JPH0337519A - 位置検出方法及びその装置 - Google Patents
位置検出方法及びその装置Info
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- JPH0337519A JPH0337519A JP1172610A JP17261089A JPH0337519A JP H0337519 A JPH0337519 A JP H0337519A JP 1172610 A JP1172610 A JP 1172610A JP 17261089 A JP17261089 A JP 17261089A JP H0337519 A JPH0337519 A JP H0337519A
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- 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
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- 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
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- G01D5/2449—Error correction using hard-stored calibration data
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- G—PHYSICS
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- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
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、回転運動や直進運動を行う移動体の位置を検
出する位置検出方法及びその装置に関す〔従来の技術〕 従来より、磁気式又は光学式エンコーダからの位相差９
０度の２つの正弦波信号に基づき、回転運動或いは直進
運動を行う移動体の位置を検出する位置検出装置が知ら
れている。この位置検出装置においては、移動体の位置
検出の精度が２つの正弦波信号の精度に左右される。こ
のため、例えば特開昭６３−２２５１２４号公報におい
ては、回転運動を行う移動体としての磁気媒体の偏心等
により磁気媒体と磁気センサとの間隔が変化して、磁気
センサから出力される信号の振幅が変化したり、歪んだ
りした場合にも、高精度な正弦波信号を作成することが
可能な位置検出装置が示されている。
出する位置検出方法及びその装置に関す〔従来の技術〕 従来より、磁気式又は光学式エンコーダからの位相差９
０度の２つの正弦波信号に基づき、回転運動或いは直進
運動を行う移動体の位置を検出する位置検出装置が知ら
れている。この位置検出装置においては、移動体の位置
検出の精度が２つの正弦波信号の精度に左右される。こ
のため、例えば特開昭６３−２２５１２４号公報におい
ては、回転運動を行う移動体としての磁気媒体の偏心等
により磁気媒体と磁気センサとの間隔が変化して、磁気
センサから出力される信号の振幅が変化したり、歪んだ
りした場合にも、高精度な正弦波信号を作成することが
可能な位置検出装置が示されている。
〔発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記の位置検出装置においては、出力基
本波に対する高調波成分が互いに逆位相で相殺される位
相となるように磁気抵抗効果素子群を複数郡設け、正弦
波形を有する基本波成分のみを取り出すように構成され
ている。このため、磁気抵抗効果素子を特殊なピッチで
精度良く取り付ける必要があるとともに、高調波成分の
減衰によって出力基本波を得ているので、精度を向上さ
せるためには非常に高い次数までの高調波成分を取り除
かなければならず、現実的には非常に難しい。
本波に対する高調波成分が互いに逆位相で相殺される位
相となるように磁気抵抗効果素子群を複数郡設け、正弦
波形を有する基本波成分のみを取り出すように構成され
ている。このため、磁気抵抗効果素子を特殊なピッチで
精度良く取り付ける必要があるとともに、高調波成分の
減衰によって出力基本波を得ているので、精度を向上さ
せるためには非常に高い次数までの高調波成分を取り除
かなければならず、現実的には非常に難しい。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、各検出素子
から出力された信号より直接払本波成分を抽出すること
により確実に２相正弦波の精度を向上させ、これにより
位置検出の精度か向上した位置検出方法及びその位置を
提供することを目的とする。
から出力された信号より直接払本波成分を抽出すること
により確実に２相正弦波の精度を向上させ、これにより
位置検出の精度か向上した位置検出方法及びその位置を
提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による位置検出方法
及びその装置は、 移動体と固定体とを有し、前記移動体の位置に応じた９
０度の位相差を有する２つの正弦波信号を生威し、これ
らの正弦波信号を用いて前記移動体の位置を検出する位
置検出装置において前記移動体と前記固定体とのいずれ
か一方に配設されるとともに、所定間隔ごとに逆極性に
着磁された複数の磁極を有する多極磁石と、前記多極磁
石と対向して前記移動体と前記固定体のいずれか一方に
配置され、前記多極磁石による磁界を検出し電気信号に
変換する複数の検出素子と、 前記複数の検出素子から出ノｊされた電気信号に対して
、これらの電気信号の位相差に基づく正弦係数および余
弦係数を乗じて、これらをそれぞれ加算することにより
前記９０度の位相差を有する２つの正弦波信号を算出す
る算出手段とを備える。
及びその装置は、 移動体と固定体とを有し、前記移動体の位置に応じた９
０度の位相差を有する２つの正弦波信号を生威し、これ
らの正弦波信号を用いて前記移動体の位置を検出する位
置検出装置において前記移動体と前記固定体とのいずれ
か一方に配設されるとともに、所定間隔ごとに逆極性に
着磁された複数の磁極を有する多極磁石と、前記多極磁
石と対向して前記移動体と前記固定体のいずれか一方に
配置され、前記多極磁石による磁界を検出し電気信号に
変換する複数の検出素子と、 前記複数の検出素子から出ノｊされた電気信号に対して
、これらの電気信号の位相差に基づく正弦係数および余
弦係数を乗じて、これらをそれぞれ加算することにより
前記９０度の位相差を有する２つの正弦波信号を算出す
る算出手段とを備える。
本発明は上記した構成により、移動体の移動に伴って各
検出素子から周期的な電気信号が出力される。これらの
電気信号に対して、各電気信号の位相差に基づく正弦係
数および余弦係数を乗じ、さらに正弦係数を乗じた信号
および余弦係数を乗じた信号をそれぞれ加算する。この
ような処理は、各検出素子の出力信号より得られる磁束
密度分布に対して離散的フーリエ変換を行い、基本波成
分を求めたことと等価である。このため、各検出素子か
ら出力された信号より直接基本波成分を抽出することが
でき、２相正弦波の精度を向上させることができる。
検出素子から周期的な電気信号が出力される。これらの
電気信号に対して、各電気信号の位相差に基づく正弦係
数および余弦係数を乗じ、さらに正弦係数を乗じた信号
および余弦係数を乗じた信号をそれぞれ加算する。この
ような処理は、各検出素子の出力信号より得られる磁束
密度分布に対して離散的フーリエ変換を行い、基本波成
分を求めたことと等価である。このため、各検出素子か
ら出力された信号より直接基本波成分を抽出することが
でき、２相正弦波の精度を向上させることができる。
［実施例］
以下本発明の位置検出装置について、第１の実施例の構
成を図面に従って説明する。
成を図面に従って説明する。
第３図において、１０１は下端面のみが開放された金属
製、例えばアルくニウムよりなる円筒形のハウジングで
ある。このハウジング１０１の上面中央部には、銅系金
属より成る、ドーナツ形の軸受け１００が圧入されてい
る。
製、例えばアルくニウムよりなる円筒形のハウジングで
ある。このハウジング１０１の上面中央部には、銅系金
属より成る、ドーナツ形の軸受け１００が圧入されてい
る。
この軸受け１００の中央部の穴には、金属製の回転軸１
０２が回転可能な状態で挿入されている。
０２が回転可能な状態で挿入されている。
そして、ハウジング１０１の内側には、回転軸１０２に
対して直角に固定したロータ１０３が設けられている。
対して直角に固定したロータ１０３が設けられている。
このロータ１０３の外側円周上に、等しいピッチで交互
に逆極性の磁極が形成された例えばフェライトより威る
多極磁石工が圧入又は接着されている。
に逆極性の磁極が形成された例えばフェライトより威る
多極磁石工が圧入又は接着されている。
さらに、ハウジング１０１の内側にはロータ１０３に対
向し、かつロータ１０３と平行に回路基板１０４が固定
された状態で配設されている。この回路基板１０４の外
側端部で、ロータ１０３と対向する面上に、ロータ１０
３上の多極磁石１における直径方向の幅に対して中心付
近と一致する位置に６個のホール素子２１ａ〜２１ｆよ
りなるホール素子アレー２１が設けられている。また、
このホール素子アレー２１を形成する各ホール素子２１
ａ 〜２１ｆは、それぞれ回Ｉｆ！、基板６４の面に対
して垂直方向の磁束を検出するように配置されている。
向し、かつロータ１０３と平行に回路基板１０４が固定
された状態で配設されている。この回路基板１０４の外
側端部で、ロータ１０３と対向する面上に、ロータ１０
３上の多極磁石１における直径方向の幅に対して中心付
近と一致する位置に６個のホール素子２１ａ〜２１ｆよ
りなるホール素子アレー２１が設けられている。また、
このホール素子アレー２１を形成する各ホール素子２１
ａ 〜２１ｆは、それぞれ回Ｉｆ！、基板６４の面に対
して垂直方向の磁束を検出するように配置されている。
なおホール素子アレー２１の検出面とロータ１０３上の
多極磁石１とのすきまは約０．５ｍｍとなるように、ハ
ウジング１０１の内側に設けた突出部１１０によって回
路基板１０４を位置決めしである。
多極磁石１とのすきまは約０．５ｍｍとなるように、ハ
ウジング１０１の内側に設けた突出部１１０によって回
路基板１０４を位置決めしである。
ここで、ロータ１０３の多極磁石ｌと、ホール素子アレ
ー２１との配置状態を第１図に示す。第１図において、
移動体である多極磁石１の磁極ピッチｌを６個のホール
素子２１ａ〜２１ｆにて等間隔に区分するようにホール
素子アレー２１が配置される。
ー２１との配置状態を第１図に示す。第１図において、
移動体である多極磁石１の磁極ピッチｌを６個のホール
素子２１ａ〜２１ｆにて等間隔に区分するようにホール
素子アレー２１が配置される。
本実施例では、多極磁石１の磁石幅の中心円形が２２＋
＋＋＋ｎであり、かつ多極磁石１は２０極の磁極（Ｎ極
Ｘ２０．Ｓ極×２０）を持つ構成である。
＋＋＋ｎであり、かつ多極磁石１は２０極の磁極（Ｎ極
Ｘ２０．Ｓ極×２０）を持つ構成である。
また、多極磁石１の磁極ピッ千ｉが約３．４６ ｍｍで
あるのに対して、６個のホール素子が、０．５８ ｍｍ
間隔で磁石幅の中心円に沿って、円弧状に配置されてい
る。
あるのに対して、６個のホール素子が、０．５８ ｍｍ
間隔で磁石幅の中心円に沿って、円弧状に配置されてい
る。
ハウジング１０１の下端面は、ハウジング１０１の内側
に接するカバー１０５によって閉塞される。そして、こ
のカバー１０５とハウジング１０１の突出部１１０とに
よって回路基板１０４が挟持される。また、カバー１０
５の中心部には穴部が設けられており、コードブシュ１
０７がこの穴部を貫通し、回路基板１０４に対して電源
を供給するとともに、リード線１０６を介して検出信号
を出力するワイヤーハーネス１０９を固定している。
に接するカバー１０５によって閉塞される。そして、こ
のカバー１０５とハウジング１０１の突出部１１０とに
よって回路基板１０４が挟持される。また、カバー１０
５の中心部には穴部が設けられており、コードブシュ１
０７がこの穴部を貫通し、回路基板１０４に対して電源
を供給するとともに、リード線１０６を介して検出信号
を出力するワイヤーハーネス１０９を固定している。
なお、回転軸１０２の下端部は、回路基板１゜４の中央
に設けた図示しないスラスト軸受けによって、上下方向
の位置決めがなされるように構成される。
に設けた図示しないスラスト軸受けによって、上下方向
の位置決めがなされるように構成される。
またカバー１０５は、ハウジング１０１の円周に設けら
れた４個のねじ１０８によってハウジング１０１に固定
される。
れた４個のねじ１０８によってハウジング１０１に固定
される。
次に、回路基板１０４上に形成される検出回路の構成に
ついて、第２図に従って説明する。
ついて、第２図に従って説明する。
第２図において、３２０は定電圧電源で、前述のワイヤ
ーハーネス１０９を介して外部より電源を供給する。ホ
ール素子２１ａ〜２１ｆは定電圧電源３２０から電源の
供給を受けるとともに、その出力端子は各々差動増幅器
３０１〜３０６に接続されている。
ーハーネス１０９を介して外部より電源を供給する。ホ
ール素子２１ａ〜２１ｆは定電圧電源３２０から電源の
供給を受けるとともに、その出力端子は各々差動増幅器
３０１〜３０６に接続されている。
差動増幅器３０１〜３０６の出力側には、加算器３０７
，３０８，３１０，３１１が設けられ、抵抗Ｌｌ 〜Ｒ
Ｓ６＋ Ｒｃ、 〜Ｒｃ６． Ｒｓによって重み付き
加算回路が形成されている。
，３０８，３１０，３１１が設けられ、抵抗Ｌｌ 〜Ｒ
Ｓ６＋ Ｒｃ、 〜Ｒｃ６． Ｒｓによって重み付き
加算回路が形成されている。
ここで、これらの抵抗Ｒｓ ｌ”” Ｒｓ ６＋ Ｒ
ｃ ＋ 〜Ｒｃ ｂを各々ＲＳｎ＋ ＲＣｎで表し、
かつ多極磁石１の磁柱ピノチｌを１周期（０〜３６０ｄ
ｅｇ）として各々のホール素子２１ａ〜２１ｆの位置を
角度（０゜６０．１８０，２４０，３００ｄｅｇ−θｎ
）で表した時、各抵抗ＲｓＩ−Ｒ，６，Ｒｃ１〜Ｒｃ６
の抵抗値を Ｒｓ ｎ ＝ Ｒｓ ／ Ｓ Ｉ ｎ θｎ−（＋
）Ｒｃｎ＝Ｒｓ ／ｃｏｓ θｎ・・・（２）で示
される値に設定する。すなわち抵抗ＲＳの値をｌＯｋΩ
とすると、各抵抗Ｒｓｒ〜Ｒｓｂｒ Ｒｃ＋〜Ｒｃ６の
値は表１の如く設定される。
ｃ ＋ 〜Ｒｃ ｂを各々ＲＳｎ＋ ＲＣｎで表し、
かつ多極磁石１の磁柱ピノチｌを１周期（０〜３６０ｄ
ｅｇ）として各々のホール素子２１ａ〜２１ｆの位置を
角度（０゜６０．１８０，２４０，３００ｄｅｇ−θｎ
）で表した時、各抵抗ＲｓＩ−Ｒ，６，Ｒｃ１〜Ｒｃ６
の抵抗値を Ｒｓ ｎ ＝ Ｒｓ ／ Ｓ Ｉ ｎ θｎ−（＋
）Ｒｃｎ＝Ｒｓ ／ｃｏｓ θｎ・・・（２）で示
される値に設定する。すなわち抵抗ＲＳの値をｌＯｋΩ
とすると、各抵抗Ｒｓｒ〜Ｒｓｂｒ Ｒｃ＋〜Ｒｃ６の
値は表１の如く設定される。
（以下余白）
表１
（１）、 （２）式によって各抵抗Ｒｓ＋”” ＲＳ６
１ Ｒｃｌ”” ＲＣ６の抵抗値を計算する際、ｓｉ
ｎ θｎ又はｃｏｓ θｎが（−）符号となるものは、
各々加算器３ｏ８．及び３１１に接続してあり、（＋）
符号となるものは各々加算器３０７及び３１０に接続し
ている。
１ Ｒｃｌ”” ＲＣ６の抵抗値を計算する際、ｓｉ
ｎ θｎ又はｃｏｓ θｎが（−）符号となるものは、
各々加算器３ｏ８．及び３１１に接続してあり、（＋）
符号となるものは各々加算器３０７及び３１０に接続し
ている。
なお抵抗値の計算結果かのになった抵抗ＲＳＩ＋ Ｒ
，，４ついては加算を行わない。（例えば接続自体を止
める、或いは非常に大きな抵抗値の抵抗を接続する等。
，，４ついては加算を行わない。（例えば接続自体を止
める、或いは非常に大きな抵抗値の抵抗を接続する等。
）
そして各抵抗Ｒｓ ＋ 〜Ｒｓ ６＋ Ｒｃ ＋ 〜Ｒ
ｃ ｂの抵抗値によって重み付Ｌ−Ｊがなされ、各加算
器３０７．３０８．３１０．３１１によってそれぞれ符
号別に加算された加算信号は、差動増幅器３０９，３１
２に人力され、十符号の加算信号から一符号の加算信号
が減算される。この減算結果はそれぞれの出力端子Ｔ
１． Ｔ ２よりリート線１．０６及びワイヤーハーネ
ス１０９を介して出力される。
ｃ ｂの抵抗値によって重み付Ｌ−Ｊがなされ、各加算
器３０７．３０８．３１０．３１１によってそれぞれ符
号別に加算された加算信号は、差動増幅器３０９，３１
２に人力され、十符号の加算信号から一符号の加算信号
が減算される。この減算結果はそれぞれの出力端子Ｔ
１． Ｔ ２よりリート線１．０６及びワイヤーハーネ
ス１０９を介して出力される。
以上のように構成された、第１の実施例の作用を各図に
従って説明する。
従って説明する。
ワイヤーハーネス１０９を介して外部より定電圧電源が
供給され回転軸１０２とともにロータ１０３が回転する
と、各ホール素子２１ａ〜２１ｆから、第４図に示すよ
うに磁極ピンチ１間を６等分した６相波信号ＳＨＩ〜Ｓ
Ｈ６が出力される。
供給され回転軸１０２とともにロータ１０３が回転する
と、各ホール素子２１ａ〜２１ｆから、第４図に示すよ
うに磁極ピンチ１間を６等分した６相波信号ＳＨＩ〜Ｓ
Ｈ６が出力される。
ここで、各ホール素子２１ａ〜２１ｆから出力される信
号ＳＨＩ〜Ｓ ｌ−１６の波形はロータ１０３と各ホー
ル素子２１ａ〜２１ｆとの間隔が充分に遠い場合等には
正弦波に近い波形、すなわら６ｏ度位相のずれた多相正
弦波形となる。そして、この各ホール素子２］ａ〜２１
ｆからの出力信号ＳＨ１〜ＳＨ６ば、それぞれ差動増幅
器３０１〜３０６によって増幅され、その後抵抗Ｒｓ＋
〜Ｒ−６．Ｒｃ〜Ｒｃ５．Ｒｓと差動増幅器３０７，３
０８，３１０．３１１とによって構成される重み付は加
算回路及び差動増幅器３０９，３１２による減算回路に
よって（３）、 （４）式に示される演算が行われる。
号ＳＨＩ〜Ｓ ｌ−１６の波形はロータ１０３と各ホー
ル素子２１ａ〜２１ｆとの間隔が充分に遠い場合等には
正弦波に近い波形、すなわら６ｏ度位相のずれた多相正
弦波形となる。そして、この各ホール素子２］ａ〜２１
ｆからの出力信号ＳＨ１〜ＳＨ６ば、それぞれ差動増幅
器３０１〜３０６によって増幅され、その後抵抗Ｒｓ＋
〜Ｒ−６．Ｒｃ〜Ｒｃ５．Ｒｓと差動増幅器３０７，３
０８，３１０．３１１とによって構成される重み付は加
算回路及び差動増幅器３０９，３１２による減算回路に
よって（３）、 （４）式に示される演算が行われる。
Ｋ・Σ ＳＨｎ・Ｒ５，、・・・ （３）Ｋ・ Σ
５ｌｌｎ・Ｒい ・・・ （４）ただしＫは定数 すなわち、（３）、 （４）式では、各ホール素子２１
ａ〜２１ｆの配置された位置に対応じた、つまり各出力
信号ＳＨＩ〜ＳＨ６の位相差に応じた正弦及び余弦係数
Ｒ９Ｉ’ｌ＋ ＲＣｎを各ホール素子２１ａ〜２１ｒ
の出力信号ＳＨＩ〜ＳＨ６に乗じて加算する。
５ｌｌｎ・Ｒい ・・・ （４）ただしＫは定数 すなわち、（３）、 （４）式では、各ホール素子２１
ａ〜２１ｆの配置された位置に対応じた、つまり各出力
信号ＳＨＩ〜ＳＨ６の位相差に応じた正弦及び余弦係数
Ｒ９Ｉ’ｌ＋ ＲＣｎを各ホール素子２１ａ〜２１ｒ
の出力信号ＳＨＩ〜ＳＨ６に乗じて加算する。
ところで上式（３）、 （４）は
■
のように変形することができる。すなわち（３）、 （
４）式における演算は、各ホール素子２１ａ〜２１ｆの
出力信号から求められる磁束密度分布を、磁極ピッチｌ
を周期として離散的フーリエ変換を行い、基本波成分を
求めたものと等価となっている。このように各ホール素
子２１ａ〜２］ｆの出力信号ＳＨＩ〜ＳＨ６にそれぞれ
の出力信号Ｓ Ｈ１〜ＳＨ６の位相差に基づく正弦及び
余弦係数Ｒ３Ｉ’ｌ＋ ＰＣｌｌを乗して加算するこ
とにより、各ホール素子２１ａ〜２１ｆから出力される
信号ＳＨＩ〜ＳＨ６の基本波成分を抽出することができ
るため、例えばロータ１０３と各ホール素子２１ａ〜２
１ｆとの間隔変化による波形歪が生した場合にも、それ
に影響されることなく、第５図に示すような正確な２相
正弦波φ１．φ２を出力することができる。
４）式における演算は、各ホール素子２１ａ〜２１ｆの
出力信号から求められる磁束密度分布を、磁極ピッチｌ
を周期として離散的フーリエ変換を行い、基本波成分を
求めたものと等価となっている。このように各ホール素
子２１ａ〜２］ｆの出力信号ＳＨＩ〜ＳＨ６にそれぞれ
の出力信号Ｓ Ｈ１〜ＳＨ６の位相差に基づく正弦及び
余弦係数Ｒ３Ｉ’ｌ＋ ＰＣｌｌを乗して加算するこ
とにより、各ホール素子２１ａ〜２１ｆから出力される
信号ＳＨＩ〜ＳＨ６の基本波成分を抽出することができ
るため、例えばロータ１０３と各ホール素子２１ａ〜２
１ｆとの間隔変化による波形歪が生した場合にも、それ
に影響されることなく、第５図に示すような正確な２相
正弦波φ１．φ２を出力することができる。
従って、この２相正弦波φ１．φ２からよって高精度な
補間が可能となる。ちなみに本実施例ではロータ１０３
の磁極ピッチ１間を２１２（４（１９６）で補間するこ
とにより４／１０００ｄｅｇの分解能を得ることができ
た。
補間が可能となる。ちなみに本実施例ではロータ１０３
の磁極ピッチ１間を２１２（４（１９６）で補間するこ
とにより４／１０００ｄｅｇの分解能を得ることができ
た。
また本実施例では、各ホール素子の２１ａ〜２１ｆの不
平衡電圧等のばらつきの影響を低減できる効果もある。
平衡電圧等のばらつきの影響を低減できる効果もある。
つまり、例えば第２図におけるホル素子２１ｂと２１ｅ
に同程度の不平衡電圧が生したものとすると、表１に示
ずホール素子２１ｂ、２１ｅに関する正弦及び余弦係数
ＲＳｒ１．ＲＣ１１は同値であり、かつ符号のみが逆と
なっている。
に同程度の不平衡電圧が生したものとすると、表１に示
ずホール素子２１ｂ、２１ｅに関する正弦及び余弦係数
ＲＳｒ１．ＲＣ１１は同値であり、かつ符号のみが逆と
なっている。
このため、出力端子Ｔ、、Ｔ２にそれらのホール素子２
１ｂ、２］ｅの不平衡電圧成分は現れない。
１ｂ、２］ｅの不平衡電圧成分は現れない。
すなわち、ホール素子数を約２０個以上とし、各ホール
素子の不平衡電圧がＯ■を中心に正規分布であるか、ラ
ンダムに分布しているものとすると、各々のホール素子
の不平衡電圧成分の影響をほぼ排除することができるの
である。
素子の不平衡電圧がＯ■を中心に正規分布であるか、ラ
ンダムに分布しているものとすると、各々のホール素子
の不平衡電圧成分の影響をほぼ排除することができるの
である。
なお、第１実施例では、移動体として所定の磁極ピッチ
ｌで交互に逆極性の磁極が形成された多極磁石１を使用
したが、これ以外にも例えばリラクタンス型として公知
の強磁性体歯車とバイアス用永久磁石とを使用しても良
い。また検出素子としては、ホール素子以外に強磁性体
薄膜抵抗素子や、磁気抵抗素子等でも良い。また、移動
体は、ロータ１０３のような回転体に限らず、直線的に
変位する公知のリニアエンコーダとしても構成できる。
ｌで交互に逆極性の磁極が形成された多極磁石１を使用
したが、これ以外にも例えばリラクタンス型として公知
の強磁性体歯車とバイアス用永久磁石とを使用しても良
い。また検出素子としては、ホール素子以外に強磁性体
薄膜抵抗素子や、磁気抵抗素子等でも良い。また、移動
体は、ロータ１０３のような回転体に限らず、直線的に
変位する公知のリニアエンコーダとしても構成できる。
また、前述の第１実施例では各ホール素子２１ａ〜２１
ｆを等間隔で配置する例について述べたが、実際に製作
を行う上で多少の位置誤差を生しることがある。このよ
うな場合には、ロータ１０３を連続回転させながら、各
ホール素子２１ａ〜２１ｆより出力される信号ＳＨＩ〜
ＳＨ６の位相を計測し、この位相差に基づいて正弦及び
余弦係数Ｒ３ゎ１Ｒｃｎを適切に変更すれば良い。
ｆを等間隔で配置する例について述べたが、実際に製作
を行う上で多少の位置誤差を生しることがある。このよ
うな場合には、ロータ１０３を連続回転させながら、各
ホール素子２１ａ〜２１ｆより出力される信号ＳＨＩ〜
ＳＨ６の位相を計測し、この位相差に基づいて正弦及び
余弦係数Ｒ３ゎ１Ｒｃｎを適切に変更すれば良い。
すなわち、本実施例ではホール素子を配設する位置に制
約は無く、それぞれのホール素子が配設された位置にて
検出する磁界に対応する電気信号の位置差に基づいて正
弦及び余弦係数ＲＳｎ＋ Ｒｃｎを定めれば良い。
約は無く、それぞれのホール素子が配設された位置にて
検出する磁界に対応する電気信号の位置差に基づいて正
弦及び余弦係数ＲＳｎ＋ Ｒｃｎを定めれば良い。
次に本発明の位置検出装置について、第２の実施例にお
ける構成と作用を第６図に従って説明する。なお、前述
の第１実施例と本実施例との相違点はホール素子の配置
方法のみであるため、以下この点について説明する。
ける構成と作用を第６図に従って説明する。なお、前述
の第１実施例と本実施例との相違点はホール素子の配置
方法のみであるため、以下この点について説明する。
第６図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）では、多極磁石１の
磁極ビッヂｉに対して、ホール素子７１ａ 〜７１ｄ、
７２ａ〜７２ｆ、７３ａ〜７３ｆの素子ザイズ又は基板
等への実装面積が比較的大きく、多極磁石１の磁極ピッ
チｌ内に、必要なすべてのホール素子７１ａ 〜７１ｄ
、７２ａ 〜７２ｆ、７３ａ 〜７３ｆが配置できない
場合の有効な素子配置方式を示している。
磁極ビッヂｉに対して、ホール素子７１ａ 〜７１ｄ、
７２ａ〜７２ｆ、７３ａ〜７３ｆの素子ザイズ又は基板
等への実装面積が比較的大きく、多極磁石１の磁極ピッ
チｌ内に、必要なすべてのホール素子７１ａ 〜７１ｄ
、７２ａ 〜７２ｆ、７３ａ 〜７３ｆが配置できない
場合の有効な素子配置方式を示している。
すなわち、第６図（ａ）では磁極ピッチｌに対して、素
子配列ピッチｌｓを、乏＋−（ｎ：素子数）としてホー
ル素子７１ａ〜７１ｄを配置したものである。この場合
にも、前述の第１実施例と同様にホール素子数に対応じ
た多相信号が、各ホール素子７１ａ〜７１ｄから得るこ
とができる。従っで、各ホール素子７１ａ〜７１ｄの出
力信号を、７ 前述の第１実施例と同様の検出回路に入力することによ
って、多極磁石１の磁極ピッチｌに対応じた正確な２相
正弦波を検出することができる。
子配列ピッチｌｓを、乏＋−（ｎ：素子数）としてホー
ル素子７１ａ〜７１ｄを配置したものである。この場合
にも、前述の第１実施例と同様にホール素子数に対応じ
た多相信号が、各ホール素子７１ａ〜７１ｄから得るこ
とができる。従っで、各ホール素子７１ａ〜７１ｄの出
力信号を、７ 前述の第１実施例と同様の検出回路に入力することによ
って、多極磁石１の磁極ピッチｌに対応じた正確な２相
正弦波を検出することができる。
結局のところ、多数のホール素子から得られる検出信号
の位相が３６０°／素子数づつ離れていれば良いから、
第６図（２）のように２つのホール素子を１組とした等
間隔配置、または第６図（Ｃ）のように３つのホール素
子を１組とした等間隔配置が可能である。
の位相が３６０°／素子数づつ離れていれば良いから、
第６図（２）のように２つのホール素子を１組とした等
間隔配置、または第６図（Ｃ）のように３つのホール素
子を１組とした等間隔配置が可能である。
なお、第６図（Ｃ）の例では、ホール素子７３ａ〜７３
ｆから出力される信号の位相順序と、素子配置の順序が
異なる構成となっている。
ｆから出力される信号の位相順序と、素子配置の順序が
異なる構成となっている。
次に本発明の第３の実施例について第７図、第８図に従
って説明する。
って説明する。
本実施例では、各ホール素子８ａ〜８ｆの出力信号を差
動増幅器８０１〜８０６によって増幅した後、この増幅
信号をマルチプレクサ（ＭＰＸ）８０７によって選択的
にアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ８０８に入
力してデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換
された各ホー８ ル素子８ａ〜８ｆの出力信号に対して中央演算処理装置
（ＣＰＵ）８０９によって所定の演算を行う。
動増幅器８０１〜８０６によって増幅した後、この増幅
信号をマルチプレクサ（ＭＰＸ）８０７によって選択的
にアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ８０８に入
力してデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換
された各ホー８ ル素子８ａ〜８ｆの出力信号に対して中央演算処理装置
（ＣＰＵ）８０９によって所定の演算を行う。
このＣＰＵ８０９の演算内容を第８図（ａ）、 （ｂ）
のフローチャートに示す。
のフローチャートに示す。
第８図（ａ）、 （ｂ）において、ステップ９１０にて
初期化処理が行われた後、ステップ９２０にてＭＰＸ８
０７の切換えが行われ、Ａ／Ｄ変換を行う信号が選択さ
れる。ステップ９３０ではＡ／Ｄコンバータ８０８にＡ
／Ｄ変換処理の開始を指令し、ステップ９４０にてその
Ａ／Ｄ変換処理が終了したか否かを判断する。そして、
Ａ／Ｄ変換処理が終了した時点でステップ９５０に進み
Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ８０９のＲＡＭに一時記
憶させる。ステップ９６０にて、各ホール素子８ａ〜８
ｆから出力された信号が全てＡ／Ｄ変換され、その信号
がＣＰＵ８０９に人力されたか否か判別される。この判
別結果において、まだ全ての信号がＣＰＵ８０９に人力
されていないときにはステップ９２０に戻り、逆に全て
の信号が入力されているときにはステップ９７０に進む
。ステップ９７０では、人力されたデータＤｉに基づき
、以下の演算を実行する ただしｉ；データ番号（素子番号）、ｎ：全素子数 （８）、 （９）式によって、前述の第１実施例と同様
の重み付は加算が行われたのち、ステップ９８０にて、
演算粘果Ｖ、、Ｖ２の符号判定を実行する。
初期化処理が行われた後、ステップ９２０にてＭＰＸ８
０７の切換えが行われ、Ａ／Ｄ変換を行う信号が選択さ
れる。ステップ９３０ではＡ／Ｄコンバータ８０８にＡ
／Ｄ変換処理の開始を指令し、ステップ９４０にてその
Ａ／Ｄ変換処理が終了したか否かを判断する。そして、
Ａ／Ｄ変換処理が終了した時点でステップ９５０に進み
Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ８０９のＲＡＭに一時記
憶させる。ステップ９６０にて、各ホール素子８ａ〜８
ｆから出力された信号が全てＡ／Ｄ変換され、その信号
がＣＰＵ８０９に人力されたか否か判別される。この判
別結果において、まだ全ての信号がＣＰＵ８０９に人力
されていないときにはステップ９２０に戻り、逆に全て
の信号が入力されているときにはステップ９７０に進む
。ステップ９７０では、人力されたデータＤｉに基づき
、以下の演算を実行する ただしｉ；データ番号（素子番号）、ｎ：全素子数 （８）、 （９）式によって、前述の第１実施例と同様
の重み付は加算が行われたのち、ステップ９８０にて、
演算粘果Ｖ、、Ｖ２の符号判定を実行する。
すなわち、演算結果Ｖ、、Ｖ２の符号か共に十符号の場
合、共に一符号の場合、■１が１−符号かつＶ２が一符
号の場合、および■１が一符号かつＶ２が十符号の場合
の４つのケースのどれに合ではまるかを判定する。ステ
ップ９９０では、演算結果Ｖ、、Ｖ２について、それぞ
れの絶対値か算出される。そしてステップ１０００にお
いて、ステップ９８０にて判定した演算結果Ｖ、、Ｖ２
の符号に基づき、角度計算を行うステップがステップ１
０１０〜１０４０の中から選択される。本実施例におい
ては、２相正弦波としての演算結果■■２のそれぞれの
位相から、多極磁石１の磁極ピッチｌを１周期（０〜３
６０°）として、磁極の位置を角度によって表す。この
位置に応じた角度を０〜３６０°の範囲で算出するため
に演算結果Ｖ、、Ｖ２の符号に応して４つのケースに分
けら、れて、それぞれステップ１０１０〜１０４０にお
いて角度計算が実行される。
合、共に一符号の場合、■１が１−符号かつＶ２が一符
号の場合、および■１が一符号かつＶ２が十符号の場合
の４つのケースのどれに合ではまるかを判定する。ステ
ップ９９０では、演算結果Ｖ、、Ｖ２について、それぞ
れの絶対値か算出される。そしてステップ１０００にお
いて、ステップ９８０にて判定した演算結果Ｖ、、Ｖ２
の符号に基づき、角度計算を行うステップがステップ１
０１０〜１０４０の中から選択される。本実施例におい
ては、２相正弦波としての演算結果■■２のそれぞれの
位相から、多極磁石１の磁極ピッチｌを１周期（０〜３
６０°）として、磁極の位置を角度によって表す。この
位置に応じた角度を０〜３６０°の範囲で算出するため
に演算結果Ｖ、、Ｖ２の符号に応して４つのケースに分
けら、れて、それぞれステップ１０１０〜１０４０にお
いて角度計算が実行される。
以下のように本実施例では各ホール素子８ａ〜８ｆの出
力信号をデシクル信号に変換することによって、ＣＰＵ
８０９により直接磁極の位置に対応する角度を求めるこ
とができ、またノイズ等を除去する各種信号処理が可能
である。しかしその反面演算処理等に時間を要するため
、位置検出のために、ある程度の応答時間が必要になっ
てくる。
力信号をデシクル信号に変換することによって、ＣＰＵ
８０９により直接磁極の位置に対応する角度を求めるこ
とができ、またノイズ等を除去する各種信号処理が可能
である。しかしその反面演算処理等に時間を要するため
、位置検出のために、ある程度の応答時間が必要になっ
てくる。
以上説明したように本発明によれば、多極磁石の磁界を
検出し電気信号に変換する複数の検出素子を備えるとと
もに、各検出素子から出力された電気信号より直接基本
波成分を抽出しているために、確実に精度の向上した２
相正弦波を得ることができる。従ってこの高精度な２相
正弦波を用いて公知の補間計算を行うことにより、移動
体の位置検出の精度も向上させることができる。
検出し電気信号に変換する複数の検出素子を備えるとと
もに、各検出素子から出力された電気信号より直接基本
波成分を抽出しているために、確実に精度の向上した２
相正弦波を得ることができる。従ってこの高精度な２相
正弦波を用いて公知の補間計算を行うことにより、移動
体の位置検出の精度も向上させることができる。
第１図は本発明の第１実施例における多極磁石に対する
ホール素子の配置状能を示す説明図、第２図は、第１実
施例の検出回路の構成を示す回路図、第３図は第１実施
例の全体の構成を示す構成図、第４図は各ホール素子か
ら出力される信号波形を示す波形図、第５図は、第２図
の検出回路から出力される２相正弦波を示す波形図、第
６図（ａ）。 （ｂ）、 （Ｃ）は本発明の第２実施例における多極磁
石に対するホール素子の配置状態を示す説明図、第７図
は本発明の第３実施例の検出回路を示す回路図、第８図
（ａ）、 （ｂ）は第７図のＣＰＵが実行する制御手２ 順を示すフローチャー１〜である。 １・・・多極磁石、２１・・・ホール素子アレー、２１
ａ〜２１ｆ・・・ホール素子、３０１〜３１２・・・差
動増幅器、３２０・・・定電圧電源。
ホール素子の配置状能を示す説明図、第２図は、第１実
施例の検出回路の構成を示す回路図、第３図は第１実施
例の全体の構成を示す構成図、第４図は各ホール素子か
ら出力される信号波形を示す波形図、第５図は、第２図
の検出回路から出力される２相正弦波を示す波形図、第
６図（ａ）。 （ｂ）、 （Ｃ）は本発明の第２実施例における多極磁
石に対するホール素子の配置状態を示す説明図、第７図
は本発明の第３実施例の検出回路を示す回路図、第８図
（ａ）、 （ｂ）は第７図のＣＰＵが実行する制御手２ 順を示すフローチャー１〜である。 １・・・多極磁石、２１・・・ホール素子アレー、２１
ａ〜２１ｆ・・・ホール素子、３０１〜３１２・・・差
動増幅器、３２０・・・定電圧電源。
Claims (2)
- （１）９０度の位相差を有する２つの正弦波信号を用い
て移動体の位置を検出する位置検出方法において、 前記移動体の所定距離の移動ごとに周期的に出力される
複数の信号に対して、これら複数の信号の位相差に基づ
く正弦係数および余弦係数を乗じた後、前記正弦係数を
乗じた複数の信号および前記余弦係数を乗じた複数の信
号をそれぞれ加算することにより、前記９０度の位相差
を有する２つの正弦波信号を生成することを特徴とする
位置検出方法。 - （２）移動体と固定体とを有し、前記移動体の位置に応
じた９０度の位相差を有する２つの正弦波信号を生成し
、これらの正弦波信号を用いて前記移動体の位置を検出
する位置検出装置において、前記移動体と前記固定体と
のいずれか一方に配設されるとともに、所定間隔ごとに
逆極性に着磁された複数の磁極を有する多極磁石と、 前記多極磁石と対向して前記移動体と前記固定体のいず
れか一方に配置され、前記多極磁石による磁界を検出し
電気信号に変換する複数の検出素子と、 前記複数の検出素子から出力された電気信号に対して、
これらの電気信号の位相差に基づく正弦係数および余弦
係数を乗じて、これらをそれぞれ加算することにより前
記９０度の位相差を有する２つの正弦波信号を算出する
算出手段とを備えたことを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1172610A JPH0337519A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | 位置検出方法及びその装置 |
| DE4021105A DE4021105A1 (de) | 1989-07-03 | 1990-07-02 | Verfahren und vorrichtung zur lagemessung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1172610A JPH0337519A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | 位置検出方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337519A true JPH0337519A (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=15945065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1172610A Pending JPH0337519A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | 位置検出方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0337519A (ja) |
| DE (1) | DE4021105A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2717575A1 (fr) * | 1994-03-17 | 1995-09-22 | Simonny Roger | Dispositif de mesure du niveau d'un liquide. |
| JP2002251692A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Systec:Kk | 車両長さ計測装置及び計測方法 |
| WO2006051590A1 (ja) * | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Hitachi, Ltd. | 回転検出装置 |
| JP2007143226A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Nippon Pulse Motor Co Ltd | シャフト型リニアモータの位置検出装置 |
| JP2010529456A (ja) * | 2007-06-06 | 2010-08-26 | ハイドロ エアー インコーポレイテッド | 角度位置センサ |
| JP2019219311A (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 株式会社デンソー | リニアポジションセンサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4121724A1 (de) * | 1991-07-01 | 1993-01-07 | Schaeffler Waelzlager Kg | Verfahren zur herstellung eines impulsgebers |
| JP3347766B2 (ja) * | 1992-06-08 | 2002-11-20 | 日本トムソン株式会社 | リニアエンコーダ及びこれを具備した案内ユニット |
| DE4333465A1 (de) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Thomson Brandt Gmbh | Schaltung zur Steuerung mit mehreren Sensoren |
| DE19734303B4 (de) * | 1997-08-08 | 2005-09-22 | Siemens Ag | Magnetrad |
| JP3820548B2 (ja) | 2001-06-01 | 2006-09-13 | ソニー株式会社 | 情報入力装置とそれを用いた電子機器 |
| DE102008060840A1 (de) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Feedbacksignals |
| DE102014223884A1 (de) | 2014-11-24 | 2016-05-25 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Sensoranordnung und Verfahren zum Bestimmen einer Position und/oder einer Positionsänderungeines Messobjekts |
| CN108351197B (zh) * | 2015-11-26 | 2020-09-29 | 三菱电机株式会社 | 角度检测装置及电动助力转向装置 |
| WO2021158265A1 (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | The Timken Company | Position sensor system using equidistantly spaced magnetic sensor arrays |
| CN113514086A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-10-19 | 上海凯恺机电科技发展有限公司 | 小行程绝对编码器及转动装置 |
-
1989
- 1989-07-03 JP JP1172610A patent/JPH0337519A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-02 DE DE4021105A patent/DE4021105A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2717575A1 (fr) * | 1994-03-17 | 1995-09-22 | Simonny Roger | Dispositif de mesure du niveau d'un liquide. |
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| WO2006051590A1 (ja) * | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Hitachi, Ltd. | 回転検出装置 |
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| JP2007143226A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Nippon Pulse Motor Co Ltd | シャフト型リニアモータの位置検出装置 |
| JP2010529456A (ja) * | 2007-06-06 | 2010-08-26 | ハイドロ エアー インコーポレイテッド | 角度位置センサ |
| JP2019219311A (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 株式会社デンソー | リニアポジションセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4021105A1 (de) | 1991-02-07 |
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