JP4232726B2 - 回転検出装置 - Google Patents
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Description
外周面にギア歯12aが形成された回転体12と、
前記回転体12のギア歯12aに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石14と、 前記回転体12に形成されたギア歯12aと前記バイアス磁石14との間に配置され、前記バイアス磁石14から前記ギア歯12aに向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジ31、32、33、34を少なくとも4個備える磁気センサ30と、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジ31、32、33、34の出力信号を差動演算した出力を増幅して更に差動演算を行い、単一の差動出力Vdを求める差動出力手段50であって、前記差動演算した出力の増幅率αを調整可能にした差動出力手段50と、 前記差動出力手段50からの差動出力Vdを基準値と比較して二値化信号を出力する比較手段56とを備え、前記回転体12の回転角度を検出する回転検出装置10の出力調整方法であって、
前記差動演算した出力の増幅率αを第1の値(α−β)に調整して、前記比較手段56の二値化信号の反転タイミングと、前記ギア歯12aの片側のエッジとの回転角度の差を測定し(S124)、
前記差動演算した出力の増幅率αを第2の値(α+β)に調整して、前記比較手段の二値化信号の反転タイミングと、前記ギア歯の片側のエッジとの回転角度の差を測定し(S130)、
前記増幅率を第1の値(α−β)に調整した際の回転角度の差と、前記増幅率を第2の値(α+β)に調整した際の回転角度の差とに基づき前記増幅率を調整して、前記比較手段56の二値化信号の反転タイミングを、前記ギア歯12aの片側のエッジに対して所望の回転角度の差に設定する(S134、S136)ことを技術的特徴とする。
ここで、第1から第4の磁気抵抗素子ブリッジ31、32、33、34の出力値をそれぞれV1,V2,V3,V4としたとき、差動出力手段50で差動出力Vdを、Vd=2(V3−V4)−α(V1−V2)との式によって算出する。このαの値を調整することで、ギア歯12aを検出するタイミングを、ギア歯12aの片側のエッジに対して所望の回転角度の差θcに設定することができる。このため、磁気センサ30が回転体12aに対して取り付け誤差があっても、回転体12のギア歯12aを検出するタイミングをギア歯の片側のエッジに対して所望の回転角度の差θcに設定することで、回転体12の回転角度を正確に回転を検出することが可能になる。また、(V3−V4)を2倍に増幅するので、増幅率αの調整が容易である。
請求項8では、実測値に基づき調整値を求めるため、種々の誤差要因の影響を受けず、回転体12の回転角度を正確に回転を検出することが可能になる。
[第1実施形態]
図1は本実施形態による回転検出装置の概略の構成を示す構成図である。回転検出装置10は、外周面にギア歯12aが形成された回転体(ロータ)12、磁気センサとしての4個の磁気抵抗素子(MRE)ブリッジが形成されたICチップ20及びバイアス磁石14を備えている。ロータ12は、その外周面がバイアス磁石14に対向し、かつ、バイアス磁石14の中心軸がロータ12の回転軸に向くように配置されている。
図7中では、図17(E)を参照したギヤ62に対して磁気センサ(ICチップ)20が検知軸C1から水平方向(X方向)にずれておらず、更に、ギャップの大小によらずエアギャップ(AG)特性最小点が一定であることを前提としてある。
図8中では、実際に即して検知軸C1から水平方向(X方向)にずれがあり、ギャップの大小によらずエアギャップ(AG)特性最小点が一定でないことを前提てしてある。図7と同様に実線はギャップが0.5mmの際を、点線はギャップが1.0mmの際を、一点鎖線はギャップが1.5mmの際を示している。
ここでは、磁気センサ基板30がICチップ20の搭載された状態で測定、及び、αの値設定を行う。まず、補正ビットを仮設定する(S112)。例えば、補正ビット:αとして1を設定する。次に、ロータを回転させて(S114)、補正ビットαの際の誤差を測定し(S116)、測定した誤差Δαを保持する(S118)。そして、測定した簿差Δαが仕様範囲(仕様規格MAX−仕様基準MINの範囲内)かを判断する(S120)。ここで、仕様範囲内の際には(S120:Yes)、処理を終了する。
2個の差動増幅器から成る差動増幅回路81Aは、MREブリッジ33(図2参照)の中点電位V3とMREブリッジ34の中点電位V4との差動演算2(V3−V4)を行う。なお、差動増幅回路81A中の差動増幅器は2倍のゲインを有している。同様に差動増幅回路81Bは、MREブリッジ31の中点電位V1とMREブリッジ32の中点電位V2との差動演算(V1−V2)を行う。なお、差動増幅回路81B中の差動増幅器は1倍のゲインを有している。ゲイン調整回路82は、差動増幅回路81Bからの出力のゲイン調整を行う。即ち、差動演算(V1−V2)のゲインαの調整を行う。オフセット調整回路83は、信号出力のオフセット調整を行う。この回路では、コンパレータ56の基準電位側でなく信号出力をオフセットすることで、コンパレータ56の二値化出力の反転タイミングを調整する。
図12を参照して、第2実施形態の回転検出装置の信号処理回路の構成について説明する。なお、第2実施形態で、第1実施形態と同様な磁気センサの構成に関しては説明を省略する。
図4を参照して上述したように、第1実施形態では、MREブリッジ33の中点電位V3とMREブリッジ34の中点電位V4との差動演算を差動増幅器52で行い、増幅器54で2倍のゲインを加えた。これに対して、第2実施形態では、増幅器54を廃止し、差動増幅器52の出力にゲインを加えない。この構成でも第1実施形態と同様に、(V3−V4)−α(V1−V2)演算出力のαを調整することで、ロータの山の片側(先に検出される側)のリーディングエッジに対して、一定のロータ角度θcとなるように調整できる。即ち、磁気センサ(ICチップ)20の搭載位置がY方向、X方向へずれ、更に、回転した際にも、正確にロータ角度を検出することが可能となる。
図13を参照して、第3実施形態の回転検出装置の信号処理回路の構成について説明する。第1実施形態では、差動増幅器51の演算出力(V1−V2)に増幅器53でαのゲインを加えた。これに対して、第3実施形態では、MREブリッジ31の中点電位V1とMREブリッジ32の中点電位V2とに、それぞれ増幅器53A、43Bでαのゲインを加えている。ゲインαを加えた中点電位V1、中点電位V2から差動増幅器51にてα(V1−V2)演算出力を得て、これにより、差動増幅回路50で(V3−V4)−α(V1−V2)演算出力を出力する。
図14、図15を参照して、第4実施形態の回転検出装置の信号処理回路の構成について説明する。第5実施形態では、図15に示すように、ICチップ20は、共通の磁気センサ基板30上に5個のMREブリッジ33,52,53,54、55を配置することによって構成される。そして、磁気センサ基板30の中心線C1がバイアス磁石14の中心軸C2に一致する位置において、ICチップ20の一部が、中空状のバイアス磁石14の内部空間に入り込むように配置されている点は図1及び図2に示したICチップ20と同様である。
12 ロータ
14 バイアス磁石
20 ICチップ
21、22、23、24 MRE
30 基板
31、32、33、34 MREブリッジ
50 差動増幅回路
56 コンパレータ
Claims (6)
- 外周面にギア歯が形成された回転体と、
前記回転体のギア歯に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
前記回転体に形成されたギア歯と前記バイアス磁石との間に配置され、前記バイアス磁石から前記ギア歯に向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも4個備える磁気センサと、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジの出力信号に対して複数段階の差動演算を行なうことにより、単一の差動出力を求める差動出力手段とを備え、
前記磁気センサを構成する少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジは、前記バイアス磁石の磁気的中心軸に対して対称位置に配置された第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと、当該第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと前記バイアス磁石の磁気的中心軸との中間位置にそれぞれ配置される第3及び第4の磁気抵抗素子ブリッジとを含み、
前記第1から第4の磁気抵抗素子ブリッジの出力値をそれぞれV1,V2,V3,V4としたとき、その差動出力Vdを、Vd=2(V3−V4)−α(V1−V2)との式によって算出し、
前記αの値を調整可能にしたことを特徴とする回転検出装置。 - 外周面にギア歯が形成された回転体と、
前記回転体のギア歯に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
前記回転体に形成されたギア歯と前記バイアス磁石との間に配置され、前記バイアス磁石から前記ギア歯に向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも4個備える磁気センサと、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジの出力信号に対して複数段階の差動演算を行なうことにより、単一の差動出力を求める差動出力手段とを備え、
前記磁気センサを構成する少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジは、前記バイアス磁石の磁気的中心軸に対して対称位置に配置された第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと、当該第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと前記バイアス磁石の磁気的中心軸との中間位置にそれぞれ配置される第3及び第4の磁気抵抗素子ブリッジとを含み、
前記第1から第4の磁気抵抗素子ブリッジの出力値をそれぞれV1,V2,V3,V4としたとき、その差動出力Vdを、Vd=2(V4−V3)−α(V2−V1)との式によって算出し、
前記αの値を調整可能にしたことを特徴とする回転検出装置。 - 外周面にギア歯が形成された回転体と、
前記回転体のギア歯に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
前記回転体に形成されたギア歯と前記バイアス磁石との間に配置され、前記バイアス磁石から前記ギア歯に向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも4個備える磁気センサと、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジの出力信号に対して複数段階の差動演算を行なうことにより、単一の差動出力を求める差動出力手段とを備え、
前記磁気センサを構成する少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジは、前記バイアス磁石の磁気的中心軸に対して対称位置に配置された第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと、当該第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと前記バイアス磁石の磁気的中心軸との中間位置にそれぞれ配置される第3及び第4の磁気抵抗素子ブリッジとを含み、
前記第1から第4の磁気抵抗素子ブリッジの出力値をそれぞれV1,V2,V3,V4としたとき、その差動出力Vdを、Vd=(V3−V4)−α(V1−V2)との式によって算出し、
前記αの値を調整可能にしたことを特徴とする回転検出装置。 - 外周面にギア歯が形成された回転体と、
前記回転体のギア歯に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
前記回転体に形成されたギア歯と前記バイアス磁石との間に配置され、前記バイアス磁石から前記ギア歯に向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも4個備える磁気センサと、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジの出力信号に対して複数段階の差動演算を行なうことにより、単一の差動出力を求める差動出力手段とを備え、
前記磁気センサを構成する少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジは、前記バイアス磁石の磁気的中心軸に対して対称位置に配置された第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと、当該第1及び第2の磁気抵抗素子ブリッジと前記バイアス磁石の磁気的中心軸との中間位置にそれぞれ配置される第3及び第4の磁気抵抗素子ブリッジとを含み、
前記第1から第4の磁気抵抗素子ブリッジの出力値をそれぞれV1,V2,V3,V4としたとき、その差動出力Vdを、Vd=(V4−V3)−α(V2−V1)との式によって算出し、
前記αの値を調整可能にしたことを特徴とする回転検出装置。 - 前記磁気抵抗素子ブリッジの各々は、前記バイアス磁石の磁気的中心軸に対してそれぞれ略45度の方向に検知軸を有する第1から第4の素子部をマトリクス状に配列したものであって、当該マトリクス状配列における各列の向きは、前記バイアス磁石の磁気的中心軸と平行であり、前記第1及び第2の素子部の検知軸と前記第3及び第4の素子部の検知軸とは互いに直交する向きに設定されており、前記第1から第4の素子部は、第1、第2、第3、第4の素子部の順序に直列接続され、第2及び第3の素子部間の電位が、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に応じて変化し、出力信号として取り出されるものであって、前記第1の素子部と第2の素子部、及び前記第3の素子部と第4の素子部が、前記マトリクス状の配列の互いに異なる列に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の回転検出装置。
- 外周面にギア歯が形成された回転体と、
前記回転体のギア歯に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
前記回転体に形成されたギア歯と前記バイアス磁石との間に配置され、前記バイアス磁石から前記ギア歯に向かうバイアス磁界の方向に応じて出力値が変化する磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも4個備える磁気センサと、
前記少なくとも4個の磁気抵抗素子ブリッジの出力信号を差動演算した出力を増幅して更に差動演算を行い、単一の差動出力を求める差動出力手段であって、前記差動演算した出力の増幅率を調整可能にした差動出力手段と、
前記差動出力手段からの差動出力を基準値と比較して二値化信号を出力する比較手段とを備え、前記回転体の回転角度を検出する回転検出装置の出力調整方法であって、
前記差動演算した出力の増幅率を第1の値に調整して、前記比較手段の二値化信号の反転タイミングと、前記ギア歯の片側のエッジとの回転角度の差を測定し、
前記差動演算した出力の増幅率を第2の値に調整して、前記比較手段の二値化信号の反転タイミングと、前記ギア歯の片側のエッジとの回転角度の差を測定し、
前記増幅率を第1の値に調整した際の回転角度の差と、前記増幅率を第2の値に調整した際の回転角度の差とに基づき前記増幅率を調整して、前記比較手段の二値化信号の反転タイミングを、前記ギア歯の片側のエッジに対して所望の回転角度の差に設定することを特徴とする回転検出装置の出力調整方法。
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