(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス磁界を発生する磁石、
この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、
前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、
前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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
を備えた磁気検出装置。
【請求項２】
バイアス磁界を発生する磁石、
この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、
前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、
前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期が前記第２抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記抵抗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２抵抗変化回路出力の発生時期が前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記抵抗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
を備えた磁気検出装置。
【請求項３】
出力信号処理回路は、第１抵抗変化出力回路の出力を出力トランジスタとＤフリップフロップ回路のＤ端子に入力し、第２抵抗変化出力回路の出力を前記Ｄフリップフロップ回路のＣＬ端子に入力し、前記Ｄフリップフロップ回路の出力と前記出力トランジスタの出力を組み合わせてパスルを発生するようにした請求項１又は請求項２記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯状磁性移動体の移動方向を検出する磁気検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２２は従来の磁気検出装置の構成図で、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は斜視図、その（ｃ）は部分上面図である。図２３は従来の磁気検出装置の電気回路図、図２４は図２３の電気回路図の波形図である。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、磁気検出素子である磁気抵抗効果素子を一体的に構成したICチップ２を有している。矢印３は磁石１の着磁方向を表す。磁気検出装置は歯車状磁性回転体４に対向させ接近させて配置する。磁気検出装置の磁気抵抗効果素子６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。５は歯車状磁性回転体４の回転軸である。そのため磁石１から磁気抵抗効果素子６に印加される磁界が変化する。この磁界の変化は磁気抵抗効果素子６の抵抗変化となり、電圧の変化として検出される。この電圧の変化はICチップ内の比較回路、出力トランジスタを経て、パルス波の電気信号として外部に出力される。このパルス波の電気信号はコンピュータユニットに送られ、このパルス数をカウントすることにより、歯車状磁性回転体４の回転角度が検出される。
【０００３】
一般的に、磁気検出素子には磁気抵抗効果素子６（以下、ＭＲ素子という）、もしくは巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という）が用いられる。ＭＲ素子は、強磁性体（例えば、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ等）薄膜で形成され、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。この抵抗値の変化をＭＲ変化率と呼び、一般にＮｉ−Ｆｅで２〜３％、Ｎｉ−Ｃｏで５〜６％である。
【０００４】
ＧＭＲ素子は数オングストロームから数１０オングストロームの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層された積層体、いわゆる人工格子膜であり、（Ｆｅ／Ｃｒ）、（パーマロイ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）、（Ｃｏ／Ｃｕ）が知られている。これは、ＭＲ素子と比較して格段に大きなＭＲ効果（ＭＲ変化率）を有すると共に、外部磁界の向きが電流に対してどのような角度差をもっていても同じ抵抗値の変化が得られる、いわゆる面内感磁の素子である。
【０００５】
ＧＭＲ素子の動作もＭＲ素子の動作とほぼ同じであるため、以下、ＭＲ素子を用いた場合の動作について詳細に説明する。図２３において、歯車状磁性回転体４が回転することにより、ＭＲ素子６に印加されるバイアス磁界が変化し、その抵抗値が変化する。そこで、磁界の変化を検出するために、ＭＲ素子６でブリッジ回路７を形成し、このブリッジ回路７に望ましくは定電圧、定電流の電源ＶＣＣを接続し、ＭＲ素子の抵抗値変化を電圧変化に変換して、このＭＲ素子６に作用している磁界変化を検出する。この従来の磁気検出装置は、ＭＲ素子６と抵抗８，９，１０を用いたブリッジ回路７と、このブリッジ回路７の接続点１１を、抵抗９，１０の基準値１２と比較して、ローレベルまたはハイレベルの信号を出力する比較回路１３と、この比較回路１３の出力を受けてスイッチングする出力トランジスタ１４とを備える。
【０００６】
ＭＲ素子６は電源端子ＶＣＣに接続され、抵抗８は接地され、抵抗８とＭＲ素子６の接続点１１は比較回路１３の反転入力端子に接続される。比較回路１３の非反転入力端子は基準電圧を発生する抵抗９，１０の接続点１２に接続され、比較回路１３の出力端子は出力トランジスタ１４のベースに接続され、そのエミッタは接地される。出力トランジスタ１４のコレクタは出力端子となり、コンピュータユニット２０内で抵抗１５を介して電源端子ＶＣＣに接続され、かつ比較回路１６の反転入力端子に接続される。比較回路１６の非反転入力端子は基準電圧（基準値１７）を発生する抵抗１８，１９の分圧回路に接続されている。
【０００７】
図２４は歯車状磁性回転体が回転している時の図２３の電気回路図の各部ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれの波形図ａ，ｂ，ｃ，ｄである。歯車状磁性回転体４が回転することで、ＭＲ素子６にはバイアス磁界変化が与えられ、ブリッジ回路７の接続点１１には歯車状磁性回転体４の凹凸に対応した出力ａが得られる。この出力ａは比較回路１３に供給され、比較レベルである基準値１２と比較されて出力ｂとなり、２値信号ｃに変換され、この信号は更にコンピュータユニット２０内で波形成形され、その立上り、立下りの急峻な２値信号出力ｄが得られる。このパルス状出力ｄをカウントする（図示せず）ことにより、歯車状磁性回転体４の回転角度が検出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気検出装置の出力トランジスタ１４から得られる出力ｃあるいはコンピュータユニット２０から得られる出力ｄの信号形態はローレベル、ハイレベルの２値であり、歯車状磁性回転体４の回転方向が正方向であっても、逆方向であっても同じ出力信号形態であるので、歯車状磁性回転体４の回転方向を検知することが出来ないという問題点があった。
【０００９】
この発明は、前記のような問題点を解決しようとするもので、歯状磁性移動体の移動方向を検出可能な磁気検出装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁気検出装置は、バイアス磁界を発生する磁石、この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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を備えたものである。
【００１１】
また、バイアス磁界を発生する磁石、この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期が前記第２抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記抵抗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２抵抗変化回路出力の発生時期が前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記抵抗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を備えたものである。
【００１２】
さらにまた、出力信号処理回路は、第１抵抗変化出力回路の出力を出力トランジスタとＤフリップフロップ回路のＤ端子に入力し、第２抵抗変化出力回路の出力を前記Ｄフリップフロップ回路のＣＬ端子に入力し、前記Ｄフリップフロップ回路の出力と前記出力トランジスタの出力を組み合わせてパスルを発生するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の磁気検出装置を示す構成図で、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は斜視図、その（ｃ）は部分上面図である。図２はこの発明の実施の形態１の磁気検出装置の電気回路図、図３は図２の電気回路図の波形図である。この実施の形態１では、２個の第１，第２磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子という）２１，２２を歯車状磁性回転体４に対向させ、その回転方向に並べて配置し、第１，第２ＭＲ素子２１，２２と抵抗で２つのブリッジ回路を構成した。なお、図２２〜図２４と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１４】
実施の形態１の磁気検出装置は、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、磁気検出素子である２個の第１，第２ＭＲ素子２１，２２を一体的に構成したICチップ２を有している。磁気検出装置を歯車状磁性回転体４に対向し接近させ、第１，第２ＭＲ素子２１，２２を歯車状磁性回転体４の回転方向に並べて配置する。磁気検出装置の第１，第２ＭＲ素子２１，２２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２ＭＲ素子２１，２２に印加される磁界が変化する。この磁界の変化は第１，第２ＭＲ素子２１，２２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。
【００１５】
２３は第１ＭＲ素子２１と抵抗２４，２５，２６で構成されるブリッジ回路で、第１ＭＲ素子２１は、望ましくは定電圧、定電流の電源ＶＣＣに接続され、抵抗２４は接地され、第１ＭＲ素子２１と抵抗２４の接続点２７は第１比較回路２９の反転入力端子に接続される。抵抗２５，２６の一端は電源ＶＣＣに接続され、他端は接地され、抵抗２５，２６の接続点２８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。同様に３０は第２ＭＲ素子２２と抵抗３１，３２，３３で構成されるブリッジ回路で、第２ＭＲ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３１は接地され、第２ＭＲ素子２２と抵抗３１の接続点３４は第２比較回路３６の反転入力端子に接続される。抵抗３２，３３の一端は電源ＶＣＣに接続され、他端は接地され、抵抗３２，３３の接続点３５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。なお、この発明では、第１ＭＲ素子２１と抵抗２４で第１磁気抵抗効果素子体を構成し、第２ＭＲ素子２２と抵抗３１で第２磁気抵抗効果素子体を構成する。
【００１６】
これらの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抵抗変化出力回路）２９，３６で矩形波に変換して、一方（第１比較回路２９）の出力信号を、オープンコレクタ式出力トランジスタ３７のベースとＤフリップフロップ３８のＤ端子に接続し、他方（第２比較回路３６）の出力信号をＣＬ端子に接続する。Ｄフリップフロップ３８の出力端子をコレクタが抵抗３９を介して電源端子ＶＣＣに接続されたトランジスタ４０のベースに接続し、このトランジスタ４０のエミッタは出力トランジスタ３７のエミッタに接続し、抵抗４１を介して接地されている。なお、Ｄフリップフロップ３８は周知のもので、ＣＬ入力がＬ（ロー）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）の立上がりエッジトリガで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。
【００１７】
出力トランジスタ３７の出力信号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４３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４７，４８の一端は電源ＶＣＣに接続され、他端は接地され、抵抗４７，４８の接続点４９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５０，５１の一端は電源ＶＣＣに接続され、他端は接地され、抵抗５０，５１の接続点５２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。なお、出力トランジスタ３７〜接続点５２で、第１，第２比較回路２９，３６の出力信号処理回路を構成する。
【００１８】
次に動作について説明する。図３は図２の電気回路図の各部ｃ〜ｊの波形ｃ〜ｊを示す波形図であり、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２１の方がＭＲ素子２２より歯車状磁性回転体４が早く近づくため、ＭＲ素子２１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ｆより、位相（発生時期）が早くなる。
【００１９】
そのため、立上がりエッジトリガタイプのＤフリップフロップ３８を用いた場合、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベル（第１信号）となる。Ｄフリップフロップ３８の出力に接続されたトランジスタ４０はオン状態となり、出力トランジスタ３７のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１に電流を供給する。出力トランジスタ３７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３７が供給する電流とＤフリップフロップ３８の出力に接続されたトランジスタ４０から供給される電流の和と出力トランジスタ３７のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１の積で決定されるローレベル1 となる。
【００２０】
これに対し、逆転時（ｂ）はＭＲ素子２２の方がＭＲ素子２１より歯車状磁性回転体４が早く近づくため、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２１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フリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベル（第２信号）となり、Ｄフリップフロップ３８の出力に接続されたトランジスタ４０はオフ状態となり、トランジスタ４０を通して出力トランジスタ３７のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１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３７がオン状態の時は出力トランジスタ３７が供給する電流と出力トランジスタ３７のエミッタとグランド間に接続された抵抗４１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となるので、シンプルな回路で情報量を増やすことが可能となる。
【００２１】
以上より、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは、正転時はハイレベル（第１信号）となり、逆転時はローレベル（第２信号）となる。したがって、Ｄフリップフロップ３８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３７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。
【００２２】
さらに、出力トランジスタ３７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。
【００２３】
また、図３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２１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３７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。
【００２４】
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、歯車状磁性回転体４と磁気検出装置間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。先にも述べたように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。
【００２５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の磁気検出装置を示す構成図で、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は斜視図、その（ｃ）は部分上面図である。図５はこの発明の実施の形態２の磁気検出装置の電気回路図、図６は図５の電気回路図の波形図である。実施の形態２では、３個の第１，第２，第3 磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子という）６１，６２，６３を歯車状磁性回転体４に対向させ、その回転方向に並べて配置した。なお、図２２〜図２４、図１〜図３と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２６】
両端に配置された第１，第２ＭＲ素子６１，６２と抵抗２５，２６で、図５のように１つめのブリッジ回路２３を構成した。中央に配置された第３ＭＲ素子６３と抵抗３１，３２，３３で２つめのブリッジ回路３０を構成した。
【００２７】
正転時、ＭＲ素子６１→ＭＲ素子６３→ＭＲ素子６２の順で抵抗が低下するので、接続点２７，３４の波形はそれぞれ図６（ａ）のｃ，ｄとなる。これらにより第１，第２比較回路２９，３６の出力波形は図６（ａ）のｅ，ｆとなる。出力ｅと出力ｆの位相により、すなわち出力ｆの立ち上がり時、出力ｅはハイレベルであるので、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベル（第１信号）となる。実施の形態１と同様に、図５の各部ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、その波形が、図６（ａ）のｇ，ｈ，ｉ，ｊとなる。
【００２８】
逆転時、ＭＲ素子６２→ＭＲ素子６３→ＭＲ素子６１の順で抵抗が低下するので、接続点２７，３４の波形はそれぞれ図６（ｂ）のｃ，ｄとなる。これらにより第１，第２比較回路２９，３６の出力波形は図６（ｂ）のｅ，ｆとなる。出力ｅと出力ｆの位相により、すなわち出力ｆの立ち上がり時、出力ｅはローレベルであるので、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベル（第２信号）となる。これらにより図５の各部ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、その波形が、図６（ｂ）のｇ，ｈ，ｉ，ｊとなる。
【００２９】
以上より、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは、正転時はハイレベル（第１信号）となり、逆転時はローレベル（第２信号）となる。したがって、Ｄフリップフロップ３８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３７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。
【００３０】
さらに、出力トランジスタ３７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。
【００３１】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３の磁気検出装置を示す構成図で、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は斜視図、その（ｃ）は部分上面図である。図８はこの発明の実施の形態３の磁気検出装置の電気回路図、図９は図８の電気回路図の波形図である。実施の形態３では、４個の第１，第２，第3 ，第４磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子という）７１，７２，７３，７４を歯車状磁性回転体４に対向させ、その回転方向に並べて配置した。図７の（ｃ）に示すように、中央に配置する２つのＭＲ素子７２，７３は近接させ、これらのＭＲ素子７２，７３を挟んで両側にＭＲ素子７１，７４配置して、ICチップ２上で第１〜第４ＭＲ素子７１〜７４が占める面積を小さくする。なお、図２２〜図２４、図１〜図６と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３２】
一端と中央に配置された第１，第２ＭＲ素子７１，７２と抵抗２５，２６で、図８のように１つめのブリッジ回路２３を構成した。中央と他端に配置された第３，第４ＭＲ素子７３，７４と抵抗３２，３３で２つめのブリッジ回路３０を構成した。
【００３３】
正転時、ＭＲ素子７１→ＭＲ素子７２→ＭＲ素子７３→ＭＲ素子７４の順で抵抗が低下するので、接続点２７，３４の波形はそれぞれ図９（ａ）のｃ，ｄとなる。これらにより第１，第２比較回路２９，３６の出力波形は図９のｅ，ｆとなる。出力ｅと出力ｆの位相により、すなわち出力ｆの立ち上がり時、出力ｅはハイレベルであるので、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベル（第１信号）となる。実施の形態１と同様に、図８の各部ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、その波形が、図９（ａ）のｇ，ｈ，ｉ，ｊとなる。
【００３４】
逆転時、ＭＲ素子７４→ＭＲ素子７３→ＭＲ素子７２→ＭＲ素子７１の順で抵抗が低下するので、接続点２７，３４の波形はそれぞれ図９（ｂ）のｃ，ｄとなる。これらにより第１，第２比較回路２９，３６の出力波形は図９（ｂ）のｅ，ｆとなる。出力ｅと出力ｆの位相により、すなわち出力ｆの立ち上がり時、出力ｅはローレベルであるので、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベル（第２信号）となる。これらにより図８の各部ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、その波形が、図９（ｂ）のｇ，ｈ，ｉ，ｊとなる。
【００３５】
以上より、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは、正転時はハイレベル（第１信号）となり、逆転時はローレベル（第２信号）となる。したがって、Ｄフリップフロップ３８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３７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。
【００３６】
さらに、出力トランジスタ３７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。
【００３７】
また、実施の形態３では、磁気抵抗効果素子体として、同じ温度特性のＭＲ素子２個を用いて構成しているため、温度特性の良い磁気検出装置を得ることができる。つまり、ＭＲ素子と抵抗のように温度係数差があると、ブリッジ回路出力に温度ドリフトが生じてしまうという問題を解消できる。
【００３８】
実施の形態４
図１０はこの発明の実施の形態４の磁気検出装置の電気回路図、図１１は図１０の電気回路図の波形図である。図１０では、実施の形態１の図２における回路構成の一部を変えたものである。変えた部分は、トランジスタ４０と出力トランジスタ３７部分であり、それらを中心に説明する。なお、図２２〜図２４、図１〜図３と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３９】
Ｄフリップフロップ３８の出力端子は、トランジスタ４０のベースに接続される。このトランジスタ４０のコレクタは抵抗７５を介して出力トランジスタ３７のコレクタに接続され、エミッタは出力トランジスタ３７のエミッタと共に接地されている。図１１（ａ）は正転時の波形図であり、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベルとなるので、トランジスタ４０はオン状態となり、コンピュータユニット４２の電源端子ＶＣＣから電流Ｉ１  が流入する。出力トランジスタ３７がオンのときは、正転時、逆転時にかかわらず、出力ｈは出力トランジスタ３７の飽和電圧で決定されるローレベルとなるが、出力トランジスタ３７がオフのときは、Ｄフリップフロップ３８の出力に接続されたトランジスタ４０に流入する電流Ｉ１  と抵抗４３Ｒの積だけＶＣＣより小さいハイレベル１となる。
【００４０】
これに対して、逆転時は、図１１（ｂ）に示すように、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベルとなるので、トランジスタ４０はオフ状態となる。そのため、出力トランジスタ３７がオフのときは、トランジスタ４０に電流が流入しないので、出力ｈはハイレベル２（＝ＶＣＣ）となる。
このときの出力ｈは、正転時、逆転時で異なる３値となり、大小関係はハイレベル２＞ハイレベル１＞ローレベルとなるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
【００４１】
以上により、出力トランジスタ３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベルの２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベルの２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。
【００４２】
さらに、出力トランジスタ３７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１とローレベルの間に設定し、第４比較回路４５の比較レベル２をハイレベル1 とハイレベル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。
なお、その他の作用効果は、実施の形態１と同様であるので、省略する。
【００４３】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５の磁気検出装置の電気回路図、図１３は図１２の電気回路図の波形図である。図１２では、実施の形態２の図５における回路構成の一部を変えたものである。変えた部分は、トランジスタ４０と出力トランジスタ３７部分であり、実施の形態４と同じである。なお、図１〜図６，図１０，１１と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００４４】
図１３（ａ）は正転時の波形図であり、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベルとなるので、トランジスタ４０はオン状態となる。出力トランジスタ３７がオンのときは、出力ｈは出力トランジスタ３７の飽和電圧で決定されるローレベルとなるが、出力トランジスタ３７がオフのときは、ハイレベル１となる。
【００４５】
これに対して、逆転時は、図１３（ｂ）に示すように、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベルとなるので、トランジスタ４０はオフ状態となる。そのため、出力トランジスタ３７がオフのときは、トランジスタ４０に電流が流入しないので、出力ｈはハイレベル２（＝ＶＣＣ）となる。
このときの出力ｈは、正転時、逆転時で異なる３値となり、大小関係はハイレベル２＞ハイレベル１＞ローレベルとなるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
【００４６】
以上により、出力トランジスタ３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベルの２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベルの２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。
なお、その他の作用効果は、実施の形態４と同様であるので、省略する。
【００４７】
実施の形態６．
図１４はこの発明の実施の形態６の磁気検出装置の電気回路図、図１５は図１４の電気回路図の波形図である。図１４では、実施の形態３の図８における回路構成の一部を変えたものである。変えた部分は、トランジスタ４０と出力トランジスタ３７部分であり、実施の形態４と同じである。なお、図１〜図６，図１０，１１と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００４８】
図１５（ａ）は正転時の波形図であり、図１５（ｂ）は逆転時の波形である。このときの出力ｈは、正転時、逆転時で異なる３値となり、大小関係はハイレベル２＞ハイレベル１＞ローレベルとなるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
以上により、出力トランジスタ３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベルの２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベルの２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。
なお、その他の作用効果は、実施の形態４と同様であるので、省略する。
【００４９】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７の磁気検出装置の電気回路図、図１７は図１６の電気回路図の波形図である。実施の形態７では、実施の形態１に対して、図２の回路構成を図１６のように一部を変えたものであり、変更部分を中心に説明する。ブリッジ回路２３，３０の一端は、コンピュータユニット４２の入力端７６に接続される。出力トランジスタ３７のコレクタは、抵抗７７を介して電源ＶＣＣに接続される。出力トランジスタ３７のエミッタとトランジスタ４０のエミッタはそれぞれコンピュータユニット４２の入力端７６に接続される。電源ＶＣＣからブリッジ回路２３，３０を経由、出力トランジスタ３７を経由、及びトランジスタ４０を経由した電流は、すべてコンピュータユニット４２の入力端７６に流入する２線式である。コンピュータユニット４２の入力端７６は、抵抗７８を介して接地され、さらに、２つの比較回路４４，４５に接続される。なお、図２２〜図２４、図１〜図３と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００５０】
次に動作について説明する。図１７（ａ）は歯車状磁性回転体４が正転時、図１７（ｂ）は逆転時の各部の波形図である。正転時は、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベルとなるので、トランジスタ４０はオン状態となり、コンピュータユニット４２に設けられた抵抗７８Ｒに電流Ｉ１  を供給する。これに対して、逆転時は、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベルとなるので、トランジスタ４０はオフ状態となり、コンピュータユニット４２に設けられた抵抗７８Ｒに電流を供給しない。
【００５１】
また、出力トランジスタ３７がオフのときは、正転時，逆転時にかかわらず、コンピュータユニット４２に設けられた抵抗７８Ｒに電流を供給せず、オンのときは、正転時，逆転時にかかわらず、コンピュータユニット４２に設けられた抵抗７８Ｒに電流Ｉ２  を供給する。
【００５２】
そのため、出力トランジスタ３７の出力ｈ（コンピュータユニット４２の入力端７６の入力電圧ｈ）は、正転時は次の式で求まる２値となる。
ハイレベル１＝（Ｉ１  + Ｉ２  +その他の回路電流）×Ｒ     ----（１）
ローレベル１＝（Ｉ１  + その他の回路電流）×Ｒ              ----（２）
逆転時は次の式で求まる２値となる。
ハイレベル２＝（Ｉ２  + その他の回路電流）×Ｒ          ----（３）
ローレベル２＝（その他の回路電流）×Ｒ                ----- （４）
このように、実施の形態７では、出力ｈレベルは、互いに異なる４値となり、この大小関係は、ハイレベル１＞ハイレベル２＞ローレベル１＞ローレベル２となるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
【００５３】
以上より、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは、正転時はハイレベル（第１信号）となり、逆転時はローレベル（第２信号）となる。したがって、Ｄフリップフロップ３８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３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベル１の２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベル２の２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２、ローレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。
【００５４】
さらに、出力トランジスタ３７の出力ｈをコンピュータユニット４２に加え、第３比較回路４４の比較レベル１をハイレベル２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。
【００５５】
また、図１７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２１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３７の出力ｈのパルスと同期（位相は逆転）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。
【００５６】
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、歯車状磁性回転体４と磁気検出装置間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。先にも述べたように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。
【００５７】
実施の形態８．
図１８はこの発明の実施の形態８の磁気検出装置の電気回路図、図１９は図１８の電気回路図の波形図である。実施の形態８では、実施の形態７に対して、ブリッジ回路２３，３０部分を、実施の形態２の図４と同様に配置されたＭＲ素子６１，６２，６３を用いて、図５のように結線したブリッジ回路２３，３０に置き換えたものである。なお、図１〜図６，図１６，１７と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００５８】
図１９（ａ）は正転時の波形図であり、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベルとなるので、トランジスタ４０はオン状態となる。逆転時は、図１９（ｂ）に示すように、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベルとなるので、トランジスタ４０はオフ状態となる。したがって、出力トランジスタ３７の出力ｈ（コンピュータユニット４２の入力端７６の入力電圧ｈ）は、実施の形態７と同様に、正転時はハイレベル１とローレベル１の２値のパルスとなり、逆転時はハイレベル２とローレベル２の２値のパルスとなる。
このように、実施の形態８では、出力ｈレベルは、互いに異なる４値となり、この大小関係は、ハイレベル１＞ハイレベル２＞ローレベル１＞ローレベル２となるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
【００５９】
以上により、出力トランジスタ３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベル１の２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベル２の２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２、ローレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。なお、その他の作用効果は、実施の形態７と同様であるので、省略する。
【００６０】
実施の形態９．
図２０はこの発明の実施の形態９の磁気検出装置の電気回路図、図２１は図２０の電気回路図の波形図である。実施の形態９では、実施の形態７に対して、ブリッジ回路２３，３０部分を、実施の形態３の図７と同様に配置されたＭＲ素子７１，７２，７３，７４を用いて、図８のように結線したブリッジ回路２３，３０に置き換えたものである。なお、図１〜図９，図１６，１７と図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００６１】
図２１（ａ）は正転時の波形図であり、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にハイレベルとなるので、トランジスタ４０はオン状態となる。逆転時は、図２１（ｂ）に示すように、Ｄフリップフロップ３８の出力ｇは常にローレベルとなるので、トランジスタ４０はオフ状態となる。したがって、出力トランジスタ３７の出力ｈ（コンピュータユニット４２の入力端７６の入力電圧ｈ）は、実施の形態７と同様に、正転時はハイレベル１とローレベル１の２値のパルスとなり、逆転時はハイレベル２とローレベル２の２値のパルスとなる。
このように、実施の形態９では、出力ｈレベルは、互いに異なる４値となり、この大小関係は、ハイレベル１＞ハイレベル２＞ローレベル１＞ローレベル２となるので、シンプルな回路で情報量を増やすことができる。
【００６２】
以上により、出力トランジスタ３７の出力ｈレベルは、正転時はハイレベル１とローレベル１の２値信号パルス、逆転時はハイレベル２とローレベル２の２値信号パルスとなるので、ハイレベル１，２、ローレベル１，２の値により、回転方向検知が可能となる。なお、その他の作用効果は、実施の形態７と同様であるので、省略する。
【００６３】
なお、各実施の形態では、歯車状磁性回転体を基に説明したが、回転体でなく、長手状移動体で凹凸の歯を有する歯状磁性移動体にも同様に適用でき、移動方向を検出できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の磁気検出装置によれば、バイアス磁界を発生する磁石、この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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抵抗変化出力回路の出力と前記第２抵抗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信号出力と前記抵抗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を備えたので、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のパルスにより、歯状磁性移動体の移動方向検知が可能となる。しかもハイレベル１とローレベル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であるので、少なくとも異なる３値であり、システムを制御するための情報量が多くなる。
【００６５】
また、バイアス磁界を発生する磁石、この磁石のバイアス磁界中に、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抵抗変化を生じる第１，第２磁気抵抗効果素子体、前記第１磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第１抵抗変化出力回路、前記第２磁気抵抗効果素子体の抵抗変化を出力する第２抵抗変化出力回路、及び、前記被検出対象の正方向への移動に基づく、前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期が前記第２抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第１信号を出力し、この第１信号出力と前記抵抗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２抵抗変化回路出力の発生時期が前記第１抵抗変化出力回路の出力の発生時期より早くなることにより、第２信号を出力し、この第２信号出力と前記抵抗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を備えたので、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のパルスにより、歯状磁性移動体の移動方向検知が可能となる。しかもハイレベル１とローレベル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であるので、少なくとも異なる３値であり、システムを制御するための情報量が多くなる。
【００６６】
さらにまた、出力信号処理回路は、第１抵抗変化出力回路の出力を出力トランジスタとＤフリップフロップ回路のＤ端子に入力し、第２抵抗変化出力回路の出力を前記Ｄフリップフロップ回路のＣＬ端子に入力し、前記Ｄフリップフロップ回路の出力と前記出力トランジスタの出力を組み合わせてパスルを発生するようにしたので、簡単な回路構成で移動方向を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の磁気検出装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の磁気検出装置の電気回路図である。
【図３】図２の電気回路図の波形図である。
【図４】この発明の実施の形態２の磁気検出装置を示す構成図である
【図５】この発明の実施の形態２の磁気検出装置の電気回路図である。
【図６】図５の電気回路図の波形図である。
【図７】この発明の実施の形態３の磁気検出装置を示す構成図である
【図８】この発明の実施の形態３の磁気検出装置の電気回路図である。
【図９】図８の電気回路図の波形図である。
【図１０】この発明の実施の形態４の磁気検出装置の電気回路図である
【図１１】図１０の電気回路図の波形図である。
【図１２】この発明の実施の形態５の磁気検出装置の電気回路図である。
【図１３】図１２の電気回路図の波形図である。
【図１４】この発明の実施の形態６の磁気検出装置の電気回路図である。
【図１５】図１４の電気回路図の波形図である。
【図１６】この発明の実施の形態７の磁気検出装置の電気回路図である。
【図１７】図１６の電気回路図の波形図である。
【図１８】この発明の実施の形態８の磁気検出装置の電気回路図である。
【図１９】図１８の電気回路図の波形図である。
【図２０】でこの発明の実施の形態９の磁気検出装置の電気回路図ある。
【図２１】図２０の電気回路図の波形図である。
【図２２】従来の磁気検出装置の構成図である。
【図２３】従来の磁気検出装置の電気回路図である。
【図２４】図２３の電気回路図の波形図である。
【符号の説明】
１  磁石                         ２  ＩＣチップ
４  歯車状磁性回転体            ２１  第１磁気抵抗効果素子
２２  第２磁気抵抗効果素子        ２３  ブリッジ回路
２９  第１比較回路               ３０  ブリッジ回路
３６  第２比較回路               ３７  出力トランジスタ
３８  Ｄフリップフロップ          ４０  トランジスタ
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               ６１  磁気抵抗効果素子
６２  磁気抵抗効果素子            ６３  磁気抵抗効果素子
７１  磁気抵抗効果素子            ７２  磁気抵抗効果素子
７３  磁気抵抗効果素子            ７４  磁気抵抗効果素子。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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