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JP2024054797A - Rotation angle detection device, rotation angle detection method and rotation angle detection program - Google Patents

Rotation angle detection device, rotation angle detection method and rotation angle detection program Download PDF

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JP2024054797A
JP2024054797A JP2022161279A JP2022161279A JP2024054797A JP 2024054797 A JP2024054797 A JP 2024054797A JP 2022161279 A JP2022161279 A JP 2022161279A JP 2022161279 A JP2022161279 A JP 2022161279A JP 2024054797 A JP2024054797 A JP 2024054797A
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JP
Japan
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detection
rotation angle
digital value
detection element
magnetic field
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Pending
Application number
JP2022161279A
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Japanese (ja)
Inventor
公克 岡田
Kimikatsu Okada
祐太 中村
Yuta Nakamura
雄太 寺前
Yuta Teramae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Publication of JP2024054797A publication Critical patent/JP2024054797A/en
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Abstract

To provide a rotation angle detection device, a rotation angle detection method and a rotation angle detection program capable of suppressing detection error of a rotation angle even when inputting detection results of two Hall sensors into one arithmetic circuit.SOLUTION: A rotation angle detection device comprises: an acquisition unit that acquires detection results from each of a first detection element that detects a magnetic field of a magnetic field generation unit provided on a detection target that detects a rotation angle and a second detection element that detects a magnetic field arranged at a position having an angular difference of 90 electrical degrees from the first detection element along a rotational direction of the detection target; a setting unit that sets a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element, and sets a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element, according to the acquisition status of the detection result of the first detection element; and a calculation unit that calculates the rotation angle of the detection target using the set first digital value and second digital value.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、検出対象の回転角を検出する回転角検出装置、回転角検出方法、及び回転角検出プログラムに関する。 This disclosure relates to a rotation angle detection device, a rotation angle detection method, and a rotation angle detection program that detect the rotation angle of a detection object.

特許文献1には、磁界を検出するためのホール素子の感度調整のばらつき等により出力信号の振幅に調整ずれが発生した場合であっても、検出対象の回転角を高精度に検出し出力する回転角検出装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a rotation angle detection device that detects and outputs the rotation angle of an object to be detected with high accuracy even if there is a misalignment in the amplitude of the output signal due to variations in the sensitivity adjustment of a Hall element for detecting a magnetic field.

回転角検出装置は、モータ等の検出対象に設置された磁石による磁束の変化を検出し、検出した磁束の変化を示す信号を正弦波状に出力するホール素子を備えている。回転角検出装置は、検出対象の回転方向に沿って電気角を90°ずらした位置に2つのホール素子が配置され、当該2つのホール素子が検出した信号の振幅を対応させ、当該信号を用いて角度演算を行うことによって、回転角の検出誤差を抑制する。 The rotation angle detection device is equipped with a Hall element that detects changes in magnetic flux caused by a magnet installed in a detection target such as a motor, and outputs a signal in the form of a sine wave indicating the detected change in magnetic flux. The rotation angle detection device has two Hall elements arranged at positions that are 90° apart in electrical angle along the rotation direction of the detection target, and reduces detection errors in the rotation angle by matching the amplitudes of the signals detected by the two Hall elements and performing angle calculations using the signals.

特開2016-145729号公報JP 2016-145729 A

上記特許文献1に開示された回転角検出装置では、2つのホール素子が磁界を検出した信号を一の演算回路に入力している。回転角検出装置は、一のホール素子が磁界を検出した後、他のホール素子が磁界を検出した場合、一のホール素子による信号の残留電荷が、他のホール素子による信号に影響を及ぼすことがある。 In the rotation angle detection device disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, signals obtained by detecting a magnetic field using two Hall elements are input to one calculation circuit. In the rotation angle detection device, if one Hall element detects a magnetic field and then another Hall element detects a magnetic field, the residual charge in the signal from one Hall element may affect the signal from the other Hall element.

そのため、2つのホール素子による信号を一の演算回路に入力する場合において、検出対象の回転角の演算結果に検出歪が生じ、必ずしも回転角の検出誤差を抑制できるとは限らなかった。 As a result, when signals from two Hall elements are input to a single calculation circuit, detection distortion occurs in the calculation results of the rotation angle of the object to be detected, and it is not always possible to suppress detection errors in the rotation angle.

本開示は、2つのホール素子による検出結果を一の演算回路に入力する場合であっても回転角の検出誤差を抑制できる回転角検出装置、回転角検出方法、及び回転角検出プログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a rotation angle detection device, a rotation angle detection method, and a rotation angle detection program that can suppress rotation angle detection errors even when the detection results from two Hall elements are input to a single calculation circuit.

本開示の第1態様に係る回転角検出装置は、回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部(3)の磁界を検出する第1検出素子(11)、及び前記第1検出素子(11)から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子(12)の各々から検出結果を取得する取得部(21A、21B)と、取得した前記第1検出素子(11)の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子(12)の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子(11)の検出結果の取得状況に応じて設定する設定部(22A、22B)と、設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する演算部(23)と、を備える。 The rotation angle detection device according to the first aspect of the present disclosure includes an acquisition unit (21A, 21B) that acquires detection results from a first detection element (11) that detects a magnetic field of a magnetic field generating unit (3) provided on a detection target for detecting a rotation angle, and a second detection element (12) that detects the magnetic field and is disposed at a position with an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element (11) along the rotation direction of the detection target, a setting unit (22A, 22B) that sets a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element (11) and sets a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element (12) according to the acquisition status of the detection result of the first detection element (11), and a calculation unit (23) that calculates the rotation angle of the detection target using the set first digital value and the second digital value.

また、本開示の第2態様に係る回転角検出装置は、第1態様に係る回転角検出装置において、前記取得部は、前記第1検出素子による検出結果を取得した後、前記第2検出素子による検出結果を2回連続して取得し、前記設定部は、前記第2検出素子による2つの検出結果のうち、後の検出結果に基づいた前記第2デジタル値を設定する。 The rotation angle detection device according to the second aspect of the present disclosure is the rotation angle detection device according to the first aspect, in which the acquisition unit acquires the detection result by the first detection element, and then acquires the detection result by the second detection element twice in succession, and the setting unit sets the second digital value based on the later of the two detection results by the second detection element.

また、本開示の第3態様に係る回転角検出装置は、第2態様に係る回転角検出装置において、前記設定部は、前記第1検出素子による検出結果に応じて予め定められた補正値を用いて、前記第2デジタル値を補正して設定する。 The rotation angle detection device according to the third aspect of the present disclosure is the rotation angle detection device according to the second aspect, in which the setting unit corrects and sets the second digital value using a correction value that is predetermined according to the detection result by the first detection element.

また、本発明の第4態様に係る回転角検出装置は、第3態様に係る回転角検出装置において、前記設定部は、前記第2デジタル値に前記補正値を加算して前記第2デジタル値を補正する。 The rotation angle detection device according to the fourth aspect of the present invention is the rotation angle detection device according to the third aspect, in which the setting unit corrects the second digital value by adding the correction value to the second digital value.

また、本開示の第5態様に係る回転角検出方法は、回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部の磁界を検出する第1検出素子、及び前記第1検出素子から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子の各々から検出結果を取得し、取得した前記第1検出素子の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子の検出結果の取得状況に応じて設定し、設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する、処理を実行する。 The rotation angle detection method according to the fifth aspect of the present disclosure executes the following process: acquiring detection results from a first detection element that detects the magnetic field of a magnetic field generating unit provided on a detection target for detecting a rotation angle, and a second detection element that detects the magnetic field and is disposed at a position that has an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element along the rotation direction of the detection target; setting a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element; setting a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element according to the acquisition status of the detection result of the first detection element; and calculating the rotation angle of the detection target using the set first digital value and second digital value.

また、本開示の第6態様に係る回転角検出プログラムは、少なくとも1つのプロセッサに、回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部の磁界を検出する第1検出素子、及び前記第1検出素子から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子の各々から検出結果を取得し、取得した前記第1検出素子の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子の検出結果の取得状況に応じて設定し、設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する、処理を実行させる。 The rotation angle detection program according to the sixth aspect of the present disclosure causes at least one processor to execute a process of acquiring detection results from a first detection element that detects the magnetic field of a magnetic field generating unit provided on a detection target for detecting a rotation angle, and a second detection element that detects the magnetic field and is disposed at a position that has an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element along the rotation direction of the detection target, setting a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element, and setting a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element according to the acquisition status of the detection result of the first detection element, and calculating the rotation angle of the detection target using the set first digital value and second digital value.

本開示によれば、2つのホール素子による検出結果を一の演算回路に入力する場合であっても角度検出誤差を抑制できる。 According to the present disclosure, angle detection errors can be suppressed even when the detection results from two Hall elements are input to a single calculation circuit.

各実施形態に係る検出対象の構成の一例を示す概略図である。3 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a detection target according to each embodiment; FIG. 各実施形態に係るホール素子の配置の説明に供する回転体の一例を示す側面図である。4 is a side view showing an example of a rotating body for explaining the arrangement of Hall elements according to each embodiment. FIG. 各実施形態に係る回転角検出装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the rotation angle detection device according to each embodiment. 第1実施形態に係る回転角検出装置の機能の構成の一例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the rotation angle detection device according to the first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る回転角検出処理のフローの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a flow of a rotation angle detection process according to the first embodiment. 第2実施形態に係る回転角検出装置の機能の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a rotation angle detection device according to a second embodiment. 第2実施形態に係る回転角検出処理のフローの一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a flow of a rotation angle detection process according to the second embodiment.

[第1実施形態]
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る回転体等の検出対象の構成の一例を示す概略図である。
[First embodiment]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0023]The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which: [0024]FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a detection target such as a rotating body according to this embodiment.

一例として図1に示すように、モータ等の回転体1は、ステータ2と複数対の永久磁石3を含むロータ4とを備えている。また、回転角検出装置10は、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12を備えている。ここで、永久磁石3は、「磁界発生部」の一例であり、第1ホール素子11及び第2ホール素子12は、「検出素子」の一例である。なお、本実施形態では、回転角検出装置10が、回転体1の外部に設置されている形態について説明する。しかし、これに限定されない。回転角検出装置10は、回転体1の内部に設置されていてもよい。また、本実施形態に係る回転体1は、モータである形態について説明する。しかし、これに限定されない。回転体は、ステアリング等であってもよいし、回転するものであれば如何なるものであってもよい。また、本実施形態に係る回転体1は、複数対の永久磁石3を備えている形態について説明する。しかし、これに限定されない。永久磁石3は、一対であってもよい。 As an example, as shown in FIG. 1, a rotating body 1 such as a motor includes a stator 2 and a rotor 4 including multiple pairs of permanent magnets 3. The rotation angle detection device 10 includes a first Hall element 11 and a second Hall element 12. Here, the permanent magnet 3 is an example of a "magnetic field generating unit", and the first Hall element 11 and the second Hall element 12 are examples of a "detection element". In this embodiment, the rotation angle detection device 10 is installed outside the rotating body 1. However, this is not limited to this. The rotation angle detection device 10 may be installed inside the rotating body 1. In addition, the rotating body 1 according to this embodiment is a motor. However, this is not limited to this. The rotating body may be a steering wheel or the like, or any other object that rotates. In addition, the rotating body 1 according to this embodiment is an embodiment including multiple pairs of permanent magnets 3. However, this is not limited to this. The permanent magnets 3 may be a pair.

回転体1において、ステータ2は、図示しないスロット間を跨ぐようにコイル5が巻回されており、コイル5に電流が流れることによって磁界が発生する。永久磁石3は、磁界発生手段を構成している。例えば、ステータ2は、回転角を検出する回転体1に固定されており、永久磁石3は、円弧状に形成されて、円筒状のロータ4の内周壁に固定されている。永久磁石3は、N極及びS極が交互に位置するように配置され、略平行で磁束密度が略均一な磁界を発生させる。また、ロータ4は、コイル5による磁界と永久磁石3による磁界とが反発することによって、図1中に矢印で示す周方向に、永久磁石3と共に回転する。 In the rotating body 1, the stator 2 has a coil 5 wound around it so as to straddle slots (not shown), and a magnetic field is generated by current flowing through the coil 5. The permanent magnet 3 constitutes a magnetic field generating means. For example, the stator 2 is fixed to the rotating body 1 that detects the rotation angle, and the permanent magnet 3 is formed in an arc shape and fixed to the inner peripheral wall of the cylindrical rotor 4. The permanent magnets 3 are arranged so that the north and south poles are alternately positioned, generating a magnetic field that is approximately parallel and has an approximately uniform magnetic flux density. In addition, the rotor 4 rotates together with the permanent magnet 3 in the circumferential direction indicated by the arrow in FIG. 1 due to repulsion between the magnetic field generated by the coil 5 and the magnetic field generated by the permanent magnet 3.

回転角検出装置10は、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12が検出した信号を用いて、検出対象の回転角を検出する。第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、永久磁石3から発生した磁界を検知するセンサである。第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、ロータ4の周方向に沿って互いに電気角90°の角度差を有して配置され、ロータ4の回転と共に回転しないように図示しない支持部材に固定されている。 The rotation angle detection device 10 detects the rotation angle of the detection target using signals detected by the first Hall element 11 and the second Hall element 12. The first Hall element 11 and the second Hall element 12 are sensors that detect the magnetic field generated by the permanent magnet 3. The first Hall element 11 and the second Hall element 12 are arranged along the circumferential direction of the rotor 4 with an angular difference of 90° electrical angle from each other, and are fixed to a support member (not shown) so as not to rotate together with the rotation of the rotor 4.

また、一例として図2に示すように、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、回転体1の内部において、永久磁石3から発生した磁界を検出可能な位置に配置される。例えば、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、磁界が検出可能な位置として、回転体1の内部において、永久磁石3の軸方向上方であって、永久磁石3の径方向内側の端部からステータ2の径方向内側の端部までの範囲に配置される。なお、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、図示しないスロット(一のコイル5と隣接する他のコイル5との間)の軸方向上方に設置されてもよい。 2, the first hall element 11 and the second hall element 12 are disposed inside the rotating body 1 at positions where the magnetic field generated from the permanent magnet 3 can be detected. For example, the first hall element 11 and the second hall element 12 are disposed inside the rotating body 1 at positions where the magnetic field can be detected, axially above the permanent magnet 3, in a range from the radially inner end of the permanent magnet 3 to the radially inner end of the stator 2. The first hall element 11 and the second hall element 12 may be disposed axially above a slot (between one coil 5 and another adjacent coil 5) not shown.

第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、ロータ4に伴って回転する永久磁石3に対して相対的に回転し、当該回転によって生じる磁界の変化を検出する。ここで、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、互いに電気角90°の角度差を有して配置されているため、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、互いに電気角90°の位相差を有する信号を出力する。本実施形態では、第1ホール素子11がSIN信号を検出し、第2ホール素子12がCOS信号を検出する形態について説明する。しかし、これに限定されない。第1ホール素子11がCOS信号を検出し、第2ホール素子12がSIN信号を検出してもよい。
The first Hall element 11 and the second Hall element 12 rotate relative to the permanent magnet 3 which rotates with the rotor 4, and detect a change in the magnetic field caused by the rotation. Here, the first Hall element 11 and the second Hall element 12 are arranged with an angular difference of 90° electrical angle from each other, and therefore the first Hall element 11 and the second Hall element 12 output signals with a phase difference of 90° electrical angle from each other. In this embodiment, a configuration will be described in which the first Hall element 11 detects a SIN signal, and the second Hall element 12 detects a COS signal. However, this is not limiting. The first Hall element 11 may detect a COS signal, and the second Hall element 12 may detect a SIN signal.

次に、図3を参照して、回転角検出装置10のハードウエア構成について説明する。図3は、本実施形態に係る回転角検出装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 Next, the hardware configuration of the rotation angle detection device 10 will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the rotation angle detection device according to this embodiment.

一例として図3に示すように、回転角検出装置10は、第1ホール素子11、第2ホール素子12、制御部13、ROM(Read Only Memory)14、RAM(Random Access Memory)15、マルチプレクサ16、及びアナログ・デジタル変換回路(以下、「AD変換回路」という。)17を備えている。制御部13、ROM14、RAM15、及びAD変換回路17の各々は、バス19により相互に接続されている。 As an example, as shown in FIG. 3, the rotation angle detection device 10 includes a first hall element 11, a second hall element 12, a control unit 13, a ROM (Read Only Memory) 14, a RAM (Random Access Memory) 15, a multiplexer 16, and an analog-to-digital conversion circuit (hereinafter referred to as the "AD conversion circuit") 17. The control unit 13, the ROM 14, the RAM 15, and the AD conversion circuit 17 are each connected to each other by a bus 19.

第1ホール素子11、及び第2ホール素子12は、永久磁石3の磁界を検出するセンサである。制御部13は、回転角検出装置10の全体を統括し、制御する。ROM14は、各種プログラム及びデータ等を記憶している。RAM15は、各種プログラムの実行時のワークエリアとして用いられるメモリである。制御部13は、ROM14に記憶されたプログラムをRAM15に展開して実行することにより、検出対象の回転角を検出する処理を行う。 The first hall element 11 and the second hall element 12 are sensors that detect the magnetic field of the permanent magnet 3. The control unit 13 manages and controls the entire rotation angle detection device 10. The ROM 14 stores various programs, data, etc. The RAM 15 is a memory used as a work area when various programs are executed. The control unit 13 loads the programs stored in the ROM 14 into the RAM 15 and executes them to perform processing to detect the rotation angle of the detection target.

マルチプレクサ16は、第1ホール素子11、第2ホール素子12、及びAD変換回路17に接続されている。マルチプレクサ16は、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12から入力された信号を切り替えて選択し、AD変換回路17に出力する。なお、本実施形態に係るマルチプレクサ16は、第1ホール素子11によって検出されたSIN信号を選択した後、第2ホール素子12によって検出されたCOS信号を2回選択する形態について説明する。しかし、これに限定されない。マルチプレクサ16は、COS信号を選択した後、SIN信号を2回選択してもよい。 The multiplexer 16 is connected to the first hall element 11, the second hall element 12, and the AD conversion circuit 17. The multiplexer 16 switches between and selects the signals input from the first hall element 11 and the second hall element 12, and outputs them to the AD conversion circuit 17. Note that the multiplexer 16 according to this embodiment will be described as selecting the SIN signal detected by the first hall element 11, and then selecting the COS signal detected by the second hall element 12 twice. However, this is not limited to this. The multiplexer 16 may select the SIN signal twice after selecting the COS signal.

AD変換回路17は、マルチプレクサ16が出力したSIN信号、及びCOS信号を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する。 The AD conversion circuit 17 converts the analog signals representing the SIN signal and COS signal output by the multiplexer 16 into digital signals.

次に、図4を参照して、回転角検出装置10の機能構成について説明する。図4は、本実施形態に係る回転角検出装置10の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 Next, the functional configuration of the rotation angle detection device 10 will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the rotation angle detection device 10 according to this embodiment.

一例として図4に示すように、回転角検出装置10は、取得部21A、設定部22A、及び演算部23を備えている。 As an example, as shown in FIG. 4, the rotation angle detection device 10 includes an acquisition unit 21A, a setting unit 22A, and a calculation unit 23.

取得部21Aは、マルチプレクサ16を介して、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12から磁界を検出した信号を取得する。ここで、取得部21Aは、第1ホール素子11が検出した信号をSIN信号として取得し、第2ホール素子12が検出した信号をCOS信号として取得する。また、取得部21Aは、COS信号を2回続けて取得する。なお、以下では、2回続けて取得されたCOS信号のうち、先に取得されたCOS信号を「第1のCOS信号」といい、後に取得されたCOS信号を「第2のCOS信号」という。 The acquisition unit 21A acquires signals of magnetic fields detected from the first hall element 11 and the second hall element 12 via the multiplexer 16. Here, the acquisition unit 21A acquires the signal detected by the first hall element 11 as a SIN signal, and the signal detected by the second hall element 12 as a COS signal. The acquisition unit 21A also acquires the COS signal twice in succession. In the following, of the COS signals acquired twice in succession, the COS signal acquired first is referred to as the "first COS signal," and the COS signal acquired later is referred to as the "second COS signal."

設定部22Aは、回転角を演算するための設定値として、SIN信号、及びCOS信号を示すデジタル信号の値を設定して、演算部23に出力する。具体的には、設定部22Aは、SIN信号に係る設定値として、SIN信号を示すデジタル信号の値を設定し、COS信号に係る設定値として、第2のCOS信号を示すデジタル信号の値を設定する。 The setting unit 22A sets the values of the digital signals representing the SIN signal and the COS signal as setting values for calculating the rotation angle, and outputs them to the calculation unit 23. Specifically, the setting unit 22A sets the value of the digital signal representing the SIN signal as the setting value related to the SIN signal, and sets the value of the digital signal representing the second COS signal as the setting value related to the COS signal.

演算部23は、設定された各々の設定値を用いて、検出対象の回転角を導出する。具体的には、演算部23は、設定されたSIN信号の設定値と、COS信号に係る設定値と、を用いて、θ=tan-1(SINθ/COSθ)を演算して、検出対象の回転角を導出する。ここで、θは、検出対象が回転した回転角であり、tan-1は、正接の逆関数である。SINθは、SIN信号に係る設定値であり、COSθは、COS信号に係る設定値である。 The calculation unit 23 uses each of the set values to derive the rotation angle of the detection object. Specifically, the calculation unit 23 uses the set values for the SIN signal and the set values for the COS signal to calculate θ=tan -1 (SIN θ/COS θ) to derive the rotation angle of the detection object. Here, θ is the rotation angle of the detection object, and tan -1 is the inverse function of tangent. SIN θ is the set value for the SIN signal, and COS θ is the set value for the COS signal.

次に、図5を参照して、本実施形態に係る回転角を検出する方法について説明する。図5は、本実施形態に係る回転角を検出する方法の一例を示すフローチャートである。 Next, a method for detecting a rotation angle according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for detecting a rotation angle according to this embodiment.

ステップS101において、回転角検出装置10は、第1ホール素子11によって検出されたSIN信号を取得する。 In step S101, the rotation angle detection device 10 acquires the SIN signal detected by the first Hall element 11.

ステップS102において、回転角検出装置10は、取得したSIN信号をデジタル値に変換する。 In step S102, the rotation angle detection device 10 converts the acquired SIN signal into a digital value.

ステップS103において、回転角検出装置10は、SIN信号として、変換したSIN信号に係るデジタル値を設定して出力する。 In step S103, the rotation angle detection device 10 sets a digital value related to the converted SIN signal as a SIN signal and outputs it.

ステップS104において、回転角検出装置10は、第2ホール素子12によって検出された第1のCOS信号を取得する。 In step S104, the rotation angle detection device 10 acquires the first COS signal detected by the second Hall element 12.

ステップS105において、回転角検出装置10は、取得した第1のCOS信号をデジタル値に変換する。 In step S105, the rotation angle detection device 10 converts the acquired first COS signal into a digital value.

ステップS106において、回転角検出装置10は、第2ホール素子12によって検出された第2のCOS信号を取得する。 In step S106, the rotation angle detection device 10 acquires the second COS signal detected by the second Hall element 12.

ステップS107において、回転角検出装置10は、取得した第2のCOS信号をデジタル値に変換する。 In step S107, the rotation angle detection device 10 converts the acquired second COS signal into a digital value.

ステップS108において、回転角検出装置10は、COS信号として、変換した第2のCOS信号に係るデジタル値を設定して出力する。 In step S108, the rotation angle detection device 10 sets and outputs a digital value related to the converted second COS signal as a COS signal.

ステップS109において、回転角検出装置10は、SIN信号、及びCOS信号を用いて、検出対象の回転角を導出する。 In step S109, the rotation angle detection device 10 uses the SIN signal and the COS signal to derive the rotation angle of the object to be detected.

ステップS110において、回転角検出装置10は、導出した回転角を出力する。 In step S110, the rotation angle detection device 10 outputs the derived rotation angle.

以上説明したように、本実施形態によれば、2つのホール素子による検出結果を一の演算回路に入力する場合であっても角度検出誤差を抑制できる。 As described above, according to this embodiment, angle detection errors can be suppressed even when the detection results from two Hall elements are input to a single calculation circuit.

[第2実施形態]
第1実施形態では、SIN信号を取得した後、第2のCOS信号を用いて回転角を演算することによって、SIN信号がCOS信号に及ぼす影響による回転角の検出誤差を抑制する形態について説明した。本実施形態では、COS信号を補正することによって回転角の検出誤差を抑制する形態について説明する。
[Second embodiment]
In the first embodiment, a configuration was described in which after acquiring a SIN signal, a rotation angle was calculated using a second COS signal, thereby suppressing detection errors in the rotation angle due to the effect of the SIN signal on the COS signal. In the present embodiment, a configuration will be described in which detection errors in the rotation angle are suppressed by correcting the COS signal.

なお、以下では、回転体の構成(図1参照)、回転体の一例(図2参照)、及び回転角検出装置10のハードウエア構成(図3参照)は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、本実施形態に係るマルチプレクサ16は、第1ホール素子11によって検出されたSIN信号、及び第2ホール素子12によって検出されたCOS信号を1回ずつ選択する形態について説明する。 In the following, the configuration of the rotating body (see FIG. 1), an example of the rotating body (see FIG. 2), and the hardware configuration of the rotation angle detection device 10 (see FIG. 3) are the same as those in the first embodiment, so their explanations will be omitted. In addition, the multiplexer 16 in this embodiment will be described as selecting the SIN signal detected by the first Hall element 11 and the COS signal detected by the second Hall element 12 once each.

図6を参照して、回転角検出装置10の機能構成について説明する。図6は、本実施形態に係る回転角検出装置10の機能的な構成の一例を示すブロック図である。なお、図6において、図4に示す回転角検出装置10と同一の構成については、図4と同一の符号を付して、その説明を省略する。 The functional configuration of the rotation angle detection device 10 will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the rotation angle detection device 10 according to this embodiment. Note that in FIG. 6, the same components as those in the rotation angle detection device 10 shown in FIG. 4 are given the same reference numerals as in FIG. 4, and the description thereof will be omitted.

一例として図6に示すように、回転角検出装置10は、取得部21B、設定部22B、及び演算部23を備えている。 As an example, as shown in FIG. 6, the rotation angle detection device 10 includes an acquisition unit 21B, a setting unit 22B, and a calculation unit 23.

取得部21Bは、マルチプレクサ16を介して、第1ホール素子11、及び第2ホール素子12から磁界を検出した信号を取得する。ここで、取得部21Bは、第1ホール素子11が検出した信号をSIN信号として取得し、第2ホール素子12が検出した信号をCOS信号として取得する。 The acquisition unit 21B acquires signals of magnetic fields detected from the first hall element 11 and the second hall element 12 via the multiplexer 16. Here, the acquisition unit 21B acquires the signal detected by the first hall element 11 as a SIN signal, and acquires the signal detected by the second hall element 12 as a COS signal.

設定部22Bは、回転角を演算するための設定値として、SIN信号、及びCOS信号を示すデジタル信号の値を設定して、演算部23に出力する。具体的には、設定部22Bは、SIN信号に係る設定値として、SIN信号を示すデジタル値を設定して出力する。また、設定部22Bは、SIN信号の値に応じて予め定められた補正値をROM14から取得して、当該補正値を用いてCOS信号のデジタル値を補正する。設定部22Bは、COS信号を示すデジタル値に補正値を加算して補正し、COS信号に係る設定値として、補正されたCOS信号を示すデジタル値を設定する。 The setting unit 22B sets the values of the digital signals representing the SIN signal and the COS signal as setting values for calculating the rotation angle, and outputs them to the calculation unit 23. Specifically, the setting unit 22B sets and outputs a digital value representing the SIN signal as the setting value related to the SIN signal. The setting unit 22B also obtains a correction value that is predetermined according to the value of the SIN signal from the ROM 14, and corrects the digital value of the COS signal using the correction value. The setting unit 22B corrects the digital value representing the COS signal by adding the correction value to it, and sets the digital value representing the corrected COS signal as the setting value related to the COS signal.

次に、図7を参照して、本実施形態に係る回転角を検出する方法について説明する。図7は、本実施形態に係る回転角を検出する方法の一例を示すフローチャートである。なお、図7において、図5に示す回転角を検出する処理と同一のステップについては、図5と同一の符号を付して、その説明を省略する。 Next, a method for detecting a rotation angle according to this embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for detecting a rotation angle according to this embodiment. Note that in FIG. 7, steps that are the same as those in the process for detecting a rotation angle shown in FIG. 5 are given the same reference numerals as in FIG. 5, and descriptions thereof will be omitted.

ステップS111において、回転角検出装置10は、第2ホール素子12によって検出されたCOS信号を取得する。 In step S111, the rotation angle detection device 10 acquires the COS signal detected by the second Hall element 12.

ステップS112において、回転角検出装置10は、取得したCOS信号をデジタル値に変換する。 In step S112, the rotation angle detection device 10 converts the acquired COS signal into a digital value.

ステップS113において、回転角検出装置10は、SIN信号に応じた補正値を取得する。 In step S113, the rotation angle detection device 10 obtains a correction value according to the SIN signal.

ステップS114において、回転角検出装置10は、変換したCOS信号に係るデジタル値に補正値を加算してCOS信号を補正する。 In step S114, the rotation angle detection device 10 corrects the COS signal by adding the correction value to the digital value related to the converted COS signal.

以上説明したように、第1実施形態と同様に本実施形態によれば、2つのホールセンサによる検出結果を一の演算回路に入力する場合であっても角度検出誤差を抑制できる。 As described above, according to this embodiment, as in the first embodiment, angle detection errors can be suppressed even when the detection results from two Hall sensors are input to a single calculation circuit.

なお、上記実施形態では、補正値を用いてCOS信号に係るデジタル値を補正する形態について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、SIN信号、及びCOS信号に係るデジタル値の補正に加え、公知技術を用いて、SIN信号、及びCOS信号の振幅をさらに補正してもよい(例えば、特許文献1を参照)。 In the above embodiment, a form in which the digital value related to the COS signal is corrected using a correction value has been described. However, this is not limiting. For example, in addition to correcting the digital values related to the SIN signal and the COS signal, the amplitudes of the SIN signal and the COS signal may be further corrected using known technology (see, for example, Patent Document 1).

[特許文献1]特開2015-22260号公報 [Patent Document 1] JP 2015-22260 A

また、上記実施形態では、COS信号に係るデジタル値に補正値を加算して補正を行う形態について説明した。しかし、これに限定されない。SIN信号に係るデジタル値に補正値を加算して補正を行ってもよい。また、SIN信号、又はCOS信号に係るデジタル値に補正値を積算して補正を行ってもよい。 In the above embodiment, a correction value is added to the digital value related to the COS signal to perform the correction. However, the present invention is not limited to this. The correction value may be added to the digital value related to the SIN signal to perform the correction. The correction value may be integrated with the digital value related to the SIN signal or COS signal to perform the correction.

また、上述した実施の形態では、回転角検出プログラムがROM14にインストールされている形態について説明したが、これに限定されるものではない。本開示に係る回転角検出プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本開示に係る回転角検出プログラムを、CD(Compact Disc)-ROM、又はDVD(Digital Versatile Disc)-ROM等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、本開示に係る回転角検出プログラムをUSB(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。更に、回転角検出装置10は図示しない通信回線を通じて、図示しない通信回線と接続される外部装置から、本開示に係る回転角検出プログラムをダウンロードするようにしてもよい。 In the above embodiment, the rotation angle detection program is installed in the ROM 14, but the present disclosure is not limited to this. The rotation angle detection program according to the present disclosure may be provided in a form recorded on a computer-readable storage medium. For example, the rotation angle detection program according to the present disclosure may be provided in a form recorded on an optical disk such as a CD (Compact Disc)-ROM or a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM. The rotation angle detection program according to the present disclosure may also be provided in a form recorded on a semiconductor memory such as a USB (Universal Serial Bus) memory or a memory card. Furthermore, the rotation angle detection device 10 may download the rotation angle detection program according to the present disclosure from an external device connected to a communication line (not shown) through a communication line (not shown).

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the device and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor configured by a dedicated hardware logic circuit. Alternatively, the device and the method described in the present disclosure may be realized by one or more special-purpose computers configured by a combination of a processor that executes a computer program and one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

1 回転体
2 ステータ
3 永久磁石
4 ロータ
5 コイル
10 回転角検出装置
11、12 ホール素子
13 制御部
14 ROM
15 RAM
16 マルチプレクサ
17 AD変換回路
19 バス
21A、21B 取得部
22A、23B 設定部
23 演算部
Reference Signs List 1 Rotor 2 Stator 3 Permanent magnet 4 Rotor 5 Coil 10 Rotation angle detection device 11, 12 Hall element 13 Control unit 14 ROM
15 RAM
16: multiplexer 17: AD conversion circuit 19: bus 21A, 21B: acquisition unit 22A, 23B: setting unit 23: calculation unit

Claims (6)

回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部(3)の磁界を検出する第1検出素子(11)、及び前記第1検出素子(11)から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子(12)の各々から検出結果を取得する取得部(21A、21B)と、
取得した前記第1検出素子(11)の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子(12)の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子(11)の検出結果の取得状況に応じて設定する設定部(22A、22B)と、
設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する演算部(23)と、
を備えた回転角検出装置。
an acquisition unit (21A, 21B) that acquires detection results from a first detection element (11) that detects a magnetic field of a magnetic field generating unit (3) provided on a detection target for detecting a rotation angle, and a second detection element (12) that detects the magnetic field and is disposed at a position having an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element (11) along the rotation direction of the detection target;
a setting unit (22A, 22B) that sets a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element (11) and sets a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element (12) in accordance with an acquisition status of the detection result of the first detection element (11);
a calculation unit (23) that calculates a rotation angle of the detection object using the set first digital value and the set second digital value;
A rotation angle detection device comprising:
前記取得部は、前記第1検出素子による検出結果を取得した後、前記第2検出素子による検出結果を2回連続して取得し、
前記設定部は、前記第2検出素子による2つの検出結果のうち、後の検出結果に基づいた前記第2デジタル値を設定する
請求項1に記載の回転角検出装置。
the acquisition unit acquires the detection result by the first detection element and then acquires the detection result by the second detection element twice in succession,
The rotation angle detection device according to claim 1 , wherein the setting unit sets the second digital value based on a later one of two detection results by the second detection element.
前記設定部は、前記第1検出素子による検出結果に応じて予め定められた補正値を用いて、前記第2デジタル値を補正して設定する
請求項1に記載の回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1 , wherein the setting unit corrects and sets the second digital value using a correction value that is determined in advance according to the detection result by the first detection element.
前記設定部は、前記第2デジタル値に前記補正値を加算して前記第2デジタル値を補正する
請求項3に記載の回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 3 , wherein the setting unit corrects the second digital value by adding the correction value to the second digital value.
回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部の磁界を検出する第1検出素子、及び前記第1検出素子から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子の各々から検出結果を取得し、
取得した前記第1検出素子の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子の検出結果の取得状況に応じて設定し、
設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する、
処理をコンピュータが実行する回転角検出方法。
obtaining detection results from a first detection element that detects a magnetic field of a magnetic field generating unit provided on a detection target for which a rotation angle is to be detected, and a second detection element that detects the magnetic field and is disposed at a position having an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element along a rotation direction of the detection target;
setting a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element, and setting a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element in accordance with an acquisition status of the detection result of the first detection element;
calculating a rotation angle of the detection object using the set first digital value and the set second digital value;
A rotation angle detection method in which processing is performed by a computer.
少なくとも1つのプロセッサに
回転角を検出する検出対象に設けられた磁界発生部の磁界を検出する第1検出素子、及び前記第1検出素子から前記検出対象の回転方向に沿って電気角90°の角度差を有する位置に配置された前記磁界を検出する第2検出素子の各々から検出結果を取得し、
取得した前記第1検出素子の検出結果に基づいた第1デジタル値を設定し、かつ取得した前記第2検出素子の検出結果に基づいた第2デジタル値を前記第1検出素子の検出結果の取得状況に応じて設定し、
設定された前記第1デジタル値、及び前記第2デジタル値を用いて、前記検出対象の回転角を演算する、
処理を実行させるための回転角検出プログラム。
at least one processor acquires detection results from a first detection element that detects a magnetic field of a magnetic field generating unit provided on a detection target for detecting a rotation angle, and a second detection element that detects the magnetic field and is disposed at a position having an angular difference of 90° electrical angle from the first detection element along a rotation direction of the detection target;
setting a first digital value based on the acquired detection result of the first detection element, and setting a second digital value based on the acquired detection result of the second detection element in accordance with an acquisition status of the detection result of the first detection element;
calculating a rotation angle of the detection object using the set first digital value and the set second digital value;
A rotation angle detection program for executing the process.
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