JP3147508B2 - 速度検出装置 - Google Patents

速度検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の車輪の回転速度
等を検出する速度検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス技術の発展はめ
ざましく、マイクロコンピュータの開発もさかんであ
る。コンピュータ技術の進展によって、自動車において
は各機能の複雑な制御をコンピュータに行なわせること
でシステムの小型軽量化、省エネルギー化、高機能化が
可能となり現在、エンジン、サスペンション、ステアリ
ング、ナビゲーション、スキッドコントロール等につい
て制御システムが開発、実用化されている。
【0003】これらシステムの制御情報として車速は必
要不可欠であり、現在これを得る手段として、従来より
電磁ピックアップ方式のセンサを用いて車輪の回転速度
を検出し、これを演算することで車速情報を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁ピックア
ップ方式はソレノイドの発電効果を利用しているため、
出力の周波数依存性があり、低速度の領域では出力が得
られない等の問題点があった。また、使用されるピック
アップコイルも出力を稼ぐために大きなインダクタンス
を必要とし、このためコイルの巻数が数千から数万ター
ンを必要とし、細径線を使用しても形状が大きくなるば
かりか、生産性が悪く、コストアップの要因になってい
た。
【0005】また、車輪の回転速度を検出する場合、電
磁ピックアップはブレーキの近傍に取り付けられる事に
なり、電磁ピックアップはそのソレノイドの耐熱性から
取り付ける場所が限られていた。
【0006】また、従来の素子、一処理回路一体型の速
度検出装置は、外部との入出力に電源、GND、信号出
力の少なくとも3本の配線を必要としていた。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、電磁ピックアップよりも低い速度域から高速域
にわたって速度を検出でき、かつ入出力配線本数を電磁
ピックアップより増やすことなく、小型で信頼性の高い
速度検出装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の速度検出
装置は、回転速度に比例した周波数の検出信号を発生す
る磁気抵抗効果素子よりなるセンサと、電圧安定化回路
で安定化した回路電圧から基準電圧を生成する基準電圧
発生回路と、この基準電圧発生回路から生成される基準
電圧に上記センサの出力の差電圧を重畳させる差動増幅
回路と、上記基準電圧をもとに上記差動増幅回路の出力
を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力と上記基準
電圧を比較する比較回路と、この比較回路出力を回路出
力に変換する出力回路とを備え、上記出力回路が上記比
較回路から出力されるパルス信号を電流パルス信号に変
換して回路電源に重畳することにより、電源端子から出
力される電流パルスを速度パルス信号として出力する
のである。
【0009】
【作用】この構成により、温度やノイズ等に影響され
ず、極低速から高速にわたって安定して動作し、かつ配
線本数の少ない速度検出装置が得られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を示す図1〜図7の
図面を用いて説明する。
【0011】図2は本発明の一実施例による自動車用速
度検出装置の全体構成を示す図で、1は車体(図示せ
ず)の一部に取り付けられる磁化されない金属で構成し
たフランジ、2は前記フランジ1に溶接される磁化され
ない金属で構成した薄肉の底のある円管、3は磁気抵抗
効果素子よりなるセンサ、4は基板、5は電子部品、6
はハーネス、7はコネクタである。ここで、センサ3は
図3に示すように、基板12上に磁気抵抗効果素子8,
9,10,11を印刷により形成すると共に図の様に配
線し、矢印ア方向に着磁された磁石13と共に樹脂14
にてモールドすることにより構成されている。端子A,
Cは共に信号処理回路に接続され、端子B,Dはそれぞ
れ安定化電源、アースに接続される。
【0012】図4に磁気抵抗効果素子センサ3の接続等
価回路を示す。図5はセンサ3と図示していない駆動軸
に取り付けられた歯車14との関係を説明するための図
を示している。
【0013】図5において、矢印イ方向に回転する歯車
14の歯が磁気抵抗効果素子センサ3に対して実線状
態、すなわち磁気抵抗効果素子8,10に最も接近した
状態になると、磁気抵抗効果素子8,10の抵抗値が最
小、他の磁気抵抗効果素子9,11の抵抗値は最大とな
る。そして、歯車14が回転を進めて行き、やがて磁気
抵抗効果素子9,11に最も接近した状態になると、今
度は磁気抵抗効果素子9,11の抵抗値が最小、他の磁
気抵抗効果素子8,10の抵抗値は最大となる。
【0014】図6はこのように歯車14の回転に従って
抵抗値変化する磁気抵抗効果素子8,9,10,11の
各抵抗値R8,R9,R10,R11の変化曲線、及び
磁気抵抗効果素子センサ3の検出信号、すなわち端子
A,Cの出力電圧を表わしている。尚、図中Vsは端子
B,D間の印加電圧を表わしている。
【0015】図1は本発明の一実施例による自動車用速
度検出装置の電気回路図を示す。図中3はセンサ、8,
9,10,11はそれぞれ磁気抵抗効果素子である。信
号処理回路15は、差動増幅回路16、増幅回路17、
比較回路18、基準電圧発生回路21から構成される。
19は出力回路、20は電圧安定化回路である。
【0016】差動増幅回路16は、抵抗28,29,3
0,31と演算増幅器45から構成され、磁気抵抗効果
素子8,9,10,11からの差動信号を得る。増幅回
路17はコンデンサ32と、抵抗33,34,35と演
算増幅器46から構成され、差動増幅回路16の出力の
うち交流成分のみを増幅する。比較回路18は抵抗3
6,37,38と演算増幅器47から構成され、増幅回
路17の出力と基準電圧を比較する。電圧安定化回路2
0は抵抗40,41,42,44と低電圧ダイオード4
3と演算増幅器48から構成され、回路に安定化電圧を
供給する。基準電圧発生回路21は、抵抗22,23に
より構成され、電圧安定化回路20の出力を分圧して基
準電圧を生成する。端子26,27はハーネス6とコネ
クタ7を介して外部機器に接続され、端子26には外部
に検出抵抗(図示せず)が接続され、これを介して電源
が供給され、電圧安定化回路20を経て安定化された電
圧が磁気抵抗効果素子センサ3と信号処理回路15に供
給されている。端子27はアースに接続される。
【0017】図7は各部の特性を表わしており、図7
(a)にセンサ3の検出信号を、図7(b)に差動増幅
回路16と基準電圧を、図7(c)に増幅回路17の出
力と基準電圧を、図7(d)に比較回路18の出力と端
子26における電流波形との関係を、図7(e)に電圧
安定化回路20の出力電圧波形をそれぞれ示している。
【0018】次にこのように構成された回路の動作を説
明する。歯車14の回転に従ってセンサ3から出力され
る検出信号は、差動増幅回路16によって引算されて基
準電圧発生回路21による基準電圧に重畳される。この
差動増幅回路16の出力には、本来の信号の他に図3に
示す磁石12と磁気抵抗効果素子8,9,10,11の
相対位置のアンバランスや図5に示す磁気抵抗効果素子
センサ3と歯車14の位置関係のアンバランス、さらに
は温度変化や経年変化などに起因する直流の誤差電圧も
含まれているため、増幅回路17で直流成分を除いた本
来の信号成分のみを増幅して再び前記基準電圧に重畳さ
れる。前記増幅回路17の出力はヒステリシス特性を持
たせた比較回路18で基準電圧と比較され、この比較回
路18よりパルス信号が出力される。このパルス信号は
出力回路19で電流パルス信号に変換されて回路電流と
合成され、電源端子26より電流パルスとして出力され
る。このように回路を構成すれば、磁気抵抗効果素子セ
ンサ3の検出信号をもとに速度パルス信号を生成でき
る。
【0019】この図から明らかなように検出信号にノイ
ズが混入したり、或いは磁気抵抗効果素子の経時変化、
温度変化、取り付けばらつき等の外乱が入っても、差動
増幅回路16、増幅回路17でキャンセルされる。また
電源電圧が変動しても電圧安定化回路によって磁気抵抗
効果素子センサ3や基準電圧発生回路21には安定化さ
れた電圧が供給されるので安定したパルス出力が可能と
なる。
【0020】また、磁気抵抗効果素子センサ3により得
られる検出信号に対応したパルス信号を電流パルス出力
に変換することで、ノイズに強い信号伝送を行なうこと
ができ、かつ省線化が図れる。
【0021】尚、出力回路19は比較回路18によるパ
ルス電圧が電流パルスに変換し、回路電源に重畳できれ
ば、比較回路18の出力とアース間に適当な定数の抵抗
を接続するだけでも良い。また、精度良く電流パルスを
出力させる必要があれば比較回路18の出力と電圧安定
化回路20の出力の間に適当な定数の抵抗を接続するだ
けでも良い。また、電圧安定化回路20は検出する周波
数に応じて、簡単なリプルフィルタで構成することも可
能である。また上述の実施例では車速検出について例を
述べたが、エンジンの回転速度や、プロペラシャフトの
回転数検出など他の回転速度検出に適用しても良い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
イズ等に影響されず、極く低速から高速にわたって安定
して動作する速度検出装置を安価に提供することがで
き、エンジン、サスペンション、スキッドコントロール
などのシステムに車速情報を確実かつ安価に提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による速度検出装置の電気回
路図
【図2】同装置の全体構成を一部切り欠いて示す斜視図
【図3】同装置の磁気抵抗効果素子センサの概略構成図
【図4】同センサの電気等価回路図
【図5】同センサの動作を説明するための説明図
【図6】同センサの抵抗値変化と出力電圧の変化を示す
特性図
【図7】(a)〜(e)は図1の回路の要部の信号波形
【符号の説明】
3 センサ 15 信号処理回路 16 差動増幅回路 17 増幅回路 18 比較回路 19 出力回路 20 電圧安定化回路 21 基準電圧発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 3/488 G01D 5/245

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転速度に比例した周波数の検出信号を発
    生する磁気抵抗効果素子よりなるセンサと、電圧安定化
    回路で安定化した回路電圧から基準電圧を生成する基準
    電圧発生回路と、この基準電圧発生回路から生成される
    基準電圧に上記センサの出力の差電圧を重畳させる差動
    増幅回路と、上記基準電圧をもとに上記差動増幅回路の
    出力を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力と上記
    基準電圧を比較する比較回路と、この比較回路出力を回
    路出力に変換する出力回路とを備え、上記出力回路が上
    記比較回路から出力されるパルス信号を電流パルス信号
    に変換して回路電源に重畳することにより、電源端子か
    ら出力される電流パルスを速度パルス信号として出力す
    ことを特徴とする速度検出装置。
  2. 【請求項2】増幅回路は差動増幅回路から出力される信
    号成分のうち交流成分のみ増幅するものである請求項1
    記載の速度検出装置。
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