JP4248998B2 - エンコーダ - Google Patents
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Description
そこで従来は、エンコーダ内部に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系統の信号線によって電子制御ユニットへ出力するようにしたものがある。
しかしながら、上記トランジスタが故障した場合には、A相およびB相のいずれにおける異常も伝達できなくなり、信頼性を確保することが困難であるという問題がある。
図1は実装例を示す図、図2は回転検知部のレイアウトを示す説明図である。
エンコーダ10は車両のステアリングシャフトSTに付設され、ステアリングの操舵角等の検出に用いられる。
エンコーダ10は、回転検知部20と後述のセンサ回路30からなっている。
エンコーダ10の回転検知部20は、図2に示すように、円盤にスリットからなるトラックを設けたスリット板22と、発光素子としての発光ダイオードL1、L2、L3および受光素子としてのフォトトランジスタP1、P2、P3とからなる。スリット板22のトラックは、周方向に所定長さのスリット25を等間隔で並べた第1のトラック23と、周方向の所定位置に第1のトラックのスリット25より長い1つのスリット26を配置した第2のトラック24とからなっている。
発光ダイオードL2とフォトトランジスタP2もスリット板22を挟んで第1のトラック23上に対向させて配置され、スリット板22の回転に伴ってB相のパルス信号を出力する。
発光ダイオードL3とフォトトランジスタP3とはスリット板22を挟んで第2のトラック24上に対向させて配置され、Z相のパルス信号を出力する。
第1のトラック23のスリット25と、発光ダイオードL1、L2とフォトトランジスタP1、P2とは、図3に示すように、A相のパルス信号とB相のパルス信号が90°ずれるように設定されている。
Z相のパルス信号はスリット板22の1回転に1回出力される。
電子制御ユニット40では、A相とB相のパルス信号の対比によりスリット板22、すなわちステアリングの回転速度と回転方向を求めることができる。また、Z相のパルス信号から回転の原点を知ることができる。
回転検知部20では、発光ダイオードL1、L2、L3がそれぞれ抵抗R1、R11,R21と直列に電源Vccに接続されている。各発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタP1、P2、P3がそれぞれ抵抗R2、R12、R22と直列接続され、各フォトトランジスタが電源Vccに、抵抗がグラウンド(GND)に接地されている。
A相のフォトトランジスタP1と抵抗R2の接続点は、回転検知部20の出力として、センサ回路30のコンパレータCP1の反転入力(−)に入力されている。コンパレータCP1の正入力(+)には電源Vccとグラウンド間に直列に設けられた分圧抵抗R3、R4による分圧電圧が基準電圧として入力されている。
コンパレータCP1の出力は、NPN型のトランジスタTR1のベースに接続されている。
電子制御ユニット40内では、出力端子QAに接続された信号線41A(A相入力ライン)がプルアップ抵抗R10を介して電源Vbに接続されている。
コンパレータCP4の出力は、NPN型のトランジスタTR4のベースに接続されている。
コンパレータCP2の出力は、NPN型のトランジスタTR2のベースに接続されている。
トランジスタTR2のエミッタは接地され、コレクタは抵抗R15、出力ライン32Bを介して電子制御ユニット40への出力端子QBに接続されている。電子制御ユニット40内では、出力端子QBに接続された信号線41B(B相入力ライン)がプルアップ抵抗R20を介して電源Vbに接続されている。
抵抗R15と出力端子QBとの接続点は異常検出用のコンパレータCP5の反転入力に入力され、コンパレータCP5の正入力には電源Vccとグラウンド間に直列に設けられた分圧抵抗R16、R17による分圧電圧が異常判定電圧として入力されている。
コンパレータCP5の出力は、NPN型のトランジスタTR5のベースに接続されている。
コンパレータCP3の出力は、NPN型のトランジスタTR3のベースに接続されている。
トランジスタTR3のエミッタは接地され、コレクタは抵抗R25、出力ライン32Zを介して電子制御ユニット40への出力端子QZに接続されている。電子制御ユニット40内では、出力端子QZに接続された信号線41Z(Z相入力ライン)がプルアップ抵抗R29を介して電源Vbに接続されている。
また、B相のコンパレータCP5に接続されたトランジスタTR5も、エミッタは接地され、コレクタは抵抗R18、出力ライン32Zを介してZ相の出力端子QZに接続されている。
抵抗R8、R18はZ相に設けられた抵抗R25やR28に対して抵抗値を低く設定されている。
フォトトランジスタP1が受光していない(OFF)ときは、逆にトランジスタTR1がONして、出力端子QAの電位は電源Vbのプルアップ抵抗R10と抵抗R5、R9とによる分圧電圧となる。
例えば、電源電圧をVb=5Vとして、抵抗値をR5=200Ω、R9=4KΩ、R10=1KΩとすれば、フォトトランジスタP1がONのときに出力端子QAは4V、フォトトランジスタP1がOFFのときには0.8Vとなる。
Z相における抵抗R22と分圧抵抗R23,R24の関係も同様に設定されている。
また、B相における分圧抵抗R16、R17の設定についても分圧抵抗R6、R7と同様である。
したがって、電源Vccまたはグラウンドが断線していない場合において、B相、Z相の出力端子QB、QZも、フォトトランジスタP2、P3がONのときにはそれぞれ4V、フォトトランジスタP2、P3がOFFのときにはそれぞれ0.8Vとなる。
図5は、正常時の各相の出力端子に現れる電圧変化を示している。
なお、Z相の出力端子QZにつながる出力ライン32Zがグラウンドにショートした場合も0Vとなる。
B相のコンパレータCP5に接続された分圧抵抗R6、R7についても同一の異常判定電圧を発生するように設定されている。
ここで、抵抗R8は抵抗R25やR28に対して抵抗値を低く設定されているので、Z相の出力端子QZの電圧は、図6にDz1で示すように、正常時にフォトトランジスタP3がOFFであるときの0.8Vよりも大幅に低下する。
こうして、センサ回路30内では、A相、B相に信号線41A、41Bの断線あるいは出力端子QA、QBにつながる出力ライン32A、32Bのグラウンドショートが発生すると、該異常がZ相の出力ライン32Zに出力されることになる。
そこで、電子制御ユニット40では、上記正常時の信号範囲を考慮して、図7に破線S1で示すように、Z相の出力端子QZにつながる入力ラインの電圧が0.4V以下になった場合、A相またはB相の信号線41A、41Bの断線、出力端子QA、QBにつながる出力ライン32A、32Bのグラウンドショートによる異常、あるいはZ相の出力端子QZにつながる出力ライン32Zのグラウンドショートによる異常とする。
そこで、電子制御ユニット40では、上記正常時の信号範囲を考慮して、図7に破線S2で示すように、Z相からの入力電圧が4.6V以上を、電源Vccまたはグラウンド断線による異常として検知する。
さらに、センサ回路30内でZ相の出力端子QZにつながる出力ライン32Zが電源Vccとショートした場合も電子制御ユニット40から見たZ相の入力ラインの電圧は電源と同じになる。
したがって、電子制御ユニット40では、Z相からの入力ラインの電圧が4.6V以上であるとき、電源Vccまたはグラウンドの断線、Z相の断線、あるいはZ相の電源Vccとのショートの異常が発生していることを検知できる。
これにより、図8に破線で示すように、例えばA相の信号線41Aの断線あるいは出力端子QAにつながる出力ライン32Aのグラウンドショートが発生したときは、電子制御ユニット40のZ相の入力ラインの電圧が0.3Vより高く0.4V以下、B相の信号線41Bの断線あるいは出力端子QBにつながる出力ライン32Bのグラウンドショートが発生したときは、Z相の入力ラインの電圧が0.2Vより高く0.3V以下、Z相の出力端子QZにつながる出力ライン32Zのグラウンドショートが発生したときは、Z相の入力ラインの電圧が0.2V以下となるようにすることができる。
したがって、Z相の入力ラインの電圧のレベルによって、A相、B相またはZ相のいずれの異常であるかを識別することができる。
また、スイッチング素子としてトランジスタTR4、TR5を用いることにより、とくにコストを低減できるという利点が得られるが、必要に応じて他のスイッチング素子を用いることができる。
さらに、実施の形態では回転検知部20の受光素子として、フォトトランジスタP1、P2、P3を用いたが、受光素子としてはこのほかフォトダイオードを用いることもできる。
20 回転検知部
22 スリット板(回転円盤)
23 第1のトラック
24 第2のトラック
25、26 スリット
30 センサ回路
32A、32B、32Z 出力ライン
40 電子制御ユニット
41A、41B、41Z 信号線
CP1、CP2、CP3 コンパレータ
CP4、CP5 コンパレータ(コンパレータ)
L1、L2、L3 発光ダイオード
P1、P2、P3 フォトトランジスタ
QA、QB、QZ 出力端子
R1、R2、R5、R9、R11、R15、R12 抵抗
R3、R4、R6、R7、R13、R14、R16 分圧抵抗
R8、R18 抵抗(抵抗)
R10、R20、R29 プルアップ抵抗
R17、R23、R24、R26、R27 分圧抵抗
R19、R21、R22、R25、R28 抵抗
ST ステアリングシャフト
TR1、TR2、TR3、TR6 トランジスタ
TR4、TR5 トランジスタ(スイッチング素子)
Vb、Vcc 電源
Claims (3)
- 回転円盤の回転に応じて互に位相のずれたA相、B相のパルス信号を出力するとともに、所定の回転位置でZ相のパルス信号を出力するエンコーダにおいて、
A相およびB相にそれぞれ対応して設けられ、A相およびB相の出力ライン電圧がそれぞれ正常時の範囲を逸脱した状態を検知するコンパレータと、
各コンパレータの出力に応じてON、OFF動作し、それぞれZ相の出力ラインとグラウンドの間を並列に接続する抵抗にそれぞれ直列に設けられたスイッチング素子とを有して、
Z相の出力ラインへA相およびB相の異常情報を出力するようにしたことを特徴とするエンコーダ。 - 前記スイッチング素子はトランジスタであることを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。
- 前記抵抗の抵抗値を互に異ならせて、A相とB相の異常を識別して検知可能としたことを特徴とする請求項1または2記載のエンコーダ。
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