JP2011033387A - Angular detection sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角度検出センサに関し、特に、検出対象の回転角度に対して階段状に検出電圧を出力する角度検出センサに関する。 The present invention relates to an angle detection sensor, and more particularly to an angle detection sensor that outputs a detection voltage stepwise with respect to a rotation angle of a detection target.
一般に、回転角度に対してリニアな検出電圧を出力する角度検出センサが知られている。この種の角度検出センサは、検出対象に磁石を設け、磁石に対向させて磁気検出素子を配置して構成されている。そして、検出対象の回転により、磁気検出素子に作用する磁束が変化し、磁束の変化(回転角度)に応じたリニアな出力電圧が角度検出センサから出力される。 In general, an angle detection sensor that outputs a detection voltage linear with respect to a rotation angle is known. This type of angle detection sensor is configured by providing a magnet as a detection target and arranging a magnetic detection element facing the magnet. And the magnetic flux which acts on a magnetic detection element changes with rotation of a detection target, and the linear output voltage according to the change (rotation angle) of magnetic flux is output from an angle detection sensor.
また、検出対象の回転角度を検出する角度検出センサとして、回転角度に対して階段状に検出電圧を出力するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の角度検出センサは、環状のコアに内側に、検出対象としての回転軸を配置し、コアに磁気検出素子、回転軸に環状の磁石を取り付けて構成されている。また、磁気検出素子は、比較器や数値対応テーブルにより、出力電圧を段階的に補正する信号処理部に接続されている。
As an angle detection sensor for detecting a rotation angle of a detection target, one that outputs a detection voltage in a stepwise manner with respect to the rotation angle is known (for example, see Patent Document 1). The angle detection sensor described in
そして、回転角度に応じた出力電圧が信号処理部に入力されると、出力電圧が信号処理部により段階的に設定された電圧レベルに補正される。このように、特許文献1に記載の角度検出センサは、回転角度に対してリニアな出力電圧を、信号処理部を介して段階的に補正することで、階段状の出力電圧を得ている。
When an output voltage corresponding to the rotation angle is input to the signal processing unit, the output voltage is corrected to a voltage level set stepwise by the signal processing unit. As described above, the angle detection sensor described in
しかしながら、上記した回転角度に対してリニアな出力電圧を出力する角度検出センサにおいては、検出対象の機械的なガタ等により検出電圧が変動され、検出電圧の大きさに応じて駆動モードを切り替える装置に適用した場合には、誤動作されるおそれがあった。 However, in the angle detection sensor that outputs an output voltage that is linear with respect to the rotation angle described above, the detection voltage is fluctuated due to a mechanical play or the like to be detected, and the drive mode is switched according to the magnitude of the detection voltage When applied to the above, there is a risk of malfunction.
この点、特許文献1に記載の角度検出センサにおいては、検出電圧が段階的な電圧レベルで出力されるため、検出対象の機械的なガタによる検出電圧の変動が吸収されるが、数値対応テーブルが必要となり、処理構成が煩雑となるという問題があった。
In this respect, in the angle detection sensor described in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、検出対象の回転角度に応じて駆動モードを切り替える装置に適用されるものにおいて、簡易な処理構成で、検出対象の回転角度に対して階段状に検出電圧を出力することができる角度検出センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is applied to an apparatus that switches a drive mode in accordance with a rotation angle of a detection target. An object of the present invention is to provide an angle detection sensor capable of outputting a detection voltage stepwise.
本発明の角度検出センサは、検出対象と共に回転可能な磁石と、前記磁石の回転による磁束の変化に応じた信号を出力する磁気センサを有し、前記磁気センサから出力された信号を2値化して出力する複数の検出部と、前記複数の検出部から出力された2値化信号に基づいて、段階的に電圧レベルが変化された検出電圧を出力する電圧出力部とを備え、前記複数の検出部は、前記磁石の回転方向に沿って、前記磁石の着磁ピッチ間に配置されることを特徴とする。 An angle detection sensor according to the present invention includes a magnet that can rotate with a detection target, and a magnetic sensor that outputs a signal corresponding to a change in magnetic flux caused by the rotation of the magnet, and binarizes the signal output from the magnetic sensor. A plurality of detection units that output the voltage, and a voltage output unit that outputs a detection voltage whose voltage level is changed stepwise based on the binarized signals output from the plurality of detection units. A detection part is arrange | positioned between the magnetization pitches of the said magnet along the rotation direction of the said magnet.
この構成によれば、複数の検出部から出力された2値化信号に基づいて検出電圧が検出対象の回転角度に応じて段階的な電圧レベルで出力されるため、検出対象の機械的なガタによる検出電圧の変動が吸収される。よって、検出対象の回転角度に応じて駆動モードを切り替える装置に適用した場合に、切り替えの誤作動が防止される。また、検出部において検出対象の回転角度が2値化されるため、従来の角度検出センサと比較して数値対応テーブルが不要となり、電圧出力部を簡易な処理構成とすることができる。さらに、磁石の着磁ピッチ間に複数の検出部が配置されるため、複数の検出部の配置間隔に応じて着磁ピッチに対応した角度範囲を複数に分割して検出することができる。 According to this configuration, the detection voltage is output at a stepped voltage level according to the rotation angle of the detection target based on the binarized signals output from the plurality of detection units. The fluctuation of the detection voltage due to is absorbed. Therefore, when applied to a device that switches the drive mode in accordance with the rotation angle of the detection target, malfunction of switching is prevented. In addition, since the rotation angle of the detection target is binarized in the detection unit, a numerical value correspondence table is not required as compared with the conventional angle detection sensor, and the voltage output unit can have a simple processing configuration. Furthermore, since a plurality of detection units are arranged between the magnetization pitches of the magnets, the angle range corresponding to the magnetization pitch can be divided into a plurality of detections according to the arrangement intervals of the plurality of detection units.
また本発明は、上記角度検出センサにおいて、前記電圧出力部は、電源と、前記複数の検出部から出力される2値化信号に基づいて抵抗値を段階的に可変する可変抵抗回路とを有し、前記電源から出力される電圧の電圧レベルを前記抵抗値の可変により段階的に変化させることにより、前記検出電圧を出力することを特徴とする。 According to the present invention, in the angle detection sensor, the voltage output unit includes a power source and a variable resistance circuit that varies a resistance value stepwise based on the binarized signals output from the plurality of detection units. The detection voltage is output by changing the voltage level of the voltage output from the power supply stepwise by changing the resistance value.
この構成によれば、電源と可変抵抗回路とからなる簡易な回路構成で、検出対象の回転角度に応じて段階的に変化された検出電圧を出力できる。 According to this configuration, a detection voltage that is changed stepwise according to the rotation angle of the detection target can be output with a simple circuit configuration including a power source and a variable resistance circuit.
また本発明は、上記角度検出センサにおいて、前記検出対象は、中立位置を中心に揺動され、前記複数の検出部は、2つの検出部であり、前記検出対象の揺動角度に応じて4通りの2値化信号の組み合わせを出力し、前記電圧出力部は、多段階で駆動モードを切り替える装置に対し、前記2値化信号に基づく検出電圧を出力することにより、前記装置の切替動作を制御することを特徴とする。 According to the present invention, in the angle detection sensor, the detection target is swung around a neutral position, the plurality of detection units are two detection units, and the number of detection units varies according to the swing angle of the detection target. The voltage output unit outputs the detection voltage based on the binarized signal to the device that switches the drive mode in multiple stages, thereby switching the device. It is characterized by controlling.
この構成によれば、検出対象の揺動角度に応じて、4通りの制御で装置の切替動作を制御することができる。 According to this configuration, the switching operation of the apparatus can be controlled by four kinds of control according to the swing angle of the detection target.
また本発明は、上記角度検出センサにおいて、前記電圧出力部は、前記検出対象の揺動角度が前記中立位置を中心とした第1の角度範囲内にある場合に前記駆動モードの切り替えを禁止する検出電圧を出力し、前記検出対象の揺動角度が前記第1の角度範囲の上側に隣接した第2の角度範囲内にある場合に上段側に駆動モードを切り替える検出電圧を出力し、前記検出対象の揺動角度が前記第1の角度範囲の下側に隣接した第3の角度範囲内にある場合に下段側に駆動モードを切り替える検出電圧を出力し、前記検出対象の揺動角度が前記第2の角度範囲または前記第3の角度範囲を超える場合にエラーを示す検出電圧を出力することを特徴とする。 According to the present invention, in the angle detection sensor, the voltage output unit prohibits switching of the drive mode when the swing angle of the detection target is within a first angle range centered on the neutral position. A detection voltage is output, and when the swing angle of the detection target is within a second angle range adjacent to the upper side of the first angle range, a detection voltage for switching the drive mode to the upper side is output, and the detection When the swing angle of the target is within a third angle range adjacent to the lower side of the first angle range, a detection voltage for switching the drive mode is output to the lower side, and the swing angle of the detection target is A detection voltage indicating an error is output when the second angle range or the third angle range is exceeded.
この構成によれば、検出対象の揺動角度を、中立位置を中心とした一定の角度範囲内を駆動モードの切り替えが禁止される不感領域と、不感領域を超え、駆動モードが上下段側に切り替えられる切替領域と、切替領域を超え、エラーが検出されるエラー領域とに分けて検出することができる。 According to this configuration, the swing angle of the detection target exceeds the insensitive area where switching of the driving mode is prohibited within a certain angle range centered on the neutral position, and the insensitive area is exceeded, and the driving mode is set to the upper and lower stages. Detection can be performed separately for a switching area to be switched and an error area that exceeds the switching area and in which an error is detected.
本発明によれば、検出対象の回転角度に応じて駆動モードを切り替える装置に適用されるものにおいて、簡易な処理構成で、検出対象の回転角度に対して階段状に検出電圧を出力することができる。 According to the present invention, in a device that is applied to a device that switches a drive mode according to a rotation angle of a detection target, a detection voltage can be output stepwise with respect to the rotation angle of the detection target with a simple processing configuration. it can.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る角度検出センサからカバーおよび絶縁基板を外した斜視図である。図2は、本実施の形態に係る角度検出センサの断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view in which a cover and an insulating substrate are removed from the angle detection sensor according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the angle detection sensor according to the present embodiment.
図1または図2に示すように、角度検出センサ1は、検出対象としての図示しない回転軸の回転角度に応じて階段状の検出電圧を出力するものであり、ケース2と、ケース2の回転軸の挿入口側とは反対側の開口部を塞ぐカバー3とを有している。ケース2は、略円筒状の周壁部4と、周壁部4の一部から径方向外側に延在する筒状部5と、周壁部4から筒状部5に対して直交方向に延在する一対の固定部6とを有している。
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the
周壁部4には、回転軸に装着されるシャフト7を収容するシャフト収容部11と、シャフト収容部11に連なり絶縁基板8を収容する基板収容部12とが形成されている。シャフト収容部11には、軸受13およびU型パッキン14が設けられており、この軸受13およびU型パッキン14を介してシャフト7が回転可能に収容されている。基板収容部12は、絶縁基板8の外形形状に合わせた内周面が形成されており、絶縁基板8が位置決め状態で収容されている。
The
シャフト7には、軸穴15が形成されており、軸穴15に取り付けられた板バネ16を介して回転軸が固定される。シャフト7の絶縁基板8側の端部には、磁石ホルダ17を介して環状の磁石18が設けられている。磁石18は、磁石ホルダ17を介してシャフト7と共に一体回転可能に構成され、回転軸の回転角度に応じて磁界を変化させている。
A
また、絶縁基板8のシャフト7側の一面には、磁石18に対向するように検出ユニット19が設けられている。検出ユニット19は、第1、第2の検出部21、22(図3参照)を有しており、磁石18から発生する磁界の変化に応じてシャフト7(回転軸)の回転角度を磁気的に検出する。第1、第2の検出部21、22は、それぞれGMR素子等の磁気抵抗効果素子を有し、磁気抵抗効果素子に検出された信号を2値化信号に変換して出力する。
A
絶縁基板8には、電圧出力回路31(図3参照)が形成されている。電圧出力回路31は、検出ユニット19から出力された2値化信号に基づいて、抵抗値を可変させることにより検出電圧の電圧レベルを段階的に変化させている。なお、電圧出力回路の回路構成については、詳細を後述する。
A voltage output circuit 31 (see FIG. 3) is formed on the
周壁部4と筒状部5と仕切る隔壁23には、3つの外部端子24が埋設されている。各外部端子24は、L字状のピン型端子であり、一端が筒状部5内に突出されると共に、他端が絶縁基板8に接続される。各外部端子24は、絶縁基板8に形成された導体パターンを介して検出ユニット19に接続される。
Three
周壁部4の回転軸の挿入口側の端部には、環状溝25が形成されており、環状溝25にはOリング26が取り付けられている。一対の固定部6には、それぞれ固定孔27が形成されており、この固定孔27に締結部材が挿通されて角度検出センサ1が所定の箇所に固定される。
An
次に、図3を参照して、検出ユニットおよび電圧出力回路の回路構成について簡単に説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る検出ユニットおよび電圧出力回路の回路構成図である。 Next, the circuit configuration of the detection unit and the voltage output circuit will be briefly described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the detection unit and the voltage output circuit according to the embodiment of the present invention.
図3に示すように、磁石18は、周方向に沿ってS極とN極とを交互に着磁して形成されている。検出ユニット19は、磁石18に対して所定の間隔を空けて配置され、第1、第2の検出部21、22を有している。第1、第2の検出部21、22は、磁石18の回転方向に沿って並設されており、磁石18に対向して配置される磁気抵抗効果素子をそれぞれ内蔵している。
As shown in FIG. 3, the
第1、第2の検出部21、22は、磁気抵抗効果素子に作用する磁束の方向や大きさに基づいて2値化信号を生成し、2値化信号を電圧出力回路31に出力する。この2値化信号は、各磁気抵抗効果素子からの出力のうち、所定の閾値以上を「1」、所定の閾値未満を「0」としたパルス信号である。この場合、所定の閾値は、各磁気抵抗効果素子に対向する磁石18の磁極の切り替りを検出可能な値に設定されている。したがって、各磁気抵抗効果素子に対向する磁石18の磁極の切り替わりに応じて、2値化信号の出力値が連続的に可変される。
The first and
電圧出力回路31は、電源32のプラス端子とグランドとの間に設けられた抵抗R1−R5からなる直列回路を有している。抵抗R1と抵抗R2との接続点は、出力端子33に接続され、抵抗R2−R4の両端には、それぞれスイッチングトランジスタT1−T3のコレクタおよびエミッタが接続されている。各スイッチングトランジスタT1−T3のベースには、集積回路34に連なる入力ラインL1−L3が接続されている。
The
集積回路34は、第1、第2の検出部21、22から入力された2値化信号に基づいて各スイッチングトランジスタT1−T3のベースに駆動電圧を印加する。集積回路34からの駆動電圧の印加により、各スイッチングトランジスタT1−T3のON・OFFが制御され、電圧出力回路31の抵抗値が可変される。この場合、集積回路34は、第1、第2の検出部21、22から「1、0」、「1、1」、「0、1」、「0、0」に示す4通りの2値化信号の組合せが入力されるため、電圧出力回路31の抵抗値が4段階に可変される。
The
具体的には、第1、第2の検出部21、22から「1、0」の2値化信号の組み合わせが集積回路34に入力された場合、集積回路34がスイッチングトランジスタT1、T2をONに制御する。これにより、スイッチングトランジスタT1、T2のコレクタ−エミッタ間が導通され、電源32からの出力電圧が、抵抗R1と抵抗R4−R5の合成抵抗とで分圧されて、出力端子33に出力される。
Specifically, when a combination of binary signals of “1, 0” is input from the first and
第1、第2の検出部21、22から「1、1」の2値化信号の組み合わせが集積回路34に入力された場合、集積回路34がスイッチングトランジスタT1をONに制御する。これにより、スイッチングトランジスタT1のコレクタ−エミッタ間が導通され、電源32からの出力電圧が、抵抗R1と抵抗R3−R5の合成抵抗とで分圧されて、出力端子33に出力される。
When a combination of binary signals “1, 1” is input from the first and
第1、第2の検出部21、22から「0、1」の2値化信号の組み合わせが集積回路34に入力された場合、集積回路34がスイッチングトランジスタT1−T3を全てOFFに制御する。これにより、電源32からの出力電圧が、抵抗R1と抵抗R2−R5の合成抵抗とで分圧されて、出力端子33に出力される。
When a combination of binary signals “0, 1” is input from the first and
第1、第2の検出部21、22から「0、0」の2値化信号の組み合わせが集積回路34に入力された場合、集積回路34がスイッチングトランジスタT1−T3を全てONに制御する。これにより、スイッチングトランジスタT1−T3のコレクタ−エミッタ間が導通され、電源32からの出力電圧が、抵抗R1と抵抗R5とで分圧されて、出力端子33に出力される。
When a combination of binary signals “0, 0” is input from the first and
出力端子33から出力される検出電圧は、例えば、図5(a)に示すように、出力端子33とグランド間の合成抵抗の大きさに応じて、階段状に電圧レベルが変化される。この場合、2値化信号の各組合せが「0、0」、「1、0」、「1、1」、「0、1」の順に、電圧レベルが0.5V、1.5V、2.5V、3.5Vに設定される。各2値化信号の組み合わせは、4つの角度範囲に対応しており、この2値化信号の組み合わせの出力範囲により回転軸の回転角度が段階的に検出される。
For example, as shown in FIG. 5A, the detection voltage output from the
このように、磁石18の回転角度に応じた検出電圧が階段状に出力されるため、回転軸の機械的なガタ等による検出電圧の変動が吸収される。以下、図4を参照して、角度範囲と2値化信号との関係について説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る角度範囲と2値化信号との関係の説明図であり、(a)は磁石の平面図、(b)は着磁ピッチと第1、第2の検出部の配置間隔との関係を示す図、(c)、(d)は第1、第2の検出部の出力特性図である。
In this way, since the detection voltage corresponding to the rotation angle of the
図4(a)に示すように、本実施の形態においては、磁石18は、円環状に形成されており、30度間隔でN極とS極とが交互に着磁されている。したがって、第1、第2の検出部21、22は、それぞれ2値化信号として「1」および「0」を30度間隔で切り替えて出力する。また、図4(b)に示すように、第1、第2の検出部21、22は、磁石18の着磁ピッチをλとした場合、磁石18の回転方向に沿ってλ/3の間隔を空けて配置される。
As shown in FIG. 4A, in the present embodiment, the
第1、第2の検出部21、22がλ/3の間隔を空けて配置されることにより、図4(c)に示すように、第1、第2の検出部21、22から出力される2値化信号が、着磁ピッチλに対応した30度の1/3の角度である10度だけずれて出力される。このように、第1、第2の検出部21、22が着磁ピッチλ間で間隔を空けて配置されることで、第1、第2の検出部21、22から4通りの2値化信号の組合せが出力される。
As shown in FIG. 4C, the first and
2値化信号の組み合わせ「0、0」は、第1、第2の検出部21、22が共にS極に対向する角度範囲Aにおいて出力され、2値化信号の組み合わせ「1、0」は、第1の検出部21がN極に対向し、第2の検出部22がS極に対向する角度範囲Bにおいて出力される。また、2値化信号の組み合わせ「1、1」は、第1、第2の検出部21、22が共にN極に対向する角度範囲Cにおいて出力され、2値化信号の組み合わせ「0、1」は、第1の検出部21がS極に対向し、第2の検出部22がN極に対向する角度範囲Dにおいて出力される。
The binarized signal combination “0, 0” is output in the angle range A where the first and
そして、角度範囲Aおよび角度範囲Cは20度に設定され、角度範囲Bおよび角度範囲Dは10度に設定される。このときの検出電圧は、図5(a)に示すように、角度範囲Cに対応する2.5Vの出力間隔が、角度範囲Bおよび角度範囲Dに対応する1.5V、3.5Vの出力間隔の2倍に設定される。このように、第1、第2の検出部21、22の間隔を変えることで、角度範囲を調整することが可能となっている。
The angle range A and the angle range C are set to 20 degrees, and the angle range B and the angle range D are set to 10 degrees. As shown in FIG. 5 (a), the detection voltage at this time is an output interval of 2.5V corresponding to the angle range C, and an output of 1.5V and 3.5V corresponding to the angle range B and the angle range D. It is set to twice the interval. Thus, the angle range can be adjusted by changing the distance between the first and
例えば、図4(d)に示すように、第1、第2の検出部21、22がλ/4の間隔を空けて配置された場合、第1、第2の検出部21、22から出力される2値化信号が、着磁ピッチλに対応した30度の1/4の角度である7.5度だけずれて出力される。したがって、角度範囲Aおよび角度範囲Cは22.5度、角度範囲Bおよび角度範囲Dは7.5度に設定される。このときの検出電圧は、図5(b)に示すように、角度範囲Cに対応する2.5Vの出力間隔が、角度範囲Bおよび角度範囲Dに対応する1.5V、3.5Vの出力間隔の3倍に設定される。
For example, as shown in FIG. 4 (d), when the first and
次に、上記した角度検出センサを、多段階に駆動モードを切り替え可能な装置に適用した場合について説明する。図6は、本発明の実施の形態に係る角度検出センサを多段階に駆動モードを切り替え可能な装置に適用した場合の模式図である。 Next, the case where the above-described angle detection sensor is applied to an apparatus capable of switching drive modes in multiple stages will be described. FIG. 6 is a schematic diagram when the angle detection sensor according to the embodiment of the present invention is applied to an apparatus capable of switching drive modes in multiple stages.
図6に示すように、角度検出センサ1は、装置41の駆動モードを切り替えるための操作ユニット42に取り付けられている。角度検出センサ1のシャフト7には、操作ユニット42の揺動軸43が装着されており、揺動軸43は所定の角度範囲で揺動可能に構成されている。装置41は、角度検出センサ1の外部端子24に接続されており、揺動軸43の回転角度に応じて出力された検出電圧に基づいて駆動モードの切替動作を制御している。
As shown in FIG. 6, the
揺動軸43は、中立位置を中心として上側に20度、下側に20度だけ回転可能に構成されている。角度検出センサ1は、図4(c)に示すように、磁石18を30度間隔で着磁し、第1、第2の検出部21、22をλ/3間隔で配置している。したがって、図7に示すように、揺動軸43の揺動範囲は、中立位置を中心とし±10度の第1の角度範囲、+10度から+20度までの第2の角度範囲、−10度から−20度までの第3の角度範囲、それ以外の第4の角度範囲に分けられる。
The
第1の角度範囲は、装置41の駆動モードの切替動作を禁止する不感領域を示し、第2の角度範囲は、装置41の駆動モードを上段側に切り替える上段側の切替領域を示している。また、第3の角度範囲は、装置41の駆動モードを下段側に切り替える下段側の切替領域を示し、第4の角度範囲は、揺動軸43の揺動範囲を超えたエラー領域を示している。
The first angle range indicates a dead area where the drive mode switching operation of the
このとき、図8に示すように、揺動軸43の揺動角度が、エラー領域にある場合に0.5V、下段側の切替領域にある場合に1.5V、不感領域にある場合に2.5V、上段側の切替領域にある場合に3.5Vの検出電圧が角度検出センサ1から装置41に出力される。なお、上記した各領域の角度範囲は、例えば、各領域の上限値および下限値が±2度の範囲でばらついていてもよい。
At this time, as shown in FIG. 8, the swing angle of the
そして、操作ユニット42が非操作、または操作量が小さい場合には、揺動軸43の揺動角度が第1の角度範囲内に位置され、角度検出センサ1から2.5Vの検出電圧が装置41に出力される。装置41は、角度検出センサ1から2.5Vの検出電圧が入力されると、駆動モードの切替動作を禁止する。このように、駆動モードの切替動作が禁止される不感領域を設けることで、揺動軸43の機械的なブレによる誤差動を防止することができる。
When the
この状態から、操作ユニット42の操作により揺動軸43が上動され、揺動軸43の揺動角度が第1の角度範囲を超えて第2の角度範囲に位置されると、角度検出センサ1から3.5Vの検出電圧が装置41に出力される。装置41は、角度検出センサ1から3.5Vの検出電圧が入力されると、駆動モードを一段上に切り替える。さらに、操作ユニット42の操作により揺動軸43が上動され、揺動軸43の揺動角度が第2の角度範囲を超えて第4の角度範囲に位置されると、角度検出センサ1から0.5Vの検出電圧が装置41に出力される。装置41は、角度検出センサ1から0.5Vの検出電圧が入力されると、操作ユニット42の故障としてユーザに報知する。
From this state, when the
一方、操作ユニット42の操作により揺動軸43が下動され、揺動軸43の揺動角度が第1の角度範囲を超えて第3の角度範囲に位置されると、角度検出センサ1から1.5Vの検出電圧が装置41に出力される。装置41は、角度検出センサ1から1.5Vの検出電圧が入力されると、駆動モードを一段下に切り替える。さらに、操作ユニット42の操作により揺動軸43が下動され、揺動軸43の揺動角度が第3の角度範囲を超えて第4の角度範囲に位置されると、角度検出センサ1から0.5Vの検出電圧が装置41に出力される。装置41は、角度検出センサ1から0.5Vの検出電圧が入力されると、操作ユニット42の故障としてユーザに報知する。
On the other hand, when the
以上のように、本実施の形態に係る角度検出センサ1によれば、第1、第2の検出部21、22から出力された2値化信号に基づいて検出電圧が回転軸の回転角度に応じて段階的な電圧レベルで出力されるため、回転軸の機械的なガタによる検出電圧の変動が吸収される。よって、回転軸の回転角度に応じて駆動モードを切り替える装置に適用した場合に、切り替えの誤作動が防止される。また、第1、第2の検出部において回転軸の回転角度が2値化されるため、従来の角度検出センサと比較して数値対応テーブルが不要となり、電圧出力回路31を簡易な回路構成とすることが可能となる。さらに、磁石18の着磁ピッチ間に第1、第2の検出部21、22が配置されるため、第1、第2の検出部21、22の配置間隔に応じて着磁ピッチに対応した角度範囲を4分割して検出することが可能となる。
As described above, according to the
なお、上記した実施の形態においては、検出対象として回転軸および操作ユニットの揺動軸を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。磁石と共に回転可能であり、回転角度を段階的に検出する対象であればどのような構成でもよい。 In the above-described embodiment, the rotation shaft and the swing shaft of the operation unit are exemplified as the detection target. However, the present invention is not limited to this configuration. Any configuration may be used as long as it can rotate with the magnet and the rotation angle is detected stepwise.
また、上記した実施の形態においては、磁気センサとしてGMRセンサ等の磁気抵抗効果素子を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。磁石の回転による磁束の変化を検出可能なものであればよく、例えば、磁気センサとしてホール素子を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the magnetoresistive effect element such as a GMR sensor is exemplified as the magnetic sensor. However, the present invention is not limited to this configuration. Any device that can detect a change in magnetic flux due to rotation of the magnet may be used. For example, a Hall element may be used as the magnetic sensor.
また、上記した実施の形態においては、2つの検出部により2値化信号を出力する構成としたが、この構成に限定されるものではない。3つ以上の検出部により2値化信号を出力して、検出対象の回転角度を5段階的以上に分けて検出する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the binarized signal is output by the two detection units. However, the present invention is not limited to this configuration. It is good also as a structure which outputs a binarization signal by three or more detection parts, and divides and detects the rotation angle of a detection target in five steps or more.
また、上記した実施の形態においては、複数の抵抗からなる直列回路と、スイッチングトランジスタとを組み合わせて電圧出力回路の抵抗値を可変させる構成としたが、この構成に限定されるものではない。抵抗値の可変により検出電圧を段階的に変化させることが可能な構成であれば、どのような構成でもよい。 In the above-described embodiment, the resistance value of the voltage output circuit is variable by combining a series circuit including a plurality of resistors and a switching transistor. However, the present invention is not limited to this configuration. Any configuration is possible as long as the detection voltage can be changed stepwise by varying the resistance value.
また、上記した実施の形態においては、本発明を、多段階に駆動モードを切り替え可能な装置に使用する構成を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。本実施の形態に係る角度検出センサの適用対象は、段階的に検出された検出対象の回転角度を用いて駆動するものであればよく、適宜変更が可能である。 In the above-described embodiments, the present invention has been described by exemplifying a configuration used in an apparatus capable of switching drive modes in multiple stages. However, the present invention is not limited to this configuration. The application target of the angle detection sensor according to the present embodiment may be any one as long as it is driven using the rotation angle of the detection target detected in stages, and can be changed as appropriate.
また、上記した実施の形態においては、電圧出力回路を絶縁基板に形成する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、検出ユニットに電圧出力回路を形成する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the voltage output circuit is formed on the insulating substrate. However, the present invention is not limited to this configuration, and the voltage output circuit may be formed in the detection unit.
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
以上説明したように、本発明は、検出対象の回転角度に応じて駆動モードを切り替える装置に適用されるものにおいて、簡易な処理構成で、検出対象の回転角度に対して階段状に検出電圧を出力することができるという効果を有し、特に、検出対象の回転角度に対して階段状に検出電圧を出力する角度検出センサに有用である。 As described above, the present invention is applied to a device that switches the drive mode according to the rotation angle of the detection target, and the detection voltage is stepped with respect to the rotation angle of the detection target with a simple processing configuration. In particular, the present invention is useful for an angle detection sensor that outputs a detection voltage stepwise with respect to a rotation angle of a detection target.
1 角度検出センサ
2 ケース
7 シャフト
8 絶縁基板
15 軸穴
17 磁石ホルダ
18 磁石
19 検出ユニット
21 第1の検出部
22 第2の検出部
31 電圧出力回路(電圧出力部)
32 電源(電圧出力部)
33 出力端子(電圧出力部)
34 集積回路(電圧出力部)
41 装置
42 操作ユニット
43 揺動軸(検出対象)
DESCRIPTION OF
32 Power supply (Voltage output unit)
33 Output terminal (Voltage output section)
34 Integrated circuit (voltage output unit)
41
Claims (4)
前記磁石の回転による磁束の変化に応じた信号を出力する磁気センサを有し、前記磁気センサから出力された信号を2値化して出力する複数の検出部と、
前記複数の検出部から出力された2値化信号に基づいて、段階的に電圧レベルが変化された検出電圧を出力する電圧出力部とを備え、
前記複数の検出部は、前記磁石の回転方向に沿って、前記磁石の着磁ピッチ間に配置されることを特徴とする角度検出センサ。 A magnet that can rotate with the object to be detected;
A plurality of detection units that have a magnetic sensor that outputs a signal corresponding to a change in magnetic flux due to rotation of the magnet, and binarizes and outputs the signal output from the magnetic sensor;
A voltage output unit that outputs a detection voltage whose voltage level is changed stepwise based on the binarized signals output from the plurality of detection units;
The angle detection sensor, wherein the plurality of detection units are arranged between the magnetized pitches of the magnets along a rotation direction of the magnets.
前記複数の検出部は、2つの検出部であり、前記検出対象の揺動角度に応じて4通りの2値化信号の組み合わせを出力し、
前記電圧出力部は、多段階で駆動モードを切り替える装置に対し、前記2値化信号に基づく検出電圧を出力することにより、前記装置の切替動作を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の角度検出センサ。 The detection object is swung around a neutral position,
The plurality of detection units are two detection units, and output four combinations of binarized signals according to the swing angle of the detection target,
The voltage output unit controls a switching operation of the device by outputting a detection voltage based on the binarized signal to a device that switches a driving mode in multiple stages. Item 3. The angle detection sensor according to Item 2.
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