JP2016114502A - Rotation sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation sensor with which it is possible to detect a revolution speed with high accuracy using a simple configuration.SOLUTION: A rotation sensor 1 comprises: a hall element 10 for detecting a magnetic flux density perpendicular to the outer faces of magnets 101 and disposed facing the magnets 101 on the outer circumferential face 103 of a rotor 100 provided with a plurality of magnets 101 in the circumferential direction or on one axial end face 104 of the rotor 100; a magnetoresistance effect element 20 for detecting the strength of a magnetic field based on the line of magnetic force MH parallel to the outer faces of the magnets 101 and disposed facing the magnets 101 on the outer circumferential face 103 of the rotor 100 or on one axial end face 104 of the rotor 100 where the hall element 10 is disposed; and a phase difference arithmetic unit for calculating a phase difference between a detection signal outputted as detection result from the hall element 10 and a detection signal outputted as detection result from the magnetoresistance effect element 20.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、回転体の回転速度を検出する回転センサに関する。   The present invention relates to a rotation sensor that detects a rotation speed of a rotating body.

従来、回転体の回転角や回転速度を検出するためにセンサが利用されてきた。この種のセンサには、回転体の周方向に沿って互いに異なる磁極が隣接するように配置された磁石に起因した磁束密度や磁界の強さを検出することで回転体の回転角や回転速度を検出するものがある。この種のセンサとして、下記に出典を示す特許文献1及び2に記載のものがある。   Conventionally, sensors have been used to detect the rotation angle and rotation speed of a rotating body. This type of sensor detects the rotation angle and rotation speed of a rotating body by detecting the magnetic flux density and the strength of the magnetic field caused by magnets arranged such that different magnetic poles are adjacent to each other along the circumferential direction of the rotating body. There is something to detect. As this type of sensor, there are sensors described in Patent Documents 1 and 2, which are cited below.

特許文献1に記載の非接触回転角検出装置は、少なくとも2つのセンサ素子を有して構成される。一方のセンサ素子は磁気抵抗効果を利用して作動され、他方のセンサ素子はホール効果を利用して作動される。これら2つのセンサ素子の出力信号は相互に結合し、結合された信号に基づき回転角を検出する。   The non-contact rotation angle detection device described in Patent Document 1 is configured to include at least two sensor elements. One sensor element is operated using the magnetoresistive effect and the other sensor element is operated using the Hall effect. The output signals of these two sensor elements are combined with each other, and the rotation angle is detected based on the combined signals.

特許文献2に記載の回転センサは、2つの異方性磁気抵抗センサと、2つのホール素子とを備えて構成される。ホール素子は、絶縁膜を介して異方性磁気抵抗センサの磁気抵抗素子に積層して配置される。   The rotation sensor described in Patent Document 2 includes two anisotropic magnetoresistive sensors and two Hall elements. The Hall element is disposed by being laminated on the magnetoresistive element of the anisotropic magnetoresistive sensor via an insulating film.

特表2000−515639号公報JP 2000-515639 A 特開2012−198180号公報JP 2012-198180 A

特許文献1に記載の非接触回転角検出装置は、磁気抵抗効果を利用したセンサで磁場と回転角度センサとの角度を検出し、ホール効果を利用したセンサで角度センサが動作する領域を識別する。また、特許文献2に記載の回転センサは、一方のセンサから出力される正弦波信号に基づいて当該正弦波信号に含まれる基準角度からのズレを測定し、他方のセンサから出力される余弦波信号に基づいて当該余弦波信号に含まれる基準角度からのズレを測定する。このように、特許文献1及び2の記載の技術は、複数のセンサから出力される信号を、角度センサが動作する領域の識別に利用したり、信号のズレの測定に利用したりする。このため、回転方向を検出するに際し、種々の信号解析を行うための処理部を備えており、複雑な構造となってしまう。   The non-contact rotation angle detection device described in Patent Document 1 detects an angle between a magnetic field and a rotation angle sensor using a sensor that uses a magnetoresistive effect, and identifies a region in which the angle sensor operates using a sensor that uses a Hall effect. . The rotation sensor described in Patent Document 2 measures a deviation from a reference angle included in the sine wave signal based on a sine wave signal output from one sensor, and a cosine wave output from the other sensor. Based on the signal, a deviation from a reference angle included in the cosine wave signal is measured. As described above, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, signals output from a plurality of sensors are used for identification of a region in which the angle sensor operates or for measurement of signal deviation. For this reason, when the rotation direction is detected, a processing unit for performing various signal analyzes is provided, resulting in a complicated structure.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡素な構成で精度良く回転速度を検出することが可能な回転センサを提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotation sensor capable of accurately detecting a rotation speed with a simple configuration.

上記目的を達成するための本発明に係る回転センサの特徴構成は、周方向に沿って複数の磁石が設けられた回転体の外周面又は前記回転体の軸方向一方の端面において前記磁石に対向して配置され、前記磁石の外面に垂直な磁束密度を検出するホール素子と、前記ホール素子が配置された前記回転体の外周面又は前記回転体の軸方向一方の端面において前記磁石に対向して配置され、前記磁石の外面に平行な磁力線に基づく磁界の強さを検出する磁気抵抗効果素子と、前記ホール素子から検出結果として出力される検出信号と、前記磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号との位相差を演算する位相差演算部と、を備えている点にある。   In order to achieve the above object, the rotation sensor according to the present invention is characterized by facing the magnet on the outer peripheral surface of the rotating body provided with a plurality of magnets along the circumferential direction or on one end surface in the axial direction of the rotating body. And a Hall element that detects a magnetic flux density perpendicular to the outer surface of the magnet, and an outer peripheral surface of the rotating body on which the Hall element is disposed or one axial end surface of the rotating body is opposed to the magnet. A magnetoresistive effect element that detects the strength of a magnetic field based on a magnetic field line parallel to the outer surface of the magnet, a detection signal output as a detection result from the Hall element, and a detection result from the magnetoresistive element And a phase difference calculator that calculates a phase difference from the output detection signal.

このような特徴構成とすれば、ホール素子の磁束密度の検出方向を磁石の外面に対して垂直方向に設定し、磁気抵抗効果素子の磁界の強さの検出方向を前記磁石の外面に対して平行な方向に設定することができる。このため、ホール素子及び磁気抵抗効果素子は夫々の検出方向が互いに直交するように配置されるので、ホール素子及び磁気抵抗効果素子の夫々から検出結果として出力される検出信号は同じ周期で振幅し、且つ、ホール素子から検出結果として出力される検出信号と、磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号との位相差が一定の位相差となる。したがって、位相差が一定であることを確認しつつ、ホール素子の検出結果及び磁気抵抗効果素子の検出結果の一方を用いて回転体の回転速度を検出することにより検出結果の信頼性を高めることができるので、簡素な構成で精度良く回転体の回転速度を検出することが可能となる。   With such a characteristic configuration, the detection direction of the magnetic flux density of the Hall element is set perpendicular to the outer surface of the magnet, and the detection direction of the magnetic field strength of the magnetoresistive effect element is set to the outer surface of the magnet. It can be set in a parallel direction. For this reason, since the Hall element and the magnetoresistive effect element are arranged so that their detection directions are orthogonal to each other, the detection signals output as detection results from the Hall element and the magnetoresistive effect element have the same period and amplitude. In addition, the phase difference between the detection signal output as the detection result from the Hall element and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element is a constant phase difference. Therefore, the reliability of the detection result is improved by detecting the rotation speed of the rotating body using one of the detection result of the Hall element and the detection result of the magnetoresistive element while confirming that the phase difference is constant. Therefore, it is possible to accurately detect the rotational speed of the rotating body with a simple configuration.

また、前記位相差に基づいて、前記回転体の回転方向を検出する回転方向検出部を備えると好適である。   Further, it is preferable that a rotation direction detection unit that detects a rotation direction of the rotating body based on the phase difference is provided.

上述したように、ホール素子及び磁気抵抗効果素子は夫々の検出方向が互いに直交するように配置されるので、ホール素子及び磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号は、所定の位相差を有することになる。したがって、本構成とすれば、ホール素子から検出結果として出力される検出信号と磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号との位相差が進みであるか遅れであるかを検出することにより、回転体の回転方向を容易に特定することが可能となる。   As described above, since the Hall element and the magnetoresistive effect element are arranged so that their detection directions are orthogonal to each other, the detection signal output as a detection result from the Hall element and the magnetoresistive effect element has a predetermined phase difference. Will have. Therefore, with this configuration, it is possible to detect whether the phase difference between the detection signal output as the detection result from the Hall element and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element is an advance or a delay. Thus, it is possible to easily specify the rotation direction of the rotating body.

また前記位相差に基づいて、前記ホール素子から検出結果として出力される検出信号、及び前記磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号が異常であるか否かを判定する異常判定部を備えると好適である。   An abnormality determination unit that determines whether the detection signal output as the detection result from the Hall element and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element are abnormal based on the phase difference. It is suitable to provide.

回転センサに異常がなければ、ホール素子及び磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号は、所定の位相差を有して出力される。このため、ホール素子及び磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号の位相差が所期の値からずれた場合には、回転センサが異常であると判定することができる。したがって、本構成のようにホール素子から検出結果として出力される検出信号と磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号との位相差が所期の値に対してずれたか否かを判定することにより回転センサが異常であるか否かを容易に判定することが可能となる。   If there is no abnormality in the rotation sensor, detection signals output as detection results from the Hall element and the magnetoresistive effect element are output with a predetermined phase difference. For this reason, when the phase difference of the detection signal output as a detection result from the Hall element and the magnetoresistive effect element deviates from an intended value, it can be determined that the rotation sensor is abnormal. Therefore, as in this configuration, it is determined whether or not the phase difference between the detection signal output as the detection result from the Hall element and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive element deviates from the intended value. This makes it possible to easily determine whether or not the rotation sensor is abnormal.

回転センサの構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the rotation sensor. 回転センサの配置例である。It is an example of arrangement | positioning of a rotation sensor. 回転体の周囲に生じる磁界及び磁束密度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field and magnetic flux density which generate | occur | produce around a rotary body. 回転センサの回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure of the rotation sensor. ホール素子及び磁気抵抗効果素子の出力信号、及び回転センサの出力信号を示す図である。It is a figure which shows the output signal of a Hall element and a magnetoresistive effect element, and the output signal of a rotation sensor.

本発明に係る回転センサは、精度良く回転体の回転速度を検出する機能を備えて簡素に構成される。以下、本実施形態の回転センサ1について説明する。回転センサ1は、ホール素子10、磁気抵抗効果素子20、信号処理部30がセンサICとして集積化されている。信号処理部30は、後述する位相差演算部32、回転方向検出部33、異常判定部34を備えて構成される。図1には、このような集積化された回転センサ1を透明化した斜視図が示される。   The rotation sensor according to the present invention is simply configured with a function of detecting the rotation speed of the rotating body with high accuracy. Hereinafter, the rotation sensor 1 of the present embodiment will be described. In the rotation sensor 1, a Hall element 10, a magnetoresistive effect element 20, and a signal processing unit 30 are integrated as a sensor IC. The signal processing unit 30 includes a phase difference calculation unit 32, a rotation direction detection unit 33, and an abnormality determination unit 34, which will be described later. FIG. 1 shows a perspective view in which such an integrated rotation sensor 1 is made transparent.

図1に示されるように、ホール素子10、磁気抵抗効果素子20、信号処理部30は、リードフレーム70に搭載された状態で樹脂封入される。このように樹脂封入された部分はモールド部72にあたる。モールド部72にはリードフレーム70を構成する一対のリード端子71が延出して設けられる。リード端子71の一方は電源を供給する電源端子として用いられ、他方は基準電位及び出力結果を出力する出力端子として用いられる。   As shown in FIG. 1, the Hall element 10, the magnetoresistive effect element 20, and the signal processing unit 30 are encapsulated with resin while being mounted on a lead frame 70. Thus, the resin-encapsulated portion corresponds to the mold portion 72. The mold portion 72 is provided with a pair of lead terminals 71 that constitute the lead frame 70. One of the lead terminals 71 is used as a power supply terminal for supplying power, and the other is used as an output terminal for outputting a reference potential and an output result.

このような回転センサ1は、回転体100の回転速度を検出するのに利用される。検出対象としての回転体100には、図2に示されるように、周方向に沿って互いに異なる磁極が隣接するように複数の磁石101が設けられる。これにより、回転体100が軸芯Xを回転軸とした回転に応じて当該回転体100の周囲に生じる磁石101に起因する磁力線が変化する。回転センサ1は、このように回転体100の回転に応じて変化する磁力線に基づく磁束密度及び磁界の強さを検出可能に配置される。   Such a rotation sensor 1 is used to detect the rotation speed of the rotating body 100. As shown in FIG. 2, the rotating body 100 as the detection target is provided with a plurality of magnets 101 so that different magnetic poles are adjacent to each other along the circumferential direction. Accordingly, the lines of magnetic force caused by the magnet 101 generated around the rotating body 100 change according to the rotation of the rotating body 100 about the axis X as the rotation axis. The rotation sensor 1 is arranged so as to be able to detect the magnetic flux density and the magnetic field strength based on the magnetic field lines that change in accordance with the rotation of the rotating body 100 in this way.

本実施形態では、磁石101は回転体100の外縁部102に設けられる。磁石101の上述した磁束密度及び磁界の強さを検出し易くするために、回転センサ1は回転体100の外周面103又は回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して配置される。回転センサ1が回転体100の外周面103において磁石101に対向して設けられる場合には、回転センサ1は回転体100の径方向外側に生じる磁石101の磁力線に基づく磁束密度及び磁界の強さを検出することになる。一方、回転センサ1が回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して設けられる場合には、回転センサ1は回転体100の軸方向一方の側に生じる磁石101の磁力線に基づく磁束密度及び磁界の強さを検出することになる。図2の例では、回転センサ1は回転体100の軸方向一方の端面104に対向して設けられる。   In the present embodiment, the magnet 101 is provided on the outer edge portion 102 of the rotating body 100. In order to easily detect the above-described magnetic flux density and magnetic field strength of the magnet 101, the rotation sensor 1 is arranged to face the magnet 101 on the outer peripheral surface 103 of the rotating body 100 or one end surface 104 in the axial direction of the rotating body 100. Is done. When the rotation sensor 1 is provided on the outer peripheral surface 103 of the rotating body 100 so as to face the magnet 101, the rotation sensor 1 has a magnetic flux density and a magnetic field strength based on the magnetic lines of force of the magnet 101 generated on the radially outer side of the rotating body 100. Will be detected. On the other hand, when the rotation sensor 1 is provided to face the magnet 101 on one end face 104 in the axial direction of the rotating body 100, the rotation sensor 1 is based on the magnetic force lines of the magnet 101 generated on one side in the axial direction of the rotating body 100. The magnetic flux density and the magnetic field strength are detected. In the example of FIG. 2, the rotation sensor 1 is provided to face one end face 104 in the axial direction of the rotating body 100.

図3には、図2に示される回転センサ1及び回転体100のうち、Y方向視に一部を拡大した図が示される。ホール素子10は、磁石101の外面に垂直な磁束密度を検出する。磁石101の周囲には、図3に示されるような磁極(N極及びS極)に応じた磁力線が生じる。磁石101の外面とは、ホール素子10が対向する面であり、本実施形態では回転体100の軸方向一方の端面104に相当する。このため、外面に垂直な磁束密度とは、図3の例では符号MVが付されたZ方向の磁力線に基づく磁束密度である。したがって、ホール素子10は、磁束密度の検出方向が磁石101の外面に対して垂直な方向に一致して配置される。これにより、回転体100の回転に応じた磁石101の外面に垂直な方向の磁力線MVに基づく磁束密度を検出することが可能となる。   FIG. 3 shows a partially enlarged view of the rotation sensor 1 and the rotating body 100 shown in FIG. 2 as viewed in the Y direction. The Hall element 10 detects a magnetic flux density perpendicular to the outer surface of the magnet 101. Magnetic field lines corresponding to the magnetic poles (N pole and S pole) as shown in FIG. 3 are generated around the magnet 101. The outer surface of the magnet 101 is a surface on which the Hall element 10 faces, and corresponds to one end surface 104 in the axial direction of the rotating body 100 in the present embodiment. For this reason, the magnetic flux density perpendicular to the outer surface is the magnetic flux density based on the magnetic field lines in the Z direction to which the symbol MV is attached in the example of FIG. Therefore, the Hall element 10 is arranged so that the detection direction of the magnetic flux density coincides with the direction perpendicular to the outer surface of the magnet 101. Thereby, it becomes possible to detect the magnetic flux density based on the magnetic field lines MV in the direction perpendicular to the outer surface of the magnet 101 according to the rotation of the rotating body 100.

ここで、本実施形態では、磁気抵抗効果素子20はブリッジ回路を構成する4つの抵抗体を有してなる。これら4つの抵抗体からなる磁気抵抗効果素子20は図1及び図3に示されるようにホール素子10と積層して設けられる。したがって、磁気抵抗効果素子20は、ホール素子10が配置された回転体100の外周面103又は回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して配置される。本実施形態では、上述したようにホール素子10は回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して配置されるので、磁気抵抗効果素子20も回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して配置される。   Here, in the present embodiment, the magnetoresistive effect element 20 has four resistors constituting a bridge circuit. The magnetoresistive effect element 20 composed of these four resistors is provided so as to be laminated with the Hall element 10 as shown in FIGS. Therefore, the magnetoresistive effect element 20 is disposed to face the magnet 101 on the outer peripheral surface 103 of the rotating body 100 on which the Hall element 10 is disposed or on one end face 104 in the axial direction of the rotating body 100. In the present embodiment, as described above, the Hall element 10 is arranged opposite to the magnet 101 on the one end surface 104 in the axial direction of the rotating body 100, so that the magnetoresistive effect element 20 is also one end surface in the axial direction of the rotating body 100. In 104, it is arranged to face the magnet 101.

磁気抵抗効果素子20は、磁石101の外面に平行な磁力線に基づく磁界の強さを検出する。磁石101の外面に平行な磁力線とは、図3においてX方向に平行な磁力線が相当する。図3の例では符号MHが付されたX方向の磁力線が相当し、以下では磁力線MHとして説明する。したがって、磁気抵抗効果素子20は、磁界の検出方向が磁石101の外面に対して平行な方向に一致して配置される。ここで、磁気抵抗効果素子20は、公知であるので詳細な説明は省略するが、磁気抵抗効果素子20は当該磁気抵抗効果素子20が配置された周囲の磁界の強さに応じて電気抵抗が変化する抵抗体である。したがって、このような抵抗体でブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の出力を測定することで磁界の強さを検出することができる。このような磁気抵抗効果素子20を用いることで、回転体100の回転に応じた磁石101の外面に平行な磁力線MHに基づく磁界の強さを検出することが可能となる。磁気抵抗効果素子20は、例えばGMR素子(巨大磁気抵抗効果素子)やTMR素子(トンネル磁気抵抗効果素子)等を用いることができる。   The magnetoresistive effect element 20 detects the strength of the magnetic field based on the magnetic field lines parallel to the outer surface of the magnet 101. The magnetic force lines parallel to the outer surface of the magnet 101 correspond to magnetic force lines parallel to the X direction in FIG. In the example of FIG. 3, the magnetic field lines in the X direction to which the reference sign MH is attached correspond to the magnetic field lines MH. Therefore, the magnetoresistive effect element 20 is arranged so that the detection direction of the magnetic field coincides with the direction parallel to the outer surface of the magnet 101. Here, since the magnetoresistive effect element 20 is publicly known, detailed description thereof is omitted, but the magnetoresistive effect element 20 has an electric resistance according to the strength of the surrounding magnetic field where the magnetoresistive effect element 20 is disposed. It is a changing resistor. Therefore, the strength of the magnetic field can be detected by configuring a bridge circuit with such a resistor and measuring the output of the bridge circuit. By using such a magnetoresistive effect element 20, it is possible to detect the strength of the magnetic field based on the magnetic field lines MH parallel to the outer surface of the magnet 101 according to the rotation of the rotating body 100. As the magnetoresistive effect element 20, for example, a GMR element (giant magnetoresistive effect element) or a TMR element (tunnel magnetoresistive effect element) can be used.

図4には、回転センサ1の信号処理部30の回路構成を示した図が示される。信号処理部30にはホール素子10及び磁気抵抗効果素子20が接続して設けられるが、上述したように、ホール素子10及び磁気抵抗効果素子20は信号処理部30と共に、モールド部72内に設けられる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of the signal processing unit 30 of the rotation sensor 1. The signal processing unit 30 is provided with the Hall element 10 and the magnetoresistive effect element 20 connected thereto. As described above, the Hall element 10 and the magnetoresistive effect element 20 are provided in the mold unit 72 together with the signal processing unit 30. It is done.

ホール素子10及び磁気抵抗効果素子20の出力は、夫々プリアンプ30Aに入力される。プリアンプ30Aでは、後述する演算部30Dの演算結果に応じてオフセット調整回路30Eによりオフセットが調整される。プリアンプ30Aの出力は、夫々メインアンプ30Bに入力され、所定の増幅率で信号増幅される。メインアンプ30Bでは、後述する演算部30Dの演算結果に応じて増幅率調整回路30Fにより設定された増幅率で信号増幅される。   The outputs of the Hall element 10 and the magnetoresistive effect element 20 are input to the preamplifier 30A, respectively. In the preamplifier 30A, the offset is adjusted by the offset adjustment circuit 30E according to the calculation result of the calculation unit 30D described later. The output of the preamplifier 30A is input to the main amplifier 30B, and the signal is amplified with a predetermined amplification factor. In the main amplifier 30B, the signal is amplified with the amplification factor set by the amplification factor adjustment circuit 30F in accordance with the computation result of the computation unit 30D described later.

メインアンプ30Bの出力は、夫々ADコンバータ30Cに入力される。ホール素子10から検出結果として出力される検出信号、及び磁気抵抗効果素子20から検出結果として出力される検出信号は、夫々アナログ信号である。ADコンバータ30Cでは、このようなアナログ信号がデジタル信号に変換される。ADコンバータ30Cによりデジタル信号に変換された信号は、後述する演算部30Dに伝達される。   The outputs of the main amplifier 30B are input to the AD converter 30C, respectively. The detection signal output as the detection result from the Hall element 10 and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element 20 are analog signals, respectively. In the AD converter 30C, such an analog signal is converted into a digital signal. The signal converted into a digital signal by the AD converter 30C is transmitted to the arithmetic unit 30D described later.

演算部30Dは、閾値設定部31、位相差演算部32、回転方向検出部33、異常判定部34を有して構成される。ここで、本実施形態では、回転センサ1はホール素子10及び磁気抵抗効果素子20を備えて構成されるが、回転体100の回転速度はホール素子10及び磁気抵抗効果素子20の一方の素子の検出結果のみで検出することが可能である。本実施形態では、回転体100の回転速度は磁気抵抗効果素子20の検出結果を用いて検出する。このため、磁気抵抗効果素子20からの信号を増幅するメインアンプ30Bの出力がコンパレータ30Gに入力される。本実施形態では、増幅後の磁気抵抗効果素子20の検出信号がコンパレータ30Gの非反転端子に入力され、当該信号と比較される信号は閾値設定部31により設定され、反転端子に入力される。閾値設定部31により設定される閾値は、任意の値に設定することが可能であるが、例えば磁気抵抗効果素子20の検出信号の振幅に対して30%や70%等に設定すると好適である。これにより、一対のリード端子71のうちの一方からコンパレータ30Gの出力が出力され、当該出力に応じて回転体100の回転速度を検出することが可能となる。なお、コンパレータ30Gは、誤動作を防止するためにシュミットトリガ型のものを用いると好適である。   The calculation unit 30D includes a threshold setting unit 31, a phase difference calculation unit 32, a rotation direction detection unit 33, and an abnormality determination unit 34. Here, in the present embodiment, the rotation sensor 1 includes the Hall element 10 and the magnetoresistive effect element 20, but the rotational speed of the rotating body 100 is the same as that of one of the Hall element 10 and the magnetoresistive effect element 20. It is possible to detect only by the detection result. In the present embodiment, the rotational speed of the rotating body 100 is detected using the detection result of the magnetoresistive effect element 20. Therefore, the output of the main amplifier 30B that amplifies the signal from the magnetoresistive effect element 20 is input to the comparator 30G. In this embodiment, the detection signal of the magnetoresistive effect element 20 after amplification is input to the non-inverting terminal of the comparator 30G, and the signal to be compared with the signal is set by the threshold setting unit 31 and input to the inverting terminal. The threshold value set by the threshold value setting unit 31 can be set to an arbitrary value. For example, it is preferable to set the threshold value to 30% or 70% with respect to the amplitude of the detection signal of the magnetoresistive effect element 20. . Thereby, the output of the comparator 30G is output from one of the pair of lead terminals 71, and the rotational speed of the rotating body 100 can be detected according to the output. The comparator 30G is preferably a Schmitt trigger type in order to prevent malfunction.

位相差演算部32は、ホール素子10から検出結果として出力される検出信号と、磁気抵抗効果素子20から検出結果として出力される検出信号との位相差を演算する。本実施形態では、上述したようにホール素子10は磁石101の外面に対して垂直方向の磁力線MVに基づく磁束密度を検出し、磁気抵抗効果素子20は磁石101の外面に対して平行な方向の磁力線MHに基づく磁界の強さを検出する。したがって、ホール素子10から出力される検出信号と、磁気抵抗効果素子20から出力される検出信号との間には、所定の位相差が生じる。位相差演算部32は、このような位相差を演算する。   The phase difference calculator 32 calculates the phase difference between the detection signal output as the detection result from the Hall element 10 and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element 20. In the present embodiment, as described above, the Hall element 10 detects the magnetic flux density based on the magnetic force lines MV in the direction perpendicular to the outer surface of the magnet 101, and the magnetoresistive effect element 20 is in a direction parallel to the outer surface of the magnet 101. The strength of the magnetic field based on the magnetic field lines MH is detected. Therefore, a predetermined phase difference is generated between the detection signal output from the Hall element 10 and the detection signal output from the magnetoresistive effect element 20. The phase difference calculation unit 32 calculates such a phase difference.

ここで、本実施形態では、上述したように磁気抵抗効果素子20はホール素子10に
積層して設けられる。したがって、ホール素子10から出力される検出信号と、磁気抵抗効果素子20から出力される検出信号との位相差は図5の(a)に示されるように略90度となる。
Here, in the present embodiment, as described above, the magnetoresistive effect element 20 is provided by being stacked on the Hall element 10. Therefore, the phase difference between the detection signal output from the Hall element 10 and the detection signal output from the magnetoresistive effect element 20 is approximately 90 degrees as shown in FIG.

したがって、位相差演算部32により演算されたホール素子10から検出結果として出力される検出信号と、磁気抵抗効果素子20から検出結果として出力される検出信号との位相差が一定であることを確認することにより、ホール素子10の検出結果及び磁気抵抗効果素子20の検出結果が正確であることを認識でき、検出結果の信頼性を高めることができる。   Therefore, it is confirmed that the phase difference between the detection signal output as the detection result from the Hall element 10 calculated by the phase difference calculation unit 32 and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element 20 is constant. By doing so, it can be recognized that the detection result of the Hall element 10 and the detection result of the magnetoresistive effect element 20 are accurate, and the reliability of the detection result can be improved.

回転方向検出部33は、このような位相差に基づいて、回転体100の回転方向を検出する。すなわち、図5の(a)のように磁気抵抗効果素子20の検出信号からホール素子10の検出信号が90度遅れて検出された場合には、回転体100が正方向に回転し、磁気抵抗効果素子20の検出信号からホール素子10の検出信号が90度進んで検出された場合には、回転体100が逆方向に回転しているとして回転方向を特定する。このように、本回転センサ1であれば、回転センサ1が1つのみ用いる場合であっても容易に回転体100の回転方向を検出することが可能である。   The rotation direction detection unit 33 detects the rotation direction of the rotating body 100 based on such a phase difference. That is, when the detection signal of the Hall element 10 is detected with a delay of 90 degrees from the detection signal of the magnetoresistive effect element 20 as shown in FIG. 5A, the rotating body 100 rotates in the positive direction, and the magnetoresistance When the detection signal of the Hall element 10 is detected 90 degrees ahead of the detection signal of the effect element 20, the rotation direction is specified on the assumption that the rotating body 100 is rotating in the reverse direction. As described above, the rotation sensor 1 can easily detect the rotation direction of the rotating body 100 even when only one rotation sensor 1 is used.

また、異常判定部34は、位相差に基づいて、ホール素子10から検出結果として出力される検出信号、及び磁気抵抗効果素子20から検出結果として出力される検出信号が異常であるか否かを判定する。すなわち、上述のようにホール素子10の検出信号と、磁気抵抗効果素子20の検出信号とは、所定の位相差を有して検出される。したがって、位相差が大きくずれた場合や、ホール素子10の検出信号及び磁気抵抗効果素子20の検出信号のうち、先の検出信号に対して後の検出信号が所期の位相差で追従しない場合には、回転センサ1の何れかの部位が異常である、すなわち、回転センサ1が故障していると判定することができる。   In addition, the abnormality determination unit 34 determines whether the detection signal output as the detection result from the Hall element 10 and the detection signal output as the detection result from the magnetoresistive effect element 20 are abnormal based on the phase difference. judge. That is, as described above, the detection signal of the Hall element 10 and the detection signal of the magnetoresistive effect element 20 are detected with a predetermined phase difference. Therefore, when the phase difference is greatly deviated or when the detection signal of the Hall element 10 and the detection signal of the magnetoresistive effect element 20 do not follow the previous detection signal with the intended phase difference. It can be determined that any part of the rotation sensor 1 is abnormal, that is, the rotation sensor 1 has failed.

次に、回転センサ1の検出結果について説明する。図5の(a)には、ホール素子10の検出信号と、磁気抵抗効果素子20の検出信号と、閾値設定部31により設定された閾値信号とが示される。回転方向検出部33がホール素子10の検出信号と磁気抵抗効果素子20の検出信号との位相差に基づき回転体100の回転方向が正方向であると特定した場合には、図5の(b)に示されるように、ホール素子10の検出信号が閾値信号を超えてから所定の期間(例えばT1)だけハイ信号を出力するように構成し、回転方向検出部33がホール素子10の検出信号と磁気抵抗効果素子20の検出信号との位相差に基づき回転体100の回転方向が逆方向であると特定した場合には、図5の(c)に示されるように、ホール素子10の検出信号が閾値信号を超えてから、回転方向が正方向の時とは異なる所定の期間(例えばT2)だけハイ信号を出力するように構成すると良い。これにより、コンパレータ30Gの出力信号においてハイ信号の周期を演算することで回転体100の回転速度を検出することができる。また、ハイ信号の長さに応じて回転体100の回転方向も示すことが可能となる。   Next, the detection result of the rotation sensor 1 will be described. FIG. 5A shows the detection signal of the Hall element 10, the detection signal of the magnetoresistive effect element 20, and the threshold signal set by the threshold setting unit 31. When the rotation direction detection unit 33 specifies that the rotation direction of the rotating body 100 is the positive direction based on the phase difference between the detection signal of the Hall element 10 and the detection signal of the magnetoresistive effect element 20, FIG. ), A high signal is output for a predetermined period (eg, T1) after the detection signal of the Hall element 10 exceeds the threshold signal, and the rotation direction detection unit 33 detects the detection signal of the Hall element 10. And the detection signal of the magnetoresistive effect element 20, when it is specified that the rotation direction of the rotating body 100 is the reverse direction, as shown in FIG. It may be configured to output a high signal only for a predetermined period (for example, T2) different from when the rotation direction is the positive direction after the signal exceeds the threshold signal. Thereby, the rotational speed of the rotating body 100 can be detected by calculating the period of the high signal in the output signal of the comparator 30G. It is also possible to indicate the rotation direction of the rotating body 100 according to the length of the high signal.

また、異常判定部34により回転センサ1が異常であると判定された場合には、図5の(d)に示されるように、上述の期間(T1やT2)よりも長い期間(例えばT3)の間、ハイ信号を出力するように構成しても良いし、図5の(e)に示されるように、全く信号を出力しないように構成しても良い。   Further, when the abnormality determination unit 34 determines that the rotation sensor 1 is abnormal, as shown in FIG. 5D, a period (for example, T3) longer than the above-described period (T1 or T2). During this time, a high signal may be output, or a signal may not be output at all as shown in FIG.

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、図2において、回転センサ1は回転体100の軸方向一方の端面104において磁石101に対向して配置されるとして図示したが、回転センサ1は回転体100の外周面103において磁石101に対向して配置しても良い。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, in FIG. 2, the rotation sensor 1 is illustrated as being disposed opposite to the magnet 101 on one end surface 104 in the axial direction of the rotating body 100, but the rotation sensor 1 is illustrated on the outer peripheral surface 103 of the rotating body 100. You may arrange | position facing the magnet 101. FIG.

上記実施形態では、回転方向検出部33がホール素子10の検出結果と磁気抵抗効果素子20の検出結果との位相差に基づいて、回転体100の回転方向を検出するとして説明したが、ホール素子10及び磁気抵抗効果素子20を二対設け、夫々の位相差により回転方向を検出しても良い。これにより、検出感度を高めることが可能となる。   In the above embodiment, the rotation direction detection unit 33 has been described as detecting the rotation direction of the rotating body 100 based on the phase difference between the detection result of the Hall element 10 and the detection result of the magnetoresistive effect element 20. 10 and the magnetoresistive effect element 20 may be provided in two pairs, and the rotational direction may be detected by the phase difference between the two. Thereby, detection sensitivity can be increased.

上記実施形態では、異常判定部34がホール素子10の検出結果と磁気抵抗効果素子20の検出結果との位相差に基づいて、回転体100が異常であるか否かを判定するとして説明したが、異常判定部34を設けずに回転センサ1を構成し、回転センサ1が異常であるか否かを判定しないよう構成することも可能である。   In the above embodiment, the abnormality determination unit 34 has been described as determining whether or not the rotating body 100 is abnormal based on the phase difference between the detection result of the Hall element 10 and the detection result of the magnetoresistive effect element 20. It is also possible to configure the rotation sensor 1 without providing the abnormality determination unit 34 and not to determine whether or not the rotation sensor 1 is abnormal.

本発明は、回転体の回転速度を検出する回転センサに用いることが可能である。   The present invention can be used for a rotation sensor that detects the rotation speed of a rotating body.

1:回転センサ
10:ホール素子
20:磁気抵抗効果素子
32:位相差演算部
33:回転方向検出部
34:異常判定部
100:回転体
101:磁石
103:外周面
104:軸方向一方の端面
MH:磁力線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Rotation sensor 10: Hall element 20: Magnetoresistive effect element 32: Phase difference calculating part 33: Rotation direction detection part 34: Abnormality determination part 100: Rotating body 101: Magnet 103: Outer peripheral surface 104: One axial end surface MH : Magnetic field lines

Claims (3)

周方向に沿って複数の磁石が設けられた回転体の外周面又は前記回転体の軸方向一方の端面において前記磁石に対向して配置され、前記磁石の外面に垂直な磁束密度を検出するホール素子と、
前記ホール素子が配置された前記回転体の外周面又は前記回転体の軸方向一方の端面において前記磁石に対向して配置され、前記磁石の外面に平行な磁力線に基づく磁界の強さを検出する磁気抵抗効果素子と、
前記ホール素子から検出結果として出力される検出信号と、前記磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号との位相差を演算する位相差演算部と、
を備える回転センサ。
A hole for detecting a magnetic flux density perpendicular to the outer surface of the magnet, arranged on the outer peripheral surface of the rotating body provided with a plurality of magnets along the circumferential direction or on one end surface in the axial direction of the rotating body. Elements,
Detecting the strength of the magnetic field based on the magnetic field lines arranged opposite to the magnet on the outer peripheral surface of the rotating body on which the Hall element is disposed or one axial end surface of the rotating body and parallel to the outer surface of the magnet. A magnetoresistive element;
A phase difference calculation unit for calculating a phase difference between a detection signal output as a detection result from the Hall element and a detection signal output as a detection result from the magnetoresistive element;
A rotation sensor.
前記位相差に基づいて、前記回転体の回転方向を検出する回転方向検出部を備える請求項1に記載の回転センサ。   The rotation sensor according to claim 1, further comprising a rotation direction detection unit that detects a rotation direction of the rotating body based on the phase difference. 前記位相差に基づいて、前記ホール素子から検出結果として出力される検出信号、及び前記磁気抵抗効果素子から検出結果として出力される検出信号が異常であるか否かを判定する異常判定部を備える請求項1又は2に記載の回転センサ。   An abnormality determination unit that determines whether the detection signal output as a detection result from the Hall element and the detection signal output as a detection result from the magnetoresistive element based on the phase difference is abnormal. The rotation sensor according to claim 1 or 2.
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