JPH10170533A

JPH10170533A - 回転検出システム

Info

Publication number: JPH10170533A
Application number: JP33260396A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kamiya; 治雄神谷
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回転検出システムにおいて、電源瞬断による
誤動作を防止する。【解決手段】ホール素子１、２の出力は正転差動増幅
あるいは反転差動増幅された後、比較器７、８に入力さ
れる。比較器７、８はそれぞれ２つのしきい値に基づい
て２値化信号を出力し、信号Ａはトランジスタ１１とＯ
Ｒ回路１０にそれぞれ入力される。信号ＢバーもＯＲ回
路１０入力され、ＯＲ回路１０の出力はトランジスタ１
２に入力される。ＯＲ回路１０は、信号Ａと信号Ｂバー
のいずれか一方がＨであればＨを出力する。センサ１０
０の出力を入力した比較器１６は、中間電圧とＨ電圧の
間のしきい値、およびＬ電圧と中間電圧Ｍの間のしきい
値に基づいてこの入力を２値化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転検出システムに
関するものであり、特に、磁気感応素子を使用して回転
体の回転速度を検出するためのシステムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車においては、車軸や駆動シ
ャフトなどの回転体の回転速度（回転数）を検出するた
めに回転センサが使用されている。このような回転セン
サの一例として、特開昭６１−２９４３１３号公報に記
載された技術（従来例）がある。

【０００３】図８に、この従来例の回路構成を、また図
９に、この従来例の回路の各部の信号波形をそれぞれ示
した。図８において、符号１、２は磁気感応素子として
のホール素子であり、回転体１７の外周に形成された凸
凹（山谷）に対向して配置される。また、ホール素子
１、２の周囲には図示しないマグネットが配置されてお
り、回転体１７の回転に伴い、マグネットの発生する磁
界の強さが変化する。この変化はホール素子１、２によ
り正弦波形の電気信号に変換され出力される。

【０００４】この従来例では、ホール素子１、２は、回
転体の回転方向に離間して配置されており、ホール素子
１、２の出力の間には位相遅れが生じる。これらの出力
は増幅器３、４によりそれぞれ増幅され、また比較器３
１に入力される。比較器３１は、これら２つの出力の差
を差動出力として出力するとともに、この差動出力を２
つのしきい値、つまりしきい値ＴＨ５としきい値ＴＨ６
に基づいてＨ（ハイ；Ｈｉｇｈ）とＬ（ロー；Ｌｏｗ）
に２値化して出力する。図示した例では、しきい値ＴＨ
５は差動出力がＨからＬになるしきい値、しきい値ＴＨ
６は差動出力がＬからＨになるしきい値である。

【０００５】また、この２値化出力によってトランジス
タ３２のＯＮ、ＯＦＦがなされ、トランジスタ３２の出
力Ｑは、センサ出力として、ＥＣＵ（電子制御ユニッ
ト）２００に入力される。ＥＣＵ２００において、比較
器３３は、この出力Ｑをしきい値ＴＨ３とＴＨ４に基づ
いてＨとＬに２値化して出力する。なお、図示した例で
は、しきい値ＴＨ３は出力ＱがＨからＬになるしきい
値、しきい値ＴＨ４は出力ＱがＬからＨになるしきい値
である。

【０００６】ここで、比較器３１、３３を上記のように
２つのしきい値（しきい値ＴＨ５とＴＨ６、あるいはし
きい値ＴＨ３とＴＨ４）に基づいて動作させることで、
比較器３１、３３の動作がヒステリシス性を有したもの
となる。このようなヒステリシス性を持たせることで、
電気ノイズなどによりこれらの比較器３１、３３が誤作
動することが防止される。また、上記の比較器３３の出
力は、回転体１７の回転速度（回転数）によりその周期
Ｔが変化することから、この周期Ｔの大きさによって回
転体の回転速度を求められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の回転
検出システムにおいては、電源投入時における誤動作を
防止するなどの目的で、例えば、センサ１００の比較器
３１の電源投入時における出力レベルが、増幅器３、４
の差動出力がしきい値ＴＨ６以下の状態ではＨとなり、
それ以外の状態ではＬとなるように設定される。

【０００８】このため、回転体の回転中において、例え
ば図９のタイミングＩにおいてセンサの電源瞬断が発生
した場合、比較器３１の出力レベルが、瞬断前はＨであ
るが、電源復帰後はＬに反転してしまう。これに伴い、
トランジスタ３２は、瞬断前はＯＮであるが電源復帰後
はＯＦＦとなり、また、センサ１００の出力はＨからＬ
に反転する。この結果、図９に示したように、ＥＣＵ２
００の比較器３３の出力の周期ＴがΔＴ1 だけ長いＴ＋
ΔＴ1 となってしまう。

【０００９】なお、上記のような電源の瞬断は、例え
ば、図８の各構成要素同士を接続するためのコネクタに
おける接続端子間のチャタリング、図８の回路の電源
（レギュレータ；図示せず）がバッテリー電圧の変動に
より低下すること、あるいはセンサ１００への電源ライ
ンにサージが印加されてセンサ１００の電源が変動する
こと、などが原因で生じる。

【００１０】そして、上記のように、センサ電源が瞬断
することで、センサ１００からＥＣＵ２００への出力信
号の長さが変動し、センサ出力の周期Ｔが変化するとい
う誤動作が生じてしまう。この結果、ＥＣＵ２００にお
ける回転体の回転速度の検出エラーが一時的に発生する
などの欠点があった。

【００１１】本発明は、上記のような電源の瞬断による
センサの検出精度の低下を防止することができる回転検
出システムを提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の回転検出システ
ムは、回転体の回転に対応してそれぞれ周期的に変化し
且つ所定の位相差を有する一対の信号の差動出力を一対
のしきい値に基づいて第１の値と第２の値に２値化して
出力する回転検出部と、前記差動出力が前記一対のしき
い値の間から離脱したときに、前記差動出力が前記一対
のしきい値の間から離脱するまで、前記回転検出部の出
力を前記第１の値と前記第２の値の間の第３の値に維持
するヒステリシス帯域検出部と、前記回転検出部の出力
を、前記第１の値と前記第３の値の間の第１のしきい値
と、前記第２の値と前記第３の値の間の第２のしきい値
とに基づいて２値化し、この２値化された信号の周期に
基づいて前記回転速度を検出する制御部とを有すること
を特徴とする。

【００１３】好ましい実施の形態においては、前記回転
検出部が、前記回転体の回転を磁界の周期的な変化に変
換し、この磁界の変化に対応した前記一対の信号を所定
の位相差で出力する磁気−電気変換素子を有してなるも
のである。また、前記回転検出部が、前記一対の信号の
正転差動出力を一対のしきい値により２値化して出力す
る第１の比較手段を有してなるものである。さらに、前
記ヒステリシス帯域検出部が、前記一対の信号の反転差
動出力を一対のしきい値により２値化して出力する第２
の比較手段と、前記第２の比較手段の出力の反転出力と
前記第１の比較手段の出力とを論理和する論理和手段と
を有するとともに、前記第１の比較手段の２値化出力と
前記論理和手段の２値化出力とが異なる値であるときに
前記回転検出部の出力を前記第３の値にするものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の回
転検出システムを説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態の回転検出シ
ステムにおいて、回転体１７の回転をホールＩＣ１９を
用いて検出する概要を示した説明図である。図１におい
て、ホールＩＣ１９は、そのホール素子１、２側が回転
体１７の凸凹（山谷）と対向して配置されている。ホー
ルＩＣ１９の回転体１７と反対側にはマグネット（永久
磁石）１８が配置されている。ホール素子１、２は、図
において矢印で示された回転体１７の回転方向に離間し
て配置されている。

【００１６】図２は、ホールＩＣ１９の内部構成を示し
たものである。すなわち、ホールＩＣ１９は、その内部
に、一定間隔で離間した位置に２つのホール素子１、２
が配置されている。これらホール素子１、２の出力は増
幅器３、４にて増幅される。増幅器３、４の出力は正転
差動増幅器５により正転差動増幅され、また、反転差動
増幅器６により反転差動増幅される。なお、正転差動増
幅器５と反転差動増幅器６の各増幅率は同程度である。

【００１７】正転差動増幅器５からの正転差動出力ＡIN
は比較器７に、また、反転増幅器６の反転差動出力ＢIN
は比較器８に、それぞれ入力される。比較器７、８はそ
れぞれ、ヒステリシス性を有した動作をするものであ
り、つまり、図３を参照して、２つのしきい値ＴＨ１と
ＴＨ２を有しており、それぞれ２値化された信号Ａ、Ｂ
を出力する。なお、しきい値ＴＨ１は比較器７、８の出
力がＨからＬになるしきい値であり、しきい値ＴＨ２は
比較器７、８の出力がＬからＨになるしきい値である。

【００１８】そして、信号Ａはトランジスタ１１のベー
スと、ＯＲ回路１０の一方の入力端子に入力される。ま
た、信号Ｂは、インバータ９により反転された信号Ｂバ
ーとなり、この信号ＢバーはＯＲ回路１０の他方の入力
に入力される。さらに、ＯＲ回路１０の出力はトランジ
スタ１２のベースに入力される。ＯＲ回路１０は、入力
された信号Ａと信号Ｂバー信号の論理和を出力する。す
なわち、ＯＲ回路１０は、信号Ａと信号Ｂバーのいずれ
か一方がＨであればＨを出力し、この時、ＯＲ回路１０
はトランジスタ１２を駆動し、トランジスタ１２はオン
になる。また、トランジスタ１１はＡにより駆動され
る。

【００１９】トランジスタ１１のコレクタ端子と電源Ｖ
ccとの間には抵抗Ｒ1 が接続されており、また、トラン
ジスタ１２のコレクタ端子とトランジスタ１１のコレク
タ端子間には抵抗Ｒ２が接続されている。電源Ｖccと抵
抗Ｒ１との接続点には、ダイオード１３のアノード端子
が接続され、ダイオード１３のカソード側はホール素子
１、２および他の図示しない信号処理回路の駆動用の電
源Ｖstを作るための定電圧電源（ＲＥＧ）１４が接続さ
れている。

【００２０】また、センサ１００のＧＮＤ端子（出力端
子）は、ＥＣＵ２００の出力検出用の抵抗１５に接続さ
れ、抵抗１５はＥＣＵ２００内のＧＮＤに接地される。
抵抗１５にはノイズ除却用フィルタ２０、およびＥＣＵ
２００のセンサ信号変換用の比較器１６が順次接続され
ている。比較器１６の出力はＥＣＵ２００内のマイコン
（図示せず）に入力される。

【００２１】ここで、図３ないし図４に示したように、
比較器１６のしきい値ＴＨ３は中間電圧ＭとＨ電圧の間
に、またしきい値ＴＨ４はＬ電圧と中間電圧Ｍの間に、
それぞれ設定されている。

【００２２】次に、実施の形態の回転検出システムにお
いて、センサの電源瞬断がない場合の動作を図３を参照
して説明する。

【００２３】回転体１７が図１において矢印方向に回転
している状態では、マグネット１８により発生される磁
界の強さが、回転体１７の凸凹（山谷）により周期的に
変化し、この磁界変化はホール素子１、２によって電気
信号に変換される。そして、ホール素子１、２は回転体
１７の回転方向に対して一定間隔離れているため、ホー
ル素子２の信号は、ホール素子２の出力信号（正弦波）
に対して、一定した位相遅れを持った正弦波として出力
される。

【００２４】ホール素子１の出力は増幅器３で増幅さ
れ、また正転差動増幅器５で正転差動増幅され、正転差
動出力ＡINとして出力される。また、ホール素子２の出
力は増幅器４で増幅され、また反転差動増幅器６で反転
差動増幅され、反転差動出力ＢINとして出力される。な
お、増幅器３、４は同程度の増幅率とし、また、差動増
幅器５、６も同程度の増幅率とする。

【００２５】正転差動出力ＡINおよび反転差動出力Ｂは
それぞれ、比較器７、８によって２値化され、また出力
Ａ、Ｂとして出力される。なお、比較器７の出力Ａと比
較器８の出力Ｂは互いに反転信号となっている。

【００２６】つまり、比較器７の出力Ａは、ＡINがしき
い値ＴＨ１を通過した時にＨからＬに変化し、ＡINがし
きい値ＴＨ２を通過した時にＨからＬに反転する。ま
た、比較器８の出力Ｂは、ＢINがしきい値ＴＨ２を通過
した時にＬからＨに変化し、ＢINがしきい値ＴＨ１を通
過した時にＨからＬに反転する。

【００２７】ここで、センサの電源瞬断がない場合に
は、インバータ回路９により反転された信号Ｂバーは信
号Ａと略同一な信号となる。また、信号Ｂバーと信号Ａ
が入力されるＯＲ回路１０の出力も信号Ａと略同一な信
号となる。よって、トランジスタ１１、１２は、Ａ信号
と略同一な動作でＯＮ、ＯＦＦとなり、それぞれ出力Ｑ
Ａ、ＱＢを出力する。

【００２８】次に、センサ１００からＥＣＵ２００に出
力されるセンサ出力について説明する。まず、センサ出
力は電流出力であり、センサ１００内のインピーダンス
を変化させることでセンサ１００による消費電流を変化
させ、信号Ｈ、Ｌを得る構成としている。

【００２９】つまり、トランジスタ１１、１２がともに
ＯＦＦの時にセンサ出力はＬとなる。この時、ホール素
子１、２と内部信号処理回路において消費される電流Ｉ
ccが出力される。この消費電流Ｉccは、ＥＣＵ２００内
において電圧変換用の抵抗１５によって電圧変換（Ｉcc
×ｒ）される。変換された電圧は、フィルタ２０により
ノイズ除去された後、コンパレータ１６で２値化され
る。

【００３０】一方、トランジスタ１１がＯＮの時（トラ
ンジスタ１２が同時にＯＮしていても可能）にセンサ出
力はＨとなる。そして、この時、センサ１００から出力
される電流はＩcc＋ＩＡsinkであり、ＥＣＵ２００の検
知電圧は（Ｉcc＋ＩＡsink）×ｒとなり、センサ１００
がＬの時よりＩＡsink×ｒだけ電圧が高くなる。なお、
ＩＡsinkはトランジスタ１１がＯＮに抵抗Ｒ１を流れる
電流である。

【００３１】次に、センサ１００の電源瞬断が発生した
場合の動作を図４〜図６を参照して説明する。ここで、
図４において、一対のしきい値ＴＨ１とＴＨ２の間の帯
域はヒステリシス帯域である。また、ホール素子１、２
の差動出力を示したグラフにおける斜線部分は、電源瞬
断時においてセンサ出力が誤作動する領域、つまり、こ
の差動出力が一周期のうち上記のヒステリシス帯域の間
にある周期の領域を示したものである。

【００３２】まず、センサ１００のコンパレータ７、８
の電源投入時における出力レベルについて説明する。こ
の出力レベルは、図５に示した通り、電源投入が行われ
た場合において、コンパレータ７、８の出力は、差動出
力がしきい値ＴＨ２以下の状態ではＨとなり、それ以外
の状態ではＬとなるものとする。

【００３３】そして、図４において、斜線部分において
センサの電源瞬断が発生した時、Ｉの場合は、出力Ａは
瞬断前はＨであったのが電源復帰後にＬとなる。出力Ｂ
は、瞬断前も電源復帰後もＬとなる。また、電源復帰の
際に、トランジスタ１１はＯＦＦ、トランジスタ１２は
ＯＮの状態となる。さらに、電源復帰の際に、センサ１
００からは（Ｉcc＋ＩＢsink）の電流がセンサ出力とし
て出力される。

【００３４】よって、ＥＣＵ２００における検知電圧は
（Ｉcc＋ＩＢsink）×ｒとなり、Ｌ出力よりＩＢsink×
ｒだけ電圧が高くなる。ここで、ＩＡsinkとＩＢsink
は、Ｒ1 ＜Ｒ1 ＋Ｒ2 であるから、ＩＡsink＞ＩＢsink
となる。このため、電流（Ｉcc＋ＩＢsink）出力時は、
センサ出力（ＥＣＵ２００における検知電圧）として、
Ｌより高く且つＨより低い、つまり、ＬとＨの中間電圧
Ｍが発生する。

【００３５】同様に、ＩＩにおいてセンサの電源瞬断が
発生した時は、信号Ａは瞬断前も電源復帰後もＬとな
る。また、出力Ｂは、瞬断前はＨであったのが電源復帰
後にＬに反転する。よって、この場合においても、上記
と同様に、センサ出力として中間電圧Ｍが発生する。ま
た、ＩＩＩにおいてセンサの電源瞬断が発生した場合
は、Ｉの場合と同様である。

【００３６】なお、厳密には、上記のようなセンサの電
源瞬断によりセンサ出力も信号変化するが、このような
信号変化はきわめて短時間に行われるものであり、これ
は、ＥＣＵ２００のフィルタ２０により除去される。こ
のため、ＥＣＵ２００のコンパレータ１６に入力に対し
ては影響を与えることはない。

【００３７】そして、上記のように、しきい値ＴＨ３は
中間電圧ＭとＨ電圧の間に、しきい値ＴＨ４はＬ電圧と
中間電圧Ｍの間にそれぞれ設定されている結果、センサ
の電源瞬断があった場合でも、センサ出力として、この
ような電源瞬断がない図３の場合と同一の信号を得るこ
とができる。図６に、この図２の回路におけるセンサ出
力の真理値表を示した。

【００３８】図７は、本発明の他の実施の形態を示す図
である。この実施の形態は、次の点を除いて、図２に示
したものと同じである。すなわち、トランジスタ１１、
１２のコレクタをＥＣＵ２００内に入れ、電源Ｖccとト
ランジスタ１１のコレクタとの間に抵抗Ｒ1 を配置する
とともに、トランジスタ１１のコレクタとトランジスタ
１２のコレクタとの間に抵抗Ｒ2 をそれぞれ配置してい
る。そして、抵抗Ｒ1とＲ2 の中間の電圧ＭをＥＣＵ２
００のコンパレータ１６により検出する構成としてい
る。

【００３９】この図７の実施の形態では、トランジスタ
１１、１２がともにＯＦＦの時にセンサ出力がＨとな
り、この時、ＥＣＵ２００の検知電圧は電源Ｖccとな
る。また、トランジスタ１１がＯＮ（トランジスタ１２
はＯＮ、ＯＦＦどちらでも良い）の時にセンサ出力はＬ
となり、この時、ＥＣＵ２００の検知電圧はＧＮＤとな
る。さらに、トランジスタ１１がＯＦＦでトランジスタ
１２だけがＯＮとなる時にセンサ出力は中間電圧Ｍとな
り、この時、ＥＣＵ２００の検知電圧は｛Ｒ2 ／（Ｒ1
＋Ｒ2 ）｝×Ｖccとなる。なお、中間電圧Ｍの発生条件
は図２の場合と同様である。

【００４０】なお、以上の説明では、一対のホール素子
の差動出力がセンサ出力誤作動領域にある周期におい
て、この差動出力が一対のしきい値の間（ヒステリシス
領域）から離脱したときに、差動出力が一対のしきい値
の間から離脱する周期になるまで、センサ出力を中間電
圧に維持するヒステリシス帯域検出部として、反転差動
増幅器６、比較器８、インバータ９、ＯＲ回路１０、ト
ランジスタ１２などからなる回路を用いたが、その他、
例えば、所要のプログラムにより制御されるコンピュー
タを用いてこのようなヒステリシス帯域検出部を構成す
ることもできる。

【００４１】また、磁気感応素子としてホール素子を例
に挙げて説明したが、その他、磁気感応素子としてＭＲ
（磁気抵抗素子）を使用した場合にも同様である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転検出
システムによれば、センサ電源の瞬断によるセンサ出力
の周期の変化に起因するセンサの検出精度の低下を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の回転検出システムにおい
て、回転体の回転をホールＩＣで検出する概要の説明図
である。

【図２】実施の形態の回転検出システムの回路図であ
る。

【図３】図２の回転検出システムの正常時の動作の説明
図である。

【図４】図２の回転検出システムにおいてセンサの電源
瞬断が発生した場合の動作の説明図である。

【図５】図２の回転検出システムを構成するコンパレー
タの動作の説明図である。

【図６】図２の回転検出システムの動作を説明した真理
値表である。

【図７】本発明の他の実施の形態の回転検出システムの
説明図である。

【図８】回転検出システムの従来例の回路図である。

【図９】従来例の動作の説明図である。

【符号の説明】

１、２…ホール素子５…正転増幅器６…反転増幅器７、８、１６、３１、３３…コンパレータ１０…ＯＲ回路１１、１２…トランジスタ１７…回転体１００…センサ２００…ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体の回転に対応してそれぞれ周期的
に変化し且つ所定の位相差を有する一対の信号の差動出
力を一対のしきい値に基づいて第１の値と第２の値に２
値化して出力する回転検出部と、前記差動出力が前記一対のしきい値の間から離脱したと
きに、前記差動出力が前記一対のしきい値の間から離脱
するまで、前記回転検出部の出力を前記第１の値と前記
第２の値の間の第３の値に維持するヒステリシス帯域検
出部と、前記回転検出部の出力を、前記第１の値と前記第３の値
の間の第１のしきい値と、前記第２の値と前記第３の値
の間の第２のしきい値とに基づいて２値化し、この２値
化された信号の周期に基づいて前記回転速度を検出する
制御部とを有することを特徴とする回転検出システム。
【請求項２】前記回転検出部が、前記回転体の回転を
磁界の周期的な変化に変換し、この磁界の変化に対応し
た前記一対の信号を所定の位相差で出力する磁気−電気
変換素子を有してなるものであることを特徴とする請求
項１記載の回転検出システム。
【請求項３】前記回転検出部が、前記一対の信号の正
転差動出力を一対のしきい値により２値化して出力する
第１の比較手段を有してなるものであることを特徴とす
る請求項１または２記載の回転検出システム。
【請求項４】前記ヒステリシス帯域検出部が、前記一
対の信号の反転差動出力を一対のしきい値により２値化
して出力する第２の比較手段と、前記第２の比較手段の
出力の反転出力と前記第１の比較手段の出力とを論理和
する論理和手段とを有するとともに、前記第１の比較手
段の２値化出力と前記論理和手段の２値化出力とが異な
る値であるときに前記回転検出部の出力を前記第３の値
にするものであることを特徴とする請求項３記載の回転
検出システム。