JP3614249B2 - 磁性移動体センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば内燃機関のカム軸の回転角度検出等に用いられる一対の磁電変換素子が内蔵された磁性移動体センサに関し、特にパルス信号のばらつきを抑制して検出精度を向上させるとともに、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現した磁性移動体センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図12は従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す断面図であり、ここでは、磁性移動体センサが磁性回転体に対向配置された回転センサの場合を示している。図13は図12内の磁性回転体と回転センサとの配置関係を図式的に示す側面図である。
【0003】
図12および図13において、磁性移動体すなわち磁性回転体1は、外周面に沿って一定ピッチの複数の磁性突部1aを有している。
磁性回転体1の外周面の磁性突部1aに対向配置された一対の磁電変換素子2aおよび2bは、たとえばホール素子からなり、磁性回転体1の移動方向Aに沿って互いに所定間隔Dだけ離間配置されている。各磁電変換素子2aおよび2bは、磁性突部1aの移動にともなう磁束変化を検知し、磁束変化に応じた電気信号(後述する)を出力する。
【0004】
各磁電変換素子2aおよび2bは、種々の回路素子(後述する)を含むセンサIC3内に一体的に内蔵されている。
センサIC3に近接配置された永久磁石4は、矢印B方向(図13参照)に着磁されており、各磁電変換素子2aおよび2bに対してバイアス磁束を発生する。
【0005】
回転センサは、一対の磁電変換素子2aおよび2bを内蔵したセンサIC3と、バイアス磁束を発生する永久磁石4とにより構成され、磁性回転体1に対して以下の位置関係を維持するように、保持部材5により一体的に位置決め固定されている。
【0006】
各磁電変換素子2aおよび2bの間を通るセンサIC3および永久磁石4の中心軸方向は、磁性回転体1の中心軸方向Cと一致している。また、磁性回転体1に対向する永久磁石4の側面は、センサIC3内の2個の磁電変換素子2aおよび2bを結ぶ線と平行であり、且つ、磁性回転体1の回転接線方向Eに対しても平行である。
したがって、永久磁石4の着磁方向Bは、中心軸方向Cと一致している。
【0007】
図14はセンサIC3内の具体的構成を示す回路図である。
図14において、センサIC3は、外部回路(図示せず)から電源電圧が印加される電源入力端子Vccと、グランドに接続されたグランド端子GNDと、パルス信号Pを出力する出力端子Voutとを有している。
【0008】
センサIC3は、一対の磁電変換素子2aおよび2bから出力される各電気信号FaおよびFbを個別に増幅する一対の増幅器6aおよび6bと、各増幅器6aおよび6bを介した電気信号GaおよびGbを差動増幅する差動増幅器7と、差動増幅器7から出力される差動信号Hを磁性突部1aのエッジに対応したパルス信号Jに変換する波形整形回路8と、パルス信号Jを反転してパルス信号Pを出力するエミッタ接地のトランジスタ9とを備えている。
【0009】
磁電変換素子2aおよび2b、増幅器6aおよび6b、差動増幅器7および波形整形回路8は、それぞれ、電源入力端子Vccおよびグランド端子GNDに接続され、電源入力端子Vccから給電されている。
トランジスタ9から出力端子Voutを介して出力されたパルス信号Pは、外部回路において最終的なパルス電圧に変換される。
【0010】
以下、図15および図16の波形図を参照しながら、図12〜図14に示した従来の磁性移動体センサの動作について説明する。
図15および図16は磁性回転体1の磁性突部1aと波形整形回路8に入力される差動信号Hおよび波形整形後のパルス信号Jとの関係を示しており、図16は磁性回転体1が低回転の場合を示している。
【0011】
図15および図16において、THはパルス信号JをH(ハイ)レベルからL(ロー)レベルに切り換えるスレッショルドレベル、TLはパルス信号JをLレベルからHレベルに切り換えるスレッショルドレベル、ΔTは各スレッショルドレベルTHおよびTLの偏差すなわちヒステリシスである。
【0012】
また、図16において、差動信号Hのアンダシュート部Huおよびオーバシュート部Hoは、センサIC3内の回路特性上、特に低回転時に特に発生し易いものである。
【0013】
まず、磁性回転体1が矢印A方向に回転すると、一対の磁電変換素子2aおよび2bは、磁性回転体1上の磁性突部1aの移動により生じる磁界変化を電圧変化として検出し、電気信号FaおよびFbを出力する。
各電気信号FaおよびFbは、増幅器6aおよび6bを介して増幅された電気信号GaおよびGbとなり、さらに、差動増幅器7を介して差動信号Hとなり、たとえばシュミットトリガ回路からなる波形整形回路8に入力される。
【0014】
波形整形回路8は、差動信号Hを各スレッショルドレベルTHおよびTLと比較することにより、差動信号Hを磁性突部1aのエッジに対応したパルス信号Jに変換する。
すなわち、差動信号HがスレッショルドTHを上回ったときには、パルス信号JをLレベルに立ち下げ、差動信号HがスレッショルドレベルTLを下回ったときには、パルス信号JをHレベルに立ち上げる。
【0015】
続いて、パルス信号Jは、トランジスタ9を介して反転されたパルス信号Pとなり、出力端子Voutを介して外部のコンピュータユニット等(図示せず)に入力され、磁性回転体1の回転数または回転角度等の検出に用いられる。
【0016】
しかしながら、波形整形回路8におけるスレッショルドレベルTHおよびTLは、図15から明らかなように、差動信号Hの比較的傾斜の緩やかな波形領域に設定されているので、差動信号Hのわずかなレベル変動に応動してパルス信号Jがδ方向にシフトしてしまい、磁性回転体1の回転検出精度を損なうおそれがある。したがって、種々の構造的精度、たとえば、センサIC3の取り付け精度等が厳しく要求され、コストアップにつながることになる。
【0017】
また、磁性回転体1の回転数が低い場合には、図16のように、差動信号Hにアンダシュート部Huやオーバシュート部Hoが発生し易いので、アンダシュート部Huおよびオーバシュート部Hoで波形整形回路8が動作し、パルス信号Jが正規のパルス信号(一点鎖線参照)から大きく逸脱してしまい、高精度の回転検出が困難になるおそれがある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁性移動体センサは以上のように、差動信号Hの波形傾斜が緩やかな領域で波形整形しているので、磁性突部1aのエッジに対応した高精度のパルス信号Jを出力することが困難であり、これを解決しようとすると、製造上の高精度化が要求されることからコストアップを招くという問題点があった。
【0019】
また、磁性移動体の移動速度が低い場合、差動信号HのアンダシュートHuおよびオーバシュート部Hoを検出して波形整形してしまい、磁性突部1aのエッジに対応した高精度のパルス信号Jを出力することができないという問題点があった。
【0020】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、高精度な磁性移動体センサを得ることを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、各磁電変換素子に対する磁束密度の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする。
【0022】
また、この発明の請求項2に係る磁性移動体センサは、請求項1において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【0023】
また、この発明の請求項3に係る磁性移動体センサは、請求項1において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【0024】
また、この発明の請求項4に係る磁性移動体センサは、請求項1において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【0025】
また、この発明の請求項5に係る磁性移動体センサは、請求項1において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むものである。
【0026】
また、この発明の請求項6に係る磁性移動体センサは、請求項1において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むものである。
【0027】
また、この発明の請求項7に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、差動増幅器に入力される電気信号の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする(各磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにする)。
【0028】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による回転センサを図について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1の要部を図式的に示す側面図であり、前述と同様に、磁性移動体センサが回転センサの場合を示している。
【0029】
なお、この発明の実施の形態1(以下の各実施の形態についても同様)によるセンサIC3の回路構成は、図14に示した通りであり、また、前述と同様の構成要素については、同一符号を付してここでは詳述を省略する。
【0030】
図2および図3は磁性回転体1の磁性突部1aと波形整形回路8(図14参照)に入力される差動信号Hおよび波形整形後のパルス信号Jとの関係を示しており、図3は磁性回転体1が低回転の場合を示している。
【0031】
この場合、一対の磁電変換素子2aおよび2bの各磁束検知感度を不平衡とするために、各磁電変換素子2aおよび2bを通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路8のヒステリシスΔT(図15参照)に相当するレベル以上の差を生じさせる不平衡バイアス手段が設けられている。
【0032】
図1において、不平衡バイアス手段は、各磁電変換素子2aおよび2bを結ぶ直線が磁性回転体1の移動方向(回転接線方向E)に対して傾斜された構成からなる。
ここでは、センサIC3は、磁性回転体1上の磁性突部1aに先に接近する側の磁電変換素子2aが、他方の磁電変換素子2bよりも磁性回転体1に接近するように傾斜しているものとする。
【0033】
一方、永久磁石4の磁性回転体1に対向する側面は、磁性回転体1の回転接線方向Eに対して平行に配置されており、永久磁石4の着磁方向Bは、永久磁石4の中心軸方向すなわち磁性回転体1の中心軸方向Cと一致している。
【0034】
図1の構成によれば、磁性回転体1の回転接線方向Eに対するセンサIC3の傾斜角度を、たとえば5°〜60°(通常、30°前後)程度の範囲内で調整することにより、磁電変換素子2aおよび2bを通る磁束密度の振幅に、ヒステリシスΔTに相当するレベル以上の差を生じさせることができる。
【0035】
したがって、磁電変換素子2aおよび2bの各検出感度が実質的に不均一となることから、差動信号Hは、図2のように、正負の電圧レベルにバイアス成分が重畳された波形となる。
また、波形整形回路8は、差動信号Hの波形傾斜が急峻な領域で差動信号HとスレッショルドレベルTHおよびTLとを比較し、パルス信号Jを生成する。
【0036】
これにより、差動信号Hからパルス信号Jへの変換性能が向上するので、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出することができる。
センサ取付誤差等の構造的な許容誤差量が増大するので、コストダウンを実現することができる。
【0037】
さらに、図3のように、低回転時において差動信号Hにアンダシュート部Huが発生しても、アンダシュート部TLがスレッショルドレベルTLを下回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Jに影響を与えるおそれはない。
【0038】
同様に、差動信号Hにオーバシュート部Hoが発生しても、オーバシュート部HoがスレッショルドレベルTHを上回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Jに影響を与えるおそれはない。
この結果、低回転領域でのパルス信号JおよびPの検出精度を向上させることができる。
【0039】
ここでは、磁性移動体を磁性回転体1としたが、同様の磁性突部1aを有していれば、たとえば直線的な磁性移動体に対しても適用することができ、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
この場合、前述の磁性回転体1の回転接線方向Eは、磁性移動体の移動方向に対応することになる。
【0040】
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、磁性突部1aに先に接近する側の磁電変換素子2aが他方の磁電変換素子2bよりも磁性回転体1に接近するように、センサIC3を傾斜させたが、逆方向に傾斜させてもよい。
【0041】
図4はセンサIC3の傾斜方向を逆にしたこの発明の実施の形態2による波形図である。
この場合、前述の実施の形態1と比べると、差動信号Hの不平衡バイアスが逆極性なので、スレッショルドレベルTHおよびTLは、差動信号Hの波形傾斜の緩やかな領域の近傍に位置している。
【0042】
したがって、実施の形態1の場合よりも構造的な許容誤差は低減するが、オーバシュート部Hoおよびアンダシュート部Hu(図3参照)の発生時に関しては、アンダシュート部Hu(またはオーバシュート部Ho)がスレッショルドレベルTH(またはTL)と関連してパルス信号Jに影響を与えるおそれはなく、前述と同様の作用効果を奏する。
【0043】
実施の形態3.
また、上記実施の形態1では、不平衡バイアス手段として、回転接線方向Eに対してセンサIC3の対向面(磁電変換素子2aおよび2bを結ぶ線)を傾斜させたが、永久磁石4の対向面を傾斜させてもよい。
以下、回転接線方向Eに対して永久磁石4の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態3について説明する。
【0044】
図5はこの発明の実施の形態3の要部を図式的に示す側面図である。
なお、この発明の実施の形態3(以下の各実施の形態においても同様)の動作波形は、図2〜図4に示した通りである。
【0045】
図5において、磁電変換素子2aおよび2bを含むセンサIC3の対向面は、磁性回転体1の回転接線方向Eに対して平行に配置されている。また、永久磁石4の着磁方向Bは、センサIC3の中心軸位置すなわち磁性回転体1の中心軸方向Cと一致している。
【0046】
一方、永久磁石4の対向面4aの側面形状は、磁性回転体1の回転接線方向Eに対して傾斜されており、ここでは、磁性回転体1が先に接近する側が磁性回転体1から離れるように傾斜されている。
【0047】
このように、回転接線方向Eに対する永久磁石4の対向面4aの傾斜角度を、たとえば5°〜60°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図5の場合、磁電変換素子2bを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子2aよりも高くなる。
【0048】
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0049】
実施の形態4.
なお、上記実施の形態3では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体1に対する永久磁石4の対向面4aを傾斜させたが、永久磁石4の反対側の対向面を傾斜させてもよい。
【0050】
以下、永久磁石4の反対側の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態4について説明する。
図6はこの発明の実施の形態4の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体1に対する永久磁石4の反対側の対向面4bの側面形状は、磁性回転体1が先に接近する側が磁性回転体1から離れるように、回転接線方向Eに対して傾斜されている。
【0051】
このように、回転接線方向Eに対する永久磁石4の対向面4bの傾斜角度を、たとえば5°〜60°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図6の場合、磁電変換素子2aを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子2bよりも高くなる。
【0052】
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0053】
実施の形態5.
また、上記実施の形態2、3では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体1の回転接線方向Eに対し、永久磁石4の対向面4aまたは4bの一方のみを傾斜させたが、永久磁石4の両側の対向面4aおよび4bを傾斜させてもよい。
以下、永久磁石4の両側の対向面4aおよび4bを傾斜させたこの発明の実施の形態5について説明する。
【0054】
図7はこの発明の実施の形態5の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体1に対する永久磁石4の両側の対向面4aおよび4bの側面形状は、いずれも回転接線方向Eに対して傾斜されている。すなわち、永久磁石4の全体が磁性回転体1に対して傾斜配置されている。
【0055】
図7の場合も、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができ、磁電変換素子2bを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子2aよりも高くなる。
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0056】
実施の形態6.
また、上記実施の形態3〜5では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体1の回転接線方向Eに対して永久磁石4の対向面4aまたは4bを傾斜させたが、磁性回転体1の中心軸方向C(表面の法線方向)に対して永久磁石4の着磁方向Bを傾斜させてもよい。
【0057】
以下、永久磁石4の着磁方向Bを傾斜させたこの発明の実施の形態6について説明する。
図8はこの発明の実施の形態6の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石4の着磁方向Bは、磁性回転体1の中心軸方向Cに対して傾斜されている。
【0058】
図8の場合、永久磁石4の着磁方向Bが磁性回転体1の回転方向Aに対向するように傾斜されているので、磁電変換素子2aに対するバイアス磁束の方が他方の磁電変換素子2bよりも多くなり、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
【0059】
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0060】
実施の形態7.
また、上記実施の形態6では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体1の中心軸方向Cに対して永久磁石4の着磁方向Bを傾斜させたが、永久磁石4の中心軸位置を磁性回転体1の中心軸方向C(センサIC3の中心軸位置)からオフセットさせてもよい。
【0061】
以下、永久磁石4の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態7について説明する。
図9はこの発明の実施の形態7の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石4の中心軸位置C1は、センサIC3の中心軸位置すなわち磁性回転体1の中心軸方向Cに対してオフセット(磁性回転体1の移動方向にシフト)されている。
【0062】
図9の場合も、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子2bを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子2aよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0063】
実施の形態8.
また、上記実施の形態7では、不平衡バイアス手段として、永久磁石4の中心軸位置C1を磁性回転体1の中心軸方向C(センサIC3の中心軸位置)からオフセットさせたが、逆に、センサIC3の中心軸位置を磁性回転体1の中心軸方向C(永久磁石4の中心軸位置)からオフセットさせてもよい。
【0064】
以下、センサICの中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態8について説明する。
図10はこの発明の実施の形態8の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサIC3の中心軸位置C2は、永久磁石4の中心軸位置すなわち磁性回転体1の中心軸方向Cからオフセットされている。
【0065】
図10の場合も、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子2aを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子2bよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0066】
実施の形態9.
また、上記実施の形態7および8では、不平衡バイアス手段として、センサIC3および永久磁石4の一方の中心軸位置を互いにオフセットさせたが、センサIC3および永久磁石4の両方の中心軸位置を磁性回転体1の中心軸方向Cからオフセットさせてもよい。
【0067】
以下、センサIC3および永久磁石4の両方の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態9について説明する。
図11はこの発明の実施の形態9の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサIC3および永久磁石4の中心軸位置C1は、磁性回転体1の中心軸方向Cから移動方向側(遅れ側)にオフセットされている。
【0068】
また、図11においては、磁性回転体1に対するセンサIC3および永久磁石4の各対向面は傾斜されており、上記実施の形態1〜5の構成を組み合わせた構成例を示している。
【0069】
図11の場合、センサIC3および永久磁石4の中心軸位置C1が磁性回転体1の中心軸方向Cからオフセットされているのみで、磁電変換素子2aおよび2bを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子2aを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子2bよりも高くすることができる。
また、センサIC3および永久磁石4を図示したように傾斜することにより、磁電変換素子2aを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子2bよりもさらに高くすることができる。
【0070】
したがって、前述と同様に、センサIC3または永久磁石4の位置を調整することのみにより、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0071】
実施の形態10.
なお、上記実施の形態1〜9では、不平衡バイアス手段として、センサIC3および永久磁石4の配置的な不平衡構造を用いたが、センサIC3内の回路的な不平衡構成を用いてもよい。
以下、センサIC3内の回路定数を変更したこの発明の実施の形態10について説明する。
【0072】
この場合、センサIC3および永久磁石4の配置構成については、図12および図13に示した通りであり、何ら変更が加えられていない。
しかし、図14内の一対の増幅器6aおよび6bは、増幅率が互いに異なり、差動増幅器7に入力される各電気信号GaおよびGbの振幅に差を生じさせるようになっている。すなわち、電気信号GaおよびGbの振幅差は、波形整形回路8のヒステリシスΔTに相当するレベル以上に設定されている。
【0073】
たとえば、センサIC3内の増幅器6aおよび6bのうち、磁性回転体1の磁性突部1aが先に接近する側の磁電変換素子2aに対応した増幅器6aは、増幅率(ゲイン)が他方の増幅器6bよりも大きく設定されている。
【0074】
このように、磁電変換素子2aおよび2bからの各電気信号FaおよびFbを増幅する増幅器6aおよび6bの各ゲインを調整することにより、磁電変換素子2aおよび2bを通る磁束密度振幅に差を生じさせることができる。
【0075】
したがって、磁性回転体1、センサIC3および永久磁石4の配置構成を従来と同一のまま変更することなく、磁性突部1aの両エッジを高精度に検出して回転検出性能(精度)を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【0076】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項1によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0077】
また、この発明の請求項2によれば、請求項1において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0078】
また、この発明の請求項3によれば、請求項1において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0079】
また、この発明の請求項4によれば、請求項1において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0080】
また、この発明の請求項5によれば、請求項1において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0081】
また、この発明の請求項6によれば、請求項1において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製作上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【0082】
また、この発明の請求項7によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、従来配置構成のままで、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の要部を図式的に示す側面図である。
【図2】この発明の実施の形態1による高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図3】この発明の実施の形態1による低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図4】この発明の実施の形態2(不平衡バイアスが逆極性時)による差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図5】この発明の実施の形態3の要部を図式的に示す側面図である。
【図6】この発明の実施の形態4の要部を図式的に示す側面図である。
【図7】この発明の実施の形態5の要部を図式的に示す側面図である。
【図8】この発明の実施の形態6の要部を図式的に示す側面図である。
【図9】この発明の実施の形態7の要部を図式的に示す側面図である。
【図10】この発明の実施の形態8の要部を図式的に示す側面図である。
【図11】この発明の実施の形態9の要部を図式的に示す側面図である。
【図12】従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す側面図である。
【図13】従来の磁性移動体センサの配置関係を図式的に示す側面図である。
【図14】一般的なセンサIC内の具体的構成を示す回路図である。
【図15】従来の磁性移動体センサによる高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図16】従来の磁性移動体センサによる低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
1 磁性回転体(磁性移動体)、1a 磁性突部、2a、2b 磁電変換素子、3 センサIC、4 永久磁石、6a、6b 増幅器、7 差動増幅器、8 波形整形回路、A 回転方向(移動方向)、B 着磁方向、C 中心軸方向(法線方向)、C1 永久磁石の中心軸位置、C2 磁電変換素子の中心軸位置、D所定間隔、E 回転接線方向、Fa、Fb、Ga、Gb 電気信号、H 差動信号、J、P パルス信号、ΔT ヒステリシス。
Claims (7)
- 磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、
前記一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、
前記一対の磁電変換素子のそれぞれに印加される前記バイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、
前記一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器から出力される差動信号を前記磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路と
を備え、
前記一対の磁電変換素子は、前記磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、前記磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、
前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、前記波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることを特徴とする磁性移動体センサ。 - 前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子を結ぶ直線が前記磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記磁石の側面形状が前記磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記磁石の着磁方向が前記磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子の中心軸位置と前記磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性移動体センサ。
- 前記磁性移動体は回転体からなり、
前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子および前記磁石の中心軸位置が前記回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性移動体センサ。 - 磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、
前記一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、
前記一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、
前記一対の増幅器を介した前記各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器から出力される差動信号を前記磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路と
を備え、
前記一対の磁電変換素子は、前記磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、前記磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、
前記一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、前記差動増幅器に入力される前記各電気信号の振幅に、前記波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることを特徴とする磁性移動体センサ。
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