JPS5945253B2 - パルス発生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、磁性材料によって構成された歯を有する発信
部を用いて機械部の動きに同期して付加されるパルスを
発生するパルス発生器で、その歯は受信部を通過し、そ
の受信部で磁場を変調し、その磁場を励起するために受
信部には搬送周波数発生器により給電される第１の巻線
が設けられ、また受信部はさらに第２の巻線を有し、歯
で変調された磁場がその第２の巻線に電圧を誘起し、そ
の電圧は回路配列に印加されてその電圧検出器がその電
圧をパルスに変換するようになっているパルス発生器に
関する。

〔背景技術〕

機器、特に回転部を有する機器を制御するために電子補
助装置を用いることが多くなっており、その補助装置か
ら得られる制御命令ないしは制御信号と機器の動きを同
期させるために補助装置にはこの動き、たとえば回転機
器の回転運動と同期して付加されるパルスが必要になる
。

例えば、大部分の補助装置、特にディジタル制御装置は
増分的に作動する。

すなわち機器と制御装置との間の同期を得るためにそれ
ぞれ同期パルスが必要となる。

自動車の場合パルス発生器は特に振動を受け、非常な高
温にさらされるクラッチハウジングにあるはずみ車始動
ギアといっしょに作動するので最初に述べたようなパル
ス発生器への要求が特に強い。

さらに自動車９内燃機関への燃料噴射あるいは点火ある
いはその両方を制御する補助装置と共にパルス発生器を
用いるときは、内燃機関を始動させる場合同期と制御に
必要なパルスが確実に発生するようにパルス発生器はそ
の回転数の下限値を非常に小さいものにしなければなら
ない。

これまでモータを調べるのに用いられてきた誘導パルス
発生器は、また「誘導型発生器」とも呼ばれるが、回転
数が低い場合には問題があり、電場プレートをもつパル
ス発生器を用いることは温度の理由で不可能である。

さらにそれぞれ２種類のパルス発生器、すなわち制御自
身に必要な本来のパルスを発生する発生器と、機器と補
助装置間の同期を保証する同期パルスを供給する発生器
とが必要になり、従って後者の場合、同期に必要なパル
スの外に機器が回転するときは二重軌跡法においてさら
に角度信号を得て同期信号を得るようにしている。

これはたとえば同出願人のドイツ特許公報第２０１０９
９９号に記載されており、同期パルスは「補助パルス」
の名で呼ばれている。

〔発明の要約〕

本発明の目的は上述した両パルス発生器の機能をそなえ
、同時に交換性があり温度に依存しないパルス発生器を
提供することである。

本発明は最初に述べた種類のパルス発生器に関し、本発
明によれば、歯により変調された磁場によって第２の巻
線に誘起される電圧が位相検出器に印加され、その検出
器はその出力にパルス列を発生するがそのオン・オフ比
はその瞬間時間に受信部の前に存在する歯の磁性材料に
それぞれ関係する誘導電圧と搬送周波数電圧との間の位
相関係に比例し、前記パルス列はさらに積分回路に印加
され、その積分回路は前記オン・オフ比に比例する積分
電圧を発生するようになっていることを特徴とする 特にパルス発生器は、第１の歯あるいは複数の歯の磁性
材料が他の歯の磁性材料と異なるものを用いて構成され
ていて、第１の歯が受信部を通過する場合、他の歯が受
信部を通過するとき発生する誘起電圧の位相に対して所
定の最低値だけ位相がずれた誘導電圧が発生するように
し、その場合その結果生ずる異なる積分電圧を分離する
ために積分回路のあとに２つのしきい値回路が接続され
る。

「第１」の歯あるいは「第１」の複数の歯という表現は
ある歯、あるいは全体の歯のうちのある複数の歯の順序
づけあるいは順列をいうのでなくて、歯の全体の並びの
任意の場所に関するものであり、「第１」の歯、あるい
は「第１」の複数の歯という概念に、単に、パルス発生
器に用いられる歯の全体のうち「他」の歯と区別するた
めに用いているにすぎない。

上述した特徴は第１の歯あるいは第１の複数の歯にうず
電流積のない磁性材料を設けるかあるいはその歯をその
ような磁性材料から構成しあるいはこの磁性材料を含ま
せるかし、一方他の歯をうず電流積のある磁性材料から
構成することによって実現される。

うず電流積のない磁性材料とは、うず電流による損失が
全くないという必要はなく、うず電流積のある磁性材料
より顕著に損失が少なければ充分である。

従って「うず電流積のない」という概念は相対的に理解
されるべきである。

従って、磁性材料に間隙を設け、うず電流積の少ないも
のとしてもよい。

何故ならば磁性材料に間隙を設ける事によりうず電流積
を減少させうるからである。

従ってすべての歯をうず電流積のある磁性材料でつくり
、うず電流積をなくすべき歯については一つの空隙ある
いは複数の空隙を設ければ充分である。

同じ磁性材料を種々な熱処理を行うことによって種々の
うず電流積が得られる。

このようなうず電流積を減少させる手段は変圧器業界で
は公知である０ ２つのしきい値回路を上述したように設けるときは、そ
のしきい値回路の一つを積分電圧の大きい値に、他の一
つを積分電圧の小さい値に応答するように設計すること
ができる。

本発明によればパルス発生器の受信部は詳しくは次のよ
うに形成される。

すなわち外部ケース部を有するフェライト部に受信部の
巻線が巻かれ、その外部ケース部には第１の巻線と第２
の巻線の一部が巻かれ、またその外部はそれに同心的に
配置された、第２の巻線の他の部分が巻かれる中心部を
有する。

〔発明の実施態様〕

次に好ましい実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

まず発信部１の側面図を表わす第１図を参照すると、発
信部１は第１の歯２と他の歯３および歯間の溝４を有す
る。

発信部１は矢印５の方向に移動する。

一般的には発信部１は一連の歯と溝を有する任意形状の
ものであり、たとえば制御すべき機器あるいはその機器
の一部の動きに同期して往復運動する歯を有するポール
等である。

特に発信部１は回転方向を矢印５で示した歯を設けた歯
車であってよい。

特に内燃機関の制御の場合はこのような歯車が発信部１
としてよく利用される。

発信部１の歯２．３および溝４は移動してフェライト部
７を有する受信部６を通過する。

このフェライト部７は第２図に平面図が示されている。

第１図、第２図から明らかなように外部ケース８と中心
部９とを有し、中心部は外部ケース８と同心的に配置さ
れそれに結合される。

外部ケース８に搬送周波数発振器１０より給電される第
１の巻線Ｗ１が巻かれる。

さらに外部ケース８には第２の巻線の一部Ｗ２が巻かれ
、第２の巻線の他の部分Ｗ３は同心的な中心部９に巻か
れる。

第２の巻線は全体として２つの巻線部Ｗ２とＷ３により
形成されるので以後巻線Ｗ２、巻線Ｗ３と呼ぶ。

搬送周波数発振器１０により第１の巻線Ｗ、を介して磁
場が励起されるので、巻線Ｗ１は以下励磁巻線と呼ぶ。

励磁巻線により発生した磁場は、歯２，３および溝４に
より変調される。

すなわちそれらはこの磁場を通過する。

搬送周波数発振器１０と励磁巻線Ｗ１とによりつくられ
、歯２，３および溝４で変調された磁場により両巻線部
Ｗ２．Ｗ３からなる第２の巻線には電圧が誘導されるの
で、この第２の巻線は以下測定巻線と呼ぶ。

巻線部Ｗ２は巻線部Ｗ３と逆方向に接続される。

励磁巻線Ｗ１の一端が接地されている場合は、外部ケー
ス８に巻かれた測定巻線の巻線部Ｗ２は励磁巻線と同一
であるので、巻線Ｗ１゜Ｗ２は一つの巻線で構成される
。

搬送周波数発振器１０の搬送周波数は好ましくは５０〜
５００ＫＨ２である。

第１図、第２図で示したような、釣り鎌形のフェライト
部７の場合、外部ケース８を空洞シリンダとして形成し
、その一方を底部１１で閉じ、その底部の中央に同筒状
の中心部９を空洞シリンダ外部ケース８と同心的に配置
して８，９．１１の部分を一体に形成できることをここ
で述べておく。

歯２は、うず電流積のない磁性材料、たとえばフェライ
トを有する。

本例では歯２の全体をフェライトで形成しているが、た
とえば歯２を歯３と同一の物質で形成して、歯２にフェ
ライト磁性材料を固定するか歯２に適切な欠損部を設け
、その欠損部にフェライト磁性材料を取りつければ充分
である。

大切なことは、測定巻線に誘導される電圧の搬送周波数
電圧に対する位相差が、歯３に生じる位相差と明瞭に異
なるようにフェライト磁性材料の量と形状を定めて歯２
に取りつけることである。

歯３はうず電流損失のある磁性材料、たとえば鉄で形成
される。

搬送周波数電圧Ｕ、と、以後測定電圧と呼ぶ測定巻線に
発生する電圧Ｕ２間の位相差はうず電流積のある磁性材
料からなる歯３が受信部１６を通過する場合は歯３にう
ず電流が発生し、そのうず電流に影響され、位相差は零
と９０°の間にあり、一方うず電流積のない磁性材料を
有する歯２が通過する場合の位相差は歯２にはうず電流
積はなく、その結果各巻線の誘起電圧が増加するため、
９０゜と１８０°の間にあると一般的に言える。

第１図に示されたパルス発生器の動作は以下の通りであ
る。

すなわち鉄の歯３が通過する場合は、フェライト部７に
うず電流積によって位相変調された磁場が発生し、その
磁場は互いに反対方向に巻かれ、かつ接続された巻線部
Ｗ２．Ｗ３に対応する電圧を誘起するが、巻線Ｗ２に誘
起する電圧は、巻線Ｗ１と同方向に巻かれた巻線Ｗ３に
誘起する電圧の逆電圧であり、従って巻線Ｗ３の誘起電
圧の基本部分は（受信部の前に歯が存在していない時に
、巻線Ｗ３に誘起する電圧）巻線Ｗ２から得られる逆電
圧によりうちけされるので、搬送周波数発振器１０から
与えられる電圧Ｕ１（以下励磁電圧と呼ぶ）に対して比
較的大きな位相変化をもつ測定電圧Ｕ２を発生する。

第５図において、励磁電圧Ｕ１と測定電圧Ｕ２が時間ｔ
に関して記されており、横軸の時間経過は同一である。

図は鉄の歯３が受信部６を通過する場合であり、第５図
から明らかなように両電圧間には約９０°の位相ずれが
発生する。

フェライト磁性材料を有する歯２が受信部６を通過する
場合の励磁電圧Ｕ１と測定電圧Ｕ２の間の位相ずれはか
なり大きく、たとえば１８０°になる。

歯２，３により発生する電圧から、歯２，３と同期した
パルス列を得るために、また一方歯２が受信部６を通過
するとき常に歯２に同期した個別のパルスを得るために
、第３図でブロック図で示した回路が用いられる。

上述したように、この回路では、たとえば一方が接地さ
れる巻線部Ｗ２が同時に励磁巻線として利用されるので
特別の巻線Ｗ１は省略することができる。

励磁電圧Ｕ１と測定電圧Ｕ２は、第３図に示したように
位相検出器１２に印加される。

この位相検出器１２においては両型圧Ｕ１． Ｕ２から
出力部に電圧Ｕ３が得られ、その時間経過が第６図の下
部に示されている。

この図から明らかなように、この電圧Ｕ３は一連の矩形
波パルスである。

この矩形パルスの立ち上りから立ち下りまでの時間対立
ち下りから次のパルスの立ち上りまでの時間（以下オン
・オフ比と称する）は両型圧Ｕ１とＵ２の相対的な位相
関係に比例する。

この関係は第６図の３つの波形図より明らかである。

すなわち両型圧Ｕ１とＵ２はまず位相検出器１２により
矩形波電圧に変換され、互いに同一ではあるが位相がず
れた矩形波パルス列の電圧Ｕ、’、Ｕ２’が得られる。

さらに、トランジスタＴ３〜Ｔ６ （排他的論理和回路
）によって、電圧Ｕ１′の矩形波パルスおよび電圧Ｕ２
′の矩形波パルスのどちらか一方のみが存在するときの
み位相検出器１２に出力信号が発生され、さらに前記出
力信号はトランジスタＴ２（インバータ回路）により反
転され、電圧Ｕ３が得られるので、零から１８０°まで
の範囲の位相差を有する電圧パルスに基因する電圧Ｕ３
の矩形波パルス間の空白部は、ＵｌとＵ２ないしＵ１′
と０２’間の位相差が大きくなればなるほど少なくなる
。

電圧Ｕ３は積分回路１３に印加され、その出力にはアナ
ログ電圧Ｕ４が発生する。

電圧Ｕ４の振幅は励磁電圧Ｕ０と測定電圧Ｕ２間の位相
差に比例する。

第７図にはフェライトからなる歯２が受信部６を通過す
る場合の電圧Ｕ３とそれにより発生するアナログ電圧Ｕ
４が時間ｔについて図示されている。

鉄からなる多くの歯３とフェライトからなる歯２が受信
部６を通過する場合発生するアナログ電圧Ｕ４の時間的
経過が第８図の上部に図示されている。

図において小電圧ピークＵ４／は鉄からなる歯３が受信
部６を通過する場合に、また大電圧ピークＵ４′はフェ
ライトからなる歯２が受信部６を通過する場合に対応す
る。

電圧Ｕ４は続いて２つのしきい値回路１４゜１５に印加
され、しきい値回路１４は、電圧ピークＵ４′の最大値
より高く電圧ピークＵ４′の最大値より低いしきい値電
圧Ｕ５に設定され、またしきい値回路１５は電圧ピーク
Ｕ４′の最大値より低いしきい値電圧値Ｕ７に設定され
る。

これらのしきい値電圧値は第８図の上部に図示されてい
る。

続いてしきい値回路１４．１５は、それぞれ、積分回路
１３により供給されたアナログ電圧Ｕ４が大きい値をと
ったときに出力電圧Ｕ６を小さい値をとったときに出力
電圧Ｕ８を供給する。

ここでは、高電圧ピークＵ４′を大きい値、低電圧ピー
クＵ４′を小さい値と呼んでいる。

電圧Ｕ６とＵ８の時間経過が第８図の下方２つの部分に
図示されており、大きな位相のずれにより発生し歯車と
して形成された発信部１のフェライト歯２で発生する個
別パルスが電圧Ｕ６として得られ、一方発生器１のすべ
ての歯２，３を表わすパルスが電圧Ｕ８として得られる
ことが理解される。

第３図のブロック図に図示された基本回路の可能な具体
的な回路例が第４図に図示されており、それについて詳
細に説明する。

ベース電圧分圧器Ｒ，、Ｒ２を有する従来のように接続
されたトランジスタＴ１が、搬送周波数発振器としての
機能を果たし、その分圧器はフェライト部７の外部ケー
ス上で巻線Ｗ２とコンデンサＣ１により形成される共振
回路に接続される。

巻線Ｗ３の測定電圧Ｕ２は励磁電圧Ｕ、（搬送周波数電
圧）と同様、抵抗Ｒ３およびＲ４を経て、それぞれ、位
相検出器１２の緩衝増幅トランジスタＴ３およびＴ４の
ベースに入り、両トランジスタはたとえば＋５ｖの電源
電圧からそれぞれコレクタ抵抗Ｒ５およびＲ６を介して
給電される。

トランジスタＴ３．Ｔ４の両コレクタはそれぞれさらに
２つのトランジスタＴ、 、 Ｔ６のベースおよびエミ
ッタに接続される。

すなわち、トランジスタＴ４のコレクタはトランジスタ
Ｔ、のエミッタおよびトランジスタＴ６のベースに接続
され、またトランジスタＴ３のコレクタはトランジスタ
Ｔ５のベースとトランジスタＴ６のエミッタに接続され
る。

機能的にはトランジスタＴ３〜Ｔ６は排他的オアゲート
を表わし、トランジスタＴ３とＴ４の出力にはそれぞれ
電圧Ｕ１′およびＵ２′（第６図参照）が発生する。

トランジスタＴ、とＴ６のコレクタには抵抗Ｒ７を介し
て電源電圧が印加され、またそのコレクタはインバータ
１６の反転トランジスタＴ２のベースに接続される。

Ｔ２のコレクタには電圧信号Ｕ３が発生しく第６図参照
）、Ｕ３はコレクタ抵抗Ｒ８により零と＋５Ｖの間を矩
形形状に変動し、測定値圧Ｕ２と励磁電圧Ｕ１上の間の
位相に関連する、上に定義したオン・オフ比を有する。

約２０ ＫＨｚの遮断周波数をもち、抵抗Ｒ９Ｓ Ｒ，
ｏおよびコンデンサＣ２，Ｃ３から形成される積分回路
においてそのオン・オフ比をもつ信号Ｕ３はアナログ信
号Ｕ４（第７図の下部および第８図の上部を参照）に変
換され、Ｕ４は回路の下部遮断周波数を定める結合コン
デンサＣ４，Ｃ，を介してそれぞれしきい値回路１４お
よび１５のトランジスタＴ７とＴ８のベースに印加され
る。

トランジスタＴ７はｎｐｎ型であり抵抗Ｒ１５と結合す
るベースエミッタ通路の自己整流性により、積分電圧Ｕ
４が大きい値Ｕ４′（第８図上部を参照）になった場合
にのみ導通し、その大きい値は第２のインバータ１７の
反転トランジスタＴ、が抵抗Ｒ１１を介して導通したと
きに正のパルス（電圧Ｕい第８図中央部）として現われ
る。

トランジスタＴ８はｐｎｐ−型であり小さい値Ｕ４′の
場合に導通し、それによりコレクタ抵抗Ｒ１□からは発
生器歯車１のそれぞれの角度位置に同期して付加される
電圧パルスＵ８（第８図、下部参照）からなるパルス列
が取り出される。

抵抗１３はトランジスタＴ７のコレクタ抵抗であり、抵
抗Ｒ１４はトランジスタＴ８の高抵抗のベース降下抵抗
である。

尚、歯２は１つの歯車中、１個、２個又は任意の数のも
のが設けられてもよく、歯車の回転の基準点等を示すた
めに任意の箇所に備えられる。

【図面の簡単な説明】

第１部は受信部と搬送周波数発振器を有する発信部の一
部の一部断面概略側面図、第２図は受信部に設けられた
フェライト部の平面図、第３図はパルス発生器の電圧検
出器のブロック図、第４図は、発信部、受信部および搬
送周波数発振器をいっしょに図示したパルス発生器の電
圧検出器の詳細な実施例図、第５図〜第８図は第３図、
第４図の電圧検出器に発生する種々の電圧の時間経過図
である。 １・・・・・・発信部、２・・・・・・第１の歯、３・
・・・・・他の歯、６・・・・・・受信部、７・・・・
・・フェライト部、８・・・・・・外部ケース、９・・
・・・・中心部、１０・・・・・・搬送周波数発振器、
Ｕｌ・・・・・・励磁電圧、Ｕ２・・・・・・測定電圧
、１２・・・・・・位相検出器、１３・・・・・・積分
回路、１４，１５・・・・・・しきい値回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁性材料によって構成された歯を有する発信部によ
   り機械部の動きに同期してパルスを発生するパルス発生
   器であって、該パルス発生器は磁場を励起するために搬
   送周波数発振器により給電される第１の巻線が設けられ
   た受信部を有し、該受信部にはさらに第２の巻線が設け
   られていて、前記歯が該受信部を通過することによって
   該受信部における磁場を変調し、それによって前記第２
   の巻線に電圧を誘起し、該誘起電圧は電圧検出器に印加
   され、該電圧検出器が前記誘起電圧をパルスに変換する
   ようにしたパルス発生器において、前記歯で変調された
   磁場によって第２の巻線に誘起される電圧が位相検出器
   に印加されて該位相検出器からパルス列を出力し、該パ
   ルス列は、それぞれが前記受信部の前にその瞬間瞬間に
   存在する前記歯の磁性材料に依存する前記誘起電圧と搬
   送周波数電圧との間の位相状態に比例するオン・オフ比
   を有し、前記パルス列はさらに積分回路に印加され、該
   積分回路は前記オン・オフ比に比例する積分電圧を発生
   することを特徴とするパルス発生器。