JP3628003B2 - 位置検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗分圧回路によって分圧された数レベルの電圧が印加される、円弧配列又は直線配列の複数の分離導体,スイッチ作用子、および、該スイッチ作用子によって分離導体に電気的に接続される共通導体を備え、分離導体群とスイッチ作用子の一方が他方に対して相対的に回転又は直線移動する位置検出器に関し、特に、これに限定する意図ではないが、回転軸の回転角が1回転360°の範囲内のどの角度領域にあるかを検出しこれを表わす電気信号を発生する回転角検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
回転軸を中心とする円周方向の回転角領域区分に対応させて分離導体を周方向に分布させ、分離導体には、抵抗分圧により得られる数種のレベルの電圧のそれぞれを印加し、所要角度範囲全体に及ぶ共通導体と分離導体との間を、回転軸に結合したスライダ導体で接続する回転角検出器では、分離導体に、その周方向配列順に1ステップdVづつ高い電圧が印加される。
【0003】
この種の回転角検出器の分離導体の配列を円周方向から直線方向に展開した概要を図8に示す。分離導体P1〜P6は角度領域A1〜A7対応で分布し、円周分布の場合、上端の分離導体P4の上端が、下端の分離導体P6の下端からギャップGaを置いた位置に位置し、P1〜P6およびGaの長さの和が、360°に対応する。共通導体P7は実際にはリング状に分布する。回転軸に結合したスライダ導体138が常時共通導体P7に接触し、分離導体P1〜P6には択一的に接触する。リ−ド導体L17に直流5V(正電圧)を印加し、角度信号リ−ド導体L18を抵抗器R10を介して接地(電源の負極に接続)し、次のように分離導体および共通導体P7に電圧が加わるようにしている:
スライダ導体138 分離導体および
の位置 共通導体P7の電圧
分離導体P4 5V×R16/(R16+R10)=4V
分離導体P3 5V×(R16+R15)/(R16+R15+R10)=3.4V
分離導体P2 5V×(R16+R15+R14)/(R16+R15+R14+R10)=2.8V
・ ・
・ ・
・ ・
分離導体P6 5V×(R16+・・・+R11)/(R16+・・・R11+R10)=1V
ギャップGa (共通導体P7が電源とは非接続) 0V
以上の、スライダ導体138の位置と共通導体P7に加わる電圧(角度検出信号)の関係を、図9に示す。この例は、分離電極P1が基準領域(ホ−ムポジション領域A1)であり、該基準領域A1より正転側にP2〜P4の3領域A2〜A4を、基準領域A1より逆転側にP5,P6の2領域A5,A6を定めたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
検出する回転角の領域区分数が多い場合、隣り合う領域間の出力差dVが小さくなるため、電源電圧の変動やノイズ,構成部品のバラツキなどにより発生する出力電圧変化を誤って異なる回転角と誤判定してしまう可能性がある。電源を遮断した後再投入するとき、回転角検出信号から直ちに、確実に回転角を把握するのが難しく、例えば図9に示す例では、領域A7(図8のギャップGa)の位置(初期化位置)までスイッチ作用子を回転させ、そこから回転角検出信号の変化を監視して領域間遷移を認知し、現領域情報をメモリに保持して、現領域情報と回転角検出信号の変化から遷移先領域を判断するなどの、追跡処理を行なうが、隣り合う領域間電圧差dVが小さいと、電源電圧変動を領域間遷移と誤認する可能性が高い。
【0005】
本発明は、隣り合う領域間での位置検出信号の電圧差が高い位置検出器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)電源(5V/GND)に対して直列接続される複数の電圧分割用の抵抗器(R1〜R6),これらによって生成される複数のレベルの電圧のそれぞれが印加される、それぞれが各抵抗器に対応付けられた複数の分離導体(E1〜E6),スイッチ作用子(38)、および、該スイッチ作用子(38)によって分離導体(E1〜E6)に電気的に接続される共通導体(E7)を備え、前記複数の分離導体(E1〜E6)とスイッチ作用子(38)の少くとも一方が他方に対して相対的に移動する位置検出器において、
前記複数の抵抗器(R1〜R6)の直列回路における一単位の抵抗器の電圧降下より大きい電位差を、並び順で隣り合う分離導体間の少なくとも1つで発生するように、前記直列回路における抵抗器の並び順(R1/R2/R3/R4/R5/R6)とは異った並び順(E6:R5/ E5:R3/ E1:R1/ E2:R2/ E3:R4/ E4/R6)で、各抵抗器対応の分離導体(E1〜E6)を平面上に互いに交差することなく配列したことを特徴とする位置検出器。
理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。
(2)円周方向に配列された複数個の抵抗器(R1〜R6);
円周方向で隣り合う抵抗器を接続した抵抗接続用の導体(L2〜L6)および端位置の抵抗器に接続した導体(L1,L7)を含むm個の導体群(L1〜L7);
前記抵抗器よりも円周の中心(Oz)側に近い内側領域にあって周方向に分布し、それぞれが前記導体群(L1〜L7)のn個の導体(L1,L2,L4,L6)のそれぞれに電気的に連続であって、360°未満の角度範囲α°内に、周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第1組のn個の導体(E1,E2,E3,E4)、m>n;
前記m個の導体群(L1〜L7)の中の、前記n個の導体(L1,L2,L4,L6)を除く、少くとも1個の導体(L3,L5)に、前記m個の導体群 (L1 〜 L7) に交差することなく前記抵抗器が配列された円周の外方側に分布する迂回導体(L32,L52)を介して電気的に連続であって、β°≦360°−α°なるβ°の角度範囲内に、第1組の導体(E1,E2,E3,E4)とは周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第2組の導体(E5,E6);
少くともα°+β°の角度範囲に分布する共通電極用の導体(E7);および、
前記円周の中心(Oz)を中心とする回転において、前記共通電極用の導体(E7)には常時接触し、接触電極用の第1組および第2組の導体(E1〜E6)のそれぞれには、それそれぞれが存在する角度範囲の間のみ接触するブリッジ導体(38);
を備える回転角検出用の位置検出器。
【0007】
上記(1)又は(2)によれば、隣り合う分離導体(E1〜E6)間の電圧差が、一単位の抵抗器の電圧降下分よりも大きく、ノイズや電源電圧の変動、抵抗や組付けのバラツキによる出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
(3)本発明の後述の好ましい実施例では、基準位置の分離導体(E1)を基点に、分離導体に対するスイッチ作用子(38)の相対移動方向の正側の分離導体(E2〜E4)と逆側の分離導体(E5,E6)に、抵抗直列回路(R1〜R6)における抵抗器の並び順対応のレベル分布の電圧を、交互に振り分けた。
【0009】
基準位置(E1)から正転側と逆転側とで分割した電圧値(抵抗)を大きい方から順番に交互に振り分ける事により、隣り合う分離導体間の電圧出力差を大きく設定でき、ノイズや電源電圧の変動,抵抗や組付けのバラツキによるスイッチ出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【0010】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0011】
【実施例】
図1に本発明の一実施例を示す。図1の(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線断面図である。センサベ−ス10には電極盤20が収容固定され、またスライド盤30が装着されている。
【0012】
図2に、センサベ−ス10のみを示す。センサベ−ス10は略周壁付の円盤であり、中心位置に、図示しない回転軸を受入れるスリ−ブ12があり、その外側の底面には、電極盤20を受入れるためのド−ナッツ板相当の空間15があり、該空間15の周面の位置に、90度ピッチで、ラッチ16〜19が立っている。
図3に、電極盤20を示す。電極盤20のベ−ス21は、周壁23付のド−ナッツ円盤であり、中心にはセンサベ−ス10のスリ−ブ12を受入れる開口22がある。ベ−ス21に刻まれた溝に、薄金属板製(導電体)の帯板L1〜L8がはめ込まれ接着剤にて接合されている。
【0013】
帯板L1〜L6は、円弧状の分離電極E1〜E6の部分を含み、各分離電極E1〜E6は、角度領域A1〜A6に分布する。この実施例では、図5に示すように、分離電極E1が存在する領域A1を初期領域と定めて、分離電極E2〜E6が存在する領域A2〜A6を、第1〜第5作動領域と定め、分離電極が存在しない角度領域A7を、第6作動領域と定めている。
【0014】
帯板L1〜L7の、L1/L2間は抵抗器R1で接続され、
L2/L3間は抵抗器R2で接続され、
L3/L4間は抵抗器R3で接続され、
L4/L5間は抵抗器R4で接続され、
L5/L6間は抵抗器R5で接続され、
L6/L7間は抵抗器R6で接続されている。
【0015】
帯板L8は、最内周のリング状の共通導体E7の部分を含む。帯板L3の分離電極E5を、初期領域A1を規定する分離電極E1に隣接しそれより逆転側に配置するため、帯板L3は、電極E5と抵抗接続部(R2,R3)との間を、径方向に延びるリ−ド部L31,抵抗器配列周の外側を迂回する周方向に延びるリ−ド部L32、および、径方向に延びるリ−ド部L33を有する長い、迂回リ−ドを含むものとなっている。同様に、帯板L5の分離電極E6を、分離電極E5に隣接しそれより逆転側に配置するため、帯板L5は、電極E6と抵抗接続部(R4,R5)との間を、径方向に延びるリ−ド部L51,抵抗器配列周の外側を迂回する周方向に延びるリ−ド部L52、および、径方向に延びるリ−ド部L53を有する長い、迂回リ−ドを含むものとなっている。
【0016】
図4に、スライド盤30を示す。このスライド盤30は、電極盤20のカバ−に略相当し、中心に、図示しない回転軸を通す開口31、および、回転軸の溝にはまる係合子32,33を有する。スライド盤30には、センサベ−ス10のスリ−ブ12を受入れるスリ−ブ35があり、外周には、センサベ−ス10のラッチ16〜19と係合するためのリング状の段付壁34がある。
【0017】
スライド盤30の上壁の一部は下って内突起36となっており、これにスイッチ作用子であるスライダ導体38が固定されている。スライダ導体38は、ブリッジ導体38dおよびそれより3脚に分岐したばね分岐、各分岐の先端に固着されたコンタクタ38a〜38cを含む。
【0018】
図2に示すセンサベ−ス10の内空間15に図3に示す電極盤20を収容し、その上にスライド盤30を載せて、スライド盤30の段付壁34を、ラッチ16〜19の頭部の係止爪の下に押し込むことにより、図1に示す角度センサ1が組上がる。スライダ導体38のコンタクタ38a〜38cは、それが基準領域A1にあるときには、共通導体E7にコンタクタ38cが接触し基準分離導体E1にコンタクタ38aが接触するので、スライダ導体38は、E1/E7間を接(電気接続)としている。スライダ導体38が領域A2に移ると、共通導体E7にコンタクタ38cが接触しているが、基準分離導体E1からコンタクタ38aが離れて、代りに、分離導体にコンタクタ38bが接触するので、スライダ導体38は、E2/E7間を接とする。
【0019】
図6に、図1に示す角度センサ1の、円周分布の分離電極を、直線分布に簡略化して示す。図7には、図6に示すように帯板L7に5Vを印加し、帯板L8は100Ωの抵抗器R0を介して機器ア−スGNDに接地し、しかも抵抗器R1〜R6の値を図6に示すものとしたときの、スライダ導体38の位置A1〜A7対応の、帯板l8の電圧(角度信号電圧)を示す。
【0020】
以上に説明した本発明の一実施例の角度センサ1は、基準領域A1から正転側A2〜A4と逆転側A5,A6とで、抵抗によって分割した電圧を、低い方から順番に交互に振り分ける事により、隣り合う領域間の電圧出力差が大きく設定でき、ノイズや電源電圧の変動,抵抗や組付けのバラツキによるスイッチ出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線断面図である。
【図2】図1に示すセンサベ−ス10を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線断面図である。
【図3】図1に示す電極盤20を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線断面図である。
【図4】図1に示すスライド盤30を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線断面図である。
【図5】図1に示す実施例の、スライダ導体38の回転位置区分A1〜A7と、スライド盤30が結合される回転軸の回転角に割付けられた作動領域名称との対応を示す平面図である。
【図6】図1に示す角度センサ1を、回転角検出用の分離電極の円周分布を、直線上位置検出用の直線分布の形に簡略化して示すブロック図である。
【図7】図6に示す角度信号の電圧変化を示すグラフである。
【図8】従来の回転角度センサを、回転角検出用の分離電極の円周分布を、直線上位置検出用の直線分布の形に簡略化して示すブロック図である。
【図9】図8に示す角度信号の電圧変化を示すグラフである。
【符号の説明】
A1〜A7:角度領域
L1〜L8:帯板
E1〜E6,P1〜P6:分離電極
R0〜R6,R10〜R16:抵抗器
10:センサベ−ス
20:電極盤
30:スライド盤
38,138:スライダ導体
Claims (2)
- 電源に対して直列接続される複数の電圧分割用の抵抗器,これらによって生成される複数のレベルの電圧のそれぞれが印加される、それぞれが各抵抗器に対応付けられた複数の分離導体,スイッチ作用子、および、該スイッチ作用子によって分離導体に電気的に接続される共通導体を備え、前記複数の分離導体とスイッチ作用子の少くとも一方が他方に対して相対的に移動する位置検出器において、
前記複数の抵抗器の直列回路における一単位の抵抗器の電圧降下より大きい電位差を、並び順で隣り合う分離導体間の少なくとも1つで発生するように、前記直列回路における抵抗器の並び順とは異った並び順で、各抵抗器対応の分離導体を平面上に互いに交差することなく配列したことを特徴とする位置検出器。 - 円周方向に配列された複数個の抵抗器;
円周方向で隣り合う抵抗器を接続した抵抗接続用の導体および端位置の抵抗器に接続した導体を含むm個の導体群;
前記抵抗器よりも円周の中心側に近い内側領域にあって周方向に分布し、それぞれが前記導体群のn個の導体のそれぞれに電気的に連続であって、360°未満の角度範囲α°内に、周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第1組のn個の導体、m>n;
前記m個の導体群の中の、前記n個の導体を除く、少くとも1個の導体に、前記m個の導体群に交差することなく前記抵抗器が配列された円周の外方側に分布する迂回導体を介して電気的に連続であって、β°≦360°−α°なるβ°の角度範囲内に、第1組の導体とは周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第2組の導体;
少くともα°+β°の角度範囲に分布する共通電極用の導体;および、
前記円周の中心を中心とする回転において、前記共通電極用の導体には常時接触し、接触電極用の第1組および第2組の導体には、それそれぞれが存在する角度範囲の間のみ接触するブリッジ導体;
を備える回転角検出用の位置検出器。
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