JP3198075U6 - Magnet device and position detection system - Google Patents

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JP3198075U6 JP2015600011U JP2015600011U JP3198075U6 JP 3198075 U6 JP3198075 U6 JP 3198075U6 JP 2015600011 U JP2015600011 U JP 2015600011U JP 2015600011 U JP2015600011 U JP 2015600011U JP 3198075 U6 JP3198075 U6 JP 3198075U6
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Abstract

【課題】回転可能なシャフトの角度位置をより正確に反映させる磁束密度変化/磁場変化を生成する磁石装置及び位置検出システムを提供する。
【解決手段】位置検出システム100は、磁石装置102と、検出装置104と、処理回路106と、回転シャフト108とを備える。検出装置104は、接続109を介して処理回路106に電気的に接続される。磁石装置102は、回転シャフト108上に導入され、回転シャフト108の軸中心の周りを回転シャフト108と一緒に回転するのに適している。検出装置104は、磁石装置102の上方に位置され、磁石装置102から距離D(183)だけ分離される、磁石装置102が回転シャフト108の軸中心の周りを回転するとき、磁石装置102は、検出装置104の位置(すなわち、検出位置)での磁束密度の変化を生成し、さらに磁場の変化を生じさせる。
【選択図】図1A
A magnet apparatus and a position detection system for generating a magnetic flux density change / magnetic field change that more accurately reflect an angular position of a rotatable shaft.
A position detection system includes a magnet device, a detection device, a processing circuit, and a rotating shaft. The detection device 104 is electrically connected to the processing circuit 106 via a connection 109. The magnet device 102 is introduced on the rotating shaft 108 and is suitable for rotating with the rotating shaft 108 about the axial center of the rotating shaft 108. The detection device 104 is located above the magnet device 102 and is separated from the magnet device 102 by a distance D (183). When the magnet device 102 rotates about the axial center of the rotating shaft 108, the magnet device 102 A change in magnetic flux density at the position of the detection device 104 (ie, the detection position) is generated, and a change in the magnetic field is further generated.
[Selection] Figure 1A

Description

本開示は、一般的に、磁石装置及び位置検出装置に関する。より特に、回転可能なシャフトの角度位置範囲を検出するための位置検出装置において使用される磁石装置に関する。   The present disclosure relates generally to magnet devices and position detection devices. More particularly, the present invention relates to a magnet device used in a position detection device for detecting an angular position range of a rotatable shaft.

回転可能なシャフトの複数の角度位置を検出するための複数の位置検出装置を使用することが産業において知られている。   It is known in the industry to use multiple position sensing devices for detecting multiple angular positions of a rotatable shaft.

伝統的に、機械的に接触された位置検出装置は、回転可能なシャフトの角度位置を検出するために使用される。しかしながら、機械的に接触された位置検出装置は、機械的摩耗、低い角度精度及び信頼性、並びに診断能力がないということを含む欠点を有していた。   Traditionally, mechanically contacted position sensing devices are used to detect the angular position of a rotatable shaft. However, mechanically contacted position sensing devices have drawbacks including mechanical wear, low angular accuracy and reliability, and lack of diagnostic capabilities.

回転可能なシャフトの角度位置を反映させるために2値信号を生成するための電子検出システムを使用することの提案があった。特に、電子検出システムは、回転可能なシャフトの回転に応答してアナログ電子信号を生成するための検出装置を含み、電子検出システムはさらに、回転可能なシャフトの角度位置を示すための2値信号を生成するためのアナログ信号を処理する。より特に、磁石装置は、回転可能なシャフト上に固着され、回転可能なシャフトと一緒に回転するように構成される。磁石装置は、それが回転可能なシャフトの周りを回転している間、検出装置に対して磁束密度変化/磁場変化を引き起こす。検出装置は、磁束密度変化/磁場変化に応答してアナログ電気信号を生成し、次に、アナログ電気信号は2値信号に変換される。   There have been proposals to use an electronic detection system to generate a binary signal to reflect the angular position of the rotatable shaft. In particular, the electronic detection system includes a detection device for generating an analog electronic signal in response to rotation of the rotatable shaft, the electronic detection system further comprising a binary signal for indicating the angular position of the rotatable shaft. Process the analog signal to generate More particularly, the magnet device is fixed on the rotatable shaft and is configured to rotate with the rotatable shaft. The magnet device causes a magnetic flux density change / magnetic field change to the detection device while it rotates about a rotatable shaft. The detection device generates an analog electrical signal in response to the magnetic flux density change / magnetic field change, which is then converted to a binary signal.

従って、回転可能なシャフトの角度位置をより正確に反映させる磁束密度変化/磁場変化を生成するための改良された磁石装置を提供することのニーズが存在する。   Accordingly, there is a need to provide an improved magnet arrangement for generating magnetic flux density changes / magnetic field changes that more accurately reflect the angular position of the rotatable shaft.

磁束密度変化/磁場変化を用いて、回転可能なシャフトの角度位置をより正確に反映させるための2値状態信号を生成するために改良された検出装置を提供することのもう1つのニーズが存在する。   There is another need to provide an improved detection device to generate binary state signals to more accurately reflect the angular position of the rotatable shaft using magnetic flux density changes / magnetic field changes. To do.

第1の態様では、本開示は、検出位置に関する磁場強度変化/磁場変化を提供するための磁石装置を提供する。磁石装置は、回転可能シャフト上に搭載され、当該回転可能シャフト(108)と一緒に回転されるように構成される磁石部材と、上記磁場強度変化/磁場変化の密度を集中化/凝縮化するための磁束密度コンセントレータとを備え、
上記磁石部材は、上記磁石部材が上記回転可能シャフトの周りを回転しているとき、上記検出位置に関する上記磁場強度変化/磁場変化を生成する。
In a first aspect, the present disclosure provides a magnet apparatus for providing a magnetic field strength change / magnetic field change with respect to a detection location. The magnet apparatus centralizes / condenses the magnetic member mounted on the rotatable shaft and configured to rotate with the rotatable shaft (108) and the magnetic field strength change / density of the magnetic field change. A magnetic flux density concentrator for
The magnet member generates the magnetic field strength change / magnetic field change with respect to the detection position when the magnet member is rotating around the rotatable shaft.

上記第1の態様によれば、上記磁石装置は、検出素子が位置される上記検出位置を有する検出装置と一緒に使用される。ここで、上記検出装置は、正面と背面とを有する上記検出素子を含み、
上記磁束密度コンセントレータは、上記検出素子の上記背面に隣接して位置決めされる磁束密度コンセントレータ素子を含む。
According to the first aspect, the magnet device is used together with the detection device having the detection position where the detection element is positioned. Here, the detection device includes the detection element having a front surface and a back surface,
The magnetic flux density concentrator includes a magnetic flux density concentrator element positioned adjacent to the back surface of the sensing element.

上記磁石装置の第1の態様によれば、
上記磁石部材は、上記磁石部材の反対側に位置される第1の側面及び第2の側面を有し、
上記磁束密度コンセントレータはさらに、第1及び第2の磁束密度コンセントレータ素子を含み、
上記第1の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第1の側面に隣接して位置決めされ、
上記第2の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第2の側面に隣接して位置決めされる。
According to the first aspect of the magnet device,
The magnet member has a first side surface and a second side surface located on opposite sides of the magnet member,
The magnetic flux density concentrator further includes first and second magnetic flux density concentrator elements,
The first magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the first side of the magnet member;
The second magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the second side surface of the magnet member.

第2の態様によれば、本開示は、回転可能シャフトに対する角度位置範囲を示すための2値状態信号を生成するための位置検出システムを提供する。上記位置検出システムは、
上記第1の態様で説明される磁石装置を備え、ここで、上記磁石装置は、磁場強度変化/磁場変化を生成し、
上記位置検出システムは、
上記磁場強度変化/磁場変化に応答して、電気信号を生成するための検出装置と、
上記電気信号に応答して、上記2値状態信号を生成するための処理回路とを備える。
According to a second aspect, the present disclosure provides a position detection system for generating a binary state signal for indicating an angular position range relative to a rotatable shaft. The position detection system is
Comprising a magnet device as described in the first aspect, wherein the magnet device generates a magnetic field strength change / magnetic field change;
The position detection system is
A detection device for generating an electrical signal in response to the magnetic field strength change / magnetic field change;
And a processing circuit for generating the binary state signal in response to the electrical signal.

上記位置検出システムの第2の態様によれば、
上記処理回路は、釣り鐘型関数曲線上にしきい値電圧を提供するためのしきい値回路と、指示回路とを備え、
上記指示回路は、上記検出された電気信号の電圧が上記しきい値電圧よりも大きい(もしくは小さい)とき、第1の信号状態を生成し、上記検出された電気信号の電圧が上記しきい値電圧よりも小さい(もしくは大きい)とき、第2の信号状態を生成する。
According to the second aspect of the position detection system,
The processing circuit includes a threshold circuit for providing a threshold voltage on a bell-shaped function curve, and an indication circuit,
The indicating circuit generates a first signal state when the voltage of the detected electric signal is larger (or smaller) than the threshold voltage, and the voltage of the detected electric signal is the threshold value. When it is smaller (or larger) than the voltage, a second signal state is generated.

上記位置検出システムの第2の態様によれば、
上記しきい値電圧及び上記釣り鐘型関数曲線は、上記双極性磁石が上記回転可能シャフトの周りを360度回転するとき、1つの次元において上記磁束密度変化/磁場変化に応答して、上記位置検出システムの導入前に校正される。
According to the second aspect of the position detection system,
The threshold voltage and the bell-shaped function curve are such that when the bipolar magnet rotates 360 degrees around the rotatable shaft, the position is detected in response to the magnetic flux density change / magnetic field change in one dimension. It is calibrated before the system is installed.

上記第2の態様によれば、
上記釣り鐘型関数曲線に適合する電気信号の最大及び最小のピークをモニタリング及び更新することにより、隙間での変形並びに使用される構成要素における温度及びパラメータ変形を含む動作条件の変形を補償するために上記2値状態信号を調整するための調整回路をさらに備える。
According to the second aspect,
To compensate for variations in operating conditions including gap deformation and temperature and parameter variations in the components used by monitoring and updating the maximum and minimum peaks of the electrical signal that fit the bell-shaped function curve. An adjustment circuit for adjusting the binary state signal is further provided.

磁石装置及び位置検出システムを提供することにより、本開示は既存の技術において上述された欠点を克服する。   By providing a magnet device and position sensing system, the present disclosure overcomes the drawbacks described above in existing technology.

本考案は、添付された図面を参照して説明されるであろう。   The present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

位置検出システム100における回転可能シャフト108の側面図を示す、本開示に係る位置検出システム100を図示する。1 illustrates a position detection system 100 according to the present disclosure showing a side view of a rotatable shaft 108 in the position detection system 100. FIG. 図1Aに図示される回転可能シャフト108の上面図を示す、図1Aの位置検出システム100を図示する。1B illustrates the position detection system 100 of FIG. 1A, showing a top view of the rotatable shaft 108 illustrated in FIG. 1A. 図1BにおけるA−A線に沿った、図1Bの回転可能シャフト108の断面図を示す位置検出システム100を図示する。1B illustrates a position detection system 100 showing a cross-sectional view of the rotatable shaft 108 of FIG. 1B along line AA in FIG. 1B. 図1A〜Cにおいて図示される、磁石装置102及び検出装置104の例示的な実施例を図示する。2 illustrates an exemplary embodiment of the magnet device 102 and the detection device 104 illustrated in FIGS. (A)〜(C)は、本考案に係る、図1A〜Cにおいて図示される磁石装置102及び検出装置104の3つの実施形態を図示する。(A)-(C) illustrate three embodiments of the magnet device 102 and detection device 104 illustrated in FIGS. 1A-C, according to the present invention. (A)〜(C)は、本考案に係る、図1A〜Cにおいて図示される磁石装置102A〜C及び検出装置104A〜Cの3つの追加的な実施形態を図示する。(A)-(C) illustrate three additional embodiments of the magnet devices 102A-C and detection devices 104A-C illustrated in FIGS. 1A-C according to the present invention. 位置検出システム100における処理回路106の1つの実施形態をより詳細に図示する。One embodiment of the processing circuit 106 in the position detection system 100 is illustrated in more detail. 位置検出システム100における処理回路106のもう1つの実施形態をより詳細に図示する。Another embodiment of the processing circuit 106 in the position detection system 100 is illustrated in more detail. 図5Aにおいて図示される処理ユニット504をより詳細に図示する。The processing unit 504 illustrated in FIG. 5A is illustrated in more detail. (A)は、図2に図示される磁石204により生じる磁束密度変化/磁場変化を反映させる釣り鐘型関数曲線702を図示し、(B)は、図3(A)、(B)及び図4(A)、(B)において図示される、磁石(304A、304B、404Aもしくは404B)、及び1つもしくは複数の磁束密度コンセントレータ(308A1、308A2;308C1、308C2;309B;もしくは309C)により生じる磁束密度変化/磁場変化を反映させる釣り鐘型関数曲線706を図示する。(A) illustrates a bell-shaped function curve 702 reflecting changes in magnetic flux density / magnetic field generated by the magnet 204 illustrated in FIG. 2, and (B) illustrates FIGS. 3 (A), (B), and 4. Magnetic flux density produced by a magnet (304A, 304B, 404A or 404B) and one or more magnetic flux density concentrators (308A1, 308A2; 308C1, 308C2; 309B; or 309C) illustrated in (A), (B). A bell-shaped function curve 706 reflecting changes / magnetic field changes is illustrated. (A)は,図2に図示される検出素子202により検出される電圧出力を反映させる釣り鐘型関数曲線802を図示し、(B)は、図3A、図3B、4Aもしくは4Bにおいて図示される検出素子(302Aもしくは302B)により検出される電圧出力を反映させる釣り鐘型関数曲線806を図示し、(C)は、校正(もしくはシミュレーション)処理において、釣り鐘型関数曲線806に基づき、第1の信号状態及び第2の信号状態を有する2値状態信号107を形成するための方法を図示する。(A) illustrates a bell-shaped function curve 802 that reflects the voltage output detected by the detection element 202 illustrated in FIG. 2, and (B) is illustrated in FIG. 3A, FIG. 3B, 4A, or 4B. The bell-shaped function curve 806 that reflects the voltage output detected by the detection element (302A or 302B) is illustrated, and (C) shows the first signal based on the bell-shaped function curve 806 in the calibration (or simulation) process. FIG. 6 illustrates a method for forming a binary state signal 107 having a state and a second signal state. (A)、(B)は、図1A〜Cにおいて図示される回転可能シャフト108のための回転範囲を示すために、正の2値状態信号107もしくは負の2値状態信号107’のいずれかを使用することを例示する。(A), (B) are either a positive binary state signal 107 or a negative binary state signal 107 ′ to indicate the rotational range for the rotatable shaft 108 illustrated in FIGS. The use of is illustrated. 図1A〜Cにおいて図示される処理回路106の出力111が自動車内のエンジンを制御するために使用されるエンジン制御システム900を図示する。The output 111 of the processing circuit 106 illustrated in FIGS. 1A-C illustrates an engine control system 900 that is used to control an engine in an automobile.

いま、実施形態が参照され、その例が添付の図面において例示される。実施形態の詳細な説明では、例えば「頂部(トップ)」、「底部(ボトム)」、「上方(アバブ)」、「下方(ビロウ)」、「左辺(レフト)」、「右辺(ライト)」などの方向を表す用語は、説明される1つもしくは複数の図面の方向を参照して使用される。本開示の実施形態の構成要素が、異なる多くの異なる方向において位置決めされるので、方向を表す用語は例示の目的のために使用され、その用語によって限定されるものではない。可能であればいつでも、同一もしくは同様の参照番号及び符号が図面を通して同一もしくは同様の部分に言及するように使用される。   Reference will now be made to the embodiments, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In the detailed description of the embodiment, for example, “top”, “bottom”, “above”, “below”, “left”, “right”. Terms such as direction are used with reference to the direction of the drawing or drawings described. Because components of embodiments of the present disclosure are positioned in many different directions, the terminology terms are used for illustrative purposes and are not limited by the terms. Wherever possible, the same or similar reference numbers and symbols are used throughout the drawings to refer to the same or like parts.

図1Aは、位置検出システム100における回転可能シャフト108の側面図を示す、本開示に係る位置検出システム100を図示する。   FIG. 1A illustrates a position detection system 100 according to the present disclosure showing a side view of the rotatable shaft 108 in the position detection system 100.

図1Aにおいて、位置検出システム100は、磁石装置102と、検出装置104と、処理回路106と、回転可能シャフト108とを含む。検出装置104は、リンク109を介して処理回路106に電気的に接続され、磁石装置102は、回転可能シャフト108上に搭載され、回転可能シャフト108の(図1Cに図示される)軸112の周りを回転可能シャフト108と一緒に回転するように構成される。検出装置104は、上方に位置決めされ、磁石装置102から距離(もしくは隙間)D(183)だけ分離される。回転可能シャフト108の軸112の周りを回転させるとき、磁石装置102は、検出装置104が位置される位置(もしくは検出位置)に対して磁束密度変化を引き起こすことができ、次に磁場変化を引き起こすことができる。検出装置104は、磁石装置102から磁束密度変化/磁場変化を受けるとき、(例えばPWM、SENT、などの)電気信号を生成することができる。例示的な実施形態のように、検出装置104は、磁束密度変化により生じる磁場変化に応答して電気信号を生成するためのホール効果回路を含んでもよい。検出装置104は、検出された電気信号を処理回路106に供給し、次に検出された電気信号に応答してその出力端子(すなわち、リンク111)において2値状態信号110を生成する。   In FIG. 1A, the position detection system 100 includes a magnet device 102, a detection device 104, a processing circuit 106, and a rotatable shaft 108. The detection device 104 is electrically connected to the processing circuit 106 via a link 109, and the magnet device 102 is mounted on the rotatable shaft 108 and of the shaft 112 (shown in FIG. 1C) of the rotatable shaft 108. It is configured to rotate around with the rotatable shaft 108. The detection device 104 is positioned upward and separated from the magnet device 102 by a distance (or gap) D (183). When rotating about the axis 112 of the rotatable shaft 108, the magnet device 102 can cause a change in magnetic flux density relative to the position (or detection position) where the detection device 104 is located, which in turn causes a magnetic field change. be able to. The detection device 104 may generate an electrical signal (eg, PWM, SENT, etc.) when it receives a magnetic flux density change / magnetic field change from the magnet device 102. As in the exemplary embodiment, the detection device 104 may include a Hall effect circuit for generating an electrical signal in response to magnetic field changes caused by magnetic flux density changes. The detection device 104 supplies the detected electrical signal to the processing circuit 106 and then generates a binary status signal 110 at its output terminal (ie, link 111) in response to the detected electrical signal.

図1Aに図示されるように、回転可能シャフト108は、その長手方向に沿って線形的に動くことができ、(図1Cにおいて図示されるように)その軸112の周りを回転することができる。回転可能シャフト108がその長手方向に沿って線形的に動くとき、処理回路106は、その出力111においてその2値電圧状態信号を維持する。換言すれば、処理回路106の2値状態出力111は、回転可能シャフト108の線形的な動きに応答してその2値状態出力を変化しない。その理由は、検出装置104は、回転可能シャフトの線形的な動きからの磁束密度変化及び/もしくは磁場変化をまったく検出することができないからである。しかしながら、回転可能シャフト108は、その軸112の周りを回転するとき、処理回路106は、回転可能シャフト108の回転角に基づき、その出力111においてVhigh及びVlow間でその2値電圧状態を変化させてもよい。換言すれば、処理回路106は、回転可能シャフト108の回転角に応答して、その2値状態出力111をVhighとVlowとの間で切り替える。 As illustrated in FIG. 1A, the rotatable shaft 108 can move linearly along its length and can rotate about its axis 112 (as illustrated in FIG. 1C). . As the rotatable shaft 108 moves linearly along its length, the processing circuit 106 maintains its binary voltage state signal at its output 111. In other words, the binary state output 111 of the processing circuit 106 does not change its binary state output in response to the linear movement of the rotatable shaft 108. The reason is that the detection device 104 cannot detect any changes in magnetic flux density and / or magnetic field from the linear movement of the rotatable shaft. However, when the rotatable shaft 108 rotates about its axis 112, the processing circuit 106 sets its binary voltage state between V high and V low at its output 111 based on the rotation angle of the rotatable shaft 108. It may be changed. In other words, the processing circuit 106 switches its binary state output 111 between V high and V low in response to the rotation angle of the rotatable shaft 108.

図1Bは、回転可能シャフト108の上面図を示す、図1の位置検出システム100を図示する。回転可能シャフト108の上面図において、検出装置104は、(距離D(183)だけ離れて)磁石装置102の上方の位置に図示されるべきである。しかしながら、本開示の原理をより例示するために、図2において、検出装置104は、回転可能シャフト108の側面ではあるが、磁石装置102と検出装置104との間の上方及び下方の位置的な関係を反映させるために点線109を用いて例示的に位置決めされる。   FIG. 1B illustrates the position detection system 100 of FIG. 1 showing a top view of the rotatable shaft 108. In the top view of the rotatable shaft 108, the detection device 104 should be illustrated in a position above the magnet device 102 (a distance D (183) away). However, to better illustrate the principles of the present disclosure, in FIG. 2, the detection device 104 is the side of the rotatable shaft 108, but the upper and lower positional positions between the magnet device 102 and the detection device 104. Positioned illustratively using dotted lines 109 to reflect the relationship.

図1Bに図示されるように、回転可能シャフト108がその長手方向に沿って線形的に移動するときは常時、検出装置104が磁石装置102の有効検出領域内であることを確実とするために、磁石装置102は回転可能シャフト108の長手方向に沿って長さLを有する。点線114は、回転可能シャフト108の長手方向に沿って中心線を示し、点線115及び117は、回転可能シャフト108の回転範囲(−L1,+L1)を定義する。換言すれば、回転可能シャフト108がその軸112の周りを左及び右に回転するとき、中心線114は点線115及び117の方向にそれぞれ回転する。   As shown in FIG. 1B, whenever the rotatable shaft 108 moves linearly along its length, to ensure that the detection device 104 is within the effective detection area of the magnet device 102. The magnet device 102 has a length L along the longitudinal direction of the rotatable shaft 108. A dotted line 114 indicates a center line along the longitudinal direction of the rotatable shaft 108, and dotted lines 115 and 117 define a rotation range (−L 1, + L 1) of the rotatable shaft 108. In other words, when the rotatable shaft 108 rotates left and right around its axis 112, the center line 114 rotates in the directions of dotted lines 115 and 117, respectively.

図1Cは、図1BにおけるA−A線に沿った回転可能シャフト108の断面図を示す、図1Bの位置検出システム100を図示する。   FIG. 1C illustrates the position detection system 100 of FIG. 1B showing a cross-sectional view of the rotatable shaft 108 along line AA in FIG. 1B.

図1Cにおいて図示されるように、回転可能シャフト108は、(回転可能シャフト108の直径方向において、中心線113により示された)その中心位置から、それが(点線121で示された)その左回転制限−Lmに到達するまでその左方向に回転できるかもしくはそれが(点線123で示された)その右回転制限+Lmに到達するまで右方向に回転できる。中心線113は、回転可能シャフト108の中心線114及び軸112を通過して分解する。従って、2つの点線121及び123は、回転可能シャフト108に対して全体の(もしくは最大限の)回転範囲(−Lm,+Lm)を定義する。全体の回転範囲(−Lm,+Lm)内で、2つの点線115及び117は、回転可能シャフト108に対して内部の回転範囲(−L1,+L1)を定義する。図1Cで図示された実施形態では、全体の回転範囲及び内部の回転範囲は、回転可能シャフト108上の軸112及び中心線113に対して対称である。すなわち、−Lmと−L1との間の回転範囲は、軸112及び中心線113に対して+Lmと+L1との間の回転範囲とそれぞれ等しい。しかしながら、非対称的な配列の回転範囲が当業者には可能である。さらに、回転可能シャフト108の全体の回転範囲(−Lm,+Lm)を360度まで拡大させることが可能である。図1A〜Cでの構成要素の間の位置関係をより明確に定義するために、回転可能シャフト108の直径方向での中心線113が軸112を通過する直線でありかつ回転可能シャフト108の長手方向に沿って中心線114に対して垂直である、ということが留意されるべきである。   As illustrated in FIG. 1C, the rotatable shaft 108 moves from its center position (indicated by the centerline 113 in the diametrical direction of the rotatable shaft 108) to its left (indicated by the dotted line 121). It can rotate to the left until it reaches the rotation limit -Lm or it can rotate to the right until it reaches its right rotation limit + Lm (indicated by dotted line 123). Centerline 113 passes through centerline 114 and axis 112 of rotatable shaft 108 and disassembles. Thus, the two dotted lines 121 and 123 define an overall (or maximum) rotation range (−Lm, + Lm) for the rotatable shaft 108. Within the overall rotation range (−Lm, + Lm), the two dotted lines 115 and 117 define an internal rotation range (−L1, + L1) for the rotatable shaft. In the embodiment illustrated in FIG. 1C, the overall rotation range and the internal rotation range are symmetric with respect to the axis 112 and the centerline 113 on the rotatable shaft 108. That is, the rotation range between -Lm and -L1 is equal to the rotation range between + Lm and + L1 with respect to the axis 112 and the center line 113, respectively. However, an asymmetrical array of rotation ranges is possible for those skilled in the art. Furthermore, the entire rotation range (−Lm, + Lm) of the rotatable shaft 108 can be expanded to 360 degrees. To more clearly define the positional relationship between the components in FIGS. 1A-C, the diametrical centerline 113 of the rotatable shaft 108 is a straight line passing through the axis 112 and the length of the rotatable shaft 108. It should be noted that it is perpendicular to the centerline 114 along the direction.

検出装置104及び処理回路106を一緒に動作させることにより、回転可能シャフト108の角度位置を検出して出力111上の2値状態指示信号107を生成することができる。特に、処理回路106は、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるとき、(図1Cで図示される高電圧状態Vhighもしくは図9Bに図示される低電圧状態Vlowの)第1の信号状態を生成することができる。処理回路106は、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)の外側に(もしくは向こう側に)あるとき、(図1Cで図示される低電圧状態Vlowもしくは図9Bに図示される高電圧状態Vhighの)第2の信号状態を生成する。次に、2値状態指示信号107は、(図10に図示される)処理回路106の出力端子111を介してECU(エンジン制御ユニット)902に印加される。 By operating the detection device 104 and the processing circuit 106 together, the angular position of the rotatable shaft 108 can be detected and a binary state indication signal 107 on the output 111 can be generated. In particular, the processing circuit 106 has a high voltage state V high (shown in FIG. 1C or a low voltage state V low shown in FIG. 9B) when the rotatable shaft 108 is within the rotation range (−L1, + L1). ) A first signal state can be generated. The processing circuit 106 can operate when the rotatable shaft 108 is outside (or beyond) the rotational range (−L1, + L1) (low voltage state V low illustrated in FIG. 1C or high illustrated in FIG. 9B). Generate a second signal state (of voltage state V high ). Next, the binary state instruction signal 107 is applied to the ECU (engine control unit) 902 via the output terminal 111 of the processing circuit 106 (illustrated in FIG. 10).

図2は、図1A〜Cにおいて図示される、磁石装置102及び検出装置104の例示的な実施例を図示する。   FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of the magnet device 102 and the detection device 104 illustrated in FIGS.

図2に図示されるように、磁石装置102は、S極とN極とを有する磁石204を含む。磁石204のS極は、回転可能シャフト108の表面上に固着される。検出装置104の正面と磁石204のN極の表面とは、相互に面して位置決めされる。磁石204のS極とN極とは、回転可能シャフト108上の軸112及び径中心線113により位置合わせされる。検出装置104は、磁石204から距離(もしくは隙間)D(183)だけ分離されかつ磁石204と同一平面上にある。図1Bに示されるように、磁石204は、回転可能シャフト108の長手方向に沿って、長さLと、長手方向中心線114とを有する。磁石204から磁束密度変化をより効率的に検出するために、1つの実施形態として、検出装置104の感度点は磁石204の長手方向中心線114により位置合わせされる。   As shown in FIG. 2, the magnet device 102 includes a magnet 204 having an S pole and an N pole. The south pole of the magnet 204 is fixed on the surface of the rotatable shaft 108. The front surface of the detection device 104 and the surface of the N pole of the magnet 204 are positioned facing each other. The S pole and N pole of the magnet 204 are aligned by the axis 112 and the radial center line 113 on the rotatable shaft 108. The detection device 104 is separated from the magnet 204 by a distance (or gap) D (183) and is flush with the magnet 204. As shown in FIG. 1B, the magnet 204 has a length L and a longitudinal centerline 114 along the longitudinal direction of the rotatable shaft 108. In order to more efficiently detect magnetic flux density changes from the magnet 204, in one embodiment, the sensitivity point of the detection device 104 is aligned by the longitudinal centerline 114 of the magnet 204.

図2に図示されるように、検出装置104は、回転磁場にさらされるときに電気信号を生成することができるホール効果検出装置もしくは磁気抵抗(MR)検出装置とできる検出素子202を含む。より特に、ホール効果検出素子202は、膜の表面に対して法線である磁束密度変化/磁場変化を受けるときに電流フローの方向に垂直である低電圧を生成するための導電性半導体膜とすることができる。図2において図示されるように、磁束密度及び磁場は、3次元203(B,B,B)に沿って隙間183内で変化する。検出装置104は、典型的には、BもしくはBの1つ、またはその両方に沿って磁場変化を検出するように設計される。検出素子202は、回転磁石204により生じる磁束密度変化/磁場変化に対して感度が良くかつ反応性の高い検出位置上に構成される。図2では、Bは磁束密度を表し、Bはシャフト108の径方向に沿ってかつ検出素子202に対して垂直である磁束密度測定値を示し、Bはシャフト108に対する接線でありかつ検出素子202に対して同一平面上にある磁束密度測定値を示す。 As illustrated in FIG. 2, the detection device 104 includes a detection element 202 that can be a Hall effect detection device or a magnetoresistive (MR) detection device capable of generating an electrical signal when exposed to a rotating magnetic field. More particularly, the Hall effect detection element 202 includes a conductive semiconductor film for generating a low voltage that is perpendicular to the direction of current flow when subjected to a magnetic flux density change / magnetic field change that is normal to the film surface. can do. As illustrated in FIG. 2, the magnetic flux density and the magnetic field change in the gap 183 along the three dimensions 203 (B x , B y , B z ). Detection device 104 is typically one of the B x or B y, or is designed to detect the magnetic field changes along both. The detection element 202 is configured on a detection position that is sensitive to and sensitive to changes in magnetic flux density / magnetic field generated by the rotating magnet 204. In Figure 2, B represents the magnetic flux density, B x represents the magnetic flux density measurement is perpendicular to and detecting elements 202 along the radial direction of the shaft 108, B y is tangent to the shaft 108 and detection A magnetic flux density measurement in the same plane with respect to the element 202 is shown.

図3(A)〜(C)は、本考案に係る、図1A〜Cにおいて図示される検出システム100の3つの実施形態を図示する。   FIGS. 3A-C illustrate three embodiments of the detection system 100 illustrated in FIGS. 1A-C, according to the present invention.

図3Aにおいて図示されるように、検出装置104Aは、正面305Aと背面306Aとを有し、磁石装置102Aは、S極とN極とを有する双極性磁石304Aを含む。磁石304AのS極は、回転可能シャフト108の表面に固着され、検出装置104Aの正面305A及び磁石304AのN極の表面は、相互に面するように位置決めされる。磁石304AのS極及びN極は、回転可能シャフト108に対する径中心線113により位置合わせされる。検出装置104Aは、検出素子302Aを含み、磁石304Aから距離(もしくは隙間)D(183)だけ分離され、磁石304Aと同一平面上にある。双極性磁石304A及び(検出素子302Aが位置される)検出位置は、双極性磁石304Aの回転の軸方向に対して垂直である平面と同一平面内にある。磁石304Aにより生成される磁束密度を集中化/凝縮化させるために、一対の磁石コンセントレータ308A1及び308A2は双極性磁石304Aの2つの側面においてかつ双極性磁石304Aに隣接して位置される。   As shown in FIG. 3A, the detection device 104A has a front surface 305A and a back surface 306A, and the magnet device 102A includes a bipolar magnet 304A having an S pole and an N pole. The south pole of the magnet 304A is fixed to the surface of the rotatable shaft 108, and the front surface 305A of the detection device 104A and the north pole surface of the magnet 304A are positioned so as to face each other. The S pole and N pole of the magnet 304A are aligned by a radial center line 113 with respect to the rotatable shaft 108. The detection device 104A includes a detection element 302A, is separated from the magnet 304A by a distance (or gap) D (183), and is on the same plane as the magnet 304A. The bipolar magnet 304A and the detection position (where the detection element 302A is located) are in the same plane as the plane perpendicular to the axial direction of rotation of the bipolar magnet 304A. In order to concentrate / condense the magnetic flux density generated by magnet 304A, a pair of magnet concentrators 308A1 and 308A2 are located on two sides of bipolar magnet 304A and adjacent to bipolar magnet 304A.

図3Bに図示されるように、検出装置104Bは、正面305Bと背面306Bとを有し、磁石装置102Bは、S極とN極とを有する双極性磁石304Bを含む。磁石304BのS極は、回転可能シャフト108の表面に固着され、検出装置104Bの正面305B及び磁石304BのN極の表面は、相互に面するように位置決めされる。磁石304BのS極及びN極は、回転可能シャフト108に対する径中心線113により位置合わせされる。検出装置104Bは、検出素子302Bを含み、磁石304Bから距離(もしくは隙間)D(183)だけ分離され、磁石304Bと同一平面上にある。図3Aで示された構造と同様に、双極性磁石304B及び(検出素子302Bが位置される)検出位置は、双極性磁石304Bの回転の軸方向に対して垂直である平面と同一平面内にある。磁石304Bにより生成される磁束密度を集中化/凝縮化させるために、磁束密度コンセントレータ309Bが検出素子302Bの背面でありかつ検出素子302Bに隣接して配置される。   As shown in FIG. 3B, the detection device 104B has a front surface 305B and a back surface 306B, and the magnet device 102B includes a bipolar magnet 304B having an S pole and an N pole. The south pole of the magnet 304B is fixed to the surface of the rotatable shaft 108, and the front surface 305B of the detection device 104B and the north pole surface of the magnet 304B are positioned so as to face each other. The S pole and N pole of the magnet 304B are aligned by a radial center line 113 with respect to the rotatable shaft 108. The detection device 104B includes a detection element 302B, is separated from the magnet 304B by a distance (or gap) D (183), and is on the same plane as the magnet 304B. Similar to the structure shown in FIG. 3A, the bipolar magnet 304B and the detection position (where the detection element 302B is positioned) are in the same plane as the plane perpendicular to the axial direction of rotation of the bipolar magnet 304B. is there. In order to concentrate / condense the magnetic flux density generated by the magnet 304B, a magnetic flux density concentrator 309B is disposed on the back surface of the detection element 302B and adjacent to the detection element 302B.

図3Cに図示されるように、検出装置104Cは、正面305Cと背面306Cとを有し、磁石装置102Cは、S極とN極とを有する双極性磁石304Cを含む。磁石304CのS極は、回転可能シャフト108の表面に固着され、検出装置104Cの正面305C及び磁石304CのN極の表面は、相互に面するように位置決めされる。磁石304CのS極及びN極は、回転可能シャフト108に対する中心線113により位置合わせされる。検出装置104Cは、検出素子302Cを含み、磁石304Cから距離(もしくは隙間)D(183)だけ分離され、磁石304Cと同一平面上にある。図3Aで示された構造と同様に、双極性磁石304C及び(検出素子302Cが位置される)検出位置は、双極性磁石304Cの回転の軸方向に対して垂直である平面と同一平面内にある。磁石304Cにより生成される磁束密度を集中化/凝縮化させるために、一対の磁石コンセントレータ308C1及び308C2が双極性磁石304Cの2つの側面においてかつ双極性磁石304Cに隣接してそれぞれ位置される。磁束密度コンセントレータ309Cは検出素子302Cの背面でありかつ検出素子302Cに隣接して配置される。   As shown in FIG. 3C, the detection device 104C has a front surface 305C and a back surface 306C, and the magnet device 102C includes a bipolar magnet 304C having an S pole and an N pole. The south pole of the magnet 304C is fixed to the surface of the rotatable shaft 108, and the front face 305C of the detection device 104C and the north pole surface of the magnet 304C are positioned so as to face each other. The S and N poles of magnet 304C are aligned by a centerline 113 with respect to rotatable shaft 108. The detection device 104C includes a detection element 302C, is separated from the magnet 304C by a distance (or gap) D (183), and is on the same plane as the magnet 304C. Similar to the structure shown in FIG. 3A, the bipolar magnet 304C and the detection position (where the detection element 302C is positioned) are in the same plane as the plane perpendicular to the axial direction of rotation of the bipolar magnet 304C. is there. A pair of magnet concentrators 308C1 and 308C2 are positioned on two sides of the bipolar magnet 304C and adjacent to the bipolar magnet 304C, respectively, to concentrate / condense the magnetic flux density generated by the magnet 304C. The magnetic flux density concentrator 309C is disposed on the back surface of the detection element 302C and adjacent to the detection element 302C.

図3(B)、図3(C)、図4(B)、図4(C)では、検出素子302B(もしくは302C)とコンセントレータ309B(もしくは309C)との間の距離は、304B(もしくは304C)により生成される磁場トポロジーが調整される距離である必要がある。1つの実施形態として、その距離は0.1mmに選択されるが、いくつかの変形例が可能である。例えば、304B(もしくは304C)により生成される磁場トポロジーによれば、検出素子302B(もしくは302C)とコンセントレータ309B(もしくは309C)との間の距離は0.1mmから5mmまで選択できる。   3B, 3C, 4B, and 4C, the distance between the detection element 302B (or 302C) and the concentrator 309B (or 309C) is 304B (or 304C). ) Must be the distance by which the magnetic field topology generated is adjusted. In one embodiment, the distance is selected to be 0.1 mm, although several variations are possible. For example, according to the magnetic field topology generated by 304B (or 304C), the distance between the detection element 302B (or 302C) and the concentrator 309B (or 309C) can be selected from 0.1 mm to 5 mm.

図3(A)、図3(C)、図4(A)、図4(C)では、磁石304A(もしくは404Aもしくは404C)と、コンセントレータ308A1及び308A2(もしくは308C1及び308C2)との間の距離は、304A及び304C(もしくは404Aもしくは404C)により生成される磁場トポロジーが調整される距離である必要がある。1つの実施形態として、その距離は0.1mmに選択されるが、いくつかの変形例が可能である。例えば、304A及び304C(もしくは404Aもしくは404C)により生成される磁場トポロジーによれば、磁石304Aもしくは304C(または404Aもしくは404C)と、コンセントレータ308A1及び308A2(もしくは308C1及び308C2)との間の距離は0.1mmから10mmまで選択できる。   3A, 3C, 4A, and 4C, the distance between the magnet 304A (or 404A or 404C) and the concentrators 308A1 and 308A2 (or 308C1 and 308C2). Is the distance by which the magnetic field topology generated by 304A and 304C (or 404A or 404C) is adjusted. In one embodiment, the distance is selected to be 0.1 mm, although several variations are possible. For example, according to the magnetic field topology generated by 304A and 304C (or 404A or 404C), the distance between the magnet 304A or 304C (or 404A or 404C) and the concentrator 308A1 and 308A2 (or 308C1 and 308C2) is 0. .Selectable from 1 mm to 10 mm.

図3(A)〜(C)、及び図4(A)〜(C)では、距離(または隙間)D(183)は、磁石サイズ、磁石特性、回転の半径、及び予想性能を含む、磁石304A〜304C及び404A〜404Cのパラメータに基づいて決定/選択される。本開示の1つの実施形態では、距離(もしくは隙間)D(183)は2mmに選択されるが、いくつかの変形例が可能である。例えば、距離(もしくは隙間)D(183)は、1mmから3mmに選択される。コンセントレータ(308A1,308A2,308C1,308C2,309B及び309C)は、高濃度の鉄を有する金属合金、非エキゾチック物質、及び卑金属を含む強磁性物質もしくは鋼鉄から形成される。   3 (A)-(C) and FIGS. 4 (A)-(C), distance (or gap) D (183) is a magnet that includes magnet size, magnet properties, radius of rotation, and expected performance. Determined / selected based on parameters 304A-304C and 404A-404C. In one embodiment of the present disclosure, the distance (or gap) D (183) is selected to be 2 mm, although several variations are possible. For example, the distance (or gap) D (183) is selected from 1 mm to 3 mm. The concentrators (308A1, 308A2, 308C1, 308C2, 309B and 309C) are formed from ferromagnetic materials or steels containing metal alloys with high concentrations of iron, non-exotic materials, and base metals.

図1Bに示されるように、図3(A)〜図3(C)で図示される磁石304A〜304Cは、回転可能シャフト108の長手方向に沿って長さLを有する。磁石304A〜304Cからの磁束密度変化をより効率的に検出するために、1つの実施例として、図3(C)で図示される検出素子302A〜302Cの感度点が磁石304A〜304Cの中心線114により位置合わせされる。検出素子302A,302B,もしくは302Cは、ホール効果検出装置とすることができるし、もしくは磁気抵抗(MR)検出装置とすることができる。   As shown in FIG. 1B, the magnets 304A-304C illustrated in FIGS. 3A-3C have a length L along the longitudinal direction of the rotatable shaft. In order to more efficiently detect a change in magnetic flux density from the magnets 304A to 304C, as an example, the sensitivity points of the detection elements 302A to 302C illustrated in FIG. 3C are the center lines of the magnets 304A to 304C. 114 is aligned. The detection elements 302A, 302B, or 302C can be Hall effect detection devices or magnetoresistive (MR) detection devices.

図4(A)〜図4(C)は、図1A〜図1Cにおいて図示される位置検出システ100の3つの追加的な実施形態を図示する。   4A-4C illustrate three additional embodiments of the position detection system 100 illustrated in FIGS. 1A-1C.

図4(A)〜図4(C)では、3つの追加的な実施形態は、図3(A)〜図3(C)における実施形態とほとんど同一の構造をそれぞれ有し、図4(A)〜図4(C)で図示される磁石402A〜402Cの磁気分極配向が、図3(A)〜図3(C)で図示される磁石302A〜302Cの磁気分極配向とは異なると予想すると、磁石404A〜404CのN極のそれぞれは、回転可能シャフト108の表面上に固着される。検出装置104A〜104Cの正面305A〜305C及び磁石404A〜404CのS極の表面は、相互に面するようにそれぞれ位置決めされる。磁石404A〜404CのN極及びS極は、回転可能シャフト108上の中心線113により位置合わせされる。   4A-4C, the three additional embodiments each have almost the same structure as the embodiment in FIGS. 3A-3C, respectively, and FIG. ) To 4C, the magnetic polarization orientation of the magnets 402A to 402C is expected to be different from the magnetic polarization orientation of the magnets 302A to 302C shown in FIGS. 3A to 3C. Each of the N poles of magnets 404A-404C is secured onto the surface of rotatable shaft 108. The front surfaces 305A to 305C of the detection devices 104A to 104C and the surfaces of the south poles of the magnets 404A to 404C are positioned so as to face each other. The north and south poles of the magnets 404A-404C are aligned by the centerline 113 on the rotatable shaft 108.

図5Aは、位置検出システム100における処理回路106の1つの実施形態をより詳細に図示する。図5Aに図示されるように、処理回路106は、A/D変換器502、デジタル処理ユニット504、及び指示回路508を含み、それらのすべてはリンク503,505及び507を介して電気的に一緒に接続される。リンク109を介して検出装置104に電気的に接続すれば、A/D変換器502は、検出装置104(すなわち、104A〜104C)から入力としてアナログ電気信号を受信し、アナログ電気信号をデジタル電気信号に処理し、リンク503を介してデジタル化された電気信号を処理ユニット504に印加する。次に、処理ユニット504は、デジタル化された電気信号を処理して回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるかどうかを決定する。その決定に基づき、処理ユニット504は、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるとき、指示回路508の2値状態出力111を(図1Cに示される高電圧状態Vhighもしくは図9(B)に示される低電圧状態Vlowの)第1の信号状態に設定する。処理ユニット504は、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)の外側に(もしくは向こう側に)あるとき、指示回路508の2値状態出力111を(図1Cに示される低電圧状態Vlowもしくは図9(B)に示される高電圧状態Vhighの)第2の信号状態に設定する。 FIG. 5A illustrates one embodiment of the processing circuit 106 in the position detection system 100 in more detail. As shown in FIG. 5A, the processing circuit 106 includes an A / D converter 502, a digital processing unit 504, and an indicating circuit 508, all of which are electrically connected together via links 503, 505 and 507. Connected to. When electrically connected to detection device 104 via link 109, A / D converter 502 receives an analog electrical signal as input from detection device 104 (ie, 104A-104C) and converts the analog electrical signal to digital electrical. The signal is processed and the digitized electrical signal is applied to the processing unit 504 via the link 503. Next, the processing unit 504 processes the digitized electrical signal to determine whether the rotatable shaft 108 is within the rotation range (−L1, + L1). Based on the determination, the processing unit 504 can output the binary state output 111 of the indicating circuit 508 (the high voltage state V high or the high voltage state shown in FIG. The first signal state (low voltage state V low ) shown in FIG. 9B is set. The processing unit 504 outputs the binary state output 111 of the indicating circuit 508 (the low voltage state V shown in FIG. 1C) when the rotatable shaft 108 is outside (or beyond) the rotational range (−L1, + L1). low or the second signal state (in the high voltage state V high shown in FIG. 9B).

より特に、指示回路508の2値状態出力111は、リンク505及び507上の2つの制御信号、すなわち、リンク505上の(第1の制御信号状態及び第2の制御信号状態を有する)状態制御信号と、リンク507上のトリガー信号(もしくはトリガーパルス)とに基づき、高電圧状態(Vhigh)もしくは低電圧状態(Vlow)のいずれかに設定することができる。デジタル処理ユニット504はトリガーパルスをリンク507上に印加して状態制御信号をリンク505上に印加するとき、指示回路508は、リンク505上に印加されるのと同一の状態制御信号の電圧状態に設定される。トリガー信号がリンク507上に印加されないとき、指示回路508は、リンク505上の状態制御の電圧状態にかかわらず、その電流出力状態を維持する。1つの実施形態として、指示回路508の論理関数は、J−KレジスタもしくはDレジスタを使用することにより実装される。 More specifically, the binary state output 111 of the indication circuit 508 provides two control signals on the links 505 and 507, ie state control (having a first control signal state and a second control signal state) on the link 505. Based on the signal and the trigger signal (or trigger pulse) on the link 507, it can be set to either a high voltage state (V high ) or a low voltage state (V low ). When the digital processing unit 504 applies a trigger pulse on the link 507 and applies a state control signal on the link 505, the indicating circuit 508 is set to the same state control signal voltage state that is applied on the link 505. Is set. When the trigger signal is not applied on the link 507, the indication circuit 508 maintains its current output state regardless of the state control voltage state on the link 505. In one embodiment, the logic function of the instruction circuit 508 is implemented by using a JK register or a D register.

従って、処理ユニット504は、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内であることを決定するとき、それは(高い制御状態信号もしくは低い制御状態信号の)第1の制御信号状態をリンク505上に印加し、トリガー信号をリンク507上に印加する。それにより、指示回路508を(図1Cに図示される高電圧状態Vhighもしくは図9(B)に図示される低電圧状態Vlowの)第1の信号状態に設定する。処理ユニット504が回転範囲(−L1,+L1)の外側に(もしくは向こう側に)あることを決定するとき、それは(低い制御状態信号もしくは高い制御状態信号の)第2の制御信号状態をリンク505上に印加してトリガー信号をリンク507上に印加する。それにより、指示回路508を(図1Cに図示される低電圧状態Vlowもしくは図9(B)に図示される高電圧状態Vhighの)第2の信号状態に設定する。 Thus, when the processing unit 504 determines that the rotatable shaft 108 is within the rotational range (−L1, + L1), it links the first control signal state (of high control state signal or low control state signal). Apply a trigger signal on link 507. Thereby, the instruction circuit 508 is set to the first signal state (in the high voltage state V high illustrated in FIG. 1C or the low voltage state V low illustrated in FIG. 9B). When the processing unit 504 determines that it is outside (or beyond) the rotational range (-L1, + L1), it links the second control signal state (of a low control state signal or a high control state signal) to the link 505. Apply a trigger signal on link 507. Thereby, the instruction circuit 508 is set to the second signal state (low voltage state V low shown in FIG. 1C or high voltage state V high shown in FIG. 9B).

図5Bは、位置検出システム100における処理回路106のもう1つの実施形態をより詳細に図示する。図5Bに図示されるように、処理回路106’は、アナログ処理ユニット924及び極性回路928を含む。アナログ処理ユニット924は、リンク109に接続される入力と、リンク925を介して極性回路928に接続される出力とを有する。極性回路928は、出力端子111に接続される出力を有する。   FIG. 5B illustrates another embodiment of the processing circuit 106 in the position detection system 100 in more detail. As illustrated in FIG. 5B, the processing circuit 106 ′ includes an analog processing unit 924 and a polarity circuit 928. Analog processing unit 924 has an input connected to link 109 and an output connected to polarity circuit 928 via link 925. The polarity circuit 928 has an output connected to the output terminal 111.

アナログ処理ユニット924は、検出装置104(すなわち、104A〜104C)から電気信号を受信してそれらを処理し、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるときには第1の状態駆動信号を生成し、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)の外側に(もしくは向こう側に)あるときには第2の状態駆動信号を生成する。極性回路928は、第1の状態駆動信号に応答して、(図1Cに図示される高電圧状態Vhighもしくは図9(B)に図示される低電圧状態Vlowの)第1の状態信号に設定され、第2の状態駆動信号に応答して、極性回路928は、(図1Cに図示される低電圧状態Vlowもしくは図9(B)に図示される高電圧状態Vhighの)第2の状態信号に設定される。 The analog processing unit 924 receives electrical signals from the detection device 104 (ie, 104A-104C) and processes them, and drives the first state when the rotatable shaft 108 is within the rotation range (−L1, + L1). A signal is generated, and a second state drive signal is generated when the rotatable shaft 108 is outside (or beyond) the rotation range (-L1, + L1). The polarity circuit 928 is responsive to the first state drive signal for a first state signal (of the high voltage state V high illustrated in FIG. 1C or the low voltage state V low illustrated in FIG. 9B). In response to the second state drive signal, the polarity circuit 928 is configured to change between the low voltage state V low illustrated in FIG. 1C or the high voltage state V high illustrated in FIG. 9B. 2 status signal.

より特に、しきい値電圧は、図8(B)のための説明に関連する処理を用いて校正(もしくはシミュレーション)される。次に、校正された(もしくはシミュレーションされた)しきい値電圧は、アナログ処理ユニット924内に設定される。検出装置104からの検出された電圧はしきい値電圧よりも大きいかもしくは等しいとき、アナログ処理ユニット924は、第1の状態駆動信号を生成して極性回路928を(図1Cに図示される高電圧状態Vhighもしくは図9(B)に図示される低電圧状態Vlowの)第1の状態信号に設定する。検出装置104(すなわち、104A〜104C)から検出された電圧がしきい値電圧よりも小さいとき、アナログ処理ユニット924は、第2の状態駆動信号を生成して極性回路928を(図1Cに図示される低電圧状態Vlowもしくは図9(B)に図示される高電圧状態Vhighの)第2の状態信号に設定する。 More particularly, the threshold voltage is calibrated (or simulated) using the process associated with the description for FIG. The calibrated (or simulated) threshold voltage is then set in the analog processing unit 924. When the detected voltage from the detection device 104 is greater than or equal to the threshold voltage, the analog processing unit 924 generates a first state drive signal to cause the polarity circuit 928 (shown high in FIG. 1C). It is set to the voltage state V high or the first state signal (of the low voltage state V low illustrated in FIG. 9B). When the voltage detected from the detection device 104 (ie, 104A-104C) is less than the threshold voltage, the analog processing unit 924 generates a second state drive signal to cause the polarity circuit 928 (shown in FIG. 1C). Set to the low voltage state V low or the second state signal (high voltage state V high illustrated in FIG. 9B).

アナログ処理ユニット924は、ローパスフィルターもしくはいくつかの同様の装置を用いて実装される。   The analog processing unit 924 is implemented using a low pass filter or some similar device.

図6は、図5Aにおいて図示される処理ユニット504をより詳細に図示する。図6に図示されるように、処理ユニット504は、プロセッサ(もしくはCPU)602と、レジスタ604と、メモリ装置606と、I/O回路608と、バス610とを含む。プロセッサ602、レジスタ604、メモリ装置606、及びI/O回路608は、リンク603,605,607及び609を介してバス610にそれぞれ接続される。メモリ装置606は、プログラム(すなわち、命令のセット)と、(例えば図7(B)及び図8(B)に図示される参照電圧などの)パラメータと、(デジタル化された電気信号を含む)データとを格納することができる。レジスタ604は、パラメータ及びデータを格納することができる。I/O回路608は、入力信号を処理ユニット504に受信し、処理ユニット504から出力信号を(例えばリンク505及び507などに)送信する。レジスタ604は、1つもしくはそれ以上のCPU動作周期の間そこに格納されるコンテンツに基づいた信号を供給もしくは保持することができる。その結果、プロセッサ602は、CPU動作周期内で複数の動作を実行することができる。   FIG. 6 illustrates the processing unit 504 illustrated in FIG. 5A in more detail. As shown in FIG. 6, the processing unit 504 includes a processor (or CPU) 602, a register 604, a memory device 606, an I / O circuit 608, and a bus 610. The processor 602, the register 604, the memory device 606, and the I / O circuit 608 are connected to the bus 610 via links 603, 605, 607, and 609, respectively. The memory device 606 includes a program (ie, a set of instructions), parameters (eg, reference voltages illustrated in FIGS. 7B and 8B), and digitized electrical signals. Data can be stored. The register 604 can store parameters and data. The I / O circuit 608 receives the input signal to the processing unit 504 and transmits the output signal from the processing unit 504 (for example, to the links 505 and 507). Register 604 may supply or hold signals based on content stored therein for one or more CPU operating cycles. As a result, the processor 602 can execute a plurality of operations within the CPU operation cycle.

メモリ装置606内に格納される複数のプログラムを実行することにより、プロセッサ(もしくはCPU)602は、複数のレジスタ604、メモリ装置606及びI/O回路608の動作を制御することができ、複数のレジスタ604上及びメモリ装置606上で読み込み/書き込み動作を実行することができる。I/O回路608は、A/D変換器502から入力信号を受信し、プロセッサ(もしくはCPU)602から出力信号を指示回路508に送信することができる。比較論理演算を実行するために、プロセッサ(もしくはCPU)602は、それは入力613及び615の2つのソースからの比較演算を実行して出力617に対して比較結果を生成することができる比較器612を有する論理演算ユニット(図示せず)を含む。プロセッサ(もしくはCPU)602は、出力617に対する比較結果に基づき後に続く動作を決定することができる。より特に、比較結果に基づき、プロセッサ(もしくはCPU)602は、所望の状態制御信号及びトリガー信号(もしくはトリガーパルス)を生成し、それらをリンク505及び507に送信することができる。   By executing a plurality of programs stored in the memory device 606, the processor (or CPU) 602 can control the operations of the plurality of registers 604, the memory device 606, and the I / O circuit 608. Read / write operations can be performed on register 604 and memory device 606. The I / O circuit 608 can receive an input signal from the A / D converter 502 and transmit an output signal from the processor (or CPU) 602 to the instruction circuit 508. To perform the comparison logic operation, the processor (or CPU) 602 can perform a comparison operation from two sources at inputs 613 and 615 to produce a comparison result for output 617. Includes a logical operation unit (not shown). The processor (or CPU) 602 can determine the subsequent operation based on the comparison result for the output 617. More specifically, based on the comparison results, the processor (or CPU) 602 can generate the desired state control signal and trigger signal (or trigger pulse) and send them to the links 505 and 507.

図7(A)は、磁石204が回転可能シャフト108の周りを回転している間(X次元もしくはY次元の)1つの次元に沿った検出素子202の検出点に関連して、図2で図示される磁石204により生じる磁束密度変化/磁場変化を反映させる釣り鐘型関数曲線702を図示する。図7(A)に図示されるように、釣り鐘型関数曲線702は、回転可能シャフト108の径中心位置に対応する垂直中心線703に対して対称的である。図7(A)に図示されるように、磁石204が図2に図示された検出装置104に対して最も離れた(線703に対応する)位置にあるとき、釣り鐘型関数曲線702上の磁束密度は最小値となる。磁石204が検出装置104に対して最も接近する(線703に対応する)位置方向に回転しているとき、釣り鐘型関数曲線702上の磁束密度は最大値へと徐々に増加する。次に、磁石204が最も接近する位置から検出装置104に対して最も離れた(線711に対応する)位置方向に回転しているとき、釣り鐘型関数曲線702上の磁束密度は最小値へと減少する。   FIG. 7A is related to the detection points of the detection element 202 along one dimension (X dimension or Y dimension) while the magnet 204 is rotating around the rotatable shaft 108 in FIG. A bell-shaped function curve 702 that reflects changes in magnetic flux density / magnetic field caused by the illustrated magnet 204 is illustrated. As shown in FIG. 7A, the bell-shaped function curve 702 is symmetric with respect to the vertical center line 703 corresponding to the radial center position of the rotatable shaft 108. As illustrated in FIG. 7A, the magnetic flux on the bell-shaped function curve 702 when the magnet 204 is in the position furthest away (corresponding to the line 703) with respect to the detection device 104 illustrated in FIG. The density is minimum. When the magnet 204 is rotating in the direction of the position closest to the detection device 104 (corresponding to the line 703), the magnetic flux density on the bell-shaped function curve 702 gradually increases to the maximum value. Next, when the magnet 204 is rotating in the direction of the position farthest away from the detecting device 104 (corresponding to the line 711) from the closest approach position, the magnetic flux density on the bell-shaped function curve 702 is minimized. Decrease.

図7(B)は、磁石(304A,304B,404Aもしくは404B)が回転可能シャフト108の周りを回転している間(X次元もしくはY次元の)1つの次元に沿った検出素子(302Aもしくは302B)の検出点に関連して、図3(A)、図3(B)、及び図4(A)、図4(B)で図示されるように、磁石(304A,304B,404Aもしくは404B)及び1つもしくは複数の磁束密度コンセントレータ(308A1,308A2;308C1,308C2;309B;もしくは309C)により生じる磁束密度変化を反映させる釣り鐘型関数曲線706を図示する。図7(B)に図示されるように、釣り鐘型関数曲線706は、回転可能シャフト108の径中心位置に対応する垂直中心線707に対して対称的である。図7(B)に図示されるように、磁石(304A,304B,404Aもしくは404B)が図3(A)、図3(B)及び図4(A)、図4(B)に図示される検出装置104Aもしくは104Bに対して最も離れた(線713に対応する)位置にあるとき、関数曲線706上の磁束密度は最小値となる。磁石(304A,304B,404Aもしくは404B)が検出装置104Aもしくは104Bに対して最も接近する(線707に対応する)位置方向に回転しているとき、釣り鐘型関数曲線706上の磁束密度は最大値へと徐々に増加する。磁石(304A,304B,404Aもしくは404B)が検出装置104Aもしくは104Bに対して最も接近する位置から(線711に対応する)最も離れた位置方向へと回転しているとき、釣り鐘型関数曲線706上の磁束密度は最小値へと減少する。   FIG. 7B shows a sensing element (302A or 302B) along one dimension (X or Y dimension) while the magnet (304A, 304B, 404A or 404B) is rotating about the rotatable shaft 108. ), The magnet (304A, 304B, 404A or 404B) as shown in FIG. 3 (A), FIG. 3 (B), FIG. 4 (A), or FIG. 4 (B). And a bell-shaped function curve 706 reflecting the flux density changes produced by one or more flux density concentrators (308A1, 308A2; 308C1, 308C2; 309B; or 309C). As shown in FIG. 7B, the bell-shaped function curve 706 is symmetric with respect to the vertical center line 707 corresponding to the radial center position of the rotatable shaft 108. As shown in FIG. 7B, the magnet (304A, 304B, 404A or 404B) is shown in FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B. When located at the position farthest from the detection device 104A or 104B (corresponding to the line 713), the magnetic flux density on the function curve 706 has a minimum value. When the magnet (304A, 304B, 404A or 404B) is rotating in the position direction closest to the detection device 104A or 104B (corresponding to the line 707), the magnetic flux density on the bell-shaped function curve 706 is the maximum value. Gradually increase to. On the bell-shaped function curve 706 when the magnet (304A, 304B, 404A or 404B) is rotating from the position closest to the detector 104A or 104B toward the position farthest away (corresponding to the line 711) The magnetic flux density decreases to a minimum value.

図7(A)では、線704は、釣り鐘型関数曲線702上の磁束密度最大値と磁束密度最小値との間の差の70パーセント(%)の値での磁束密度を示す。図7(B)では、線708は、釣り鐘型関数曲線706上の磁束密度最大値と磁束密度最小値との間の差の70パーセント(%)の値での磁束密度を示す。   In FIG. 7A, line 704 shows the magnetic flux density at a value of 70 percent (%) of the difference between the magnetic flux density maximum value and the magnetic flux density minimum value on the bell-shaped function curve 702. In FIG. 7B, line 708 indicates the magnetic flux density at a value of 70 percent (%) of the difference between the magnetic flux density maximum value and the magnetic flux density minimum value on the bell-shaped function curve 706.

留意すべきことは、図7(B)での釣り鐘型関数曲線706は、図7(A)での釣り鐘型関数曲線702よりも急勾配を有する、ということである。図7(A)、(B)で図示される2つの釣り鐘型関数曲線の性能をより良く比較するために、釣り鐘型関数曲線702に基づく密度出力比G1は以下の式で定義される。   It should be noted that the bell-shaped function curve 706 in FIG. 7 (B) has a steeper slope than the bell-shaped function curve 702 in FIG. 7 (A). In order to better compare the performance of the two bell-shaped function curves illustrated in FIGS. 7A and 7B, the density output ratio G1 based on the bell-shaped function curve 702 is defined by the following equation.

Figure 0003198075
Figure 0003198075

G1は釣り鐘型関数曲線702上の磁束密度出力の(例えば70%などの)所定のパーセンテージで測定されるH1とW1との間の比である。ここで、H1は釣り鐘型関数曲線702上の所定のパーセンテージでの磁束密度値を表し、W1は釣り鐘型関数曲線702上の所定のパーセンテージでの磁束密度値に対応する回転角範囲を表す。   G1 is the ratio between H1 and W1 measured at a predetermined percentage (eg, 70%) of the magnetic flux density output on the bell-shaped function curve 702. Here, H1 represents a magnetic flux density value at a predetermined percentage on the bell-shaped function curve 702, and W1 represents a rotation angle range corresponding to the magnetic flux density value at a predetermined percentage on the bell-shaped function curve 702.

同様に、釣り鐘型関数曲線706に基づく密度出力比G2は以下の式で定義される。   Similarly, the density output ratio G2 based on the bell-shaped function curve 706 is defined by the following equation.

Figure 0003198075
Figure 0003198075

G2は釣り鐘型関数曲線706上の磁束密度出力の(例えば70%などの)所定のパーセンテージで測定されるH2とW2との間の比である。ここで、H2は釣り鐘型関数曲線706上の所定のパーセンテージでの磁束密度を表し、W2は釣り鐘型関数曲線706上の所定のパーセンテージでの磁束密度値に対応する回転角範囲を表す。   G2 is the ratio between H2 and W2 measured at a predetermined percentage (eg, 70%) of the magnetic flux density output on the bell-shaped function curve 706. Here, H2 represents the magnetic flux density at a predetermined percentage on the bell-shaped function curve 706, and W2 represents the rotation angle range corresponding to the magnetic flux density value at the predetermined percentage on the bell-shaped function curve 706.

従って、釣り鐘型関数曲線706に対する密度出力比G2は、釣り鐘型関数曲線702に対する密度出力比G1(G2>G1)よりも大きい。その理由は、関数曲線706は、関数曲線702よりも急勾配を有するからである。   Therefore, the density output ratio G2 for the bell-shaped function curve 706 is larger than the density output ratio G1 (G2> G1) for the bell-shaped function curve 702. The reason is that the function curve 706 has a steeper slope than the function curve 702.

図8(A)は、図7(A)で図示される釣り鐘型関数曲線702に係る磁束密度変化/磁場変化に応答して、図2で図示される検出素子202により検出される電圧出力に反映させる釣り鐘型関数曲線802を図示する。   FIG. 8A shows the voltage output detected by the detection element 202 shown in FIG. 2 in response to the magnetic flux density change / magnetic field change related to the bell-shaped function curve 702 shown in FIG. A bell-shaped function curve 802 to be reflected is illustrated.

図8(B)は、図7(B)で図示される釣り鐘型関数曲線706に係る磁束密度変化/磁場変化に応答して、図3(A)、図3(B)、図4(A)もしくは図4(B)で図示される検出素子(302Aもしくは302B)により検出される電圧出力を反映させる釣り鐘型関数曲線806を図示する。   FIG. 8B shows the response of the magnetic flux density change / magnetic field change related to the bell-shaped function curve 706 shown in FIG. 7B to FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. ) Or a bell-shaped function curve 806 reflecting the voltage output detected by the detection element (302A or 302B) shown in FIG. 4B.

電圧が出力するので、図8(A)で図示される釣り鐘型関数曲線(電圧関数曲線)802は、図7(A)で図示される釣り鐘型関数曲線(磁束密度関数曲線)702に比例する。同様に、図8(B)で図示される釣り鐘型関数曲線(電圧関数曲線)808は、図7(B)で図示される釣り鐘型関数曲線(磁束密度関数曲線)708に比例する。   Since the voltage is output, the bell-shaped function curve (voltage function curve) 802 illustrated in FIG. 8A is proportional to the bell-shaped function curve (magnetic flux density function curve) 702 illustrated in FIG. . Similarly, the bell-shaped function curve (voltage function curve) 808 illustrated in FIG. 8B is proportional to the bell-shaped function curve (magnetic flux density function curve) 708 illustrated in FIG.

図8(A)、(B)で図示される2つの釣り鐘型関数曲線の性能をより良く比較するために、関数線802に基づく電圧出力比G3は次式で定義される。   In order to better compare the performance of the two bell-shaped function curves illustrated in FIGS. 8A and 8B, the voltage output ratio G3 based on the function line 802 is defined by the following equation.

Figure 0003198075
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G3は釣り鐘型関数曲線802上の電圧出力の(例えば70%などの)所定のパーセンテージで測定されるH3とW3との間の比である。ここで、H3は釣り鐘型関数曲線802上の所定のパーセンテージでの電圧を表し、W3は釣り鐘型関数曲線802上の所定のパーセンテージでの電圧値に対応する回転角範囲を表す。   G3 is the ratio between H3 and W3 measured at a predetermined percentage (eg, 70%) of the voltage output on the bell-shaped function curve 802. Here, H3 represents a voltage in a predetermined percentage on the bell-shaped function curve 802, and W3 represents a rotation angle range corresponding to the voltage value in the predetermined percentage on the bell-shaped function curve 802.

同様に、釣り鐘型関数曲線806に基づく電圧出力比G4は次式で定義される。   Similarly, the voltage output ratio G4 based on the bell-shaped function curve 806 is defined by the following equation.

Figure 0003198075
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G4は釣り鐘型関数曲線806上の電圧出力の(例えば70%などの)所定のパーセンテージで測定されるH4とW4との間の比である。ここで、H4は釣り鐘型関数曲線806上の所定のパーセンテージでの電圧を表し、W4は釣り鐘型関数曲線806上の所定のパーセンテージでの電圧値に対応する回転角範囲を表す。   G4 is the ratio between H4 and W4 measured at a predetermined percentage (eg, 70%) of the voltage output on the bell-shaped function curve 806. Here, H4 represents a voltage in a predetermined percentage on the bell-shaped function curve 806, and W4 represents a rotation angle range corresponding to the voltage value in the predetermined percentage on the bell-shaped function curve 806.

従って、電圧関数曲線806に対する電圧出力比G4は、電圧関数曲線802に対する電圧出力比G3(G4>G3)よりも大きい。その理由は、電圧関数曲線806は、電圧関数曲線802よりも急勾配を有するからである。   Therefore, the voltage output ratio G4 with respect to the voltage function curve 806 is larger than the voltage output ratio G3 (G4> G3) with respect to the voltage function curve 802. This is because the voltage function curve 806 has a steeper slope than the voltage function curve 802.

図8(A)では、線804は、関数曲線802上の最大電圧値と最小電圧値との間の差の70パーセント(%)の値での電圧を示す。図8(B)では、線808は、関数曲線806上の最大電圧値と最小電圧値との間の差の70パーセント(%)の値での電圧を示す。   In FIG. 8A, line 804 shows the voltage at a value of 70 percent (%) of the difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value on the function curve 802. In FIG. 8B, line 808 shows the voltage at a value of 70 percent (%) of the difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value on the function curve 806.

一実施形態によれば、電圧出力曲線806及びしきい値線808は、校正(もしくはシミュレーション)処理で生成される。特に、磁石装置304A(もしくは304B)が回転可能シャフト108の軸112の周りを連続的に回転しているとき、検出装置104A(もしくは104B)は、(X次元もしくはY次元の)1つの次元に沿って磁石装置102A(もしくは102B)により生成される磁束密度変化/磁場変化に応答して、関数曲線806に適合する電気信号を生成する。   According to one embodiment, the voltage output curve 806 and the threshold line 808 are generated in a calibration (or simulation) process. In particular, when the magnet device 304A (or 304B) is continuously rotating around the axis 112 of the rotatable shaft 108, the detection device 104A (or 104B) is in one dimension (X or Y dimension). In response to the magnetic flux density change / magnetic field change generated by the magnet device 102A (or 102B) along, an electrical signal that fits the function curve 806 is generated.

校正(もしくはシミュレーション)処理を実行するときにおいて、(例えば処理回路106などの)処理装置は、(図8(B)に図示される)関数曲線806に適合するアナログ電気信号を処理して線808により示されるしきい値電圧を生成する。特に、処理回路106内で、A/D変換器502は、検出装置104A(もしくは104B)から(関数曲線806に適合する)アナログ電気信号を受信し、それらをデジタル電気信号に変換し、デジタル化された電気信号を処理ユニット504内のI/O回路608に印加する。デジタル化された電気信号を受信した後、処理ユニット504内のプロセッサ(CPU)602はそれらをメモリ装置606内に格納し、次に以下の数学式(5)を用いて、デジタル化された電気信号をしきい値電圧808に変換する。   In performing a calibration (or simulation) process, a processing device (eg, processing circuit 106) processes an analog electrical signal that fits a function curve 806 (shown in FIG. 8B) to produce a line 808. A threshold voltage indicated by is generated. In particular, within processing circuit 106, A / D converter 502 receives analog electrical signals (conforming to function curve 806) from detection device 104A (or 104B), converts them into digital electrical signals, and digitizes them. The applied electrical signal is applied to the I / O circuit 608 in the processing unit 504. After receiving the digitized electrical signals, the processor (CPU) 602 in the processing unit 504 stores them in the memory device 606 and then uses the following mathematical equation (5) to express the digitized electrical signals: The signal is converted to a threshold voltage 808.

Figure 0003198075
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本開示では、所定のパーセンテージの値は70%として選択されるが、他のパーセンテージの値が可能である。   In the present disclosure, the predetermined percentage value is selected as 70%, although other percentage values are possible.

図8(C)は、校正(もしくはシミュレーション)処理での釣り鐘型関数曲線806に基づく第1の信号状態(高電圧Vhigh)及び第2の信号状態(低電圧Vlow)を有する2値状態信号107を形成するための方法を図示する。数学式(5)に基づき、図5Aで図示されるデジタル処理回路106(もしくは図5Bで図示されるアナログ処理回路106’)は、第1の2値状態信号(高電圧Vhigh)としてのしきい値電圧808と等しいかもしくは大きい釣り鐘型関数曲線806上のすべての電圧点(もしくは電圧)を整合させることにより、かつ第2の2値状態信号(低電圧Vlow)としてのしきい値電圧808よりも小さい釣り鐘型関数曲線806上のすべての電圧点(もしくは電圧)を整合させることにより、2値状態信号107を生成する。校正(もしくはシミュレーション)出力がオシロスコープに印加されるとき、図8(B)で図示される電気信号は、オシロスコープから観察される。 FIG. 8C shows a binary state having a first signal state (high voltage V high ) and a second signal state (low voltage V low ) based on the bell-shaped function curve 806 in the calibration (or simulation) process. A method for forming the signal 107 is illustrated. Based on the mathematical formula (5), the digital processing circuit 106 shown in FIG. 5A (or the analog processing circuit 106 ′ shown in FIG. 5B) is used as the first binary state signal (high voltage V high ). Threshold voltage 808 by matching all voltage points (or voltages) on bell-shaped function curve 806 equal to or greater than threshold voltage 808 and as a second binary state signal (low voltage Vlow) The binary state signal 107 is generated by matching all voltage points (or voltages) on the smaller bell-shaped function curve 806. When a calibration (or simulation) output is applied to the oscilloscope, the electrical signal illustrated in FIG. 8B is observed from the oscilloscope.

図8(B)では、(隙間における変形例、並びに構成要素における温度及びパラメータの変形例を含む)位置検出システム100の動作条件における変形例を対処するために、2値状態信号107の幅がしきい値電圧808の値を調整することにより補償される。一実施形態によれば、校正(もしくはシミュレーション)処理において生成されるしきい値電圧808はメモリ装置506内に格納される。その結果、処理回路504は後にそれを使用して現場使用において回転可能シャフト108の回転範囲を検出することが可能となる。もう1つの実施形態によれば、校正(もしくはシミュレーション)処理において生成されるしきい値電圧808はアナログ処理ユニット924に設定される。その結果、アナログ処理ユニット924は、それを使用して現場使用において回転可能シャフト108の回転範囲を検出することが可能となる。   In FIG. 8B, the width of the binary state signal 107 is set to deal with a variation in the operating conditions of the position detection system 100 (including variations in the gap and variations in temperature and parameters in the components). It is compensated by adjusting the value of the threshold voltage 808. According to one embodiment, the threshold voltage 808 generated in the calibration (or simulation) process is stored in the memory device 506. As a result, the processing circuit 504 can later use it to detect the rotational range of the rotatable shaft 108 in field use. According to another embodiment, the threshold voltage 808 generated in the calibration (or simulation) process is set in the analog processing unit 924. As a result, the analog processing unit 924 can be used to detect the rotational range of the rotatable shaft 108 in field use.

留意すべきことは、電子非接触検出装置は、これには限定されないが、使用された隙間における変形例、構成要素における温度及びパラメータの変形例を含む、製造するときにおける及び/又は動作における動作条件の変形例に必然的に直面する、ということである。調整/補償能力は、測定精度に対して重大であり、特に、自動車に対するギアシャフトに対するニュートラルな位置範囲を検出するために重大である。(幅及び/又はオフセットを含む)調整/補償に対する基本は、角度位置範囲を示すための2値状態信号の使用である。位置検出システム100のメンテナンス(維持管理)を容易化するために、処理回路106内に格納される校正(もしくはシミュレーション)プログラムを実行することにより、校正(もしくはシミュレーション)処理が現場使用において実行される。一実施形態として、2値状態信号の幅は釣り鐘型関数曲線(806)に適合する電気信号の最大ピーク及び最小ピークをモニタリング及び更新することにより調整される。そのようなアプローチが2値状態信号を調整するための実現可能でかつ効果的な方法である。   It should be noted that the electronic non-contact detection device includes, but is not limited to, operations in manufacturing and / or operation, including variations in gaps used, variations in temperature and parameters in components. This means that you inevitably face a variation of the conditions. The adjustment / compensation capability is critical for measurement accuracy, especially for detecting a neutral position range relative to the gear shaft for the automobile. The basis for adjustment / compensation (including width and / or offset) is the use of a binary state signal to indicate the angular position range. In order to facilitate maintenance (maintenance management) of the position detection system 100, a calibration (or simulation) process is executed in field use by executing a calibration (or simulation) program stored in the processing circuit 106. . In one embodiment, the width of the binary state signal is adjusted by monitoring and updating the maximum and minimum peaks of the electrical signal that fit the bell-shaped function curve (806). Such an approach is a feasible and effective way to adjust the binary state signal.

図9(A)及び図9(B)は、正の2値状態信号107もしくは負の2値状態信号107’のいずれかが回転可能シャフト108に対する回転範囲(−L1,+L1)を示すように使用できることを例示する。   9A and 9B show that either the positive binary state signal 107 or the negative binary state signal 107 ′ indicates the rotation range (−L1, + L1) with respect to the rotatable shaft. Illustrate that it can be used.

特に、図9(A)で図示されるように、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるとき、図5Aで図示されるデジタル処理回路106は、指示回路508を線907で示される高電圧状態Vhighに設定する。回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)の向こう側(もしくは外側)にあるとき、処理ユニット504は、指示回路508を線919で示される高電圧状態Vhighに設定する。 In particular, as illustrated in FIG. 9A, when the rotatable shaft 108 is within the rotation range (−L1, + L1), the digital processing circuit 106 illustrated in FIG. Is set to a high voltage state V high indicated by When the rotatable shaft 108 is on the other side (or outside) of the rotation range (−L 1, + L 1), the processing unit 504 sets the instruction circuit 508 to the high voltage state V high indicated by the line 919.

代替には、図9(B)で図示されるように、2値状態信号107’は、2値状態信号107の逆とすることができる。従って、図9(B)では、回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)内にあるとき、図5Aで図示される処理回路106は、指示回路508を線917で示される低電圧状態Vlowに設定する。回転可能シャフト108が回転範囲(−L1,+L1)の向こう側(もしくは外側)にあるとき、処理ユニット504は、指示回路508を線919で示される高電圧状態Vhighに設定する。 Alternatively, as illustrated in FIG. 9B, the binary state signal 107 ′ can be the inverse of the binary state signal 107. Accordingly, in FIG. 9B, when the rotatable shaft 108 is within the rotation range (−L1, + L1), the processing circuit 106 illustrated in FIG. 5A causes the indicating circuit 508 to be in a low voltage state indicated by line 917. Set to V low . When the rotatable shaft 108 is on the other side (or outside) of the rotation range (−L 1, + L 1), the processing unit 504 sets the instruction circuit 508 to the high voltage state V high indicated by the line 919.

図10は、処理回路106(もしくは処理回路106’)の2値出力111が自動車内のエンジンを制御するように使用されるエンジン制御システム900を図示する。図10では、エンジン制御システム900は、検出装置104と、処理回路106と、ECU(エンジン制御ユニット)902とを含む。エンジン制御システム900では、回転可能シャフト108がギアシフトレバーとして使用され、回転範囲(−L1,+L1)はギアシフトレバーのニュートラルな位置範囲を反映する。   FIG. 10 illustrates an engine control system 900 in which the binary output 111 of the processing circuit 106 (or processing circuit 106 ') is used to control an engine in a vehicle. In FIG. 10, the engine control system 900 includes a detection device 104, a processing circuit 106, and an ECU (engine control unit) 902. In the engine control system 900, the rotatable shaft 108 is used as a gear shift lever, and the rotation range (−L1, + L1) reflects the neutral position range of the gear shift lever.

図10において図示されるように、ECU(エンジン制御ユニット)902は、処理回路106からその入力としてリンク111上の2値状態信号を受信し、自動車のクラッチ検出回路(図示せず)から入力903を受信する。入力903は、自動車のクラッチが押されているかどうかを示す。(例えば5秒などの)特定の時間期間、リンク111上の2値状態信号に基づいてニュートラルな位置範囲内にギアシフトレバーが滞在することをECU902が検出するとき、それはガソリンを節約するために自動車のエンジンを停止させる。リンク903上の入力に基づいて自動車のクラッチが押されていることをECU902が検出するとき、ECU902はさらに、リンク111上の2値状態信号に基づいてギアシフトレバーがニュートラルな位置範囲内にあるかどうかを検出する。ギアシフトレバーがニュートラルな位置範囲内にあるとき、ECU902はエンジンだけをスタートさせる。従って、ギアシフトレバーに対するニュートラルな位置範囲の検出精度は、自動車の適切な動作を確実とするために重要となる。   As shown in FIG. 10, an ECU (Engine Control Unit) 902 receives a binary state signal on the link 111 as an input from the processing circuit 106 and an input 903 from a clutch detection circuit (not shown) of the automobile. Receive. Input 903 indicates whether the clutch of the automobile is being pressed. When the ECU 902 detects that the gearshift lever stays in a neutral position range based on a binary status signal on the link 111 for a specific time period (eg, 5 seconds, etc.), it Stop the engine. When the ECU 902 detects that the clutch of the vehicle is pressed based on the input on the link 903, the ECU 902 further determines whether the gear shift lever is within the neutral position range based on the binary state signal on the link 111. Detect if. When the gear shift lever is within the neutral position range, the ECU 902 starts only the engine. Therefore, the detection accuracy of the neutral position range with respect to the gear shift lever is important to ensure proper operation of the automobile.

留意すべきことは、釣り鐘型関数線806は、釣り鐘型線802により生成される2値状態信号に関する回転可能シャフト108の回転角配置よりも狭い回転角配置を有する2値状態信号を生成することができる、ということである。特に、位置検出システム100が自動車内のギアシフトレバーに対するニュートラルな位置範囲を検出するように使用されるとき、より狭い2値状態信号107が特に望ましい、ということが認識されるべきである。   It should be noted that the bell-shaped function line 806 generates a binary state signal having a rotation angle arrangement that is narrower than the rotation angle arrangement of the rotatable shaft 108 with respect to the binary state signal generated by the bell-shaped line 802. Is that you can. It should be appreciated that a narrower binary state signal 107 is particularly desirable, particularly when the position detection system 100 is used to detect a neutral position range for a gear shift lever in an automobile.

現場使用では、図5Aで図示されるデジタル処理回路106もしくは図5Bで図示されるアナログ処理回路106’は、以下のステップを用いて、回転可能シャフト108の回転角に応答して、指示回路508を第1の信号状態及び第2の信号状態に設定する。   For field use, the digital processing circuit 106 illustrated in FIG. 5A or the analog processing circuit 106 ′ illustrated in FIG. 5B is responsive to the angle of rotation of the rotatable shaft 108 using the following steps, indicating circuit 508: Are set to the first signal state and the second signal state.

現場使用では、一実施形態によれば、回転可能シャフト108がある回転角で回転されているとき、検出装置104A(もしくは104B)は、X次元及び/又はY次元に沿って磁石装置102Aもしくは102Bにより生じる磁束密度変化及び/又は磁場変化に応答して電気信号を生成する。検出された電圧は、図8(B)で図示される釣り鐘型曲線808に適合する。検出装置104A(もしくは104B)は、電気信号を処理回路106内のプロセッサ(CPU)602に送信する。   For field use, according to one embodiment, when the rotatable shaft 108 is being rotated at a certain rotation angle, the detection device 104A (or 104B) can move the magnet device 102A or 102B along the X and / or Y dimensions. To generate an electrical signal in response to a change in magnetic flux density and / or a change in magnetic field. The detected voltage fits a bell-shaped curve 808 illustrated in FIG. The detection device 104 </ b> A (or 104 </ b> B) transmits an electrical signal to a processor (CPU) 602 in the processing circuit 106.

プロセッサ(CPU)602は、検出された電圧をしきい値電圧808と比較する。もし検出された電圧の値がしきい値電圧808と等しいかもしくは大きければ、プロセッサ(CPU)602は、リンク505及び507上に対応する状態制御信号及びトリガー信号をそれぞれ生成して指示回路508を(図1Cで図示される高電圧状態Vhighもしくは図9Bに図示される低電圧状態Vlowの)第1の信号状態に設定する。もし検出された電圧の値がしきい値電圧808よりも小さければ、プロセッサ(CPU)602は、リンク505及び507上に対応する状態制御信号及びトリガー信号をそれぞれ生成して指示回路508を(図1Cで図示される低電圧状態Vlowもしくは図9Bに図示される高電圧状態Vhighの)第2の信号状態に設定する。 A processor (CPU) 602 compares the detected voltage with a threshold voltage 808. If the value of the detected voltage is equal to or greater than the threshold voltage 808, the processor (CPU) 602 generates a corresponding state control signal and trigger signal on links 505 and 507, respectively, to indicate the indication circuit 508. Set to the first signal state (high voltage state V high illustrated in FIG. 1C or low voltage state V low illustrated in FIG. 9B). If the detected voltage value is less than the threshold voltage 808, the processor (CPU) 602 generates a corresponding state control signal and trigger signal on the links 505 and 507, respectively, to indicate the indicating circuit 508 (FIG. Set to the second signal state (low voltage state V low illustrated at 1C or high voltage state V high illustrated in FIG. 9B).

指示回路508を設定するための特定のステップを実行するためのプログラム(もしくは命令セット)は、メモリ装置606内に格納され、プロセッサ(CPU)602により実行される。   A program (or instruction set) for executing a specific step for setting the instruction circuit 508 is stored in the memory device 606 and executed by the processor (CPU) 602.

現場使用では、もう1つの実施形態によれば、回転可能シャフト108がある回転角で回転されているとき、検出装置104A(もしくは104B)は、(X次元及び/又はY次元の)1つの次元に沿って磁石装置102Aもしくは102Bにより生じる磁束密度変化及び/又は磁場変化に応答して電気信号を生成する。検出された電気信号は、図8(B)で図示される釣り鐘型関数曲線808に適合する。   For field use, according to another embodiment, the detection device 104A (or 104B) is one dimension (in the X and / or Y dimensions) when the rotatable shaft 108 is rotated at a rotation angle. In response to the magnetic flux density change and / or the magnetic field change caused by the magnet device 102A or 102B, an electrical signal is generated. The detected electrical signal fits a bell-shaped function curve 808 illustrated in FIG.

検出装置104A(もしくは104B)からの電気信号の検出された電圧がしきい値電圧と等しいかもしくは大きいとき、アナログ処理ユニット924は、第1の状態駆動信号を生成して極性回路928を(図1Cで図示される高電圧状態Vhighもしくは図9Bに図示される低電圧状態Vlowの)第1の状態信号に設定する。検出装置104A(もしくは104B)からの電気信号の検出された電圧がしきい値電圧よりも小さいとき、アナログ処理ユニット924は、第2の状態駆動信号を生成して極性回路928を(図1Cで図示される低電圧状態Vlowもしくは図9Bに図示される高電圧状態Vhighの)第2の状態信号に設定する。 When the detected voltage of the electrical signal from the detector 104A (or 104B) is equal to or greater than the threshold voltage, the analog processing unit 924 generates a first state drive signal to cause the polarity circuit 928 (FIG. Set to a first state signal (high voltage state V high illustrated at 1C or low voltage state V low illustrated in FIG. 9B). When the detected voltage of the electrical signal from the detection device 104A (or 104B) is less than the threshold voltage, the analog processing unit 924 generates a second state drive signal to cause the polarity circuit 928 (in FIG. 1C). Set to the second state signal (in the illustrated low voltage state V low or the high voltage state V high illustrated in FIG. 9B).

ECUシステムのコストを削減するために、その制御ユニットのアーキテクチャを簡単化することが望ましい。それを実現することの1つの項目は、この制御ユニットにおいて、センサ入力を、A/D変換器入力から2値論理入力に変更させることである。これが、低い測定精度及び悪い信頼性の不利益を有する機械的なスイッチを備えるセンサ側で実現することができる。   In order to reduce the cost of the ECU system, it is desirable to simplify the architecture of its control unit. One item of realizing it is to change the sensor input from the A / D converter input to the binary logic input in this control unit. This can be realized on the sensor side with a mechanical switch with the disadvantages of low measurement accuracy and poor reliability.

留意すべきことは、図3(C)もしくは図4(C)で図示される位置検出システムは2つのセットの磁気密度コンセントレータ308C1,308C2及び309Cを有するので、図3(C)及び図4(C)で図示される位置検出システムは図3(A)〜(B)、及び図4(A)〜(B)で図示される検出システムにより生成される釣り鐘型関数曲線よりもさらに急な勾配を有する釣り鐘型関数曲線を生成することができる、ということである。しかしながら、図3(C)もしくは図4(C)で図示される位置検出システムに対する2値状態信号を生成することの実装原理は、図3(A)〜(B)、及び図4(A)〜(B)で図示される位置検出システムに関する2値状態信号を生成することの実装原理と同じである。従って、図3(C)もしくは図4(C)で図示される位置検出システムは、図3(A)〜(B)、及び図4(A)〜(B)で図示される位置検出システムにおける2値状態信号よりも狭い2値状態信号を生成することができる。   It should be noted that the position detection system illustrated in FIG. 3 (C) or FIG. 4 (C) has two sets of magnetic density concentrators 308C1, 308C2, and 309C, so FIG. 3 (C) and FIG. The position detection system illustrated in C) has a steeper slope than the bell-shaped function curve generated by the detection system illustrated in FIGS. 3 (A) to 3 (B) and FIGS. 4 (A) to 4 (B). It is possible to generate a bell-shaped function curve having However, the implementation principle of generating a binary status signal for the position detection system illustrated in FIG. 3 (C) or FIG. 4 (C) is shown in FIGS. 3 (A)-(B) and 4 (A). It is the same as the implementation principle of generating a binary status signal for the position detection system illustrated in (B). Therefore, the position detection system illustrated in FIG. 3C or 4C is the same as the position detection system illustrated in FIGS. 3A to 3B and 4A to 4B. A binary state signal narrower than the binary state signal can be generated.

本開示の精神及び範囲を離れることなしにここで説明される複数の実施形態に対して種々の変更及び変形が可能であることが当業者には明らかである。従って、明細書には、ここで説明される種々の実施形態の変更及び変形を包含することが意図され、添付された実用新案登録請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内でそのような変更及び変形が提供される。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the disclosure. Accordingly, the specification is intended to cover various modifications and variations of the embodiments described herein, and such modifications are within the scope of the appended utility model registration claims and their equivalents. And variations are provided.

Claims (24)

検出位置に関する磁場強度変化/磁場変化を提供するための磁石装置(102)であって、上記磁石装置は、
回転可能シャフト(108)上に搭載され、当該回転可能シャフト(108)と一緒に回転されるように構成される磁石部材(304A〜C,404A〜C)と、
上記磁場強度変化/磁場変化の密度を集中化/凝縮化するための磁束密度コンセントレータ(308A1,308A2,308C1,308C2,309B,309C)とを備え、
上記磁石部材は、上記磁石部材が上記回転可能シャフトの周りを回転しているとき、上記検出位置に関する上記磁場強度変化/磁場変化を生成することを特徴とする磁石装置(102)。
A magnetic device (102) for providing a magnetic field strength change / magnetic field change with respect to a detection position, the magnet device comprising:
Magnet members (304A-C, 404A-C) mounted on the rotatable shaft (108) and configured to rotate with the rotatable shaft (108);
A magnetic flux density concentrator (308A1, 308A2, 308C1, 308C2, 309B, 309C) for concentrating / condensing the magnetic field strength change / density of the magnetic field change,
The magnet device (102), wherein the magnet member generates the magnetic field intensity change / magnetic field change with respect to the detection position when the magnet member rotates around the rotatable shaft.
上記磁石装置は、検出素子(302A〜C)が位置される上記検出位置を有する検出装置(104A〜C)と一緒に使用されることを特徴とする請求項1記載の磁石装置。   The magnet device according to claim 1, wherein the magnet device is used together with a detection device (104A-C) having the detection position where the detection element (302A-C) is positioned. 上記検出装置は、正面(301B〜C)と背面(303B〜C)とを有する上記検出素子を含み、
上記磁束密度コンセントレータは、上記検出素子の上記背面(303B〜C)に隣接して位置決めされる磁束密度コンセントレータ素子(309B,309C)を含むことを特徴とする請求項1記載の磁石装置。
The detection device includes the detection element having a front surface (301B to C) and a back surface (303B to C),
The magnet apparatus according to claim 1, wherein the magnetic flux density concentrator includes magnetic flux density concentrator elements (309B, 309C) positioned adjacent to the back surface (303B-C) of the detection element.
上記磁石部材(304A,304C,404A,404C)は、上記磁石部材の反対側に位置される第1の側面及び第2の側面を有し、
上記磁束密度コンセントレータはさらに、第1及び第2の磁束密度コンセントレータ素子(308A1,308A2,308C1,308C2)を含み、
上記第1の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第1の側面に隣接して位置決めされ、
上記第2の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第2の側面に隣接して位置決めされることを特徴とする請求項3記載の磁石装置。
The magnet member (304A, 304C, 404A, 404C) has a first side surface and a second side surface located on opposite sides of the magnet member,
The magnetic flux density concentrator further includes first and second magnetic flux density concentrator elements (308A1, 308A2, 308C1, 308C2),
The first magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the first side of the magnet member;
4. The magnet apparatus according to claim 3, wherein the second magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the second side surface of the magnet member.
上記磁石部材(304A,304C,404A,404C)は、上記磁石部材の反対側に位置される第1の側面及び第2の側面を有し、
上記磁束密度コンセントレータは、第1及び第2の磁束密度コンセントレータ素子(308A1,308A2,308C1,308C2)を含み、
上記第1の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第1の側面に隣接して位置決めされ、
上記第2の磁束密度コンセントレータ素子は、上記磁石部材の上記第2の側面に隣接して位置決めされることを特徴とする請求項1記載の磁石装置。
The magnet member (304A, 304C, 404A, 404C) has a first side surface and a second side surface located on opposite sides of the magnet member,
The magnetic flux density concentrator includes first and second magnetic flux density concentrator elements (308A1, 308A2, 308C1, 308C2),
The first magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the first side of the magnet member;
The magnet device according to claim 1, wherein the second magnetic flux density concentrator element is positioned adjacent to the second side surface of the magnet member.
上記磁束密度コンセントレータは、上記磁石部材の上記磁場強度変化/磁場変化の出力比を増加させることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか1つに記載の磁石装置。   6. The magnet device according to claim 1, wherein the magnetic flux density concentrator increases an output ratio of the magnetic field strength change / magnetic field change of the magnet member. 上記各磁束密度コンセントレータ素子は、強磁性物質から形成されることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか1つに記載の磁石装置。   6. The magnet device according to claim 1, wherein each of the magnetic flux density concentrator elements is made of a ferromagnetic material. 上記磁石部材は、上記磁石部材のN極及びS極が上記回転可能シャフトの径方向に沿って配列されるように搭載されることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか1つに記載の磁石装置。   The magnet member is mounted such that the N pole and the S pole of the magnet member are arranged along the radial direction of the rotatable shaft. The magnet apparatus as described. 上記磁石部材及び上記検出位置は、上記磁石部材の回転の軸方向に対して垂直である平面と同一平面に存在することを特徴とする請求項8記載の磁石装置。   9. The magnet apparatus according to claim 8, wherein the magnet member and the detection position are in the same plane as a plane perpendicular to the axial direction of rotation of the magnet member. 上記磁石部材は、上記回転可能シャフトの周りを上記第1及び第2の磁束密度コンセントレータ素子(308A1,308A2,308C1,308C2)と一緒に回転することを特徴とする請求項9記載の磁石装置。   10. The magnet apparatus according to claim 9, wherein the magnet member rotates around the rotatable shaft together with the first and second magnetic flux density concentrator elements (308A1, 308A2, 308C1, 308C2). 上記第1及び第2の磁束密度コンセントレータ素子の側面中心線は、上記磁石部材の側面中心線により位置合わせされることを特徴とする請求項10記載の磁石装置。   The magnet device according to claim 10, wherein a side surface center line of the first and second magnetic flux density concentrator elements is aligned with a side surface center line of the magnet member. 上記磁束密度コンセントレータ素子(309B,309C)の中心線及び上記検出位置は、上記磁石部材のS極及びN極を通過する上記中心線により位置合わせされることを特徴とする請求項8記載の磁石装置。   9. The magnet according to claim 8, wherein a center line of the magnetic flux density concentrator element (309B, 309C) and the detection position are aligned by the center line passing through the S pole and the N pole of the magnet member. apparatus. 上記磁石装置は、検出素子(302A〜C)が位置される上記検出位置を有する検出装置(104A〜C)と一緒に使用され、
上記検出装置は、正面(305A〜C)と背面(306A〜C)とを有し、上記検出検出装置の正面は、上記磁石部材が上記磁石部材の回転の間に上記検出装置の正面に面するように位置決めされるとき、上記磁石部材のN極もしくはS極に面し、上記検出装置は上記磁石部材からある距離だけ分離され、
上記S極もしくは上記N極は上記回転可能シャフト上に固着されることを特徴とする請求項1記載の磁石装置。
The magnet device is used together with the detection device (104A-C) having the detection position where the detection element (302A-C) is positioned,
The detection device has a front surface (305A to C) and a back surface (306A to C), and the front surface of the detection detection device faces the front surface of the detection device while the magnet member rotates the magnet member. Facing the north or south pole of the magnet member, the detector is separated from the magnet member by a distance,
2. The magnet device according to claim 1, wherein the south pole or the north pole is fixed on the rotatable shaft.
回転可能シャフトに対する角度位置範囲を示すための2値状態信号を生成するための位置検出システムであって、上記位置検出システムは、
請求項1から13のうちいずれか1つに記載の磁石装置と、ここで、上記磁石装置は、磁場強度変化/磁場変化を生成し、
上記磁場強度変化/磁場変化に応答して、電気信号を生成するための検出装置(104A〜C)と、
上記電気信号に応答して、上記2値状態信号を生成するための処理回路(106,106’)とを備えたことを特徴とする位置検出システム。
A position detection system for generating a binary state signal for indicating an angular position range with respect to a rotatable shaft, the position detection system comprising:
The magnet device according to any one of claims 1 to 13, wherein the magnet device generates a magnetic field strength change / a magnetic field change,
A detection device (104A-C) for generating an electrical signal in response to the magnetic field strength change / magnetic field change;
A position detection system comprising: a processing circuit (106, 106 ') for generating the binary state signal in response to the electrical signal.
上記検出装置は、正面(305A〜C)と背面(306A〜C)とを有し、上記センサ回路の正面は、上記磁石部材が上記磁石部材の回転の間に上記センサ回路の正面に面するように位置決めされるとき、上記磁石部材のN極もしくはS極に面し、
上記検出装置は、上記磁石部材から分離して配置されることを特徴とする請求項14記載の位置検出システム。
The detection device has a front surface (305A-C) and a back surface (306A-C), and the front surface of the sensor circuit faces the front surface of the sensor circuit during rotation of the magnet member. Facing the north or south pole of the magnet member,
The position detection system according to claim 14, wherein the detection device is arranged separately from the magnet member.
上記センサ回路は、上記回転可能シャフトの角度位置範囲を検出するように使用されることを特徴とする請求項15記載の位置検出システム。   16. A position detection system according to claim 15, wherein the sensor circuit is used to detect an angular position range of the rotatable shaft. 上記角度位置範囲はギアシフトレバーに対してニュートラルな位置範囲であることを特徴とする請求項16記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 16, wherein the angular position range is a neutral position range with respect to the gear shift lever. 上記検出装置は、ホール効果センサを含むことを特徴とする請求項17記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 17, wherein the detection device includes a Hall effect sensor. 上記処理回路は、釣り鐘型関数曲線(806)上にしきい値電圧(808)を提供するためのしきい値回路(604,924)と、指示回路(508,928)とを備え、
上記指示回路は、上記検出された電気信号の電圧が上記しきい値電圧よりも大きい(もしくは小さい)とき、第1の信号状態を生成し、上記検出された電気信号の電圧が上記しきい値電圧よりも小さい(もしくは大きい)とき、第2の信号状態を生成することを特徴とする請求項15記載の位置検出システム。
The processing circuit includes a threshold circuit (604, 924) for providing a threshold voltage (808) on the bell-shaped function curve (806), and an indicating circuit (508, 928).
The indicating circuit generates a first signal state when the voltage of the detected electric signal is larger (or smaller) than the threshold voltage, and the voltage of the detected electric signal is the threshold value. 16. The position detection system according to claim 15, wherein the second signal state is generated when the voltage is smaller (or larger) than the voltage.
上記しきい値電圧及び上記釣り鐘型関数曲線(806)は、上記双極性磁石が上記回転可能シャフトの周りを360度回転するとき、1つの次元において上記磁束密度変化/磁場変化に応答して、上記位置検出システムの導入前に校正されることを特徴とする請求項19記載の位置検出システム。   The threshold voltage and the bell-shaped function curve (806) are responsive to the flux density change / magnetic field change in one dimension when the bipolar magnet rotates 360 degrees around the rotatable shaft, 20. The position detection system according to claim 19, wherein the position detection system is calibrated before the position detection system is introduced. 上記2値状態信号は、上記回転可能シャフトの角度位置変化に応答して、上記第1の信号状態及び上記第2の信号状態の間を切り替えることを特徴とする請求項20記載の位置検出システム。   21. The position detection system according to claim 20, wherein the binary state signal switches between the first signal state and the second signal state in response to an angular position change of the rotatable shaft. . 上記電気信号の最大及び最小のピークをモニタリング及び更新することにより、隙間での変形並びに使用される構成要素における温度及びパラメータ変形を含む動作条件の変形を補償するために上記2値状態信号を調整するための調整回路(504,924)をさらに備えたことを特徴とする請求項21記載の位置検出システム。   Monitor and update the maximum and minimum peaks of the electrical signal to adjust the binary state signal to compensate for deformations in gaps and operating conditions including temperature and parameter variations in the components used The position detection system according to claim 21, further comprising an adjustment circuit (504, 924) for performing the operation. 上記2値状態信号は、上記電気信号の最大及び最小のピークをモニタリング及び更新することにより調整されることを特徴とする請求項22記載の位置検出システム。   23. The position detection system of claim 22, wherein the binary status signal is adjusted by monitoring and updating maximum and minimum peaks of the electrical signal. 上記2値状態信号の幅は、上記電気信号の最大及び最小のピークをモニタリング及び更新することにより調整されることを特徴とする請求項22記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 22, wherein the width of the binary state signal is adjusted by monitoring and updating the maximum and minimum peaks of the electrical signal.
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