JPS6038221Y2 - 静電容量式回転検出器 - Google Patents

静電容量式回転検出器

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JPS6038221Y2
JPS6038221Y2 JP1981007524U JP752481U JPS6038221Y2 JP S6038221 Y2 JPS6038221 Y2 JP S6038221Y2 JP 1981007524 U JP1981007524 U JP 1981007524U JP 752481 U JP752481 U JP 752481U JP S6038221 Y2 JPS6038221 Y2 JP S6038221Y2
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裕章 田中
成行 秋田
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    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転検出器に関し、特に自動車におけるエンジ
ンのクランク軸等の回転を検出する場合に、クランク軸
等の回転物体の回転速度にかかわらず、おくれることな
く回転を検出する静電容量式回転検出器の電極構造に関
する。
静電容量式回転検出器としては、同一間隔で放射状に配
置された電極片を有する第1電極と該第1電極の電極片
間に放射状に配置された電極片を有する第2電極とリン
グ状の第3、第4電極とを備えた第1のプレートと、前
記第1のプレートの第1、第2、第3、第4電極に夫々
対向して配置される第1、第2、第3、第4電極を備え
該第1電極と該第3電極、該第2電極と該第4電極とを
夫々電気的に接続した第2のプレートと、前記第1のプ
レートの第1、第2電極または第3、第4電極に互いに
逆位相の信号を供給し前記第2のプレートを前記第1の
プレートに関して回転させたとき前記両プレートの電極
間に生じる静電容量の変化を検出して前記第2のプレー
トの回転を検出する方法がある。
しかるに、上述した従来の電極構造では、第1のプレー
トの第1、第2電極または第3、第4電極に印加した互
いに逆位相の信号のうち、主に第1電極と第3電極とで
構成される分布容量により第1電極あるいは第3電極に
印加した信号が第3電極あるいは第1電極に伝達されて
しまうため、良好な信号検出、ひいては良好な回転検出
ができないという欠点があった。
本考案は、上記欠点を解消するものであり、前述した第
1電極と第3電極との間に、アース電位としたアース電
極を付加することにより、第1電極と第3電極間に存在
する分布容量を小さくし、第1電極あるいは第3電極に
印加した信号波形が第3電極あるいは第1電極に伝達さ
れないようにし、良好な回転信号を得ることを目的とし
たものである。
本考案よりなる一実施例を図に従って説明する。
第1図において、100はベアリング110の外側に固
定されているハウジング、120はベアリング110の
内側に固定されているシャフトであり、例えばエンジン
のクランク軸に結合され、シャフト120の回転により
ねじ190でシャフト120に固定されている回転体1
60が回転する。
また、回転体160にはねじ180によって、電極を印
刷形式したプリント板よりなる第2のプレート150が
固定されており、回転体160の回転により回転する。
また、電極を印刷形成したプリント板よりなる第1のプ
レート140はねじ170によって前記ハウジング10
0に固定されており、ハウジング100に固定されてい
るプリント板130に設置されている検出回路部101
からの信号線141,142,143,144が接続さ
れている。
第2図aは前記第1のプレート140の第2のプレート
150と対向する側の面140aを示す図であり、前記
信号線141,142,143゜144はそれぞれ結線
部31.32.33.34を介して第1のプレート14
0のくし歯状の第1電極145、くし歯状の第2電極1
46、リング状の第3電極147、リング状の第4電極
148に接続されている。
そして、第1、第2の電極145.146の各電極片は
第1のプレート140の外周側において所定の間隔でも
って交互にかみ合わせて円周方向に放射状に配設してあ
り、第3、第4の電極147,148は第1、第2電極
145.146の内側に配設してあり、また、第1、第
3の電極146,147間に配設したリング状のアース
電極149は、結線部35を介して前記検出回路部10
1のアース端子に接続されている。
また、第2図すは前記第2のプレート150の第1のプ
レート140と対向する側の面150aを示す図であり
、そのくし歯状の第1電極151は引き出し線153に
よりリング状の第3電極156に接続されており、くし
歯状の第2電極152は引き出し線154によりリング
状の第4電極155に接続されている。
そして、第1、第2の電極151,152の各電極片は
所定の間隔でもって交互にかみ合せて円周方向に放射状
に配置しである。
また、各プレート140,150は、電極146と15
1、電極145と152、電極147と156、電極1
48と156がそれぞれ対向する位置に印刷されている
第3図は前記検出回路部101の電気結線図を示すもの
である。
この第3図において、端子301は電源端子で一定電圧
VCが印加しである。
端子302はアース端子である。
310は周知のCR発振回路であり、320は基準信号
発生回路、330は前記上部電極151,152,15
6.155及び下部電極146,145,147.14
8よりなる検出部、また340は比較回路、350は位
相検出回路、360は出力回路である。
また、303は出力端子である。次に、上記構成におい
てその動作を説明する。
第3図において、前記CR発振回路310のインバータ
ゲート311,312,313、低抗314.315、
コンデンサ316とで構成される発振回路によって第5
図aに示す発振波形10を得る。
この発振波形10は前記基準信号発生回路320に伝達
され、ここで発振波形10と同位相の信号及び第5図す
に示す逆位相の信号20が現われる。
ここで、第5図aに示す如く、シャフト120(第1図
図示)の回転により第2のプレート150が回転し、そ
の第1電極151が第1のプレート140の第1電極1
45と対向する位置に、また第2プレート150の第2
電極152が第1のプレート140の第2電極146と
対向する位置に回転された場合について説明する。
前記信号線141により発振波形10と同位相の信号が
第1のプレート140の第1電極145に印加されると
、この第1電極145と第2のプレート150の第1電
極151とで構成されるコンデンサ(第3図中331)
により、第2図すに図示した信号線153には発振波形
10と同位相の信号が現われ、第2のプレート150の
第3電極156及び第1のプレート140の第3電極1
47とで構戒されるコンデンサ(第3図中332)によ
り、結線部33を経て、比較回路340へ第5図Cに示
す信号30として伝達される。
同様に信号線142により第1のプレート140の第2
電極146に伝達された信号20は、その第2電極14
6と第2のプレート150の第2電極152によって構
成されるコンデンサ(第3図中333)により、第2の
プレート150の第2電極152に信号20と同位相の
信号として現われ、第2のプレート150の第4電極1
55及び第1のプレート140の第4電極148とで構
成されるコンデンサ(第3図中334)により、結線部
34を経て前記比較回路340へ第5図dに示す信号4
0として伝達される。
ところで、前述したアース電極149が無い場合は、第
1プレート140の第1電極145及び第3電極147
で構成される第3図中破線で示すごとき分布容量により
、前記第1電極145に印加した信号(発振波形10と
同位相の信号)が前記第3電極147に伝達され、この
信号と前述した信号30(第5図図示)とが重畳された
波形が端子33に現われる。
(第5図甲信号30′)が、このときには信号10と信
号30とは同位相となるため、アース電極149の有無
にかかわらず同じ動作となる。
但し、信号30.31及び40は、前記比較回路340
の抵抗343及び344によって決定された第5図C9
d図示の電圧Vaを基準とする波形となっている。
さて、信号30及び40は前記比較回路340の演算増
幅器(以下単にOPアンプという)346及び抵抗34
5とによって構成される差動増幅回路により差動増幅さ
れ、発振波形10と時間ΔTだけ遅れた第5図eに示す
波形が信号50として現われる。
ここに時間ΔTはコンデンサの応答遅れ時間及びOPア
ンプ346のスイッチング遅れ時間である。
そして、信号50は前記位相検出回路350のインバー
タゲート351及び352により波形整形され、信号5
0と同位相の波形がDタイプフリップフロップ354の
クロック端子に入力され、また信号50と逆位相の波形
がDタイプフリップフロップ355のクロック端子に入
力される。
またDタイプフリップフロップ354及び355のデー
タ端子にはCR発振回路310よりインバータゲート3
53を介して発振波形10と逆位相の信号が入力されて
おり、Dタイプフリップフロップ354の出力端子Q1
は1゛に、Dタイプフリップフロップ355の出力端子
Q2は“0”になる。
モしてNANDゲート356,357,358.359
により信号線60には第5図fに示す“0゛の信号が現
われる。
この信号は前記出力回路360に伝達され、抵抗361
を介してトランジスタ362はオフされて、出力端子3
03には第2のプレート150の第1電極151が第1
のプレート140の第1電極145と対向している(ま
たは第2のプレート150の第2’tt極152が第1
のプレート140の第2電極146と対向している)こ
とを示す信号゛1゛(第5図gに示す信号70)が現わ
れる。
また、第4図すに示す如く、第2のプレート150の第
1電極151が第1のプレート140の第2電極146
と対向し、第2のプレート150の第2電極152が第
1のプレート140の第1電極145と対向した場合に
は、第2のプレート150の第1電極151には信号2
0と同位相の信号が現われて前述のようにVaを基準と
する第5図Cに示す信号31が第1のプレート140の
第3電極147に現われ、第2のプレート150の第2
電極152には発振波形10と同位相の信号が現われて
第1のプレート140の第4電極148にはVaを基準
とする第5図dで示す信号41が現われる。
このとき、前記アース電極149が無い場合は前述の如
く第1のプレート140の第1電極145と第3電極1
47との間には分布容量が存在するために、結線部33
は発振波形10と同位相の波形が分布容量によって伝達
され、極端な場合には、結線部33の信号が第5図Cの
波形31′で示すように波形31と逆位相となることも
あり、作動が不安定になる。
そこで、第2図図示の実施例では前述のようにアース電
極149を第1のプレート140の第1電極145と第
3電極147との間に挿入し、この第1の電極145と
第3電極147の分布容量による信号伝達をなくしてい
る。
これにより、端子30には第5図Cに示す信号31のみ
が現われる。
すると、前記比較回路340の出力端には、第5図eの
信号51で示す如くの信号が現われて位相検出回路35
0の出力端子には第5図fの信号61が現われ、出力端
子303には第2のプレート150の第1電極151が
第1のプレート140の第2電極146と対向している
ことを示す信号44099(第5図gに示す信号71)
が現われる。
このように第2のプレート150に配置された第1電極
151及び第2電極152がシャフト120の回転によ
って第1のプレート140に設置された第1電極145
及び第2電極146上を通過する際、出力端子303に
は“1゛または“0゛9の信号が交互に現われ、第2の
プレート150の回転、つまりシャフト120の回転を
検出することができる。
上述た様に第1のプレート140の第1電極145と第
3電極147との間に付加したリング状の電極149に
より第1電極145に印加した波形10が、第1電極1
45と第3電極147とにより構成される分布容量によ
り、第3電極147に伝達されることなく第2のプレー
ト150の第3電極156に現われる信号を第1のプレ
ート140の第3電極147に伝達することができる。
なお、上述した実施例においては、第1のプレート14
0の第1、第2の電極145,146に互いに逆位相の
信号を印加して第1のプレート140の第3、第4の電
極147,148より信号を取出すようにしたが、第1
のプレート140の第3、第4の電極147,148に
互いに逆位相の信号を印加して第1のプレート140の
第11第2の電極145,146より信号を取出すよう
にしてもよいことは勿論である。
以上述べたように、本考案においては、同一間隔で円周
方向に配列した第1、第2電極及びリング状の第3、第
4電極と、前記第1電極及び第3電極の間に配置し、か
つアース電位にしたアース電極とを有する第1のプレー
トと、上記第1、第2電極と対向させて同一間隔で円周
方向に交互に配列した第1、第2電極と、これら第1、
第2電極にそれぞれ接続され、かつ前記第1のプレート
の第3、第4の電極と対向配置したリング状の第3、第
4の電極とを有する第2のプレートに配置した電極間の
静電容量変化としてとらえ、第1のプレートの第1及び
第2(または第3及び第4)電極に互いに逆位相で所定
周期の信号を周期信号供給回路より印加し、かつ前記第
1のプレートの第3(または第1)電極に現われる信号
に前記第1電極(または第3電極)に印加した信号が伝
達されないよう前記アース電極を設けであるから、前記
静電容量変化分だけを検出することができ、この2つの
電極の信号差を比較するから信号差に応じた大きな出力
が得られ、この比較信号と周期信号供給回路との位相状
態を回転信号発生回路により検出して回転信号を発生す
るから、前記第1のプレートの電極間の分布容量を小さ
くでき、さらに回転体の回転速度が遅い場合にも回転位
置を正確に検出することができるという優れた効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図gおよびbは夫々本考案になる電極構造を持つプ
レートを収納した回転検出器の一実施例を示す要部横断
面図および縦断面図、第2図gおよびbは第1図図示検
出器における第1のプレートおよび第2のプレートの電
極構造を夫々示す正面図、第3図は第3図図示実施にお
ける検出回路部の一実施例を示す電気結線図、第4図g
およびbは第1図図示検出器の作動説明に供する回転体
の回転に伴なう各電極の位置関係を夫々示す電気回路図
、第5図は第3図図示実施例の作動説明に供する各部信
号波形図である。 120・・・・・・シャフト、140・・・・・・第1
のプレート、145,146,147,148・・・・
・・第1のプレートの第1、第2、第3、第4電極、1
49・・・・・・アース電極、150・・・・・・第2
のプレート、151.152,156,155・・・・
・・第2のプレートの第1、第2、第3、第4電極。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 同一間隔で放射状に配置された電極片を有する第1電極
    と、該第1電極の電極片間に放射状に配置された電極片
    を有する第2電極と、リング状の第3、第4電極と、前
    記第1、第3電極間に配置し、かつアース電位としたリ
    ング状のアース電極とを備えた第1のプレートと、 前記第1のプレートの第1、第2、第3、第4電極に夫
    々対向して配置される第1、第2、第3、第4電極を備
    え、該第1電極と該第3電極、該第2電極と該第4電極
    とを夫々電気的に接続した第2のプレートと、 前記第1のプレートの第1、第2電極または第3、第4
    電極に互いに逆位相の信号を供給し、前記第2のプレー
    トを前記第1のプレートに関して回転させたときに前記
    両プレートの電極間に生じる静電容量の変化を検出して
    前記第2のプレートの回転を検出する検出回路と、 を包含することを特徴とする静電容量式回転検出器。
JP1981007524U 1981-01-22 1981-01-22 静電容量式回転検出器 Expired JPS6038221Y2 (ja)

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JPS57120255U JPS57120255U (ja) 1982-07-26
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