JP5347581B2 - Rotational speed sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に磁気の変化により回転数を検出する回転数センサに関するものである。 The present invention relates to a rotation speed sensor that detects a rotation speed by a change in magnetism.
従来のこの種の回転数センサは、図7〜図9に示すように構成されていた。 This type of conventional rotational speed sensor is configured as shown in FIGS.
図7は従来の回転数センサの側断面図、図8は同回転数センサにおける磁気抵抗素子の上面図、図9は同回転数センサにおける磁気抵抗素子の回路図である。 FIG. 7 is a side sectional view of a conventional rotational speed sensor, FIG. 8 is a top view of a magnetoresistive element in the rotational speed sensor, and FIG. 9 is a circuit diagram of the magnetoresistive element in the rotational speed sensor.
図7〜図9において、1は磁石で、この磁石1の磁極面には、図8に示すように、第1の磁気抵抗素子2および第2の磁気抵抗素子3を設けている。また、磁石1における磁極面の端部には、磁石1における磁力が発生しない位置にバイアス抵抗としての役割をする第3の磁気抵抗素子4および第4の磁気抵抗素子5を設けており、そして、第1の磁気抵抗素子2、第2の磁気抵抗素子3、第3の磁気抵抗素子4および第4の磁気抵抗素子5を電気的に接続することにより、図9に示すようなブリッジ回路を構成している。また、磁石1の上面には電源電極6、第1の出力電極7、第2の出力電極8およびGND電極9を設けており、ブリッジ回路に電源電極6から電圧を負荷した状態において、磁力の変化により変化する第1の磁気抵抗素子2および第2の磁気抵抗素子3の抵抗値の変化を第1の出力電極7および第2の出力電極8の電位差として出力する構成となっている。10は樹脂製の基体で、この基体10は一端に前記磁石1およびその磁石1の磁極面に第1の磁気抵抗素子2、第2の磁気抵抗素子3、第3の磁気抵抗素子4および第4の磁気抵抗素子5からなるブリッジ回路を固着するとともに、側面に回路部品11を設けており、この回路部品11により第1の出力電極7および第2の出力電極8から出力される正弦波形からなる出力信号をパルス波形に変換する。また、基体10の他端には接続端子12を設けており、そして、この接続端子12により前記回路部品11から出力されるパルス信号を出力するものである。13はケースで、このケース13は基体10を内側に収納するとともに、コネクタ端子14を一体に設けており、そして、このコネクタ端子14は一端を基体10における接続端子12と電気的に接続するとともに、他端を外方へ向かって突出させている。
7 to 9, reference numeral 1 denotes a magnet. On the magnetic pole surface of the magnet 1, a first
以上のように構成された従来の回転数センサについて、次に、その動作を説明する。 Next, the operation of the conventional rotational speed sensor configured as described above will be described.
図7に示すように、従来の回転数センサは、ケース13の外底面に対向する位置に、表面に凸部16および凹部17を設けた歯車15を配設し、そして、この歯車15の回転により磁石1から歯車15に向かう磁力の変化を、前記磁石1に設けた第1の磁気抵抗素子2および第2の磁気抵抗素子3の抵抗値の変化として検出する構成となっている。
As shown in FIG. 7, the conventional rotational speed sensor has a
このとき、図9に示すように、ブロック回路を構成しているため、第1の出力電極7および第2の出力電極8に生ずる電位差は、図10に示すような正弦波形となる。そして、この正弦波形を基体10に設けた回路部品11によりパルス波形に変換し、コネクタ端子14から相手側コンピューター等に出力し、自動車(図示せず)の主軸等の回転数を検出するものであった。
At this time, as shown in FIG. 9, since the block circuit is configured, the potential difference generated in the
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記した従来の回転数センサにおいては、回転数は検出できるものの、回転方向が検出できないため、この回転数センサを自動車の車軸回転数の検出等に使用して車速を検出する場合、自動車の車速は検出できるものの、自動車の移動方向は検出できないという課題を有していた。 However, in the conventional rotational speed sensor described above, although the rotational speed can be detected, but the rotational direction cannot be detected, when the rotational speed sensor is used for detecting the rotational speed of the axle of the automobile, the vehicle speed is detected. Although the vehicle speed can be detected, the moving direction of the automobile cannot be detected.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、回転数を検出することができるとともに、回転方向も検出することができる回転数センサを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rotation speed sensor that can detect the rotation speed and also can detect the rotation direction.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、定電流発生手段と、この定電流発生手段と直列に接続された一対の磁気抵抗素子と、この一対の磁気抵抗素子の上流電圧を出力するバッファー回路と、このバッファー回路と直列に接続された一対の抵抗と、前記一対の磁気抵抗素子の中点電位と一対の抵抗の中点電位との電位差を比較して出力する差動増幅回路と、この差動増幅回路からの出力信号を所定の電圧と比較して矩形波信号を出力するコンパレータとを備え、前記コンパレータの後段に、このコンパレータからの出力信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出手段と、前記コンパレータからの出力信号の立ち下がりを検出する立ち下がり検出手段と、前記バッファー回路に接続された第2のコンパレータと、前記立ち上がり検出手段により前記出力信号の立ち上がりを検出したときに前記バッファー回路と前記第2のコンパレータとを接続する第1のスイッチと、前記立ち下がり検出手段により前記出力信号の立ち下がりを検出したときに前記バッファー回路と前記第2のコンパレータとを接続する第2のスイッチを有する比較手段を設けたのである。 The invention according to claim 1 of the present invention is a constant current generating means, a pair of magnetoresistive elements connected in series with the constant current generating means, and a buffer circuit for outputting an upstream voltage of the pair of magnetoresistive elements A pair of resistors connected in series with the buffer circuit, a differential amplifier circuit that compares and outputs the potential difference between the midpoint potential of the pair of magnetoresistive elements and the midpoint potential of the pair of resistors, and A comparator that compares the output signal from the differential amplifier circuit with a predetermined voltage and outputs a rectangular wave signal; and a rising edge detection means that detects a rising edge of the output signal from the comparator at a subsequent stage of the comparator ; and the fall detecting means detects the falling of the output signal from the comparator, a second comparator connected to the buffer circuit, before the said rise detecting means A first switch that connects the buffer circuit and the second comparator when the rising edge of the output signal is detected; and the buffer circuit and the buffer circuit when the falling edge of the output signal is detected by the falling edge detecting means A comparison means having a second switch for connecting to the second comparator is provided.
この構成により本発明の回転数センサは、コンパレータからの出力信号により回転数を検出することができるとともに、コンパレータの後段に設けた比較手段により回転方向も検出することができるという優れた効果を奏するものである。 Rotational speed sensor of the present invention by this arrangement, it is possible to detect the rotational speed by the output signal from the comparator, an excellent effect that the comparison means provided downstream of the comparator can detect the rotation direction It is what you play.
以下、本発明の一実施の形態における回転数センサについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a rotation speed sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における回転数センサの分解斜視図、図2は同側断面図、図3は同回転数センサの回路ブロック図、図4は同回転数センサの回路図である。 1 is an exploded perspective view of a rotational speed sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional side view of the same, FIG. 3 is a circuit block diagram of the rotational speed sensor, and FIG. 4 is a circuit diagram of the rotational speed sensor. is there.
図1〜図4において、21は磁石である。22は第1の磁気抵抗素子で、この第1の磁気抵抗素子22は前記磁石21における磁極面に設けられている。23は第2の磁気抵抗素子で、この第2の磁気抵抗素子23は前記磁石21における磁極面に第1の磁気抵抗素子22と所定の間隔を設けて配設されているとともに、この第1の磁気抵抗素子22と第2の磁気抵抗素子23とは電気的に直列に接続されているものである。24はICからなる処理回路で、この処理回路24には図3、図4に示す定電流発生手段25を設けている。そして、この定電流発生手段25は前記第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23に定電流を流しているものである。また、前記処理回路24にはバッファー回路26を設けており、このバッファー回路26により、前記第1の磁気抵抗素子22の上流に発生する電圧と同一の電圧を発生させている。27は第1の抵抗で、この第1の抵抗27には前記バッファー回路26から発生する電圧を印加しており、そして、この第1の抵抗27には第2の抵抗28を直列に接続している。そしてまた、前記処理回路24には差動増幅回路29を設けており、そして、この差動増幅回路29は前記第1の磁気抵抗素子22と第2の磁気抵抗素子23との間に発生する中点電位を非反転入力端子29aに入力し、さらに前記第1の抵抗27と第2の抵抗28との間に発生する中点電位を反転入力端子29bに入力し、両者の電位差を比較して出力している。
1-4, 21 is a magnet.
また、前記処理回路24にはコンパレータ30を設けており、このコンパレータ30は前記差動増幅回路29からの出力信号を所定の閾値と比較して、ハイ、ローからなる比較パルス信号を出力している。そしてまた、前記差動増幅回路29およびコンパレータ30により比較パルス発生回路31を構成している。また、前記処理回路24には、ポジティブエッジトリガ形の同期式フリップフロップからなる立ち上がり検出手段32を設けており、そして、この立ち上がり検出手段32は前記コンパレータ30からの出力信号がローからハイに切り替わるときに第1のスイッチ33をオン状態にすることにより、バッファー回路26からの出力信号を出力している。そしてまた、前記処理回路24にはネガティブトリガ形の同期式フリップフロップからなる立ち下がり検出手段34を設けており、そして、この立ち下がり検出手段34は前記コンパレータ30からの出力信号がハイからローに切り替わるときに、第2のスイッチ35をオン状態にすることにより、バッファー回路26からの出力信号を出力している。さらに、前記処理回路24にはコンパレータ36を設けており、このコンパレータ36は前記第1のスイッチ33を介した出力信号を反転入力端子37に接続するとともに、第2のスイッチ35を介した出力信号を非反転入力端子38に接続することにより、両者を比較してオンオフからなる出力信号を出力している。そしてまた、前記立ち上がり検出手段32、立ち下がり検出手段34、第1のスイッチ33、第2のスイッチ35およびコンパレータ36により比較手段を構成している。
Further, the
39は樹脂製の基体で、この基体39は前記磁石21、第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23を端部に固着するとともに、側面に第1の抵抗27、第2の抵抗28および処理回路24を設け、さらに、磁石21を固着した端部と反対側の端部に接続端子40を設けている。41は樹脂製のケースで、このケース41は、基体39を内側に収納するとともに、外方へ突出するようにコネクタ端子42を設けており、そして、このコネクタ端子42は基体39における接続端子40と電気的に接続している。43は蓋で、この蓋43は前記ケース41の開口部を閉塞するものである。
以上のように構成された本発明の一実施の形態における回転数センサについて、次にその組立方法を説明する。 Next, a method for assembling the rotational speed sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
まず、磁石21の磁極面にSi基板(図示せず)を介して第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23を蒸着により形成する。
First, the
次に、接続端子40を金型(図示せず)に設置して、接続端子40を一体に設けた基体39を形成する。
Next, the
次に、コネクタ端子42を設けた側と反対側の基体39に磁石21を固着する。
Next, the
次に、基体39における側面に、第1の抵抗27、第2の抵抗28および処理回路24を実装する。
Next, the
次に、予めコネクタ端子42を一体に成形したケース41の内側に前記基体39を収納した後、前記ケース41におけるコネクタ端子42に基体39における接続端子40をはんだ付けする。
Next, after the
最後に、前記ケース41の開口部を蓋43で閉塞する。
Finally, the opening of the case 41 is closed with a
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における回転数センサについて、次に、その動作を説明する。 Next, the operation of the rotational speed sensor according to the embodiment of the present invention constructed and assembled as described above will be described.
ケース41の外底面に対向する側には、図5に示すように、相手側の歯車48が設けられており、この歯車48の表面には、凸部49および凹部50を交互に設けている。そしてこの歯車48の回転に伴い第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23を通過する磁力が変化し、この磁力の変化により、第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23の抵抗値が変化する。前記第1の磁気抵抗素子22および第2の磁気抵抗素子23には定電流発生手段25により、定電圧が負荷されている。そのため、歯車48の回転に伴い、第1の磁気抵抗素子には図6(a)に示す電圧が発生する。また、これと同様に、第2の磁気抵抗素子23にも図6(b)に示す電圧が発生する。そして、バッファー回路26からは、図6(a)と図6(b)との和電圧である図6(c)に示す電圧が直列に接続された第1の抵抗27と第2の抵抗28に印加される。これにより、第1の抵抗27と第2の抵抗28との間の中間電位は図6(d)に示す出力信号となり、差動増幅回路29の反転入力端子29bに入力される。一方、前記第1の磁気抵抗素子22と第2の磁気抵抗素子23との中点電位は図6(e)に示す出力信号となり、差動増幅回路29における非反転入力端子29aに入力される。そして、この図6(d)と図6(e)との差電圧がコンパレータ30に入力される。これにより、図6(f)に示すように、コンパレータ30は、第1の抵抗27と第2の抵抗28との中点電位が、第1の磁気抵抗素子22と第2の磁気抵抗素子23との中点電位よりも大きくなるとハイ信号を出力し、一方、第1の抵抗27と第2の抵抗28との中点電位が、第1の磁気抵抗素子22と第2の磁気抵抗素子23との中点電位よりも小さくなるとロー信号を出力する。すなわち、このハイ、ロー信号からなるパルス波形を計測することにより、歯車48の回転数を計測することができるものである。
As shown in FIG. 5, a gear 48 on the other side is provided on the side facing the outer bottom surface of the case 41, and
ここで、歯車48が正方向に回転する場合と、負方向に回転する場合を考えてみる。 Here, consider the case where the gear 48 rotates in the positive direction and the case where it rotates in the negative direction.
歯車48が正方向に回転している場合には、図6(f)に示す矩形波が立ち上がると、立ち上がり検出手段32における同期入力端子32aに信号が入力され、第1のスイッチ33がオンとなる。これにより、コンパレータ36からはハイの信号が出力される。一方、矩形波が立ち下がると、立ち下がり検出手段34における同期入力端子34aに信号が入力され、第2のスイッチ35がオンになる。これにより、コンパレータ36からはローの信号が出力される。
When the gear 48 is rotating in the forward direction, when the rectangular wave shown in FIG. 6 (f) rises, a signal is input to the synchronous input terminal 32a in the rise detection means 32, and the
これと同様に、歯車48が負方向に回転している場合には、図6(f)に示す矩形波が立ち上がると、立ち下がり検出手段34における同期入力端子34aに信号が入力され、第2のスイッチ35がオンとなる。これにより、コンパレータ36からはロー信号が出力される。一方、矩形波が立ち下がると、立ち上がり検出手段32における同期入力端子32aに信号が入力され、第1のスイッチ33がオンになる。これにより、コンパレータ36からはハイの信号が出力される。すなわち、コンパレータ30からの出力信号とコンパレータ36からの出力信号とを比較することにより、歯車48の回転方向を検出することができるものである。
Similarly, when the gear 48 is rotating in the negative direction, when the rectangular wave shown in FIG. 6 (f) rises, a signal is input to the synchronous input terminal 34a in the fall detection means 34, and the second The switch 35 is turned on. As a result, a low signal is output from the
上記したように本発明の一実施の形態における回転数センサにおいては、コンパレータ30の後段に、このコンパレータ30からの出力信号の立ち上がりおよび立ち下がりを検出して比較する立ち上がり検出手段32、立ち下がり検出手段34およびコンパレータ36等からなる比較手段を設けているため、コンパレータ30からの出力信号により回転数を検出することができるとともに、コンパレータ30の後段に設けた立ち上がり検出手段32、立ち下がり検出手段34およびコンパレータ36等からなる比較手段により回転方向も検出することができるという効果を有するものである。
As described above, in the rotation speed sensor according to the embodiment of the present invention, the rising edge detecting means 32 for detecting and comparing the rising edge and the falling edge of the output signal from the comparator 30 and the falling edge detection are provided after the comparator 30. Since the comparison means including the means 34 and the
本発明に係る回転数センサは、回転数を検出することができるとともに、回転方向も検出することができるという効果も有するものであり、特に磁気の変化により回転数を検出する回転数センサとして有用となるものである。 The rotational speed sensor according to the present invention has an effect that it can detect the rotational speed and also the rotational direction, and is particularly useful as a rotational speed sensor that detects the rotational speed by a change in magnetism. It will be.
22 第1の磁気抵抗素子
23 第2の磁気抵抗素子
25 定電流発生手段
26 バッファー回路
27 第1の抵抗
28 第2の抵抗
29 差動増幅回路
30,36 コンパレータ
32 立ち上がり検出手段
33 第1のスイッチ
34 立ち下がり検出手段
35 第2のスイッチ
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