(57)【要約】【課題】角度検出装置において、角度データθｄが、基準角度近傍においてサンプリング周期で変動することを防止する。【解決手段】回転体の回転角度に応じて位相の異なる正弦波信号を出力する複数のセンサ（０１Ｖ、０１Ｕ）と、複数のセンサから出力される正弦波信号に基づいてベクトルを生成するベクトル生成手段５０と、ベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波と演算することにより、ベクトルを回転させるベクトル回転手段３０と、回転したベクトルが、所定の基準角度に対して正方向および負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力する符号判定手段１０と、符号判定信号に基づいて所定のビット長で表わされる角度データのカウント値を増減し、該カウント値を角度データとして出力する角度カウンタ２０とを、符号判定手段の正方向または負方向の判定処理において不感帯を設ける。【選択図】図６
2014238331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサと、
前記複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成するベクトル生成手段と、
前記ベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転手段と、
該ベクトル回転手段により回転されたベクトルが、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力する符号判定手段と、
前記符号判定信号に基づいて、所定のビット長で表わされる角度データのカウント値を増減し、該カウント値を角度データとして出力する角度カウンタと、を備え、
前記符号判定手段の正方向または負方向の判定処理において、前記所定の基準角度を中心に不感帯を設け、該不感帯に前記回転されたベクトルが位置するときは、前記角度データのカウント値の増減を行わないことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサと、
前記複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成するベクトル生成手段と、
前記ベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転手段と、
該ベクトル回転手段により回転されたベクトルが、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力する符号判定手段と、
前記符号判定信号に基づいて、所定のビット長で表わされる角度データのカウント値を増減し、該カウント値を角度データとして出力する角度カウンタと、
前記角度カウンタから出力される角度データをデバウンス処理するデバウンス手段と、を備えたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項３】
前記角度カウンタから出力される角度データの所定桁の値に基づいてパルス信号を生成して出力するデコード手段をさらに備え、
前記デバウンス手段は、該パルス信号の論理が所定の回数変化しなかった場合に、該パルス信号の変化を反映したパルス信号を補正パルス信号として出力するデバウンスフィルタであることを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。
【請求項４】
前記デバウンス手段は、前記角度データのカウント値が変化してから所定時間内に再び元の値へ変化しなかった場合に、前記カウント値の変化を採用して角度データとして出力することを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。
【請求項５】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサと、前記複数のセンサから出力される正弦波信号を演算することによって、前記回転体の角度を、所定のビット長で表わされる角度データとして出力する角度カウンタと、を備えた角度検出装置における角度検出方法であって、
前記複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成させるベクトル生成処理と、
該ベクトル生成処理によって生成されたベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転処理と、
該ベクトル回転処理により回転されたベクトルを、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力させる符号判定処理と、
前記符号判定信号に基づいて前記角度データのカウント値を増減させて、該カウント値を角度データとして出力させるカウント処理と、を行い、
前記符号判定手段の正方向または負方向の判定処理においては、前記所定の基準角度を中心に不感帯を設け、該不感帯に前記回転されたベクトルが位置するときは、前記角度データのカウント値の増減を行わないようにしたことを特徴とする角度検出方法。
【請求項６】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサと、前記複数のセンサから出力される正弦波信号を演算することによって、前記回転体の角度を、所定のビット長で表わされる角度データとして出力する角度カウンタと、を備えた角度検出装置における角度検出方法であって、
前記複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成させるベクトル生成処理と、
該ベクトル生成処理によって生成されたベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転処理と、
該ベクトル回転処理により回転されたベクトルを、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力させる符号判定処理と、
前記符号判定信号に基づいて前記角度データのカウント値を増減させて、該カウント値を角度データとして出力させるカウント処理と、
前記カウント処理によって出力された角度データをデバウンスするデバウンス処理と、
を行うことを特徴とする角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出装置および角度検出方法に関し、特に、回転体の回転角度を検出する角度検出装置および角度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転角度の検出方法として、永久磁石を設けた回転体と、回転体の近傍に固定された磁気センサとを備え、これらを相対的に回転させ、回転に応じて変化する磁気センサの出力波形から回転角度を検出する方法が知られている。
【０００３】
例えば、角度検出装置として、図１５に示すように、永久磁石のＳ極Ｎ極を交互に円筒状に配置した検出対象である回転体０６と、回転体０６の近傍に回転方向に対して９０°の角度をもって固定配置されたＸ相およびＹ相の磁気センサ０５Ｘ、０５Ｙとを備えたものが挙げられる。このとき、磁気センサの出力信号Ｖｘ、Ｖｙは、数式１および図１６に示すような、回転体の回転角度θに対して、それぞれ余弦、正弦の波形になる。ただし、図１６においては、出力信号Ｖｘ、Ｖｙの振幅（Ａｘ，Ａｙ）は等しい（Ａｘ＝Ａｙ）としている。なお、数式中に表記された＊は乗算を意味する。以下同様とする。
【０００４】
【数１】
2014238331.tif 000003
【０００５】
ここで、前記磁気センサの出力信号Ｖｘ、Ｖｙを検出すると、図１７に示すように、検出した出力信号Ｖｘ、ＶｙがＸＹ平面上になすベクトルとＸ軸との角度が回転角度θに相当する。そこで、数式２に示す回転変換により、例えば図１７に示すように、負の回転方向へ繰り返し回転させ、回転したベクトルがＸ軸に一致するまで繰り返す（（Ｖｘ，Ｖｙ）→（Ｖｘ’，Ｖｙ’））。このとき、ベクトルの総回転角度が検出角度になる。以上の動作を実行することにより、回転体の回転角度θを検出する。
【０００６】
【数２】
2014238331.tif 000004
【０００７】
例えば特許文献１においては、上記動作を、１ｂｉｔデルタシグマＡＤ変換器、データストリーム演算、ローパスフィルタを用いて実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、検出角度は離散的なデータであり、検出角度の分解能はベクトルを回転させる角度分解能に等しく、回転したベクトルがＸ軸に完全に一致することは稀であり、回転体が停止している場合においても、回転変換されたベクトルは、角度検出処理の繰り返し周期毎、すなわちサンプリング周期ごとにＸ軸を挟んで交互に変動する。このため、検出した角度データの最小桁がサンプリング周期で変動するという問題がある。さらに、角度変化を示すパルス信号を角度データに基づいて生成する場合においては、パルス信号がチャタリングするという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、サンプリング周期ごとに検出した角度データが基準角度を挟んで変動することが抑制された角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の角度検出装置は、上記課題を解決し目的を達成するために、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサと、前記複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成するベクトル生成手段と、前記ベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転手段と、該ベクトル回転手段により回転されたベクトルが、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力する符号判定手段と、前記符号判定信号に基づいて、所定のビット長で表わされる角度データのカウント値を増減し、該カウント値を角度データとして出力する角度カウンタと、を備え、前記符号判定手段の正方向または負方向の判定処理において、前記所定の基準角度を中心に不感帯を設け、該不感帯に前記回転されたベクトルが位置するときは、前記角度データのカウント値の増減を行わないことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の角度検出装置によれば、符号判定手段の正方向または負方向の判定処理において所定の基準角度を中心に不感帯を設けることにより、回転したベクトルが不感帯内に入った場合は、基準角度付近で角度データのカウント値が増減しないので、角度データがサンプリング周期で変動することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の角度検出装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】ＵＶＷ相の正弦波信号を示す図である。
【図３】ＵＶ軸からＸＹ軸への変換を示す図である。
【図４】Ｘ軸信号、Ｙ軸信号を示す図である。
【図５】メモリに格納される正弦データ、余弦データを示す図である。
【図６】第１の実施形態における、ベクトルの回転によるＸ軸への追従と不感帯を示す図である。
【図７】第１の実施形態における、角度カウンタの動作を示すタイミングチャートである。
【図８】第２の実施形態の角度検出装置の全体構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態における、角度カウンタの動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】第２の実施形態における、回転したベクトルのチャタリングを示す図である。
【図１１】第２の実施形態におけるデコード部の処理を示す表である。
【図１２】第２の実施形態における、デバウンスフィルタの動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】第３の実施形態の角度検出装置の全体構成を示す図である。
【図１４】第３の実施形態における、デバウンス部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】従来技術における回転体と磁気検出センサの配置構成を示す図である。
【図１６】９０°の位相差をもつ２相正弦波信号の波形を示す図である。
【図１７】従来技術における、角度探索アルゴリズムの動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、角度検出装置の一実施形態について説明する。
角度検出装置は、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる正弦波信号を出力する複数のセンサ（０１Ｕ、０１Ｖ）と、複数のセンサから出力される正弦波信号に基づいてベクトルを生成するベクトル生成手段４０と、ベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、ベクトルを回転させるベクトル回転手段３０と、該ベクトル回転手段により回転されたベクトルが、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、該判定結果を符号判定信号として出力する符号判定手段１０と、符号判定信号に基づいて、所定のビット長で表わされる角度データのカウント値を増減し、該カウント値を角度データとして出力する角度カウンタ２０と、を備え、符号判定手段の正方向または負方向の判定処理において、所定の基準角度を中心に不感帯を設け、該不感帯に前記回転されたベクトルが位置するときは、角度データのカウント値の増減を行わないようにしたものである。
【００１４】
また、本発明の角度検出方法は、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する正弦波信号を出力し、かつ、互いの配置位置により位相の異なる前記正弦波信号を出力する複数のセンサ（０１Ｕ、０１Ｖ）と、前記複数のセンサから出力される正弦波信号を演算することによって、前記回転体の角度を、所定のビット長で表わされる角度データとして出力する角度カウンタ２０と、を備えた角度検出装置における角度検出方法であって、複数のセンサから出力される前記正弦波信号に基づいてベクトルを生成させるベクトル生成処理と、該ベクトル生成処理によって生成されたベクトルと複数の位相をもつ基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転処理と、該ベクトル回転処理により回転されたベクトルを、所定の基準角度に対して正方向または負方向のいずれに位置するかを判定し、判定結果を符号判定信号として出力させる符号判定処理と、符号判定信号に基づいて角度データのカウント値を増減させて、該カウント値を角度データとして出力させるカウント処理と、を行い、符号判定手段の正方向または負方向の判定処理においては、所定の基準角度を中心に不感帯を設け、該不感帯に前記回転されたベクトルが位置するときは、前記角度データのカウント値の増減を行わないようにしたものである。
【００１５】
以下、角度検出装置の構成について図１を参照しながら説明する。図１に第１の実施形態の角度検出装置の全体構成図を示す。
まず、本発明における複数のセンサについて説明する。本発明のセンサは、磁界を検出するホール素子（０１Ｕ、０１Ｖ）である。
ホール素子０１Ｕは、永久磁石を備えた回転体（図示せず）の近傍に配置された磁気センサ素子であり、図１に示すように、２対の端子を備え、一方の対には駆動電圧を印加され、他方の対からはＵ相差動信号ＨＵ＋、ＨＵ−を出力する。Ｕ相差動信号ＨＵ＋、ＨＵ−は、その差分が、前記回転体の回転角度θについて、数式３の上段に示す正弦波形であり、その振幅ＡｕおよびＡｖは、ホール素子感度、永久磁石による磁界の強さ等により決まる係数と、ホール素子を駆動する電圧に比例する。
【００１６】
【数３】
2014238331.tif 000005
【００１７】
ホール素子０１Ｖは、ホール素子０１Ｕと１２０度の位相差をもって配置され、構成はホール素子０１Ｕと同様であり、出力するＶ相差動信号ＨＶ＋、ＨＶ−は、数式３の下段に示す波形となる。
ホール素子０１Ｕ、０１Ｖの駆動電圧を印加する端子対は、図１に示すように、直列に接続され、片側は駆動電圧源Ｖｄｒｖに接続され、他方は抵抗を介して接地ＧＮＤに接続される。
【００１８】
次に、差動部５０の構成および動作を説明する。図２に、差動部５０が出力するＵ相正弦波信号ＶｕおよびＶ相正弦波信号Ｖｖの波形を示す。
差動部５０は、Ｕ相差動アンプ５１ＵおよびＶ相差動アンプ５１Ｖを備える。
Ｕ相差動アンプ５１Ｕは、オペアンプを用いた減算器であり、数式３の上段に示す差分演算を実行して、演算結果をＵ相正弦波信号Ｖｕとして出力する。
Ｖ相差動アンプ５１Ｖは、Ｕ相差動アンプ５１Ｕと同様の減算器であり、数式３の下段に示す差分演算を実行して、演算結果をＶ相正弦波信号Ｖｖとして出力する。
【００１９】
なお、差動アンプ５１Ｕ、５１Ｖにおいて、倍率や、波形の中心をオフセットする演算を加える構成としてもよい。
以上が差動部５０の説明である。差動部５０が出力するＵ相正弦波信号Ｖｕ、Ｖ相正弦波信号Ｖｖは、１２０度の位相差を持ち、理想的には、回転角度θについて図２に示す波形となる。
なお、図２の波形においては、簡単のため正弦波信号Ｖｕ、Ｖｖの振幅Ａｕ、Ａｖは等しいとしている。
【００２０】
次に、本発明におけるベクトル生成手段としてのベクトル生成部４０の構成および動作を説明する。図３に、ベクトル生成部４０が行う軸変換の図を示す。
ベクトル生成部４０は、Ｘ軸生成部４１ＸおよびＹ軸生成部４１Ｙを備え、正弦波信号Ｖｕ、Ｖｖに基づいて、直交する２つの信号であるＸ軸信号ＸおよびＹ軸信号Ｙを生成する。
Ｘ軸生成部４１Ｘは、数式４の上段に示すように、正弦波信号ＶｕおよびＶｖの減算に倍率（１√３）を乗じて、演算結果をＸ軸信号Ｘとして出力する。
Ｙ軸生成部４１Ｙは、数式４の下段に示すように、正弦波信号ＶｕおよびＶｖを加算して、演算結果をＹ軸信号Ｙとして出力する。
【００２１】
以上が、ベクトル生成部４０の構成であり、ベクトル生成部４０の動作はＵ相およびＶ相の信号に対して図３に示す軸変換を行うことに相当し、Ｘ軸信号ＸおよびＹ軸信号Ｙは、図４および数式４に示すように直交した波形を得る（ベクトル生成処理）。
【００２２】
【数４】
2014238331.tif 000006
【００２３】
また、本実施形態においては、１２０度の位相差をもつ２つの正弦波信号Ｖｕ、Ｖｖから直交する２つの信号Ｘ、Ｙを生成している。直交した２つの信号Ｘ、Ｙが得られるならば、２つ以上の正弦波信号から加減算して生成する構成としてもよい。あるいは正弦波信号Ｖｕ、Ｖｖが元から直交するならば、そのままＸ軸信号Ｘ、Ｙ軸信号Ｙとして出力する構成としてもよい。
【００２４】
次に、本発明におけるベクトル回転手段としての回転演算部３０の構成および動作を説明する。
回転演算部３０は、図１に示すように、乗算器３５、Ｙ軸減算器３６、Ｘ軸加算器３７およびメモリ３８を備え、Ｘ軸信号ＸおよびＹ軸信号Ｙにより表現されるベクトルを、後述する角度データθｄの値に従って回転変換して、演算結果である回転Ｘ軸信号Ｘ’、回転Ｙ軸信号Ｙ’により表現される回転ベクトルを出力する。
乗算器３５は、数式５に示すように、Ｘ軸信号ＸおよびＹ軸信号Ｙに、後述する正弦データｄｓｉｎおよび余弦データｄｃｏｓをそれぞれ乗じて、演算結果をそれぞれＸｓｉｎ、Ｘｃｏｓ、Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓとして出力する。
【００２５】
【数５】
2014238331.tif 000007
【００２６】
Ｙ軸減算器３６は、数式６下段に示す減算を実行して、演算結果を回転Ｙ軸信号Ｙ’として出力する（ベクトル回転処理）。
Ｘ軸加算器３７は、数式６上段に示す加算を実行して、演算結果を回転Ｘ軸信号Ｘ’として出力する（ベクトル回転処理）。ただし、本実施形態においては、回転Ｘ軸信号Ｘ’は利用しない。
【００２７】
【数６】
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【００２８】
メモリ３８は、不揮発メモリであり、図５に示すように、それぞれ１周期を６４分割して、振幅を１２７［ＬＳＢ］で表す正弦データｄｓｉｎおよび余弦データｄｃｏｓを保持し、後述する６ビットの語長をもつ角度データθｄの値に従って、それぞれの対応するデータ値を出力する。
【００２９】
次に、本発明における符号判定手段としての符号判定部１０の構成および動作を説明する。図６に、ベクトルの回転によるＸ軸への追従と不感帯を示す。
符号判定部１０は、図１に示すように、上側判定部１５および下側判定部１６を備えている。回転Ｘ軸信号Ｘ’および回転Ｙ軸信号Ｙ’により表現される回転されたベクトルが、回転の目標であるＸ軸（Ｙ’＝０）を挟んで設けられた、幅が（２×ｔｈ）の不感帯に対して、上か下かを判定して、判定結果を上側判定信号ＵＰ、下側判定信号ＤＮとして出力する（符号判定処理）。
上記回転目標であるＸ軸が、本発明における基準角度に相当する。また、上側判定信号ＵＰおよび下側判定信号ＤＮが、本発明における判定信号に相当する。
上側判定信号ＵＰは、数式７に示すように、回転Ｙ軸データＹ’が正側の不感帯幅（＋ｔｈ）以上のときに、Ｈｉとして出力する（符号判定処理）。
【００３０】
【数７】
2014238331.tif 000009
【００３１】
下側判定信号ＤＮは、数式８に示すように、回転Ｙ軸データＹ’が負側の不感帯幅（−ｔｈ）以下のときに、Ｈｉとして出力する(符号判定処理)。
【００３２】
【数８】
2014238331.tif 000010
【００３３】
発振子２５は、周期的なパルス信号であるクロックｃｌｋを出力する（図１参照）。
分周器２６は、前記クロックｃｌｋを分周して、トリガｆｓを出力する（図１参照）。
【００３４】
次に、本発明における角度カウンタとしての角度カウンタ２０の動作について、図７を用いて説明する。図７は、角度カウンタ２０の動作を示すタイミングチャートである。
図７に示すように、角度カウンタ２０は、トリガｆｓが到来するたびに、上側判定信号ＵＰの論理がＨｉならば、角度データθｄを１カウント増加させ、下側判定信号ＤＮ論理がＨｉならば、角度データθｄを１カウント減少させ、角度データθｄを出力する（カウント処理）。２つの判定信号ＵＰ、ＤＮは、上側基準値（＋ｔｈ）および下側基準値（−ｔｈ）の設定により、同時にＨｉとなることはない。
【００３５】
角度データθｄは、角度検出装置による角度の検出値であり、本実施形態においては語長６ビットの繰り返しカウントとする。このときの回転角度θと、角度データθｄとの関係を以下に示す。
θ［ｄｅｇ］=３６０［ｄｅｇ］／６４［ＬＳＢ］×θd［ＬＳＢ］
角度データθｄが、本発明の角度データに相当する。
【００３６】
以上のように、回転演算部３０、符号判定部１０、角度カウンタ２０を構成することにより、回転Ｘ軸信号Ｘ’および回転Ｙ軸信号Ｙ’により表現される回転ベクトルは、Ｘ軸信号ＸおよびＹ軸信号Ｙにより表現される元のベクトルの位置から、目標（基準角度）であるＸ軸へ１カウントずつ回転し、Ｘ軸近傍まで回転した後は、常にＸ軸に追従する。この元のベクトルから回転ベクトルへの回転量が角度データθｄであり、回転体の回転角度θの検出値である。これは、追従型Ａ／Ｄ（analog  to  digital）法を用いた角度の検出である。
【００３７】
なお、本実施形態における符号判定部の構成は、図６に示すように、Ｘ軸近傍に不感帯を設けることに相当して、角度データθｄがサンプリング周期ごとにアップ、ダウンを繰り返すチャタリングを防止することができる。
つまり、Ｘ軸（基準角度）近傍で回転したベクトルが不感帯に入った場合には、数式７および数式８に従い、符号判定部１０はＬｏを出力するため、角度データθｄのカウント値は増減しない。そのため、ベクトル回転手段による回転が生じないため角度データθｄがサンプリング周期毎にアップダウンすることがない。
【００３８】
第１の実施形態では、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する、位相の異なる複数の正弦波信号を出力するセンサの出力信号にもとづいてベクトルを生成し、ベクトルの回転変換を用いて前記回転角度を検出する角度検出装置において、回転したベクトルの基準角度に対する正負を判定する符号判定に不感帯を設けるように構成したので、検出した角度データがサンプリング周期で変動することを防止できる。
【００３９】
次に、第２の実施形態について図８を参照して説明する。図８に本実施形態の角度検出装置の全体構成図を示す。ホール素子０１Ｕ、０１Ｖ、発振子２５、分周器２６、回転演算部３０、ベクトル生成部４０、差動部５０は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。図９に角度カウンタ２０の動作を示すタイミングチャートを示す。図１０に、回転したベクトルのチャタリングの図を示す。図１１に、本実施形態における、デコード部の処理を示す。
【００４０】
符号判定部１０の構成および動作を説明する。
符号判定部１０は、図８に示すように、回転Ｘ軸信号Ｘ’および回転Ｙ軸信号Ｙ’により表現される、回転されたベクトルが、回転の目標（基準角度）であるＸ軸（Ｙ’＝０）に対して大小を判定して、判定結果を符号判定信号Ｓｉｇｎとして出力する。
符号判定信号Ｓｉｇｎは、数式９に示すように、回転Ｙ軸データＹ’がゼロ以上のときに、Ｈｉとして出力する。ゼロ未満のときにＬｏとして出力する。
なお、本実施例の符号判定部１０が、本発明の符号判定手段に相当し、本実施例の符号判定信号Ｓｉｇｎが、本発明の符号判定信号に相当する。
【００４１】
【数９】
2014238331.tif 000011
【００４２】
本実施形態の角度カウンタ２０の動作を、図９を用いて説明する。図９に、角度カウンタ２０の動作のタイミングチャートを示す。
角度カウンタ２０は、図９に示すように、トリガｆｓが到来するたびに、符号判定信号Ｓｉｇｎの論理がＨｉならば、角度データθｄを１カウント増加させ、符号判定信号Ｓｉｇｎの論理がＬｏならば、角度データθｄを１カウント減少させ、角度データθｄを出力する。
角度データθｄは、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
ここまでの構成では、回転体が停止している場合においても、回転されたベクトルはサンプリング周期ごとに、図１０に示すように、Ｘ軸を挟んで２つの角度間を交互に変化するため、角度データθｄがサンプリング周期で変動する。そこで、本実施形態では、この角度データの変動を防止するため、以下に説明するデバウンス手段を設けている。
【００４４】
まず、本発明におけるデコード手段としてのデコード部７０について説明する。
デコード部７０は、角度データθｄの下位２ビットを参照して、図１１に示す生成論理に従って、２相パルス信号Ｅａ、Ｅｂを生成する。以上により、エンコーダを備えなくても、回転体の回転角度変化を示し、１／４周期の位相差をもつ２相パルス信号Ｅａ、Ｅｂを得ることができる。
【００４５】
次に、本発明におけるデバウンス手段としてのデバウンスフィルタ６０の動作について、図１２を用いて説明する。
デバウンスフィルタ６０は、図１２に示すように、トリガｆｓが到来するたびに、２相パルス信号Ｅａを監視して、Ｅａの論理に変化があった場合は、Ｅａが連続２回以上変化しなければ、その変化を補正２相パルスＥａｓに反映して出力する。Ｅｂに対しても同様に動作する。
【００４６】
第２の実施形態においては、検出した角度データの下位２桁の値に基づいて、回転角度の変化を示す２相パルス信号を生成して出力するデコード部７０を備え、２相パルス信号に対してデバウンス処理を行うデバウンスフィルタ６０を備えるように構成したので、チャタリングを防止した２相パルス信号を生成することができる。
【００４７】
次に、第３の実施形態について図１３を参照して説明する。図１３に本実施形態の角度検出装置の全体構成図を示す。ただし、第１の実施形態または第２の実施形態と共通する説明は省略する。ホール素子０１Ｕ、０１Ｖ、符号判定部１０、角度カウンタ２０、発振子２５、分周器２６、回転演算部３０、差動部５０、ベクトル生成部４０は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００４８】
本発明のデバウンス手段としてのデバウンス部６１について説明する。
デバウンス部６１は、図１４に示すように、トリガｆｓが到来するたびに、角度データθｄの値を監視して、角度データθｄの値に変化があった場合は、角度データθｄが連続２回の間、元の値へ変化しなければ、カウント値の変化を補正角度データθｄｓに採用し角度データとして出力する。
本実施形態における補正角度データθｄｓが、本発明における角度データに相当する。
【００４９】
第３の実施形態においては、図１４に示すように、デバウンス部６１は、サンプリング周期ごとの変動を含む角度データθｄに対して、カウント値が変化してから所定時間以内に再び元の値へ変化しなかった場合のみ、カウント値の変化を採用して補正角度データθｄｓとして出力するように構成している。これにより、検出した角度データの最小桁がサンプリング周期ごとに変動することを防止することができる。
【００５０】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化する、位相の異なる複数の正弦波信号を出力するセンサの出力信号にもとづいて、前記回転角度を検出する角度検出装置において、検出した角度データの最小桁のサンプリング周期の変動を防止し、角度変化を示すパルス信号を角度データにもとづいて生成する場合においても、チャタリングや停止時のパルス変化を防止することができる。
【符号の説明】
【００５１】
０１Ｕ、０１Ｖ  ホール素子（Ｕ相、Ｖ相）
０５Ｘ、０５Ｙ  磁気センサ（Ｘ相、Ｙ相）
０６  回転子
１０  符号判定部
１５  上側判定部
１６  下側判定部
２０  角度カウンタ
２５  発信子
２６  分周器
３０  回転演算部
３５  乗算器
３６  Ｙ軸減算器
３７  Ｘ軸加算器
３８  メモリ
４０  ベクトル生成部
４１Ｘ、４１Ｙ  Ｘ軸生成部、Ｙ軸生成部
５０  差動部
５１Ｕ、５１Ｖ  Ｕ相差動アンプ、Ｖ相差動アンプ
６０  デバウンスフィルタ
６１  デバウンス部
７０  デコード部
ＨＵ＋、ＨＵ−  Ｕ相差動信号
ＨＶ＋、ＨＶ−  Ｖ相差動信号
Ｖｕ、Ｖｖ  正弦波信号（Ｕ相、Ｖ相）
Ｖｘ、Ｖｙ  センサ出力信号（Ｘ相、Ｙ相）
Ｘ    Ｘ軸信号
Ｙ    Ｙ軸信号
Ｘ’  回転Ｘ軸信号
Ｙ’  回転Ｙ軸信号
ＵＰ  上側判定信号
ＤＮ  下側判定信号
Ｓｉｇｎ  符号判定信号
ｔｈ  不感帯幅
ｃｌｋ  クロック
ｆｓ    トリガ
θ      回転角度
θｄ    角度データ
θｄｓ  補正角度データ
Ｅａ、Ｅｂ      ２相パルス信号（Ａ相、Ｂ相）
Ｅａｓ、Ｅｂｓ  補正２相パルス信号（Ａ相、Ｂ相）
ｄｓｉｎ  正弦データ
ｄｃｏｓ  余弦データ
Ｘｃｏｓ、Ｙｓｉｎ、Ｘｓｉｎ、Ｙｃｏｓ  乗算結果
Ｖｄｒｖ  駆動電圧源
ＧＮＤ    接地
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２０１０−２１７１５０号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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