JPH0743389B2 - Speed detector using position detector - Google Patents
Speed detector using position detectorInfo
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- JPH0743389B2 JPH0743389B2 JP58008090A JP809083A JPH0743389B2 JP H0743389 B2 JPH0743389 B2 JP H0743389B2 JP 58008090 A JP58008090 A JP 58008090A JP 809083 A JP809083 A JP 809083A JP H0743389 B2 JPH0743389 B2 JP H0743389B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は回転型または直線型の位置検出器を用いた速
度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed detecting device using a rotary or linear position detector.
従来技術 従来より存在する回転速度計を大別すると、回転速度
(単位時間当りの回転数)に比例したアナログ電圧(ま
たは電流)を出力するもの、あるいは回転速度に比例し
たパルス列を出力するもの、等があつた。アナログ出力
を生じるものに共通する欠点は、外乱による影響を受け
て誤差を生じ易いという点、及び分解能に限界がある点
である。例えば、温度変化の影響を受けてコイル等の抵
抗が変動することにより検出信号のレベルが変動する、
あるいは検出信号の伝送路におけるレベルの減衰量が伝
送距離によつてまちまちであること、あるいはノイズに
よるレベル変動がそのまま検出誤差となつてあらわれて
しまうこと、など様々な問題が起り易い。また、パルス
列を出力するものにおいては、1回転につき発生するパ
ルスの数は機構上から限られてくるため、分解能に限界
があり、かつレンジビリテイ(検出可能な回転数の範
囲)にも限界があつた。このような従来技術の欠点を克
服するために、特開昭57−70460号公報においては、位
相シフト型(位相変調型)の回転位置検出器を用いた速
度検出装置すなわち回転計が提案されている。そのよう
な位相シフト型位置検出器を用いた速度検出装置によれ
ば、高分解能かつ超広域で速度検出を行なうことができ
るという利点がある。しかし、上記先願明細書に示され
たものにおいては、位相シフト型位置検出器の出力信号
と基準交流信号との周波数または周期のずれを演算によ
つて測定することにより速度を求めるようにしているた
め、演算回路が複雑となつていた。2. Description of the Related Art Roughly existing tachometers are roughly classified into those that output an analog voltage (or current) that is proportional to the rotation speed (the number of rotations per unit time), or that outputs a pulse train that is proportional to the rotation speed. Etc. The common drawbacks of analog outputs are that they are susceptible to errors due to disturbances and that they have a limited resolution. For example, the level of the detection signal fluctuates as the resistance of the coil fluctuates under the influence of temperature change,
Alternatively, various problems are likely to occur such that the level attenuation amount of the detection signal in the transmission path varies depending on the transmission distance, or the level fluctuation due to noise appears as a detection error as it is. Also, in the case of outputting a pulse train, the number of pulses generated per rotation is limited due to the mechanism, so there is a limit to the resolution, and there is also a limit to the range viability (range of detectable number of revolutions). It was In order to overcome such drawbacks of the prior art, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 57-70460 proposes a speed detecting device, that is, a tachometer, which uses a phase shift type (phase modulation type) rotational position detector. There is. The speed detecting device using such a phase shift type position detector has an advantage that speed can be detected in a high resolution and in an ultra wide area. However, in the one disclosed in the above-mentioned prior application, the speed is obtained by measuring the frequency or period deviation between the output signal of the phase shift type position detector and the reference AC signal by calculation. Therefore, the arithmetic circuit was complicated.
また、特開昭55−140160号には、回転に応じて発生され
るパルス列をカウントして位置データを求め、この位置
データを特定時間毎にメモリに記憶し、この記憶データ
とカウントデータとの差を演算することにより回転数を
検出することが示されている。しかし、そのようなイン
クリメンタルパルス列をカウントする方式では、前述の
ように最高応答はパルスの発生間隔つまり速度に依存し
てしまい、速度に依存しない高応答性を実現することは
できなかつた。また、検出分解能も時間当たりの発生パ
ルス数に依存してしまい、速度に依存しない分解能制御
はできなかった。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 55-140160, a pulse train generated according to rotation is counted to obtain position data, this position data is stored in a memory at every specific time, and this stored data and count data are combined. It has been shown to detect the number of revolutions by calculating the difference. However, in the method of counting such an incremental pulse train, the maximum response depends on the pulse generation interval, that is, the speed as described above, and it has been impossible to realize a high responsiveness independent of the speed. Further, the detection resolution also depends on the number of pulses generated per time, and resolution control independent of speed cannot be performed.
また、上述のように特定時間毎に位置データをサンプリ
ング記憶し、記憶データの差演算に基づき速度を検出す
るものにあっては、この特定時間を固定したのでは広範
囲な速度領域すべてにわたって効率的な速度検出を行な
うのは困難であった。すなわち、例えば、上記特定時間
を高速検出に適したものに(比較的短く)設定したとす
ると、低速域では十分な有効桁を持つ差データが得られ
ず、反対に上記特定時間を低速検出に適したものに(比
較的長く)設定したとすると、高速域では不必要に多く
の有効桁を持つ差データが得られてしまうのでデータビ
ット数を多く設けなければならないという問題が生じ
る。Further, as described above, in the case where the position data is sampled and stored at each specific time and the speed is detected based on the difference calculation of the stored data, if the specific time is fixed, it is efficient over a wide speed range. It has been difficult to perform accurate speed detection. That is, for example, if the specific time is set to be suitable for high speed detection (relatively short), difference data having a sufficient effective digit cannot be obtained in the low speed range, and conversely, the specific time is set to low speed detection. If it is set to a suitable value (relatively long), difference data having an unnecessarily large number of significant digits will be obtained in the high-speed range, so that a problem arises in that a large number of data bits must be provided.
発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、高応答性
を達成しつつ、しかも検出分解能を可変設定することが
できるようにして広範囲にわたる速度の検出を効率的に
行なうことができるようにした速度検出装置を提供しよ
うとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and is capable of efficiently detecting a wide range of speeds while achieving high responsiveness and enabling variable setting of detection resolution. It is an object of the present invention to provide a speed detecting device that can be used.
発明の概要 この発明に係る速度検出装置は、検出対象の位置に応じ
て基準交流信号を位相シフトした出力交流信号を生じる
センサ部と、前記センサ部の出力交流信号と前記基準交
流信号の位相差を該交流信号の周期に同期したサンプリ
ングタイミングで演算し、前記検出対象の位置データと
して出力する位置演算手段と、前記位置演算手段で求め
た位置データを前記サンプリングタイミングに同期した
時間間隔毎に次々に取り込み、記憶する記憶手段と、或
るサンプリングタイミングの位置データとそのN回前
(ただしNは整数)にサンプリングした位置データとの
差を求めるために、前記記憶手段に記憶した位置データ
を読み出し、読み出した位置データを使用して前記サン
プリングパルスに同期するタイミングで前記差の演算を
実行する速度演算手段と、前記Nの値を可変設定するこ
とにより、前記記憶手段から読み出す位置データを変更
し、これにより前記速度演算手段における速度演算の分
解能を可変設定する設定手段とを具えたものである。SUMMARY OF THE INVENTION A speed detection device according to the present invention is a sensor unit that produces an output AC signal that is a phase-shifted reference AC signal according to the position of a detection target, and a phase difference between the output AC signal of the sensor unit and the reference AC signal. Is calculated at the sampling timing synchronized with the cycle of the AC signal, and is output as the position data of the detection target, and the position data obtained by the position calculation means are successively detected at time intervals synchronized with the sampling timing. To read and read the position data stored in the storage unit to obtain the difference between the position data at a certain sampling timing and the position data sampled N times before (where N is an integer). , Using the read position data to execute the difference calculation at a timing synchronized with the sampling pulse The speed calculation means and the setting means for variably setting the value of N to change the position data read from the storage means and thereby variably set the resolution of the speed calculation in the speed calculation means. is there.
センサ部は、検出対象の位置に応じて基準交流信号を位
相シフトした出力交流信号を生じる位相型のセンサから
なる。前記センサ部の出力交流信号と前記基準交流信号
の位相差が検出対象の位置に対応しており、該位相差は
該交流信号の1周期毎に測定可能である。従って、位置
演算手段では、前記センサ部の出力交流信号と前記基準
交流信号の位相差を該交流信号の周期に同期したサンプ
リングタイミングで演算し、これを前記検出対象の位置
データとして出力する。このサンプリングタイミングつ
まり応答性は、交流信号の電気的周期に一義的に依存
し、検出対象の速度には全く依存しない。例えば、交流
信号の周波数が1kHzであれば、0.001秒の応答性を持
ち、これは検出対象の速度には全く依存しない。The sensor unit is composed of a phase type sensor that produces an output AC signal by phase-shifting the reference AC signal according to the position of the detection target. The phase difference between the output AC signal of the sensor unit and the reference AC signal corresponds to the position of the detection target, and the phase difference can be measured for each cycle of the AC signal. Therefore, the position calculation means calculates the phase difference between the output AC signal of the sensor section and the reference AC signal at the sampling timing synchronized with the cycle of the AC signal, and outputs this as the position data of the detection target. The sampling timing, that is, the responsiveness, is uniquely dependent on the electrical cycle of the AC signal, and is completely independent of the speed of the detection target. For example, if the frequency of the AC signal is 1 kHz, it has a response of 0.001 seconds, which does not depend on the speed of the detection target at all.
位置演算手段で求めた位置データは前記サンプリングタ
イミングに同期した時間間隔毎に記憶手段に次々に取り
込まれ、記憶される。速度演算手段では、記憶手段に記
憶した速度データを利用して、或る時点で取り込んだ速
度データとそのN回前(ただしNは整数)の取り込み時
点で取り込んだ位置データとの差を演算し、速度データ
として出力する。この速度演算は、前記サンプリングタ
イミングに同期した時間間隔で行なうことができ、従っ
て、速度検出の応答性も、検出対象の速度には全く依存
せず、交流信号の電気的周期に一義的に依存する。The position data obtained by the position calculation means are successively fetched and stored in the storage means at each time interval synchronized with the sampling timing. The speed calculation means uses the speed data stored in the storage means to calculate the difference between the speed data captured at a certain time and the position data captured N times before (where N is an integer). , Output as speed data. This speed calculation can be performed at time intervals synchronized with the sampling timing, and therefore the response of speed detection does not depend on the speed of the object to be detected at all, but also depends on the electrical cycle of the AC signal. To do.
こうして、検出対象の速度に依存せず、交流信号の電気
的周期に一義的に依存する速度検出が可能である。電気
的交流信号の周期に依存する応答性はかなり高応答性で
ある。In this way, it is possible to perform speed detection that does not depend on the speed of the detection target but is uniquely dependent on the electrical cycle of the AC signal. The response that depends on the period of the electrical alternating current signal is fairly high.
また、検出対象の機械的動きを応じたインクリメンタル
パルスをカウントするものとは異なり、電気的位相差を
測定するものであるので、検出分解能も検出対象の速度
に全く依存しない。Further, unlike the one that counts the incremental pulses according to the mechanical movement of the detection target, since it measures the electrical phase difference, the detection resolution does not depend on the speed of the detection target at all.
速度検出分解能は、設定手段において前記Nの値を可変
設定することにより、前記記憶手段から読み出す位置デ
ータを変更することにより可変設定することができる。
この場合、設定手段では、速度演算手段から出力される
差データに応じて前記Nの値を自動的に可変設定するよ
うにすれば、速度検出分解能の自動設定が可能になる。
Nの値は、速度演算手段で求めた差データの重みを示し
ている。従って、検出した速度に応じて最適の分解能が
自動的に設定され、かつそのときのNの値がわかるの
で、それに応じた重み付けにより分解能にかかわりなく
正確な速度データを得ることも可能である。The speed detection resolution can be variably set by variably setting the value of N in the setting means and changing the position data read from the storage means.
In this case, if the setting means automatically variably sets the value of N in accordance with the difference data output from the speed calculation means, the speed detection resolution can be automatically set.
The value of N indicates the weight of the difference data obtained by the speed calculation means. Therefore, since the optimum resolution is automatically set according to the detected speed and the value of N at that time is known, it is possible to obtain accurate speed data regardless of the resolution by weighting accordingly.
実施例 以下添付図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明
しよう。Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第1図において、位置検出器10は検出対象の回転変位ま
たは直線変位に応答して該検出対象の現位置を示す位置
データDXを出力する。つまり、この位置データDXは、検
出対象が時間的に変位した場合、この変位のレートつま
り速度に従つてその値が時々刻々と変化する。1段につ
き1つの位置データDXの全ビツトをストアし得るN段の
シフトレジスタ11の1段目に位置検出器10の出力データ
DXが与えられる。シフトレジスタ11はサンプリングパル
スSによつてシフト制御される。サンプリングパルスS
が発生したとき、シフトレジスタ11の1段目に位置検出
器10からの現位置データがサンプリングされ、同時に各
段の位置データが次段にシフトされる。こうして、位置
検出器10で求められた位置データDXが時間経過に従つて
次々にサンプリングされ、サンプリングされたものが相
次いでシフトレジスタ11に記憶される。In FIG. 1, the position detector 10 outputs position data D X indicating the current position of the detection target in response to the rotational displacement or linear displacement of the detection target. That is, when the detection target is displaced in time, the value of the position data D X changes from moment to moment according to the rate of displacement, that is, the speed. Output data of the position detector 10 at the first stage of the N-stage shift register 11 capable of storing all bits of one position data D X per stage
D X is given. The shift register 11 is shift-controlled by the sampling pulse S. Sampling pulse S
When this occurs, the current position data from the position detector 10 is sampled at the first stage of the shift register 11, and at the same time the position data of each stage is shifted to the next stage. In this way, the position data D X obtained by the position detector 10 is sampled one after another as time passes, and the sampled data are stored in the shift register 11 one after another.
位置検出器10の出力データDXが引算器12のB入力に与え
られ、シフトレジスタ11のN段目の出力DXNが演算器12
のA入力に与えられる。演算器12はA−BつまりDXN−D
Xなる引算を行ない(この逆にB−Aであつてもよ
い)、現在のサンプリングタイミングの位置データDXと
そのN回前にサンプリングした位置データDXNとの差を
求める。尚、演算器12のB入力に与える位置データはシ
フトレジスタ11の任意の段の出力信号であつてもよく、
要するにA入力とB入力に加わる位置データのサンプリ
ングタイミングが所定回ずれていればよい。The output data D X of the position detector 10 is given to the B input of the subtracter 12, and the output D XN of the Nth stage of the shift register 11 is the calculator 12
Given to the A input of. The calculator 12 is AB, that is, D XN -D
X is subtracted (inversely, it may be B-A), and the difference between the position data D X at the current sampling timing and the position data D XN sampled N times before is calculated . The position data given to the B input of the arithmetic unit 12 may be the output signal of any stage of the shift register 11,
In short, it suffices if the sampling timings of the position data applied to the A input and the B input are deviated by a predetermined number of times.
こうして演算器12から出力された位置データの差△D
Xは、サンプリングパルスSのN周期に相当する単位時
間当りの検討対象の変位量を表わしており、検出対象の
速度に対応している。In this way, the difference ΔD between the position data output from the calculator 12
X represents the displacement amount of the examination target per unit time, which corresponds to N cycles of the sampling pulse S, and corresponds to the velocity of the detection target.
ところで、第1図のように差△DX(つまり速度)を測定
するための単位時間を固定した場合、広範囲の速度領域
すべてにわたつて効率的な速度検出を行なうのは困難で
ある。例えば、上記単位時間(Nの軸)を高速検出に適
したものに設定したとすると、低速域では十分な有効桁
を持つ差△DXが得られない。反対に、上記単位時間(N
の値)を低速検出に適したものに設定すると、高速域で
は不必要に多くの有効桁を持つ差△DXが得られてしま
い、またそのために演算器12のビツト数を徒らに多く設
けなければならなくなる。一般に速度検出においては、
高速域と低速域の検出分解能を同じにする必要はなく、
高速になるほど下位桁を無視して、どの速度領域でも同
じ程度の有効桁で速度検出が行なえるようにするのが効
率的である。例えば、100rpm台の回転速度では1rpm単位
の細かさで(つまり有効桁3桁で)速度検出するが、10
00rpm台の回転速度では10rpm単位の精度で(つまり同じ
く有効桁3桁で)速度検出するようにするのが効率的で
あり、実用上十分である。By the way, when the unit time for measuring the difference ΔD X (that is, the speed) is fixed as shown in FIG. 1, it is difficult to efficiently detect the speed over a wide speed range. For example, if the unit time (N axis) is set to be suitable for high speed detection, the difference ΔD X having a sufficient effective digit cannot be obtained in the low speed region. On the contrary, the unit time (N
Value) is set to a value suitable for low-speed detection, a difference ΔD X with unnecessarily many significant digits is obtained in the high-speed range, and therefore the number of bits of the arithmetic unit 12 is unnecessarily large. It will have to be provided. Generally, in speed detection,
It is not necessary to have the same detection resolution in the high-speed range and the low-speed range,
It is efficient to ignore the lower digits as the speed becomes higher so that speed detection can be performed with the same effective digits in any speed region. For example, at a rotation speed in the 100 rpm range, the speed is detected with a fineness of 1 rpm (that is, with 3 significant digits).
It is efficient and practically sufficient to detect the speed with a precision of 10 rpm (that is, also with three significant digits) at a rotation speed of the 00 rpm range.
上述の点に鑑みて、演算器12で演算する位置データDX,D
XN間のサンプリング回数差Nの値を可変設定するように
した例が第2図に示されている。第1図ではNを或る固
定された整数として扱つているが、第2図ではNは可変
の整数である。シフトレジスタ11の段数Mは固定の整数
であり、Nの最大設定可能値がMである。シフトレジス
タ11の各段に記憶されている相次いでサンプリングされ
た位置データがデータセレクタ13に夫々入力される。N
設定回路14は上記Nの値を可変設定するものであり、こ
の回路14で設定したNの値を示すデータがセレクタ13の
選択制御入力に加えられ、このNの値に対応するシフト
レジスタ11の1つの段が選択され、その段に記憶されて
いる位置データをDXNとして演算器12のA入力に与え
る。尚、第2図では演算器12のB入力に位置検出器10の
出力データDXが与えられているが、この代わりにシフト
レジスタ11の1段目の出力データを与えてもよい。In view of the above points, the position data D X , D calculated by the calculator 12
An example in which the value of the sampling frequency difference N between XN is variably set is shown in FIG. In FIG. 1, N is treated as a fixed integer, but in FIG. 2, N is a variable integer. The number of stages M of the shift register 11 is a fixed integer, and the maximum settable value of N is M. The sequentially sampled position data stored in each stage of the shift register 11 are input to the data selector 13, respectively. N
The setting circuit 14 variably sets the value of N, and the data indicating the value of N set by the circuit 14 is added to the selection control input of the selector 13, and the value of the shift register 11 corresponding to the value of N is changed. One stage is selected and the position data stored in that stage is given to the A input of the arithmetic unit 12 as D XN . In the Figure 2 the output data D X of the position detector 10 to the B input of the arithmetic unit 12 is provided, it may provide the output data of the first-stage shift register 11 instead.
N設定回路14には演算器12で求められた差データ△D
X(つまり速度データ)が与えられており、検出対象の
速度(速度領域)に応じてNの値を自動的に設定するよ
うになつている。勿論、Nの値を手動でも切換えること
ができるようにしてもよいのは言うまでもない。N設定
回路14の一例を示すと、第3図のように、Nテーブル15
とこのテーブル15から読み出したN値データを一時記憶
するバツフアレジスタ16とを含んでおり、演算器12から
与えられる差データ△DX(速度データ)とバツフア16か
ら与えられるN値データとをアドレス入力としてテーブ
ル15からN値データを読み出す。N値データは差データ
△DXを重みづけるものであり、両者によつて実際の速度
が特定される。Nテーブル15では複数の速度領域に対応
してNの値を予め記憶しており、差データ△DXと現在の
N値データとの組合せにより速度に応じたN値データを
読み出す。Nと値は速度に反比例するような関係で設定
されている。例えば、現在の速度が所定の最低速度領域
に属するときシフトレジスタ11の最後段(M段目)の出
力を選択し、速度領域が徐々に高くなるにつれて順次前
の段から出力を選択するようになつている。In the N setting circuit 14, the difference data ΔD obtained by the calculator 12
X (that is, speed data) is given, and the value of N is automatically set according to the speed (speed range) of the detection target. Needless to say, the value of N may be manually switched. An example of the N setting circuit 14 is shown in FIG.
And the buffer register 16 for temporarily storing the N-value data read from the table 15, the difference data ΔD X (speed data) given from the calculator 12 and the N-value data given from the buffer 16 are stored. N-value data is read from the table 15 as an address input. The N value data weights the difference data ΔD X , and the actual speed is specified by both. In the N table 15, N values are stored in advance corresponding to a plurality of speed regions, and N value data corresponding to the speed is read by a combination of the difference data ΔD X and the current N value data. N and the value are set so as to be inversely proportional to the speed. For example, the output of the last stage (Mth stage) of the shift register 11 is selected when the current speed belongs to the predetermined minimum speed region, and the output is sequentially selected from the previous stage as the speed region gradually increases. I'm running.
第4図はN設定回路14の別のを示すもので、所定の上限
基準値Rmax、下限基準値Rminと演算器12からの差データ
△DXとを比較器17で比較し、この比較器17の出力に応じ
てアツプ/ダウンカウンタ18でカウントを行ない、この
カウンタ18のカウント出力をN値データとする。演算器
12の出力データ△DXがRmin≦△DX≦Rmaxの範囲ではカウ
ンタ18の内容は変化せず、そのときのN値データが保持
される。速度が増して△DX>Rmaxとなると、ダウンカウ
ント信号がカウンタ18に与えられ、Nの値が1減少され
る。反対に△DX<Rminとなつたときはアツプカウント信
号がカウンタ18に与えられ、Nの値が1増加される。FIG. 4 shows another example of the N setting circuit 14. The comparator 17 compares the predetermined upper limit reference value R max and lower limit reference value R min with the difference data ΔD X from the calculator 12, The up / down counter 18 counts according to the output of the comparator 17, and the count output of this counter 18 is used as N value data. Calculator
When the output data ΔD X of 12 is in the range of R min ≦ ΔD X ≦ R max , the content of the counter 18 does not change and the N value data at that time is held. When the speed increases and ΔD X > R max , a down count signal is given to the counter 18 and the value of N is decreased by 1. On the contrary, when ΔD X <R min , the up count signal is given to the counter 18 and the value of N is incremented by 1.
第2図の例において、演算器12の出力データ△DXは検出
した速度の有効桁を示しており、N設定回路14で現在設
定しているNの値を示すデータ(N値データ)は上記速
度の有機桁データ△DXの重みを示している。従つて、デ
ータ△DXとN値データとを用いて速度の絶対値が特定さ
れる。In the example of FIG. 2, the output data ΔD X of the arithmetic unit 12 indicates the effective digit of the detected speed, and the data indicating the N value currently set by the N setting circuit 14 (N value data) is The weight of the organic digit data ΔD X of the above speed is shown. Therefore, the absolute value of the velocity is specified using the data ΔD X and the N value data.
尚、第2図の例では、サンプリングパルスSの周期を変
えずにサンプリング回数の差(N)を変えることにより
位置データ差△DXの演算単位時間を切換えるようにして
いるが、サンプリング回数の差(N)は一定にしてサン
プリングパルスSの周期をN設定回路14の出力に応じて
切換える、もしくは、サンプリング回数の差(N)とサ
ンプリングパルスSの周期の両方を切換えるようにして
もよい。In the example of FIG. 2, the calculation unit time of the position data difference ΔD X is switched by changing the sampling frequency difference (N) without changing the sampling pulse S cycle. The difference (N) may be fixed and the cycle of the sampling pulse S may be switched according to the output of the N setting circuit 14, or both the difference (N) in the number of sampling times and the cycle of the sampling pulse S may be switched.
位置検出器としては、アブソリユート型の位置検出器ま
たはインクリメンタルエンコーダの出力パルスをカウン
トして位置データを得るものなど任意のものを用いるこ
とができる。中でも、以下で示す可変磁気抵抗型の位相
シフト型位置検出器を用いれば様々の点で有利である。As the position detector, any device such as an absolute position detector or a device that counts output pulses of an incremental encoder to obtain position data can be used. Above all, it is advantageous in various respects to use the variable magnetic resistance type phase shift type position detector shown below.
第5図に示された位置検出器10は、ロータ19の回転位置
θに応じて基準交流信号sin ωtまたはcos ωtを位相
シフトした出力信号Y=sin(ωt−θ)を生じる回転
型のセンサ部20と、この出力信号Yと基準交流信号sin
ωtとの位相ずれ量θを測定してこのθに対応するデイ
ジタルの位置データDXを求める交換部21とを含んでい
る。センサ部20は、複数の極A〜Dが円周方向に所定間
隔(一例として90度)で設けられたステータ22と、各極
A〜Dによつて囲まれたステータ空間内に挿入されたロ
ータ(可動鉄心)19とを具えている。ロータ19は、回転
角度に応じで各極A〜Dのリラクタンスを変化させる形
状を成しており、一例として偏心円筒形である。ステー
タ22の各極A〜Dには1次コイル1A〜1D及び2次コイル
2A〜2Dが夫々巻回されている。半径方向で対向する2つ
の極AとCは差動的に動作するようにコイルが巻かれ、
かつ差動的なリラクタンス変化が生じるようになつてい
る。もう一方の極B,Dの対も同様である。一方の極付A,C
の1次コイル1A,1Cは正弦信号sin ωtで励磁され、他
方の極対B,Dの1次コイル1B,1Dは余弦位置によつて励磁
される。その結果、2次コイル2A〜2Dの合成出力Yとし
て、基準信号sin ωt(またはcos ωt)をロータ19の
回転角度θに応じた角度だけ位相シフトした信号Y=si
n(ωt−θ)が得られるようにすることができる。
尚、ロータ19が或る速度で回転している場合はθはθ
(t)によつて表現されうる。つまり、θが時々刻々と
変化する。The position detector 10 shown in FIG. 5 is a rotary sensor that produces an output signal Y = sin (ωt−θ) obtained by phase-shifting the reference AC signal sin ωt or cos ωt according to the rotational position θ of the rotor 19. Part 20, this output signal Y and the reference AC signal sin
An exchange unit 21 for measuring the phase shift amount θ with respect to ωt and obtaining the digital position data D X corresponding to this θ is included. The sensor unit 20 is inserted into a stator 22 in which a plurality of poles A to D are provided at predetermined intervals in the circumferential direction (90 degrees as an example), and a stator space surrounded by the poles A to D. It is equipped with a rotor (movable iron core) 19. The rotor 19 has a shape that changes the reluctance of each pole A to D according to the rotation angle, and is, for example, an eccentric cylindrical shape. Primary poles 1A to 1D and secondary coils are provided on the poles A to D of the stator 22.
2A to 2D are wound respectively. The two poles A and C facing each other in the radial direction are coiled so as to operate differentially,
Moreover, a differential reluctance change occurs. The same applies to the other pair of poles B and D. One pole A, C
The primary coils 1A and 1C are excited by the sine signal sin ωt, and the primary coils 1B and 1D of the other pole pair B and D are excited by the cosine position. As a result, as the combined output Y of the secondary coils 2A to 2D, a signal Y = si obtained by phase-shifting the reference signal sin ωt (or cos ωt) by an angle according to the rotation angle θ of the rotor 19.
n (ωt−θ) can be obtained.
If the rotor 19 is rotating at a certain speed, θ is θ
It can be represented by (t). That is, θ changes every moment.
変換部21においては、所定の高速クロツクパルスCPをカ
ウンタ23でカウントし、このカウンタ23の出力にもとづ
きサイン・コサイン発生回路24で正弦信号sin ωtと余
弦信号cos ωtを夫々発生し、これを前述の通り、1次
コイル1A,1C,1B,1Dに夫々印加する。2次コイル2A〜2D
の出力信号Y=sin(ωt−θ)はゼロクロス検出回路2
5に与えられ、この信号Yの電気位相角ゼロのタイミン
グに同期してパルスLが出力される。この回路25の出力
パルスLはラツチ回路26のラツチパルスとして使用され
る。ラツチ回路26は回路25から与えられたパルスLの立
上りに応じてカウンタ23のカウント出力をラツチする。
カンウンタ23のカウント値が1巡する期間と正弦信号si
n ωtの1周期とを同期させることができ、そうする
と、ラツチ回路26には基準交流信号sin ωtとセンサ部
出力信号Y=sin(ωt−θ)との位相差θに対応する
カウント値がラツチされることになり、これが位置デー
タDXとして出力される。In the converter 21, a predetermined high-speed clock pulse CP is counted by the counter 23, and based on the output of the counter 23, the sine / cosine generating circuit 24 generates the sine signal sin ωt and the cosine signal cos ωt, respectively. As described above, they are applied to the primary coils 1A, 1C, 1B and 1D, respectively. Secondary coil 2A-2D
Output signal Y = sin (ωt−θ) of the zero cross detection circuit 2
5, the pulse L is output in synchronization with the timing of the electric phase angle of the signal Y being zero. The output pulse L of this circuit 25 is used as a latch pulse of the latch circuit 26. The latch circuit 26 latches the count output of the counter 23 in response to the rising edge of the pulse L supplied from the circuit 25.
The period in which the count value of the counter 23 goes round and the sine signal si
One cycle of n ωt can be synchronized with each other. Then, the latch circuit 26 provides the latch circuit 26 with the count value corresponding to the phase difference θ between the reference AC signal sin ωt and the sensor unit output signal Y = sin (ωt−θ). Is output, and this is output as the position data D X.
第5図に示すような位相シフト型の位置検出器10を用い
た場合、第1図または第2図のシフトレジスタ11で使用
するサンプリングパルスSとして、位相差測定タイミン
グ(つまり第5図のラツチ回路26のラツチパルスLのタ
イミング)に同期した信号を用いることができる。すな
わち、ラツチパルスLをそのままサンプリングパルスS
として用いる、もしくはこのパルスLを適宜分周したも
のをサンプリングパルスSとして用いるのである。同様
に、第2図のN設定回路14で設定されたN値データに応
じて第6図に示すように可変分周器27をコントロール
し、Nの値に応じて上記ラツチパルスLを可変分周した
ものをサンプリングパルスSとして用いてもよい。When the phase shift type position detector 10 as shown in FIG. 5 is used, the phase difference measurement timing (that is, the latch of FIG. 5) is used as the sampling pulse S used in the shift register 11 of FIG. 1 or 2. A signal synchronized with the timing of the latch pulse L of the circuit 26) can be used. That is, the latch pulse L is directly used as the sampling pulse S
Or the pulse L is appropriately divided and used as the sampling pulse S. Similarly, the variable frequency divider 27 is controlled as shown in FIG. 6 according to the N value data set by the N setting circuit 14 of FIG. 2, and the latch pulse L is variable frequency divided according to the value of N. The sampled pulse may be used as the sampling pulse S.
勿論、サンプリングパルスSとして所定のクロツクパル
スもしくはその可変分周出力を用いてもよい。Of course, as the sampling pulse S, a predetermined clock pulse or its variable frequency division output may be used.
尚、センサ部20は回転型に限らず直線型のもの(例えば
特開昭57−135917号に示されたような可変磁気抵抗型の
もの)を用いてもよい。The sensor unit 20 is not limited to the rotary type but may be a linear type (for example, a variable reluctance type as shown in JP-A-57-135917).
尚、第1図、第2図と同様の考え方で加速度検出を行な
うことも可能である。第7図は第1図と同様の考え方で
加速度検出回路を構成したものであり、第8図は第2図
と同様の考え方で加速度検出回路を構成したものであ
り、シフトレジスタ11′,演算回路12′、セレクタ1
3′、N設定回路14′は夫々第1図、第2図の11,12,13,
14に対応している。この場合、入力する速度データ△DX
は必ずしも第1図、第2図のようにして求めたものに限
らず、任意の方法で検出したものであつてもよい。Daは
加速度データを示す。Incidentally, it is possible to detect acceleration in the same way as in FIGS. 1 and 2. FIG. 7 shows an acceleration detection circuit constructed according to the same idea as in FIG. 1, and FIG. 8 shows an acceleration detection circuit constructed according to the same idea as shown in FIG. Circuit 12 ', selector 1
3'and N setting circuit 14 'are respectively 11, 12, 13, and 14 in FIG. 1 and FIG.
It corresponds to 14. In this case, input speed data ΔD X
Is not necessarily obtained as shown in FIGS. 1 and 2, but may be detected by any method. D a indicates acceleration data.
以上では、シフトレジスタ11,11′、演算器12,12′、セ
レクタ13,13′、N設定回路14,14′がデイスクリート回
路によつて構成されるように示されているが、これらの
部分をマイクロコンピユータを用いて構成することも可
能である。Although the shift registers 11 and 11 ', the arithmetic units 12 and 12', the selectors 13 and 13 ', and the N setting circuits 14 and 14' are shown to be configured by discrete circuits in the above description, these It is also possible to configure the part using a microcomputer.
発明の効果 以上の通りこの発明によれば、速度検出のための専用セ
ンサを設ける必要がなく、しかも、簡単な演算によつて
容易に速度検出を行なうことができる。特に、位相型の
位置センサの出力交流信号と基準交流信号の位相差を該
交流信号の周期に同期したサンプリングタイミングで演
算し、これを位置データとして出力し、この位置データ
に基づき、速度演算を行なうので、検出応答性は交流信
号の電気的周期に一義的に依存し、検出対象の速度には
全く依存しないものとなるので、とのような速度のとき
でも高応答性で速度検出を行なうことができる。また、
検出分解能も検出対象の速度の影響を受けないので、高
分解能化が可能である。また、高応答性を維持しつつ、
速度検出分解能を自由に可変設定することもできる、な
ど種々の優れた効果を奏する。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, it is not necessary to provide a dedicated sensor for speed detection, and speed detection can be easily performed by a simple calculation. In particular, the phase difference between the output AC signal of the phase type position sensor and the reference AC signal is calculated at the sampling timing synchronized with the cycle of the AC signal, and this is output as position data, and the speed is calculated based on this position data. Since the detection responsiveness is uniquely dependent on the electrical cycle of the AC signal and does not depend on the speed of the object to be detected at all, speed detection is performed with high responsiveness even at speeds such as and. be able to. Also,
Since the detection resolution is not affected by the speed of the detection target, high resolution can be achieved. Also, while maintaining high responsiveness,
Various excellent effects are exhibited, such as the speed detection resolution can be freely variably set.
第1図はこの発明の一実施例を示すブロツク図、第2図
は同他の実施例を示すブロツク図、第3図及び第4図は
第2図のN設定回路の一例を夫々示すブロツク図、第5
図は第1図及び第2図における位置検出器として回転型
の位相シフト型位置検出器を用いた例を示す説明図、第
6図は第1図及び第2図のサンプリングパルスを発生す
る回路の一例を示すブロツク図、第7図及び第8図はこ
の発明と同等の考え方を用いて加速度を求めるための回
路例を示すブロツク図、である。 10……位置検出器、11……シフトレジスタ、12……演算
器、13……データセレクタ、14……N設定回路、20……
センサ部、21……変換部、22……ステータ、19……ロー
タ。1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing examples of the N setting circuit of FIG. 2, respectively. Figure, fifth
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example in which a rotary type phase shift type position detector is used as the position detector in FIGS. 1 and 2, and FIG. 6 is a circuit for generating the sampling pulse of FIGS. 1 and 2. 7 and 8 are block diagrams showing an example of a circuit for obtaining an acceleration using the same idea as the present invention. 10 …… Position detector, 11 …… Shift register, 12 …… Calculator, 13 …… Data selector, 14 …… N setting circuit, 20 ……
Sensor part, 21 ... conversion part, 22 ... stator, 19 ... rotor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−140160(JP,A) 特開 昭49−96779(JP,A) 特開 昭50−115853(JP,A) 特開 昭54−83460(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of front page (56) Reference JP-A-55-140160 (JP, A) JP-A-49-96779 (JP, A) JP-A-50-115853 (JP, A) JP-A-54- 83460 (JP, A)
Claims (6)
相シフトした出力交流信号を生じるセンサ部と、所定の
クロックパルスをカウントするカウンタと、このカウン
タの出力に基づき前記基準交流信号を発生し、前記セン
サ部に与える回路と、前記センサ部の出力交流信号の所
定位相を検出してサンプリングパルスを発生する回路
と、前記基準交流信号の所定の基準位相からの位相ずれ
を示すカウントデータを前記サンプリングパルスにより
ラッチする回路とを具備し、ラッチしたデータを前記検
出対象の位置データとして出力する位相シフト型位置検
出器と、 この検出器で求めた前記位置データを前記サンプリング
パルスに同期した時間間隔毎に次々に取り込み、記憶す
る記憶手段と、 或るサンプリングタイミングの位置データとそのN回前
(ただしNは整数)にサンプリングした位置データとの
差を求めるために、前記記憶手段に記憶した位置データ
を読み出し、読み出した位置データを使用して前記サン
プリングパルスに同期するタイミングで前記差の演算を
実行する速度演算手段と、 前記Nの値を可変設定することにより、前記記憶手段か
ら読み出す位置データを変更し、これにより前記速度演
算手段における速度演算の分解能を可変設定する設定手
段と を具えた速度検出装置。1. A sensor unit for generating an output AC signal obtained by phase-shifting a reference AC signal according to the position of a detection target, a counter for counting a predetermined clock pulse, and the reference AC signal generated based on the output of this counter. Then, a circuit for giving to the sensor unit, a circuit for detecting a predetermined phase of the output AC signal of the sensor unit to generate a sampling pulse, and count data showing a phase shift from the predetermined reference phase of the reference AC signal. A phase shift type position detector which comprises a circuit for latching by the sampling pulse and outputs the latched data as the position data of the detection target; and a time when the position data obtained by the detector is synchronized with the sampling pulse. Storage means for sequentially capturing and storing at intervals, position data at a certain sampling timing and its In order to obtain the difference from the position data sampled the previous time (where N is an integer), the position data stored in the storage means is read, and the read position data is used to synchronize the difference with the sampling pulse. And a setting means for variably setting the value of N to change the position data read from the storage means, thereby variably setting the resolution of the speed calculation in the speed calculation means. Speed detection device.
して前記Nの値を設定するものである特許請求の範囲第
1項記載の速度検出装置。2. The speed detecting device according to claim 1, wherein the setting means sets the value of N according to the speed of the detection target.
力される差データに応じて前記Nの値を自動的に可変設
定するものである特許請求の範囲第1項記載の速度検出
装置。3. The speed detecting device according to claim 1, wherein the setting means automatically and variably sets the value of N according to the difference data output from the speed calculating means.
た差を示すデータを入力し、このデータと現在設定され
ているNの値とにもとづき新たなNの値を決定するもの
である特許請求の範囲第3項記載の速度検出装置。4. The setting means inputs data indicating the difference obtained by the speed calculating means, and determines a new N value based on this data and the N value currently set. The speed detection device according to claim 3.
た差を示すデータを入力し、このデータと所定の基準値
との比較に基づき前記Nの値を増減変化するものである
特許請求の範囲第3項記載の速度検出装置。5. The setting means inputs data indicating a difference obtained by the speed calculating means, and increases or decreases the value of N based on a comparison between this data and a predetermined reference value. The speed detecting device according to the third item.
比例して前記Nの値を決定するものである特許請求の範
囲第2項記載の速度検出装置。6. The speed detecting device according to claim 2, wherein the setting means determines the value of N in inverse proportion to the speed of the detection target.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008090A JPH0743389B2 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Speed detector using position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008090A JPH0743389B2 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Speed detector using position detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59135369A JPS59135369A (en) | 1984-08-03 |
| JPH0743389B2 true JPH0743389B2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=11683622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58008090A Expired - Lifetime JPH0743389B2 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Speed detector using position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743389B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8793085B2 (en) * | 2011-08-19 | 2014-07-29 | Allegro Microsystems, Llc | Circuits and methods for automatically adjusting a magnetic field sensor in accordance with a speed of rotation sensed by the magnetic field sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55140160A (en) * | 1979-04-18 | 1980-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Tachometer |
| JPS562669A (en) * | 1979-06-21 | 1981-01-12 | Nec Corp | Semiconductor device |
-
1983
- 1983-01-22 JP JP58008090A patent/JPH0743389B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59135369A (en) | 1984-08-03 |
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