JP2016008970A - 3ハーフブリッジ構造を有するセンサシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサシステム100は、第1の電源端子102及び第2の電源端子104間に直列に接続された3つのハーフブリッジセンサ路110、120、130を有し、3つのハーフブリッジの中間ノード115、125、135と接続された信号処理装置150により、中間ノード115、125、135に生じる電気量に基づいて、検出された物理量を表す出力信号を出力する。
【選択図】図1
Description
(a) 第1の電源端子及び第2の電源端子間に直列に接続された第1の第1検出素子及び第2の第1検出素子、並びにこれら第1の第1検出素子及び第2の第1検出素子間に設けられた第1の中間ノードを有する第1のセンサ路と、
(b) 前記第1の電源端子及び前記第2の電源端子間に直列に接続された第1の第2検出素子及び第2の第2検出素子、並びにこれら第1の第2検出素子及び第2の第2検出素子間に設けられた第2の中間ノードを有する第2のセンサ路と、
(c) 前記第1の電源端子及び前記第2の電源端子間に直列に接続された第1の第3検出素子及び第2の第3検出素子、並びにこれら第1の第3検出素子及び第2の第3検出素子間に設けられた第3の中間ノードを有する第3のセンサ路と、
(d) 前記第1の中間ノード、前記第2の中間ノード及び前記第3の中間ノードと接続された信号処理装置であって、(d1)前記第1の中間ノードに生じる第1の電気量と、(d2)前記第2の中間ノードに生じる第2の電気量と、(d3)前記第3の中間ノードに生じる第3の電気量とに基づいて、検出された物理量を表す出力信号を処理するように構成された当該信号処理装置と
を具える。
(A) 信号がいわゆるフリッピングする場合に、故障検出を達成しうる。更に、上述したセンサシステムの測定の質に悪影響を及ぼす欠陥数を低減させることができる。
(B) 不所望な振動の場合でも、故障検出を行うことができる。多くの場合、このような振動の悪影響を無くすか又は少なくとも著しく低減させることができる。
(C) センサシステムの回路内のショート回路(短絡)及びオープン回路(断線)の双方又は何れか一方に対しても故障検出を実行しうる。更に、特にセンサシステムが寿命になりつつあるために生じる不所望なドリフトを検出しうる。従って、寿命による故障を排除でき、可能な場合にはセンサシステムの新たな較正を起動させることができる。
(i) 3つのセンサ路に対して空間的に配置されているとともに、
(ii) このプローブ装置の運動により3つの電気量の時間変化を生ぜしめるように構成されている
ようにする。
(a) 第1の中間ノード及び第2の中間ノードに接続された第1の電子ユニットであって、第1の電気量及び第2の電気量に応答して第1の出力信号を生じるように構成された当該第1の電子ユニットと、
(b) 第2の中間ノード及び第3の中間ノードに接続された第2の電子ユニットであって、第2の電気量及び第3の電気量に応答して第2の出力信号を生じるように構成された当該第2の電子ユニットと、
(c) 第1の電子ユニット及び第2の電子ユニットに接続されたデータ処理ユニットであって、第1の出力信号及び第2の出力信号に基づいて、検出された物理量を表すセンサ出力信号を決定するように構成された当該データ処理ユニットと
を具えるようにする。
(a) 第1の中間ノードに生じる第1の電気量と、
(b) 第2の中間ノードに生じる第2の電気量と、
(c) 第3の中間ノードに生じる第3の電気量と
に基づいて、検出された物理量を表す出力信号を決定するステップを具える。第1の中間ノードは、第1のセンサ路に割当てられ且つ第1の第1検出素子及び第2の第1検出素子間に位置するようにする。第2の中間ノードは、第2のセンサ路に割当てられ且つ第1の第2検出素子及び第2の第2検出素子間に位置するようにする。第3の中間ノードは、第3のセンサ路に割当てられ且つ第1の第3検出素子及び第2の第3検出素子間に位置するようにする。
(a) 1つのみのフルブリッジセンサ構造を有し、測定信号の冗長性を生じない極めて簡単なセンサシステムと、
(b) 少なくとも2つの分離されたフルブリッジセンサ構造を有するより高度化したセンサシステムと
の間の極めて魅力的な技術的妥協を呈するものと思われる。
(A)いわゆる、信号フリッピングと、
(B)不所望な振動により生ぜしめられる故障と、
(C)センサシステムの回路内のショート回路及びオープン回路の双方又は何れか一方と、
(D)特にセンサシステムが寿命になりつつあるために生じる不所望なドリフトと
である。更に、並進運動又は回転運動の場合には、
(E)紛失速度パルスと、
(F)追加の疑似速度パルス
との双方又は何れか一方を信号処理装置により行う適切な故障検出アルゴリズムにより検出することができる。
(a) 測定すべき運動を行う可動要素に結合されたプローブ装置により生ぜしめられる3つの電気量の時間変化を測定する測定ステップであって、プローブ装置は、
(i) 3つの検出位置に対して空間的に位置しているとともに、
(ii)このプローブ装置が運動することにより時間変化を生ぜしめるように構成されるようにする
当該測定ステップと、
(b) 第1の電気量と第2の電気量との間の差を表す第1の出力信号を処理する処理ステップと、
(c) 第3の電気量と第2の電気量との間の差を表す第2の出力信号を処理する処理ステップと、
(d)
(i) 第1の出力信号と第2の出力信号との合計及び
(ii) 第1の出力信号と第2の出力信号との差
を計算する計算ステップと、
(e) 計算された合計及び計算された差に応答して第2の検出位置(B)に対する可動要素の運動の方向を検出する検出ステップと
を具える。
(i)互いに直列に接続された2つの検出素子と、
(ii)これらの2つの検出素子間の中間ノードと
を具えている。更に図1から明らかなように、3つのセンサ路110、120及び130は第1の電源端子102と第2の電源端子104との間で互いに並列に接続されている。ここに記載した実施例によれば、第1の電源端子102は正の電源電圧vbr を有し、第2の電源端子104は接地電圧gnd で規定してある。
out1=vha −vhb (1)
out2=vhc −vhb (2)
合計=out1+out2=vha +vhc −2vhb (3)
差=out1−out2=vha −vhc (4)
102……第1の電源端子
104……第2の電源端子
110……第1のセンサ路
115……第1の中間ノード
120……第2のセンサ路
125……第2の中間ノード
130……第3のセンサ路
135……第3の中間ノード
150……信号処理装置
162……第1の電子装置/演算増幅器
164……第1の電子装置/演算増幅器
170……データ処理ユニット
190……プローブ装置/(磁気)エンコーダホイール
RA1……第1の第1検出素子(AMR素子)
RA2……第2の第1検出素子(AMR素子)
RB1……第1の第2検出素子(AMR素子)
RB2……第2の第2検出素子(AMR素子)
RC1……第1の第3検出素子(AMR素子)
RC2……第2の第3検出素子(AMR素子)
vbr ……正の電源電圧
gnd ……接地電圧
vha ……第1の電気量/第1の入力信号
vhb ……第2の電気量/第2の入力信号
vhb ……第3の電気量/第3の入力信号
out1……第1の出力信号/第1の(差分)速度信号
out2……第2の出力信号/第2の(差分)速度信号
out ……センサ出力信号
A……第1の位置/第1の仮想の測定ポイント
B……第2の位置/第2の仮想の測定ポイント
C……第3の位置/第3の仮想の測定ポイント
Y1/Y2……仮想の測定ポイント
Claims (15)
- 物理量を検出するセンサシステムにおいて、このセンサシステム(100)が、
第1の電源端子(102)及び第2の電源端子(104)間に直列に接続された第1の第1検出素子(RA1)及び第2の第1検出素子(RA2)、並びに前記第1の第1検出素子(RA1)及び前記第2の第1検出素子(RA2)間に設けられた第1の中間ノード(115)を有する第1のセンサ路(110)と、
前記第1の電源端子(102)及び前記第2の電源端子(104)間に直列に接続された第1の第2検出素子(RB1)及び第2の第2検出素子(RB2)、並びに前記第1の第2検出素子(RB1)及び前記第2の第2検出素子(RB2)間に設けられた第2の中間ノード(125)を有する第2のセンサ路(120)と、
前記第1の電源端子(102)及び前記第2の電源端子(104)間に直列に接続された第1の第3検出素子(RC1)及び第2の第3検出素子(RC2)、並びに前記第1の第3検出素子(RC1)及び前記第2の第3検出素子(RC2)間に設けられた第3の中間ノード(135)を有する第3のセンサ路(130)と、
前記第1の中間ノード(115)、前記第2の中間ノード(125)及び前記第3の中間ノード(135)と接続された信号処理装置(150)であって、
(a) 前記第1の中間ノード(115)に生じる第1の電気量(vha)と、
(b) 前記第2の中間ノード(125)に生じる第2の電気量(vhb)と、
(c) 前記第3の中間ノード(135)に生じる第3の電気量(vhc)と
に基づいて、検出された前記物理量を表す出力信号(out )を処理するように構成された当該信号処理装置(150)と
を具えているセンサシステム。 - 請求項1に記載のセンサシステムにおいて、このセンサシステムが更に、測定すべき運動を行う可動要素に結合しうるプローブ装置(190)を具えており、このプローブ装置(190)は、
(i) 前記3つのセンサ路(110、120、130)に対して空間的に配置されているとともに、
(ii) このプローブ装置(190)の運動により前記3つの電気量(vha 、vhb 、vhc )の時間変化を生ぜしめるように構成されている
センサシステム。 - 請求項2に記載のセンサシステムにおいて、前記プローブ装置は、測定すべき回転を行う回転要素に結合しうるエンコーダホイール(190)としたセンサシステム。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載のセンサシステムにおいて、予め決定した軸線に対して、
前記第1のセンサ路(110)が第1の位置(A)に位置され、
前記第2のセンサ路(120)が第2の位置(B)に位置され、
前記第3のセンサ路(130)が第3の位置(C)に位置されている
センサシステム。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載のセンサシステムにおいて、前記検出素子(RA1、RA2、RB1、RB2、RC1、RC2)の少なくとも1つが磁気検出素子であるセンサシステム。
- 請求項5に記載のセンサシステムにおいて、前記検出素子(RA1、RA2、RB1、RB2、RC1、RC2)の各々が磁気検出素子であるセンサシステム。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載のセンサシステムにおいて、前記検出素子(RA1、RA2、RB1、RB2、RC1、RC2)が、単一の半導体ダイ上とするのが好ましい単一の基板上に形成されているセンサシステム。
- 請求項7に記載のセンサシステムにおいて、前記検出素子(RA1、RA2、RB1、RB2、RC1、RC2)に加えて、前記信号処理装置(150)が前記単一の基板上に形成されているセンサシステム。
- 請求項1〜8の何れか一項に記載のセンサシステムにおいて、前記信号処理装置(150)が、
前記第1の中間ノード(115)及び前記第2の中間ノード(125)に接続された第1の電子ユニット(162)であって、前記第1の電気量(vha )及び前記第2の電気量(vhb )に応答して第1の出力信号(out1)を生じるように構成された当該第1の電子ユニット(162)と、
前記第2の中間ノード(125)及び前記第3の中間ノード(135)に接続された第2の電子ユニット(164)であって、前記第2の電気量(vhb )及び前記第3の電気量(vhc )に応答して第2の出力信号(out2)を生じるように構成された当該第2の電子ユニット(164)と、
前記第1の電子ユニット(162)及び前記第2の電子ユニット(164)に接続されたデータ処理ユニット(170)であって、前記第1の出力信号(out1)及び前記第2の出力信号(out2)に基づいて、検出された物理量を表すセンサ出力信号(out )を決定するように構成された当該データ処理ユニット(170)と
を具えるセンサシステム。 - 請求項9に記載のセンサシステムにおいて、前記データ処理ユニット(170)は、前記第1の出力信号(out1)と前記第2の出力信号(out2)との合計を計算するように構成されているセンサシステム。
- 請求項9又は10に記載のセンサシステムにおいて、前記データ処理ユニット(170)は、前記第1の出力信号(out1)と前記第2の出力信号(out2)との差を計算するように構成されているセンサシステム。
- 請求項9〜11の何れか一項に記載のセンサシステムにおいて、前記データ処理ユニット(170)は、前記第1の出力信号(out1)の第1の周期波形と前記第2の出力信号(out2)の第2の周期波形との間の位相差を計算するように構成されているセンサシステム。
- 物理量を請求項1〜12の何れか一項に記載のセンサシステム(100)により検出するのが好ましい物理量検出方法において、この物理量検出方法が、
(a) 第1の中間ノード(115)に生じる第1の電気量(vha)と、
(b) 第2の中間ノード(125)に生じる第2の電気量(vhb)と、
(c) 第3の中間ノード(135)に生じる第3の電気量(vhc)と
に基づいて、検出された物理量を表す出力信号(out)を決定するステップを具え、
前記第1の中間ノード(115)は、第1のセンサ路(110)に割当てられ且つ第1の第1検出素子(RA1)及び第2の第1検出素子(RA2)間に位置するようにし、
前記第2の中間ノード(125)は、第2のセンサ路(120)に割当てられ且つ第1の第2検出素子(RB1)及び第2の第2検出素子(RB2)間に位置するようにし、
前記第3の中間ノード(135)は、第3のセンサ路(130)に割当てられ且つ第1の第3検出素子(RC1)及び第2の第3検出素子(RC2)間に位置するようにする
物理量検出方法。 - 請求項13に記載の物理量検出方法において、
前記出力信号(out)を決定するステップが、前記第1の電気量(vha)、前記第2の電気量(vhb)及び前記第3の電気量(vhc)の冗長処理を有し、
前記物理量検出方法が更に、
前記第1の電気量(vha)、前記第2の電気量(vhb)及び前記第3の電気量(vhc)の冗長性に基づいて、特にこれらの電気量(vha、vhb、vhc)のそれぞれのゼロ交差点の計数、比較及び適格化の何れか又は任意の組合せにより、前記出力信号(out)に対する故障検出を実行するステップ
を具えている物理量検出方法。 - 請求項13又は14に記載の物理量検出方法において、
前記第1のセンサ路(110)が第1の検出位置(A)を規定し、前記第2のセンサ路(120)が第2の検出位置(B)を規定し、前記第3のセンサ路(130)が第3の検出位置(C)を規定し、前記第2の検出位置(B)が前記第1の検出位置(A)及び前記第3の検出位置(C)間に位置するようにし、
前記物理量検出方法が更に、
測定すべき運動を行う可動要素に結合されたプローブ装置(190)により生ぜしめられる前記3つの電気量(vha、vhb、vhc)の時間変化を測定する測定ステップであって、前記プローブ装置(190)は、(i) 3つの前記検出位置(A、B、C)に対して空間的に位置しているとともに、(ii)前記プローブ装置(190)が運動することにより時間変化を生ぜしめるように構成されるようにする当該測定ステップと、
前記第1の電気量(vha)と前記第2の電気量(vhb)との間の差を表す第1の出力信号(out1)を処理する処理ステップと、
前記第3の電気量(vhc)と前記第2の電気量(vhb)との間の差を表す第2の出力信号(out2)を処理する処理ステップと、
(i) 前記第1の出力信号(out1)と前記第2の出力信号(out2)との合計と、(ii) 前記第1の出力信号(out1)と前記第2の出力信号(out2)との差とを計算する計算ステップと、
計算された前記合計及び計算された前記差に応答して前記第2の検出位置(B)に対する前記可動要素の運動の方向を検出する検出ステップと
を具えている物理量検出方法。
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