JPH0961193A - 磁気回転検出装置 - Google Patents

磁気回転検出装置

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JPH0961193A
JPH0961193A JP21744995A JP21744995A JPH0961193A JP H0961193 A JPH0961193 A JP H0961193A JP 21744995 A JP21744995 A JP 21744995A JP 21744995 A JP21744995 A JP 21744995A JP H0961193 A JPH0961193 A JP H0961193A
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Hidehiko Shimizu
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気測定素子の出力が移行しても、多極マグ
ネットロータの回転方向を検出できるような磁気回転検
出装置を得る。 【解決手段】 回転軸に取り付けられた多極マグネット
ロータ1と、所定の位相差をもって配置され、多極マグ
ネットロータ1の磁力変化を測定し、電圧変化に変換し
て出力する一対の磁気抵抗素子2A及び2Bと、各磁気
抵抗素子の出力を増幅したアンプ出力電圧と所定の正負
の基準値とをそれぞれ比較し、比較結果としてユニット
出力電圧を出力する一対のコンパレータ4A及び4Bを
備えた。比較する際のコンパレータ4A及び4Bの所定
の正負の基準値を、磁気抵抗素子の最大出力の50%に
設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば多極マグネ
ットロータの磁力変化を測定して回転方向を検出する磁
気回転検出装置、特にその基準電圧設定に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気回転検出装置は、多極マグネ
ットロータ、一対の磁気抵抗素子、及び一対のコンパレ
ータ等から構成されている(なお、基本的なハード構成
は後述する図1と同じである)。多極マグネットロータ
は、ハンドル等の回転軸に取り付けられ、回転軸の回転
に伴って回転する。磁気抵抗素子は90°の位相差をも
って配置され、磁力変化を正負に振動する電圧の変化と
して出力する。コンパレータは磁気抵抗素子に対応して
それぞれ設けられており、このコンパレータは、磁気抵
抗素子の出力が増幅されたアンプ出力電圧と、正負の2
つの基準値とを比較し、その比較結果をユニット出力電
圧として出力するものである。従来のコンパレータにお
ける正負の2つの基準値の設定は、アンプ出力電圧の最
大出力の±25%としていた。そして、一対のコンパレ
ータの出力するユニット出力電圧の位相差に基づき、多
極マグネットロータの回転方向を検出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の磁気回転検出装置では、時が経つにつれて、アン
プ出力電圧が初期の位置から正又は負の方向に移行して
いき、そのためにアンプ出力電圧と正負の2つの基準値
との交点も移動する。交点が移動すると、ユニット出力
電圧も変化し、アンプ出力電圧の移行の大きさ、又は波
形によっては位相差が検出できなくなり、多極マグネッ
トロータの回転方向が検出できなくなるという問題点が
あった。
【0004】図2は上記の問題点を示すために標準ギャ
ップ長において、アンプ出力電圧の最大出力の±25%
に正負の基準電圧を設定した場合の各電圧の関係を表し
たものである。ここでは正の基準値VPをアンプ出力電
圧の最大出力の25%、また負の基準値VMをアンプ出
力電圧の最大出力の−25%とする。なお、一方のコン
パレータに入力されるアンプ出力電圧をA1、またその
コンパレータが出力するユニット出力電圧をA2とし、
別のコンパレータに入力されるアンプ出力電圧をB1、
また、そのコンパレータが出力するユニット出力電圧を
B2とする。
【0005】アンプ出力電圧が正の基準値VP以上にな
った時、ユニット出力電圧A2又はB2は、LからHに
立ち上がる。また、アンプ出力電圧が基準電圧の負の基
準値VM以下になった時、ユニット出力電圧A2又はB
2は、HからLに立ち下がる。ユニット出力電圧A2及
びB2は同一波形であり、位相差は±90°で固定され
ている。ユニット出力電圧A2及びB2は時間的に一部
重複しており、その時のユニット出力電圧A2及びB2
の立ち上がり、及び立ち下がりの相対関係を検出するこ
とにより回転方向を検出する。図2においては、ユニッ
ト出力電圧B2が立ち上がり、その後でユニット出力電
圧A2が立ち下がることで波形は一部重複しており、ユ
ニット出力電圧A2の位相が、ユニット出力電圧B2の
位相に対して進んでいるから、ユニット出力電圧A2を
検出した磁気測定手段からユニット出力電圧B2を検出
した磁気測定手段の方向に、多極マグネットロータが回
転していることが検出される。
【0006】実際には図2のような標準ギャップ長だけ
ではなく、取り付け時の誤差等のために、ギャップ長が
標準よりも長くなったり、短くなったりしてアンプ出力
電圧A1及びB1の波形が変化する。標準ギャップ長よ
り長くなっていくと波形は三角波に近づいていく。ギャ
ップ長が標準より短くなっていくと理論的には方形波に
近づいていくが、実際には歪んだ波形にしかならない。
【0007】図3はギャップ長が短い場合に、基準電圧
をアンプ出力電圧の最大出力の±25%に設定した場合
の各電圧の関係を示す図である。図2と同様に、正の基
準値VPをアンプ出力電圧の最大出力の25%、また負
の基準値VMをアンプ出力電圧の最大出力の−25%と
する。アンプ出力電圧A1及びB1が移行しなければ、
ユニット出力電圧A2及びB2は、破線で示すように、
ユニット出力電圧B2の立ち上がりからユニット出力電
圧A2の立ち下がりを検出でき、位相条件を満足する。
しかし、アンプ出力電圧A1又はB2は時が経つと移行
していく。アンプ出力電圧A1及びB1が共に、最大出
力の50%負の方向に移行したとすると、アンプ出力電
圧B1が正の基準電圧VP以上になるよりも、アンプ出
力電圧A1が基準電圧の負の基準電圧VM以下になる方
がはやく、ユニット出力電圧B2が立ち上がる前にユニ
ット出力電圧A2が立ち下がってしまう。そのため、ユ
ニット出力電圧B2が立ち上がった後でユニット出力電
圧A2の立ち下がりを検出できず、位相条件を満足する
ことはできない。したがって多極マグネットロータの回
転方向が検出できない。
【0008】以上のようなことから、アンプ出力電圧が
移行しても、多極マグネットロータの回転方向を検出で
きるような磁気回転検出装置の実現が望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気回転検
出装置は、回転軸に取り付けられた多極マグネットロー
タと、所定の位相差をもって配置され、多極マグネット
ロータの磁気変化を検出し、電圧変化に変換して出力す
る一対の磁気測定手段と、各磁気測定手段の出力と所定
の正負の基準値とをそれぞれ比較し、ユニット出力電圧
を出力する一対の比較手段を備えた。そして、経時変化
等による磁気測定手段の出力の上記の移行に対して、位
相差を検出できるように、正負の2つの基準値の設定に
おいて、磁気測定手段の最大出力の±50%に、比較手
段の所定の正負の基準値を設定し、一対の磁気測定手段
がそれぞれ測定した磁力変化のユニット出力電圧の位相
差を検出することで、回転方向を検出できるようにし
た。正負の2つの基準値を、磁気測定手段の最大出力の
±50%に設定するのは、位相差が検出可能な移行幅の
中で最も大きな幅を取ることができ、しかも磁気測定手
段の最大出力の±50%の近傍は、マグネットロータと
磁気測定手段のギャップ長が短い場合に電圧変化が大き
く、比較結果の位相差が安定しやすいからである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一例
に係る磁気検出装置の構成を示すブロック図である。1
は多極マグネットロータであり、2A及び2Bは磁気抵
抗素子である。3A及び3Bは増幅器であり、4A及び
4Bはコンパレータ、また5A及び5Bは出力I/Fで
ある。多極マグネットロータ1は、N極とS極が交互に
並び、例えば車のハンドルの回転軸に取り付けて、ハン
ドルの回転方向や角度を磁気によって検出する時に使用
するものである。磁気抵抗素子2A及び2Bは、それぞ
れが多極マグネットロータ1の磁力変化によって抵抗値
が変化し、抵抗値の変化に対応する電圧を出力する。増
幅器3A及び3Bは、磁気抵抗素子2A及び2Bが磁力
変化を変換した電圧を増幅し、アンプ出力電圧として出
力する。コンパレータ4A及び4Bは、しきい値にヒス
テリシスを持たせて、2つの基準電圧を設定し、アンプ
出力電圧と比較し、その結果をユニット出力電圧として
出力する。出力I/F5A及び5Bは、検出したユニッ
ト出力電圧を他の回路等に出力するためのインターフェ
イスである。なお、コンパレータ4Aに入力されるアン
プ出力電圧をA1、またコンパレータ4Aが出力するユ
ニット出力電圧をA2とし、コンパレータ4Bに入力さ
れるアンプ出力電圧をB1、またコンパレータ4Bが出
力するユニット出力電圧をB2とする。
【0011】図4は本発明の実施の形態に係る、ギャッ
プ長が短い場合に基準電圧をアンプ出力電圧の最大出力
の±50%に設定した時の各電圧の関係を示す図であ
る。ここでは正の基準値VPをアンプ出力電圧の最大出
力の50%、また負の基準値VMをアンプ出力電圧の最
大出力の−50%とする。アンプ出力電圧A1及びB1
が移行しなければ、ユニット出力電圧A2及びB2は、
破線で示すように、ユニット出力電圧B2の立ち上がり
からユニット出力電圧A2の立ち下がりを検出でき、位
相条件を満足する。しかし、アンプ出力電圧A1又はB
2は時が経つと移行していく。アンプ出力電圧A1及び
B1が共に、最大出力の50%負の方向に移行したとす
る。アンプ出力電圧A1又はB1が、正の最大出力にお
いて正の基準電圧VPと等しくなった時、ユニット出力
電圧A1又はB1が立ち上がる。また、アンプ出力電圧
A1又はB1は、中心において負の基準電圧VMと等し
くなった時、ユニット出力電圧A1又はB1が立ち下が
る。アンプ出力電圧B1が正の最大出力電圧となり、正
の基準電圧VPと等しくなった時、アンプ出力電圧A1
は、基準電圧の負の基準電圧と等しくなり、ユニット出
力電圧のB2の立ち上がりとユニット出力電圧A2の立
ち下がりを同時に検出でき、位相条件を満足する。その
ため、同じ磁力変化を磁気抵抗素子2A又は2Bのどち
らが先に測定したかを判断することができ、多極マグネ
ットロータ1の回転方向を検出できる。
【0012】図5は2つの基準電圧をアンプ出力電圧の
最大出力の±75%と設定した時の各電圧の関係を示す
図である。図5では、2つの基準電圧の絶対値がアンプ
出力電圧の最大出力の50%よりも大きな値に設定され
ている。ここでは正の基準値VPをアンプ出力電圧の最
大出力の75%、また負の基準値VMをアンプ出力電圧
の最大出力の−75%とする。アンプ出力電圧の出力A
1及びB1が移行しなければ、ユニット出力電圧A2及
びB2は、破線で示すように、ユニット出力電圧B2の
立ち上がった後でユニット出力電圧A2の立ち下がりを
検出でき、位相条件を満足する。しかし、アンプ出力電
圧A1又はB1は時が経つと移行していく。アンプ出力
電圧A1及びB1が共に、最大出力の50%負の方向に
移行したとすると、アンプ出力電圧A1及びB1は、共
に正の基準電圧VP以上の値をとることはないので、ユ
ニット出力電圧A2及びB2は常にLにホールドされ、
立ち上がり又は立ち下がりをしない。そのため、ユニッ
ト出力電圧B2が立ち上がった後でユニット出力電圧A
2が立ち下がるという状態を検出できず、位相条件を満
足することはできない。したがって多極マグネットロー
タ1の回転方向が検出できない。
【0013】図5のように、所定の正負の基準電圧の絶
対値がアンプ出力電圧の最大出力の50%より大きく1
00%以下の設定(これを設定率Aとする)の時、一方
のユニット出力電圧B2が立ち上がった後でのもう一方
のユニット出力電圧A2の立ち下がり、又はユニット出
力電圧A2が立ち上がった後でのユニット出力電圧B2
の立ち下がりが検出可能となる条件は、アンプ出力電圧
の最大出力に対する移行率の絶対値が、100%と設定
率Aとの差をとった値以下の値をとることである。この
時、回転方向が検出できるような位相条件を満足でき
る。
【0014】また、図2及び図3のように、所定の正負
の基準電圧の絶対値がアンプ出力電圧の最大出力の50
%以下の設定(これを設定率Bとする)の時、ユニット
出力電圧B2が立ち上がった後のユニット出力電圧A2
の立ち下がり、又はユニット出力電圧A2が立ち上がっ
た後のユニット出力電圧B2の立ち下がりが検出可能で
あることが、ギャップ長の違いによるアンプ出力電圧の
波形の歪みに関係なく、保証されるための条件は、アン
プ出力電圧の最大出力に対する移行率の絶対値が、設定
率B以下の値をとることである。この時、ユニット出力
電圧は回転方向を検出できるような位相条件を満足する
ことが保証される。
【0015】以上より、位相条件の満足を保証できるよ
うな正負の2つの基準電圧を設定する上で、最も大きな
移行幅に対応できるのは、アンプ出力電圧の最大出力の
±50%の値に所定の正負の基準電圧を設定した時であ
る。また、アンプ出力電圧の最大出力の±50%近傍は
アンプ出力電圧の波形の傾きが大きい部分であるので、
出力される位相差が安定しやすい。
【0016】上記の実施の形態においては、コンパレー
タにヒステリシスを持たせて正負の2つの基準値を設定
していたが、本発明ではそれに限定されるものではな
く、他の同様な機能を有するもの、例えば1つの基準値
を設定したコンパレータを2つ組み合わせて、比較して
も良い。
【0017】上記のように構成された磁気回転検出装置
においては、2つの基準電圧をアンプ出力電圧の最大出
力の±50%に設定しておけば、経時変化等の理由によ
り、アンプ出力電圧が移行をした場合に、アンプ出力電
圧の最大出力の±50%以下の移行であれば、正負の基
準電圧がアンプ出力電圧A1及びB1の正及び負の最大
出力を越えることがなく、ユニット出力電圧B2が立ち
上がった後でのユニット出力電圧A2の立ち下がり、又
はユニット出力電圧A2が立ち上がった後でのユニット
出力電圧B2の立ち下がりが必ず検出できるので、位相
条件を満足し、多極マグネットロータ1の回転方向が検
出できる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、比較手段
の正負の基準値を磁気測定手段の最大出力の±50%に
設定して、磁気測定手段の出力と比較するようにしたの
で、磁気測定手段の経時変化等によって磁気測定手段の
出力が移行し、正負の基準値との交点が移動してしまっ
た場合についても、大きな移行幅に対しても、また波形
が歪んでも、従来より確実に位相条件を満たすことがで
き、多極マグネットロータの回転方向を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例に係る磁気回転検出
装置の構成を示すブロック図である。
【図2】標準ギャップ長において、基準電圧をアンプ出
力電圧の最大出力の±50%に設定した場合の各電圧の
関係を示す図である。
【図3】ギャップ長が短い場合に、基準電圧をアンプ出
力電圧の最大出力の±25%と設定した時の各電圧の関
係を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るギャップ長が短い場
合に、基準電圧をアンプ出力電圧の最大出力の±50%
と設定した時の各電圧の関係を示す図である。
【図5】ギャップ長が短い場合に、基準電圧をアンプ出
力電圧の最大出力の±75%と設定した時の各電圧の関
係を示す図である。
【符号の説明】
1 多極マグネットロータ 2A、2B 磁気抵抗素子 3A、3B 増幅器 4A、4B コンパレータ 5A、5B 出力I/F

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に取り付けられた多極マグネット
    ロータと、 所定の位相差をもって配置され、前記多極マグネットロ
    ータの磁力変化を測定し、電圧変化に変換して出力する
    一対の磁気測定手段と、 各磁気測定手段の出力と所定の正負の基準値とをそれぞ
    れ比較し、比較結果を出力する一対の比較手段を備え、 前記比較手段の所定の正負の基準値を、前記磁気測定手
    段の最大出力の±50%に設定したことを特徴とする磁
    気回転検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019846A (ja) * 2002-05-18 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh エレメントの運動を検出する方法およびセンサ装置
CN118362753A (zh) * 2024-06-19 2024-07-19 瑞科同创电力工程设计有限公司 一种摆针式传感器和风资源评估系统

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