JPS5856409B2 - 角度信号発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転体の回転角度を検出する角度信号発生回
路に関するものである。

一般に回転体の回転角度を検出するためには、要求され
る分解能に見合った歯数の歯車あるいはスリットを設け
た円板等を回転体に取り付け、これを磁石発電式検出器
、光電式検出器、その他磁気応用の検出器等により検出
することにより回転角度を検出する方法が採用されてい
る。

しかし、要求される回転角度の分解能が高くなるほど、
前記歯車の歯数が増えるため、各種検出器の最小検出ピ
ッチによる制約から、歯車の径が大きくなり、回転体へ
の取付けが困難になることがある。

したがって、少ない歯数の歯車、あるいは少ないスリッ
ト数の円板を用い、さらに高精度に回転角度を検出する
必要のある場合がある。

このため、前記歯車間あるいはスリット間の角度をさら
に分解するために、前記歯車間あるいはスリット間の角
度を連続した電圧信号に変換する方法が考えられる。

第１図は、回転体一回転に１個の角度信号を発生する場
合にむいて、前記角度信号間にピーク電圧が一定となる
三角波信号を発生させる方法であり、二角波信号の電圧
が角度を示すものである。

以下、第１図装置の動作を第２図、第３図を用いて説明
する。

第１図中、２は角度信号検出器、１１は回転体（図示せ
ず）に取付けられた歯車、１２は歯車１が発生する角度
信号を検出する磁石発電機、３は周波数−電圧変換回路
、４は定電流回路、４１は抵抗、４２はトランジスタ、
５はコンデンサ、６は放電回路、６１はスイッチを示す
。

第２図において、ａは角度信号検出器２の出力信号、ｂ
はスイッチ６１の動作を示す信号、Ｃはコンデンサ５に
現われる信号を示す。

第３図は、周波数−電圧変換回路３の特性を示す。

第１図において、歯車１は回転体（図示せず）に取付け
られており、回転体と同一回転数で回転する。

今、１枚の歯数をもっているから、第２図ａに示す角度
信号検出器２の出力信号パルスは、歯車１が一回転する
ごとに１個の出力信号パルスを発生する出力信号パルス
間は２π［ｒａｄ）である。

周波数−電圧変換回路３は例えば単安定マルチバイブレ
ータと低域通過フィルタにより構成され、第３図に示す
ような特性の回転数電圧ｖＮを発生する。

定電流回路４は抵抗４１の抵抗値をＲｖＣＣ−ＶＮ とすると なる定電流でコンデンサ５を充電
する。

放電回路６は、角度信号検出器２の出力信号パルスが発
生した瞬間の微小時間に、スイッチ６１を閉じてコンデ
ンサ５を放電させる。

この結果、コンデンサ５０両端には、第２図ｃに示すよ
うな三角波が現われる。

この時三角波のピーク電圧ｖＰは回転数電圧ＶＮと無関
係に一定電圧となる。

すなわち、回転数をＮとすれば回転数電圧ｖＮは第３図
よりＶＮ＝ＶＣＣ−に１Ｎとなる。

ただしに１はある値の定数、渣た、定電流回に１Ｎ 路４の出力電流■はＩ−となり、コンデンＫ、Ｎ す５の両端の電圧’ｏ’ｃ（ｔ）は、’Ｂｃ（ｔ）−ｔ
とＲ なる。

今Ｎ回転のとき周期をＴとするとに２を定に２ 数とすると、Ｎ＝−の関係があるから、ｔ＝Ｔにおける
コンデンサ５０両端の電圧はＵｃ（ｔ＝Ｔ）３ −となり、回転数と無関係に常に一定のピーＲ り電圧ｖＰになる。

ただしに３＝に１に２従って、第２図に示すように、三
角波のある電圧Ｖが示す２π 回転角度θは、θ＝−（ｖｐ−ｖ）で与えられＶｐ る。

このように、三角波の電圧値が直線的に変化していれば
、電圧値で回転角度を示すことが出来るため、角度検出
器２の出力信号パルス間を連続的に補間することができ
る。

しかるに、第１図に述べた周波数−電圧変換回路３では
、出力信号である回転数電圧ｖＮが理想的に出力される
ものとしたが、実際には、リップル電圧が含捷れる。

このため、第２図Ｃに示した三角波の直線性がそこなわ
れる。

第４図はその様子を図示したものである。

第４図において、ｄは周波数−電圧変換回路３の出力信
号を示し、ｉｒはリップル電圧を示す。

な釦図中第２図と同一記号は、同一部分の信号を示す。

第４図ｄに示すように、回転数電圧ＶＮにリップル電圧
７Ｊｒが含１れるため、第４図Ｃに示すように、コンデ
ンサ５０両端の電圧は非直線的に変２π 化する。

このため第２図で示したθ＝−（Ｖｐ−Ｖ）Ｖｐ の関係が成立しなくなり、角度精度が大幅に低下する。

一般に、回転数電圧ｖＮに含１れるリップル電圧Ｕｒを
小すくシ角度誤差を少なくするには、周波数−電圧変換
回路３内の低域通過フィルタのしゃ断層波数を下げる方
法が採用されるが、周波数−電圧変換回路３の応答性の
低下を招き、問題となる場合がある。

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、サンプルホ
ールド回路を用いることにより、周波数電圧変換回路３
の応答性を低下させることなく、前述のリップル電圧Ｕ
ｒｌｌＣよる三角波の非直線性を防止する簡単な回路を
提供するものである。

第５図は、本発明の一実施例を示す回路図である。

第５図に唱いて、Ｉは角度信号に同期して微小時間だけ
周波数−電圧変換回路３の出力電圧通過させるサンプル
信号発生回路で７１はスイッチ、８は該サンプル信号発
生回路７を通過した出力電圧をホールドするホールド回
路で８１はコンデンサ、８２はバッファ回路である。

なお、図中第１図と同一記号は相当部分を示す。

第６図は、第５図回路の動作を説明するためのタイムチ
ャートを示す。

第６図にトいて、ｄはサンプル信号発生回路Ｉの出力信
号を示す。

なト、図中第２図と同一記号は同一部分の信号を示す。

以下、本発明回路の動作を説明する。

第６図ｄのサンプル信号発生回路７の出力信号は、スイ
ッチ７１の動作を示すものであり、放電回路６のスイッ
チ６１が閉成される微少時間を前に、極めて微少時間だ
けスイッチ７１が閉成されることを示している。

スイッチ７１が閉成されると、周波数−電圧変換回路３
の出力電圧がコンデンサ８１に記憶される。

このサンプル信号の発生毎にコンデンサ８１に記憶され
た電圧は、そのサンプル信号発生時における周波数−電
圧変換回路３の出力電圧値ｖＮであって第３図に示す回
転数−電圧特性（ＶＮ ＝Ｖｃｃ ＫｔＮ）を呈する
。

従ってこのサンプルされた回転数電圧ｖＮによって決定
される定電流回路４の定電流値によりコンデンサ５を角
度信号に同期さやて設定値から充電することにより、そ
の充電々圧のピーク値ｖＰは第１図の場合と同様に回転
数の大小に無関係に常に一定の値となる。

こＸで、上記サンプル信号毎に周波数−電圧変換回路３
の出力電圧値ｖＮを順次記憶したコンデンサ８１の電圧
は、スイッチ７１が開成されるとこの各開成期間内で変
動するりプル電圧Ｏｒの影響を受けることなく一定とな
り、バッファ回路８２を通じて回転数電圧■Ｎとしてト
ランジスタ４２のベースに印加される。

この電圧は再びスイッチ７１が閉成される壕では変化し
ないから、この間コンデンサ５に充電される電流は、周
波数電圧変換回路３のリップル電圧Ｕｒに関係なく一定
となり、コンデンサ５の両端の電圧は第６図Ｃに示すよ
うに直線的に変化するから第２図で説明で与えられるこ
とになる。

第１図、第５図は、歯車の歯数が１枚であったが、歯数
をＮ枚にし、角度信号パルス間を第５図のように補間す
れば、さらに高い精度が得られることは言う１でもない
。

このように、本発明回路によれば、周波数−電圧変換回
路３内の応答性を下げることなく、リップル電圧Ｑｒの
影響を受けず、回転数に関係ない一定ピーク電圧ＶＰの
三角波を得ることができるため、回転体に取り付けられ
た歯車間あるいは、スリット間の角度を電圧信号として
補間することができる。

このため、特に点火系を有する内燃機関の点火時期制御
、あるいは、燃料噴射系を有する内燃機関の噴射時期制
御を行なう場合などには少ない歯数の角度信号として、
たとえば機関の上死点信号のみ検出するだけで、上死点
信号間の角度を三角波信号を用いて高い精度で分解する
ことが出来る。

したがって、この場合は、他に角度信号を検出する。

歯車、角度信号検出器が不要となり、本発明回路が制御
装置の簡略化に果す効果は極めて大きい。

以上のように、本発明回路は、周波数−電圧変換回路３
の出力電圧をサンプルホールドした電圧に比例した定電
流でコンデンサ５を充電することにより、周波数−電圧
変換回路３の出力電圧に含まれるリップル電圧Ｕｒの影
響を受けることのない、直線性に優れた三角波発生回路
を提供できるため、回転体に取付けられた角度信号検出
器２の出力信号パルス間を連続的な電圧信号で高精度に
補間することが可能な、応答性の速い、角度信号検出回
路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例を示す回路図、第２図、第４図は第１
図回路の動作説明のためのタイムチャート、第３図は、
周波数−電圧変換回路の特性を示す図、第５図は本発明
の一実施例を示す回路図、第６図は第５図回路図の動作
説明のためのタイムチャートを示す。 図に釦いて、１は歯車、２は角度信号発生回路、３は周
波数−電圧変換回路、４は定電流回路、５はコンデンサ
、６は放電回路、７はサンプル信号発生回路、８はホー
ルド回路を示す。 なむ図中同一記号は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転体の所定の角度位置に対応して角度信号を発生
   する角度信号検出器、前記角度信号検出器の角度信号の
   周波数に対応した電圧信号に変換する周波数−電圧変換
   回路、前記周波数−電圧変換回路の出力電圧を前記角度
   信号に同期してサンプルホールドするサンプルホールド
   回路、前記サンプルホールド回路の出力電圧に比例した
   電流を発生する定電流回路、前記定電流回路の出力電流
   で充電されるコンデンサ、前記角度信号に同期して前記
   コンデンサを放電させる放電回路を備えた角度信号発生
   回路。