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KR100478978B1 - Apparatus for resolution of angular position using hall-ic and method thereof - Google Patents

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KR100478978B1
KR100478978B1 KR1020040113896A KR20040113896A KR100478978B1 KR 100478978 B1 KR100478978 B1 KR 100478978B1 KR 1020040113896 A KR1020040113896 A KR 1020040113896A KR 20040113896 A KR20040113896 A KR 20040113896A KR 100478978 B1 KR100478978 B1 KR 100478978B1
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KR
South Korea
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sine
cosine
hall
angle
Prior art date
Application number
KR1020040113896A
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Korean (ko)
Inventor
설부준
카브코
Original Assignee
(주)다림시스템
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Publication date
Application filed by (주)다림시스템 filed Critical (주)다림시스템
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Abstract

본 발명은 정밀도 구현에 부정적인 영향을 주는 요인들을 제거하고, 고정밀도의 기계가동이나 부품들을 사용하지 않고도 홀IC를 이용하여 절대 각도위치 센서의 고해상도 구현 및 위치 보정을 위한 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하는 주연산 처리부와, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하기 위한 보정 처리부를 포함하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치에 있어서, 상기 주연산 처리부는, 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시키는 A/D 변환 블록; 상기 A/D 변환 블록으로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력 값의 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해주고, 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 수행하는 오프세트 및 이득값조정 블록; 영구자석의 온도변화 에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하는 노말라이징 블록; 주소와 위치코드에 대한 출 력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하는 아크사인 LUT 제어로직 블록; 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행하는 절대각도 코드 연산 블록을 포함하고, 상기 보정 처리부는 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 기록하는 메모리; 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되는 각도 위치 코드 에러 연산기; 상기 각도 위치 코드 에러 연산기의 출력 데이터와 사인,코사인 절대각도 위치 코드를 같이 입력받아 기계 적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산하는 보정 LUT 데이터 연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention eliminates the negative influences on the accuracy of the implementation and measures the rotation angle using the Hall IC for the high resolution of the absolute angle position sensor and the position correction using the Hall IC without using high precision machine operation or parts. An apparatus and a method thereof are provided. The present invention, the main operation processing unit for receiving the analog sine, cosine wave output from the Hall IC, and finally outputs the code corresponding to the absolute angle through a series of signal processing process, and measure the characteristic values unique to each angle measuring device in advance In the rotation angle measuring apparatus using a Hall IC including a correction processing unit for calculating a LUT (look-up table) for correction in actual operation, the main operation processing unit is output from the Hall IC as the rotation axis rotates An A / D conversion block for converting an analog sine and cosine wave signal into a corresponding digital code; The offset adjustment is performed so that the intermediate value of the sine and cosine output values converted from the A / D conversion block to the digital code is the origin, and is suitable to prevent saturation caused by the mismatch of the magnitude of the sine and cosine position sensor nominal output voltage. An offset and gain adjustment block for performing tuning by multiplying the scale factor; Normalizing block to remove the effect of the drift gain value according to the temperature change of the permanent magnet; An arc sine LUT control logic block for converting sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a look up table (LUT) consisting of output values for addresses and location codes; And an absolute angle code calculation block that performs absolute angle position code calculation for a 360 degree rotation, wherein the correction processing unit receives and records an angle code simultaneously from an absolute angle sensor using a standard encoder mounted on a rotating shaft and a hall IC. ; An angular position code error calculator for which normalized error data is calculated; And a correction LUT data calculator that receives the output data of the angular position code error calculator and the sine and cosine absolute angle position codes together and calculates a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance.

Description

홀아이씨를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법{Apparatus for resolution of angular position using Hall-IC and Method Thereof} Apparatus for resolution of angular position using Hall-IC and Method Thereof}

본 발명은 홀IC를 서보 모터 제어등 산업 여러 분야에 광범위하게 사용되는 회전각도 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홀IC를 이용하여 절대 각도위치 센서의 고해상도 구현 및 위치 보정을 위한 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a rotation angle measuring device and a method of using the Hall IC in a wide range of industries, such as servo motor control, and more particularly, to implement a high resolution and position correction of an absolute angle position sensor using the Hall IC. The present invention relates to a rotation angle measuring device using a Hall IC and a method thereof.

회전각도를 측정하는 센서 중 가장 보편적으로 사용되는 것은 옵티컬 인코더이며 인크리멘탈과 앱솔루트 형으로 분류된다. 옵티컬 인코더는 기본적으로 투광용 광원, 슬릿이 들어간 회전 디스크 그리고 수광 소자로 구성되는데 디스크가 회전함에 따라서 회전각에 비례한 펄스 출력을 얻는 구조로 되어 있다.The most commonly used sensors to measure the rotation angle are optical encoders and are classified into incremental and absolute types. The optical encoder basically consists of a light source for transmitting light, a rotating disk with a slit, and a light receiving element. The optical encoder has a structure that obtains a pulse output proportional to the rotation angle as the disk rotates.

인크리멘탈 인코더는 회전각에 따라서 A상, B상(A상과 90도 위상차)의 구형파를 발생하는 데 회전 위치의 절대값이 아닌 회전한 각도에 비례한 펄스 수가 얻어지므로 출력 펄스를 카운터로 누적하여 각도를 측정할 수가 있다. 그러나 한 회전당 한번 발생하는 Z상 펄스(영상 신호)를 인식하기 전까지는 현위치 정보를 알 수 없다는 단점이 있다. 인크리멘탈 인코더는 구조가 간단한 편이고 비교적 저가에 속한다고 할 수 있다.Incremental encoder generates square wave of A phase and B phase (90 degree phase difference with A phase) according to the rotation angle, and the number of pulses proportional to the rotated angle is obtained instead of the absolute value of the rotation position. The angle can be measured cumulatively. However, there is a disadvantage that the current position information is not known until the Z phase pulse (image signal) generated once per revolution is recognized. Incremental encoders are simple in structure and relatively inexpensive.

앱솔루트 인코더는 기본적인 구성은 인크리멘탈형과 같으나 회전 디스크의 슬릿패턴이 이진부호열로 동심원 상으로 배치되어 있다. 앱솔루크 인코더는 절대 각도위치가 검출되기 때문에 노이즈에 인한 오차누적이 없고 전원이 들어오면 항상 정확한 현재 위치를 검출할 수 있다. 그 대신 해상도가 높아지면(비트수가 증가) 출력 신호선의 수가 많아지고 구조상 소형화하기가 어렵고 다소 고가이다.The absolute encoder has the same basic configuration as the incremental type, but the slit patterns of the rotating disks are arranged concentrically in binary code strings. Absolute encoder detects absolute angular position, so there is no accumulation of error due to noise, and it can always detect accurate current position when power is turned on. Instead, higher resolution (increasing the number of bits) increases the number of output signal lines, making it difficult to miniaturize and somewhat expensive in structure.

옵티컬 인코더가 회전각도 정보를 디지털량으로 변환하는 데 반해 인덕터형태의 센서를 사용하는 레졸버는 아날로그의 출력신호를 발생한다. 레졸버의 구조는 모터와 유사한데 특히 내환경성이 우수하다. 그러나 수개의 와인딩과 아이언 코아와 같은 복잡한 기계 전기적인 구조를 가지고 있으며 상호수직인 고주파 AC 전압출력을 지원하는 정밀한 전원부가 요구된다. 아울러 이러한 센서는 매우 고가이며 적용분야도 매우 제한적이다.While the optical encoder converts the rotation angle information into a digital quantity, the resolver using an inductor type sensor generates an analog output signal. The structure of the resolver is similar to that of a motor, especially with excellent environmental resistance. However, it has a complex mechanical electrical structure, such as several windings and iron cores, and requires a precise power supply that supports mutually perpendicular high frequency AC voltage outputs. In addition, these sensors are very expensive and their applications are very limited.

위에서 언급된 회전각도 센서들과 비교하여 홀IC를 이용한 방식은 가장 간단한 기계전기적인 구조로 구성된다. 즉, 회전축에 장착된 영구자석과 홀IC가 장착된 간단한 회로부로만 구성되어 있다. 이는 최신의 홀IC들이 공급, 출력 전압 오프세트 안정화 회로들이 이미 내장되어 있기 때문이다. 동작 원리는 회전축에 장착된 영구자석이 축이 돌아감에 따라서 자기장이 변화하게 되는데 홀IC 내에 있는 센서에서 이러한 자기장 변화값이 측정되어 이에 상응하는 아날로그 사인 및 코사인파를 출력하게 되는 것 이다. 이 신호를 적절히 계산하면 홀IC 출력 전압값과 한 회전당 대응되는 각도값을 선형관계식으로 쉽게 구할 수 있다. 이러한 방식을 적용하면 인크리멘탈 인코더보다도 훨씬 저가로 절대각도 센서를 제작할 수 있어 전체 시스템의 제작비용을 크게 절감할 수 있다. 아울러 비접촉방식으로 인한 내구성, 영구자석과 홀IC 간극의 여유로 인한 설계의 자유성, 간단한 구조로 인한 수리의 용이성, 충격, 진동, 먼지등 에 대한 내환경성 등의 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 각도측정방식은 최신의 정밀한 홀IC를 사용하더라도 기계적인 조립공차, 영구자석 자속밀도의 온도에 따른 드리프트 영향등으로 인하여 측정각도의 정밀도를 높이는데 어느 정도의 한계가 존재한다. Compared to the rotation angle sensors mentioned above, the Hall IC uses the simplest mechatronic structure. That is, it consists only of a permanent circuit mounted on a rotating shaft and a simple circuit section equipped with a hall IC. This is because state-of-the-art Hall ICs already have built-in supply and output voltage offset stabilization circuits. The principle of operation is that the magnetic field changes as the permanent magnet mounted on the rotating shaft rotates. The sensor changes in the Hall IC to measure the change of the magnetic field and output the corresponding analog sine and cosine wave. By properly calculating this signal, it is easy to find the Hall IC output voltage value and the corresponding angle value per revolution in a linear relationship. In this way, an absolute angle sensor can be manufactured at much lower cost than an incremental encoder, greatly reducing the overall system manufacturing cost. In addition, it has advantages such as durability due to non-contact method, freedom of design due to clearance of permanent magnet and Hall IC, ease of repair due to simple structure, and environmental resistance to shock, vibration and dust. However, this angle measurement method has some limitations to increase the accuracy of the measurement angle due to mechanical assembly tolerances and the effects of drift on the temperature of the permanent magnetic flux density.

즉, 홀IC를 이용한 각도위치 센서가 이상적인 상태로 구현되었다고 할 경우, 다시말해서, 영구 자석과 홀IC 센서부가 완벽하게 일직선상에 위치하고 상호 90도 로 위치한 두 개의 홀센서가 완 전한 수직을 이루고 있으며 회전축상에 부착된 영구 자석이 완전한 원형으로 되어있다고 한다면, 홀IC 출력전압이 측정된 각도에 대하여 단위 벡터당 완벽한 사인파와 코사인파를 구현해주므로 원하는 해상도를 11비트까지 높일 수 있다. 그러나 실지로 홀IC를 이용한 각도 위치 센서의 출력신호는 이상적인 사인 및 코사인 파형과는 다르게 나오게 되는데 이는 기계적인 조립공차와 전기자기적인 파라미터들의 에러, A/D 변환시 라운딩 에러등으로 기인된 현상이다. In other words, if the angle position sensor using Hall IC is implemented in an ideal state, that is, the permanent magnet and the Hall IC sensor part are perfectly vertical and two Hall sensors positioned at 90 degrees to each other are completely vertical. If the permanent magnets attached to the axis of rotation are perfectly circular, the desired resolution can be increased to 11 bits by implementing perfect sine and cosine waves per unit vector for the angle at which the Hall IC output voltage is measured. However, in reality, the output signal of the angle position sensor using Hall IC is different from the ideal sine and cosine waveforms, which is caused by mechanical assembly tolerance, error of electromagnetic parameters, and rounding error in A / D conversion.

이러한 요인들은 직접적으로 측정각도의 고해상도 구현의 장애 요소로서 이를 해결하기 위하여 고정밀도의 기계가동이나 부품들을 사용함으로 제품비용이 증가하는 문제점이 있었다.These factors are the obstacles to the high-resolution implementation of the measurement angle directly, and there is a problem that product cost increases by using high precision machine operation or parts to solve this problem.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정밀도 구현에 부정적인 영향을 주는 요인들을 제거하고, 고정밀도의 기계가동이나 부품들을 사용하지 않고도 홀IC를 이용하여 절대 각도위치 센서의 고해상도 구현 및 위치 보정을 위한 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and eliminates the factors that negatively affect the precision implementation, and uses the absolute IC position sensor without the use of high precision machine operation or parts. An object of the present invention is to provide a rotation angle measuring apparatus and method using a Hall IC for high resolution implementation and position correction.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치는, 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하는 주연산 처리부와, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하기 위한 보정 처리부를 포함하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치에 있어서, 상기 주연산 처리부는, 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시키는 A/D 변환 블록; 상기 A/D 변환 블록으로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력 값의 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해주고, 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 수행하는 오프세트 및 이득값조정 블록; 영구자석의 온도변화 에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하는 노말라이징 블록; 주소와 위치코드에 대한 출 력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하는 아크사인 LUT 제어로직 블록; 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행하는 절대각도 코드 연산 블록을 포함하고, 상기 보정 처리부는 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 기록하는 메모리; 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되는 각도 위치 코드 에러 연산기; 상기 각도 위치 코드 에러 연산기의 출력 데이터와 사인,코사인 절대각도 위치 코드를 같이 입력받아 기계 적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산하는 보정 LUT 데이터 연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotation angle measuring device using the Hall IC according to the present invention for achieving the above object, and receives an analog sine, cosine wave output from the Hall IC through a series of signal processing process finally the code corresponding to the absolute angle In the rotation angle measuring device using a Hall IC including a main operation processing unit for outputting and a correction processing unit for calculating the LUT (look-up table) for measuring in real operation by measuring the unique characteristic value of each angle measuring device in advance The main operation processor includes: an A / D conversion block for converting an analog sine and cosine wave signal output from the Hall IC into a corresponding digital code as the rotation axis rotates; The offset adjustment is performed so that the intermediate value of the sine and cosine output values converted from the A / D conversion block to the digital code is the origin, and is suitable to prevent saturation caused by the mismatch of the magnitude of the sine and cosine position sensor nominal output voltage. An offset and gain adjustment block for performing tuning by multiplying the scale factor; Normalizing block to remove the effect of the drift gain value according to the temperature change of the permanent magnet; An arc sine LUT control logic block for converting sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a look up table (LUT) consisting of output values for addresses and location codes; And an absolute angle code calculation block that performs absolute angle position code calculation for a 360 degree rotation, wherein the correction processing unit receives and records an angle code simultaneously from an absolute angle sensor using a standard encoder mounted on a rotating shaft and a hall IC. ; An angular position code error calculator for which normalized error data is calculated; And a correction LUT data calculator that receives the output data of the angular position code error calculator and the sine and cosine absolute angle position codes together and calculates a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance.

상기 각도 위치코드 에러 연산기는, 보정된 사인 코사인 절대각도 코드와 같은 해상도의 각도 코드를 생성해주는 인코더 펄스 카운터와, 사인코사인 절대각도 위치코드와 인코더코드 사이의 오프세트를 제거하는 위치 코드 에러 노말라이징 블록을 더 포함한다.The angular position code error calculator comprises an encoder pulse counter for generating an angular code with the same resolution as the corrected sine cosine absolute angle code, and a position code error normalizing which eliminates the offset between the sine cosine absolute angle position code and the encoder code. It further includes a block.

상기 보정 LUT 테이터 연산기는 사인 코사인 절대각도 에러의 노말라이즈된 데이터로부터 FFT 값을 구하여, 실지 에러 데이터의 고주파수 영역대 노이즈와 일정한 크기의 오프세트를 제거하는 것이 바람직하다.The corrected LUT data operator preferably obtains the FFT value from the normalized data of the sine cosine absolute angle error to remove the high frequency region band noise and the constant magnitude offset of the actual error data.

또한, 본 발명에 따른 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법은, 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하고, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법에 있어서, 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시키는 A/D 변환 단계; 상기 A/D 변환 단계로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력 값의 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해주고, 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 수행하는 오프세트 및 이득값조정 단계; 영구자석의 온도변화 에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하는 노말라이징 단계; 주소와 위치코드에 대한 출 력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하는 아크사인 LUT 제어로직 단계; 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행하는 절대각도 코드 연산 단계를 포함하고, 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 기록하는 단계; 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되는 각도 위치 코드 에러 연산 단계; 상기 각도 위치 코드 에러 연산 단계의 출력 데이터와 사인,코사인 절대각도 위치 코드를 같이 입력받아 기계 적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산하는 보정 LUT 데이터 연산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotation angle measuring method using the Hall IC according to the present invention, after receiving the analog sine and cosine wave output from the Hall IC through a series of signal processing process and finally outputs the code corresponding to the absolute angle, the angle measurement In the rotation angle measurement method using Hall IC that calculates LUT (look-up table) for measuring the unique characteristic value of each device in advance and corrects it in actual operation, analog sine and cosine output from Hall IC as the rotating shaft rotates. An A / D conversion step of converting a wave signal into a corresponding digital code; The offset adjustment is performed so that the intermediate value of the sine and cosine output values converted into the digital code from the A / D conversion step is the origin, and it is suitable to prevent saturation due to the mismatch of the sine and cosine position sensor nominal output voltage magnitudes. An offset and gain value adjustment step of performing tuning by multiplying the scale factor; A normalizing step of removing the influence of the drift gain value due to the temperature change of the permanent magnet; An arc sine LUT control logic step of converting sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a LUT (look up table) composed of output values for address and location code; An absolute angle code calculation step of performing absolute angle position code calculation for 360-degree rotation, and simultaneously receiving and recording an angle code from an absolute angle sensor using a standard encoder mounted on a rotating shaft and a hall IC; An angular position code error calculating step in which normalized error data is calculated; And a correction LUT data calculation step of receiving the output data of the angular position code error calculation step and the sine and cosine absolute angle location code together and calculating a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance. do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법을 나타낸 제어 블록도이다.1 is a control block diagram showing a rotation angle measuring apparatus and a method using a Hall IC according to the present invention.

본 발명은, 크게 2부분으로 나누어지는데 컨트롤러의 프로세서칩에서 수행되는 주연산처리부(200)와, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하기 위한 보정처리부(300)이다.The present invention is largely divided into two parts, the main operation processing unit 200 performed in the processor chip of the controller, and the LUT (look-up table) for correcting in actual operation by measuring the unique characteristic values for each angle measuring device in advance The correction processing unit 300 for calculation.

도 1에 도시된 바와 같이, 주연산처리부(200)는 홀IC(100)로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하게 되는 운영모드에서 사용된다. 하단에 보여지는 보정처리부(300)는 주연산처리부(200)의 보정용 LUT에서 사용될 값을 산정하기 위한 별도의 신호처리과정으로써 회전각도 측정장치 제작후 한번의 실험을 통해서, 즉 보정모드에서 이 값을 구하게 된다.As shown in FIG. 1, the main operation processor 200 receives an analog sine and cosine wave output from the Hall IC 100 and finally outputs a code corresponding to an absolute angle through a series of signal processing processes. Used in operating mode. The correction processing unit 300 shown at the bottom is a separate signal processing process for estimating the value to be used in the correction LUT of the main operation processing unit 200. Will be obtained.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 주연산처리부를 더욱 상세히 나타낸 제어 블록도이다.FIG. 2 is a control block diagram illustrating the main operation processing unit of the present invention shown in FIG. 1 in more detail.

도시된 바와 같이, 주 연산 처리 부분내에 있는 5개의 각 서브 블럭들의 자세한 연산처리 과정을 설명하기로 한다. As shown in the drawing, a detailed arithmetic process of each of the five sub blocks in the main arithmetic processing part will be described.

A/D 변환 블록(210)은, 제어전용 DSP 프로세서에 내장되어 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시킨다. 이때, A/D 변환 블록(210)은 해상도(일반적으로 10비트)와 운영전압범위(5볼트 또는 3.3 볼트)에 따라서 변환계수가 정해진다(예 로 10비트, 5볼트인 경우 1024/5 unit/volt). 그리고 A/D 변환과정에서 필수적으로 라운딩 에러가 발생 하나 전체 해상도에 미치는 영향은 매우작다.The A / D conversion block 210 is built in the control-only DSP processor and converts analog sine and cosine wave signals output from the hall IC into corresponding digital codes as the rotating shaft rotates. At this time, the A / D conversion block 210 has a conversion coefficient determined according to the resolution (typically 10 bits) and the operating voltage range (5 volts or 3.3 volts) (for example, 1024/5 unit in the case of 10 bits and 5 volts). / volt). In addition, the rounding error occurs in the A / D conversion process, but the effect on the overall resolution is very small.

오프세트 및 이득값조정 블록(220)은, A/D 변환 블록(210)으로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력 값은 10비트인 경우 0에서 1023 사이 값을 갖게 되는 데 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해준다(예로 5볼트 DSP 프로세서에서 오프세트는 2.5 볼트에 해당되는 코드, 즉 512가 된다). 그 다음 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 한다. The offset and gain adjustment block 220 has a value between 0 and 1023 when the sine and cosine output values converted from the A / D conversion block 210 to the digital code are 10 bits. Adjust the offset as much as possible (for example, in a 5-volt DSP processor, the offset would be 2.5 volts of code, 512). Then tune by multiplying the appropriate scale factor to prevent saturation caused by mismatches in the sine and cosine position sensor nominal output voltage magnitudes.

노말라이징 블록(230)은 영구자석의 온도변화에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하기 위한 블록이다. The normalizing block 230 is a block for removing the influence of the drift gain value due to the temperature change of the permanent magnet.

노말라이징 블록의 출력코드 NSIN, NCOS 는 수식적으로 다음과 같이 표현될 수 있다.The output codes NSIN and NCOS of the normalizing block can be expressed as follows.

노말라이즈된 사인코드 NSIN=SinCode*NFNormalized sign code NSIN = SinCode * NF

노말라이즈된 코사인코드 NCOS=CosCode*NFNormalized cosine code NCOS = CosCode * NF

여기서 NF는 노말라이징 계수로서 2^M*Vnorm / sqrt (SinCode^2+CosCode^2) 이다. Vnorm 은 2^N-1로 계산되는 스케일 계수이며SinCode, CosCode 는 각각 오프세트 및 이득조정 블럭에서 연산된 사인, 코사인 디지털 코드이다. 그리고 M은 A/D변환시 비트수(일반적으로 10비트)이고 N은 LUT를 위한 계수로 10비트보다 작은 값을 사용한다(일반적으로 8비트).Where NF is the normalizing coefficient, 2 ^ M * Vnorm / sqrt (SinCode ^ 2 + CosCode ^ 2). Vnorm is a scale factor calculated as 2 ^ N-1. SinCode and CosCode are sine and cosine digital codes computed at offset and gain adjustment blocks, respectively. M is the number of bits (typically 10 bits) in A / D conversion, and N is a value for the LUT, which is smaller than 10 bits (typically 8 bits).

이제 노말라이징 블록을 거친 사인, 코사인 코드에서는 영구자석의 온도변화에 따른 드리프트 이득값의 영향이 제거 되었으며 기계적인 조립공차로 발생된 비선 형성 에러의 영향만을 받는다. 이로 인한 영향은 주회전 속도에 대한 하모닉스들의 합으로 나타나게 되며 보정처리과정을 통해서 해결된다.Now, the sine and cosine codes passed through the normalizing block remove the effect of the drift gain due to the temperature change of the permanent magnet and are only affected by the nonlinearity error caused by the mechanical assembly tolerance. This effect appears as the sum of the harmonics on the main rotational speed and is solved through the correction process.

아크사인 LUT 제어로직 블록(240)은 주소와 위치코드에 대한 출력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환한다. The arcsine LUT control logic block 240 converts the sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a LUT (Look Up Table) composed of output values for the address and the position code.

사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하기 위해서는 일반적으로 삼각함수관 계식을 이용하여 계산한다. 그러나 탄젠트함수의 분모에 해당되는 코사인함수의 값이 제로나 이에 가까운 매우 작은 값을 가지는 경우(오버플로우)를 피하여야 한다. 따라서 연산된 사인 코사인 디지털 코드를 각도 위치 코드로 변환하는 가장 간단하고 효율적인 방법은 주소와 위치코드에 대한 출력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하는 것이다. 그러나 이러한 경우에도 LUT 의 크기를 최소화하여 컨트롤러의 메모리사용을 최적화하는 것이 중요하다.In order to convert sine and cosine codes into proper position angle codes, they are generally calculated using trigonometric equations. However, if the value of the cosine function corresponding to the denominator of the tangent function has zero or very small value (overflow), it should be avoided. Therefore, the simplest and most efficient way to convert a computed sine cosine digital code to an angular position code is to use a look up table (LUT) consisting of outputs for the address and position code. However, even in this case, it is important to minimize the size of the LUT to optimize the memory usage of the controller.

여기서는 360도 회전에 대한 각도 위치코드를 연산하기 위하여 간단한 제어로직기능을 가진 아크 사인 LUT 를 제안한다. 즉, 360도 회전구간을 4개의 섹터로 분할하여 각 섹터 마다 실지 각도에 해당하는 아크 사인 LUT 출력을 위한 적당한 오프세트와 부호를 할당한다. 각 섹터는 이상적인 경우 90도의 각도범위를 가지게 되나 실지적인 경우 비균등한 각도범위를 갖게된다. 각 섹터별로 일정한 오프세트 코드가 아크사인 LUT 출력값에 합산되고 오프세트값은 NSIN과 NCOS 코드 부호에 따라서 조정된다. 노말라이징 블록의 출력 신호중 |NCOS|-|NSIN| 코드는 LUT 의 주소로서 사용된다. 그리고 NSIN, NCOS 그리고 |NCOS|-|NSIN| 코드 부호에 따라서 LUT 출력이 반전 될 것인지 아닌지가 결정되는데 이 것은 로직 신호 섹터로부터 결정된다.In this paper, we propose an arc sine LUT with simple control logic to compute the angular position code for 360-degree rotation. That is, the 360-degree rotation section is divided into four sectors, and each sector is assigned an appropriate offset and sign for the arc sine LUT output corresponding to the actual angle. Each sector has an angular range of 90 degrees in an ideal case, but an unequal angular range in practical cases. A constant offset code for each sector is added to the arcsine LUT output value and the offset value is adjusted according to the NSIN and NCOS code codes. Among the output signals of the normalizing block | NCOS |-| NSIN | The code is used as the address of the LUT. And NSIN, NCOS and | NCOS |-| NSIN | The code sign determines whether the LUT output is inverted or not, from the logic signal sector.

절대각도 코드 연산 블록(250)은, 주연산 처리 부분의 마지막 과정으로, 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행한다. 노말라이징 블록(230)의 출력 중 하나인 |NCOS|-|NSIN| 코드는 나누기연산에 사용되는2^M 계수(일반적으로 M=10 bit) 를 제거하기 위하여 M비트 좌측으로 시프트된다. 그리고 이동된 |NCOS|-|NSIN| 코드의 절대값은 N 비트의 값(N=8비트일 때 0-255)으로 제한될 것이다. N=8 비트일 때 LUT 어드레스 코드의 값은 45도 섹터구간안에서 0에서 255 까지 증가되며 그 다음 45도 섹터 구간에 대해서는 255에서 0으 로 값이 감소된다. 그리로 이러한 연산과정은 360도 회전에 대하여 반복될 것이다.The absolute angle code calculation block 250 performs the absolute angle position code calculation for the 360 degree rotation as the final process of the main operation processing part. One of the outputs of the normalizing block 230 | NCOS |-| NSIN | The code is shifted to the left of the M bits to remove the 2 ^ M coefficients (typically M = 10 bits) used for division operations. And moved | NCOS |-| NSIN | The absolute value of the code will be limited to the value of N bits (0-255 when N = 8 bits). When N = 8 bits, the value of the LUT address code is increased from 0 to 255 in the 45-degree sector and then decreased from 255 to 0 for the 45-degree sector. Thus this computation will be repeated for a 360 degree rotation.

N=8 비트인 경우 아크사인LUT 출력 255*Asin( 0.5*sqrt(2)/2*LUTAddress/255)은 8비트 코드로서 45도 섹터부에 대한 각도의 변수부분으로 나타나게 된다.In the case of N = 8 bits, the arc sine LUT output 255 * Asin (0.5 * sqrt (2) / 2 * LUTAddress / 255) is an 8-bit code, which is represented as an angle variable part of a 45 degree sector.

정확한 각도 위치 코드를 얻기 위하여 아크 사인 LUT 출력은 오프세트 코드만큼 이동되며 반전은 로직 신호 섹터에 의하여 결정된다. 오프세트 코드와 로직 신호섹터는 위에서 설명된 아크사인 LUT. 제어로직 블록에서 생성된다. To get the correct angular position code, the arc sine LUT output is shifted by the offset code and the inversion is determined by the logic signal sector. The offset code and logic signal sectors are the arcsine LUT. Created in the control logic block.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 보정처리부를 더욱 상세히 나타낸 제어 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 각도위치코드 에러 연산기의 블록선도이다.FIG. 3 is a control block diagram illustrating in detail the correction processor of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram of the angular position code error calculator shown in FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보정처리부(300)는 메모리(310)와, DSP기반의 각도 위치코드 에러 연산기(320)와, PC기반의 보정 LUT 테이터 연산기(330)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the correction processing unit 300 of the present invention includes a memory 310, a DSP-based angular position code error calculator 320, and a PC-based correction LUT data calculator 330.

보정처리부(300)의 동작을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 이를 컨트롤러 내부에 있는 메모리(310)에 기록한다. Referring to the operation of the correction processing unit 300, as shown in Figure 3, simultaneously receiving the angle code from the absolute angle sensor using the standard encoder and the Hall IC mounted on the rotating shaft and writes it to the memory 310 inside the controller do.

그 다음 이들 데이터는 컨트롤러 프로세서 메모리에 설치된 각도 위치 코드 에러 연산기(320)에 의하여 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되고, 이 데이터는 다시 사인코사인 절대각도 위치 코드와 같이 보정 LUT 데이터 연산기(330)로 전송된다. 마지막으로 보정 LUT 데이터 연산기(330)에서는 기계적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산한다. 단계별로 자세한 설명은 도 4에 도시된 바와 같다.These data are then computed by the angular position code error operator 320 installed in the controller processor memory, and the error data normalized, which is then sent back to the calibrated LUT data operator 330 as a sine cosine absolute angle position code. do. Finally, the correction LUT data calculator 330 calculates a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance. Detailed description step by step is as shown in FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, DSP 기반 각도 위치 코드 에러 연산기는 두 부분으로 구성되어 있는데 이들은 각각 인코더 펄스카운터(321)와 위치 코드에러 노말라이징 블록(323)이다.As shown in FIG. 4, the DSP-based angular position code error operator is composed of two parts, which are the encoder pulse counter 321 and the position code error normalizing block 323, respectively.

여기서 인코더 펄스 카운터(321)는 보정된 사인 코사인 절대각도 코드와 같은 해상도(일반적으로 11 비트)의 각도 코드를 생성해준다.Here, the encoder pulse counter 321 generates an angle code having the same resolution (generally 11 bits) as the corrected sine cosine absolute angle code.

인코더는 사인 코사인 위치센서용 영구자석과 임의의 각도로 위치한 회전축과 연결되어있으므로 사인코사인 절대각도 위치코드와 인코더코드 사이의 차이를 직접적으로 계산하는 것은 360도 범위에 대하여 11비트의 오프세트를 가진 결과치를 줄 수가 있다. 이 오프세트는 위치 코드 에러 노말라이징 블록(323)을 통해서 제거될 수 있다.Since the encoder is connected to a permanent magnet for a sine cosine position sensor and a rotational axis positioned at an arbitrary angle, the direct calculation of the difference between the sine cosine absolute angle position code and the encoder code has an offset of 11 bits for the 360 degree range. You can give a result. This offset can be eliminated via location code error normalizing block 323.

도 5는 도 3에 도시된 보정LUT 데이터 연산기의 블록선도이다.FIG. 5 is a block diagram of the corrected LUT data calculator shown in FIG. 3.

도시된 바와 같이 본 발명은 보정의 마지막과정으로서 보정용 LUT가 계산된다. 사인 코사인 절대각도 에러의 노말라이즈된 데이터로부터 FFT 값을 구하면 실지 에러 데이터의 고주파수 영역대 노이즈와 일정한 크기의 오프세트가 제거될 수 있다. 충분히 많은 에러 데이터들에 FFT를 적용하여 계산된 하모닉스 세트들을 이용하면 보정용 LUT 데이터를 쉽게 PC에서 계산할 수 있다.As shown in the present invention, a correction LUT is calculated as the final process of the correction. Obtaining the FFT value from the normalized data of the sine cosine absolute angle error can remove the high frequency band of the actual error data and the offset of the constant magnitude. Using harmonic sets calculated by applying an FFT to a large enough error data, the correction LUT data can be easily calculated on the PC.

이상적인 상태에서 에러 데이터의 FFT 분석은 매우 작은 값의 하모닉스 분포만을 보여주게 되는데, 이는 주로 DSP 연산시 라운딩 에러에 의하여 발생 된 것이다. 그러나 실지의 경우, 즉 기계적인 조립 공차가 어느 정도 있는 경우 실지의 해상도에 큰 영향을 주게 되며 그 경우 이상적인 경우와 비교하여 수 십배의 해상도차이가 발생할 수 있다. 따라서 보정 연산 처리과정은 실지 운영시 해상도에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 요소가 된다.In an ideal state, the FFT analysis of the error data shows only a very small harmonic distribution, mainly caused by rounding errors during DSP operations. However, in the real case, that is, if there is a certain mechanical assembly tolerance, it has a great influence on the actual resolution, and in this case, a resolution difference of several tens of times may occur compared to the ideal case. Therefore, the correction calculation process becomes a very important factor that greatly affects the resolution in actual operation.

여기서 설명된 보정기법은 단지 회전각도 측정뿐만이 아니라 인코더 신호가 피드백 센서로 사용 되는 제어분야에서도 매우 중요한데, 이는 보정되지 않은 아날로그 위치센서의 정규 에러로 인하여 발생되는 저주파 영역대의 변화가 전체 제어시스템의 성능을 크게 약화시키기 때문이다. The correction technique described here is very important not only for the measurement of the rotation angle but also for the control field where the encoder signal is used as the feedback sensor. This is because the change of the low frequency range caused by the normal error of the uncorrected analog position sensor is performed by the performance of the whole control system. Because it greatly weakens.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법에 의하면, 다른 각도센서와 비교하여 전기 기계적인 구조가 간단하여 적용분야에 따라서 설치가 용이 하며 내환경성, 내구성이 우수하다. 특히 제품 생산시 가장 중요한 요소인 비용절감의 측면에서 타 센서에 비하여 비교가 되지 않을 정도로 우수한 장점이 있다. 서보모터제어등 일반적인 산업분야에서 요구되는 해상도의 각 도센서로서 옵티칼 인코더를 쉽게 대체할 수 있다. 기술적으로 고정밀도의 하드웨어적인 구성이 요구되지 않음으로 발생하는 기계적인 조립공차의 에러와 영구자석의 온도에 따른 드리프트의 고유한 성질로 인한 에러를 보정하는 일련의 연산처리 방법과 보정기법이 제안되었다. 즉, 간단한 하드웨어적인 구조에 일련의 소프트웨어로 보완하여 시스템 안정성과 저비용을 구현하였으며 전용 컨트롤러가 존재하는 모든 응용분야에서 소프트웨어적인 연산처리 과정을 통하여 쉽게 적용이 가능하게 되는 효과가 있다. As described above, according to the rotation angle measuring device and the method using the Hall IC according to the present invention, the electromechanical structure is simpler than other angle sensors, and thus, the installation is easy, and the environmental resistance and durability are excellent. Do. In particular, in terms of cost reduction, which is the most important factor in product production, it has an advantage that it cannot be compared with other sensors. It is easy to replace optical encoder as angle sensor with resolution required in general industrial fields such as servo motor control. A series of computational processing methods and correction techniques have been proposed to correct errors caused by mechanical assembly tolerances and the inherent properties of drift due to the temperature of permanent magnets that are not technically required for high precision hardware configuration. . In other words, system stability and low cost are realized by complementing a simple hardware structure with a series of software, and it can be easily applied through a software operation process in all applications where a dedicated controller exists.

도 1은 본 발명에 따른 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치 및 그 방법을 나타낸 제어 블록도.1 is a control block diagram showing a rotation angle measuring apparatus and method using a Hall IC according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 주연산처리부를 더욱 상세히 나타낸 제어 블록도.Figure 2 is a control block diagram showing in more detail the main operation processing unit of the present invention shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 보정처리부를 더욱 상세히 나타낸 제어 블록도.3 is a control block diagram showing in more detail the correction processing unit of the present invention shown in FIG.

도 4는 도 3에 도시된 각도위치코드 에러 연산기의 블록선도.4 is a block diagram of the angle position code error calculator shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 보정LUT 데이터 연산기의 블록선도.FIG. 5 is a block diagram of the correction LUT data operator shown in FIG. 3; FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 홀IC 200 : 주연산 처리부100: Hall IC 200: main operation processing unit

210 : A/D 변환 블록 220 : 오프세트 및 이득값조정 블록210: A / D conversion block 220: offset and gain value adjustment block

230 : 노말라이징 블록 240 : 아크사인 제어로직 블록230: normalizing block 240: arc sine control logic block

250 : 절대각도 코드 연산 블록 300 : 보정 처리부250: absolute angle code calculation block 300: correction processing unit

310 : 메모리 320 : 각도 위치코드 에러 연산기310: memory 320: angle position code error calculator

321 : 인코더 카운터 323 : 에러 노말라이징 블록321: Encoder Counter 323: Error Normalizing Block

330 : 보정 LUT 테이터 연산기330 correction LUT data calculator

Claims (6)

홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하는 주연산 처리부와, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하기 위한 보정 처리부를 포함하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치에 있어서,Main operation processing unit which receives analog sine and cosine wave output from Hall IC and finally outputs code corresponding to absolute angle through a series of signal processing process, and measures in advance unique characteristics of each angle measuring device. In the rotation angle measuring device using a Hall IC including a correction processing unit for calculating a look-up table (LUT) for correction, 상기 주연산 처리부는, 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시키는 A/D 변환 블록;The main operation processing unit may include an A / D conversion block for converting an analog sine and cosine wave signal output from the Hall IC into a corresponding digital code as the rotation axis rotates; 상기 A/D 변환 블록으로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력값의 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해주고, 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 수행하는 오프세트 및 이득값조정 블록; 영구자석의 온도변화 에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하는 노말라이징 블록; 주소와 위치코드에 대한 출 력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하는 아크사인 LUT 제어로직 블록; 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행하는 절대각도 코드 연산 블록을 포함하고, 상기 보정 처리부는Adjust the offset so that the middle value of the sine and cosine output values converted from the A / D conversion block to the digital code is the origin, and prevent the saturation caused by the mismatch of the sine and cosine position sensor nominal output voltage magnitudes. An offset and gain adjustment block for multiplying the coefficients to perform tuning; Normalizing block to remove the effect of the drift gain value according to the temperature change of the permanent magnet; An arc sine LUT control logic block for converting sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a look up table (LUT) consisting of output values for addresses and location codes; And an absolute angle code calculation block for performing absolute angle position code calculation for 360 degree rotation, and the correction processing unit 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 기록하는 메모리; 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되는 각도 위치 코드 에러 연산기; 상기 각도 위치 코드 에러 연산기의 출력 데이터와 사인,코사인 절대각도 위치 코드를 같이 입력받아 기계 적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산하는 보정 LUT 데이터 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치.A memory for simultaneously receiving angle codes from an absolute angle sensor using a standard encoder mounted on a rotating shaft and a Hall IC; An angular position code error calculator for which normalized error data is calculated; And a correction LUT data calculator that receives the output data of the angular position code error calculator and the sine and cosine absolute angle position codes together and calculates a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance. Rotation angle measuring device using IC. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 각도 위치코드 에러 연산기는, 보정된 사인 코사인 절대각도 코드와 같은 해상도의 각도 코드를 생성해주는 인코더 펄스 카운터와, 사인코사인 절대각도 위치코드와 인코더코드 사이의 오프세트를 제거하는 위치 코드 에러 노말라이징 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치.The angular position code error calculator comprises an encoder pulse counter for generating an angular code with the same resolution as the corrected sine cosine absolute angle code, and a position code error normalizing which eliminates the offset between the sine cosine absolute angle position code and the encoder code. Rotation angle measuring device using a Hall IC, characterized in that it further comprises a block. 제 1항에 있어서, 상기 보정 LUT 테이터 연산기는 사인 코사인 절대각도 에러의 노말라이즈된 데이터로부터 FFT 값을 구하여, 실지 에러 데이터의 고주파수 영역대 노이즈와 일정한 크기의 오프세트를 제거하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정장치.The hall of claim 1, wherein the corrected LUT data calculator obtains an FFT value from the normalized data of the sine cosine absolute angle error, and removes a high frequency region band noise and a constant size offset of the actual error data. Rotation angle measuring device using IC. 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파를 입력받아 일련의 신호처리과정을 거쳐서 최종적으로 절대각도에 해당되는 코드를 출력하고, 각도측정장치별 고유한 특성치를 미리 측정하여 실운영시 보정해주기 위한 LUT(look-up table)을 계산하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법에 있어서, 회전축이 회전함에 따라서 홀IC로부터 출력되는 아날로그 사인, 코사인파 신호를 대응되는 디지털 코드로 변환시키는 A/D 변환 단계; 상기 A/D 변환 단계로부터 디지털 코드로 변환된 사인, 코사인 출력 값의 중간값이 원점이 되도록 오프세트조정을 해주고, 사인, 코사인 위치센서 공칭 출력전압 크기의 불일치로 인한 포화현상을 방지하기 위하여 적당한 스케일 계수를 곱하여 튜닝을 수행하는 오프세트 및 이득값조정 단계; 영구자석의 온도변화 에 따른 드리프트 이득값의 영향을 제거하는 노말라이징 단계; 주소와 위치코드에 대한 출 력값으로 구성된 LUT(look up table)을 사용하여 사인, 코사인 코드를 적절한 위치 각도코드로 변환하는 아크사인 LUT 제어로직 단계; 360도 회전에 대한 절대 각도위치 코드 계산을 수행하는 절대각도 코드 연산 단계를 포함하고, 회전축에 장착된 표준 인코더와 홀IC를 이용한 절대각도 센서로부터 동시에 각도 코드를 입력받아 기록하는 단계; 노말라이즈된 에러 데이터가 계산되는 각도 위치 코드 에러 연산 단계; 상기 각도 위치 코드 에러 연산 단계의 출력 데이터와 사인,코사인 절대각도 위치 코드를 같이 입력받아 기계 적인 조립 공차로 발생된 에러를 제거하기 위한 보정용 LUT를 계산하는 보정 LUT 데이터 연산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법.LUT for receiving analog sine and cosine wave output from Hall IC and finally outputting code corresponding to absolute angle through a series of signal processing process and measuring unique characteristic values of each angle measuring device in advance A method of measuring a rotation angle using a Hall IC for calculating a look-up table, the method comprising: an A / D conversion step of converting an analog sine and cosine wave signal output from a Hall IC into a corresponding digital code as a rotation axis rotates; The offset adjustment is performed so that the intermediate value of the sine and cosine output values converted into the digital code from the A / D conversion step is the origin, and it is suitable to prevent saturation due to the mismatch of the sine and cosine position sensor nominal output voltage magnitudes. An offset and gain value adjustment step of performing tuning by multiplying the scale factor; A normalizing step of removing the influence of the drift gain value due to the temperature change of the permanent magnet; An arc sine LUT control logic step of converting sine and cosine codes into appropriate position angle codes using a LUT (look up table) composed of output values for address and location code; An absolute angle code calculation step of performing absolute angle position code calculation for 360-degree rotation, and simultaneously receiving and recording an angle code from an absolute angle sensor using a standard encoder mounted on a rotating shaft and a hall IC; An angular position code error calculating step in which normalized error data is calculated; And a correction LUT data calculation step of receiving the output data of the angular position code error calculation step and the sine and cosine absolute angle location code together and calculating a correction LUT for removing an error caused by a mechanical assembly tolerance. Rotation angle measurement method using a Hall IC. 제 4항에 있어서, 상기 각도 위치코드 에러 연산 단계는, 보정된 사인 코사인 절대각도 코드와 같은 해상도의 각도 코드를 생성해주는 인코더 펄스 카운터 단계와, 사인코사인 절대각도 위치코드와 인코더코드 사이의 오프세트를 제거하는 위치 코드 에러 노말라이징 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법.5. The method of claim 4, wherein the step of calculating the angular position code error comprises: an encoder pulse counter step of generating an angular code of the same resolution as the corrected sine cosine absolute angle code, and an offset between the sine cosine absolute angle position code and the encoder code. Rotation angle measurement method using a Hall IC, characterized in that it further comprises a normalizing step of removing the position code error. 제 4항에 있어서, 상기 보정 LUT 테이터 연산 단계는; 5. The method of claim 4, wherein the correcting LUT data calculation step comprises: 사인 코사인 절대각도 에러의 노말라이즈된 데이터로부터 FFT 값을 구하여, 실지 에러 데이터의 고주파수 영역대 노이즈와 일정한 크기의 오프세트를 제거하는 것을 특징으로 하는 홀IC를 이용한 회전각도 측정방법.A method of measuring rotation angle using Hall IC, characterized by obtaining an FFT value from normalized data of an sine cosine absolute angle error, and removing a high frequency region band noise and a predetermined offset of the actual error data.
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