JPH0469986A - 磁電変換素子の出力補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁電変換素子の出力補正装置に関し、特に、
経年変化によって予定範囲から出力レベルがずれた場合
に、これを前記予定範囲内に補正することができる磁電
変換素子の出力補正装置に関する。

（従来の技術） 軸の回転量や移動体の変位量を検出するために、磁気抵
抗素子（ＭＲ素子）やホール素子等の磁電変換素子が使
用される。

例えば、前記軸や移動体等の被検出体に極性を交互に配
置して複数の磁石を設け、該磁石に対向させて前記ＭＲ
素子を配置する。このような構成において、被検出体を
該ＭＲ素子に対して変位させると、複数の磁極が順番に
ＭＲ素子に接近しては、また遠ざかるという動作が繰返
され、ＭＲ素子の抵抗値は被検出体に設けられた各磁石
との相対位置に応じて変化する。したがって、ＭＲ素子
に電圧をかけておき、該ＭＲ素子を流れる電流の変化を
取り出すことにより、該電流の変化に基づいて被検出体
の変位量を検出することができる。

被検出体の変位量を検出するための回路例および信号波
形を第５図に示す。

同図（ａ）において、ＭＲ素子１からは、該ＭＲ素子１
と前記被検出体に設けられた磁石との相対位置の変化に
応じて正弦波状の信号が出力される。

該ＭＲ素子１の出力信号は増幅器２で増幅される。

増幅後の信号は波形整形器３に入力され、基準電圧Ｖｒ
ｅｒと比較されて比較結果が矩形波となって出力される
。出力された矩形波は前記正弦波状の信号と対応する。

第５図（ｂ）に前記波形整形器３の入力信号つまり増幅
後の信号と、該波形整形器３から出力された矩形波信号
を示す。

矩形波信号の１周期に対応する被検出体の変位量をあら
かじめ測定しておくことにより、該矩形波のサイクル数
（パルス数）を図示しない計数手段で計数して被検出体
の変位量を検出てきる。

ところで、第５図（ｂ）に点線で示したように、経年変
化によってＭＲ素子１の出力がずれてくる。

このずれが大きい場合は、ＭＲ素子１の出力範囲が基準
電圧Ｖｒｅｆからはずれ、その結果、該基準電圧Ｖ、８
．に基づく波形整形ができなくなる。

このような聞届に対し、前記正弦波状波形の中点電位を
基準電圧Ｖｒｅｆとして設定し、ＭＲ素子の出力が基準
電圧Ｖｒｅｆからはずれることがないようにした装置が
ある。該装置の回路例を第６図に示す。

同図において、前記ＭＲ素子１の出力は増幅器２で増幅
されて波形整形器３に人力される。一方、波形整形器３
の基準電圧Ｖｒｅｆ’としてコンデンサ４の電圧が入力
される。コンデンサ４の電位は、ＭＲ素子１の出力の平
均値すなわち中点電位に保持される。

（発明が解決しようとする課題） 上記の従来装置には次のような問題点がある。

すなわち該装置では、電源投入後やＭＲ素子の出力レベ
ルが変動した時には、コンデンサ４の電位がＭＲ素子１
の中点電位に安定するまでに時間がかかる。したがって
、微少変位の測定においてはコンデンサ４の電位がＭＲ
素子１の中点電位に到達しないため所望の波形整形がで
きない。

同様に、被検出体の移動が連続的でなくて断続的に移動
する場合には、被検出体が停止している間はＭＲ素子１
の出力が変化しないのでコンデンサ４の電位はＭＲ素子
１の出力と等しくなるか、放電して電位が低下するため
、被検出体が再び移動を始めた場合の追従性が悪い。

被検出体が停止している間も基準電圧ｖｒｅｆを中点電
位に保持するようにして、起動時にも安定した基準電圧
Ｖｒｅｒが得られるようにするためにはコンデンサ４の
容量を大きくすればよいが、そのようにすると電源投入
後の追従性はますます悪化するという問題点がある。

また、基準電圧ｖｒｅｆ’にヒステリシスを持たせ、入
力信号レベルの上昇時と下降時とで、それぞれの基準電
ハ’ｔｅｌ’異なら＋Ｏ！るよ・ｌｌ：ｉるＪ」がある
。、：のよう１：基準重重：　Ｖ　ｒｃｒ　ｊ＝　ｌ：
ｌ：λり・リシ″べを持たせること１．゛より、ノイズ
にＪ、−１て誤ンたパル１４．−号を出力すること４防
＋）−Ｎ″Δ、Ｊ１確な波形整形がこ・きる。

ところで、従来は、前記基準電”　”’　ｒｅｆを、Ｒ
４Ｒ素）゛の出力の中点を基準とじＣｉ（＋定するよ・
）にしでいたので、ＭＲ素子“の出力の変動にｔｉｎ−
ｖで４〕化さゼる必蓼かあ・」た。ところが、４述のＪ
゛・りにＭＲ素子の出力特性がイ＼確定であると中点電
位も不羅定であるため、ヒスラ“リジスを持たせた基準
重重−”ｖｅｆ’をあらかじめ設定することが困難とな
る。

本発明の目的は、Ｊ、記復来技術の問題点を解消１２、
釘（１変化ＩＪ伴・うＰＮ２　Ｒ累ｆの出力の変動を補
」］し、矩形波への変換を確実にすると共に、矩形波へ
の変換のための比較基準電圧の設定を容易ｉ２行えるよ
フにし、た磁電変１！１素ｆの出力補正装置を提供４”
ることにある。

（課題イー解決するだめの手段およびｆ１用）前記の問
題点を解決り、、、、、　５的を達成４゛るｔめ１１、
本発明は、磁電変換票ｆ−の出力Ｌ・ベルを変換側るレ
ベル変換Ｔｉ、＝、該ｌ、・ベル置換−Ｊ段・の出力（
ハζｊを矩形波に変換する波形整形］゛段とを具備４゛
シ１と共に、前記波形整形手段に人力さｔする（ｒ−：
′、’：’　Ｌ・ベルの１−限および↑パ限を決定する
しきい値を＝４月）、前記１ノベル変換１゛段の出力レ
ベルが前ｇａＬきいい４超えた場合に、磁電変換素Ｊ〜
の出カイ１４号に加算憚るオフセット缶号を変化させ゛
Ｃレベル変換〕゛７段の出力ｆ１−：号Ｉ／ベルを前記
−１−限お、Ｊ゛び１限の範囲内に調整するように構成
した点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記波形整形手段に供給される１３号
を波形整形するための、ヒステリシス４持たゼた１昇側
および上゛降側基準電圧の発生手段を貝倫し、該上昇例
およびト降側基準電Ｊ１を前記、Ｌ限および）限のしき
い飴（、基づいて決定虻゛るよっに構成し、た点に第２
の特徴がある。

上記第１の特徴を有する本発明では、磁電変換素ｆの出
力信号を予定のレベル範囲内にとどめることができるの
で、該予定の範囲内に比較基準電１］［を設定しご読比
、軸基準電圧に基づいてｈ１１重変換累子の出力を所望
のようｉ；＝波形整形ごきるよう１．゛なる。

また、本発明は第２の特徴にょっｃ、Ｊ゛・・定の１゜
きい値１．″基づいで磁電変換＊　コ′’−の出力（１
，号を波形整形φ゛るための基準重重を設定できるのＣ
゛、該基準を汁を設定する基準が明確であり、所望ｊυ
波形整形が饅゛実かっ各易１．′ムる６、 （実施例） 以上に図面を参照し、“ζ、本発明の−・実施例を説、
明する。第１図は４発明の一実廁１例を示す回路図ごあ
り、第ｊ）図古同ｔＩ号は同一または同）゛部分４示す
。

同図において、増幅器２の出力信号は、該信号の糺囲を
制限Ａるための上限設定用比較器（以上、上限＝ｑ定器
という）５と上限設定用比較器（以上、上限設定器とい
っ）６とｒ供給される。」、隔設定器５は、予定の上限
し５古い値よりも増幅器２の出力が大きい場合に、カウ
ンタ７にカウント値を予定数だｉプ減少させる信すを出
力り２、一方、下限設。

定器６は、予定の上限し占い値よりも増幅器２ｃｎ出力
が小さい場合に、カウンタ７１カウント値を予定数たｉ
、を増加させる信号を出力する。

前記カウンタ７にはクロック発η器８から予定周期むク
ロック信号が供給され、該クロック信号に応答【、ζカ
ウンタ７はカラン）・値をＤ　／　Ａ　！＆換器９に出
力４″る。Ｄ／Ａ変換器９は供給され！１．カウント値
４．１”ナログ変換して増幅器２にオフセット電圧を出
力す”る。

このよ）に、増幅器２のＡノセット電圧はカウンタ７□
のカウント値によって設定され、該カウント値は、増幅
器２の出力が上限設定器５おＪ、び上限設定器６のし、
きい値を超えた時にそれぞれから出力される信号に応答
し、て更新される。

すなわち、上限設定器５の出ノｊ（、応答し”Ｃ前記増
幅器２のオフセット電圧を）定■たけドげるようにカウ
ント値が更新され、を隔設定器６の出力に応＄１．で前
記増幅器２のオフセット電圧を予定量だＩｔ　、、ｌげ
るようにカウント値が更新される。

また、増幅器２の出力信号は波形整形器３に入力され、
矩形波に変換される。波形整形器３の基準電圧ｖ、８．
の入力端子（十入力端子）には、波形整形器３の出力が
フィードバックされる。したがって、基準電圧ｖｒｅｆ
’に対する前記増幅器２の出力レベルの大小に応じ、異
なる２種類の基準電圧ｖｒｅｒつまりヒステリシスを持
った基準電圧が前記十入力端子に供給されるようになる
。

抵抗「１〜ｒ６は上限設定器５、下限設定器６、および
波形整形器３の基準電圧を決定するために設けられる。

次に、上記のように構成された回路に基づく出力補正動
作について説明する。第２図〜第４図は本実施例の動作
を説明するための波形図である。

まず、第２図において、前記増幅器２の出力信号ＷＯが
上限設定器５および下限設定器６のしきい値Ｓ１．Ｓ２
の間にある場合は、上限設定器５および下限設定器６か
らカウンタ７のカラン１値を更新させる信号が出力され
ないので、増幅器２の出力レベルは補正されない。

一方、第３図（ａ）に示したように、増幅器２の出力信
号ｗ３が上限設定器５のしきい値Ｓ２を超えると、該上
限設定器５はカランタフにカウント値を減少させる信号
を出力し、増幅器２のオフセット電圧が下げられる。そ
の結果、増幅器２から出力される信号ＷＯのレベルは下
方に補正され、信号Ｗｌ、Ｗ２のようになる。なお、信
号Ｗ１およびＷ２は１回の補正量が異なる例をそれぞれ
示したものであり、信号Ｗ１より信号Ｗ２の方が１回の
補正量が大きい。

前記補正された出力信号ｗｌ、ｗ２を、基準電圧■　　
１およびＶｒｅｆ２に基づいて波形整形器ｒｅｆ’ ３で整形すると、第３図（ｂ）に示したような矩形波信
号が得られる。矩形波信号ｗｒｌは正弦波状信号Ｗ１に
対応し、矩形波信号ｗ　ｒ　２は正弦波状信号Ｗ２に対
応する。

このように、上限設定器５および下限設定器６で設定さ
れた範囲からはずれた信号Ｗ３のレベルを補正すること
により、ＭＲ素子１の出力信号を確実に矩形波信号とし
て検出できる。

第２図および第３図に示した例では、増幅器２の出力信
号の幅より上限設定器５および下限設定器５のしきい値
Ｓ１および８２間の幅を大きくした場合を示した。この
場合には、上述のように１回の補正量が異なることによ
って、矩形波信号のデユーティ比（ハイレベル時間／周
期）が異なる（第３図参照）。

単一のＭＲ素子の出力信号のサイクル数（矩形波信号の
パルス数）を計数し、その結果に基づいて予定の制御を
行う場合には、このようなデユーティ比の差は実用上問
題とはならない。

しかし、複数のＭＲ素子を用い、それぞれの出力信号の
位相差に基づいて予定の判定、例えば被検出体の移動方
向の判定制御を行うような場合には、前記デユーティ比
が５０％前後であることが望ましい。

次に、デユーティ比を前後にするための手段を説明する
。

第４図において、上限設定器５および下限設定器６のし
きい値Ｓ１および８２間の幅は増幅器２の出力信号の幅
より小さく設定されている。

この場合は、上限設定器５および下限設定器６のしきい
値Ｓｌ、Ｓ２で増幅器２の出力信号Ｗ４の幅が制限され
、補正後の増幅器２の出力信号Ｗ５の中点と前記しきい
値Ｓｌ、５２間の中央位置とが略一致するようになる。

その結果、しきい値Ｓｌ、Ｓ２を基準として予定のレベ
ルに設定された基準電圧■、。ｒｌおよびｖｒｅｆ’　
”に基づき、はぼ一定したデユーティ比の矩形波信号ｗ
ｒ５を検出できる。　次に、波形整形器３の基準電圧Ｖ
　　１およびｖｒｅｆ２を、前ｅｆ 記しきい値Ｓｌ、Ｓ２に基づいて設定する場合の具体的
数値例を示す。

例えば、しきい値Ｓｌ、５２間の電位差を１ボルトに設
定し、該しきい値Ｓ１およびＳ２にそれぞれ０．７ボル
トの電位を加算または減算した値をそれぞれ基準電圧ｖ
　　１および■ｒｅｒ２とすｒｅｆ’ る。

この場合、例えば、上限設定器５のしきい値Ｓ２を３ボ
ルト、下限設定器６のしきい値を２ボルトにして、波形
整形器３の基準電圧が２．３ボルトおよび２，７ボルト
になるよ）に電源車１］７および前記各抵抗ｒ　１−　
ｒ　６顧イ選定づる９゜この上５１．１．１．隔設定器
ｊ〕および１・隔設定器６の（きい値Ｓ１お　　　間　
幅　予想　　増幅器２の出力幅４！り小さく４るごとｌ
；：　、Ｊニーｔて、増幅器２の出力（、：列を矩形べ
“１、゛変換４゛る場合の」」・−較基準値の設定か容
易になり、かつ矩形波の１’２−デイ比苓、はぼ一定に
４るこ２′かできる。

なお、必ずしも、上限設定器Ｆ）お上び上限設定器６の
し、きい値Ｓ１および８２間の幅苓予想される増幅器２
の出力幅より小ａ＜Ｌなくても、し八い値Ｓ１おＪ、び
Ｓ２間の幅を、予想される増幅器２の出力幅と路間・に
することによ−）で矩形波のデコーーーブイ比をほぼ一
定にすることができる。

また、従来の補正装置コ゛゛は、電源投入時：Ｉンデン
サが充電されるま゛ご補１）が開始さ第１なか−）たが
、本実施例によれば、電源投入時におい゛Ｃ１増幅器２
の最初の１妓形目のイ、−１号がしきい値Ｓ１またはＳ
２を超スた時点で、し、きい値Ｓ１およびＳ２の範囲内
に制限されるように補任される。Ｉ、たが・−て、該範
囲内に設定、へれた基準電）−１Ｖｆｅ「１　＊Ｓよび
Ｖｒｅｆ　”に基・づいてＭＲ素ｆ１の出力６１号を電
源役人的後から確実に矩形波（、゛変換することがｒ・
きる、。

本実施例Ｕは、増幅器２のＡノセット電Ｉ］を嬶・Ｘて
該増幅器２の出ノ月２ノベルを調整６′るようにし、た
が、下限設定器５および上限設定器、６の出ノ月５、基
づいて、増幅器２（ご人力されるＭＲ素子の出力レベル
をアナログ的に加減算４“るよ・）にし“て、もよい。

〈発明の効果） 以」の説明から明らかなよう１、゛、本発明ｒよれば、
次のような効果が得られる。

（＋、）　１．、きい鎖で設定さ４゛また１−限および
Ｆ′隔の間に磁電変換素ｆの出力レベルを制限できるの
で、粁１変化の影響を受けず、磁電変換素子の出力不確
実に矩形波と１１で検出するこさができる。

（２）　、、Ｊ限およびド限間の幅を、磁電変換素子の
出力幅より実質１人きくない値に設・定するごとによ・
、て矩形波のデユーティ比を略一定にできる。

（３）　、Ｊ：、：ｌ！Ｈおよび下限４・基準と（て矩
形波（Ｊ変換するだめのＩｔ、較基準値を設定（、きる
のでｌ１ＩＩｒ望の７り」−ラ“・イ比の矩形波をｉり
るための該基準値の設定が容易である。

（４）磁電変換素ｆの出力波形を矩形波ｉ、′７変換す
るための比較基準値苓ｉＱ記士限およびＦ’限の間に設
定されるので、電源役人的後から矩形波を得る。“とが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例を丞す回路図、第？図はＭ
　Ｒ素子の出力信Ｉ）波形図、第３図、第４図はＭＲ素
了の出力信号おＪ、びその整形後の波形図、第５図は従
来装置の回路図および千の出力波杉図、第６図は他の笹
来装置の回路図である。 第２図 ｒノ ドＭＲ素Ｆ、　２・・・増幅器、３・・・波杉整形器、
５・・・」−隔設定器、６・・下限設定器、７・・・カ
ウレタ 代理人　弁理士　平木通人　外１名

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁電変換素子の出力信号にオフセット信号を加算
   するレベル変換手段と、 レベル変換手段の出力を矩形波に変換する波形整形手段
   と、 レベル変換手段の出力信号レベルが予定の上限しきい値
   を超えた場合に、上限検出信号を出力する上限設定手段
   と、 レベル変換手段の出力信号レベルが予定の下限しきい値
   を超えた場合に、下限検出信号を出力する下限設定手段
   と、 前記レベル変換手段の出力信号レベルを前記上限しきい
   値および下限しきい値の間に調整するため、前記上限検
   出信号および下限検出信号に応答して、前記磁電変換素
   子の出力信号に加算すべきオフセット信号を発生する手
   段とを具備したことを特徴とする磁電変換素子の出力補
   正装置。
2. （２）前記レベル変換手段が前記磁電変換素子の出力信
   号の増幅器であって、オフセット信号を変化させて該増
   幅器の出力信号レベルを変換することを特徴とする請求
   項１記載の磁電変換素子の出力補正装置。
3. （３）前記オフセット信号を発生する手段が、前記上限
   検出信号および下限検出信号に応答してカウント値が更
   新されるカウンタと、 該カウンタのカウント値に対応する電圧を前記オフセッ
   ト信号として設定する手段とを具備したことを特徴とす
   る請求項１または２記載の磁電変換素子の出力補正装置
   。
4. （４）前記波形整形手段では、ヒステリシスを持たせた
   基準電圧に基づいて、供給された信号を矩形波に変換す
   ると共に、 前記基準電圧を前記上限しきい値および下限しきい値に
   基づいて決定することを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の磁電変換素子の出力補正装置。
5. （５）前記上限しきい値および下限しきい値間の幅を、
   供給されるレベル変換手段の出力信号の大きさよりも実
   質上大きくない値に設定したことを特徴とする請求項１
   〜４のいずれかに記載の磁電変換素子の出力補正装置。