KR930008220Y1 - 회전각도 검출장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도 및 제 2 도는 이 고안의 한 실시예에 의한 홀더를 나타낸 사시도 및 평면도.
제 3 도는 이 고안의 별개 고안의 한 실시예에 의한 홀더의 창구부를 나타낸 단면도.
제 4 도는 이 고안의 한 실시예에 의한 전기신호 및 펄스신호를 나타낸 파형도.
제 5 도는 이 고안의 다른 실시예에 의한 홀더의 창구부를 나타낸 단면도.
제 6 도는 일반적인 회전각도 검출장치를 나타낸 단면도.
제 7 도는 제 6 도의 회전판을 나타낸 평면도.
제 8 도는 종래 홀더를 나타낸 사시도.
제 9 도는 종래 홀더의 창구부를 나타낸 단면도.
제 10 도는 제 6 도의 전자회로의 파형정형부를 나타낸 회로도.
제 11 도는 종래 장치에 의한 전기신호 및 펄스신호를 나타낸 파형도.
제 12 도는 광량과 갭과의 관계를 나타낸 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 샤프트 2 : 회전판
3 : 발광소자 4 : 수광소자
5 : 홀더 7 : 전자회로
10 : 슬리트 11A : 창구부
E : 전기신호 P : 펄스신호
F' : 창구부의 언저리부 G' : 발광소자 및 수광소자간의 갭
이 고안은 크랑크축의 회전에 동기하여 소정의 펄스를 발생시키며 내연기관의 점화시기등을 제어하기 위한 회전각도 검출장치에 관한 것으로서 특히 크랑크축의 위치검출용 전기신호의 변환효율을 향상시켜 고정밀도화 및 고신뢰성화를 실현시킨 회전 각도 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 등의 내연기관의 점화시키는 크랑크축과 동기한 위치검출에 의하여 결정하는 것이다.
이 때문에, 회전판의 원주상을 따라 설치된 슬리트에 포토카플러(photo Coupler)를 대향시켜 광검출에 의한 전기신호를 펄스신호로 파형정형시켜 크랑크축의 회전위치를 검출하는 장치를 사용하고 있다.
제 6 도는 일반적인 회전각도 검출장치를 나타낸 단면도이고 제 7 도는 제 6 도의 회전판을 나타낸 평면도, 제 8 도 및 제 9 도는 제 6 도의 홀더를 나타내는 사시도 및 단면도, 제 10 도는 제 6 도의 전자회로의 파형정형부를 나타낸 회로도이다.
도면에 있어서, 1은 크랑크축(도시에 없음)과 동기하여 회전하는 샤프트이다.
2는 샤프트(1)와 일체로 설치된 회전판이며 제 7 도와 같이 샤프트(1)의 회전중심에서 일정한 거리의 원주상을 따라 부채꼴슬리트(10)가 형성되어 있다.
내연기관(도시하지 않았음)이 예컨대, 4기통의 경우, 각 슬리트(10)는 제 7 도에 표시한 것과 같이 등간격으로 4개소에 형성된다.
3 및 4는 슬리트(10)에 대응되어 서로 대향되도록 회전판(2)의 양면쪽에 배치된 발광소자 및 수광소자이다.
5는 발광소자(3) 및 수광소자(4)를 고정시키는 수지제홀더이며 제 8 도 및 제 9 도와 같이 발광 소자(3) 및 수광소자(4)에 각각 대응되어 단면형상의 구형수납부와, 이 수납부의 단면에 설치된 평면형상이 장방형(또는 원형)의 창구부(11)등을 구비하고 있다.
7은 발광소자(3)를 구동시킴과 동시에 수광소자(4)에서 생성되는 전기신호 E를 파형정형하여 펄스신호 P를 출력시키는 전자회로, 8은 홀더(5) 및 전자회로(7)를 수납시키는 케이스, 9는 케이스(8)를 덮는 하우징이다.
전자회로(7)의 파형정형부는 제 10 도와 같이 수광소자(4)로부터의 전기신호 E를 기준전압 ER와 비교하여 펄스신호 P를 출력시키는 비교기(20)로 구성되어 있다.
제 10 도에 있어서, 12 및 13은 발광소자(3) 및 수광소자(4)에 각각 접속된 직렬저항기이다.
14 및 15는 직렬접속된 분압저항기이며 중앙접속점에서 기준전압 EP를 생성하도록 되어 있다.
16은 비교기(20)의 출력단자(21)에 접속된 저항기이다.
다음에, 제 11 도의 파형도 및 제 12 도의 특성도를 참조하면서 제 6 도 내지 제 10 도에 표시된 종래의 회전각도 검출장치의 동작에 관하여 설명한다.
전자회로(7)에서 급전된 발광소자(3)는 수광소자(4)를 향하여 빛을 방사한다.
이 빛은 샤프트(1)와 함께 회전하는 회전판(2)의 슬리트(10)에 의하여 단속적으로 통과 및 차단되며, 각 슬리트(10)의 위치와 대응된 타이밍에서 수광소자(4)에 수광된다.
수광소자(4)는 단속적으로 입력된 빛을 그 수광량에 따라 전기신호 E로 변환시키며, 이 전기신호 E를 전자회로(7)에 입력시킨다.
이때, 슬리트(10)를 통과하는 빛의 광량은 회전판(2)의 회전각도 θ와 슬리트(10) 및 창구부(11)의 각 평면형상에 따라서 사다리꼴파형으로 변화하므로 전기신호 E도 제 11 도와 같이 사다리꼴파형으로 변환된다.
그러나, 부채꼴 슬리트(10) 및 장방형창구부(11)의 각 양단부가 교차(개구 또는 폐구) 할때에 통과광량이 서서히 변화하기 때문에 실제로는, 전기신호 E의 상승부분 및 하강부분이 2점쇄선과 같이 곡선적으로 되며 특히 기준전압 ER의 부근에서는 전기신호 E의 변화율이 작아진다.
또 수광소자(4)에 입력되는 빛의 광량은 발광소자(3)와의 갭 G(제 9 도 참조)에 의하여 제 12 도와 같이 변화하므로 갭 G가 작을수록 증대한다.
그러나, 홀더(5)는 수지로 몰드성형되어 있기 때문에 창구부(11)의 두께를 얇게 한다는 것은 제조상 및 강도상의 이유로 인하여 곤란하여 갭 G를 너무 좁게 할 수는 없다.
전자회로(7)내의 비교기(20)는 전기신호 E를 소정레벨의 기준전압 ER와 비교처리하여 전기신호 E가 기준전압 ER을 초과하였을 때 H레벨인 펄스신호 P를 출력시킨다.
이 펄스신호 P는 회전판(2)이 회전각도(회전위치)를 나타낸다.
그러나, 상술한 바와 같이 발광소자(3) 및 수광소자(4)간의 갭 G가 크기 때문에 전기신호 E가 작아지며 빛을 전기신호 E로 변환할때의 효율이 나쁘게 된다.
또 창구부(11)의 양측언저리부 F의 형상이 슬리트(10)와 다르기 때문에 전기신호 E의 상승 부분 및 하강부분의 비교레벨 부근에서의 변화율이 작아지며 온도나 전압의 변동등에 의하여 발광소자(3)의 광량이 변동되거나 전기신호 E에 노이즈가 중첩되면 펄스신호 P가 변동하기 쉽고 각도 검출정밀도가 나빠진다.
특히 비교기(20)의 (+)측입력단자에 노이즈가 중첩된 경우, 비교기(20)가 오동작하여 펄스 신호 P의 상승 및 하강의 타이밍이 크게 변동하여 회전각도의 검출오차가 생기기 쉽다.
종래의 회전각도 검출장치는 이상과 같이 부채꼴슬리트(10)에 대하여 예컨대, 장방형창구부(11)를 통하여 빛을 통과시켜 송수광하고 있으므로 수광소자(4)에서 출력되는 전기신호 E의 상승부분 및 하강부분의 파형정형레벨부근에서의 변환율이 작아진다.
따라서 노이즈나 온도변화등에 의한 근소한 광량변화에 의하여 검출오차가 생기기 쉬운 문제점이 있었다.
또 창구부(11)의 단면형상이 구형이기 때문에 발광소자(3)와 수광소자(4)의 사이의 갭 G를 좁게할 수 없어 검출광량을 충분히 취할 수 없다.
따라서 슬리트(10)의 통과빛에서 전기신호 E로의 변환효율이 나빠져서 SN비가 열화하여 고정밀도화를 실현할 수 없는 문제점이 있었다.
이 고안은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수광소자에서 출력되는 전기신호의 상승부분 및 하강부분의 파형정형레벨부근에서의 변화율을 크게하여 광량변동에 의한 검출오차를 억제시킨 회전각도 검출장치를 얻는데 그 목적이 있다.
또 이 고안의 다른 실시예는 발광소자 및 수광소자의 갭을 좁게 하여 검출광량을 크게하며, 전기신호의 변환효율을 향상시켜 고정밀도화를 실현시킨 회전각도 검출장치를 얻는데 그 목적이 있다.
이 고안의 회전각도 검출장치는 창구부의 평면형상을 부채꼴로 한 것이다.
또 이 고안의 다른 실시예에 의한 회전각도 검출장치는 창구부의 단면형상을 발광소자 및 수광소자의 외주면에 맞도록 원호형으로 한 것이다.
이 고안은 창구부의 평면형상을 슬리트와 같은 부채꼴로 함으로서, 창구부 및 슬리트가 교차할 때의 통과광량의 상승 및 하강을 매우 가파르게 한다.
따라서 온도변동 등에 의한 광량변화가 생기거나, 노이즈가 중첩되어도 펄스신호의 변동은 거의 없어 검출오차는 생기지 않는다.
또 이 고안의 다른 실시예에 있어서는 창구부의 단면형상을 발광소자 및 수광소자의 외주면과 일치시킴으로서, 창구부의 두께를 엷게 하여 각 소자간의 갭을 좁게 하여 검출 용량을 증대시킨다.
따라서 전기신호의 변환효율을 및 SN비가 향상되어 고정밀도와 및 고신뢰성화 할 수 있다.
이 고안의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제 1 도 및 제 2 도는 이 고안의 한 실시예에 의한 홀더를 나타내는 사시도 및 평면도인데, 5는 상술한 것과 동일하다.
11A는 상기 (11)에 대응하는 창구부인데, 그 평면형상은 제 2 도에 표시한 것과 같이 회전판(2)의 중심 Q에 대하여 부채꼴로 되어 있다.
또 창구부(11A)의 단면형상은 제 3 도에 표시한 것과 같이 발광소자(3) 및 수광소자(4)의 외주면에 맞게 원호형으로 되어 있다.
따라서 창구부(11A)의 두께는 서서히 점차적으로 엷기 때문에 수지몰드성형이라 할찌라도 충분히 엷게 형성되어 있으며 발광소자(3) 및 수광소자(4)간의 갭 G'는 종래의 갭 G보다 좁게 설정되어 있다.
또 여기에서 도시되지 않은 장치전체, 회전판(2) 및 전자회로(7)의 파형정형부의 구성은 제 6 도 및 제 7 도 및 제 10 도에 표시한 것과 같은 것이다.
다음에 제 6 도, 제 7 도 및 제 10 도, 아울러 제 4 도의 파형도를 참조하면서 제 1 도∼제 3 도에 표시한 이 고안의 한 실시예의 동작에 관하여 설명한다.
전술한 바와 같이 회전판(2)이 회전하여 슬리트(10)의 위치가 창구부(11A)와 일치하였을 때 수광소자(4)에 빛이 입력되어 전기신호 E가 출력된다.
이 경우 창구부(11A)의 양측언저리부 F'가 슬리트(10)와 일치된 부채꼴을 하고 있으므로 슬리트(10)가 창구부(11A)를 개구 또는 폐구할 때의 광량의 변화율이 최대로 된다.
따라서 전기신호 E의 상승부분 및 하강부분은 제 4 도의 실선과 같이 된다.
특히 파형정형레벨인 기준전압 ER의 부근에서의 변화율(△E/△θ)은 종래(일점쇄선 참조)와 비교하여 매우 가파르게 된다.
이 때문에 비교기(20)의 기준전압 ER의 레벨부근에서 전기신호 E의 노이즈가 중첩하더라도 종래의 변(파선참조)와 같이 오동작하지 않으며 펄스신호 P의 변동은 억제된다.
따라서 온도 및 전압의 변동에 의하여 발광소자(3)의 광량이 변화하여도 전기신호 E의 상승부분 및 하강부분의 기준전압 ER의 부근에서의 변화율(△E/△θ)이 크면 펄스신호 P의 변동은 거의 생기지 않는다.
이와 같이 창구부(11A)의 평면형상을 부채꼴로 함으로서, 노이즈등에 대한 펄스신호 P의 출력특성의 열화를 최소한으로 억제된다.
또 발광소자(3) 및 수광소자(4)간의 갭 G'를 좁게 함으로서 검출광량이 증대되고, 전기신호 E의 SN비가 향상되며 펄스신호 P에 의한 각도검출의 정밀도 및 신뢰성이 더욱 향상된다.
또 상기 실시예에서는 갭 G'를 작게 하기 위하여 창구부(11A)의 단면형상을 원호형으로 하여 발광소자(3) 및 수광소자(4)의 가기 외주면의 형상과 완전히 일치시켰으나, 제 5 도와 같이 거의 원호형이면 단계적으로 형성되어 있어도 동일한 효과를 나타낸다는 것은 말할 나위 없다.
또 제 3 도에 있는 발광소자(3) 및 수광소자(4)가 중심축에 대하여 회전체형상인 경우, 창구부(11A)도 마찬가지로 회전체형상으로 형성되며 전체로서 직경방향 단면형상을 원호형으로 하는 것이 바람직하지만, 홀더(5)의 강도상 문제가 생기지 않으면 창구부(11A)를 긴구멍형상으로 하고 소정의 직경방향단면형상만을 원호형으로 하여도 된다.
이상과 같이 이 고안에 의하면 창구부의 평면형상을 부채꼴로 하고 슬리트의 언저리부와 일치시켜 창구부 및 슬리트가 교차 할 때의 통과 광량의 상승 및 하강을 매우 가파르게 하였으므로 온도변동 등에 의한 광량변화가 생기거나 노이즈가 중첩되어도 오동작을 억제할 수 있는 회전각도 검출장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또 이 고안의 다른 실시예에 의하면 창구부의 단면형상을 발광소자 및 수광소자의 외주면에 맞춘 원호형으로 하고 두께를 엷게 하며 각 소자간의 갭을 좁게 하였으므로 검출광량이 증대되어 전기신호의 변환효율 및 SN비가 향상되어 검출정밀도 및 신뢰성이 높은 회전각도 검출장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 크랑크축에 동기하여 회전하는 샤프트(1)와 일체로 설치되고 상기 샤프트(1)의 회전중심으로부터 일정한 거리의 원주상에 부채꼴의 슬리트(10)를 가진 회전판(2)과, 상기 슬리트(10)에 대응되고 서로 대향되도록 상기 회전판(2)의 양면쪽에 배치된 발광소자(3) 및 수광소자(4)와, 상기 발광소자(3) 및 수광소자(4)에 각각 대응하는 창구부(11)를 가진 홀더(5)와, 상기 발광소자(3) 및 수광소자(4)에 각각 대응하는 창구부(11)를 가진 홀더(5)와, 상기 발광소자(3)를 구동시킴과 동시에 상기 수광소자(4)에서 생성되는 전기신호를 파형정형시켜 펄스신호를 출력시키기 위한 전자회로(7)를 구비한 회전각도 검출장치에 있어서, 상기 창구부(11A)의 평면형상을 부채꼴로 한 것을 특징으로 하는 회전각도 검출장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 창구부(11A)의 단면형상을 상기 발광소자(3) 및 수광소자(4)의 외주면에 맞춘 원호형으로 한 것을 특징으로 하는 회전각도 검출장치.
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