專利名稱：編碼器信號(hào)的相位校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在對(duì)具有90度相位差的兩相(A相和B相)的正弦波 信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理得到高分辨率的編碼器中，校正兩相的正弦波信號(hào) 的相位誤差的方法。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)型(或直線型)的編碼器的位置檢測(cè)， 一般由發(fā)光元件和受 光元件及在它們之間形成有格柵狀的縫隙的旋轉(zhuǎn)體(或移動(dòng)體)形成， 分辨率由格柵狀的縫隙間隔決定。因此，為了提高分辨率，要縮小縫 隙間隔，但是由于加工精度和光的衍射現(xiàn)象的原因，用這種方法提高 分辨率存在著界限。因此，近年來(lái)， 一般使用如下方法，生成與旋轉(zhuǎn)體(或移動(dòng)體) 縫隙間的信號(hào)同步、具有90度相位差的A、 B相正弦波的模擬信號(hào)， 將對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理得到的信號(hào)和通過上述縫隙得到的信號(hào) 合成起來(lái)提高分辨率。但是，當(dāng)A相和B相的正弦波信號(hào)，由于發(fā)光 元件、受光元件與旋轉(zhuǎn)體的組裝誤差、隨時(shí)間變化和溫度變化，在兩 相的正弦波信號(hào)的相位差中生成誤差時(shí)位置檢測(cè)精度惡化，所以提出 了校正兩相的正弦波信號(hào)的相位誤差的方法。例如，具有在除去A相和B相的偏差(offset)后，進(jìn)行各信號(hào)的 和及差的計(jì)算，使A相和B相的相位差為90度的方法(例如，參照 專利文獻(xiàn)l)。再者，具有從A相和B相的交點(diǎn)求得相位誤差，從求得的相位誤 差計(jì)算校正系數(shù)，用B相的相位誤差除去變換公式校正相位的方法(例 如，參照專利文獻(xiàn)2)。但是，在專利文獻(xiàn)l的方法中，存在著相位校正后的A相和B相 的振幅相互變化的課題。再者，求得原信號(hào)的A相和B相的最大值和 最小值，對(duì)偏差進(jìn)行校正，有必要求得相位校正后的信號(hào)的最大值和
最小值，使振幅一致，從而在計(jì)算處理中需要花費(fèi)時(shí)間的課題。另一方面，在專利文獻(xiàn)2的方法中，求得相位誤差S，根據(jù)sinS 和cos5對(duì)原信號(hào)(例如B相)的相位誤差進(jìn)行校正。但是，存在著因 為在sinS的計(jì)算中進(jìn)行近似處理，當(dāng)相位誤差大時(shí)不能夠正確地進(jìn)行 相位誤差的校正，振幅也發(fā)生變動(dòng)，所以對(duì)位置檢測(cè)精度造成影響的 課題。再者，在利用表進(jìn)行計(jì)算的情況下，存在著需要sin計(jì)算用和cos 計(jì)算用的兩個(gè)表那樣的課題。進(jìn)一步，由于將l相(例如A相)作為基準(zhǔn)對(duì)B相的相位進(jìn)行校 正，所以在內(nèi)插信號(hào)和縫隙間的信號(hào)的相位中產(chǎn)生偏差，當(dāng)相位誤差 大時(shí)會(huì)發(fā)生不適合于合成的情況的課題。[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2001—296142號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平9一42995號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供解決上述現(xiàn)有技術(shù)課題的編碼器信號(hào)的相位 校正電路。包含本發(fā)明編碼器信號(hào)的相位校正電路的位置檢測(cè)器，包括將具 有90度相位差的A相和B相的正弦波信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)生成Al信 號(hào)和Bl信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換器、和檢測(cè)Al信號(hào)和Bl信號(hào)的峰值的峰值 檢測(cè)器。再者，位置檢測(cè)器還具有用由峰值檢測(cè)器檢測(cè)出的峰值校正 偏差和振幅誤差，生成A2信號(hào)和B2信號(hào)的偏差/振幅校正部、和將A 相和B相的正弦波信號(hào)變換成位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部。在該位置 檢測(cè)器中，本發(fā)明的編碼器信號(hào)的相位校正電路備有檢測(cè)A2信號(hào)和 B2信號(hào)的交點(diǎn)值的相位誤差檢測(cè)器、和從由相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出的 交點(diǎn)值計(jì)算A2信號(hào)和B2信號(hào)的校正系數(shù)的相位校正部。相位校正部， 將校正系數(shù)與A2信號(hào)和B2信號(hào)相乘生成A校正信號(hào)和B校正信號(hào)， 再將B校正信號(hào)加在A2信號(hào)上，將A校正信號(hào)加在B2信號(hào)上，由此， 對(duì)A相和B相的相位誤差進(jìn)行校正。再者，本發(fā)明的相位誤差檢測(cè)器在檢測(cè)出Al信號(hào)的峰值的點(diǎn)檢測(cè) B2信號(hào)的值，在檢測(cè)出B1信號(hào)的峰值的點(diǎn)檢測(cè)A2信號(hào)的值，對(duì)相位
誤差進(jìn)行校正。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的編碼器電路的方框圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1的信號(hào)波形的說明圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的信號(hào)波形的說明圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1的信號(hào)波形的說明圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式1的信號(hào)波形的說明圖。圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式1的信號(hào)波形的說明圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式2的信號(hào)波形的說明圖。圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式2的信號(hào)波形的說明圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的信號(hào)波形的說明圖。圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式4的信號(hào)波形的說明圖。圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式5的編碼器電路的方框圖。符號(hào)說明2: AD轉(zhuǎn)換器4:偏差/振幅校正部6:相位校正部7:相位誤差檢測(cè)器 8:振幅校正部 9:相位校正電路 10:位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部 13:相位誤差校正量14、 14d:內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eip15:峰值檢測(cè)器16:最大值，最小值信號(hào)17a、 17b: A相、B相的邏輯信號(hào)18-最大值 最小值檢測(cè)觸發(fā)信號(hào)AO、 BO: A相、B相的模擬原信號(hào)Al、 Bl:數(shù)字變換后的A相、B相信號(hào)A2、 B2:偏差/振幅校正后的A相、B相信號(hào)A3、 B3:相位校正后的A相、B相信號(hào) A4、 B4:振幅校正后的A相、B相信號(hào)具體實(shí)施方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。 (實(shí)施方式1)用圖1至圖6說明本發(fā)明的編碼器信號(hào)的相位校正電路。圖1是 編碼器信號(hào)處理電路的方框圖。圖2至圖6表示相位誤差檢測(cè)的工作 波形(operation waveform )。在圖1中，由從編碼器輸出的原信號(hào)進(jìn)行模擬的AO信號(hào)和B0信 號(hào)是具有卯度相位差的A相和B相的正弦波信號(hào)。編碼器一般由發(fā) 光元件、受光元件和縫隙板(slitplate)構(gòu)成。發(fā)光元件使用LED或激光，受光元件使用光電二極管或光電晶體 管?？p隙板由透過光的玻璃和樹脂材料構(gòu)成，在縫隙板上設(shè)置著遮斷 光的格柵狀的掩模。來(lái)自發(fā)光元件的光經(jīng)過縫隙板，受光元件以接受 所透過的光的方式進(jìn)行配置，縫隙板被設(shè)置在編碼器的旋轉(zhuǎn)體上，所 以，通過在旋轉(zhuǎn)時(shí)從受光元件輸出正弦波的波形的方式形成縫隙板的 格柵狀的形狀。AD轉(zhuǎn)換器2將從編碼器輸出的模擬信號(hào)的AO信號(hào)、B0信號(hào)變換 成數(shù)字信號(hào)。因?yàn)閺木幋a器輸出的模擬信號(hào)的振幅為數(shù)百mV，所以如 果用放大器等放大十幾倍，變換成與AD轉(zhuǎn)換器2的輸入范圍相符的 電壓加以利用，則能夠提高數(shù)字信號(hào)的精度。峰值檢測(cè)器15檢測(cè)作為AD轉(zhuǎn)換器2的輸出信號(hào)的Al信號(hào)、Bl 信號(hào)的峰值。峰值的檢測(cè)方法為，比較Al信號(hào)的前次取樣中的值和此 次取樣中的值，當(dāng)此次取樣中的值大時(shí)保持該值，通過在Al信號(hào)的正 弦波從0到180度區(qū)間中進(jìn)行該動(dòng)作，能夠檢測(cè)最大值。關(guān)于最小值也同樣地，比較前次取樣中的值和此次取樣中的值， 當(dāng)此次取樣中的值小時(shí)保持該值，通過在Al信號(hào)的正弦波從180到 360度區(qū)間中進(jìn)行該動(dòng)作，能夠檢測(cè)最小值。對(duì)于90度相位偏離了的 Bl信號(hào)，通過使檢測(cè)動(dòng)作區(qū)間偏差90度進(jìn)行同樣的處理，也能夠檢 測(cè)最大值和最小值。
偏差/振幅校正部4，用由峰值檢測(cè)器15檢測(cè)出的最大值*最小值信號(hào)16除去Al信號(hào)、Bl信號(hào)的偏差并進(jìn)行振幅規(guī)格化。Al信號(hào)和Bl信號(hào)的偏差(OS—DETa、 OS—DETb)，能夠用最大值，最小值信號(hào)16，從公式1求得。再者，當(dāng)校正的偏差值為OS一LEVEL，偏差除去后的信號(hào)為Ald信號(hào)和Bld信號(hào)時(shí)，通過公式2能夠除去偏差。 [公式1]OS —DETa= ( A1信號(hào)的最大值+A1信號(hào)的最小值)/2 OS.— DETb= (151信號(hào)的最大值+ Bl信號(hào)的最小值)/2[公式2]A 1 d = A1 —OS —DET a+OS —LEVEL Bl d=Bl—OS——DET b十OS一. LEVEL(1)(2)關(guān)于Al信號(hào)和Bl信號(hào)的振幅值(PP一DETa、 PP—DETb)，也能 夠用最大值 最小值信號(hào)16，從公式3求得。再者，當(dāng)令振幅規(guī)格化 的大小為K時(shí)，能夠從公式4通過校正了偏差和振幅誤差的A2信號(hào) 和B2信號(hào)求得。[公式3]PP —DETa- ( Al信號(hào)的最大值一Al信號(hào)的最小值) PP DETb= (B1信號(hào)的最大值一B1信號(hào)的最小值)[公式4]A2 = A.l dXK/P P一[) E T a B 2 = B 1 d X K/ P P一— D E T b(3)(4)下面，說明本發(fā)明的相位校正電路9的動(dòng)作。相位校正電路9由 相位校正部6和相位誤差檢測(cè)器7構(gòu)成。由相位誤差檢測(cè)器7檢測(cè)經(jīng) 過偏差和振幅校正后的A2信號(hào)、B2信號(hào)的相位誤差。而且，具有如 下作用，根據(jù)由相位誤差檢測(cè)器7檢測(cè)出的誤差量，使用由相位校正 部6對(duì)A2信號(hào)、B2信號(hào)的相位誤差進(jìn)行校正的A校正信號(hào)、B校正 信號(hào)，輸出具有90度的相位差的A3信號(hào)、B3信號(hào)。
用圖2到圖4詳細(xì)說明該動(dòng)作的詳細(xì)情形。圖2表示沒有相位誤差時(shí)的A2信號(hào)、B2信號(hào)。因?yàn)橛闷?振幅校正單元4將振幅規(guī)格化 到大小K，所以A2信號(hào)、B2信號(hào)的振幅為K。相位誤差檢測(cè)器7檢測(cè)在A2信號(hào)、B2信號(hào)的交點(diǎn)的振幅大小， 從該交點(diǎn)值對(duì)相位校正量進(jìn)行計(jì)算處理并導(dǎo)出。圖2是沒有相位誤差 時(shí)的例子。這時(shí)的A2信號(hào)、B2信號(hào)的交點(diǎn)在兀/4弧度、5兀/4弧度相 交，在該交點(diǎn)的振幅的大小成為Ksin (兀/4)、 Ksin (5兀/4)。這時(shí)的相 位校正量成為0。圖3是以A2信號(hào)作為基準(zhǔn)只將B2信號(hào)的相位前進(jìn)a弧度后的B2d 信號(hào)的例子。能夠如公式5那樣表示A2信號(hào)、B2d信號(hào)。這時(shí)的A2 信號(hào)、與B2d信號(hào)的交點(diǎn)在(Ti/4 —a/2)弧度、(5ti/4 —a/2)弧度相交， 在該交點(diǎn)的振幅的大小成為Ksin (兀/4一a/2)、 Ksin (5兀/4一a/2)。因?yàn)榇笮∠嗷ハ嗟?，所以?dāng)令C45=Ksin (兀/4 —a/2)， C225=Ksin (5兀/4 —a/2)時(shí)，能夠用公式6求得相位誤差a/2。再者，因?yàn)楣? 將A2信號(hào)作為基準(zhǔn)求得B校正信號(hào)，所以用arcsin的公式進(jìn)行計(jì)算， 但是也能夠?qū)2d信號(hào)作為基準(zhǔn)用arccos的公式求得。[公式5]A 2 = K sin 0a/2 = 7r/4— sin-1 (C 2 2 5/K)"再者，相位校正部6能夠根據(jù)公式7、公式8校正相位誤差。這里， Kpl、Kp2是用于得到A校正信號(hào)、B校正信號(hào)的相位校正增益(gain)， 以使A3信號(hào)和B3信號(hào)的相位差成為90度的方式設(shè)定相位校正增益。A3=A2+Kpl .B2d = K sin6+Kpl .K cos (0 + a)—— (7)B3 = B2d+Kp2 'A2=K cos + +Kp2 .K sine—— (8)[公式6][公式7][公式8]
下面，說明Kpl和Kp2的求法。在公式7中，因?yàn)樵趀二一cx/2時(shí)如果使A3信號(hào)成為0也可以，所 以能夠從公式9求得Kpl。 [公式9]<formula>formula see original document page 10</formula>再者，同樣，在公式8中，因?yàn)樵?=兀/2 —a/2時(shí)如果使B3信號(hào)成 為0也可以，所以能夠從公式10求得Kp2。 [公式10]<formula>formula see original document page 10</formula>因?yàn)橛霉?和公式10求得的Kpl和Kp2能夠用相同的公式表 示，所以得到Kp-KphKp2，計(jì)算處理的負(fù)擔(dān)減少一半。就A2信號(hào)、 B2信號(hào)(B2d信號(hào))來(lái)說，用公式6求得a/2，用公式9或公式10求 得相位校正增益，能夠用公式7和公式8得到校正相位偏差后的A3信 號(hào)、B3信號(hào)。下面，說明校正過相位的A3信號(hào)、B3信號(hào)的大小。因?yàn)楣? 和公式8的振幅最大值分別位于0=71/2 —a/2， 0= —a/2的點(diǎn)上，當(dāng)將其 代入公式7和公式8時(shí)，A3信號(hào)、B3信號(hào)成為公式11和公式12，如 圖4所示，能夠用相同的大小進(jìn)行校正。因?yàn)樵趦上嘈盘?hào)的1個(gè)周期 內(nèi)存在兩個(gè)交點(diǎn)，所以也可以對(duì)在各個(gè)交點(diǎn)上求得的Kp進(jìn)行平均處理 后加以使用。<formula>formula see original document page 10</formula>下面，說明位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元10。如果用具有90度相位差的A3<formula>formula see original document page 10</formula> 信號(hào)、B3信號(hào)并用公式13則可以容易地變換為內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eip(14)。[公式13]0 I P= tan—1 (A3/B3) ------- (13)因?yàn)锳3信號(hào)、B3信號(hào)不依憑相位校正的量，振幅的相對(duì)比相同， 所以能夠不進(jìn)行振幅校正地求得位置數(shù)據(jù)。這里，用圖5、圖6說明在兩個(gè)相中進(jìn)行相位校正的方法的有效性。 圖5表示本發(fā)明的工作波形，圖6表示固定1個(gè)相只校正1個(gè)相的相 位時(shí)的工作波形。圖5的A2信號(hào)、B2d信號(hào)表示相位校正前的兩相信號(hào)，A3信號(hào)、 B3信號(hào)表示相位校正后的兩相信號(hào)。圖6的A2信號(hào)、B2d信號(hào)表示 相位校正前的兩相信號(hào)，B3信號(hào)表示將A2信號(hào)的相位作為基準(zhǔn)對(duì)B2d 信號(hào)的相位進(jìn)行校正后得到的信號(hào)。邏輯信號(hào)17a、邏輯信號(hào)17b用以 A2信號(hào)、B2d信號(hào)的0作為基準(zhǔn)的正負(fù)矩形波輸出，表示上位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過對(duì)它的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)能夠檢測(cè)位置。內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eip(14)是從兩相的A3信號(hào)、B3信號(hào)求得的，通過與上位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 合成確定1次旋轉(zhuǎn)的分辨率。因?yàn)樯衔坏臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eiP (14)要使相位誤差成 為0是困難的，所以使相位偏差，例如，在邏輯信號(hào)17b的上沿對(duì)上 位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在與內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eiP (14)進(jìn)行合成時(shí)，校正偏 差量。偏差量的校正，通過在圖5、圖6的滯后余量區(qū)間中在上位計(jì)數(shù) 值上進(jìn)行+1或一l的操作，能夠容易地進(jìn)行校正。因?yàn)閮?nèi)插的角度數(shù)據(jù)eiP (14)有AD轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)滯后、內(nèi)插處 理的計(jì)算滯后，所以實(shí)際上內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eiP (14)成為14d那樣。 如圖6那樣，當(dāng)只對(duì)1個(gè)相進(jìn)行相位校正時(shí)滯后余量的界限(margin) 消失了，當(dāng)A2信號(hào)和B2d信號(hào)的相位誤差大時(shí)，不能夠進(jìn)行上位的 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和內(nèi)插數(shù)據(jù)的合成。如圖5所示，通過對(duì)兩個(gè)相一起進(jìn)行校正，因?yàn)槟軌颢@得滯后余 量的界限，所以當(dāng)相位誤差大時(shí)如果用本發(fā)明的相位校正電路9，則也 可以進(jìn)行校正。
在上述說明中，說明了在進(jìn)行過模擬原信號(hào)的AO信號(hào)和B0信號(hào) 的偏差校正和振幅校正后所實(shí)施的操作用的結(jié)構(gòu)。但是，如果是用模擬電路對(duì)AO信號(hào)和B0信號(hào)進(jìn)行偏差校正和振幅校正那樣的電路構(gòu) 成，則能夠形成將由AD轉(zhuǎn)換器2檢測(cè)出的信號(hào)Al、信號(hào)B1輸入到 本發(fā)明的相位校正電路，進(jìn)行相位校正那樣的電路構(gòu)成。如上所述，通過實(shí)施方式1的電路結(jié)構(gòu)和計(jì)算處理，能夠得到在 隨時(shí)間變化或溫度變化、制造上的不規(guī)則、噪聲方面表現(xiàn)強(qiáng)的高分辨 率的編碼器。再者，因?yàn)橐允箖上嗟恼穹认嗤姆绞綄?duì)具有90度相位差的兩 相正弦波信號(hào)的相位誤差進(jìn)行校正，所以能夠從相位校正后的兩相信 號(hào)容易地計(jì)算位置。再者，因?yàn)榉謩e校正具有90度相位差的兩相的正弦波信號(hào)的相位 誤差，所以能夠使內(nèi)插信號(hào)和縫隙間的信號(hào)的相位誤差小，在相位誤 差大的情形下也能夠應(yīng)對(duì)。進(jìn)一步，因?yàn)閮上嗟恼也ㄐ盘?hào)的相位校 正系數(shù)能夠使用分別相同的系數(shù)，所以能夠簡(jiǎn)易地構(gòu)成求得相位校正 系數(shù)的計(jì)算處理。 (實(shí)施方式2)用圖7和圖8說明本發(fā)明的實(shí)施方式2。與實(shí)施方式1不同之處是 在相位誤差檢測(cè)器7的誤差檢測(cè)中，用兩相信號(hào)的一方的反轉(zhuǎn)信號(hào)這 一點(diǎn)，現(xiàn)在說明這一點(diǎn)。圖7與圖2同樣表示偏差校正和振幅校正后的A2信號(hào)、B2信號(hào) 的波形。與圖2不同之處是生成B2信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)，存在與A2信號(hào) 的交點(diǎn)C135、 C315這一點(diǎn)。圖8為假定在A2信號(hào)和B2信號(hào)中，B2信號(hào)的相位成為超前a 弧度后的B2d信號(hào)的情形。這里，因?yàn)槟軌蛴门c實(shí)施例1相同的構(gòu)成 檢測(cè)交點(diǎn)C45、 C225，所以說明C135和C315的檢測(cè)方法。A2信號(hào)和B2d信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)的交點(diǎn)在(3兀/4 —a/2)弧度、(7兀/4 _a/2)弧度相交，該交點(diǎn)的大小成為Ksin (3兀/4一a/2)， Ksin (7兀/4 —a/2)。因?yàn)榇笮∠嗷ハ嗟?，所以?dāng)C135=Ksin(37t/4 —a/2)， C315=Ksin (7兀/4一a/2)時(shí)，能夠用公式14算出相位誤差a/2，求得Kp。[公式14]<formula>formula see original document page 13</formula>(14)在兩相信號(hào)的1個(gè)周期內(nèi)存在4個(gè)交點(diǎn)，所以也可以對(duì)在各個(gè)交 點(diǎn)上求得的Kp進(jìn)行平均處理，加以使用。如上所述，因?yàn)槟軌驈膶?shí)施方式2的信號(hào)檢測(cè)處理和計(jì)算處理， 校正具有90度相位差的兩相的正弦波信號(hào)的相位誤差，所以能夠得到 在隨時(shí)間變化和溫度變化、制造上的不規(guī)則、噪聲方面表現(xiàn)強(qiáng)的高分 辨率的編碼器。(實(shí)施方式3)用圖9說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。與實(shí)施方式l、 2不同之處是在 相位誤差檢測(cè)器7的誤差檢測(cè)點(diǎn)上，用兩相信號(hào)的峰值這一點(diǎn)，現(xiàn)在 說明這一點(diǎn)。圖9與圖3同樣，表示偏差校正和振幅校正過的A2信號(hào)、B2d信 號(hào)的波形，是B2d信號(hào)從理想的B2信號(hào)相位偏差a弧度的情形。相位誤差的檢測(cè)點(diǎn)是檢測(cè)A2信號(hào)和B2d信號(hào)的峰值的點(diǎn)，它能 夠用峰值檢測(cè)器15從峰值點(diǎn)相同的Al信號(hào)和Bl信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。如 果A2信號(hào)和B2d信號(hào)是90度相位差的理想的兩相信號(hào)，則在信號(hào)的 峰值點(diǎn)的另一個(gè)信號(hào)成為0，但是當(dāng)存在相位誤差時(shí)不成為0，在圖9 中的C90的點(diǎn)上，成為Ksin (兀/2+a)。從而能夠從公式15算出相位誤 差a/2，求得Kp。[公式15]<formula>formula see original document page 13</formula> (15)從C180、 C270、 C360的點(diǎn)也能夠同樣地求得相位誤差ct/2。因?yàn)?在兩相信號(hào)的1個(gè)周期內(nèi)存在4個(gè)峰值點(diǎn)，所以也可以對(duì)在各個(gè)峰值 點(diǎn)上求得的Kp進(jìn)行平均處理，加以使用。如上所述，因?yàn)槟軌驈膶?shí)施方式3的信號(hào)檢測(cè)處理和計(jì)算處理， 校正具有卯度相位差的兩相正弦波信號(hào)的相位誤差，所以能夠得到在 隨時(shí)間變化和溫度變化、制造上的不規(guī)則、噪聲方面表現(xiàn)強(qiáng)的高分辨 率的編碼器。(實(shí)施方式4) 用圖10說明本發(fā)明的實(shí)施方式4。與實(shí)施方式1 3的不同之處是在相位誤差檢測(cè)器7的誤差檢測(cè)點(diǎn)上，使用兩相信號(hào)的過零(zero cross) 這一點(diǎn)，現(xiàn)在說明這一點(diǎn)。圖10與圖3同樣表示偏差校正和振幅校正過的A2信號(hào)和B2d信 號(hào)的波形，是B2d信號(hào)從理想的B2信號(hào)相位偏差a弧度的情形。相位 誤差的檢測(cè)點(diǎn)是A2信號(hào)和B2d信號(hào)成為0的點(diǎn)(過零)。如果A2信號(hào)和B2d信號(hào)是卯度相位差的理想的兩相信號(hào)，則在 信號(hào)的過零點(diǎn)的另一個(gè)信號(hào)與用偏差/振幅校正單元4規(guī)格化后的K相 等，但是當(dāng)存在相位誤差時(shí)不與K相等，在圖10中的C90的點(diǎn)上， 成為Ksin (兀/2 — a)。從而能夠從公式16算出相位誤差a/2。[公式16]a/2-兀/4 — sin—1 (C 9 / 2 ------- (16)因?yàn)樵贑90的點(diǎn)B2d信號(hào)具有對(duì)稱性，所以相位誤差在a的情形 下和在一cx的情形下都具有相同大小。如果將沒有相位誤差的A2信號(hào) 和B2信號(hào)的交點(diǎn)作為基準(zhǔn)值，則比較A2信號(hào)和B2d信號(hào)的交點(diǎn)值和 基準(zhǔn)值的大小，能夠檢測(cè)相位的超前/滯后。當(dāng)交點(diǎn)值>基準(zhǔn)值時(shí)發(fā)生相 位滯后，當(dāng)交點(diǎn)值<基準(zhǔn)值時(shí)發(fā)生相位超前。再者，也能夠從在A2信號(hào)的峰值點(diǎn)的B2d的值、在B2d信號(hào)的 峰值點(diǎn)的A2信號(hào)的值檢測(cè)相位的超前/滯后。例如，在A2信號(hào)的最大 值的點(diǎn)當(dāng)B2d信號(hào)成為負(fù)時(shí)相位的超前，當(dāng)成為正時(shí)相位滯后。再者， 在A2信號(hào)的最小值的點(diǎn)當(dāng)B2d信號(hào)成為正時(shí)相位超前，當(dāng)成為負(fù)時(shí) 相位滯后。同樣也能夠從在B2d信號(hào)的峰值點(diǎn)的A2信號(hào)的值檢測(cè)相 位的超前/滯后。根據(jù)該結(jié)構(gòu)能夠求得Kp。同樣，也能夠從C180、 C270、 C360的點(diǎn)求得相位誤差a/2。因?yàn)樵趦上嘈盘?hào)的1個(gè)周期內(nèi)存在4個(gè)過零點(diǎn)， 所以也可以對(duì)在各個(gè)過零點(diǎn)上求得的Kp進(jìn)行平均處理后使用。如上所述，因?yàn)槟軌驈膶?shí)施方式4的信號(hào)檢測(cè)處理和計(jì)算處理， 校正具有90度相位差的兩相的正弦波信號(hào)的相位誤差，所以能夠得到 在隨時(shí)間變化和溫度變化、制造上的不規(guī)則、噪聲方面表現(xiàn)強(qiáng)的高分 辨率的編碼器。 (實(shí)施方式5)用圖11說明本發(fā)明的實(shí)施方式5。與實(shí)施方式1到4不同之處是在相位校正后再次用振幅校正部8校正振幅，用位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部10求 得內(nèi)插的角度數(shù)據(jù)eiP (14)這一點(diǎn)，現(xiàn)在說明這一點(diǎn)。相位校正后的A3信號(hào)、B3信號(hào)相對(duì)于振幅校正后的A2信號(hào)、 B2信號(hào)振幅發(fā)生變化。變化量與相位誤差a的大小有關(guān)地變化，如上 述中說明了的那樣，得到公式7、公式8或公式11、公式12。在公式 7中，當(dāng)0+01/2=兀/2時(shí)八3信號(hào)成為最大值，能夠如公式17所示。當(dāng)令 用于將振幅回到規(guī)格化后的大小K的振幅校正增益為Ka時(shí)，能夠用 公式18求得振幅校正后的A4信號(hào)、B4信號(hào)。從公式17和公式18振 幅校正增益Ka得到公式19。[公式17]<formula>formula see original document page 15</formula> ----(17)[公式18]<formula>formula see original document page 15</formula>[公式19]<formula>formula see original document page 15</formula> ----(19)如果根據(jù)如上所述的在相位校正后追加振幅校正單元的實(shí)施方式 5，則因?yàn)槟軌蛐Ｕ哂?0度相位差的兩相的正弦波信號(hào)的相位誤差， 所以能夠得到在隨時(shí)間變化和溫度變化、制造上的不規(guī)則、噪聲方面 表現(xiàn)強(qiáng)的高分辨率的編碼器。再者，因?yàn)橄辔恍Ｕ禂?shù)在A相、B相 都能夠使用相同的系數(shù)，所以也能夠使計(jì)算處理變得簡(jiǎn)單。因?yàn)榧幢?關(guān)于振幅的變化也能夠利用與相位校正相同的檢測(cè)值求得振幅校正增 益，所以能夠容易地求得內(nèi)插數(shù)據(jù)。 此外，在實(shí)施方式1到5中說明了兩相信號(hào)為正弦波的情形，但 是即便關(guān)于在波形中存在畸變的擬似正弦波、三角波也能夠用同樣的 構(gòu)成進(jìn)行相位校正。本發(fā)明的編碼器信號(hào)的相位校正電路，不限于伺服電動(dòng)機(jī)控制裝 置，對(duì)為了得到高分辨率的位置信息而搭載編碼器的裝置是有用的。
權(quán)利要求
1. 一種編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征在于在具備將具有90度相位差的A相和B相的正弦波信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)生成A1信號(hào)和B1信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換部、檢測(cè)所述A1信號(hào)和所述B1信號(hào)的峰值的峰值檢測(cè)器、用由所述峰值檢測(cè)器檢測(cè)出的所述峰值對(duì)偏差和振幅誤差進(jìn)行校正生成A2信號(hào)和B2信號(hào)的偏差/振幅校正部、和將所述A相和所述B相的所述正弦波信號(hào)變換成位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部的位置檢測(cè)器中，包括，檢測(cè)所述A2信號(hào)和所述B2信號(hào)的交點(diǎn)值的相位誤差檢測(cè)器、和從由所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出的交點(diǎn)值計(jì)算所述A2信號(hào)和所述B2信號(hào)的校正系數(shù)的相位校正部，所述相位校正部，將所述校正系數(shù)與所述A2信號(hào)和所述B2信號(hào)相乘生成A校正信號(hào)和B校正信號(hào)，再將所述B校正信號(hào)加在所述A2信號(hào)上，將所述A校正信號(hào)加在所述B2信號(hào)上，由此，對(duì)所述A相和所述B相的相位誤差進(jìn)行校正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征 在于所述相位誤差檢測(cè)器，在所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出所述Al 信號(hào)的所述峰值的點(diǎn)，檢測(cè)所述B2信號(hào)的值，在檢測(cè)出所述Bl信 號(hào)的所述峰值的點(diǎn)，檢測(cè)所述A2信號(hào)的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征 在于所述相位校正部，求得根據(jù)所述A2信號(hào)和所述B2信號(hào)的所述 交點(diǎn)值計(jì)算得到的所述校正系數(shù)、和由所述相位誤差檢測(cè)器根據(jù)所 述A2信號(hào)或所述B2信號(hào)符號(hào)反轉(zhuǎn)后的信號(hào)與所述B2信號(hào)或所述 A2信號(hào)的交點(diǎn)值進(jìn)行計(jì)算得到的符號(hào)反轉(zhuǎn)后的校正系數(shù)，對(duì)所述兩 個(gè)校正系數(shù)進(jìn)行平均處理，加以使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征 在于-所述相位校正部，在所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出所述A2信號(hào) 或所述B2信號(hào)的最大值的點(diǎn)，檢測(cè)所述B2信號(hào)或所述A2信號(hào)的 值，計(jì)算所述校正系數(shù)，在檢測(cè)出所述A2信號(hào)或所述B2信號(hào)的最 小值的點(diǎn)，檢測(cè)所述B2信號(hào)或所述A2信號(hào)的值迸行符號(hào)反轉(zhuǎn)，計(jì) 算校正系數(shù)，對(duì)分別求得的所述校正系數(shù)進(jìn)行平均處理，加以使用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征 在于所述相位校正部，從所述A2信號(hào)或所述B2信號(hào)的所述交點(diǎn)值 檢測(cè)相位的超前滯后，在所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出與所述A2信 號(hào)或所述B2信號(hào)的零的交點(diǎn)的點(diǎn)檢測(cè)所述B2信號(hào)或所述A2信號(hào) 的值，計(jì)算所述校正系數(shù)。
6. 跟據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器信號(hào)的相位校正電路，其特征 在于所述相位校正部，在檢測(cè)出所述A2信號(hào)或所述B2信號(hào)的最大 值或最小值的點(diǎn)從所述B2信號(hào)或所述A2信號(hào)的值檢測(cè)相位的超前 滯后，在所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出與所述A2信號(hào)或所述B2信號(hào) 的零的交點(diǎn)的點(diǎn)檢測(cè)所述B2信號(hào)或所述A2信號(hào)的值，計(jì)算所述校 正系數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的編碼器信號(hào)的相位校正 電路，其特征在于從由所述相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出的相位誤差計(jì)算振幅校正系 數(shù)，對(duì)由所述相位校正部所校正的所述A相和所述B相的所述正弦 波信號(hào)的振幅進(jìn)行校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及編碼器信號(hào)的相位校正電路。在具有檢測(cè)作為AD轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的A1信號(hào)和B1信號(hào)的峰值的峰值檢測(cè)器、用檢測(cè)出的峰值校正偏差和振幅誤差生成A2信號(hào)和B2信號(hào)的偏差/振幅校正部、和將A相與B相的正弦波信號(hào)變換成位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部的位置檢測(cè)器中，包括檢測(cè)A2信號(hào)和B2信號(hào)的交點(diǎn)值的相位誤差檢測(cè)器、和從用相位誤差檢測(cè)器檢測(cè)出的交點(diǎn)值計(jì)算A2信號(hào)和B2信號(hào)的校正系數(shù)的相位校正部，相位校正部，將校正系數(shù)與A2信號(hào)和B2信號(hào)相乘生成A校正信號(hào)和B校正信號(hào)，進(jìn)一步通過將B校正信號(hào)加在A2信號(hào)上，將A校正信號(hào)加在B2信號(hào)上，對(duì)A相信號(hào)和B相信號(hào)的相位誤差進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)G01D5/244GK101213423SQ20078000004
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者增田隆宏, 岸部太郎, 田上博三 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社