JP5212452B2 - Rotation sensor - Google Patents
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Description
この発明は、磁電変換素子を磁気発生部の磁界中に配置し、磁電変換素子から出力される信号を用いて磁気発生部の相対回転角度を演算する回転センサに関する。 The present invention relates to a rotation sensor in which a magnetoelectric conversion element is arranged in a magnetic field of a magnetic generation unit, and a relative rotation angle of the magnetic generation unit is calculated using a signal output from the magnetoelectric conversion element.
従来、この種の回転センサとして、図３５に示すものが知られている（特許文献１）。このものは、図３５（ａ）に示すように、プリント回路板１０４の表面に１つの磁気センサ１００と、ホール素子１０１とを配置して構成される。磁気センサ１００は、永久磁石１０７から発生し、プリント回路板１０４の表面に平行な磁界１０６を検出できるように、永久磁石１０７の回転面と対向する位置に配置されている。ホール素子１０１は、永久磁石１０７から発生し、プリント回路板１０４の表面に垂直な磁界１０５を検出できるように、永久磁石１０７の外側に配置されている。図３５（ｂ）に示すように、ホール素子１０１は、２つの横型ホール素子１０２，１０３を備える。横型ホール素子１０２，１０３は、磁気センサ１００に対して平面方向に角度（γ）で配置されている。
Conventionally, as this type of rotation sensor, one shown in FIG. 35 is known (Patent Document 1). As shown in FIG. 35A, this is configured by arranging one
そして、永久磁石１０７が１回転すると、磁気センサ１００が、１波長が電気角１８０°の信号を出力し、各横型ホール素子１０２，１０３は、それぞれ１波長が電気角３６０°の信号を出力する。また、永久磁石１０７の相対回転角度（α）は、磁気センサ１００の出力信号に基づいて最大１８０°の角度範囲で求められ、各横型ホール素子１０２，１０３の出力値の大小関係に基づいて、永久磁石１０７の相対回転角度（α）が０°≦α≦９０°、９０°≦α≦１８０°、１８０°≦α≦２７０°および２７０°≦α≦３６０°のうち、どの範囲に属するかが判定される。
When the
ところで、上記のような回転センサにおいては、磁電変換素子からの信号に基づいて相対回転角度を算出するために、いわゆるトラッキング回路と称される演算回路を用いることが一般的である。例えば、特許文献２では、回転検出器（１）で発生する回転検出信号をｓｉｎθ・ｆ（ｔ）及びｃｏｓθ・ｆ（ｔ）からデジタル角度出力（φ）を得るようにしたトラッキング回路が開示されている。しかしながら、このような従来のトラッキング回路は、センシング部の構造誤差（レゾルバの形状誤差や磁気検出素子のレイアウト誤差）に起因する位相ずれが考慮されておらず、このような構造誤差等を原因とする角度誤差の発生が懸念される。
By the way, in the rotation sensor as described above, in order to calculate the relative rotation angle based on the signal from the magnetoelectric conversion element, an arithmetic circuit called a so-called tracking circuit is generally used. For example,
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、構造誤差等に起因する位相ずれを反映して相対回転角度をより正確に演算し得る回転センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotation sensor that can calculate a relative rotation angle more accurately by reflecting a phase shift caused by a structural error or the like. .
本発明に係る回転センサは、
相対回転する磁気発生部の磁界中に配置されており、前記磁気発生部が１回転する間に前記磁界の強度に応じて信号レベルがＮ周期（但し、Ｎは自然数）で変化する第１信号及び第２信号をそれぞれ出力し、かつ、前記第１信号及び前記第２信号の間に位相差が出るように配置された複数の磁電変換素子を備え、
各磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号を用いて前記磁気発生部に対する相対回転角度を求めるように構成された回転センサにおいて、
前記複数の磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号を用い、前記磁気発生部に対する前記相対回転角度θと演算により求めた演算角度φとの偏差が所定値に収束するようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算する角度演算部と、
前記角度演算部が演算した演算角度φに対応する信号を出力する出力部と、
を備え、
前記角度演算部は、
前記複数の磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号に基づいて予め設定されたずれ量αが反映された第１周期信号及び第２周期信号を生成し、
前記第１周期信号及び前記第２周期信号に対して、前記ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことで偏差（Ｎθ−Ｎφ）を生成し、この偏差（Ｎθ−Ｎφ）が前記所定値になるようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算することを特徴とする。
The rotation sensor according to the present invention includes:
A first signal that is arranged in a magnetic field of a relatively rotating magnetic generator, and whose signal level changes in N periods (where N is a natural number) according to the intensity of the magnetic field while the magnetic generator rotates once. And a plurality of magnetoelectric transducers arranged so as to output a second signal and a phase difference between the first signal and the second signal,
In a rotation sensor configured to obtain a relative rotation angle with respect to the magnetism generation unit using the first signal and the second signal output from each magnetoelectric conversion element,
Using the first signal and the second signal output from the plurality of magnetoelectric transducers, the deviation between the relative rotation angle θ with respect to the magnetism generation unit and the calculation angle φ obtained by calculation converges to a predetermined value. An angle calculation unit for calculating the relative rotation angle θ by performing feedback control on
An output unit that outputs a signal corresponding to the calculation angle φ calculated by the angle calculation unit;
With
The angle calculator is
Generating a first periodic signal and a second periodic signal that reflect a preset shift amount α based on the first signal and the second signal output from the plurality of magnetoelectric transducers;
A deviation (Nθ−Nφ) is generated by correcting the first periodic signal and the second periodic signal using a correction value corresponding to the deviation amount α, and the deviation (Nθ−Nφ) is The relative rotation angle θ is calculated by performing feedback control so as to be the predetermined value.
この構成では、複数の磁電変換素子から出力される位相の異なる信号（第１信号及び第２信号）に基づき、予め設定されたずれ量αが反映された第１周期信号及び第２周期信号を生成することができる。そして、この第１周期信号及び第２周期信号に対してずれ量αを反映した補正値を用いて補正を行うことで偏差（Ｎθ−Ｎφ）を生成し、フィードバック制御を行うことができる。従って、構造誤差等に起因する位相ずれを考慮して相対回転角度θをより正確に演算することができる。 In this configuration, the first periodic signal and the second periodic signal that reflect a preset shift amount α based on signals (first signal and second signal) having different phases output from a plurality of magnetoelectric transducers are obtained. Can be generated. Then, the deviation (Nθ−Nφ) is generated by correcting the first periodic signal and the second periodic signal using a correction value reflecting the deviation amount α, and feedback control can be performed. Accordingly, it is possible to calculate the relative rotation angle θ more accurately in consideration of the phase shift caused by the structural error or the like.
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転センサにおいて、前記複数の磁電変換素子は、前記磁気発生部が１回転する間にｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号を出力し、前記角度演算部は、前記複数の磁電変換素子から出力される前記ｓｉｎ信号及び前記ｃｏｓ信号に対して予め設定されたずれ量αが反映されたｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及びｓｉｎ（Ｎθ‐α）信号を生成し、前記ｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及び前記ｓｉｎ（Ｎθ‐α）信号に対して、前記ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでＡｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を生成し、且つ前記Ａｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号に基づく偏差（Ｎθ−Ｎφ）が前記所定値になるようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the first aspect, the plurality of magnetoelectric conversion elements output a sin signal and a cos signal while the magnetic generation unit makes one rotation, and the angle calculation unit A sin (Nθ + α) signal and a sin (Nθ-α) signal reflecting a preset shift amount α with respect to the sin signal and the cos signal output from the plurality of magnetoelectric transducers are generated, and the sin By correcting the (Nθ + α) signal and the sin (Nθ-α) signal using a correction value corresponding to the shift amount α, an Asin (Nθ-Nφ) signal is generated, and the Asin (Nθ The relative rotation angle θ is calculated by performing feedback control so that the deviation (Nθ−Nφ) based on the (−Nφ) signal becomes the predetermined value.
この構成では、各磁電変換素子から出力されるｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号に基づいて予め設定されたずれ量αが反映されたｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及びｓｉｎ（Ｎθ‐α）信号を生成することができる。そして、これらｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及びｓｉｎ（Ｎθ‐α）信号に対して、ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を生成し、これを用いて偏差（Ｎθ−Ｎφ）を演算することができる。つまり、ずれ量αを加味した信号を生成した上で、このずれ量αに応じた補正を適切に行い、その上で偏差（Ｎθ−Ｎφ）を適切に演算することができる。 In this configuration, it is possible to generate a sin (Nθ + α) signal and a sin (Nθ-α) signal reflecting a preset shift amount α based on the sin signal and the cos signal output from each magnetoelectric conversion element. . Then, a sin (Nθ−Nφ) signal is generated by correcting the sin (Nθ + α) signal and the sin (Nθ−α) signal using a correction value corresponding to the shift amount α, and using this signal. Thus, the deviation (Nθ−Nφ) can be calculated. That is, it is possible to appropriately calculate the deviation (Nθ−Nφ) after appropriately generating a signal in consideration of the deviation amount α and then performing correction according to the deviation amount α.
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の回転センサにおいて、前記ずれ量αに応じた前記補正値を予め記憶する記憶部を備えており、前記角度演算部は、前記記憶部から前記補正値を取得して補正を行うことで前記ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を生成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the first or second aspect of the present invention, the rotation sensor includes a storage unit that stores in advance the correction value corresponding to the shift amount α, and the angle calculation unit includes the storage unit. The sin (Nθ−Nφ) signal is generated by acquiring the correction value from the unit and performing correction.
この構成によれば、ずれ量αに応じた適切な補正値を読み出して適切且つ迅速に補正演算を行うことができるようになる。 According to this configuration, it is possible to read out an appropriate correction value corresponding to the shift amount α and perform correction calculation appropriately and quickly.
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記角度演算部が、各磁電変換素子から出力される信号を用いて偏差（Ｎθ−Ｎφ）が０になるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the rotation sensor according to any one of the first to third aspects, the angle calculation unit uses a signal output from each magnetoelectric conversion element to make a deviation (Nθ−Nφ). The feedback control is performed so that becomes zero.
この構成によれば、偏差（Ｎθ−Ｎφ）が０になるようにフィードバック制御を行って相対回転角度を演算するため、相対回転角度を高精度で演算することができる。 According to this configuration, since the relative rotation angle is calculated by performing feedback control so that the deviation (Nθ−Nφ) becomes 0, the relative rotation angle can be calculated with high accuracy.
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記角度演算部が、前記演算角度φに対応するカウント値をカウントするカウンタを備え、前記偏差（Ｎθ―Ｎφ）の正負を判定し、その判定結果に基づいて前記カウンタのカウント値を増減することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the rotation sensor according to any one of the first to fourth aspects, the angle calculation unit includes a counter that counts a count value corresponding to the calculation angle φ, and the deviation Whether (Nθ−Nφ) is positive or negative is determined, and the count value of the counter is increased or decreased based on the determination result.
この構成によれば、演算角度φをカウンタのカウント値に対応させることができるため、演算角度φを高精度で演算することができる。 According to this configuration, since the calculation angle φ can correspond to the count value of the counter, the calculation angle φ can be calculated with high accuracy.
請求項６の発明は、請求項５に記載の回転センサにおいて、前記角度演算部が、前記ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を逆正弦演算することにより前記偏差（Ｎθ−Ｎφ）を演算し、その演算結果に基いて前記正負を判定することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the fifth aspect, the angle calculation unit calculates the deviation (Nθ-Nφ) by performing an inverse sine operation on the sin (Nθ-Nφ) signal, The positive / negative is determined based on the calculation result.
この構成によれば、ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を逆正弦演算することにより偏差（Ｎθ−Ｎφ）を演算し、その演算結果に基いて偏差（Ｎθ−Ｎφ）の正負を確実に判定することができる。 According to this configuration, the deviation (Nθ−Nφ) is calculated by performing an inverse sine operation on the sin (Nθ−Nφ) signal, and whether the deviation (Nθ−Nφ) is positive or negative is reliably determined based on the calculation result. Can do.
請求項７の発明は、請求項５に記載の回転センサにおいて、前記角度演算部が、前記ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号が０よりも大きいときは前記偏差（Ｎθ−Ｎφ）が正であると判定し、前記ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号が０よりも小さいときは前記偏差（Ｎθ−Ｎφ）が負であると判定することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the fifth aspect, when the angle calculation unit indicates that the deviation (Nθ−Nφ) is positive when the sin (Nθ−Nφ) signal is greater than zero. The deviation (Nθ−Nφ) is determined to be negative when the sin (Nθ−Nφ) signal is smaller than 0.
この構成によれば、ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号が０よりも大きいか否かに基づいて偏差（Ｎθ−Ｎφ）の正負を判定することができるため、ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を逆正弦演算する必要がない。 According to this configuration, since the sign (Nθ−Nφ) can be determined based on whether or not the sin (Nθ−Nφ) signal is greater than 0, the sin (Nθ−Nφ) signal is obtained as an inverse sine. There is no need to calculate.
請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記複数の磁電変換素子が、それぞれ磁気抵抗素子であることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the rotation sensor according to any one of the first to seventh aspects, each of the plurality of magnetoelectric conversion elements is a magnetoresistive element.
この構成によれば、磁気発生部が１回転する間に、磁界の強度に応じて信号レベルがＮ周期で変化する信号を良好に得ることができる。また、磁気抵抗素子は、半導体基板に作り込むことができるため、回転センサを小型化することができる。 According to this configuration, it is possible to satisfactorily obtain a signal whose signal level changes in N cycles according to the strength of the magnetic field while the magnetism generator is rotated once. In addition, since the magnetoresistive element can be built in the semiconductor substrate, the rotation sensor can be miniaturized.
請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記複数の磁電変換素子は、前記磁気発生部が１回転する間に前記磁界の強度に応じて信号レベルが２周期で変化するｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号を出力している。
更に、前記磁気発生部が１回転する間に、前記磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化する検出信号を出力し、かつ、検出信号間に位相差が出るように配置された複数の検出素子と、各検出素子から出力された各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果を用い、相対回転角度の初期値が含まれる角度範囲を判定し、その判定した角度範囲の中で発生し得る相対回転角度の初期値と前記演算角度の初期値との差の絶対値が９０°未満となるように前記演算角度の初期値を決定する初期値決定部と、前記角度演算部が演算した演算角度に対応する信号を、前記磁気発生部が１回転する間に１周期で出力する出力部と、を備えている。
そして、前記初期値決定部は、前記磁気発生部が相対回転を開始する前にのみ前記演算角度の初期値を決定し、前記角度演算部は、前記初期値決定部により決定された演算角度の初期値を用いて前記フィードバック制御を開始し、前記相対回転角度を演算している。
According to a ninth aspect of the present invention, in the rotation sensor according to any one of the first to eighth aspects, the plurality of magnetoelectric transducers are responsive to the strength of the magnetic field during one rotation of the magnetism generator. Thus, a sin 2θ signal and a cos 2θ signal whose signal level changes in two cycles are output.
Further, a plurality of signals are arranged so that a detection signal whose signal level changes in one cycle according to the intensity of the magnetic field is output during the rotation of the magnetism generator, and a phase difference is generated between the detection signals. Using the comparison results between the detection element and each signal level of each detection signal output from each detection element and the threshold value, the angle range including the initial value of the relative rotation angle is determined. An initial value determination unit that determines an initial value of the calculation angle so that an absolute value of a difference between an initial value of a relative rotation angle that can occur in the initial value and the initial value of the calculation angle is less than 90 °; An output unit that outputs a signal corresponding to the calculation angle calculated by the unit in one cycle while the magnetism generation unit makes one rotation.
The initial value determination unit determines an initial value of the calculation angle only before the magnetism generation unit starts relative rotation, and the angle calculation unit determines the calculation angle determined by the initial value determination unit. The feedback control is started using an initial value, and the relative rotation angle is calculated.
この構成では、初期値決定部は、磁気発生部が相対回転を開始する前にのみ演算角度の初期値を決定するため、磁気発生部が相対回転しているときの相対回転角度の演算時間を短縮することができる。
つまり、従来は、磁気発生部の相対回転中は、常時、各検出素子からの各検出信号の信号レベルを用いて、相対回転角度が含まれる角度範囲を判定する必要があったが、第１の特徴によれば、各検出素子からの各検出信号の信号レベルは、磁気発生部が相対回転を開始する前に演算角度の初期値を決定するときにのみ用いるだけであり、磁気発生部の相対回転中は、各検出素子からの各検出信号の信号レベルと閾値の比較を行う必要がないため、相対回転角度の演算時間を短縮することができる。
In this configuration, since the initial value determination unit determines the initial value of the calculation angle only before the magnetic generation unit starts relative rotation, the calculation time of the relative rotation angle when the magnetic generation unit is relatively rotating is determined. It can be shortened.
That is, conventionally, during the relative rotation of the magnetism generating unit, it has been necessary to determine the angle range including the relative rotation angle using the signal level of each detection signal from each detection element. According to the above feature, the signal level of each detection signal from each detection element is used only when the initial value of the calculation angle is determined before the magnetism generator starts relative rotation. During the relative rotation, it is not necessary to compare the signal level of each detection signal from each detection element with the threshold value, so that the calculation time of the relative rotation angle can be shortened.
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記複数の磁電変換素子は、前記磁気発生部が１回転する間に前記磁界の強度に応じて信号レベルが２周期で変化するｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号を出力している。
更に、前記磁気発生部が１回転する間に、前記磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化する検出信号を出力し、かつ、検出信号間に位相差が出るように配置された複数の検出素子と、各検出素子から出力された各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果を用い、相対回転角度の初期値が含まれる角度範囲を判定し、その判定した角度範囲の中で発生し得る相対回転角度の初期値と前記演算角度の初期値との差の絶対値が９０°未満となるように前記演算角度の初期値を決定する初期値決定部と、前記角度演算部が演算した演算角度に対応する信号を、前記磁気発生部が１回転する間に１周期で出力する出力部と、が設けられている。
そして、前記初期値決定部は、前記磁気発生部が相対回転を開始する前と、相対回転を開始した後の予め定めされた時間とにおいてそれぞれ前記演算角度の初期値を決定し、
前記角度演算部は、前記初期値決定部により決定された演算角度の初期値を用いて前記フィードバック制御を開始し、前記相対回転角度を演算している。
A tenth aspect of the present invention is the rotation sensor according to any one of the first to eighth aspects, wherein the plurality of magnetoelectric transducers are responsive to the strength of the magnetic field during one rotation of the magnetism generator. Thus, a sin 2θ signal and a cos 2θ signal whose signal level changes in two cycles are output.
Further, a plurality of signals are arranged so that a detection signal whose signal level changes in one cycle according to the intensity of the magnetic field is output during the rotation of the magnetism generator, and a phase difference is generated between the detection signals. Using the comparison results between the detection element and each signal level of each detection signal output from each detection element and the threshold value, the angle range including the initial value of the relative rotation angle is determined. An initial value determination unit that determines an initial value of the calculation angle so that an absolute value of a difference between an initial value of a relative rotation angle that can occur in the initial value and the initial value of the calculation angle is less than 90 °; And an output unit that outputs a signal corresponding to the calculation angle calculated by the unit in one cycle while the magnetism generation unit makes one rotation.
The initial value determination unit determines an initial value of the calculation angle before the magnetism generation unit starts relative rotation and at a predetermined time after the relative rotation starts,
The angle calculation unit starts the feedback control using the initial value of the calculation angle determined by the initial value determination unit, and calculates the relative rotation angle.
この構成では、初期値決定部は、磁気発生部が相対回転を開始する前と、相対回転を開始した後の予め定めされた時間とにおいてそれぞれ演算角度の初期値を決定するため、磁気発生部が相対回転しているときの相対回転角度の演算時間を短縮することができる。
つまり、従来は、磁気発生部の相対回転中は、常時、各検出素子からの各検出信号の信号レベルを用いて、相対回転角度が含まれる角度範囲を判定する必要があったが、第２の特徴によれば、各検出素子からの各検出信号の信号レベルは、磁気発生部が相対回転を開始する前と、相対回転を開始した後の予め定めされた時間とにおいてそれぞれ演算角度の初期値を決定するときにのみ用いるだけであり、磁気発生部が相対回転する毎に各検出素子からの各検出信号の信号レベルと閾値の比較を行う必要がないため、相対回転角度の演算時間を短縮することができる。
In this configuration, the initial value determination unit determines the initial value of the calculation angle before the magnetic generation unit starts relative rotation and at a predetermined time after the relative rotation starts. The calculation time of the relative rotation angle when the is rotating relatively can be shortened.
That is, conventionally, during the relative rotation of the magnetism generating unit, it is necessary to always determine the angle range including the relative rotation angle by using the signal level of each detection signal from each detection element. According to the feature, the signal level of each detection signal from each detection element is the initial value of the calculation angle before the magnetism generator starts relative rotation and at a predetermined time after the relative rotation starts. It is only used when determining the value, and it is not necessary to compare the signal level of each detection signal from each detection element and the threshold each time the magnetism generator is relatively rotated. It can be shortened.
請求項１１の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の回転センサにおいて、前記相対回転角度の初期値をθ０とし、前記演算角度の初期値をφ０とした場合に、前記角度演算部は、（φ０−９０°）＜θ０＜（φ０＋９０°）の範囲に存在する相対回転角度の初期値θ０を演算可能なことを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the ninth or tenth aspect, when the initial value of the relative rotation angle is θ0 and the initial value of the calculation angle is φ0, the angle calculation unit is , (Φ0−90 °) <θ0 <(φ0 + 90 °), the initial value θ0 of the relative rotation angle can be calculated.
この構成によれば、相対回転角度の初期値が、初期値判定部において判定された角度範囲に存在せず、実際は、その角度範囲を超えた位置に存在する場合であっても、角度演算部は、相対回転角度を正確に演算することができる。 According to this configuration, even if the initial value of the relative rotation angle does not exist in the angle range determined by the initial value determination unit and actually exists in a position beyond the angle range, the angle calculation unit Can accurately calculate the relative rotation angle.
たとえば、図２２に示すように、初期値判定部において判定された角度範囲が、０≦θ０＜９０°であり、演算角度の初期値φ０が４５°に決定された場合は、（４５°−９０°）＜θ０＜（４５°＋９０°）、つまり、−４５°＜θ０＜１３５°（０°≦θ０＜１３５°および３１５°＜θ０≦３６０°）まで相対回転角度の初期値θ０を演算可能な範囲を拡げることができる。 For example, as shown in FIG. 22, when the angle range determined by the initial value determination unit is 0 ≦ θ0 <90 ° and the initial value φ0 of the calculation angle is determined to be 45 °, (45 ° − 90 °) <θ0 <(45 ° + 90 °), that is, the initial value θ0 of the relative rotation angle is calculated up to −45 ° <θ0 <135 ° (0 ° ≦ θ0 <135 ° and 315 ° <θ0 ≦ 360 °). The possible range can be expanded.
このため、たとえば、初期値判定部において判定された角度範囲が、０≦θ０＜９０°であったが、実際の初期値θ０は１２０°であったとしても、初期値φ０＝４５°に対応する角度範囲は、１２０°を含むため、角度演算部は、演算角度φの初期値φ０＝４５°を用いて相対回転角度θの初期値θ０＝１２０°を演算することができる。 For this reason, for example, the angle range determined by the initial value determination unit is 0 ≦ θ0 <90 °, but even if the actual initial value θ0 is 120 °, it corresponds to the initial value φ0 = 45 °. Since the angle range to include includes 120 °, the angle calculation unit can calculate the initial value θ0 = 120 ° of the relative rotation angle θ using the initial value φ0 = 45 ° of the calculation angle φ.
したがって、たとえば、外来ノイズや外来磁界の影響を受けて、初期値θ０または初期値φ０が変化した場合であっても、相対回転角度θを正確に演算することができる。つまり、外来ノイズや外来磁界の影響を受けても検出精度が低下し難い回転センサを実現することができる。 Therefore, for example, even when the initial value θ0 or the initial value φ0 changes due to the influence of external noise or an external magnetic field, the relative rotation angle θ can be accurately calculated. That is, it is possible to realize a rotation sensor in which the detection accuracy is unlikely to deteriorate even under the influence of external noise or an external magnetic field.
請求項１２の発明は、請求項９ないし請求項１１のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記複数の検出素子が、各検出信号間に９０°の位相差が出るように配置されていることを特徴とする。 A twelfth aspect of the present invention is the rotation sensor according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the plurality of detection elements are arranged so that a phase difference of 90 ° is generated between the detection signals. It is characterized by being.
この構成によれば、磁気発生部に対する相対回転角度が９０°変化する毎に、各検出素子から位相が９０°異なる検出信号を出力することができる。
つまり、相対回転角度が９０°変化する毎に、検出信号の信号レベルの組合せを変えることができる。
したがって、初期値決定部は、検出信号の信号レベルの組合せを用いることにより、相対回転角度の初期値が存在する角度範囲を９０°単位で判定することができる。
According to this configuration, each time the relative rotation angle with respect to the magnetism generator changes by 90 °, it is possible to output detection signals having a phase difference of 90 ° from each detection element.
That is, each time the relative rotation angle changes by 90 °, the combination of the signal levels of the detection signals can be changed.
Therefore, the initial value determination unit can determine the angle range in which the initial value of the relative rotation angle exists in units of 90 ° by using the combination of the signal levels of the detection signals.
請求項１３の発明は、請求項９ないし請求項１２のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記相対回転角度の０〜３６０°を前記各検出素子の出力信号間の位相差で除した値をｎとし、０〜３６０°の範囲をｎで除することによりｎ個の角度範囲を設定した場合に、前記各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果の組合せが各角度範囲において総て異なるように構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 13 is the rotation sensor according to any one of
この構成によれば、各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果の組合せが各角度範囲において総て異なるため、初期値決定部における角度範囲の判定精度を高めることができる。 According to this configuration, since the combinations of the comparison results of the signal levels of the detection signals and the threshold values are all different in the angle ranges, the angle range determination accuracy in the initial value determination unit can be increased.
請求項１４の発明は、請求項９ないし請求項１３のいずれか一項に記載の回転センサにおいて、前記複数の検出素子が、それぞれホール素子であることを特徴とする。
A fourteenth aspect of the present invention is the rotation sensor according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein each of the plurality of detection elements is a Hall element.
この構成によれば、磁気発生部が１回転する間に、磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化する検出信号を得ることができる。また、ホール素子は、半導体基板に作り込むことができるため、回転センサを小型化することができる。 According to this configuration, it is possible to obtain a detection signal in which the signal level changes in one cycle according to the strength of the magnetic field while the magnetism generator is rotated once. In addition, since the Hall element can be built in the semiconductor substrate, the rotation sensor can be downsized.
〈第１実施形態〉
この発明の実施形態について図を参照して説明する。図１は、この実施形態の回転センサの主要構成をブロックで示す説明図である。図２は、図１に示すセンサチップの使用状態の一例を示す説明図であり、（ａ）はセンサチップおよび永久磁石の縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す永久磁石の平面図である。図３は、図２（ａ）に示す永久磁石が１８０°回転した状態を示す縦断面図である。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the main configuration of the rotation sensor of this embodiment in blocks. 2A and 2B are explanatory views showing an example of a usage state of the sensor chip shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a longitudinal sectional view of the sensor chip and the permanent magnet, and FIG. 2B is a plan view of the permanent magnet shown in FIG. It is. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the permanent magnet shown in FIG.
［主要構成］
この実施形態の回転センサの主要構成について説明する。図１に示すように、この実施形態の回転センサ１は、センサチップ５と、このセンサチップ５と電気的に接続された検出回路５０とを備える。センサチップ５は、磁気抵抗素子から成る２つの異方性磁気抵抗センサ（以下、ＡＭＲセンサという）Ｍ１，Ｍ２と、２つのホール素子Ｈ１，Ｈ２とを備える。
[Main configuration]
The main configuration of the rotation sensor of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the
図２（ａ）に示すように、センサチップ５は、検出対象の永久磁石（磁気発生部）２の径に沿った回転面２ｃと対向する位置に配置される。また、センサチップ５は、支持部材（図示せず）によって支持されており、配置位置が変化しないように固定されている。
図２（ｂ）に示すように、永久磁石２は、円板形状を成しており、径方向で同じ大きさに２分された一方がＮ極の永久磁石２ａに、他方がＳ極の永久磁石２ｂになっている。図２（ａ）に示すように、永久磁石２は、回転シャフト３の先端に取付けられており、矢印Ｆ１で示す方向に回転する。
As shown in FIG. 2A, the
As shown in FIG. 2 (b), the
また、永久磁石２は、Ｎ極の永久磁石２ａからＳ極の永久磁石２ｂに向けて磁界を発生し、そのうち、センサチップ５の表面５ａに平行な磁界Ｂ１を発生する。図示の例では、磁界Ｂ１はホール素子Ｈ１からホール素子Ｈ２を貫通している。永久磁石２が図２（ａ）に示す状態から図３に示すように１８０°回転すると、磁界Ｂ１の向きが１８０°変化する。図示の例では、磁界Ｂ１はホール素子Ｈ２からＨ１を貫通している。
The
図１に示すように、検出回路５０は、増幅部５１，５２と、初期値決定部５３と、角度演算部６０と、出力部７０とを備える。増幅部５１は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力される出力信号を増幅する。角度演算部６０は、増幅部５１から出力される増幅信号を用い、永久磁石２の相対回転角度θを演算する。
増幅部５２は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２から出力される出力信号を増幅する。初期値決定部５３は、増幅部５２から出力された各増幅信号を閾値と比較し、その各比較結果に基いて永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０が、何度から何度までの角度範囲に存在するかを判定し、その判定した角度範囲に対応する演算角度φの初期値φ０を決定する。
As shown in FIG. 1, the
The amplifying
出力部７０は、角度演算部６０により演算された演算角度φを入力し、演算角度φに対応する電圧Ｖｏを有するリニアな特性の信号を、永久磁石２が１回転する間に１周期で出力する。
The
［センサチップの構造］
センサチップ５の構造について説明する。図４は、センサチップの構造を模式的に示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図５（ａ）は、磁気抵抗素子領域Ｅ１およびホール素子領域Ｅ２の平面図であり、（ｂ）は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の配置角度を示す説明図である。なお、各図では、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の配置状態を分かり易くするため、実際の寸法よりも大きく描いてある。また、磁気抵抗素子の形状も、素子の形成方向を分かり易くするため、実際の寸法よりも大きく描いてある。
[Sensor chip structure]
The structure of the
図４に示すように、センサチップ５は、シリコン基板１０と、このシリコン基板１０の表面に形成された絶縁膜９０と、この絶縁膜９０の表面に形成されたＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２（磁電変換素子）と、シリコン基板１０に作り込まれたホール素子Ｈ１，Ｈ２（検出素子）とを備える。ＡＭＲセンサＭ１は、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を備えており、ＡＭＲセンサＭ２は、磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８を備える。ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、絶縁膜９０を介して磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８の下方に重ねて配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図５（ｂ）に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、各磁気検出部ＨＰの磁気検出面ＨＰ１，ＨＰ２の成す角度が９０°となるように配置されている。つまり、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、出力信号間の位相差が９０°となるように配置されている。センサチップ５の相対回転中心Ｐ１から磁気抵抗素子Ｒ２の方へ水平に延ばした線を基準線Ｌ３とし、ホール素子Ｈ１の磁気検出面ＨＰ１と平行な線をＬ４とし、基準線Ｌ３の位置を基準角度０°とすると、ホール素子Ｈ１は、自身の磁気検出面ＨＰ１と基準線Ｌ３とが成す角度αが９０°となるように配置されている。
As shown in FIG. 5B, the Hall elements H1 and H2 are arranged such that the angle formed by the magnetic detection surfaces HP1 and HP2 of each magnetic detection unit HP is 90 °. That is, the Hall elements H1 and H2 are arranged so that the phase difference between the output signals is 90 °. A line extending horizontally from the relative rotation center P1 of the
また、ホール素子Ｈ２は、自身の磁気検出面ＨＰ２と基準線Ｌ３とが平行となるように配置されている。また、ホール素子Ｈ１の磁気検出面ＨＰ１と、基準角度０°に配置された磁気抵抗素子Ｒ２の磁化容易軸とが９０°の角度を成している。つまり、ホール素子Ｈ１は、相対回転角度θに対して同相のｓｉｎθ信号を出力し、ホール素子Ｈ２は、ホール素子Ｈ１に対して位相が９０°異なるｃｏｓθ信号を出力する。ｓｉｎθ信号およびｃｏｓ信号は、永久磁石２が１回転する間に、それぞれ磁界の強度に応じて信号レベルが２周期で変化する。
In addition, the Hall element H2 is arranged so that its magnetic detection surface HP2 and the reference line L3 are parallel to each other. Further, the magnetic detection surface HP1 of the Hall element H1 and the easy axis of the magnetoresistive element R2 arranged at the reference angle of 0 ° form an angle of 90 °. That is, the Hall element H1 outputs a sin θ signal having the same phase with respect to the relative rotation angle θ, and the Hall element H2 outputs a cos θ signal whose phase is 90 ° different from that of the Hall element H1. The signal levels of the sin θ signal and the cos signal change in two periods according to the strength of the magnetic field while the
ここで、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８が配置された領域を磁気抵抗素子領域Ｅ１とし、ホール素子Ｈ１，Ｈ２が配置された領域をホール素子領域Ｅ２とする。図５（ａ）は、図４（ａ）に基づいて作成したものである。磁気抵抗素子領域Ｅ１は、四角形を呈しており、その面積は、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８を配置するために必要な最小面積に略等しい。また、ホール素子領域Ｅ２は、Ｔ字形を呈しており、その面積は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２を配置するために必要な最小面積に略等しい。 Here, a region where the magnetoresistive elements R1 to R8 are disposed is referred to as a magnetoresistive element region E1, and a region where the Hall elements H1 and H2 are disposed is referred to as a Hall element region E2. FIG. 5A is created based on FIG. The magnetoresistive element region E1 has a quadrangular shape, and its area is substantially equal to the minimum area required for arranging the magnetoresistive elements R1 to R8. The hall element region E2 has a T-shape, and its area is substantially equal to the minimum area necessary for arranging the hall elements H1 and H2.
図示のように、ホール素子領域Ｅ２の全部が磁気抵抗素子領域Ｅ１の下方に重ねられており、ホール素子領域Ｅ２の一部も磁気抵抗素子領域Ｅ１の端部から、はみ出ていない。また、磁気抵抗素子領域Ｅ１の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点がセンサチップ５の相対回転中心Ｐ１と一致している。
As illustrated, the entire Hall element region E2 is overlapped below the magnetoresistive element region E1, and a part of the Hall element region E2 does not protrude from the end of the magnetoresistive element region E1. Further, the intersection of the diagonal lines L1 and L2 of the magnetoresistive element region E1 coincides with the relative rotation center P1 of the
つまり、センサチップ５の相対回転中心Ｐ１は、永久磁石２の相対回転軸Ｃ１（図２（ａ））の延長線上に位置しており、センサチップ５の相対回転中心Ｐ１および永久磁石２の相対回転中心は同軸上に存在する。このため、永久磁石２が回転していない状態においてセンサチップ５を相対回転中心Ｐ１を中心にして相対回転させた場合でも、永久磁石２に対するセンサチップ５の相対回転角度を検出することができる。
That is, the relative rotation center P1 of the
センサチップ５は、上記の構造であるため、ＡＭＲセンサおよびホール素子を半導体基板の基板面方向に配置した従来の回転センサと比較して、センサチップ５の基板面方向の大きさ（横幅）を小さくすることができる。
また、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２およびホール素子領域Ｈ１，Ｈ２は、永久磁石２の相対回転軸Ｃ１（図２（ａ））に対応する方向に重ねられている。
したがって、センサチップ５を永久磁石２の相対回転中心方向に縮小することができるため、永久磁石２の回転面２ｃと対向する空間を有効活用することができる。
Since the
The AMR sensors M1 and M2 and the hall element regions H1 and H2 are overlapped in a direction corresponding to the relative rotation axis C1 of the permanent magnet 2 (FIG. 2A).
Therefore, since the
（ＡＭＲセンサの構造）
次に、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２の構造について説明する。図６は、ＡＭＲセンサＭ１の構造を模式的に示す平面図である。図７は、ＡＭＲセンサＭ２の構造を模式的に示す平面図である。図８は、ＡＭＲセンサＭ１の等価回路であり、図９は、ＡＭＲセンサＭ２の等価回路である。図１０は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２およびホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号を示す説明図である。
(Structure of AMR sensor)
Next, the structure of the AMR sensors M1 and M2 will be described. FIG. 6 is a plan view schematically showing the structure of the AMR sensor M1. FIG. 7 is a plan view schematically showing the structure of the AMR sensor M2. FIG. 8 is an equivalent circuit of the AMR sensor M1, and FIG. 9 is an equivalent circuit of the AMR sensor M2. FIG. 10 is an explanatory diagram showing output signals of the AMR sensors M1, M2 and the Hall elements H1, H2.
磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、帯状領域を複数回折り返した形状、つまり、メアンダ状（蛇行状）に形成されている。磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、主としてシリコン基板１０の表面に平行な磁界の強度および向きにより抵抗値が変化し、抵抗値に応じたレベルの信号を出力する。つまり、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、異方性磁気抵抗効果を発生する素子である。
この実施形態では、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、強磁性体の金属薄膜により形成されている。強磁性体としては、ＮｉＦｅ（パーマロイ）やＮｉＣｏなどを用いることができる。また、強磁性体の金属薄膜は、スパッタ法や蒸着法により成膜することができる。
The magnetoresistive elements R <b> 1 to R <b> 8 are formed in a shape obtained by folding a plurality of band-shaped regions, that is, in a meander shape (meandering shape). The resistance values of the magnetoresistive elements R1 to R8 change mainly depending on the intensity and direction of the magnetic field parallel to the surface of the
In this embodiment, the magnetoresistive elements R1 to R8 are formed of a ferromagnetic metal thin film. As the ferromagnetic material, NiFe (permalloy), NiCo, or the like can be used. The ferromagnetic metal thin film can be formed by sputtering or vapor deposition.
図６に示すように、ＡＭＲセンサＭ１は、４つの磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を備える。磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、相互に隣接する磁気抵抗素子において帯状素子の延設方向の成す角度が９０°になるように配置されている。換言すると、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、隣り合う磁気抵抗素子の電流の方向（磁化容易軸）が９０°の角度を成すように配置されている。つまり、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ４およびＲ２，Ｒ３の各組は、各組において出力信号間の位相が９０°異なるように配置されている。 As shown in FIG. 6, the AMR sensor M1 includes four magnetoresistive elements R1 to R4. The magnetoresistive elements R <b> 1 to R <b> 4 are arranged so that the angle formed by the extending direction of the strip-shaped elements in the adjacent magnetoresistive elements is 90 °. In other words, the magnetoresistive elements R <b> 1 to R <b> 4 are arranged so that the current direction (magnetization easy axis) of the adjacent magnetoresistive elements forms an angle of 90 °. That is, each set of the magnetoresistive elements R1, R4 and R2, R3 is arranged such that the phase between the output signals is 90 ° different in each set.
図８に示すように、磁気抵抗素子Ｒ１およびＲ４は電気的に直列接続されており、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点には、中点出力Ｖｏｕｔ１を取出すための出力端子３１が電気的に接続されている。磁気抵抗素子Ｒ２およびＲ３も電気的に直列接続されており、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点には、中点出力Ｖｏｕｔ２を取出すための出力端子３２が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 8, the magnetoresistive elements R1 and R4 are electrically connected in series to form a half bridge circuit. An
そして、両ハーフブリッジ回路は並列接続され、ｃｏｓ２θ信号を出力するフルブリッジ回路が構成されている。このフルブリッジ回路には、電源Ｖｃｃを供給するための電源供給端子３０と、グランドＧ１と電気的に接続するための端子３３とが電気的に接続されている。このフルブリッジ回路において相対向する磁気抵抗素子Ｒ１およびＲ２は、（Ｒ０−ΔＲｃｏｓ２θ）信号を出力し、磁気抵抗素子Ｒ３およびＲ４は、（Ｒ０＋ΔＲｃｏｓ２θ）信号を出力する。ここで、Ｒ０は、無磁界中における磁気抵抗素子の抵抗値であり、ΔＲは、抵抗値変化量である。
Both half bridge circuits are connected in parallel to form a full bridge circuit that outputs a cos 2θ signal. The full bridge circuit is electrically connected to a
各中点出力Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、それぞれＶｃｃ／２を中心に振動するため、環境温度の変化などに起因する出力波形のオフセットを抑制することができる。
また、出力端子３１，３２は、差動増幅回路（図１２において符号５１ａで示す）に接続され、中点出力Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２が差動増幅される。このため、ＡＭＲセンサＭ１を１つのハーフブリッジ回路によって構成する場合と比較して、ＡＭＲセンサＭ１の出力振幅を２倍にすることができるため、磁気の検出感度を高めることができる。
Since each of the midpoint outputs Vout1 and Vout2 vibrates around Vcc / 2, it is possible to suppress an offset of the output waveform caused by a change in environmental temperature or the like.
The
図７に示すように、ＡＭＲセンサＭ２は、４つの磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８を備える。磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８は、相互に隣接する磁気抵抗素子において帯状素子の延設方向の成す角度が９０°になるように配置されている。換言すると、磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８は、隣り合う磁気抵抗素子の電流の方向（磁化容易軸）が９０°の角度を成すように配置されている。つまり、磁気抵抗素子Ｒ５，Ｒ７およびＲ８，Ｒ６の各組は、各組において出力信号間の位相が９０°異なるように配置されている。 As shown in FIG. 7, the AMR sensor M2 includes four magnetoresistive elements R5 to R8. The magnetoresistive elements R5 to R8 are arranged so that the angle formed by the extending direction of the strip-shaped elements in the adjacent magnetoresistive elements is 90 °. In other words, the magnetoresistive elements R5 to R8 are arranged so that the current direction (magnetization easy axis) of the adjacent magnetoresistive elements forms an angle of 90 °. That is, each set of magnetoresistive elements R5, R7 and R8, R6 is arranged such that the phase between the output signals is 90 ° different in each set.
図９に示すように、磁気抵抗素子Ｒ５およびＲ７は電気的に直列接続されており、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点には、中点出力Ｖｏｕｔ３を取出すための出力端子３７が電気的に接続されている。磁気抵抗素子Ｒ８およびＲ６も電気的に直列接続されており、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点には、中点出力Ｖｏｕｔ４を取出すための出力端子３８が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 9, the magnetoresistive elements R5 and R7 are electrically connected in series to form a half bridge circuit. An
そして、両ハーフブリッジ回路は並列接続され、ｓｉｎ２θ信号を出力するフルブリッジ回路が構成されている。このフルブリッジ回路には、電源Ｖｃｃを供給するための電源供給端子３６と、グランドＧ２と電気的に接続するための端子３９とが電気的に接続されている。このフルブリッジ回路において相対向する磁気抵抗素子Ｒ５およびＲ６は、（Ｒ０＋ΔＲｓｉｎ２θ）信号を出力し、磁気抵抗素子Ｒ７およびＲ８は、（Ｒ０−ΔＲｓｉｎ２θ）信号を出力する。
Both half-bridge circuits are connected in parallel to form a full-bridge circuit that outputs a sin 2θ signal. The full bridge circuit is electrically connected to a
各中点出力Ｖｏｕｔ３，Ｖｏｕｔ４は、それぞれＶｃｃ／２を中心に振動するため、環境温度の変化などに起因する出力波形のオフセットを抑制することができる。
また、出力端子３７，３８は、差動増幅回路（図１２において符号５１ｂで示す）に接続され、中点出力Ｖｏｕｔ３，Ｖｏｕｔ４が差動増幅される。このため、ＡＭＲセンサＭ２を１つのハーフブリッジ回路によって構成する場合と比較して、ＡＭＲセンサＭ２の出力振幅を２倍にすることができるため、磁気の検出感度を高めることができる。
Since each of the midpoint outputs Vout3 and Vout4 vibrates around Vcc / 2, it is possible to suppress an offset of the output waveform caused by a change in environmental temperature or the like.
The
図４（ａ）に示すように、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２の各磁気抵抗素子は同心円状に交互に配置されており、隣り合うＡＭＲセンサＭ１の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４と、ＡＭＲセンサＭ２の磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８とが、電流の方向（磁化容易軸）が４５°の角度を成すように配置されている。異方性磁気抵抗素子の電気抵抗の変化量ΔＲは、自身の金属薄膜に流れる電流の方向（磁化容易軸）と、磁界の方向との成す角度が９０°および２７０°のときに最大になり、０°および１８０°のときに最小になる。 As shown in FIG. 4A, the magnetoresistive elements of the AMR sensors M1 and M2 are alternately arranged concentrically, and the magnetoresistive elements R1 to R4 of the adjacent AMR sensor M1 and the magnetoresistive elements of the AMR sensor M2. The resistance elements R5 to R8 are arranged so that the direction of current (magnetization easy axis) forms an angle of 45 °. The amount of change ΔR in the electrical resistance of the anisotropic magnetoresistive element is maximized when the angle between the direction of the current flowing in its own metal thin film (magnetization easy axis) and the direction of the magnetic field is 90 ° and 270 °. , 0 ° and 180 °.
したがって、図１０に示すように、ＡＭＲセンサＭ１は、１波長が電気角１８０°のｓｉｎ信号を出力し、ＡＭＲセンサＭ２は、ＡＭＲセンサＭ１との位相差が４５°で、１波長が電気角１８０°のｃｏｓ信号を出力する。 Therefore, as shown in FIG. 10, the AMR sensor M1 outputs a sin signal whose one wavelength has an electrical angle of 180 °, and the AMR sensor M2 has a phase difference of 45 ° with respect to the AMR sensor M1 and one wavelength has an electrical angle. A 180 ° cos signal is output.
図４（ｂ）に示すように、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２を構成する磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、絶縁膜９０を解してシリコン基板１０の表層部に配置されている。ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は、磁気抵抗素子領域Ｅ１、つまり、シリコン基板１０に対して平行な磁界Ｂ１の磁束密度の変化を主として検出する。ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、シリコン基板１０に作り込まれており、絶縁膜９０を解して磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８の下方に重ねて配置されている。この実施形態では、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、それぞれＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）構造の縦型ホール素子である。また、絶縁膜９０はシリコン酸化膜である。
As shown in FIG. 4B, the magnetoresistive elements R1 to R8 constituting the AMR sensors M1 and M2 are arranged on the surface layer portion of the
ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、出力信号間の位相差が９０°となるように配置されている。このため、図９に示すように、永久磁石２が３６０°回転すると、ホール素子Ｈ１は、１波長が電気角３６０°のｓｉｎ信号を出力し、ホール素子Ｈ２は、１波長が電気角３６０°のｃｏｓ信号を出力する。なお、永久磁石２が２回転以上する場合は、３６０°および０°は連続しているものとして扱う。
The Hall elements H1 and H2 are arranged so that the phase difference between the output signals is 90 °. For this reason, as shown in FIG. 9, when the
（ホール素子の構造）
次に、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の構造について説明する。なお、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は同一の構造であるため、ここでは、ホール素子Ｈ２を例に挙げて説明する。図１１は、ホール素子Ｈ２の説明図であり、（ａ）はホール素子Ｈ２およびその周辺の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
(Hall element structure)
Next, the structure of the Hall elements H1 and H2 will be described. Since the Hall elements H1 and H2 have the same structure, the Hall element H2 will be described as an example here. 11A and 11B are explanatory diagrams of the Hall element H2, in which FIG. 11A is a plan view showing the Hall element H2 and a part of the periphery thereof, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. [FIG. 2] is a sectional view taken along line BB in FIG.
ホール素子Ｈ２は、高耐圧ＣＭＯＳトランジスタ（ＨＶＣＭＯＳ）構造を有する。ホール素子Ｈ２は、Ｐ型（第１導電型）のシリコン基板（Ｐ−ｓｕｂ）１０と、このシリコン基板１０の表層部から深さ方向に形成されたＮ型（第２導電型）の半導体領域（Ｎｗｅｌｌ）９１と、この半導体領域９１の全周を囲むＰ型（第１導電型）の拡散層（Ｐｗｅｌｌ）９２と、シリコン基板１０の表層部から深さ方向に形成され、半導体領域９１の表層部から所定深さまでの領域を３つの半導体領域９１ａ，９１ｂ，９１ｃに分割するＰ型（第１導電型）の拡散層（Ｐｗｅｌｌ）９３，９９と、半導体領域９１ａ，９１ｂ，９１ｃの各表層部に形成されたコンタクト領域（Ｎ＋拡散層（不純物拡散領域））９４〜９８とを備える。
The Hall element H2 has a high breakdown voltage CMOS transistor (HVCMOS) structure. The Hall element H2 includes a P-type (first conductivity type) silicon substrate (P-sub) 10 and an N-type (second conductivity type) semiconductor region formed in the depth direction from the surface layer portion of the
コンタクト領域９４〜９８には、配線を介して端子Ｓ，Ｖ１，Ｖ２，Ｇ３，Ｇ４が電気的に接続されている。端子Ｓ，Ｇ３，Ｇ４は、駆動電流を供給するための端子であり、端子Ｖ１，Ｖ２は、ホール電圧信号を取出すための端子である。つまり、コンタクト領域９７，９８が電流供給対であり、コンタクト領域９５，９６が電圧出力対である。したがって、図４（ａ）に示したホール素子Ｈ１，Ｈ２は、電流供給対を結ぶ線が直交するように配置されていることになる。また、電圧出力対を結ぶ線が直交するように配置されていることになる。
Terminals S, V1, V2, G3, and G4 are electrically connected to the
図１１（ｃ）に示すように、コンタクト領域９５，９６によって挟まれる領域が、磁気検出部（ホールプレート）ＨＰとなる。また、その磁気検出部ＨＰのうち、コンタクト領域９５，９６を結ぶラインと平行な両面がそれぞれ磁気検出面ＨＰ２となる。つまり、ホール素子Ｈ２は、その磁気検出面ＨＰ２から磁気検出部ＨＰに印加される磁界に対応するホール電圧信号を端子Ｖ１，Ｖ２から出力する。
図１１（ｂ）に示すように、端子Ｓから端子Ｇ３へ、さらに、端子Ｓから端子Ｇ４へそれぞれ一定の駆動電流ｉを流すと、その駆動電流ｉは、コンタクト領域９４から磁気検出部ＨＰ、そして拡散層９３，９８の下方の半導体領域９１を通じてコンタクト領域９７，９８へとそれぞれ流れる。
As shown in FIG. 11C, a region sandwiched between the
As shown in FIG. 11B, when a constant drive current i is supplied from the terminal S to the terminal G3 and from the terminal S to the terminal G4, the drive current i is supplied from the
つまり、磁気検出部ＨＰには、基板表面（センサチップ表面）に垂直な成分を含む駆動電流が流れる。このため、その駆動電流を流した状態において、基板表面（センサチップ表面）に平行な成分を含む磁界（たとえば、図１１（ｃ）において矢印Ｂ１で示す磁界）が磁気検出部ＨＰに印加されると、ホール効果によって端子Ｖ１，Ｖ２間にその磁界に対応するホール電圧ＶＨが発生する。ホール電圧ＶＨは、磁気検出面ＨＰ２と磁界の方向とが成す角度、つまり、磁気検出面ＨＰ２に対する磁界の入射角度に応じて変化する。 That is, a drive current including a component perpendicular to the substrate surface (sensor chip surface) flows through the magnetic detection unit HP. For this reason, a magnetic field (for example, a magnetic field indicated by an arrow B1 in FIG. 11C) including a component parallel to the substrate surface (sensor chip surface) is applied to the magnetic detection unit HP in a state where the drive current flows. The Hall voltage VH corresponding to the magnetic field is generated between the terminals V1 and V2 by the Hall effect. The Hall voltage VH changes according to the angle formed by the magnetic detection surface HP2 and the direction of the magnetic field, that is, the incident angle of the magnetic field with respect to the magnetic detection surface HP2.
図２（ａ），図３に示したように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、各磁気検出面ＨＰ１，ＨＰ２がシリコン基板１０の表面に対して垂直となるように配置されているため、永久磁石２から発生し、シリコン基板１０の表面に平行な磁界Ｂ１が各磁気検出面ＨＰ１，ＨＰ２を垂直に貫通する。図示の状態では、磁界Ｂ１は、ホール素子Ｈ２の磁気検出面ＨＰ２に垂直に貫通しているが、永久磁石２が図示の位置から９０°回転すると、磁界Ｂ１は、ホール素子Ｈ１の磁気検出面ＨＰ１に垂直に貫通する。つまり、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、シリコン基板１０の表面に平行な磁界Ｂ１の磁束密度の変化を主として検出する。
As shown in FIGS. 2A and 3, the Hall elements H <b> 1 and H <b> 2 are arranged so that the magnetic detection surfaces HP <b> 1 and HP <b> 2 are perpendicular to the surface of the
Ｎ型の半導体領域９１は、低耐圧ＣＭＯＳトランジスタ構造におけるＮ型の半導体領域よりも深く形成されており、それに伴い、Ｐ型の拡散層９２，９３，９８も、低耐圧ＣＭＯＳトランジスタ構造におけるＰ型の拡散層よりも深く形成されている。この実施形態では、Ｐ型の拡散層９２，９３，９８は、それぞれＮ型の半導体領域９１の略半分の深さに形成されている。
The N-
このようにホール素子Ｈ１は、Ｎ型の半導体領域９１を深く形成しているため、キャリア移動度が高くなり、ホール効果を大きくすることができるため、ホール電圧ＶＨを高くすることができるので、磁界に対する検出感度を高めることができる。
また、ホール素子Ｈ１は、ＣＭＯＳ工程で製造するため、バイポーラ工程で製造する縦型ホール素子よりもコスト的に有利である。
Thus, since the Hall element H1 has the N-
In addition, since the Hall element H1 is manufactured by a CMOS process, it is more cost-effective than a vertical Hall element manufactured by a bipolar process.
［電気的構成］
次に、回転センサ１の主な電気的構成について説明する。図１２は、回転センサ１の主な電気的構成をブロックで示す説明図であり、図１に対応する図である。図１３は、図１２に示す各ブロック間の信号の流れを示す説明図である。図１４は、図１２に示す初期値テーブル５４ｂの構成を示す説明図である。図１５は、ホール素子などの出力波形を示す説明図であり、（ａ）はホール素子Ｈ１の出力波形、（ｂ）は比較回路５３ａの出力波形、（ｃ）はホール素子Ｈ２の出力波形、（ｄ）は比較回路５３ｂの出力波形、（ｅ）は出力部７０の出力波形である。
[Electrical configuration]
Next, the main electrical configuration of the
（増幅部５２および初期値決定部５３）
増幅部５２は、増幅回路５２ａおよび５２ｂを備える。増幅回路５２ａは、ホール素子Ｈ１から出力される検出信号ｓｉｎθを増幅し、増幅回路５２ｂは、ホール素子Ｈ２から出力される検出信号ｃｏｓθを増幅する。初期値決定部５３は、比較回路５３ａおよび５３ｂと、初期値読出し部５３ｃと、初期値テーブル５３ｄとを備える。
比較回路５３ａは、増幅回路５２ａから出力される検出信号（図１５（ａ））の信号レベルＶＨ１と閾値（０Ｖ）とを比較し、その比較結果に対応するパルス信号（図１５（ｂ））を出力する。比較回路５３ｂは、増幅回路５２ｂから出力される検出信号（図１５（ｃ））の信号レベルＶＨ２と閾値（０Ｖ）とを比較し、その比較結果に対応するパルス信号（図１５（ｄ））を出力する。
(
The
The
初期値決定部５３は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２から出力された各検出信号の各信号レベルＶＨ１，ＶＨ２と、閾値（０Ｖ）との各比較結果、つまり、比較回路５３ａおよび５３ｂの出力を用い、相対回転角度θの初期値θ０が含まれる角度範囲を判定する。そして、その判定した角度範囲の中で発生し得る相対回転角度θの初期値θ０と演算角度φの初期値φ０との差の絶対値が９０°未満（｜θ０−φ０｜＜９０°）となるような演算角度φの初期値φ０を、初期値テーブル５３ｄを用いて決定する。
The initial
図１５（ｂ）に示すように、比較回路５３ａからは、入力角度θが０〜１８０°の間はハイレベル（Ｈ）を維持し、入力角度θが１８０〜３６０°の間はローレベル（Ｌ）を維持するパルス信号が出力される。また、図１５（ｄ）に示すように、比較回路５３ｂからは、入力角度θが９０〜２７０°の間はハイレベル（Ｈ）を維持し、入力角度θが２７０〜９０°の間はローレベル（Ｌ）を維持するパルス信号が出力される。
As shown in FIG. 15B, the
したがって、永久磁石２が回転していない初期状態において、比較回路５３ａから出力されたパルス信号の信号レベルがＨであり、比較回路５３ｂから出力されたパルス信号の信号レベルがＬであった場合は、永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０は、第１象限（０°≦θ＜９０°）に存在すると判定することができる。また、比較回路５３ａから出力されたパルス信号の信号レベルがＨであり、比較回路５３ｂから出力されたパルス信号の信号レベルもＨであった場合は、永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０は、第２象限（９０°≦θ＜１８０°）に存在すると判定することができる。
Accordingly, when the signal level of the pulse signal output from the
また、比較回路５３ａから出力されたパルス信号の信号レベルがＬであり、比較回路５３ｂから出力されたパルス信号の信号レベルがＨであった場合は、永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０は、第３象限（１８０°≦θ＜２７０°）に存在すると判定することができる。さらに、比較回路５３ａから出力されたパルス信号の信号レベルがＬであり、比較回路５３ｂから出力されたパルス信号の信号レベルもＬであった場合は、永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０は、第４象限（２７０°≦θ＜３６０°）に存在すると判定することができる。
つまり、比較回路５３ａおよび５３ｂから出力される各パルス信号の信号レベルの組合せを用いることにより、永久磁石２の相対回転角度θの初期値θ０が存在する象限（角度範囲）を判定することができる。
When the signal level of the pulse signal output from the
That is, a quadrant (angle range) where the initial value θ0 of the relative rotation angle θ of the
この実施形態では、初期値θ０が含まれる角度範囲は、相対回転角度θの０〜３６０°をホール素子Ｈ１，Ｈ２の出力信号間の位相差９０°で除した値４で除することにより、４個の角度範囲が設定されている。つまり、図１４に示すように、第１象限（０°≦θ０＜９０°）と、第２象限（９０°≦θ０＜１８０°）と、第３象限（１８０°≦θ０＜２７０°）および第４象限（２７０°≦θ０＜３６０°）から成る４つの象限が角度範囲として設定されている。
In this embodiment, the angle range including the initial value θ0 is divided by a
また、図１４に示すように、初期値テーブル５３ｄは、比較回路５３ａから出力されるパルス信号の信号レベルＶＨ１（ＨまたはＬ）と、比較回路５３ｂから出力されるパルス信号の信号レベルＶＨ２（ＨまたはＬ）と、演算角度φの初期値φ０とを対応付けて構成されている。この実施形態では、信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せＨ，Ｌと初期値４５°が、信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せＨ，Ｈと初期値１３５°が、信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せＬ，Ｈと初期値２２５°が、信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せＬ，Ｌと初期値３１５°がそれぞれ対応付けられており、信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せが各象限において総て異なるように構成されている。
As shown in FIG. 14, the initial value table 53d includes the signal level VH1 (H or L) of the pulse signal output from the
各初期値は、デジタル角度であり、後述する角度演算部６０を構成するアップダウンカウンタ６４によるカウント値であり、そのカウント値が初期値として初期値テーブル５３ｄに格納されている。初期値テーブル５３ｄは、ＲＯＭやフラッシュＲＯＭなどの格納媒体に格納しておくことができる。
Each initial value is a digital angle, which is a count value by an up / down counter 64 constituting an
初期値読出し部５３ｃ（図１２）は、初期値テーブル５３ｄを参照し、比較回路５３ａおよび５３ｂから出力される各パルス信号の信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せに対応付けられている初期値φ０を読出す。たとえば、初期値読出し部５３ｃは、比較回路５３ａおよび５３ｂから出力される各パルス信号の信号レベルＶＨ１，ＶＨ２の組合せがＨ，Ｌであった場合は、初期値テーブル５３ｄから初期値φ０として４５°を読出す。
The initial
（増幅部５１および角度演算部６０）
本実施形態では、相対回転する永久磁石（磁気発生部）２の磁界中に磁電変換素子に相当するＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２が配置されている。そして、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は、永久磁石２が１回転する間に磁界の強度に応じ、永久磁石２に対する相対回転角度をθとし且つＮを自然数とするｓｉｎＮθ信号及びｃｏｓＮθ信号を出力するようになっている。なお、本実施形態の例では、永久磁石２が１回転する間に、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は磁界の強度に応じて信号レベルが２周期で変化するｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号を出力しているため、Ｎ＝２である。
(
In the present embodiment, AMR sensors M1 and M2 corresponding to magnetoelectric transducers are arranged in the magnetic field of a permanent rotating magnet 2 (magnet generator). The AMR sensors M1 and M2 output a sin Nθ signal and a cos Nθ signal in which the relative rotation angle with respect to the
増幅部５１は、差動増幅回路５１ａおよび５１ｂを備える。差動増幅回路５１ａは、ＡＭＲセンサＭ１の出力信号ｓｉｎ２θ（第１信号）を差動増幅し、差動増幅回路５１ｂは、ＡＭＲセンサＭ２の出力信号ｃｏｓ２θ（第２信号）を差動増幅する。角度演算部６０は、トラッキングループ型デジタル角度変換回路であり、信号作成部６１と、偏差算出部６２と、正負判定部６３と、アップダウンカウンタ（Ｕ／Ｄカウンタ）６４とを備える。
The
角度演算部６０は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力される信号（ｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号）を用い、永久磁石２に対する相対回転角度θと演算により求めた演算角度φとの偏差が所定値に収束するようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算する。また、角度演算部６０は、相対回転角度θの演算を開始するときの演算角度φの初期値φ０として初期値決定部５３により決定された初期値φ０を用いる。
The
また、角度演算部６０では、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力される信号（ｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号）に対して予め設定されたずれ量αが反映されたＡｓｉｎ（２θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（２θ−α）信号を生成しており、これらＡｓｉｎ（２θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（２θ−α）信号に対して、ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでｓｉｎ（２θ−２φ）信号を生成し、且つｓｉｎ（２θ−２φ）信号に基づく偏差（２θ−２φ）が所定値になるようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算している。
Further, in the
具体的には、まず、信号作成部６１が、差動増幅回路５１ａから出力される信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）と、差動増幅回路５１ｂから出力される信号Ａｓｉｎ（２θ−α）とを用い、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を作成する。ここで、Ａは振幅であり、αは位相差である。即ち、差動増幅回路５１ａ，５１ｂから出力される信号は、装置毎に異なる位相のずれ量αが反映された信号となっている。この実施形態では、振幅Ａ＝１とし、位相差αは、例えば４５°とする。偏差算出部６２は、信号作成部６１から出力される信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を用いて偏差（２θ−２φ）を算出する。正負判定部６３は、偏差算出部により算出された偏差（２θ−２φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果に応じてカウント値を加算（カウントアップ）または減算（カウントダウン）する。
Specifically, first, the
（信号作成部６１が実行する処理内容）
信号作成部６１が実行する処理内容について図１３を参照して説明する。図１３において符号６１ａ〜６１ｋで示す各ブロックは、信号作成部６１が実行する処理の内容、または、その処理によって発生する信号、又は、データ、又はデータを記憶する記憶部を示す。
(Processing content executed by the signal generator 61)
The processing contents executed by the
信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）と信号Ａｓｉｎ（２θ−α）とを加算して信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓαを作成する（６１ｃ）。この加算は、公知の加算回路を用いて行うことができる。また、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）から信号Ａｓｉｎ（２θ−α）を減算して信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαを作成する（６１ｄ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
The
続いて、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ２θｃｏｓαに信号ｃｏｓ２φおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φを作成する（６１ｃ，６１ｉ，６１ｇ）。また、信号作成部６１は、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαに信号ｓｉｎ２φおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを作成する（６１ｄ，６１ｊ，６１ｈ）。これらの乗算は、それぞれ公知の乗算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
（１／ｃｏｓα）および（１／ｓｉｎα）は変化しない係数であり、本実施形態では、装置固有の値αに基づく補正値として記憶部に記憶されている。符号６１ｇ，６１ｈはそれぞれ（１／ｃｏｓα）のデータ及び（１／ｓｉｎα）のデータを記憶する記憶部を示し、この記憶部は、例えば検出回路５０の内部において、角度演算部６０の内部又は外部に読み出し可能に設けられている。なお、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶する記憶部６１ｇ，６１ｈは、共通の記憶部（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリ）によって構成することができる。また、この記憶部は、検出回路５０の外部に設けたり、回転センサ１の外部に設けるようにしてもよい。また、位相ずれ量αは、例えば工場出荷時、或いは他のメンテナンス時において、検査装置によって装置固有の値として測定しておくことができ、このときの測定値αに基づいて、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶部６１ｇ，６１ｈに記憶しておくことができる。また、測定値αは、製品毎に測定するのではなく、ロット毎に代表値を測定してこれを用いるようにしてもよい。
(1 / cos α) and (1 / sin α) are coefficients that do not change, and are stored in the storage unit as correction values based on the device-specific value α in this embodiment.
また、ｃｏｓ２φ（６１ｉ）およびｓｉｎ２φ（６１ｊ）の各φは、アップダウンカウンタ６４のカウント値により変化する変数である。永久磁石２が回転を開始する前、つまり、回転センサ１が相対回転角度θの検出を行う前は、初期値読出し部５３ｃが初期値テーブル５３ｄから読出した初期値φ０を演算角度φとして用いる。
Further, each of cos2φ (61i) and sin2φ (61j) is a variable that varies depending on the count value of the up / down
続いて、信号作成部６１は、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φから信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを減算し、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）、つまり、偏差（２θ−２φ）を変数とするｓｉｎ信号を作成する（６１ｋ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
次に、偏差算出部６２は、信号作成部６１が作成した信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を逆正弦演算（アークサイン演算）し、偏差（２θ−２φ）を求める（６２）。次に、正負判定部６３は、偏差算出部６２が求めた偏差（２θ−２φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。また、偏差（２θ−２φ）は、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）が０よりも大きいときは正であると判定し、０よりも小さいときは負であると判定する手法を用いることもできる。この手法を用いれば、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を逆正弦演算する必要がない。
Next, the
次に、アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果が正であった場合は、カウンタの最下位ビット（ＬＳＢ）に１を加算してカウント値を加算し、正負判定部６３の判定結果が負であった場合は、カウンタの最下位ビットから１を減算する。このアップダウンカウンタ６４のカウント値がデジタル角度、つまり演算角度φである（６５）。
Next, when the determination result of the positive /
また、信号作成部６１は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φ（カウント値）を用い、信号ｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φを作成する（６１ｉ，６１ｊ）。これらの信号の作成は、たとえば、演算角度φ（カウント値）と、データｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φとを対応付けたテーブルを用い、演算角度φに対応付けられているデータｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φを読出し、その読出したデータをアナログ信号に変換する手法によって行うことができる。
Further, the
そして、信号作成部６１は、再度、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓαに信号ｃｏｓ２φおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φを作成する。また、再度、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαに信号ｓｉｎ２φおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを作成する。つまり、偏差（２θ−２φ）が、信号ｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φにフィードバックされ、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）が変化する。このフィードバックは、偏差（２θ−２φ）が０に収束するまで繰り返す。
Then, the
（出力部７０）
次に、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをアナログ値に変換した信号を出力する。詳しくは、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをラッチし、偏差（２θ−２φ）が０になったときにラッチした演算角度φをアナログ電圧Ｖｏに変換し、演算角度φの０〜３６０°に対応して電圧（Ｖｏ）がリニアに上昇する特性を有する角度信号を作成して出力する（図１５（ｅ））。
(Output unit 70)
Next, the
［初期値φ０を決定しない場合の問題点］
ここで、この実施形態のように、相対回転角度θの初期値θ０が属する角度範囲に基づいて決定した演算角度φの初期値φ０を用いるのではなく、演算角度φの初期値φ０を決定しないで０°を初期値φ０として用いる場合の問題点について図を参照して説明する。
[Problem when initial value φ0 is not determined]
Here, as in this embodiment, instead of using the initial value φ0 of the calculation angle φ determined based on the angle range to which the initial value θ0 of the relative rotation angle θ belongs, the initial value φ0 of the calculation angle φ is not determined. The problem when 0 ° is used as the initial value φ0 will be described with reference to the drawings.
図１６，１７は、演算角度φの初期値φ０が相対回転角度θの初期値θ０に追従する過程を示す説明図である。図１６，１７において「ｕｐ」で示す矢印は、アップダウンカウンタ６４が加算（カウントアップ）することを示し、「ｄｏｗｎ」で示す矢印は、減算（カウントダウン）することを示す。なお、各図において演算角度φの初期値φ０は０°であるとする。また、各図では、分かり易くするため、偏差をカウント値ではなく角度で表す。
16 and 17 are explanatory diagrams illustrating a process in which the initial value φ0 of the calculation angle φ follows the initial value θ0 of the relative rotation angle θ. In FIGS. 16 and 17, an arrow indicated by “up” indicates that the up / down
（例１）相対回転角度θの初期値θ０が４５°の場合（図１６（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×４５°−２×０°）＝９０°となる。また、演算角度φが相対回転角度θに対して追従する方向、つまり、演算角度φがカウントアップされるかカウントダウンされるかは、偏差（２θ−２φ）の正負によって決定される。演算角度φは、偏差が正の場合にカウントアップされ、偏差が負の場合にカウントダウンされる。
(Example 1) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 45 ° (FIG. 16A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 45 ° −2 × 0 °) = 90 °. The direction in which the calculated angle φ follows the relative rotation angle θ, that is, whether the calculated angle φ is counted up or counted down is determined by the sign of the deviation (2θ−2φ). The calculation angle φ is counted up when the deviation is positive, and is counted down when the deviation is negative.
この例では、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°であるから、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°になる。偏差は９０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。したがって、演算角度φは、初期値０°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°→１°→・・・→４４°→４５°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、９０°→８８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは４５°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝４５°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
In this example, since the deviation of the initial value (2θ0-2φ0) = 90 °, 2sin (2θ0-2φ0) = 2, so sin (2θ0-2φ0) = 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 90 °. Since the deviation is 90 °> 0, the calculation angle φ is counted up. Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
（例２）相対回転角度θの初期値θ０が８９°の場合（図１６（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×８９°−２×０°）＝１７８°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒０．０７となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝０．０３５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝２°になる。偏差は２°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 2) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 89 ° (FIG. 16B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 89 ° −2 × 0 °) = 178 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) ≈0.07, sin (2θ0-2φ0) = 0.035. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 2 °. Since the deviation is 2 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値０°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°→１°→・・・→８８°→８９°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、１７８°→１７６°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは８９°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝８９°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
（例３）相対回転角度θの初期値θ０が９１°の場合（図１６（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×９１°−２×０°）＝１８２°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒−０．０７となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−０．０３５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−２°になる。偏差は−２°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(Example 3) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 91 ° (FIG. 16C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 91 ° −2 × 0 °) = 182 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) ≈−0.07, sin (2θ0-2φ0) = − 0.035. When this is arcsine calculated, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 2 °. Since the deviation is −2 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値０°（３６０°）から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°（３６０°）→３５９°→・・・→２７２°→２７１°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−１７８°→−１７６°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２７１°になり、演算角度φは、初期値φ０＝０°に近い２７１°の方向への追従を選択する。このため、演算角度φの相対回転角度θに対する偏差は、常に１８０°（＝２７１°−９１°）存在し、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従しない。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
（例４）相対回転角度θの初期値θ０が１３５°の場合（図１７（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１３５°−２×０°）＝２７０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(Example 4) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 135 ° (FIG. 17A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 135 ° −2 × 0 °) = 270 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値０°（３６０°）から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°（３６０°）→３５９°→・・・→３１６°→３１５°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは３１５°になり、演算角度φは、初期値φ０＝０°に近い３１５°の方向への追従を選択する。このため、演算角度φの相対回転角度θに対する偏差は、常に１８０°（＝３１５°−１３５°）存在し、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従しない。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
（例５）相対回転角度θの初期値θ０が２２５°の場合（図１７（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×２２５°−２×０°）＝４５０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°になる。偏差は９０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 5) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 225 ° (FIG. 17B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 225 ° −2 × 0 °) = 450 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 2, sin (2θ0-2φ0) = 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 90 °. Since the deviation is 90 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値０°（３６０°）から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°→１°→・・・→４４°→４５°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、９０°→８８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは４５°になり、演算角度φは、初期値φ０＝０°に近い４５°の方向への追従を選択する。このため、演算角度φの相対回転角度θに対する偏差は、常に１８０°（＝２２５°−４５°）存在し、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従しない。
Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
（例６）相対回転角度θの初期値θ０が３１５°の場合（図１７（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×３１５°−２×０°）＝６３０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(Example 6) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 315 ° (FIG. 17C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 315 ° −2 × 0 °) = 630 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値０°（３６０°）から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、０°（３６０°）→３５９°→・・・→３１６°→３１５°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは３１５°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝３１５°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
上記のように、演算角度φの初期値φ０が０°であると、相対回転角度θの初期値θ０の値によっては、演算角度φが相対回転角度θに正しく追従しない場合が発生する。これは、２倍値の偏差（２θ−２φ）から１倍値の演算角度φを求めるため、演算角度φの解候補Ｘが２つ（Ｘ、Ｘ＋１８０°）になることが原因である。つまり、演算角度φの初期値φ０を決定しないで０°を初期値φ０として用いると、相対回転角度θを正確に検出することができない場合がある。 As described above, when the initial value φ0 of the calculation angle φ is 0 °, the calculation angle φ may not correctly follow the relative rotation angle θ depending on the value of the initial value θ0 of the relative rotation angle θ. This is because the solution angle X of the calculation angle φ becomes two (X, X + 180 °) in order to obtain the calculation angle φ of the single value from the deviation (2θ−2φ) of the double value. That is, if 0 ° is used as the initial value φ0 without determining the initial value φ0 of the calculation angle φ, the relative rotation angle θ may not be detected accurately.
［初期値φ０を決定する場合の効果］
ここで、この実施形態のように、初期値φ０を決定する場合の効果について図を参照して説明する。図１８ないし図２１は、演算角度φの初期値φ０が相対回転角度θの初期値θ０に追従する過程を示す説明図である。前述したように、初期値φ０は、相対回転角度θの初期値θ０が属する角度範囲に基づいて決定する。
[Effect of determining initial value φ0]
Here, the effect of determining the initial value φ0 as in this embodiment will be described with reference to the drawings. 18 to 21 are explanatory diagrams illustrating a process in which the initial value φ0 of the calculation angle φ follows the initial value θ0 of the relative rotation angle θ. As described above, the initial value φ0 is determined based on the angle range to which the initial value θ0 of the relative rotation angle θ belongs.
（φ０＝４５°の場合）
（例１）相対回転角度θの初期値θ０が０°の場合（図１８（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×０°−２×４５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(When φ0 = 45 °)
(Example 1) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 0 ° (FIG. 18A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 0 ° −2 × 45 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値４５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、４５°→４４°→・・・→１°→０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φも０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the initial value of 45 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted down by 1 °. That is, the calculation angle φ decreases from 45 ° → 44 ° →... → 1 ° → 0 °, and the deviation (2θ−2φ) is −90 ° → −88 ° →. It decreases to 0 °. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ also becomes 0 °, which is equal to the initial value θ0 = 0 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（例２）相対回転角度θの初期値θ０が３０°の場合（図１８（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×３０°−２×４５°）＝−３０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−０．５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−３０°になる。偏差は−３０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(Example 2) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 30 ° (FIG. 18B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 30 ° −2 × 45 °) = − 30 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 1, sin (2θ0-2φ0) = − 0.5. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 30 °. Since the deviation is −30 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値４５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、４５°→４４°→・・・→３１°→３０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−３０°→−２８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは３０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝３０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the initial value of 45 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted down by 1 °. That is, the calculation angle φ decreases from 45 ° → 44 ° →... → 31 ° → 30 °, and the deviation (2θ−2φ) is −30 ° → −28 ° →. It decreases to 0 °. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 30 °, which is equal to the initial value θ0 = 30 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（例３）相対回転角度θの初期値θ０が８０°の場合（図１８（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×８０°−２×４５°）＝７０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒１．８８となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒０．９４となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝７０°になる。偏差は７０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 3) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 80 ° (FIG. 18C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 80 ° −2 × 45 °) = 70 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) ≈1.88, sin (2θ0-2φ0) ≈0.94. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 70 °. Since the deviation is 70 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値４５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、４５°→４６°→・・・→７９°→８０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、７０°→６８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは８０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝８０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the initial value of 45 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted up by 1 °. The That is, the calculation angle φ increases from 45 ° → 46 ° →... → 79 ° → 80 °, and the deviation (2θ−2φ) increases from 70 ° → 68 ° →... → 2 ° → 0 °. Decrease. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 80 °, which is equal to the initial value θ0 = 80 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（φ０＝１３５°の場合）
（例１）相対回転角度θの初期値θ０が９０°の場合（図１９（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×９０°−２×１３５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(When φ0 = 135 °)
(Example 1) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 90 ° (FIG. 19A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 90 ° −2 × 135 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値１３５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、１３５°→１３４°→・・・→８９°→９０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは９０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝９０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the initial value of 135 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted down by 1 °. That is, the calculation angle φ decreases as 135 ° → 134 ° →... → 89 ° → 90 °, and the deviation (2θ−2φ) is −90 ° → −88 ° →. It decreases to 0 °. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 90 °, which is equal to the initial value θ0 = 90 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（例２）相対回転角度θの初期値θ０が１５０°の場合（図１９（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１５０°−２×１３５°）＝３０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝０．５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝３０°になる。偏差は３０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 2) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 150 ° (FIG. 19B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 150 ° −2 × 135 °) = 30 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 1, sin (2θ0-2φ0) = 0.5. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 30 °. Since the deviation is 30 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値１３５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ加算される。つまり、演算角度φは、１３５°→１３６°→・・・→１４９°→１５０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、３０°→２８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは１５０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝１５０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is incremented by 1 ° from the initial value of 135 °, and the deviation (2θ−2φ) is incremented by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is incremented by 1 °. The That is, the calculation angle φ increases from 135 ° → 136 ° →... → 149 ° → 150 °, and the deviation (2θ−2φ) is 30 ° → 28 ° →... → 2 ° → 0 °. Decrease. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 150 °, which is equal to the initial value θ0 = 150 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（例３）相対回転角度θの初期値θ０が１８０°の場合（図１９（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１８０°−２×１３５°）＝９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°になる。偏差は９０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 3) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 180 ° (FIG. 19C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 180 ° −2 × 135 °) = 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 2, sin (2θ0-2φ0) = 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 90 °. Since the deviation is 90 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値１３５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、１３５°→１３６°→・・・→１７９°→１８０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、９０°→８８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは１８０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝１８０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the initial value of 135 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted up by 1 °. The That is, the calculation angle φ increases from 135 ° → 136 ° → ・ ・ ・ → 179 ° → 180 °, and the deviation (2θ−2φ) is 90 ° → 88 ° →... → 2 ° → 0 °. Decrease. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 180 °, which is equal to the initial value θ0 = 180 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（φ０＝２２５°の場合）
（例１）相対回転角度θの初期値θ０が１８０°の場合（図２０（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１８０°−２×２２５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(When φ0 = 225 °)
(Example 1) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 180 ° (FIG. 20A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 180 ° −2 × 225 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値２２５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、２２５°→２２４°→・・・→１８１°→１８０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは１８０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝１８０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
（例２）相対回転角度θの初期値θ０が２４０°の場合（図２０（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×２４０°−２×２２５°）＝３０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝０．５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝３０°になる。偏差は３０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 2) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 240 ° (FIG. 20B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 240 ° −2 × 225 °) = 30 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 1, sin (2θ0-2φ0) = 0.5. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 30 °. Since the deviation is 30 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値２２５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、２２５°→２２６°→・・・→２３９°→２４０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、３０°→２８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２４０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝２４０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
（例３）相対回転角度θの初期値θ０が２７０°の場合（図２０（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×２７０°−２×２２５°）＝９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°になる。偏差は９０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 3) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 270 ° (FIG. 20C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 270 ° −2 × 225 °) = 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 2, sin (2θ0-2φ0) = 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 90 °. Since the deviation is 90 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値２２５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、２２５°→２２６°→・・・→２６９°→２７０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、９０°→８８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２７０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝２７０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
（φ０＝３１５°の場合）
（例１）相対回転角度θの初期値θ０が２７０°の場合（図２１（ａ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×２７０°−２×３１５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。
(When φ0 = 315 °)
(Example 1) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 270 ° (FIG. 21A)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 270 ° −2 × 315 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値３１５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、３１５°→３１４°→・・・→２７１°→２７０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２７０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝２７０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Therefore, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
（例２）相対回転角度θの初期値θ０が３３０°の場合（図２１（ｂ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×３３０°−２×３１５°）＝３０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝０．５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝３０°になる。偏差は３０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 2) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 330 ° (FIG. 21B)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 330 ° −2 × 315 °) = 30 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 1, sin (2θ0-2φ0) = 0.5. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 30 °. Since the deviation is 30 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値３１５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、３１５°→３１６°→・・・→３２９°→３３０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、３０°→２８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２４０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝３３０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is incremented by 1 ° from the initial value of 315 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is incremented by 1 °. The That is, the calculation angle φ increases from 315 ° → 316 ° →... → 329 ° → 330 °, and the deviation (2θ−2φ) is 30 ° → 28 ° →... → 2 ° → 0 °. Decrease. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ is 240 °, which is equal to the initial value θ0 = 330 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（例３）相対回転角度θの初期値θ０が３６０°の場合（図２１（ｃ））
偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×３６０°−２×３１５°）＝９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝９０°になる。偏差は９０°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。
(Example 3) When the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is 360 ° (FIG. 21C)
The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 360 ° −2 × 315 °) = 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = 2, sin (2θ0-2φ0) = 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = 90 °. Since the deviation is 90 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値３１５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減算される。つまり、演算角度φは、３１５°→３１６°→・・・→３５９°→３６０°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、９０°→８８°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２７０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝３６０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is incremented by 1 ° from the initial value of 315 °, and the deviation (2θ−2φ) is subtracted by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is incremented by 1 °. The That is, the calculation angle φ increases from 315 ° → 316 ° →... → 359 ° → 360 °, and the deviation (2θ−2φ) is 90 ° → 88 ° →... → 2 ° → 0 °. Decrease. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ is 270 °, which is equal to the initial value θ0 = 360 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
［第１実施形態の効果］
（１）以上のように、この実施形態の回転センサ１は、相対回転角度θの初期値θ０と、演算角度φの初期値φ０との間で、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満たせば、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。また、永久磁石２が相対回転する前に演算角度φの初期値φ０が相対回転角度θの初期値θ０に追従して等しくなり、その後、永久磁石２の回転中は、演算角度φが相対回転角度θに正確に追従することができる。
[Effect of the first embodiment]
(1) As described above, the
したがって、永久磁石２が相対回転する前に、相対回転角度θの初期値θ０が存在する象限の判定を行えば良く、相対回転中は象限の判定を行う必要がない。
つまり、永久磁石２が相対回転しているときの相対回転角度θの演算時間を短縮することができるし、検出回路５０の処理負荷および消費電力を軽減することもできる。
Therefore, it is sufficient to determine the quadrant where the initial value θ0 of the relative rotation angle θ exists before the
That is, the calculation time of the relative rotation angle θ when the
（２）また、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号は、相対回転角度θの初期値θ０が存在する角度範囲を判定するためにのみ用いるため、ホール素子Ｈ１，Ｈ２およびＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２の各出力位相を一致させる必要がない。したがって、ホール素子Ｈ１，Ｈ２およびＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２の相対的な配置位置の精度を高める必要がないので、回転センサ１の製造歩留まりを高めることができる。
(2) Since each output signal of the Hall elements H1 and H2 is used only for determining an angle range in which the initial value θ0 of the relative rotation angle θ exists, the Hall elements H1 and H2 and the AMR sensors M1 and M2 There is no need to match each output phase. Therefore, it is not necessary to increase the accuracy of the relative arrangement positions of the Hall elements H1 and H2 and the AMR sensors M1 and M2, so that the manufacturing yield of the
（３）また、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、各検出信号間に９０°の位相差が出るように配置されているため、相対回転角度θが９０°変化する毎に、各ホール素子の信号レベルの組合せを変えることができる。
したがって、初期値決定部５３は、検出信号の信号レベルの組合せを用いることにより、相対回転角度θの初期値θ０が存在する角度範囲を９０°単位で判定することができる。
(3) Since the Hall elements H1 and H2 are arranged so that a phase difference of 90 ° is generated between the detection signals, the signal level of each Hall element is changed every time the relative rotation angle θ changes by 90 °. The combination of can be changed.
Therefore, the initial
（４）また、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は、各信号間に４５°の位相差が出るように配置されているため、ＡＭＲセンサの一方から正弦波信号（ｓｉｎ信号）を出力し、その正弦波信号から位相が４５°遅れた余弦波信号（ｃｏｓ信号）を他方から出力することができる。
したがって、上記の正弦波信号および余弦波信号を用いて相対回転角度を演算することができる。
(4) Since the AMR sensors M1 and M2 are arranged such that a phase difference of 45 ° is generated between the signals, a sine wave signal (sin signal) is output from one of the AMR sensors, and the sine wave A cosine wave signal (cos signal) whose phase is delayed by 45 ° from the signal can be output from the other.
Therefore, the relative rotation angle can be calculated using the above sine wave signal and cosine wave signal.
（５）また、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果の組合せが第１ないし第４象限において総て異なるため、初期値決定部５３による象限の判定精度を高めることができる。
(5) Since the combinations of the comparison results between the signal levels of the detection signals of the Hall elements H1 and H2 and the threshold values are all different in the first to fourth quadrants, the quadrant determination accuracy by the initial
（６）また、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力されるｓｉｎ２θ信号およびｃｏｓ２θ信号を用いて偏差（２θ−２φ）が０になるようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算するため、相対回転角度θを高精度で演算することができる。 (6) Since the relative rotation angle θ is calculated by performing feedback control using the sin 2θ signal and the cos 2θ signal output from the AMR sensors M1, M2 so that the deviation (2θ-2φ) becomes 0, the relative rotation angle The angle θ can be calculated with high accuracy.
（７）また、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力されるｓｉｎ２θ信号およびｃｏｓ２θ信号と、ｓｉｎ２φ信号およびｃｏｓ２φ信号と、信号を乗算する回路と、信号を減算する回路とを用いることにより、偏差（２θ−２φ）を演算することができる。 (7) Further, by using the sin2θ signal and the cos2θ signal output from the AMR sensors M1 and M2, the sin2φ signal and the cos2φ signal, a circuit for multiplying the signal, and a circuit for subtracting the signal, the deviation (2θ− 2φ) can be calculated.
（８）さらに、ホール素子Ｈ１，Ｈ２およびＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は、シリコン基板１０に作り込むことができるため、回転センサ１を小型化することができる。
(8) Furthermore, since the Hall elements H1 and H2 and the AMR sensors M1 and M2 can be built in the
［初期値φ０に対応する初期値θ０の余裕度］
次に、演算角度φの初期値φ０に対応する相対回転角度θの初期値θ０の余裕度について図を参照して説明する。図２２は、初期値φ０に対応する初期値θ０の余裕度を示す説明図である。
[Degree of margin of initial value θ0 corresponding to initial value φ0]
Next, the margin of the initial value θ0 of the relative rotation angle θ corresponding to the initial value φ0 of the calculation angle φ will be described with reference to the drawings. FIG. 22 is an explanatory diagram showing the margin of the initial value θ0 corresponding to the initial value φ0.
演算角度φの初期値φ０と、相対回転角度θの初期値θ０との間において、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件が満足されていれば、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。図２２において、「正」で示す範囲は、初期値φ０が初期値θ０を正確に追従することのできる初期値θ０の範囲を示し、「誤」で示す範囲は、初期値φ０が正確に追従することのできない初期値θ０の範囲を示す。図示のように、各初期値φ０が追従可能な初期値θ０の範囲は、各初期値φ０の対応する象限（図１４参照）よりも広くなっている。以下、各初期値φ０が追従可能な初期値θ０の範囲について各初期値φ０毎に説明する。 If the condition of | θ0−φ0 | <90 ° is satisfied between the initial value φ0 of the calculation angle φ and the initial value θ0 of the relative rotation angle θ, the calculation angle φ accurately determines the relative rotation angle θ. Can follow. In FIG. 22, the range indicated by “positive” indicates the range of the initial value θ0 in which the initial value φ0 can accurately follow the initial value θ0, and the range indicated by “false” indicates that the initial value φ0 accurately follows. The range of the initial value θ0 that cannot be performed is shown. As shown in the figure, the range of the initial value θ0 that each initial value φ0 can follow is wider than the corresponding quadrant (see FIG. 14) of each initial value φ0. Hereinafter, the range of the initial value θ0 that can be followed by each initial value φ0 will be described for each initial value φ0.
（初期値φ０＝４５°の場合）
初期値φ０が４５°の場合、追従可能な初期値θ０の範囲は、（４５°−９０°）＜θ０＜（４５°＋９０°）、つまり、−４５°＜θ０＜１３５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜１３５°および３１５°＜θ０≦３６０°になる。
(Initial value φ0 = 45 °)
When the initial value φ0 is 45 °, the range of the initial value θ0 that can be followed is (45 ° −90 °) <θ0 <(45 ° + 90 °), that is, −45 ° <θ0 <135 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <135 ° and 315 ° <θ0 ≦ 360 °.
たとえば、初期値θ０が１３４°のときに初期値φ０として４５°を選択したとする。偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１３４°−２×４５°）＝１７８°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒０．０７となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）≒０．０３５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）≒２°になる。偏差は２°＞０であるため、演算角度φはカウントアップされる。 For example, assume that 45 ° is selected as the initial value φ0 when the initial value θ0 is 134 °. The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 134 ° −2 × 45 °) = 178 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) ≈0.07, sin (2θ0-2φ0) ≈0.035. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) ≈2 °. Since the deviation is 2 °> 0, the calculation angle φ is counted up.
したがって、演算角度φは、初期値４５°から１°ずつカウントアップされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントアップされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減少する。つまり、演算角度φは、４５°→４６°→・・・→１３３°→１３４°と増加し、偏差（２θ−２φ）は、１７８°→１７６°→・・・→２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは１３４°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝１３４°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Therefore, the calculation angle φ is counted up by 1 ° from the
以上のように、相対回転角度θの初期値θ０が、演算角度φの初期値φ０＝４５°に対応する第１象限の範囲（０°≦θ０＜９０°）外であっても、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満足すれば、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。 As described above, even if the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is outside the first quadrant range (0 ° ≦ θ0 <90 °) corresponding to the initial value φ0 = 45 ° of the calculation angle φ, | θ0 If the condition of −φ0 | <90 ° is satisfied, the calculation angle φ can accurately follow the relative rotation angle θ.
（初期値φ０＝１３５°の場合）
初期値φ０が１３５°の場合、追従可能な初期値θ０の範囲は、（１３５°−９０°）＜θ０＜（１３５°＋９０°）、つまり、４５°＜θ０＜２２５°である。
(In case of initial value φ0 = 135 °)
When the initial value φ0 is 135 °, the range of the initial value θ0 that can be followed is (135 ° −90 °) <θ0 <(135 ° + 90 °), that is, 45 ° <θ0 <225 °.
たとえば、初期値θ０が９０°のときに初期値φ０として１３５°を選択したとする。偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×９０°−２×１３５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。 For example, it is assumed that 135 ° is selected as the initial value φ0 when the initial value θ0 is 90 °. The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 90 ° −2 × 135 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値１３５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減少する。つまり、演算角度φは、１３５°→１３４°→・・・→９１°→９０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは９０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝９０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。 Therefore, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the initial value of 135 °, and the deviation (2θ−2φ) decreases by 2φ (= 2 × 1 °) every time the calculation angle φ is counted down by 1 °. That is, the calculation angle φ decreases as 135 ° → 134 ° →... → 91 ° → 90 °, and the deviation (2θ−2φ) is −90 ° → −88 ° →. It decreases to 0 °. When the deviation converges to 0 °, the calculation angle φ becomes 90 °, which is equal to the initial value θ0 = 90 ° of the relative rotation angle θ, so that the calculation angle φ correctly follows the relative rotation angle θ.
（初期値φ０＝２２５°の場合）
初期値φ０が２２５°の場合、追従可能な初期値θ０の範囲は、（２２５°−９０°）＜θ０＜（２２５°＋９０°）、つまり、１３５°＜θ０＜３１５°である。
(In case of initial value φ0 = 225 °)
When the initial value φ0 is 225 °, the range of the initial value θ0 that can be followed is (225 ° −90 °) <θ0 <(225 ° + 90 °), that is, 135 ° <θ0 <315 °.
たとえば、初期値θ０が１５０°のときに初期値φ０として２２５°を選択したとする。偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×１５０°−２×２２５°）＝−１５０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−０．５となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−１５０°になる。偏差は−１５０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。 For example, assume that 225 ° is selected as the initial value φ0 when the initial value θ0 is 150 °. The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 150 ° −2 × 225 °) = − 150 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 1, sin (2θ0-2φ0) = − 0.5. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 150 °. Since the deviation is −150 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値２２５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減少する。つまり、演算角度φは、２２５°→２２４°→・・・→１５１°→１５０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−１５０°→−１４８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは１５０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝１５０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
（初期値φ０＝３１５°の場合）
初期値φ０が３１５°の場合、追従可能な初期値θ０の範囲は、（３１５°−９０°）＜θ０＜（３１５°＋９０°）、つまり、２２５°＜θ０＜４０５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜４５°および２２５°＜θ０≦３６０°になる。
(In case of initial value φ0 = 315 °)
When the initial value φ0 is 315 °, the range of the initial value θ0 that can be followed is (315 ° −90 °) <θ0 <(315 ° + 90 °), that is, 225 ° <θ0 <405 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <45 ° and 225 ° <θ0 ≦ 360 °.
たとえば、初期値θ０が２７０°のときに初期値φ０として３１５°を選択したとする。偏差（２θ−２φ）の初期値は、（２θ０−２φ０）＝（２×２７０°−２×３１５°）＝−９０°となる。したがって、２ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−２となるので、ｓｉｎ（２θ０−２φ０）＝−１となる。これをアークサイン演算すると、初期値の偏差（２θ０−２φ０）＝−９０°になる。偏差は−９０°＜０であるため、演算角度φはカウントダウンされる。 For example, assume that 315 ° is selected as the initial value φ0 when the initial value θ0 is 270 °. The initial value of the deviation (2θ-2φ) is (2θ0-2φ0) = (2 × 270 ° −2 × 315 °) = − 90 °. Therefore, since 2sin (2θ0-2φ0) = − 2, sin (2θ0-2φ0) = − 1. When arcsine calculation is performed on this, the initial value deviation (2θ0-2φ0) = − 90 °. Since the deviation is −90 ° <0, the calculation angle φ is counted down.
したがって、演算角度φは、初期値３１５°から１°ずつカウントダウンされ、偏差（２θ−２φ）は、演算角度φが１°カウントダウンされる毎に２φ（＝２×１°）ずつ減少する。つまり、演算角度φは、３１５°→３１４°→・・・→２７１°→２７０°と減少し、偏差（２θ−２φ）は、−９０°→−８８°→・・・→−２°→０°と減少する。偏差が０°に収束したとき、演算角度φは２７０°になり、相対回転角度θの初期値θ０＝２７０°と等しくなるため、演算角度φは相対回転角度θに正しく追従する。
Accordingly, the calculation angle φ is counted down by 1 ° from the
以上のように、この実施形態の回転センサ１は、相対回転角度θの初期値θ０と、演算角度φの初期値φ０との間で、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満たせば、初期値テーブル５３ｄから選択した初期値θ０が、初期値φ０に対応する象限の範囲外であっても、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。
As described above, the
たとえば、初期値φ０として４５°を選択したときの初期値θ０が、実際は４５°であるが誤って９０°と検出された場合でも、初期値φ０＝４５°は、初期値θ０＝９０°もカバーしているため、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。
また、逆に、図２２において、初期値θ０＝９０°は、初期値φ０＝４５°および１３５°のどちらにも対応しているため、初期値θ０が９０°のときに初期値φ０として１３５°を選択するところを誤って４５°を選択した場合でも、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。
For example, when 45 ° is selected as the initial value φ0, the initial value θ0 is actually 45 °, but even if it is erroneously detected as 90 °, the initial value φ0 = 45 ° is equal to the initial value θ0 = 90 °. Since it is covered, the calculation angle φ can accurately follow the relative rotation angle θ.
On the other hand, in FIG. 22, the initial value θ0 = 90 ° corresponds to both the initial value φ0 = 45 ° and 135 °. Therefore, when the initial value θ0 is 90 °, the initial value φ0 is 135. Even if 45 ° is selected by mistake when selecting °, the calculation angle φ can accurately follow the relative rotation angle θ.
したがって、たとえば、外来ノイズや外来磁界の影響を受けて、初期値θ０または初期値φ０が変化した場合であっても、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。つまり、外来ノイズや外来磁界の影響を受けても検出精度が低下し難い回転センサを実現することができる。 Therefore, for example, even when the initial value θ0 or the initial value φ0 changes due to the influence of external noise or an external magnetic field, the calculation angle φ can accurately follow the relative rotation angle θ. That is, it is possible to realize a rotation sensor in which the detection accuracy is unlikely to deteriorate even under the influence of external noise or an external magnetic field.
［変更例］
演算角度φの初期値φ０は、永久磁石２が相対回転する前と、相対回転を開始した後の予め定めされた時間とにおいてそれぞれ決定するように構成することもできる。この構成を用いれば、永久磁石２の相対回転中に相対回転角度θに対する演算角度φの追従ルートが外れ、演算角度φに誤差が発生している場合であっても、新たに初期値φ０を決定し、その初期値φ０を用いて相対回転角度θを演算することができるため、追従ルートを元の正確な追従ルートに戻すことができるので、演算角度φの誤差を補正することができる。
[Example of change]
The initial value φ0 of the calculation angle φ can be determined so as to be determined before the
〈第２実施形態〉
次に、この発明の第２実施形態について説明する。図２３は、この実施形態の回転センサに備えられたセンサチップの構造を模式的に示す説明図である。図２４は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２およびホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号を示す説明図である。図２５は、初期値テーブル５４ｂの構成を示す説明図である。図２６は、初期値φ０に対応する初期値θ０の余裕度を示す説明図である。
Second Embodiment
Next explained is the second embodiment of the invention. FIG. 23 is an explanatory view schematically showing the structure of a sensor chip provided in the rotation sensor of this embodiment. FIG. 24 is an explanatory diagram showing output signals of the AMR sensors M1 and M2 and the Hall elements H1 and H2. FIG. 25 is an explanatory diagram showing the configuration of the initial value table 54b. FIG. 26 is an explanatory diagram showing a margin of the initial value θ0 corresponding to the initial value φ0.
この実施形態の回転センサは、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号の位相差を４５°としたことを特徴とする。図２３に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、各磁気検出面（ホールプレート面）が４５°を成すように配置されている。このため、図２４に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の出力信号間には４５°の位相差が存在し、本例では、ホール素子Ｈ１の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化したタイミングから４５°遅れてホール素子Ｈ２の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化している。 The rotation sensor of this embodiment is characterized in that the phase difference between the output signals of the Hall elements H1 and H2 is 45 °. As shown in FIG. 23, the Hall elements H1 and H2 are arranged such that each magnetic detection surface (Hall plate surface) forms 45 °. For this reason, as shown in FIG. 24, there is a 45 ° phase difference between the output signals of the Hall elements H1 and H2, and in this example, the output signal of the Hall element H1 changes from a low level (L) to a high level ( The output signal of the Hall element H2 changes from the low level (L) to the high level (H) with a delay of 45 ° from the timing when the change to H).
図２４に示すホール素子Ｈ１，Ｈ２の出力信号のレベルに基づいて、相対回転角度θの初期値θ０の０〜３６０°を分割すると、図２５に示すように、第１ないし第４範囲の計４個に分割することができる。図示のように、第１範囲は、０°≦θ０＜４５°であり、第２範囲は、４５°≦θ０＜１８０°であり、第３範囲は、１８０°≦θ０＜２２５°であり、第４範囲は、２２５°≦θ０＜３６０°である。また、演算角度φの初期値φ０は、初期値テーブル５３ｄにおいて各範囲の中央値に設定されており、第１範囲に対して２２．５°が、第２範囲に対して１２０°が、第３範囲に対して２０２．５°が、第４範囲に対して３００°がそれぞれ設定されている。 When the 0 to 360 ° of the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is divided based on the level of the output signal of the Hall elements H1 and H2 shown in FIG. 24, the total of the first to fourth ranges is obtained as shown in FIG. It can be divided into four. As shown, the first range is 0 ° ≦ θ0 <45 °, the second range is 45 ° ≦ θ0 <180 °, the third range is 180 ° ≦ θ0 <225 °, The fourth range is 225 ° ≦ θ0 <360 °. In addition, the initial value φ0 of the calculation angle φ is set to the median value of each range in the initial value table 53d, 22.5 ° with respect to the first range, 120 ° with respect to the second range, 202.5 ° is set for the third range, and 300 ° is set for the fourth range.
たとえば、ホール素子Ｈ１の信号レベルＶＨ１がハイレベル（Ｈ）であり、ホール素子Ｈ２の信号レベルＶＨ２がローレベル（Ｌ）であった場合は、初期値テーブル５３ｄから初期値φ０として２２．５°が選択される。 For example, if the signal level VH1 of the Hall element H1 is high (H) and the signal level VH2 of the Hall element H2 is low (L), the initial value φ0 is 22.5 ° from the initial value table 53d. Is selected.
また、図２６に示すように、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１ないし第４範囲を超えており、余裕がある。第１実施形態と比較すると、初期値φ０が異なるが、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１実施形態と同様に、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満たすように決めることができる。
初期値φ０＝２２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２２．５°−９０°）＜θ０＜（２２．５°＋９０°）、つまり、−６７．５°＜θ０＜１１２．５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜１１２．５°および２９２．５°＜θ０≦３６０°になる。
Further, as shown in FIG. 26, the range of the initial value θ0 that can be accurately followed by the initial value φ0 exceeds the first to fourth ranges, and there is a margin. Compared with the first embodiment, the initial value φ0 is different, but the range of the initial value θ0 that can be accurately followed by the initial value φ0 is the same as the first embodiment under the condition of | θ0−φ0 | <90 °. You can decide to meet.
The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 22.5 ° can follow is (22.5 ° −90 °) <θ0 <(22.5 ° + 90 °), that is, −67.5 ° <θ0 <. 112.5 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <112.5 ° and 292.5 ° <θ0 ≦ 360 °.
また、初期値φ０＝１２０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（１２０°−９０°）＜θ０＜（１２０°＋９０°）、つまり、３０°＜θ０＜２１０°である。また、初期値φ０＝２０２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２０２．５°−９０°）＜θ０＜（２０２．５°＋９０°）、つまり、１１２．５°＜θ０＜２９２．５°である。さらに、初期値φ０＝３００°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（３００°−９０°）＜θ０＜（３００°＋９０°）、つまり、２１０°＜θ０＜３９０°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜３０°および２１０°＜θ０≦３６０°になる。 The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 120 ° can follow is (120 ° −90 °) <θ0 <(120 ° + 90 °), that is, 30 ° <θ0 <210 °. The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 202.5 ° is (202.5 ° −90 °) <θ0 <(202.5 ° + 90 °), that is, 112.5 ° <θ0. <292.5 °. Further, the range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 300 ° can follow is (300 ° −90 °) <θ0 <(300 ° + 90 °), that is, 210 ° <θ0 <390 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <30 ° and 210 ° <θ0 ≦ 360 °.
上述したように、第２実施形態の回転センサは、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の出力信号間に４５°の位相差が存在する以外は、第１実施形態の回転センサと同じ構成であるため、第１実施形態の回転センサと同じ効果を奏することができる。 As described above, the rotation sensor of the second embodiment has the same configuration as the rotation sensor of the first embodiment except that a 45 ° phase difference exists between the output signals of the Hall elements H1 and H2. The same effect as the rotation sensor of one embodiment can be produced.
〈第３実施形態〉
次に、この発明の第３実施形態について説明する。図２７は、この実施形態の回転センサに備えられたセンサチップの構造を模式的に示す説明図である。図２８は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２およびホール素子Ｈ１〜Ｈ３の各出力信号を示す説明図である。図２９は、初期値テーブル５４ｂの構成を示す説明図である。図３０は、初期値φ０に対応する初期値θ０の余裕度を示す説明図である。
<Third Embodiment>
Next explained is the third embodiment of the invention. FIG. 27 is an explanatory view schematically showing the structure of a sensor chip provided in the rotation sensor of this embodiment. FIG. 28 is an explanatory diagram showing output signals of the AMR sensors M1 and M2 and the Hall elements H1 to H3. FIG. 29 is an explanatory diagram showing the configuration of the initial value table 54b. FIG. 30 is an explanatory diagram showing a margin of the initial value θ0 corresponding to the initial value φ0.
この実施形態の回転センサは、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の３個のホール素子を備えており、各ホール素子の出力信号間の位相差を６０°としたことを特徴とする。図２７に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、各磁気検出面（ホールプレート面）が６０°を成すように配置されている。このため、図２８に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の出力信号間には６０°の位相差が存在し、本例では、ホール素子Ｈ１の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化したタイミングから６０°遅れてホール素子Ｈ２の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化し、さらに、ホール素子Ｈ２の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化したタイミングから６０°遅れてホール素子Ｈ３の出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化している。 The rotation sensor of this embodiment includes three Hall elements H1, H2, and H3, and is characterized in that the phase difference between the output signals of the Hall elements is 60 °. As shown in FIG. 27, the Hall elements H1, H2, and H3 are arranged such that each magnetic detection surface (Hall plate surface) forms 60 °. For this reason, as shown in FIG. 28, there is a phase difference of 60 ° between the output signals of the Hall elements H1, H2, and H3. In this example, the output signal of the Hall element H1 changes from low level (L) to high. The output signal of the Hall element H2 changes from the low level (L) to the high level (H) with a delay of 60 ° from the timing of changing to the level (H), and further, the output signal of the Hall element H2 changes from the low level (L). The output signal of the Hall element H3 changes from the low level (L) to the high level (H) with a delay of 60 ° from the timing when the level changes to the high level (H).
図２８に示すホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の出力信号のレベルに基づいて、相対回転角度θの初期値θ０の０〜３６０°を分割すると、図２９に示すように、６０°単位の第１ないし第６範囲の６個に分割することができる。また、演算角度φの初期値φ０は、初期値テーブル５３ｄにおいて各範囲の中央値に設定されている。 When the 0 to 360 ° of the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is divided based on the level of the output signal of the Hall elements H1, H2, and H3 shown in FIG. 28, the first 60 ° unit first is obtained as shown in FIG. Or it can be divided into six in the sixth range. The initial value φ0 of the calculation angle φ is set to the median value of each range in the initial value table 53d.
たとえば、ホール素子Ｈ１の信号レベルＶＨ１がハイレベル（Ｈ）であり、ホール素子Ｈ２の信号レベルＶＨ２がローレベル（Ｌ）であり、ホール素子Ｈ３の信号レベルＶＨ３がローレベル（Ｌ）であった場合は、初期値テーブル５３ｄから初期値φ０として３０°が選択される。 For example, the signal level VH1 of the Hall element H1 is high level (H), the signal level VH2 of the Hall element H2 is low level (L), and the signal level VH3 of the Hall element H3 is low level (L). In this case, 30 ° is selected as the initial value φ0 from the initial value table 53d.
また、図３０に示すように、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１ないし第６範囲を超えており、余裕がある。第１実施形態と比較すると、初期値φ０が異なるが、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１実施形態と同様に、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満たすように決めることができる。
初期値φ０＝３０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（３０°−９０°）＜θ０＜（３０°＋９０°）、つまり、−６０°＜θ０＜１２０°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜１２０°および３００°＜θ０≦３６０°になる。
Further, as shown in FIG. 30, the range of the initial value θ0 that can be accurately followed by the initial value φ0 exceeds the first to sixth ranges, and there is a margin. Compared with the first embodiment, the initial value φ0 is different, but the range of the initial value θ0 that can be accurately followed by the initial value φ0 is the same as the first embodiment under the condition of | θ0−φ0 | <90 °. You can decide to meet.
The range of the initial value θ0 that can follow the initial value φ0 = 30 ° is (30 ° −90 °) <θ0 <(30 ° + 90 °), that is, −60 ° <θ0 <120 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <120 ° and 300 ° <θ0 ≦ 360 °.
また、初期値φ０＝９０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（９０°−９０°）＜θ０＜（９０°＋９０°）、つまり、０°＜θ０＜１８０°である。また、初期値φ０＝１５０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（１５０°−９０°）＜θ０＜（１５０°＋９０°）、つまり、６０°＜θ０＜２４０°である。また、初期値φ０＝２１０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２１０°−９０°）＜θ０＜（２１０°＋９０°）、つまり、１２０°＜θ０＜３００°である。また、初期値φ０＝２７０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２７０°−９０°）＜θ０＜（２７０°＋９０°）、つまり、１８０°＜θ０＜３６０°である。さらに、初期値φ０＝３３０°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（３３０°−９０°）＜θ０＜（３３０°＋９０°）、つまり、２４０°＜θ０＜４２０°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜６０°および＜θ０≦３６０°になる。 The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 90 ° can follow is (90 ° −90 °) <θ0 <(90 ° + 90 °), that is, 0 ° <θ0 <180 °. The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 150 ° can follow is (150 ° −90 °) <θ0 <(150 ° + 90 °), that is, 60 ° <θ0 <240 °. The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 210 ° can follow is (210 ° −90 °) <θ0 <(210 ° + 90 °), that is, 120 ° <θ0 <300 °. The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 270 ° is (270 ° −90 °) <θ0 <(270 ° + 90 °), that is, 180 ° <θ0 <360 °. Further, the range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 330 ° can follow is (330 ° −90 °) <θ0 <(330 ° + 90 °), that is, 240 ° <θ0 <420 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <60 ° and <θ0 ≦ 360 °.
上述したように、第３実施形態の回転センサは、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の出力信号間に６０°の位相差が存在する以外は、第１実施形態の回転センサと同じ構成であるため、第１実施形態の回転センサと同じ効果を奏することができる。しかも、初期値θ０が存在する角度範囲の数が第１ないし第６範囲と６個であり、第１実施形態の４個よりも２個多いため、その分、初期値θ０が存在する角度範囲を狭い範囲に絞り込むことができるので、演算角度φが初期値θ０に追従し、初期値θ０に収束するまでに要する時間を短縮することができる。 As described above, the rotation sensor of the third embodiment has the same configuration as the rotation sensor of the first embodiment except that a phase difference of 60 ° exists between the output signals of the Hall elements H1, H2, and H3. The same effect as the rotation sensor of the first embodiment can be obtained. Moreover, the number of angle ranges in which the initial value θ0 exists is six in the first to sixth ranges, which is two more than four in the first embodiment, and accordingly, the angle range in which the initial value θ0 exists. Can be narrowed down to a narrow range, the time required for the calculation angle φ to follow the initial value θ0 and converge to the initial value θ0 can be shortened.
〈第４実施形態〉
次に、この発明の第４実施形態について説明する。図３１は、初期値テーブル５４ｂの構成を示す説明図である。図３２は、初期値φ０に対応する初期値θ０の余裕度を示す説明図である。
<Fourth embodiment>
Next explained is the fourth embodiment of the invention. FIG. 31 is an explanatory diagram showing the configuration of the initial value table 54b. FIG. 32 is an explanatory diagram showing a margin of the initial value θ0 corresponding to the initial value φ0.
この実施形態の回転センサは、Ｈ１〜Ｈ４の４個のホール素子を備えており、各ホール素子の出力信号間の位相差を４５°としたことを特徴とする。ホール素子Ｈ１〜Ｈ４は、各磁気検出面（ホールプレート面）が４５°を成すように配置されている。このため、ホール素子Ｈ１〜Ｈ４の出力信号間には４５°の位相差が存在し、本例では、出力信号がローレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化したタイミングが、ホール素子Ｈ１からＨ４へ順に４５°ずつ遅れている。 The rotation sensor of this embodiment includes four Hall elements H1 to H4, and is characterized in that the phase difference between output signals of the Hall elements is 45 °. The Hall elements H1 to H4 are arranged such that each magnetic detection surface (hole plate surface) forms 45 °. Therefore, there is a 45 ° phase difference between the output signals of the Hall elements H1 to H4. In this example, the timing at which the output signal changes from the low level (L) to the high level (H) is the Hall element H1. From H4 to H4 in order.
ホール素子Ｈ１〜Ｈ４の出力信号のレベルに基づいて、相対回転角度θの初期値θ０の０〜３６０°を分割すると、図３１に示すように、４５°単位の第１ないし第８範囲の計８個に分割することができる。また、演算角度φの初期値φ０は、初期値テーブル５３ｄにおいて各範囲の中央値に設定されている。 When 0 to 360 ° of the initial value θ0 of the relative rotation angle θ is divided based on the level of the output signal of the Hall elements H1 to H4, as shown in FIG. 31, the first to eighth ranges in units of 45 ° are calculated. It can be divided into eight. The initial value φ0 of the calculation angle φ is set to the median value of each range in the initial value table 53d.
たとえば、ホール素子Ｈ１〜Ｈ４の各信号レベルＶＨ１〜ＶＨ４が、順にハイレベル（Ｈ）、ローレベル（Ｌ）、ローレベル（Ｌ）、ローレベル（Ｌ）であった場合は、初期値テーブル５３ｄから初期値φ０として２２．５°が選択される。 For example, if each of the signal levels VH1 to VH4 of the Hall elements H1 to H4 is high level (H), low level (L), low level (L), and low level (L) in order, the initial value table 53d. Therefore, 22.5 ° is selected as the initial value φ0.
また、図３２に示すように、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１ないし第８範囲を超えており、余裕がある。第１実施形態と比較すると、初期値φ０が異なるが、初期値φ０が正確に追従可能な初期値θ０の範囲は、第１実施形態と同様に、｜θ０−φ０｜＜９０°の条件を満たすように決めることができる。
初期値φ０＝２２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２２．５°−９０°）＜θ０＜（２２．５°＋９０°）、つまり、−６７．５°＜θ０＜１１２．５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜１１２．５°および２９２．５°＜θ０≦３６０°になる。
Also, as shown in FIG. 32, the range of the initial value θ0 that the initial value φ0 can accurately follow exceeds the first to eighth ranges, and there is a margin. Compared with the first embodiment, the initial value φ0 is different, but the range of the initial value θ0 that can be accurately followed by the initial value φ0 is the same as the first embodiment under the condition of | θ0−φ0 | <90 °. You can decide to meet.
The range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 22.5 ° can follow is (22.5 ° −90 °) <θ0 <(22.5 ° + 90 °), that is, −67.5 ° <θ0 <. 112.5 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <112.5 ° and 292.5 ° <θ0 ≦ 360 °.
また、初期値φ０＝６７．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（６７．５°−９０°）＜θ０＜（６７．５°＋９０°）、つまり、−２２．５°＜θ０＜１５７．５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜１５７．５°および３３７．５°＜θ０≦３６０°になる。また、初期値φ０＝１１２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（１１２．５°−９０°）＜θ０＜（１１２．５°＋９０°）、つまり、２２．５°＜θ０＜２０２．５°である。また、初期値φ０＝１５７．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（１５７．５°−９０°）＜θ０＜（１５７．５°＋９０°）、つまり、６７．５°＜θ０＜２４７．５°である。 The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 67.5 ° is (67.5 ° −90 °) <θ0 <(67.5 ° + 90 °), that is, −22.5 ° < θ0 <157.5 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <157.5 ° and 337.5 ° <θ0 ≦ 360 °. The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 112.5 ° is (112.5 ° −90 °) <θ0 <(112.5 ° + 90 °), that is, 22.5 ° <θ0. <202.5 °. Further, the range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 157.5 ° can follow is (157.5 ° −90 °) <θ0 <(157.5 ° + 90 °), that is, 67.5 ° <θ0. <247.5 °.
また、初期値φ０＝２０２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２０２．５°−９０°）＜θ０＜（２０２．５°＋９０°）、つまり、１１２．５°＜θ０＜２９２．５°である。また、初期値φ０＝２４７．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２４７．５°−９０°）＜θ０＜（２４７．５°＋９０°）、つまり、１５７．５°＜θ０＜３３７．５°である。また、初期値φ０＝２９２．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（２９２．５°−９０°）＜θ０＜（２９２．５°＋９０°）、つまり、２０２．５°＜θ０＜３８２．５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜２２．５°および２０２．５°＜θ０≦３６０°になる。さらに、初期値φ０＝３３７．５°が追従可能な初期値θ０の範囲は、（３３７．５°−９０°）＜θ０＜（３３７．５°＋９０°）、つまり、２４７．５°＜θ０＜４２７．５°である。これをφ０＝０°（３６０°）を基準にすると、０°≦θ０＜６７．５°および２４７．５°＜θ０≦３６０°になる。 The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 202.5 ° is (202.5 ° −90 °) <θ0 <(202.5 ° + 90 °), that is, 112.5 ° <θ0. <292.5 °. The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 247.5 ° is (247.5 ° −90 °) <θ0 <(247.5 ° + 90 °), that is, 157.5 ° <θ0. <337.5 °. The range of the initial value θ0 that can be followed by the initial value φ0 = 292.5 ° is (292.5 ° −90 °) <θ0 <(292.5 ° + 90 °), that is, 202.5 ° <θ0. <382.5 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <22.5 ° and 202.5 ° <θ0 ≦ 360 °. Further, the range of the initial value θ0 that the initial value φ0 = 337.5 ° can follow is (337.5 ° −90 °) <θ0 <(337.5 ° + 90 °), that is, 247.5 ° <θ0. <427.5 °. When this is based on φ0 = 0 ° (360 °), 0 ° ≦ θ0 <67.5 ° and 247.5 ° <θ0 ≦ 360 °.
上述したように、第４実施形態の回転センサは、ホール素子Ｈ１〜Ｈ４の各出力信号間にそれぞれ４５°の位相差が存在する以外は、第１実施形態の回転センサと同じ構成であるため、第１実施形態の回転センサと同じ効果を奏することができる。しかも、初期値θ０が存在する角度範囲の数が第１ないし第８範囲と８個であり、第３実施形態の６個よりも２個多いため、その分、初期値θ０が存在する角度範囲をより一層狭い範囲に絞り込むことができるので、演算角度φが初期値θ０に追従し、初期値θ０に収束するまでに要する時間をより一層短縮することができる。 As described above, the rotation sensor of the fourth embodiment has the same configuration as the rotation sensor of the first embodiment, except that a 45 ° phase difference exists between the output signals of the Hall elements H1 to H4. The same effect as the rotation sensor of the first embodiment can be obtained. In addition, the number of angle ranges in which the initial value θ0 exists is eight in the first to eighth ranges, which is two more than six in the third embodiment, and accordingly, the angle range in which the initial value θ0 exists. Can be narrowed down to a narrower range, the time required for the calculation angle φ to follow the initial value θ0 and converge to the initial value θ0 can be further reduced.
〈第５実施形態〉
次に、この発明の第５実施形態について説明する。図３３は、第５実施形態に係る回転センサにおける各ブロック間の信号の流れを示す説明図である。
第５実施形態では、第１実施形態の構成からホール素子Ｈ１、Ｈ２を省略し、図１の増幅部５２や初期値決定部５３を省略した点が第１実施形態と異なっている。なお、それ以外のハード構成は、第１実施形態で説明した図１〜図１２の構成と同様となっている。従って、適宜図１〜図１２を参照し、これらからホール素子Ｈ１、Ｈ２、増幅部５２、初期値決定部５３が省略されているものとして説明する。また、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２の出力波形については図１０の例と同様となっている。
<Fifth Embodiment>
Next explained is the fifth embodiment of the invention. FIG. 33 is an explanatory diagram showing a signal flow between blocks in the rotation sensor according to the fifth embodiment.
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the Hall elements H1 and H2 are omitted from the configuration of the first embodiment, and the
第５実施形態の回転センサでも、相対回転する永久磁石（磁気発生部）２の磁界中に磁電変換素子に相当するＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２が配置されている。そして、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は、永久磁石２が１回転する間に磁界の強度に応じ、永久磁石２に対する相対回転角度をθとし且つＮを自然数とするｓｉｎＮθ信号及びｃｏｓＮθ信号を出力するようになっている。なお、本実施形態の例でも、永久磁石２が１回転する間に、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２は磁界の強度に応じて信号レベルが２周期で変化するｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号を出力しているため、Ｎ＝２である。
Also in the rotation sensor of the fifth embodiment, AMR sensors M1 and M2 corresponding to magnetoelectric transducers are arranged in the magnetic field of a permanent magnet (magnetism generating unit) 2 that rotates relatively. The AMR sensors M1 and M2 output a sin Nθ signal and a cos Nθ signal in which the relative rotation angle with respect to the
増幅部５１、角度演算部６０の機能は基本的に第１実施形態と同様であり、図１２に示す差動増幅回路５１ａが、ＡＭＲセンサＭ１の出力信号ｓｉｎ２θ（第１信号）を差動増幅し、差動増幅回路５１ｂが、ＡＭＲセンサＭ２の出力信号ｃｏｓ２θ（第２信号）を差動増幅するようになっている。角度演算部６０は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力される信号（ｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号）を用い、永久磁石２に対する相対回転角度θと演算により求めた演算角度φとの偏差が所定値に収束するようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算する。なお、本実施形態では、第１実施形態のような初期値決定部５３が設けられいないため、例えば、予め定められた所定の設定値が初期値φ０として用いられる。角度演算部６０は、この初期値φ０を相対回転角度θの演算を開始するときの演算角度φの初期値φとして用いている。
The functions of the
この例でも、角度演算部６０は、ＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２から出力される信号（ｓｉｎ２θ信号及びｃｏｓ２θ信号）に対して予め設定されたずれ量αが反映されたＡｓｉｎ（２θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（２θ−α）信号を生成しており、これらＡｓｉｎ（２θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（２θ−α）信号に対して、ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでｓｉｎ（２θ−２φ）信号を生成し、且つｓｉｎ（２θ−２φ）信号に基づく偏差（２θ−２φ）が所定値になるようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算している。
Also in this example, the
本実施形態でも、まず、信号作成部６１が、差動増幅回路５１ａから出力される信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）と、差動増幅回路５１ｂから出力される信号Ａｓｉｎ（２θ−α）とを用い、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を作成する。ここで、Ａは振幅であり、αは位相差である。即ち、差動増幅回路５１ａ，５１ｂから出力される信号は、装置毎に異なる位相のずれ量αが反映された信号となっている。この実施形態では、振幅Ａ＝１とし、位相差αは、例えば４５°とする。偏差算出部６２は、信号作成部６１から出力される信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を用いて偏差（２θ−２φ）を算出する。正負判定部６３は、偏差算出部により算出された偏差（２θ−２φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果に応じてカウント値を加算（カウントアップ）または減算（カウントダウン）する。
Also in this embodiment, first, the
信号作成部６１が実行する処理内容については、図３３を参照して説明する。図３３において符号６１ａ〜６１ｋで示す各ブロックは、信号作成部６１が実行する処理の内容、または、その処理によって発生する信号、又は、データ、又はデータを記憶する記憶部を示す。
The processing content executed by the
信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）と信号Ａｓｉｎ（２θ−α）とを加算して信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓαを作成する（６１ｃ）。この加算は、公知の加算回路を用いて行うことができる。また、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（２θ＋α）から信号Ａｓｉｎ（２θ−α）を減算して信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαを作成する（６１ｄ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
The
続いて、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ２θｃｏｓαに信号ｃｏｓ２φおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φを作成する（６１ｃ，６１ｉ，６１ｇ）。また、信号作成部６１は、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαに信号ｓｉｎ２φおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを作成する（６１ｄ，６１ｊ，６１ｈ）。これらの乗算は、それぞれ公知の乗算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
本実施形態でも、（１／ｃｏｓα）および（１／ｓｉｎα）は変化しない係数とされており、装置固有の値αに基づく補正値として記憶部に記憶されている。符号６１ｇ，６１ｈはそれぞれ（１／ｃｏｓα）のデータ及び（１／ｓｉｎα）のデータを記憶する記憶部を示し、この記憶部は、例えば検出回路５０の内部において、角度演算部６０の内部又は外部に読み出し可能に設けられている。なお、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶する記憶部６１ｇ，６１ｈは、共通の記憶部（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリ）によって構成することができる。また、この記憶部は、検出回路５０の外部に設けたり、回転センサ１の外部に設けるようにしてもよい。また、本実施形態でも、位相ずれ量αは、例えば工場出荷時、或いは他のメンテナンス時において、検査装置によって装置固有の値として測定しておくことができ、このときの測定値αに基づいて、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶部６１ｇ，６１ｈに記憶しておくことができる。また、測定値αは、製品毎に測定するのではなく、ロット毎に代表値を測定してこれを用いるようにしてもよい。
Also in this embodiment, (1 / cos α) and (1 / sin α) are coefficients that do not change, and are stored in the storage unit as correction values based on the device-specific value α.
また、ｃｏｓ２φ（６１ｉ）およびｓｉｎ２φ（６１ｊ）の各φは、アップダウンカウンタ６４のカウント値により変化する変数である。永久磁石２が回転を開始する前、つまり、回転センサ１が相対回転角度θの検出を行う前は、例えば、所定の記憶部に記憶される初期値φ０を演算角度φとして用いる。
Further, each of cos2φ (61i) and sin2φ (61j) is a variable that varies depending on the count value of the up / down
続いて、信号作成部６１は、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φから信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを減算し、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）、つまり、偏差（２θ−２φ）を変数とするｓｉｎ信号を作成する（６１ｋ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
次に、偏差算出部６２は、信号作成部６１が作成した信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を逆正弦演算（アークサイン演算）し、偏差（２θ−２φ）を求める（６２）。次に、正負判定部６３は、偏差算出部６２が求めた偏差（２θ−２φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。また、偏差（２θ−２φ）は、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）が０よりも大きいときは正であると判定し、０よりも小さいときは負であると判定する手法を用いることもできる。この手法を用いれば、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）を逆正弦演算する必要がない。
Next, the
次に、アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果が正であった場合は、カウンタの最下位ビット（ＬＳＢ）に１を加算してカウント値を加算し、正負判定部６３の判定結果が負であった場合は、カウンタの最下位ビットから１を減算する。このアップダウンカウンタ６４のカウント値がデジタル角度、つまり演算角度φである（６５）。
Next, when the determination result of the positive /
また、信号作成部６１は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φ（カウント値）を用い、信号ｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φを作成する（６１ｉ，６１ｊ）。これらの信号の作成は、たとえば、演算角度φ（カウント値）と、データｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φとを対応付けたテーブルを用い、演算角度φに対応付けられているデータｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φを読出し、その読出したデータをアナログ信号に変換する手法によって行うことができる。
Further, the
そして、信号作成部６１は、再度、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓαに信号ｃｏｓ２φおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎ２θｃｏｓ２φを作成する。また、再度、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎαに信号ｓｉｎ２φおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓ２θｓｉｎ２φを作成する。つまり、偏差（２θ−２φ）が、信号ｃｏｓ２φおよびｓｉｎ２φにフィードバックされ、信号２Ａｓｉｎ（２θ−２φ）が変化する。このフィードバックは、偏差（２θ−２φ）が０に収束するまで繰り返す。
Then, the
次に、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをアナログ値に変換した信号を出力する。詳しくは、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをラッチし、偏差（２θ−２φ）が０になったときにラッチした演算角度φをアナログ電圧Ｖｏに変換し、演算角度φの０〜３６０°に対応して電圧（Ｖｏ）がリニアに上昇する特性を有する角度信号を作成して出力する（図１５（ｅ））。
Next, the
なお、本実施形態に係る構成では、第１実施形態の図１６〜図２２等を参照して示したように、「初期値φ０を決定しない場合の問題点」を考慮する必要があるが、検出角度範囲を所定角度範囲に絞ることで問題点を解消することができる。例えば、本実施形態に係る回転センサを、０≦θ≦１８０°の範囲のみを検出するセンサとして用いるようにすれば、上記問題点を生じさせないセンサとすることができる。 In the configuration according to the present embodiment, as shown with reference to FIGS. 16 to 22 of the first embodiment, it is necessary to consider “problem when the initial value φ0 is not determined”. The problem can be solved by narrowing the detection angle range to a predetermined angle range. For example, if the rotation sensor according to the present embodiment is used as a sensor that detects only the range of 0 ≦ θ ≦ 180 °, the sensor that does not cause the above problem can be obtained.
〈第６実施形態〉
次に、この発明の第６施形態について説明する。図３４は、第６施形態に係る回転センサにおける各ブロック間の信号の流れを示す説明図である。
第６実施形態では、第１実施形態のＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２を省略し、ホール素子Ｈ１，Ｈ２からの信号を増幅部５１に入力する信号として用いており、更に、図１の増幅部５２や初期値決定部５３を省略した点が第１実施形態と異なっている。なお、それ以外のハード構成は、第１実施形態で説明した図１〜図１２の構成と同様となっている。従って、適宜図１〜図１２を参照し、これらからＡＭＲセンサＭ１，Ｍ２、増幅部５２、初期値決定部５３が省略されているものとして説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 34 is an explanatory diagram showing the flow of signals between blocks in the rotation sensor according to the sixth embodiment.
In the sixth embodiment, the AMR sensors M1 and M2 of the first embodiment are omitted, and the signals from the Hall elements H1 and H2 are used as signals to be input to the amplifying
第６実施形態の回転センサでは、相対回転する永久磁石（磁気発生部）２の磁界中にホール素子Ｈ１，Ｈ２が配置されており、これらホール素子Ｈ１，Ｈ２が磁電変換素子に相当している。そして、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は、永久磁石２が１回転する間に磁界の強度に応じ、永久磁石２に対する相対回転角度をθとし且つＮを自然数とするｓｉｎＮθ信号及びｃｏｓＮθ信号を出力するようになっている。なお、本実施形態の例では、永久磁石２が１回転する間に、ホール素子Ｈ１，Ｈ２は磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化するｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号を出力しているため、Ｎ＝１である。
In the rotation sensor of the sixth embodiment, Hall elements H1 and H2 are arranged in the magnetic field of a permanent magnet (magnetism generating unit) 2 that rotates relatively, and these Hall elements H1 and H2 correspond to magnetoelectric conversion elements. . The Hall elements H1 and H2 output a sin Nθ signal and a cos Nθ signal in which the relative rotation angle with respect to the
増幅部５１、角度演算部６０の機能は基本的に第１実施形態と同様であり、差動増幅回路５１ａは、ホール素子Ｈ１の出力信号ｓｉｎθ（第１信号）を差動増幅し、差動増幅回路５１ｂは、ホール素子Ｈ２の出力信号ｃｏｓθ（第２信号）を差動増幅する。角度演算部６０は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２から出力される信号（ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号）を用い、永久磁石２に対する相対回転角度θと演算により求めた演算角度φとの偏差が所定値に収束するようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算する。なお、本実施形態でも、第１実施形態のような初期値決定部５３が設けられいないため、予め定められた所定の設定値が初期値φ０として用いられるようになっている。角度演算部６０は、この初期値φ０を相対回転角度θの演算を開始するときの演算角度φの初期値φとして用いている。
The functions of the
この例でも、角度演算部６０は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２から出力される信号（ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号）に対して予め設定されたずれ量αが反映されたＡｓｉｎ（θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（θ−α）信号を生成しており、これらＡｓｉｎ（θ＋α）信号及びＡｓｉｎ（θ−α）信号に対して、ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでｓｉｎ（θ−φ）信号を生成し、且つｓｉｎ（θ−φ）信号に基づく偏差（θ−φ）が所定値になるようにフィードバック制御を行って相対回転角度θを演算している。
Also in this example, the
具体的には、まず、信号作成部６１が、差動増幅回路５１ａから出力される信号Ａｓｉｎ（θ＋α）と、差動増幅回路５１ｂから出力される信号Ａｓｉｎ（θ−α）とを用い、信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）を作成する。ここで、Ａは振幅であり、αは位相差である。即ち、差動増幅回路５１ａ，５１ｂから出力される信号は、装置毎に異なる位相のずれ量αが反映された信号となっている。この実施形態では、振幅Ａ＝１とし、位相差αは、例えば４５°とする。偏差算出部６２は、信号作成部６１から出力される信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）を用いて偏差（θ−φ）を算出する。正負判定部６３は、偏差算出部により算出された偏差（θ−φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果に応じてカウント値を加算（カウントアップ）または減算（カウントダウン）する。
Specifically, first, the
信号作成部６１が実行する処理内容について図３４を参照して説明する。図３４において符号６１ａ〜６１ｋで示す各ブロックは、信号作成部６１が実行する処理の内容、または、その処理によって発生する信号、又は、データ、又はデータを記憶する記憶部を示す。
The processing contents executed by the
信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（θ＋α）と信号Ａｓｉｎ（θ−α）とを加算して信号２Ａｓｉｎθｃｏｓαを作成する（６１ｃ）。この加算は、公知の加算回路を用いて行うことができる。また、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎ（θ＋α）から信号Ａｓｉｎ（θ−α）を減算して信号２Ａｃｏｓθｓｉｎαを作成する（６１ｄ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
The
続いて、信号作成部６１は、信号Ａｓｉｎθｃｏｓαに信号ｃｏｓφおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎθｃｏｓφを作成する（６１ｃ，６１ｉ，６１ｇ）。また、信号作成部６１は、信号２Ａｃｏｓθｓｉｎαに信号ｓｉｎφおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓθｓｉｎφを作成する（６１ｄ，６１ｊ，６１ｈ）。これらの乗算は、それぞれ公知の乗算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
（１／ｃｏｓα）および（１／ｓｉｎα）は変化しない係数であり、本実施形態では、装置固有の値αに基づく補正値として記憶部に記憶されている。符号６１ｇ，６１ｈはそれぞれ（１／ｃｏｓα）のデータ及び（１／ｓｉｎα）のデータを記憶する記憶部を示し、この記憶部は、例えば検出回路５０の内部において、角度演算部６０の内部又は外部に読み出し可能に設けられている。なお、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶する記憶部６１ｇ，６１ｈは、共通の記憶部（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリ）によって構成することができる。また、この記憶部は、検出回路５０の外部に設けたり、回転センサ１の外部に設けるようにしてもよい。また、位相ずれ量αは、例えば工場出荷時、或いは他のメンテナンス時において、検査装置によって装置固有の値として測定しておくことができ、このときの測定値αに基づいて、（１／ｃｏｓα）及び（１／ｓｉｎα）を記憶部６１ｇ，６１ｈに記憶しておくことができる。また、測定値αは、製品毎に測定するのではなく、ロット毎に代表値を測定してこれを用いるようにしてもよい。
(1 / cos α) and (1 / sin α) are coefficients that do not change, and are stored in the storage unit as correction values based on the device-specific value α in this embodiment.
また、ｃｏｓφ（６１ｉ）およびｓｉｎφ（６１ｊ）の各φは、アップダウンカウンタ６４のカウント値により変化する変数である。永久磁石２が回転を開始する前、つまり、回転センサ１が相対回転角度θの検出を行う前は、所定の記憶部に記憶された初期値φ０（デフォルト値）を演算角度φとして用いる。
Also, each of cos φ (61i) and sin φ (61j) is a variable that varies depending on the count value of the up / down
続いて、信号作成部６１は、信号２Ａｓｉｎθｃｏｓφから信号２Ａｃｏｓθｓｉｎφを減算し、信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）、つまり、偏差（θ−φ）を変数とするｓｉｎ信号を作成する（６１ｋ）。この減算は、公知の減算回路を用いて行うことができる。
Subsequently, the
次に、偏差算出部６２は、信号作成部６１が作成した信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）を逆正弦演算（アークサイン演算）し、偏差（θ−φ）を求める（６２）。次に、正負判定部６３は、偏差算出部６２が求めた偏差（θ−φ）が正の値であるか負の値であるかを判定する。また、偏差（θ−φ）は、信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）が０よりも大きいときは正であると判定し、０よりも小さいときは負であると判定する手法を用いることもできる。この手法を用いれば、信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）を逆正弦演算する必要がない。
Next, the
次に、アップダウンカウンタ６４は、正負判定部６３の判定結果が正であった場合は、カウンタの最下位ビット（ＬＳＢ）に１を加算してカウント値を加算し、正負判定部６３の判定結果が負であった場合は、カウンタの最下位ビットから１を減算する。このアップダウンカウンタ６４のカウント値がデジタル角度、つまり演算角度φである（６５）。
Next, when the determination result of the positive /
また、信号作成部６１は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φ（カウント値）を用い、信号ｃｏｓφおよびｓｉｎφを作成する（６１ｉ，６１ｊ）。これらの信号の作成は、たとえば、演算角度φ（カウント値）と、データｃｏｓφおよびｓｉｎφとを対応付けたテーブルを用い、演算角度φに対応付けられているデータｃｏｓφおよびｓｉｎφを読出し、その読出したデータをアナログ信号に変換する手法によって行うことができる。
Further, the
そして、信号作成部６１は、再度、信号２Ａｓｉｎθｃｏｓαに信号ｃｏｓφおよび（１／ｃｏｓα）を乗算し、信号２Ａｓｉｎθｃｏｓφを作成する。また、再度、信号２Ａｃｏｓθｓｉｎαに信号ｓｉｎφおよび（１／ｓｉｎα）を乗算し、信号２Ａｃｏｓθｓｉｎφを作成する。つまり、偏差（θ−φ）が、信号ｃｏｓφおよびｓｉｎφにフィードバックされ、信号２Ａｓｉｎ（θ−φ）が変化する。このフィードバックは、偏差（θ−φ）が０に収束するまで繰り返す。
Then, the
次に、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをアナログ値に変換した信号を出力する。詳しくは、出力部７０は、アップダウンカウンタ６４から出力される演算角度φをラッチし、偏差（θ−φ）が０になったときにラッチした演算角度φをアナログ電圧Ｖｏに変換し、演算角度φの０〜３６０°に対応して電圧（Ｖｏ）がリニアに上昇する特性を有する角度信号を作成して出力する（図１５（ｅ）と同様）。
Next, the
〈他の実施形態〉
（１）第１〜第４、第６実施形態に係る構成では、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号間の位相差は、９０°、６０°および４５°以外でも良い。つまり、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の各出力信号間の位相差が０°を超えていれば、演算角度φは相対回転角度θを正確に追従することができる。したがって、ホール素子の磁気検出面間が成す角度の選択範囲が非常に広いため、ホール素子の配置位置に関する自由度を高くすることができる。
<Other embodiments>
(1) In the configurations according to the first to fourth and sixth embodiments, the phase difference between the output signals of the Hall elements H1 and H2 may be other than 90 °, 60 ° and 45 °. That is, if the phase difference between the output signals of the Hall elements H1 and H2 exceeds 0 °, the calculation angle φ can accurately follow the relative rotation angle θ. Therefore, since the selection range of the angle formed between the magnetic detection surfaces of the Hall element is very wide, the degree of freedom regarding the arrangement position of the Hall element can be increased.
（２）第１〜第４、第６実施形態に係る構成では、永久磁石２が１回転する間、つまり、相対回転角度θが１周期変化する間に出力信号の信号レベルが１周期変化する素子であれば、ホール素子以外の素子を用いることもできる。たとえば、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect：巨大磁気抵抗効果）型素子またはＴＭＲ（Tunnel Magneto-Resistive effect：トンネル磁気抵抗効果）型素子などの磁気検出素子もしくはコイルなどのスイッチを用いることができる。
(2) In the configuration according to the first to fourth and sixth embodiments, the signal level of the output signal changes by one cycle while the
（３））第１〜第５実施形態に係る構成では、永久磁石２が１回転する間、つまり、相対回転角度θが１周期変化する間に出力信号の信号レベルが２周期変化する素子であれば、ＡＭＲセンサ以外のセンサを用いることもできる。
(3) In the configuration according to the first to fifth embodiments, an element in which the signal level of the output signal changes by two cycles while the
（４）上記実施形態に係る構成では、増幅部５１から出力されるｓｉｎ２θ信号およびｃｏｓ２θ信号の振幅差、オフセットおよび初期位相誤差を補正する補正部を設けることもできる。この構成を設けた回転センサを用いれば、相対回転角度θの検出精度をより一層高めることができる。
(4) In the configuration according to the above embodiment, a correction unit that corrects the amplitude difference, offset, and initial phase error between the sin 2θ signal and the cos 2θ signal output from the
（５）上記実施形態に係る構成では、増幅部５２から出力されるｓｉｎθ信号およびｃｏｓθ信号の振幅差、オフセットおよび初期位相誤差を補正する補正部を設けることもできる。この構成を設けた回転センサを用いれば、相対回転角度θの検出精度をより一層高めることができる。
(5) In the configuration according to the above embodiment, a correction unit that corrects the amplitude difference, offset, and initial phase error between the sin θ signal and the cos θ signal output from the
（６）上記実施形態に係る構成では、角度演算部６０、初期値決定部５３および出力部７０は、ディスクリート回路などのハードウエアによって実現することができる他、マイクロコンピュータを用いたソフトウエアによって実現することもできる。
(6) In the configuration according to the above embodiment, the
（７）第１〜第４、第６実施形態に係る構成では、ホール素子Ｈ１またはＨ２のパルス出力の数をカウントし、多回転（３６０°以上）を検出することもできる。
（８）第１〜第４実施形態に係る構成では、初期値決定部５３が行う内容は、出力部７０が行うようにしても良い。
(7) In the configuration according to the first to fourth and sixth embodiments, the number of pulse outputs of the Hall element H1 or H2 can be counted to detect multiple rotations (360 ° or more).
(8) In the configuration according to the first to fourth embodiments, the content performed by the initial
（９）上記実施形態に係る構成では、出力部７０が演算角度をアナログ信号に変換しないでデジタル値の状態で出力するように構成することもできる。
（９）上記実施形態に係る構成では、検出回路５０をシリコン基板１０に形成し、センサチップ５および検出回路５０を一体化することもできる。
(9) In the configuration according to the above-described embodiment, the
(9) In the configuration according to the embodiment, the
（１０）上記実施形態に係る構成では、シリコン基板１０に代えてＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどの化合物半導体により形成された基板を用いることもできる。
（１１）上記実施形態に係る構成では、永久磁石に代えて、磁気インクを塗布した部材を用いることもできる。また、導電性部材の表面に着磁した部材を用いることもできる。
（１２）第１〜第４、第６実施形態に係る構成では、縦型ホール素子に代えて横型ホール素子を用いることもできる。また、横型ホール素子を磁気検出部が磁気抵抗素子に対して垂直になるように、磁気抵抗素子領域に重ねて配置して用いることもできる。
(10) In the configuration according to the above-described embodiment, a substrate formed of a compound semiconductor such as GaAs, InAs, or InSb can be used instead of the
(11) In the configuration according to the embodiment, a member coated with magnetic ink can be used instead of the permanent magnet. A member magnetized on the surface of the conductive member can also be used.
(12) In the configuration according to the first to fourth and sixth embodiments, a horizontal Hall element can be used instead of the vertical Hall element. Further, it is also possible to use the horizontal Hall element so as to overlap the magnetoresistive element region so that the magnetic detection portion is perpendicular to the magnetoresistive element.
この発明に係る回転センサ１は、検出対象が相対回転するものであれば、適用用途は限定されない。たとえば、内燃機関に設けられたクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ、カムシャフトのカム角を検出するカム角センサ、車両に設けられた操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサなどに適用することができる。また、ロボットに設けられた関節の角度を検出するセンサなどにも適用することができる。
Application of the
１・・回転センサ、２・・永久磁石（磁気発生部）、５・・センサチップ、
１０・・シリコン基板、Ｈ１，Ｈ２・・ホール素子、Ｍ１，Ｍ２・・ＡＭＲセンサ、
Ｒ１〜Ｒ８・・磁気抵抗素子、θ・・相対回転角度、θ０・・初期値、
φ・・演算角度、φ０・・初期値。
1 .... rotation sensor, 2 .... permanent magnet (magnetic generator), 5 .... sensor chip,
10 .. Silicon substrate, H1, H2, .. Hall element, M1, M2, .. AMR sensor,
R1 to R8 .. magnetoresistive element, .theta .. relative rotation angle, .theta.0.
φ ·· Calculation angle, φ0 ·· Initial value.
Claims (14)
各磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号を用いて前記磁気発生部に対する相対回転角度を求めるように構成された回転センサにおいて、
前記複数の磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号を用い、前記磁気発生部に対する前記相対回転角度θと演算により求めた演算角度φとの偏差が所定値に収束するようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算する角度演算部と、
前記角度演算部が演算した演算角度φに対応する信号を出力する出力部と、
を備え、
前記角度演算部は、
前記複数の磁電変換素子から出力される前記第１信号及び前記第２信号に基づいて予め設定されたずれ量αが反映された第１周期信号及び第２周期信号を生成し、
前記第１周期信号及び前記第２周期信号に対して、前記ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことで偏差（Ｎθ−Ｎφ）を生成し、この偏差（Ｎθ−Ｎφ）が前記所定値になるようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算することを特徴とする回転センサ。 A first signal that is arranged in a magnetic field of a relatively rotating magnetic generator, and whose signal level changes in N periods (where N is a natural number) according to the intensity of the magnetic field while the magnetic generator rotates once. And a plurality of magnetoelectric transducers arranged so as to output a second signal and a phase difference between the first signal and the second signal,
In a rotation sensor configured to obtain a relative rotation angle with respect to the magnetism generation unit using the first signal and the second signal output from each magnetoelectric conversion element,
Using the first signal and the second signal output from the plurality of magnetoelectric transducers, the deviation between the relative rotation angle θ with respect to the magnetism generation unit and the calculation angle φ obtained by calculation converges to a predetermined value. An angle calculation unit for calculating the relative rotation angle θ by performing feedback control on
An output unit that outputs a signal corresponding to the calculation angle φ calculated by the angle calculation unit;
With
The angle calculator is
Generating a first periodic signal and a second periodic signal that reflect a preset shift amount α based on the first signal and the second signal output from the plurality of magnetoelectric transducers;
A deviation (Nθ−Nφ) is generated by correcting the first periodic signal and the second periodic signal using a correction value corresponding to the deviation amount α, and the deviation (Nθ−Nφ) is A rotation sensor characterized in that the relative rotation angle θ is calculated by performing feedback control so as to be the predetermined value.
前記角度演算部は、
前記複数の磁電変換素子から出力される前記ｓｉｎ信号及び前記ｃｏｓ信号に対して予め設定されたずれ量αが反映されたｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及びｓｉｎ（Ｎθ−α）信号を生成し、
前記ｓｉｎ（Ｎθ＋α）信号及び前記ｓｉｎ（Ｎθ−α）信号に対して、前記ずれ量αに応じた補正値を用いて補正を行うことでＡｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を生成し、且つ前記Ａｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号に基づく偏差（Ｎθ−Ｎφ）が前記所定値になるようにフィードバック制御を行って前記相対回転角度θを演算することを特徴とする請求項１に記載の回転センサ。 The plurality of magnetoelectric transducers output a sin signal and a cos signal while the magnetism generator rotates once.
The angle calculator is
A sin (Nθ + α) signal and a sin (Nθ-α) signal in which a preset shift amount α is reflected with respect to the sin signal and the cos signal output from the plurality of magnetoelectric transducers;
An Asin (Nθ−Nφ) signal is generated by correcting the sin (Nθ + α) signal and the sin (Nθ−α) signal using a correction value corresponding to the shift amount α, and the Asin 2. The rotation sensor according to claim 1, wherein the relative rotation angle θ is calculated by performing feedback control so that a deviation (Nθ−Nφ) based on an (Nθ−Nφ) signal becomes the predetermined value.
前記角度演算部は、前記記憶部から前記補正値を取得して補正を行うことで前記ｓｉｎ（Ｎθ−Ｎφ）信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転センサ。 A storage unit that stores in advance the correction value corresponding to the shift amount α;
3. The rotation sensor according to claim 1, wherein the angle calculation unit generates the sin (Nθ−Nφ) signal by acquiring the correction value from the storage unit and performing correction. .
更に、前記磁気発生部が１回転する間に、前記磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化する検出信号を出力し、かつ、検出信号間に位相差が出るように配置された複数の検出素子と、
各検出素子から出力された各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果を用い、相対回転角度の初期値が含まれる角度範囲を判定し、その判定した角度範囲の中で発生し得る相対回転角度の初期値と前記演算角度の初期値との差の絶対値が９０°未満となるように前記演算角度の初期値を決定する初期値決定部と、
前記角度演算部が演算した演算角度に対応する信号を、前記磁気発生部が１回転する間に１周期で出力する出力部と、
を備えており、
前記初期値決定部は、前記磁気発生部が相対回転を開始する前にのみ前記演算角度の初期値を決定し、
前記角度演算部は、前記初期値決定部により決定された演算角度の初期値を用いて前記フィードバック制御を開始し、前記相対回転角度を演算することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転センサ。 The plurality of magnetoelectric transducers output a sin2θ signal and a cos2θ signal whose signal level changes in two cycles according to the strength of the magnetic field while the magnetism generator rotates once.
Further, a plurality of signals are arranged so that a detection signal whose signal level changes in one cycle according to the intensity of the magnetic field is output during the rotation of the magnetism generator, and a phase difference is generated between the detection signals. A detecting element of
Using each comparison result between each signal level and each threshold value of each detection signal output from each detection element, an angle range including the initial value of the relative rotation angle is determined, and the detection can occur within the determined angle range. An initial value determination unit that determines the initial value of the calculation angle so that the absolute value of the difference between the initial value of the relative rotation angle and the initial value of the calculation angle is less than 90 °;
An output unit that outputs a signal corresponding to a calculation angle calculated by the angle calculation unit in one cycle while the magnetism generation unit makes one rotation;
With
The initial value determination unit determines an initial value of the calculation angle only before the magnetism generation unit starts relative rotation,
9. The angle calculation unit according to claim 1, wherein the angle calculation unit starts the feedback control using an initial value of the calculation angle determined by the initial value determination unit, and calculates the relative rotation angle. The rotation sensor according to any one of claims.
更に、前記磁気発生部が１回転する間に、前記磁界の強度に応じて信号レベルが１周期で変化する検出信号を出力し、かつ、検出信号間に位相差が出るように配置された複数の検出素子と、
各検出素子から出力された各検出信号の各信号レベルと閾値との各比較結果を用い、相対回転角度の初期値が含まれる角度範囲を判定し、その判定した角度範囲の中で発生し得る相対回転角度の初期値と前記演算角度の初期値との差の絶対値が９０°未満となるように前記演算角度の初期値を決定する初期値決定部と、
前記角度演算部が演算した演算角度に対応する信号を、前記磁気発生部が１回転する間に１周期で出力する出力部と、
を備えており、
前記初期値決定部は、前記磁気発生部が相対回転を開始する前と、相対回転を開始した後の予め定めされた時間とにおいてそれぞれ前記演算角度の初期値を決定し、
前記角度演算部は、前記初期値決定部により決定された演算角度の初期値を用いて前記フィードバック制御を開始し、前記相対回転角度を演算することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転センサ。 The plurality of magnetoelectric transducers output a sin2θ signal and a cos2θ signal whose signal level changes in two cycles according to the strength of the magnetic field while the magnetism generator rotates once.
Further, a plurality of signals are arranged so that a detection signal whose signal level changes in one cycle according to the intensity of the magnetic field is output during the rotation of the magnetism generator, and a phase difference is generated between the detection signals. A detecting element of
Using each comparison result between each signal level and each threshold value of each detection signal output from each detection element, an angle range including the initial value of the relative rotation angle is determined, and the detection can occur within the determined angle range. An initial value determination unit that determines the initial value of the calculation angle so that the absolute value of the difference between the initial value of the relative rotation angle and the initial value of the calculation angle is less than 90 °;
An output unit that outputs a signal corresponding to a calculation angle calculated by the angle calculation unit in one cycle while the magnetism generation unit makes one rotation;
With
The initial value determining unit determines an initial value of the calculation angle before the magnetism generating unit starts relative rotation and at a predetermined time after the relative rotation starts,
9. The angle calculation unit according to claim 1, wherein the angle calculation unit starts the feedback control using an initial value of the calculation angle determined by the initial value determination unit, and calculates the relative rotation angle. The rotation sensor according to any one of claims.
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