编码器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于与旋转体的旋转连动地变化的传感器的输出信号检测旋转体的角度位置的编码器。
【背景技术】
[0002]在检测旋转体相对于固定体的旋转的旋转编码器中，例如设置有一种在旋转体侧设置磁铁，在固定体侧具有磁电阻元件或者霍尔元件的磁传感器。
在这种磁传感器装置中的例如具有磁电阻元件(MR元件)的磁传感器装置中，在基板的一面形成有由磁电阻膜构成的磁感膜，基于从由磁感膜构成的两相(A相和B相)的桥接电路输出的输出信号检测旋转体的角度速度或者角度位置等。(例如，参照专利文献1)。
[0003]在具有这种磁电阻元件(MR元件)的磁传感器装置中，由磁薄膜构成的桥接电路在内部构成。在该结构中，伴随磁铁的旋转，桥接电路的电阻值平衡发生变化，从磁电阻元件(MR元件)输出正弦波信号sin、cos。
在旋转编码器中，这些正弦波信号sin、cos由作为控制部的微型计算机(微机)获取，计算图16所示那样的以正弦波信号cos作为横轴，以正弦波信号sin作为纵轴的利萨如图形，并进行角度计算。
[0004]另外，在图16中，虚线表示发生正弦波信号sin、cos的中点电位偏离前的理想的状态，实线表示发生了正弦波信号sin、cos的中点电位偏离后的状态。
现有技术文献专利文献
[0005][专利文献1]日本特开2012-168016号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006]然而，在具有上述磁传感器装置的旋转编码器中，桥接电路的电阻值平衡决定正弦波信号sin、cos的中点电位，但是该平衡不仅因磁发生变化也因应力发生变化。
[0007]在制造阶段中，在回流焊时或者基板自身螺纹固定时等在磁电阻元件(MR元件)产生残留应力，但是该应力随着时间而逐渐消失。因此，其结果是中点电位随着时间的变化而变化。
若发生正弦波信号sin、cos的中点电位变化，则如图16所示，由于利萨如图形的中心移动，因此角度计算产生误差。
[0008]在编码器内部，进行依次计算最新的正弦波信sin、cos的中点电位并使用补偿值修正中点的误差的误差修正处理。
图17(a)以及图17(b)是用于说明中点电位误差修正(补偿修正)的图。
图17(a)表示与从磁电阻元件(MR元件)输出的正弦波信号sin、COs的波形以及正弦波信号对应的马达轴角度。在图17(a)中，实线所示的波形表示正弦波信号sin，虚线所示的波形表示余弦波信号cos。
图17(b)表示中点修正所需的马达旋转角度。
如图17(a)所示，旋转体即马达旋转一周(马达旋转360度)输出两个周期的正弦波信号 sin、coso
[0009]为了计算正弦波信号sin、cos的中点电位，如图17(b)所示，需要利萨如图形的x=0，y = 0的位置的一共四点P1至P4的值。
为了获取该四点P1至P4，利萨如图形需要至少旋转270度。
如上所述，由于马达旋转一周相当于利萨如图形旋转两周，因此中点修正所需的马达旋转角度为135度(=270度/2)，如图17(b)所示，若不使马达的轴至少旋转135度，则不能进行计算。
因此，在中点电位发生变动的情况下，从接入电源至旋转135度的期间为精度变差的状态。
[0010]本发明的目的是提供一种能够从接近传感器的输出信号的实际的中点的值开始动作，且能够防止在接入电源等启动时每次误差都变大的编码器。
解决技术问题所采用的技术手段
[0011]本发明的第一方面为基于与旋转体的旋转连动地变化的传感器的输出信号检测所述旋转体的角度位置的编码器，包括:补偿获取部，所述补偿获取部获取所述传感器的输出信号的中点值的补偿值；存储部，所述存储部用于存储补偿值；写入条件判断部，所述写入条件判断部将在从启动时经过了指定时间后的指定时刻获取的所述补偿值依次写入所述存储部；以及角度位置检测部，所述角度位置检测部使用在所述补偿获取部获取的补偿值或者写入并存储于所述存储部的补偿值来检测角度位置，所述角度位置检测部使用下一次启动时写入所述存储部的补偿值，优选使用例如最新的补偿值检测角度位置。
以往，由于以在每次切断电源时传感器的输出信号的中点值(中点电位值)的程序上的补偿值返回到工场出货初始值为前提构成，因此若补偿随着时间的变化而变化(由于电路板的应力开放等，磁电阻元件(MR元件)的灵敏度发生变化)，则在每次接入电源时补偿误差变大，不能计算出准确的角度位置。
与此相对，根据本发明，通过在从接入电源(启动时)经过指定时间后依次记录传感器的输出信号的中点值(中点电位值)的补偿值，并在下一次启动时使用该补偿值，由于与实际随时间变化而变化的补偿值接近，因此能够缩小补偿误差。
并且，由于若补偿误差大，则不能计算出准确的角度，因此存在发生转矩指令值偏差的担忧，但是由于能在启动时就缩小补偿值的误差，因此能够实现稳定的旋转和位置控制。
[0013]优选所述传感器包括:基板；感磁区域，所述感磁区域形成于所述基板且具有形成桥接电路的感磁膜；温度监视用电阻膜，所述温度监视用电阻膜形成于所述基板；以及加热用电阻膜，所述加热用电阻膜形成于所述基板，所述传感器具有温度控制部，所述温度控制部基于所述温度监视用电阻膜的电阻值变化控制向所述加热用电阻膜的供电。
通过该温度控制，能够不受环境温度的影响，将磁电阻元件(MR元件)的芯片温度控制在恒定值，因此能够减小温度对补偿的影响。
因此，能够将产生转矩指令值偏差的可能性控制在最小限度，能够实现更加稳定的旋转和位置控制。
[0014]优选所述写入条件判断部将在从启动经过了短时间的驱动后获取的补偿值写入所述存储部。
在这种情况下，例如由于掌握驱动初始的电平，因此能够例如在等待一分钟后，将旋转体即马达旋转半周获取的数据平均化。
由此，为了磁电阻元件(MR元件)的热稳定，需要经过一定程度的较长的时间，但是由于不必经过那么长时间，在短时间内就能够掌握启动初始电平的补偿值，因此即使在指定时间内(短时间内)反复接入电源，也能够确保补偿值的准确性。
[0015]优选所述写入条件判断部在经过为了通过加热而使补偿值稳定的指定时间后，多次反复进行补偿值获取处理，将多个补偿值平均化，将平均化了的补偿值写入所述存储部。
在这种情况下，能够例如在等待三分钟后，将旋转体即马达旋转二十周获取的数据平均化。
由此，通过经过指定时间，能够通过加热控制使电路稳定化，且能够将补偿值平均化从而计算出准确的补偿值。
[0016]优选所述写入条件判断部在将平均化后的补偿值写入所述存储部后，持续进行补偿值的监视，每隔一定间隔获取补偿值，写入所述存储部。
该一定间隔可以设定为例如十分钟或者比十分钟长的时间。
因此，通过持续监视补偿值，对于监视周期时间内的未预期的变动也能够处理，能够缩小下一次启动时的补偿误差。
并且，即使在将EEPR0M等具有改写次数限制的非易失性存储器用于存储部的情况下，也不必更换存储部，能够在旋转体即马达等的产品的保证寿命内持续监视。
[0017]优选所述一定间隔设定为满足下列式子的值。
(M 次 /h) *24 (小时)*365 (日)*N (年)< P
在此，Μ表示单位时间存储补偿值的次数，N表示马达的产品保证寿命年，P表示存储部的写入保证次数。
由此，即使在将EEPR0M等改写次数有限制的非易失性存储器适用于存储部的情况下，也不必更换存储部，能在旋转体即马达等产品的保证寿命内持续监视。
[0018]优选所述传感器输出与旋转体的位移对应且从第一相传感器输出的正弦波状的第一相信号和与旋转体的位移对应、从第二相传感器输出且与正弦波状的所述第一相信号之间的相位差为见η的第二相信号，所述补偿获取部获取所述第一相信号和所述第二相信号的补偿值。
在这种情况下，传感器例如通过磁性薄膜在内部构成桥接电路，在该结构中，伴随磁铁的旋转，桥接电路的电阻值平衡发生变化，从磁电阻元件输出正弦波信号即第一相信号和第二相信号。并且，通过获取该第一相信号和第二相信号的补偿值，并进行中点值修正，能够实现稳定的旋转和位置控制。
[0019]优选所述存储部包括:第一写入区域以及第二写入区域，所述第一写入区域以及第二写入区域交替写入所述补偿值的数据；以及数据保证用标记区域，所述数据保证用标记区域设定有表示是否对所述第一写入区域以及所述第二写入区域中的任意一个的数据进行保证的数据保证用标记，数据保证用标记在向所述第一写入区域或者所述第二区域的写入处理后设定。 由此，能够表示标记所示的区域的数据为最新且能够得到保证的数据。例如，若标记为“Γ’，且在第一写入区域写入中点值的补偿值数据或者错误检测符号(CRC)的过程中拔下电源，则在下一次接入电源时，标记依然为“1”，因此数据能够放弃不完整的第一写入区域的数据，采用第二写入区域的数据。
[0020]优选具有读取条件判断部，所述读取条件判断部根据所述存储部的数据保证用标记的设定数据判断存储于所述第一写入区域的数据或者存储于所述第二写入区域的数据中的任意一个区域的数据是否得到保证，在得到保证的第一写入区域或者第二写入区域的数据没有异常的情况下，读取得到保证的区域的补偿值数据并提供给所述角度位置检测部。
由此，能够不采用数据写入失败等明显异常的中点值补偿值数据。
[0021]优选向所述存储部的第一写入区域以及第二写入区域写入的数据包括错误检测符号，所述读取条件判断部在计算判断出已得到保证的第一写入区域或者第二写入区域的写入数据的错误检测符号，且该计算出的错误检测符号与写入的错误检测符号一致的情况下，读取得到保证的区域的补偿值数据并提供给所述角度位置检测部。
由此，能够不采用错误检测符号(CRC)异常等异常的中点值的补偿值数据。
[0022]优选以写入所述存储部的第一写入区域以及第二写入区域的数据的特定区域写入有特定数据为前提，所述读取条件判断部在判断出计算出的错误检测符号与写入的错误检测符号一致，且在所述特定区域写入有特定数据的情况下，读取得到保证的区域的补偿值数据并提供给所述角度位置检测部。
由此，能够不采用错误检测符号(CRC)异常或者数据写入失败等明显异常的中点值补偿数据。
[0023]优选包括第二存储部，所述第二存储部存储所述补偿值的初始值即预先设定的初始补偿值，所述读取条件判断部在计算出的错误检测符号与写入的错误检测符号不一致的情况，或者在所述特定区域没有写入特定数据的情况下，取代得到保证的区域的补偿值数据，将存储于所述第二存储部的初始补偿值提供给所述角度位置检测部。
由此，能够不采用错误检测符号(CRC)异常或者数据写入失败等明显异常的中点值补偿数据。
发明效果
[0024]根据本发明，能够从接近传感器的输出信号的实际中点的值开始动作，并能够防止在接入电源时等启动时每回误差都变大的问题。
【附图说明】
[0025]图1 (a)、图1 (b)、图1 (c)是用于说明本发明的实施方式所涉及的磁传感器以及旋转编码器的原理的图。
图2(a)、图2(b)是用于说明用于本发明的实施方式所涉及的磁传感器装置的感磁元件的感磁膜(磁电阻膜)的电连接结构的图。
图3是用于将依次记录正弦波信号的中点值(中点电位值)的补偿值，并在下一次启动时使用该补偿值的情况的效果与比较例对比说明的图。
图4是用于说明用于本发明的实施方式所涉及的磁传感器装置的感磁元件的图。 图5是将本实施方式所涉及的温度监视用电阻膜的检测模块放大表示的图。
图6是用于说明构成于本发明的实施方式所涉及的磁传感器装置的控制部的温度控制部的概略结构的图。
图7是表示本实施方式所涉及的控制部的角度位置检测系统的具体构成例的模块图。 图8是表示实施方式所涉及的存储部的写入区域的构成例的图。
图9是表示本实施方式所涉及的写入条件判断部的补偿值写入(保存)的时刻决定处理的流程图。
图10是本实施方式所涉及的写入条件判断部的补偿值写入(保存)在实行时的排他处理的状态变化图。
图11是表示本实施方式所涉及的写入条件判断部的补偿值写入(保存)在实行时的处理的流程图。
图12是表示本实施方式所涉及的写入条件判断部的补偿值读取实行时的处理的流程图。
图13是用于说明本实施方式的角度位置检测系统从工场出货后初次接入电源时的整体动作的概要的流程图。
图14是用于说明本实施方式的角度位置检测系统第二次以后接入电源时的整体动作的概要的流程图。
图15是用于将依次记录本实施方式所涉及的正弦波信号的中点值(中点电位值)的补偿值，并在下一次启动时(接入电源后不久)使用该补偿值的情况的效果使用模拟波形与比较例对比说明的图。
图16是表示利萨如图形的图，且为表示在正弦波信号的中点产生偏离前以及在正弦波信号的中点产生偏离后的状态的图。
图17是用于说明中点电位的误差修正(补偿修正)的图。
【具体实施方式】
[0026]以下参照【附图说明】适用本发明的磁传感器装置以及旋转编码器的实施方式。
另外，在旋转编码器中，为了检测旋转体相对于固定体的旋转，可以采用在固定体设置磁铁，在旋转体设置感磁元件的结构或者在固定体设置感磁元件，在旋转体设置磁铁的结构中的任意一种结构。
在以下的说明中，以在固定体设置磁传感器装置，在旋转体设置磁铁的结构为中心进行说明。
[0027][磁传感器装置以及旋转编码器的构成例]
图1(a)、图1(b)、图1(c)是用于说明本发明的实施方式所涉及的磁传感器