JPH0682465A - 回転検出装置 - Google Patents

回転検出装置

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JPH0682465A
JPH0682465A JP4231790A JP23179092A JPH0682465A JP H0682465 A JPH0682465 A JP H0682465A JP 4231790 A JP4231790 A JP 4231790A JP 23179092 A JP23179092 A JP 23179092A JP H0682465 A JPH0682465 A JP H0682465A
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JP
Japan
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hall
hall element
rotation
hall voltage
gear
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Application number
JP4231790A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichirou Aranami
真一郎 荒浪
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホール効果を応用した回転検出方式におい
て、回転体の偏心回転によって発生するノイズ、あるい
は結合コンデンサの、出力制限、特性の温度依存性等、
回転検出データの信頼性を低下させる不安定要素を排除
する。 【構成】 磁性回転体10の回転外周面に、歯車部11
および歯底円筒側面12を形成する。磁性回転体10の
上方のバイアスマグネット13のN極またはS極側に、
半導体チップ14を介して、ホール素子15およびホー
ル素子16を固定し、ホール素子15を歯車部11に、
ホール素子16を歯底円筒側面12に、それぞれ対向さ
せる。ホール素子15およびホール素子16は、それぞ
れ、差動増幅器17に結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転検出方式に係り、特
にホール効果を応用して回転検出するのに好適な回転検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、回転体の回転検出方式におい
て、回転体外周を歯車状とし、ホール効果等を応用して
発生する信号を発振させ、その出力波形を処理して回転
体の回転検出データとすることは知られている。
【0003】その例として、例えば特開昭54−145
174号、特開昭61−84519号、特開昭61−2
94313号等がある。図5に、従来の技術の一例にお
ける回転検出装置の要部を示す。図5において、磁性体
歯車1の歯に間隔L′をおいて対向して、ホール素子2
がバイアスマグネット3に固定されてなる。ホール素子
2には、バイアスマグネット3によって磁気バイアスが
印加されており、それにより、ホール効果によって生じ
るホール電圧4は、図6に示すような波形にオフセット
される。さらに上記の例では、ホール素子2に増幅器5
等を組み合わせ、ホール電圧4を増幅する点が開示され
ている。なお、図6において、横軸に時間が、縦軸に電
圧がオーダーされている。
【0004】上記のように、ホール電圧4自体は振幅が
小さいので、実用化のため、増幅器5等で大きくする必
要がある。ここで、ホール電圧発生のための初期条件の
変化により、ホール電圧4が変動する可能性がある。例
えば、歯車1が偏心回転し、間隔L′が小さくなると、
ホール電圧4は大きくなる。ホール電圧4は直流成分が
大きくなり、増幅器5によって増幅されると、増幅器5
の出力はHiまたはLo側に偏り、正確な回転検出が困
難になる。
【0005】そのため、特開昭54−145174号の
特許請求の範囲第4項、本願図7に示すように、ホール
素子2と増幅器5との間に結合コンデンサ6を介在させ
る構成が提案されている。その技術では、結合コンデン
サ6でホール電圧4の直流成分をカットさせることによ
り、で交流成分を増幅することが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】結合コンデンサ6によ
ると、低速回転時のような、低周波出力では結合コンデ
ンサ6のインピーダンスが大きくなり、信号の検出がで
きない。また、低いインピーダンスにするためには、大
きなコンデンサが必要になり、大きなスペースが必要と
なる。また結合コンデンサ6には、周囲温度への特性依
存性があり、温度変化によってコンデンサ6の容量が変
化するため、インピーダンスが変化し、検出可能な周波
数にも変化が生じる。
【0007】本発明は、上記課題を構造的に解決し、回
転検出データの信頼性を低下させる不安定要素を除くこ
と等を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
回転体外周に一定の間隔をおいて突出した第一の励振手
段と、該第一の励振手段におけるホール電圧を捕捉する
第一の受信手段と、前記第一の励振手段と同一作動条件
にあって前記回転体外周にて並列する、円筒体側面形状
の第二の励振手段と、前記第一の受信手段と同一作動条
件にあって前記第二の励振手段におけるホール電圧を捕
捉する第二の受信手段と、前記第一の受信手段および前
記第二の受信手段から、前記ホール電圧がそれぞれ入力
され、回転検出データを検出する差動入力手段とを備え
たことを特徴とする。
【0009】好適な構成において、前記第一の励振手段
は磁性体歯車であり、前記第二の励振手段は前記歯車の
歯底に合わせて形成した磁性円筒体側面であり、前記第
一の受信手段を、バイアスマグネットに取り付けた半導
体チップ上にて前記歯車の歯に対向させ、前記歯車の回
転に伴うホール電圧を発生する第一のホール素子とし、
前記第二の受信手段を、前記バイアスマグネットに取り
付けた半導体チップ上にて前記磁性円筒体側面に前記第
一のホール素子と並列して対向させ、前記磁性円筒体側
面の回転に伴うホール電圧を発生する第二のホール素子
とし、前記差動入力手段を、前記第一のホール素子およ
び前記第二のホール素子に接続された差動増幅器とす
る。
【0010】
【作用】上記構成によると、各励振手段にてホール効果
によりホール電圧が発生し、各受信手段に捕捉される。
一方では、第一の励振手段の凹凸によって、回転に応じ
てホール電圧の位相は波形をなし、第一の受信手段から
差動入力手段に入力される。他方、第二の励振手段に凹
凸がないので、そのホール電圧の位相に振幅は生じず、
該ホール電圧が第二の受信手段から差動入力手段に入力
される。差動入力手段は両入力値を差動処理して増幅
し、回転検出データとして出力する。
【0011】第一の受信手段および第二の受信手段は同
一高さにある等、作動条件が同じため、電圧値の特性の
ばらつきはほとんど生じない。すなわち、回転検出デー
タを不正確にする、ノイズとなる直流成分および偏心等
の不安定成分は、第一の受信手段および第二の受信手段
によってそれぞれ、同等に捕捉される。従って両者を差
動入力すると不安定成分がキャンセルされるので、それ
に基づいたデータは、実際の回転を正確に表現すること
になる。
【0012】コンデンサが構成されないので、コンデン
サ特性の温度依存性による検出データの不安定要素が発
生する余地はない。また、極低速回転域からの検出が可
能である。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0014】図1(A)は本実施例における第一および
第二の励振手段の要部を示し、励振手段としての磁性回
転体10は、歯車形状およびその歯底と同径の磁性体円
周面とを合わせた形状とされている。すなわち、磁性回
転体10の回転外周面に、第一の励振手段としての歯車
部11が一般の歯車の歯と同様に、所定間隔をおいて径
外方向に突出し、その回転軸方向に隣接して、第二の励
振手段として、歯底円筒側面12が形成されている。図
1(B)に磁性回転体10の回転軸方向側面を示す。
【0015】第一および第二の受信手段は、磁性回転体
10に対向して配置され、ホール電圧励振構造が形成さ
れる。図2を参照して、歯車部11および歯底円筒側面
12の上方にバイアスマグネット13のN極またはS極
が間隔をおいて対峙され、バイアスマグネット13のN
極面には半導体チップ14が取り付けられている。チッ
プ14には、歯車部11に対向して、第一の受信手段と
してのホール素子15が間隔Lをおいて固定され、歯底
円筒側面12に対向して、第二の受信手段としてのホー
ル素子16が、歯車部11の高さからみて同一間隔Lの
位置で固定されている。ホール素子15およびホール素
子16は、それぞれ、図3に示すように、差動入力手段
としての差動増幅器17の入力端に結合されている。差
動増幅器17の出力端は外部装置等(図示しない)に接
続される。
【0016】上記構成において磁性回転体10を回転さ
せると、図4(A)、図4(B)に示すように、ホール
素子15およびホール素子16に、ホール効果によりホ
ール電圧18およびホール電圧19が生じ、両電圧はと
もに増幅器17によって加工される。なお、ホール効果
による電圧発生については、公知であるため説明を省略
する。
【0017】本実施例の特徴は、磁性回転体10の形状
を歯車部11と歯底円筒側面12とに分け、それぞれの
形状の違いをホール素子15およびホール素子16で異
なる波形をなして発生するホール電圧18およびホール
電圧19を差動増幅器17に入力し、増幅して回転検出
データ20とする点にある。
【0018】すなわち、従来では、ホール効果による電
圧検出のみを目的とする構造とされ、それによるとホー
ル素子はひとつでよく、磁性回転体は単に歯車形状とさ
れればよいので、構造自体の変更は必要とされない。
【0019】磁性回転体を実際に回転させると、周囲条
件の変化により、発生するホール電圧値は変動すること
がある。例えば、回転軸の軸受内変位による歯車の偏心
回転により、回転外周面とホール素子との間隔Lがせま
くなると、発生するホール電圧は前記所定値によって生
じる電圧よりも高くなる。この直流成分が増幅される
と、いわゆる過励振となり、ホール電圧の波形振幅はH
iまたはLo側にかた寄った値となる。直流分の不安定
成分を検出する手段がない場合、実際の回転が正確に表
現されず、データの信頼性が乏しくなる。
【0020】上記課題を解決するため、従来では、ホー
ル電圧を、結合コンデンサにより直流成分をカットし、
直流分が増幅器に伝達されることを抑制してしていた
が、コンデンサ特性の温度依存性により新たな課題が生
じる点は、発明が解決しようとする課題で説明したとお
りである。
【0021】それに対し、本実施例は、軸の偏心による
直流分の変化等の不安定成分の除去、コンデンサの特性
による不都合を同時に解消させる簡易な構成を目的と
し、差動入力測定の応用によるデータ処理を提案する。
その実施のため、ホール電圧の励振系の複数化を図り、
励振系を、単にホール電圧の発生のためのみならず、測
定方式と合わせてノイズを除去できる構造がとられてい
る。
【0022】すなわち、本実施例のホール素子15に生
じるホール電圧18は、上記のような不安定成分が発生
しない限り、図4(A)に示すように、従来と同様な振
幅を有する波形となる。なお、図4においても、横軸に
時間、縦軸に電圧がオーダーされている。一方、ホール
素子16に生じるホール電圧19は、図4(B)に示す
ように、振幅のない位相になる。
【0023】ここで図4に基づいて説明すると、磁性回
転体10とホール素子15、16との間隔をLとし、L
が所定値におけるホール電圧の正常値をpとして、Lが
所定値よりも小さくなる場合に発生するノイズをΔvと
すると、ホール電圧18は、ホール素子15の近接によ
り、pからΔv増加する(p+Δv)。従って、ホール
電圧18の位相は、Δv相当分上方に移動する。
【0024】ホール素子16は、ホール素子15と同一
作動条件にある(特に、回転体10から同一高さにあ
る)ので、ホール電圧19も同様に、その正常値p′か
らΔv増加し(p′+Δv)、ホール電圧19の位相
も、Δv相当分、上方に移動する。このような(p+Δ
v)および(p′+Δv)が差動増幅器17に差動入力
されると、Δvがキャンセルされた回転検出データ20
が得られる。
【0025】このように、差動増幅器17によりノイズ
Δvが消去され、さらに、p′を適当な値に選択する
と、検出データを振幅の下限値は0になる。図4(C)
に回転検出データ20の経時変化の波形を示す。
【0026】本実施例によると、従来の技術における磁
性回転体10の偏心回転によるノイズ等の、回転検出デ
ータ20の信頼性を低下させる不安定要素、データ処理
を不能にする要因を、電圧検出およびデータ処理の過程
で排除でき、作動条件の変化にかかわらずデータの信頼
性を高く維持することができる。それにより結合コンデ
ンサが不要になるので、コンデンサに起因する、出力制
限、他の不安定成分を排除でき、すなわち、低回転出力
時等におけるデータ処理も可能になる等、検出可能範囲
を広げることできるとともに、回転検出データ20の信
頼性低下が生じることもない。
【0027】さらに、本実施例による回転検出データ2
0の波形では、振幅下限値が0とすることができるの
で、データ処理が容易になる等の効果を得ることができ
る。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の回転検
出装置によれば、簡易な構造で、周囲温度等の条件の変
化にかかわらず、回転検出データの精度を向上させ、さ
らに、コンデンサの出力制限の拘束を受けることなく検
出可能領域を拡大することができる。さらに、データ処
理に好適な出力波形を得ることができる等の効果が奏さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による磁性回転体10の要部
を示し、図1(A)は斜視図、図1(B)は回転軸方向
側面図である。
【図2】図1実施例の、ホール電圧励振構造(磁性回転
体10およびホール素子15およびホール素子16の配
置)を示す、前記回転軸直角方向の側面図である。
【図3】図1実施例における、差動増幅器17の構成を
示す回路図である。
【図4】図1実施例の各過程における電圧波形のグラフ
を示し、図4(A)はホール素子15におけるホール電
圧18の波形図、図4(B)はホール素子16における
ホール電圧19の波形図、図4(C)は差動増幅器17
における波形図である。
【図5】従来の技術の一例による、ホール電圧励振構造
(磁性体歯車1およびホール素子2の配置)を示す、回
転軸方向側面図である。
【図6】上記従来の例におけるホール電圧4の波形図で
ある。
【図7】本発明の課題を説明するための、従来の技術に
おけるホール電圧増幅回路(結合コンデンサ6を含む)
の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
10 磁性回転体 11 歯車部 12 磁性回転体歯底円筒側面 13 バイアスマグネット 14 半導体チップ 15、16 ホール素子 17 差動増幅器 18 ホール素子15のホール電圧 19 ホール素子16のホール電圧 20 回転検出データ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体外周に一定の間隔をおいて突出し
    た第一の励振手段と、該第一の励振手段におけるホール
    電圧を捕捉する第一の受信手段と、前記第一の励振手段
    と同一作動条件にあって前記回転体外周にて並列する、
    円筒体側面形状の第二の励振手段と、前記第一の受信手
    段と同一作動条件にあって前記第二の励振手段における
    ホール電圧を捕捉する第二の受信手段と、前記第一の受
    信手段および前記第二の受信手段から、前記ホール電圧
    がそれぞれ入力される差動入力手段とを備えたことを特
    徴とする回転検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の回転検出装置におい
    て、前記第一の励振手段は磁性体歯車であり、前記第二
    の励振手段は前記歯車の歯底に合わせて形成した磁性円
    筒体側面であり、前記第一の受信手段を、バイアスマグ
    ネットに取り付けた半導体チップ上にて前記歯車の歯に
    対向させ、前記歯車の回転に伴うホール電圧を発生する
    第一のホール素子とし、前記第二の受信手段を、前記バ
    イアスマグネットに取り付けた半導体チップ上にて前記
    磁性円筒体側面に前記第一のホール素子と並列して対向
    させ、前記磁性円筒体側面の回転に伴うホール電圧を発
    生する第二のホール素子とし、前記差動入力手段を、前
    記第一のホール素子および前記第二のホール素子に接続
    された差動増幅器としたことを特徴とする回転検出装
    置。
JP4231790A 1992-08-31 1992-08-31 回転検出装置 Pending JPH0682465A (ja)

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JP (1) JPH0682465A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0842392A2 (en) * 1995-08-02 1998-05-20 Durakool Incorporated Gear tooth sensor with improved resolution and stability
DE10240705A1 (de) * 2002-09-04 2004-03-18 Zf Friedrichshafen Ag Drehzahlmeßsystem

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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