JP5906382B2 - Resolver digital converter and resolver rotation position information detection method - Google Patents
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Description
本発明は、レゾルバを位置検出器として用いる場合、特に停電時に多回転情報を得るための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for obtaining multi-rotation information when a resolver is used as a position detector, particularly during a power failure.
産業用組み立てロボットや医療用機器のアーム制御などで、電源障害または突発的停電時などにおけるバックアップとして、停電状態でアームの関節部が回転しても位置情報を記録する機能が必要とされている。そして、関節部のサーボモータに取り付けられたレゾルバの軸の一回転の位置情報と、さらに何回転したかの情報として、多回転情報が必要となっている。 As a backup in case of power failure or sudden power outage, etc. for arm control of industrial assembly robots and medical equipment, etc., there is a need for a function to record position information even if the arm joint rotates in the power outage state. . Then, multi-rotation information is required as position information of one revolution of the axis of the resolver attached to the servomotor of the joint and information on how many revolutions have been made.
従来のレゾルバにて停電時に多回転情報を得る場合、例えば特許文献1の様にパルス状の励磁電圧をレゾルバに印加し、Sin、Cos出力から出力されるパルス状の出力電圧をコンパレータなどで2値化することにより多回転情報を得ることができる。また、パルス状の励磁電圧は、無回転時はパルスの周波数を低くし、回転時は回転速度に応じてパルスの周期を高くすることで無回転時の消費電流を抑え、高速回転時にも応答できるようなこともできる。
When obtaining multi-rotation information at the time of a power failure with a conventional resolver, for example, as in
しかしながら、特許文献1に記載の検出方法では、次のような課題が発生していた。
However, the detection method described in
従来の方法は、無回転時においてパルス状の励磁電圧を印加する場合、通常市販されているレゾルバは入力インピーダンスが低く、1次側の入力に対する2次側出力は1/2程度のレベルになるため、所望のレベルの出力を確保するためには入力側へのパルスの周波数を低く抑えたとしてもある程度のレベルの電圧を印加することになり、消費電流が大きくなるという課題を有していた。 In the conventional method, when a pulsed excitation voltage is applied at the time of non-rotation, a commercially available resolver has a low input impedance, and a secondary output with respect to a primary input is about a half level. Therefore, in order to ensure a desired level of output, even if the frequency of the pulse to the input side is kept low, a voltage of a certain level is applied, and there is a problem that current consumption increases. .
本発明は、前記従来課題を解決するもので、停電状態の無回転時に多回転情報を得るときに、2次側であるレゾルバの出力側へのパルス印加し位置情報を検出することで消費電力を抑える装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and when obtaining multi-rotation information during non-rotation in a power failure state, the power consumption is achieved by applying a pulse to the output side of the resolver which is the secondary side and detecting position information. An object of the present invention is to provide an apparatus for suppressing the above-described problem.
前記従来の課題を解決するために、本発明のレゾルバデジタル変換回路は、多回転処理回路を備えたレゾルバデジタル変換回路(RD変換回路)において、停電状態で無回転時にはレゾルバの2次側であるSin、Cosの出力側に励磁電圧を印加し、回転位置によって変化する出力巻線のインダクタンスの特性を利用して、回転位置によるSin、Cosへの励磁電圧をそれぞれコンパレータの非反転入力、反転入力側へ入力して2値化し、回転開始時はその論理変化を検出し、本来の励磁回路へパルス印加開始情報を伝達し、レゾルバの励磁側へのパルス印加を開始することを特徴としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the resolver digital conversion circuit of the present invention is a resolver digital conversion circuit (RD conversion circuit) provided with a multi-rotation processing circuit, which is the secondary side of the resolver during a power failure and no rotation. Exciting voltage is applied to the output side of Sin and Cos, and the excitation voltage to Sin and Cos depending on the rotation position is applied to the non-inverting input and inverting input of the comparator, respectively, using the characteristics of the output winding inductance that changes depending on the rotating position Input to the side, binarized, detecting the logical change at the start of rotation, transmitting the pulse application start information to the original excitation circuit, and starting the pulse application to the excitation side of the resolver It is.
このため、レゾルバ出力側へのパルス印加を開始することによって、レゾルバの出力側ではインピーダンスが大きいことにより、消費電流を抑えることができる。 For this reason, by starting the pulse application to the resolver output side, the current consumption can be suppressed due to the large impedance on the output side of the resolver.
本発明のレゾルバデジタル変換装置は、2次側であるレゾルバ出力側へのパルス印加を開始することによって、レゾルバの出力側ではインピーダンスが大きいことにより、消費電流を抑えることができるので、停電状態で無回転時にサーボモータなどの位置を検出する装置のバックアップ用の電池の消耗を減らし、停止時の装置の待機時間を長くすることができる。 Since the resolver digital conversion device of the present invention starts the pulse application to the resolver output side, which is the secondary side, and because the impedance on the output side of the resolver is large, current consumption can be suppressed. It is possible to reduce the consumption of a backup battery for a device that detects the position of a servo motor or the like when there is no rotation, and to increase the standby time of the device when stopped.
本発明のレゾルバデジタル変換装置は、停電時の多回転処理回路を備えたレゾルバデジタル変換装置において、無回転時にはレゾルバのSin、Cosの出力側に励磁電圧を印加し、回転位置によって変化する出力巻線のインダクタンスの特性を利用して、回転位置によるSin、Cosへの励磁電圧をそれぞれコンパレータの非反転入力、反転入力側へ入力して2値化し、回転開始時はその論理変化を検出し、本来の励磁回路へパルス印加開始情報を伝達し、2次側であるレゾルバの出力側へのパルス印加を開始することにより、レゾルバの出力側ではインピーダンスが大きいことから、消費電流を抑えることができるので、停電状態で無回転時にサーボモータなどの位置を検出する装置のバックアップ用の電池の消耗を減らし、停止時の装置の待機時間を長くすることができる。 The resolver digital conversion device according to the present invention is a resolver digital conversion device having a multi-rotation processing circuit in the event of a power failure, and applies an excitation voltage to the output side of the Sin and Cos of the resolver when there is no rotation, and the output winding changes depending on the rotation position. Using the inductance characteristics of the wire, the excitation voltages to Sin and Cos depending on the rotation position are input to the non-inverting input and inverting input side of the comparator, respectively, and binarized. At the start of rotation, the logical change is detected, By transmitting the pulse application start information to the original excitation circuit and starting the pulse application to the output side of the resolver which is the secondary side, since the impedance is large on the output side of the resolver, current consumption can be suppressed. As a result, the battery for backup of the device that detects the position of the servo motor, etc. when there is no rotation during a power outage is reduced, It is possible to lengthen the waiting time of the location.
以下、本発明のレゾルバデジタル変換回路を好適な実施の形態を示しながら説明する。(実施の形態1)
本発明の実施形態の説明のため、まず、図3の従来のレゾルバデジタル変換回路のブロック図を示し、従来例を説明する。
Hereinafter, the resolver digital conversion circuit of the present invention will be described with reference to preferred embodiments. (Embodiment 1)
For the description of the embodiment of the present invention, first, a block diagram of the conventional resolver digital conversion circuit of FIG.
図3に示すような従来のレゾルバデジタル変換回路は、通電時に正弦波をレゾルバ301に励磁する正弦波励磁回路303と、停電時にレゾルバ301にパルス励磁を行うパルス励磁回路302と、正弦波励磁回路303とパルス励磁回路302の出力切替を励磁切替319の励磁切替信号により行うスイッチ304と、RD処理回路310に入力される励磁信号を正弦波励磁かパルス励磁に切り替えるスイッチ305を備え、スイッチ304とスイッチ305は通電常時には正弦波励磁に、停電時にはパルス励磁に切り替わるよう構成されている。通電、停電状態は、通常時電源318を電圧検出装置317で電源電圧を検出し、その検出した通電か停電かの情報を動作切替入力321へ入力することにより判別している。
A conventional resolver digital conversion circuit as shown in FIG. 3 includes a sine
RD処理回路310について、通電状態には多回転情報は正弦波状の励磁電圧をレゾルバ301に印加し、Sin、Cos出力から出力される正弦波の出力電圧を入力バッファ312、入力バッファ313を介し多回転RD処理部315および一回転RD処理部314に入力し、これらの入力情報を合成処理部316で処理され多回転情報を得ることができる。また、非通電時には、パルス状の励磁電圧は一回転RD処理部314に入力された情報からレゾルバ301のロータ(図示せず)のロータ位置を検出している。
In the energized state, the
図1は、本発明の実施の形態1に係るレゾルバデジタル変換回路のブロック図を示している。図1に示すように、本発明の実施の形態1に係るレゾルバデジタル変換回路は、通電時に正弦波をレゾルバ101に励磁する正弦波励磁回路103と停電時にレゾルバ101にパルス励磁を行うパルス励磁回路102と、正弦波励磁回路103とパルス励磁回路
102の出力切替を行うスイッチ104と、RD処理回路110に入力する励磁信号を正弦波かパルスに切り替えるスイッチ105を備え、スイッチ104とスイッチ105は通電常時には正弦波励磁に、停電時にはパルス励磁に切り替わるよう励磁切替119から励磁切替信号が出力されるよう構成されている。従来例と同様に、通電、停電状態は、通常時電源118を電圧検出装置117で電源電圧を検出し、その検出した通電か停電かの情報を動作切替入力121へ入力することにより判別している。
FIG. 1 shows a block diagram of a resolver digital conversion circuit according to
本発明では、通電状態または停電状態で回転している時に多回転情報を得る場合、正弦波またはパルス状の励磁電圧をレゾルバ101に印加し、Sin、Cos出力から出力されるパルス状の出力電圧を入力バッファ112、入力バッファ113を介し多回転RD処理部115および一回転RD処理部114に入力し、これらの入力情報は合成処理部116で処理され多回転情報を得ることができる。また、無回転時には、パルス状の励磁電圧は一回転RD処理部114に入力された情報からレゾルバ101のロータ(図示せず)のロータ位置を検出している。
In the present invention, when obtaining multi-rotation information when rotating in an energized state or a power failure state, a sine wave or pulsed excitation voltage is applied to the
また、レゾルバ出力の受信側にはスイッチ106を備え、レゾルバ101が停電状態でさらに無回転時には、励磁切替120から励磁切替信号が出力されスイッチ106は出力切替され、RD処理回路110内の周期性信号発生器109から出力バッファ107を介して出力される周期性信号をレゾルバ出力側に印加される。また、レゾルバ出力にはSin出力、Cos出力のレベルを比較する比較器108を備える。
In addition, a
図2に、本発明におけるレゾルバデジタル変換回路の動作タイミングチャートを示し、以下、レゾルバおよび回路動作の詳細を説明する。 FIG. 2 shows an operation timing chart of the resolver digital conversion circuit according to the present invention, and details of the resolver and circuit operation will be described below.
通電状態から停電状態に変わると、前述のように、励磁切替119によりスイッチ104およびスイッチ105により、通常時から停電時に励磁信号を正弦波からパルスに切り替える。
When the energized state is changed to the power failure state, the excitation signal is switched from the sine wave to the pulse at the time of power failure from the normal time by the
次に、RD処理回路310の一回転RD処理部314内のADコンバータ(図示せず)により2値化されたデータから回転停止を検知すると、励磁切替120から励磁切替信号が出力されスイッチ106へ切替信号を出力し、通常、RD処理回路110の入力へ接続されている状態からレゾルバ出力へ周期性信号を印加できるよう、周期性信号発生器109へ接続され、パルス励磁回路102を非動作し、周期性信号発生器109から出力されるパルス状の周期性信号をレゾルバ出力側に印加される。
Next, when rotation stop is detected from data binarized by an AD converter (not shown) in the one-rotation
これにより、レゾルバ出力への周期性信号は非常に微弱であるためレゾルバへの消費電流を小さく抑えることができる。 Thereby, since the periodic signal to the resolver output is very weak, current consumption to the resolver can be kept small.
そして、Sin信号、Cos信号出力から出力されるパルス状の出力電圧が比較器108に入力され、比較器108内のコンパレータなど(図示せず)で2値化され、励磁パルス制御回路111で2値化されたデータを論理比較することにより回転開始を検知すると、励磁パルス制御回路111からパルス励磁回路102を動作させ、パルス励磁による停電動作に移行する。
Then, a pulse-like output voltage output from the Sin signal and Cos signal output is input to the
最後に、再度、回転状態で通電が開始されると正弦波をレゾルバ101に励磁する。
Finally, when energization is started again in the rotation state, a sine wave is excited in the
以上のように、本発明にかかるレゾルバデジタル変換装置は、レゾルバを回転数および位置検出器として用いる産業用サーボモータ等を用いた装置において、停電時に多回転情報を得るための装置のバックアップ用の電池の低消費電力化に有用である。 As described above, the resolver digital conversion device according to the present invention is a device backup device for obtaining multi-rotation information at the time of a power failure in a device using an industrial servo motor or the like that uses the resolver as a rotational speed and position detector. This is useful for reducing battery power consumption.
101、301 レゾルバ
102、302 パルス励磁回路
103、303 正弦波励磁回路
104、105、106、304、305 スイッチ
107 出力バッファ
108 比較器
109 周期性信号発生器
110、310 RD処理回路
111 励磁パルス制御回路
112、113、312、313 入力バッファ
114、314 一回転RD処理部
115、315 多回転RD処理部
116、316 合成処理部
117、317 電圧検出装置
118、318 通常時電源
119、120、319 励磁切替
121、321 動作切替入力
101, 301 Resolver 102, 302
Claims (4)
通常時電源が非通電状態で、かつ前記ロータが無回転時の場合に、
パルス状の電圧を前記Sin信号出力巻線および前記Cos信号出力巻線に印加することを特徴とするレゾルバデジタル変換装置。 Resolver digital converter for obtaining rotational position information of a resolver having a primary excitation signal input winding wound around a rotor, a secondary Sin signal output winding wound around a stator, and a Cos signal output winding In
If the power during normal non-energized state, and the rotor is at no rotation,
Resolver digital converter, characterized in that a pulse voltage is applied to the Sin signal output winding and the Cos signal output winding.
前記Sin信号出力巻線と前記Cos信号出力巻線の出力を比較器で比較することで、前記ロータの回転開始を検知することを特徴とする請求項1に記載のレゾルバデジタル変換装置。 When the power supply is normally de-energized and the rotor is not rotating ,
The resolver digital converter according to claim 1, wherein the rotation start of the rotor is detected by comparing the outputs of the Sin signal output winding and the Cos signal output winding by a comparator .
通常時電源が非通電状態で、かつ前記ロータが無回転時の場合に、パルス状の電圧を前記Sin信号出力巻線および前記Cos信号出力巻線に印加することで、前記ロータの回転位置情報を得ることを特徴としたレゾルバ回転位置情報検出方法。 Resolver digital converter for obtaining rotational position information of a resolver having a primary excitation signal input winding wound around a rotor, a secondary Sin signal output winding wound around a stator, and a Cos signal output winding In
The power during normal non-energized state, and when the rotor is at no rotation, the pulse voltage by applying to the Sin signal output winding and the Cos signal output winding, the rotation position information of the rotor Resolver rotational position information detection method characterized in that
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