专利名称：绝对角检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用循环型格雷码(Gray code)来检测旋转体的绝对角的绝对角检测装置。
背景技术：
现有一种技术，即在汽车的转向轴和车身之间等上设置绝对角检测装置，并根据由绝对角检测装置检测到的转向盘的转向角度、转向速度及转向方向等来进行悬架的衰减力控制、自动变速器的变速杆位置控制及四轮转向车中的后轮的转向控制等。
本发明的申请人，作为这种绝对角检测装置曾申请过利用循环型格雷码的装置(例如，参照专利文献1)。
循环型格雷码，使编码串在1个扇区(sector)内的相邻的步(step)之间以1比特单位发生变化，而且1个扇区的最初的编码串和最后的编码串也以1比特的变化相连，并且将编码串的排列设定成在1个扇区内不存在相同的编码串。根据专利文献1所记载的技术，就能实现分辨率在1.5度以下并且其值为360度的公约数的绝对角检测装置。
专利文献1(日本)特开2005-62177号公报 图5为以往例所涉及的10比特循环型格雷码的例子，表示1个扇区为360度、分辨率为1.5度、步数为240的情形。通过该图的《代码“1”的个数》栏可知，在本例循环型格雷码中，各步的代码“1”的个数在1至9之间引起变化。如上所述，如果使各步的代码“1”的个数在1至9之间引起变化，选择分派给各步的编码串就变得容易，因此具有容易设计高分辨率的绝对角检测装置的优点。
但是，根据上述结构，如果检测10比特循环型格雷码的10个检测元件当中的一个元件发生故障，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需的旋转体的旋转角度，就如图6所示，成为相当于最大2个步角度的3度。这里的图6为，以往例所涉及的绝对角检测装置的一个检测元件有故障时，将各角度位置(步)的故障判断所需的最大旋转角度予以表示的图表。
下面将更详细地说明图6。在图5所举例说明的10比特循环型格雷码中，第0步的编码串被设定为(0000100000)，但是，如果假设输出D8信号的检测元件发生故障，使该检测元件所输出的信号全部成为“1”，则在第0步就会检测到编码串(0000100100)。编码串(0000100100)与第73步的编码串相同。如果在这种状态下使旋转体旋转1.5度之后检测第1步的编码串，因为输出D8信号的检测元件发生故障而使其输出“1”，所以由10个检测元件检测到的第1步的编码串就成为(0100100100)。该编码串与第74步的编码串相同。如果在这种状态下使旋转体再旋转1.5度之后检测第2步的编码串，因为输出D8信号的检测元件发生故障而使其输出“1”，所以由10个检测元件检测到的第2步的编码串就成为(0100100110)。因为该编码串不同于第75步的编码串(0100100101)，所以绝对角检测装置到了这个阶段才能够首次认识到输出D8信号的检测元件发生了故障。此外，只有一个、输出D8信号的检测元件以外的检测元件发生了故障时，与上述同样，根据构成循环型格雷码的各步的编码串的排列，绝对角检测装置立刻或者在旋转体旋转了1.5度或3度的阶段就能认识到这些检测元件的故障。因此，就第0步而言，对绝对角检测装置接通电源进行预置时，如果不使旋转体最大旋转3度就不能检测出绝对角检测装置的故障，而且，即使在预置之后，如果不使旋转体最大旋转3度，也不能检测出绝对角检测装置的故障。
即使在检测第1步的编码串时输出D5信号的检测元件发生故障，使该检测元件所输出的信号全都成为“0”，也因第167步到第170步的编码串之间的关系，对绝对角检测装置接通电源进行预置时，如果不使旋转体最大旋转3度就不能检测出绝对角检测装置的故障，而且，即使在预置之后，如果不使旋转体最大旋转3度，就不能检测出绝对角检测装置的故障。此外，只有一个、输出D5信号的检测元件以外的检测元件发生了故障时，与上述同样，根据构成格雷码的各步的编码串的排列，绝对角检测装置立刻或者在旋转体旋转了1.5度或3度的阶段就能够认识到这些检测元件的故障。因此，就第1步而言，对绝对角检测装置接通电源而进行预置时，如果不使旋转体最大旋转3度也不能检测出旋转体的绝对角，而且，即使在预置之后，如果不使旋转体最大旋转3度，也不能检测出绝对角检测装置的故障。
与此相对，就第2步而言，如果输出D5信号的检测元件发生故障，使该检测元件所输出的信号全都成为“0”时输出D7信号的检测元件发生故障，使该检测元件所输出的信号全都成为“1”及输出D9信号的检测元件发生故障使该检测元件所输出的信号全都成为“0”，就分别与第169步的编码串、第3步的编码串及第1步的编码串相同，但是将旋转体从第2步旋转到第3步时的编码串都不成为标准的编码串，因此在这个阶段就能判断输出D5、D7、D9信号的各检测元件的故障。此外，在哪个步上也都没有设定输出D1、D2、D3、D4、D6、D8、D10的信号的检测元件发生故障时通过第2步检测到的编码串，因此绝对角检测装置会立刻认识到这些检测元件的故障。于是，在第2步，绝对角检测装置的预置及检测元件的故障判断所需的旋转角为最大1.5度。在图6总结了上述模拟的结果。
在以往例所涉及的绝对角检测装置中，如果旋转体不旋转相当于最大2个步旋转角的3度，就不能判断绝对角检测装置的预置时及预置之后的检测元件的故障，但是为了提高绝对角检测装置的可靠性、使其使用方法更加方便，就要求检测元件的故障判断所需的角度变得更小。
发明内容
本发明是为解决上述以往技术的课题而提出的，其目的在于提供一种可以使检测元件的故障判断所需的角度成为与循环型格雷码的1个步相等的角度的绝对角检测装置。
本发明中解决上述课题的绝对角检测装置为，存储代码“1”和代码“0”组合而构成的N比特循环型格雷码，并通过核对按编码图形排列的N个检测元件所输出的N比特的编码串和上述N比特的循环型格雷码来检测旋转体的绝对角，该绝对角检测装置的特征在于，使上述循环型格雷码构成为，上述N为偶数时每步的编码串中所包含的代码“1”的个数为N/2或(N+2)/2，而上述N为奇数时各步的编码串中所包含的代码“1”的个数为(N+1)/2或(N-1)/2、或者(N+1)/2或(N+3)/2。
根据这种结构，除了根据构成循环型格雷码的各步编码串的排列以外，还可以根据各步的编码串所包含的代码“1”的个数来判断编码串的错误即检测元件的故障，因此可以使绝对角检测装置的预置所需的角度及检测元件的故障判断所需的角度成为与循环型格雷码的1个步相等的角度。
其次，本发明在上述第1结构的绝对角检测装置中采用了上述N为7以上的结构。
如果编码串的比特数N小于7，与比特数N为8的情况相比，可用于循环型格雷码的编码数即无论从哪个位数开始读也都不相同的编码数就变得很少，而且分配给1扇区的角度也变小，因此很难提高绝对角度的检测精度。例如，如果设定编码串的比特数N为6，编码串内所包含的代码“1”的个数为3或4的循环型编码串的总数就成为24个而变少，因此如果将分辨率设定为1.5度时分配给1扇区的角度就成为36度(1.5度×24)而变小，与能够较大地设定分配给扇区的角度时(比特数N为8时)相比，由机械性松动引起的扇区检测精度的下降就很显著，而很难提高绝对角的检测精度。因此，编码串的比特数N在7以上最为理想。
发明效果 本发明的绝对角检测装置，将代码“1”和代码“0”组合而构成的N比特循环型格雷码设定为，N为偶数时，使每个步的编码串内所包含的代码“1”的个数为N/2或(N+2)/2，而上述N为奇数时，使各步的编码串内所包含的代码“1”的个数为(N+1)/2或(N-1)/2、或者(N+1)/2或(N+3)/2。因此，除了根据构成循环型格雷码的各步的编码串的排列以外，还可以根据各步的编码串所包含的代码“1”的个数来判断编码串的错误，还可以使绝对角检测装置的预置所需的角度及检测元件的故障判断所需的角度成为与循环型格雷码的1个步相等的角度。
图1是将在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上设有的旋转盘的结构和通过旋转盘检测编码串的检测元件群的排列予以表示的俯视图。
图2是在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上设有的控制部的结构图。
图3是在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上适用的循环型格雷码的编码串表。
图4是本实施方式所涉及的绝对角检测装置的检测元件当中的一个发生故障时，将各角度位置(步)的故障判断所需的最大旋转角度予以表示的图表。
图5是在以往列所涉及的绝对角检测装置上适用的循环型格雷码的编码串表。
图6是以往例所涉及的绝对角检测装置的检测元件当中的一个发生故障时，将各角度位置(步)的故障判断所需的最大旋转角度予以表示的图表。
符号说明 1旋转盘，2编码图形串，3a～3j检测元件，4信号处理部，4a数据判断部，4b存储部。
具体实施例方式 下面将根据图1至图4说明本发明所涉及的绝对角检测装置的一个实施方式。图1的俯视图表示在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上设有的旋转盘的结构和通过旋转盘检测编码串的检测元件群的排列，图2为在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上设有的控制部的结构图，图3为在本实施方式所涉及的绝对角检测装置上适用的循环型格雷码的编码串表，图4为，本实施方式所涉及的绝对角检测装置的检测元件当中的一个发生故障时，将各角度位置(步)的故障判断所需的最大旋转角度予以表示的图表。
如图1所示，本实施方式所涉及的绝对角检测装置被安装在如转向轴等附图没有表示的旋转体上，主要由与该旋转体一体旋转的旋转盘1、形成于该旋转盘上的编码图形串2、与该编码图形串2相对配置的第1至第10检测元件3a～3j、及通过这些第1至第10检测元件3a～3j的输出信号生成10比特编码串并通过所生成的编码串求出旋转盘1(旋转体)的绝对角度的控制部4来构成。
在旋转盘1的中心部设置用于插入转向轴等旋转体的穿透孔1a，在其一个面上形成与穿透孔1a同心的、由遮光板构成的编码图形串2。
作为检测元件3a～3j，采用了将发光元件和受光元件组合成一体的光断续器。各检测元件3a～3j在编码图形串2的两侧配置发光元件和受光元件。在本例子中，按一条编码图形串2等分地配置10个检测元件3a～3j。另外，为了减少各检测元件之间的安装误差，使用1个支架(holder)来将这些各检测元件3a～3j定位最为理想。
如图2所示，信号处理部4具有内置存储部4b的数据判断部4a。数据判断部4a输入检测元件3a～3j所输出的10比特编码串，并判断所连续输入的2个编码串是否形成事先被存储在存储部4b内的编码串(图3的编码串表)的顺序，当判断为形成了应有的顺序时，就输出与输入的最新编码串相适应的角度信号，当判断为没有形成应有的顺序时，就在下判断的同时输出与故障信号相适应的信号。就如上所述，数据判断部4a在由检测元件3a～3j连续输入了角度信号时才开始工作，例如像起动时，在最初输入了检测元件3a～3j所输出的10比特编码串的状态即不连续输入的状态下，就不能输出与角度信号或故障信号相适应的信号。
其次，说明图3的编码串表。如该图所示，本例循环型格雷码将360度分割成240步使分辨率成为1.5度，而且各步由10比特编码串构成。通过图中的《代码“1”的个数》栏可知，各编码串内所包含的代码“1”的个数仅受限于《5》或《6》。《5》或《6》这两个数与各编码串的比特数《10》相比，相当于10/2或(10+2)/2。即，当设定为各编码串的比特数为N时，就相当于N/2或(N+2)/2。而且，因为是循环型格雷码，所以在相邻的步之间使编码串以1比特单位发生变化，而且第0步的编码串和第239步的编码串之间也只变化1比特，并且将各步的编码串设定成在360度内不会出现相同的编码串。
如果循环型格雷码具有上述结构，则在编码串内的代码“1”的个数为《5》的第0步，输出D1信号的检测元件3a发生故障而使得检测元件3a始终输出“0”信号时、输出D2信号的检测元件3b发生故障而使得检测元件3b始终输出“0”信号时、输出D3信号的检测元件3c发生故障而使得检测元件3c始终输出“0”信号时、输出D5信号的检测元件3e发生故障而使得检测元件3e始终输出“0”信号时及输出D7信号的检测元件3g发生故障而使得检测元件3g始终输出“0”信号时，通过第0步检测到的编码串内所包含的代码“1”的个数就全都成为《4》，因此数据判断部4b可以立刻判断检测元件3a、3b、3c、3e、3g当中的一个元件发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D4信号的检测元件3d发生故障而使得检测元件3d始终输出“1”信号时，通过第0步检测到的编码串与第239步的编码串(1111101000)相同，因此数据判断部4b就不能立刻判断检测元件发生了故障，但是将旋转盘1旋转了1.5度时通过第1步检测到的编码串就成为(1111101100)，而不同于第239步的下一个步(第0步)的编码串(1110101000)，因此数据判断部4b在这个阶段就能够判断检测元件3d发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需要的旋转盘1的旋转角度就成为相当于1个步角度的1.5度。
输出D6信号的检测元件3f发生故障而使得检测元件3f始终输出“1”信号时，通过第0步检测到的编码串与第19步的编码串(1110111000)相同，因此数据判断部4b就不能立刻判断检测元件发生了故障，但是旋转盘1旋转了1.5度时，通过第1步检测到的编码串成为(1110111100)，而不同于第19步的下一个步(第20步)的编码串(1110110000)，因此数据判断部4b在这个阶段就能够判断检测元件3f发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，在这种情况下，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需要的旋转盘1的旋转角度也成为相当于1个步角度的1.5度。
输出D8信号的检测元件3h发生故障而使得检测元件3h始终输出“1”信号时，通过第0步检测到的编码串相同于第1步的编码串(1110101100)，因此数据判断部4b就不能立刻判断检测元件发生了故障，但是旋转盘1旋转了1.5度时通过第1步检测到的编码串就成为(1110101100)，而不同于第1步的下一个步(第2步)的编码串(1110100100)，因此，数据判断部4b在这个阶段就能够判断出检测元件3f发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，在这种情况下，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需要的旋转盘1的旋转角度也成为相当于1个步角度的1.5度。
输出D9信号的检测元件3i发生故障而使得检测元件3i始终输出“1”信号时，通过第0步检测到的编码串就成为(1110101010)，而在编码表内没有设定具有与此相同的编码串的步，因此数据判断部4b可立刻判断检测元件3i发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D10信号的检测元件3j发生故障而使得检测元件3j始终输出“1”信号时，通过第0步检测到的编码串就成为(1110101001)，而在编码表内没有设定具有与此相同的编码串的步，因此数据判断部4b可立刻判断检测元件3j发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
而且，在编码串内的代码“1”的个数为《6》的第1步中，输出D4信号的检测元件3d发生故障而使得检测元件3d始终输出“1”信号时、输出D6信号的检测元件3f发生故障而使得检测元件3f始终输出“1”信号时、输出D9信号的检测元件3i发生故障而使得检测元件3i始终输出“1”信号时及输出D10信号的检测元件3j发生故障而使得检测元件3j始终输出“1”信号时，通过第1步检测到的编码串所包含的代码“1”的个数全都成为《7》，因此，数据判断部4b就可以立刻判断检测元件3d、3f、3i、3j中的一个元件发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D1信号的检测元件3a发生故障而使得检测元件3a始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就成为(0110101100)，并在编码表内没有设定具有与此相同的编码串的步，因此数据判断部4b可以立刻判断检测元件3j发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D2信号的检测元件3b发生故障而使得检测元件3b始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就成为(1010101100)，而在编码表内没有设定具有与此相同的编码串的步，因此数据判断部4b在这种情况下也能够立刻判断检测元件3j发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D3信号的检测元件3c发生故障而使得检测元件3c始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就成为(1100101100)，而在编码表内没有设定具有与此相同的编码串的步，因此数据判断部4b在这个情况下也能够立刻判断检测元件3j发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。
输出D5信号的检测元件3e发生故障而使得检测元件3e始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就与第40步的编码串(1110001100)相同，所以数据判断部4b不能立刻判断检测元件发生了故障，但是旋转盘1旋转了1.5度时通过第2步检测到的编码串就成为(1110000100)，而不同于第40步的下一个步(第41步)的编码串(1111001100)，因此，数据判断部4b在这个阶段就能够判断检测元件3e发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，在这种情况下，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需的旋转盘1的旋转角度就成为相当于1个步角度的1.5度。
输出D7信号的检测元件3g发生故障而使得检测元件3g始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就与第2步的编码串(1110100100)相同，因此数据判断部4b不能立刻判断检测元件发生了故障，但是当旋转盘1旋转了1.5度时通过第2步检测到的编码串就成为(1110100100)，而不同于第2步的下一个步(第3步)的编码串(1110100110)，因此，数据判断部4b在这个阶段就能够判断检测元件3e发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，即使在这种情况下，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需的旋转盘1的旋转角度也成为相当于1个步角度的1.5度。
输出D8信号的检测元件3h发生故障而使得检测元件3h始终输出“0”信号时，通过第1步检测到的编码串就与第0步的编码串(1110101000)相同，因此数据判断部4b不能立刻判断检测元件发生了故障，但是旋转盘1旋转了1.5度时通过第2步检测到的编码串就成为(1110100000)，而不同于第0步的下一个步(第1步)的编码串(1110101100)，因此，数据判断部4b在这个阶段就能够判断出检测元件3e发生了故障，并能够使信号处理部4输出与故障信号相适应的信号。即，即使在这种情况下，绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需要的旋转盘1的旋转角度就成为相当于1个步角度的1.5度。
由此，本例的绝对角检测装置所涉及的循环型格雷码，不管编码串中的代码“1”的个数为<5>的步还是为<6>的步，都可以使绝对检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需的旋转盘1的旋转角度成为相当于1个步的角度的1.5度。在图4表示了，所有240步的、绝对角检测装置的预置时及预置之后的绝对角检测装置的故障检测所需的每个步的旋转盘1的最大旋转角度。通过该图可知，本实施方式所涉及的绝对角检测装置，可以使预置时及预置之后的绝对检测装置的故障检测所需的旋转盘1的旋转角度成为1个步的角度，因此，与以往例所涉及的绝对角检测装置相比，可提高可靠性及方便性。
另外，虽然在上述实施方式中以偶数比特(10比特)的编码串构成了循环型格雷码，但是本发明的要点并不仅受限于此，即使以奇数比特的编码串构成循环型格雷码，将编码串的比特数设定为N时，通过使每个步的编码串所包含的代码“1”的个数成为(N+1)/2或(N-1)/2中的任一个或者(N+1)/2或(N+3)/2中的任一个，也能够得到与上述实施方式所涉及的绝对角检测装置相同的效果。
而且，虽然在上述实施方式中以10比特编码串构成了循环型格雷码，但是对编码串的比特数没有特别的限制，可根据所要求的性能例如1扇区的角度及分辨率等进行适当增减。但是，如果编码串的比特数小于7，就很难构成高分辨率的循环型格雷码，因此就很难实现绝对角检测装置的小型化和低成本化。因此，编码串的比特数为7以上是最为理想的。
权利要求
1.一种绝对角检测装置，存储代码“1”和代码“0”组合而构成的N比特的循环型格雷码，并通过核对按编码图形排列的N个检测元件所输出的N比特的编码串和上述N比特的循环型格雷码来检测旋转体的绝对角，其特征在于，
上述循环型格雷码，当上述N为偶数时使每个步的编码串中所包含的的代码“1”的个数成为N/2或(N+2)/2，
当N为奇数时，使各步的编码串中所包含的代码“1”的个数成为(N+1)/2或(N-1)/2、或者(N+1)/2或(N+3)/2。
2.根据权利要求1所述的绝对角检测装置，其特征在于，上述N为7以上。
全文摘要
本发明提供一种能够使预置所需的角度及判断检测元件的故障所需的角度成为与循环型格雷码的1个步相等的角度的绝对角检测装置。存储代码“1”和代码“0”组合而构成的N比特循环型格雷码，并通过核对按编码图形配置的N个检测元件所输出的N比特编码串和循环型格雷码来检测旋转体的绝对角。循环型格雷码，当N为偶数时使每个步的编码串内所包含的代码“1”的个数成为N/2或者(N+2)/2，而当N为奇数时使各步的编码串内所包含的代码“1”的个数成为(N+1)/2或(N-1)/2、或者(N+1)/2或(N+3)/2。
文档编号G01D5/12GK101298991SQ20081009560
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月29日 优先权日2007年5月2日
发明者佐野正 申请人:阿尔卑斯电气株式会社