JP5176208B2 - Rotation angle detection method and rotation angle sensor - Google Patents
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Description
本発明は、回転角度検出方法および回転角度センサに関する。 The present invention relates to a rotation angle detection method and a rotation angle sensor.
近年、回転角度の検出に、従来のポテンショメータ等の代替として非接触型の回転角度センサを用いるケースが増えてきている。非接触型の回転角度検出の代表的な手段としては、磁気型のものが種々提供されてきているが、高精度に回転角度検出を行う手段が複雑になり、信号処理のためのシステム又はセンサICが巨大化してしまう問題がある。一方、例えば特許文献1のような構成を用いて被回転角度検出体の回転に伴い正弦波を出力し、その擬似的な直線部分を用いて、複雑な信号処理を用いることなく比較的に精度良く検出できる手段が広く知られている。しかしながら、これらの手段は、磁石等の被回転角度検出体の回転に伴い正弦波状に変動する磁場を磁電変換素子で検出して、正弦波出力の擬似的な直線部分の出力を利用することで回転角度検出を行っているため、正弦波の擬似的な直線部分以上の精度を達成することは困難であった。
In recent years, cases of using a non-contact type rotation angle sensor as an alternative to a conventional potentiometer or the like for detecting a rotation angle are increasing. As a typical means for non-contact type rotation angle detection, various magnetic types have been provided, but the means for detecting the rotation angle with high accuracy becomes complicated, and a system or sensor for signal processing. There is a problem that the IC becomes huge. On the other hand, for example, a sine wave is output with the rotation of the rotation angle detection body using the configuration as in
また、磁場発生体を回転させずに磁場発生体が発する平行磁場中で磁電変換素子を回転させて正弦波出力を得ることで、回転角度位置を検出する手段もとられている(特許文献2参照)。この手段では、磁電変換素子の温度特性の改善も行うことができる。しかしながら、この手段は、一方の磁電変換素子に必ず被検出体の移動によって変化しない磁場を印加させておく必要があるため、回転角度センサIC等を固定し、被回転角度検出体の発する回転磁場を検出する際には用いることはできない。また、このセンサIC等には通常、少なくとも電力供給用等の配線があるため、回転角度センサ自体を回転させることは故障を招く原因にもなりえる。さらに、特許文献1に記載の技術と同様に、正弦波出力中の擬似的な直線部分を利用するため、高精度に回転角度検出をすることのできる回転角度範囲が狭いといった問題がある。
In addition, a rotation angle position is detected by rotating a magnetoelectric transducer in a parallel magnetic field generated by a magnetic field generator without rotating the magnetic field generator to obtain a sine wave output (Patent Document 2). reference). This means can also improve the temperature characteristics of the magnetoelectric transducer. However, since this means is required to apply a magnetic field that does not change due to the movement of the detected object to one of the magnetoelectric transducers, the rotational angle sensor IC or the like is fixed, and the rotating magnetic field generated by the rotated angle detector is generated. It cannot be used when detecting. In addition, since the sensor IC or the like usually has at least wiring for supplying power or the like, rotating the rotation angle sensor itself may cause a failure. Further, like the technique described in
また、従来の技術では磁石または磁電変換素子の温度特性をそのまま残した出力となってしまっていた。 Further, in the prior art, the output has left the temperature characteristics of the magnet or the magnetoelectric conversion element as it is.
さらに、磁石または磁電変換素子の温度特性の固体ばらつきを温度補正回路により補正し、回転角度検出の総合的な精度を保つことも難しい課題であった。 Furthermore, it has been a difficult task to maintain the overall accuracy of rotation angle detection by correcting solid-state variations in temperature characteristics of magnets or magnetoelectric transducers with a temperature correction circuit.
回転角度センサの温度特性をキャンセルする方法としては、同じ温度特性を有する正弦波信号と余弦波信号のような位相差を持つ信号を除算し、正接信号または余接信号に変換する方法が周知となっているが、この正接信号または余接信号を角度出力に変換する作業が角度検出精度の劣化を招いたり、回路またはシステムの規模の巨大化を招いていた。 As a method for canceling the temperature characteristic of the rotation angle sensor, a method of dividing a signal having a phase difference such as a sine wave signal and a cosine wave signal having the same temperature characteristic and converting the signal into a tangent signal or a cotangent signal is well known. However, the work of converting the tangent signal or the cotangent signal into the angle output has caused the deterioration of the angle detection accuracy or the scale of the circuit or system.
従来知られている磁電変換素子を用いた非接触型の回転角度センサでは、回転角度検出の精度を向上させるために、複雑な演算を行ったり、あらかじめ準備された補正データを用いて検出精度を向上させたりする方法が提案されてきた。しかしながら、このような複雑な演算や表引きを利用した方法では、システム又はセンサICが複雑になり、システム又はセンサICの巨大化やコスト高を招いてきた。 Conventionally known non-contact rotation angle sensors using magnetoelectric transducers perform complex calculations or improve detection accuracy using correction data prepared in advance in order to improve the accuracy of rotation angle detection. Improvement methods have been proposed. However, in such a method using complicated calculations and lookups, the system or sensor IC becomes complicated, and the system or sensor IC becomes large and expensive.
また、一般的に知られている、少なくとも2つ以上の磁電変換素子を用い、被回転検出体の発生する磁場が、回転とともに正弦波状または余弦波状に、2つ以上の磁電変換素子の感磁部に印加されるような構成を用いて、正接演算や逆正接演算から回転角度を算出する方法においては、温度に対してともに同じ比率で変化していく2つ以上の磁電変換素子の出力を用いて角度位置を決定するため、原理的には温度特性が良好になることが知られている。 In addition, generally known at least two or more magnetoelectric transducers are used, and the magnetic field generated by the rotation detection object is sine wave or cosine wave with rotation. In the method of calculating the rotation angle from the tangent calculation or arc tangent calculation using the configuration applied to the unit, the outputs of two or more magnetoelectric transducers that change at the same ratio with respect to the temperature are obtained. Since the angular position is determined by using this, it is known that the temperature characteristic is improved in principle.
しかしながら、狭い角度範囲において高精度に回転角度検出を行おうとした場合、上述した、正接演算や逆正接演算から回転角度を算出する方法では、逆正接演算を行うためのデータをあらかじめシステム又はセンサICに持つ必要があり甚だ煩雑になる。 However, when the rotation angle is to be detected with high accuracy in a narrow angle range, the above-described method for calculating the rotation angle from the tangent calculation or the arc tangent calculation uses the system or sensor IC in advance to obtain the data for performing the arc tangent calculation. It is necessary to have to become complicated.
一方、狭い角度範囲の角度検出を行う際には、このような演算を行わずに、上述した被回転角度検出体の発する回転変化に対して、正弦波状または余弦波状に変化する磁場を磁電変換素子によって検出し、そのまま又は増幅器において増幅した後にセンサ出力として出力し、その正弦波の擬似的な直線部分を用いて比較的に精度よく角度検出する方法が知られている。 On the other hand, when performing angle detection in a narrow angle range, a magnetic field that changes in a sine wave shape or a cosine wave shape with respect to the rotation change generated by the rotated angle detector described above is converted into a magnetoelectric conversion without performing such calculation. There is known a method of detecting by an element, outputting it as a sensor output as it is or after being amplified by an amplifier, and detecting an angle with relatively high accuracy by using a pseudo linear portion of the sine wave.
しかしながら、この方法では、磁電変換素子の出力または被回転角度検出体の発生する磁場の温度特性をもった出力しか得られない。 However, with this method, only the output of the magnetoelectric conversion element or the output having the temperature characteristic of the magnetic field generated by the rotation angle detector can be obtained.
そこで、本発明の第1の目的は、簡単な構成を用いて、良好な温度特性を実現し、かつ高精度に回転角度を検出する回転角度検出方法を提供することにある。 Accordingly, a first object of the present invention is to provide a rotation angle detection method that realizes good temperature characteristics and detects a rotation angle with high accuracy using a simple configuration.
また、本発明の第2の目的は、良好な温度特性を実現し、かつ高精度に回転角度を検出する簡単な構成の回転角度センサを提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a rotation angle sensor having a simple configuration that realizes good temperature characteristics and detects the rotation angle with high accuracy.
このような課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被回転角度検出体の円周付近に配置された第1の磁電変換素子と、前記第1の磁電変換素子と位相が90°ずれた位置に配置された第2の磁気変換素子を用いて、前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度検出方法において、前記第1および前記第2の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、前記第1の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、前記第2の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅するステップと、前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算するステップと、前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算するステップと、前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算した演算結果の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出するステップとを含むことを特徴とする。
In order to solve such a problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、被回転角度検出体の円周付近に配置された第1の磁電変換素子と、前記第1の磁電変換素子と位相が90°ずれた位置に配置された第2の磁気変換素子と、前記第1の磁電変換素子と同位相の位置または位相が180°ずれた位置に配置された第3の磁電変換素子とを用いて、前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度検出方法において、前記第1から前記第3の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、前記第1の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、前記第2の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅するステップと、前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算するステップと、前記第3の磁電変換素子の駆動電圧値または駆動電流値を前記自乗和の平方根に反比例して増減させるステップと、前記第3の磁電変換素子の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出するステップとを含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector, and the phase of the first magnetoelectric transducer is shifted by 90 °. Using the second magnetic conversion element and the third magnetoelectric conversion element disposed at the same phase as the first magnetoelectric conversion element or at a position shifted in phase by 180 °. In the rotation angle detection method for detecting a rotation angle of the first to third rotations, the first to third magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics, and the first magnetoelectric transducer is the rotation angle detector. Detecting a magnetic field applied in a sine wave generated by the second magnetoelectric transducer, detecting a magnetic field applied in a cosine wave generated by the rotation angle detector, and the second ratios the output of the magnetoelectric converting element, defined Me pre of Amplifying at an amplification factor; calculating a sum of squares of the output of the first magnetoelectric conversion element and the output of the amplified second magnetoelectric conversion element; and driving the third magnetoelectric conversion element The step of increasing or decreasing the voltage value or the drive current value in inverse proportion to the square root of the sum of squares and the rotation angle of the rotation angle detector are detected using a pseudo linear portion of the output of the third magnetoelectric transducer. And the step of performing.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記予め定めた比率は、目標とする角度検出範囲において、前記擬似的な直線部分からの最大誤差が最小となるように設定されることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 3, in
また、請求項4に記載の発明は、請求項1または2において、前記予め定めた比率は、1.2〜1.9倍の範囲であることを特徴とする。
The invention according to claim 4, in
また、請求項5に記載の発明は、被回転角度検出体の円周付近に配置された第1の磁電変換素子と、前記第1の磁電変換素子と位相が90°ずれた位置に配置された第2の磁気変換素子を用いて、前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記第1および前記第2の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、前記第1の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出し、前記第2の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出し、前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅する磁電変換素子出力増幅部と、前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算する自乗和演算部と、前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算する除算演算部と、前記除算演算部の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度演算部とを備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector and the first magnetoelectric transducer is disposed at a position that is 90 ° out of phase. In the rotation angle sensor that detects the rotation angle of the rotation angle detector using the second magnetic conversion element, the first and second magnetoelectric conversion elements have substantially the same output temperature characteristics. The first magnetoelectric conversion element detects an applied magnetic field that fluctuates in a sinusoidal shape generated by the rotation angle detector, and the second magnetoelectric conversion element is a cosine wave generated by the rotation angle detector. detecting an applied magnetic field varies, the output of the second magneto-electric conversion element, and the magnetoelectric transducers output amplifier for amplifying an amplification factor of the ratio determined Me pre, an output of the first magneto-electric conversion element, The sum of squares with the output of the amplified second magnetoelectric transducer A square sum operation unit for calculating, a division operation unit for dividing the output of the first magnetoelectric conversion element by the square root of the square sum, and a pseudo linear portion of the output of the division operation unit. And a rotation angle calculation unit that detects a rotation angle of the detection body.
また、請求項6に記載の発明は、被回転角度検出体の円周付近に配置された第1の磁電変換素子と、前記第1の磁電変換素子と位相が90°ずれた位置に配置された第2の磁気変換素子と、前記第1の磁電変換素子と同位相の位置または位相が180°ずれた位置に配置された第3の磁電変換素子とを用いて、前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記第1から前記第3の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、前記第1の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出し、前記第2の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出し、前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅する磁電変換素子出力増幅部と、前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算する自乗和演算部と、駆動電圧値または駆動電流値を前記自乗和の平方根に反比例して増減させる前記第3の磁電変換素子と、前記第3の磁電変換素子の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度演算部とを備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector and the first magnetoelectric transducer is disposed at a position that is 90 ° out of phase with the first magnetoelectric transducer. Using the second magnetic conversion element and the third magnetoelectric conversion element disposed at the same phase as the first magnetoelectric conversion element or at a position shifted in phase by 180 °. In the rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotation angle sensor, the first to third magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics, and the first magnetoelectric transducer is connected to the rotation angle detector. An applied magnetic field that varies in a sinusoidal shape is detected, and the second magnetoelectric transducer detects an applied magnetic field that varies in a cosine wave generated by the rotation angle detector, and the second magnetoelectric transducer magnetoelectric conversion element for amplifying an amplification factor of the ratio of the output was determined Me pre A child output amplifier, a square sum calculator for calculating a sum of squares of the output of the first magnetoelectric transducer and the amplified output of the second magnetoelectric transducer, and a drive voltage value or a drive current value. The rotation angle of the rotated angle detector is detected using the third magnetoelectric transducer that increases or decreases in inverse proportion to the square root of the sum of squares and the pseudo linear portion of the output of the third magnetoelectric transducer. And a rotation angle calculation unit.
また、請求項7に記載の発明は、請求項5または6において、前記予め定めた比率は、目標とする角度検出範囲において、前記擬似的な直線部分からの最大誤差が最小となるように設定されることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 7, in claim 5 or 6, before Ki予 Me-determined ratio, and Oite the angle detection range of the target, the maximum error from the pseudo-linear portion is minimal It is set so that it may become .
また、請求項8に記載の発明は、請求項5または6において、前記予め定めた比率は、1.2〜1.9倍の範囲であることを特徴とする。
The invention according to claim 8, in claim 5 or 6, before Ki予 Me-determined ratio, characterized in that it is in the range of 1.2 to 1.9 times.
また、請求項9に記載の発明は、請求項5から8のいずれかにおいて、前記第1および第2の磁電変素子は、Si基板上に回路集積技術によって他の演算回路とともに互いにごく近傍に作られていることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 5 to 8, wherein the first and second magnetoelectric transducers are placed in close proximity to each other together with other arithmetic circuits on a Si substrate by circuit integration technology. It is characterized by being made.
また、請求項10に記載の発明は、請求項5から9のいずれかにおいて、前記第1および第2の磁電変素子は、円形に形成された磁気収束板の円周付近に配置されていることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the fifth to ninth aspects, the first and second magnetoelectric transducers are arranged in the vicinity of a circumference of a circular magnetic convergence plate. It is characterized by that.
本発明によれば、ほぼ同一の出力温度特性を有する磁電変換素子を用い、これらの磁電変換素子の出力に対して所定の演算を行うことにより、複雑で巨大なシステム又はセンサICを用いることなく、良好な温度特性を実現し、かつ高精度に回転角度を検出する回転角度検出方法および回転角度センサを提供することができる。 According to the present invention, by using magnetoelectric conversion elements having substantially the same output temperature characteristics and performing predetermined calculations on the outputs of these magnetoelectric conversion elements, a complicated and huge system or sensor IC is not used. Thus, it is possible to provide a rotation angle detection method and a rotation angle sensor that realize a good temperature characteristic and detect a rotation angle with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る回転角度検出方法を説明するための図である。回転シャフト4を備えた磁石等の被回転角度検出体3が、回動方向5のいずれかの向きに回転する。回転とともに被回転角度検出体3は正弦波状または余弦波状に変化する磁場を発生する。第1の磁電変換素子1および第2の磁気変換素子2は、被回転角度検出体3の円周付近、より正確には円周上の直下に配置されており、互いに90°位相がずれている。第1の磁電変換素子1の感磁部には、正弦波状に変動する磁場が印加され、第2の磁電変換素子2の感磁部には、余弦波状に変動する磁場が印加される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining a rotation angle detection method according to the first embodiment. A rotated angle detector 3 such as a magnet provided with a rotating shaft 4 rotates in any direction of the rotation direction 5. The rotated angle detector 3 generates a magnetic field that changes in a sine wave shape or a cosine wave shape as it rotates. The first
図2は、第1および第2の磁気変換素子の出力に対して演算を行うためのブロック構成図である。図1には示していないが、第1の磁気変換素子1が自乗和演算部9に接続され、第2の磁気変換素子2が磁電変換素子出力増幅部8に接続される。演算の詳細は後述する。
FIG. 2 is a block configuration diagram for performing an operation on the outputs of the first and second magnetic transducer elements. Although not shown in FIG. 1, the first
図3は、図1の構成において被回転角度検出体の回転とともに第1よび第2の磁気変換素子から得られる出力を示す図である。一方の磁気変換素子からは正弦波状の出力Vx14が、他方の磁気変換素子からは90°位相のずれた余弦波状の出力Vy15が得られる。出力Vx14および出力Vy15は、次式で表される。
FIG. 3 is a diagram showing outputs obtained from the first and second magnetic transducer elements along with the rotation of the rotation angle detector in the configuration of FIG. A
本実施形態では、同一プロセスにより製作された磁電変換素子を用いており出力温度特性が揃っているため、出力温度係数αがほぼ同一である。 In the present embodiment, since the magnetoelectric conversion element manufactured by the same process is used and the output temperature characteristics are uniform, the output temperature coefficient α is substantially the same.
ここで、本実施形態に係る回転角度検出方法を説明する。まず、被回転角度検出体3が回転すると、第1の磁電変換素子1が、正弦波状に変動する印加磁場を検出し、第2の磁電変換素子2が、余弦波状に変動する印加磁場を検出する。ついで、第2の磁電変換素子2の出力Vyが、磁電変換素子出力増幅部8によって、第1の磁電変換素子1の出力Vxに対して予め定めた比率の増幅率で増幅される。増幅された出力をVy’とする。ついで、自乗和演算部9で、出力Vxと出力Vy’の自乗和が演算される。次に、平方根演算部10において次式で表される平方根演算が行われる。
Here, the rotation angle detection method according to the present embodiment will be described. First, when the rotation angle detector 3 rotates, the first
ついで、この演算結果が、除算演算部11に伝達され、第1の磁電変換素子1の出力Vxがrで除算される。すなわち、Vout=Vx/rの演算が行われる。次に、除算演算部11の出力Voutが、演算結果増幅部12に送られて増幅された後に、演算結果出力部13を通して出力される。最後に、回転角度演算部(図示せず)において、演算結果の擬似的な直線部分を用いて回転角度を演算する。
Next, the calculation result is transmitted to the
図4は、予め定めた比率の増幅率が1.3である場合の演算結果を示す図である。この演算結果の擬似的な直線部分16は、正弦波出力よりも、擬似的な直線部分が広範囲であり、直線性が向上されている。具体的には、擬似的な直線部分16部分の中心から±50°範囲において近似直線からの最大誤差が0.08°程度となっており、直線性の向上が得られている。正弦波出力では、±50°範囲において2.5°程度の誤差になる。また、第1の磁電変換素子1および第2の磁電変換素子2が同一プロセスにより製作されているので演算結果Voutからは出力温度係数αが排除され、演算結果は良好な温度特性を持つこととなる。したがって、簡単な構成を用いて、良好な温度特性を実現し、かつ正弦波出力を用いる場合よりも広範囲にわたり高精度に回転角度を検出することが可能となる。
FIG. 4 is a diagram showing a calculation result when the amplification factor of a predetermined ratio is 1.3. The pseudo
上述の説明では、第2の磁電変換素子2の出力Vyを、第1の磁電変換素子1の出力Vxに対して1.3倍で増幅したが、この比率を1.0とすると最終的に得られる演算結果は次式のようになり、温度依存性のない正弦波出力を得ることが可能となる。
In the above description, the output V y of the second
なお、第2の磁電変換素子2の出力Vyを増幅したが、第1の磁電変換素子1の出力Vxを増幅してもよい。この場合は、除算演算部11において除算される値は、出力Vyとなる。
Although the output V y of the second
また、予め定めた比率は1.2〜1.9とすることができ、目的とする回転角度の検出範囲によって最適な値が異なる。図6は、任意の角度検出範囲における予め定めた比率と誤差の関係を示す図である。図6に見られるように、測定対象とする角度の範囲によって最適な比率は異なってくる。 Further, the predetermined ratio can be set to 1.2 to 1.9, and the optimum value varies depending on the target rotation angle detection range. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a predetermined ratio and an error in an arbitrary angle detection range. As seen in FIG. 6, the optimum ratio varies depending on the range of angles to be measured.
また、各演算部は、アナログ回路でもデジタル回路でも実施可能である。 Each arithmetic unit can be implemented with an analog circuit or a digital circuit.
また、図1の代わりに図5に示す構成を用いて回転角度検出を行うこともできる。図5に示す構成では、第1の磁電変素子1および第2の磁電変換素子2が、円形に形成された磁気収束板17の円周付近に配置されている。磁気集束版17は磁性体からなり、第1の磁電変換素子1および第2の磁電変換素子2の感磁面に対して、水平な磁場成分を垂直な磁場成分に変換することが可能となる。すなわち、図5において、第1の磁電変換素子1および第2の磁電変換素子2の位置で紙面に対して平行な磁場を磁気収束板17により、紙面に対して垂直な磁場に変換することができる。したがって、第1の磁電変換素子1および第2の磁電変換素子2の感磁面に対して垂直な磁場成分のみを検出するホール素子などを磁電変換素子に選択する場合に好適である。また、周囲の磁束を集め、磁電変換素子の感磁面に印加される磁束密度を増幅することも可能である。
Further, the rotation angle can be detected using the configuration shown in FIG. 5 instead of FIG. In the configuration shown in FIG. 5, the first
また、本実施形態に係る回転角度検出方法および回転角度センサは、例えばジョイスティックなどの入力装置の傾斜角度検出、バルブ弁などの開閉角度検出用途に利用可能である。 Further, the rotation angle detection method and rotation angle sensor according to the present embodiment can be used for detecting an inclination angle of an input device such as a joystick and for detecting an opening / closing angle of a valve valve.
(実施形態2)
実施形態2に係る回転角度検出方法は、除算演算部11が実施形態1と異なる。実施形態2では、除算演算部11の代わりに、第1および第2の磁電変換素子と同一プロセスで製作された第3の磁電変換素子を、実施形態1の除算演算部11において除算対象である第1の磁電変換素子と同位相の位置または第1の磁電変換素子と180°位相のずれた出力を得ることができる位置に別途設ける。第3の磁電変換素子の駆動電圧値または駆動電流値を平方根演算部10の出力rに反比例して増減させて、第3の磁電変換素子の出力を得ることで、第1〜第3の磁電変換素子の温度特性をキャンセルし、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
(Embodiment 2)
In the rotation angle detection method according to the second embodiment, the
なお、実施形態1で述べたのと同様に種々の変形形態が考えられる。 It should be noted that various modifications are possible as described in the first embodiment.
1 第1の磁電変換素子
2 第2の磁電変換素子
3 被回転角度検出体
4 回転シャフト
5 回動方向
8 磁電変換素子出力増幅器
9 自乗和演算部
10 平方根演算部
11 除算演算部
12 演算値増幅器
13 演算結果出力部
14 第1の磁電変換素子の出力
15 第2の磁電変換素子の出力
16 演算結果の擬似的な直線部分
17 磁気収束板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1および前記第2の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、
前記第1の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、
前記第2の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、
前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅するステップと、
前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算するステップと、
前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算するステップと、
前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算した演算結果の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出するステップと
を含むことを特徴とする回転角度検出方法。 Using the first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector, and the second magnetic transducer disposed at a position 90 degrees out of phase with the first magnetoelectric transducer, In the rotation angle detection method for detecting the rotation angle of the rotation angle detector,
The first and second magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics,
The first magnetoelectric transducer detecting an applied magnetic field varying in a sinusoidal shape generated by the rotation angle detector; and
The second magnetoelectric transducer detecting an applied magnetic field that fluctuates in a cosine wave generated by the rotated angle detector;
A method of amplifying an amplification factor of the ratio of the output of said second electric transducer, determined Me pre,
Calculating a sum of squares of the output of the first magnetoelectric transducer and the amplified output of the second magnetoelectric transducer;
Dividing the output of the first magnetoelectric transducer by the square root of the sum of squares;
Detecting a rotation angle of the rotation angle detector using a pseudo linear portion of a calculation result obtained by dividing the output of the first magnetoelectric transducer by the square root of the square sum. Rotation angle detection method.
前記第1から前記第3の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、
前記第1の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、
前記第2の磁電変換素子が、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出するステップと、
前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅するステップと、
前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算するステップと、
前記第3の磁電変換素子の駆動電圧値または駆動電流値を前記自乗和の平方根に反比例して増減させるステップと、
前記第3の磁電変換素子の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出するステップと
を含むことを特徴とする回転角度検出方法。 A first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector; a second magnetic transducer disposed at a position 90 degrees out of phase with the first magnetoelectric transducer; In a rotation angle detection method for detecting a rotation angle of the rotation angle detection body using a first magnetoelectric conversion element and a third magnetoelectric conversion element arranged at the same phase position or at a position shifted in phase by 180 ° ,
The first to third magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics,
The first magnetoelectric transducer detecting an applied magnetic field varying in a sinusoidal shape generated by the rotation angle detector; and
The second magnetoelectric transducer detecting an applied magnetic field that fluctuates in a cosine wave generated by the rotated angle detector;
A method of amplifying an amplification factor of the ratio of the output of said second electric transducer, determined Me pre,
Calculating a sum of squares of the output of the first magnetoelectric transducer and the amplified output of the second magnetoelectric transducer;
Increasing or decreasing the driving voltage value or driving current value of the third magnetoelectric transducer in inverse proportion to the square root of the square sum;
And a step of detecting a rotation angle of the rotation angle detector using a pseudo linear portion of an output of the third magnetoelectric transducer.
前記第1および前記第2の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、
前記第1の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出し、
前記第2の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出し、
前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅する磁電変換素子出力増幅部と、
前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算する自乗和演算部と、
前記第1の磁電変換素子の出力を前記自乗和の平方根で除算する除算演算部と、
前記除算演算部の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度演算部と
を備えることを特徴とする回転角度センサ。 Using the first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector, and the second magnetic transducer disposed at a position 90 degrees out of phase with the first magnetoelectric transducer, In the rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotation angle detector,
The first and second magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics,
The first magnetoelectric transducer detects an applied magnetic field that fluctuates in a sine wave generated by the rotated angle detector,
The second magnetoelectric transducer detects an applied magnetic field that fluctuates in a cosine wave generated by the rotated angle detector,
The output of the second magneto-electric conversion element, and the magnetoelectric transducers output amplifier for amplifying an amplification factor of the ratio determined Me pre,
A sum-of-squares calculation unit that calculates the sum of squares of the output of the first magnetoelectric conversion element and the output of the amplified second magnetoelectric conversion element;
A division operation unit for dividing the output of the first magnetoelectric transducer by the square root of the square sum;
A rotation angle sensor comprising: a rotation angle calculation unit that detects a rotation angle of the rotation angle detector using a pseudo linear portion of an output of the division calculation unit.
前記第1から前記第3の磁電変換素子は、ほぼ同一の出力温度特性を有し、
前記第1の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する正弦波状に変動する印加磁場を検出し、
前記第2の磁電変換素子は、前記被回転角度検出体の発生する余弦波状に変動する印加磁場を検出し、
前記第2の磁電変換素子の出力を、予め定めた比率の増幅率で増幅する磁電変換素子出力増幅部と、
前記第1の磁電変換素子の出力と、増幅された前記第2の磁電変換素子の出力との自乗和を演算する自乗和演算部と、
駆動電圧値または駆動電流値を前記自乗和の平方根に反比例して増減させる前記第3の磁電変換素子と、
前記第3の磁電変換素子の出力の擬似的な直線部分を用いて前記被回転角度検出体の回転角度を検出する回転角度演算部と
を備えることを特徴とする回転角度センサ。 A first magnetoelectric transducer disposed near the circumference of the rotation angle detector; a second magnetic transducer disposed at a position 90 degrees out of phase with the first magnetoelectric transducer; A rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the rotation angle detector using a third magnetoelectric conversion element disposed at a position having the same phase as that of one magnetoelectric conversion element or a position shifted in phase by 180 °;
The first to third magnetoelectric transducers have substantially the same output temperature characteristics,
The first magnetoelectric transducer detects an applied magnetic field that fluctuates in a sine wave generated by the rotated angle detector,
The second magnetoelectric transducer detects an applied magnetic field that fluctuates in a cosine wave generated by the rotated angle detector,
The output of the second magneto-electric conversion element, and the magnetoelectric transducers output amplifier for amplifying an amplification factor of the ratio determined Me pre,
A sum-of-squares calculation unit that calculates the sum of squares of the output of the first magnetoelectric conversion element and the output of the amplified second magnetoelectric conversion element;
The third magnetoelectric transducer for increasing or decreasing the drive voltage value or drive current value in inverse proportion to the square root of the square sum;
A rotation angle sensor comprising: a rotation angle calculation unit that detects a rotation angle of the rotation angle detector using a pseudo linear portion of the output of the third magnetoelectric transducer.
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