JP2009014642A - 回転状態検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転体1の回転に伴い互いに位相の異なる2値化検出信号を出力する2つのセンサ21,22と、一方のセンサからの検出信号の立ち上がり及び立ち下がり時に他方のセンサの検出信号を観測して、回転体の回転方向を検出し、その検出結果に基づき、センサの故障を検出し通知する。
【選択図】図1
Description
DFF111,113,115,117の各々のR端子には、リセット信号105が入力される。DFF113のQ出力は、回転方向出力F/Rである。AND回路119は、DFF115のQ出力とDFF111のQの反転出力との論理積をとる。AND回路119は、回転体の正回転時に“High”を出力し、逆回転時に“Low”を出力する。AND回路123は、DFF111のQ出力とDFF115のQの反転出力との論理積をとる。AND回路123は、回転体の逆回転時に“High”を出力し、正回転時に“Low”を出力する。
AND回路127は、AND回路119の出力とリセット信号105との論理積をとる。AND回路129は、AND回路123の出力とリセット信号105との論理積をとる。DFF131,133,135は、多段に縦続接続され、DFF131のD端子にAND回路119の出力が接続される。DFF131,133,135の各々のR端子は、AND回路127の出力に接続される。DFF131,133,135の各々のCK端子は、MRF102の出力に接続される。DFF137,139,141は、多段に縦続接続され、DFF137のD端子にAND回路123の出力が接続される。DFF137,139,141の各々のR端子は、AND回路129の出力に接続される。DFF137,139,141の各々のCK端子は、第1の位置センサMRR101の出力に接続される。
AND回路143は、DFF135のQ出力と、EXOR回路121の出力と、EXOR回路125の出力と、第1の位置センサMRR101との論理積をとる。AND回路143は、回転体の正回転時に第1の位置センサMRR101の周波数出力を出力し、逆回転時に“Low”となる。
AND回路145は、DFF141のQ出力と、EXOR回路121の出力と、EXOR回路125の出力と、第2の位置センサMRF102との論理積をとる。AND回路145は、回転体の逆回転時に第2の位置センサMRF102の周波数出力を出力し、正回転時に“Low”となる。
OR回路147は、AND回路143の出力と、AND回路145の出力との論理和をとり、この論理和出力が周波数出力FOとなる。
第1の位置センサMRR101が故障して、“High”になると、時刻t101のタイミングでDFF111が異常を検出し、DFF131,133,135にリセットをかけ、故障から復帰してから3パルス後の時刻t102から、周波数出力を出力させる。
回転体が時刻t103で正回転から逆回転に反転すると、第1の位置センサ信号MRR101及び第2の位置センサ信号MRF102は、図示するように、時刻t103以前では第2の位置センサ信号MRF102の方が、第1の位置センサ信号MRR101に対して位相が進み、時刻t103以降では、第1の位置センサ信号MRR101の方が、位相が進んでいる。
以上のように、回転体の回転方向が反転すると、回転検出装置は異常と判断し、周波数出力を停止してしまう。
即ち、本発明の第1態様における回転状態検出装置は、回転体に対向して配置され、上記回転体の回転に応じて位相の異なる2つの矩形波状で2値化の検出信号を出力する第1センサ及び第2センサと、第1〜第4の回転方向検出部と、異常検出部とを備えたことを特徴とする。第1回転方向検出部は、上記第1センサからの検出信号の立ち上がり時に上記第2センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する。第2回転方向検出部は、上記第1センサからの検出信号の立ち下がり時に上記第2センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する。第3回転方向検出部は、上記第2センサからの検出信号の立ち上がり時に上記第1センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する。第4回転方向検出部は、上記第2センサからの検出信号の立ち下がり時に上記第1センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する。異常検出部は、上記第1から第4の回転方向検出部から得られた回転方向検出結果に不一致が生じた場合に上記第1センサ及び上記第2センサの少なくとも一方の異常と判断して異常検出信号を出力する。
本実施形態の回転状態検出装置について、図1から図5を参照して以下に説明する。
図1は、実施形態1における回転状態検出装置701の構成図である。
回転状態検出装置701は、第1センサ21、第2センサ22、回転方向検出部3、及び異常検出部5を備え、回転体1の回転状態を検出する装置である。尚、回転体1は、例えば磁性体の円板にて形成され、その外周面には、回転方向に沿って所定の間隔で凸状の山部1a及び凹状の谷部1bが交互に形成されている。このように回転体1は、一例として歯車形状にてなる。
DFF回路32は、第1センサ21が送出する検出信号21aをデータ入力とし、第2センサ22が送出する検出信号22aの反転をクロック入力として、検出信号22aの立ち下がり時の回転方向検出結果22fを出力する。尚、DFF回路32が第4回転方向検出部の一例に相当する。
DFF回路34は、第2センサ22が送出する検出信号22aをデータ入力とし、第1センサ21が送出する検出信号21aの反転をクロック入力として、検出信号21aの立ち下がり時の回転方向検出結果21fを出力する。尚、DFF回路34が第2回転方向検出部の一例に相当する。
EXOR回路502は、回転方向検出結果21r,21fの排他的論理和をとり、検出信号21aの立ち上がり及び立ち下がり時の回転方向検出結果21r,21fの不一致を検出し、不一致の場合は“High”を出力する。
DFF504は、EXOR回路501の出力をデータ入力とし、第2センサ22の検出信号22aの反転をクロック入力とし、検出信号22aの立ち上がり及び立ち下がり時における回転方向検出結果22r,22fの不一致が継続するか否かを判別する。
DFF505は、EXOR回路502の出力をデータ入力とし、第1センサ21の検出信号21aの反転をクロック入力とし、検出信号21aの立ち上がり及び立ち下がり時における回転方向検出結果21r,21fの不一致が継続するか否かを判別する。
AND回路516は、DFF505,506の論理積をとり、両者が共に“High”のときには第1センサ21が異常であるので、異常検出信号21eとして“High”を出力する。
図4では、回転体1が正回転している状態で、第1センサ21の検出信号21aが異常となり常に“High”となった場合の各部の波形を示す。
回転体1の回転方向が正回転から逆回転に反転すると、検出信号21a,22aは、例えば図に示すような波形になる。4つのDFF回路31,32,33,34では、それぞれ、検出信号21aの立ち上がり時の回転方向検出結果21rは、時刻t08で反転を検出し、検出信号21aの立ち下がり時の回転方向検出結果21fは、時刻t06で反転を検出する。検出信号22aの立ち上がり時の回転方向検出結果22rは、時刻t07で反転を検出し、検出信号22aの立ち下がり時の回転方向検出結果22fは、時刻t05で反転を検出する。
又、本実施の形態1の回転状態検出装置701によれば、図3に示す異常検出部5の構成から明らかなように、第1センサ21あるいは第2センサ22のどちらのセンサが異常であるのかを判断することができる。
次に、本発明の実施の形態2における回転状態検出装置について、図6から図8を参照して説明する。
図6は、図1に示す異常検出部5の別の構成例を示している。図6に示す異常検出部5cは、図1に示す異常検出部5に論理回路を追加した構成を有し、該異常検出部5cは、異常検出タイミングを早める構成を有する。尚、図6において、EXOR回路501、EXOR回路502、DFF503〜506、及び、AND回路511、516の構成部分は、図3に示す構成に同じである。
符号517,518,520,521は、OR回路を示し、それぞれの場合の論理和をとって、実施の形態1に示す異常検出タイミングより半周期早い異常検出信号5a、及び異常検出信号21e,22eを生成している。
図7は、回転体1が正回転しているときに、第1センサ21が故障して検出信号21aが常に“High”を出力するようになった場合の各部信号のタイミングを示している。
図7に示すように、回転体1が正回転しているときには、検出信号21aは、検出信号22aよりも位相が進み、回転方向検出結果21r,21f,22r,22fはすべて“High”となる。この状態で、第1センサ21が故障して検出信号21aが常に“High”となると、時刻t09のタイミングで検出信号22aの立ち下がり時の回転方向検出結果22fが“Low”となり、検出信号22aの立ち上がり時の回転方向検出結果22rと不一致となる。
図5に示す実施の形態1における場合と同様、回転体1の回転方向が正回転から逆回転に反転すると、検出信号21a,22aは、例えば図に示すような波形になる。4つのDFF回路31,32,33,34は、それぞれ、時刻t16,t14,t17,t15で反転を検出する。従って、回転方向検出結果21r,21fの不一致の区間つまりEXOR回路502が“High”になる区間は、時刻t15から時刻t17の間であり、回転方向検出結果22r,22fの不一致の区間つまりEXOR回路501が“High”になる区間は、時刻t14から時刻t16の間である。これらの区間は、それぞれ検出信号21a,22aの半周期分である。
次に、本発明の実施の形態3における回転状態検出装置について、図9から図15を参照して説明する。
図9は、実施の形態3における回転状態検出装置703の構成図を示す。該回転状態検出装置703は、上述した図1に示す回転状態検出装置701に、第1回転数出力制御部に相当する回転数出力制御部6aを加えた構成を有する。
又、センサが故障して異常な出力となった場合に、誤った信号を通知することを防止することができる。
次に、本発明の実施の形態4における回転状態検出装置について、図16から図20を参照して説明する。
図16は、本実施の形態4の回転状態検出装置704の構成図である。該回転状態検出装置704は、上述した図1に示す回転状態検出装置701に、第2回転数出力制御部に相当する回転数出力制御部6bを加えた構成を有する。
回転数出力制御部6b−1の動作について図20を参照して以下に説明する。
V0=(R1/(R0+R1))×Vcc
となる。ここで、R0、R1は、図19に示す抵抗R0,R1の抵抗値である。
V1=((R1+R2)/(R0+R1+R2))×Vcc
となる。ここで、R0、R1、R2は、図19に示す抵抗R0、R1、R2の抵抗値である。
次に、本発明の実施の形態5の回転状態検出装置について、図21から図23を参照して説明する。
図21は、実施の形態5の回転状態検出装置705の構成図である。該回転状態検出装置705は、図16に示す実施の形態4における回転状態検出装置704の構成に対して、さらに第1センサ21の異常検出信号21eについても回転数出力制御部に入力するようにした構成を有する。実施の形態5の回転状態検出装置705に備わる回転数出力制御部に符号6cを付す。その他の構成は、回転状態検出装置704の構成と同一である。尚、回転数出力制御部6cは、第3回転数出力制御部の機能を果たす一例に相当する。
符号608は、第1センサ21の異常検出信号21eの反転と、第2センサ22の異常検出信号22eの反転と、第2センサ22の検出信号22aの反転とを入力とし、正常かつ検出信号22aが“Low”のときに、トランジスタ回路606をオンにする信号を出力するAND回路である。符号605は、第2センサ22の異常検出信号22eと、第1センサ21による検出信号21aの反転とを入力とし、第2センサ22が異常で、かつ検出信号21aが“Low”のときに、トランジスタ回路607をオンにする信号を出力するAND回路である。符号609は、第1センサ21の異常検出信号21eと、第2センサ22による検出信号22aの反転とを入力とし、第1センサ21が異常で、かつ検出信号22aが“Low”のときに、トランジスタ回路610をオンにする信号を出力するAND回路である。トランジスタ回路606は、AND回路608の出力が“High”のときにオンする。トランジスタ回路607は、AND回路605の出力が“High”のときにオンする。トランジスタ回路610は、AND回路609の出力が“High”のときにオンする。
正常時には、第1センサ21の異常検出信号21eが“Low”であり、かつ第2センサ22の異常検出信号22eが“Low”であるので、AND回路608は、第2センサ22の検出信号22aが“Low”の間、“High”を出力し、AND回路605,609は、常に“Low”である。トランジスタ回路606は、AND回路608により、検出信号22aが“Low”の間、オンされ、トランジスタ回路607,610は、常にオフとなる。よって、点Aは、第2センサ22による検出信号22aが“Low”の間、GNDと同一レベルとなる。従って、正常時における回転数検出信号6xの“Low”レベルV0は、
V0=(R1/(R0+R1))×Vcc
となる。ここで、R0、R1は、図22に示す抵抗R0、R1の抵抗値である。
V1=((R1+R2)/(R0+R1+R2))×Vcc
となる。ここで、R0、R1、R2は、図22に示す抵抗R0、R1、R2の抵抗値である。
V2=((R1+R3)/(R0+R1+R3))×Vcc
となる。ここで、R0、R1、R3は、図22に示す抵抗R0、R1、R3の抵抗値である。
次に、本発明の実施の形態6の回転状態検出装置について、図24から図27を参照して以下に説明する。
実施の形態6における回転状態検出装置706は、図21に示す、第1センサ21、第2センサ22、回転方向検出部3、及び異常検出部5を備え、さらに、図21に示す回転数出力制御部6cに代えて回転数出力制御部6dを備える。回転数出力制御部6dには、第1センサ21による検出信号21a、第2センサ22による検出信号22a、第1センサ21の異常検出信号21e、及び第2センサ22の異常検出信号22eが供給される。
上記パルス重畳部6d−1は、異常検出部5から第1センサ21及び第2センサ22のそれぞれの異常検出信号21e、22eが供給され、パルス発生部611にて生成したパルスを上記回転数検出信号に重畳して出力する。
セレクタ部603は、上述のように、検出信号21a,22aを入力とし、検出信号22aが異常の場合、つまり第2センサ22の異常検出信号22eが“High”のとき、第1センサ21による検出信号21aを出力し、それ以外の正常時あるいは検出信号21aが異常の場合つまり第1センサ21の異常検出信号21eが“High”のときは、第2センサ22の検出信号22aを選択して出力する回路である。
符号613は、OR回路612の出力と、パルス発生部611から出力されるパルス611bとを入力とし、OR回路612の出力が“High”の場合つまり第1センサ21及び第2センサ22のいずれかが異常の場合に、パルス611bを出力するAND回路である。
符号615は、パルス発生部611から出力されるパルス611aと、AND回路613の出力と、AND回路614の出力とのいずれかが“High”の場合に“High”を出力するOR回路である。
尚、上述の、OR回路612、AND回路613,614、OR回路615、及びEXOR回路616にて、上記パルス重畳部6d−1を構成する。
図25は、正常時の各部信号のタイミング図である。正常時には、第1センサ21の異常検出信号21e、第2センサ22の異常検出信号22eは、共に“Low”であるので、AND回路613,614は、常に“Low”を出力する。従って、OR回路615は、パルス611aの1パルス分のみを出力し、回転数検出信号6xは、第2センサ22による検出信号22aに対して、所定の間隔で、1パルス反転される。
5b 判別部、6a,6b,6b−1、6c、6d 回転数出力制御部、
6d−1 パルス重畳部、
21 第1センサ、22 第2センサ、21a、22a 検出信号、
21e,22e 異常検出信号、
21r、21f、22r、22f 回転方向検出結果、
31,32,33,34 DFF回路、
603 セレクタ回路、611 パルス発生回路、
701〜706 回転状態検出装置。
Claims (9)
- 回転体に対向して配置され、上記回転体の回転に応じて位相の異なる2つの矩形波状で2値化の検出信号を出力する第1センサ及び第2センサと、
上記第1センサからの検出信号の立ち上がり時に上記第2センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する第1回転方向検出部と、
上記第1センサからの検出信号の立ち下がり時に上記第2センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する第2回転方向検出部と、
上記第2センサからの検出信号の立ち上がり時に上記第1センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する第3回転方向検出部と、
上記第2センサからの検出信号の立ち下がり時に上記第1センサの検出信号を観測して上記回転体の回転方向を検出する第4回転方向検出部と、
上記第1から第4の回転方向検出部から得られた回転方向検出結果に不一致が生じた場合に上記第1センサ及び上記第2センサの少なくとも一方の異常と判断して異常検出信号を出力する異常検出部と、
を備えたことを特徴とする回転状態検出装置。 - 上記異常検出部は、上記第1センサ及び上記第2センサのどちらが異常であるかを判別する判別部を有する、請求項1記載の回転状態検出装置。
- 上記第1センサ又は上記第2センサの上記検出信号が供給され、上記異常検出部から上記異常検出信号が供給されず正常な場合には、上記検出信号に基づいて上記回転体の回転数を示す回転数検出信号を出力する第1回転数出力制御部をさらに備える、請求項1記載の回転状態検出装置。
- 上記第1回転数出力制御部は、上記異常検出信号が供給された場合には上記回転数検出信号の出力を停止する、請求項3記載の回転状態検出装置。
- 上記異常検出部から上記第1センサ及び上記第2センサの個々の異常を示すそれぞれの個別異常検出信号のいずれか一方が供給され、上記第1センサ及び上記第2センサからそれぞれ上記検出信号が供給され、上記個別異常検出信号が供給されたときには正常である上記第1センサ又は上記第2センサにおける上記検出信号に基づいて上記回転体の回転数を示す回転数検出信号を出力する第2回転数出力制御部をさらに備える、請求項1記載の回転状態検出装置。
- 上記第2回転数出力制御部は、上記個別異常検出信号が供給されたとき、上記回転数検出信号の出力レベルを変更する出力レベル変更部を有する、請求項5記載の回転状態検出装置。
- 上記異常検出部から上記第1センサ及び上記第2センサの個々の異常を示すそれぞれの個別異常検出信号が供給され、上記第1センサ及び上記第2センサからそれぞれ上記検出信号が供給され、上記個別異常検出信号が供給されたときには正常である上記第1センサ又は上記第2センサにおける上記検出信号に基づいて上記回転体の回転数を示す回転数検出信号を出力する第3回転数出力制御部をさらに備え、
上記第3回転数出力制御部は、上記個別異常検出信号が供給されたとき、上記回転数検出信号の出力レベルを変更して上記第1センサ及び上記第2センサのどちらが異常であるかを通知する出力レベル変更部を有する、請求項1記載の回転状態検出装置。 - 上記異常検出部から上記第1センサ及び上記第2センサの個々の異常を示すそれぞれの個別異常検出信号のいずれか一方が供給され、上記第1センサ及び上記第2センサからそれぞれ上記検出信号が供給され、上記個別異常検出信号が供給されたときには正常である上記第1センサ又は上記第2センサにおける上記検出信号に基づいて上記回転体の回転数を示す回転数検出信号を出力する第2回転数出力制御部と、
上記回転体の回転数よりも早い周波数を持ったパルスを生成するパルス発生部と、
上記異常検出部から上記第1センサ及び上記第2センサの個々の異常を示すそれぞれの個別異常検出信号が供給され、上記パルス発生部にて生成したパルスを上記回転数検出信号に重畳して出力するパルス重畳部と、をさらに備える、請求項1記載の回転状態検出装置。 - 上記パルス重畳部は、正常な場合と、上記第1センサが異常の場合と、上記第2センサが異常の場合とで、上記回転数検出信号に重畳するパルス数を切り替える、請求項8記載の回転状態検出装置。
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