(57)【要約】速度及び方向センサからの情報を提供する方法及び装置が開示される。この方法及び装置は、強磁性体がセンサを通過するとき、その存在を検知する。センサは強磁性体（移動物体）に関する速度及び方向の情報を決定するとともに、センサまたは移動物体を取り巻く環境に関する情報、たとえばセンサと移動物体間の空隙や、センサまたは移動物体が設置される環境の温度に関する情報を提供する。
2005517928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のエッジと第２のエッジを有するターゲットに関する情報を供給する方法において、
上記ターゲットの少なくとも上記第１及び第２のエッジを検出するステップと、
上記ターゲットの上記検出された第１及び第２のエッジのそれぞれに応答するパルスを生成するステップと、上記パルスのそれぞれは第１または第２のパルス幅を有し、上記第１のパルス幅は第１の論理値に対応し、上記第２のパルス幅は異なる第２の論理値に対応し、上記第１及び第２のパルス幅の一方は他方の倍数であり、
少なくとも２つのパルスを使用して１つのデータワードを形成するステップと、上記データワードは、（ａ）上記ターゲット、（ｂ）上記ターゲットが設置される環境のうち、少なくとも１つの特徴を伝える、
各ステップを含む方法。
【請求項２】
上記第１のパルス幅は上記第２のパルス幅のほぼ２倍である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記第１の論理値は論理ゼロの値に対応し、上記第２の論理値は論理１の値に対応する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記第１のパルス幅の長さは約３５マイクロ秒から約５５マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記第１のパルス幅の長さは約６５マイクロ秒から約１１０マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
上記第１のパルス幅の長さは約３５マイクロ秒から約５５マイクロ秒の範囲内であり、上記第２のパルス幅の長さは約６０マイクロ秒から約１１０マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
上記第２のパルス幅の長さは約３５マイクロ秒から約５５マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
上記第１のパルス幅の長さは約６５マイクロ秒から約１１０マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
上記第１のパルス幅の長さは約６５マイクロ秒から約１１０マイクロ秒の範囲内であり、上記第２のパルス幅は約３５マイクロ秒から約５５マイクロ秒の範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
スタートデータシーケンスを供給するステップと、
少なくとも２つのパルス幅を有する第１のデータワードを供給するステップとを含み、上記少なくとも２つのパルスのそれぞれは、上記２つのパルス幅の一方は他方の倍数である２つのパルス幅のいずれかを有する、方法。
【請求項１１】
上記第１のデータワードを供給するステップは、少なくとも２ビットを有する第１のデータワードを供給し、上記少なくとも２ビットのそれぞれは２つの値のいずれかを有し、上記２つの値のうち、第１の値は論理ゼロの値及び論理１の値のいずれかに対応し、上記論理ゼロの値及び論理１の値のうち、第１の値は、第１のパルス幅を有する単一パルスで表され、上記論理ゼロの値及び論理１の値のうち、第２の値は、第２のパルス幅を有する単一パルスで表され、上記第１及び第２のパルス幅の一方は他方の倍数である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
上記第１のデータワードを供給する前に、第１のデータワードセパレータを供給するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
さらに、第２のデータワードを供給するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
さらに、上記第２のデータワードを供給する前に、第２のデータワードセパレータを供給するステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
上記スタートデータシーケンスは、シーケンスの各パルスが所定値を有するパルスシーケンスに対応する、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
上記スタートデータシーケンスは、３つのパルスで供給され、上記パルスのそれぞれは同じ値を有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
ターゲットを検出するステップと、
上記ターゲットの検出に応答して、上記検出されたターゲットのエッジごとに１つのパルスを有するパルスストリングを生成するステップとを含み、
上記パルスストリングからデータストリングを生成し、上記データストリングは複数の論理データビットで与えられ、第１の論理データビットは第１の幅を有する単一パルスで表され、第２の論理データビットは第２の幅を有する単一パルスで表され、上記第２の幅は上記第１の幅のほぼ２倍である、センサからの情報を供給する方法。
【請求項１８】
上記データストリングは、スタートデータシーケンス（SDS）、及び診断情報を含む少なくとも１つのデータワードを有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
さらに、上記データストリングを生成するステップは、上記センサの出力に接続されるRC時定数で定められる最小パルス幅を有する論理ゼロのデータビットを供給するステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
上記データストリングを生成するステップは、各SDSの後に複数のデータワードを生成するステップを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
上記データストリングを生成するステップは、データワードごとに２つのデータビットを生成するステップを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
上記データワードの少なくとも１つは、範囲外の空隙、範囲外に近接する空隙、正常値より小さい空隙、正常値より大きな空隙、所定の低い値より低い温度、所定の高い値より高い温度、及び所定の低い値と高い値の中間温度、から選択される診断条件を表す、請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
さらに、各データワードの後に区切りを生成するステップを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
上記区切りを生成するステップは区切りとして論理ゼロのパルスを生成する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
さらに、上記ターゲットの検出周波数が診断データドロップアウト周波数を超えるとき、複数の論理ゼロのデータパルスのみを送るステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２６】
上記生成するステップは、第１の方向において上記センサに近接して移動するターゲット応答して行われる、請求項１７記載の方法。
【請求項２７】
さらに、上記第１の方向と異なる第２の方向において上記ターゲットが上記センサに近接して移動するするときに、第２のパルスストリングを生成するステップを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
上記第２のパルスストリングを生成するステップは、検出されたターゲットのエッジごとに１つのパルスを生成し、各パルスは、第１の方向に移動する検出されたターゲットに関する論理ゼロのデータパルスよりほぼ４倍長い継続を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
磁界に比例する出力信号を供給する磁界センサと、
（ａ）上記磁気物品が設置される環境のパラメータ、（ｂ）磁気物品近接検出器が設置される環境のパラメータ、（ｃ）上記磁気物品近接検出器と上記磁気物品間の関係に関するパラメータ、（ｄ）磁気物品に関するパラメータのうち、少なくとも１つを検出する検出回路と、
上記検出回路から１以上の信号を受けるよう接続され、上記１以上の信号に応じて、所定のプロトコルに従ってデータストリングを供給する出力制御回路とを備え、
上記データストリングにおいて第１の論理値を有する第１の論理データビットは、第１のパルス特性を有する単一パルスから与えられ、上記データストリングにおいて第２の論理値を有する第２の論理データビットは、第２のパルス特性を有する単一パルスから与えられ、上記第２のパルス幅は上記第１のパルス幅の倍数である、
磁気物品を検出する磁気物品近接検出器。
【請求項３０】
上記検出回路は、
上記磁界センサと上記出力制御回路に接続される速度検出回路、
上記磁界センサと上記出力制御回路に接続される方向検出回路、
上記磁界センサと上記出力制御回路に接続される出力を有する温度検出回路、
上記磁界センサと上記出力制御回路に接続される空隙検出回路、
上記磁界センサと上記出力制御回路に接続される電圧検出回路、
のうち、少なくとも１つを含む、請求項２９記載の検出器。
【請求項３１】
上記方向検出回路は、上記速度検出回路を介して上記磁界センサに接続される、請求項２９記載の検出器。
【請求項３２】
上記磁界センサは、
第１のホール効果センサと、
上記第１のホール効果センサから隔てて配置される第２のホール効果センサと、
上記第１及び第２のホール効果センサに近接した第１の磁極と、上記第１及び第２のホール効果センサから配置される第２の磁極を有する磁石と、
上記第１及び第２のホール効果センサの出力を受けるよう接続され、増幅された出力信号を上記磁界センサの出力に与える増幅回路と
を有する、請求項２９記載の検出器。
【請求項３３】
さらに、上記磁界センサと上記速度検出回路間に接続される自動利得制御（AGC）回路を有する、請求項２９記載の検出器。
【請求項３４】
さらに、上記磁界センサと上記AGC回路間に接続されるオフセット調整回路を有する、請求項２９記載の検出器。
【請求項３５】
上記第１の論理データビットは論理ゼロに対応し、
上記第２の論理データビットは論理１に対応し、
上記データストリングは、スタートデータシーケンス（SDS）、及び診断情報を含む少なくとも１つのデータワードを有する
請求項２９記載の検出器。
【請求項３６】
上記少なくとも１つのデータワードは２つのデータ論理ビットからなる、請求項２９記載の検出器。
【請求項３７】
上記少なくとも１つのデータワードは３つ以上のデータ論理ビットからなる、請求項２９記載の検出器。
【請求項３８】
上記少なくとも１つのデータワードは、
（ａ）範囲外の空隙、
（ｂ）範囲外に近い空隙、
（ｃ）正常値より小さいが範囲外に近くない空隙、
（ｄ）正常値より大きい空隙、
（ｅ）第１の所定の低閾値温度より低い温度、
（ｆ）第２の所定の高閾値温度より高い温度、
（ｇ）上記第１の所定の低閾値温度と第２の所定の高閾値温度の間の温度、
のうち１つに関する少なくとも１つの条件を表す、請求項２９記載の検出器。
【請求項３９】
上記出力制御回路は、が第１の方向で移動するターゲットに応答して、診断情報を含む第１のパルスストリームを生成する、請求項２９記載の検出器。
【請求項４０】
上記出力制御回路は、第２の異なる方向に移動するターゲットに応答して、診断情報を含まない第２のパルスストリームを生成する、請求項３９記載の検出器。
【請求項４１】
上記出力制御回路は、第２の異なる方向に移動するターゲットに応答して、診断情報を含む第２のパルスストリームを生成する、請求項２９記載の検出器。
【請求項４２】
上記パルス特性は、
（ａ）パルス幅の特性、
（ｂ）パルス電流レベルの特性、
（ｃ）パルス電圧レベルの特性、
のうち１つに対応する、請求項２９記載の検出器。
【請求項４３】
第１の電流レベルは第１の論理値に対応し、
第２の電流レベルは第２の論理値に対応し、
第３の電流レベルは方向情報に対応する、
請求項４２記載の検出器。
【請求項４４】
上記プロトコルは電圧形式で定められる、請求項２９記載の検出器。
【請求項４５】
上記磁界センサは、一列に並べられた少なくとも３つのホール素子を有し、各ホール素子は隣接するホール素子から所定の距離だけ隔てられ、第１の対のホール素子は第１の差信号を生成し、第２の対のホール素子は第２の差信号を生成する、請求項２９記載の検出器。
【請求項４６】
上記第１の対のホール素子は左側ホール素子と中間ホール素子に対応し、上記第１の差信号は左チャンネルに対応する、請求項４５記載の検出器。
【請求項４７】
上記第２の対のホール素子は右側ホール素子と中間ホール素子に対応し、上記第２の差信号は右チャンネルに対応する、請求項４６記載の検出器。
【請求項４８】
上記左及び右チャンネルの双方は速度情報を供給し、上記左及び右チャンネルの両出力信号は上記方向検出回路に供給され、上記方向検出回路は上記左チャンネル出力信号と上記右チャンネル出力信号間の位相関係を調べて、当該磁気物品近接検出器に対して運動する上記磁気物品の方向を決定する、請求項４７記載の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にセンサに関し、特に、移動物体の速度及び方向を検知するとともに、センサの設置される環境に関する情報を供給する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的に知られているように、検知素子に近接する強磁性体の存在を検知可能な磁気検知素子は広く使用されている。この種の検知素子は、代表的に、磁界を利用し、磁界強度の変化を検知する装置を使用する。磁界強度は永久磁石が磁化方向の距離当たりに発生する起磁力で定義される。たとえば鉄のような高透磁率材料から製造された物体が磁石の方へ移動する際に、磁気回路の磁気抵抗の減少に対応する磁界強度の増加が発生する。透磁率は、与えられた磁化力で磁化された物質を、磁束としての磁力線が通るときの通りやすさである。定量的に、透磁率は、発生した磁束密度（磁束の方向に直交する単位面積当たりの磁束の数ないし磁力線数）と磁界強度ないし磁化力の比で表現される。磁界検知素子の出力信号が磁界強度に依存することから、出力信号は磁気回路内の物体と検知素子間の距離を検知するのに有効である。物体を検知できる範囲はガウス、またはテスラを測定単位とする磁束密度で制限される。
【０００３】
同じく、知られているように、たとえばシャフトに取り付けられたディスクのような回転体の速度または回転位置を決定することが求められる場合、回転体には、たとえば歯のような、検知素子に対して突出する表面特徴が典型的に設けられる。歯が検知素子に接近すると磁界の強度が増大する。したがって、検知素子の出力を監視し、センサ出力のピークをディスクの周縁にある既知の個数の歯に相関することによりディスクの回転速度が求められる。同様に、歯に所定のパターンで不規則的な間隔があいている場合、ピーク間隔をディスクに形成した歯間の既知の間隔に相関することにより本体の回転位置が求められる。
【０００４】
このような検知素子の代表例としてホール効果変換器がある。ホール効果変換器は磁界下で発生する横電流の流れに依存する。ホール効果変換器はその両端に設けた電極を有する直流（DC）電圧源により主に駆動され、センサ本体の長手方向に流れる電流を発生する。磁界の存在下で、ホール効果変換器には横電圧が発生し、これが第１の電極対を横切る第２の電極対から検出される。この第２の電極対は電圧計に接続され、センサの表面を横断する方向に発生した電位を決定する。この横電圧は磁界強度の増大に対応して増加する。
【０００５】
また、ホール効果変換器はチョッパ安定化が可能である。チョッパ安定化では、あるクロックサイクルの半分の期間、第１の電極対にDC電圧源を印加してセンサ本体の長手方向に流れる電流を発生させる。クロックサイクルの第２の半分で第２の電極対にこの励起したDC電圧が加えられる。このよく知られた技法はホール効果変換器に存在する固有の電気的オフセットを低減する。
【０００６】
たいていの場合、ホール効果変換器はほとんど、ホール効果変換器出力に対して増幅、あるいは変更などの処理を行う条件付回路を内蔵する単一集積回路に集積化される。この集積回路はしばしばホール効果センサと呼ばれる。
【０００７】
ホール効果センサは、永久磁石と励振器（検出対象である物体）を含む磁気回路内および磁気回路と垂直に設置される。励振器は表面に突起を有する高透磁率の素子で、励振器面と永久磁石間の距離が短くなるにつれ励振器面における磁石の磁界強度が増大する。典型的に、励振器には、たとえば歯車の歯のように、スロットにより間隔があけられた歯の列が形成されている。励振器が静止したホール効果センサ素子に対して運動すると、これにより磁気回路の磁気抵抗が変化し、ホール効果素子を通る磁束が歯の位置に対応して変化する。この磁束変化に伴い、磁界強度に対応する変化が発生し、ホール効果センサの横電圧が増大する。
【０００８】
また、ホール効果センサは、回転リング磁石のような永久磁石材料の接近を検出することができる。
製品の品質向上、進展に伴い、磁界検知素子も、エレクトロニクスに依存する製品、たとえば自動車制御装置などに広く使用されるようなった。自動車応用の典型例として、エンジンのクランクシャフト及び／またはカムシャフトからの点火タイミングの検出、アンチブレーキシステムや四輪ステアリングシステムにおける車輪速度の検出がある。車輪速度を検出する場合、典型的に、励振器は車輪より車内に取り付けられた励振器ホイールであり、この励振器ホイールが車輪に機械的に接続され、車輪と一緒に回転する。励振器ホイールには、典型的に励振器ホイールの周縁から車内に搭載される磁界センサに向けて軸方向に延在する複数の歯が設けられる。上述したように、励振器ホイールは鉄等の高透磁率材料で形成され、各歯が検知素子に向かって回転すると、磁気回路の磁気抵抗が減少する結果、磁界強度が増大する。その後、歯が検知素子から離れていくと磁気回路の磁気抵抗が増大し、磁界強度は減少する。ホール効果素子が用いられる状況では、それぞれの歯がホール効果素子の近くを通過する際に、対応するピークが素子の横方向電極間電位に発生する。
【０００９】
センサ出力は、空隙と呼ばれる励振器と検知素子間の距離に依存する。すなわち、空隙の増加に対して、素子の最大出力範囲は減少し、ひいては出力の分解能が低下し、素子の出力を高精度で解析することが困難になる。ホール効果素子の出力は磁界強度に正比例するため、低強度の磁界において空隙に感応する。
【００１０】
典型的に、集積回路磁界センサアセンブリは、磁石と１以上の上記ホール効果半導体センサを含み、磁極がホール効果半導体センサに対して運動するとき、それを検知する。さらにアセンブリは、ホール効果半導体センサに近接して設けられる永久磁石を有してよく、鉄を含む物体がホール効果半導体センサに対して運動すると、ホール効果半導体センサは鉄物体が通過することで発生する磁界の乱れを検知する。磁石は磁界を提供する。この磁界の中に半導体センサが設置され、磁界強度を検知するのに使用される。磁界センサは強磁性体が磁界を通過するのを検知することができる。磁界センサは強磁性体に近接して配置され、特に、強磁性体に対して、磁界センサと強磁性体間の距離を低減しつつ、磁界センサと強磁性体間の空隙が確保されて強磁性体が磁界センサのところを通過できるように、配置される。半導体センサはホール効果素子で実現可能であり、このホール効果素子により、歯車の歯のような強磁性体のエッジを検知する。歯車の歯のエッジを検知すると、それを基にして回転歯車の速度及び方向に関する情報を決定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
回転デバイスの速度と方向を検出することについては有効なことが判明しているが、回転デバイスに関する他の情報を得ることは一般にできない。したがって、回転デバイスの速度と方向に関する情報とともに、回転デバイスが設置される環境に関する他の情報を与える方法及び装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
速度及び方向センサからの情報を提供する方法及び装置が開示される。この方法及び装置は強磁性体がセンサを通過する際にその存在を検知し、または近接して永久磁石を有するセンサを鉄を含む物体が通過する際に発生する磁界の乱れを検知する。センサは強磁性体に関する速度及び方向の情報を決定するとともに、センサまたは物体を取り囲む環境に関する情報、たとえば、センサと移動物体間の空隙の状態または、センサまたは物体が設置される環境の温度などを提供する。
【００１３】
本発明によると、速度及び方向センサからの情報を提供する方法は、センサ出力に複数にパルスを有するデータストリングを発生し、このデータストリングにおいて、第１の論理データビットは第１の幅を有する第１のパルスで表され、第２の論理データビットは第２のパルス幅を有する第２のパルスで表され、上記第１及び第２のパルス幅のうち、一方は他方の倍数であることを特徴とする。
【００１４】
この特定の構成によれば、所定のプロトコルに従ってデータストリングを供給するセンサが提供される。一実施形態において、方法は少なくとも２つのパルスを使用して１以上のデータワードを構成するステップを有し、上記データワードはターゲット及びターゲットが設置される環境のうち、少なくとも一方の特性を表わす。様々な幅のパルスからデータワードが構成されるプロトコルを利用することにより、移動ターゲットの速度及び方向とともに診断データの情報が各種回路に送られて利用される。一実施形態において、ターゲットが第１の方向で移動するとき、プロトコルはターゲットの各エッジないし磁極の境ごとに速度及び方向の情報を提供し、各パルスの幅を測定することで診断データが解読される。診断データは、限定する意味でないが、センサとターゲット間の空隙及びセンサまたはターゲットが設置される環境の温度を含んでよい。一実施形態において、第１の論理データビットは論理ゼロのデータビットに対応し、第２の論理データビットは論理１のデータビットに対応し、データストリング信号プロトコルはスタートデータシーケンス（SDS）及び複数のデータワードを有し、複数のデータワードはそれぞれデータワードセパレータにより区切られる。
【００１５】
本発明の別の側面に基づいて、磁気物品近接検出器は、磁界に比例する出力信号を出力する磁界センサと、（a）磁気物品が配置される環境のパラメータ、（b）磁気物品近接検出器が配置される環境のパラメータ、（c）上記磁気物品近接検出器と上記磁気物品間の関係に関するパラメータ、（d）上記磁気物品のパラメータのうち、少なくとも１つを検出する検出回路を有する。さらに、磁気物品近接検出器は上記検出回路から１以上の信号を受け取るように接続される出力制御回路を有する。上記検出回路は、１以上の信号に応答し、所定のプロトコルに従ってデータストリングを供給し、上記データストリングにおいて第１の論理値を有する第１の論理データビットは第１のパルス特性を有する単一パルスから供給され、上記データストリングにおいて第２の論理値を有する第２の論理データビットは上記第１のパルス特性に関連する第２のパルス幅に係る第２のパルス特性を有する単一パルスから供給される。
【００１６】
この特定の構成により、データワード形式で情報を伝えるプロトコルを利用する磁気物品近接検出器が提供される。一実施形態において、各データワードは２つの論理データビットを含み、各ワードにつき全部で４つの可能な状態を取り得る。一実施形態において、ワード当たり３ビット以上が使用され、その場合、各データワードにつき４状態より多い状態を取り得る。自動車応用において、検出器は回転する鉄ターゲットに関する情報を検出し、エンジン制御装置に供給する。また、一実施形態において、パルス特性は、パルス幅、電流レベル、電圧レベルのいずれかに対応する。検出回路は、速度検出回路、方向検出回路、温度検出回路、空隙検出回路、電圧検出回路のうち、少なくとも１つを有する。磁界センサから供給される信号に応答して、速度、方向、温度、空隙、及び電圧検出回路のうち、少なくとも１つが、所定のプロトコルに基づいて、速度、方向及び診断の情報を伝える出力パルスストリームを出力し、この出力パルスストリームのなかに、検出されたターゲットのエッジごとに１パルスになる複数のパルスを有するデータストリングが含まれ、このデータストリングのなかに、第１の論理データビットは第１の幅を有するパルスで表され、第２の論理データビットは第２のパルス幅を有するパルスで表され、上記第１及び第２のパルス幅のうち、一方は他方の倍数である。
【００１７】
本発明のさらに別の側面に基づいて、方法はスタートデータシーケンスを供給するステップと、第１のデータワードを供給するステップを有し、上記第１のデータワードは複数のパルスを有し、上記複数のパルスはそれぞれ、第１の論理値に対応する第１のパルス特性値及び第２の論理値に対応する第２のパルス特性値をもつパルス特性を有する。一実施形態において、パルス特性は、パルス幅、電流レベル、電圧レベルのいずれかに対応し、各パルスは論理値を有する１データビットに対応する。一実施形態において、上記第１のデータワードは、データストリングにおける複数のデータワードのなかで第１のワードであり、各データビットは第１または第２の論理値を有する単一パルスから供給される。この特定の構成によれば、データワードにより情報を伝える方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、移動物体の速度及び方向とともに装置または移動物体の診断状態（たとえば環境条件）を検出し、さらにその情報をデータワード形式で他の回路またはシステムに伝える方法及び装置である。また、この方法及び装置は、速度、方向及び診断条件の情報を他の回路における更なる処理のために利用可能にする。この装置は、磁界に比例する出力信号を出力に出力する磁界センサ、及び磁界センサが鉄材料を検出したときに所定のプロトコルに従って出力信号を出力する信号処理回路を有し、上記プロトコルは可変幅のパルスを利用し、デジタルワード形式で情報を伝える。本発明は、自動車応用、たとえば電子アンチロックブレーキやトランスミッションシステムにおいて車輪の回転速度や環境を検出するのに、特に有効である。もっとも、本発明は自動車応用での使用に限定されない。
【００１９】
好適な実施形態において、装置は、ホール効果センサ集積回路（IC）と磁石を組み合わせて実現される速度及び方向センサであり、自動車のアンチロックブレーキシステム（ABS）またはトランスミッションアプリケーションで使用されるタイプの歯車の歯ターゲットの回転速度を検出するのに適している。ABSアプリケーションの場合、ターゲットである歯車の歯（以下、励振器ホイールという）は、アンチロックブレーキシステム搭載車両のホイールハウジングに回転自在に取り付けられる。励振器ホイールは係合により自動車のホイールの１つと回転するが、ブレーキ中におけるホイールの完全ロックアップを防止するのに、回転速度をアンチロック回路にフィードバックさせる必要がある。
【００２０】
説明において、データワードが特定個数のビット、たとえば２ビットを有すると言及することがあるが、そのような言及は制限する意味でなく、専ら説明の便宜上である。また、特定の応用において使用する特定個数のビットは種々の因子に基づいて選択されたものであるが、カバーされる状態またはレベルの個数に限定されるものではない（たとえば、２ビットで４つの異なるレベル、３ビットで８つの異なるレベル、４ビットで１６の異なるレベル・・・などが表される）。
【００２１】
また、説明において、一定のパラメータ（たとえば、空隙、温度範囲、速度など）の検出について言及することがあるが、そのような言及は制限する意味でなく、専ら説明の便宜上である。本記述を読んだ後において当業者には明らかなように、他のパラメータを検出するようにしてもよい。たとえば、応用によっては、不足電圧、過電圧、正常電圧の各状態のように、他のパラメータを測定または検出することが望ましい。
【００２２】
さて図１を参照すると、励振器ホイール２０に近接して速度及び方向センサ１０が配置されている。励振器ホイール２０はハブ部２１を有し、そのハブ２１面から所定の距離、突出した複数の歯２２が形成される。歯２２はハブ部２１のまわりに間隔をあけて設けられ、隣接する歯２２間にスロット２４が形成される。このようにスロット２４は隣接する歯２２間を明白に区分する。
【００２３】
この特定実施形態において、歯２２はサイズ、形状が実質上、同一で、ハブ２１の周縁または周囲に等間隔で並んでいる。歯２２に近接して速度及び方向センサ１０が配置され、励振器ホイール２０が時計回りまたは反時計回りに回転するにつれ、歯２２とスロット２４が交互に速度及び方向センサ１０を通過する。このように、歯２２はセンサ１０の検出するターゲットである。
【００２４】
各歯２２には外面２２ａ、第１及び第２のエッジ２３ａ、２３ｂがある。速度及び方向センサ１０の面と歯２２の外面２２ａ間の距離Ｂは、「空隙」距離または単に「空隙」と呼ばれる。センサ１０と外面２２ａ間の空隙が理想的なときは、励振器ホイール２０に関する可及的に高い分解能が速度及び方向センサ１０から得られるとともに、熱膨張による励振器ホイール２０の変形または、歯２２間の不等長または、励振器ホイールの摩耗、空隙距離に影響を及ぼす他の要因により励振器ホイール２０に生じる不等を補償するのに十分大きな空隙が確保される。
【００２５】
概要を述べると、複数の歯２２がセンサ１０を通過するので、センサ１０は各歯２２の各エッジ２３ａ、２３ｂを検知し、それに応答して出力パルスを発生する。パルス信号列における各パルスは１つの論理データビットに対応するとともに、図２〜５に関連して後述する説明から明らかなように、本発明に係る特定プロトコルの一部をなしている。各データビットの論理値はパルス幅に依存する。また、励振器ホイール２０における歯２２の寸法及び歯の個数が知られていれば、センサ１０の出力パルスから励振器ホイール２０の回転速度を決定することができる。
【００２６】
様々なパルス幅のパルスからデータワードが形成されているプロトコルを使用することにより、このプロトコルはデータワード形式で情報を伝えることが可能になる。特に、プロトコルにより、情報（たとえば、移動するターゲットの方向とともにセンサ及び／またはターゲットに関する診断データ）を情報の利用が可能になる各種回路、たとえばエンジン制御ユニット（ECU）に伝えることが可能になる。限定する意味でないが、診断データには、センサとターゲット間の空隙の状態、及びセンサ及び／またはターゲットが設置される環境の温度が含まれる。
【００２７】
さて、図２を参照すると、所定のプロトコルに基づいて定められる複数のパルス３０ａ〜３０ｌを含むパルスストリング３０は、センサを通過して第１の方向（矢印３６で示す）に移動する鉄ターゲット３２に応答して生成される。図２では明瞭なため、センサは図示されない。参照の便宜のため、方向３６は、センサに対するターゲットの左運動または左回転として参照される場合がある。
【００２８】
ターゲット３２は複数の立上り領域または歯３４を有し、その各々に第１のエッジ３６及び第２のエッジ３８を有する。歯３４、エッジ３６、３８は図１に関して説明した歯２２、エッジ２３ａ、２３ｂと同様であってよい。各エッジ３６、３８がセンサを通過すると、センサはパルスストリング３０におけるパルス３０ａ〜３０ｌの１つを発生する。各パルスから速度、方向及び診断データが得られる。
【００２９】
センサに対するターゲット３２の相対速度はパルスレートで与えられる。パルスレートを求める１つの方法は、２つの連続するパルス（たとえば、３１ａと３１ｂ）のエッジ間の時間間隔を測定し、この時間データを既知である対応する歯（３４）のエッジ間の距離（代表的には回転角度）に関係づける。図２の実施形態では、２つの連続するパルスの立ち上がりエッジ間の距離を用いているが、もちろん、他のエッジまたは技法を使用してターゲット速度をパルス３０から計算するようにして構わない。
【００３０】
１以上のパルス３０ａ〜３０ｌのパルス幅を測定することにより、診断情報と同様にターゲット３２の移動方向が得られる。特に本発明のプロトコルに従い、各パルス３０は第１または第２のパルス幅を有する。第１のパルス幅（たとえば、パルス３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｉのパルス幅）は第１の論理値に対応し、第２のパルス幅（たとえば、パルス３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｊ、３０ｒの幅）は異なる第２の論理値に対応する。パルス幅の間には、第１のパルス幅が第２のパルス幅のほぼ半分になる関係がある。一例として、第１のパルス幅が４５マイクロ秒（μｓ）長であるとし、このパルス幅が論理ゼロのデータビットを表すとする。すると、論理１のデータビットはパルス幅が約９０μｓのパルスに対応する。このようにして、パルスストリング３０（センサから波形として出力される）はデジタルデータストリング４０（すなわち、各データビットが２つの論理値のいずれかをとるデータビットストリーム）で表すことができる。
【００３１】
データストリング４０の各データビットは、所定のビット数からなるデータワードにグループ化される。特定プロトコルの実施例において、スタートデータシーケンス（SDS）４１に対応する第１の複数ビット４１ａ―４１ｃにより、データストリング（たとえばデータストリング４０）の開始が示される。図２の例において、SDS４１は、各ビットが論理１のビットである連続する３ビットで４１ａ、４１ｂ、４１ｃで定められる。つまり、データストリングの最初の３パルスが論理”１”のSDSになる。このSDSによりデータ伝送の開始が通知され、データが後続することを他の回路（たとえば ECU）に通知する。
【００３２】
SDS４１の後に、複数のデータワード４６、４８が後続する。この具体例において、SDS４１の後には、各データワードが２ビット４６a、４６b、４８ a、４８bからなる２つのデータワード４６、４８が後続する。したがって、下記の表１に示すように、データワードごとに全部で４つの論理状態がある。
【００３３】
【表１】
2005517928.tif 000003
【００３４】
各データワード４６、４８の後に区切り５０が付く。区切り５０の値は、データワード４６、４８のひとつと区切り５０の組合せがSDSと同じビット列に決してならないように選ばれる。この特定実施形態において、SDSは３つの論理１の連続であるのに対して、区切り５０は論理ゼロの単一ビットである。このため、データワードのひとつと区切りビットの組合せが３つの連続する論理１になる可能性はない。これによりSDS４１について符号の明瞭な署名を維持される。
【００３５】
本発明のプロトコルに従って、第１のパルス幅、すなわち４５μｓのパルスから生成されるデータビット（たとえばビット３０ｄ）は論理ゼロのデータビットであり、左に移動するターゲット（たとえば、図１のホイール２０の場合、左回転）を表す。一方、９０μｓのパルスから得られるデータビットは論理１のデータビットで、左移動のターゲットを表す。
【００３６】
ターゲットが第１の方向（たとえば左）からセンサの近くを通過していく場合、全ての歯３４のエッジごとに１つのパルスが発生する。このときセンサから発生するパルスストリングは図２に波形３０で示される。パルスストリング３０はデータストリング４０及びプロトコル値５４に対応している。
【００３７】
上述したデータストリング４０は、特定ビット数のSDS４１と特定データワード４６、４８数をデータストリングに含むが、本発明がこれに限定されないことは明らかである。他の実施形態において、データストリング４０は、任意の数のデータワード４６、４８を含んでよく、データワードは任意の数のデータビット（たとえば、３ビット以上）を含んでよい。
【００３８】
同じく、明らかなように、データワードを多くのビットで構成した場合、各データワードでより多くの情報（たとえば、２ビットワードで４状態、３ビットワードで８状態など）を伝えることができる。
【００３９】
SDS４１の後に第１のデータワードが現れる。この例において、データビット４６ａ、４６ｂは論理”０”のデータビットであることから第１のデータワード４６の値はゼロである。この第１のデータワード４６の後に同じく論理”０”のデータビットで構成される第１のデータワード区切り５０が続く。一実施形態において、第１のデータワードは空隙の診断情報を与え、第２のデータワードは温度診断を与える。
【００４０】
また、論理値が大きいことは信号強度が大きいことに必ずしも対応するとは限らない。たとえば、一実施形態において、グレイ符号化を使用して、データワードに混乱した情報が与えられるリスクを低減している。たとえば、空隙診断ワードを作成する最中に空隙に変化があったとする。この場合、紛らわしいデータを出力するのは好ましくない。そこでグレイ符号化を使用すれば、０を最小値、２を最大値として、論理状態値は０、１、３、２と推移する。すなわち、下記の表２に示されるように、論理状態間で１ビットのみが変化する。
【００４１】
【表２】
2005517928.tif 000004
【００４２】
たとえば、第１のデータワードは、値ゼロのときに、空隙Bが空隙限界値BLIMITより小さい（すなわちB < BLIMIT）、つまり、障害条件に対応していることを示す。第１のデータワードは、値１のときに、空隙値Bが空隙限界値BLIMITより大きくそして空隙閾値 BTHRESHOLDより小さい（すなわちBLIMIT < B < BTHRESHOLD）、つまり空隙警告条件に対応していることを示す。第１のデータワードは、値２のときに、空隙Bが空隙導入値BINSTALLより大きい（すなわちB > BINSTALL）、つまり空隙OK条件に対応していることを示す。第１のデータワードは、値３のときに、空隙値Bが空隙閾値 BTHRESHOLDより大きいが空隙導入値BINSTALLより小さい（すなわちBTHRESHOLD < B <BINSTALL）、つまり設定閾値条件に対応していることを示す。
【００４３】
図２の具体的実施形態に示されるように、第２のデータワード４８は第１のデータワード区切り５０に後続する。上述したように、第２のデータワードは温度診断情報を提供する。第２のデータワードは、値ゼロのときに、温度Tが低温度閾値TLより低い（すなわちT < TL）ことを示す。第２のデータワードは、値２のときに、温度Tが低温度閾値TLより高いが高温度閾値THより低い（すなわちTL < T < TH）ことを示す。第２のデータワードは、値３のときに、温度Tが高温度閾値THより高い（すなわちT > TH）ことを示す。図２の例において、第２のデータワードは２つの論理”１”データビット４８ａ、４８ｂを含むので、その２進値は３である。この実施形態では、３つの温度範囲に対応して３つの論理状態のみを使用している。別の実施形態では４つの論理状態を全て使用し、４つの温度範囲に対応づけることができる。
【００４４】
また、各ワードを２ビット以上で構成した場合には、４以上の論理状態が利用可能になり、空隙、温度その他のパラメータについてより広い範囲または細かく分割した範囲を提供することができる。
【００４５】
第２のデータワード区切り５０が第２のデータワード４８に続く。この後は、このサイクルが反復され、データワード４６及び４８に異なる値が適宜設定され、制御装置その他の処理回路に供給される。このようにして、ECUはセンサ及びその環境に関して連続的に更新される情報を取得することができる。
【００４６】
ターゲットとセンサ間の相対速度が増加するにつれ、論理１のデータパルスの立ち下がりエッジが次のデータパルスの立ち上がりエッジに接近し始める。このような連続パルス間のエッジを区別することができなくなる速度は診断データドロップアウト周波数（FDO）と呼ばれる。論理ゼロのデータパルスは、パルス幅が論理１のデータパルスのほぼ半分であることから、論理１のデータパルスに比べ、より高速（たとえばより高回転速度）でも検出可能である。したがって、ECUは隣からパルスを確実に区別できるようにするため、本発明のプロトコルに従って、診断データドロップアウト周波数FDOより上では論理０のデータパルスのみが送信される。この切り替え周波数FDOが発生しているとき、センサ１０により与えられるパルスは速度及び方向の情報を含み、診断情報は含まれない。また、FDOが発生した際に、論理０のデータパルスを一つ置きのエッジごとに供給し始め、より高い励振器速度に対し速度データをセンサから与えることが可能になる。なお、ＥＣＵは、FDO時にセンサから送られてくるデータが励振器の一エッジのみを表していることを認識し、それに合った周波数計算を調整する。
【００４７】
ターゲット３２は、たとえば、図１に関連して説明した励振器ホイール２０のようなものでよい。本記述を読んだ当業者には明らかなように、リング磁石、あるいはセンサ１０（図１）が応答可能な他の任意の構造体をターゲットに使用してもよい。同様に、適切なセンサ１０応答を発生可能な任意の材料でターゲット３２を構成するようにしてもよい。
【００４８】
実施形態によっては、第１のパルス幅を最小パルス幅にすると好ましい。最小パルス幅は、センサ出力の有効RC時定数で定義される。パルス幅を狭くすると、パルスから検出できる速度が増加する（すなわち、パルス幅が狭いほど、検出可能速度が増加する）ことから、可能な限り狭いパルス幅を選択するのが好ましい。一実施形態において、最小パルス幅は４５μｓに対応し、検出回路の有効RC遅延時間の知識に基づいて定められる。すなわち、最小パルス幅は、ワーストケースのRC遅延時間に対しても、パルスが完全性を保ちECUに届くような幅に選定される。たとえば、パルスを完全性を保ちECUに届けるのに、１０μｓのパルス幅で十分であることが決定されると、最小パルス幅を１０μｓにすることが望ましい。これにより、高いデータレートでのオペレーションを認めるであろう。この特定実施形態において、４５μｓはハードワイヤードで回路に組み込まれるため、出力端に現れるRC値を「読み」そしてパルス幅を調整するようなことはしない。ただし、別の実施形態では、センサ（または他の回路）にRC遅延時間（あるいは他の回路特性）を「読み」、または決定し、適切な最小パルス幅を決定するようにしてもよい。
【００４９】
さて図３を参照すると、図２との間で同様な要素には同様な参照符号が付されているが、ターゲット３２の運動が第１の方向（すなわち図２に示される左）から第２の方向（すなわち図３に参照番号６２で示される右）に切り替わると、センサは複数のパルス６０ａ〜６０Ｒからなるパルスストリング６０を出力するようになる。各パルス６０ａ〜６０Ｒのパルス幅は、図２に関して説明された第１のパルス幅の４倍になっている。すなわち、パルス６０ａ〜６０Ｒのパルス幅は、図２に示される論理”０”パルス３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｉのパルス幅より約４倍長い。したがって、第１の方向における第１のパルス幅が４５μｓの場合、第２の方向におけるパルス幅は約１８０μｓになる。上述したプロトコルの利点の一つとして、ユーザは診断情報がデコードされる前に数個のパルスを継続して監視しなければならないが、ターゲットの回転方向と回転速度については、各パルスのパルス幅を測定することで決定できる。
【００５０】
第２の方向のパルスデータストリング６０には診断データは含まれない。最大分解能を得るには、各歯３４のエッジ３６、３８ごとに第２の方向のパルス６０ａ〜６０Ｒを発生させる。高い分解能により、検出可能な第２の方向の最高速度が制限される。実施形態によっては、歯の（全てのエッジではなく）片方のエッジのみを検知するとよい。この方法の場合、第２の方向において検出可能な最高速度は増大するが、分解能は低下する。実施形態によっては、第２の方向において診断データを提供するのが好ましい。これはたとえば次のようにして達成される。すなわち、第２の方向における論理１を表すのに、第１のパルス幅の８倍に等しい第４のパルス幅、または３６０μｓを使用するとともに、第２の方向における論理ゼロを表すのに、第１のパルス幅の４倍に等しい第３のパルス幅、または１８０μｓを使用する。第１の方向の場合と同様に、特定のデータレートになると、第４のパルス幅は欠落され、第３のパルス幅のパルスのみが出力される。この場合、速度及び方向情報のみが供給され、診断データは出力されない。
【００５１】
上記実施形態では、論理ゼロのパルス幅の４倍であるパルス幅を使用しているが、論理ゼロ及び論理１のパルス幅から識別可能な任意のパルス幅を使用してよい。同様に、図２に関連して説明された実施形態において、第２のパルス幅は第１のパルス幅の２倍であるが、実施形態によっては、第２のパルス幅を第１のパルス幅に比べ、他の倍数にしてよい。また、パルス間を他の方法で関連づけてもよい。
【００５２】
たとえば、一実施形態において、論理ゼロ、論理１、及び方向情報を異なる電流レベルで表現してよい。たとえば、６mAが回路の公称電流消費であり、１０ｍAが第１の方向における論理ゼロを表し、１２ｍAが第１の方向における論理１を表し、１４ｍAが第２の方向を表す。パルス幅は同じで、パルス高が変わる方法も考えられる。この方法には（ａ）電流レベルにそのような厳しい公差を課すのが容易でない、（ｂ）幾つかの異なる閾値をモニタリングするのは、外部回路部品（たとえばウィンドウコンパレータ）の点でコストがかさむ、などの問題点がある。一実施形態において、パルスの有無を表すのに２つの電流レベルが使用される。パルスを出力する際に、回路内の電流源をオンにして、図５の抵抗９８に追加の電流が流れるようにする。コンパレータ９４の閾値電圧は、回路が低電流状態にあるときの抵抗９８のIR降下と回路が高電流状態にあるときの抵抗９８のIR降下の間にある。この動作モードは、電圧出力を伝える第３の線を必要とせず、２線式動作と呼ばれる。
【００５３】
他の実施形態において、出力プロトコルが電流形式でなく電圧形式で与えられる、いわゆる３線式回路が提供される。
さて図４を参照すると、センサ７０は、磁界に比例する出力信号を出力ポートに出力する磁界センサ７２を有する。特定の一実施形態において、磁界センサ７２は、たとえば、１つの永久磁石と１対のホール効果センサを含む。磁界センサ２８、たとえば、磁石とセンサがターゲット（たとえば図１の励振器ホイール）と一緒に組み合わせられるサブアセンブリにおいて、永久磁石は、両者間の磁気回路を定める。磁界センサ７２は磁界を発生し、その磁束密度は磁気回路の磁界強度に依存する。磁気回路の磁束は一方がＳ極で他方がＮ極である磁石の両極間に広がる。磁極は磁界センサ内でホール効果センサと垂直に配向され、磁極の一方はホール効果センサに近接し、他方はホール効果センサからはずされている。磁束の大部分は、ホール効果センサから最も遠い磁極から出て、この磁極と励振器ホイール２０間の空隙を横断し、戻りで再び空隙を通ってホール効果センサに最も近い磁極に入るループ内に集中する。
【００５４】
この磁気回路要素間の空間的関係において、ターゲットの移動につれ、ターゲットの歯２２（たとえば励振器ホイール２０または図３、４のターゲット３２の歯２２）がセンサユニット７０に接近すると、磁気回路の磁束が増大して磁気抵抗が減少し、センサユニット７０の出力に影響が出る。ターゲットの運動（たとえば励振器ホイール２０の回転）により、磁気回路の磁気抵抗に循環的な変動が発生し、センサユニット７０が検知する磁界強度にも同様な変動が発生する。磁界センサ７２の横電圧は、センサ７０にターゲットが近接するのに対応した磁界強度の増大に伴って増加し、センサ７０に近接するターゲットの開口部（たとえばスロット２４）に対応する磁界強度の減少に伴って減少する。
【００５５】
さらに、速度及び方向センサ７０は自動利得制御回路（AGC）７４、及び磁界センサ２８に接続されるオフセット調整回路７６を有する。オフセット調整回路は磁界センサに固有な電気的オフセットを所定量除去し、センサの能力を有効に上げて磁界の小さな変化を検出可能にする。
【００５６】
空隙検出回路７７は、磁界センサ７２からAGC回路７４を介して入力される信号Vsigに接続されるとともに、出力制御回路８４に接続される。空隙検出回路７７は磁界センサと検出対象であるターゲット間の空隙を検出する。空隙情報を提供する技法が、本発明の譲渡人に譲渡された同時継続の米国特許出願番号60/354,907に記載されており、本米国特許出願の全体をリファレンスとして本書に組み込む。要するに、情報は３つの論理信号の形式で出力制御回路に供給される。出力制御回路はこの３つの論理信号を解読して空隙診断用の正しいプロトコル出力ワードを作成する。
【００５７】
速度検出回路７８は、磁界センサ７２からAGC回路７４を介して入力される信号Vsigに接続されるとともに、出力制御回路８４に接続される。速度検出回路７８によりAGCブロックから供給されるアナログ信号はデジタル化される。このデジタル信号は鉄の励振器のエッジ、あるいはリング磁石のケースでは磁極間の境界に対応している。そのデジタルエッジレートは速度情報であり、これが出力制御回路８４に渡される。
【００５８】
さらにセンサ７０は、同じく出力制御回路に接続される温度検出回路８０を有する。温度検出回路８０はホール効果センサと同じシリコン上に集積化され、センサ環境の温度表示を出力する。多くの応用において、センサの周囲温度を検知することは有効であり、たとえば、ABSセンサの場合、ECUはブレーキ液の粘土変化を考慮し、それに対応してブレーキ圧力を調整することが可能になる。また、周囲温度が所定の閾値温度より下降または上昇した場合に有効であり、センサ７０からシステムに対して、周囲温度が好ましい動作温度範囲から外れ、適切な処理が必要なことを指示できる。
【００５９】
方向検出回路８２はまたセンサ８２の一部として含まれる。方向検出回路８２は速度検出回路からの信号を受け、ターゲットの運動方向を決定する。たとえば、励振器ホイール２０（図１）の回転する場合、方向検出回路は回転が時計回りか、反時計回りかを決定する。
【００６０】
磁界センサ７２が隔てて配置した２つのホール効果検知素子を含む場合、ターゲット（たとえば励振器ホイール２０）の方向は２つのホール効果変換器の出力の位相関係に基づいて決定される。方向検出回路８２の２入力は速度検出回路７８の各出力に接続される。方向検出回路８２から発生した信号は後述する出力制御回路７０に供給される。
【００６１】
注目すべきケースとして、特定の一実施形態では、１．５ｍｍの間隔で一列に並べられた隣接の素子から離れた３つのホール効果素子で磁界センサ７２が構成される。左側ホール素子と中間のホール素子を用いて左チャンネルの差信号を生成する。一方、中間のホール素子と右側ホール素子を用いて右チャンネルの差信号を生成する。いずれのチャンネルも速度情報として使用できるが、両チャンネルの出力は方向検出回路に送られ、両チャンネルの「速度」信号間の位相関係を審査して、正しい方向が決定される。なお、図４では、磁界センサ７２内に両チャンネルが含まれることを想定してある。後述される図４Ａには、２つのチャンネルが明示されている。
【００６２】
出力制御回路８４は複数の入力信号を受け、これらの入力信号から図２及び３に関連して説明されたプロトコルに基づいて出力信号を生成する。出力制御回路８４は、ターゲットがセンサ７０を通過するのに伴い、ターゲットの速度（たとえば励振器ホイールの速度）を表す信号を速度検出回路７８から受ける。温度検出回路８０はセンサかが設置される環境の温度を表す信号を出力制御回路８４に供給する。同様に、方向検出回路８２は信号を出力制御回路８４に供給する。出力制御回路８４は、これらの全入力信号から、ターゲットの速度、方向、空隙、その他の条件及びセンサの設置環境に関するパルスストリームを上記プロトコルに従って生成する。
【００６３】
図４に関連して説明されたように、特定の一実施形態において、磁界センサ７２は１つの永久磁石と３つのホール効果センサから構成されてよい。永久磁石は鉄のターゲットを検出するバックバイアス磁石、あるいはセンサ外部に設けられてセンサに検知される永久磁石である。３つのセンサを使用するこの種のシステムは、いわゆる２チャンネルシステムとして動作可能である。図４Ａに２チャンネルのセンサが明示される。
【００６４】
さて図４Ａを参照すると、図４との間で同様な要素には同様な参照符号が付されているが、センサ７０はチャンネル７３ａ、７３ｂを含み、磁界センサ７２からこれらのチャンネルに沿って信号Vsigleft及びVsigrightが送出される。図に示されるように、チャンネル７３ａ、７３ｂは磁界センサ７２と自動利得制御（AGC）回路７４間に接続される。同様に、AGC調整信号Vsigleft2及びVsigright2がAGC回路７４と速度検出回路７８間に接続されたチャンネル７３ｃ、７３ｄを通る。同様に、２つのチャンネルが速度検出回路７８と方向検出回路８０間に接続される。
【００６５】
オフセット調整回路７６は少なくとも一部のチャンネル７３ａ、７３ｂに接続され、信号路７７ａ、７７ｂを介して磁界センサ７２にオフセット調整信号を供給する。このように、オフセット調整回路７６は、磁界センサ７２を構成するホール効果センサに固有な電気的オフセットを理想的に除去し、これにより、磁界センサ７２の検知能力を高め、磁界の小さな変化を検出可能にする。
【００６６】
空隙検出回路７７はAGC回路出力側でチャンネル７３ａに接続され、磁界センサと対象であるターゲット間の距離を検出する。図において、空隙検出回路７７はチャンネル７３ａに接続されているが、チャンネル７３ｂあるいは双方のチャンネル７３ａ、７３ｂに接続されてよい。
【００６７】
空隙情報を提供する１つの技法が、発明の名称”Peak-to-Peak Signal Detector”、出願日２００２年２月５日、出願番号60/354,907、本発明の譲渡人に譲渡された同時継続中の米国特許出願に記載され、この米国特許出願の全内容をリファレンスとして本書に組み込む。要するに、情報は３つの論理信号の形式で出力制御回路に供給される。出力制御回路はこの３つの論理信号を解読し、空隙診断用の正しいプロトコル出力ワードを作成する。
【００６８】
さて図５を参照すると、図１及び４に関連して説明された速度及び方向センサ１０、７０と同様な速度及び方向センサ９０は第１及び第２の端子９０ａ、９０ｂを有する。第１の端子９０ａは電源９２の第１の端子に接続される。電源９２はたとえば電圧源であり、その第１の端子は電圧源の正端子である。センサ９０の第２の端子９０ｂはRC回路９６を介して、コンパレータ９４の第１の端子に接続される。RC回路９６の第１の端子は増幅器の入力に接続され、第２の端子はたとえばグランドである基準電位に接続される。RC回路９６は抵抗９８とコンデンサ１００を含む。抵抗の目的はセンサに送られる電流と抵抗値の積に対応する電圧降下を与えることである。センサは電流消費量を増大することでパルスを出力し、これにより抵抗を通る電流が増加しコンパレータ９４を作動する。
【００６９】
センサ９０は、ECU回路１０２の一部であるコンパレータ９４にパルス信号を供給する。コンパレータは出力信号を（図示しない）他の回路、たとえば、センサ自体から遠いところに置かれたアンチブレーキ制御部に供給する。
【００７０】
さて図６を参照すると、図１及び４に関連して説明された速度及び方向センサ１０、７０と同様な速度及び方向センサ１０１は第１、第２及び第３の端子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを有する。第１の端子１０１ａは電源１０２の第１の端子に接続される。電源１０２はたとえば電圧源VSであり、その第１の端子は電圧源VSの正端子である。センサ１０１の第２の端子１０１ｂはたとえばグランドである基準電位に接続される。分離用コンデンサ１０５がセンサの端子１０１ａと１０１ｂ間に接続される。第３のセンサ端子１０１ｃはセンサの出力端子であり、抵抗１０３とコンデンサ１０４に接続される。抵抗１０３の第２の端子は電圧源の正端子に接続される。抵抗１０３の目的は、センサ出力が非導通状態のときに、センサ出力端子１０１ｃを電圧源１０２の正端子に上げることである。センサ出力が導通状態になると、端子１０１ｃ電圧が基準電位、たとえばグランドに近づく。端子１０１ｃを外部のECU入力に接続して、センサ１０１の端子１０１ｃの電圧レベルが変化することによりセンサ１０１の状態を示すようにしてよい。コンデンサ１０４の第２の端子はたとえばグランドである基準電位に接続される。コンデンサ１０４の目的はセンサ１０１の端子１０１ｃに現れる外部の電気ノイズをフィルタすることである。
【００７１】
上述したように、方法及び装置は速度及び方向センサからの情報を提供する。この方法が提供する情報には速度及び方向の情報のみならず、センサを取り巻く環境に関する情報、たとえば、センサと運動物体間の空隙に関する情報や、センサ設置環境の温度に関する情報が含まれる。好適な実施形態において、センサは、自動車のABSやトランスミッションシステムで用いられる歯車の歯による回転ターゲットに関して、速度、方向及び診断情報を提供する。
【００７２】
以上で本発明の好適な実施形態に関する説明は終わるが、当業者には明らかなように、これらのコンセプトを組み込んだ他の実施形態を使用することができる。したがって、本発明は記載された実施形態には限定されず、特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ定められるべきである。本書で引用された文献、刊行物等はその全内容がリファレンスとして本書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】回転体に近接して配置されるセンサの図である。
【図２】物体が第１の方向に運動するときのセンサ出力を示すタイミング図である。
【図３】物体が第２の方向に運動するときのセンサ出力を示すタイミング図である。
【図４】速度及び方向センサのブロック図である。
【図４Ａ】速度及び方向センサのブロック図である。
【図５】センサ出力パルスがセンサ抵抗を流れるセンサ電源電流の変化として測定される、いわゆる「２線式」構成における速度及び方向センサと関連電子回路のブロック図である。
【図６】センサの第３の線に現れる電圧レベル変化で出力パルスが表わされる、いわゆる「３線式」構成における速度及び方向センサと関連電子回路のブロック図である。
【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４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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