JPH0477671A - 信号処理装置 - 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、回転センサから出力される交流信号を処理す
るための信号処理装置に関するものである。

（従来の技術） 各種回転体の回転速度又はその他の回転に関する情報を
得るため、磁性体歯車又はマグネットリング等と磁電変
換素子とを組合せた回転センサが一般に広く用いられて
いる。この種の回転センサにおいては、被検出体の回転
速度に応じた周波数の交流信号が磁電変換素子から出力
され、この交流信号を比較器を用いて２値化し、被検出
体の回転状態を示すパルス信号を得、この回転情報を含
んでいるパルス信号が各種の制御等に適宜に利用されて
いる。

しかしながら、上述の信号処理による場合、磁性体歯車
等を取付けるための回転軸のぶれ、又はその取付加工時
に生じる磁性体歯車等の偏芯等により、回転センサから
の出力交流信号にうねり成分があると、一定のしきい値
を用いて交流信号を２値化する場合得られたパルス信号
のパルス巾がうねりに従って大きく変化し、パルスデュ
ーティ比に変動を生じるので、パルス信号を回転に応じ
た正確な位相で出力することができないほか、うねり成
分が大きいとパルスの欠落が生じる等の問題をも有して
いる。

上述の問題を解決するため、例えば特開昭６３−９０７
６９号公報には、交流信号のピーク値と、交流信号のう
ねり成分に追従した最適基準信号との比較により速度に
応じたパルス信号を正確な位相で得るようにした構成が
提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この提案されている従来の構成では、ホールド
値に基づき交流信号の各周期毎にそのうねり成分に追従
した最適基準信号を設定するための回路構成が複雑であ
り、極低回転の検出に充分対応できない等の不具合かあ
った。

本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の
不具合を解決することができる、改善されたより高性能
な、回転センサからの交流出力信号を２値化処理するた
めの信号処理装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本発明の特徴は、回転体に設
けられる回転被検出体と該回転被検出体に対向配置され
た変換素子とを有する回転センサから上記回転被検出体
の回転に応して出力される交流信号を処理するための信
号処理装置において、上記交流信号に応答し上記交流信
号に相応する第１の信号と上記交流信号に相応するが上
記第１の信号より波高値の小さい第２の信号とを出力す
る信号出力手段と、上記第２の信号に応答し正又は負側
ピーク値のいずれか一方をホールドするピークホールド
手段と、上記交流信号の各周期毎の所定のタイミングで
上記ピークホールド手段のリセットを行なうリセット手
段と、上記ピークホールド手段においてホールドされた
ホールド値と上記第１の信号とのレベル比較を行ない、
両レベルが一致した一致タイミングを検出する検出手段
と、該検出手段に応答し上記交流信号に応じた２値化信
号を出力する２値化信号出力手段とを備えた点にある。

検出手段として例えば電圧比較器を用い、ホールド値と
第１の信号とのレベル比較を行ない、第１の信号のレベ
ルがホールド値より低下あるいは上昇し、両者のレベル
が一致したタイミングでその出力レベルが変化する検出
信号を得る構成とすることができる。この場合、電圧比
較器の出力状態に応じてホールド値又は第１の信号のい
ずれか一方に直流オフセット成分を重畳させ、電圧比較
器における電圧比較動作にヒステリシス特性をもたせ、
ノイズマージンを確保し、比較動作の安定性を図ること
ができる。

（作　　用） 信号出力手段から波高値がわずかに異なる２つの信号が
出力され、波高値の小さい第２の信号のピーク値がピー
クホールド手段によってホールドされる。第１の信号の
レベルは交流信号の瞬時レベルの変化に応して変化して
おり、したがって、第２の信号の正又は負のどちらか一
方のピーク値付近において第１の信号のレベルとホール
ド値とか一致する。すなわち、検出手段により、交流信
号の正又は負のいずれか一方のピーク値近傍の所定のタ
イミングを検出することができ、この検出結果に基づい
て、交流信号の周期と略一致する２値化信号を正確な位
相で出力することができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例につき詳細
に説明する。

第１図には、本発明による信号処理装置の一実施例の回
路図が示されている。この信号処理装置ｌは、磁性回転
体２と磁電変換器３とから成る公知の回転速度センサ４
から出力される交流信号ＡＣを処理するための、本発明
による信号処理装置である。磁性回転体２はその外周に
Ｎ磁極とＳ磁極とが交互に着磁されており、本実施例で
は、内燃機関の出力軸５に取りつけられて出力軸５と−
体に回転し、その近傍に配置されている磁気−電気変換
素子である磁電変換器３に対し、その回転速度に応じた
周期で方向及び大きさの変化する磁界が与えられる。こ
の結果、磁電変換器３からは、第２図ｆａｌに示される
交流信号ＡＣが得られ、交流信号ＡＣは信号処理装置】
に入力される。

信号処理装置１は、交流信号ＡＣの正のピーク値近傍の
所定のタイミングを検出しそのタイミング情報を有する
第１検出信号Ｐ＋を出力するための第１回路１０と、そ
の負のピーク値近傍の所定のタイミングを検出しそのタ
イミング情報を有する第２検出信号Ｐ、を出力するため
の第２回路３０とを有している。

先ず、第１回路１０について説明すると、第１回路１．
０は、交流信号ＡＣを増幅するための増幅度に、の第１
増幅回路１１と、同じく交流信号ＡＣを増幅するための
増幅度に２の第２増幅回路１２とから成る信号出力部１
３を有している。ここで、増幅度に、は増幅度に１より
若干小さい値に定められており、したがって、信号出力
部１３からは、交流信号ＡＣに相応した波高値Ｈｌの第
１信号Ｓ１と、交流信号ＡＣに相応するが波高値Ｈより
は若干小さい波高値Ｈ２を有する第２信号Ｓ。

とか、第１増幅回路工１及び第２増幅回路１２から夫々
出力される（第２図（ｂ）　、　ｔｅｌ参照）。

第１信号Ｓ１は電圧比較器１４の一入力端子に印加され
、一方、第２信号Ｓ、はピークホールド回路１５に入力
され、ここで第２信号Ｓｔのピーク値をホールドするた
めの動作が実行される。ピークホールド回路１５からの
出力は、後述するオフセット電圧発生器１６からのオフ
セット電圧ＶＯＦＦが与えられている加算器１７に入力
され、ここでピークホールド回路１５からの出力レベル
をオフセット電圧Ｖ。□のレベルだけオフセットするた
めのレベル加算動作が実行され、比較信号Ｍが出力され
る。この比較信号Ｍは、電圧比較器１４の十入力端子に
印加され、比較信号Ｍと第１信号Ｓ＋　とのレベルが電
圧比較器１４によって比較される。

電圧比較器１４の出力は抵抗器１８及び１９を介して電
源子Ｂに接続されると共に、抵抗器１８１９の接続点と
アースとの間にはダイオード２０２１が図示の如く接続
されており、この接続点から第１検出信号Ｐ１が取り出
される構成となっている。

オフセット電圧発生器Ｉ６は、第１検出信号Ｐに応答し
、第１検出信号Ｐ、のレベルが高レベル状態にあるとき
はオフセット電圧ｖ０７．のレベルを＋ΔＶとし、第１
検出信号Ｐ１のレベルが低レベル状態にあるときはオフ
セット電圧Ｖ。ＦＦのレベルを一ΔＶとする。

第１検出信号Ｐ１は、インバーター５１によってレベル
反転せしめられ、この結果得られた反転第１検出信号Ｒ
＋はオアゲート５２の一方の入力に印加される。

次に、第２回路３０について説明する。第２回路３０に
は、反転増幅器６によって交流信号ＡＣが位相のみ反転
されて成る反転交流信号ＡＣＲが入力され、この反転交
流信号ＡＣＲに基づいて、第１回路１０の場合と同様に
して、交流信号ＡＣの負のピーク値近傍の所定のタイミ
ングの検出のための信号処理が行なわれる。

すなわち、第２回路３０は、反転交流信号ＡＣＲを増幅
するための増幅度に１の第３増幅回路３１と、同しく反
転交流信号ＡＣＲを増幅するための増幅度Ｋｇ＜Ｋ＋の
第４増幅回路３２とから成る信号出力部３３を有してい
る。したがって、信号出力部３３からは、反転交流信号
ＡＣＨに相応した波高値Ｈ，の第３信号Ｓｓ　と、反転
交流信号ＡＣＲに相応するが波高値Ｈ３よりは若干小さ
い波高値Ｈ，を有する第４信号Ｓ、とか、第３増幅回路
３１及び第４増幅回路３２から夫々出力される。

第３信号Ｓ３は電圧比較器３４の一入力端子に印加され
、一方、第４信号Ｓ、はピークホールド回路３５に入力
され、ここで第４信号Ｓ４のピーク値をホールドするた
めの動作が実行される。ピークホールド回路３５からの
出力は、後述するオフセット電圧発生器３６からのオフ
セット電圧Ｕ　ＯＦＦが与えられている加算器３７に入
力され、ここでピークホールド回路３５からの出力レベ
ルをオフセット電圧ＵＯＦＦのレベルだけオフセットす
るためのレベル加算動作が実行され、比較信号Ｎが出力
される。この比較信号Ｎは、電圧比較器３４の十入力端
子に印加され、比較信号Ｎと第３信号Ｓ、とのレベルが
電圧比較器３４によって比較される。

電圧比較器３４の出力は、抵抗器３８及び３９を介して
電源子Ｂに接続されると共に、抵抗器３８．３９の接続
点とアースとの間にはダイオード４０．４１が図示の如
く接続されており、この接続点から第２検出信号Ｐ、が
取り出される構成となっている。

オフセット電圧発生器３６は、第２検出信号Ｐ。

に応答し、第２検出信号Ｐ、のレベルが高レベル状態に
あるときはオフセット電圧Ｕ。□のレベルを＋ΔＶとし
、第２検出信号Ｐ！のレベルが低レベル状態にあるとき
はオフセット電圧Ｕ。□のレベルを一ΔＶとする。

第２検出信号Ｐ、は、インバーター５３によってレベル
反転せしめられ、これにより得られた反転第２検出信号
Ｒ２は、オアゲート５２の他方の入力に印加される。

ここで、反転第２検出信号Ｒ２は、ピークホールド回路
１５のホールド動作をリセットするためのリセット信号
としてピークホールド回路１５に与えられており、反転
第２検出信号Ｒ１の立下りタイミングでピークホールド
回路１５がリセットされる。同様の趣旨で、反転第１検
出信号Ｒ３がピークホールド回路３５に与えられており
、反転第１検出信号Ｒ３の立下りタイミングでピークホ
ールド回路３５がリセットされる。

オアゲート５２から出力されるタイミングパルス信号Ｔ
Ｐは、Ｊ−にフリップ・フロップ（Ｆ／Ｆ）５３の入力
端子に与えられ１．ｌ−にフリップ・フロップ５３から
、交流信号ＡＣに対応する２値化されたパルス出力信号
ＰＳが出力される。

次に、第２図ｆａｌ乃至第２図（１）に示される波形図
を参照しながら、第１図に示した信号処理装置ｌｌの動
作について説明する。

第２図（ａｌに示される交流信号ＡＣに基づいて、信号
出力部１３から出力される第１及び第２信号Ｓｌ、Ｓ！
（第２図（ｂｌ、　Ｉｃ））のうち、波高値の小さい第
２信号Ｓ、がピークホールド回路１５で処理され、且つ
加算器１７でオフセットが掛けられる。したがって、こ
れにより得られる比較信号Ｍは、第２図１ｄｌに実線で
示されるように、例えば時間１＝１・において第２信号
Ｓ＋のレベル上昇が開始されると共にレベル上昇し、ｔ
−ｔ　＋において第２信号Ｓｓのレベル上昇がピークに
達すると、以後、第２信号Ｓ！のレベルが低下してもこ
のときのピーク値が保持される。Ｈ＋＞Ｈｙであるから
、ｔ・〜１＋の間、第１信号Ｓ、のレベルは比較信号Ｍ
のレベルよりも大きく、したがって電圧比較器１４の出
力電圧Ｖａのレベルは低レベルとなっており（第２図（
ｅｌ＞、オフセット量は負の値であるーΔＶである。

１＋以後、第１信号Ｓ＋のレベルが時間の経過と共に低
下し、ｔ　＝ｔ　ｔにおいて第１信号Ｓ＋のレベルが比
較信号Ｍのレベルよりも小さくなった時点で、電圧比較
器１４の出力電圧Ｖａのレベルは高レベル状態に変化す
る。上記説明から判るように、波高値Ｈ＋、Ｈｔを適宜
に設定することにより、交流信号ＡＣの正のピーク値の
タイミングに略一致したタイミングで、出力電圧Ｖａの
レベルを「Ｌ」から「Ｈ」に変化させることができる。

なお、この場合、出力電圧Ｖａのレベルがｒ　ＨＪとな
ることにより、＋ΔＶのオフセットがピークホールド回
路１５の出力に与えられるので、このとき、比較信号Ｍ
のレベルは２×Δ■だけレベルアップする。このため、
ΔＶの値を適宜に定めておくことにより、電圧比較器１
４の入力信号に雑音成分が重畳されていたとしても、ｔ
−ｔ　！以後、比較信号Ｍと第１信号Ｓ、とのレベル差
を雑音レベル以上とすることができ、出力電圧Ｖａの立
上り時にチャタリングを生じさせることがなく、極めて
良好なレベル比較動作を行なうことができる。

このことは、＋ΔＶのオフセットに代えて一ΔＶのオフ
セットが与えられることになる、出力電圧Ｖａのレベル
が「Ｌ」に変化する場合も同様である。

次いで、ｔ　”’　ｔ　ｔにおいて、交流信号ＡＣは負
の半サイクル領域に入るが、この負の半サイクルの部分
における処理は、反転交流信号ＡＣＲに基づいて第２回
路３０において同様にして行なわれる。

すなわち、第２図げ）に示されるように、第２図ｔｅｌ
に示される第２信号Ｓ２に相応している第４信号Ｓ、の
ピーク値をピークホールド回路３５によってホールドす
ると共に、加算Ｎ３７によってその出力にオフセットを
掛け、これにより第２図げ）に実線で示される比較信号
Ｎが得られる。この比較信号Ｎは、第２図げ）において
点線で示される第４信号Ｓ、と電圧比較器３４によって
レベル比較され、その結果を示す出力電圧Ｖｂ（第２図
＋ｇｌ）が出力され、これが第２検出信号Ｐ！とじて出
力される。

すでに説明したように、この第２検出信号Ｐ。

をレベル反転して成る反転第２検出信号Ｒ８がピークホ
ールド回路１５にリセット信号として印加されており、
１＝１１において第２検出信号Ｐ。

のレベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化するタイミング、す
なわち反転第２検出信号Ｒ５のレベルが「Ｈ」から「Ｌ
」に変化するタイミングで、ピークホールド回路１５が
リセットされる。このため、第２図ｆｄｌに示されるよ
うに、ｔ、において比較信号Ｍのレベルが零に戻される
。そして、ｔｓにおいて第２信号Ｓ、の正の半サイクル
の領域に入ると、再び比較信号Ｍのレベルが第２信号Ｓ
ｓのレベル上昇に一致して上昇することになる。このと
き、第１信号Ｓ１のレベルが比較信号Ｍのレベルより大
きくなるので、出力電圧Ｖａのレベルは再びｒｌ−Ｊ　
となり、したがってオフセット電圧Ｖ。■の値も一ΔＶ
となる。このオフセットによるノイズマージンの改善の
作用は既に説明した通りである。

ピークホールド回路３５のリセットは、同様にして、反
転第１検出信号Ｒ，に応答し、そのレベルかＴＨノから
ＦＬＪに変化したときに実行されるので、比較信号Ｎの
レベルは、ｔｚ　ｔｓ・・・においてそのホールド値か
ら零に変化することになる。

このようにして、第１回路１０からは、第１信号Ｓ＋の
レベルが正のピーク値をこえた直後に生じる第２信号Ｓ
、のピーク値との一致タイミングにおいて立上るパルス
信号である第１検出信号Ｐ。

が出力され、一方、第２回路３０からは、第３信号Ｓｓ
が正のピーク値を越えた直後に生じる第４信号Ｓ、のピ
ーク値との一致タイミングにおいて立上るパルス信号で
ある第２検出信号Ｐ！が出力される。以上の説明から明
らかなように、第１検出信号Ｐ１は交流信号ＡＣの正の
ピーク値のタイミング情報を有し、第２検出信号Ｐ、は
交流信号ＡＣの負のピーク値のタイミング情報を有して
いる。

第１及び第２検出信号Ｐ＋、Ｐｔを対応して設けられた
インバータ５１．５３でレベル反転してオアゲート５２
に入力することにより、第２図（ｅ）。

（ｇｌに示す信号波形から判るように、オアゲート５２
からは第２図（社）にｊすタイミングパルス信号ＴＰが
出力される。ここで、タイミングパルス信号ＴＰの各立
下リタイミングが交流信号ＡＣの正負のピークのタイミ
ングを示している。

このタイミングパルス信号ＴＰはＪ−にフリップ・フロ
ップ５４に入力され、ここで、その立下りタイミング毎
にレベル反転するパルス出力信号ＰＳが出力される。し
たがって、この出力パルス信号ＰＳの各パルス巾は等し
く、デユーティ比は略５０％であり、且つ交流信号ＡＣ
と略同位相の信号となっている。

このように、信号処理装置１によると、交流信号ＡＣに
うねりが生じていても、交流信号ＡＣの各ピーク値のタ
イミングが上述のようにして検出され、この検出された
ピーク値のタイミングに従ってその２値化信号が得られ
るので、うねり成分による影響を低減した２値化信号を
得ることができる。さらに、交流信号ＡＣが非対称波形
であっても、出力信号ＰＳが、５０％のデユーティ比を
有するパルス出力として得られるので、回転センサの磁
性回転体の工作精度が低くてもよく、安価なプレス品の
歯車等を用いることが可能となり、価格の低減を図るこ
とができる。

また、作動周波数帯が０．５［Ｈ２］〜５［ＫＨ２１以
上と広いので、極低回転の検出にも適用できるほか、回
転が停止した場合、ピークホールド回路のリーク放電が
生じても、オフセット電圧発生器１６からのオフセット
電圧を与えてピークホールド回路の出力にオフセットを
掛けるようにしたので、常態が保持され、誤動作を生じ
ることがないものである。

（発明の効果） 本発明によれば、上述の如く、センサからの交流信号に
相応する波高値の異なる２つの信号を用意し、波高値の
小さい方の信号のピーク値をホールドし、そのピークホ
ールド値と波高値の大きい方の信号とのレベル比較を行
なうことにより、交流信号の正及び又は負のピーク値の
発生タイミングを略正確に検出し、これに基づいて交流
信号の２値化を行なうので、簡単な構成で、交流信号の
うねり成分の影響を受けることなしに、広い速度範囲で
使用可能な、交流信号の２値化のための信号処理装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図＋
ａ＋乃至第２図（１）は第１図に示す信号処理装置の各
部の信号の波形を夫々示す波形図である。 ｌ・・信号処理装置、２・・・磁性回転体、３・・磁電
変換器、１０・・・第１回路、１３．３３・・・信号出
力部、１５．３５・・・ピークホールド回路、１４．３
４・・電圧比較器、５２・・・オアゲート、５４・・ｊ
Ｋフリップ・フロップ、ＡＣ・・・交流信号、Ｓ第１信
号、Ｓ、・・・第２信号、Ｓ、・・・第３信号、Ｓ４・
・第４信号、Ｍ、Ｎ・・・比較信号、Ｖａ、Ｖｂ・・・
出力電圧、Ｐｌ・・・第１検出信号、Ｐ、・・第２検出
信号、ＰＳ・・・出力信号。 特許出願人　　株式会社ゼクセル 代理人　弁理士　　高　野　昌　俊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．回転体に設けられる回転被検出体と該回転被検出体
   に対向配置された変換素子とを有する回転センサから前
   記回転被検出体の回転に応じて出力される交流信号を処
   理するための信号処理装置において、前記交流信号に応
   答し前記交流信号に相応する第１の信号と前記交流信号
   に相応するが前記第１の信号より波高値の小さい第２の
   信号とを出力する信号出力手段と、前記第２の信号に応
   答し正又は負側ピーク値のいずれか一方をホールドする
   ピークホールド手段と前記交流信号の各周期毎の所定の
   タイミングで前記ピークホールド手段のリセットを行な
   うリセット手段と、前記ピークホールド手段においてホ
   ールドされたホールド値と前記第１の信号とのレベル比
   較を行ない、両レベルが一致した一致タイミングを検出
   する検出手段と、該検出手段に応答し前記交流信号に応
   じた２値化信号を出力する２値化信号出力手段とを備え
   たことを特徴とする信号処理装置。