JP2000028627A - センサ装置およびこのセンサ装置によるデ―タ伝送方法 - Google Patents

センサ装置およびこのセンサ装置によるデ―タ伝送方法

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JP2000028627A
JP2000028627A JP11041030A JP4103099A JP2000028627A JP 2000028627 A JP2000028627 A JP 2000028627A JP 11041030 A JP11041030 A JP 11041030A JP 4103099 A JP4103099 A JP 4103099A JP 2000028627 A JP2000028627 A JP 2000028627A
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sensor
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teeth
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Ulrich Helmut Hummel
ヘルムート フンメル エルリッヒ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送チャネルを介して速度情報と追加情報と
を伝送するための方法およびセンサ装置を提案する。 【解決手段】 センサ装置（１）を利用して検出された
速度情報と、前設定された伝送タイミング（Ａ）に応じ
た共通の伝送チャネルに関する追加情報とを伝送するた
め、伝送タイミング（Ａ）がセンサ装置（１）により検
出された速度（Ｖ１、Ｖ２）との関係で選択され、か
つ、追加情報が伝送タイミング（Ａ）の変調として伝送
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサ装置を利用
して検出された速度情報と、前設定された伝送タイミン
グに応じた共通の伝送チャネルに関する追加情報と、を
伝送するための方法に関する。また、本発明は前記方法
を実施するためのセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】運動する対象物（回転運動または直線運
動）の速度を検出するために利用され、かつ、一方で検
出された速度に関する情報と、他方で、たとえば温度、
切換特性および運動方向のような追加情報とを、制御装
置に伝送するセンサ装置には、従来から前記情報を伝送
する様ざまな実現可能性がある。ところが、これら全て
の可能性には問題が付随している。
【０００３】全ての情報、すなわち検出された速度およ
び追加情報は、パラレルに伝送することができる。とこ
ろが、これには追加の回線と、センサ装置への接続とが
必要になる。追加の回線および接続はコストがかかり、
製造においても作動においても、信頼性の問題が生じ
る。追加の回線、センサ装置への連結接続、及びそれに
伴なう前記センサ装置が集積されている半導体チップ内
の内部配線は、電磁妨害雑音（ＥＭＩ）もしくは電磁適
合性（ＥＭＶ）の障害を生じる可能性がある。
【０００４】上述の情報を伝送するその他の可能性は、
高速のシリアルなデータプロトコルを備えることであ
る。これは、速度情報と追加情報とが相前後して伝送さ
れることを意味する。パラレルに伝送するのに比べ、た
しかに追加回線もしくはセンサ装置に連結接続をする必
要がない。ただし、適切な時間枠内で全ての情報を伝送
できるようにするため、データプロトコルは比較的高速
にしなければならない。
【０００５】前記問題を解決するための第３の可能性
は、いわゆるマルチレベル-アナログ-伝送を実行するこ
とである。ところが前記情報伝送は、センサ装置の高精
度の調整もしくは高精度の測定が必要になる。特に前記
伝送技術における問題点は、センサ装置が大幅な温度変
化にさらされる場合に発生する可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする目的は、従来の伝送方法に比べ本質的
に簡単で、かつ、妨害発生の少ない、冒頭に述べた形式
の方法を提供することである。その際この方法は、二線
式回線を介して比較的低域を通過するシリアルなデータ
伝送を可能にしなければならない。本発明のその他の目
的は、前記伝送方法を可能にするセンサ装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１の
特徴による方法と、請求項１０の特徴によるセンサ装置
と、により解決される。
【０００８】本発明に基づく方法および本発明に基づく
センサ装置の継続形成は、従属請求項に記載する。
【０００９】本発明は、本質的に、伝送タイミングがセ
ンサ装置で検出された速度との関係で選択され、かつ、
追加情報が前記伝送タイミングの変調として伝送される
こと、に基づいている。
【００１０】センサ装置により検出された速度との関係
で伝送タイミングを選択できるようにするため、目的に
応じたセンサ装置で監視され、かつ、運動可能の対象物
に規則的な間隔でセンサ装置から走査可能の側でコード
情報が与えられ、このコード情報が速度測定のためにセ
ンサ装置で走査および評価される。その際コード情報
は、最も簡単な場合には、規則的な間隔で与えられた色
別バーから運動対象物に配列させることができる。ただ
し、その他のコード情報も可能である。たとえば、歯車
もしくはラック歯車の歯と間隙もコード情報として考慮
することができる。運動する対象物がどの程度の速さで
運動もしくは回転するかに応じて、コード情報のコード
要素がより速く又はより遅くセンサ装置のセンサを通過
し、これが該センサ装置により速度を評価するために検
出される。
【００１１】コード要素の通過移動からセンサ装置のセ
ンサに発生する検出信号は、前記検出信号から明確な方
形波信号を得るために、好ましくは閾値弁別器に供給さ
れる。この方形波信号は、その場合に追加情報のための
伝送タイミングとして利用される。この追加情報は、た
とえばセンサの温度または切換特性に該当することがで
きる。追加情報として制御装置に運動方向も伝送するこ
とができる。本発明に基づき、前記追加情報が伝送タイ
ミングの変調として伝送される。
【００１２】最も簡単な場合では、この変調は２進デー
タビットにより実現することができ、その際、伝送タイ
ミングの個々の信号端の間で各々１つのデータビットが
伝送される。
【００１３】センサ装置のセンサとしては、光学式、誘
導式、および磁気式センサが適している。コード情報も
しくは運動する対象物に与えられた前記コード情報のた
めのコード要素は、当然ながらセンサに合わせて選択し
なければならない。
【００１４】本発明の特に好ましい一実施態様におい
て、センサ装置は１つまたはそれ以上のホールセンサを
有し、前記ホールセンサがラック歯車または歯車の運動
時に歯および間隙の通過移動を検出する。その際、連続
的に現われる歯元面が検出され、かつ、ここから生じる
クロックパルスがほぼタイムラグなしに制御装置に伝送
され、この制御装置が、通過する歯元面に対応する伝送
タイミングを発生する。歯がセンサを速く通過移動する
ときは、歯がセンサを遅く通過する場合よりも、伝送タ
イミングが高くなる。最も簡単な場合では、コード要素
の変化、すなわちここでは歯および間隙の変化が、正確
に伝送タイミングに対応する。
【００１５】本発明の方法の本質的な長所は、伝送チャ
ネルとして二線式回線を使用できることである。すなわ
ち、追加の回線または追加の接続端子は、データ伝送用
のセンサ装置の出力に設ける必要がない。さらに、デー
タ伝送は２つの信号レベル（電圧または電流）のみを利
用する簡単な方法で可能になる。
【００１６】本発明に基づく上述の方法を実施するため
のセンサ装置は、本質的に、センサ装置の出力端子でデ
ジタル信号を取出可能なことであり、前記デジタル信号
の伝送タイミングはセンサにより検出された運動可能の
対象物の速度の基準であり、その際、この伝送タイミン
グが追加情報で変調されている。
【００１７】前述のセンサ装置は、たとえば一体型に集
積された回路配列として実現することができる。
【００１８】前述のセンサ装置は、好ましくは車両内の
ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御のために
使用される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明に基づく方法と前記方法を
実施するためのセンサ装置は、以下に実施例との関連で
図面を利用し、より詳しく説明する。
【００２０】以下の各図面では、別途の指示がない限
り、同一の符号は同一の意味を有する同一の部分を表
す。
【００２１】図１に、略図でリード線１２を介して後置
された電子回路１４を有するセンサ１０を備えたセンサ
装置１が示されている。センサ１０および電子回路１４
は、たとえば一体型に集積された切換回路として実現す
ることができる。センサ１０は、光学式、磁気式または
誘導式センサとすることができる。
【００２２】以下では、例としてセンサ１０がホールセ
ンサであることを前提とする。センサ装置１は、制御装
置Ｓと接続することができる２つの出力端子１６、１８
を有する。
【００２３】センサ１０は、運動可能の対象物２０に、
ここでは回動可能の歯車に、割当てられる。歯車２０
は、該歯車の外周に均等の間隔で歯２２を備え、前記歯
の間に各々１つの歯間隙２４が配列されている。ホール
センサ１０は、歯車２０の回動時に歯２２と間隙２４の
通過を検出する。２つの連続する歯２２と間隙との間の
時間間隔は、歯車２０の速度の直接の基準である。
【００２４】電子回路１４は、センサ１０のセンサ信号
を評価する。その際前記センサ信号は、場合により生じ
る妨害を抑制するために、閾値弁別器に供給されること
が適切である。前述の、簡略化するために図示しない、
閾値弁別器の出力では、正確に歯車２０の歯２２と間隙
２４の通過に対応する信号が取出可能である。前記信号
は図４に符号Ａで表す。前記信号Ａは、センサ１０によ
り提供されるその他の情報のための伝送タイミングとし
て使用される。
【００２５】その他の情報として、たとえばセンサ１０
の周囲温度、前記センサの切換特性に関するデータ、ま
たは運動可能の対象物２０の回転方向またはその他の検
出量に関するデータも伝送することができる。簡略化す
るために、以下では、制御装置Ｓに提供される追加情報
がセンサ１０の周囲温度θであることを前提とする。こ
の周囲温度θは、たとえば温度センサ（図示しない）に
より検出され、デジタル化され、かつ、伝送するための
センサ装置の出力端子１６、１８にデジタル値の形態で
提供される。
【００２６】たとえば、温度のためのデジタル値が“０
０１”であることを前提とする。このデジタル値“００
１”の各々のデータビットは、相前後してその都度２つ
の伝送タイミングＡの信号端の間で伝送されるが、これ
は図４にデータ伝送プロトコルＢもしくはＣを利用して
示している。
【００２７】図４Ｂに記載するデータ伝送においては、
伝送タイミングＡの周期時間Ｔが２つの直接連続する信
号端、すなわち立上りとその直後に解除される信号端と
により決定されることを前提とする。これに対し図４Ｃ
では、伝送タイミングのクロックパルス端Ｆがもっぱら
その都度立上る伝送タイミングの信号端により決定され
ることを前提とする。これは伝送タイミングＡの周期時
間Ｔが、図４Ｂのデータ伝送の場合よりも２倍の大きさ
になることを意味する。ただし、この両方の変形態様が
可能である。
【００２８】図１に関連してセンサ１０は、歯２２と間
隙２４の交互登場を検出するホールセンサであることを
前提にした。ただし、ホールセンサ１０に代わり、光学
センサを具備することができ、この光学センサは光学マ
ークを歯車２０の外周で検出し、かつ、ここから好まし
くは車輪２０の回転速度と直接比例している伝送クロッ
クパルスを導出する。光学センサ１０の場合では、コー
ド要素として交互に暗線分２６と、明線分２８とを考慮
することができる。その他の点では正確に上述の機能方
式に相当する。
【００２９】図２および３に、すでに図１との関連で説
明したセンサ装置１を再度示す。ただし、この場合のセ
ンサ１０は、図２の実施例において暗線分および明線分
２６、２８からなる光学コードの走査に利用され、前記
線分は直線運動可能の対象物２０の上側に与えられてい
る。
【００３０】図３の実施例では、センサ１０が、運動可
能のラック歯車２０の歯２２と間隙２４を走査する。
【００３１】図５に、２つの連続するクロックパルス端
Ｆの間に設定できるような、論理的“０”および論理的
“１”のためのデータフォーマットを例示する。論理的
“０”は、たとえば、２つの連続するクロックパルス端
Ｆの間で単に初めにレベル交換が発生し、かつ、その次
に受信されたレベルが残りの周期時間Ｔにわたり維持さ
れることを特徴とする。論理的“１”は、たとえば、設
定された箇所で２つのクロックパルス端Ｆの間に周期Ｔ
の範囲内で別のレベル交換がおこなわれることを特徴と
する。図５の実施例において、これは約１／４Ｔの場合
に該当する。当然ながら、同様に論理的“０”および論
理的“１”を別に定義することも可能である。
【００３２】図６は、検出された速度Ｖ１に従って運動
可能の対象物２０がゆっくり回転し、もしくはゆっくり
連続的に運動するとき、センサ装置１の出力端子１６、
１８に提供することができる可能なデータプロトコルを
示す。これより遅い速度はＶ２で表す。データ伝送の開
始は、同期信号もしくは同期ビットＳＹＮＣ−１により
決定される。同期ビットの後には、場合により誤り保護
ビットによって追跡された必要な数のデータビットが続
く。個々のビットは、センサ装置１により検出された、
運動可能の対象物２０の速度Ｖ１もしくはＶ２との関係
でセンサ装置の出力端子１６、１８に提供される。対象
物２０が減速すると、図６のプロトコルを利用して簡単
に識別されるように、個々のデータビットがより遅く現
われる。その時間内に個々のデータビットが提供される
周期時間Ｔは、運動した対象物２０の速度の直接の基準
であり、これは制御装置で簡単な方法で評価することが
できる。
【００３３】
【発明の効果】遺漏のないようにさらに述べておくべき
ことは、たしかに図１および図３の関連においてラック
歯車もしくは歯車が運動可能の対象物２０として表さ
れ、この対象物において歯は方形の断面を有する。しか
し、この歯はその他のあらゆる歯元面形状も考慮するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車輪の回転速度並びに追加情報を検出するため
のセンサ装置を示す図である。
【図２】バーコードを備えた選別バーの直線運動を検出
するための図１のセンサ装置を示す図である。
【図３】ラック歯車の直線運動を検出するための図１も
しくは２のセンサ装置を示す図である。
【図４】付属のクロックパルス端信号を例示した図１な
いし３に付属するクロックパルスを示す図である。
【図５】２つのクロックパルス端信号の間のデータビッ
トを変調するための可能な実施態様の図である。
【図６】速度の異なる運動可能の対象物の速度情報並び
に追加データの伝送が可能なデータプロトコルを示す図
である。
【符号の説明】
１ センサ装置 １０ センサ １２ 接続回線 １４ 電子回路 １６ 出力端子 １８ 出力端子 ２０ 円板、車輪 ２２ 歯 ２４ 歯間隙 ２６ 線分、バー ２８ 間隙 Ｓ 制御装置 Ａ コード信号 Ｂ データビット順 Ｃ データビット順 ｔ 時間 Ｔ 周期 Ｆ 信号端 Ｖ１ 速度 Ｖ２ 速度 θ 周囲温度

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサ装置（１）を利用して検出された
    速度情報と、前設定された伝送タイミング（Ａ）に応じ
    た共通の伝送チャネルに関する追加情報と、を伝送する
    ための方法であって、 伝送タイミング（Ａ）がセンサ装置（１）により検出さ
    れた速度（Ｖ１、Ｖ２）との関係で選択され、かつ、追
    加情報が伝送タイミング（Ａ）の変調として伝送される
    こと、を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 追加情報のための変調が伝送タイミング
    （Ａ）の前設定されたクロックパルス端（Ｆ）の間で個
    々のデータビットの連続として伝送されること、を特徴
    とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 センサ装置（１）が、前記センサ装置
    （１）に対して相対的に運動可能の対象物（２０）に割
    当てられ、かつ、対象物（２０）が規則的な間隔で与え
    られたコード情報（２２、２４、２６、２８）を与え、
    前記コード情報がセンサ装置（１）により速度測定のた
    めに走査されること、を特徴とする請求項１または２記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 対象物（２０）が、円板、回動に移行可
    能の車輪、または直線運動に移行可能の対象物（２０）
    であり、その際、コード情報（２２、２４、２６、２
    ８）が、センサ装置（１）の対向側に対象物（２０）を
    配置していること、を特徴とする請求項１ないし３のい
    ずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 コード情報（２２、２４、２６、２８）
    が規則的な間隔で運動する対象物（２０）に与えられ、
    かつ、連続的に交替する第１および第２のコード要素
    （２２、２４、２６、２８）から構成されること、を特
    徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 センサ装置（１）が、走査されたコード
    情報（２２、２４、２６、２８）から系列.....０１０
    １０.....のデジタル信号を形成し、かつ、前記デジタ
    ル信号の周波数から運動可能の対象物（２０）の速度が
    算出されること、を特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 系列.....０１０１０.....のデジタル信
    号が、追加情報のための伝送タイミング（Ａ）として選
    択されること、を特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 伝送チャネルに追加情報として、運動可
    能の対象物（２０）からのセンサ装置（１）の距離およ
    び／またはセンサ装置（１）の周囲温度および／または
    対象物（２０）の運動方向および／またはセンサ装置
    （１）の切換特性が伝送されること、を特徴とする請求
    項１ないし７のいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 伝送チャネルとして電気回線が使用され
    ること、を特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】 運動可能の対象物（２０）の速度を検
    出し、かつ、速度（Ｖ１、Ｖ２）を表示するデータ信号
    ならびに追加データをセンサ装置の出力端子（１６、１
    ８）に提供するためのセンサ（１０）を備えたセンサ装
    置であって、 データ信号がセンサ装置（１）の出力端子（１６、１
    ８）で取出可能であり、前記データ信号の伝送タイミン
    グ（Ａ）がセンサ（１）により検出された速度（Ｖ１、
    Ｖ２）の基準であり、その際、伝送タイミング（Ａ）が
    追加データにより変調されていること、を特徴とするセ
    ンサ装置。
  11. 【請求項１１】 センサ（１０）が、光学式、磁気式、
    または誘導式のセンサ（１０）であること、を特徴とす
    る請求項１０記載のセンサ装置。
  12. 【請求項１２】 追加データが伝送タイミング（Ａ）の
    ２つのクロックパルス端（Ｆ）の間の個々のデータビッ
    トとして出力端子（１６、１８）で取出可能であるこ
    と、を特徴とする請求項１０または１１記載のセンサ装
    置。
  13. 【請求項１３】 アンチロックブレーキシステムと連動
    する円板または歯車の回転運動を検出するための車両内
    での請求項１０ないし１２のいずれか１項記載のセンサ
    装置の使用。
JP11041030A 1998-03-16 1999-02-19 センサ装置およびこのセンサ装置によるデ―タ伝送方法 Pending JP2000028627A (ja)

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