JPH0749866Y2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、波形整形回路を備えた回転検出装置に関す
る。

［従来の技術］ 通常の回転検出装置は、検出対象の回転に伴って正弦波
パルスを出力する電磁ピックアップ（回転検出素子）
と、この電磁ピックアップからの正弦波パルスを矩形波
パルスに整形する波形整形回路と、この矩形波パルスに
基づいて回転情報を得るマイクロコンピュータ（回転情
報演算手段）を備えている。

上記波形整形回路は、正弦波パルスに所定電圧を加えた
検出電圧を出力する検出電圧供給回路と、抵抗分圧によ
り得られる基準電圧を出力する基準電圧供給回路と、上
記基準電圧を受ける非反転入力端子と上記検出電圧を受
ける反転入力端子とを有するコンパレータと、このコン
パレータにヒステリシス特性を付与する回路とを有して
いる。このヒステリシス特性付与回路は、コンパレータ
の出力端子と上記非反転入力端子との間に介在されると
ともにカソードが非反転入力端子を向くダイオードを含
み、コンパレータの出力がローレベルの時にはダイオー
ドによりコンパレータの出力端子と非反転入力端子を遮
断して基準電圧を基準電圧供給回路での抵抗分圧のみに
より決定される下側のスレッショルドレベルに設定し、
コンパレータの出力がハイレベルの時にはダイオードを
介してコンパレータの出力端子と非反転入力端子を接続
させて基準電圧を上記検出電圧供給回路の所定電圧より
高い上側のスレッショルドレベルに設定する。

電磁ピックアップからの正弦波パルス出力がない場合の
検出電圧すなわち上記所定電圧は、基準電圧の下側のス
レッショルドレベルと実質的に等しくなるように、設定
されている。これにより、電磁ピックアップの正弦波パ
ルスのゼロクロス点と、コンパレータからの矩形パルス
の立ち上がり時点とを一致させている。

ところで、上記回転検出装置において、上記電磁ピック
アップの断線を、即座に検出することが最近要求されて
きている。この断線検出のために、コンパレータの出力
レベルを監視することが考えられる。電磁ピックアップ
が断線すると、検出電圧が定電圧電源のレベルまで上昇
し、コンパレータの出力がローレベルのまま維持される
からである。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、上記構成だけの回転検出装置では、電圧レベル
監視による断線検出を正確に行えないおそれがある。そ
の理由を詳述すると、例えば電源投入直後や電源瞬断直
後において、電磁ピックアップが正常であるものの回転
停止状態のためパルス出力がない場合には、コンパレー
タの出力レベルが不定であり、基準電圧が上下いずれか
のスレッショルドレベルにあるか不定である。このた
め、基準電圧が下側のスレッショルドレベルにある場合
には、基準電圧供給回路や検出電圧供給回路の抵抗値の
微小のばらつきによって、検出電圧が基準電圧を僅かに
上回り、コンパリータの出力レベルが断線の場合と同様
にローレベルになることもあり、断線と誤って検出して
しまうおそれがある。

上記欠点を補うために、電磁ピックアップからの正弦波
パルスが入力しない時の検出電圧（すなわち上記所定電
圧）が、下側のスレッショルドレベルより低くなるよう
に設定し、これによりコンパレータの出力を確実にハイ
レベルにし、電磁ピックアップ断線時の出力レベルと異
ならせ、断線検出をより確実に行えるようにすることも
考えられる。しかしながら、基準電圧供給回路、検出電
圧供給回路の抵抗の値にバラツキがあるため、このバラ
ツキを見込んで上記所定電圧をヒステリシス範囲から外
さなければならず、この結果、電磁ピックアップからの
正弦波のゼロクロスポイントとコンパレータからの矩形
波の立ち上がりまたは立ち下がりの時点とが無視できな
い程度にずれるおそれがある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記課題を克服すめたになされたもので、その
要旨は、（イ）検出対象の回転に伴って正弦波パルスを
出力する回転検出素子と、（ロ）上記正弦波パルスを矩
形波パルスに整形する波形整形回路と、（ハ）上記矩形
波パルスに基づいて回転情報を得る回転情報演算手段
と、を備え、上記波形整形回路が、ｉ）抵抗分圧により
発生する所定電圧と、これら抵抗よりグランド側に直列
接続された上記回転検出素子からの正弦波パルスとを加
えた検出電圧を出力する検出電圧供給回路と、ii）抵抗
分圧により基準電圧を出力する基準電圧供給回路と、ii
i）上記基準電圧を受ける非反転入力端子と、上記検出
電圧を受ける反転入力端子とを有するコンパレータと、
iv）コンパレータの出力端子と上記非反転入力端子との
間に介在されるとともにカソードが非反転入力端子を向
くダイオードを含み、コンパレータの出力がローレベル
の時にはダイオードによりコンパレータの出力端子と非
反転入力端子を遮断して基準電圧を上記検出電圧供給回
路の所定電圧と実質的に一致する下側スレッショルドレ
ベルに設定し、コンパレータの出力がハイレベルの時に
はダイオードを介してコンパレータの出力端子と非反転
入力端子を接続させて基準電圧を上記検出電圧供給回路
の所定電圧より高い上側のスレッショルドレベルに設定
するヒステリシス特性付与回路と、を有する回転検出装
置において、さらに、（ニ）上記コンパレータの非反転
入力端子に、カソードが非反転入力端子を向くダイオー
ドを介して、ハイレベルのパルスを出力することによ
り、コンパレータの出力をハイレベルにし、ひいては基
準電圧を上側スレッショルドレベルにするパルス発生手
段と、（ホ）上記パルス発生手段からのパルス出力後
に、上記コンパレータの出力レベルを検出してこの出力
レベルがローの場合には、断線故障であると判断する断
線判別手段と、を備えたことを特徴とする回転検出装置
にある。

［作用］ パルス発生手段からダイオードを介してパルスをコンパ
レータの非反転入力端子に送ることにより、基準電圧レ
ベルを強制的に上側スレッショルドレベルにする。回転
検出素子に断線が生じていない場合には、検出電圧は所
定電圧に維持されるから、上側スレッショルドレベルよ
り低く、コンパレータの出力はハイレベルに維持され
る。これに対して、検出素子に断線が生じている場合に
は、検出電圧が上側スレッショルドより高くなるので、
コンパレータの出力はローレベルになる。したがって、
故障判別手段では、このコンパレータの出力がローレベ
ルの時に、故障と判断できる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図に示す回転検出装置は、波形整形回路１を基本回路
構成として備えている。この波形整形回路１は入力端子
1aと出力端子1bを有している。

電磁ピックアップ100（回転検出素子）は、一端が上記
波形整形回路１の入力端子1aに接続され、他端が接地さ
れている。電磁ピックアップ100は、検出対象としての
回転軸に固定された歯付きパルサの周囲に配されてお
り、この電磁ピックアップ100をパルサの歯が通過する
度に、第２図に示す正弦波のパルスPsを出力する。

波形整形回路１は、オペアンプからなるコンパレータ10
を備えている。コンパレータ10の出力端子は、プルアッ
プ抵抗11を介して定電圧電源Vccに接続されている。ま
た、コンパレータ10の出力端子と非反転入力端子との間
には、抵抗12およびダイオード13が接続されている。ダ
イオード13はカソードを非反転入力端子に向けている。
これら抵抗12およびダイオード13はヒステリ特性付与回
路を構成し、コンパレータ10に後述するヒステリシス特
性を付与する。

波形整形回路１は、さらに基準電圧供給回路20と検出電
圧供給回路30を備えている。基準電圧供給回路20は、抵
抗21,22を直列接続してなり、一端が定電圧電源Vccに接
続され他端が接地されていて、抵抗21,22間の接続点の
電圧が基準電圧Vrとしてコンパレータ10の非反転入力端
子に供給される。コンパレータ10の出力がローレベルの
時には、ダイオード13により出力端子と非反転入力端子
との間が遮断されるため、基準電圧Vrは、２つの抵抗2
1,22で定電圧Vccを分圧することにより決定される。こ
の時の基準電圧Vrのレベルを下側スレッショルドレベル
と称する。また、コンパレータ23の出力がハイレベルの
時には、電流が抵抗11,12,ダイオード13を経て抵抗22へ
流れるため、上記抵抗21,22で定電圧Vccを分圧した電圧
より高くなる。この時の基準電圧Vrのレベルを上側スレ
ッショルドレベルと称す。このようにして、コンパレー
タ10はヒステリシス特性を持つことができるのである。

上記検出電圧供給回路30は、一端が定電圧電源Vccに接
続され他端が入力端子1aに接続された３つの抵抗31,32,
33の直列回路と、上記電磁ピックアップ100とから構成
されている。抵抗31,32間の接続点電圧が検出電圧Viと
してコンパレータ10の反転入力端子（第２の入力端子）
に入力される。

上記抵抗32,33間の接続点には、コンデンサ40とツェナ
ーダイオード41が接続されている。コンデンサ40は、抵
抗33と協働してローパスフィルタとなり、ノイズを吸収
するものである。またツェナーダイオード41は、入力端
子1aに予期しない過電圧が付与された時に、コンパレー
タ10を保護するためのものである。

上記基準電圧供給回路20と検出電圧供給回路30の各抵抗
は次の関係を有している。

R₂₁／（R₂₁＋R₂₂）＝R₃₁／（R₃₁＋R₃₂＋R₃₃＋R₁₀₀ …
（１） ただし、R₂₁，R₂₂，R₃₁，R₃₂，R₃₃，R₁₀₀は各抵抗21,2
2,31,32,33および電磁ピックアップ100の抵抗値であ
る。なお、電磁ピックアップ100の抵抗値が上記基準電
圧供給回路20,検出電圧供給回路30の各抵抗に比べて非
常に小さい場合には、これを無視することもできる。

入力端子1aに電磁ピックアップ100からのパルスPsが入
力しない場合には、検出電圧Viは、定電圧Vccを抵抗31
と、抵抗32,33および電磁ピックアップ100の直流抵抗分
との合成抵抗とで分圧することにより決定される所定電
圧となる。したがって、この場合の検出電圧Viは、上記
式（１）からも明らかなように、基準電圧Vrの下側スレ
ッショルドレベルと設計上等しくなる。

コンパレータ10の出力端子は、入力抵抗42および波形整
形回路１の出力端子1bを介してマイクロコンピュータ50
の入力端子に接続されている。

マイクロコンピュータ50の出力端子には、本考案の特徴
部をなすダイオード51のアノードが接続されており、こ
のダイオード51のカソードは上記コンパレータ10の非反
転入力端子に接続されている。さらに、マイクロコンピ
ュータ50の他の出力端子には故障表示装置52が接続され
ている。

上記構成において、波形整形回路１のコンパレータ10で
は、出力が一旦ハイレベルになると、基準電圧Vrが上側
スレツショルドレベルになって、正弦波パルスPsを含ま
ない検出電圧Viより高くなるため、このハイレベルの出
力状態が維持される。この状態でコンパレータ10は電磁
ピックアップ100からのパルスPsの入力を待っている。

上記電磁ピックアップ100が正常である場合の波形整形
回路１の作用について説明する。電磁ピックアップ100
から第２図に示す正弦波のパルスPsが入力端子1aに入力
されると、これに応じて検出電圧Viが変動する。例え
ば、検出電圧Viが最初に上昇して上側のスレッショルド
レベルにある基準電圧Vrより高くなるので、コンパレー
タ10の出力はハイレベルからローレベルに切り換わる。
コンパレータ10の出力がローレベルになると、基準電圧
Vrは、ヒステリシス範囲の下側のスレッショルドレベル
となる。

上記検出電圧Viは、上記のように一旦上昇した後で下降
に転じ、やがてゼロクロス点に達した時、下側のスレッ
ショルドレベルにある基準電圧Vrと等しくなり、コンパ
レータ10の出力がローレベルからハイレベルに切り換わ
る。

上記のようにして、コンパレータ10からは、電磁ピック
アップ100からの正弦波のパルスPsが入力される度に、
１つのローレベルの矩形パルスPkが出力される。なお、
このパルスPkの立ち上がり時点は、上記電磁ピックアッ
プ100からのパルスPsのゼロクロスポイントと一致させ
ることができる。

上記検出電圧Viがゼロクロス点を通過したのちに応答し
てコンパレータ23かハイレベルに切り換わると、基準電
圧Vrが再びヒステリシス範囲の上側のスレッショルドレ
ベルになる。したがって、検出電圧Viがマイナス方向の
ピーク値に達して再び上昇した後、パルスPs入力のない
時の所定電圧レベルに戻っても、コンパレータ10はハイ
レベルの出力状態を維持することができる。

上記マイクロコンピュータ50はROMにストアされたプロ
グラムを実行する。すなわち、波形整形回路１からの矩
形パルス入力により、矩形パルス間の間隔を計測し、こ
の計測値から回転軸の回転速度（回転情報）を演算す
る。

また、マイクロコンピュータ50は第３図に示す故障検出
のためのルーチンを一定周期毎に実行する。まず、波形
整形回路１からマイコロコンピュータ50にパルスPkを入
力されない状態、すなわちノーパルス状態が所定時間以
上継続しているか否かを判断する（ステップS1）。否の
場合には、このルーチンを終了する。

上記ノーパルスの状態は、電磁ピックアップ100の断線
または、回転軸の回転停止によって発生する。断線時と
回転停止の時では波形整形回路１からマイコロコンピュ
ータ50に入力される電圧のレベルが異なる。すなわち、
断線時には、検出電圧Viが定電圧Vccまで上昇し、コン
パレータ10の基準電圧Vrの上側のスレッショルドレベル
を遥かに越えるため、コンパレータ10の出力はローレベ
ルになる。また、回転停止時には、前述したように基準
電圧Vrが上側のスレッショルドレベルとなり、検出電圧
Viが下側のスレッショルドレベルと実質的に等しくなる
から、コンパレータ10の出力はハイレベルとなる。した
がって、上記ノーパルス状態になった場合には、入力電
圧のレベルを検出することにより、電磁ピックアップ10
0が断線か正常かを判別できる。しかし、電源投入直後
や電源瞬断の直後には、基準電圧Vrが上側のスレッショ
ルドレベルにあるか下側のスレッショルドレベルにある
か不安である。基準電圧Vrが下側のフレッショルドレベ
ルにあると、検出電圧Viと設計上等しくなってしまう。
このため、基準電圧供給回路20,検出電圧供給回路30の
抵抗の微小のバラツキにより、コンパレータ10では出力
レベルがハイになったりローになったりする。

そこで、ステップS1でノーパルス状態が所定時間以上継
続したと判断した場合には、ハイレベルのパルスPdをダ
イオード51に送る（ステップS2）。すると、基準電圧Vr
がこのパルスPd分だけ一時的に上昇するため、たとえ基
準電圧VrがこのパルスPd入力前に下側のスレッショルド
レベルにあったとしても、電磁ピックアップ100が正常
な場合の検出電圧Viを確実に越えることができる。この
ため、電磁ピックアップ100が正常であれば、コンパレ
ータ10の出力が必ずハイレベルになり、ひいては基準電
圧Vrが上側のスレッショルドレベルになり、このレベル
を維持される。

なお、電磁ピックアップ100が断線の状態で上記パルスP
dにより基準電圧Vrが上昇しても検出電圧Viに達しない
から、コンパレータ10の出力はローレベルに維持され
る。

したがって、上記次のステップS3で波形整形回路１から
入力される電圧のレベルを判断し、ハイであれば断線故
障なしとしてこのルーチンを終了し、ローレベルであれ
ば断線故障が生じたものと判断し、ステップS4で断線検
出信号を故障表示装置52に出力する。

尚、上記説明から明らかなように、マイクロコンピュー
タ50は、矩形パルスPkから回転情報を得る回転情報演算
手段と、パルスPdを出力するためのパルス出力手段およ
び電磁ピックアップ100の断線を検出する断線判別手段
を実質的に備えている。

第４図，第５図は本考案の他の実施例を示す。この実施
例では、第４図に示すようにマイクロコンピュータ50に
電源瞬断検出回路60が接続されており、マイクロコンピ
ュータ50では、この電源瞬断検出回路60から瞬断検出信
号を受けた時に第５図の割り込みルーチンを実行する。
すなわち、まずダイオード51へパルスを出力し（ステッ
プS11）、次に波形整形回路から入力される電圧レベル
が所定時間にローになっているか否かを判断する（ステ
ップS12）。YESと判断した場合には断線検出信号を故障
表示装置52に出力する（ステップS13）。なお、同様の
ルーチンを電源投入時にも行ってもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案はゼロクロス点検出という
波形整形回路の機能を損なうことなく、回転検出素子の
断線故障判別を行うことでき、ひいては正確な回転情報
を得ることができる。しかも、構成は比較的簡単であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本考案の一実施例を示すものであ
り、第１図は回転検出装置の回路図、第２図は基準電
圧，検出電圧および波形整形回路からの出力の関係を示
すタイムチャート、第３図はマイクロコンピュータで実
行される故障検出ルーチンのフローチャートである。第
４図，第５図は本考案の他の実施例を示すものであり、
第４図は回転検出装置の要部の回路図、第５図はマイク
ロコンピュータで実行される故障検出ルーチンのフロー
チャートである。 １……波形整形回路、10……コンパレータ、12,13……
ヒステリシス特性付与回路、13……ダイオード、20……
基準電圧供給回路、30……検出電圧供給回路、50……マ
イクロコンピュータ（回転情報演算手段，パルス発生手
段，故障判別手段）、51……ダイオード、100……電磁
ピックアップ（回転検出素子）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）検出対象の回転に伴って正弦波パル
   スを出力する回転検出素子と、 （ロ）上記正弦波パルスを矩形波パルスに整形する波形
   整形回路と、 （ハ）上記矩形波パルスに基づいて回転情報を得る回転
   情報演算手段と、 を備え、上記波形整形回路が、 ｉ）抵抗分圧により発生する所定電圧と、これら抵抗よ
   りグランド側に直列接続された上記回転検出素子からの
   正弦波パルスとを加えた検出電圧を出力する検出電圧供
   給回路と、 ii）抵抗分圧により基準電圧を出力する基準電圧供給回
   路と、 iii）上記基準電圧を受ける非反転入力端子と、上記検
   出電圧を受ける反転入力端子とを有するコンパレータ
   と、 iv）コンパレータの出力端子と上記非反転入力端子との
   間に介在されるとともにカソードが非反転入力端子を向
   くダイオードを含み、コンパレータの出力がローレベル
   の時にはダイオードによりコンパレータの出力端子と非
   反転入力端子を遮断して基準電圧を上記検出電圧供給回
   路の所定電圧と実質的に一致する下側スレッショルドレ
   ベルに設定し、コンパレータの出力がハイレベルの時に
   はダイオードを介してコンパレータの出力端子と非反転
   入力端子を接続させて基準電圧を上記検出電圧供給回路
   の所定電圧より高い上側のスレッショルドレベルに設定
   するヒステリシス特性付与回路と、 を有する回転検出装置において、さらに、 （ニ）上記コンパレータの非反転入力端子に、カソード
   が非反転入力端子を向くダイオードを介して、ハイレベ
   ルのパルスを出力することにより、コンパレータの出力
   をハイレベルにし、ひいては基準電圧を上側スレッショ
   ルドレベルにするパルス発生手段と、 （ホ）上記パルス発生手段からのパルス出力後に、上記
   コンパレータの出力レベルを検出してこの出力レベルが
   ローの場合には、断線故障であると判断する断線判別手
   段と、 を備えたことを特徴とする回転検出装置。