JP2009058476A - 回転検出装置の信号処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象の実質的な回転方向を含む回転情報をより正確に生成出力することのできる回転検出装置の信号処理装置を提供する。
【解決手段】出力部８は、クランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨が２回数連続して判定される場合、これら一連の判定のうちの最初の判定時直前の第１判定タイミングにおけるクランクロータ１の回転方向に係る判定結果を用いて第３パルス信号Ｓｃを生成出力する。また、出力部８は、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨が判定される場合、この逆転が有った旨が判定されてからクランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨が２回連続して判定されるまでにおいては、これら一連の判定のうちの最初の逆転が有った旨の判定時直前における第３パルス信号Ｓｃの信号レベルを継続して出力する
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車載エンジンのクランクシャフトやカムシャフト等を検出対象とする回転検出装置の信号処理回路に関する。

従来、回転検出装置の信号処理回路としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この回転検出装置の信号処理回路は、基本的に、例えば自動車のタイヤと一体になって回転する回転体の外周と対向するように配置されて回転体の回転角度に応じた回転信号をそれぞれ出力する例えばＭＲＥからなる第１及び第２磁気センサと、これら第１及び第２磁気センサからそれぞれ取り込んだ回転信号を１／４の位相差をもった第１及び第２パルス信号としてそれぞれ出力する第１及び第２波形整形部と、これら第１及び第２波形整形部からそれぞれ取り込んだ第１及び第２パルス信号に基づき回転体の回転方向を判定するとともに判定した回転方向を示す方向判定信号を出力する回転方向判定部と、第１波形整形部から出力される第１パルス信号がそのまま出力される第１出力端子とを備える。また、回転検出装置の信号処理回路は、回転体の逆転を示す方向判定信号が回転方向判定部から出力されているとき、第１波形整形部から取り込んだ第１パルス信号を第２出力端子にそのまま出力する一方、回転体の正転を示す方向判定信号が回転方向判定部から出力されているとき、第１波形整形部から取り込んだ第１パルス信号に替えて一定信号を第２出力端子に出力する出力判定回路をさらに備える。これにより、回転体の回転方向が正転である場合、第１波形整形部から第１パルス信号が第１出力端子に出力されるとともに、出力判定回路から一定信号が第２出力端子に出力されることになる。一方、回転体の回転方向が逆転である場合、第１波形整形部から第１パルス信号が第１出力端子及び第２出力端子にそれぞれ出力されることになる。このように、第１出力端子及び第２出力端子に出力される信号の種類の組み合わせによって、回転体の回転方向を含む回転情報が生成され、回転検出装置の信号処理回路の後段に接続される例えば車両制御ＥＣＵに、そうした回転情報が出力されるようになる。

他に例えば、特許文献２に記載の技術が知られている。この文献に記載の技術を含め一般的に知られている回転検出装置の信号処理回路は、まず、例えば車載エンジンのクランクシャフト（検出対象）の回転に伴って回転するクランクロータ（回転体）の外周に対向するように配置され、クランクロータの回転に応じた回転信号をそれぞれ出力する第１及び第２磁気センサと、これら第１及び第２磁気センサから出力された第１及び第２回転信号をそれぞれ取り込みつつ波形整形し、位相差を有する第１及び第２パルス信号をそれぞれ出力する第１及び第２波形整形部と、これら第１及び第２波形整形部から出力された第１及び第２パルス信号をそれぞれ取り込み、これら第１及び第２パルス信号の位相の関係に基づいてクランクロータの回転方向の逆転を判定する逆転判定部とを備える。また、この回転検出装置の信号処理回路は、上記逆転判定部を通じてクランクロータの回転方向が逆転した旨判定された直後における第１パルス信号の最初の立ち上がりから最初の立ち下がりまでの１パルス分をマスクするとともに、このマスクした第１パルス信号の論理レベルを反転させた信号であるマスク信号を生成出力するマスク部と、第１及び第２波形整形部から出力される第１及び第２パルス信号の位相の関係に基づいて、クランクロータの回転方向を判定する回転方向判定部と、回転方向判定部を通じて判定されるクランクロータの回転方向に係る判定結果に応じて異なる信号レベル帯にて上記マスク部から取り込んだマスク信号を出力信号として出力する出力部とを備える。これにより、クランクロータの回転方向に係る判定結果を含む回転情報が生成され、回転検出装置の信号処理回路の後段に接続される例えば車両制御ＥＣＵに、そうした出力信号が出力されるようになる。
特開２００６−２３４５０４号公報 特開２００７−１７０９２２号公報

ところで、上記特許文献１に記載の技術を例えばクランクシャフトの回転に伴って回転するクランクロータにそのまま適用すると、次のような課題が生じる。すなわち、例えば回転検出装置の信号処理回路を搭載する車両が停止しているとき、クランクシャフトの回転も停止しており、したがって、クランクロータの回転も停止している。そのため、本来、回転検出装置の信号処理回路の出力信号も、その波形は変化することがないはずである。ところが、クランクシャフトとクランクロータとの間のバックラッシ及び車両の振動に主に起因して、クランクロータに微振動が生じることがある。このようにクランクロータに微振動が生じると、回転検出装置の信号処理回路を構成する回転方向判定部は、クランクロータは実質的に停止しているにもかかわらず、クランクロータの回転方向が正転方向あるいは逆転方向に短期間に切り換わっていると誤判定してしまうことがある。そして、上記特許文献１に記載の技術では、そうした回転方向判定部による回転体の回転方向の判定結果を即座に使用して第１出力端子及び第２出力端子に出力する信号の種類の組み合わせを変えてしまうため、後段に接続される車両制御ＥＣＵでは、各種車両制御を適切に実行することができなくなるおそれがある。

一方、上記特許文献２に記載の技術を含めた一般的な技術では、第１パルス信号をそのまま利用して出力信号が生成されるのではなく、クランクロータの回転方向が逆転した旨判定された直後における第１パルス信号の最初の立ち上がりから最初の立ち下がりまでの１パルス分がマスクされたマスク信号を利用して出力信号を生成し、後段に接続される車両制御ＥＣＵに対し即座に出力している。そのため、車両に振動が生じるようなことがあると、出力信号に含まれるパルス数は低減されているため、後段に接続される車両制御ＥＣＵにおいて、クランクロータの回転速度はほぼ零である旨を判定することは可能である。すなわち、車両は実質的には停止している旨を判定することは可能である。ただし、クランクロータ自体が実質的に停止しているにもかかわらず、クランクロータの回転方向が正転方向あるいは逆転方向に短期間に頻繁に切り換わっている旨が依然として判定されており、そうした判定結果に応じて異なる信号レベル帯にて出力信号が生成され、後段に接続される車両制御ＥＣＵに出力されてしまっている。結局は、後段に接続される車両制御ＥＣＵにおいて、各種車両制御を適切に実行することができなくなるおそれを払拭できていない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、検出対象の実質的な回転方向を含む正確な回転情報を生成出力することのできる回転検出装置の信号処理回路を提供することにある。

こうした目的を達成するため、例えば請求項１に記載の発明では、検出対象の回転に伴って回転する回転体の回転に応じた複数の回転信号を各々異なる位相にて出力する複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子からそれぞれ出力される前記複数の回転信号を複数のパルス信号にそれぞれ整形する複数の波形整形手段と、前記複数の波形整形手段からそれぞれ出力される前記複数のパルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方のエッジをそれぞれ検出して複数のエッジ信号を生成する複数のエッジ信号生成手段と、前記複数のエッジ信号生成手段を通じて生成された前記複数のエッジ信号に含まれるエッジに基づいて、前記回転体の回転方向が第１の方向であるか、または、この第１の方向とは逆方向である第２の方向であるかを所定の第１判定タイミング毎に繰り返し判定するとともに、前記回転体の回転方向に係る判定結果を次回の第１判定タイミングまで保持する回転方向判定手段と、前記複数のエッジ信号生成手段を通じて生成された前記複数のエッジ信号に含まれるエッジに基づき、前記回転体の回転方向の逆転の有無を所定の第２判定タイミング毎に繰り返し判定する逆転判定手段と、前記回転方向判定手段を通じて判定される前記回転体の回転方向に係る判定結果及び前記複数の波形整形手段から出力される前記パルス信号を用いて、前記回転体の回転方向を含めた回転情報を出力信号として生成出力する出力手段とを備える、回転検出装置の信号処理回路として、前記出力手段は、前記逆転判定手段によって前記回転体の回転方向に逆転が有った旨が判定されたとき、この逆転が有った旨の判定後、前記逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定するまで、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向を前記回転体の回転方向としてそのまま継続して用いるとともに、前記逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定すると、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向とは逆方向の回転方向を前記回転体の回転方向として用いることとした。

回転検出装置の信号処理回路としてのこのような構成では、逆転判定手段によって回転体の回転方向に逆転が有った旨が判定されたとき、出力手段は、次のように出力信号を生成出力する。詳しくは、出力手段は、まず、逆転が有った旨の判定後、逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定するまでにおいて、すなわち、ある第２判定タイミングにおいて回転体の回転方向に逆転があった旨を逆転判定手段を通じて判定すると、その後、逆転が繰り返されなくなり、回転方向が落ち着いたことが確認されるまで、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向を回転体の回転方向としてそのまま継続して用いて出力信号を生成出力する。出力手段は、次に、逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定すると、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向とは逆方向の回転方向を回転体の回転方向として用いて出力信号を生成出力する。すなわち、出力手段は、回転方向が落ち着いたとき、その落ち着いた回転方向に応じて出力信号を生成出力する。

したがって、回転検出装置の信号処理回路としての上記構成によれば、例えば検出対象と回転体との間にバックラッシが存在するとともに検出対象に振動が生じるとき、これらバックラッシ及び検出対象の振動に起因して回転体に微振動が生じるようなことがあったとしても、回転体が実質的に停止しているにもかかわらず、回転体の回転方向が第１方向あるいは第２方向に短期間に切り換わっていると誤判定してしまい、そうした誤った判定結果を用いて出力信号を生成し、特に出力してしまうことがなくなる。換言すれば、上記構成を有する回転検出装置の信号処理回路は、検出対象に生じる振動が回転体に伝達される場合であれ、検出対象の実質的な回転方向を含む正確な回転情報を生成出力することができるようになる。

上記請求項１に記載の構成において、例えば請求項２に記載の発明のように、当該回転検出装置の信号処理回路は、各種処理をクロックに同期して実行することが望ましい。これにより、信号処理回路が各種処理をクロックに同期することなく非同期にて実行する場合と比較して、動作が安定するようになる。

上記請求項１または２に記載の構成において、例えば請求項３に記載の発明のように、前記複数のセンサ素子は、第１及び第２センサ素子の計２個のセンサ素子であり、記複数の波形整形手段は、前記第１及び第２センサ素子からそれぞれ出力される回転信号をそれぞれ整形して第１及び第２パルス信号を生成する第１及び第２波形整形手段であり、前記複数のエッジ信号生成手段は、前記第１パルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出して第１エッジ信号を生成する第１エッジ信号生成手段と、前記第２パルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出して第２エッジ信号を生成する第２エッジ信号生成手段とを有することが望ましい。これにより、上記回転検出装置の信号処理回路を最小限の構成要素数で構成することが可能となる。

なお、上記所定回数は、出力手段が出力信号を生成する際に用いる回転体の回転方向が、実質的な回転体の回転方向となる限り任意である。そうした回数としては、例えば請求項４に記載の発明のように、２回を採用することが望ましい。

ところで、回転体の回転方向が逆転するとき、第１エッジ信号及び第２エッジ信号に含まれるエッジの検出態様としては、「第１エッジ信号及び第２エッジ信号のいずれか一方には、回転体の回転方向の逆転時を挟んで前後に１つずつ連続して計２つのエッジが検出されるとともに、その他方には、一方の２つのエッジを挟むように前後に１つずつ計２つのエッジが検出される」パターン、及び、「第１エッジ信号及び第２エッジ信号のいずれか一方には、回転体の回転方向の逆転時を挟んで前後に１つずつ連続して計２つのエッジが検出されるとともに、その他方には、エッジが検出されない」パターンの２つのパターンが挙げられる。

その点、上記請求項２〜４のいずれかに記載の構成において、例えば請求項５に記載の発明のように、前記第２判定タイミングは、立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジが前記第１エッジ信号に検出されるタイミングであり、前記逆転判定部は、前回の第２判定タイミングから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、前記第２エッジ信号にエッジが２つ連続して検出されるとき、あるいは、前記第２エッジ信号にエッジが検出されないとき、前記回転体の回転方向が逆転した旨を判定するとよい。あるいは、例えば請求項６に記載の発明のように、前記第２判定タイミングを、立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジが前記第２エッジ信号に検出されるタイミングであり、前記逆転判定部は、前回の第２判定タイミングから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、前記第１エッジ信号にエッジが２つ連続して検出されるとき、あるいは、前記第１エッジ信号にエッジが検出されないとき、前記回転体の回転方向が逆転した旨を判定するとよい。

回転検出装置の信号処理回路としてのこのような構成によれば、簡素な構成でありながらも確実に、回転体の回転方向の逆転に係る判定を繰り返し実行することができるようになる。なお、上記請求項４に記載の構成及び上記請求項５に記載の構成は併用することも可能である。併用した場合にあっては、回転体の回転方向の逆転に係る判定を高い精度でもって繰り返し実行することができるようになる。

一方、上記請求項１〜６のいずれかに記載の構成において、例えば請求項７に記載の発明のように、前記出力手段は、前記回転体の回転方向が前記第１の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるときと、前記回転体の回転方向が前記第２の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるときとで、パルス高さが異なる第３パルス信号を前記出力信号として生成出力することとしてもよい。あるいは、例えば請求項８に記載の発明のように、前記出力手段は、前記回転体の回転方向が前記第１の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるとき第１の信号レベルに維持されるとともに、前記回転体の回転方向が前記第２の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるとき前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルに維持される方向判定信号を前記出力信号として生成出力することとしてもよい。

ちなみに、回転検出装置の信号処理回路としての上記請求項７に記載の構成では、回転体の回転方向についての情報が第３パルス信号のパルス高さに含められる。そのため、回転体の回転方向を含む回転情報を単一の出力端子を介して回転検出装置外へ伝達することができるようになる。また、回転検出装置の信号処理回路としての上記請求項８に記載の構成では、回転体の回転方向を含む回転情報を各別の出力端子を介して回転検出装置外へ伝達することができるようになる。

なお、請求項１〜８のいずれかに記載の構成において、例えば請求項９に記載の発明のように、前記複数のセンサ素子は、磁気抵抗素子から構成されていることとしてもよい。これにより、磁気抵抗素子という一般的なセンサ素子を採用して、すなわち、特別なセンサ素子を採用しなくとも、上記各種効果を奏する回転検出装置の信号処理回路を実現することができる。

また、課題の欄に記載したような、回転体に伝達されて誤判定を招く振動は、例えばカムシャフトやクランクシャフトを検出対象とするときに発生することが多い。その点、請求項１〜９のいずれかに記載の構成において、例えば請求項１０に記載の発明のように、前記検出対象を、車載エンジンのカムシャフトとし、前記回転体を、前記カムシャフトにギアを介して接続されて前記カムシャフトの回転に伴って回転することとしてもよい。あるいは、例えば請求項１１に記載の発明のように、前記検出対象を、車載エンジンのクランクシャフトとし、前記回転体を、クランクロータであることとしてもよい。これにより、上述した各種効果がより顕著に発揮されるようになる。

以下、本発明に係る回転検出装置の信号処理回路の一実施の形態について、図１〜図９を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態の全体構成を示すブロック図である。はじめに、図１を参照して、本実施の形態の回転検出装置の信号処理回路（以下、単に信号処理回路とも記載する）の構成について説明する。

本実施の形態は、例えば車載エンジンのクランクシャフト（図示略）をその検出対象としており、実際には、このクランクシャフトの回転に伴って回転するクランクロータ１の回転方向を含む回転情報を生成出力している。そして、後段に接続される図示しない適宜の処理回路やＥＣＵ等を通じて、この回転情報に基づいて、クランクシャフトの回転情報、例えばクランクシャフトの回転角度や単位時間当たりの回転数並びに回転方向等が取得される。なお、クランクロータ１は、例えば磁性体により構成され、クランクロータ１の外周部には、山部１ａ及び谷部１ｂが所定のピッチにて交互に形成されている。

図１に示すように、信号処理回路２は、基本的に、第１及び第２磁気センサ（センサ素子）３ａ及び３ｂ、第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂ、第１及び第２エッジ検出部５ａ及び５ｂ、回転方向判定部６、逆転判定部７並びに出力部８等々を有する。

このうち、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂは、例えば磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を用いて構成され、クランクロータ１の外周部と対向するように配置されている。また。これら第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂの間は、山部１ａのピッチの整数倍の距離に例えば「１／４」ピッチ分の距離を加算あるいは減算した距離に設定されている。そして、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂはそれぞれ、クランクロータ１の回転角度に応じた回転信号を、具体的には、クランクロータ１外周部の山部１ａが対向している状態にあっては例えば「５．０［Ｖ］」の回転信号を、クランクロータ１の谷部１ｂが対向している状態にあっては例えば「０．０［Ｖ］」の回転信号を、後段に接続された第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂにそれぞれ出力する。

第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂは、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂからそれぞれ取り込んだ回転信号をパルス信号にそれぞれ波形整形し、後述する例えば図８（ａ）及び（ｂ）あるいは図９（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すように、例えば「１／４」の位相差をもった第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂとして出力する。なお、第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂの出力端子は、図１に示すように、第１及び第２エッジ検出部５ａ及び５ｂの入力端子にそれぞれ接続されているとともに、回転方向判定部６の入力端子に接続されている。さらに、第１波形整形部４ａの出力端子は、図１に示すように、出力部８の入力端子にも接続されている。

第１エッジ検出部５ａは、主に、図示しないＤタイプのフリップフロップを有する回路によって構成されている。第１エッジ検出部５ａの入力端子は、第１波形整形部４ａの出力端子に接続されており、上記第１パルス信号Ｓａを取り込んでいる。そして、第１エッジ検出部５ａは、こうして取り込んだ第１パルス信号Ｓａに基づいて、この信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出する。具体的には、後述する例えば図８（ｃ）及び（ｄ）あるいは図９（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示すように、第１エッジ検出部５ａは、第１パルス信号Ｓａに含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジに対応してエッジを有するエッジ信号Ｅａ１、及び、第１パルス信号Ｓａに含まれる立ち下がりのエッジに対応するエッジを有するエッジ信号Ｅａ２をそれぞれ生成する。また、第１エッジ検出部５ａの出力端子は逆転判定部７の入力端子に接続されており、上述のようにして生成した上記エッジ信号Ｅａ１及びＥａ２を逆転判定部７の入力端子に出力している。

第２エッジ検出部５ｂは、主に、図示しないＤタイプのフリップフロップを有する回路によって構成されている。第２エッジ検出部５ｂの入力端子は、第２波形整形部４ｂの出力端子に接続されており、上記第２パルス信号Ｓｂを取り込んでいる。そして、第２エッジ検出部５ｂは、こうして取り込んだ第２パルス信号Ｓｂに基づいて、この信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出する。具体的には、後述する例えば図８（ｅ）あるいは図９（ｅ）に示すような、第２エッジ検出部５ｂは、第２パルス信号Ｓｂに含まれる立ち上がり及び立ち下がりの両エッジに対応するエッジを有するエッジ信号Ｅｂを生成する。また、第２エッジ検出部５ｂの出力端子は、逆転判定部７の入力端子に接続されており、上述のようにして生成した上記エッジ信号Ｅｂを、逆転判定部７の入力端子に出力している。

回転方向判定部６は、主に、図示しないＤタイプのフリップフロップを多数有する回路あるいはマイクロコンピュータ等によって構成されている。回転方向判定部６の入力端子は、第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂ並びに第１エッジ検出部５ａの出力端子にそれぞれ接続されており、上記第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂ並びにエッジ信号Ｅａ２をそれぞれ取り込んでいる。そして、回転方向判定部６は、例えば第１パルス信号Ｓａが第２パルス信号Ｓｂに先行している、あるいは、第２パルス信号Ｓｂが第１パルス信号Ｓａに先行している等、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＥｂの位相の関係に基づいて、クランクロータ１の回転方向が「正転」であるか、あるいは、この正転とは逆方向である「逆転」であるかを所定の第１判定タイミング毎に繰り返し判定する。また、回転方向判定部６は、クランクロータ１の回転方向に係る判定結果を適宜の記憶保持部（図示略）に次回の第１判定タイミングまで一時的に記憶保持する。なお、本実施の形態では、回転方向判定部６の「正転」及び「逆転」を、図１中において例えば時計回り及び反時計回りとしている。また、上記第１判定タイミングとしては、第１エッジ検出部５ａから出力されたエッジ信号Ｅａ２に、立ち下がりのエッジが検出されるタイミングを採用している。そして、回転方向判定部６の出力端子は、出力部８の入力端子に接続されており、回転方向に係る判定結果に対応する信号Ｒを出力部８の入力端子に出力している。なお、クランクロータ１の回転方向に係る具体的な判定方法については、図２及び図３を参照しつつ後述する。

逆転判定部７は、主に、図示しないＤタイプのフリップフロップを多数有する回路あるいはマイクロコンピュータ等によって構成されている。逆転判定部７の入力端子は、第１及び第２エッジ検出部５ａ及び５ｂの出力端子にそれぞれ接続されており、上記エッジ信号Ｅａ１及びＥｂをそれぞれ取り込んでいる。そして、逆転判定部７の出力端子は、出力部８の入力端子に接続されており、後述する例えば図８（ｆ）あるいは図９（ｆ）に示すような、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無に係る判定結果に対応する信号Ｄを出力部８の入力端子に出力している。なお、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無に係る具体的な判定方法については、図２及び図４を参照しつつ後述する。

また、出力部８は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。出力部８の入力端子は、回転方向判定部６及び逆転判定部７並びに第１波形整形部４ａにそれぞれ接続されており、クランクロータ１の回転方向に係る判定結果に対応する信号Ｒ及びクランクロータ１の回転方向の逆転の有無に係る判定結果に対応する信号Ｄ並びに第１パルス信号Ｓａをそれぞれ取り込んでいる。そして出力部８の出力端子は、信号処理回路２の出力端子に接続されており、出力部８は、第３パルス信号Ｓｃを出力端子に出力している。なお、出力部８が生成出力する第３パルス信号Ｓｃについては図２及び図５を参照しつつ後述する。

また、信号処理回路２を構成する各部は、図１に示すように、給電端子並びに接地端子に接続されている。信号処理回路２を構成する各部は給電端子に接続されているとともに、この給電端子には信号処理回路２外に設けられた図示しないバッテリーなどの外部電源の端子が接続されている。そして、これら各部に外部電源から給電されている。さらに、信号処理回路２を構成する各部は、図示しないクロックを内蔵するものであり、このクロックから出力されるクロック信号に同期して以下に詳述する各種処理を実行している。

以下、図２〜図５を併せ参照して本実施の形態の信号処理回路２の各部の動作についてさらに詳述する。なお、図２は、本実施の形態で実行される回転方向判定処理及び逆転判定処理並びに出力信号生成出力処理の処理手順を併せ示すフローチャートである。図３は、回転方向判定部にて実行される回転方向判定処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャートであり、図４は、逆転判定部にて実行される逆転判定処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャートであり、図５は、出力部にて実行される出力信号生成出力処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャートである。

はじめに、図２に示すように、外部電源から給電端子を介して信号処理回路２の各部に電源が供給されると、回転方向判定部６は、ステップＳ６０の処理として、図３を参照しつつ後述する回転方向判定処理を実行する。この回転方向判定処理が実行されると、逆転判定部７は、続くステップＳ７０の処理として、図４を参照しつつ後述する逆転判定処理を実行する。この逆転判定処理が実行されると、出力部８は、続くステップＳ８０の処理として、図５を参照しつつ後述する出力信号生成出力処理を実行する。なお、処理回路２は、ステップＳ６０〜Ｓ８０の一連の処理を繰り返し実行する。

詳しくは、回転方向判定部６は、既述したように、第１及び第２波形整形回路４ａ及び４ｂ並びに第１エッジ検出部５ａに接続されており、エッジ信号Ｅａ２に含まれるエッジに同期して、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂに基づき、図３に示す回転方向判定処理を実行する。すなわち、回転方向判定部６は、図３に示すように、エッジ信号Ｅａ２にエッジを検出すると、ステップＳ６１の判断処理として、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルは論理Ｈレベルに対応する信号レベルであるか否かを判定する。

ここで、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｈレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ６１の判断処理において「ＹＥＳ」）、第１パルス信号Ｓａの立ち下がりのタイミングにおいて第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｈレベルに対応する信号レベルであるから、第１パルス信号Ｓａが第２パルス信号Ｓｂに先行している。したがって、回転方向判定部６は、ステップＳ６２の処理として、クランクロータ１の回転方向は正転である旨を判定し、さらに続くステップＳ６３の処理として、次回の第１判定タイミングまで継続して論理Ｈレベルにて信号Ｒを出力部８に出力する。

一方、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｈレベルに対応する信号レベルでないとき、すなわち、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ６１の判断処理において「ＮＯ」）、第１パルス信号Ｓａの立ち下がりのタイミングにおいて第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるから、第２パルス信号Ｓｂが第１パルス信号Ｓａに先行している。したがって、回転方向判定部６は、ステップＳ６４の処理として、クランクロータ１の回転方向は逆転である旨を判定し、さらに続くステップＳ６５の処理として、次回の第１判定タイミングまで継続して論理Ｌレベルにて信号Ｒを出力部８に出力する。

こうして回転方向判定部６による回転方向判定処理を終えると、逆転判定部７は逆転判定処理を実行する。逆転判定部７は、既述したように、第１及び第２エッジ検出部５ａ及び５ｂにそれぞれ接続されており、エッジ信号Ｅａ１に含まれるエッジに同期して、第１及び第２エッジ信号Ｅａ１及びＥｂに基づき、図４に示す逆転判定処理を実行する。

ここで、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）に、クランクロータ１の回転方向が逆転したときの第１パルス信号Ｓａ及び第２パルス信号Ｓｂの波形を示す。これら図６及び図７に示されるように、クランクロータ１の回転方向が逆転したときの第１パルス信号Ｓａ及び第２パルス信号Ｓｂは、これら８つのパターンのいずれかに当てはまることが発明者らによって確認されている。

詳しくは、図６（ａ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する２つの山部１ａがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が逆転から正転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。同様に、図６（ｂ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する２つの谷部１ｂがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が逆転から正転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。一方、図６（ｃ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する谷部１ｂ及び山部１ａがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が逆転から正転に、さらに正転から逆転に、短い期間に繰り返し転じ、最終的に正転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。同様に、図６（ｄ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する山部１ａ及び谷部１ｂがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が逆転から正転に、さらに正転から逆転に、短い期間に繰り返し転じ、最終的に正転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。

また、図７（ａ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する２つの山部１ａがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が正転から逆転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。同様に、図７（ｂ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する２つの谷部１ｂがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が正転から逆転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。一方、図７（ｃ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する山部１ａ及び谷部１ｂがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が正転から逆転に、さらに逆転から正転に、短い期間に繰り返し転じ、最終的に逆転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。同様に、図７（ｄ）は、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂに隣接する谷部１ｂ及び山部１ａがそれぞれ対向した際に、クランクロータ１の回転方向が正転から逆転に、さらに逆転から正転に、短い期間に繰り返し転じ、最終的に逆転に転じたときの、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形を示している。

これら８つの信号波形パターンは、次の２つの信号波形パターンに大別される。そのうちの一方の信号波形パターンは、図６（ａ）及び（ｂ）並びに図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、「第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂのいずれか一方には、クランクロータ１の回転方向の逆転時を挟んで前後に１つずつ連続して計２つのエッジが検出されるとともに、その他方には、一方の２つのエッジを挟むように前後に１つずつ計２つのエッジが検出される」信号波形パターンである。他方のパターンは、図６（ｃ）及び（ｄ）並びに図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、「第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂのいずれか一方には、クランクロータ１の回転方向の逆転時を挟んで前後に１つずつ連続して計２つのエッジが検出されるとともに、その他方には、エッジが検出されない」信号波形パターンである。ちなみに、本実施の形態では、逆転判定部７は、クランクロータ１の回転方向の逆転に係る判定を第２判定タイミング毎に、すなわち、第１エッジ信号Ｅａ１に同期して実行することは既述した通りである。

したがって、そうした第２判定タイミング並びに図６及び図７に鑑みれば、前回の第２判定タイミングから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、第２エッジ信号Ｅｂにエッジが２つ連続して検出されるとき、あるいは、第２エッジ信号Ｅｂにエッジが検出されないとき、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨判定することができる。一方、前回の第２判定タイミングがから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、第２エッジ信号Ｅｂにエッジが１つだけ検出されるとき、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった（クランクロータ１は同一方向に回転している）旨判定することができる。

そこで、逆転判定部７は、先の図４に示すように、エッジ信号Ｅａ１にエッジを検出すると、まず、ステップＳ７１の判断処理として、エッジ信号Ｅａ１に検出されるエッジのうち連続する２つのエッジの間に、エッジ信号Ｅｂにエッジが検出されるか否かを判断する。このとき、エッジ信号Ｅａ１に検出されるエッジのうち連続する２つのエッジの間に、エッジ信号Ｅｂにエッジが検出されると（ステップＳ７１の判断処理で「ＹＥＳ」）、逆転判定部７は、続くステップＳ７２の判断処理として、エッジ信号Ｅｂに検出されたエッジは２つであるか否かを判定する。このとき、エッジ信号Ｅｂに検出されたエッジは２つでないとき（ステップＳ７２の判断処理で「ＮＯ」）、逆転判定部７は、続くステップＳ７３及びＳ７４の処理を通じて、逆転は無かった旨に対応する例えば論理Ｌレベルで信号Ｄを出力部８に出力する。

一方、先のステップＳ７１の判断処理において、エッジ信号Ｅａ１に検出されるエッジのうち連続する２つのエッジの間に、エッジ信号Ｅｂにエッジが検出されないとき（ステップＳ７１の判断処理で「ＮＯ」）、あるいは、先のステップＳ７２の判断処理において、エッジ信号Ｅｂに検出されたエッジは２つであるとき（ステップＳ７２の判断処理で「ＹＥＳ」）、逆転判定部７は、続くステップＳ７５及び７６の処理を通じて、逆転が有った旨に対応する例えば論理Ｈレベルで信号Ｄを出力部８に出力する。

このように、逆転判定部７による逆転判定処理を終えると、出力部８は出力信号生成出力処理を実行する。出力部８は、既述したように、第１波形整形部４ａ及び回転方向判定部６並びに逆転判定部７にそれぞれ接続されており、第１パルス信号Ｓａ及び信号Ｄ並びに信号Ｒに基づき、図５に示す出力信号生成出力処理を実行する。

詳しくは、出力部８は、図５に示すように、ステップＳ８１の判断処理として、逆転判定部７から出力される信号Ｄの信号レベルが２回連続して論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるか否かを判断する。ここで、信号Ｄの信号レベルが２回連続して論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ８１の判断処理で「ＹＥＳ」）、クランクロータ１は同一方向に回転していることを意味するため、出力部８は、続くステップＳ８２の判断処理として、一連の判定（ステップＳ８１の判断処理）のうちの最初の判定時直前の第１判定タイミングにおける信号Ｒの信号レベルが論理Ｈレベルに対応しているか否かを判断する。ここで、信号Ｒの信号レベルが論理Ｈレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ８２の判断処理で「ＹＥＳ」）、クランクロータ１の回転方向は正転であるため、出力部８は、続くステップＳ８３及びＳ８５の処理を通じて、信号レベル帯を「０．０〜５．０［Ｖ］」と設定した上で、第３パルス信号Ｓｃを出力端子に生成出力する。他方、出力部８は、先のステップＳ８２の判断処理において、回転方向判定部６から出力される信号Ｒの信号レベルが論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ８２の判断処理で「ＮＯ」）、クランクロータ１の回転方向は逆転であるため、出力部８は、続くステップＳ８４及びＳ８５の処理を通じて、信号レベル帯を「２．５〜５．０［Ｖ］」と設定した上で、第３パルス信号Ｓｃを出力端子に生成出力する。そして、ステップＳ８５の処理を終えると、出力部８は出力信号生成出力処理を一旦終了する。

また、出力部８は、先のステップＳ８１の判断処理において、逆転判定部７から出力される信号Ｄの信号レベルが２回連続して論理Ｌレベルに対応する信号レベルでないとき（ステップＳ８１の判断処理で「ＮＯ」）、クランクロータ１の回転方向に逆転があったことを意味する。そのため、出力部８は、続くステップＳ８６の処理において、一連の判定（先のステップＳ８１の判断処理）のうちの最初の逆転が有った旨の判定時直前における、第３パルス信号Ｓｃの信号レベルを継続して出力（保持）する。なお、出力部８は、信号Ｄの信号レベルが２回連続して論理Ｌレベルであると判断される（ステップＳ８７の判断処理において「ＹＥＳ」）まで、すなわち、クランクロータ１の回転方向の逆転が無かった旨が２回連続して判定されるまで、上記第３パルス信号Ｓｃの信号レベルを保持する。そして、出力部８は、続くステップＳ８８の判断処理として、一連の判定（ステップＳ８７の判断処理）のうちの最後の逆転が無かった旨の判定時におけるクランクロータの回転方向に係る判定結果、すなわち、信号Ｒの信号レベルが論理Ｈレベルか否かを判断する。ここで、信号Ｒの信号レベルが論理Ｈレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ８８の判断処理で「ＹＥＳ」）、クランクロータ１の回転方向は正転であるため、出力部８は、続くステップＳ８９及びＳ８５の処理を通じて、信号レベル帯を「０．０〜５．０［Ｖ］」と設定した上で、第３パルス信号Ｓｃを出力端子に生成出力する。他方、出力部８は、先のステップＳ８８の判断処理において、回転方向判定部６から出力される信号Ｒの信号レベルが論理Ｌレベルに対応する信号レベルであるとき（ステップＳ８８の判断処理で「ＮＯ」）、クランクロータ１の回転方向は逆転であるため、出力部８は、続くステップＳ９０及びＳ８５の処理を通じて、信号レベル帯を「２．５〜５．０［Ｖ］」と設定した上で、第３パルス信号Ｓｃを出力端子に生成出力する。そして、ステップＳ８５の処理を終えると、出力部８は出力信号生成出力処理を一旦終了する。

以下、図８及び図９を併せ参照しつつ、本実施の形態の動作の一例を説明する。まず、図８（ａ）及び（ｂ）は、クランクロータ１が正転している状態から例えば時刻ｔ１１５に逆転に転じる状況において、第１及び第２波形整形回路４ａ及び４ｂから出力される第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂの波形をそれぞれ示したものである。これら図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂは、クランクロータ１が正転している状態にあっては、破線よりも左側に示すように、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂをそれぞれ出力している。この状態にあっては、第１パルス信号Ｓａが第２パルス信号Ｓｂに先行している。一方、クランクロータ１が逆転している状態にあっては、破線よりも右側に示すように、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂをそれぞれ出力している。この状態にあっては、第２パルス信号Ｓｂが第１パルス信号Ｓａに先行している。

また、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂは、クランクロータ１の山部１ａが対向している状態では論理Ｈレベル（例えば５Ｖ）に対応する回転信号を出力し、谷部１ｂが対向している状態では論理Ｌレベル（例えば０Ｖ）に対応する回転信号を出力する。したがって、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂにそれぞれ接続される第１及び第２波形整形部４ａ及び４ｂは、山部１ａと対向している状態から次の山部１ａが対向するまでの１ピッチに対して、第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂを出力する。なお、第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂの配置関係に起因して、第１パルス信号Ｓａ及びＳｂは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、略「１／４」ピッチ分だけ位相が互いにずれた出力となっている。

また、図８（ｃ）及び（ｄ）は、クランクロータ１が正転している状態から例えば時刻ｔ１１５に逆転に転じる状況において、第１エッジ検出部５ａから出力されるエッジ信号Ｅａ１及びＥａ２の波形をそれぞれ示したものである。既述したように、また、先の図１に示すように、上記第１パルス信号Ｓａは、第１エッジ検出部５ａに入力される。この第１エッジ検出部５ａでは、入力された第１パルス信号Ｓａに基づき、この第１パルス信号Ｓａに含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出し、このエッジに対応するエッジを有するエッジ信号Ｅａ１を生成する。そのため、先の図８（ａ）に示した第１パルス信号Ｓａの波形は、図８（ｃ）に示すエッジ信号Ｅａ１の波形となる。詳しくは、エッジ信号Ｅａ１は、例えば時刻「ｔ１０１、ｔ１０３、・・・、ｔ１２７、ｔ１２９」においてエッジが生じる波形となる。また、第１エッジ検出部５ａでは、入力された第１パルス信号Ｓａに基づき、この第１パルス信号Ｓａに含まれる立ち下がりの片エッジを検出し、この片エッジに対応するエッジを有するエッジ信号Ｅａ２を生成する。そのため、先の図８（ａ）に示した第１パルス信号Ｓａの波形は、図８（ｄ）に示すエッジ信号Ｅａ２の波形となる。詳しくは、エッジ信号Ｅａ２は、例えば時刻「ｔ１０３、ｔ１０７、・・・、ｔ１２５、ｔ１２９」においてエッジが生じる波形となる。

また、図８（ｅ）は、クランクロータ１が正転している状態から例えば時刻ｔ２に逆転に転じた状況において、第２エッジ検出部から出力されるエッジ信号Ｅｂの波形を示したものである。既述したように、また、先の図１に示すように、上記第２パルス信号Ｓｂは、第２エッジ検出部５ｂに入力される。この第２エッジ検出部５ｂでは、入力された第２パルス信号Ｓｂに基づき、この第２パルス信号Ｓｂに含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出し、このエッジに対応するエッジを有するエッジ信号Ｅｂを生成する。そのため、先の図８（ｂ）に示した第２パルス信号Ｓｂの波形は、図８（ｅ）に示すエッジ信号Ｅｂの波形となる。詳しくは、エッジ信号Ｅｂは、例えば時刻「ｔ１０２、ｔ１０４、・・・、ｔ１２６、ｔ１２８」においてエッジが生じる波形となる。

こうした図８（ｃ）〜（ｅ）に示すエッジ信号Ｅａ１及びＥａ２並びにＥｂは、逆転判定部７に入力される。そして、既述したように、逆転判定部７は、こうして入力されたエッジ信号Ｅａ１及びＥｂに含まれるエッジに基づいて、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無を所定の第２判定タイミング毎に繰り返し判定する。すなわち、逆転判定部７は、第２判定タイミングとして、図８（ｃ）に示す例えば時刻「ｔ１０１、ｔ１０３、ｔ１０５、・・・、ｔ１２７、ｔ１２９」に、すなわち、エッジ信号Ｅａ１に含まれるエッジに同期して、クランクロータ１の回転方向が逆転しているか否かを判定している。

このような判定タイミングの１つである、例えば時刻ｔ１０７においては、逆転判定部７は、今回の判定タイミングである時刻ｔ１０７と前回の判定タイミングｔ１０５との間に、エッジ信号Ｅｂにエッジが生じていたか否かを判定し、エッジが生じていたと判定するとさらに、エッジ信号Ｅｂにエッジが連続して発生していたか否かを判定する。図８に示す動作例にあっては、時刻ｔ１０５とｔ１０７との間の時刻である時刻ｔ１０６において、エッジ信号Ｅｂにエッジが生じていたものの連続して生じていなかった。そのため、逆転判定部７は、クランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨を判定する。

一方、上記判定タイミングの１つである、例えば時刻ｔ１１７においては、先の時刻ｔ１０７と同様に、逆転判定部７は、今回の判定タイミングである時刻ｔ１１７と前回の判定タイミングである時刻ｔ１１３との間に、エッジ信号Ｅｂにエッジが生じていたか否かを判定し、エッジが発生していたと判定するとさらに、エッジ信号Ｅｂにエッジが連続して発生していたか否かを判定する。図８に示す動作例にあっては、時刻ｔ１１７とｔ１１３との間の時刻である時刻ｔ１１４及びｔ１１６において、エッジ信号Ｅｂにエッジが連続して生じていた。そのため、逆転判定部７は、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨を判定する。

そして、逆転判定部７は、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無に係る判定結果に対応する信号Ｄを出力部８に出力する。具体的には、図８（ｆ）に示すように、逆転判定部７は、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨判定された時刻ｔ１１７を除き、論理Ｈレベルに対応するエッジを有する信号を生成する。

一方、図８（ａ）に示す第１パルス信号Ｓａ及び図８（ｂ）に示す第２パルス信号Ｓｂ並びに図８（ｄ）に示すエッジ信号Ｅａ２は、回転方向判定部６に入力される。そして、既述したように、回転方向判定部６は、こうして入力された第１及び第２パルス信号Ｓａ及びＳｂに基づいて、クランクロータ１の回転方向を所定の第１判定タイミング毎に繰り返し判定する。

具体的には、回転方向判定部６は、第１判定タイミングとして、図８（ｄ）に示す例えば時刻「ｔ１０３、ｔ１０７、ｔ１１１、・・・、ｔ１２５、ｔ１２９」に、すなわち、エッジ信号Ｅａ２に含まれるエッジに同期して、クランクロータ１の回転方向は正転であるか逆転であるかを判定している。

このような判定タイミングの１つである、例えば時刻ｔ１１１においては、回転方向判定部６は、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｈレベルに相当する信号レベルであるか、あるいは、論理Ｌレベルに相当する信号レベルであるかを判定する。図８に示す動作例にあっては、時刻ｔ１１１における第２パルス信号Ｅｂの信号レベルは論理Ｈレベルに相当する信号レベルであるため、回転方向判定部６は、第１パルス信号Ｓａが第２パルス信号Ｓｂに先行している、すなわち、クランクロータ１の回転方向は正転であると判定する。

一方、上記判定タイミングの１つである、例えば時刻ｔ１２５においては、先の時刻ｔ１１１と同様に、回転方向判定部６は、第２パルス信号Ｓｂの信号レベルが論理Ｈレベルに相当する信号レベルであるか、あるいは、論理Ｌレベルに相当する信号レベルであるかを判定する。図８に示す動作例にあっては、時刻ｔ１２５における第２パルス信号Ｅｂの信号レベルは論理Ｌレベルに相当する信号レベルであるため、回転方向判定部６は、第２パルス信号Ｓｂが第１パルス信号Ｓａに先行している、すなわち、クランクロータ１の回転方向は逆転であると判定する。

そして、回転方向判定部６は、クランクロータ１の回転方向に係る判定結果に対応する信号Ｒを出力部８に出力する。具体的には、回転方向判定部６は、今回の判定タイミングにおいてクランクロータ１の回転方向が正転であると判定したとき、次回の判定タイミングまで、論理Ｈレベル（例えば「５．０Ｖ」）の一定信号レベルにて信号Ｒを出力部８に出力する。一方、回転方向判定部６は、今回の判定タイミングにおいてクランクロータ１の回転方向が逆転であると判定したとき、次回の判定タイミングまで、論理Ｌレベル（例えば「０．０Ｖ」）の一定信号レベルにて信号Ｒを出力部８に出力する。

そして、図８（ａ）に示す第１パルス信号Ｓａ及び図８（ｆ）に示す信号Ｄ並びに信号Ｒは、出力部８に入力される。

ここで、出力部８は、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった旨判定されるとき、クランクロータ１の回転方向に係る判定結果（すなわち信号Ｒの信号レベル）に応じた信号レベル帯にて、第１パルス信号Ｓａの反転信号を第３パルス信号Ｓｃとして生成するとともに出力端子に出力する。一方、出力部８は、クランクロータ１の回転方向に逆転があった旨判定されるとき、その判定後、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった旨が２回連続して判定されるまで、逆転があった旨判定される直前に出力していた第３パルス信号Ｓｃの信号レベルを保持しつつ出力端子に出力する。なお、本実施の形態では、そうした信号レベル帯として、クランクロータ１が正転しているときには例えば「０［Ｖ］〜５［Ｖ］」の信号レベル帯を、クランクロータ１が逆転しているときには例えば「２．５［Ｖ］〜５．０［Ｖ］」の信号レベル帯をそれぞれ採用している。

具体的には、例えば時刻ｔ１１１においては、まず、回転方向判定部６から出力部８に入力される信号Ｒの信号レベルは論理Ｈレベルであるため、クランクロータ１は正転方向に回転している。同時刻ｔ１１１においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｈレベルであるため、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった。すなわち、クランクロータ１は正転方向に回転し続けていた。そのため、出力部８は、クランクロータ１の正転時に対応する「０［Ｖ］〜５［Ｖ］」の信号レベル帯にて、第１波形整形部４ａから出力部８に入力される第１パルス信号Ｓａを反転するとともに、この反転信号を第３パルス信号Ｓｃとして出力端子に出力する。

続く時刻ｔ１１３は、回転方向判定部６によるクランクロータ１の回転方向の判定タイミングに該当しない。そのため、信号Ｒの信号レベルは、同時刻ｔ１１３において、先の時刻ｔ１１１における判定結果に対応する信号レベル（ここでは論理Ｈレベル）が維持されており、クランクロータ１は正転方向に回転していることを意味する。同時刻ｔ１１３においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｈレベルであるため、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった。すなわち、クランクロータ１は正転方向に回転し続けていた。そのため、出力部８は、クランクロータ１の正転時に対応する「０［Ｖ］〜５［Ｖ］」の信号レベル帯にて、第１波形整形部４ａから出力部８に入力される第１パルス信号Ｓａを反転するとともに、この反転信号を第３パルス信号Ｓｃとして出力端子に出力する。

続いて、例えば時刻ｔ１１７においては、まず、回転方向判定部６から出力部８に入力される信号Ｒの信号レベルは論理Ｌレベルであるため、クランクロータ１は逆転方向に回転している。また、同時刻ｔ１１７においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｌレベルであるため、クランクロータ１の回転方向は逆転している。そのため、出力部８は、時刻ｔ１１７以後、クランクロータ１の回転方向が逆転していない旨が逆転判定部７を通じて２回連続して判定されるまで、時刻ｔ１１７の直前まで出力していたパルス信号Ｓｃの信号レベル（ここでは論理Ｌレベルに対応する信号レベル）を保持しつつ出力端子に出力することになる。

すなわち、図８に示すように、時刻ｔ１２１が「時刻ｔ１１７以後、クランクロータ１の回転方向が逆転していない旨が逆転判定部７を通じて２回連続して判定される」時刻となる。そのため、出力部８は、クランクロータ１の逆転時に対応する「２．５［Ｖ］〜５［Ｖ］」の信号レベル帯にて、第１波形整形部４ａから出力部８に入力される第１パルス信号Ｓａを反転するとともに、この反転信号を第３パルス信号Ｓｃとして出力端子に出力することになる。

ちなみに、背景技術の欄に記載した特許文献２に記載の技術では、クランクロータ１の回転方向が逆転した旨判定した直後における第１パルス信号Ｓａの最初の立ち上がりから最初の立ち下がりまでの１パルス分がマスクされたマスク信号を利用して出力信号を生成する。具体的には、図８に示す動作例では、時刻ｔ１１７においてクランクロータ１の回転方向が逆転した旨が判定されるため、マスク信号は、図８（ａ）に示す第１パルス信号Ｓａのうち、時刻ｔ１１７〜時刻１１９までの１パルスをマスクした波形となる。そして、出力信号は、マスク信号に基づいて、クランクロータ１の回転方向に係る判定結果（ここでは逆転方向）に応じた信号レベル帯「２．５〜５．０Ｖ」にて生成される。そして、図８（ｇ）に破線にて示すように、出力信号は、時刻ｔ１１７〜時刻ｔ１１９の間、「２．５Ｖ」の信号が出力されてしまうことになる。課題の欄にも記載したように、こうした出力信号に起因して、後段に接続される車両制御ＥＣＵにおいて各種車両制御を適切に実行することができなくなるおそれが生じることになる。しかしながら、本実施の形態では、上述したように、また、図８（ｇ）に実線にて示すように、先の時刻ｔ１１７〜時刻ｔ１１９の間、第３パルス信号Ｓｃは「０．０Ｖ」が維持されているため、上述したおそれは生じなくなる。

以下、図９を参照しつつ本実施の形態の信号処理回路２の動作についてさらに説明する。この図９に示されるように、クランクロータ１は、例えば時刻ｔ２０１以前から逆転方向に回転していたところ、例えば時刻ｔ２１５において回転方向が逆転方向から正転方向へ転じ、再び、時刻ｔ２２０において回転方向が正転方向から逆転方向へ転じた状況において、処理回路２の各部から出力される信号をそれぞれ示したものである。

こうした状況にあっては、時刻ｔ２１７において、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｌレベルとなっており、クランクロータ１の回転方向が逆転した旨判定されている。そのため、出力部８は、時刻ｔ２１７以後、クランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨２回連続して判定されるまで、時刻ｔ２１７の直前まで出力していたパルス信号Ｓｃの信号レベル、すなわち論理Ｌレベルに対応する信号レベルを保持しつつ出力端子に出力することになる。

続く時刻ｔ２１８においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｈレベルとなっており、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった旨が判定されている。しかしながら、こうした逆転が無かった旨が判定されたのは、時刻ｔ２１７以後１回目であるため、出力部８は、時刻ｔ２１７の直前まで出力していたパルス信号Ｓｃの信号レベルを論理Ｌレベルに対応する信号レベルに保持しつつ出力端子に出力している。

続く時刻２２１においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｌレベルとなっており、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨が判定されている。そのため、出力部８は、時刻ｔ２２１以後、クランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨２回連続して判定されるまで、時刻ｔ２２１の直前まで出力していたパルス信号Ｓｃの信号レベル、すなわち論理Ｌレベルに対応する信号レベルを保持しつつ出力端子に出力することになる。

続く時刻ｔ２２３においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｈレベルとなっており、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった旨が判定されている。しかしながら、こうした逆転が無かった旨が判定されたのは、時刻ｔ２２３以後１回目であるため、出力部８は、時刻ｔ２１７の直前まで出力していたパルス信号のＳｃの信号レベルを論理Ｌレベルに対応する信号レベルに保持しつつ出力端子に出力している。

そして続く時刻ｔ２２５においては、逆転判定部７から出力部８に入力される信号Ｄの信号レベルは論理Ｈレベルとなっており、クランクロータ１の回転方向に逆転は無かった旨が判定されている。そのため、こうした逆転が無かった旨が判定されたのは、時刻ｔ２２３以後２回目であるため、出力部８は、クランクロータ１の正転時に対応する「０．０［Ｖ］〜５．０［Ｖ］」の信号レベル帯にて、第１波形整形部４ａから出力部８に入力される第１パルス信号Ｓａを反転するとともに、この反転信号を第３パルス信号Ｓｃとして出力端子に出力することになる。

以上説明したように、本実施の形態の回転検出装置によれば、次のような効果を得ることができるようになる。

上記実施の形態では、出力部８は、クランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨が２回連続して判定される場合、これら一連の判定のうちの最初の判定時直前の第１判定タイミングにおけるクランクロータ１の回転方向に係る判定結果を用いて出力信号Ｓｃを生成出力する一方、クランクロータ１の回転方向に逆転が有った旨が判定される場合、この逆転が有った旨が判定されてからクランクロータ１の回転方向に逆転が無かった旨が２回連続して判定されるまでにおいては、これら一連の判定のうちの最初の逆転が有った旨の判定時直前における出力信号Ｓｃの信号レベルを継続して出力するとともに、この一連の判定後においては、これら一連の判定のうちの最後の逆転が無かった旨の判定時におけるクランクロータ１の回転方向に係る判定結果を用いて出力信号Ｓｃを生成出力することとした。これにより、例えばクランクシャフトとクランクロータ１との間にバックラッシが存在するとともにクランクシャフトに振動が生じるとき、これらバックラッシ及びクランクシャフトの振動に起因してクランクロータ１に微振動が生じるようなことがあったとしても、クランクロータ１が実質的に停止しているにもかかわらず、クランクロータ１の回転方向が正転方向あるいは逆転方向に短期間に切り換わっていると誤判定してしまい、そうした誤った判定結果を用いて出力信号Ｓｃを出力生成してしまうことがなくなる。換言すれば、上記構成を有する回転検出装置の信号処理回路は、クランクシャフトに生じる振動がクランクロータ１に伝達される場合であれ、クランクシャフトの実質的な回転方向を含む正確な回転情報を生成出力することができるようになる。

上記実施の形態では、回転検出装置の信号処理回路２は、各種処理をクロックに同期して実行することとした。これにより、信号処理回路２が各種処理をクロックに同期することなく非同期にて実行する場合と比較して、動作が安定するようになる。

上記実施の形態では、出力部８は、クランクロータ１の回転方向が正転であるとの回転方向判定部６の判定結果であるときと、クランクロータ１の回転方向が逆転であるとの回転方向判定部６の判定結果であるときとで、含まれる信号レベルが異なる第３パルス信号Ｓｃを出力していた。これにより、第３パルス信号Ｓｃのパルス高さによってクランクロータ１の回転方向についての情報を出力端子に出力するとともに、第３パルス信号Ｓｃのパルス数によってクランクロータ１の回転数についての情報を出力端子に出力することができるようになる。すなわち、クランクロータ１の回転方向及び回転数についての情報を単一の出力端子を介して当該信号処理回路２外へ伝達することができるようになる。

なお、本発明に係る回転検出装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々に変形して実施することが可能である。すなわち、上記実施の形態を適宜変更した例えば次の形態として実施することもできる。

上記実施の形態では、クランクロータ１の回転方向を判定する第１所定タイミングとして、エッジ信号Ｅａ２に立ち下がりの片エッジが検出されるタイミングを採用していたがこれに限らない。他にも、エッジ信号Ｅａ１に立ち上がりの片エッジが検出されるタイミングや、エッジ信号Ｅｂに立ち下がりあるいは立ち上がりの片エッジが検出されるタイミングを採用することとしてもよい。

上記実施の形態では、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無を判定する第２所定タイミングとして、エッジ信号Ｅａ１に両エッジが検出されるタイミングを採用していたがこれに限らない。他に例えば、エッジ信号Ｅｂに両エッジが検出されるタイミングを採用することとしてもよい。この場合、逆転判定部７は、連続する２つの第２判定タイミングの間に、エッジ信号Ｅａ１に連続してエッジが検出されるとき、あるいは、エッジ信号Ｅａ１にエッジが検出されないとき、クランクロータ１の回転方向が逆転した旨を判定することとしてもよい。また他に例えば、これらを併用することもできる。すなわち、逆転判定部７は、エッジ信号Ｅａ１及びエッジ信号Ｅｂの双方に同期して、エッジ信号Ｅｂに含まれるエッジ及びエッジ信号Ｅａ１に含まれるエッジに基づき、クランクロータ１の回転方向が逆転した旨を判定することとしてもよい。併用した場合にあっては、クランクロータ１の回転方向の逆転に係る判定を高い精度でもって繰り返し実行することができるようになる。また、第２所定タイミングとしては、エッジ信号Ｅａ１及びエッジ信号Ｅｂの少なくとも一方にエッジが検出されるタイミングに同期しなくともよい。要は、クランクロータ１の回転方向の逆転の有無を検出することができれば任意である。

上記実施の形態では、出力部８は、所定回数として「２回」を採用していたが、所定回数は「２回」に限らず任意である。要は、クランクロータ１の回転方向及び回転数に基づき検出されるクランクシャフトの回転方向及び回転数が、実質的な回転方向及び回転数を反映することができればよく、そうした回数に設定することができる。

上記実施の形態では、出力部８は、クランクロータ１の回転方向が正転であるとの回転方向判定部６の判定結果であるときと、クランクロータ１の回転方向が逆転であるとの回転方向判定部６の判定結果であるときとで、含まれる信号レベルが異なる第３パルス信号Ｓｃを出力していたがこれに限らない。他に例えば、先の図１に対応する図として図６に信号処理回路２ａの全体構成をブロック図にて示すように、出力部８ａは、先の第３パルス信号Ｓｃの信号レベルが含まれる信号レベル帯がクランクロータ１の回転方向に拘わらず同一の信号レベル帯となった第４パルス信号Ｓｄを第１出力端子に出力する。さらに、出力部８ａは、クランクロータ１の回転方向が正転方向である旨回転方向判定部６を通じて判定されるとき論理Ｈレベルに対応する信号レベルに維持されるとともに、クランクロータ１の回転方向が逆転方向である旨回転方向判定部６を通じて判定されるとき論理Ｌレベルに対応する信号レベルに維持される方向判定信号Ｓｅを第２出力端子に出力することとしてもよい。要は、クランクロータ１の回転方向についての情報及びクランクロータ１の回転数についての情報を各別の出力端子に出力することとしてもよい。

上記実施の形態では、クランクロータ１の回転角度に応じた複数の回転信号を各々異なる位相にて出力する複数のセンサ素子として、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）から構成される第１及び第２磁気センサ３ａ及び３ｂを採用したがこれに限らない。他に例えばホール素子から構成されるセンサ素子を採用することとしてもよい。要は、クランクロータ１の回転角度に応じた２つの回転信号を各々異なる位相にて出力することができれば、センサ素子の構成及び動作原理等は任意である。

上記実施の形態では、車載エンジンのクランクシャフトの回転方向及び回転数を検出する回転検出装置として具体化していたが、適用先についてはこれに限らない。他に例えば、車載エンジンのカムシャフトの回転方向及び回転数を検出する回転検出装置として具体化しても良い。要は、検出対象の回転に伴って回転する回転体の回転方向及び回転数に基づいて検出対象の回転方向及び回転数を検出する回転検出装置であれば、検出対象は任意である。

本発明に係る回転検出装置の信号処理回路の一実施の形態について、全体の構成を示す模式図。 同実施の形態において実行される回転方向判定処理及び逆転判定処理並びに出力信号生成出力処理の処理手順を併せ示すフローチャート。 同実施の形態を構成する回転方向判定部にて実行される回転方向判定処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャート。 同実施の形態を構成する逆転判定部にて実行される逆転判定処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャート。 同実施の形態を構成する出力部にて実行される出力信号生成出力処理について、その処理手順を詳細に示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、クランクロータの回転方向が逆転したときの第１パルス信号Ｓａ及び第２パルス信号Ｓｂの波形をそれぞれ示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、クランクロータの回転方向が逆転したときの第１パルス信号Ｓａ及び第２パルス信号Ｓｂの波形をそれぞれ示す図。 同実施の形態について、その動作の一例を示すタイミングチャート。 同実施の形態について、その動作の他の一例を示すタイミングチャート。 本発明に係る回転検出装置の信号処理回路の変形例について、その全体構成を示すブロック図。

符号の説明

１…クランクロータ（回転体）、１ａ…山歯、１ｂ…谷歯、２…処理回路、３ａ…第１磁気センサ（センサ素子）、３ｂ…第２磁気センサ（センサ素子）、４ａ…第１波形整形部（第１波形整形手段）、４ｂ…第２波形整形部（第２波形整形手段）、５ａ…第１エッジ検出部（エッジ検出手段）、５ｂ…第２エッジ検出部（エッジ検出手段）、６…回転方向判定部、７…逆転判定部（逆転判定手段）、８…出力部（出力手段）、１０、１０ａ…回転検出装置。

Claims (11)

1. 検出対象の回転に伴って回転する回転体の回転に応じた複数の回転信号を各々異なる位相にて出力する複数のセンサ素子と、
   前記複数のセンサ素子からそれぞれ出力される前記複数の回転信号を複数のパルス信号にそれぞれ整形する複数の波形整形手段と、
   前記複数の波形整形手段からそれぞれ出力される前記複数のパルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方のエッジをそれぞれ検出して複数のエッジ信号を生成する複数のエッジ信号生成手段と、
   前記複数のエッジ信号生成手段を通じて生成された前記複数のエッジ信号に含まれるエッジに基づいて、前記回転体の回転方向が第１の方向であるか、または、この第１の方向とは逆方向である第２の方向であるかを所定の第１判定タイミング毎に繰り返し判定するとともに、前記回転体の回転方向に係る判定結果を次回の第１判定タイミングまで保持する回転方向判定手段と、
   前記複数のエッジ信号生成手段を通じて生成された前記複数のエッジ信号に含まれるエッジに基づき、前記回転体の回転方向の逆転の有無を所定の第２判定タイミング毎に繰り返し判定する逆転判定手段と、
   前記回転方向判定手段を通じて判定される前記回転体の回転方向に係る判定結果及び前記複数の波形整形手段から出力される前記パルス信号を用いて、前記回転体の回転方向を含めた回転情報を出力信号として生成出力する出力手段とを備える、回転検出装置の信号処理回路であって、
   前記出力手段は、前記逆転判定手段によって前記回転体の回転方向に逆転が有った旨が判定されたとき、この逆転が有った旨の判定後、前記逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定するまで、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向を前記回転体の回転方向としてそのまま継続して用いるとともに、前記逆転判定手段が所定回数連続して逆転していないことを判定すると、逆転が有った旨の判定時直前における回転方向とは逆方向の回転方向を前記回転体の回転方向として用いることを特徴とする、回転検出装置の信号処理回路。
2. 当該回転検出装置の信号処理回路は、各種処理をクロックに同期して実行することを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の信号処理回路。
3. 前記複数のセンサ素子は、第１及び第２センサ素子の計２個のセンサ素子であり、
   前記複数の波形整形手段は、前記第１及び第２センサ素子からそれぞれ出力される回転信号をそれぞれ整形して第１及び第２パルス信号を生成する第１及び第２波形整形手段であり、
   前記複数のエッジ信号生成手段は、前記第１パルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出して第１エッジ信号を生成する第１エッジ信号生成手段と、前記第２パルス信号に含まれる立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出して第２エッジ信号を生成する第２エッジ信号生成手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転検出装置の信号処理回路。
4. 前記所定回数は、２回であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
5. 前記第２判定タイミングは、立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジが前記第１エッジ信号に検出されるタイミングであり、
   前記逆転判定部は、前回の第２判定タイミングから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、前記第２エッジ信号にエッジが２つ連続して検出されるとき、あるいは、前記第２エッジ信号にエッジが検出されないとき、前記回転体の回転方向が逆転した旨を判定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
6. 前記第２判定タイミングは、立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジが前記第２エッジ信号に検出されるタイミングであり、
   前記逆転判定部は、前回の第２判定タイミングから今回の第２判定タイミングまでの連続する２つの第２判定タイミングの間に、前記第１エッジ信号にエッジが２つ連続して検出されるとき、あるいは、前記第１エッジ信号にエッジが検出されないとき、前記回転体の回転方向が逆転した旨を判定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
7. 前記出力手段は、前記回転体の回転方向が前記第１の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるときと、前記回転体の回転方向が前記第２の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるときとで、パルス高さが異なる第３パルス信号を前記出力信号として生成出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
8. 前記出力手段は、前記回転体の回転方向が前記第１の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるとき第１の信号レベルに維持されるとともに、前記回転体の回転方向が前記第２の方向であるとの前記回転方向判定手段の判定結果であるとき前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルに維持される方向判定信号を前記出力信号として生成出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
9. 前記複数のセンサ素子は、磁気抵抗素子から構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
10. 前記検出対象は、車載エンジンのカムシャフトであり、
    前記回転体は、前記カムシャフトにギアを介して接続されて前記カムシャフトの回転に伴って回転することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
11. 前記検出対象は、車載エンジンのクランクシャフトであり、
    前記回転体は、クランクロータであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。

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