JPH0226012Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転体の外周に等配されている歯部の
通過検出を基準として、より高分解能の角度パル
スを発生する角度パルス発生回路に関するもので
ある。

各種装置に於いては、回転体の回転に対応した
高分解能の角度パルスが必要になる場合がしばし
ば生ずる。例えば電子制御化されたエンジン制御
回路に於いては、クランク軸の回転角に対応して
点火時期およびドエル角等の制御を行つている。
この場合、従来のエンジン制御回路に於いては、
外周に例えば2゜ピツチの歯部を有する歯車状のク
ランクアングルロータをエンジンのクランク軸に
装着し、このクランクアングルロータの外周に近
接して配置された磁気または光学式によるクラン
クアングルセンサを用いて歯部の通過を検出する
ことによりクランク軸の回転に対応したクランク
アングルパルスを取り出している。

そして、このようにして取り出されたクランク
アングルパルスはエンジン制御回路に供給され、
クランク軸の基準位置を示す基準位置パルスの発
生時を基準として順次カウントすることによりド
エル角および点火時期の設定が行なわれている。

従つて、高精度のエンジン制御を行なうには、
高分解能を有するクランクアングルパルスが必要
になるが、上述した角度パルスの発生に於いて
は、歯部に対して１：１のクランクアングルパル
スを発生するものであるために、クランクアング
ルパルスの分解能を高めるには歯部の歯数を多く
しなければならない。

しかしながら、ロータの外周に設けられている
歯部の歯数を増加させることはその加工が極めて
困難となるために高価なものとなつてしまうとと
もに、歯数の増加も加工及び精度上に於いて限界
があり、必要とする高分解能を有する角度パルス
を得ることが出来なかつた。

従つて、本考案による目的は、歯数の少ないロ
ータを用いて高分解能を有する角度パルスが容易
に得られる角度パルス発生回路を提供することで
ある。

このような目的を達成するために本考案は、被
測定回転体の単位角回転毎に発生される基準パル
スを入力とし、この基準パルスの各周期間に於け
るクロツクパルスをカウントし、このカウント値
に対応してクロツクパルスを分周するレートマル
チプライヤの分周比を変えることにより、このマ
ルチプライヤの出力を高分解能を有する角度パル
スとして出力するものである。

以下、図面に示す実施例を用いて本考案による
角度パルス発生回路を詳細に説明する。

第１図は本考案による角度パルス発生回路の一
実施例を示す回路図であつて、特にエンジンに設
けられているクランク軸の回転に対応した角度パ
ルスを発生する場合について説明する。同図に於
いては１はエンジンのクランク軸２に装着された
クランクアングルロータであつて、その外周には
12個の歯３を有する歯部４が設けられている。５
はクランクアングルロータ１の外周に近接して設
けられた磁気方式によるクランクアングルセンサ
であつて、歯３が通過する毎にパルス信号が発生
される。６はクランクアングルセンサ５の出力を
入力としてクランク軸２の単位角回転（この場合
には歯３が12個設けられているために単位角は
360゜／12＝30゜）毎に発生される基準パルスとし
てのクランクアングルパルスKPを送出するパル
ス検出回路、７は内蔵された図示しない水晶振動
子によつて安定した高周波のクロツクパルスCP
を発生するクロツクパルス発生回路、８はパルス
検出回路６から出力されるクランクアングルパル
スKPとクロツクパルスCDを入力とし、クランク
アンプパルスKPの周期の逆数を演算して出力す
る演算回路であつて、クロツクパルスCPを分周
するＭビツトの第１レートマルチプレイヤー９
と、第１レートマルチプライヤー９の出力を分周
すうＭビツトの第２レートマルチプライヤー１０
と、クランクアングルパルスKPによつてフルス
ケールにセツトされ、第１レートマルチプライヤ
ー９の出力によつて順次ダウンカウントされてそ
の出力を第１、第２レートマルチプライヤー９，
１０の分周比設定用の信号Ｎとして供給するＭビ
ツトのダウンカウンタ１１とによつて構成されて
いる。１２は入力信号の立上り時と立下り時で出
力の反転する閾値の異るヒステリシス特性を有す
る２個のインバータによつて構成された遅延回路
すなわちシユミツトトリガ回路であつて、２つの
インバータの立上り時と立下り時での閾値の差に
よりそれぞれの出力の反転する時間差分だけクラ
ンクアングルパルスKPを遅延してダウンカウン
タ１１へ出力する。１３はクランクアングルパル
スKPが供給される毎にダウンカウンタ１１の出
力をラツチするラツチ回路、１４はクロツクパル
スCPを１／αに分周する分周回路、１５は分周
回路１４の出力をラツチ回路１３の出力に対応し
て分周する第３レートマルチプライヤであつて、
その出力が角度パルスとして出力される。

このように構成された角度パルス発生回路に於
いて、まずＭビツト構成による第１〜第３レート
マルチプライヤ９，１０，１５の入出力特性は、 fo出力＝Ｎ／2^Mfc入力 −(1) となつており、Ｎは０〜2^M−１まで任意に設定さ
れるように構成されている。従つて、クロツクパ
ルス発生回路７の出力端に第１、第２レートマル
チプライヤ９，１０をを継続接続すると、クロツ
クパルスCPの周波数fcに対する第２レートマル
チプライヤの出力周波数fo′は、 fo′＝（Ｎ／2^M）²fc −（1′） となる。ここで、第２レートマルチプライヤ１０
の出力をダウンカウンタ１１の入力とし、その出
力を第１、第２レートマルチプライヤ９，１０に
分周比設定用の信号Ｎとして供給する。この状態
に於いて、クランクアングルロータ１の回転に伴
なつて歯３がクランクアングルセンサー５の前面
を通過することによりパルス検出回路６から第２
図ａに示すクランクアングルパルスKPが発生さ
れる。クランクアングルパルスKPが発生される
と、Ｍビツトのダウンカウンタ１１がフルスケー
ルにセツトされ、第２レートマルチプライヤ１０
から出力が供給される毎に減算されてその出力Ｎ
は2^Mから順次減少する。従つて、このダウンカウ
ンタ１１の出力Ｎは、 Ｎ＝（2^M−１）−∫^t _p（Ｎ／2^M）²fcdt −(2) そして、時間の変化分Δtに対するＮの変化分
ΔNは、 ΔN＝Ｎ（ｔ＋Δt）−Ｎ（ｔ）＝（Ｎ／2^M）²fcΔt−
(3) となる。これを微分すると、 −１／N²dN＝fc／（2^M）²dt −(4) となり、これを積分すると、 １／Ｎ＝fc／（2^M）²ｔ＋ｃ −(5) となる。そして、ダウンカウンタ１１はｔ＝ｏの
時点に於いて2^M−１にセツトされるために、Ｎ＝
2^M−１となり、上記(5)式によりＣは Ｃ＝１／2^M−１となる。従つて前述の(5)式よりＮ は、 Ｎ＝１／ｔ＋（2^M）²／2^M−１・１／fc・（2^M）²／fc
−(6) となり、Ｎはｔ＋（2^M）²／2^M−１・１／fcに反比例し
たもの となる。ここで、 Ｔ＝ｔ＋（2^M）²／2^M−１・１／fc −(7) とおくと、(6)式より Ｎ＝１／Ｔ・（2^M）²／fc −(8) となる。

一方、クロツクパルス発生回路７から出力され
る第２図ｂに示すクロツクパルスCPは、その周
波数fcが分周回路１４に於いて分周されてfc／αと なる。この分周回路１４の出力が第３レートマル
チプライヤ１５に供給されると、第３レートマル
チプライヤ１５はダウンカウンタ１１の出力Ｎを
分周比率としているために、分周回路の分周出力
fc／αは第３レートマルチプライヤ１５によつて分 周比率Ｎで分周され、第３レートマルチプライヤ
１５の出力周波数ｆは前述の(1)式より ｆ＝Ｎ／2^M・fc／α −(9) となる。ここで、クランクアングルパルスKPの
各周期間Ｔに於ける第３レートマルチプライヤ１
５の出力パルス数ｎは、ｎ＝ｆ・Ｔとなる。従つ
て前述の(8)、(9)式より、 ｎ＝Ｎ／2^M・fc／α・Ｔ ＝Ｔ／2^M・fc／α・１／Ｔ・（2^M）²／fc＝2^M／α
−(10) となる。

このように、クランクアングルパルスKPがど
のように変化したとしても、第３レートマルチプ
ライヤ１５からは第２図ｃに示すように常に一定
のパルス数ｎ＝2^M／αが出力されることになる。従 つて、このように構成された回路に於いては、歯
数を少なくしてクランクアングルパルスKPの周
期を長くしても、クランクアングルパルスKPの
１周期遅れでクランク軸の回転角を歯数より高分
解能を有して表わすことが出来、また角度パルス
としての第３レートマルチプライヤ１５からの出
力パルスはクランク軸２の回転速度がいかに変化
しても常に同一数となる。

ただし、前述の(6)式からも明らかなように、ダ
ウンカウンタ１１からの出力Ｎをラツチ回路１３
がラツチする以前に、次に来たクランクアングル
パルスKPによつてダウンカウンタ１１がフルス
ケールにセツトされないようにダウンカウンタ１
１へのフルスケールのセツトは、ラツチ回路１３
にクランクアングルパルスKPを入力するタイミ
ングに対して、１／2^M−１・１／fcだけ遅らせて行なう 必要がある。

以上説明したように、本考案による角度パルス
発生回路は、被測定回転体の単位角度回転毎に発
生される基準パルスを入力とし、この基準パルス
の各周期間に於けるクロツクパルス数を計数し、
この計数値に対応してクロツクパルスを分周する
レートマルチプライヤの分周比を変えるように構
成したものであるために、単位角度の大きな基準
パルスを用いて極めて高い分解能を有する角度パ
ルスの発生が容易に行なえる。また、このような
回路を用いた場合には、基準パルスを得るための
ロータの歯数を従来に比較して大幅に少なくして
も、前述の(10)式からわかるようにクロツクパルス
fcの周波数を高めるか又は、分周回路１４の分周
比率αを小さくすることによつて、基準パルスの
１周期、すなわち、基準パルス発生用のロータの
歯から歯までの間において、基準パルスの周波数
に応じた一定の数の角度パルスを発生することが
できる。これによつて、ロータの歯数を増加した
ことと同じくより多くの角度パルスを検出できる
ので、角度パルスの分解能を高めることが出来、
これに伴なつて歯部を有する基準パルス発生用の
ロータの製造が容易になる等の種々優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による角度パルス発生回路の一
実施例を示す回路図、第２図ａ〜ｃは第１図に示
す回路の各部波形図である。 １……クランクアングルロータ、２……クラン
ク軸、３……歯、４……歯部、５……クランクア
ングルセンサ、６……パルス検出回路、７……ク
ロツクパルス発生回路、８……演算回路、９，１
０，１５……第１〜第３レートマルチプライヤ、
１１……ダウンカウンタ、１２……遅延回路、１
３……ラツチ回路、１４……分周回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所定の周波数のクロツクパルスを出力するクロ
   ツクパルス発生回路と、被測定回転体の単位角度
   回転毎に基準パルスを出力するパルス検出回路
   と、前記基準パルスにより入力をラツチするラツ
   チ回路と、直列接続された第１レートマルチプラ
   イヤと第２レートマルチプライヤと前記基準パル
   スと前記第２レートマルチプライヤの出力を入力
   し、カウント値を前記第１レートマルチプライヤ
   と前記第２レートマルチプライヤと前記ラツチ回
   路に出力するダウンカウンタとを有する演算回路
   と、前記クロツクパルスを入力し一定の分周値で
   分周して出力する分周回路と、前記ラツチ回路の
   出力と前記分周回路の出力とを入力し角度パルス
   を出力する第３レートマルチプライヤとを具備
   し、前記演算回路は前記基準パルスにより前記ダ
   ウンカウンタがフルスケールにセツトされると、
   このセツト値を前記第２のレートマルチプライヤ
   の出力でダウンカウントすることにより前記基準
   パルスの各周期Ｔの逆数に対応した出力を前記ラ
   ツチ回路に出力し、前記第３のレートマルチプラ
   イヤは前記ラツチ回路の出力で制御される分周値
   で前記分周回路の出力を分周し出力することで、
   前記第３のレートマルチプライヤは前記基準パル
   スの各周期期間に出力されるパルスの数が前記ク
   ロツクパルスの周波数によつて決まる一定の値で
   あり、かつ周波数が前記基準パルスの周期Ｔの逆
   数に対応した周波数である前記角度パルスを発生
   する構成としたことを特徴とする角度パルス発生
   回路。