(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバ或いは角度検出センサを用いて、回転機器の回転軸の角度検出を行う角度検出装置であって、
前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、励磁信号を前記レゾルバに出力する励磁信号発生部と、
前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号が入力され、前記第１の信号をアナログ・デジタル変換する第１のＡＤ変換部と、
前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号と直交する第２の信号が入力され、前記第２の信号をアナログ・デジタル変換する第２のＡＤ変換部と、
前記第１のＡＤ変換部から出力される第３の信号が入力され、前記第３の信号が所定値の範囲外のときに前記第３の信号をオフセット補正する第１のオフセット補正部と、
前記第２のＡＤ変換部から出力される第４の信号が入力され、前記第４の信号が所定値の範囲外のときに前記第４の信号をオフセット補正する第２のオフセット補正部と、
前記励磁信号及び固定値のいずれかを選択するスイッチと、
前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記励磁信号に同期した同期検波を行い、入力信号に含まれる前記励磁信号の成分を除去した信号を出力し、前記角度検出センサが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記固定値と前記入力信号の積を出力する検波部と、
を具備することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記オフセット補正は、マイクロプロセッサ或いはＣＰＵからの指示にもとづいて実行されることを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記角度検出センサは、ホールセンサ、ホールＩＣ、或いはＭＲセンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出装置。
【請求項４】
レゾルバ或いは角度検出センサを用いて、回転機器の回転軸の角度検出を行う角度検出装置であって、
前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、励磁信号を前記レゾルバに出力する励磁信号発生部と、
前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号が入力され、前記第１の信号をアナログ・デジタル変換する第１のＡＤ変換部と、
前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号と直交する第２の信号が入力され、前記第２の信号をアナログ・デジタル変換する第２のＡＤ変換部と、
前記励磁信号及び固定値のいずれかを選択するスイッチと、
前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記励磁信号に同期した同期検波を行い、前記第１のＡＤ変換部から出力される第３の信号に含まれる前記励磁信号の成分を除去した信号を出力し、前記角度検出センサが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記固定値と前記第３の信号の積を出力する第１の検波部と、
前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記励磁信号に同期した同期検波を行い、前記第２のＡＤ変換部から出力される第４の信号に含まれる前記励磁信号の成分を除去した信号を出力し、前記角度検出センサが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記固定値と前記第４の信号の積を出力する第２の検波部と、
前記第１の検波部から出力される第５の信号が入力され、前記第５の信号が所定値の範囲外のときに前記第５の信号をオフセット補正する第１のオフセット補正部と、
前記第２の検波部から出力される第６の信号が入力され、前記第６の信号が所定値の範囲外のときに前記第６の信号をオフセット補正する第２のオフセット補正部と、
を具備することを特徴とする角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転軸の角度検出装置では、レゾルバから出力され、回転角度に応じて励磁信号を振幅変調した信号が用いられる場合が多い。レゾルバを用いた角度検出装置は、レゾルバが比較的高価であり、励磁信号が必要である。このため、比較的安価で、且つ励磁信号が不要であるホールセンサなどの角度検出用センサを用いた角度検出装置が多用され始めている。
【０００３】
角度検出装置では、入力にオフセットが入ると角度精度が低下するという問題点がある。また、レゾルバを用いた角度検出装置或いは角度検出用センサを用いた角度検出装置だけでは、種々の用途に対応できないので、レゾルバ及び角度検出用センサを用途に応じて適宜使い分けすることができる角度検出装置が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７６２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、回転軸の角度検出を高精度にすることができる角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、角度検出装置は、レゾルバ或いは角度検出センサを用いて、回転機器の回転軸の角度検出を行う。角度検出装置は、励磁信号発生部、第１のＡＤ変換部、第２のＡＤ変換部、第１のオフセット補正部、第２のオフセット補正部、スイッチ、及び検波部が設けられる。励磁信号発生部は、レゾルバが回転機器に取り付けられた場合、励磁信号をレゾルバに出力する。第１のＡＤ変換部は、回転機器に取り付けられたレゾルバ或いは角度検出センサから出力される第１の信号が入力され、第１の信号をアナログ・デジタル変換する。第２のＡＤ変換部は、回転機器に取り付けられたレゾルバ或いは角度検出センサから出力される第１の信号と直交する第２の信号が入力され、第２の信号をアナログ・デジタル変換する。第１のオフセット補正部は、第１のＡＤ変換部から出力される第３の信号が入力され、第３の信号が所定値の範囲外のときに第３の信号をオフセット補正する。第２のオフセット補正部は、第２のＡＤ変換部から出力される第４の信号が入力され、第４の信号が所定値の範囲外のときに第４の信号をオフセット補正する。スイッチは、励磁信号及び固定値のいずれかを選択する。検波部は、レゾルバが回転機器に取り付けられた場合、スイッチを介して入力される励磁信号に同期した同期検波を行い、入力信号に含まれる励磁信号の成分を除去した信号を出力し、角度検出センサが回転機器に取り付けられた場合、スイッチを介して入力される固定値と入力信号の積を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る角度検出装置を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る比較例の角度検出装置を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る入力にオフセットが入った場合の角度検出を説明する図である。
【図４】変形例の角度検出装置を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る角度検出装置を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係る角度検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る角度検出装置について、図面を参照して説明する。図１は角度検出装置を示すブロック図である。図２は比較例の角度検出装置を示すブロック図である。本実施形態では、モータの回転軸の角度検出を行い、ＡＤ変換部の出力側に設けられたオフセット補正部によりオフセット補正を行っている。
【００１０】
角度検出装置９０では、回転機器としてのモータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのホールセンサ２を用いた場合は、スイッチ１８により固定値が検波部１０に入力される。ホールセンサ２の場合、励磁信号ＲＳは不要である。モータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのレゾルバを用いた場合は、レゾルバに励磁信号ＲＳが入力され、スイッチ１８により励磁信号発生部１７から励磁信号ＲＳが検波部１０に入力される。
【００１１】
モータ１の回転軸の角度検出にホールセンサ２を用いた場合について、図１を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、角度検出装置９０には、ホールセンサ２、ＡＤ変換部３、ＡＤ変換部４、オフセット補正部５、オフセット補正部６、乗算部７、乗算部８、減算器９、検波部１０、角速度算出部１１、積分器１２、ＣＯＳテーブル１３、ＳＩＮテーブル１４、バス１５、マイクロプロセッサ１６、励磁信号発生部１７、及びスイッチ１８が設けられる。
【００１３】
ホールセンサ２は、回転機器としてのモータ１に取り付けられ、モータ１の回転軸の回転角度Φに応じた信号ＳＩＮΦ及び信号ＳＩＮΦの直交信号である信号ＣＯＳΦを発生する。信号ＳＩＮΦはＡＤ変換部３に入力され、信号ＣＯＳΦはＡＤ変換部４に入力される。ＡＤ変換部３は、ホールセンサ２とオフセット補正部５の間に設けられる。ＡＤ変換部４は、ホールセンサ２とオフセット補正部６の間に設けられる。
【００１４】
ホールセンサ２から出力される信号ＳＩＮΦ及び信号ＣＯＳΦは、その原理からもゼロ点の調整が必要となる。このため、角度検出装置９０にはオフセット補正機構としてオフセット補正部５、オフセット補正部６、マイクロプロセッサ１６、信号Ｓｋｓ１、信号Ｓｋｓ２、信号Ｓｏｓ１、及び信号Ｓｏｓ２を設けている。なお、レゾルバを用いた角度検出装置９０でもオフセット補正は必至なものである。
【００１５】
ＡＤ変換部３はホールセンサ２とオフセット補正部５の間に設けられ、信号ＳＩＮΦが入力され、アナログ信号をデジタル変換した信号を出力する。ＡＤ変換部４はホールセンサ２とオフセット補正部６の間に設けられ、信号ＣＯＳΦが入力され、アナログ信号をデジタル変換した信号を出力する。ＡＤ変換部３及びＡＤ変換部４は、例えばΔΣＡＤ変換器及びデシメーションフィルタが設けられる。
【００１６】
オフセット補正部５はＡＤ変換部３と乗算部７の間に設けられ、オフセット補正部６はＡＤ変換部４と乗算部８の間に設けられる。オフセット補正部５は、ＡＤ変換部３から出力される信号に適切なオフセット値を付加する。オフセット補正部６は、ＡＤ変換部４から出力される信号に適切なオフセット値を付加する。
【００１７】
具体的には、オフセット補正部５から出力される信号Ｓｋｓ１とオフセット補正部６から出力される信号Ｓｋｓ２がバス１５を介してマイクロプロセッサ１６に入力され、定期的にモニターされる。マイクロプロセッサ１６は、例えば、信号Ｓｋｓ１及び信号Ｓｋｓ２にオフセットが加わり、信号レベルが所定値の範囲外と判断すると、バス１６を介して信号Ｓｏｓ１をオフセット補正部５に出力し、バス１６を介して信号Ｓｏｓ２をオフセット補正部６に出力する。オフセット補正部５及びオフセット補正部６は、マイクロプロセッサ１６の指示（信号Ｓｏｓ１、信号Ｓｏｓ２）に基づいて、それぞれオフセット補正を実行する。
【００１８】
なお、信号Ｓｋｓ１だけが所定値の範囲外の場合、オフセット補正部５のみオフセット補正を行う。信号Ｓｋｓ２だけが所定値の範囲外の場合、オフセット補正部６のみオフセット補正を行う。
【００１９】
乗算部７は、オフセット補正部５と減算器９の間に設けられ、オフセット補正部５から出力されるオフセット補正された信号が入力される。乗算部７は、ＣＯＳテーブル１３により帰還入力される前回演算結果である回転角度θに対する余弦関数値ＣＯＳθをオフセット補正された信号に乗じた信号を出力する。
【００２０】
乗算部８は、オフセット補正部６と減算器９の間に設けられ、オフセット補正部６から出力されるオフセット補正された信号が入力される。乗算部８は、ＳＩＮテーブル１４により帰還入力される前回演算結果である回転角度θに対する正弦関数値ＳＩＮθをオフセット補正された信号に乗じた信号を出力する。
【００２１】
減算器９は、乗算部７及び８と検波部１０の間に設けられる。減算器９は、乗算部７の出力信号から乗算部８の出力信号を減算し、信号ＳＩＮ（θ−Φ）を生成する。
【００２２】
検波部１０は、減算器９と角速度算出部１１の間に設けられる。検波部１０は、スイッチ１８を介して入力される固定値である“１”と減算器９から出力される信号ＳＩＮ（θ−Φ）の積を出力する。つまり、ホールセンサ２を用いた場合、検波部１０は信号ＳＩＮ（θ−Φ）をスルーして通過させる。
【００２３】
なお、図示していないがモータ１の回転軸の角度検出にレゾルバを用いた場合、検波部１０は、減算器９から出力される信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮ（θ−Φ）の出力をサンプリングし、スイッチ１８を介して入力される励磁信号ＲＳに同期した同期検波を行う。つまり、減算器９から出力される励磁信号ＲＳの成分が除去され、検波部１０から信号ＳＩＮ（θ−Φ）が出力される。
【００２４】
角速度算出部１１は、検波部１０と積分器１２の間に設けられる。角速度算出部１１は、検波部１０から出力される信号を積分して、回転機器であるモータ２の角速度Ｖを算出する。
【００２５】
積分器１２は、角速度算出部１１から出力される角速度Ｖを積分し、回転機器であるモータ２の回転角度θを算出する。
【００２６】
角度検出装置９０では、検波部１０から出力される信号ＳＩＮ（θ−Φ）を制御偏差εとすると、出力角度である回転角度θと入力角度である回転角度Φとがθ＝Φの状態で制御偏差εがε＝０（ゼロ）となり、平衡状態が維持される。入力角度である回転角度Φが変化してΦａとなると、制御偏差εがゼロではなくなり、制御偏差εの極性に従って出力角度である回転角度θがθ＝Φａとなるようにフィードバックされ、制御偏差εがε＝０（ゼロ）となり平衡状態となる。
【００２７】
図２に示すように、比較例の角度検出装置１００には、レゾルバ３０、ＡＤ変換部３、ＡＤ変換部４、乗算部７、乗算部８、減算器９、検波部１０、角速度算出部１１、積分器１２、ＣＯＳテーブル１３、ＳＩＮテーブル１４、及び励磁信号発生部１７が設けられる。
【００２８】
本実施形態の角度検出装置９０に対して、比較例の角度検出装置１００ではオフセット補正部５、オフセット補正部６、及びスイッチ１８が設けられていない。また、モータ１の回転軸の角度検出にレゾルバ３０のみを用いている点が異なるので、異なる点のみ説明する。
【００２９】
レゾルバ３０は、回転機器としてのモータ１に取り付けられる。レゾルバ３０は、励磁信号ＲＳとしてＫｅｘ（ｔ）が入力されると、回転機器としてのモータ１の回転軸の回転角度Φに応じて励磁信号ＲＳを振幅変調した信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦ及び信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦの直交信号である信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＣＯＳΦを発生する。
【００３０】
信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦはＡＤ変換部３に入力され、信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＣＯＳΦはＡＤ変換部４に入力される。ＡＤ変換部３は、レゾルバ３０と乗算部７の間に設けられ、アナログ・デジタル変換した信号を生成する。ＡＤ変換部４は、レゾルバ３０と乗算部８の間に設けられ、アナログ・デジタル変換した信号を生成する。これ以降は、レゾルバ３０が設けられた場合の角度検出装置９０の動作と同じなので説明を省略する。
【００３１】
次に、角度検出装置９０のオフセット補正について図３を参照して説明する。図３は入力にオフセットが入った場合の角度検出を説明する図、図３（ａ）はオフセット発生を説明する図、図３（ｂ）はオフセット補正を実施しない場合の波形を示す図、図３（ｃ）はオフセット補正を実施した場合の波形を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、オフセット発生とは、時刻Ｔ１で、ホールセンサ２から出力される信号ＳＩＮΦ及び信号ＣＯＳΦに対して１０％のオフセット（１．２Ｖｐ−ｐに対して０．１２Ｖのオフセット）が発生した場合である。
【００３３】
図３（ｂ）に示すように、オフセット補正を実行しない場合、オフセット発生前の角度精度が＋０．３６°（＋４ＬＳＢ）乃至−０．３６°（−４ＬＳＢ）以内に充分収まっているのに対して、オフセットの発生の影響により時刻Ｔ１以降角度精度が＋５°乃至−５°と＋４ＬＳＢ乃至−４ＬＳＢの範囲をオーバーして大幅に低下する。
【００３４】
図３（ｃ）に示すように、オフセット補正を実行した場合、オフセットの発生が生じた時刻Ｔ１以降でも、角度精度がオフセット発生前の角度精度と同等レベルに大幅に抑制することができる。
【００３５】
上述したように、本実施形態の角度検出装置では、マイクロプロセッサ１６は、信号Ｓｋｓ１及び信号Ｓｋｓ２を定期的にモニターし、信号Ｓｋｓ１及び信号Ｓｋｓ２にオフセットが加わり、信号レベルが所定値の範囲外と判断すると、信号Ｓｏｓ１をオフセット補正部５に出力し、バス１６を介して信号Ｓｏｓ２をオフセット補正部６に出力する。オフセット補正部５及びオフセット補正部６は、マイクロプロセッサ１６の指示に基づいて、それぞれオフセット補正を実行する。
【００３６】
このため、入力にオフセットが入った場合でもモータ１の回転軸の角度検出を高精度に行うことができる。また、角度検出にホールセンサ２などの角度検出センサやレゾルバ３０を適宜使い分けすることができるので、角度検出装置９０を種々の用途に対応することができる。また、ホールセンサ２などの角度検出センサのみで角度検出を行う場合、励磁信号発生部１７や高価なレゾルバ３０が不要となり角度検出装置９０のシステムコストを大幅に低減することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、角度検出装置９０は、モータ１の回転角度Φに応じて信号ＳＩＮΦ及び信号ＣＯＳΦに変換した信号を検出するセンサに対応できる構成となっており、角度検出にホールセンサ２を用いているが必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図４に示す角度検出装置９０ａに示すように、ＭＲセンサ３１を代わりに用いてもよい。また、ホールＩＣなどを代わりに用いてもよい。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る角度検出装置について、図面を参照して説明する。図５は角度検出装置を示すブロック図である。本実施形態では、検波処理後にオフセットを補正している。
【００３９】
以下、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４０】
角度検出装置９１では、回転機器としてのモータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのホールセンサを用いた場合は、スイッチ１８により固定値が検波部１０ａ及び検波部１０ｂに入力される。ホールセンサの場合、励磁信号ＲＳは不要である。モータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのレゾルバ３０を用いた場合は、レゾルバ３０に励磁信号ＲＳが入力され、スイッチ１８により励磁信号発生部１７から励磁信号ＲＳが検波部１０ａ及び検波部１０ｂに入力される。
【００４１】
モータ１の回転軸の角度検出にレゾルバ３０を用いた場合について、図５を参照して説明する。
【００４２】
図５に示すように、角度検出装置９１には、レゾルバ３０、ＡＤ変換部３、ＡＤ変換部４、検波部１０ａ、検波部１０ｂ、オフセット補正部５、オフセット補正部６、乗算部７、乗算部８、減算器９、角速度算出部１１、積分器１２、ＣＯＳテーブル１３、ＳＩＮテーブル１４、バス１５、マイクロプロセッサ１６、励磁信号発生部１７、及びスイッチ１８が設けられる。
【００４３】
レゾルバ３０は、回転機器としてのモータ１に取り付けられる。レゾルバ３０は、励磁信号ＲＳとしてＫｅｘ（ｔ）が入力されると、回転機器としてのモータ１の回転軸の回転角度Φに応じて励磁信号ＲＳを振幅変調した信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦ及び信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦの直交信号である信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＣＯＳΦを発生する。
【００４４】
信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦはＡＤ変換部３に入力され、信号Ｋｅｘ（ｔ）・ＣＯＳΦはＡＤ変換部４に入力される。ＡＤ変換部３は、レゾルバ３０と検波部１０ａの間に設けられ、アナログ・デジタル変換した信号を生成する。ＡＤ変換部４は、レゾルバ３０と検波部１０ｂの間に設けられ、アナログ・デジタル変換した信号を生成する。
【００４５】
検波部１０ａは、ＡＤ変換部３とオフセット補正部５の間に設けられる。検波部１０ａは、ＡＤ変換部３から出力される信号の出力をサンプリングし、スイッチ１８を介して入力される励磁信号ＲＳに同期した同期検波を行う。検波部１０ｂは、ＡＤ変換部４とオフセット補正部６の間に設けられる。検波部１０ｂは、ＡＤ変換部４から出力される信号の出力をサンプリングし、スイッチ１８を介して入力される励磁信号ＲＳに同期した同期検波を行う。
【００４６】
オフセット補正部５は、検波部１０ａと乗算部７の間に設けられる。オフセット補正部５は、検波部１０ａから出力される信号に適切なオフセット値を付加する。オフセット補正部６は、検波部１０ｂと乗算部８の間に設けられる。オフセット補正部６は、検波部１０ｂから出力される信号に適切なオフセット値を付加する。オフセット補正部５及びオフセット補正部６のオフセット補正は第１の実施形態と同様に行われる。
【００４７】
本実施形態のように、検波部からの信号をオフセット補正すると、例えばレゾルバ３０での振幅変調前にモータ１の角度にオフセットは入った場合でもオフセット補正を適切に実行することができる。また、角度検出センサを用いた角度検出装置９１でも同様である。
【００４８】
上述したように、本実施形態の角度検出装置では、ＡＤ変換部３から出力される信号が検波部１０ａに入力され、検波部１０ａから出力される信号がオフセット補正部５に入力される。ＡＤ変換部４から出力される信号が検波部１０ｂに入力され、検波部１０ｂから出力される信号がオフセット補正部６に入力される。オフセット補正部５及びオフセット補正部６は、マイクロプロセッサ１６の指示に基づいて、それぞれオフセット補正を実行する。
【００４９】
このため、入力にオフセットが入った場合でもモータ１の回転軸の角度検出を高精度に行うことができる。また、角度検出にホールセンサ２などの角度検出センサやレゾルバ３０を適宜使い分けすることができるので、角度検出装置９１を種々の用途に対応することができる。また、ホールセンサ２などの角度検出センサのみで角度検出を行う場合、励磁信号発生部１７や高価なレゾルバ３０が不要となり角度検出装置９１のシステムコストを大幅に低減することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る角度検出装置について、図面を参照して説明する。図６は角度検出装置を示す回路図である。本実施形態では、検波処理後に変化率を検出して信号補正を行っている。
【００５１】
図６に示すように、角度検出装置９２では、回転機器としてのモータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのホールセンサ２を用いた場合は、スイッチ１８により固定値が検波部１０ａ及び検波部１０ｂに入力される。ホールセンサ２の場合、励磁信号ＲＳは不要である。モータ１の回転軸の角度検出に角度検出手段としてのレゾルバを用いた場合は、レゾルバに励磁信号ＲＳが入力され、スイッチ１８により励磁信号発生部１７から励磁信号ＲＳが検波部１０ａ及び検波部１０ｂに入力される。
【００５２】
モータ１の回転軸の角度検出にホールセンサ２を用いた場合について、図６を参照して説明する。
【００５３】
図６に示すように、角度検出装置９２には、ホールセンサ２、ＡＤ変換部３、ＡＤ変換部４、検波部１０ａ、検波部１０ｂ、変化率検出部３２ａ、変化率検出部３２ｂ、乗算部７ａ、乗算部８ａ、減算器９、角速度算出部１１、積分器１２、ＣＯＳテーブル１３、ＳＩＮテーブル１４、励磁信号発生部１７、及びスイッチ１８が設けられる。角度検出装置９２は、第２の実施形態のオフセット補正部５を変化率検出部３２ａに置き換え、第２の実施形態のオフセット補正部６を変化率検出部３２ｂに置き換え、バス１５及びマイクロプロセッサ１６を用いていない。このため、異なる点のみ説明する。
【００５４】
変化率検出部３２ａは、検波部１０ａと乗算部８ａの間に設けられる。変化率検出部３２ａは、検波部１０ａから出力される信号ＳＩＮΦが入力され、信号ＳＩＮΦの変化率を求める。変化率を求めるとは、検波部１０ａから出力される信号ＳＩＮΦを微分して信号ＣＯＳΦを生成することである。検波部１０ａから出力される信号ＳＩＮΦにオフセット成分ｏｆｆ１がある場合、変化率検出部３２ａは、（ＳＩＮΦ＋ｏｆｆ１）を微分するのでオフセット成分ｏｆｆ１の項は消え、ＣＯＳΦ成分のみ出力する。つまり、変化率検出部３２ａは、オフセット補正された信号ＣＯＳΦである信号Ｓｏｈ１を生成する。
【００５５】
変化率検出部３２ｂは、検波部１０ｂと乗算部７ａの間に設けられる。変化率検出部３２ｂは、検波部１０ｂから出力される信号ＣＯＳΦが入力され、信号ＣＯＳΦの変化率を求める。変化率を求めるとは、検波部１０ｂから出力される信号ＣＯＳΦを微分して信号−ＳＩＮΦを生成することである。検波部１０ｂから出力される信号ＣＯＳΦにオフセット成分ｏｆｆ２がある場合、変化率検出部３２ｂは、（ＣＯＳΦ＋ｏｆｆ２）を微分するのでオフセット成分ｏｆｆ２の項は消え、−ＳＩＮΦ成分のみ出力する。つまり、変化率検出部３２ｂは、オフセット補正された信号−ＳＩＮΦである信号Ｓｏｈ２を生成する。
【００５６】
乗算部８ａは、変化率検出部３２ａと減算器９の間に設けられ、変化率検出部３２ａから出力されるオフセット補正された信号Ｓｏｈ１が入力される。乗算部８ａは、ＳＩＮテーブル１４により帰還入力される前回演算結果である回転角度θに対する正弦関数値ＳＩＮθをオフセット補正された信号Ｓｏｈ１に乗じた信号を出力する。
【００５７】
乗算部７ａは、変化率検出部３２ｂと減算器９の間に設けられ、変化率検出部３２ｂから出力されるオフセット補正された信号Ｓｏｈ２が入力される。乗算部７ａは、ＣＯＳテーブル１３により帰還入力される前回演算結果である回転角度θに対する余弦関数値ＣＯＳθをオフセット補正された信号Ｓｏｈ２に乗じた信号を出力する。
【００５８】
減算器９は、乗算部７ａ及び乗算部８ｂと角速度算出部１１の間に設けられる。減算器９は、乗算部７ａの出力信号から乗算部８ｂの出力信号を減算し、信号ＳＩＮ（θ−Φ）を生成する。
【００５９】
上述したように、本実施形態の角度検出装置では、ＡＤ変換部３から出力される信号が検波部１０ａに入力され、検波部１０ａから出力される信号が、変化率検出部３２ａに入力される。ＡＤ変換部４から出力される信号が検波部１０ｂに入力され、検波部１０ｂから出力される信号が変化率検出部３２ｂに入力される。変化率検出部３２ａ及び変化率検出部３２ｂは、それぞれ入力される信号を微分することによりオフセット成分を消してオフセット補正された信号を生成する。
【００６０】
このため、入力信号の変化率が変わった場合でもモータ１の回転軸の角度検出を高精度に行うことができる。また、角度検出にホールセンサ２などの角度検出センサやレゾルバ３０を適宜使い分けすることができるので、角度検出装置９２を種々の用途に対応することができる。また、ホールセンサ２などの角度検出センサのみで角度検出を行う場合、励磁信号発生部１７や高価なレゾルバ３０が不要となり角度検出装置９２のシステムコストを大幅に低減することができる。
【００６１】
実施形態では、ＡＤ変換部から回転角度θを出力する積分器までを別構成にしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、ＤＳＰなどの専用プロセッサで構成してもよい。また、角度検出装置とマイクロプロセッサを同一半導体集積回路チップに形成してもよい。また、角度検出装置とマイクロプロセッサを同一パッケージに搭載してもよい。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６３】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  レゾルバ或いは角度検出センサを用いて、回転機器の回転軸の角度検出を行う角度検出装置であって、前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、励磁信号を前記レゾルバに出力する励磁信号発生部と、前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号が入力され、前記第１の信号をアナログ・デジタル変換する第１のＡＤ変換部と、前記回転機器に取り付けられた前記レゾルバ或いは前記角度検出センサから出力される第１の信号と直行する第２の信号が入力され、前記第２の信号をアナログ・デジタル変換する第２のＡＤ変換部と、前記励磁信号及び固定値のいずれかを選択するスイッチと、前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記励磁信号に同期した同期検波を行い、前記第１のＡＤ変換部から出力される第３の信号に含まれる前記励磁信号の成分を除去した信号を出力し、前記角度検出センサが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記固定値と前記第３の信号の積を出力する第１の検波部と、前記レゾルバが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記励磁信号に同期した同期検波を行い、前記第２のＡＤ変換部から出力される第４の信号に含まれる前記励磁信号の成分を除去した信号を出力し、前記角度検出センサが前記回転機器に取り付けられた場合、前記スイッチを介して入力される前記固定値と前記第４の信号の積を出力する第２の検波部と、前記第１の検波部から出力される第５の信号が入力され、前記第５の信号を微分して前記第５の信号をオフセット補正し、オフセット補正された前記第６を生成する第１の変化率検出部と、前記第２の検波部から出力される第７の信号が入力され、前記第７の信号を微分して前記第７の信号をオフセット補正し、オフセット補正された第８の信号を生成する第２の変化率検出部とを具備する角度検出装置。
【００６４】
（付記２）  前記第１及び第２のＡＤ変換部は、ΔΣＡＤ変換器及びデシメーションフィルタが設けられる付記１に記載の角度検出装置。
【符号の説明】
【００６５】
１  モータ
２  ホールセンサ
３、４  ＡＤ変換部
５、６  オフセット補正部
７、７ａ、８、８ｂ  乗算部
９  減算器
１０、１０ａ、１０ｂ  検波部
１１  角速度算出部
１２  積分器
１３  ＣＯＳテーブル
１４  ＳＩＮテーブル
１５  バス
１６  マイクロプロセッサ
１７  励磁信号発生部
１８  スイッチ
２１、２２  ΔΣＡＤコンバータ
２３、２４  ＬＰＦ
２５、２６  デシメーションフィルタ
３０  レゾルバ
３１  ＭＲセンサ
３２ａ、３２ｂ  変化率検出部
４１、４２  デジタルフィルタ
９０、９０ａ、９１、９２  角度検出装置
Ｆｏｓ  オーバーサンプリング周波数
ＲＳ  励磁信号
Ｋｅｘ（ｔ）・ＳＩＮΦ、ＫｅＸ（ｔ）・ＣＯＳΦ、ＳＩＮΦ、ＣＯＳΦ、Ｓｋｓ１、Ｓｋｓ２、Ｓｏｈ１、Ｓｏｈ２、Ｓｏｓ１、Ｓｏｓ２  信号
Ｖｏｆｓ１  オフセット値
θ、Φ  回転角度
Ｖ  角速度
【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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