移动方向检测装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910139550.0

申请日:

2009.06.29

公开号:

CN101726627A

公开日:

2010.06.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01P 13/04申请日:20090629|||公开

IPC分类号:

G01P13/04

主分类号:

G01P13/04

申请人:

三菱电机株式会社

发明人:

馆沼义范; 川野裕司; 小林浩

地址:

日本东京

优先权:

2008.10.23 JP 2008-273244

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司 31100

代理人:

侯颖媖;胡烨

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内容摘要

本发明提供一种移动方向检测装置。该移动方向检测装置包括:与移动体(4)相对、并随着移动体(4)的移动输出检测信号的具有一个以上的传感器元件(21a)、(21b)和(22)的传感器元件组;将所述传感器元件组的输出信号变为矩形波的信号处理单元(303)、(304);基于所述传感器元件组的检测信号、输出与移动体(4)的移动方向对应的信号的移动方向检测单元(310);根据所述信号处理单元的输出信号和所述移动方向检测单元的输出信号、输出能判别移动体(4)的移动方向的信号的输出处理单元(307)、(308);以及判定所述输出处理单元的输出值的输出判定单元(401),并且使移动方向检测单元(310)具有:在从移动体(4)的移动方向转变的时刻起延迟预定时间后的时刻、发出输出信号的延迟功能。

权利要求书

1: 一种移动方向检测装置,其特征在于,包括: 与作为被检测对象的移动体相对的沿该移动体的移动方向排列配置的随着所述移动体的移动来输出检测信号的具有一个以上的传感器元件的第一及第二传感器元件组; 将所述第一及第二传感器元件组的输出信号变为矩形波的信号处理单元; 基于所述第一及第二传感器元件组的检测信号来输出与所述移动体的移动方向对应的信号的移动方向检测单元; 根据所述信号处理单元的输出信号和所述移动方向检测单元的输出信号来输出能判别所述移动体的移动方向的信号的输出处理单元;以及 判定所述输出处理单元的输出值的输出判定单元, 所述移动方向检测单元具有在从所述移动体的移动方向转变的时刻起延迟预定时间后的时刻发出输出信号的延迟功能。
2: 如权利要求1所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述第一及第二传感器元件组由检测磁场的磁电转换元件构成,该移动方向检测装置还包括用于对该磁电转换元件施加磁场而配置的磁体,通过所述移动体使所述磁体的磁场发生变化。
3: 如权利要求1所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述第一及第二传感器元件组是检测磁场的磁电转换元件,所述移动体是被磁化成使得对所述磁电转换元件施加变化磁场的磁性移动体。
4: 如权利要求1所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述第一及第二传感器元件组的一方由沿所述移动体的移动方向隔开预定的间隙配置的至少两个以上的传感器元件构成,而另一方是配置在一方的间隙的中心位置上的一个以上的传感器元件。
5: 如权利要求1所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述输出处理单元根据所述移动体的移动方向产生与高电平和低电平中的至少一个不同的电平的矩形波。
6: 如权利要求5所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述输出处理单元根据所述移动体的移动方向使高电平或者低电平不同,使高电平不同的情况下则在所述输出处理单元的输出为高电平时、或者使低电平不同的情况下则在所述输出处理单元的输出为低电平时所述输出判定单元判定所述移动体的移动方向转变的情况下,对于所述移动体的移动方向刚转变后的矩形波,在固定时间后,根据所述移动体的移动方向输出不同电平的矩形波。
7: 如权利要求1所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述输出处理单元根据所述移动体的移动方向输出矩形波,使得矩形波的高电平或者低电平的时间宽度不同。
8: 如权利要求7所述的移动方向检测装置,其特征在于, 所述输出处理单元根据移动方向将矩形波的高电平或者低电平的时间宽度固定为期间a1或者期间a2,即使移动方向在所述期间a1或者期间a2的时间内转变,也在所述期间a1或者期间a2的时间后,根据所述移动体的移动方向输出期间a1或者期间a2的固定时间的矩形波。

说明书


移动方向检测装置

    【技术领域】

    本发明涉及使用两个传感器元件组检测移动体的移动方向及位置的移动方向检测装置。

    背景技术

    例如,有一种移动方向检测的方式如下:在构成作为磁电转换元件的巨磁阻元件(以下称作GMR元件)GMR的磁阻元件的各端形成电极,构成电桥电路,在该电桥电路的相对的两个电极间连接恒压、恒流的电源,将磁阻元件的电阻值变化转换为电压变化,检测作用在该磁阻元件上的磁场的变化。作为现有技术的一个例子,有专利文献1。

    专利文献1:日本专利特开2002-90181号公报

    参照附图说明现有的移动方向检测装置。图1是表示移动方向检测装置的结构的图。另外,由于图1的移动方向检测装置的结构除了各部分的电路结构外与现有的装置和本发明的装置是共同的,因此使用图1说明现有的装置和本发明的装置。该图的(a)是立体图,(b)是从上方观察上述立体图的放大俯视图。

    如图1所示,移动方向检测装置包括:具有由一个以上的传感器元件构成的两个传感器元件组、即磁阻元件21a、21b和磁阻元件22的处理电路部2;与处理电路部2靠近配置的磁体1;以及具有与磁体1相对的齿形突起、且绕转轴5旋转的齿轮状的磁性移动体4。上述磁阻元件21a、21b、22沿着磁性移动体4的移动方向排列配置,并且随着磁性移动体4的旋转而感应磁体1的磁场的变化。

    图10是表示使用磁阻元件的移动方向检测装置的现有的处理电路部的图。

    图10中,现有的处理电路部的组成部分包括:以磁阻元件22为一边、与电阻31~33一起构成的第一电桥电路301;以磁阻元件21a、21b为两边、与电阻34、35一起构成的第二电桥电路302;与第一电桥电路301连接的第一比较电路303;与第二电桥电路302连接的第二比较电路304;具有D端子与第一比较电路303的输出连接、且CL端子与第二比较电路304的输出连接的D触发器的方向检测电路305;“或”电路306;输出晶体管307和308;电阻309;以及计算机单元401。

    图10中,与输出晶体管307的输出侧连接的计算机单元401包括:电阻41和42的连接点45成为比较电平1的第三比较电路402;电阻43和44的连接点46成为比较电平2的第四比较电路403。

    图10中,电路各端所示的标号c~j表示各端的信号。分别对由磁阻元件21a、21b、22及固定电阻31~35构成的电桥电路301和电桥电路302施加恒压VCC,将磁体1的磁场随着磁性移动体4的旋转而发生的变化所引起的磁阻元件21a、21b、22的电阻值变化转换为电压变化c和d。转换为上述电压变化的信号c和d分别被输入至第一比较电路303、第二比较电路304。利用第一比较电路303、第二比较电路304将其与预定的电压进行比较从而转换为矩形波的输出信号e和f被输入至方向检测电路305,输出表示磁性移动体4的移动方向地方向信号g。接下来,从方向检测电路305输出的方向信号g和第二比较电路304的输出信号f被输入至“或”电路306,根据“或”电路306的输出,使输出晶体管307和输出晶体管308导通/截止。h是晶体管307的输出信号。

    此处,将磁性移动体4的移动方向的一方记为“正向旋转(或者正转)”,将另一方记为“反向旋转(或者反转)”,从图1(a)的上方观察磁性移动体4,以顺时针为正向旋转、逆时针为反向旋转,说明图10所示的装置的动作。

    图10中,例如磁性移动体4在正向旋转时,只有输出晶体管307变成导通/截止的开关,在反向旋转时,只有输出晶体管308变成导通/截止的开关。由于电阻309被插入输出晶体管308的集电极与输出晶体管307的集电极之间,因此输出晶体管307的电压输出h在正向旋转时取高电平(电平是指电压电平。下同)和低电平的值,在反向旋转时取预定的中间电平和低电平的值。这样,由于在正向旋转时和反向旋转时处理电路部的输出的电平会改变,因此在接收该电平的计算机单元401中能识别磁性移动体4的移动方向。

    图11中示出磁性移动体4以转轴5为中心旋转时的图10所示的装置的各部分的信号波形。图11~13的各标号c~j表示与标注在图10的各端的标号相同的端部的信号波形。即,c是电桥电路301的输出信号,d是电桥电路302的输出信号,e是第一比较电路303的输出信号,f是第二比较电路304的输出信号,g是方向检测电路305的输出信号,h是输出晶体管307的输出信号,i是第三比较电路402的输出信号,j是第四比较电路403的输出信号。

    若图1所示的磁性移动体4以转轴5为中心旋转,则磁性移动体4会对磁体1的磁场产生影响,施加至磁阻元件21a、21b、22的磁场会变化。图11(a)表示磁性移动体4进行正向旋转的状态下的各部分的波形,(b)表示磁性移动体4进行反向旋转的状态下的各部分的波形。如图11所示,可对应于磁性移动体4的凹凸状的齿(以下称作齿)的形状,得到电桥电路301的输出信号c和电桥电路302的输出信号d。磁阻元件21a、21b、22的电阻对应于施加的磁场发生变化,且其成为电压的变化。第一比较电路303对电桥电路301的输出信号c进行与磁性移动体4的齿的形状对应的矩形波的转变,输出高电平或者低电平的信号e。第二比较电路304对电桥电路302的输出d在磁性移动体4的齿的凸状处的中心附近进行矩形波的转变,输出高电平或者低电平的信号f。

    图11所示的信号f及h中,矩形波转变时的箭头表示在磁性移动体4的齿的凸状处中心附近的矩形波的转变方向,例如,由于图11(a)中在磁性移动体4的齿的凸状处中心附近、信号f的矩形波从高电平转变为低电平,因此标注从高电平向低电平方向的箭头,另外,由于图11(b)中在磁性移动体4的齿的凸状处中心附近、信号f的矩形波从低电平转变为高电平,因此标注从低电平向高电平方向的箭头。

    此处,若着眼于第二比较电路304的输出信号f,则根据磁性移动体4的移动方向、即正向旋转时(a)和反向旋转时(b),相位相差180°(将从矩形波的转变位置起夹着一个高电平和一个低电平直到矩形波的转变位置为止作为360°。下同),因此,例如在信号f的矩形波的下降位置,若信号e的矩形波的电平是高电平则作为正向旋转,若是低电平则作为反向旋转,由方向检测电路305的输出信号g输出低电平(正向旋转)、高电平(反向旋转),则将第二比较电路304的输出信号f与方向检测电路305的输出信号g输入至“或”电路306,能够得到图11(a)(b)所示的输出晶体管307的输出信号h的波形。

    即,正向旋转时的信号h的输出电平对应于磁性移动体4的齿的形状即凹凸、成为高电平和低电平的值,反转时同样地对应于该磁性移动体4的齿的形状即凹凸、成为高电平和中间电平的值。

    输出晶体管307的信号h被输入至计算机单元401,分别在第三比较电路402将其与对电阻41与42的连接点45施加的预定的比较电平1比较,另外,在第四比较电路403将其与对电阻43与44的连接点46施加的预定的比较电平2比较,得到信号i和j的输出。由于正向旋转时信号i和j都输出矩形波,但反向旋转时信号i输出矩形波,信号j不输出矩形波,因此在计算机单元401中,若确认信号i和j的输出,则可以判定磁性移动体4的移动方向。

    图12表示在磁性移动体4的移动方向在某时刻从正向旋转转变为反向旋转时的定时,图10所示的电路各部分的信号f、e、g、h的产生定时不同的情况。将转变的定时分为四种情况(A、B、C、D)进行表示,表示上述信号f、e、g、h;和由计算机单元401进行的正转、反转判定。

    图13表示在磁性移动体4的移动方向在某时刻从反向旋转转变为正向旋转时的定时,图10所示的电路各部分的信号f、e、g、h的产生定时不同的情况。将转变的定时分为四种情况(E、F、G、H)进行表示,表示上述信号f、e、g、h;和由计算机单元401进行的正转、反转判定。

    此处,使用图12说明如下。在磁性移动体4的齿的凸状处标注标号(s、t、u、v),表示在计算机单元401一侧判定磁性移动体4的齿的凸状处和移动方向。计算机单元401的判定是根据信号h的矩形波的下降位置(从高电平到低电平的定时。下同)和电平判定移动方向。例如,在定时A正向旋转的情况下,在齿的凸状处s的中心附近信号h下降,计算机单元401判定为正向旋转的s。

    然而,对于正向旋转时的齿的凸状处位置和反向旋转时的齿的凸状处位置,计算机单元401判定为凸位置的定时不同。即,在定时A的情况下,正向旋转时在齿s、t的凸状处的中心位置判定为正转的s、t,与此不同的是,反向旋转时在齿t、s的凹状处的中心位置判定为反转的t、s。

    此处,由相位表示信号h的矩形波从下降到下一次下降时,将其作为360°,同样地将矩形波从下降到下一次上升表示为180°。

    例如,在定时A,正向旋转时,在齿的凸状处的中心附近识别出齿的凸状处的标号(s、t),但反向旋转时在从齿的凸状处t延迟180°的位置识别出凸标号。另外,在定时C,正向旋转时在齿的凸状处的中心附近识别出齿的凸状处的标号(s、t),但反向旋转时在齿的凸状处t前进180°的位置识别出凸标号。

    因此,在上述结构的现有技术的移动方向检测装置中,计算机单元能掌握磁性移动体4的移动方向,但难以根据移动方向准确掌握磁性移动体4的齿的凸状处位置。

    【发明内容】

    本发明是为了解决上述的问题而完成的,其目的在于得到一种能准确得到被检测体的位置和移动方向信息而与被检测体的移动方向无关的移动方向检测装置。

    本发明所涉及的移动方向检测装置的特征是,包括:与作为被检测对象的移动体相对、沿其移动方向排列配置、并随着所述移动体的移动输出检测信号的具有一个以上的传感器元件的第一及第二传感器元件组;将所述第一及第二传感器元件组的输出信号变为矩形波的信号处理单元;基于所述第一及第二传感器元件组的检测信号、输出与所述移动体的移动方向对应的信号的移动方向检测单元;根据所述信号处理单元的输出信号和所述移动方向检测单元的输出信号、输出能判别所述移动体的移动方向的信号的输出处理单元;以及判定所述输出处理单元的输出值的输出判定单元,并且使所述移动方向检测单元具有:在从所述移动体的移动方向转变的时刻起延迟预定时间后的时刻、发出输出信号的延迟功能。

    根据本发明所涉及的移动方向检测装置,具有的效果是:能准确掌握作为被检测体的移动体的位置,能判定被检测体的移动方向。

    【附图说明】

    图1是本发明所涉及的移动方向检测装置的结构图。

    图2是表示本发明的实施方式1所涉及的移动方向检测装置的电路结构图。

    图3是实施方式1所涉及的移动方向检测装置的电路波形图。

    图4是实施方式1所涉及的移动方向检测装置的移动方向从正向旋转向反向旋转转变时的电路波形图。

    图5是实施方式1所涉及的移动方向检测装置的移动方向从反向旋转向正向旋转转变时的电路波形图。

    图6是表示本发明的实施方式2所涉及的移动方向检测装置的电路结构图。

    图7是实施方式2所涉及的移动方向检测装置的电路波形图。

    图8是实施方式2所涉及的移动方向检测装置的移动方向从正向旋转向反向旋转转变时的电路波形图。

    图9是实施方式2所涉及的移动方向检测装置的移动方向从反向旋转向正向旋转转变时的电路波形图。

    图10是现有的移动方向检测装置的电路结构图。

    图11是现有的移动方向检测装置的电路波形图。

    图12是现有的移动方向检测装置的移动方向从正向旋转向反向旋转转变时的电路波形图。

    图13是现有的移动方向检测装置的移动方向从反向旋转向正向旋转转变时的电路波形图。

    标号说明

    1磁体,2处理电路部,4磁性移动体,5转轴,21a、21b  磁阻元件,22磁阻元件,301电桥电路,302电桥电路,303第一比较电路,304第二比较电路,305方向检测电路,306“或”电路,307、308输出晶体管,309电阻,310方向检测电路,311屏蔽判定电路,312反相电路,313信号处理电路,401计算机单元,402第三比较电路,403第四比较电路。

    【具体实施方式】

    实施方式1.

    下面,参照附图说明本发明的实施方式1所涉及的移动方向检测装置。图1是表示本发明的实施方式1所涉及的移动方向检测装置的结构的图。该图的(a)是立体图,(b)是从上方观察上述立体图时的放大俯视图。

    如图1所示,移动方向检测装置包括:具有由一个以上的传感器元件构成的两个传感器元件组,即磁阻元件21a、21b和磁阻元件22的处理电路部2;与处理电路部2相邻配置的磁体1;以及具有与磁体1相对的齿形突起,绕转轴5旋转的齿轮状的磁性移动体4。上述磁阻元件21a、21b、22沿着磁性移动体4的移动方向排列配置,并且随着磁性移动体4的旋转而感应磁体1的磁场变化。构成上述传感器元件组的一方的磁阻元件21a、21b沿磁性移动体4的移动方向隔开预定的间隙进行配置,构成另一传感器元件组的磁阻元件22配置在磁阻元件21a与21b之间。另外,由于第一及第二传感器元件组21a、21b和22其磁阻根据磁场而变化,进行磁电转换,因此也可省略磁体1,而使磁性移动体4自身磁化,并利用磁性移动体4的移动对磁阻元件施加变化的磁场,以取代将磁体1的磁场变化施加到磁阻元件。

    图2表示使用了实施方式1所涉及的磁阻元件的移动方向检测装置的处理电路部及与该处理电路部连接的计算机单元的结构。另外,对与图10的要素相同的要素标注相同的标号。

    图2中,处理电路部的组成部分包括:以磁阻元件22为一边、与电阻31~33一起构成的第一电桥电路301;以磁阻元件21a、21b为两边、与电阻34、35一起构成的第二电桥电路302;与第一电桥电路301连接的第一比较电路303;与第二电桥电路302连接的第二比较电路304;与第一及第二比较电路303和304的输出侧连接的方向检测电路310;与该第一及第二比较电路303和304的输出侧连接的屏蔽判定电路311;与第二比较电路304、方向检测电路310、以及屏蔽判定电路311的输出侧连接的反相电路312;与方向检测电路310和反相电路312的输出侧连接的“或”电路306;输出晶体管307和308;电阻309;计算机单元401。

    此处,第一比较电路303和第二比较电路304是进行将第一及第二传感器元件组的输出信号变为矩形波的处理的信号处理单元的一个具体例。另外,输出晶体管307和308是根据上述信号处理单元的输出信号、和方向检测电路310即移动方向检测单元的输出信号,输出能判别磁性移动体4的移动方向的信号的输出处理单元。

    图2中,与输出晶体管307的输出端连接的计算机单元401是输出判定单元,包括:电阻41与42的连接点45成为比较电平1的第三比较电路402;以及电阻43与44的连接点46成为比较电平2的第四比较电路403。

    图2中,分别对由磁阻元件21a、21b、22及固定电阻31~35构成的电桥电路301和电桥电路302施加恒压VCC,将磁体1的磁场随着磁性移动体4的旋转而产生的变化所引起的磁阻元件21a、21b、22的电阻值变化转换为电压变化。被转换为上述电压变化的信号被分别输入至第一比较电路303、第二比较电路304。利用第一比较电路303、第二比较电路304将其与预定的电压进行比较,转换为矩形波的信号,该信号经过方向检测电路310、屏蔽判定电路311、反相电路312、“或”电路306,使输出晶体管307和输出晶体管308导通/截止。

    下面,说明图2的电路的动作,标注在图2的各端的标号c~g、f1、g1、h~j与标注在图3中的信号波形的标号一致,另外,由于磁性移动体4以转轴5为中心正向旋转或者反向旋转时的图2的各端的波形c~j,除了从正向旋转向反向旋转转变的附近以外,与图11的说明相同,因此省略此处的说明。

    接下来,使用图3说明图2的各部分的动作。图3中,设磁性移动体4的旋转从正向旋转向反向旋转转变的定时为A和C,与磁性移动体4的齿的凸状处对应地分配标号(s、t、u、v),表示图2的各端e~h和f1、g1的信号波形;方向检测电路310、屏蔽判定电路311、以及反相电路312的输入输出的对应关系的表。

    方向检测电路310的输出信号g是通过确认在第二比较电路304的输出信号f的上升位置和下降位置、第一比较电路303的输出信号e的波形是高电平还是低电平,从而判定磁性移动体4的移动方向的信号。在图3的定时A,在从正向旋转向反向旋转转变之后的首个信号f的上升位置,方向检测电路310输出高电平,在定时C,在从正向旋转向反向旋转转变之后的首个信号f的下降位置,方向检测电路310输出低电平。如图3的方向检测电路310的表所示。(表中的“0”表示低电平,“1”表示高电平。下同)

    如图3所示,磁性移动体4的移动方向是根据方向检测电路310的输出g的电平而判定的,而方向检测电路310具有使电平的转变、即方向检测的判定延迟d1期间的功能。

    图2的屏蔽判定电路311确认在信号f的上升和下降时信号e的电平,若信号e是低电平则使屏蔽判定电路311的输出信号g1作为高电平输出。但是,若信号e转变为高电平,则使信号g1作为低电平输出而与信号f的上升和下降无关。如图3的屏蔽判定电路311的表所示。

    图2的反相电路312根据磁性移动体4的移动方向使信号f的输出高电平、低电平反相。即,例如若磁性移动体4是正向旋转则信号f原样输出,若是反向旋转则将信号f的输出从高电平变为低电平,或者从低电平变为高电平。再有,若信号g1是高电平,则输出高电平作为信号f1而与有无信号f的输出电平无关。如图3的反相电路312的表所示。

    在图3的定时A,在从正向旋转向反向旋转转变的定时,信号h上升之后,在d1的期间后下降。

    这里,说明延迟期间d1。图4中,d1期间首先从方向检测电路310检测出方向反向的时刻开始,需要被设定为从正向旋转向反向旋转转变的定时起,直到在首个信号f的齿中心的边缘(图4的情况下为信号f的下降边缘)之前。在本实施方式中,首先从方向检测电路310检测方向反向的时刻开始,需要被设定为从方向检测电路310检测出方向反向的时刻起,直到在首个信号e的边缘(上升或者下降)之前。产生延迟的方法有:在方向检测电路310中,使用振荡电路对延迟时间计数,输出矩形波的边缘的方法;或者例如使用CR时间常数使矩形波的上升、下降变钝的方法。该延迟是用于重新发出低电平输出的所谓“等待期间”,通过设置延迟,并在正向旋转、反向旋转时使信号f的输出反向,从而当进行正向旋转、反向旋转的定时如图4的A或B所示,位于正转的低电平时,能在延迟后使信号f的输出反相,发出反向旋转信息、即中间电平,因此计算机单元能得到准确的位置。

    在图3的定时C,在从正向旋转向反向旋转转变的定时,由于屏蔽判定电路311输出低电平,因此信号h根据信号g1不输出下降。

    在图4中,表示磁性移动体4的移动方向从正向旋转向反向旋转转变的定时被分为四种情况(A、B、C、D),表示图2的电路各端的信号f、e、g、h和计算机单元401的判定。在图5中,表示磁性移动体4的移动方向从反向旋转向正向旋转转变的定时被分为四种情况(E、F、G、H),表示图2的电路各端的信号f、e、g、h和计算机单元401的判定。此处,使用图4说明如下。

    在图4中,与磁性移动体4的齿的凸状处对应地分配标号(s、t、u、v),表示在输出判定单元即计算机单元401一侧判定磁性移动体4的齿的凸状处和移动方向。计算机单元401根据信号h的矩形波的下降位置和电平判定移动方向。例如,在定时A正向旋转的情况下,在齿的凸状处s的中心附近信号h下降,计算机单元401判定为正转的s。

    根据图4的A、B、C、D,计算机单元401无论在正向旋转时还是在反向旋转时都在齿的凸状处的中心附近识别出凸的标号s、t,因此能掌握磁性移动体4的齿的凸状处位置而与移动方向无关。

    此处磁性移动体4可以是齿状,也可以具有磁化图案。另外,磁性移动体4可以是旋转体也可以是直线体。即,只要是具有唯一决定的移动方向的移动体即可。另外,传感器元件只要是霍尔元件或巨磁阻(GMR)元件或隧道型磁阻(TMR)元件等磁电转换元件即可。

    如上所述,由于在齿的凸状处位置输出信号h的矩形波的下降位置(转变位置)而与被检测体即磁性移动体4的移动方向无关,因此计算机单元401能准确掌握被检测体即磁性移动体4的齿的凸状处的位置,且能判定磁性移动体4的移动方向。

    另外,实施方式1的移动方向检测装置是在齿的凸状处位置,输出信号h的矩形波的下降位置(转变位置),但对于使信号h的矩形波的相位反相,在齿的凸状处位置输出信号h的矩形波的上升位置(转变位置)也能取得同样的效果。

    另外,在实施方式1的移动方向检测装置中,根据移动方向信号h的矩形波中,低电平成为与高电平及低电平不同的中间电平,但即使输出高电平成为与高电平及低电平不同的电平也能取得同样的效果。

    实施方式2.

    参照附图说明本发明的实施方式2所涉及的移动方向检测装置。图6是表示本发明的实施方式2所涉及的移动方向检测装置的电路结构图。另外,在图6的各要素内,对与图2相同的要素标注同一标号进行表示。

    实施方式2所涉及的移动方向检测装置如图6所示,其组成部分包括电桥电路301、电桥电路302、第一比较电路303、第二比较电路304、方向检测电路310、屏蔽判定电路311、反相电路312、信号处理电路313、振荡电路314、输出晶体管307、计算机单元401构成。计算机单元401包括第三比较电路402。

    使用图7说明图6的各部分的动作。图7的表示形式与图3相同。方向检测电路310的输出信号g通过确认在信号f的上升位置和下降位置、信号e的波形是高电平还是低电平,从而判定磁性移动体4的移动方向。例如在图7的定时A,在信号f的上升位置、方向检测电路310的输出信号g输出高电平。如图7的方向检测电路310的表所示。(表中的“0”表示低电平,“1”表示高电平。下同)

    另外,如图7的信号g所示,方向检测电路310具有使方向检测的判定延迟d1期间的功能。

    图6的屏蔽判定电路311确认在信号f的上升和下降处信号e的电平,若是低电平则输出高电平作为输出信号g1。但是,若信号e转变为高电平,则输出低电平作为输出信号g1而与信号f的上升和下降无关。如图7的屏蔽判定电路311的表所示。

    图6的反相电路312根据磁性移动体4的移动方向使信号f的输出高电平、低电平反相。例如若磁性移动体4是正向旋转则信号f原样输出,若是反向旋转则将信号f的输出从高电平变为低电平,或者从低电平变为高电平。再有,若信号g1是高电平,则输出高电平作为信号f1而与有无信号f的输出电平无关。如图7的反相电路312的表所示。

    图6的振荡电路314是以预定的振荡频率进行振荡的振荡器,振荡电路的输出被输入至信号处理电路313以作为基准时钟。

    图6的信号处理电路313与信号f1的下降同步地下降至低电平,作为信号f2输出,当信号g为低电平时,在a1期间后上升至高电平,当信号g为高电平时,在a2期间后上升至高电平。但是,在a1、a2期间内不与信号f1的下降同步,如图7的移动方向转变定时A-1所示,在b期间后下降,信号g为低电平时经过a1期间后,信号g为高电平时经过a2期间后上升至高电平。

    图6的计算机单元401中,例如在输出晶体管307的输出信号h为低电平期间,检测到a1期间时判定为正转,检测到a2期间时判定为反转。

    下降期间a2被设定为在根据磁性移动体4的旋转速度和齿数(凹凸)算出的相应于一个周期(凹凸的一个周期)的期间内。a1被设定为a1<a2,例如a1×2=a2。在实际使用的领域中,由于磁性移动体4的旋转速度可变(例如0rpm~10000rpm),其最高旋转速度在规格上已被规定,而磁性移动体的凹凸的数量也被规定,因此成为由此算出的相应于一个周期的期间内。但是,由于检测从正向旋转向反向旋转的转变在低速旋转区域进行即可,因此即使a1设定在根据磁性移动体4的旋转速度和齿数(凹凸)算出的相应于一个周期的期间内也不会有问题。由此,a1或者a2设定在根据磁性移动体4的旋转速度和齿数(凹凸)算出的相应于一个周期(凹凸的一个周期)的期间内。作为a1、a2的具体例,a1、a2可以被设定为30μsec或者45μsec、60μsec、75μsec、90μsec、115μsec、120μsec、135μsec、150μsec、165μsec、180μsec等。

    信号f2的输出即a1或者a2期间是在信号处理电路313的内部生成的。首先,期间的开始与信号f1的下降同步,而期间的结束是对基准时钟的数量计数,与基准时钟同步,在a1或者a2期间后使f2的输出上升。但是,信号f2在a1期间为低电平的期间,正向旋转、反向旋转发生转变,方向检测电路310的输出反相的情况下,与在a1期间内产生的信号f1的下降不同步,在信号f2的a1期间(低电平期间)后使信号f2上升,对基准时钟的数量计数,与基准时钟同步,在b期间后使信号f2的输出下降,之后,对基准时钟的数量计数,与基准时钟同步,在a2后使信号f2的输出上升。信号f2在a2期间为低电平的期间,反向旋转、正向旋转发生转变,方向检测电路310的输出反相的情况下,与在a2期间内产生的信号f1的下降不同步,在信号f2的a2期间(低电平期间)后使信号f2上升,对基准时钟的数量计数,与基准时钟同步,在b期间后使信号f2的输出下降,之后,对基准时钟的数量计数,与基准时钟同步,在a1后使信号f2的输出上升。

    在图8中,表示磁性移动体4的移动方向从正向旋转向反向旋转转变的定时被分为四种情况(A、B、C、D),表示图6的电路图各部分的波形f、e、g、h和计算机单元401的判定。在图9中,表示磁性移动体4的移动方向从反向旋转向正向旋转转变的定时被分为四种情况(E、F、G、H),表示图6的电路图各部分的波形f、e、g、h和计算机单元401的判定。此处,使用图8说明如下。

    在图8中,与磁性移动体4的齿的凸状处对应地分配标号(s、t、u、v),表示在计算机单元401一侧判定磁性移动体4的齿的凸状处和移动方向。计算机单元401的判定是根据信号h的矩形波的下降位置和低电平期间(a1期间为正转,a2期间为反转)来判定移动方向的。例如,在定时A正向旋转的情况下,由于在齿的凸状处s的中心附近信号h下降,另外,低电平期间是a1,因此计算机单元判定为正转的s。

    根据图8的A、B、C、D,计算机单元401无论在正向旋转时还是在反向旋转时,齿的凸状处位置都在齿的凸状处的中心附近识别出齿的凸状处的标号s、t,因此能掌握磁性移动体4的齿的凸状处位置而与移动方向无关。

    此处磁性移动体4可以是齿状,也可以具有磁化图案。另外,磁性移动体4可以是旋转体也可以是直线体。即,只要是具有唯一决定的移动方向的移动体即可。另外,传感器元件只要是霍尔元件或巨磁阻(GMR)元件或隧道型磁阻(TMR)元件等磁电转换元件即可。

    实施方式2所涉及的移动方向检测装置中,由于信号h的矩形波的下降位置(转变位置)在齿的凸状处位置输出而与被检测体即磁性移动体4的移动方向无关,因此具有的效果是:计算机单元401能准确掌握被检测体即磁性移动体4的齿的凸状处的位置,且能判定被检测体的移动方向。

    另外,即使在下降期间(a1、a2)内使磁性移动体4的移动方向转变,由于在b期间后输出预定的下降期间(a1或者a2),因此具有的效果是:计算机单元401能准确掌握磁性移动体4的齿的凸状处位置。

    另外,在实施方式2中,是根据磁性移动体4的移动方向使下降期间不同,但对于使信号h的矩形波的相位反相,根据磁性移动体4的移动方向使上升的期间不同,也能取得同样的效果。

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本发明提供一种移动方向检测装置。该移动方向检测装置包括:与移动体(4)相对、并随着移动体(4)的移动输出检测信号的具有一个以上的传感器元件(21a)、(21b)和(22)的传感器元件组;将所述传感器元件组的输出信号变为矩形波的信号处理单元(303)、(304);基于所述传感器元件组的检测信号、输出与移动体(4)的移动方向对应的信号的移动方向检测单元(310);根据所述信号处理单元的输出信号和所述移。

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