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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der früheren
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-57908, angemeldet am 02. März 2004
und beansprucht deren Priorität;
auf die dortige Beschreibung wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
für einen Drehsensor
und eine zugehörige
Vorrichtung, welche in der Lage ist, die Drehrichtung und Drehzahl
eines Rotors basierend auf Erkennungssignalen zweier Sensorelemente
zu erkennen.
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Drehsensoren,
die in der Lage sind, nicht nur einen Drehwinkel, sondern auch eine
Drehrichtung (z.B. Rückwärtsdrehung,
also etwa Spiel) genau zu erkennen, werden bevorzugt als Kurbelwinkelsensoren
und Nockenwinkelsensoren in Kraftfahrzeuge verwendet. 9A zeigt einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110,
der bei dieser Art von Drehsensor anwendbar ist. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 weist
zwei Magnetsensoren (nicht gezeigt) auf, welche einem Zahnrad 50 gegenüberliegend
angeordnet sind, so dass zwei Erkennungssignale mit einer Phasendifferenz
von diesen beiden Magnetsensoren erzeugt werden. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 erkennt
die Drehrichtung des Zahnrades 50 basierend auf den Erkennungssignalen
dieser Magnetsensoren. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 gibt
die erkannte Drehrichtung über
eine Signalleitung 144 an einen Drehrichtungs-Verarbeitungs schaltkreis 132 in
einer ECU 130 aus. Andererseits gibt der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 ein
Pulssignal, welches die Drehung des Zahnrades 50 darstellt, über eine
Signalleitung 145 an einen Drehrichtungs-Verarbeitungsschaltkreis 134 der ECU 130 aus.
Weiterhin ist der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 über eine
Energieversorgungsleitung 142 mit einer Energiequelle Vcc der
ECU 130 verbunden und ist weiterhin mit einer Masseleitung 146 mit
Massepotential verbunden.
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9B zeigt ein Drehrichtungssignal
und ein Drehzahlsignal, welche von dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 110 erzeugt
werden. Das Drehrichtungssignal, das über die Signalleitung 144 erzeugt
wird, beträgt
0 V, wenn das Zahnrad 50 in Vorwärtsrichtung dreht und steigt
auf 5 V an, wenn das Zahnrad 50 sich in Rückwärtsrichtung
dreht. Das Drehzahlsignal, das über
die Signalleitung 145 erzeugt wird, ist ein Impulssignal,
welches die Drehung des Zahnrades 50 wiedergibt.
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Der
Kurbelwinkelsensor und der Nockenwinkelsensor eines Kraftfahrzeuges
liegen gewöhnlicherweise
im Nahbereich einer Motorsteuerungs-ECU. Die Verwendung der oben
beschriebenen vier Kabel (d.h. der Leitungen 142, 144, 145 und 146),
die in 9A gezeigt sind,
ist nicht allzu unbequem. Jedoch ist der Drehsensor, der die Drehzahl eines
Rades erkennt, entfernt von der ECU angeordnet. Die Verwendung einer
Gesamtzahl von vier Kabeln für
jeden Drehsensor verursacht Probleme hinsichtlich Verkabelungsgewicht
und Verkabelungsraum.
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Angesichts
der obigen Probleme hat die Anmelderin dieser Erfindung bereits
eine Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung für einen Drehsensor vorgeschlagen,
welche in der Lage ist, die Anzahl von Kabeln zu verringern (siehe
offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 10- 332725 (1998)). Bei dieser Technik des
Standes der Technik erkennt gemäß 10A ein Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 304 eine
Drehrichtung eines Rotors (nicht gezeigt). Der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 304 schaltet
eine Schalter SW2 in Antwort auf die Erkennung einer Vorwärtsdrehung
des Rotors ein, um einen Konstantstrom Ib' zu liefern. Der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 304 schaltet
einen Schalter SW3 in Antwort auf die Erkennung einer Rückwärtsdrehung
des Rotors ein, um einen Konstantstrom Ic' zu liefern. Gemäß 10B ist während der Vorwärtsdrehung
ein Pulssignal, welches die Drehung des Rotors darstellt, auf einem Stromwert
von Ia' am niedrigen
Pegel und von Ia' + Ib' am hohen Pegel.
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Während der
Rückwärtsdrehung
des Rotors hat das Pulssignal, welches die Drehung des Rotors darstellt,
einen Stromwert von Ia' am
niedrigen Pegel und von Ia' +
Ic' am hohen Pegel.
Der Strom Ia' ist
nötig zur
Aktivierung eines Konstantspannungsschaltkreises 302. Infolgedessen
ist das elektrische Potential auf einer Ausgangsleitung 246 R10 × (Ia' + Ib') auf dem hohen Pegel
des Erkennungssignals während der
Vorwärtsdrehung
des Rotors und R10 × (Ia' + Ic') auf dem hohen Pegel
des Erkennungssignals während
der Rückwärtsdrehung
des Rotors. Somit ist eine Durchführung einer Vorwärts/Rückwärts-Beurteilung
der Drehrichtung des Rotors unter Verwendung von nur zwei Verdrahtungskabeln
in Form einer Energieversorgungsleitung 242 und der Signalleitung 246 möglich.
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Die
obige Vorgehensweise nach dem Stand der Technik macht jedoch drei
unterscheidbare Stromwerte (Ia',
Ia' + Ib' und Ia' + Ic') zur Unterscheidung
der Drehrichtung notwendig. Infolgedessen steigt der elektrische
Energieverbrauch des Drehsensors an. Wie oben beschrieben, wenn
der Drehsensor entfernt von der ECU angeordnet ist, um die Drehung
eines Rades zu erkennen, steigt der elektrische Energieverbrauch
in der Verdrahtung ebenfalls an. Dies ist der Grund, warum die obenbeschriebene herkömmliche
Technik nicht vorteilhaft bei Schwerlastkraftwägen oder Bussen aufgrund deren
längerer Karosserien
anwendbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der obenbeschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung zur
Aufgabe, einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor,
sowie eine zugehörige
Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage sind, Erkennungssignale
auszugeben, welche die Drehrichtung und die Drehzahl eines Rotors
wiedergeben, wobei drei Verdrahtungskabel vorhanden sind und welche
auch in der Lage sind, den elektrischen Energieverbrauch zu verringern.
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Um
die obenbeschriebene und andere zugehörige Aufgaben zu lösen, schafft
die vorliegende Erfindung einen Erkennungssignal-Steuerschaltkreis für einen
Drehsensor mit zwei Sensorelementen, welche in einer gegenüberliegenden
Beziehung zu einem Rotor angeordnet sind, um Erkennungssignale mit
unterschiedlichen Phasen abhängig
von der Drehung des Rotors zu erzeugen und um sowohl die Drehzahl
als auch die Drehrichtung des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen
zu erkennen. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis der vorliegenden
Erfindung weist eine Pulssignalerzeugungsvorrichtung, eine Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
und eine Änderungsvorrichtung
für ein
elektrisches Potential auf. Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung
ist in der Lage, ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung
zu erzeugen, welche im Pegel des Erkennungssignals auftritt, welches
von wenigstens einem der beiden Sensorelemente erzeugt wird. Die
Vor wärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
ist in der Lage, ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung
des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen der beiden Sensorelemente
zu erzeugen. Schließlich
ist die Änderungsvorrichtung
für das
elektrische Potential in der Lage, abhängig von dem Beurteilungssignal
von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
ein elektrisches Potential zu ändern,
welches von einer Energieversorgungsleitung geliefert wird.
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Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung eine erste Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Drehsensor mit einem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis und
einem Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis weist zwei Sensorelemente
auf, welche in einer gegenüberliegenden
Beziehung zu einem Rotor angeordnet sind, um Erkennungssignale mit
unterschiedlichen Phasen abhängig
von einer Drehung des Rotors zu erzeugen und um die Drehzahl und
die Drehrichtung des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen
zu erkennen. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis erzeugt
ein binäres
Signal, welches die Drehrichtung des Rotors wiedergibt. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
weist eine Pulssignalerzeugungsvorrichtung, eine Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
und eine Strompfadbildungsvorrichtung auf. Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung
ist in der Lage, in Antwort auf eine Änderung, welche im Pegel des
Erkennungssignals auftritt, das von wenigstens einem der beiden Sensorelemente
erzeugt wird, ein Pulssignal zu erzeugen. Die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
ist in der Lage, ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung
des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen der beiden Sensorelemente
zu erzeugen. Die Strompfadbildungsvorrichtung ist in der Lage, es
einem Konstantstrom zu erlauben, in Antwort auf das Beurteilungs signal
von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
von einer elektrischen Potentialversorgungsleitung zu einer Masseleitung
zu fließen.
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Der
Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis
ist über
einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden. Ein Verbindungspunkt
des Widerstands und des Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreises ist
mit der elektrischen Potentialversorgungsleitung der Strompfadbildungsvorrichtung
verbunden. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis
erkennt basierend auf einem Spannungsabfall, der an dem Widerstand
auftritt, den von der elektrischen Potentialversorgungsleitung zur Masseleitung
fließenden
Konstantstrom und erzeugt das Binärsignal, welches die Drehrichtung
des Rotors darstellt.
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Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung eine zweite Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Drehsensor mit einem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis und
einem Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis weist zwei Sensorelemente
auf, welche in einer gegenüberliegenden
Beziehung zu einem Rotor angeordnet sind, um abhängig von einer Drehung des
Rotors Erkennungssignale zu erzeugen, welche unterschiedliche Phasen
haben und um die Drehzahl und die Drehrichtung des Rotors basierend
auf den Erkennungssignalen zu erkennen. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis
erzeugt ein Binärsignal,
welches die Drehrichtung des Rotors darstellt. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
weist eine Pulssignalerzeugungsvorrichtung, eine Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
und eine Strompfadbildungsvorrichtung auf. Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung
ist in der Lage, ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung
zu erzeugen, welche im Pegel des Erkennungssignals auftritt, das
von wenigstens einem der bei den Sensorelemente erzeugt wird. Die
Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
ist in der Lage, ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung
des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen der beiden Sensorelemente
zu erzeugen. Die Strompfadbildungsvorrichtung ist in der Lage, es
in Antwort auf das Beurteilungssignal von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung einem
Konstantstrom zu erlauben, über
einen Widerstand von einer Energieversorgungsleitung zu einer Masseleitung
zu fließen.
Weiterhin erkennt der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis basierend auf
einer Spannungsänderung,
welche in der Energieversorgungsleitung auftritt, den Konstantstrom, der
von der Energieversorgungsleitung zur Masseleitung fließt und erzeugt
das binäre
Signal, welches die Drehrichtung des Rotors wiedergibt.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt die Pulssignalerzeugungsvorrichtung ein Pulssignal
in Antwort auf eine Änderung aus,
welche im Pegel des Erkennungssignals auftritt, das von wenigstens
einem der beiden Sensorelemente erzeugt wird. Andererseits erzeugt
die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung des Rotors
basierend auf den Erkennungssignalen der beiden Sensorelemente.
Die elektrische Potentialänderungsvorrichtung ändert ein
elektrische Potential, welches von einer Energieversorgungsleitung
geliefert wird, abhängig
von dem Beurteilungssignal der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung.
Bei dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis der vorliegenden
Erfindung ist die Ausgabe eines Signals, welches die Drehrichtung
des Rotors wiedergibt, durch Ändern
des elektrischen Potentials möglich,
welches von der Energieversorgungsleitung geliefert wird. Mit anderen
Worten, die Erkennung sowohl der Drehzahl als auch der Drehrichtung
des Rotors ist unter Ver wendung von drei Verdrahtungskabeln möglich, nämlich Energieversorgungsleitung, Masseleitung
und Signalleitung, welche das Pulssignal abhängig von der Drehung des Rotors
ausgibt. Weiterhin wird die Erkennung der Drehrichtung des Rotors
durch Verringerung des elektrischen Potentials der Energieversorgungsleitung
realisiert, nämlich durch
Verwendung der Spannungseinstellung nur einer Stufe. Infolgedessen
kann der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zu einem System mit einer zweistufigen Spannungseinstellung
den elektrischen Energieverbrauch verringern.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Potentialänderungsvorrichtung
das von der Energieversorgungsleitung gelieferte elektrische Potential
durch Verringern einer Konstantspannung des elektrischen Potentials ändert, welches
von der Energieversorgungsleitung geliefert wird.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor der vorliegenden Erfindung
ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Potentialänderungsvorrichtung
einen Konstantstromschaltkreis aufweist, der in der Lage ist, einen
Konstantstrom zu erzeugen, sowie einen Schalter aufweist, der den
Konstantstromschaltkreis so schaltet, daß er den Konstantstrom liefert.
Mit dieser Anordnung wird es möglich,
das elektrische Potential der Energieversorgungsleitung zu ändern, in
dem der Konstantstromschaltkreis veranlaßt wird, den Konstantstrom
zu liefern, der von der Energieversorgungsleitung auf Masse fließt.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Konstantspannungsschaltkreis
vorge sehen ist, der eine Konstantspannung an die Pulssignalerzeugungsvorrichtung,
die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
und die elektrische Potentialänderungsvorrichtung
anlegt. Selbst wenn somit der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis entfernt von
dem Ort angeordnet ist, an dem die Spannungsquelle liegt, ergibt
sich kein nachteiliger Effekt durch den Spannungsabfall, der in
einer langen Energieversorgungsleitung auftritt. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
kann korrekt arbeiten.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Eingangsstrom des Konstantspannungsschaltkreises konstant
ist. In diesem Fall ändert
sich das elektrische Potential der Energieversorgungsleitung aufgrund
von Schaltkreisbetrieben oder dergleichen nicht. Somit wird es möglich, die
Drehrichtung des Rotors durch Ändern
des elektrischen Potentials auf der Energieversorgungsleitung genau
zu erkennen.
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Bei
dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Konstantspannungsschaltkreis
einen Konstantspannungsabschnitt aufweist, der eine Konstantspannung basierend
auf einer Bandlücke
erzeugt, sowie einen Differenzverstärker aufweist, der die Konstantspannung
erhält,
die von dem Konstantspannungsabschnitt erzeugt wird und auch eine
Steuerspannung erhält,
und ein Steuerelement aufweist, daß einen Steueranschluß hat, der
einen Ausgang vom Differenzverstärker
empfängt
und Eingangs- und Ausgangsanschlüsse
aufweist, welche zwischen die Energieversorgungsleitung und Masseleitung
geschaltet sind. Die Eingangsimpedanz des Konstantspannungsschaltkreises
kann demzufolge durch Verbinden seiner Eingangsseite mit der Eingangsseite
des Differenzverstärkers
er höht
werden. Der Eingangsstrom wird im wesentlichen konstant.
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Bei
der ersten Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung für einen
Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt die Pulssignalerzeugungsvorrichtung des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises
ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung, welche im Pegel des
Erkennungssignals auftritt, das von wenigstens einem der beiden
Sensorelemente erzeugt wird. Weiterhin erzeugt die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises ein Beurteilungssignal
entsprechend der Drehrichtung des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen
der beiden Sensorelemente. Die Strompfadbildungsvorrichtung erlaubt
es einem Konstantstrom in Antwort auf das Beurteilungssignal von
der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
von einer elektrischen Potentialversorgungsleitung zu einer Masseleitung zu
fließen.
Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis
ist über
einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden. Ein Verbindungspunkt
des Widerstandes und des Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreises ist
mit der elektrischen Potentialversorgungsleitung der Strompfadbildungsvorrichtung
verbunden. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis erkennt
den Konstantstrom, der basierend auf einem Spannungsabfall am widerstand von
der elektrischen Potentialversorgungsleitung zur Masseleitung fließt und erzeugt
das binäre
Signal, welches die Drehrichtung des Rotors angibt.
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Bei
der Anordnung der ersten Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Rotor ist die Erkennung sowohl der Drehzahl als auch der Drehrichtung
des Rotors unter Verwendung von drei Kabeln, nämlich Energieversorgungsleitung,
Masseleitung und Signalleitung, welche das Pulssignal in Abhängigkeit
von der Drehung des Rotors ausgibt, möglich. weiterhin wird die Erkennung
der Drehrichtung des Rotors durch Verringern des elektrischen Potentials
auf der Energieversorgungsleitung realisiert, d. h. durch Verwendung
der Spannungseinstellung nur einer Stufe. Somit kann die erste Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem System, bei dem
eine zweistufige Spannungseinstellung nötig ist, den elektrischen Energieverbrauch
verringern.
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Bei
der zweiten Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung für einen
Drehsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt die Pulssignalerzeugungsvorrichtung des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises
ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung, die im Pegel des Erkennungssignals
auftritt, welche von wenigstens einem der beiden Sensorelemente
erzeugt wird. Weiterhin erzeugt die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises ein Beurteilungssignal
entsprechend der Drehrichtung des Rotors basierend auf den Erkennungssignalen
der beiden Sensorelemente. Die Strompfadbildungsvorrichtung erlaubt
es in Antwort auf das Beurteilungssignal von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung,
daß ein
Konstantstrom von einer elektrischen Potentialversorgungsleitung
zu einer Masseleitung fließt.
Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis
erkennt basierend auf einer Spannungsänderung, welche in der Energieversorgungsleitung
auftritt, den Konstantstrom, der von der Energieversorgungsleitung
zur Massenleitung fließt
und erzeugt das binäre
Signal, das die Drehrichtung des Rotors wiedergibt.
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Bei
der Anordnung der zweiten Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Rotor ist die Erkennung sowohl der Drehzahl als auch der Drehrichtung
des Rotors unter Verwendung von drei Verdrahtungskabeln, nämlich Energieversorgungsleitung,
Masseleitung und Signalleitern, welche das Pulssignal abhängig von
der Drehung des Rotors ausgibt, möglich. weiterhin wird die Erkennung
der Drehrichtung des Rotors durch Verringern des elektrischen Potentials
der Energieversorgungsleitung realisiert, d. h. durch Verwendung
der Spannungseinstellung nur einer Stufe. Infolgedessen kann die
zweite Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem System, welches
eine zweistufige Spannungseinstellung nötig macht, den elektrischen
Energieverbrauch verringern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
obigen und weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung,
welche in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung zu lesen ist,
in der:
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1 ein Blockdiagramm ist, welches einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
und eine ECU gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B ein
Zeitdiagramm ist, welches ein elektrisches Potential einer Energieversorgungsleitung
und ein Drehzahlsignal auf einer Signalleitung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, welches den genaueren Aufbau des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises
von 1 zeigt;
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3A eine
Wellenformdarstellung ist, welche Ausgangssignale erster und zweiter
Magnetsensoren zeigt;
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3B ein
Wellenformdiagramm ist, welches Erkennungssignale erster und zweiter
Binärisierungsschaltkreise
zeigt;
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4 ein
Schaltkreisdiagramm ist, welches ein Beispiel eines Konstantspannungsschaltkreises von 2 zeigt;
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5A ein
Schaltkreisdiagramm ist, welches ein anderes Beispiel des Konstantspannungsschaltkreises
von 2 zeigt;
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5B ein
Schaltkreisdiagramm ist, welches ein anderes Beispiel des Konstantspannungsschaltkreises
von 2 zeigt;
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6 ein
Schaltkreisdiagramm ist, welches ein Beispiel eines Konstantstromschaltkreises
von 2 zeigt,
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7 ein
Blockdiagramm ist, welches einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
und eine ECU gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
Blockdiagramm ist, welches einen genaueren Aufbau des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises
von 7 zeigt;
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9A ein
Schaltkreisdiagramm eines herkömmlichen
Drehsensorschaltkreises zeigt;
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9B ein
Signalzeitdiagramm des herkömmlichen
Drehsensorschaltkreises zeigt;
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10A ein Schaltkreisdiagramm ist, welches einen
herkömmlichen
Drehsensorschaltkreis zeigt; und
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10B ein Signalzeitdiagramm des herkömmlichen
Sensorschaltkreises ist.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beigefügte
Zeichnung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Nachfolgend
wird ein Drehsensor, der in der Lage ist, sowohl die Drehzahl als
auch die Drehrichtung eines Rads eines Kraftfahrzeugs zu erkennen und
der gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, unter Bezugnahme auf
die 1 bis 6 beschrieben.
Der Drehsensor ist beispielsweise an einem geeigneten Abschnitt
(d. h. Dreherkennungsabschnitt) nahe eines Rads eines Kraftfahrzeugs
angeordnet, um eine Drehbedingung dieses Rades zu erkennen. Der Drehsensor
wirkt mit einem ABS (d. h. Antiblockierbremssystem), einer VSC (Fahrzeugstabilitätssteuerung)
oder einer anderen Steuervorrichtung zusammen, welche in dem Kraftfahrzeug
eingebaut ist. Der Drehsensor muß die Drehzahl des Rades sowohl
in Vorwärts-
als auch Rückwärtsrichtung
in einem großen
Bereich genau erkennen, der sowohl niedrige Drehzahlen als auch
höhere
Drehzahlen abdeckt.
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1A ist
ein Blockdiagramm, welches einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
und eine ECU (d. h. elektronische Steuereinheit) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Bremsensteuer-ECU 30,
welche mit einem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 verbunden
ist, erkennt die Drehrichtung und die Drehzahl eines Zahnrads 50.
Das Zahnrad 50, welches ein Erkennungsobjekt ist und ein
magnetisches Bauteil ist, dreht zusammen mit einem Rad (nicht gezeigt)
des Kraftfahrzeugs. Das Zahnrad 50 hat vorspringende Abschnitte 50a und
vertiefte Abschnitte 50b, welche mit einer bestimmten Unterteilung
entlang des Außenumfangs
angeordnet sind. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10,
der im Nahbereich des Zahnrads 50 angeordnet ist, erkennt die
vorstehenden Abschnitte 50a und die vertieften Abschnitte 50b des
Zahnrads 50 und gibt ein Erkennungssignal aus.
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Der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 erhält über eine
Energieversorgungsleitung 42 ein elektrisches Potential,
das (über
einen später noch
zu beschreibenden widerstand R1) von einer Energiequelle Vcc in
der ECU 30 geliefert wird. weiterhin ist der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 über eine
Masseleitung 46 in der ECU 30 mit Masse verbunden.
Der Erkennungsschaltkreis 10 gibt über eine Signalleitung 44 ein
Drehzahlsignal an einen Drehzahl-Binärisierungsschaltkreis 34 in
der ECU 30 aus. Eine Verbindung der Signalleitung 44 und
des Drehzahlsignal-Binärisierungsschaltkreises 34 ist über einen
pull-up-Widerstand 2 mit der Energieversorgung Vcc verbunden.
Ein ein elektrisches Potential erkennender Widerstand R1 ist in
Serienverbindung zwischen der Energieversorgungsleitung 42 und
der Energiequelle Vcc in der ECU 30. Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 ist
in der Lage, den Stromwert abhängig
von der Drehrichtung (d. h. der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung)
des Zahnrades 50 einzustellen. Mit anderen Worten, der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 kann das elektrische
Potential V1 der Energieversorgungsleitung 42 ändern. Der
Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 in
der ECU 30 hat die Funktion, die elektrische Potentialänderung
auf der Energieversorgungsleitung 42 zu binärisieren.
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1B ist
ein Zeitdiagramm, welches das elektrische Diagramm V1 auf der Energieversorgungsleitung 42 und
das Drehzahlsignal zeigt, welches über die Signalleitung 44 erzeugt
wird. Das elektrische Potential V1 der Energieversorgungsleitung 42 zeigt
einen Spannungsabfall von der Energieversorgung Vcc (d. h. 5 V)
bei Zufuhr von elektrischer Energie, wenn das Zahnrad 50 in
Vorwärtsrichtung
(d. h. in 1 in Uhrzeigerrichtung)
dreht. Der in dem elektrischen Potential V1 auftretende Spannungsabfall
ist proportional zu einem verbrauchten Strom Ia in dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 (d.
h. verbrauchter Strom Ia × Potentialerkennungswiderstand
R1). wenn andererseits das Fahrrad 50 in entgegengesetzter
Richtung dreht (d. h. entgegen Uhrzeigersinn in 1),
zeigt das elektrische Potential V1 der Energieversorgungsleitung 42 bei
Zufuhr von elektrischer Energie einen relativ größeren Spannungsabfall von der
Energiequelle Vcc (d. h. 5 V) aus. In diesem Fall ist der Spannungsabfall
im elektrischen Potential V1 nicht nur zu dem verbrauchten Strom
Ia in dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 proportional,
sondern auch zu einem konstanten Strom Ib (d. h. verbrauchter Strom
Ia + Konstantstrom Ib) × Potentialerkennungswiderstand
R1). Somit kann der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 basierend
auf der elektrischen Potentialänderung,
welche wie oben beschrieben unterschieden wird, einen binären Ausgang
erzeugen, der entweder die Vorwärtsdrehung oder
die Rückwärtsdrehung
anzeigt. Andererseits gibt der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 ein
Drehzahlsignal (d. h. ein die Drehung wiedergebendes Pulssignal
des Zahnrades 50 über
die Signalleitung 44 an die ECU 30 aus.
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2 ist
ein Blockdiagramm, welches den genaueren Aufbau des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises 10 zeigt.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 weist
zwei Sensierungselemente, d. h. einen ersten Magnetsensor 21 und
einen zweiten Magnetsensor 22 auf, welche jeweils aus einem
magnetischen Widerstandselement (MRE) gemacht sind, und die in der
Lage sind, ein Erkennungssignal auszugeben. Der erste Magnetsensor 21 und
der zweite Magnetsensor 22 sind den Außenumfang des Zahnrades 50 gegenüberliegend
angeordnet. Der Abstand zwischen dem ersten Magnetsensor 21 und
dem zweiten Magnetsensor 22 entspricht (N ± 1/4) × (Teilung
der vorstehenden Abschnitte 50a), wobei N eine ganze Zahl
ist. wie später beschrieben
wird, geben der erste Magnetsensor 21 und der zweite Magnetsensor 22 Sinuswellenerkennungssignale
(d. h. ein Signal A und ein Signal B) abhängig von der Drehung des Zahnrades 50 mit
einer Phasendifferenz von 1/4 Teilung aus, wie in 3A gezeigt.
Die von dem ersten Magnetsensor 21 und dem zweiten Magnetsensor 22 erzeugten
Sinuswellenerkennungssignale werden Binärisierungsschaltkreisen 23 und 24 (welche
als Pulssignalerzeugungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung dienen)
zugeführt.
Die Binärisierungsschaltkreise 23 und 24 wandeln
die eingegebenen Sinuswellenerkennungssignale in Rechteckwellen-Binärausgänge um,
und zwar auf der Grundlage eines Vergleichs mit einem bestimmten
Schwellenwert, wie in 3B gezeigt.
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Genauer
gesagt, der erste Magnetsensor 21 und der zweite Magnetsensor 22 geben
jeweils die Erkennungssignale mit hohem Pegel aus, wenn sie den
vorstehenden Abschnitten 50a des Zahnrades 50 gegenüberliegen
und geben Erkennungssignale mit niedrigem Pegel aus, wenn sie den
vertieften Abschnitt 50b des Zahnrades 50 gegenüberliegen. Während einer
Unterteilung von einem vorstehenden Abschnitt 50a werden
Rechteckwellenerkennungssignale Sa und Sb erzeugt. Die Rechteckwellenerkennungssignale
Sa und Sb sind zueinander um einen Winkel entsprechend 1/4 Teilung
versetzt, wie sich aus der Positionsbeziehung zwischen dem Magnetsensoren 21 und 22 ergibt.
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Ein
Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16,
der als Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungvorrichtung
der vorliegenden Erfindung dient, empfängt die binären Ausgänge von dem Binärisierungsschaltkreisen 23 und 24 und
macht eine Beurteilung dahingehend, ob das Zahnrad 50 in
Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
dreht, in dem überprüft wird,
ob das Erkennungssignal Sa des ersten Magnetsensors 21 gegenüber dem
Erkennungssignal Sb des zweiten Magnetsensors 22 verzögert oder
vorgeschoben ist, wie in 3B gezeigt.
Wenn das Zahnrad 50 in Rückwärtsrichtung dreht, schaltet
der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 einen Schalter 25 ein,
um zu veranlassen, daß eine
Konstantstromquelle 26 einen Konstantstrom Ib liefert, der über die
Masseleitung 46 auf Masse abfließt. Der Schalter 25 kann
durch einen Transistor oder ein vergleichbares Steuerelement gebildet
werden. Ein Konstantstromschaltkreis 14 stellt die Konstantstromquelle 26 ein,
so daß der
Konstantstrom Ib stabil von der Konstantstromquelle 26 geliefert
wird.
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Ein
Konstantspannungsschaltkreis 12, der mit der Energieversorgungsleitung 42 verbunden
ist, liefert ein konstantes elektrisches Potential an den ersten
Magnetsensor 21 und den zweiten Magnetsensor 22,
die Binärisierungsschaltkreise 23 und 24, den
Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 und
den Konstantstromschaltkreis 14. Bei der ersten Ausführungsform
ist der Konstantspannungsschaltkreis 12 in dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 angeordnet.
Selbst wenn somit der Erkennungs-Verarbeitungsschaltkreis 10 entfernt
von der ECU 30 liegt, ergeben sich keine nachteiligen Effekte
durch einen Spannungsabfall in einer langen Energieversorgungs leitung.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 kann direkt
arbeiten.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Schaltkreisaufbaus des Konstantspannungsschaltkreises 12.
Der Konstantspannungsschaltkreis 12 der ersten Ausführungsform
weist einen Bandlücken-Konstantspannungsabschnitt 120,
einen Differenzverstärker
OP1, einen Transistor TR1 und Widerstände R3 und RL auf. Der Transistor
TR1 ist mit einem Ende mit der Energieversorgungsleitung 42 und
mit dem anderen Ende mit Masse verbunden. Die Widerstände R3 und RL
sind in Serienschaltung zwischen der Energieversorgungsleitung 42 und
Masse geschaltet. Der Bandlücken-Konstantspannungsabschnitt 120 erzeugt eine
Konstantspannung, welche an einem Eingangsanschluß des Differenzverstärkers OP1
angelegt wird. Eine Steuerspannung, welche gemäß dem Teilungsverhältnis der
Widerstände
R3 und RL erzeugt wird, wird an den anderen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers OP1
angelegt. Ein Ausgang des Differenzverstärkers OP1 wird an eine Basis
des Transistors TR1 angelegt. Bei dem Konstantspannungsschaltkreis 12 der
ersten Ausführungsform
ist die Eingangsseite dieses Schaltkreises mit der Eingangsseite
des Differenzverstärkers
OP1 verbunden. Damit kann die Eingangsimpedanz des Konstantspannungsschaltkreises 12 erhöht werden.
Der Eingangsstrom wird im Wesentlichen konstant. In diesem Fall
wird der Eingangsstrom des Konstantspannungsschaltkreises 12 konstant
gehalten, da das elektrische Potential der Energieversorgungsleitung 42 sich
aufgrund von Schaltkreisbetätigungen
oder dergleichen nicht ändert.
Somit kann der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 in
der ECU 30 die Drehrichtung durch Änderung des elektrischen Potentials
V1 auf der Energieversorgungsleitung 42 genau erkennen.
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Die 5A und 5B zeigen
andere praktische Beispiele des Konstantspannungsschaltkreises 12 mit
einem Bandlücken-Konstantspannungsabschnitt.
Bei dem Beispiel von 5A ist der Bandlücken-Konstantspannungsabschnitt
durch eine Zehner-Diode ZD gebildet, welche in Serienverbindung mit
einem Widerstand R4 zwischen der Energieversorgungsleitung 42 und
Masse ist. Bei dem Beispiel von 5 wird
der Bandlücken-Konstantspannungsabschnitt
durch eine Paar von Transistoren TR3 und TR4 gebildet, welche gegenseitig
mit ihren Basen verbunden sind. Der Transistor TR3 und der Widerstand
R4 sind in Serienverbindung zwischen der Energieversorgungsleitung 42 und
Masse. Der Transistor TR4 und der Widerstand R3 sind in Serienverbindung
zwischen der Energieversorgungsleitung 42 und Masse.
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6 zeigt
ein Beispiel des Konstantstromschaltkreises 14 und der
Konstantstromquelle 26. Die erste Ausführungsform verwendet einen
Stromspiegelschaltkreis zur Ausbildung des Konstantstromschaltkreises 14 und
der Konstantstromquelle 26. Genauer gesagt, Widerstände R5 und
R6 sind in Serienverbindung zwischen dem Anschluß des elektrischen Potentials
Vv und Masse. Eine durch das Teilungsverhältnis der Widerstände R5 und
R6 gebildete Spannung wird an die Basis eines Transistors TR5 angelegt.
Der Transistor TR5 hat einen Kollektor, der auf Masse gelegt ist
und einen Emitter, der über
einen Widerstand R7 mit dem elektrischen Potentialanschluß Vv verbunden
ist. Der Transistor TR5 hat einen Emitter, der mit einer Basis eines
Transistors TR6 verbunden ist. Der Transistor TR6 hat einen Emitter,
der über
einen Widerstand R8 auf Masse gelegt ist. Der Transistor TR6 hat
einen Kollektor, der über
einen Transistor TR7 mit der Energieversorgung 42 verbunden
ist. Der Transistor TR7 hat einen Emitter, der mit der Energieversorgung 42 verbunden
ist. Der Transistor TR7 hat eine Basis und einen Kollektor, welche
mit einander verbunden sind. Die Basis des Transistors TR7 ist mit
der Basis des Transistors TR8 verbunden, der in der Konstantstromquelle 26 vorgesehen
ist. Der Emitter des Transistors TR8 ist mit der Energieversorgungsleitung 42 verbunden
und ein Kollektor ist mit dem Schalter 25 von 2 verbunden.
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Bei
der Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung für einen Drehsensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gibt der Binärisierungsschaltkreis 23 des
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises 10 über die
Signalleitung 44 ein Pulssignal in Antwort auf Änderungen aus,
welche im Pegel des Erkennungssignals auftreten, welches vom ersten
Magnetsensor 21 erzeugt wird. Weiterhin gibt der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 des
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises 10 ein Beurteilungssignal
entsprechend der Drehrichtung des Zahnrades 50 auf der
Grundlage von Erkennungssignalen des ersten Magnetsensors 21 und
des zweiten Magnetsensors 22 aus. Der Schalter 25 wird
in Antwort auf das Beurteilungssignal von dem Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 geschlossen,
so dass die Konstantstromquelle 26 den Konstantstrom Ib
zuführen kann,
der von der Energieversorgungsleitung 42 mit dem zugeführten elektrischen
Potential auf die Masseleitung 46 fließen kann. Andererseits wird
das elektrische Potential V1 der Energieversorgungsleitung 42 von
der Spannungsquelle Vcc über
den Potentialerkennungswiderstand R1 auf die Konstantstromquelle 26 gelegt.
Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erkennt
den von der Konstantstromquelle 26 fließenden Strom Ib auf der Grundlage
eines Spannungsabfalls, der an dem das elektrische Potential erkennenden
Widerstand R1 auftritt. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erzeugt
ein binäres
Signal, welches die Drehrichtung des Zahnrades 50 wiedergibt.
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In
diesem Fall ist die Ausgabe eines Signals, welches die Drehrichtung
des Zahnrades 50 wiedergibt, dadurch möglich, daß es der Konstantstromquelle 26 ermöglicht wird,
den Konstantstrom Ib zu liefern, der von dem elektrischen Potential
V1 der Energieversorgungsleitung 42 in Antwort auf die
Aktivierung (d.h. die Einschaltung) des Schalters 25 auf
die Masseleitung 46 fließt. Mit anderen Worten, die
Erkennung sowohl der Drehzahl als auch der Drehrichtung des Zahnrades 50 ist
unter Verwendung dreier Kabel, nämlich
der Energieversorgungsleitung 42, der Masseleitung 46 und
der Signalleitung 44 möglich,
welche das Pulssignal abhängig
von der Drehung des Zahnrades 50 (des Rotors) ausgibt.
Weiterhin wird die Ausgabe der Drehrichtung des Zahnrades 50 dadurch
realisiert, daß das
elektrische Potential der Energieversorgungsleitung 42 verringert
wird, d.h. es erfolgt eine Spannungseinstellung an nur einer Stufe
(d.h. Potentialerkennungswiderstand R1 × Konstantstrom (d.h. Masselegungsstrom)
Ib).
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Der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis der ersten Ausführungsform
kann somit im Vergleich zu dem obenbeschriebenen herkömmlichen Drehsensorschaltkreis
der 10A und 10B (der
eine zweistufige Spannungseinstellung benötigt) den elektrischen Energieverbrauch
verringern. Insbesondere beträgt
bei der Schaltkreisanordnung von 10A das
elektrische Potential auf der Ausgangsleitung 246 R10 × (im Schaltkreis
verbrauchter Strom Ia' +
Massestrom Ib')
beim hohen Pegel des Erkennungssignals während der Vorwärtsdrehung
des Rotors und R10 × (im
Schaltkreis verbrauchter Strom Ia' + Massestrom Ic') beim hohen Pegel des Erkennungssignals
während
der Rückwärtsdrehung
des Rotors. Somit ist eine Erkennung der Drehrichtung möglich, wenn
der Massestrom Ic' größer als
der Massestrom Ib' gemacht
wird. Wenn der Konstantstrom (d.h. Massestrom Ib) der ersten Ausführungsform
das Äquivalent zum
Massestrom Ib' im
Schaltkreis von 10A ist, ist die Schaltkreisanordnung gemäß 10A nachteilig hinsichtlich des elektrischen Energieverbrauchs,
da sie den Massestrom Ic' benötigt, der
größer als
der Massestrom Ib' ist.
Somit hat im Vergleich zum herkömmlichen
Schaltkreis gemäß 10A der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
einen geringeren elektrischen Energieverbrauch. Somit kann der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 der
ersten Ausführungsform
den Stromwert der Energieversorgungsleitung 42 verringern.
Der elektrische Energieverbrauch in den Verdrahtungskabeln kann
verringert werden, selbst wenn ein relativ großer Abstand zwischen der ECU 30 und
dem Drehsensor vorhanden ist, der die Raddrehzahl beispielsweise
bei einem Lastkraftwagen oder Omnibus erkennt.
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Wie
sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, schafft die vorliegende
Erfindung einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 für einen
Drehsensor mit zwei Sensorelementen 21 und 22,
welche dem Rotor 50 gegenüberliegend angeordnet sind,
um Erkennungssignale abhängig
von der Drehung des Rotors 50 zu erzeugen, welche unterschiedliche
Phasen haben und um sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung
des Rotors 50 basierend auf den Erkennungssignalen zu erkennen. Der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 der vorliegenden
Erfindung weist die Pulssignal-Erzeugungsvorrichtung (d.h. den Binärisierungsschaltkreis 23),
die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
(d.h. den Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16)
und die Änderungsvorrichtung
für das elektrische
Potential (d.h. die Konstantstromquelle 26 und den Schalter 25)
auf. Die Pulssignal-Erzeugungsvorrichtung 23 ist in der
Lage, ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung zu erzeugen, welche
im Pegel des von wenigstens einem der beiden Sensorelemente 21 und 22 er zeugten
Erkennungssignals auftritt. Die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 60 ist
in der Lage, ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung
des Rotors 50 basierend auf den Erkennungssignalen der
beiden Sensorelemente 21 und 22 zu erzeugen. Die
Potentialänderungsvorrichtung 25 und 26 ist
in der Lage, ein elektrisches Potential, welches von der Energieversorgungsleitung 42 geliefert
wird, abhängig
von dem Beurteilungssignal der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 16 zu ändern.
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Die
obenbeschriebene erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schafft weiterhin eine erste Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Drehsensor mit dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 und
dem Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 weist
zwei Sensorelemente 21 und 22 auf, welche dem
Rotor 50 gegenüberliegend
angeordnet sind, um Erkennungssignale mit unterschiedlichen Phasen
abhängig
von der Drehung des Rotors 50 zu erzeugen, so dass die Drehzahl
und die Drehrichtung des Rotors 50 basierend auf den Erkennungssignalen
erkannt werden. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erzeugt
ein Binärsignal,
welches die Drehrichtung des Rotors 50 wiedergibt. Der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 weist die
Pulssignal-Erzeugungsvorrichtung (d.h. den Binärisierungsschaltkreis 23),
die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
(d.h. den Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16)
und die Strompfadbildungsvorrichtung (d.h. die Konstantstromquelle 26 und
den Schalter 25) auf. Die Pulssignal-Erzeugungsvorrichtung 23 ist
in der Lage, ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung zu erzeugen, welches
im Pegel des Erkennungssignals auftritt, das von wenigstens einem
der beiden Sensorelemente 21 oder 22 erzeugt wird.
Die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 16 ist
in der Lage, ein Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung
des Rotors 50 basierend auf den Erkennungssignalen der
beiden Sensorelemente 21 und 22 zu erzeugen. Die
Strompfadbildungsvorrichtung 25 und 26 ist in
der Lage, es in Antwort auf das Beurteilungssignal von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 16 einem Konstantstrom
zu erlauben, von der elektrischen Potentialversorgungsleitung 42 auf
die Masseleitung 46 zu fließen. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 ist über den
Widerstand R1 mit der Spannungsquelle Vcc verbunden. Der Verbindungspunkt
des Widerstands R1 und des Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreises 32 ist
mit der elektrischen Potentialversorgungsleitung 42 der
Strompfadbildungsvorrichtung 25 und 26 verbunden.
Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erkennt
den Konstantstrom Ib, der von der elektrischen Potentialversorgungsleitung 42 zur
Masseleitung 46 fließt,
nämlich
basierend auf dem Spannungsabfall am Widerstand R1 und erzeugt das
binäre
Signal, welches die Drehrichtung des Rotors 50 wiedergibt.
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Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend
wird ein Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen
Rotor und eine zugehörige
Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. 7 ist
ein Blockdiagramm, welches einen Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis
und eine ECU gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist ein
Blockdiagramm, welches einen detaillierten Aufbau des Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises
von 7 zeigt. Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform,
welche unter Bezug auf die 1A und 2 beschrieben
wurde, sind der Potentialerkennungswiderstand R1 und der pull-up-Widerstand
R2 in der ECU 30 vorgesehen. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich dahingehend, daß in dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 ein
Potentialerkennungswiderstand R1' und ein
pull-down-Widerstand R2' vorhanden
sind.
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Bei
der Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung für einen Drehsensor gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gibt der Binärisierungsschaltkreis 23 des
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises 10 ein Impulssignal
in Antwort auf eine Änderung
aus, welche im Pegel des Erkennungssignals auftritt, das vom ersten
Magnetsensor 21 erzeugt wird. Weiterhin gibt der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 des
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreises 10 ein Beurteilungssignal
entsprechend der Drehrichtung des Zahnrades 50 basierend
auf den Erkennungssignalen des ersten Magnetsensors 21 und
des zweiten Magnetsensors 22 aus. Der Schalter 25 wird
in Antwort auf das Beurteilungssignal von dem Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16 geschlossen,
so dass die Konstantstromquelle 26 den Konstantstrom Ib
liefern kann, der von der Energieversorgungsleitung 42 über den
Widerstand R1' zur Erkennung
des elektrischen Potentials auf Masse fließen kann. Andererseits erkennt
der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 den
Konstantstrom Ib, der von der Konstantstromquelle 26 fließt, auf
der Grundlage einer Änderung
des elektrischen Potentials V1' der
Energieversorgungsleitung 42. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erzeugt
ein binäres
Signal, welches die Drehrichtung des Zahnrades 50 wiedergibt.
Die Ausgabe eines Signals, welches die Drehrichtung des Zahnrades 50 wiedergibt,
wird in diesem Fall möglich,
indem es der Konstantstromquelle 26 ermöglicht wird, den Konstantstrom
Ib in Antwort auf eine Aktivierung (d.h. Einschaltung) des Schalters 25 zu
liefern, der von der Energieversor gungsleitung 42 auf Masse
fließt.
Mit anderen Worten, die Erkennung sowohl der Drehzahl als auch der
Drehrichtung des Zahnrades 50 ist unter Verwendung dreier
Kabel in Form der Energieversorgungsleitung 42, der Masseleitung 46 und
der Signalleitung 44 möglich,
welche das Pulssignal abhängig
von der Drehung des Zahnrades 50 ausgibt. Weiterhin wird
die Ausgabe der Drehrichtung des Zahnrades 50 durch Verringern
des elektrischen Potentials auf der Energieversorgungsleitung 42 realisiert,
d.h. unter Verwendung der Spannungseinstellung von nur einer Stufe.
Infolgedessen kann der Schaltkreisaufbau der zweiten Ausführungsform
ebenfalls den elektrischen Energieverbrauch verringern.
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Wie
sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, schafft die zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine zweite Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
für einen
Drehsensor mit dem Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 und
dem Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 weist
die beiden Sensorelemente 21 und 22 auf, welche
dem Rotor 50 gegenüberliegend angeordnet
sind, um Erkennungssignale abhängig von
einer Drehung des Rotors 50 zu erzeugen, welche unterschiedliche
Phasen haben, so dass die Drehzahl und die Drehrichtung des Rotors 50 basierend
auf den Erkennungssignalen erkennbar wird. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erzeugt
ein binäres
Signal, das die Drehrichtung des Rotors 50 wiedergibt.
Der Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 10 weist
die Pulssignalerzeugungsvorrichtung (d.h. den Binärisierungsschaltkreis 23),
die Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung
(d.h. den Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsschaltkreis 16)
und die Strompfadbildungsvorrichtung (d.h. die Konstantstromquelle 26 und
den Schalter 25) auf. Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung 23 ist
in der Lage, ein Pulssignal in Antwort auf eine Änderung zu erzeugen, welche
im Pegel des Erkennungssignals auftritt, das von wenigstens einem der
beiden Sensorelemente 21 oder 22 erzeugt wird. Die
Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 16 ist
in der Lage, basierend auf den Erkennungssignalen der beiden Sensorelemente 21 und 22 ein
Beurteilungssignal entsprechend der Drehrichtung des Rotors zu erzeugen.
Die Strompfadbildungsvorrichtung 25 und 26 ist
in der Lage, es dem Konstantstrom Ib zu ermöglichen, in Antwort auf das
Beurteilungssignal von der Vorwärts/Rückwärts-Beurteilungsvorrichtung 16 von
der Energieversorgungsleitung 42 über den Widerstand R1' auf Masse zu fließen. Der Drehrichtungssignal-Binärisierungsschaltkreis 32 erkennt
auf der Grundlage einer Spannungsänderung, welche in der Energieversorgungsleitung 42 auftritt, den
von der Energieversorgungsleitung 42 auf Masse fließenden Konstantstrom
Ib und erzeugt das binäre
Signal, welches die Drehrichtung des Rotors 50 wiedergibt.
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Der
Erkennungssignal-Verarbeitungsschaltkreis für einen Drehsensor und/oder
die zugehörige Erkennungssignal-Verarbeitungsvorrichtung
gemäß der obenbeschriebenen
ersten oder zweiten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Erkennung von Drehzahl
und Drehrichtung eines Rades begrenzt und kann infolgedessen verwendet werden,
um eine Drehzahl und eine Drehrichtung jeglicher Art von sich drehendem
Bauteil zu erkennen, welches beispielsweise in einem Kurbelwinkelsensor oder
einem Nockenwinkelsensor verwendet wird. Weiterhin sind die Sensoren,
die in der Lage sind, die Drehung des Rotors zu erkennen, nicht
auf die in den obenbeschriebenen Ausführungsformen verwendeten Magnetsensoren
beschränkt.
Demzufolge ist es möglich,
jede Art von anderem Sensortyp zu verwenden, beispielsweise optische
Sensoren.