JP2007093554A - パルス信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子を利用した新たなタイプのパルス信号発生装置を提供する。
【解決手段】複数の凹部と凸部を所定の順番で順次に第１の方向に若しくは凹部と凸部を第１の方向における順番とは逆の順番で順次に第２の方向に移動させることができる凹凸手段であって凹部と凸部は移動方向に等間隔に交互に配置されているが一部の凸部は取り除かれ、若しくは、一部の凹部は埋められているような凹凸手段の凸部や凹部の挙動に応じてパルスを発生させる装置であって、凸部を取り除いた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と凸部を取り除いた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値、若しくは、凹部を埋めた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と凹部を埋めた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値が、凹部と凸部が第１の方向に移動しているときと第２の方向に移動しているときとで異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス信号発生装置、例えば、円板状回転体ギアの回転方向に応じて異なるパルスを発生させるパルス信号発生装置に関する。

近年、特許第３６１７６０４号その他の文献に示されているような、大バルクハウゼンジャンプを起こし得る磁性素子を利用したパルス信号発生装置が開発されるに至っている。しかしながら、この種のパルス信号発生装置を利用した進行方向判定装置、例えば、回転体ギアの回転方向判定装置は今なお存在しない。

回転方向判定装置としては、例えば、特開平９−３２６２０号に開示されているような、２つの検出部を有した半導体磁気センサ（ホール素子か磁気抵抗素子）を使って回転体ギアの正回転若しくは逆回転の検出を行う装置がある。しかしながら、この装置は、センサの出力引き出し線が増え、且つ、制御側で複雑な回転方向判定手段を必要とする問題を有する。

また、特開平１１−６２６８７号には、エンジンの回転方向を判別するために、２つの電磁ピックアップセンサをクランク角センサと気筒判別センサに使用する装置が開示されている。しかしながら、この装置は、これらクランク角センサと気筒判別センサからの２つの信号を比較してエンジンの回転方向の判別を行うものであり、このため、エンジンの回転方向の判別にしか使用できないという問題を有する。

更に、特開２００２−２１３６０５号にあっては、車速と前進後進を検出するのに電磁ピックアップセンサを使用する装置が開示されているが、この構成では、２つのセンサと２つの検知用ローターを必要とする。

尚、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子（以下、単に磁性素子という場合がある）は、上述した特許第３６１７６０４号等に説明されているように、既によく知られているが、念のため、概略説明しておく。先ず、一般的に知られているワイヤ状の複合磁性素子を例として、その構造と挙動について説明する。強磁性体を線引きして細いワイヤにしたものは、その合金組成とともに独特な磁気的性質を持つ。この強磁性体ワイヤにひねり応力を加えると、ワイヤの外周部付近ほど多くひねられ、中心部ほどひねられ方は少なくなり、このため外周部と中心部では磁気特性が異なることとなる。この状態を残留させる加工を施すと、外周部と中心部で磁気特性が異なる強磁性体の磁気ワイヤができる。そして、外周部の磁気特性は、比較的小さな磁界によってその磁化方向を変える。これに対して、中心部は、外周部よりも大きな磁界によってその磁化方向を変える。すなわち、一本の磁気ワイヤの中に比較的磁化され易い磁気特性を持つ外周部と、磁化されにくい中心部という２種類の異なった磁気特性を持つ複合磁性体が形成されている。この複合磁気ワイヤは、一軸異方性である。ここでは、外周部をソフト層、中心部をハード層と呼び、このような複合磁気ワイヤを、ワイヤ状の複合磁性素子と称する。

この複合磁気ワイヤのハード層およびソフト層は、初期的には、どのような方向に磁化されているか定まっておらず、バラバラな磁化状態にある。この複合磁気ワイヤの長手方向、つまり軸線方向と平行に、ハード層の磁化方向を反転させるのに十分な外部磁界をかけると、ソフト層は、当然のこと、ハード層も磁化され同じ磁化方向にそろう。次に、ソフト層だけを磁化できるような外部磁界を、前とは逆方向にかける。その結果、複合磁気ワイヤのソフト層とハード層とでは磁化されている方向が逆であるという磁化状態ができる。一軸異方性であるから、この状態で外部磁界を取り去ってもソフト層の磁化方向は、ハード層の磁化に押さえられていて磁化状態は安定している。このときの外部磁界をセット磁界と呼ぶ。次に、セット磁界と反対方向の外部磁界をかけてこの磁界を増加させる。外部磁界の強さがある臨界強度を越すと、ソフト層の磁化方向は急激に反転する。この磁界を、臨界磁界と呼ぶ。このときの反転現象は、雪崩をうつようにソフト層の磁壁が移動し反応が起きる。この結果、ソフト層とハード層の磁化方向は同じとなり最初の状態に戻る。外部磁界は臨界磁界よりも大きな磁界をかけておく。この磁界を、リセット磁界（Ｈ_R）と呼ぶ。この雪崩をうつように磁壁が移動する現象を大バルクハウゼンジャンプという。磁壁の速度（磁束密度の変化）は、この大バルクハウゼンジャンプのみに依存していて外部磁界には無関係である。

“大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子”について、ワイヤ状の磁性素子を例に挙げて説明してきたが、このようなワイヤ状の複合磁性素子に限らず、同様の挙動を示す他の種々な磁性素子を使用することもできる。また、前述した複合磁性素子は、ハード層とソフト層とを有するものであったが、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子としては、このようなハード層とソフト層との複合層を有していないような磁性素子でも可能である。例えば、特開平４−２１８９５０号公報に開示されているような薄膜形成技術を使用することにより、薄膜状の磁性体を形成し、これを、薄膜状の磁性素子として使用することもできる。また、この磁性素子は、厚膜状でも板状でもよい。したがって、ここでいう“大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子”は、前述したような挙動を示す種々な磁性素子のすべてを含むものである。

特許第３６１７６０４号 特開平９−３２６２０号 特開平１１−６２６８７号 特開２００２−２１３６０５号

本発明は、大バルクハウゼンジャンプを起こし得る磁性素子を利用したパルス信号発生装置を被検知物体の進行方向の判定に利用できるようにした、新たなタイプのパルス信号発生装置を提供するものである。

本発明は、複数の凹部と凸部を所定の順番で順次に第１の方向に若しくは前記凹部と前記凸部を前記第１の方向における順番とは逆の順番で順次に第２の方向に移動させることができる凹凸手段であって前記凹部と前記凸部は前記移動方向に等間隔に交互に配置されているが一部の前記凸部は取り除かれ、若しくは、一部の前記凹部は埋められているような前記凹凸手段の前記凸部や前記凹部の挙動に応じてパルスを発生させる装置であって、前記凸部を取り除いた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凸部を取り除いた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値、若しくは、前記凹部を埋めた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凹部を埋めた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値が、前記凹部と前記凸部が前記第１の方向に移動しているときと前記第２の方向に移動しているときとで異なることを特徴としている。

上記装置において、前記第１の方向に移動しているときは、前記凸部を取り除いた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凸部を取り除いた部分で発生されるパルスの時間間隔の比がｎ＋１（但し、ｎは連続した凸部の欠けの数）となり、前記第２の方向に移動しているときは、前記比がｎ／２＋１となるものであってもよい。

また、上記装置において、前記第１の方向に移動しているときは、前記凹部を埋めた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凹部を埋めた部分で発生されるパルスの時間間隔の比がｎ／２＋１（ただし、ｎは、連続した凹部の埋めの数）となり、前記第２の方向に移動しているときは、前記比がｎ＋１となるものであってもよい。

上記装置において、前記凹凸手段は回転軸を中心に前記第１の回転方向若しくは前記第２の回転方向に回転し得る金属製の円板状回転体であり、前記凹凸手段の前記凹部と前記凸部は前記回転体の縁に周方向に等間隔に交互に配置される回転体の歯であり、一部の前記凸部は取り除かれ、又は、一部の前記凹部は埋められていてもよい。

上記装置において、前記パルス信号発生手段は、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段を備え、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記凹部と前記凸部の挙動に応じて、前記磁界発生手段による前記磁性素子の磁化状態を変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせるものであってもよい。

上記装置において、前記磁界発生手段は、前記磁性素子の両側を挟み込むように該磁性素子に対して並行に、且つ、前記凸部や前記凹部に対する磁石の極性が反対になるように互いに逆向きに並置された磁石であってもよい。

また、上記各装置において、前記パルス信号発生手段からパルスを受け取り、前記比の値から、前記凹部と前記凸部が前記第１の方向に移動しているか、若しくは、前記第２の方向に移動しているかを判定する判定手段を更に備えていてもよい。

以下、添付図面を参照して、本願発明の好適な一実施形態を説明する。

図１は、本発明の一つの好適な実施形態によるパルス信号発生装置の回転方向判定装置への応用例を概略的に示したものである。本発明の一実施形態によるパルス信号発生装置である複合磁気センサ１４は、その隣接に配置されたギアに似た形状の金属製の円板状回転体２の回転に応じて所定のパルス信号を発生させるものであり、これらのパルス信号は、例えば、回転方向の判定等に利用することができる。

回転体２は、回転軸１を中心に、正回転若しくは逆回転し得る。回転体２の縁には複数の歯が設けられており、これらの歯により、周方向にて等間隔に交互に複数配置された略同形状の凸部３と凹部４を形成する。ただし、回転体２は、凸部と凹部を周方向に隙間無く等間隔に交互に配置した正常な回転体ではなく、正回転若しくは逆回転の判定に利用するために、一部の凸部３を取り除いた、若しくは、一部の凹部４を埋めた、不正常な回転体であること注意されたい。例えば、図１には、一部の凸部３を取り除いた不正常な回転体が示されている。本装置は、これら凸部３と凹部４の挙動に応じてパルスを発生させるものであり、これらのパルスから求めた比の値に基づいて、回転体２の正回転若しくは逆回転を判定することもできる。

複合磁気センサ１４は、主に、パルス信号発生部分２３と波形整形回路１３から成る。

パルス信号発生部分２３は、大バルクハウゼンジャンプを利用してパルスを生じさせる部分であって、この構成は、特許第３６１７６０４号その他の文献に詳細に説明されている。パルス信号発生部分２３には、少なくとも、大バルクハウゼンジャンプを起こし得る磁性素子である複合磁気ワイヤ６と、この複合磁気ワイヤ６の周囲に巻回されて複合磁気ワイヤ６における磁界の変化を検出する検出手段であるワイヤボビンコイル１０と、複合磁気ワイヤ６を一定方向に磁化させる磁界発生手段である磁石７が含まれる。磁石７は、例えば、複合磁気ワイヤ６の両側を挟み込むように複合磁気ワイヤ６に対して並行に、且つ、凸部３、凹部４に対する磁石の極性が反対になるよう互いに逆向きに並置された磁石であってもよく（一方の磁石７ａは凸部３、凹部４側にＳ極が配置されるように、他方の磁石７ｂは凸部３、凹部４側にＮ極が配置されるように並置されている）、各磁石７ａ、７ｂは、複合磁気ワイヤ６を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が複合磁気ワイヤ６の１つの側でその延長方向に沿って延びるように配置されている。

このような構成の下、凸部３や凹部４の順次の接近に応じて、磁石７による複合磁気ワイヤ６の磁化状態を変化させ、この変化に応じて、複合磁気ワイヤ６に大バルクハウゼンジャンプを発生させ、また、複合磁気ワイヤ６を大バルクハウゼンジャンプが発生する以前のリセット状態とし、これらの変化をワイヤボビンコイル１０によって検出することによって正若しくは負のパルスを生じさせることができる。ワイヤボビンコイル１０において、正、負いずれのパルスが発生されるかは、磁石７ａと磁石７ｂの間の磁力の強さ関係によって決定される。例えば、正回転時において、凸部３が磁石７ａを通過したときには、磁石７ａの磁力が磁石７ｂの磁力に対して相対的に弱まるため正パルスが、凹部４が磁石７ａを通過したときには、磁石７ｂの磁力が磁石７ａの磁力に対して相対的に勝るため負パルスが、それぞれ発生される。回転体２が一定の速度で回転していると仮定した場合、パルスの発生タイミングは、正パルスについては、各凸部３の回転体周方向における略中間位置、同様に、負パルスについては、各凹部４の回転体周方向における略中間位置であると考えてよい。ワイヤボビンコイル１０によって生じたパルス波は、その後、負パルス阻止回路１１とコンパレータ１２を介して１６に出力される。尚、磁石７の磁力を安定させるため、付加的にヨーク８を設けてもよい。更に、ヨーク８の作用を調整するため、例えば、磁石７ａ、７ｂの近傍に調整ヨーク９を設けてもよい。図示実施形態では、磁石７ａ側にのみ調整ヨーク９を設け、これにより、磁石７ａ側の磁力を磁石７ｂの磁力よりも弱めて調整している。この場合、磁石７ｂではなく磁石７ａに対する凸部３、凹部４の接近（若しくは挙動）に応じてパルスが発生されることになる。

波形整形回路１３は、負パルス阻止回路１１とコンパレータ１２を含む。負パルス阻止回路１１は、パルス信号発生部分２３で生じた複数パルスのうち、正若しくは負パルスのいずれか一方のみを信号として取り出し、他方をフィルタするためのもの、コンパレータ１２は、負パルス阻止回路１１で取り出した一方のパルスのうち、一定以上の大きさのパルスを抽出するためのものである。コンパレータ１２で抽出されたパルスは、その後、出力１６から複合磁気センサ１４の外部に取り出され、回転方向判定手段としての制御部２０において処理される。この制御部２０においてパルスを処理することにより、正回転と逆回転が判定される。尚、複合磁気センサ１４に必要な電力は電源１５から得られ、また、複合磁気センサ１４は接地１７を通じてグランド接続される。

次いで、図２乃至図４を参照して、本発明によるパルス信号発生装置を応用した回転方向判定装置の動作原理を詳細に説明する。図２に、凸部３、凹部４と複合磁気センサ１４の先端付近との位置関係を示す。図３、図４は、回転体２が回転するときに複合磁気センサ１４の各部に発生する磁界変化や電気パルス波形を例示したものである。特に、図３は、回転体２が正回転したときに生じるパルスの発生状態を、図４は、それが逆回転したときに生じるパルスの発生状態を、それぞれ示している。尚、上述したように、回転体２は、幾つか（ここでは２個）の凸部３を取り除いた、換言すれば、凸欠けを設けた、不正常な回転体であることに注意されたい。

図２からも明らかなように、回転体２の正回転時には、被検知物体である凸部３と凹部４が所定の順番で順次に第１の方向に移動し、逆回転時には、それら凸部３と凹部４が第１の方向における順番とは逆の順番で順次に第２の方向に移動して、複合磁気センサ１４の先端付近に接近し得る。

図３の（ａ）に示すように、回転体２の正回転時には、特に凸部３が複合磁気センサ１４を通過することにより、図３の（ｂ）に示すような磁界が、例えば複合磁気ワイヤ６の周囲に発生し得る。ただし、明らかなように、複合磁気センサ１４の磁石７ａ、７ｂの極性を変えた場合は、回転体２の凹部４で、それぞれパルスを発生させることになる。ここで、図３中の「＋Ｈｐ」と「−Ｈｓ」は、それぞれ、「パルス発生磁界」と「セット磁界」の大きさを示している。凸部３の通過に伴って発生した、複合磁気ワイヤ６の周囲における磁界が、＋Ｈｐを上回ったとき、複合磁気ワイヤ６で発生した大バルクハウゼンジャンプによって、ワイヤボビンコイル１０の両端において、図３の（ｃ）に示すような正パルスが発生し、一方、その磁界が−Ｈｓを下回わる手前で、図３の（ｃ）に示すような負パルスが発生する。仮に、回転体２が一定の速度で回転しているとすれば、これらのパルスは、回転体２の凸部３の通過のタイミングで発生することになる。

これら正パルスと負パルスは、その後、負パルス阻止回路１１に入力され、負パルスがフィルタされる。これにより、負パルス阻止回路１１の出力には、図３の（ｄ）に示すような正パルスのみが現れる。その後更に、これらの正パルスは、コンパレータ１２に入力されて波形整形される。この結果、コンパレータ１２の出力には、図３の（ｅ）に示すような、所定の大きさのパルスのみ、例えば、Ｖ_HLより大きなパルスのみが出力される。これらのパルスは、出力１６を通じて外部に取り出すことができる。

ここで、図３の（ｅ）から明らかなように、仮に、回転体２が一定の速度で回転しているとすれば、一部の凸部３を取り除いた凸欠け部分５以外の部分で発生されるパルスの時間間隔をＴｆとおくと、凸欠け部分５で発生されるパルスの時間間隔は、（ｎ＋１）×Ｔｆとなる（ただし、ｎは連続した凸部の欠けの数である）。つまり、凸欠け部分５のパルスの時間間隔とそれ以外の部分のパルスの時間間隔の比は、ｎ＋１となる。ここでは、連続した２個の凸部３を欠いていることから、上の比、即ち、前回のＴｆ／今回のＴｆは、ｎ＋１＝２＋１＝３となる。

一方、図４の（ａ）に示すように、回転体２の逆回転時には、特に凹部４が複合磁気センサ１４を通過することにより、図４の（ｂ）に示すような磁界が、例えば複合磁気ワイヤ６の周囲に発生し得る。ただし、明らかなように、複合磁気センサ１４の磁石７ａ、７ｂの極性を変えた場合は、回転体２の凸部３で、それぞれパルスを発生させることになる。凹部４の通過に伴って発生した、複合磁気ワイヤ６の周囲における磁界が、＋Ｈｐを上回ったとき、ワイヤボビンコイル１０の両端において、図４の（ｃ）に示すような正パルスが発生し、一方、その磁界が−Ｈｓを下回わる手前で、図４の（ｃ）に示すような負パルスが発生する。仮に、回転体２が一定の速度で回転しているとすれば、このパルスは、回転体２の凹部４の通過のタイミングで発生することになる。

これら正パルスと負パルスは、その後、図３の正回転時の場合と同様に、負パルス阻止回路１１やコンパレータ１２に入力され、この結果、コンパレータ１２の出力には、図４の（ｅ）に示すようなパルスが出力される。これらのパルスは、出力１６を通じて外部に取り出すことができる。

ここで、図４の（ｅ）から明らかなように、仮に、回転体２が一定の速度で回転しているとすれば、一部の凸部３を取り除いた凸欠け部分５以外の部分で発生されるパルスの時間間隔をＴｂとおくと、凸欠け部分５で発生されるパルスの時間間隔は、（ｎ／２＋１）×Ｔｂとなる。つまり、凸欠け部分５のパルスの時間間隔とそれ以外の部分のパルスの時間間隔の比は、ｎ／２＋１となる。ここでは、連続した２個の凸部３を欠いていることから、上の比、即ち、前回のＴｂ／今回のＴｂは、ｎ／２＋１＝２／２＋１＝２となる。尚、正回転時における回転体２の回転速度と、逆回転時における回転体２の回転速度とが同じであるとすれば、Ｔｂの値と上述したＴｆの値は略同じ値となる。ただし、これらが同じであるかどうかは、正回転と逆回転の判定において何ら影響を及ぼすものではない。

以上のことから明らかなように、図３に示した正回転時における比は、ｎ＋１であるのに対し、図４に示した逆回転時における比は、ｎ／２＋１となる。故に、これら比の値から、正回転であるか逆回転であるかを判定することができる。例えば、ｎが２の場合、この比の値が３であるときは正回転、２であるときは逆回転と判定することができる。このような比の値に基づく正回転と逆回転の判定は、大バルクハウゼンジャンプを起こし得る磁性素子を利用した本装置を用いて初めて可能になるものである。

図５に、この結果に基づく回転方向判定装置の動作の一例をフローチャートで示している。この装置では、先ず、上の比の大きさを求め（ステップ（ＳＴ）１）、その大きさが１．５より大きい場合（ＳＴ２）は、回転方向判定とは無関係の通常の割り込み処理を行い（ＳＴ３）、その大きさが２．５より大きい場合（ＳＴ４）は、正回転と判定して正回転による欠歯検出処理を行い（ステップ５）、その大きさが１．５よりは大きいが２．５以下の場合は、逆回転と判定して逆回転による欠歯検出処理を行う（ステップ６）。尚、１．５、２等の値は、歯の曲がりやバラツキを考慮して適当に設定することができる。

次に、図６乃至図８を参照して、本発明によるパルス信号発生装置の変形例を説明する。これら図６乃至図８は、図１、図３、図４にそれぞれ対応する。

図６は、本発明の変形例によるパルス信号発生装置の回転方向判定装置への応用例を概略的に示したものである。この変形例で使用する回転体１８は、幾つか（ここでは２個）の凹部４を埋めた、換言すれば、凹埋めを設けた、不正常な回転体であることに注意されたい。回転体１８以外の構成については、図１の装置と全く同じものと考えてよい。ただし、図面簡略化のため、図６では、複合磁気センサ１４の構成を簡略化している。

図７、図８を参照して、本発明の変形例によるパルス信号発生装置を応用した回転方向判定装置の動作原理を詳細に説明する。これら図７、図８は、回転体１８が回転するときに複合磁気センサ１４の各部に発生する磁界変化や電気パルス波形を例示したものである。特に、図７は、回転体１８が正回転したときに生じるパルスの発生状態、図８は、それが逆回転したときに生じるパルスの発生状態を、それぞれ示している。

図７の（ａ）に示すように、回転体１８の正回転時には、凸部３が複合磁気センサ１４を通過することにより、図７の（ｂ）に示す磁界が、例えば複合磁気ワイヤ６の周囲に発生し得る。ただし、明らかなように、複合磁気センサ１４の磁石７ａ、７ｂの極性を変えた場合は、回転体２の凹部４で、それぞれパルスを発生させることになる。凸部３の通過に伴って発生した、複合磁気ワイヤ６の周囲における磁界が、＋Ｈｐを上回ったとき、図７の（ｃ）に示すような正パルスが発生し、一方、その磁界が−Ｈｓを下回わる手前で、図７の（ｃ）に示すような負パルスが発生する。仮に、回転体１８が一定の速度で回転しているとすれば、これらのパルスは、回転体２の凸部３の通過のタイミングで発生することになる。

これら正パルスと負パルスは、その後、負パルス阻止回路１１に入力され、負パルスがフィルタされる。これにより、負パルス阻止回路１１の出力には、図７の（ｄ）に示すような正パルスのみが現れる。その後、更に、これらの正パルスは、コンパレータ１２に入力されて波形整形される。この結果、コンパレータ１２の出力には、図７の（ｅ）に示すような、所定の大きさのパルスのみ、例えば、ＶＨＬより大きなパルスのみが出力される。これらのパルスは、出力１６を通じて外部に取り出すことができる。

ここで、図７の（ｅ）から明らかなように、仮に、回転体１８が一定の速度で正回転しているとすれば、一部の凹部４を埋めた凹埋め部分１９以外の部分で発生されるパルスの時間間隔をＴｆとおくと、凹埋め部分１９で発生されるパルスの時間間隔は、（ｎ／２＋１）×Ｔｆとなる（ただし、ｎは、連続した凹部の埋めの数である）。つまり、凹埋め部分１９のパルスの時間間隔とそれ以外の部分のパルスの時間間隔の比は、ｎ／２＋１となる。ここでは、連続した２個の凹部４を埋めていることから、上の比、即ち、前回のＴｆ／今回のＴｆは、ｎ／２＋１＝２／２＋１＝１＋１＝２となる。

一方、図８の（ａ）に示すように、回転体１８の逆回転時には、特に凹部４が複合磁気センサ１４を通過することにより、図８の（ｂ）に示すような磁界が、例えば複合磁気ワイヤ６の周囲に発生し得る。ただし、明らかなように、複合磁気センサ１４の磁石７ａ、７ｂの極性を変えた場合は、回転体２の凸部３で、それぞれパルスを発生させることになる。凹部４の通過に伴って発生した、複合磁気ワイヤ６の周囲における磁界が、＋Ｈｐを上回ったとき、ワイヤボビンコイル１０の両端において、図８の（ｃ）に示すような正パルスが発生し、一方、その磁界が−Ｈｓを下回わる手前で、図８の（ｃ）に示すような負パルスが発生する。仮に、回転体１８が一定の速度で回転しているとすれば、このパルスは、回転体１８の凹部４の通過のタイミングで発生することになる。

これら正パルスと負パルスは、その後、図７の正回転時の場合と同様に、負パルス阻止回路１１とコンパレータ１２に入力され、この結果、コンパレータ１２の出力に、図８の（ｅ）に示すようなパルスが出力される。これらのパルスは、出力１６を通じて外部に取り出すことができる。

ここで、図８の（ｅ）から明らかなように、仮に、回転体１８が一定の速度で逆回転しているとすれば、一部の凹部４を埋めた凹埋め部分１９以外の部分で発生されるパルスの時間間隔をＴｂとおくと、凹埋め部分１９で発生されるパルスの時間間隔は、（ｎ＋１）×Ｔｂとなる。つまり、凹埋め部分１９のパルスの時間間隔とそれ以外の部分のパルスの時間間隔の比は、ｎ＋１となる。ここでは、連続した２個の凹部４を埋めていることから、上の比、即ち、前回のＴｂ／今回のＴｂは、ｎ＋１＝２＋１＝３となる。尚、正回転時における回転体１８の回転速度と、逆回転時における回転体１８の回転速度とが同じであるとすれば、Ｔｂの値と上述したＴｆの値は略同じ値となる。

以上のことから明らかなように、図７に示した正回転時における比は、ｎ／２＋１であるのに対し、図８に示した逆回転時における比は、ｎ＋１となる。故に、これらの比の値から、正回転であるか逆回転であるかを判定することができる。例えば、ｎが２の場合、この比の値が２であるときは正回転、３であるときは逆回転と判定することができる。尚、この結果は、図１や図３、図４に示した上の実施形態とは逆である。

このように本発明の装置を利用すれば、回転体の回転時に発生されるパルス間の時間を測定し、その比の値から回転方向の判定を行うこともできる。

尚、本実施形態は、ギア状の回転体を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限らず、例えば、２箇所の軸で回転可能に支持された凹凸部を有する回転ベルト等にも、同様に適用することができる。更に言えば、本発明に使用される被検知物体は、複数の凹部と凸部を所定の順番で順次に第１の方向に若しくはこれら凹部と凸部を第１の方向における順番とは逆の順番で順次に第２の方向に移動させることができる凹凸手段であって凹部と凸部は移動方向に等間隔に交互に配置されているが一部の凸部は取り除かれ若しくは一部の凹部は埋められているような凹凸手段であれば足りる。

このような本発明によれば、例えば、従来のエンジンコントロール装置、車輪速制御装置、車両ブレーキ制御装置等に使用されている各種センサを置き換えることができ、なお且つ回転方向判別機能を付加できる。また、すでに回転方向判別機能を有する装置では、回転体のコスト、回転方向判別専用センサを省くこともできる。

本発明の一つの好適な実施形態によるパルス信号発生装置の回転方向判定装置への応用例を概略的に示す図である。 凸部及び凹部と複合磁気センサの先端付近の位置関係を示す図である。 回転体が正回転したときに生じるパルスの発生状態を示す図である。 回転体が逆回転したときに生じるパルスの発生状態を示す図である。 本装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の変形例を示す図である。 変形例において、回転体が正回転したときに生じるパルスの発生状態を示す図である。 変形例において、回転体が逆回転したときに生じるパルスの発生状態を示す図である。

符号の説明

１ 回転軸
２ 回転体
３ 凸部
４ 凹部
５ 凸欠け
６ 複合磁気ワイヤ
７ 磁石
８ ヨーク
９ 調整ヨーク
１０ ワイヤボビンコイル
１１ 負パルス阻止回路
１２ コンパレータ
１３ 波形整形回路
１４ 複合磁気センサ
１５ 電源
１６ 出力
１７ 接地
１８ 回転体
１９ 凹埋め
２２ コイル
２５ 波形整形回路
２９ 増幅器
３０ 波形整形回路

Claims (7)

1. 複数の凹部と凸部を所定の順番で順次に第１の方向に若しくは前記凹部と前記凸部を前記第１の方向における順番とは逆の順番で順次に第２の方向に移動させることができる凹凸手段であって前記凹部と前記凸部は前記移動方向に等間隔に交互に配置されているが一部の前記凸部は取り除かれ、若しくは、一部の前記凹部は埋められているような前記凹凸手段の前記凸部や前記凹部の挙動に応じてパルスを発生させる装置であって、前記凸部を取り除いた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凸部を取り除いた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値、若しくは、前記凹部を埋めた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凹部を埋めた部分で発生されるパルスの時間間隔の比の値が、前記凹部と前記凸部が前記第１の方向に移動しているときと前記第２の方向に移動しているときとで異なることを特徴とするパルス信号発生装置。
2. 前記第１の方向に移動しているときは、前記凸部を取り除いた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凸部を取り除いた部分で発生されるパルスの時間間隔の比がｎ＋１（但し、ｎは連続した凸部の欠けの数）となり、前記第２の方向に移動しているときは、前記比がｎ／２＋１となる、請求項１記載の装置。
3. 前記第１の方向に移動しているときは、前記凹部を埋めた部分以外の部分で発生されるパルスの時間間隔と前記凹部を埋めた部分で発生されるパルスの時間間隔の比がｎ／２＋１（ただし、ｎは、連続した凹部の埋めの数）となり、前記第２の方向に移動しているときは、前記比がｎ＋１となる、請求項１記載の装置。
4. 前記凹凸手段は回転軸を中心に前記第１の回転方向若しくは前記第２の回転方向に回転し得る金属製の円板状回転体であり、前記凹凸手段の前記凹部と前記凸部は前記回転体の縁に周方向に等間隔に交互に配置される回転体の歯であり、一部の前記凸部は取り除かれ、又は、一部の前記凹部は埋められている請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記パルス信号発生手段は、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段を備え、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記凹部と前記凸部の挙動に応じて、前記磁界発生手段による前記磁性素子の磁化状態を変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせる請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記磁界発生手段は、前記磁性素子の両側を挟み込むように該磁性素子に対して並行に、且つ、前記凸部や前記凹部に対する磁石の極性が反対になるように互いに逆向きに並置された磁石である請求項５記載の装置。
7. 前記パルス信号発生手段からパルスを受け取り、前記比の値から、前記凹部と前記凸部が前記第１の方向に移動しているか、若しくは、前記第２の方向に移動しているかを判定する判定手段を更に備える請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。

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