JP2007170922A - 回転検出装置の信号処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出回転体の制限を受けることなく回転検出信号の論理レベル推移を忠実に再現しつつ、被検出回転体の回転方向をも含めた回転情報を安定して得ることのできる回転検出装置の信号処理回路を提供する。
【解決手段】信号処理回路は、逆転判定部１０を通じて回転検出信号ＳａおよびＳｂの相対位相の入れ替わりに基づきロータの回転方向が逆転したことを判定しつつ、エッジ抽出部２０を通じて信号Ｓａ側についての全てのエッジを抽出する。次に、レベル切替禁止部３０を通じて、逆転判定部１０によるロータの逆転判定後における信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングに同期した信号レベルの切替を禁止する切替非能動信号Ｃｅを生成する。そして、出力信号生成部４０を通じて、この切替非能動信号Ｃｅに基づきロータの逆転判定直後における信号Ｓａの１パルス分をマスクすることで、出力信号ＯＵＴ１を生成出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転検出装置を通じて取り込まれる各種被検出回転体の回転検出信号に基づいて同回転体の回転方向をも含めた回転情報を生成する回転検出装置の信号処理回路に関する。

従来、この種の信号処理回路としては、例えば図８に模式的に例示する回路が知られている。同図８に示されるように、この信号処理回路１００は、例えば磁気抵抗素子やホール素子のような磁電変換素子を備える２つの磁気センサ、すなわち第１および第２の磁気センサ１および２からそれぞれ回転検出信号ＳａおよびＳｂとして取り込まれるパルス信号を処理して被検出回転体であるロータ８０の回転方向をも含めた回転情報を生成する回路である。

ここで、上記ロータ８０は磁性体からなって、その外周には歯車状に歯山部８０ａと歯谷部８０ｂとが交互に設けられており、上記磁気センサ１および２は、こうしたロータ８０に対向してかつ、その周方向に所定の間隔を隔てるかたちでそれぞれ配設されている。このため、ロータ８０が回転すると、上記歯山部８０ａと歯谷部８０ｂとが各磁気センサ１および２の近傍を交互に通過し、それに伴う周囲の磁界の変化が上記磁電変換素子を通じて電気信号に変換される。この変換された電気信号は、それらセンサ内で二値化などの波形整形が施されることでパルス信号化され、それぞれ位相の異なる回転検出信号ＳａおよびＳｂとして同磁気センサ１および２から信号処理回路１００に入力される。

信号処理回路１００は上述のように、これら入力される回転検出信号ＳａおよびＳｂに基づいてロータ８０の回転方向をも含めた回転情報を生成する回路である。ここではまず、回転情報生成部１０１を通じて上記信号Ｓａのエッジ毎に信号レベル（論理レベル）が切り替わる回転情報を生成しつつ、逆転判定部１０２を通じて上記信号ＳａおよびＳｂの相対位相の入れ替わりの有無を監視する。そして、これら信号ＳａおよびＳｂの相対的な位相関係が入れ替わったことに基づいてロータ８０の回転方向が逆転したことを判定し、該判定時にはエッジマスク部１０３を通じて上記回転情報生成部１０１に取り込まれる信号Ｓａの直後のエッジをマスクする。これにより、同回転情報生成部１０１を通じて生成される回転情報に回転方向が変化した旨の情報が付与される。

図９は、上記信号処理回路１００によるこうした回転検出信号の処理態様の一例をタイミングチャートとして示したものであり、このうち図９（ａ）は、上記磁気センサ１から入力される回転検出信号Ｓａの推移例を、また図９（ｂ）は同回路１００を通じて処理された回転情報としての出力信号ＯＵＴの推移例をそれぞれ示している。

図９（ａ）に示されるように、磁気センサ１による回転検出信号Ｓａは、上記ロータ８０の歯山部８０ａの近接に応じて、高電位側の信号レベルである論理Ｈレベルとなり、また同ロータ８０の歯山部８０ａの離間、すなわち歯谷部８０ｂの近接に応じて低電位側の信号レベルである論理Ｌレベルを示すパルス信号として推移する。一方、図９（ｂ）に示されるように、上記出力信号ＯＵＴは、上記回転情報生成部１０１を通じて、上記信号Ｓａのエッジが検出される毎にその信号レベル（論理レベル）が切り替わる信号として出力される。そして、他方の磁気センサ２による回転検出信号Ｓｂ（図９においては図示略）との相対位相の監視のもと、上記逆転判定部１０２を通じて上記ロータ８０の逆転が判定されると、上記信号Ｓａの逆転判定直後のエッジが上記エッジマスク部１０３を通じてマスクされる。これにより上記出力信号ＯＵＴは、同じく図９（ｂ）に示されるように、このマスクによって当該エッジに基づく信号レベルの切り替えが禁止され、以降は上記信号Ｓａに対して論理レベルが反転された信号として推移する。すなわち、こうした論理レベルの反転を通じてロータ８０の逆転が識別される。

なお、この図９の例は、ロータ８０の歯形状に対応して、ほぼデューティ比５０％となる回転検出信号が出力される場合について上記信号Ｓａと出力信号ＯＵＴとの関係を示したものであるが、信号処理回路１００としてのこうした動作は、対象とするロータ形状が変わるなどして上記デューティ比が異なる場合でも基本的には同様である。ちなみに図１０（ａ）、（ｂ）は、上記回転検出信号Ｓａ（Ｓｂ）がデューティ比２５％のパルス信号として入力されるようなロータを被検出回転体とした場合の上記信号処理回路１００による信号処理態様を図９に対応するかたちで示したものである。この場合も、ロータ逆転判定直後の上述したエッジマスクの実行により、上記出力信号ＯＵＴは、以降の論理レベルが上記信号Ｓａの論理レベルに対して反転するかたちで出力されるようになる。そしてこの場合には、こうした論理レベルの反転に伴って、図１０（ｂ）に示されるようにそのデューティ比も併せて変化するようになる。
特開平１０−３３２７２５号公報

このように、上記従来の信号処理回路によれば、その出力信号ＯＵＴとしての論理レベルの推移、あるいはデューティ比の変化を通じて被検出回転体の回転方向をも含めた回転情報が生成されるようになる。ただし近年は、こうした回転情報として、その入力信号である回転検出信号のデューティ比も含めた論理レベル推移を忠実に再現したいとの要求も少なからずある。例えば上記ロータ８０がエンジンのクランク軸に設けられたロータであるとするときに、こうした信号処理回路を通じてエンジン停止時のロータ位置、すなわち上記歯山部８０ａおよび歯谷部８０ｂのいずれで停止しているかを特定しようとしても、電源投入直後などには、上記出力信号ＯＵＴ自体その論理レベルの対応が不明であるためである。すなわちこのような信号処理回路では、同条件下で、どのようなロータ位置をもってエンジンが停止されているかを正確に特定することができない。そしてこのことは、エンジンの始動性向上を阻害する一因ともなっている。また、回転検出信号としてのパルス幅を捕らえてこれを回転速度等に基づき変調するなどの用途においては、出力信号ＯＵＴとしての上述したデューティ比の変化は致命的でもある。

なお従来、信号処理回路としてのこのような不都合を回避すべく、例えば特許文献１に見られるような回路も提案されている。ただし、この特許文献１に記載の信号処理回路は、２つの回転検出装置から取り込まれる回転検出信号に基づきいわば人工的に２種の異なる波形を有するパルス信号を生成し、これら生成したパルス信号を適宜に選択出力することによって回転方向をも含めた回転情報を得る構成でしかない。このため、結局は、上記回転検出信号の論理レベル推移を忠実に再現することができず、その用途もしくは被検出回転体の選択にかかる自由度等も自ずと制限されざるを得ないものとなっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、被検出回転体の制限を受けることなく回転検出信号の論理レベル推移を忠実に再現しつつ、被検出回転体の回転方向をも含めた回転情報を安定して得ることのできる回転検出装置の信号処理回路を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転検出装置から被検出回転体の回転態様に応じたパルス信号として出力される回転検出信号を取り込んで、同被検出回転体の回転方向をも含む回転情報を生成出力する回転検出装置の信号処理回路として、前記回転検出信号の立ち上がりおよび立ち下がりの双方に同期して信号レベルを切り替えつつ前記回転情報を構成するパルス信号を出力信号として生成出力する出力信号生成部と、前記被検出回転体の回転方向の逆転を判定する逆転判定部と、前記逆転判定部による前記被検出回転体の逆転判定後における前記回転検出信号の最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングについて、前記出力信号生成部でのそれらタイミングに対応した信号レベルの切替を禁止するレベル切替禁止部とを備える構成とした。

上記信号処理回路としてのこのような構成によれば、被検出回転体の回転方向の逆転が判定されるたびに、上記出力信号生成部での回転検出信号の最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングに対応した、正確にはほぼ同期した信号レベルの切替が上記レベル切替禁止部を通じて禁止されるようになる。すなわち、被検出回転体の逆転判定時には、回転検出信号の１パルス分がそっくりマスクされることとなり、上記出力信号生成部を通じて生成される出力信号も、この逆転判定時を除き、その論理レベル推移は回転検出信号の論理レベル推移がそのまま踏襲されるようになる。このため、従来の信号処理回路による前述した不都合は好適に回避されるとともに、その用途、さらには被検出回転体の選択にかかる自由度も高められるようになる。また、従来の信号処理回路のように１エッジのみをマスクする回路では、例えば被検出回転体の正転／逆転が短時間のうちに交互に繰り返されるいわゆるチャタリング等が生じた場合、それら回転検出信号の立ち下がりエッジに対応して、本来不要であるいわば不正パルスが生成されることともなるが、このように回転検出信号の１パルス分がマスクされる上記信号処理回路によれば、こうした不正パルスの生成も的確に回避されるようになる。

また、上記請求項１に記載の信号処理回路において、請求項２に記載の発明によるように、前記レベル切替禁止部を、前記逆転判定部による前記被検出回転体の逆転判定後における前記回転検出信号の最初の立ち上がりから最初の立ち下がりまでを含む期間にわたって前記出力信号生成部による前記信号レベルの切替を無効とする非能動信号を生成してこれを前記出力信号生成部に印加するものとして構成するとともに、前記出力信号生成部を、同レベル切替禁止部からこの非能動信号が印加されている期間だけ前記信号レベルの切替を禁止するものとして構成することとすれば、上述したマスク処理がより的確に実行されるようになり、ひいては上記不正パルスの生成もより的確に回避されるようになる。

なお、上記非能動信号は、論理回路等を通じた生成の仕方によっては、そのエッジ部にいわゆるヒゲと称される尖塔波形が生じることがある。そこでこのような場合には、請求項３に記載の発明によるように、前記非能動信号の非能動期間を適正化すべくこれを波形整形して前記出力信号生成部に印加する構成を採用することが有効であり、これによって上記マスク処理にかかる処理精度や上記不正パルスの回避精度もさらに向上されるようになる。ちなみにここで行う波形整形としては、例えば複数段のインバータ（論理反転回路）による信号遅延等が有効であり、論理回路としてその実現も容易である。

一方、上記請求項１〜３のいずれかに記載の信号処理回路において、請求項４に記載の発明では、前記回転検出装置からは前記回転検出信号として位相の異なる２種のパルス信号が取り込まれることとし、前記逆転判定部では、それら２種のパルス信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの少なくとも一方についての相対的な位相関係が入れ替わることに基づいて前記被検出回転体の逆転を判定するようにする。

被検出回転体の正転／逆転を判定する手段としては、例えば専用のセンサを設けるなどして、被検出回転体の正転／逆転の別を直接判定することも可能である。ただし、ここでの逆転判定部のように、回転検出信号として位相の異なる２種のパルス信号を並列に取り込み、それらパルス信号の相対的な位相関係が入れ替わることに基づいて同被検出回転体の正転／逆転の別を判定することとすれば、例えば同一の回転検出装置を所定の間隔だけ隔てて配設する等の最小限の資源を利用して、簡易に、しかも効率よく、このような逆転判定を行うことができるようになる。

また一方、上記請求項１〜４のいずれかに記載の信号処理回路において、請求項５に記載の発明では、前記被検出回転体の回転方向が正転状態にある期間は第１の論理レベルに維持され、同被検出回転体の回転方向が逆転状態にある期間は前記第１の論理レベルとは異なる第２の論理レベルに維持される方向指示信号を生成出力する方向指示信号生成部をさらに備えることとし、該生成される方向指示信号と前記出力信号生成部を通じて生成される出力信号とによって前記回転情報を構成するようにする。

被検出回転体の回転方向が逆転する毎に１パルス分がマスクされる上記構成によれば、上記出力信号生成部を通じて生成される出力信号の論理レベル推移を追跡することでも、その回転方向の識別は基本的に可能である。ただし、上記態様にて方向指示信号を生成出力する方向指示信号生成部をさらに備えることとすれば、この方向指示信号を参照することで即座に被検出回転体の回転方向が識別可能となり、当該信号処理回路としての汎用性もさらに高められるようになる。

また、この場合には特に、請求項６に記載の発明によるように、前記出力信号と前記方向指示信号との論理演算に基づき、前記回転情報として前記被検出回転体の正転時と逆転時とでパルス高さの異なる単一の信号を生成出力する回転情報処理部をさらに備えることとすれば、この単一のパルス信号のみから被検出回転体の回転方向をも含めた回転情報が得られることとなり、この回転情報を処理する以降の装置でのさらなる利便性の向上が図られるようになる。

他方、こうした信号処理回路にとって、その処理対象、すなわち被検出回転体の回転に伴うパルス信号として取り込まれる回転検出信号は任意であるが、例えば請求項７に記載の発明によるように、回転検出装置として磁気センサを利用したもの、すなわち
（イ）前記被検出回転体が磁性体からなってその周方向に歯山部が断続的に形成された磁性体ロータ、および周方向に交互に磁化された着磁ロータのいずれかからなるときに、被検出回転体の近傍に設けられた磁電変換素子を通じて磁電変換された信号が２値化された信号を回転検出信号として当該信号処理回路に取り込む構成。
あるいは請求項８に記載の発明によるように、回転検出装置として光センサを利用したもの、すなわち
（ロ）前記被検出回転体がその周方向にスリットが断続的に形成されたスリットロータからなるときに、同被検出回転体の前記スリットを通過した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を通じて光電変換された信号を回転検出信号として当該信号処理回路に取り込む構成。
等々に採用して特に有効である。このような構成自体、エンジンのクランク軸やカム軸等の回転態様の検出や、その他の各種機械等に設けられた回転体についての回転態様の検出に多く用いられており、特にこのような用途において、当該信号処理回路としての自由度の高さや汎用性がより活かされることともなる。

以下、この発明にかかる回転検出装置の信号処理回路の一実施の形態について、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態にかかる回転検出装置の信号処理回路も、図８に例示した従来の信号処理回路と同様、磁気センサ１および２を通じて生成されるロータ（図示略）の回転に対応した回転検出信号ＳａおよびＳｂを取り込んでこれを処理する回路として構成されている。

図１は、この実施の形態にかかる信号処理回路についてその具体的な構成を示したものである。同図１に示すこの実施の形態にかかる信号処理回路では基本的に、逆転判定部１０を通じて上記回転検出信号ＳａおよびＳｂの相対位相の入れ替わりに基づきロータの回転方向が逆転したことを判定しつつ、エッジ抽出部２０を通じて上記信号Ｓａ側についての全てのエッジを抽出する。次に、レベル切替禁止部３０を通じて、上記逆転判定部１０によるロータの逆転判定後における上記信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングに同期した信号レベルの切替を禁止する切替非能動信号Ｃｅを生成する。そして、上記出力信号生成部４０を通じて、同出力信号生成部４０に取り込まれる上記信号Ｓａについて、この生成される切替非能動信号Ｃｅに基づきロータの逆転判定直後の１パルス分をマスクすることで、同出力信号生成部４０を通じて生成される回転情報に回転方向が変化した旨の情報を付与する。

以下、図２に例示するタイミングチャートを併せ参照しつつ、この信号処理回路を構成する各部の具体構成、並びに信号処理態様について順に詳述する。
まず、逆転判定部１０は上述のように、磁気センサ１および２から入力される回転検出信号ＳａおよびＳｂの相対的な位相関係が入れ替わったことに基づいてロータの回転方向が逆転したことを判定する部分である。具体的には、これら入力される回転検出信号ＳａおよびＳｂ（図２（ａ）、（ｂ））をそれぞれＤフリップフロップ１１のクロック端子およびＤ端子に取り込み、その出力信号（ラッチ信号）Ｑ１としてまずは図２（ｃ）に示される信号を得る。この信号Ｑ１は、同図２（ｃ）に示されるように、上記信号Ｓａの立ち上がりエッジに同期して上記Ｓｂの論理レベルがラッチされ、ロータの正転時には論理「０」レベル、逆転時には論理「１」レベルを維持するかたちで推移する。一方、上記回転検出信号Ｓａのインバータ１２による反転信号と上記回転検出信号Ｓｂとを同様にそれぞれＤフリップフロップ１３のクロック端子およびＤ端子に取り込み、その出力信号（ラッチ信号）をインバータ１４により反転することで図２（ｄ）に示される信号Ｑ２Ｂを得る。この信号Ｑ２Ｂは、同図２（ｄ）に示されるように、上記信号Ｑ１に対して上記回転検出信号Ｓａの１パルス分に相当する分だけその位相が遅れる信号として推移する。そして、これら信号Ｑ１および信号Ｑ２Ｂを否定論理和（ＮＯＲ）回路１５に入力することで信号Ｑｍ１（図２（ｆ））を得るとともに、同様にこれら信号Ｑ１および信号Ｑ２Ｂを否定論理積（ＮＡＮＤ）回路１６に入力することで信号Ｑｍ２（図２（ｇ））を得る。このうち、信号Ｑｍ１は、図２（ｆ）に示されるように、ロータの回転方向が正転状態から逆転状態に変化した後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりタイミングで論理レベルが切り替わるとともに、ロータの回転方向が逆転状態から正転状態に変化した後における同信号Ｓａの最初の立ち下がりタイミングで論理レベルが切り替わるかたちで推移する。また、信号Ｑｍ２は、図２（ｇ）に示されるように、ロータの回転方向が正転状態から逆転状態に変化した後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち下がりタイミングにて論理レベルが切り替わるとともに、ロータの回転方向が逆転状態から正転状態に変化した後における同信号Ｓａの最初の立ち上がりタイミングにて論理レベルが切り替わるかたちで推移する。その後、こうして得られる信号Ｑｍ１および信号Ｑｍ２を、排他的論理和（ＥｘＯＲ）回路１７に入力することで、ロータの回転方向を判定する逆転判定信号Ｒａ（図２（ｈ）を得る。この逆転判定信号Ｒａは、図２（ｈ）に示されるように、ロータの回転方向が逆転した後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングにて論理レベルが切り替わるかたちで推移する。すなわち、この逆転判定信号Ｒａにより、ロータの回転方向の逆転が判定されるようになる。そしてこの逆転判定部１０は、この得られた逆転判定信号Ｒａを、次段のレベル切替禁止部３０に対して出力する。また、この逆転判定部１０では、上記得られる信号Ｑｍ１および信号Ｑｍ２を否定論理積（ＮＡＮＤ）回路１８に入力することで、後述するリバース信号Ｒｅｖを生成するための信号Ｒｂ（図２（ｏ））も併せて出力する。ちなみにこの信号Ｒｂは、図２（ｏ）に示されるように、ロータの回転方向が正転から逆転に変化した後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりタイミングにて論理レベルが切り替わるとともに、ロータの回転方向が逆転から正転に変化した後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち下がりタイミングにて論理レベルが切り替わるかたちで推移する。

また、上記エッジ抽出部２０は、磁気センサ１から取り込まれる回転検出信号Ｓａの全ての立ち上がりおよび立ち下がりエッジを抽出する部分である。具体的には、上記回転検出信号Ｓａと、この回転検出信号Ｓａを遅延回路２１により例えば１０μ秒だけ遅延させた信号とを排他的論理和（ＥｘＯＲ）回路２２に入力することで、同回転検出信号Ｓａの全ての立ち上がりおよび立ち下がりエッジに同期してそれぞれ例えば１０μ秒幅のパルス幅を有する図２（ｅ）に示すクロック信号ＣＬＫａを得る。

また、上記レベル切替禁止部３０は、上記逆転判定部１０から出力される逆転判定信号Ｒａと上記エッジ抽出部２０を通じて得られるクロック信号ＣＬＫａとに基づいて、ロータの逆転判定後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングに同期した信号レベルの切替を禁止する部分である。具体的には、上記逆転判定信号Ｒａを遅延回路３１により例えば５μ秒だけ遅延させた信号ＲａＤ（図２（ｉ））と、上記クロック信号ＣＬＫａ（図２（ｅ））とをそれぞれＤフリップフロップ３２のＤ端子およびクロック端子に取り込み、その出力信号（ラッチ信号）ＲａＳとしてまずは図２（ｊ）に示される信号を得る。この信号ＲａＳは、同図２（ｊ）に示されるように、上記クロック信号ＣＬＫａの立ち上がりエッジに同期して上記信号ＲａＤの論理レベルがラッチされることにより得られるものであり、結果として、上記逆転判定信号Ｒａ（図２（ｈ））がその１パルス分だけ位相が遅れる信号となる。そして、この信号ＲａＳと上記信号ＲａＤとを否定論理和（ＮＯＲ）回路３３に入力することで、図２（ｋ）に示されるような切替非能動信号Ｃｅを得る。この切替非能動信号Ｃｅは、同図２（ｋ）に示されるように、上記逆転判定信号Ｒａの遅延信号Ｒａｄ（図２（ｉ））が立ち上がっている（論理「１」レベルにある）期間とその位相シフト信号である上記信号ＲａＳ（図２（ｊ））が立ち上がっている（論理「１」レベルにある）期間とにわたって論理「０」レベルを維持するかたちで推移する。この切替非能動信号Ｃｅが論理「０」レベルに維持されている期間だけ、次に説明する出力信号生成部４０での出力信号レベルの切替が禁止される。

そして、上記出力信号生成部４０は、基本的に上記レベル切替禁止部３０から印加される切替非能動信号Ｃｅと上記回転検出信号Ｓａとに基づいてロータの回転方向を含む回転情報を構成するパルス信号である出力信号ＯＵＴ１を生成出力する部分である。具体的にはまず、上記切替非能動信号Ｃｅを遅延回路４１により例えば２μ秒だけ遅延させて、その非能動期間が適正化されるように波形整形する。ちなみにこのような論理回路にあっては、上記生成された切替非能動信号Ｃｅのエッジ部にヒゲと称される尖塔波形が生じることがある。そこでここでは、上記遅延回路４１を例えば１０個のインバータによる直列回路として構成することによって上記切替非能動信号Ｃｅをフィルタリングし、こうした尖塔波形による影響を回避するようにしている。一方、同出力信号生成部４０では、上記クロック信号ＣＬＫａを遅延回路４２によりさらに例えば１０μ秒だけ遅延させたクロック信号ＣＬＫｂ（図２（ｌ））を併せて生成する。ちなみに、この遅延回路４２も例えば２０個のインバータによる直列回路として構成されている。そして、こうして得られる切替非能動信号Ｃｅ（図２（ｋ））の遅延信号とクロック信号ＣＬＫｂとを否定論理積（ＮＡＮＤ）回路４３に入力した後、その出力をインバータ４４を通じて論理反転することで、クロック信号ＣＬＫｃとして図２（ｍ）に示される信号を得る。このクロック信号ＣＬＫｃは、同図２（ｍ）に示されるように、上記クロック信号ＣＬＫｂ（図２（ｌ））のうち、上記切替非能動信号Ｃｅ（正確にはその遅延信号）が論理「０」レベルに維持される期間だけキャンセルされるクロック信号となる。また、図２に期間ＣＴとして示すように、ロータの正転／逆転の切り替わり時期には、これら正転と逆転とが短期間のうちに交互に繰り返されるいわゆるチャタリングが生じることもある。この点、この実施の形態の信号処理回路では、上記切替非能動信号Ｃｅを通じてこの期間も非能とされるため、このようにチャタリングが生じている期間ＣＴも同クロック信号ＣＬＫｃの生成はキャンセルされる。このようなクロック信号ＣＬＫｃを得た同出力信号生成部４０はさらに、このクロック信号ＣＬＫｃと上記回転検出信号ＳａとをそれぞれＤフリップフロップ４５のクロック端子およびＤ端子に取り込むことにより、出力信号ＯＵＴ１として図２（ｈ）に示されるような信号を得る。この出力信号ＯＵＴ１は、同図２（ｎ）に示されるように、上記クロック信号ＣＬＫｃの立ち上がりエッジに同期して回転検出信号Ｓａの論理レベルがラッチされることにより得られる信号である。その結果として、クロック信号ＣＬＫｃが上記切替非能動信号Ｃｅの遅延信号によってキャンセル（無効化）された分、回転検出信号Ｓａの１パルス分に相当するパルス信号がマスクされた信号となる。すなわち、同回転検出信号Ｓａ（図２（ａ））が、ロータの回転方向の逆転が判定された直後の１パルス分だけマスクされたかたちの信号となる。また、上記チャタリングが生じている期間ＣＴには上記クロック信号ＣＬＫｃの生成自体がキャンセルされるため、同チャタリングに起因した不正なパルスが生成出力されることもない。

ところで、こうして得られる出力信号ＯＵＴ１は上記回転検出信号Ｓａによる回転情報とロータの回転（逆転）情報を併せて有する信号として出力されるが、この信号ＯＵＴ１からロータの回転方向、すなわち正転状態あるいは逆転状態のいずれの状態にあるかを正確に判断することは難しい。このため、この実施の形態にかかる信号処理回路ではさらに、図１に併せて示すようなロータの回転方向が逆転状態にあることを示す情報であるリバース信号Ｒｅｖを生成するリバース信号生成部５０を備えている。

このリバース信号生成部５０は、上記逆転判定部１０から出力される信号Ｒｂ（図２（ｏ））および上記出力信号生成部４０に印加される切替非能動信号Ｃｅ（正確にはその遅延信号）に基づいて、ロータの回転方向が逆転状態にある期間のみ論理「１」レベルを維持するリバース信号Ｒｅｖを生成出力する部分である。具体的には、上記信号Ｒｂと上記切替非能動信号Ｃｅの遅延信号のインバータ５１による論理反転信号ＣｅＤＢ（図２（ｐ））とを否定論理積（ＮＡＮＤ）回路５２に入力し、その出力信号をインバータ５３にて論理反転することで、このリバース信号Ｒｅｖとして図２（ｑ）に示される信号を得るようにしている。このリバース信号Ｒｅｖは、同図２（ｑ）に示されるように、そして上述のように、ロータの回転方向が正転状態にあるときには論理「０」レベルを維持し、同回転方向が逆転状態にあるときに論理「１」レベルを維持するかたちで推移する。

このように、信号処理回路として、図２（ｎ）に示されるような出力信号ＯＵＴ１と、同じく図２（ｑ）に示されるようなリバース信号Ｒｅｖとを併せて出力する構造としたことで、回転検出信号Ｓａの論理レベル推移を忠実に再現しつつ、ロータの回転方向をも含めた回転情報が安定して得られるようになる。

一方、図１に示すこの信号処理回路において、上記出力信号ＯＵＴ１およびリバース信号Ｒｅｖが入力される回転情報処理部６０は、これら出力信号ＯＵＴ１とリバース信号Ｒｅｖとの論理演算に基づきトランジスタのスイッチング制御を行い、上記回転情報としてロータの正転時と逆転時とでパルス高さの異なる単一の信号を生成出力する部分である。具体的には、上記出力信号ＯＵＴ１と上記リバース信号Ｒｅｖのインバータ６１による論理反転信号とを否定論理積（ＮＡＮＤ）回路６２に入力してその出力信号をさらにインバータ６３にて論理反転することで得られる信号を通じてトランジスタＴｒ１のオン／オフを制御する。他方、上記出力信号ＯＵＴ１と上記リバース信号Ｒｅｖとを否定論理積（ＮＡＮＤ）回路６４に入力してその出力信号をさらにインバータ６５にて論理反転することで得られる信号を通じてトランジスタＴｒ２のオン／オフ制御する。ここで、この回転情報処理部６０には定電圧「＋Ｖ」が常時印加されているため、これらトランジスタＴｒ１およびＴｒ２がこうしてオン／オフ制御されることにより、抵抗Ｒ１およびＲ２への電流流路が切り替えられる。そして、このような電流流路の切替に応じて、その出力信号ＯＵＴ２は、論理的に「Ｈ（ハイ）」レベル、「Ｍ（ミドル）」レベル、および「Ｌ（ロー）」レベルの３値の値をとるようになる。

図３は、このような回転情報処理部６０での信号処理態様を一覧して示したものであり、また図４は、同回転情報処理部６０でのこうした信号処理態様を、出力信号生成部４０から出力される上記出力信号ＯＵＴ１およびリバース信号Ｒｅｖの推移を踏まえてタイミングチャートとして総括したものである。

すなわち、先の図２（ａ）、（ｈ）、（ｋ）、（ｎ）および（ｑ）にそれぞれ対応して図４（ａ）〜（ｅ）、特に図４（ｄ）および（ｅ）に示される態様で上記出力信号ＯＵＴ１およびリバース信号Ｒｅｖが得られたとすると、上記回転情報処理部６０では、図３に一覧する態様で上記トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のオン／オフ制御を実行する。そしてその結果、リバース信号Ｒｅｖが論理「０」レベルにあるロータの正転状態では、その出力信号ＯＵＴ２は図４（ｆ）に示されるように、出力信号ＯＵＴ１の論理レベルに対応して、出力信号ＯＵＴ１が論理「０」レベルにある期間は論理「Ｈ」レベルに、また出力信号ＯＵＴ１が論理「１」レベルにある期間は論理「Ｌ」レベルになる態様をもってその論理レベルが推移する。他方、リバース信号Ｒｅｖが論理「１」レベルにあるロータの逆転状態では、同回転情報処理部６０の出力信号ＯＵＴ２はこれも図４（ｆ）に示されるように、出力信号ＯＵＴ１の論理レベルに対応して、出力信号ＯＵＴ１が論理「０」レベルにある期間は論理「Ｈ」レベルに、また出力信号ＯＵＴ１が論理「１」レベルにある期間は論理「Ｍ」レベルになる態様をもってその論理レベルが推移する。このように、出力信号ＯＵＴ２は、ロータの正転時と逆転時とでパルス高さ（パルスレベル）が異なる信号として出力されるため、たとえ単一の信号であっても、それらパルスレベルを併せて監視することによって、回転方向を含めたロータの回転情報が的確に認識できるようになる。

図５および図６は、それぞれ先の図９および図１０に対応して、この実施の形態の信号処理回路による信号処理態様、特に回転検出信号Ｓａと上記出力信号ＯＵＴ１との関係をタイミングチャートとして示したものである。

例えば、図５（ａ）に例示するように、回転検出信号Ｓａがデューティ比５０％のパルス信号として入力される場合、この信号処理回路では図５（ｂ）に示されるように、ロータ逆転判定直後の１パルス分をマスクするかたちで出力信号ＯＵＴ１を生成出力する。このため、回転検出信号Ｓａと出力信号ＯＵＴ１との間で先の図９（ａ）および（ｂ）に示されるような論理レベルの反転が生じるようなことはなく、回転検出信号Ｓａの論理レベル推移を忠実に再現するかたちで出力信号ＯＵＴ１が得られるようになる。

また、図６（ａ）に例示するように、同信号処理回路を通じて同様にロータ逆転判定直後の１パルス分がマスクされることで、図６（ｂ）に示されるように、この場合も回転検出信号Ｓａの論理レベル推移が忠実に再現されるかたちで出力信号ＯＵＴ１が得られるようになる。すなわち、先の図１０（ａ）および（ｂ）に示されるようなデューティ比の変化（反転）が起こるようなこともない。

以上説明したように、この実施の形態にかかる回転検出装置の信号処理回路によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）回転検出信号Ｓａの立ち上がりおよび立ち下がりの双方に対応（ほぼ同期）して信号レベルを切り替えつつ回転情報を構成する出力信号ＯＵＴ１を生成出力する出力信号生成部４０と、ロータの回転方向の逆転を判定する逆転判定部１０とを備える構成とした。また、この逆転判定部１０によるロータの逆転判定後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングについて、出力信号生成部４０でのそれらタイミングに対応した信号レベルの切替を禁止するレベル切替禁止部３０を備える構成とした。これにより、ロータの回転方向の逆転が判定されるたびに、上記出力信号生成部４０での回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングに対応した信号レベルの切替が上記レベル切替禁止部３０を通じて禁止されるようになる。すなわち、ロータの逆転判定時には、回転検出信号Ｓａの１パルス分がそっくりマスクされることとなり、上記出力信号生成部４０を通じて生成される出力信号ＯＵＴ１も、この逆転判定時を除き、その論理レベル推移デューティ比も含めては回転検出信号Ｓａの論理レベル推移がそのまま踏襲されるようになる。このため、こうしたロータをはじめとする被検出回転体の選択にかかる自由度も高められるようになる。また、例えばロータの正転／逆転が短時間のうちに交互に繰り返されるいわゆるチャタリング等が生じる場合であれ、回転検出信号Ｓａの１パルス分がマスクされるこの信号処理回路によれば、こうしたチャタリング等に起因する不正パルスの生成も的確に回避されるようになる。

（２）上記レベル切替禁止部３０では、ロータの逆転判定後における回転検出信号Ｓａの最初の立ち上がりから最初の立ち下がりに対応する期間にわたって出力信号生成部４０による信号レベルの切替を無効とする切替非能動信号Ｃｅを生成してこれを出力信号生成部４０に印加するようにした。また、上記出力信号生成部４０では、レベル切替禁止部３０から切替非能動信号Ｃｅが印加されている期間だけ信号レベルの切替を禁止する構成とした。これにより、上述したマスク処理がより的確に実行されるようになり、ひいては上記不正パルスの生成もより的確に回避されるようになる。

（３）上記切替非能動信号Ｃｅの非能動期間を適正化すべくこれを波形整形（遅延）して上記出力信号生成部４０に印加することとした。これにより、同切替非能動信号Ｃｅのエッジ部にいわゆるヒゲと称される尖塔波形が生じる場合であってもその影響は回避され、上記マスク処理にかかる処理精度や上記不正パルスの回避精度もさらに向上されるようになる。

（４）回転検出信号ＳａおよびＳｂとして位相の異なる２種のパルス信号を取り込み、上記逆転判定部１０では、それら回転検出信号ＳａおよびＳｂの立ち上がりタイミングの相対的な位相関係が入れ替わることに基づいてロータの逆転を判定するようにした。これにより、同一の回転検出装置を所定の間隔だけ隔てて配設する等の最小限の資源を利用して、簡易に、しかも効率よくロータの逆転判定を行うことができる構成ともなっている。

（５）ロータの回転方向が正転状態にある期間は論理「０」レベルに維持され、逆転状態にある期間は論理「１」レベルに維持されるリバース信号Ｒｅｖを生成出力するリバース信号生成部５０を備え、リバース信号Ｒｅｖと上記出力信号生成部４０を通じて生成される出力信号ＯＵＴ１とによって回転情報を構成するようにした。このように、リバース信号Ｒｅｖを生成出力するリバース信号生成部５０を備えることにより、このリバース信号Ｒｅｖを参照することで即座にロータの回転方向が識別可能となり、当該信号処理回路としての汎用性もさらに高められるようになる。

（６）出力信号ＯＵＴ１とリバース信号Ｒｅｖとの論理演算に基づき、回転情報としてロータの正転時と逆転時とでパルス高さの異なる単一の信号を生成出力する回転情報処理部６０を備える構成とした。これにより、この単一のパルス信号のみからロータの回転方向をも含めた回転情報が得られることとなり、この回転情報を処理する以降の装置でのさらなる利便性の向上が図られるようになる。

なお、この発明にかかる回転検出装置の信号処理回路は、上記実施の形態として示した構成に限らず、これらを適宜変更した、以下に例示する態様にて実施することもできる。
・上記実施の形態では、出力信号生成部４０に設けられた遅延回路４１にて、レベル切替禁止部３０から印加される切替非能動信号Ｃｅに波形整形を施すこととしたが、こうした波形整形はレベル切替禁止部３０および出力信号生成部４０のいずれで行うようにしてもよい。また、こうした波形整形を複数段のインバータの直列回路による信号遅延により行うこととしたが、要は、フィルタリングによってそのエッジ部に生じる尖塔波形を排除することのできる回路であればその選択は任意である。さらに、こうしたエッジ部に尖塔波形が生じない、もしくは生じてもこれが無視できる程度であれば、上記遅延回路４１、あるいはそれに代わる波形整形回路自体を割愛することもできる。また、上記遅延回路４１も含めて各遅延回路２１、３１、４２に設定する遅延時間も、図２に準じた信号処理が実現される範囲で任意に設定することができる。

・上記実施の形態では、回転情報処理部６０を備えることによって単一の信号（出力信号ＯＵＴ２）からロータの回転方向の情報が出力されるようにしたが、基本的に上記出力信号ＯＵＴ１やリバース信号Ｒｅｖさえ得られれば、この回転情報処理部６０は割愛することもできる。

・上記実施の形態では、リバース信号生成部５０にて、ロータの回転方向が正転状態にある期間は論理「０」レベルに維持され、逆転状態にある期間は論理「１」レベルに維持される、いわばロータの逆転状態を示すリバース信号Ｒｅｖを生成出力することとしたが、これに代えてロータの正転状態を示す信号を生成出力するようにしてもよい。すなわち、ロータの回転方向が正転状態にある期間では論理「１」レベルに維持され、逆転状態にある期間は論理「０」レベルに維持される信号としてもよい。要は、方向指示信号生成部として、ロータの正転状態あるいは逆転状態のいずれの状態にあるかを示す方向指示信号を生成出力する回路を備えるものであればよい。

・上記実施の形態では、リバース信号生成部５０にてロータの正転／逆転状態を識別することとしたが、ロータの回転方向が逆転する毎に１パルス分がマスクされることから、前述したチャタリング等が生じない環境であれば出力信号ＯＵＴ１の論理レベルを追跡することによってもその回転方向の識別は可能である。すなわち、そうした環境では上記リバース信号生成部５０を割愛することも可能である。

・上記実施の形態では、逆転判定部１０は、位相の異なる回転検出信号ＳａおよびＳｂの立ち上がりタイミングの相対的な位相関係が入れ替わることに基づいてロータの逆転を判定するようにしたが、これら回転検出信号ＳａおよびＳｂの立ち下がりタイミングの相対的な位相関係の入れ替わりに基づいて判定するようにしてもよい。その他、例えば専用のセンサを設けるなどしてロータの正転／逆転の別を直接判定するようにしてもよい。

・上記実施の形態では、回転検出装置の被検出回転体として磁性体ロータを用い、例えば磁気抵抗素子やホール素子などの磁電変換素子を通じて磁電変換された信号が２値化された回転検出信号ＳａおよびＳｂを取り込む例について示したが、被検出回転体としては周方向に交互に着磁された着磁ロータを用いるようにしてもよい。また、こうした磁電変換にて回転検出を行う回転検出装置に代えて、光学式や電気接点式あるいは静電式のロータリーエンコーダを通じて回転検出を行う回転検出装置を回転検出信号の信号源とすることもできる。図７は、例えば光学式のロータリーエンコーダの検出原理を模式的に示したものである。同図７に示されるように、この回転検出装置では、被検出回転体であるスリット円板９０の周方向にスリット９０ａが断続的に形成されている。このスリット円板９０は回転軸９１に固定されるとともに、その両側には受光素子、すなわち光を電気信号に変換する光電変換素子であるフォトトランジスタ９２ａおよび９２ｂと、発光素子である発光ダイオード９３とがそれぞれ配置されている。そして、上記発光ダイオード９３から発せられる光がレンズ９４により拡大されて上記スリット９０ａを通過すると、その通過光が２つのフォトトランジスタ９２ａおよび９２ｂにて受光されてそれぞれ電気信号に変換される。この電気信号が増幅器９５ａおよび９５ｂにて各々増幅されることにより、それぞれ回転検出信号ＳＡおよびＳＢが出力されるようになる。そして、これら回転検出信号ＳＡおよびＳＢはスリット円板９０の回転方向に応じた位相差をもって推移する二値化信号（パルス信号）として得られることから、これら回転検出信号ＳＡおよびＳＢを上記実施の形態の信号処理回路に取り込んで上述の処理を行うことで、上記スリット円板９０の回転方向をも含む回転情報を得ることができる。

この発明にかかる回転検出装置の信号処理回路の一実施の形態について、その構成を示す回路図。 （ａ）〜（ｑ）は、同実施の形態の信号処理回路による信号処理態様を示すタイミングチャート。 同実施の形態の信号処理回路の回転情報処理部における信号処理態様を一覧して示す図。 （ａ）〜（ｆ）は、同実施の形態の信号処理回路の主に回転情報処理部における具体的な信号処理態様を示すタイミングチャート。 （ａ）および（ｂ）は同実施の形態の信号処理回路による信号処理態様を総括して示すタイミングチャート。 （ａ）および（ｂ）は同実施の形態の信号処理回路による信号処理態様を総括して示すタイミングチャート。 この発明にかかる信号処理回路に適用可能な回転検出装置の他の例についてその構成を模式的に示す斜視図。 従来の回転検出装置の信号処理回路の構成を模式的に示すブロック図。 （ａ）および（ｂ）は、上記従来の信号処理回路による信号処理態様例を示すタイミングチャート。 （ａ）および（ｂ）は、同従来の信号処理回路による信号処理態様例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１、２…磁気センサ、１０…逆転判定部、１１…Ｄフリップフロップ、１２…インバータ、１３…Ｄフリップフロップ、１４…インバータ、１５…ＮＯＲ回路、１６…ＮＡＮＤ回路、１７…ＥｘＯＲ回路、１８…ＮＡＮＤ回路、２０…エッジ抽出部、２１…遅延回路、２２…ＥｘＯＲ回路、３０…レベル切替禁止部、３１…遅延回路、３２…Ｄフリップフロップ、３３…ＮＯＲ回路、４０…出力信号生成部、４１…遅延回路、４２…遅延回路、４３…ＮＡＮＤ回路、４４…インバータ、４５…Ｄフリップフロップ、５０…リバース信号生成部、５１…インバータ、５２…ＮＡＮＤ回路、５３…インバータ、６０…回転情報処理部、６１…インバータ、６２…ＮＡＮＤ回路、６３…インバータ、６４…ＮＡＮＤ回路、６５…インバータ、８０…ロータ、８０ａ…歯山部、８０ｂ…歯谷部、９０…スリット円板、９０ａ…スリット、９１…回転軸、９２ａ、９２ｂ…フォトトランジスタ、９３…発光ダイオード、９４…レンズ、９５ａ、９５ｂ…増幅器、１００…信号処理回路、１０１…回転情報生成部、１０２…逆転判定部、１０３…エッジマスク部、Ｔｒ１、Ｔｒ２…トランジスタ、Ｒ１、Ｒ２…抵抗。

Claims (8)

1. 回転検出装置から被検出回転体の回転態様に応じたパルス信号として出力される回転検出信号を取り込んで、同被検出回転体の回転方向をも含む回転情報を生成出力する回転検出装置の信号処理回路であって、
   前記回転検出信号の立ち上がりおよび立ち下がりの双方に同期して信号レベルを切り替えつつ前記回転情報を構成するパルス信号を出力信号として生成出力する出力信号生成部と、
   前記被検出回転体の回転方向の逆転を判定する逆転判定部と、
   前記逆転判定部による前記被検出回転体の逆転判定後における前記回転検出信号の最初の立ち上がりおよび最初の立ち下がりの双方のタイミングについて、前記出力信号生成部でのそれらタイミングに対応した信号レベルの切替を禁止するレベル切替禁止部と、
   を備えることを特徴とする回転検出装置の信号処理回路。
2. 前記レベル切替禁止部は、前記逆転判定部による前記被検出回転体の逆転判定後における前記回転検出信号の最初の立ち上がりから最初の立ち下がりまでを含む期間にわたって前記出力信号生成部による前記信号レベルの切替を無効とする非能動信号を生成してこれを前記出力信号生成部に印加するものであり、前記出力信号生成部は、同レベル切替禁止部からこの非能動信号が印加されている期間だけ前記信号レベルの切替を禁止する
   請求項１に記載の回転検出装置の信号処理回路。
3. 前記非能動信号は、その非能動期間を適正化すべく波形整形されて前記出力信号生成部に印加される
   請求項２に記載の回転検出装置の信号処理回路。
4. 前記回転検出装置からは前記回転検出信号として位相の異なる２種のパルス信号が取り込まれるものであり、前記逆転判定部は、それら２種のパルス信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの少なくとも一方についての相対的な位相関係が入れ替わることに基づいて前記被検出回転体の逆転を判定する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
5. 前記被検出回転体の回転方向が正転状態にある期間は第１の論理レベルに維持され、同被検出回転体の回転方向が逆転状態にある期間は前記第１の論理レベルとは異なる第２の論理レベルに維持される方向指示信号を生成出力する方向指示信号生成部をさらに備え、該生成される方向指示信号と前記出力信号生成部を通じて生成される出力信号とによって前記回転情報が構成される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
6. 前記出力信号と前記方向指示信号との論理演算に基づき、前記回転情報として前記被検出回転体の正転時と逆転時とでパルス高さの異なる単一の信号を生成出力する回転情報処理部をさらに備える
   請求項５に記載の回転検出装置の信号処理回路。
7. 前記被検出回転体は、磁性体からなってその周方向に歯山部が断続的に形成された磁性体ロータ、および周方向に交互に磁化された着磁ロータ、のいずれかからなり、前記回転検出信号は、前記被検出回転体の近傍に設けられた磁電変換素子を通じて磁電変換された信号が２値化された信号として取り込まれる
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。
8. 前記被検出回転体は、その周方向にスリットが断続的に形成されたスリットロータからなり、前記回転検出信号は、同被検出回転体の前記スリットを通過した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を通じて光電変換された信号として取り込まれる
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転検出装置の信号処理回路。

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