CN107478149B - 状态判别装置及方法、物理量信息生成装置以及角度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及状态判别装置及方法、物理量信息生成装置以及角度传感器。角度传感器具备生成多个检测信号的检测信号生成部、进行使用了多个检测信号的运算而生成角度检测值的角度检测部、状态判别装置。状态判别装置具备判定值生成部和判别部。判定值生成部进行使用了多个检测信号的运算，生成与角度传感器的状态对应的判定值。判定值根据检测对象的角度进行变动。判别部通过判别判定值是否处于判定范围内来判别角度传感器是否处于正常状态。判别部使表示判定范围的至少一端的至少一个阈值变化。

Description

状态判别装置及方法、物理量信息生成装置以及角度传感器
技术领域
本发明涉及用于判别角度传感器等物理量信息生成装置的状态的状态判别装置及方法、以及包含状态判别装置的物理量信息生成装置及角度传感器。
背景技术
近年来，在汽车的方向盘或动力转向电机的旋转位置的检测等各种用途中，广泛使用生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器。作为角度传感器，具有例如磁角度传感器。在使用磁角度传感器的系统中，一般设置有与对象物的旋转或直线的运动联动并产生方向旋转的旋转磁场的磁场发生部。磁场发生部例如是磁铁。磁角度传感器的检测对象的角度例如是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
作为角度传感器，已知有具有生成相位相互不同的多个检测信号的检测信号生成部，通过使用了多个检测信号的运算生成角度检测值的传感器。磁角度传感器中，检测信号生成部包含多个磁检测元件。多个磁检测元件分别例如包含自旋阀型的磁阻效应元件(以下，也记为MR元件)，其具有固定了磁化方向的磁化固定层、磁化的方向根据旋转磁场的方向而变化的自由层、和配置于磁化固定层和自由层之间的非磁性层。
角度传感器中，产生检测信号生成部的故障等所引起的故障时，在角度检测值中有时产生超过允许范围的误差。因此，对于角度传感器来说，要求具备可以检测故障的功能。
在日本专利申请公开2012－21842号公报中记载有下述技术：在基于相位相互差90°的二相的信号检测旋转角的旋转角检测装置中，通过监视二相的信号的平方和，检测旋转角检测装置的故障。另外，日本专利申请公开2012－21842号公报中记载有下述技术：基于相位均等地错开的三相以上的信号检测旋转角的旋转角检测装置中，通过监视三相以上的信号的总和，检测旋转角检测装置的故障。
中国专利申请公开第104457552A1号说明书中记载有下述技术：在基于具有90°及180°以外的相位差的第一及第二正弦波信号检测旋转角的旋转角检测装置中，基于第一及第二正弦波信号和其相位差，检测旋转角检测装置的故障。
日本专利申请公开2012－21842号公报、中国专利申请公开第104457552A1号说明书中记载的多个技术均是下述技术：进行使用了多个检测信号的运算，生成表示是否在旋转角检测装置产生故障的判定值，该判定值超过规定的范围时，判定为在旋转角检测装置中产生故障。判定值在旋转角检测装置中未产生故障时，理想上，不管检测对象的角度如何，均为一定的理想值，在旋转角检测装置中产生故障时，是与理想值不同的值。
然而，在具备使用上述的判定值判别角度传感器是否发生故障的功能的角度传感器中，即使是在角度传感器中未产生故障时，有时判定值也为与理想值不同的值。例如，磁角度传感器中，旋转磁场的方向以一定的角速度变化，检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号的各自的波形理想上为正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。但是，各检测信号的波形有时从正弦曲线变形。作为各检测信号的波形变形的原因，可以列举例如MR元件的自由层具有MR元件的磁化固定层的磁化方向的磁各向异性的情况或MR元件的磁化固定层的磁化方向因旋转磁场等影响而变动的情况。各检测信号的波形变形时，即使是在角度传感器中未产生故障，判定值也会成为与理想值不同的值。
另外，角度传感器中，从制造上的精度等观点来看，多个检测信号中的至少一个的相位有时从希望的相位偏离。该情况下，即使是在角度传感器中未产生故障，判定值也会成为与理想值不同的值。
即使在角度传感器中未产生故障时，判定值也成为与理想值不同的值的情况下，会产生角度传感器是否故障的判别的精度降低等的问题。
上述的问题不限于使用判定值判别角度传感器是否故障的情况，适用于判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的全部情况。角度传感器是物理量信息生成装置的一个例子。检测对象的角度与上述规定的物理量对应。角度检测值与和上述规定的物理量具有对应关系的信息对应。另外，判别角度传感器是否故障是判别物理量信息生成装置的状态的一个例子。使用与物理量信息生成装置的状态对应的判定值，判别物理量信息生成装置的状态的情况下，判定值根据规定的物理量变动的情况下，产生状态的判别的精度降低等的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供可以高精度判别物理量信息生成装置的状态的状态判别装置及方法、以及包含状态判别装置的物理量信息生成装置及角度传感器。
本发明的状态判别装置是判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的装置。本发明的状态判别装置具备：判定值生成部，其生成与物理量信息生成装置的状态对应的至少一个判定值；判别部，其通过判别至少一个判定值是否处于判定范围内，判别物理量信息生成装置是否处于规定的状态。物理量信息生成装置处于规定的状态时，至少一个判定值根据规定的物理量进行变动。判别部规定表示判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的、与规定的物理量对应的变动宽度相比，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个阈值和至少一个判定值之差的、与规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使至少一个阈值变化。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，规定的状态是物理量信息生成装置未发生故障的状态。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，规定的物理量是检测对象的角度，也可以是，物理量信息生成装置是具备检测信号生成部和角度检测部的角度传感器。检测信号生成部分别生成与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号。角度检测部进行使用了多个检测信号的运算，作为与规定的物理量具有对应关系的信息，生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值。该情况下，也可以是，判定值生成部进行使用了多个检测信号的运算，生成至少一个判定值。另外，也可以是，判别部使用多个检测信号中的至少一个，使至少一个阈值变化。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分。该情况下，多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。另外，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的变动起因于误差成分。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号。该情况下，也可以是，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一～第三检测信号的和的运算，生成一个判定值。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三及第四检测信号。在第一检测信号和第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°。该情况下，也可以是，至少一个判定值是第一及第二判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号和第二检测信号的和的运算，生成第一判定值，也可以是，进行包含求出第三检测信号和第四检测信号的和的运算，生成第二判定值。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，多个检测信号是上述的第一～第四检测信号的情况下，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号和第二检测信号之差的平方、和第三检测信号和第四检测信号之差的平方的和的运算，生成一个判定值。
在本发明的状态判别装置中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一及第二检测信号。该情况下，也可以是，至少一个判定值是一个判定值，另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号的平方、和第二检测信号的平方的和的运算，生成一个判定值。
本发明的状态判别方法是判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的方法。本发明的状态判别方法包括：生成与物理量信息生成装置的状态对应的至少一个判定值的步骤；通过判别至少一个判定值是否处于判定范围内，判别物理量信息生成装置是否处于规定的状态的步骤。物理量信息生成装置处于规定的状态时，至少一个判定值根据规定的物理量进行变动。判别的步骤规定表示判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的、与规定的物理量对应的变动宽度相比，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个阈值和至少一个判定值之差的、与规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使至少一个阈值变化。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，规定的状态是物理量信息生成装置未发生故障的状态。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，规定的物理量是检测对象的角度，也可以是，物理量信息生成装置是具备检测信号生成部和角度检测部的角度传感器。检测信号生成部分别生成与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号。角度检测部进行使用了多个检测信号的运算，作为与规定的物理量具有对应关系的信息，生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值。该情况下，也可以是，至少一个判定值通过使用了多个检测信号的运算来生成。另外，也可以是，判别的步骤使用多个检测信号中的至少一个，使至少一个阈值变化。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分。该情况下，多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。另外，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的变动起因于误差成分。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号。该情况下，也可以是，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，一个判定值通过包含求出第一～第三检测信号的和的运算来生成。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三及第四检测信号。第一检测信号和第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°。该情况下，也可以是，至少一个判定值是第一及第二判定值。另外，也可以是，第一判定值通过包含求出第一检测信号和第二检测信号的和的运算来生成。另外，也可以是，第二判定值通过包含求出第三检测信号和第四检测信号的和的运算来生成。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，多个检测信号是上述的第一～第四检测信号的情况下，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，一个判定值通过包含求出第一检测信号和第二检测信号之差的平方、和第三检测信号和第四检测信号之差的平方的和的运算来生成。
在本发明的状态判别方法中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一及第二检测信号。该情况下，也可以是，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，一个判定值通过包含求出第一检测信号的平方、和第二检测信号的平方的和的运算来生成。
本发明的物理量信息生成装置是具备生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成部、和本发明的状态判别装置的装置。状态判别装置的判别部规定表示判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的、与规定的物理量对应的变动宽度相比，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个阈值和至少一个判定值之差的、与规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使至少一个阈值变化。也可以是，规定的状态是物理量信息生成装置未发生故障的状态。
本发明的角度传感器具备检测信号生成部、角度检测部、状态判别装置。检测信号生成部分别生成与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号。角度检测部进行使用了多个检测信号的运算，生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值。状态判别装置具备：判定值生成部，其生成与角度传感器的状态对应的至少一个判定值；判别部，其通过判别至少一个判定值是否处于判定范围内，判别角度传感器是否处于规定的状态。角度传感器处于规定的状态时，至少一个判定值根据检测对象的角度进行变动。判别部规定表示判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与角度传感器处于规定的状态时的至少一个判定值的、与检测对象的角度对应的变动宽度相比，角度传感器处于规定的状态时的至少一个阈值和至少一个判定值之差的、与检测对象的角度对应的变动宽度减小的方式，使至少一个阈值变化。
在本发明的角度传感器中，也可以是，规定的状态是角度传感器未发生故障的状态。
在本发明的角度传感器中，也可以是，判定值生成部进行使用了多个检测信号的运算，生成至少一个判定值。另外，也可以是，判别部使用多个检测信号中的至少一个，使至少一个阈值变化。
在本发明的角度传感器中，也可以是，检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。另外，也可以是，检测信号生成部包含生成多个检测信号的多个检测电路。多个检测电路分别也可以包含检测旋转磁场的至少一个磁检测元件。
也可以是，至少一个磁检测元件包含串联连接的多个磁阻效应元件。也可以是，多个磁阻效应元件分别具有固定了磁化方向的磁化固定层、磁化的方向根据旋转磁场的方向变化的自由层、和配置于磁化固定层和自由层之间的非磁性层。
在本发明的角度传感器中，也可以是，检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分。该情况下，多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。另外，角度传感器处于规定的状态时的至少一个判定值的变动起因于误差成分。
在本发明的角度传感器中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号。该情况下，也可以是，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一～第三检测信号的和的运算，生成一个判定值。
在本发明的角度传感器中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三及第四检测信号。在第一检测信号和第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°。该情况下，也可以是，至少一个判定值是第一及第二判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号和第二检测信号的和的运算，生成第一判定值，也可以是，进行包含求出第三检测信号和第四检测信号的和的运算，生成第二判定值。
在本发明的角度传感器中，也可以是，多个检测信号是上述的第一～第四检测信号的情况下，至少一个判定值是一个判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号和第二检测信号之差的平方、和第三检测信号和第四检测信号之差的平方的和的运算，生成一个判定值。
在本发明的角度传感器中，也可以是，多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一及第二检测信号。该情况下，至少一个判定值也可以是一个判定值。另外，也可以是，判定值生成部进行包含求出第一检测信号的平方、和第二检测信号的平方的和的运算，生成一个判定值。
在本发明的状态判别装置及方法以及物理量信息生成装置中，使用于判别物理量信息生成装置是否处于规定的状态的至少一个阈值如上述那样变化。由此，可高精度判别物理量信息生成装置的状态。另外，在本发明的角度传感器中，使用于判别角度传感器是否处于规定的状态的至少一个阈值如上述那样变化。由此，可高精度判别角度传感器的状态。
本发明的其它目的、特征及益处根据以下的说明而变得十分明了。
附图说明
图1是表示包含本发明的第一实施方式的角度传感器的角度传感器系统的概略的结构的立体图；
图2是表示本发明的第一实施方式的方向和角度的定义的说明图；
图3是表示本发明的第一实施方式的角度传感器的检测信号生成部的结构的电路图；
图4是表示本发明的第一实施方式的角度传感器的角度检测部及状态判别装置的结构的功能块图；
图5是表示图4的角度运算部的结构的功能块图；
图6是表示图3的一个磁检测元件的一部分的立体图；
图7是表示为了图4所示的角度检测部的角度检测值的生成而使用的多个信号的波形的波形图；
图8是表示本发明的第一实施方式的角度传感器的状态判别方法的流程图；
图9是表示模拟时使用的第一～第三检测信号的理想成分和第三高次谐波误差成分的波形的波形图；
图10是表示正常状态的判定值和第一及第二阈值的波形的波形图；
图11是表示模拟故障状态的判定值的波形的波形图；
图12是表示正常状态和模拟故障状态各自的初始关系图的波形图；
图13是表示正常状态和模拟故障状态各自的修正后关系图的波形图；
图14是表示与多个偏移值对应的多个修正后关系图的波形图；
图15是用于说明使用了图14所示的多个修正后关系图的第一及第二基准值的决定方法的说明图；
图16是表示本发明的第二实施方式的角度传感器的检测信号生成部的结构的电路图；
图17是表示本发明的第二实施方式的角度传感器的角度检测部及状态判别装置的结构的功能块图；
图18是表示为了图17所示的角度检测部的角度检测值的生成而使用的多个信号的波形的波形图；
图19是表示本发明的第二实施方式的第一判定值和第一及第二阈值的各波形的一个例子的波形图；
图20是表示本发明的第三实施方式的判定值和第一及第二阈值的各波形的一个例子的波形图；
图21是表示本发明的第四实施方式的角度传感器的检测信号生成部的结构的电路图；
图22是表示本发明的第四实施方式的角度传感器的角度检测部及状态判别装置的结构的功能块图。
具体实施方式
以下说明的本发明的多个实施方式涉及判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的状态判别装置及方法、以及包含状态判别装置的物理量信息生成装置及角度传感器。在多个实施方式中，物理量信息生成装置具备生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成部、和上述状态判别装置。角度传感器是物理量信息生成装置的一个例子。以下，以物理量信息生成装置是角度传感器的情况为例，对多个实施方式详细进行说明。
[第一实施方式]
首先，参照图1，对包含本发明的第一实施方式的角度传感器的角度传感器系统的概略的结构进行说明。
本实施方式的角度传感器1是生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs的装置。检测对象的角度θ与上述规定的物理量对应。角度检测值θs对应于与上述规定的物理量具有对应关系的信息。
本实施方式的角度传感器1特别是磁角度传感器。如图1所示，本实施方式的角度传感器1检测方向旋转的旋转磁场MF。该情况下，检测对象的角度θ是基准位置上的旋转磁场MF的方向相对于基准方向所成的角度。图1所示的角度传感器系统具备角度传感器1、和作为产生旋转磁场MF的机构的一个例子的圆柱状的磁铁5。磁铁5具有以包含圆柱的中心轴的假想的平面为中心而对称配置的N极和S极。该磁铁5以圆柱的中心轴为中心旋转。由此，磁铁5产生的旋转磁场MF的方向以包含圆柱的中心轴的旋转中心C为中心旋转。
基准位置位于与磁铁5的一端面平行的假想的平面(以下，称为基准平面)内。在该基准平面内，磁铁5产生的旋转磁场MF的方向以基准位置为中心旋转。基准方向位于基准平面内，与基准位置交叉。在以下的说明中，基准位置上的旋转磁场MF的方向是指位于基准平面内的方向。角度传感器1以与磁铁5的上述一端面相对的方式配置。
此外，本实施方式的角度传感器系统的结构不限于图1所示的例子。本实施方式的角度传感器系统的结构只要是以从角度传感器1观察基准位置上的旋转磁场MF的方向旋转的方式产生旋转磁场MF的机构和角度传感器1的相对的位置关系变化的结构即可。例如，在如图1所示配置的磁铁5和角度传感器1中，可以是磁铁5被固定，角度传感器1旋转，也可以是磁铁5和角度传感器1向相互相反方向旋转，也可以是磁铁5和角度传感器1向相同的方向以不同的角速度旋转。
另外，代替磁铁5，也可以使用一组以上的N极和S极交替排列成环状的磁铁，在该磁铁的外周的附近配置角度传感器1。该情况下，只要磁铁和角度传感器1的至少一方旋转即可。
另外，代替磁铁5，也可以使用将多组N极和S极交替排列成直线状的磁尺，在该磁尺的外周的附近配置角度传感器1。该情况下，只要磁尺和角度传感器1的至少一方向磁尺的N极和S极排列的方向直线移动即可。
上述的各种角度传感器系统的结构中，也存在与角度传感器1具有规定的位置关系的基准平面，在该基准平面内，从角度传感器1观察，旋转磁场MF的方向以基准位置为中心旋转。
角度传感器1具备生成分别与检测对象的角度θ具有对应关系的第一～第三检测信号S11、S12、S13的检测信号生成部2。检测信号生成部2包含生成第一检测信号S11的第一检测电路10、生成第二检测信号S12的第二检测电路20、生成第三检测信号S13的第三检测电路30。为了容易理解，图1中将第一～第三检测电路10、20、30作为个体描绘，第一～第三检测电路10、20、30也可以一体化。另外，图1中，第一～第三检测电路10、20、30在与旋转中心C平行的方向上被层叠，但其层叠顺序不限于图1所示的例子。第一～第三检测电路10、20、30分别包含检测旋转磁场MF的至少一个磁检测元件。
在此，参照图1及图2，对本实施方式的方向和角度的定义进行说明。首先，将与图1所示的旋转中心C平行，从图1的下朝向上的方向设为Z方向。图2中将Z方向设为从图2的里朝向跟前的方向表示。接着，将与Z方向垂直的两个方向，即相互正交的两个方向设为X方向和Y方向。图2中将X方向设为朝向右侧的方向表示，将Y方向设为朝向上侧的方向表示。另外，将X方向的相反的方向设为－X方向，将Y方向的相反的方向设为－Y方向。
基准位置PR是角度传感器1检测旋转磁场MF的位置。基准方向DR设为X方向。如上所述，检测对象的角度θ是基准位置PR上的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR所成的角度。旋转磁场MF的方向DM为在图2中向逆时针旋转方向旋转的方向。角度θ从基准方向DR向逆时针旋转方向观察时以正的值表示，从基准方向DR向顺时针旋转方向观察时以负的值表示。
接着，参照图3，对检测信号生成部2的结构进行详细说明。图3是表示检测信号生成部2的结构的电路图。如上所述，检测信号生成部2包含第一检测电路10和第二检测电路20和第三检测电路30。检测信号生成部2还包含电源端口V和接地端口G。电源端口V和接地端口G之间施加有5V等规定的大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期变化。该情况下，第一～第三检测信号S11、S12、S13均以与上述规定的周期相等的信号周期周期性地变化。第一～第三检测信号S11、S12、S13其相位相互不同。
第一检测电路10具有串联连接的一对磁检测元件R11、R12、和输出端口E10。磁检测元件R11的一端与电源端口V连接。磁检测元件R11的另一端与磁检测元件R12的一端和输出端口E10连接。磁检测元件R12的另一端与接地端口G连接。输出端口E10输出与磁检测元件R11、R12的连接点的电位对应的第一检测信号S11。
第二检测电路20具有串联连接的一对磁检测元件R21、R22、和输出端口E20。磁检测元件R21的一端与电源端口V连接。磁检测元件R21的另一端与磁检测元件R22的一端和输出端口E20连接。磁检测元件R22的另一端与接地端口G连接。输出端口E20输出与磁检测元件R21、R22的连接点的电位对应的第二检测信号S12。
第三检测电路30具有串联连接的一对磁检测元件R31、R32、和输出端口E30。磁检测元件R31的一端与电源端口V连接。磁检测元件R31的另一端与磁检测元件R32的一端和输出端口E30连接。磁检测元件R32的另一端与接地端口G连接。输出端口E30输出与磁检测元件R31、R32的连接点的电位对应的第三检测信号S13。
本实施方式中，磁检测元件R11、R12、R21、R22、R31、R32分别包含串联连接的多个磁阻效应元件(MR元件)。多个MR元件分别例如是自旋阀型的MR元件。该自旋阀型的MR元件具有固定了磁化方向的磁化固定层、作为根据旋转磁场MF的方向DM而磁化的方向变化的磁性层的自由层、配置于磁化固定层和自由层之间的非磁性层。自旋阀型的MR元件也可以是TMR元件，也可以是GMR元件。TMR元件中非磁性层是隧道势垒层。GMR元件中非磁性层是非磁性导电层。自旋阀型的MR元件中，根据自由层的磁化的方向相对于磁化固定层的磁化的方向所成的角度，电阻值变化，该角度为0°时，电阻值为最小值，角度为180°时，电阻值为最大值。图3中以与磁检测元件重叠的方式描绘的箭头表示包含于该磁检测元件的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向。
第一检测电路10中，包含于磁检测元件R11的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是从X方向向逆时针旋转方向仅旋转120°的方向。以下，将该方向称为第一方向D1。包含于磁检测元件R12的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第一方向D1的相反方向。第一检测电路10中，根据旋转磁场MF的第一方向D1的成分的强度，磁检测元件R11、R12的连接点的电位变化。因此，第一检测电路10检测旋转磁场MF的第一方向D1的成分的强度，将表示该强度的信号作为第一检测信号S11输出。旋转磁场MF的第一方向D1的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
第二检测电路20中，包含于磁检测元件R21的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为X方向。以下，将该方向称为第二方向D2。包含于磁检测元件R22的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第二方向D2的相反方向即－X方向。第二检测电路20中根据旋转磁场MF的第二方向D2的成分的强度，磁检测元件R21、R22的连接点的电位变化。因此，第二检测电路20检测旋转磁场MF的第二方向D2的成分的强度，将表示该强度的信号作为第二检测信号S12输出。旋转磁场MF的第二方向D2的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
第三检测电路30中，包含于磁检测元件R31的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是从X方向向顺时针旋转方向仅旋转120°方向。以下，将该方向称为第三方向D3。包含于磁检测元件R32的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第三方向D3的相反方向。第三检测电路30中根据旋转磁场MF的第三方向D3的成分的强度，磁检测元件R31、R32的连接点的电位变化。因此，第三检测电路30检测旋转磁场MF的第三方向D3的成分的强度，将表示该强度的信号作为第三检测信号S13输出。旋转磁场MF的第三方向D3的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
此外，检测电路10、20、30内的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向从MR元件的制作的精度等观点来看，也可以自上述的方向偏移一点点。
在此，参照图6，对磁检测元件的结构的一个例子进行说明。图6是表示图3所示的检测信号生成部2的一个磁检测元件的一部分的立体图。在该例中，一个磁检测元件具有多个下部电极62、多个MR元件50、多个上部电极63。多个下部电极62配置于未图示的基板上。各下部电极62具有细长的形状。在下部电极62的长度方向上邻接的两个下部电极62之间形成有间隙。如图6所示，在下部电极62的上面，在长度方向的两端的附近分别配置有MR元件50。MR元件50包含从下部电极62侧按顺序层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53及反铁磁性层54。自由层51与下部电极62电连接。反铁磁性层54由反铁磁性材料构成，在与磁化固定层53之间产生交换耦合，固定磁化固定层53的磁化的方向。多个上部电极63配置于多个MR元件50之上。各上部电极63具有细长的形状，配置于在下部电极62的长度方向上邻接的两个下部电极62上，将邻接的两个MR元件50的反铁磁性层54彼此电连接。通过这种结构，图6所示的磁检测元件具有通过多个下部电极62和多个上部电极63串联连接的多个MR元件50。此外，MR元件50的层51～54的配置和图6所示的配置也可以上下相反。
如上所述，在检测对象的角度θ以上述规定的周期变化的情况下，第一～第三检测信号S11、S12、S13均以与上述规定的周期相等的信号周期周期性地变化。在检测对象的角度θ以上述规定的周期变化的情况下，检测信号S11、S12、S13分别包含以描绘理想的正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)的方式周期性地变化的理想成分、和该理想成分以外的误差成分。检测信号S11、S12、S13中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。本实施方式中特别是检测信号S11、S12、S13中它们的理想成分的相位相互差120°。以下的说明中检测信号S11、S12、S13均以理想成分的变化的中心为0的方式调整电平。
作为检测信号S11、S12、S13的误差成分的原因，可举出MR元件50的自由层51具有MR元件50的磁化固定层53的磁化方向的磁各向异性或MR元件50的磁化固定层53的磁化方向因旋转磁场MF等影响而变动的原因。这些原因产生的误差成分主要是相当于第三高次谐波相对于理想成分的误差成分。以下，将相当于第三高次谐波相对于理想成分的误差成分称为第三高次谐波误差成分。
作为误差成分，除上述第三高次谐波误差成分外，会存在相当于第三高次谐波以外的高次谐波相对于理想成分的误差成分或具有与理想成分相同的周期但和理想成分相位不同的误差成分。以下，将具有与理想成分相同的周期但与理想成分相位不同的误差成分称为一次误差成分。一次误差成分以从理想成分的相位偏离的方式作用检测信号的相位。一次误差成分例如通过检测电路10、20、30内的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向从希望的方向偏移而产生。
接着，参照图4，对角度传感器1的检测信号生成部2以外的部分进行说明。角度传感器1除检测信号生成部2外，具备图4所示的角度检测部3及状态判别装置4。检测信号生成部2及角度检测部3与物理量信息生成部对应。状态判别装置4判别作为物理量信息生成装置的角度传感器1是否处于规定的状态。本实施方式中，特别是规定的状态即为物理量信息生成装置即角度传感器1未发生故障的状态。因此，状态判别装置4检测角度传感器1的故障。图4是表示角度检测部3及状态判别装置4的结构的功能块图。角度检测部3及状态判别装置4例如可以通过专用集成电路(ASIC)或微型计算机实现。
角度检测部3进行使用了第一～第三检测信号S11、S12、S13的运算，生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。角度检测部3具备分别输入检测信号S11、S12、S13的输入端口P10、P20、P30。角度检测部3还具备运算部31、32、和角度运算部33。
运算部31生成表示从输入端口P10、P20输入的检测信号S11和检测信号S12之差的信号Sa。运算部32生成表示从输入端口P30、P20输入的检测信号S13和检测信号S12之差的信号Sb。角度运算部33进行使用了通过运算部31、32生成的信号Sa、Sb的运算而生成角度检测值θs。信号Sa和信号Sb由下述式(1)、(2)表示。
Sa＝S11－S12…(1)
Sb＝S13－S12…(2)
图7是表示第一～第三检测信号S11、S12、S13和信号Sa、Sb的波形的波形图。图7中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴用相对值表示信号S11、S12、S13、Sa、Sb。
图5是表示图4的角度运算部33的结构的功能块图。如图5所示，角度运算部33包含标准化部331、332、335、336、加法部333、减法部334、运算部337。
标准化部331生成将信号Sa标准化了的信号San。标准化部332生成将信号Sb标准化了的信号Sbn。标准化部331、332以信号San、Sbn的最大值同时为1，信号San、Sbn的最小值同时为－1的方式将信号Sa、Sb标准化而生成信号San、Sbn。
加法部333将信号San和信号Sbn相加生成信号Sc。减法部334从信号San减去信号Sbn生成信号Sd。
标准化部335生成将信号Sc标准化的信号Scn。标准化部336生成将信号Sd标准化的信号Sdn。标准化部335、336以信号Scn、Sdn的最大值同时为1，信号Scn、Sdn的最小值同时为－1的方式将信号Sc、Sd标准化而生成信号Scn、Sdn。
运算部337进行由下述式(3)表示的运算，生成角度检测值θs。式(3)的“atan”表示反正切计算。
θs＝atan(Scn/Sdn)+C1…(3)
式(3)的C1是表示角度的常数。常数C1例如是90°，但根据检测信号生成部2的安装精度等可以调整。
在θs为0°以上小于360°的范围内，作为式(3)的θs的解，具有差180°的两个值。但是，通过Scn、Sdn的正负的组合，可以判别θs的真值是式(3)的θs的两个解的哪个。运算部337通过式(3)、和上述的Scn、Sdn的正负的组合的判定，在0°以上小于360°的范围内求出θs。
以下，对图4所示的状态判别装置4进行说明。状态判别装置4具备判定值生成部41、和判别部43。判定值生成部41生成与物理量信息生成装置即角度传感器1的状态对应的至少一个判定值。判别部42通过判别至少一个判定值是否处于判定范围内，判别物理量信息生成装置即角度传感器1是否处于规定的状态。如上所述，本实施方式中，特别是规定的状态是指物理量信息生成装置即角度传感器1未发生故障的状态。以下，将物理量信息生成装置即角度传感器1未发生故障的状态称为正常状态。
物理量信息生成装置即角度传感器1处于规定的状态时，至少一个判定值根据规定的物理量即检测对象的角度θ进行变动。该情况下，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值可以说包含理想值成分和根据规定的物理量变动的判定值变动成分。在本实施方式中，特别是物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的变动起因于上述的检测信号S11、S12、S13的误差成分。
判别部42规定表示判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个判定值的、与规定的物理量对应的变动宽度相比，物理量信息生成装置处于规定的状态时的至少一个阈值和至少一个判定值之差的、与规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使至少一个阈值变化。
本实施方式中，特别是判定值生成部41进行使用了输入到输入端口P10、P20、P30的第一～第三检测信号S11、S12、S13的运算，生成至少一个判定值。判别部42使用第一～第三检测信号S11、S12、S13中的至少一个，使至少一个阈值变化。
另外，本实施方式中，特别是判定值生成部41进行包含求出第一～第三检测信号S11、S12、S13的和的运算，生成一个判定值VHS。此外，“包含求出第一～第三检测信号S11、S12、S13的和的运算”包含求出检测信号S11、S12、S13的和后，为了标准化等，乘上规定的系数或者加减规定的值的情况。另外，作为用于该运算的检测信号S11、S12、S13含有标准化后的检测信号S11、S12、S13。在此，判定值VHS为由下述式(4)表示的值。
VHS＝S11+S12+S13…(4)
检测信号S11、S12、S13均只由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况下，判定值VHS只由理想值成分构成。本实施方式中特别是理想值成分不管检测对象的角度θ如何，均是一定的值，具体是0。
在检测信号S11、S12、S13均只由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况以外的情况下，判定值VHS会成为与理想值成分不同的值。判定值VHS在成为与理想值成分不同的值的情况下，会根据检测对象的角度θ变动。
特别是，检测信号S11、S12、S13分别包含误差成分的情况下，角度传感器1处于规定的状态即正常状态时，判定值VHS根据检测对象的角度θ进行变动。该判定值VHS的变动起因于检测信号S11、S12、S13的误差成分。
在本实施方式中，特别是判别部42规定第一阈值TH1和第二阈值TH2。第一阈值TH1表示判定范围的下侧端，第二阈值TH2表示判定范围的上侧端。因此，判定范围是第一阈值TH1至第二阈值TH2的范围。
以下，将角度传感器1处于规定的状态时的判定值VHS的与检测对象的角度θ对应的变动宽度称作判定值变动宽度。判定值变动宽度是角度传感器1处于规定的状态时的判定值VHS的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第一阈值TH1和判定值VHS之差称作第一间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第一间隔的变动宽度称作第一间隔变动宽度。第一间隔变动宽度是第一间隔的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第二阈值TH2和判定值VHS之差称作第二间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第二间隔的变动宽度称作第二间隔变动宽度。第二间隔变动宽度是第二间隔的最大值和最小值之差。
判别部42以第一及第二间隔变动宽度比判定值变动宽度小的方式使第一及第二阈值TH2、TH2变化。
以下，对第一及第二阈值TH1、TH2进行具体说明。第一及第二阈值TH1、TH2分别通过下述式(5)、(6)表示。
TH1＝SV1+FC…(5)
TH2＝SV2+FC…(6)
SV1是第一基准值，SV2是第二基准值。第一及第二基准值SV1、SV2均为一定的值。第二基准值SV2比第一基准值SV1大。FC是根据检测对象的角度θ进行变化的阈值变动成分。阈值变动成分FC使用第一～第三检测信号S11、S12、S13中的至少一个生成。这样，判别部42使用第一～第三检测信号S11、S12、S13中的至少一个，使第一及第二阈值TH1、TH2变化。
以下，对阈值变动成分FC的第一及第二例进行说明。第一例的阈值变动成分FC由下述式(7)表示。式(7)中的“a”、“b”、“n”是系数。
FC＝(－3a/n)·S12+(4a/n3)·S123+b…(7)
在此，对第一例的阈值变动成分FC的意思进行说明。角度传感器1处于正常状态时，作为判定值VHS含有判定值变动成分的主要的原因，可列举检测信号S11、S12、S13分别包含第三高次谐波误差成分。在检测信号S11、S12、S13均不含一次误差成分的情况下，检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的相位一致。根据式(4)生成判定值VHS时，作为判定值VHS包含加上检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分得到的判定值变动成分。以下，将该判定值变动成分称为三次变动成分。三次变动成分具有检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的周期的1/3的周期。
在检测信号S11、S12、S13均不含一次误差成分的情况下，三次变动成分的相位与检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的相位一致，三次变动成分的变动宽度为检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的变动宽度之和。角度传感器1处于正常状态时的判定值VHS主要含有三次变动成分，由此根据检测对象的角度θ而变动。
第一例的阈值变动成分FC是近似了三次变动成分的值。第一例的阈值变动成分FC如以下导出。首先，三次变动成分可以表示为a·cos(3θ)+b。将其变形时，为a·(－3·cosθ+4·cos3θ)+b。cosθ相当于将第二检测信号S12的理想成分以最大值为1，最小值为－1的方式标准化后的信号。第二检测信号S12其本身、和第二检测信号S12的理想成分之差极小。因此，将第二检测信号S12以最大值为1，最小值为－1的方式标准化后的信号表示为S12/n时，cosθ可以近似为S12/n。该情况下，三次变动成分可以近似为a·{－3·(S12/n)+4·(S12/n)3}+b。将其变形时，为式(7)的右边。根据以上的情况，可以说由式(7)表示的阈值变动成分FC是近似了三次变动成分的值。式(7)中的系数“a”、“b”的值例如在未发生故障的角度传感器1的上市前测定判定值VHS，根据其测定结果来决定。系数“n”被事先确定。
此外，三次变动成分的振幅与检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的振幅相比，极小。因此，式(7)中的系数“a”的值也与检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的振幅相比，极小。具体而言，系数“a”的值是检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的振幅的10％以下。
在检测信号S11、S12、S13中的至少一个包含一次误差成分的情况下，检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的相位及三次变动成分的相位完全不一致。第二例的阈值变动成分FC也可以与这种情况对应。
第二例的阈值变动成分FC由下述式(8)表示。式(8)中的“a”、“b””、“c”、“n”为系数。
FC＝(－3a/n)·S12+(4a/n3)·S123+(－3c/n)·S11+(4c/n3)·S113+b…(8)
第二例的阈值变动成分FC包含两个检测信号S11、S12。因此，在使用第二例的阈值变动成分FC的情况下，判别部42使用两个检测信号S11、S12使第一及第二阈值TH1、TH2变化。
第二例的阈值变动成分FC中，通过改变系数“a”、“c”的值，可以改变阈值变动成分FC的相位。由此，在检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的相位及三次变动成分的相位完全不一致的情况下，也可以设定近似了三次变动成分的阈值变动成分FC。式(8)中的系数“a”、“b”、“c”的值例如在未发生故障的角度传感器1的上市前测定判定值VHS，根据该测定结果来决定。系数“n”事先确定。与系数“a”同样，系数“c”的值与检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的振幅相比，极小，具体而言，为检测信号S11、S12、S13的各个的理想成分的振幅的10％以下。
在判定值VHS包含三次变动成分的情况下，使用第一或第二例的阈值变动成分FC使第一及第二阈值TH1、TH2变动，由此，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。
判别部42在判定值VHS处于判定范围内的情况下，判定为角度传感器1处于正常状态，除此以外的情况下，判定为角度传感器1发生故障，输出表示该判定结果的信号。第一及第二基准值SV1、SV2规定判定范围的宽度。第一及第二基准值SV1、SV2的决定方法后面详细说明。
接着，参照图8，对本实施方式的状态判别方法进行说明。本实施方式的状态判别方法是判别物理量信息生成装置即角度传感器1的状态的方法。本实施方式中，特别是状态判别方法是判别角度传感器1是否处于规定的状态即正常状态的方法。该状态判别方法通过本实施方式的状态判别装置4执行。
如图8所示，本实施方式的状态判别方法包含下述步骤：进行使用了检测信号S11、S12、S13的运算，生成判定值VHS的步骤S101；通过判别判定值VHS是否处于判定范围内，判别角度传感器1是否处于规定的状态的步骤S102。
步骤S101通过图4所示的判定值生成部41执行。步骤S101的内容与上述的判定值生成部41的动作的内容相同。步骤S102由图4所示的判别部42执行。步骤S102的内容与上述的判别部42的动作的内容相同。
以下，参照模拟的结果，说明本实施方式的角度传感器1的效果、和第一及第二基准值SV1、SV2的决定方法的一个例子。图9是表示模拟中使用的第一～第三检测信号S11、S12、S13的理想成分和第三高次谐波误差成分的波形的波形图。图9中分别用记号V11、V12、V13表示检测信号S11、S12、S13的理想成分。图9中检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的波形一致。图9中用记号V3表示检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分。图9中横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示理想成分V11、V12、V13和第三高次谐波误差成分V3。
在模拟中，首先，研究角度传感器1处于正常状态时的判定值VHS的波形、和第一及第二阈值TH1、TH2的波形。图10表示这些波形。图10中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示判定值VHS和第一及第二阈值TH1、TH2。图10所示的第一及第二阈值TH1、TH2是使用第一例的阈值变动成分FC通过式(5)、(6)创建的值。在图10所示的例子中，将第一基准值SV1设为－50mV，将第二基准值SV2设为50mV。
如图10所示，即使是角度传感器1处于正常状态时，判定值VHS因包含三次变动成分，而根据检测对象的角度θ进行变动。第一及第二阈值TH1、TH2均包含近似了三次变动成分的值即阈值变动成分FC。因此，第一及第二阈值TH1、TH2以近似判定值VHS的变动方式的方式根据检测对象的角度θ进行变化。第一阈值TH1和判定值VHS之差即第一间隔与检测对象的角度θ无关，大致为50mV。同样，第二阈值TH2和判定值VHS之差即第二间隔也与检测对象的角度θ无关，大致为50mV。因此，第一及第二间隔变动宽度均大致为0。因此，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。
在此，对第一比较例的角度传感器进行说明。在第一比较例的角度传感器中，代替判别部42而通过第一比较例的判别部来判别角度传感器是否处于规定的状态。第一比较例的判别部中，规定第一比较例的判定范围。第一比较例的判定范围是表示其两端的两个阈值未变化的范围。
接着，对第一比较例的角度传感器的问题进行说明。首先，在图10所示的例子中，考虑将第一比较例的判定范围设为第一基准值SV1即－50mV至第二基准值SV2即50mV的范围的情况。该情况下，如根据图10所理解的那样，即使角度传感器为正常状态，通过检测对象的角度θ，判定值VHS也会超过第一比较例的判定范围而被判别为角度传感器发生故障。
在第一比较例的角度传感器中，为了避免在角度传感器处于正常状态时判别为角度传感器发生故障，需要将第一比较例的判定范围设定为包含角度传感器处于正常状态时的判定值VHS的变动范围且比该变动范围宽的范围。但是，在这样设定了第一比较例的判定范围的情况下，判定值变动宽度大，因此，不限于在实际上角度传感器产生了故障的瞬间，判定值VHS超过第一比较例的判定范围。另外，在实际上角度传感器产生了故障后，即使检测对象的角度θ继续变化，判定值VHS不超过第一比较例的判定范围的状态也可能会暂时继续。再有，在因故障的方式而实际上角度传感器产生了故障后，即使检测对象的角度θ继续变化，判定值VHS不超过第一比较例的判定范围的状态也可能会一直持续。因此，在第一比较例的角度传感器中，不能高精度地检测角度传感器的故障。
与之相对，在本实施方式中，如上所述，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。因此，根据本实施方式，能够防止在角度传感器1处于正常状态时判别为角度传感器发生故障，同时减小第一及第二间隔。由此，根据本实施方式，在实际上角度传感器1产生了故障的瞬间，判定值VHS超过判定范围。因此，根据本实施方式，能够高精度地判别角度传感器1的状态、即角度传感器1是否发生故障。
此外，本实施方式的角度传感器1的规定的状态只要是判定值VHS根据检测对象的角度θ进行变动的状态即可，也可以是正常状态以外的状态。该情况下，通过以与规定的状态下的判定值变动宽度相比第一及第二间隔变动宽度减小的方式使第一及第二阈值TH1、TH2变化，能够高精度地判别角度传感器1是否处于规定的状态。
接着，对第一及第二基准值SV1、SV2的决定方法的一个例子进行说明。首先，说明该方法中利用的技术。在模拟中，向图4所示的输入端口P10输入在正常的检测信号S11中加入了偏移值的信号，使角度传感器1变成模拟故障的状态。以下，将该状态称为模拟故障状态。图11表示将偏移值设为100mV时的判定值VHS的波形。图11中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示判定值VHS。
在此，将在角度检测值θs产生的误差称为角度误差，用记号AE表示。角度传感器1发生故障时，角度误差AE有时超过允许范围。模拟中对于正常状态和模拟故障状态的各状态，在图表中描述检测对象的角度θ从0°变化至360°的期间的角度误差AE和判定值VHS的关系。以下的说明中将该图表称为初始关系图。图12表示正常状态和模拟故障状态的各状态的初始关系图。图12中横轴表示角度误差AE，纵轴表示判定值VHS。另外，图12中，用记号d(0)所示的直线表示正常状态的初始关系图，用记号d(100)表示的曲线表示将偏移值设为100mV的模拟故障状态的初始关系图。
但是，处于判定范围内的判定值VHS通过下述式(9)表示。
TH1≤VHS≤TH2…(9)
当使用式(5)、(6)将式(9)变形时，得到下述式(10)。
SV1+FC≤VHS≤SV2+FC…(10)
在此，将修正后判定值VHSC如下式(11)那样定义。
VHSC＝VHS-FC…(11)
根据式(10)、(11)得到下式(12)。
SV1≤VHSC≤SV2…(12)
根据式(12)可知，如果了解在正常状态下角度误差AE处于允许范围内时的修正后判定值VHSC的变动范围，则能够决定第一及第二基准值SV1、SV2。
对模拟中正常状态和模拟故障状态的各状态，在图表中描述检测对象的角度θ从0°变化到360°的期间的角度误差AE和修正后判定值VHSC的关系。以下的说明中将该图表称为修正后关系图。图13表示正常状态和将偏移值设为100mV的模拟故障状态的各状态的修正后关系图。图13中横轴表示角度误差AE，纵轴表示修正后判定值VHSC。另外，图13中用记号e(0)所示的点表示正常状态的修正后关系图，用记号e(100)所示的曲线表示将偏移值设为100mV模拟故障状态的修正后关系图。
在此，对角度传感器1的故障方式进行说明。作为角度传感器1的故障，包含因检测电路10、20、30中的至少一个的故障引起的故障。作为检测电路的故障，包括因包含于检测电路的多个MR元件50中的至少一个的短路引起的故障、和因下部电极62和上部电极63的至少一方的断线引起的故障。检测电路10、20、30中的至少一个故障时，检测信号S11、S12、S13中的至少一个与正常时不同。产生这种角度传感器1的故障时，与正常时相比，角度误差AE增大，并且修正后判定值VHSC与正常时不同。作为产生角度误差AE的主要原因，有不取决于角度传感器1的故障的主要原因、和取决于角度传感器1的故障的主要原因。
第一及第二基准值SV1、SV2通过以下的方法决定，以能够检测角度误差AE超过允许范围的角度传感器1的故障。该方法中，首先，通过模拟或实验，求出角度误差AE的绝对值的最大值、和修正后判定值VHSC的绝对值的最大值的关系。该关系可以通过以下的第一步骤和第二步骤求出。
在第一步骤，模拟角度传感器1的故障，将在正常的检测信号S11上加入偏移值的信号输入图4所示的输入端口P10。向输入端口S20、S30分别输入正常的检测信号S12、S13。然后，绘制表示检测对象的角度θ从0°至360°变化期间的角度误差AE和修正后判定值VHSC的关系的修正后关系图。第一步骤中，改变偏移值进行多次该操作。由此，得到与多个偏移值对应的多个修正后关系图。
图14及图15表示通过第一步骤得到的多个修正后关系图的一个例子。图14及图15中横轴表示角度误差AE，纵轴表示修正后判定值VHSC。用记号f(－200)所示的曲线表示偏移值为－200mV时的修正后关系图。用记号f(－100)所示的曲线表示偏移值为－100mV时的修正后关系图。用记号f(100)所示的曲线表示偏移值为100mV时的修正后关系图。记用号f(200)所示的曲线表示偏移值为200mV时的修正后关系图。另外，用记号f(0)所示的点表示偏移值为0时的修正后关系图。
在第二步骤，使用通过第一步骤获得的多个修正后关系图，如以下所述，求出角度误差AE的绝对值的最大值、和修正后判定值VHSC的绝对值的最大值的关系。以下的说明中，图14及图15中的点，即表示角度误差AE的任意的值AEn、和修正后判定值VHSC的任意的值VHSCn的组合的点表示为(AEn、VHSCn)。
在第二步骤，首先，关于除了偏移值为0时的修正后关系图的多个修正后关系图的各图，求出角度误差AE的绝对值的最大值AEm、和修正后判定值VHSC的绝对值的最大值VHSCm。接着，关于偏移值为负的值时的修正后关系图，将点(－AEm、－VHSCm)设为第一点，将点(AEm、－VHSCm)设为第二点。另外，关于偏移值为正的值时的修正后关系图，将点(AEm、VHSCm)设为第一点，将点(－AEm、VHSCm)设为第二点。
接着，如图15所示，绘制连结与多个修正后关系图对应的多个第一点的直线、或近似为直线的折线。将该直线或折线称为第一线，用记号L1表示。另外，绘制连结与多个修正后关系图对应的多个第二点的直线、或近似为直线的折线。将该直线或折线称为第二线，用记号L2表示。该第一线L1和第二线L2表示修正后判定值VHSC的绝对值的最大值、和角度误差AE的绝对值的最大值的关系。
接着，使用第一线L1和第二线L2，如下所述决定第一及第二基准值SV1、SV2。首先，决定可以允许的角度误差AE的绝对值的最大值AEmax。图15中作为一个例子将AEmax设为7°。接着，在图15中，绘制表示AEmax的第三线L3、和表示－AEmax的第四线L4。从第三线L3至第四线L4的角度误差AE的范围表示可以允许的角度误差AE的范围。接着，将第三线L3和第二线L2的交点的修正后判定值VHSC的值设为SV1m，将第三线L3和第一线L1的交点的修正后判定值VHSC的值设为SV2m。
如果修正后判定值VHSC处于从SV1m至SV2m的范围内，则角度误差AE处于可以允许的角度误差AE的范围内。因此，在设定最宽的判定范围的情况下，将SV1m设为第一基准值SV1，将SV2m设为第二基准值SV2。此外，为了设定更窄的判定范围，将比SV1m大且小于0的值作为第一基准值SV1，将大于0且比SV2m小的值作为第二基准值SV2。
此外，使用由式(7)所示的阈值变动成分FC的情况下，产生与正常状态相比检测信号S11或S12变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC变化。但是，式(7)中的系数“a”的值与检测信号S12的理想成分的振幅相比极小。因此，在产生与正常状态相比检测信号S12变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC的变化量与判定值VHS的变化量相比极小。因此，即使是这种情况，也可以使用由第一及第二阈值TH1、TH2规定的判定范围，高精度检测角度传感器1的故障。
另外，使用由式(8)所示的阈值变动成分FC的情况下，产生与正常状态相比检测信号S11或S12变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC变化。但是，式(8)中的系数“a”、“c”的值与检测信号S11、S12各自的理想成分的振幅相比极小。因此，在产生与正常状态相比检测信号S11或S12变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC的变化量与判定值VHS的变化量相比极小。因此，即使是这种情况，也可以使用由第一及第二阈值TH1、TH2规定的判定范围，高精度检测角度传感器1的故障。
以下，对于状态判别装置4所产生的效果以外的本实施方式的角度传感器1的效果进行说明。在本实施方式的角度传感器1中，检测信号生成部2生成它们的理想成分的相位相互差120°的检测信号S11、S12、S13。角度检测部3中，通过运算部31生成表示检测信号S11和检测信号S12之差的信号Sa，通过运算部32生成表示检测信号S13和检测信号S12之差的信号Sb。通过运算部31生成信号Sa时，检测信号S11的第三高次谐波误差成分和检测信号S12的第三高次谐波误差成分抵消。另外，通过运算部32生成信号Sb时，检测信号S13的第三高次谐波误差成分和检测信号S12的第三高次谐波误差成分抵消。角度运算部33进行使用了信号Sa、Sb的运算生成角度检测值θs。因此，根据本实施方式，可以生成减少了起因于检测信号S11、S12、S13的第三高次谐波误差成分的误差的角度检测值θs。
[第二实施方式]
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的角度传感器1代替第一实施方式的检测信号生成部2、角度检测部3及状态判别装置4，具备检测信号生成部102、角度检测部103及状态判别装置104。检测信号生成部102及角度检测部103与物理量信息生成部对应。
首先，参照图16，对检测信号生成部102进行说明。图16是表示检测信号生成部102的结构的电路图。检测信号生成部102分别生成与检测对象的角度θ具有对应关系的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24。检测信号生成部102包括生成第一检测信号S21的第一检测电路110、生成第二检测信号S22的第二检测电路120、生成第三检测信号S23的第三检测电路130、生成第四检测信号S24的第四检测电路140。第一～第四检测电路110、120、130、140分别包含检测旋转磁场MF的至少一个磁检测元件。检测信号生成部102还包含电源端口V和接地端口G。在电源端口V和接地端口G之间施加5V等规定的大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期变化。该情况下，第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24均以与上述规定的周期相等的信号周期周期性地变化。第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24，其相位相互不同。
第一检测电路110具有串联连接的一对磁检测元件R111、R112、输出端口E110。磁检测元件R111的一端与电源端口V连接。磁检测元件R111的另一端与磁检测元件R112的一端和输出端口E110连接。磁检测元件R112的另一端与接地端口G连接。输出端口E110输出与磁检测元件R111、R112的连接点的电位对应的第一检测信号S21。
第二检测电路120具有串联连接的一对磁检测元件R121、R122、和输出端口E120。磁检测元件R121的一端与电源端口V连接。磁检测元件R121的另一端与磁检测元件R122的一端和输出端口E120连接。磁检测元件R122的另一端与接地端口G连接。输出端口E120输出与磁检测元件R121、R122的连接点的电位对应的第二检测信号S22。
第三检测电路130具有串联连接一对磁检测元件R131、R132、和输出端口E130。磁检测元件R131的一端与电源端口V连接。磁检测元件R131的另一端与磁检测元件R132的一端和输出端口E130连接。磁检测元件R132的另一端与接地端口G连接。输出端口E130输出与磁检测元件R131、R132的连接点的电位对应的第三检测信号S23。
第四检测电路140具有串联连接的一对磁检测元件R141、R142、和输出端口E140。磁检测元件R141的一端与电源端口V连接。磁检测元件R141的另一端与磁检测元件R142的一端和输出端口E140连接。磁检测元件R142的另一端与接地端口G连接。输出端口E140输出与磁检测元件R141、R142的连接点的电位对应的第四检测信号S24。
磁检测元件R111、R112、R121、R122、R131、R132、R141、R142各自的结构除磁化固定层的磁化的方向外，与第一实施方式的磁检测元件R11、R12、R21、R22、R31、R32各自的结构相同。
第一检测电路110中，包含于磁检测元件R111的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为X方向。以下，将该方向称为第一方向D11。包含于磁检测元件R112的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为第一方向D11的相反方向即－X方向。第一检测电路110中，磁检测元件R111、R112的连接点的电位根据旋转磁场MF的第一方向D11的成分的强度而变化。因此，第一检测电路110检测旋转磁场MF的第一方向D11的成分的强度，将表示该强度的信号作为第一检测信号S21输出。旋转磁场MF的第一方向D11的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
在第二检测电路120中，包含于磁检测元件R121的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为－X方向。以下，将该方向称为第二方向D12。包含于磁检测元件R122的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第二方向D12的相反方向即X方向。在第二检测电路120中，磁检测元件R121、R122的连接点的电位根据旋转磁场MF的第二方向D12的成分的强度而变化。因此，第二检测电路120检测旋转磁场MF的第二方向D12的成分的强度，将表示该强度的信号作为第二检测信号S22输出。旋转磁场MF的第二方向D12的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
在第三检测电路130中，包含于磁检测元件R131的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为Y方向。以下，将该方向称为第三方向D13。包含于磁检测元件R132的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第三方向D13的相反方向即－Y方向。第三检测电路130中，磁检测元件R131、R132的连接点的电位根据旋转磁场MF的第三方向D13的成分的强度而变化。因此，第三检测电路130检测旋转磁场MF的第三方向D13的成分的强度，将表示该强度的信号作为第三检测信号S23输出。旋转磁场MF的第三方向D13的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
在第四检测电路140中，包含于磁检测元件R141的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为－Y方向。以下，将该方向称为第四方向D14。包含于磁检测元件R142的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第四方向D14的相反方向即Y方向。在第四检测电路140中，磁检测元件R141、R142的连接点的电位变根据旋转磁场MF的第四方向D14的成分的强度而变化。因此，第四检测电路140检测旋转磁场MF的第四方向D14的成分的强度，将表示该强度的信号作为第四检测信号S24输出。旋转磁场MF的第四方向D14的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
此外，检测电路110、120、130、140内的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向从MR元件制作的精度等观点来看，也可以从上述的方向偏移一点点。
检测对象的角度θ以规定的周期变化的情况下，检测信号S21、S22、S23、S24分别包含理想成分和误差成分。以下的说明中，检测信号S21、S22、S23、S24均设为以理想成分的变化的中心为0的方式调整电平的信号。检测信号S21、S22、S23、S24中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。本实施方式中，特别是在检测信号S21、S22中它们的理想成分的相位相互差180°。检测信号S21、S23中它们的理想成分的相位相互差90°。检测信号S23、S24中它们的理想成分的相位相互相差180°。
接着，参照图17，对角度检测部103及状态判别装置104进行说明。图17是表示角度检测部103及状态判别装置104的结构的功能块图。角度检测部103及状态判别装置104例如可以通过专用集成电路(ASIC)或微型计算机来实现。
角度检测部103进行使用了第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24的运算，生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。角度检测部103分别具备输入有检测信号S21、S22、S23、S24的输入端口P110、P120、P130、P140。角度检测部103还具备运算部131、132、角度运算部133。
运算部131生成表示从输入端口P110、P120输入的检测信号S21和检测信号S22之差的信号Se。运算部132生成表示从输入端口P130、P140输入的检测信号S23和检测信号S24之差的信号Sf。角度运算部133进行使用了由运算部131、132生成的信号Se、Sf的运算，生成角度检测值θs。信号Se和信号Sf由下述式(13)、(14)表示。
Se＝S21－S22…(13)
Sf＝S23－S24…(14)
图18是表示第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24和信号Se、Sf的波形的波形图。图18中横轴表示检测对象的角度θ，纵轴用相对值表示信号S21、S22、S23、S24、Se、Sf。
角度运算部133的结构及动作除了运算部337进行的运算的内容，与图5所示的第一实施方式的角度运算部33相同。在此，参照图5，对角度运算部133的动作进行说明。在角度运算部133中，标准化部331生成将信号Se标准化后的信号Sen。标准化部332生成将信号Sf标准化后的信号Sfn。标准化部331、332以信号Sen、Sfn的最大值同时为1，信号Sen、Sfn的最小值同时为－1的方式将信号Se、Sf进行标准化，生成信号Sen、Sfn。
加法部333将信号Sen和信号Sfn相加生成信号Sg。减法部334从信号Sen减去信号Sfn生成信号Sh。
标准化部335生成将信号Sg标准化后的信号Sgn。标准化部336生成将信号Sh标准化后的信号Shn。标准化部335、336以信号Sgn、Shn的最大值同时为1，信号Sgn、Shn的最小值同时为－1的方式将信号Sg、Sh进行标准化生成信号Sgn、Shn。
运算部337进行由下述式(15)表示的运算，生成角度检测值θs。式(10)的“atan”表示反正切计算。
θs＝atan(Sgn/Shn)+C2…(15)
式(15)的C2是表示角度的常数。常数C2例如是－45°，但可以根据检测信号生成部102的安装精度等调整。
在θs为0°以上小于360°的范围内，作为式(15)的θs的解，具有差180°的两个值。但是，根据Sgn、Shn的正负的组合，可以判别θs的真值是式(15)的θs的两个解的哪个。运算部337根据式(15)、和上述的Sgn、Shn的正负的组合的判定，在0°以上小于360°的范围内求出θs。
以下，对图17所示的状态判别装置104进行说明。状态判别装置104具备判定值生成部141、和判别部143。判定值生成部141进行使用了输入到输入端口P110、P120、P130、P140的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24的运算生成至少一个判定值。判别部142通过判别至少一个判别值是否处于判定范围内，判别角度传感器1是否处于规定的状态即正常状态。
在角度传感器1处于规定的状态时，至少一个判定值根据规定的物理量即检测对象的角度θ进行变动。该情况下，角度传感器1处于规定的状态时的至少一个判定值可以说包含理想成分、和根据规定的物理量即检测对象的角度θ进行变动的判定值变动成分。在本实施方式中，特别是角度传感器1处于规定的状态时的至少一个判定值的变动起因于上述的检测信号S21、S22、S23、S24的误差成分。
本实施方式中，特别是判定值生成部141以最大值为1，最小值同时为－1的方式将输入到输入端口P110、P120、P130、P140的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24分别标准化。以下的判定值生成部141及判别部142的动作的说明中的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24只要没有特别告知，是被标准化后的信号。
判定值生成部141进行包含求出第一检测信号S21和第二检测信号S22的和的运算，生成第一判定值VHS1，进行包含求出第三检测信号S23和第四检测信号S24的和的运算，生成第二判定值VHS2。此外，“包含求出第一检测信号S21和第二检测信号S22的和的运算”包含在求出检测信号S21、S22的和后，为了标准化等而乘上规定的系数或者加减规定的值的情况。另外，作为用于该运算的检测信号S21、S22包含被标准化后的检测信号S21、S22。同样，“包含求出第三检测信号S23和第四检测信号S24的和的运算”包含求出检测信号S23、S24的和后，为了标准化等而乘上规定的系数或者加减规定的值的情况。另外，作为用于该运算的检测信号S23、S24，包含被标准化后的检测信号S23、S24。在此，第一及第二判定值VHS1、VHS2分别由下述式(16)、(17)所示。
VHS1＝S21+S22…(16)
VHS2＝S23+S24…(17)
检测信号S21、S22、S23、S24均只由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况下，第一判定值VHS1只由第一理想值成分构成，第二判定值VHS2只由第二理想值成分构成。本实施方式中，特别是第一及第二理想值成分均不管检测对象的角度θ如何，是一定的值，具体而言是0。
在检测信号S21、S22、S23、S24均只由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况以外的情况下，第一及第二判定值VHS1、VHS2的至少一方会成为与对应于此的第一及第二理想值成分的至少一方不同的值。第一判定值VHS1在成为与第一理想值成分不同的值的情况下，会根据检测对象的角度θ变动。同样，第二判定值VHS2在成为与第二理想值成分不同的值的情况下，会根据检测对象的角度θ变动。
在检测信号S21、S22、S23、S24分别包含误差成分的情况下，在角度传感器1处于规定的状态即正常状态时，第一及第二判定值VHS1、VHS2根据检测对象的角度θ进行变动。该情况下，可以说第一判定值VHS1包含第一理想成分、和根据检测对象的角度θ进行变动的第一变动成分，第二判定值VHS2包含第二理想成分、和根据检测对象的角度θ进行变动的第二变动成分。角度传感器1处于规定的状态时的第一及第二判定值VHS1、VHS2的变动起因于检测信号S21、S22、S23、S24的误差成分。
在本实施方式中，判别部142规定第一判定范围和第二判定范围。另外，判别部142规定第一阈值TH11、第二阈值TH12、第三阈值TH21及第四阈值TH22。第一阈值TH11表示第一判定范围的下侧端，第二阈值TH2表示第一判定范围的上侧端。因此，第一判定范围是第一阈值TH11至第二阈值TH12为止的范围。第三阈值TH21表示第二判定范围的下侧端，第四阈值TH22表示第二判定范围的上侧端。因此，第二判定范围是第三阈值TH21至第四阈值TH22为止的范围。
以下，将角度传感器1处于规定的状态时的第一判定值VHS1的、与检测对象的角度θ对应的变动宽度称作第一判定值变动宽度。第一判定值变动宽度是角度传感器1处于规定的状态时的第一判定值VHS1的最大值和最小值之差。另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第二判定值VHS2的、与检测对象的角度θ对应的变动宽度称作第二判定值变动宽度。第二判定值变动宽度是角度传感器1处于规定的状态时的第二判定值VHS2的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第一阈值TH11和第一判定值VHS1之差称作第一间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第一间隔的变动宽度称作第一间隔变动宽度。第一间隔变动宽度是第一间隔的最大值和最小值之差。另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第二阈值TH12和第一判定值VHS1之差称作第二间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第二间隔的变动宽度称作第二间隔变动宽度。第二间隔变动宽度是第二间隔的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第三阈值TH21和第二判定值VHS12之差称作第三间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第三间隔的变动宽度称作第三间隔变动宽度。第三间隔变动宽度是第三间隔的最大值和最小值之差。另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第四阈值TH22和第二判定值VHS2之差称作第四间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第四间隔的变动宽度称作第四间隔变动宽度。第四间隔变动宽度是第四间隔的最大值和最小值之差。
判别部142以第一及第二间隔变动宽度比第一判定值变动宽度小的方式使第一及第二阈值TH11、TH12变化。另外，判别值142以第三及第四间隔变动宽度比第二判定值变动宽度小的方式使第三及第四阈值TH21、TH22变化。
以下，对第一～第四阈值TH11、TH12、TH21、TH22进行具体说明。第一～第四阈值TH11、TH12、TH21、TH22分别通过下式(18)、(19)、(20)、(21)表示。
TH11＝SV11+FC1…(18)
TH12＝SV12+FC1…(19)
TH21＝SV21+FC2…(20)
TH22＝SV22+FC2…(21)
SV11是第一基准值，SV12是第二基准值，SV21是第三基准值，SV22是第四基准值。第一～第四基准值SV11、SV12、SV21、SV22均为一定的值。第二基准值SV12比第一基准值SV11大，第四基准值SV22比第三基准值SV21大。
FC1、FC2均是根据检测对象的角度θ进行变化的阈值变动成分。阈值变动成分FC1、FC2分别使用第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个生成。这样，判别部142使用第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个，使第一～第四阈值TH11、TH12、TH21、TH22变化。
以下，对阈值变动成分FC1、FC2的一个例子进行说明。在该例子中，阈值变动成分FC1、FC2分别由下述式(22)、(23)表示。式(22)中的“d”、“e”、“f”、以及式(23)中的“g”、“h”、“i”是系数。
FC1＝d·S21+e·S23+f…(22)
FC2＝g·S21+h·S23+i…(23)
在此，对于上述的例子的阈值变动成分FC1、FC2的意思进行说明。作为角度传感器1处于正常状态时，第一判定值VHS1包含第一变动成分的主要的原因，从角度传感器1的制造上的精度等的观点来看，可列举检测信号S21、S22的至少一方的相位从希望的相位偏移。该情况下，检测信号S21、S22的至少一方包含一次误差成分。其结果，第一判定值VHS1包含第一变动成分。第一变动成分具有与检测信号S21、S22各自的理想成分相同的周期。同样，第二判定值VHS2包含第二变动成分。第二变动成分具有与检测信号S23、S24各自的理想成分相同的周期。
阈值变动成分FC1是近似了第一变动成分的值。阈值变动成分FC1如以下所述导出。首先，第一变动成分可以表示为d·cosθ+e·sinθ+f。cosθ相当于第一检测信号S21的理想成分。另外，sinθ相当于第三检测信号S23的理想成分。在此，将cosθ近似为S21，sinθ近似为S23，将第一变动成分可以近似为d·S21+e·S23+f。根据以上的情况，可以说由式(22)表示的阈值变动成分FC1是近似了第一变动成分的值。
同样，可以说由式(23)表示的阈值变动成分FC2是近似了第二变动成分的值。式(22)中的系数“d”、“e”、“f”的值、以及式(23)中的系数“g”、“h”、“i”的值例如在未发生故障的角度传感器1的上市前测定判定值VHS1、VHS2，根据其测定结果来决定。
此外，第一变动成分和第二变动成分各自的振幅与检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅相比极小。因此，式(22)中的系数“d”、“e”的值、以及由式(23)中的系数“g”、“h”的值与检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅相比也极小。具体而言，系数“d”、“e”、“g”、“h”的值是检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅的10％以下。
使用上述例子的阈值变动成分FC1使第一及第二阈值TH11、TH12变动，由此，第一及第二间隔变动宽度相较于第一判定值变动宽度极小。同样，使用上述例子的阈值变动成分FC2使第三及第四阈值TH21、TH22变动，由此，第三及第四间隔变动宽度相较于第二判定值变动宽度极小。
判别部142在第一判定值VHS1处于第一判定范围内，且第二判定值VHS2处于第二判定范围内的情况下，判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下判定为角度传感器1发生故障，输出表示该判定结果的信号。第一～第四基准值SV11、SV12、SV21、SV22例如与第一实施方式相同，以能够检测角度误差AE超过允许范围的角度传感器1的故障的方式进行设定。
接着，对于本实施方式的状态判别方法进行说明。本实施方式的状态判别方法是判别本实施方式的角度传感器1是否处于规定的状态即正常状态的方法。该状态判别方法通过本实施方式的状态判别装置104执行。
本实施方式的状态判别方法基本上如图8所示的流程图。在本实施方式的步骤S101中，进行使用了检测信号S21、S22、S23、S24的运算，生成第一及第二判定值VHS1、VHS2。本实施方式的步骤S101通过图17所示的判定值生成部141执行。步骤S101的内容与上述的判定值生成部141的动作的内容相同。
在本实施方式的步骤S102中，在第一判定值VHS1处于第一判定范围内且第二判定值VHS2处于第二判定范围内的情况下，判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下判定为角度传感器1发生故障。本实施方式的步骤S102通过图17所示的判别部142执行。步骤S102的内容与上述的判别部142的动作的内容相同。
以下，参照图19，说明本实施方式的角度传感器1的效果。图19是表示第一判定值VSH1和第一及第二阈值TH11、TH12的各波形的一个例子的波形图。图19中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴以相对值表示第一判定值VSH1和第一及第二阈值TH11、TH12。此外，图中未图示，但第二判定值VSH2和第三及第四阈值TH21、TH22的各波形成为与图19所示的第一判定值VSH1和第一及第二阈值TH11、TH12的各波形相似的波形。
在此，对第二比较例的角度传感器进行说明。在第二比较例的角度传感器中，代替判别部142而利用第二比较例的判别部判别角度传感器是否处于规定的状态。在第二比较例的判别部中，规定第二比较例的第一及第二判定范围。第二比较例的第一及第二判定范围均是表示其两端的两个阈值不变化的范围。
其次，对第二比较例的角度传感器的问题进行说明。第二比较例的角度传感器中，为了避免角度传感器处于正常状态时判别为角度传感器发生故障，需要如下设定第二比较例的第一及第二判定范围。第二比较例的第一判定范围包含角度传感器处于正常状态时的第一判定值VHS1的变动范围，是比该变动范围宽的范围。第二比较例的第二判定范围包含角度传感器处于正常状态时的第二判定值VHS2的变动范围，是比该变动范围宽的范围。但是，该情况下，与第一实施方式中说明的第一比较例的情况相同，不能高精度地检测角度传感器的故障。
与之相对，在本实施方式中，如上所述，第一及第二间隔变动宽度相较于第一判定值变动宽度极小，第三及第四间隔变动宽度相较于第二判定值变动宽度极小。因此，根据本实施方式，能够防止角度传感器1处于正常状态时判别为角度传感器1发生故障，并且能够减小第一～第四间隔。由此，根据本实施方式，在实际上角度传感器1发生了故障的瞬间，能够使第一及第二判定值VHS1、VHS2的至少一方超过这些判定范围。因此，根据本实施方式，能够高精度地判别角度传感器1的状态、即角度传感器1是否发生故障。
此外，在使用分别通过式(22)、(23)表示的阈值变动成分FC1、FC2的情况下，与正常状态相比，产生检测信号S21或S23变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC1、FC2变化。但是，式(22)中的系数“d”、“e”的值、以及式(22)中的系数“g”、“h”的值与检测信号S21、S23各自的理想成分的振幅相比极小。因此，与正常状态相比，产生检测信号S21或S23变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC1、FC2各自的变化量与判定值VHS1、VHS2各自的变化量相比极小。因此，这种情况下，也能够使用第一及第二判定范围，高精度地检测角度传感器1的故障。
本实施方式的其它的结构、作用及效果除了在第一实施方式中特有的结构、和基于此的作用及效果，与第一实施方式同样。
[第三实施方式]
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。以下，本实施方式的角度传感器1除了状态判别装置104的判定值生成部141及判别部142各自的动作的内容，与第二实施方式的角度传感器1同样。
本实施方式的判定值生成部141与第二实施方式同样，以最大值为1，最小值同时为－1的方式分别使输入到输入端口P110、P120、P130、P140的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24标准化。以下的判定值生成部141及判别部142的动作的说明中的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24只要没有特别告知，是被标准化后的信号。
判定值生成部141进行使用了第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24的运算，生成一个判定值Ldr。在本实施方式中，特别是判定值生成部141进行包含求出第一检测信号S21和第二检测信号S22之差的平方、和第三检测信号S23和第四检测信号S24之差的平方的和的运算，生成判定值dLr。此外，“包含求出第一检测信号S21和第二检测信号S22之差的平方、和第三检测信号S23和第四检测信号S24之差的平方的和的运算”包含在求出检测信号S21、S22之差的平方、和检测信号S23、S24之差的平方的和后，为了标准化等，乘上规定的系数或者加减规定的值。另外，用于该运算的检测信号S21、S22、S23、S24包含被标准化后的检测信号S21、S22、S23、S24。
以下，对用于生成判定值dLr的运算进行具体说明。首先，判定值生成部141进行下述式(24)表示的运算，生成初始判定值Lr。
Lr＝(S21－S22)2+(S23－S24)2…(24)
接着，判定值生成部141进行下述式(25)表示的运算，生成判定值dLr。
dLr＝Lr－Lrav…(25)
式(25)中的Lrav是角度传感器1处于正常状态时检测对象的角度θ从0°变化至360°时的初始判定值Lr的平均值。该平均值Lrav例如通过在未发生故障的角度传感器1的上市前测定初始判定值Lr，根据该测定结果来决定。
在检测信号S21、S22、S23、S24均仅由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况下，判定值dLr仅由理想值成分构成。该理想值成分不管检测对象的角度θ如何，均为一定的值，具体为0。
在检测信号S21、S22、S23、S24均仅由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况以外的情况下，判定值dLr会成为与理想值成分不同的值。判定值dLr在成为与理想值成分不同的值的情况下，会根据检测对象的角度θ变动。
在检测信号S21、S22、S23、S24分别包含误差成分的情况下，在角度传感器1处于规定的状态即正常状态时，判定值dLr根据检测对象的角度θ进行变动。该情况下，判定值dLr可以说包含理想值成分、和根据检测对象的角度θ进行变动的变动成分。角度传感器1处于规定的状态时的判定值dLr的变动起因于检测信号S21、S22、S23、S24的误差成分。
在本实施方式中，判别部142规定一个判定范围、第一阈值TH31、第二阈值TH32。第一阈值TH31表示判定范围的下侧端，第二阈值TH32表示判定范围的上侧端。因此，判定范围是第一阈值TH31至第二阈值TH32为止的范围。
以下，将角度传感器1处于规定的范围时的判定值dLr的、与检测对象的角度θ对应的变动宽度称作判定值变动宽度。判定值变动宽度是角度传感器1处于规定的状态时的判定值dLr的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第一阈值TH31和判定值dLr之差称作第一间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第一间隔的变动宽度称作第一间隔变动宽度。第一间隔变动宽度是第一间隔的最大值和最小值之差。另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第二阈值TH32和判定值dLr之差称作第二间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第二间隔的变动宽度称作第二间隔变动宽度。第二间隔变动宽度是第二间隔的最大值和最小值之差。
判别部142以第一及第二间隔变动宽度比判定值变动宽度小的方式使第一及第二阈值TH31、TH32变化。
以下，对第一及第二阈值TH31、HT32进行具体说明。第一及第二阈值TH31、TH32分别由下述式(26)、(27)表示。
TH31＝SV31+FC3…(26)
TH32＝SV32+FC3…(27)
SV31是第一基准值，SV32是第二基准值。第一及第二基准值SV31、SV32均是一定的值。第二基准值SV32比第一基准值SV31大。
FC3是根据检测对象的角度θ进行变化的阈值变动成分。阈值变动成分FC3使用第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个生成。这样，判别部142使用第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个使第一及第二阈值TH31、HT32变化。
以下，对阈值变动成分FC3的第一及第二例进行说明。第一例的阈值变动成分FC3由下述式(28)表示。式(28)中的“j”、“k”是系数。
FC3＝j·(8·S214－8·S212+1)+k…(28)
在此，对于第一例的阈值变动成分FC3的意思进行说明。作为角度传感器1处于正常状态时，判定值dLr包含变动成分的主要的原因，可列举检测信号S21、S22、S23、S24分别包含第三高次谐波误差成分的情况。该情况下，根据式(24)、(25)生成判定值dLr时，判定值dLr包含变动成分。该变动成分具有检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的周期的1/4的周期。以下，将该变动成分作为四次变动成分。
第一例的阈值变动成分FC3是近似了四次变动成分的值。第一例的阈值变动成分FC3如以下所述导出。首先，四次变动成分可以表示为j·cos(4θ)+k。将其变形时，为j·(8·cos4θ－8·cos2θ+1)+k。cosθ相当于第一检测信号S21的理想成分。在此，可以将cosθ近似为S21，将四次变动成分近似为j·(8·S214－8·S212+1)+k。根据以上的情况，可以说由式(28)表示的阈值变动成分FC3是近似了四次变动成分的值。式(28)中的系数“j”、“k”的值例如在未发生故障的角度传感器1的上市前测定判定值dLr，根据其测定结果来决定。
此外，四次变动成分的振幅与检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅相比极小。因此，式(28)中的系数“j”的值与检测信号S21、S22、S23、S24的各自的理想成分的振幅相比也极小。具体而言，系数“j”值是检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅的10％以下。
检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个包含一次误差成分的情况下，与检测信号S21、S22、S23、S24均不包含一次误差成分的情况相比，四次变动成分的相位偏移。第二例的阈值变动成分FC3与这种情况也能对应。
第二例的阈值变动成分FC3由下述式(29)表示。式(29)中的“j”、“k”、“m”是系数。
FC3＝j·(8·S214－8·S212+1)+m·(8·S234－8·S232+1)+k…(29)
第二例的阈值变动成分FC3包含两个检测信号S21、S23。因此，在使用第二例的阈值变动成分FC3的情况下，判别部142使用两个检测信号S21、S23使第一及第二阈值TH31、TH32变化。
在第二例的阈值变动成分FC3中，通过改变系数“j”、“m”的值，可以改变阈值变动成分FC3的相位。由此，检测信号S21、S22、S23、S24中的至少一个包含一次误差成分的情况下，也可以设定近似了四次变动成分的阈值变动成分FC3。式(29)中的系数“j”、“k”、“m”的值例如在未发生故障的角度传感器1的上市前测定判定值dLr，根据该测定结果来决定。与系数“j”同样，系数“m”的值与检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅相比极小，具体而言，是检测信号S21、S22、S23、S24各自的理想成分的振幅的10％以下。
在判定值dLr包含四次变动成分的情况下，使用第一或第二例的阈值变动成分FC3使第一及第二阈值TH31、TH32变动，由此，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。
判别部142在判定值dLr处于判定范围内的情况下判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下判定为角度传感器1发生故障，输出表示该判定结果的信号。第一及第二基准值SV31、SV32例如与第一实施方式相同，以能够检测角度误差AE超过允许范围的角度传感器1的故障的方式进行设定。
接着，对于本实施方式的状态判别方法进行说明。本实施方式的状态判别方法是判别本实施方式的角度传感器1是否处于规定的状态即正常状态的方法。该状态判别方法由本实施方式的状态判别装置104执行。
本实施方式的状态判别方法基本上如图8所示的流程图。在本实施方式的步骤S101中，进行使用了检测信号S21、S22、S23、S24的运算，生成判定值dLr。本实施方式的步骤S101由图17所示的判定值生成部141执行。步骤S101的内容与上述的判定值生成部141的动作的内容相同。
在本实施方式的步骤S102中，在判定值dLr处于判定范围内的情况下判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下判别为角度传感器1发生故障。本实施方式的步骤S102通过图17所示的判别部142执行。步骤S102的内容与上述的判别部142的动作的内容相同。
以下，参照图20，说明本实施方式的角度传感器1的效果。图20是表示初始判定值Lr和判定值dLr和第一及第二阈值TH31、TH32的各波形的一个例子的波形图。图20中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示初始判定值Lr和判定值dLr和第一及第二阈值TH31、TH32。
在此，说明第三比较例的角度传感器。第三比较例的角度传感器中，代替判别部142而通过第三比较例的判别部来判别角度传感器是否处于规定的状态。在第三比较例的判别部中，规定第三比较例的判定范围。第三比较例的判定范围是表示其两端的阈值未变化的范围。
接着，说明第三比较例的角度传感器的问题。在第三比较例的角度传感器中，为了避免角度传感器处于正常状态时被判别为角度传感器发生故障，需要将第三比较例的判定范围设定为包含角度传感器处于正常状态时的判定值dLr的变动范围且比该变动范围宽的范围。但是，该情况下，与第一实施方式中说明的第一比较例的情况相同，不能高精度地检测角度传感器的故障。
与之相对，在本实施方式中，如上所述，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。因此，根据本实施方式，能够防止角度传感器1处于正常状态时判别为角度传感器1发生故障，并且能够减小第一及第二间隔。由此，根据本实施方式，在实际上角度传感器1发生了故障的瞬间，能够使判定值dLr超过判定范围。因此，根据本实施方式，能够高精度地判别角度传感器1的状态、即角度传感器1是否发生故障。
此外，在使用由式(28)表示的阈值变动成分FC3的情况下，产生与正常状态相比，检测信号S21变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC3变化。但是，式(28)中的系数“j”的值与检测信号S21的理想成分的振幅相比极小。因此，在产生与正常状态相比，检测信号S21变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC3的变化量与判定值dLr的变化量相比极小。因此，即使是这种情况下，也能够使用由第一及第二阈值TH31、TH32规定的判定范围来高精度地检测角度传感器1的故障。
另外，在使用由式(29)表示的阈值变动成分FC3的情况下，产生与正常状态相比检测信号S21或S23变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比，阈值变动成分FC3变化。但是，式(29)中的系数“j”、“m”的值与检测信号S21、S23各自的理想成分的振幅相比极小。因此，在产生与正常状态相比，检测信号S21或S23变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC3的变化量与判定值dLr的变化量相比极小。因此，即使是这种情况下，也能够使用由第一及第二阈值TH31、TH32规定的判定范围来高精度地检测角度传感器1的故障。
本实施方式的其它的结构、作用及效果与第二实施方式同样。
[第四实施方式]
接着，对本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式的角度传感器1代替第一实施方式的检测信号生成部2、角度检测部3及状态判别装置4，具备检测信号生成部202、角度检测部203及状态判别装置204。检测信号生成部202及角度检测部203与物理量信息生成部对应。
首先，参照图21，对于检测信号生成部202进行说明。图21是表示检测信号生成部202的结构的电路图。检测信号生成部202分别生成与检测对象的角度θ具有对应关系的第一及第二检测信号S31、S32。检测信号生成部202包含生成第一检测信号S31的第一检测电路210、生成第二检测信号S32的第二检测电路220。第一及第二检测电路210、220分别包含检测旋转磁场MF的至少一个磁检测元件。检测信号生成部202还包含电源端口V和接地端口G。在电源端口V和接地端口G之间施加5V等规定的大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期变化。该情况下，第一及第二检测信号S31、S32均以与上述规定的周期相等的信号周期周期性地变化。第一及第二检测信号S31、S32其相位相互不同。
第一检测电路210具有串联连接的一对磁检测元件R211、R212、和输出端口E210。磁检测元件R211的一端与电源端口V连接。磁检测元件R211的另一端与磁检测元件R212的一端和输出端口E210连接。磁检测元件R212的另一端与接地端口G连接。输出端口E210输出与磁检测元件R211、R212的连接点的电位对应的第一检测信号S31。
第二检测电路220具有串联连接的一对磁检测元件R221、R222、和输出端口E220。磁检测元件R221的一端与电源端口V连接。磁检测元件R221的另一端与磁检测元件R222的一端和输出端口E220连接。磁检测元件R222的另一端与接地端口G连接。输出端口E220输出与磁检测元件R221、R222的连接点的电位对应的第二检测信号S32。
磁检测元件R211、R212、R221、R222各自的结构除磁化固定层的磁化的方向，与第一实施方式的磁检测元件R11、R12、R21、R22、R31、R32各自的结构相同。
在第一检测电路210中，包含于磁检测元件R211的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向为X方向。以下，将该方向称为第一方向D21。包含于磁检测元件R212的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第一方向D21的相反方向即－X方向。在第一检测电路210中，根据旋转磁场MF的第一方向D21的成分的强度，磁检测元件R211、R212的连接点的电位变化。因此，第一检测电路210检测旋转磁场MF的第一方向D21的成分的强度，将表示该强度的信号作为第一检测信号S31输出。旋转磁场MF的第一方向D21的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
在第二检测电路220中，包含于磁检测元件R221的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是Y方向。以下，将该方向称为第二方向D22。包含于磁检测元件R222的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是第二方向D22的相反方向即－Y方向。在第二检测电路220中，根据旋转磁场MF的第二方向D22的成分的强度，磁检测元件R221、R222的连接点的电位变化。因此，第二检测电路220检测旋转磁场MF的第二方向D22的成分的强度，将表示该强度的信号作为第二检测信号S32输出。旋转磁场MF的第二方向D22的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
此外，检测电路210、220内的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向从MR元件的制作的精度等观点来看，也可以从上述的方向偏移一点点。
检测对象的角度θ以规定的周期变化的情况下，检测信号S31、S32分别包含理想成分和误差成分。在以下的说明中，检测信号S31、S32均以理想成分的变化的中心为0的方式调整电平。检测信号S31、S32中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系。本实施方式中，特别是检测信号S31、S32中，它们的理想成分的相位相互相差90°。
接着，参照图22，对于角度检测部203及状态判别装置204进行说明する。图22是表示角度检测部203及状态判别装置204的结构的功能块图。角度检测部203及状态判别装置204例如可以通过专用集成电路(ASIC)或微型计算机实现。
角度检测部203进行使用了第一及第二检测信号S31、S32的运算，生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。角度检测部203具备分别输入检测信号S31、S32的输入端口P210、P220、角度运算部133。
角度运算部133的结构及动作除以下的点，与第二实施方式同样。在本实施方式中，代替第二实施方式的信号Se，在角度运算部133的标准化部331(参照图5)输入第一检测信号S31。另外，代替第二实施方式的信号Sf，在角度运算部133的标准化部332(参照图5)输入第二检测信号S32。
以下，对于图22所示的状态判别装置204进行说明。状态判别装置204具备判定值生成部241和判别部243。
判定值生成部241以最大值为1，最小值同时为－1的方式分别使输入到输入端口P210、P220的第一及第二检测信号S31、S32标准化。以下的判定值生成部241及判别部242的动作的说明中的第一及第二检测信号S31、S32只要没有特别的告知，是被标准化后的信号。
判定值生成部241进行使用了第一及第二检测信号S31、S32的运算生成一个判定值dLr2。在本实施方式中，特别是判定值生成部241进行包含求出第一检测信号S31的平方、和第二检测信号S32的平方的和的运算，生成判定值dLr2。此外，“包含求出第一检测信号S31的平方、和第二检测信号S32的平方的和的运算”包含在求出检测信号S31的平方和检测信号S32的平方的和后，为了标准化等，乘上规定的系数或者加减规定的值的情况。另外，作为用于该运算的检测信号S31、S32包含被标准化后的检测信号S31、S32。
以下，对用于生成判定值dLr2的运算进行具体说明。首先，判定值生成部241进行下述式(30)表示的运算，生成初始判定值Lr2。
Lr2＝S312+S322…(30)
接着，判定值生成部241进行下述式(31)表示的运算，生成判定值dLr2。
dLr2＝Lr2－Lr2av…(31)
式(31)中的Lr2av是角度传感器1处于正常状态时检测对象的角度θ从0°变化至360°时的初始判定值Lr2的平均值。该平均值Lr2av例如在没有发生故障的角度传感器1的上市前测定初始判定值Lr2并根据该测定结果来决定。
检测信号S31、S32均仅由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况下，判定值dLr2仅由理想值成分构成。该理想值成分不管检测对象的角度θ如何，均是一定的值，具体是0。
检测信号S31、S32均仅由理想成分构成且角度传感器1未发生故障的情况以外的情况下，判定值dLr2会成为与理想值成分不同的值。判定值dLr2在成为与理想值成分不同的值的情况下，会根据检测对象的角度θ变动。
在检测信号S31、S32分别包含误差成分的情况下，在角度传感器1处于规定的状态即正常状态时，判定值dLr2根据检测对象的角度θ进行变动。该情况下，判定值dLr2可以说包含理想值成分、和根据检测对象的角度θ进行变动的变动成分。角度传感器1处于规定的状态时的判定值dLr2的变动起因于检测信号S31、S32的误差成分。
在本实施方式中，判别部242规定一个判定范围、第一阈值TH41、第二阈值TH42。第一阈值TH42表示判定范围的下侧端，第二阈值TH42表示判定范围的上侧端。因此，判定范围是第一阈值TH41至第二阈值TH42的范围。
以下，将角度传感器1处于规定的状态时的判定值dLr2的、与检测对象的角度θ对应的变动宽度称作判定值变动宽度。判定值变动宽度是角度传感器1处于规定的状态时的判定值dLr2的最大值和最小值之差。
另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第一阈值TH41和判定值dLr2之差称作第一间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第一间隔的变动宽度称作第一间隔变动宽度。第一间隔变动宽度是第一间隔的最大值和最小值之差。另外，将角度传感器1处于规定的状态时的第二阈值TH42和判定值dLr2之差称作第二间隔。另外，将与检测对象的角度θ对应的第二间隔的变动宽度称作第二间隔变动宽度。第二间隔变动宽度是第二间隔的最大值和最小值之差。
判别部242以第一及第二间隔变动宽度比判定值变动宽度小的方式使第一及第二阈值TH41、TH42变化。
以下，对第一及第二阈值TH41、TH42进行具体说明。第一及第二阈值TH41、TH42分别通过下述式(32)、(33)表示。
TH41＝SV41+FC4…(32)
TH42＝SV42+FG4…(33)
SV41是第一基准值，SV42是第二基准值。第一及第二基准值SV42、SV42均为一定的值。第二基准值SV42比第一基准值SV41DA。
FC4是根据检测对象的角度θ进行变化的阈值变动成分。阈值变动成分FC4使用第一及第二检测信号S31、S32的至少一方生成。这样，判别部242使用第一及第二检测信号S31、S32的至少一方使第一及第二阈值TH41、TH42变化。
以下，对于阈值变动成分FC4的第一及第二例进行说明。第一例的阈值变动成分FC4由下述式(34)表示。式(34)的右边是将式(28)的右边的S21变成S31后的式子。
FC4＝j·(8·S314－8·S312+1)+k…(34)
第二例的阈值变动成分FC4由下述式(35)表示。式(35)的右边是将式(29)的右边的S21、S23分别变成S31、S32后的式子。
FC4＝j·(8·S314－8·S312+1)+m·(8·S324－8·S322+1)+k…(35)
阈值变动成分FC4的第一及第二例的意思与第三实施方式的阈值变动成分FC4的第一及第二例相同。与第三实施方式同样，系数“j”、“m”的值与检测信号S31、S32的各自理想成分的振幅相比极小，具体而言，是检测信号S31、S32各自的理想成分的振幅的10％以下。
在判定值dLr2包含四次变动成分的情况下，使用第一或第二例的阈值变动成分FC4使第一及第二阈值TH41、TH42变动，由此，第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。
判别部242在判定值dLr2处于判定范围内的情况下判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下判定为角度传感器1发生故障，输出表示该判定结果的信号。第一及第二基准值SV41、SV42例如与第一实施方式相同，被设定为能够检测角度误差AE超过允许范围的角度传感器1的故障。
接着，对于本实施方式的状态判别方法进行说明。本实施方式的状态判别方法是判别本实施方式的角度传感器1是否处于规定的状态即正常状态的方法。该状态判别方法由本实施方式的状态判别装置204执行。
本实施方式的状态判别方法基本上如图8所示的流程图。在本实施方式的步骤S101中，进行使用了检测信号S31、S32的运算，生成判定值dLr2。本实施方式的步骤S101由图22所示的判定值生成部241执行。步骤S101的内容与上述的判定值生成部241的动作的内容相同。
在本实施方式的步骤S102中，在判定值dLr2处于判定范围内的情况下，判定为角度传感器1处于正常状态，其以外的情况下，判定为角度传感器1发生故障。本实施方式的步骤S102由图22所示的判别部242执行。步骤S102的内容与上述的判别部242的动作的内容相同。
根据本实施方式，与第三实施方式同样，可以使第一及第二间隔变动宽度相较于判定值变动宽度极小。由此，根据本实施方式，可高精度判别角度传感器1的状态、即角度传感器1是否发生故障。
此外，在使用由式(34)所示的阈值变动成分FC4的情况下，与正常状态相比，产生检测信号S31变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC4变化。但是，式(34)中的系数“j”的值与检测信号S31的理想成分的振幅相比极小。因此，在与正常状态相比，产生检测信号S31变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC4的变化量与判定值dLr2的变化量相比极小。因此，即使是这种情况下，也能够使用由第一及第二阈值TH41、TH42规定的判定范围，高精度检测角度传感器1的故障。
另外，在使用由式(35)所示的阈值变动成分FC4的情况下，与正常状态，产生检测信号S31或S32变化的角度传感器1的故障时，与正常状态相比阈值变动成分FC4变化。但是，式(35)中的系数“j”、“m”的值与检测信号S31、S32各自的理想成分的振幅相比极小。因此，与正常状态相比，产生检测信号S31或S32变化的角度传感器1的故障的情况下，阈值变动成分FC4的变化量与判定值dLr2的变化量相比极小。因此，即使是这种情况下，也能够使用由第一及第二阈值TH41、TH42规定的判定范围来高精度地检测角度传感器1的故障。
本实施方式的其它的结构、作用及效果与第三实施方式同样。
此外，本发明不限于上述各实施方式，可以进行各种变更。例如，本发明不限于磁角度传感器，可以应用于生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置全体。作为磁角度传感器以外的物理量信息生成装置的例子，可列举光学式的角度传感器、电感式的电位器、或解析器。
基于以上的说明，可实施本发明的各种方式或变形例是清楚的。因此，在权利要求的范围的均等的范围内，即使是上述的优选的方式以外的方式也可实施本发明。

Claims (30)

1.一种状态判别装置，其特征在于，
是判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的状态判别装置，
具备：
判定值生成部，其生成与所述物理量信息生成装置的状态对应的至少一个判定值；以及
判别部，其通过判别所述至少一个判定值是否处于判定范围内，从而判别所述物理量信息生成装置是否处于规定的状态，
所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时，所述至少一个判定值根据所述规定的物理量进行变动，
所述判别部规定表示所述判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的、与所述规定的物理量对应的变动宽度相比，所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个阈值和所述至少一个判定值之差的、与所述规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使所述至少一个阈值变化。
2.根据权利要求1所述的状态判别装置，其特征在于，
所述规定的状态是所述物理量信息生成装置未发生故障的状态。
3.根据权利要求1所述的状态判别装置，其特征在于，
所述规定的物理量是检测对象的角度，
所述物理量信息生成装置是具备检测信号生成部和角度检测部的角度传感器，
所述检测信号生成部分别生成与所述检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号，
所述角度检测部进行使用了所述多个检测信号的运算，作为与所述规定的物理量具有对应关系的信息，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，
所述判定值生成部进行使用了所述多个检测信号的运算，生成所述至少一个判定值，
所述判别部使用所述多个检测信号中的至少一个，使所述至少一个阈值变化。
4.根据权利要求3所述的状态判别装置，其特征在于，
所述检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
5.根据权利要求3所述的状态判别装置，其特征在于，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分，
所述多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系，
所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的变动起因于所述误差成分。
6.根据权利要求5所述的状态判别装置，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一～第三检测信号的和的运算，生成所述一个判定值。
7.根据权利要求5所述的状态判别装置，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是第一判定值及第二判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号的和的运算，生成所述第一判定值，进行包含求出所述第三检测信号和所述第四检测信号的和的运算，生成所述第二判定值。
8.根据权利要求5所述的状态判别装置，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号之差的平方、和所述第三检测信号和所述第四检测信号之差的平方的和的运算，生成所述一个判定值。
9.根据权利要求5所述的状态判别装置，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一检测信号及第二检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号的平方、和所述第二检测信号的平方的和的运算，生成所述一个判定值。
10.一种状态判别方法，其特征在于，
是判别生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成装置的状态的状态判别方法，
包含：
生成与所述物理量信息生成装置的状态对应的至少一个判定值的步骤；以及
通过判别所述至少一个判定值是否处于判定范围内，从而判别所述物理量信息生成装置是否处于规定的状态的判别步骤，
所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时，所述至少一个判定值根据所述规定的物理量进行变动，
所述判别步骤规定表示所述判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的、与所述规定的物理量对应的变动宽度相比，所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个阈值和所述至少一个判定值之差的、与所述规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使所述至少一个阈值变化。
11.根据权利要求10所述的状态判别方法，其特征在于，
所述规定的状态是所述物理量信息生成装置未发生故障的状态。
12.根据权利要求10所述的状态判别方法，其特征在于，
所述规定的物理量是检测对象的角度，
所述物理量信息生成装置是具备检测信号生成部和角度检测部的角度传感器，
所述检测信号生成部分别生成与所述检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号，
所述角度检测部进行使用了所述多个检测信号的运算，作为与所述规定的物理量具有对应关系的信息，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，
所述至少一个判定值通过使用了所述多个检测信号的运算生成，
所述判别步骤使用所述多个检测信号中的至少一个，使所述至少一个阈值变化。
13.根据权利要求12所述的状态判别方法，其特征在于，
所述检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
14.根据权利要求12所述的状态判别方法，其特征在于，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分，
所述多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系，
所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的变动起因于所述误差成分。
15.根据权利要求14所述的状态判别方法，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述一个判定值通过包含求出所述第一～第三检测信号的和的运算来生成。
16.根据权利要求14所述的状态判别方法，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是第一判定值及第二判定值，
所述第一判定值通过包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号的和的运算来生成，
所述第二判定值通过包含求出所述第三检测信号和所述第四检测信号的和的运算来生成。
17.根据权利要求14所述的状态判别方法，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述一个判定值通过包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号之差的平方、和所述第三检测信号和所述第四检测信号之差的平方的和的运算来生成。
18.根据权利要求14所述的状态判别方法，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一检测信号及第二检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述一个判定值通过包含求出所述第一检测信号的平方、和所述第二检测信号的平方的和的运算来生成。
19.一种物理量信息生成装置，其特征在于，
是具备生成与规定的物理量具有对应关系的信息的物理量信息生成部、和状态判别装置的物理量信息生成装置，
所述状态判别装置具备：
判定值生成部，其生成与所述物理量信息生成装置的状态对应的至少一个判定值；以及
判别部，其通过判别所述至少一个判定值是否处于判定范围内，从而判别所述物理量信息生成装置是否处于规定的状态，
所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时，所述至少一个判定值根据所述规定的物理量进行变动，
所述判别部规定表示所述判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的、与所述规定的物理量对应的变动宽度相比，所述物理量信息生成装置处于所述规定的状态时的所述至少一个阈值和所述至少一个判定值之差的、与所述规定的物理量对应的变动宽度减小的方式，使所述至少一个阈值变化。
20.根据权利要求19所述的物理量信息生成装置，其特征在于，
所述规定的状态是所述物理量信息生成装置未发生故障的状态。
21.一种角度传感器，其特征在于，
是具备检测信号生成部、角度检测部、和状态判别装置的角度传感器，
所述检测信号生成部分别生成与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号，
所述角度检测部进行使用了所述多个检测信号的运算，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，
所述状态判别装置具备：
判定值生成部，其生成与所述角度传感器的状态对应的至少一个判定值；以及
判别部，其通过判别所述至少一个判定值是否处于判定范围内，从而判别所述角度传感器是否处于规定的状态，
所述角度传感器处于所述规定的状态时，所述至少一个判定值根据所述检测对象的角度进行变动，
所述判别部规定表示所述判定范围的至少一端的至少一个阈值，并且以与所述角度传感器处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的、与所述检测对象的角度对应的变动宽度相比，所述角度传感器处于所述规定的状态时的所述至少一个阈值和所述至少一个判定值之差的、与所述检测对象的角度对应的变动宽度减小的方式，使所述至少一个阈值变化。
22.根据权利要求21所述的角度传感器，其特征在于，
所述规定的状态是所述角度传感器未发生故障的状态。
23.根据权利要求21所述的角度传感器，其特征在于，
所述判定值生成部进行使用了所述多个检测信号的运算，生成所述至少一个判定值，
所述判别部使用所述多个检测信号中的至少一个，使所述至少一个阈值变化。
24.根据权利要求23所述的角度传感器，其特征在于，
所述检测对象的角度是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度，
所述检测信号生成部包含生成所述多个检测信号的多个检测电路，
所述多个检测电路分别包含检测所述旋转磁场的至少一个磁检测元件。
25.根据权利要求24所述的角度传感器，其特征在于，
所述至少一个磁检测元件包含串联连接的多个磁阻效应元件，
所述多个磁阻效应元件分别具有固定了磁化方向的磁化固定层、磁化的方向根据所述旋转磁场的方向而变化的自由层、和配置于所述磁化固定层和所述自由层之间的非磁性层。
26.根据权利要求23所述的角度传感器，其特征在于，
所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述多个检测信号分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想成分、和误差成分，
所述多个检测信号中，它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系，
所述角度传感器处于所述规定的状态时的所述至少一个判定值的变动起因于所述误差成分。
27.根据权利要求26所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差120°的第一～第三检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一～第三检测信号的和的运算而生成所述一个判定值。
28.根据权利要求26所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互相差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是第一判定值及第二判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号的和的运算而生成所述第一判定值，进行包含求出所述第三检测信号和所述第四检测信号的和的运算而生成所述第二判定值。
29.根据权利要求26所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差180°的第一检测信号及第二检测信号、和它们的理想成分的相位相互差180°的第三检测信号及第四检测信号，
在所述第一检测信号和所述第三检测信号中，它们的理想成分的相位相互差90°，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号和所述第二检测信号之差的平方、和所述第三检测信号和所述第四检测信号之差的平方的和的运算，生成所述一个判定值。
30.根据权利要求26所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个检测信号是它们的理想成分的相位相互差90°的第一检测信号及第二检测信号，
所述至少一个判定值是一个判定值，
所述判定值生成部进行包含求出所述第一检测信号的平方、和所述第二检测信号的平方的和的运算，生成所述一个判定值。
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