JP6337842B2 - Rotation detector - Google Patents
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Description
本発明は、ロータの回転態様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 mode of a rotor.
従来より、ロータの回転態様を検出するように構成された回転検出装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的には、複数の磁気抵抗素子が形成されたセンサチップと、各磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、各磁気抵抗素子の出力に基づく信号処理を行う処理回路と、を備えた回転検出装置の構成が提案されている。各磁気抵抗素子は、ロータに対向する位置に配置され、ハーフブリッジ回路を形成する磁気抵抗素子対を複数構成している。そして、各磁気抵抗素子対の中点電位がロータの回転に応じて変化する。
Conventionally, for example,
ここで、3個の磁気抵抗素子対の出力から2つの第1差動信号及び第2差動信号を生成する構成が考えられる。各磁気抵抗素子対の出力をA、B、Cと定義すると、第1差動信号は(A−B)−(B−C)から得られる。第1差動信号は、ロータの山/谷中心検出用の信号である。また、第2差動信号は(A−C)から得られる。第2差動信号は山谷判別用の信号である。したがって、各磁気抵抗素子対の出力のうちのA、Cが2つの差動信号に共通のパラメータになっている。 Here, the structure which produces | generates two 1st differential signals and 2nd differential signals from the output of three magnetoresistive element pairs can be considered. When the output of each magnetoresistive element pair is defined as A, B, and C, the first differential signal is obtained from (A−B) − (B−C). The first differential signal is a signal for detecting the crest / valley center of the rotor. The second differential signal is obtained from (AC). The second differential signal is a signal for discriminating mountains and valleys. Therefore, A and C of the outputs of each magnetoresistive element pair are parameters common to the two differential signals.
上記の構成において、回転検出装置とロータとのギャップが大きくなると、ロータの歯に対するバイアス磁石の磁界の変化が鈍くなる。このため、第1差動信号及び第2差動信号の各信号振幅が小さくなるので、ロータの歯の長さ中心に対応した出力信号の精度の低下が問題となる。そこで、センサチップにおいて3個の磁気抵抗素子対のいずれかの位置を変更することで第1差動信号及び第2差動信号の信号振幅を大きくすることが考えられる。 In the above configuration, when the gap between the rotation detection device and the rotor increases, the change in the magnetic field of the bias magnet with respect to the teeth of the rotor becomes dull. For this reason, since the signal amplitude of each of the first differential signal and the second differential signal becomes small, there is a problem that the accuracy of the output signal corresponding to the center of the tooth length of the rotor is lowered. Therefore, it is conceivable to increase the signal amplitude of the first differential signal and the second differential signal by changing the position of any of the three magnetoresistive element pairs in the sensor chip.
しかし、3個のうちの1個の磁気抵抗素子対の出力が2つの差動信号に共通のパラメータになっているので、2つの差動信号の信号振幅はトレードオフの関係になる。すなわち、3個の磁気抵抗素子対のうちのいずれかの位置を変更したことによって第1差動信号及び第2差動信号のうちの一方の信号振幅が大きくなるが、他方の信号振幅は小さくなってしまう。このように、第1差動信号及び第2差動信号の各信号振幅には制約があるので、ロータに対する回転検出装置の検出可能ギャップの拡大が困難になっている。 However, since the output of one of the three magnetoresistive element pairs is a parameter common to the two differential signals, the signal amplitudes of the two differential signals are in a trade-off relationship. That is, changing the position of one of the three magnetoresistive element pairs increases the signal amplitude of one of the first differential signal and the second differential signal, but decreases the other signal amplitude. turn into. As described above, since the signal amplitudes of the first differential signal and the second differential signal are limited, it is difficult to expand the detectable gap of the rotation detection device with respect to the rotor.
本発明は上記点に鑑み、ロータに対する検出可能ギャップを拡大す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。 An object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of expanding a detectable gap with respect to a rotor in view of the above points.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、凸部(12)と凹部(13)とが回転方向に交互に設けられた歯車型のロータ(10)の回転に伴って抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子対(31〜35)と、複数の磁気抵抗素子対にバイアス磁界を印加するバイアス磁石(21)と、を有し、ロータが回転することに伴う複数の磁気抵抗素子対の抵抗値の変化に基づいて、凸部及び凹部の凹凸構造に対応した波形のメイン信号と、メイン信号に対して位相を持った波形のサブ信号と、をそれぞれ生成する検出部(30)を備えている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in accordance with the rotation of the gear-type rotor (10) in which the convex portions (12) and the concave portions (13) are alternately provided in the rotation direction, the resistance value is increased. And a plurality of magnetoresistive element pairs (31 to 35) that change and a bias magnet (21) that applies a bias magnetic field to the plurality of magnetoresistive element pairs, and a plurality of magnetoresistive elements as the rotor rotates. A detection unit (30) that generates a main signal having a waveform corresponding to the concavo-convex structure of the convex part and the concave part and a sub signal having a waveform having a phase with respect to the main signal based on a change in the resistance value of the element pair. ).
また、メイン信号及びサブ信号を2値化するための2値化閾値を有し、検出部からメイン信号及びサブ信号を入力し、メイン信号と2値化閾値とを比較してメイン信号を2値化した位置信号を生成すると共に、サブ信号と2値化閾値とを比較して位相信号を2値化した位相信号を生成し、位置信号を凸部の中心通過情報とする一方、位相信号をロータの回転態様情報とする判定回路部(40)を備えている。 In addition, a binarization threshold value for binarizing the main signal and the sub signal is provided, the main signal and the sub signal are input from the detection unit, the main signal is compared with the binarization threshold value, and the main signal is set to 2 In addition to generating a digitized position signal, a phase signal obtained by binarizing the phase signal by comparing the sub-signal and the binarization threshold value is generated, and the position signal is used as center passage information of the convex portion. Is provided with a determination circuit section (40) having the rotation mode information of the rotor.
複数の磁気抵抗素子対は、バイアス磁石のうちロータ側の端部(21a)よりもロータから離れて配置されていると共に、複数の磁気抵抗素子対のうちの第1磁気抵抗素子対(31)、第2磁気抵抗素子対(32)、及び第3磁気抵抗素子対(33)は、複数の磁気抵抗素子対のうちの第4磁気抵抗素子対(34)及び第5磁気抵抗素子対(35)よりも端部から離れて配置されている。 The plurality of magnetoresistive element pairs are disposed farther from the rotor than the end (21a) on the rotor side of the bias magnet, and the first magnetoresistive element pair (31) of the plurality of magnetoresistive element pairs. The second magnetoresistive element pair (32) and the third magnetoresistive element pair (33) are a fourth magnetoresistive element pair (34) and a fifth magnetoresistive element pair (35) of the plurality of magnetoresistive element pairs. ) Is arranged farther from the end than.
第2磁気抵抗素子対は、第1磁気抵抗素子対、第3磁気抵抗素子対、第4磁気抵抗素子対、及び第5磁気抵抗素子対に囲まれた範囲に配置されている。 The second magnetoresistive element pair is disposed in a range surrounded by the first magnetoresistive element pair, the third magnetoresistive element pair, the fourth magnetoresistive element pair, and the fifth magnetoresistive element pair.
検出部は、第1磁気抵抗素子対、第2磁気抵抗素子対、及び第3磁気抵抗素子対の出力に基づいて位置信号を生成すると共に、第4磁気抵抗素子対及び第5磁気抵抗素子対の出力に基づいて位相信号を生成することを特徴とする。 The detection unit generates a position signal based on the outputs of the first magnetoresistive element pair, the second magnetoresistive element pair, and the third magnetoresistive element pair, and the fourth magnetoresistive element pair and the fifth magnetoresistive element pair. A phase signal is generated on the basis of the output of.
これによると、メイン信号は第1磁気抵抗素子対及び第3磁気抵抗素子対がロータから離れるほど信号振幅が大きくなる。一方、サブ信号は第4磁気抵抗素子対及び第5磁気抵抗素子対がロータに近づくほどメイン信号から独立して信号振幅が大きくなる。すなわち、メイン信号及びサブ信号の信号振幅が両方とも大きくなるように各磁気抵抗素子対が配置されることでメイン信号及びサブ信号の両方の信号振幅を最大化することができる。このため、ロータに対するギャップが大きくなっても、メイン信号及びサブ信号の信号振幅を確保することができる。したがって、ロータに対する検出可能ギャップを拡大することができる。 According to this, the signal amplitude of the main signal increases as the first magnetoresistive element pair and the third magnetoresistive element pair move away from the rotor. On the other hand, the signal amplitude of the sub signal increases independently from the main signal as the fourth magnetoresistive element pair and the fifth magnetoresistive element pair approach the rotor. That is, the signal amplitudes of both the main signal and the sub signal can be maximized by arranging each magnetoresistive element pair so that both the signal amplitudes of the main signal and the sub signal are increased. For this reason, even if the gap with respect to the rotor becomes large, the signal amplitude of the main signal and the sub signal can be secured. Therefore, the detectable gap with respect to the rotor can be enlarged.
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歯車型のロータ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。ロータ10の外周部11には凸部12と凹部13とが回転方向に交互に設けられているなお、図1ではロータ10の外周部11の一部を直線状に展開して示している。
(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
回転検出装置20は、ロータ10の回転態様を検出するように構成されている。回転検出装置20は、円筒状のバイアス磁石21と、このバイアス磁石21に対して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。
The
バイアス磁石21は、センサチップ22にバイアス磁界を印加することによりセンサチップ22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。バイアス磁石21の中空部にはセンサチップ22が配置されている。
The
センサチップ22は、半導体チップとして構成されている。センサチップ22は、ロータ10の回転に伴って凸部12の位置すなわちクランク角に応じた信号を出力するように構成された検出部30を備えている。検出部30は、ロータ10の回転に伴って抵抗値が変化する第1磁気抵抗素子対31、第2磁気抵抗素子対32、第3磁気抵抗素子対33、第4磁気抵抗素子対34、及び第5磁気抵抗素子対35を備えている。
The
各磁気抵抗素子対31〜35は、ハーフブリッジ回路として構成されている。具体的には、図2に示されるように、第1磁気抵抗素子対31は、電源(Vcc)とグランド(GND)との間に直列接続された2つの磁気抵抗素子31a、31bによって構成されている。第1磁気抵抗素子対31は、ロータ10の回転に伴って各磁気抵抗素子31a、31b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31は、当該抵抗値の変化に基づいて、各磁気抵抗素子31a、31bの中点31cの電圧を波形信号として出力する。
Each of the magnetoresistive element pairs 31 to 35 is configured as a half bridge circuit. Specifically, as shown in FIG. 2, the first
第2〜第5磁気抵抗素子対32〜35についても第1磁気抵抗素子対31と同じ構成である。第2磁気抵抗素子対32は、2つの磁気抵抗素子32a、32bによって構成されている。そして、各磁気抵抗素子32a、32bの中点32cの電圧を波形信号として出力する。第3磁気抵抗素子対33は、2つの磁気抵抗素子33a、33bによって構成されている。そして、第3磁気抵抗素子対33は、各磁気抵抗素子33a、33bの中点33cの電圧を波形信号として出力する。
The second to fifth magnetoresistive element pairs 32 to 35 have the same configuration as the first
また、第4磁気抵抗素子対34は、2つの磁気抵抗素子34a、34bによって構成されている。そして、各磁気抵抗素子34a、34bの中点34cの電圧を波形信号として出力する。第5磁気抵抗素子対35は、2つの磁気抵抗素子35a、35bによって構成されている。そして、第5磁気抵抗素子対35は、各磁気抵抗素子35a、35bの中点35cの電圧を波形信号として出力する。
The fourth
さらに、検出部30は、各磁気抵抗素子対31〜35の他に、第1〜第4オペアンプ36〜39を備えている。第1磁気抵抗素子対31の中点31cの中点電位をAと定義すると共に、第2磁気抵抗素子対32の中点32cの中点電位をBと定義すると、第1オペアンプ36は、A−Bを演算してその結果を出力するように構成された差動増幅器である。また、第3磁気抵抗素子対33の中点33cの中点電位をCと定義すると、第2オペアンプ37は、B−Cを演算してその結果を出力するように構成された差動増幅器である。
Further, the
第3オペアンプ38は、第1オペアンプ36からA−Bを入力すると共に第2オペアンプ37からB−Cを入力し、(A−B)−(B−C)を演算してその結果をS1(=A+C−2B)として出力するように構成された差動増幅器である。このS1の信号は、ロータ10の凸部12及び凹部13の凹凸構造に対応した波形のメイン信号である。例えば、メイン信号S1は、ロータ10の凹部13と凸部12とエッジ部分で振幅が最大または最小となる波形の信号である。
The third
メイン信号S1は、−2Bの影響が大きく反映される信号である。これは、第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33の各フリー磁性層の磁化方向がロータ10の凹凸構造に対して小さく振れる一方、第2磁気抵抗素子対32のフリー磁性層の磁化方向がロータ10の凹凸構造に対して大きく振れるためである。
The main signal S1 is a signal that greatly reflects the influence of -2B. This is because the magnetization directions of the free magnetic layers of the first
第4磁気抵抗素子対34の中点34cの中点電位をLと定義すると共に、第5磁気抵抗素子対35の中点35cの中点電位をRと定義すると、第4オペアンプ39は、L−Rを演算してその結果をS2として出力するように構成された差動増幅器である。このS2の信号は、メイン信号S1に対して位相差を持った波形のサブ信号である。例えば、サブ信号S2は、ロータ10の凸部12の回転方向中心で振幅が最大となり、凹部13の回転方向中心で振幅が最小となる波形の信号である。
When the midpoint potential of the
このように、検出部30は、第1磁気抵抗素子対31、第2磁気抵抗素子対32、及び第3磁気抵抗素子対33の出力に基づいてメイン信号S1(=(A−B)−(B−C))を生成する。また、検出部30は、第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35の出力に基づいてサブ信号S2(=L−R)を生成する。なお、各オペアンプ36〜39は、信号をオフセット調整して出力するように構成されている。
As described above, the
そして、回転検出装置20は、検出部30で検出されたロータ10の回転態様に応じた信号を生成する判定回路部40を備えている。判定回路部40は、上述のセンサチップ22に形成されていても良いし、図示しない別の半導体チップに形成されていても良い。
The
判定回路部40は、閾値生成部41、第1コンパレータ42、第2コンパレータ43、及び制御部44を備えている。閾値生成部41は、電源(Vcc)とグランド(GND)との間に直列接続された2つの抵抗41a、41bによって構成されている。各抵抗41a、41bの中点41cの電位が2値化閾値とされる。2値化閾値はメイン信号S1及びサブ信号S1を2値化するための閾値として用いられる。
The
第1コンパレータ42は、検出部30の第3オペアンプ38からメイン信号S1を入力すると共に閾値生成部41から2値化閾値を入力する。そして、第1コンパレータ42は、メイン信号S1と2値化閾値とを比較してメイン信号S1を2値化した位置信号を生成する。
The
第2コンパレータ43は、検出部30の第4オペアンプ39からサブ信号S2を入力すると共に閾値生成部41から2値化閾値を入力する。そして、第2コンパレータ43は、サブ信号S2と2値化閾値とを比較してサブ信号S2を2値化した位相信号を生成する。
The
制御部44は、第1コンパレータ42から位置信号を凸部12の中心通過情報として入力すると共に、第2コンパレータ43から位相信号をロータ10の回転態様情報として入力する制御回路である。また、制御部44は、中心通過情報及び回転態様情報に基づいてロータ10の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを判定する機能を有している。制御部44は、位置信号及びロータ10の回転方向の情報を出力端子23(Vout)を介して図示しない外部機器に出力する。
The
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。なお、回転検出装置20は外部機器に接続される電源端子24(Vcc)及びグランド端子25(GND)を備えている。そして、回転検出装置20は、これらの端子24、25を介して外部機器から電源供給される構成となっている。
The above is the overall configuration of the
次に、センサチップ22における各磁気抵抗素子対31〜35の配置関係について説明する。図1に示されるように、各磁気抵抗素子対31〜35は、バイアス磁石21のうちロータ10側の端部21aよりもロータ10から離れて配置されている。つまり、全ての磁気抵抗素子対31〜35がバイアス磁石21の中空部に配置されている。
Next, the arrangement relationship of the magnetoresistive element pairs 31 to 35 in the
また、各磁気抵抗素子対31〜35のうちの第1磁気抵抗素子対31、第2磁気抵抗素子対32、及び第3磁気抵抗素子対33は、複数の磁気抵抗素子対31〜35のうちの第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35よりもバイアス磁石21の端部21aから離れて配置されている。すなわち、メイン信号S1を生成するための各磁気抵抗素子対31〜33が、サブ信号S2を生成するための各磁気抵抗素子対34、35よりもバイアス磁石21の端部21aから遠ざけられている。
The first
そして、第2磁気抵抗素子対32は、第1磁気抵抗素子対31、第3磁気抵抗素子対33、第4磁気抵抗素子対34、及び第5磁気抵抗素子対35に囲まれた範囲に配置されている。当該範囲は、センサチップ22を構成する半導体チップの一面において、各磁気抵抗素子対31、33〜35を結ぶことによって形成される最大の範囲である。
The second
さらに、第2磁気抵抗素子対32は、第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33よりも第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35側に配置されている。これにより、メイン信号S1は−2Bの影響が大きく反映される。すなわち、−X方向においては歯の中心配置での精度が向上する。また、−Y方向においては各磁気抵抗素子対34、35側で振幅が向上する。このため、回転検出装置20の検出可能ギャップの拡大を図ることができる。
Further, the second
ここで、第4磁気抵抗素子対34、第2磁気抵抗素子対32、及び第5磁気抵抗素子対35は、バイアス磁石21の中空部のうちの端部21a側に形成される磁界の磁束密度が一定以上の位置に配置されることが好ましい。これにより、第4磁気抵抗素子対34、第2磁気抵抗素子対32、及び第5磁気抵抗素子対35の検出感度を向上させることができる。
Here, the fourth
そして、回転検出装置20がロータ10の影響を受けない状況では、第2磁気抵抗素子対32にはバイアス磁石21の中心軸に沿ったバイアス磁界が印加される。一方、他の各磁気抵抗素子対31、33〜35にはバイアス磁石21の端部を巻き込むバイアス磁界が印加される。
In a situation where the
具体的には、他の各磁気抵抗素子対31、33〜35ではバイアス磁石21の中心軸から外側を向く磁界が印加される。第1磁気抵抗素子対31と第3磁気抵抗素子対33とでは、バイアス磁石21の中心軸を中心として対称のバイアス磁界が印加される。さらに、第4磁気抵抗素子対34と第5磁気抵抗素子対35とでは、バイアス磁石21の中心軸を中心として対称のバイアス磁界が印加される。
Specifically, in each of the other magnetoresistive element pairs 31, 33 to 35, a magnetic field directed outward from the central axis of the
上記の各磁気抵抗素子対31〜35の配置は、以下の発明者らの検討に基づいている。まず、バイアス磁石21の端部21aを基準としてロータ10の径方向の距離をYと定義する。なお、Yに垂直な方向をXとする。
The arrangement of each of the magnetoresistive element pairs 31 to 35 is based on the following studies by the inventors. First, the radial distance of the
そして、発明者らは、第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33のYの値を変化させたときのメイン信号S1の信号振幅の変化を調べた。また、発明者らは、第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35のYの値を変化させたときのサブ信号S2の信号振幅の変化を調べた。
The inventors examined the change in the signal amplitude of the main signal S1 when the Y value of the first
その結果、図3に示されるように、メイン信号S1についてはYが大きくなるほど、すなわち第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33がバイアス磁石21の端部21aから遠ざかるほど信号振幅が大きくなった。一方、サブ信号S2についてはYが小さくなるほど、すなわち第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35がバイアス磁石21の端部21aに近づくほど信号振幅が大きくなった。
As a result, as shown in FIG. 3, the signal amplitude increases as Y increases with respect to the main signal S1, that is, as the first
以上の結果から、メイン信号S1を生成する第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33をバイアス磁石21の端部21aから遠ざけることでメイン信号S1の信号振幅を拡大することができる。また、サブ信号S2を生成する第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35をバイアス磁石21の端部21aに近づけることで、メイン信号S1の信号振幅に関係なくサブ信号S2の信号振幅を拡大することかできる。つまり、サブ信号S2の信号振幅を、メイン信号S1の信号振幅から独立して調整することができる。
From the above results, the signal amplitude of the main signal S1 can be increased by moving the first
次に、回転検出装置20の作動について説明する。まず、ロータ10が回転すると、図4に示されるように、検出部30とロータ10の外周部11とのギャップの変化に基づいて、検出部30ではメイン信号S1及びサブ信号S2が取得される。
Next, the operation of the
メイン信号S1は、ロータ10の凸部12の回転方向中心で2値化閾値を超えるような波形の信号となっている。一方、サブ信号S2は、メイン信号S1に対して位相差を持った波形、具体的にはロータ10の凸部12の回転方向中心で振幅が最大となる波形の信号となっている。
The main signal S1 is a signal having a waveform that exceeds the binarization threshold at the center of the rotation direction of the
そして、検出部30で取得されたメイン信号S1は、判定回路部40の第1コンパレータ42によって2値化閾値と比較される。メイン信号S1の信号振幅が2値化閾値より大きい場合は例えばHi、メイン信号S1の信号振幅が2値化閾値より小さい場合は例えばLoの位置信号が第1コンパレータ42で生成される。
The main signal S1 acquired by the
検出部30で取得されたサブ信号S2は、判定回路部40の第2コンパレータ43によって2値化閾値と比較される。サブ信号S2の振幅が2値化閾値より大きい場合は例えばHi、サブ信号S2の振幅が2値化閾値より小さい場合は例えばLoの位相信号が第2コンパレータ43で生成される。
The sub-signal S2 acquired by the
上記のように、随時、ロータ10の回転に伴ってメイン信号S1、サブ信号S2、位置信号、及び位相信号が生成され、位置信号及び位相信号が制御部44に入力される。これに伴い、判定回路部40では、位置信号を出力信号として外部機器に出力するための処理が行われる。
As described above, the main signal S1, the sub signal S2, the position signal, and the phase signal are generated as the
また、制御部44は、位置信号の中心通過情報及び位相信号の回転態様情報に基づいてロータ10の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを判定する。
Further, the
まず、ロータ10の回転方向が正転の場合、時点T1の前後では、メイン信号S1の振幅が2値化閾値よりも小さくなる。このため、位置信号はHiからLoになる。また、サブ信号S2の信号振幅は2値化閾値よりも大きいので、2値化された位相信号はHiとなる。したがって、制御部44は、位置信号がHiからLoに立ち下がること、及び、位相信号がHiであることの両方を満たすことから、ロータ10は正転していると判定する。
First, when the rotation direction of the
一方、ロータ10の回転方向が逆転の場合、時点T1の前後では、メイン信号S1の振幅が2値化閾値よりも大きくなる。このため、位置信号はLoからHiになる。また、サブ信号S2の信号振幅は2値化閾値よりも大きいので、2値化された位相信号はHiとなる。したがって、制御部44は、位置信号がLoからHiに立ち上がること、及び、位相信号がHiであることの両方を満たすことから、ロータ10は逆転していると判定する。
On the other hand, when the rotation direction of the
上記の判定は、時点T2の前後においても同じである。つまり、制御部44は、図5に示された条件を満たすか否かを判定することにより、ロータ10の回転方向を判定している。
The above determination is the same before and after the time point T2. That is, the
以上説明したように、メイン信号S1の生成に必要な第1〜第3磁気抵抗素子対31〜33と、サブ信号S2の生成に必要な第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35と、をそれぞれ分けた構成になっている。このため、メイン信号S1及びサブ信号S2の信号振幅が両方とも大きくなるように各磁気抵抗素子対31〜35を配置することができる。これに伴い、メイン信号S1及びサブ信号S2の両方の信号振幅を最大化することができる。
As described above, the first to third magnetoresistive element pairs 31 to 33 necessary for generating the main signal S1, the fourth
上記のように、メイン信号S1及びサブ信号S2の両方の信号振幅を大きくすることができるので、ロータ10に対する回転検出装置20のギャップが大きくなっても、メイン信号S1及びサブ信号S2の信号振幅が小さくならずに済む。したがって、ロータ10に対する回転検出装置20の検出可能ギャップを拡大することができる。
As described above, since the signal amplitudes of both the main signal S1 and the sub signal S2 can be increased, the signal amplitudes of the main signal S1 and the sub signal S2 even when the gap of the
(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、コンパレータ42、43毎に2値化閾値が設定されていても良い。
(Other embodiments)
The configuration of the
また、各コンパレータ42、43は、それぞれヒステリシス特性を有していても良いこの場合、第1コンパレータ42は、メイン信号S1が2値化閾値よりも小さくなったときに2値化閾値が第1の値になり、メイン信号S1が2値化閾値よりも大きくなったときに2値化閾値が第1の値よりも小さい第2の値になるように設定される。つまり、第1コンパレータ42は、メイン信号S1に応じて2値化閾値を第1の値または第2の値に切り替える。これにより、メイン信号S1にノイズ等が入ったとしてもメイン信号S1が2値化閾値を超えにくくなるので、ノイズ耐性が向上する。
In addition, the
同様に、第2コンパレータ43は、サブ信号S2が2値化閾値よりも小さくなったときに2値化閾値が第1の値になり、サブ信号S2が2値化閾値よりも大きくなったときに2値化閾値が第1の値よりも小さい第2の値になるように設定される。
Similarly, when the sub signal S2 becomes smaller than the binarization threshold, the
上記の実施形態では、第2磁気抵抗素子対32は、第1磁気抵抗素子対31及び第3磁気抵抗素子対33よりも第4磁気抵抗素子対34及び第5磁気抵抗素子対35側に配置されていたが、これは配置の一例である。したがって、第2磁気抵抗素子対32の位置は他の位置でも良い。
In the above embodiment, the second
上記の実施形態では、ロータ10は内燃機関であるエンジンのクランク軸に固定されるものであったが、回転検出装置20の適用は内燃機関に限られない。
In the above embodiment, the
上記の実施形態では、ロータ10の回転態様情報を示す位相信号はロータ10の回転方向の判定に用いられていたが、これは位相信号の利用の一例である。したがって、例えば、位相信号は、制御部44が位置信号を外部装置に出力する際の許可または禁止の判定に用いられても良い。
In the above embodiment, the phase signal indicating the rotation mode information of the
10 ロータ
12 凸部
13 凹部
21 バイアス磁石
30 検出部
31〜35 磁気抵抗素子対
40 判定回路部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記メイン信号及び前記サブ信号を2値化するための2値化閾値を有し、前記検出部から前記メイン信号及び前記サブ信号を入力し、前記メイン信号と前記2値化閾値とを比較して前記メイン信号を2値化した位置信号を生成すると共に、前記サブ信号と前記2値化閾値とを比較して前記位相信号を2値化した位相信号を生成し、前記位置信号を前記凸部の中心通過情報とする一方、前記位相信号を前記ロータの回転態様情報とする判定回路部(40)と、
を備え、
前記複数の磁気抵抗素子対は、前記バイアス磁石のうち前記ロータ側の端部(21a)よりも前記ロータから離れて配置されていると共に、前記複数の磁気抵抗素子対のうちの第1磁気抵抗素子対(31)、第2磁気抵抗素子対(32)、及び第3磁気抵抗素子対(33)は、前記複数の磁気抵抗素子対のうちの第4磁気抵抗素子対(34)及び第5磁気抵抗素子対(35)よりも前記端部から離れて配置されており、
前記第2磁気抵抗素子対は、前記第1磁気抵抗素子対、前記第3磁気抵抗素子対、前記第4磁気抵抗素子対、及び前記第5磁気抵抗素子対に囲まれた範囲に配置されており、
前記検出部は、前記第1磁気抵抗素子対、前記第2磁気抵抗素子対、及び前記第3磁気抵抗素子対の出力に基づいて前記メイン信号を生成すると共に、前記第4磁気抵抗素子対及び前記第5磁気抵抗素子対の出力に基づいて前記サブ信号を生成することを特徴とする回転検出装置。 A plurality of magnetoresistive element pairs (31 to 35) whose resistance values change with the rotation of the gear-type rotor (10) in which the convex portions (12) and the concave portions (13) are alternately provided in the rotation direction; A bias magnet (21) for applying a bias magnetic field to the plurality of magnetoresistive element pairs, and based on a change in resistance value of the plurality of magnetoresistive element pairs as the rotor rotates. A detection unit (30) for generating a main signal having a waveform corresponding to the concavo-convex structure of the concave portion and the concave portion, and a sub signal having a waveform having a phase with respect to the main signal,
A binarization threshold value for binarizing the main signal and the sub signal; the main signal and the sub signal are input from the detection unit; and the main signal and the binarization threshold value are compared. And generating a position signal obtained by binarizing the main signal, generating a phase signal by binarizing the phase signal by comparing the sub signal and the binarization threshold value, and converting the position signal to the convex shape. Determination circuit unit (40) having the phase signal as the rotation mode information of the rotor,
With
The plurality of magnetoresistive element pairs are arranged farther from the rotor than the end (21a) on the rotor side of the bias magnet, and the first magnetoresistive of the plurality of magnetoresistive element pairs. The element pair (31), the second magnetoresistive element pair (32), and the third magnetoresistive element pair (33) are a fourth magnetoresistive element pair (34) and a fifth magnetoresistive element pair among the plurality of magnetoresistive element pairs. The magnetoresistive element pair (35) is arranged farther from the end than the pair,
The second magnetoresistive element pair is disposed in a range surrounded by the first magnetoresistive element pair, the third magnetoresistive element pair, the fourth magnetoresistive element pair, and the fifth magnetoresistive element pair. And
The detection unit generates the main signal based on outputs of the first magnetoresistive element pair, the second magnetoresistive element pair, and the third magnetoresistive element pair, and the fourth magnetoresistive element pair and The rotation detection device generating the sub signal based on an output of the fifth magnetoresistive element pair.
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