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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magneterfassungseinrichtung
zum Erfassen der Bewegungsrichtung eines zahnförmigen magnetischen
beweglichen Körpers.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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18 ist
ein Magnetschaltungskonfigurationsdiagramm für eine herkömmliche
Magneterfassungseinrichtung, die ein magnetisches Erfassungselement
nutzt.
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18 ist
eine Perspektivansicht;
18(b) ist
ein Aufriss.
19 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm
für eine herkömmliche Magneterfassungseinrichtung;
20 ist
eine Menge von Wellenformen in jeweiligen Punkten in dem elektrischen
Schaltungsdiagramm in
19;
20 enthält
auch eine Menge von Diagrammen und eine Tabelle zum Erläutern
der Wellenformen. Die vorangehenden Bestandteile sind im
US-Patent Nr. 6,630,821 offenbart.
Die Magneterfassungseinrichtung enthält einen Rechteck-Parallelepiped-Magneten
1 zum
Generieren eines Vorspannungsmagnetfeldes und einen IC-Chip
2,
der in dem Magneten
1 vorgesehen ist und worin drei Magnetwiderstandselemente
als Magneterfassungselemente (magnetoelekt rische Wandlungselement)
integriert sind. Der Pfeil in der Nähe des Magneten
1 zeigt
die Richtung an, in der der Magnet
1 magnetisiert wird.
Erste, zweite und dritte Magnetwiderstandselemente (als MR-Elemente
bezeichnet)
21a,
21b und
22, die in dem
IC-Chip
2 enthalten sind, werden hergestellt, nahe zu sein
zu und gegenüberzuliegen einem getriebeförmigen
magnetischen rotierenden Körper (zahnförmiger
magnetischer beweglicher Körper)
4, und in der
Rotationsrichtung des zahnförmigen magnetischen rotierenden
Körpers sind die ersten, dritten und zweiten Magnetwiderstandselemente
21a,
22 und
21b in
dieser Reihenfolge angeordnet. Bezugszeichen
5 bezeichnet
die Rotationsachse des getriebeförmigen magnetischen rotierenden
Körpers
4; ein Pfeil
3 für den
getriebeförmigen magnetischen rotierenden Körper
4 zeigt
die Rotationsrichtung des getriebeförmigen magnetischen rotierenden
Körpers
4 an. Die ersten und zweiten MR-Elemente
21a und
21b konfigurieren
eine Brückenschaltung
23; das dritte MR-Element
22 und
ein Widerstand
6 konfigurieren eine Brückenschaltung
30.
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Die
Rotation des getriebeförmigen magnetischen rotierenden
Körpers 4 bewirkt, dass sich die Ausnehmungen
und die Vorsprünge des getriebeförmigen magnetischen
rotierenden Körpers 4 den ersten, zweiten und
dritten MR-Elementen 21a, 21b und 22 der
Magneterfassungseinrichtung 1 abwechselnd annähern.
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Entsprechend
wird das Magnetfeld, das durch den Magneten 1 an die ersten,
zweiten und dritten MR-Elemente 21a, 21b und 22 angelegt
wird, geändert. Die Änderung in dem Magnetfeld
führt zu Änderungen in den Widerstandswerten der
ersten, zweiten und dritten MR-Elemente 21a, 21b und 22; als Änderungen
in jeweiligen Spannungen über den MR-Elementen können
somit die Ausgaben von zwei Brückenschaltungssystemen erhalten
werden.
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Das
erste MR-Element 21a in der Brückenschaltung 23 ist
vorzugsweise mit einer Konstantspannungs- und Konstantstrom- Leistungsquelle
Vcc verbunden; das zweite MR-Element 21b ist geerdet; der
Verbindungspunkt 7 zwischen dem ersten MR-Element 21a und
dem zweiten MR-Element 21b ist mit dem Umkehrungseingangsanschluss
einer ersten Vergleichsschaltung 29 verbunden. Ein Anschluss
des Widerstands 8/9 ist mit der Leistungsquelle
Vcc verbunden; der andere Anschluss ist geerdet; der Verbindungspunkt 10 zwischen
dem Widerstand 8 und dem Widerstand 9 ist, als
eine Bezugsspannung, mit dem Nicht-Umkehrungseingangsanschluss einer
ersten Vergleichsschaltung 29 verbunden.
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Das
dritte MR-Element 22 der Brückenschaltung 30 ist
vorzugsweise mit einer Konstantspannungs- und Konstantstrom-Leistungsquelle
Vcc verbunden; der Widerstand 6 ist geerdet; der Verbindungspunkt 11 zwischen
dem dritten MR-Element 22 und dem Widerstand 6 ist
mit dem Umkehrungseingangsanschluss einer zweiten Vergleichsschaltung 36 verbunden.
Ein Anschluss des Widerstands 12/13 ist mit der
Leistungsquelle Vcc verbunden und der andere Anschluss davon ist
geerdet; der Verbindungspunkt 14 zwischen dem Widerstand 12 und dem
Widerstand 13 ist, als eine Bezugsspannung, mit dem Nicht-Umkehrungseingangsanschluss
der zweiten Vergleichsschaltung 36 verbunden.
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Außerdem
konfigurieren das erste MR-Element 21a und das zweite MR-Element 21b ein
erstes magnetoelektrisches Wandlungselement; das dritte MR-Element 22 und
der Widerstand 6 konfigurieren ein zweites magnetoelektrisches
Wandlungselement. Im allgemeinen wird, als ein magnetisches Erfassungselement,
ein Magnetwiderstandselement (ein MR-Element) genutzt. Ein MR-Element
ist ein Element, dessen Widerstandswert sich abhängig von dem
Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung und der Stromrichtung ändert.
Der Widerstandswert des MR-Elementes wird minimal, wenn sich die Stromrichtung
und die Magnetisierungsrichtung senkrecht zu einander schneiden,
und wird maximal, wenn der Winkel zwischen der Magneti sierungsrichtung
und der Stromrichtung null Grad ist, d. h. wenn die Stromrichtung
und die Magnetisierungsrichtung miteinander übereinstimmen
oder gänzlich entgegengesetzt zueinander sind.
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Die
jeweiligen Ausgaben der zwei oben beschriebenen Brückenschaltungen
werden durch die entsprechenden ersten und zweiten Vergleichsschaltungen
(erste und zweite magnetoelektrische Wandlungsausgabeschaltungen) 29 und 36 in
Rechteckwellen gewandelt; ein Ausgangssignal e (der ersten Vergleichsschaltung 29)
wird mit der Basis eines Ausgangstransistors mit offenem Kollektor 371 und dem
D-Anschluss einer D-Flip-Flop-Schaltung (D-FF) 38 verbunden;
das andere Ausgangssignal f (der zweiten Vergleichsschaltung 36)
wird mit dem CL-Anschluss des D-FF 38 verbunden. Der Ausgangsanschluss
des D-FF 38 ist über den Weg eines Widerstands 391 mit
der Basis eines Ausgangstransistors 401 verbunden, dessen
Kollektor mit dem Leistungsquellenanschluss Vcc verbunden ist; der Emitter
des Ausgangstransistors 401 ist mit dem Emitter des Ausgangstransistors 371 verbunden
und über den Weg eines Widerstands 411 geerdet.
Außerdem ist der D-FF 38 gut bekannt; wenn der CL-Eingang
davon "L (tiefer Pegel)" ist, behält der Ausgang den vorherigen
Zustand ungeachtet des Pegels des D-Anschlusses bei; in dem Fall,
wo wenn der CL-Eingang ein Anstiegsflankentrigger von "H (hoher
Pegel)" ist, ist der D-Anschluss "H", der Ausgang wird "H" gemacht;
in dem Fall, wo der D-Anschluss "L" ist, wird der Ausgang "L" gemacht.
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Das
Ausgangssignal h des Ausgangstransistors 371 wird zu einer
Computereinheit 42 übermittelt, in der Computereinheit 42 über
den Weg eines Widerstands 15 mit dem Leistungsquellenanschluss Vcc
verbunden, und ferner mit den jeweiligen Umkehrungseingangsanschlüssen
von dritten und vierten Vergleichsschaltungen 44 und 45 verbunden.
Ein Anschluss eines Widerstands 16/17 ist mit
der Leistungsquelle Vcc verbunden; der andere Anschluss ist geerdet;
der Verbindungspunkt 18 zwischen den Widerständen 16 und 17 ist,
als ein Vergleichspegel 1 (Bezugsspannung), mit dem Nicht-Umkehrungseingangsanschluss
der dritten Vergleichsschaltung 44 verbunden. Ähnlich
ist ein Anschluss eines Widerstands 19/20 mit
der Leistungsquelle Vcc verbunden; der andere Anschluss ist geerdet;
der Verbindungspunkt 24 zwischen den Widerständen 19 und 20 ist, als
ein Vergleichspegel 2 (Bezugsspannung), mit dem Nicht-Umkehrungseingangsanschluss
der vierten Vergleichsschaltung 45 verbunden. Der Vergleichspegel
1 und der Vergleichspegel 2 für die vorangehenden dritten
und vierten Vergleichsschaltungen 44 bzw. 45 sind
voneinander verschieden und auf eine derartige Weise eingestellt,
dass der Vergleichspegel 1 größer als der Vergleichspegel
2 ist; deshalb sind die Ausgangssignale der dritten und vierten
Vergleichsschaltungen 44 und 45 voneinander verschieden.
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Als
Nächstes wird die Operation erläutert. 20 ist
eine Menge von Wellenformen c bis j in den Punkten c bis j in dem
elektrischen Schaltungsdiagramm in 19; 20(a) repräsentiert die Wellenformen
in dem Fall, wo der getriebeförmige magnetische rotierende
Körper 4 vorwärts rotiert; 20(b) repräsentiert die Wellenformen
in dem Fall, wo der getriebeförmige magnetische rotierende Körper 4 rückwärts
rotiert. In dem Fall der Vorwärtsrotation (a) nähert
sich der getriebeförmige magnetische rotierende Körper 4 dem
MR-Element 21a, dem MR-Element 22 und dem MR-Element 21b in
dieser Reihenfolge an, wobei dadurch die Widerstandswerte der MR-Elemente
reduziert werden; deshalb wird die Ausgabe (ein Rechteckwellensignal)
e der ersten Vergleichsschaltung 29, die aus dem Signal
c in der Brückenschaltung 23 abgeleitet wird für
das MR-Element 21a in der Phase vorgerückt (Auftrittszeitsteuerung)
als die Ausgabe (ein Rechteckwellensignal) f der zweiten Vergleichsschaltung 36,
die aus dem Signal d in der Brückenschaltung 30 abgeleitet
wird für das MR-Element 22.
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In
dem Fall entsprechend, wo der D-FF 38, der ein Anstiegsflankentriggertyp
ist, genutzt wird, ist die Ausgabe g des D-FF 38 immer
ein hoher Pegel "H (ein erstes Signal)". Der Ausgangstransistor 401,
der mit dem Ausgang des D-FF 38 verbunden ist, wird "EIN",
wobei dadurch ein Strom dem Widerstand 411 zugeführt
wird, der zwischen dem Emitter und der Masse des Ausgangstransistors 371 verbunden
ist. Wenn der Ausgangstransistor 371 "AUS" ist, ist der Pegel
der Ausgabe h ein hoher Pegel, der durch die Spannung in dem Leistungsquellenanschluss
Vcc in der Computereinheit 42 bestimmt wird, ungeachtet dessen,
ob der getriebeförmige magnetische rotierende Körper 4 vorwärts
oder rückwärts rotiert; wenn der Ausgangstransistor 371 "EIN"
ist, wird der Pegel der Ausgabe h ein tiefer Pegel 1, der durch
das Multiplikationsprodukt der Summe eines Stroms, der durch den
Ausgangstransistor 371 zugeführt wird, und eines
Stroms, der durch den Ausgangstransistor 401 zugeführt
wird, der mit dem Ausgang des D-FF 38 verbunden ist, und
des Widerstandswertes des Widerstands 411, der zwischen
dem Emitter des Ausgangstransistors 371 und der Masse verbunden
ist, bestimmt wird.
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In
dem Fall der Rückwärtsrotation (b) nähert sich
im Gegensatz dazu der getriebeförmige magnetische rotierende
Körper 4 dem MR-Element 21b, dem MR-Element 22 und
dem MR-Element 21a in dieser Reihenfolge an, wobei dadurch
die Widerstandswerte der MR-Elemente reduziert werden; deshalb wird
die Ausgabe f der zweiten Vergleichsschaltung 36, die aus
dem Signal d in der Brückenschaltung 30 abgeleitet
wird für das MR-Element 22 in der Phase vorgerückt
(Auftrittszeitsteuerung) als die Ausgabe e der ersten Vergleichsschaltung 29,
die aus dem Signal c in der Brückenschaltung 23 abgeleitet
wird für das MR-Element 21a. Entsprechend ist die
Ausgabe g des D-FF 38 immer ein tiefer Pegel "L (ein zweites
Signal)", wodurch der Ausgangstransistor 401, der mit dem
Ausgang des D-FF 38 verbun den ist, "AUS" wird; deshalb
kann kein Strom durch den Ausgangstransistor 401 zu dem
Widerstand 411 zugeführt werden, der zwischen
dem Emitter des Ausgangstransistors 371 und der Masse verbunden ist.
Wenn der Ausgangstransistor 371"EIN" ist, wird entsprechend
der Pegel der Ausgabe h ein tiefer Pegel 2, der durch das Multiplikationsprodukt
eines Stroms, der durch den Ausgangstransistor 371 zugeführt
wird, und des Widerstandswertes des Widerstands 411, der
zwischen dem Emitter des Ausgangstransistors 371 und der
Masse verbunden ist, bestimmt wird. In diesem Fall kann die Ausgabe
h drei Werte annehmen; die Größenbeziehung unter
den Werten ist auf eine derartige Weise, dass der hohe Pegel > dem tiefen Pegel 1 > dem tiefen Pegel 2
ist. Außerdem ist das MR-Element 21b ein Magnetwiderstandselement;
die Brückenschaltung 23 kann jedoch realisiert
werden, selbst wenn das MR-Element 21b durch einen normalen
Widerstand ersetzt wird.
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Als
ein Ergebnis wird die Ausgabe g des D-FF 38 ein hoher Pegel
"H" (das erstes Signal) in dem Fall der Vorwärtsrotation,
und wird ein tiefer Pegel "L" (der zweite Pegel) in dem Fall der
Rückwärtsrotation. Entsprechend wird es möglich
gemacht, die Rotationsrichtung zu erfassen, basierend auf dem Wert
der Ausgabe g des D-FF 38. In dem Fall der Vorwärtsrotation
wird außerdem die Ausgabe h des Ausgangstransistors 371 ein
Impulssignal mit zwei Werten, d. h. dem hohen Pegel und dem tiefen
Pegel 1; in dem Fall der Rückwärtsrotation wird
die Ausgabe h ein Impulssignal mit zwei Werten, d. h. dem hohen
Pegel und dem tiefen Pegel 2; deshalb wird es möglich gemacht,
die Rotationsrichtung zu erfassen, basierend auf dem Wert des tiefen
Pegels 1 oder 2. Außerdem können die Rotationsposition
und die Rotationsgeschwindigkeit des getriebeförmigen magnetischen
rotierenden Körpers 4 basierend auf dem Impuls
mit zwei Werten erfasst werden.
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Des
weiteren wird die Ausgabe h des Ausgangstransistors 371 an
die Computereinheit 42 angelegt, der Vergleichspegel 1
für die dritte Vergleichsschaltung 44 in der Computereinheit 42 wird
auf einen Pegel zwischen dem hohen Pegel und dem tiefen Pegel 1
gesetzt, und der Vergleichspegel 2 für die vierte Vergleichsschaltung 45 wird
auf einen Pegel zwischen dem tiefen Pegel 1 und dem tiefen Pegel
2 gesetzt, sodass die Rotationsrichtung erfasst werden kann. D.
h. der Fall, wo kein Signal in dem Ausgangsanschluss j der vierten
Vergleichsschaltung 45 erscheint, entspricht dem Fall,
wo der getriebeförmige magnetische rotierende Körper 4 vorwärts
rotiert; der Fall, wo ein spezifisches Signal in dem Ausgangsanschluss
j erscheint, entspricht dem Fall, wo der getriebeförmige
magnetische rotierende Körper 4 rückwärts
rotiert. In dem Ausgangsanschluss i der dritten Vergleichsschaltung 44 erscheint
außerdem ein spezifisches Signal in entweder dem Fall der
Vorwärts- oder der Rückwärtsrotation.
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Wie
aus den Wellenformdiagrammen in
20 gesehen
werden kann, kann außerdem, da das Signal c (Impuls) in
der Brückenschaltung
23 für das MR-Element
21a,
entsprechend der Zahnposition des getriebeförmigen magnetischen
rotierenden Körpers
4 in Synchronisation mit dem
Impuls in der Ausgabe h des Ausgangstransistors
371 ist,
ungeachtet der Rotationsrichtung, die gegenüberliegende Bedingung
des getriebeförmigen magnetischen rotierenden Körpers
4 (ob
der Vorsprung oder die Ausnehmung dem MR-Element
21a gegenüberliegt)
unterschieden werden, basierend auf dem Impuls in der Ausgabe h;
deshalb ist die Magneterfassungseinrichtung in einem Steuersystem
von Nutzen, das eine derartige Funktion erfordert. Außerdem
unterscheidet die herkömmliche Magneterfassungseinrichtung, die
in
US-Patent Nr. 6,630,821 offenbart
wird, die Bewegungsrichtung des zahnförmigen magnetischen beweglichen
Körpers durch, wie oben beschrieben, Nutzen der steigenden
Flanke eines einzelnen Rechteckwellensignals; deshalb wird die Zeitsteuerung zum
Erfassen der Bewegungsrichtung des zahnförmigen magnetischen
beweglichen Körpers verzögert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Magneterfassungseinrichtung
zu erhalten, die zum genauen Erfassen der Bewegungsrichtung eines
zahnförmigen magnetischen beweglichen Körpers
fähig ist, und ohne irgendwelche fehlerhafte Erfassung
durchzuführen.
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Eine
Magneterfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist versehen mit ersten und zweiten magnetoelektrischen
Wandlungselementen, die in einem Vorspannungsmagnetfeld auf eine
derartige Weise angeordnet sind, um in einer Zeile entlang einer
Richtung zu sein, in der sich ein zahnförmiger magnetischer
beweglicher Körper als ein Erfassungsgegenstand bewegt
und dem zahnförmigen magnetischen beweglichen Körper
gegenüberzuliegen, zum Erzeugen von Änderungen
in einer elektrischen Größe in Übereinstimmung
mit einer Bedingungsänderung, in dem Vorspannungsmagnetfeld,
wegen der Bewegung des Erfassungsgegenstands; einer ersten magnetoelektrischen
Wandlungsausgabeschaltung zum Ausgeben einer Änderung in
einer elektrischen Größe, die durch das erste magnetoelektrische
Wandlungselement erzeugt wird; einer zweiten magnetoelektrischen
Wandlungsausgabeschaltung zum Ausgeben einer Änderung in einer
elektrischen Größe, die durch das zweite magnetoelektrische
Wandlungselement erzeugt wird; einer Ausgabesignalverarbeitungsschaltung
zum Ausgeben eines ersten Signals in Übereinstimmung mit der
gegenseitigen Phasenbeziehung zwischen der Ausgabe der ersten magnetoelektrischen
Wandlungsausgabeschaltung und der Ausgabe der zweiten magnetoelektrischen
Wandlungsausgabeschaltung basierend auf der Bewegung, in der Vorwärtsrichtung,
des Erfassungsgegenstands und basierend auf der ersten Signalausgabe
und der Ausgabe der magne toelektrischen Wandlungsausgabeschaltung, Generieren
eines Impulses eines hohen Pegels 1 und eines tiefen Pegels 1 und
zum Ausgeben eines zweiten Signals in Übereinstimmung mit
der gegenseitigen Phasenbeziehung zwischen der Ausgabe der ersten
magnetoelektrischen Wandlungsausgabeschaltung und der Ausgabe der
zweiten magnetoelektrischen Wandlungsausgabeschaltung basierend auf
der Bewegung, in der Rückwärtsrichtung, des Erfassungsgegenstands
und basierend auf der zweiten Signalausgabe und der Ausgabe der
magnetoelektrischen Wandlungsausgabeschaltung, Generieren eines
Impulses eines hohen Pegels 2 und eines tiefen Pegels 2, die sich
jeder von mindestens einem des hohen Pegels 1 und des tiefen Pegels
1 unterscheiden; einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen eines
Impulses, der durch die Ausgabesignalverarbeitungsschaltung ausgegeben
wird, mit einem Vergleichspegel und Ausgeben des Vergleichsergebnisses;
und der anderen Vergleichsschaltung zum Vergleichen eines Impulses,
der durch die Ausgabesignalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird,
mit dem anderen Vergleichspegel, der sich von dem einen Vergleichspegel
unterscheidet, und Ausgeben des Vergleichsergebnisses. Die Ausgabesignalverarbeitungsschaltung
ist auf eine derartige Weise konfiguriert, dass nicht nur der Impuls
des hohen Pegels 1 und des tiefen Pegels 1 den anderen Vergleichspegel
nicht kreuzt, sondern auch der Impuls des hohen Pegels 2 und des
tiefen Pegels 2 den einen Vergleichspegel nicht kreuzt.
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Gemäß einer
Magneterfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung wird es möglich
gemacht, die Bewegungsrichtung eines zahnförmigen magnetischen
beweglichen Körpers genau und ohne Durchführen
jeglicher fehlerhafter Erfassung zu erfassen. Insbesondere kann
eine ausgezeichnete Erfassung durchgeführt werden, ohne
irgendeine fehlerhafte Unterscheidung zu machen, sogar in dem Fall
der wechselnden Operation, zwischen der Vorwärtsrotation
und der Rückwärtsrotation, was durch eine Vibration
des zahnförmigen magnetischen beweglichen Körpers
oder dergleichen verursacht wird.
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Die
vorangehenden und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung
der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß der Basistechnologie der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein detailliertes elektrisches Schaltungsdiagramm für eine
erste Logikschaltung in 1;
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3 ist
eine Menge von Wellenformen in den Umkehrungsmustern (a) und (b)
eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 1 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm; 3 enthält auch ein
Diagramm und eine Menge von Tabellen zum Erläutern der
Wellenformen;
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4 ist
eine Menge von Wellenformen in den Umkehrungsmustern (c) und (d)
eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 1 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm;
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5 ist
eine Menge von Wellenformen in dem Umkehrungsmuster (a) eines magnetischen
beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten in dem in 2 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm;
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6 ist
eine Menge von Wellenformen in dem Umkehrungsmuster (b) eines magnetischen
beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten in dem in 2 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm;
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7 ist
eine Menge von Wellenformen in dem Umkehrungsmuster (c) eines magnetischen
beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten in dem in 2 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm;
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8 ist
eine Menge von Wellenformen in dem Umkehrungsmuster (d) eines magnetischen
beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten in dem in 2 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm;
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9 ist
eine Menge von Wellenformen in den periodisch auftretenden Mustern
(a) und (b) eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 1 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 9 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen;
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10 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß Ausführungsform 1;
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11 ist
eine Menge von Wellenformen, die mit der Rotation eines magnetischen
beweglichen Körpers in Verbindung stehen, in jeweiligen Punkten
in dem in 10 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 11 enthält
auch eine Menge von Diagrammen zum Erläutern der Wellenformen;
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12 ist
eine Menge von Wellenformen, die mit der Umkehrung eines magnetischen
beweglichen Körpers in Verbindung stehen, in jeweiligen Punkten
in dem in 10 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 12 enthält
auch eine Menge von Tabellen und ein Diagramm zum Erläutern
der Wellenformen;
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13 ist
eine Menge von Wellenformen in den periodisch auftretenden Mustern
(a) und (b) eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 10 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 13 enthält
auch eine Tabelle und ein Diagramm zum Erläutern der Wellenformen;
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14 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß Ausführungsform 2;
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15 ist
eine Menge von Wellenformen, die mit der Umkehrung eines magnetischen
beweglichen Körpers in Verbindung stehen, in jeweiligen Punkten
in dem in 14 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm;
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16 ist
eine Menge von Wellenformen in den periodisch auftretenden Mustern
(a) und (b) eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 14 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 16 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen;
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17 ist
eine Menge von Wellenformen, die mit der Umkehrung eines magnetischen
beweglichen Körpers in Verbindung stehen, gemäß Ausführungsform
3 in jeweiligen Punkten in dem in 14 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm;
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18 ist
ein Magnetschaltungskonfigurationsdiagramm für eine herkömmliche
Magneterfassungseinrichtung;
-
19 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine herkömmliche
Magneterfassungseinrichtung; und
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20 ist
eine Menge von Wellenformen in jeweiligen Punkten in dem in 19 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm; 20 enthält auch eine
Menge von Diagrammen und eine Tabelle zum Erläutern der
Wellenformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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[Technologie als eine Basis der vorliegenden
Erfindung]
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An
erster Stelle wird eine Magneterfassungseinrichtung als eine Basis
der vorliegenden Erfindung erläutert. Eine Magneterfassungseinrichtung
als eine Basis der vorliegenden Erfindung erfasst die Bewegungsrichtung
eines magnetischen beweglichen Körpers viermal so schnell
wie es eine herkömmliche Magneterfassungseinrichtung tut,
durch Nutzen der jeweiligen steigenden Flanken und der jeweiligen
fallenden Flanken von zwei Rechteckwellensignalen, wobei dadurch
die Bewegungsrichtung eines zahnförmigen magnetischen beweglichen
Körpers (magnetischer beweglicher Körper) erfasst
wird.
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1 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß der Basistechnologie der vorliegenden Erfindung. 2 ist
ein detailliertes elektrisches Schaltungsdiagramm für eine
erste Logikschaltung in 1. 3 und 4 sind
jede eine Menge von Wellenformen in der Umkehrungsposition eines
magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 1 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm; 3 enthält auch ein
Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen. 5 bis 8 sind
jede eine Menge von Wellenformdiagrammen in der Umkehrungsposition
eines magnetischen beweglichen Körpers in jeweiligen Punkten
in dem in 2 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm. 9 ist eine Menge von Wellenformen
in der Umkehrungsposition eines magnetischen beweglichen Körpers in
jeweiligen Punkten in dem in 1 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm; 9 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen.
Außerdem bezeichnen in den Figuren einschließlich
jener für eine herkömmliche Magneterfassungseinrichtung
die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Komponenten;
deshalb werden die Erläuterungen dafür weggelassen.
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Das
elektrische Schaltungsdiagramm in 1 ist das
gleiche wie das in 19 mit Ausnahme dessen, dass
der D-FF 38 in 19 durch
eine erste Logikschaltung 25 in 1 ersetzt
ist. Wie im Detail in 2 dargestellt, wird die Zahl
von D-Flip-Flop-Schaltungen (D-FFs) in der ersten Logikschaltung 25 viermal
gemacht, sodass die Bewegungsrichtung eines magnetischen beweglichen
Körpers in den jeweiligen steigenden Flanken und den jeweiligen
fallenden Flanken der (Rechteckwelle) Signale e und f erfasst wird.
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Wenn
kombiniert, stellen 3 und 4 eine Menge
von Wellenformen in Umkehrungsmustern (a), (b), (c) und (d) dar,
in denen ein magnetischer beweglicher Körper seine Rotationsrichtung von
der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in einer Umkehrungsposition umkehrt, in jeweiligen Punkten in dem
in 1 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 3 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen. Wie
in dem oberen Abschnitt von 3 dargestellt, kehrt
der magnetische bewegliche Körper 4, der MR-Elementen
gegenüberliegt, seine Rotationsrichtung von der Vorwärts-
zu der Rückwärtsrotation in jeder der Umkehrungspositionen
um. Die Wellenformen in jedem der Umkehrungsmuster (a), (b), (c)
und (d) in den jeweiligen Punkten in dem elektrischen Schaltungsdiagramm
in 1 werden in 3(a) und 3(b) und 4(c) und 4(d) dargestellt. Wie durch das Signal
g in 3(a) und 3(b) und 4(c) und 4(d) dargestellt,
wird in jeder Umkehrungszeitsteuerung das Signal g ein tiefer Pegel
(L) in der ersten Flanke nach der Umkehrung (die erste Flanke von den
Flanken der Signale e und f), wodurch die Umkehrung des magnetischen
beweglichen Körpers erfasst wird. Die Tabellen oben rechts
von 3 repräsentieren die Ergebnisse logischer
Bestimmungen in der ersten Logikschaltung 25; die vorangehenden
Tabellen deuten an, dass das Signal g eines hohen Pegels "H" (Vorwärtsrotation)
oder das Signal g eines tiefen Pegels "L" (Rückwärtsrotation)
in Übereinstimmung mit der Kombination der jeweiligen Anstiegsflankenzustände
des Signals e und f, der jeweiligen Abfallflankenzustände
des Signals e und f, der jeweiligen Werte hohen Pegels "H" des Signals
e und f, der jeweiligen Werte tiefen Pegels "L" des Signals e und f
ausgegeben wird.
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In
dem Fall die Umkehrungsmuster (a) und (b) in 3(a) bzw. 3(b) wird die Umkehrung auch in der ersten
Flanke, nach der Umkehrung, des Signals j in der Computereinheit 42 erfasst.
In dem Fall der Umkehrungsmuster (c) und (d) in 4(c) bzw. 3(d) wird die Umkehrung, in dem Signal
j, in der Zeitsteuerung erfasst, wenn das Signal h zuerst ein tiefer
Pegel nach der Umkehrung wird.
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2 ist
ein detailliertes elektrisches Schaltungsdiagramm für die
erste Logikschaltung 25 in 1; die erste
Logikschaltung 25 enthält vier D-FFs 38-1, 38-2, 38-3 und 38-4,
deren Ausgaben d1, d2, d3 bzw. d4 sind. Ein D-FF ist eine Schaltung,
wie oben beschrieben; wenn der CL-Eingang davon "L (tiefer Pegel)"
ist, behält der Ausgang davon den vorherigen Zustand bei,
ungeachtet des Pegels des D-Anschlusses; in dem Fall, wo wenn der
CL-Eingang ein Anstiegsflankentrigger von "H (hoher Pegel)" ist,
ist der D-Anschluss "H", der Ausgang wird "H" gemacht, und in dem
Fall, wo der D-Anschluss "L" ist, wird der Ausgang "L" gemacht.
Entsprechend kann ein D-FF als eine Anstiegsflanken-D-Flip-Flop-Schaltung
bezeichnet werden. Durch Verbinden einer NOT-Schaltung mit dem CL-An schluss
steigt der CL-Eingang in der Zeitsteuerung an, wenn ein Abfallflankentrigger
an den Eingang der NOT-Schaltung angelegt wird; somit ist es möglich,
dass in dem Fall, wo der D-Anschluss "H" ist, der Ausgang "H" gemacht
wird, und in dem Fall, wo der D-Anschluss "L" ist, wird der Ausgang
"L" gemacht. Entsprechend kann ein D-FF, der eine NOT-Schaltung
enthält, als eine Abfallflanken-D-Flip-Flop-Schaltung bezeichnet
werden.
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Jede
der Schaltungen mit jeweiligen Ausgaben a1 bis a7 ist eine AND-Schaltung
oder eine Schaltung, die aus einer AND-Schaltung und einer NOT-Schaltung
besteht, die durch eine Kreismarkierung bezeichnet ist. Eine OR4-Schaltung
besteht aus einer OR-Schaltung und einer NOT-Schaltung. 5 ist
eine Menge von Diagrammen für die Wellenformen in dem Umkehrungsmuster
(a), worin der magnetische bewegliche Körper seine Rotationsrichtung von
der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition in 3 in jeweiligen
Punkten in dem in 2 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm umkehrt. Außerdem bezeichnet das "us"
auf der Abszisse die Einheitszeit. 6 ist eine Menge
von Diagrammen für die Wellenformen in dem Umkehrungsmuster
(b), worin der magnetische bewegliche Körper seine Rotationsrichtung
von der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition in 3 in jeweiligen
Punkten in dem in 2 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm umkehrt. 7 ist eine
Menge von Diagrammen für die Wellenformen in dem Umkehrungsmuster
(c), worin der magnetische bewegliche Körper seine Rotationsrichtung
von der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition in 3 in jeweiligen
Punkten in dem in 2 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm umkehrt. 8 ist eine
Menge von Diagrammen für die Wellenformen in dem Umkehrungsmuster
(d), worin der magnetische bewegliche Körper seine Rotationsrichtung
von der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition in 3 in jeweiligen
Punkten in dem in 2 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm umkehrt.
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In 2 werden
die Signale e und f eingegeben; in dem Fall, wo in den jeweiligen
steigenden Flanken und den jeweiligen fallenden Flanken der Signale
e und f der magnetische bewegliche Körper vorwärts
rotiert, wird ein H-Signal hohen Pegels als das Signal g ausgegeben,
und in dem Fall der Rückwärtsrotation wird ein
L-Signal tiefen Pegels als das Signal g ausgegeben. Mit anderen
Worten repräsentieren 5 und 8 die
Wellenformen in Umkehrungsmustern (a), (b), (c) und (d), in denen
der magnetische bewegliche Körper seine Rotationsrichtung von
der Vorwärts- zu der Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition in 3 umkehrt,
in jeweiligen Punkten in dem in 2 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm. In 5 bis 8 behält,
abhängig von der Phasenbeziehung zwischen dem Signal e
und dem Signal f, die Ausgabe d1 des D-FF 38-1 den Zustand
(H oder L), des Signals f, in der Zeitsteuerung der steigenden Flanke
des Signals e bei. Die Ausgabe d2 des D-FF 38-2 behält
den Zustand, des Signals f, in der Zeitsteuerung der fallenden Flanke
des Signals e bei. Ähnlich behält die Ausgabe
d3 des D-FF 38-3 den Zustand, des Signals e, in der Zeitsteuerung
der steigenden Flanke des Signals f bei. Die Ausgabe d4 des D-FF 38-4 behält
den Zustand, des Signals e, in der Zeitsteuerung der fallenden Flanke
des Signals f bei. Z. B. empfängt die Schaltung mit der
Ausgabe a1 die Ausgabe d1, die Ausgabe d2 und das umgekehrte Signal
des Signals e und gibt dann a1 aus. Ähnlich geben die jeweiligen Schaltungen
mit a2, a3, a4, a5, a6 und a7 a2, a3, a4, a5, a6 und a7 aus. Die
Ausgabe g der Schaltung, die aus der OR4- und der NOT-Schaltung
besteht, wird aus den Ausgaben a7, a2, a3 und a6 erhalten. Wie oben
beschrieben, werden in 2 die Signale e und f eingegeben;
in dem Fall, wo in den jeweiligen steigenden Flanken und den jeweiligen
fallenden Flanken der Signale e und f der magnetische bewegliche Körper
in der Vor wärtsrichtung rotiert, wird ein H-Signal hohen
Pegels als das Signal g ausgegeben, und in dem Fall der Rückwärtsrotation
wird ein L-Signal tiefen Pegels als das Signal g ausgegeben.
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Als
Nächstes wird der Fall erläutert, in dem der magnetische
bewegliche Körper die Vorwärtsrotation und die
Rückwärtsrotation in einer beliebigen Position
wechselt. 9 ist eine Menge von Wellenformen
in periodisch auftretenden Mustern (a) und (b), in denen der magnetische
bewegliche Körper die Vorwärtsrotation und die
Rückwärtsrotation in der Umkehrungsposition in
jeweiligen Punkten in dem in 1 dargestellten
elektrischen Schaltungsdiagramm wechselt; 9 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen. Wie
in dem oberen Abschnitt von 9 dargestellt, wechselt
der magnetische bewegliche Körper 4, der MR-Elementen
gegenüberliegt, die Vorwärts- und Rückwärtsrotation
in jeder der Umkehrungspositionen. Die Wellenformen, in jedem der
periodisch auftretenden Muster (a) und (b), in den jeweiligen Punkten
in dem elektrischen Schaltungsdiagramm in 1 werden
in 9(a) und 9(b) dargestellt.
Die Tabelle oben rechts von 9 repräsentiert
die Ergebnisse der logischen Bestimmungen durch die erste Logikschaltung 25 und
deutet an, dass das Signal g eines hohen Pegels "H" (Vorwärtsrotation)
oder das Signal g eines tiefen Pegels "L" (Rückwärtsrotation) in Übereinstimmung
mit der Kombination des Anstiegsflankenzustands des Signals e, des
Abfallflankenzustands des Signals e, der Werte hohen Pegels "H"
des Signals f, der Werte tiefen Pegels "L" des Signals f ausgegeben
wird.
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Wie
in 9 dargestellt, werden hinsichtlich des Signals
g die Vorwärtsrotation und die Rückwärtsrotation
abwechselnd erfasst; hinsichtlich der ausgegebenen Wellenformen
i und j der Computereinheit 42, die schließlich
die Rückwärtsrotation oder die Vorwärtsrotation
bestimmt, wird jedoch in dem Fall von 9(a) eine
fehlerhafte Bestimmung für die Vorwärtsro tation
verursacht, und in dem Fall von 9(b) wird
eine fehlerhafte Bestimmung für die Rückwärtsrotation
verursacht. Wenn der Ausgangstransistor 371 "AUS" ist (wenn
das Signal e "L" ist), ist der Pegel der Ausgabe h ein hoher Pegel,
der durch die Spannung in dem Leistungsquellenanschluss Vcc in der
Computereinheit 42 bestimmt wird, ungeachtet dessen, ob
der magnetische bewegliche Körper vorwärts oder
rückwärts rotiert; da wenn der Ausgangstransistor 371 ein
ist (wenn das Signal e "H" ist), das Signal g in dem Fall von 9(a) "H" ist, wird im Gegensatz dazu die
Ausgabe h der tiefe Pegel 1. Da wenn der Ausgangstransistor 371 ein
ist, das Signal g in dem Fall von 9(b) "L"
ist, wird jedoch die Ausgabe h der tiefe Pegel 2.
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In
dem Fall von 9(a) werden entsprechend
die Wellenformen i und j in dem Fall, wo die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation gewechselt werden, die
gleichen wie die Wellenformen i und j in dem Fall der Vorwärtsrotation,
die in 20(a) dargestellt wird, wodurch
eine fehlerhafte Bestimmung für die Vorwärtsrotation
verursacht wird. In dem Fall von 9(b) werden
außerdem die Wellenformen i und j in dem Fall, wo die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation gewechselt werden, die
gleichen wie die Wellenformen i und j in dem Fall der Rückwärtsrotation,
die in 20(b) dargestellt wird, wodurch
eine fehlerhafte Bestimmung für die Rückwärtsrotation
verursacht wird. Somit dient die vorliegende Erfindung dazu, Durchführung
einer ausgezeichneten Erfassung zu ermöglichen, ohne dass
irgend eine fehlerhafte Unterscheidung durchgeführt wird,
sogar in dem Fall der wechselnden Operation, zwischen der Vorwärtsrotation
und der Rückwärtsrotation, was durch eine Vibration
verursacht wird, in der Nähe der Erfassungsflanke, eines
magnetischen beweglichen Körpers oder dergleichen.
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Ausführungsform 1
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10 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß Ausführungsform 1. 11 und 12 sind
jede eine Menge von Wellenformen, die mit der Rotation eines magnetischen
beweglichen Körpers in Verbindung stehen, in jeweiligen
Punkten in dem in 10 dargestellten elektrischen
Schaltungsdiagramm; 11 enthält auch eine
Menge von Diagrammen zum Erläutern der Wellenformen; 12 enthält auch
eine Menge von Tabellen und ein Diagramm zum Erläutern
der Wellenformen. In 10 werden wegen der Bewegung
des magnetischen bewegliche Körpers (Erfassungsgegenstand)
die Widerstandswerte von magnetischen Erfassungselementen 21a, 21b und 22 geändert,
wodurch zwei Spannungsänderungen c und d mittels Brückenschaltungen 23 und 30 erhalten
werden. Die Spannungsänderungen c und d werden in Rechteckwellen
durch eine erste Vergleichsschaltung (erste magnetoelektrische Wandlungsausgabeschaltung) 29 bzw.
eine zweite Vergleichsschaltung (zweite magnetoelektrische Wandlungsausgabeschaltung) 36 gewandelt,
sodass Rechteckwellensignale e und f erhalten werden. Die Rechteckwellensignale
e und f werden zu der ersten Logikschaltung 25 (in 2)
eingegeben; aus der Phasenbeziehung zwischen den Rechteckwellensignalen
e und f wird, basierend auf der Vorwärtsbewegung des magnetischen
beweglichen Körpers, ein Signal g erhalten. In Ausführungsform
1 wird basierend auf der Vorwärtsbewegung des magnetischen
beweglichen Körpers das Signal g eines hohen Pegels "H"
als ein erstes Signal (Vorwärtsrotationserfassung) erhalten.
Aus der Phasenbeziehung, zwischen den Rechteckwellensignalen e und
f, wird basierend auf der Rückwärtsbewegung des
magnetischen beweglichen Körpers das Signal g erhalten.
In Ausführungsform 1 wird basierend auf der Rückwärtsbewegung
des magnetischen beweglichen Körpers das Signal g eines
tiefen Pegels "L" als ein zweites Signal (Rückwärtsrotationserfassung)
erhalten.
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Des
weiteren werden das Signal e, welches eines der Rechteckwellensignale
ist, und das Signal g zu einer zweiten Logikschaltung 46 eingegeben. Drei
Ausgaben der zweiten Logikschaltung 46 werden zu den jeweiligen
Basisanschlüssen von Ausgangstransistoren 37, 43 und 40 eingegeben.
Die Emitteranschlüsse der Ausgangstransistoren 37, 43 und 40 sind
geerdet. Die Kollektoranschlüsse der Ausgangstransistoren 37 und 43 sind, über
den Weg von Widerständen 39 bzw. 41,
mit einem Anschluss verbunden, von dem ein Sensorausgabesignal h ausgegeben
wird. Der Kollektoranschluss des Ausgangstransistors 40 ist
auch mit dem Anschluss verbunden, von dem das Sensorausgabesignal
h ausgegeben wird. Der Widerstand 41 hat einen Widerstandswert,
der kleiner als der des Widerstands 39 ist. Der Anschluss,
von dem das Sensorausgabesignal h ausgegeben wird, ist mit einer
Computereinheit 42 verbunden, und dann über den
Weg eines Widerstands 15 mit einer Leistungsquelle Vcc
verbunden. Das Sensorausgabesignal h wird zu einer dritten Vergleichsschaltung 44 eingegeben
und mit einem Vergleichspegel 1 verglichen; nach dem Vergleich wird ein
Signal i erhalten. Außerdem wird das Sensorausgabesignal
h zu einer vierten Vergleichsschaltung 45 eingegeben und
mit einem Vergleichspegel 2 verglichen; nach dem Vergleich wird
ein Signal j erhalten.
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Die
ersten und zweiten Logikschaltungen 25 und 46 und
die Ausgangstransistoren 37, 43 und 40 konfigurieren
eine Ausgabesignalverarbeitungsschaltung 51. Basierend
auf dem Signal g des hohen Pegels "H" als das erstes Signal, das
erhalten wird wegen der Vorwärtsbewegung des magnetischen
beweglichen Körpers, und der Ausgabe der ersten Vergleichsschaltung
(die erste magnetoelektrische Wandlungsausgabeschaltung) 29 wird
ein Impuls eines hohen Pegels 1 und eines tiefen Pegels 1 erhalten.
Basierend auf dem Signal g des hohen Pegels "H" und der Ausgabe
"H" der ersten Vergleichsschaltung 29 wird mit anderen
Worten der hohe Pegel "H" von einer AND-Schaltung 463 generiert,
woraufhin der Ausgangstransistor 40 einschaltet, was zu
einer Generierung eines Signals des tiefen Pegels 1 als das Sensorausgabesignal
h führt (siehe 11(a)). Basierend
auf dem Signal g des hohen Pegels "H" und der Ausgabe "L" der ersten
Vergleichsschaltung 29 wird der hohe Pegel "H" von einer
Schaltung 462 generiert, woraufhin der Ausgangstransistor 43 einschaltet,
was zu einer Generierung eines Signals des hohen Pegels 1 als das
Sensorausgabesignal h führt (siehe 11(a)).
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Basierend
auf dem Signal g des tiefen Pegels "L" als das zweite Signal, das
erhalten wird wegen der Rückwärtsbewegung des
magnetischen beweglichen Körpers und der Ausgabe der ersten
Vergleichsschaltung (die erste magnetoelektrische Wandlungsausgabeschaltung) 29,
wird ein Impuls eines hohen Pegels 2 und eines tiefen Pegels 2 erhalten.
Basierend auf dem Signal g des tiefen Pegels "L" und der Ausgabe
"H" der ersten Vergleichsschaltung 29 wird mit anderen
Worten der hohe Pegel "H" von einer Schaltung 461 generiert,
woraufhin der Ausgangstransistor 37 einschaltet, was zu
einer Generierung eines Signals des tiefen Pegels 2 als das Sensorausgabesignal
h führt (siehe 11(b)). Basierend
auf dem Signal g des tiefen Pegels "L" und der Ausgabe "L" der ersten
Vergleichsschaltung 29 schalten die Schaltungen 461, 462 und 463 alle
aus, was zu einer Generierung eines Signals des hohen Pegels 2 als
das Sensorausgabesignal h führt (siehe 11(b)).
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Der
Impuls (der Impuls des hohen Pegels 1 und des tiefen Pegels 1 und
der Impuls des hohen Pegels 2 und des tiefen Pegels 2), der durch
die Ausgabesignalverarbeitungsschaltung 51 ausgegeben wird,
wird, in einer (der vierten Vergleichsschaltung 45) der
Vergleichsschaltungen, mit einem (Vergleichspegel 2) der Vergleichspegel
verglichen, und dann wird das Ergebnis des Pegelvergleichs als das Signal
j ausgegeben. Ähnlich wird der Impuls (der Impuls, der
aus dem hohen Pegel 1 und dem tiefen Pegel 1 besteht, und der Impuls,
der aus dem hohen Pegel 2 und dem tiefen Pegel 2 besteht), der durch
die Ausgabesignalverarbeitungsschaltung 51 ausgegeben wird,
in der anderen (der dritten Vergleichsschaltung 44) der
Vergleichsschaltungen, mit dem anderen (Vergleichspegel 1) der Vergleichspegel
verglichen, und dann wird das Ergebnis des Pegelvergleichs als das
Signal i ausgegeben. Außerdem können die Rechteckwellensignale
e und f austauschbar zu der Ausgabesignalverarbeitungsschaltung 51 eingegeben
werden.
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Die
Ausgabesignalverarbeitungsschaltung 51 ist auf eine derartige
Weise konfiguriert, dass sich das elektrische Potenzial des Impulses
des hohen Pegels 2 und des tiefen Pegels 2 von dem elektrischen
Potenzial des Impulses des hohen Pegels 1 und des tiefen Pegels
1 unterscheidet, sodass sich unter Bezug auf die Wellenformen des
Signals h, die in 11(a) und 11(b) dargestellt werden, nicht nur der
Impuls des hohen Pegels 1 und des tiefen Pegels 1 und der andere
Vergleichspegel (Vergleichspegel 1) einander nicht schneiden, sondern
sich auch der Impuls des hohen Pegels 2 und des tiefen Pegels 2 und
der eine Vergleichspegel (Vergleichspegel 2) einander nicht schneiden.
Bei Erläuterung mit Verweis auf die Wellenform des Signals
h, die in 11(a) dargestellt wird,
kann das elektrische Potenzial des hohen Pegels 1 das elektrische
Potenzial des tiefen Pegels 2 überschreiten, um so dem
Vergleichspegel 1 näher zu sein, solange wie das elektrische
Potenzial des hohen Pegels 1 den Vergleichspegel 1 nicht schneidet.
Bei Erläuterung mit Verweis auf die Wellenform des Signals
h, die in 11(b) dargestellt wird,
kann ähnlich das elektrische Potenzial des tiefen Pegels
2 geringer als das des hohen Pegels 1 gemacht werden, um so dem
Vergleichspegel 2 näher zu sein, solange wie das elektrische
Potenzial des tiefen Pegels 2 den Vergleichspegel 2 nicht schneidet.
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Als
Nächstes wird die Operation erläutert. 11 und 12 sind
jede eine Menge von Wellenformen in den Punkten e, f, g, h, i und
j in dem elektrischen Schaltungsdiagramm in 10; 11(a), 11(b) und 12 stellen
einen Fall dar, wo der magnetische bewegliche Körper vorwärts
rotiert, einen Fall, wo der magnetische Körper rückwärts
rotiert, bzw. einen Fall, wo der magnetische bewegliche Körper
seine Rotationsrichtung von der Vorwärtsrotation zu der
Rückwärtsrotation ändert. Wie in 11 dargestellt,
wird basierend auf der Kombination der Signale e und f das Signal
i ein hoher Pegel, in dem Fall der Vorwärtsrotation in 11(a), und als das Signal j wird ein Signal
(ein Vorwärtsrichtungssignal mit Niederdrückungen
und Vorsprüngen) entsprechend den Niederdrückungen
und Vorsprüngen des magnetischen beweglichen Körpers
ausgegeben. In dem Fall der Rückwärtsrotation
in 11(b) wird das Signal j ein tiefer
Pegel, und als das Signal i wird ein Signal (ein Rückwärtsrotationssignal
mit Niederdrückungen und Vorsprüngen) entsprechend
den Niederdrückungen und Vorsprüngen des magnetischen beweglichen
Körpers ausgegeben. Wie oben beschrieben, kann mittels
der Signale i und j die Computereinheit die Signale entsprechend
den Niederdrückungen und Vorsprüngen des magnetischen
beweglichen Körper und die Rotationsrichtung erfassen. 12 stellt
Wellenformen in dem Fall dar, wo der magnetische bewegliche Körper
seine Rotationsrichtung von der Vorwärtsrotation zu der
Rückwärtsrotation ändert; das Sensorausgabesignal
h verhält sich, wie in 12 dargestellt.
Die Tabelle unten in 12 stellt die Ergebnisse der
logischen Bestimmungen durch die erste Logikschaltung 25 dar
und deutet an, dass das Signal g des hohen Pegels "H" (Vorwärtsrotation)
oder das Signal g des tiefen Pegels "L" (Rückwärtsrotation)
basierend auf der Kombination der jeweiligen Anstiegsflankenzustände
der Signale e und f, der jeweiligen Abfallflankenzustände der
Signale e und f, der jeweiligen "H"-Zustände der Signale
e und f und der jeweiligen "L"-Zustände der Signale e und
f ausgegeben wird.
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13 ist
eine Menge von Wellenformen in periodisch auftretenden Mustern (a)
und (b), in denen der magnetische bewegliche Körper die
Vorwärtsrotation und die Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition wechselt, in jeweiligen Punkten in dem
in 10 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 13 enthält
auch ein Diagramm und eine Tabelle zum Erläutern der Wellenformen.
Wie in dem oberen Abschnitt von 13 dargestellt,
wechselt der magnetische bewegliche Körper 4,
der MR-Elementen gegenüberliegt, die Vorwärts-
und Rückwärtsrotation in jeder der Umkehrungspositionen.
Die Wellenformen, in jedem der periodisch auftretenden Muster (a)
und (b), in den jeweiligen Punkten in dem elektrischen Schaltungsdiagramm
in 10 sind in 13(a) und 9(b) dargestellt. Die Tabelle oben rechts
von 13 repräsentiert die Ergebnisse der logischen
Bestimmungen durch die erste Logikschaltung 25 und deutet
an, dass das Signal g eines hohen Pegels "H" (Vorwärtsrotation)
oder das Signal g eines tiefen Pegels "L" (Rückwärtsrotation)
basierend auf der Kombination des Anstiegsflankenzustands des Signals
e, des Abfallflankenzustands der Signale e, des "H"-Zustands der
Signale f und des "L"-Zustands des Signals f ausgegeben wird.
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In 13(a) und 13(b) sind
die Wellenformen, in den jeweiligen Punkten, während der
Dauer, in der der magnetische bewegliche Körper 4 vorwärts rotiert,
die gleichen wie jene in dem Fall der Vorwärtsrotation
in 11(a). Während der Dauer,
in 13(a), in der die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation gewechselt werden, wird
der Wechsel zwischen der Vorwärtsrotation und der Rückwärtsrotation
in einem Zahnabschnitt des magnetischen beweglichen Körpers 4 durchgeführt;
da die Umkehrungsposition einer Position entspricht, in dem Rechteckwellensignal
e, wo der tiefe Pegel "L" und der hohe Pegel "H" des Rechteckwellensignals
e umgeschaltet werden, wird das Rechteckwellensignal e abwechselnd
"L" und "H".
-
Da
die Umkehrungsposition einer Position entspricht, in dem Rechteckwellensignal
f, während der Zeitperioden vor und nach denen, der Pegel
des Rechteckwellensignals f der tiefe Pegel "L" ist, hält
im Gegensatz dazu das Rechteckwellensignal f den tiefen Pegel "L".
In Übereinstimmung mit der Tabelle oben rechts von 13 wird
das Signal g entsprechend ein tiefer Pegel "L" (die Rückwärtsrotation) oder
ein hoher Pegel "H" (die Vorwärtsrotation), basierend auf
der Kombination des Abfallflankenzustands und des Anstiegsflankenzustands
des Rechteckwellensignals e und des tiefen Pegels des Rechteckwellensignals
f (vgl. die Wellenform g). Somit wird, wie durch die Wellenform
h dargestellt, das Sensorausgabesignal h der hohe Pegel 2 (die Rückwärtsrotation)
oder der tiefe Pegel 1 (die Vorwärtsrotation), wodurch,
als die Signale i und j, das Rückwärtsrotationssignal
mit Niederdrückungen und Vorsprüngen bzw. das
Vorwärtsrotationssignal mit Niederdrückungen und
Vorsprüngen generiert werden. Da der magnetische bewegliche
Körper 4 weder in dem Vorwärtsrotationsmodus
noch in dem Rückwärtsrotationsmodus ist, kann
deshalb bestimmt werden, dass der magnetische bewegliche Körper 4 die Rückwärtsrotation
und die Vorwärtsrotation wechselt.
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Während
der Dauer, in 13(b), in der die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation gewechselt werden, wird
der Wechsel zwischen der Vorwärtsrotation und der Rückwärtsrotation
in einem Niederdrückungsabschnitt des magnetischen beweglichen
Körpers 4 durchgeführt; da die Umkehrungsposition
einer Position, in dem Rechteckwellensignal e, entspricht, wo der
tiefe Pegel "L" und der hohe Pegel "H" des Rechteckwellensignals
e umgeschaltet werden, wird das Rechteckwellensignal e abwechselnd
"L" und "H". Da die Umkehrungsposition einer Position, in dem Rechteckwellensignal
f, entspricht, während der Zeitperioden vor und nach denen
der Pegel des Rechteckwellensignals f der hohe Pegel "H" ist, hält
im Gegensatz dazu das Rechteckwellensignal f den tiefen Pegel "H".
In Übereinstim mung mit der Tabelle oben rechts von 13 wird entsprechend
das Signal g ein tiefer Pegel "L" (die Rückwärtsrotation)
oder ein hoher Pegel "H" (die Vorwärtsrotation), basierend
auf der Kombination des Anstiegsflankenzustands und des Abfallflankenzustands
des Rechteckwellensignals e und des hohen Pegels des Rechteckwellensignals
f (siehe die Wellenform g). Wie durch die Wellenform h dargestellt, wird
somit das Sensorausgabesignal h der tiefe Pegel 2 (die Rückwärtsrotation)
oder der hohe Pegel 1 (die Vorwärtsrotation), wodurch die
Signale i und j in dem hohen Pegel "H" bzw. dem tiefen Pegel "L"
fixiert sind. Deshalb wird keiner der zwei Impulse ausgegeben, es
kann bestimmt werden, dass der magnetische bewegliche Körper 4 nicht
rotiert.
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Wie
oben beschrieben, kann in beiden Fällen eine ausgezeichnete
Erfassung durchgeführt werden, ohne jegliche fehlerhafte
Unterscheidung der Positionsinformation in dem magnetischen beweglichen
Körper 4 durchzuführen; deshalb kann
eine ausgezeichnete Erfassung durchgeführt werden, ohne
jegliche fehlerhafte Unterscheidung durchzuführen, sogar
in dem Fall der wechselnden Operation, zwischen der Vorwärtsrotation
und der Rückwärtsrotation, was durch eine Vibration
oder dergleichen in der Nähe der Erfassungsflanke verursacht wird.
Außerdem können außer einem MR-Element ein
großes Magnetwiderstandselement (GMR-Element), ein Tunnelmagnetwiderstandselement
oder ein Hall-Element als das Magneterfassungselement (magnetoelektrisches
Wandlungselement) genutzt werden.
-
Durch
Nutzen eines GMR-Elementes als das MR-Element kann außerdem
die Ausgabe der Brückenschaltung vergrößert
werden; sogar in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem zahnförmigen
magnetischen beweglichen Körper und der Magneterfassungseinrichtung
lang ist, kann somit die Erfassung durchgeführt werden,
wodurch die Eigenschaften der Magneterfassungseinrichtung verbessert
werden. Obwohl die Rate einer Änderung in dem Magnetwiderstand
eines MR-Elementes 2 bis 8% ist, ist die Rate einer Änderung
in dem Magnetwiderstand eines GMR-Elementes ungefähr 30%;
deshalb ist die Ausgabe der Brückenschaltung in dem Fall
eines GMR-Elementes 5 bis 15 mal so groß wie die Ausgabe
in dem Fall eines MR-Elementes. An Stelle des digitalen Signals
kann außerdem ein analoges Signal genutzt werden. Wie bisher
beschrieben, kann gemäß Ausführungsform
1 nicht nur die Bewegungsrichtung des magnetischen beweglichen Körpers
als ein Erfassungsgegenstand erfasst werden, sondern auch die Positionsinformation
in dem magnetischen beweglichen Körper kann erfasst werden,
ohne irgendeine fehlerhafte Unterscheidung zu machen. Es kann eine
ausgezeichnete Erfassung durchgeführt werden, ohne irgendeine
fehlerhafte Unterscheidung zu machen, sogar in dem Fall der wechselnden
Operation, zwischen der Vorwärtsrotation und der Rückwärtsrotation,
was durch eine Vibration oder dergleichen in der Nähe der
Erfassungsflanke verursacht wird.
-
Ausführungsform 2
-
14 ist
ein elektrisches Schaltungsdiagramm für eine Magneterfassungseinrichtung
gemäß Ausführungsform 2. 15,
die eine Menge von Diagrammen ist, die Wellenformen in den Punkten
e, f, g, h, i und j in dem elektrischen Schaltungsdiagramm in 14 darstellen,
repräsentiert die Operation in der Zeitsteuerung, wenn
ein magnetischer beweglicher Körper seine Rotationsrichtung
von der Vorwärtsrotation zu der Rückwärtsrotation ändert.
Es wird hauptsächlich der Unterschied zwischen den jeweiligen
elektrischen Schaltungsdiagrammen in 14 und 10 erläutert.
In 14 sind die Ausgänge der Schaltungen 461 und 462 in
der zweiten Logikschaltung 46 mit dem Basisanschluss des
Ausgangstransistors 37 verbunden, und der Ausgang der Schaltung 463 ist
mit dem Basisanschluss des Ausgangstransistors 40 verbunden.
Die Emit teranschlüsse der Ausgangstransistoren 37 und 40 sind
geerdet.
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Der
Kollektoranschluss des Ausgangstransistors 37 ist über
den Weg des Widerstands 39 mit einem Anschluss verbunden,
von dem das Sensorausgabesignal h ausgegeben wird. Der Kollektoranschluss
des Ausgangstransistors 40 ist auch mit dem Anschluss verbunden,
von dem das Sensorausgabesignal h ausgegeben wird. Der Anschluss,
von dem das Sensorausgabesignal h ausgegeben wird, ist mit der Computereinheit 42 verbunden
und dann über den Weg des Widerstands 15 mit der
Leistungsquelle Vcc verbunden. Danach wird, wie es der Fall bei 10 ist,
das Sensorausgabesignal h zu der dritten Vergleichsschaltung 44 eingegeben
und mit dem Vergleichspegel 1 verglichen; nach dem Vergleich wird
das Signal i erhalten. Außerdem wird das Sensorausgabesignal
h zu der vierten Vergleichsschaltung 45 eingegeben und
mit dem Vergleichspegel 2 verglichen; nach dem Vergleich wird das
Signal j erhalten.
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Mit
der vorangehenden Konfiguration wird ein Impuls des hohen Pegels
1 und des tiefen Pegels 1 erhalten, basierend auf dem Signal g des
hohen Pegels "H" als das erste Signal, das wegen der Vorwärtsbewegung
des magnetischen beweglichen Körpers erhalten wird und
der Ausgabe der ersten Vergleichsschaltung 29. Mit anderen
Worten wird basierend auf dem Signal g des hohen Pegels "H" und
der Ausgabe "H" der ersten Vergleichsschaltung 29 der hohe
Pegel "H" von der AND-Schaltung 463 generiert, woraufhin
der Ausgangstransistor 40 einschaltet, was zu einer Generierung
eines Signals des tiefen Pegels 1 als das Sensorausgabesignal h
führt (siehe 15). Basierend auf dem Signal
g des hohen Pegels "H" und der Ausgabe "L" der ersten Vergleichsschaltung 29 wird
der hohe Pegel "H" von der Schaltung 462 generiert, woraufhin
der Ausgangstransistor 37 einschaltet, was zu einer Generierung eines
Signals des hohen Pegels 1 als das Sensorausgabesignal h führt
(siehe 15).
-
Basierend
auf dem Signal g des tiefen Pegels "L" als das zweite Signal, das
wegen der Rückwärtsbewegung des magnetischen beweglichen
Körpers und der Ausgabe der ersten Vergleichsschaltung 29 erhalten
wird, wird ein Impuls des hohen Pegels 2 und des tiefen Pegels 2
erhalten. Mit anderen Worten wird basierend auf dem Signal g des
tiefen Pegels "L" und der Ausgabe "H" der ersten Vergleichsschaltung 29 der
hohe Pegel "H" von der Schaltung 461 generiert, woraufhin
der Ausgangstransistor 37 einschaltet, was zu einer Generierung eines
Signals des tiefen Pegels 2 als das Sensorausgabesignal h führt
(siehe 15). Basierend auf dem Signal
g des tiefen Pegels "L" und der Ausgabe "L" der ersten Vergleichsschaltung 29 schalten
die Schaltungen 461, 462 und 463 alle
aus, was zu einer Generierung eines Signals des hohen Pegels 2 als das
Sensorausgabesignal h führt (siehe 15).
-
In
dieser Situation sind sowohl das Signal des hohen Pegels 1 basierend
auf der Vorwärtsbewegung des magnetischen beweglichen Körpers
als auch das Signal des tiefen Pegels 2 basierend auf der Rückwärtsbewegung
des magnetischen beweglichen Körpers das Sensorausgabesignal
h, wenn der Ausgangstransistor 37 einschaltet; deshalb
haben die zwei Signale den gleichen elektrischen Potenzialpegel.
Die gesamte andere Operation der in 14 dargestellten
Magneterfassungseinrichtung ist die gleiche wie die von Ausführungsform
1.
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16(a) und 16(b) sind
jede eine Menge von Wellenformen, in periodisch auftretenden Mustern
(a) und (b), in denen der magnetische bewegliche Körper
die Vorwärtsrotation und die Rückwärtsrotation
in der Umkehrungsposition wechselt, in jeweiligen Punkten in dem
in 14 dargestellten elektrischen Schaltungsdiagramm; 16 enthält auch
eine Tabelle und ein Diagramm zum Erläutern der Wellenformen.
Wie in 16 dargestellt, wechselt während
der Dauer, in 16(a), in der die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation gewechselt werden, der
magnetische bewegliche Körper 4 die Vorwärtsrotation
und die Rückwärtsrotation in seiner Zahnposition;
wie durch die Wellenform h dargestellt, wird somit das Sensorausgabesignal
h der hohe Pegel 2 (die Rückwärtsrotation) oder
der tiefe Pegel 1 (die Vorwärtsrotation), wodurch, als
die Signale i und j, das Rückwärtsrotationssignal
mit Niederdrückungen und Vorsprüngen bzw. das
Vorwärtsrotationssignal mit Niederdrückungen und
Vorsprüngen generiert werden. Da der magnetische bewegliche
Körper 4 weder in dem Vorwärtsrotationsmodus
noch in dem Rückwärtsrotationsmodus ist, kann
deshalb bestimmt werden, dass der magnetische bewegliche Körper 4 gerade
die Rückwärtsrotation und die Vorwärtsrotation
wechselt. Während der Dauer, in 16(b),
in der die Vorwärtsrotation und die Rückwärtsrotation
gewechselt werden, wechselt der magnetische bewegliche Körper 4 die
Vorwärtsrotation und die Rückwärtsrotation
in ihrem Niederdrückungsabschnitt; somit wird, wie durch
die Wellenform h dargestellt, das Sensorausgabesignal h der tiefe
Pegel 2 (die Rückwärtsrotation), d. h. der hohe
Pegel 1 (die Vorwärtsrotation), wodurch die Signale i und
j in dem hohen Pegel bzw. in dem tiefen Pegel fixiert sind. Deshalb
wird keiner der zwei Impulse ausgegeben, es kann bestimmt werden,
dass der magnetische bewegliche Körper 4 nicht
rotiert. Wie oben beschrieben, kann in beiden Fällen eine
ausgezeichnete Erfassung durchgeführt werden, ohne dass
irgendeine fehlerhafte Unterscheidung der Positionsinformation in
dem magnetischen beweglichen Körper 4 gemacht wird.
Wie bisher beschrieben, kann in Ausführungsform 2 nicht
nur die gleiche Operation wie die von Ausführungsform 1
durchgeführt werden, sondern es sind, wie in dem elektrischen
Schaltungsdiagramm von 14 veranschaulicht, einer von
jedem der Ausgangstransistoren und der Widerstände entfernt, wodurch
eine Kostenreduzierung erreicht werden kann.
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Ausführungsform 3
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17,
die eine Menge von Diagrammen ist, die Wellenformen in den Punkten
e, f, g, h, i und j in dem elektrischen Schaltungsdiagramm in 14 darstellen,
gemäß Ausführungsform 3, repräsentiert die
Operation in der Zeitsteuerung, wenn ein magnetischer beweglicher
Körper seine Rotationsrichtung von der Vorwärtsrotation
zu der Rückwärtsrotation ändert. Ausführungsform
3 wird durch Einstellen, auf einen optimalen Wert, des Widerstandswertes
des Widerstands 39 in dem elektrischen Schaltungsdiagramm
in 14, gemäß Ausführungsform
2, auf eine derartige Weise erhalten, dass wenn hinsichtlich des
Signals h, das in 17 dargestellt wird, der hohe
Pegel und der tiefe Pegel des Sensorausgabesignals h in dem Fall
der Vorwärtsrotation auf den hohen Pegel 1 bzw. den tiefen
Pegel 1 eingestellt werden, und der hohe Pegel und der tiefe Pegel
des Sensorausgabesignals h in dem Fall der Rückwärtsrotation
auf den hohen Pegel 2 bzw. den tiefen Pegel 2 eingestellt werden,
sind der hohe Pegel 1, der tiefe Pegel 2 und 1/2 × (der
hohe Pegel 2 – der tiefe Pegel 1) einander nahezu gleich.
Andere Bestandteile sind die gleichen wie jene in Ausführungsform
2. Es ist selbstverständlich, dass Ausführungsform
3 das gleiche Erfassungsleistungsverhalten wie das von Ausführungsform
2 demonstriert; wie von dem Signal h in 17 gesehen
werden kann, wird des weiteren der Einstellungsspielraum für
den Vergleichspegel 1 und den Vergleichspegel 2 für die
Computereinheit angehoben. Außerdem kann der Einstellungsspielraum für
die Vergleichspegel der Computereinheit, die das Sensorsignal h
empfängt, angehoben werden.
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Während
gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass
diese Offenbarungen dem Zweck von Veranschaulichung dienen und dass
verschiedene Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung
von dem Bereich der Erfindung durchge führt werden können,
wie in den angefügten Ansprüchen dargelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6630821 [0003, 0016]