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Diese
Erfindung betrifft einen Magnetsensor, der eine magnetische bewegliche
Einheit hat, um sich in Reaktion auf eine Bewegung eines Objekts, das
erfasst wird, zu bewegen, so dass eine Bewegung eines Objekts, das
erfasst wird, insbesondere seine Bewegungsrichtung, unter Verwendung
einer Änderung
eines magnetischen Felds aufgrund der Bewegung der magnetischen
beweglichen Einheit erfasst werden kann.
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Herkömmlich ist
ein Magnetsensor wohlbekannt, der dazu geeignet ist, eine Bewegungsrichtung
eines Objekts, das erfasst wird, zu erfassen, indem eine magnetische
bewegliche Einheit mit konvexen Teilen in Reaktion auf eine Bewegung
des Objekts, das erfasst wird, bewegt wird und indem dadurch eine
durch die Bewegung der magnetischen beweglichen Einheit verursachte Änderung
eines Magnetfelds durch die Verwendung eines Magnetoresistenz-Elements
(das hierin nachfolgend MR-Element
genannt wird) erfasst wird.
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Solche
existierenden Magnetsensoren enthalten, nehmen wir mal an, diejenigen
mit einer Struktur, dass drei MR-Elemente über einen kleinen Spalt gegenüberliegend
zu einer magnetischen beweglichen Einheit angeordnet sind. Die MR-Elemente
sind in einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit durch
jeweiliges Einfügen dieser
MR-Elemente in zwei Brückenschaltungen
an vorbestimmten Seiten davon angeordnet. Die magnetische bewegliche
Einheit verursacht dann, wenn sie bewegt wird, eine Widerstandsänderung
in den MR-Elementen, die als Spannungsänderung an zwei Systemen von
den Brückenschaltungen
genommen wird. Aus dem Zustand einer Spannungsänderung wird eine Bewegungsrichtung
der magnetischen beweglichen Einheit und somit des Objekts, das
erfasst wird, erfasst. (Siehe beispielsweise JP-A-2002-90181, 4–6,
Beschreibungsseite 6).
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Bei
dem in JP-A-2002-90181 gezeigten existierenden Magnetsensor werden
die von den Brückenschaltungen
herausgenommenen Spannungsänderungen
an zwei Systemen durch eine erste und eine zweite Komparatorschaltung
in Rechtweckwellensignale umgewandelt. Eines der Rechteckwellensignale
wird zu einem Basisanschluss eines Ausgangstransistors und zu einem
D-Anschluss einer D-Flip-Flop-Schaltung
eingegeben. Das andere Rechteckwellensignal wird zu einem CL-Anschluss der
D-Flip-Flop-Schaltung eingegeben. Die D-Flip-Flip-Schaltung hat
eine Ausgabe, die zu einem Basisanschluss eines weiteren Transistors
eingegeben wird. Dieser Transistor hat einen Kollektoranschluss,
dessen Spannung zu der Versorgungsspannung VCC nach oben gezogen
wird, und einen Emitteranschluss, der an einen Emitteranschluss
des Ausgangstransistors angeschlossen ist und über einen Widerstand geerdet
ist.
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Der
Ausgangstransistor hat ein Ausgangssignal, das zu einer Computereinheit
geliefert und dann zu der Versorgungsspannung VCC nach oben gezogen
wird. Das Ausgangssignal des Ausgangstransistors wird zu einer dritten
und einer vierten Komparatorschaltung eingegeben, wo es mit Vergleichspegeln
1 und 2 verglichen wird, um zwei auf den Vergleichsergebnissen basierende
Ausgangssignale zu erhalten. In dem Fall, in welchem ein Ausgangssignal
bezüglich
des Pegels in einem niedrigen Zustand ist, ist bezüglich der
magnetischen beweglichen Einheit eine Vorwärtsbewegung zu erkennen. Wenn
das Ausgangssignal eine Rechteckwelle ist, ist bezüglich der
magnetischen beweglichen Einheit eine Rückwärtsbewegung zu erkennen.
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Jedoch
wird bei dem in JP-A-2002-90181 gezeigten existierenden Magnetsensor
eine Anstiegsflanke eines Rechteckwellensignals zum Erkennen einer
Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit verwendet.
Somit trifft man auf das Problem einer Verzögerung bezüglich der Zeitgabe eines Erfassens
einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetsensor
zur Verfügung
zu stellen, der eine Bewegungsrichtung einer magnetischen beweglichen
Einheit ohne signifikante Verzögerung
bezüglich
einer Zeitgabe eines Erfassens einer. Bewegungsrichtung der magnetischen
beweglichen Einheit frei von einer fehlerhaften Erfassung richtig
erfassen kann.
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Ein
Magnetsensor bei der Erfindung ist ein Magnetsensor mit einer Sensoreinheit,
der folgendes aufweist: Eine magnetische bewegliche Einheit, die sich
in Reaktion auf eine Bewegung eines Objekts, das erfasst wird, bewegt;
einen Sensorabschnitt, der über
einen Spalt gegenüberliegend
zu der magnetischen beweglichen Einheit vorgesehen ist, zum Erfassen
einer Änderung
eines Magnetfelds in dem Spalt aufgrund einer Bewegung der magnetischen beweglichen
Einheit; einen Umwandlungsabschnitt, der eine durch den Sensorabschnitt
erfasste Änderung
eines Magnetfelds in eine Änderung
einer elektrischen Größe umwandelt
und eine Änderung
einer umgewandelten elektrischen Größe ausgibt; und einen Bestimmungsabschnitt,
der eine Bewegungsrichtung des Objekts, das erfasst wird, in Abhängigkeit
von einer Ausgabe des Umwandlungsabschnitts bestimmt; wobei die
Sensoreinheit einen Versorgungsanschluss zum Zuführen von Energie zu dem Erfassungsabschnitt
und dem Umwandlungsabschnitt, einen Erdungsanschluss zum Erden und
einen Ausgangsanschluss, der die Ausgabe zum Bestimmungsabschnitt
ausgibt, hat; wobei der Magnetsensor weiterhin einen Stromsteuerabschnitt
aufweist, der eine Menge an Strom, der durch wenigstens einen des
Versorgungsanschlusses und des Erdungsanschlusses fließt, entsprechend
einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit steuert;
wobei der Bestimmungsabschnitt eine Bewegungsrichtung des Objekts,
das erfasst wird, in Abhängigkeit
von der Menge an Strom erfasst.
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Bei
dem Magnetsensor bei der Erfindung ist der Stromsteuerabschnitt
durch einen Schaltabschnitt strukturiert, der zwischen dem Versorgungsanschluss
und der Erdung angeschlossen ist.
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Gemäß dem Magnetsensor
bei der Erfindung ist ein Stromsteuerabschnitt vorgesehen, der eine
Menge an Strom, der durch wenigstens einen des Versorgungsanschlusses
und des Erdungsanschlusses fließt,
entsprechend einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen
Einheit ändert, so
dass eine Bewegungsrichtung des Objekts, das erfasst wird, in Abhängigkeit
von dem Änderungsmenge
an Strom bestimmt werden kann. Demgemäß kann selbst dann, wenn die
magnetische bewegliche Einheit zu irgendeiner Zeitgabe bezüglich einer
Drehung umgekehrt wird, eine Bewegungsrichtung der magnetischen
beweglichen Einheit ohne signifikante Verzögerung auf eine Weise, die
frei von einem fehlerhaften Erkennen ihrer Bewegungsrichtung ist,
richtig erfasst werden.
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Zwischenzeitlich
ist bei dem Magnetsensor der Erfindung der Stromsteuerabschnitt
durch einen Schaltabschnitt konfiguriert, der zwischen dem Versorgungsanschluss
und der Erdung angeschlossen ist. Mit einer einfachen Struktur kann
selbst dann, wenn die magnetische bewegliche Einheit zu irgendeiner
Zeitgabe bezüglich
einer Drehung umgekehrt wird, eine Bewegungsrichtung der magnetischen
beweglichen Einheit ohne signifikante Verzögerung auf eine Weise, die
frei von einem fehlerhaften Erkennen ihrer Bewegungsrichtung ist,
richtig erfasst werden.
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Es
folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer magnetischen
beweglichen Einheit und von MR-Elementen bei einem Stand der Technik
zeigt, der die Basis der vorliegenden Erfindung bildet;
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2 ist
eine erklärende
Ansicht, die die Anordnung einer magnetischen beweglichen Einheit und
von MR-Elementen
bei dem Stand der Technik zeigt, der die Basis der Erfindung bildet;
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Standes der Technik, der die Basis
der Erfindung bildet;
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm einer D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung des Standes der Technik,
der die Basis der Erfindung bildet;
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5A–5D sind erklärende Figuren, die den Betrieb
des Standes der Technik erklären,
der die Basis der Erfindung bildet;
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6 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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7A–7D sind erklärende Figuren, die den Betrieb
der Vorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklären;
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8 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
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9A–9D sind erklärende Figuren, die den Betrieb
der Vorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklären.
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Es
folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
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Grundlegender
Stand der Technik der Erfindung
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Zuallererst
wird nun ein Magnetsensor beschrieben, der die Basis der Erfindung
bildet. Der Magnetsensor, der die Basis der Erfindung bildet, verwendet
Anstiegs- und Abfallflanken zweier Rechteckwellensignale beim Erfassen
einer Bewegungsrichtung einer magnetischen beweglichen Einheit.
Dieser kann eine Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen
Einheit nahezu vier mal schneller als der vorangehend beschriebene
existierende Magnetsensor erfassen. Wenn das MR-Element und die
magnetische bewegliche Einheit zu einer Zeit, zu welcher die magnetische
bewegliche Einheit bezüglich
ihrer Bewegungsrichtung umgekehrt ist, bei einer bestimmten gegenüberliegenden
Position sind, wird durch die Flanke, die der ersten Anstiegs- oder
Abfallflanke am nächsten
ist, eine Rückwärtsdrehung der
magnetischen beweglichen Einheit erfasst.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer magnetischen
beweglichen Einheit und von MR-Elementen bei einem Stand der Technik
zeigt, der die Basis der Erfindung bildet. 2 ist eine
erklärende
Ansicht desselben. 3 ist ein Schaltungsdiagramm
eines Magnetsensors. 4 ist eine erklärende Figur
des Betriebs desselben. In den 1 und 2 ist
auf der obersten Oberfläche
eines Magneten 1, der ein Vormagnetisierungs-Magnetfeld verursacht,
ein IC-Chip 2 vorgesehen, der integriert mit MR-Elementen 21a, 21b, 22 oder
drei magnetischen Erfassungselementen, die einen Sensorabschnitt
bilden, strukturiert ist. Der Magnet 1 ist in einer Richtung
eines Pfeils 3 magnetisiert. Was eine magnetische bewegliche
Einheit 4 mit einer Vielzahl von konvexen Teilen 41,
die an ihrem Umfang gleich beabstandet sind, anbetrifft, wird ihre Drehung
in einer Richtung eines Pfeils 5 als vorwärts angenommen,
während
ihre Drehung in einer Richtung, die umgekehrt dazu ist, als rückwärts angenommen
wird. Die magnetische bewegliche Einheit 4 ist derart angeordnet,
dass sie sich entsprechend einer Drehung eines Objekts, das erfasst
wird, (nicht gezeigt) dreht.
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Die
magnetische bewegliche Einheit 4 ist so angeordnet, dass
ihre periphere Oberfläche über einen
kleinen Spalt gegenüberliegend
zu einer Seitenfläche
des Magneten 1 ist. Aufgrund der Drehung der magnetischen
beweglichen Einheit 4 gelangen der konvexe Teil 41 und
der konkave Teil 42 abwechselnd nahe zu dem Magneten 1.
Dies verursacht eine Änderung
bezüglich
des Magnetfelds, das von dem Magneten 1 an die MR-Elemente 21a, 21b, 22 angelegt
ist. Die Änderung
bezüglich
des Magnetfelds sorgt für
Widerstandsänderungen
bezüglich
der jeweiligen MR-Elemente 21, 21b, 22,
die als Spannungsänderungen
zu erfassen sind, wie es später beschrieben
wird. Übrigens
können
die MR-Elemente 21a, 21b, 22 natürlich Elemente
mit sehr großem Magnetoresistenzeffekt
(GMR-Elemente) sein.
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Nimmt
man Bezug auf 3, ist eine erste Brückenschaltung 23 durch
MR-Elemente 21a, 21b und Widerstände 24, 25 konfiguriert.
Die MR-Elemente 21a, 21b haben eine Anschlussstelle 211,
die an einen invertierten Eingangsanschluss 291 einer ersten
Komparatorschaltung 29 als einen ersten Komparatorabschnitt
angeschlossen ist. Die Widerstände 24, 25 haben
eine Anschlussstelle 212, die als Referenzspannung an einen
nicht invertierten Eingangsanschluss 292 der ersten Komparatorschaltung 29 angeschlossen
ist. Es wird angenommen, dass das zu dem invertierten Eingangsanschluss 291 der
ersten Komparatorschaltung 29 einzugebende Signal "c" ist, während das Signal an ihrem Ausgangsanschluss 293 "e" ist.
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Eine
zweite Brückenschaltung 30 ist
durch ein MR-Element 22 und Widerstände 26, 27, 28 konfiguriert.
Das MR-Element 22 und der Widerstand 26 haben
eine Anschlussstelle 213, die an einen invertierten Eingangsanschluss 311 einer
zweiten Komparatorschaltung 31 als einen zweiten Komparatorabschnitt
angeschlossen ist. Die Widerstände 27, 28 haben
eine Anschlussstelle 214, die als Referenzspannung an einen
nicht invertierten Eingangsanschluss 312 der zweiten Komparatorschaltung 31 angeschlossen
ist. Zwischenzeitlich sind bei der ersten und der zweiten Brückenschaltung 23, 30 die MR-Elemente 21a, 22 und
die Widerstände 24, 27 an eine
Energieversorgung VCC angeschlossen, während das MR-Element 21b und
die Widerstände 25, 26, 28 geerdet
sind. Es wird angenommen, dass das zu dem Eingangsanschluss der
zweiten Komparatorschaltung 31 einzugebende Signal "d" ist, während das Signal an einem Ausgangsanschluss 313 "f" ist.
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Eine
D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung (die hierin nachfolgend D-FF-Schaltungsvorrichtung
genannt wird) 380 ist konfiguriert, wie es in 4 gezeigt
ist. Das bedeutet, dass sie in 4 eine erste Anstiegsflanken-D-Flip-Flop-Schaltung (die hierin nachfolgend
erste Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung genannt
wird) 381, eine erste Abfallflanken-D-Flip-Flop-Schaltung (die
hierin nachfolgend erste Abfallflanken-D- FF-Schaltung genannt wird) 382,
eine zweite Anstiegsflanken-D-Flip-Flop-Schaltung
(die hierin nachfolgend zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung genannt
wird) 383 und eine zweite Abfallflanken-D-Flip-Flop-Schaltung
(die hierin nachfolgend zweite Abfallflanken-D-FF-Schaltung genannt
wird) 384 hat.
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Die
erste Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381 hat einen CL-Anschluss, der an
einen Ausgangsanschluss 293 der ersten Komparatorschaltung 29 angeschlossen
ist, und einen D-Anschluss,
der an einen Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 angeschlossen
ist. Die zweite Anstiegsflanken-F-FF-Schaltung 383 hat
einen CL-Anschluss, der an einen Ausgangsanschluss 313 der zweiten
Komparatorschaltung 31 angeschlossen ist, und einen D-Anschluss, der an
einen Ausgangsanschluss 293 der ersten Komparatorschaltung 29 angeschlossen
ist. Die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 hat einen
CL-Anschluss, der an den Ausgangsanschluss 293 der ersten
Komparatorschaltung 29 über
eine NICHT-Schaltung 343 angeschlossen ist, und einen D-Anschluss,
der an den Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 angeschlossen
ist. Die zweite Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 hat einen
CL-Anschluss, der an den Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 über eine
NICHT-Schaltung 344 angeschlossen ist, und einen D-Anschluss,
der an den Ausgangsanschluss 293 der ersten Komparatorschaltung 29 angeschlossen
ist.
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Die
erste und die zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381, 383 sind
wohlbekannte D-Flip-Flop-Schaltungen. Wenn das Eingangssignal zu
dem CL-Anschluss bezüglich
des Pegels niedrig ist, behält
der Ausgangsanschluss Q den Stromausgangszustand ungeachtet des
Pegels eines zu dem D-Anschluss
eingegebenen Signals bei. Wenn ein Signal hohen Pegels zu dem CL-Anschluss
eingegeben wird, wird durch seine Anstiegsflanke ein Triggern bewirkt.
Wenn das Signal zu dem D-Anschluss bezüglich des Pegels hoch ist,
hat der Ausgangsanschluss Q ein Signal hohen Pegels, während dann, wenn
das Signal zu dem D-Anschluss bezüglich des Pegels niedrig ist,
der Ausgangsanschluss Q ein Signal niedrigen Pegels hat.
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Die
erste und die zweite Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382, 384 sind
wohlbekannte D-Flip-Flop-Schaltungen. Wenn das Eingangssignal zu
der NICHT-Schaltung 343, 344, die an den CL-Anschluss
angeschlossen ist, bezüglich
des Pegels hoch ist, d.h. dann, wenn das Eingangssignal zu dem CL-Anschluss
bezüglich
des Pegels niedrig ist, behält
der Ausgangsanschluss Q den Stromausgangszustand ungeachtet des
Pegels eines zu dem D-Anschluss eingegebenen Signals bei. Wenn ein
Signal niedrigen Pegels zu einem Eingangsanschluss der NICHT-Schaltung 343, 344 eingegeben
wird, die an den CL-Anschluss
angeschlossen ist, wird durch seine Abfallflanke, d.h. durch die
Anstiegsflanke des zu dem CL-Anschluss eingegebenen Signals hohen
Pegels, ein Triggern bewirkt. Wenn das Signal zu dem D-Anschluss
bezüglich
des Pegels hoch ist, hat der Ausgangsanschluss Q ein Signal hohen
Pegels, während
dann, wenn das Signal zu dem D-Anschluss bezüglich des Pegels niedrig ist,
der Ausgangsanschluss Q ein Signal niedrigen Pegels hat.
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Die
jeweiligen Q-Anschlüsse
der ersten und zweiten Anstiegsflanken- und Abfallflanken-D-FF-Schaltungen 381, 382, 383, 384 sind über eine
Logikschaltung, die durch eine NAND-Schaltung 385 mit drei Eingängen, BAND-Schaltungen 386, 387 mit
drei Eingängen,
eine NAND-Schaltung 388 mit vier Eingängen, eine BNAND-Schaltung 389 mit drei
Eingängen
und UND-Schaltungen 340, 341 mit vier Eingängen ausgebildet
ist, an eine ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen angeschlossen,
wie es in der Figur gezeigt ist. Die ODER-Schaltung 342 mit vier
Eingängen
hat einen Ausgangsanschluss 346, der an eine Basis eines
zweiten Transistors (der hierin nachfolgend zweiter Tr genannt wird) 40 angeschlossen
ist, der in 3 gezeigt ist. Es wird angenommen,
dass die ODER-Schaltung 342 ein Signal "g" an
ihrem Ausgangsanschluss 346 hat.
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Nimmt
man wieder Bezug auf 3, hat ein erster Transistor
oder Ausgangstransistor (der hierin nachfolgend erster Tr genannt
wird) 37 eine Basis, die an den Ausgangsanschluss 293 der
ersten Komparatorschaltung 29 angeschlossen ist, und einen Emitter,
der über
einen Widerstand 38 geerdet ist. Der zweite Tr 40 hat
eine Basis, die an einen Ausgangsanschluss 346 der ODER-Schaltung 342 mit vier
Eingängen
angeschlossen ist, die in 4 gezeigt
ist, einen Emitter, der an eine Anschlussstelle des Emitters des
ersten Tr 37 und des Widerstands 38 angeschlossen
ist, und einen Kollektor, der über einen
Widerstand 39 an eine Energieversorgung VCC angeschlossen
ist.
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Eine
Computereinheit 420 hat eine dritte und vierte Komparatorschaltung 44, 45,
deren invertierte Eingangsanschlüsse 441, 451 beide über einen
Widerstand 46 an die Energieversorgung VCC angeschlossen
sind. Die dritte Komparatorschaltung 44 hat einen nicht
invertierten Eingangsanschluss 442, der an eine Anschlussstelle 411 der
Widerstände 401, 402 angeschlossen
ist, während
die vierte Komparatorschaltung 45 einen nicht invertierten
Eingangsanschluss 452 hat, der an eine Anschlussstelle 421 der
Widerstände 403, 404 angeschlossen
ist. Die Widerstände 401, 403 sind
an die Energieversorgung VCC angeschlossen, während die Widerstände 402, 404 geerdet
sind. Es wird angenommen, dass das zu dem invertierten Eingangsanschluss 441, 451 der dritten
und der vierten Komparatorschaltung 44, 45 eingegebene
Signal "h" ist, das Signal
an dem Ausgangsanschluss 443 der dritten Komparatorschaltung 44 "i" ist und das Signal an dem Ausgangsanschluss 453 der
vierten Komparatorschaltung 45 "j" ist.
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Nun
wird der Betrieb beschrieben. 5A zeigt
die Wellenformen der Signale e, f, g, h, i, j an den jeweiligen
Anschlüssen
der in den 3 und 4 gezeigten
Schaltung in dem Fall, in welchem eine Drehung von rückwärts zu vorwärts geschaltet wird,
wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 und das MR-Element 22 in
der Mitte des Magneten 1 (siehe 1) bei einer
Position (a) relativ gegenüberliegend
zueinander sind. Gleichermaßen
zeigen die 5B, 5C und 5D die Wellenformen der Signale e, f, g,
h, i, j in dem Fall, in welchem eine Drehung von vorwärts zu rückwärts geschaltet
wird, wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 und das
mittlere MR-Element 22 des Magneten 1 bei einer
Position (b), (c) oder (d) relativ gegenüberliegend zueinander sind.
Dem Signal h ist ein Binärsignalpuls,
der hohe und niedrige Pegel H, L1 bei einer Vorwärtsdrehung der magnetischen
beweglichen Einheit 4 hat, und ein Binärsignalpuls, der hohe und niedrige
Pegel H, L2 bei einer Rückwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 hat, zugeteilt.
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Nimmt
man Bezug auf 5A, wird dann, wenn
sich die magnetische bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht,
die magnetische bewegliche Einheit 4 an ihrem konvexen
Teil 41 und ihrem konkaven Teil 42 bezüglich der
Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend
zu dem MR-Element 21a, 22 und 21b.
Dies führt
zu einer Änderung
bezüglich
des Vormagnetisierungs-Magnetfelds zu jedem der MR-Elemente 21a, 22, 21b und
somit zu einer Änderung
bezüglich
ihres Widerstands.
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Die
Widerstandsänderung
des MR-Elements 21a, 22, 21b verursacht
eine Änderung
bezüglich
des zu dem invertierten Eingangsanschluss 29, 31 der ersten
und der zweiten Komparatorschaltung 291, 311 einzugebenden
Signals c, d in eine Sinuswellenform. Wenn sich die magnetische
bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht, wird das Signal
c aufgrund einer Positionsbeziehung bezüglich einer Anordnung der MR-Elemente 21a, 22, 21b um
ein vorbestimmtes Ausmaß einer
Phase relativ zu dem Signal d fortgeschaltet.
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In 5A wird dann, wenn nun angenommen wird,
dass sich das Signal e zu einer Zeit t1 vom hohen zum niedrigen
Pegel ändert,
die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 getriggert.
Weil das Signal f, das von der zweiten Komparatorschaltung 29 zu
ihrem D-Anschluss eingegeben wird, bezüglich des Pegels hoch ist,
hat ihr Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels hoch ist.
Somit hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich seines
Pegels hoch ist.
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Dies
versetzt den zweiten Tr 40 in einen leitenden Zustand und
den ersten Tr 37 in einen nicht leitenden Zustand. Als
Ergebnis hat der erste Tr 37 ein Kollektorsignal h, das
bezüglich
des Pegels hoch ist. Die dritte Komparatorschaltung 44 hat
einen Vergleichspegel CL1, der zwischen den hohen und niedrigen
Pegeln H, L1 des Signals h gegeben ist, während die vierte Komparatorschaltung 45 einen
Vergleichspegel CL2 hat, der zwischen den niedrigen und niedrigen
Pegeln L1, L2 des Signals h gegeben ist. Demgemäß hat die dritte Komparatorschaltung 44 zur
Zeit t1 ein Ausgangssignal e, das bezüglich des Pegels niedrig ist,
während
die vierte Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal j
hat, das bezüglich
des Pegels niedrig bleibt.
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Zu
einer Zeit t2 fällt
das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 vom
hohen zum niedrigen Pegel ab, um ein Triggern in der zweiten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 zu
veranlassen. Das Signal e am Ausgangsanschluss 293 der
ersten Komparatorschaltung 29 ist zu der Zeit t2 bezüglich des
Pegels niedrig, so dass der Q-Anschluss
ein Signal hat, das bezüglich
des Pegels niedrig ist. Jedoch behält der Q-Anschluss der ersten
Abfallflanken- D-FF-Schaltung 382 den
hohen Pegel bei und hat die ODER-Schaltung 342 mit vier
Eingängen
eine Ausgabe g, die bezüglich
des Pegels hoch ist. Demgemäß haben
die dritte und die vierte Komparatorschaltung 44, 45 Ausgangssignale i,
j, die bezüglich
des Pegels niedrig bleiben.
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Zu
einer Zeit t3 steigt das Signal e von der ersten Komparatorschaltung 29 an,
um ein Triggern in der ersten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381 zu verursachen.
Jedoch deshalb, weil das Singal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 bezüglich des Pegels niedrig ist,
hat der Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
Zur Zeit t3 hat die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 an ihrem Q-Anschluss
ein Signal, das bezüglich
des Pegels hoch geblieben ist, und hat die ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich seines
Pegels hoch ist. Aus diesem Grund bleibt der zweite Tr 40 leitend.
Zwischenzeitlich wird der erste Tr 37 leitend, weil das
Signal e bezüglich des
Pegels hoch wird. Über
den Widerstand 38 wird ein zusätzlicher Fluss an Stroms verursacht,
der von dem zweiten Tr 40 zugeführt wird, was veranlasst, dass
das Signal h zu einem niedrigen Pegel L1 gelangt.
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Durch Ändern des
Signals h zu einem niedrigen Pegel L1 hat die dritte Komparatorschaltung 44, deren
Vergleichspegel auf den ersten Vergleichspegel CL1 eingestellt ist,
ein Ausgangssignal i, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Weil die vierte Vergleichsschaltung 45 einen
Vergleichspegel hat, dem der zweite Vergleichspegel CL2 zugeteilt
ist, bleibt ihr Ausgangssignal j bezüglich des Pegels niedrig.
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Zu
einer Zeit t4 wird dann, wenn das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 zu einem hohen Pegel ansteigt,
die zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 383 getriggert.
Weil zu dieser Zeit das Signal am D-Anschluss bezüglich des
Pegels hoch ist, wird ein Signal hohen Pegels vom Q-Anschluss ausgegeben.
Deshalb hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen ein
Ausgangssignal g, das bezüglich
des Pegels auf hoch beibehalten ist, und ist der zweite Tr 40 fortgesetzt
im leitenden Zustand. Aus diesem Grund bleibt das Signal h auf dem
niedrigen Pegel L1. Somit gibt es zur Zeit t4 keine Änderung
bezüglich
der Ausgangssignale i, j der dritten und der vierten Komparatorschaltung 44, 45 gegenüber den
Zuständen
der Zeit t3.
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Auf
diese Weise hat dann, wenn sich die magnetische bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht,
die dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal i, das
einen Binärsignalpuls
mit hohen und niedrigen Pegeln annimmt, wohingegen die vierte Komparatorschaltung 45 ein
Ausgangssignal j hat, das bezüglich des
Pegels niedrig bleibt. Das bedeutet, dass es durch die Tatsache,
dass das Ausgangssignal i als Binärpuls mit hohen und niedrigen
Pegeln erscheint, während
das Ausgangssignal j bezüglich
des Pegels fortgesetzt niedrig ist, bestimmt werden kann, dass die
magnetische bewegliche Einheit 4 bei einer Vorwärtsdrehung
ist.
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Es
wird nun angenommen, dass dann, wenn die magnetische bewegliche
Einheit 4 und das MR-Element 22, das im Magneten 2 vorgesehen
ist, in einem Fall, in welchem sich die magnetische bewegliche Einheit 4 von
der Vorwärts-
zur Rückwärtsdrehung ändert, bei
einer Positionsbeziehung (a) sind, sich das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 zu einer Zeit t5, zu welcher
das MR-Element 21b zum
ersten mal gegenüberliegend
zum konvexen Teil 41 der magnetischen beweglichen Einheit 4 wird,
zu einem niedrigen Pegel ändert.
Deshalb ändert
sich das Signal g am Ausgangsanschluss 346 der ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
zu einem niedrigen Pegel. Der zweite Tr 40 wird nicht leitend
und das Signal h ändert
sich zu einem niedrigen Pegel L2. Dies ändert das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der
vierten Komparatorschaltung 45 zu einem hohen Pegel.
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Wenn
sich die magnetische bewegliche Einheit 4 rückwärts dreht,
wird die magnetische bewegliche Einheit 4 an ihrem konvexen
Teil 41 und ihrem konkaven Teil 42 bezüglich einer
Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend zum
MR-Element 21b, 22, und 21a, was gegenteilig zur
Vorwärtsdrehung
ist. Bei Zeitpunkten t6, t8 und t10 nach dem Zeitpunkt t5 gelangt
das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der vierten Komparatorschaltung 45 dahin,
sich synchron zum Signal i am Ausgangsanschluss 443 der
dritten Komparatorschaltung 44 abwechselnd zwischen niedrigen
und hohen Pegeln zu ändern.
Demgemäß kann es
durch die Tatsache, dass sich das Ausgangssignal j abwechselnd zwischen
niedrigen und hohen Pegeln ändert,
bestimmt werden, dass die magnetische bewegliche Einheit 4 bei
einer Rückwärtsdrehung
ist.
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Das
bedeutet, dass sich dort, wo eine Drehung bei der Positionsbeziehung
(a) in 5A umgekehrt wird, das Signal
h zu einer Zeit t5, zu welcher sich das Signal f zum ersten mal ändert und
sich das Signal j vom niedrigen zum hohen Pegel ändert, zu einem L2-Pegel ändert. Demgemäß ist eine
Rückwärtsdrehung
bei einer Zeit t5, bei welcher sich das Signal f zum ersten mal ändert, sofort
zu erfassen. Gleichermaßen
wird dort, wo eine Drehung bei der Positionsbeziehung (b) umgekehrt
wird, das Signal h zu einer Zeit t61 L2, zu welcher sich das Signal
e zum ersten mal ändert,
wie es in 5B gezeigt ist. Zur Zeit
t61 wird eine Rückwärtsdrehung
sofort erfasst. Dort, wo eine Drehung bei der Positionsbeziehung
(c) umgekehrt wird, wird das Signal h zu einer Zeit t82 L2, zu welcher
sich das Signal e zum ersten mal ändert, wie es in 5C gezeigt ist. Zur Zeit t82 kann eine
Rückwärtsdrehung
erfasst werden.
-
Nichtsdestoweniger ändert sich
dort, wo sich die magnetische bewegliche Einheit 4 bei
einer Positionsbeziehung (d) rückwärts dreht,
das Signal h bei irgendeinem von Zeitpunkten t83, t93, zu welchen sich
das Signal e, f nach einer Rückwärtsdrehung zum
ersten mal ändert,
nicht bezüglich
des Pegels zu L2, wie es in 5D gezeigt
ist. Aus diesem Grund ist zu einer Zeit t83, zu welcher im Normalfall
eine Rückwärtsdrehung
erfasst werden kann, eine Erfassung möglicherweise fehlerhaft, wodurch
es unmöglich
gemacht wird, eine Rückwärtsdrehung
zu erfassen. Es ist unmöglich,
eine Rückwärtsdrehung
vor dem Zeitpunkt t103 zu erfassen, zu welchem sich das Signal h
bezüglich
des Pegels zu L2 ändert.
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
6 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Magnetsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die 7A–7B sind erklärende Figuren, die den Betrieb
desselben erklären.
In 6 sind gleiche oder entsprechende Elemente zu denjenigen
beim vorangehenden Stand der Technik, der die Basis der Erfindung
bildet, mit gleichen Bezugszeichen versehen. In 6 hat
eine D-FF-Schaltungsvorrichtung 380 dieselbe Konfiguration
wie diejenige, die in 4 gezeigt ist, und hat somit
einen Ausgangsanschluss 346, der an eine Basis eines zweiten
Tr 40 über
eine NICHT-Schaltung 347 angeschlossen ist. Der Kollektor
des zweiten Tr 40 ist über
einen Widerstand 39 an einen Versorgungsanschluss VB angeschlossen, über welchen
Energie von einer Computereinheit 420 zu einer Sensoreinheit 50 zugeführt wird.
Die Sensoreinheit 50 hat eine Energieversorgung VCC2, die
frei von Spannungsschwankungen ist, weil die Spannung vom Versorgungsanschluss
VB auf einen vorbestimmten Wert geregelt ist.
-
Die
Sensoreinheit 50 wird von der Computereinheit 420 über den
Versorgungsanschluss VB mit Energie versorgt, so dass ein Verbrauchsstrom
m zur Sensoreinheit 50 fließt. Der Verbrauchsstrom m enthält einen
Strom m1, der zu den Schaltungselementen der Sensoreinheit 50 fließt, und
einen Strom m2, der durch den zweiten Tr 40 zu steuern
ist. Zwischenzeitlich fließt
ein Verbrauchsstrom m von der Sensoreinheit 50 über einen
Erdungsanschluss GND zur Computereinheit 420.
-
Ein
erster Tr 37 hat einen Emitter, der geerdet ist, und einen
Kollektor, der über
einen Ausgangsanschluss VOUT der Sensoreinheit 50 an einen
invertierten Eingangsanschluss 441 einer dritten Komparatorschaltung 44 der
Computereinheit 420 angeschlossen ist. Der erste Tr 37 hat
ein Ausgangssignal h, das zur Computereinheit 420 zugeführt und
dann zur Versorgungsspannung VCC nach oben gezogen wird.
-
Eine
vierte Komparatorschaltung 45 hat einen invertierten Eingangsanschluss 451,
der über den
Versorgungsanschluss VB und einen Widerstand 39 an einen
Kollektor des zweiten Tr 40 der Sensoreinheit 50 angeschlossen
ist. Der invertierte Eingangsanschluss 451 ist über einen
Widerstand 48 an die Energieversorgung VCC angeschlossen.
Es wird angenommen, dass der Widerstand 48 einen Widerstandswert
R1 hat. Der Erdungsanschluss GND ist ohne einen dazwischen liegenden
Widerstand direkt geerdet. Wenn der zweite Tr 40 in einen leitenden
Zustand versetzt wird und der Verbrauchsstrom m auf einem erhöhten Pegel
ist, ist ein Signal k bezüglich
des Pegels hoch. Wenn der zweite Tr 40 in einen nicht leitenden
Zustand versetzt wird und der Verbrauchsstrom m auf einem erniedrigten
Pegel ist, ist das Signal k bezüglich
des Pegels niedrig. Das bedeutet, dass folgendes gilt:
Signal-k
auf hohem Pegel H = VCC – (R1 × m1)
Signal-k
auf niedrigem Pegel L = VCC – {R1 × (m1 + m2)}.
-
Beim
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bilden die magnetischen Erfassungselemente 21a, 21b, 22 einen
Erfassungsabschnitt bei der Erfindung. Die erste und die zweite
Brückenschaltung 23, 31,
die erste und die zweite Komparatorschaltung 29, 31 und
die D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung 380 bilden
einen Umwandlungsabschnitt bei der Erfindung. Die dritte und die
vierte Komparatorschaltung 44, 45 bilden einen
Bestimmungsabschnitt bei der Erfindung. Der zweite Tr 40 bildet
einen Stromsteuerabschnitt bei der Erfindung.
-
Die 7A–7D sind einen Betrieb erklärende Figuren
des Magnetsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 7A zeigt die Wellenformen von Signalen
e, f, g0, h, i, j, k an den jeweiligen Anschlüssen der in den 6 und 4 gezeigten Schaltung
und eines Verbrauchsstroms m mit den Strömen m1, m2 in dem Fall, in
welchem eine Drehung von vorwärts
zu rückwärts geschaltet
wird, wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 und das zentrale
MR-Element 22 des Magneten 1 (siehe 1)
bei einer Position (a) relativ gegenüberliegend sind. Gleichermaßen zeigen
die 7B, 7C und 7D die Wellenformen der Signale e, f, g0,
h, i, j, k und eines Verbrauchsstroms m und der Ströme m1, m2
in dem Fall, in welchem eine Drehung von vorwärts zu rückwärts geschaltet wird, wenn die
magnetische bewegliche Einheit 4 und das zentrale MR-Element 22 des
Magneten 1 bei einer jeweiligen der Positionen (b), (c)
und (d) relativ gegenüberliegend
sind. Das Signal h nimmt während
einer Vorwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 einen Binärsignalpuls
mit hohen und niedrigen Pegeln H, L1 an. Es nimmt auch während einer
Rückwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 einen Binärsignalpuls
mit hohen und niedrigen Pegeln H, L2 an. Hier ist ein Erdungspegel
auf GND < L gehalten,
wie es in 7 gezeigt ist.
-
Nun
wird der Betrieb beschrieben. Nimmt man Bezug auf 7A,
werden dann, wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 bei
einer Vorwärtsdrehung
ist, die MR-Elemente 21a, 22, 21b bezüglich der
Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend
zu dem konvexen Teil 41 und dem konkaven Teil 42 der
magnetischen beweglichen Einheit 4. Dies führt zu einer Änderung
eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds zu den MR-Elementen 21a, 22, 21b,
um dadurch ihre Widerstandswerte zu ändern.
-
Die
Widerstandsänderung
des MR-Elements 21a, 22, 21b verursacht
eine Änderung
bezüglich
des zum invertierten Eingangsanschluss 291, 311 der ersten
und der zweiten Komparatorschaltung 29, 31 einzugebenden
Signals c, d in eine Sinuswellenform. Wenn sich die magnetische
bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht, wird das Signal
c aufgrund einer Positionsbeziehung bezüglich einer Anordnung der MR-Elemente 21a, 22, 21b um
ein vorbestimmtes Ausmaß einer
Phase relativ zu dem Signal d fortgeschaltet.
-
In 7A wird dann, wenn nun angenommen wird,
dass sich das Signal e zu einer Zeit t1 vom hohen zum niedrigen
Pegel ändert,
die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 getriggert.
Weil das Signal f, das von der zweiten Komparatorschaltung 31 zu
ihrem D-Anschluss eingegeben wird, bezüglich des Pegels hoch ist,
hat ihr Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels hoch ist.
Somit hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich des
Pegels hoch ist. Somit hat die NICHT-Schaltung 347 an ihrem
Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
-
Dies
versetzt den zweiten Tr 40 in einen leitenden Zustand,
um dadurch den Strom m2 Null werden zu lassen. Der Verbrauchsstrom
m ist bezüglich des
Werts gleich dem Strom m1. Weil das Signal e zur Zeit t1 bezüglich des
Pegels niedrig wird, wird der erste Tr 37 nicht leitend,
mit einem Ergebnis, dass der erste Tr 37 ein Kollektorsignal
h hat, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Die dritte Komparatorschaltung 44 hat
einen Vergleichspegel C11, der auf zwischen die hohen und niedrigen
Pegel H, L des Signals h eingestellt ist. Demgemäß hat die dritte Komparatorschaltung 44 zur
Zeit t1 ein Ausgangssignal e, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
-
Das
Signal k zur Zeit t1 liegt auf einem hohen Pegel H. Jedoch hat die
vierte Komparatorschaltung 45 einen Vergleichspegel CL2,
der auf zwischen die hohen und niedrigen Pegel H, L des Signals
k eingestellt ist. Somit hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein
Ausgangssignal j, das bezüglich
des Pegels niedrig bleibt.
-
Zu
einer Zeit t2 fällt
das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 vom
hohen zum niedrigen Pegel ab, um ein Triggern bei der zweiten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 zu
veranlassen. Das Signal e am Ausgangsanschluss 293 der
ersten Komparatorschaltung 29 ist zur Zeit t2 bezüglich des
Pegels niedrig, so dass der Q-Anschluss
ein Signal hat, das bezüglich
des Pegels niedrig ist. Jedoch behält der Q-Anschluss der ersten
Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 den
hohen Pegel bei und hat die ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
eine Ausgabe g, die bezüglich
des Pegels hoch ist. Demgemäß hat die NICHT-Schaltung 347 an
ihrem Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des Pegels niedrig bleibt,
und hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal
j, das bezüglich
des Pegels niedrig bleibt.
-
Zu
einer Zeit t3 steigt das Signal 3e von der ersten Komparatorschaltung 29 an,
um ein Triggern bei der ersten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 341 zu
veranlassen. Jedoch deshalb, weil das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten
Komparatorschaltung 31 bezüglich des Pegels niedrig ist,
hat der Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
Zur Zeit t3 hat die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 an ihrem Q-Anschluss
ein Signal, das bezüglich
des Pegels auf hoch beibehalten ist, und hat die ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
an ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich des
Pegels hoch ist, und hat die NICHT-Schaltung 347 an ihrem
Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des Pegels niedrig ist. Aus
diesem Grund bleibt der zweite Tr 40 nicht leitend. Zwischenzeitlich
wird der erste Tr 37 leitend, weil das Signal e bezüglich des
Pegels hoch wird und das Signal h zu einem niedrigen Pegel L wird.
-
Durch Ändern des
Signals h zu einem niedrigen Pegel L hat die auf einen Vergleichspegel
CL1 eingestellte dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal
i, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Zur Zeit t3 bleibt der zweite Tr 40 nicht
leitend und hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal
j, das bezüglich
des Pegels niedrig bleibt.
-
Zu
einer Zeit t4 wird dann, wenn das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 auf einen hohen Pegel ansteigt,
die zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 383 getriggert.
Weil das Signal am D-Anschluss zu dieser Zeit bezüglich des
Pegels hoch ist, wird ein Signal hohen Pegels vom Q-Anschluss ausgegeben.
Deshalb hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen ein
Ausgangssignal g, das fortgesetzt auf dem hohen Pegel ist. Die NICHT-Schaltung 347 hat
an ihrem Ausgangsanschluss ein Signal g0, das auf dem niedrigen Pegel
beibehalten ist, und der zweite Tr 40 ist fortgesetzt nicht
leitend. Das Signal h bleibt bezüglich
des Pegels niedrig L. Zur Zeit t4 gibt es keine Änderung bezüglich der Ausgangssignale i,
j der dritten und der vierten Komparatorschaltung 44, 45 gegenüber denjenigen Zuständen zur
Zeit t3. Das bedeutet, dass das Signal j bezüglich des Pegels niedrig bleibt.
-
Auf
diese Weise hat dann, wenn sich die magnetische bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht,
die dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal i, das
einen Binärsignalpuls
annimmt, der hohe und niedrige Pegel hat, wohingegen die vierte
Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal j hat, das bezüglich des
Pegels niedrig bleibt. Das bedeutet, dass es durch die Tatsache,
dass das Ausgangssignal i als Binärpuls mit hohen und niedrigen
Pegeln erscheint, während
das Ausgangssignal j bezüglich
des Pegels fortgesetzt niedrig ist, bestimmt werden kann, dass die
magnetische bewegliche Einheit 4 bei einer Vorwärtsdrehung
ist.
-
Es
wird nun angenommen, dass sich dann, wenn die magnetische bewegliche
Einheit 4 und das MR-Element 22, das im Magneten 2 vorgesehen
ist, bei einer Positionsbeziehung (a) sind, die in 7A gezeigt
ist, in einem Fall, in welchem die magnetische bewegliche Einheit 4 sich
von der Vorwärts-
zu der Rückwärtsdrehung ändert, das
Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 zu
einer Zeit t5, zu welcher das MR-Element 21b zum ersten
mal gegenüberliegend
zu dem konvexen Teil 41 der magnetischen beweglichen Einheit 4 wird,
zu einem niedrigen Pegel ändert.
Deshalb ändert
sich das Signal g am Ausgangsanschluss 346 der ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
zu einem niedrigen Pegel. Somit wird das Signal g0 am Ausgangsanschluss
der NICHT-Schaltung 347 bezüglich des Pegels hoch.
-
Deshalb
wird der zweite Tr 40 leitend, um einen Strom m2 fließen zu lassen,
um dadurch den Verbrauchsstrom m zu erhöhen. Dies ändert das Signal k, das zum
invertierten Eingangsanschluss 451 der vierten Komparatorschaltung 45 einzugeben
ist, vom Pegel H zum Pegel L, der gleich oder kleiner als der Vergleichspegel
CL2 ist, um das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der vierten
Komparatorschaltung 45 zu einem hohen Pegel zu ändern. Zwischenzeitlich
ist das Signal e zur Zeit t5 bezüglich
des Pegels hoch, so dass der erste Tr 37 leitend bleibt.
Weil das Signal h bezüglich
des Pegels niedrig L und gleich oder kleiner als der erste Vergleichspegel
CL1 ist, hat die dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal
i, das bezüglich
des Pegels hoch bleibt.
-
Zu
einer Zeit t6 wird das Signal e bezüglich des Pegels niedrig L,
und somit wird der erste Tr 37 nicht leitend. Als Ergebnis
wird das Signal h bezüglich
des Pegels H hoch und wechselt das Ausgangssignal i der dritten
Komparatorschaltung 44 zu einem niedrigen Pegel. Zur Zeit
t6 ist, obwohl die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 getriggert
wird, das Signal f zu dieser Zeit bezüglich des Pegels niedrig, so
dass die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g hat, das bezüglich des
Pegels niedrig bleibt. Somit hat die NICHT-Schaltung 347 ein
Ausgangssignal g0, das bezüglich
des Pegels hoch bleibt. Demgemäß hat die vierte
Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal j, das bezüglich des
Pegels hoch bleibt.
-
Wenn
sich die magnetische bewegliche Einheit 4 rückwärts dreht,
wird die magnetische bewegliche Einheit 4 an ihrem konvexen
Teil 41 und ihrem konkaven Teil 42 bezüglich der
Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend
zu dem MR-Element 21b, 22 und 21a, was
gegensätzlich
zur Vorwärtsdrehung
ist. Zu Zeitpunkten t8 und t10 nach dem Zeitpunkt t6 ändert sich
das Signal i am Ausgangsanschluss 443 der dritten Komparatorschaltung 44 abwechselnd
zwischen niedrigen und hohen Pegeln. Jedoch bleibt das Signal g
am Ausgangsanschluss 346 der D-FF-Schaltungsvorrichtung 380 bezüglich des
Pegels niedrig, so dass das Ausgangssignal g0 der NICHT-Schaltung 347 auf
einem hohen Pegel beibehalten wird. Der zweite Tr 40 ist
fortgesetzt leitend und somit bleibt der Verbrauchsstrom m in einem
erhöhten
Zustand.
-
Deshalb
wird das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der vierten
Komparatorschaltung 45 gegensätzlich zu dem Fall bei einer
Vorwärtsdrehung auf
einem hohen Pegel beibehalten. Demgemäß ändert sich das Signal j in
dem Fall, in welchem die magnetische bewegliche Einheit 4 eine
Drehung bei der Zeitgabe von (a) umkehrt, zu der Zeit t5, zu welcher sich
das Signal f zum ersten mal bezüglich
des Pegels ändert,
vom niedrigen zum hohen Pegel. Von da an hat es fortgesetzt den
hohen Pegel. Dies macht es möglich,
eine Rückwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 zu bestimmen.
-
Gleichermaßen wird
in dem Fall, in welchem eine Drehung bei einer Positionsbeziehung
(b) umgekehrt wird, das Signal k zu der Zeit t61 zu einem niedrigen
Pegel L, zu welcher sich das Signal e zum ersten mal ändert, wie
es in 7B gezeigt ist. Zur Zeit t61
wird eine Rückwärtsdrehung
sofort erfasst. In dem Fall, in welchem eine Drehung bei einer Positionsbeziehung
(c) invertiert wird, wird das Signal k zu einer Zeit t72, zu welcher
sich das Signal f zum ersten mal ändert, zu einem niedrigen Pegel
L, wie es in 7C gezeigt ist. Zur Zeit
t72 kann eine Rückwärtsdrehung
erfasst werden.
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In
dem Fall, in welchem die magnetische bewegliche Einheit 4 eine
Drehung bei einer Positionsbeziehung (d) umkehrt, ändert sich
das Signal g0 zur Zeit t83, zu welcher sich das Signal e zum ersten
mal nach der Umkehr ändert,
vom niedrigen zum hohen Pegel, wie es in 7D gezeigt
ist. Somit wird der zweite Tr 40 leitend. Dies erhöht den Verbrauchsstrom
m, so dass das Signal k zum invertierten Eingangsanschluss 451 der
vierten Komparatorschaltung 45 gleich einem zweiten Vergleichspegel
CL2 oder niedriger als dieser wird, was ein Ausgangssignal j von
ihr liefert, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Somit ist es möglich, eine Rückwärtsdrehung
zu einem Zeitpunkt t83 zu erfassen, zu welchem sich das Signal e
bezüglich
des Pegels nach einer Umkehr zum ersten mal ändert, ohne auf eine fehlerhafte
Erfassung zu treffen.
-
Wie
es oben beschrieben ist, kann der Magnetsensor beim ersten Ausführungsbeispiel
eine Rückwärtsdrehung
frei von fehlerhaften Erfassungen ohne ein Treffen auf eine signifikante
Verzögerung bezüglich einer
Zeitangabe selbst dort erfassen, wo die magnetische bewegliche Einheit 4 bezüglich einer
Drehung bei irgendeiner von gegenüberliegenden Positionen des
MR-Elements umgekehrt wird. Zwischenzeitlich ist es möglich, eine
Bewegungsgeschwindigkeit der magnetischen beweglichen Einheit 4 und
des Objekts, das erfasst wird, in Abhängigkeit von der Änderungsperiode
des Ausgangssignals i der dritten Komparatorschaltung 4 zu
erfassen.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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8 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Magnetsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die 9A–9D sind erklärende Figuren, die den Betrieb
desselben erklären.
Ein zweiter Tr 40 hat einen Emitter, der geerdet ist, und einen
Kollektor, der über
einen Widerstand 39 an einen Versorgungsanschluss VB angeschlossen
ist, über
welchen eine Versorgungsspannung VCC zu einer Sensoreinheit 50 zugeführt wird.
Die Sensoreinheit 50 hat einen Erdungsanschluss GND, der über einen
Widerstand 47 an GND einer Computereinheit 420 angeschlossen
ist. Es wird angenommen, dass der Widerstand 47 einen Widerstandswert
R2 hat. Die Versorgungsspannung VCC2 auf der Seite der Sensoreinheit 50 ist
eine Spannung, die durch Regeln der Spannung vom Versorgungsanschluss
VB auf einen vorbestimmten Wert erhalten wird, und ist somit frei
von Spannungsschwankungen.
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Der
Sensoreinheit 50 wird Energie von der Computereinheit 420 über den
Versorgungsanschluss VB zugeführt,
so dass ein Verbrauchsstrom m zur Sensoreinheit 50 fließt. Der
Verbrauchsstrom m enthält
einen Strom m1, der zu den Schaltungselementen der Sensoreinheit 50 fließt, und
einen Strom m2, der durch den zweiten Tr 40 zu steuern
ist. Zwischenzeitlich fließt
der Verbrauchsstrom m von der Sensoreinheit 50 über den
Erdungsanschluss GND zur Computereinheit 49.
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Anderes
ist bezüglich
der Struktur gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bei
der obigen Anordnung bilden die magnetischen Erfassungselemente 21a, 21b, 22 einen
Erfassungsabschnitt bei der Erfindung. Die erste und die zweite
Brückenschaltung 23, 31,
die erste und die zweite Komparatorschaltung 29, 31 und
die D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung 380 bilden einen Umwandlungsabschnitt,
der eine durch den Erfassungsabschnitt erfasste Magnetfeldänderung
in eine Änderung
einer elektrischen Größe umwandelt
und sie ausgibt. Diese Abschnitte sind in der Sensoreinheit 50 vorgesehen.
Die dritte und die vierte Komparatorschaltung 44, 45 bilden
einen Bestimmungsabschnitt, der eine Bewegungsrichtung eines Objekts, das
erfasst wird, in Abhängigkeit
von einer Ausgabe des Umwandlungsabschnitts bestimmt, welche Abschnitte
in der Computereinheit 420 vorgesehen sind. Der zweite
Tr 40 bildet einen Stromsteuerabschnitt, der den Strom,
der zum Versorgungsanschluss VB und zum Erdungsanschluss GND fließt, entsprechend
einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit 4 ändert.
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Weiterhin
bildet das Signal e am Ausgangsanschluss 293 der ersten
Komparatorschaltung 29 ein erstes Signal. Das Signal f
am Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 bildet
ein zweites Signal. Das Signal g am Ausgangsanschluss 346 der
D-FF-Schaltungsvorrichtung 380 bildet ein drittes Signal.
Das Signal i am Ausgangsanschluss 441 der dritten Komparatorschaltung 44 bildet
ein viertes Signal. Das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der
vierten Komparatorschaltung 45 bildet ein fünftes Signal.
In der folgenden Beschreibung werden diese Signale lediglich Signale
e, f, g, i und j genannt.
-
Beim
magnetischen Detektor beim so konfigurierten zweiten Ausführungsbeispiel
findet durch Drehen der magnetischen beweglichen Einheit 4,
die in den 1 und 2 gezeigt
ist, eine Widerstandsänderung
in den MR-Elementen 21a, 21b, 22 statt.
Durch die erste und die zweite Brückenschaltung 23, 30 werden
Spannungsänderungen
an zwei Systemen als Signale c, d erhalten. Die Signale c, d werden
durch die erste und die zweite Komparatorschaltung 29, 31 in
Rechteckwellen geändert,
um so Signale e, f zu erhalten.
-
Das
Signal e vom Ausgangsanschluss 293 der ersten Komparatorschaltung 29 wird
zu einer Basis des ersten Tr 37, zu einem CL-Anschluss
der ersten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381,
die in 4 gezeigt ist, und über eine NICHT-Schaltung 343 zu
einem CL-Anschluss einer ersten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 eingegeben.
Ebenso wird das Signal e zu einem D-Anschluss einer zweiten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 383 und
zu einem D-Anschluss einer zweiten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 eingegeben.
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Zwischenzeitlich
wird das Signal f vom Ausgangsanschluss 313 der zweiten
Komparatorschaltung 31 zu den jeweiligen D-Anschlüssen der
ersten Anstiegsflanken- und Abfallflanken-D-FF-Schaltungen 381, 382,
zu einem CL-Anschluss der zweiten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 383 und über eine NICHT-Schaltung 344 zu
einem CL-Anschluss der zweiten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 eingegeben.
-
In
Abhängigkeit
von den Signalen von den Q-Anschlüssen der jeweiligen D-FF-Schaltungen 381, 382, 383, 384 gibt
eine ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an ihrem Ausgangsanschluss 346 ein
Signal g aus, das zu einem Eingangsanschluss einer NICHT-Schaltung 347 einzugeben
ist. Die NICHT-Schaltung 347 hat einen Ausgangsanschluss zum
Ausgeben eines Signals g0. Das vom ersten Tr 37 ausgegebene
Signal h wird durch die dritte Komparatorschaltung 44 mit
einem Vergleichspegel CL1 verglichen, um dadurch ein Signal i zu
erhalten. Der Vergleichspegel CL1 bei der dritten Komparatorschaltung 44 wird
auf zwischen hohe und niedrige Pegel H, L2 des Signals h eingestellt,
wie es in 9 gezeigt ist. Das Signal k,
das zu einem invertierten Eingangsanschluss 451 der vierten
Komparatorschaltung 45 einzugeben ist, beruht auf einer
Spannung über
dem Widerstand 47.
-
Das
bedeutet:
Signal-k auf hohem Pegel H = R2 × (m1 + m2)
Signal-k auf
niedrigem Pegel L = R2 × m1.
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Das
Signal k ist nicht auf die Versorgungsspannung VCC bezogen. Selbst
in einem Fall, in welchem sich die Versorgungsspannung VCC ändert, treten
keine Schwankungen in Bezug auf die hohen und niedrigen Pegel H,
L des Signals k auf. Das Signal k wird mit einem Vergleichspegel
CL2 verglichen, um dadurch ein Signal j zu erhalten, wie es in 9 gezeigt
ist.
-
9A zeigt die Wellenformen der Signale e,
f, g0, h, i, j, k an den jeweiligen Anschlüssen der Schaltung, die in
den 8 und 4 gezeigt ist, und eines Verbrauchsstroms
m und von Strömen
m1, m2 in dem Fall, in welchem eine Drehung von vorwärts auf
rückwärts geschaltet
wird, wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 und das
zentrale MR-Element 22 des Magneten 1 (siehe 1)
bei einer Position (a) relativ gegenüberliegend sind. Gleichermaßen zeigen
die 9B, 9C und 9D die Wellenformen der Signale e, f, g0,
h, i, j, k und eines Verbrauchsstroms m und von Strömen m1,
m2 in dem Fall, in welchem eine Drehung von vorwärts auf rückwärts geschaltet wird, wenn die
magnetische bewegliche Einheit 4 und das zentrale MR-Element 22 des Magneten 1 bei
einer jeweiligen von Positionen (b), (c) und (d) relativ gegenüberliegend
sind. Das Signal h nimmt während
einer Vorwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 einen Binärsignalpuls mit
hohen und niedrigen Pegeln H, L1 an. Es nimmt auch während einer
Rückwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 einen Binärsignalpuls mit
hohen und niedrigen Pegeln H, L2 an. Hier wird ein Erdungspegel
auf GND < L1 < L2 gehalten, wie es
in 9 gezeigt ist.
-
Nun
wird der Betrieb beschrieben. Nimmt man Bezug auf 9A,
werden dann, wenn die magnetische bewegliche Einheit 4 bei
einer Vorwärtsdrehung
ist, die MR-Elemente 21a, 22, 21b bezüglich der
Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend
zu dem konvexen Teil 41 und dem konkaven Teil 42 der
magnetischen beweglichen Einheit 4. Dies führt zu einer Änderung
eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds zu den MR-Elementen 21a, 22, 21b,
um dadurch ihre Widerstandswerte zu ändern.
-
Die
Widerstandsänderung
des MR-Elements 21a, 22, 21b verursacht
eine Änderung
bezüglich
des Signals c, d, das zum invertierten Eingangsanschluss 291, 311 der
ersten und der zweiten Komparatorschaltung 29, 31 einzugeben
ist, in eine Sinuswellenform. Wenn sich die magnetische bewegliche
Einheit 4 vorwärts
dreht, wird das Signal c aufgrund einer Positionsbeziehung bezüglich einer
Anordnung der MR-Elemente 21a, 22, 21b um
ein vorbestimmtes Ausmaß einer
Phase relativ zu dem Signal d fortgeschaltet.
-
In 9A wird dann, wenn nun angenommen wird,
dass sich das Signal e zu einer Zeit t1 vom hohen zum niedrigen
Pegel ändert,
die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 getriggert.
Weil das von der zweiten Komparatorschaltung 31 zu ihrem
D-Anschluss eingegebene Signal f bezüglich des Pegels hoch ist,
hat ihr Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels hoch ist.
Somit hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich des
Pegels hoch ist. Somit hat die NICHT-Schaltung 347 an ihrem
Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
-
Dies
versetzt den zweiten Tr 40 in einen nicht leitenden Zustand,
um dadurch den Strom m2 Null werden zu lassen. Der Verbrauchsstrom
m ist bezüglich
des Werts gleich dem Strom m1. Weil das Signal e zur Zeit t1 bezüglich des
Pegels niedrig wird, wird der erste Tr 37 nicht leitend,
mit einem Ergebnis, dass der erste Tr 37 ein Kollektorsignal
h hat, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Die dritte Komparatorschaltung 44 hat
einen ersten Vergleichspegel CL1, der auf zwischen die hohen und
niedrigen Pegel H, L2 des Signals h eingestellt ist. Demgemäß hat die dritte
Komparatorschaltung 44 zur Zeit t1 ein Ausgangssignal i,
das bezüglich
des Pegels niedrig ist.
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Das
Signal k liegt zur Zeit t1 auf dem niedrigen Pegel L. Jedoch hat
die vierte Komparatorschaltung 45 einen Vergleichspegel
CL2, der auf zwischen die hohen und niedrigen Pegel H, L des Signals
k eingestellt ist. Somit hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein
Ausgangssignal j, das bezüglich
des Pegels hoch bleibt.
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Zu
einer Zeit t2 fällt
das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten Komparatorschaltung 31 vom
hohen auf den niedrigen Pegel ab, um ein Triggern bei der zweiten
Abfallflanken-D-FF-Schaltung 384 zu veranlassen. Das Signal e am
Ausgangsanschluss 293 der ersten Komparatorschaltung 29 ist
zur Zeit t2 bezüglich
des Pegels niedrig, so dass der Q-Anschluss ein Signal hat, das bezüglich des
Pegels niedrig ist. Jedoch behält
der Q-Anschluss der ersten Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 den hohen
Pegel bei und hat die ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
eine Ausgabe g, die bezüglich
des Pegels hoch ist. Demgemäß hat die
NICHT-Schaltung 347 an
ihrem Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des Pegels niedrig bleibt,
und hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal
j, das bezüglich
des Pegels hoch bleibt. Zu einer Zeit t3 steigt das Signal e von
der ersten Komparatorschaltung 29 an, um ein Triggern bei
der ersten Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381 zu veranlassen.
Jedoch deshalb, weil das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 bezüglich des Pegels niedrig ist,
hat der Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels niedrig ist.
Zur Zeit t3 hat die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 an
ihrem Q-Anschluss ein Signal, das bezüglich des Pegels auf hoch beibehalten
ist, und hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen an
ihrem Ausgangsanschluss 346 ein Signal g, das bezüglich des
Pegels hoch ist, und somit hat die NICHT-Schaltung 347 ein
Ausgangssignal g0, das bezüglich
des Pegels niedrig ist. Demgemäß bleibt
der zweite Tr 40 nicht leitend. Zwischenzeitlich wird der
erste Tr 37 leitend, weil das Signal e bezüglich des
Pegels hoch wird, um dadurch zu veranlassen, dass das Signal h bezüglich des
Pegels niedrig L1 wird.
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Durch
Umschalten des Signals h auf den niedrigen Pegel L1 hat die auf
den Vergleichspegel CL1 eingestellte dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal
i, das bezüglich
des Pegels hoch ist. Zur Zeit t3 bleibt der zweite Tr 40 nicht
leitend und hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein Ausgangssignal
j, das bezüglich
des Pegels hoch bleibt.
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Zu
einer Zeit t4 wird dann, wenn das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der
zweiten Komparatorschaltung 31 auf einen hohen Pegel ansteigt,
die zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 383 getriggert.
Weil das Signal am D-Anschluss zu dieser Zeit bezüglich des
Pegels hoch ist, wird ein Signal hohen Pegels vom Q-Anschluss ausgegeben.
Deshalb hat die ODER-Schaltung 342 mit vier Eingängen ein
Ausgangssignal g, das bezüglich
des Pegels auf hoch beibehalten wird. Die NICHT-Schaltung 347 hat
an ihrem Ausgangsanschluss ein Signal g0, das bezüglich des
Pegels fortgesetzt niedrig ist, und der zweite Tr 40 ist
fortgesetzt nicht leitend. Zur Zeit t4 bleibt das Signal h bezüglich des
Pegels niedrig L1 und es gibt keine Änderung bezüglich der Ausgangssignale i,
j der dritten und der vierten Komparatorschaltung 44, 45 gegenüber denjenigen
zur Zeit t3. Das bedeutet, dass das Signal j bezüglich des Pegels hoch bleibt.
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Auf
diese Weise hat dann, wenn sich die magnetische bewegliche Einheit 4 vorwärts dreht,
die dritte Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal i, das
einen Binärsignalpuls
mit hohen und niedrigen Pegeln annimmt, wohingegen die vierte Komparatorschaltung 45 ein
Ausgangssignal j hat, das bezüglich des
Pegels hoch bleibt. Das bedeutet, dass es durch die Tatsache, dass
das Ausgangssignal i als Binärpuls
mit hohen und niedrigen Pegeln erscheint, während das Ausgangssignal j
bezüglich
des Pegels fortgesetzt hoch ist, bestimmt werden kann, dass die magnetische
bewegliche Einheit 4 bei einer Vorwärtsdrehung ist.
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Es
wird nun angenommen, dass sich dann, wenn die magnetische bewegliche
Einheit 4 und das MR-Element 22, das im Magneten 2 vorgesehen
ist, bei einer Positionsbeziehung (a) sind, die in 7A gezeigt
ist, in einem Fall, in welchem die magnetische bewegliche Einheit 4 von
der Vorwärts-
zur Rückwärtsdrehung
wechselt, das Signal f am Ausgangsanschluss 313 der zweiten
Komparatorschaltung 31 zur Zeit t5, zu welcher das MR-Element 21b zum
ersten mal gegenüberliegend
zu dem konvexen Teil 41 der magnetischen beweglichen Einheit 4 wird, zu
einem niedrigen Pegel ändert.
Deshalb ändert sich
das Signal g am Ausgangsanschluss 346 der ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
zu einem niedrigen Pegel. Somit wird das Signal g0 am Ausgangsanschluss
der NICHT-Schaltung 347 bezüglich des Pegels hoch.
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Deshalb
wird der zweite Tr 40 leitend, um einen Strom m2 fließen zu lassen,
um dadurch den Verbrauchsstrom m zu erhöhen. Dies ändert das Signal k, das zum
invertierten Eingangsanschluss 451 der vierten Komparatorschaltung 45 einzugeben
ist, vom niedrigen Pegel L zum hohen Pegel H, der gleich dem Vergleichspegel
CL2 oder größer als
dieser ist, um das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der
vierten Komparatorschaltung 45 zu einem niedrigen Pegel
zu ändern.
Zwischenzeitlich ist das Signal e zur Zeit t5 bezüglich des
Pegels hoch, so dass der erste Tr 37 leitend bleibt. Aufgrund
der Erhöhung
bezüglich
des Verbrauchsstroms m wird das Signal h zu L2, was gleich dem ersten
Vergleichspegel CL1 oder kleiner als dieser ist. Somit hat die dritte
Komparatorschaltung 44 ein Ausgangssignal i, das bezüglich des Pegels
hoch bleibt.
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Zu
einer Zeit t6 wird das Signal e bezüglich des Pegels niedrig und
wird somit der erste Tr 37 nicht leitend. Als Ergebnis
wird das Signal h bezüglich
des Pegels hoch H, um das Ausgangssignal i der dritten Komparatorschaltung 44 bezüglich des
Pegels auf niedrig zu ändern.
Zur Zeit t6 ist, obwohl die erste Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382 getriggert wird,
das Signal f zu dieser Zeit bezüglich
des Pegels niedrig L und hat die ODER-Schaltung 342 mit
vier Eingängen
an ihrem Ausgangsanschluss 346 das Signal g bezüglich des
Pegels auf niedrig beibehalten, so dass die NICHT-Schaltung 347 an
ihrem Ausgangsanschluss ein Signal g0 hat, das bezüglich des Pegels
auf hoch beibehalten wird. Demgemäß hat die vierte Komparatorschaltung 45 ein
Ausgangssignal j, das bezüglich
des Pegels niedrig bleibt.
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Wenn
sich die magnetische bewegliche Einheit 4 rückwärts dreht,
wird die magnetische bewegliche Einheit 4 an ihrem konvexen
Teil 41 und ihrem konkaven Teil 42 bezüglich de
r Zeit unterschiedlich in der Reihenfolge abwechselnd gegenüberliegend zu
dem MR-Element 21b, 22 und 21a, was gegensätzlich zu
der Vorwärtsdrehung
ist. Bei Zeitpunkten t8 und t10 nach der Zeit t6 ändert sich
das Signal i am Ausgangsanschluss 443 der dritten Komparatorschaltung 44 abwechselnd
zwischen niedrigen und hohen Pegeln. Jedoch bleibt das Signal g
am Ausgangsanschluss 346 der D-FF-Schaltungsvorrichtung 380 bezüglich des
Pegels niedrig, so dass das Signal g0 am Ausgangsanschluss der NICHT-Schaltung 347 bezüglich des
Pegels auf hoch beibehalten wird. Der zweite Tr 40 ist
fortgesetzt leitend und der Verbrauchsstrom m bleibt in einem erhöhten Zustand.
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Deshalb
wird das Signal j am Ausgangsanschluss 453 der vierten
Komparatorschaltung 45 bezüglich des Pegels auf niedrig
beibehalten, was gegensätzlich
zu dem Fall bei einer Vorwärtsdrehung ist.
Demgemäß ändert sich
das Signal j in dem Fall, in welchem die magnetische bewegliche
Einheit 4 eine Drehung bei der Zeitgabe (a) umkehrt, zu
der Zeit t5, zu welcher sich das Signal f zum ersten mal bezüglich des
Pegels ändert,
vom hohen zum niedrigen Pegel. Von da an wird der niedrige Pegel
fortgesetzt beibehalten. Dies macht es möglich, eine Rückwärtsdrehung
der magnetischen beweglichen Einheit 4 zu bestimmen.
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Gleichermaßen wird
in dem Fall, in welchem eine Drehung bei einer Positionsbeziehung
(b) umgekehrt wird, das Signal k zu der Zeit t61, zu welcher sich
das Signal e zum ersten mal ändert,
zu einem hohen Pegel H, wie es in 9B gezeigt ist.
Zur Zeit t61 wird eine Rückwärtsdrehung
sofort erfasst. In dem Fall, in welchem eine Drehung bei einer Positionsbeziehung
(c) umgekehrt wird, wird das Signal k zu einer Zeit t72, zu welcher
sich das Signal f zum ersten mal ändert, ein hoher Pegel H, wie
es in 9D gezeigt ist. Zu der Zeit
t72 kann eine Rückwärtsdrehung
erfasst werden.
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In
dem Fall, in welchem die magnetische bewegliche Einheit 4 eine
Drehung bei einer Positionsbeziehung (d) umkehrt, ändert sich
das Signal g0 zu einer Zeit t83, zu welcher sich das Signal e zum
ersten mal nach der Umkehr ändert,
vom niedrigen zum hohen Pegel, wie es in 9D gezeigt
ist. Somit wird der zweite Tr 40 leitend. Dies erhöht den Verbrauchsstrom
m, so dass das Signal k zum invertierten Eingangsanschluss 451 der
vierten Komparatorschaltung 45 ein hoher Pegel H wird,
der gleich einem zweiten Vergleichspegel CL2 oder größer als
dieser wird, was ein Ausgangssignal j von ihr liefert, das bezüglich des
Pegels niedrig ist. Somit ist es möglich, eine Rückwärtsdrehung
zu einem Zeitpunkt t83, zu welchem sich das Signal e zum ersten
mal nach der Umkehr bezüglich
des Pegels ändert,
ohne ein Treffen auf eine fehlerhafte Erfassung zu erfassen.
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Wie
es oben beschrieben ist, kann der Magnetsensor beim zweiten Ausführungsbeispiel
eine Rückwärtsdrehung
frei von fehlerhaften Erfassungen ohne ein Treffen auf eine signifikante
Verzögerung bezüglich einer
Zeitgabe selbst dort erfassen, wo die magnetische bewegliche Einheit 4 eine
Drehung bei irgendeiner von gegenüberliegenden Positionen zu dem
MR-Element umgekehrt hat. Zwischenzeitlich ist es möglich, eine
Bewegungsgeschwindigkeit der magnetischen beweglichen Einheit 4 und
des Objekts, das erfasst wird, in Abhängigkeit von der Änderungsperiode
des Ausgangssignals i der dritten Komparatorschaltung 4 zu
erfassen. Wenn die Schwankungen einer Versorgungsspannung, die von
der Computereinheit 420 zur Sensoreinheit 50 zuzuführen ist, berücksichtigt
werden, treten Schwankungen bei hohen und niedrigen Pegeln H, L
bei dem Signal k beim ersten Ausführungsbeispiel auf, was es
vergleichsweise schwierig macht, den Vergleichspegel CL2 zu bilden. Beim
zweiten Ausführungsbeispiel
ist das Signal k nicht auf die Spannung einer Energieversorgung VCC
bezogen. Wo die Spannung der Energieversorgung VCC sich ändern sollte,
treten keine Schwankungen bei den hohen und niedrigen Pegeln H,
L des Signals k auf. Dies macht es einfach, einen Vergleichspegel
CL2 einzustellen.