 구간 중에 스위치(SW)를 접점("b")로 전환하여 센서 신호(V2)를 선택한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨로부터 로우-레벨로 변화되는 타이밍으로부터 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨로부터 하이-레벨로 변화되는 타이밍까지의 구간 중에 스위치(SW)를 접점("c")으로 전환하여 센서 신호(W2)를 선택한다.
교점 레벨 조정부(6A)는 제로-크로스 토글 신호(ST) 및 센서 신호(U2, V2, W2)의 각 쌍의 교점에서의 진폭 레벨을 기초로, 선택 신호(X)의 교점의 진폭 레벨이 기준 레벨로서 제로-크로스 포인트에 대해 임의의 진폭 레벨이 되도록, 선택된 선택 신호(X)을 조정한다. 다음에, 교점 레벨 조정부(6A)는 해당 조정된 선택 신호(X)를 교점 레벨 조정 신호(Y)로서 위상 검출부(7)로 출력한다. 여기서, 교점 레벨 조정부(6A)는 센서 신호(U2, V2, W2)가 기준 레벨을 통과하는 제로-크로스 포인트를 기준 레벨로서 설정하면서 교점 레벨 조정 신호(Y)를 조정한다.
다음에는 전술한 바와 같이 구성된 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)의 동작을 설명한다.
도 6의 파형 6(a)는 도 5의 각도 검출 장치(1A)의 반전 타이밍 검출부(8)에 의해 생성된 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)의 시간(t)에 대한 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 6(a)에서, 120°의 전기 각도의 간격으로 배치된 센서(S1, S2, S3)로부터의 센서 신호(U1, V1, W1)의 진폭 레벨이 기준 레벨보다 높은 경우에는 하이-레벨의 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)가 각각 출력된다. 또한, 센서(S1, S2, S3)부터의 센서 신호(U1, V1, W1)의 진폭 레벨이 기준 레벨보다 낮은 경우에는 로우-레벨의 반전 타이밍 검출 신호(CMP_U, CMP_V, CMP_W)가 각각 출력된다.
도 6의 파형 6(b)는 6(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 제로-크로스 검출부(3)에 의해 생성된 제로-크로스 토글 신호(ST)의 신호 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 6(b)에서는 센서 신호(U1, V1, W1)의 정현파가 기준 레벨을 통과하는 타이밍을 나타낸 제로-크로스 토글 신호(ST)의 타이밍 차트를 나타낸다. 여기서, 제로-크로스 토글 신호(ST)는 센서 신호(U1)가 기준 레벨을 통과하는 타이밍(t0)에서 하이-레벨이 되고, 센서 신호(W1)가 기준 레벨을 통과하는 타이밍(t1)에서 로우-레벨이 된다. 또한, 제로-크로스 토글 신호(ST)는 센서 신호(V1)가 기준 레벨을 통과하는 타이밍(t2)에서 하이-레벨이 되고 센서 신호(U1)가 기준 레벨을 통과하는 타이밍(t3)에서 로우-레벨이 된다. 이하, 마찬가지로, 제로-크로스 토글 신호(ST)는 반복적으로 변화된다.
도 6의 파형 6(c)는 파형 6(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 센서 신호(U2, V2, W2)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 6(c)에서, 타이밍(t0)과 타이밍(t2)에서는 센서 신호(V1)가 반전된 반전 센서 신호(IV1)가 센서 신호(V2)로서 출력된다. 또한, 타이밍(t1)과 타이밍(t4)에서는 센서 신호(W1)가 반전된 반전 센서 신호(IW1)가 센서 신호(W2)로서 출력된다. 또한, 타이밍(t3)과 타이밍(t6)에서는 센서 신호(U1)가 반전된 반전 센서 신호(IU1)가 센서 신호(U2)로서 출력된다.
파형 6(d)는 파형 6(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 신호 선택부(4A)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 6(d)에서, 신호 선택부(4A)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 파형은 굵은 글씨로 표시된다. 즉, 타이밍(t0)으로부터 타이밍(t1)까지의 구간에서는 센서 신호(U2)가 선택되고, 타이밍(t1)으로부터 타이밍(t2)까지의 구간에서는 센서 신호(V2)가 선택되고, 타이밍(t2)으로부터 타이밍(ta)까지의 구간에서는 센서 신호(V2)가 선택되고, 타이밍(ta)으로부터 타이밍(t4)까지의 구간에서는 센서 신호(W2)가 선택된다. 여기서, 타이밍(t1)과 타이밍(t7)에서, 선택 신호(X)는 진폭 레벨(L2)을 가지고, 타이밍(ta)과 타이밍(tb)에서, 선택 신호(X)는 진폭 레벨(L3)을 가진다.
도 6의 파형 6(e)는 파형 6(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 교점 레벨 조정부(6A)에 의해 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 6(e)에서, 선택 신호(X)의 정점에서의 레벨이 임의의 진폭 레벨이 되도록 조정된 것으로 생성된 교점 레벨 조정 신호(Y)가 예시된다. 즉, 타이밍(t0, t2, t4, t6)에서의 제로-크로스 포인트를 기준 레벨로 설정하여, 타이밍(t1, t7, ta, tb)에서의 교점 레벨(L2, L3)을 임의의 진폭 레벨(LT)로 조정한다.
도 6의 파형 6(f)는 파형 6(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 위상 검출부(7)에 의해 생성된 위상 정보 신호(SPH)를 나타낸다. 파형 6(f)에서, 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간인 각각의 위상 구간(T)에서, 모터(M1)의 회전자의 회전 위치에 대응하는 복수의 임계치 레벨이 설정된다. 교점 레벨 조정 신호(Y)가 임계치 레벨을 통과하는 타이밍에 위상 정보 신호(SPH)가 출력된다.
전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에 따르면, 제1 실시 형태와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에 따르면, 제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)와 비교하면, 기준 레벨과 임의의 진폭 레벨 사이의 구간인 위상 구간(T)에만 전기 각도에 대응하는 임계치 레벨을 설정하는 것이 필요하다. 따라서, 위상 검출부(7)에 포함되는 비교기의 수를 반으로 줄일 수 있어서 회로 규모를 축소하는 것이 가능해진다. 전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에 따르면, 제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)와 비교하면, 전파정류된 신호의 교점 레벨만을 조정한다. 따라서, 신호의 진폭 레벨을 반으로 줄일 수 있어서 임의의 진폭 레벨의 값을 보다 큰 값으로 설정할 수 있기 때문에, 위상 정보 신호(SPH)의 오차를 더욱 줄일 수 있다. 따라서, 모터(M1)의 회전 위치를 더 정확히 검출하는 것이 가능해진다.
제3 실시 형태
상술한 제2 실시 형태의 각도 검출 장치에서는 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 위상 구간(T)을 설정한다. 한편, 본 실시 형태는 30°의 전기 각도의 범위에 대응하는 위상 구간(T)을 설정하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제2 실시 형태와 비교하면, 도 1의 논리 회로부(41)에 의해 진폭 레벨이 조정되는 교점을 선택하는 조건이 다르다.
논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV, VW, WU)의 신호 레벨의 변화에 기초하여 진폭 레벨이 조정되는 센서 신호를 선택하도록 스위치(SW)를 제어한다. 여기서, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV)가 로우-레벨이고 교점 검출 신호(WU)가 하이-레벨인 경우, 스위치(SW)를 접점("a")으로 전환하여 센서 신호(U2)를 선택 신호(X)로서 선택하도록 제어한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(UV)가 하이-레벨이고 교점 검출 신호(VW)가 로우-레벨인 경우, 스위치(SW)를 접점("b")으로 전환하여 센서 신호(V2)를 선택 신호(X)로서 선택하도록 제어한다. 또한, 논리 회로부(41A)는 교점 검출 신호(VW)가 하이-레벨이고 교점 검출 신호(WU)가 로우-레벨인 경우, 스위치(SW)를 접점("c")으로 전환하여 센서 신호(W2)를 선택 신호(X)로서 선택하도록 제어한다.
도 7은 제3 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)의 동작을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 7의 파형 7(a)는 도 5의 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 센서 신호(U2, V2, W2)의 시간(t)에 대한 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 7(a)에서, 센서 신호(V1)가 반전된 반전 센서 신호(IV1)가 센서 신호(V2)로서 출력된다. 또한, 센서 신호(W1)가 반전된 반전 센서 신호(IW1)가 센서 신호(W2)로서 출력된다. 또한, 센서 신호(U1)가 반전된 반전 센서 신호(IU1)가 센서 신호(U2)로서 출력된다.
도 7의 파형 7(b)는 파형 7(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 신호 선택부(4A)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 변화를 나타낸 것이다. 파형 7(b)에서, 신호 선택부(4A)에 의해 선택된 선택 신호(X)의 파형은 굵은 글씨로 표시된다. 즉, 타이밍(t0)으로부터 타이밍(t1)까지의 구간에서 센서 신호(U2)가 선택되고, 타이밍(t1)으로부터 타이밍(t2)까지의 구간에서 센서 신호(W2)가 선택되고, 타이밍(t3)으로부터 타이밍(t4)까지의 구간에서는 센서 신호(V2)가 선택된다.
도 7의 파형 7(c)는 파형 7(b)의 영역(A)에서의 선택 신호(X)의 진폭 레벨을 도 5의 교점 레벨 조정부(6A)에 의해 조정된 것으로 생성되는 교점 레벨 조정 신호(Y)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 것이다. 파형 7(c)에서, 파형 7(b)의 영역(A)에서의 신호의 정점에서의 레벨(L1)이 진폭 레벨(LT)이 되도록 조정된 교점 레벨 조정 신호(Y)가 예시된다. 즉, 타이밍(t0)과 타이밍(t2)에서의 제로-크로스 포인트를 기준 레벨로 설정하여, 타이밍(t1)에서의 교점 레벨(L1)을 진폭 레벨(LT)로 조정한다.
파형 7(d)는 파형 7(c)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 5의 위상 검출부(7)에 의해 생성된 위상 정보 신호(SPH)를 나타낸 것이다. 파형 7(d)에서, 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간인 각각의 위상 구간(T)에서, 모터(M1)의 회전자의 회전 위치에 대응하는 복수의 임계치 레벨이 설정된다. 교점 레벨 조정 신호(Y)가 각 임계치 레벨을 통과하는 타이밍에 위상 정보 신호(SPH)가 출력된다.
본 실시 형태에서는 30°의 전기 각도의 범위에 대응하는 위상 구간(T)에서, 5개의 위상 정보 신호(SPH)를 출력한다. 이 경우, 진폭 레벨(LT)은 30°의 전기 각도에서의 진폭 비율 0.500이며, 각 전기 각도에서의 진폭 비율에 대해 복수의 임계치 레벨이 설정된다. 즉, 기준 레벨과 진폭 레벨(LT) 사이의 구간인 위상 구간(T)에서, 5개의 임계치 레벨이 설정되고, 교점 레벨 조정 신호(Y)가 각 임계치 레벨을 통과하는 타이밍에 위상 정보 신호(SPH)가 출력된다.
전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에 따르면, 제1 실시 형태와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에 따르면, 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)와 비교하면, 위상 정보 신호의 오차를 더욱 적게 할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도의 위상 정보 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)와 비교하면, 모터(M1)의 회전 위치 정보를 더욱 정확히 검출하는 것이 가능해진다.
제4 실시 형태.
전술한 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)에서는 센서 자체의 각각의 차이에 의해 센서 신호의 각 쌍 사이의 교점의 위치가 틀어지게 된다. 한편, 본 실시 형태는 센서 신호의 각 쌍 사이의 교점의 위치 어긋남을 보정하는 것을 특징으로 한다.
도 8은 제4 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 8의 각도 검출 장치(1B)는 도 5의 각도 검출 장치(1A)와 비교하면, 정점 레벨 검출부(10)와 진폭 레벨 조정부(11)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
정점 레벨 검출부(10)는 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 센서 신호(U3, V3, W3)의 정점 레벨을 각각 검출하여, 해당 검출된 정점 레벨의 값을 진폭 레벨 조정부(11)로 출력한다. 진폭 레벨 조정부(11)는 해당 신호의 정점 레벨을 각각 임의의 진폭 레벨이 되도록 센서 신호(U3, V3, W3)를 조정하여 센서 신호(U2, V2, W2)를 생성한다. 다음에, 진폭 레벨 조정부(11)는 해당 센서 신호(U2, V2, W2)를 센서 처리 신호로서 교점 검출부(2A), 교점 레벨 검출부(5A) 및 신호 선택부(4A)로 각각 출력한다.
다음에는 전술한 바와 같이 구성된 제4 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)의 동작을 설명한다.
제4 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)의 동작은 정점 레벨 검출부(10)의 동작 및 진폭 레벨 조정부(11)의 동작이 추가되므로 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)의 동작과 다르다.
따라서, 다음에는 정점 레벨 검출부(10)의 동작 및 진폭 레벨 조정부(11)의 동작을 설명한다.
도 9는 제4 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9의 파형 9(a)는 도 8의 각도 검출 장치(1B)의 센서(S1, S2, S3)에 의해 생성된 센서 신호(U1, V1, W1)의 시간(t)에 대한 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다. 파형 9(b)은 파형 9(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 도 8의 전파 정류 처리부(9)에 의해 반전 생성된 반전 센서 신호(IU1, IV1, IW1)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다. 도 9의 파형 9(c)는 파형 9(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 센서 신호(U3, V3, W3)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다. 도 9의 파형 9(d)는 파형 9(a)와 경과 시간 축을 공통으로 하여, 진폭 레벨 조정부(11)에 의해 진폭 레벨조정된 센서 신호(U2, V2, W2)의 진폭 레벨의 변화를 나타낸 시간축 파형도이다.
파형 9(a)에 나타낸 바와 같이, 센서 신호(U1, V1, W1)의 진폭 레벨은 모터(M1)의 회전자의 자속 밀도의 변화에 따라, 그리고 또한 센서 자체의 각각의 차이에 따라 다르다. 다음에, 파형 9(b)에서는 진폭 레벨이 기준 레벨 이하인 경우, 센서 신호(U1, V1, W1)의 파형은 기준 레벨에서 꺽인다. 다음에, 파형 9(c)에 나타낸 바와 같이, 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 센서 신호(U3, V3, W3)가 진폭 레벨 조정부(11)로 출력된다. 다음에, 파형 9(d)에서는 센서 신호(U3, V3, W3)의 정점 레벨이 조정된 것으로 생성된 센서 신호(U2, V2, W2)가 예시된다.
파형 9(a)∼9(d)에서, 센서 자체의 각각의 차이에 의해 진폭 레벨이 다른 경우, 센서 신호(S1, S2, S3)를 전파 정류하는 것에 의해 생성된 센서 신호(U3, V3, W3)의 진폭 레벨도 서로 다르다. 따라서, 진폭이 다른 신호끼리의 교점의 위치는 한편 또는 다른 편으로 틀어진다. 따라서, 파형 9(c) 및 9(d)에 나타낸 바와 같이, 교점 위치에 오차(E1, E2, E3)가 생긴다. 오차(E1, E2, E3)는 그대로 위상 정보 신호의 펄스 폭의 오차가 되기 때문에, 모터(M1)의 회전 위치 정보를 정확히 검출하는 것이 불가능하여 진다. 따라서, 전파 정류된 센서 신호(U3, V3, W3)의 정점 레벨을 검출하여 임의의 진폭 레벨이 되도록 조정함으로써, 교점 레벨의 어긋남을 제로에 보정하여 모터(M1)의 회전 위치 정보를 정확히 검출한다.
전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)에 따르면, 제1 실시 형태의 각도 검출 장치(1)와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 실시 형태의 각도 검출 장치(1B)에 따르면, 제2 실시 형태의 각도 검출 장치(1A)와 비교하면, 신호 사이의 교점 위치의 어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 모터(M1)의 회전 위치 정보를 더 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는 센서(S1, S2, S3)에 의해 생성된 센서 신호(U1, V1, W1)를 이용하여 모터(M1)의 회전 위치 정보를 검출했지만, 이것은 한정적인 예가 아니다. 예컨대, 센서 신호(U1, V1, W1)의 위상 오차를 보정하여 생성되는 동상(in-phase)의 레벨의 센서 신호를 이용하여 모터(M1)의 회전 위치 정보를 검출할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서 각도 검출 장치(1, 1A, 1B)는 반도체 집적 회로로서 또는 반도체 디바이스로서 제조될 수 있다. 또한, 각도 검출 장치(1, 1A, 1B)는 모터(M1)의 구동 제어 장치와 일체로 제조될 수 있다.
또한, 전술한 제4 실시 형태에서는 전파 정류 처리부(9)에 의해 전파 정류된 신호 사이의 교점의 어긋남을 보정했지만, 예컨대, 센서 신호(U1, V1, W1)의 쌍 사이의 교점의 어긋남을 보정할 수 있다. 이 경우에도, 제4 실시 형태의 각도 검출 장치와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는 30°의 전기 각도의 범위에 대응하는 구간 또는 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 구간을 위상 구간(T)으로 설정했지만, 이것은 한정적인 예가 아니다. 예컨대, 30°~ 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 구간을 위상 구간(T)으로 설정할 수 있다. 이 경우에도, 전술한 실시 형태와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태의 각도 검출 장치는 모터(M1)의 회전자를 갖춘 모터 장치에 적용할 수 있다. 이 경우, 전술한 각도 검출 장치를 갖춘 모터 구동 제어 장치는 해당 각도 검출 장치부터의 회전 위치 정보에 기초하여 모터 장치의 모터(M1)의 회전자를 제어한다. 추가로, 모터 장치는 모터(M1)와 모터 구동 제어 장치를 포함하도록 구성된다.
실시 형태의 요약
제1의 양태의 각도 검출 장치는, 복수 위상의 코일을 갖는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 위상을 나타내기 위해, 상기 모터의 상기 회전자의 회전 위치를 나타내는 신호 레벨을 각각 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여 위상 정보를 생성하여, 상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치를 검출하는 각도 검출 장치로서,
상기 센서 신호를 수신하여, 한 쌍의 센서 신호의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 상기 한 쌍의 센서 신호 사이의 교점을 검출하도록 구성된 교점 검출부;
각각의 상기 한 쌍의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 기초로 상기 교점에서의 상기 센서 신호의 진폭 레벨인 교점 레벨을 검출하도록 구성된 교점 레벨 검출부;
상기 센서 신호의 상기 검출된 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정하여, 상기 조정된 센서 신호들 중 연속적으로 선택된 하나의 센서 신호를 교점 레벨 조정 신호로서 출력하도록 구성된 교점 레벨 조정부; 및
상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 위상에 대응하는 각각의 임계치 레벨보다 더 큰지의 여부를 나타내는 검출 결과를 생성하고, 상기 검출 결과에 대응하는 위상 정보를 생성하도록 구성된 위상 정보 검출부를 포함하고,
복수의 상기 임계치 레벨은, 교점 레벨 조정 신호가 상기 임의의 진폭 레벨이 되는 위상과 상기 교점 레벨 조정 신호가 기준 레벨이 되는 위상 사이의 구간인 위상 구간(phase section)마다 설정되는 것을 특징으로 한다.
제2 양태의 각도 검출 장치는, 전술한 제1 양태의 각도 검출 장치에 있어서,
상기 센서 신호를 전파(full-wave) 정류하도록 구성된 전파 정류 처리부를 더 포함하고, 상기 교점 검출부에 의해 수신된 상기 센서 신호는 전파 정류된 센서 신호인 것을 특징으로 한다.
제3 양태의 각도 검출 장치는 전술한 제1 양태의 각도 검출 장치에 있어서,
상기 센서 신호를 전파 정류하고 상기 센서 신호를 전파 정류 신호로서 각각 출력하도록 구성된 전파 정류 처리부;
상기 전파 정류 신호의 가장 높은 진폭 레벨인 정점(peak) 레벨을 각각 검출하도록 구성된 정점 레벨 검출부; 및
상기 검출된 정점 레벨의 값을 임의의 진폭 레벨의 값으로 조정하고, 상기 조정된 전파 정류 신호를 출력하도록 구성된 진폭 레벨 조정부를 더 포함하고,
상기 교점 검출부에 의해 수신된 상기 센서 신호는, 상기 조정된 전파 정류 센서 신호인 것을 특징으로 한다.
제4 양태의 각도 검출 장치는 제1∼제3 양태 중 중 어느 하나에 기재된 각도 검출 장치에 있어서,
상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치에 대응하는 신호 레벨을 갖는 상기 센서 신호를 각각 생성하여 출력하도록 구성된 복수의 자기 센서를 더 포함하고;
상기 자기 센서는, 120°의 전기 각도(electric angle)의 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.
제5 양태의 각도 검출 장치는 제1∼제4의 양태 중 어느 하나에 기재된 각도 검출 장치에 있어서,
상기 센서 신호 각각이 상기 기준 레벨이 되는 제로-크로스(zero-cross) 포인트를 검출하도록 구성된 제로-크로스 검출부를 더 포함하며,
상기 교점 레벨 조정부는, 상기 제로-크로스 포인트의 진폭 레벨을 기준 레벨로서 설정하여 상기 교점 레벨 조정 신호를 조정하는 것을 특징으로 한다.
제6 양태의 각도 검출 장치는 제1∼제5의 양태 중 어느 하나에 기재된 각도 검출 장치에 있어서, 상기 위상에 대응하는 임계치 레벨은, 각각 상기 위상에 비례하는 것을 특징으로 한다.
제7 양태의 각도 검출 장치는 제5 양태 또는 제6 양태에 기재된 각도 검출 장치에 있어서, 상기 위상 구간은 30°~ 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 것을 특징으로 한다.
제8 양태의 모터 구동 장치는 제1∼제7 양태 중 어느 하나에 기재된 각도 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제9 양태의 모터 장치는 제8 양태의 모터 구동 제어 장치, 및 상기 모터 구동 제어 장치에 의해 제어되는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다.
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된, 2014년 3월 6일자 출원된 일본 특허 출원 제2014-044228호에 기초한 출원으로 해당 특허 출원에 대한 우선권의 이익을 주장한다.
1, 1A, 1B: 각도 검출 장치 2, 2A: 교점 검출부
3: 제로-크로스 검출부 4, 4A: 신호 선택부
5, 5A : 교점 레벨 검출부 6, 6A: 교점 레벨 조정부
7: 위상 검출부 8: 반전 타이밍 검출부
9: 전파 정류 처리부 10: 정점 레벨 검출부
11: 진폭 레벨 조정부 41, 41A: 논리 회로부
71-1∼71-N: 위상 검출기 72-1∼72-N: 전압원
21, 22, 23, 21A, 22A, 23A, 81, 82, 83: 비교기

Claims (10)

  1. 복수 위상의 코일을 갖는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 위상을 나타내기 위해, 상기 모터의 상기 회전자의 회전 위치를 나타내는 신호 레벨을 각각 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여 위상 정보를 생성하여, 상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치를 검출하는 각도 검출 장치로서,
    상기 센서 신호를 수신하여, 한 쌍의 센서 신호의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍을 검출하여 상기 한 쌍의 센서 신호 사이의 교점을 검출하도록 구성된 교점 검출부;
    각각의 상기 한 쌍의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍에 기초하여 상기 교점에서의 상기 센서 신호의 진폭 레벨인 교점 레벨을 검출하도록 구성된 교점 레벨 검출부;
    상기 센서 신호의 상기 검출된 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정하여, 상기 조정된 센서 신호들 중 연속적으로 선택된 하나의 센서 신호를 교점 레벨 조정 신호로서 출력하도록 구성된 교점 레벨 조정부; 및
    상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 위상에 대응하는 각각의 임계치 레벨보다 더 큰지의 여부를 나타내는 검출 결과를 생성하고, 상기 검출 결과에 대응하는 위상 정보를 생성하도록 구성된 위상 정보 검출부를 포함하고,
    복수의 상기 임계치 레벨은, 교점 레벨 조정 신호가 상기 임의의 진폭 레벨이 되는 위상과 상기 교점 레벨 조정 신호가 기준 레벨이 되는 위상 사이의 구간인 위상 구간(phase section)마다 설정된 것인 각도 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 신호를 전파(full-wave) 정류하도록 구성된 전파 정류 처리부를 더 포함하고, 상기 교점 검출부에 의해 수신된 상기 센서 신호는 전파 정류된 센서 신호인 것인 각도 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 신호를 전파 정류하고, 상기 센서 신호를 전파 정류 신호로서 각각 출력하도록 구성된 전파 정류 처리부;
    상기 전파 정류 신호의 가장 높은 진폭 레벨인 정점(peak) 레벨을 각각 검출하도록 구성된 정점 레벨 검출부; 및
    상기 검출된 정점 레벨의 값을 임의의 진폭 레벨의 값으로 조정하고, 상기 조정된 전파 정류 신호를 출력하도록 구성된 진폭 레벨 조정부를 더 포함하고,
    상기 교점 검출부에 의해 수신된 상기 센서 신호는, 상기 조정된 전파 정류 센서 신호인 것인 각도 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치에 대응하는 신호 레벨을 갖는 상기 센서 신호를 각각 생성하여 출력하도록 구성된 복수의 자기 센서를 더 포함하고,
    상기 자기 센서는, 120°의 전기 각도(electric angle)의 간격으로 배치되는 것인 각도 검출 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 신호 각각이 상기 기준 레벨이 되는 제로-크로스(zero-cross) 포인트를 검출하도록 구성된 제로-크로스 검출부를 더 포함하며,
    상기 교점 레벨 조정부는, 상기 제로-크로스 포인트의 진폭 레벨을 상기 기준 레벨로서 설정하여 상기 교점 레벨 조정 신호를 조정하는 것인 각도 검출 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상에 대응하는 임계치 레벨은, 각각 상기 위상에 비례하는 것인 각도 검출 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상 구간은 30°~ 60°의 전기 각도의 범위에 대응하는 것인 각도 검출 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 각도 검출 장치를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  9. 제8항에 기재된 모터 구동 제어 장치; 및
    상기 모터 구동 제어 장치에 의해 제어되는 모터를 포함하는 모터 장치.
  10. 복수 위상의 코일을 갖는 모터의 회전자의 회전 위치에 대응하는 위상을 나타내기 위해, 상기 모터의 상기 회전자의 회전 위치를 나타내는 신호 레벨을 각각 갖는 복수의 센서 신호에 기초하여 위상 정보를 생성하여, 상기 모터의 상기 회전자의 상기 회전 위치를 검출하는 각도 검출 장치를 제어하는 방법으로서,
    한 쌍의 센서 신호의 센서 신호가 서로 교차하는 타이밍과 상기 한 쌍의 센서 신호 사이의 교점을 검출하는 단계;
    각각의 상기 한 쌍의 센서 신호가 서로 교차하는 상기 타이밍에 기초하여, 상기 교점에서의 상기 센서 신호의 진폭 레벨인 교점 레벨을 검출하는 단계;
    상기 검출된 센서 신호의 교점 레벨을 임의의 진폭 레벨로 조정하여, 상기 조정된 센서 신호들 중 연속적으로 선택된 하나의 센서 신호를 교점 레벨 조정 신호로서 출력하는 단계; 및
    상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 위상에 대응하는 각각의 임계치 레벨보다 더 큰지의 여부를 나타내는 검출 결과를 생성하고, 상기 검출 결과에 대응하는 위상 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
    복수의 상기 임계치 레벨은, 상기 교점 레벨 조정 신호가 상기 임의의 진폭 레벨이 되는 위상과 상기 교점 레벨 조정 신호가 기준 레벨이 되는 위상 사이의 구간인 위상 구간마다 설정된 것인 각도 검출 장치를 제어하는 방법.
KR1020167024021A 2014-03-06 2015-01-21 각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법 KR101826461B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-044228 2014-03-06
JP2014044228A JP6244989B2 (ja) 2014-03-06 2014-03-06 角度検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置
PCT/JP2015/052247 WO2015133203A1 (en) 2014-03-06 2015-01-21 Angle detecting device, motor drive controlling device, motor device and method of controlling an angle detecting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160116346A true KR20160116346A (ko) 2016-10-07
KR101826461B1 KR101826461B1 (ko) 2018-02-06

Family

ID=54055015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167024021A KR101826461B1 (ko) 2014-03-06 2015-01-21 각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9882242B2 (ko)
EP (1) EP3114765B1 (ko)
JP (1) JP6244989B2 (ko)
KR (1) KR101826461B1 (ko)
CN (1) CN106133480B (ko)
WO (1) WO2015133203A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112017013581B1 (pt) 2014-12-22 2022-11-29 Nidec Corporation Método de estimação de posição, dispositivo de estimação de posição e dispositivo de controle de posição
JP2018021884A (ja) 2016-08-05 2018-02-08 株式会社リコー 位相検出装置、モータシステム、画像形成装置、搬送装置、及びセンサレベル取得方法。
US10578463B2 (en) * 2016-12-19 2020-03-03 Microchip Technology Incorporated Detection of defects in motor position decoder system
JP7020862B2 (ja) * 2017-10-26 2022-02-16 株式会社河合楽器製作所 パラメータ制御装置及び制御方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013099023A (ja) 2011-10-28 2013-05-20 Ricoh Co Ltd モータ駆動制御装置及び方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY120887A (en) * 1995-06-08 2005-12-30 Sony Corp Rotation position detecting device and motor device.
US5969489A (en) 1996-07-31 1999-10-19 Victor Company Of Japan, Ltd. Motor driving system for driving brushless motor
JP3568075B2 (ja) * 1996-07-31 2004-09-22 日本ビクター株式会社 ブラシレスモータの駆動制御回路
JP2005073438A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動回路
JP4858597B2 (ja) * 2008-11-28 2012-01-18 株式会社デンソー 回転機の制御装置及びその製造方法
US8833884B2 (en) * 2011-08-26 2014-09-16 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor driving apparatus and printing apparatus including brushless motor driving apparatus
JP2013108971A (ja) 2011-10-25 2013-06-06 Ricoh Co Ltd 角度検出装置、モータ駆動装置及び画像形成装置
JP5919730B2 (ja) * 2011-10-28 2016-05-18 株式会社リコー モータ駆動制御装置及び方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013099023A (ja) 2011-10-28 2013-05-20 Ricoh Co Ltd モータ駆動制御装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9882242B2 (en) 2018-01-30
JP6244989B2 (ja) 2017-12-13
KR101826461B1 (ko) 2018-02-06
EP3114765A1 (en) 2017-01-11
CN106133480B (zh) 2018-05-29
CN106133480A (zh) 2016-11-16
EP3114765B1 (en) 2018-06-13
JP2015171222A (ja) 2015-09-28
EP3114765A4 (en) 2017-03-15
US20160365815A1 (en) 2016-12-15
WO2015133203A1 (en) 2015-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8872453B2 (en) Motor drive controller and control method
KR101826461B1 (ko) 각도 검출 장치, 모터 구동 제어 장치, 모터 장치 및 각도 검출 장치 제어 방법
US10794927B2 (en) Method and device for operating a rotational speed sensor, rotational speed sensor device
US9255817B2 (en) Rotation-angle detection device, image processing apparatus, and rotation-angle detection method
US9182251B2 (en) Angle detector and motor drive controller
KR20090068205A (ko) 인코더신호처리방법
EP2498063A2 (en) Rotation angle detection device
JP2010101747A (ja) 移動方向検出装置
US9647586B2 (en) Signal amplifier, phase detector, and motor drive controller
US20010009359A1 (en) Magnetic-pole position detecting apparatus for a synchronous motor
US11940303B2 (en) Position detection device and position detection method
JP6398233B2 (ja) 位相検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置
US10989568B2 (en) Position detection device and position detection method
KR20170087415A (ko) 인코더
JP6554896B2 (ja) 角度検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置
JP6530797B2 (ja) 回転角度検出装置
CN109075727B (zh) 马达模块以及马达步进动作控制系统
JP5854677B2 (ja) モータ速度検出装置およびモータ制御装置
US9515641B2 (en) Voltage level detector, motor drive controller, motor apparatus, and method of detecting voltage level
CN111829557B (zh) 旋转角度检测装置
KR102113456B1 (ko) 증분형 인코더의 펄스화 변환 장치 및 펄스화 변환 방법
JP6973992B2 (ja) 回転検出装置、モータ装置及び回転検出方法
JP5251997B2 (ja) モータ制御装置
JP2017042019A (ja) 回転検知装置、回転駆動装置、モータ装置及び回転検知方法
JP2012237619A (ja) 回転角検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right