JPH03146821A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転角度検出装置に関し、特にホール素子を用
いた回転角度検出装置に係る。

【従来の技術］ ホール素子を用いた回転角度検出装置は無接触型センサ
として種々の利用に供され、特に内燃機関においてはク
ランクシャフト、フライホイール等の測定対象の回転角
度位置を検出する手段として無接点式点火装置等に用い
られる。無接点式点火装置は配電器に内蔵した信号発生
装置の出力信号に応じて駆動回路によりスイッチングト
ランジスタを駆動し、点火コイルの一次コイルの電流即
ち一次電流を断続し、−次電流遮断時の点火コイル内の
磁束変化によって二次コイルに高電圧を誘起させるもの
である。これに用いられる信号発生装置として、ホール
素子を利用した回転角度検出装置があり、種々の改良が
提案されている。例えば特開昭５３−３４０２９号公報
においては、ホ−ル素子の出力信号に応じて点火コイル
の一次電流を断続する無接点式点火装置に関し、微弱な
ホール起電力でも安定して二次コイルに高電圧を発生で
きるように、ホール起電力の変化の差を増幅し波形整形
することが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ホール素子を用いた回転角度検出装置における検出回路
は、上記公報に記載のように、基本的にはホール素子の
出力信号を増幅回路により増幅し、必要に応じ増幅信号
の高周波ノイズを除去するフィルタ回路を介して波形整
形回路に供給し、ここで例えば方形波に変換して回転角
度信号として出力するように構成されている。

然し乍ら、ホール素子の電気的特性は製品間でバラツキ
があり、また磁性体の回転体にも形状あるいは着磁状態
に関し製品間でバラツキがある。

更に、これらホール素子と磁性体を対向して配置したと
きの両者の位置関係にも装置間でバラツキがあり、両者
間のエアギャップにバラツキが生ずる。このような種々
の要因により、ホール素子の出力電圧に対し所定のしき
い値を設定して方形波信号に変換する際、その立ち上り
及び立ち下り位置に製品間でバラツキが生じ、正確な回
転角度信号が出力されない。

第８図は上記の状況を示すもので、ホール素子の出力電
圧は第８図（ａ）に示すように、上述のようなバラツキ
により例えばＡ出力とＢ出力というように各回転角度検
出装置で出力レベルが異なる。これらに対し、しきい値
を立ち上り時のＶｌｌと立ち下り時のＶＬを設定して方
形波信号を得る場合には、Ａ出力に苅して第８図（ｂ）
、Ｂ出力に対しては第８図（ｃ）というように立ち上り
時及び立ち下り時の何れも両者間で位相差が生し、この
位相差に応じた回転角度の誤差０□、ＯＬが生ずるとこ
ろとなる。

そこで、本発明はホール素子を備えた回転角度検出装置
において、回転体とホール素子との間の関係によって生
ずる出力特性のバラツキを電気的手段によって解消し、
何れの回転角度検出装置においても一定した出力特性を
確保することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は磁性体の回転体と
、該回転体に対向して配置するホール素子を備えた回転
角度検出装置において、前記ホール素子の出力信号のピ
ーク値を検出するピーク値検出手段と、該ピーク値検出
手段の検出ピーク値を所定の基準ピーク値と比較する比
較手段と、該比較手段の出力に応じて前記ホール素子の
出力信号を補正制御し基準ピーク値を有する出力信号と
する補正手段を備えたものである。

また、磁性体の回転体と、該回転体に対向して配置する
ホール素子を備えた回転角度検出装置において、前記ホ
ール素子の出力信号をディジタル値に変換するディジタ
ル変換手段と、該ディジタル変換手段の出力信号に基き
前記ホール素子の出力信号のピーク値を検出し該ピーク
値に基き前記回転体の回転角度を検出する検出手段を備
えたものとしてもよい。

［作用］ 上記の構成になる回転角度検出装置においては、回転体
の回転に応じホール素子から電気信号が出力される。こ
の電気信号は回転体の回転に伴なう磁束変化に応じて出
力され、従って回転体の回転数に応じて変化する。上記
ホール素子の出力信号はピーク値検出手段に供給されピ
ーク値が検出される。そして、比較手段によりピーク値
検出手段の検出ピーク値が所定の基準ピーク値と比較さ
れ、この比較結果に応じて補正手段によりホール素子の
出力信号が補正制御されて基準ピーク値を有する出力信
号となる。而して、ホール素子の出力信号は所定のしき
い値と比較され回転角度に正確に対応した信号が出力さ
れる。

また、ディジタル変換手段等を備えた回転角度検出装置
においては、ホール素子の出力信号はディジタル変換手
段によってディジタル値に変換され、所定のサンプリン
グ時間におけるディジタル値の大小比較によりホール素
子の出力信号のピーク値が検出される。そして、このピ
ーク値に基き検出手段により回転体の回転角度が検出さ
れる。

［実施例］ 以下、本発明の回転角度検出装置に関し、内燃機関用点
火装置に適用した実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、内燃機関（図
示せず）の回転に同期して回転する磁性体であって本発
明にいう回転体を構成するロータ１とホール素子２とが
対向して配置されている。

ロータ１の周面には、例えば装着される内燃機関の気筒
数に応じた複数の突起が形成されており、磁石が埋設さ
れ、直接着磁され、あるいは近傍の所定位置に固定され
た磁石に励磁され、所定の磁界が形成されている。尚、
ロータ１はクランクシャフト（図示せず）に連結された
もの、あるいはフライホイール（図示せず）の外周に直
接突起が形成されたもの等種々の態様があり、例えば特
開昭５９−７７０７９号公報に記載のようにロータ１を
磁気遮蔽板とし、永久磁石を配電器に装着し両者間にホ
ール素子２を介装するようにしてもよい。

一方、ホール素子２は周知のようにホール効果により磁
界の強さを電気信号に変換する素子で、一定の基準電流
を供給し磁束変化に応じた電圧出力を得るように構成さ
れている。而して、ロータ１の回転によりホール素子２
に対する磁界の強さが変化するのに伴ない、ホール素子
２から交番電圧が出力される。

そして、ホール素子２の出力電圧は微小であるため増幅
回路３により増幅され、フィルタ回路４を介して高周波
ノイズが除去された後、波形整形回路５に供給される。

ここで波形整形処理され、例えば方形波のパルス信号に
変換される。

また、フィルタ回路４の出力はフィードバック回路１０
に供給される。即ち、ピーク値検出手段たるピークホー
ルド回路１１に人力され、フィルタ回路４の出力電圧の
ピーク値が保持される。

方、ピーク値設定回路１２にて予め所定電圧の基準ピー
ク値が設定され、この基準ピーク値とフィルタ回路４の
出力電圧のピーク値が比較手段たる比較回路１３に入力
され、ここで両電圧が大小比較され、比較結果に応じて
補正手段たる増幅率調整回路１４が制御される。即ち、
両電圧に差があり、フィルタ回路４の出力電圧のピーク
値が基準ピーク値に達していないときには、その差に応
じて増幅回路３に対する印加電圧が増加され、ホール素
子２に対する増幅率が増大する。このようなフィードバ
ック制御により増幅回路３の出力電圧のピーク値が上記
基準ピーク値に調整される。而して、波形整形回路５の
出力信号は、ロータ１及びホール素子２に係る前述のバ
ラツキに影響されることなく、回転角度に正確に対応し
た信号となる。

波形整形回路５は、本実施例においては点火装置７用の
駆動回路６に接続されており、これに方形波パルス信号
が供給される。駆動回路６の出力信号は点火装置７のパ
ワートランジスタ７ａに供給され、点火コイル７ｂの一
次電流が断続される。これにより、点火コイル７ｂの二
次コイルに高電圧が発生し、この高電圧は配電器内の配
電部７Ｃを介して各気筒の点火プラグ７ｄ４ｊ供給され
火花放電が生ずるように構成されている。尚、配電部７
ｃにおいてはロータ１と同期して回転する配電ロータ（
図示せず）によって配電されるので、第１図中において
両者間を破線で継いで示している。

第２図は本発明の回転角度検出装置の他の実施例を示す
もので、補正手段として第１図の実施例における増幅率
調整回路１４に替えて電流調整回路１５が設けられてい
る。従って、比較回路１３の出力は電流調整回路１５に
供給され、これに比例した出力電流がホール素子２に供
給される。

即ち、ホール素子２に対する基準電流が電流調整回路１
５の出力に応じて設定される。以上のように、フィルタ
回路４の出力信号に応じてホール素子２に対し所定の出
力電圧を確保する基準電流が設定され、フィードバック
制御される。

而して、ホール素子２から増幅回路３及びフィルタ回路
４を介して波形整形回路５に入力される電圧のピーク値
は常に基準ピーク値に調整され、波形整形回路５からは
回転角度に正確に対応した信号が出力される。

第３図は本発明の回転角度検出装置の更に他の実施例を
示し、ディジタル処理によってホール素子２の出力信号
のピーク値を検出し回転角度を検出するものである。

本実施例においてはフィルタ回路４の出力電圧はディジ
タル変換手段たるＡ／Ｄコンバータ８を介してディジタ
ル値に変換されて検出手段たる電子制御装置９に供給さ
れる。この電子制御装置９はＣＰＵ９ａ、ＲＯＭ９ｂ、
ＲＡＭ９ｃ等を有しコモンバスな介して入力ボート９ｄ
及び出力ボート９ｅに接続されて外部との人出力を行な
うもので、例えばワンチップマイクロコンピュータとし
て構威される。尚、第３図においては点火装置７を省略
したが、電子制御装置９には点火装置７のほかに種々の
装置を接続し得る。

而して、電子制御装置９においては、第４図に示すよう
にロータ１の回転角度を検出するための一連の処理が行
なわれる。尚、第４図は点火時期の演算処理のメインル
ーチンに対しサブルーチンを構威し、一定のサンプリン
グ時間毎にＡ／Ｄコンバータ８の出力ディジタル信号を
入力するものである。

第４図において、先ずステップ１０１にて所定のサンプ
リング時（ｔｎ時）のホール素子２の出力電圧値ＶＨｎ
を人力し保存しておく。次回のサンプリング時（ｔ　（
ｎ＋１１時）に、ステップ１０２にてそのときのホール
素子２の出力電圧値ＶＨ＋ｎ＋Ｉ＋を入力する。そして
、ステップ１０３において上記出力電圧値ｖＨｊｎ＋ｌ
ｌ＋　Ｖ□。が大小比較され、ｔ＋ｎ＋１１時の出力電
圧値Ｖ□い＋１．が前回のｔｎ時の出力電圧値ＶＨｎ以
上であれば、未だピーク値に到達していないと判断され
ステップ１０４にて出力電圧値ｖ、Ｉ＜。＋１．が出力
電圧値Ｖ□。とされてステップ１０２に戻り、次回のサ
ンプリング時ｊ（ｎ＋１）に入力する出力電圧値ＶＨＩ
。□）と比較される。ステップ１０３において、出力電
圧値ＶＨｆｎ＋ｌｌがＶｌ、。を下回ったときにはピー
ク値に到達したと判断されステップ１０５に進みこのと
きの時間が回転角度を示す信号として検出される。そし
て、ステ１ ツブ１０６に進み出力電圧値Ｖ□。＋　ＶＨｉｎ４１１
がクリアされてメインルーチンに戻る。

第５図は本発明の回転角度検出装置の別の実施例を示す
もので、第４図の実施例のフィルタ回路４に微分回路２
１及び比較回路２２を接続したものである。本実施例に
おいてはホール素子２の出力電圧のピーク値をこれらの
回路によって検出し、電子制御装置９内の演算処理によ
って比較回路２２を補正制御することとしている。

即ち、第６図（ａ）に示す増幅回路３の出力が、フィル
タ回路４を介して第６図（ｂ）の信号とされ、これが微
分回路２１によって微分されると第６図（Ｃ）のように
なる。この微分回路２１の出力は比較回路２２内で所定
のしきい値ｖｓを基準に第６図（ｄ）に示す方形波信号
に変換され、回転角度信号として出力される。このとき
、回転体１の回転速度が増加するとホール素子２の出力
に対し微分回路２１の出力に位相遅れが生ずる。このた
め、電子制御装置９において、しきい値ｖｓが第７図に
示すように回転体１の回転数　２ （回転速度）に応じて、微分回路２１の出力の位相遅れ
が相殺される値に設定され、比較回路２２がフィードバ
ック制御される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明の回転角度検出装置においては、補正手段
によってホール素子の出力信号が補正制御され、基準ピ
ーク値を有する出力信号とされるので、回転体及びホー
ル素子のバラツキ、両者の位置関係等のバラツキによっ
てホール素子の出力信号と所定のしきい値との関係が変
動することはなく、常に回転角度に正確に対応した出力
信号を確保することができる。

また、ディジタル変換手段等を備えた回転角度検出装置
によればディジタルＩＡ埋により容易にホール素子の出
力信号のピーク値が検出でき、従って常に回転角度を正
確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の回転角度検出装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明の回転角度検出装置の他の実
施例を示すブロック図、第３図は本発明の回転角度検出
装置の更に他の実施例を示すブロック図、第４図は第３
図の実施例における作動を示すフローチャート、第５図
は本発明の回転角度検出装置の別の実施例を示すブロッ
ク図、第６図（ａ）は第５図の実施例における増幅回路
の出力信号の波形図、第６図（ｂ）は同、フィルタ回路
の出力信号の波形図、第６図（Ｃ）は同、微分回路の出
力信号の波形図、第６図（ｄ）は同、比較回路の出力信
号の波形図、第７図は同、ロータの回転数としきい値電
圧との関係を示すグラフ、第８図は従来の回転角度検出
装置の出力信号の特性を示すもので、第８図（ａ）は波
形整形回路の出力信号の波形図、第８図（ｂ）は第８図
（ａ）のＡ出力に応じた方形波出力信号の波形図、第８
図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ出力に応じた方形波出力信
号の波形図である。 １・・・ロータ、　　　２・・・ホール素子。 ７・・・点火装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体の回転体と、該回転体に対向して配置する
   ホール素子を備えた回転角度検出装置において、前記ホ
   ール素子の出力信号のピーク値を検出するピーク値検出
   手段と、該ピーク値検出手段の検出ピーク値を所定の基
   準ピーク値と比較する比較手段と、該比較手段の出力に
   応じて前記ホール素子の出力信号を補正制御し基準ピー
   ク値を有する出力信号とする補正手段を備えたことを特
   徴とする回転角度検出装置。
2. （２）磁性体の回転体と、該回転体に対向して配置する
   ホール素子を備えた回転角度検出装置において、前記ホ
   ール素子の出力信号をディジタル値に変換するディジタ
   ル変換手段と、該ディジタル変換手段の出力信号に基き
   前記ホール素子の出力信号のピーク値を検出し該ピーク
   値に基き前記回転体の回転角度を検出する検出手段を備
   えたことを特徴とする回転角度検出装置。