JPH0349043B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0349043B2 JPH0349043B2 JP15384383A JP15384383A JPH0349043B2 JP H0349043 B2 JPH0349043 B2 JP H0349043B2 JP 15384383 A JP15384383 A JP 15384383A JP 15384383 A JP15384383 A JP 15384383A JP H0349043 B2 JPH0349043 B2 JP H0349043B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- counter
- circuit
- output
- hall elements
- integrates
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は角度変換器に関するものである。
更に詳述すれば、角度変位をホールエレメント
を利用して電気信号として出力する角度変換器に
関するものである。
を利用して電気信号として出力する角度変換器に
関するものである。
第１図は従来より一般に使用されているホール
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図で
ある。
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図で
ある。
図において１はＳ極、Ｎ極を有する永久磁石よ
りなる磁気回路である。２は磁気回路１の磁界内
に配置されたホールエレメントで、紙面に垂直な
軸０を中心に、入力角θに応じて回転する。
りなる磁気回路である。２は磁気回路１の磁界内
に配置されたホールエレメントで、紙面に垂直な
軸０を中心に、入力角θに応じて回転する。
以上の構成において、入力角θに応じて、ホー
ルエレメント２がθ角度回転すると、ホールエレ
メント２に生ずる電圧V〓は V〓＝KBIsinθ (1) ここで Ｋ：ホール素子の積感度（入力電流1mA、
磁束密度１Kgあたりの出力電圧mA） Ｂ：磁束密度 Ｉ：ホール駆動電流 θ：入力角度 となる。
ルエレメント２がθ角度回転すると、ホールエレ
メント２に生ずる電圧V〓は V〓＝KBIsinθ (1) ここで Ｋ：ホール素子の積感度（入力電流1mA、
磁束密度１Kgあたりの出力電圧mA） Ｂ：磁束密度 Ｉ：ホール駆動電流 θ：入力角度 となる。
この結果、出力電圧V〓は、入力角度θの正弦
に比例する。
に比例する。
しかしながら一般には、入力角度θに比例した
出力が必要とされるので、出力をリニアライズす
るか、微小角度を測定可能範囲としなければなら
ない。
出力が必要とされるので、出力をリニアライズす
るか、微小角度を測定可能範囲としなければなら
ない。
この場合、必然的に、直線性特性等に悪影響が
生じ、良好な特性が得られない問題点を有する。
生じ、良好な特性が得られない問題点を有する。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、直線性特性が良好であり、入
力角度が０〜∞度と広い測定可能範囲が得られ、
零位置を任意に選べる角度変換器を提供するにあ
る。
力角度が０〜∞度と広い測定可能範囲が得られ、
零位置を任意に選べる角度変換器を提供するにあ
る。
この目的を達成するために、回転変位が加えら
れる入力軸を中心にして互いに直交して配置され
た二個のホールエレメントと、該ホールエレメン
トに共通の磁束密度が加えられ入力回転角に対応
して前記入力軸を中心に磁束の方向が該ホールエ
レメントに対して相対的に回転するように構成さ
れた磁気回路と、前記ホールエレメントに互いに
90度の位相差を有する交流電圧を前記それぞれの
ホールエレメントに加える。交流電源回路と、前
記二個のホールエレメントの出力電圧を加算する
第１加算回路と、該第１加算回路の出力周波数を
積算する第１カウンターと、前記交流電源回路の
出力周波数を積算する第２カウンターと、該第２
カウンターと前記第１カウンターとの積算値の差
を演算する第２加算回路と、該第２加算回路の出
力を積算する積算器とを具備してなる角度変換器
を構成したものである。
れる入力軸を中心にして互いに直交して配置され
た二個のホールエレメントと、該ホールエレメン
トに共通の磁束密度が加えられ入力回転角に対応
して前記入力軸を中心に磁束の方向が該ホールエ
レメントに対して相対的に回転するように構成さ
れた磁気回路と、前記ホールエレメントに互いに
90度の位相差を有する交流電圧を前記それぞれの
ホールエレメントに加える。交流電源回路と、前
記二個のホールエレメントの出力電圧を加算する
第１加算回路と、該第１加算回路の出力周波数を
積算する第１カウンターと、前記交流電源回路の
出力周波数を積算する第２カウンターと、該第２
カウンターと前記第１カウンターとの積算値の差
を演算する第２加算回路と、該第２加算回路の出
力を積算する積算器とを具備してなる角度変換器
を構成したものである。
以下、実施例について説明する。
第２図は、本発明の一実施例の構成説明図であ
る。
る。
図において、１aは磁気回路で、永久磁石１１
ａ，１２aとヨーク１３aよりなる。永久磁石１１
ａ，１２aはコの字状のヨーク１３aの両端に取付
けられ、永久磁石１１aと１２a間に磁界が生ずる
ように配置されている。３，４はホールエレメン
トで、永久磁石１１aと１２aとの間に配置され、
軸０を中心にして互いに直交して配置され、軸０
には入力回転変位θが入力される。而して、ホー
ルエレメント３，４には、ほぼ等しい磁束密度Ｂ
が加わる。第３図に、第２図の電気回路のブロツ
ク図を示す。５はホールエレメント３，４を交流
駆動する交流電源回路で、ホールエレメント３を
駆動すると共に、ホールエレメント４に位相器６
を介して、90度位相のずれた交流電圧を加える。
７はホールエレメント３，４の出力を加算する第
１加算回路で、この場合は、両出力の差が演算さ
れる。８は第１加算回路７の出力周波数を積算す
る第１カウンターである。９は交流電源回路５の
出力周波数を積算する第２カウンターである。１
０は第１カウンター８と第２カウンター９との積
算値の差を演算する第２加算回路である。１１は
第２加算回路の出力を積算する積算器である。１
２は積算器１１の出力を演算表示する演算表示器
である。１３は第１カウンター８、第２カウンタ
ー９、第２加算回路１０、積算器１１に接続され
たタイミング発生器である。
ａ，１２aとヨーク１３aよりなる。永久磁石１１
ａ，１２aはコの字状のヨーク１３aの両端に取付
けられ、永久磁石１１aと１２a間に磁界が生ずる
ように配置されている。３，４はホールエレメン
トで、永久磁石１１aと１２aとの間に配置され、
軸０を中心にして互いに直交して配置され、軸０
には入力回転変位θが入力される。而して、ホー
ルエレメント３，４には、ほぼ等しい磁束密度Ｂ
が加わる。第３図に、第２図の電気回路のブロツ
ク図を示す。５はホールエレメント３，４を交流
駆動する交流電源回路で、ホールエレメント３を
駆動すると共に、ホールエレメント４に位相器６
を介して、90度位相のずれた交流電圧を加える。
７はホールエレメント３，４の出力を加算する第
１加算回路で、この場合は、両出力の差が演算さ
れる。８は第１加算回路７の出力周波数を積算す
る第１カウンターである。９は交流電源回路５の
出力周波数を積算する第２カウンターである。１
０は第１カウンター８と第２カウンター９との積
算値の差を演算する第２加算回路である。１１は
第２加算回路の出力を積算する積算器である。１
２は積算器１１の出力を演算表示する演算表示器
である。１３は第１カウンター８、第２カウンタ
ー９、第２加算回路１０、積算器１１に接続され
たタイミング発生器である。
以上の構成において交流電源回路５からホール
エレメント３にV1＝Vsinωtの電圧を加え、
Ilsinωtの電流を流す。ホールエレメント４には
移相器６を通した電圧V11＝Vcosωtを加えて
I2cosωtの電流を流す。入力軸０への入力角θが
θ＝０のとき、第４図に示す如く、ホールエレメ
ント３が磁束を直角に受けるものとすれば、ホー
ルエレメント４は平行な磁束を受ける。入力角０
に入力角θが与えられると、ホールエレメント
３，４に加わる磁束密度は、磁気回路中央付近の
磁束密度をＢとすれば、それぞれBcosθ，Bsinθ
となる。ホールエレメント３，４の積感度をK1，
K2とすれば、ホールエレメント３，４の出力電
圧V2，V3は V2＝K1I1Bsinωt・cosθ＝K1I1B｛１／２sin
（ωt＋θ）＋１／２sin（ωt＋θ）｝(2) V3＝K2I2Bcosωt・sinθ＝K2I2B｛１／２sin
（ωt＋θ）−１／２sin（ωt−θ）｝(3) となる。加算回路７により、出力V2とV3の差を
取ると、K1I1B＝K2I2Bとすると、両出力の差V4
は V4＝K1I1Bsin（ωt−θ） (4) となる。V4とV1電圧の波形を第５図に示す。
エレメント３にV1＝Vsinωtの電圧を加え、
Ilsinωtの電流を流す。ホールエレメント４には
移相器６を通した電圧V11＝Vcosωtを加えて
I2cosωtの電流を流す。入力軸０への入力角θが
θ＝０のとき、第４図に示す如く、ホールエレメ
ント３が磁束を直角に受けるものとすれば、ホー
ルエレメント４は平行な磁束を受ける。入力角０
に入力角θが与えられると、ホールエレメント
３，４に加わる磁束密度は、磁気回路中央付近の
磁束密度をＢとすれば、それぞれBcosθ，Bsinθ
となる。ホールエレメント３，４の積感度をK1，
K2とすれば、ホールエレメント３，４の出力電
圧V2，V3は V2＝K1I1Bsinωt・cosθ＝K1I1B｛１／２sin
（ωt＋θ）＋１／２sin（ωt＋θ）｝(2) V3＝K2I2Bcosωt・sinθ＝K2I2B｛１／２sin
（ωt＋θ）−１／２sin（ωt−θ）｝(3) となる。加算回路７により、出力V2とV3の差を
取ると、K1I1B＝K2I2Bとすると、両出力の差V4
は V4＝K1I1Bsin（ωt−θ） (4) となる。V4とV1電圧の波形を第５図に示す。
ここで、第１カウンター８、第２カウンター９
に入力する電圧V4，V1の周波数f4，f1は、 f4＝（ω−dθ／dt）／２ (5) f1＝ω／2π (6) となる。
に入力する電圧V4，V1の周波数f4，f1は、 f4＝（ω−dθ／dt）／２ (5) f1＝ω／2π (6) となる。
ここで、f1，f4の差を積分すると、
∫（f1−f2）dt＝∫dθ／dtdt＝∫dθ＝θ (7)
となる。
具体的には、出力周波数f1，f4は第１カウンタ
ー８、第２カウンター９で、タイミング発生器１
３からの信号により一定時間の間、積算され、第
６図に示す如く、その最終値Ａ，A′を第２加算
回路１０で演算する。この値を積算器１１で積算
すると入力角度θに比例した値が得られる。
ー８、第２カウンター９で、タイミング発生器１
３からの信号により一定時間の間、積算され、第
６図に示す如く、その最終値Ａ，A′を第２加算
回路１０で演算する。この値を積算器１１で積算
すると入力角度θに比例した値が得られる。
この結果、回路構成がデジタル回路で構成でき
かつ、デジタル出力が直接得られるので、コンピ
ユーター等への接続が容易である。計測範囲は０
〜∞の角度まで計測することができる。インクリ
メンタル方式のためのリセツトが容易であり、零
位置を任意に選ぶことができる。
かつ、デジタル出力が直接得られるので、コンピ
ユーター等への接続が容易である。計測範囲は０
〜∞の角度まで計測することができる。インクリ
メンタル方式のためのリセツトが容易であり、零
位置を任意に選ぶことができる。
なお、演算表示器１２は、なくてもよいことは
勿論である。
勿論である。
以上説明したように、本発明によれば、直線性
特性が良好で、入力角度が０〜∞と広い測定可能
範囲が得られ、零位置を任意に選べる角度変換器
を実現することができる。
特性が良好で、入力角度が０〜∞と広い測定可能
範囲が得られ、零位置を任意に選べる角度変換器
を実現することができる。
第１図は従来より一般に使用されているホール
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図、
第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図実施例の電気回路のブロツク図、第４図
〜第６図は第２図実施例の動作説明図である。 １a……磁気回路、１１a，１２a……永久磁石、
１３a……ヨーク、３，４……ホールエレメント、
５……交流電源回路、６……位相器、７……第１
加算回路、８……第１カウンター、９……第２カ
ウンター、１０……第２加算回路、１１……積算
器、１２……演算表示器、１３……タイミング発
生器。
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図、
第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図実施例の電気回路のブロツク図、第４図
〜第６図は第２図実施例の動作説明図である。 １a……磁気回路、１１a，１２a……永久磁石、
１３a……ヨーク、３，４……ホールエレメント、
５……交流電源回路、６……位相器、７……第１
加算回路、８……第１カウンター、９……第２カ
ウンター、１０……第２加算回路、１１……積算
器、１２……演算表示器、１３……タイミング発
生器。
Claims (1)
- １ 回転変位が加えられる入力軸を中心にして互
いに直交して配置された二個のホールエレメント
と、該ホールエレメントに共通の磁束密度が加え
られ入力回転角に対応して前記入力軸を中心に磁
束の方向が該ホールエレメントに対して相対的に
回転するように構成された磁気回路と、前記ホー
ルエレメントに互いに90度の位相差を有する交流
電圧を前記それぞれのホールエレメントに加え
る。交流電源回路と、前記二個のホールエレメン
トの出力電圧を加算する第１加算回路と、該第１
加算回路の出力周波数を積算する第１カウンター
と、前記交流電源回路の出力周波数を積算する第
２カウンターと、該第２カウンターと前記第１カ
ウンターとの積算値の差を演算する第２加算回路
と、該第２加算回路の出力を積算する積算器とを
具備してなる角度変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15384383A JPS6044802A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 角度変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15384383A JPS6044802A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 角度変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6044802A JPS6044802A (ja) | 1985-03-11 |
| JPH0349043B2 true JPH0349043B2 (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=15571307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15384383A Granted JPS6044802A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 角度変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6044802A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03110598U (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-13 | ||
| JP2002323345A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Kayaba Ind Co Ltd | 回転角度センサ |
| DE102005040647A1 (de) * | 2005-08-27 | 2007-03-08 | Valeo Systèmes d`Essuyage | Elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge |
| JP4607049B2 (ja) * | 2006-02-23 | 2011-01-05 | 株式会社デンソー | 回転角検出装置 |
-
1983
- 1983-08-23 JP JP15384383A patent/JPS6044802A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6044802A (ja) | 1985-03-11 |
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