JP4882955B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータ等の回転部品の回転を検出する回転検出装置に関するものである。

従来の回転検出装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、磁気エンコーダの周方向に並んで配置された２つの磁気センサのＯＮ／ＯＦＦ出力により、回転を検出するものが知られている。
特開２００４−１１７３１８号公報

磁気センサの中には、磁気エンコーダの磁束密度を磁気検出用閾値と比較し、磁気検出用閾値以上の磁束密度が検出されるとＯＮ出力するものがある。この場合、磁気ノイズ等の外乱による誤検出を防止するために磁気検出用閾値を大きくすると、ＯＮ判定までに時間がかかり、回転検出が遅れるという問題が生じる。

本発明の目的は、外乱による誤検出を防止しつつ、回転検出を早期に行うことができる回転検出装置を提供することである。

本発明の回転検出装置は、Ｎ極及びＳ極を交互に着磁させてなる環状の磁気エンコーダと、磁気エンコーダの周方向に並んで配置され、磁気エンコーダの磁束密度を磁気検出用閾値と比較して磁気エンコーダの回転を検出する複数の磁気センサと、各磁気センサの磁気検出用閾値を制御する閾値制御手段とを備え、磁気検出用閾値は、第１閾値と、第１閾値よりも小さい第２閾値とを含み、閾値制御手段は、まず各磁気センサの磁気検出用閾値を第１閾値に設定し、複数の磁気センサの何れかにより磁気エンコーダの回転が検出されると、磁気エンコーダの回転方向に隣接する他の磁気センサの磁気検出用閾値を第１閾値から第２閾値に切り換えることを特徴とするものである。

上記のように磁気エンコーダと複数の磁気センサとを備えた回転検出装置において、磁気センサの検出感度を良くするために磁気検出用閾値を常に低めに設定すると、磁気ノイズ等の外乱による誤検出が生じる可能性が高くなる。一方、磁気検出用閾値を常に高めに設定すると、磁気エンコーダの磁束密度が磁気検出用閾値より大きくなるタイミングが遅れるため、回転検出が遅くなってしまう。

そこで本発明では、磁気検出用閾値として第１閾値及び第２閾値の２つを設定し、最初は各磁気センサにより磁気エンコーダの磁束密度を高いほうの第１閾値と比較する。これにより、磁気ノイズ等の外乱による誤検出を防止することができる。そして、何れかの磁気センサにより磁気エンコーダの回転が検出されると、磁気エンコーダの回転方向に隣接する他の磁気センサの磁気検出用閾値を第１閾値から第２閾値に切り換え、磁気エンコーダの磁束密度を低いほうの第２閾値と比較する。これにより、磁気エンコーダの磁束密度が磁気検出用閾値より大きくなるタイミングが早くなるため、回転検出を早期に行うことができる。

好ましくは、各磁気センサは、磁気エンコーダの磁束密度が磁気検出用閾値よりも大きいときにＯＮ出力し、閾値制御手段は、複数の磁気センサの何れかがＯＮ出力されると、他の磁気センサの磁気検出用閾値を第１閾値から第２閾値に切り換える。この場合には、何れかの磁気センサのＯＮ出力タイミングに応じて、磁気エンコーダの回転方向に隣接する他の磁気センサの磁気検出用閾値が切り換えられるため、回転検出を精度良く行うことができる。

本発明によれば、外乱による誤検出を防止しつつ、回転検出を早期に行うことができる。これにより、モータ等の回転部品の性能を向上させることが可能となる。

以下、本発明に係わる回転検出装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる回転検出装置の一実施形態を示す平面図であり、図２は、図１に示す回転検出装置の部分断面図である。各図において、本実施形態の回転検出装置１は基板２を備え、この基板２の裏面側には、円周方向にＮ極及びＳ極を例えば４つずつ交互に着磁させてなる環状の磁気エンコーダ３が配置されている。磁気エンコーダ３は、図示しない回転体（ここではモータ）に取り付けられている。

また、回転検出装置１は、基板２の表面上に実装されたＩＣタイプのホールセンサ（磁気センサ）４Ａ〜４Ｃ及びＣＰＵ５を備えている。なお、ホールセンサの数としては、上記のような３つに限られず、２つ以上あれば良い。

ホールセンサ４Ａ〜４Ｃは、磁気エンコーダ３の周方向に沿って並んで配置されている。ホールセンサ４Ａ〜４Ｃは、図示しない磁界検出部及びスイッチ部を内蔵しており、磁気エンコーダ３の磁束密度（磁界）を検出する。具体的には、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃは、図３に示すように、磁気エンコーダ３の磁束密度（１点鎖線Ｐ）を磁気検出用閾値（スレッショルドレベル）と比較し、磁気エンコーダ３の磁束密度が磁気検出用閾値よりも高くなると、所定時間ＴだけＯＮ出力する。

ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値としては、図３に示すように、閾値Ａ（破線）及び閾値Ｂ（実線）が設定されている。閾値Ａは、磁気エンコーダ３の磁気変化を確実に検出できると共に磁気ノイズ等の外乱による誤検出を確実に防止できる程度に設定されている。閾値Ｂは、閾値Ａに比べて十分低く設定されている。これらの閾値Ａ及び閾値Ｂの切り換えは、ＣＰＵ５の制御により行われる。

ＣＰＵ５は、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃのリード端子と接続されている。ＣＰＵ５は、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値の切換制御を行うと共に、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの出力信号を入力し、磁気エンコーダ３の回転検知を行う。

図４は、ＣＰＵ５が実行する回転検知処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値は、最初は高い方の閾値Ａに設定されている。

図４において、まず磁気エンコーダ３が回転することでホールセンサ４Ａ〜４Ｃの何れかの出力信号がＯＮになったかどうかを判断する（手順Ｓ５１）。ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの何れかの出力信号がＯＮになったと判断されたときは、他の２つのホールセンサに磁気エンコーダ３の回転方向に隣接する側から順に閾値切換制御信号を送出し、他の２つのホールセンサの磁気検出用閾値を閾値Ａから閾値Ｂに順次切り換える（手順Ｓ５２）。

その後、他の２つのホールセンサの出力信号が順次ＯＮになったかどうかを判断し（手順Ｓ５３）、当該２つのホールセンサの出力信号がＯＮになったと判断されたときは、磁気エンコーダ３の回転方向を特定する（手順Ｓ５４）。

具体的には、例えば磁気エンコーダ３が時計回りに回転する場合には、図５に示すように、ホールセンサ４Ａの出力信号がＯＮになったときに、ホールセンサ４Ｂ，４Ｃに閾値切換制御信号を順次送出し、ホールセンサ４Ｂ，４Ｃの磁気検出用閾値を閾値Ａから閾値Ｂに切り換える。そして、ホールセンサ４Ｂ，４Ｃの出力信号が順次ＯＮになったときは、磁気エンコーダ３が時計回りに回転していると判断される。これにより、モータ（図示せず）が時計回りに回転していると判断されることとなる。

以上において、手順Ｓ５１，Ｓ５２は、各磁気センサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を制御する閾値制御手段を構成するものである。

ところで、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を常時閾値Ｂとした場合には、図３に示すように、磁気ノイズが生じたときにホールセンサ４Ａ〜４Ｃの出力を誤検出してしまう。

一方、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を常時閾値Ａとした場合には、図３に示すように、閾値Ｂを用いた場合に比べてＯＮ出力タイミングがｔ_０時間だけ遅くなる。このため、図５の破線に示すように、ホールセンサ４Ｂ，４Ｃの出力信号がＯＮと判定するまでに時間がかかるため、磁気エンコーダ３の回転動作の検知が遅れることになる。

これに対し本実施形態では、まず最初は磁気ノイズによる誤検出を抑制するために、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を閾値Ａに設定しておき、例えば磁気エンコーダ３が時計回りに回転することでホールセンサ４ＡがＯＮ出力されたときには、他のホールセンサ４Ｂ，４Ｃの磁気検出用閾値を閾値Ａから閾値Ｂに切り換える。このため、図５の実線に示すように、ホールセンサ４Ｂ，４Ｃの磁気検出用閾値を閾値Ａとした場合に比べてホールセンサ４Ｂ，４Ｃがｔ_０時間だけ早くＯＮ出力されるようになる。これにより、磁気エンコーダ３ひいてはモータの回転動作の検知を早期に行うことができる。その結果、モータ性能を向上させることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの何れかの出力信号がＯＮとなる時間Ｔを用いて磁気エンコーダ３の回転速度を算出し、隣のホールセンサに磁気エンコーダ３が近づく速度であると判定し、当該ホールセンサの磁気検出用閾値を閾値Ａから閾値Ｂに切り換えるようにしても良い。

また、上記実施形態では、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの出力を受けるＣＰＵ５からの制御信号によりホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を切り換えるようにしたが、ホールセンサ４Ａ〜４Ｃの磁気検出用閾値を切り換える手段としては特にこれに限られず、例えば専用のＣＰＵ等を設けても良い。

本発明に係わる回転検出装置の一実施形態を示す平面図である。 図１に示す回転検出装置の部分断面図である。 図１に示した磁気エンコーダの磁束密度とホールセンサの磁気検出用閾値との関係を示す図である。 図１に示したＣＰＵが実行する回転検知処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図１に示した各ホールセンサのＯＮ出力のタイミング示す図である。

符号の説明

１…回転検出装置、３…磁気エンコーダ、４Ａ〜４Ｃ…ホールセンサ（磁気センサ）、５…ＣＰＵ（閾値制御手段）、Ａ…閾値（第１閾値、磁気検出用閾値）、Ｂ…閾値（第２閾値、磁気検出用閾値）。

Claims (2)

1. Ｎ極及びＳ極を交互に着磁させてなる環状の磁気エンコーダと、
   前記磁気エンコーダの周方向に並んで配置され、前記磁気エンコーダの磁束密度を磁気検出用閾値と比較して前記磁気エンコーダの回転を検出する複数の磁気センサと、
   前記各磁気センサの前記磁気検出用閾値を制御する閾値制御手段とを備え、
   前記磁気検出用閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも小さい第２閾値とを含み、
   前記閾値制御手段は、まず前記各磁気センサの前記磁気検出用閾値を前記第１閾値に設定し、前記複数の磁気センサの何れかにより前記磁気エンコーダの回転が検出されると、前記磁気エンコーダの回転方向に隣接する他の前記磁気センサの前記磁気検出用閾値を前記第１閾値から前記第２閾値に切り換えることを特徴とする回転検出装置。
2. 前記各磁気センサは、前記磁気エンコーダの磁束密度が前記磁気検出用閾値よりも大きいときにＯＮ出力し、
   前記閾値制御手段は、前記複数の磁気センサの何れかがＯＮ出力されると、前記他の磁気センサの前記磁気検出用閾値を前記第１閾値から前記第２閾値に切り換えることを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
   
   
   
   

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