TWI849769B - 磁性旋轉編碼器及其備援控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一種磁性旋轉編碼器，可以一邊利用精確度比第一磁性感測器更低且低價的第二磁性感測器的輸出訊號，一邊生成比較高精確度的旋轉角度資訊，來作為前述第一磁性感測器故障時的備援控制用的位置資訊。 前述磁性旋轉編碼器具備：第一磁性感測器訊號的處理單元，依據第1磁性感測器的輸出，生成和旋轉軸的旋轉角度相關的第1類比資料及第1數位資料；及第二磁性感測器訊號的處理單元，依據第2磁性感測器的輸出的類比數位(AD)轉換資料，生成和前述旋轉軸相關的第2類比資料及第2數位資料，前述第2磁性感測器的解析度比第1磁性感測器差，依據第1磁性感測器的輸出來校正前述第2磁性感測器的輸出，作為前述旋轉編碼器的前述故障安全功能，依據前述第2磁性感測器的校正歷程，校正前述第2磁性感測器的前述第2類比資料及前述第2數位資料。

Description

磁性旋轉編碼器及其備援控制方法

本發明是有關於磁性旋轉編碼器及其備援控制方法，且是有關於在磁性感測器等的故障時或失去電源時，具備進行備援的功能之磁性旋轉編碼器、及其備援控制方法。

旋轉編碼器是使用來偵測旋轉電機所驅動的旋轉軸的角度位置及旋轉速度。特別是，有關於馬達，例如無刷DC馬達，會依據磁性感測器所偵測到的旋轉軸的角度位置或旋轉速度，來生成並輸出有關於角度位置的絕對數位訊號或增量數位訊號，並且將這些訊號使用於將馬達控制為伺服馬達。對於控制重視系統冗餘性的產業用機器人等機器中所使用的旋轉編碼器，賦與有使用其他正常的磁性感測器之備援控制功能(fail-safe function，故障安全功能)，以在該旋轉編碼器在動作中故障的情況下，仍然可以安全地繼續進行該機器的動作。

專利文獻1所揭示的旋轉角度檢測裝置具備3個以上的旋轉角感測器，並且具備旋轉角度導出部，前述旋轉角感測器使用了磁通檢測部為MR元件或霍爾元件等的磁性檢測元件，前述旋轉角度導出部是依據判定為異常的旋轉角感測器以外的前述旋轉角感測器的旋轉，來算出輸出軸的旋轉角度。

在專利文獻2中揭示有如下發明：在具備GMR感測器與AMR感測器的馬達的旋轉角檢測裝置中，在一般時是藉由GMR感測器的輸出來補正AMR感測器的輸出並求出機械角θ，在GMR感測器故障的情況下，僅以AMR感測器的輸出來檢測機械角θ並執行備援控制。微電腦具備計數器，當判定為 由GMR感測器的輸出進行偏移補正的時間點時，則在計數器中先將計數值記錄為1，當GMR感測器故障時，則依據此計數值，對AMR感測器的輸出值進行偏移補正。

專利文獻3所揭示之具備光學式或磁性的角度檢測部的編碼器具備：電池、鈕扣型電池、乾電池等一次電池、及可充電的二次電池。並且，揭示有如下發明：此二次電池是藉由利用了韋根(Wiegand)金屬線等感磁性金屬線的電氣訊號產生單元來充電，即使在搭載編碼器裝置的裝置的主電源未投入的狀態(緊急狀態、備援狀態)下，仍然可檢測旋轉軸的旋轉位置資訊的至少一部分(例如多旋轉資訊)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2022-164402號公報

專利文獻2：日本特開2022-105702號公報

專利文獻3：日本特開2016-109554號公報

專利文獻1的發明，當旋轉角度檢測裝置的1個旋轉角感測器已被判定為異常的情況下，可以僅依據其他正常的旋轉角感測器的旋轉來算出輸出軸的旋轉角度。因此，以此旋轉角度檢測裝置所控制的各種產業用機械等，有即使1個旋轉角感測器為異常，仍然可以安全地繼續運作之優點。另一方面，在專利文獻1的發明中，必須採用具有相同種類、相同特性的感測器來作為3個以上的旋轉角感測器，在採用了高精確度的旋轉角感測器的情況下，會有整體的成本上升的可能性。根據各種產業用機械等的用途，也會有必須以更低價且故障較少的旋轉角感測器來進行備援控制的領域。

專利文獻2的發明，由於GMR感測器與AMR感測器是以180度間隔來配置，因此GMR感測器的輸出與AMR感測器的輸出會產生偏移。因此，當GMR感測器故障時，依據此計數值對AMR感測器的輸出值進行偏移補正。但是，此偏移量是因GMR感測器與AMR感測器以180度間隔配置之特殊的結構而產生的偏移。此外，在專利文獻2中並未記載有當GMR感測器故障時要進行上述偏移補正以外的補正之內容。

在專利文獻3的發明中，電力供給系統具備電源切換器(電源選擇部、選擇部)，此電源切換器是構成為切換(選擇)從一次電池與二次電池的哪一個來對位置檢測系統供給電力，前述二次電池是藉由電氣訊號產生單元來充電。但是，當電源切換器故障時，會有無法適當地將電源供給至位置檢測系統的可能性。

本發明的一個課題在於提供一種磁性旋轉編碼器及其備援控制方法，在一般時是利用第一磁性感測器的輸出訊號來生成高精確度的旋轉角度資訊，作為前述第一磁性感測器故障時的備援控制用的位置資訊，可以一邊利用精確度比前述第一磁性感測器更低且低價的第二磁性感測器的輸出訊號，一邊生成比較高精確度的旋轉角度資訊。

本發明的其他課題在於提供一種磁性旋轉編碼器，前述磁性旋轉編碼器具備備援控制功能，前述備援控制功能是適當地記錄馬達的旋轉軸的旋轉角度的資訊，當下一次馬達啟動時可以適當地提供必要的資訊。

依據本發明的1個態樣，旋轉編碼器具備：磁鐵，固定於旋轉軸；第一磁性感測器訊號的處理單元，對相向於前述磁鐵而配置的第1磁性感測器的輸出即第1類比訊號進行類比數位(AD)轉換，依據前述第1磁性感測器的輸 出的類比數位轉換資料，生成和前述旋轉軸的旋轉角度、旋轉方向相關之第1數位資料，前述第1數位資料包含絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊；及第二磁性感測器訊號的處理單元，對相向於前述磁鐵而配置的第2磁性感測器的輸出即第2類比訊號進行類比數位轉換，依據前述第2磁性感測器的輸出的類比數位轉換資料，生成和前述旋轉軸的前述旋轉角度、前述旋轉方向相關之第2數位資料，前述第2數位資料包含絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊，前述第2磁性感測器的解析度比前述第1磁性感測器差，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具有對前述第一磁性感測器訊號的處理單元進行備援的故障安全功能，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具備以下之功能：依據前述第1磁性感測器的前述第1類比訊號的資料，校正前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號並進行前述類比數位轉換，並依據前述第1磁性感測器的前述第1數位資料來校正前述第2磁性感測器的輸出的前述類比數位轉換資料，來生成前述第2數位資料，並且，記錄前述第2類比訊號的校正歷程、及前述第2數位資料的校正歷程，前述旋轉編碼器的前述故障安全功能是構成為：當前述第1磁性感測器及/或前述第一磁性感測器訊號的處理單元故障時，依據前述第2類比訊號的校正歷程，校正前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號，並且依據前述第2數位資料的校正歷程，校正前述第2磁性感測器的前述第2數位資料。

根據本發明的一個態樣，可以提供一種旋轉編碼器，其可以利用雖然精確度比第1磁性感測器差但低價的第2磁性感測器，來生成比較高精確度的位置資訊，可以進行信賴性高的備援控制。

根據本發明的其他態樣，前述第1磁性感測器是在對應於前述旋 轉軸的軸心的位置上，配置在印刷基板之上，前述第2磁性感測器是和前述印刷基板之上的前述第1磁性感測器在相同的面，且在以前述旋轉軸的軸心為中心的1個圓周上以120度間隔來配置，在前述印刷基板之上配置有1個溫度感測器。

前述旋轉編碼器具備輸出電壓被控制在預定的電力之主電源、巴克豪森效應(Barkhausen effect)發電電源、及副電池，來作為電源單元，前述巴克豪森效應發電電源及前述副電池是當失去前述主電源時進行備援的電源，前述巴克豪森效應發電電源具備巴克豪森效應元件，前述巴克豪森效應元件是在前述印刷基板上設置成位於前述第1磁性感測器的背側，並且利用前述磁鐵的旋轉磁場來發電，前述副電池具有藉由前述主電源及前述巴克豪森效應發電電源來充電的電容器。

根據此態樣，可以提供一種具備備援控制功能的磁性旋轉編碼器，前述備援控制功能是在前述第1磁性感測器及前述第2磁性感測器的任一個故障的情況下，更進一步地在停電時，會適當地記錄馬達的旋轉軸的旋轉角度的資訊，當下一次馬達啟動時可以適當地提供必要的資訊。

根據本發明的另外其他態樣，監控前述第1類比訊號、前述第2類比訊號、前述第1數位資料、前述第2數位資料，在前述各資料的監控的結果中，當判定為前述第1磁性感測器或前述第一磁性感測器訊號的處理單元有異常的情況下，在前述第二磁性感測器訊號的處理單元中，依據前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號，生成校正完畢類比訊號，並且依據前述校正完畢類比訊號與前述第2數位資料的校正用資料，來生成校正完畢的前述第2數位資料。

根據此態樣，即使在前述第1磁性感測器故障的情況下，仍然可以進行信賴性高的備援控制。

10:旋轉編碼器

11:磁性感測器單元

110:磁鐵

111:第1磁性感測器

1111,1112:磁性感測器

112:第2磁性感測器

113:溫度感測器

115:巴克豪森效應發電單元

12:電源單元

121:主電源

1211:主電源部

122:巴克豪森效應發電電源

1221,1231:二極體

1222:全波波形電路

1223:平滑電路

123:副電池

1230:元件

1232:電流限制電路

1233:電容器

1234:電壓限制電路

1235:PWM控制部

1236:MOSFET

1237:電阻

124:輸出端子

13:溫度感測器

130:編碼器輸出控制單元

14:系統控制單元

141:初始設定部

142:設定部

143:故障安全控制用資料

144:編碼器輸入輸出控制單元

145:故障安全控制單元

146:輸出切換單元

147:串列/並列訊號發送接收單元

15:第一磁性感測器訊號的處理單元

151:第一磁性感測器的類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部

152:類比數位轉換器

1521:ADC-1(sin)

1522:ADC-2(cos)

1523:EEPROM-1

153:數位訊號處理部

1531:第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部

1532:第一磁性感測器的絕對訊號生成單元

1533:第一磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元

16:第二磁性感測器訊號的處理單元

160:類比訊號處理部

161:第二磁性感測器的類比訊號的失真補正、振幅、同步補正部

162:類比數位轉換器

1621:ADC-3

1622:ADC-4

1623:ADC-5

1624:EEPROM-5

163:數位訊號處理部

1631:第二磁性感測器的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部

1632:第二磁性感測器的絕對訊號生成單元

1633:第二磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元

164:故障安全、訊號補正部

165:EEPROM-4

166:EEPROM-6

17:印刷基板

18:FPGA

40:伺服控制裝置

50:馬達

510:旋轉軸

H1,H2,H3:霍爾元件

O-O:軸心(軸線)

S700,S701,S702,S703,S704,S711,S721,S722,S731,S732,S733,S734,S740,S741,S900,S901,S902,S903,S904,S911,S921,S922,S931,S932,S933,S934,S940,S942,S1000,S1001,S1002,S1003,S1004,S1005,S1006,S1007,S1010,S1011,S1012,S1013,S1014,S1020,S1021,S1022,S1023,S1024,S1030,S1031,S1032,S1101,S1102,S1103,S1104,S1105,S1106,S1107,S1108,S1109,S1110,S1111,S1112,S1113,S1114,S1124,S1201,S1202,S1203,S1204,S1205,S1206,S1207,S1208,S1209,S1210,S1211,S1212,S1213:步驟

t0,t1,t2,t3,t4,t5:時刻

Vcc:電壓

Φa,Φb:磁通

圖1是顯示本發明的第1實施例之旋轉編碼器的構成例的功能方塊圖。

圖2是顯示具備第1實施例的旋轉編碼器之伺服控制系統的構成例的圖。

圖3是顯示第1實施例的旋轉編碼器中的磁性感測器及電源單元的構成例的縱剖面圖。

圖4是顯示第1實施例中的電源單元的電路的構成例的圖。

圖5是顯示前述電源單元的動作的時序圖，且是顯示在主電源的電源從正常的狀態到停電的情況下之電源與旋轉編碼器的輸出訊號的關係的一例的圖。

圖6是顯示電源單元的電路的其他構成例的圖。

圖7是顯示第一磁性感測器訊號的數位化、絕對化的處理的圖。

圖8是顯示第1實施例中的第一磁性感測器訊號的處理單元中的訊號處理的流程圖。

圖9是顯示依據於圖8的訊號處理之A相、B相的訊號與依據這些訊號生成的增量Z相、U相、V相、W相的訊號的例子的圖。

圖10是顯示第二磁性感測器訊號的數位化、絕對化的處理的圖。

圖11是顯示第1實施例中的第二磁性感測器訊號的處理單元中的訊號處理的流程圖。

圖12是顯示第1實施例中的故障安全控制單元的處理的流程圖。

圖13是顯示一般運作時的第二磁性感測器訊號的處理單元的資料處理的流程圖。

圖14是顯示故障安全模式時的第二磁性感測器訊號的處理單元的資料處理的流程圖。

用以實施發明之形態

以下，一邊參照圖式一邊說明本發明的第1實施例。

首先，一邊參照圖1~圖3一邊說明本發明的第1實施例之旋轉編碼器整體的構成及功能。

圖1是顯示旋轉編碼器的構成例的功能方塊圖，圖2是顯示具備此旋轉編碼器的伺服控制系統的構成例的圖。

旋轉編碼器10具備磁性感測器單元11、電源單元12、溫度感測器13、系統控制單元14、第一磁性感測器訊號的處理單元15、第二磁性感測器訊號的處理單元16。

旋轉編碼器10更具備各1極磁化為N、S的1個平板狀的磁鐵110。此平板狀的磁鐵例如為肥粒鐵磁鐵，並且如圖3所示地固定於馬達50的旋轉軸510的一端面。另外，亦可採用釹磁鐵或釤鈷磁鐵等稀土磁鐵，來取代肥粒鐵磁鐵。

磁性感測器單元11具備第1磁性感測器111與第2磁性感測器112，第1磁性感測器111具有溫度感測器113。

第1磁性感測器111是以1對磁性感測器(Sin、Cos)來構成，並且在旋轉軸510的軸方向上配置在和磁鐵110相向的位置。亦即，第1磁性感測器111是在對應於旋轉軸510的軸心O-O的位置上，配置在印刷基板17上。

作為本發明所使用的第1磁性感測器111，是採用可得到高精確度的解析度的感測器，第2磁性感測器較理想的是雖然解析度比第1磁性感測器差，但構造較簡單且不易故障的磁性感測器。

在第1實施例中，採用TMR感測器來作為第1磁性感測器111，並且採用以120度間隔配置的3個霍爾元件(H1、H2、H3)來作為第2磁性感測器112。霍爾元件是使用例如GaAs的元件。另外，TMR感測器內置有溫度感測器，其輸出是被溫度補償的輸出。

電源單元12包含主電源121、巴克豪森效應發電電源122、副電池123。巴克豪森效應發電電源122及副電池123是在失去主電源的電源時作為將電力供給至旋轉編碼器10的電源來發揮功能。在磁鐵110的附近設置有巴克豪森效應發電單元115。此巴克豪森效應發電單元115是固定在印刷基板17上第1磁性感測器111的背面的位置(參照圖3)。此巴克豪森效應發電單元115具有複合磁性線及線圈。此複合磁性線是以軸線O-O為中心，並且配置在正交於此軸線的方向上。巴克豪森效應發電單元115是伴隨於旋轉軸510的旋轉且伴隨於平板狀的磁鐵110的磁通Φb，來生成巴克豪森效應所產生的電力，並且將此輸出供給至巴克豪森效應發電電源122。

系統控制單元14具備以下功能：當第1磁性感測器111及第一磁性感測器訊號的處理單元15正常地發揮功能時，輸出第一磁性感測器訊號的處理單元15的資訊，來作為旋轉編碼器10的輸出，當第1磁性感測器111及第一磁性感測器訊號的處理單元15發生異常時，輸出第二磁性感測器訊號的處理單元16的資訊，來作為旋轉編碼器10的輸出。

系統控制單元14的初始設定部141具有設定部142及故障安全控制用資料143的保持功能，前述設定部142是依照透過使用者介面輸入的條件，來設定馬達的種類、極數、旋轉軸的原點或旋轉編碼器的輸出條件等。在故障安全控制用資料143中為了例如資料的校正，包含和三角函數相關的資料或和一次函數相關的資料等，前述和三角函數相關的資料是使用在依據第1磁性感測器的類比輸出來校正第2磁性感測器的類比輸出，前述和一次函數相關的資料是使用在依據第1磁性感測器的數位輸出來校正第2磁性感測器的數位。

編碼器輸入輸出控制單元144具有依照初始設定的條件來控制旋轉編碼器10的輸入輸出之功能。故障安全控制單元145是進行當磁性感測器等故障時執行的故障安全模式的控制。輸出切換單元146具有因應於旋轉編碼器 的運作狀態來切換旋轉編碼器的輸出之功能。串列/並列訊號發送接收單元147具有在旋轉編碼器10與伺服控制裝置40之間，將各種資訊轉換成並列訊號或串列訊號並進行發送接收的功能。

本發明的旋轉編碼器10可以應用於需要絕對資料及增量A、B、Z的資料的各種旋轉電機。

以下，更具體地說明將本發明應用於以無刷DC馬達為對象的旋轉編碼器之構成。

第一磁性感測器訊號的處理單元15是對相向於磁鐵110而配置的第1磁性感測器的輸出即第1類比訊號進行類比數位轉換，依據第1磁性感測器的輸出的類比數位轉換資料，來生成和旋轉軸的旋轉角度、旋轉方向相關的第1數位資料。亦即，第一磁性感測器訊號的處理單元15具備以下功能：有關於旋轉軸的旋轉角度資訊，以高精確度的方式，生成以預定的條件將第1磁性感測器111的類比輸出量化之高解析度(例如，27位元/旋轉)的絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊，來作為第1數位資料。從旋轉編碼器，作為第1數位資料，例如增量A、B、Z、(U、V、W)訊號會被轉換成串列傳送用的發送資料(BUS)，並透過通訊電纜來發送至伺服控制裝置。

又，第二磁性感測器訊號的處理單元16是對相向於磁鐵110而配置的第2磁性感測器的輸出即第2類比訊號進行類比數位轉換，依據前述第2磁性感測器的輸出的類比數位轉換資料，來生成和前述旋轉軸的旋轉角度、旋轉方向相關的第2數位資料。亦即，第二磁性感測器訊號的處理單元16具備以下功能：有關於旋轉軸的旋轉角度資訊，以高精確度的方式，生成比較高解析度(例如，21位元/旋轉)的絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊，來作為第2數位資料，前述比較高解析度的資訊是依據對第一磁性感測器訊號的處理單元所生成的訊號的補正歷程，來補正第2磁性感測器112的類比輸出並以預定的條件量 化之資訊。

第一磁性感測器訊號的處理單元15具備第1類比訊號的處理部即類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部151、類比數位轉換器152、及數位訊號處理部153。

類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部151是將第1磁性感測器111的第1類比訊號(sin訊號、cos訊號)的取樣資料作為時間序列資料來接收，並算出旋轉數，並且將這些類比訊號的旋轉角(機械角)與類比訊號的振幅、及旋轉軸的旋轉數Nx、溫度感測器13的資料建立關係來暫時記錄在記憶體中。同時，第1磁性感測器111的類比訊號的取樣資料是輸入到例如64位元的類比數位轉換器152(ADC-1(sin)1521、ADC-2(cos)1522)而被轉換為數位值，該等轉換值是作為時間序列資料而被記錄在EEPROM-1(1523)。

數位訊號處理部153的第一磁性感測器的絕對訊號生成單元1532是從EEPROM-1取得旋轉軸的類比數位轉換的資料，來生成旋轉軸的旋轉角度的絕對訊號，並作為時間序列資料來記錄在EEPROM-2。

又，第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部1531是從EEPROM-1取得數位值，算出其頻率，並且將該頻率和旋轉方向的資料一起記錄在EEPROM-2。

另一方面，第一磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元1533是從EEPROM-2取得旋轉軸的旋轉角度的絕對訊號的數位值來作為第1數位資料，生成增量A、B、Z、(U、V、W)訊號，並且作為時間序列資料記錄在EEPROM-3。

第二磁性感測器訊號的處理單元16具備類比訊號處理部160、類比數位轉換器162、及數位訊號處理部163。

第二磁性感測器的類比訊號的失真補正、振幅、同步補正部161是將第2磁性感測器112的第2類比訊號(H1的sin訊號、H2的sin訊號、H3的sin訊號)的取樣資 料作為時間序列資料來接收，並且進行對應於對各霍爾元件(H1、H2、H3)的軸心O-O的偏心之失真補正，算出旋轉數，並記錄在記憶體中。

另一方面，從第一磁性感測器訊號的處理單元15的類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部151，取得第1磁性感測器111的第1類比訊號的旋轉角(機械角)與類比訊號的振幅、及旋轉數Nx、溫度感測器13的資料。並且，將這些資料建立關係並暫時地記錄在記憶體中。

此外，依據第1類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、及旋轉數Nx、溫度感測器13的資料，對第2磁性感測器112的第2類比訊號的每旋轉1圈的資料，進行振幅補正、同步補正，亦即進行資料的校正，並且將校正完畢的類比資料和補正歷程一起記錄在EEPROM-4(165)。

另外，關於第2類比訊號，雖然亦可對和各霍爾元件(H1、H2、H3)對應的各訊號，個別地和第1類比訊號進行振幅補正、同步補正，但是為了處理的高速化，所期望的是一次進行振幅補正、同步補正。

又，只要在第2類比訊號的資料的校正中，利用已和溫度感測器13的資料建立關係的三角函數的近似式，就不需要在每旋轉1圈的資料進行資料的校正，而能夠以預定的角度範圍或取樣單位等來進行。亦即，可以依據第1磁性感測器111的第1類比訊號的資料，來直接校正第2磁性感測器112的任意的旋轉角度中的第2類比訊號的資料，前述第1磁性感測器111是依據事先設定的三角函數的近似式與溫度感測器13的關係的資料，而位於對應的位置關係。

校正完畢的類比資料是被輸入至例如64位元的類比數位轉換器162(ADC-3~5(1621-1623))而被轉換成數位值，該等轉換值會作為時間序列資料而被記錄在EEPROM-5(1624)。

在第1磁性感測器111或第一磁性感測器訊號的處理單元15故障之「故障安全模式」中，故障安全、訊號補正部164是依據EEPROM-4(165)所記錄的補正歷 程，來進行第二磁性感測器的第2類比訊號的振幅、同步補正，並將其結果作為校正完畢的類比資料來記錄在EEPROM-4(165)。

數位訊號處理部163的第二磁性感測器的絕對訊號生成單元1632是從EEPROM-5取得旋轉軸每旋轉1圈的類比數位轉換的資料，來生成旋轉軸的旋轉角度的絕對訊號，並作為時間序列的(暫定的)絕對資料來記錄在記憶體中。此(暫定的)絕對資料是在第二磁性感測器的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部1631中被校正。亦即，第二磁性感測器的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部1631是取得第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部1531所生成的第一磁性感測器的每旋轉1圈的數位訊號的頻率/旋轉方向的資料，並進行第二磁性感測器的時間序列的絕對資料的同步、旋轉方向的補正，並且將其結果作為第2數位資料，亦即作為第二磁性感測器的(正式的)絕對資料來記錄在EEPROM-7。又，絕對資料的補正歷程會記錄在EEPROM-6(166)。

另外，只要將一次函數的近似式利用於資料的校正，就不需要在每旋轉1圈的資料進行資料的校正，而可以在預定的角度範圍進行。亦即，可以依據第1磁性感測器111的第1數位資料，來校正第2磁性感測器112的任意的旋轉角度中的第2數位資料，前述第1磁性感測器111是依據事先設定的一次函數的近似式與溫度感測器13的資料，而位於對應的位置關係。

另一方面，第二磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元1633是從EEPROM-7取得校正完畢的旋轉軸的旋轉角度的絕對訊號的數位值，生成增量A、B、Z、(U、V、W)訊號，並且作為時間序列資料記錄在EEPROM-8。

在「故障安全模式」中，對從EEPROM-5取得的旋轉軸的每旋轉1圈的類比數位轉換的資料，依據EEPROM-6所記錄的絕對資料的補正歷程，進行第二磁性感測器的絕對資料的頻率/旋轉方向的補正，並且將其結果作為校正完畢數位 值、補正歷程來記錄在EEPROM-6。

另外，圖1所示的各功能方塊是作為一例而顯示的功能方塊。各功能方塊的區分是任意的，且當然亦可用共通的程式來實現上述複數個功能方塊、或者以不同的複數個程式或IC電路來實現特定的上述功能方塊。

或者，也可以在具備CPU或記憶體的微電腦中，組裝用於執行上述各功能的程式，藉此來實現上述各功能。

如圖2所示，旋轉編碼器10是和伺服控制裝置40、馬達50一起構成伺服控制系統。

旋轉編碼器10的大部分，亦即除了磁性感測器單元11的平板狀的磁鐵110以外的部分、電源單元12、溫度感測器13、系統控制單元14、第一磁性感測器訊號的處理單元15、及第二磁性感測器訊號的處理單元16是形成或組裝在印刷基板17上。此印刷基板是固定於馬達50的殼體(圖示省略)。

特別是，系統控制單元14、第一磁性感測器訊號的處理單元15、第二磁性感測器訊號的處理單元16是以專用的FPGA18(Field Programmable Gate Array，現場可程式閘陣列)、或以ASIC(Application Specific Integrated Circuit，應用特定積體電路)、或以使用了通用的單晶片微電腦的IC電路的晶片來實現，並且形成在印刷基板17上。

另外，系統控制單元14、第一磁性感測器訊號的處理單元15、及第二磁性感測器訊號的處理單元16是在功能上被分割的區塊，這些功能是藉由FPGA或ASIC的數位訊號處理單元、SSC介面、增量介面等中的程式的描述來實現。

另外，在FPGA中包含ROM、RAM、及至少1個可重寫(覆寫)的非揮發性記憶體，並且透過匯流排和CPU連接。又，作為可重寫(覆寫)的非揮發性的記憶體，只要採用EEPROM或FRAM(Ferroelectric Random Access Memory，(註冊商標))等即可。在以下的說明中是將像這樣的記憶體簡單地記載為EEPROM。

構成第1磁性感測器111的1對磁阻效應元件是以所輸出的類比訊號的相位互相錯開90度的方式，在旋轉軸的旋轉方向上隔著預定的間隔來配置。作為第1磁性感測器111，可使用TMR(Tunnel magnetoresistance effect，穿隧磁阻效應)元件。第1磁性感測器111是伴隨於旋轉軸510的旋轉來感測平板狀的磁鐵110的磁通Φa並輸出正弦波、餘弦波。

另外，磁鐵110的N極區域與S極區域的邊界線上的一端之位置是旋轉軸上的圓周方向上的特定位置，亦即相當於A相的脈衝的起升時間點之原點位置(Z₀)。

第2磁性感測器112的3個霍爾元件是在第1磁性感測器111的半徑方向外側，等間隔地配置在印刷基板17上。亦可使用霍爾IC來取代此霍爾元件。在以下，將霍爾元件或霍爾IC簡單地記載為「霍爾元件」。

接著，針對第1實施例中的電源單元的電路的構成例，一邊參照圖4一邊進行說明。

電源單元12的主電源121具備主電源部1211，前述主電源部1211是例如將從商用電源供給的電力轉換成直流電源，並且控制在預定的直流電壓Vcc，例如5V。此主電源部1211是經過二極體1221將電力供給至輸出端子124。

巴克豪森效應發電電源122是從巴克豪森效應發電單元115按旋轉軸的每旋轉1圈以180度間隔輸出正負的脈衝狀的波形。將此電力透過全波波形電路1222、平滑電路1223、二極體1231，將預定的電壓Vcc的直流電力供給至輸出端子124。

副電池123具備電流限制電路1232、電容器1233、電壓限制電路1234，並且將預定的電壓Vcc的直流電力供給至輸出端子124。電容器1233是從主電源121與巴克豪森效應發電電源122之雙方個別地供給電力。當失去主電源的電源，且旋轉軸也停止旋轉的狀態下，電容器1233是作為將電力供給至旋轉編碼器10的電 源來發揮功能。電流限制電路1232是控制成：當馬達的旋轉數較高，且由巴克豪森效應發電單元115發電的電力量較多的情況下，藉由限制供給至電容器1233的電流，使容許範圍的電荷累積在電容器1233中。亦可採用例如電雙層電容器來作為電容器1233。為了緩和電壓降低，亦可將複數個電容器並聯連接來構成電容器1233。

連接於電源單元12的輸出端子124的電源線是構成為電氣上獨立的3個系統的線，並且對系統控制單元14、第一磁性感測器訊號的處理單元15、第二磁性感測器訊號的處理單元16、及磁性感測器單元11的各感測器供給電力。

圖5是顯示電源單元的動作的時序圖，且是顯示在主電源的電源從正常的狀態到停電的情況下之電源與旋轉編碼器的輸出訊號的關係的一例的圖。

當主電源的主電源部1211在時刻t1例如停電或因故障而無法供給電力時，電力會從伴隨於旋轉軸的旋轉而發電的巴克豪森效應發電電源122供給至旋轉編碼器10。

停電後，當旋轉軸的旋轉數隨著時間的經過降低時，巴克豪森效應發電的輸出會變小，而變得無法在時刻t2供給預定的電壓Vcc的直流電力。當變成此狀態時，藉由副電池123的電容器1233所累積的電荷，將電壓Vcc的電力供給至旋轉編碼器10。

藉此，旋轉編碼器10可以長時間，例如在旋轉軸的旋轉完全停止的時刻t3之前，生成並記錄旋轉軸的旋轉角度的資訊。

此外，當旋轉軸因停電停止後，藉由外力例如人力透過機械手臂強制地旋轉了旋轉軸的情況下，會藉由巴克豪森效應發電的輸出與電容器1233所累積的電荷，在時刻t4~t5之間，對旋轉編碼器10供給電力。因此，當旋轉軸因停電停止後以外力使旋轉軸旋轉的狀態下，也會記錄旋轉軸的旋轉角度的資訊。

接著，圖6是顯示電源單元的電路的其他構成例的圖。取代於圖4的電流限制電路1232，採用以PWM控制部1235控制的MOSFET1236，對從巴克豪森效應發電單元115供給至電容器1233的電流進行PWM控制。符號1237是電流檢測用的電阻。電容器1233是從主電源121與巴克豪森效應發電電源122之雙方個別地供給電力。在此例中，因應於電容器1233的充電電壓或電流的檢測值，來進行MOSFET1236的PWM控制，並且控制成使累積於電容器1233的電荷成為最佳值。

在此例中，旋轉編碼器10也可以長時間，例如在旋轉軸的旋轉停止以前、或在之後的外力驅動時之前，生成並記錄旋轉軸的旋轉角度的資訊。

接著，一邊參照圖7、圖8、圖9，一邊說明第一磁性感測器訊號的處理單元15中的第一磁性感測器訊號的數位化、絕對化的處理。

第一磁性感測器訊號的處理單元15是從初始設定值取得馬達的極數、旋轉軸的原點的資訊(S701)。

如圖7之(A)所示，從第1磁性感測器(TMR感測器)111，對應於旋轉軸的旋轉1圈，分別以SIN波、COS波來輸出360度(機械角)、各1週期量的第1類比訊號。這些第1類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、及旋轉數Nx的資料是藉由第一磁性感測器訊號的處理單元15的類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部151，和溫度感測器13的溫度Ta建立關係來記錄在記憶體。一般而言，由於霍爾元件和TMR感測器相較之下較容易大幅地受到氣體環境的溫度的影響，因此需要像這樣的處理。

在此，當假設從第1磁性感測器(TMR感測器)輸出的第1類比訊號為正確的正弦波之情況下，若將時刻t、位置x中的位移y1(亦即振幅)設為y1(x,t)，則y1(x,t)是以下式來表示。

y1(x,t)=Asin2π(t/T-x/λ) (1)

其中，T為週期，λ為波長，A為常數。

從第1磁性感測器輸出的實際的類比訊號是已經過了溫度補償，可以考慮為近似於上述式(1)。

因此，可以事先取得以和基板的溫度Ta的關係來表示第1磁性感測器輸出的實際類比訊號的SIN波、COS波之三角函數的近似式y1(x,t,Ta)，並先保持作為初始設定資料。可以使用此三角函數的近似式，生成上述第1類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、及旋轉數Nx的資料。藉此，可以從低速旋轉區到高速旋轉區涵蓋廣範圍地生成精確度高的第2類比訊號的校正用資料。

如圖7之(B)所示，類比訊號(sin訊號、cos訊號)是被輸入至類比數位轉換器152，被量化且藉由內插處理轉換成已多分割的數位訊號，並且轉換成包含A相、B相的資訊的數位值，該等轉換值是和旋轉數Nx、溫度Ta建立關係而記錄至EEPROM-1。

如圖8的流程圖所示，第一磁性感測器訊號的處理單元15是從EEPROM-1取得第一磁性感測器訊號(Sin、Cos波)的類比數位轉換的資料(S702)。第一磁性感測器訊號的處理單元15進一步依據第1類比訊號(sin訊號、cos訊號)的類比數位轉換資料，因應於需要藉由時間分割等來對數位波形進行內插，並且變更為顯示自原點起的絕對位置之例如27位元的旋轉角度的資料，且算出為絕對值(S703)。然後，對絕對值進行記憶體的定址，並記錄在記憶體(S704)。

亦即，如圖7之(C)所示，藉由第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部1531，依據EEPROM-1的數位值來算出旋轉軸的每正反旋轉1圈的頻率，生成每正反旋轉1圈的絕對值，並且和旋轉數Nx、溫度Ta、及旋轉方向的資料一起記錄於EEPROM-2。

在此，當假設從第1磁性感測器輸出的第1類比訊號為正確的正弦波的情況下，若將依據EEPROM-1的數位值得到的絕對值設為y2(x,t)時，則y2(x,t)可以用和溫度Ta有關係的一次函數來表示。

亦即，依據於從第1磁性感測器輸出的實際類比訊號之如圖7(C)所示的絕對值也可以用上述一次函數來近似。因此，可以因應於溫度Ta事先取得依據於第1磁性感測器所輸出的實際類比訊號的SIN波、COS波之絕對值的近似式，並先作為初始設定資料來保持。可以使用此絕對值的近似式，來生成上述每正反旋轉1圈的絕對值。藉此，可以從低速旋轉區到高速旋轉區涵蓋廣範圍地生成精確度高的絕對資料的校正用資料。

此外，在第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部1531中，是從原點資訊與絕對值來生成包含旋轉方向、旋轉角度、旋轉數的多旋轉資訊並記錄於EEPROM-2(S711)。

第一磁性感測器的絕對訊號生成單元1532是從原點資訊與絕對值算出旋轉數(S721)，生成多旋轉絕對資訊，並且作為多旋轉絕對資料記錄在EEPROM-2(S722)。

又，第一磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元1533是從類比數位轉換資料與絕對值並依據圖7之(B)所示的A相、B相的資訊，來算出A相、B相的資料(S731)，並算出和A相、B相的起升同步的Z相的寬度的資料(S732)。此外，依據A相、B相、Z相的寬度的資料，生成如圖9所示的U、V、W相的資料(S733)，對A相、B相、Z相、U、V、W相的資料進行定址，並且作為增量資料記錄在EEPROM-3(S734)。

接著，一邊參照圖10與圖11，一邊說明第1實施例中的第二磁性感測器訊號的處理單元中的訊號處理。

從構成第2磁性感測器的各霍爾元件H1~H3，可以得到如圖10之(A)中以實線所示之作為第2類比訊號按旋轉1圈當中的每180度起升或降下的sin訊號(H1~H3)、H2的sin訊號、H3的sin訊號)波形。此波形是顯示依據於設置位置的失真補正完畢的資料。作為第二磁性感測器的霍爾元件的位置的誤差、元件的特 性的偏差、環境溫度等所造成的變動較大。圖10之(A)所示的虛線是顯示對應的第1磁性感測器的輸出。

霍爾元件的類比輸出的資料是和旋轉數Nx及溫度Ta的資料建立關係而記錄於記憶體。針對這個和溫度Ta的資料建立關係的霍爾元件的類比輸出的資料，也可以和上述式(1)同樣地以近似式來表現。

並且，從第一磁性感測器訊號的處理單元15的第1類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部151取得第1磁性感測器111的類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、及旋轉數Nx、溫度感測器13的資料。並且，依據第1類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、及旋轉數Nx、溫度感測器13的溫度Ta的資料，對第2磁性感測器112的第2類比訊號每旋轉1圈的資料，進行振幅補正、同步補正，亦即進行資料的校正，並且將校正完畢的類比資料和旋轉數Nx及溫度Ta的資料建立關係，和補正歷程一起記錄在EEPROM-4(165)。圖10之(B)顯示校正完畢的第2磁性感測器112的類比資料的例子。

此校正歷程也可以如前述地以表示第1類比訊號的SIN波、COS波的三角函數的近似式y2(x,tTa)來表現校正完畢的類比資料y2。

此校正完畢的類比資料是被輸入至類比數位轉換器162(ADC-3~5)而被轉換成數位值，該等轉換值會作為時間序列資料而被記錄在EEPROM-5。

圖10之(C)是顯示將第2磁性感測器112的訊號轉換成包含A相、B相的資訊的數位值之數位轉換完畢的資料的例子。

圖10之(D)是顯示依據於第二磁性感測器訊號的輸出之(暫定的)絕對值的例子。在以實線所示的(暫定的)絕對值中，包含有取決於第二磁性感測器的特性之相位誤差等。(另外，為了容易理解，誤差是擴張地記載)。特別是，可設想到在無法充分消除因第2類比訊號的階段中的溫度Ta的影響所造成的誤差之狀態下，進行數位轉換的情形。圖10之(D)所示的虛線是顯示依據於對應的第1磁性感 測器的輸出之絕對值。

在第二磁性感測器訊號的處理單元16的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部1631中，從原點資訊與絕對值來生成包含旋轉方向、旋轉角度、旋轉數的多旋轉資訊並記錄於EEPROM-7(圖11的S911)。

亦即，第二磁性感測器的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部1631是取得第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部1531所生成的第一磁性感測器的每旋轉1圈的數位訊號的頻率/旋轉方向的資料，並對第二磁性感測器的時間序列的(暫定的)絕對資料進行同步、旋轉方向的補正，並且將其結果作為第二磁性感測器的(正式的)絕對資料來記錄在EEPROM-7。又，絕對資料的補正歷程是記錄在EEPROM-6。

圖10之(E)是顯示依據於第二磁性感測器訊號的輸出之(正式的)絕對值的例子。圖10之(E)的絕對值也是如前述地可以用一次函數來近似。

在圖11中，第二磁性感測器訊號的處理單元16是從初始設定值取得馬達的極數、旋轉軸的原點的資訊(S901)。從初始設定值也可以取得用於資料校正的三角函數的近似式或一次函數的資料。

第二磁性感測器訊號的處理單元16接著是從EEPROM-6取得第二磁性感測器訊號(Sin波)的校正完畢的類比數位轉換資料(S902)。此外，依據類比數位轉換資料，因應於需要藉由時間分割等對數位波形進行內插，並且轉換成顯示自原點起的絕對位置之例如23位元的旋轉角度的資料，並算出(暫定的)絕對值(S903)。然後，對此(暫定的)絕對值進行記憶體的定址，並記錄在記憶體(S904)。

數位訊號處理部163的第二磁性感測器的絕對訊號生成單元1632是從原點資訊與絕對值算出旋轉數(S921)，生成多旋轉絕對資訊，並且作為多旋轉絕對資料記錄在EEPROM-7(S922)。

數位訊號處理部163的第二磁性感測器的增量A、B、Z、(U、 V、W)訊號生成單元1633是從類比數位轉換資料與絕對值來算出A相、B相的資料(S931)，並算出和A相、B相的起升同步的Z相的寬度的資料(S932)，並且依據A相、B相、Z相的寬度的資料，生成U、V、W相的資料(S933)，對A相、B相、Z相、U、V、W相的資料進行定址，作為增量資料來記錄在EEPROM-8(S934)。

接著，一邊參照圖12，一邊說明第1實施例中的故障安全控制單元145的處理。

首先，從初始設定部取得和EEPEOM1~3、4~8的資料的正常判定相關的資訊(S1001)。接著，監控EEPEOM1~3的每旋轉1圈的資料(S1002)。又，監控EEPEOM4~8的每旋轉1圈的資料(S1003)。另外，資料的監控亦可不是每旋轉1圈，例如亦可為預定的時間週期。

接著，判定全部資料是否正常(S1004)，在正常的情況下，進行一般運作(S1005)，並持續進行直到運作結束(S1006、S1007)。如果在S1004中並不是全部資料都正常的情況下，接著判定EEPEOM1~3的資料是否正常(S1010)，在正常的情況下，進行第二磁性感測器或第二磁性感測器訊號的處理單元的異常顯示(S1011)，並以EEPEOM1~3的資料進行準一般運作(S1012)，並且持續進行直到運作結束(S1013、S1014)。如果在S1010中EEPEOM1~3的資料並不是正常的情況下，接著判定EEPEOM4~8的資料是否正常(S1020)，在正常的情況下，進行第一磁性感測器或第一磁性感測器訊號的處理單元的異常顯示(S1021)，並以EEPEOM4~8的資料進行故障安全模式運作(S1022)，並且持續進行直到運作結束(S1023、S1024)。如果在S1020中EEPEOM4~8的資料並不是正常的情況下，則進行編碼器錯誤顯示(S1030)，並且進行運作結束處理(S1031、S1032)。

接著，一邊參照圖13一邊說明旋轉編碼器的一般運作時之第二磁性感測器訊號的處理單元的資料處理(S1101)。

第二磁性感測器訊號的處理單元是從一般運作時的第二磁性感測器的資料處理初始設定值，取得馬達的極數、旋轉軸的原點的資訊(S1012)。並且，取得第二磁性感測器的第2類比訊號的資料，並進行失真補正處理(S1103)。此外，取得和第二磁性感測器的訊號有同步關係的第一磁性感測器的第1類比訊號的資料(S1104)。

接著，依據對應的第一磁性感測器的第1類比訊號的資料的振幅，來校正第二磁性感測器的第2類比訊號的資料的振幅(S1105)。並且，將第二磁性感測器的校正完畢類比訊號資料記錄在EEPROM-4(S1106)。此外，將類比訊號補正歷程記錄在EEPROM-4(S1107)。接著，以類比數位轉換器162對校正完畢類比訊號資料進行類比數位轉換，並且將該第2數位資料記錄在EEPROM-5(S1108)。

接著，從EEPROM-5取得第二磁性感測器的第2數位資料(S1109)，並且依據對應的第一磁性感測器的第1數位資料的旋轉角度、旋轉方向，來校正第二磁性感測器的第2數位資料的旋轉角度、旋轉方向(S1110)。並且，將第二磁性感測器的校正完畢數位資料記錄在EEPROM-6(S1111)。又，將第2數位資料的補正歷程記錄在EEPROM-6(S1112)。重複以上的處理直到運作結束為止。

接著，一邊參照圖14一邊說明旋轉編碼器的故障安全模式時之第二磁性感測器訊號的處理單元的資料處理(S1201)。

首先，從初始設定值取得馬達的極數、旋轉軸的原點的資訊、故障安全控制用資料(S1202)。接著，取得第二磁性感測器的第2類比訊號的資料(S1203)。此外，從EEPROM-4取得類比訊號的補正歷程的資料(S1204)。並且，依據故障安全控制用資料及類比訊號的補正歷程，來校正第二磁性感測器的第2類比訊號的資料的失真、振幅(S1205)。又，將第二磁性感測器的校正完畢類比訊號資料記錄在EEPROM-4(S1206)。此外，以類比數位轉換器162對校正完畢類比訊號資料進行類比數位轉換，並且將第2數位資料記錄在EEPROM-5(S1207)。

接著，從EEPROM-5取得第二磁性感測器的第2數位資料(S1208)。另一方面，從EEPROM-6取得數位資料補正歷程的資料(S1209)。並且，依據故障安全控制用資料、(數位資料)補正歷程的各資料，來校正第二磁性感測器的第2數位資料的旋轉角度、旋轉方向(S1210)。此外，將第二磁性感測器的校正完畢數位資料記錄在EEPROM-6(S1211)。重複以上的處理直到運作結束為止。

根據本發明的實施例，可以提供一種旋轉編碼器，前述旋轉編碼器是依據第1磁性感測器的第1數位資料來校正第2磁性感測器的第2數位資料，並且可以依據這些校正歷程，在備援控制時校正前述第2磁性感測器的第2數位資料，因此可以一邊採用雖然精確度不高但低價的第2磁性感測器，一邊進行信賴性高的備援控制。

另外，作為本發明的實施例，亦可取代霍爾元件而採用AMR(Anisotropic magnetoresistance effect，異向性磁阻效應)元件來作為第2磁性感測器。或者，亦可採用GMR(Giant magnetoresistance effect，巨大磁阻效應)元件。這些AMR感測器或GMR感測器也是和霍爾元件的例子相同地在以第1磁性感測器為中心的1個圓周上等間隔地配置。

本發明也可以採用於其他種類的馬達，例如步進馬達。又，可以廣泛地應用於同步型馬達、感應馬達等各種馬達。又，也可以將本發明應用在使用了這些馬達的伺服控制裝置。

10:旋轉編碼器 11:磁性感測器單元 110:磁鐵 111:第1磁性感測器 112:第2磁性感測器 113:溫度感測器 115:巴克豪森效應發電單元 12:電源單元 121:主電源 122:巴克豪森效應發電電源 123:副電池 13:溫度感測器 14:系統控制單元 141:初始設定部 142:設定部 143:故障安全控制用資料 144:編碼器輸入輸出控制單元 145:故障安全控制單元 146:輸出切換單元 147:串列/並列訊號發送接收單元 15:第一磁性感測器訊號的處理單元 151:第一磁性感測器的類比訊號(sin、cos)、振幅檢測部 152:類比數位轉換器 1521:ADC-1(sin) 1522:ADC-2(cos) 1523:EEPROM-1 153:數位訊號處理部 1531:第一磁性感測器的數位訊號、頻率/旋轉方向檢測部 1532:第一磁性感測器的絕對訊號生成單元 1533:第一磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元 16:第二磁性感測器訊號的處理單元 160:類比訊號處理部 161:第二磁性感測器的類比訊號的失真補正、振幅、同步補正部 162:類比數位轉換器 1621:ADC-3 1622:ADC-4 1623:ADC-5 1624:EEPROM-5 163:數位訊號處理部 1631:第二磁性感測器的數位訊號檢測、頻率/旋轉方向補正部 1632:第二磁性感測器的絕對訊號生成單元 1633:第二磁性感測器的增量A、B、Z、(U、V、W)訊號生成單元 164:故障安全、訊號補正部 165:EEPROM-4 166:EEPROM-6

Claims (9)

1. 一種磁性旋轉編碼器，其具備：磁鐵，固定於旋轉軸；第一磁性感測器訊號的處理單元，對相向於前述磁鐵而配置的第1磁性感測器的輸出即第1類比訊號進行類比數位轉換，依據前述第1磁性感測器的輸出的類比數位轉換資料，生成和前述旋轉軸的旋轉角度、旋轉方向相關之第1數位資料，前述第1數位資料包含絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊；及第二磁性感測器訊號的處理單元，對相向於前述磁鐵而配置的第2磁性感測器的輸出即第2類比訊號進行類比數位轉換，依據前述第2磁性感測器的輸出的類比數位轉換資料，生成和前述旋轉軸的前述旋轉角度、前述旋轉方向相關之第2數位資料，前述第2數位資料包含絕對訊號與增量訊號之2個系統的資訊，前述磁性旋轉編碼器的特徵在於：前述第2磁性感測器的解析度比前述第1磁性感測器差，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具有對前述第一磁性感測器訊號的處理單元進行備援的故障安全功能，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具備以下之功能：依據前述第1磁性感測器的前述第1類比訊號的資料，校正前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號並進行前述類比數位轉換，並依據前述第1磁性感測器的前述第1數位資料來校正前述第2磁性感測器的輸出的前述類比數位轉換資料，來生成前述第2數位資料，並且，記錄前述第2類比訊號的校正歷程、及前述第2數位資料的校正歷程，前述磁性旋轉編碼器的前述故障安全功能是構成為： 當前述第1磁性感測器及/或前述第一磁性感測器訊號的處理單元故障時，依據前述第2類比訊號的校正歷程，校正前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號，並且依據前述第2數位資料的校正歷程，校正前述第2磁性感測器的前述第2數位資料。
2. 如請求項1之磁性旋轉編碼器，其中前述第1磁性感測器是在對應於前述旋轉軸的軸心的位置上，配置在印刷基板之上，前述第2磁性感測器是和前述印刷基板之上的前述第1磁性感測器在相同的面，且在以前述旋轉軸的軸心為中心的1個圓周上以120度間隔來配置，在前述印刷基板之上配置有1個溫度感測器。
3. 如請求項2之磁性旋轉編碼器，其中前述第一磁性感測器訊號的處理單元具備以下功能：對前述第1磁性感測器的前述第1類比訊號的資料進行類比數位轉換並記錄，並且將前述第1類比訊號的旋轉角(機械角)與振幅、旋轉數Nx、及前述溫度感測器的資料建立關係，作為前述第2類比訊號的校正用資料來暫時地記錄在記憶體，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具備以下功能：依據前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號與前述第2類比訊號的校正用資料來生成校正完畢的第2類比資料，並且記錄前述校正完畢類比資料的校正歷程，以供在前述故障安全功能中使用。
4. 如請求項2之磁性旋轉編碼器，其中前述第一磁性感測器訊號的處理單元具備以下功能：檢測並記錄前述第1磁性感測器的前述第1數位資料的頻率與前述旋轉方向，並且將前第1數位資料的旋轉角(機械角)與振幅、旋轉數Nx、及前述溫度感測器的資料建立關係，作為前述第2數位資料的校正用資料來暫時地記錄在記憶體，前述第二磁性感測器訊號的處理單元具備以下功能： 依據前述第2數位資料的校正歷程，校正並記錄前述第2磁性感測器的前述第2數位資料，並且記錄校正完畢的前述第2數位資料的校正歷程，以供在前述故障安全功能中使用。
5. 如請求項2之磁性旋轉編碼器，其中固定在前述旋轉軸的磁鐵是1個平板狀的磁鐵，前述第1磁性感測器是相向於前述磁鐵而配置在前述印刷基板之上的一對TMR感測器，前述第2磁性感測器是在以前述第1磁性感測器為中心的1個圓周上等間隔地配置的3個霍爾元件。
6. 如請求項2之磁性旋轉編碼器，其中固定在前述旋轉軸的磁鐵是1個平板狀的磁鐵，前述第1磁性感測器是相向於前述磁鐵而配置在前述印刷基板之上的一對TMR感測器，前述第2磁性感測器是在以前述第1磁性感測器為中心的1個圓周上等間隔地配置的3個GMR感測器或AMR感測器。
7. 如請求項1之磁性旋轉編碼器，其中前述第一磁性感測器訊號的處理單元是生成依據於前述第1磁性感測器的輸出的前述類比數位轉換資料之第1絕對訊號與第1增量A、B、Z、(U、V、W)訊號，來作為前述第1數位資料，前述第二磁性感測器訊號的處理單元是生成依據於前述第2磁性感測器的輸出的前述類比數位轉換資料之第2絕對訊號與第2增量A、B、Z、(U、V、W)訊號，來作為前述第2數位資料。
8. 如請求項2之磁性旋轉編碼器，其中前述磁性旋轉編碼器具備輸出電壓被控制在預定的電力之主電源、巴克豪森效應發電電源、及副電 池，來作為電源單元，前述巴克豪森效應發電電源及前述副電池是當失去前述主電源時進行前述備援的電源，前述副電池具有藉由前述巴克豪森效應發電電源充電的電容器。
9. 一種磁性旋轉編碼器的備援控制方法，是如請求項1之磁性旋轉編碼器的備援控制方法，其特徵在於：監控前述第1類比訊號、前述第2類比訊號、前述第1數位資料、前述第2數位資料，在前述各資料的監控的結果中，當判定為前述第1磁性感測器或前述第一磁性感測器訊號的處理單元有異常的情況下，在前述第二磁性感測器訊號的處理單元中，對前述第2磁性感測器的前述第2類比訊號，生成依據於前述第2類比訊號的校正歷程之校正完畢類比訊號，並且依據前述校正完畢類比訊號與前述第2數位資料的校正用資料，來生成校正完畢的前述第2數位資料。

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