JPH0361126B2 - - Google Patents
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- JPH0361126B2 JPH0361126B2 JP55135325A JP13532580A JPH0361126B2 JP H0361126 B2 JPH0361126 B2 JP H0361126B2 JP 55135325 A JP55135325 A JP 55135325A JP 13532580 A JP13532580 A JP 13532580A JP H0361126 B2 JPH0361126 B2 JP H0361126B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- rotation angle
- periodic function
- circuit
- signals
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- 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
- G01D5/20—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
本発明は回転角度検出装置に関する。
電磁誘導形の無接触式回転角度検出器としてマ
イクロシンが広く知られている。このマイクロシ
ンは、無接触式であることによつて、他の回転角
度検出器（例えばポテンシヨメータ、シンクロレ
ゾルバ等）に比べて大きな利点を有しているが、
回転角度対出力電圧の特性がリニアな領域は零点
付近に限定されるという欠点を有している。すな
わち、マイクロシンから回転角度に対応して三角
関係の周期関数信号が得られるが、その関数の頂
点近傍に相当する回転角度領域においては著しく
非リニアな特性を呈するので、その回転角度領域
において正確な回転角度を検出するのは困難であ
つた。
イクロシンが広く知られている。このマイクロシ
ンは、無接触式であることによつて、他の回転角
度検出器（例えばポテンシヨメータ、シンクロレ
ゾルバ等）に比べて大きな利点を有しているが、
回転角度対出力電圧の特性がリニアな領域は零点
付近に限定されるという欠点を有している。すな
わち、マイクロシンから回転角度に対応して三角
関係の周期関数信号が得られるが、その関数の頂
点近傍に相当する回転角度領域においては著しく
非リニアな特性を呈するので、その回転角度領域
において正確な回転角度を検出するのは困難であ
つた。
本発明の目的は、全回転範囲にわたつてリニア
度の良好な回転角度検出信号を得ることのできる
ような回転角度検出装置を提供することにある。
この目的は、位相のずれた複数の周期関数信号を
検出対象である回転角度に応じて発生し、これら
の周期完成信号のうち回転角度対信号レベル特性
のリニア度の良好な部分を相補的に合成すること
により達成される。
度の良好な回転角度検出信号を得ることのできる
ような回転角度検出装置を提供することにある。
この目的は、位相のずれた複数の周期関数信号を
検出対象である回転角度に応じて発生し、これら
の周期完成信号のうち回転角度対信号レベル特性
のリニア度の良好な部分を相補的に合成すること
により達成される。
以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図において、回転角度検出部１は、検出対
象である回転軸２の回転角度θを検出し、位相の
ずれた複数の周期関数信号をその角度θに対応し
て（回転角度を変数として）発生するものであ
る。この例では、第２図ａに示すように90度位相
のずれた２つの周期関数信号Ａ及びＢを出力する
ものとしている。信号処理回路３は、検出部１か
ら与えられた周期関数信号Ａ及びＢの回転角度θ
対信号レベル特性のリニア度の良好な部分を相補
的に合成して全回転範囲にわたつてリニア度の良
好な回転角度検出信号S〓を得る回路である。第２
図ａの信号Ａ及びＢのリニア度の良好な部分を示
すと同図ｂのようになり、これらの相補的合成に
より全回転範囲２πにわたつてリニア度の良好な
信号が得られることが同図から理解できるであろ
う。信号処理回路３はリニア領域検出回路４と合
成回路５を含んでいる。リニア領域検出回路４
は、検出部１から与えられる周期関数信号Ａ及び
Ｂのレベルを監視して、回転角度対信号レベル特
性のリニア度の良好な領域に属するレベルを生じ
ている１つの信号（ＡまたはＢ）を検出する。合
成回路５では、リニア領域検出回路４で検出され
た信号（すなわち信号ＡまたはＢのリニア部分）
を合成して、全回転範囲にわたつてリニア度の良
好な回転過度検出信号S〓を得る。
象である回転軸２の回転角度θを検出し、位相の
ずれた複数の周期関数信号をその角度θに対応し
て（回転角度を変数として）発生するものであ
る。この例では、第２図ａに示すように90度位相
のずれた２つの周期関数信号Ａ及びＢを出力する
ものとしている。信号処理回路３は、検出部１か
ら与えられた周期関数信号Ａ及びＢの回転角度θ
対信号レベル特性のリニア度の良好な部分を相補
的に合成して全回転範囲にわたつてリニア度の良
好な回転角度検出信号S〓を得る回路である。第２
図ａの信号Ａ及びＢのリニア度の良好な部分を示
すと同図ｂのようになり、これらの相補的合成に
より全回転範囲２πにわたつてリニア度の良好な
信号が得られることが同図から理解できるであろ
う。信号処理回路３はリニア領域検出回路４と合
成回路５を含んでいる。リニア領域検出回路４
は、検出部１から与えられる周期関数信号Ａ及び
Ｂのレベルを監視して、回転角度対信号レベル特
性のリニア度の良好な領域に属するレベルを生じ
ている１つの信号（ＡまたはＢ）を検出する。合
成回路５では、リニア領域検出回路４で検出され
た信号（すなわち信号ＡまたはＢのリニア部分）
を合成して、全回転範囲にわたつてリニア度の良
好な回転過度検出信号S〓を得る。
回転角度検出部１としては、マイクロシンを改
良した第３図乃至第６図に示すような差動型回転
角度検出器を使用することができる。ここに提示
した新規は差動型回転角度検出器は、主として差
動出力の取り出し方及びロータ形状に関して、従
来のマイクロシンンとは異なつている。
良した第３図乃至第６図に示すような差動型回転
角度検出器を使用することができる。ここに提示
した新規は差動型回転角度検出器は、主として差
動出力の取り出し方及びロータ形状に関して、従
来のマイクロシンンとは異なつている。
第３図において、ステータ６１は４つの磁極６
１A1，６１B1，６１A2，６１B2を円周方向に90
度の間隔で配して成るもので、半径方向で対向す
る２つの磁極６１A1及び６１A2あるいは６１B1
及び６１B2が夫々対をなしており、各対から差
動出力が得られるように励磁巻線５０及び出力巻
線６，７が各極に巻かれている。励磁巻線５０
は、発振器８から与えられる交流信号によつて励
磁され、ある瞬間に第３図ｂの矢印に示す方向に
磁束を生ずるように各極６１A1〜６１B2に巻か
れている。出力巻線６は、極６１A1及び６１A2
において直列逆相接続の巻線を構成するように巻
かれており、極６１A1と６１A2の差動出力Ａが
整流回路９を介して得られる。出力巻線７は、極
６１B1及び６１B2において直列逆相接続の巻線
を構成するように巻かれており、極６１B1と極
６１B2の差動出力Ｂが整流回路１０を介して得
られる。整流回路９及び１０は励磁周波数成分を
取り除くためのものである。
１A1，６１B1，６１A2，６１B2を円周方向に90
度の間隔で配して成るもので、半径方向で対向す
る２つの磁極６１A1及び６１A2あるいは６１B1
及び６１B2が夫々対をなしており、各対から差
動出力が得られるように励磁巻線５０及び出力巻
線６，７が各極に巻かれている。励磁巻線５０
は、発振器８から与えられる交流信号によつて励
磁され、ある瞬間に第３図ｂの矢印に示す方向に
磁束を生ずるように各極６１A1〜６１B2に巻か
れている。出力巻線６は、極６１A1及び６１A2
において直列逆相接続の巻線を構成するように巻
かれており、極６１A1と６１A2の差動出力Ａが
整流回路９を介して得られる。出力巻線７は、極
６１B1及び６１B2において直列逆相接続の巻線
を構成するように巻かれており、極６１B1と極
６１B2の差動出力Ｂが整流回路１０を介して得
られる。整流回路９及び１０は励磁周波数成分を
取り除くためのものである。
各磁極６１A1〜６１B2によつて囲まれた空間
内にロータ５１が配されており、該ロータ５１を
介して５１を介して各磁極の間で磁気回路が形成
される。ロータ５１は軸２と一体に回転するよう
になつており、この回転に伴つて上記磁気回路の
リラクタンスを変化させるような形状を成してい
る。第３図の例では、ステータ極６１A1〜６１
B2に対向するロータ５１の部分面積が、回転に
伴つて変化することによりリラクタンス変化を生
ぜしめるような形状を成している。すなわち、ロ
ータ５１は円筒を斜めに切断した形状を有してお
り、この円筒の側面が各極６１A1〜６１B2の端
面に対向する。１対の磁極極６１A1，極６１A2
について見ると、第３図ａに示すようにロータ５
１と一方の極６１A1の対向面積が最大のとき他
の極６１A2に関する対向面積は最小である。従
つて、ロータ５１がある角度にあるとき一方の極
６１A1に誘起される電圧A1は最大であり、他方
の極６１A2に誘起される電圧A2は最小となる。
その角度から90度（π/2）ずれた回転角度では両
電圧A1，A2は平衡し、180度（π）ずれた回転角
度では一方の電圧A1が最小で他方の電圧A2が最
大となる。こうして、１回転につき１周期の割合
で両電圧A1，A2が逆方向に（差動的に）変化す
る。同様のことは他の磁極対６１B1，６１B2に
ついてもいえる。但し、磁極対６１B1，６１B2
は磁極対６１A1，６１A2から90度ずれた位置に
配されているので、磁極６１A1，６１A2にみら
れる誘起電圧A1、A2の変化と同じ変化が、90度
の位相ずれを生じて磁極６１B1，６１B2の誘起
電圧B1，B2の変化として顕われる。
内にロータ５１が配されており、該ロータ５１を
介して５１を介して各磁極の間で磁気回路が形成
される。ロータ５１は軸２と一体に回転するよう
になつており、この回転に伴つて上記磁気回路の
リラクタンスを変化させるような形状を成してい
る。第３図の例では、ステータ極６１A1〜６１
B2に対向するロータ５１の部分面積が、回転に
伴つて変化することによりリラクタンス変化を生
ぜしめるような形状を成している。すなわち、ロ
ータ５１は円筒を斜めに切断した形状を有してお
り、この円筒の側面が各極６１A1〜６１B2の端
面に対向する。１対の磁極極６１A1，極６１A2
について見ると、第３図ａに示すようにロータ５
１と一方の極６１A1の対向面積が最大のとき他
の極６１A2に関する対向面積は最小である。従
つて、ロータ５１がある角度にあるとき一方の極
６１A1に誘起される電圧A1は最大であり、他方
の極６１A2に誘起される電圧A2は最小となる。
その角度から90度（π/2）ずれた回転角度では両
電圧A1，A2は平衡し、180度（π）ずれた回転角
度では一方の電圧A1が最小で他方の電圧A2が最
大となる。こうして、１回転につき１周期の割合
で両電圧A1，A2が逆方向に（差動的に）変化す
る。同様のことは他の磁極対６１B1，６１B2に
ついてもいえる。但し、磁極対６１B1，６１B2
は磁極対６１A1，６１A2から90度ずれた位置に
配されているので、磁極６１A1，６１A2にみら
れる誘起電圧A1、A2の変化と同じ変化が、90度
の位相ずれを生じて磁極６１B1，６１B2の誘起
電圧B1，B2の変化として顕われる。
ロータ５１の回転角度θに応じて各磁極６１
A1，極６１A2，６１B1，６１B2の出力巻線６，
７に誘起される電圧A1，A2，B1，B2のエンベロ
ープを第７図ａに示す。横軸は回転角度θであ
り、たて軸は電圧のレベルを示す。尚、同図で
は、磁極６１B2に最大レベルの電圧B2が生じる
回転角度を便宜上θ＝０としている。出力巻線６
から得られる出力電圧Ａは、電圧A1とA2の差動
出力（A1−A2）であるため第７図ｂに示すよう
な正弦関数信号sinθとなる。また、出力巻線７か
ら得られる出力電圧Ｂは、電圧B1とB2の差動出
力（B1−B2）であるため第７図ｂに示すような
余弦関数の反転信号−cosθとなる。このようにし
て、回転角度検出部１から、90度位相のずれた周
期関数信号Ａ（すなわちsinθ）及びＢ（すなわち−
cosθ）が回転角度θに対応して発生される。
A1，極６１A2，６１B1，６１B2の出力巻線６，
７に誘起される電圧A1，A2，B1，B2のエンベロ
ープを第７図ａに示す。横軸は回転角度θであ
り、たて軸は電圧のレベルを示す。尚、同図で
は、磁極６１B2に最大レベルの電圧B2が生じる
回転角度を便宜上θ＝０としている。出力巻線６
から得られる出力電圧Ａは、電圧A1とA2の差動
出力（A1−A2）であるため第７図ｂに示すよう
な正弦関数信号sinθとなる。また、出力巻線７か
ら得られる出力電圧Ｂは、電圧B1とB2の差動出
力（B1−B2）であるため第７図ｂに示すような
余弦関数の反転信号−cosθとなる。このようにし
て、回転角度検出部１から、90度位相のずれた周
期関数信号Ａ（すなわちsinθ）及びＢ（すなわち−
cosθ）が回転角度θに対応して発生される。
第４図乃至第６図に示す回転角度検出部１も第
３図に示すものと同様に動作して、90度位相のず
れた周期関数信号Ａ＝sinθ、Ｂ＝−cosθを回転角
度θに対応して出力する。これらは、回転角度θ
に応じてリラクタンス変化を生じさせるための構
成が夫々異なつている。
３図に示すものと同様に動作して、90度位相のず
れた周期関数信号Ａ＝sinθ、Ｂ＝−cosθを回転角
度θに対応して出力する。これらは、回転角度θ
に応じてリラクタンス変化を生じさせるための構
成が夫々異なつている。
第４図のステータ６２は、軸２の延長線上に位
置する１次用磁極６２Ｃと、円周方向に90度の間
隔で配された２次用磁極６２A1，極６２B1，極
６２A2，極６２B2とを具える。１次用磁極６２
Ｃは励磁巻線５０が巻かれ、半径方向で対を成す
磁極６２A1及び６２A2には出力巻線６が直列逆
相に巻かれ、もう１つの対を成す磁極６２B1及
び６２B2には出力巻線７が直列逆相に巻かれる。
円板状のロータ５２は、軸２に偏心して取付けら
れている。１次用次磁極６２Ｃと２次用磁極６２
A1〜６２B2との間でロータ５２を介して磁気回
路が形成される。第３図ではステータ６１内の空
間にロータ５１が配置されているが、第４図でス
テータ６２とロータ５２が軸方向に向き合つて配
されている。
置する１次用磁極６２Ｃと、円周方向に90度の間
隔で配された２次用磁極６２A1，極６２B1，極
６２A2，極６２B2とを具える。１次用磁極６２
Ｃは励磁巻線５０が巻かれ、半径方向で対を成す
磁極６２A1及び６２A2には出力巻線６が直列逆
相に巻かれ、もう１つの対を成す磁極６２B1及
び６２B2には出力巻線７が直列逆相に巻かれる。
円板状のロータ５２は、軸２に偏心して取付けら
れている。１次用次磁極６２Ｃと２次用磁極６２
A1〜６２B2との間でロータ５２を介して磁気回
路が形成される。第３図ではステータ６１内の空
間にロータ５１が配置されているが、第４図でス
テータ６２とロータ５２が軸方向に向き合つて配
されている。
ロータ５２は回転軸２に対して偏心されている
ので、各極６２A1〜６２B2に対向するロータ５
２の部分面積が回転角度θに応じて変化し、これ
により各極６２A1〜６２B2のリラクタンスが回
転角度θに応じて変化する。従つて、第３図のも
のと同じ理由により、各磁極６２A1〜６２B2の
出力巻線部分に第７図ａに示すような電圧A1，
B1，A2，B2が夫々誘起され、A1とA2の差動出力
である第７図ｂに示すような周期関数信号Ａ＝
sinθが出力巻線６から得られるようと共にそれよ
りも90度位相のずれた周期関数信号Ｂ＝−cosθが
B1とB2の差動出力として出力巻線７から得られ
る。
ので、各極６２A1〜６２B2に対向するロータ５
２の部分面積が回転角度θに応じて変化し、これ
により各極６２A1〜６２B2のリラクタンスが回
転角度θに応じて変化する。従つて、第３図のも
のと同じ理由により、各磁極６２A1〜６２B2の
出力巻線部分に第７図ａに示すような電圧A1，
B1，A2，B2が夫々誘起され、A1とA2の差動出力
である第７図ｂに示すような周期関数信号Ａ＝
sinθが出力巻線６から得られるようと共にそれよ
りも90度位相のずれた周期関数信号Ｂ＝−cosθが
B1とB2の差動出力として出力巻線７から得られ
る。
第５図及び第６図は、ロータ５３，５４とステ
ータ６３，６４の各磁極６３A1〜６３B2，６４
A1〜６４B2との間のギヤツプを回転角度θに応
じて変化させることにより、回転角度θに応じた
リラクタンス変化を得るようにしたものである。
第５図のステータ６３の構成は第３図のステータ
６１とほぼ同一であり、１対の磁極６３A1及び
６３A2の差動出力（A1−A2）として回転角度θ
に対応する周期関数信号Ａを得て、もう１対の磁
極６３B1及び６３B2の差動出力（B1−B2）とし
て前記信号Ａより90度位相のずれた周期関数信号
Ｂを得る。各磁極６３A1〜６３B2に囲まれた空
間内に挿入された円筒状のロータ５３は軸２に対
して偏心して取付けられており、そのために、各
磁極６３A1〜６３B2の端面とロータ５３の円筒
側面と間の空隙が回転角度θに応じて変化し、リ
ラクタンスが変化する。第６図のステータ６４の
構成は第４図のステータ６２とほぼ同様であり、
ステータ６４の各磁極６４A1〜６４B2、６４Ｃ
とロータ５４とが軸方向に向き合うようになつて
おり、励磁巻線５０が巻かれた１次用磁極６４Ｃ
が軸２の延長線上に位置する。ローラ５４は斜板
であるため、各２次用磁極６４A1〜６４B2の端
面とそれに対向するロータ５４の斜面部分との間
の空隙が回転角度θに応じて変化し、リラクタン
ス変化が生じる。
ータ６３，６４の各磁極６３A1〜６３B2，６４
A1〜６４B2との間のギヤツプを回転角度θに応
じて変化させることにより、回転角度θに応じた
リラクタンス変化を得るようにしたものである。
第５図のステータ６３の構成は第３図のステータ
６１とほぼ同一であり、１対の磁極６３A1及び
６３A2の差動出力（A1−A2）として回転角度θ
に対応する周期関数信号Ａを得て、もう１対の磁
極６３B1及び６３B2の差動出力（B1−B2）とし
て前記信号Ａより90度位相のずれた周期関数信号
Ｂを得る。各磁極６３A1〜６３B2に囲まれた空
間内に挿入された円筒状のロータ５３は軸２に対
して偏心して取付けられており、そのために、各
磁極６３A1〜６３B2の端面とロータ５３の円筒
側面と間の空隙が回転角度θに応じて変化し、リ
ラクタンスが変化する。第６図のステータ６４の
構成は第４図のステータ６２とほぼ同様であり、
ステータ６４の各磁極６４A1〜６４B2、６４Ｃ
とロータ５４とが軸方向に向き合うようになつて
おり、励磁巻線５０が巻かれた１次用磁極６４Ｃ
が軸２の延長線上に位置する。ローラ５４は斜板
であるため、各２次用磁極６４A1〜６４B2の端
面とそれに対向するロータ５４の斜面部分との間
の空隙が回転角度θに応じて変化し、リラクタン
ス変化が生じる。
次に、第８図を参照して信号処理回路３の一例
を説明する。リニア領域検出回路４は、比較器１
１及び１２とゲート信号発生ロジツク１３を含ん
でいる。上述のようにして回転角度検出部１から
発生された信号Ａは比較器１１及び１２に夫々入
力される。信号Ｂは比較器１１に入力されると共
に、インバータ１７で反転されて比較器１２に入
力される。比較器１１は信号ＡとＢのレベルの交
点を検出するためのもので、Ａ≦Ｂのときその出
力信号Ｓ１が“１”となる。比較器１２は信号Ａ
ととのレベルの交点を検出するためのもので、
Ａ≧のときの出力信号Ｓ２が“１”となる。比
較器１１，１２に入力される回転角度θに対応す
る周期関数信号Ａ，Ｂ，の一例を第９図ａに示
し、その出力信号Ｓ１，Ｓ２を同図ｂに示す。ゲ
ート信号発生ロジツク１３は、各信号Ｓ１，Ｓ２
の立上り時及び立下り時（すなわち交点検出タイ
ミング）にもとづいてゲート信号TA1，TA2，
TB1，TB2を第９図ｃに示すように発生する。具
体的には、各ゲート信号TA1〜TB2は信号Ｓ１及
びＳ２のレベル状態に応じて次のロジツクが成立
したとき“１”となる。
を説明する。リニア領域検出回路４は、比較器１
１及び１２とゲート信号発生ロジツク１３を含ん
でいる。上述のようにして回転角度検出部１から
発生された信号Ａは比較器１１及び１２に夫々入
力される。信号Ｂは比較器１１に入力されると共
に、インバータ１７で反転されて比較器１２に入
力される。比較器１１は信号ＡとＢのレベルの交
点を検出するためのもので、Ａ≦Ｂのときその出
力信号Ｓ１が“１”となる。比較器１２は信号Ａ
ととのレベルの交点を検出するためのもので、
Ａ≧のときの出力信号Ｓ２が“１”となる。比
較器１１，１２に入力される回転角度θに対応す
る周期関数信号Ａ，Ｂ，の一例を第９図ａに示
し、その出力信号Ｓ１，Ｓ２を同図ｂに示す。ゲ
ート信号発生ロジツク１３は、各信号Ｓ１，Ｓ２
の立上り時及び立下り時（すなわち交点検出タイ
ミング）にもとづいてゲート信号TA1，TA2，
TB1，TB2を第９図ｃに示すように発生する。具
体的には、各ゲート信号TA1〜TB2は信号Ｓ１及
びＳ２のレベル状態に応じて次のロジツクが成立
したとき“１”となる。
TA1＝S1・S2、TA2＝1・2、
TB1＝1・S2、TB2＝S1・2、
ゲート信号TA1及びTA2は合成回路５において
信号Ａを選択するために利用され、ゲート信号
TB1及び信号TB2を選択するために利用される。
従つて、第９図ｃのように発生するゲート信号
TA1，TA2，TB1，TB2にもとづいて第９図ｄに示
すように信号Ａ及びＢにおけるリニア度の良好な
部分だけが選択合成されて、全回転範囲にわたつ
てリニア度の良好な回転角度検出信号S〓が得られ
る。
信号Ａを選択するために利用され、ゲート信号
TB1及び信号TB2を選択するために利用される。
従つて、第９図ｃのように発生するゲート信号
TA1，TA2，TB1，TB2にもとづいて第９図ｄに示
すように信号Ａ及びＢにおけるリニア度の良好な
部分だけが選択合成されて、全回転範囲にわたつ
てリニア度の良好な回転角度検出信号S〓が得られ
る。
信号処理回路３の別の実施例として第１０図に
示すような構成を採用することができる。第１０
図において、リニア領域検出回路４の構成は第８
図と全く同一であり、各信号Ａ，Ｂのリニア部分
に対応するゲート信号TA1，TA2，TB1，TB2が第
１１図ｂに示すようにゲート信号発生ロジツク１
３から得られる。合成回路５には回転角度検出部
１から与えられた信号Ａ及びＢのほうにそれらの
反転信号（＝−sinθ）及び（＝cosθ）が入力
される。これらの信号Ａ，Ｂ，，のレベルと
回転角度θとの関係を第１１図ａに示す。合成回
路５内の選択回路１４では、ゲート信号TA1によ
つてを選択し、ゲート信号TB1によつて信号Ｂ
を選択し、ゲート信号TA2によつて信号Ａを選択
し、ゲート信号TB2によつて信号を選択する。
こうして選択回路１４で選択出力される信号
Sθ′は、第１１図ｃに示すように、信号Ａ，Ｂ，
Ａ，のリニア部分のうち同一方向の傾きをもつ
部分を合成したものとなる。合成回路５内にはも
う一つの選択回路１５が設けられている。この選
択回路１５にはレベルの異なる４つの基準電圧
E1、E2、E3、E4が入力されており、ゲート信号
TB1によつて基準電圧E1が選択され、ゲート信号
TA1によつて基準電圧E2が選択され、ゲート信号
TB2によつて基準電圧E3が選択され、ゲート信号
TA2によつて基準電圧E4が選択される。選択回路
１５で選択された基準電圧E1乃至E4は加算回路
１６に入力され、選択回路１４で選択合成された
信号S〓′に加算される。その結果、ゲート信号
TB1によつて選択された信号Ｂのリニア部分に対
しては基準電圧E1が加算され、ゲート信号TA1に
よつて選択された信号のリニア部分に対しては
基準電圧E2が加算され、ゲート信号TB2によつて
選択された信号のリニア部分に対しては基準電
圧E3が加算され、ゲート信号TA2によつて選択さ
れた信号Ａのリニア部分に対しては基準電圧E4
が加算される。基準電圧E1は、信号ＡとＢの交
点における信号レべルに相当し、E2はE1の３倍、
E3はE1の５倍、E4はE1の７倍のレベルである。
従つて、加算回路１６からは第１１図ｄに示すよ
うに所定回転範囲（この例では2π）にわたつて
連続的にリニアな回転角度検出信号S〓が得られ
る。
示すような構成を採用することができる。第１０
図において、リニア領域検出回路４の構成は第８
図と全く同一であり、各信号Ａ，Ｂのリニア部分
に対応するゲート信号TA1，TA2，TB1，TB2が第
１１図ｂに示すようにゲート信号発生ロジツク１
３から得られる。合成回路５には回転角度検出部
１から与えられた信号Ａ及びＢのほうにそれらの
反転信号（＝−sinθ）及び（＝cosθ）が入力
される。これらの信号Ａ，Ｂ，，のレベルと
回転角度θとの関係を第１１図ａに示す。合成回
路５内の選択回路１４では、ゲート信号TA1によ
つてを選択し、ゲート信号TB1によつて信号Ｂ
を選択し、ゲート信号TA2によつて信号Ａを選択
し、ゲート信号TB2によつて信号を選択する。
こうして選択回路１４で選択出力される信号
Sθ′は、第１１図ｃに示すように、信号Ａ，Ｂ，
Ａ，のリニア部分のうち同一方向の傾きをもつ
部分を合成したものとなる。合成回路５内にはも
う一つの選択回路１５が設けられている。この選
択回路１５にはレベルの異なる４つの基準電圧
E1、E2、E3、E4が入力されており、ゲート信号
TB1によつて基準電圧E1が選択され、ゲート信号
TA1によつて基準電圧E2が選択され、ゲート信号
TB2によつて基準電圧E3が選択され、ゲート信号
TA2によつて基準電圧E4が選択される。選択回路
１５で選択された基準電圧E1乃至E4は加算回路
１６に入力され、選択回路１４で選択合成された
信号S〓′に加算される。その結果、ゲート信号
TB1によつて選択された信号Ｂのリニア部分に対
しては基準電圧E1が加算され、ゲート信号TA1に
よつて選択された信号のリニア部分に対しては
基準電圧E2が加算され、ゲート信号TB2によつて
選択された信号のリニア部分に対しては基準電
圧E3が加算され、ゲート信号TA2によつて選択さ
れた信号Ａのリニア部分に対しては基準電圧E4
が加算される。基準電圧E1は、信号ＡとＢの交
点における信号レべルに相当し、E2はE1の３倍、
E3はE1の５倍、E4はE1の７倍のレベルである。
従つて、加算回路１６からは第１１図ｄに示すよ
うに所定回転範囲（この例では2π）にわたつて
連続的にリニアな回転角度検出信号S〓が得られ
る。
尚、第８図及び第１０図のリニア領域検出回路
４では信号ＡとＢの交点及びＡとの交点の検出
にもとづいてリニア領域を検出するようにしてい
るが、これに限らず、信号Ａ及びＢのレベルが所
定の基準レベル（＋E1、−E1）以内に入つている
か否かを比較検出することによりリニア領域を検
出するようにすることも可能である。すなわち、
信号ＡとＢの交点のレベル（＋E1、−E1）は予測
できるので、−E1≦Ａ≦＋E1あるいは−E1≦Ｂ
≦＋E1を満足する領域を比較検出することによ
り信号ＡあるいはＢのリニア領域を検出すること
ができる。
４では信号ＡとＢの交点及びＡとの交点の検出
にもとづいてリニア領域を検出するようにしてい
るが、これに限らず、信号Ａ及びＢのレベルが所
定の基準レベル（＋E1、−E1）以内に入つている
か否かを比較検出することによりリニア領域を検
出するようにすることも可能である。すなわち、
信号ＡとＢの交点のレベル（＋E1、−E1）は予測
できるので、−E1≦Ａ≦＋E1あるいは−E1≦Ｂ
≦＋E1を満足する領域を比較検出することによ
り信号ＡあるいはＢのリニア領域を検出すること
ができる。
尚、得られた回転角度検出信号S〓はアナログ信
号のまま利用してもよいのは勿論であるが、これ
をデイジタル信号に変換して利用することもでき
るのはいうまでもない。
号のまま利用してもよいのは勿論であるが、これ
をデイジタル信号に変換して利用することもでき
るのはいうまでもない。
ところで、回転角度検出部１から発生される回
路角度θに対応する周期関数信号Ａ，Ｂが、第２
図に示すような三角関数信号である場合は、その
リニア領域は完全にリニアな特性を示していな
い。この部分のリニア度を改善するには第３図乃
至第６図に示す回転角度検出部１のロータ５１乃
至５４の形状を幾分変更すればよい。例えば、第
３図のロータ５１は円筒の切り口の傾きが一様で
あるが、これを凹曲面状とすれば、リニア領域の
リニア度を改善することができる。従つて、第９
図あるいは第１１図に示す信号Ａ，Ｂのリニア領
域を完全なリニア特性とし、これにより回転角度
検出信号S〓を完全にリニアとすることは容易に実
施し得る。
路角度θに対応する周期関数信号Ａ，Ｂが、第２
図に示すような三角関数信号である場合は、その
リニア領域は完全にリニアな特性を示していな
い。この部分のリニア度を改善するには第３図乃
至第６図に示す回転角度検出部１のロータ５１乃
至５４の形状を幾分変更すればよい。例えば、第
３図のロータ５１は円筒の切り口の傾きが一様で
あるが、これを凹曲面状とすれば、リニア領域の
リニア度を改善することができる。従つて、第９
図あるいは第１１図に示す信号Ａ，Ｂのリニア領
域を完全なリニア特性とし、これにより回転角度
検出信号S〓を完全にリニアとすることは容易に実
施し得る。
第３図乃至第６図の例では、90度の間隔で２対
の磁極を設け、90度位相のずれた２つの周期関数
信号Ａ及びＢを発生するようにしているが、これ
に限らず、90度よりも細かい間隔で３対以上の磁
極を設け、位相のずれた３以上の信号を発生する
ようにしてもよい。こうすれば、よりリニア度の
良好な部分のみを相補的に合成することができ
る。
の磁極を設け、90度位相のずれた２つの周期関数
信号Ａ及びＢを発生するようにしているが、これ
に限らず、90度よりも細かい間隔で３対以上の磁
極を設け、位相のずれた３以上の信号を発生する
ようにしてもよい。こうすれば、よりリニア度の
良好な部分のみを相補的に合成することができ
る。
回転角度検出部１としては、第１２図に示すよ
うに直線型の差動変圧器を複数個用いたものを使
用することもできる。
うに直線型の差動変圧器を複数個用いたものを使
用することもできる。
第１２図において、円筒状のケース１８に軸受
１９が設けられ、この軸受１９によつて、回転軸
２が回転自在に支承される。回転軸２の端部には
回転ヘツドである斜板２０が設けられており、ケ
ース１８内の空間に収納されている。更に、ケー
ス１８内には、回転軸２の中心線から偏心した位
置に該中心線とコア２１の中心軸が平行となるよ
うに直線型差動変圧器２２Ａが設けられている。
差動変圧器２２Ａは、コア２１の直線偏位に応じ
た出力を生じる周知のもので、その概要は、円筒
状のボビン２３と、該ボビン２３の中央に巻設さ
れた１次コイル２４と、該ボビン２３の両側に巻
設された直列逆相接続された２つのコイル２５
ａ，２５ｂと、該ボビン２３内の中心空間に挿入
されたコア２１等とを具えるものである。この差
動変圧器２２Ａはケース１８内の取付け板２６に
固定されている。コア２１の柄の端部２７Ａは取
付け板２６を通過して斜板２０の方に延びてお
り、該端部２７Ａが常に斜板２０の斜面に接触す
るようにバネ２８によつて力が加えられている。
１９が設けられ、この軸受１９によつて、回転軸
２が回転自在に支承される。回転軸２の端部には
回転ヘツドである斜板２０が設けられており、ケ
ース１８内の空間に収納されている。更に、ケー
ス１８内には、回転軸２の中心線から偏心した位
置に該中心線とコア２１の中心軸が平行となるよ
うに直線型差動変圧器２２Ａが設けられている。
差動変圧器２２Ａは、コア２１の直線偏位に応じ
た出力を生じる周知のもので、その概要は、円筒
状のボビン２３と、該ボビン２３の中央に巻設さ
れた１次コイル２４と、該ボビン２３の両側に巻
設された直列逆相接続された２つのコイル２５
ａ，２５ｂと、該ボビン２３内の中心空間に挿入
されたコア２１等とを具えるものである。この差
動変圧器２２Ａはケース１８内の取付け板２６に
固定されている。コア２１の柄の端部２７Ａは取
付け板２６を通過して斜板２０の方に延びてお
り、該端部２７Ａが常に斜板２０の斜面に接触す
るようにバネ２８によつて力が加えられている。
差動変圧器２２Ａの位置から円周方向に90度ず
れた位置にもう１つの直線型差動変圧器２２Ｂが
設けられる。この差動変圧器２２Ｂのコアの端部
２７Ｂもバネ２９によつて斜板２０の斜面に押し
つけられる。斜板２０は回転軸２と一体に回転
し、この斜板２０の斜面の回転に追従して差動変
圧器２２Ａ及び２２Ｂのコア２１が往復直線運動
を行なう。これにより、差動変圧器２２Ａ及び２
２Ｂから得られる出力電圧は、回転角度θを変数
とする三角関数信号となる。ここで、差動変圧器
２２Ａと２２Ｂは90度ずれて配設されているの
で、両者の出力には90度の位相ずれが生じる。例
えば差動変圧器２２Ａの出力信号Ａが正弦関数
（sinθ）であるとすると、差動変圧器２２Ｂの出
力信号Ｂは余弦関数を反転したもの（−cosθ）と
なる。従つて、第１２図の構成によつても、第３
図乃至第６図と同様に、第２図ａに示すような位
相のずれた周期関数信号（Ａ＝sinθ、Ｂ＝−
cosθ）を回転角度θに対応して発生させることが
できる。勿論、直線型差動変圧器２２Ａ，２２Ｂ
は２個に限らず、円周方向に所定間隔で３以上設
けてもよい。
れた位置にもう１つの直線型差動変圧器２２Ｂが
設けられる。この差動変圧器２２Ｂのコアの端部
２７Ｂもバネ２９によつて斜板２０の斜面に押し
つけられる。斜板２０は回転軸２と一体に回転
し、この斜板２０の斜面の回転に追従して差動変
圧器２２Ａ及び２２Ｂのコア２１が往復直線運動
を行なう。これにより、差動変圧器２２Ａ及び２
２Ｂから得られる出力電圧は、回転角度θを変数
とする三角関数信号となる。ここで、差動変圧器
２２Ａと２２Ｂは90度ずれて配設されているの
で、両者の出力には90度の位相ずれが生じる。例
えば差動変圧器２２Ａの出力信号Ａが正弦関数
（sinθ）であるとすると、差動変圧器２２Ｂの出
力信号Ｂは余弦関数を反転したもの（−cosθ）と
なる。従つて、第１２図の構成によつても、第３
図乃至第６図と同様に、第２図ａに示すような位
相のずれた周期関数信号（Ａ＝sinθ、Ｂ＝−
cosθ）を回転角度θに対応して発生させることが
できる。勿論、直線型差動変圧器２２Ａ，２２Ｂ
は２個に限らず、円周方向に所定間隔で３以上設
けてもよい。
以上説明したように本発明によれば、位相のず
れた複数の回転角度検出信号（角度を変数とする
周期関数信号）を発生し、それらの中からリニア
度の良好なものだけを相補的に合成するので、全
回転範囲にわたつてリニア度の良好な回転角度検
出信号を得ることができるという優れた効果があ
る。
れた複数の回転角度検出信号（角度を変数とする
周期関数信号）を発生し、それらの中からリニア
度の良好なものだけを相補的に合成するので、全
回転範囲にわたつてリニア度の良好な回転角度検
出信号を得ることができるという優れた効果があ
る。
第１図は本発明の基本構成を示すブロツク図、
第２図ａは第１図の回転角度検出部から回転角度
に応じて出力される位相のずれた複数の周期関数
信号の一例を示す図、第２図ｂは同図ａの信号に
おけるリニア度の良好な部分を抽出して示す図、
第３図ａは第１図で用いる回転角度検出部の一実
施例を略示する側面図、同図ｂはその正面略図、
第４図ａは同じく回転角度検出部の別の実施例を
略示する側面図、同図ｂはその正面略図、第５図
ａは同じく回転角度検出部の他の実施例を略示す
る側面図、同図ｂはその正面略図、第６図ａは同
じく回転角度検出部の更に他の実施例を略示する
側面図、同図ｂはその正面略図、第７図ａは第３
図乃至第６図の各ステータ磁極に誘起される電圧
レベルと回転角度との関係を示す図、同図ｂは同
図ａの所定の対を成す電圧を差動的に夫々合成し
て第３図乃至第６図のステータ磁極対から取出さ
れる回転角度検出信号の一例を夫々示す図、第８
図は第１図の信号処理回路の一実施例を示すブロ
ツク図、第９図は第８図の動作説明図、第１０図
は第１図の信号処理回路の別の実施例を示すブロ
ツク図、第１１図は第１０図の動作説明図、第１
２図ａは第１図の回転角度検出部の更に別の実施
例を示す一部断面側面図、第１２図ｂは同図ａの
正面略図、である。 １……回転角度検出部、２……回転軸、３……
信号処理回路、４……リニア領域検出回路、５…
…合成回路、５０……励磁巻線、６，７……出力
巻線、５１〜５４……ロータ、６１〜６４……ス
テータ、１１，１２……比較器、１３……ゲート
信号発生ロジツク、２０……斜板、２２Ａ，２２
Ｂ……直線型巻動変圧器。
第２図ａは第１図の回転角度検出部から回転角度
に応じて出力される位相のずれた複数の周期関数
信号の一例を示す図、第２図ｂは同図ａの信号に
おけるリニア度の良好な部分を抽出して示す図、
第３図ａは第１図で用いる回転角度検出部の一実
施例を略示する側面図、同図ｂはその正面略図、
第４図ａは同じく回転角度検出部の別の実施例を
略示する側面図、同図ｂはその正面略図、第５図
ａは同じく回転角度検出部の他の実施例を略示す
る側面図、同図ｂはその正面略図、第６図ａは同
じく回転角度検出部の更に他の実施例を略示する
側面図、同図ｂはその正面略図、第７図ａは第３
図乃至第６図の各ステータ磁極に誘起される電圧
レベルと回転角度との関係を示す図、同図ｂは同
図ａの所定の対を成す電圧を差動的に夫々合成し
て第３図乃至第６図のステータ磁極対から取出さ
れる回転角度検出信号の一例を夫々示す図、第８
図は第１図の信号処理回路の一実施例を示すブロ
ツク図、第９図は第８図の動作説明図、第１０図
は第１図の信号処理回路の別の実施例を示すブロ
ツク図、第１１図は第１０図の動作説明図、第１
２図ａは第１図の回転角度検出部の更に別の実施
例を示す一部断面側面図、第１２図ｂは同図ａの
正面略図、である。 １……回転角度検出部、２……回転軸、３……
信号処理回路、４……リニア領域検出回路、５…
…合成回路、５０……励磁巻線、６，７……出力
巻線、５１〜５４……ロータ、６１〜６４……ス
テータ、１１，１２……比較器、１３……ゲート
信号発生ロジツク、２０……斜板、２２Ａ，２２
Ｂ……直線型巻動変圧器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 差動出力を生じる１対の磁極を円周方向に所
定間隔で複数対設けたステータと、該ステータの
各極との間で磁気回路を形成し、かつ軸の回転に
伴つてそのリラクタンスを変化させる形状をなし
たロータとを具え、該ロータの回転に伴つて前記
ステータの各磁極対から位相のずれた周期関数信
号が夫々出力されるようにした検出手段と、 前記各周期関数信号相互のレベルの交点及び所
定の周期関数信号と他の周期関数信号の反転信号
とのレベルの交点を検出する比較回路と、 この交点検出にもとづいてリニア度の良好な領
域に属するレベルを生じている信号を判別し、該
信号に対応してゲート信号を発生する回路と、 前記ゲート信号にもとづいて前記周期関数信号
あるいはそれらの反転信号のうちいずれか１つを
選択して同じ向きの傾きをもつ信号を選択すると
共に、選択した信号に対して該ゲート信号に応じ
た所定のレベルを加算することにより、全回転範
囲にわたつて連続的にリニアな回転角度検出信号
を得る合成回路と を具える回転角度検出装置。 ２ 前記検出手段は、検出対象である回転が与え
られる斜板と、該斜板の回転円周方向に所定間隔
で配設され、該斜板の回転に伴つてコアが往復直
線運動する複数の直線型差動変圧器とを具え、前
記斜板の回転に伴つて前記各差動変圧器から位相
のずれた周期関数信号が夫々出力されるようにし
た特許請求の範囲第１項記載の回転角度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13532580A JPS5760212A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Detecting device for rotational angle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13532580A JPS5760212A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Detecting device for rotational angle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760212A JPS5760212A (en) | 1982-04-12 |
| JPH0361126B2 true JPH0361126B2 (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=15149114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13532580A Granted JPS5760212A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Detecting device for rotational angle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760212A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178614U (ja) * | 1982-05-25 | 1983-11-29 | 豊田工機株式会社 | 操舵角検出装置 |
| JPS5999302A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-08 | Shimadzu Corp | 液圧機関 |
| JPS6152208U (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-08 | ||
| JPS61108924A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-27 | Tokyo Keiso Kk | 液位検出装置 |
| KR100396300B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2003-11-28 | 주식회사 만도 | 차량 조향시스템의 절대각 감지센서 |
| KR100381291B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2003-08-21 | 주식회사 만도 | 차량 조향시스템의 절대각 감지센서 |
| JP2006047120A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Sensatec Co Ltd | 無接触可変電圧器 |
| JP5171395B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2013-03-27 | 京セラ株式会社 | ステージの位置変動検出装置およびこれを備えた搬送装置 |
| JP5098699B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2012-12-12 | パナソニック株式会社 | エンコーダの信号処理回路 |
| DE102008051524A1 (de) * | 2008-10-13 | 2010-05-12 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Rotor mit Ausgleichsmasse für einen Reluktanzresolver und Reluktanzresolver |
| JP2015049046A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | アルプス電気株式会社 | 角度検出装置 |
| CN104697425B (zh) * | 2015-03-20 | 2017-07-28 | 沈阳理岩控制技术有限公司 | 一种检测转子位置信息的方法、装置和传感器 |
| WO2021024390A1 (ja) * | 2019-08-06 | 2021-02-11 | 三菱電機株式会社 | 変位センサ、モータ、及びアクチュエータ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5143390B2 (ja) * | 1972-07-28 | 1976-11-20 | ||
| JPS4979552A (ja) * | 1972-12-05 | 1974-08-01 | ||
| JPS517798A (en) * | 1974-03-12 | 1976-01-22 | Teruaki Fujii | Birukasaiji no hinansochi |
| JPS53149357A (en) * | 1977-06-01 | 1978-12-26 | Nec Home Electronics Ltd | Rotating angle detecting method |
| JPS547464A (en) * | 1977-06-17 | 1979-01-20 | Kuraray Co Ltd | Production of inorganic fiber sheet |
-
1980
- 1980-09-30 JP JP13532580A patent/JPS5760212A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760212A (en) | 1982-04-12 |
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