JP2002507751A - 運動検出用センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、センサ信号がアクティブセンサ（１）内の、運動によって付勢されるエンコーダによって発生し、第１の装置（２，３，４，５）によってセンサ信号が追加情報と共に、評価装置に伝送可能な出力信号に変換される、運動を検出するためのセンサ装置に関する。本発明は、第２の装置（１ａ）が設けられ、この第２の装置によって、アクティブセンサ（１）とエンコーダ（Ｅ）の間の空隙（ｄ）に依存する信号電圧が検出され、追加情報として伝送するために第１の装置（２，３，４，５）に供給されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、センサ信号がアクティブセンサ内の、運動によって付勢されるエン
コーダによって発生し、第１の装置によってセンサ信号が追加情報と共に、評価
装置に伝送可能な出力信号に変換される、運動を検出するためのセンサ装置に関
する。

【０００２】 この種のセンサ装置は例えばＷＯ９８／０９１７３によって知られており、特
に、スリップコントロール式ブレーキまたはアンチロックコントロールシステム
において車輪の回転状態を検出するために使用される（車輪回転速度センサ）。
その際、回転運動はエンコーダ内にあるパルス発生器（例えば磁極ホイールまた
は鋼製歯車）によって行われ、アクティブセンサによって検出される。このアク
ティブセンサの測定値ピックアップは例えばホール素子または磁気抵抗ブリッジ
（ＡＭＲブリッジ）である。この測定値ピックアップは、パルス発生器によって
発生したフラックス密度または場の強さの変調に作用的に応答する。アクティブ
センサでは、それによって発生した信号電圧が、増幅回路／トリガ回路によって
、２つの一定の振幅値を有する２進センサ信号に変換される。この信号のエッジ
変化は運動速度を検出するために評価される。信号電圧がセンサとエンコーダの
間の空隙の大きさに依存するので、空隙が所定の限界空隙を超えないようにすべ
きである。

【０００３】 センサ出力のセンサ信号は内部の増幅回路／トリガ回路に基づいて空隙の実際
の大きさを示すことができない。すなわち、センサ装置の不所望な状態（大きす
ぎる組み込み空隙、大きな温度変化、振動）に基づいて空隙が限界空隙を少なく
とも一時的に上回り、信号電圧が内部のトリガー閾値を下回るときに、エラーま
たは故障が生じることを排除することができない。

【０００４】 そこで、本発明の根底をなす課題は、センサ信号の障害が起きる前に適時に、
対応するステータス信号を発生するかまたは他の対策を講じることができるよう
にするために、アクティブセンサとエンーダの間の空隙の大きさ、特に空隙の許
容されない変化を検出することができる、冒頭に述べた種類のセンサ装置を提供
することである。

【０００５】 この課題は冒頭に述べたセンサ装置において、請求項１に従い、第２の装置が
設けられ、この第２の装置によって、アクティブセンサとエンコーダの間の空隙
に依存する信号電圧が検出され、追加情報として伝送するために第１の装置に供
給されることによって解決される。

【０００６】 この解決策は特に、第１の装置を用いて２進センサ信号をパルス信号に変換す
ることと関連して、空隙の大きさの比較的に簡単な評価、決定またはチェックを
可能にする。これはセンサ装置の組み込みの後で定期的な保守整備のときに行う
ことができる。

【０００７】 従属請求項には本発明の有利な実施形が記載されている。

【０００８】 この実施形によれば、第１の装置は特にパルス信号を発生し、センサ信号が第
１の電流パルスで符号化され、追加情報が第２の電流パルスで符号化され、第１
の電流パルスのための第１の電流レベルが設けられ、第２の電流パルスのために
第２の電流パルスが設けられている。その際、第１の電流レベルは共通の基準レ
ベルに関して、第２の電流レベルの約２倍の大きさである。

【０００９】 更に、第１の装置は好ましくは、信号処理装置を備えている。この信号処理装
置によって、ステータス信号または数値の形をした他の追加情報が伝送可能であ
る。この追加情報は例えば回転方向、温度等に関するデータを含んでいる。

【００１０】 本発明の他の細部、特徴および効果は、図に基づく好ましい実施の形態の次の
説明から明らかになる。

【００１１】 センサ装置は図１に従ってアクティブセンサ１を備えている。このアクティブ
センサでは、運動によって付勢されるエンコーダＥによってセンサ信号が発生さ
せられる。このセンサ信号は第１の装置２，３，４，５によって複数の追加情報
と共に評価装置（図示していない）に伝送可能な出力信号５ｃに変換される。

【００１２】 エンコーダＥはパルス発生器を備えている。このパルス発生器は測定すべき運
動、一般的には回転運動を行う。冒頭で述べたように、パルス発生器は例えば鋼
製歯車または永久磁石構造体を備え、この鋼製歯車または永久磁石構造体の運動
によって、センサ内にある測定値ピックアップＭ（ホール素子または磁気抵抗ブ
リッジ）内で、適当な信号電圧が発生させられる。この信号電圧は公知のごとく
、センサ内部の増幅回路／トリガ回路（図示していない）によって、一定の２つ
の振幅値を有するセンサ信号６０（図２）に変換される。

【００１３】 追加情報を検出するために、アクティブセンサ１は第２の装置１ａと第３の装
置１ｂを備えている。この第２の装置によって、アクティブセンサ１とエンコー
ダＥの間の空隙ｄに依存する信号電圧が測定される。第３の装置はセンサ温度を
測定するために役立つ。

【００１４】 センサ１の出力は信号処理装置２の入力に接続されている。更に、シフトレジ
スタ３が設けられている。このシフトレジスタの入力は信号処置装置２の出力に
接している。信号処理装置２とシフトレジスタ３に接続された状態ジェネレータ
４は、後続の電源５に作用する。この電源の出力５ｃには、伝送すべきパルス信
号が供給される。

【００１５】 測定された信号電圧の大きさはエンコーダに対するそのときの空隙ｄの大きさ
に依存する。この信号電圧はアナログ値として信号処理装置２に伝送される。そ
こで、アナログ信号は３ビッド符号化によってデジタル化され、ビット列４０（
図５〜７）に変換される。

【００１６】 更に、測定された信号電圧は信号処理装置内で最小値と比較され、最小値より
も小さい場合には、第１の１ビットステータス信号（ビット０）が発生する。

【００１７】 信号処理装置２は更に、好ましくは回転方向認識手段を備えている。この回転
方向認識手段は、回転方向、すなわち基準方向のエンコーダの回転あるいはそれ
と反対方向の回転を示すために、第２の１ビットステータス信号（ビット４）を
発生する。

【００１８】 認識された回転方向から、第３の１ビットステータス信号（ビット３）が導き
出される。このステータス信号は回転方向の妥当性を示す。

【００１９】 最後に、第３の装置１ｂによって測定された温度から、第４のステータス信号
（ビット２）が発生させられる。このステータス信号は、センサ装置の温度が許
容範囲にあるかどうかを示す。

【００２０】 他のビット信号（ビット１）は他の追加情報のために残してあり、ビット８は
パリティビットである。

【００２１】 これらのビット符号化された信号は追加情報として、信号処理装置２を経てシ
フトレジスタ３に平行に伝送され、そこで一時記憶される。アクティブセンサ１
によって検出された信号電圧は公知のごとく、２つの一定の振幅値を有する周期
的な２進センサ信号６０に変換される。この信号電圧は状態ジェネレータ４に直
接供給される。

【００２２】 状態ジェネレータ６は、パルス信号が電源５の出力５ｃに供給されるように、
電源５を制御する。このパルス信号は運動情報（第１の電流パルスＩ_H ）と、追
加情報（第２の電流パルスＩ_M ）を含んでいる。これらの情報は、図２，３に示
したデータプロトコルの形で伝送される。

【００２３】 いろいろなビット信号を区別するために、このビット信号は好ましくは、異な
る３つの電流レベルＩ_L ，Ｉ_H ，Ｉ_M で発生させられる。この電流レベルの公称
値は互いに次の比である。Ｉ_H ＝２×Ｉ_L 、Ｉ_M ＝４×Ｉ_L 。その際、異なる電
流レベルは個々の異なる電源５ａ，５ｂの間で切換えることによってあるいは他
の方法で発生し得る。

【００２４】 センサ信号６０を受信することによって、状態ジェネレータ４は、高さＩ_H の
第１の電流パルスが常に同じ時間１０電源５の出力５ｃに発生するように、電源
５を制御する。第１の電流ぱるすはセンサ信号６０のエッジ６１，６２の一つを
符号化するために役立つ。この場合、センサ信号の周波数が高ければ高いほど、
エンーダＥ内のパルス発生器の回転速度または運動速度は大である。

【００２５】 各々の第１電流パルスには、一定の長さ２０の第１の休止インターバルが続く
。この休止インターバルの間、電流レベルは基準レベルＩＩ_L に低下する。

【００２６】 それに続いて、シフトレジスタ３内に記憶されたビット符号化された信号（追
加情報）が連続的に読み出され、状態ジェネレータ４に伝送される。この状態ジ
ェネレータは電源５の出力５ｃに、第２の電流パルスＩ_M を発生する。この電流
パルスは異なるビット列を形成する。第１のビット列３０は電流パルス（ビット
）０〜ｎを含み、１からｎの符号に従って状態信号を符号化するために役立つ。
従って、個々のビットにはそれぞれ、別個の状態情報が割り当て可能である。

【００２７】 図３に示した実施の形態の場合、この第１のビット列は次のように割り当てら
れたビット０〜４を含んでいる。

【００２８】 ビット０は許容空隙限界値を上回ることを示す状態信号である。この空隙限界
値は、測定値ピックアップにおける信号電圧の測定と、それから生じる、エンコ
ーダのパルス発生器と測定値ピックアップの間の空隙の場の強さとから導き出さ
れる。ここで説明した、車輪回転速度を検出するためのセンサ装置の好ましい用
途において、アクティブセンサ１の測定値ピックアップ１ａ（磁気抵抗ブリッジ
またはホール素子）が後続配置の上述のトリガ回路のヒステリシスの２倍を下回
る信号電圧を発生するときに、許容空隙限界値を上回ると考えられる。

【００２９】 ビット１は付加的な要素のために残してある。

【００３０】 ビット２は例えば温度のような付加的な測定量の、車輪回転速度に依存する限
界値を上回ることを示すステータス信号である。この付加的な測定量は第３の装
置１ｂによって測定される。

【００３１】 ビット３はビット４によって示された回転方向の妥当性を確認するためのステ
ータス信号である。

【００３２】 ビット４は固定された基準回転方向に対するパルス発生器の回転方向のための
ステータス信号である。

【００３３】 これらのビットに続く第２のビット列４０はその全体が数値を符号化するため
に役立つので、ビット（ｎ＋１）〜（ｐ−１）によってアナログ信号の測定値を
伝送することができる。このアナログ信号はエンコーダＥのパルス発生器とアク
ティブセンサ１の間の（磁気的な）インターフェースから得られる。

【００３４】 基本的には、第２のビット列４０の長さは任意である。この長さは全体を個々
のアナログ値を伝送するために利用可能である。他方では、アナログ値の組み合
わせも同時に伝送可能である。この場合、各々のアナログ値に所定の数のビット
と、第２のビット列４０内のビットの位置が割り当てられている。いろいろなア
ナログ値をいろいろな符号化と組み合わせることができる。

【００３５】 好ましい用途の場合、第２のビット列は３つのビット５〜７を備えている。こ
のビットは空隙の場の強さを示す数値の３ビット符号化のために役立つ。この数
値はアクティブセンサの測定値ピックアップによって検出される。この場合、ビ
ット５，６，７は上昇する重み（最下位のビット〜最上位のビット）を有する。
この数値は特に、センサの測定値ピックアップ１ａの信号電圧である。

【００３６】 第２のビット列４０には個々のパリティ−ビットｐが続く。

【００３７】 更に、時間５０を有する第２の休止インターバルと、高さＩ_L の電流レベルが
続く（図２参照）。この時間はパルス発生器の運動速度に依存し、新しい第１の
電流パルスＩ_H の発生まで続く。そして、パルス信号が新たに伝送される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるセンサ装置のブロック図である。

【図２】 センサ装置の出力のパルス信号の経過を示す図である。

【図３】 パルス信号を詳細に示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファイ・ヴォルフガング ドイツ連邦共和国、65527 ニーデルンハ ウゼン、ネセルヴェーク、17 (72)発明者 ツィデク・ミヒャエル ドイツ連邦共和国、35428 ラングゲンス、 アム・ベルク、11 Ｆターム(参考） 2F077 AA13 NN21 NN24 PP12 PP14 TT11 TT54 TT58 UU03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ信号がアクティブセンサ内の、運動によって付勢され
   るエンコーダによって発生し、第１の装置によってセンサ信号が追加情報と共に
   、評価装置に伝送可能な出力信号に変換される、運動を検出するためのセンサ装
   置において、第２の装置（１ａ）が設けられ、この第２の装置によって、アクテ
   ィブセンサ（１）とエンコーダ（Ｅ）の間の空隙（ｄ）に依存する信号電圧が検
   出され、追加情報として伝送するために第１の装置（２，３，４，５）に供給さ
   れることを特徴とするセンサ装置。
2. 【請求項２】 第１の装置（２，３，４，５）によって発生した出力信号が
   パルス信号であり、センサ信号が第１の電流パルスによって符号化され、追加情
   報が第２の電流パルスによって符号化されることを特徴とする請求項１記載のセ
   ンサ装置。
3. 【請求項３】 第１と第２の電流パルスを発生するために、共通の基準レベ
   ル（Ｉ_L ）を有する第１または第２の電流レベル（Ｉ_H ，Ｉ_M ）が設けられ、第
   １の電流レベル（Ｉ_H ）が第２の電流レベル（Ｉ_M ）の約２倍の高さであること
   を特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
4. 【請求項４】 温度信号のような少なくとも１つの他の追加情報を検出する
   ために第３の装置（１ｂ）が設けられ、この追加情報が第１の装置（２，３，４
   ，５）に供給されることを特徴とする請求項２または３記載のセンサ装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの追加情報が第１の装置（２，３，４，５）
   によって第１と第２のビット列（３０，４０）の形で評価装置に伝送可能であり
   、第１のビット列（３０）がステータス信号を含み、第２のビット列（４０）が
   符号化された数値を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに
   記載のセンサ装置。
6. 【請求項６】 第２の装置（１ａ）がアクティブセンサ（１）の測定値ピッ
   クアップ（Ｍ）に接続された電圧測定装置であることを特徴とする請求項１〜５
   のいずれか一つに記載のセンサ装置。
7. 【請求項７】 第１の装置が、センサ信号と少なくとも１つの追加情報をビ
   ット列に変換するための、アクティブセンサ（１）に接続された信号処理装置（
   ２）と、ビット列を一時記憶するためのシフトレジスタ（３）と、伝送すべきパ
   ルス信号を発生するために電源（５）に作用するための、シフトレジスタに接続
   された状態ジェネレータ（４）とを備えていることを特徴とする請求項２記載の
   センサ装置。
8. 【請求項８】 信号処理装置が、信号電圧を最小値と比較し、最小値を下回
   るときに第１のステータス信号を発生するためのコンパレータを備えていること
   を特徴とする請求項７記載のセンサ装置。
9. 【請求項９】 信号処理装置がエンコーダの回転方向を示す第２のステータ
   ス信号を発生するための回転方向認識装置を備えていることを特徴とする請求項
   ７記載のセンサ装置。
10. 【請求項１０】 信号処理装置が回転方向の妥当性を認識し、回転方向の妥
    当性を示す第３のステータス信号を発生するためのユニットを備えていることを
    特徴とする請求項７記載のセンサ装置。