JP2007085942A - Magnetic encoder device, angle of rotation calculation method and position detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボット、ＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置を検出する磁気式エンコーダ装置、及び回転角度算出方法に関する。 The present invention relates to a magnetic encoder device that detects the rotational position of a motor used in industrial robots, NC machine tools, and the like, and a rotational angle calculation method.
従来の磁気式エンコーダには、図１３に示すようなものがある。（例えば、特許文献１参照）。図１３はその構成を示す斜視図、図１４は磁界検出素子４から出力される各相信号を処理する信号処理回路のブロック図である。また、図１５は特許文献１には図示されていないが、角度演算を説明するためのフロー図である。図１３において、１は回転体、２は回転体１の端部に固定された円板状の発磁体を構成する永久磁石で、永久磁石２の表面は回転体１に垂直な一方向に磁化されている。３は永久磁石２の外周側に設けられたリング状の固定体、４は回転体１の回転中心に対し同心円状にして設けられ、且つ、固定体３の周方向に互いに等間隔に配設された磁界検出素子であって、４個の磁界検出素子４１、４２、４３、４４から構成されている。このような各磁界検出素子は、永久磁石２の外周面に対して空隙を介して対向し、且つ、互いに機械角で９０度位相をずらしてＡ1相検出素子４１とＢ1相検出素子４２を設け、さらにＡ1相検出素子４１に対して機械角で１８０度位相をずらしてＡ2相検出素子 ７３を、Ｂ1相検出素子４３に対して機械角で１８０度位相をずらしてＢ2相検出素子４４を設けている。
次に、磁界検出素子４から出力される各相信号を処理する信号処理回路５について説明する。図１４において、５は信号処理回路であって、Ｖa1とＶa2の差動信号Ｖaを出力する差動増幅器５３と、Ｖb1とＶb2の差動信号Ｖbを出力する差動増幅器 ５４と、差動信号ＶaとＶbとから、
ａｒｃｔａｎ（Ｖa／Ｖb）・・・（１）
の演算を行って回転角度を演算する角度演算回路５７とを設けている。
即ち、図１５のフロー図に示すように、磁気式エンコーダ装置に電源が投入されると、信号処理回路５は各パラメータを初期値に設定する初期設定を行う。次に、ステップ６０１（Ｓ６０１）で磁界検出素子４の信号を取得する。
本実施例ではＶａ、及びＶｂの信号が入力される。Ｓ６０２で角度θを（１）式で導出して、Ｓ６０３で求めた、θを信号処理回路５に接続された上位機器（図示していない）に出力する。
このように、従来の装置は、永久磁石２が発する磁界を磁界検出素子により検出して信号処理回路により角度演算を行い、回転体１の１回転以内の回転位置を検出するのである。
しかし、以上のような特許文献１の磁気式エンコーダ装置では、磁界検出素子４の出力のオフセット（「不平衡出力」と同義語であり、本文では「オフセット」と表記する。）や感度が温度変動により変動していた。すなわち、永久磁石２の磁束密度や、磁界検出素子４の感度の温度による変動は、差動信号Ｖａ，Ｖｂに同様の比率で発生するため、角度演算時の式（１）において相殺され、温度変動による回転角度の変動は極めて微小である。
しかしながら、磁界検出素子のオフセットの温度ドリフト量はばらつきがあるため、温度変動により回転角度の誤差が発生する。そこで、磁界検出素子を選別することによりオフセットの温度ドリフト量の低減を図っていたが、選別の工程が増えるなどの問題が本方式の適用範囲を狭めていた。
そこで、オフセットの温度ドリフト量を、あらかじめ測定し、温度を計測して補正することが特許文献２で提案されている。
本文献は適用分野は異なるのだが磁界検出素子であるホール素子のオフセットの温度ドリフト量を補正しようとする点で課題が共通である。
特許文献２では、あらかじめ複数のホール素子の周囲温度−オフセット電圧特性を測定し、ばらつきはあるものの数種の代表的な関係を計測しておき、実機に搭載されるホール素子のオフセット電圧を測定して前記周囲温度−オフセット電圧特性に当てはめて温度係数を求め、ホール素子近傍に設置した温度検出素子と温度係数を用いた温度補償回路を構成しホール素子の温度補正を行うこととしている。
Next, the
arctan (Va / Vb) (1)
And an
That is, as shown in the flowchart of FIG. 15, when the magnetic encoder device is turned on, the
In this embodiment, Va and Vb signals are input. In step S602, the angle θ is derived from the equation (1), and θ obtained in step S603 is output to a host device (not shown) connected to the
As described above, the conventional apparatus detects the magnetic field generated by the permanent magnet 2 by the magnetic field detection element, performs the angle calculation by the signal processing circuit, and detects the rotational position of the
However, in the magnetic encoder device of
However, since the temperature drift amount of the offset of the magnetic field detection element varies, a rotation angle error occurs due to temperature fluctuation. Therefore, although the amount of offset temperature drift was reduced by selecting the magnetic field detection element, problems such as an increase in the selection process narrowed the application range of this method.
Therefore, Patent Document 2 proposes that the temperature drift amount of the offset is measured in advance and the temperature is measured and corrected.
Although this document is applied in different fields, it has a common problem in that it is intended to correct the temperature drift amount of the offset of the Hall element that is a magnetic field detection element.
In Patent Document 2, the ambient temperature-offset voltage characteristics of a plurality of Hall elements are measured in advance, and some typical relationships are measured although there are variations, and the offset voltage of the Hall elements mounted on an actual machine is measured. Then, the temperature coefficient is obtained by applying to the ambient temperature-offset voltage characteristic, and a temperature compensation circuit using the temperature detecting element and the temperature coefficient installed in the vicinity of the Hall element is configured to correct the temperature of the Hall element.
しかしながら、上記従来技術においては、特許文献１の場合は、オフセットの温度ドリフトが発生しても修正することができないため精度が劣化していた。また検出素子を事前に選別することも考えられるが、コストが上昇するため従来の磁気式エンコーダ装置の適用範囲を狭めるという問題があった。
また、常にオフセット値を修正することも考えられるが、実際には温度の変動は一般に時定数が大きく、更に本装置の使用中は、温度が上昇した後一定になることが多いので、オフセット値を逐次検出することはＣＰＵの負担を大きくすることになる。従って、回路が大型化してコストが上がり、従来の磁気式エンコーダの適用範囲を狭めるという問題があった。
また、特許文献２の場合は、温度計測のため温度検出素子や温度補償回路を磁界検出素子近傍に配置することは、デバイス点数が多くなり高価になることや、大型化して、配線数が増えるなど好ましくない。
また、ホール素子の周囲温度−オフセット電圧特性は実際には線形のものだけではないことから、オフセット温度ドリフトを補正することは困難である。
これらのことから、従来の磁気式エンコーダ装置の適用範囲を狭めるという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、磁界検出素子を選別する必要が無く、ＣＰＵの負担を軽減して磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを低減できて、コストを維持し精度を高くすることが可能であり、また、磁界検出素子近傍に温度計測のための温度検出素子を配置することなく温度検出を行い、オフセット値の温度ドリフトを補正することによって、高精度な位置検出が行える適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置及びその回転角度算出方法を提供することを目的とする。
However, in the above prior art, in the case of
Although it is possible to always correct the offset value, in practice, the temperature fluctuation generally has a large time constant, and during use of this device, the offset value is often constant after the temperature rises. Sequentially detecting increases the burden on the CPU. Therefore, there is a problem that the circuit is increased in size and cost, and the application range of the conventional magnetic encoder is narrowed.
Further, in the case of Patent Document 2, disposing a temperature detection element and a temperature compensation circuit near the magnetic field detection element for temperature measurement increases the number of devices and increases the cost, and increases the number of wirings. It is not preferable.
Further, since the ambient temperature-offset voltage characteristics of the Hall element are not actually only linear, it is difficult to correct the offset temperature drift.
For these reasons, there is a problem of narrowing the application range of the conventional magnetic encoder device.
The present invention has been made in view of such problems, and it is not necessary to select a magnetic field detection element. The burden on the CPU can be reduced, offset temperature drift of the magnetic field detection element can be reduced, and cost can be maintained. In addition, it is possible to increase the accuracy, and by detecting the temperature without arranging the temperature detection element for measuring the temperature in the vicinity of the magnetic field detection element and correcting the temperature drift of the offset value, it is possible to increase the accuracy. It is an object of the present invention to provide a magnetic encoder device with a wide application range capable of position detection and a method for calculating the rotation angle thereof.
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石２に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を定電流で駆動する定電流駆動回路と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダ装置において、前記少なくとも２つの磁界検出素子４の駆動電圧を計測し、前記信号処理回路に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路を備えていることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を定電流で駆動する定電流駆動回路と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法において、前記少なくとも２つの磁界検出素子の駆動電圧を計測し、前記信号処理回路に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を定電圧で駆動する定電圧駆動回路と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダ装置において、前記少なくとも２つの磁界検出素子に直列に接続された温度推定用抵抗間電圧を計測し、前記信号処理回路に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗間電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路を備えていることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を定電圧で駆動する定電圧駆動回路と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法において、前記少なくとも２つの磁界検出素子に直列に接続された温度推定用抵抗間電圧を計測し、前記信号処理回路に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗間電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、前記磁界検出素子の駆動電圧もしくは温度推定用抵抗間電圧が、前記信号処理回路にあらかじめ記録している電圧値Ｖｔと異なる場合、Ｖｔに最も近いＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１を用いて係数ｋ＝（Ｖｔ−Ｖｔｎ）／（Ｖｔｎ＋１−Ｖｔｎ）を求め、あらかじめ記録している前記磁界検出素子のオフセットの補正値Ｖoffn,Ｖoffn＋１を用いて、
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を信号処理回路５に備えていることを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、前記磁界検出素子の駆動電圧もしくは温度推定用抵抗間電圧が、前記信号処理回路にあらかじめ記録している電圧値Ｖｔと異なる場合、Ｖｔに最も近いＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１を用いて係数ｋ＝（Ｖｔ−Ｖｔｎ）／（Ｖｔｎ＋１−Ｖｔｎ）を求め、あらかじめ記録している前記磁界検出素子のオフセットの補正値Ｖoffn，Ｖoffn＋１を用いて、
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を駆動する駆動回路、及び前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダの位置検出方法において、温度Ｔがあらかじめ記録された閾値Ｔｍを超えたとき、前記信号処理回路に入力された前記磁界検出素子の信号のオフセット値を求め、前記信号からオフセット値の除去を行い位置算出することを特徴としている。
また、請求項８に記載の発明は、回転体と垂直方向の一方向に磁化され、前記回転体に固定された永久磁石、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り付けられた少なくとも２つの磁界検出素子と、前記磁界検出素子を駆動する駆動回路、及び前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダ装置において、温度Ｔがあらかじめセットされた値Ｔｍを超えたとき、前記信号処理回路に入力された前記磁界検出素子の信号のオフセット値を求め、前記信号からオフセット値の除去を行い位置算出する信号処理回路を備えたことを特徴としている。
また、請求項９に記載の発明は、前記閾値Ｔｍがｎ個設定され、温度ＴがＴｍ−１からＴｍの間はオフセット値の演算は行わず、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、オフセット値の演算を行い、オフセット値の除去を行って位置演算することを特徴としている。
また、請求項１０に記載の発明は、前記閾値Ｔｍがｎ個設定され、温度ＴがＴｍ−１からＴｍの間はオフセット値の演算は行わず、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、オフセット値の演算を行い、オフセット値の除去を行い位置演算する信号処理回路を備えたことを特徴としている。
また、請求項１１に記載の発明は、前記永久磁石がリング状を成し、この永久磁石の外周にリング形状磁気ヨークが形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above problem, the invention according to
The invention described in claim 2 is magnetized in one direction perpendicular to the rotating body, fixed to the rotating body, opposed to the permanent magnet via a gap, and attached to the fixed body. Rotation angle calculation method for magnetic encoder device, comprising at least two magnetic field detection elements, a constant current drive circuit for driving the magnetic field detection elements with a constant current, and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element And measuring the drive voltages of the at least two magnetic field detection elements, inputting them to the signal processing circuit, estimating the temperature of the magnetic field detection elements from the relationship between the drive voltage and the temperature recorded in advance, and recording them in advance. From the relationship between the offset value and the temperature, the correction value of the offset corresponding to the closest value of the temperature is added to the signal obtained from the magnetic field detection element, and the rotation angle is calculated. It is characterized by treating in step.
According to a third aspect of the present invention, a permanent magnet that is magnetized in one direction perpendicular to the rotating body, is fixed to the rotating body, is opposed to the permanent magnet via a gap, and is attached to the fixed body. In the magnetic encoder device comprising at least two magnetic field detection elements, a constant voltage driving circuit for driving the magnetic field detection elements with a constant voltage, and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element, the at least 2 The voltage between the temperature estimation resistors connected in series to the two magnetic field detection elements is measured, and the temperature of the magnetic field detection element is calculated from the relationship between the temperature estimation resistance voltage and the temperature recorded in advance by inputting to the signal processing circuit. From the relationship between the offset value recorded in advance and the temperature, an offset correction value corresponding to the closest temperature value is added to the signal obtained from the magnetic field detection element, and the rotation It is characterized in that it comprises a signal processing circuit having a function to calculate the degree.
According to a fourth aspect of the present invention, a permanent magnet that is magnetized in one direction perpendicular to the rotating body, is fixed to the rotating body, is opposed to the permanent magnet via a gap, and is attached to the fixed body. Rotation angle calculation method for magnetic encoder device, comprising at least two magnetic field detection elements, a constant voltage driving circuit for driving the magnetic field detection elements with a constant voltage, and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element The temperature estimation resistance voltage connected in series to the at least two magnetic field detection elements is measured and input to the signal processing circuit and recorded in advance from the relationship between the temperature estimation resistance voltage and the temperature. The temperature of the magnetic field detection element is estimated, and the offset correction value corresponding to the closest value of the temperature can be obtained from the magnetic field detection element from the relationship between the offset value and the temperature recorded in advance. In addition to the signal, it is characterized by treating in step that calculates the rotation angle.
According to the fifth aspect of the present invention, when the drive voltage of the magnetic field detection element or the voltage across the resistance for temperature estimation is different from the voltage value Vt recorded in advance in the signal processing circuit, Vtn, The coefficient k = (Vt−Vtn) / (Vtn + 1−Vtn) is obtained using Vtn + 1, and the offset correction values Voffn and Voffn + 1 of the magnetic field detecting element recorded in advance are used.
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
And the
Further, in the invention according to claim 6, when the drive voltage of the magnetic field detection element or the voltage between the resistors for temperature estimation is different from the voltage value Vt recorded in the signal processing circuit in advance, Vtn, closest to Vt, The coefficient k = (Vt−Vtn) / (Vtn + 1−Vtn) is obtained using Vtn + 1, and the offset correction values Voffn and Voffn + 1 of the magnetic field detecting element recorded in advance are used.
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
, And in addition to the signal obtained from the magnetic field detection element, the rotation angle is calculated and processed.
The invention according to claim 7 is magnetized in one direction perpendicular to the rotating body, fixed to the rotating body, opposed to the permanent magnet via a gap, and attached to the fixed body. In a magnetic encoder position detection method comprising at least two magnetic field detection elements, a drive circuit for driving the magnetic field detection elements, and a signal processing circuit for processing signals from the magnetic field detection elements, the temperature T is recorded in advance. When the measured threshold value Tm is exceeded, the offset value of the signal of the magnetic field detection element input to the signal processing circuit is obtained, and the offset value is removed from the signal to calculate the position.
The invention according to claim 8 is magnetized in one direction perpendicular to the rotating body, fixed to the rotating body, facing the permanent magnet through a gap, and attached to the fixed body. In a magnetic encoder device comprising at least two magnetic field detection elements, a drive circuit for driving the magnetic field detection elements, and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection elements, a temperature T is set in advance. A signal processing circuit is provided that obtains an offset value of the signal of the magnetic field detection element input to the signal processing circuit when Tm is exceeded, removes the offset value from the signal, and calculates a position.
Further, in the invention according to claim 9, n threshold values Tm are set, and the offset value is not calculated when the temperature T is between Tm-1 and Tm, and falls below or exceeds Tm-1. In this case, the offset value is calculated and the position is calculated by removing the offset value.
Further, in the invention described in claim 10, n threshold values Tm are set, and the offset value is not calculated when the temperature T is between Tm-1 and Tm, and is below Tm-1 or above Tm. In this case, a signal processing circuit for calculating an offset value, removing an offset value, and calculating a position is provided.
According to an eleventh aspect of the present invention, the permanent magnet has a ring shape, and a ring-shaped magnetic yoke is formed on the outer periphery of the permanent magnet.
請求項１に記載の発明によると、少なくとも２つの磁界検出素子４のうち、少なくとも２つの磁界検出素子４の駆動電圧を計測し、信号処理回路５に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から磁界検出素子４の温度を推定する。さらに、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路５を備えているので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上し、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、少なくとも２つの磁界検出素子４の駆動電圧を計測し、信号処理回路５に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から磁界検出素子４の温度を推定する。さらに、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理するので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上し、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法を提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、少なくとも２つの磁界検出素子４に直列に接続された温度推定用抵抗７間電圧を計測し、信号処理回路５に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗７間電圧と温度の関係から磁界検出素子４の温度を推定する。さらに、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路５を備えているので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上し、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、少なくとも２つの磁界検出素子４に直列に接続された温度推定用抵抗７間電圧を計測し、信号処理回路５に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗７間電圧と温度の関係から磁界検出素子４の温度を推定する。さらに、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理するので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上し、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法を提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、磁界検出素子４の駆動電圧もしくは温度推定用抵抗７間電圧が、信号処理回路５にあらかじめ記録している電圧値Ｖｔと異なる場合、Ｖｔに最も近いＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１を用いて係数ｋ＝（Ｖｔ−Ｖｔｎ）／（Ｖｔｎ＋１−Ｖｔｎ）を求め、あらかじめ記録している磁界検出素子４のオフセットの補正値Ｖoffn， Ｖoffn＋１を用いて、
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、前記磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を信号処理回路５に備えているので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上する。適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、磁界検出素子４の駆動電圧もしくは温度推定用抵抗７間電圧が、信号処理回路５にあらかじめ記録している電圧値Ｖｔと異なる場合、Ｖｔに最も近いＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１を用いて係数ｋ＝（Ｖｔ−Ｖｔｎ）／（Ｖｔｎ＋１−Ｖｔｎ）を求め、あらかじめ記録している前記磁界検出素子４のオフセットの補正値Ｖoffn,， Ｖoffn＋１を用いて、
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、磁界検出素子４から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理するので、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、磁気式エンコーダの精度が向上し、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法を提供することができる。
請求項７に記載の発明によると、温度Ｔがあらかじめ記録された閾値Ｔｍを超えたとき、信号処理回路６に入力された磁界検出素子４の信号のオフセット値を求め、信号からオフセット値の除去を行い位置算出する磁気式エンコーダの位置検出方法としているので、頻繁にオフセット値を求めないのでＣＰＵの負担を加えずに位置検出できるので、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の位置検出方法を提供することができる。
また、請求項８に記載の発明によると、温度Ｔがあらかじめセットされた値Ｔｍを超えたとき、信号処理回路６に入力された磁界検出素子４の信号のオフセット値を求め、信号からオフセット値の除去を行い位置算出する信号処理回路６を備えた磁気式エンコーダ装置としているので、素子選別を行うことなく適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項９に記載の発明によると、閾値Ｔｍがｎ個設定され、温度ＴがＴｍ−１からＴｍの間はオフセット値の演算は行わず、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、オフセット値の演算を行い、オフセット値の除去を行って位置演算する磁気式エンコーダの位置検出方法としているので、温度範囲が広く、適用範囲の広い磁気式エンコーダの位置検出方法を提供することができる。
また、請求項１０に記載の発明によると、閾値Ｔｍがｎ個設定され、温度ＴがＴｍ−１からＴｍの間はオフセット値の演算は行わず、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、オフセット値の演算を行い、オフセット値の除去を行い位置演算する信号処理回路６を備えた磁気式エンコーダ装置としているので、温度範囲が広く、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項１１に記載の発明によると、前記永久磁石がリング状を成し、この永久磁石の外周にリング形状磁気ヨークが形成されているので、アウターロータ方式の磁気式エンコーダ装置に対して、磁界検出素子のオフセット温度ドリフトを補正することが出来、適用範囲の広いアウターロータ方式の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, the drive voltage of at least two magnetic field detection elements 4 out of the at least two magnetic field detection elements 4 is measured and input to the
According to the second aspect of the present invention, the drive voltage of at least two magnetic field detection elements 4 is measured and input to the
According to the third aspect of the present invention, the temperature between the temperature estimation resistors 7 connected in series to the at least two magnetic field detecting elements 4 is measured, and is input to the
According to the fourth aspect of the present invention, the temperature between the temperature estimation resistors 7 connected in series to the at least two magnetic field detecting elements 4 is measured and input to the
According to the fifth aspect of the present invention, when the drive voltage of the magnetic field detection element 4 or the voltage between the temperature estimation resistors 7 is different from the voltage value Vt recorded in the
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
Since the
According to the sixth aspect of the present invention, when the drive voltage of the magnetic field detecting element 4 or the voltage between the temperature estimation resistors 7 is different from the voltage value Vt recorded in the
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
In addition to the signal obtained from the magnetic field detection element 4, the rotation angle is calculated, so that the offset temperature drift of the magnetic field detection element can be corrected and the accuracy of the magnetic encoder is improved. Therefore, it is possible to provide a method for calculating the rotation angle of a magnetic encoder device having a wide application range.
According to the seventh aspect of the invention, when the temperature T exceeds the pre-recorded threshold value Tm, the offset value of the signal of the magnetic field detection element 4 input to the signal processing circuit 6 is obtained, and the offset value is removed from the signal. Since the position detection method of the magnetic encoder that calculates the position is performed so that the offset value is not frequently obtained, the position can be detected without adding a burden on the CPU. can do.
According to the invention described in claim 8, when the temperature T exceeds a preset value Tm, the offset value of the signal of the magnetic field detection element 4 input to the signal processing circuit 6 is obtained, and the offset value is obtained from the signal. Since the magnetic encoder device is provided with the signal processing circuit 6 for removing the position and calculating the position, a magnetic encoder device having a wide application range can be provided without performing element selection.
According to the invention of claim 9, n threshold values Tm are set, and the offset value is not calculated when the temperature T is between Tm−1 and Tm, and falls below or exceeds Tm−1. In this case, the position detection method of the magnetic encoder that calculates the offset value and performs the position calculation by removing the offset value is used. Therefore, the position detection method of the magnetic encoder having a wide temperature range and a wide application range is provided. Can do.
According to the invention described in claim 10, n threshold values Tm are set, and the offset value is not calculated when the temperature T is between Tm-1 and Tm, and is below Tm-1 or above Tm. In this case, since the magnetic encoder device includes the signal processing circuit 6 that calculates the offset value, removes the offset value, and calculates the position, a magnetic encoder device having a wide temperature range and a wide application range is provided. Can do.
According to an eleventh aspect of the present invention, the permanent magnet forms a ring shape, and a ring-shaped magnetic yoke is formed on the outer periphery of the permanent magnet. In addition, the offset temperature drift of the magnetic field detecting element can be corrected, and an outer rotor type magnetic encoder device having a wide application range can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例１に係る磁気式エンコーダ装置の構成図である。
図において、１は回転体であり、２は回転体１に固定された永久磁石、４は永久磁石２に空隙を介して対向し、固定体３に取り付けられた４つの磁界検出素子、５１は磁界検出素子４を定電流にて駆動する、定電流駆動回路、５は磁界検出素子４からの信号を処理する信号処理回路である。永久磁石２は、材質はフェライト系磁石、Ｓｍ−Ｃｏ 系磁石、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、または前記各種磁石を高分子材料で結合した分散型複合磁石によって形成し、回転体１の軸に垂直方向と平行に一方向に磁化されＮ−Ｓ の２極となっている。寸法は例えば、直径が３ｍｍ、厚さが１ｍｍである。磁界検出素子４は４個のホール効果素子からなり、永久磁石２の外周面に対して空隙を介して対向し、かつ互いに電気角で９０ 度位相をずらしてＡ1 相検出素子４１とＢ1 相検出素子４２を設け、さらにＡ1 相検出素子４１ に対して電気角で１８０ 度位相をずらしてＡ2 相検出素子４３ を、Ｂ1 相検出素子４２ に対して電気角で１８０ 度位相をずらしてＢ2 相検出素子４４ を設けてある。５１は定電流駆動回路である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic encoder device according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a rotating body, 2 is a permanent magnet fixed to the
図２は、磁界検出素子４の温度を測定するための定電流駆動回路５１及び信号処理回路５の回路ブロック図である。定電流駆動回路５１の出力Ｖｃｃｔ１、及びＶｃｃｔ２をそれぞれ、信号処理回路５の差動増幅器５３に接続しており、差動後の温度推定用電圧ＶｃｃｔとしてＡ/Ｄ変換回路５６に入力され、角度演算回路５７に入力される。一方、Ａ1 相検出素子４１，Ａ２相検出素子４２，から出力されるＡ1 相, Ａ２相の各信号は差動増幅器５４に入力され、Ｂ1 相検出素子４３，Ｂ２相検出素子４４，から出力されるＢ1 相, Ｂ２相の各信号は差動増幅器５５に入力される。さらに各々の出力はＡ／Ｄ変換回路５６に入力され、角度演算回路５７に入力される。
本発明が特許文献１と異なる部分は、定電圧駆動回路５１他の温度推定用の電圧を計測する為の回路が接続されていることである。
FIG. 2 is a circuit block diagram of the constant current drive circuit 51 and the
The present invention differs from
その動作は、回転体１の回転に伴って、永久磁石２が回転する。永久磁石２の発する磁界を磁界検出素子４にて検出し電気信号に変換され、信号処理回路５に入力される。本発明の磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法を、フローチャートを用いて説明する。
図３は回転角度算出方法のフローチャートである。磁界検出素子出力Ｖａ，Ｖｂを取得して（ステップ１０１）、温度推定用電圧Ｖｃｃｔを取得する（ステップ１０２）。
任意の温度範囲においてあらかじめＴ＝α×Ｖｃｃｔ＋βとして算出が可能になっているので、取得したＶｃｃｔ値から温度Ｔを推定する（ステップ１０３）。あらかじめ記録されている温度Ｔｎ値にもっとも近い値からＶｍｏｆｆｎ値（ｍ＝ａ，ｂ）を決定し（ステップ１０４）、得られたＶｍｏｆｆｎ値をＶａ、Ｖｂに代入してオフセットを調整する（ステップ１０５）。さらにＶａ，Ｖｂを用いて角度θの演算、
θ＝arctan（Ｖａ／Ｖｂ）
を行って、角度θを算出し（ステップＳ１０６）、角度θを出力する（ステップ１０７）。
In this operation, the permanent magnet 2 rotates with the rotation of the
FIG. 3 is a flowchart of the rotation angle calculation method. The magnetic field detection element outputs Va and Vb are acquired (step 101), and the temperature estimation voltage Vcct is acquired (step 102).
Since it is possible to calculate beforehand as T = α × Vcct + β in an arbitrary temperature range, the temperature T is estimated from the acquired Vcct value (step 103). A Vmoffn value (m = a, b) is determined from a value closest to the temperature Tn value recorded in advance (step 104), and the obtained Vmoffn value is substituted into Va and Vb to adjust the offset (step 105). ). Further, calculation of the angle θ using Va and Vb,
θ = arctan (Va / Vb)
To calculate the angle θ (step S106) and output the angle θ (step 107).
本実施例では以上のように磁界検出素子の温度を推定できるので、２０℃から１００℃に磁界検出素子周囲温度をあげた場合、従来の温度推定が無くオフセット温度ドリフトを補正しない方法では、角度出力精度の温度変動による誤差は±1.6度であることに対し、本実施例ではオフセット値を記録する温度間隔を１０℃毎にし、Ｖｍｏｆｆｎ値を記録して実施したところ角度出力精度の温度変動による誤差は約１／４０となった。以上のように、本実施例を用いれば磁界検出素子周囲の温度変化に対しても高い精度が維持される適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。
なお、本実施例ではオフセット値を記録する温度間隔を１０℃毎にＶｍｏｆｆｎ値を記録して実施しているが、記録が可能な限り温度間隔を狭めれば精度が向上することは言うまでもない。
また、本実施例では定電流駆動回路５１の端子間を差動増幅器としているが、入力電圧が十分大きい場合、低減するＡＭＰを用いても同様の効果が得られることは自明である。
さらに、信号はすべてＡ／Ｄ変換回路５６に入力しているが、他のＡ／Ｄ変換回路に接続し角度演算回路５７に接続しても良いことは自明である。
In this embodiment, the temperature of the magnetic field detection element can be estimated as described above. Therefore, when the ambient temperature of the magnetic field detection element is increased from 20 ° C. to 100 ° C., there is no conventional temperature estimation and the offset temperature drift is not corrected. The error due to the temperature fluctuation of the output accuracy is ± 1.6 degrees. In the present embodiment, the temperature interval for recording the offset value is set at every 10 ° C., and the Vmoffn value is recorded. The error was about 1/40. As described above, by using this embodiment, it is possible to provide a magnetic encoder device with a wide application range in which high accuracy is maintained even with respect to a temperature change around the magnetic field detection element.
In this embodiment, the temperature interval for recording the offset value is recorded by recording the Vmoffn value every 10 ° C. However, it goes without saying that the accuracy is improved if the temperature interval is narrowed as much as possible.
In this embodiment, the differential amplifier is used between the terminals of the constant current drive circuit 51. However, when the input voltage is sufficiently large, it is obvious that the same effect can be obtained even if the reduced AMP is used.
Further, all the signals are input to the A /
次に、実施例２について図を参照して説明する。
図４は本発明の実施例２に係る磁気式エンコーダ装置の構成図である。
図４において、１は回転体であり、２は回転体１に固定された永久磁石、４は永久磁石２に空隙を介して対向し、固定体３に取り付けられた４つの磁界検出素子、５２は磁界検出素子４を定電流にて駆動する定電圧駆動回路、５は磁界検出素子４からの信号を処理する信号処理回路である。永久磁石２は、材質はフェライト系磁石、Ｓｍ−Ｃｏ 系磁石、Ｎｅ −Ｆｅ −Ｂ系磁石、または前記各種磁石を高分子材料で結合した分散型複合磁石によって形成し、回転体１の軸に垂直方向と平行に一方向に磁化されＮ −Ｓ の２ 極となっている。寸法は、例えば、直径が３ｍｍ 、厚さが１ｍｍ である。
磁界検出素子４は、４個のホール効果素子からなり、永久磁石２の外周面に対して空隙を介して対向し、かつ互いに電気角で９０ 度位相をずらしてＡ1 相検出素子４１ とＢ1 相検出素子４２ を設け、さらにＡ1 相検出素子４１ に対して電気角で１８０ 度位相をずらして Ａ2 相検出素子４３ を、Ｂ1 相検出素子４２ に対して電気角で１８０ 度位相をずらしてＢ2 相検出素子４４ を設けてある。５２は定電圧駆動回路である。
Next, Example 2 will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a configuration diagram of a magnetic encoder device according to a second embodiment of the present invention.
In FIG. 4, 1 is a rotating body, 2 is a permanent magnet fixed to the
The magnetic field detection element 4 is composed of four Hall effect elements, which are opposed to the outer peripheral surface of the permanent magnet 2 through a gap and are 90 degrees out of phase with each other at an electrical angle. A
図５は、磁界検出素子４の温度を測定するための定電圧駆動回路５２及び信号処理回路５の回路ブロック図である。定電圧駆動回路５２の素子駆動配線の一部に温度推定用抵抗８を設けている。温度推定用抵抗８の両端出力Ｖｃｖｔ１、及びＶｃｖｔ２をそれぞれ、信号処理回路５の差動増幅器５３に接続しており、差動後の温度推定用電圧ＶｃｖｔとしてＡ/Ｄ変換回路５６に入力し、角度演算回路５７に入力している。一方、Ａ1 相検出素子４１，Ａ２相検出素子４２，から出力されるＡ1 相, Ａ２相の各信号は差動増幅器５４に入力され、Ｂ1 相検出素子４３，Ｂ２相検出素子４４，から出力されるＢ1 相, Ｂ２相の各信号は差動増幅器５５に入力される。さらに各々の出力はＡ／Ｄ変換回路５６に入力されて、角度演算回路５７に入力される。
本発明が特許文献１、及び実施例１と異なる部分は、定電圧駆動回路５２に温度推定用抵抗６を備えて、電圧を計測するための回路が接続がなされている点である。
FIG. 5 is a circuit block diagram of the constant voltage drive circuit 52 and the
The present invention is different from
その動作は、実施例１と同様に回転体１の回転に伴って永久磁石２が回転する。永久磁石２の発する磁界を磁界検出素子４にて検出して電気信号に変換し、信号処理回路５に入力する。本発明の磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法を、フローチャートを用いて説明する。
図６は回転角度算出方法のフローチャートである。磁界検出素子出力Ｖａ，Ｖｂを取得し（ステップ２０１）、温度推定用電圧Ｖｃｖｔを取得する（ステップ２０２）。任意の温度範囲においてあらかじめＴ＝γ×Ｖｃｖｔ＋δとして算出が可能になっているので、取得したＶｃｖｔ値から温度Ｔを推定する（ステップ２０３）。あらかじめ記録されている温度Ｔｎ値にもっとも近い値からＶｍｏｆｆｎ値（ｍ＝ａ，ｂ）を決定し（ステップ２０４）、得られたＶｍｏｆｆｎ値をＶａ、Ｖｂに代入してオフセットを調整する（ステップ２０５）。さらにＶａ，Ｖｂを用いて角度θの演算、
θ＝tan-1（Ｖａ／Ｖｂ）
を行って、角度を算出して（ステップ２０６）、角度を出力する（ステップ２０７）。
In the operation, the permanent magnet 2 rotates as the
FIG. 6 is a flowchart of the rotation angle calculation method. Magnetic field detection element outputs Va and Vb are acquired (step 201), and temperature estimation voltage Vcvt is acquired (step 202). Since it is possible to calculate in advance as T = γ × Vcvt + δ in an arbitrary temperature range, the temperature T is estimated from the acquired Vcvt value (step 203). The Vmoffn value (m = a, b) is determined from the value closest to the temperature Tn value recorded in advance (step 204), and the obtained Vmoffn value is substituted into Va and Vb to adjust the offset (step 205). ). Further, calculation of the angle θ using Va and Vb,
θ = tan-1 (Va / Vb)
To calculate the angle (step 206) and output the angle (step 207).
本実施例では以上のように磁界検出素子の温度を推定できるので、２０℃から１００℃に磁界検出素子周囲温度をあげた場合、従来の温度推定が無くオフセット温度ドリフトを補正しない方法では、角度出力精度の温度変動による誤差は±1.6度であることに対し、本実施例ではオフセット値を記録する温度間隔を５℃毎にし、Ｖｍｏｆｆｎ値を記録して実施したところ、角度出力精度の温度変動による誤差は約１／８０となった。
以上のように、本実施例を用いれば磁界検出素子周囲の温度変化に対しても高い精度が維持される適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。なお、本実施例ではオフセット値を記録する温度間隔を５℃毎にＶｍｏｆｆｎ値を記録して実施しているが、記録が可能な限り温度間隔を狭めれば精度が向上することは言うまでもない。
また、本実施例では定電圧駆動回路５２の端子間を差動増幅器としているが、入力電圧が十分大きい場合、検出電圧を低減するＡＭＰを用いても同様の効果が得られることは自明である。
また、温度検出用抵抗は素子駆動ＶＨ線に接続したが、素子駆動ＶＬ線に接続しても同様の効果が得られることは自明である。さらに、信号はすべてＡ／Ｄ変換回路５６に入力しているが、他のＡ／Ｄ変換回路に接続し角度演算回路５７に接続しても良いことは自明である。
In this embodiment, the temperature of the magnetic field detection element can be estimated as described above. Therefore, when the ambient temperature of the magnetic field detection element is increased from 20 ° C. to 100 ° C., there is no conventional temperature estimation and the offset temperature drift is not corrected. The error due to the temperature fluctuation of the output accuracy is ± 1.6 degrees. In this embodiment, the temperature interval for recording the offset value is set every 5 ° C., and the Vmoffn value is recorded. The error due to was about 1/80.
As described above, by using this embodiment, it is possible to provide a magnetic encoder device with a wide application range in which high accuracy is maintained even with respect to a temperature change around the magnetic field detection element. In this embodiment, the temperature interval for recording the offset value is recorded by recording the Vmoffn value every 5 ° C. However, it goes without saying that the accuracy is improved if the temperature interval is narrowed as much as possible.
Further, in this embodiment, the differential amplifier is used between the terminals of the constant voltage drive circuit 52. However, when the input voltage is sufficiently large, it is obvious that the same effect can be obtained even if the AMP for reducing the detection voltage is used. .
Although the temperature detection resistor is connected to the element drive VH line, it is obvious that the same effect can be obtained even if it is connected to the element drive VL line. Further, all the signals are input to the A /
次に、実施例３について図を参照して説明する。
実施例３の構成は実施例２と外観上ハード構成は同じである。異なるのは回転角度算出方法が異なる信号処理回路５を備えていることである。本発明の磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法をフローチャートを用いて説明する。
図７は実施例３に係る回転角度算出方法のフローチャートである。
磁界検出素子出力Ｖａ，Ｖｂを取得し（ステップ３０１）、温度推定用電圧Ｖｃｖｔを取得する（ステップ３０２）。取得したＶｃｖｔ値に最も近い、あらかじめ記録しているＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１を用いて係数ｋ、
ｋ＝（Ｖｔ−Ｖｔｎ）／（Ｖｔｎ＋１−Ｖｔｎ）
を算出する（ステップ３０３）。あらかじめ記録されているＶｔｎ，Ｖｔｎ＋１に対応するＶmoffn+1−Ｖmoffn値（ｍ＝ａ，ｂ）から
Ｖmoff＝ｋ×（Ｖmoffn+1−Ｖmoffn）＋Ｖmoffn
の計算を行いオフセット補正値Ｖmoffを決定し（ステップ３０４）、得られたＶｍｏｆｆ値をＶａ、Ｖｂに代入してオフセットを調整する（ステップ３０５）。さらにＶａ，Ｖｂを用いて角度θの演算、
θ＝tan-1（Ｖａ／Ｖｂ）
を行って、角度θを算出して（ステップ３０６）、角度θを出力する（ステップ３０７）。
Next, Example 3 will be described with reference to the drawings.
The configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment in terms of appearance. The difference is that a
FIG. 7 is a flowchart of the rotation angle calculation method according to the third embodiment.
Magnetic field detection element outputs Va and Vb are acquired (step 301), and temperature estimation voltage Vcvt is acquired (step 302). Coefficients k using the previously recorded Vtn and Vtn + 1 closest to the obtained Vcvt value,
k = (Vt−Vtn) / (Vtn + 1−Vtn)
Is calculated (step 303). From Vmoffn + 1−Vmoffn values (m = a, b) corresponding to Vtn and Vtn + 1 recorded in advance Vmoff = k × (Vmoffn + 1−Vmoffn) + Vmoffn
Then, the offset correction value Vmoff is determined (step 304), and the obtained Vmoff value is substituted into Va and Vb to adjust the offset (step 305). Further, calculation of the angle θ using Va and Vb,
θ = tan-1 (Va / Vb)
To calculate the angle θ (step 306) and output the angle θ (step 307).
本実施例では以上のように磁界検出素子の温度を推定できるので、２０℃から１００℃に磁界検出素子周囲温度をあげた場合、従来の温度推定が無くオフセット温度ドリフトを補正しない方法では、角度出力精度の温度変動による誤差は±1.6度であることに対し、本実施例ではオフセット値を記録する温度間隔を１０℃毎にし、Ｖｍｏｆｆｎ値を記録して実施したところ、角度出力精度の温度変動による誤差は約１／１４０となった。
以上のように、本実施例を用いれば磁界検出素子周囲の温度変化に対しても高い精度が維持される適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。なお、温度検出用抵抗は素子駆動ＶＨ線に接続したが、素子駆動ＶＬ線に接続しても同様の効果が得られることは自明である。さらに、信号はすべてＡ／Ｄ変換回路５６に入力しているが、他のＡ／Ｄ変換回路に接続し角度演算回路５７に接続しても良いことは自明である。
このように、定電流駆動回路５１を用いる場合、温度推定用の電圧を計測する為の接続がなされており、定電圧駆動回路５２を用いる場合、温度推定用の温度推定用抵抗６を備え、電圧を計測する為の接続がなされているので、特別な温度検出機構を磁界検出素子近傍に配置することなく温度補正が可能となる。また、温度推定用電圧近傍のあらかじめ記録している電圧を用いてオフセット補正値の補完を行うので、本磁気式エンコーダの磁界検出素子周囲の温度が変動しても精度が維持されるので、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置を供給することができる。
In this embodiment, the temperature of the magnetic field detection element can be estimated as described above. Therefore, when the ambient temperature of the magnetic field detection element is increased from 20 ° C. to 100 ° C., there is no conventional temperature estimation and the offset temperature drift is not corrected. The error due to the temperature fluctuation of the output accuracy is ± 1.6 degrees. In this embodiment, the temperature interval for recording the offset value is set every 10 ° C. and the Vmoffn value is recorded. The error due to was about 1/140.
As described above, by using this embodiment, it is possible to provide a magnetic encoder device with a wide application range in which high accuracy is maintained even with respect to a temperature change around the magnetic field detection element. Although the temperature detection resistor is connected to the element drive VH line, it is obvious that the same effect can be obtained even if it is connected to the element drive VL line. Further, all the signals are input to the A /
As described above, when the constant current drive circuit 51 is used, connection for measuring the temperature estimation voltage is made. When the constant voltage drive circuit 52 is used, the temperature estimation resistor 6 is provided for temperature estimation. Since the connection for measuring the voltage is made, temperature correction can be performed without arranging a special temperature detection mechanism in the vicinity of the magnetic field detection element. In addition, since the offset correction value is complemented using a pre-recorded voltage near the temperature estimation voltage, the accuracy is maintained even if the temperature around the magnetic field detection element of this magnetic encoder changes. A wide range magnetic encoder device can be supplied.
次に、実施例４について図を参照して説明する。
図８は本発明の実施例４に係る磁気式エンコーダ装置の位置検出方法のフロー図である。
図１０は実施例４に係る磁気式エンコーダ装置の構成図であり、図１１は図１０に示す信号処理回路のブロック図である。なお、図１０、図１１は従来技術と同じ構成であるが、実施例４の一般的なハード構成を対象とした１例と言う意味で改めて図示している。
従って、ここでは図８が、請求項７から請求項８の発明を説明する図である。
先ず、ハード構成については、図１０に示すように、１は回転体であり、２は回転体１に固定された永久磁石、４は永久磁石２に空隙を介して対向し、固定体３に取り付けられた４つの磁界検出素子、６は磁界検出素子を駆動する駆動回路、５は磁界検出素子４からの信号を処理する信号処理回路である。永久磁石２は、材質はフェライト系磁石、Ｓｍ −Ｃｏ 系磁石、Ｎｅ −Ｆｅ −Ｂ系磁石、または前記各種磁石を高分子材料で結合した分散型複合磁石によって形成し、回転体１の軸に垂直な方向と平行である一方向に磁化されＮ −Ｓ の２ 極となっている。寸法は例えば、直径が３ｍｍ 、厚さが１ｍｍ である。磁界検出素子４ は、４ 個のホール効果素子からなり、永久磁石２ の外周面に対して空隙を介して対向し、かつ互いに電気角で９０ 度位相をずらしてＡ1 相検出素子４１ とＢ1 相検出素子４２ を設け、さらに Ａ1 相検出素子４１ に対して電気角で１８０ 度位相をずらしてＡ2 相検出素子４３ を、Ｂ1 相検出素子４２ に対して電気角で１８０ 度位相をずらしてＢ2 相検出素子４４ を設けてある。
また、駆動回路６から、前記磁界検出素子４を駆動する電流を供給している。
また、図示していないが磁界検出素子４付近に温度を検出する素子が配置され、信号処理回路に入力されている。
図１１の信号処理回路のハード構成は、Ｖａ１とＶａ２の差動信号Ｖａを出力する差動増幅器５３と、Ｖｂ１とＶｂ２の差動信号Ｖｂを出力する差動増幅器５４と、角度演算回路５７で構成されている。
なお、本実施例が前実施例と異なる部分は、信号処理回路５に温度Ｔを判定して、磁界検出素子のオフセット値を再設定し角度演算を行う位置検出方法のソフトを備えた部分である。
Next, Example 4 will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a flowchart of the position detection method for the magnetic encoder device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a magnetic encoder device according to the fourth embodiment, and FIG. 11 is a block diagram of the signal processing circuit shown in FIG. 10 and 11 have the same configuration as that of the prior art, but they are illustrated again in the sense of an example intended for the general hardware configuration of the fourth embodiment.
Therefore, FIG. 8 is a diagram for explaining the inventions of claims 7 to 8 here.
First, regarding the hardware configuration, as shown in FIG. 10, 1 is a rotating body, 2 is a permanent magnet fixed to the
Further, a current for driving the magnetic field detection element 4 is supplied from the drive circuit 6.
Although not shown, an element for detecting temperature is arranged near the magnetic field detection element 4 and is input to the signal processing circuit.
The hardware configuration of the signal processing circuit of FIG. 11 includes a
Note that this embodiment differs from the previous embodiment in that the
その動作は、図８を参照すると、磁気式エンコーダ装置に電源が投入されると、信号処理回路５は各パラメタを初期値に設定する初期設定がおこなわれ、Ｔｍに温度閾値が代入される（図示していない）。
次に、磁界検出素子４の信号、および温度信号を入力する。本実施例では、Ｖａ、およびＶｂの信号が入力され、温度信号は、別に設けられている温度センサの信号がＴとして入力される（ステップ４０１）。次に、温度ＴがＴｍを超えるか判断される（ステップ４０２）。超えた場合は、Ｖａ，Ｖｂからオフセット値を検出しＶｏｆｆａ、Ｖｏｆｆｂに代入してステップ４０４に進む（ステップ４０３）。オフセット値は磁界検出素子信号の最大値Ｖ＊maxとＶ＊min（＊＝ａ，ｂ）から
Ｖｏｆｆ＊＝Ｖ＊max−（（Ｖ＊max−Ｖ＊min）／２） （＊＝ａ，ｂ）……（２）
として求める。
また、温度ＴがＴｍを超えていない場合は、ステップ４０３は実行せずに、Ｖａ'にＶａ−Ｖｏｆｆａを、Ｖｂ'にＶｂ−Ｖｏｆｆｂを代入する処理を行い（ステップ４０４）。角度θを、
θ＝ｔａｎ−１（Ｖａ'／Ｖｂ'）、
より導出し（ステップ４０５）、求めたθを信号処理回路６に接続された上位機器（図示していない）に出力する（ステップ４０６）。
Referring to FIG. 8, when the power is supplied to the magnetic encoder device, the
Next, a signal of the magnetic field detection element 4 and a temperature signal are input. In the present embodiment, Va and Vb signals are input, and a temperature sensor signal provided as a temperature signal is input as T (step 401). Next, it is determined whether the temperature T exceeds Tm (step 402). If exceeded, an offset value is detected from Va and Vb and substituted for Voffa and Voffb before proceeding to step 404 (step 403). The offset value is Voff * = V * max − ((V * max−V * min) / 2) from the maximum value V * max and V * min (* = a, b) of the magnetic field detection element signal (* = a, b) …… (2)
Asking.
If the temperature T does not exceed Tm, Step 403 is not executed, and Va-Voffa is substituted for Va ′ and Vb-Voffb is substituted for Vb ′ (Step 404). The angle θ
θ = tan−1 (Va ′ / Vb ′),
(Step 405), and the obtained θ is output to a host device (not shown) connected to the signal processing circuit 6 (step 406).
本実施例では逐次オフセット値を算出する必要が無いので、従来技術と比較して信号処理回路の処理時間を短くすることができ、ＣＰＵの負担を軽くした磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。 In this embodiment, since it is not necessary to calculate the offset value sequentially, the processing time of the signal processing circuit can be shortened as compared with the prior art, and a magnetic encoder device that reduces the burden on the CPU can be provided. .
次に、実施例５について図を参照して説明する。
図９は実施例５に係るフロー図である。
図９は請求項９および請求項１０に記載の発明を説明するもので、ハード構成は実施例４の図１０、図１１と変わらないので、構成説明は省略する。
実施例４と異なっている部分は、信号処理回路５に温度Ｔを判定する際にあらかじめ記述されている温度閾値がｎ個有り、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、磁界検出素子のオフセット値を再設定し角度演算を行う位置検出方法のソフトを備えた部分である。
Next, Example 5 will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a flowchart according to the fifth embodiment.
FIG. 9 illustrates the invention described in claims 9 and 10. The hardware configuration is the same as that of FIG. 10 and FIG. 11 of the fourth embodiment, and the description of the configuration is omitted.
The difference from the fourth embodiment is that when there are n temperature thresholds described in advance when the temperature T is determined in the
その動作を、図９に示すフローを用いて説明する。
磁気式エンコーダ装置に電源が投入されると、信号処理回路５は各パラメタを初期値に設定する初期設定を行う。Ｔｍに温度閾値が代入される。次に、磁界検出素子４の信号、および温度信号を入力する。本実施例ではＶａ、およびＶｂの信号が入力され、温度信号は別に設けられている温度センサの信号がＴとして入力される。Ｔ値に最も近いＴｍ値のｍ値が、はじめにｍとして入力処理される（ステップ５０１）。
次に、温度ＴがＴｍを超えるか判断される（ステップ５０２ａ１）。超えた場合はｍ＝ｍ＋１の処理がなされ（ステップ５０２ａ２）、Ｖａ，Ｖｂからオフセット値を検出しＶｏｆｆａ、Ｖｏｆｆｂに代入してステップ５０４に進む。オフセット値検出は式（２）を用いる（ステップ５０３）。
一方、温度ＴがＴｍを超えていない場合は、温度ＴがＴｍ−１を下回るか判断される（ステップ５０２ｂ１）。下回った場合はｍ＝ｍ−１の処理がなされ（ステップ５０２ｂ２）、Ｖａ，Ｖｂからオフセット値を検出しＶｏｆｆａ、Ｖｏｆｆｂに代入してステップ５０４に進む。オフセット値検出は前記同様に式（２）を用いる（ステップ５０３）。
続いて、Ｖａ'にＶａ−Ｖａｏｆｆａを、Ｖｂ'にＶｂ−Ｖｏｆｆｂを代入する（ステップ５０４）。
次に、角度θをｔａｎ−１（Ｖａ'／Ｖｂ'）によって導出し（ステップ５０５）、θを信号処理回路６に接続された上位機器（図示していない）に出力する（ステップ５０６）。
The operation will be described with reference to the flow shown in FIG.
When power is turned on to the magnetic encoder device, the
Next, it is determined whether the temperature T exceeds Tm (step 502a1). If it exceeds, m = m + 1 is processed (step 502a2), an offset value is detected from Va and Vb, and is substituted for Voffa and Voffb. The offset value is detected using equation (2) (step 503).
On the other hand, if the temperature T does not exceed Tm, it is determined whether the temperature T is lower than Tm−1 (step 502b1). If it falls below, the process of m = m−1 is performed (step 502b2), the offset value is detected from Va and Vb, is substituted for Voffa and Voffb, and the process proceeds to step 504. The offset value is detected using the equation (2) as described above (step 503).
Subsequently, Va-Vaoffa is substituted for Va 'and Vb-Voffb is substituted for Vb' (step 504).
Next, the angle θ is derived by tan−1 (Va ′ / Vb ′) (step 505), and θ is output to a host device (not shown) connected to the signal processing circuit 6 (step 506).
本実施例では逐次オフセット値を算出する必要が無く、且つ広い温度範囲で詳細に設定可能になるので、従来と比較して信号処理回路の処理時間を短くするうえ、適用温度範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。 In this embodiment, it is not necessary to calculate a sequential offset value and can be set in detail in a wide temperature range, so that the processing time of the signal processing circuit is shortened compared to the conventional method, and a magnetic type with a wide applicable temperature range is provided. An encoder device can be provided.
このように、温度があらかじめセットされた閾値に応じて、信号処理回路５に入力された磁界検出素子４のオフセット値を求めて、オフセット値の除去を行って位置算出を行う信号処理回路５を備えているので、頻繁にオフセット値を求めないのでＣＰＵの負担を加えずに位置検出できるので、適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の位置検出方法を提供することができる。
As described above, the
次に、実施例６について図を参照して説明する。
図１２は実施例６に係る磁気式エンコーダ装置の構成図である。
図１２において１１は回転体であり、２０はリング形状永久磁石２１と前記リング形状磁石の外周に配置され磁性材料で構成されたリング形状磁気ヨーク２２とで構成される磁界発生ロータ、４はリング形状永久磁石２１に空隙を介して対向し、固定体３１に取り付けられた１回転内の位置を検出する４つの磁界検出素子、５は磁界検出素子４からの信号を処理する信号処理回路であり、６は駆動回路である。
前記磁界発生ロータ２０を構成する一方の部材であるリング形状永久磁石２１は、材質はフェライト系磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、または前記各種磁石を高分子材料で結合した分散型複合磁石によって形成し、回転体１の軸に垂直方向と平行に一方向に磁化されＮ−Ｓの２極となっている。また、磁界発生ロータ２０を構成する他方の部材であるリング形状磁気ヨーク２２は、磁気抵抗を減少させ、磁界を１回転内の位置を検出する磁界検出素子４に磁界を集中させる効果があり、これにより磁界検出素子のＳＮ比を向上させることができる。さらに外界の磁気ノイズを遮断する効果もある。材質は、強磁性体であれば良く、例えば炭素鋼などである。
１回転内の位置および角度を検出する磁界検出素子４は、４個のホール効果素子からなり、永久磁石２１の内周面に対して空隙を介して対向し、かつ互いに電気角で９０度位相をずらしてＡ１相検出素子４１とＢ１相検出素子４２を設け、さらにＡ１相検出素子４１ に対して電気角で１８０度位相をずらしてＡ２相検出素子４３を、Ｂ１相検出素子４２ に対して電気角で１８０度位相をずらしてＢ２相検出素子４４を設けてある。
Next, Example 6 will be described with reference to the drawings.
FIG. 12 is a configuration diagram of a magnetic encoder device according to the sixth embodiment.
In FIG. 12, 11 is a rotating body, 20 is a magnetic field generating rotor composed of a ring-shaped permanent magnet 21 and a ring-shaped magnetic yoke 22 arranged on the outer periphery of the ring-shaped magnet and made of a magnetic material. Four magnetic field detecting elements that face the shape permanent magnet 21 with a gap and are attached to the fixed body 31 to detect a position within one rotation, and 5 is a signal processing circuit that processes a signal from the magnetic field detecting element 4. , 6 are drive circuits.
The ring-shaped permanent magnet 21, which is one member constituting the magnetic field generating rotor 20, is made of a ferrite-based magnet, Sm—Co-based magnet, Ne—Fe—B-based magnet, or a combination of the various magnets with a polymer material. The dispersive type composite magnet is formed and magnetized in one direction parallel to the direction perpendicular to the axis of the
The magnetic field detection element 4 that detects the position and angle within one rotation is composed of four Hall effect elements, faces the inner peripheral surface of the permanent magnet 21 via a gap, and is 90 degrees in electrical angle with each other. A1 phase detection element 41 and B1
また、図１２に示すように駆動回路６は、例えば、定電圧電源と、抵抗値を変更するデジタルポテンショ等から構成され、磁界検出素子４を駆動する電流を供給している。
本実施例が前実施例と異なっている部分は、リング形状永久磁石２１と前記リング形状磁石の外周に配置され磁性材料で構成されたリング形状磁気ヨーク２２とで構成される磁界発生ロータ備えた、いわゆるアウター・ロータ型として、固定体３１に取り付けられた１回転内の位置を検出する４つの磁界検出素子をリング形状永久磁石２１に空隙を介して対向して配置した部分である。
また、ここでも信号処理回路５は、温度Ｔを判定する際にあらかじめ記述されている温度閾値がｎ個有り、Ｔｍ−１を下回るか、Ｔｍを上回った場合、磁界検出素子のオフセット値を再設定し角度演算を行う位置検出方法がとられる。
As shown in FIG. 12, the drive circuit 6 is configured by, for example, a constant voltage power supply and a digital potentiometer that changes a resistance value, and supplies a current for driving the magnetic field detection element 4.
The present embodiment is different from the previous embodiment in that a magnetic field generating rotor including a ring-shaped permanent magnet 21 and a ring-shaped magnetic yoke 22 arranged on the outer periphery of the ring-shaped magnet and made of a magnetic material is provided. In other words, as a so-called outer rotor type, four magnetic field detection elements that detect the position within one rotation attached to the fixed body 31 are arranged to face the ring-shaped permanent magnet 21 with a gap therebetween.
Also, here, the
その動作を、前実施例と共通のフロー図９を用いて説明する。
磁気式エンコーダ装置に電源が投入されると、信号処理回路６は各パラメタを初期値に設定する初期設定を行う。Ｔｍに温度閾値が代入される。次に、磁界検出素子４の信号、および温度信号を入力する。本実施例ではＶａ、およびＶｂの信号が入力され、温度信号は別に設けられている温度センサの信号がＴとして入力される。Ｔ値に最も近いＴｍ値のｍ値が、はじめにｍとして入力処理される（ステップ５０１）。次に、温度ＴがＴｍを超えるか判断される（ステップ５０２ａ１）。超えた場合はｍ＝ｍ＋１の処理がなされ（ステップ５０２ａ２）、Ｖａ，Ｖｂからオフセット値を検出しＶｏｆｆａ、Ｖｏｆｆｂに代入してステップ５０４に進む。オフセット値検出は式（２）を用いる（ステップ５０３）。
温度ＴがＴｍを超えていない場合は、次の（Ｓ５０２ｂ１）で温度ＴがＴｎ−１を下回るか判断される（ステップ５０２ｂ１）。下回った場合は、ｍ＝ｍ−１の処理がなされ（ステップ５０２ｂ２）、Ｖａ，Ｖｂからオフセット値を検出しＶｏｆｆａ、Ｖｏｆｆｂに代入してステップ５０４に進む。オフセット値検出は前記同様に式（２）を用いる（ステップ５０３）。
次に、Ｖａ'にＶａ−Ｖａｏｆｆａを、Ｖｂ'にＶｂ−Ｖｏｆｆｂを代入（ステップ５０４）する。次に、角度θをｔａｎ−１（Ｖａ'／Ｖｂ'）によって導出し（ステップ５０５）、θを信号処理回路５に接続された上位機器（図示なし）に出力する（ステップ５０６）。
The operation will be described with reference to a flow chart 9 common to the previous embodiment.
When the magnetic encoder device is turned on, the signal processing circuit 6 performs initial setting for setting each parameter to an initial value. A temperature threshold is substituted into Tm. Next, a signal of the magnetic field detection element 4 and a temperature signal are input. In this embodiment, Va and Vb signals are input, and a temperature sensor signal provided separately from the temperature signal is input as T. The m value of the Tm value closest to the T value is first input and processed as m (step 501). Next, it is determined whether the temperature T exceeds Tm (step 502a1). If it exceeds, m = m + 1 is processed (step 502a2), an offset value is detected from Va and Vb, and is substituted for Voffa and Voffb. The offset value is detected using equation (2) (step 503).
If the temperature T does not exceed Tm, it is determined in the next (S502b1) whether the temperature T falls below Tn-1 (step 502b1). If it falls below, m = m−1 is processed (step 502b2), an offset value is detected from Va and Vb, and is substituted for Voffa and Voffb. The offset value is detected using the equation (2) as described above (step 503).
Next, Va-Vaoffa is substituted for Va ', and Vb-Voffb is substituted for Vb' (step 504). Next, the angle θ is derived by tan−1 (Va ′ / Vb ′) (step 505), and θ is output to a host device (not shown) connected to the signal processing circuit 5 (step 506).
本実施例では逐次オフセット値を算出する必要が無く、且つ広い温度範囲で詳細に設定可能になるので、従来と比較して信号処理回路の処理時間を短くするうえ、適用温度範囲の広い磁気式エンコーダ装置を提供できるようになる。 In this embodiment, it is not necessary to calculate a sequential offset value and can be set in detail in a wide temperature range, so that the processing time of the signal processing circuit is shortened compared to the conventional method, and a magnetic type with a wide applicable temperature range is provided. An encoder device can be provided.
このように、温度があらかじめセットされた閾値に応じて、信号処理回路５に入力された磁界検出素子４のオフセット値を求めて、オフセット値の除去を行って位置算出を行う信号処理回路５を備えているので、頻繁にオフセット値を求めないのでＣＰＵの負担を加えずに位置検出できるので適用範囲の広い磁気式エンコーダ装置の位置検出方法を提供することができる。
なお、本実施例では、アウターロータ方式の磁気式エンコーダ装置に対して、実施例５と同じ位置検出方法を適用する例を示したが、アウターロータ方式の磁気式エンコーダ装置に対して、実施例１乃至４に示した位置検出方法を適用できることは明らかである。
As described above, the
In the present embodiment, an example in which the same position detection method as that of the fifth embodiment is applied to the outer rotor type magnetic encoder device, but the embodiment is applied to the outer rotor type magnetic encoder device. It is clear that the position detection methods shown in 1 to 4 can be applied.
本発明によって広い温度範囲で高精度な回転位置検出ができるようになるので、本発明の磁気式エンコーダ装置を搭載したサーボモータは高温にて動作可能なため、高い耐環境性が要求される用途に適用できる。
また、ＣＰＵに負担を掛けずに適用範囲を広げることができるので、基板が小さくなり、適用温度範囲が広がるので、高温対応のサーボモータや、更に小型サーボモータと言う用途にも適用できる。
Since the present invention enables highly accurate rotational position detection over a wide temperature range, the servo motor equipped with the magnetic encoder device of the present invention can operate at high temperatures, and therefore requires high environmental resistance. Applicable to.
In addition, since the applicable range can be expanded without imposing a burden on the CPU, the substrate becomes smaller and the applicable temperature range is expanded. Therefore, the present invention can be applied to high-temperature compatible servo motors and even smaller servo motors.
１：回転体
２：永久磁石
３：固定体
４：磁界検出素子
５：信号処理回路
６：駆動回路
８：温度推定用抵抗
２０：磁界発生ロータ
２１：リング形状永久磁石
２２：リング形状磁気ヨーク
４１：Ａ１相検出素子
４２：Ｂ１相検出素子
４３：Ａ２相検出素子
４４：Ｂ２相検出素子
５１：定電流駆動回路
５２：定電圧駆動回路
５３，５４，５５：差動増幅器
５６：Ａ／Ｄ変換回路
５７：角度演算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Rotating body 2: Permanent magnet 3: Fixed body 4: Magnetic field detection element 5: Signal processing circuit 6: Drive circuit 8: Resistance for temperature estimation 20: Magnetic field generating rotor 21: Ring-shaped permanent magnet 22: Ring-shaped magnetic yoke 41 : A1 phase detection element 42: B1 phase detection element 43: A2 phase detection element 44: B2 phase detection element 51: Constant current drive circuit 52: Constant
Claims (11)
前記少なくとも２つの磁界検出素子の駆動電圧を計測し、前記信号処理回路に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路を備えていることを特徴とする磁気式エンコーダ装置。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a magnetic encoder device comprising a constant current drive circuit for driving an element with a constant current and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element,
The drive voltage of the at least two magnetic field detection elements is measured, input to the signal processing circuit, the temperature of the magnetic field detection element is estimated from the relationship between the drive voltage and the temperature recorded in advance, and recorded in advance. A signal processing circuit having a function of calculating a rotation angle in addition to a signal obtained from the magnetic field detection element from the relationship between the offset value and the temperature, in addition to the offset correction value corresponding to the closest temperature value. A magnetic encoder device.
前記少なくとも２つの磁界検出素子の駆動電圧を計測し、前記信号処理回路に入力して、あらかじめ記録している駆動電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴とする磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a rotation angle calculation method for a magnetic encoder device comprising a constant current drive circuit for driving an element with a constant current and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element,
The drive voltage of the at least two magnetic field detection elements is measured, input to the signal processing circuit, the temperature of the magnetic field detection element is estimated from the relationship between the drive voltage and the temperature recorded in advance, and recorded in advance. From the relationship between the offset value and the temperature, the offset correction value corresponding to the closest value of the temperature is added to the signal obtained from the magnetic field detection element, and the rotation angle is calculated, and the magnetic field is processed. Rotation angle calculation method of the encoder system.
前記少なくとも２つの磁界検出素子に直列に接続された温度推定用抵抗間電圧を計測し、前記信号処理回路に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗間電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を有する信号処理回路を備えていることを特徴とする磁気式エンコーダ装置。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a magnetic encoder device comprising a constant voltage driving circuit for driving an element with a constant voltage and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element,
The voltage between the temperature estimation resistors connected in series to the at least two magnetic field detection elements is measured, and the magnetic field detection is performed from the relationship between the temperature estimation resistance voltage and the temperature recorded in advance by inputting to the signal processing circuit. The temperature of the element is estimated, and the offset correction value corresponding to the closest temperature value is added to the signal obtained from the magnetic field detection element based on the relationship between the offset value and the temperature recorded in advance, and the rotation angle is calculated. A magnetic encoder device comprising a signal processing circuit having a function to perform.
前記少なくとも２つの磁界検出素子に直列に接続された温度推定用抵抗間電圧を計測し、前記信号処理回路に入力してあらかじめ記録している温度推定用抵抗間電圧と温度の関係から前記磁界検出素子の温度を推定し、あらかじめ記録しているオフセット値と温度の関係から、温度の最も近い値に対応するオフセットの補正値を、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴とする磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a rotation angle calculation method for a magnetic encoder device, comprising: a constant voltage driving circuit that drives an element with a constant voltage; and a signal processing circuit that processes a signal from the magnetic field detection element.
The voltage between the temperature estimation resistors connected in series to the at least two magnetic field detection elements is measured, and the magnetic field detection is performed from the relationship between the temperature estimation resistance voltage and the temperature recorded in advance by inputting to the signal processing circuit. The temperature of the element is estimated, and the offset correction value corresponding to the closest temperature value is added to the signal obtained from the magnetic field detection element based on the relationship between the offset value and the temperature recorded in advance, and the rotation angle is calculated. A rotation angle calculation method for a magnetic encoder device, characterized in that processing is performed according to a procedure of performing.
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行う機能を信号処理回路に備えていることを特徴とする請求項１又は３記載の磁気式エンコーダ装置。 When the drive voltage of the magnetic field detection element or the voltage across the resistance for temperature estimation is different from the voltage value Vt recorded in the signal processing circuit in advance, the coefficient k = (Vt−Vtn) using Vtn and Vtn + 1 closest to Vt. ) / (Vtn + 1−Vtn), and using the offset correction values Voffn and Voffn + 1 of the magnetic field detecting element 4 recorded in advance,
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
The magnetic encoder device according to claim 1, wherein the signal processing circuit has a function of calculating a rotation angle in addition to a signal obtained from the magnetic field detection element.
Ｖoff＝ｋ×（Ｖoffn+1−Ｖoffn）＋Ｖoffn
を算出し、前記磁界検出素子から得られる信号に加え、回転角度の算出を行うという手順で処理することを特徴とする請求項２又は４記載の磁気式エンコーダ装置の回転角度算出方法 When the drive voltage of the magnetic field detection element or the voltage across the resistance for temperature estimation is different from the voltage value Vt recorded in the signal processing circuit 5 in advance, the coefficient k = (Vt−) using Vtn and Vtn + 1 closest to Vt. Vtn) / (Vtn + 1−Vtn) is obtained, and the offset correction values Voffn, Voffn + 1 of the magnetic field detection element recorded in advance are used,
Voff = k × (Voffn + 1−Voffn) + Voffn
5. The rotation angle calculation method for a magnetic encoder device according to claim 2, wherein the rotation angle is calculated in addition to a signal obtained from the magnetic field detection element.
温度Ｔがあらかじめ記録された閾値Ｔｍを超えたとき、前記信号処理回路に入力された前記磁界検出素子の信号のオフセット値を求め、前記信号からオフセット値の除去を行い位置算出することを特徴とする磁気式エンコーダの位置検出方法。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a position detection method of a magnetic encoder comprising a drive circuit for driving an element and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element,
When the temperature T exceeds a pre-recorded threshold value Tm, an offset value of the signal of the magnetic field detection element input to the signal processing circuit is obtained, and the position is calculated by removing the offset value from the signal. To detect the position of a magnetic encoder.
温度Ｔがあらかじめセットされた値Ｔｍを超えたとき、前記信号処理回路に入力された前記磁界検出素子の信号のオフセット値を求め、前記信号からオフセット値の除去を行い位置算出する信号処理回路を備えたことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。 A permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotating body and fixed to the rotating body; at least two magnetic field detecting elements mounted on the fixed body facing the permanent magnet through a gap; and the magnetic field detection In a magnetic encoder device comprising a drive circuit for driving an element and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element,
A signal processing circuit for obtaining an offset value of the signal of the magnetic field detection element input to the signal processing circuit when the temperature T exceeds a preset value Tm, and removing the offset value from the signal to calculate a position; A magnetic encoder device comprising the magnetic encoder device.
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