CN107643044B - 角度传感器及角度传感器系统 - Google Patents

角度传感器及角度传感器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107643044B
CN107643044B CN201710595395.8A CN201710595395A CN107643044B CN 107643044 B CN107643044 B CN 107643044B CN 201710595395 A CN201710595395 A CN 201710595395A CN 107643044 B CN107643044 B CN 107643044B
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
detection
signals
common
angle sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710595395.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107643044A (zh
Inventor
渡部司也
平林启
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017122773A external-priority patent/JP6601458B2/ja
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN107643044A publication Critical patent/CN107643044A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107643044B publication Critical patent/CN107643044B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0245—Means or methods for determination of the central position of the steering system, e.g. straight ahead position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2448—Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/049—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提供角度传感器及角度传感器系统。角度传感器具备：检测信号生成部，其生成多个检测信号；角度检测部，其基于多个检测信号，生成角度检测值；状态判别装置。状态判别装置具有：判定值生成部，其生成角度传感器的状态的判别所使用的判定值；判别部，其基于判定值，判别角度传感器的状态。角度检测部包含共同修正处理部，该共同修正处理部进行将与多个检测信号具有对应关系的多个修正前信号变换成角度检测值的生成和判定值的生成所使用的多个共同修正后信号的共同修正处理。共同修正处理降低角度检测值中产生的角度误差，且缩小判定值的变动宽度。

Description

角度传感器及角度传感器系统
技术领域
本发明涉及包含状态判别装置的角度传感器及角度传感器系统。
背景技术
近年来，在汽车的方向盘或动力转向电动机的旋转位置的检测等各种用途中，广泛利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。使用磁角度传感器的角度传感器系统中，通常设置与对象物的旋转或直线性的运动连动，产生方向旋转的旋转磁场的磁场产生部。磁场产生部为例如磁铁。磁角度传感器中的检测对象的角度与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具有对应关系。
作为角度传感器，已知如下角度传感器，其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，且通过使用了多个检测信号的运算生成角度检测值。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包含例如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、配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层的自旋阀型的磁阻效应元件(以下，也记为MR元件。)。
角度传感器中，当由于检测信号生成部的故障等产生故障时，有时在角度检测值中产生超过允许范围的误差。因此，要求角度传感器中具备可检测故障的功能。以下，将角度检测值中产生的误差称为角度误差。
日本专利申请公开2012-21842号公报中记载有一种技术，在基于相位相互相差90°的两相信号检测旋转角的旋转角检测装置中，通过监视两相信号的平方和，检测旋转角检测装置的故障。另外，日本专利申请公开2012-21842号公报中记载有一种技术，在基于相位均等地偏离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号说明书中记载有一种技术，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它们的相位差，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号说明书所记载的多个技术均是如下技术，进行使用了多个检测信号的运算，生成表示旋转角检测装置中是否产生故障的判定值，在该判定值超过规定范围时，判定为旋转角检测装置中产生了故障。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，均成为一定的理想值，在旋转角检测装置中产生故障时，成为与理想值不同的值。
但是，具备使用上述那样的判定值判别角度传感器是否故障的功能的角度传感器中，即使角度传感器中未产生故障，也产生角度误差，并且有时判定值成为与理想值不同的值。该情形在例如多个检测信号中的至少一个信号中，中心值、振幅和相位中的至少一者偏离期望值的情况下可产生。
另外，例如磁角度传感器中，在旋转磁场的方向以一定的角速度变化且检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号的各个的波形理想上成为正弦曲线(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失真。作为各检测信号的波形失真的原因，例如可举出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、或MR元件的磁化固定层的磁化方向由于旋转磁场等的影响而变动。若各检测信号的波形失真，则即使角度传感器中未产生故障时，判定值也可成为与理想值不同的值。
在即使角度传感器中未产生故障，判定值也成为与理想值不同的值的情况下，产生角度传感器是否故障的判别精度降低等的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可高精度地判别是否故障等的角度传感器的状态的角度传感器及角度传感器系统。
本发明的角度传感器具备：检测信号生成部，其生成分别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，其基于多个检测信号，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。状态判别装置具有：判定值生成部，其生成角度传感器是否处于规定的状态的判别所使用的判定值；判别部，其基于判定值，判别角度传感器是否处于规定的状态。
角度检测部包含共同修正处理部，该共同修正处理部进行将与多个检测信号具有对应关系的多个修正前信号变换成角度检测值的生成和判定值的生成所使用的多个共同修正后信号的共同修正处理。判定值生成部基于多个共同修正后信号生成判定值。共同修正处理是将多个修正前信号变换成多个共同修正后信号的处理，使得与不进行共同修正处理而使用多个修正前信号生成角度检测值的情况相比，降低角度检测值中产生的角度误差，且与不进行共同修正处理而使用多个修正前信号生成判定值的情况相比，与检测对象的角度相应的判定值的变动的宽度变小。
本发明的角度传感器中，所述规定的状态也可以是角度传感器不发生故障的状态。
另外，本发明的角度传感器中，多个共同修正后信号也可以是第一及第二共同修正后信号。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，第一及第二共同修正后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。第一共同修正后信号的理想成分与第二共同修正后信号的理想成分的相位差为90°。第一共同修正后信号与第二共同修正后信号的振幅相等。在该情况下，判定值生成部也可以进行包含求得第一共同修正后信号的平方与第二共同修正后信号的平方的和的运算，生成判定值。
另外，本发明的角度传感器中，检测对象的角度也可以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。在该情况下，检测信号生成部也可以包含生成多个检测信号的多个检测电路。多个检测电路各自也可以包含检测旋转磁场的至少一个磁检测元件。在该情况下，至少一个磁检测元件也可以包含串联地连接的多个磁阻效应元件。多个磁阻效应元件各自也可以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、配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。
另外，本发明的角度传感器中，共同修正处理也可以包含修正多个修正前信号的偏置(offset)的处理。
另外，本发明的角度传感器中，共同修正处理也可以包含进行多个修正前信号的振幅的标准化的处理。
另外，本发明的角度传感器中，多个修正前信号也可以是第一及第二修正前信号，多个共同修正后信号也可以是第一及第二共同修正后信号。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，第一及第二修正前信号以及第一及第二共同修正后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。在该情况下，共同修正处理也可以包含不管第一修正前信号的理想成分与第二修正前信号的理想成分的相位差，均将第一共同修正后信号的理想成分与第二共同修正后信号的理想成分的相位差设为90°，且使第一共同修正后信号与第二共同修正后信号的振幅相等的处理。
另外，本发明的角度传感器中，在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号各自也可以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、相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分。在该情况下，角度检测部也可以还包含变换处理部，该变换处理部进行将多个检测信号变换成与多个检测信号的各个相比降低了误差成分的多个修正前信号的变换处理。
另外，本发明的角度传感器中，在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个修正前信号各自也可以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、相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分。在该情况下，共同修正处理也可以包含与多个修正前信号的各个相比降低多个共同修正后信号各自所包含的误差成分的处理。
另外，本发明的角度传感器中，角度检测部也可以还包含非共同修正处理部，该非共同修正处理部进行将多个共同修正后信号变换成用于生成角度检测值的运算所使用而判定值的生成所不使用的第一角度运算用信号及第二角度运算用信号的非共同修正处理。非共同修正处理也可以是用于与不进行非共同修正处理而使用多个共同修正后信号生成角度检测值的情况相比降低角度检测值中产生的角度误差的处理。在该情况下，通过非共同修正处理降低的角度误差也可以包含第一角度误差成分和第二角度误差成分的至少一方。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，第一角度误差成分以与规定的周期相等的周期变化，第二角度误差成分以规定的周期的1/2的周期变化。另外，在该情况下，通过非共同修正处理降低的角度误差也可以包含第三角度误差成分。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，第三角度误差成分以规定的周期的1/4的周期变化。
本发明的角度传感器系统具备本发明的角度传感器和产生与检测对象的角度具有对应关系的物理信息的物理信息产生部。检测信号生成部检测物理信息并生成多个检测信号。
本发明的角度传感器系统中，物理信息产生部也可以是产生作为物理信息的旋转磁场的磁场产生部。在该情况下，检测对象的角度也可以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，本发明的角度传感器系统中，物理信息产生部也可以以检测对象的角度变化的方式相对于角度传感器的相对的位置进行变化。在该情况下，物理信息产生部相对于角度传感器的相对的位置也可以以将中心轴作为中心进行旋转的方式变化。或者，物理信息产生部相对于角度传感器的相对的位置也可以直线性地变化。
本发明的角度传感器及角度传感器系统中，使用通过共同修正处理得到的多个共同修正后信号，进行角度检测值的生成和判定值的生成。由此，根据本发明，可以高精度地判别角度传感器的状态。
本发明的其它目的、特征及优点根据以下说明而变得充分清晰。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的角度传感器系统的概略结构的立体图；
图2是表示本发明的第一实施方式的方向与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是表示本发明的第一实施方式的角度检测部的共同修正处理部的结构的功能块图；
图6是表示本发明的第一实施方式的角度检测部的非共同修正处理部的结构的功能块图；
图7是表示图3中的一个磁检测元件的一部分的立体图；
图8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9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10是表示本发明的第二实施方式的角度检测部的共同修正处理部的结构的功能块图；
图11是表示本发明的第三实施方式的角度检测部的非共同修正处理部的结构的功能块图；
图12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13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；
图14是表示本发明的第五实施方式的角度传感器系统的概略结构的说明图；
图15是表示本发明的第六实施方式的角度传感器系统的概略结构的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。首先，参照图1说明本发明的第一实施方式的角度传感器系统的概略结构。本实施方式的角度传感器系统具备本实施方式的角度传感器1和物理信息产生部5。
本实施方式的角度传感器1生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。物理信息产生部5产生与角度传感器1的检测对象的角度θ具有对应关系的物理信息。物理信息产生部5以检测对象的角度θ进行变化的方式，相对于角度传感器1的相对的位置进行变化。本实施方式的角度传感器1特别是磁角度传感器，本实施方式的物理信息产生部5是产生作为物理信息的旋转磁场MF的磁场产生部。图1中表示作为磁场产生部的一个例子的圆柱状的磁铁6。磁铁6具有以包含圆柱的中心轴的假想平面为中心对称地配置的N极和S极。
本实施方式的角度传感器1检测磁铁6产生的旋转磁场MF。磁铁6相对于角度传感器1的相对的位置以将中心轴C设为中心进行旋转的方式变化。这通过如下实现，例如，角度传感器1和磁铁6的一方与进行旋转动作的未图示的动作体连动，并以规定的中心轴C为中心进行旋转。或者，磁铁6和角度传感器1也可以向相互相反方向旋转，磁铁6和角度传感器1也可以向相同方向以相互不同的角速度进行旋转。磁铁6相对于角度传感器1的相对的位置变化时，角度传感器1检测的旋转磁场MF的方向以中心轴C为中心进行旋转。
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。基准位置位于与磁铁6的一端面平行的假想平面(以下，称为基准平面。)内。在该基准平面内，磁铁6产生的旋转磁场MF的方向以基准位置为中心进行旋转。基准方向位于基准平面内，并与基准位置交叉。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6的上述一端面相对的方式配置。此外，之后，如其它实施方式中说明的那样，磁场产生部不限于图1所示的磁铁6。
角度传感器1具备生成分别与检测对象的角度θ具有对应关系的多个检测信号的检测信号生成部2。检测信号生成部2检测作为物理信息的旋转磁场MF并生成多个检测信号。本实施方式中，特别是检测信号生成部2生成第一～第三检测信号S11、S12、S13作为多个检测信号。在该情况下，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。图1中，为了容易理解，分开描述第一～第三检测电路10、20、30，但第一～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在与中心轴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说明本实施方式中的方向和角度的定义。首先，将与图1所示的中心轴C平行，且从图1的下朝向上的方向设为Z方向。图2中，将Z方向作为从图2的里朝向跟前的方向表示。接着，将与Z方向垂直且相互正交的两个方向设为X方向和Y方向。图2中，将X方向表示为朝向右侧的方向，将Y方向表示为朝向上侧的方向。另外，将与X方向相反的方向设为﹣X方向，将与Y方向相反的方向设为﹣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在图2中设为以逆时针旋转方向旋转的方向。就角度θ而言，从基准方向DR起按照逆时针旋转方向观察时以正值表示，从基准方向DR按照顺时针旋转方向观察时以负值表示。
接着，参照图3详细说明检测信号生成部2的结构。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、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。对电源端口V和接地端口G之间施加5V等规定大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期T旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期T变化。在该情况下，第一～第三检测信号S11、S12、S13均以与上述规定的周期T相等的信号周期周期性地变化。第一～第三检测信号S11、S12、S13的相位相互不同。
第一检测电路10具有串联地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具有串联地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具有串联地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分别包含串联地连接的多个磁阻效应元件(MR元件)。多个MR元件各自是例如自旋阀型MR元件。该自旋阀型MR元件具有：固定了磁化方向的磁化固定层、磁化的方向根据旋转磁场MF的方向DM而变化的磁性层即自由层、配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。自旋阀型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MR元件中，根据自由层的磁化方向相对于磁化固定层的磁化方向所成的角度，电阻值变化，且该角度为0°时，电阻值成为最小值，角度为180°时，电阻值成为最大值。图3中，以与磁检测元件重叠的方式描绘的箭头表示该磁检测元件所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向。
第一检测电路10中，磁检测元件R11所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是从X方向起按照逆时针旋转方向旋转60°的方向。以下，将该方向称为第一方向D1。磁检测元件R12所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第一方向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，并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，磁检测元件R21所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为X方向。以下，将该方向称为第二方向D2。磁检测元件R22所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第二方向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，并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，磁检测元件R31所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是从X方向起按照顺时针旋转方向旋转60°的方向。以下，将该方向称为第三方向D3。磁检测元件R32所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第三方向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，并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，从MR元件的制作精度等观点来看，检测电路10、20、30内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向也可以稍微偏离上述方向。
在此，参照图7说明磁检测元件的结构的一个例子。图7是表示图3所示的检测信号生成部2中的一个磁检测元件的一部分的立体图。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。各个下部电极62具有细长的形状。在下部电极62的长边方向上邻接的两个下部电极62之间形成有间隙。如图7所示，在下部电极62的上表面上，在长边方向的两端附近分别配置有MR元件50。MR元件50包含从下部电极62侧依次层叠的自由层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的磁化方向。多个上部电极63配置于多个MR元件50之上。各个上部电极63具有细长的形状，将在下部电极62的长边方向上邻接的两个下部电极62上配置且邻接的两个MR元件50的反铁磁性层54彼此电连接。通过这种结构，图7所示的磁检测元件具有利用多个下部电极62和多个上部电极63串联地连接的多个MR元件50。此外，MR元件50中的层51～54的配置也可以与图7所示的配置上下相反。
如上所述，在检测对象的角度θ以规定的周期T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T相等的信号周期周期性地变化。在检测对象的角度θ以规定的周期T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是它们的理想成分的相位相互不同且具有规定的相位关系的信号。本实施方式中，特别是检测信号S11、S12中，它们的理想成分的相位相互相差60°。检测信号S12、S13中，它们的理想成分的相位相互相差60°。检测信号S11、S13中，它们的理想成分的相位相互相差120°。
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的磁化方向由于旋转磁场MF等的影响而变动。这些原因引起的误差成分主要是相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分。
接着，参照图4说明角度传感器1的、检测信号生成部2以外的部分。角度传感器1除了检测信号生成部2以外，还具备图4所示的角度检测部3及状态判别装置4。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基于由检测信号生成部2生成的多个检测信号，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及状态判别装置4可以通过例如专用集成电路(ASIC)或微型计算机进行实现。
状态判别装置4具有：生成角度传感器1是否处于规定的状态的判别所使用的判定值的判定值生成部41、基于判定值判别角度传感器1是否处于规定的状态的判别部42。本实施方式中，特别是规定的状态是角度传感器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。以下，将角度传感器1未发生故障的状态称为正常状态。
角度检测部3包含：变换处理部31、共同修正处理部32、非共同修正处理部33、角度运算部34。变换处理部31进行将多个检测信号变换成与多个检测信号的各个相比降低了误差成分的多个修正前信号的变换处理。共同修正处理部32进行将与多个检测信号具有对应关系的多个修正前信号变换成角度检测值θs的生成和判定值的生成所使用的多个共同修正后信号的共同修正处理。非共同修正处理部33进行将多个共同修正后信号变换成用于生成角度检测值θs的运算所使用但判定值的生成所不使用的第一角度运算用信号SC及第二角度运算用信号SD的非共同修正处理。角度运算部34使用第一及第二角度运算用信号SC、SD算出角度检测值θs。
判定值生成部41基于多个共同修正后信号生成判定值。共同修正处理是将多个修正前信号变换成多个共同修正后信号的处理，使得与不进行共同修正处理而使用多个修正前信号生成角度检测值θs的情况相比，降低角度检测值θs中产生的角度误差，且与不进行共同修正处理而使用多个修正前信号生成判定值的情况相比，与检测对象的角度θ相应的判定值的变动的宽度变小。
本实施方式中，多个检测信号是第一～第三检测信号S11、S12、S13。角度检测部3还包含分别输入检测信号S11、S12、S13的输入端口P10、P20、P30。
另外，本实施方式中，多个修正前信号是第一修正前信号S1及第二修正前信号S2。变换处理部31包含两个运算部31A、31B。运算部31A进行求得从输入端口P10、P20输入的第一检测信号S11与第二检测信号S12的和的运算，生成第一修正前信号S1。运算部31B进行求得从输入端口P30、P20输入的第三检测信号S13与第二检测信号S12的和的运算，生成第二修正前信号S2。在检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第一及第二修正前信号S1、S2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。
以下，具体地说明变换处理部31中的变换处理。在此，第一～第三检测信号S11、S12、S13分别包含理想成分和相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分。首先，将第二检测信号S12的理想成分设为cosθ。在该情况下，第二检测信号S12的误差成分可以以a1·cos3θ表示。第一～第三检测信号S11、S12、S13可以分别以下式(1)、(2)、(3)表示。此外，第一～第三检测信号S11、S12、S13各自的中心值设为0。
S11＝cos(θ－60°)+a1·cos{3(θ－60°)}
＝cos(θ－60°)－a1·cos3θ…(1)
S12＝cosθ+a1·cos3θ…(2)
S13＝cos(θ+60°)+a1·cos{3(θ+60°)}
＝cos(θ+60°)－a1·cos3θ…(3)
另外，第一及第二修正前信号S1、S2可以使用以式(1)～(3)表示的第一～第三检测信号S11、S12、S13，并分别以下式(4)、(5)表示。
S1＝S11+S12
＝cos(θ－60°)－a1·cos3θ+cosθ+a1·cos3θ
＝2cos(θ－30°)·cos(－30°)
＝1.73cos(θ－30°)…(4)
S2＝S13+S12
＝cos(θ+60°)－a1·cos3θ+cosθ+a1·cos3θ
＝2cos(θ+30°)·cos(30°)
＝1.73cos(θ+30°)…(5)
如式(4)所示，第一检测信号S11的误差成分与第二检测信号S12的误差成分在生成第一修正前信号S1时相抵。其结果，第一修正前信号S1与第一及第二检测信号S11、S12的各个相比成为降低了误差成分的信号。另外，如式(5)所示，第二检测信号S12的误差成分与第三检测信号S13的误差成分在生成第二修正前信号S2时相抵。其结果，第二修正前信号S2与第二及第三检测信号S12、S13的各个相比成为降低了误差成分的信号。
接着，参照图5详细地说明共同修正处理部32的结构及动作和共同修正处理的内容。图5是表示共同修正处理部32的结构的功能块图。本实施方式中，多个共同修正后信号是第一共同修正后信号SA及第二共同修正后信号SB。检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第一及第二共同修正后信号SA、SB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。第一共同修正后信号SA的理想成分与第二共同修正后信号SB的理想成分的相位差为90°。第一共同修正后信号SA与第二共同修正后信号SB的振幅相等。本实施方式中的共同修正处理是将第一及第二修正前信号S1、S2变换成上述那样的第一及第二共同修正后信号SA、SB的处理。
如图5所示，共同修正处理部32包含：偏置修正部321、标准化部322、相位差修正部323。偏置修正部321进行修正第一及第二修正前信号S1、S2的偏置，生成信号S1a、S2a的处理。以下，将该处理称为偏置修正处理。信号S1a、S2a分别通过下式(6)、(7)求得。
S1a＝S1－(S1max+S1min)/2…(6)
S2a＝S2－(S2max+S2min)/2…(7)
式(6)中，S1max及S1min分别表示第一修正前信号S1的最大值及最小值。式(7)中，S2max及S2min分别表示第二修正前信号S2的最大值及最小值。最大值S1max及最小值S1min可以根据至少一个周期的第一修正前信号S1的波形求得。最大值S2max及最小值S2min可以根据至少一个周期的第二修正前信号S2的波形求得。至少一个周期的第一及第二修正前信号S1、S2的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前生成。
标准化部322进行如下处理，进行第一及第二修正前信号S1、S2的振幅的标准化，生成信号S1b、S2b。以下，将该处理称为标准化处理。标准化处理可以使用信号S1a、S2a进行。信号S1b、S2b分别通过下式(8)、(9)求得。
S1b＝S1a/S1amp…(8)
S2b＝S2a/S2amp…(9)
式(8)中，S1amp表示第一修正前信号S1的振幅。式(9)中，S2amp表示第二修正前信号S2的振幅。振幅S1amp可以根据至少一个周期的第一修正前信号S1的波形求得。振幅S2amp可以根据至少一个周期的第二修正前信号S2的波形求得。
相位差修正部323进行不管第一修正前信号S1的理想成分与第二修正前信号S2的理想成分的相位差，均将第一共同修正后信号SA的理想成分与第二共同修正后信号SB的理想成分的相位差设为90°，且使第一共同修正后信号SA与第二共同修正后信号SB的振幅相等的处理。以下，将该处理称为相位差修正处理。具体而言，相位差修正部323首先通过下式(10)、(11)生成信号SAp、SBp。
SAp＝S1b+S2b…(10)
SBp＝S1b－S2b…(11)
接着，相位差修正部323通过下式(12)、(13)进行信号SAp、SBp的振幅的标准化。由此，信号SAp、SBp分别成为第一共同修正后信号SA和第二共同修正后信号SB。
SA＝SAp/SApamp…(12)
SB＝SBp/SBpamp…(13)
式(12)中，SApamp表示信号SAp的振幅。式(13)中，SBpamp表示信号SBp的振幅。振幅SApamp可以根据至少一个周期的信号SAp的波形求得。振幅SBpamp可以根据至少一个周期的信号SBp的波形求得。至少一个周期的信号SAp、SBp的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前进行生成。
如上所述，在将第二检测信号S12的理想成分设为cosθ的情况下，第一共同修正后信号SA的理想成分成为cosθ，第二共同修正后信号SB的理想成分成为sinθ。
接着，参照图6详细地说明非共同修正处理部33的结构及动作、和非共同修正处理的内容。图6是表示非共同修正处理部33的结构的功能块图。本实施方式中的非共同修正处理是用于与不进行非共同修正处理而使用第一及第二共同修正后信号SA、SB生成角度检测值θs的情况相比，降低角度检测值θs中产生的角度误差的处理。通过非共同修正处理降低的角度误差包含第一角度误差成分和第二角度误差成分的至少一方。在检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第一角度误差成分以与规定的周期T相等的周期变化，第二角度误差成分以规定的周期T的1/2的周期变化。
如图6所示，非共同修正处理部33包含：第一振幅差生成部331；运算部332A、332B；第二振幅差生成部333；偏置生成部334。第一振幅差生成部331调整第一及第二共同修正后信号SA、SB的振幅，生成信号SAa、SBa。信号SAa、SBa可以分别通过下式(14)、(15)求得。
SAa＝SA/(1－C1)…(14)
SBa＝SB/(1+C1)…(15)
式(14)、(15)包含修正参数C1。修正参数C1是0或接近0的值。在修正参数C1为0的情况下，信号SAa、SBa的振幅相等，但在修正参数C1为0以外的情况下，信号SAa、SBa的振幅不相等。修正参数C1通过例如下式(16)表示。
C1＝β·sin(s)…(16)
后面，说明式(16)中的β、s。
运算部332A、332B分别通过下式(17)、(18)生成信号SCp、SDp。
SCp＝SAa－SBa…(17)
SDp＝SAa+SBa…(18)
第二振幅差生成部333调整信号SCp、SDp的振幅，生成信号SCq、SDq。信号SCq、SDq分别通过下式(19)、(20)求得。
SCq＝SCp/{SCpamp·(1－C2)}…(19)
SDq＝SDp/{SDpamp·(1+C2)}…(20)
式(19)中，SCpamp表示信号SCp的振幅。式(20)中，SDpamp表示信号SDp的振幅。振幅SCpamp可以根据至少一个周期的信号SCp的波形求得。振幅SDpamp可以根据至少一个周期的信号SDp的波形求得。至少一个周期的信号SCp、SDp的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前进行生成。
另外，式(19)、(20)包含修正参数C2。修正参数C2是0或接近0的值。
在修正参数C1、C2均为0的情况下，式(17)～(20)表示用于将信号SCq、SDq的相位差设为90°，且使信号SCq、SDq的振幅相等的基本运算。在修正参数C1为0以外的情况下，信号SCq、SDq的相位差不会成为正确的90°，但成为近90°的值。另外，在修正参数C2为0以外的情况下，信号SCq、SDq的振幅不会相等。
修正参数C2通过例如下式(21)表示。
C2＝β·cos(s)…(21)
式(21)中的β、s分别与式(16)中的β、s相同。
偏置生成部334调整信号SCp、SDp的偏置，生成第一及第二角度运算用信号SC、SD。第一及第二角度运算用信号SC、SD分别通过下式(22)、(23)求得。
SC＝SCq+C3…(22)
SD＝SDq－C4…(23)
式(22)包含修正参数C3。式(23)包含修正参数C4。修正参数C3、C4分别是0或接近0的值。在修正参数C3为0的情况下，第一角度运算用信号SC中未产生偏置，但在修正参数C3为0以外的情况下，第一角度运算用信号SC中产生偏置。在修正参数C4为0的情况下，第二角度运算用信号SD中未产生偏置，但在修正参数C4为0以外的情况下，第二角度运算用信号SD中产生偏置。修正参数C3、C4分别通过例如下式(24)、(25)表示。
C3＝SCqamp·α·sin(t)…(24)
C4＝SDqamp·α·cos(t)…(25)
式(24)中，SCqamp表示信号SCq的振幅。式(25)中，SDqamp表示信号SDq的振幅。振幅SCqamp可以根据至少一个周期的信号SCq的波形求得。振幅SDqamp可以根据至少一个周期的信号SDq的波形求得。至少一个周期的信号SCq、SDq的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前进行生成。
后面对式(24)、(25)中的α、t进行说明。
接着，说明角度运算部34中的角度运算。角度运算部34使用由非共同修正处理部33生成的第一及第二角度运算用信号SC、SD算出角度检测值θs。具体而言，例如，角度运算部34通过下式(26)，算出θs。此外，“atan”表示反正切。
θs＝atan(SD/SC)－φ…(26)
式(26)中，φ表示通过atan(SD/SC)的运算求得的角度与角度检测值θs的相位差。如上所述，在将第二检测信号S12的理想成分设为cosθ的情况下，φ为例如45°。
在θs为0°以上低于360°的范围内中，式(26)中的θs的解中具有相差180°的两个值。但是，通过SC、SD的正负的组合，可以判别θs的真值为式(26)中的θs的两个解的哪一个。角度运算部34通过式(26)与上述的SC、SD的正负的组合的判定，在0°以上低于360°的范围内求得θs。
接着，说明第一及第二角度误差成分与修正参数C1～C4的关系。如上所述，在检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第一角度误差成分以与规定的周期T相等的周期变化，第二角度误差成分以规定的周期T的1/2的周期变化。在此，将第一角度误差成分定义为α·cos(θ－t)，将第二角度误差成分定义为β·cos{2(θ·－s/2)}。α与第一角度误差成分的振幅对应。T与第一角度误差成分的相位对应。β与第二角度误差成分的振幅对应。s与第二角度误差成分的相位对应。α、β分别是0以上的值。α、t、β、s可以通过例如求得角度检测值θs的至少一个周期的角度误差的波形，并对该角度误差的波形进行傅立叶变换而求得。
第一角度误差成分包含第一成分和第二成分。第一成分与第二成分的相位差为90°。第一成分的振幅为α·sin(t)，第二成分的振幅为α·cos(t)。第一成分的振幅依赖于修正参数C3的值而变化。因此，通过根据第一成分的振幅调整修正参数C3的值，可以降低第一成分。具体而言，如式(24)所示，通过将第一成分的振幅α·sin(t)与信号SCq的振幅SCqamp的积设为修正参数C3，可以降低第一成分。
另外，第二成分的振幅依赖于修正参数C4的值而变化。因此，通过根据第二成分的振幅调整修正参数C4的值，可以降低第二成分。具体而言，如式(25)所示，通过将第二成分的振幅α·cos(t)与信号SDq的振幅SDqamp的积设为修正参数C4，可以降低第二成分。
此外，在第一角度误差成分充分小的情况下，也可以将修正参数C3、C4分别设为0。
第二角度误差成分包含第三成分和第四成分。第三成分与第四成分的相位差为45°。第三成分的振幅为β·sin(s)，第四成分的振幅为β·cos(s)。第三成分的振幅依赖于修正参数C1的值而变化。因此，通过根据第三成分的振幅调整修正参数C1的值，可以降低第三成分。具体而言，如式(16)所示，通过将第三成分的振幅β·sin(s)设为修正参数C1，可以降低第三成分。
另外，第四成分的振幅依赖于修正参数C2的值而变化。因此，通过根据第四成分的振幅调整修正参数C2的值，可以降低第四成分。具体而言，如式(21)所示，通过将第四成分的振幅β·cos(s)设为修正参数C2，可以降低第四成分。
此外，在第二角度误差成分充分小的情况下，也可以将修正参数C1、C2分别设为0。
接着，参照图4说明状态判别装置4的动作。判定值生成部41基于第一及第二共同修正后信号SA、SB生成判定值dLr。本实施方式中，特别是判定值生成部41进行包含求得第一共同修正后信号SA的平方与第二共同修正后信号SB的平方的和的运算，生成判定值dLr。此外，“包含求得第一共同修正后信号SA的平方与第二共同修正后信号SB的平方的和的运算”包含在求得第一共同修正后信号SA的平方和第二共同修正后信号SB的平方的和之后，乘以规定的系数或加减规定的值。
以下，具体地说明用于生成判定值dLr的运算。首先，判定值生成部41进行以下式(27)表示的运算，生成初始判定值Lr。
Lr＝SA2+SB2…(27)
接着，判定值生成部41进行以下式(28)表示的运算，生成判定值dLr。
dLr＝Lr－Lrav…(28)
式(28)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通过在例如未故障的角度传感器1的出库前测定初始判定值Lr，并根据该测定结果而决定。
在第一及第二共同修正后信号SA、SB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，均成为一定的值，具体为0。
在第一及第二共同修正后信号SA、SB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可以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，可根据检测对象的角度θ变动。
判别部42基于判定值dLr，判别角度传感器1是否处于规定的状态。具体地说明时，判别部42在判定值dLr处于规定的判定范围内的情况下，判定为角度传感器1处于正常状态，在除此以外的情况下，判定为角度传感器1故障，并将表示该判定结果的信号输出。判定范围是将LTH设为规定的正值，且从－LTH到LTH的范围。判定范围在未故障的角度传感器1的出库前进行设定。
如以上说明的那样，本实施方式中，通过共同修正处理部32中的共同修正处理，将与第一～第三检测信号S11、S12、S13具有对应关系的第一及第二修正前信号S1、S2变换成第一及第二共同修正后信号SA、SB，且使用第一及第二共同修正后信号SA、SB，进行角度检测值θs的生成和判定值dLr的生成。本实施方式中，特别是共同修正处理包含偏置修正处理、标准化处理和相位差修正处理。由此，根据本实施方式，与第一及第二修正前信号S1、S2的至少一方中，中心值、振幅和相位中的至少一者偏离期望的值的情况相比，可以缩小正常状态中的角度误差，并且可以缩小与检测对象的角度θ相应的判定值dLr的变动的宽度。由此，根据本实施方式，可以高精度地判别角度传感器1的状态。以下，将与检测对象的角度θ相应的判定值dLr的变动的宽度称为判定值dLr的变动宽度。
另外，本实施方式中，通过变换处理部31中的变换处理，将第一～第三检测信号S11、S12、S13变换成与第一～第三检测信号S11、S12、S13相比降低了误差成分的第一～第二修正前信号S1、S2。即使通过这样，根据本实施方式，也可以缩小正常状态中的角度误差，并且可以缩小判定值dLr的变动宽度。
另外，本实施方式中，通过由一个共同修正处理部32进行的共同修正处理，同时达成角度误差的降低和判定值dLr的变动宽度的缩小。因此，根据本实施方式，与分别进行用于降低角度误差的处理和用于缩小判定值dLr的变动宽度的处理的情况相比，可以使角度传感器1的结构简单。
另外，本实施方式中，角度检测部3包含非共同修正处理部33。非共同修正处理部33将第一及第二共同修正后信号SA、SB变换成第一及第二角度运算用信号SC、SD。第一及第二共同修正后信号SA、SB是它们的理想成分的相位差为90°且振幅相等的两个信号。但是，不限于第一及第二角度运算用信号SC、SD成为根据修正参数C1～C4的值，它们的理想成分的相位差为90°且振幅相等的两个信号。因此，如果在使用第一及第二角度运算用信号SC、SD生成判定值dLr的情况下，与使用第一及第二共同修正后信号SA、SB生成判定值dLr的情况相比，存在判定值dLr的变动宽度变大的可能性。本实施方式中，用于生成角度检测值θs的运算中使用第一及第二角度运算用信号SC、SD，但也可以不用于判定值dLr的生成。由此，根据本实施方式，可以一边缩小判定值dLr的变动宽度，一边更进一步降低角度误差。
[第二实施方式]
接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的角度传感器1具备检测信号生成部102及角度检测部103，代替第一实施方式中的检测信号生成部2及角度检测部3。
首先，参照图8说明检测信号生成部102。图8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生成分别与检测对象的角度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包含：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。对电源端口V与接地端口G之间施加5V等的规定大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期T旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期T变化。在该情况下，第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24均以与上述规定的周期T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的相位相互不同。
第一检测电路110具有串联地连接的一对磁检测元件R111、R112和输出端口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具有串联地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具有串联地连接的一对磁检测元件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具有串联地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各自的结构除了磁化固定层的磁化方向以外，与第一实施方式中的磁检测元件R11、R12、R21、R22、R31、R32各自的结构相同。
第一检测电路110中，磁检测元件R111所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为X方向。以下，将该方向称为第一方向D11。磁检测元件R112所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为第一方向D11的相反方向即﹣X方向。第一检测电路110中，根据旋转磁场MF的第一方向D11的成分的强度，磁检测元件R111、R112的连接点的电位变化。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，并将表示该强度的信号作为第一检测信号S21进行输出。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。
第二检测电路120中，磁检测元件R121所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为﹣X方向。以下，将该方向称为第二方向D12。磁检测元件R122所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第二方向D12的相反方向即X方向。第二检测电路120中，根据旋转磁场MF的第二方向D12的成分的强度，磁检测元件R121、R122的连接点的电位变化。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，并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。
第三检测电路130中，磁检测元件R131所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为Y方向。以下，将该方向称为第三方向D13。磁检测元件R132所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第三方向D13的相反方向即﹣Y方向。第三检测电路130中，根据旋转磁场MF的第三方向D13的成分的强度，磁检测元件R131、R132的连接点的电位变化。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，并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。
第四检测电路140中，磁检测元件R141所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为﹣Y方向。以下，将该方向称为第四方向D14。磁检测元件R142所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第四方向D14的相反方向即Y方向。第四检测电路140中，根据旋转磁场MF的第四方向D14的成分的强度，磁检测元件R141、R142的连接点的电位变化。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，并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，从制作MR元件的精度等的观点来看，检测电路110、120、130、140内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向也可以稍微偏离上述方向。
在检测对象的角度θ以规定的周期T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。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，特别是检测信号S21、S22中，它们的理想成分的相位相互相差180°。检测信号S21、S23中，它们的理想成分的相位相互相差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9说明角度检测部103。图9是表示角度检测部103及状态判别装置4的结构的功能块图。角度检测部103基于由检测信号生成部102生成的第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24，生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。状态判别装置4的结构及动作与第一实施方式相同。角度检测部103及状态判别装置4可以通过例如专用集成电路(ASIC)或微型计算机实现。
角度检测部103包含：输入端口P110、P120、P130、P140；变换处理部131；共同修正处理部132；非共同修正处理部133；角度运算部134。第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24分别输入到输入端口P110、P120、P130、P140。
变换处理部131包含两个运算部131A、131B。运算部131A进行求得从输入端口P110、P120输入的第一检测信号S21与第二检测信号S22的差的运算，生成第一修正前信号S1。运算部131B进行求得从输入端口P130、P140输入的第三检测信号S23与第四检测信号S24的差的运算，生成第二修正前信号S2。第一及第二修正前信号S1、S2分别通过下式(29)、(30)求得。
S1＝S21－S22…(29)
S2＝S23－S24…(30)
在检测信号S21、S22、S23、S24分别包含相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分的情况下，式(29)、(30)所示的运算中，检测信号S21、S22、S23、S24各自的误差成分不会相抵。本实施方式中，在检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第一及第二修正前信号S1、S2分别除了理想成分以外，还包含相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分。
共同修正处理部132进行将与第一～第四检测信号S21、S22、S23、S24具有对应关系的第一及第二修正前信号SLS2变换成角度检测值θs的生成和判定值dLr的生成所使用的第一及第二共同修正后信号SA、SB的共同修正处理。
非共同修正处理部133及角度运算部134的结构及动作与第一实施方式中的非共同修正处理部33及角度运算部34相同。即，非共同修正处理部133进行将第一及第二共同修正后信号SA、SB变换成用于生成角度检测值θs的运算所使用但判定值dLr的生成所不使用的第一及第二角度运算用信号SC、SD的非共同修正处理。角度运算部134使用第一及第二角度运算用信号SC、SD算出角度检测值θs。
接着，参照图10详细地说明共同修正处理部132的结构及动作、和本实施方式中的共同修正处理的内容。图10是表示共同修正处理部132的结构的功能块图。如图10所示，共同修正处理部132包含：偏置修正部1321、标准化部1322、相位差修正部1323、误差成分降低部1324。偏置修正部1321及标准化部1322的动作与第一实施方式中的偏置修正部321及标准化部322的动作相同。
相位差修正部1323进行相位差修正处理。具体而言，相位差修正部1323首先使用由标准化部1322生成的信号S1b、S2b，通过下式(31)、(32)，生成信号SAp、SBp。
SAp＝S1b－S2b…(31)
SBp＝S1b+S2b…(32)
接着，相位差修正部1323进行信号SAp、SBp的振幅的标准化，生成信号SAq、SBq。信号SAq、SBq分别通过下式(33)、(34)求得。
SAq＝SAp/SApmax…(33)
SBq＝SBp/SBmax…(34)
误差成分降低部1324进行与第一及第二修正前信号S1、S2的各个相比降低第一及第二共同修正后信号SA、SB各自所包含的误差成分的处理。误差成分降低部1324将信号SAq、SBq变换成第一及第二共同修正后信号SA、SB。
第一及第二修正前信号S1、S2各自所包含的误差成分中、误差成分降低部1324降低的误差成分是相对于理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分，且是使第一修正前信号S1的波形和第二修正前信号S2的波形以相同的方式失真的误差成分。以下，将该误差成分称为第一的第三高次谐波误差成分。第一的第三高次谐波误差成分成为增大角度误差的主要原因，并且成为增大判定值dLr的变动宽度的主要原因。
在此，将信号SAq的理想成分设为cosθ，将信号SBq的理想成分设为sinθ。信号SAq、SBq分别可以以下式(35)、(36)表示。式(35)中的“A1·cos3θ”是信号SAq的第一的第三高次谐波误差成分，式(36)中的“A1·sin(3θ－180°)”是信号SBq的第一的第三高次谐波误差成分。
SAq＝cosθ+A1·cos3θ…(35)
SBq＝sinθ+A1·sin(3θ－180°)…(36)
误差成分降低部1324通过从信号SAq减去信号SAq的第一的第三高次谐波误差成分的推定值，生成第一共同修正后信号SA。另外，误差成分降低部1324通过从信号SBq减去信号SBq的第一的第三高次谐波误差成分的推定值，生成第二共同修正后信号SB。第一及第二共同修正后信号SA、SB分别通过下式(37)、(38)求得。
SA＝SAq－F1·cos3θq…(37)
SB＝SBq－F1·sin(3θq－180°)…(38)
式(37)、(38)中的值F1可以根据例如信号SAq的平方与信号SBq的平方的和的变动成分求得。以下，将信号SAq的平方与信号SBq的平方的和称为平方和信号。平方和信号可以使用以式(35)、(36)表示的信号SAq、SBq，并以下式(39)表示。
SAq2+SBq2＝(cosθ+A1·cos3θ)2
+{sinθ+A1·sin(3θ－180°)}2
＝cos2θ+2A1·cosθ·cos3θ+A1 2·cos23θ
+sin2θ－2A1·sinθ·sin3θ+A1 2·sin23θ
＝1+A1 2
+A1{cos(－2θ)+cos4θ}
－A1{cos(－2θ)－cos4θ}
＝1+A1 2+2A1·cos4θ…(39)
根据式(39)，平方和信号的变动成分成为“"2A1·cos4θ”。因此，可以根据相当于检测对象的角度θ的至少1/4周期的平方和信号的波形求得值A1。本实施方式中，将这样求得的值A1设为值F1。平方和信号的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前进行生成。
另外，式(37)、(38)中的θq使用信号SAq、SBq，并通过下式(40)算出。
θq＝atan(SBq/SAq)…(40)
在θq为0°以上低于360°的范围内中，式(40)中的θq的解中具有相差180°的两个值。但是，通过SAq、SBq的正负的组合，可以判别θq的真值为式(40)中的θq的两个解的哪一个。误差成分降低部1324通过式(40)与上述的SAq、SBq的正负的组合的判定，在0°以上低于360°的范围内求得θq。
误差成分降低部1324也可以使用式(40)，根据信号SAq、SBq求得θq，将该θq代入式(37)、(38)，生成第一及第二共同修正后信号SA、SB。
或者，误差成分降低部1324也可以不求得θq，而如以下生成第一及第二共同修正后信号SA、SB。当使式(37)、(38)变形时，成为下式(41)、(42)。
SA＝SAq－F1(4cos3θq－3cosθq)…(41)
SB＝SBq－F1(4sin3θq－3sinθq)…(42)
误差成分降低部1324也可以将式(41)中的cosθq置换成信号SAq，生成第一共同修正后信号SA。另外，误差成分降低部1324也可以将式(42)中的sinθq置换成信号SBq，生成第二共同修正后信号SB。
如以上说明的那样，本实施方式中，利用误差成分降低部1324，与第一及第二修正前信号S1、S2各自相比，降低第一及第二共同修正后信号SA、SB各自所包含的第一的第三高次谐波误差成分。由此，根据本实施方式，可以更进一步降低正常状态中的角度误差，并且可以更进一步缩小判定值dLr的变动宽度。
本实施方式中的其它结构、作用及效果与第一实施方式一样。
[第三实施方式]
接着，说明本发明的第三实施方式。本实施方式的角度传感器1中，非共同修正处理部133的结构与第二实施方式不同。图11是表示非共同修正处理部133的结构的功能块图。如图11所示，非共同修正处理部133包含：误差成分降低部1330、第一振幅差生成部1331、运算部1332A、1332B、第二振幅差生成部1333、偏置生成部1334。
本实施方式中，通过非共同修正处理降低的角度误差包含第三角度误差成分。在检测对象的角度θ以规定的周期T变化的情况下，第三角度误差成分以规定的周期T的1/4的周期变化。第一及第二共同修正后信号SA、SB分别包含产生第三角度误差成分的误差成分。该误差成分是第二实施方式中的图10所示的误差成分降低部1324中不能降低的误差成分。
以下，详细说明产生第三角度误差成分的误差成分。该误差成分以与信号SAq、SBq相同的相位产生，不对第二实施方式中说明的平方和信号带来变动。该误差成分通过例如第一～第四检测电路110、120、130、140(参照图8)各自所包含的MR元件的自由层中产生相同方向的磁各向异性，或磁铁6(参照图1)与检测信号生成部102(参照图8)的位置关系偏离而产生。
在此，将第一共同修正后信号SA的理想成分设为cosθ，将第二共同修正后信号SB的理想成分设为sinθ。第一及第二共同修正后信号SA、SB分别包含产生第三角度误差成分的误差成分的情况下，第一及第二共同修正后信号SA、SB分别以下式(43)、(44)表示。式(43)、(44)中，A2表示以弧度表示时的第三角度误差成分的振幅，δ表示第三角度误差成分的相位。
SA＝cos{θ－A2·sin(4θ－δ)}
＝cosθ·cos{A2·sin(4θ－δ)}
+sinθ·sin{A2·sin(4θ－δ)}…(43)
SB＝sin{θ－A2·sin(4θ－δ)}
＝sinθ·cos{A2·sin(4θ－δ)}
－cosθ·sin{A2·sin(4θ－δ)}…(44)
但是，以弧度表示时的角度x充分小时，可以使cosx、sinx分别近似为1、x。本实施方式中，A2的值是可将cos(A2·sin4θ)、sin(A2·sin4θ)分别近似为1、A2·sin4θ那样小的值。当将该近似应用于式(43)、(44)时，第一及第二共同修正后信号SA、SB分别通过下式(45)、(46)表示。
SA≒cosθ+sinθ·A2·sin(4θ－δ)
＝cose－(A2/2){cos(5θ－δ)－cos(－3θ+δ)}
＝cosθ+(A2/2)cos(3θ－δ)
－(A2/2)cos(5θ－δ)…(45)
SB≒sinθ－cosθ·A2·sin(4θ－δ)
＝sinθ－(A2/2){sin(5θ－δ)－sin(－3θ+δ)}
＝sinθ－(A2/2)sin(3θ－δ)
－(A2/2)sin(5θ－δ)…(46)
第一共同修正后信号SA包含：相对于第一共同修正后信号SA的理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分、相对于第一共同修正后信号SA的理想成分的与第五高次谐波相当的误差成分。第二共同修正后信号SB包含：相对于第二共同修正后信号SB的理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分、相对于第二共同修正后信号SB的理想成分的与第五高次谐波相当的误差成分。以下，将第一及第二共同修正后信号SA、SB各自所包含的与第三高次谐波相当的误差成分称为第二的第三高次谐波误差成分。另外，将第一及第二共同修正后信号SA、SB各自所包含的与第五高次谐波相当的误差成分称为第五高次谐波误差成分。
式(45)中的“(A2/2)cos(3θ－δ)”是第一共同修正后信号SA的第二的第三高次谐波误差成分。式(45)中的“－(A2/2)cos(5θ－δ)”是第一共同修正后信号SA的第五高次谐波误差成分。式(46)中的“－(A2/2)sin(3θ一δ)”是第二共同修正后信号SB的第二的第三高次谐波误差成分。式(45)中的“－(A2/2)sin(5θ－δ)”是第二共同修正后信号SB的第五高次谐波误差成分。
误差成分降低部1330进行如下处理：以降低第三角度误差成分的方式，修正第一及第二共同修正后信号SA、SB，生成信号SAe、SBe。误差成分降低部1330合成第一共同修正后信号SA和修正值CA，生成信号SAe。另外，误差成分降低部1330合成第二共同修正后信号SB和修正值CB，生成信号SBe。信号SAe、SBe分别通过下式(47)、(48)求得。
SAe＝SA+CA…(47)
SBe＝SB+CB…(48)
另外，修正值CA、CB例如分别通过下式(49)、(50)表示。
CA＝－F2·cos(3θa－δ)…(49)
CB＝－F2·sin(3θa－180°－δ)…(50)
式(49)、(50)中的F2可以基于第三角度误差成分的振幅A2决定。本实施方式中，将第三角度误差成分的振幅A2设为值F2。第三角度误差成分的振幅A2可以根据角度误差的波形求得。角度误差的波形可以在角度传感器1的出库前或使用前进行生成。
另外，式(49)、(50)中的θa使用第一及第二共同修正后信号SA、SB，通过下式(51)算出。
θa＝atan(SB/SA)…(51)
在θa为0°以上低于360°的范围内中，式(51)中的θa的解中具有相差180°的两个值。但是，通过SA、SB的正负的组合，可以判别θa的真值为式(51)中的θa的两个解的哪一个。误差成分降低部1330通过式(51)与上述的SA、SB的正负的组合的判定，在0°以上低于360°的范围内求得θa。
误差成分降低部1330也可以使用式(51)，根据第一及第二共同修正后信号SA、SB求得θa，并将该θa代入式(49)、(50)，求得修正值CA、CB。
或者，误差成分降低部1330也可以不求得θa，并如以下求得修正值CA、CB。当使式(49)、(50)变形时，成为下式(52)、(53)。
CA＝－F2(cos3θa·cos(－δ)－sin3θa·sin(－δ))
＝－F2cosδ(4cos3θa－3cosθa)
+F2sinδ(4sin3θa－3sinθa)…(52)
CB＝F2(sin3θa·cos(－δ)+cos3θa·sin(－δ))
＝－F2cosδ(4sin3θa－3sinθa)
－F2sinδ(4cos3θa－3cosθa)…(53)
误差成分降低部1330也可以将式(52)、(53)中的cosθa置换成第一共同修正后信号SA，将式(52)、(53)中的sinθa置换成第二共同修正后信号SB，求得修正值CA、CB。
此外，式(49)、(50)所示的修正值CA、CB中，修正值CA的振幅与修正值CB的振幅为相同的值F2，修正值CA的周期与修正值CB的周期为上述规定的周期T的1/3的相同的值。本实施方式中，修正值CA的周期与修正值CB的周期也可以是上述规定的周期T的1/5的相同的值。在该情况下，修正值CA、CB分别通过下式(54)、(55)表示。
CA＝F2·cos(5θa－δ)…(54)
CB＝－F2·sin(5θa－180°－δ)…(55)
接着，说明非共同修正处理部133中、误差成分降低部1330以外的部分的动作。第一振幅差生成部1331的动作除了以下的点以外，与第一实施方式中的第一振幅差生成部331一样。本实施方式中，第一振幅差生成部1331调整信号SAe、SBe的振幅，生成信号SAa、SBa。运算部1332A、1332B、第二振幅差生成部1333及偏置生成部1334的动作分别与第一实施方式中的运算部332A、332B、第二振幅差生成部333及偏置生成部334的动作相同。
如以上说明的那样，根据本实施方式，可以利用误差成分降低部1330降低第三角度误差成分。本实施方式中，也可以不管第一共同修正后信号SA包含第二的第三高次谐波误差成分和第五高次谐波误差成分，修正值CA均是以一个周期变化的值。同样，也可以不管第二共同修正后信号SB包含第二的第三高次谐波误差成分和第五高次谐波误差成分，修正值CB均是以一个周期变化的值。修正值CA的振幅与修正值CB的振幅是相同的值F2。修正值CA的周期与修正值CB的周期是上述规定的周期T的1/3或1/5的相同的值。由此，根据本实施方式，通过简单的处理，可以降低第三角度误差成分。
但是，如果在使用由误差成分降低部1330生成的信号SAe、SBe生成判定值dLr的情况下，与使用第一及第二共同修正后信号SA、SB生成判定值dLr的情况相比，存在判定值dLr的变动宽度变大的可能性。本实施方式中，不将误差成分降低部1330包含于共同修正处理部132而将误差成分降低部1330包含于非共同修正处理部133。由此，根据本实施方式，可以一边缩小判定值dLr的变动宽度一边更进一步降低角度误差。
本实施方式中的其它结构、作用及效果与第一或第二实施方式相同。
[第四实施方式]
接着，说明本发明的第四实施方式。本实施方式的角度传感器1具备检测信号生成部202及角度检测部203，代替第一实施方式中的检测信号生成部2及角度检测部3。
首先，参照图12说明检测信号生成部202。图12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生成分别与检测对象的角度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和生成第二检测信号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。对电源端口V与接地端口G之间施加5V等的规定大小的电源电压。
旋转磁场MF的方向DM以规定的周期T旋转时，检测对象的角度θ以规定的周期T变化。在该情况下，第一及第二检测信号S31、S32均以与上述规定的周期T相等的信号周期周期性地变化。第一及第二检测信号S31、S32的相位相互不同。
第一检测电路210具有串联地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具有串联地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各自的结构除了磁化固定层的磁化方向以外，与第一实施方式中的磁检测元件R11、R12、R21、R22、R31、R32各自的结构相同。
第一检测电路210中，磁检测元件R211所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为X方向。以下，将该方向称为第一方向D21。磁检测元件R212所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第一方向D21的相反方向即﹣X方向。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，并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。
第二检测电路220中，磁检测元件R221所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向为Y方向。以下，将该方向称为第二方向D22。磁检测元件R222所包含的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是第二方向D22的相反方向即﹣Y方向。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，并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，从制作MR元件的精度等的观点来看，检测电路210、220内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向也可以稍微偏离上述方向。
在检测对象的角度θ以规定的周期T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。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13说明角度检测部203。图13是表示角度检测部203及状态判别装置4的结构的功能块图。角度检测部203基于由检测信号生成部202生成的第一及第二检测信号S31、S32，生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。状态判别装置4的结构及动作与第一实施方式相同。角度检测部203及状态判别装置4可以通过例如专用集成电路(ASIC)或微型计算机进行实现。
角度检测部203包含：输入端口P210、P220、共同修正处理部231、非共同修正处理部232、角度运算部233。第一及第二检测信号S31、S32分别输入到输入端口P210、P220。
共同修正处理部231的结构及动作与第二实施方式中的图10所示的共同修正处理部132一样。本实施方式中，第一及第二检测信号S31、S32其本身是多个修正前信号。因此，共同修正处理部231进行将第一及第二检测信号S31、S32变换成角度检测值θs的生成和判定值dLr的生成所使用的第一及第二共同修正后信号SA、SB的共同修正处理。
非共同修正处理部232的结构及动作也可以与第二实施方式中的非共同修正处理部133相同，也可以与第三实施方式中的非共同修正处理部133相同。角度运算部233的结构及动作与第一实施方式中的角度运算部34相同。
本实施方式中的其它结构、作用及效果与第二或第三实施方式一样。
[第五实施方式]
接着，参照图14说明本发明的第五实施方式的角度传感器系统。图14是表示本实施方式的角度传感器系统的概略结构的说明图。与第一实施方式一样，本实施方式中的物理信息产生部5是产生作为物理信息的旋转磁场的磁场产生部。图14中，作为磁场产生部的例子，表示将1组以上的N极和S极交替排列成环状的磁铁7。图14所示的例子中，图14中的纸面成为XY平面，与纸面垂直的方向成为Z方向。
本实施方式的角度传感器1检测从磁铁7的外周部产生的旋转磁场的方向。磁铁7相对于角度传感器1的相对的位置以将中心轴作为中心进行旋转的方式变化。这通过如下实现，例如，磁铁7与进行旋转动作的未图示的动作体连动，并以与Z方向平行的规定的中心轴为中心进行旋转。磁铁7相对于角度传感器1的相对的位置变化时，角度传感器1检测的旋转磁场的方向以中心轴(Z方向)为中心进行旋转。图14所示的例子中，磁铁7按照顺时针旋转方向旋转，角度传感器1检测的旋转磁场的方向按照逆时针旋转方向旋转。
本实施方式的角度传感器1的结构也可以与第一～第四中的任一实施方式相同。角度传感器1所包含的多个检测电路配置于对于磁铁7的旋转方向而言相同的位置。
本实施方式中的其它结构、作用及效果与第一～第四中任一实施方式一样。
[第六实施方式]
接着，参照图15说明本发明的第六实施方式的角度传感器系统。图15是表示本实施方式的角度传感器系统的概略结构的说明图。与第一实施方式一样，本实施方式中的物理信息产生部5是产生作为物理信息的旋转磁场的磁场产生部。作为磁场产生部的例子，图15中表示将多组N极和S极交替排列成直线状的磁铁8。图15所示的例子中，图15中的纸面成为XY平面，与纸面垂直的方向成为Z方向。磁铁8的N极和S极以在X方向上排列的方式排列。
本实施方式的角度传感器1检测从磁铁8的外周部产生的旋转磁场的方向。磁铁8相对于角度传感器1的相对的位置直线性地变化。这通过例如角度传感器1和磁铁8的一方与未图示的动作体连动，在X方向上直线性地移动而实现。磁铁8相对于角度传感器1的相对的位置变化时，角度传感器1检测的旋转磁场的方向以Z方向为中心进行旋转。
本实施方式的角度传感器1的结构也可以与第一～第四中任一实施方式相同。角度传感器1所包含的多个检测电路配置于对于X方向而言相同的位置。
本实施方式中的其它结构、作用及效果与第一～第四中任一实施方式一样。
此外，本发明不限定于上述各实施方式，可以进行各种变更。例如，本发明不限于磁角度传感器，可以应用于包含光学式角度传感器等的全部角度传感器以及全部角度传感器系统。此外，在具备光学式角度传感器和光学尺的角度传感器系统的情况下，物理信息是根据光学尺相对于角度传感器的相对的位置变化的光学性信息。另外，在该情况下，检测对象的角度是例如将光学尺的一个节距设为360°并以角度表示光学尺相对于角度传感器的相对的位置时的该角度。
基于以上说明可知，可以进行本发明的各种方式及变形例。因此，在权利要求的均等的范围中，即使是上述最优选的方式以外的方式，也可以实施本发明。

Claims (17)

1.一种角度传感器，其中，
具备：
检测信号生成部，其生成分别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，其基于所述多个检测信号，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值；以及
状态判别装置，
所述状态判别装置具有：判定值生成部，其生成所述角度传感器是否处于规定的状态的判别所使用的判定值；以及判别部，其基于所述判定值，判别所述角度传感器是否处于规定的状态，
所述角度检测部包含共同修正处理部和非共同修正处理部，该共同修正处理部进行将与所述多个检测信号具有对应关系的多个修正前信号变换成所述角度检测值的生成和所述判定值的生成所使用的多个共同修正后信号的共同修正处理，该非共同修正处理部进行将所述多个共同修正后信号变换成用于生成所述角度检测值的运算所使用而不适合于所述判定值的生成且所述判定值的生成所不使用的第一角度运算用信号及第二角度运算用信号的非共同修正处理，
所述判定值生成部基于所述多个共同修正后信号，生成所述判定值，
所述共同修正处理是将所述多个修正前信号变换成所述多个共同修正后信号的处理，使得与不进行所述共同修正处理而使用所述多个修正前信号来生成所述角度检测值的情况相比，降低所述角度检测值中产生的角度误差，并且与不进行所述共同修正处理而使用所述多个修正前信号来生成所述判定值的情况相比，与所述检测对象的角度相应的所述判定值的变动的宽度变小，
所述非共同修正处理是用于与不进行所述非共同修正处理而使用所述多个共同修正后信号来生成所述角度检测值的情况相比降低所述角度检测值中产生的角度误差的处理。
2.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
所述规定的状态是所述角度传感器未发生故障的状态。
3.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
所述多个共同修正后信号是第一及第二共同修正后信号，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第一及第二共同修正后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，
所述第一共同修正后信号的所述理想成分与所述第二共同修正后信号的所述理想成分的相位差为90°，
所述第一共同修正后信号与所述第二共同修正后信号的振幅相等，
所述判定值生成部进行包含求得所述第一共同修正后信号的平方与所述第二共同修正后信号的平方的和的运算，生成所述判定值。
4.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
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。
5.根据权利要求4所述的角度传感器，其中，
所述至少一个磁检测元件包含串联地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、以及配置于所述磁化固定层与所述自由层之间的非磁性层。
6.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
所述共同修正处理包含修正所述多个修正前信号的偏置的处理。
7.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
所述共同修正处理包含进行所述多个修正前信号的振幅的标准化的处理。
8.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
所述多个修正前信号为第一及第二修正前信号，
所述多个共同修正后信号为第一及第二共同修正后信号，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第一及第二修正前信号以及所述第一及第二共同修正后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，
所述共同修正处理包含不管所述第一修正前信号的所述理想成分与所述第二修正前信号的所述理想成分的相位差，均将所述第一共同修正后信号的所述理想成分与所述第二共同修正后信号的所述理想成分的相位差设为90°，且使所述第一共同修正后信号与所述第二共同修正后信号的振幅相等的处理。
9.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
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、以及相对于所述理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分，
所述角度检测部还包含变换处理部，该变换处理部进行将所述多个检测信号变换成与所述多个检测信号的各个相比降低了所述误差成分的所述多个修正前信号的变换处理。
10.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述多个修正前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、以及相对于所述理想成分的与第三高次谐波相当的误差成分，
所述共同修正处理包含与所述多个修正前信号的各个相比降低所述多个共同修正后信号的各个所包含的所述误差成分的处理。
11.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
通过所述非共同修正处理降低的所述角度误差包含第一角度误差成分和第二角度误差成分的至少一方，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第一角度误差成分以与所述规定的周期相等的周期变化，所述第二角度误差成分以所述规定的周期的1/2的周期变化。
12.根据权利要求1所述的角度传感器，其中，
通过所述非共同修正处理降低的所述角度误差包含第三角度误差成分，
在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第三角度误差成分以所述规定的周期的1/4的周期变化。
13.一种角度传感器系统，其中，
具备：
权利要求1所述的角度传感器；以及
物理信息产生部，其产生与所述检测对象的角度具有对应关系的物理信息，
所述检测信号生成部检测所述物理信息并生成所述多个检测信号。
14.根据权利要求13所述的角度传感器系统，其中，
所述物理信息产生部是产生作为所述物理信息的旋转磁场的磁场产生部，
所述检测对象的角度是基准位置上的所述旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
15.根据权利要求13所述的角度传感器系统，其中，
所述物理信息产生部相对于所述角度传感器的相对的位置变化，以使所述检测对象的角度变化。
16.根据权利要求15所述的角度传感器系统，其中，
所述物理信息产生部相对于所述角度传感器的相对的位置以将中心轴作为中心进行旋转的方式变化。
17.根据权利要求15所述的角度传感器系统，其中，
所述物理信息产生部相对于所述角度传感器的相对的位置直线性地变化。
CN201710595395.8A 2016-07-20 2017-07-20 角度传感器及角度传感器系统 Active CN107643044B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016142013 2016-07-20
JP2016-142013 2016-07-20
JP2017122773A JP6601458B2 (ja) 2016-07-20 2017-06-23 角度センサおよび角度センサシステム
JP2017-122773 2017-06-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107643044A CN107643044A (zh) 2018-01-30
CN107643044B true CN107643044B (zh) 2020-12-22

Family

ID=60889943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710595395.8A Active CN107643044B (zh) 2016-07-20 2017-07-20 角度传感器及角度传感器系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10836429B2 (zh)
CN (1) CN107643044B (zh)
DE (1) DE102017116297A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10836429B2 (en) * 2016-07-20 2020-11-17 Tdk Corporation Angle sensor and angle sensor system
JP6569755B1 (ja) * 2018-03-06 2019-09-04 Tdk株式会社 ニューラルネットワーク装置、信号生成方法およびプログラム
US10895866B1 (en) 2018-03-08 2021-01-19 Apple Inc. Position error correction for electric motors
JP6717345B2 (ja) * 2018-07-23 2020-07-01 Tdk株式会社 角度センサの補正装置および角度センサ
JP2020016556A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 日本電波工業株式会社 角度誤差検出装置
CN112098925B (zh) * 2019-06-17 2024-03-08 群光电子股份有限公司 电子装置、追踪系统及追踪方法
DE102019006137A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Tdk-Micronas Gmbh Drehwinkelmessverfahren und Drehwinkelmessschaltkreis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1001248A2 (de) * 1998-11-13 2000-05-17 Philips Corporate Intellectual Property GmbH Verfahren zur Offset-Kalibrierung eines magnetoresistiven Winkelsensors
CN1789920A (zh) * 2004-12-16 2006-06-21 阿尔卑斯电气株式会社 角度检测传感器的补偿值计算方法以及使用其的角度检测传感器
CN101180519A (zh) * 2005-03-23 2008-05-14 霍尼韦尔国际公司 利用多个旋转构造的磁性传感器的角度位置检测
CN107643044A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 Tdk株式会社 角度传感器及角度传感器系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643892B2 (ja) 1984-02-15 1994-06-08 旭光学工業株式会社 測角誤差の補正装置
JPH07218239A (ja) 1993-12-06 1995-08-18 Ntn Corp 回転角度検出器付軸受
JP3368837B2 (ja) * 1998-08-05 2003-01-20 トヨタ自動車株式会社 レゾルバ信号処理装置
JP2006138822A (ja) 2004-11-15 2006-06-01 Ricoh Co Ltd エンコーダ位置検出回路
JP4656507B2 (ja) 2005-04-01 2011-03-23 株式会社ニコン エンコーダ信号調整装置、エンコーダシステムおよびエンコーダ
JP5333863B2 (ja) * 2009-08-26 2013-11-06 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5434830B2 (ja) 2010-07-13 2014-03-05 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5177197B2 (ja) * 2010-10-13 2013-04-03 Ｔｄｋ株式会社 回転磁界センサ
DE112011105180B4 (de) * 2011-04-25 2021-08-12 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motoransteuervorrichtung
EP2784450B1 (en) * 2011-11-24 2017-07-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotational-angle detection device and electric power-steering device provided with rotational-angle detection device
JP5590349B2 (ja) 2012-07-18 2014-09-17 Ｔｄｋ株式会社 磁気センサシステム
US9400164B2 (en) * 2013-07-22 2016-07-26 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that provide an angle correction module
JP6210284B2 (ja) 2013-09-18 2017-10-11 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
US9506996B2 (en) * 2013-10-17 2016-11-29 Infineon Technologies Ag Apparatus and method for detecting an error in a measurement of a quantity
US10120042B2 (en) * 2013-12-23 2018-11-06 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that inject a synthesized error correction signal into a signal channel to result in reduced error
US9574867B2 (en) * 2013-12-23 2017-02-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that inject an error correction signal into a signal channel to result in reduced error
JP6570634B2 (ja) 2014-11-24 2019-09-04 ゼンジテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＳｅｎｓｉｔｅｃ ＧｍｂＨ 少なくとも２つのブリッジを有する磁気抵抗ホイートストンブリッジ及び角度センサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1001248A2 (de) * 1998-11-13 2000-05-17 Philips Corporate Intellectual Property GmbH Verfahren zur Offset-Kalibrierung eines magnetoresistiven Winkelsensors
CN1789920A (zh) * 2004-12-16 2006-06-21 阿尔卑斯电气株式会社 角度检测传感器的补偿值计算方法以及使用其的角度检测传感器
CN101180519A (zh) * 2005-03-23 2008-05-14 霍尼韦尔国际公司 利用多个旋转构造的磁性传感器的角度位置检测
CN107643044A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 Tdk株式会社 角度传感器及角度传感器系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017116297A1 (de) 2018-01-25
US20180022386A1 (en) 2018-01-25
US10836429B2 (en) 2020-11-17
CN107643044A (zh) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107643044B (zh) 角度传感器及角度传感器系统
CN107870002B (zh) 角度传感器以及角度传感器系统
EP2472232B1 (en) Rotation angle detection device
US8604780B2 (en) Rotating field sensor
CN108627082B (zh) 角度传感器系统
US11237022B2 (en) Correction apparatus for angle sensor, and angle sensor
US10006789B2 (en) Correction apparatus for angle sensor, and angle sensor
US11119162B2 (en) Angle sensor and angle sensor system
JP5062454B2 (ja) 磁気センサ
US20160041007A1 (en) Hall Sensor Insensitive to External Magnetic Fields
US10775208B2 (en) Condition determination apparatus and method, physical quantity information generation apparatus, and angle sensor
US10352728B2 (en) Angle sensor, correction method for use therewith, and angle sensor system
JP2017227578A (ja) 角度センサおよび角度センサシステム
JP2015175755A (ja) 回転磁界センサおよびそれを用いた角度決定方法
US10746571B2 (en) Condition determination apparatus and method, physical quantity information generation apparatus, and angle sensor
JP6953351B2 (ja) 状態判別装置および方法ならびに物理量情報生成装置
JP6601458B2 (ja) 角度センサおよび角度センサシステム
JP6395062B2 (ja) 角度センサの補正装置および角度センサ
JP5062453B2 (ja) 磁気センサ
CN110749277A (zh) 角度传感器的修正装置及角度传感器
JP5928235B2 (ja) 回転磁界センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant