JP3391646B2 - Position detection device with error correction function - Google Patents
Position detection device with error correction functionInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸の
回転位置や回転速度等の検出に利用される回転位置検出
装置の改良に関し、誤差補正機能を有した位置検出装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a rotational position detecting device used for detecting the rotational position and rotational speed of a spindle of a machine tool, and more particularly to a position detecting device having an error correcting function.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は従来の回転位置検出装置の検出原
理を示すブロック線図である。図中、1は回転軸等の披
検出体に取付けられたギアであり、一般的に鉄などの磁
性体で構成されている。2はセンサであり、磁気抵抗素
子およびバイアスマグネットから成り、ギア1が回転す
ることによって、その歯に基づいて発生する磁束変化が
電気信号xおよびyとして出力される。これらの電気信
号xおよびyは一般的に2相交流信号であり、次の数1
および数2のように表わされる。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram showing the detection principle of a conventional rotational position detecting device. In the figure, reference numeral 1 denotes a gear attached to a rotary detection body such as a rotary shaft, which is generally made of a magnetic material such as iron. Reference numeral 2 denotes a sensor, which is composed of a magnetoresistive element and a bias magnet, and when the gear 1 rotates, changes in magnetic flux generated based on its teeth are output as electrical signals x and y. These electrical signals x and y are generally two-phase alternating current signals, and
And expressed as in Equation 2.
【数1】x=V・sinθ+Va[Equation 1] x = V · sin θ + Va
【数2】y=V・cosθ+Vb
ここで、Vは2相信号の振幅、Vaは信号xに含まれる
直流成分であり、Vbは信号yに含まれる直流成分であ
る。θは2相信号の位相であり、ギア1の回転角度を
φ、ギア1の歯数をnとすると、位相θは下記数3で表
わされる。## EQU00002 ## y = V.cos.theta. + Vb where V is the amplitude of the two-phase signal, Va is the DC component included in the signal x, and Vb is the DC component included in the signal y. θ is the phase of the two-phase signal, and when the rotation angle of the gear 1 is φ and the number of teeth of the gear 1 is n, the phase θ is expressed by Equation 3 below.
【数3】θ=n・φ[Equation 3] θ = n · φ
【0003】これら2相信号xおよびyはそれぞれA/
Dコンバータ3aおよび3bによって瞬時値(x,y)
に変換され、除算器6に入力される。従来の一般的な回
転位置検出装置においては上記数1、数2に示した直流
成分VaおよびVbを無視しており、このとき除算器6の
出力は次のように表わされる。These two-phase signals x and y are respectively A /
Instantaneous value (x, y) by the D converters 3a and 3b
Is input to the divider 6. In the conventional general rotational position detecting device, the DC components Va and Vb shown in the above equations 1 and 2 are ignored, and the output of the divider 6 at this time is expressed as follows.
【数4】x/y=sinθ/cosθ=tanθ
除算器6の出力は変換器7によってtan関数の逆変換さ
れ、次のように回転位置θが検出される。## EQU00004 ## x / y = sin .theta. / Cos .theta. = Tan .theta. The output of the divider 6 is the inverse of the tan function converted by the converter 7, and the rotational position .theta. Is detected as follows.
【数5】θ=tan-1(x/y)=tan-1(tanθ)[Equation 5] θ = tan −1 (x / y) = tan −1 (tan θ)
【0004】以上のように検出された回転位置θは、ギ
ア1の歯の1個分を1周期とする微小な位置である。ま
た一方、2相信号xおよびyはコンパレータ4aおよび
4bによってパルス信号化されてカウンタ回路5に入力
される。このカウンタ回路5では、パルス信号xaおよ
びyaをカウントすることによって上記回転位置θの1
周期を越える範囲の回転位置上位桁udが検出される。
この回転位置上位桁udと上記の回転位置θは加算器8
において加算され、ギア1の全周にわたる回転位置検出
値φが得られる。なお、一般的に図5中の点線で示され
る部分はマイクロプロセッサ等を用いてソフトウェア処
理される。The rotational position θ detected as described above is a minute position with one tooth of the gear 1 as one cycle. On the other hand, the two-phase signals x and y are converted into pulse signals by the comparators 4a and 4b and input to the counter circuit 5. The counter circuit 5 counts the pulse signals xa and ya to obtain the rotational position θ of 1
The upper digit ud of the rotational position in the range exceeding the cycle is detected.
This upper rotational position digit ud and the above rotational position θ are added by the adder 8
Is added to obtain the rotational position detection value φ over the entire circumference of the gear 1. Incidentally, the portion indicated by the dotted line in FIG. 5 is generally processed by software using a microprocessor or the like.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述の回転位置検出装
置においては、2相信号に含まれる直流成分Vaおよび
Vbを無視しているが、一般的なセンサの出力信号には
温度変化等によって発生する直流成分が含まれており、
このため位置検出値に誤差を生じる。このような問題に
対して本出願人は既に特開平3-54416号において、2相
信号に含まれる直流成分を検出し、補正する位置検出装
置を提案している。かかる従来の位置検出装置において
は2相信号の振幅Vを一定と仮定しており、直流成分を
検出する際に使用する2相信号の瞬時値(x1,y1)〜(x4,y
4)のそれぞれについて、振幅Vが等しくなければ正確な
直流成分の検出ができない。しかしながら、一般的なセ
ンサの出力信号は、ギアとセンサの距離に反比例して信
号振幅が変化するため、ギアが回転軸に対して偏心して
取付けられている場合には回転に応じて振幅Vは変化し
てしまう。また一方、上記従来の位置検出装置において
は、2相信号の瞬時値(x1,y1)〜(x4,y4)を抽出する際に
振幅Vの変化を何ら考慮していないために、ギアが偏心
している場合には振幅Vの異なっている瞬時値の組を抽
出してしまうため直流成分の検出値が不正確になる。In the above-described rotational position detecting device, the DC components Va and Vb contained in the two-phase signal are ignored, but the output signal of a general sensor is generated by a temperature change or the like. DC component to
Therefore, an error occurs in the position detection value. To solve such a problem, the present applicant has already proposed in JP-A-3-54416 a position detecting device for detecting and correcting a DC component contained in a two-phase signal. In such a conventional position detecting device, the amplitude V of the two-phase signal is assumed to be constant, and the instantaneous values (x1, y1) to (x4, y) of the two-phase signal used when detecting the DC component are used.
For each of 4), if the amplitude V is not the same, the direct current component cannot be detected accurately. However, since the signal amplitude of the output signal of a general sensor changes in inverse proportion to the distance between the gear and the sensor, when the gear is mounted eccentrically with respect to the rotation shaft, the amplitude V changes depending on the rotation. It will change. On the other hand, in the above-mentioned conventional position detecting device, since the change in the amplitude V is not taken into consideration when extracting the instantaneous values (x1, y1) to (x4, y4) of the two-phase signal, the gear is biased. If so, a set of instantaneous values having different amplitudes V is extracted, so that the detected value of the DC component becomes inaccurate.
【0006】本発明は上述のような事情によりなされた
ものであり、本発明の目的は、ギアの偏心によって2相
信号の振幅が変動するような場合においても、常に正確
に直流成分が検出することでき、その結果、精度のよい
位置検出を行うことができる誤差補正機能付き位置検出
装置を提供することである。The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to always accurately detect a DC component even when the amplitude of a two-phase signal changes due to eccentricity of a gear. As a result, it is an object of the present invention to provide a position detection device with an error correction function that can perform accurate position detection.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、被検出体の位
置に応じて、所定の位相を有し、相互に90度位相の異
なる2相信号x=V・cosθ+Va,y=V・sinθ+Vbを用いて前記
被検出体の位置を検出する位置検出装置に関するもので
本発明の上記目的は、前記2相信号の軌跡の、円周上の
相異なる少なくとも3点以上の瞬時値(x1,y1),(x2,y2),
(x3,y3)を保持する瞬時値保持部と、前記2相信号の直
流成分と前記軌跡の円中心とが一致することにより、前
記瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)より、前記軌跡の円
の中心として直流成分検出値Va,Vbを演算する直流成分
検出部と、前記直流成分検出値Va,Vbを保持する直流成
分保持部と、前記瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)のそ
れぞれに対して、前記円の半径を表わす二乗和R1=x12+y
12,R2=x22+y22,R3=x32+y32を求め、当該二乗和R1,R2,R3
の相互の差が所定値以上の場合には前記直流成分保持部
に対して保持信号を出力する振幅変動検出部と、前記直
流成分保持部によって保持された直流成分検出値Va,Vb
と前記2相信号との差信号により前記被検出体の位置を
検出する位置検出部とを設けることによて達成される。According to the present invention, two-phase signals x = V.cos.theta. + Va, y = V which have a predetermined phase and differ in phase by 90 degrees from each other depending on the position of the object to be detected. The present invention relates to a position detecting device that detects the position of the detected object using sin θ + Vb, and the above object of the present invention is to provide instantaneous values of at least three or more different points on the circumference of the trajectory of the two-phase signal. (x1, y1), (x2, y2),
The instantaneous value holding unit that holds (x3, y3) and the direct current component of the two-phase signal and the center of the circle of the locus coincide, so that the instantaneous values (x1, y1), (x2, y2), ( x3, y3), a DC component detection unit that calculates the DC component detection values Va, Vb as the center of the circle of the locus, a DC component holding unit that holds the DC component detection values Va, Vb, and the instantaneous value ( x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) for each, the sum of squares representing the radius of the circle R1 = x1 2 + y
1 2 , R2 = x2 2 + y2 2 , R3 = x3 2 + y3 2 is found, and the sum of squares R1, R2, R3
When the difference between the two is a predetermined value or more, an amplitude fluctuation detection unit that outputs a holding signal to the DC component holding unit, and the DC component detection values Va, Vb held by the DC component holding unit.
This is achieved by providing a position detection unit that detects the position of the detected object by a difference signal between the two-phase signal and the two-phase signal.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の位置検出装置において
は、2相信号の軌跡である円周上の相異なる3つ以上の
点である複数の瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)のそれ
ぞれに対して、振幅変動検出部が前記円の半径を表わす
二乗和R1=x12+y12, R2=x22+y22, R3=x32+y32を求めてお
り、ギアが偏心している場合には、前記二乗和R1,R2,R3
の相互の差が大きくなることを利用して振幅Vの変動を
検出する。そして、振幅Vの変動が検知された場合に
は、直流成分検出部が正確な直流成分検出値を出力でき
ないことを予測して直流成分保持部が直流成分検出値V
a,Vbを保持する。この結果、振幅Vの変動が小さい場合
に演算された正確な直流成分検出値のみを用いて2相信
号に補正を加えることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the position detecting device of the present invention, a plurality of instantaneous values (x1, y1), (x2, y2), which are three or more different points on the circumference, which is the locus of a two-phase signal, are used. ), for each of (x3, y3), sum of squares R1 = x1 2 + y1 2 , R2 = x2 2 + y2 2 , R3 = x3 2 + y3 2 in which the amplitude fluctuation detection section represents the radius of the circle. If the gear is eccentric, the sum of squares R1, R2, R3
The fluctuation of the amplitude V is detected by utilizing the fact that the difference between the two becomes large. When the fluctuation of the amplitude V is detected, the DC component detecting unit predicts that the DC component detecting value cannot output an accurate DC component detecting value, and the DC component holding unit detects the DC component detecting value V.
Holds a and Vb. As a result, it is possible to correct the two-phase signal by using only the accurate DC component detection value calculated when the fluctuation of the amplitude V is small.
【0009】図1は、本発明に係る誤差補正機能付き位
置検出装置の一実施例を示すブロック線図であり、図5
の従来の位置検出装置と同一の構成要素には同一符号を
付記してあり、その説明は重複するので省略する。瞬時
値保持部9は、A/Dコンバータ3aおよび3bの出力
である各2相信号の瞬時値(x,y)から下記数6の演算に
基づいて4組の瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y
4)を抽出し、4個のバッファに保持する。なお、バッフ
ァは具体的な実施例においては、データレジスタやマイ
クロプロセッサ等を用いる場合にはメモリなどを用いる
ことができる。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a position detecting device with an error correcting function according to the present invention.
The same components as those of the conventional position detecting device of 1 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted to avoid duplication. The instantaneous value holding unit 9 calculates four sets of instantaneous values (x1, y1) from the instantaneous values (x, y) of the two-phase signals output from the A / D converters 3a and 3b based on the calculation of the following equation 6. (x2, y2), (x3, y3), (x4, y
4) is extracted and stored in 4 buffers. It should be noted that the buffer may be a memory or the like when a data register, a microprocessor, or the like is used in a specific embodiment.
【数6】(x1,y1)はx≧0かつy≧0かつ|x|≧|y| (x2,y2)はx≧0かつy<0かつ|x|<|y| (x3,y3)はx<0かつy<0かつ|x|≧|y| (x4,y4)はx<0かつy≧0かつ|x|<|y|(6) (x1, y1) is x ≧ 0 and y ≧ 0 and | x | ≧ | y | (x2, y2) is x ≧ 0 and y <0 and | x | <| y | (x3, y3) is x <0 and y <0 and | x | ≧ | y | (x4, y4) is x <0 and y ≧ 0 and | x | <| y |
【0010】上記数6によって抽出された瞬時値(x1,y
1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)は、2相信号の軌跡である
円周上の点として図2のように表わされる。すなわち、
円周を8つの領域に分割して、そのうち隣り合わない4
つの領域の瞬時値を抽出するというアルゴリズムであ
る。このように隣り合わない領域の瞬時値を抽出するこ
とによって、後述する直流成分演算における精度を確保
することができる。なお上記数6のほかに下記数7のよ
うな演算に基づけば、図2に示していない領域の瞬時値
を抽出することができるが、その内容は全く等価であ
る。The instantaneous value (x1, y extracted by the above equation 6
1), (x2, y2), (x3, y3), and (x4, y4) are represented as points on the circumference, which is the locus of the two-phase signal, as shown in FIG. That is,
Divide the circumference into 8 areas, which are not adjacent 4
This is an algorithm that extracts the instantaneous values of two areas. By extracting the instantaneous values of the areas that are not adjacent to each other in this way, it is possible to ensure the accuracy in the DC component calculation described later. Note that, based on the calculation of the following Expression 7 in addition to the above Expression 6, the instantaneous value of the area not shown in FIG. 2 can be extracted, but the contents are completely equivalent.
【数7】(x1,y1)はx≧0かつy≧0かつ|x|<|y| (x2,y2)はx≧0かつy<0かつ|x|≧|y| (x3,y3)はx<0かつy<0かつ|x|<|y| (x4,y4)はx<0かつy≧0かつ|x|≧|y|(7) (x1, y1) is x ≧ 0 and y ≧ 0 and | x | <| y | (x2, y2) is x ≧ 0 and y <0 and | x | ≧ | y | (x3, y3) is x <0 and y <0 and | x | <| y | (x4, y4) is x <0 and y ≧ 0 and | x | ≧ | y |
【0011】瞬時値保持部9に保持された瞬時値(x1,y
1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)を用いて、直流成分検出部
10は下記数8および数9の演算に基づいて2相信号に
含まれる直流成分Va,Vbを演算する。The instantaneous value (x1, y held in the instantaneous value holding unit 9
1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4), the DC component detecting unit 10 calculates the DC component Va included in the two-phase signal based on the following equations 8 and 9: , Vb is calculated.
【数8】Va=1/2・[{(x12-x32)(y2-y4)-(x22-x42)(y1-y3)
+(y2-y4)(y1-y3)(y1+y3-y2-y4)}/{(x1-x3)(y2-y4)-(x2-
x4)(y1-y3)}][Equation 8] Va = 1/2 ・ [{(x1 2 -x3 2 ) (y2-y4)-(x2 2 -x4 2 ) (y1-y3)
+ (y2-y4) (y1-y3) (y1 + y3-y2-y4)} / {(x1-x3) (y2-y4)-(x2-
x4) (y1-y3)}]
【数9】Vb=1/2・[{(y22-y42)(x1-x3)-(y12-y32)(x2-x4)
+(x2-x4)(x1-x3)(x2+x4-x1-x3)}/{(x1-x3)(y2-y4)-(x2-
x4)(y1-y3)}]
上記演算は図2において、点(x1,y1)と点(x3,y3)を結ぶ
線分、および点(x2,y2)と点(x4,y4)を結ぶ線分のそれぞ
れの垂直二等分線の交点座標を求める演算であり、得ら
れた座標点(Va,Vb)は図2の円の中心点であり、2相信
号の直流成分に一致する。[Expression 9] Vb = 1/2 ・ [{(y2 2 -y4 2 ) (x1-x3)-(y1 2 -y3 2 ) (x2-x4)
+ (x2-x4) (x1-x3) (x2 + x4-x1-x3)} / {(x1-x3) (y2-y4)-(x2-
x4) (y1-y3)}] In Fig. 2, the above operation connects the line segment connecting the point (x1, y1) and the point (x3, y3) and the line segment connecting the point (x2, y2) and the point (x4, y4). This is a calculation for obtaining the coordinates of the intersection of the vertical bisectors of each line segment, and the obtained coordinate point (Va, Vb) is the center point of the circle in FIG. 2 and coincides with the DC component of the two-phase signal.
【0012】上記の数8、数9による演算は図2に示す
ように点(x1,y1)〜(x4,y4)の全てが同一の円周上に存在
する場合には正しく円の中心点を求めることができる。
しかしながら図1に示したギア1が回転軸に対して偏心
して取付けられているときには、センサ2とギア1の間
隔が変化することによって2相信号の振幅が変化する。
このように振幅が変化した場合には図3に示すように、
瞬時値保持部9は半径の異なる円周上の瞬時値を保持す
る結果となり、このとき直流成分検出部10は正しく円
の中心点を求めることができない。このため、本発明に
おいては、振幅変動検出部11は瞬時値保持部9に保持
された瞬時値(x1,y1)〜(x4,y4)を用いて下記数10の演
算によって円の半径の二乗和を演算する。As shown in FIG. 2, the calculation by the above equations 8 and 9 is correct when the points (x1, y1) to (x4, y4) are all present on the same circumference. Can be asked.
However, when the gear 1 shown in FIG. 1 is mounted eccentrically with respect to the rotating shaft, the amplitude of the two-phase signal changes due to the change in the distance between the sensor 2 and the gear 1.
When the amplitude changes in this way, as shown in FIG.
The instantaneous value holding unit 9 holds the instantaneous values on the circumferences having different radii, and at this time, the DC component detecting unit 10 cannot accurately find the center point of the circle. Therefore, in the present invention, the amplitude fluctuation detection unit 11 uses the instantaneous values (x1, y1) to (x4, y4) held in the instantaneous value holding unit 9 to calculate the square of the radius of the circle by the following formula 10. Calculates the sum.
【数10】R1=x12+y12 R2=x22+y22 R3=x32+y32 R4=x42+y42 [Equation 10] R1 = x1 2 + y1 2 R2 = x2 2 + y2 2 R3 = x3 2 + y3 2 R4 = x4 2 + y4 2
【0013】上記数10で演算されたR1〜R4を用いて、
これらの相互の差が予め定められた許容値以下であるか
を判定し、もし許容値を越えている場合には振幅が変動
していると判断して直流成分の保持信号dhを出力す
る。ここで、前記許容値は想定される直流成分Va,Vbの
最大値を元に定められ、一例としては、この最大値の2
倍程度に設定する。前記保持信号dhを出力する動作、
つまり振幅変動検出部11の構成は、図4のブロックダ
イアグラムのようになっている。すなわち乗算器12a
〜12hによってx1〜y4の二乗をそれぞれ演算し、加算
器13a〜13dによってx成分の二乗とy成分の二乗
をそれぞれ加算し、半径の二乗和R1〜R4を演算する。減
算器14a〜14cでは半径の二乗和R1〜R4の相互の差
を演算しているが、例えば減算器14aでは(x1,y1)に
よって演算されたR1と(x4,y4)によって演算されたR4と
の差D1を求めている。次にコンパレータ15a〜15
cでは減算器14a〜14cの出力したR1,R2,R3,R4の
相互の差D1〜D3が前記予め定められた許容値に相当
する所定値以上であるかどうかを基準電圧16と比較す
ることによって判定する。なお図4の実施例では、コン
パレータ15a〜15cの出力論理は”1”のときに相
互の差が所定値未満、”0”のときに所定値以上を表わ
している。このコンパレータ15a〜15cの出力をN
AND回路17によって論理合成し、R1,R2,R3,R4の相
互の差D1〜D3のうち、少なくとも1つが所定値以上
の場合には保持信号dhを出力する。Using R1 to R4 calculated by the above equation 10,
It is determined whether or not the difference between them is less than a predetermined allowable value. If the difference exceeds the allowable value, it is determined that the amplitude fluctuates, and the DC component holding signal dh is output. Here, the allowable value is determined based on the maximum value of the assumed DC components Va and Vb, and as an example, the maximum value of 2
Set about double. An operation of outputting the holding signal dh,
That is, the configuration of the amplitude fluctuation detecting section 11 is as shown in the block diagram of FIG. That is, the multiplier 12a
.About.12h calculate the squares of x1 to y4, and adders 13a to 13d add the squares of the x component and the square of the y component, respectively, to calculate the sum of squares R1 to R4 of the radii. The subtracters 14a to 14c calculate the mutual difference of the sums of squares R1 to R4 of the radius. For example, the subtracter 14a calculates R1 calculated by (x1, y1) and R4 calculated by (x4, y4). The difference D1 from Next, the comparators 15a to 15
In c, it is compared with the reference voltage 16 whether or not the mutual differences D1 to D3 of R1, R2, R3 and R4 output from the subtractors 14a to 14c are equal to or more than a predetermined value corresponding to the predetermined allowable value. Judge by In the embodiment of FIG. 4, the output logic of the comparators 15a to 15c indicates that the difference between them is less than a predetermined value when it is "1" and is more than the predetermined value when it is "0". The outputs of these comparators 15a-15c are set to N
The AND circuit 17 logically synthesizes and outputs a holding signal dh when at least one of the differences D1 to D3 among R1, R2, R3, and R4 is a predetermined value or more.
【0014】直流成分保持部18はサンプルホールド回
路によって実現されており、振幅変動検出部11の出力
した保持信号dhが”0”の場合には直流成分検出部1
0の検出した直流成分Va、Vbをそのまま出力し、保
持信号dhが”1”になった場合には、その直前の直流
成分VaおよびVbを保持して出力を継続する。この結
果、2相信号xおよびyの振幅が変動して直流成分Va
およびVbを検出する演算が不正確になる場合について
は、その直前の演算によって検出された直流成分をその
まま継続して使用することができる。なお、2相信号に
含まれる直流成分は一般的に温度変化等に起因するの
で、短い時間領域で急激に変化するものではない。従っ
て、直流成分保持部18が保持した値を継続して使用し
ていても良い。次にこのように直流成分保持部18の出
力した直流成分Va、Vbを、減算器19aおよび19
bにおいて2相交流信号から減算することによって補正
すると、数1、数2に含まれている直流成分はなくな
り、直流成分を含まない理想的な2相交流信号を得るこ
とができる。なお、図1のうち、点線で示した部分は、
マイクロプロセッサ等を用いてソフトウェアによって実
現することも可能である。The DC component holding unit 18 is realized by a sample and hold circuit, and when the holding signal dh output from the amplitude fluctuation detecting unit 11 is "0", the DC component detecting unit 1 is used.
The detected DC components Va and Vb of 0 are output as they are, and when the holding signal dh becomes "1", the DC components Va and Vb immediately before that are held and the output is continued. As a result, the amplitudes of the two-phase signals x and y fluctuate and the DC component Va
When the calculation for detecting Vb and Vb becomes inaccurate, the DC component detected by the immediately preceding calculation can be continuously used as it is. Since the DC component contained in the two-phase signal is generally caused by a temperature change or the like, it does not change rapidly in a short time region. Therefore, the value held by the DC component holding unit 18 may be continuously used. Next, the DC components Va and Vb output from the DC component holding unit 18 are subtracted from the subtracters 19a and 19a.
When the correction is performed by subtracting from the two-phase AC signal in b, the DC component contained in the equations 1 and 2 disappears, and an ideal two-phase AC signal containing no DC component can be obtained. In addition, in FIG. 1, a portion indicated by a dotted line is
It can also be realized by software using a microprocessor or the like.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ギアが回転軸に対して偏心して取付けられているために
2相信号の振幅が変動している場合においても、2相信
号に含まれる直流成分が不正確に検出されることなく、
常に正確に直流成分を補正して位置を検出することがで
き、高精度な位置検出装置を実現できる。As described above, in the present invention,
Even when the amplitude of the two-phase signal changes due to the gear being mounted eccentrically with respect to the rotating shaft, the DC component contained in the two-phase signal is not detected inaccurately,
The DC component can always be corrected accurately to detect the position, and a highly accurate position detection device can be realized.
【図1】本発明に係る位置検出装置の一実施例のシステ
ム構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of a position detecting device according to the present invention.
【図2】直流成分検出原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of DC component detection.
【図3】振幅が変動した場合の直流成分検出動作を説明
するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a DC component detection operation when the amplitude changes.
【図4】振幅変動検出部の内部構成を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of an amplitude fluctuation detection unit.
【図5】従来技術による位置検出装置のシステム構成の
一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a system configuration of a position detecting device according to a conventional technique.
1 ギア 2 センサ 3 A/Dコンバータ 4 コンパレータ 5 カウンタ回路 6 除算器 7 変換器 8 加算器 9 瞬時値保持部 10 直流成分検出部 11 振幅変動検出部 12 乗算器 13 加算器 14 減算器 15 コンパレータ 16 基準電圧 17 NAND回路 18 直流成分保持部 1 gear 2 sensors 3 A / D converter 4 comparator 5 counter circuit 6 divider 7 converter 8 adder 9 Instantaneous value storage 10 DC component detector 11 Amplitude fluctuation detector 12 multiplier 13 adder 14 Subtractor 15 Comparator 16 Reference voltage 17 NAND circuit 18 DC component holder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34 G01P 1/00 - 3/80 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62 G01B 7 /00-7/34 G01P 1/00-3/80
Claims (2)
し、互いに90度位相の異なる2相信号x=V・cosθ+Va,
y=V・sinθ+Vbを用いて前記被検出体の位置を検出する
位置検出装置において、前記2相信号の軌跡の、円周上
の相異なる4点の瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,
y4)を保持する瞬時値保持部と、前記2相信号の直流成
分と前記軌跡の円中心とが一致することにより、前記瞬
時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)より、前記軌跡
の円の中心として直流成分検出値Va,Vbを演算する直流
成分検出部と、前記直流成分検出値Va,Vbを保持する直
流成分保持部と、前記瞬時値(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),
(x4,y4)のそれぞれに対して、前記円の半径を表わす二
乗和R1=x12+y12,R2=x22+y22,R3=x32+y32,R4=x42+y42を
求め、当該二乗和R1,R2,R3,R4の相互の差が予め定めら
れた所定値以上の場合には前記直流成分保持部に対して
保持信号を出力する振幅変動検出部と、前記直流成分保
持部によって保持された直流成分検出値Va,Vbと前記2
相信号との差信号により前記被検出体の位置を検出する
位置検出部とを具備したことを特徴とする誤差補正機能
付き位置検出装置。1. A two-phase signal x = V.cos.theta. + Va, which has a predetermined phase depending on the position of an object to be detected, and has a phase difference of 90 degrees from each other.
In a position detection device that detects the position of the detected object using y = V · sin θ + Vb, instantaneous values (x1, y1), (of four different points on the circumference of the locus of the two-phase signal) x2, y2), (x3, y3), (x4,
y4) and the instantaneous value holding unit that holds the instantaneous value (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) because the DC component of the two-phase signal and the center of the circle of the locus coincide with each other. ), (x4, y4), the DC component detection unit that calculates the DC component detection value Va, Vb as the center of the circle of the locus, the DC component holding unit that holds the DC component detection value Va, Vb, the Instantaneous value (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3),
For each of (x4, y4), the sum of squares representing the radius of the circle R1 = x1 2 + y1 2 , R2 = x2 2 + y2 2 , R3 = x3 2 + y3 2 , R4 = x4 2 + y4 2 If the mutual difference of the sum of squares R1, R2, R3, R4 is greater than or equal to a predetermined value, an amplitude fluctuation detection unit that outputs a holding signal to the DC component holding unit, and the DC DC component detection values Va and Vb held by the component holding unit and the above-mentioned 2
A position detection device with an error correction function, comprising a position detection unit that detects the position of the detected object based on a difference signal from a phase signal.
出装置において、前記瞬時値保持部は前記2相信号の瞬
時値x,yから、(x1,y1)はx≧0かつy≧0かつ|x|≧|y|、(x
2,y2)はx≧0かつy<0かつ|x|<|y|、(x3,y3)はx<0かつ
y<0かつ|x|≧|y|、(x4,y4)はx<0かつy≧0かつ|x|<|y
|からなる演算、もしくは(x1,y1)はx≧0かつy≧0かつ|x
|<|y|、(x2,y2)はx≧0かつy<0かつ|x|≧|y|、(x3,y3)
はx<0かつy<0かつ|x|<|y|、(x4,y4)はx<0かつy≧0
かつ|x|≧|y|からなる演算に基づいて前記軌跡の円周上
の相異なる点である前記2相信号の瞬時値(x1,y1)〜(x
4,y4)を抽出し、保持することを特徴とする誤差補正機
能付き位置検出装置。2. The position detecting device with an error correcting function according to claim 1, wherein the instantaneous value holding unit calculates the instantaneous values x and y of the two-phase signals from (x1, y1) to x ≧ 0 and y ≧. 0 and | x | ≧ | y |, (x
2, y2) is x ≧ 0 and y <0 and | x | <| y |, (x3, y3) is x <0 and
y <0 and | x | ≧ | y |, (x4, y4) is x <0 and y ≧ 0 and | x | <| y
Operation consisting of |, or (x1, y1) is x ≧ 0 and y ≧ 0 and | x
| <| Y |, (x2, y2) is x ≧ 0 and y <0 and | x | ≧ | y |, (x3, y3)
X <0 and y <0 and | x | <| y |, (x4, y4) is x <0 and y ≧ 0
And the instantaneous values (x1, y1) to (x of the two-phase signals, which are different points on the circumference of the locus, based on the calculation of | x | ≧ | y |
A position detection device with an error correction function, which is characterized by extracting and retaining (4, y4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02866197A JP3391646B2 (en) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | Position detection device with error correction function |
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JPH10227657A JPH10227657A (en) | 1998-08-25 |
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1997
- 1997-02-13 JP JP02866197A patent/JP3391646B2/en not_active Expired - Fee Related
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