JP2020067302A - Angle detection device, error adjustment method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角度検出装置、誤差調整方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an angle detection device, an error adjustment method and a program.
従来、Ｘ方向およびＹ方向の磁場の変化を検出し、当該検出結果に基づき、回転磁石の回転角を検出する非接触回転角センサが知られていた。また、このような回転角センサは、感度ミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度等による角度非線形性誤差を有するので、誤差の調整等が実行されていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 国際公開第２０１７／１３０９８４号
Conventionally, there has been known a non-contact rotation angle sensor that detects a change in a magnetic field in the X direction and the Y direction and detects a rotation angle of a rotating magnet based on the detection result. Further, since such a rotation angle sensor has a sensitivity mismatch, an offset error, and an angle non-linearity error due to the sensitivity of another axis, etc., the adjustment of the error has been executed (for example, refer to Patent Document 1).
従来、センサが回転磁石の回転軸方向に配置されない場合、Ｘ方向およびＹ方向の検出磁場のそれぞれに振幅誤差および他軸感度誤差が生じる場合があった。 Conventionally, when the sensor is not arranged in the rotation axis direction of the rotary magnet, an amplitude error and a miscellaneous axis sensitivity error may occur in each of the detected magnetic fields in the X direction and the Y direction.
本発明の第１の態様においては、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場信号と、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場信号とに基づいて磁場の角度を示す検出角度を算出する角度検出装置であって、検出角度をループ制御により第１磁場信号および第２磁場信号に対して追従させるループ制御部を備え、ループ制御部は、第１磁場信号および第２磁場信号が示す角度に対する検出角度の位相差を検出する位相差検出部を有し、位相差検出部は、第１磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第１フィードバック信号と、第２磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第２フィードバック信号とに基づいて、磁場の角度に対する検出角度の誤差を調整する角度検出装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, the detection angle indicating the angle of the magnetic field is determined based on the first magnetic field signal corresponding to the first direction component of the magnetic field and the second magnetic field signal corresponding to the second direction component of the magnetic field. An angle detection device for calculating, comprising a loop control unit that causes the detected angle to follow the first magnetic field signal and the second magnetic field signal by loop control, and the loop control unit is configured to detect the first magnetic field signal and the second magnetic field signal. The phase difference detection unit has a phase difference detection unit that detects a phase difference between the detected angle and the indicated angle, and the phase difference detection unit responds to the correction value corresponding to the amplitude error of the first magnetic field signal and the correction value corresponding to the other axis sensitivity error. The error of the detected angle with respect to the angle of the magnetic field is adjusted based on the first feedback signal and the second feedback signal according to the correction value corresponding to the amplitude error of the second magnetic field signal and the correction value corresponding to the other axis sensitivity error. Angle Out to provide a device.
本発明の第２の態様においては、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場信号と、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場信号とに基づいて磁場の角度を示す検出角度を算出する誤差調整方法であって、検出角度をループ制御により第１磁場信号および第２磁場信号に対して追従させる段階を備え、追従させる段階は、第１磁場信号および第２磁場信号が示す角度に対する検出角度の位相差を検出する段階を有し、位相差を検出する段階は、第１磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第１フィードバック信号と、第２磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第２フィードバック信号とに基づいて、磁場の角度に対する検出角度の誤差を調整する誤差調整方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, the detection angle indicating the angle of the magnetic field is determined based on the first magnetic field signal corresponding to the first direction component of the magnetic field and the second magnetic field signal corresponding to the second direction component of the magnetic field. An error adjusting method for calculating, comprising a step of causing a detected angle to follow a first magnetic field signal and a second magnetic field signal by loop control, wherein the step of following the angle is an angle indicated by the first magnetic field signal and the second magnetic field signal. To detect the phase difference of the detected angle with respect to the first feedback according to the correction value corresponding to the amplitude error of the first magnetic field signal and the correction value corresponding to the other axis sensitivity error. Error adjustment for adjusting the error of the detected angle with respect to the angle of the magnetic field based on the signal and the second feedback signal corresponding to the correction value corresponding to the amplitude error of the second magnetic field signal and the correction value corresponding to the other axis sensitivity error Person To provide.
本発明の第３の態様においては、コンピュータに、本発明の第２の態様の誤差調整方法を実行させるためのプログラムを提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute the error adjusting method according to the second aspect of the present invention.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the invention. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all of the combinations of features described in the embodiments are essential to the solving means of the invention.
図１は、回転角センサ１０００の構成例を示す。回転角センサ１０００は、回転軸を中心に回転する磁場の回転角を非接触で検出する。図１は、ＸＹ平面と平行な面において回転する磁場の回転角を検出する例を示す。回転角センサ１０００は、角度検出装置１０および回転磁石２０を備える。
FIG. 1 shows a configuration example of the
角度検出装置１０は、回転磁石２０が発生する回転磁場の回転角を検出する。角度検出装置１０は、一例として、集積回路等を有する半導体チップ等である。この場合、角度検出装置１０は、シリコン等の半導体によって形成され、半導体回路および半導体素子等を含む。角度検出装置１０は、複数の端子を備え、外部の基板、回路、および配線等と電気的に接続される。角度検出装置１０のより具体的な構成については後述する。
The
回転磁石２０は、回転磁場を発生させる。回転磁石２０は、磁石２２と、回転軸２４と、モーター２６とを有する。磁石２２は、回転軸２４回りに回転する。図１は、磁石２２が角度検出装置１０のＺ軸の正側に設けられる例を示す。磁石２２は、一例として、円盤状の形状を有し、ＸＹ平面と略平行な面で回転する。磁石２２は、ＸＹ平面と略平行な断面がそれぞれ半円形状となる２つの領域に分割されてよく、一方の領域がＳ極であり、他方の領域がＮ極である磁石を形成する。
The rotating
磁石２２は、ＸＹ平面と略平行な面で回転することにより、例えば、角度検出装置１０において、（数１）式で示される回転磁場を発生させる。ここで、Ｂは、角度検出装置１０に置いて検出される磁場の絶対値を示す。本実施形態において、Ｂは、略一定とし、定数として取り扱うこととする。また、θは、磁場が回転する面における予め定められた方向または基準の方向に対する、回転磁場の磁場方向の回転角度を示す。
（数１）
Ｂｘ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ
Ｂｙ（θ）＝Ｂ・ｓｉｎθ
By rotating the
(Equation 1)
Bx (θ) = B · cos θ
By (θ) = B · sin θ
回転軸２４は、ＸＹ平面と略垂直な方向に設けられる。回転軸２４は、一端が磁石２２に接続され、他端がモーター２６に接続される。モーター２６は、回転軸２４および当該回転軸２４に接続された磁石２２を回転させる。このように、回転角センサ１０００は、ＸＹ平面と平行な磁場を検出する角度検出装置１０と、Ｚ軸回りに磁石を回転させる回転磁石２０と、を組み立てて形成される。
The
角度検出装置１０は、例えば、回転磁石２０が発生させる回転磁場のＸＹ平面における第１方向成分および第２方向成分をそれぞれ検出し、検出タイミングにおける回転磁石２０の回転角θを、第１方向成分および第２方向成分に基づいて算出して出力する。ここで、第１方向および第２方向は、互いに異なる方向であればよい。なお、第１方向および第２方向は、ＸＹ平面において直交する２つの方向であることが望ましい。本実施形態において、第１方向はＸ軸方向、第２方向はＹ軸方向として説明する。
The
図２は、実施例に係る角度検出装置１０の構成の一例を示す。角度検出装置１０は、入力する磁場の角度を検出する。本例の角度検出装置１０は、第１磁気センス部３０と、第２磁気センス部３２と、第１増幅部４０と、第２増幅部４２と、第１ＡＤ変換部５０と、第２ＡＤ変換部５２と、補正値算出部６０と、ループ制御部１００とを備える。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the
第１磁気センス部３０は、入力する磁場の第１方向成分に応じた第１磁場信号Ｖ１を出力する。第２磁気センス部３２は、入力する磁場の第２方向成分に応じた第２磁場信号Ｖ２を出力する。第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、それぞれ、一方向の磁場を検出する磁気センサを有する。例えば、第１磁気センス部３０は、（数１）式で示される磁場Ｂｘ（θ）に応じた第１磁場信号Ｖ１を出力し、第２磁気センス部３２は、（数１）式で示される磁場Ｂｙ（θ）に応じた第２磁場信号Ｖ２を出力する。第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、それぞれ、入力する磁場に比例した磁場信号を出力することが好ましい。
The first
第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）、トンネル効果磁気抵抗素子（ＴＭＲ）、マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）、および／またはインダクタンスセンサ等をそれぞれ有してよい。また、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、入力する磁場を収束させる磁気収束板を更に有してもよい。
The first
第１増幅部４０は、第１磁気センス部３０が出力する第１磁場信号Ｖ１の信号レベルを増幅する。第１増幅部４０は、増幅した信号を第１ＡＤ変換部５０に供給する。
The
第２増幅部４２は、第２磁気センス部３２が出力する第２磁場信号Ｖ２の信号レベルを増幅する。第２増幅部４２は、増幅した信号を第２ＡＤ変換部５２に供給する。
The
第１ＡＤ変換部５０は、入力磁場の第１方向成分に応じた第１磁場信号Ｖ１をＡＤ変換して第１ＡＤ変換信号Ｖｘを出力する。第２ＡＤ変換部５２は、入力磁場の第２方向成分に応じた第２磁場信号Ｖ２をＡＤ変換して第２ＡＤ変換信号Ｖｙを出力する。第１ＡＤ変換部５０および第２ＡＤ変換部５２は、一例として、予め定められた数の１ビットデータを有するビットストリームを、ＡＤ変換信号としてそれぞれ出力する。なお、一例において、第１ＡＤ変換信号Ｖｘをｃｏｓθ、第２ＡＤ変換信号Ｖｙをｓｉｎθとする。振幅値は、ＶｘおよびＶｙ振幅の平均値で規格化している。
The 1st
なお、ビットストリームは、予め定められた数の１ビットデータを含み、当該１ビットデータを積算した値が入力信号の振幅値に比例または略一致する信号である。第１ＡＤ変換部５０は、磁場Ｂｘ（θ）に応じたビットストリームを第１ＡＤ変換信号Ｖｘとして出力し、第２ＡＤ変換部５２は、磁場Ｂｙ（θ）に応じたビットストリームを第２ＡＤ変換信号Ｖｙとして出力する。
The bit stream is a signal that includes a predetermined number of 1-bit data, and a value obtained by integrating the 1-bit data is proportional or substantially equal to the amplitude value of the input signal. The first
ループ制御部１００は、第１ＡＤ変換部５０および第２ＡＤ変換部５２が出力する第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙをそれぞれ受け取り、受け取った第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙに対応する角度情報を検出角度φとして出力する。ループ制御部１００は、クロック信号等に応じて、順次、検出角度φを更新して出力してよい。ループ制御部１００は、検出角度φをループ制御により第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙに対して追従させて、検出角度φを更新して出力してよい。
The
ループ制御部１００は、位相差検出部１１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０とを有する。ループ制御部１００は、検出角度φを回転角度θに追従させることに加えて、振幅誤差αや他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減することができる。
The
ここで、角度検出装置１０を磁石２２の径方向に配置する場合、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙのそれぞれに対して、振幅誤差αや他軸感度誤差βが生じる場合がある。例えば、角度検出装置１０を磁石２２の径方向に配置する場合、次式で示されるように理想値に対して誤差が含まれる場合がある。
（数２）
Ｖｘ（θ）＝（１−α）・ｃｏｓθ＋β・ｓｉｎθ
（数３）
Ｖｙ（θ）＝（１＋α）・ｓｉｎθ＋β・ｃｏｓθ
αは、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙの振幅誤差であり、−１＜α＜＋１を満たす。βは、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙの他軸感度誤差であり、−１＜β＜＋１を満たす。
Here, when the
(Equation 2)
Vx (θ) = (1−α) · cos θ + β · sin θ
(Equation 3)
Vy (θ) = (1 + α) · sin θ + β · cos θ
α is an amplitude error between the first AD conversion signal Vx and the second AD conversion signal Vy, and satisfies −1 <α <+1. β is the other axis sensitivity error of the first AD conversion signal Vx and the second AD conversion signal Vy, and satisfies −1 <β <+1.
次に、誤差の補正を行わない場合について考える。この場合、振幅誤差αと他軸感度誤差βに対する補正値γおよびδが０である。外積演算部１３０が出力する外積Ｐは次式で示される。
（数４）
Ｐ＝−Ｖｘ・ｓｉｎφ＋Ｖｙ・ｃｏｓφ
＝ｓｉｎ（θ−φ）−α・ｓｉｎ（θ＋φ）＋βｃｏｓ（θ＋φ）
φ＝θとすると、外積Ｐが次式で示される。
（数５）
Ｐ＝α・ｓｉｎ（２θ）＋β・ｃｏｓ（２θ）
Next, consider the case where no error correction is performed. In this case, the correction values γ and δ for the amplitude error α and the other-axis sensitivity error β are 0. The outer product P output by the outer
(Equation 4)
P = -Vx · sin φ + Vy · cos φ
= Sin (θ−φ) −α · sin (θ + φ) + βcos (θ + φ)
When φ = θ, the outer product P is expressed by the following equation.
(Equation 5)
P = α ・ sin (2θ) + β ・ cos (2θ)
したがって、誤差の補正を行わない場合、検出角度φは振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに対応した誤差を有することになる。なお、補正をしないで角度検出を行うことで上記誤差からα、βを算出することができる。本実施形態においては、このようにして振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを求め、補正値算出部６０に記憶してよい。次に、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減する場合の構成について説明する。
Therefore, when the error is not corrected, the detected angle φ has an error corresponding to the amplitude error α and the other axis sensitivity error β. It should be noted that α and β can be calculated from the above errors by performing angle detection without correction. In the present embodiment, the amplitude error α and the other-axis sensitivity error β may be obtained in this way and stored in the correction
位相差検出部１１０は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙが示す角度θに対する検出角度φの位相差を検出する。位相差検出部１１０は、ループ制御部１００が出力した検出角度φと、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙに対応する角度情報θとの位相差を検出し、次にループ制御部１００が検出角度φを更新すべく、当該位相差を出力する。位相差検出部１１０は、フィードバック部１２０および外積演算部１３０を含む。
The phase
補正値算出部６０は、検出角度φを調整するための補正値を算出する。補正値算出部６０は、算出した補正値を記憶してよい。一例において、補正値算出部６０は、第１磁場信号Ｖ１と第２磁場信号Ｖ２との振幅誤差に対応する補正値γｃ、γｓおよび第１磁場信号Ｖ１および第２磁場信号Ｖ２におけるそれぞれの他軸感度誤差に対応する補正値δｃ、δｓをそれぞれ算出する。補正値算出部６０は、補正値γｃ、γｓおよび補正値δｃ、δｓをループ制御部１００に入力する。
The correction
フィードバック部１２０は、検出角度φの誤差を調整するためのフィードバック信号を生成する。フィードバック部１２０は、各検出角度φに対応するデータとして、当該角度に対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値をフィードバック信号として出力してよい。一例において、フィードバック部１２０は、補正値γｃ、γｓおよび補正値δｃ、δｓに基づいて、第１フィードバック信号Ｆ１および第２フィードバック信号Ｆ２を生成する。フィードバック部１２０は、生成した第１フィードバック信号Ｆ１および第２フィードバック信号Ｆ２を外積演算部１３０に入力する。
The
第１フィードバック信号Ｆ１は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘの振幅誤差および他軸感度誤差に対応する補正値γｃ、δｃに応じた信号である。第２フィードバック信号Ｆ２は、第２ＡＤ変換信号Ｖｙの振幅誤差および他軸感度誤差に対応する補正値γｓ、δｓに応じた信号である。これにより、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙのそれぞれについて、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差が低減される。 The first feedback signal F1 is a signal corresponding to the correction values γc and δc corresponding to the amplitude error and the other-axis sensitivity error of the first AD conversion signal Vx. The second feedback signal F2 is a signal corresponding to the correction values γs and δs corresponding to the amplitude error and the other axis sensitivity error of the second AD conversion signal Vy. As a result, the error in the detected angle φ due to the amplitude error α and the other-axis sensitivity error β is reduced for each of the first AD converted signal Vx and the second AD converted signal Vy.
外積演算部１３０は、フィードバック部１２０が出力する第１フィードバック信号Ｆ１および第２フィードバック信号Ｆ２と、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙとを用いて、外積を演算する。一例において、外積演算部１３０は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘのビットストリームおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙのビットストリームをビット毎に順次入力し、第１フィードバック信号Ｆ１および第２フィードバック信号Ｆ２の組との間でビット毎に外積を演算する。
The outer
次に、検出角度φを回転角度θに追従させるための角度検出装置１０の動作について説明する。本例では、角度検出装置１０の基本的な動作を説明するために、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を考慮しない場合の動作について説明する。この場合、フィードバック部１２０は、検出角度φの入力に対して、ｓｉｎφおよびｃｏｓφを出力する。そして、外積演算部１３０は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第１フィードバック信号Ｆ１を乗じて、Ｖｘ・ｓｉｎφを算出する。外積演算部１３０は、第２ＡＤ変換信号Ｖｙおよび第２フィードバック信号Ｆ２を乗じて、Ｖｙ・ｃｏｓφを算出する。そして、外積演算部１３０は、（数６）式に示す外積Ｐを演算する。
（数６）
Ｐ＝−Ｖｘ・ｓｉｎφ＋Ｖｙ・ｃｏｓφ＝ｓｉｎ（θ−φ）
なお、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減する場合の角度検出装置１０の動作については後述する。
Next, the operation of the
(Equation 6)
P = −Vx · sin φ + Vy · cos φ = sin (θ−φ)
The operation of the
ループ制御部１００は、外積演算部１３０の外積演算出力ｓｉｎ（θ−φ）を、ループフィルタ１４０、角度更新部１５０およびフィードバック部１２０を通して帰還することにより、ゼロに収束させて安定させる。そして、ループ制御部１００は、次式に示すように回転角度θに追従するように検出角度φを出力する。
ｓｉｎ（θ−φ）≒θ−φ≒０
即ち、φ=θとして外積演算した結果がθに対するφの誤差となる。
The
sin (θ−φ) ≈θ−
That is, the result of the outer product calculation with φ = θ is the error of φ with respect to θ.
ここで、回転角度θに追随するように検出角度φを出力することにより、θ−φの値は、ｓｉｎ（θ−φ）≒（θ−φ）と近似できる程度に小さな値となる。そして、（数６）式より、Ｐ≒θ−φと近似でき、回転角度θに対する検出角度φの位相差に外積Ｐが比例する。位相差検出部１１０は、回転角度θおよび検出角度φの位相差（θ−φ）を検出し、検出した位相差をループフィルタ１４０に供給する。
Here, by outputting the detected angle φ so as to follow the rotation angle θ, the value of θ−φ becomes a small value that can be approximated to sin (θ−φ) ≈ (θ−φ). Then, from equation (6), it can be approximated as P≈θ−φ, and the outer product P is proportional to the phase difference of the detected angle φ with respect to the rotation angle θ. The phase
ループフィルタ１４０は、位相差検出部１１０から受け取った位相差（θ−φ）における予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させる。ループフィルタ１４０は、ローパスフィルタでよい。ループフィルタ１４０は、第１ＡＤ変換部５０および第２ＡＤ変換部５２が発生させる量子化ノイズを低減させてよい。また、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場信号Ｖ１および第２磁場信号Ｖ２を変調して、第１磁場信号Ｖ１および第２磁場信号Ｖ２に含まれるＤＣオフセット信号を高調波成分に変換した場合、ループフィルタ１４０は、当該高調波成分も低減させてよい。
The
角度更新部１５０は、ループフィルタを通過した位相差（θ−φ）に応じて検出角度φを増減する。角度更新部１５０は、位相差（θ−φ）を０に近づけるように、検出角度φを更新する。一例において、角度更新部１５０は、前回の検出角度φに、今回の位相差（θ−φ）を積算して、今回の磁場の回転角θにより近い検出角度φを算出する。
The
以上の通り、角度検出装置１０は、ループ制御部１００によるフィードバックループにより、回転角度θに追従させたより正確な検出角度φを出力することができる。振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを考慮しない場合、ループ制御部１００は、フィードバックループにおいて、検出角度φに対応する正弦波信号ｓｉｎφおよび余弦波信号ｃｏｓφを外積演算部１３０にフィードバックし、第１ＡＤ変換信号Ｖｘおよび第２ＡＤ変換信号Ｖｙと乗算する。次に、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βが生じる場合の構成について説明する。
As described above, the
図３は、実施例に係る回転角センサ１０００の他の構成例を示す。本例の回転角センサ１０００は、角度検出装置１０を磁石２２の径方向に配置している。磁石２２の径方向に配置するとは、回転軸方向に角度検出装置１０を配置しない場合を指す。角度検出装置１０を磁石２２の径方向に配置する場合、角度検出装置１０は、回転軸２４が回転する軸上に配置されておらず、磁石２２から回転軸２４の径方向に離れて配置される。
FIG. 3 shows another configuration example of the
図４は、フィードバック部１２０の具体的な構成の一例を示す。フィードバック部１２０は、加算部１２１と、加算部１２２と、減算部１２３と、第１フィードバック信号生成部１６１と、第２フィードバック信号生成部１６２とを含む。
FIG. 4 shows an example of a specific configuration of the
フィードバック部１２０は、振幅誤差αに対応する補正値および他軸感度誤差βに対応する補正値に基づいて、磁場の角度に対する検出角度φの誤差を調整する。フィードバック部１２０は、補正値算出部６０から補正値δｓ、γｓ、δｃ、γｃが入力される。フィードバック部１２０は、入力された補正値δｓ、γｓ、δｃ、γｃに基づいて、振幅誤差α、他軸感度誤差βを補正する。
The
補正値δｓは、他軸感度誤差βに対応する補正値であって、正弦波生成部に入力される第１調整角度の一例である。補正値γｓは、振幅誤差αに対応する補正値であって、正弦波生成部に入力される第２調整角度の一例である。補正値δｃは、他軸感度誤差βに対応する補正値であって、余弦波生成部に入力される第３調整角度の一例である。補正値γｃは、振幅誤差αに対応する補正値であって、余弦波生成部に入力される第４調整角度の一例である。 The correction value δs is a correction value corresponding to the other-axis sensitivity error β, and is an example of the first adjustment angle input to the sine wave generation unit. The correction value γs is a correction value corresponding to the amplitude error α, and is an example of the second adjustment angle input to the sine wave generation unit. The correction value δc is a correction value corresponding to the other-axis sensitivity error β and is an example of the third adjustment angle input to the cosine wave generation unit. The correction value γc is a correction value corresponding to the amplitude error α, and is an example of the fourth adjustment angle input to the cosine wave generation unit.
加算部１２１ｓは、検出角度φに角度δｓを加算して、角度φ＋δｓを出力する。加算部１２２ｓは、加算部１２１ｓが出力した角度φ＋δｓと角度γｓとを加算して、角度φ＋δｓ＋γｓを出力する。減算部１２３ｓは、加算部１２１ｓが出力した角度φ＋δｓから角度γｓを減算して、角度φ＋δｓ−γｓを出力する。なお、加算部１２１ｓは、第１加算部の一例である。加算部１２２ｓは、第２加算部の一例である。減算部１２３ｓは、第１角度減算部の一例である。
The
第１フィードバック信号生成部１６１は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘの振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを調整するための第１フィードバック信号Ｆ１を生成する。第１フィードバック信号生成部１６１は、正弦波生成部１２４と、正弦波生成部１２５と、加算部１２８ｓと、増幅部１２９ｓとを含む。本例の第１フィードバック信号生成部１６１は、加算部１２２ｓが出力する角度に応じたｓｉｎ値および減算部１２３ｓが出力する角度に応じたｓｉｎ値を用いて、第１フィードバック信号Ｆ１を生成する。
The first feedback
正弦波生成部１２４は、加算部１２２ｓが出力した角度φ＋δｓ＋γｓに基づいて、正弦波を生成する。正弦波生成部１２５は、減算部１２３ｓが出力した角度φ＋δｓ−γｓに基づいて、正弦波を生成する。加算部１２８ｓは、正弦波生成部１２４の正弦波と正弦波生成部１２５の正弦波を加算する。
The sine
増幅部１２９ｓは、加算部１２８ｓの加算結果を予め定められた一定の倍率で増幅する。増幅部１２９ｓは、一例として、加算部１２８ｓの加算結果を０．５倍に増幅してよい。即ち、第１フィードバック信号生成部１６１は、ｓｉｎ（φ＋δｓ＋γｓ）およびｓｉｎ（φ＋δｓ−γｓ）の和を１／２にした信号を、第１フィードバック信号Ｆ１として生成する。これにより、本例の第１フィードバック信号Ｆ１は、ｃｏｓ（γｓ）・ｓｉｎ（φ＋δｓ）となる。なお、デジタル演算における０．５倍はビットシフトで実現できるため、０．５倍の演算を行う上記構成を採用しても増幅部１２９ｓの回路面積の増加にはならない。
The
加算部１２１ｃは、検出角度φに角度δｃを加算して、角度φ＋δｃを出力する。加算部１２２ｃは、加算部１２１ｃが出力した角度φ＋δｃと角度γｃとを加算して、角度φ＋δｃ＋γｃを出力する。減算部１２３ｃは、加算部１２１ｃが出力した角度φ＋δｃから角度γｃを減算して、角度φ＋δｃ−γｃを出力する。なお、加算部１２１ｃは、第３加算部の一例である。加算部１２２ｃは、第４加算部の一例である。減算部１２３ｃは、第２角度減算部の一例である。
The adding unit 121c adds the angle δc to the detected angle φ and outputs the angle φ + δc. The
第２フィードバック信号生成部１６２は、加算部１２２ｃが出力する角度を用いて、第２ＡＤ変換信号Ｖｙの振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを調整するための第２フィードバック信号を生成する。第２フィードバック信号生成部１６２は、余弦波生成部１２６と、余弦波生成部１２７と、加算部１２８ｃと、増幅部１２９ｃとを含む。本例の第２フィードバック信号生成部１６２は、加算部１２２ｃが出力する角度に応じたｃｏｓ値および減算部１２３ｃが出力する角度に応じたｃｏｓ値を用いて、第２フィードバック信号Ｆ２を生成する。
The second feedback
余弦波生成部１２６は、加算部１２２ｃが出力した角度φ＋δｃ＋γｃに基づいて、余弦波を生成する。余弦波生成部１２７は、減算部１２３ｃが出力した角度φ＋δｃ−γｃに基づいて、余弦波を生成する。加算部１２８ｃは、余弦波生成部１２６の余弦波と余弦波生成部１２７の余弦波を加算する。
The cosine
増幅部１２９ｃは、加算部１２８ｃの加算結果を予め定められた一定の倍率で増幅する。増幅部１２９ｃは、一例として、加算部１２８ｃの加算結果を０．５倍に増幅してよい。即ち、第２フィードバック信号生成部１６２は、ｃｏｓ（φ＋δｃ＋γｃ）およびｃｏｓ（φ＋δｃ−γｃ）の和を１／２にした信号を、第２フィードバック信号Ｆ２として生成する。これにより、第２フィードバック信号Ｆ２は、ｃｏｓ（γｃ）・ｃｏｓ（φ+δｃ）となる。なお、デジタル演算における０．５倍はビットシフトで実現できるため、０．５倍の演算を行う上記構成を採用しても増幅部１２９ｃの回路面積の増加にはならない。
The
ここで、フィードバック部１２０で生成される補正値δｓ、γｓ、δｃ、γｃは、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを用いて、次式で示される。
この場合、外積演算部１３０が出力する外積Ｐは、次式で示される。
以上のように、実施例に係る角度検出装置１０は、補正値γおよび補正値δを用いて位相差（θ−φ）を０にすることにより、外積Ｐを０にすることができる。したがって、角度検出装置１０は、検出角度φをθに追従させることで、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減させることができる。
As described above, the
以上の通り、角度検出装置１０は、磁石２２の径方向に配置される場合であっても、振幅誤差αや他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減することができる。角度検出装置１０は、主に、加算回路および減算回路で構成されるので、簡便な回路構成で検出角度φの誤差を調整することができる。次に、磁気感度のミスマッチや他軸感度について、比較例を用いて説明する。
As described above, the
図５Ａは、磁気感度のミスマッチが生じた場合の磁場信号の一例を示す。横軸が第１方向（Ｘ軸方向）を検出する第１磁気センス部３０の第１磁場信号Ｖ１を示し、縦軸が第２方向（Ｙ軸方向）を検出する第２磁気センス部３２の第２磁場信号Ｖ２を示す。点線で示す信号は、理想的な磁場信号であり、ＸＹ平面において略円形の形状を有する信号となる。即ち、理想的な第１磁場信号Ｖ１をＢ・ｃｏｓθとし、理想的な第２磁場信号Ｖ２をＢ・ｓｉｎθとした例を示す。
FIG. 5A shows an example of a magnetic field signal when a magnetic sensitivity mismatch occurs. The horizontal axis represents the first magnetic field signal V1 of the first
実線で示す信号は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に磁気感度のミスマッチが生じた場合の磁場信号を示す。図５Ａは、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が大きい場合の磁場信号を示す。この場合、第１磁場信号Ｖ１は、Ｂ・Ａ・ｃｏｓθとし、Ａ＞１と示すことができる。このように、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に磁気感度のミスマッチが生じると、正確な検出角度φを出力することができなくなる。
The signal indicated by the solid line indicates a magnetic field signal when a magnetic sensitivity mismatch occurs between the first
例えば、回転角度θが、０＜θ＜π／２（およびπ＜θ＜３π／２）の範囲の場合、第１磁場信号Ｖ１が第２磁場信号Ｖ２よりも大きくなるので、角度検出装置１０は、θよりも小さい検出角度φを出力する。同様に、回転角度θが、π／２＜θ＜π（および３π／２＜θ＜２π）の範囲の場合、第１磁場信号Ｖ１が第２磁場信号Ｖ２よりも小さくなるので、角度検出装置１０は、θよりも大きい検出角度φを出力する。
For example, when the rotation angle θ is in the range of 0 <θ <π / 2 (and π <θ <3π / 2), the first magnetic field signal V1 becomes larger than the second magnetic field signal V2. Outputs a detection angle φ smaller than θ. Similarly, when the rotation angle θ is in the range of π / 2 <θ <π (and 3π / 2 <θ <2π), the first magnetic field signal V1 becomes smaller than the second magnetic field signal V2, so the
より具体的には、（数６）式で示す外積Ｐが、（数１３）式のようになる。
（数１３）
Ｐ＝−Ｖｘ・ｓｉｎφ＋Ｖｙ・ｃｏｓφ
＝−Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ａ・ｓｉｎ（θ−φ）＋（１−Ａ）・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
≒（−１＋Ａ）ｓｉｎ（２θ）
ここで、θ≒φであることから、ｓｉｎ（θ−φ）＝０および２・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ＝ｓｉｎ２θとした。
More specifically, the outer product P shown in the expression (6) is as shown in the expression (13).
(Equation 13)
P = -Vx · sin φ + Vy · cos φ
= -A · cos θ · sin φ + sin θ · cos φ
= A ・ sin (θ-φ) + (1-A) ・ sinθ ・ cosφ
≒ (-1 + A) sin (2θ)
Since θ≈φ, sin (θ−φ) = 0 and 2 · cosφ · sinθ = sin2θ are set.
以上のように、外積Ｐは、位相差（θ−φ）を０にしても値を有する場合が生じるので、検出角度φは、磁気感度のミスマッチに応じた誤差が含まれてしまうことになる。 As described above, since the outer product P may have a value even when the phase difference (θ−φ) is 0, the detected angle φ includes an error corresponding to the magnetic sensitivity mismatch. .
図５Ｂは、他軸感度が含まれる場合の磁場信号の一例を示す。横軸が第１方向（Ｘ軸方向）を検出する第１磁気センス部３０の第１磁場信号Ｖ１を示し、縦軸が第２方向（Ｙ軸方向）を検出する第２磁気センス部３２の第２磁場信号Ｖ２を示す。点線で示す信号は、理想的な磁場信号であり、ＸＹ平面において略円形の形状を有する信号となる。即ち、理想的な第１磁場信号Ｖ１をＢ・ｃｏｓθとし、理想的な第２磁場信号Ｖ２をＢ・ｓｉｎθとした例を示す。
FIG. 5B shows an example of the magnetic field signal when the other axis sensitivity is included. The horizontal axis represents the first magnetic field signal V1 of the first
実線で示す信号は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に他軸感度が生じた場合の磁場信号を示す。図５Ｂは、第１磁場信号Ｖ１に＋Ｂ・β・ｓｉｎθ、第２磁場信号Ｖ２に＋Ｂ・β・ｃｏｓθの他軸感度が含まれる場合の磁場信号を示す。このように、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に他軸感度が生じると、角度検出装置１０は、正確な検出角度φを出力することができなくなる。
The signal indicated by the solid line indicates the magnetic field signal when the other-axis sensitivity occurs in the first
ここで、他軸感度が含まれる場合の磁場信号を次式のように近似する。なお、次式における近似は他軸感度による角度誤差が５度程度であることを前提としている。
（数１４）
Ｖｘ＝ｃｏｓθ＋β・ｓｉｎθ
≒ｃｏｓβ・ｃｏｓθ＋ｓｉｎβ・ｓｉｎθ
＝ｃｏｓ（θ−β）
Ｖｙ＝ｓｉｎθ＋β・ｃｏｓθ
≒ｃｏｓβ・ｓｉｎθ＋ｓｉｎβ・ｃｏｓθ
＝ｓｉｎ（θ＋β）
Here, the magnetic field signal in the case where the other axis sensitivity is included is approximated by the following equation. The approximation in the following equation is premised on that the angular error due to the sensitivity of the other axis is about 5 degrees.
(Equation 14)
Vx = cos θ + β · sin θ
≒ cos β · cos θ + sin β · sin θ
= Cos (θ−β)
Vy = sin θ + β · cos θ
≈ cos β · sin θ + sin β · cos θ
= Sin (θ + β)
この場合、（数６）式で示す外積Ｐは、γ≒δ≒０ と近似して、（数１５）式のように算出される。
（数１５）
Ｐ=−ｃｏｓ（θ−β）・ｓｉｎ（φ＋δ）＋ｓｉｎ（θ＋β）・ｃｏｓ（φ−δ）
＝［−０．５・｛ｓｉｎ（θ−β＋φ）−ｓｉｎ（θ−β−φ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ＋β＋φ）＋ｓｉｎ（θ＋β−φ）｝］
＝［０．５・｛−ｓｉｎ（θ＋φ−β）＋ｓｉｎ（θ＋β＋φ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ−φ−β）＋ｓｉｎ（θ−φ＋β）｝］
＝｛ｃｏｓ（θ＋φ）・ｓｉｎβ＋ｓｉｎ（θ−φ）・ｃｏｓβ｝
≒｛ｃｏｓ（θ＋φ）・β＋ｓｉｎ（θ−φ）・１｝
＝β・ｃｏｓ２θ
In this case, the outer product P shown by the equation (6) is approximated by γ≈δ≈0 and calculated as the equation (15).
(Equation 15)
P = −cos (θ−β) · sin (φ + δ) + sin (θ + β) · cos (φ−δ)
= [-0.5 · {sin (θ-β + φ) -sin (θ-β-φ)}
+ 0.5 · {sin (θ + β + φ) + sin (θ + β−φ)}]
= [0.5 · {-sin (θ + φ-β) + sin (θ + β + φ)}
+ 0.5 · {sin (θ−φ−β) + sin (θ−φ + β)}]
= {Cos (θ + φ) · sinβ + sin (θ−φ) · cosβ}
≈ {cos (θ + φ) ・ β + sin (θ−φ) ・ 1}
= Β · cos2θ
以上のように、外積Ｐは、位相差（θ−φ）を０にしても値を有する場合が生じるので、出角度φは、他軸感度に応じた角度誤差が含まれてしまうことになる。次に、比較例に係る角度検出装置により、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを調整する場合について説明する。 As described above, since the outer product P may have a value even if the phase difference (θ−φ) is 0, the output angle φ includes an angular error according to the sensitivity of the other axis. . Next, a case will be described in which the angle detection device according to the comparative example adjusts the amplitude error α and the other-axis sensitivity error β.
図６Ａおよび図６Ｂは、比較例に係る角度検出装置５１０の構成の一例を示す。図６Ａは、振幅誤差αが０≦α＜１を満たす場合のループ制御部５００の構成例を示す。本例では、実施例に係るループ制御部１００と相違する点について特に説明する。
6A and 6B show an example of the configuration of an
ループ制御部５００は、補正値算出部６０から入力された振幅誤差αに対応する補正値γおよび他軸感度誤差βに対応する補正値δに応じて、検出角度φをループ制御する。外積演算部５３０の出力は、ループフィルタ５４０を通過して、角度更新部５５０で更新して検出角度φとして出力される。
The
余弦波生成部５２４ａには、加算部５２０および加算部５２１で加減算された角度φ−δ＋γが入力される。余弦波生成部５２４ｂには、加算部５２０および加算部５２２で加減算された角度φ−δ−γが入力される。余弦波生成部５２４ａおよび余弦波生成部５２４ｂの出力は、加算部５２８で加算されて、増幅部５２９で増幅される。これにより、増幅部５２９は、ｃｏｓ値として、ｃｏｓγ・ｃｏｓ（φ−δ）を外積演算部５３０に入力する。
The angle φ−δ + γ added and subtracted by the
一方、正弦波生成部５２５には、加算部５２３で加算された角度φ＋δが入力される。正弦波生成部５２５は、ｓｉｎ値として、ｓｉｎ（φ＋δ）を外積演算部５３０に入力する。
On the other hand, the angle φ + δ added by the
ここで、補正値γおよびδについて次式が成立する。
そして、外積演算部５３０が出力する外積Ｐは、次式で示される。
（数１７）
Ｐ＝−Ｖｘ・ｓｉｎ（φ＋δ）＋Ｖｙ・ｃｏｓ（γ）・ｃｏｓ（φ−δ）
＝−（ｃｏｓθ−αｃｏｓ＋βｓｉｎθ）・ｓｉｎ（φ＋β）
＋（ｓｉｎθ＋α・ｓｉｎθ＋βｃｏｓθ）・ｃｏｓγ・ｃｏｓ（φ−δ）
＝−（ｃｏｓθ−αｃｏｓ＋βｓｉｎθ）・ｓｉｎ（φ＋β）
＋（ｓｉｎθ＋α・ｓｉｎθ＋βｃｏｓθ）・（１−α）／（１＋α）・ｃｏｓ（φ−δ）
φ＝θとして、次式を満たす。
(Equation 17)
P = −Vx · sin (φ + δ) + Vy · cos (γ) · cos (φ−δ)
= − (Cos θ−α cos + β sin θ) · sin (φ + β)
+ (Sinθ + α ・ sinθ + βcosθ) ・ cosγ ・ cos (φ-δ)
= − (Cos θ−α cos + β sin θ) · sin (φ + β)
+ (Sinθ + α ・ sinθ + βcosθ) ・ (1-α) / (1 + α) ・ cos (φ-δ)
The following equation is satisfied with φ = θ.
図６Ｂは、振幅誤差αが−１＜α≦０を満たす場合のループ制御部５００の構成例を示す。本例では、図６Ａの構成と相違する点について特に説明する。
FIG. 6B shows a configuration example of the
正弦波生成部５２６ａには、加算部５２０および加算部５２１で加算された角度φ＋δ＋γが入力される。正弦波生成部５２６ｂには、加算部５２０および加算部５２２で加減算された角度φ＋δ−γが入力される。正弦波生成部５２６ａおよび正弦波生成部５２６ｂの出力は、加算部５２８で加算されて、増幅部５２９で増幅される。これにより、増幅部５２９は、ｓｉｎ値として、ｃｏｓγ・ｓｉｎ（φ＋δ）を外積演算部５３０に入力する。
The angle φ + δ + γ added by the
一方、余弦波生成部５２７には、加算部５２３で加減算された角度φ−δが入力される。余弦波生成部５２７は、ｃｏｓ値として、ｃｏｓ（φ−δ）を外積演算部５３０に入力する。
On the other hand, the cosine
ここで、図６Ｂの回路構成についても図６Ａの場合と同様の計算によって、（数１８）式と同等の結果が得られる。即ち、図６Ｂについても、実施例に係るループ制御部１００と比べると、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差の低減が十分ではない。
Here, also for the circuit configuration of FIG. 6B, the same result as the expression (18) can be obtained by the same calculation as in the case of FIG. That is, also in FIG. 6B, the error in the detected angle φ due to the amplitude error α and the other-axis sensitivity error β is not sufficiently reduced as compared with the
例えば、比較例に係るループ制御部５００は、補正すべき誤差がある程度小さい場合、補正後の誤差は無視できるほど小さくすることができる。しかしながら、例えば、図３に示すように磁石２２の径方向側に検出面を有する角度検出装置が配置される場合、誤差が大きくなる。このような場合、近似による誤差の影響が無視できない程度に大きくなり、十分な補正効果が得られない。
For example, if the error to be corrected is small to some extent, the
図７は、実施例および比較例の角度誤差の差異を説明するための図である。縦軸は角度誤差（ｄｅｇ）を示し、横軸は回転角度（ｄｅｇ）を示す。図７においては、α＝−０．４、γ＝−０．２とした。 FIG. 7 is a diagram for explaining the difference in angle error between the example and the comparative example. The vertical axis represents the angular error (deg), and the horizontal axis represents the rotation angle (deg). In FIG. 7, α = −0.4 and γ = −0.2.
角度検出装置の角度出力の線形性が性能指標となる。即ち、補正後角度誤差の最大値と最小値の差分であるピークツーピーク値が性能指標となる。 The performance index is the linearity of the angle output of the angle detection device. That is, the peak-to-peak value that is the difference between the maximum value and the minimum value of the corrected angle error is the performance index.
未補正時においては、角度誤差のピークツーピーク値が５１．２°となる。比較例においては、角度誤差のピークツーピーク値が６．３°となる。これに対して実施例においては、角度誤差のピークツーピーク値が０．０°となっている。このように、実施例における検出角度φの線形性が向上している。 When uncorrected, the peak-to-peak value of the angular error is 51.2 °. In the comparative example, the peak-to-peak value of the angle error is 6.3 °. On the other hand, in the embodiment, the peak-to-peak value of the angle error is 0.0 °. In this way, the linearity of the detection angle φ in the embodiment is improved.
以上の通り、角度検出装置１０は、第１ＡＤ変換信号Ｖｘと第２ＡＤ変換信号Ｖｙのそれぞれについて、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βを調整するための補正値に基づいて、角度θに追従させたより正確な検出角度φを出力することができる。これにより、角度検出装置１０が磁石２２の径方向に配置される場合であっても、振幅誤差αおよび他軸感度誤差βに起因する検出角度φの誤差を低減することができる。
As described above, the
図８は、角度検出装置１０として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。また、複数のコンピュータが協働して角度検出装置１０として機能してもよい。
FIG. 8 shows an example of the hardware configuration of a
実施例に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、および表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、およびＤＶＤドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部と、を備える。
The
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００およびグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０およびＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
The
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブ２０６０は、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
The input /
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
Further, the input /
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。プログラムは、コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を、角度検出装置１０の各構成として機能させる。
The program provided to the
プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である位相差検出部１１０、ループフィルタ１４０および角度更新部１５０の少なくとも一部として機能する。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の角度検出装置１０が構築される。
When the information processing described in the program is read by the
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、またはＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
As an example, when communication is performed between the
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０（ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。
Further, the
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
Further, the
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
Further, the
以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、またはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
The programs or modules described above may be stored in an external recording medium. As the recording medium, in addition to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such modifications or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operation, procedure, step, and step in the device, system, program, and method shown in the claims, the specification, and the drawings is, in particular, “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. The operation flow in the claims, the specification, and the drawings is described using “first,” “next,” and the like for convenience, but it is essential that the operations are performed in this order. Not a thing.
１０・・・角度検出装置、２０・・・回転磁石、２２・・・磁石、２４・・・回転軸、２６・・・モーター、３０・・・第１磁気センス部、３２・・・第２磁気センス部、４０・・・第１増幅部、４２・・・第２増幅部、５０・・・第１ＡＤ変換部、５２・・・第２ＡＤ変換部、６０・・・補正値算出部、１００・・・ループ制御部、１１０・・・位相差検出部、１２０・・・フィードバック部、１２１・・・加算部、１２２・・・加算部、１２３・・・減算部、１２４・・・正弦波生成部、１２５・・・正弦波生成部、１２６・・・余弦波生成部、１２７・・・余弦波生成部、１２８・・・加算部、１２９・・・増幅部、１３０・・・外積演算部、１４０・・・ループフィルタ、１５０・・・角度更新部、１６１・・・第１フィードバック信号生成部、１６２・・・第２フィードバック信号生成部、５００・・・ループ制御部、５１０・・・角度検出装置、５２０・・・加算部、５２１・・・加算部、５２２・・・加算部、５２３・・・加算部、５２４・・・余弦波生成部、５２５・・・正弦波生成部、５２６・・・正弦波生成部、５２７・・・余弦波生成部、５２８・・・加算部、５２９・・・増幅部、５３０・・・外積演算部、５４０・・・ループフィルタ、５５０・・・角度更新部、１０００・・・回転角センサ、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＤＶＤドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＤＶＤ−ＲＯＭ 10 ... Angle detection device, 20 ... Rotating magnet, 22 ... Magnet, 24 ... Rotating shaft, 26 ... Motor, 30 ... First magnetic sensing unit, 32 ... Second Magnetic sense section, 40 ... First amplification section, 42 ... Second amplification section, 50 ... First AD conversion section, 52 ... Second AD conversion section, 60 ... Correction value calculation section, 100 ... loop control unit, 110 ... phase difference detection unit, 120 ... feedback unit, 121 ... addition unit, 122 ... addition unit, 123 ... subtraction unit, 124 ... sine wave Generator, 125 ... Sine wave generator, 126 ... Cosine wave generator, 127 ... Cosine wave generator, 128 ... Adder, 129 ... Amplifier, 130 ... Outer product operation Part, 140 ... Loop filter, 150 ... Angle updating part, 161, ... First feedback No. generator, 162 ... Second feedback signal generator, 500 ... Loop controller, 510 ... Angle detector, 520 ... Adder, 521 ... Adder, 522 ... Addition Unit, 523 ... Addition unit, 524 ... Cosine wave generation unit, 525 ... Sine wave generation unit, 526 ... Sine wave generation unit, 527 ... Cosine wave generation unit, 528 ... Addition Unit, 529 ... Amplifying unit, 530 ... Outer product calculating unit, 540 ... Loop filter, 550 ... Angle updating unit, 1000 ... Rotation angle sensor, 1900 ... Computer, 2000 ... CPU, 2010 ... ROM, 2020 ... RAM, 2030 ... Communication interface, 2040 ... Hard disk drive, 2050 ... Flexible disk drive, 2060 ... DV Drive, 2070 ... I / O chip, 2075 ... Graphic controller, 2080 ... Display device, 2082 ... Host controller, 2084 ... I / O controller, 2090 ... Flexible disk, 2095. ..DVD-ROM
Claims (11)
前記検出角度をループ制御により前記第１磁場信号および前記第２磁場信号に対して追従させるループ制御部を備え、
前記ループ制御部は、前記第１磁場信号および前記第２磁場信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出する位相差検出部を有し、
前記位相差検出部は、
前記第１磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第１フィードバック信号と、前記第２磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第２フィードバック信号とに基づいて、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する
角度検出装置。 An angle detection device for calculating a detection angle indicating an angle of the magnetic field based on a first magnetic field signal corresponding to a first direction component of the magnetic field and a second magnetic field signal corresponding to a second direction component of the magnetic field. ,
A loop control unit that causes the detected angle to follow the first magnetic field signal and the second magnetic field signal by loop control,
The loop control unit includes a phase difference detection unit that detects a phase difference of the detected angle with respect to an angle indicated by the first magnetic field signal and the second magnetic field signal,
The phase difference detection unit,
A first feedback signal according to a correction value corresponding to an amplitude error of the first magnetic field signal and a correction value corresponding to another axis sensitivity error, and a correction value and another axis sensitivity error corresponding to an amplitude error of the second magnetic field signal. An angle detection device that adjusts the error of the detected angle with respect to the angle of the magnetic field based on a second feedback signal corresponding to the correction value corresponding to.
前記検出角度に第１調整角度を加算する第１加算部と、
前記第１加算部が加算した角度に第２調整角度を加算する第２加算部と、
前記第２加算部が出力する角度を用いて、前記第１磁場信号の振幅誤差および他軸感度誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する第１フィードバック信号生成部と
を含む請求項１に記載の角度検出装置。 The phase difference detection unit,
A first addition unit that adds a first adjustment angle to the detected angle;
A second adder for adding a second adjustment angle to the angle added by the first adder;
A first feedback signal generation unit that generates a first feedback signal for adjusting the amplitude error and the other-axis sensitivity error of the first magnetic field signal by using the angle output by the second addition unit. The angle detection device described in.
前記第１フィードバック信号生成部は、
前記第２加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および前記第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を用いて、前記第１磁場信号の振幅誤差および他軸感度誤差を調整するための前記第１フィードバック信号を生成する
請求項２に記載の角度検出装置。 The phase difference detection unit further includes a first angle subtraction unit that subtracts a second adjustment angle from the angle added by the first addition unit,
The first feedback signal generation unit,
The amplitude error and the other axis sensitivity error of the first magnetic field signal are adjusted using the sin value corresponding to the angle output by the second adder and the sin value corresponding to the angle output by the first angle subtractor. The angle detection device according to claim 2, wherein the first feedback signal for generating is generated.
前記検出角度に第３調整角度を加算する第３加算部と、
前記第３加算部が加算した角度に第４調整角度を加算する第４加算部と、
前記第４加算部が出力する角度を用いて、前記第２磁場信号の振幅誤差および他軸感度誤差を調整するための前記第２フィードバック信号を生成する第２フィードバック信号生成部と
を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の角度検出装置。 The phase difference detection unit,
A third adder for adding a third adjustment angle to the detected angle;
A fourth adder for adding a fourth adjustment angle to the angle added by the third adder,
A second feedback signal generation unit that generates the second feedback signal for adjusting the amplitude error and the other-axis sensitivity error of the second magnetic field signal using the angle output by the fourth addition unit. The angle detection device according to any one of 1 to 3.
前記第２フィードバック信号生成部は、
前記第４加算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値および前記第２角度減算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値を用いて、前記第２磁場信号の振幅誤差および他軸感度誤差を調整するための前記第２フィードバック信号を生成する
請求項４に記載の角度検出装置。 The phase difference detection unit further includes a second angle subtraction unit that subtracts the fourth adjustment angle from the angle added by the third addition unit,
The second feedback signal generation unit,
The amplitude error and the other axis sensitivity error of the second magnetic field signal are adjusted using the cos value according to the angle output by the fourth adder and the cos value according to the angle output by the second angle subtractor. The angle detection device according to claim 4, wherein the second feedback signal for generating the second feedback signal is generated.
前記位相差における予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させるループフィルタと、
前記ループフィルタを通過した前記位相差に応じて前記検出角度を増減する角度更新部と、
を有する請求項５に記載の角度検出装置。 The loop control unit,
A loop filter that passes a frequency component having a predetermined frequency or less in the phase difference,
An angle updating unit that increases or decreases the detected angle according to the phase difference that has passed through the loop filter,
The angle detection device according to claim 5, further comprising:
磁場の前記第２方向成分に応じた前記第２磁場信号を出力する第２磁気センス部と、
を更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の角度検出装置。 A first magnetic sensing unit that outputs the first magnetic field signal according to the first direction component of the magnetic field;
A second magnetic sensing unit that outputs the second magnetic field signal according to the second direction component of the magnetic field;
The angle detection device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記第２磁場信号をＡＤ変換して第２ＡＤ変換信号を出力する第２ＡＤ変換部と
を備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の角度検出装置。 A first AD conversion unit that AD-converts the first magnetic field signal and outputs a first AD conversion signal;
The 2nd AD conversion part which AD-converts the 2nd magnetic field signal, and outputs the 2nd AD conversion signal is provided. The angle detecting device according to any one of claims 1 to 7.
請求項８に記載の角度検出装置。 The phase difference detection unit sequentially inputs the bit stream of the first AD converted signal and the bit stream of the second AD converted signal bit by bit, and outputs a bit between the first feedback signal and the second feedback signal pair. The angle detection device according to claim 8, further comprising an outer product calculation unit that calculates an outer product for each.
前記検出角度をループ制御により前記第１磁場信号および前記第２磁場信号に対して追従させる段階を備え、
前記追従させる段階は、前記第１磁場信号および前記第２磁場信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出する段階を有し、
前記位相差を検出する段階は、前記第１磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第１フィードバック信号と、前記第２磁場信号の振幅誤差に対応する補正値および他軸感度誤差に対応する補正値に応じた第２フィードバック信号とに基づいて、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する
誤差調整方法。 An error adjusting method for calculating a detection angle indicating an angle of the magnetic field based on a first magnetic field signal corresponding to a first direction component of the magnetic field and a second magnetic field signal corresponding to a second direction component of the magnetic field. ,
Looping the detected angle with respect to the first magnetic field signal and the second magnetic field signal,
The following step includes the step of detecting the phase difference of the detected angle with respect to the angle indicated by the first magnetic field signal and the second magnetic field signal,
The step of detecting the phase difference includes the first feedback signal according to the correction value corresponding to the amplitude error of the first magnetic field signal and the correction value corresponding to the other axis sensitivity error, and the amplitude error of the second magnetic field signal. An error adjusting method for adjusting an error of the detected angle with respect to an angle of the magnetic field based on a corresponding correction value and a second feedback signal according to a correction value corresponding to another axis sensitivity error.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018198673A JP2020067302A (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Angle detection device, error adjustment method, and program |
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