JP2015115017A

JP2015115017A - 回転体のセンサ信号伝搬装置

Info

Publication number: JP2015115017A
Application number: JP2013258760A
Authority: JP
Inventors: 眞生貝塚; Masao Kaizuka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-15
Filing date: 2013-12-15
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】ロータリトランスを介し電力送受信と回転体上で発生する数値情報信号を符号化し、簡易な回路構成で、そのロータリトランスを介し、電力送信と信号受信を行うトルクセンサを提供する。
【解決手段】回転子と、固定子と、回転子に取り付けられたトルクセンサと、固定子から回転子への交流電力供給と回転子から、固定子への信号伝送を担うロータリトランスと、回転子に備えられた、ロータリートランスの回転子側コイルに誘起された起電力を整流する装置と前記整流器の出力を少なくとも最大値と最小値の２通りに可変できる可変抵抗器とチェナーダイオードを直列接続し閉回路を生成し、該チェナーダイオードを回転子上の回路の電源とし、トルクセンサ回路によって得られた数値を2値の非同期シリアル信号に変換し、該可変抵抗器の抵抗値を変化させ、固定子のドライブ回路の電流によって、回転子上の信号を復調する方式。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定体と回転体との間で信号を伝送するロータリートランスを備えた信号伝送装置に関する。

特開２０１３−４０７７５特許第３０８４１５８特許第３５３３３７６

ロータリトランスを介し電力送受信と回転体上で発生する数値情報信号を符号化し、簡易な回路構成で、そのロータリトランスを介し、電力送信と信号受信を行う信号伝搬装置を提供する。

回転体と、固定体と、回転体に取り付けられたセンサと、固定体から回転体への交流電力供給と、回転体から固定体への信号伝送を担うロータリトランスと、ロータリートランスの回転子側コイルに誘起された起電力を整流する装置と、前記整流器の出力を少なくとも最大値と最小値の２通りに可変できる可変抵抗器と、チェナーダイオードを直列に接続し閉回路を生成、該チェナーダイオードの両端の電圧を回転体上の回路の電力源とし、センサ回路によって得られる数値を2値の非同期シリアル信号に変換し、その２値信号によって、該可変抵抗器の抵抗値を変化させる事で、回転体上の情報を固定体に伝搬させる。

本発明による、トルクセンサ例の全体図可変抵抗器の実施例固定体側回路の実施例

図1の項目説明
１０１：固定体側の回路
１０２：回転体側の回路
１０１＃１：ロータリートランス・固定体コイル（ステータコイル）
１０１＃２：電源用発振器
１０１＃３：出力電流検出端子付コイル電流ドライバ
１０１＃４：コイル電流に閾値を適用し、２値信号を取り出す回路
１０２＃１：ロータリートランス・回転体コイル（ローターコイル）
１０２＃２：電源整流器
１０２＃３：可変抵抗器
１０２＃４：ツェナーダイオード
１０２＃５：定電圧電源IC
１０２＃６：トルク検出用ひずみセンサ（ブリッジ）
１０２＃７：増幅器
１０２＃８：パワースイッチ
１０２＃９：ＡＤ変換器付マイクロプロセッサー

図１：１０１の説明
固定体では発振器を使用して、交番信号を発生し、電流ドライバにより、ステータコイルを交流駆動する。駆動回路には電流検出機能を設けステータコイルに流れる電流量に応じて、２値信号のオンとオフを制御し、符号化されたセンサ情報を取り出す。

図１：１０２の説明
回転体コイル（ローターコイル）１０２＃１に励起された交番信号は整流器１０２＃２によって全波整流され、可変抵抗器１０２＃３を経由して、ツェナーダイオード１０２＃４に供給される。このツェナーダイオードの両端の電圧は直列型定電圧電源に供給され、回転子上の回路電源となる。

１０２＃３の可変抵抗器の最小値と最大値の２通りの状態はマイクロプロセッサー１０２＃９が制御する。無通信状態では最小値を選択し、非同期シリアル通信方式でのアイドル状態（マーク）も最小値とし、スペース（信号あり）に最大値を対応させる。

マイクロプロセッサー１０２＃９は通信のアイドル期間にパワースイッチ１０２＃８を必要時間起動して、ひずみセンサブリッジの信号をオペアンプ１０２＃７経由で取得し、ＡＤ変換し、その時点のトルク値を摂取する。符号化の例として、トルク値が２３．５の場合、それをアスキー文字列”Ｔ２３５Ｃ”などに変換する。通信エラーを検出するために冗長性を含める事も出来る。

次にマイクロプロセッサーは文字列”Ｔ２３５Ｃ”を非同期シリアル通信方式（いわゆるＲＳ２３２Ｃ）などによって、可変抵抗器の抵抗値変化として送り出す。この場合、スタートビットとデータの１はスペース（抵抗値最大）となり、データの０とストップビットはマーク（抵抗値最小）とする。

回転体回路がスペースを送信すると回転体コイル（ローターコイル）の電流が最小値に減少し、結果、固定子コイルに流れる電流も最小値になる。その電流検出電圧をコンパレータ１０１＃４により、適切な閾値で検定する事で、マイクロプロセッサー１０２＃９が送信した非同期シリアル通信信号を復調できる。

図2は可変抵抗器１０１＃３の実施例を１０１＃３Ａで示す。

１０２＃３Ａに於いて、トランジスタＴ１はスイッチの本体であり、Ｔ１がオンの時は抵抗値がＲ２とＲ１の並列抵抗にほぼ等しくなり、Ｔ１がオフの時はＲ１にほぼ等しくなる。[注] Ｒ３，Ｒ４、Ｒ５は比較的高抵抗であるが、電気回路としては常時動作している関係で上記の合成抵抗値に誤差を生じさせている。
また、Ｔ２、Ｔ３はマイクロプロセッサーの電源が立ち上がりつつある状態で、トランジスタＴ１がオンする様に動作極性を反転させる為に使われている。原理的にはマイクロプロセッサが待機中はＴ３をオンしない事から、Ｔ２がＲ５を流れる電流によってオンし、Ｒ４を経由してＴ１のベースに電流が流れ、Ｔ１がオンする。

図３は固定子側の回路の実施例である。Ｈブリッジ回路のグラウンド回路にシャント抵抗を挿入し、コイルに流れる電流を電圧に変換することで、回転子回路内の可変抵抗器のオン・オフ動作を復調出来る。

Claims

固定体と、該固定体に対し回転自在な回転体と、前記固定体に取付けられたステータコイルと前記回転体に取付けられたロータコイルとからなるロータリートランスと、前記固定体側に備えられ、所定の周波数の交番電源信号を出力する発振回路と、該交番信号で該ロータリートランスのステータコイルを励振するドライブ回路と、該ステータコイルに流れる実効電流をモニターする装置と、前記回転体に取付けられた、前記ロータコイルに伝搬された前記交番電源信号から全波整流信号を生成する整流器と、少なくとも最大値と最小値に切替えられる可変抵抗器と、ツェナーダイオードを直列に前記整流器の整流出力に閉回路を形成し、該ツェナーダイオードの両端の電圧を定電圧化する定電圧装置と、回転体に取り付けられたセンサと、センサからの信号を成形するアンプと、前記定電圧電源によって動作し、間欠的に前記センサと前記アンプに給電し、ＡＤ変換したのち、非同期シリアル信号に符号化する事の可能なマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサーの非同期シリアル信号のレベル（２値）によって、前記可変抵抗器を制御する事を特徴とした、信号伝搬装置。