JP3697610B2

JP3697610B2 - Encoder

Info

Publication number: JP3697610B2
Application number: JP2001204057A
Authority: JP
Inventors: 定良大島; 雅博松田; 健司生田
Original assignee: Toyo Denso Co Ltd
Current assignee: Toyo Denso Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002357456A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気的な異常発生の検知機能をそなえた回転速度、回転位置および回転方向を検出するエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の自動操舵装置の舵角センサなどに用いられるエンコーダにあっては、エンコーダ内部の断線や地絡などの異常発生状態を検出する異常検出回路を設けて、その検出信号をエンコーダ出力とは別の信号系統によって装置全体を制御するＥＣＵに与えて異常発生の有無を判定するようにしている。しかし、その場合には、専用の検出信号ラインを別途に必要とするものになっている。
【０００３】
そのため、従来では、パルサーの回転に応じて互いに所定角度の位相がずれたＡ相、Ｂ相の各パルス列信号を生ずるとともに、パルサーの回転に応じて所定位置でＺ相のパルス信号を生ずるエンコーダにあって、エンコーダ内部の異常発生状態を検出する異常検出回路を設けて、その異常発生の検出信号をイクスクルーシブ・オア回路を通してエンコーダのＺ相に加えるようにし、Ｚ相の信号が正常時の信号の反転状態になることによって異常発生を検知するようにしたものが開発されている（特許第２７９４７９８号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、エンコーダ内部の異常発生状態を検出する異常検出回路を設けて、その異常発生の検出信号をイクスクルーシブ・オア回路を通してエンコーダのＺ相に出力させるようにするのでは、全体の構成が複雑になっていることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パルサーの回転に応じて互いに所定角度の位相がずれたＡ相、Ｂ相の各パルス列信号を生ずるとともに、パルサーの回転に応じて所定位置でＺ相のパルス信号を生ずるエンコーダにあって、簡単な構成によってエンコーダの異常発生信号を得て、その異常発生信号をＺ相を通して判定容易な状態で出力させるべく、Ｚ相の出力側に抵抗を介してバイアス電圧を印加することによってＺ相の出力電圧を規定する出力回路と、Ａ相およびＢ相の各信号の論理和をとるオア回路と、そのオア回路の出力信号に応じてオン，オフ動作し、オン時にＺ相の出力信号を故障検知出力のローレベル状態に反転させるトランジスタとを設けて、Ｚ相の出力電圧が正常時の規定された範囲を逸脱していることによって異常発生を検知するようにしている。
【０００６】
【実施例】
図１は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３を用いた光学式のパルサー（図示せず）の回転に応じて互いに所定角度の位相がずれたＡ相、Ｂ相の各パルス列信号を生ずるとともに、所定位置でＺ相のパルス信号を生ずるエンコーダの回路構成を示している。
【０００７】
図２は、右回転時におけるＡ相、Ｂ相の各パルス列信号を示している。
【０００８】
ここでは右回転時の場合を示しており、Ａ相とＢ相との位相差ａが２．０°±１．５°に設定されている。また、そのハイレベル電圧が４．３Ｖ以上、ローレベル電圧が１．３Ｖ以下になるように回路定数が設定されている。
【０００９】
図３は、そのＺ相のパルス信号を示している。
【００１０】
ここでは、正負逆転したパルス信号が出力するようになっており、パルス間隔ｂが２０°±２°になるように設定されている。
【００１１】
このようなエンコーダの回路構成にあって、本発明では、Ｚ相の出力側に抵抗をＲｚ介してバイアス電圧Ｖｂを印加することによってＺ相の出力電圧を規定する出力回路１と、Ａ相およびＢ相の各信号の論理和をとるオア回路２と、そのオア回路２の出力信号に応じてオン，オフ動作し、オン時にＺ相の出力信号を故障検知出力のローレベル状態に反転させるトランジスタＱ５とを設けて、Ｚ相の出力電圧が正常時の規定された範囲を逸脱していることによって異常発生を検知するようにしている。
【００１２】
具体的には、Ｖｂ＝５．０±０．２５Ｖとして、正常時におけるＺ相のパルス信号のハイレベル電圧が４．０±０．４Ｖに、そのローレベル電圧が０．８±０．２Ｖになるように設定している。
【００１３】
そして、Ａ相およびＢ相またはその何れか一方が断線した異常発生時には、オア回路２の出力がハイレベルになってトランジスタＱ５がオン状態になり、それによりＺ相の出力信号が故障検知出力のローレベルの反転状態となってＺ相の出力電圧が０．４Ｖ以下になるように設定している。
【００１４】
同様に、Ａ相およびＢ相またはその何れか一方が地絡した異常発生時にもトランジスタＱ５がオン状態になり、それによりＺ相の出力信号が故障検知出力のローレベルの反転状態となってＺ相の出力電圧が０．４Ｖ以下になる。また、Ｚ相が地絡（トランジスタＱ５がオン状態になってＺ相の出力信号が故障検知出力のローレベルの反転状態になる場合と同等）した異常発生時にも、そのときのＺ相の出力電圧が０．４Ｖ以下になる。
【００１５】
また、エンコーダの電源ＶｃｃまたはＧＮＤが断線したとき、Ｚ相が断線または天絡したときの異常発生時には、そのときのＺ相の出力電圧が４．６Ｖ以上になるように設定している。
【００１６】
表１は、正常時および異常発生時におけるＺ相出力電圧の規格値を示している。
【００１７】

【００１８】
しかして、本発明は、エンコーダをこのような回路構成にすることにより、例えば、そのエンコーダを舵角センサとして用いた車両の自動操舵装置にあって、その装置全体を制御するＥＣＵによりＺ相の出力電圧状態を監視するようにして、Ｚ相の出力電圧が正常時の規定された範囲Ｎを逸脱していることをもって異常発生を検知できるようにしている。
【００１９】
その場合、ＥＣＵは、Ｚ相の出力電圧が０．６Ｖから４．４Ｖの範囲にあるときにはエンコーダが正常に動作しているものと判定する。また、Ｚ相の出力電圧が０．４Ｖ以下になっているときにはＡ相、Ｂ相が断線または地絡している異常発生時、またはＺ相が地絡している異常発生時であると判定する。そして、Ｚ相の出力電圧が４．６Ｖ以上になっているときにはエンコーダの電源ＶｃｃまたはＧＮＤが断線している異常発生時、またはＺ相が断線または天絡している異常発生時であると判定する。
【００２０】
【効果】
以上、本発明によるエンコーダによれば、その回路構成にあって、Ｚ相の出力側に抵抗を介してバイアス電圧を印加することによってＺ相の出力電圧を規定したうえで、Ａ相およびＢ相の各信号の論理和をとるオア回路およびそのオア出力に応じてオン，オフ動作して、オン時にＺ相の出力信号を故障検知出力のローレベル状態に反転させるトランジスタを付加するだけの簡単な手段を施すことにより、エンコーダの各種の異常発生信号を得て、その各種の異常発生信号をＺ相を通して判定容易な状態で出力させることができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンコーダの一実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明によるエンコーダのＡ相およびＢ相の各パルス列信号を示す図である。
【図３】本発明によるエンコーダの正常時および異常発生時におけるＺ相の出力状態を示す図である。
【符号の説明】
１出力回路
２オア回路
Ｑ５Ｚ相出力信号反転用のトランジスタ
Ｎ正常時の規定された出力電圧の範囲
ＡＬロー側の異常発生時の出力範囲
ＡＨハイ側の異常発生時の出力範囲[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an encoder that detects a rotational speed, a rotational position, and a rotational direction having a function of detecting an electrical abnormality.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an encoder used for a steering angle sensor of a vehicle automatic steering device, an abnormality detection circuit for detecting an abnormality occurrence state such as a disconnection or a ground fault inside the encoder is provided, and the detection signal is output as an encoder output. Is provided to an ECU that controls the entire apparatus by another signal system to determine whether or not an abnormality has occurred. However, in that case, a dedicated detection signal line is required separately.
[0003]
Therefore, conventionally, an encoder that generates A-phase and B-phase pulse train signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle according to the rotation of the pulsar, and a Z-phase pulse signal at a predetermined position according to the rotation of the pulsar. Then, an abnormality detection circuit for detecting an abnormality occurrence state inside the encoder is provided, and the detection signal of the abnormality occurrence is applied to the Z phase of the encoder through the exclusive OR circuit. When the Z phase signal is normal A device that detects the occurrence of an abnormality by reversing the signal has been developed (see Japanese Patent No. 2794798).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is that an abnormality detection circuit for detecting an abnormality occurrence state in the encoder is provided and the detection signal of the abnormality occurrence is output to the Z phase of the encoder through the exclusive OR circuit. The overall configuration is complicated.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an encoder that generates A-phase and B-phase pulse train signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle according to the rotation of the pulsar, and a Z-phase pulse signal at a predetermined position according to the rotation of the pulsar. Thus, Z is obtained by applying a bias voltage to the output side of the Z phase via a resistor in order to obtain an abnormality occurrence signal of the encoder with a simple configuration and to output the abnormality occurrence signal through the Z phase in an easy-to-determine state. An output circuit that regulates the phase output voltage, an OR circuit that takes the logical sum of each of the A-phase and B-phase signals, and an ON / OFF operation according to the output signal of the OR circuit. And a transistor for inverting the failure detection output to a low level state, and the occurrence of an abnormality is detected when the Z-phase output voltage deviates from the specified range during normal operation. .
[0006]
【Example】
FIG. 1 shows A-phase and B-phase pulse train signals that are shifted in phase by a predetermined angle in accordance with the rotation of an optical pulsar (not shown) using photodiodes PD1 to PD3, and at a predetermined position. 2 shows a circuit configuration of an encoder that generates a Z-phase pulse signal.
[0007]
FIG. 2 shows the A-phase and B-phase pulse train signals during clockwise rotation.
[0008]
Here, the case of right rotation is shown, and the phase difference a between the A phase and the B phase is set to 2.0 ° ± 1.5 °. The circuit constants are set so that the high level voltage is 4.3V or higher and the low level voltage is 1.3V or lower.
[0009]
FIG. 3 shows the Z-phase pulse signal.
[0010]
Here, pulse signals that are reversed in positive and negative directions are output, and the pulse interval b is set to 20 ° ± 2 °.
[0011]
In the circuit configuration of such an encoder, in the present invention, an output circuit 1 that defines a Z-phase output voltage by applying a bias voltage Vb via a resistor Rz to the Z-phase output side, OR circuit 2 that takes the logical sum of the B-phase signals, and a transistor that is turned on and off in accordance with the output signal of the OR circuit 2 and inverts the Z-phase output signal to the low level state of the failure detection output when turned on Q5 is provided to detect the occurrence of an abnormality when the output voltage of the Z phase deviates from a specified range during normal operation.
[0012]
Specifically, assuming that Vb = 5.0 ± 0.25V, the high level voltage of the Z-phase pulse signal in the normal state is 4.0 ± 0.4V, and the low level voltage thereof is 0.8 ± 0.2V. It is set to become.
[0013]
When an abnormality occurs in which the A-phase and / or the B-phase is disconnected, the output of the OR circuit 2 becomes high level and the transistor Q5 is turned on, whereby the Z-phase output signal is the failure detection output. The low-level inversion state is set so that the Z-phase output voltage is 0.4 V or less.
[0014]
Similarly, the transistor Q5 is turned on even when an abnormality occurs in which the A phase and / or the B phase are grounded, and the Z-phase output signal becomes a low level inversion state of the failure detection output. The phase output voltage is 0.4V or less. Also, even when an abnormality occurs when the Z phase is grounded (equivalent to the case where the transistor Q5 is turned on and the Z phase output signal is in the low level inversion state of the failure detection output), the Z phase output at that time The voltage becomes 0.4V or less.
[0015]
Further, when the encoder power supply Vcc or GND is disconnected, when an abnormality occurs when the Z phase is disconnected or a power fault occurs, the output voltage of the Z phase at that time is set to 4.6 V or more.
[0016]
Table 1 shows the standard value of the Z-phase output voltage when normal and when an abnormality occurs.
[0017]

[0018]
Thus, the present invention provides an automatic steering apparatus for a vehicle using the encoder as such a steering angle sensor, and the Z-phase is controlled by an ECU that controls the entire apparatus. The output voltage state is monitored so that the occurrence of an abnormality can be detected when the output voltage of the Z phase deviates from the specified range N at the normal time.
[0019]
In this case, the ECU determines that the encoder is operating normally when the Z-phase output voltage is in the range of 0.6V to 4.4V. Also, when the output voltage of the Z phase is 0.4V or less, it is determined that an abnormality has occurred in which the A phase and the B phase are disconnected or grounded, or an abnormality has occurred in which the Z phase is grounded. To do. Then, when the Z-phase output voltage is 4.6 V or more, it is determined that the encoder power supply Vcc or GND is disconnected or an abnormality occurs, or the Z-phase output is disconnected or a fault occurs. To do.
[0020]
【effect】
As described above, according to the encoder of the present invention, in the circuit configuration, the Z-phase output voltage is defined by applying a bias voltage to the Z-phase output side via a resistor, and then the A-phase and B-phase An OR circuit that takes the logical sum of each signal of the above and a transistor that is turned on and off according to the OR output thereof and that inverts the Z-phase output signal to the low level state of the failure detection output when turned on By applying the means, it is possible to obtain various abnormality occurrence signals of the encoder, and to output the various abnormality occurrence signals through the Z phase in an easy-to-determine state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of an encoder according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing A-phase and B-phase pulse train signals of an encoder according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an output state of a Z phase when the encoder according to the present invention is normal and when an abnormality occurs.
[Explanation of symbols]
1 Output circuit 2 OR circuit Q5 Z-phase output signal inversion transistor N Normal output voltage range when normal AL Output range when low side abnormality occurs AH Output range when high side abnormality occurs

Claims

A Z-phase output in an encoder that generates A-phase and B-phase pulse train signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle according to the rotation of the pulsar, and a Z-phase pulse signal at a predetermined position according to the rotation of the pulsar. An output circuit for defining a Z-phase output voltage by applying a bias voltage to the side through a resistor, an OR circuit for taking the logical sum of each of the A-phase and B-phase signals, and an output signal of the OR circuit And a transistor that inverts the Z-phase output signal when it is turned on, and detects the occurrence of an abnormality when the Z-phase output voltage deviates from the specified range during normal operation. An encoder characterized by doing so.

When the transistor is turned on at the time of disconnection or grounding of the A phase and B phase, and the Z phase is in the grounding state, the output voltage of the Z phase becomes lower than the specified range at the normal time. The encoder according to claim 1, wherein the occurrence of an abnormality at that time is detected.

The occurrence of an abnormality at that time is detected when the output voltage of the Z phase becomes higher than a predetermined range at the time of disconnection of the power supply Vcc or GND, disconnection of the Z phase, or power fault. The encoder according to 1.