JP2007218652A - 磁気検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性移動体4に間隙を介して配置した磁気検出素子21a、21b、22により前記磁性移動体の移動に伴う磁界変化を検出し、この検出した磁界変化を第1及び第2のブリッジ回路23、30により電気信号に変換し、第1及び第2の比較回路29、31により前記電気信号に基づいて第1及び第2の矩形波信号を発生し、信号形成回路によりこれらの矩形波信号に基づいて少なくとも4つのレベルを有する信号を形成し、この信号のレベルの変化順序に基づいて前記磁性移動体の移動方向を検出するようにしたもので、磁性移動体の回転方向を迅速且つ正確に検出する。
【選択図】図6
Description
先ず、この発明の基礎となる磁気検出装置について説明する。この発明の基礎となる磁気検出装置によれば、2つの矩形信号の夫々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを用いて磁性移動体の移動方向を検出するようにし、前記従来の装置に比べて約4倍の速さで磁性移動体の移動方向を検出する。そして磁性移動体の移動方向が逆回転する時点に於けるMR素子と磁性移動体の対向位置が特定の位置にあるときは、前記最初の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジに続く次のエッジで磁性移動体の逆回転を検出するよう構成される。
図1及び図2に於いて、バイアス磁界を発生する磁石1の上面に、検出手段を構成する3個の磁気検出素子としてのMR素子21a、21b、22を一体に構成したICチップ2が設けられている。磁石1は矢印3の方向に着磁されている。周面に多数の凸部41を等間隔に設けた磁性移動体としての磁性移動体4は、矢印5の方向に回転する場合を正回転とし、その逆方向に回転する場合を逆回転とする。この磁性移動体4は、被検出体(図示せず)の回転に対応して回転するよう構成されている。
図6はこの発明の実施の形態1に係る磁気検出装置の回路図を示し、図7はその動作を説明する説明図である。前述した発明の基礎となる技術と同一又は相当する部分には同一符号を付してある。図6に於いて、出力トランジスタである第1のトランジスタ(以下、第1のTrと称する)51のベースは、第1の比較回路29の出力端子293に接続され、コレクタは抵抗55を介してセンサユニット50の出力端子OUTに接続され、エミッタは接地されている。センサユニット50の出力端子VOUTはコンピュータユニット49の第3の比較回路44の反転入力端子441に接続されている。
次に、この発明の実施の形態1による磁気検出装置の動作を、図6及び図7により説明する。
(1) 信号eがハイレベルH、信号fがハイレベルHのとき
第1乃至第4のTr51、52、53、54は全て導通となり、信号hは接地GNDのレベルとなる。図7の(A)では、このときの信号hのレベルを「1」で表示している。
第1及び第3のTr51、53が導通し、第2及び第4のTr52、54が非導通となる。これにより
信号h=VCC×{R2/(R1+R2)}
となる。図7の(A)では、このときの信号hのレベルを「2」で表示している。
第1及び第3のTr51、53が非導通となり、第2及び第4のTr52、54が導通と成る。これにより
信号h=VCC×{R3/(R1+R3)}
となる。図7の(A)では、このときの信号hのレベルを「3」で表示している。
第1乃至第4のTr51、52、53、54が全て非導通となり、信号hは電源電圧VCCのレベルとなる。図7の(A)では、このときの信号hのレベルを「4」で表示している。
レベル「1」の信号h=0[V]
レベル「2」の信号h=1[V]
レベル「3」の信号h=2[V]
レベル「4」の信号h=3[V]
となる。
(1)信号eがハイレベルH、信号fがハイレベルHのとき、信号hはレベル「1」となる。
(2)信号eがハイレベルH、信号fがローレベルLのとき、信号hはレベル「2」となる。
(3)信号eがローレベルL、信号fがハイレベルHのとき、信号hはレベル「3」となる。
(4)信号eがローレベルL、信号fがローレベルLのとき、信号hはレベル「4」となる。
図9は、この発明の実施の形態2に係る磁気検出装置の回路構成を示す回路図、図10は、磁性移動体4の正回転時の動作を説明する説明図であり、実施の形態1と同一又は相当部分には同一符号を付してある。図9に於いて、出力トランジスタである第5のトランジスタ(以下、第5のTrと称する)58のベースは、第1の比較回路29の出力端子293に接続され、コレクタは抵抗64を介して電源VCCに接続され、エミッタは接地されている。第1のTr51及び第3のTrの夫々のベースは、第5のTr58のコレクタに接続されている。
その他の構成は、実施の形態1と同様である。
次に、この発明の実施の形態1による磁気検出装置の動作を、図9及び図10により説明する。図10に於いて、信号e、fは、図示のように矩形波として夫々第1及び第2の比較回路29、31の出力端子293、313に発生する。磁性移動体4の正回転により、MR素子が21a、22、21bの順に磁性移動体4の凸部41に対向することとなるので、信号eは、信号fより、所定量進んだ位相となる。MR素子が磁性移動体4の凸部41と凹部42に対向する1周期に於いて、信号eとfのハイレベルHとローレベルLの組合わせが4通り発生し、その組合わせの違いによりにより、夫々異なる4通りのレベル「1」「2」「3」「4」の信号hが得られる。従って、信号hのレベルの違いによって、磁性移動体4の凸部41と凹部42を1/4周期で検出することができる。
(1) 信号eがローレベルL、信号fがハイレベルHのとき
第1のTr51、第3のTr53が導通となり、信号hは接地GNDのレベルとなる。図10では、このときの信号hのレベルを「1」で表示している。
第1乃至第4のTr51、52、53、54が導通となる。これにより
信号h=VCC×{(R2×R3)/(R2+R3)}/[R1+{(R2×R3)/(R2+R3)}]
となる。図10では、このときの信号hのレベルを「2」で表示している。
第1及び第3のTr51、53が非導通となり、第2及び第4のTr52、54が導通と成る。これにより
信号h=VCC×{R2/(R1+R2)}
となる。図10では、このときの信号hのレベルを「3」で表示している。
第1乃至第4のTr51、52、53、54が全て非導通となり、信号hは電源電圧VCCのレベルとなる。図10では、このときの信号hのレベルを「4」で表示している。
レベル「1」の信号h=0[V]
レベル「2」の信号h=1[V]
レベル「3」の信号h=2[V]
レベル「4」の信号h=3[V]
となる。
図のようにセンサユニット50の出力信号hは、磁性移動体4の凸部41の中心で変化が最大となる。
図11は、この発明の実施の形態3に係る磁気検出装置の回路構成を示す回路図、図12は、磁性移動体4の正回転時の動作を説明する説明図であり、実施の形態1、2と同一又は相当部分には同一符号を付してある。図11に於いて、出力トランジスタである第6のTr59のベースは、第2の比較回路31の出力端子313に接続され、コレクタは抵抗65を介して電源VCCに接続され、エミッタは接地されている。実施の形態2の第5のTr58に相当するトランジスタは備えていない。
その他の構成は、実施の形態1、2と同様である。
次に、この発明の実施の形態3による磁気検出装置の動作を、図11及び図12により説明する。図12に於いて、信号e、fは、図示のように矩形波として夫々第1及び第2の比較回路29、31の出力端子293、313に発生する。磁性移動体4の正回転により、MR素子が21a、22、21bの順に磁性移動体4の凸部41に対向することとなるので、信号eは、信号fより、所定量進んだ位相となる。MR素子が磁性移動体4の凸部41と凹部42に対向する1周期に於いて、信号eとfのハイレベルHとローレベルLの組合わせが4通り発生し、その組合わせの違いによりにより、夫々異なる4通りのレベル「1」「2」「3」「4」の信号hが得られる。従って、信号hのレベルの違いによって、磁性移動体4の凸部41と凹部42を1/4周期で検出することができる。
(1)信号eがハイレベルH、信号fがローレベルLのとき
第1のTr51、第3のTr53、及び第4のTr54が導通となり、信号hは接地GNDのレベルとなる。図12では、このときの信号hのレベルを「1」で表示している。
第1乃至第3のTr51、52、53が導通、第4のTr54が非導通となる。これにより
信号h=VCC×{(R2×R3)/(R2+R3)}/[R1+{(R2×R3)/(R2+R3)}]
となる。図12では、このときの信号hのレベルを「2」で表示している。
第2及び第6のTr52、59が導通となり、第1及び第3のTr51、53が非導通と成る。これにより
信号h=VCC×{R2/(R1+R2)}
となる。図12では、このときの信号hのレベルを「3」で表示している。
第1乃至第3のTr51、52、53が非導通となり、信号hは電源電圧VCCのレベルとなる。図12では、このときの信号hのレベルを「4」で表示している。
レベル「1」の信号h=0[V]
レベル「2」の信号h=1[V]
レベル「3」の信号h=2[V]
レベル「4」の信号h=3[V]
となる。
図のようにセンサユニット50の出力信号hは、磁性移動体4の凹部42の中心で変化が最大となる。
図13は、この発明の実施の形態4に係る磁気検出装置の回路構成を示す回路図、図14は、磁性移動体4の正回転時の動作を説明する説明図であり、実施の形態1、2、3と同一又は相当部分には同一符号を付してある。図13に於いて、出力トランジスタである第5のTr58のベースは、第1の比較回路29の出力端子293に接続され、コレクタは抵抗64を介して電源VCCに接続され、エミッタは接地されている。実施の形態2の第6のTr59に相当するトランジスタは備えていない。
その他の構成は、実施の形態1、2、3と同様である。
次に、この発明の実施の形態4による磁気検出装置の動作を、図13及び図14により説明する。図14に於いて、信号e、fは、図示のように矩形波として夫々第1及び第2の比較回路29、31の出力端子293、313に発生する。磁性移動体4の正回転により、MR素子が21a、22、21bの順に磁性移動体4の凸部41に対向することとなるので、信号eは、信号fより、所定量進んだ位相となる。MR素子が磁性移動体4の凸部41と凹部42に対向する1周期に於いて、信号eとfのハイレベルHとローレベルLの組合わせが4通り発生し、その組合わせの違いによりにより、夫々異なる4通りのレベル「1」「2」「3」「4」の信号hが得られる。従って、信号hのレベルの違いによって、磁性移動体4の凸部41と凹部42を1/4周期で検出することができる。
(1)信号eがハイレベルH、信号fがハイレベルHのとき
第5のTr58、第3のTr53、及び第2のTr52、第4のTr54が導通となり、信号hは接地GNDのレベルとなる。図14では、このときの信号hのレベルを「1」で表示している。
第1のTr51、第2のTr52、第4のTr54が導通となる。これにより
信号h=VCC×{(R2×R3)/(R2+R3)}/[R1+{(R2×R3)/(R2+R3)}]
となる。図14では、このときの信号hのレベルを「2」で表示している。
第1のTr51が導通となり、他のトランジスタは非導通と成る。これにより
信号h=VCC×{R2/(R1+R2)}
となる。図12では、このときの信号hのレベルを「3」で表示している。
第5のTr58、第3のTr53が導通となるが、他のトランジスタは非導通であり、信号hは電源電圧VCCのレベルとなる。図14では、このときの信号hのレベルを「4」で表示している。
レベル「1」の信号h=0[V]
レベル「2」の信号h=1[V]
レベル「3」の信号h=2[V]
レベル「4」の信号h=3[V]
となる。
図のようにセンサユニット50の出力信号hは、磁性移動体の凸部41の立上りエッジで変化が最大となる。
図15は、この発明の実施の形態5に係る磁気検出装置の回路構成を示す回路図、図16は、磁性移動体4の正回転時の動作を説明する説明図であり、実施の形態1、2、3、4と同一又は相当部分には同一符号を付してある。図15に於いて、出力トランジスタである第5のTr58のベースは、第1の比較回路29の出力端子293に接続され、コレクタは抵抗64を介して電源VCCに接続され、エミッタは接地されている。第6のTr59のベースは、第2の比較回路31の出力端子313に接続され、コレクタは抵抗65を介して電源VCCに接続されている。
その他の構成は、実施の形態1、2、3、4と同様である。
次に、この発明の実施の形態4による磁気検出装置の動作を、図15及び図16により説明する。図16に於いて、信号e、fは、図示のように矩形波として夫々第1及び第2の比較回路29、31の出力端子293、313に発生する。磁性移動体4の正回転により、MR素子が21a、22、21bの順に磁性移動体4の凸部41に対向することとなるので、信号eは、信号fより、所定量進んだ位相となる。MR素子が磁性移動体4の凸部41と凹部42に対向する1周期に於いて、信号eとfのハイレベルHとローレベルLの組合わせが4通り発生し、その組合わせの違いによりにより、夫々異なる4通りのレベル「1」「2」「3」「4」の信号hが得られる。従って、信号hのレベルの違いによって、磁性移動体4の凸部41と凹部42を1/4周期で検出することができる。
(1)信号eがローレベルL、信号fがローレベルLのとき
第1、第5及び第6のTr51、58、59が非導通となり、第2、第3及び第4のTr52、53、54が導通となる。これにより信号hは接地GNDのレベルとなる。図16では、このときの信号hのレベルを「1」で表示している。
第1、第2、第4及び第5のTr51、52、54、58が導通し、第3、第6のTr53、59が非導通となるが、第1のTr51が導通となる。これにより
信号h=VCC×{(R2×R3)/(R2+R3)}/[R1+{(R2×R3)/(R2+R3)}]
となる。図16では、このときの信号hのレベルを「2」で表示している。
第1のTr51、第5のTr58が導通となるが、他のトランジスタは非導通となる。これにより
信号h=VCC×{R2/(R1+R2)}
となる。図16では、このときの信号hのレベルを「3」で表示している。
第6のTr59、第3のTr53が導通となるが、他のトランジスタは非導通であり、信号hは電源電圧VCCのレベルとなる。図14では、このときの信号hのレベルを「4」で表示している。
レベル「1」の信号h=0[V]
レベル「2」の信号h=1[V]
レベル「3」の信号h=2[V]
レベル「4」の信号h=3[V]
となる。
図のようにセンサユニット50の出力信号hは、磁性移動体の凸部41の立下りエッジで変化が最大となる。
2 ICチップ
21a、21b、22 MR素子
4 磁性移動体
41 凸部
42 間隙
23 第1のブリッジ回路
30 第2のブリッジ回路
29 第1の比較回路
31 第2の比較回路
44 第3の比較回路
45 第4の比較回路
24、25、26、27、28、38、39、40、41、42、43、46、55、56、57、64、65 抵抗
380 Dフリップフロップ回路装置
381 第1の立上りエッジDフロップフロップ回路
382 第1の立下りエッジDフロップフロップ回路
383 第2の立上りエッジDフロップフロップ回路
384 第2の立下りエッジDフリップフロップ回路
343、344、345 NOT回路
385 3入力NAND回路
386、387 3入力BAND回路
388 4入力NAND回路
389 3入力BNAND回路
340、341 4入力AND回路
342 4入力OR回路
51 第1のトランジスタ
52 第2のトランジスタ
53 第3のトランジスタ
54 第4のトランジスタ
58 第5のトランジスタ
59 第6のトランジスタ
VOUT 出力端子
VB 電源端子
GND 接地端子
49 コンピュータユニット
50 センサユニット
60 逆回転検出回路
61 アナログ・デジタル変換器
62 論理回路
63 デジタル・アナログ変換器
Claims (8)
- 被検出体の移動に対応して移動する磁性移動体と、該磁性移動体に間隙を介して対向し前記磁性移動体の移動に基づく前記間隙の磁界変化を検出する検出手段と、該検出手段により検出された前記磁界変化に基づいて複数のレベルを有する信号を形成する信号形成手段と、該信号形成手段により形成された前記信号のレベルの変化順序に基づいて前記磁性移動体の移動方向を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする磁気検出装置。
- 前記信号形成手段は、前記検出手段により検出された前記磁界変化を前記磁性移動体の移動方向に対応して相互の位相関係が変化する複数個の電気信号に変換する変換回路と、該変換回路により変換された前記複数個の電気信号に基づいて少なくとも4つの各々異なるレベルを有し且つ前記磁性移動体の移動方向に対応して前記レベルの変化順序が変化する信号を形成する信号形成回路とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。
- 前記磁性移動体は、連続する複数の凸部と凹部とを備え、前記検出手段は、前記磁性移動体の移動方向に並置され前記磁性移動体の前記凸部と凹部との対向による磁界の変化に基づいて抵抗値が変化する複数個の磁気検出素子を備え、前記変換回路は、前記複数個の磁気検出素子を異なる辺に配置した第1及び第2のブリッジ回路と、該夫々のブリッジ回路の出力に基づいて第1及び第2の矩形波信号を発生する第1及び第2の比較回路とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の磁気検出装置。
- 前記磁性移動体は前記検出手段に間隙を介して対向する複数の凸部と凹部を備え、前記磁性移動体と前記検出手段との所定の対向位置で前記信号のレベルが最大となるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。
- 前記所定の対向位置は、前記磁性移動体の移動方向に於ける前記凸部のほぼ中心位置であることを特徴とする請求項4に記載の磁気検出装置。
- 前記所定の対向位置は、前記磁性移動体の移動方向に於ける前記凹部のほぼ中心位置であることを特徴とする請求項4に記載の磁気検出装置。
- 前記所定の対向位置は、前記磁性移動体の移動方向に於ける前記凸部のほぼ立上りエッジであることを特徴とする請求項4に記載の磁気検出装置。
- 前記所定の対向位置は、前記磁性移動体の移動方向に於ける前記凸部のほぼ立下りエッジであることを特徴とする請求項4に記載の磁気検出装置。
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