特許 6283791 シンクロ信号のデジタル変換方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283791

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】シンクロ信号のデジタル変換方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/20 110Q

【請求項の数】10

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-260209(P2013-260209)

(22)【出願日】2013年12月17日

(65)【公開番号】特開2015-117963(P2015-117963A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(72)【発明者】

【氏名】丸山 裕史

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３８７８５３５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／２５２

Ｇ０１Ｄ ５／３９−５／６２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シンクロ(10)から出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)を、シンクロ／デジタル変換器(3)を用いてデジタル角度出力信号(φ)に変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法において、
前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)は、スコットトランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器(3)に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器(3)からのデジタル角度出力信号(φ)に基づくフィードバックループ(22)により前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)を前記デジタル角度出力信号(φ)に変換することを特徴とし、
前記フィードバックループ(22)に用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号(φ)を基準にした１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)よりなることを特徴とするシンクロ信号のデジタル変換方法。

【請求項2】

前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)をマルチプライヤ(30)に入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)と相互演算して第１出力信号(16)を得た後、前記第１出力信号(16)を同期検波し励磁成分を除去して第２出力信号(18a)を制御偏差(ε)として求めることを特徴とする請求項１記載のシンクロ信号のデジタル変換方法。

【請求項3】

前記第１〜第３シンクロ信号(S1〜S3)を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分(f(t))を除去した後、マルチプライヤ(30)に入力し、前記デジタル角度出力信号(φ)より得られる第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)を相互演算して第２出力信号(18a)を制御偏差(ε)として求めることを特徴とする請求項１記載のシンクロ信号のデジタル変換方法。

【請求項4】

前記シンクロ／デジタル変換器(3)は、前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループ(22)に用いる第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)と相互演算されるマルチプライヤ(30)と、前記マルチプライヤ(30)に接続され前記デジタル角度出力信号(φ)を出力するための信号処理部(21)と、からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のシンクロ信号のデジタル変換方法。

【請求項5】

前記信号処理部(21)は、同期検波器(17)、補償器(18)、電圧制御発振器(19)及びカウンタ(20)からなることを特徴とする請求項４記載のシンクロ信号のデジタル変換方法。

【請求項6】

シンクロ(10)から出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)を、シンクロ／デジタル変換器(3)を用いてデジタル角度出力信号(φ)に変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換装置において、
前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)は、スコットトランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器(3)に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器(3)からのデジタル角度出力信号(φ)に基づくフィードバックループ(22)により前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)を前記デジタル角度出力信号(φ)に変換することを特徴とし、
前記フィードバックループ(22)に用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号(φ)を基準にした互いに１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)よりなることを特徴とするシンクロ信号のデジタル変換装置。

【請求項7】

前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3）をマルチプライヤ(30)に入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)と相互演算して第１出力信号(16)を得た後、前記第１出力信号(16)を同期検波し励磁成分(f(t))を除去して第２出力信号(18a)を制御偏差(ε)として求めることを特徴とする請求項６記載のシンクロ信号のデジタル変換装置。

【請求項8】

前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分(f(t))を除去した後、マルチプライヤ(30)に入力し、前記デジタル角度出力信号(φ)より得られる第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)と相互演算して第２出力信号(18a)を制御偏差(ε)として求めることを特徴とする請求項６記載のシンクロ信号のデジタル変換装置。

【請求項9】

前記シンクロ／デジタル変換器(3)は、前記第１〜第３相シンクロ信号(S1〜S3)が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループ(22)に用いる第１〜第３位相差フィードバック信号(F1〜F3)と相互演算されるマルチプライヤ(30)と、前記マルチプライヤ(30)に接続され前記デジタル角度出力信号(φ)を出力するための信号処理部(21)と、からなることを特徴とする請求項６ないし８の何れかに記載のシンクロ信号のデジタル変換装置。

【請求項10】

前記信号処理部(21)は、同期検波器(17)、補償器(18)、電圧制御発振器(19)及びカウンタ(20)からなることを特徴とする請求項９記載のシンクロ信号のデジタル変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シンクロ信号のデジタル変換方法及び装置に関し、特に、スコットトランスを用いることなく、３相のシンクロ信号をフィードバックループ構成のシンクロ／デジタル変換器を介してデジタル角度出力信号を得るための新規な改良に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、用いられていたこの種のシンクロ信号のデジタル変換器としては、例えば、特許文献１に示される構成を挙げることができる。
すなわち、図２において１はスコットランス、２はリファレンストランス、３はレゾルバ／デジタル変換器、４はリファレンス異常検出回路、５はバッファ回路であり、これらは従来技術と同様であり６Ａ，６Ｂの位相検波回路はスコットトランス１の出力であるＳＩＮ，ＣＯＳ信号を入力しリファレンストランス２から出力されるリファレンス信号で位相検波し、その出力を７Ａ，７Ｂの２乗回路によってＳＩＮ^２θ，ＣＯＳ^２θの信号を出力する。さらに２乗回路７Ａ，７Ｂから出力された信号を８の加算器によって加算し、加算器８の出力を９の電圧比較回路のスレショルド値と比較し、スレショルド値以上の値が入力された場合は、異常信号としてデジタルデータを５のバッファ回路に出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−２８０８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のシンクロ信号のデジタル変換器は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、シンクロから出力される３相のシンクロ信号Ｓ１、Ｓ２及びＳ３はスコットトランスに入力された後に、２相の第１、第２レゾルバ信号としてレゾルバデジタル変換器に入力されて処理しなければならず、さらに、レファレンス信号もリファレンストランスを用いて、リファレンス信号としてとしてレゾルバデジタル変換器に入力されなければならず、何れも、スコットトランスとリファレンストランスを用いるか、又は、各トランスに相当するアナログ信号処理が必要となるため、回路が大型化し、かつ、各トランス又はアナログ信号処理回路のばらつきによって、最終のシンクロデータの精度劣化を招くことになっていた。

【0005】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、スコットトランスを用いることなく、３相のシンクロ信号をフィードバックループ構成のシンクロ／デジタル変換器を介してデジタル角度出力信号を得るようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法は、シンクロから出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号を、シンクロ／デジタル変換器を用いてデジタル角度出力信号に変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法において、
前記第１〜第３相シンクロ信号は、スコットトランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器からのデジタル角度出力信号に基づくフィードバックループにより前記第１〜第３相シンクロ信号を前記デジタル角度出力信号に変換する方法であり、また、前記フィードバックループに用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号を基準にした互いに１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号よりなる方法であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号をマルチプライヤに入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算して第１出力信号を得た後、前記第１出力信号を同期検波し励磁成分を除去して第２出力信号を制御偏差として求める方法であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分を除去した後、マルチプライヤに入力し、前記デジタル角度出力信号より得られる第１〜第３位相差フィードバック信号を相互演算して第２出力信号を制御偏差として求める方法であり、また、前記シンクロ／デジタル変換器は、前記第１〜第３相シンクロ信号が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループに用いる第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算されるマルチプライヤと、前記マルチプライヤに接続され前記デジタル角度出力信号を出力するための信号処理部と、からなる方法であり、また、前記信号処理部は、同期検波器、補償器、電圧制御発振器及びカウンタからなる方法であり、また、本発明によるシンクロ信号のデジタル変換装置は、シンクロから出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号を、シンクロ／デジタル変換器を用いてデジタル角度出力信号に変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法において、
前記第１〜第３相シンクロ信号は、スコットランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器からのデジタル角度出力信号に基づくフィードバックループにより前記第１〜第３相シンクロ信号を前記デジタル角度出力信号に変換する構成であり、また、前記フィードバックループに用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号を基準にした互いに１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号よりなる構成であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号をマルチプライヤに入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算して第１出力信号を得た後、前記第１出力信号を同期検波し励磁成分を除去して第２出力信号を制御偏差として求める構成であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分を除去した後、マルチプライヤに入力し、前記デジタル角度出力信号より得られる第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算して第２出力信号を制御偏差として求める構成であり、また、前記シンクロ／デジタル変換器は、前記第１〜第３相シンクロ信号が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループに用いる第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算されるマルチプライヤと、前記マルチプライヤに接続され前記デジタル角度出力信号を出力するための信号処理部と、からなる構成であり、また、前記信号処理部は、同期検波器、補償器、電圧制御発振器及びカウンタからなる構成である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、
シンクロから出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号を、シンクロ／デジタル変換器を用いてデジタル角度出力信号に変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法において、
前記第１〜第３相シンクロ信号は、スコットトランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器からのデジタル角度出力信号に基づくフィードバックループにより前記第１〜第３相シンクロ信号を前記デジタル角度出力信号に変換することにより全体の回路構成が簡単になり、スコットトランス及びスコットトランスに相当するアナログ信号処理の回路のばらつきにより生じていた精度劣化を回避し、簡単回路構成で高精度のシンクロ信号を得ることができる。
また、前記フィードバックループに用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号を基準にした互いに１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号よりなることにより、位相角度を変えるだけで済むため、回路構成が従来より簡単となる。
また、前記第１〜第３相シンクロ信号をマルチプライヤに入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算して第１出力信号を得た後、前記第１出力信号を同期検波し励磁成分を除去して第２出力信号を制御偏差として求めることにより、制御偏差を容易に求めることができる。
また、前記第１〜第３相シンクロ信号を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分を除去した後、マルチプライヤに入力し、前記デジタル角度出力信号より得られる第１〜第３位相差フィードバック信号を相互演算して第２出力信号を制御偏差として求めることにより、制御偏差を零に導きやすくなる。
また、前記シンクロ／デジタル変換器は、前記第１〜第３相シンクロ信号が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループに用いる第１〜第３位相差フィードバック信号と相互演算されるマルチプライヤと、前記マルチプライヤに接続され前記デジタル角度出力信号を出力するための信号処理部と、からなることで全体の回路構成が簡単化され、製造コストの低減化となる。
また、前記信号処理部は、同期検波器、補償器、電圧制御発振器及びカウンタからなることにより、一例ではあるが、既存回路の組み合わせとなり、信頼性の安定化とコスト低減化となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置を示すブロック図である。

【図2】従来のシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明方法によるシンクロ信号のデジタル変換方法は、スコットランスを用いることなく、３相のシンクロ信号をフィードバックループ構成のシンクロ／デジタル変換器を介してデジタル角度出力信号を得ることである。

【実施例】

【0010】

以下、図面と共に本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１０で示されるものはシンクロであり、このシンクロ１０には励磁電源１１からの励磁信号ｆ（ｔ）が供給され、出力側からは第１相シンクロ信号Ｋ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）（以下、Ｓ１と称す）、第２相シンクロ信号Ｋ・ｓｉｎ（θ−１２０°）・ｆ（ｔ）（以下、Ｓ２と称す）及び第３相シンクロ信号Ｋ・ｓｉｎ（θ−２４０°）・ｆ（ｔ）（以下、Ｓ３と称す）が出力され、前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３は、周知のトラッキング方式のシンクロ／デジタル変換器３のマルチプライヤ１２を構成する第１乗算部１３、第２乗算部１４及び第３乗算部１５に入力されている。

【0011】

前記各乗算部１３、１４及び１５の出力は加算部８で加算された後に第１出力信号１６として同期検波器１７に入力され、前記同期検波器１７からの検波出力１７ａは補償器１８に入力され、前記補償器１８からの出力である第２出力信号１８ａは電圧制御発振器１９に入力され、前記電圧制御発振器１９からの出力信号１９ａはカウンタ２０に入力されてデジタル化されたデジタル角度出力信号φが得られるように構成されている。

【0012】

前述の同期検波器１７、補償器１８、電圧制御発振器１９及びカウンタ２０によって信号処理部２１が構成され、前記デジタル角度出力信号φに基づく負帰還のフィードバックループ２２が形成されている。
尚、前記信号処理部２１の構成は、図１の構成に限ることなく、他の周知の構成とすることができる。

【0013】

前記フィードバックループ２２に用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号φを基準にした１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１位相差フィードバック信号ｃｏｓ（φ）（以下、Ｆ１と称す）、第２位相差フィードバック信号ｃｏｓ（φ−１２０°）（以下、Ｆ２と称す）及び第３位相差フィードバック信号ｃｏｓ（φ−２４０°）（以下、Ｆ３と称す）よりなり、前記各位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３は、前記各乗算部１３〜１５において前記デジタル角度出力信号φを基準として作成し、前記各シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３と各位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３とが各乗算部１３、１４、１５で演算されるように構成されている。

【0014】

以上の構成において、前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３は、前記マルチプライヤ３０の各乗算部１３〜１５に入力されて各第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３と相互演算して第１出力信号１６を得た後、前記第１出力信号１６を同期検波し励磁成分ｆ（ｔ）を除去し、第２出力信号１８の制御偏差εとして求めることができる。
また、前記第２出力信号１８ａは速度３１として得ることもできる。

【0015】

前述の各シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３を直接前記各乗算部１３〜１５に入力するのではなく、図示しない他の手段によって同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分ｆ（ｔ）を除去した後、すなわち、間接的にマルチプライヤ３０に入力し、前記デジタル角度出力信号φより得られる第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３と相互演算して第２出力信号１８ａを制御偏差εとして求め、この制御偏差εを零にするように負帰還を働かせることもできる。

【0016】

また、前記制御偏差εは、第１〜第３シンクロ信号ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）、ｓｉｎ（θ−１２０°）・ｆ（ｔ）、ｓｉｎ（θ−２４０°）・ｆ（ｔ）にデジタル角度出力信号φより演算されるフィードバック信号ｃｏｓφ、ｃｏｓ（φ−１２０°）、ｃｏｓ（φ−２４０°）をそれぞれ乗算した後に、加算することで制御偏差を得る。
式にて示すと下記のとおりとなる。

【0017】

【数1】

【0018】

尚、前述の本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置の要旨は、次の通りである。
すなわち、
シンクロ１０から出力される互いに１２０°の位相差を有する３相の第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３を、シンクロ／デジタル変換器３を用いてデジタル角度出力信号φに変換するようにしたシンクロ信号のデジタル変換方法において、
前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３は、スコットトランスを用いることなく前記シンクロ／デジタル変換器３に入力され、前記シンクロ／デジタル変換器３からのデジタル角度出力信号φに基づくフィードバックループ２２により前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３を前記デジタル角度出力信号φに変換する方法と構成であり、また、前記フィードバックループ２２に用いられるフィードバック信号は、前記デジタル角度出力信号φを基準にした１２０°の角度位相差を有する正弦波状の第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３よりなる方法と構成であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３をマルチプライヤ３０に入力して前記第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３と相互演算して第１出力信号１６を得た後、前記第１出力信号１６を同期検波し励磁成分を除去して第２出力信号１８ａを制御偏差εとして求める方法と構成であり、また、前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３を同期検波又はサンプリングすることによって励磁成分ｆ（ｔ）を除去した後、マルチプライヤ３０に入力し、前記デジタル角度出力信号φより得られる第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３を相互演算して第２出力信号１８ａを制御偏差εとして求める方法と構成であり、また、前記シンクロ／デジタル変換器３は、前記第１〜第３相シンクロ信号Ｓ１〜Ｓ３が直接又は間接的に入力され、前記フィードバックループ２２に用いる第１〜第３位相差フィードバック信号Ｆ１〜Ｆ３と相互演算されるマルチプライヤ３０と、前記マルチプライヤ３０に接続され前記デジタル角度出力信号φを出力するための信号処理部２１と、からなる方法と構成であり、また、前記信号処理部２１は、同期検波器１７、補償器１８、電圧制御発振器１９及びカウンタ２０からなる方法と構成である。

【産業上の利用可能性】

【0019】

本発明によるシンクロ信号のデジタル変換方法及び装置は、スコットトランスを用いることなくデジタル角度出力信号φを得ることができるため、シンクロの信号処理を簡単かつ小型化でき、高精度の角度出力を各回転分野に適用することができる。

【符号の説明】

【0020】

３ シンクロ／デジタル変換器
８ 加算部
Ｆ１〜Ｆ３ 第１〜第３位相差フィードバック信号
Ｓ１〜Ｓ３ 第１〜第３相シンクロ信号
φ デジタル角度出力信号
ε 制御偏差
１０ シンクロ
１１ 励磁電源
１３，１４，１５ 第１〜第３乗算部
１６ 第１出力信号
１７ 同期検波器
１８ 補償器
１８ａ 第２出力信号
１９ 電圧制御発振器
２０ カウンタ
２１ 信号処理部
２２ フィードバックループ
３０ マルチプライヤ

【図1】

【図2】