JPH08193843A - Angle-of-rotation sensor - Google Patents
Angle-of-rotation sensorInfo
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- JPH08193843A JPH08193843A JP538695A JP538695A JPH08193843A JP H08193843 A JPH08193843 A JP H08193843A JP 538695 A JP538695 A JP 538695A JP 538695 A JP538695 A JP 538695A JP H08193843 A JPH08193843 A JP H08193843A
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- rotating body
- rotation angle
- light
- angle sensor
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は回転角センサに関し、よ
り詳細には自動車エンジンのスロットル開度等の検知に
用いられる回転角センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle sensor, and more particularly to a rotation angle sensor used for detecting a throttle opening degree of an automobile engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は従来のこの種回転センサを示した
模式的断面図であり、図中７１ａは筐体本体を示してい
る。筐体本体７１ａは略有底円筒形状に形成され、筐体
本体７１ａ上には略円板形状の蓋体７１ｂが密接して取
り付けられており、これら筐体本体７１ａ、蓋体７１ｂ
とにより筐体７１が構成されている。筐体本体７１ａ下
部中央にはベアリング７２ａを介して回転軸７２が回動
可能に取り付けられており、回転軸７２下端部はレバー
を介してスロットルバルブシャフト（共に図示せず）に
連結される一方、回転軸７２上端部にはこれと直角に厚
さｔを有する金属製の回転板７３が固定されている。回
転板７３にはエッチング法等により幅Ｗが約０．１〜
０．２ｍｍのスリット７３ａが形成され、スリット７３
ａの形状は回転板７３の回転角に比例して中心７３ｂか
らの距離が長くなるように設定されている。筐体本体７
１ａ底部の上面には回路基板７６が取り付けられ、回路
基板７６の所定箇所には光源（例えばＬＥＤ（Light Em
itting Diode):発光ダイオード) ７７が搭載されてお
り、光源７７は光束７７ａを放射する。一方、蓋体７１
ｂには回路基板７４が取り付けられており、スリット７
３ａを挟んで光源７７と対向する回路基板７４下面には
光位置検出素子としてのＰＳＤ（Position Sensitive D
etector)７５が半径方向に配設されている。ＰＳＤ７５
は回路基板７４に形成された回路（図示せず）に接続さ
れており、回路基板７４、７６はコード７６ａを介して
接続されている。これら筐体７１、回転軸７２、回転板
７３、ＰＳＤ７５、光源７７等を含んで回転角センサ７
０が構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a conventional rotation sensor of this type, and reference numeral 71a in the drawing shows a housing body. The housing main body 71a is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, and a substantially disk-shaped lid 71b is closely attached to the housing main body 71a. The housing main body 71a and the lid 71b.
A casing 71 is constituted by the and. A rotating shaft 72 is rotatably attached to the lower center of the housing body 71a via a bearing 72a, and the lower end of the rotating shaft 72 is connected to a throttle valve shaft (both not shown) via a lever. A metal rotary plate 73 having a thickness t is fixed to the upper end of the rotary shaft 72 at a right angle thereto. The width W of the rotating plate 73 is about 0.1 to 0.1 by etching or the like.
The slit 73a of 0.2 mm is formed, and the slit 73
The shape of a is set so that the distance from the center 73b becomes longer in proportion to the rotation angle of the rotary plate 73. Case body 7
A circuit board 76 is attached to the upper surface of the bottom of the 1a, and a light source (for example, an LED (Light Em
a light emitting diode) 77 is mounted, and the light source 77 emits a light beam 77a. On the other hand, the lid 71
The circuit board 74 is attached to b, and the slit 7
PSD (Position Sensitive D) as an optical position detecting element is provided on the lower surface of the circuit board 74 facing the light source 77 with the light source 3 interposed therebetween.
etector) 75 is arranged in the radial direction. PSD75
Is connected to a circuit (not shown) formed on the circuit board 74, and the circuit boards 74 and 76 are connected via a cord 76a. The rotation angle sensor 7 including the housing 71, the rotation shaft 72, the rotation plate 73, the PSD 75, the light source 77, and the like.
0 is configured.
【０００３】このように構成された回転角センサ７０で
は、上記スロットルバルブシャフトの回転と共に回転軸
７２を介して回転板７３が回転すると、ＰＳＤ７５に対
向したスリット７３ａの位置が回転板７３の回転角に比
例しつつ左右方向に移動する。そして光源７７より放射
させた光束７７ａの一部がスリット７３ａを透過し、前
記半径方向に配設されたＰＳＤ７５に照射されるとＰＳ
Ｄ７５に光電流が発生し、この光電流によりスリット７
３ａの位置が検出され、回転角が検知される。In the rotation angle sensor 70 constructed as described above, when the rotary plate 73 rotates via the rotary shaft 72 along with the rotation of the throttle valve shaft, the position of the slit 73a facing the PSD 75 becomes the rotary angle of the rotary plate 73. Moves to the left and right in proportion to. When a part of the light beam 77a emitted from the light source 77 passes through the slit 73a and irradiates the PSD 75 arranged in the radial direction, PS
A photocurrent is generated in D75, and this photocurrent causes slit 7
The position of 3a is detected, and the rotation angle is detected.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記した回転角センサ
７０においては、回転板７３の厚さｔが厚いと光がスリ
ット７３ａ側面で反射し、スリット７３ａの幅Ｗよりも
広くなってＰＳＤ７５に照射され、ＰＳＤ７５において
回転板７３の位置が正確に検出されず、検出精度に劣る
一方、回転板７３の厚さｔが薄いとこの剛性が弱く、振
動や衝撃が加わった際に撓み易くなり、回転板７３の位
置に狂いが生じ、安定したセンサ出力が得られ難いとい
う課題があった。In the rotation angle sensor 70 described above, when the thickness t of the rotary plate 73 is large, the light is reflected by the side surface of the slit 73a and becomes wider than the width W of the slit 73a and is applied to the PSD 75. The PSD 75 does not accurately detect the position of the rotating plate 73, which is inferior in detection accuracy. On the other hand, when the rotating plate 73 has a small thickness t, the rigidity thereof is weak, and the rotating plate 73 is easily bent when subjected to vibration or impact. There is a problem that the position of the plate 73 is displaced and it is difficult to obtain a stable sensor output.
【０００５】また幅Ｗが狭いスリット７３ａをエッチン
グ法等により正確に、速く形成するのが難しく、安価に
大量生産することが困難である。また２個の回路基板７
４、７６を必要としており、光源７７とＰＳＤ７５とを
正確に対向させて位置決めするのが難しく、また回路基
板７４、７６間をコード７６ａで接続する必要があり、
この接続が面倒で、コスト高を招いていた。Further, it is difficult to accurately and quickly form the slit 73a having a narrow width W by an etching method or the like, and it is difficult to mass-produce it at a low cost. Also two circuit boards 7
4 and 76 are required, it is difficult to accurately position the light source 77 and the PSD 75 so as to face each other, and it is necessary to connect the circuit boards 74 and 76 with a cord 76a.
This connection was troublesome and costly.
【０００６】またスリット７３ａを形成するのに比較的
大きい形状の回転板７３を必要とすると共に、スリット
７３ａ内に光束７７ａを透過させるには光源７７と回転
板７３との距離をある程度長く設定する必要があり、小
形化を図るのが困難であった。また回転板７３が金属製
で、かつ形状が比較的大きいため、慣性力が大きくな
り、測定感度に劣り、また回転角速度を測定し得ないと
いう課題があった。Further, a relatively large rotating plate 73 is required to form the slit 73a, and the distance between the light source 77 and the rotating plate 73 is set to be somewhat longer in order to allow the light beam 77a to pass through the slit 73a. It was necessary, and it was difficult to reduce the size. Further, since the rotary plate 73 is made of metal and has a relatively large shape, the inertial force is large, the measurement sensitivity is poor, and the rotational angular velocity cannot be measured.
【０００７】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、検出精度が高く、耐振性や耐衝撃性に優れ、
小形化が図られると共に、大量生産に適し、部品点数が
少なく、位置決めや配線が容易でコストを削減すること
ができ、回転角速度も併せて測定することができる回転
角センサを提供することを目的としている。The present invention has been made in view of these problems, and has high detection accuracy, excellent vibration resistance and impact resistance,
An object of the present invention is to provide a rotation angle sensor that can be downsized, suitable for mass production, has a small number of parts, can be easily positioned and wired, can reduce costs, and can also measure rotation angular velocity. I am trying.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る回転角センサは、外部からの光を遮る筐
体と、該筐体に支持されて回転する回転軸と、該回転軸
に取り付けられた回転体と、スポット光を照射する光源
と、該光源から放射される光の位置を検出するための光
位置検出素子とを備えた回転角センサにおいて、前記回
転体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定
勾配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び
前記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所
定箇所に配設されていることを特徴としている（１）。In order to achieve the above object, a rotation angle sensor according to the present invention includes a housing that blocks light from the outside, a rotation shaft that is supported and rotated by the housing, and the rotation shaft. A rotation angle sensor equipped with a rotating body attached to a shaft, a light source for irradiating spot light, and a light position detecting element for detecting the position of light emitted from the light source, wherein a reflecting surface of the rotating body. Is mirror-finished, and the reflecting surface is formed in a spiral shape having a constant gradient, and the light source and the optical position detecting element are arranged at predetermined positions facing the reflecting surface of the rotating body. It is characterized (1).
【０００９】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ（１）における回転体の螺旋勾配が変化して
いることを特徴としている（２）。The rotation angle sensor according to the present invention is characterized in that the spiral gradient of the rotating body in the rotation angle sensor (1) is changed (2).
【００１０】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ（１）または（２）における回転体が樹脂成
型品により構成され、前記回転体の反射面にアルミニウ
ムが蒸着されていることを特徴としている（３）。Further, in the rotation angle sensor according to the present invention, the rotating body in the rotating angle sensor (1) or (2) is made of a resin molded product, and aluminum is vapor-deposited on the reflecting surface of the rotating body. It is characterized (3).
【００１１】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ（１）における回転体の反射面に鏡面部分と
鏡面でない部分とが形成されていることを特徴としてい
る（４）。Further, the rotation angle sensor according to the present invention is characterized in that a mirror surface portion and a non-mirror surface portion are formed on the reflecting surface of the rotating body in the rotation angle sensor (1) (4).
【００１２】[0012]
【作用】上記構成の回転角センサ（１）によれば、回転
体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定勾
配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び前
記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所定
箇所に配設されているので、前記光源より放射されるス
ポット光が前記回転体の前記反射面で反射され、この反
射光が前記光位置検出素子に入射される。そして前記反
射光が前記回転体の回転角に対応する前記光位置検出素
子の所定位置に入射される。するとこの反射光の照射位
置に基づき変化する前記光位置検出素子からの出力電圧
により、前記回転体の回転角が正確に検出されることと
なる。また前記回転体は構造上薄くする必要がないた
め、耐振性や耐衝撃性に優れたものにし得ると共に、前
記回転体の形状を比較的小さく、かつ前記反射面と前記
光源との距離を比較的短く設定し得るため、小形化を図
り得ることとなる。また前記光源及び前記光位置検出素
子を同一の基板上に搭載し得るため、前記光源及び前記
光位置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基
板に形成されることとなり、前記光源及び前記光位置検
出素子の位置決め・搭載作業を簡単、かつ確実に行い得
ることとなる。また従来２個であった基板が１個に削減
され、該基板間の配線作業が不要となり、これらの結
果、コストを削減し得ることとなる。According to the rotation angle sensor (1) having the above-mentioned structure, the reflecting surface of the rotating body is mirror-finished, and the reflecting surface is formed in a spiral shape having a constant gradient, and the light source and the light position detection are performed. Since the element is arranged at a predetermined position facing the reflecting surface of the rotating body, spot light emitted from the light source is reflected by the reflecting surface of the rotating body, and the reflected light is the optical position detecting element. Is incident on. Then, the reflected light is incident on a predetermined position of the optical position detecting element corresponding to the rotation angle of the rotating body. Then, the rotation angle of the rotating body can be accurately detected by the output voltage from the light position detecting element which changes based on the irradiation position of the reflected light. Further, since the rotator does not need to be thin in structure, it can have excellent vibration resistance and impact resistance, and the shape of the rotator is relatively small, and the distance between the reflecting surface and the light source is compared. Since it can be set to be relatively short, it can be miniaturized. Further, since the light source and the optical position detecting element can be mounted on the same substrate, a circuit connected to the terminals of the light source and the optical position detecting element is formed on the single substrate, Further, the positioning and mounting work of the optical position detecting element can be carried out easily and surely. Further, the number of boards, which used to be two in the past, is reduced to one, and wiring work between the boards is not required, and as a result, the cost can be reduced.
【００１３】また上記構成の回転角センサ（２）によれ
ば、上記回転角センサ（１）における回転体の螺旋勾配
が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分で反
射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べて反
射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が
高められることとなる。このため、特に必要とする回転
角の領域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に
設定しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出
し得ることとなる。Further, according to the rotation angle sensor (2) having the above-mentioned structure, since the spiral gradient of the rotating body in the rotation angle sensor (1) is changed, when the light is reflected at a relatively steep portion of the spiral gradient. As compared with the case where the light is reflected at a relatively loose portion, the moving ratio of the reflected light is increased, and the resolution regarding the rotation angle is improved. For this reason, if the spiral gradient of the reflecting surface is set to a predetermined steep slope corresponding to the region of the rotation angle that is particularly required, the rotation angle of this region can be detected with higher accuracy.
【００１４】また上記構成の回転角センサ（３）によれ
ば、上記回転角センサ（１）または（２）における回転
体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射面に
アルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用意し
ておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確実、
かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により鏡面
を容易に形成し得ることとなる。また金属製に比べて樹
脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較的軽
いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層
高め得ることとなる。According to the rotation angle sensor (3) having the above structure, the rotating body in the rotating angle sensor (1) or (2) is made of a resin molded product, and aluminum is vapor-deposited on the reflecting surface of the rotating body. Therefore, once the mold is prepared, the rotating body can be easily and surely manufactured by the injection molding method.
In addition, the mirror surface can be easily formed by mass production and vapor deposition of aluminum. Further, since the rotating body formed of a resin molded product is relatively light in weight as compared with that made of metal, the inertial force during rotation becomes small, and the detection accuracy can be further enhanced.
【００１５】また上記構成の回転角センサ（４）によれ
ば、上記回転角センサ（１）における回転体の反射面に
鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているので、前
記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分で反射
し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて回転角
が検出されることとなる。また前記鏡面でない部分では
前記スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部
分間を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応し
て所定数のパルスが出力されることとなり、単位時間当
たりの前記パルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求め得ることとなる。Further, according to the rotation angle sensor (4) having the above structure, since the reflection surface of the rotating body in the rotation angle sensor (1) has the mirror surface portion and the non-mirror surface portion, the light is emitted from the light source. The spot light is reflected by the mirror surface portion, and the reflection position is output to the optical position detecting element to detect the rotation angle. Further, since the spot light is less likely to be reflected in the non-mirror surface portion, if a certain pitch is set for the non-mirror surface portion, a predetermined number of pulses will be output corresponding to the rotation angle, and the unit time By counting the number of pulses per hit, the rotational angular velocity can also be obtained.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明に係る回転角センサの実施例を
図面に基づいて説明する。図１は実施例１に係る回転角
センサを示した摸式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）
は回転センサの回転体を示した平面図である。筐体本体
１１ａは略有底円筒形状に形成され、筐体本体１１ａ上
には略円板形状の蓋体１１ｂが密接して取り付けられて
おり、これら筐体本体１１ａ、蓋体１１ｂとにより筐体
１１が構成されている。筐体本体１１ａ下部中央にはベ
アリング１２ａを介して回転軸１２が回動可能に取り付
けられており、回転軸１２下端部はレバーを介してスロ
ットルバルブシャフト（共に図示せず）に連結される一
方、回転軸１２上端部にはこれと同心状に平面視略円形
状の例えばアルミニウムやステンレス製の回転体１３が
固定されている。回転体１３にはこの中心軸の周囲を回
る態様で螺旋状の反射面１４が機械加工等により形成さ
れており、螺旋勾配はθに設定されると共に、反射面１
４は鏡面仕上げされている。また蓋体１１ｂ下面には回
路基板１５が取り付けられており、回路基板１５の所定
箇所にはスポット光を照射する光源（例えばＬＥＤ）１
６と光位置検出素子としてのＰＳＤ１７とがそれぞれ搭
載されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rotation angle sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B are schematic diagrams showing a rotation angle sensor according to a first embodiment, where FIG. 1A is a sectional view and FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a rotating body of a rotation sensor. The housing body 11a is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, and a substantially disk-shaped lid 11b is closely attached to the housing body 11a. The housing body 11a and the lid body 11b form a housing. The body 11 is configured. A rotary shaft 12 is rotatably attached to the lower center of the housing body 11a via a bearing 12a, and a lower end of the rotary shaft 12 is connected to a throttle valve shaft (both not shown) via a lever. A rotary body 13 made of, for example, aluminum or stainless steel and having a substantially circular shape in plan view is concentrically fixed to the upper end of the rotary shaft 12. The rotating body 13 has a spiral reflecting surface 14 formed around the center axis by machining or the like. The spiral gradient is set to θ and the reflecting surface 1 is formed.
No. 4 is mirror-finished. A circuit board 15 is attached to the lower surface of the lid 11b, and a light source (for example, an LED) 1 for irradiating spot light onto a predetermined portion of the circuit board 15 is provided.
6 and a PSD 17 as an optical position detecting element are mounted respectively.
【００１７】図２は回路基板１５に形成された回路を概
略的に示したブロック図であり、ＬＥＤ駆動回路１５ａ
には光源（ＬＥＤ）１６が接続されており、反射面１４
上の法線１４ａを挟む光源１６の反対側にはＰＳＤ１７
が配置されている。そして光源１６の取り付け角度とＰ
ＳＤ１７の取り付け箇所とは、光源１６より照射された
スポット光１６ａが反射面１４で反射され、この反射光
１６ｂがＰＳＤ１７上に常時垂直に入射されるようにそ
れぞれ設定されている。さらにＰＳＤ１７は電流／電圧
変換回路１５ｂ、１５ｃを介し、差動増幅回路１５ｄに
接続されてセンサ出力されるようになっている。これら
筐体１１、回転軸１２、回転体１３、反射面１４、光源
１６、ＰＳＤ１７等を含んで回転角センサ１０が構成さ
れている。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a circuit formed on the circuit board 15, which is an LED drive circuit 15a.
A light source (LED) 16 is connected to the reflection surface 14
A PSD 17 is provided on the opposite side of the light source 16 that sandwiches the upper normal line 14a.
Is arranged. And the mounting angle of the light source 16 and P
The mounting location of the SD 17 is set so that the spot light 16a emitted from the light source 16 is reflected by the reflecting surface 14 and the reflected light 16b is always incident vertically on the PSD 17. Further, the PSD 17 is connected to the differential amplifier circuit 15d via the current / voltage conversion circuits 15b and 15c so as to output a sensor. The rotation angle sensor 10 is configured by including the housing 11, the rotating shaft 12, the rotating body 13, the reflecting surface 14, the light source 16, the PSD 17, and the like.
【００１８】このように構成された回転角センサ１０に
おいては、光源１６より放射されたスポット光１６ａが
反射面１４で反射され、反射光１６ｂがＰＳＤ１７の素
子１７ａに照射される。すると図２に示したように素子
１７ａにおいて光電流Ｉａが発生し、これが電流／電圧
変換回路１５ｂにおいて電圧Ｖａに変換される。次に上
記スロットルバルブシャフトが回転し、回転軸１２を介
して回転体１３が回転すると、この回転角に比例して反
射面１４が例えば反射面１４´の位置に移動する。そし
て光源１６より放射されたスポット光１６ａが反射面１
４´で反射され、反射光１６ｂと平行に反射光１６ｂ´
がＰＳＤ１７の素子１７ｂに照射される。すると図２に
示したように素子１７ｂにおいて素子１７ａ、１７ｂ間
距離に比例した光電流Ｉｂが発生し、これが電流／電圧
変換回路１５ｃにおいて電圧Ｖｂに変換され、差動増幅
回路１５ｄにおいて電圧Ｖａ、Ｖｂが差し引かれて増幅
・出力される。次に外部の演算処理装置（図示せず）に
おいて演算処理され、回転角が求められる。In the rotation angle sensor 10 thus constructed, the spot light 16a emitted from the light source 16 is reflected by the reflecting surface 14, and the reflected light 16b is applied to the element 17a of the PSD 17. Then, as shown in FIG. 2, the photocurrent Ia is generated in the element 17a, and this is converted into the voltage Va in the current / voltage conversion circuit 15b. Next, when the throttle valve shaft rotates and the rotating body 13 rotates via the rotating shaft 12, the reflecting surface 14 moves to the position of the reflecting surface 14 ', for example, in proportion to this rotation angle. Then, the spot light 16a emitted from the light source 16 is reflected by the reflection surface 1
4 ', reflected light 16b' is parallel to reflected light 16b
Is applied to the element 17b of the PSD 17. Then, as shown in FIG. 2, in the element 17b, a photocurrent Ib proportional to the distance between the elements 17a and 17b is generated, which is converted into the voltage Vb in the current / voltage conversion circuit 15c, and the voltage Va in the differential amplifier circuit 15d, Vb is subtracted and amplified / outputted. Next, an external arithmetic processing unit (not shown) performs arithmetic processing to obtain the rotation angle.
【００１９】このように、実施例１に係る回転角センサ
１０では、光源１６より放射されたスポット光１６ａが
回転体１３の回転角に対応して反射面１４で反射され、
この反射光１６ｂが光位置検出素子１７ａに入射され
る。そして前記位置から回転体１３がさらに回転する
と、反射光１６ｂ´が回転体１３の回転角に比例した位
置にある光位置検出素子１７ｂに入射される。すると、
これら反射光１６ｂ、１６ｂ´に基づく出力電圧Ｖａ、
Ｖｂより、回転体１３の回転角が正確に検出される。ま
た回転体１３は構造上剛性を有しているため、耐振性や
耐衝撃性に優れており、また回転体１３の形状を比較的
小さく、かつ反射面１４と光源１６との距離を比較的短
く設定し得るため、小形化を図ることができる。また光
源１６及び光位置検出素子１７を同一の回路基板１５上
に搭載することができるため、光源１６及び光位置検出
素子１７の端子に接続される回路が単一の基板１５に形
成され、光源１６及び光位置検出素子１７の位置決め・
搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また従
来２個であった回路基板が１個に削減され、回路基板間
の配線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減
することができる。As described above, in the rotation angle sensor 10 according to the first embodiment, the spot light 16a emitted from the light source 16 is reflected by the reflecting surface 14 in correspondence with the rotation angle of the rotating body 13,
The reflected light 16b is incident on the light position detection element 17a. When the rotator 13 further rotates from the above position, the reflected light 16b 'is incident on the optical position detecting element 17b located at a position proportional to the rotation angle of the rotator 13. Then
An output voltage Va based on these reflected lights 16b and 16b ',
The rotation angle of the rotating body 13 is accurately detected from Vb. Further, since the rotating body 13 is structurally rigid, it is excellent in vibration resistance and impact resistance, the shape of the rotating body 13 is relatively small, and the distance between the reflecting surface 14 and the light source 16 is relatively large. Since it can be set short, it can be made compact. Further, since the light source 16 and the light position detecting element 17 can be mounted on the same circuit board 15, the circuits connected to the terminals of the light source 16 and the light position detecting element 17 are formed on the single board 15, 16 and positioning of the optical position detection element 17
The mounting work can be performed easily and surely. Further, the number of circuit boards, which has been conventionally two, is reduced to one, and wiring work between the circuit boards is not required, and as a result, the cost can be reduced.
【００２０】図３は実施例２に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、図中２３は回転体を示してい
る。回転体２３は平面視略円形状に形成されており、回
転体２３にはこの中心軸の周囲を回る態様で螺旋状の反
射面２４ａ（勾配θ1 ）と反射面２４ｂ（勾配θ2 ：θ
2 ＞θ1 ）とが形成され、反射面２４ａ、２４ｂはそれ
ぞれ鏡面仕上げされている。その他の構成は図１に示し
たものと略同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体１１、回転軸１
２、回転体２３、反射面２４ａ、２４ｂ、光源１６、Ｐ
ＳＤ１７等を含んで回転角センサが構成されている。FIG. 3 is a schematic view showing a rotating body of the rotation angle sensor according to the second embodiment, and 23 in the drawing shows the rotating body. The rotator 23 is formed in a substantially circular shape in a plan view, and the rotator 23 has a spiral reflecting surface 24a (gradient θ 1 ) and a reflecting surface 24b (gradient θ 2 : θ) around the center axis.
2 > θ 1 ) is formed, and the reflecting surfaces 24a and 24b are mirror-finished. Since other configurations are substantially the same as those shown in FIG. 1, a detailed description of the configuration will be omitted here. These housing 11 and rotating shaft 1
2, rotating body 23, reflecting surfaces 24a, 24b, light source 16, P
A rotation angle sensor is configured including SD17 and the like.
【００２１】上記説明から明らかなように、実施例２に
係る回転角センサでは、回転体２３の螺旋勾配θ1 、θ
2 が変化しているので、螺旋勾配の比較的急な部分２４
ｂで反射した場合、比較的緩い部分２４ａで反射したと
きに比べて光位置検出素子１７上における反射光１６ｂ
の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が高め
られる。このため、特に必要とする回転角の領域に対応
して反射面２４ｂの螺旋勾配を所定の急勾配θ2 に設定
しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出する
ことができる。As is apparent from the above description, in the rotation angle sensor according to the second embodiment, the spiral gradients θ 1 and θ of the rotating body 23.
Since 2 is changing, the part where the spiral gradient is relatively steep 24
In the case of being reflected by b, the reflected light 16b on the optical position detecting element 17 is larger than that in the case of being reflected by the relatively loose portion 24a.
The movement ratio of the is increased, and the resolution regarding the rotation angle is improved. For this reason, if the spiral gradient of the reflecting surface 24b is set to a predetermined steep gradient θ 2 in correspondence with a region of a particularly required rotation angle, the rotation angle of this region can be detected with higher accuracy. .
【００２２】なお、実施例２のものでは、１組みのＰＳ
Ｄ１７が回路基板１５に搭載されている場合について説
明したが、別の実施例では２組みのＰＳＤが回路基板１
５にそれぞれ搭載され、螺旋勾配の異なる反射面２４
ａ、２４ｂから反射された反射光１６ａ、１６ｂ´が各
ＰＳＤにそれぞれ垂直に入射されるように設定されたも
のでもよい。In the second embodiment, one set of PS
The case where the D17 is mounted on the circuit board 15 has been described, but in another embodiment, two sets of PSDs are provided on the circuit board 1.
5, and the reflecting surfaces 24 having different spiral gradients
The reflected lights 16a and 16b 'reflected from a and 24b may be set so as to be vertically incident on each PSD.
【００２３】また、実施例２のものでは、螺旋勾配（θ
1 、θ2 ）が２箇所変化している場合について説明した
が、別の実施例のものでは螺旋勾配が複数箇所変化して
もよい。In the second embodiment, the spiral gradient (θ
Although 1 and θ 2 ) are changed at two positions, the spiral gradient may be changed at a plurality of positions in another embodiment.
【００２４】図４は実施例３に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、図中３３は回転体を示してい
る。回転体３３は樹脂成型品により図１に示したものと
同様の形状に形成されており、螺旋状の反射面３４上に
はアルミニウムが蒸着されて鏡面３４ａが形成されてい
る。その他の構成は図１に示したものと同様であるた
め、ここではその構成の詳細な説明は省略することとす
る。これら筐体１１、回転軸１２、回転体３３、鏡面３
４ａ、光源１６、ＰＳＤ１７等を含んで回転角センサが
構成されている。FIG. 4 is a schematic view showing the rotating body of the rotation angle sensor according to the third embodiment, and 33 in the drawing shows the rotating body. The rotating body 33 is formed of a resin molded product in the same shape as that shown in FIG. 1, and aluminum is vapor-deposited on the spiral reflecting surface 34 to form a mirror surface 34a. Since other configurations are the same as those shown in FIG. 1, detailed description of the configuration will be omitted here. These housing 11, rotating shaft 12, rotating body 33, mirror surface 3
The rotation angle sensor is configured to include 4a, the light source 16, the PSD 17, and the like.
【００２５】上記説明から明らかなように、実施例３に
係る回転角センサでは、回転体３３が樹脂成型品により
構成され、回転体３３の反射面３４にアルミニウムが蒸
着されているので、一旦金型を用意しておくと、射出成
型法により回転体３３を簡単、確実、かつ大量に製造
し、またアルミニウムの蒸着により鏡面３４ａを容易に
形成することができる。また金属製に比べて樹脂成型品
により構成された回転体３３は重量が比較的軽いため、
回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層高めるこ
とができる。As is apparent from the above description, in the rotation angle sensor according to the third embodiment, the rotating body 33 is made of a resin molded product and aluminum is vapor-deposited on the reflecting surface 34 of the rotating body 33. If a mold is prepared, the rotating body 33 can be easily, reliably, and mass-produced by an injection molding method, and the mirror surface 34a can be easily formed by vapor deposition of aluminum. Further, since the rotating body 33 made of a resin molded product is relatively light in weight as compared with metal,
The inertial force during rotation is reduced, and the detection accuracy can be further improved.
【００２６】なお、実施例３のものでは、図１に示した
回転体１３が樹脂成型品により構成されている場合につ
いて説明したが、別の実施例では図３に示した回転体２
３が樹脂成型品で構成されると共に、螺旋状の反射面２
４ａ、２４ｂ上にアルミニウムが蒸着されて鏡面が形成
されたものでもよい。In the third embodiment, the rotating body 13 shown in FIG. 1 has been described as a resin molded product, but in another embodiment, the rotating body 2 shown in FIG. 3 is used.
3 is made of a resin molded product and has a spiral reflecting surface 2
A mirror surface may be formed by vapor-depositing aluminum on 4a and 24b.
【００２７】図５は実施例４に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平
面図である。回転体４３は樹脂成型品により図４に示し
たものと同様に構成されており、螺旋状の反射面４４上
にはアルミニウムが蒸着された鏡面４４ａと、アルミニ
ウムが蒸着されていない面（以下、非鏡面と記す）４４
ｂとが交互に並んで形成されている。鏡面４４ａは回転
体４３中心を頂点に円周方向に拡がる平面視略扇形状に
形成されており、複数個の非鏡面４４ｂ間はそれぞれ所
定のピッチに設定されている。その他の構成は図１に示
したものと同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体１１、回転軸１
２、回転体４３、鏡面４４ａ、非鏡面４４ｂ、光源１
６、ＰＳＤ１７等を含んで回転角センサが構成されてい
る。5A and 5B are schematic views showing the rotating body of the rotation angle sensor according to the fourth embodiment. FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a plan view. The rotating body 43 is made of a resin molded product in the same manner as that shown in FIG. 4, and has a mirror-like surface 44a on which aluminum is vapor-deposited and a surface on which aluminum is not vapor-deposited (hereinafter, Non-mirror surface) 44
and b are alternately formed. The mirror surface 44a is formed in a substantially fan shape in a plan view that spreads in the circumferential direction with the center of the rotating body 43 as the apex, and a plurality of non-mirror surfaces 44b are set at a predetermined pitch. Since other configurations are the same as those shown in FIG. 1, detailed description of the configuration will be omitted here. These housing 11 and rotating shaft 1
2, rotating body 43, mirror surface 44a, non-mirror surface 44b, light source 1
6, the rotation angle sensor is configured to include the PSD 17 and the like.
【００２８】図６は実施例４に係る回転角センサを用い
た場合におけるセンサ出力と回転角との関係を模式的に
示した図であり、縦軸はセンサ出力、横軸は回転角を示
している。この図から明らかなように、鏡面４４ａから
の反射光１６ｂにより回転角に対応した出力が得られる
一方、非鏡面４４ｂからは反射され難いため出力が略ゼ
ロになっている。このため、センサ出力により回転体４
３の回転角が求められると共に、単位時間当たりのセン
サ出力数（パルス数）をカウントすることにより回転体
４３の回転角速度が求められる。FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the sensor output and the rotation angle when the rotation angle sensor according to the fourth embodiment is used. The vertical axis shows the sensor output and the horizontal axis shows the rotation angle. ing. As is apparent from this figure, while the reflected light 16b from the mirror surface 44a provides an output corresponding to the rotation angle, it is difficult to be reflected from the non-mirror surface 44b, so that the output is substantially zero. Therefore, the output of the sensor causes the rotating body 4 to
The rotation angle of 3 is obtained, and the rotation angular velocity of the rotating body 43 is obtained by counting the number of sensor outputs (the number of pulses) per unit time.
【００２９】上記結果及び説明から明らかなように、実
施例４に係る回転角センサでは、回転体４３の反射面４
４に鏡面部分４４ａと非鏡面部分４４ｂとが形成されて
いるので、光源１６より放射されたスポット光１６ａが
鏡面部分４４ａで反射し、この反射位置が光位置検出素
子１７に出力されて回転角が検出される。また非鏡面部
分４４ｂではスポット光１６ａが反射され難いため、非
鏡面４４ｂ部分間を一定のピッチに設定しておくと、回
転角に対応して所定数のパルスが出力され、単位時間当
たりのこのパルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求めることができる。As is apparent from the above results and description, in the rotation angle sensor according to the fourth embodiment, the reflecting surface 4 of the rotating body 43 is used.
Since the mirror surface portion 44a and the non-mirror surface portion 44b are formed on the surface 4, the spot light 16a emitted from the light source 16 is reflected by the mirror surface portion 44a, and the reflection position is output to the optical position detecting element 17 to rotate the rotation angle. Is detected. Further, since the spot light 16a is difficult to be reflected by the non-mirror surface portion 44b, if the pitch between the non-mirror surface portions 44b is set to a constant pitch, a predetermined number of pulses are output corresponding to the rotation angle, and this per unit time is output. By counting the number of pulses, the rotational angular velocity can also be obtained.
【００３０】なお、実施例４のものでは、回転体４３が
樹脂成型品により構成され、鏡面４４ａがアルミニウム
を蒸着することにより形成されている場合について説明
したが、何らこれに限定されるものではなく、反射面に
鏡面と非鏡面とが形成されているものであればよい。Although the rotating body 43 is made of a resin molded product and the mirror surface 44a is formed by vapor deposition of aluminum in the fourth embodiment, the invention is not limited to this. Instead, it is sufficient if the reflecting surface has a mirror surface and a non-mirror surface.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る回転角
センサ（１）にあっては、回転体の反射面が鏡面仕上げ
され、かつ前記反射面が一定勾配を有する螺旋状に形成
されると共に、前記光源及び前記光位置検出素子が前記
回転体の反射面に対向する所定箇所に配設されているの
で、前記光源より放射されるスポット光が前記回転体の
前記反射面で反射され、この反射光が前記光位置検出素
子に入射される。そして前記反射光が前記回転体の回転
角に対応する前記光位置検出素子の所定位置に入射され
る。するとこの反射光の照射位置に基づき変化する前記
光位置検出素子からの出力電圧により、前記回転体の回
転角が正確に検出される。また前記回転体は構造上薄く
する必要がないため、耐振性や耐衝撃性に優れたものに
することができると共に、前記回転体の形状を比較的小
さく、かつ前記反射面と前記光源との距離を比較的短く
設定することができるため、小形化を図ることができ
る。また前記光源及び前記光位置検出素子を同一の基板
上に搭載することができるため、前記光源及び前記光位
置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基板に
形成され、前記光源及び前記光位置検出素子の位置決め
・搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また
従来２個であった基板が１個に削減され、該基板間の配
線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減する
ことができる。As described in detail above, in the rotation angle sensor (1) according to the present invention, the reflecting surface of the rotating body is mirror-finished, and the reflecting surface is formed in a spiral shape having a constant gradient. In addition, since the light source and the optical position detection element are arranged at a predetermined position facing the reflecting surface of the rotating body, spot light emitted from the light source is reflected by the reflecting surface of the rotating body. The reflected light is incident on the optical position detecting element. Then, the reflected light is incident on a predetermined position of the optical position detecting element corresponding to the rotation angle of the rotating body. Then, the rotation angle of the rotating body is accurately detected by the output voltage from the light position detecting element that changes based on the irradiation position of the reflected light. Further, since the rotating body does not need to be thin in structure, it can be excellent in vibration resistance and impact resistance, and the shape of the rotating body is relatively small, and the reflecting surface and the light source are Since the distance can be set to be relatively short, the size can be reduced. Further, since the light source and the light position detection element can be mounted on the same substrate, a circuit connected to the terminals of the light source and the light position detection element is formed on a single substrate, Positioning and mounting work of the optical position detecting element can be performed easily and surely. In addition, the number of boards that used to be two in the past is reduced to one, and wiring work between the boards becomes unnecessary, and as a result, the cost can be reduced.
【００３２】また本発明に係る回転角センサ（２）にあ
っては、上記回転角センサ（１）における回転体の螺旋
勾配が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分
で反射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べ
て反射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解
能が高められる。このため、特に必要とする回転角の領
域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に設定し
ておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出するこ
とができる。Further, in the rotation angle sensor (2) according to the present invention, since the spiral gradient of the rotating body in the rotation angle sensor (1) changes, reflection occurs at a relatively steep portion of the spiral gradient. In this case, the moving ratio of the reflected light becomes larger than that when the light is reflected at a relatively loose portion, and the resolution regarding the rotation angle is improved. For this reason, if the spiral gradient of the reflecting surface is set to a predetermined steep slope corresponding to the region of the rotation angle that is particularly required, the rotation angle of this region can be detected with higher accuracy.
【００３３】また本発明に係る回転角センサ（３）にあ
っては、上記回転角センサ（１）または（２）における
回転体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射
面にアルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用
意しておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確
実、かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により
鏡面を容易に形成することができる。また金属製に比べ
て樹脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較
的軽いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を
一層高めることができる。Further, in the rotation angle sensor (3) according to the present invention, the rotating body in the rotation angle sensor (1) or (2) is made of a resin molded product, and the reflecting surface of the rotating body is made of aluminum. Since the metal is vapor-deposited, once the mold is prepared, the rotary body can be manufactured easily, reliably, and in large quantities by the injection molding method, and the mirror surface can be easily formed by vapor-depositing aluminum. Further, since the rotating body made of a resin molded product has a relatively light weight as compared with that made of metal, the inertial force during rotation becomes small, and the detection accuracy can be further enhanced.
【００３４】また本発明に係る回転角センサ（４）にあ
っては、上記回転角センサ（１）における回転体の反射
面に鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているの
で、前記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分
で反射し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて
回転角が検出される。また前記鏡面でない部分では前記
スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部分間
を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応して所
定数のパルスが出力され、単位時間当たりの前記パルス
数をカウントすることにより回転角速度も併せて求める
ことができる。Further, in the rotation angle sensor (4) according to the present invention, since the mirror surface portion and the non-mirror surface portion are formed on the reflection surface of the rotating body in the rotation angle sensor (1), The emitted spot light is reflected by the mirror surface portion, and the reflection position is output to the optical position detection element to detect the rotation angle. Further, since the spot light is difficult to be reflected in the non-mirror surface portion, if a certain pitch is set for the non-mirror surface portion, a predetermined number of pulses are output corresponding to a rotation angle, By counting the number of pulses, the rotational angular velocity can also be obtained.
【図１】本発明に係る回転角センサの実施例１を示した
摸式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は回転センサの
回転体を示した平面図である。1A and 1B are schematic views showing a first embodiment of a rotation angle sensor according to the present invention, FIG. 1A is a sectional view, and FIG. 1B is a plan view showing a rotating body of a rotation sensor.
【図２】回路基板の回路を概略的に示したブロック図で
ある。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a circuit of a circuit board.
【図３】実施例２に係る回転角センサの回転体を示した
模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a rotating body of a rotation angle sensor according to a second embodiment.
【図４】実施例３に係る回転角センサの回転体を示した
模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a rotating body of a rotation angle sensor according to a third embodiment.
【図５】実施例４に係る回転角センサの回転体を示した
模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図であ
る。5A and 5B are schematic diagrams illustrating a rotating body of a rotation angle sensor according to a fourth embodiment, in which FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a plan view.
【図６】実施例４に係る回転角センサを用いた場合にお
けるセンサ出力と回転角との関係を模式的に示した図で
あり、縦軸はセンサ出力Ｖ、横軸は回転角を示してい
る。FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between a sensor output and a rotation angle when the rotation angle sensor according to the fourth embodiment is used, in which the vertical axis represents the sensor output V and the horizontal axis represents the rotation angle. There is.
【図７】自動車エンジンのスロットル開度等の検知に用
いられる従来の回転角センサを示した模式的断面図であ
る。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a conventional rotation angle sensor used for detecting a throttle opening degree of an automobile engine.
１０ 回転角センサ １１ 筐体 １２ 回転軸 １３ 回転体 １４、１４´ 反射面 １６ 光源 １６ａ スポット光 １７ ＰＳＤ 10 Rotation Angle Sensor 11 Housing 12 Rotation Axis 13 Rotating Body 14, 14 'Reflective Surface 16 Light Source 16a Spot Light 17 PSD
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G02B 26/08 E
Claims (4)
持されて回転する回転軸と、該回転軸に取り付けられた
回転体と、スポット光を照射する光源と、該光源から放
射される光の位置を検出するための光位置検出素子とを
備えた回転角センサにおいて、前記回転体の反射面が鏡
面仕上げされ、かつ前記反射面が一定勾配を有する螺旋
状に形成されると共に、前記光源及び前記光位置検出素
子が前記回転体の反射面に対向する所定箇所に配設され
ていることを特徴とする回転角センサ。1. A housing for blocking light from the outside, a rotating shaft supported and rotated by the housing, a rotating body attached to the rotating shaft, a light source for irradiating spot light, and a light source from the light source. In a rotation angle sensor including a light position detecting element for detecting the position of emitted light, a reflecting surface of the rotating body is mirror-finished, and the reflecting surface is formed in a spiral shape having a constant gradient. At the same time, the rotation angle sensor is characterized in that the light source and the optical position detection element are arranged at a predetermined position facing the reflecting surface of the rotating body.
特徴とする請求項１記載の回転角センサ。2. The rotation angle sensor according to claim 1, wherein the spiral gradient of the rotating body is changed.
記回転体の反射面にアルミニウムが蒸着されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の回転角セン
サ。3. The rotation angle sensor according to claim 1, wherein the rotating body is made of a resin molded product, and aluminum is vapor-deposited on the reflecting surface of the rotating body.
部分とが形成されていることを特徴とする請求項１記載
の回転角センサ。4. The rotation angle sensor according to claim 1, wherein a mirror surface portion and a non-mirror surface portion are formed on the reflecting surface of the rotating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP538695A JPH08193843A (en) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | Angle-of-rotation sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP538695A JPH08193843A (en) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | Angle-of-rotation sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193843A true JPH08193843A (en) | 1996-07-30 |
Family
ID=11609737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP538695A Withdrawn JPH08193843A (en) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | Angle-of-rotation sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193843A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196784A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Steering angle measuring device |
| NO20220259A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-29 | Autostore Tech As | Device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
| US11835742B2 (en) | 2018-02-05 | 2023-12-05 | Nec Corporation | Sensor device |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP538695A patent/JPH08193843A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196784A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Steering angle measuring device |
| US11835742B2 (en) | 2018-02-05 | 2023-12-05 | Nec Corporation | Sensor device |
| NO20220259A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-29 | Autostore Tech As | Device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
| NO347574B1 (en) * | 2022-02-28 | 2024-01-15 | Autostore Tech As | A device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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