JPS61207920A - レゾルバ回転検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は回転角度、速度を検出するレゾルバ回転検出
器に関する。

（従来の技術） 近年、モータの角度、速度の検出器として、パルスエン
コーダに替ってレゾルバが使われてきている。これは、
レゾルバがエンコーダと比較して構造が簡単、安価、堅
牢、高精度、信号の伝送周波数が数ＫＨｚと低い、など
のメリットを有するためと考えられる。

ところで、レゾルバは、基本的には回転角度検出器であ
り励振波とロータ側の帰還波の位相差として回転角度が
検出される。すなわち、帰還波のゼロクロス点を励振波
のゼロクロス点に比較し位相差を求め回転角度を得るの
であるが、回転角度は励振波ないしは帰還波の波長のタ
イムピッチでの離散的検出値となる。この離散値角度か
ら連続パルスを得る方法はＰＬＬ方式が一般的であり、
ロボット用サーボなどで用いられている。

ＰＬＬ方式は、離散的の角度データを位相差アンプ、ロ
ーパスフィルタＬＰＦ　、電圧制御発振器ｖＣ０のアナ
ログ系で連続補間したものであり、位相差アンプ、ＬＰ
Ｆの特性分の応答遅れを有する。

（発明が解決しようとする問題点） ＰＬＬ方式が有するアナログ系での処理に起因す−る応
答遅れの問題を解消し、純デジタル方式により連続パル
スを得、高分解能の等価エンコーダパルス列の生成を目
的とする。

（問題を解決するための具体的手段） この発明は通常の方法により求められた離散的の角度デ
ータを、１次遅れデジタル計数回路を介し連続パルス列
に変換、レゾルバから等価エンコーダパルス列を得る新
規手法に関する。第３図のタイムチャートにレゾルバの
原理を説明する。すなわち、レゾルバ励磁巻線を励振周
波数ｆｅの正弦波ｓｉｎθｅで励磁すると、モータ回転
角度をθｍとすれば、出力巻線にはレゾルバ極対数ｐを
乗じた９０ｍ（＝θ’Ｌ）で位相変調された正弦波ｓｉ
ｎ　（θｅ＋θＩ’ｎ）が出力される。従って、この位
相変調波形５ｉｎ（θｅ十０７ｒＩ）よりθｍを抽出す
れば、モータの回転角度を検出することとなる。その方
法として、同図（ロ）の高速クロックｆｃｋをカウンタ
にて計数、励振波ｓｉｎθｅに同期した鋸歯状波（ハ）
を形成し、この鋸歯状波（ハ）をレゾルバ出力巻線の位
相変調された帰還波ｓｉｎ　（θｅ−１？’ｍ）のゼロ
クロス点でラッチすればよく、このラッチした値は同図
に）に示すような階段状のθｍに対応した周期の繰返し
波形でありレゾ１； ルバ極対数ｐを回転角度θ？１じたものとなる。

すなわち、励振周波数をｆｅ（Ｈｚ）、レゾルバ極対数
ｐ１モータ回転数ｆｍ　（Ｈｚ、）　、モータ回転角度
θｍ（ｒａｄ）とすれば、励振波の角度θｅは２πｆｅ
ｔ　％出力巻線からの帰還波の変調位相θ−は２π廊ｊ
ｒｐｔｔ　’ｊ　ｂ　チ・先にも述べたが９０ｍと表せ
る。なお、このときの位置分解能は高速クロックｆｃｋ
のレゾルバ励振周波数ｆｅに対する割合で表わせ更に極
対数ｐを乗じたｐ−ｆｃｋ／ｆｅとなる。

ところで、このラッチ出力θｍは１／（ｆｅ　＋　ｐｆ
ｍ）のタイムピッチの離散値であり、この変化が量子化
の最小単位で生じるならばそのときの最下位ビットが速
度パルスと考えられ、非常に低速度の限られた速度範囲
でしか適用できない。

このため本発明は１次遅れデジタル計数回路を用いて、
離散的の角度データを連続パルス列に変換するので、第
１図に示すようにデジタルパルス変換器（１）、分局器
（２）、リングカウンタ（３）からなる閉ループ系の１
次１遅れデジタル計数回路Ｉを、角度検出部（４）の出
力側に挿入して構成される。なお、（５）はレゾルバで
ある。

伝達関数を勿えると、 ４ｍ／θ−＝Ｇ・１／（１＋閂・Ａ−Ｇ）　　・・・・
・・・・・・・・（１）ｎ ここでθｍ＝θｍ　／　Ｓとすると、・・・・・・・・
・・・・・・・（３）θｍ／θｍ＝１／（１＋εＳ）・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）となり、ｎ
くＧとすれば、（４）式より明らかのように１次遅れ時
定数を短かくすることができ、レゾルバ回転角度θｍを
時間微分した仮定の角速度みふの入力信号に対し、高分
解能の、かつ系の応答をｎ／Ｇ　（ｓｅｃ）の、遅れの
少ない更に定常偏差零とする等価エンコーダパルス列；
３ｍを得ることとなる。

以上のことは、レゾルバによる角度検出器系は、連続実
速度パルスをカウンタで計数して後、１／（ｆｅ　＋ｐ
ｆｍ　）のタイムピッチでサンプリングをかけたもの、
と考えることもでき、このサンプリングによる検出角度
リップルを、上記１次遅れ回路が平滑して連続パルス化
していると云ってもよい。

なお、構成要素の内のデジタルパルス変換器（１）は入
力のビットパタンを周波数信号に変換するもので、例え
ばレートマルチなどがあり、クロック周波数ｆｃｋを、
総ビット数２ｎに対する入力の離散的の角度データＤの
ビットパタンの割合、に応じて分周した周波数のパルス
列ｆｃｋ　−Ｄ／２ｎ　　を出力する。

また、分周器（２）とリングカウンタ（３）は、それぞ
れが個別の構成要素として説明されているが、一般のカ
ウンタでそれら機能は共用でき、カウンタを分周器とし
て及びリングカウンタとして使用、分周機能と積分機能
の双方を実行することとなる。

実際の数値例を示し入出力の関係を求めてみる。

すなわち、最大回転数＝　７５０Ｏｒｐｍ　−１クロ、
り信号ｆｃｌｐ　＝　２４　ＭＨｚ、レゾルバ励振周波
数ｒｅ＝＝　２４　Ｍ　Ｈｚ　＝１でＩｒ− ５，８６ＫＩ（ｚ、レゾルバ出カビ゛ット数＝１２、極
対数＝２、とし、又レートマルチ総ビット数＝１１、分
周比ビット数＝３とすれば、ブロック図は第２図のよう
になる。

入出力の関係を求めると、 ＝　”ｕ　　−Ｓ／（１＋６．８３Ｘ１０　−　Ｓ）２
π と演算でき、例えば最大回転数の７５０Ｏｒｐｍのとき
、８１９２　Ｘか匹の、１０２４にパルス／回転、の速
度等価パルスが０．６８３ｍ５の応答遅れで得られるこ
ととなる。

（作用） レゾルバによって得られる離散的の角度データを、１次
遅れデジタル計数回路を介し、若干の時間遅れはあるが
高分解能の等価コンコーダパルス列に変換したもので、
１回転当りのパルス数は分周比２へのビット数ｎを変え
て自由に選択でき、またパルス列は、系が１型の制御系
であり、それを速度信号とすれば定常偏差零、位置信号
とすれば集積誤差零の高精度の信号となる。

（効果） この発明は、純デジタル方式で、レゾルバより得られる
離散値角度の連続化を図るもので、従来のアナログ処理
による時間遅れの大幅な短縮、会しかも定常偏差、集積
誤差 零の極めて高精度であること、更にデジタルパルス変換
器、分周器、リングカウンタの比較的少い部品点数で構
成したこと、などの優れた特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明実施例のブロック線図、第３図
はレゾルバ原理を表わすタイムチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レゾルバによって得られる離散的の角度データを、
   デジタルパルス変換器、分周及び積分の双方の機能を備
   えるカウンタの閉ループ系からなる１次遅れデジタル計
   数回路、を介し、連続パルス列に変換してなるレゾルバ
   回転検出器。