JP6003809B2 - Rotation detector - Google Patents
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Description
本発明は、回転体の回転基準位置を検出する回転検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation reference position of a rotating body.
従来より、センサによって検出された回転体の回転信号から回転体の回転基準位置を検出するように構成された判定装置が、例えば特許文献1で提案されている。センサは、回転体の外周に等間隔に設けられた複数の突起に対向する毎に回転信号を出力する。また、回転体には回転体の回転基準位置を示す欠歯部が設けられている。欠歯部は、複数の突起のいずれかが欠けた部分である。
Conventionally, for example,
そして、判定装置は、センサから回転信号を随時入力し、回転信号の時間間隔の比すなわち回転信号の時間比の微分値を算出してこの微分値と閾値とを比較することにより回転体の欠歯部を検出する。このようにして、判定装置は回転体の回転基準位置を検出していた。 Then, the determination device inputs a rotation signal from the sensor as needed, calculates a ratio of time intervals of the rotation signal, that is, a differential value of the time ratio of the rotation signal, and compares this differential value with a threshold value to detect the absence of the rotating body. Detect teeth. In this way, the determination device detects the rotation reference position of the rotating body.
しかしながら、上記従来の技術では、判定装置は、回転信号の時間比を用いた欠歯部の判定方法を採用している。このため、回転体の回転スピードの瞬間的な変化等によって判定装置がセンサから回転信号を入力するタイミングが変化することにより、回転信号の時間比の微分値が閾値を超えてしまう可能性がある。したがって、判定装置は欠歯部を誤検出してしまい、回転体の回転基準位置の十分な検出精度を得られないという問題があった。 However, in the above-described conventional technology, the determination device employs a method for determining a missing tooth portion using a time ratio of rotation signals. For this reason, there is a possibility that the differential value of the time ratio of the rotation signal exceeds the threshold value when the timing at which the determination device inputs the rotation signal from the sensor changes due to an instantaneous change in the rotation speed of the rotating body. . Therefore, the determination device erroneously detects the missing tooth portion, and there is a problem that sufficient detection accuracy of the rotation reference position of the rotating body cannot be obtained.
本発明は上記点に鑑み、回転体の回転基準位置の検出精度を向上させることができる回転検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a rotation detection device that can improve the detection accuracy of the rotation reference position of a rotating body.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、外周部(11)とこの外周部(11)の一部に回転基準位置を示す回転基準部(13、14)とが設けられた回転体(10)の回転に対して前記回転基準位置を検出するように構成された回転検出装置であって、以下の点を特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
すなわち、第1磁気抵抗素子(23a)及び第2磁気抵抗素子(23b)が直列接続されて構成され、回転体(10)の回転に伴って第1磁気抵抗素子(23a)及び第2磁気抵抗素子(23b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する第1磁気抵抗素子対(23)を備えている。 That is, the first magnetoresistive element (23a) and the second magnetoresistive element (23b) are connected in series, and the first magnetoresistive element (23a) and the second magnetoresistive element with the rotation of the rotating body (10). A first magnetoresistive element pair (23) for detecting a change in resistance value when the element (23b) is affected by a magnetic field is provided.
また、第1磁気抵抗素子対(23)の抵抗値の変化を波形信号に変換する増幅アンプ(26)と、波形信号を入力し、当該波形信号の振幅のピーク値またはボトム値を検出するピーク・ボトム検出部(27)と、ピーク・ボトム検出部(27)で検出されたピーク値またはボトム値を入力し、ピーク値またはボトム値に基づいて回転基準位置を取得する判定部(30)と、を備えている。 Also, an amplification amplifier (26) that converts a change in resistance value of the first magnetoresistive element pair (23) into a waveform signal, and a peak that receives the waveform signal and detects the peak value or bottom value of the amplitude of the waveform signal. A bottom detection unit (27) and a determination unit (30) for inputting a peak value or a bottom value detected by the peak / bottom detection unit (27) and acquiring a rotation reference position based on the peak value or the bottom value; It is equipped with.
そして、第1磁気抵抗素子対(23)は、波形信号として、外周部(11)に対応する第1波形と、外周部(11)から回転基準部(13、14)への切り替わりに対応すると共に第1波形よりも振幅が大きい第2波形と、を含んだ信号を出力する。さらに、ピーク・ボトム検出部(27)は、第1波形の振幅よりも大きい第2波形の振幅のピーク値またはボトム値を検出することを特徴とする。
さらに、第3磁気抵抗素子(24a)及び第4磁気抵抗素子(24b)が直列接続されて構成され、回転体(10)の回転に伴って第3磁気抵抗素子(24a)及び第4磁気抵抗素子(24b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて第1検出信号を出力する第2磁気抵抗素子対(24)を備えている。
第5磁気抵抗素子(25a)及び第6磁気抵抗素子(25b)が直列接続されて構成され、回転体(10)の回転に伴って第5磁気抵抗素子(25a)及び第6磁気抵抗素子(25b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて第2検出信号を出力する第3磁気抵抗素子対(25)を備えている。
第1検出信号及び第2検出信号を入力し、第1検出信号及び第2検出信号から回転体(10)の回転角度に応じた角度信号を生成すると共に、角度信号と2値化閾値とを比較することにより角度信号を2値化する2値化部(28、29、33、34、36)を備えている。
そして、判定部(30)は、2値化部(28、29、33、34、36)から角度信号を入力すると共に当該角度信号を外部に出力する一方、2値化された角度信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づいて回転基準位置の位置情報を示す回転基準位置信号を外部に出力することを特徴とする。
And a 1st magnetoresistive element pair (23) respond | corresponds to the 1st waveform corresponding to an outer peripheral part (11) as a waveform signal, and the switching from an outer peripheral part (11) to a rotation reference | standard part (13, 14). In addition, a signal including a second waveform having an amplitude larger than that of the first waveform is output. Furthermore, the peak / bottom detector (27) is characterized in that it detects a peak value or a bottom value of the amplitude of the second waveform which is larger than the amplitude of the first waveform.
Further, the third magnetoresistive element (24a) and the fourth magnetoresistive element (24b) are connected in series, and the third magnetoresistive element (24a) and the fourth magnetoresistive element with the rotation of the rotating body (10). A second magnetoresistive element pair (24) that outputs a first detection signal based on a change in resistance value when the element (24b) is affected by a magnetic field is provided.
The fifth magnetoresistive element (25a) and the sixth magnetoresistive element (25b) are connected in series, and the fifth magnetoresistive element (25a) and the sixth magnetoresistive element ( 25b) includes a third magnetoresistive element pair (25) that outputs a second detection signal based on a change in resistance value when affected by a magnetic field.
The first detection signal and the second detection signal are input, an angle signal corresponding to the rotation angle of the rotating body (10) is generated from the first detection signal and the second detection signal, and the angle signal and the binarization threshold value are generated. A binarization unit (28, 29, 33, 34, 36) for binarizing the angle signal by comparison is provided.
Then, the determination unit (30) inputs the angle signal from the binarization unit (28, 29, 33, 34, 36) and outputs the angle signal to the outside, while the rise of the binarized angle signal A rotation reference position signal indicating position information of the rotation reference position is output to the outside based on the edge or the falling edge.
これによると、波形信号に含まれる第1波形の振幅と第2波形の振幅との大きさの違いに基づいて、ピーク・ボトム検出部(27)によって波形信号の振幅のピーク値またはボトム値が検出される。このため、回転体(10)の回転スピードの瞬間的な変化等が発生したとしても、回転基準部(13、14)の検出期間の時間的な変化に依存せずに確実に回転基準位置を検出することができる。したがって、回転体(10)の回転基準位置の誤検出を防止することができると共に、回転体(10)の回転基準位置の検出精度を向上させることができる。 According to this, based on the difference in amplitude between the amplitude of the first waveform and the amplitude of the second waveform included in the waveform signal, the peak or bottom value of the amplitude of the waveform signal is determined by the peak / bottom detector (27). Detected. Therefore, even if an instantaneous change in the rotation speed of the rotating body (10) occurs, the rotation reference position can be reliably set without depending on the temporal change in the detection period of the rotation reference unit (13, 14). Can be detected. Therefore, erroneous detection of the rotation reference position of the rotator (10) can be prevented, and the detection accuracy of the rotation reference position of the rotator (10) can be improved.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本発明に係る回転検出装置は、例えば内燃機関のクランク角判定装置として用いられる。図1に示されるように、内燃機関であるエンジンのクランク軸に固定された円板状のシグナルロータ10の外周部11に対向するように回転検出装置20が配置されている。なお、図1では円板状のシグナルロータ10の外周部11を直線状に展開して描いてある。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The rotation detection device according to the present invention is used, for example, as a crank angle determination device for an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, a
シグナルロータ10の外周部11には、複数の突起12が等間隔で設けられると共に、特定のクランク角で1つまたは複数の突起12が欠けた欠歯部13が設けられている。この欠歯部13がシグナルロータ10の回転基準位置すなわちクランク角の基準角度に対応している。本実施形態では、例えば34個の突起12がシグナルロータ10の外周部11に設けられている。また、欠歯部13はシグナルロータ10の外周部11のうち例えば2個の突起12が欠けた部分である。
A plurality of
そして、回転検出装置20は、バイアス磁石21とこのバイアス磁石21に対し、所定の位置に配置されたセンサチップ22とを備えて構成されている。バイアス磁石21は、回転検出装置20の磁界の検出感度を一定分だけ上昇させる役割を果たす。センサチップ22は、シグナルロータ10の回転に伴って外周部の位置すなわちクランク角に応じたパルス状の検出信号を出力するように構成されている。
The
具体的には、図2に示されるように、センサチップ22は、第1〜第3磁気抵抗素子対23〜25、ボルテージフォロワ回路26、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27、オペアンプ28、コンパレータ29、角度信号判定回路30、第1出力トランジスタ31、及び第2出力トランジスタ32を備えている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
第1〜第3磁気抵抗素子対23〜25は、シグナルロータ10の回転に応じて波形信号を出力するように構成されたセンシング部である。第1磁気抵抗素子対23はシグナルロータ10の欠歯部13の検出を容易にするためのセンシング部である。第2磁気抵抗素子対24及び第3磁気抵抗素子対25は、シグナルロータ10の外周部11の凹凸を検出するためのセンシング部である。
The first to third magnetoresistive element pairs 23 to 25 are sensing units configured to output waveform signals according to the rotation of the
第1磁気抵抗素子対23は、電源(VCC)とグランド(GND)との間に第1磁気抵抗素子23a(MR1)及び第2磁気抵抗素子23b(MR2)が直列接続されて構成されている。第1磁気抵抗素子対23は、シグナルロータ10の回転に伴って第1磁気抵抗素子23a及び第2磁気抵抗素子23bが磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する。また、第1磁気抵抗素子対23は、当該抵抗値の変化に基づいて、第1磁気抵抗素子23a及び第2磁気抵抗素子23bの中点23cの電圧を波形信号として出力する。図3に示されるように、第1磁気抵抗素子対23は、波形信号として、突起12が形成された外周部11に対応する第1波形と、外周部11から欠歯部13への切り替わりに対応すると共に第1波形よりも振幅が大きい第2波形と、を含んだ信号を出力する。
The first
第1波形は、図3の破線の波形で示されるように、シグナルロータ10に欠歯部13が設けられていないシグナルロータ10の凹凸に応じて現れる波形である。一方、第2波形は、図3の実線の波形で示されるように、欠歯部13の前後に位置する突起12に対応して第1波形の振幅よりも大きな振幅となる波形である。すなわち、第2波形は、突起12から欠歯部13への切り替わりと欠歯部13から突起12への切り替わりの両方に対応している。突起12から欠歯部13への切り替わりに対応した第2波形の振幅が波形信号の振幅のボトム値に対応する。また、欠歯部13から突起12への切り替わりに対応した第2波形の振幅が波形信号の振幅のピーク値に対応する。
The first waveform is a waveform that appears in accordance with the unevenness of the
そして、シグナルロータ10には欠歯部13が設けられているので、図3の実線の波形で示されるように、波形信号は突起12による凹凸に対応した第1波形と、欠歯部13に対応した第2波形と、の組み合わせの波形となる。なお、図3の「歯欠けロータ」が欠歯部13が設けられたシグナルロータ10を示しており、「通常歯ロータ」は欠歯部13が設けられていないシグナルロータを示している。
Since the
第2磁気抵抗素子対24は、電源とグランドとの間に第3磁気抵抗素子24a(MR3)及び第4磁気抵抗素子24b(MR4)が直列接続されて構成されている。第2磁気抵抗素子対24は、シグナルロータ10の回転に伴って第3磁気抵抗素子24a及び第4磁気抵抗素子24bが磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、第3磁気抵抗素子24a及び第4磁気抵抗素子24bの中点24cの電圧を第1検出信号として出力する。
The second
第3磁気抵抗素子対25は、電源とグランドとの間に第5磁気抵抗素子25a(MR5)及び第6磁気抵抗素子25b(MR6)が直列接続されて構成されている。第3磁気抵抗素子対25は、シグナルロータ10の回転に伴って第5磁気抵抗素子25a及び第6磁気抵抗素子25bが磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、第5磁気抵抗素子25a及び第6磁気抵抗素子25bの中点25cの電圧を第2検出信号として出力する。
The third
上記のように、各磁気抵抗素子対23〜25は、それぞれハーフブリッジ回路を構成している。また、図4に示されるように、第1磁気抵抗素子対23は、センサチップ22のうちシグナルロータ10側の中央に配置されている。また、第2磁気抵抗素子対24及び第3磁気抵抗素子対25は、センサチップ22のうちシグナルロータ10側の端に第1磁気抵抗素子対23を挟むようにそれぞれ配置されている。
As described above, each of the magnetoresistive element pairs 23 to 25 constitutes a half bridge circuit. Further, as shown in FIG. 4, the first
第1磁気抵抗素子対23は、第1磁気抵抗素子23a及び第2磁気抵抗素子23bが互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して45°及び−45°の角度をなすように、すなわち互いにハの字状になるように配置されている。第2磁気抵抗素子対24の第3磁気抵抗素子24a及び第4磁気抵抗素子24b及び第3磁気抵抗素子対25の第5磁気抵抗素子25a及び第6磁気抵抗素子25bについても同様にハの字状にそれぞれ配置されている。
The first
図2に示されるボルテージフォロワ回路26は、第1磁気抵抗素子対23から波形信号を入力してインピーダンス変換してピーク・ボトム検出判定・保持回路27に出力する増幅回路である。すなわち、ボルテージフォロワ回路26は第1磁気抵抗素子対23の抵抗値の変化を所定の増幅率で増幅した波形信号に変換する。
The
ピーク・ボトム検出判定・保持回路27は、ボルテージフォロワ回路26から波形信号を入力し、当該波形信号の振幅のピーク値とボトム値を検出すると共に、検出したピーク値とボトム値を保持する回路である。上述のように、波形信号は第1波形と第2波形で構成されるので、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27は、第1波形の振幅よりも大きい第2波形の振幅のピーク値またはボトム値を検出する。ピーク・ボトム検出判定・保持回路27は、リセットされるまでピーク値とボトム値を保持する。
The peak / bottom detection determination / holding
オペアンプ28は、第2磁気抵抗素子対24から第1検出信号を入力すると共に、第3磁気抵抗素子対25から第2検出信号を入力し、第1検出信号と第2検出信号との信号差すなわち電圧差を増幅する差動増幅回路である。すなわち、オペアンプ28は、シグナルロータ10の回転角度に応じた波形状の角度信号を生成してコンパレータ29に出力する。
The
コンパレータ29は、角度信号の振幅と2値化閾値とを比較することにより、2値化した角度信号を生成する回路である。例えば、コンパレータ29は、角度信号の振幅が2値化閾値よりも大きい場合はLoの信号を2値化された角度信号として出力し、角度信号の振幅が2値化閾値よりも小さい場合はHiの信号を2値化された角度信号として出力する。なお、以下では「2値化された角度信号」を「2値化信号」とも言う。
The
2値化閾値は、電源とグランドとの間に直列接続された第1抵抗33及び第2抵抗34と、第1抵抗33及び第2抵抗34の中点35とコンパレータ29の出力端子とを接続する第3抵抗36と、の抵抗比によって設定されている。すなわち、第1抵抗33と第2抵抗34との中点35の電圧値が2値化閾値に対応している。
The binarization threshold value connects the
角度信号判定回路30は、2値化信号出力機能と回転基準位置出力機能とを有する回路部である。2値化信号出力機能は、角度信号判定回路30がコンパレータ29から2値化信号を入力し、当該2値化信号に対応した検出信号を外部に出力する機能である。角度信号判定回路30は、検出信号を外部に出力するために第1出力トランジスタ31を制御する。例えば、角度信号判定回路30は、2値化信号がHi信号の場合に第1出力トランジスタ31にHi信号を出力し、2値化信号がLo信号の場合に第1出力トランジスタ31にLo信号を出力する。
The angle
また、回転基準位置出力機能は、角度信号判定回路30がピーク・ボトム検出判定・保持回路27から波形信号の振幅のピーク値またはボトム値を入力すると共にピーク値またはボトム値に基づいて回転基準位置を取得する。そして、角度信号判定回路30が、2値化信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づいて回転基準位置の位置情報を示す回転基準位置信号を外部に出力する機能である。角度信号判定回路30は、回転基準位置信号を外部に出力するために第2出力トランジスタ32を制御する。例えば、角度信号判定回路30は、回転基準位置信号を外部に出力するときに第2出力トランジスタ32にHi信号を出力する。
Further, the rotation reference position output function is such that the angle
ここで、角度信号判定回路30が第2出力トランジスタ32に出力するHi信号は、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27に保持されたピーク値またはボトム値をリセットするリセット信号として機能する。
Here, the Hi signal output from the angle
第1出力トランジスタ31は、ゲートが角度信号判定回路30によって制御されることで外部に出力信号を出力するためのスイッチング手段である。第1出力トランジスタ31は、電源に接続された第4抵抗37及び第5抵抗38の直列接続に対して、第5抵抗38とグランドとの間に接続されている。
The
また、第1出力トランジスタ31は、角度信号判定回路30からゲートにHi信号が入力された場合にONする。これにより、第1出力トランジスタ31がONしている場合は、第4抵抗37及び第5抵抗38の中点39の電圧(例えば2.5V)が出力信号として外部に出力され、第1出力トランジスタ31がOFFしている場合は、電源の電圧(例えば5V)が出力信号として外部に出力される。
The
第2出力トランジスタ32は、ゲートが角度信号判定回路30によって制御されることで回転基準位置の位置情報を示す回転基準位置信号を出力するためのスイッチング手段である。第2出力トランジスタ32は、中点39とグランドとの間に接続されている。
The
また、第2出力トランジスタ32は、角度信号判定回路30からゲートにHi信号が入力された場合にONする。これにより、第2出力トランジスタ32がONしている場合は、中点39がグランドに接続されるので、グランドの電圧(例えば0V)が回転基準位置信号として外部に出力される。以上が、本実施形態に係る回転検出装置20の全体構成である。
The
次に、回転検出装置20の作動について説明する。まず、図5に示されるように、シグナルロータ10が回転すると、回転検出装置20は当該回転検出装置20とシグナルロータ10の外周部11とのギャップの変化に基づいて波形信号及び角度信号を取得する。
Next, the operation of the
なお、図5では円板状のシグナルロータ10の外周部11が直線状に描かれている。また、シグナルロータ10の回転方向において欠歯部13よりも回転上流側の突起12を1番目とし、順に2番目、3番目とする。一方、欠歯部13よりも回転下流側の突起12を34番目とし、順に33番目、32番目、31番目とする。
In addition, in FIG. 5, the outer
ピーク・ボトム検出判定・保持回路27では波形信号の振幅がモニタされる。図5に示される方向にシグナルロータ10が回転した場合、先にボトム値がピーク・ボトム検出判定・保持回路27に保持され、この後にピーク値が保持される。これらピーク値またはボトム値はピーク・ボトム検出判定・保持回路27から角度信号判定回路30に出力される。
The peak / bottom detection determination / holding
コンパレータ29では、角度信号の振幅と2値化閾値とが比較され、2値化信号(2値化された角度信号)が生成される。角度信号の振幅が2値化閾値より大きい場合は例えばLo、角度信号の振幅が2値化閾値より小さい場合は例えばHiの2値化信号がコンパレータ29で生成され、角度信号判定回路30に出力される。
In the
なお、34番目の突起12から欠歯部13に切り替わるときの当該34番目の突起12に対応する角度信号の振幅は、2番目から33番目までの各突起12に対応した角度信号の振幅よりも大きくなる。同様に、欠歯部13から1番目の突起12に切り替わるときの当該1番目の突起12に対応する角度信号の振幅も、2番目から33番目までの各突起12に対応した角度信号の振幅よりも大きくなる。これは、回転検出装置20とシグナルロータ10の外周部11とのギャップの変化が一定ではなくなるからである。
The amplitude of the angle signal corresponding to the
上記のように、随時、波形信号のピーク値またはボトム値、及び2値化信号が角度信号判定回路30に入力される。これに伴い、角度信号判定回路30では、2値化信号及び回転基準位置信号を出力信号として外部に出力するための処理が行われる。
As described above, the peak value or bottom value of the waveform signal and the binarized signal are input to the angle
具体的には、時点T1では、角度信号が2値化閾値を下回るので、Hiの2値化信号が角度信号判定回路30に入力される。これに伴い、第1出力トランジスタ31は角度信号判定回路30によってOFFされる。また、この時点T1では、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27に保持されていたピーク値及びボトム値がリセットされており、回転基準位置が検出されていない。したがって、第2出力トランジスタ32は角度信号判定回路30によってOFFされる。これにより、図2に示される回路において中点39は電源電圧(5V)が印加されるので、当該電源電圧が出力信号として外部に出力される。
Specifically, at the time point T <b> 1, the angle signal falls below the binarization threshold value, so the Hi binarization signal is input to the angle
続いて、図5の時点T2では、角度信号が2値化閾値を上回るので、Loの2値化信号が角度信号判定回路30に入力される。これに伴い、第1出力トランジスタ31は角度信号判定回路30によってONされる。また、角度信号判定回路30では回転基準位置が取得されていないので、第2出力トランジスタ32もOFFされる。これにより、図2に示される回路において中点39には第4抵抗37及び第5抵抗38の抵抗比に応じた電圧(2.5V)が印加されるので、当該電圧が出力信号として外部に出力される。
Subsequently, at time T <b> 2 in FIG. 5, since the angle signal exceeds the binarization threshold, the Lo binarization signal is input to the angle
そして、時点T2の後、角度信号判定回路30では、突起12から欠歯部13への切り替わりが検出される。これは、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27によって波形信号の振幅のボトム値が検出及び保持され、角度信号判定回路30に出力される。これにより、時点T3では、角度信号判定回路30において回転基準位置が取得される。
Then, after the time T2, the angle
時点T4では、時点T2と同様に、シグナルロータ10の外周部11は欠歯部13から突起12に切り替わる。これにより、角度信号が2値化閾値を上回るので、2値化信号はHiからLoに立ち下がる。そして、2値化信号の立ち下がりエッジに基づいて角度信号判定回路30によって第1出力トランジスタ31及び第2出力トランジスタ32がONされる。これにより、図2に示される回路において中点39はグランドに接続されるので、グランドの電圧(0V)が回転基準位置の位置情報を示す回転基準位置信号として外部に出力される。本実施形態では、2値化信号に対応した検出信号の振幅よりも大きな振幅の信号が回転基準位置信号として出力される。
At time T4, the outer
さらに、第2出力トランジスタ32がONされたことにより、角度信号判定回路30からピーク・ボトム検出判定・保持回路27にリセット信号が入力される。これにより、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27に保持されていたピーク値及びボトム値がリセットされる。なお、上述のように、時点T4後は第2出力トランジスタ32がONされるので、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27ではピーク値は保持されずにボトム値だけが利用される。シグナルロータ10の回転方向が逆転した場合はピーク値だけが検出及び保持され、利用される。
Further, when the
この後、時点T5では、角度信号が2値化閾値を下回るので、第1出力トランジスタ31及び第2出力トランジスタ32はOFFされる。時点T5以降は、2値化信号に対応した検出信号が出力される。
Thereafter, at the time T5, the angle signal falls below the binarization threshold value, so that the
そして、エンジンECUは、回転検出装置20から検出信号及び回転基準位置信号を入力することにより、シグナルロータ10の回転角度とシグナルロータ10の欠歯部13の位置である回転基準位置をクランク角の基準角度として取得する。また、エンジンECUはこの回転基準位置の情報を用いて燃料噴射弁や点火プラグ等を制御する。
Then, the engine ECU inputs the detection signal and the rotation reference position signal from the
以上説明したように、本実施形態では、シグナルロータ10の回転角度を検出するための第2磁気抵抗素子23b及び第3磁気抵抗素子対25とは異なる第1磁気抵抗素子対23によって波形信号を検出することが特徴となっている。これにより、波形信号に含まれる第1波形の振幅と第2波形の振幅との大きさの違いに基づいて、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27によって波形信号の振幅のピーク値またはボトム値を検出することができる。このため、シグナルロータ10の回転スピードの瞬間的な変化等が発生してシグナルロータ10に回転ムラが生じたとしても、角度信号判定回路30において回転基準位置を示す回転基準位置信号が生成されないようにすることができる。
As described above, in the present embodiment, the waveform signal is generated by the first
また、シグナルロータ10の外周部11及び欠歯部13の形状の精度に依存せずに、すなわち第1磁気抵抗素子対23とシグナルロータ10とのギャップの精度に依存せずに回転基準位置を検出することができる。したがって、シグナルロータ10の回転基準位置の誤検出を防止することができると共に、シグナルロータ10の回転基準位置の検出精度を向上させることができる。
Further, the rotation reference position can be set without depending on the accuracy of the shape of the outer
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、シグナルロータ10が特許請求の範囲の「回転体」に対応し、欠歯部13が特許請求の範囲の「回転基準部」に対応する。また、ボルテージフォロワ回路26が特許請求の範囲の「増幅アンプ」に対応し、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27が特許請求の範囲の「ピーク・ボトム検出部」に対応する。さらに、オペアンプ28、コンパレータ29、各抵抗33、34、36が特許請求の範囲の「2値化部」に対応し、角度信号判定回路30が特許請求の範囲の「判定部」に対応する。
In addition, regarding the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。第1実施形態では、シグナルロータ10のうち欠歯部13が回転基準位置を示していたが、本実施形態ではシグナルロータ10の外周部11の一部に設けられた長山部が回転基準位置を示すように構成されている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the
具体的には、図6に示されるように、シグナルロータ10の長山部14に対応した波形信号が第1磁気抵抗素子対23によって検出される。例えば、シグナルロータ10の凹部から長山部14に切り替わるときに波形信号のピーク値が現れる。また、シグナルロータ10の長山部14から凹部に切り替わるときに波形信号のボトム値が現れる。シグナルロータ10の回転方向に応じてピーク値及びボトム値のうちのいずれか一方が先に現れる。この波形信号の振幅のピーク値またはボトム値に基づいて、角度信号判定回路30によって回転基準位置信号が外部に出力される。
Specifically, as shown in FIG. 6, a waveform signal corresponding to the
一方、図7に示されるように、オペアンプ28によって得られる角度信号の振幅は、長山部14と凹部との切り替わりでそれほど大きく変化しない。この角度信号は、コンパレータ29で2値化され、角度信号判定回路30によって外部に出力される。以上のように、シグナルロータ10の回転基準位置を示す手段として長山部14が設けられたものについても、第1実施形態と同様に2値化された角度信号及び回転基準位置信号を取得することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the amplitude of the angle signal obtained by the
なお、図6及び図7の「長山ロータ」が長山部14が設けられたシグナルロータ10を示しており、「通常歯ロータ」は欠歯部13が設けられていないシグナルロータを示している。また、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、長山部14が特許請求の範囲の「回転基準部」に対応する。
6 and 7 show the
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。図8に示されるように、回転検出装置は、シグナルロータ10の回転を検出するセンシング部として第1磁気抵抗素子対23のみを備えている。すなわち、本実施形態では、第2磁気抵抗素子対24及び第3磁気抵抗素子対25は回転検出装置に備えられていない。したがって、回転検出装置は、第1磁気抵抗素子対23の出力に基づいて、シグナルロータ10の回転角度と回転基準位置を検出することとなる。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described. As shown in FIG. 8, the rotation detection device includes only the first
このため、ボルテージフォロワ回路26は、ピーク・ボトム検出判定・保持回路27だけでなくコンパレータ29にも接続されている。これにより、ボルテージフォロワ回路26からコンパレータ29に入力される波形信号が角度信号となる。上述の図3に示されるように、波形信号はシグナルロータ10のうち突起12が形成された外周部11に対応する第1波形を含んでいる。この第1波形を含んだ波形信号が角度信号としてコンパレータ29に入力される。したがって、コンパレータ29は、ボルテージフォロワ回路26から入力した角度信号の振幅と2値化閾値とを比較することにより、2値化した角度信号を生成することとなる。なお、各抵抗33、34、36の抵抗値は角度信号に応じて設定される。
For this reason, the
以上のように、回転検出装置は1つの第1磁気抵抗素子対23を備えた最小限の構成とすることができる。このような構成としても、第1磁気抵抗素子対23から出力される信号からシグナルロータ10の回転角度と回転基準位置の両方を取得することができる。
As described above, the rotation detection device can have a minimum configuration including one first
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された回転検出装置20の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、検出信号及び回転基準位置信号を外部に出力する構成は、第1出力トランジスタ31等に限られない。例えば、検出信号のパルス幅よりも大きなパルス幅の回転基準位置信号を出力する構成でも良い。逆に、回転検出装置20は、検出信号のパルス幅よりも小さなパルス幅の回転基準位置信号を出力しても良い。
(Other embodiments)
The configuration of the
一方、第1実施形態では、回転基準位置信号の振幅を検出信号の振幅よりも大きくしたが、これは各信号を識別するための一例である。したがって、回転基準位置信号の振幅を検出信号の振幅よりも小さくしても良い。このように、回転検出装置20は、検出信号の振幅に対して回転基準位置信号の振幅を変化させて出力する構成であれば良い。
On the other hand, in the first embodiment, the amplitude of the rotation reference position signal is made larger than the amplitude of the detection signal, but this is an example for identifying each signal. Accordingly, the amplitude of the rotation reference position signal may be made smaller than the amplitude of the detection signal. Thus, the
また、角度信号判定回路30から外部に回転基準位置信号を出力する前に既に回転基準位置の情報が得られているので、例えば図5の時点T3から時点T4の間に回転基準位置信号を出力することを示す予告信号を外部に出力する構成でも良い。これにより、エンジンECUは回転基準位置信号を取得する前に回転基準位置信号を把握することができると共に、この事前情報をエンジン制御に役立てることができる。
Further, since the rotation reference position information has already been obtained before the rotation reference position signal is output from the angle
さらに、回転検出装置20は、検出信号を角度信号として出力する図示しない端子と、回転基準位置信号を出力する図示しない端子と、をそれぞれ有していても良い。これにより、回転検出装置20は、検出信号(2値化された角度信号)及び回転基準位置信号をそれぞれ専用の端子からエンジンECUに出力することができる。
Further, the
回転検出装置20の適用は内燃機関に限られない。シグナルロータ10についても、回転基準位置を示す回転基準部は欠歯部13や長山部14ではなく別の手段が設けられていても良い。すなわち、シグナルロータ10の外周部11とこの外周部11の一部に回転基準位置を示す回転基準部とが設けられていれば良い。
The application of the
10 シグナルロータ(回転体)
11 外周部
13 欠歯部(回転基準部)
23 第1磁気抵抗素子対
23a 第1磁気抵抗素子
23b 第2磁気抵抗素子
26 ボルテージフォロワ回路(増幅アンプ)
27 ピーク・ボトム検出判定・保持回路(ピーク・ボトム検出部)
30 角度信号判定回路(判定部)
10 Signal rotor (rotating body)
11 outer
23 1st
27 Peak / Bottom Detection Judgment / Holding Circuit (Peak / Bottom Detection Unit)
30 Angle signal determination circuit (determination unit)
Claims (1)
第1磁気抵抗素子(23a)及び第2磁気抵抗素子(23b)が直列接続されて構成され、前記回転体(10)の回転に伴って前記第1磁気抵抗素子(23a)及び前記第2磁気抵抗素子(23b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する第1磁気抵抗素子対(23)と、
前記第1磁気抵抗素子対(23)の抵抗値の変化を波形信号に変換する増幅アンプ(26)と、
前記波形信号を入力し、当該波形信号の振幅のピーク値またはボトム値を検出するピーク・ボトム検出部(27)と、
前記ピーク・ボトム検出部(27)で検出された前記ピーク値または前記ボトム値を入力し、前記ピーク値または前記ボトム値に基づいて前記回転基準位置を取得する判定部(30)と、
を備え、
前記第1磁気抵抗素子対(23)は、前記波形信号として、前記外周部(11)に対応する第1波形と、前記外周部(11)から前記回転基準部(13、14)への切り替わりに対応すると共に前記第1波形よりも振幅が大きい第2波形と、を含んだ信号を出力し、
前記ピーク・ボトム検出部(27)は、前記第1波形の振幅よりも大きい前記第2波形の振幅のピーク値またはボトム値を検出し、
さらに、第3磁気抵抗素子(24a)及び第4磁気抵抗素子(24b)が直列接続されて構成され、前記回転体(10)の回転に伴って前記第3磁気抵抗素子(24a)及び前記第4磁気抵抗素子(24b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて第1検出信号を出力する第2磁気抵抗素子対(24)と、
第5磁気抵抗素子(25a)及び第6磁気抵抗素子(25b)が直列接続されて構成され、前記回転体(10)の回転に伴って前記第5磁気抵抗素子(25a)及び前記第6磁気抵抗素子(25b)が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて第2検出信号を出力する第3磁気抵抗素子対(25)と、
前記第1検出信号及び前記第2検出信号を入力し、前記第1検出信号及び前記第2検出信号から前記回転体(10)の回転角度に応じた角度信号を生成すると共に、前記角度信号と2値化閾値とを比較することにより前記角度信号を2値化する2値化部(28、29、33、34、36)と、
を備え、
前記判定部(30)は、前記2値化部(28、29、33、34、36)から前記角度信号を入力すると共に当該角度信号を外部に出力する一方、2値化された前記角度信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づいて前記回転基準位置の位置情報を示す回転基準位置信号を外部に出力することを特徴とする回転検出装置。 The rotation reference position is detected with respect to the rotation of the rotating body (10) provided with an outer peripheral part (11) and a rotation reference part (13, 14) indicating a rotation reference position at a part of the outer peripheral part (11). A rotation detector configured to:
A first magnetoresistive element (23a) and a second magnetoresistive element (23b) are connected in series, and the first magnetoresistive element (23a) and the second magnetic element are rotated along with the rotation of the rotating body (10). A first magnetoresistive element pair (23) for detecting a change in resistance value when the resistance element (23b) is affected by a magnetic field;
An amplification amplifier (26) for converting a change in resistance value of the first magnetoresistive element pair (23) into a waveform signal;
A peak / bottom detector (27) for inputting the waveform signal and detecting a peak value or a bottom value of an amplitude of the waveform signal;
A determination unit (30) for inputting the peak value or the bottom value detected by the peak / bottom detection unit (27) and acquiring the rotation reference position based on the peak value or the bottom value;
With
The first magnetoresistive element pair (23) has, as the waveform signal, a first waveform corresponding to the outer peripheral portion (11), and switching from the outer peripheral portion (11) to the rotation reference portion (13, 14). And a signal including a second waveform having a larger amplitude than that of the first waveform,
The peak / bottom detector (27) detects a peak value or a bottom value of the amplitude of the second waveform that is larger than the amplitude of the first waveform ,
Further, the third magnetoresistive element (24a) and the fourth magnetoresistive element (24b) are connected in series. The third magnetoresistive element (24a) and the A second magnetoresistive element pair (24) that outputs a first detection signal based on a change in resistance value when the four magnetoresistive elements (24b) are affected by a magnetic field;
A fifth magnetoresistive element (25a) and a sixth magnetoresistive element (25b) are connected in series, and the fifth magnetoresistive element (25a) and the sixth magnetic resistor are coupled with the rotation of the rotating body (10). A third magnetoresistive element pair (25) that outputs a second detection signal based on a change in resistance value when the resistance element (25b) is affected by a magnetic field;
The first detection signal and the second detection signal are input, an angle signal corresponding to a rotation angle of the rotating body (10) is generated from the first detection signal and the second detection signal, and the angle signal and A binarization unit (28, 29, 33, 34, 36) for binarizing the angle signal by comparing with a binarization threshold;
With
The determination unit (30) inputs the angle signal from the binarization unit (28, 29, 33, 34, 36) and outputs the angle signal to the outside, while the binarized angle signal A rotation detection device that outputs a rotation reference position signal indicating position information of the rotation reference position based on a rising edge or a falling edge of the rotation detection device.
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