(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子ワイヤを使用して電気パルスを発生する検知組立体と、該検知組立体によって発生される前記電気パルスを波形整形してパルス信号を出力する波形整形回路とを備えており、前記検知組立体は、前記磁性素子ワイヤと、該磁性素子ワイヤの周りに巻回されるコイル巻線と、該コイル巻線の両端に接続されて前記波形整形回路の入力部に接続される入力端子とを一体成形したワイヤボビンを含み、前記波形整形回路は、前記ワイヤボビンに対して一体化される波形整形回路板に実装されていることを特徴とするパルス信号発生装置。
【請求項２】
前記波形整形回路は、２つのしきい値を有する型のものである請求項１に記載のパルス信号発生装置。
【請求項３】
前記入力端子は、前記波形整形回路板に立設された入力導通端子を介して前記波形整形回路の入力部に接続される請求項１または２に記載のパルス信号発生装置。
【請求項４】
前記入力端子は、前記波形整形回路板の方へと延長させられて直接的に前記波形整形回路の入力部に接続される請求項１または２に記載のパルス信号発生装置。
【請求項５】
前記検知組立体と前記波形整形回路とは、外装ケース内に埋設されている請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のパルス信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス信号発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動している物体の移動位置や移動速度に応じたパルス信号を得たり、種々な操作に応じたパルス信号を発生したりすることは、自動制御の分野や、電気および電子機器等の各種の分野において必要とされている。
【０００３】
従来、この種のパルス信号を発生する手段としては、種々なものが開発され使用されてきているが、それらの代表的なものうちの一つとして、電磁／光ピックアップ、ホール／磁気抵抗素子による回転検出装置がある。しかし、電磁式では、停止から低速回転では出力が小さいという問題がある。光ピックアップ式では、広帯域直流増幅器が必要となり、また、防塵構造とする必要があった。また、ホール／磁気抵抗式では、複数の素子と増幅器が必要とされていた。さらにまた、光ピックアップ／ホール／磁気抵抗式は、素子が温度に敏感であり、温度変化の激しい環境で使用するには適していない。
【０００４】
したがって、これらの従来の回転検出装置では、例えば、自動車の分野においてエンジンのクランクシャフト、カムシャフトの回転速度や位置を検出する目的で使用しようとする場合において、極低速から高速回転までに亘る検出ができないという問題があった。その上、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）側にＩ／Ｆ回路（インターフェイス回路）が必要となるという問題もあった。さらにまた、耐環境性の点で問題があるもので、温度変化やノイズを受け易い自動車等の環境においては適したものと言えなかった。自動車の分野等においては、電源オン時における車両の停動（車両が停止しているか動いているか）判定を行えることも重要な要素であるが、このような停動判定も簡単にできるものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、極低速から高速回転までに亘る検出素子として適したものとして、例えば、特開２０００−１０１４００号公報および特開２０００−１０１４０１号公報等に開示されているような大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子ワイヤを使用したパルス信号発生装置が開発され種々な分野における用途を見つけ出し始めている。この種のパルス信号発生装置は、前述したような従来技術の問題点を解消することのできるものではあるが、実用化において、例えば、自動車等の搭載機器として実装していくには種々の問題を解決するための工夫も必要である。すなわち、組立て易さとか、発生されたパルス信号を利用する機器との間の接続のし易さとか、Ｓ／Ｎ比の向上とか、負荷能力の向上とか、等の点で利用分野の特殊性に合わせた構成とすることが不可欠である。
本発明の目的は、前述したような従来の問題点を解消し、しかも実用化に適したパルス信号発生装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるパルス信号発生装置は、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子ワイヤを使用して電気パルスを発生する検知組立体と、該検知組立体によって発生される前記電気パルスを波形整形してパルス信号を出力する波形整形回路とを備えており、前記検知組立体は、前記磁性素子ワイヤと、該磁性素子ワイヤの周りに巻回されるコイル巻線と、該コイル巻線の両端に接続されて前記波形整形回路の入力部に接続される入力端子とを一体成形したワイヤボビンを含み、前記波形整形回路は、前記ワイヤボビンに対して一体化される波形整形回路板に実装されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記波形整形回路は、２つのしきい値を有する型のものである。
【０００９】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記入力端子は、前記波形整形回路板に立設された入力導通端子を介して前記波形整形回路の入力部に接続される。
【００１０】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記入力端子は、前記波形整形回路板の方へと延長させられて直接的に前記波形整形回路の入力部に接続される。
【００１１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記検知組立体と前記波形整形回路とは、外装ケース内に埋設されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
添付図面の図１は、本発明の一実施例としてのパルス信号発生装置の概略断面図である。この概略断面図に示されるように、このパルス信号発生装置２０は、プラスチック材料等で形成された外装ケース１内に、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子ワイヤ５を使用してコイル巻線２に被検知物体に応答して電気パルスを生ぜしめうるように構成した検知組立体と、この検知組立体のコイル巻線２に生ずる電気パルスを波形整形して信号パルスを出力するための波形整形回路板７とを一体化して埋設してなっている。検知組立体は、原理的には前述の特開２０００−１０１４００号公報および特開２０００−１０１４０１号公報等に開示されたものと同様のものであるが、構造的には、磁性素子ワイヤ５を挿着したワイヤボビン６にコイル巻線２を施し、磁性素子ワイヤ５およびコイル巻線２を挟み込むようにして、磁石３ａおよび３ｂ並びにヨーク４ａおよび４ｂを配置し、さらに、磁石３ａおよびヨーク４ａの側に調整ヨーク１２を付加してなる。後述するように、ワイヤボビン６の後端両側には、コイル巻線２の各端に接続され波形整形回路の入力側に接続される入力端子１３ａおよび１３ｂが配設されている。この実施例では、磁性素子ワイヤ５とコイル巻線２と波形整形回路への入力端子１３ａおよび１３ｂとを一体成形のワイヤボビン６にまとめているので、ワイヤボビン６、磁石３ａおよび３ｂ、ヨーク４ａおよび４ｂ、および調整ヨーク１２からなる検知組立体の組み立てが容易とされている。
【００１４】
波形整形回路板７は、後述するような波形整形回路を搭載したプリント回路基板からなるものでよく、検知組立体のワイヤボビン６の後端に配設された入力端子１３ａおよび１３ｂにそれぞれ接続される入力導通端子１５ａおよび１５ｂと、パルス信号利用機器へと接続されるケーブル８を接続する出力端子１４とを備えている。
【００１５】
外装ケース１内に前述したような検知組立体および波形整形回路板並びにケーブル８の接続端部を固定するための充填剤１０が充填されて、外装ケース１のケーブル８の引き出し端には、シール剤１１が施されている。また、外装ケース１の外周部には、このパルス信号発生装置２０の使用に際して機器に取り付け固定する時に、密閉性を確保するためのＯリング９が配設されている。
【００１６】
図２は、図１に関して前述したような構造を有したパルス信号発生装置の電気等価回路を概念的に示している。図２にしめすように、このパルス信号発生装置２０は、大バルクハウゼンジャンプを起こしうるＢ−Ｈ特性を持った磁性素子ワイヤ５を使用し被検知物体に応答して電気パルスを生起する検知組立体からなる磁気回路モジュール２１と、この磁気回路モジュール２１によって発生される電気パルスを波形整形してパルス信号を出力する波形整形回路板７からなる波形整形回路モジュール２２とからなるものと言ってよい。図２において、参照符号２３は、電源端子を示し、参照符号２５は、接地端子を示している。
【００１７】
図３は、図２に概念的に示したパルス信号発生装置２０の電気回路をより詳細に例示している。この図３に示されるように、磁気回路モジュール２１の入力端子１３ａおよび１３ｂは、波形整形回路モジュール２２の入力導通端子１５ａおよび１５ｂにそれぞれ接続されている。波形整形回路モジュール２２の波形整形回路板７に搭載された波形整形回路の構成は、ブロック２２内に示した如く、ダイオードＤ、抵抗Ｒ１からＲ５、キャパシタＣおよびコンパレータＩＣで構成されるもので、この波形整形回路自体は、２つのしきい値を有する波形整形回路としてよく知られたものであるので、その構成および動作についてはこれ以上詳述しない。
【００１８】
図４は、パルス信号発生装置２０の各部において発生する磁界変化や電気パルス波形を例示している。この図４と図３とを参照して本発明のパルス信号発生装置の全体動作について説明するに、磁性体である被検知物体としての歯車３０（例えば、自動車のエンジンの回転に連動して回転する）が図１においてパルス信号発生装置２０の左側近傍（磁石３ａおよび３ｂ並びに磁性素子ワイヤ５の側）において回転移動しているとする。すると、歯車３０の歯３１が磁石３ａおよび３ｂ並びに磁性素子ワイヤ５の近傍を通過する度に、磁性素子ワイヤ５に掛かる磁界は、図４の（ａ）のように変化する。このような磁界変化を受けて磁性素子ワイヤ５が大バルクハウゼンジャンプを起こすことにより、コイル巻線２の両端には、図４の（ｂ）に示すような電気パルスが発生させられる。この電気パルスは、波形整形回路のダイオードＤにて整流され、波形整形回路の接続点Ａは、図４の（ｃ）に示すような電気パルスとなる。このような整流後の電気パルスは、２つのしきい値ＶＨおよびＶＬを有する波形整形回路の作用を受けて、図４の（ｄ）に示すような波形整形されたパルス信号を出力端子１４に出力する。
【００１９】
図５は、図１に示したパルス信号発生装置２０における検知組立体のワイヤボビン６のボビン端子である入力端子１３ａおよび１３ｂと波形整形回路板７の入力導通端子１５ａおよび１５ｂとの接続状態をより詳細に示すための正面図であり、図６は、その右側面図である。これら図５および図６によく示されているように、この実施例では、波形整形回路板７は、検知組立体の下側ヨーク４ｂの下に一部重なるようにして検知組立体に組み付けられている。入力導通端子１５ａおよび１５ｂは、波形整形回路板７の両側端近くから立設されて、外側に直曲して広げられて、端部を上下に分岐して、各対応する入力端子１３ａおよび１３ｂをその端部が挟持するような形にて、各対応する入力端子１３ａおよび１３ｂに電気的且つ機械的に接続されている。
【００２０】
図７は、本発明の変形例を示す図５と同様の正面図であり、図８は、その右側面図である。この変形例では、波形整形回路板７は、検知組立体のワイヤボビン６の後端部の下面に一部重なるようにして検知組立体に組み付けられている。そして、前述の実施例では、入力端子１３ａおよび１３ｂは、入力導通端子１５ａおよび１５ｂを介して波形整形回路の入力部に接続されていたのであるが、この変形例では、入力端子１３ａおよび１３ｂは、ワイヤボビン６の後端部の両側から下方へと直曲させられて延長して、直接的に波形整形回路基板７上の波形整形回路の入力部に接続されるような構成とされている。
【００２１】
図９は、本発明のさらに別の変形例を示す図５と同様の正面図であり、図１０は、その右側面図である。この変形例では、波形整形回路板７は、検知組立体のワイヤボビン６の後端部の下面に一部重なるようにして検知組立体に組み付けられている。そして、前述の実施例では、入力端子１３ａおよび１３ｂは、入力導通端子１５ａおよび１５ｂを介して波形整形回路の入力部に接続されていたのであるが、この変形例では、入力端子１３ａおよび１３ｂは、ワイヤボビン６の後端面の両側近くから下方へと直曲させられて延長して、直接的に波形整形回路基板７上の波形整形回路の入力部に接続されるような構成とされている。
【００２２】
図１１は、本発明のパルス信号発生装置によって得られる作用効果の一つである被検知物体の停動判定の可能性を説明するための図である。図１１の（ｂ）は、被検知物体である歯車（ギア）の停止時期、移動時期、停止時期を示しており、図１１の（ａ）は、本発明のパルス信号発生装置において電源オンから電源オフまでの間で、歯車の停動の状態に応じて発生されるパルス信号列を示している。図１１の（ｃ）は、従来公知のセンサにおいて電源オンから電源オフまでの間で、歯車の歯（山）がセンサに対向した状態で停止していた状態からの歯車の停動に応じて発生されるパルス信号列を示している。図１１の（ｄ）は、従来公知のセンサにおいて電源オンから電源オフまでの間で、歯車の歯でない部分（谷）がセンサに対向した状態で停止していた状態からの歯車の停動に応じて発生されるパルス信号列を示している。
【００２３】
図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）を対比して見ると分かるように、従来公知のセンサでは、被検知物体である歯車が、山の部分をセンサに対向させて停止している場合における電源オン時のセンサの出力レベルと、谷の部分をセンサに対向させて停止している場合における電源オン時のセンサの出力レベルとが異なるので、被検知物体である歯車が停止しているのか動いているのかを判定するのが簡単ではない。しかし、本発明のパルス信号発生装置においては、電源オン時におけるパルス信号発生装置の出力レベルは、歯車がどの位置で停止していたかにかかわらず同じであるので、歯車の停動の判定は簡単となる。例えば、図１１の（ａ）において参照符号Ｂを付与した時期、すなわち、電源オンの直後の時期においては、電源オンのｔ秒後パルス信号が来るか否かによって、歯車が停止していた状態から動いたと判定できる。また、図１１の（ａ）において参照符号Ｃを付与した時期、すなわち、電源オン状態でｔ秒後にパルス信号が来るか否かによって、歯車が動いていた状態から停止したと判定できる。
【００２４】
【発明の効果】
磁性素子ワイヤとコイル巻線と波形整形回路への入力端子とを一体成形のワイヤボビンにまとめて波形整形回路板とを一体化したので組み立ておよびその後の取り扱いが容易となる。
【００２５】
波形整形回路を一体化したことにより、Ｓ／Ｎ比、負荷能力が向上し、パルス信号利用機器としての、例えば、エンジンコントロールモジュールへの接続のためのケーブルとして高価なシールドケーブルを使用する等の必要をなくすることができる。また、エンジンコントロールモジュール側にインターフェイス回路を設けるような必要もなくすることができる。
【００２６】
停止／極低速から高速回転の検出が可能であり、被検知物体の停動状態の判定も容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのパルス信号発生装置の概略断面図である。
【図２】図１のパルス信号発生装置の電気等価回路を概念的に示す図である。
【図３】図２に概念的に示したパルス信号発生装置の電気回路の詳細図である。
【図４】図１のパルス信号発生装置の各部において発生する磁界変化や電気パルス波形を例示する図である。
【図５】図１のパルス信号発生装置における検知組立体のワイヤボビンの入力端子およびと波形整形回路板の入力導通端子との接続状態をより詳細に示すための正面図である。
【図６】図５のの右側面図である。
【図７】本発明の変形例を示す図５と同様の正面図である。
【図８】図７の右側面図である。
【図９】本発明のさらに別の変形例を示す図５と同様の正面図である。
【図１０】図９の右側面図である。
【図１１】本発明のパルス信号発生装置によって得られる作用効果の一つである被検知物体の停動判定の可能性を説明するための図である。
【符号の説明】
１  外装ケース
２  コイル巻線
３ａ  磁石
３ｂ  磁石
４ａ  ヨーク
４ｂ  ヨーク
５  磁性素子ワイヤ
６  ワイヤボビン
７  波形整形回路板
８  ケーブル
１０  充填剤
１１  シール剤
１２  調整ヨーク
１３ａ  入力端子
１３ｂ  入力端子
１４  出力端子
１５ａ  入力導通端子
１５ｂ  入力導通端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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