JP4470804B2 - レゾルバ／デジタル変換回路 - Google Patents

Description

本発明は、変圧比が異なる複数のレゾルバに対して好適なレゾルバ／デジタル変換回路に関する。

位置検出器としてレゾルバを使用した場合、トラッキング方式によるレゾルバ／デジタル変換回路が一般的に用いられており、構成は図２のように、励磁回路２１２から一定周波数、一定振幅Ａの正弦波励磁信号Ａｓｉｎωｔをレゾルバ２０１及び復調器２０７に出力し、レゾルバ２０１からはレゾルバの変圧比及びレゾルバのロータ角度θに応じた、ＫＡｓｉｎθ・ｓｉｎωｔおよびＫＡｃｏｓθ・ｓｉｎωｔが出力され、増幅器２０２、２０３によって増幅される。ここでＫはレゾルバの変圧比である。コンバータ内部によって生成されたｓｉｎφを乗算器２０４によってＫＡｓｉｎθ・ｓｉｎωｔに、ｃｏｓφを乗算器２０５によってＫＡｃｏｓθ・ｓｉｎωｔに乗じ、それらの減算器２０６によって減算を行うことで、ＫＡｓｉｎ（θ―φ）・ｓｉｎωｔが計算され、復調器２０７によって励磁成分であるｓｉｎωｔが除去され、ローパスフィルタ２０８を通過することで高調波成分が除去されθ―φが生成される。

そして、そのθ―φは電圧制御型発振器２０９に入力され、電圧制御型発振器２０９は入力電圧に応じたパルスを発生させ、そのパルスはＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２１０に入力される。カウンタ２１０のカウンタ値を番地とするＳＩＮ、ＣＯＳテーブル２１１を参照することで、ｓｉｎφ、ｃｏｓφを生成し、そのｓｉｎφ、ｃｏｓφを前記乗算器２０４、２０５へフードバックされる、一種のＰＬＬサーボループが構成され、θ−φが０に向って動作することで、θ−φ＝０のとき、角度データφを求めることができる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の方式では変圧比の異なる複数のレゾルバを同一のレゾルバ／デジタル変換回路で対応させる場合、レゾルバ励磁回路のゲインをレゾルバに合わせて調整してやる必要があるため、レゾルバの機種数が増えた場合、回路側の調整、もしくは回路基板の機種数が増えてしまい、機種増による管理工数増が問題となる。また、レゾルバの断線検出などのフェールセーフ機能についても、ＫＡ（ｓｉｎθ・ｓｉｎφ＋ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）・ｓｉｎωｔからＫＡを求め、ＫＡがある閾値を超えた場合にエラーフラグを出力することが一般的な方法として用いられているが、レゾルバの変圧比がバラつき、ＫＡの閾値に対する余裕度がバラつくと、レゾルバの機種によってエラーの感度が異なるという現象が発生する。
特開昭６３−７１６１８号公報

解決しようとする問題点は、変圧比が異なる複数のレゾルバに対して従来のレゾルバ／デジタル変換回路を適用すると、演算結果に誤差が生じ、エラー感度がばらつく点である。

すなわち、従来のトラッキング方式によるレゾルバ／デジタル変換回路は、変圧比によって誤差演算器による演算結果が異なり、演算結果に誤差が生じるため、課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、変圧比が異なるレゾルバに対して、単一回路でシステム構成が可能なレゾルバ／デジタル変換回路を提供することを目的とする
。

上記の課題を解決するために本発明は、振幅Ａの励磁信号Ａｓｉｎωｔを、１相励磁２相出力タイプの変圧比Ｋのレゾルバに入力する励磁回路と、前記レゾルバの回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号であるＫＡｓｉｎθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第一の乗算器、及び前記レゾルバの回転角度θに応じたもう一方の出力信号であるＫＡｃｏｓθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第二の乗算器と、第一と第二の乗算器の演算結果を除算する減算器と、前記第一、第二の乗算器、減算器にて演算された演算結果から励磁信号成分を除去する復調器と、前記復調器から出力された信号から高調波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタを通過した信号を入力信号としてパルスを出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力パルスをカウントするカウンタ及びカウンタ値を番地とするｓｉｎ、ｃｏｓ参照ＲＯＭを備えたトラッキング方式のレゾルバ／デジタル変換回路において、レゾルバから出力される回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第三の乗算器と、ｃｏｓθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第四の乗算器と、第三、第四の乗算器の演算結果を加算する加算器と、第三、第四の乗算器、加算器にて演算された信号から励磁信号成分を除去する第二の復調器と、第二の復調器から出力された信号から励磁信号の振幅成分を除去する除算器とで構成されるレゾルバ変圧比検出手段を備え、レゾルバの変圧比を割り出し、レゾルバ励磁回路へフィードバックし、励磁信号のゲインを調整することを特徴としたレゾルバ／デジタル変換回路である。

また、演算したレゾルバの変圧比をＣＰＵを介して不揮発性記憶手段に記憶させ、サーボアンプ等のシステムの電源立ち上げ時に、前記不揮発性記憶手段に記憶させた変圧比をＣＰＵ内部のレジスタにて保持し、その値を前記励磁回路内のゲイン調整手段へ出力する。

本発明によれば、変圧比の異なる複数のレゾルバに対して単一の回路にてレゾルバ／デジタル変換回路を構成することができる。

振幅Ａの励磁信号Ａｓｉｎωｔを、１相励磁２相出力タイプの変圧比Ｋのレゾルバに入力する励磁回路と、前記レゾルバの回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号であるＫＡｓｉｎθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第一の乗算器、及び前記レゾルバの回転角度θに応じたもう一方の出力信号であるＫＡｃｏｓθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第二の乗算器と、第一と第二の乗算器の演算結果を除算する減算器と、前記第一、第二の乗算器、減算器にて演算された演算結果から励磁信号成分を除去する復調器と、前記復調器から出力された信号から高調波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタを通過した信号を入力信号としてパルスを出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力パルスをカウントするカウンタ及びカウンタ値を番地とするｓｉｎ、ｃｏｓ参照ＲＯＭを備えたトラッキング方式のレゾルバ／デジタル変換回路において、レゾルバから出力される回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第三の乗算器と、ｃｏｓθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第四の乗算器と、第三、第四の乗算器の演算結果を加算する加算器と、第三、第四の乗算器、加算器にて演算された信号から励磁信号成分を除去する第二の復調器と、第二の復調器から出力された信号から励磁信号の振幅成分を除去する除算器とで構成されるレゾルバ変圧比検出手段を備え、レゾルバの変圧比を割り出
し、レゾルバ励磁回路へフィードバックし、励磁信号のゲインを調整することを特徴としたレゾルバ／デジタル変換回路であり、第三、第四の乗算器によってｓｉｎθ・ｓｉｎωｔにｓｉｎφを、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔにｃｏｓφを乗じ、各々を加算器によって加算することで、ＫＡ（ｓｉｎθ・ｓｉｎφ＋ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）・ｓｉｎωｔ、すなわち、ＫＡ・ｓｉｎωｔを生成し、復調器によって振幅と変圧比を乗じたＫＡを、除算器によって変圧比Ｋを求める。また、変圧比ＫはＣＰＵを介してレゾルバ励磁回路にフィードバックされ、励磁回路のゲインをある目標値に自動調整する。

実施例１のレゾルバ／デジタル変換回路は乗算器、加算器、復調器、除算器を用いてレゾルバの変圧比を求め、その値を用いて励磁回路のゲインを自動調整するものである。

図１において、１相励磁２相出力のレゾルバ１０１に、励磁回路１１２より、一定周波数、一定振幅の励磁信号Ａｓｉｎωｔと入力することでレゾルバ１０１より出力信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔとｃｏｓθ・ｓｉｎωｔを得て、それぞれの出力信号に変換回路内部で生成された角度φから生成されたｃｏｓφ、ｓｉｎφを乗算器１０４、１０５、また乗算器１１４、１１５によって、ＫＡ（ｓｉｎθ・ｃｏｓφ−ｃｏｓθ・ｓｉｎφ）・ｓｉｎωｔ及びＫＡ（ｓｉｎθ・ｓｉｎφ＋ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）・ｓｉｎωｔが演算される。

信号ＫＡ（ｓｉｎθ・ｃｏｓφ−ｃｏｓθ・ｓｉｎφ）・ｓｉｎωｔから励磁信号成分を取り除く復調器１０７、復調器１０７からの出力信号の高調波成分を除去するローパスフィルタ１０８、ローパスフィルタ１０８から出力される信号に比例したパルスを生成する電圧制御型発振器１０９、また、電圧制御型発振器１０９から出力されたパルスをカウントするＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１０、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタのカウントデータを番地とするｓｉｎφ、ｃｏｓφを参照するＳＩＮ、ＣＯＳテーブル１１１、信号ＫＡ（ｓｉｎθ・ｓｉｎφ＋ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）・ｓｉｎωｔから励磁信号成分を取り除く復調器１１７、復調器から出力されたＫＡから励磁信号の振幅値を除するための除算器１１８から構成される。

除算器１１８から出力されたレゾルバ１０１の変圧比情報は、ＣＰＵ１１３へ出力され、ＣＰＵ１１３にて演算処理後、励磁回路１１２の励磁アンプのゲイン調整用のコントロール信号として使用される。

また、レゾルバ１０１の変圧比情報はＣＰＵ１１３を介して不揮発性記憶手段１１９へ保存され、本システムが搭載された、例えばサーボアンプ等の起動時にレゾルバ１０１の変圧比情報を保存し、次回の起動時からは本変圧比情報を用いて励磁回路１１２のゲインを決定することができる。

また、乗算器１１４、乗算器１１５、加算器１１５、復調器１１７および除算器１１８を用いて割り出された変圧比情報によって、レゾルバ１０１の出力信号振幅がレゾルバ１０１の種類によらず一定になるため、レゾルバ１０１の断線検出閾値が固定値であってもレゾルバ１０１の出力信号振幅と断線検出閾値との関係が常に一定であるため断線検出を精度良く行うことができる。

本発明のレゾルバ／デジタル変換回路は、ロボットなど悪環境下で高信頼性を必要とするレゾルバ変圧比が異なるモータ制御装置の標準化に有用である。

本発明の実施例１におけるレゾルバ／デジタル変換回路の説明図 従来のレゾルバ／デジタル変換回路の説明図

符号の説明

１０１、２０１ レゾルバ
１０２、２０２ 第一の増幅器
１０３、２０３ 第二の増幅器
１０４、２０４ 第一の乗算器
１０５、２０５ 第二の乗算器
１０６、２０６ 減算器
１０７、２０７ 第一の復調器
１０８、２０８ ローパスフィルタ
１０９、２０９ 電圧制御型発振器
１１０、２１０ ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
１１１、２１１ ＳＩＮ、ＣＯＳテーブル
１１２、２１２ 励磁回路
１１３、２１３ ＣＰＵ
１１４ 第三の乗算器
１１５ 第四の乗算器
１１６ 加算器
１１７ 第二の復調器
１１８ 除算器
１１９ 不揮発性記憶手段

Claims (3)

1. 振幅Ａの励磁信号Ａｓｉｎωｔを、１相励磁２相出力タイプの変圧比Ｋのレゾルバに入力する励磁回路と、前記レゾルバの回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号であるＫＡｓｉｎθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第一の乗算器、及び前記レゾルバの回転角度θに応じたもう一方の出力信号であるＫＡｃｏｓθ・ｓｉｎωｔに変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第二の乗算器と、第一と第二の乗算器の演算結果を除算する減算器と、前記第一、第二の乗算器、減算器にて演算された演算結果から励磁信号成分を除去する復調器と、前記復調器から出力された信号から高調波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタを通過した信号を入力信号としてパルスを出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力パルスをカウントするカウンタ及びカウンタ値を番地とするｓｉｎ、ｃｏｓ参照ＲＯＭを備えたトラッキング方式のレゾルバ／デジタル変換回路において、レゾルバから出力される回転角度θに応じたｓｉｎθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｓｉｎφを乗ずる第三の乗算器と、ｃｏｓθに振幅変調されたレゾルバ出力信号に変換回路内部で生成されたｃｏｓφを乗ずる第四の乗算器と、第三、第四の乗算器の演算結果を加算する加算器と、第三、第四の乗算器、加算器にて演算された信号から励磁信号成分を除去する第二の復調器と、第二の復調器から出力された信号から励磁信号の振幅成分を除去する除算器とで構成されるレゾルバ変圧比検出手段を備え、レゾルバの変圧比を割り出し、レゾルバ励磁回路へフィードバックし、励磁信号のゲインを調整することを特徴としたレゾルバ／デジタル変換回路。
2. 演算したレゾルバの変圧比をＣＰＵを介して不揮発性記憶手段に記憶させ、サーボアンプ等のシステムの電源立ち上げ時に、前記不揮発性記憶手段に記憶させた変圧比をＣＰＵ内部のレジスタにて保持し、その値を前記励磁回路内のゲイン調整手段へ出力する請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換回路。
3. レゾルバの変圧比情報に応じて前記レゾルバの断線検出閾値を設定する請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換回路。

Images