JP2006038773A - Device for detecting rotation angle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting rotation angle for reducing cost by means of simplification of a structure and suppression of the number of components. <P>SOLUTION: The rotation angle sensitive device comprises a rotation angle sensor 10 (a magnet 11, a first magnetoresistive element 12 and a second magnetic resistant element 13 changing resistant values due to change of magnetic fields, and a first comparator 15 and a second comparator 16 for binarizing an electrical signal (A point) by different thresholds), a gear 20 fixed on a crankshaft and having a number of teeth 21, and ECU 30 (an output pattern acquiring part 35 for continuously acquiring output patterns on the basis of a state (Hi or Lo) of each of binary signals output from the rotation angle sensor 10, a storing part 33 successively storing the output patterns, a substitution part 36 stored in the storing part 33 by substituting the output patterns at prescribed intervals from among successively storing output patterns for the other output patterns, and a rotation direction sensitive part 37 detecting a rotation direction of the crankshaft, on the basis of order of successively stored output patterns). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、回転角検出装置に関し、更に詳しくは、磁気抵抗素子を用いた回転角検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device, and more particularly to a rotation angle detection device using a magnetoresistive element.

一般に、乗用車、トラックなどに搭載される内燃機関であるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど(以下、単に「エンジン」と称する)は、ECUにより運転制御が行われるために、エンジンの運転状態の情報としてエンジン回転数やクランク角度が必要となる。従って、エンジンには、ECUがこのエンジン回転数やクランク角度を取得するために、回転角センサが取り付けられている。この回転角センサは、クランクシャフトが回転することにより、クランクシャフトの回転角に基づいてECUにパルス信号を出力するものである。ECUは、このパルス信号により、クランクシャフトの回転角を検出する。ここで、ECUは、このパルス信号により、内燃機関の各気筒のピストンの位置(各気筒のピストンの上死点に位置したこと)を検出するものでもある。しかし、内燃機関の低回転時において、従来の回転角センサでは、その出力が弱いため、ECUが正確なクランクシャフトの回転角や各気筒のピストンの正確な位置を検出することが困難であった。従って、従来の回転センサを用いた場合、ECUは、エンジンの始動時において各気筒のピストンの正確な位置、すなわち気筒判別が行えないという問題があった。従来の回転角センサを取り付けた内燃機関では、上記のように、内燃機関の始動時に気筒判別が行えないため、ECUがクランクシャフトの回転を回転角センサからのパルス信号により検出した後、このECUからの噴射信号により全気筒に燃料を噴射する燃料噴射制御を行うことで、内燃機関の始動性を確保していた。   In general, gasoline engines, diesel engines, and the like (hereinafter simply referred to as “engines”), which are internal combustion engines mounted on passenger cars, trucks, and the like, are controlled by an ECU, and therefore, as engine operating state information, Rotation speed and crank angle are required. Therefore, a rotation angle sensor is attached to the engine so that the ECU can acquire the engine speed and the crank angle. The rotation angle sensor outputs a pulse signal to the ECU based on the rotation angle of the crankshaft as the crankshaft rotates. The ECU detects the rotation angle of the crankshaft based on this pulse signal. Here, the ECU also detects the position of the piston of each cylinder of the internal combustion engine (that it is located at the top dead center of the piston of each cylinder) by this pulse signal. However, since the output of the conventional rotation angle sensor is weak when the internal combustion engine is running at a low speed, it is difficult for the ECU to detect the exact rotation angle of the crankshaft and the exact position of the piston of each cylinder. . Therefore, when the conventional rotation sensor is used, there is a problem that the ECU cannot determine the exact position of the piston of each cylinder, that is, the cylinder when starting the engine. In an internal combustion engine equipped with a conventional rotation angle sensor, as described above, since cylinder discrimination cannot be performed when the internal combustion engine is started, the ECU detects the rotation of the crankshaft by a pulse signal from the rotation angle sensor. The startability of the internal combustion engine is ensured by performing fuel injection control that injects fuel into all cylinders in response to an injection signal from the engine.

そこで、上記問題点を解決するために、特許文献1に示すように、内燃機関の低回転時においても、ECUがクランクシャフトの回転角や各気筒のピストンの位置を正確に検出することができ、パルス信号を出力する回転角センサが提案されている。この回転角センサは、磁界の変化に基づいて、ECUにパルス信号を出力するものであり、磁性材料で構成されている被検出対象であるギヤと、このギヤと対向する磁石と、ギヤと磁石との間に配置され、磁界の変化により電気的に変化する素子(磁気抵抗素子、ホール素子)と、電気信号をパルス信号に変換するコンパレータとにより構成されている。ギヤはクランクシャフトに固定されており、このギヤと磁石との間に磁界が発生する。この磁界は、クランクシャフトが回転し、それとともにギヤが回転することにより変化する。具体的には、ギヤの外周面に等間隔に形成された同一形状の歯と磁石との距離が変化することで磁界は変化し、例えば、歯と磁石との距離が近づくと磁界は強くなり、離れると磁界は弱くなる。この磁界の変化により素子が電気的に変化し、コンパレータに磁界の変化に応じた電気信号が出力される。コンパレータは、入力された電気信号を閾値により2値化し、ECUにパルス信号を出力する。ECUは、このパルス信号により、ギヤの回転角、すなわちクランクシャフトの回転角などを検出する。つまり、上記従来の回転角センサでは、内燃機関の低速時においても、磁界が変化するため、ECUが正確なクランクシャフトの回転角や各気筒のピストンの正確な位置を検出することができる。   Therefore, in order to solve the above problems, as shown in Patent Document 1, the ECU can accurately detect the rotation angle of the crankshaft and the position of the piston of each cylinder even when the internal combustion engine is rotating at a low speed. A rotation angle sensor that outputs a pulse signal has been proposed. This rotation angle sensor outputs a pulse signal to the ECU based on a change in a magnetic field, and includes a gear that is a detection target made of a magnetic material, a magnet that faces the gear, a gear and a magnet And an element (magnetoresistive element, Hall element) that changes electrically due to a change in magnetic field, and a comparator that converts an electric signal into a pulse signal. The gear is fixed to the crankshaft, and a magnetic field is generated between the gear and the magnet. This magnetic field changes as the crankshaft rotates and the gear rotates with it. Specifically, the magnetic field changes as the distance between the teeth of the same shape formed on the outer peripheral surface of the gear at equal intervals and the magnet changes. For example, the magnetic field increases as the distance between the teeth and the magnet approaches. When you leave, the magnetic field becomes weaker. The element is electrically changed by the change of the magnetic field, and an electric signal corresponding to the change of the magnetic field is output to the comparator. The comparator binarizes the input electrical signal with a threshold value and outputs a pulse signal to the ECU. The ECU detects the rotation angle of the gear, that is, the rotation angle of the crankshaft, based on this pulse signal. That is, in the conventional rotation angle sensor, the magnetic field changes even at a low speed of the internal combustion engine, so that the ECU can detect an accurate rotation angle of the crankshaft and an accurate position of the piston of each cylinder.

特開平10−170533号公報JP-A-10-170533

ところで、ECUは内燃機関の損傷を防止するため、クランクシャフトの回転方向を検出する必要がある。しかしながら、上記回転角検出装置においては、ECUに出力されるパルス信号の波形が、すなわちクランクシャフトの正回転時および逆回転時ともに同一波形であるため、ECUが被検出対象であるギヤの回転方向、クランクシャフトの回転方向を検出することができず、クランクシャフトの逆転を検出することができないという問題がある。なお、回転角センサを2つ用いることで、それぞれのコンパレータから位相差を有する2つのパルス信号がECUに出力され、ECUが2つのパルス信号の位相差からクランクシャフトの逆転を検出することも考えられる。しかし、回転角センサが2つ必要となり、構造の複雑化や部品点数の増加による高コスト化の問題がある。   By the way, the ECU needs to detect the rotation direction of the crankshaft in order to prevent damage to the internal combustion engine. However, in the rotation angle detection device, since the waveform of the pulse signal output to the ECU is the same during both forward and reverse rotation of the crankshaft, the rotational direction of the gear that the ECU is to be detected There is a problem that the rotation direction of the crankshaft cannot be detected, and the reverse rotation of the crankshaft cannot be detected. In addition, by using two rotation angle sensors, two pulse signals having a phase difference are output from each comparator to the ECU, and the ECU may detect the reverse rotation of the crankshaft from the phase difference between the two pulse signals. It is done. However, two rotation angle sensors are required, and there is a problem of cost increase due to complicated structure and an increased number of parts.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造の簡素化や部品点数の抑制による低コスト化を図ることができる回転検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of reducing the cost by simplifying the structure and suppressing the number of parts.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、被検出対象の回転角を検出する回転角検出装置において、回転方向に等間隔に形成される多数の歯を有する被検出対象と、前記被検出対象の歯と対向する位置に配置される磁石と、前記被検出対象と前記磁石との間に発生する磁界の変化により抵抗値が変化する第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と、前記第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子との間の電気信号が入力され、それぞれ異なる閾値に基づいて、当該電気信号を2値化する第1コンパレータおよび第2コンパレータと、前記第1コンパレータおよび第2コンパレータから出力される2値化信号のそれぞれのHi状態およびLo状態に基づく出力パターンを連続的に取得する出力パターン取得手段と、前記連続的に取得される出力パターンを順次記憶する記憶手段と、前記順次記憶する出力パターンのうち、所定間隔ごとの出力パターンを他の出力パターンに置き換えて前記記憶手段に記憶する置換手段と、前記順次記憶された出力パターンの順番に基づいて被検出対象の回転方向を検出する回転方向検出手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, in the present invention, in the rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the detection target, the detection target having a large number of teeth formed at equal intervals in the rotation direction. And a first magnetoresistive element and a second magnetism whose resistance value changes due to a change in a magnetic field generated between the magnet to be detected and the magnet. A first comparator and a second comparator for inputting an electrical signal between a resistance element and the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element, and binarizing the electrical signal based on different threshold values; Output pattern acquisition means for continuously acquiring output patterns based on the Hi state and Lo state of the binarized signals output from the first comparator and the second comparator, Storage means for sequentially storing output patterns obtained successively; replacement means for replacing output patterns at predetermined intervals among the output patterns to be sequentially stored with other output patterns and storing them in the storage means; Rotation direction detecting means for detecting the rotation direction of the detection target based on the order of the output patterns sequentially stored.

また、この発明では、上記回転角検出装置において、前記第1コンパレータあるいは第2コンパレータの少なくともいずれか一方から出力される2値化信号のHi状態およびLo状態に基づいて被検出対象の回転角を検出する回転角検出手段をさらに備え、前記回転方向検出手段は、前記検出された被検出対象の回転角に基づいた被検出対象の回転数が所定回転数以下の場合に、被検出対象の回転方向を検出することを特徴とする。ここで、所定回転数とは、被検出対象の回転方向が逆転する虞が生じ始める回転数をいう。   According to the present invention, in the rotation angle detection device, the rotation angle of the detection target is determined based on the Hi state and the Lo state of the binarized signal output from at least one of the first comparator and the second comparator. A rotation angle detection unit for detecting the rotation direction of the detection target when the rotation number of the detection target based on the detected rotation angle of the detection target is equal to or less than a predetermined rotation number; It is characterized by detecting a direction. Here, the predetermined number of rotations refers to the number of rotations at which the rotation direction of the detection target starts to be reversed.

また、この発明では、上記回転角検出装置において、前記連続的に取得される出力パターンに基づいて被検出対象の基準位置を検出する基準位置検出手段をさらに備え、前記記憶手段は、前記被検出対象の基準位置を検出することを条件として、前記連続的に取得される出力パターンを順次記憶することを特徴とする。   In the present invention, the rotation angle detection device further includes reference position detection means for detecting a reference position of a detection target based on the continuously acquired output pattern, and the storage means includes the detection target. The condition is that the output patterns obtained continuously are sequentially stored on condition that the reference position of the object is detected.

これらの発明によれば、閾値が異なる2つのコンパレータから出力される2値化信号のHi状態およびLo状態に基づいた出力パターンが連続的に取得される順番で順次記憶される際に、その連続的に取得される出力パターンのうち、所定間隔ごとの出力パターンが他の出力パターンに置き換えられる。つまり、記憶された出力パターンの順番は、実際に連続的に取得された出力パターンの順番と異なるものとなる。従って、連続的に取得される出力パターンの順番は、被検出対象の回転方向にかかわらず同じであるが、被検出対象の回転方向が逆転した際には、直前に記憶された出力パターンと逆転した後に取得された出力パターンとの順番が記憶された出力パターンの順番とは異なるものとなる。これにより、2つのコンパレータを備える1つの回転角センサにより、被検出対象の回転方向を検出することができる。   According to these inventions, when the output patterns based on the Hi state and the Lo state of the binarized signals output from the two comparators having different threshold values are sequentially stored in the order in which they are successively acquired, Of the output patterns that are acquired automatically, the output patterns at predetermined intervals are replaced with other output patterns. That is, the order of the stored output patterns is different from the order of the output patterns actually acquired continuously. Therefore, the order of the output patterns that are continuously acquired is the same regardless of the rotation direction of the detection target, but when the rotation direction of the detection target is reversed, the output pattern stored immediately before is reversed. The order of the output pattern obtained after the output is different from the order of the stored output patterns. Thereby, the rotation direction of the detection target can be detected by one rotation angle sensor including two comparators.

また、この発明では、被検出対象の回転角を検出する回転角検出装置において、回転方向に等間隔に形成される多数の歯を有する被検出対象と、前記被検出対象の歯と対向する位置に配置される磁石と、前記被検出対象と前記磁石との間に発生する磁界の変化により抵抗値が変化する第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と、前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子との間の電気信号が入力され、当該電気信号を2値化するシュミット回路で構成されるヒステリシスコンパレータと、前記ヒステリシスコンパレータから出力される2値化信号のHi状態の期間とLo状態の期間との比に基づいて、被検出対象の回転方向を検出する回転方向検出手段と、を備えることを特徴とする。   According to the present invention, in the rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the detection target, the detection target having a large number of teeth formed at equal intervals in the rotation direction and the position facing the detection target teeth A first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element whose resistance values change due to a change in a magnetic field generated between the magnet to be detected and the magnet, the first magnetoresistive element and the A hysteresis comparator configured by a Schmitt circuit that receives an electrical signal from the second magnetoresistive element and binarizes the electrical signal, and a Hi state period of the binarized signal output from the hysteresis comparator, Rotation direction detecting means for detecting the rotation direction of the detection target based on the ratio to the period of the Lo state.

また、上記回転角検出装置において、前記被検出対象の歯は、前記歯の幅が歯溝の幅よりも広く形成されていることを特徴とする。   In the rotation angle detecting device, the tooth to be detected is formed such that the width of the tooth is wider than the width of the tooth gap.

これらの発明によれば、入力される電気信号の電圧上昇時および電圧下降時で閾値が異なる1つのヒステリシスコンパレータから出力される2値化信号は、被検出対象の回転方向でのHi状態の期間とLo状態の期間との差が異なる。つまり、被検出対象の回転方向により、Hi状態の期間とLo状態の期間と比が異なるものとなる。これにより、1つのヒステリシスコンパレータを備える1つの回転角センサにより、被検出対象の回転方向を検出することができる。   According to these inventions, the binarized signal output from one hysteresis comparator having different thresholds when the voltage of the input electric signal rises and falls is the period of the Hi state in the rotation direction of the detection target. And the Lo period are different. That is, the ratio between the period of the Hi state and the period of the Lo state differs depending on the rotation direction of the detection target. Thereby, the rotation direction of the detection target can be detected by one rotation angle sensor including one hysteresis comparator.

また、上記回転角検出装置において、前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値とが異なることを特徴とする。   In the rotation angle detecting device, the initial resistance value of the first magnetoresistive element is different from the initial resistance value of the second magnetoresistive element.

この発明によれば、ヒステリシスコンパレータに出力される電気信号の電圧変化を低電圧側に長く維持することができ、被検出対象の歯の幅と歯溝の幅が同一であっても、ヒステリシスコンパレータから出力されるパルス信号のHi状態の期間とLo状態の期間との差を広くすることができる。従って、被検出対象の歯の幅と歯溝の幅が同一であっても、被検出対象の正回転時におけるHi状態の期間とLo状態の期間との比と、逆回転時におけるHi状態の期間とLo状態の期間との比との差を広くすることができる。これにより、回転方向検出手段は、被検出対象の回転方向を検出することができる。   According to the present invention, the voltage change of the electrical signal output to the hysteresis comparator can be kept long on the low voltage side, and even if the width of the tooth to be detected and the width of the tooth gap are the same, the hysteresis comparator The difference between the period of the Hi state and the period of the Lo state of the pulse signal output from can be widened. Therefore, even if the width of the tooth to be detected and the width of the tooth gap are the same, the ratio between the period of the Hi state and the period of the Lo state during the normal rotation of the object to be detected and the state of the Hi state during the reverse rotation The difference between the ratio of the period and the period of the Lo state can be widened. Thereby, the rotation direction detection means can detect the rotation direction of the detection target.

また、上記回転角検出装置において、前記歯溝の幅は、前記歯の幅の1.5倍以上であることを特徴とする。   In the above rotation angle detection device, the width of the tooth gap is 1.5 times or more the width of the tooth.

この発明によれば、ヒステリシスコンパレータから出力されるパルス信号のHi状態の出力期間とLo状態の出力期間との差を確実に広くすることができる。従って、被検出対象の正回転時におけるHi状態の期間とLo状態の期間との比と、逆回転時におけるHi状態の期間とLo状態の期間との比との差を確実に広くすることができる。これにより、回転方向検出手段は、被検出対象の回転方向を確実に検出することができる。   According to the present invention, the difference between the output period of the Hi state and the output period of the Lo state of the pulse signal output from the hysteresis comparator can be reliably widened. Accordingly, the difference between the ratio of the Hi state period to the Lo state period during the forward rotation of the detection target and the ratio between the Hi state period and the Lo state period during the reverse rotation can be reliably widened. it can. Thereby, the rotation direction detection means can reliably detect the rotation direction of the detection target.

この発明にかかる回転角検出装置は、閾値が異なる2つのコンパレータあるいは異なる閾値を有する1つのヒステリシスコンパレータを回転角センサにより、被検出対象の回転方向を検出することができるので、回転角センサを2つ用いて被検出対象の回転方向を検出する場合と比較して、構造の簡素化や部品点数の抑制による低コスト化を図ることができるという効果を奏する。   The rotation angle detection device according to the present invention can detect the rotation direction of the detection target by using two rotation comparators having different threshold values or one hysteresis comparator having different threshold values by using the rotation angle sensor. As compared with the case where the rotation direction of the object to be detected is detected by using one of them, the structure can be simplified and the cost can be reduced by suppressing the number of parts.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。以下の実施例では、この回転検出装置がエンジンに取り付けられ、被検出対象がクランクシャフトとともに回転する回転体であるギヤの場合について説明するが、これに限定されるものではなく。被検出対象が回転運動するものであれば、いずれのものにも用いることができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following Example. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same. In the following embodiments, a case where the rotation detection device is attached to an engine and a gear to be detected is a rotating body that rotates with a crankshaft will be described, but the present invention is not limited to this. Any object can be used as long as the object to be detected rotates.

図1は、実施例1にかかる回転角検出装置の構成例を示す図である。また、図2は、実施例1にかかる回転角検出装置の部分拡大図を示す図である。図1および図2に示すように、実施例1にかかる回転角検出装置1−1は、回転角センサ10と、被検出対象であるギヤ20と、被検出対象20の回転角に基づいてクランクシャフト40の回転角を検出するECU30とにより構成されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the rotation angle detection device according to the first embodiment. FIG. 2 is a partial enlarged view of the rotation angle detection device according to the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment is based on the rotation angle sensor 10, the gear 20 that is the detection target, and the rotation angle of the detection target 20. The ECU 30 is configured to detect the rotation angle of the shaft 40.

回転角センサ10は、ギヤ20の近傍に配置されており、磁石11と、第1磁気抵抗素子12と、第2磁気抵抗素子13と、電源14と、第1コンパレータ15と、第2コンパレータ16とにより構成されている。磁石11は、後述するギヤ20に向けて磁界を発生するものであり、ギヤ20の歯21と対向する位置に配置される。第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、磁界の変化により電気的に変化、すなわち抵抗値が変化するものである。この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、磁石11とギヤ20の歯21との間に位置するとともに、ギヤ20の回転方向に並ぶように配置されている。ここで、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、初期抵抗値が同一である。従って、上記のように配置することで、磁石11とギヤ20の歯21との間に発生する磁界の変化による抵抗値の変化が同一となり、一定の磁界の強さにおける抵抗値が同一となる。この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、直列に接続されており、その両端が電源14に接続され、直列回路を構成している。   The rotation angle sensor 10 is disposed in the vicinity of the gear 20, and includes a magnet 11, a first magnetoresistance element 12, a second magnetoresistance element 13, a power supply 14, a first comparator 15, and a second comparator 16. It is comprised by. The magnet 11 generates a magnetic field toward the gear 20 described later, and is disposed at a position facing the teeth 21 of the gear 20. The first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 are electrically changed by the change of the magnetic field, that is, the resistance value is changed. The first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 are located between the magnet 11 and the teeth 21 of the gear 20 and are arranged in the rotational direction of the gear 20. Here, the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 have the same initial resistance value. Therefore, by arranging as described above, the change in the resistance value due to the change in the magnetic field generated between the magnet 11 and the tooth 21 of the gear 20 becomes the same, and the resistance value at the constant magnetic field strength becomes the same. . The first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 are connected in series, and both ends thereof are connected to the power source 14 to form a series circuit.

第1コンパレータ15および第2コンパレータ16は、上記第1磁気抵抗素子12と第2磁気抵抗素子13との間(図2では、A点)にそれぞれ接続されている。この第1コンパレータ15および第2コンパレータ16は、上記第1磁気抵抗素子12と第2磁気抵抗素子13との間の電圧変化を電気信号として入力し、この電気信号を2値化し、2値化信号であるパルス信号をECU30に出力するものである。この第1コンパレータ15および第2コンパレータ16には、この電気信号を2値化するために、異なる閾値VAと閾値VBがそれぞれ設定されている。この閾値VA、閾値VBは、一方が第1磁気抵抗素子12と第2磁気抵抗素子13との間の電圧変化の中心電圧よりも高くなるように、他方がこの中心電圧よりも低くなるように設定されている。 The first comparator 15 and the second comparator 16 are respectively connected between the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 (point A in FIG. 2). The first comparator 15 and the second comparator 16 input a voltage change between the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 as an electric signal, and binarizes the electric signal. A pulse signal as a signal is output to the ECU 30. In the first comparator 15 and the second comparator 16, different threshold values V A and V B are set in order to binarize the electrical signal. The threshold V A and the threshold V B are lower than the center voltage so that one is higher than the center voltage of the voltage change between the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13. Is set to

ギヤ20は、被検出対象であり、磁性材料で形成されており、エンジンのクランクシャフト40に固定されている。従って、クランクシャフトが回転すると、このギヤ20も同一方向に回転する。ギヤ20の外周面には、複数の歯21がこのクランクシャフトの回転方向に等間隔に形成されている。この歯21の幅W1は、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13のクランクシャフト40の回転方向における幅よりも広く設定されている。また、歯21と歯21との間に形成される歯溝22の幅W2は、歯21の幅W1より広く、好ましくは1.5倍以上となるように設定されている。ここで、23は、エンジンの各気筒のピストンの正確な位置(例えば、上死点に位置したこと)を取得するための基準となるギヤ20の基準位置を検出するための欠け歯部である。   The gear 20 is an object to be detected, is made of a magnetic material, and is fixed to the crankshaft 40 of the engine. Therefore, when the crankshaft rotates, the gear 20 also rotates in the same direction. A plurality of teeth 21 are formed on the outer peripheral surface of the gear 20 at equal intervals in the rotation direction of the crankshaft. The width W1 of the tooth 21 is set wider than the width of the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 in the rotation direction of the crankshaft 40. Further, the width W2 of the tooth gap 22 formed between the teeth 21 is set to be larger than the width W1 of the teeth 21, and preferably 1.5 times or more. Here, reference numeral 23 denotes a missing tooth portion for detecting a reference position of the gear 20 which is a reference for obtaining an accurate position (for example, being located at the top dead center) of the piston of each cylinder of the engine. .

ECU30は、上記第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力されたパルス信号に基づいて、図示しない各気筒のピストンの位置や、エンジン回転数やクランク角度を取得するために必要なクランクシャフトの回転角や、クランクシャフトの回転方向などのエンジンの運転制御に必要な情報を取得して、この情報と記憶部に記憶されているマップとに基づいて、エンジンの運転制御(燃料噴射制御、点火制御など)を行うものである。   Based on the pulse signals output from the first comparator 15 and the second comparator 16, the ECU 30 rotates the crankshaft necessary for obtaining the piston position, engine speed, and crank angle of each cylinder (not shown). Information necessary for engine operation control, such as the angle and the rotation direction of the crankshaft, is acquired, and engine operation control (fuel injection control, ignition control) is performed based on this information and a map stored in the storage unit. Etc.).

具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート(I/O)31と、処理部32と、上記マップや、後述する出力パターンを記憶する記憶部33とにより構成されている。処理部32は、基準位置検出部34と、出力パターン取得部35と、置換部36と、回転方向検出部37と、回転角検出部38とを有する。この処理部32メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成され、実施例1にかかる回転角検出装置1−1の動作方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、回転角検出装置1−1の動作方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部33は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ROM(Read Only Memory)のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはRAM(Random Access Memory)のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、この実施例1では、回転角検出装置1−1の動作方法をECU30により実現させるが、これに限定されるものではなく、このECU30とは個別に形成された制御装置により実現しても良い。   Specifically, the input / output port (I / O) 31 for inputting / outputting the input signal and the output signal, a processing unit 32, and the storage unit 33 for storing the map and an output pattern described later. ing. The processing unit 32 includes a reference position detection unit 34, an output pattern acquisition unit 35, a replacement unit 36, a rotation direction detection unit 37, and a rotation angle detection unit 38. The rotation angle detection device includes a memory 32 and a CPU (Central Processing Unit), and loads and executes a program based on an operation method of the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment. The operation method 1-1 may be realized. The storage unit 33 is a non-volatile memory such as a flash memory, a volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) that can only be read, or a volatile that can be read and written such as a RAM (Random Access Memory). The memory can be configured by a combination of these. In the first embodiment, the operation method of the rotation angle detection device 1-1 is realized by the ECU 30, but is not limited to this, and may be realized by a control device formed separately from the ECU 30. good.

基準位置検出部34は、出力パターン取得部35により連続的に取得される出力パターンに基づいてギヤ20の欠け歯部23を検出することで、ギヤ20の基準位置を検出するものである。出力パターン取得部35は、入出力ポート35を介して入力された第1コンパレータ15および第2コンパレータ16からの2つのパルス信号のHi状態およびLo状態に基づいた出力パターンを生成し、この生成した出力パターンを連続的に取得するものである。置換部36は、出力パターン取得部35で連続的に取得された出力パターンを記憶部33に順次記憶する際に、この記憶される出力パターンのうち、所定間隔ごとの出力パターンを他の出力パターンに置き換えて記憶部33に記憶させるものである。回転方向検出部37は、記憶部33に順次記憶された出力パターンの順番に基づいてギヤの回転方向、すなわちクランクシャフト40の回転方向を検出するものである。回転角検出部38は、入出力ポート35を介して入力された第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力された2つのパルス信号のHi状態およびLo状態に基づいて被検出対象の回転角、すなわちクランクシャフト40の回転角を検出するものである。   The reference position detection unit 34 detects the reference position of the gear 20 by detecting the missing tooth portion 23 of the gear 20 based on the output pattern continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35. The output pattern acquisition unit 35 generates an output pattern based on the Hi state and Lo state of the two pulse signals from the first comparator 15 and the second comparator 16 that are input via the input / output port 35. The output pattern is obtained continuously. When the replacement unit 36 sequentially stores the output patterns continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35 in the storage unit 33, among the stored output patterns, the replacement unit 36 outputs an output pattern for each predetermined interval as another output pattern. And is stored in the storage unit 33. The rotation direction detection unit 37 detects the rotation direction of the gear, that is, the rotation direction of the crankshaft 40 based on the order of the output patterns sequentially stored in the storage unit 33. The rotation angle detection unit 38 detects the rotation angle of the detection target based on the Hi state and Lo state of the two pulse signals output from the first comparator 15 and the second comparator 16 input via the input / output port 35. That is, the rotation angle of the crankshaft 40 is detected.

次に、この実施例1にかかる回転角検出装置1−1の動作方法について説明する。図3は、この実施例1にかかる回転角検出装置の動作フローである。また、図4−1〜7は、この実施例1にかかる回転角検出装置1−1の動作説明図である。ここでは、実施例1にかかる回転角検出装置1−1においてクランクシャフト40の回転方向を検出する場合の動作方法について説明する。なお、クランクシャフト40の回転角の検出およびギヤ20の基準位置の検出については、以下の動作方法の途中で適宜説明する。   Next, an operation method of the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is an operation flow of the rotation angle detection apparatus according to the first embodiment. FIGS. 4A to 7 are explanatory diagrams of the operation of the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment. Here, an operation method in the case of detecting the rotation direction of the crankshaft 40 in the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment will be described. The detection of the rotation angle of the crankshaft 40 and the detection of the reference position of the gear 20 will be described as appropriate during the following operation method.

まず、2つの第1コンパレータ15および第2コンパレータ16を備える回転角センサ10の動作について説明する。図4−1に示すように、クランクシャフト40が正回転すると、ギヤ20も同一方向に回転し、このギヤ20の歯21と図示しない磁石11との距離が変化する。これにより、磁石11とギヤ20との間で発生する磁界は、磁石と歯21との距離が短くなれば強くなり、長くなれば弱くなる。従って、この磁石11とギヤ20の歯21との間に位置する第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、通電状態であればその抵抗値が上記磁石11とギヤ20と間で発生する磁界の変化に応じて抵抗値が変化する。つまり、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13は、ギヤ20の歯21に対する距離に応じてそれぞれ抵抗値が変化し、図4−2に示すように、この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13との間の電圧が変化する。この電圧の変化が電気信号として、第1コンパレータ15および第2コンパレータ16に出力される。   First, the operation of the rotation angle sensor 10 including the two first comparators 15 and the second comparator 16 will be described. As shown in FIG. 4A, when the crankshaft 40 rotates in the forward direction, the gear 20 also rotates in the same direction, and the distance between the tooth 21 of the gear 20 and the magnet 11 (not shown) changes. Thereby, the magnetic field generated between the magnet 11 and the gear 20 becomes stronger as the distance between the magnet and the tooth 21 becomes shorter, and becomes weaker as the distance becomes longer. Therefore, the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 located between the magnet 11 and the tooth 21 of the gear 20 have a resistance value between the magnet 11 and the gear 20 when the energized state. The resistance value changes according to the change in the generated magnetic field. That is, the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 change in resistance value according to the distance from the gear 20 to the tooth 21, and as shown in FIG. And the voltage between the 2nd magnetoresistive element 13 changes. This voltage change is output to the first comparator 15 and the second comparator 16 as an electrical signal.

第1コンパレータ15は、図4−2に示す入力された電気信号を閾値VAで二値化し、パルス信号をECU30に出力する。この第1コンパレータ15から出力されるパルス信号は、図4−3に示すように、電気信号の電圧が閾値VA以上の時がHi状態、閾値VAよりも低い時がLo状態となる。第2コンパレータ16は、図4−2に示す入力された電気信号を閾値VBで二値化し、パルス信号をECU30に出力する。この第2コンパレータ16から出力されるパルス信号は、図4−4に示すように、電気信号の電圧が閾値VB以上の時がHi状態、閾値VBよりも低い時がLo状態となる。 The first comparator 15 binarizes the input electrical signal shown in FIG. 4B with the threshold value V A and outputs a pulse signal to the ECU 30. Pulse signal output from the first comparator 15, as shown in Figure 4-3, the Hi state when voltage is less than the threshold value V A of the electrical signal, when is lower than the threshold V A becomes Lo state. The second comparator 16 binarizes the input electrical signal shown in FIG. 4B with the threshold value V B and outputs a pulse signal to the ECU 30. Pulse signal output from the second comparator 16, as shown in Figure 4-4, the Hi state when voltage is less than the threshold value V B of the electrical signal, is is lower than the threshold value V B becomes Lo state.

この実施例1にかかる回転角検出装置1−1の動作は、図3に示すように、まず、ECU30の処理部32がエンジンの停止信号を出力したか否か判断する(ステップST101)。具体的には、ECU32がエンジンにこのエンジンの運転制御を終了する信号を出力し、クランクシャフト40が空転状態であるか否かを判断する。なお、エンジンの停止信号を出力するまで、このステップST101を繰り返す。   In the operation of the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, it is first determined whether or not the processing unit 32 of the ECU 30 has output an engine stop signal (step ST101). Specifically, the ECU 32 outputs a signal for ending the operation control of the engine to the engine, and determines whether or not the crankshaft 40 is idling. This step ST101 is repeated until an engine stop signal is output.

次に、処理部32がエンジンの停止信号を出力したと判断すると、処理部32の回転角検出部38は、ギヤ20の回転角、すなわちクランクシャフト40の回転角を検出し、このクランクシャフト40の回転角に基づいてエンジン回転数Neを取得する(ステップST102)。具体的には、回転検出部38は、第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力されたパルス信号のいずれか一方のHi状態とLo状態の変化のタイミング(Lo状態からHi状態および/またはHi状態からLo状態)をカウントし、このカウント数によりギヤ20の回転角を検出し、クランクシャフト40の回転角を検出する。そして、このクランクシャフト40の回転角からエンジン回転数Neを取得する。   Next, when the processing unit 32 determines that the engine stop signal has been output, the rotation angle detection unit 38 of the processing unit 32 detects the rotation angle of the gear 20, that is, the rotation angle of the crankshaft 40. The engine speed Ne is acquired based on the rotation angle (step ST102). Specifically, the rotation detection unit 38 changes the timing of the change between the Hi state and the Lo state of any one of the pulse signals output from the first comparator 15 and the second comparator 16 (from the Lo state to the Hi state and / or Hi state). From the state to the Lo state), the rotation angle of the gear 20 is detected based on this count number, and the rotation angle of the crankshaft 40 is detected. Then, the engine speed Ne is acquired from the rotation angle of the crankshaft 40.

なお、回転角検出部38によるクランクシャフト40の回転角の検出は、第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力されたパルス信号のいずれか一方のみならず両方のパルス信号のHi状態とLo状態の変化から行っても良い。この場合は、2つのパルス信号からLo状態とHi状態の変化のタイミングをカウントすることで、ギヤ20が1回転する間のカウント数を増やすことができる。従って、クランクシャフト40の回転角を細かく検出することができ、エンジン回転数Neを精度良く取得することができる。ここで、エンジンの高回転時には上記2つのパルス信号のいずれか一方に基づいてクランクシャフト40の回転角を検出することが好ましい。これにより、エンジンの高回転時におけるECU30の負担を低減することができる。   The rotation angle detection unit 38 detects the rotation angle of the crankshaft 40 in the Hi state and the Lo state of both pulse signals output from the first comparator 15 and the second comparator 16 as well as both pulse signals. You may go from the change. In this case, the number of counts during one rotation of the gear 20 can be increased by counting the timing of the change between the Lo state and the Hi state from the two pulse signals. Therefore, the rotation angle of the crankshaft 40 can be detected finely, and the engine speed Ne can be acquired with high accuracy. Here, it is preferable to detect the rotation angle of the crankshaft 40 based on one of the two pulse signals at the time of high engine rotation. Thereby, the burden of ECU30 at the time of high engine rotation can be reduced.

次に、ECU30の処理部32は、取得したエンジン回転数Neが所定回転数Ne1以下であるか否かを判断する(ステップST103)。ここで、所定回転数Ne1は、エンジンの運転制御が停止され空転しているクランクシャフト40の回転数が、このクランクシャフト40の正回転の方向と逆方向に作用するエンジンのフリクションにより低下し、このエンジンのフリクションによりクランクシャフト40が正回転から逆転する虞が生じ始める回転数(例えば400rpm)である。つまり、回転角検出部38により検出されたクランクシャフト40の回転角に基づいたエンジン回転数Neが、クランクシャフト40が正回転から逆転する虞がある回転数であるか否かを判断する。なお、取得したエンジン回転数Neが所定回転数Ne1以下となるまで、ステップST102、ステップST103を繰り返す。   Next, the processing unit 32 of the ECU 30 determines whether or not the acquired engine speed Ne is equal to or less than a predetermined speed Ne1 (step ST103). Here, the predetermined rotational speed Ne1 is reduced due to engine friction in which the rotational speed of the crankshaft 40, which is idling with the engine operation control stopped, acts in the direction opposite to the forward rotation direction of the crankshaft 40, This is the rotation speed (for example, 400 rpm) at which the crankshaft 40 may start to reverse from the normal rotation due to the friction of the engine. That is, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne based on the rotational angle of the crankshaft 40 detected by the rotational angle detector 38 is a rotational speed at which the crankshaft 40 may reverse from the normal rotation. Note that steps ST102 and ST103 are repeated until the acquired engine speed Ne becomes equal to or less than the predetermined engine speed Ne1.

次に、処理部32が取得したエンジン回転数Neが所定回転数Ne1以下であると判断すると、処理部32の出力パターン取得部35は、第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力された2つのパルス信号のHi状態およびLo状態に基づいた出力パターンの取得を開始する(ステップST104)。この出力パターン取得部35は、2つのパルス信号のHi状態およびLo状態に基づいて複数の出力パターンを生成する。具体的には、図4−6に示すように、第1コンパレータ15からのパルス信号のHi状態およびLo状態と第2コンパレータ16からのパルス信号のHi状態およびLo状態と組み合わせた出力パターンを生成する。例えば、第1コンパレータ15からのパルス信号がLo状態で、このときの第2コンパレータ16からのパルス信号がHi状態である場合は、「LH」とする出力パターンを生成する。また、第1コンパレータ15からのパルス信号がLo状態で、このときの第2コンパレータ16からのパルス信号がLo状態である場合は、「LL」とする出力パターンを生成する。さらに、第1コンパレータ15からのパルス信号がHi状態で、このときの第2コンパレータ16からのパルス信号がHi状態である場合は、「HH」とする出力パターンを生成する。   Next, when it is determined that the engine speed Ne acquired by the processing unit 32 is equal to or less than the predetermined rotational speed Ne1, the output pattern acquisition unit 35 of the processing unit 32 outputs 2 from the first comparator 15 and the second comparator 16. Acquisition of an output pattern based on the Hi state and Lo state of the two pulse signals is started (step ST104). The output pattern acquisition unit 35 generates a plurality of output patterns based on the Hi state and Lo state of the two pulse signals. Specifically, as shown in FIG. 4-6, an output pattern is generated by combining the Hi state and Lo state of the pulse signal from the first comparator 15 and the Hi state and Lo state of the pulse signal from the second comparator 16. To do. For example, if the pulse signal from the first comparator 15 is in the Lo state and the pulse signal from the second comparator 16 is in the Hi state at this time, an output pattern of “LH” is generated. When the pulse signal from the first comparator 15 is in the Lo state and the pulse signal from the second comparator 16 at this time is in the Lo state, an output pattern of “LL” is generated. Furthermore, when the pulse signal from the first comparator 15 is in the Hi state and the pulse signal from the second comparator 16 at this time is in the Hi state, an output pattern of “HH” is generated.

ここで、第1コンパレータ15からのパルス信号および第2コンパレータ16からのパルス信号は、Hi状態およびLo状態を一定周期(後述する基準位置における場合を除く)に繰り返すため、生成される出力パターンは周期的に変化する。具体的には、出力パターンは、「LL」、「LH」、「HH」、「LH」の順番で周期的に変化する。出力パターン取得部35は、この周期的に変化する複数の出力パターンを連続的に取得する。   Here, since the pulse signal from the first comparator 15 and the pulse signal from the second comparator 16 repeat the Hi state and the Lo state at regular intervals (except in the case of a reference position described later), the output pattern generated is Change periodically. Specifically, the output pattern periodically changes in the order of “LL”, “LH”, “HH”, and “LH”. The output pattern acquisition unit 35 continuously acquires a plurality of output patterns that change periodically.

次に、処理部32の基準位置検出部34は、ギヤ20の基準位置を検出したか否かを判断する(ステップST105)。ギヤ20の基準位置は、ギヤ20に形成された欠け歯部23を用いて検出する。具体的には、クランクシャフト40の回転とともにギヤ20が回転し、欠け歯部23が回転角センサ10の近傍を通過する際には、歯溝22が回転角センサ10の近傍を通過する場合と比較して、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13と歯21とが離れた状態が長く維持される。従って、図4−1に示すように、欠け歯部23と第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13との距離が一定に長く維持されると、図4−2に示すように、第1コンパレータ15および第2コンパレータ16に出力される電気信号の欠け歯部23に対応する部分は、長く一定電圧が維持された状態となる。   Next, the reference position detection unit 34 of the processing unit 32 determines whether or not the reference position of the gear 20 has been detected (step ST105). The reference position of the gear 20 is detected using a missing tooth portion 23 formed on the gear 20. Specifically, when the gear 20 rotates with the rotation of the crankshaft 40 and the missing tooth portion 23 passes near the rotation angle sensor 10, the tooth gap 22 passes near the rotation angle sensor 10. In comparison, the state in which the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 and the tooth 21 are separated from each other is maintained for a long time. Therefore, as shown in FIG. 4-1, when the distance between the chipped portion 23 and the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 is maintained constant and long, as shown in FIG. The portion corresponding to the missing tooth portion 23 of the electric signal output to the first comparator 15 and the second comparator 16 is in a state where a constant voltage is maintained for a long time.

出力パターン取得部35は、この電気信号の欠け歯部23に対応する部分を第1コンパレータ15および第2コンパレータ16から出力されるパターン信号に基づいて出力パターン「LH」として生成する。この欠け歯部23に対応して生成された出力パターン「LH」は、その出力期間が上記周期的に変化する出力パターンのいずれの出力期間よりも長くなる。そこで、基準位置検出部34は、出力パターン取得部35により連続的に取得された出力パターンのうち最も出力期間が長い出力パターン「LH」を検出することで、ギヤ20の基準位置を検出する。なお、ギヤ20の基準位置を検出するまで、このステップST105を繰り返す。   The output pattern acquisition unit 35 generates a portion corresponding to the missing tooth portion 23 of the electrical signal as an output pattern “LH” based on the pattern signals output from the first comparator 15 and the second comparator 16. The output pattern “LH” generated corresponding to the missing tooth portion 23 is longer than any output period of the output pattern in which the output period changes periodically. Therefore, the reference position detection unit 34 detects the reference position of the gear 20 by detecting the output pattern “LH” having the longest output period among the output patterns continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35. This step ST105 is repeated until the reference position of the gear 20 is detected.

次に、基準位置検出部34がギヤ20の基準位置を検出すると、処理部32は出力パターン取得部35により連続的に取得される出力パターンを記憶部33に記憶する(ステップST106)。つまり、処理部32は、ギヤ20の基準位置が検出されることを条件、すなわちきっかけとして出力パターンの記憶部33への記憶を開始する。従って、図4−5に示すように、記憶部33に記憶が開始される際に、出力パターン取得部35により連続的に取得される出力パターンの順番は、欠け歯部23に対応して生成された出力パターン「LH」を0番として、1周期分の出力パターン「LL」、「LH」、「HH」、「LH」を繰り返した順番となる。   Next, when the reference position detection unit 34 detects the reference position of the gear 20, the processing unit 32 stores the output pattern continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35 in the storage unit 33 (step ST106). That is, the processing unit 32 starts storing the output pattern in the storage unit 33 on the condition that the reference position of the gear 20 is detected, that is, as a trigger. Therefore, as shown in FIG. 4-5, when the storage unit 33 starts storing, the order of the output patterns continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35 is generated corresponding to the missing tooth portion 23. The output pattern “LH” is 0, and the output patterns “LL”, “LH”, “HH”, and “LH” for one cycle are repeated.

次に、処理部32の置換部35は、基準位置から連続的に取得される出力パターンのうち、所定間隔ごとの出力パターンを他の出力パターンに置き換える(ステップST107)。出力パターン取得部35では、欠け歯部23に対応して生成された出力パターン「LH」のあとは、4つの出力パターン「LL」、「LH」、「HH」、「LH」を繰り返した順番に出力パターンが取得される。ここで、所定間隔は、1周期分の出力パターンの数に応じて設定すれば良く、例えば取得される出力パターンの順番をカウントし、その順番を4(1周期分の出力パターンの数)で割った際にあまりが2となる順番(2番、6番、10番・・・)の出力パターン「LH」を他の出力パターン「LL」に置き換えて、記憶部33に記憶する。これにより、図4−6に示すように、実際に記憶部33に記憶される置き換え後の出力パターンの順番は、図4−5に示す出力パターンの順番において、出力パターン「LL」と出力パターン「HH」と間である出力パターン「LH」が他の出力パターン「LL」に置き換えられたものとなる。つまり、図4−6に示す記憶された出力パターンの順番は、図4−5に示す実際に連続的に取得された出力パターンの順番と異なるものとなる。   Next, the replacement unit 35 of the processing unit 32 replaces the output pattern at predetermined intervals among the output patterns continuously acquired from the reference position with another output pattern (step ST107). The output pattern acquisition unit 35 repeats the four output patterns “LL”, “LH”, “HH”, and “LH” after the output pattern “LH” generated corresponding to the missing tooth portion 23. The output pattern is acquired. Here, the predetermined interval may be set according to the number of output patterns for one cycle. For example, the order of output patterns to be acquired is counted, and the order is 4 (the number of output patterns for one cycle). The output pattern “LH” in the order (No. 2, No. 6, No. 10...) That becomes 2 when divided is replaced with another output pattern “LL” and stored in the storage unit 33. As a result, as shown in FIG. 4-6, the order of the output patterns after replacement actually stored in the storage unit 33 is the same as the output pattern “LL” and the output pattern in the order of the output patterns shown in FIG. The output pattern “LH” between “HH” is replaced with another output pattern “LL”. That is, the order of the stored output patterns shown in FIG. 4-6 is different from the order of the output patterns actually acquired continuously shown in FIG. 4-5.

次に、処理部32の回転方向検出部37は、直前に記憶された出力パターンと取得された出力パターンとの順番を記憶された出力パターンの順番とを比較する(ステップST108)。ここで、例えば、欠け歯部23に対応して取得された出力パターン「LH」を0番として、出力パターン取得部34により、12番目に取得される出力パターン「LH」の際に、クランクシャフト40が正回転から逆回転となるとする。この場合は、図4−7に示すように、出力パターン取得部34により、クランクシャフト40の正回転時と同様に、1周期分の出力パターン「LL」、「LH」、「HH」、「LH」を繰り返した順番に出力パターン(12番、13番、14番・・・)が連続的に取得されることなる。つまり、クランクシャフト40の正回転時に連続的に取得された出力パターンの順番と、逆回転時に連続的に取得された出力パターンの順番とは同じである。しかし、図4−6に示す記憶部32に順次記憶された出力パターンの順番は、置き換えが行われたあとであるため、逆回転時に連続的に取得された出力パターンの順番と異なる隣り合う出力パターンの順番がある。つまり、処理部32の回転方向検出手段37は、連続的に取得された出力パターンとこの出力パターンが取得される直前に記憶部32に記憶された出力パターンとの組み合わせ(記憶された出力パターン、取得された出力パターンの順の組み合わせ)と記憶部に記憶された隣り合う出力パターンの組み合わせのいずれかとの比較を行う。   Next, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 compares the order of the output pattern stored immediately before and the acquired output pattern with the order of the stored output patterns (step ST108). Here, for example, when the output pattern “LH” acquired corresponding to the missing tooth portion 23 is number 0, the output shaft “LH” acquired by the output pattern acquisition portion 34 is the 12th output pattern “LH”. Assume that 40 changes from forward rotation to reverse rotation. In this case, as shown in FIG. 4-7, the output pattern acquisition unit 34 causes the output patterns “LL”, “LH”, “HH”, “ Output patterns (No. 12, No. 13, No. 14,...) Are successively acquired in the order in which “LH” is repeated. That is, the order of the output patterns obtained continuously during the forward rotation of the crankshaft 40 is the same as the order of output patterns obtained continuously during the reverse rotation. However, since the order of the output patterns sequentially stored in the storage unit 32 shown in FIG. 4-6 is after the replacement, adjacent outputs different from the order of the output patterns continuously acquired at the time of reverse rotation. There is a pattern order. That is, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 combines the output pattern acquired continuously and the output pattern stored in the storage unit 32 immediately before the output pattern is acquired (the stored output pattern, A comparison is made between a combination of the obtained output patterns in order and a combination of adjacent output patterns stored in the storage unit.

次に、処理部32の回転方向検出部37は、直前に記憶された出力パターンと取得された出力パターンとの順番と同じ順番が記憶部に記憶された出力パターンの順番にあるか否かを判断する(ステップST109)。同じ順番があれば、クランクシャフト40は正回転であるため、ステップST106〜ステップST109を繰り返す。一方、同じ順番がなければその時点でクランクシャフト40が逆回転していることが判断できるため、回転方向検出部37は、クランクシャフト40が逆転したことを検出する(ステップST110)。   Next, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 determines whether or not the same order as the order of the output pattern stored immediately before and the acquired output pattern is the order of the output pattern stored in the storage unit. Judgment is made (step ST109). If there is the same order, the crankshaft 40 is rotating forward, so steps ST106 to ST109 are repeated. On the other hand, if the same order is not found, it can be determined that the crankshaft 40 is rotating in reverse, and therefore the rotation direction detector 37 detects that the crankshaft 40 has been reversed (step ST110).

以上により、この実施例1にかかる回転角検出装置1−1は、2つのコンパレータ(第1コンパレータ15および第2コンパレータ16)を備える1つの回転角センサ10により、被検出対象であるギヤ20の回転方向、すなわちクランクシャフト40の回転方向を検出することができる。また、処理部32の回転方向検出部37は、取得される出力パターンごとに、クランクシャフト40の回転方向を検出するので、瞬時にクランクシャフト40の逆転を検出することができる。   As described above, the rotation angle detection device 1-1 according to the first embodiment uses the one rotation angle sensor 10 including the two comparators (the first comparator 15 and the second comparator 16) to detect the gear 20 that is the detection target. The rotation direction, that is, the rotation direction of the crankshaft 40 can be detected. Moreover, since the rotation direction detection part 37 of the process part 32 detects the rotation direction of the crankshaft 40 for every acquired output pattern, it can detect reverse rotation of the crankshaft 40 instantaneously.

なお、処理部32の回転方向検出部37は、出力パターン取得部35により連続的に取得された出力パターンの出力期間に基づいて、クランクシャフトの回転方向を検出することもできる。図4−5に示すように、出力パターン取得部35により連続的に取得される出力パターンは、周期的に変化するものである。ここで、この1周期には、同一の出力パターン「LH」が2つ含まれる。この同一の出力パターン「LH」の出力期間は、歯溝22の幅W2を歯21の幅W1より広くすることで、異ならせることができる。これは、歯溝22の幅W2を歯21の幅Wよりも広くすることで、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13が歯21に最も近づいている期間と、この歯21から最も離れている期間との差を広げることができ、この差が同一の出力パターン「LH」の出力期間の差となるためである。   The rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 can also detect the rotation direction of the crankshaft based on the output period of the output pattern continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35. As shown in FIG. 4-5, the output pattern continuously acquired by the output pattern acquisition unit 35 changes periodically. Here, two identical output patterns “LH” are included in one cycle. The output period of the same output pattern “LH” can be varied by making the width W 2 of the tooth gap 22 wider than the width W 1 of the tooth 21. This is because the width W2 of the tooth groove 22 is made wider than the width W of the tooth 21 so that the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 are closest to the tooth 21 and the tooth 21 This is because the difference with the most distant period can be widened, and this difference becomes the difference between the output periods of the same output pattern “LH”.

処理部32の置換部35は、同一の出力パターン「LH」のうち出力期間が短い方の出力パターン「LH」を他の出力パターン「LL」に置き換える。この場合、クランクシャフト40の正回転時には、図4−5に示すように、置き換えられる取得された出力パターン「LH」の直前に記憶される出力パターンは「LL」となる。一方、クランクシャフト40の逆回転時には、図4−7に示すように、置き換えられる取得された出力パターン「LH」の直前に記憶される出力パターンは「HH」となる。そして、処理部32の回転方向検出部37は、置き換えられる取得された出力パターン「LH」の直前に記憶された出力パターンが出力パターン「LL」あるいは出力パターン「HH」のいずれであるかを判断する。これにより、処理部32の回転方向検出部37は、クランクシャフト40の回転方向を検出することができる。つまり、処理部32の回転方向検出部37は、置き換えられる取得された出力パターン「LH」の直前に記憶された出力パターン「HH」であると判断することで、クランクシャフト40が逆転したことを検出する。   The replacement unit 35 of the processing unit 32 replaces the output pattern “LH” having the shorter output period among the same output pattern “LH” with another output pattern “LL”. In this case, during forward rotation of the crankshaft 40, as shown in FIG. 4-5, the output pattern stored immediately before the acquired output pattern “LH” to be replaced is “LL”. On the other hand, at the time of reverse rotation of the crankshaft 40, as shown in FIG. 4-7, the output pattern stored immediately before the acquired output pattern “LH” to be replaced is “HH”. Then, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 determines whether the output pattern stored immediately before the acquired output pattern “LH” to be replaced is the output pattern “LL” or the output pattern “HH”. To do. Thereby, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 can detect the rotation direction of the crankshaft 40. That is, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 determines that the output shaft “HH” is stored immediately before the acquired output pattern “LH” to be replaced. To detect.

図5は、実施例2にかかる回転角検出装置の構成例を示す図である。図6は、ヒステリシスコンパレータの回路構成例を示す図である。図5に示す回転角検出装置1−2が、図1に示す回転角検出装置1−1と異なる点は、2つの第1コンパレータ15および第2コンパレータ16のかわりに、ヒステリシスを有する1つのヒステリシスコンパレータ17を用いた点である。なお、図5に示す回転角検出装置1−2の基本的構成は、図1に示す回転角検出装置1−1の基本的構成と同様であるため、その説明は省略する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the rotation angle detection device according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the hysteresis comparator. The rotation angle detection device 1-2 shown in FIG. 5 differs from the rotation angle detection device 1-1 shown in FIG. 1 in that one hysteresis having hysteresis instead of the two first comparators 15 and the second comparator 16 is used. This is the point where the comparator 17 is used. The basic configuration of the rotation angle detection device 1-2 shown in FIG. 5 is the same as the basic configuration of the rotation angle detection device 1-1 shown in FIG.

ヒステリシスコンパレータ17は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子との間の電気信号が入力され、電気信号を2値化し、2値化信号であるパルス信号をECU30へ出力するものである。ヒステリシスコンパレータ17は、図5に示すように、この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13との間に接続されており、この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13の電圧の変化が電気信号として入力される。このヒステリシスコンパレータ17は、図6に示すように、オペアンプ17aと、2つの抵抗17b,17cと、リファレンス電源17dと、シュミット回路(ヒステリシス回路)が構成されている。このヒステリシスコンパレータ17は、入力された電気信号の電圧上昇時における閾値VCと電圧下降時のおける閾値VDとの値が異なる特性を有する。 The hysteresis comparator 17 receives an electrical signal between the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element, binarizes the electrical signal, and outputs a pulse signal that is a binarized signal to the ECU 30. As shown in FIG. 5, the hysteresis comparator 17 is connected between the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13, and the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 are connected to each other. The change in voltage is input as an electrical signal. As shown in FIG. 6, the hysteresis comparator 17 includes an operational amplifier 17a, two resistors 17b and 17c, a reference power supply 17d, and a Schmitt circuit (hysteresis circuit). The hysteresis comparator 17 has a characteristic that the threshold value V C when the voltage of the input electric signal rises and the threshold value V D when the voltage drops are different.

次に、この実施例2にかかる回転角検出装置1−2の動作方法について説明する。図7は、この実施例2にかかる回転角検出装置の動作フローである。また、図8−1〜4は、この実施例2にかかる回転角検出装置1−2の動作説明図である。なお、図5に示す実施例2にかかる回転角検出装置1−2において、処理部32の回転角検出部38によるクランクシャフト40の回転角の検出および基準位置検出部34によるギヤ20の基準位置の検出は、図1に示す実施例1にかかる回転角検出装置1−1と同様であるため、その説明は省略する。   Next, an operation method of the rotation angle detection device 1-2 according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is an operation flow of the rotation angle detection apparatus according to the second embodiment. FIGS. 8-1 to 4 are operation explanatory diagrams of the rotation angle detecting device 1-2 according to the second embodiment. In the rotation angle detection device 1-2 according to the second embodiment shown in FIG. 5, the rotation angle detection unit 38 of the processing unit 32 detects the rotation angle of the crankshaft 40 and the reference position detection unit 34 determines the reference position of the gear 20. Since this is the same as that of the rotation angle detector 1-1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the description thereof is omitted.

まず、1つのヒステリシスコンパレータ17を備える回転角センサ10の動作について説明する。図8−1に示すように、クランクシャフト40の正回転とともにギヤ20が同一方向に回転することで、磁石11とギヤ20との間で発生する磁界の変化が変化し、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13の抵抗値が変化し、図8−2に示すように、この第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13との間の電圧が変化する。この電圧の変化が電気信号として、ヒステリシスコンパレータ17に出力される。   First, the operation of the rotation angle sensor 10 including one hysteresis comparator 17 will be described. As shown in FIG. 8A, when the gear 20 rotates in the same direction as the crankshaft 40 rotates forward, the change in the magnetic field generated between the magnet 11 and the gear 20 changes, and the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 change, and the voltage between the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 changes as shown in FIG. This voltage change is output to the hysteresis comparator 17 as an electrical signal.

ヒステリシスコンパレータ17は、図8−2に示す入力された電気信号を閾値VC、閾値VDで二値化し、パルス信号をECU30に出力する。このヒステリシスコンパレータ17から出力されるパルス信号は、図8−3および図8−4に示すように、電気信号の電圧上昇時に電圧が閾値VC以上となるとHi状態となり、電圧下降時に電圧が閾値VD以上となるとLo状態となる。 The hysteresis comparator 17 binarizes the input electrical signal shown in FIG. 8B with the threshold value V C and the threshold value V D , and outputs a pulse signal to the ECU 30. As shown in FIGS. 8-3 and 8-4, the pulse signal output from the hysteresis comparator 17 is in a Hi state when the voltage exceeds the threshold value V C when the voltage of the electrical signal rises, and the voltage becomes the threshold value when the voltage drops. When V D or higher, the Lo state is entered.

この実施例2にかかる回転角検出装置1−2の動作は、図7に示すように、まず、処理部32の回転方向検出部37は、ヒステリシスコンパレータ17から出力されたパルス信号を取得する(ステップST201)。次に、この回転方向検出部37は、取得されたパルス信号のHi状態の期間THiとLo状態の期間TLoを取得する(ステップST202)。 In the operation of the rotation angle detection device 1-2 according to the second embodiment, as shown in FIG. 7, first, the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 acquires the pulse signal output from the hysteresis comparator 17 ( Step ST201). Then, the rotation direction detection unit 37 acquires the duration T Lo period T Hi and Lo states of the Hi state of the obtained pulse signal (step ST 202).

次に、回転方向検出部37は、取得されたHi状態の期間THiとLo状態の期間TLoとの比THi/TLoが所定値T1以上であるか否かを判断する(ステップST203)。回転方向検出部37に取得されるパルス信号は、図8−3および図8−4に示すように、被検出対象であるギヤ20の回転方向、すなわちクランクシャフト40の回転方向により、Hi状態の期間THiとLo状態の期間TLoとの差が異なる。具体的には、図8−3に示すように、クランクシャフト40の正回転時に取得されるパルス信号は、Hi状態の期間THiがLo状態の期間TLoよりも長くなる。一方、図8−4に示すように、クランクシャフト40の逆回転時に取得されるパルス信号は、Hi状態の期間THiがLo状態の期間TLoよりも短くなる。従って、回転方向検出部37は、取得したパルス信号のHi状態の期間(Lo状態の期間)と直前に記憶されたLo状態の期間(Hi状態の期間)との比THi/TLoを算出し、この算出された比THi/TLoと所定値T1とを比較する。 Next, the rotation direction detection unit 37 determines whether or not the ratio T Hi / T Lo between the acquired period T Hi of the Hi state and the period T Lo of the Lo state is equal to or greater than a predetermined value T1 (step ST203). ). As shown in FIGS. 8-3 and 8-4, the pulse signal acquired by the rotation direction detection unit 37 is in a Hi state depending on the rotation direction of the gear 20 to be detected, that is, the rotation direction of the crankshaft 40. The difference between the period T Hi and the period T Lo in the Lo state is different. Specifically, as shown in FIG. 8C, in the pulse signal acquired when the crankshaft 40 is rotated forward, the period T Hi in the Hi state is longer than the period T Lo in the Lo state. On the other hand, as shown in FIG. 8-4, in the pulse signal acquired when the crankshaft 40 rotates in the reverse direction, the period T Hi in the Hi state is shorter than the period T Lo in the Lo state. Accordingly, the rotation direction detection unit 37 calculates the ratio T Hi / T Lo between the Hi state period (Lo state period) of the acquired pulse signal and the Lo state period (Hi state period) stored immediately before. Then, the calculated ratio T Hi / T Lo is compared with the predetermined value T1.

ここで、所定値T1は、クランクシャフト40の正回転時には比THi/TLoが1以上となり、クランクシャフト40の逆回転時には比THi/TLoが1未満となるため、T1=1とする。これは、ギヤ20は、図5に示すように、歯溝22の幅W2を歯21の幅W1より広く設定されているので、第1磁気抵抗素子12および第2磁気抵抗素子13が歯21に最も近づいている期間と、この歯21から最も離れている期間との差を広げることができ、この差がヒステリシスコンパレータ17から出力されるパルス信号のHi状態の期間とLo状態の期間の差となるためである。なお、上記ギヤ20のおいては、歯溝22の幅W2が歯21の幅W1の1.5倍以上となるように設定されていることが好ましい。これにより、ヒステリシスコンパレータから出力されるパルス信号のHi状態の期間とLo状態の期間との差を広げることができ、クランクシャフト40の正回転時の比THi/TLoと、逆回転時の比THi/TLoとの差を確実に広げることができる。 Here, the predetermined value T1 is such that the ratio T Hi / T Lo is 1 or more during forward rotation of the crankshaft 40, and the ratio T Hi / T Lo is less than 1 during reverse rotation of the crankshaft 40. To do. As shown in FIG. 5, the gear 20 has a width W2 of the tooth gap 22 wider than a width W1 of the tooth 21, so that the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 13 have teeth 21. The difference between the period closest to the tooth 21 and the period farthest from the tooth 21 can be widened, and this difference is the difference between the Hi state period and the Lo state period of the pulse signal output from the hysteresis comparator 17. It is because it becomes. In addition, in the said gear 20, it is preferable that the width W2 of the tooth gap 22 is set so that it may become 1.5 times or more of the width W1 of the tooth | gear 21. FIG. Thereby, the difference between the period of the Hi state and the period of the Lo state of the pulse signal output from the hysteresis comparator can be widened, and the ratio T Hi / T Lo at the time of forward rotation of the crankshaft 40 can be increased. The difference from the ratio T Hi / T Lo can be surely widened.

次に、回転方向検出部37は、Hi状態の期間THiとLo状態の期間TLoとの比THi/TLoが所定値T1以上であれば、クランクシャフト40は正回転であるため、ステップST202〜ステップST203を繰り返す。一方、比THi/TLoがT1未満であれば、その時点でクランクシャフト40が逆回転していることが判断できるため、回転方向検出部37は、クランクシャフト40が逆転したことを検出する(ステップST204)。 Then, since the rotational direction detection unit 37, if the ratio T Hi / T Lo of the period T Lo period T Hi and Lo states of the Hi state is equal to or greater than the predetermined value T1, the crankshaft 40 is rotating forward, Step ST202 to step ST203 are repeated. On the other hand, if the ratio T Hi / T Lo is less than T1, it can be determined that the crankshaft 40 is rotating in reverse at that time, so the rotation direction detection unit 37 detects that the crankshaft 40 has been reversed. (Step ST204).

以上により、この実施例2にかかる回転角検出装置1−1は、1つのヒステリシスコンパレータ17を備える1つの回転角センサ10により、被検出対象であるギヤ20の回転方向、すなわちクランクシャフト40の回転方向を検出することができる。また、処理部32の回転方向検出部37は、取得したパルス信号のHi状態あるいはLo状態ごとに、クランクシャフト40の回転方向を検出するので、瞬時にクランクシャフト40の逆転を検出することができる。   As described above, the rotation angle detection device 1-1 according to the second embodiment uses one rotation angle sensor 10 including one hysteresis comparator 17 to rotate the rotation direction of the gear 20, that is, the rotation of the crankshaft 40. The direction can be detected. Further, since the rotation direction detection unit 37 of the processing unit 32 detects the rotation direction of the crankshaft 40 for each of the Hi state or Lo state of the acquired pulse signal, the reverse rotation of the crankshaft 40 can be detected instantaneously. .

なお、上記実施例では、ギヤ20の歯溝22の幅W2を歯21の幅W1より広く(1.5倍以上に)設定することで、ヒステリシスコンパレータ17から出力されるパルス信号のHi状態の期間とLo状態の期間とに差を広げているがこれに限定されるものではない。例えば、第1磁気抵抗素子12の初期抵抗値と第2磁気抵抗素子の初期抵抗値13とを異ならせても良い。この場合、ヒステリシスコンパレータ17に出力される電気信号は、その電圧変化が低電圧側に長く維持される。従って、ギヤ20の歯溝22の幅W2と歯21の幅W1とが同一であっても、ヒステリシスコンパレータ17から出力されるパルス信号のHi状態の期間とLo状態の期間とに差を広げることができる。   In the above embodiment, by setting the width W2 of the tooth groove 22 of the gear 20 to be wider (1.5 times or more) than the width W1 of the tooth 21, the Hi state of the pulse signal output from the hysteresis comparator 17 is set. Although the difference is widened between the period and the period of the Lo state, the present invention is not limited to this. For example, the initial resistance value of the first magnetoresistive element 12 may be different from the initial resistance value 13 of the second magnetoresistive element. In this case, the voltage change of the electrical signal output to the hysteresis comparator 17 is maintained on the low voltage side for a long time. Therefore, even if the width W2 of the tooth groove 22 of the gear 20 and the width W1 of the tooth 21 are the same, the difference between the Hi state period and the Lo state period of the pulse signal output from the hysteresis comparator 17 is widened. Can do.

以上のように、この発明にかかる回転角検出装置は、クランクシャフトの逆転を検出する回転角検出装置に有用であり、特に、1つの回転角センサでクランクシャフトの逆転を検出するので、構造の簡素化や部品点数の抑制による低コスト化を図るのに適している。   As described above, the rotation angle detection device according to the present invention is useful for a rotation angle detection device that detects the reverse rotation of the crankshaft, and in particular, since one rotation angle sensor detects the reverse rotation of the crankshaft, It is suitable for cost reduction by simplification and suppression of parts count.

実施例1にかかる回転角検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the rotation angle detection apparatus concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる回転角検出装置の部分拡大図を示す図である。It is a figure which shows the elements on larger scale of the rotation angle detection apparatus concerning Example 1. FIG. この実施例1にかかる回転角検出装置の動作フローである。2 is an operation flow of the rotation angle detection apparatus according to the first embodiment. 第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と回転するギヤとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 1st magnetoresistive element and a 2nd magnetoresistive element, and the gear to rotate. 第1コンパレータおよび第2コンパレータに出力される電気信号を示す図である。It is a figure which shows the electric signal output to a 1st comparator and a 2nd comparator. 第1コンパレータからECUに出力されるパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the pulse signal output to ECU from a 1st comparator. 第2コンパレータからECUに出力されるパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the pulse signal output to ECU from a 2nd comparator. クランクシャフトの正回転時における出力パターン順番を示す図である。It is a figure which shows the output pattern order at the time of forward rotation of a crankshaft. 置き換え後の出力パターン順番を示す図である。It is a figure which shows the output pattern order after replacement. クランクシャフトの逆回転時における出力パターン順番を示す図である。It is a figure which shows the output pattern order at the time of reverse rotation of a crankshaft. 実施例2にかかる回転角検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the rotation angle detection apparatus concerning Example 2. FIG. ヒステリシスコンパレータの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of a hysteresis comparator. この実施例2にかかる回転角検出装置の動作フローである。It is an operation | movement flow of the rotation angle detection apparatus concerning this Example 2. FIG. 第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と回転するギヤとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 1st magnetoresistive element and a 2nd magnetoresistive element, and the gear to rotate. ヒステリシスコンパレータに出力される電気信号を示す図である。It is a figure which shows the electric signal output to a hysteresis comparator. クランクシャフトの正回転時におけるヒステリシスコンパレータからECUに出力されるパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the pulse signal output to ECU from the hysteresis comparator at the time of forward rotation of a crankshaft. クランクシャフトの逆回転時におけるヒステリシスコンパレータからECUに出力されるパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the pulse signal output to ECU from the hysteresis comparator at the time of reverse rotation of a crankshaft.

符号の説明Explanation of symbols

1−1,1−2 回転角検出装置
10 回転角センサ
11 磁石
12 第1磁気抵抗素子
13 第2磁気抵抗素子
14 電源
15 第1コンパレータ
16 第2コンパレータ
17 ヒステリシスコンパレータ
20 ギヤ(被検出対象)
21 歯
22 歯溝
23 欠け歯部
30 ECU
31 入出力ポート
32 処理部
33 記憶部
34 基準位置検出部
35 出力パターン取得部
36 置換部
37 回転方向検出部
38 回転角検出部
40 クランクシャフト
1-1, 1-2 Rotation angle detection device 10 Rotation angle sensor 11 Magnet 12 First magnetoresistive element 13 Second magnetoresistive element 14 Power supply 15 First comparator 16 Second comparator 17 Hysteresis comparator 20 Gear (detection target)
21 teeth 22 tooth gaps 23 missing teeth 30 ECU
31 Input / Output Port 32 Processing Unit 33 Storage Unit 34 Reference Position Detection Unit 35 Output Pattern Acquisition Unit 36 Replacement Unit 37 Rotation Direction Detection Unit 38 Rotation Angle Detection Unit 40 Crankshaft

Claims (7)

被検出対象の回転角を検出する回転角検出装置において、
回転方向に等間隔に形成される多数の歯を有する被検出対象と、
前記被検出対象の歯と対向する位置に配置される磁石と、
前記被検出対象と前記磁石との間に発生する磁界の変化により抵抗値が変化する第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と、
前記第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子との間の電気信号が入力され、それぞれ異なる閾値に基づいて、当該電気信号を2値化する第1コンパレータおよび第2コンパレータと、
前記第1コンパレータおよび第2コンパレータから出力される2値化信号のそれぞれのHi状態およびLo状態に基づく出力パターンを連続的に取得する出力パターン取得手段と、
前記連続的に取得される出力パターンを順次記憶する記憶手段と、
前記順次記憶する出力パターンのうち、所定間隔ごとの出力パターンを他の出力パターンに置き換えて前記記憶手段に記憶する置換手段と、
前記順次記憶された出力パターンの順番に基づいて被検出対象の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
In the rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the detection target,
A detection target having a large number of teeth formed at equal intervals in the rotation direction;
A magnet disposed at a position facing the tooth to be detected;
A first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element whose resistance values change due to a change in a magnetic field generated between the object to be detected and the magnet;
A first comparator and a second comparator for inputting an electrical signal between the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element, and binarizing the electrical signal based on different threshold values;
Output pattern acquisition means for continuously acquiring output patterns based on the Hi state and Lo state of the binarized signals output from the first comparator and the second comparator;
Storage means for sequentially storing the continuously acquired output patterns;
Of the output patterns to be sequentially stored, a replacement means for replacing the output pattern for each predetermined interval with another output pattern and storing it in the storage means;
A rotation direction detecting means for detecting a rotation direction of the detection target based on the order of the output patterns stored in sequence;
A rotation angle detection device comprising:
前記第1コンパレータあるいは第2コンパレータの少なくともいずれか一方から出力される2値化信号のHi状態およびLo状態に基づいて被検出対象の回転角を検出する回転角検出手段をさらに備え、
前記回転方向検出手段は、前記検出された被検出対象の回転角に基づいた被検出対象の回転数が所定回転数以下の場合に、被検出対象の回転方向を検出することを特徴とする請求項1に記載の回転角検出装置。
A rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the detection target based on a Hi state and a Lo state of the binarized signal output from at least one of the first comparator and the second comparator;
The rotation direction detection means detects the rotation direction of the detection target when the rotation number of the detection target based on the detected rotation angle of the detection target is equal to or less than a predetermined rotation number. Item 2. The rotation angle detection device according to Item 1.
前記連続的に取得される出力パターンに基づいて被検出対象の基準位置を検出する基準位置検出手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記被検出対象の基準位置を検出することを条件として、前記連続的に取得される出力パターンを順次記憶することを特徴とする請求項1または2記載の回転角検出装置。
A reference position detecting means for detecting a reference position of the detection target based on the continuously obtained output pattern;
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the storage unit sequentially stores the continuously obtained output patterns on condition that the reference position of the detection target is detected.
被検出対象の回転角を検出する回転角検出装置において、
回転方向に等間隔に形成される多数の歯を有する被検出対象と、
前記被検出対象の歯と対向する位置に配置される磁石と、
前記被検出対象と前記磁石との間に発生する磁界の変化により抵抗値が変化する第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子と、
前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子との間の電気信号が入力され、当該電気信号を2値化するシュミット回路で構成されるヒステリシスコンパレータと、
前記ヒステリシスコンパレータから出力される2値化信号のHi状態の出力期間とLo状態の出力期間との比に基づいて、被検出対象の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
In the rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the detection target,
A detection target having a large number of teeth formed at equal intervals in the rotation direction;
A magnet disposed at a position facing the tooth to be detected;
A first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element whose resistance values change due to a change in a magnetic field generated between the object to be detected and the magnet;
A hysteresis comparator configured by a Schmitt circuit that receives an electrical signal between the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element and binarizes the electrical signal;
A rotation direction detecting means for detecting a rotation direction of the detection target based on a ratio between an output period of the Hi state and an output period of the Lo state of the binarized signal output from the hysteresis comparator;
A rotation angle detection device comprising:
前記被検出対象の歯は、前記歯の幅が歯溝の幅よりも広く形成されていることを特徴とする請求項4に記載の回転角検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 4, wherein the tooth to be detected is formed such that a width of the tooth is wider than a width of a tooth gap. 前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値とが異なることを特徴とする請求項4に記載の回転角検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 4, wherein an initial resistance value of the first magnetoresistive element is different from an initial resistance value of the second magnetoresistive element. 前記歯溝の幅は、前記歯の幅の1.5倍以上であることを特徴とする請求項5に記載の回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 5, wherein a width of the tooth gap is 1.5 times or more of a width of the tooth.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515032A (en) * 2006-12-27 2010-05-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method of incrementally determining shaft rotation angle
KR101768347B1 (en) * 2015-12-28 2017-08-14 주식회사 현대케피코 Detection Apparatus and method of Rotational Device in Vehicle
JP2020112579A (en) * 2014-04-25 2020-07-27 株式会社デンソー Rotation detection device and manufacturing method thereof

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