JPH02216060A - 揺れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は揺れ検出装置に係わり、特にエンコーダを用い
て被測定物に加えられた揺れを検出する揺れ検出装置に
関する。

〈従来技術〉 車両の盗難防止装置は、所定振幅以上の揺れや傾きの発
生及び衝撃を検出して警報を出すようにしている。

かかる盗難防止装置に用いられる従来のモーション検出
装置は、磁石が埋め込まれた振り子と該振り子鉛直方向
真下のブラケットに取り付けられた磁気抵抗素子を有し
、被測定部材の振動あるいは傾斜に起因して振り子が振
動、あるいは傾斜する時に生じる磁気抵抗素子の抵抗変
化に基づいて揺れ、傾き、衝撃を検出するものであった
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、従来のモーション検出装置では、車が傾いて駐
車される場合には、その都度磁気抵抗素子のセンターが
振り子に対向するようにセンタリングしなければならず
操作が面倒となる問題があった０ 又、従来のモーション検出装置では、磁気抵抗素子の抵
抗変化により生じる信号のレベルに基づいてアナログ的
に傾き、揺れ等を検出するものであり、精度の高い傾き
検出がてきないという問題があった。

以上から本発明の目的は、センタリングが不要であり、
しかもエンコーダを用いて高精度に揺れを検出できる揺
れ検出装置を提供することである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題は、Ａ相、Ｂ相の２つの信号を発生するエンコ
ーダと、Ａ相、Ｂ相信号を用いて正パルス列または負パ
ルス列を発生するパルス発生部と、カウンタと、カウン
ト値に基づいて揺れを検出する揺れ検出部により達成さ
れろ。

〈作用〉 エンコーダから発生するＡ相、Ｂ相の２つの信号を用い
て被測定部材の揺れ方向に応じて正パルス列または負パ
ルス列を発生し、カウンタにより該正パルスまたは負パ
ルスをカウントし、リセット信号によりリセットされた
後に連続的に正パルスまたは負パルスが発生してカウン
ト値が設定値以上になれば揺れが発生したものとする。

〈実施例〉 第１図は本発明に係わる揺れ検出部を含むモション検出
装置のブロック図である。図中、１１は磁気式エンコー
ダであり、後述するように振り子と、該振り子の動きに
応じて回動する磁気ドラムと、磁気ドラムに対向して配
設された磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を有し、被測定部材
例えば車両に振動や傾き変化が生じると互いに９０°位
相の異なるＡ相、Ｂ相の２つの信号を発生する。

１２　ａ、　１２　ｂはエンコーダから発生する２相信
号の波形を整形及び増幅して矩形波である２相信号Ａ、
Ｂを発生する整形増幅回路、】３はＡ相、Ｂ相信号の各
立ち上がり及び立ち下がり部分で振動方向あるいは傾き
方向に応じて正パルス列ＰＰまたは負パルス列ＮＰを発
生する方向判別・４倍回路、１４は被測定部材の傾きを
検出する傾き検出部、１５は被測定部材の揺れを検出す
る揺れ検出部、１６はリセット信号発生部である。

第２図は磁気式エンコーダの構造図であり、同図（ａｌ
は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、第３図は
磁気式エンコーダの概略構成斜視図である。１１ａは側
面り字状の取り付は部材（ブラケット）、１、１　ｂ　
＋よ磁気センサ、１１ｂ′はセンサガイドである。磁気
センサＩｌｂは、ガラス上に形成されたパーマロイ薄膜
パターンの磁気抵抗素子本体と、互いに９０°位相がず
れたＡ相、Ｂ相の２つの信号を発生する電気回路とから
構成されている。１１Ｃは磁気センサ１１ｂをブラケッ
トｌｌａに取り付けるネジ、１１０′はカシメ、１１ｄ
は周側面に所定ピッチλで着磁された磁気ドラムであり
、磁気センサｌｌｂと（よ微小間隙ｇをおいて対向して
いる。１．１　ｅは振り子、１１ｆは先端に振り子が固
定されると共に他端に磁気ドラムが固定され、振り子と
一体に回動することにより磁気ドラムを同様に回動させ
るサスペンダー　１１ｇは磁気ドラム、サスペンダーを
回動可能に支持する支持部である。

磁気式エンコーダが取り付けられた被測定部材が振動し
たり傾くと、振り子ｌｉｅは鉛直方向に向いて安定する
ように振動し、あるいは傾き、これに応じて磁気ドラム
ｌｌｄが回動し、磁気センサｌｌｂから２相信号が出力
される。

第４図は磁気式エンコーダの動作原理説明図である。磁
気抵抗素子はパターンの長手方向に電流を通ずると、そ
の電気抵抗値Ｒをこれと直交する磁界Ｈが存在する時に
減少するという特性を有している。このため、磁気抵抗
素子ＭＲａ、ＭＲｂのパターンを、第４図（ａｌに示す
ようにドラムの着磁パターンに対応させて配置すると、
換言するならば、磁気抵抗素子ＭＲａ、ＭＲｂを互いに
λ／２　（λば着磁パターンのピッチを示す）の位相を
ずらして配置すると、磁気抵抗素子ＭＲａ、ＭＲｂの抵
抗値が着磁パターンの移動に従って交互に小さくなり、
第４図（ａ）の状態では、磁気抵抗素子ＭＲａの抵抗値
は小となり、磁気抵抗素子ＭＲｂの抵抗値は大となる。

この結果、出力端子０ＵＴ（第４図（ｂ））からはドラ
ムの回転、すなわち着磁パターンの移動にしたがって、
交流の信号出力を得ることができる。

尚、磁気センサは実際には、第４図（ｃ）、　［ｄ、ｌ
に示ずように、磁気抵抗素子ａ、（ｉ＝１〜４）、ｂ（
１−１〜４）を組み合わせてブリッジ構成とすることに
より、出力電圧の増加、温度特性の改善を図り、また磁
気抵抗素子ａ　からドラムの着磁パターンピッチに対し
て１／４波長ずれた位置に別の磁気抵抗素子ｂ　を配列
することによって、出力端子ＯＵＴ　１からはインクリ
メントエンコーダに必要なＡ相信号出力を、又、出力端
子０ＵＴ２からはＢ相信号出力を得ることができる。

第５図は方向判別・４倍回路１３の動作説明波形図であ
り、正方向に傾いた場合を示している。

図中、Ａ、Ｂは互いに９０°位相がずれたＡ相信号。

Ｂ相信号、△ＡはＡ相信号から所定時間遅延した信号、
ΔＢはＢ相信号から所定時間遅延した信号、＊△Ａ、＊
△Ｂは信号△Ａ、ΔＢの否定信号（＊は否定を意味する
）、ＰｌはＡ・＊ΔＡの論理積演算により発生する正パ
ルス、Ｐ２はＢ・＊ΔＢにより発生する正パルス、Ｐ３
は＊Ａ・八Ａにより発生する正パルス、Ｐ４は＊Ｂ・Δ
Ｂにより発生する正パルス、ＰＰは正パルス列であり、
Ａ相またはＢ相信号の１周期当り４個の正パルスＰ１〜
Ｐ４を有している。

傾き検出部１４（よ、正方向状態変化検出部１４ａと、
負方向状態変化検出部１４ｂと、傾き発生信号出力部１
４ｃｉｅ備え、正または負方向に連続して傾いている時
に２相信号Ａ、Ｂに少なくとも２回以上の状態変化があ
った時、換言すれば１方向に傾いている時に連続して２
個以上の正パルスＰＰまたは負パルスＮＰが発生した時
、傾きが発生したものとして傾き発生信号ＩＣを出力す
る。

たとえば、１回転当りＡ相信号及びＢ相信号が２００パ
ルス発生するものとすると、傾き方向に応じて正パルス
ＰＰ、負パルスＮＰは０．４５°毎に発生するから、０
．９°以上の傾き変化があると傾き発生信号ＩＣが出力
される。尚、傾き検出部１４はジヤツキ等による車の傾
きを検出するものであるため、周期の短い正パルス、負
パルスは風や振幅の大きな揺れによるものとし、図示し
ない手段により傾き発生信号ＩＣを出力しないようにし
ている。

一 すなわち、傾き検出部１４は比較的ゆっくりとした所定
角度以上の傾き発生を検出して傾き発生信号ＩＣを出力
する。

揺れ検出部１５は正パルスＰＰをカウントすると共に、
リセット信号発生部１６からのリセット信号ＲＰＡによ
りリセットされる正方向カウンタ１５ａと、負パルスＮ
Ｐをカウントすると共に、リセット信号発生部１６から
のリセット信号ＲＰＢによりリセッ′トされる負方向カ
ウンタ１５ｂと、各カウンタの計数値が設定値Ｎ６以上
になったかを判別して正方向揺れ発生信号ＳＷＡ、負方
向揺れ発生信号ＳＷＢを発生する比較器１５ｃ、１５ｄ
と、信号ＳＷＡ、ＳＷＢの論理和を出力するオア回路１
５ｅを有している。揺れ検出部１５は、車が揺すられた
り、持ち上げられたりして大きな振動が発生した乙とを
検出するものであり、設定値ＮＳは２０〜４０程度に設
定される。

リセット４ｍ号発生部１６は、システムを盗難監視状態
にするスイッチにより、あるいはドアロックを検出して
システムリセット信号Ｒ３を発生するシステムリセット
回路１６ａと、正パルスＰＰが所定時間Ｔ６−以上途絶
えたことを検出して自己リセット信号ＲＡを出力する正
パルス停止検出回路１６ｂと、負パルスＮＰが所定時間
Ｔ９以上途絶えたことを検出して自己リセット信号ＲＢ
を出力する負パルス停止検出回路１６ｃと、システムリ
セット信号Ｒ８，自己リセット信号ＲＡ、負パルスＮＰ
のオア信号をリセット信号ＲＰＡとして出力するオアゲ
ート１６ｔｌと、システムリセット信号Ｒ３，自己リセ
ット信号ＲＢ、正パルスＰＰのオア信号をリセット信号
ＲＰＢとして出力するオアゲート１６ｅを有している。

従って、（ｉ）システムがリセットされた後の初期状態
から任意の方向に設定値ＮＳ以上の大きな揺れが発生し
た時、あるいは（ｉｉ）　１方向に傾いてから（相手パ
ルスＰＰ、ＮＰによるリセット後）、他方向に設定値Ｎ
Ｓ以上の揺れが発生した時、あるいは伝ｉ）　１方向に
傾いて停止し所定時間ＴＳ以上経過してから（自己リセ
ット信号ＲＡ、ＲＢによるリセット後）、該方向に設定
値以上の揺れが発生した時、揺れ方向の比較器出力ＳＷ
Ａ、、ＳＷＢがへイ１ノベルとなって揺れ発生信号ＳＷ
が出力される。

以上では正方向及び負方向のそれぞれに、カウンタと比
較器を設けた場合について説明したが、揺れ（よ振動す
るものであるから、１つの方向のみにカウンタと比較器
を設けて揺れ検出部１５を構成するようにしてもよい。

又、カウンタ１５ａ。

１５ｂは入力パルスを計数してその数を出力するデジタ
ルカウンタでも、入力パルス数に応じた電圧を出力する
積分器構成のアナログカウンタであってもよい。

第６図は積分器構成のアナログカウンタの例であり、第
１図と同一部分には同一符号を付している。１５ａは正
パルスＰＰを計数するアナログカウンタ、１５Ｃば比較
器、１６ｄはダイオード構成のオア回路である。又、＊
ＲＡ、＊Ｒ３，＊ＮＰ、＊ＲＰＡはそれぞれ自己リセッ
ト信号ＲＡ。

システムリセット（Ｗ号Ｒ３１ｆｔパルスＮＰ、リセッ
ト信号ＲＰＡの否定信号である。

アナログカウンタ１５ａにおいて、ＴＲ１はリセット信
号ＲＰＡ発生時に（＊　ＲＰ　Ａ、　＝　　０”″）オ
ンする第１のトランジスタ、ＴＲ２ば正パルスＰＰによ
りオンする第２のトランジスタ、Ｃ１は充放電用のコン
デンサ、Ｒ１は放電時定数を決定する抵抗（３００Ω）
、Ｒ２は充電時定数を決定する抵抗（３０にΩ）、Ｄは
コンデンサＣ１に並列に逆バイアス接続されたダイオー
ドである。

自己リセット信号ＲＡまたはシステムリセット信号Ｒ３
または負パルスＮＰが発生するとリセット信号＊ＲＰＡ
がローレベル（−０”）になり、第１のトランジスタＴ
ＲＩがオンする。このため、コンデンサＣ１の充電電荷
は時定数Ｃ１・Ｒ１て急速に放電され、カウンタの出力
電圧■は電源電圧Ｅとなり、リセットされる。

しかる後、正パルスＰＰが発生すると第２トランジスタ
ＴＲ２は正パルスＰＰのパルス幅に相当する期間オンし
、この間コンデンサＣ１は時定数Ｃ１・Ｒ２で充電され
、出力電圧■はコンデンサＣ１の充電電圧分低下する。

以後正パルスＰＰが発生する毎に出力電圧Ｖは低下し、
設定数Ｎｓ個の正パルスＰＰが連続的に発生するとスレ
ッショールドレベルｖＴＨ以下になり比較器１５ｃから
正方向の揺れ発生信号ＳＷＡが出力される。

第７図はシステムリセット信号Ｒ３によりリセットされ
た後に正パルスＰＰが５個発生し、出力電圧Ｖがスレッ
ショールドレベルｖＴ１．ｌに到達する前に正パルスが
途絶え、これにより自己リセット信号ＲＡが発生してリ
セットされ、しかる後再び正パルスＰＰが発生し、Ｎｓ
個す上の正パルスが発生してスレッショールドレベルｖ
ＴＨ以下になり、揺れ発生信号ＳＷＡが発生し、所定時
間後逆転し負パルスＮＰによりリセットされた状態を示
す。

ところで、第６図のアナログカウンタ１５ａの構成は、
ＰＮＰトランジスタ入力（第８図参照）のアナログコン
パレータ１５ｃが後段に接続された場合に好適であり、
コンパレータの入力バイアス電流やオフセット電流の影
響を受けずホールド性能のよい積分回路（アナログカウ
ンタ）を構成できる。尚、後段にＮＰＮ　）ランジスタ
入力のアナログコンパレータが接続される場合には、第
９図に示すようにアナログカウンタを構成する。ただし
、Ｃ１は充放電用コンデンサ、Ｒ１は放電抵抗、Ｒ２は
充電抵抗、ＴＲＩはリセット信号ＲＰＡによりオンして
コンデンサＣ１を放電させる第１のトランジスタ、ＴＲ
２は正パルスＰＰによりオンしてコンデンサＣ１を充電
させる第２のトランジスタであり、コンデンサ端子電圧
■がコンパレータ入力となっている。

又、第６図のダイオードＤは、リセット信号ＲＰＡによ
りコンデンサＣ１が十分に放電しきれなかった場合にお
いて（第１０図点線参照）、逆方向リークにより放電さ
せ、出力電圧Ｖを電源電圧Ｅに等しくするものである。

デジタルカウンタの場合にはカウンタのビット数により
分解能が制限されるが、アナログカウンタによれば正パ
ルスＰＰのパルス幅、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２
の値を調整することにより、広い感度幅、高分解能をも
った揺れ検出装置を構成できる。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、エンコーダから発生するＡ相、Ｂ
相の２つの信号を用いて揺れ方向に応じて正パルス列ま
たは負パルス列を発生し、計数手段によす該正パルス及
び負パルスの一方のパルスをカウントし、そのカウント
値が設定値を越えた時揺れが発生したものと判定するよ
うに構成したから、センタリングが不要であり、しかも
エンコダを用いて高精度に、しかも傾き検出に用いる信
号をそのま５用いて簡単な回路で揺れを検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の揺れ検出装置のブロック図、第２図及
び第３図は磁気式エンコーダの構成図、第４図８よ磁気
式エンコーダの動作原理説明図、第５図は方向判別・４
倍回路の動作説明波形図、第６図は積分器構成のアナロ
グカウンタ例、第７図はその動作説明用波形図、 第８図はＰＮＰ入力構成図、 第９図は別の積分器構成のアナログカウンタ例、第１０
図はダイオードの効果説明図である。 １１・・磁気式エンコーダ、 １３・・方向判別・４倍回路、 １５・・揺れ検出部、 １５ａ、１５ｂ−・カウンタ、 １５ｃ、１５ｄ・−比較器、 １６・・リセット信号発生部 特許出願人　　　　　　　　アルパイン株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　齋藤千幹く Ｑ−龜 Ｑ−よ 〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定部材の揺れにより互いに位相の異なるＡ相、Ｂ相
   の２つの信号を発生するエンコーダと、前記Ａ相、Ｂ相
   信号を用いて揺れ方向に応じて正パルス列または負パル
   ス列を発生するパルス発生部と、 前記正パルスまたは負パルスをカウントすると共に、シ
   ステムリセット信号及びカウントパルスと逆方向のパル
   スによりリセットされる計数手段と、 カウント値が設定値を越えた時、揺れ発生信号を出力す
   る揺れ検出部を有することを特徴とする揺れ検出装置。