(57)【要約】【課題】バッテリによるバックアップ時の消費電力を低減することができる磁気式位置検出システムを提供する。【解決手段】本発明の磁気式位置検出システムは、レゾルバ１の可動子１１を間欠励磁するためのサンプリングパルスを出力するＢＲＭ６と、ＢＲＭ６の出力パルスに同期して、検出コイル１２ａ，１２ｂにて検出されＡＭＰ２にて増幅された可動子１１の検出信号を４象限のデータとして微分する微分回路３と、微分回路３の出力パルスの象限の切り替わりをカウントするカウンタ４と、微分回路３の出力パルスのパルスレートの増減に応じてＢＲＭ６の出力パルスのパルスレートを増減させるための信号をＢＲＭ６に出力するパルスレート検出器５とを有している。【選択図】      図１
2004226200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の回転軸に取り付けられた１相の励磁コイルである可動子と位相の異なる２相の検出コイルからなり前記可動子の回転を検出する固定子とを備えた磁気式位置検出器と、前記磁気式位置検出器を含む所定領域をバックアップするためのバッテリとを有する磁気式位置検出システムにおいて、
前記バッテリによるバックアップ時に、前記磁気式位置検出器の前記可動子を間欠励磁するためのサンプリングパルスを出力するＢＲＭと、
前記バッテリによるバックアップ時に、前記ＢＲＭから出力されたサンプリングパルスに同期して、前記２相の検出コイルにて検出された検出信号を４象限のデータとして微分したパルスを出力する微分回路と、
前記バッテリによるバックアップ時に、前記微分回路の出力パルスの象限の切り替わりをカウントするカウンタと、
前記バッテリによるバックアップ時に、前記微分回路の出力パルスのパルスレートの増減に応じて前記サンプリングパルスのパルスレートを増減させるための信号を前記ＢＲＭに出力するパルスレート検出器とを有することを特徴とする磁気式位置検出システム。
【請求項２】
電源投入後の通常動作時に、前記カウンタの値を読み込むことで前記バッテリによるバックアップ時の前記磁気式位置検出器の前記可動子の回転量を読み込み、前記バッテリによるバックアップ時には動作しないＣＰＵを有することを特徴とする、請求項１に記載の磁気式位置検出システム。
【請求項３】
電源投入後の通常動作時に、前記磁気式位置検出器の前記可動子を励磁するためのパルスを出力し、前記バッテリによるバックアップ時には動作しない励磁回路と、
電源投入後の通常動作時に、前記２相の検出コイルにて検出された検出信号をデジタル変換することで前記磁気式位置検出器の前記可動子の回転量を検出し、前記バッテリによるバックアップ時には動作しないＲ／Ｄ変換器とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気式位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＡ、ロボット等に用いられるアクチュエータの位置を、レゾルバ等の磁気式位置検出器を用いて検出する磁気式位置検出システムに関し、特に、停電時においてバックアップ電池等のバッテリにより磁気式位置検出器を含むバックアップ領域のバックアップを行う磁気式位置検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクチュエータ等の被検出体の回転軸にレゾルバ等の磁気式位置検出器を結合し、この磁気式位置検出器で回転軸の回転量を検出することによって被検出体の位置データを得るシステムがあり、さらに、その中には、停電時においても磁気式位置検出器によって被検出体の位置データを得るシステムがある。
【０００３】
その一例として、主電源と並列に接続されたバックアップ電池により励磁するようにした励磁回路からパルスをレゾルバに供給し、レゾルバの検出コイルの検出信号をサンプルホールド回路によりホールドし、ホールドされた検出信号から２相の相正弦波信号を出力し、コンパレータを介して回転数を検出すると共に、Ｒ／Ｄコンバータを介して回転角を検出して、回転数と回転角とを合成して回転軸の位置を求めるシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに他の例として、停電時にアクチュエータが停止しているような時には、励磁電流のパルスの周波数をアクチュエータが動作する時より低くして、バックアップ領域の消費電力を小さくすると共に、検出コイルからの回転数を示す出力をマイクロプロセッサに入力し、アクチュエータの回転軸の絶対位置を検出するようにしたシステムがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−００５６２９号
【特許文献２】
特開平２−２５７００３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたシステムにおいては、停電時に、アクチュエータが動作していない時も、一定の周波数のパルスを励磁回路から出力しているため、多くのバックアップ電池を必要とすると共に、頻繁にバックアップ電池を交換しなければならないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示されたシステムにおいては、マイクロプロセッサにより高周波のレゾルバの出力パルスから回転数を検出する場合、サンプリングのために高速のデジタル同期処理が必要となるが、デジタル同期処理の場合、マイクロプロセッサが常に動作モードにあり、消費電力が大きいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、バッテリによるバックアップ時の消費電力を低減することができる磁気式位置検出システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の磁気式位置検出システムは、
被検出体の回転軸に取り付けられた１相の励磁コイルである可動子と位相の異なる２相の検出コイルからなり前記可動子の回転を検出する固定子とを備えた磁気式位置検出器と、前記磁気式位置検出器を含む所定領域をバックアップするためのバッテリとを有する磁気式位置検出システムにおいて、前記バッテリによるバックアップ時に、前記磁気式位置検出器の前記可動子を間欠励磁するためのサンプリングパルスを出力するＢＲＭと、前記バッテリによるバックアップ時に、前記ＢＲＭから出力されたサンプリングパルスに同期して、前記２相の検出コイルにて検出された検出信号を４象限のデータとして微分したパルスを出力する微分回路と、前記バッテリによるバックアップ時に、前記微分回路の出力パルスの象限の切り替わりをカウントするカウンタと、前記バッテリによるバックアップ時に、前記微分回路の出力パルスのパルスレートの増減に応じて前記サンプリングパルスのパルスレートを増減させるための信号を前記ＢＲＭに出力するパルスレート検出器とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、バッテリによるバックアップ時には、磁気式位置検出器の可動子の回転状態に応じてＢＲＭのサンプリングパルスのパルスレートを増減させることで可動子の励磁回数を増減させることが可能となるため、例えば、バッテリによるバックアップ時に被検出体が回転していない場合に、磁気式位置検出器の可動子の励磁回数を減らすことが可能となり、それにより、バックアップ時の消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
また、電源投入後の通常動作時に、前記カウンタの値を読み込むことで前記バッテリによるバックアップ時の前記磁気式位置検出器の前記可動子の回転量を読み込み、前記バッテリによるバックアップ時には動作しないＣＰＵを有することとしても良い。
【００１２】
この構成によれば、バッテリによるバックアップ時にＣＰＵを動作させなくても、電源投入後の通常動作時にＣＰＵがカウンタの値を読み込むことでバックアップ時の可動子の回転量を読み込むことが可能となるため、バックアップ時にＣＰＵの動作に消費される消費電力をも低減することが可能となる。
【００１３】
また、電源投入後の通常動作時に、前記磁気式位置検出器の前記可動子を励磁するためのパルスを出力し、前記バッテリによるバックアップ時には動作しない励磁回路と、電源投入後の通常動作時に、前記２相の検出コイルにて検出された検出信号をデジタル変換することで前記磁気式位置検出器の前記可動子の回転量を検出し、前記バッテリによるバックアップ時には動作しないＲ／Ｄ変換器とを有することとしても良い。
【００１４】
この構成によれば、電源投入後の通常動作時には、正規の励磁回路およびＲ／Ｄ変換器に切り換えて、可動子の励磁および可動子の回転量の検出を行うため、被検出体の位置データとして精度の良い値を得ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の磁気式位置検出システムに用いられるＢＲＭ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｒａｔｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）の一例を示す図であり、テキサスインスツルメント社製のＴＴＬ  ＳＮ７４９７（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ６ｂｉｔ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｒａｔｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）の概略を示している。なお、ＢＲＭに関しては当業者にとって公知であるため、本明細書ではＢＲＭの概略説明のみを行うこととする。
【００１７】
図１に示したＢＲＭは、パルス入力（ＣＫ）と６ビットのパラレル入力（Ａ〜Ｆ）を入力とし、パラレル入力に応じて出力Ｙのパルス数が決定される。
【００１８】
具体的には、パラレル入力が「Ｈ」であるビットに相当するパルス数が出力される。即ち、パラレル入力Ａ（２０に相当するビット）が「Ｈ」である場合、パルス入力（ＣＫ）が６４パルスで１発のパルスが出力され、パラレル入力Ｂ（２１に相当するビット）が「Ｈ」である場合、同じように２発のパルスが出力され、以下同じように、パラレル入力Ｃ〜Ｆ（各々２２〜２５に相当するビット）が「Ｈ」である場合、各々４〜３２発のパルスが出力され、これらの総和がＢＲＭの出力となる。従って、パラレル入力Ａ〜Ｆの全てが「Ｈ」である場合、６３発（２０＋２１＋２２＋２３＋２４＋２５＝６３）のパルスが出力されることになる。
【００１９】
このように、ＢＲＭは、パルス入力（ＣＫ）の一定のパルス列からパルスを歯抜けさせるものであり、ＢＭＲから出力されるパルス間隔は均一ではない。即ち、ＢＲＭの入出力前後のパルスは、単位時間当たりのパルスレート（ＰＰＳ）が変化するが、周波数が変化する訳ではない。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態の磁気式位置検出システムのブロック図である。なお、図２においては、バックアップ電池等であるバッテリによるバックアップ時にバッテリから電源供給を受けて動作するバックアップ領域内の構成要素のみが示されており、バッテリや、電源投入後の通常動作時に動作する励磁回路、Ｒ／Ｄ変換器、ＣＰＵ等は本発明の本質的な部分ではないため省略されている。
【００２１】
図２を参照すると、本実施形態の磁気式位置検出システムは、磁気式位置検出器としてのレゾルバ１と、ＡＭＰ２と、微分回路３と、カウンタ４と、パルスレート検出器５と、ＢＲＭ６と、トランジスタ７とを有している。
【００２２】
レゾルバ１は、アクチュエータ等の被検出体の回転軸に取り付けられ、該回転軸の回転に伴い回転する１相の励磁コイルである可動子１１と、互いに直交に配置され、可動子１１の回転を検出した時に所定の起電力を発生する２相（ＳｉｎθとＣｏｓθ）の検出コイル１２ａ，１２ｂからなる固定子とを備えている。
【００２３】
ＡＭＰ２は、検出コイル１２ａ，１２ｂの各々の検出信号を増幅し、微分回路３は、ＢＲＭ６の出力に同期して、ＡＭＰ２にて増幅された検出コイル１２ａ，１２ｂの各々の検出信号を４象限のデータとして微分したパルスを出力する。
【００２４】
カウンタ４は、微分回路３の出力パルスの象限の切り替わりをカウントする。即ち、カウンタ４のカウント値は、バックアップ時のレゾルバ１の可動子１１の回転量に応じた値となる。
【００２５】
パルスレート検出器５は、微分回路３の出力パルスのパルスレート（ＰＰＳ）の増減に応じて出力値が増減する信号をＢＲＭ６に出力するものであり、例えば、特許第１７７７３５２号明細書に開示されている追従比較型速度電圧発生回路等を適用することができる。
【００２６】
なお、ＢＲＭ６が図１のような構成である場合、パルスレート検出器５の出力値が増大するということは、例えば、その出力値によってパラレル入力Ａ〜Ｆのいずれかが「Ｌ」から「Ｈ」に切り換えられることを意味し、パルスレート検出器５の出力値が減少するということは、例えば、その出力値によってパラレル入力Ａ〜Ｆのいずれかが「Ｈ」から「Ｌ」に切り換えられることを意味する。
【００２７】
ＢＲＭ６は、パルスレート検出器５の出力値の増減に応じてパルスレート（ＰＰＳ）が増減するサンプリングパルスを出力する。このサンプリングパルスのパルスレートに応じてトランジスタ７が駆動され、それにより、レゾルバ１の可動子１１が間欠励磁されることになる。
【００２８】
上記のように構成された本実施形態の磁気式位置検出システムにおいては、バッテリによるバックアップ時に、レゾルバ１の可動子１１が回転することで微分回路３の出力パルスのパルスレートが増大すると、パルスレート検出器５の出力が増大し、ＢＲＭ６への入力も増大する。
【００２９】
すると、ＢＲＭ６から出力されるサンプリングパルスのパルスレートが増大するため、トランジスタ７による可動子１１の励磁回数が増えることになり、それにより、カウンタ４によるカウントミスを防止することができる。
【００３０】
一方、バッテリによるバックアップ時に、レゾルバ１の可動子１１の回転が低下することで微分回路３の出力パルスのパルスレートが減少すると、パルスレート検出器５の出力が減少し、ＢＲＭ６への入力も減少する。
【００３１】
すると、ＢＲＭ６から出力されるサンプリングパルスのパルスレートが減少するため、トランジスタ７による可動子１１の励磁回数が減ることになり、それにより、消費電力を低減することができる。
【００３２】
なお、電源投入後の通常動作時には、不図示のＣＰＵがＢＵＳを介してカウンタ４の値を読み込むことで、バックアップ時のレゾルバ１の可動子１１の回転量を読み込む。なお、このＣＰＵは、バックアップ時には動作しない。
【００３３】
また、電源投入後の通常動作時には、不図示の励磁回路が出力したパルスによってＶＢＡ端子を介してレゾルバ１の可動子１１への励磁を行うと共に、不図示のＲ／Ｄ変換器が検出コイル１２ａ，１２ｂにて検出された検出信号をデジタル変換することでレゾルバ１の可動子１１の回転量の検出を行う。それにより、電源投入後の通常動作時には、被検出体の位置データとして精度の良い値を得ることが可能となる。なお、これらの励磁回路およびＲ／Ｄ変換器は、バックアップ時には動作しない。
【００３４】
上述したように本実施形態においては、バッテリによるバックアップ時に、レゾルバ１の可動子１１が回転を開始した場合は、ＢＲＭ６のサンプリングパルスのパルスレートを上げることで可動子１１の励磁回数を増やし、レゾルバ１の可動子１１の回転が低下した場合は、ＢＲＭ６のサンプリングパルスのパルスレートを下げることで可動子１１の励磁回数を減らしている。
【００３５】
したがって、バックアップ時に被検出体が回転していない場合、レゾルバ１の可動子１１の励磁回数を減らすことができるため、消費電力を低減することができる。また、バックアップ時にＣＰＵを動作させる必要がないため、ＣＰＵの動作に消費される消費電力をも低減することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、バッテリによるバックアップ時に、磁気式位置検出器の可動子を間欠励磁するためのサンプリングパルスを出力するＢＲＭと、ＢＲＭの出力に同期して、可動子の検出信号を微分する微分回路と、微分回路の出力パルスの象限の切り替わりをカウントするカウンタと、微分回路の出力パルスの増減に応じてサンプリングパルスのパルスレートを増減させるための信号をＢＲＭに出力するパルスレート検出器とを設けた構成としている。
【００３７】
したがって、バッテリによるバックアップ時には、磁気式位置検出器の可動子の回転状態に応じてＢＲＭのサンプリングパルスのパルスレートを増減させることで可動子の励磁回数を増減させることができるため、例えば、被検出体が回転していない場合、磁気式位置検出器の可動子の励磁回数を減らすことができ、それにより、バックアップ時の消費電力を低減することができる。
【００３８】
また、バッテリによるバックアップ時にはＣＰＵを動作させず、電源投入後の通常動作時に、ＣＰＵがカウンタの値を読み込むことでバックアップ時の可動子の回転量を読み込むこととすれば、バックアップ時にＣＰＵの動作に消費される消費電力をも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気式位置検出システムに用いられるＢＲＭの一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の磁気式位置検出システムのブロック図である。
【符号の説明】
１    レゾルバ
２    ＡＭＰ
３    微分回路
４    カウンタ
５    パルスレート検出器
６    ＢＲＭ
７    トランジスタ
１１    可動子（励磁コイル）
１２ａ，１２ｂ    検出コイル
【図１】
2004226200.tif 000003
【図２】
2004226200.tif 000004