JP2008298745A - Rotation detection device using resolver - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のレゾルバを用いた回転検出装置は、R/Dコンバータを使用して回転角度を求め、該回転角度から回転方向及び回転数を検出しているので、コスト高となる。
【解決手段】本発明によるレゾルバを用いた回転検出装置は、sin信号1b及びcos信号1cが極限値となるタイミングを示すsin信号極限値パルス10c及びcos信号極限値パルス11cと、前記sin信号1b及びcos信号1cの極限値の極性を判定するための極性判定パルス12cとに基づいて象限検出部15が入力角度の象限を検出し、この象限検出結果と各極限値パルス10c,11cのパルス数とに基づいて回転検出部16が回転数及び回転方向を検出する。
【選択図】図1A rotation detection device using a conventional resolver uses a R / D converter to obtain a rotation angle, and detects a rotation direction and a rotation speed from the rotation angle.
A rotation detection device using a resolver according to the present invention includes a sin signal limit value pulse 10c and a cos signal limit value pulse 11c indicating timings at which a sin signal 1b and a cos signal 1c become limit values, and the sin signal 1b. The quadrant detection unit 15 detects the quadrant of the input angle based on the polarity determination pulse 12c for determining the polarity of the limit value of the cos signal 1c, and the quadrant detection result and the number of pulses of the limit value pulses 10c and 11c. Based on the above, the rotation detection unit 16 detects the rotation speed and the rotation direction.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、レゾルバを用いた回転検出装置に関し、特に、sin信号極限値パルス及び前記cos信号極限値パルスのパルス数と象限検出部が検出した入力角度の象限とに基づいてレゾルバ軸の回転数及び回転方向を検出することで、高価なR/Dコンバータを省略でき、部品コストを低減できる新規な改良に関するものである。 The present invention relates to a rotation detection device using a resolver, and in particular, the number of revolutions of a resolver shaft based on a sin signal limit value pulse, the number of pulses of the cos signal limit value pulse, and a quadrant of an input angle detected by a quadrant detection unit. Further, the present invention relates to a novel improvement that can eliminate the expensive R / D converter by detecting the rotation direction and reduce the component cost.
一般的に、レゾルバは耐環境性能に優れているため、環境条件が厳しい装置に有用である。従来用いられていたこの種のレゾルバを用いた回転検出装置としては、例えば特許文献1等に示されている装置が用いられており、この種の装置は一般的に、図4に示すように構成されている。図4は、従来のレゾルバを用いた回転検出装置を示す構成図である。図示はしないが、レゾルバ1には、周知のようにレゾルバ軸、励磁巻線、sin信号出力巻線、及びcos信号出力巻線が設けられており、レゾルバ軸は回転検出対象となる外部装置に接続され、励磁巻線はリファレンス信号1aによって励磁される。そして、sin信号出力巻線及びcos信号出力巻線からは、前記レゾルバ軸の入力角度に応じて変化するとともに互いに90°の位相差を有するsin信号1b及びcos信号1cが出力される。
In general, a resolver is excellent in environmental resistance, and is useful for an apparatus having severe environmental conditions. As a rotation detection device using this type of resolver that has been used in the past, for example, a device shown in
前記レゾルバ1には、入力アンプ2を介してR/Dコンバータ3が接続されており、前記sin信号1b及びcos信号1cは、入力アンプ2で増幅された上でR/Dコンバータ3で角度データ3aに変換される。前記R/Dコンバータ3にはCPU等からなる処理部4が接続されており、この処理部4で角度データ3aの増減に基づいてレゾルバ軸の回転数及び回転方向が検出される。
An R /
一般的に、R/Dコンバータ3は複雑な構成のため高価な部品である。上記のような従来のレゾルバを用いた回転検出装置では、高価なR/Dコンバータ3を使用しているので、該装置全体も高価になってしまう。
Generally, the R /
本発明は、上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、高価なR/Dコンバータ3を省略でき、部品コストを低減できるレゾルバを用いた回転検出装置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 rotation detection device using a resolver in which the expensive R /
本発明に係るレゾルバを用いた回転検出装置は、リファレンス信号によって励磁される励磁巻線と、レゾルバ軸への入力角度に応じて変化するsin信号及びcos信号を出力するsin信号出力巻線及びcos信号出力巻線とを含むレゾルバを用いた回転検出装置であって、前記sin信号をデジタル信号に変換することで、前記sin信号が極限値となるタイミングを示すsin信号極限値パルスを生成するsin信号A/D変換部と、前記cos信号をデジタル信号に変換することで、前記cos信号が極限値となるタイミングを示すcos信号極限値パルスを生成するcos信号A/D変換部と、前記リファレンス信号をデジタル信号に変換することで、前記sin信号及びcos信号の極限値の極性を判定するための極性判定パルスを生成するリファレンス信号A/D変換部と、前記sin信号極限値パルス、前記cos信号極限値パルス、及び前記極性判定パルスに基づいて前記入力角度の象限を検出する象限検出部と、前記sin信号極限値パルス及び前記cos信号極限値パルスのパルス数をカウントするとともに、該パルス数と前記入力角度の象限検出結果とに基づいて前記レゾルバ軸の回転数及び回転方向を検出する回転検出部とを備える構成である。
また、前記sin信号A/D変換部及び前記cos信号A/D変換部は、共通の第1基準電圧を用いて前記sin信号極限値パルス及び前記cos信号極限値パルスを生成し、正の極限値と負の極限値とに対応する前記sin信号極限値パルスは前記sin信号の半周期分ずれたタイミングでそれぞれ生成され、正の極限値と負の極限値とに対応する前記cos信号極限値パルスは前記cos信号の半周期分ずれたタイミングかつ前記sin信号極限値パルスに対して位相が90°ずれたタイミングでそれぞれ生成される構成である。
The rotation detection device using the resolver according to the present invention includes an excitation winding excited by a reference signal, a sin signal output winding and cos for outputting a sin signal and a cos signal that change according to an input angle to the resolver shaft. A rotation detection apparatus using a resolver including a signal output winding, wherein a sin signal limit value pulse indicating a timing at which the sin signal becomes a limit value is generated by converting the sin signal into a digital signal. A signal A / D converter, a cos signal A / D converter that generates a cos signal limit value pulse indicating a timing at which the cos signal becomes a limit value by converting the cos signal into a digital signal, and the reference A polarity determination pulse for determining the polarities of the extreme values of the sin and cos signals by converting the signal into a digital signal. A reference signal A / D conversion unit for generating a quadrant of the input angle based on the sin signal limit value pulse, the cos signal limit value pulse, and the polarity determination pulse, and the sin signal A rotation detector for counting the number of pulses of the limit value pulse and the cos signal limit value pulse, and detecting the number of rotations and the direction of rotation of the resolver shaft based on the number of pulses and the quadrant detection result of the input angle; It is the composition provided.
The sin signal A / D conversion unit and the cos signal A / D conversion unit generate the sin signal limit value pulse and the cos signal limit value pulse by using a common first reference voltage, and a positive limit. The sin signal limit value pulse corresponding to the value and the negative limit value is generated at a timing shifted by a half cycle of the sin signal, and the cos signal limit value corresponding to the positive limit value and the negative limit value. The pulse is generated at a timing shifted by a half cycle of the cos signal and at a timing shifted by 90 ° from the sin signal limit value pulse.
本発明のレゾルバを用いた回転検出装置によれば、回転検出部は、前記sin信号極限値パルス及び前記cos信号極限値パルスのパルス数をカウントするとともに、該パルス数と前記入力角度の象限検出結果とに基づいて前記レゾルバ軸の回転数及び回転方向を検出するので、高価なR/Dコンバータ3を省略でき、部品コストを低減できる。すなわち、該回転検出装置を安価に提供できる。すなわち本発明は、1回転中の細かい回転角度を検出する必要がなく、回転数及び回転方向の検出だけが必要な回転検出対象に特に有効である。
また、前記sin信号A/D変換部及び前記cos信号A/D変換部は、共通の第1基準電圧を用いて正の極限値と負の極限値とに対応する前記sin信号極限値パルス及び前記cos信号極限値パルスを生成するので、基準電圧の数を少なくすることで回路構成を簡略化でき、部品コストをより低減できる。
According to the rotation detection device using the resolver of the present invention, the rotation detection unit counts the number of pulses of the sin signal limit value pulse and the cos signal limit value pulse, and detects the quadrant of the number of pulses and the input angle. Since the rotational speed and direction of the resolver shaft are detected based on the result, the expensive R /
The sin signal A / D conversion unit and the cos signal A / D conversion unit may use the common first reference voltage and the sin signal limit value pulse corresponding to the positive limit value and the negative limit value, and Since the cos signal limit value pulse is generated, the circuit configuration can be simplified by reducing the number of reference voltages, and the component cost can be further reduced.
以下、本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、本発明の実施の形態1によるレゾルバを用いた回転検出装置を示す構成図である。なお、従来装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図示はしないが、レゾルバ1には、周知のようにレゾルバ軸、励磁巻線、sin信号出力巻線、及びcos信号出力巻線が設けられており、レゾルバ軸は回転検出対象となる外部装置に接続され、励磁巻線はリファレンス信号(REF信号)1aによって励磁される。そして、sin信号出力巻線及びcos信号出力巻線からは、前記レゾルバ軸の入力角度に応じて変化するとともに互いに90°の位相差を有するsin信号1b及びcos信号1cが出力される。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a rotation detection device using a resolver according to
レゾルバ1には、sin信号A/D変換部10及びcos信号A/D変換部11が接続されており、これらA/D変換部10,11は、入力アンプ10a,11aとコンパレータ10b,11bとから構成されている。入力アンプ10a,11aはsin信号1b及びcos信号1cを増幅し、コンパレータ10b,11bは、入力アンプ10a,11aで増幅された各信号1b,1cを、共通の第1基準電圧13に基づいて2値のデジタル信号に変換する。後に図を用いて説明するが、コンパレータ10b,11bが出力するデジタル信号は、sin信号1b及びcos信号1cが極限値となるタイミングを示すsin信号極限値パルス10c及びcos信号極限値パルス11cである。
The
リファレンス信号1aの信号源には、入力アンプ12aとコンパレータ12bとを含むリファレンス信号A/D変換部12が接続されており、入力アンプ12aはリファレンス信号1aを増幅し、コンパレータ12bは、入力アンプ12aで増幅されたリファレンス信号1aを第2基準電圧14に基づいて2値のデジタル信号に変換する。後に図を用いて説明するが、コンパレータ12bが出力するデジタル信号は、前記sin信号1b及びcos信号1cの極限値の極性を判定するための極性判定パルス12cである。
A reference signal A /
各A/D変換部10〜12には、象限検出部15と回転検出部16とが接続されており、象限検出部15は、前記各極限値パルス10c,11c及び前記極性判定パルス12cに基づいて前記入力角度の象限を検出し、前記回転検出部16は、前記各極限値パルス10c,11cのパルス数をカウントするとともに、該パルス数と前記入力角度の象限検出結果とに基づいて前記レゾルバ軸の回転数及び回転方向を検出し、回転数信号16a及び回転方向信号16bを外部に出力する。
A
以下、前記回転検出装置で行われる信号処理についてより具体的に説明する。図2は、図1のsin信号1b及びcos信号1cと入力角度との関係を示す説明図である。図に示すように、sin信号1b及びcos信号1cは、入力角度に応じて変化する信号であり、互いに90°の位相差を有している。従って、sin信号1b及びcos信号1cが極限値となるタイミングをカウントすれば前記レゾルバ軸の回転数を検出できる。しかしながら極限値となるタイミングをカウントするだけでは、回転方向、すなわち図中の1→2→3→4の方向であるか4→3→2→1の方向であるかが検出できない。このため、この実施の形態の装置では、sin信号1b及びcos信号1cが極限値となったときにその極限値が正の極限値であるか負の極限値であるかを判定し、回転方向とともに回転数を検出するように構成されている。
Hereinafter, the signal processing performed by the rotation detection device will be described more specifically. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the
次に、図3は、図1のレゾルバ1を用いた回転検出装置で行われる回転数及び回転方向の検出方法を示す説明図である。図2ではsin信号1b及びcos信号1cを入力角度との関係で示したが、図3では各信号1b,1cを時間との関係で示している。周知のようにsin信号1bを時間軸で示すと、入力角度が0°〜180°の時の信号と、180°〜360°の時の信号とでは位相が180°ずれた信号となる。図3において、実線で示すsin信号1bは入力角度が90°のとき(正の極限値)の信号であり、破線で示しているのは入力角度が270°のとき(負の極限値)の信号である。
Next, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for detecting the number of rotations and the direction of rotation performed by the rotation detection device using the
sin信号A/D変換部10からは、前記入力角度が90°であるか270°であるかによってsin信号1bの半周期分ずれたタイミングでsin信号極限値パルス10cが生成される。
A sin signal
この実施の形態では、極性判定パルス12cを生成するための第2基準電圧14を0としている。すなわち、極性判定パルス12cはリファレンス信号1aの出力が正の期間であるか負の期間であるかを示している。前記象限検出部15は、この極性判定パルス12cとsin信号極限値パルス10cとの組み合わせに基づいて、sin信号1bの極限値が正の極限値であるか負の極限値であるかを検出する。
In this embodiment, the
同様に、cos信号A/D変換部11からは、前記入力角度が0°であるか180°であるかによってcos信号1cの半周期分ずれたタイミングでcos信号極限値パルス11cが生成される。このcos信号極限値パルス11cの生成タイミングは、sin信号極限値パルス10cの生成タイミングから位相が90°ずれている。前記象限検出部15は、前記極性判定パルス12cとcos信号極限値パルス11cとの組み合わせに基づいて、cos信号1cの極限値が正の極限値であるか負の極限値であるかを検出し、こられ各信号1b,1cの極限値検出結果から前記入力角度の象限を検出する。
Similarly, the cos signal A /
ここで、リファレンス信号1aの位相がsin信号1bの位相と一致し、かつ第2基準電圧14が0の場合には、前記cos信号極限値パルス11cが前記極性判定パルス12cの立ち上がり及び立ち下がりを跨ぐため、cos信号1cの極限値の判定を行うことができない。しかしながら、一般的に、レゾルバ1での励磁・信号出力によってリファレンス信号1aとsin信号1bとの間に位相ずれが生じるためこの位相ずれを利用できる。なお、リファレンス信号A/D変換部12においてリファレンス信号1aの位相を積極的にずらした後に前記極性判定パルス12cを生成してもよい。また、前記第2基準電圧14を0とせずに、正又は負の所定値にしてもcos信号1cの極限値の判定が可能となる。
Here, when the phase of the
1 レゾルバ
1a リファレンス信号
1b sin信号
1c cos信号
10 sin信号A/D変換部
10c sin信号極限値パルス
11 cos信号A/D変換部
11c cos信号極限値パルス
12 リファレンス信号A/D変換部
12c 極性判定パルス
13 第1基準電圧
15 象限検出部
16 回転検出部
1
Claims (2)
前記sin信号(1b)をデジタル信号に変換することで、前記sin信号(1b)が極限値となるタイミングを示すsin信号極限値パルス(10c)を生成するsin信号A/D変換部(10)と、
前記cos信号(1c)をデジタル信号に変換することで、前記cos信号(1c)が極限値となるタイミングを示すcos信号極限値パルス(11c)を生成するcos信号A/D変換部(11)と、
前記リファレンス信号(1a)をデジタル信号に変換することで、前記sin信号(1b)及び前記cos信号(1c)の極限値の極性を判定するための極性判定パルス(12c)を生成するリファレンス信号A/D変換部(12)と、
前記sin信号極限値パルス(10c)、前記cos信号極限値パルス(11c)、及び前記極性判定パルス(12c)に基づいて前記入力角度の象限を検出する象限検出部(15)と、
前記sin信号極限値パルス(10c)及び前記cos信号極限値パルス(11c)のパルス数をカウントするとともに、該パルス数と前記入力角度の象限検出結果とに基づいて前記レゾルバ軸の回転数及び回転方向を検出する回転検出部(16)と
を備えていることを特徴とするレゾルバを用いた回転検出装置。 An excitation winding excited by a reference signal (1a), a sin signal output winding and a cos signal output winding for outputting a sin signal (1b) and a cos signal (1c) that change according to the input angle of the resolver shaft; A rotation detection device using a resolver (1) including:
By converting the sin signal (1b) into a digital signal, a sin signal A / D conversion unit (10) that generates a sin signal limit value pulse (10c) indicating a timing at which the sin signal (1b) becomes the limit value. When,
By converting the cos signal (1c) into a digital signal, a cos signal A / D converter (11) that generates a cos signal limit value pulse (11c) indicating a timing at which the cos signal (1c) becomes the limit value. When,
A reference signal A that generates a polarity determination pulse (12c) for determining the polarities of the extreme values of the sin signal (1b) and the cos signal (1c) by converting the reference signal (1a) into a digital signal. / D conversion unit (12),
A quadrant detection unit (15) for detecting a quadrant of the input angle based on the sin signal limit value pulse (10c), the cos signal limit value pulse (11c), and the polarity determination pulse (12c);
The number of pulses of the sin signal limit value pulse (10c) and the cos signal limit value pulse (11c) is counted, and the number of rotations and rotation of the resolver shaft are determined based on the number of pulses and the quadrant detection result of the input angle. A rotation detection device using a resolver, comprising: a rotation detection unit (16) for detecting a direction.
正の極限値と負の極限値とに対応する前記sin信号極限値パルス(10c)は前記sin信号(1b)の半周期分ずれたタイミングでそれぞれ生成され、正の極限値と負の極限値とに対応する前記cos信号極限値パルス(11c)は前記cos信号(1c)の半周期分ずれたタイミングかつ前記sin信号極限値パルス(10c)に対して位相が90°ずれたタイミングでそれぞれ生成されることを特徴とする請求項1記載のレゾルバを用いた回転検出装置。 The sin signal A / D conversion unit (10) and the cos signal A / D conversion unit (11) use the common first reference voltage (13) and the sin signal limit value pulse (10c) and the cos signal. Generating an extreme value pulse (11c);
The sin signal limit value pulse (10c) corresponding to the positive limit value and the negative limit value is respectively generated at a timing shifted by a half cycle of the sin signal (1b), and the positive limit value and the negative limit value are generated. The cos signal limit value pulse (11c) corresponding to the above is generated at a timing that is shifted by a half cycle of the cos signal (1c) and at a timing that is 90 ° out of phase with the sin signal limit value pulse (10c). The rotation detection apparatus using the resolver according to claim 1.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016191702A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 株式会社ジェイテクト | Rotation detection device, rotation angle detection device, and electric power steering device |
| EP3865826A1 (en) * | 2020-02-11 | 2021-08-18 | Hamilton Sundstrand Corporation | Determining a rotational direction of a resolver |
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2007
- 2007-06-04 JP JP2007148325A patent/JP2008298745A/en active Pending
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