JP2019215347A - 磁気マルチターンセンサの初期状態判断 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気マルチターンセンサの初期状態を判断する。【解決手段】本開示は、マルチターンセンサの初期状態をセンサ出力に基づいて判断する方法に関する。本方法は、センサ出力の読み取りを行い、次いで、センサが２つの状態のうちの１つにおいて初期化されるという仮定に基づいて、センサ出力が実現可能であるかどうかを判断する。センサ出力が正確である場合、この初期仮定もまた、正確であるとされる。しかしながら、不正確なセンサ出力が読み取られる場合、仮定された初期状態は不正確であるとされる。したがって、センサは、代替の状態において初期化されるものとされる。本方法は、次いで、この第２の仮定に基づいて、センサ出力が実現可能であるかどうかを判断し、不正確なセンサ出力が依然として読み取られている場合、マルチターンセンサに障害がある。【選択図】図１

Description

本開示は、磁気マルチターンセンサの初期状態を判断するための方法およびデバイスに関する。

磁気マルチターンセンサは、一般に、デバイスがターンした回数をモニタリングする必要がある用途において使用される。１つの例が、車両のハンドルである。磁気マルチターンセンサは、印加される外部磁界の影響を受けやすい巨体磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を含むことが多い。ＧＭＲ素子の抵抗は、センサの周辺範囲内の磁界を回転させることによって変更され得る。ＧＭＲ素子の抵抗の変動は、磁界のターン数を判断するためにトラッキングされてもよく、磁界のターン数は、モニタリングされているデバイスにおけるターン数に変換され得る。

抵抗の変化を測定するために、ＧＭＲ素子は、複数のセンサ出力を提供するために、例えば、ホイートストンブリッジ構成で電気的に接続される。全てのセンサ出力が、磁界のゼロターンにおいて同一であるように、センサが使用される前に、ＧＭＲ素子は、典型的には２つの状態のうちの１つに磁気的に初期化される。これは、初期状態と呼ばれ、磁界のゼロターンにおけるＧＭＲ素子の状態を定義する。ターン数を正確にカウントするために、およびセンサが正確に、かつ障害を伴わずに作動していることを確実するために、初期状態を知ることは重要であり得る。しかしながら、センサは、一般には工場で初期化され、したがって、初期状態は、デバイスが最初に起動されるときには不明であることが多い。同様に、センサの電源が切られており、次いでもう一度起動された場合、初期状態が何かを知る方法は、この情報が別途記憶されていない限り、存在しない可能性がある。

本開示は、マルチターンセンサの初期状態をセンサ出力に基づいて判断する方法に関する。本方法は、センサ出力の読み取りを行い、次いで、センサが２つの状態のうちの１つにおいて初期化されるという仮定に基づいて、センサ出力が実現可能であるかどうかを判断する。この点において、読み取りは、ゼロターンを含む、任意の数の磁界のターンの後で行われてもよい。センサ出力が正確である場合、この初期仮定もまた、正確であるとされる。しかしながら、不正確なセンサ出力が読み取られる場合、仮定された初期状態が不正確であるとされる。したがって、センサは、代替の状態において初期化されるものとされる。本方法は、次いで、この第２の仮定に基づいて、センサ出力が実現可能であるかどうかを判断し、不正確なセンサ出力が依然として読み取られている場合、マルチターンセンサに障害がある。

第１の態様において、本開示は、磁気マルチターンセンサの初期状態を判断する方法を提供し、磁気マルチターンセンサは、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気ストリップであって、磁気ストリップの磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有する、磁気ストリップを備え、本方法は、複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断することと、状態の第１のセットに依存して、磁気マルチターンセンサの実際の初期状態を判断することと、を含む。

状態の第１のセットは、磁界が磁気ストリップに対して回転することに応答して判断されてもよく、磁界の任意の数のターンの後で判断され得る。したがって、状態の第１のセットは、磁界の１つ以上のターンから取得される状態の第１のシーケンスを含んでもよい。しかしながら、状態の第１のセットは、また、磁界の任意の回転が発生する前に判断されてもよく、即ち、磁界のゼロターンにおける磁気抵抗素子の状態であってもよい。

初期状態は、磁界の回転前の複数の磁気抵抗素子の状態の初期セットを定義する。磁気抵抗素子の各々の状態は、印加される磁界の変化に影響を受けやすく、状態は、それらの磁気整列に対応する。したがって、初期状態は、磁界が回転され、磁気抵抗素子のうちの１つ以上の磁気整列が変更される前の磁気抵抗素子の初期磁気整列を定義する。即ち、初期状態は、磁界の回転に応答して取得される状態のセットだけでなく、磁界において任意の回転が発生する前に取得される状態のセットも定義する。

初期状態は、磁界のゼロターンにおける複数の磁気抵抗素子の状態を定義し得る。そうすることで、初期状態は、磁界のゼロターン、およびそれ以降の磁界の各後続ターンにおける磁気抵抗素子の磁気整列を、それにより定義する。即ち、初期状態は、各後続ターン後に取得される状態のセットだけでなく、発生した磁界のゼロターンにおいて取得される状態のセットも定義する。

判断するステップは、状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、実際の初期状態が第１の初期状態であると判断することと、状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットから逸脱する場合に、実際の初期状態が第２の初期状態であると判断することと、を含み得る。したがって、状態の第１のセットが、第１の初期状態において初期化された磁気マルチターンセンサについて予期されるものとは異なる場合、実際の初期状態は、第１の初期状態ではあり得ないとされる。

より詳細には、実際の初期状態が第２の初期状態であると判断するステップは、状態の第１のセットのうちの１つ以上が第１の初期状態についての状態の予期されるセットから逸脱する場合に、誤状態を検出することを含み得る。

実際の初期状態が第２の初期状態であると判断するステップは、状態の第１のセットが、第２の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、実際の初期状態が第２の初期状態であると判断することを、さらに含み得る。したがって、状態の第１のセットが、第２の初期状態において初期化された磁気マルチターンセンサについて予期されるものに合致する場合、実際の初期状態は、第２の初期状態であるとされる。

本方法は、状態の第１のセットが、第２の初期状態についての状態の予期されるセットから逸脱する場合に、磁気マルチターンセンサにおいて障害を検出することを、さらに含み得る。したがって、状態の第１のセットが、第２の初期状態において初期化された磁気マルチターンセンサについて予期されるものとは異なる場合、磁気マルチターンセンサに障害があるとされる。

状態の第１のセットを判断するステップは、１つ以上の電気接続の少なくとも１つの出力を測定することであって、各電気接続が少なくとも２つの磁気抵抗素子に電気的に連結されている、測定することと、少なくとも１つの出力から、それぞれの磁気抵抗素子の状態を判断することと、を含み得る。各磁気抵抗素子の抵抗は、その磁気状態に依存するため、磁気抵抗素子の状態は、磁気ストリップ内の様々な点において抵抗測定を行うことによって判断され得る。

個々の磁気抵抗素子の磁気状態、およびその任意の変化が、何らかの方法で判断され得るように、磁気抵抗素子は、任意の好適な方法で電気的に接続されてもよいと理解されるものとする。例えば、磁気抵抗素子は、マトリクス構成で電気的に接続されてもよく、その場合に、磁気抵抗素子の磁気状態は、測定された抵抗を基準磁気抵抗素子の抵抗と比較することによって、判断されてもよい。

方法は、磁界が１８０°回転して、それによって磁気抵抗素子に状態を変更させることに応答して、磁気ストリップの端に磁壁を生成することも含み得る。この点において、新たな磁壁は、磁界の１８０°回転毎に生成され得る。各磁壁が生成されると、磁壁は、磁壁が磁気ストリップに沿って伝播するように磁気ストリップ内に投入されてもよく、磁壁が通過するにつれて各磁気抵抗素子の状態を変更する。

本方法は、状態の第１のセットおよび判断される実際の初期状態に基づいて、回転する磁界の半回転カウントをデコードすることをさらに含み得る。上述のように、磁気抵抗素子の状態に基づいて磁界の１８０°ターン数を正確にデコードするために、初期状態の知識が所望される。この点において、本方法は、判断される初期状態を、例えば、いくつかの好適な記憶手段またはメモリに記憶することをさらに含み得る。記憶された初期状態は、次いで、例えば、回転する磁界の半回転カウントをデコードするステップを実行するために、後日使用されてもよい。

さらなる態様において、本開示は、磁気マルチターンセンサの初期状態を判断するデバイスを提供し、磁気マルチターンセンサは、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気マルチターンストリップであって、磁気ストリップの磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有する、磁気ストリップを備え、デバイスは、複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断し、状態の第１のセットに依存して、磁気マルチターンセンサの実際の初期状態を判断するように構成される。

デバイスは、状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、実際の初期状態が第１の初期状態であると判断し、状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットから逸脱する場合に、実際の初期状態が第２の初期状態であると判断するように、さらに構成され得る。

デバイスは、状態の第１のセットが、第２の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、実際の初期状態が第２の初期状態であると判断するようにさらに構成され得る。

デバイスは、状態の第１のセットが、第２の初期状態についての状態の予期されるセットから逸脱する場合に、磁気マルチターンセンサにおいて障害を検出するようにさらに構成され得る。

さらなる態様において、本開示は、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気ストリップであって、磁気ストリップの磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有する、磁気ストリップと、磁気ストリップに沿って複数のノードに電気的に連結される複数の電気接続と、複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断し、状態の第１のセットに依存して、磁気ストリップの実際の初期状態を判断するように構成されるデバイスと、を含む、磁気マルチターンセンサシステムを提供する。

デバイスは、複数の電気接続の少なくとも１つの出力を測定し、少なくとも１つの出力から、それぞれの磁気抵抗素子の状態を判断するようにさらに構成され得る。

磁気ストリップは、ストリップコーナを含むらせん構成を有し、ストリップ辺が、可変抵抗を有し得、複数の磁気抵抗素子が、辺を含み、複数のノードが、ストリップコーナを含む。

システムは、複数の磁気抵抗素子の第１の端に連結される磁壁生成器をさらに含み、磁壁生成器は、磁気ストリップのコーナに磁壁を生成して、それによって磁気抵抗素子に状態を変更させるように構成され得る。

システムは、少なくとも１つの磁気抵抗素子の抵抗が、磁気マルチターンが１８０°回転することに応答して変化するように、磁壁生成器に複数の磁気抵抗素子における磁壁を変更させるように配設される磁石をさらに含み得る。

なおもさらなる態様において、本開示は、プロセッサと、実行時にプロセッサが磁気マルチターンセンサの初期状態を判断する方法を実行させるように配設される１つ以上の命令を記憶するコンピュータ可読媒体と、を備えるコンピュータシステムを提供し、磁気マルチターンセンサは、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気ストリップであって、磁気ストリップの磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有する、磁気ストリップを備え、本方法は、複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断することと、状態の第１のセットに依存して、磁気マルチターンセンサの実際の初期状態を判断することと、を含む。

本開示のさらなる特徴は、添付の特許請求の範囲において定義される。

本開示の教示について、添付図面を参照して、非限定的な例として説明する。
マルチターンセンサを含む例としての磁気マルチターンセンサシステムの概略ブロック図である。 ホイートストンブリッジ構成を有する例としてのマルチターンセンサを示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。 実施形態による、マルチターンセンサの出力から初期状態をデコードするプロセスを示すフロー図である。

以下の、ある実施形態の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、ここで説明されるイノベーションは、例えば、特許請求の範囲によって定義され包含される、多数の異なる方法で具現化され得る。この説明では、図面に対して参照が行われ、そこでは、同様の参照番号が同一または機能的に類似の要素を示し得る。図面において示される要素は、必ずしも縮尺通りに描かれないと理解されるものとする。さらに、ある実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素、および／または図面に示される要素のサブセットを含み得ると、理解されるものとする。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の好適な組み合わせを組み込み得る。

磁気マルチターンセンサは、回転シャフトのターンカウントをモニタリングするために使用され得る。このような磁気センシングは、自動車用途、医療用途、産業制御用途、消費者用途、および回転コンポーネントの位置に関する情報を所望する他の用途のホストなどの、多様な異なる用途に適用され得る。本開示は、磁気マルチターンセンサの初期状態を、センサ自体の出力に基づいて判断する方法を提供する。初期状態は、ターンカウントが判断される開始点として機能し、そのため、初期状態の知識は、回転する磁界においてターン数を正確にカウントするために所望される。しかしながら、この情報は、常に利用できるわけではなく、例えば、センサは、工場で初期化されていることがあり、または初期状態が記憶されることなく電源が切られていることがある。本方法は、センサのいかなる事前知識もなしに初期状態を判断することを可能にし、それは、センサが起動され、いかなる事前テストも伴わずに磁界においてターン数をカウントするために直ちに使用され得ることを意味する。

初期状態を判断するために、本方法は、センサの周辺範囲内の外部磁界の回転中の任意の段階において取得されるセンサ出力のセットを使用する。この点において、磁界のゼロターンに対応するセンサ出力は、初期状態を判断するためにも使用されてもよい。本方法は、まず、センサが特定の状態に初期化されていると仮定し、そこで、センサが、２つの異なる状態のうちの１つに初期化されてもよい。その第１の仮定に基づき、センサ出力が予期される通りである場合、第１の仮定は、正確な仮定であるとされる。しかしながら、センサ出力のいずれかが、予期されるものから逸脱すると見られる場合、第１の仮定は、不正確であるとされる。次いで、方法は、センサが代替の状態に初期化されていると仮定する。この新たな仮定に基づき、センサ出力が予期される通りである場合、第２の仮定は、正確な仮定であるとされる。しかしながら、センサ出力のいずれかが、予期されるものから依然として逸脱すると見られる場合、センサは、障害を有するに違いない。

方法が、同一のセンサ出力を、ターンカウントを判断するために使用されるものとして使用し得るとき、初期状態は、ターンカウントが測定される直前または同時に自動的に判断されてもよい。同様に、初期状態は、将来的な使用のために判断され、保存されてもよい。いくつかの場合において、初期状態は、不-揮発性メモリに記憶され得る。ある適用例によれば、初期状態は、デバイスがアクティブ化されること、および／または起動されることに応答して、判断および記憶され得る。

図１は、マルチターン（ＭＴ）センサ１２０を含む例としての磁気マルチターンセンサシステム１００の概略ブロック図である。磁気マルチターンセンサシステム１００は、また、処理回路１３０、ならびにＭＴセンサ１２０および処理回路１３０がその上に配置される集積回路１１０を含む。処理回路１３０は、ここで説明される機能を実行するために、任意の好適な回路（例えば、デジタル回路および／またはアナログ回路）を含み得る。処理回路１３０は、下記でより詳細に説明されるように、信号Ｓ_Ｍ１６０をＭＴセンサ１２０から受信し、受信した信号を処理して、初期状態デコーダ１４０を用いて初期状態を判断する。初期状態デコーダ１４０は、判断された初期状態をターンカウントデコーダ１５０に出力してもよく、ターンカウントデコーダ１５０は、判断された初期状態とともに、ＭＴセンサ１２０から受信される信号を処理して、ＭＴセンサ１２０の周辺で回転する外部磁界（図示せず）のターン数を表すターンカウントを出力する。下記で説明するように、初期状態デコーダ１４０は、また、ＭＴセンサ１２０において障害を検出し、それを示す信号を出力するように構成される。

処理回路１３０は、ＭＴセンサ１２０の信号Ｓ_Ｍ１６０から初期状態を判断する方法を実施し得る。処理回路１３０は、初期状態を判断するように構成される任意の好適な電子回路によって実施され得る。

初期状態を判断する方法は、処理回路またはシステムなどの、いくつかの他の外部処理手段上で実施されてもよいとも理解されるものとする。例えば、別々のコンピューティングデバイス（図示せず）が、プロセッサと、プロセッサによって実行されるときに、有線または無線接続を介してＭＴセンサ１２０から受信される信号Ｓ_Ｍ１６０に基づいて、プロセッサに初期状態を判断させる命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体と、を有する。

ＭＴセンサ１２０およびその動作モードの例は、図２および図３ａ〜ｊによって示される。

図２は、ホイートストンブリッジ構成で接続されるＭＴセンサ１２０の磁気ストリップレイアウト表示の例を示す。図２の例では、磁気ストリップ２００は、らせん構成で物理的にレイアウトされる巨大磁気抵抗トラックである。したがって、磁気ストリップ２００は、コーナ２０５およびセグメント２１０ａ〜２１０ｐを有し、セグメント２１０ａ〜ｐは、互いに直列で配設される磁気抵抗素子で形成されている。磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐは、磁気整列状態に応じて抵抗を変化させる可変抵抗として機能する。磁気ストリップ２００の一端は、磁壁生成器（ＤＷＧ）２４０に連結される。この点において、ＤＷＧ２４０は、磁気ストリップ２００のいずれかの端に連結されてもよいと理解されるものとする。ＤＷＧ２４０は、外部磁界の回転、またはセンサ１２０の動作磁気ウィンドウを超える何らかの他の強い外部磁界の印加に応じて磁壁を生成する。これらの磁壁は、その際、磁気ストリップ２００に投入され得る。磁区が変化すると、セグメント２１０ａ〜ｐの抵抗も、結果として生じる磁気整列の変化に起因して変化することとなる。これは、図３Ａ〜３Ｊを参照して、下記でより詳細に説明される。

磁壁が生成されるにつれて変化する磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐの抵抗を測定するために、磁気ストリップ２００は、反対側のコーナ２０５の対の間に電圧を印加するために、供給電圧ＶＤＤ２２０、および接地ＧＮＤ２３０に電気的に接続される。電圧供給の中間のコーナ２０５には、ハーフブリッジ出力を提供するように電気接続２５０が提供される。したがって、ＭＴセンサ１２０は、複数のホイートストンブリッジ回路を含み、下記でより詳細に説明されるように、各ハーフブリッジ２５０は、外部磁界の半回転または１８０°回転に対応する。電気接続２５０における電圧の測定は、したがって、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐの抵抗の変化を測定するために使用され得る。それは、それらの磁気整列の変化を示している。

図２によって示される例は、８個のハーフブリッジ２５０を含み、よって、外部磁界の４ターンをカウントするように構成される。しかしながら、ＭＴセンサは、磁気抵抗セグメントの数に依存して、任意の数のハーフブリッジを有してもよいと理解されるものとする。概して、ＭＴセンサは、ハーフブリッジの半分の数のターンをカウントし得る。

磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐは、磁気整列状態の変化を表すセンサ出力を提供するように、任意の好適な方法で電気的に接続されてもよいとも理解されるものとする。例えば、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐは、ＵＳ２０１７／０２６１３４５に記載されているように、マトリクス配設で接続されてもよく、その全体が参照によりここに組み込まれる。さらなる代替手段として、各磁気抵抗セグメントは、ブリッジ配設ではなく、個別に接続されてもよい。

図３Ａ〜３Ｊは、外部磁界が回転するときの、例としてのマルチターンセンサの進行するターン状態の例を示す。図２の例のように、マルチターンセンサ１２０は、磁気ストリップレイアウトを有し、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊが、ＤＷＧ２４０、供給電圧ＶＤＤ２２０、接地ＧＮＤ２３０、および電圧供給２２０、２３０の間のコーナの電気接続２５０とともに、磁気ストリップ２００の辺を提供する。図３Ａ〜３Ｊは、また、外部磁界３００を示し、それは、図３Ａにおける矢印３１０によって示されるような、時計回りの方向に回転されることとなる。この例は、磁界３００を時計回りの方向３１０に回転しているとして示す一方、磁界３００は、磁気ストリップ２００がＤＷＧ２４０から磁気ストリップ２００の反対端にらせん形を描く方向に回転されると理解されるものとする。この点において、ＤＷＧ２４０は、磁気ストリップ２００のいずれかの端に位置してもよい。

磁気配向３６０、３７０、３８０、および３９０は、磁気ストリップ２００のセグメント２１０ａ〜ｊの内側の区間の配向を示す。前述したように、ＤＷＧ２４０は、外部磁界３００の影響を受け得る。外部磁界３００が回転すると、ＤＷＧ２４０は、磁気ストリップ２００を通して磁壁を投入してもよく、下記でより詳細に説明されるように、磁気配向３６０、３７０、３８０、および３９０は、磁壁がストリップ２００を通して伝播するにつれて変化する。磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊの抵抗は、セグメント２１０ａ〜ｊ内の磁気配向によって規定される。この点において、各セグメントの磁気配向は、そのセグメントが高い抵抗（ＨＲ）または低い抵抗（ＬＲ）を有することを引き起こし得る。磁気配向３６０を有する、垂直に示されるセグメント２１０ａ〜ｊは、磁気配向３７０を有する垂直セグメント２１０ａ〜ｊよりも高い抵抗を有し、磁気配向３７０を有する垂直セグメント２１０ａ〜ｊは、低い抵抗を有する。同様に、磁気配向３８０を有する、水平に示されるセグメント２１０ａ〜ｊは、磁気配向３９０を有する水平セグメント２１０ａ〜ｊよりも高い抵抗を有し、磁気配向３９０を有する水平セグメント２１０ａ〜ｊは、低い抵抗を有する。セグメント２１０ａ〜ｊの間の実際の抵抗は、変動し得るが、磁気配向３６０および３８０を有するセグメント２１０ａ〜ｊは、同等の抵抗を有してもよく、磁気配向３７０および３９０を有するセグメント２１０ａ〜ｊもまた、同等の抵抗を有してもよい。

したがって、この例では、各センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０は、その両側の磁気抵抗セグメント２１０ｂ〜ｉの抵抗の比較である。今の例では、端のセグメント２１０ａおよび２１０ｊは、使用されていないが、端のセグメントは、他の構成において使用されてもよい。第１のセンサ出力３２０を例に取ると、第１の磁気抵抗セグメント２１０ｂの抵抗が第２の磁気抵抗セグメント２１０ｃより低い場合、出力３２０は、ハイ値であってもよく、第１および第２の磁気抵抗セグメント２１０ｂ〜ｃが、等しい抵抗を有する場合、ゼロであってもよく、または、第１の磁気抵抗セグメント２１０ｂの抵抗が第２の磁気抵抗セグメント２１０ｃよりも高い場合、ロー値であってもよい。

外部磁界３００が回転されるときのセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０からの出力のセットおよび／またはシーケンスは、したがって、磁界３００のターン数をデコードするために使用され得る。したがって、磁界３００におけるターン数は、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０に連結される個々の磁気抵抗セグメント２１０ｂ〜ｉの状態のパターンに基づいてデコードされる。それは、この例では、隣接セグメントの抵抗を比較することによって実現される。しかしながら、これは、ＭＴセンサ１２０の構成に依存して、いくつかの別の方法において実現されてもよいと理解されるものとする。例えば、磁気抵抗セグメントがマトリクス配設で接続されるＭＴセンサでは、各磁気抵抗セグメントは、基準セグメントと比較されてもよく、磁界におけるターン数は上記比較におけるパターンからデコードされる。

磁界３００におけるターン数をデコードするために、センサ１２０は、２つの方法のうちの１つで初期化され、どのセンサ出力３２０、３３０、３４０、３５０が、磁界３００の各ターンについてであるべきかを定義するのが、この初期状態である。概して、センサ１２０は、磁気ストリップ２００が「フル」状態であるように、磁気ストリップ２００を磁壁で満たすことによって既知の状態に磁気的に初期化され、または当てはめられ得る。磁気ストリップ２００は、ターンのその最大数について外部磁界を時計回り方向（時計回りＭＴセンサの場合）、または反時計回り方向（反時計回りＭＴセンサの場合）に回転させることによって、または代替的に、センサの動作磁気ウィンドウを超える強い外部磁界を印加することによって、磁壁で満たされ得る。それは、磁気ストリップ２００に磁壁を投入するのと同一の物理的効果を有し得る。磁気ストリップ２００が磁壁で満たされているとき、即ち、磁界３００が、ターンのその最大数にあるときに、初期状態は、よって、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊの磁気整列に対応する。これは、したがって、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊのどの磁気整列が、磁気ストリップ２００が磁壁を全く含まないとき、即ち、磁界がゼロターンにあるときであるか、ならびにその間の磁界３００のターン毎の磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊの磁気整列の予期されるセットおよび／またはシーケンスを定義する。上述の通り、磁気ストリップ２００に磁壁が存在しない、即ち、磁気ストリップ２００が「空」状態であるとき、センサ出力３２０、３３０、３４０、３５０が、全てロー値またはハイ値のいずれかであるように、センサ１２０は、２つの方法のうちの１つで初期され得る。

図３Ａは、そのゼロターンカウント状態、または「空」状態にあるＭＴセンサ１２０の例を示し、ここで、磁界３００は、まだ回転しておらず、磁壁が存在しない。図３Ａに示されるＭＴセンサ１２０の空状態において、磁気配向は、磁気ストリップ２００の各辺に沿って同一であり、よって、電気接続２５０に接続される４つのセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０の全てが、ほぼ同一である。今の例では、ＭＴセンサ１２０は、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０全てが、「空」状態においてロー値を有するように初期化されているが、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０は、その代わりにハイ値を有してもよい。空状態でのセンサ出力の値は、ＭＴセンサ１２０がどのように接続されているかに依存するとも理解されるものとする。

ＭＴセンサ１２０の磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊは、磁壁が生成され、磁気ストリップ３００に投入されるまでこれらの磁気配向、即ち、その「空」状態にとどまることとなり、ここで説明するように、磁壁がそれを通過して伝播するときに各磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊは、磁気配向を変更する。

図３Ｂおよび３Ｃは、磁界３００が１８０°回転されるときのＭＴセンサ１２０を示す。磁界３００が回転されると、第１の磁壁２４０ａが生成され、第１の磁気抵抗セグメント２１０ａを過ぎてシフトされ、それによって、第１のセグメント２１０ａの磁気配向が、磁気配向３７０から磁気配向３６０に変更される。第１のセグメント２１０ａが使用されていないとき、最初の９０°ターンはカウントされない。

図３Ｄに示されるように、磁界３００が、さらに９０°回転されるとき、第１の磁壁２４０ａが、第２の磁気抵抗セグメント２１０ｂを過ぎてシフトし、再び、その磁気配向を変更する。そうすることで、第１のセンサ出力３２０もまた変化し、それは、次いで、磁界３００における半回転または１８０°回転を示すようにデコードされ得る。残りの磁気抵抗セグメント２１０ｃ〜ｊが、いかなる磁壁も含まないとき、それらの磁気配向は同一のままであり、即ち、それらは依然として「空」状態である。

図３Ｅおよび３Ｆは、磁界３００がさらに１８０°回転されるときのＭＴセンサ１２０を示す。そうすることで、第２の磁壁２４０ｂが、生成され、第１および第２の磁気抵抗セグメント２１０ａおよび２１０ｂを過ぎてシフトされ、それらの磁気配向をもう一度変更する。第１の磁壁２４０ａもまた、第３および第４の磁気抵抗セグメント２１０ｃおよび２１０ｄを過ぎて伝播し続け、プロセスにおいてそれらの磁気配向を変更する。そうすることで、第１および第２のセンサ出力３２０および３３０が変化し、それは、次いで、磁界３００における２つの半回転または３６０°回転を示すようにデコードされ得る。

図３Ｇおよび３Ｈは、磁界３００がさらに１８０°回転されるときのＭＴセンサ１２０を示す。そうすることで、第３の磁壁２４０ｃが、生成され、第１および第２の磁気抵抗セグメント２１０ａおよび２１０ｂを過ぎてシフトされ、それらの磁気配向を変更する。第２の磁壁２４０ｂもまた、第３および第４の磁気抵抗セグメント２１０ｃおよび２１０ｄを過ぎて伝播し続け、一方、第１の磁壁２４０ａは、第５および第６のセグメント２１０ｅおよび２１０ｆを過ぎて伝播し、プロセスにおいてそれらの磁気配向を変更する。そうすることで、第１、第２、および第３のセンサ出力３２０、３３０、および３４０が変化し、それは、次いで、磁界３００における３つの半回転または５４０°回転を示すようにデコードされ得る。

図３Ｉおよび３Ｊは、磁界３００がなおもさらに１８０°回転されるときのＭＴセンサ１２０を示す。そうすることで、第４の磁壁２４０ｄが、生成され、第１および第２の磁気抵抗セグメント２１０ａおよび２１０ｂを過ぎてシフトされ、それらの磁気配向を変更する。第３の磁壁２４０ｃもまた、第３および第４の磁気抵抗セグメント２１０ｃおよび２１０ｄを過ぎて伝播し続け、一方、第２の磁壁２４０ｂは、第５および第６のセグメント２１０ｅおよび２１０ｆを過ぎて伝播し、第１の磁壁２４０ａは、第７および第８のセグメント２１０ｇおよび２１０ｈを過ぎて伝播し、全てがプロセスにおいてそれらの磁気配向を変更する。そうすることで、第１、第２、第３、および第４のセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０が変化し、それは、次いで、磁界３００における４つの半回転または７２０°回転を示すようにデコードされ得る。

磁界３００が、次いで反対方向に戻って回転される場合、それは、この場合、反時計回り方向であり、磁壁２４０ａ〜ｄは、磁気ストリップ３００に沿って戻って伝播し、それらが戻って通過するときに磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊの磁気配向を変更する。そうすることで、図３Ａ〜３Ｊを参照して説明される磁気状態のセットおよび／またはシーケンスが、事実上逆にされ、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｊは、最後の磁壁２４０ａが戻って通過するときに、最終的に「空」状態に戻る。

磁界３００の回転から生じるセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンス、したがって、磁気状態のセットおよび／またはシーケンスを正確にデコードするためには、ＭＴセンサ１２０の初期状態、およびしたがって、磁気抵抗セグメント２１０ａ〜ｐの各々の初期の磁気配向、ならびに磁界３００が回転される前、または少なくとも、磁界３００の回転がセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０に何らかの効果を有する前の、結果となるセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０を知ることが重要であり得る。しかしながら、初期状態に関する情報は、ＭＴセンサ１２０を起動すると、常に利用可能であるわけではない。

図４は、実施形態による、マルチターンセンサの出力から初期状態をデコードするプロセス４００を示すフロー図である。プロセス４００は、ＭＴセンサ出力から初期状態を判断するように構成される任意の好適な電子回路によって実施され得る。例えば、図１の処理回路１３０は、プロセス４００を実施するために配設される初期状態デコーダ１４０を含み得る。別の例として、初期状態デコーダは、ＭＴセンサと統合されてもよく、初期状態を処理回路に提供してもよい。プロセス４００は、例えば、ＭＴセンサをアクティブ化することに応答して実行され得る。

プロセス４００は、ステップ４１０において開始し、センサ出力のセットおよび／またはシーケンスが、磁気状態のセットおよび／またはシーケンスに対応して取得され得る。この点において、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスは、磁界３００がゼロターンにあるときを含む、磁界３００の回転中の任意の段階において取得されてもよい。プロセス４００は、ステップ４２０において初期状態についての仮定を行う。この場合、ＭＴセンサ１２０は、第１の初期状態Ｘ_１に初期化されていると仮定される。例えば、プロセス４００は、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０の全てが、磁界３００のゼロターンにおいてロー値を有するように、ＭＴセンサ１２０が、初期化されると仮定してもよい。ステップ４３０において、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスは、ＭＴセンサ１２０が第１の初期状態Ｘ_１において初期化された場合に、何らかの誤状態が存在するかどうかを判断するように処理される。この点において、誤状態検出の任意の方法は、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスのうちの任意の部分が、ステップ４２０において仮定される初期状態について予期されるセットおよび／またはシーケンスから逸脱するかどうかを判断するために使用されてもよい。

誤状態が検出されない場合、初期の仮定が、ステップ４４０において正確であるとされる。したがって、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０が、第１の初期状態Ｘ_１において初期化されるＭＴセンサ１２０についての出力の予期されるセットに対応する場合、第１の初期状態Ｘ_１が、ＭＴセンサ１２０の実際の初期状態である。

センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスにおいて誤状態がありそうな場合、初期の仮定が、不正確であるとされる。したがって、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０が、第１の初期状態Ｘ_１において初期化されるＭＴセンサ１２０についての出力の予期されるセットに対応していない場合、第１の初期状態Ｘ_１は、ＭＴセンサ１２０の実際の初期状態ではない。

仮定は、ステップ４５０において変更され、ＭＴセンサ１２０は、その代わりに第２の初期状態Ｘ_２に初期化されていると仮定される。例えば、プロセス４００は、ここで、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０の全てが磁界３００のゼロターンにおいてハイ値を有するように、ＭＴセンサ１２０が初期化されると仮定する。ステップ４６０において、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスが、新たな仮定に基づいて何らかの誤状態が存在するかどうかを判断するように、再び処理される。この点において、誤状態検出の任意の方法は、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスのうちの任意の部分が、ステップ４５０において仮定される初期状態について予期されるセットおよび／またはシーケンスから逸脱するかどうかを判断するために使用されてもよい。

前述の通り、誤状態が検出されない場合、第２の仮定が、ステップ４７０において正確であるとされる。したがって、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０が、第２の初期状態Ｘ_２において初期化されるＭＴセンサ１２０についての出力の予期されるセットに対応する場合、第２の初期状態Ｘ_２が、ＭＴセンサ１２０の実際の初期状態である。

しかしながら、センサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０のセットおよび／またはシーケンスにおける誤状態が、第２の仮定が行われた後で検出される場合、プロセス４００は、ステップ４８０においてＭＴセンサ１２０自体に障害があると判断する。

プロセス４００が、実際の初期状態を判断した場合、プロセス４００は、ステップ４９０において終了する。その場合、判断された初期状態は、下記で説明されるようにターンカウントデコーダ１５０に、または何らかの他の処理回路に出力されてもよい。初期状態は、揮発性および／または不揮発性メモリに記憶され得る。同様に、プロセス４００が障害を検出した場合、プロセスは、ステップ４９０における終了に進み、そこで、センサ障害を示す信号が、処理回路に提供されてもよい。

上記プロセス４００を用いて初期状態が判断されると、判断された初期状態は、外部磁界が回転されるときにＭＴセンサ１２０のターンカウントをデコードするために使用されてもよい。例えば、図１の処理回路１３０は、判断された初期状態、ならびにセンサ出力３２０、３３０、３４０、および３５０に基づいて、ターンカウントを出力するように配設されるターンカウントデコーダ１５０を含み得る。別の例として、ターンカウントデコーダは、ＭＴセンサ１２０内に統合されてもよく、ターンカウントを別の処理回路に提供するように構成されてもよい。

実施形態では、初期状態は、初期状態デコーダにおいてＭＴ磁気センサ状態のセットを２つの初期状態と比較することによって判断され得る。ＭＴ磁気センサ状態のセットは、２つの初期状態と同時に、および／または逐次的に比較され得る。初期状態デコーダは、初期状態が第１の初期状態かどうか、初期状態が第２の初期状態かどうか、またはセンサ障害があるかどうかを示すために出力信号を提供し得る。１つの例として、出力信号は、初期状態が第１の初期状態かどうかを第１のビットが示し、初期状態が第２の初期状態かどうかを第２のビットが示し、センサ障害があるかどうかを第３のビットが示す、３ビット信号であってもよい。出力信号は、代替的には２ビット信号であってもよい。出力信号は、メモリ（例えば、不揮発性メモリまたは揮発性メモリ）に記憶されてもよく、ＭＴセンサのターンカウントを判断するためにアクセスされてもよい。

文脈がそうでないと示さない限り、説明および特許請求の範囲全体を通して、「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」などの単語は、概して、排他的または網羅的な意味とは対照的に包含的な意味で、即ち、「含むが限定はされない」の意味で解釈されるべきである。ここで概して使用される「連結される」という単語は、互いに直接連結され得るか、または１つもしくは複数の中間要素を経由して連結され得るかのいずれかである、２つ以上の要素を指す。同様に、ここで概して使用される「接続される」という単語は、直接接続され得るか、または１つもしくは複数の中間要素を経由して接続され得るかのいずれかである、２つ以上の要素を指す。さらに、「ここで」、「上記で」、「下記で」という単語、および類似の趣旨の単語は、本明細書で使用されるとき、本明細書の任意の特定部分ではなく、本明細書全体を指すものとする。文脈が許容する場合、単数形または複数形を用いた上記の詳細な説明中の単語は、また、複数形または単数形をそれぞれ含んでもよい。２つ以上の項目のリストへの参照における「または」という単語は、概して、単語の以下の解釈、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、およびリスト内の項目の任意の組み合わせ、の全てを包含するように意図される。

さらに、ここで使用される条件付きの言葉、中でも、「できる（ｃａｎ）」、「できた（ｃｏｕｌｄ）」、「してもよい（ｍｉｇｈｔ）」、「してもよい（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」などは、特に明記しない限り、または使用される文脈内で別の理解がされない限り、他の実施形態は含まないが、ある実施形態は、ある特徴、要素、および／または状態を含むことを伝えるように、概して意図される。したがって、このような条件付きの言葉は、概して、特徴、要素、および／もしくは状態が、１つもしくは複数の実施形態に何らか必要とされること、または１つもしくは複数の実施形態が、これらの特徴、要素、および／もしくは状態が、任意の特定の実施形態において、含まれるかどうか、もしくは実行されるかどうかを決定するためのロジックを必ず含むことを、示唆するようには意図されない。

ある実施形態が説明されたが、これらの実施形態は、単なる例として提示されており、本開示の範囲を限定するようには意図されない。実際に、ここで説明される新規な方法、装置、システム、デバイス、および集積回路は、多様な他の形態で具現化されてもよく、さらに、ここで説明される方法、装置、およびシステムの形態における様々な省略、代用、および変更は、本開示の趣旨から逸脱することなく行われてもよい。例えば、ここで説明される回路ブロックは、削除、移動、追加、細分割、結合、および／または修正されてもよい。これらの回路ブロックの各々が、多様な異なる方法で実施されてもよい。添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物は、本開示の範囲および趣旨の範囲内にあるものとして任意のそのような形態または修正を包含するように意図される。

ここで提示される特許請求の範囲は、米国特許商標庁に出願するのに好適な単一従属形式である。しかしながら、請求項の各々は、技術的に実行不可能な場合を除いて、先行請求項に対する複数従属であり得ると考えられるべきである。

１００ 磁気マルチターンセンサシステム
１１０ 集積回路
１２０ マルチターンセンサ
１３０ 処理回路
１４０ 初期状態デコーダ
１５０ ターンカウントデコーダ
２００ 磁気ストリップ
２１０ 磁気抵抗セグメント
２２０ 電圧供給
２３０ 電圧供給
２４０ 磁壁
２５０ 電気接続
３００ 磁界
３２０ センサ出力
３３０ センサ出力
３４０ センサ出力
３５０ センサ出力
３６０ 磁気配向
３７０ 磁気配向
３８０ 磁気配向
３９０ 磁気配向

Claims (20)

1. 磁気マルチターンセンサの初期状態を判断するための方法であって、前記磁気マルチターンセンサが、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気ストリップを含み、前記磁気ストリップの前記磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有し、前記方法が、
   前記複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断することと、
   前記状態の第１のセットに依存して、前記磁気マルチターンセンサの実際の初期状態を判断することと、を含む、方法。
2. 前記初期状態が、磁界の回転前の前記複数の磁気抵抗素子の状態の初期セットを定義する、請求項１に記載の方法。
3. 前記初期状態が、磁界のゼロターンにおける前記複数の磁気抵抗素子の前記状態を定義する、請求項１に記載の方法。
4. 前記実際の初期状態を判断するステップが、
   前記状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、前記実際の初期状態が前記第１の初期状態であると判断することと、
   前記状態の第１のセットが、前記第１の初期状態についての状態の前記予期されるセットから逸脱する場合に、前記実際の初期状態が第２の初期状態であるかどうかを判断することと、を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記実際の初期状態が前記第２の初期状態であるかどうかを判断するステップが、前記状態の第１のセットのうちの１つ以上が前記第１の初期状態についての状態の前記予期されるセットから逸脱する場合に、誤状態を検出することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記実際の初期状態が前記第２の初期状態であると判断するステップが、
   前記状態の第１のセットが、前記第２の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、前記実際の初期状態が前記第２の初期状態であると判断することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記状態の第１のセットが、前記第２の初期状態についての状態の前記予期されるセットから逸脱する場合に、前記磁気マルチターンセンサにおいて障害を検出することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 状態の第１のセットを判断することが、
   １つ以上の電気接続の少なくとも１つの出力を測定することであって、各電気接続が、少なくとも２つの磁気抵抗素子に電気的に連結されている、測定することと、
   前記少なくとも１つの出力から、それぞれの前記磁気抵抗素子の状態を判断することと、を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記方法が、磁界が１８０°回転して、それによって磁気抵抗素子に状態を変更させることに応答して、前記磁気ストリップの端に磁壁を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記状態の第１のセットおよび前記判断された実際の初期状態に基づいて、回転する磁界の半回転カウントをデコードすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 磁気マルチターンセンサの初期状態を判断するためのデバイスであって、前記磁気マルチターンセンサが、電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気マルチターンストリップを含み、前記磁気ストリップの前記磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有し、前記デバイスが、
    前記複数の磁気抵抗素子の状態の第１のセットを判断するように、かつ
    前記状態の第１のセットに依存して、前記磁気マルチターンセンサの実際の初期状態を判断するように構成される、デバイス。
12. 前記状態の第１のセットが、第１の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、前記実際の初期状態が前記第１の初期状態であると判断するように、かつ
    前記状態の第１のセットが、前記第１の初期状態についての状態の前記予期されるセットから逸脱する場合に、前記実際の初期状態が第２の初期状態であるかどうかを判断するようにさらに構成される、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記状態の第１のセットが、前記第２の初期状態についての状態の予期されるセットに対応する場合に、前記実際の初期状態が前記第２の初期状態であると判断するようにさらに構成される、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記状態の第１のセットが、前記第２の初期状態についての状態の前記予期されるセットから逸脱する場合に、前記磁気マルチターンセンサにおいて障害を検出するようにさらに構成される、請求項１３に記載のデバイス。
15. 電気的に直列に連結される複数の磁気抵抗素子を含む磁気ストリップであって、前記磁気ストリップの前記磁気抵抗素子の各々が、少なくとも２つの状態を有し、各状態が、関連する抵抗を有する、磁気ストリップと、
    前記磁気ストリップに沿って複数のノードに電気的に連結される複数の電気接続と、
    請求項１１に記載のデバイスと、を備える、磁気マルチターンセンサシステム。
16. 前記デバイスが、
    前記複数の電気接続の少なくとも１つの出力を測定するように、かつ
    前記少なくとも１つの出力から、それぞれの前記磁気抵抗素子の状態を判断するようにさらに構成される、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記磁気ストリップが、ストリップコーナを含むらせん構成を有し、ストリップ辺が、可変抵抗を有し、前記複数の磁気抵抗素子が、前記辺を含み、前記複数のノードが、前記ストリップコーナを含む、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記複数の磁気抵抗素子の第１の端に連結される磁壁生成器をさらに含み、前記磁壁生成器が、前記磁気ストリップのコーナに磁壁を生成して、それによって磁気抵抗素子に状態を変更させるように構成される、請求項１７に記載のシステム。
19. 少なくとも１つの磁気抵抗素子の前記抵抗が、前記磁気マルチターンが１８０°回転することに応答して変化するように、前記磁壁生成器に前記複数の磁気抵抗素子における磁壁を変更させるように配設される磁石をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
20. プロセッサと、
    実行時に前記プロセッサが請求項１の方法を実行させられるように配設される、１つ以上の命令を記憶するコンピュータ可読媒体と、を備える、コンピュータシステム。