磁気検出装置
【課題】誤検出することなく磁性移動体の移動方向を検出することができる磁気検出装置を得る。
【解決手段】被検出対象の正方向への移動に基づく、第１磁電変化出力回路の出力と第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、ハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、被検出対象の逆方向への移動に基づく、第１磁電変化出力回路の出力と第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、ハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路を備え、ハイレベル１とローレベル１のパルスが他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、ハイレベル２とローレベル２のパルスが一方の比較レベルと交差しないようにする。
【解決手段】被検出対象の正方向への移動に基づく、第１磁電変化出力回路の出力と第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、ハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、被検出対象の逆方向への移動に基づく、第１磁電変化出力回路の出力と第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、ハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路を備え、ハイレベル１とローレベル１のパルスが他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、ハイレベル２とローレベル２のパルスが一方の比較レベルと交差しないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯状磁性移動体の移動方向を検知する磁気検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１８は磁気検出素子を用いた従来の磁気検出装置の磁気回路構成図である。図１８（ａ）は斜視図、図１８（ｂ）は正面図である。図１９は従来の磁気検出装置の電気回路図、図２０は図１９の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。これらは特許文献１に開示されている。磁気検出装置は、バイアス磁界を発生する直方体形状の磁石１と、この磁石１の上面に設けられ、磁気検出素子（磁電変換素子）である磁気抵抗効果素子を３個一体的に構成したＩＣチップ２を有している。磁石１近傍の矢印は磁石１の着磁方向を表す。ＩＣチップ２が有する３個の第１，第２，第３の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子という）２１ａ，２１ｂ，２２を歯車状磁性回転体（歯状磁性移動体）４に対向して接近させ、その回転方向に第１，第３，第２のＭＲ素子２１ａ，２２，２１ｂを順に並べて配置する。５は歯車状磁性回転体４の回転軸で、歯車状磁性回転体４の矢印３は回転方向を表す。第１，第２ＭＲ素子２１ａ，２１ｂ及び抵抗８，９でブリッジ回路２３を構成し、第３ＭＲ素子２２と抵抗６及び抵抗１２，１３でブリッジ回路３０を構成している。
【０００３】
磁気検出装置の第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２には、歯車状磁性回転体４の回転により、歯車状磁性回転体４の凹部と凸部とが交互に接近する。そのため磁石１から第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２に印加される磁界が変化する。この磁界の変化は第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２の抵抗変化となり、それぞれの電圧の変化として、２系統のブリッジ回路出力を得ることが可能となる。
【０００４】
ブリッジ回路２３の第１ＭＲ素子２１ａは、望ましくは定電圧、定電流の電源Ｖｃｃに接続され、第２ＭＲ素子２１ｂは接地され、第１ＭＲ素子２１ａと第２ＭＲ素子２１ｂの接続点７は第１比較回路２９の反転入力端子に接続される。抵抗８，９の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗８，９の接続点１０は基準電圧として、第１比較回路２９の非反転入力端子に接続される。ブリッジ回路３０の第３ＭＲ素子２２は望ましくは定電圧、定電流の電源Ｖｃｃに接続され、抵抗６は接地され、第３ＭＲ素子２２と抵抗６の接続点１１は第２比較回路３６の反転入力端子に接続される。抵抗１２，１３の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１２，１３の接続点１４は基準電圧として、第２比較回路３６の非反転入力端子に接続される。
【０００５】
なお、第１ＭＲ素子２１ａと第２ＭＲ素子２１ｂで第１磁電変換素子体を構成し、第３ＭＲ素子２２と抵抗６で第２磁電変換素子体を構成する。一般的に、磁気検出素子には磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられる。ＭＲ素子は、磁化方向と電流方向のなす角度によって、抵抗値が変化する素子である。このＭＲ素子は、電流方向と磁化方向が直角に交わるときに、抵抗値が最小になり、０度すなわち電流方向と磁化方向が同一あるいは全く逆方向になるとき、抵抗値が最大になる。
【０００６】
前述した２系統のブリッジ回路出力をそれぞれ第１，第２比較回路（第１，第２磁電変換出力回路）２９，３６で矩形波に変換して、一方（第１比較回路２９）の出力信号ｅを、オープンコレクタ式出力トランジスタ３７１のベースとＤフリップフロップ回路（Ｄ−ＦＦ）３８のＤ端子に接続し、他方（第２比較回路３６）の出力信号ｆをＤ−ＦＦ３８のＣＬ端子に接続する。Ｄ−ＦＦ３８の出力端子をコレクタが抵抗３９１を介して電源端子Ｖｃｃに接続された出力トランジスタ４０１のベースに接続し、この出力トランジスタ４０１のエミッタを出力トランジスタ３７１のエミッタに接続し、抵抗４１１を介して接地している。なお、Ｄ−ＦＦ３８は周知のもので、ＣＬ入力がＬ（ローレベル）のとき、Ｄ端子のレベルに関係なく、出力は前の状態を保ち、ＣＬ入力がＨ（ハイレベル）の立上りエッジトリガでＤ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにするものである。
【０００７】
出力トランジスタ３７１の出力信号ｈはコンピュータユニット４２に伝達された後、コンピュータユニット４２内で抵抗１５を介して電源端子Ｖｃｃに接続され、さらに２個の第３，第４比較回路４４，４５の反転入力端子に接続される。抵抗１６，１７の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１６，１７の接続点１８は比較レベル１（基準電圧）として、第３比較回路４４の非反転入力端子に接続される。同様に、抵抗１９，２０の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１９，２０の接続点２４は比較レベル２（基準電圧）として、第４比較回路４５の非反転入力端子に接続される。これらの第３，第４比較回路４４，４５の比較レベル１，２は異なった値で、比較レベル１＞比較レベル２に設定されているため、第３，第４比較回路４４，４５の出力信号は異なったものとなる。
【０００８】
次に動作について説明する。図２０は図１９の電気回路図の各部ｃ―ｊの波形ｃ―ｊを示し、その（ａ）は歯車状磁性回転体４が正転した時、その（ｂ）は逆転した時のものである。正転時（ａ）はＭＲ素子２１ａ→ＭＲ素子２２→ＭＲ素子２１ｂの順で歯車状磁性回転体４が近づき、その抵抗が低下するため、ＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃによる第１比較回路２９の出力（矩形波信号）ｅの方が、ＭＲ素子２２側ブリッジ回路３０の信号ｄによる第２比較回路３６の出力（矩形波信号）ｆより、位相（発生時期）が早くなる。
【０００９】
そのため、立上りエッジトリガタイプのＤ−ＦＦ３８を用いた場合、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは常に（ハイレベル）Ｈ（第１信号）となる。Ｄ−ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１はオン状態となり、出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１に電流を供給する。出力トランジスタ３７１がオフの時は正転時、逆転時にかかわらず、出力ｈレベルはコンピュータユニット４２内の電源端子Ｖｃｃの電圧で決定されるハイレベルとなるが、オン状態では出力トランジスタ３７１が供給する電流とＤ−ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１から供給される電流の和と出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１の積で決定されるローレベル1 となる。
【００１０】
これに対し、逆転時（ｂ）はＭＲ素子２１ｂ→ＭＲ素子２２→ＭＲ素子２１ａの順で歯車状磁性回転体４が近づき、その抵抗が低下するため、ＭＲ素子２２側ブリッジ回路３０の信号ｄによる第２比較回路３６の出力ｆの方が、ＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃによる第１比較回路２９の出力ｅより、位相（発生時期）が早くなる。このため、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは常にローレベルＬ（第２信号）となり、Ｄ―ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１はオフ状態となり、出力トランジスタ４０１を通して出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１に電流を供給できない。よって、出力ｈレベルは、出力トランジスタ３７１がオン状態の時は出力トランジスタ３７１が供給する電流と出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１の積で決定されるローレベル２となる。このときの出力ｈレベルは３値をとり、この大小関係はハイレベル＞ローレベル１＞ローレベル２となる。なお、ＭＲ素子２１ｂは磁気抵抗効果素子であるが、単なる抵抗であっても実現できる。
【００１１】
以上により、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは、正転時はハイレベルＨ（第１信号）となり、逆転時はローレベルＬ（第２信号）となる。したがって、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇの値により、回転方向検知が可能となる。また、出力トランジスタ３７１の出力ｈレベルは、正転時はハイレベルとローレベル１の２値信号パルス、逆転時はハイレベルとローレベル２の２値信号パルスとなるので、ローレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。また、２値信号パルスにより、歯車状磁性回転体４の回転位置や回転スピードが検知可能となる。
【００１２】
さらに、出力トランジスタ３７１の出力ｈをコンピュータユニット４２に加え、コンピュータユニット４２の第３比較回路４４の比較レベル１をハイレベルとローレベル１の間に設定し、第４比較回路４５の比較レベル２をローレベル1 とローレベル２の間に設定することにより、回転方向検知が可能となる。すなわち、第４比較回路４５の出力ｊに信号が現れない場合が正転時で、現れる場合が逆転時である。なお、第３比較回路４４の出力ｉには、正転時と逆転時にともに信号が現れる。
【００１３】
また、図２０の波形図から分かるように、歯車状磁性回転体４の歯の位置に対応したＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃ（パルス）は、回転方向にかかわらず出力トランジスタ３７１の出力ｈのパルスと同期しているので、出力ｈのパルスから歯車状磁性回転体４の対向状態（突起部が対向しているか、非突起部が対向しているか）を認識することが可能となり、このような機能が要求される制御システムにおいては有益である。なお、特許文献１に示された従来の磁気検出装置は、前記のように１つの矩形波信号の立上りエッジを用いて歯状磁性移動体の移動方向を認識しているため、歯状磁性移動体の移動方向の検出タイミングが遅れるものである。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−９０１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明は、誤検出することなく正確に歯状磁性移動体の移動方向を検出することができる磁気検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係わる磁気検出装置は、バイアス磁界中に、被検出対象である歯状磁性移動体に対向しその移動方向に並べて配置され、前記被検出対象の移動に応じるバイアス磁界の状態変化により電気量変化を生じる第１，第２磁電変換素子体、前記第１磁電変換素子体の電気量変化を出力する第１磁電変化出力回路、前記第２磁気変換素子体の電気量変化を出力する第２磁電変化出力回路、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記磁電変化出力回路の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、前記被検出対象の逆方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記磁電変化出力回路の出力により、前記ハイレベル１と前記ローレベル１の少なくともいずれかを異にするハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路、前記出力信号処理回路の出力するパルスを一方の比較レベルと比較し出力する一方の比較回路、及び、前記出力信号処理回路の出力するパルスを前記一方の比較レベルと異なる他方の比較レベルと比較し出力する他方の比較回路を備えるものにおいて、
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の磁気検出装置によれば、誤検出することなく正確に歯状磁性移動体の移動方向を検出することができる。特に、歯状磁性移動体の振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の基礎となる技術
先ず、この発明の基礎となる磁気検出装置について説明する。この発明の基礎となる磁気検出装置は、２つの矩形波信号の夫々の立上りエッジ及び立下りエッジを用いて歯状磁性移動体（磁性移動体）の移動方向を検出するようにし、前記従来の磁気検出装置に比べて約４倍の速さで磁性移動体の移動方向を検出するものである。
【００１９】
図１は、この発明の基礎技術における磁気検出装置の電気回路図である。図２は図１の第１論理回路の詳細な電気回路図である。図３，図４は磁性移動体の反転位置による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図５−図８は磁性移動体の反転位置による図２の電気回路図の各部の波形図である。図９は磁性移動体の反転位置による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。なお、従来の磁気検出装置の図面を含めて、各図の同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明を援用する。
【００２０】
図１の電気回路図は、図１９のそれと比較して、図１９のＤ−ＦＦ３８を、図１の第１論理回路２５に変更した以外は同じである。第１論理回路２５は図２にその詳細を示すように、Ｄフリップフロップ回路（Ｄ−ＦＦ）数を４倍にして、（矩形波）信号ｅとｆの立上りエッジ、立下りエッジの両方で磁性移動体の移動方向を検知するようにしている。
【００２１】
図３と図４を合わせて、図は、磁性移動体が反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図３の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正回転から逆回転に反転する。このときの各反転パターン（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）における図１の電気回路図の各部の波形を図３（ａ）,（ｂ），と図４（ｃ）,（ｄ）で示す。図３（ａ）,（ｂ）,と図４（ｃ）,（ｄ）の信号ｇが示すように、いずれの場合においても逆転後の最初のエッジ（信号ｅと信号ｆのうちで最初のエッジ）において、信号ｇがローレベルＬになり、磁性移動体の逆転を検知するようにしている。図３の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅ，ｆの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｅ，ｆのハイレベルＨ，ローレベルＬの値により、信号ｇのハイレベルＨ（正回転），ローレベルＬ（逆回転）が出力されることを示している。
【００２２】
図３（ａ）,（ｂ）の反転パターン（ａ）,（ｂ）による場合は、コンピュータユニット４２の信号ｊにおいても、逆転後の最初のエッジにおいて、逆転を検知している。図４（ｃ）,（ｄ）の反転パターン（ｃ）,（ｄ）による場合は、信号ｊにおいて、信号ｈの逆転後の最初のローレベル時に、逆転を検知している。
【００２３】
図２は図１の第１論理回路２５の詳細な電気回路図で、出力がｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４である４つのＤ−ＦＦ３８−１，３８−２，３８−３，３８−４を有している。Ｄ−ＦＦは前述した回路で、ＣＬ入力がＬ（ローレベル）のとき、Ｄ端子のレベルに関係なく、出力は前の状態を保ち、ＣＬ入力がＨ（ハイレベル）の立上りエッジトリガでＤ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにするものである。そのため、Ｄ−ＦＦを立上りエッジＤフリップフロップ回路と呼ぶことができる。ＣＬ端子にＮＯＴ回路を接続しておくことにより、ＮＯＴ回路の入力が立下がりエッジトリガでＣＬ入力が立上り、Ｄ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにすることができる。そのため、ＮＯＴ回路を含めてＤ−ＦＦを立下りエッジＤフロップフロップ回路と呼ぶことができる。
【００２４】
出力ａ１−ａ７を有する回路は、ＡＮＤ回路又はそのＡＮＤ回路にＯ印で示すＮＯＴ回路を付加したものである。ＯＲ４回路はＯＲ回路にＮＯＴ回路を付加したものである。図５は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。なお、横線のｕｓは単位時間を示す。図６は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｂ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。図７は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｃ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。図８は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【００２５】
図２では、信号ｅと信号ｆが入力され、信号ｅと信号ｆの各立上りエッジと各立下りエッジで、正回転であれば信号ｇにハイレベルＨ信号が出力され、逆回転では信号ｇにローレベルＬ信号が出力される。即ち、図５−図８では磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形を示す。図５-図８で、信号ｅと信号ｆの相互の位相により、Ｄ−ＦＦ３８−１の出力ｄ１は信号ｅの立上りエッジにおける信号ｆの状態（Ｈ又はＬ）を保持する。Ｄ−ＦＦ３８−２の出力ｄ２は信号ｅの立下りエッジにおける信号ｆの状態を保持する。同様に、Ｄ−ＦＦ３８−３の出力ｄ３は信号ｆの立上りエッジにおける信号ｅの状態を保持する。Ｄ−ＦＦ３８−４の出力ｄ４は信号ｆの立下りエッジにおける信号ｅの状態を保持する。例えば、出力ａ１を有する回路は、出力ｄ１と出力ｄ２と信号ｅの反転信号よりａ１が出力される。ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７を有する回路も、同様にして、ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７が出力される。出力ａ７，ａ２，ａ３，ａ６よりＯＲ４とＮＯＴ回路の出力ｇが得られる。
【００２６】
このようにして、図２では、信号ｅと信号ｆが入力され、信号ｅと信号ｆの各立上りエッジと各立下りエッジで、正回転であれば信号ｇにハイレベルＨ信号が出力され、逆回転では信号ｇにローレベルＬ信号が出力される。
【００２７】
次に磁性移動体が任意の位置で正転と逆転を繰り返す場合について説明する。図９は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図９の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正転と逆転を繰返す。このときの各繰返しパターン（ａ）,（ｂ）における図１の電気回路図の各部の波形を図９（ａ）,（ｂ）で示す。図９の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００２８】
図９のように、信号ｇにおいては正転と逆転を繰り返し検出しているが、最終的に逆転と正転を判定するコンピュータユニット４２の出力波形ｉとｊにおいては、図９（ａ）の場合は、正回転と誤判定し、図９（ｂ）の場合は、逆回転と誤判定する。それは、出力トランジスタ３７１がオフの時（信号ｅがＬの時）は正転時、逆転時にかかわらず、出力ｈはコンピュータユニット４２内の電源端子Ｖｃｃの電圧で決定されるハイレベとなるが、出力トランジスタ３７１がオンの時（信号ｅがＨの時）、図９（ａ）の場合は、信号ｇがＨであり、出力ｈはローレベル１となる。しかし、図９（ｂ）の場合は、信号ｇがＬであり、出力ｈはローレベル２となる。
【００２９】
このため、図９（ａ）の場合は、その正転と逆転の繰返し時の波形ｉ,ｊが図２０（ａ）の正転時の波形ｉ,ｊと同じになり、正回転と誤判定される。また、図９（ｂ）の場合は、その正転と逆転の繰返し時の波形ｉ,ｊが図２０（ｂ）の逆転時の波形ｉ,ｊと同じになり、逆回転と誤判定される。そこで、この発明では磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができるようにするものである。
【００３０】
実施の形態１．
図１０は実施の形態１による磁気検出装置の電気回路図である。図１１，図１２は磁性移動体の回転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図１０において、磁性移動体（被検出対象）の移動により磁気検出素子２１ａ,２１ｂ,２２の抵抗が変化し、ブリッジ回路２３,３０により２系統の電圧変化ｃ,ｄが得られる。ｃ,ｄは第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９,第２比較回路（第２磁電変化出力回路）３６で矩形波に変換され、矩形波信号ｅ,ｆが得られる。矩形波信号ｅと矩形波信号ｆは第１論理回路２５（図２）に入力され、磁性移動体の正方向への移動に基づく、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆの相互の位相により、信号ｇを得る。実施の形態１では、磁性移動体の正方向への移動に基づいて、第１の信号である（正転検知）ハイレベルＨ信号ｇを得る。磁性移動体の逆方向への移動に基づく、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆの相互の位相により、信号ｇを得る。実施の形態１では、磁性移動体の逆方向への移動に基づいて、第２の信号である（逆転検知）ローレベルＬ信号ｇを得る。
【００３１】
さらに一方の矩形波信号ｅと信号ｇは第２論理回路４６に入力される。第２論理回路４６の３出力はそれぞれ出力トランジスタ３７,４３,４０のベース端子に入力される。出力トランジスタ３７,４３,４０のエミッタ端子はそれぞれ接地される。出力トランジスタ３７,４３のコレクタ端子は、それぞれ抵抗３９,４１を介して、センサ出力信号ｈを発生する端子となる。同様に出力トランジスタ４０のコレクタ端子もセンサ出力信号ｈを発生する端子となる。抵抗４１は抵抗３９より小さい抵抗値である。センサ出力信号ｈを発生する端子はコンピュータユニット４２に伝達された後、抵抗１５を介して電源Ｖｃｃに接続される。センサ出力信号ｈは、第３比較回路４４に入力され、比較レベル１と比較され信号ｉを得る。またセンサ出力信号ｈは第４比較回路４５に入力され、比較レベル２と比較され信号ｊを得る。
【００３２】
第１論理回路２５と第２論理回路４６と出力トランジスタ３７,４３,４０で出力信号処理回路５１を構成する。磁性移動体の正方向への移動に基づいて得られる第１の信号であるハイレベルＨ信号ｇと、第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを得る。つまり、ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＨによりＡＮＤ回路４６３からＨが発生して、出力トランジスタ４０がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル１信号が発生する（図１１（ａ）参照）。ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６２からＨが発生して出力トランジスタ４３がオンしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル１信号が発生する（図１１（ａ）参照）。
【００３３】
磁性移動体の逆方向への移動に基づいて得られる第２の信号であるローレベルＬ信号ｇと、第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９の出力によりハイレベル２とローレベル２のパルスを得る。つまり、ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＨにより回路４６１からＨが発生して、出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル２信号が発生する（図１１（ｂ）参照）。ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６１，４６２，４６３がすべてオフしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル２信号が発生する（図１１（ｂ）参照）。
【００３４】
出力信号処理回路５１の出力するパルス（ハイレベル１とローレベル１のパルス及びハイレベル２とローレベル２のパルス）を一方の比較回路（第４比較回路４５）で一方の比較レベル（比較レベル２）と比較しその大小を信号ｊとして出力する。同様に出力信号処理回路５１の出力するパルス（ハイレベル１とローレベル１のパルス及びハイレベル２とローレベル２のパルス）を他方の比較回路（第３比較回路４４）で他方の比較レベル（比較レベル１）と比較しその大小を信号ｉとして出力する。なお、出力信号処理回路５１に対して、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆを互いに入れ替えて入力することも可能である。
【００３５】
出力信号処理回路５１では、図１１（ａ）（ｂ）の波形ｈを参照して、ハイレベル１とローレベル１のパルスが他方の比較レベル（比較レベル１）と交差しないようにすると共に、ハイレベル２とローレベル２のパルスが一方の比較レベル（比較レベル２）と交差しないように、ハイレベル１とローレベル１のパルスに対して、ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を異ならせて構成している。図１１（ａ）の波形ｈで説明すると、ハイレベル１の電位は比較レベル１と交差しなければ、ローレベル２の電位を超えて比較レベル１により接近させることもできる。同様に図１１（ｂ）の波形ｈで説明すると、ローレベル２の電位は比較レベル２と交差しなければ、ハイレベル１の電位より低くして比較レベル２に接近させることもできる。
【００３６】
次に動作について説明する。図１１，図１２は図１０の電気回路図の各部ｅ,ｆ,ｇ,ｈ,ｉ,ｊの波形を示し、図１１（ａ）は正回転、図１０（ｂ）は逆回転、図１２（ｃ）は正回転から逆回転に反転する場合を示している。図のように、信号ｅとｆの組み合わせにより、図１１（ａ）の正回転の場合では、信号ｉがハイレベルとなり、信号ｊは磁性移動体の凹凸に対応した信号（凹凸である正転信号）を出力する。図１１（ｂ）の逆回転の場合では、信号ｊはローレベルとなり、信号ｉは磁性移動体の凹凸に対応した信号（凹凸である逆転信号）を出力する。このように信号ｉ、ｊによって、コンピュータユニットは磁性移動体の凹凸に対応した信号と回転方向を検出することができる。図１２（ｃ）は正回転から逆回転に反転する場合の波形を示し、センサ出力信号ｈは図のような動作となる。図１２（ｃ）の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅ，ｆの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｅ，ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００３７】
図１３は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図１３の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正転と逆転を繰返す。このときの各繰返しパターン（ａ）,（ｂ）における図１０の電気回路図の各部の波形を図１３（ａ）,（ｂ）で示す。図１３の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００３８】
図１３（ａ）,（ｂ）で正回転の時間では、各部の波形は図１１（ａ）の正回転の場合と同じとなる。図１３（ａ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の歯部で正転と逆転を繰り返しており、矩形波信号ｅは、その反転位置がローレベルＬとハイレベルＨの切替わり位置であるため、ＬとＨを繰返す。一方矩形波信号ｆは、その反転位置がその前後でローレベルＬであるため、Ｌを持続する。そのため、信号ｇは、図１３の右上図に従って、矩形波信号ｅの立下りエッジと立上りエッジと矩形波信号ｆのローレベルにより、ローレベルＬ（逆回転）とハイレベルＨ（正回転）となる（波形ｇ参照）。そのため、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ハイレベル２（逆転）とローレベル１（正転）となり、信号ｉに凹凸である逆転信号を発生し、信号ｊに凹凸である正転信号を発生する。従って磁性移動体４は、正回転でも逆回転でもない状態であり、逆転と正転を繰返していると判定できる。
【００３９】
図１３（ｂ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の凹部で正転と逆転を繰り返しており、矩形波信号ｅは、その反転位置がハイレベルＨとローレベルＬの切替わり位置であるため、ＨとＬを繰返す。一方矩形波信号ｆは、その反転位置がその前後でハイレベルＨであるため、Ｈを持続する。そのため、信号ｇは、図１３の右上図に従って、矩形波信号ｅの立上りエッジと立下りエッジと矩形波信号ｆのハイレベルにより、ローレベルＬ（逆回転）とハイレベルＨ（正回転）となる（波形ｇ参照）。そのため、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ローレベル２（逆転）とハイレベル１（正転）となり、信号ｉはハイレベルＨ信号に固定され、信号ｊはローレベルＬ信号に固定される。従って、両パルスとも出力されないので、磁性移動体４は回転していないと判定できる。
【００４０】
このように両方の場合とも磁性移動体４の位置情報を誤認識することがなく良好な検出が可能となり、磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。なお、磁気検出素子（磁電変換素子）としては、ＭＲ素子の他に、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、トンネル磁気抵抗効果素子やホール素子を用いることができる。
【００４１】
また、ＭＲ素子としてＧＭＲ素子を用いることにより、ブリッジ回路出力を大きくすることができ、歯状磁性移動体と磁気検出装置間の距離が大きな場合でも検出可能になり、装置の特性が向上する。ＭＲ素子のＭＲ変化率は２〜６％であるが、ＧＭＲ素子のそれは約３０％なので、ブリッジ回路出力は５〜１５倍となる。また、デジタル信号の他アナログ信号を用いてもよい。以上のように実施の形態１によれば、被検出対象である磁性移動体の移動方向を検知できるとともに、磁性移動体の位置情報を誤認識することなく検出できる。磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１４は実施の形態２による磁気検出装置の電気回路図である。図１５は図１４の電気回路図の各部ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの波形を示す図であり、正回転から逆回転への切り換わりのタイミングでの動作を示す。図１０の磁気検出装置と比較して異なる内容を中心に説明する。図１４では第２論理回路４６の回路４６１と回路４６２の２出力が共に出力トランジスタ３７のベース端子に接続され、回路４６３の出力が出力トランジスタ４０のベース端子に接続される。出力トランジスタ３７、４０のエミッタ端子は接地される。
【００４３】
出力トランジスタ３７のコレクタ端子は、抵抗３９を介して、センサ出力信号ｈを発生する端子となる。同様に出力トランジスタ４０のコレクタ端子もセンサ出力信号ｈを発生する端子となる。センサ出力信号ｈを発生する端子はコンピュータユニット４２に伝達された後、抵抗１５を介して電源Ｖｃｃに接続される。その後は、図１０と同様に、センサ出力信号ｈは、第３比較回路４４に入力され、比較レベル１と比較され信号ｉを得る。またセンサ出力信号ｈは第４比較回路４５に入力され、比較レベル２と比較され信号ｊを得る。
【００４４】
このようにすることにより、磁性移動体の正方向への移動に基づいて得られる第１の信号であるハイレベルＨ信号ｇと、第１比較回路２９の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを得る。つまり、ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＨによりＡＮＤ回路４６３からＨが発生して、出力トランジスタ４０がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル１信号が発生する（図１５参照）。ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６２からＨが発生して出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル１信号が発生する（図１５参照）。
【００４５】
磁性移動体の逆方向への移動に基づいて得られる第２の信号であるローレベルＬ信号ｇと、第１比較回路２９の出力によりハイレベル２とローレベル２のパルスを得る。つまり、ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＨにより回路４６１からＨが発生して、出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル２信号が発生する（図１５参照）。ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６１，４６２，４６３がすべてオフしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル２信号が発生する（図１５参照）。
【００４６】
このとき、磁性移動体の正方向への移動に基づくハイレベル１信号と、磁性移動体の逆方向への移動に基づくローレベル２信号は、同じ出力トランジスタ３７がオンしたときの
センサ出力信号ｈであり、両信号は電位が同レベルになる。図１４のその他の動作は実施の形態１と同じである。
【００４７】
図１６（ａ），（ｂ）は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１４の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図のように図１６（ａ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の歯部で正転と逆転を繰り返しており、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ハイレベル２（逆転）とローレベル１（正転）となり、信号ｉに凹凸である逆転信号を発生し、信号ｊに凹凸である正転信号を発生する。従って磁性移動体４は、正回転でも逆回転でもない状態であり、逆転と正転を繰返していると判定できる。
【００４８】
図１６（ｂ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の凹部で正転と逆転を繰り返しており、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ローレベル２（逆転）＝ハイレベル１（正転）となり、信号ｉはハイレベル信号に固定され、信号ｊはローレベル信号に固定される。従って、両パルスとも出力されないので、磁性移動体４は回転していないと判定できる。このように両方の場合とも磁性移動体の位置情報を誤認識することがなく良好な検出が可能となる。このように実施の形態２では実施の形態１と同様の動作が得られるうえに、図１４の電気回路図で示すとおり出力トランジスタと抵抗体を各々１個づつ削減しコスト低減が計れる。
【００４９】
実施の形態３．
図１７は実施の形態３における図１４の電気回路図の各部ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの波形を示す図であり、正回転から逆回転への切り換わりのタイミングでの動作を示す。実施の形態３は図１４の実施の形態２の電気回路図の抵抗体３９を、図１７で示す信号ｈにおいて、正回転時のセンサ出力信号ｈのハイレベルをハイレベル１、ローレベルをローレベル１とし、逆回転時のセンサ出力信号ｈのハイレベルをハイレベル２、ローレベルをローレベル２とした場合、ハイレベル１≒ローレベル２≒１／２（ハイレベル２―ローレベル１）となるように最適値化したものであり、その他は実施の形態２と同じである。実施の形態３では、実施の形態２と同様の検出性能が得られることはもちろんであるが、さらに、図１７の信号ｈからわかるように、コンピュータユニット側の比較レベル１と比較レベル２の設定余裕度がアップする。また、センサ出力信号ｈを受ける側のコンピュータユニットの比較レベル設定の余裕度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の基礎技術における磁気検出装置の電気回路図である。
【図２】図１の第１論理回路の詳細な電気回路図である。
【図３】磁性移動体の反転パターン（ａ）（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図４】磁性移動体の反転パターン（ｃ）（ｄ）による図１の電気回路図の各部の波形図である。
【図５】磁性移動体の反転パターン（ａ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図６】磁性移動体の反転パターン（ｂ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図７】磁性移動体の反転パターン（ｃ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【００５１】
【図８】磁性移動体の反転パターン（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図９】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１０】実施の形態１による磁気検出装置の電気回路図である。
【図１１】磁性移動体の回転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１２】磁性移動体の反転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１３】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【００５２】
【図１４】実施の形態２による磁気検出装置の電気回路図である。
【図１５】磁性移動体の反転による図１４の電気回路図の各部の波形を示す図である。
【図１６】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１４の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１７】実施の形態３における磁性移動体の反転による図１４の電気回路図の各部の波形を示す図である。
【図１８】従来の磁気検出装置の磁気回路構成図である。
【図１９】従来の磁気検出装置の電気回路図である。
【図２０】図１９の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 磁石 ２ Ｉチップ
４ 歯状磁性移動体 ５ 回転軸
６，８，９、１２，１３，１５，１６，１７，１９，２０，３９，４１ 抵抗
７，１０，１１，１４，１８，２４ 接続点
２１ａ，２１ｂ，２２ 磁気検出素子（磁電変換素子）
２３,３０ ブリッジ回路 ２５ 第１論理回路
２９ 第１比較回路 ３６ 第２比較回路
【００５４】
３７,４０,４３ 出力トランジスタ ３８ Ｄフリップフロップ回路
３８−１,３８−２,３８−３,３８−４ Ｄフリップフロップ回路
４２ コンピュータユニット ４４ 第３比較回路
４５ 第４比較回路 ４６ 第２論理回路
５１ 出力信号処理回路 ４１１,３９１ 抵抗
３７１,４０１ 出力トランジスタ ４６１,４６２ 回路
４６３ ＡＮＤ回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯状磁性移動体の移動方向を検知する磁気検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１８は磁気検出素子を用いた従来の磁気検出装置の磁気回路構成図である。図１８（ａ）は斜視図、図１８（ｂ）は正面図である。図１９は従来の磁気検出装置の電気回路図、図２０は図１９の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。これらは特許文献１に開示されている。磁気検出装置は、バイアス磁界を発生する直方体形状の磁石１と、この磁石１の上面に設けられ、磁気検出素子（磁電変換素子）である磁気抵抗効果素子を３個一体的に構成したＩＣチップ２を有している。磁石１近傍の矢印は磁石１の着磁方向を表す。ＩＣチップ２が有する３個の第１，第２，第３の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子という）２１ａ，２１ｂ，２２を歯車状磁性回転体（歯状磁性移動体）４に対向して接近させ、その回転方向に第１，第３，第２のＭＲ素子２１ａ，２２，２１ｂを順に並べて配置する。５は歯車状磁性回転体４の回転軸で、歯車状磁性回転体４の矢印３は回転方向を表す。第１，第２ＭＲ素子２１ａ，２１ｂ及び抵抗８，９でブリッジ回路２３を構成し、第３ＭＲ素子２２と抵抗６及び抵抗１２，１３でブリッジ回路３０を構成している。
【０００３】
磁気検出装置の第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２には、歯車状磁性回転体４の回転により、歯車状磁性回転体４の凹部と凸部とが交互に接近する。そのため磁石１から第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２に印加される磁界が変化する。この磁界の変化は第１，第２，第３のＭＲ素子２１ａ，２１ｂ，２２の抵抗変化となり、それぞれの電圧の変化として、２系統のブリッジ回路出力を得ることが可能となる。
【０００４】
ブリッジ回路２３の第１ＭＲ素子２１ａは、望ましくは定電圧、定電流の電源Ｖｃｃに接続され、第２ＭＲ素子２１ｂは接地され、第１ＭＲ素子２１ａと第２ＭＲ素子２１ｂの接続点７は第１比較回路２９の反転入力端子に接続される。抵抗８，９の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗８，９の接続点１０は基準電圧として、第１比較回路２９の非反転入力端子に接続される。ブリッジ回路３０の第３ＭＲ素子２２は望ましくは定電圧、定電流の電源Ｖｃｃに接続され、抵抗６は接地され、第３ＭＲ素子２２と抵抗６の接続点１１は第２比較回路３６の反転入力端子に接続される。抵抗１２，１３の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１２，１３の接続点１４は基準電圧として、第２比較回路３６の非反転入力端子に接続される。
【０００５】
なお、第１ＭＲ素子２１ａと第２ＭＲ素子２１ｂで第１磁電変換素子体を構成し、第３ＭＲ素子２２と抵抗６で第２磁電変換素子体を構成する。一般的に、磁気検出素子には磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられる。ＭＲ素子は、磁化方向と電流方向のなす角度によって、抵抗値が変化する素子である。このＭＲ素子は、電流方向と磁化方向が直角に交わるときに、抵抗値が最小になり、０度すなわち電流方向と磁化方向が同一あるいは全く逆方向になるとき、抵抗値が最大になる。
【０００６】
前述した２系統のブリッジ回路出力をそれぞれ第１，第２比較回路（第１，第２磁電変換出力回路）２９，３６で矩形波に変換して、一方（第１比較回路２９）の出力信号ｅを、オープンコレクタ式出力トランジスタ３７１のベースとＤフリップフロップ回路（Ｄ−ＦＦ）３８のＤ端子に接続し、他方（第２比較回路３６）の出力信号ｆをＤ−ＦＦ３８のＣＬ端子に接続する。Ｄ−ＦＦ３８の出力端子をコレクタが抵抗３９１を介して電源端子Ｖｃｃに接続された出力トランジスタ４０１のベースに接続し、この出力トランジスタ４０１のエミッタを出力トランジスタ３７１のエミッタに接続し、抵抗４１１を介して接地している。なお、Ｄ−ＦＦ３８は周知のもので、ＣＬ入力がＬ（ローレベル）のとき、Ｄ端子のレベルに関係なく、出力は前の状態を保ち、ＣＬ入力がＨ（ハイレベル）の立上りエッジトリガでＤ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにするものである。
【０００７】
出力トランジスタ３７１の出力信号ｈはコンピュータユニット４２に伝達された後、コンピュータユニット４２内で抵抗１５を介して電源端子Ｖｃｃに接続され、さらに２個の第３，第４比較回路４４，４５の反転入力端子に接続される。抵抗１６，１７の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１６，１７の接続点１８は比較レベル１（基準電圧）として、第３比較回路４４の非反転入力端子に接続される。同様に、抵抗１９，２０の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端は接地され、抵抗１９，２０の接続点２４は比較レベル２（基準電圧）として、第４比較回路４５の非反転入力端子に接続される。これらの第３，第４比較回路４４，４５の比較レベル１，２は異なった値で、比較レベル１＞比較レベル２に設定されているため、第３，第４比較回路４４，４５の出力信号は異なったものとなる。
【０００８】
次に動作について説明する。図２０は図１９の電気回路図の各部ｃ―ｊの波形ｃ―ｊを示し、その（ａ）は歯車状磁性回転体４が正転した時、その（ｂ）は逆転した時のものである。正転時（ａ）はＭＲ素子２１ａ→ＭＲ素子２２→ＭＲ素子２１ｂの順で歯車状磁性回転体４が近づき、その抵抗が低下するため、ＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃによる第１比較回路２９の出力（矩形波信号）ｅの方が、ＭＲ素子２２側ブリッジ回路３０の信号ｄによる第２比較回路３６の出力（矩形波信号）ｆより、位相（発生時期）が早くなる。
【０００９】
そのため、立上りエッジトリガタイプのＤ−ＦＦ３８を用いた場合、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは常に（ハイレベル）Ｈ（第１信号）となる。Ｄ−ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１はオン状態となり、出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１に電流を供給する。出力トランジスタ３７１がオフの時は正転時、逆転時にかかわらず、出力ｈレベルはコンピュータユニット４２内の電源端子Ｖｃｃの電圧で決定されるハイレベルとなるが、オン状態では出力トランジスタ３７１が供給する電流とＤ−ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１から供給される電流の和と出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１の積で決定されるローレベル1 となる。
【００１０】
これに対し、逆転時（ｂ）はＭＲ素子２１ｂ→ＭＲ素子２２→ＭＲ素子２１ａの順で歯車状磁性回転体４が近づき、その抵抗が低下するため、ＭＲ素子２２側ブリッジ回路３０の信号ｄによる第２比較回路３６の出力ｆの方が、ＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃによる第１比較回路２９の出力ｅより、位相（発生時期）が早くなる。このため、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは常にローレベルＬ（第２信号）となり、Ｄ―ＦＦ３８の出力に接続された出力トランジスタ４０１はオフ状態となり、出力トランジスタ４０１を通して出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１に電流を供給できない。よって、出力ｈレベルは、出力トランジスタ３７１がオン状態の時は出力トランジスタ３７１が供給する電流と出力トランジスタ３７１のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１１の積で決定されるローレベル２となる。このときの出力ｈレベルは３値をとり、この大小関係はハイレベル＞ローレベル１＞ローレベル２となる。なお、ＭＲ素子２１ｂは磁気抵抗効果素子であるが、単なる抵抗であっても実現できる。
【００１１】
以上により、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇは、正転時はハイレベルＨ（第１信号）となり、逆転時はローレベルＬ（第２信号）となる。したがって、Ｄ−ＦＦ３８の出力ｇの値により、回転方向検知が可能となる。また、出力トランジスタ３７１の出力ｈレベルは、正転時はハイレベルとローレベル１の２値信号パルス、逆転時はハイレベルとローレベル２の２値信号パルスとなるので、ローレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。また、２値信号パルスにより、歯車状磁性回転体４の回転位置や回転スピードが検知可能となる。
【００１２】
さらに、出力トランジスタ３７１の出力ｈをコンピュータユニット４２に加え、コンピュータユニット４２の第３比較回路４４の比較レベル１をハイレベルとローレベル１の間に設定し、第４比較回路４５の比較レベル２をローレベル1 とローレベル２の間に設定することにより、回転方向検知が可能となる。すなわち、第４比較回路４５の出力ｊに信号が現れない場合が正転時で、現れる場合が逆転時である。なお、第３比較回路４４の出力ｉには、正転時と逆転時にともに信号が現れる。
【００１３】
また、図２０の波形図から分かるように、歯車状磁性回転体４の歯の位置に対応したＭＲ素子２１ａ側ブリッジ回路２３の信号ｃ（パルス）は、回転方向にかかわらず出力トランジスタ３７１の出力ｈのパルスと同期しているので、出力ｈのパルスから歯車状磁性回転体４の対向状態（突起部が対向しているか、非突起部が対向しているか）を認識することが可能となり、このような機能が要求される制御システムにおいては有益である。なお、特許文献１に示された従来の磁気検出装置は、前記のように１つの矩形波信号の立上りエッジを用いて歯状磁性移動体の移動方向を認識しているため、歯状磁性移動体の移動方向の検出タイミングが遅れるものである。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−９０１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明は、誤検出することなく正確に歯状磁性移動体の移動方向を検出することができる磁気検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係わる磁気検出装置は、バイアス磁界中に、被検出対象である歯状磁性移動体に対向しその移動方向に並べて配置され、前記被検出対象の移動に応じるバイアス磁界の状態変化により電気量変化を生じる第１，第２磁電変換素子体、前記第１磁電変換素子体の電気量変化を出力する第１磁電変化出力回路、前記第２磁気変換素子体の電気量変化を出力する第２磁電変化出力回路、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記磁電変化出力回路の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、前記被検出対象の逆方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記磁電変化出力回路の出力により、前記ハイレベル１と前記ローレベル１の少なくともいずれかを異にするハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路、前記出力信号処理回路の出力するパルスを一方の比較レベルと比較し出力する一方の比較回路、及び、前記出力信号処理回路の出力するパルスを前記一方の比較レベルと異なる他方の比較レベルと比較し出力する他方の比較回路を備えるものにおいて、
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の磁気検出装置によれば、誤検出することなく正確に歯状磁性移動体の移動方向を検出することができる。特に、歯状磁性移動体の振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の基礎となる技術
先ず、この発明の基礎となる磁気検出装置について説明する。この発明の基礎となる磁気検出装置は、２つの矩形波信号の夫々の立上りエッジ及び立下りエッジを用いて歯状磁性移動体（磁性移動体）の移動方向を検出するようにし、前記従来の磁気検出装置に比べて約４倍の速さで磁性移動体の移動方向を検出するものである。
【００１９】
図１は、この発明の基礎技術における磁気検出装置の電気回路図である。図２は図１の第１論理回路の詳細な電気回路図である。図３，図４は磁性移動体の反転位置による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図５−図８は磁性移動体の反転位置による図２の電気回路図の各部の波形図である。図９は磁性移動体の反転位置による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。なお、従来の磁気検出装置の図面を含めて、各図の同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明を援用する。
【００２０】
図１の電気回路図は、図１９のそれと比較して、図１９のＤ−ＦＦ３８を、図１の第１論理回路２５に変更した以外は同じである。第１論理回路２５は図２にその詳細を示すように、Ｄフリップフロップ回路（Ｄ−ＦＦ）数を４倍にして、（矩形波）信号ｅとｆの立上りエッジ、立下りエッジの両方で磁性移動体の移動方向を検知するようにしている。
【００２１】
図３と図４を合わせて、図は、磁性移動体が反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図３の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正回転から逆回転に反転する。このときの各反転パターン（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）における図１の電気回路図の各部の波形を図３（ａ）,（ｂ），と図４（ｃ）,（ｄ）で示す。図３（ａ）,（ｂ）,と図４（ｃ）,（ｄ）の信号ｇが示すように、いずれの場合においても逆転後の最初のエッジ（信号ｅと信号ｆのうちで最初のエッジ）において、信号ｇがローレベルＬになり、磁性移動体の逆転を検知するようにしている。図３の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅ，ｆの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｅ，ｆのハイレベルＨ，ローレベルＬの値により、信号ｇのハイレベルＨ（正回転），ローレベルＬ（逆回転）が出力されることを示している。
【００２２】
図３（ａ）,（ｂ）の反転パターン（ａ）,（ｂ）による場合は、コンピュータユニット４２の信号ｊにおいても、逆転後の最初のエッジにおいて、逆転を検知している。図４（ｃ）,（ｄ）の反転パターン（ｃ）,（ｄ）による場合は、信号ｊにおいて、信号ｈの逆転後の最初のローレベル時に、逆転を検知している。
【００２３】
図２は図１の第１論理回路２５の詳細な電気回路図で、出力がｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４である４つのＤ−ＦＦ３８−１，３８−２，３８−３，３８−４を有している。Ｄ−ＦＦは前述した回路で、ＣＬ入力がＬ（ローレベル）のとき、Ｄ端子のレベルに関係なく、出力は前の状態を保ち、ＣＬ入力がＨ（ハイレベル）の立上りエッジトリガでＤ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにするものである。そのため、Ｄ−ＦＦを立上りエッジＤフリップフロップ回路と呼ぶことができる。ＣＬ端子にＮＯＴ回路を接続しておくことにより、ＮＯＴ回路の入力が立下がりエッジトリガでＣＬ入力が立上り、Ｄ端子がＨならば出力をＨにし、Ｄ端子がＬならば出力をＬにすることができる。そのため、ＮＯＴ回路を含めてＤ−ＦＦを立下りエッジＤフロップフロップ回路と呼ぶことができる。
【００２４】
出力ａ１−ａ７を有する回路は、ＡＮＤ回路又はそのＡＮＤ回路にＯ印で示すＮＯＴ回路を付加したものである。ＯＲ４回路はＯＲ回路にＮＯＴ回路を付加したものである。図５は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。なお、横線のｕｓは単位時間を示す。図６は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｂ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。図７は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｃ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。図８は磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【００２５】
図２では、信号ｅと信号ｆが入力され、信号ｅと信号ｆの各立上りエッジと各立下りエッジで、正回転であれば信号ｇにハイレベルＨ信号が出力され、逆回転では信号ｇにローレベルＬ信号が出力される。即ち、図５−図８では磁性移動体が図３の反転位置で正転から逆転する反転パターン（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形を示す。図５-図８で、信号ｅと信号ｆの相互の位相により、Ｄ−ＦＦ３８−１の出力ｄ１は信号ｅの立上りエッジにおける信号ｆの状態（Ｈ又はＬ）を保持する。Ｄ−ＦＦ３８−２の出力ｄ２は信号ｅの立下りエッジにおける信号ｆの状態を保持する。同様に、Ｄ−ＦＦ３８−３の出力ｄ３は信号ｆの立上りエッジにおける信号ｅの状態を保持する。Ｄ−ＦＦ３８−４の出力ｄ４は信号ｆの立下りエッジにおける信号ｅの状態を保持する。例えば、出力ａ１を有する回路は、出力ｄ１と出力ｄ２と信号ｅの反転信号よりａ１が出力される。ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７を有する回路も、同様にして、ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７が出力される。出力ａ７，ａ２，ａ３，ａ６よりＯＲ４とＮＯＴ回路の出力ｇが得られる。
【００２６】
このようにして、図２では、信号ｅと信号ｆが入力され、信号ｅと信号ｆの各立上りエッジと各立下りエッジで、正回転であれば信号ｇにハイレベルＨ信号が出力され、逆回転では信号ｇにローレベルＬ信号が出力される。
【００２７】
次に磁性移動体が任意の位置で正転と逆転を繰り返す場合について説明する。図９は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図９の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正転と逆転を繰返す。このときの各繰返しパターン（ａ）,（ｂ）における図１の電気回路図の各部の波形を図９（ａ）,（ｂ）で示す。図９の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００２８】
図９のように、信号ｇにおいては正転と逆転を繰り返し検出しているが、最終的に逆転と正転を判定するコンピュータユニット４２の出力波形ｉとｊにおいては、図９（ａ）の場合は、正回転と誤判定し、図９（ｂ）の場合は、逆回転と誤判定する。それは、出力トランジスタ３７１がオフの時（信号ｅがＬの時）は正転時、逆転時にかかわらず、出力ｈはコンピュータユニット４２内の電源端子Ｖｃｃの電圧で決定されるハイレベとなるが、出力トランジスタ３７１がオンの時（信号ｅがＨの時）、図９（ａ）の場合は、信号ｇがＨであり、出力ｈはローレベル１となる。しかし、図９（ｂ）の場合は、信号ｇがＬであり、出力ｈはローレベル２となる。
【００２９】
このため、図９（ａ）の場合は、その正転と逆転の繰返し時の波形ｉ,ｊが図２０（ａ）の正転時の波形ｉ,ｊと同じになり、正回転と誤判定される。また、図９（ｂ）の場合は、その正転と逆転の繰返し時の波形ｉ,ｊが図２０（ｂ）の逆転時の波形ｉ,ｊと同じになり、逆回転と誤判定される。そこで、この発明では磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができるようにするものである。
【００３０】
実施の形態１．
図１０は実施の形態１による磁気検出装置の電気回路図である。図１１，図１２は磁性移動体の回転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図１０において、磁性移動体（被検出対象）の移動により磁気検出素子２１ａ,２１ｂ,２２の抵抗が変化し、ブリッジ回路２３,３０により２系統の電圧変化ｃ,ｄが得られる。ｃ,ｄは第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９,第２比較回路（第２磁電変化出力回路）３６で矩形波に変換され、矩形波信号ｅ,ｆが得られる。矩形波信号ｅと矩形波信号ｆは第１論理回路２５（図２）に入力され、磁性移動体の正方向への移動に基づく、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆの相互の位相により、信号ｇを得る。実施の形態１では、磁性移動体の正方向への移動に基づいて、第１の信号である（正転検知）ハイレベルＨ信号ｇを得る。磁性移動体の逆方向への移動に基づく、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆの相互の位相により、信号ｇを得る。実施の形態１では、磁性移動体の逆方向への移動に基づいて、第２の信号である（逆転検知）ローレベルＬ信号ｇを得る。
【００３１】
さらに一方の矩形波信号ｅと信号ｇは第２論理回路４６に入力される。第２論理回路４６の３出力はそれぞれ出力トランジスタ３７,４３,４０のベース端子に入力される。出力トランジスタ３７,４３,４０のエミッタ端子はそれぞれ接地される。出力トランジスタ３７,４３のコレクタ端子は、それぞれ抵抗３９,４１を介して、センサ出力信号ｈを発生する端子となる。同様に出力トランジスタ４０のコレクタ端子もセンサ出力信号ｈを発生する端子となる。抵抗４１は抵抗３９より小さい抵抗値である。センサ出力信号ｈを発生する端子はコンピュータユニット４２に伝達された後、抵抗１５を介して電源Ｖｃｃに接続される。センサ出力信号ｈは、第３比較回路４４に入力され、比較レベル１と比較され信号ｉを得る。またセンサ出力信号ｈは第４比較回路４５に入力され、比較レベル２と比較され信号ｊを得る。
【００３２】
第１論理回路２５と第２論理回路４６と出力トランジスタ３７,４３,４０で出力信号処理回路５１を構成する。磁性移動体の正方向への移動に基づいて得られる第１の信号であるハイレベルＨ信号ｇと、第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを得る。つまり、ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＨによりＡＮＤ回路４６３からＨが発生して、出力トランジスタ４０がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル１信号が発生する（図１１（ａ）参照）。ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６２からＨが発生して出力トランジスタ４３がオンしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル１信号が発生する（図１１（ａ）参照）。
【００３３】
磁性移動体の逆方向への移動に基づいて得られる第２の信号であるローレベルＬ信号ｇと、第１比較回路（第１磁電変化出力回路）２９の出力によりハイレベル２とローレベル２のパルスを得る。つまり、ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＨにより回路４６１からＨが発生して、出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル２信号が発生する（図１１（ｂ）参照）。ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６１，４６２，４６３がすべてオフしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル２信号が発生する（図１１（ｂ）参照）。
【００３４】
出力信号処理回路５１の出力するパルス（ハイレベル１とローレベル１のパルス及びハイレベル２とローレベル２のパルス）を一方の比較回路（第４比較回路４５）で一方の比較レベル（比較レベル２）と比較しその大小を信号ｊとして出力する。同様に出力信号処理回路５１の出力するパルス（ハイレベル１とローレベル１のパルス及びハイレベル２とローレベル２のパルス）を他方の比較回路（第３比較回路４４）で他方の比較レベル（比較レベル１）と比較しその大小を信号ｉとして出力する。なお、出力信号処理回路５１に対して、矩形波信号ｅと矩形波信号ｆを互いに入れ替えて入力することも可能である。
【００３５】
出力信号処理回路５１では、図１１（ａ）（ｂ）の波形ｈを参照して、ハイレベル１とローレベル１のパルスが他方の比較レベル（比較レベル１）と交差しないようにすると共に、ハイレベル２とローレベル２のパルスが一方の比較レベル（比較レベル２）と交差しないように、ハイレベル１とローレベル１のパルスに対して、ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を異ならせて構成している。図１１（ａ）の波形ｈで説明すると、ハイレベル１の電位は比較レベル１と交差しなければ、ローレベル２の電位を超えて比較レベル１により接近させることもできる。同様に図１１（ｂ）の波形ｈで説明すると、ローレベル２の電位は比較レベル２と交差しなければ、ハイレベル１の電位より低くして比較レベル２に接近させることもできる。
【００３６】
次に動作について説明する。図１１，図１２は図１０の電気回路図の各部ｅ,ｆ,ｇ,ｈ,ｉ,ｊの波形を示し、図１１（ａ）は正回転、図１０（ｂ）は逆回転、図１２（ｃ）は正回転から逆回転に反転する場合を示している。図のように、信号ｅとｆの組み合わせにより、図１１（ａ）の正回転の場合では、信号ｉがハイレベルとなり、信号ｊは磁性移動体の凹凸に対応した信号（凹凸である正転信号）を出力する。図１１（ｂ）の逆回転の場合では、信号ｊはローレベルとなり、信号ｉは磁性移動体の凹凸に対応した信号（凹凸である逆転信号）を出力する。このように信号ｉ、ｊによって、コンピュータユニットは磁性移動体の凹凸に対応した信号と回転方向を検出することができる。図１２（ｃ）は正回転から逆回転に反転する場合の波形を示し、センサ出力信号ｈは図のような動作となる。図１２（ｃ）の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅ，ｆの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｅ，ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００３７】
図１３は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図１３の上部の図で、ＭＲ素子と対向する磁性移動体４は、反転位置で正転と逆転を繰返す。このときの各繰返しパターン（ａ）,（ｂ）における図１０の電気回路図の各部の波形を図１３（ａ）,（ｂ）で示す。図１３の上右部の図は、第１論理回路２５による論理判定の結果を示すもので、信号ｅの立上りエッジ，立下りエッジ時における信号ｆのＨ，Ｌの値により、信号ｇのＨ（正回転），Ｌ（逆回転）が出力されることを示している。
【００３８】
図１３（ａ）,（ｂ）で正回転の時間では、各部の波形は図１１（ａ）の正回転の場合と同じとなる。図１３（ａ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の歯部で正転と逆転を繰り返しており、矩形波信号ｅは、その反転位置がローレベルＬとハイレベルＨの切替わり位置であるため、ＬとＨを繰返す。一方矩形波信号ｆは、その反転位置がその前後でローレベルＬであるため、Ｌを持続する。そのため、信号ｇは、図１３の右上図に従って、矩形波信号ｅの立下りエッジと立上りエッジと矩形波信号ｆのローレベルにより、ローレベルＬ（逆回転）とハイレベルＨ（正回転）となる（波形ｇ参照）。そのため、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ハイレベル２（逆転）とローレベル１（正転）となり、信号ｉに凹凸である逆転信号を発生し、信号ｊに凹凸である正転信号を発生する。従って磁性移動体４は、正回転でも逆回転でもない状態であり、逆転と正転を繰返していると判定できる。
【００３９】
図１３（ｂ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の凹部で正転と逆転を繰り返しており、矩形波信号ｅは、その反転位置がハイレベルＨとローレベルＬの切替わり位置であるため、ＨとＬを繰返す。一方矩形波信号ｆは、その反転位置がその前後でハイレベルＨであるため、Ｈを持続する。そのため、信号ｇは、図１３の右上図に従って、矩形波信号ｅの立上りエッジと立下りエッジと矩形波信号ｆのハイレベルにより、ローレベルＬ（逆回転）とハイレベルＨ（正回転）となる（波形ｇ参照）。そのため、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ローレベル２（逆転）とハイレベル１（正転）となり、信号ｉはハイレベルＨ信号に固定され、信号ｊはローレベルＬ信号に固定される。従って、両パルスとも出力されないので、磁性移動体４は回転していないと判定できる。
【００４０】
このように両方の場合とも磁性移動体４の位置情報を誤認識することがなく良好な検出が可能となり、磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。なお、磁気検出素子（磁電変換素子）としては、ＭＲ素子の他に、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、トンネル磁気抵抗効果素子やホール素子を用いることができる。
【００４１】
また、ＭＲ素子としてＧＭＲ素子を用いることにより、ブリッジ回路出力を大きくすることができ、歯状磁性移動体と磁気検出装置間の距離が大きな場合でも検出可能になり、装置の特性が向上する。ＭＲ素子のＭＲ変化率は２〜６％であるが、ＧＭＲ素子のそれは約３０％なので、ブリッジ回路出力は５〜１５倍となる。また、デジタル信号の他アナログ信号を用いてもよい。以上のように実施の形態１によれば、被検出対象である磁性移動体の移動方向を検知できるとともに、磁性移動体の位置情報を誤認識することなく検出できる。磁性移動体の検出エッジ付近での振動等による正転と逆転の繰返し動作時においても誤認識せず良好な検出ができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１４は実施の形態２による磁気検出装置の電気回路図である。図１５は図１４の電気回路図の各部ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの波形を示す図であり、正回転から逆回転への切り換わりのタイミングでの動作を示す。図１０の磁気検出装置と比較して異なる内容を中心に説明する。図１４では第２論理回路４６の回路４６１と回路４６２の２出力が共に出力トランジスタ３７のベース端子に接続され、回路４６３の出力が出力トランジスタ４０のベース端子に接続される。出力トランジスタ３７、４０のエミッタ端子は接地される。
【００４３】
出力トランジスタ３７のコレクタ端子は、抵抗３９を介して、センサ出力信号ｈを発生する端子となる。同様に出力トランジスタ４０のコレクタ端子もセンサ出力信号ｈを発生する端子となる。センサ出力信号ｈを発生する端子はコンピュータユニット４２に伝達された後、抵抗１５を介して電源Ｖｃｃに接続される。その後は、図１０と同様に、センサ出力信号ｈは、第３比較回路４４に入力され、比較レベル１と比較され信号ｉを得る。またセンサ出力信号ｈは第４比較回路４５に入力され、比較レベル２と比較され信号ｊを得る。
【００４４】
このようにすることにより、磁性移動体の正方向への移動に基づいて得られる第１の信号であるハイレベルＨ信号ｇと、第１比較回路２９の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを得る。つまり、ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＨによりＡＮＤ回路４６３からＨが発生して、出力トランジスタ４０がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル１信号が発生する（図１５参照）。ハイレベルＨ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６２からＨが発生して出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル１信号が発生する（図１５参照）。
【００４５】
磁性移動体の逆方向への移動に基づいて得られる第２の信号であるローレベルＬ信号ｇと、第１比較回路２９の出力によりハイレベル２とローレベル２のパルスを得る。つまり、ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＨにより回路４６１からＨが発生して、出力トランジスタ３７がオンしてセンサ出力信号ｈとしてローレベル２信号が発生する（図１５参照）。ローレベルＬ信号ｇと第１比較回路２９のＬにより回路４６１，４６２，４６３がすべてオフしてセンサ出力信号ｈとしてハイレベル２信号が発生する（図１５参照）。
【００４６】
このとき、磁性移動体の正方向への移動に基づくハイレベル１信号と、磁性移動体の逆方向への移動に基づくローレベル２信号は、同じ出力トランジスタ３７がオンしたときの
センサ出力信号ｈであり、両信号は電位が同レベルになる。図１４のその他の動作は実施の形態１と同じである。
【００４７】
図１６（ａ），（ｂ）は磁性移動体が反転位置で正転と逆転を繰り返す繰返しパターン（ａ）,（ｂ）による図１４の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。図のように図１６（ａ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の歯部で正転と逆転を繰り返しており、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ハイレベル２（逆転）とローレベル１（正転）となり、信号ｉに凹凸である逆転信号を発生し、信号ｊに凹凸である正転信号を発生する。従って磁性移動体４は、正回転でも逆回転でもない状態であり、逆転と正転を繰返していると判定できる。
【００４８】
図１６（ｂ）の正転と逆転を繰り返す時間では、、磁性移動体４の凹部で正転と逆転を繰り返しており、センサ出力信号ｈは、波形ｈで示すように、ローレベル２（逆転）＝ハイレベル１（正転）となり、信号ｉはハイレベル信号に固定され、信号ｊはローレベル信号に固定される。従って、両パルスとも出力されないので、磁性移動体４は回転していないと判定できる。このように両方の場合とも磁性移動体の位置情報を誤認識することがなく良好な検出が可能となる。このように実施の形態２では実施の形態１と同様の動作が得られるうえに、図１４の電気回路図で示すとおり出力トランジスタと抵抗体を各々１個づつ削減しコスト低減が計れる。
【００４９】
実施の形態３．
図１７は実施の形態３における図１４の電気回路図の各部ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの波形を示す図であり、正回転から逆回転への切り換わりのタイミングでの動作を示す。実施の形態３は図１４の実施の形態２の電気回路図の抵抗体３９を、図１７で示す信号ｈにおいて、正回転時のセンサ出力信号ｈのハイレベルをハイレベル１、ローレベルをローレベル１とし、逆回転時のセンサ出力信号ｈのハイレベルをハイレベル２、ローレベルをローレベル２とした場合、ハイレベル１≒ローレベル２≒１／２（ハイレベル２―ローレベル１）となるように最適値化したものであり、その他は実施の形態２と同じである。実施の形態３では、実施の形態２と同様の検出性能が得られることはもちろんであるが、さらに、図１７の信号ｈからわかるように、コンピュータユニット側の比較レベル１と比較レベル２の設定余裕度がアップする。また、センサ出力信号ｈを受ける側のコンピュータユニットの比較レベル設定の余裕度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の基礎技術における磁気検出装置の電気回路図である。
【図２】図１の第１論理回路の詳細な電気回路図である。
【図３】磁性移動体の反転パターン（ａ）（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図４】磁性移動体の反転パターン（ｃ）（ｄ）による図１の電気回路図の各部の波形図である。
【図５】磁性移動体の反転パターン（ａ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図６】磁性移動体の反転パターン（ｂ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図７】磁性移動体の反転パターン（ｃ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【００５１】
【図８】磁性移動体の反転パターン（ｄ）による図２の電気回路図の各部の波形図である。
【図９】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１０】実施の形態１による磁気検出装置の電気回路図である。
【図１１】磁性移動体の回転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１２】磁性移動体の反転による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１３】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１０の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【００５２】
【図１４】実施の形態２による磁気検出装置の電気回路図である。
【図１５】磁性移動体の反転による図１４の電気回路図の各部の波形を示す図である。
【図１６】磁性移動体の繰返しパターン（ａ）（ｂ）による図１４の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【図１７】実施の形態３における磁性移動体の反転による図１４の電気回路図の各部の波形を示す図である。
【図１８】従来の磁気検出装置の磁気回路構成図である。
【図１９】従来の磁気検出装置の電気回路図である。
【図２０】図１９の電気回路図の各部の波形とそれを説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 磁石 ２ Ｉチップ
４ 歯状磁性移動体 ５ 回転軸
６，８，９、１２，１３，１５，１６，１７，１９，２０，３９，４１ 抵抗
７，１０，１１，１４，１８，２４ 接続点
２１ａ，２１ｂ，２２ 磁気検出素子（磁電変換素子）
２３,３０ ブリッジ回路 ２５ 第１論理回路
２９ 第１比較回路 ３６ 第２比較回路
【００５４】
３７,４０,４３ 出力トランジスタ ３８ Ｄフリップフロップ回路
３８−１,３８−２,３８−３,３８−４ Ｄフリップフロップ回路
４２ コンピュータユニット ４４ 第３比較回路
４５ 第４比較回路 ４６ 第２論理回路
５１ 出力信号処理回路 ４１１,３９１ 抵抗
３７１,４０１ 出力トランジスタ ４６１,４６２ 回路
４６３ ＡＮＤ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス磁界中に、被検出対象である歯状磁性移動体に対向しその移動方向に並べて配置され、前記被検出対象の移動に応じるバイアス磁界の状態変化により電気量変化を生じる第１，第２磁電変換素子体、
前記第１磁電変換素子体の電気量変化を出力する第１磁電変化出力回路、
前記第２磁気変換素子体の電気量変化を出力する第２磁電変化出力回路、
前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記磁電変化出力回路の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、
前記被検出対象の逆方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記磁電変化出力回路の出力により、前記ハイレベル１と前記ローレベル１の少なくともいずれかを異にするハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路、
前記出力信号処理回路の出力するパルスを一方の比較レベルと比較し出力する一方の比較回路、
及び、前記出力信号処理回路の出力するパルスを前記一方の比較レベルと異なる他方の比較レベルと比較し出力する他方の比較回路を備えるものにおいて、
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように構成されたことを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように、前記ハイレベル１とローレベル１のパルス又は前記ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を変化させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記ハイレベル１とローレベル１のパルス又は前記ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を変化させるために、論理回路とトランジスタを用いたことを特徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１と前記ローレベル２を同じ電位となるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記出力信号処理回路は、各レベルの電位が、前記ハイレベル１≒前記ローレベル２≒１／２（前記ハイレベル２―前記ローレベル１）となるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記出力信号処理回路は、前記第１磁電変化出力回路の出力信号の立上りエッジによりトリガされる第１の立上りエッジＤフロップフロップ回路と、前記第２磁電変化出力回路の出力信号の立上りエッジによりトリガされる第２の立上りエッジＤフリップフロップ回路と、前記第１磁電変化出力回路の出力信号の立下りエッジによりトリガされる第１の立下りエッジＤフロップフロップ回路と、前記第２磁電変化出力回路の出力信号の立下りエッジによりトリガされる第２の立下りエッジＤフリップフロップ回路とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気検出装置。
【請求項１】
バイアス磁界中に、被検出対象である歯状磁性移動体に対向しその移動方向に並べて配置され、前記被検出対象の移動に応じるバイアス磁界の状態変化により電気量変化を生じる第１，第２磁電変換素子体、
前記第１磁電変換素子体の電気量変化を出力する第１磁電変化出力回路、
前記第２磁気変換素子体の電気量変化を出力する第２磁電変化出力回路、
前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記磁電変化出力回路の出力によりハイレベル１とローレベル１のパルスを発生し、
前記被検出対象の逆方向への移動に基づく、前記第１磁電変化出力回路の出力と前記第２磁電変化出力回路の出力の相互の位相により、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記磁電変化出力回路の出力により、前記ハイレベル１と前記ローレベル１の少なくともいずれかを異にするハイレベル２とローレベル２のパルスを発生する出力信号処理回路、
前記出力信号処理回路の出力するパルスを一方の比較レベルと比較し出力する一方の比較回路、
及び、前記出力信号処理回路の出力するパルスを前記一方の比較レベルと異なる他方の比較レベルと比較し出力する他方の比較回路を備えるものにおいて、
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように構成されたことを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１とローレベル１のパルスが前記他方の比較レベルと交差しないようにすると共に、前記ハイレベル２とローレベル２のパルスが前記一方の比較レベルと交差しないように、前記ハイレベル１とローレベル１のパルス又は前記ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を変化させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記ハイレベル１とローレベル１のパルス又は前記ハイレベル２とローレベル２のパルスの電位を変化させるために、論理回路とトランジスタを用いたことを特徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記出力信号処理回路は、前記ハイレベル１と前記ローレベル２を同じ電位となるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記出力信号処理回路は、各レベルの電位が、前記ハイレベル１≒前記ローレベル２≒１／２（前記ハイレベル２―前記ローレベル１）となるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記出力信号処理回路は、前記第１磁電変化出力回路の出力信号の立上りエッジによりトリガされる第１の立上りエッジＤフロップフロップ回路と、前記第２磁電変化出力回路の出力信号の立上りエッジによりトリガされる第２の立上りエッジＤフリップフロップ回路と、前記第１磁電変化出力回路の出力信号の立下りエッジによりトリガされる第１の立下りエッジＤフロップフロップ回路と、前記第２磁電変化出力回路の出力信号の立下りエッジによりトリガされる第２の立下りエッジＤフリップフロップ回路とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−３１１４７（Ｐ２００９−３１１４７Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９６０６１（Ｐ２００７−１９６０６１）
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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