JP2792092B2 - 回転数検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、磁気バルブを用いて回転体の回転数を検出
する回転数検出器の改良に係るものであり、詳しくは、
安定動作させるためのシーケンスを持つ駆動回路を具備
した回転数検出器に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来、この種の回転数検出器としては、第３図乃至第
５図の従来の回転数検出器の概要を示す図が知られてい
る（例えば、特開昭62−23814号及び特開昭61−221671
号公報参照）。

以下、第３図乃至第５図に基づいて従来の技術を説明
する。

第３図乃至第５図において、回転体（例えば回転軸）
１に永久磁石２が取付けられ、この永久磁石２の回転に
より第１の回転磁界を発生する。この第１の回転磁界に
よって、磁気バブル素子３に駆動磁界が発生し、磁気バ
ブルが順次転送（移動）される。回転数検出器はこの磁
気バブル素子３における転送パターン上の磁気バブル位
置から回転軸１の回転数を検出するように構成されてい
る。

ところでこの様な回転数検出器にあっては、磁気バブ
ルディテクタをアレイ状に並べた上で直流的に磁気バブ
ルを検出する必要があるために、信号処理が複雑とな
る。そこで、磁気バブル素子３を永久磁石２と独立に転
送するために、第４図に示すような磁気バブル転送手段
４が設置される。

磁気バブル転送手段４は、Ｘ方向の駆動磁界を発生す
る駆動コイル41、及び、Ｙ方向の磁界を発生する駆動コ
イル42を有し、これ等コイルに90゜位相の異なる電流を
流して、第２の回転磁界を発生する構成となっている。

第５図は、磁気バブル３における転送ループ（又は転
送パターン）Ｄ上の動作を説明する図である。同図中、
D1は磁気バブル発生用パターン,D2は検出器である磁気
バブルディテクタ、P0〜P7は磁気バブルの転送位置を示
す。

回転数検出器は（第５図から）、磁気バブル転送手段
４を駆動してコイルに電流を流し、第２の回転磁界を発
生させ、磁気バブルディテクタD2が磁気バブルを検出す
るまで転送（転送パターン上の磁気バブルを磁気バブル
ディテクタまで移動する）を続けるに要する第２の回転
磁界の回転数から磁気バブルの位置（その時の転送量か
ら磁気バブルの元の位置）を検出し、この位置から、そ
れまでの回転軸１の回転数を算出して測定する。

ところで、回転数出力は、永久磁石２が回転している
時に常時取出すことは構成上からも難しく、又、その必
要がないことから、出力命令（以下「REQ」と略称す
る）信号がある時にのみ取出す構成となっている。この
時の駆動回路A₀の構成は、例えば第６図のようになって
いる。

第６図は従来の回転数検出器に用いられる駆動回路の
ブロック回路図である。

第６図の駆動回路A₀において、例えば＋5Vの外部供給
電源Ｅを入力して制御回路５と電圧変換回路６に導く。
電圧変換回路６において、必要な電圧（例えば±16V）
を発生させ、バックアップ用の予備電源として設けられ
る例えばコンデンサ（以下単に「コンデンサ」という）
C1,C2に必要充分な電圧を補充（いわゆる充電・保持）
させる。コンデンサC1,C2に充電・保持された電圧は、
コイル駆動用三角波生成回路７と、ドライブアンプ８
と、電流供給源である例えばブースター（以下単に「ブ
ースター」という）９に供給される。制御回路５とコイ
ル駆動用三角波生成回路７の三角波発生回路71は、クロ
ック発生回路10からのクロックに基づき三角波を生成し
て出力した。コイル駆動用三角波生成回路７には、他の
サンプルホールド回路（以下「S/H」と略称する）72を
有し（このS/H72は回転磁石２の磁界をキャンセルする
ためにX,Y軸方向の回転磁界を検出するホール効果素子
等から成る検出素子Ｈからの出力をアンプQ₁を介して入
力してサンプルホールドする）、これ等三角波回路71と
S/H72の加減算値をスイッチ要素11に出力するようにな
っている。制御回路５からの制御信号は電圧変換回路６
と例えばトランジスタで構成されたスイッチ要素11と回
転数出力回路12に導かれる。又、制御回路５にはREQ信
号が入力し、REQ信号の有無によって電圧変換回路６と
スイッチ要素11を夫々制御する。

今、予め決められた所定時間後に、コンデンサC1,C2
に必要充分な電圧が充電・保持された状態でREQ信号が
与えられたとする。

制御回路５は、スイッチ要素11をオンとしてコイル駆
動用三角波生成回路７の出力をドライブアンプ８に導
く。ドライブアンプ８の出力でブースター９を介して駆
動コイル４を駆動し、第２の回路磁界を発生させて、回
転数出力回路12から回転数信号を出力する。

尚、アンプQ₁やコイル駆動用三角波生成回路７やドラ
イブアンプ８やブースター９等は、回転磁界を発生する
のにＸ方向,Y方向の夫々２系統あるがここでは省略した
形で記載・説明してある。以下同様とする。

＜発明が解決しようとする課題＞ この従来の技術にあっては以下のような問題点があっ
た。

コンデンサC1,C2に充電の際はパルス状の大電流がGND
ライン上に流れるため回路は不安定となり、その影響は
一時的な充電完了後も暫く残る。そして例えば回転数信
号出力時等においてはこの充電電圧を使用していくから
充電電圧は減少し、再びこの充電量を補充することとな
るから、内部電圧はとGNDレベル不安定となり、回路機
能が正常とならず誤動作する（特に駆動コイルを動作さ
せる回路は大電流を流し構成となっているので誤動作し
易い）。この結果、駆動コイルに異常電流が流れ、磁気
バブルに悪影響を及ぼし、最悪の場合、情報破壊の恐れ
がある。又、外部供給電源が駆動コイルの動作中に断と
なると回路が異常動作を起し、磁気バブルの情報破壊の
恐れがある。更に又、駆動コイルドライブ中にREQ信号
が断となった時にはコイル駆動回路系が停止し、上記と
同様に磁気バブルの情報破壊の恐れがある。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、コ
ンデンサに充電が完了した後はその充電電圧のみに基づ
いて回路を動作させることで、測定の安定化と磁気バブ
ルの情報破壊を防止するようにした回転数検出器を提供
するものである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本発明は、回転体に磁石
を取付けて第１の回転磁界を発生させ、該第１の回転磁
界によって磁気バブル素子の磁気バブルを移動させると
ともに、駆動コイルに電流を流して第２の回転磁界を発
生させ、移動した磁気バブルの位置を検出してこの検出
した位置から前記回転体の回転数の測定する回転数検出
器において、その駆動回路を、出力命令信号がある時
に、外部供給電源があることを確認し、該外部供給電源
から回路動作に必要な電圧を電圧変換回路を介してバッ
クアップ用の予備電源に補充し、前記予備電源の電圧が
規定電圧となった時にその補充を停止させて、その時の
補充電圧をスイッチ要素を介して電流供給源に供給し、
回路全体が安定した時に他のスイッチ要素を介して導か
れるコイル駆動用出力で前記電流供給源を動作させて駆
動コイルを駆動して前記第２の回転磁界を発生させて前
記回転体の回転数を測定し、この測定終了後に前記電流
供給源の電源供給を停止する構成としたことを特徴とす
るものである。

＜実施例＞ 本発明を、具体的実施例である図面を参照して説明す
る。

尚、以下の図面において、第３図乃至第６図と重複す
る部分は同一番号を付してその説明は省略する。

第１図は本発明の回転数検出器に用いられる駆動回路
の具体的実施例を示すブロック回路図である。

第２図は第１図の説明に供するタイムチャートであ
る。

第１図において、A₁は本発明の具体的実施例である駆
動回路A₁である。この駆動回路A₁において、13は外部供
給電源Ｅ（＋5V）があることを確認して確認信号をREQ
信号の有無を検出するREQ信号検出回路14に出力する外
部電源監視回路である（尚、確認信号はこのような出力
系統に限定されるものではなく、例えば、REG信号検出
回路出力との信号をANDをとる形で制御回路50に伝達さ
れるように構成しても良い）。60は外部供給電源Ｅを入
力し、回路動作に必要な電圧（例えば±16V）に変換し
て発生し、バックアップ用の予備電源であるコンデンサ
C1,C2にチャージするために設けられた例えば＋16V発生
回路61と−16V発生回路62から成る電圧変換回路である
（尚、ここの説明で破線部分は以下に述べることとして
省略する）。15はコンデンサC1,C2にチャージする電圧
が一定時間後に規定電圧となることを確認する内部電源
監視回路である。16はチャージした電圧が規定値となっ
て安定したことを確認した後の制御回路50の制御信号に
基づいて動作して（ここでは制御信号がハイとなった時
に接点が閉じるものとする）ブースター９に±16Vの電
圧を供給するスイッチ要素であり、ここでは＋16V側を1
6aとし、−16V側を16bとする。

この様な構成の駆動回路A₁の回路動作を以下第２図を
用いながら説明する。

第２図（ｉ）において、時刻t₁でREQ信号が入力され
た時を考える。

REQ信号が“ハイ”となった時に、外部電源監視回路1
3で外部供給電源Ｅがあることを確認した確認信号“ハ
イ”がREQ信号検出回路14に導かれる。この結果のREQ信
号検出回路14の信号が制御回路50に導かれる。制御回路
50は、REQ信号検出回路14からの信号にもとづいて電圧
変換回路60を動作させて、外部供給電源Ｅから回路動作
に必要な電圧値“±16V"を発生する。電圧変換回路60の
動作によりコンデンサC1,C2に第２図（ii）に示すよう
な経過を経て規定電圧がチャージされる。チャージ電圧
は内部電源監視回路15で監視され、監視信号が制御回路
50に導かれる。一定時間後に規定電圧となることが確認
される（時刻t₁〜t₂）。制御回路50は、REQ信号があ
り、外部供給電源があり、動作に必要な電圧値がチャー
ジされ、且つ時刻t₂以後のようにチャージ電圧が一定と
なった時においては、時刻t₂で、第２図（ｖ）に示すよ
うなパルス信号でスイッチ要素16を動作させて、ブース
ター９にコンデンサc1,c2にチャージした±16Vを供給す
る。この時、ブースター９は第２図（iii）に示すよう
な電圧特性で立ち上がる。尚、この時刻t₂で、制御回路
50は電圧変換回路60の±16V発生回路61,62をOFFとす
る。従ってコンデンサC1,C2チャージ電圧は第２図（i
i）に示すように時刻t₂〜t₃間で若干下降しはじめる。
しかしながらt₂〜t₃間ではGNDラインに大電流が流れな
いので、全体の回路状態は安定状態となる。この安定な
状態となるのに充分な時間を待って、制御回路50は、時
刻t₃で、第２図（Vi）に示すようなパルス信号でスイッ
チ要素11をオン／オフする。そして、コイル駆動用三角
波生成回路７からのコイル駆動用出力（三角波）をドラ
イブアンプ８に導き、ドライブアンプ８をドライブさせ
る。以後第６図で説明したように、その出力でブースタ
ー９を動作させて駆動コイル４を駆動し（駆動区間は時
刻t₃〜t₄のτ_ｃとなる）、第２の回転磁界を発生させ
て、回転数出力回路12から第２図（vii）に示すような
回転数信号を出力する。この一連の測定終了後に制御回
路５はスイッチ要素16を開としてブースター９への供給
電源をOFFとし、それ以後仮に、電源電圧のアンバラン
ス等によりドライブアンプ８が誤動作しても、駆動コイ
ルには電流が流れないので誤動作等は起きない。言替え
れば、コンデンサC1,C2に充電完了後は１回の測定が完
了するまでは再度測定を行なわない限り充電を開始する
ことはないので、内部電圧は安定となり、回路機能は正
常となっている。この結果、駆動コイルには正常の電流
が流れ、磁気バブルは良好な状態を維持するから情報破
壊の恐れはない。又、外部供給電源が駆動コイルの動作
中に断となっても回路は補充電圧で動作しているので、
異常動作は起らず、磁気バブルの情報破壊の恐れはな
い。更に又、駆動コイルドライブ中にREQ信号が断とな
った時においても同様に補充電圧で動作しているのでコ
イル駆動回路系は停止せず、上記と同様に磁気バブルの
情報破壊の恐れはない。即ち、総合的に、安定な測定を
行うことができる。

ところで、本発明は以上説明した内容に限定されるも
のではなく、以下のようにすることも可能である。

：以上の説明においては、所定の回転数以下の時でな
ければREQ信号を入力してはいけないという制約の元に
おいての使用（取扱上の注意で促す。大部分はこれで実
用上何等差支えない）で説明した。これは使用者の注意
に頼っているものであり、従って仮に、所定回転数以上
の時にこの回転数検出器を使用した場合は、磁気バブル
の情報を破壊してしまう恐れがあるという。その理由
は、高速回転時にREQ信号により測定動作をさせると、
駆動コイルの駆動開始時の終了時で第１の回転磁界が変
化するため、駆動コイルの駆動終了時付近では回転磁界
をキャンセル出来ないまま駆動コイルによる磁界を発生
させてしまい、磁気バブルの情報を破壊してしまう恐れ
があるからである。

そこで、この様な場合は、第１図に破線で示すような
回転速度検出回路17と、電圧変換回路60内に、回転速度
検出回路17に動作電圧を供給する−5V発生回路63とを設
けるようにすることで解決することができる。ここで回
転速度検出回路17は、回転磁石２の回転が低速回転であ
ることを確認するために、例えばホール素子Ｈで測定し
た回転磁石２の回転をホールアンプQ₁を介して入力し、
回転速度検出信号を制御回路50に出力する。この結果と
して制御回路50には電圧変換回路60の動作開始に伴って
回転速度検出回路17から回転磁石の回転が低速回転であ
ることを示す信号が導かれる。従って、制御回路50は、
前記したように、出力命令信号がある時に、外部供給電
源があることを確認し、この外部供給電源から回路動作
に必要な電圧を電圧変換回路を介してバックアップ用の
予備電源に補充し、補充電圧が規定電圧となった時にそ
の補充を停止させ、且つ回転磁石の回転が低速回転であ
ることが確認出来ると、前記説明したように、その時の
補充電圧をスイッチ要素を介して電流供給源に供給して
測定を開始する。従って、回転磁石の回転が高速回転で
ある時はリミッタが働いて測定は行なわれないこととな
る。このようにして装置の安全性が高められる。

：電圧変換回路が動作中に異常事態が発生した場合
（どこかが短絡してしまったというような事故）、電圧
変換回路の能力以上の負荷になる。この場合、電圧変換
回路は必要な電圧になるまで動作し続けようとするため
オーバーロードとなり、電源変換回路全体を破壊してし
まうということも考えられない問題ではない。通常はこ
の様な問題に対応して、第１図においては例えば外部に
おいてこれに対する安全対策を施して対処する。しかし
ながら、計器の携帯性等を考慮にいれた場合、これに対
応して予め回路内部で処理するようにするればより一段
と装置の充実化がはかれる。

例えば、REQ信号を監視し、REQ信号がある時に例えば
ハイ（オン）となり、一定時間を経過すると例えばロー
の信号をREQ信号検出回路14（又は制御回路）に出力す
るREQ信号監視回路18を設けるようにする。このように
すれば、REQ信号がある時にREQ信号監視回路18の出力
“ハイ”をREQ信号検出回路14に導き、規定時間内にコ
ンデンサC1,C2に規定電圧（±16V）がチャージされない
時には、その規定時間以後の所定時間（ここでは例えば
第２図の時刻t₂〜t₄位迄の時間とする）にREQ信号監視
回路18の出力が“ロウ”となるから、この信号を受けた
制御回路50からの制御信号に基づいて＋16V発生回路61
及び−16V発生回路62を停止させて、コンデンサc1,c2へ
の充電動作を停止する（回路動作を停止させて測定を開
始しないようにする）ような簡単に処理で対処するだけ
で良い。このようにすれば、一定時間を越える前記所定
の時間が経過してコンデンサc₁,c₂に規定電圧（＋16V,
−16V）がチャージされない時には、例えば第２図（i
v）に示すように更に暫くの時間を待って一定時間T₀で
コンデンサc₁,c₂への充電動作を停止するようにして測
定を中止させる。即ち、REQ信号監視回路18でREQ信号を
監視し、その立ち上がり時の出力“ハイ”の時刻t₁から
過充電監視機能を働かせ、規定時間T₀内にコンデンサC
1,C2に規定電圧がチャージされない時にREQ信号監視回
路18の信号をローにしてREQ信号検出回路14に出力し、
制御回路50からの制御信号により電圧変換回路60の動作
を停止してコンデンサc₁,c₂の充電動作を停止し、回路
動作を停止させて測定を中止するようにする。これによ
っても装置の安全性を携帯性や取扱性を損うことなく保
つことが出来る。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上説明したように構成されているので、
次に記載するような効果を奏する。

:REQ信号が入った時だけほとんどの回路に電力が供給
されるようになっているため、通常時の消費電力を低く
することができる。

：外部供給電源が停電している時には動作しないの
で、磁気バブル情報を壊すことはない。

：動作中にREQ信号や外部供給電源が停ってもコンデ
ンサがあるので回路は正常動作し、従って磁気バブルを
壊すことはない。

：高速回転時には動作しないので、磁気バブル情報を
壊すことはない。

：充電のリミッタ回路（REQ信号監視回路）があるの
で電源変換回路を過充電によって壊さない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転数検出器に用いられる駆動回路の
具体的実施例を示すブロック回路図、第２図は第１図の
説明に供するタイムチャート、第３図乃至第５図は従来
の回転数検出器の概要を示す図、第６図は従来の回転数
検出器に用いられる駆動回路ブロック回路図である。 １……回転体（回転軸）、２……永久磁石、３……磁気
バブル素子、４……磁気バブル転送手段、5,50……制御
回路、6,60……電圧変換回路、７……コイル駆動用三角
波生成回路、８……ドライブアンプ、11……スイッチ要
素、12……回転数出力回路、13……外部電源監視回路、
15……内部電源監視回路、17……回転速度検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂巻 康弘 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−122288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217595（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−118217（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01P 3/487 G01D 5/245 G11C 11/14 G11C 19/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体に磁石を取付けて第１の回転磁界を
   発生させ、該第１の回転磁界によって磁気バブル素子の
   磁気バブルを移動させるとともに、駆動コイルに電流を
   流して第２の回転磁界を発生させ、移動した磁気バブル
   の位置を検出してこの検出した位置から前記回転体の回
   転数を測定する回転数検出器において、その駆動回路
   を、出力命令信号がある時に、外部供給電源があること
   を確認し、該外部供給電源から回路動作に必要な電圧を
   電圧変換回路を介してバックアップ用の予備電源に補充
   し、前記予備電源の電圧が規定電圧となった時にその補
   充を停止させて、その時の補充電圧をスイッチ要素を介
   して電流供給源に供給し、回路全体が安定した時に他の
   スイッチ要素を介して導かれるコイル駆動用出力で前記
   電流供給源を動作させて駆動コイルを駆動して前記第２
   の回転磁界を発生させて前記回転体の回転数を測定し、
   この測定終了後に前記電流供給源の電源供給を停止する
   構成としたことを特徴とする回転数検出器。