KR930008220Y1 - 회전각도 검출장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

회전각도 검출장치
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)

  1. 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.
  2. 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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