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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vieldrehungsdetektionsschaltung für einen Codierer, der den Vieldrehungswert eines Drehteils detektiert, und betrifft insbesondere einen absoluten Vieldrehungscodierer, der eine Energieeinsparung realisiert.
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Stand der Technik
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Der absolute Vieldrehungscodierer ist erforderlich, um den Zählstand eines Vieldrehungswertes aufrechtzuerhalten und um immer den Vieldrehungswert zu detektieren und zu speichern, auch wenn kein Strom von einer externen Stromversorgung zugeführt wird. Eine Hilfsstromversorgung zum Zuführen von Energie bzw. Strom zu einer Schaltung, wenn er nicht von einer äußeren Stromversorgung zugeführt wird, ist erforderlich, um einen Verbrauchsstrom so weit wie möglich zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer der Hilfsstromversorgung verlängert wird.
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Zu diesem Zweck wird zum Beispiel ein Verfahren angewandt, in dem Strom, der einem Element zugeführt werden soll, das für eine Detektionsschaltung verwendet wurde, insbesondere einer LED, die einen großen Verbrauchsstrom hat, auf pulsierende Art während der Betriebsdauer einer Hilfsspannungsversorgung zugeführt, wodurch der Verbrauchsstrom reduziert wird.
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10 ist eine Seitenansicht, die einen mechanischen Aufbau eines absoluten Vieldrehungscodierers des Standes der Technik zeigt. In dieser Figur zeigt ein Bezugszeichen 50 eine Drehplatte und das Bezugszeichen 51 ein optisches Schlitzmuster, das an der Drehplatte 50 ausgebildet ist. Zudem gibt ein Bezugszeichen 70 eine LED, gibt 71 eine Linse und 72 ein Lichtempfangselement an. Diese drei Elemente bilden eine optische Detektionseinrichtung zum Detektieren der Drehpositionsinformationen von dem optischen Schlitzmuster 51. Ein Bezugszeichen 60 gibt eine weitere Drehplatte an, 61 gibt ein Teil aus magnetischem Material an, das auf der Drehplatte ausgebildet ist, und 62 gibt ein Magnetwiderstandselement zum Detektieren des Teils 61 aus magnetischem Material an.
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11 ist eine Draufsicht, die den Aufbau der Drehplatten 50 und 60 zeigt. Das Teil 61 aus magnetischem Material ist über einen vorgegebenen Winkelbereich in der Nähe eines Ursprungs vorgesehen, der die Ursprungsposition des optischen Schlitzmusters 51 enthält, das an der Drehplatte 50 ausgebildet ist.
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Als Nächstes wird der Betrieb erläutert.
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Wenn der Strom von der äußeren Stromversorgung zugeführt wird, wird die LED 70 kontinuierlich versorgt und die optische Detektionseinrichtung, die die LED 70 enthält, detektiert eine Position innerhalb einer Drehung von dem optischen Schlitzmuster 51, das an der Drehplatte ausgebildet ist, wodurch ein nicht-gezeigter Zähler an der Ursprungsposition aktualisiert wird, um einen Vieldrehungswert zu detektieren. Bei dem Backup- bzw. Hilfsbetrieb, wenn die externe Stromversorgung abgetrennt ist und der Strom von der Hilfsstromversorgung zugeführt wird, detektiert das Magnetwiderstandselement 62 das Teil 61 aus magnetischem Material, das an der Drehplatte 60 ausgebildet ist, wenn es am Ursprung vorbeigeht, wodurch die LED 70 von der Hilfsstromversorgung für eine vorgegebene Zeitdauer versorgt wird, die durch eine ansteigende Flanke bzw. eine abfallende Flanke, welche den Endabschnitten des Teils 61 aus magnetischem Material entsprechen, eines ursprungsnahen Signals bestimmt wird, das von einer nicht-gezeigten Schaltung erzeugt wird. Es wird aus einem Drehpositionsdetektionssignal, das erhalten wird, wenn die LED 70 versorgt wird, bestimmt, ob die Drehplatte an der Ursprungsposition vorbeigeht, und es wird auch die Drehrichtung bestimmt, wenn es bestimmt wird, dass die Drehplatte an der Ursprungsposition vorbeigeht.
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Auf diese Art und Weise wird bei dem Hilfsbetrieb die LED durch die Hilfsstromversorgung für eine vorgegebene Zeitdauer versorgt, die notwendig ist, um aus dem Drehpositionsdetektionssignal zu bestimmen, ob die Drehplatte an der Ursprungsposition vorbeigeht oder nicht, und auch um die Drehrichtung zu bestimmen, wenn bestimmt wird, dass die Drehplatte an der Ursprungsposition vorbeigeht, wodurch die Reduzierung des Verbrauchsstroms und die Verlängerung der Lebensdauer der Hilfsstromversorgung beabsichtigt sind (vgl. zum Beispiel Patentdokument 1).
Patentdokument 1:
JP-A-5-79853 -
Die
DE 38 89 541 T2 offenbart einen Resolver, bei dem mittels eines an einer Rotorspule angelegten Wechselstroms in zwei Statorspulen ein Strom induziert wird, über den auf die Drehlage der Rotorspule geschlossen werden kann.
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Die
DE 103 16 251 A1 offenbart einen Absolutwertdrehgeber zur Erfassung von mehreren Umdrehungen mittels eines Untersetzungsgetriebes oder einer batteriebetriebenen Zähllogik.
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Die
DE 198 20 014 A1 offenbart einen Drehgeber für mehrere Umdrehungen mit zwei Drehplatten, die über ein Untersetzungsgetriebe verbunden sind und mit zwei Sensoren ausgewertet werden.
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Die
DE 42 29 610 A1 offenbart einen Drehgeber für mehrere Umdrehungen mit Reedschaltern und einer Auswerteelektronik, die bei einem Stromausfall batteriegestützt ist.
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Die
DE 42 20 502 C1 offenbart eine Codierung zur Bestimmung der absoluten Position einer Drehplatte.
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Die
EP 1 460 389 A2 offenbart einen Absolutwertdrehgeber mit mehreren redundanten Sensoren, wobei bei einem Stromausfall lediglich ein Sensor weiter betrieben wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Probleme, die die Erfindung lösen soll.
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Der absolute Vieldrehungscodierer des Standes der Technik muss Strom der LED, die einen großen Verbrauchsstrom hat, auch für eine kurze Zeit zuführen, um einen Vieldrehungswert detektieren zu können. Es gibt deshalb eine Grenze für die Reduzierung des Verbrauchsstroms, was ein großes Hindernis bei der Realisierung der Verlängerung der Lebensdauer der Hilfsstromversorgung ist.
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Die Erfindung wurde mit Hinsicht auf das zuvor beschriebene Problem des Standes der Technik gemacht und eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen absoluten Vieldrehungscodierer bereitzustellen, der die Lebensdauer der Hilfsstromversorgung in einem großen Umfang verlängern kann.
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Einrichtungen zum Lösen der Probleme
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Um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, ist die Erfindung in der nachfolgenden Art und Weise aufgebaut.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein absoluter Multidrehungscodierer bereitgestellt, der enthält:
eine Drehplatte;
einen Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt; und
einen Erzeugungsabschnitt für ein Signal innerhalb einer Drehung, worin
die Drehplatte ein Teil aus magnetischem Material enthält, das ein Vieldrehungssignal erzeugt, und
der Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt enthält:
ein A-Phase-Magnetfelddetektionselement und ein B-Phase-Magnetfelddetektionselement, die Streuflüsse bzw. Leckflüsse des Teils aus magnetischem Material detektieren und Signale mit einem Impuls/Drehung ausgeben, die Phasen haben, die um 90° zwischen ihnen unterschiedlich sind,
einen A-Impuls-Erzeugungsabschnitt, der einen A-Phase-Detektionsabschnitt, der ein Signal von dem A-Phase-Magnetfelddetektionselement detektiert, und eine A-Impuls-Erzeugungsschaltung enthält, die das detektierte Signal in einen A-Impuls mit einer rechtwinkligen Wellenform wandelt,
einen B-Impuls-Erzeugungsabschnitt, der einen B-Phase-Detektionsabschnitt, der ein Signal von dem B-Phase-Magnetfelddetektionselement detektiert, und eine B-Impuls-Erzeugungsschaltung enthält, die das detektierte Signal in einen B-Impuls mit einer rechtwinkligen Wellenform wandelt,
einen Zähler, der den A-Impuls und den B-Impuls zählt, um das Vieldrehungssignal zu erzeugen, und
eine Stromversorgungseinrichtung, die Strom bzw. Energie von einer Hilfsstromversorgung für eine vorgegebene Zeitdauer mindestens dem B-Phase-Detektionsabschnitt und/oder der B-Impuls-Erzeugungsschaltung auf der Basis des A-Impulses oder mindestens dem A-Phase-Detektionsabschnitt und/oder der A-Impuls-Erzeugungsschaltung auf der Basis des B-Impulses zuführt.
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Gemäß Anspruch 2 ist er gekennzeichnet dadurch, dass mindestens das A-Phase-Magnetfelddetektionselement und/oder das B-Phase-Magnetfelddetektionselement ein MR-Element ist.
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Nach Anspruch 3 wird ein absoluter Vieldrehungscodierer bereitgestellt, der enthält:
eine Drehplatte;
einen Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt; und
einen Erzeugungsabschnitt für ein Signal innerhalb einer Drehung bzw. einer Umdrehung, worin
die Drehplatte ein Teil aus magnetischem Material enthält, das ein Vieldrehungssignal erzeugt,
das Teil aus magnetischem Material aus einem Dauermagneten ausgebildet ist, der entlang einer Richtung rechtwinklig zu einer Drehachse der Drehplatte magnetisiert ist, und
der Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt enthält:
ein A-Phase-Magnetfelddetektionselement und ein B-Phase-Magnetfelddetektionselement, die Streuflüsse des Teils aus magnetischem Material detektieren und Signale mit einem Impuls/Drehung ausgeben, die Phasen haben, die um 90° zwischen ihnen unterschiedlich sind,
einen A-Impuls-Erzeugungsabschnitt, der einen A-Phase-Detektionsabschnitt, der ein Signal von dem A-Phase-Magnetfelddetektionselement detektiert, und eine A-Impuls-Erzeugungsschaltung enthält, die das detektierte Signal in einen A-Impuls mit einer rechtwinkligen Wellenform wandelt,
einen B-Impuls-Erzeugungsabschnitt, der einen B-Phase-Detektionsabschnitt, der ein Signal von dem B-Phase-Magnetfelddetektionselement detektiert, und eine B-Impuls-Erzeugungsschaltung enthält, die das detektierte Signal in einen B-Impuls mit einer rechtwinkligen Wellenform wandelt,
einen Zähler, der den A-Impuls und den B-Impuls zählt, um das Vieldrehungssignal zu erzeugen,
ein T-Phase-Magnetfelddetektionselement, das Streuflüsse des Teils aus magnetischem Material detektiert und ein Signal mit zwei Impulsen/Drehung ausgibt,
einen T-Impuls-Erzeugungsabschnitt, der einen T-Phase-Detektionsabschnitt, der ein Signal von dem T-Phase-Magnetfelddetektionselement detektiert, und eine T-Impuls-Erzeugungsschaltung enthält, die das detektierte Signal in einen T-Impuls mit einer rechtwinkligen Wellenform wandelt, und
eine Stromversorgungseinrichtung, die Strom von einer Hilfsstromversorgung für eine vorgegebene Zeitdauer dem A-Phase-Detektionsabschnitt und dem B-Phase-Detektionsabschnitt und/oder der A-Impuls-Erzeugungsschaltung und der B-Impuls-Erzeugungsschaltung auf der Basis des T-Impulses zuführt.
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Gemäß Anspruch 4 ist er dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das A-Phase-Magnetfelddetektionselement als auch das B-Phase-Magnetfelddetektionselement ein Hall-Element ist und dass das T-Phase-Magnetfelddetektionselement ein MR-Element ist.
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Gemäß Anspruch 5 ist er dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsleiterplatte parallel zu der Drehplatte über einen Spalt angeordnet ist,
dass das A-Phase-Magnetfelddetektionselement und das B-Phase-Magnetfelddetektionselement an der Drehplattenseite der Schaltungsleitungsplatte angebracht sind, und
dass das T-Phase-Magnetfelddetektionselement an einer Seite der Schaltungsleiterplatte gegenüberliegend zu der Seite der Drehplatte angebracht ist.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der Erfindung, die in den Ansprüchen 1 und 2 beansprucht wird, ist der Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt durch eine magnetische Detektionseinrichtung aufgebaut, die einen kleinen Verbrauchsstrom hat, und entweder der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt oder der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt wird auf eine Impulsart zur Zeit der Unterbrechung der äußeren Stromversorgung derart versorgt, dass ein Verbrauchsstrom reduziert werden kann. Die Verlängerung der Lebensdauer der Hilfsstromquelle kann deshalb realisiert werden und die Wartung kann vereinfacht werden. Zudem, wenn ein MR-Element als Magnetfelddetektionselement verwendet wird, kann der Verbrauchsstrom weiter reduziert werden.
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Gemäß der Erfindung, die in den Ansprüchen 3 und 4 beansprucht wird, ist der Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt durch eine Magnetdetektionseinrichtung aufgebaut, die einen kleinen Verbrauchsstrom hat, und der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt und der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt werden auf eine Impulsart bzw. pulsartig zur Zeit der Unterbrechung der externen Stromversorgung auf der Basis des T-Impulses bzw. T-Pulses mit zwei Impulsen/Drehung derart versorgt, dass der Verbrauchsstrom reduziert werden kann. Die Verlängerung der Lebensdauer der Hilfsstromversorgung kann deshalb realisiert werden und die Wartung kann vereinfacht werden. Zudem, wenn ein MR-Element für das T-Phase-Magnetfelddetektionselement verwendet wird, kann ein Verbrauchsstrom weiter reduziert werden.
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Gemäß der Erfindung, die im Anspruch 5 beansprucht wird, kann, da die Magnetfelder, die sich rechtwinklig zu der Schaltungsleiterplatte erstrecken, und die Magnetfelder, die sich parallel zu der Schaltungsleiterplatte erstrecken, von einem Magnetisierungsabschnitt als ein Detektionssignal verwendet werden, ein zulässiger Wert der Einstellung eines Spalts zwischen der Schaltungsleiterplatte und der Drehplatte groß gemacht werden. Zudem, wenn die Elemente ausgewählt werden und an den Hauptoberflächen und hinteren Oberflächen der Schaltungsleiterplatte derart angeordnet werden, dass sie an die empfindliche Richtung der Elemente angepasst sind, kann ein absoluter Vieldrehungscodierer geringer Größe erhalten werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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[1] Ein Blockdiagramm, das die Vieldrehungsdetektionsschaltung eines absoluten Vieldrehungscodierers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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[2] Wellenformdiagramme an den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in der ersten Ausführungsform der Erfindung (zur Zeit des Zuführens von Strom von einer externen Stromversorgung);
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[3] Wellenformdiagramme an den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in der ersten Ausführungsform der Erfindung (zu der Zeit des Hilfsbetriebs);
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[4] Ein Blockdiagramm, das die Vieldrehungsdetektionsschaltung eines absoluten Vieldrehungscodierers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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[5] Eine Seitenansicht, die einen Anordnung der Magnetfelddetektionselemente gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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[6] Eine Draufsicht, die den Aufbau der Magnetfelddetektionselemente gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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[7] Einen Kurvenverlauf, der die Charakteristiken eines MR-Elements gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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[8] Wellenformdiagramme an den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in der zweiten Ausführungsform der Erfindung (zur Zeit des Zuführens von Strom von einer externen Stromversorgung);
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[9] Wellenformdiagramme an den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in der zweiten Ausführungsform der Erfindung (zu der Zeit des Hilfsbetriebs);
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[10] Eine Seitenansicht, die den mechanischen Aufbau eines absoluten Vieldrehungscodierers des Standes der Technik zeigt; und
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[11] Eine Draufsicht, die den Aufbau der Drehplatten des absoluten Vieldrehungscodierers des Standes der Technik zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehplatte
- 11
- Plattenmagnet
- 12
- optischer Schlitz
- 2
- Stromversorgungsauswahlschalter
- 3
- Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt
- 31
- A-Impuls-Erzeugungsabschnitt
- 310
- A-Phase-Magnetfelddetektionselement
- 311
- A-Phase-Detektionsabschnitt
- 312
- A-Impuls-Erzeugungsschaltung
- 32
- B-Impuls-Erzeugungsabschnitt
- 320
- B-Phase-Magnetfelddetektionselement
- 321
- B-Phase-Detektionsabschnitt
- 322
- B-Impuls-Erzeugungsschaltung
- 33
- Zähler
- 34
- T-Impuls-Erzeugungsabschnitt
- 340
- T-Phase-Magnetfelddetektionselement
- 341
- T-Phase-Detektionsabschnitt
- 342
- T-Impuls-Erzeugungsschaltung
- 35
- Stromsversorgungssteuerimpulserzeugungsschaltung
- 36
- Zuführsteuerungsabschnitt
- 4
- Erzeugungsabschnitt für Signal innerhalb einer Drehung
- 5
- Schaltungsleiterplatte
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Beste Modi zum Ausführen der Erfindung
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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Erste Ausführungsform
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1 ist ein Blockdiagramm, das die Vieldrehungsdetektionsschaltung eines absoluten Vieldrehungscodierers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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In der Figur gibt ein Bezugszeichen 1 eine Drehplatte an, gibt 2 einen Stromversorgungsauswahlschalter, 3 einen Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt und 4 einen Erzeugungsabschnitt für ein Signal innerhalb einer Drehung an.
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Ein Plattenmagnet 11, der als Teil aus magnetischem Material zum Erzeugen eines Vieldrehungssignals dient, ist an der Drehplatte 1 angebracht. Zudem sind optische Schlitze 12 zum Erzeugen eines Signals innerhalb einer Drehung an der Drehplatte ausgebildet. Der Plattenmagnet 11 ist derart ausgebildet, dass ein Paar von Magneten N, S rechtwinklig zu einer Drehwelle ausgerichtet ist. Zudem gibt ein Bezugszeichen 310 ein A-Phase-Magnetfelddetektionselement an und 320 gibt ein B-Phase-Magnetfelddetektionselement an. Diese Magnetfelddetektionselemente sind derart angeordnet, dass sie der Drehplatte 1 über einen Spalt derart gegenüberliegen, dass sie eine Winkeldifferenz von 90° zwischen ihnen haben. Als Magnetfelddetektionselement wird ein MR-Element als das A-Phase-Magnetfelddetektionselement 310 verwendet und ein Hall-Element wird als das B-Phase-Magnetfelddetektionselement 320 verwendet.
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In dem Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt 3 gibt ein Bezugszeichen 31 einen A-Impuls-Erzeugungsabschnitt an, der durch einen A-Phase-Detektionsabschnitt 311 zum Detektieren eines Signals von dem Magnetfelddetektionselement 310 und durch eine A-Impuls-Erzeugungsschaltung 312 zum Wandeln eines Ausgangssignals von dem A-Phase-Detektionsabschnitt 311 in ein Signal mit einer rechtwinkligen Wellenform (A-Impuls) aufgebaut ist. Zudem gibt ein Bezugszeichen 32 einen B-Impuls-Erzeugungsabschnitt an, der durch einen B-Phase-Detektionsabschnitt 321 zum Detektieren eines Signals von dem Magnetfelddetektionselement 320 und durch eine B-Impuls-Erzeugungsschaltung 322 zum Wandeln eines Ausgangssignals von dem B-Phase-Detektionsabschnitt 321 in ein Signal mit einer rechtwinkligen Wellenform (B-Impuls) aufgebaut ist. Zudem gibt ein Bezugszeichen 33 einen Zähler zum Erzeugen eines Vieldrehungssignals aus dem A-Impulssignal und dem B-Impulssignal an. Zudem geben die Bezugszeichen 35 und 36 eine Zuführeinrichtung zum Zuführen in einer Impulsart an, worin ein Bezugszeichen 35 eine Stromversorgungssteuerimpulserzeugungsschaltung zum Erzeugen eines Signals mit einer vorgegebenen Impulsweite angibt, das von der Flanke des A-Impulssignals oder des B-Impulssignals aus startet, und 36 gibt einen Versorgungssteuerabschnitt zum impulsartigen bzw. pulsartigen Versorgen auf der Basis des Signals von der Spannungsversorgungssteuerimpulserzeugungsschaltung 35 an.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der Technik durch den folgenden Punkt.
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In dem Stand der Technik wird in dem Fall des Detektierens der Vieldrehung in dem Aus-Zustand der externen Stromversorgung ein Vieldrehungswert in Übereinstimmung mit der Kombination der Signale von der optischen Einrichtung zum Detektieren eines Signals innerhalb einer Drehung unter Verwendung der LED und der magnetischen Einrichtung zum Detektieren der Nachbarschaft der Ursprungsposition derart detektiert, dass die LED von der Hilfsstromversorgung nur zu einer Zeitdauer versorgt wird, die zum Detektieren des Vieldrehungswertes erforderlich ist, wodurch der Verbrauchsstrom reduziert wird. Im Unterschied hierzu wird in dieser Ausführungsform ein Vieldrehungswert nicht unter Verwendung einer optischen Einrichtung detektiert, sondern durch Zählen des A-Impulssignals und des B-Impulssignals, die von der Magnetdetektionseinrichtung erhalten werden, derart detektiert, dass entweder der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt oder der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt von der Hilfsstromversorgung nur zu einer Zeitdauer impulsartig versorgt wird, die notwendig zum Detektieren des Vieldrehungswertes ist, wodurch der Verbrauchsstrom reduziert wird.
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Als Nächstes wird der Betrieb der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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Zuerst wird die Erläuterung für den Fall gegeben, wenn Strom von der externen Spannungsversorgung zugeführt wird.
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In 1, wenn sich die Drehplatte 1 dreht, dreht sich der Plattenmagnet 11 zusammen mit der Drehplatte 1. Der A-Phase-Detektionsabschnitt 311 und der B-Phase-Detektionsabschnitt 312 detektieren magnetische Felder des Plattenmagneten 11 durch das A-Phase-Magnetfelddetektionselement 310 und das B-Phase-Magnetfelddetektionselement 320 und führen detektierte Signale der A-Impuls-Erzeugungsschaltung 312 bzw. der B-Impuls-Erzeugungsschaltung 322 zu. Die A-Impuls-Erzeugungsschaltung 312 und die B-Impuls-Erzeugungsschaltung 322 verstärken Eingangssignale durch nicht-gezeigte Verstärker und wandeln die verstärkten Signale durch nicht-gezeigte Vergleicher in den A-Impuls bzw. den B-Impuls um, die jeweils ein zweiphasiges, rechtwinkliges Wellensignal sind. Der A-Impuls bzw. A-Puls und auch der B-Impuls bzw. B-Puls sind jeweils ein Signal mit einem Tastverhältnis von 50% und einem Impuls/Drehung und der A-Impuls und der B-Impuls haben eine gegenseitige Phasendifferenz von 90°.
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2 zeigt Diagramme, die Wellenformen an den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in dem Fall zeigen, dass sie von der externen Stromversorgung der ersten Ausführungsform der Erfindung versorgt wird, und zeigt Wellenformen des A-Impulses und des B-Impulses, wenn sich die Drehplatte 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht. 2(a) zeigt die Wellenverläufe bzw. Signalverläufe zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung an und 2(b) zeigt Wellenverläufe bzw. Signalverläufe zu der Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung an, worin a den A-Impuls angibt und b den B-Impuls angibt. Wie in 2(a) gezeigt ist, nimmt zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung der B-Impuls b einen H-Wert auf die ansteigende Flanke des A-Impulses a an. In diesem Fall führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten +1” aus, um die Vieldrehungswertdaten hochzuzählen. Wie in 2(b) gezeigt ist, nimmt zur Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung der B-Impuls b den H-Wert auf die abfallende Flanke des A-Impulses a hin an. In diesem Fall führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten –1” aus, um die Vieldrehungswertdaten abwärtszuzählen. Auf diese Art und Weise wird im Fall der Versorgung von der externen Stromquelle der Strom kontinuierlich allen Schaltungen des Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitts 3 zugeführt, wodurch das Vieldrehungssignal erzeugt wird.
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Als Nächstes wird die Erläuterung bezüglich des Hilfsbetriebs gegeben, bei dem die externe Stromquelle abgetrennt ist und der Strom von der Hilfsstromquelle zugeführt wird.
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In 1 wird zur Zeit des Abtrennens bzw. Abschaltens der externen Stromversorgung, zum Beispiel bei einem Stromausfall, der Stromversorgungsauswahlschalter 2 auf die Seite der Hilfsstromversorgung in Übereinstimmung mit einem Stromversorgungsschaltsignal e geschaltet, das von einer nicht-gezeigten Detektionsschaltung zugeführt wird, wenn die Spannung der externen Stromquelle auf eine vorgegebene Spannung oder niedriger reduziert wird. Wenn die Stromversorgung auf die Seite der Hilfsstromversorgung geschaltet worden ist, wird der Strom nicht dem Erzeugungsabschnitt 4 für das Signal innerhalb einer Drehung zugeführt und der Strom wird nur dem Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt 3 von der Hilfsstromversorgung aus zugeführt. Zudem, wenn die Stromversorgungssteuerimpulserzeugungsschaltung 35 die Flanke eines A-Impulses detektiert, erzeugt diese Schaltung einen Stromversorgungssteuerimpuls d mit einer vorgegebenen Impulsweite, die derart erzeugt wird, dass sie bzw. er von der Flanke ab startet, wodurch die Stromversorgung für den B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 beschränkt wird. Das heißt, dass, obwohl der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 kontinuierlich von der Hilfsstromversorgung versorgt wird, der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 über einen Zuführsteuerungsabschnitt 36 mit der Impulsenergie versorgt wird, die durch den Stromversorgungssteuerimpuls d beschränkt wird.
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3 sind Diagramme, die die Wellenverläufe bei den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung zu der Zeit des Hilfsbetriebs in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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3(a) zeigt die Wellenverläufe zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung und 3(b) zeigt die Wellenverläufe zu der Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung, worin der A-Impuls a, der B-Impuls b und der Stromversorgungssteuerimpuls d, wenn die Drehplatte 1 sich mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht, gezeigt sind. Eine TON-Dauer, während der der Stromversorgungssteuerimpuls d auf einem H-Wert ist, ist eine Dauer, während der der Strom von der Hilfsstromversorgung dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 zugeführt wird. Eine TOFF-Dauer ist eine Dauer, während der der Strom von der Hilfsstromversorgung nicht dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 zugeführt wird. Der B-Impuls b ist deshalb auf seinem Wert nur während der TON-Dauer, die durch eine durchgehende Linie gezeigt ist, fixiert. Wenn der Zähler 33 die Flanke eines A-Impulses a detektiert, zählt der Zähler den Wert des B-Impulses b während der TON-Dauer, wodurch der Zählwert davon aktualisiert wird. Der Aufwärts- und Abwärtsbetrieb des Zählwertes wird auf ähnliche Art und Weise wie in dem Fall durchgeführt, in dem der Strom von der externen Stromversorgung zugeführt wird. Das heißt, dass zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung der B-Impuls einen H-Wert bei der ansteigenden Flanke des H-Impulses annimmt. In diesem Fall führt der Zähler die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten +1” aus, um die Vieldrehungswertdaten hochzuzählen. Zur Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung nimmt der B-Impuls einen H-Wert bei der fallenden Flanke des A-Impulses an. In diesem Fall führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten –1” aus, um die Vieldrehungswertdaten herunterzuzählen. Der Stromversorgungssteuerimpuls d kann eine Impulsweite haben, die zum Detektieren der H/L-Werte des B-Impulses ausreicht.
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Auf diese Art und Weise wird gemäß dieser Ausführungsform zur Zeit des Hilfsbetriebs der Strom von der Hilfsstromversorgung nur dem Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt 3 zugeführt, während dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 der Strom von der Hilfsstromversorgung nur während der vorgegebenen Zeitdauer (TON-Dauer) zugeführt wird, die zum Detektieren des Wertes des B-Impulses notwendig ist. Der Verbrauchsstrom zur Zeit des Hilfsbetriebs kann deshalb reduziert werden. Die Lebensdauer der Hilfsstromversorgung kann deshalb verlängert werden und die Wartung kann vereinfacht werden. Zudem können die Kosten der Wartung, die für das Austauschen der Hilfsstromversorgung, zum Beispiel einer Batterie, erforderlich sind, reduziert werden.
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Obwohl in dieser Ausführungsform die Erzeugung bezüglich eines Beispiels gemacht wird, in dem sowohl der B-Phase-Detektionsabschnitt 321 als auch der Abschnitt 322 innerhalb des B-Impuls-Erzeugungsabschnitts 32 in pulsierender Art versorgt werden, kann sowohl der B-Phase-Detektionsabschnitt 321 als auch der Abschnitt 322 auf pulsierende Art versorgt werden.
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Zweite Ausführungsform
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4 ist ein Blockdiagramm, das eine Vieldrehungsdetektionsschaltung eines absoluten Vieldrehungscodierers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform werden Erläuterungen der Abschnitte, die den gleichen Aufbau wie jene der ersten Ausführungsform haben, weggelassen und nur die Abschnitte, die zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, werden erläutert.
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In 4 gibt ein Bezugszeichen 340 ein T-Phase-Magnetfelddetektionselement zum Ausgeben eines Signals mit zwei Impulsen/Drehung an. Ein Bezugszeichen 34 gibt einen T-Impuls-Erzeugungsabschnitt an, der mit einem T-Phase-Detektionsabschnitt 341 zum Detektieren des Ausgangssignals von dem T-Phase-Magnetfelddetektionselement und mit einer T-Impuls-Erzeugungsschaltung 342 zum Wandeln eines Ausgangssignals von dem T-Phase-Detektionsabschnitt 341 in ein Signal mit einer rechteckigen Wellenform (T-Impuls) aufgebaut ist.
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5 ist eine Seitenansicht, die den Aufbau der Magnetfelddetektionselemente gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt und 6 ist eine Draufsicht davon.
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In diesen Figuren gibt ein Bezugszeichen 5 eine Schaltungsleiterplatte an. Das A-Phase-Magnetfelddetektionselement 310 und das B-Phase-Magnetfelddetektionselement 320 sind auf der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte 5 an der Seite der Drehplatte 1 angeordnet, während das T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 an der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte 5 gegenüberliegend zu der Seite der Drehplatte 1 angeordnet ist. Ein Bezugszeichen 6 gibt magnetische Feldlinien an, die einen Zustand der magnetischen Felder wiedergeben, wenn magnetische Pole auf der linken Seite bzw. der rechten Seite in der Figur angeordnet sind. Das Magnetfeld, das sich in der Richtung rechtwinklig zu der Schaltungsleiterplatte 5 erstreckt, koppelt mit dem A-Phase-Magnetfelddetektionselement 310 und dem B-Phase-Magnetfelddetektionselement 320, während das magnetische Feld, das sich parallel zu der Schaltungsleiterplatte 5 erstreckt, mit dem T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 koppelt.
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In dieser Ausführungsform wird das Hall-Element, das die Detektionsempfindlichkeit bezüglich des Magnetfeldes, das sich in der Richtung rechtwinklig zu der Schaltungsleiterplatte 5 erstreckt, hat, als sowohl das A-Phase-Magnetfelddetektionselement 310 als auch das B-Phase-Magnetfelddetektionselement 320 verwendet, während das MR-Element, das die Detektionsempfindlichkeit bezüglich dem Magnetfeld hat, das sich parallel zu der Schaltungsleiterplatte 5 erstreckt, für das T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 verwendet wird.
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Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem nachfolgenden Punkt.
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In der ersten Ausführungsform wird der Verbrauchsstrom derart reduziert, dass der Strom von der Hilfsstromversorgung auf pulsierende Art entweder dem A-Impuls-Erzeugungsabschnitt oder dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt nur während der Zeitdauer zugeführt wird, die notwendig für das Detektieren des Vieldrehungswertes ist. Im Unterschied hierzu wird in dieser Ausführungsform der Verbrauchsstrom derart reduziert, dass das T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 zum Ausgeben des Signals mit zwei Impulsen/Drehung auf der Schaltungsleiterplatte angeordnet ist, das T-Impulssignal zum Steuern der Zuführung des Stroms auf der Basis des Signals erzeugt wird, das von dem T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 erhalten wird, und der Strom von der Hilfsstromversorgung zu dem A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 und dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 nur während der Zeitdauer, die zum Detektieren eines Vieldrehungswertes notwendig ist, von dem Zeitpunkt an impuls- bzw. pulsartig zugeführt wird, der mit der Flanke des T-Impulses startet.
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Als Nächstes wird der Betrieb der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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7 ist ein Kurvenverlauf, der die Eigenschaften des MR-Elements zeigt, das als das T-Phase-Magnetfelddetektionselement 340 verwendet wird. Der Widerstandswert des Elements ändert sich zyklisch zweimal, jedesmal, wenn sich die Drehplatte 1 um eine Drehung dreht. Der T-Phase-Detektionsabschnitt 341, der in 4 gezeigt ist, detektiert diese Widerstandsänderung und führt ein Detektionssignal der T-Impuls-Erzeugungsschaltung 342 zu. Die T-Impuls-Erzeugungsschaltung 342 verstärkt das Eingangssignal durch einen nicht-gezeigten Verstärker und wandelt das verstärkte Signal durch einen nicht-gezeigten Vergleicher in den T-Impuls um. Der T-Impuls ist das Signal mit zwei Impulsen/einer Drehung.
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Zuerst wird eine Erläuterung bezüglich des Betriebs des Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitts 3 in dem Fall gemacht, in dem der Strom von der externen Stromversorgung zugeführt wird.
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8 zeigt Diagramme, die Wellenformen bei den jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen. 8(a) zeigt die Wellenverläufe zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung und 8(b) zeigt die Wellenverläufe zu der Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung, worin a den A-Impuls angibt, b den B-Impuls angibt und c den T-Impuls angibt.
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Zu der Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung, wie in 8(a) gezeigt ist, tritt bei der abfallenden Flanke des T-Impulses c ein Zustand (Δ Punkt) auf, bei dem der A-Impuls a auf einem L-Wert ist und der B-Impuls b auf einem H-Wert ist. Bei dieser Bedingung führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten +1” aus, um die Vieldrehungswertdaten hochzuzählen. Wie in 7(b) gezeigt ist, tritt zu der Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung auf die ansteigende Flanke des T-Impulses c hin ein Zustand (Δ Punkt) auf, bei dem der A-Impuls a auf dem L-Wert und der B-Impuls b auf dem H-Wert ist. Bei dieser Bedingung führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten –1” aus, um die Vieldrehungswertdaten herunterzuzählen.
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Als Nächstes wird eine Erläuterung bezüglich des Betriebs des Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitts 3 zu der Zeit des Hilfsbetriebs gegeben.
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In 4, wenn die Spannungsversorgung auf die Seite der Hilfsstromversorgung zu der Zeit des Fehlens der externen Stromversorgung, zum Beispiel bei einem Spannungsausfall, geschaltet wird, wird der Strom nicht zu dem Erzeugungsabschnitt 4 für das Signal innerhalb einer Drehung zugeführt und der Strom von der Hilfsstromversorgung wird nur dem Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt 3 zugeführt. Zudem wird der Strom in einer pulsierenden Art von der Hilfsstromquelle dem A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 und dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 zugeführt. Das heißt, dass die Stromversorgungssteuerimpulserzeugungsschaltung 34 den Spannungsversorgungssteuerimpuls d mit einer vorgegebenen Impulsweite erzeugt, der derart erzeugt wird, dass er von der Flanke des T-Impulses c aus startet. Dann führt der Zuführsteuerungsabschnitt 36 auf der Basis des Stromversorgungssteuerimpulses d die Energie von der Hilfsstromversorgung dem A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 und dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 nur während der Zeitdauer zu, während der der Stromversorgungssteuerimpuls d auf einem H-Wert ist.
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9 sind Diagramme, die Wellenverläufe bei jeweiligen Abschnitten der Vieldrehungsdetektionsschaltung zu der Zeit des Hilfsbetriebs in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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9(a) zeigt die Wellenverläufe zur Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung und 9(b) zeigt die Wellenverläufe zu der Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung, worin a den A-Impuls, b den B-Impuls, c den T-Impuls und d den Spannungsversorgungssteuerimpuls angibt. Eine TON-Dauer gibt eine Zeitdauer an, während der der Strom von der Hilfsstromversorgung dem A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 und dem B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 zugeführt wird, während eine TOFF-Dauer eine Zeitdauer angibt, während der der Strom nicht zugeführt wird. Der A-Impuls A und der B-Impuls B werden deshalb auf ihren Werten bzw. Niveaus nur während der TON-Dauer, die durch durchgezogene Linien gezeigt ist, fixiert.
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Der Zähler 33 detektiert die Flanke des T-Impulses während der TON-Dauer und detektiert dann die Werte des A-Impulses a und B-Impulses b während der TON-Dauer, wodurch der Zählwert davon inkrementiert oder dekrementiert wird. Der Zählbetrieb des Zählers 33 ist der gleiche wie in dem Fall, in dem der Strom von der externen Stromversorgung aus zugeführt wird. Das heißt, dass zu der Zeit der Drehung in der Vorwärtsrichtung auf die fallende Flanke des T-Impulses c hin ein Zustand (Δ Punkt) erscheint, bei dem der A-Impuls auf einem L-Wert und der B-Impuls auf einem H-Wert ist. Dann führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten +1” aus. Zur Zeit der Drehung in der umgekehrten Richtung erscheint auf die ansteigende Flanke des T-Impulses c hin ein Zustand (Δ Punkt), bei dem der A-Impuls a auf dem L-Wert und der B-Impuls b auf dem H-Wert ist. Dann führt der Zähler 33 die Berechnung der ”Vieldrehungswertdaten –1” aus. Der Zählwert wird unter keiner anderen Bedingung als den zuvor erwähnten Bedingungen bezüglich des A-Impulses und des B-Impulses bei der Flanke des T-Impulses geändert.
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Auf diese Art und Weise wird gemäß dieser Ausführungsform zur Zeit des Hilfsbetriebs der Strom von der Hilfsstromversorgung nur dem Vieldrehungssignalerzeugungsabschnitt 3 zugeführt, während der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 und der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 mit dem Strom von der Hilfsstromversorgung nur während der vorgegebenen Dauer der TON-Dauer versorgt werden, die zum Detektieren der Werte des A-Impulses und des B-Impulses notwendig ist, und nicht mit dem Strom während der TOFF-Zeitdauer versorgt werden. Der Verbrauchsstrom der Hilfsstromversorgung kann somit reduziert werden. Die Lebensdauer der Hilfsstromversorgung kann folglich verlängert werden und die Wartung kann vereinfacht werden. Zudem können die Kosten der Wartung, die zum Austauschen der Hilfsstromversorgung, zum Beispiel einer Batterie, erforderlich sind, reduziert werden.
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Zudem werden die Hall-Elemente und das MR-Element für die Detektion des Vieldrehungssignals verwendet und diese Elemente sind derart angeordnet, dass sie die magnetischen Felder, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Schaltungsleiterplatte erstrecken, und die magnetischen Felder, die sich parallel zu der Schaltungsleiterplatte erstrecken, detektieren können. Der Freiheitsgrad des Einstellens des Spalts zwischen der Drehplatte und den Hall-Elementen, die gegenüberliegend zueinander in der Axialrichtung angeordnet sind, das heißt die Schaltungsleiterplatte, kann größer gemacht werden. Das Festlegen bzw. Einstellen des Spalts kann somit auf der Seite der optischen Detektionseinrichtung zum Erzeugen des Signals innerhalb einer Drehung optimiert werden.
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Obwohl in dieser Ausführungsform die Erläuterung bezüglich eines Beispiels gemacht wird, in dem sowohl der A-Impuls-Erzeugungsabschnitt 31 als auch der B-Impuls-Erzeugungsabschnitt 32 pulsartig versorgt werden, können der A-Phase-Detektionsabschnitt 311 und der B-Phase-Detektionsabschnitt 321 oder der Abschnitt 312 und der Abschnitt 322 pulsartig versorgt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Auf diese Art und Weise kann gemäß der Erfindung, da der Verbrauchsstrom in großem Ausmaß im Vergleich zu dem Verfahren des Standes der Technik reduziert werden kann, die Lebensdauer der Hilfsstromversorgung verlängert werden. Ein Produkt, an dem ein absoluter Vieldrehungscodierer, der das System der Erfindung verwendet, angebracht ist, kann deshalb kontinuierlich für eine lange Zeit verwendet werden. Die Erfindung kann deshalb in industriellen Maschinen angewandt werden, die in Anlagensystemen oder Produktionsstraßensystemen verwendet werden, von denen gefordert wird, dass sie kontinuierlich für eine lange Zeitdauer arbeiten.
