JP6390608B2 - 移動検出装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態
加算器を含む信号生成回路を備えた回転検出装置。
2.第1の実施の形態の変形例(変形例1)
出力信号のデューディー比を0.5とした回転検出装置。
3.第2の実施の形態
増幅器を含む信号生成回路を備えた回転検出装置。
4.その他の変形例
[回転検出装置の構成]
最初に、図1および図2などを参照して、本発明における第1の実施の形態としての回転検出装置の構成について説明する。図1は、回転検出装置の全体構成例を表す概略図である。この回転検出装置は、いわゆるギヤトゥースセンサや歯車センサと呼ばれるものであり、例えばギヤホイール1と本体2とを備えている。なお、この回転検出装置は、本発明の「移動検出装置」に対応する一具体例である。
ギヤホイール1は、例えば円盤状部材の周縁部に、磁性体からなる凸部1Tと凹部1Uとが交互に所定の間隔(例えば2〜7mm程度のピッチ)で配置されたギヤ歯部分を含むものであり、矢印1Rの方向に回転する回転体である。ギヤホイール1の回転動作により、本体2におけるセンサ部3(後出)に対して最も近い位置に凸部1Tが存在する状態と凹部1Uが存在する状態とが交互に繰り返されることとなる。したがって、ギヤホイール1は、自らの回転動作により、本体2に対して付与される外部磁場としてのバックバイアス磁場Hbb(後出の図5A〜5C参照)の周期的な変化をもたらすことができる。なお、ギヤホイール1における凸部1Tの総数または凹部1Uの総数を、ギヤホイール1の歯数という。なお、ギヤホイール1は、本発明の「移動体」に対応する一具体例である。
本体2は、例えばセンサ部3、信号処理部4および磁石5を有している。センサ部3はセンサ回路30を内蔵し、信号処理部4は信号生成回路40を内蔵している。図2は、センサ回路30および信号生成回路40の一構成例を表す回路図である。本体2には、図1に示したように、センサ回路30に対する電源電圧を供給する電源端子Vccや接地端子GND、および信号生成回路40からの出力を取り出すための出力端子Voutがさらに設けられている。なお、図1において、凸部1Tの頭頂部とセンサ部3との間隔AGは、例えば0.5mm以上3mm以下である。
センサ回路30は、例えば4つの磁気抵抗効果(MR;Magneto-Resistive effect)素子3A〜3Dを含むホイートストンブリッジ回路を有している。MR素子3Aの一端とMR素子3Bの一端とが接続点P1において接続され、MR素子3Cの一端とMR素子3Dの一端とが接続点P2において接続され、MR素子3Aの他端とMR素子3Dの他端とが接続点P3において接続され、MR素子3Bの他端とMR素子3Cの他端とが接続点P4において接続されている。ここで、接続点P3は電源端子Vccと接続されており、接続点P4は接地されている。接続点P1,P2は、それぞれ、配線L1,L2を介して信号処理部4と接続されている。また、MR素子3AおよびMR素子3Bが本発明の「第1のセンサ」に対応する一具体例であり、MR素子3CおよびMR素子3Dが本発明の「第2のセンサ」に対応する一具体例である。ここで第1のセンサとしてのMR素子3AおよびMR素子3Bは、ギヤホイール1の回転方向(矢印1Rの方向)において第2のセンサとしてのMR素子3CおよびMR素子3Dと異なる位置に設けられている。
信号処理部4に含まれる信号生成回路40は、本発明の「信号生成回路」に対応する一具体例であり、例えば加算器41A,41Bと、比較器42A〜42Cと、組み合わせ回路43とを有している。組み合わせ回路43には、ANDゲート43AおよびANDゲート43Bと、ORゲート43Cとが含まれている。さらに、信号生成回路40は、配線L1を3つの経路に分岐する接続点P5と、配線L2を3つの経路に分岐する接続点P6とを有している。さらに信号生成回路40は、接続点P5と比較器42A〜42Cとをそれぞれ繋ぐ配線L3〜L5と、接続点P6と比較器42A〜42Cとをそれぞれ繋ぐ配線L6〜L8とを有している。加算器41Aは接続点P5と比較器42Aとの間の配線L3上に設けられ、加算器41Bは接続点P5と比較器42Bとの間の配線L4上に設けられている。
磁石5は、センサ部3を挟んでギヤホイール1と反対側に位置する。磁石5は、ギヤホイール1およびセンサ部3に向けて+Z方向のバックバイアス磁場Hbb(後出の図5A〜5C参照)を付与する。センサ部3は、MR素子3A〜3Dによって、バックバイアス磁場Hbbの変化(X軸成分の変化)を検出する。
本実施の形態の回転検出装置では、ギヤホイール1の回転の有無を、本体2に内蔵されたセンサ部3、信号処理部4および磁石5によって検出することができる。
このように、本実施の形態の回転検出装置によれば、1つの凸部1Tが第1のセンサと第2のセンサとの間を通過する際に複数のパルス含む信号Dを出力することができる。これは、信号処理部4により、信号Aに基づき互いに異なる波形を有する2つの信号A1,A2を生成すると共に、比較器42A,42Bにより異なる波形を有する信号C1,C2を形成するようにしたからである。
上記第1の実施の形態において図4に示した信号Dでは、パルスPL1,PL2の幅とパルスPL3の幅とが異なっているうえ、パルスPL1とパルスPL2との間隔と、パルスPL2とパルスPL3との間隔とについても異なっている。しかし、ギヤホイール1の回転速度や回転角を求めるにあたり、信号Dにおける数値の処理が煩雑となる。
[回転検出装置の構成および動作]
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施の形態としての回転検出装置について説明する。図7は、その回転検出装置における信号生成回路40Aの構成を表す回路図である。上記第1の実施の形態の信号生成回路40では加算器41A,41Bを用いて新たな信号A1,A2を生成するようにした。これに対し本実施の形態の信号生成回路40Aは、加算器41A,41Bの代わりに増幅器44A,44Bを用いて信号Aに基づく新たな信号A3,A4を生成するものである。また、この信号生成回路40Aでは、信号Aの位相と180°以外の位相差を有する信号B0がセンサ部3から入力されるようになっている。上記の点を除き、信号生成回路40Aは信号生成回路40と実質的に同一の構成を有するので、以下の説明では実質的に同一の構成要素については上記第1の実施の形態と同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
本実施の形態の回転検出装置では、信号Aに基づく互いに異なる波形を有する2つの信号A3,A4を、増幅器44A,44Bを用いて生成するようにした。そのため、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、信号生成回路において加算器または増幅器を用いて1つの信号から複数の新たな信号を生成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上記実施の形態等では、移動検出装置として、回転体を備えた回転検出装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、移動体としては、上記のような回転体に限定されず、例えば一方向に延在する直線状のものであってもよい。本発明の移動検出装置は、そのような直線状の移動体の、その延在に沿った移動を検出するものであってもよい。
Claims (7)
- 第1の方向に移動する移動体と、
前記移動体の移動に伴う第1の磁場の変化を検知して第1の信号を出力する第1のセンサと、
前記第1の方向に沿って前記第1のセンサと異なる位置に設けられ、前記移動体の移動に伴う第2の磁場の変化を検知して第2の信号を出力する第2のセンサと、
前記第1の信号に基づき第3の信号と前記第3の信号と異なる波形を有する第4の信号とを生成すると共に、前記第2の信号に基づき第8の信号と前記第8の信号と異なる波形を有する第9の信号とを生成する信号生成回路、を含む信号処理部と
を備えた
移動検出装置。 - 前記信号生成回路は、
前記第3の信号と前記第8の信号との比較に基づき、第10の信号を出力する第3の比較部と、
前記第4の信号と前記第9の信号との比較に基づき、第11の信号を出力する第4の比較部と、
前記第10の信号と前記第11の信号の組み合わせを行い、複数のパルスを含む第12の信号を生成するパルス生成部と
をさらに有する
請求項1記載の移動検出装置。 - 前記移動体は、凸部と凹部とが複数交互配置されたギヤ歯部分、またはN極領域とS極領域とが複数交互配置された強磁性体部分を有し、
前記パルス生成部は、一の前記凸部もしくは一の前記凹部、または一の前記N極領域もしくは一の前記S極領域が前記第1のセンサと前記第2のセンサとを通過する期間内に複数のパルスを生成する
請求項2記載の移動検出装置。 - 前記移動体は、凸部と凹部とが複数交互配置されたギヤ歯部分、またはN極領域とS極領域とが複数交互配置された強磁性体部分を有し、
前記信号生成回路は、一の前記凸部もしくは一の前記凹部、または一の前記N極領域もしくは一の前記S極領域が前記第1のセンサと前記第2のセンサとを通過する期間内に複数のパルスを生成するパルス生成部をさらに有する
請求項1記載の移動検出装置。 - 前記信号生成回路は、前記第1の信号に対しオフセット電圧を加算する加算器を含む
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の移動検出装置。 - 前記信号生成回路は、前記第1の信号の増幅を行う増幅器を含む
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の移動検出装置。 - 前記信号生成回路は、前記第1の信号に対し時間的なずれを生じさせる位相シフト回路を含む
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の移動検出装置。
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