JP2005308430A - Noncontact rotation angle detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small noncontact rotation angle detector with a simple structure enabling to detect an angle without any contact by simple calculation. <P>SOLUTION: In a parallel magnetic field created by facing two magnet plates connected to an aperture, a hole sensor is placed at a center position of a rotation angle which is parallel to the parallel magnetic field, and stoppers are provided at the both edges of the operating range of the aperture. Using results of angle detection at the both stopper positions, angle detection results are corrected, thereby enabling to realize a small size noncontact rotation angle detector with a simple structure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プロジェクタ光源部の明るさを制御する絞りの挿入角度を非接触に検出する、非接触回転角検出装置に関するものである。   The present invention relates to a non-contact rotation angle detection device that detects the insertion angle of a diaphragm for controlling the brightness of a projector light source unit in a non-contact manner.

近年、非接触回転角検出装置は、ホールセンサと磁石組を用い、それらの相対位置の変化によるホールセンサ出力の変化を、マイクロコンピュータを用いて演算し、ホールセンサと磁石の相対位置を求めることが多く行われている。   In recent years, a non-contact rotation angle detection device uses a hall sensor and a magnet set, calculates a change in the hall sensor output due to a change in the relative position of them using a microcomputer, and obtains the relative position of the hall sensor and the magnet. A lot has been done.

以下に従来の非接触回転角検出装置について説明する。   A conventional non-contact rotation angle detection device will be described below.

従来、非接触回転角検出装置は、特許文献１に記載されたものが知られている。その非接触回転角検出装置を図１６に示す。図１６は従来の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。図１６において、２０はマグネット体、２１はホール素子ＩＣ５、２２はホール素子ＩＣ４、２３はホール素子ＩＣ３、２４はホール素子ＩＣ２、２５はホール素子ＩＣ１、２６は演算手段である。   Conventionally, the non-contact rotation angle detection device described in Patent Document 1 is known. The non-contact rotation angle detection device is shown in FIG. FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a conventional non-contact rotation angle detection device. In FIG. 16, 20 is a magnet body, 21 is a Hall element IC5, 22 is a Hall element IC4, 23 is a Hall element IC3, 24 is a Hall element IC2, 25 is a Hall element IC1, and 26 is a calculation means.

図７はホール素子に印加される、駆動電流、磁束、ホール電圧の関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between drive current, magnetic flux, and Hall voltage applied to the Hall element.

以上の様に構成された従来の非接触回転角検出装置について、以下その動作について説明する。   The operation of the conventional non-contact rotation angle detecting device configured as described above will be described below.

図７に示すように、ホール素子に印加される駆動電流、磁束、とホール電圧の関係はそれぞれ直交の関係にある。ホール素子は、印加された磁界の垂直成分に比例したホール電圧を出力する。   As shown in FIG. 7, the relationship between the drive current, magnetic flux, and Hall voltage applied to the Hall element is orthogonal. The Hall element outputs a Hall voltage proportional to the vertical component of the applied magnetic field.

図１６において、マグネット体２０はその半分がそれぞれＮ極とＳ極に着磁された円形の磁石であり、その内部は、図１６に示すように、Ｎ極からＳ極に向けて平行な磁界が発生する。マグネット２０の内部におかれたホール素子ＩＣ５ ２１〜ホール素子ＩＣ１ ２５はマグネット体２０との相対位置により直交して通過する磁束の成分と極性が変化する。ホール素子がマグネット体２０の磁極の中心を結ぶ線の上に来たとき、ホール電圧が最大となる。また、ホール素子の裏面にＮ極が有る場合と、Ｓ極が有る場合では、その出力電圧が反転する。ホール素子に印加される磁界のホール素子に直交する成分は、ホール素子がマグネット体２０の磁極の中心を結ぶ線の上に来たときの角度を零度とすると、マグネット体２０を回転させたとき、その回転角度のコサインに比例した強さとなる。演算手段２６は、５つのホール素子から出力されるホール電圧を演算することにより、５つのホール素子と、マグネット体２０の相対位置を検出する。
特開２００３−１６６８５４号公報 In FIG. 16, half of the magnet body 20 is a circular magnet that is magnetized to the north and south poles, and the inside of the magnet body 20 is a parallel magnetic field from the north to the south as shown in FIG. 16. Will occur. The hall element IC5 21 to the hall element IC1 25 placed inside the magnet 20 change the component and polarity of the magnetic flux passing orthogonally depending on the relative position with the magnet body 20. When the Hall element comes on a line connecting the centers of the magnetic poles of the magnet body 20, the Hall voltage becomes maximum. Further, the output voltage is inverted between the case where the Hall element has an N pole and the case where the Hall element has an S pole. The component perpendicular to the Hall element of the magnetic field applied to the Hall element is when the magnet body 20 is rotated, assuming that the angle when the Hall element is on the line connecting the magnetic pole centers of the magnet body 20 is zero degrees. The strength is proportional to the cosine of the rotation angle. The calculating means 26 detects the relative positions of the five Hall elements and the magnet body 20 by calculating the Hall voltage output from the five Hall elements.
JP 2003-166854 A

しかしながら、前記の従来の構成では、円形のマグネットの内部に、ホールセンサを５個配置し、それらの出力を演算装置にて演算して角度を検出する複雑な構造であり、また５つのホールセンサの出力全てを演算する必要があり、演算が複雑になる課題があった。   However, the above-described conventional configuration has a complicated structure in which five Hall sensors are arranged inside a circular magnet, and the output is calculated by an arithmetic device to detect an angle. It is necessary to calculate all of the outputs, and there is a problem that the calculation becomes complicated.

またリング状の磁石を用い、その内部にホールセンサを配置する構造から、そのサイズが大きくなる課題があった。   Moreover, the structure which uses a ring-shaped magnet and arrange | positions a Hall sensor inside has the subject that the size becomes large.

本発明は前記従来の問題点を解決するもので、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる、非接触回転角検出装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a simple structure, simple calculation, and a small size. To do.

本発明の請求項１に記載の本発明は、モーター部と、前記モーター部により駆動され平行磁界を生成する磁石部と、前記磁石部の回転範囲を規制するストッパ部と、前記磁石が生成する平行磁界中に置かれたホールセンサ部と、前記ホールセンサ部の出力を入力とし前記モーター部を駆動するマイクロコンピュータ部とを備え、前記マイクロコンピュータ部が、前記モーター部を駆動して、前記磁石部を前記ストッパ部により規制される位置に移動させ測定した前記ホールセンサ部の出力値を用いて、前記ホールセンサ部の出力を校正する様に構成したものであり、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる、非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a first aspect of the present invention, a motor unit, a magnet unit that is driven by the motor unit to generate a parallel magnetic field, a stopper unit that restricts a rotation range of the magnet unit, and the magnet generate. A hall sensor unit placed in a parallel magnetic field; and a microcomputer unit that receives the output of the hall sensor unit as an input and drives the motor unit, wherein the microcomputer unit drives the motor unit and the magnet The output of the Hall sensor unit is calibrated using the output value of the Hall sensor unit measured by moving the unit to a position regulated by the stopper unit, and has a simple structure and simple calculation. It has the effect of providing a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a small size.

本発明の請求項２に記載の本発明は、光源の光量を調節する絞り部と、前記絞り部の回転範囲の一方を規制するストッパＡ部と、前記絞り部の回転範囲の前記ストッパＡ部と反対側の回転範囲を規制するストッパＢ部と、前記絞り部と結合された駆動軸部と、前記駆動軸部を駆動するモーター部と、前記駆動軸と結合され前記駆動軸部と共に可動し非磁性体で構成された磁石支え板部と、前記磁石支え板部に結合された磁石Ａ部と、前記磁石支え板部に結合された磁石Ｂ部と、前記磁石Ａ部と磁石Ｂ部に挟まれた位置に配置されるホールセンサ部と、前記ホールセンサ部を支えそれ自身は可動せず前記ホールセンサ部から配線を引き出すホールセンサ支え板部と、前記ホールセンサ支え板部に接続され前記ホールセンサ部の出力を入力とし増幅及び直流オフセットを加算して出力する差動アンプ部と、前記差動アンプ部の出力を入力としＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄコンバータ部と、前記ホールセンサ支え板部に接続され前記ホールセンサ部に電流を供給する電源部と、前記モーター部を駆動するモーター駆動回路部と、前記Ａ／Ｄコンバータ部出力を入力とし前記モーター駆動部を駆動するマイクロコンピュータ部とを備えたものであり、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a diaphragm portion that adjusts a light amount of a light source, a stopper A portion that regulates one of rotation ranges of the diaphragm portion, and the stopper A portion of the rotation range of the diaphragm portion. A stopper B that restricts the rotation range on the opposite side, a drive shaft coupled to the throttle, a motor that drives the drive shaft, and a drive shaft coupled to the drive shaft and movable together with the drive shaft. A magnet support plate portion made of a non-magnetic material, a magnet A portion coupled to the magnet support plate portion, a magnet B portion coupled to the magnet support plate portion, and the magnet A portion and the magnet B portion. A Hall sensor unit disposed at a sandwiched position, a Hall sensor support plate unit that supports the Hall sensor unit and does not move itself and draws wiring from the Hall sensor unit, and is connected to the Hall sensor support plate unit. Increase the output of the hall sensor as an input And a differential amplifier unit that adds and outputs a direct current offset, an A / D converter unit that outputs the differential amplifier unit as an input and performs A / D conversion, and is connected to the Hall sensor support plate unit. A power supply unit that supplies current to the Hall sensor unit, a motor drive circuit unit that drives the motor unit, and a microcomputer unit that drives the motor drive unit with the output of the A / D converter unit as an input. It has the effect of providing a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a simple structure, simple calculation, and a small size.

本発明の請求項３に記載の本発明は、本発明の請求項１に記載の前記ホールセンサ支え板部が前記駆動軸部に結合されて前記駆動軸と共に可動し、前記磁石支え板部は可動せず、前記ホールセンサ部は、前記磁石Ａ部と磁石Ｂ部に挟まれた位置に配置されるように配置されることを特徴とし、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a third aspect of the present invention, the Hall sensor support plate portion according to the first aspect of the present invention is coupled to the drive shaft portion and is movable together with the drive shaft, and the magnet support plate portion is The Hall sensor unit is not movable, and is disposed so as to be sandwiched between the magnet A unit and the magnet B unit, and has a simple structure, simple calculation, small size, It has the effect of providing a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in contact.

本発明の請求項４に記載の本発明は、本発明の請求項１に記載の前記磁石支え板部の代わりにコの字型をしたコの字型ヨーク部が前記駆動軸部に結合され、前記コの字型ヨーク部のコの字の内側の片方の面に磁石部が配置され、前記コの字型ヨーク部の内側の前記磁石部と前記磁石部が配置されていない面が作る空間に前記ホールセンサ部が配置されること特徴とし、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, a U-shaped yoke portion having a U-shape is coupled to the drive shaft portion in place of the magnet support plate portion according to the first aspect of the present invention. The magnet portion is disposed on one surface inside the U-shape of the U-shaped yoke portion, and the surface on which the magnet portion and the magnet portion are not disposed is formed inside the U-shaped yoke portion. The hall sensor unit is arranged in the space, and has a function of providing a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a simple structure, simple calculation, and a small size.

本発明の請求項５に記載の本発明は、本発明の請求項１に記載の前記ストッパＡ部の代わりにフォトインタラプタＡ部が配置され、前記ストッパＢ部の代わりにフォトインタラプタＢ部が配置され、前記フォトインタラプタＡ部の出力と前記フォトインタラプタＢ部の出力が前記マイクロコンピュータ部に入力されることを特徴とし、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a fifth aspect of the present invention, a photointerrupter A portion is disposed instead of the stopper A portion according to the first aspect of the present invention, and a photointerrupter B portion is disposed instead of the stopper B portion. The output of the photointerrupter A part and the output of the photointerrupter B part are input to the microcomputer part, and the angle is detected in a non-contact manner with a simple structure, a simple calculation, and a small size. It has the effect of providing a non-contact rotation angle detection device that can be used.

本発明の請求項６に記載の本発明は、本発明の請求項１に記載の前記電源部の代わりに可変電源部が配置され、前記可変電源部の出力が前記マイクロコンピュータ部によって制御されることを特徴とし、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる非接触回転角検出装置を提供するという作用を有する。   According to a sixth aspect of the present invention, a variable power source unit is arranged instead of the power source unit according to the first aspect of the present invention, and an output of the variable power source unit is controlled by the microcomputer unit. The present invention is characterized by providing a non-contact rotation angle detecting device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a simple structure, a simple calculation, and a small size.

以上のように、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる、非接触回転角検出装置を提供するという優れた効果が得られる。   As described above, it is possible to obtain an excellent effect of providing a non-contact rotation angle detection device that can detect an angle in a non-contact manner with a simple structure, a simple calculation, and a small size.

以下では、本発明の実施の形態について、図１から図１５を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

（実施の形態１）
図１は本発明の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図１において、１は光源の明るさを調整する絞り、２ａは絞りの回転範囲の一方を規制するストッパＡ、２ｂは絞りの回転範囲のストッパＡと反対側の回転範囲を規制するストッパＢ、７は駆動軸、４は前記駆動軸７を駆動するモーター、５は前記駆動軸７と結合され前記駆動軸と共に可動し非磁性体で構成された磁石支え板、６ａは前記磁石支え板５に結合された磁石Ａ、６ｂは前記磁石支え板５に結合された磁石Ｂ、８は前記磁石Ａ６ａと磁石Ｂ６ｂに挟まれた位置に配置されるホールセンサ、９は前記ホールセンサ８を支えそれ自身は可動せず前記ホールセンサ８から配線を引き出すホールセンサ支え板、１０はホールセンサ支え板９に接続されホールセンサ８の出力を入力とし増幅及び直流オフセットを印加して出力する差動アンプ、１１は差動アンプ１０の出力を入力としＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄコンバータ、１２はホールセンサ支え板９に接続され前記ホールセンサ８に電流を供給する電源部、１３は前記モーター４を駆動するモーター駆動回路、１４はモーターを駆動する前記モーター駆動回路１３と、前記Ａ／Ｄコンバータ１１の出力を入力とし前記モーター駆動１３を駆動するマイクロコンピュータである。   In FIG. 1, 1 is an aperture for adjusting the brightness of a light source, 2a is a stopper A for regulating one of the rotation ranges of the aperture, 2b is a stopper B for regulating a rotation range opposite to the stopper A of the aperture rotation range, 7 is a drive shaft, 4 is a motor for driving the drive shaft 7, 5 is a magnet support plate which is coupled to the drive shaft 7 and is movable together with the drive shaft and is made of a non-magnetic material, and 6 a is a magnet support plate 5. The combined magnets A and 6b are magnets B and 8 which are connected to the magnet support plate 5, 8 is a Hall sensor disposed between the magnets A6a and B6b, and 9 is a support for the Hall sensor 8 itself. Is a non-movable Hall sensor support plate that pulls out wiring from the Hall sensor 8, and 10 is a differential amplifier that is connected to the Hall sensor support plate 9 and receives the output of the Hall sensor 8 as an input and applies an amplification and a DC offset to output it. Reference numeral 11 denotes an A / D converter that outputs the output of the differential amplifier 10 by A / D conversion, 12 is a power supply unit that is connected to the hall sensor support plate 9 and supplies current to the hall sensor 8, and 13 is the motor. Reference numeral 14 denotes a motor drive circuit that drives 4, and reference numeral 14 denotes the motor drive circuit 13 that drives the motor, and a microcomputer that drives the motor drive 13 by using the output of the A / D converter 11 as an input.

図６は本発明の磁石Ａ６ａ、磁石Ｂ６ｂ及び磁石支え板５によって形成される磁気回路を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a magnetic circuit formed by the magnet A6a, the magnet B6b and the magnet support plate 5 of the present invention.

図７はホール素子に印加される、駆動電流、磁束、ホール電圧の関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between drive current, magnetic flux, and Hall voltage applied to the Hall element.

図８は本発明の磁石Ａ６ａ、磁石Ｂ６ｂ及び磁石支え板５によって形成される磁気回路の磁束と、ホールセンサ８の関係を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the magnet A6a, the magnet B6b and the magnet support plate 5 of the present invention and the Hall sensor 8.

図９は本発明の非接触回転角検出装置の誤差を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing an error of the non-contact rotation angle detecting device of the present invention.

図１０は本発明の非接触回転角検出装置のＡ／Ｄコンバータ１１の出力の１例である。   FIG. 10 shows an example of the output of the A / D converter 11 of the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図１１は本発明の非接触回転角検出装置における、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力の補正を行う構成を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration for correcting the output of the A / D converter 11 in the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

以上のように構成された非接触回転角検出装置について、図１、図６，図７、図８、図９、図１０、図１１を用いて説明する。   The non-contact rotation angle detection device configured as described above will be described with reference to FIGS. 1, 6, 7, 8, 9, 10, and 11.

図６において、磁石Ａ６ａと磁石Ｂ６ｂは、磁石支え板５に、お互いに平行な関係で空間を空けて取り付けられる。磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂは、その裏表がＮ極及びＳ極に着磁される。磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂはそれらのＮ極及びＳ極が対向するように取り付けられる。磁石支え板５は非磁性体であるので、磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂは自由空間に対向しておかれたのと等価になり、その磁界は図６に示した様になる。磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂに囲まれた区間は、磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂに直交した平行な磁束が存在する。   In FIG. 6, a magnet A6a and a magnet B6b are attached to the magnet support plate 5 with a space in parallel with each other. The magnet A6a and the magnet B6b are magnetized to the north and south poles. Magnets A6a and B6b are attached so that their north and south poles face each other. Since the magnet support plate 5 is a non-magnetic material, the magnet A6a and the magnet B6b are equivalent to those facing the free space, and the magnetic field is as shown in FIG. In a section surrounded by the magnets A6a and B6b, there is a parallel magnetic flux orthogonal to the magnets A6a and B6b.

図７に示すように、ホールセンサ８に印加される駆動電流と磁束そしてホール電圧の関係はそれぞれ直交の位置にある。   As shown in FIG. 7, the relationship between the drive current applied to the hall sensor 8, the magnetic flux, and the hall voltage is in an orthogonal position.

図８に示すように磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂにより生成された磁束と、ホールセンサ８がθなる角度傾いた関係にあるとき、ホールセンサ８に作用する磁束の直交成分は、磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂにより生成された磁束のＳＩＮ（θ）に比例する。このため、振れ角θが零の時ホールセンサ８の出力は零になる。またＳＩＮ（θ）はθが零付近の時、θの変化に対するその値の変化はほぼ直線であるため、ホールセンサ８の出力は、振れ角にほぼ比例して変化することとなる。   As shown in FIG. 8, when the magnetic flux generated by the magnet A6a and the magnet B6b and the Hall sensor 8 are inclined at an angle of θ, the orthogonal component of the magnetic flux acting on the Hall sensor 8 is caused by the magnet A6a and the magnet B6b. It is proportional to SIN (θ) of the generated magnetic flux. For this reason, when the deflection angle θ is zero, the output of the Hall sensor 8 becomes zero. In addition, when SIN (θ) is close to zero, the change in the value with respect to the change in θ is almost a straight line, so the output of the Hall sensor 8 changes almost in proportion to the deflection angle.

図９に振れ角±２０度における誤差が零となるようにホールセンサ８の出力に一定の値を乗算した結果と、振れ角に対して比例して変化する値との誤差を演算した結果を示す。誤差は最大で±０．８％以下であり、振れ角±２０度の範囲では、十分な直線性が確保されることが確認できる。   FIG. 9 shows the result of calculating the error between the result of multiplying the output of the Hall sensor 8 by a certain value so that the error at the deflection angle ± 20 degrees becomes zero and the value that varies in proportion to the deflection angle. Show. The error is ± 0.8% or less at the maximum, and it can be confirmed that sufficient linearity is ensured in the range of the deflection angle ± 20 degrees.

図１において、ホールセンサ８は電源１２より一定の電流を供給され、磁石Ａ６ａ及び磁石Ｂ６ｂによって生成された磁束の直交成分に比例したホール電圧を出力する。差動アンプ１０はこのホール電圧を増幅すると共に、オフセット電圧を加算して、Ａ／Ｄコンバータ１１に供給する。Ａ／Ｄコンバータ１１はこの電圧をデジタル値に変換してマイクロコンピュータ１４に供給する。Ａ／Ｄコンバータ１１の分解能が８ビット、差動アンプ１０により加算されるオフセット電圧が、Ａ／Ｄコンバータの出力が１２８となる電圧であり、ホールセンサ８の出力が、絞り１の振れ角±２０度の時、ＭＩＮ極及びＭＡＸとなる場合の、振れ角に対するＡ／Ｄコンバータ１１出力の一例を図１０に示す。図１１は図１０に示すＡ／Ｄコンバータ１１の出力が得られるとき、外部から入力される角度の目標値の最大値及び最小値を、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力の最大値及び最小値に合致させるための構成図を示す。外部から供給される角度の目標値ＤａｔａＭＡＸ〜ＤａｔａＭＩＮ極を、図１１に示す変換式を用いて変換することにより、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力の最小値及び最大値に合わせることができ、減算ブロック１９の出力によって、絞り１を制御することにより、入力された角度目標値と、実際の絞り１の振れ角を一致させることが可能になる。マイクロコンピュータ１４はモーター駆動回路１３を制御し、モーター４を駆動して、絞り１をストッパＡ２ａ及びストッパＢ２ｂに押し当てて、その時のＡ／Ｄコンバータ１１の出力ＭＩＮ極及びＭＡＸを記憶することで、図１１に示す演算に使用するパラメータを得る。   In FIG. 1, a hall sensor 8 is supplied with a constant current from a power source 12 and outputs a hall voltage proportional to the orthogonal component of the magnetic flux generated by the magnets A6a and B6b. The differential amplifier 10 amplifies this Hall voltage, adds the offset voltage, and supplies it to the A / D converter 11. The A / D converter 11 converts this voltage into a digital value and supplies it to the microcomputer 14. The resolution of the A / D converter 11 is 8 bits, the offset voltage added by the differential amplifier 10 is a voltage at which the output of the A / D converter is 128, and the output of the Hall sensor 8 is the deflection angle ± of the diaphragm 1 FIG. 10 shows an example of the output of the A / D converter 11 with respect to the deflection angle in the case of MIN pole and MAX at 20 degrees. In FIG. 11, when the output of the A / D converter 11 shown in FIG. 10 is obtained, the maximum value and the minimum value of the target value of the angle input from the outside are changed to the maximum value and the minimum value of the output of the A / D converter 11. The block diagram for making it correspond is shown. By converting the target value DataMAX to DataMIN pole of the angle supplied from the outside using the conversion formula shown in FIG. 11, it can be adjusted to the minimum value and the maximum value of the output of the A / D converter 11, and the subtraction block By controlling the diaphragm 1 with the output of 19, it becomes possible to make the inputted angle target value coincide with the actual deflection angle of the diaphragm 1. The microcomputer 14 controls the motor drive circuit 13, drives the motor 4, presses the aperture 1 against the stopper A2a and the stopper B2b, and stores the output MIN pole and MAX of the A / D converter 11 at that time. The parameters used for the calculation shown in FIG. 11 are obtained.

（実施の形態２）
図２は本発明の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図２における、各構成要素は、図１に示す本発明の非接触回転角検出装置とおなじである。ホールセンサ支え板９が、駆動軸７に結合され、駆動軸７と共に可動し、磁石支え板５は可動せず、ホールセンサ８が、磁石Ａ６ａと磁石Ｂ６ｂに挟まれた位置に配置される点が異なる。   Each component in FIG. 2 is the same as the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. The hall sensor support plate 9 is coupled to the drive shaft 7 and is movable together with the drive shaft 7. The magnet support plate 5 is not movable, and the hall sensor 8 is disposed at a position sandwiched between the magnets A6a and B6b. Is different.

このような構成により、図１に示す本発明の非接触回転角検出装置と、同様な動作を行うことができる
（実施の形態３）
図３は本発明の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。 With such a configuration, the same operation as that of the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 1 can be performed (Embodiment 3).
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図１に示す本発明の非接触回転角検出装置の、磁石支え板５の代わりにコの字型をしたコの字型ヨーク部１５が駆動軸部７に結合され、コの字型ヨーク１５のコの字の内側の片方の面に磁石６が配置され、コの字型ヨーク１５の内側の磁石６と磁石６が配置されていない面が作る空間にホールセンサ８が配置される構成となっている。   In the non-contact rotation angle detecting device of the present invention shown in FIG. 1, a U-shaped yoke portion 15 having a U-shape instead of the magnet support plate 5 is coupled to the drive shaft portion 7. The magnet 6 is arranged on one side inside the U-shaped, and the Hall sensor 8 is arranged in the space formed by the inside of the U-shaped yoke 15 and the surface where the magnet 6 is not arranged. It has become.

図１２は、コの字型ヨーク１５と磁石６が生成する磁界を示す図である、磁石６は、その裏表がＮ極及びＳ極に着磁されている。コの字型ヨーク１５は磁性体であるため、磁石６のコの字型ヨーク１５に密着した面から出る磁束は、コの字型ヨーク１５の中を通り、磁石６とコの字型ヨーク１５が対向する空間に出る。コの字型ヨーク１５と磁石６が作る磁界は、図１に示す本発明の非接触回転角検出装置の磁石Ａ６ａ、磁石Ｂ６ｂ及び磁石支え板５によって形成される磁気回路の磁束と同等であり、図３に示す本発明の非接触回転角検出装置は、図１に示す本発明の非接触回転角検出装置と同様の動作をする。   FIG. 12 is a diagram showing a magnetic field generated by the U-shaped yoke 15 and the magnet 6. The magnet 6 is magnetized with N and S poles on both sides. Since the U-shaped yoke 15 is a magnetic material, the magnetic flux generated from the surface of the magnet 6 in close contact with the U-shaped yoke 15 passes through the U-shaped yoke 15, and the magnet 6 and the U-shaped yoke. 15 comes out in the opposite space. The magnetic field created by the U-shaped yoke 15 and the magnet 6 is equivalent to the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the magnets A6a, B6b and the magnet support plate 5 of the non-contact rotation angle detector of the present invention shown in FIG. The non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 3 operates in the same manner as the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG.

（実施の形態４）
図４は本発明の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。 (Embodiment 4)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図１に示す本発明の非接触回転角検出装置の、前記ストッパＡ２ａの代わりにフォトインタラプタＡ１６ａが配置され、前記ストッパＢ２ｂの代わりにフォトインタラプタＢ１６ｂが配置され、フォトインタラプタＡ１６ａの出力とフォトインタラプタＢ１６ｂの出力がマイクロコンピュータ１４に入力される。   In the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 1, a photo interrupter A 16a is arranged instead of the stopper A 2a, a photo interrupter B 16b is arranged instead of the stopper B 2b, and the output of the photo interrupter A 16a and the photo interrupter B 16b Is output to the microcomputer 14.

図１３にフォトインタラプタの構造を示す。フォトインタラプタは赤外線発光ダイオードとフォトトランジスタが空間を隔てて対向して配置してあり、その空間に障害物が入り、赤外線が遮られたことを検知して出力する。   FIG. 13 shows the structure of the photo interrupter. In the photo interrupter, an infrared light emitting diode and a phototransistor are arranged to face each other with a space therebetween, and detects that an obstacle has entered the space and blocked the infrared light and outputs the detected light.

図４において、マイクロコンピュータ１４はモーター駆動回路１３を制御しモーター４を駆動して絞り１をフォトインタラプタＡ１６ａ及びフォトインタラプタＢ１６ｂが感知する位置まで移動させ、各フォトインタラプタが絞り１を感知した時点のＡ／Ｄコンバータ１１の出力をそれぞれＭＩＮ及びＭＡＸとして記憶することで、図１に示す本発明の非接触回転角検出装置と同様の動作をさせることができる。   In FIG. 4, the microcomputer 14 controls the motor drive circuit 13 to drive the motor 4 to move the diaphragm 1 to a position where the photo interrupter A 16a and the photo interrupter B 16b sense, and each photo interrupter senses the diaphragm 1. By storing the output of the A / D converter 11 as MIN and MAX, respectively, the same operation as the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 1 can be performed.

フォトインタラプタは非接触の検出手段であるため、絞り１が各フォトインタラプタに検知される毎にＭＩＮ及びＭＡＸを更新することにより、磁石Ａ６ａ、磁石Ｂ６ｂ、ホールセンサ８などの温度特性による変動を、常に補正することが可能となる。   Since the photo interrupter is a non-contact detecting means, the MIN and MAX are updated each time the aperture 1 is detected by each photo interrupter, thereby causing fluctuations due to temperature characteristics of the magnet A6a, the magnet B6b, the hall sensor 8, etc. Correction can always be made.

（実施の形態５）
図５は本発明の非接触回転角検出装置の構成を示す図である。 (Embodiment 5)
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the non-contact rotation angle detection device of the present invention.

図１に示す本発明の非接触回転角検出装置の、電源部１２の代わりに可変電源部１７が配置され、可変電源部１７の出力がマイクロコンピュータ部１４によって制御される構成となる。   In the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 1, a variable power supply unit 17 is arranged instead of the power supply unit 12, and the output of the variable power supply unit 17 is controlled by the microcomputer unit 14.

可変電源部１７の出力は、図１４に示したようなフローにて制御される。図１５は、図１４に示すフローにて調整された結果の、図５の絞り１の振れ角に対するＡ／Ｄコンバータ１１の出力を示す図である。   The output of the variable power supply unit 17 is controlled by a flow as shown in FIG. FIG. 15 is a diagram showing the output of the A / D converter 11 with respect to the deflection angle of the diaphragm 1 in FIG. 5 as a result of adjustment in the flow shown in FIG.

図５に示す本発明の非接触回転角検出装置の起動時の動作を、図１４を用いて説明する。まず、マイクロコンピュータ１４は、モーター駆動回路１３を制御し、モーター４を駆動して絞り１の位置をストッパＢ２ｂの位置に移動させる。この位置で、可変電源１７の出力を制御してＡ／Ｄコンバータ１１の出力が零となるように調整する。   The operation at the start-up of the non-contact rotation angle detection device of the present invention shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. First, the microcomputer 14 controls the motor drive circuit 13 to drive the motor 4 to move the position of the diaphragm 1 to the position of the stopper B2b. At this position, the output of the variable power source 17 is controlled and adjusted so that the output of the A / D converter 11 becomes zero.

可変電源１７の出力を調整することにより、ホールセンサ８に流れる駆動電流を調整することができ、図１５において、振れ角に対するＡ／Ｄコンバータ出力の変化の傾きを調整することができる。   By adjusting the output of the variable power source 17, the drive current flowing through the Hall sensor 8 can be adjusted. In FIG. 15, the slope of the change in the A / D converter output with respect to the deflection angle can be adjusted.

振れ角零におけるＡ／Ｄコンバータ１１の出力は、Ａ／Ｄコンバータが８ビットの場合１２８となるように、差動アンプ１０により加算されるオフセット電圧を設計中心として設定した場合でも、オフセット電圧のバラツキ、磁石支え板５、磁石Ａ６ａ、磁石Ｂ６ｂ、の取り付け角度の誤差、ホールセンサ８のＤＣオフセットなどにより、１２８からずれる。図１５は、このずれが±２０の時の例を示している。   Even when the offset voltage added by the differential amplifier 10 is set as the design center so that the output of the A / D converter 11 at the zero deflection angle is 128 when the A / D converter is 8 bits, It deviates from 128 due to an error in the mounting angle of the magnet support plate 5, the magnet A6a, and the magnet B6b, the DC offset of the Hall sensor 8, and the like. FIG. 15 shows an example when the deviation is ± 20.

マイクロコンピュータ１４は、絞り１の位置がストッパＢ２ｂの位置でＡ／Ｄコンバータ１１の出力が零となるように調整した後、絞り１をストッパＡ２ａの位置まで移動させ、その時のＡ／Ｄコンバータ１１の出力を測定する。このとき、図１５に示すように、オフセット成分が、−２０の場合、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力はオーバーフローしないが、オフセット成分が、＋２０の場合出力はオーバーフローする。Ａ／Ｄコンバータ１１の出力がオーバーフローした場合、マイクロコンピュータ１４は再度可変電源１７の出力を調整し、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力を２５５となるようにする。その後、このとき測定したＡ／Ｄコンバータ１１の出力をＭＡＸ値として記憶する。その後再度絞り１をストッパＢ２ｂの位置に移動させその時のＡ／Ｄコンバータ１１コンバータ１１の出力をＭＩＮ極値として記憶する。   The microcomputer 14 adjusts so that the output of the A / D converter 11 becomes zero when the position of the diaphragm 1 is the position of the stopper B2b, and then moves the diaphragm 1 to the position of the stopper A2a, and the A / D converter 11 at that time Measure the output of. At this time, as shown in FIG. 15, when the offset component is −20, the output of the A / D converter 11 does not overflow, but when the offset component is +20, the output overflows. When the output of the A / D converter 11 overflows, the microcomputer 14 again adjusts the output of the variable power supply 17 so that the output of the A / D converter 11 becomes 255. Thereafter, the output of the A / D converter 11 measured at this time is stored as a MAX value. Thereafter, the diaphragm 1 is moved again to the position of the stopper B2b, and the output of the A / D converter 11 converter 11 at that time is stored as the MIN extreme value.

このようにして、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力が、オーバーフローしない範囲で、振れ角に対するＡ／Ｄコンバータ１１の出力変化を最大に調整することができ、精度の良い、角度検出が可能となる。   In this way, the change in the output of the A / D converter 11 with respect to the deflection angle can be adjusted to the maximum within a range in which the output of the A / D converter 11 does not overflow, and accurate angle detection is possible.

本発明にかかる非接触回転角検出装置は、簡単な構造、簡単な演算、小さなサイズで、非接触に角度を検出することができる、非接触回転角検出装置を提供するという作用を有し、プロジェクタ光源部の明るさを制御する絞り部の、挿入角度を非接触に検出する用途に適用出来る。   The non-contact rotation angle detection device according to the present invention has an effect of providing a non-contact rotation angle detection device capable of detecting an angle in a non-contact manner with a simple structure, simple calculation, and a small size, The present invention can be applied to the use of detecting the insertion angle of the diaphragm unit for controlling the brightness of the projector light source unit in a non-contact manner.

本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の磁石Ａ及び磁石Ｂが生成する磁界を示す図The figure which shows the magnetic field which the magnet A and the magnet B of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention generate | occur | produce. ホールセンサの駆動電流、磁束、ホール電圧の関係を示す図Diagram showing the relationship between hall sensor drive current, magnetic flux, and hall voltage 本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の、磁石Ａ及び磁石Ｂが生成する磁界が、ホールセンサ直交する成分とホールセンサの傾きの関係を示す図The figure which shows the relationship between the component which the magnetic field which the magnet A and the magnet B generate | occur | produce in the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention orthogonally crosses a Hall sensor, and a Hall sensor. 本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の角度検出の結果が、理想的な値からずれる割合を示す図The figure which shows the ratio from which the result of the angle detection of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention deviates from an ideal value. 本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の角度検出の結果の一例を示す図The figure which shows an example of the result of the angle detection of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１の非接触回転角検出装置の、外部から入力された角度目標値を変換してＡ／Ｄコンバータの出力値と対応させる構成を示す図The figure which shows the structure which converts the angle target value input from the outside of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 1 of this invention, and makes it correspond with the output value of an A / D converter. 本発明の実施の形態３の非接触回転角検出装置の、コの字型ヨークと磁石が生成する磁界を示す図The figure which shows the magnetic field which a U-shaped yoke and a magnet generate | occur | produce in the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４の非接触回転角検出装置の、フォトインタラプタの構成を示す図The figure which shows the structure of the photo interrupter of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５の非接触回転角検出装置の、起動時の可変電源を調整するフローを示す図The figure which shows the flow which adjusts the variable power supply at the time of starting of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態５の非接触回転角検出装置の、起動時の可変電源を調整した結果の振れ角とＡ／Ｄコンバータ出力の関係の一例を示す図The figure which shows an example of the relationship between the deflection angle as a result of adjusting the variable power supply at the time of starting of the non-contact rotation angle detection apparatus of Embodiment 5 of this invention, and an A / D converter output. 従来の非接触回転角検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional non-contact rotation angle detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 絞り
２ａ ストッパＡ
２ｂ ストッパＢ
４ モーター
５ 磁石支え板
６ａ 磁石Ａ
６ｂ 磁石Ｂ
７ 駆動軸
８ ホールセンサ
９ ホールセンサ支え板
１０ 差動アンプ
１１ Ａ／Ｄコンバータ
１２ 電源
１３ モーター駆動回路
１４ マイクロコンピュータ
１５ コの字型ヨーク
１６ａ フォトインタラプタＡ
１６ｂ フォトインタラプタＢ
１７ 可変電源 1 Aperture 2a Stopper A
2b Stopper B
4 Motor 5 Magnet support plate 6a Magnet A
6b Magnet B
7 Drive shaft 8 Hall sensor 9 Hall sensor support plate 10 Differential amplifier 11 A / D converter 12 Power supply 13 Motor drive circuit 14 Microcomputer 15 U-shaped yoke 16a Photo interrupter A
16b Photointerrupter B
17 Variable power supply

Claims (6)

モーター部と、
前記モーター部により駆動され平行磁界を生成する磁石部と、
前記磁石部の回転範囲を規制するストッパ部と、
前記磁石が生成する平行磁界中に置かれたホールセンサ部と、
前記ホールセンサ部の出力を入力とし前記モーター部を駆動するマイクロコンピュータ部と、
を備え、前記マイクロコンピュータ部が、前記モーター部を駆動して、前記磁石部を前記ストッパ部により規制される位置に移動させ測定した前記ホールセンサ部の出力値を用いて、前記ホールセンサ部の出力を校正することを特徴とする非接触回転角検出装置。 A motor section;
A magnet unit driven by the motor unit to generate a parallel magnetic field;
A stopper portion for restricting the rotation range of the magnet portion;
A Hall sensor unit placed in a parallel magnetic field generated by the magnet;
A microcomputer unit for driving the motor unit with the output of the hall sensor unit as an input;
And the microcomputer unit drives the motor unit to move the magnet unit to a position regulated by the stopper unit, and uses the output value of the Hall sensor unit measured. A non-contact rotation angle detection device characterized by calibrating an output. 光源の光量を調節する絞り部と、
前記絞り部の回転範囲の一方を規制するストッパＡ部と、
前記絞り部の前記ストッパＡ部が規制するのと反対側の回転範囲を規制するストッパＢ部と、
前記絞り部と結合された駆動軸部と、
前記駆動軸部を駆動するモーター部と、
前記駆動軸部と結合され前記駆動軸部と共に可動し非磁性体で構成された磁石支え板部と、
前記磁石支え板部に結合された磁石Ａ部と、
前記磁石支え板部に結合された磁石Ｂ部と、
前記磁石Ａ部と磁石Ｂ部に挟まれた空間に配置されるホールセンサ部と、
前記ホールセンサ部を支えそれ自身は可動せず前記ホールセンサ部から配線を引き出すホールセンサ支え板部と、
前記ホールセンサ支え板部に接続され前記ホールセンサ部の出力を入力とし増幅及び直流オフセットを加算して出力する差動アンプ部と、
前記差動アンプ部の出力を入力としＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄコンバータ部と、
前記ホールセンサ支え板部に接続され前記ホールセンサ部に電流を供給する電源部と、
前記モーター部を駆動するモーター駆動回路部と、
前記Ａ／Ｄコンバータ部の出力を入力とし前記モーター駆動部を駆動するマイクロコンピュータ部と、
を備えたことを特徴とする非接触回転角検出装置。 A diaphragm for adjusting the amount of light from the light source;
A stopper A portion that regulates one of the rotation ranges of the throttle portion;
A stopper B portion that regulates a rotation range opposite to the stopper A portion of the throttle portion;
A drive shaft unit coupled to the throttle unit;
A motor unit for driving the drive shaft unit;
A magnet support plate portion coupled to the drive shaft portion and movable with the drive shaft portion and configured by a non-magnetic material;
A magnet A part coupled to the magnet support plate part;
A magnet B part coupled to the magnet support plate part;
A hall sensor unit disposed in a space between the magnet A part and the magnet B part;
A hall sensor support plate part that supports the hall sensor part and does not move itself and draws wiring from the hall sensor part;
A differential amplifier that is connected to the Hall sensor support plate and outputs the output of the Hall sensor as an input and adds and outputs a DC offset; and
An A / D converter unit that outputs the differential amplifier unit as an input and performs A / D conversion;
A power supply connected to the Hall sensor support plate and supplying current to the Hall sensor;
A motor drive circuit unit for driving the motor unit;
A microcomputer unit for driving the motor drive unit using the output of the A / D converter unit as an input;
A non-contact rotation angle detection device comprising: 前記ホールセンサ支え板部が前記駆動軸部に結合されて前記駆動軸部と共に可動し、前記磁石支え板部は可動せず、前記ホールセンサ部は、前記磁石Ａ部と磁石Ｂ部に挟まれた空間に配置されることを特徴とする請求項２記載の非接触回転角検出装置。 The hall sensor support plate portion is coupled to the drive shaft portion and is movable together with the drive shaft portion, the magnet support plate portion is not movable, and the hall sensor portion is sandwiched between the magnet A portion and the magnet B portion. The non-contact rotation angle detection device according to claim 2, wherein the non-contact rotation angle detection device is disposed in an open space. 前記磁石支え板部の代わりにコの字型をしたコの字型ヨーク部が前記駆動軸部に結合され、前記コの字型ヨーク部のコの字の内側の片方の面に磁石部が配置され、前記コの字型ヨーク部の内側の前記磁石部と前記磁石部が配置されていない面が作る空間に前記ホールセンサ部が配置されることを特徴とする請求項２記載の非接触回転角検出装置。 Instead of the magnet support plate portion, a U-shaped yoke portion having a U-shape is coupled to the drive shaft portion, and a magnet portion is provided on one surface inside the U-shape of the U-shaped yoke portion. The non-contact method according to claim 2, wherein the Hall sensor unit is arranged in a space formed by the magnet part inside the U-shaped yoke part and a surface where the magnet part is not arranged. Rotation angle detector. 前記ストッパＡ部の代わりにフォトインタラプタＡ部が配置され、前記ストッパＢ部の代わりにフォトインタラプタＢ部が配置され、前記フォトインタラプタＡ部の出力と前記フォトインタラプタＢ部の出力が前記マイクロコンピュータ部に入力されることを特徴とする請求項２記載の非接触回転角検出装置。 A photointerrupter A section is arranged instead of the stopper A section, a photointerrupter B section is arranged instead of the stopper B section, and the output of the photointerrupter A section and the output of the photointerrupter B section are the microcomputer section. The non-contact rotation angle detection device according to claim 2, wherein 前記電源部の代わりに可変電源部が配置され、前記可変電源部の出力が前記マイクロコンピュータ部によって制御されることを特徴とする請求項２記載の非接触回転角検出装置。 3. The non-contact rotation angle detection device according to claim 2, wherein a variable power supply unit is arranged instead of the power supply unit, and an output of the variable power supply unit is controlled by the microcomputer unit.
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