JP2008089409A - Rotational speed detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レゾルバを用いた回転速度検出器に関し、特に、検出した回転速度の信頼性を向上させることができるようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a rotational speed detector using a resolver, and more particularly to a new improvement for improving the reliability of a detected rotational speed.
従来装置では、監視対象の回転角度を示すレゾルバからの信号をレゾルバ/デジタル変換器(R/D変換器)でデジタル変換するとともに、該変換後の信号を微分することで、監視対象の単位時間当たりの回転角度、即ち監視対象の回転速度を検出している(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional apparatus, the signal from the resolver indicating the rotation angle of the monitoring target is digitally converted by the resolver / digital converter (R / D converter), and the converted signal is differentiated to obtain the unit time of the monitoring target. The winning rotation angle, that is, the rotation speed of the monitoring target is detected (for example, see Patent Document 1).
ところで、監視対象を一定速度で回転させたとしても、R/D変換にはセンサ(レゾルバ)とR/D変換器との組み合わせによる特有の誤差が発生し、R/D変換器の出力は図4に示すように直線を描かない。従って、前記のような従来装置のように、R/D変換器でデジタル変換した信号を微分することで監視対象の回転速度を求めた場合、R/D変換(回転角度検出)の誤差により、検出する回転速度には図5に示すような速度リップル(速度ジッター)が発生してしまい、回転速度検出の精度が低下している。 By the way, even if the monitoring target is rotated at a constant speed, a specific error occurs due to the combination of the sensor (resolver) and the R / D converter in the R / D conversion, and the output of the R / D converter is as shown in FIG. A straight line is not drawn as shown in FIG. Therefore, when the rotation speed of the monitoring target is obtained by differentiating the signal digitally converted by the R / D converter as in the conventional device as described above, due to the error of R / D conversion (rotation angle detection), A speed ripple (speed jitter) as shown in FIG. 5 occurs in the rotational speed to be detected, and the precision of rotational speed detection is reduced.
なお、R/D変換の誤差は、センサ(レゾルバ)とR/D変換器との組み合わせによる特有のものであり、誤差の再現性は極めて高い。この誤差の再現性を利用して、レゾルバの1回転所要時間から監視対象の回転速度を検出するという方法も考えられる。しかしながら、ただ1回転所要時間から監視対象の回転速度を検出しようとすると、1回転毎にしか回転速度を検出できず、検出した回転速度の信頼性が低下してしまう。 The error of R / D conversion is peculiar to the combination of the sensor (resolver) and the R / D converter, and the error reproducibility is extremely high. A method of detecting the rotational speed of the monitoring object from the time required for one revolution of the resolver using the reproducibility of the error is also conceivable. However, if an attempt is made to detect the rotation speed to be monitored from the time required for one rotation, the rotation speed can be detected only for each rotation, and the reliability of the detected rotation speed is reduced.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出した回転速度の信頼性を向上させることができる回転速度検出器を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotational speed detector that can improve the reliability of the detected rotational speed.
この発明に係る回転速度検出器は、回転する監視対象に接続されたレゾルバと、レゾルバの回転角度を検出するとともに、レゾルバが360度を複数に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始し、カウントした複数の1回転所要時間から監視対象の回転速度をそれぞれ求める回転速度検出手段とを備える。 The rotational speed detector according to the present invention detects the rotational angle of the resolver connected to the rotating monitoring target and the resolver, and counts the time required for one rotation every time the resolver rotates 360 degrees divided into a plurality of angles. And a rotational speed detecting means for obtaining the rotational speeds to be monitored from the counted plurality of required time for one rotation.
この発明の回転速度検出器によれば、回転速度検出手段は、レゾルバの回転角度を検出するとともに、レゾルバが360度を複数に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始し、カウントした複数の1回転所要時間から監視対象の回転速度をそれぞれ求めるので、回転速度検出の頻度を増やすことができ、検出した回転速度の信頼性を向上させることができる。 According to the rotational speed detector of the present invention, the rotational speed detecting means detects the rotational angle of the resolver, and starts counting the time required for one rotation every time the resolver rotates at an angle divided by 360 degrees. Since the rotation speeds to be monitored are respectively obtained from the counted time required for one rotation, the frequency of rotation speed detection can be increased, and the reliability of the detected rotation speed can be improved.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による回転速度検出器を示す構成図である。図において、例えばモータの回転軸等、回転する監視対象に接続されたレゾルバ1は、回転速度検出手段2に接続されている。回転速度検出手段2は、レゾルバ1の回転角度を検出するとともに、レゾルバ1が360度を複数に分割した角度回転する毎に1回転所要時間(レゾルバ1の回転子が1回転するのに要した時間)のカウントを開始し、カウントした複数の1回転所要時間から監視対象の回転速度をそれぞれ求める。より具体的には、回転速度検出手段2は、レゾルバ1が360度を均等に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始する。回転速度検出手段2には、駆動制御装置3が接続されている。駆動制御装置3は、回転速度検出手段2によって検出された回転速度に基づいて監視対象の駆動制御を行う。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a rotational speed detector according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a resolver 1 connected to a rotating monitoring target such as a rotating shaft of a motor is connected to a rotational speed detecting means 2. The rotation speed detection means 2 detects the rotation angle of the resolver 1 and takes one rotation required time (the rotor of the resolver 1 makes one rotation each time the resolver 1 rotates 360 degrees divided into a plurality of angles). Time) is started, and the rotation speeds to be monitored are respectively obtained from the counted time required for one rotation. More specifically, the rotation speed detection means 2 starts counting the time required for one rotation every time the resolver 1 rotates by an angle obtained by equally dividing 360 degrees. A
これより、回転速度検出手段2の構成について具体的に説明する。回転速度検出手段2は、レゾルバ/デジタル変換器(R/D変換器)20、アンプ21、タイミング発生回路22、タイマ23、複数のラッチ回路部24、複数の減算回路25、セレクト回路26、及び速度算出部27を含んでいる。
Hereafter, the structure of the rotational speed detection means 2 is demonstrated concretely. The rotational speed detection means 2 includes a resolver / digital converter (R / D converter) 20, an amplifier 21, a
R/D変換器20は、レゾルバ1からの信号1aをデジタル信号に変換する。R/D変換器20が出力するR/D出力信号20aは、アンプ21及びタイミング発生回路22に入力される。アンプ21は、入力されたR/D出力信号20aを増幅し、増幅した信号を励磁信号21aとしてR/D変換器20にフィードバックする。
The R /
タイマ23は、クロックパルスを発する水晶振動子23aと、該クロックパルスをカウントするUPカウンタ23bを含んでいる。UPカウンタ23bは、クロックパルスをカウントすることで、マイクロ秒(μs)の単位まで高精度に示すタイマ情報23cを出力する。各ラッチ回路部24は、UPカウンタ23bからのタイマ情報23cを記憶(ラッチ)するものである。
The
タイミング発生回路22は、R/D変換器20のR/D出力信号20aに基づいてレゾルバ1の回転角度を検出する。また、タイミング発生回路22は、レゾルバ1が360度を均等に分割した角度回転する毎に、各ラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを順に入力する。さらに、タイミング発生回路22は、いずれかのラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを入力したときからレゾルバ1が1回転したときに、該ラッチ回路部24に終了時間記憶指令22bを入力する。各ラッチ回路部24は、開始時間記憶指令22aを検出したときのタイマ情報23c(レゾルバ1の1回転が開始したときのタイマ情報23c)を記憶する開始時間ラッチ回路24aと、終了時間記憶指令22bを検出したときのタイマ情報23c(レゾルバ1の1回転が終了したときのタイマ情報23c)を記憶する終了時間ラッチ回路24bとを1組ずつ含んでいる。
The
より具体的に説明すると、タイミング発生回路22は、R/D変換器20からのR/D出力信号20aが予め決められた一定レベル変位する度に、各ラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを順に入力する。ここで、R/D出力信号20aは、図4で示したように、レゾルバ1とR/D変換器20との組み合わせによる特有の誤差を含んでいるので、レゾルバ1が360度を均等に分割した角度回転する毎に精密にR/D出力信号20aが出力されるわけではない。つまり、タイミング発生回路22は、レゾルバ1が360度をほぼ均等に分割した角度回転する毎に、各ラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを順に入力する。また、タイミング発生回路22は、いずれかのラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを入力した後に、R/D出力信号20aのレベルが該ラッチ回路部24に開始時間記憶指令22aを入力したときと同じレベルとなった場合に、レゾルバ1が1回転したことを検出し、該ラッチ回路部24に終了時間記憶指令22bを入力する。
More specifically, the
各減算回路25は、各開始時間ラッチ回路24aと各終了時間ラッチ回路24bとが記憶しているタイマ情報23cに基づいて、レゾルバ1の1回転所要時間をそれぞれ求める。
Each
タイミング発生回路22は、検出した回転角度の情報22cをセレクト回路26に入力する。セレクト回路26は、タイミング発生回路22からの回転角度情報22cに基づいて、各減算回路25によって算出された1回転所要時間の中から、最新の1回転所要時間を選択する。
The
速度算出部27は、セレクト回路26によって選択された1回転所要時間に基づいて、監視対象の回転速度を算出する。1回転所要時間がT(μs)であったとすると、回転速度Vr(min−1)は、以下の式のように表せる。
Vr=(106/T)×60・・・(1)
仮にTが9998(μs)であったとすると、
Vr=(106/9998)×60=6001(min−1)となる。
即ち、この実施の形態の回転速度検出手段2では、1(μs)の分解能の時間計測を行うことで、1(min−1)の分解能の速度検出を行う。
The
Vr = (10 6 / T) × 60 (1)
If T is 9998 (μs),
Vr = a (10 6/9998) × 60 = 6001 (min -1).
That is, the rotational speed detection means 2 of this embodiment performs speed detection with a resolution of 1 (min −1 ) by measuring time with a resolution of 1 (μs).
次に、作用について説明する。図2は、図1の各ラッチ回路部24が記憶するレゾルバ1の1回転所要時間を示す説明図である。図3は、図1の速度算出部27が算出する監視対象の回転速度を示す説明図である。ここでは、1回転所要時間T1〜T9をそれぞれ記憶する9個のラッチ回路部24が回転速度検出手段2に設けられているとする。図2に示すように、レゾルバ1が複数回回転したときのR/D出力は、同じような波形の繰り返しとなる。即ち、R/D変換の誤差の再現性は極めて高く、1回転毎の位置検出精度(回転角度検出精度)の誤差は極めて少ない。従って、レゾルバ1が45度回転する毎の1回転所要時間T1〜T9を精度良くカウントでき、速度算出部27によって算出される監視対象の回転速度は、図3に示すように小さい速度リップルしか含まない。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the time required for one revolution of the resolver 1 stored in each
このような回転速度検出器では、回転速度検出手段2は、レゾルバ1の回転角度を検出するとともに、レゾルバ1が360度を複数に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始し、カウントした複数の1回転所要時間から監視対象の回転速度をそれぞれ求めるので、回転速度検出の頻度を増やすことができ、検出した回転速度の信頼性を向上させることができる。
また、従来装置では、速度リップルを解消するために、デジタルフィルタを駆使する必要があり、検出した回転速度にタイムラグがあったが、この実施の形態の回転速度検出器では、速度リップルを小さく抑えることができるので、デジタルフィルタを駆使する必要をなくすことができ、瞬時に回転速度検出を行うことができる。
In such a rotation speed detector, the rotation speed detection means 2 detects the rotation angle of the resolver 1 and starts counting the time required for one rotation every time the resolver 1 rotates 360 degrees divided into a plurality of angles. Since the rotation speeds to be monitored are respectively obtained from the counted time required for one rotation, the frequency of rotation speed detection can be increased, and the reliability of the detected rotation speed can be improved.
Further, in the conventional apparatus, it is necessary to make full use of a digital filter in order to eliminate the speed ripple, and there is a time lag in the detected rotational speed. However, in the rotational speed detector of this embodiment, the speed ripple is kept small. Therefore, it is possible to eliminate the need to make full use of the digital filter, and to detect the rotational speed instantaneously.
また、回転速度検出手段2は、レゾルバ1が360度を均等に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始するので、等間隔で回転速度を検出でき、検出した回転速度を用いての監視対象の駆動制御を容易にすることができる。 Further, the rotation speed detection means 2 starts counting the time required for one rotation every time the resolver 1 rotates 360 degrees equally divided, so that the rotation speed can be detected at equal intervals, and the detected rotation speed is used. It is possible to facilitate the drive control of all monitored objects.
さらに、回転速度検出手段2は、レゾルバ1からの信号をデジタル信号に変換するレゾルバ/デジタル変換器20と、タイマ情報23cを出力するタイマ23と、タイマ情報23cを記憶する複数のラッチ回路部24と、レゾルバ/デジタル変換器20の出力に基づいてレゾルバ1の回転角度を検出し、レゾルバ1が360度を複数に分割した角度回転する毎にタイマ情報23cを各ラッチ回路部24に順に記憶させるとともに、いずれかのラッチ回路部24にタイマ情報23cを記憶させてからレゾルバ1が1回転したときにそのときのタイマ情報23cを該ラッチ回路部24にさらに記憶させるタイミング発生回路22と、各ラッチ回路部24が記憶しているタイマ情報23cに基づいて1回転所要時間をそれぞれ求める複数の減算回路25と、タイミング発生回路22からの情報22cに基づいて最新の1回転所要時間を選択するセレクト回路26と、セレクト回路26によって選択された1回転所要時間から監視対象の回転速度を算出する速度算出部27とを含むので、より精度良く監視対象の回転速度を検出することができる。
Further, the rotation speed detection means 2 includes a resolver /
なお、実施の形態1では、回転速度検出手段2に9個のラッチ回路部24が設けられていると説明したが、ラッチ回路部の数は任意である。仮に、360個のラッチ回路部が実装できれば、レゾルバが1度回転する毎の回転速度を検出することも行うこともできる。
In the first embodiment, it has been described that nine
また、実施の形態1では、回転速度検出手段2は、レゾルバ1が360度を均等に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始すると説明したが、回転速度検出手段は、レゾルバが360度を不均等に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始してもよい。 In the first embodiment, it has been described that the rotation speed detection unit 2 starts counting the time required for one rotation every time the resolver 1 rotates at an angle divided by 360 degrees. May be counted every time it takes 360 degrees to rotate at an angle that is divided unevenly.
さらに、実施の形態1では、回転速度検出手段2は、レゾルバ1が360度を複数に分割した角度回転する毎の1回転所要時間を得るために、1つのタイマ23と複数のラッチ回路部24と複数の減算回路25を含むと説明したが、レゾルバ1が360度を複数に分割した角度回転する毎の1回転所要時間を得るための構造は他にも考えられる。
例えば、回転速度検出手段は、レゾルバからの信号をデジタル信号に変換するレゾルバ/デジタル変換器と、タイマ情報を出力する複数のタイマと、前記レゾルバ/デジタル変換器の出力に基づいて前記レゾルバの回転角度を検出し、前記レゾルバが360度を複数に分割した角度回転する毎に前記各タイマにカウント開始指令を順に入力するとともに、該カウント開始指令を発してから前記レゾルバが1回転したときにそのときに該カウント開始指令を入力した前記タイマにカウント終了指令を入力し、前記タイマに前記1回転所要時間を示すタイマ情報を出力させるタイミング発生回路と、前記タイマからの前記1回転所要時間を示すタイマ情報に基づいて前記監視対象の回転速度を算出する速度算出部とを含んでもよい。
Further, in the first embodiment, the rotation speed detecting means 2 has one
For example, the rotation speed detecting means includes a resolver / digital converter that converts a signal from the resolver into a digital signal, a plurality of timers that output timer information, and a rotation of the resolver based on the output of the resolver / digital converter. An angle is detected, and each time the resolver rotates 360 degrees divided into a plurality of angles, a count start command is sequentially input to each timer, and when the resolver makes one rotation after issuing the count start command, A timing generation circuit that inputs a count end command to the timer that has input the count start command and outputs timer information indicating the time required for one rotation to the timer, and indicates the time required for one rotation from the timer A speed calculation unit that calculates the rotation speed of the monitoring target based on timer information.
1 レゾルバ、2 回転速度検出手段、3 駆動制御装置、20 R/D変換器(レゾルバ/デジタル変換器)、20a R/D出力信号、22 タイミング発生回路、22c 回転角度情報、22a 開始時間記憶指令、22b 終了時間記憶指令、23 タイマ、23c タイマ情報、24 ラッチ回路部、25 減算回路、26 セレクト回路、27 速度算出部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resolver, 2 Rotational speed detection means, 3 Drive control apparatus, 20 R / D converter (resolver / digital converter), 20a R / D output signal, 22 Timing generation circuit, 22c Rotation angle information, 22a Start
Claims (3)
前記レゾルバ(1)の回転角度を検出するとともに、前記レゾルバ(1)が360度を複数に分割した角度回転する毎に1回転所要時間のカウントを開始し、カウントした複数の前記1回転所要時間から前記監視対象の回転速度をそれぞれ求める回転速度検出手段(2)と
を備えていることを特徴とする回転速度検出器。 A resolver (1) connected to a rotating monitoring target;
The rotation angle of the resolver (1) is detected, and each time the resolver (1) rotates 360 degrees divided into a plurality of angles, the time required for one rotation is started. A rotational speed detector comprising: a rotational speed detection means (2) for determining the rotational speed of each of the monitoring targets.
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