JPH0354415A - 回転角検出装置 - 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」 この定明はＡＣサーボモー夕等の回転角検出に用いられ
る回転角検出装置に関する。

「従来の技術」 第２図は従来の回転角検出装置の構成例を示すブロノク
図であり、この図において、１は図示せぬＡＣサーボモ
ー夕に取り付けられ、ＡＣサーボモータの回転角に応じ
たサイン波検出電圧およびコサイン波検出電圧を出力す
る１相入力２相出ノＪ型のレゾルバであり、入力コイル
ｌａと、入力コイルＩａに対して電気的に同位相の出力
コイルｌｂと、入力コイル１ａに対して電気的に９０度
の位ＩＩ差がある出力コイル１ｃとから構成されている
。

また、２は常時所定の周波数のサイン波信号電圧を発生
し、レゾルバ１の入力コイル１ａの両端に印１ノロする
サイン波発生膠、３８〜３ｃはそれぞれコイル１８〜１
ｃの両端の電圧を増幅する増幅器である。

さらに、４は入力値に応じてコサイン波信号電圧を出力
するコサイン変換器、５は入力値に応じてサイン波信号
電圧を出力するサイン変換蒸、６は増幅器３ｂの出力電
圧とコサイン変換謂４の出力電圧とを乗算する乗算器、
７は増幅ｍ３ｃの出力電圧とサイン変換蒸５の出力電圧
とを乗算する乗算謂、８は乗算輔６および７のそれぞれ
の出力電圧を入力してその差を増幅する差動増幅器、９
は差動増幅器８の出力電圧を増幅ｋ　３　ａの出力電圧
によって除算する除算器である。

加えて、１０はパルス発振器であり、除算訝９の出力電
圧が正ならば出力端子１０ａから”Ｈ”レベルの電圧を
出力すると共に、出力端子１０ｂから除算器９の出力電
圧の絶対値に応じた周波数のパルスを出力し、除算器９
の出力電圧が負ならば出力端子１０ａから”Ｌ”レベル
の電圧を出力すると共に、出力端子ｔａｂからは除算器
９の出力電圧の絶対値に応じた周波数のパルスを出力す
る。

ｌ１はアップダウンカウンタであり、入力端子１１ａに
印加される電圧が”Ｈ”レベルならば入力端子１ｌｂか
ら入力されるパルスをカウントア，ブしてそのカウント
値を出力し、入力端子１］ａに印加される電圧か゜゛１
．″レベルならば入力端子１１１》から入力されるパル
スをノノウントクウンしてそのカウント値を出力する。

このような構戊において、サイン発振器２の出力電圧を
ｓｉｎωｔとした場合、Ａ　Ｃサーボモータか同転して
レゾルバ１が回転した侍、コイル１ａの電圧とコイル１
ｃの出力電圧との位相差がθ、即ち、レゾルバの回転角
、言い換えれば、ＡＣサーホモータの回転角がθである
とき、コイル１ｂおよび１ｃには次式で表す電圧■，ｂ
およびＶ　Ｉｃかそれぞれ誘起される。

Ｖ１ｂ＝ｋｏ’　Ｓ　Ｉ　ｎ（ｉ）　Ｌ　’　Ｓ　Ｉ　
ｎθ■・■ｖｌ−ｋｏ−ｓ１ｎωｔｌｃｏｓθ◆・●■
ここで、ｋ．は定数である。

これにより、増幅謂３　ｂおよび３ｃからは次式で表す
電圧ｖ３ｂおよびＶ，ｃがそれぞれ出力される。

Ｖ３ｂ＝ｋ−ｓｉｎωｔ−ｓｉｎθ・・・■Ｖ，ｅ−ｋ
−ｓ１ｎωｔ−ｃｏｓθ■・■ここで、ｋは定数である
。

一方、今、アップダウンカウンタ１１の出力値がψであ
るとすると、コサイン変換器４およびサイン変換謂５か
らは次式で表す電圧Ｖ４およびＶ５がそれぞれ出力され
る。

Ｖ，＝ｃｏｓφ・・・■ Ｖ５＝ｓｉｎφ・・●■ 従って、乗算器６および７からは次式で表す電圧Ｖ６お
よびＶ７がそれぞれ出力される。

Ｖ，＝ｋ−ｓ　ｉｎωｆ　ｊｓ　ｉｎθ’ｃｏｓφ・・
・■’／７＝ｋ　’　Ｓ　ｌ　ｎ（ｉＪ　ｌ　’　Ｃ　
Ｏ　Ｓθ・ｓｉｎφ■●■これにより、差動増幅落８か
らは次式で表す電圧ｖ８が出力される。

Ｖ，＝ｋ　●ｓ　ｉｎωｔ　ｌ（ｓ　ｉｎθ’ｃｏｓψ
−ｃｏｓθ−ｓｉｎψ） ＝ｋ−ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（θ一φ）・・・■一方、コ
イル１ａの両端の電圧Ｖ１．はｓｉｎωＬであるので、
この電圧Ｖ．が増幅器３ａにおいてｋ倍され、次式で示
す電圧Ｖ　ｓａとなる。

Ｖ　ｖａ＝　ｋ−ｓ　＋　ｎ　（ＩＪ　ｔ　・・・［相
］従って、除算２κ９からは次式で表す電圧Ｖ９か出力
される。

Ｖ９＝ｓｉｎ（θ−ψ）・・・■ そして、電圧Ｖ，がバルス発振ｉ！ｉｉ　ｌ　Ｑに入力
され、電圧Ｖ９が正、即ち、θ〉ψならばパルス発振器
１０の出力端子１０ａから”１１″レベルの電圧か出力
されると共に、出力端子ｌＯｂからは電圧Ｖ，の絶対イ
直に応じた周波数のパルスが出力される。

従って、アノブダウンカウンタ１１は、入力端子１ｌｂ
から入力されるパルスを（θ−φ）に応じた速度でカウ
ントアップし、値がθ一φになるとパルス発ｔｌＧ！”
ｊ　ｌ　Ｏがパルスの発振を停止する。

一方、電圧Ｖ，が負、即ち、θ〈φならばパルス発振２
ｆｆ　Ｉ　Ｏの出力端子１０ａから”Ｌ”レベルの電圧
が出力されると共に、出力端子Ｊｏｂからは計圧Ｖ，の
絶対値に応じた周波数のパルスが出力される。

従って、アノブタウンカウンタ１１は、入力端子１ｌｂ
から入力されるパルスを（θ−φ）に応じた速度でカウ
ントタウンし、値がθ一φになるとパルス発振’Ａ３　
１　０かパルスの発振を停止する。

以上説明したように、電圧Ｖ，が常に七〇、即ち、θ一
φとなるように、制御される。従って、アノブダウンカ
ウンタＩＩの出力値ψにより、レゾルバ１の回転角θ、
即ち、ＡＣサーボモータの回転角θが検出できる。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の回転角検出装置に用いられる
レゾルバは、エンコーダに比べて耐環境外に浸れており
、また、容易に高分解能が得られるという利点を持って
いる。

しかし、このレゾルバを回転角検出装置に用いると、周
辺回路が；（雑になり、回路の構成部品が多くなるため
、以下に示す欠点があった。

■高価である。

■装置が大型である。

■信頼性が低い。

■検出精度が低い。

■実用化が困難である。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、安価
で小型かつ軽量で、信頼性が高く、しかも、検出精度が
高い回転角検出装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段」 この発明による回転角検出装置は、所定の周波数の発振
信号が印加される入力コイルと、入力コイルに対して電
気的に同位相の第１の出力コイルと、入力コイルに対し
て電気的に９０度の位相差がある第２の出力コイルとを
具備するレゾルバと、発振信号のピーク値を検出してサ
ンプル（露号を出力するピーク検出器と、サンプル信号
を入力して第１および第２の出力コイルにそれぞれ誘起
される第１および第２の出力電圧をそれぞれ保持する第
１および第２のサンプルホールド回路と、サ／ブル１３
号を入力すると共に、第１および第２のサンプルホール
ド回路のそれぞれの出力電圧を入力してレゾルバの回転
角の演算を行う制御回路とを具晰することを特徴として
いる。

「作用」 この発明によれば、レゾルバが回転した時の発振信号の
電圧と第２の出力酢圧との位相差、即ち、レソルバの回
転角がθであるとすると、まず、ピーク検出器は発振信
号のピーク値を検出してサンプル信号を出力する。次に
、第１および第２のサンプルホールド回路は、サンプル
信号を入力してピーク値が出力された時の第１および第
２の出力用圧をそれぞれ保持する。そして、制御回路は
、サンプル信号のタイミングに応じて、第１および第２
のサンプルホールド回路のそれぞれの出力電圧を入力し
た後、演算を行ってレゾルバの回転角θを検出する。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。第１図はこの発明の一実施例による回転角検出装
置の構成を示すブロック図であり、この図において、第
２図の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その
説明を省略する。

第１図に示す回転角検出装置においては、構成要素４〜
１１に代えて、増幅器３ａの出力電圧Ｖ３４のピーク値
■２を検出してサンプル信号を出力するピーク検出蒸Ｉ
２、サンプル信号を入力して増幅器３ｂおよび３ｃの出
力電圧■３、，およひ■３、をそれぞれ保持するサンプ
ルホールド回路１３およひ１４、サンプルホールド回路
Ｉ３および１／Ｉの出力電圧をそれぞれディジタルデー
タに変換スるＡ／Ｄ変換蒸ｌ５および１６、サンプル信
号を入力すると共に、Ａ／Ｄ変換器１５および１６のそ
れぞれの出力データを入力してレゾルハ１の回転角の演
算を行うＣＰＵ　（中央処理装置）１７が新たに設けら
れている。

このような構成において、サイン発振器２の出力電圧を
ｓｉｎωｔとし、ＡＣサーボモー夕か回転してレゾルバ
１が回転した時のコイル１ａの電圧とコイル１ｃの出力
電圧との位相差、即ち、レゾルバの回転角がθであると
すると、増幅器３ｂおよび３ｃからは次式で表す電圧■
３，．およびＶ　３ｃがそれぞれ出力される。

Ｖ，ｈ＝ｋ　１ｓ　ｉｎωｔ　ｌｓ　ｉｎθ■・■Ｖｚ
ｃ＝ｋ　ｌｓ　ｉｎωｔ−ｃｏｓθ●■■ここで、ｋは
定数である。

一方、増幅器３ａからは次式で示す電圧Ｖ３６が出力さ
れる。

Ｖ．ａ＝ｋ−ｓ　ｔ　ｎωｔ−・（ｇｂ従って、ピーク
検出器ｌ２は電圧Ｖ３Ｍのピーク４１Ｙ　Ｖ　ｐ、即ち
、±ｋを検出してサンプル信号を出力する。そして、サ
ンプルホールド回路１３および１４は、サンプル信号を
入力してピーク値■，か出力された時の増幅Ｍ３ｂおよ
び３ｃの出力電圧Ｖ３，およびＶ　３ｃ、即ち、次式で
表す電圧ｖ１、，およびＶ　ｈｃをそれぞれ１呆１寺す
る。

Ｖｂｂ＝±ｋ−ｓｉｎθ・・・＠ Ｖ　ｈｅ一±ｋ−ｃｏｓθ・・・０ 次に、Ａ／Ｄ変換器１５およびｌ６は、サンプルホール
ド回路Ｉ３およびｌ４の出力電圧ｖｈｂおよびＶｈｃを
それぞれディジタルデータに変換して出力する。

そして、ＣＰＵｌ７は、サンプル信号のタイミングに応
じて、Ａ／Ｄ変ｔＩＡｉ＋ｆｆｌ５および１６のそれぞ
れの出力データを入力した後、以下に示す演算を行って
レゾルバ１の回転角θ、即ち、ＡＣサーホモータの回転
角θを倹出する。

ｏ＝ｊａｎ　　　±ｋ−ｓｉｎθ ±　ｋ　ｌ　ｃ　ｏ　ｓ　θ ｔａｎ　　　ｓｉｎｌｌ） ＣＯＳ　　θ ｊ　　ａ　ｎ　＝（ｌ　　ａ　ｎ　θ）θ・・・■ 尚、」二連したー実施例において、ピーク検出器１２を
１１１いたのは増幅器３ａの出力電圧■３４の絶対値が
大きいほど検出精度が上かるためである（５１ｎω１＝
０の時は検出不能である）。

また、サンプルホールド回路１３およびＩ４は、増幅Ｌ
　３　ｂおよび３ｃの出力電圧を同ＩＩ７に保持するた
めに必要である。つまり、この保持時刻がずれた場合に
は、検出精度が上がらないからである。

さらに、上述したー実施例においては、Ａ／Ｄ変換膠１
５および１６を２つ用いた例を示したか、これらは一般
に高価かつサイズが大きいため、どちらか１つだけを用
い、増幅器３ｂおよび３ｃの出力電圧を切り換えて入力
してもよい。

加えて、上述した一実施例においては、レゾルバ１の入
力コイル１ａにサイン波を入力した例を示したが、これ
は三角波あるいは矩形波でもよく、矩形波の場合には、
ピーク検出２７　１　２は、増幅器３ａの出力電圧が”
１１”レベルの間の適当なタイミングでサンプル信号を
出力すればよい。また、この場合、検出角θの変化かな
いか遅い場合には、サンプルホールド回路１３および１
４における多少の電圧保持のタイミングのずれは許容で
きる。

ところで、最近では、」二連したＡＣサーボモークの制
御にｃｐｕ（マイクロブロセソサ）を用いる場合が多い
が、このような場合には、上述したＣＰＵＩ７を改めて
設けることなく、このマイクロブロセ・，サがＣＰＵＩ
７の役割を担ってもよい。

また、最近では、ＡＣサーボモータの制御を行う場合、
電流値をＡ／Ｄ変換２３によってディジタルデー夕に変
換し、このディジタルデー夕をマイクロプロセッサに入
力してＡＣサーボモータを制御する全ディジタルサーボ
制御を行う場合があるが、この場合には、Ａ／Ｄ変換器
１５および１６を設けることなく、上述したＡ／　ｌ）
　変換酉の前段にアナログマルチフレクサを設けて入力
ｆｉ　ｌを切り換えて用いてちよい。

以上説明したように、モータ制御回路まで拡張して考え
ることにより、共用できる部品が多くあるため、トータ
ルの部品点数を従来に比べて格段に少なくすることがで
きる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、従来に比べて
回路が簡単であり、部品点数が格段に少ないため、以下
に示す効果がある。

■安価である。

■小型かつ軽量である。

■信頼性が高゜い。

■検出精度が高い。

■実用化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による回転角検出装置の構
成を示すブロノク図、第２図は従来の回転角検出装置の
構成例を示すブロック図である。 １ ・レゾルバ ２・・ ・サイン波発振器、 ３ａ〜 ３ｃ・・・・増幅畳、 １ ２ ピーク検出質、 １ ３， １ ４・・・ ・サンプルホールド回路、 ■ ５ １ ６ Ａ／Ｄ変ＦＩＡ醪、 ｌ　７・ ＣＰＵ．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の周波数の発振信号が印加される入力コイルと、該
   入力コイルに対して電気的に同位相の第１の出力コイル
   と、前記入力コイルに対して電気的に９０度の位相差が
   ある第２の出力コイルとを具備するレゾルバと、 前記発振信号のピーク値を検出してサンプル信号を出力
   するピーク検出器と、 前記サンプル信号を入力して前記第１および第２の出力
   コイルにそれぞれ誘起される第１および第２の出力電圧
   をそれぞれ保持する第１および第２のサンプルホールド
   回路と、 前記サンプル信号を入力すると共に、前記第１および第
   ２のサンプルホールド回路のそれぞれの出力電圧を入力
   して前記レゾルバの回転角の演算を行う制御回路とを具
   備することを特徴とする回転角検出装置。