DE102006041614B4

DE102006041614B4 - Magnetsensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102006041614B4
Application number: DE102006041614A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yokotani; Naoki Hiraoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2026-09-06
Also published as: KR100817678B1; US20070182405A1; KR20070081072A; DE102006041614A1; JP2007212292A; US7265541B1

Abstract

Magnetsensorvorrichtung mit
– einer magnetischen beweglichen Einheit (4), die sich entsprechend einer Bewegung eines zu erfassenden Objekts bewegt,
– einem Sensor (2), der über einen Spalt gegenüberliegend zur magnetischen beweglichen Einheit (4) vorgesehen ist, zum Erfassen einer Magnetfeldänderung im Spalt basierend auf einer Bewegung der magnetischen beweglichen Einheit (4),
– einer Sensoreinheit (50) mit einem Versorgungsanschluss (VB), einem Erdungsanschluss (GND) zum Erden und einem Ausgangsanschluss (VOUT), die
– eine Umwandlungseinrichtung (23, 29; 30, 31), die eine durch den Sensor erfasste Magnetfeldänderung in eine Änderung einer elektrischen Größe umwandelt und die elektrischen Größe ausgibt, und
– eine Stromsteuereinrichtung (40), die einen Strom (m), der über den Versorgungsanschluss (VB) und/oder den Erdungsanschluss (GND) fließt, entsprechend einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit (4) steuert, umfasst und
– einer Bestimmungseinrichtung (44, 45, 420), die die Bewegungsrichtung des zu erfassenden Objekts in Abhängigkeit
– von der elektrischen...

Description

Diese Erfindung betrifft eine Magnetsensorvorrichtung, die eine magnetische bewegliche Einheit hat, die sich entsprechend einer Bewegung eines zu erfassenden Objekts bewegt, so dass eine Bewegung des Objekts, insbesondere seine Bewegungsrichtung, unter Verwendung der Änderung des magnetischen Felds aufgrund der Bewegung der magnetischen beweglichen Einheit erfasst werden kann.
Herkömmlich ist ein Magnetsensor bekannt, der dazu geeignet ist, eine Bewegungsrichtung eines zu erfassenden Objekts zu erfassen, indem eine magnetische bewegliche Einheit mit konvexen Teilen in Reaktion auf eine Bewegung des Objekts 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.
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).
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.
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.
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.
Eine magnetische Detektorvorrichtung ist ferner aus DE 101 11 949 A bekannt, bei der eine magnetische bewegliche Einheit und eine Schaltung zur Umwandlung und Verarbeitung von Ausgabesignalen von mehreren MR-Elementen vorgesehen sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetsensorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die 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.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Magnetsensorvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem Magnetsensor gemäß der Erfindung ist eine Stromsteuereinrichtung vorgesehen, die einen Strom, der durch den Versorgungsanschluss oder den Erdungsanschluss fließt, entsprechend einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit ändert, so dass eine Bewegungsrichtung des zu erfassenden Objekts in Abhängigkeit von der Veränderung des Stromes bestimmt werden kann. Demgemäß kann selbst dann, wenn die magnetische bewegliche Einheit zu irgendeinem Zeitpunkt 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.
Bei der Magnetsensor gemäß der Erfindung ist die Stromsteuereinrichtung vorteilhafterweise in Form eines Schalters aufgebaut, der zwischen einem Versorgungsanschluss und einem Erdungsanschluss angeschlossen ist.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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;
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;
3 ist ein Schaltungsdiagramm eines Standes der Technik, der die Basis der Erfindung bildet;
4 ist ein Schaltungsdiagramm einer D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung des Standes der Technik, der die Basis der Erfindung bildet;
5A–5D sind erklärende Figuren, die den Betrieb des Standes der Technik erklären, der die Basis der Erfindung bildet;
6 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7A–7D sind erklärende Figuren, die den Betrieb der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erklären;
8 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
9A–9D sind erklärende Figuren, die den Betrieb der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erklären.
Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Grundlegender Stand der Technik der Erfindung
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.
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 Sensor bilden, aufgebaut 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 zu erfassenden Objekts (nicht gezeigt) dreht.
Die magnetische bewegliche Einheit 4 ist so angeordnet, dass ihre periphere Oberfläche über einen kleinen Spalt zu einer Seitenfläche des Magneten 1 gegenüberliegt. Aufgrund der Drehung der magnetischen beweglichen Einheit 4 gelangen der konvexe Teil 41 und der konkave Teil 42 abwechselnd nahe an den 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 später beschrieben wird. Übrigens können die MR-Elemente 21a, 21b, 22 natürlich Elemente mit sehr großem Magnetoresistenzeffekt (GMR-Elemente) sein.
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.
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. Bei der ersten und der zweiten Brückenschaltung 23, 30 sind 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.
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-Schalturig 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.
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.
Die erste und die zweite Anstiegsflanken-D-FF-Schaltung 381, 383 sind 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.
Die erste und die zweite Abfallflanken-D-FF-Schaltung 382, 384 sind 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 eine Erfassungseinrichtung bei der Erfindung. Die erste und die zweite Brückenschaltung 23, 30, die erste und die zweite Komparatorschaltung 29, 31 und die D-Flip-Flop-Schaltungsvorrichtung 380 bilden eine Umwandlungseinrichtung bei der Erfindung. Die dritte und die vierte Komparatorschaltung 44, 45 bilden eine Bestimmungseinrichtung bei der Erfindung. Der zweite Tr 40 bildet eine Stromsteuereinrichtung 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 Cl1, 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.
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.
Zweites Ausführungsbeispiel
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.
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.
Anderes ist bezüglich der Struktur gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei der obigen Anordnung bilden die magnetischen Erfassungselemente 21a, 21b, 22 eine Erfassungseinrichtung 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 eine Umwandlungseinrichtung, der eine durch die Erfassungseinrichtung erfasste Magnetfeldänderung in eine Änderung einer elektrischen Größe umwandelt und sie ausgibt. Diese Einrichtungen sind in der Sensoreinheit 50 vorgesehen. Die dritte und die vierte Komparatorschaltung 44, 45 bilden eine Bestimmungseinrichtung, der eine Bewegungsrichtung eines Objekts, das erfasst wird, in Abhängigkeit von einer Ausgabe der Umwandlungseinrichtung bestimmt, welche Einrichtungen in der Computereinheit 420 vorgesehen sind. Der zweite Tr 40 bildet eine Stromsteuereinrichtung, der den Strom, der zum Versorgungsanschluss VB und zum Erdungsanschluss GND fließt, entsprechend einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit 4 ändert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Magnetsensorvorrichtung mit – einer magnetischen beweglichen Einheit (4), die sich entsprechend einer Bewegung eines zu erfassenden Objekts bewegt, – einem Sensor (2), der über einen Spalt gegenüberliegend zur magnetischen beweglichen Einheit (4) vorgesehen ist, zum Erfassen einer Magnetfeldänderung im Spalt basierend auf einer Bewegung der magnetischen beweglichen Einheit (4), – einer Sensoreinheit (50) mit einem Versorgungsanschluss (VB), einem Erdungsanschluss (GND) zum Erden und einem Ausgangsanschluss (VOUT), die – eine Umwandlungseinrichtung (23, 29; 30, 31), die eine durch den Sensor erfasste Magnetfeldänderung in eine Änderung einer elektrischen Größe umwandelt und die elektrischen Größe ausgibt, und – eine Stromsteuereinrichtung (40), die einen Strom (m), der über den Versorgungsanschluss (VB) und/oder den Erdungsanschluss (GND) fließt, entsprechend einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit (4) steuert, umfasst und – einer Bestimmungseinrichtung (44, 45, 420), die die Bewegungsrichtung des zu erfassenden Objekts in Abhängigkeit – von der elektrischen Größe, die von der Umwandlungseinrichtung (29) über den Ausgangsanschluss (VOUT) der Sensoreinheit (50) zugeführt wird, und – von dem Stromsteuereinrichtung (40) gesteuerten Strom (m) bestimmt.
Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinrichtung ausgelegt ist für die Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden Objekts in Abhängigkeit von einer Ausgabe des Umwandlungseinrichtung.
Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei – die Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von Erfassungselementen (21a, 22, 21b) hat, die entlang einer Bewegungsrichtung der magnetischen beweglichen Einheit (4) parallel angeordnet sind, und – die Umwandlungseinrichtung eine erste Vergleichsschaltung (29), die ein erstes Signal entsprechend einer Erfassung der Magnetfeldänderung aufgrund eines der Erfassungselemente (21a, 22, 21b) erzeugt, eine zweite Vergleichsschaltung (31), die ein zweites Signal entsprechend einer Erfassung einer Magnetfeldänderung aufgrund eines weiteren der Erfassungselemente (21a, 22, 21b) erzeugt, und eine Schaltungseinrichtung (380), die ein drittes Signal ausgibt, das sich in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Signal ändert, umfasst, und wobei die Bestimmungseinrichtung eine dritte Vergleichsschaltung (44), die ein viertes Signal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von dem ersten Signal ändert, und eine vierte Vergleichsschaltung (45), die ein fünftes Signal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von dem gesteuerten Strom (m) ändert, umfasst, um dadurch die Bewegungsrichtung des zu erfassenden Objekts in Abhängigkeit von dem fünften Signal zu erfassen.
Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Stromsteuerabschnitt ein Transistor (40) ist, der zwischen dem Versorgungsanschluss (VB) und dem Erdungsanschluss (GND) angeschlossen ist und der in Abhängigkeit von dem dritten Signal von der Schaltungseinrichtung (380) gesteuert wird.
Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schaltungseinrichtung eine D-Flip-Flop-Schaltung (380) ist, die das dritte Signal erzeugt, das sich entsprechend einem Zustand des ersten und des zweiten Signals ändert.
Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die D-Flip-Flop-Schaltung (380) eine erste Anstiegsflanken-D--Flip-Flop-Schaltung (381), getriggert durch eine Anstiegsflanke des ersten Signals, eine zweite Anstiegsflanken-D-Flip-Flop-Schaltung (383), getriggert durch eine Anstiegsflanke des zweiten Signals, eine erste Abfallflanken-D-Flip-Flop-Schaltung (382), getriggert durch eine Abfallflanke des ersten Signals, und eine zweite Abfallflanken-D-Flip-Flop-Schaltung (384), getriggert durch eine Abfallflanke des zweiten Signals, umfasst.