CN109752567A - 旋转检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能进行故障检知的旋转检测装置。具有：进行旋转操作的旋转操作部(5)、检测旋转操作部(5)的旋转并输出第一旋转检测信号的第一检测部(10)、以与第一旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部(5)的旋转并输出第二旋转检测信号的第二检测部(20)、以与第一检测部(10)以及第二检测部(20)的各自的旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部(5)的旋转并输出第三旋转检测信号的第三检测部(30)、以及基于第一旋转检测信号、第二旋转检测信号及第三旋转检测信号，来进行第一检测部(10)、第二检测部(20)或者第三检测部(30)的故障检知的控制部(40)，由此构成旋转检测装置(1)。

Description

旋转检测装置
技术领域
本发明涉及旋转检测装置，特别是涉及具备检测传感器的故障检知功能的旋转检测装置。
背景技术
以往，提出了具备两个检测传感器的旋转检测装置(例如专利文献1)。
该旋转检测装置构成为具备：被操作者进行旋转操作的操作部；与操作部一起旋转的旋转体；沿旋转体的周向被交替连续地设置，使光通过的窄缝部以及遮挡光的遮光部；具有产生光的发光部以及接受来自发光部的光并产生受光信号的两个受光部，在发光部以及两个上述受光部之间配置窄缝部以及遮光部，以两个受光部沿旋转体的周向排列的方式配置的光断续器；以及基于根据窄缝部以及遮光部的位置而变化的两个受光部的受光信号Hi、Lo的组合模式，来检测操作部的旋转方向以及旋转量的检测部。检测部在基于操作部的旋转量的旋转速度成为预先决定的阈值以上时，在预先决定的规定时间、或者检测包含操作部的旋转停止的旋转方向的变化为止的期间，视为停止旋转方向以及旋转量的检测、或者操作部的旋转方向相同，使用能够读入的受光信号来检测旋转量。
专利文献1：日本特开2017-53720号公报
专利文献1的旋转检测装置基于两个受光部的受光信号Hi、Lo的组合模式，来检测操作部的旋转方向以及旋转量。然而，哪一个受光部发生故障，即使输出一方的受光部的受光信号Hi、Lo，也无法判断操作部是否进行规定的旋转，所以存在无法检测故障的有无这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够进行故障检知的旋转检测装置。
[1]为了实现上述目的，提供一种旋转检测装置，其具备：旋转操作部，其进行旋转操作；第一检测部，其检测上述旋转操作部的旋转并输出第一旋转检测信号；第二检测部，其以与上述第一旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测上述旋转操作部的旋转并输出第二旋转检测信号；第三检测部，其以与上述第一检测部以及上述第二检测部的各自的旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测上述旋转操作部的旋转并输出第三旋转检测信号；以及控制部，其基于上述第一旋转检测信号、上述第二旋转检测信号以及上述第三旋转检测信号，来进行上述第一检测部、上述第二检测部或者上述第三检测部的故障检知。
[2]在上述[1]所述的旋转检测装置中，可以构成为：上述控制部基于上述第一检测部、上述第二检测部以及上述第三检测部中的至少两个检测部的旋转检测信号，来检测上述旋转操作部的旋转操作状态，在上述旋转操作状态下，基于上述第一旋转检测信号、上述第二旋转检测信号以及上述第三旋转检测信号的信号变化的模式，来进行上述第一检测部、上述第二检测部或者上述第三检测部的故障检知。
[3]另外在上述[1]或者[2]所述的旋转检测装置中，可以构成为：上述第三旋转检测信号是与上述第一检测部或者上述第二检测部的旋转检测信号反相的旋转检测信号。
[4]另外在上述[1]～[3]任一项所述的旋转检测装置中，可以构成为：上述控制部基于上述第一检测部以及上述第二检测部的各自的旋转检测信号，来检测上述旋转操作部的旋转方向以及旋转量。
根据本发明的旋转检测装置，提供一种能够进行故障检知的旋转检测装置。
附图说明
图1的(a)是表示本发明的旋转检测装置的简要结构的结构简图(侧视图)，图1的(b)是从下方向观察旋转操作部的立体图，图1的(c)是从上方向观察检测部的立体图，图1的(d)是图1的(a)的A-A剖视图。
图2是表示本发明的旋转检测装置的电路结构的电路结构图。
图3是表示第一检测部、第二检测部、第三检测部的旋转检测信号(Hi、Lo输出信号)，表示以初始位置(θ＝0)为中心，分别使旋转操作部向右方向、左方向进行了旋转操作的情况下的旋转检测信号的图。
图4A是表示本发明的旋转检测装置的旋转方向以及旋转量的检测动作流程的流程图。
图4B是图4A所示的(步骤2：否)以后的后续流程图，是表示本发明的旋转检测装置的故障检知的动作流程的流程图。
图5的(a)是表示第二检测部发生了故障(固定于Lo电平)的情况下的第一检测部、第二检测部、第三检测部的旋转检测信号的图，图5的(b)是表示第一检测部与第二检测部发生了短路的情况下的短路故障时的旋转检测信号的图。
图6是用于说明现有的具备两个检测部的旋转检测装置的、旋转检测信号(Hi、Lo输出信号)的图。
附图标记说明
1…旋转检测装置；5…旋转操作部；5a…旋钮部；5b…旋转部；6…遮光部；7…透过部；10…第一检测部；20…第二检测部；30…第三检测部；12…光电传感器单元；15…发光部；32…光电传感器单元；35…发光部；40…控制部；50…基座。
具体实施方式
(本发明的实施方式)
(旋转检测装置1的结构)
本发明的实施方式的旋转检测装置1构成为具有：进行旋转操作的旋转操作部5；检测旋转操作部5的旋转并输出第一旋转检测信号的第一检测部10；以与第一旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部5的旋转并输出第二旋转检测信号的第二检测部20；以与第一检测部10以及第二检测部20的各自的旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部5的旋转并输出第三旋转检测信号的第三检测部30；以及基于第一旋转检测信号、第二旋转检测信号以及第三旋转检测信号，来进行第一检测部10、第二检测部20或者第三检测部30的故障检知的控制部40。
该旋转检测装置1能够作为利用旋转操作来检测旋转方向、旋转量的旋转检测装置而使用。例如能够用作操作者对车辆中的空调调整装置、音频装置等进行旋转操作而进行各种调整的装置的一部分。
(旋转操作部5)
图1的(a)是表示本发明的旋转检测装置的简要结构的结构简图(侧视图)，图1的(b)是从下方向观察旋转操作部的立体图，图1的(c)是从上方向观察检测部的立体图，图1的(d)是图1的(a)的A-A剖视图。如图1的(a)、图1的(d)所示，旋转操作部5以将旋转中心CL作为中心能够旋转操作的方式被配置在基座50上。旋转操作部5例如大致由通过手指把持的旋钮部5a、以及与旋钮部5a一体或者联动地旋转的旋转部5b构成。
如图1的(b)所示，旋转操作部5在旋转部5b中具备遮光部6和透过部7，具有与旋转式编码器的格子圆盘相同的功能。即旋转操作部5使向后述的检测部(第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30)入射的光遮断或者透过，由此生成接通断开信号(Hi、Lo信号)。对于旋转部5b而言，遮光部6、透过部7例如以角度30°为单位等间隔地反复形成，具备6个翅片(遮光部6)。
(检测部(第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30))
第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30分别检测旋转操作部5的旋转并输出第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3。在本实施方式中，各检测部使用根据由旋转操作部5进行旋转操作引起的遮光部6、透过部7的通过来检测光的受光变化的光电传感器。
具体而言，检测部使用图1的(c)所示那样的透射式的光电传感器(光断续器)。在本实施方式中，第一检测部10、第二检测部20共用发光部15，并如图1的(c)、图2所示那样作为一个光电传感器单元12而构成。另外，如图2所示，第三检测部30将光电传感器单元32的一个检测部作为第三检测部30使用。
如图1的(d)所示，第一检测部10与发光部15夹着旋转部5b(遮光部6、透过部7)，配置于伴随着旋转操作部5的旋转而输出Hi信号、Lo信号的位置。第二检测部20、第三检测部30也同样，被配置于伴随着旋转操作部5的旋转而输出Hi信号、Lo信号的位置。
另外，在图1的(d)所示的初始状态P0(θ＝0)中，第一检测部10以及第二检测部20接受来自发光部15的光并输出Hi信号。第三检测部30被设为与第一检测部10以及第二检测部20反相，不接受来自发光部35的光而输出Lo信号。此外，第一检测部10与第二检测部20以规定的间隔、例如隔开4°的角度而被安装。
图2是表示本发明的旋转检测装置的电路结构的电路结构图。同时以2个信道向控制部40输入第一检测部10、第二检测部20的第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2。另外，在与第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2相同的时刻向控制部40输入第三检测部30的第三旋转检测信号S3。由此，控制部40判断从第一检测部10、第二检测部20、以及第三检测部30输入的信号的Hi、Lo信号的切换的顺序，由此能够检测旋转操作部5的旋转方向、旋转量。另外，能够进行第一检测部10、第二检测部20、或者第三检测部30的故障检知。
在图2中，第一检测部10是若接受来自发光部15的光(例如LED光)则通电的光电二极管。第一检测部10的输出部经由负载电阻R1L而接地。另外，第一检测部10的输出部经由由电阻R1和电容器C1构成的滤波电路而与控制部40连接。第二检测部20、第三检测部30也利用相同的结构，将第二检测部20、第三检测部30各自的输出部与控制部40连接。
(控制部40)
控制部40具备例如由根据被存储的程序而进行规定的运算、处理执行等的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、作为半导体存储器的RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等构成的微机。在该ROM中例如存储有用于控制部40进行动作的程序、和各种参数等。而且控制部40具备用于进行相对于各种设备的输入输出的接口部等。
图3是表示第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30各自的旋转检测信号S1、S2、S3(Hi、Lo输出信号)，表示以初始位置(θ＝0)为中心，分别使旋转操作部向右方向(图1的(d)所示的R方向)、左方向(图1的(d)所示的L方向)进行了旋转操作的情况下的旋转检测信号的图。
在图3中，在初始状态P0(θ＝0)，第一检测部10以及第二检测部20接受来自发光部15的光并输出Hi信号。第三检测部30设为与第一检测部10以及第二检测部20反相，不接受来自发光部35的光并输出Lo信号。
若使旋转操作部5从初始状态P0(θ＝0)进行右旋转，则如图3所示，从第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态，在θ＝θ1时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Hi的状态。若进一步右旋转，则在θ＝θ2时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Lo、第三检测部是Hi的状态。在θ＝θ3时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Lo、第三检测部是Hi的状态。利用旋转操作部5的右旋转，以后在θ＝θ4时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Lo、第三检测部是Lo的状态，在θ＝θ5时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态，在θ＝θ6时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态。
如上述所示，在第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30正常动作的情况下，通过使旋转操作部5向右方向旋转操作，第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的信号变化(从Hi到Lo，或者从Lo到Hi)以第三检测部30、第二检测部20、第一检测部10的顺序进行变化。
若使旋转操作部5从初始状态P0(θ＝0)进行左旋转，则如图3所示，从第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态，在θ＝θ-1时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态。若进一步右旋转，则在θ＝θ-2时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Lo、第三检测部是Lo的状态。在θ＝θ-3时，变化为第一检测部10是Lo、第二检测部20是Lo、第三检测部是Hi的状态。通过旋转操作部5的左旋转，以后在θ＝θ-4时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Lo、第三检测部是Hi的状态，在θ＝θ-5时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Hi的状态，在θ＝θ-6时，变化为第一检测部10是Hi、第二检测部20是Hi、第三检测部是Lo的状态。
如上所述，在第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30正常动作的情况下，通过使旋转操作部5向左方向旋转操作，第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的信号变化(从Hi到Lo，或者从Lo到Hi)以第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的顺序进行变化。
根据上述内容，控制部40通过判定从第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30输入的第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3的Hi、Lo进行反转的顺序，判定旋转操作部5是向右方向进行了旋转操作、还是向左方向进行了旋转操作。即，能够基于第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、以及第三旋转检测信号S3的信号变化的模式，来进行第一检测部10、第二检测部20、或者第三检测部30的故障检知。另外，利用计数器等累计第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3的Hi、Lo反转，由此能够计算旋转量。
(基于控制部40的检测部的、旋转检测以及故障检知动作)
图4A是表示本发明的旋转检测装置1的旋转方向以及旋转量的检测动作流程的流程图。在正常动作中根据图4A的流程图进行旋转操作部5的旋转检测。另外，图4B是图4A所示的(步骤2：否)以后的后续流程图，是表示本发明的旋转检测装置1的故障检知的动作流程的流程图。以下，结合该图4A、4B的流程图对本发明的旋转检测装置1的旋转检测以及故障检知动作进行说明。此外，在以下的动作中，作为第三检测部30没有故障的情况来进行说明。
(步骤1)控制部40检测第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30各自的第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3。该检测以规定期间为单位被连续地进行，如图2所示，同时并列地获取各旋转检测信号。
(步骤2)控制部40判断各检测部、即第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30各自的第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3是否是规定的顺序。在是规定的顺序的情况下，进入步骤3(步骤2：是)，在不是规定的顺序的情况下，进入步骤5(步骤2：否)。
(步骤3)控制部40判断旋转操作部5的旋转操作是右旋转还是左旋转。控制部40在第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的信号变化(从Hi到Lo，或者从Lo到Hi)以第三检测部30、第二检测部20、第一检测部10的顺序进行变化的情况下，判断为右方向。另一方面，控制部40在第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的信号变化(从Hi到Lo，或者从Lo到Hi)以第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的顺序进行变化的情况下，判断为左方向。
(步骤4)控制部40计算旋转量。控制部40利用计数器等累计第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、第三旋转检测信号S3的Hi、Lo反转，由此能够计算旋转量。在计算出旋转量之后返回步骤1。
(步骤5)控制部40判断是否存在第一检测部10的第一旋转检测信号S1、第三检测部30的第三旋转检测信号S3的、各个的信号变化。在存在信号变化的情况下，进入步骤6(步骤5：是)，在没有信号变化的情况下，进入步骤9(步骤5：否)。
(步骤6)控制部40判断第一检测部10与第二检测部20的信号变化是否相同。在相同的情况下，进入步骤7(步骤6：是)，在不相同的情况下，进入步骤8(步骤6：否)。
(步骤7)控制部40判断第一检测部10与第二检测部20的短路故障。这里，图5的(b)是表示第一检测部与第二检测部发生了短路的情况下的短路故障时的旋转检测信号的图。即在第一检测部10与第二检测部20发生了短路的情况下，成为接“或”，成为第一检测部10的第一旋转检测信号S1与第二检测部20的第二旋转检测信号S2的“或”信号(和信号)，第一检测部10与第二检测部20的信号变化是相同的。因此，在检测出图5的(b)所示那样的信号的情况下，控制部40能够判断为第一检测部10与第二检测部20的短路故障。
(步骤8)控制部40判断为第二检测部20的故障。如步骤6中进行判断的那样，在第一检测部10与第二检测部20的信号变化不同的情况下，例如如图5的(a)所示那样，是第二检测部发生了故障(被固定于Lo电平)的情况。另外，在第二检测部发生了故障的情况下，往往输出值是不定的，所以也能得到固定于Hi电平的情况。无论哪个情况，在第一检测部10与第二检测部20的信号变化不同的情况下，控制部40都能够判断为第二检测部20的故障。
(步骤9)控制部40判断第一检测部10与第二检测部20的信号变化是否相同。在相同的情况下，进入步骤7(步骤9：是)，在不相同的情况下，进入步骤10(步骤9：否)。
(步骤10)控制部40判断为第一检测部10的故障。如在步骤9中进行判断那样，在第一检测部10与第二检测部20的信号变化不相同的情况下，是第一检测部发生了故障的情况下。另外，在第一检测部发生了故障的情况下，往往输出值是不定的，所以固定于Hi电平或者Lo电平。无论哪个情况，与步骤8相同，在第一检测部10与第二检测部20的信号变化不相同的情况下，控制部40都能够判断为第一检测部10的故障。
(步骤11)控制部40能够输出故障信号。另外，能够执行系统停止等。由此，能够期待系统的安全提高。
(本发明的实施方式的效果)
本发明的实施方式的旋转检测装置1构成为具有：进行旋转操作的旋转操作部5；检测旋转操作部5的旋转并输出第一旋转检测信号的第一检测部10；以与第一旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部5的旋转并输出第二旋转检测信号的第二检测部20；以与第一检测部10以及第二检测部20的各自的旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测旋转操作部5的旋转并输出第三旋转检测信号的第三检测部30；以及基于第一旋转检测信号、第二旋转检测信号以及第三旋转检测信号，来进行第一检测部10、第二检测部20或者第三检测部30的故障检知的控制部40。由此，能够判断旋转操作部5是否在进行规定的旋转。另外，基于旋转操作部5在进行旋转的前提，能够基于第一旋转检测信号S1、第二旋转检测信号S2、以及第三旋转检测信号S3的信号变化的模式，来进行第一检测部10、第二检测部20、或者第三检测部30的故障检知。
这里，图6是用于说明现有的具备两个检测部的旋转检测装置的、作为比较例而示出的旋转检测信号(Hi、Lo输出信号)的图。在本实施方式的旋转检测装置1中，是不具备第三检测部30的情况下的构成。
在具备第一检测部与第二检测部的构成中，例如即使仅连续地输出第一检测部的信号，而未输出第二检测部的信号，也无法判断为故障。因为无法区分是旋转操作部在进行旋转操作，还是在第一检测部的切换点附近重复地进行操作。
然而，若追加第三检测部，则例如若输出第一检测部与第三检测部的信号则能够判断为旋转操作部在进行旋转。基于该旋转操作部在进行旋转的前提，能够判断为没有第二检测部的输出，因此，能够进行故障的判断。
如上所述，本实施方式的旋转检测装置1具备第一检测部10、第二检测部20、以及第三检测部30由此能够判断旋转操作部5是否在进行规定的旋转，能够提供可进行故障检知的旋转检测装置。另外，旋转检测装置1能够输出故障信号，能够执行系统停止等。由此，能够期待系统的安全提高。
以上，虽对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过是一个例子，并不限定技术方案涉及的发明。这些新的实施方式以及其变形例能够以其它的各种方式来实施，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、改变等。
例如如图1的(c)、图2所示，虽对第一检测部10、第二检测部20共用发光部15，作为一个光电传感器单元12而构成的情况进行了说明，但第一检测部10与第二检测部20也可是作为分别独立的检测器而被配置的构成。另外，虽对第三检测部30被设为与第一检测部10以及第二检测部20反相的情况进行了说明，但也可是同相，只要是以规定的顺序输出第一检测部10、第二检测部20、第三检测部30的旋转检测信号的构成即可。
另外，这些实施方式中已说明的特征的组合的全部并不是用于解决发明的课题的机构所必须的。并且，这些实施方式以及其变形例包含于发明的范围以及宗旨，并且包含于与技术方案所记载的发明等同的范围内。

Claims (4)

1.一种旋转检测装置，其中，具备：
旋转操作部，其进行旋转操作；
第一检测部，其检测上述旋转操作部的旋转并输出第一旋转检测信号；
第二检测部，其以与上述第一旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测上述旋转操作部的旋转并输出第二旋转检测信号；
第三检测部，其以与上述第一检测部以及上述第二检测部的各自的旋转检测信号保持规定的相位差的方式检测上述旋转操作部的旋转并输出第三旋转检测信号；以及
控制部，其基于上述第一旋转检测信号、上述第二旋转检测信号以及上述第三旋转检测信号，来进行上述第一检测部、上述第二检测部或者上述第三检测部的故障检知。
2.根据权利要求1所述的旋转检测装置，其中，
上述控制部基于上述第一检测部、上述第二检测部以及上述第三检测部中的至少两个检测部的旋转检测信号，来检测上述旋转操作部的旋转操作状态，在上述旋转操作状态下，基于上述第一旋转检测信号、上述第二旋转检测信号以及上述第三旋转检测信号的信号变化的模式，来进行上述第一检测部、上述第二检测部或者上述第三检测部的故障检知。
3.根据权利要求1或2所述的旋转检测装置，其中，
上述第三旋转检测信号是与上述第一检测部或者上述第二检测部的旋转检测信号反相的旋转检测信号。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转检测装置，其中，
上述控制部基于上述第一检测部以及上述第二检测部的各自的旋转检测信号，来检测上述旋转操作部的旋转方向以及旋转量。
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