專利名稱：移動方向檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用兩個傳感器元件組檢測移動體的移動方向及位置的移動方向檢
測裝置。
背景技術(shù)：
例如，有一種移動方向檢測的方式如下在構(gòu)成作為磁電轉(zhuǎn)換元件的巨磁阻元件(以下稱作GMR元件)GMR的磁阻元件的各端形成電極，構(gòu)成電橋電路，在該電橋電路的相對的兩個電極間連接恒壓、恒流的電源，將磁阻元件的電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，檢測作用在該磁阻元件上的磁場的變化。作為現(xiàn)有技術(shù)的一個例子，有專利文獻(xiàn)1。
專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2002-90181號公報 參照


現(xiàn)有的移動方向檢測裝置。圖1是表示移動方向檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。另外，由于圖1的移動方向檢測裝置的結(jié)構(gòu)除了各部分的電路結(jié)構(gòu)外與現(xiàn)有的裝置和本發(fā)明的裝置是共同的，因此使用圖1說明現(xiàn)有的裝置和本發(fā)明的裝置。該圖的(a)是立體圖，(b)是從上方觀察上述立體圖的放大俯視圖。 如圖1所示，移動方向檢測裝置包括具有由一個以上的傳感器元件構(gòu)成的兩個傳感器元件組、即磁阻元件21a、21b和磁阻元件22的處理電路部2 ;與處理電路部2靠近配置的磁體1 ;以及具有與磁體1相對的齒形突起、且繞轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)的齒輪狀的磁性移動體4。上述磁阻元件21a、21b、22沿著磁性移動體4的移動方向排列配置，并且隨著磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)而感應(yīng)磁體1的磁場的變化。 圖10是表示使用磁阻元件的移動方向檢測裝置的現(xiàn)有的處理電路部的圖。
圖10中，現(xiàn)有的處理電路部的組成部分包括以磁阻元件22為一邊、與電阻31 33 —起構(gòu)成的第一電橋電路301 ;以磁阻元件21a、21b為兩邊、與電阻34、35 —起構(gòu)成的第二電橋電路302 ;與第一電橋電路301連接的第一比較電路303 ;與第二電橋電路302連接的第二比較電路304 ;具有D端子與第一比較電路303的輸出連接、且CL端子與第二比較電路304的輸出連接的D觸發(fā)器的方向檢測電路305 ;"或"電路306 ;輸出晶體管307和308 ;電阻309 ;以及計算機單元401。 圖10中，與輸出晶體管307的輸出側(cè)連接的計算機單元401包括電阻41和42的連接點45成為比較電平1的第三比較電路402 ;電阻43和44的連接點46成為比較電平2的第四比較電路403。 圖10中，電路各端所示的標(biāo)號c j表示各端的信號。分別對由磁阻元件21a、21b、22及固定電阻31 35構(gòu)成的電橋電路301和電橋電路302施加恒壓VCC，將磁體1的磁場隨著磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生的變化所引起的磁阻元件21a、21b、22的電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓變化c和d。轉(zhuǎn)換為上述電壓變化的信號c和d分別被輸入至第一比較電路303、第二比較電路304。利用第一比較電路303、第二比較電路304將其與預(yù)定的電壓進行比較從而轉(zhuǎn)換為矩形波的輸出信號e和f被輸入至方向檢測電路305，輸出表示磁性移動體4的移動方向的方向信號g。接下來，從方向檢測電路305輸出的方向信號g和第二比較電路304的輸出信號f被輸入至"或"電路306，根據(jù)"或"電路306的輸出，使輸出晶體管307 和輸出晶體管308導(dǎo)通/截止。h是晶體管307的輸出信號。 此處，將磁性移動體4的移動方向的一方記為"正向旋轉(zhuǎn)(或者正轉(zhuǎn))"，將另一方 記為"反向旋轉(zhuǎn)(或者反轉(zhuǎn))"，從圖1(a)的上方觀察磁性移動體4，以順時針為正向旋轉(zhuǎn)、 逆時針為反向旋轉(zhuǎn)，說明圖io所示的裝置的動作。 圖10中，例如磁性移動體4在正向旋轉(zhuǎn)時，只有輸出晶體管307變成導(dǎo)通/截止 的開關(guān)，在反向旋轉(zhuǎn)時，只有輸出晶體管308變成導(dǎo)通/截止的開關(guān)。由于電阻309被插入 輸出晶體管308的集電極與輸出晶體管307的集電極之間，因此輸出晶體管307的電壓輸 出h在正向旋轉(zhuǎn)時取高電平(電平是指電壓電平。下同)和低電平的值，在反向旋轉(zhuǎn)時取 預(yù)定的中間電平和低電平的值。這樣，由于在正向旋轉(zhuǎn)時和反向旋轉(zhuǎn)時處理電路部的輸出 的電平會改變，因此在接收該電平的計算機單元401中能識別磁性移動體4的移動方向。
圖11中示出磁性移動體4以轉(zhuǎn)軸5為中心旋轉(zhuǎn)時的圖IO所示的裝置的各部分的 信號波形。圖11 13的各標(biāo)號c j表示與標(biāo)注在圖10的各端的標(biāo)號相同的端部的信 號波形。即，c是電橋電路301的輸出信號，d是電橋電路302的輸出信號，e是第一比較電 路303的輸出信號，f是第二比較電路304的輸出信號，g是方向檢測電路305的輸出信號， h是輸出晶體管307的輸出信號，i是第三比較電路402的輸出信號，j是第四比較電路403 的輸出信號。 若圖1所示的磁性移動體4以轉(zhuǎn)軸5為中心旋轉(zhuǎn)，則磁性移動體4會對磁體1的 磁場產(chǎn)生影響，施加至磁阻元件21a、21b、22的磁場會變化。圖11 (a)表示磁性移動體4進 行正向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的各部分的波形，(b)表示磁性移動體4進行反向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的各 部分的波形。如圖11所示，可對應(yīng)于磁性移動體4的凹凸?fàn)畹凝X(以下稱作齒)的形狀， 得到電橋電路301的輸出信號c和電橋電路302的輸出信號d。磁阻元件21a、21b、22的電 阻對應(yīng)于施加的磁場發(fā)生變化，且其成為電壓的變化。第一比較電路303對電橋電路301 的輸出信號c進行與磁性移動體4的齒的形狀對應(yīng)的矩形波的轉(zhuǎn)變，輸出高電平或者低電 平的信號e。第二比較電路304對電橋電路302的輸出d在磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幍?中心附近進行矩形波的轉(zhuǎn)變，輸出高電平或者低電平的信號f。 圖11所示的信號f及h中，矩形波轉(zhuǎn)變時的箭頭表示在磁性移動體4的齒的凸?fàn)?處中心附近的矩形波的轉(zhuǎn)變方向，例如，由于圖ll(a)中在磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幹行?附近、信號f的矩形波從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，因此?biāo)注從高電平向低電平方向的箭頭，另 外，由于圖11 (b)中在磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幹行母浇?、信號f的矩形波從低電平轉(zhuǎn)變 為高電平，因此標(biāo)注從低電平向高電平方向的箭頭。 此處，若著眼于第二比較電路304的輸出信號f ，則根據(jù)磁性移動體4的移動方向、 即正向旋轉(zhuǎn)時(a)和反向旋轉(zhuǎn)時(b)，相位相差180° (將從矩形波的轉(zhuǎn)變位置起夾著一 個高電平和一個低電平直到矩形波的轉(zhuǎn)變位置為止作為360。。下同)，因此，例如在信號 f的矩形波的下降位置，若信號e的矩形波的電平是高電平則作為正向旋轉(zhuǎn)，若是低電平則 作為反向旋轉(zhuǎn)，由方向檢測電路305的輸出信號g輸出低電平(正向旋轉(zhuǎn))、高電平(反向 旋轉(zhuǎn))，則將第二比較電路304的輸出信號f與方向檢測電路305的輸出信號g輸入至"或" 電路306，能夠得到圖11 (a) (b)所示的輸出晶體管307的輸出信號h的波形。
S卩，正向旋轉(zhuǎn)時的信號h的輸出電平對應(yīng)于磁性移動體4的齒的形狀即凹凸、成為高電平和低電平的值，反轉(zhuǎn)時同樣地對應(yīng)于該磁性移動體4的齒的形狀即凹凸、成為高電 平和中間電平的值。 輸出晶體管307的信號h被輸入至計算機單元401 ，分別在第三比較電路402將其 與對電阻41與42的連接點45施加的預(yù)定的比較電平1比較，另外，在第四比較電路403將 其與對電阻43與44的連接點46施加的預(yù)定的比較電平2比較，得到信號i和j的輸出。 由于正向旋轉(zhuǎn)時信號i和j都輸出矩形波，但反向旋轉(zhuǎn)時信號i輸出矩形波，信號j不輸出 矩形波，因此在計算機單元401中，若確認(rèn)信號i和j的輸出，則可以判定磁性移動體4的 移動方向。 圖12表示在磁性移動體4的移動方向在某時刻從正向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)時的 定時，圖10所示的電路各部分的信號f、 e、 g、 h的產(chǎn)生定時不同的情況。將轉(zhuǎn)變的定時分 為四種情況(A、B、C、D)進行表示，表示上述信號f、e、g、h;和由計算機單元401進行的正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)判定。 圖13表示在磁性移動體4的移動方向在某時刻從反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛐D(zhuǎn)時的 定時，圖10所示的電路各部分的信號f、 e、 g、 h的產(chǎn)生定時不同的情況。將轉(zhuǎn)變的定時分 為四種情況(E、F、G、H)進行表示，表示上述信號f、e、g、h;和由計算機單元401進行的正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)判定。 此處，使用圖12說明如下。在磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐帢?biāo)注標(biāo)號(s、 t、 u、 v)， 表示在計算機單元401 —側(cè)判定磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幒鸵苿臃较?。計算機單元401 的判定是根據(jù)信號h的矩形波的下降位置(從高電平到低電平的定時。下同)和電平判定 移動方向。例如，在定時A正向旋轉(zhuǎn)的情況下，在齒的凸?fàn)钐巗的中心附近信號h下降，計 算機單元401判定為正向旋轉(zhuǎn)的s。 然而，對于正向旋轉(zhuǎn)時的齒的凸?fàn)钐幬恢煤头聪蛐D(zhuǎn)時的齒的凸?fàn)钐幬恢?，計?機單元401判定為凸位置的定時不同。即，在定時A的情況下，正向旋轉(zhuǎn)時在齒s、t的凸?fàn)?處的中心位置判定為正轉(zhuǎn)的s、t，與此不同的是，反向旋轉(zhuǎn)時在齒t、s的凹狀處的中心位置 判定為反轉(zhuǎn)的t、s。 此處，由相位表示信號h的矩形波從下降到下一次下降時，將其作為360° ，同樣 地將矩形波從下降到下一次上升表示為180° 。 例如，在定時A，正向旋轉(zhuǎn)時，在齒的凸?fàn)钐幍闹行母浇R別出齒的凸?fàn)钐幍臉?biāo)號 (s、t)，但反向旋轉(zhuǎn)時在從齒的凸?fàn)钐巘延遲180。的位置識別出凸標(biāo)號。另外，在定時C， 正向旋轉(zhuǎn)時在齒的凸?fàn)钐幍闹行母浇R別出齒的凸?fàn)钐幍臉?biāo)號(s、 t)，但反向旋轉(zhuǎn)時在齒 的凸?fàn)钐巘前進180°的位置識別出凸標(biāo)號。 因此，在上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的移動方向檢測裝置中，計算機單元能掌握磁性移 動體4的移動方向，但難以根據(jù)移動方向準(zhǔn)確掌握磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幬恢谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問題而完成的，其目的在于得到一種能準(zhǔn)確得到被檢測
體的位置和移動方向信息而與被檢測體的移動方向無關(guān)的移動方向檢測裝置。 本發(fā)明所涉及的移動方向檢測裝置的特征是，包括與作為被檢測對象的移動體
相對、沿其移動方向排列配置、并隨著所述移動體的移動輸出檢測信號的具有一個以上的傳感器元件的第一及第二傳感器元件組；將所述第一及第二傳感器元件組的輸出信號變?yōu)?矩形波的信號處理單元；基于所述第一及第二傳感器元件組的檢測信號、輸出與所述移動 體的移動方向?qū)?yīng)的信號的移動方向檢測單元；根據(jù)所述信號處理單元的輸出信號和所 述移動方向檢測單元的輸出信號、輸出能判別所述移動體的移動方向的信號的輸出處理單 元；以及判定所述輸出處理單元的輸出值的輸出判定單元，并且使所述移動方向檢測單元 具有在從所述移動體的移動方向轉(zhuǎn)變的時刻起延遲預(yù)定時間后的時刻、發(fā)出輸出信號的 延遲功能。 根據(jù)本發(fā)明所涉及的移動方向檢測裝置，具有的效果是能準(zhǔn)確掌握作為被檢測 體的移動體的位置，能判定被檢測體的移動方向。

圖1是本發(fā)明所涉及的移動方向檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖3是實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置的電路波形圖。 圖4是實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置的移動方向從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)變時的電路波形圖。 圖5是實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置的移動方向從反向旋轉(zhuǎn)向正向旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)變時的電路波形圖。 圖6是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖7是實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置的電路波形圖。 圖8是實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置的移動方向從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)變時的電路波形圖。 圖9是實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置的移動方向從反向旋轉(zhuǎn)向正向旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)變時的電路波形圖。 圖10是現(xiàn)有的移動方向檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖11是現(xiàn)有的移動方向檢測裝置的電路波形圖。 圖12是現(xiàn)有的移動方向檢測裝置的移動方向從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時的電 路波形圖。 圖13是現(xiàn)有的移動方向檢測裝置的移動方向從反向旋轉(zhuǎn)向正向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時的電
路波形圖。 標(biāo)號說明 1磁體，2處理電路部，4磁性移動體，5轉(zhuǎn)軸，21a、21b磁阻元件，22磁阻元件，301 電橋電路，302電橋電路，303第一比較電路，304第二比較電路，305方向檢測電路，306"或" 電路，307、308輸出晶體管，309電阻，310方向檢測電路，311屏蔽判定電路，312反相電路， 313信號處理電路，401計算機單元，402第三比較電路，403第四比較電路。
具體實施方式

實施方式1. 下面，參照

本發(fā)明的實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置。圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的移動方向檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。該圖的(a)是立體圖，(b) 是從上方觀察上述立體圖時的放大俯視圖。 如圖1所示，移動方向檢測裝置包括具有由一個以上的傳感器元件構(gòu)成的兩個 傳感器元件組，即磁阻元件21a、21b和磁阻元件22的處理電路部2 ;與處理電路部2相鄰 配置的磁體1 ;以及具有與磁體1相對的齒形突起，繞轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)的齒輪狀的磁性移動體4。 上述磁阻元件21a、21b、22沿著磁性移動體4的移動方向排列配置，并且隨著磁性移動體4 的旋轉(zhuǎn)而感應(yīng)磁體1的磁場變化。構(gòu)成上述傳感器元件組的一方的磁阻元件21a、21b沿磁 性移動體4的移動方向隔開預(yù)定的間隙進行配置，構(gòu)成另一傳感器元件組的磁阻元件22配 置在磁阻元件21a與21b之間。另外，由于第一及第二傳感器元件組21a、21b和22其磁阻 根據(jù)磁場而變化，進行磁電轉(zhuǎn)換，因此也可省略磁體1，而使磁性移動體4自身磁化，并利用 磁性移動體4的移動對磁阻元件施加變化的磁場，以取代將磁體1的磁場變化施加到磁阻 元件。 圖2表示使用了實施方式1所涉及的磁阻元件的移動方向檢測裝置的處理電路部 及與該處理電路部連接的計算機單元的結(jié)構(gòu)。另外，對與圖io的要素相同的要素標(biāo)注相同 的標(biāo)號。 圖2中，處理電路部的組成部分包括以磁阻元件22為一邊、與電阻31 33 —起 構(gòu)成的第一電橋電路301 ;以磁阻元件21a、21b為兩邊、與電阻34、35 —起構(gòu)成的第二電橋 電路302 ;與第一電橋電路301連接的第一比較電路303 ;與第二電橋電路302連接的第二 比較電路304 ;與第一及第二比較電路303和304的輸出側(cè)連接的方向檢測電路310 ;與該 第一及第二比較電路303和304的輸出側(cè)連接的屏蔽判定電路311 ;與第二比較電路304、 方向檢測電路310、以及屏蔽判定電路311的輸出側(cè)連接的反相電路312 ;與方向檢測電路 310和反相電路312的輸出側(cè)連接的"或"電路306 ;輸出晶體管307和308 ;電阻309 ;計算 機單元401。 此處，第一比較電路303和第二比較電路304是進行將第一及第二傳感器元件組 的輸出信號變?yōu)榫匦尾ǖ奶幚淼男盘柼幚韱卧囊粋€具體例。另外，輸出晶體管307和308 是根據(jù)上述信號處理單元的輸出信號、和方向檢測電路310即移動方向檢測單元的輸出信 號，輸出能判別磁性移動體4的移動方向的信號的輸出處理單元。 圖2中，與輸出晶體管307的輸出端連接的計算機單元401是輸出判定單元，包 括電阻41與42的連接點45成為比較電平1的第三比較電路402 ;以及電阻43與44的 連接點46成為比較電平2的第四比較電路403。 圖2中，分別對由磁阻元件21a、21b、22及固定電阻31 35構(gòu)成的電橋電路301 和電橋電路302施加恒壓VCC，將磁體1的磁場隨著磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的變化所引 起的磁阻元件21a、21b、22的電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。被轉(zhuǎn)換為上述電壓變化的信號 被分別輸入至第一比較電路303、第二比較電路304。利用第一比較電路303、第二比較電 路304將其與預(yù)定的電壓進行比較，轉(zhuǎn)換為矩形波的信號，該信號經(jīng)過方向檢測電路310、 屏蔽判定電路311、反相電路312、"或"電路306，使輸出晶體管307和輸出晶體管308導(dǎo)通 /截止。 下面，說明圖2的電路的動作，標(biāo)注在圖2的各端的標(biāo)號c g、 fl、 gl、 h j與 標(biāo)注在圖3中的信號波形的標(biāo)號一致，另外，由于磁性移動體4以轉(zhuǎn)軸5為中心正向旋轉(zhuǎn)或者反向旋轉(zhuǎn)時的圖2的各端的波形c j，除了從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的附近以外，與 圖11的說明相同，因此省略此處的說明。 接下來，使用圖3說明圖2的各部分的動作。圖3中，設(shè)磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)從 正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時為A和C，與磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐帉?yīng)地分配標(biāo)號 (s、 t、 u、 v)，表示圖2的各端e h禾P fl、 gl的信號波形；方向檢測電路310、屏蔽判定電 路311、以及反相電路312的輸入輸出的對應(yīng)關(guān)系的表。 方向檢測電路310的輸出信號g是通過確認(rèn)在第二比較電路304的輸出信號f的 上升位置和下降位置、第一比較電路303的輸出信號e的波形是高電平還是低電平，從而判 定磁性移動體4的移動方向的信號。在圖3的定時A，在從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變之后的 首個信號f的上升位置，方向檢測電路310輸出高電平，在定時C，在從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)變之后的首個信號f的下降位置，方向檢測電路310輸出低電平。如圖3的方向檢測電 路310的表所示。(表中的"0"表示低電平，"1"表示高電平。下同) 如圖3所示，磁性移動體4的移動方向是根據(jù)方向檢測電路310的輸出g的電平 而判定的，而方向檢測電路310具有使電平的轉(zhuǎn)變、即方向檢測的判定延遲dl期間的功能。
圖2的屏蔽判定電路311確認(rèn)在信號f的上升和下降時信號e的電平，若信號e 是低電平則使屏蔽判定電路311的輸出信號gl作為高電平輸出。但是，若信號e轉(zhuǎn)變?yōu)楦?電平，則使信號gl作為低電平輸出而與信號f的上升和下降無關(guān)。如圖3的屏蔽判定電路 311的表所示。 圖2的反相電路312根據(jù)磁性移動體4的移動方向使信號f的輸出高電平、低電 平反相。即，例如若磁性移動體4是正向旋轉(zhuǎn)則信號f原樣輸出，若是反向旋轉(zhuǎn)則將信號f 的輸出從高電平變?yōu)榈碗娖?，或者從低電平變?yōu)楦唠娖?。再有，若信號gl是高電平，則輸出 高電平作為信號fl而與有無信號f的輸出電平無關(guān)。如圖3的反相電路312的表所示。
在圖3的定時A，在從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時，信號h上升之后，在dl的 期間后下降。 這里，說明延遲期間dl。圖4中，dl期間首先從方向檢測電路310檢測出方向反 向的時刻開始，需要被設(shè)定為從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時起，直到在首個信號f的 齒中心的邊緣(圖4的情況下為信號f的下降邊緣)之前。在本實施方式中，首先從方向 檢測電路310檢測方向反向的時刻開始，需要被設(shè)定為從方向檢測電路310檢測出方向反 向的時刻起，直到在首個信號e的邊緣(上升或者下降)之前。產(chǎn)生延遲的方法有在方向 檢測電路310中，使用振蕩電路對延遲時間計數(shù)，輸出矩形波的邊緣的方法；或者例如使用 CR時間常數(shù)使矩形波的上升、下降變鈍的方法。該延遲是用于重新發(fā)出低電平輸出的所謂 "等待期間"，通過設(shè)置延遲，并在正向旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)時使信號f的輸出反向，從而當(dāng)進行正 向旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)的定時如圖4的A或B所示，位于正轉(zhuǎn)的低電平時，能在延遲后使信號f 的輸出反相，發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)信息、即中間電平，因此計算機單元能得到準(zhǔn)確的位置。
在圖3的定時C，在從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時，由于屏蔽判定電路311輸 出低電平，因此信號h根據(jù)信號gl不輸出下降。 在圖4中，表示磁性移動體4的移動方向從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時被分 為四種情況(A、 B、 C、 D)，表示圖2的電路各端的信號f、 e、 g、 h和計算機單元401的判定。 在圖5中，表示磁性移動體4的移動方向從反向旋轉(zhuǎn)向正向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時被分為四種情況(E、 F、 G、 H)，表示圖2的電路各端的信號f、 e、 g、 h和計算機單元401的判定。此處，使 用圖4說明如下。 在圖4中，與磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐帉?yīng)地分配標(biāo)號(s、t、u、v)，表示在輸出
判定單元即計算機單元401 —側(cè)判定磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幒鸵苿臃较?。計算機單元
401根據(jù)信號h的矩形波的下降位置和電平判定移動方向。例如，在定時A正向旋轉(zhuǎn)的情況
下，在齒的凸?fàn)钐巗的中心附近信號h下降，計算機單元401判定為正轉(zhuǎn)的s。 根據(jù)圖4的A、 B、 C、 D，計算機單元401無論在正向旋轉(zhuǎn)時還是在反向旋轉(zhuǎn)時都在
齒的凸?fàn)钐幍闹行母浇R別出凸的標(biāo)號s、 t，因此能掌握磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幬恢?br> 而與移動方向無關(guān)。 此處磁性移動體4可以是齒狀，也可以具有磁化圖案。另外，磁性移動體4可以是 旋轉(zhuǎn)體也可以是直線體。即，只要是具有唯一決定的移動方向的移動體即可。另外，傳感器 元件只要是霍爾元件或巨磁阻(GMR)元件或隧道型磁阻(TMR)元件等磁電轉(zhuǎn)換元件即可。
如上所述，由于在齒的凸?fàn)钐幬恢幂敵鲂盘杊的矩形波的下降位置(轉(zhuǎn)變位置) 而與被檢測體即磁性移動體4的移動方向無關(guān)，因此計算機單元401能準(zhǔn)確掌握被檢測體 即磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幍奈恢?，且能判定磁性移動體4的移動方向。
另外，實施方式l的移動方向檢測裝置是在齒的凸?fàn)钐幬恢茫敵鲂盘杊的矩形波 的下降位置(轉(zhuǎn)變位置)，但對于使信號h的矩形波的相位反相，在齒的凸?fàn)钐幬恢幂敵鲂?號h的矩形波的上升位置(轉(zhuǎn)變位置)也能取得同樣的效果。 另外，在實施方式1的移動方向檢測裝置中，根據(jù)移動方向信號h的矩形波中，低 電平成為與高電平及低電平不同的中間電平，但即使輸出高電平成為與高電平及低電平不 同的電平也能取得同樣的效果。
實施方式2. 參照

本發(fā)明的實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置。圖6是表示本發(fā) 明的實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。另外，在圖6的各要素內(nèi)，對與 圖2相同的要素標(biāo)注同一標(biāo)號進行表示。 實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置如圖6所示，其組成部分包括電橋電路 301、電橋電路302、第一比較電路303、第二比較電路304、方向檢測電路310、屏蔽判定電路 311、反相電路312、信號處理電路313、振蕩電路314、輸出晶體管307、計算機單元401構(gòu) 成。計算機單元401包括第三比較電路402。 使用圖7說明圖6的各部分的動作。圖7的表示形式與圖3相同。方向檢測電路 310的輸出信號g通過確認(rèn)在信號f的上升位置和下降位置、信號e的波形是高電平還是低 電平，從而判定磁性移動體4的移動方向。例如在圖7的定時A，在信號f的上升位置、方向 檢測電路310的輸出信號g輸出高電平。如圖7的方向檢測電路310的表所示。(表中的 "0"表示低電平，"1"表示高電平。下同) 另外，如圖7的信號g所示，方向檢測電路310具有使方向檢測的判定延遲dl期 間的功能。 圖6的屏蔽判定電路311確認(rèn)在信號f的上升和下降處信號e的電平，若是低電 平則輸出高電平作為輸出信號gl。但是，若信號e轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，則輸出低電平作為輸出信 號gl而與信號f的上升和下降無關(guān)。如圖7的屏蔽判定電路311的表所示。
圖6的反相電路312根據(jù)磁性移動體4的移動方向使信號f的輸出高電平、低電 平反相。例如若磁性移動體4是正向旋轉(zhuǎn)則信號f原樣輸出，若是反向旋轉(zhuǎn)則將信號f的 輸出從高電平變?yōu)榈碗娖?，或者從低電平變?yōu)楦唠娖健Ｔ儆?，若信號gl是高電平，則輸出高 電平作為信號fl而與有無信號f的輸出電平無關(guān)。如圖7的反相電路312的表所示。
圖6的振蕩電路314是以預(yù)定的振蕩頻率進行振蕩的振蕩器，振蕩電路的輸出被 輸入至信號處理電路313以作為基準(zhǔn)時鐘。 圖6的信號處理電路313與信號fl的下降同步地下降至低電平，作為信號f2輸 出，當(dāng)信號g為低電平時，在al期間后上升至高電平，當(dāng)信號g為高電平時，在a2期間后上 升至高電平。但是，在al、a2期間內(nèi)不與信號fl的下降同步，如圖7的移動方向轉(zhuǎn)變定時 A-l所示，在b期間后下降，信號g為低電平時經(jīng)過al期間后，信號g為高電平時經(jīng)過a2期 間后上升至高電平。 圖6的計算機單元401中，例如在輸出晶體管307的輸出信號h為低電平期間，檢 測到al期間時判定為正轉(zhuǎn)，檢測到a2期間時判定為反轉(zhuǎn)。 下降期間a2被設(shè)定為在根據(jù)磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)速度和齒數(shù)(凹凸)算出的相應(yīng) 于一個周期(凹凸的一個周期)的期間內(nèi)。al被設(shè)定為al 〈a2，例如alX2 = a2。在實 際使用的領(lǐng)域中，由于磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)速度可變(例如Orpm 10000rpm)，其最高旋轉(zhuǎn) 速度在規(guī)格上已被規(guī)定，而磁性移動體的凹凸的數(shù)量也被規(guī)定，因此成為由此算出的相應(yīng) 于一個周期的期間內(nèi)。但是，由于檢測從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域進行 即可，因此即使al設(shè)定在根據(jù)磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)速度和齒數(shù)(凹凸)算出的相應(yīng)于一個 周期的期間內(nèi)也不會有問題。由此，al或者a2設(shè)定在根據(jù)磁性移動體4的旋轉(zhuǎn)速度和齒數(shù) (凹凸)算出的相應(yīng)于一個周期(凹凸的一個周期)的期間內(nèi)。作為al、a2的具體例，al、 a2可以被設(shè)定為30 li sec或者45 li sec、60 li sec、75 li sec、90 li sec、115 li sec、120 li sec、 135 li sec 、 150 li sec 、 165 li sec 、 180 li sec等。 信號f2的輸出即al或者a2期間是在信號處理電路313的內(nèi)部生成的。首先， 期間的開始與信號fl的下降同步，而期間的結(jié)束是對基準(zhǔn)時鐘的數(shù)量計數(shù)，與基準(zhǔn)時鐘同 步，在al或者a2期間后使f2的輸出上升。但是，信號f2在al期間為低電平的期間，正向 旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，方向檢測電路310的輸出反相的情況下，與在al期間內(nèi)產(chǎn)生的信 號fl的下降不同步，在信號f2的al期間(低電平期間)后使信號f2上升，對基準(zhǔn)時鐘的 數(shù)量計數(shù)，與基準(zhǔn)時鐘同步，在b期間后使信號f2的輸出下降，之后，對基準(zhǔn)時鐘的數(shù)量計 數(shù)，與基準(zhǔn)時鐘同步，在a2后使信號f2的輸出上升。信號f2在a2期間為低電平的期間， 反向旋轉(zhuǎn)、正向旋轉(zhuǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，方向檢測電路310的輸出反相的情況下，與在a2期間內(nèi)產(chǎn)生 的信號fl的下降不同步，在信號f2的a2期間(低電平期間)后使信號f2上升，對基準(zhǔn)時 鐘的數(shù)量計數(shù)，與基準(zhǔn)時鐘同步，在b期間后使信號f2的輸出下降，之后，對基準(zhǔn)時鐘的數(shù) 量計數(shù)，與基準(zhǔn)時鐘同步，在al后使信號f2的輸出上升。 在圖8中，表示磁性移動體4的移動方向從正向旋轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時被分 為四種情況(A、B、C、D)，表示圖6的電路圖各部分的波形f、e、g、h和計算機單元401的判 定。在圖9中，表示磁性移動體4的移動方向從反向旋轉(zhuǎn)向正向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的定時被分為四 種情況(E、 F、 G、 H)，表示圖6的電路圖各部分的波形f 、 e、 g、 h和計算機單元401的判定。 此處，使用圖8說明如下。
在圖8中，與磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐帉?yīng)地分配標(biāo)號(s、t、u、v)，表示在計算 機單元401 —側(cè)判定磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幒鸵苿臃较?。計算機單元401的判定是根 據(jù)信號h的矩形波的下降位置和低電平期間(al期間為正轉(zhuǎn)，a2期間為反轉(zhuǎn))來判定移動 方向的。例如，在定時A正向旋轉(zhuǎn)的情況下，由于在齒的凸?fàn)钐巗的中心附近信號h下降， 另外，低電平期間是al，因此計算機單元判定為正轉(zhuǎn)的s。 根據(jù)圖8的A、B、C、D，計算機單元401無論在正向旋轉(zhuǎn)時還是在反向旋轉(zhuǎn)時，齒的 凸?fàn)钐幬恢枚荚邶X的凸?fàn)钐幍闹行母浇R別出齒的凸?fàn)钐幍臉?biāo)號s、 t，因此能掌握磁性移 動體4的齒的凸?fàn)钐幬恢枚c移動方向無關(guān)。 此處磁性移動體4可以是齒狀，也可以具有磁化圖案。另外，磁性移動體4可以是 旋轉(zhuǎn)體也可以是直線體。即，只要是具有唯一決定的移動方向的移動體即可。另外，傳感器 元件只要是霍爾元件或巨磁阻(GMR)元件或隧道型磁阻(TMR)元件等磁電轉(zhuǎn)換元件即可。
實施方式2所涉及的移動方向檢測裝置中，由于信號h的矩形波的下降位置(轉(zhuǎn) 變位置)在齒的凸?fàn)钐幬恢幂敵龆c被檢測體即磁性移動體4的移動方向無關(guān)，因此具有 的效果是計算機單元401能準(zhǔn)確掌握被檢測體即磁性移動體4的齒的凸?fàn)钐幍奈恢茫夷?判定被檢測體的移動方向。 另外，即使在下降期間(al、a2)內(nèi)使磁性移動體4的移動方向轉(zhuǎn)變，由于在b期間 后輸出預(yù)定的下降期間(al或者a2)，因此具有的效果是計算機單元401能準(zhǔn)確掌握磁性 移動體4的齒的凸?fàn)钐幬恢谩?另外，在實施方式2中，是根據(jù)磁性移動體4的移動方向使下降期間不同，但對于 使信號h的矩形波的相位反相，根據(jù)磁性移動體4的移動方向使上升的期間不同，也能取得 同樣的效果。
權(quán)利要求
一種移動方向檢測裝置，其特征在于，包括與作為被檢測對象的移動體相對的沿該移動體的移動方向排列配置的隨著所述移動體的移動來輸出檢測信號的具有一個以上的傳感器元件的第一及第二傳感器元件組；將所述第一及第二傳感器元件組的輸出信號變?yōu)榫匦尾ǖ男盘柼幚韱卧?；基于所述第一及第二傳感器元件組的檢測信號來輸出與所述移動體的移動方向?qū)?yīng)的信號的移動方向檢測單元；根據(jù)所述信號處理單元的輸出信號和所述移動方向檢測單元的輸出信號來輸出能判別所述移動體的移動方向的信號的輸出處理單元；以及判定所述輸出處理單元的輸出值的輸出判定單元，所述移動方向檢測單元具有在從所述移動體的移動方向轉(zhuǎn)變的時刻起延遲預(yù)定時間后的時刻發(fā)出輸出信號的延遲功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述第一及第二傳感器元件組由檢測磁場的磁電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，該移動方向檢測裝置 還包括用于對該磁電轉(zhuǎn)換元件施加磁場而配置的磁體，通過所述移動體使所述磁體的磁場 發(fā)生變化。
3. 如權(quán)利要求1所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述第一及第二傳感器元件組是檢測磁場的磁電轉(zhuǎn)換元件，所述移動體是被磁化成使 得對所述磁電轉(zhuǎn)換元件施加變化磁場的磁性移動體。
4. 如權(quán)利要求1所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述第一及第二傳感器元件組的一方由沿所述移動體的移動方向隔開預(yù)定的間隙配 置的至少兩個以上的傳感器元件構(gòu)成，而另一方是配置在一方的間隙的中心位置上的一個 以上的傳感器元件。
5. 如權(quán)利要求1所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述輸出處理單元根據(jù)所述移動體的移動方向產(chǎn)生與高電平和低電平中的至少一個 不同的電平的矩形波。
6. 如權(quán)利要求5所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述輸出處理單元根據(jù)所述移動體的移動方向使高電平或者低電平不同，使高電平不 同的情況下則在所述輸出處理單元的輸出為高電平時、或者使低電平不同的情況下則在所 述輸出處理單元的輸出為低電平時所述輸出判定單元判定所述移動體的移動方向轉(zhuǎn)變的 情況下，對于所述移動體的移動方向剛轉(zhuǎn)變后的矩形波，在固定時間后，根據(jù)所述移動體的 移動方向輸出不同電平的矩形波。
7. 如權(quán)利要求1所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述輸出處理單元根據(jù)所述移動體的移動方向輸出矩形波，使得矩形波的高電平或者 低電平的時間寬度不同。
8. 如權(quán)利要求7所述的移動方向檢測裝置，其特征在于，所述輸出處理單元根據(jù)移動方向?qū)⒕匦尾ǖ母唠娖交蛘叩碗娖降臅r間寬度固定為期 間al或者期間a2，即使移動方向在所述期間al或者期間a2的時間內(nèi)轉(zhuǎn)變，也在所述期間 al或者期間a2的時間后，根據(jù)所述移動體的移動方向輸出期間al或者期間a2的固定時間 的矩形波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種移動方向檢測裝置。該移動方向檢測裝置包括與移動體(4)相對、并隨著移動體(4)的移動輸出檢測信號的具有一個以上的傳感器元件(21a)、(21b)和(22)的傳感器元件組；將所述傳感器元件組的輸出信號變?yōu)榫匦尾ǖ男盘柼幚韱卧?303)、(304)；基于所述傳感器元件組的檢測信號、輸出與移動體(4)的移動方向?qū)?yīng)的信號的移動方向檢測單元(310)；根據(jù)所述信號處理單元的輸出信號和所述移動方向檢測單元的輸出信號、輸出能判別移動體(4)的移動方向的信號的輸出處理單元(307)、(308)；以及判定所述輸出處理單元的輸出值的輸出判定單元(401)，并且使移動方向檢測單元(310)具有在從移動體(4)的移動方向轉(zhuǎn)變的時刻起延遲預(yù)定時間后的時刻、發(fā)出輸出信號的延遲功能。
文檔編號G01P13/04GK101726627SQ200910139550
公開日2010年6月9日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者小林浩, 川野裕司, 館沼義范 申請人:三菱電機株式會社