JP5144547B2 - 検出信号処理回路とそれを備えた回転検出装置 - Google Patents
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Description
ここで、第1二値化検出信号と第2二値化検出信号は、回転体が正回転しているときに、第1二値化検出信号と第2二値化検出信号がこの順で変動するとしてもよく、あるいは第2二値化検出信号と第1二値化検出信号がこの順で変動するとしてもよい。即ち、回転体が正回転しているときに、第1二値化検出信号がローからハイに変動した後に、第2二値化検出信号がローからハイに変動してもよい。あるいは、回転体が正回転しているときに、第2二値化検出信号がローからハイに変動した後に、第1二値化検出信号がローからハイに変動してもよい。
「第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号の位相差」には、「第1アナログ検出信号に応じて変動する信号と第2アナログ検出信号に応じて変動する信号の位相差」が含まれる。「第1アナログ検出信号に応じて変動する信号」とは、第1アナログ検出信号に同期(多少の時間ズレは許容される)して変動する信号であり、例えば、第1アナログ検出信号を増幅した信号、第1変換回路で変換された第1二値化検出信号が含まれる。「第2アナログ検出信号に応じて変動する信号」も同様である。
また、「回転情報信号」とは、回転方向判定回路から直接的に出力される信号の他に、回転方向判定回路から出力された後に処理された信号も含む。例えば、回転情報信号の一例には、回転方向判定回路から出力された後に三値信号出力回路によって処理された三値信号も含まれる。
また、「位相差停止要求信号」は、これを要件としてマスク回路において回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止するものに限られない。複数の「位相差停止要求信号」を考慮して、回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止させてもよい。また、他の判定回路からの「停止要求信号」を考慮して回転情報信号の変動を停止させてもよい。
例えば、回転体が正回転しているときに、第1二値化検出信号と第2二値化検出信号がこの順で変動し、90°の位相差を有して推移すると仮定する。即ち、回転体が正回転しているときに、第1二値化検出信号がローからハイに変動した後に、90°の位相差を有して第2二値化検出信号がローからハイに変動すると仮定する。この場合、遅延第1二値化検出信号を第1二値化検出信号に対して30°の位相差を有するように生成したとすると、回転体が正回転していれば、第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に、遅延第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが存在するはずである。一方、回転体が微振動する場合は、第1二値化検出信号と第2二値化検出信号の位相差がほぼ0°(なお、位相差が180°の場合は、後述する反転信号を利用すればよい)であり、第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に、遅延第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが存在しない。このように、遅延第1二値化検出信号を利用する技術は、回転体が正回転しているときの第1二値化検出信号と第2二値化検出信号の位相差と、回転体が微振動しているときの第1二値化検出信号と第2二値化検出信号の位相差の差異を判定するのに有用なものである。なお、回転体が正回転している場合と逆回転している場合の双方を同時に考慮するならば、デジタル位相差判定回路は、第2二値化検出信号を遅延させた遅延第2二値化検出信号を生成する回路と、第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に、遅延第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが存在するか否かを判定する回路とをさらに備えているのが好ましい。このデジタル位相差判定回路は、遅延第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に存在しないときに、回転情報信号に含まれる情報の伝達の停止を要求する位相差停止要求信号を出力する。
微振動による第1二値化検出信号と第2二値化検出信号の位相差は、停止位置によって180°の場合もある。デジタル位相差判定回路が反転信号を利用するように構成されていると、このような微振動をも判定することができる。
高側オフセット閾値と低側オフセット閾値を利用することで、極めて簡易に遅延二値化検出信号を生成することができる。
前記したように、オフセット回路を有する比較回路を用いると、振幅の小さいアナログ検出信号も二値化検出信号に変換するので、微振動に基づく出力信号の誤生成が発生する。したがって、オフセット回路を有する比較回路と位相差判定回路を組み合わせることは、オフセット回路に特有の課題を解決するという点で有用である。ただし、本明細書で開示される技術は、比較回路がオフセット回路を有していない場合でも有用である。本明細書で開示される技術は、回転体が正回転又は逆回転しているときの第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号の位相差と、回転体が微振動しているときの第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号の位相差の差異に着目し、その差異を利用して回転体の回転に基づく信号変化と回転体の微振動に基づく信号変化を判定することを特徴としている。この技術に係る位相差判定回路は、オフセット回路を有する比較回路と組み合わせなくても、有用な結果を提供するものである。
また、第2変換回路の第2ヒステリシスコンパレータ回路は、第2変換回路用の第1比較回路と第2比較回路と選択回路を有しているのが好ましい。この場合、第2変換回路用の第1比較回路路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を高側オフセット閾値に切換え、第2アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第2基準閾値に切換える。第2変換回路用の第2比較回路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を低側オフセット閾値に切換え、第2アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第2基準閾値に切換える。第2変換回路用の選択回路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を下回った時に生じる出力反転現象と、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を上回った時に生じる出力反転現象を選択して出力をハイとローの間で反転させて出力する。
従来のヒステリシスコンパレータ回路は、比較閾値に高側オフセット閾値と低側オフセット閾値を利用しており、正確な二値化検出信号よりも時間遅れが生じていた。上記のヒステリシスコンパレータ回路では、基準閾値を下回った時及び上回った時に反転する二値化検出信号を生成するので、高精度なものとなる。
なお、上記の検出信号処理回路では、第1変換回路用の第1比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路に共通のものを用い、第1変換回路用の第2比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第2比較回路に共通のものを用い、第2変換回路用の第1比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路に共通のものを用い、第2変換回路用の第2比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第2比較回路に共通のものを用いるのが好ましい。
ここで、「振幅停止要求信号」は、これを要件としてマスク回路において回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止するものに限られない。複数の「振幅停止要求信号」を考慮して、回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止させてもよい。また、他の判定回路からの「停止要求信号」を考慮して回転情報信号の変動を停止させてもよい。
回転体が微振動したときに出力される第1アナログ検出信号又は第2アナログ検出信号の振幅は、回転体が正回転又は逆回転しているときに出力される第1アナログ検出信号又は第2アナログ検出信号の振幅よりも圧倒的に小さい。これは、回転体が微振動している場合、停止位置付近での微振動であり、位相角の変化が小さいからである。したがって、第1アナログ検出信号又は第2アナログ検出信号の振幅に基づいて、回転体が微振動していることを判定することができる。この判定結果に基づいて、出力信号の誤生成を抑制することができる。位相差判定回路と振幅判定回路を組み合わせると、出力信号の誤生成をさらに抑制することができる。
ここで、「反転停止要求信号」は、これを要件としてマスク回路において回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止するものに限られない。複数の「反転停止要求信号」を考慮して、回転情報信号に含まれる情報の伝達を停止させてもよい。また、他の判定回路からの「停止要求信号」を考慮して回転情報信号の変動を停止させてもよい。
反転判定回路は、回転体が正回転と逆回転を交互に繰返すような振動の影響を抑制することができる。位相差判定回路と反転判定回路を組み合わせると、位相差判定回路が比較的に小さな振動の影響を抑制し、反転判定回路が比較的に大きな振動の影響を抑制する。位相差判定回路と反転判定回路を組み合わせると、様々な種類の振動の影響を抑制することが可能になる。
(第1特徴) 遅延二値化検出信号を生成する回路には、ヒステリシスコンパレータ回路が用いられる。
(第2特徴) ヒステリシスコンパレータ回路の比較閾値は、正のピーク電圧と負のピーク電圧を用いて生成される。
図7に、第1変換回路30aの回路構成を例示する。なお、第2変換回路30bも同様の回路構成を備えている。したがって、以下の実施例では、第1変換回路30aを例に挙げて説明する。第1変換回路30aは、DC増幅回路38と、正のピーク電圧検出回路32と、負のピーク電圧検出回路34と、高精度ヒステリシスコンパレータ回路36を備えている。DC増幅回路38は、第1アナログ検出信号Vaを増幅して増幅第1アナログ検出信号VDCを生成する。正のピーク電圧検出回路32は、増幅第1アナログ検出信号VDCの正のピーク電圧を検出する。負のピーク電圧検出回路34は、増幅第1アナログ検出信号VDCの負のピーク電圧を検出する。高精度ヒステリシスコンパレータ回路36は、正のピーク電圧検出回路32で得られた正のピーク電圧と負のピーク電圧検出回路34で得られた負のピーク電圧から算出される閾値を利用して、増幅第1アナログ検出信号VDCを第1二値化検出信号Saに変換する。また、高精度ヒステリシスコンパレータ回路36は、後述するように、位相差判定回路74で用いられる遅延第1二値化検出信号S’aを生成することもできる。なお、前記したように、第2変換回路30bも同様の回路構成を備えており、第2変換回路30bは、第2二値化検出信号Sbと、位相差判定回路74で用いられる遅延第2二値化検出信号S’bを生成する。
図19及び図20を参照して、位相差判定回路74の判定方法を説明する。図19は、回転体が微振動したときに出力される二値化検出信号Sa,Sbの位相差が0°の場合(図31のSP1参照)を考慮した判定方法を説明している。図20は、回転体が微振動したときに出力される二値化検出信号Sa,Sbの位相差が180°の場合(図31のSP2参照)を考慮した判定方法を説明している。
図23に、位相差判定回路74の変形例の回路構成を具体的に示す。位相差判定回路74は、第1デジタル位相差判定回路1310と第2デジタル位相差判定回路1320とNAND回路1341を備えている。第1デジタル位相差判定回路1310は、二値化検出信号Sa,Sbの位相差が180°の微振動を判定するための回路である。第1デジタル位相差判定回路1310は、位相差が180°の微振動をしていると判定したときにロー信号(位相差停止要求信号の一例)を出力する。第2デジタル位相差判定回路1320は、二値化検出信号Sa,Sbの位相差が0°の微振動を判定するための回路である。第2デジタル位相差判定回路1320は、位相差が0°の微振動をしていると判定したときにロー信号(位相差停止要求信号の一例)を生成する。NAND回路1341は、第1デジタル位相差判定回路1310と第2デジタル位相差判定回路1320の少なくともいずれか一方で微振動が判定されると、ロー信号(位相差停止要求信号の一例)を出力する。
図26に、振幅判定回路76の回路構成を具体的に示す。この振幅判定回路76は、図3に示すマスク制御回路78及び図4に示す論理フローチャートを実行する場合に用いられる。なお、実際の振幅判定回路76は、図26に示す回路構成を2つ備えており、各回路構成が第1アナログ検出信号Vaと第2アナログ検出信号Vbのそれぞれに対応している。ここでは、第1アナログ検出信号Vaに対応した振幅判定回路76のみを説明する。
図27に、振幅判定回路76の回路構成の変形例を具体的に示す。この振幅判定回路76は、図5に示すマスク制御回路78及び図6に示す論理フローチャートを実行する場合に用いられる。なお、実際の振幅判定回路76は、図27に示す回路構成を2つ備えており、各回路構成が第1アナログ検出信号Vaと第2アナログ検出信号Vbのそれぞれに対応している。ここでは、第1アナログ検出信号Vaに対応した振幅判定回路76のみを説明する。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
10:検出信号処理回路
20:回転検出センサ
20a:第1磁気センサ
20b:第2磁気センサ
30a:第1変換回路
30b:第2変換回路
32:正のピーク電圧検出回路
34:負のピーク電圧検出回路
36:高精度ヒステリシスコンパレータ回路
38:増幅回路
40:回転方向判定回路
50:マスク回路
60:三値信号出力回路
72:反転判定回路
74:位相差判定回路
76:振幅判定回路
78:マスク制御回路
Claims (11)
- 回転体が回転しているときに、回転体に対向して配置された回転検出センサから位相差を有して出力される第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号を処理する検出信号処理回路であって、
第1アナログ検出信号を第1二値化検出信号に変換する第1変換回路と、
第2アナログ検出信号を第2二値化検出信号に変換する第2変換回路と、
第1二値化検出信号のレベルと第2二値化検出信号のレベルの推移に基づいて回転体の回転方向を判定し、回転体の回転速度と回転方向の情報を含む回転情報信号を出力する回転方向判定回路と、
前記回転方向判定回路の出力線に接続されており、前記回転情報信号に含まれる前記情報の伝達の停止を実行可能に構成されているマスク回路と、
第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号の位相差が所定範囲外のときに、前記回転情報信号の伝達の停止を要求する位相差停止要求信号を出力する位相差判定回路と、を備えており、
前記位相差判定回路は、デジタル位相差判定回路を有しており、
そのデジタル位相差判定回路は、
第1二値化検出信号を遅延させた遅延第1二値化検出信号を生成する遅延二値化検出信号生成回路と、
第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に、遅延第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが存在するか否かを判定する回路と、を有しており、
遅延第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に存在しないときに、前記回転情報信号に含まれる前記情報の伝達の停止を要求する位相差停止要求信号を出力する検出信号処理回路。 - 前記デジタル位相差判定回路は、
反転した反転第2二値化検出信号を遅延させた反転遅延第2二値化検出信号を生成する遅延二値化検出信号生成回路と、
第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと反転第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に、反転遅延第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが存在するか否かを判定する回路と、をさらに有しており、
反転遅延第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングが第1二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングと反転第2二値化検出信号のレベルが切換わるタイミングの間に存在しないときに、前記回転情報信号に含まれる前記情報の伝達の停止を要求する位相差停止要求信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の検出信号処理回路。 - 前記遅延二値化検出信号生成回路は、
第1アナログ検出信号の正のピーク電圧と第1アナログ検出信号の負のピーク電圧の間に設定されている電圧を基準閾値とし、その基準閾値と前記正のピーク電圧の間に設定されている電圧を高側オフセット閾値とし、その基準閾値の前記負のピーク電圧の間に設定されている電圧を低側オフセット閾値としたときに、
第1アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時と第1アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に、出力をハイとローの間で反転させることを特徴とする請求項1に記載の検出信号処理回路。 - 前記遅延二値化検出信号生成回路は、
遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路と第2比較回路と選択回路を備えており、
遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路は、第1アナログ検出信号が基準閾値を下回った時に出力を反転させるとともに閾値を高側オフセット閾値に切換え、第1アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時に出力を反転させるとともに閾値を基準閾値に切替えており、
遅延二値化検出信号生成回路用の第2比較回路は、第1アナログ検出信号が基準閾値を上回った時に出力を反転させるとともに閾値を低側オフセット閾値に切換え、第1アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に出力を反転させるとともに閾値を基準閾値に切替えており、
遅延二値化検出信号生成回路用の選択回路は、第1比較回路と第2比較回路の出力を入力しており、第1アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時に生じる第1比較回路の出力反転現象と、第1アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に生じる第2比較回路の出力反転現象を選択し、出力をハイとローの間で反転させることを特徴とする請求項3に記載の検出信号処理回路。 - 第1変換回路は、第1アナログ検出信号の正のピーク電圧を検出する第1正ピーク電圧ホールド回路と、第1アナログ検出信号の負のピーク電圧を検出する第1負ピーク電圧ホールド回路と、第1オフセット回路とを備えており、
第1変換回路は、正のピーク電圧と負のピーク電圧の間に設定されている電圧を利用して第1アナログ検出信号を第1二値化検出信号に変換しており、
第1オフセット回路は、第1正ピーク電圧ホールド回路が維持している正のピーク電圧を経時的に減少させるとともに、第1負ピーク電圧ホールド回路が維持している負のピーク電圧を経時的に上昇させており、
第2変換回路は、第2アナログ検出信号の正のピーク電圧を検出する第2正ピーク電圧ホールド回路と、第2アナログ検出信号の負のピーク電圧を検出する第2負ピーク電圧ホールド回路と、第2オフセット回路とを備えており、
第2変換回路は、正のピーク電圧と負のピーク電圧の間に設定されている電圧を利用して第2アナログ検出信号を第2二値化検出信号に変換しており、
第2オフセット回路は、第2正ピーク電圧ホールド回路が維持している正のピーク電圧を経時的に減少させるとともに、第2負ピーク電圧ホールド回路が維持している負のピーク電圧を経時的に上昇させていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検出信号処理回路。 - 第1変換回路は、正のピーク電圧と負のピーク電圧の間に設定されている電圧を第1基準閾値とし、その第1基準閾値と前記正のピーク電圧の間に設定されている電圧を高側オフセット閾値とし、その第1基準閾値の前記負のピーク電圧の間に設定されている電圧を低側オフセット閾値としたときに、高側オフセット閾値と低側オフセット閾値の間で比較閾値を切換えて第1アナログ検出信号を第1二値化検出信号に変換する第1ヒステリシスコンパレータ回路を有しており、
第2変換回路も、正のピーク電圧と負のピーク電圧の間に設定されている電圧を第2基準閾値とし、その第2基準閾値と前記正のピーク電圧の間に設定されている電圧を高側オフセット閾値とし、その第2基準閾値の前記負のピーク電圧の間に設定されている電圧を低側オフセット閾値としたときに、高側オフセット閾値と低側オフセット閾値の間で比較閾値を切換えて第2アナログ検出信号を第2二値化検出信号に変換する第2ヒステリシスコンパレータ回路を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の検出信号処理回路。 - 第1変換回路の第1ヒステリシスコンパレータ回路は、第1変換回路用の第1比較回路と第2比較回路と選択回路を有しており、
第1変換回路用の第1比較回路は、第1アナログ検出信号が第1基準閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を高側オフセット閾値に切換え、第1アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第1基準閾値に切換えており、
第1変換回路用の第2比較回路は、第1アナログ検出信号が第1基準閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を低側オフセット閾値に切換え、第1アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第1基準閾値に切換えており、
第1変換回路用の選択回路は、第1アナログ検出信号が第1基準閾値を下回った時に生じる出力反転現象と、第1アナログ検出信号が第1基準閾値を上回った時に生じる出力反転現象を選択して出力をハイとローの間で反転させて出力しており、
第2変換回路の第2ヒステリシスコンパレータ回路は、第2変換回路用の第1比較回路と第2比較回路と選択回路を有しており、
第2変換回路用の第1比較回路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を高側オフセット閾値に切換え、第2アナログ検出信号が高側オフセット閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第2基準閾値に切換えており、
第2変換回路用の第2比較回路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を上回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を低側オフセット閾値に切換え、第2アナログ検出信号が低側オフセット閾値を下回った時に出力を反転させるとともに比較閾値を第2基準閾値に切換えており、
第2変換回路用の選択回路は、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を下回った時に生じる出力反転現象と、第2アナログ検出信号が第2基準閾値を上回った時に生じる出力反転現象を選択して出力をハイとローの間で反転させて出力している請求項6に記載の検出信号処理回路。 - 第1変換回路用の第1比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路は共通であり、
第1変換回路用の第2比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第2比較回路は共通であり、
第2変換回路用の第1比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第1比較回路は共通であり、
第2変換回路用の第2比較回路と遅延二値化検出信号生成回路用の第2比較回路は共通であることを特徴とする請求項7に記載の検出信号処理回路。 - 少なくとも第1アナログ検出信号又は第2アナログ検出信号のいずれか一方の振幅が所定値よりも小さいときに、前記回転情報信号に含まれる前記情報の伝達の停止を要求する振幅停止要求信号を出力する振幅判定回路をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の検出信号処理回路。
- 回転体が正回転から逆回転、又は逆回転から正回転に反転した後の最初の前記回転情報信号に含まれる前記情報の伝達の停止を要求する反転停止要求信号を出力する反転判定回路をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の検出信号処理回路。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の検出信号処理回路と、
回転体に対向して配置されており、回転体が回転しているときに所定の位相差を有する第1アナログ検出信号と第2アナログ検出信号を出力する回転検出センサとを備えている回転検出装置。
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