JP5027751B2 - 作業機用モジュール - Google Patents

Description

本発明は、センサ回路とＣＡＮ通信回路とを同一の基板に設けた作業機用モジュールに関する。

従来、プリント基板に関する技術として、たとえば特許文献１に記載されたものがあった。
特許文献１に記載されたものでは、基板２又は１２の一面に電源パターン１が形成され、他面にグランド面（グランドパターン）３又は１３が形成されている。グランド面３又は１３は、基板２又は１２の他面の全体にわたっている。（各符号１，２，３，１２，１３は、公報に記載されたものである。）

特開平１１−３３０６４７号公報（段落〔００１４〕、〔００１６〕、〔００１７〕、図１−５）

上記した従来の技術を基にグランドパターンを設けると、グランドパターンが基板のプリント面の全体や広い範囲に一連に行きわたった簡素な形、いわゆるベタ形になり、グランドパターンの成形面からモジュールを安価に得ることができる。ところが、センサ回路とＣＡＮ通信回路とを同一の基板に設けた作業機用モジュールにおいて、グランドパターンがベタ形になると、センサ回路にＣＡＮ通信に起因した不具合が出やすくなる。
つまり、ＣＡＮ通信では、通信速度が高速であり、かつ電流がオンしたときとオフしたときの電流値差が大きく、このように高速でかつ変化の激しい電流のオン、オフは、グランドパターンに電位変化を発生させてセンサ回路における電源電圧の変動をもたらす。すると、たとえばセンサ回路に入力されるセンサ情報がアナログセンサによる情報である場合、センサ情報に変化があったと判断されて制御を実行されることがある。

本発明の目的は、グランドパターンの面から安価に得ることができながら、ＣＡＮ通信の影響によるセンサ回路の作動が生じにくい作業機用モジュールを提供することにある。

本第１発明は、センサ回路とＣＡＮ通信回路とを同一の基板に設けた作業機用モジュールにおいて、
前記基板におけるグランドパターンには、前記センサ回路に対応するセンサ回路用グランドパターン域と、前記ＣＡＮ通信回路に対応するＣＡＮ通信回路用グランドパターン域と、前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域とを分離させる無パターン域とを前記基板における同一の面上に備えてあり、
前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域とが、前記基板における電源の単一のマイナス端子部に接続してあり、
前記無パターン域は、前記基板の平面視において、前記基板の外側から前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域との間を通り、前記マイナス端子部の付近に至る部位まで延びるように備えてある。

本第１発明の構成によると、グランドパターンを、前記無パターン域を備えるだけのベタ形に近い形状に形成しても、かつ、ＣＡＮ通信に起因してＣＡＮ通信回路用グランドパターン域に電位変化が発生することがあっても、この電位変化がセンサ回路用グランドパターン域に及ぶことを無パターン域によって抑制や防止することができる。これにより、ＣＡＮ通信の影響でセンサ回路における電源電圧の変化が発生することを抑制や防止できる。

したがって、グランドパターンをベタ形に近い形状に形成して安価に得ることができながら、ＣＡＮ通信の影響によるセンサ回路の作動が生じにくい高品質の作業機用モジュールを得ることができる。

本第１発明の更なる特徴構成は、前記センサ回路は、アナログセンサ回路部を備えてあり、
前記センサ回路のための前記基板における電源と、前記ＣＡＮ通信回路のための前記基板における電源とを別々に設けてある。

センサ回路の電源とＣＡＮ通信回路の電源とを共用する構成を採用すると、ＣＡＮ通信回路に通信に起因した電位変化が発生すると、この電位変化がセンサ回路に影響する。これに対し、この特徴構成によると、センサ回路のための電源とＣＡＮ通信回路のための電源とを別々に設けたものだから、ＣＡＮ通信回路に電位変化が発生しても、この電位変化がセンサ回路に影響しない。

したがって、ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域の電位変化がセンサ回路に影響することを抑制や防止できることに加え、ＣＡＮ通信回路の電位変化がセンサ回路に影響することも抑制や防止できることにより、ＣＡＮ通信の影響によるセンサ回路の作動が一層生じにくいより高品質の作業機用モジュールを得ることができる。
本第１発明の更なる特徴構成は、前記無パターン域は、前記基板の平面視において、前記ＣＡＮ通信回路のための前記基板における電源の配置部位、及び、その電源の配置部位と前記ＣＡＮ通信回路においてその電源から電力供給を受ける電子部品の配置部位との間の領域を、前記センサ回路から分離させるように備えてある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例に係る作業機用モジュール１の平面図である。図２は、本発明の実施例に係る作業機用モジュール１の断面図である。これらの図に示すように、本発明の実施例に係る作業機用モジュール１は、基板２と、この基板２の表面側に設けた制御マイクロプロセッサ１１を有したセンサ回路１０と、前記基板２の表面側に設けたＣＡＮドライバＩＣ２１を有したＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信回路２０と、前記基板２の表面側に設けた一対の電源３，４とを備えている。

このモジュール１は、作業機の一例としてのトラクタに搭載されてリフトアーム制御と運転パネル制御とを司る。

すなわち、図６に示すように、トラクタは、左右一対の操向操作および駆動自在な前車輪３１，３１と左右一対の駆動自在な後車輪３２，３２とによって自走する自走車と、この自走車の車体フレームＦの後部を構成するミッションケースＭに設けた左右一対のリフトアーム３４，３４を有したリンク機構３５と、前記ミッションケースＭの後部に設けた動力取り出し軸３６とを備えている。前記左右一対のリフトアーム３４，３４は、前記ミッションケースＭの内部に位置するリフトシリダ３３（図４参照）によって上下に揺動操作される。

このトラクタは、車体の後部に前記リンク機構３５を介して昇降操作自在にロータリ耕耘装置を連結するとともにエンジン３７の出力を前記動力取り出し軸３６からロータリ耕耘装置に伝達するように構成して、乗用型耕耘機を構成するなど、車体後部に各種の作業装置を昇降操作および駆動自在に連結して、各種の乗用型作業機を構成する。

前記自走車は、車体後部に設けた運転座席３８と、ステアリングハンドル３９の下方に設けた運転パネル４０と、前記運転座席３８の横側方に揺動操作自在に設けた昇降レバー４１とを備えている。

図２に示すように、前記モジュール１の前記基板２は、積層された３枚の基板絶縁体２ａ，２ｂ，２ｃを備えて構成してあり、多層基板になっている。

前記センサ回路１０は、前記制御マイクロプロセッサ１１を備える他、前記３枚の基板絶縁体２ａ，２ｂ，２ｃのうちの第１基板絶縁体２ａの一方の面に設けた前記制御マイクロプロセッサ１１以外の複数の電子部品１２と、前記第１基板絶縁体２ａの前記一方の面にプリントされた配線パターン１３とを備えて構成してある。このセンサ回路１０は、アナログセンサ回路部１０ａとデジタルセンサ回路部１０ｂとを備えている。

前記ＣＡＮ通信回路２０は、前記ＣＡＮドライバＩＣ２１を備える他、前記第１基板絶縁体２ａの一方の面（前記センサ回路１０が位置する面）に設けた前記ＣＡＮドライバＩＣ２１以外の電子部品２２と、前記第１基板絶縁体２ａの前記一方の面にプリントされた配線パターン２３とを備えて構成してある。

前記基板２は、前記３枚の基板絶縁体２ａ，２ｂ，２ｃのうちの第２基板絶縁体２ｂの一方の面にプリントされた第１電源パターン５と第２電源パターン６とを備えている。前記第１電源パターン５と前記第２電源パターン６とは、プリントパターンが無い部分１５（図２参照）によって分離されている。前記第１電源パターン５は、前記一対の電源３，４の一方の第１電源３が備えるプラス端子部と前記センサ回路１０とを接続している。前記第２電源パターン６は、前記一対の電源３，４の他方の第２電源４が備えるプラス端子部と前記ＣＡＮ通信回路２０とを接続している。

前記基板２は、前記３枚の基板絶縁体２ａ，２ｂ，２ｃのうちの第３基板絶縁体２ｃの一方の面を基板２のプリント面としてこのプリント面にプリントされたグランドパターン７（以下、ＧＮＤパターン７と略称する。）を備えている。このＧＮＤパターン７は、前記センサ回路１０および前記ＣＡＮ通信回路２０を、前記第１電源３と前記第２電源４とが両電源３，４に共通したものとして備えているマイナス端子部８（図３参照）に接続している。

前記一対の電源３，４は、電源ＩＣによって構成してあり、自走車に設けられたバッテリで成る１２Ｖの電源５０（図４参照）から機器制御および駆動に必要な５ＶのＤＣ電源を出力する。一対の電源３，４のうちの前記第１電源３は、出力する５ＶのＤＣ電源を、前記第１電源パターン５を介して前記センサ回路１０に供給する。第２電源４は、出力する５ＶのＤＣ電源を、前記第２電源パターン６を介して前記ＣＡＮ通信回路２０に供給する。

図４は、前記モジュール１によって構成される制御系のブロック図である。この図に示すように、前記モジュール１は、前記センサ回路１０により、車体後部に連結された作業装置が前記昇降レバー４１の操作位置に対応した連結高さになるよう前記リフトアーム３４の昇降制御を行なう。

すなわち、前記昇降レバー４１の操作位置を検出するよう昇降レバー４１に連動されたポテンショメータで成る操作位置検出センサ５１による検出情報と、前記リフトアーム３４の揺動角を検出するようリフトアーム３４に連動されたポテンショメータで成る揺動角検出センサ５２とによる検出情報とを前記センサ回路１０に入力し、各センサ５１，５２による検出情報をアナログセンサ回路部１０ａによって電圧値に変換する。各電圧値を基に前記制御マイクロプロセッサ１１によってリフトシリンダ３３を伸縮操作し、これにより、揺動角検出センサ５２側の電圧値と操作位置検出センサ５１側の電圧値とが一致するようにリフトアーム３４を昇降操作する。

前記モジュール１は、前記ＣＡＮ通信回路２０により、自走車の走行速度、走行変速装置の変速操作された変速段数、前記動力取り出し軸３６の回転数を前記運転パネル４０に表示する運転パネル制御を行なう。

すなわち、自走車に設けた車速センサ５３と変速段検出センサ５４とＰＴＯ回転センサ５５とによる検出情報を、ＣＡＮバス５６を介してＣＡＮ通信回路２０に入力し、この入力情報を基に、ＣＡＮドライバＩＣ２１によって表示ドライバ（図示せず）を操作して運転パネル４０が備える液晶式の表示部５７を作動させる。これにより、表示部５７に車速、変速段数、ＰＴＯ回転速度をデジタル表示によって表示させる。

図３は、前記基板２の前記ＧＮＤパターン配設部での平面図である。この図に示すように、前記基板２は、前記ＧＮＤパターン７にスリットを設けて形成した無パターン域６０（ＧＮＤパターンが存在しない部分）を備えている。前記無パターン域６０の一端６０ａは、ＧＮＤパターン７の前記制御マイクロプロセッサ１１および前記ＣＡＮドライバＩＣ２１に近い一辺７ａに位置し、他端６０ｂは、前記電源３，４の前記マイナス端子部８の付近に位置している。

すなわち、前記ＧＮＤパターン７は、前記無パターン域６０を有するだけのほぼベタ形になっている。このＧＮＤパターン７は、ほぼベタ形でありながら、前記センサ回路１０に対応するセンサ回路用グランドパターン域７ｂ（以下、センサＧＮＤパターン域７ｂと略称する。）と前記ＣＡＮ通信回路２０に対応するＣＡＮ通信回路用グランドパターン域７ｃ（以下、ＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃと略称する。）とが、前記一辺７ａから前記マイナス端子部８の付近に至る部位において前記無パターン域６０によって分離されている。

図５は、前記ＣＡＮ通信回路２０における通信のための電流波形図である。この図に示すように、ＣＡＮ通信回路２０は、高速な通信速度で、かつ送信時はＣＡＮバス終端抵抗器へ８０ｍＡの電流を流してＣＡＮ通信を行なう。

ＣＡＮ通信回路２０における高速で、かつ電流値変化が激しい電流のオン・オフによるＣＡＮ通信に起因してＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃに電位変化が発生しても、前記無パターン域６０は、ＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃでの電位変化がセンサＧＮＤパターン域７ｂに影響することを抑制する。
つまり、ＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃにＣＡＮ通信に起因して電位変化が発生し、この電位変化がセンサＧＮＤパターン域７ｂに影響すると、この影響がセンサ回路１０での操作位置検出センサ５１や揺動角検出センサ５２による検出情報の電圧値への変換に及び、連結された作業装置が突然上下にずれ動くなどの事態が発生する。無パターン域６０は、ＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃにおける電位変化のセンサＧＮＤパターン域７ｂへの影響を抑制することにより、作業装置のずれ動きを発生させないとか、発生したとしてもぴくっと動く程度のものに留め、仕上がり精度の高い作業や作業者にとって快適な作業を実現する。

前記ＧＮＤパターン７は、前記センサＧＮＤパターン域７ｂと前記ＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃとが前記電源３，４の前記マイナス端子部８に接続する部位で連なり合っている。
これにより、センサＧＮＤパターン域７ｂとＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃとは、無パターン域６０によって分離されているにもかかわらず、センサＧＮＤパターン域７ｂおよびＣＡＮ．ＧＮＤパターン域７ｃの前記マイナス端子部８との接続面積を大に確保した状態で前記マイナス端子部８に接続している。

〔別実施例〕
上記した実施例に替え、燃料噴射量の変更によるエンジンの回転数制御を行なうＣＡＮ通信回路など、各種のＣＡＮ通信回路の構成を採用して実施してもよい。また、走行用の静油圧式無段変速装置を操作するアクチュエータと、変速レバーの操作位置を検出するセンサとを連係させて変速レバーによる静油圧式無段変速装置の変速操作を可能にするセンサ回路など、各種のサンサ回路の構成を採用して実施してもよい。これらの場合でも本発明の目的を達成することができる。

作業機用モジュールの平面図 作業機用モジュールの断面図 作業機用モジュールのグランドパターン配設部での平面図 制御系のブロック図 ＣＡＮ通信回路の電波波形図 トラクタの側面図

２ 基板
３，４，８ 電源
７ グラントパターン
７ｂ センサ回路用グランドパターン域
７ｃ ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域
１０ センサ回路
２０ ＣＡＮ通信回路
６０ 無パターン域

Claims (3)

1. センサ回路とＣＡＮ通信回路とを同一の基板に設けた作業機用モジュールであって、
   前記基板におけるグランドパターンには、前記センサ回路に対応するセンサ回路用グランドパターン域と、前記ＣＡＮ通信回路に対応するＣＡＮ通信回路用グランドパターン域と、前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域とを分離させる無パターン域とを前記基板における同一の面上に備えてあり、
   前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域とが、前記基板における電源の単一のマイナス端子部に接続してあり、
   前記無パターン域は、前記基板の平面視において、前記基板の外側から前記センサ回路用グランドパターン域と前記ＣＡＮ通信回路用グランドパターン域との間を通り、前記マイナス端子部の付近に至る部位まで延びるように備えてある作業機用モジュール。
2. 前記センサ回路は、アナログセンサ回路部を備えてあり、
   前記センサ回路のための前記基板における電源と、前記ＣＡＮ通信回路のための前記基板における電源とを別々に設けてある請求項１に記載の作業機用モジュール。
3. 前記無パターン域は、前記基板の平面視において、前記ＣＡＮ通信回路のための前記基板における電源の配置部位、及び、その電源の配置部位と前記ＣＡＮ通信回路においてその電源から電力供給を受ける電子部品の配置部位との間の領域を、前記センサ回路から分離させるように備えてある請求項２に記載の作業機用モジュール。

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