旋转编码器及其绝对角度位置检测方法技术

本发明专利技术提供一种不延长处理时间，也不增大运算处理负荷即可检测绝对角度位置的旋转编码器。一种旋转编码器，设置有第一传感器部和第二传感器部，第一传感器部具有磁化有一对N极及S极的第一磁体和与其对应的第一感磁部，第二传感器部具有交替磁化有多对N极及S极的第二磁体和与其对应的第二感磁部，在启动时，基于第一传感器部及第二传感器部的输出进行旋转体的角度位置的运算，将其作为初始值，启动后，对于由第二传感器部的输出生成的计数用的脉冲，开始由计数器进行的计数。

Rotary encoder and its absolute angle position detection method

The invention provides a rotary encoder which can detect absolute angle position without prolonging processing time and increasing operation processing load. A rotary encoder is provided with a first sensor section and a second sensor section. The first sensor section has a first magnet with a pair of N-poles and S-poles magnetized and the corresponding first inductive magnet section. The second sensor section has a second magnet with alternating magnetization having a plurality of N-poles and S-poles and a corresponding second inductive magnet section. Based on the output of the first sensor unit and the second sensor unit, the angular position of the rotating body is calculated as an initial value. After starting, the counting pulse generated by the output of the second sensor unit is counted by the counter.

【技术实现步骤摘要】
旋转编码器及其绝对角度位置检测方法
本专利技术涉及检测旋转体的绝对角度位置的磁式旋转编码器、和磁式旋转编码器的绝对角度位置检测方法。
技术介绍
作为检测旋转体的绝对角度位置的旋转编码器，已知一种磁式旋转编码器，该磁式旋转编码器在旋转体上安装有磁体，用接近旋转体设置的感磁元件(磁传感器)检测由该磁体产生的磁场，基于检测到的磁场的强度根据旋转体的旋转角而变化的情况确定旋转角。作为一个例子，将在周向上逐一磁化有N极和S极的磁体配置于旋转体的旋转轴的端面，在固定体上，将具有与该磁体产生的磁场的大小成比例的输出的感磁元件配置于旋转轴的延长上。作为感磁元件，使用能够检测相对于旋转轴的旋转互相错开45°的两个位置的磁场强度的元件。或者，在使用像霍尔元件那样能够检测也包含磁场的方向在内的磁场强度的元件的情况下，将感磁元件配置在相对于旋转轴的旋转互相错开90°的位置。这样一来，从感磁元件可获得相对于旋转体的旋转角以正弦函数(sin)和余弦函数(cos)进行变化的输出，因此，通过对它们的输出之比进行基于反正切(tan-1或arctan)运算的角度位置运算，能够求得旋转角即旋转体的绝对角度位置。在这样的磁式旋转编码器中，为了提高旋转角检测的分辨率，在专利文献1中公开有一种技术，在将上述结构中的磁体和感磁元件分别设为第一磁体及第一感磁元件时，在旋转体上设置围绕其旋转轴呈环状配置的第二磁体，将检测第二磁体产生的磁场的大小的第二感磁元件设置于固定体上。在第二磁体中，沿旋转体的周向交替地磁化有多对N极和S极。换言之，多个N极和与N极的个数同数量的S极沿旋转体的周向交替配置。第二感磁元件构成为，能够检测以相当于N极或S极的单极的周向长度的四分之一的间隔隔开的位置的各自的磁化的大小、即第二磁体的磁化产生的磁场的大小(在像霍尔元件那样能够检测也包含磁场的方向在内的强度的情况下，将检测位置的间隔设为N极或S极单极的周向长度的二分之一)。在该结构中，在旋转体旋转相当于N极或S极单极的周向长度的角度时，从第二感磁元件输出与在旋转体旋转一周时自第一感磁元件输出的正弦及余弦输出相同的正弦及余弦输出。因此，基于第一感磁元件的输出进行反正切运算，求得当前的旋转角与第二磁体的哪一N极或S极相对应，之后，基于第二感磁元件的输出进行反正切运算，由此，根据第二磁体的N极及S极对的数量进行分辨率提高的旋转角检测。进而，在专利文献1中公开有一种技术，将沿旋转体的周向交替磁化有多对N极和S极的磁体作为磁道，将多列磁道沿旋转体的半径方向平行配置，并且，在相邻的磁道间，相对一磁道的N极，只有另一磁道的S极与其相接，通过这样构成，提高旋转体的角度的检测精度。如果磁道为两列，则可以说该结构中，第二磁体是将沿旋转体的半径方向配置N极和S极的磁体作为极对，将多个极对呈环状配置，使得在相邻的极对间N极和S极的取向相反。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5666886号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在专利文献1所示的具有第一磁体及第二磁体的旋转编码器中，能够以高的分辨率求得旋转体的绝对角度位置，但为了求得绝对角度位置，需要对第一感磁元件的输出和第二感磁元件的输出分别进行A/D(模拟·数字)转换及反正切运算，存在处理时间变长且运算处理负荷也增大的技术问题。本专利技术的目的在于，提供一种不延长处理时间且也不增大运算处理负荷即可检测绝对角度位置的旋转编码器。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术提供一种旋转编码器，其检测旋转体相对于固定体的角度，其中，具备：第一传感器部，其具有磁化有一对N极及S极的第一磁体、和与第一磁体对置而检测A1相的分量及相位与A1相不同的B1相的分量的第一感磁部；第二传感器部，其具有交替磁化有多对N极及S极的第二磁体、和与第二磁体对置而检测A2相的分量及相位与A2不同的B2相的分量的第二感磁部；电路，其根据第二传感器部的输出生成计数用的脉冲；计数器，其对脉冲进行计数，第一磁体和第一感磁部的一方设置于固定体上，另一方设置于旋转体上，第二磁体和第二感磁部的一方设置于固定体上，另一方设置于旋转体上，在启动时，基于第一传感器部及第二传感器部的输出进行旋转体的角度位置的运算，将其作为初始值，启动后，在计数器中进行脉冲的计数。本专利技术提供一种，其为旋转编码器的绝对角度位置检测方法，旋转编码器具备第一传感器部和第二传感器部，第一传感器部具有磁化有一对N极及S极的第一磁体、和与第一磁体对置而检测A1相的分量及相位与A1相不同的B1相的分量的第一感磁部，第二传感器部具有交替磁化有多对N极及S极的第二磁体、和与第二磁体对置而检测A2相的分量及相位与A2不同的B2相的分量的第二感磁部，第一磁体和第一感磁部的一方设置于固定体上，另一方设置于旋转体上，第二磁体和第二感磁部的一方设置于固定体上，另一方设置于旋转体上，其中，绝对角度位置检测方法具有：在启动时，基于第一传感器部及第二传感器部的输出进行旋转体的角度位置的运算，并将其作为初始值的工序；在启动后，对于根据第二传感器部的输出而生成的计数用的脉冲开始由计数器进行的计数的工序。根据这样的本专利技术，在启动时，基于第一传感器部及第二传感器部的输出进行角度位置运算，之后，基于对计数用的脉冲进行计数的结果(累计脉冲数)计算移动量。与需要A/D转换和反正切运算的角度位置计算相比，脉冲的计数能够以更短的时间且更小的处理负荷执行，所以，与每一次都实施角度位置计算的情况相比，能够在短时间内求得角度位置。在本专利技术中，也可以是，还设置有：第一运算部，其基于第一传感器部的输出而计算角度；第二运算部，其基于第二传感器部的输出而计算角度，在启动时，基于在第一运算部及第二运算部的运算，生成多周旋转绝对角度位置数据，将其作为初始值，将该多周旋转绝对角度位置数据换算成计数器中的计数值所得的值存储于计数器中，计数器将存储的值作为开始值进行计数。在这样的结构中，通过参照计数器的值，能够在启动之后粗略地或大致精确地知道多周旋转绝对角度位置。在本专利技术中，也可以是，在被请求角度位置时，根据在该请求的时间点计数器的计数值和第二运算部的输出，计算多周旋转绝对角度位置数据。或者，也可以是，还执行下述工序：在启动时，向计数器存储将初始值换算成计数器中的计数值所得的值的工序；在被请求角度位置时，基于第二传感器部的输出，进行旋转体的角度位置的运算的工序；根据在进行运算的工序中得到的结果和被请求角度位置的时间点的脉冲的计数值，计算多周旋转绝对角度位置数据的工序，在计数器中，将储存的值作为开始值进行计数。在该结构中，为了得到高分辨率的绝对角度位置而需要的角度位置运算，只要在进行初始值的计算之后，在被请求角度位置时只对第二传感器部的输出进行即可，能够缩短处理时间，减轻处理负荷。在本专利技术中，作为脉冲，能够使用与将第二传感器部的输出中一周期的长度一分为四的定时分别对应的脉冲。实际上，A2相和B2相的移相是错位的，由此，能够根据产生这些相各自中的极性的反转的定时而生成脉冲。如果在第二磁体中，n个N极和n个S极沿周向配置成一列，则旋转体每旋转一周，脉冲的分辨率为8n，能够提高粗略角度位置的分辨率。在本专利技术中，也可以是，作为第一感磁部，使用由具备与A1相对应的磁阻图案和与B1相对应的磁阻图案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转编码器，其检测旋转体相对于固定体的角度，其特征在于，具备：第一传感器部，其具有磁化有一对N极及S极的第一磁体、和与所述第一磁体对置而检测A1相的分量及相位与所述A1相不同的B1相的分量的第一感磁部；第二传感器部，其具有交替磁化有多对N极及S极的第二磁体、和与所述第二磁体对置而检测A2相的分量及相位与所述A2不同的B2相的分量的第二感磁部；电路，其根据所述第二传感器部的输出生成计数用的脉冲；以及计数器，其对所述脉冲进行计数，所述第一磁体和所述第一感磁部的一方设置于所述固定体上，另一方设置于所述旋转体上，所述第二磁体和所述第二感磁部的一方设置于所述固定体上，另一方设置于所述旋转体上，在启动时，基于所述第一传感器部及所述第二传感器部的输出进行所述旋转体的角度位置的运算，将其作为初始值，启动后，在所述计数器中进行所述脉冲的计数。

【技术特征摘要】
2017.02.14 JP 2017-0248951.一种旋转编码器，其检测旋转体相对于固定体的角度，其特征在于，具备：第一传感器部，其具有磁化有一对N极及S极的第一磁体、和与所述第一磁体对置而检测A1相的分量及相位与所述A1相不同的B1相的分量的第一感磁部；第二传感器部，其具有交替磁化有多对N极及S极的第二磁体、和与所述第二磁体对置而检测A2相的分量及相位与所述A2不同的B2相的分量的第二感磁部；电路，其根据所述第二传感器部的输出生成计数用的脉冲；以及计数器，其对所述脉冲进行计数，所述第一磁体和所述第一感磁部的一方设置于所述固定体上，另一方设置于所述旋转体上，所述第二磁体和所述第二感磁部的一方设置于所述固定体上，另一方设置于所述旋转体上，在启动时，基于所述第一传感器部及所述第二传感器部的输出进行所述旋转体的角度位置的运算，将其作为初始值，启动后，在所述计数器中进行所述脉冲的计数。2.根据权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于，还具备：第一运算部，其基于所述第一传感器部的输出而计算角度；第二运算部，其基于所述第二传感器部的输出而计算角度，在所述启动时，基于在所述第一运算部及第二运算部的运算，生成多周旋转绝对角度位置数据，将其作为所述初始值，将该多周旋转绝对角度位置数据换算成所述计数器中的计数值所得的值储存于所述计数器中，所述计数器将所述储存的值作为开始值进行计数。3.根据权利要求2所述的旋转编码器，其特征在于，在被请求角度位置时，根据在该请求的时间点所述计数器的计数值和所述第二运算部的输出，计算多周旋转绝对角度位置数据。4.根据权利要求3所述的旋转编码器，其特征在于，所述脉冲与将所述第二传感器部的输出中一周期的长度一分为四后的定时分别对应。5.根据权利要求4所述的旋转编码器，其特征在于，所述第一感磁部由具备与所述A1相对应的磁阻图案和与所述B1相对应的磁阻图案的磁阻效应元件、和从所述旋转体的旋转轴观察时配置于相隔90°的位置的一对霍尔元件构成，通过基于来自所述一对霍尔元件的信号的极性的组合进行计数，生成霍尔计数多周旋转数据。6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述A1相的分量和所述B1相的分量以与从所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥村宏克，斋藤丰，上甲均，
申请(专利权)人：日本电产三协株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP