JPH0416712A - 回転角度検出装置 - Google Patents

回転角度検出装置

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JPH0416712A
JPH0416712A JP12050490A JP12050490A JPH0416712A JP H0416712 A JPH0416712 A JP H0416712A JP 12050490 A JP12050490 A JP 12050490A JP 12050490 A JP12050490 A JP 12050490A JP H0416712 A JPH0416712 A JP H0416712A
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JP
Japan
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rotation angle
angle detection
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resolver
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Pending
Application number
JP12050490A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyoshi Fujisaki
章好 藤崎
Masaru Kubo
大 久保
Kuniyoshi Takahashi
邦芳 高橋
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to US07/697,335 priority patent/US5455498A/en
Priority to EP91107609A priority patent/EP0458148B1/en
Priority to AT91107609T priority patent/ATE142013T1/de
Priority to DE69121631T priority patent/DE69121631D1/de
Priority to ES91107609T priority patent/ES2093653T3/es
Publication of JPH0416712A publication Critical patent/JPH0416712A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、1つの回転子巻線と2つの固定子巻線を有
する回転角度検出用のレゾルバを用いた回転角度検出装
置に関する。
(ロ)従来の技術 従来、レゾルバを角度検出器として用いる場合、第5図
に示すように、2つの固定予巻ig(ステータ)13.
14を備え、この固定子巻線13.14に第6図に示す
電気角で90’の位相の異なる2相の正弦波を供給して
励磁電流を流し、1個の回転子巻線(ロータ〕 15に
誘導される出力と励磁信号との位相差θを求め、この位
相角θを回転角度としている。正弦波励磁を採用した、
従来の回転角度検出装置を第7図に示している。この回
転角度検出装置は、発振器21と、発振器21からのパ
ルスを受けて分周する分周回路22と、スタートタイミ
ング発生回路23と、このスタートタイミング発生回路
23からの信号に同期してSIN波、CO8波をそれぞ
れ発生するSIN波発生回路24、CO8波発生回路2
5と、ドライバ回路26.27と、レゾルバ28と、レ
ゾルバ280回転子出力を導出する出力回路29と、出
力の高調波成分を除去するローパスフィルタ30と、0
クロス点を検出するコンパレータ31と、スタ−ト信号
を受けてから、0クロス点検出によるストップ信号入力
まで分周回路32からのパルス信号をカウントするカウ
ンタ32と、CPU33とから構成されている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 上記した従来の回転角検出装置では、正弦波の励磁信号
を使用するため、SIN波発生回路、CO3波発生回路
を必要とするが、精度の良い2相の正弦波を発生するた
めには構成部品が多くなるため、装置が高価になるとい
う問題があった。
方矩形波等の発生の容易な非正弦波を励磁電流源とする
と、その中に含まれる高調波により計測誤差が大きくな
り、この高調波の誤差をなくすためには、一般的にロー
パスフィルタを使用する。しかし、基本波を通過させて
3次高調波を十分(電圧比で40dB程度)カットする
ためには、遮断傾度の大きい多段のアクティブフィルタ
かLCフィルタを使用する必要があり、構成が複雑にな
り、さらに温度特性を考えると基本波周波数での位相変
化の温度特性も、使用温度範囲内(例えば0°C〜50
°C)で角度測定精度(例えば0.5°)以下に抑える
設計が必要となり、温度変化の非常に少ない素子でフィ
ルタを構成するため装置がやはり高価になるという問題
があった。
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、非正弦波駆動において高価なフィルタを用いずとも
高調波の誤差を除去し得、高精度のものを安価に実現し
得る回転角度検出装置を提供することを目的としている
(ニ)課題を解決するための手段及び作用この発明の回
転角度検出装置は、1つの回転子巻線と2つの固定子巻
線を有する回転角度検出用レゾルバを用いて回転角度を
検出するものにおいて、前記2つの固定子巻線にそれぞ
れ互いに90゜の位相差を有する励磁信号を供給する駆
動部と、前記回転子巻線の出力をデジタル信号に変換す
るA/D変換手段と、このA/D変換手段よりの信号を
受け、フーリエ変換法により回転子巻線出力波形に含ま
れる一定周波数成分の位相を演算してレゾルバの回転角
を算出する手段とを備えたことを特徴的に備えている。
一般に、周期関数から特定の周波数成分を抽出する手法
としてフーリエ変換法が知られている。
すなわち時間tの関数g (t)を下記演算により周波
数fの関数とすることができる。
G (f ) = S g(t)  e−””dt (
ω=2 x f )この手法を用いれば、高周波成分を
含んだ励磁波と回転子巻線の出力のそれぞれの励磁基本
周波数の伝達関数を求めることにより位相差、すなわち
角度を求めることができる。この発明の回転角度検出装
置は、この手法を採用している。
さらに、具体的な演算例で説明する。
励磁波をu (t)、回転子出力をy (t)とすると
、u (t)とy (t)をフーリエ変換し、励磁基本
周波数fの成分を求める。
y(f)= S y(D e→””dt u(f)  −11,(f)  + J uZ  (f
)y(f)  ==y1(f)  + j yz  (
f)とすると、周波数伝達関数は、 u (f) ul2(f) +uz”(f) ul”(f) +uz”(f) 位相差θは、 G+(f) (f)+j uz(f) = 5 u (t)  (cosωt−jsinωt)
 dtとなり、この(1)式を算出することにより、回
転角度θが求められる。
(ホ)実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
第2図は、この発明の一実施例を示す回転角度検出装置
のブロック図である。同図において、CPU等で構成さ
れる演算装置1のタイミング発生部2より互いに90°
位相の異なる矩形波信号が出力され、それぞれドライバ
回路3.4を経てレゾルバ5のステータ(固定子)A、
ステータBに入力されている。このステータAとステー
タBに入力される信号a、bが第3図に示されている。
レゾルバ5のロータ(回転子)より出力回路6を経て導
出された信号C(第3図参照)はA/D変換器7で1/
4周期でサンプリングされてデジタル信号d(第3図参
照)に変換されて演算装置lに取り込まれ、演算装置1
ではA/D変換器7の出力信号dに基づいて角度θを算
出する。
回転子の角度は、励磁波とロータ8カの位相差により求
めることができるので、上記(1)式の演算によりロー
タの角度を求めることができる。
さらに、 励磁波u(t) に、t=T/4の時間軸 に対称 (u(t) (−−1))であり、 T/2の点に対して対称 (u(t)=−u (1+−) な波形を選ふと(一般に発生が容易な矩形波、三角波、
台形波は、この条件を満たす)。
(f) =Su(t) であるので、 I (f) =ju(t) 号 = f u (t) +5u(t) 壬 ・cosωt−dtは、 ・cosωt −dt ’ cosωt−dt ゝCOSωt−dt ’ cosωt−dt +S u(t)  ・cosωt−dt+ =2Su(t)  ・cosωt−dt干 =2  (Su(t)  ・cosωidt÷ + S u(t)  ・cos(J)idt)+ 一〇 となって、(1)弐は、さらに簡単になり、で求めるこ
とができる。
ところで高調波を含んだ回転子出力は、E = A +
 s in (ωt+θ)+A、5in(3ωt+θ+
ψ3)+ A 5sin (5(1) t+θ+ψs)
 十−・・十N L N 、偶数次高調波その他のノイズ成分   ノで
あるから、サンプリング後A/D変換すると(T / 
mの周期でサンプリングする)+A35in(n  ’ θ+ψ3) 10π +As5in(n・−+θ十ψ、)+・・・+N(n) となり、これをフーリエ変換すると、 基本波の実数部は、 基本波の虚数部は、 となるから、 を演算すればよい。第4図に、基本周波数その他の周波
数と位相差の関係を示している。
なお、デジタル演算を行うために、サンプリング後にA
/D変換を行う必要があるが、サンプリング周波数をf
、とすると、f、72以上の周波数f+<の成分が信号
に含まれていると、ftt  f−/2の周波数成分と
なってデータとして取り込まれる(折り返し現象)。フ
ーリエ変換法では基本波成分以外の高調波やノイズ成分
があっても誤差要因とならないが、f、−f、/2の周
波数が基本波の周波数に一致してはならない。このため
基本周波数をf、としてr H= r a +r * 
/ 2以上の周波数成分を十分遮断するローパスフィル
タを通してからサンプリングを行う。通常f、はf。
よりも十分大きく設定するので、この場合も従来の方法
の場合のように、2f、以上の周波数を十分遮断するロ
ーパスフィルタに比べて格段に簡略化することができる
次に上記実施例回転角度検出装置において、上記(2)
式を用いて角度を算出する場合の動作を第1図に示すフ
ロー図により説明する。
先ず、変数nをOとし、基本波の実数部Y、を0、基本
波の虚数部Y、をOとする(ステップ5Tl)。次に、
A/D変換器7の出力をE d (0)として取り込み
(ステップ5T2) 、さらにEd(n)  Xcos
(2tt n / m )を演算してYlに記憶し、E
 d (n) X−5in(2πn/m)を演算してY
iに記憶する(ステップ5T3)。そして、 n≧8か
°′の判定を行い(ステップ5T4)、nが8になるま
ではnを1インクリメントして(ステップ5T5)、ス
テップST2に戻り各サンプリングタイムの到来毎にA
/D変換器7の出力の取り込みと、基本波の実数部と虚
数部の演算を繰り返す。
ステップST4でn=8となると、続いての演算を行い
(ステップ5T6)、角度データθを出力する(ステッ
プ5T7)。
(へ)発明の効果 この発明によれば、2つの固定子巻線にそれぞれ90°
の位相差を有する励磁信号を供給する駆動部と回転子巻
線の出力をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
フーリエ変換法により回転子巻線出力波形に含まれる一
定周波数成分の位相を演算してレゾルバの回転角を算出
する演算手段を特徴的に備えるものであるから、装置が
安価でかつ構成が簡単でありながら、回転角の検出精度
が高いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例回転角度検出装置の動作
を説明するためのフロー図、第2図は、同実施例回転角
度検出装置のブロック図、第3図は、同回転角度検出装
置の動作を説明するための波形図、第4図は、基本周波
数、高調波と位相の関係を示す図、第5図は、レゾルバ
の原理的構成を示す図、第6図は、同レゾルバを使用し
た従来の回転角度検出装置の励磁信号、出力信号を示す
波形図、第7図は、従来の回転角度検出装置の回路構成
を示すブロック図である。 1:演算装置、     2:タイミング発生部、3・
4:ドライハ回路、5:レゾルバ、77A/D変換器、
   13・14:ステータ、15:ロータ。 特許出願人      オムロン株式会社代理人   
弁理士  中 村 茂 信第 図 第 図 第 図 手続補正書 (自発) 平成2年 7月 9日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1つの回転子巻線と2つの固定子巻線を有する回
    転角度検出用レゾルバを用いて回転角度を検出する回転
    角度検出装置において、 前記2つの固定子巻線にそれぞれに互いに90゜の位相
    差を有する励磁信号を供給する駆動部と、前記回転子巻
    線の出力をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
    このA/D変換手段よりの信号を受け、フーリエ変換法
    により回転子巻線出力波形に含まれる一定周波数成分の
    位相を演算してレゾルバの回転角を算出する手段とを備
    えたことを特徴とする回転角度検出装置。
JP12050490A 1990-05-09 1990-05-10 回転角度検出装置 Pending JPH0416712A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12050490A JPH0416712A (ja) 1990-05-10 1990-05-10 回転角度検出装置
US07/697,335 US5455498A (en) 1990-05-09 1991-05-09 Angle of rotation detector
EP91107609A EP0458148B1 (en) 1990-05-09 1991-05-10 Angle of rotation detector
AT91107609T ATE142013T1 (de) 1990-05-09 1991-05-10 Drehwinkelsensor
DE69121631T DE69121631D1 (de) 1990-05-09 1991-05-10 Drehwinkelsensor
ES91107609T ES2093653T3 (es) 1990-05-09 1991-05-10 Detector de angulo de giro.

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JP12050490A JPH0416712A (ja) 1990-05-10 1990-05-10 回転角度検出装置

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JPH0416712A true JPH0416712A (ja) 1992-01-21

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ID=14787835

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JP12050490A Pending JPH0416712A (ja) 1990-05-09 1990-05-10 回転角度検出装置

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