JP2005345384A - Rotation status detecting device and rotation status detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性回転体の回転状態を検出する回転状態検出装置及び回転状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a rotation state detection device and a rotation state detection method for detecting a rotation state of a magnetic rotating body.
一般的に自動車のエンジンでは、エンジンの回転数や、複数ある気筒の点火タイミングを検出するために、回転センサが取り付けられている。回転センサは、例えば回転する歯車の歯に向けてバイアス磁界を発生する磁石と、バイアス磁界の変化に伴い抵抗値が変化する2組の磁気抵抗素子パターンを備え、磁気抵抗素子パターンをバイアス磁石の磁気的中心軸に対称に配置し、歯車の回転による磁界の変化を電圧として出力し、2組の磁気抵抗素子パターンの出力の差分をとることにより、製造要因によるオフセットや、電源変動や雑音などをキャンセルし、正確に回転検出している。 In general, an automobile engine is provided with a rotation sensor in order to detect the engine speed and the ignition timing of a plurality of cylinders. The rotation sensor includes, for example, a magnet that generates a bias magnetic field toward the teeth of a rotating gear, and two sets of magnetoresistive element patterns whose resistance values change as the bias magnetic field changes. Arranged symmetrically about the magnetic center axis, outputs the change in the magnetic field due to the rotation of the gear as a voltage, and takes the difference between the outputs of the two magnetoresistive element patterns, thereby offsetting due to manufacturing factors, power fluctuations, noise, etc. Cancel and detect rotation accurately.
また、例えば、1組の磁気抵抗素子パターンを備えて、アナログスレッショルドレベルを設定することにより、逆回転を検知している。 Further, for example, a reverse rotation is detected by providing a set of magnetoresistive element patterns and setting an analog threshold level.
特許文献1で示される回転検出装置は、2組の磁気抵抗素子パターンの出力の差分をとって、回転数を検知するものである。そのため、特許文献1の図2に示すように、歯車が逆回転しても、出力波形は同様となり、歯車の回転方向は検出できない問題点があった。 一方、現状の自動車用エンジンでは、燃料の圧縮工程でエンジンが停止した場合、圧縮された空気の反発により、軸が逆回転を起こす場合がある。従来の回転検出装置では、回転方向は検知できないため、上記のような逆回転が生じても、これを正回転と判断し、次回エンジン始動時に気筒の点火タイミングを誤ってしまうという問題点があった。
The rotation detection device disclosed in
また、特許文献2に示される逆回転検知装置では、2つのスレッショルドレベルを外部から設定する必要があり、デバイスのばらつきや、取り付け精度などにより、個別に調整を必要とする問題があった。
Further, in the reverse rotation detection device disclosed in
本発明は上述の問題を解決しようとするもので、簡便に回転体の回転方向を検出することができる回転状態検出装置及び回転状態検出方法を提供しようとするものである。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a rotation state detection device and a rotation state detection method that can easily detect the rotation direction of a rotating body.
本発明の回転状態検出装置は、バイアス磁界を発生する磁石と磁石のバイアス磁界中に被検出対象である凹凸状磁性回転体に対向しその回転方向に並べて配置され被検出対象の回転に応じるバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生じる一対の磁気抵抗効果素子で構成された第1,第2ブリッジ回路と、第1ブリッジ回路の中点電圧と基準電圧との大小を検出し論理値を出力する第1コンパレータと、第2ブリッジ回路の中点電圧と基準電圧との大小を検出し論理値を出力する第2コンパレータと、第1、第2コンパレータの出力の変化を検出する検出手段とを有するものである。 The rotational state detection device of the present invention is configured to be configured to face a concave-convex magnetic rotating body that is a detection target in a bias magnetic field of the magnet and to be arranged in the rotation direction in the bias magnetic field of the magnet. A logical value is output by detecting the magnitude of the midpoint voltage and the reference voltage of the first and second bridge circuits configured by a pair of magnetoresistive elements that cause a resistance change due to a change in the state of the magnetic field and the first bridge circuit. A first comparator; a second comparator that detects the magnitude of the midpoint voltage of the second bridge circuit; and a reference voltage and outputs a logical value; and a detector that detects a change in the output of the first and second comparators. Is.
また、本発明の回転状態検出方法は、磁性回転体の回転に応じるバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生じる一対の磁気抵抗効果素子よりそれぞれなる2つのブリッジ回路の中点電圧をそれぞれ検出し、一対の検出信号の電位と基準電位とを比較し、基準電位との大小関係が反転するタイミングを検出し、一対の検出信号の電位のいずれかと基準電位との大小関係が2回反転する間に、他方の検出信号の電位と基準電位との大小関係が2回反転した場合に回転方向が逆転したとするものである。 Further, the rotational state detection method of the present invention detects the midpoint voltage of each of the two bridge circuits composed of a pair of magnetoresistive effect elements that cause a resistance change due to a change in the state of the bias magnetic field according to the rotation of the magnetic rotator, The potential of the pair of detection signals is compared with the reference potential, the timing at which the magnitude relationship with the reference potential is reversed is detected, and the magnitude relationship between one of the pair of detection signals and the reference potential is reversed twice. The rotation direction is reversed when the magnitude relationship between the potential of the other detection signal and the reference potential is reversed twice.
本発明によれば、簡便な回路構成で回転体の回転方向を検出することができる。また、個別の調整が必要でない回転状態検出装置を得ることができる。 According to the present invention, the rotation direction of the rotating body can be detected with a simple circuit configuration. Further, it is possible to obtain a rotation state detection device that does not require individual adjustment.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の回転状態検出装置の主要部を示すブロック図である。また、図2は本発明による回転状態検出装置の具体的な装置構成図であり、図2(a)は斜視図、図2(b)は回転状態検出装置の配置関係を示した図、図2(c)は本実施の形態1に用いられる2組の磁気抵抗効果素子のパターン図である。図2において、磁気抵抗効果素子ユニット1は、磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bで構成される。図1を参照して、磁気抵抗効果素子11a、11bは接続され、磁気抵抗効果素子11bの端子11eが接地され、磁気抵抗効果素子11aの端子11dに定電圧が印加され、磁気抵抗効果素子11a、11bの接続部の端子11cが中点電圧を出力する第1ブリッジ回路11を構成している。同様に、磁気抵抗効果素子12a、12bは接続され、磁気抵抗効果素子12bの端子12eが接地され、磁気抵抗効果素子12aの端子12dに定電圧が印加され、磁気抵抗効果素子12a、12bの接続部の端子12cが中点電圧を出力する第2ブリッジ回路12を構成している。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of the rotational state detection apparatus according to
図2(a)に示すように、被検出対象である磁性回転体8は、磁界を変化させる形状を具備した凹凸状又は櫛歯状である。このような形状をここでは凹凸状と称する。磁石9は着磁方向が、凹凸状磁性回転体8の回転軸81の方向に向き、凹凸状磁性回転体8に対向し、間隔を空けて配置され、バイアス磁界を発生する。磁気抵抗効果素子ユニット1は、図2(b)に示すように磁石9と所定の間隔を持って配置されるとともに、凹凸状磁性回転体8と対向している。また、図2(b)では図示していないが、磁気抵抗効果素子ユニット1を構成する第1ブリッジ回路11と第2ブリッジ回路12は凹凸状磁性回転体8の回転方向82に並べて所定の間隔を持って配置される。なお、図2(b)は凹凸状磁性回転体8の外周縁を直線上に延ばして表示している。
As shown in FIG. 2 (a), the
図2(b)に示した磁気抵抗効果素子ユニット1を構成する第1ブリッジ回路11と第2ブリッジ回路12の具体的なパターン例を図2(c)に示す。ここでは、磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bの順に並べて配置されている。
A specific pattern example of the
なお、ここでは磁気抵抗効果素子ユニット1は同一基板上に形成しているために磁気抵抗効果素子ユニットを煩雑な調整作業を行わずに配置することができる。しかし、磁気抵抗効果素子ユニット1は同一基板上に形成する必要はなく、第1ブリッジ回路11と第2ブリッジ回路12が所定の距離で並べて配置されておれば良い。
Here, since the magnetoresistive
図2(a)において、第1、第2ブリッジ回路11、12では、それぞれ、印加される磁界の強度によって、ブリッジ回路を構成する磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bの抵抗値が変化する。抵抗値が変化することにより第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧(端子11c、12cの電圧で、以後その電圧も同一符号で示す)も変化する。コンパレータ31、32はそれぞれ、中点電圧11c、12cを基準電圧(Ref)と比較し、基準電圧に対しての中点電圧の大小を検出し、出力端子61、62に論理値を出力する。
In FIG. 2A, in the first and
コンパレータ33は、第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cの差分をとりその正負に基づく論理値を出力端子71に出力する。磁性回転体8の回転数は、出力端子71の単位時間あたりの個数により検出できる。
The
D(ディレイ)フリップフロップタイプのフリップフロップ41のクロック端子(>)は出力端子61に接続され、クリア端子(CR)は出力端子62に接続されており、出力端子51に論理値を出力する。一方、Dフリップフロップタイプのフリップフロップ42のクロック端子(>)は出力端子62に接続され、クリア端子(CR)は出力端子61に接続されており、出力端子52に論理値を出力する。Dフリップフロップ41、42のデータ端子はともに定電圧源に接続されている。Dフリップフロップ41、42はクロック端子(>)に”1”が入力された際に、出力端子61、62に”1”を出力し、その出力を保持する。一方、Dフリップフロップ41、42はクリア端子(CR)に”1”が入力された際に、出力端子61、62に”0”を出力し、リセットされる。
The clock terminal (>) of the D (delay) flip-flop type flip-
非同期プリセットおよび非同期クリア付きフリップフロップ70はプリセット端子(PR)にDフリップフロップ41の出力端子51が接続され、クリア端子(CR)にDフリップフロップ42の出力端子52に接続されており、論理値を出力端子72に出力する。
フリップフロップ70は、プリセット端子(PR)に論理値”1”が入力された場合に、論理値”1”を出力端子72に出力し、クリア端子(CR)に論理値”1”が入力された場合に、論理値”0”を出力端子72に出力する。
なお、以後、出力端子に出力された論理値出力も同一符号で示す。
The flip-
When the logic value “1” is input to the preset terminal (PR), the flip-
Hereinafter, the logical value output outputted to the output terminal is also denoted by the same symbol.
なお、図1において、コンパレータ31、32における基準電圧は、同一電圧であってもよいが、製造時のばらつきなどにより、基準電圧の最適値が、コンパレータ31、32で異なる場合もあるので、コンパレータ31、32における基準電圧は異なる電圧でもよい。
In FIG. 1, the reference voltages in the
次に動作について、図1〜図5に沿って説明する。図3は凹凸状磁性回転体8の1個の歯が通過する場合のブリッジ回路の磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化と中点電圧の変化を説明する図である。凹凸状磁性回転体8が回転することにより、磁気抵抗効果素子ユニット1に印加される磁界が変化し、磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bの抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bは、対向する凹凸状磁性回転体8の歯の中心に一番近い時に抵抗値の変化が最大となる。磁気抵抗効果素子11a、11b及び磁気抵抗効果素子12a、12bはそれぞれ、回転方向に所定の間隔を持って配置されているため、凹凸状磁性回転体8が正回転(図2(a)に示す矢印82の方向)の場合では、図3(a)に示すような抵抗値変化を示す。ここで、磁気抵抗効果素子11b、12aは同一の場所に配置されているために、抵抗値の変化は同じとなる。図3(a)に示すように、その抵抗値の変化が最大となる時間は、磁気抵抗効果素子それぞれで異なる。従って、中点電圧11c、12cは、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化に伴い変化する。その電圧の波形を図3(b)に示す。なお、図3(a)では、磁気抵抗効果素子11a、11b、12a、12bの抵抗値を同一符号で示す。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining changes in the resistance value of the magnetoresistive effect element of the bridge circuit and changes in the midpoint voltage when one tooth of the concavo-convex
一方、図2(a)に示すような連続歯の場合は、中点電圧11c、12cは図4あるいは図5に示すような連続波形になる。ここで、図4は、凹凸状磁性回転体8が正回転(図2(a)に示す矢印82の方向)の場合を、図5は、凹凸状磁性回転体8が逆回転の場合の各出力端子の出力を示す波形図である。凹凸状磁性回転体8が正回転している場合は、図4に示すように、第2ブリッジ回路12の中点電圧12cは、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cよりも、位相が遅れる。従って、それぞれの第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cの基準電圧との差の論理値出力であるコンパレータ31、32の出力端子61、62の出力波形は図4のようになる。
また、第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cの差の論理値出力71も図4に示すようになる。
On the other hand, in the case of continuous teeth as shown in FIG. 2A, the
Also, the
一方、凹凸状磁性回転体8が逆回転している場合は、図5のように第1ブリッジ回路11の中点電圧11cは第2ブリッジ回路12の中点電圧12cよりも移相が遅れる。従って、それぞれの第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cの基準電圧との差の論理値出力であるコンパレータ31、32の出力端子61、62の出力波形は図5のようになる。
また、第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cの差の論理値出力71も図5に示すようになる。
つまり、中点電圧11c、12cの出力波形の位相の違いを検知し、位相が逆転すれば回転方向が逆転していることになる。
On the other hand, when the concavo-convex
Further, the
That is, if the phase difference between the output waveforms of the
図4に示すような凹凸状磁性回転体8が正回転の場合、コンパレータ31の論理値出力61はコンパレータ32の論理値出力62よりも先に立ち上がるため、フリップフロップ41の論理値出力51は、時刻t1で”1”にセットされる。
次に時刻t2において、コンパレータ32の論理値出力62が立ち上がるため、フリップフロップ41の論理値出力51は、”0”にリセットされる。
一方、フリップフロップ42においては、時刻t1でコンパレータ31の論理値出力61が”1”であり、フリップフロップ42はリセットされ、論理値出力52は”0”となっている。
次に、時刻t2において、コンパレータ32の論理値出力62が立ち上がるが、コンパレータ31の論理値出力61が”1”であるために、フリップフロップ42はリセットされたままであるため、論理値出力出力52は”0”のままである。
従って、フリップフロップ70はフリップフロップ41の論理値出力51により、”1”にセットされ、出力端子72に”1”が出力される。
When the concavo-convex
Next, at time t 2, the order
On the other hand, in the flip-
Next, at time t 2 , the
Accordingly, the flip-
図5に示すような凹凸状磁性回転体8が逆回転の場合は正回転の場合と反対の動作となり、フリップフロップ41の論理値出力51は”0”のままであり、フリップフロップ42の論理値出力52は時刻t3で”1”にセットされ、時刻t4において”0”にリセットされる。そのために、フリップフロップ70はフリップフロップ42の論理値出力52により、”0”にセットされ、出力端子72に”0”が出力される。
When the concavo-convex
つまり、凹凸状磁性回転体8が正回転の場合はフリップフロップ70の出力72は”1”であり、逆回転の場合は”0”となる。
そこで、フリップフロップ70の出力を検出すれば、磁性回転体8の回転方向を検出することができる。
That is, the
Therefore, if the output of the flip-
次に、凹凸状磁性回転体8が正回転から逆回転に移行した場合の動作について、図6〜図9を用いて説明する。正回転から逆回転に移行する場合は、反転する際の第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cと基準電圧との差の正負に状態によって動作が異なる。
具体的には図4における(A)、(B)、(C)、(D)の各時間領域の場合に分けられる。それぞれの時間領域における中点電圧11c、12cの基準電圧との高低を表1にまとめる。
Next, the operation when the concavo-convex
Specifically, it is divided into the case of each time region of (A), (B), (C), (D) in FIG. Table 1 summarizes the levels of the
それぞれの場合について、図に沿って説明する。
図6は、図4の(A)の時間領域で反転した場合の説明図である。(A)の領域とは第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cが基準電圧より低く、コンパレータ31、32の出力端子61、62の出力がともに”0”となる時刻から第1ブリッジ回路11の中点電圧11cが基準電圧より高く、コンパレータ31の出力端子61の出力が”1”となる時間までの領域である。
Each case will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is an explanatory diagram in the case of inversion in the time domain of FIG. The area (A) is the time when the
図6に示すように、磁性回転体8が正回転している間は、フリップフロップ70の出力72は”1”にセットされており、正回転であることを示している。
次に、(A)の領域である時刻t7において磁性回転体8が正回転から逆回転に反転した場合、中点電圧11c、12cの出力波形は図6に示すように、基準電圧より低い状態のまま、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cは、第2ブリッジ回路12の中点電圧12cよりも位相が遅れるようになる。
従って、コンパレータ31、32の論理値出力61、62は図6のように、反転する前は、コンパレータ31の論理値出力61はコンパレータ32の論理値出力62よりも先に立ち上がっていたが、反転後は、コンパレータ32の論理値出力62はコンパレータ31の論理値出力61よりも先に立ち上がるようになる。この位相が反転するまでの遷移期間では、中点電圧11c、12cはともに基準電圧より低く、コンパレータ31、32の論理値出力61、62は”0”のままである。
次に、時刻t8ではコンパレータ31の論理値出力61が”0”の状態でコンパレータ32の論理値出力62が”1”となるため、フリップフロップ42の論理値出力52は”1”にセットされる。よって、フリップフロップ70の論理値出力72は、”0”にリセットされ、磁性回転体8が反転したと検出できる。
As shown in FIG. 6, while the
Next, when the magnetic
Therefore, as shown in FIG. 6, the
Then, since the
また、反転した時刻t7のタイミングにおいて、中点電圧11c、12cの位相が逆転するので、コンパレータ31の論理値出力61の出力が変化する時刻t5と時刻t9との間にコンパレータ32の論理値出力62の出力が時刻t6、t8と2回変化している。そのため、コンパレータ31の論理値出力61の出力が2回変化する間にコンパレータ32の論理値出力62の出力が2回変化すれば反転していると判断しても良い。
Further, at the timing of time t 7 inverted,
図7は、図4の(B)の時間領域で反転した場合の説明図である。(B)の領域とは(A)の時間領域の次の領域であり、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cが基準電圧より高く、コンパレータ31の論理値出力61が”1”となる時刻から第2ブリッジ回路12の中点電圧12cが基準電圧より高く、コンパレータ32の論理値端子62が”1”となる時間までの領域である。
FIG. 7 is an explanatory diagram in the case of inversion in the time domain of FIG. The area (B) is an area next to the time area (A), and the time when the
図7に示すように、磁性回転体8が正回転している間は、フリップフロップ70の論理値出力72は”1”にセットされており、正回転であることを示している。
次に、領域(B)である時刻t12において磁性回転体8が正回転から逆回転に反転した場合、中点電圧11c、12cの出力波形は図7に示すような波形となり、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cは、第2ブリッジ回路12の中点電圧12cよりも位相が遅れるようになる。従って、図7のように、反転前はコンパレータ31の論理値出力61はコンパレータ32の論理値出力62よりも先に立ち上がっていたが、反転後は、コンパレータ32の論理値出力62はコンパレータ31の論理値出力61よりも先に立ち上がるようになる。つまり、時刻t11ではコンパレータ31の論理値出力61が立ち上がり、時刻t13でコンパレータ31の論理値出力61が”0”となった後に、時刻t14になるまでコンパレータ32の論理値出力62が”1”にならないため、フリップフロップ41の論理値出力51は時刻t8から”1”のままである。次に、時刻t12では、コンパレータ31の論理値出力61が”0”の状態でコンパレータ32の論理値出力62が立ち上がるため、フリップフロップ42の論理値出力52は”1”となり、フリップフロップ70の論理値出力72は、”0”にリセットされ、磁性回転体8が反転したと検出できる。
As shown in FIG. 7, while the
Next, when the magnetic
また、反転した時刻t12のタイミングにおいて、中点電圧11c、12cの位相が逆転するので、コンパレータ32の論理値出力62の出力が変化する時刻t10と時刻t14との間にコンパレータ31の論理値出力61の出力が時刻t11、t13と2回変化している。そのため、コンパレータ32の論理値出力62の出力が2回変化する間にコンパレータ31の論理値出力61の出力が2回変化すれば反転していると判断しても良い。
Further, at the timing of time t 12 inverted,
図8は、図4の(C)の時間領域で反転した場合の説明図である。(C)の領域とは(B)の領域の次の領域であり、第1、第2ブリッジ回路11、12の中点電圧11c、12cが基準電圧より高く、コンパレータ31、32の論理値出力61、62がともに”1”となる時刻から第1ブリッジ回路11の中点電圧11cが基準電圧より低く、コンパレータ31の論理値出力61が”0”となる時間までの領域である。
FIG. 8 is an explanatory diagram in the case of inversion in the time domain of FIG. The area (C) is the area next to the area (B). The midpoint voltages 11c and 12c of the first and
図8に示すように、磁性回転体8が正回転している間は、フリップフロップ70の論理値出力72は”1”にセットされており、正回転であることを示している。
次に、領域(C)である時刻t17において磁性回転体8が正回転から逆回転に反転した場合、中点電圧11c、12cの出力波形は図8に示すような波形となり、基準電圧より高い状態のまま、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cは、第2ブリッジ回路12の中点電圧12cよりも位相が遅れるようになる。
As shown in FIG. 8, while the magnetic
Next, when the magnetic
従って、図8のように、反転する前は、コンパレータ31の論理値出力61はコンパレータ32の論理値出力62よりも先に立ち上がっていたが、反転後は、コンパレータ32の論理値出力62はコンパレータ31の論理値出力61よりも先に立ち上がるようになる。つまり、時刻t20ではコンパレータ31の論理値出力61が”0”の状態でコンパレータ32の論理値出力62が”1”となるため、フリップフロップ42の論理値出力52は”1”にセットされる。よって、フリップフロップ70の論理値出力72は、”0”にリセットされ、磁性回転体8が反転したと検出できる。
Therefore, as shown in FIG. 8, before the inversion, the
また、反転した時刻t17のタイミングにおいて、中点電圧11c、12cの位相が逆転するので、コンパレータ31の論理値出力61の出力が変化する時刻t15と時刻t19との間にコンパレータ32の論理値出力62の出力が時刻t16、t18と2回変化している。そのため、コンパレータ31の論理値出力61の出力が2回変化する間にコンパレータ32の論理値出力62の出力が2回変化すれば反転していると判断しても良い。
Further, at the timing of time t 17 inverted,
図9は、図4の(D)の時間領域で反転した場合の説明図である。(D)の領域とは(C)の時間領域の次の領域であり、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cが基準電圧より低くなり、コンパレータ31の出力端子61の出力が”0”となる時刻から第2ブリッジ回路12の中点電圧12cが基準電圧より低くなり、コンパレータ32の出力端子62の出力が”0”となる時間までの領域である。
FIG. 9 is an explanatory diagram in the case of inversion in the time domain of FIG. The area (D) is the area next to the time area (C), the
図9に示すように、磁性回転体8が正回転している間は、フリップフロップ70の出力72は”1”にセットされており、正回転であることを示している。
次に、領域(D)である時刻t23において磁性回転体8が正回転から逆回転に反転した場合、中点電圧11c、12cの出力波形は図9に示すような波形となり、第1ブリッジ回路11の中点電圧11cは、第2ブリッジ回路12の中点電圧12cよりも位相が遅れるようになる。従って、図9のように、反転前はコンパレータ31の論理値出力61はコンパレータ32の論理値出力62よりも先に立ち上がっていたが、反転後は、コンパレータ32の論理値出力62はコンパレータ31の論理値出力61よりも先に立ち上がるようになる。その際に、時刻t24ではコンパレータ31の論理値出力61が立ち上がるが、時刻t21から時刻t25まではコンパレータ32の論理値出力62が”1”であるため、フリップフロップ41の論理値出力51は”0”のままである。その後、時刻t26でコンパレータ31の論理値出力61が”0”の状態でコンパレータ32の論理値出力62が”1”に立ち上がるため、フリップフロップ42の論理値出力52は”1”となり、フリップフロップ70の論理値出力72は、”0”にリセットされ、磁性回転体8が反転したと検出できる。
As shown in FIG. 9, while the magnetic
Next, when the magnetic
また、反転した時刻t23のタイミングにおいて、中点電圧11c、12cの位相が逆転するので、コンパレータ32の論理値出力62の出力が変化する時刻t21と時刻t25との間にコンパレータ31の論理値出力61の出力が時刻t22、t24と2回変化している。そのため、コンパレータ32の論理値出力62の出力が2回変化する間にコンパレータ31の論理値出力61の出力が2回変化すれば反転していると判断しても良い。
Further, at the timing of time t 23 inverted,
以上、述べてきたように、すべての時間領域において、磁性回転体8が正回転から逆回転に反転した場合を検出することができる。
また、本説明では、正回転から逆回転に反転した場合について説明したが、逆回転から正回転に反転する場合も同様の動作で検出できることは明らかであり、説明は省略する。
As described above, it is possible to detect the case where the
In this description, the case where the rotation is reversed from the normal rotation to the reverse rotation has been described. However, it is obvious that the same operation can be detected when the rotation is reversed from the reverse rotation to the normal rotation, and the description thereof will be omitted.
このように、フリップフロップを3個組み合わせるという簡便な構成により、回転体の回転方向を簡便に検出することができる。 Thus, the rotation direction of the rotating body can be easily detected with a simple configuration of combining three flip-flops.
また、基準電圧との大小を比較するだけで、回転状態を判別するため、回転体とブリッジ回路との位置関係の調整なども簡便に行うことができる。 Further, since the rotational state is determined only by comparing the magnitude with the reference voltage, the positional relationship between the rotating body and the bridge circuit can be easily adjusted.
なお、本実施の形態では、フリップフロップ41、42にて、コンパレータ31、32の論理値出力61、62の立ち上がりを検出し、回転方向を判別していたが、コンパレータ31、32の論理値出力61、62をもとに、マイクロコンピュータなどのプログラムにより、反転の検出をしても良い。
In the present embodiment, the flip-
この場合、先に説明したように、いずれの時間領域において反転した場合でもいずれかのコンパレータの論理値出力が2回変化する間に、他方のコンパレータの論理値出力が2回連続して変化する。反転を検出する方法として、例えば、コンパレータ31、32の論理値出力が変化するタイミングを検出し、いずれかの出力が2回変化する間に、他方の出力が2回変化した場合に回転方向が反転したと判断すればよい。
In this case, as described above, the logical value output of the other comparator changes twice in succession while the logical value output of one of the comparators changes twice even if it is inverted in any time domain. . As a method of detecting inversion, for example, when the timing at which the logical value output of the
上記のような判断方法を用いることにより、出力波形を常に監視することなく、コンパレータの出力が変化するタイミングのみで回転方向を判断することができるので、プログラムの規模が小さく、簡便な方法で回転方向を判断することができる。 By using the determination method as described above, the rotation direction can be determined only by the timing at which the output of the comparator changes without constantly monitoring the output waveform. The direction can be determined.
1 磁気抵抗効果素子ユニット、8 凹凸状磁性回転体、9 磁石、11 第1ブリッジ回路、11a、11b、12a、12b 磁気抵抗効果素子、11c、12c 中点電圧端子、11d、12d 定電圧端子、11e、12e 接地端子、12 第2ブリッジ回路、31、32、33 コンパレータ、41、42 Dフリップフロップ、51、52、61、62、71、72 出力端子(論理値出力)、70 非同期プリセットおよび非同期クリア付きフリップフロップ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記磁石のバイアス磁界中に、磁性回転体の凹凸面に対向し、その回転方向に並べて配置され、上記被検出対象の回転に応じるバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生じる一対の磁気抵抗効果素子で構成された第1,第2ブリッジ回路、
前記第1ブリッジ回路の中点電圧と基準電圧との大小を検出し論理値を出力する第1コンパレータ、
前記第2ブリッジ回路の中点電圧と基準電圧との大小を検出し論理値を出力する第2コンパレータ、
前記第1、第2コンパレータの出力の変化を検出する検出手段を有する回転体の回転状態検出装置。 A magnet that generates a bias magnetic field,
A pair of magnetoresistive effect elements that are arranged in the rotational direction of the magnetic rotating body so as to face the concave and convex surfaces of the magnetic rotating body and cause a resistance change due to a change in the state of the bias magnetic field according to the rotation of the detection target. The first and second bridge circuits,
A first comparator for detecting a magnitude of a midpoint voltage and a reference voltage of the first bridge circuit and outputting a logical value;
A second comparator for detecting a magnitude of a midpoint voltage and a reference voltage of the second bridge circuit and outputting a logical value;
An apparatus for detecting a rotation state of a rotating body having detection means for detecting a change in output of the first and second comparators.
プリセット端子とクリア端子を有する第3フリップフロップとを有し、
第1フリップフロップのクロック端子と前記第1コンパレータの出力端子とが接続され、前記第1フリップフロップのクリア端子と前記第2コンパレータの出力端子とが接続され、
第2フリップフロップのクロック端子と前記第2コンパレータの出力端子とが接続され、前記第2フリップフロップのクリア端子と前記第1コンパレータの出力端子とが接続され、
第3フリップフロップのプリセット端子と前記第1フリップフロップの出力端子とが接続され、前記第3フリップフロップのクリア端子と第2フリップフロップの出力端子とが接続されたことを特徴とする請求項1記載の回転状態検出装置。 The detection means includes first and second flip-flops having a clock terminal and a clear terminal, a third flip-flop having a preset terminal and a clear terminal,
A clock terminal of the first flip-flop and an output terminal of the first comparator are connected; a clear terminal of the first flip-flop and an output terminal of the second comparator are connected;
A clock terminal of a second flip-flop and an output terminal of the second comparator are connected; a clear terminal of the second flip-flop and an output terminal of the first comparator are connected;
The preset terminal of the third flip-flop and the output terminal of the first flip-flop are connected, and the clear terminal of the third flip-flop and the output terminal of the second flip-flop are connected. The rotation state detection device described.
前記一対の検出信号の電位と基準電位とを比較し、基準電位との大小関係が反転するタイミングを検出し、
前記一対の検出信号の電位のいずれかと基準電位との大小関係が2回反転する間に、他方の検出信号の電位と基準電位との大小関係が2回反転した場合に回転方向が逆転したとする回転状態検出方法。 Detecting the midpoint voltage of each of the two bridge circuits composed of a pair of magnetoresistive elements that cause a resistance change due to a change in the state of the bias magnetic field according to the rotation of the magnetic rotating body;
Compare the potential of the pair of detection signals with a reference potential, detect the timing at which the magnitude relationship with the reference potential is inverted,
When the magnitude relationship between the potential of one of the pair of detection signals and the reference potential is reversed twice, the rotation direction is reversed when the magnitude relationship between the potential of the other detection signal and the reference potential is reversed twice. Rotation state detection method.
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