JP2611082B2 - 回転検出装置 - Google Patents

回転検出装置

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JP2611082B2
JP2611082B2 JP8732092A JP8732092A JP2611082B2 JP 2611082 B2 JP2611082 B2 JP 2611082B2 JP 8732092 A JP8732092 A JP 8732092A JP 8732092 A JP8732092 A JP 8732092A JP 2611082 B2 JP2611082 B2 JP 2611082B2
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真佐樹 広田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転検出装置に係り、特
に、回転体の回転速度に応じた周波数の互いに略90°
の位相差を有する一対のパルス信号を発生すると共に、
該一対のパルス信号により回転体の回転方向を判別する
ようにした回転検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の装置として、図9に示すよ
うな構成のものが一般に使用されていた。同図におい
て、軟磁性材料からなる回転体1には、その周囲に所定
ピッチのギヤ歯1aが形成され、この回転体1の回転方
向にギヤのピッチの2分の1分離して隔設されかつギヤ
の歯に対向するように2個のホール素子2a,2bが配
置されている。また、ホール素子2a,2bを回転体1
との間に挟んで回転体1の周面と対向するように永久磁
石3が配置されている。
【0003】この構成により、回転体1の回転によって
永久磁石3と回転体1の周面との間の距離が変化し、ホ
ール素子2a,2bに作用する磁束量が変化する。これ
によって各ホール素子2a,2bが互いに約90°位相
の異なる擬似正弦波状に変化する電気信号を発生し、こ
の電気信号を波形整形回路4a,4bを通すことによっ
て略90°位相の異なるパルス信号が得られる。このパ
ルス信号はこれによって回転方向を判定するため回転方
向判定回路5に入力され、この判定回路5の出力によっ
てゲート6a,6bを開閉して一方のパルス信号を選択
して出力するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置で
は、回転方向を判定するために使用する2つのパルス信
号の位相差は2個のホール素子2a,2bの間隔と回転
体1のギヤピッチとの間の関係によって決まり、ギヤピ
ッチが大きく異なる回転体1と組み合わせて使用した場
合、2つの位相差が90°から大きく外れてしまうよう
になるという問題があった。
【0005】また、2個のホール素子2a,2bの間隔
が回転体1のギヤピッチの2分の1に設定される関係
で、ホール素子2a,2bを収容するケース(図示せ
ず)が回転体1のピッチが大きくなるとそれに伴って大
きくなり、小型化に制限があるという問題もあった。
【0006】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、回転体のギヤピッチに関係なく略90°位相の異
なる2つのパルス信号を発生することができる小型化に
適した回転検出装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明により成された回転検出装置は、回転体の回転速
度に応じた周波数の互いに略90°の位相差を有する一
対のパルス信号を発生すると共に、該一対のパルス信号
により回転体の回転方向を判別するようにした回転検出
装置において、周囲にギヤ歯が形成された軟磁性材料か
らなる回転体の回転方向に隔設されかつギヤの歯に対向
するように配置された2個のホール素子と、該ホール素
子を回転体との間に挟んで回転体の周面と対向するよう
に配置された永久磁石と、前記ホール素子の同極性の信
号出力が+及び−入力に接続された第1のコンパレータ
と、前記ホール素子の一方の信号出力と前記ホール素子
の基準電圧点とが+及び−入力に接続された第2のコン
パレータとを備え、前記第1及び第2のコンパレータの
出力に略90°の位相差を有するパルス信号を得るよう
にしたことを特徴としている。
【0008】上記目的を達成するため本発明により成さ
れた回転検出装置は、回転体の回転速度に応じた周波数
の互いに略90°の位相差を有する一対のパルス信号を
発生すると共に、該一対のパルス信号により回転体の回
転方向を判別するようにした回転検出装置において、周
囲にギヤ歯が形成された軟磁性材料からなる回転体の回
転方向に隔設されかつギヤの歯に対向するように配置さ
れた3個のホール素子と、該ホール素子を回転体との間
に挟んで回転体の周面と対向するように配置された永久
磁石と、前記ホール素子の両側の素子の同極性の信号出
力が+及び−入力に接続された第1のコンパレータと、
前記ホール素子の中央の素子の信号出力と該素子の基準
電圧点とが+及び−入力に接続された第2のコンパレー
タとを備え、前記第1及び第2のコンパレータの出力に
略90°の位相差を有するパルス信号を得るようにした
ことを特徴としている。
【0009】
【作用】上記構成により、第1のコンパレータが、周囲
にギヤ歯が形成された軟磁性材料からなる回転体の回転
方向に隔設されかつギヤの歯に対向するように配置され
た2個のホール素子の同極性の信号出力を比較している
ので、両ホール素子の出力のピーク・ピーク点の近くで
反転するパルス信号を発生する。そして、第2のコンパ
レータが、前記ホール素子の一方の信号出力とその基準
電圧点とを比較しているので、基準電圧点で反転するパ
ルス信号を発生している。よって、第1及び第2のコン
パレータが発生するパルス信号はギヤ歯に対するホール
素子の位置に関係なく略90°の位相差を有するように
なる。
【0010】また、上記構成により、第1のコンパレー
タが、周囲にギヤ歯が形成された軟磁性材料からなる回
転体の回転方向に隔設されかつギヤの歯に対向するよう
に配置された3個のホール素子の両側の素子の同極性の
信号出力を比較しているので、両ホール素子の出力のピ
ーク・ピーク点の近くで反転するパルス信号を発生す
る。そして、第2のコンパレータが、中央のホール素子
の信号出力とその基準電圧点とを比較しているので、基
準電圧点で反転するパルス信号を発生している。よっ
て、第1及び第2のコンパレータが発生するパルス信号
はギヤ歯に対するホール素子の位置に関係なく上記の場
合に比べてより90°に近い位相差を有するようにな
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明による回転検出装置の一実施例を示
す図であり、同図において、11a,11bはホール素
子であり、この2個のホール素子11a,11bは軟磁
性材料からなる周囲に所定ピッチのギヤ歯が形成された
図示しない回転体の回転方向にギヤのピッチに関係なく
互いに接近して隔設されかつギヤの歯に対向するように
配置される。また、このホール素子11a,11bを回
転体との間に挟んで回転体の周面と対向するように図示
しない永久磁石が配置される。
【0012】ホール素子11a,11bはその電源入力
が電源VCCとアースとの間に直列に接続され、ホール素
子11aの+側の信号出力がコンパレータ12a,12
bの+入力に、ホール素子11bの+側の信号出力がコ
ンパレータ12aの−入力に、そしてホール素子11
a,11bの−側の信号出力は相互接続されてコンパレ
ータ12bの−入力にそれぞれ接続されている。
【0013】コンパレータ12a,12bの出力は回転
方向判定回路13に接続されると共に、この回転方向判
定回路13の出力によって開閉制御されるアンドゲート
14a,14bに接続されている。アンドゲート14
a,14bの出力には、回転体の回転方向によって一方
にパルス信号が得られ、このアンドゲート14a,14
bに出力されるパルス信号はオアゲート15によって合
成されて出力される。
【0014】以上の構成において、図示しないギア歯を
周囲に有する回転体が回転すると、ホール素子11a,
11bの+側の出力には、図2(a)に実線,点線でそ
れぞれ示すようにVCC/2を中心にして変動する擬似正
弦波信号がそれぞれ得られ、この信号が+,−入力にそ
れぞれ入力されるコンパレータ12aの出力には、図2
(b)に示すようにホール素子11aの出力の方が大き
い期間Hレベルとなるパルス信号が得られる。また、ホ
ール素子11aの出力が+入力に、ホール素子11a,
11bの相互接続点が−入力にそれぞれ入力されるコン
パレータ12bの出力には、図2(c)に示すようにホ
ール素子11aの出力がVCC/2よりも大きい期間Hレ
ベルとなるパルス信号が得られる。
【0015】図2から分かるように、コンパレータ12
a,12bの出力に得られるパルス信号は、90°から
ホール素子11a,11bの配置位相差の2分の1の角
度を減じた位相差を有し、ホール素子11a,11b間
の距離が接近する程90°に近い位相差を有するように
なる。
【0016】上記位相の異なるパルス信号により回転方
向を判定する回転方向判定回路13としては、例えば図
3に示すような回路が採用できる。回転方向判定回路1
3はナンドゲート13a〜13c及びD型フリップフロ
ップ13dにより構成されている。ナンドゲート13a
及び13bはRSフリップフロップを構成し、2つの入
力が異なるとき或いは共にHレベルのときには、それぞ
れより異なるレベルの信号を出力するが、入力が共にL
レベルのときにはそれぞれよりHレベルを出力する。こ
れらの出力はナンドゲート13cの入力となり、ナンド
ゲート13cは各入力がHレベルのときに限りLレベル
を出力する。ナンドゲート13cの出力はD型フリップ
フロップ13dのクロック入力Cとなり、D型フリップ
フロップ13dはクロック入力Cのポジティブエッジで
D入力をラッチしてQ端子に出力するとともに、その反
転信号を反転Q端子に出力する。
【0017】次に動作を説明する。図4は回転体が一方
向に回転しているときの各点の信号を示す波形図であ
り、コンパレータ12aからのパルス信号がコンパレー
タ12bからのパルス信号より略90°進み、コンパレ
ータ12aからのパルス信号がLレベルに転じてから略
1/4周期後にコンパレータ12bからのパルス信号が
Lレベルに転ずるので、ナンドゲート13a及び13b
が共にHレベルの信号を出力し、ナンドゲート13cの
出力がLレベルに転ずる。
【0018】この後、更に1/4周期を経過すると、コ
ンパレータ12aからのパルス信号がHレベルに転ずる
のでナンドゲート13aの出力がLレベルに転じてナン
ドゲート13cの出力がHレベルに転ずる。これにより
D型フリップフロップ13dがトリガされ、Hレベルと
なっているコンパレータ12aからのパルス信号をラッ
チするので、Q端子はHレベルになってアンドゲート1
4aを開にしてコンパレータ12aからのパルス信号を
回転検出パルス信号としてオアゲート15から出力す
る。
【0019】図5は回転体が反対方向に回転していると
きの各点の信号を示し、コンパレータ12bからのパル
ス信号がコンパレータ12aからのパルス信号より略9
0°進み、コンパレータ12bからのパルス信号がLレ
ベルに転じてから略1/4周期後にコンパレータ12a
からのパルス信号がLレベルに転ずるので、ナンドゲー
ト13a及び13bが共にHレベルの信号を出力し、ナ
ンドゲート13cの出力がLレベルに転ずる。
【0020】この後、更に1/4周期を経過すると、コ
ンパレータ12bからのパルス信号がHレベルに転ずる
のでナンドゲート13aの出力がLレベルに転じてナン
ドゲート13cの出力がHレベルに転ずる。これにより
D型フリップフロップ13dがトリガされ、Lレベルと
なっているコンパレータ12aからのパルス信号をラッ
チするので、Q端子はLレベルに、反転Q端子はHレベ
ルになってアンドゲート14bを開にしてコンパレータ
12bからのパルス信号を回転検出パルス信号としてオ
アゲート15から出力する。
【0021】図6は他の実施例を示し、図1について上
述した実施例のものと同一の部分には同一の符号を付し
ている。本実施例においては、互いに接近して回転体の
回転方向に隔設した2個のホール素子11a,11bの
間に第3のホール素子11cが配設され、このホール素
子11cの+側の信号出力がコンパレータ12bの+入
力に、等しい抵抗R1 及び可変抵抗R2 によって分圧し
た電圧が印加されている−側の信号出力がコンパレータ
11cの−入力にそれぞれ接続されている。
【0022】以上の構成において、図示しないギア歯を
周囲に有する回転体が回転すると、ホール素子11a,
11c,11bの+側の出力には、図7(a)に実線、
一点鎖線、点線でそれぞれ示すようにVCC/2を中心に
して変動する擬似正弦波信号がそれぞれ得られ、この信
号が+,−入力にそれぞれ入力されるコンパレータ12
aの出力には、図7(b)に示すようにホール素子11
aの出力の方が大きい期間Hレベルとなるパルス信号が
得られる。このパルス信号は図2(b)に示すものと同
一である。
【0023】また、ホール素子11cの出力が+入力
に、VCC/2の電圧が−入力にそれぞれ入力されるコン
パレータ12bの出力には、図7(c)に示すようにホ
ール素子11cの出力がVCC/2よりも大きい期間Hレ
ベルとなるパルス信号が得られる。図7から分かるよう
に、コンパレータ12a,12bの出力に得られるパル
ス信号は、丁度90°の位相差を有するようになる。
【0024】図8は上述した回転検出装置に使用される
回転検知センサの構成例を示し、非磁性体からなるケー
ス21の内部には、永久磁石22と、この永久磁石22
の一側に設けられた強磁性体からなるヨーク23と、他
側に設けられた2〜3個の複数のホール素子を備えたホ
ールIC11とが内蔵され、ホールIC11が軟磁性体
からなる周囲にギヤ歯1aを有する回転体1に対向する
ように設置されるようになっている。なお、1bは回転
体1の回転軸、24はセンサ取付フランジ、25は水密
性を保ってケース21を封止する封止モールド、26は
センサの引き出しコードである。
【0025】図においては、ホールIC内のホール素子
は分かり易いように十分に離して描かれているが、実際
には約1mmの範囲内に3個のホール素子が配列される
ようになっている。また、永久磁石22の幅Dは、好ま
しくは回転体1のギヤ歯1a、すなわち、回転体1の凸
部の幅dと近似させ、0.5d<D<1.5dの範囲に入る
ようにすることがよく(ここでは幅Dは約3mm程度に
設定されている)、これによって十分に検出精度の高い
センサが得られるようになる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、得
られる一対のパルス信号は回転体のギヤピッチに対する
ホール素子の位置に関係なく略90°の位相差を有する
ようになるので、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転検出装置の一実施例を示す図
である。
【図2】図1中の各部の状態を示す波形図である。
【図3】図1中の回転方向判別回路の具体例を示す図で
ある。
【図4】回転体が一方向に回転したときの図3の回路の
動作を説明するための各部の状態を示す波形図である。
【図5】回転体が他の方向に回転したときの図3の回路
の動作を説明するための各部の状態を示す波形図であ
る。
【図6】本発明による回転検出装置の他の実施例を示す
図である。
【図7】図7中の各部の状態を示す波形図である。
【図8】図1及び図6の装置に使用される回転検知セン
サの構成例を示す図である。
【図9】従来の回転検出装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 回転体 1a ギヤ歯 11a,11b,11c ホール素子 12a 第1のコンパレータ 12b 第2のコンパレータ 22 永久磁石

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の回転速度に応じた周波数の互い
    に略90°の位相差を有する一対のパルス信号を発生す
    ると共に、該一対のパルス信号により回転体の回転方向
    を判別するようにした回転検出装置において、 周囲にギヤ歯が形成された軟磁性材料からなる回転体の
    回転方向に隔設されかつギヤの歯に対向するように配置
    された2個のホール素子と、 該ホール素子を回転体との間に挟んで回転体の周面と対
    向するように配置された永久磁石と、 前記ホール素子の同極性の信号出力が+及び−入力に接
    続された第1のコンパレータと、 前記ホール素子の一方の信号出力と前記ホール素子の基
    準電圧点とが+及び−入力に接続された第2のコンパレ
    ータとを備え、 前記第1及び第2のコンパレータの出力に略90°の位
    相差を有するパルス信号を得るようにしたことを特徴と
    する回転検出装置。
  2. 【請求項2】 回転体の回転速度に応じた周波数の互い
    に略90°の位相差を有する一対のパルス信号を発生す
    ると共に、該一対のパルス信号により回転体の回転方向
    を判別するようにした回転検出装置において、 周囲にギヤ歯が形成された軟磁性材料からなる回転体の
    回転方向に隔設されかつギヤの歯に対向するように配置
    された3個のホール素子と、 該ホール素子を回転体との間に挟んで回転体の周面と対
    向するように配置された永久磁石と、 前記ホール素子の両側の素子の同極性の信号出力が+及
    び−入力に接続された第1のコンパレータと、 前記ホール素子の中央の素子の信号出力と該素子の基準
    電圧点とが+及び−入力に接続された第2のコンパレー
    タとを備え、 前記第1及び第2のコンパレータの出力に略90°の位
    相差を有するパルス信号を得るようにしたことを特徴と
    する回転検出装置。
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