JPH0478217A - 磁電変換素子の出力信号波形整形装置 - 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信号波形整形装置に関し
、特に、回転体の回転量検出や移動体の変位量検出に用
いられる磁電変換素子の出力信号波形整形装置に関する
。

（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
反転させ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４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ｖｒｅｆ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４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
の変位量を検出できる。

ところで、第４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から外れ、その結果、該基準電圧Ｖｒｅｆ
に基づく波形整形ができなくなる。

このような問題に対し、前記正弦波状波形の中点電位を
基準電圧Ｖｒｅｒとして設定し、ＭＲ素子の出力が基準
電圧ｖｒｅｒから外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５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に入力される。一方、波形整形器３
の基準電圧Ｖｒ８ｒ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、電源投入直後や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Ｍ
Ｒ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な移動
である場合、例えば、回転と停止とが不規則に繰り返さ
れる自動車のステアリング（ハンドル）の回転量を検出
するような場合には、被検出体（ステアリング）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が、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
Ｖｒｅｆ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。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、回転
と停止とを繰り返す被検出体の動きを検出する場合、お
よび経年変化等に伴うＭＲ素子の出力が変動した場合に
も、確実に前記ＭＲ素子の出力を矩形波へ変換できる磁
電変換素子の出力信号波形整形装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段および作用）前記の問題点
を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁電変換
素子の出力信号の上限値および下限値を保持する手段と
、前記上限値および下限値の平均値に基づいて得られる
値をしきい値として磁電変換素子の出力信号を矩形波に
変換する波形整形手段と、該波形整形手段の出力に応答
して前記上限値を予定量だけ減少させる一方で、前記下
限値を予定量だけ増大させる手段と、磁電変換素子の出
力信号レベルが前記上限値以上になった場合には該上限
値を予定量だけ増大させ、前記出力信号レベルが下限値
以下になった場合には該下限値を予定量だけ減少させる
手段とを具備した点に特徴がある。

上記の特徴を有する本発明では、磁電変換素子の出力信
号レベルの変動に応じて上限値および下限値を設定でき
、該上限値および下限値の中央値をしきい値として磁電
変換素子の出力信号を波形整形できる。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、第４図
と同符号は同一または同等部分を示す。

同図において、図示しない被検出体に設けられた複数の
磁極５が、ＭＲ素子１に対向して配置されている。該Ｍ
Ｒ素子１の両端には電源電圧か印加されていて、前記磁
極５が変位すると、その変位に伴ってＭＲ素子１に加わ
る磁界が変化し、その変化量に応じた電圧信号がＭＲ素
子１から出力される。ＭＲ素子１から出力される電圧信
号は、上限比較器６のプラス入力端子および下限比較器
７のマイナス入力端子、ならびに波形整形器３のプラス
入力端子に供給される。

上限値設定用カウンタ（以下、上限カウンタという）１
１には、予想されるＭＲ素子１の出力電圧の上限値を代
表する予定のカウント値が電源投入時にプリセット部１
５からプリセットされる。

上限カウンタ１１のアップ端子Ｕに信号が供給されると
、前記プリセットされたカウント値はインクリメントさ
れ、ダウン端子りに信号が供給されるとディクリメント
される。上限カウンタ１１のカウント値はＤ／Ａ変換器
８でアナログ値に変換され、上限値として平均値回路１
０および上限比較器６のマイナス入力端子に供給される
。

上限比較器６の出力信号はアンドゲート１３を介して上
限カウンタ１１のアップ端子Ｕに供給される。したがっ
て、ＭＲ素子１の出力電圧が前記上限値にまで到達した
場合、クロック信号に応答してカウント値をインクリメ
ントする信号が上限カウンタ１１のアップ端子Ｕに供給
される。

上限カウンタ１１のダウン端子りには波形整形器３の出
力信号が供給される。

一方、下限値設定用カウンタ（以下、下限カウンタとい
う）１２には、予想されるＭＲ素子１の出力電圧の下限
値を代表する予定のカウント値か電源投入時にプリセッ
ト部１６からプリセットされる。下限カウンタ１２のカ
ウント値も上限カウンタ１１と同様に入力信号に応じて
変化する。

そして、該下限カウンタ１２のカウント値はＤ／Ａ変換
器９でアナログ値に変換され、下限値として平均値回路
１０および下限比較器７のプラス入力端子に供給される
。

下限比較器７の出力信号はアンドゲート１４を介して下
限カウンタ１２のダウン端子りに供給される。したがっ
て、ＭＲ素子１の出力電圧が前記下限値にまで低下した
場合、クロック信号に応答して下限カウンタ１２のダウ
ン端子りにカウント値をディクリメントする信号が供給
される。

下限カウンタ１２のアップ端子Ｕには波形整形器３の出
力信号がインバータ１７で反転されて供給される。

前記平均値回路１０は、入力された前記上限値および下
限値の平均値を出力する。該平均値は波形整形器３に基
準電圧Ｖｒｅｆ’として供給される。

次に、上記のように構成された回路に基づくＭＲ素子１
の中点電位補正動作について説明する。

第２図は本実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。同図において、ＭＲ素子１の出力信号波
形は説明を簡単にするため単純化して示した。

同図において、ＭＲ素子１の出力信号が上昇して、上限
値Ｖｐおよび下限値ｖｂの平均値である基準電圧Ｖｒｅ
ｆに達すると、波形整形器３の出力信号Ｓのレベルがロ
ー“Ｌ２からハイ“Ｈ＃になる。波形整形器３の出力レ
ベルが“Ｈ＃になると、上限カウンタ１１のカウント値
はディクリメントされ、１カウント値に相当する電圧Ｖ
だけ上限値Ｖｐが低下する。

ＭＲ素子１の出力電圧がさらに上昇して上限値Ｖｐに達
すると、上限比較器６の出力信号が“Ｈ″になる。その
結果、前記アンドゲート１３が開き、タロツク信号に応
答してアンドゲート１３の出力信号が“Ｈ′となり、上
限カウンタ１１のカウント値がインクリメントされる。

すなわち、上限値Ｖｐが上昇させられる。

続いて、ＭＲ素子１の出力信号が下降に転じ、基準電圧
Ｖｒｅｆにまで下がった時点で波形整形器３の出力信号
Ｓのレベルが“Ｌ＃に反転する。その結果、インバータ
１７で反転された信号によって下限カウンタ１２のカウ
ント値がディクリメントされ、下限値ｖｂが電圧Ｖだけ
上昇する。

ＭＲ素子１の出力電圧がさらに下降して下限値ｖｂに達
すると、下限比較器７の出力信号が“Ｈ′になる。その
結果、アンドゲート１４が開き、クロック信号に応答し
てアンドゲート１４の出力信号が“Ｈ”となり、下限カ
ウンタ１２０カウント値がディクリメントされる。すな
わち、下限値ｖｂが下降させられる。

このように、電源投入時にプリセットされた上限値Ｖｐ
および下限値ｖｂは固定されたままではなく、波形整形
器３からの出力に応答して上限値Ｖｐおよび下限値ｖｂ
間を狭める方向に更新される。さらに更新された該上限
値Ｖｐおよび下限値ｖｂの範囲からＭＲ素子１の出力信
号か逸脱するようになった場合は、上限値Ｖｐおよび下
限値ｖｂの範囲が拡大されるように上限値Ｖｐおよび下
限値ｖｂを変化させるようにした。

その結果、上限値Ｖｐおよび下限値ｖｂはＭ　Ｒ素子１
の出力信号に追従して変動し、その平均値である基準電
圧Ｖｒｅｆに従ってＭＲ素子】の出力信号の波形が確実
に矩形波に変換される。

なお、ノイズの影響によるＭＲ素子１の出力信号の変動
を吸収するため、ヒステリシスを持たせた基準電圧をし
きい値として設定し、このしきい値に基づいて波形整形
を行うようにしてもよい。

ヒステリシスを持たせた基準電圧に従って波形整形を行
った場合のタイミングチャートを第３図に示した。同図
に示したように、ＭＲ素子１の出力の上昇時は、上しき
い値Ｔｈｌで波形整形か行われ、ＭＲ素子１の出力の下
降時は、下しきい値Ｔｈ２で波形整形が行われる。該上
しきい値Ｔｈｌおよび下しきい値Ｔｈ２の設定は、シュ
ミット回路の応用によって周知の回路構成によって実施
できる。

本実施例では、ロジック回路とアナログ回路との組み合
わせによって上限値および下限値をＭＲ素子１の出力信
号に追従させるようにし、その結果に基づいて得られた
出力信号の中点電位に従って波形整形するように構成し
た。しかしながら、本発明は上記の実施例に示した回路
構成に限定されず、マイクロコンピュータによって構成
してもよい。すなわち、ＭＲ素子１の出力信号をＡ／Ｄ
変換し、その値をマイクロコンピュータに入力してソフ
トウェアによる処理で前記出力信号の平均値を検出する
ようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が得られる。

（１）磁電変換素子の出力範囲が、経年変化や温度変化
の影響によって変動しても、波形整形のための基準電圧
を、前記出力範囲の変動に追従させられるので正確な波
形整形を行える。

（２）波形整形のための基準電圧を生成する上限値およ
び下限値をデジタル値で保持できるので、被検出体の変
位が連続的でない場合や、電源投入直後でも正確な波形
整形を行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図および
第３図は波形整形のタイミングチャート、第４図は従来
装置の回路図およびその出力波形図、第５図は他の従来
装置の回路図である。 １・・・ＭＲ素子、３・・・波形整形器、５・・・磁極
、６・・・上限比較器、７・・・下限比較器、１０・・
平均値回路、１１・・・上限カウンタ、１２・・・下限
カウンタ 代理人　弁理士　平木通人　外１名 第 ■ し 第 図 第４図 第５図 手 続 補 正 書（自発） 平成３年２月 ど 日 特 許 庁 長 官 殿 １゜ 事件の表示 特願平２−１８８０４０号 ２゜ 発明の名称 磁電変換素子の出力信号波形整形装置 （５３２）本田技研工業株式会社 ファミール西新宿４０３号 図 面 ６゜ 補正の内容 図面第１図を別紙の通り補正 プ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁電変換素子の出力信号の上限値および下限値を
   保持する手段と、 前記上限値および下限値の平均値に基づいて得られた値
   をしきい値として磁電変換素子の出力信号を矩形波に変
   換する波形整形手段と、 該波形整形手段の出力に応答して前記上限値を予定量だ
   け減少させる一方で、前記下限値を予定量だけ増大させ
   る手段と、 磁電変換素子の出力信号レベルが前記上限値以上になっ
   た場合には該上限値を予定量だけ増大させ、前記出力信
   号レベルが下限値以下になった場合には該下限値を予定
   量だけ減少させる手段とを具備したことを特徴する磁電
   変換素子の出力信号波形整形装置。
2. （２）前記上限値および下限値を保持する手段がデジタ
   ルカウンタであることを特徴とする請求項１記載の磁電
   変換素子の出力信号波形整形装置。
3. （３）前記デジタルカウンタは、予想される磁電変換素
   子の出力信号の上限値および下限値を代表する予定の数
   値が電源投入時にプリセットされるデジタルカウンタで
   あることを特徴とする請求項２記載の磁電変換素子の出
   力信号波形整形装置。