(57)【要約】【課題】検出対象の変位を検出する検出回路に発生した異常をその動作電源をオンした際に即時に検出することができる位置検出装置を提供すること。【解決手段】電源がオンされると、マイクロコンピュータ２３は、まず第１ラインＬ１（出力端子−Ｖｏ１）をグランドに接続し、次に第２ラインＬ２（出力端子＋Ｖｏ１）をグランドに接続し、最後に第１ラインＬ１（出力端子−Ｖｏ１）及び第２ラインＬ２（出力端子＋Ｖｏ１）をグランドに接続する。マイクロコンピュータ２３は、これら３つの接続状態としたときに、第１差動増幅回路２６から出力される信号の電圧レベルと正常時に前記３つの接続状態としたときの出力信号の電圧レベルとの比較を行い、正常時と異なった電圧レベルの信号が入力されたときには第１磁気センサ２０若しくは第１差動増幅回路２６に異常があると判断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定方向への操作を通じ変位する位置検出対象に連動して変位する磁石と、
前記磁石の位置に応じて印加される磁束の方向に応じて、位相の異なる第１及び第２の検出信号を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから入力される第１及び第２の検出信号を差動増幅してアナログ信号を出力する信号処理回路と、
前記信号処理回路から入力されるアナログ信号に基づいて前記磁石の変位を前記位置検出対象の変位として算出する制御装置とを、備えた位置検出装置において、
前記磁気センサの２つの出力端子と、これら出力端子に対応する前記信号処理回路の２つの入力端子との間に、これら磁気センサ及び信号処理回路の異常検出回路として、前記制御装置から入力される指令信号に基づきオン・オフすることにより前記磁気センサの少なくとも一方の出力端子とグランドとの間を開閉するスイッチング素子を設け、
前記制御装置は、動作電源がオンされた場合、前記スイッチング素子をオン動作させ、このときに信号処理回路から出力されるアナログ信号の電圧レベルと自身に予め記憶されている正常時に前記スイッチング素子をオン動作させたときに信号処理回路から出力されるアナログ信号の電圧レベルとの比較を通じて、前記磁気センサ及び信号処理回路の異常の有無を検出する位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置であって、
前記磁気センサの両出力端子と、前記信号処理回路の両入力端子との間に、当該磁気センサの異常検出回路として、磁気センサの出力ラインの断線時に前記信号処理回路の少なくとも一方の入力端子に電源電圧を印加するプルアップ抵抗をさらに備えた位置検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置検出装置であって、
前記磁気センサの出力端子毎にスイッチング素子を設け、前記制御装置は、動作電源がオンされた場合に各スイッチング素子を個別にあるいは組み合わせてオン・オフ制御する位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の位置検出装置であって、
前記磁気センサの出力端子毎にプルアップ抵抗を設けた位置検出装置。
【請求項５】
請求項３及び４に記載の位置検出装置であって、
１組の磁気センサ、信号処理回路及び異常検出回路を備え、前記異常検出回路を構成する各スイッチング素子のうち、第１の磁気センサの一の出力端子に対応するスイッチング素子と、第２の磁気センサの一の出力端子に対応するスイッチング素子とを１組とする２組のスイッチングユニットを構成し、前記制御装置は各スイッチングユニットに対してスイッチングを要求する指令信号を出力する位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両には、車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されつつある。これらシステムは、ステアリングの操舵角に基づいて車両の姿勢を安定的な状態になるように制御する。そのため、ステアリングの回転角度を検出するための回転角度検出装置が例えば車両のステアリングコラム内に組み込まれている。この種の回転角度検出装置としては、操舵角を絶対値で検出する絶対角検出方式のものがある。
【０００３】
絶対角検出方式の回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に示されるような構成が知られている。この回転角度検出装置は、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車及びその主動歯車に噛合する第１及び第２の従動歯車を備えている。両従動歯車には磁石が一体回転可能に設けられている。また、２つの従動歯車の歯数は異なっており、これにより主動歯車の回転に伴う両従動歯車の回転角度を異ならせるようにしている。そして、回転角度検出装置の制御装置は、両従動歯車にそれぞれ対応して設けられた図１０に示すような磁気センサＭＲＥにより、第１の従動歯車の回転角度及び第２の従動歯車の回転角度を検出し、それら検出した回転角度に基づいて制御装置は、主動歯車の回転角度を絶対値として求める。
【０００４】
詳しくは、図１１（ａ）に示されるように主動歯車（ステアリング）が所定角度回転される毎に各磁気センサＭＲＥは、正弦波からなる第１のアナログ信号Ａと、余弦波からなる第２のアナログ信号Ｂとを制御装置に出力する。そして、制御装置は、各磁気センサＭＲＥから入力される第１のアナログ信号Ａと第２のアナログ信号Ｂとの組み合わせに基づいて、主動歯車（ステアリング）の回転角度θを特定することが可能となっている。これにより、電源オフ中にステアリングが回転操作されて新たな回転角度に変化させられた後、電源オンとなった場合でも、制御装置により新たな回転角度を即座に特定することが可能である。
【０００５】
ところで、図１０に示される磁気センサＭＲＥにおいて、隣接する端子がショートするような異常が発生すると、出力信号（電圧値）が正常時にはみられない変化をし、両磁気センサＭＲＥの出力信号に基づいて正常時と異なる回転角度が算出される。このため、上記の異常が電源オン中に発生した場合、制御装置は次のようにして異常を検出することができる。すなわち、制御装置は、直前に取得したステアリングの回転角度と、今回取得したステアリングの回転角度の差分とを算出し、その差分が予め設定されたしきい値よりも大きい場合には、磁気センサＭＲＥに何らかの異常が発生していると判断する。これにより電源オン中の磁気センサＭＲＥの異常を検出することができる。
【０００６】
しかし、上述の異常検出手段では、電源オフ中に上述の異常が発生すると、電源をオンしたときのステアリングの回転角度を基準にして比較を行うため、その電源オン時の検出された回転角度が既に異常である場合、磁気センサＭＲＥの異常を発見するのは困難である。
【０００７】
そこで、本出願人は電源オフ中に発生した異常を検出するために、磁気センサＭＲＥから出力される第１のアナログ信号Ａと第２のアナログ信号Ｂの電圧値から算出される半径値に対して半径チェックを行うという異常検出手段を採用している（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
詳述すると、この半径チェックではまず、制御装置は第１のアナログ信号Ａの電圧値と第２のアナログ信号Ｂの電圧値に基づき回転角度を算出するとともに、下記式により半径値ｒの算出を行う。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
そして、次に、半径値が、上限値ＣＨ以上若しくは下限値ＣＬ以下となった場合に、磁気センサＭＲＥに異常が発生したと判断する。これら上限値ＣＨ及び下限値ＣＬは磁気センサＭＲＥの特性によって設定する。すなわち、各磁気センサＭＲＥが正常な場合、図１１（ａ）に示されるように、各磁気センサＭＲＥは、互いに４５°の位相差を有する同一振幅の第１のアナログ信号Ａと第２のアナログ信号Ｂとを出力するところ、これら正常時の両アナログ信号Ａ，Ｂの１周期分の半径値ｒの軌跡は図１２に示されるように略真円となる。そして、この略真円をなす半径値ｒの軌跡に対し、上限値ＣＨはその外側において、また下限値ＣＬはその内側において同心円をなす値に設定されている。したがって、半径値ｒの軌跡が上限値ＣＨと下限値ＣＬ間にある場合には、磁気センサＭＲＥが正常であると判断される。
【００１１】
一方、図１１（ｂ）に示すように、異常の発生した磁気センサＭＲＥから出力される第１のアナログ信号Ａｅ及び第２のアナログ信号Ｂｅは、例えば同図（ｂ）に示される正常な両アナログ信号Ａ，Ｂに比べて振幅が小さくなり、且つ位相がずれる。ここで、異常な信号である第１のアナログ信号Ａｅ及び第２のアナログ信号Ｂｅに基づいて、制御装置が算出するステアリングの回転角度と実際のステアリング回転角度とには誤差が生じている。そして、この場合、異常時の両アナログ信号Ａｅ，Ｂｅの１周期分の半径値ｒ１の軌跡は、図１２に示されるような略楕円となり、ＣＨよりも値の小さな部分を有する。このときの半径チェックは、次のようにして行われる。すなわち、図１２に示されるように、電源をオンしたときのステアリングの回転角度に対応して、各磁気センサＭＲＥから出力される両アナログ信号Ａｅ，Ｂｅに基づき算出される半径値ｒ１が例えば、略楕円の軌跡上の位置Ｐ１にある場合には、制御装置は、磁気センサＭＲＥに異常が発生しているにも関わらず正常であると判断する。その後にステアリングが所定方向に回転操作されて、半径値ｒ１が例えば矢印Ｙで示される方向に変化した場合、半径値ｒ１はステアリングの回転操作に伴い徐々に小さくなる。そして、半径値ｒ１が下限値ＣＬ以下となる楕円軌跡上の位置Ｐ２となってはじめて制御装置は、磁気センサＭＲＥに異常があると判断する。
【特許文献１】特開２００４−３０９２２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、電源オフ中に発生した磁気センサＭＲＥの異常は、電源オン後にステアリングを所定角度だけ回転操作しなければ検出することができないという問題があった。そして、前述したように、磁気センサＭＲＥの異常が検出されるまでは、誤った回転角度を正常値として上述の車両システムに出力することになり、同システムの信頼性にも影響を及ぼしかねない。なお、こうした問題は、ステアリング等の検出対象の回転態様を検出するものに限らず、例えば直線運動する検出対象の変位を検出するもの等、上述した磁気センサＭＲＥを使用して検出対象の変位を検出するもの全般について同様に発生する。
【００１３】
本発明は、前述した上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、検出対象の変位を検出する検出回路に発生した異常をその動作電源をオンした際に即時に検出することができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、特定方向への操作を通じ変位する位置検出対象に連動して変位する磁石と、前記磁石の位置に応じて印加される磁束の方向に応じて、位相の異なる第１及び第２の検出信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサから入力される第１及び第２の検出信号を差動増幅してアナログ信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路から入力されるアナログ信号に基づいて前記磁石の変位を前記位置検出対象の変位として算出する制御装置とを、備えた位置検出装置において、前記磁気センサの２つの出力端子と、これら出力端子に対応する前記信号処理回路の２つの入力端子との間に、これら磁気センサ及び信号処理回路の異常検出回路として、前記制御装置から入力される指令信号に基づきオン・オフすることにより前記磁気センサの少なくとも一方の出力端子とグランドとの間を開閉するスイッチング素子を設け、前記制御装置は、動作電源がオンされた場合、前記スイッチング素子をオン動作させ、このときに信号処理回路から出力されるアナログ信号の電圧レベルと自身に予め記憶されている正常時に前記スイッチング素子をオン動作させたときに信号処理回路から出力されるアナログ信号の電圧レベルとの比較を通じて、前記磁気センサ及び信号処理回路の異常の有無を検出することをその要旨としている。
【００１５】
同構成によれば、電源オン時に制御装置はスイッチング素子をオン動作させて、このときの信号処理回路の出力信号の電圧レベルと、制御装置に予め記憶されている正常時にスイッチング素子をオン動作させたときの出力信号の電圧レベルとの比較を行う。そして、両出力信号の電圧レベルが異なれば、磁気センサ及び信号処理回路に異常があると判断する。この異常とは具体的に、磁気センサの端子間のショート並びに信号処理回路のショート及びオープンをいう。これにより、操作することなく電源オフ中に発生した磁気センサ及び信号処理回路の異常を検出することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置であって、前記磁気センサの両出力端子と、前記信号処理回路の両入力端子との間に、当該磁気センサの異常検出回路として、磁気センサの出力ラインの断線時に前記信号処理回路の少なくとも一方の入力端子に電源電圧を印加するプルアップ抵抗をさらに備えたことをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、磁気センサの出力端子のうちプルアップ抵抗が設けられている出力端子がオープン（断線）した時には、プルアップ抵抗に印加されている電源電圧が、信号処理回路の入力端子に印加される。この電源電圧は正常時には入力端子には印加されることはない。出力ラインのオープン（断線）時には、入力された電源電圧と他方の入力電圧とが信号処理回路によって差動増幅され、その出力信号が制御装置に出力される。制御装置は、その増幅された出力信号の（電圧レベル）が正常時には発生しえない電圧レベルに固着することに基づき、磁気センサの出力経路にオープン（断線）が発生したと判断する。これにより、磁気センサの出力端子のオープンを位置検出対象の操作をすることなく検出することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の位置検出装置であって、前記磁気センサの出力端子毎にスイッチング素子を設け、前記制御装置は、動作電源がオンされた場合に各スイッチング素子を個別にあるいは組み合わせてオン・オフ制御することをその要旨としている。
【００１９】
同構成によれば、制御装置は磁気センサの各出力端子に対応するスイッチング素子を個別にあるいは組み合わせてオン・オフの制御をする。各スイッチング素子のオン・オフの組み合わせと、そのときの信号処理回路の出力信号の電圧レベルに基づいて、制御装置は磁気センサ並びに信号処理回路の異常の有無を判断する。これにより、磁気センサの全端子のショート並びに信号処理回路の全端子のショート及びオープンを検出することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の位置検出装置であって、前記磁気センサの出力端子毎にプルアップ抵抗を設けたことをその要旨としている。
同構成によれば、磁気センサの全ての出力端子にプルアップ抵抗が設けられることにより、磁気センサの各端子のオープンを検出可能となる。これにより、磁気センサ及び信号処理回路の全ての端子についてのショート及びオープンを検出することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項３及び４に記載の位置検出装置であって、１組の磁気センサ、信号処理回路及び異常検出回路を備え、前記異常検出回路を構成する各スイッチング素子のうち、第１の磁気センサの一の出力端子に対応するスイッチング素子と、第２の磁気センサの一の出力端子に対応するスイッチング素子とを１組とする２組のスイッチングユニットを構成し、前記制御装置は各スイッチングユニットに対してスイッチングを要求する指令信号を出力することをその要旨としている。
【００２２】
同構成によれば、各スイッチングユニットに対してスイッチングを要求する指令信号が出力されることで、各スイッチングユニットの全てのスイッチング素子が同時にオン・オフする。これにより、制御装置はスイッチング素子毎にスイッチングを要求する信号を出力する必要はなくなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、位置検出装置において、検出対象の変位を検出する検出回路に発生した異常を、その動作電源をオンした際に即時に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を、ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に具体化した第一の実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示されるように、回転角度検出装置１１は、図示しないステアリングに一体回転可能に連結されたステアリングシャフト１２に装着されている。回転角度検出装置１１は、ステアリングシャフト１２の周囲の図示しないステアリングコラム等の構造体に固定された箱体状のハウジング１３を備えている。このハウジング１３内には、ステアリングシャフト１２に一体回転可能に外嵌された主動歯車１４が収容されるとともに、当該主動歯車１４に噛合する第１及び第２の従動歯車１５，１６が回転可能に支持されている。従って、ステアリングシャフト１２が回転すると、主動歯車１４は一体的に回転し、それに伴って第１及び第２の従動歯車１５，１６もそれぞれ回転する。なお、第１及び第２の従動歯車１５，１６は歯数が異なるように設けられている。そのため、主動歯車１４の回転角度に対する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度はそれぞれ異なる。例えば本実施形態では、主動歯車１４の歯数は１０２、第１の従動歯車１５の歯数は５１、第２の従動歯車１６の歯数は５４に設定されている。よって、主動歯車１４が９０°（１８０°×５１／１０２）回転する毎に第１の従動歯車１５が１８０°回転するとともに、主動歯車１４が約９５°（１８０°×５４／１０２）回転する毎に第２の従動歯車１６が１８０°回転するように歯数が設定されている。
【００２５】
また、第１及び第２の従動歯車１５，１６には、第１及び第２の磁石（永久磁石）１７，１８が一体回転可能に設けられている。この第１及び第２の磁石１７，１８は、図２に示すように、直方体をなし、第１及び第２の従動歯車１５，１６の径方向の磁束（磁界）を発するように着磁されている。第１及び第２の磁石１７，１８は、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下部開口部を介して下方を臨むようにそれぞれ設けられている。なお、第１及び第２の従動歯車１５，１６が１回転（３６０°回転）すると、第１及び第２の磁石１７，１８が発する磁束の方向も３６０°回転する。
【００２６】
また、ハウジング１３の内部において、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下方には、プリント基板１９が第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転中心軸に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板１９の上面には、第１及び第２磁気センサ２０，２１が第１及び第２の磁石１７，１８に対向するように配設されている。また、ハウジング１３の内部において、プリント基板１９の下方には、他のプリント基板２２がプリント基板１９に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板２２の表面には、制御装置としてマイクロコンピュータ２３が設けられている。
【００２７】
＜電気的構成＞
次に、回転角度検出装置１１の電気的構成を説明する。図３に示されるように、回転角度検出装置１１は、その各部位に電圧を供給する電源回路２４と、両従動歯車１５，１６の回転角度α、βを電気信号として検出する第１及び第２磁気センサ２０，２１と、これらセンサから入力される電気信号（後述する第１及び第２の検出信号Ａ１´，Ａ２´）を増幅して、その増幅された電気信号（後述する第１〜４のアナログ信号Ａ〜Ｄ）をマイクロコンピュータ２３へ出力する信号処理回路としての第１〜第４差動増幅回路２６〜２９と、を備えている。
【００２８】
さらに、第１及び第２磁気センサ２０，２１と第１〜第４差動増幅回路２６〜２９との間には、第１及び第２磁気センサ２０，２１及び第１〜第４差動増幅回路２６〜２９の異常を検出する第１〜第４の異常検出回路４〜７が設けられている。なお、第１〜第４の異常検出回路４〜７については後に詳述する。
【００２９】
電源回路２４は、図示しない車両のバッテリから入力される電圧を、第１及び第２磁気センサ２０，２１及びマイクロコンピュータ２３等の回転角度検出装置１１の各部にそれぞれ応じた所定レベルの電圧に変換し、それら電圧をその回転角度検出装置１１の各部に供給する。第１及び第２磁気センサ２０，２１及びマイクロコンピュータ２３等はそれぞれ電源回路２４から安定して供給される所定レベルの電圧を動作電源として動作する。
【００３０】
＜磁気センサ＞
次に、第１及び第２磁気センサ２０，２１のうち、第１磁気センサ２０について詳述する。なお、第２磁気センサ２１については、その構成が第１磁気センサ２０と略同様であるため、ここではその詳細な説明を割愛する。
【００３１】
第１磁気センサ２０は、図４に示されるように、第１ブリッジ回路３１とその第１ブリッジ回路３１に対して４５°傾いた第２ブリッジ回路３２とから構成されている。この第１ブリッジ回路３１は、４つの磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により構成されている。詳しくは、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ２とが直列接続されるとともに、磁気抵抗素子Ｒ３と磁気抵抗素子Ｒ４とが直列接続されている。そして、これら磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２からなる直列回路と磁気抵抗素子Ｒ３，Ｒ４からなる直列回路とが並列接続されている。また、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ２との間の中点ａは第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１が接続され、磁気抵抗素子Ｒ３と磁気抵抗素子Ｒ４との間の中点ｂは第１磁気センサ２０の出力端子＋Ｖｏ１が接続されている。また同様にして、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ４との接続点は、第１磁気センサ２０の入力端子Ｖｃｃを介して電源回路２４に接続され、磁気抵抗素子Ｒ２と磁気抵抗素子Ｒ３との接続点は、第１磁気センサ２０の入力端子ＧＮＤを介してグランドに接続されている。
【００３２】
一方、第２ブリッジ回路３２は、４つの磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８により構成されている。詳しくは、磁気抵抗素子Ｒ５と磁気抵抗素子Ｒ６とが直列接続されるとともに、磁気抵抗素子Ｒ７と磁気抵抗素子Ｒ８とが直列接続されている。そして、これら磁気抵抗素子Ｒ５，Ｒ６からなる直列回路と磁気抵抗素子Ｒ７，Ｒ８からなる直列回路とが並列接続されている。また、磁気抵抗素子Ｒ５と磁気抵抗素子Ｒ６との間の中点ｃは第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ２に接続され、磁気抵抗素子Ｒ７と磁気抵抗素子Ｒ８との間の中点ｄは、第１磁気センサ２０の出力端子＋Ｖｏ２に接続されている。また、磁気抵抗素子Ｒ５と磁気抵抗素子Ｒ８との接続点は、第１磁気センサ２０の入力端子Ｖｃｃを介して電源回路２４に接続され、磁気抵抗素子Ｒ６と磁気抵抗素子Ｒ７との接続点は、第１磁気センサ２０の入力端子ＧＮＤを介してグランドに接続されている。なお、本実施形態での電源回路２４が各回路素子に供給する電圧は５Ｖに設定されている。
【００３３】
これら第１及び第２ブリッジ回路３１，３２において、入力端子Ｖｃｃと入力端子ＧＮＤとの間には、電源回路２４から所定レベルの電圧が印加されている。また、これら第１及び第２ブリッジ回路３１，３２を構成する磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、外部から磁界が加えられると、この磁界（正確には、磁束の向き）に応じてその抵抗値が変化する。そして、第１及び第２ブリッジ回路３１，３２は、それらに与えられる磁界の変化、すなわち第１の従動歯車１５の回転に伴う第１の磁石１７から発せられる磁束の方向の変化に応じて中点ａ，ｂ及び中点ｃ，ｄの電位を磁束の検出信号としてそれぞれ第１及び第２差動増幅回路２６，２７に出力する。なお、図５（ａ）に示されるように、これら第１及び第２ブリッジ回路３１，３２から出力される磁束の第１及び第２の検出信号Ａ１´，Ａ２´は互いに逆相すなわち位相が９０°（１周期は１８０°）ずれた正弦信号である。
【００３４】
＜差動増幅回路＞
第１及び第２差動増幅回路２６，２７は、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１、−Ｖｏ２、＋Ｖｏ２から入力された第１〜第４の検出信号Ａ１´，Ａ２´，Ｂ１´，Ｂ２´を、オフセット値を中心に一定の増幅率で差動増幅して、図５（ｃ）に示されるような第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｂをマイクロコンピュータ２３に出力する。同様に図５（ｄ）に示されるように、第３及び第４差動増幅回路は第３及び第４のアナログ信号Ｃ，Ｄをマイクロコンピュータ２３に出力する。第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｃは正弦信号であり、第１のアナログ信号Ａは第１の従動歯車１５の回転角度αに応じて、第３のアナログ信号Ｃは第２の従動歯車１６の回転角度βに応じて連続的に変化する。また、第２及び第４のアナログ信号Ｂ，Ｄは余弦信号であり、第２のアナログ信号Ｂは第１の従動歯車１５の回転角度αに応じて、第４のアナログ信号Ｄは第２の従動歯車１６に応じて連続的に変化する。
【００３５】
次に第１〜第４差動増幅回路２６〜２９のうち、第１差動増幅回路２６について詳述する。第２〜第４差動増幅回路２７〜２９については第１差動増幅回路２６と略同様の構成であるため、ここではその詳細な説明を割愛する。
【００３６】
図４に示されるように、第１差動増幅回路２６のオペアンプ３６の正電源端子Ｖｃｃと負電源端子Ｖｅｅとには、コンデンサＣが同オペアンプ３６と並列となるように接続されている。当該コンデンサＣに蓄えられた電圧がオペアンプ３６は増幅動作の動力源となる。また、オペアンプ３６の逆相入力端子Ｖ−には、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１がラインＬ１を介して、同じく正相入力端子Ｖ＋には、出力端子＋Ｖｏ１がラインＬ２を介してそれぞれ接続されている。
【００３７】
さらに、オペアンプ３６の出力端子Ｖｏと逆相入力端子Ｖ−との間には、抵抗Ｒ９が並列に接続されている。すなわち、抵抗Ｒ９の一端は逆相入力端子Ｖ−に、他端は出力端子Ｖｏに接続されている。ラインＬ１上において、抵抗Ｒ９と逆相入力端子Ｖ−との接続点と、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１との間には抵抗Ｒ１１が設けられている。一方、オペアンプ３６の正相入力端子Ｖ＋と第１磁気センサ２０の＋Ｖｏ１との間を接続するラインＬ２には抵抗Ｒ１２が設けられている。
【００３８】
また、第１差動増幅回路２６は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の直列回路を備え、その両端間には、電源回路２４からの所定レベルの電圧が印加されている。すなわち、抵抗Ｒ１３の抵抗Ｒ１４と反対側の端部が電源回路２４に、抵抗Ｒ１４の抵抗Ｒ１３と反対側の端部がグランドにそれぞれ接続されている。それら抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続点と、抵抗Ｒ１２と正相入力端子Ｖ＋との接続点との間には、抵抗Ｒ１０が接続されている。
【００３９】
ここで、抵抗Ｒ９〜Ｒ１２は、オペアンプ３６の増幅率を設定するために設けられている。すなわち、増幅率は抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１１との比、及び、それらと同値に設定される抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１２との比で与えられる。本実施形態では、オペアンプ３６の増幅率が１６となるように、各抵抗Ｒ９〜Ｒ１２の値が設定されている。
【００４０】
また、抵抗Ｒ１３及び抵抗Ｒ１４は、オフセット値を設定するために設けられている。すなわち、オフセット値は抵抗Ｒ１４の値を抵抗Ｒ１３の値と抵抗Ｒ１４の値との和で除算して、さらに、その算出結果を電源電圧（ここでは、電源回路２４から供給される所定レベルの電圧）の値で乗算した値で与えられる。本実施形態では、前述したように電源回路２４から供給される電圧の値は５．０Ｖであるところ、オフセット値が２．５Ｖとなるように抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４の両値が設定されている。
【００４１】
ここで、オペアンプ３６の出力電圧をＶｏｕｔ、オペアンプ３６の逆相入力端子Ｖ−への入力電圧をＶｉｎ１、同じく正相入力端子Ｖ＋への入力電圧をＶｉｎ２、オペアンプ３６の増幅率をＡｄ、オフセット値をＶＯｆｆｓｅｔとしたとき、Ｖｏｕｔは次式に基づき算出される。
【００４２】
【数２】
2010048717.tif 000004
【００４３】
したがって、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、０ｍＶを中心に５０ｍＶの振幅で振動する第１の検出信号Ａ１´及びそれと逆相で与えられる第２の検出信号Ａ２´が、第１差動増幅回路２６に入力された場合、同第１差動増幅回路２６からの出力信号（電圧値）である第１のアナログ信号Ａは２．５Ｖ（オフセット値）を中心に１．６Ｖの振幅ｙで振動する正弦信号となる。
【００４４】
ちなみに、第２差動増幅回路２７からの出力信号である第２のアナログ信号Ｂは２．５Ｖを中心に１．６Ｖの振幅ｙで振動する余弦信号となる。なお、前述したように第２ブリッジ回路３２は第１ブリッジ回路３１に対して４５°だけ傾けて設けられているので、図５（ｂ）に示されるように、第２のアナログ信号Ｂは第１のアナログ信号Ａに対して４５°だけ位相がずれる。第２磁気センサ２１（正確には第３及び第４差動増幅回路２８，２９）から出力される第３及び第４のアナログ信号Ｃ，Ｄは、第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｂと同様に、図５（ｄ）に示されるように第４のアナログ信号Ｃは第３のアナログ信号Ｄに対して４５°だけ位相がずれる。
【００４５】
なお、前述したように、また図５（ｃ）に示されるように、主動歯車１４が９０°回転する毎に第１の従動歯車１５が１８０°回転する。また、第１の従動歯車１５が１８０°だけ回転すると、第１の磁石１７が発する磁束も１８０°だけ回転する。そして、第１の従動歯車１５に対して相対回転する第１磁気センサ２０から出力される第１及び第２の検出信号Ａ１´，Ａ２´及び第１及び第２差動増幅回路２６，２７から出力される第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｂの波形は、同第１磁気センサ２０に印加される磁束の方向が１８０°だけ変化したときに１周期となる。すなわち、第１及び第２差動増幅回路２６，２７は、第１の従動歯車１５の回転角度αが０°の場合と１８０°の場合に、同一電圧値の第１のアナログ信号Ａを出力する。
【００４６】
同様に、図５（ｄ）に示されるように、第２磁気センサ２１から出力される第１及び第２の検出信号Ｂ１´，Ｂ２´の波形、及び第３及び第４差動増幅回路２８，２９から出力される第３及び第４のアナログ信号Ｃ，Ｄの波形は、同第２磁気センサ２１に印加される磁束の方向が１８０°だけ変化したときに１周期となる。すなわち、第３及び第４差動増幅回路２８，２９は、第２の従動歯車１６の回転角度βが０°の場合と１８０°の場合に、同一電圧値の第３及び第４のアナログ信号Ｃ、Ｄを出力する。なお、図５（ｄ）では、主動歯車１４の回転角度θの数値を、小数点第１位で四捨五入した値で表している。
【００４７】
マイクロコンピュータ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示しない）等を備えてなる。ＲＯＭには、回転角度検出装置１１の全体を統括的に制御するための各種の制御プログラムが格納されている。ＲＯＭに格納される制御プログラムとしては、例えば、回転角度算出プログラム及び異常検出プログラムがある。回転角度算出プログラムは第１及び第２磁気センサ２０，２１、正確には第１〜第４差動増幅回路２６〜２９からの第１〜４のアナログ信号Ａ〜Ｄに基づいて主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で求めるためのプログラムである。また、異常検出プログラムは、第１及び第２磁気センサ２０，２１、及び第１〜第４差動増幅回路２６〜２９の異常を検出するためのプログラムである。ＲＡＭはＲＯＭの制御プログラムを展開してＣＰＵが各種の処理を実行するためのデータ記憶領域である。Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号（ここでは、第１〜第４差動増幅回路２６〜２９から出力される第１〜４のアナログ信号Ａ〜Ｄ）をデジタル信号に変換する。
【００４８】
マイクロコンピュータ２３は、ＲＯＭに格納された回転角度検出プログラムに従い主動歯車１４の回転角度θを算出する。具体的には、マイクロコンピュータ２３は、まず第１及び第２差動増幅回路２６，２７から入力される第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｂ（正弦信号及び余弦信号）に基づく逆正接演算により第１の従動歯車１５の回転角度αを算出する。同様に、マイクロコンピュータ２３は、第３及び第４差動増幅回路２８，２９から入力される第３及び第４のアナログ信号Ｃ，Ｄに基づく逆正接演算により第２の従動歯車１６の回転角度βを算出する。なお、こうした逆正接演算により算出される回転角度α，βの値は、図５（ｃ），（ｄ）に示されるように、第１及び第２の従動歯車１５，１６が１８０°だけ回転する毎に立ち上がりと立ち下がりを繰り返す鋸歯状の波形をなすように変化する。
【００４９】
そして、次にマイクロコンピュータ２３は、前述のように算出された第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに基づいて主動歯車１４を算出する。具体的には、前述したように、第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数は異なっていることから、主動歯車１４と第１の従動歯車１５との減速比（歯数比）、並びに主動歯車１４と第２の従動歯車１６との減速比（歯数比）は異なる。すなわち、本例では、第２の従動歯車１６の歯数が第１の従動歯車１５の歯数よりも大きく設定されているので、第２の従動歯車１６の回転周期は第１の従動歯車１５の回転周期よりも長くなる。このため、ステアリングが中立位置（ステアリング操作角度＝０°）にある状態でステアリングが回転操作された場合、この操作角度の変化に対して、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差は直線的に変化する。すなわち、ステアリングシャフト１２の回転角度θと、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差はステアリング、すなわち主動歯車１４の回転角度θに対して固有の値となる。このため、当該回転角度α，βの差に基づいて主動歯車１４すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θ（絶対値）の即時検出が可能となる。
【００５０】
これを前提として、マイクロコンピュータ２３は、回転角度α，βの差（＝｜α−β｜）を算出し、この演算結果に基づき回転角度θを算出する。そしてマイクロコンピュータ２３は、その算出された回転角度θを車両安定制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムに出力する。
【００５１】
さらに、マイクロコンピュータ２３は、ＲＯＭに格納された異常検出プログラムに従い第１及び第２磁気センサ２０，２１、第１〜第４差動増幅回路２６〜２９の異常検出処理を実行する。この異常検出処理については、後に詳述する。
【００５２】
さて、前述のように構成した回転角度検出装置１１においては、何らかの原因で第１及び第２磁気センサ２０，２１並びに第１〜第４差動増幅回路２６〜２９に端子間ショート等の異常が発生するおそれがある。そして、こうした異常は検出される回転角度の異常（跳躍など）、あるいは第１及び第２磁気センサ２０，２１の出力電圧の異常として現れることから、回転角度の変化及び第１及び第２磁気センサ２０，２１の出力電圧を監視することにより異常の発生を検出することができることについては前述した。そして、こうした異常は、電源オフ中に発生することも想定されるところ、この場合には、電源オン後に例えばステアリングを所定角度だけ回転操作する必要があり即時の異常検出が困難であることについても前述した通りである。
【００５３】
そこで、本例では、電源オフ中に発生した異常を電源オン後に即時に検出するべく図３に示されるように、第１〜４の異常検出回路４〜７が設けられている。なお、各回路の構成は同一であることから、ここでは、第１磁気センサ２０に対応する第１及び第２の異常検出回路４，５についてのみ説明することとし、第３及び第４の異常検出回路６，７については省略する。
【００５４】
図４に示されるように、第１ブリッジ回路３１の両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１と第１差動増幅回路２６（正確にはオペアンプ３６の逆相及び正相入力端子Ｖ−，Ｖ＋）との間を接続する第１及び第２ラインＬ１，Ｌ２には、プルアップ抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の一端が接続されるとともに、それらの他端は電源回路２４に接続されている。また、第２ブリッジ回路３２の両出力端子−Ｖｏ２，＋Ｖｏ２と第２差動増幅回路２７との間を接続する第３及び第４ラインＬ３，Ｌ４にも、プルアップ抵抗Ｒ１７，Ｒ１８の一端が接続されるとともに、それらの他端は電源回路２４に接続されている。これらプルアップ抵抗Ｒ１５〜Ｒ１８は、第１磁気センサ２０及び第１及び第２差動増幅回路２６，２７の異常（特に端子のオープン）を検出するためのものである。例えば、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１がオープンした時には、プルアップ抵抗Ｒ１５によって、オペアンプ３６の端子Ｖ−に電源電圧が加わる。
【００５５】
また、マイクロコンピュータ２３には、スイッチング素子として４つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１〜ＦＥＴ４、正確にはそのゲート端子が接続されている。これらＦＥＴ１〜ＦＥＴ４も、第１及び第２磁気センサ２０，２１等の回路素子の異常を検出するために設けられている。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のソース端子はラインＬ１〜Ｌ４におけるプルアップ抵抗Ｒ１５〜Ｒ１８よりも第１磁気センサ２０側に接続され、ドレイン端子はグランドに接続されている。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のゲートにマイクロコンピュータ２３からの制御信号（電圧）が入力されるとソースとドレイン間が導通状態となる。すなわち、ラインＬ１〜Ｌ４、ひいては第１磁気センサ２０の各端子＋Ｖｏ１，−Ｖｏ１，−Ｖｏ２，＋Ｖｏ２等がグランドに接続される。
【００５６】
＜異常検出処理＞
次に回転角度検出装置における異常検出処理を図７のフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、車両の電源投入時のイニシャルチェックとして、前記ＲＯＭに格納された異常検出プログラムに基づき、マイクロコンピュータ２３により実行される。
【００５７】
この異常検出処理は、電源オフ中に発生した回路素子、すなわち第１及び第２磁気センサ２０，２１及び第１〜第４差動増幅回路２６〜２９の異常を、電源オン後に即時に検出するために行われる。ここで、回路素子の異常とは、端子のオープン及び端子間のショートをさす。
【００５８】
また、ここでは第１磁気センサ２０の第１ブリッジ回路３１及び第１差動増幅回路２６についての異常検出処理についてのみ説明する。第２ブリッジ回路３２、第２磁気センサ２１（正確にはその内部のブリッジ回路）及び第２〜第４差動増幅回路２７〜２９についても同様の方法で回路の異常検出を行うことができるのでその詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では両ラインＬ１，Ｌ２（正確には出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１）をグランドに接続したときに第１差動増幅回路２６（正確にはオペアンプ３６）から出力される第１のアナログ信号Ａの値が、正常時と異常時とで異なることに着目して、異常の有無を検出する。そこでまず正常時において、ラインＬ１，Ｌ２をグランドに接続したときの第１のアナログ信号Ａの値について説明し、次いで異常検出処理について具体的に説明する。なお、ここで正常時とは、第１ブリッジ回路３１及び第１差動増幅回路２６の端子がオープンも、ショートもしていない状態をいう。
【００６０】
まず、正常時において、電源がオンされた状態で、ＦＥＴ１がオンされると第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１はグランドに接続されるので、オペアンプ３６の逆相入力端子Ｖ−に印加される電圧は０となる。一方、オペアンプ３６の正相入力端子Ｖ＋に印加される電圧は２．５Ｖ（オフセット値）となる。よって逆相入力端子Ｖ−と正相入力端子Ｖ＋との電位差は２．５Ｖとなる。そして、この電位差を前記数式２に適用することにより算出される計算上の出力電圧Ｖｏｕｔは電源電圧（５Ｖ）以上となる。しかし、電源電圧以上の電圧を出力できないというオペアンプ３６の性質上、実際に出力される出力電圧すなわち第１のアナログ信号Ａは、図６（ａ）に示されるように、４．９Ｖ以上且つ５．０Ｖ未満の値に固着する。なお、本例では、マイクロコンピュータ２３は、第１の閾値（例えば４．９Ｖ）以上の信号を、ハイレベルの信号として認識する。図６（ａ）〜図（ｃ）の破線で示したのは、正常時の第１のアナログ信号Ａの波形（正弦波）である。
【００６１】
また、電源がオンされた状態で、ＦＥＴ２がオンされたときには、第１磁気センサ２０の出力端子＋Ｖｏ１がグランドに接続されるので、オペアンプ３６の正相入力端子Ｖ＋に印加される電圧は０となる。一方、逆相入力端子Ｖ−に印加される電圧は２．５Ｖである。このため、正相入力端子Ｖ−と逆相入力端子Ｖ＋との電位差は−２．５Ｖとなる。そして、このとき前記数式２に基づき算出される計算上の出力電圧Ｖｏｕｔはグランド電位（０Ｖ）以下となる。しかし、グランド電位以下の電圧は出力できないというオペアンプ３６の性質上、実際に出力される出力電圧すなわち第１のアナログ信号Ａは、図６（ｂ）に示されるように、０Ｖに固着する。なお、マイクロコンピュータ２３は第２の閾値（例えば、０．１Ｖ）以下の信号をローレベルの信号として認識する。
【００６２】
また、電源がオンされた状態で、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２が同時にオンされると、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１及び＋Ｖｏ１の双方が同時にグランドに接続されるので、正相入力端子Ｖ＋及び逆相入力端子Ｖ−に印加される電圧は０となる。このため、正相入力端子Ｖ−と逆相入力端子Ｖ＋との電位差は０Ｖとなる。そして、このとき前記式２に基づき算出される計算上の出力電圧Ｖｏｕｔは、図６（ｃ）に示されるように、２．５Ｖ（オフセット値）に固着する。なお、マイクロコンピュータ２３は、前記第１の閾値未満、且つ前記第２の閾値を超える値の信号をオフセット値レベルのオフセット信号として認識する。なお、１．５Ｖ〜３．５Ｖの間にある信号をオフセット信号として認識する。
【００６３】
以上のように、正常時での出力電圧すなわち第１のアナログ信号Ａは、図８の上段に示されるように、ＦＥＴ１をオンして、出力端子−Ｖｏ１をグランドに接続したときにはＨｉ（ハイレベル）、ＦＥＴ２をオンして、出力端子＋Ｖｏ１をグランドに接続したときにはＬｏ（ローレベル）、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を同時にオンして、両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１グランドに接続したときにはＯｆｆｓｅｔ（オフセット値レベル）となる。
【００６４】
ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン・オフ状態に関連付けられて正常時にオペアンプ３６から出力される電圧レベル（Ｈｉ，Ｌｏ，Ｏｆｆｓｅｔ）の組み合わせは、前記ＲＯＭに記憶されている。そして、前述したように、マイクロコンピュータ２３は電源オン時に入力される第１のアナログ信号Ａの電圧レベルと前記ＲＯＭに記憶されている正常時の出力信号の電圧レベル（Ｈｉ，Ｌｏ，Ｏｆｆｓｅｔ）との比較を通じて回路素子の異常の有無を判断する。
【００６５】
次にこの異常検出処理について具体例を挙げつつ説明する。例えば、電源オフ中に第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）の端子＋Ｖｏ１と端子Ｖｃｃとがショートした場合には、以下のような処理手順で異常を検出する。
【００６６】
すなわち、電源がオンされると、マイクロコンピュータ２３は、まず第１ラインＬ１（正確には第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１）をグランドに接続するべく、ＦＥＴ１に制御信号を出力し、これをオン動作させる。（ステップＳ１）。このとき、オペアンプ３６の出力信号はＨｉとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ１をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｈｉ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ２）。ここでは、正常時及び異常時のいずれの場合も出力信号の電圧レベルがＨｉなので、マイクロコンピュータ２３は正常であると判断する（Ｓ２でＹｅｓ）。次にマイクロコンピュータ２３は、ＦＥＴ２をオン動作させる（Ｓ３）。このときのオペアンプ３６の出力信号はＨｉとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ２をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｌｏ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ４）。ここでは、正常時の出力信号がＬｏとなるところ、Ｈｉであることからマイクロコンピュータ２３はオペアンプ３６若しくは第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）に異常があると判断して（Ｓ４でＮｏ）、異常検出処理を終了する。
【００６７】
ここでは詳述しないが、図８上段に示されるように、第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）の各入出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１，Ｖｃｃ，ＧＮＤの全ての端子間のショートについても同様にして検出できる。なお、各入出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１，Ｖｃｃ，ＧＮＤがオープンしたときの出力信号の電圧レベルは、正常の出力信号の電圧レベルと同じになるため異常を検出することはできない。これら各入出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１，Ｖｃｃ，ＧＮＤのオープンを検出するためにプルアップ抵抗Ｒ１５，Ｒ１６が設けられている。プルアップ抵抗Ｒ１５，Ｒ１６によるオープン検出については後に詳述する。なお、第１磁気センサ２０の端子Ｖｃｃがオープンした場合には、Ｈｉ出力，Ｌｏ出力又はＯｆｆｓｅｔ出力の何れにも該当しない信号（電圧値）が出力される。このため、この入力端子Ｖｃｃがオープンした場合には、第１磁気センサ２０に異常があるとして検出される。
【００６８】
同様の処理手段でオペアンプ３６の各端子Ｖｏ，Ｖ＋，Ｖ−，Ｖｃｃ，Ｖｅｅのオープン及び各端子Ｖ＋，Ｖ−，Ｖｃｃ，Ｖｅｅ間のショートについても検出が可能である。例えば、電源オフ中にオペアンプ３６の出力端子Ｖｏと入力端子Ｖｃｃとがショートした場合には、電源がオンされると、マイクロコンピュータ２３は、まず第１ライン（正確には第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１）Ｌ１をグランドに接続するべく、ＦＥＴ１に制御信号を出力し、これをオン動作させる（Ｓ１）。このとき、オペアンプ３６の出力信号はＨｉとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ１をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｈｉ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ２）。ここでは、正常時及び異常時のいずれの場合も出力信号の電圧レベルがＨｉなので、マイクロコンピュータ２３は正常であると判断する（Ｓ２でＹｅｓ）。次にマイクロコンピュータ２３は、ＦＥＴ２をオン動作させる（Ｓ３）。このときのオペアンプ３６の出力信号はＨｉとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ２をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｌｏ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ４）。ここでは、正常時の出力信号がＬｏとなるところ、Ｈｉであることからマイクロコンピュータ２３はオペアンプ３６若しくは第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）に異常があると判断して（Ｓ４でＮｏ）、異常検出処理を終了する。
【００６９】
ここでは詳述しないが、オペアンプ３６の各端子Ｖ＋，Ｖ−，Ｖｃｃ，Ｖｅｅの全ての端子間のショートに加えて、オープンについても同様の処理手順で異常を検出できる。
さらに、第１差動増幅回路２６の増幅率及びオフセット値を設定する抵抗Ｒ９〜Ｒ１４のショート及びオープンについても、同様の処理手順で異常の検出を行える。
【００７０】
例えば、電源オフ中に抵抗Ｒ１０がオープンした時には、例えば、電源がオンされると
マイクロコンピュータ２３は、まず第１ラインＬ１（正確には第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１）をグランドに接続するべく、ＦＥＴ１に制御信号を出力し、これをオン動作させる（ステップＳ１）。このとき、オペアンプ３６の出力信号はＨｉとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ１をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｈｉ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ２）。ここでは、正常時及び異常時のいずれの場合も出力信号の電圧レベルがＨｉなので、マイクロコンピュータ２３は正常であると判断する（Ｓ２でＹｅｓ）。次にマイクロコンピュータ２３は、ＦＥＴ２をオン動作させる（Ｓ３）。このときのオペアンプ３６の出力信号はＬｏとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ１をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｌｏ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ３）。ここでは、正常時及び異常時のいずれの場合も出力信号の電圧レベルがＬｏなので、マイクロコンピュータ２３は正常であると判断する（Ｓ４でＹｅｓ）。次にマイクロコンピュータ２３は、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を同時にオン動作させる（Ｓ５）。このときのオペアンプ３６の出力信号はＬｏとなる。次に、マイクロコンピュータ２３は正常時にＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオンしたときの出力信号の電圧レベル（Ｏｆｆｓｅｔ）との比較を通じて正常か否かを判断する（Ｓ６）。ここでは、正常時の出力信号がＯｆｆｓｅｔとなるところ、Ｈｉであることからマイクロコンピュータ２３はオペアンプ３６若しくは第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）に異常があると判断して（Ｓ６でＮｏ）、異常検出処理を終了する。
【００７１】
なお、上述の第１ブリッジ回路３１に限らず、それと同時に第２ブリッジ回路３２並びに第２磁気センサ２１の第３ブリッジ回路（第１ブリッジ回路３１に相当）及び第４ブリッジ回路（第２ブリッジ回路３２に相当）についても、ＦＥＴをオン・オフする異常検出処理が同様に行われる。
【００７２】
＜プルアップ抵抗＞
このように、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン・オフ制御を通じて、第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）の端子間のショートの検出を行うことができる。しかしながら、図８上段に示されるように、端子がオープンした場合には、第１差動増幅回路２６による出力信号（電圧値）の組み合わせは正常時と同じであり、異常を検出することはできない。
【００７３】
そこで、前述のＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオン・オフ制御による異常検出処理に加えて、第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）の両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１にそれぞれプルアップ抵抗Ｒ１５，Ｒ１６を設けて、両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１のオープンを検出する。
【００７４】
マイクロコンピュータ２３が、第１ブリッジ回路３１の何れの端子もグランドに接続、すなわちＦＥＴ１，２に対して制御信号を出力していないのにも関わらず、オペアンプ３６の出力信号の電圧レベルがＨｉまたはＬｏとなったときには第１磁気センサ２０（第１ブリッジ回路３１）の端子＋Ｖｏ１、−Ｖｏ１，ＧＮＤ，Ｖｃｃの何れかがオープンしていると判断する。具体的には、図４の×印で示されるＡ点において、第１磁気センサ２０の出力端子−Ｖｏ１がオープンしたときには、オペアンプ３６の逆相入力端子Ｖ−には５Ｖの電圧が印加される。一方、正相入力端子Ｖ＋には約２．５Ｖの電圧が印加されている。したがって、前記数式２からこのときのオペアンプ３６の出力信号の電圧レベルは、Ｌｏレベルに固着する。また、端子＋Ｖｏ１の図４の×印で示されるＢ点でオープンしたときには、逆相入力端子Ｖ−には約２．５Ｖ、正相入力端子Ｖ＋には５Ｖの電圧が入力される。したがって、前記数式２から、このときの出力信号の電圧レベルは、Ｈｉレベルに固着する。このように、オペアンプ３６の出力信号の電圧レベルがＨｉ出力又はＬｏ出力に固着することにより、マイクロコンピュータ２３は第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）のオープンを検出することができる。
【００７５】
なお、第１磁気センサ２０の第２ブリッジ回路３２並びに第２磁気センサ２１の第３ブリッジ回路（第１ブリッジ回路３１に相当）及び第４ブリッジ回路（第２ブリッジ回路３２に相当）についても同様に各端子のオープンを検出することができる。
【００７６】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）電源がオンされると、マイクロコンピュータ２３は、まず第１ラインＬ１（出力端子−Ｖｏ１）をグランドに接続し、次に第２ラインＬ２（出力端子＋Ｖｏ１）をグランドに接続し、最後に第１ラインＬ１（出力端子−Ｖｏ１）及び第２ラインＬ２（出力端子＋Ｖｏ１）をグランドに接続する。マイクロコンピュータ２３は、これら３つの接続状態としたときに、第１差動増幅回路２６から出力される信号の電圧レベルと正常時に前記３つの接続状態としたときの出力信号の電圧レベルとの比較を行い、正常時と異なった電圧レベルの信号が入力されたときには第１磁気センサ２０若しくは第１差動増幅回路２６に異常があると判断する。このように、電源オフ中に生じた異常、すなわち第１磁気センサ２０の各端子（又は端子間）Ｖｃｃ，ＧＮＤ，−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１のショート及びオープン並びに第１差動増幅回路２６の各端子（又は端子間）Ｖ＋，Ｖ−，Ｖｏ，Ｖｃｃ，Ｖｅｅのショート及びオープン、各抵抗（又は抵抗間）Ｒ９〜１４のオープン及びショートを、電源がオンされたときに、即座に検出することができる。これにより、ステアリングを回転操作することなく電源オフ中に発生した異常を電源オンした際に検出することができる。
【００７７】
（２）第１磁気センサ２０（正確には第１ブリッジ回路３１）の出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１がオープンした際には、マイクロコンピュータ２３は、何れの端子もグランドに接続すなわちＦＥＴ１及びＦＥＴ２に対して制御信号を出力していないにも関わらず、第１差動増幅回路２６からＨｉ若しくはＬｏの信号が出力される。このＨｉ若しくはＬｏが出力されたときにはマイクロコンピュータ２３は出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１の少なくとも何れか一方がオープンしていると判断する。これにより、電源オン時にステアリングを回転操作することなく、出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１のオープンを検出することができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。この実施形態の回転角度検出装置は、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４並びにＦＥＴ２及びＦＥＴ３が同時にスイッチングされる点で上記第１の実施形態と異なっている。
【００７９】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の回転角度検出装置は、図３に示す第１の実施形態の構成とほぼ同様の構成を備えている。
マイクロコンピュータ２３にはＦＥＴ１及びＦＥＴ４のベース端子に接続される第１ポート４０並びにＦＥＴ２及びＦＥＴ３のベース端子に接続される第２ポート４１が設けられている。ここで、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４は第１スイッチングユニット４２、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３は第２スイッチングユニット４３として構成されている。
【００８０】
ＦＥＴ１のソース端子は、図９中の結合子Ａで示されるように出力端子−Ｖｏ１に、同じくＦＥＴ４のソース端子は、結合子Ｂで示されるように出力端子＋Ｖｏ２に、接続されている。また、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４のドレイン端子はグランドに接続されている。同様にしてＦＥＴ２のソース端子は結合子Ｃを介して出力端子＋Ｖｏ１に、ＦＥＴ３のソース端子は結合子Ｄを介して出力端子−Ｖｏ２に接続されている。ＦＥＴ２及びＦＥＴ３のドレイン端子はグランドに接続されている。
【００８１】
次に、本実施形態における回路素子の異常検出処理について説明する。
まず、電源がオンされたときには、マイクロコンピュータ２３は、まず第１ポート４０を通じて第１ブリッジ回路３１の出力端子−Ｖｏ１及び第２ブリッジ回路３２の出力端子＋Ｖｏ２をグランドに接続するべく制御信号を第１スイッチングユニット４２（正確にはＦＥＴ１及びＦＥＴ４）に出力する。これにより、第１スイッチングユニット４２（正確にはＦＥＴ１及びＦＥＴ４）はオン動作し、その結果出力端子−Ｖｏ１、＋Ｖｏ２はグランドに接続される。
【００８２】
このとき、マイクロコンピュータ２３は第１の実施形態と同様に第１及び第２差動増幅回路２６，２７の各出力信号の電圧レベル（Ｈｉ，Ｌｏ，Ｏｆｆｓｅｔ）に基づいて第１及び第２差動増幅回路２６，２７及び第１磁気センサ２０の異常を検出する。すなわち、正常時に第１スイッチングユニット４２（正確にはＦＥＴ１及びＦＥＴ４）をオンした場合、第１差動増幅回路２６の出力信号の電圧レベルはＨｉに、第２差動増幅回路２７の出力信号の電圧レベルはＬｏに固着するところ、これと異なっている場合には、異常と判断する。
【００８３】
また、第１スイッチングユニット４２（ＦＥＴ１及びＦＥＴ４）をオンした場合に異常が検出されなかったときには、次に、マイクロコンピュータ２３は第１ポート４０及び第２ポート４１を通じて第１ブリッジ回路３１の両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１及び第２ブリッジ回路３２の両出力端子−Ｖｏ２，＋Ｖｏ２をグランドに接続するべく制御信号を第１及び第２スイッチングユニット４２，４３（正確にはＦＥＴ１〜ＦＥＴ４）に出力する。これにより、第１及び第２スイッチングユニット４２，４３（正確にはＦＥＴ１〜ＦＥＴ４）はオン動作し、出力端子＋Ｖｏ１、−Ｖｏ１、＋Ｖｏ２、−Ｖｏ２はグランドに接続される。マイクロコンピュータ２３は、第１の実施形態と同様に、第１及び第２差動増幅回路２６，２７の各出力信号（Ｈｉ，Ｌｏ，Ｏｆｆｓｅｔ）に基づいて第１及び第２差動増幅回路２６，２７及び第１磁気センサ２０の異常を検出する。すなわち正常時に第１及び第２スイッチングユニット４２，４３（正確にはＦＥＴ１〜ＦＥＴ４）をオンした場合、第１及び第２差動増幅回路２６，２７の出力信号の電圧レベルは何れもオフセット値レベル（Ｏｆｆｓｅｔ）となるところ、これと異なる場合に異常と判定する。
【００８４】
これによっても異常が検出されない場合には、第１磁気センサ２０及び第１および第２差動増幅回路２６，２７には異常がないと判断される。なお、図示しないが、マイクロコンピュータ２３には第２磁気センサ２１に対応する１組のスイッチングユニットが接続される第３ポート（第１ポート４０に相当）及び第４ポート（第２ポート４１に相当）が設けられている。このとき第１及び第２ポート４０，４１を通じて行われる異常検出処理並びに第３及び第４ポート（第１及び第２ポート４０，４１に相当）を通じて行われる異常検出処理は同時にされる。
【００８５】
以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加え以下の作用効果を奏することができる。
（１）マイクロコンピュータ２３は第１ポート４０に対して制御信号を出力することにより、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４を同時にオン動作させる。これにより、両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ２は同時にグランドに接続される。一方、第２ポート４１に制御信号を出力することにより、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３を同時にオン動作させる。これにより各端子＋Ｖｏ１，−Ｖｏ２は同時にグランドに接続される。このように、マイクロコンピュータ２３は各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に対して個別にスイッチングを要求する旨の制御信号を出力する必要はなく、第１ポート４０及び第２ポート４１に対してのみ信号を出力することにより、第１磁気センサ２０並びに第１及び第２差動増幅回路２６，２７の異常を検出することができる。また、第２磁気センサ２１並びに第３及び第４差動増幅回路２８，２９についても、第３ポート（第１ポート４０に相当）及び第４ポート（第２ポート４１に相当）を第２磁気センサ２１の出力端子に設けることで、異常の検出が可能である。
【００８６】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、回転検出手段としてＭＲＥ（磁気抵抗効果）センサを採用したが、正弦波及び余弦波のように逆の位相を出力するセンサであればＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）センサ等でもよい。
【００８７】
・１つのブリッジ回路からなる磁気センサを使用して、検出対象の変位を検出する装置にも本発明は適用可能である。
・上記実施形態では、フルブリッジタイプのＡＭＲセンサ（第１及び第２磁気センサ２０，２１）で検出対象の回転変位を検出したが、回転変位に限らず直線変位を検出することも可能であり、またこの場合にも同様に異常検出ができる。この場合、直線変位する検出対象に連動して変位する磁石を設け、この磁石の変位に伴う磁束方向の変化を磁気センサで検出する。
【００８８】
・上記実施形態では、各第１及び第２磁気センサ２０，２１に２つのブリッジ回路が設けられていたが、１つのブリッジ回路を単一のチップとして集積化し、これを４つ使用することによっても同様の回転角度の検出及び異常検出処理が行える。
【００８９】
・上記実施形態では、回路の異常を検出する構成として、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４及びプルアップ抵抗Ｒ１５〜１８を設けた。しかし、例えば第１磁気センサ２０の両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１，−Ｖｏ２，＋Ｖｏ２のオープンを検出する必要がない場合には、プルアップ抵抗Ｒ１５〜１８を省略することも可能である。また、逆にＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を省略して、両出力端子−Ｖｏ１，＋Ｖｏ１，−Ｖｏ２，＋Ｖｏ２のオープンのみを検出可能としてもよい。
・第１の実施形態では、ＦＥＴのオン・オフすることでの異常検出処理を第１磁気センサ２０の第２ブリッジ回路３２並びに第２磁気センサ２１の第３ブリッジ回路（第１ブリッジ回路３１に相当）及び第４ブリッジ回路（第２ブリッジ回路３２に相当）について同時に行っていた。しかし、異常検出処理を同時に行わなくてもよい。この場合には、例えば異常検出処理を第１ブリッジ回路３１の異常検出処理が終了したら、第２ブリッジ回路３２について異常検出処理を行うように、順次第１〜第４ブリッジ回路について異常検出処理を行っていく。
・第２の実施形態では、第１及び第２ポート４０，４１を通じて行われる異常検出処理並びに第３及び第４ポート（第１及び第２ポート４０，４１に相当）を通じて行われる異常検出処理は同時になされる。しかし、これを順次、すなわち例えば第１及び第２ポート４０，４１を通じて行われる異常検出処理が終了した後に、第３及び第４ポート（第１及び第２ポート４０，４１に相当）を通じて行われる異常検出処理を行うこととしてもよい。
・上記実施形態では、磁気センサ等の回路素子の異常を検出するためのスイッチング素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１〜ＦＥＴ４を設けたが、スイッチング素子であればこれに限らず代用可能である。また、マイクロコンピュータ２３の指令によりオン・オフする機械的な接点等でもよい。
・上記実施形態での異常検出処理においては、図７のフローチャートに示されるようにステップＳ２、Ｓ４において異常があると判断した場合には、次の異常の検出を行わずに、その異常検出処理を終了していた。だが、異常の有無に関わらずＳ１〜Ｓ６の全ての異常検出処理を行うことにしてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２３は入力される全ての電圧レベルと正常時の電圧レベルとの比較を行い、少なくとも１つ電圧レベルが異なれば異常があると判断する。
・第１の実施形態での異常検出処理は、まずＦＥＴ１をオン動作させ、次にＦＥＴ２をオン動作させ、最後にＦＥＴ１及びＦＥＴ２を同時にオン動作させていた。だが、この各ＦＥＴをオン動作させる順番は適宜変更が可能である。
【００９０】
・第２の実施形態では、まず、第１ポート４０を通じて制御信号をＦＥＴ１及びＦＥＴ４に出力する。次に、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４に制御信号を出力した状態を保ちつつ、第２ポート４１を通じてＦＥＴ２及びＦＥＴ３に制御信号を出力する。この第１及び第２ポート４０，４１に対して制御信号を出力する順序はこれに限らず、例えば最初に第１ポート４０に対して制御信号を出力して、次に第１ポート４０に対しての制御信号の出力を停止した状態で、第２ポート４１に対して制御信号を出力する。最後に第１及び第２ポート４０，４１に対して同時に制御信号を出力してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施形態の回転角度検出装置を説明するための平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】第１の実施形態の回転角度検出装置の電気的な構成の概略を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態の回転角度検出装置の構成を示す回路図。
【図５】（ａ）は第１差動増幅回路の入力信号の波形図、（ｂ）は第１及び第２差動増幅回路の出力信号の波形図、（ｃ）は第１および第２差動増幅回路の出力信号の波形図、（ｄ）は第３及び第４差動増幅回路の出力信号の波形図。
【図６】（ａ）はＨｉレベルの出力信号、（ｂ）はＬｏレベルの出力信号、（ｃ）はＯｆｆｓｅｔｓｅｔ出力信号。
【図７】異常検出処理の手順を示したフローチャート。
【図８】正常時及び異常時の各出力信号の組み合わせを示したテーブル図。
【図９】第２の実施形態における回転角度検出装置の回路図。
【図１０】磁気センサ（ＭＲＥ）の斜視図。
【図１１】（ａ）は、従来の正常時の第１及び第２のアナログ信号Ａ，Ｂの波形、（ｂ）は従来の異常時の第１及び第２のアナログ信号Ａｅ，Ｂｅの波形。
【図１２】従来の異常検出処理を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００９２】
１１…回転角度検出装置、１２…ステアリングシャフト（回転体）、１４…主動歯車、１５…第１の従動歯車、１６…第２の従動歯車、２０…第１磁気センサ、２３…マイクロコンピュータ（制御装置）、２６…第１差動増幅回路、２１…第２磁気センサ、３６…オペアンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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