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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen kontaktfreien Schalter, der einen magnetfeldsensitiven
Sensor verwendet.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Hinsichtlich
des Stands der Technik ist ein kontaktfreier Schalter bekannt, bei
dem ein Aussparungsabschnitt in einem Bereich eines N-Pols eines Magneten
gebildet ist, wobei drei Seiten des Aussparungsabschnitts jeweils
von drei N-Polen umgeben sind, wobei der Aussparungsabschnitt als
ein Erfassungsbereich zur Erfassung eines magnetischen Flusses verwendet
wird, wobei ein magnetisches Element dazu ausgelegt ist, in die
Nähe des
Erfassungsbereichs gebracht zu werden, und wobei ein magnetfeldsensitives
Element in dem Erfassungsbereich angeordnet ist. Dieser kontaktfreie
Schalter ist beispielsweise in der Veröffentlichung der Übersetzung
der internationalen Patentanmeldung Nr. 9-511357 beschrieben.
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Wenn
gemäß diesem
kontaktfreien Schalter das magnetische Element von einer Position,
die vom Erfassungsbereich entfernt liegt, zu einer Position nahe
dem Erfassungsbereich verlagert wird, so wird ein magnetischer Fluss
erzeugt, und zwar aufgrund von magnetischen Flüssen, deren Fließen zwischen
den N-Polen und dem magnetischen Element im Erfassungsbereich ausgelöst worden
ist, der ein Raum ohne magnetischen Fluss gewesen ist, weil seine
drei Seiten jeweils von den N-Polen
umgeben waren. Die Erzeugung dieses magnetischen Flusses wird durch
das magnetfeldsensitive Element erfasst, wodurch es ermöglicht wird,
einen Schaltkreis EIN/AUS zu schalten.
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Allerdings
wird bei dem oben beschriebenen herkömmlichen kontaktfreien Schalter
durch magnetisches Rauschen eine Fehlfunktion verursacht, weil erfasst
wird, ob oder ob nicht der magnetische Fluss im Erfassungsbereich
erzeugt wird. Als Folge hiervon ist die Erhöhung einer Erfassungspräzision begrenzt.
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Übersicht über die Erfindung
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Die
Erfindung wurde im Licht der oben beschriebenen Umstände gemacht,
und es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen kontaktfreien Schalter
bereitzustellen, der in der Lage ist, die Entstehung einer Fehlfunktion
zu verhindern und somit eine Erfassungspräzision zu erhöhen.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ein kontaktfreier Schalter bereitgestellt, umfassend:
Einen
Magnet zur Erzeugung eines magnetischen Flusses, der in einem Erfassungsbereich
in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet ist;
ein magnetisches
Element zum Ändern
einer Richtung des magnetischen Flusses in einer wechselseitigen
Richtung zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Richtung
in dem Erfassungsbereich, wenn es in die Nähe des Erfassungsbereichs gebracht wird;
einen
magnetfeldsensitiven Sensor zum Erfassen der Richtungsänderung
des magnetischen Flusses im Erfassungsbereich; und
einen Schaltkreis,
der dazu ausgelegt ist, in Übereinstimmung
mit einer Erfassungsausgabe von dem magnetfeldsensitiven Sensor
EIN/AUS-geschaltet zu werden.
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Gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist es möglich,
den kontaktfreien Schalter bereitzustellen, der in der Lage ist,
die Entstehung einer Fehlfunktion zu verhindern und somit eine Erfassungspräzision zu
erhöhen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist
eine schematische Konstruktionsansicht, die den Fall zeigt, in dem
eine magnetische Substanz eines kontaktfreien Schalters gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in die Nähe
eines MR-Sensors gebracht wird;
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1B ist
eine schematische Konstruktionsansicht, die den Fall zeigt, in dem
die magnetische Substanz des kontaktfreien Schalters gemäß der Erfindung
von dem MR-Sensor entfernt wird;
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2A ist
eine schematische Konstruktionsansicht eines Bremssystems innerhalb
eines Fahrzeugs, bei dem der kontaktfreie Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung angewandt wird;
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2B ist
eine schematische Konstruktionsansicht der Rückseite des Fahrzeugs mit dem Bremssystem,
bei welchem der kontaktfreie Schalter gemäß der Ausführungsform der Erfindung angewandt
wird;
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3 ist
ein Schaltkreisdiagramm einer schematischen Schaltkreisstruktur
eines Schaltkreisabschnitts des kontaktfreien Schalters gemäß der Ausführungsform
der Erfindung; und
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4 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer
Bremsoperation eines Fahrzeugs mit dem kontaktfreien Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Ein
kontaktfreier Schalter gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden. (Konstruktion)
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1A ist
eine schematische Konstruktionsansicht, die den Fall zeigt, in dem
eine magnetische Substanz eines kontaktfreien Schalters gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in die Nähe
eines MR-(magneto-resistiven bzw. Magnetwiderstands-)Sensor gebracht
wird. 1B ist eine schematische Konstruktionsansicht,
die den Fall zeigt, in dem die magnetische Substanz des kontaktfreien Schalters
gemäß der Erfindung
von dem MR-Sensor entfernt wird. In jedem der in den 1A bzw. 1B gezeigten
Fälle wird
der kontaktfreie Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung für
die Erfassung einer Betätigung
eines Bremspedals eingesetzt.
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1A zeigt
einen Zustand (eine Phase eines Nicht-Betriebs), in dem ein Bremspedal 201 nicht gedrückt wird.
Das Bremspedal 201, an dem eine magnetische Substanz 104 fest
angebracht ist, liegt in diesem Zustand einem kontaktfreien Schalter 10 gegenüber. Ein
Magnet 101 und ein MR-Sensor 102 sind in einem
externen Gehäuse 100 des
kontaktfreien Schalters 10 untergebracht. Ein magnetischer Fluss 103,
der aus einem N-Pol des Magneten 101 herausfließt, wird
dann dazu gebracht, durch die magnetische Substanz 104 in
einen S-Pol des Magneten 101 zu fließen. In diesem Zustand kreuzt
der magnetische Fluss 103 den MR-Sensor 102 horizontal.
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1B zeigt
einen Zustand (eine Phase eines Betriebs), in dem das Bremspedal 201 gedrückt wird.
In diesem Zustand wird das Bremspedal 201 von dem kontaktfreien
Schalter 10 in Übereinstimmung
mit dem Grad des Niederdrückens
des Bremspedals 201 entfernt. Der magnetische Fluss 103, der
aus dem N-Pol des Magneten 101 herausfließt, wird
somit dazu gebracht, ohne Durchfließen der magnetischen Substanz 104 in
den S-Pol des Magneten 101 zu fließen. Somit kreuzt der magnetische
Fluss 103 den MR-Sensor 102 vertikal.
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2A ist
eine schematische Konstruktionsansicht eines Bremssystems innerhalb
eines Fahrzeugs, bei dem der kontaktfreie Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt wird. 2B ist
eine schematische Konstruktionsansicht der Rückseite des Fahrzeugs mit dem
Bremssystem, bei dem der kontaktfreie Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt wird.
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Mit
Bezug zu 2A umfasst das Bremssystem 20 den
in einem Kasten 200 angeordneten MR-Sensor 102,
das Bremspedal 201, welches derart angeordnet ist, dass
es geringfügig
vom MR-Sensor 102 getrennt ist und an dessen Kopf die magnetische
Substanz 104 fest angebracht ist, ein Gelenk 202,
bei dem das Bremspedal 201 am Kasten 200 getragen
wird, sowie eine Feder 203, die zwischen dem Bremspedal 201 und
dem Kasten 200 angeordnet ist, und die das Bremspedal 201 in
eine Anfangsposition zurückstellt.
Mit dieser Konstruktion ist das Bremspedal 201 dazu ausgelegt,
von einem Besatzungsmitglied gedrückt zu werden.
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Mit
Bezug zu 2B ist in der Rückseite
des Fahrzeugs eine Bremsleuchte 206 vorgesehen, und das
Fahrzeug wird von Rädern 205 getragen.
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3 ist
ein Schaltkreisdiagramm einer schematischen Schaltkreisstruktur
eines Schaltkreisabschnitts des kontaktfreien Schalters gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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Ein
Schaltkreisabschnitt 30 umfasst einen Stromversorgungsabschnitt 301,
der einen ersten Widerstand 308a, eine erste Diode 306a,
eine zweite Diode 306b (Zener-Diode), und einen ersten
Kondensator 307a umfasst, und an den eine Stromquelle +B
von einer im Fahrzeug vorgesehenen Batterie angeschlossen ist, wobei
der MR-Sensor 102 vier MR-Elemente 102a bis 102d aufweist,
die in einer Brückenschaltung
strukturiert sind, eine interne Stromquelle 313, die an
den Stromquellenabschnitt 301 angeschlossen ist, einen
Differentialverstärker 302,
der eine Veränderung
der Ausgangsspannung des MR-Sensors 102 verstärkt, einen
Vergleichsabschnitt 303, der einen ersten Komparator 303a und einen
zweiten Komparator 303b umfasst und der Ausgangssignale
ausgibt, von denen jedes eine Änderung
der Ausgangsspannung von dem Differentialverstärker 302 in Form von
EIN/AUS-Schaltsignalen für
erste und zweite Schalter 309a und 309b ausgibt, eine
Gruppe von in Reihe verbundenen Widerständen, bestehend aus einem ersten
Widerstand 308b, einem dritten Widerstand 308c und
einem vierten Widerstand 308d, die in Reihe zwischen den
MR-Sensor 102 und dem Vergleichsabschnitt 303 geschaltet sind,
einen Geschwindigkeitsreglerschaltkreis 304, der eine dritte
Diode 306c, eine vierte Diode 306d, einen ersten
Schalter 309a, eine erste Relaisspule 310a sowie
einen Induktor 314 umfasst und eine Geschwindigkeitsregelung
durchführt,
um eine eingestellte Geschwindigkeit bei einer hohen Geschwindigkeit
zu halten, ohne dass ein Beschleunigungspedal kontinuierlich während der
Fahrt o. dgl. gedrückt wird,
einen Bremstreibschaltkreis 305, der eine fünfte Diode 306e,
einen fünften
Widerstand 308e, einen zweiten Schalter 309b,
eine zweite Relaisspule 310b, ein elektrostatisches Schutzelement 311 und die
Bremsleuchte umfasst, die eine Mehrzahl von Licht aussendenden Elementen
enthält,
und die die Bremsleuchte 206 EIN-schaltet, einen zweiten
Kondensator 307b, der zwischen einem Ausgang des ersten
Komparators 303a und einer Masseleitung angeschlossen ist,
und einen dritten Kondensator 307c, der zwischen einem
Ausgang des zweiten Komparators 303b und der Masseleitung
angeschlossen ist.
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Hierbei
wird ein Formbildungsabschnitt 312 erhalten durch Integrieren
des MR-Sensors 102,
der internen Stromquelle 313, des zweiten Widerstands 308b,
des dritten Widerstands 308c, des vierten Widerstands 308d,
des Differentialverstärkers 302 und des
Vergleichsabschnitts 303 miteinander durch Formbildung,
und er ist in dem externen Gehäuse 100 (nicht
gezeigt) des kontaktfreien Schalters 10 untergebracht.
(Betrieb)
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Ein
Betrieb des kontaktfreien Schalters gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird
nachfolgend im Detail mit Bezug zu den 1A und 1B bis 4 beschrieben
werden.
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4 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Bremsbetriebs des Fahrzeugs mit dem kontaktfreien Schalter gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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Wenn
sich in dem Betrieb, der nachfolgend beschrieben werden wird, die
Richtung des magnetischen Flusses 103 ändert, ändert sich das Ausgangssignal
vom MR-Sensor 102 entsprechend, und wenn ein Pegel des
Ausgangssignals vom MR-Sensor 103 eine Schwelle überschreitet,
gibt der Vergleichsabschnitt 303 die EIN-Schaltsignale
für die ersten
und zweiten Schalter 309a und 309b aus.
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Wenn
ein Benutzer auf das Bremspedal 201 drückt (Schritt S41), so wird
die magnetische Substanz 104, die am Kopf des Bremspedals 201 montiert
ist, vom MR-Sensor 102 weg
entfernt. Als Folge hiervon ändert
sich die Richtung des magnetischen Flusses 103, der durch
den MR-Sensor 102 fließt, von
der in 1A gezeigten Richtung zu der
in 1B gezeigten Richtung, und diese Richtungsänderung
des magnetischen Flusses 103 wird in Form eines Ausgangssignals
ausgegeben, das eine Änderung
der Ausgangsspannung von der Brückenschaltung
des MR-Sensors 102 repräsentiert.
Der Differentialverstärker 302 verstärkt das
Ausgangssignal von der Brückenschaltung
des MR-Sensors 102, und sendet das derart verstärkte Ausgangssignal
an den Vergleichsabschnitt 303 (Schritt S42). Dann urteilt der
Vergleichsabschnitt 303 entsprechend dem somit hierzu gesendeten
Ausgangssignal, dass auf das Bremspedal 201 gedrückt wird
(Schritt S43). Außerdem
gibt der erste Komparator 303a des Vergleichsabschnitts 303 ein
Freigabesignal an den Geschwindigkeitsreglerschaltkreis 304 aus,
um die erste Relaisspule 310a zu betätigen, wodurch der erste Schalter 309a EIN-geschaltet
wird. Als Folge hiervon wird die vom Geschwindigkeitsreglerschaltkreis 304 durchgeführte Geschwindigkeitsregelung
freigegeben. Andererseits gibt der zweite Komparator 303b des
Vergleichsabschnitts 303 ein EIN-Schaltsignal an den Bremstreibschaltkreis 305 aus,
um die zweite Relaisspule 310b zu betätigen, wodurch der zweite Schalter 309b EIN-geschaltet
wird. Als Folge hiervon wird die Bremsleuchte 206 EIN-geschaltet
(Schritt S44). In der oben beschriebenen Weise wird die Geschwindigkeitsregelung
freigegeben, und die Bremsleuchte 206 wird EIN-geschaltet (Schritt
S45).
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Gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist es möglich,
den kontaktfreien Schalter bereitzustellen, der in der Lage ist,
die Entstehung einer Fehlfunktion zu verhindern und somit eine Erfassungspräzision zu
erhöhen.
Es sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die o. g.
Ausführungsform
beschränkt
sein soll. Obwohl beispielsweise das Freigeben der Geschwindigkeitsregelung
und das EIN-Schalten
der Bremsleuchte in der o. g. Ausführungsform beschrieben worden
sind, versteht es sich, dass die Erfindung auch angewandt werden kann
auf eine andere Steuerung/Regelung für eine Beleuchtung o. dgl.
für das
Innere eines Unterbringungskastens eines Armaturenbretts, und dass
sie auch auf alle anderen geeigneten Anwendungen als Fahrzeuge angewandt
werden kann.
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Zusammenfassend
kann eine Ausführungsform
der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Wenn eine magnetische
Substanz 104 in die Nähe eines
MR-Sensors 102 gebracht oder hiervon entfernt wird, so
dass sich eine Richtung eines magnetischen Flusses 103,
der durch den MR-Sensor 102 fließt, ändert, so ändert sich eine Ausgangsspannung von
dem MR-Sensor 102. Wenn ferner eine Änderung der Ausgangsspannung
von dem MR-Sensor 102 eine von einem Entwerfer eingestellte
Schwelle überschreitet,
so urteilt ein Vergleichsabschnitt 303, dass Schalter 309a, 309b EIN-geschaltet
werden sollten, und gibt jeweils geeignete Signale an entsprechende
Abschnitte aus.